PAO چیست و چه محصولاتی دارد؟

نحوه تولید پایه‌های PAG

پایه‌های PAG پلیمرهای مصنوعی هستند که با استفاده از فرآیند پلیمریزاسیون تولید می‌شوند که مونومرهای اکسید اتیلن (EO)، پروپیلن اکساید (PO) و بوتیلن اکسید (BO) را به‌صورت مجزا به‌عنوان هموپلیمر یا در ترکیب برای تشکیل زنجیره‌ای در حال رشد از یک مولکول آغازگر هسته‌دوست ترکیب می‌کند. الکل پایه های روان‌کننده PAG بسته به انتخاب مولکول‌های شروع‌کننده و مونومرهایی که در تولید پلیمر مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توانند به صورت محلول در آب، نامحلول در آب (سازگاری با روغن معدنی جزئی) یا محلول در روغن طراحی شوند. هر چه مونومر EO در پایه بیشتر باشد، حلالیت در آب بیشتر است. هرچه مونومر PO بیشتر باشد، خاصیت نامحلول بودن در آب بیشتر است. و هر چه مونومر BO بیشتر باشد، پایه محلول در روغن بیشتر است. این فرآیند یک ستون فقرات پلیمری ایجاد می‌کند که در آن اکسیژن به طور متوالی وجود دارد، که به پایه‌های PAG ویژگی‌های شیمیایی متمایزی را می‌دهد و به فرمول‌سازها اجازه می‌دهد تا ترکیب‌های مختلفی از استارترها و مونومرها (بلوک، تصادفی و هموپلیمر) برای ایجاد انواع پایه سفارشی برای کاربردهای خاص، سنتز کنند.

پایه‌های PAG به عنوان روغن‌های گروه V طبقه‌بندی می‌شوند. روغن‌های گروه V نیز شامل استرها و روغن‌های نفتنیک هستند. روان‌کننده‌های مبتنی بر PAG معمولاً در کمپرسورها، گیربکس‌ها، سیستم‌های تهویه مطبوع، فلزکاری، کوئنچینگ و سیستم‌های هیدرولیک مورد استفاده قرار می‌گیرند که در آنها مقاومت در برابر آتش یا مقبولیت محیطی مورد نیاز است.

مزایای روان‌کننده‌های مبتنی بر PAG

روانکارهای مبتنی بر PAG خاصیت و عملکرد زیادی نسبت به روانکارهای مبتنی بر روغن معدنی و سایر روانکارهای مصنوعی دارند. درجه این مزیت ممکن است به نوع خاصی از پایه PAG مورد استفاده بستگی داشته باشد. از جمله مزیت‌ها عبارت است از:

•  شاخص ویسکوزیته بالا
• فراریت اندک و فلش پوینت بالا
• حلالیت طراحی شده و قابل کنترل در روغن با آب
• تشکیل رسوب اندک
• سازگار با محیط‌زیست
• پایداری هیدرولیتیک (به این معنی که در حضور روغن تجزیه نمی شوند)
• مقاومت در برابر آتش
• سازگاری با محتوای آب بالا

معایب روان‌کننده‌های مبتنی بر PAG

عدم حلالیت روغن معدنی مانعی برای استفاده گسترده از روان‌کننده‌های مبتنی بر PAG است. به دلیل این ناسازگاری با بسیاری از روانکارهای PAG، اما نه همه آنها، تعویض سیستم از روغن معدنی به روانکارهای مبتنی بر PAG ممکن است گران‌تر باشد و زمان بیشتری را مصرف کند. درجه مضرات سازگاری مهر و موم و رنگ ممکن است به نوع خاص پایه PAG مورد استفاده (مانند محلول در آب، محلول در روغن و غیره) بستگی داشته باشد. در صورت امکان، آزمایش سازگاری بین روان‌کننده خاص PAG مورد استفاده و انواع مهر و موم خاص یا رنگ‌های مورد استفاده توصیه می‌شود.

پلی آلفائولفین ها (PAOs)

PAO ها رایج‌ترین پایه مصنوعی مورد استفاده در روان‌کننده‌های صنعتی و خودرو هستند. این ترکیبات یک هیدروکربن مصنوعی (SHC) به شمار می‌روند که از بهترین ساختار هیدروکربنی (شاخه‌ای، غیر حلقه‌ای) موجود در روغن‌های معدنی تقلید می‌کند و بنابراین بسیاری از معایب استفاده از روان‌کننده‌های روغن معدنی، از جمله سیالیت ضعیف در دمای پایین، شاخص ویسکوزیته ضعیف، رسوبات لجن را تصحیح می‌کند. 

پایه‌های PAO در دهه 1930 توسعه یافتند و از دهه 1970 به صورت تجاری به عنوان پایه‌ای برای روغن موتور استفاده می‌شدند. کاربردهای روان‌کننده‌های مبتنی بر PAO به روغن‌های گردشی و دنده گسترش یافت. بعدها در بسیاری از کاربردهای صنعتی از سیالات کمپرسور، هیدرولیک و توربین گرفته تا روغن دنده و سیالات فلزکاری استفاده شدند.

نحوه تولید پایه های PAO

سیالات PAO به عنوان روغن پایه گروه IV طبقه‌بندی می‌شوند و توسط یک فرآیند واکنش دو مرحله ای با استفاده از آلفا الفین‎‌های خطی ساخته می‌شوند. اولین مرحله سنتز الیگومرها (پلیمرهایی با تعداد کمی واحد مونومر تکرار شونده) از آلفا الفین خطی است. مرحله دوم هیدروژنه کردن پیوندهای دوگانه باقیمانده (غیر اشباع) در الیگومر و تقطیر بعدی برای جداسازی مونومر واکنش نداده و PAO با درجه ویسکوزیته اندک است.

بر خلاف سایر پایه های صنعتی، PAO ها به طور کلی بر اساس ویسکوزیته سینماتیکی در 100 درجه سانتی گراد طبقه بندی می شوند. پایه های PAO با استفاده از کاتالیزورهای معمولی به صورت تجاری در پنج گرید با ویسکوزیته پایین و دو گرید با ویسکوزیته بالا تا حداکثر ویسکوزیته 100 سانتی استوک (cSt) در 100 درجه سانتی گراد تولید می شوند.

مایعات PAO با ویسکوزیته پایین در کاربردهای خودرویی مانند روغن موتور و روان‌کننده های دنده استفاده می شود. سیالات PAO با ویسکوزیته بالا در سیالات و گریس های صنعتی نیز رایج شده اند. از آنجایی که سیالات PAO هیدروکربن های مصنوعی هستند، با روغن های معدنی سازگار بوده و اغلب با آنها ترکیب می شوند. گریدهای پایه تجاری mPAO کاتالیز شده با متالوسن می توانند به ویسکوزیته 300 cSt در 100 درجه سانتی گراد دست یابند. روان‌کننده های پلی آلفائولفین کاتالیز شده با متالوسن (mPAO) نشان دهنده یک کلاس پیشرفته از روان‌کننده های PAO هستند که با استفاده از کاتالیزورهای متالوسن تولید می شوند. این کاتالیزورها کنترل بیشتری را بر فرآیند پلیمریزاسیون ارائه می‌کنند و در نتیجه محصولاتی با ساختار مولکولی یکنواخت‌تر و ویژگی‌های عملکردی افزایش یافته‌اند. 

تفاوت بین روان‌کننده های مبتنی بر PAG و PAO

روان‌کننده های مبتنی بر PAG و PAO در صنایع متعددی استفاده می شوند و به عنوان مصنوعی، عملکرد بهتری نسبت به روغن های معدنی دارند. هر دو نوع روان‌کننده در گیربکس های صنعتی، کمپرسورها و حتی سیستم های تهویه مطبوع استفاده می شوند. با این حال، PAGs و PAOs دو نوع ساختار شیمیایی کاملاً متفاوت از ذخایر پایه مصنوعی هستند. آنها ویژگی‌های متفاوتی دارند، به این معنی که ممکن است در شرایط خاصی یکی بر دیگری برتری داشته باشد.

روان‌کننده‌های مبتنی بر PAG قطبی هستند (PAG محلول در آب > PAG نامحلول در آب > PAG محلول در روغن) و روان‌کننده‌های مبتنی بر PAO اساسا غیر قطبی هستند. این تفاوت در قطبیت بر بسیاری از خواص روان‌کننده از جمله سازگاری الاستومر، حلالیت رنگ، کنترل رسوب و روانکاری تأثیر می‌گذارد. برای بهبود سازگاری مهر و موم روان‌کننده‌های مبتنی بر PAO، یک استر به فرمول اضافه می‌شود تا مقداری قطبیت اضافه شود. هر چه روان‌کننده‌ها از نظر قطبیت بیشتر شبیه باشند، از نظر خصوصیات ذکر شده مشابهت بیشتری خواهند داشت.

شباهت‌های بین روان‌کننده‌های مبتنی بر PAG و PAO

روان‌کننده‌های مبتنی بر PAO و PAG هر دو از نظر هیدرولیتیکی پایدار هستند و نقطه ریزش پایینی دارند. روان‌کننده‌های مبتنی بر PAO شاخص‌های ویسکوزیته خوبی نسبت به روان‌کننده‌های مبتنی بر پایه‌های گروه I، II و III با ویسکوزیته مشابه (بدون افزودن بهبود دهنده ویسکوزیته) دارند. روان‌کننده‌های مبتنی بر PAG دارای شاخص ویسکوزیته عالی و بهتری در مقایسه با روان‌کننده‌های مبتنی بر PAO با درجه ویسکوزیته یکسان هستند. هر دو نوع پایه دارای فراریت کم و نقطه آتش بالا (در صورت تثبیت) برای یک درجه ویسکوزیته معین هستند.