پلیآلفائولفینها: ساختاری بهینه در فرمولاسیون روانکار
پلیآلفائولفین تا حد زیادی رایجترین روغن پایه مصنوعی اصلی به شمار میروند که در کاربردهای صنعتی و خودرو استفاده میشود. این ترکیبات در اصل یک هیدروکربن مصنوعی یا synthetic hydrocarbon هستند که از بهترین ساختار هیدروکربنی (شاخهای) موجود در روغنهای معدنی تقلید میکند.
ویژگی پلیآلفائولفینها
پلیآلفائولفین حاوی ساختارهای حلقهای، پیوندهای دوگانه، گوگرد، اجزای نیتروژن یا هیدروکربنهای مومی نیست. عدم وجود این ساختارها منجر به ایجاد یک روغن پایه بسیار غیر قطبی با شاخص ویسکوزیته بالا (تقریباً 130) میشود که دارای ویژگیهایی مانند جریانپذیری خوب و نقطه ریزش در دمای پایین، پایداری اکسیداسیون مناسب و سازگاری با روغنهای معدنی، رنگها و آببند است که معمولا در سیستمهای روغن روانکننده یافت میشود. به دلیل ساختار کنترل شده در این ترکیبات، PAOها حاوی هیدروکربنهای سبکتر و فرار (کوچک) نیستند. این امر فراریت آنها را کاهش میدهد و سبب تولید گازهای گلخانهای هیدروکربنی کمتر میشود و در نهایت نقطه اشتعال را افزایش میدهد.
PAOها به طور گسترده در سیالات خودرو و همچنین روغنهای هیدرولیک، دنده و یاتاقان به کار میرود. این ترکیبات در آب و هوای بسیار سرد یا کاربردهای گرم بدون ایجاد دردسر به خوبی عمل میکنند. آنها همچنین به عنوان سیالات پایه در برخی از گریسها با محدوده دمایی وسیع استفاده میشوند. با این حال، هیچ چیز کامل نیست و روغنهای پایه پلیآلفائولفین دارای چند ویژگی منفی هستند. تمایل به جمع شدن مهر و موم و مشکل در حل کردن مواد افزودنی از مشکلات رایج این پایههای روغنی است. بنابراین، آنها معمولاً با روغنهای پایه مصنوعی استر آلی ترکیب میشوند تا روغن پایه ترکیبی را ارائه کنند که این ویژگیهای منفی را نداشته باشد. پلی آلفائولفین ها همچنین دارای مقاومت ضعیف در برابر آتش و تجزیهپذیری ضعیف هستند.
اصطلاح هیدروکربن مصنوعی (SHC) یک اصطلاح کلی است. چندین نوع روغن پایه مصنوعی در دسته SHC قرار میگیرند. اینها شامل PAO و همچنین پلی ایزوبوتنها(PIB) است که گاهی به عنوان افزودنی روغن یا به عنوان روغن پایه در موتورهای دو زمانه استفاده میشود.
نقاط قوت PAOها عبارت است از:
- شاخص ویسکوزیته بالا (VI)
- پایداری اکسیداتیو حرارتی بالا
- فراریت کم
- خواص جریان خوب در دماهای پایین
- غیر سمی بودن
- سازگار با روغنهای معدنی
نقاط ضعف آنها عبارت است از:
- زیستتخریبپذیری محدود
- حلالیت محدود افزودنی
- خطر انقباض مهر و موم
کاربردها عبارت است از:
- روغن موتور
- روغن دنده
- روغنهای بلبرینگ
- روغن کمپرسور
- گریس با دمای بالا
- برنامه های کاربردی Lube-for-life (به موقعیتهایی اشاره دارد که سیستمها یا اجزای روانکاری به گونهای طراحی و مهندسی میشوند که برای کل طول عمر تجهیزات بدون نیاز به تعمیر و نگهداری منظم روانکاری یا تکمیل مجدد کار کنند)
تاریخچه و حقایقی در مورد پلیآلفائولفینها
- این ترکیبات در دهه 1930 توسعه یافتند. اولین روغن موتورهای تجاری در دهه 1970 با استفاده از این ترکیبات فرموله شدند.
- ساخته شده از گاز اتیلن؛ بنابراین سنتز آنها همچنان به نفت خام/گاز طبیعی وابسته هستند
- مقاومت دمایی بالاتر نسبت به روغن معدنی
- PAO تا تقریباً 160 درجه سانتیگراد (320 درجه فارنهایت) سرویس مداوم و 270 درجه سانتیگراد (520 درجه فارنهایت) سرویس متناوب ارائه میدهند
- بدون محتوای موم، بنابراین در دمای بسیار پایین مقاوم هستند (تقریباً منفی 50 درجه سانتیگراد تا منفی 60 درجه سانتیگراد یا منفی 70 درجه فارنهایت)
- VI یا شاخص ویسکوزیته بالاتر (تقریباً 130 تا 140) نسبت به روغن معدنی
- فراریت کمتر نسبت به روغن معدنی (نقطه اشتعال بالاتر، قابلیت اشتعال کمتر، انتشار هیدروکربنی کمتر)
- سازگار با روغن معدنی
- بسیار غیر قطبی هستند(حلالیت طبیعی کم، روانکاری و استحکام کمتر فیلم)
- در کمپرسورهای رفت و برگشتی رسوبات سختی ایجاد میکند
- برای فرمولاسیون بهتر باید در روغن پایه با 5 تا 20 درصد استر مخلوط شود.
- زیستتخریبپذیر نیستند
- هزینه آن چهار برابر بیشتر از روغن معدنی است اما قیمت آن از .سایر مواد مصنوعی کمتر است.
منبع
Corporation, N. (2018) Polyalphaolefin (PAO) lubricants explained. https://www.machinerylubrication.com/Read/31106/polyalphaolefin-pao-lubricants
سوالات متداول
روانکنندههای PAO مزایای متعددی نسبت به روغنهای معدنی معمولی دارند، از جمله:
- پایداری حرارتی بالا: روغنهای PAO میتوانند در دمای بالا بدون اکسید شدن مقاومت کنند و برای استفاده در شرایط عملیاتی شدید مناسب هستند.
- فراریت کم: روانکنندههای PAO نرخ تبخیر پایینی دارند، مصرف روغن را کاهش میدهند و از دست دادن بخار را به حداقل میرسانند.
- ویژگیهای ویسکوزیته-دمای عالی: روغنهای PAO ویسکوزیته خود را در طیف وسیعی از دماها حفظ میکنند و عملکرد روانکاری ثابت را تضمین میکنند.
- سازگاری خوب: روانکنندههای PAO با طیف وسیعی از الاستومرها، مهر و مومها و موادی که معمولاً در ماشینآلات صنعتی استفاده میشوند سازگار هستند.
- مقاومت در برابر اکسیداسیون و تخریب: روغنهای PAO در برابر اکسیداسیون و تخریب شیمیایی بهتر از روغنهای معدنی مقاومت میکنند و در نتیجه عمر روغن طولانیتر و نیازهای تعمیر و نگهداری کاهش مییابد.
روانکنندههای PAO در کاربردهای مختلف در صنایع از جمله خودروسازی، هوافضا، تولید صنعتی و دریایی استفاده میشوند. آنها معمولاً در روغن موتور، روغن دنده، سیالات هیدرولیک، روغن کمپرسور و روغن های تبرید و غیره یافت میشوند.
آنها در صورت نشت کمترین خطر را برای محیطزیست ایجاد میکنند و اغلب در برنامههایی استفاده میشوند که مقررات زیستمحیطی سختگیرانه دارند.
روانکنندههای PAO با اکثر روغنهای معدنی و روغنهای مصنوعی سازگار هستند و امکان ترکیب و اختلاط آسان را فراهم میکنند. با این حال، بررسی سازگاری و پیروی از توصیههای سازنده هنگام ترکیب روانکنندههای مختلف برای اطمینان از عملکرد و سازگاری بهینه با تجهیزات ضروری است.
در حالی که روانکنندههای PAO مزایای زیادی دارند، ممکن است برای همه کاربردها یا شرایط عملیاتی مناسب نباشند. برخی از فرمولهای خاص روانکنندههای PAO ممکن است محدودیت هایی در مورد سازگاری با مواد افزودنی خاص داشته باشند. علاوه بر این، روانکنندههای PAO ممکن است هزینه اولیه بالاتری در مقایسه با روغنهای معدنی داشته باشند، اگرچه مزایای طولانی مدت آنها اغلب سرمایهگذاری را توجیه میکند.
