روغن مصنوعی پلیآلکیلنگلیکول
اصطلاحات پلیآلکیلنگلیکول و پلیگلیکول به جای یکدیگر استفاده میشوند. این سیالات را میتوان به صورت محلول در آب یا نامحلول در آب (محلول در روغن) تولید کرد. اینها رایجترین سیالات محلول در آب هستند، بنابراین میتوانند خواص بسیار متفاوتی داشته باشند. پلیگلیکولها نسبتاً قطبی هستند که به آنها خواص استحکام متوسطی میدهد. این ترکیبات دارای شاخص ویسکوزیته بسیار بالا (180 تا 280) و مقاومت خوب هم در دمای پایین و بالا هستند.
این ترکیبات به طور تمیز میسوزند و هیچ اثری از خود باقی نمیگذارند و به عنوان روغن حامل برای روانکنندههای جامد و برای روانکاری زنجیرهای در دمای بالا استفاده میشود. برخی از نسخههای این ترکیبات دارای درجه غذایی و خواص زیستتخریبپذیر نیز هستند. آنها به عنوان روغن کمپرسور در واحدهای چرخشی و رفت و برگشتی، روغن دنده حلزونی، روانکارهای مقاوم در برابر آتش مانند گریس نسوز، سیالات فلزکاری و به عنوان مایع ترمز استفاده میشوند.
اما باید توجه داشت پلیگلیکولهای محلول در آب با روغنهای معدنی سازگار نیستند و باید به طور جداگانه مورد استفاده و دفع قرار گیرند. آنها را نباید با روغنهای معدنی مخلوط کرد. نتیجه چنین مخلوطی یک آشفتگی ژلاتینی است. آنها همچنین میتوانند اثرات منفی بر روی رنگ و مهرها داشته باشند و نکته دیگر این که بسیار گران هستند.
برای قرنها، روانکنندهها به عنوان راهی برای کاهش اصطکاک و سایش قطعات متحرک مورد استفاده قرار گرفتهاند. در حالی که سیالات مبتنی بر روغن معدنی طبیعی اکثریت تقاضای بازار را تشکیل میدهند، بسیاری از پیشرفتهای تکنولوژیکی در تجهیزات و ماشینآلات به گونهای است که روانکارهای سنتی نیاز آنها را به درستی برطرف نمیکنند. یکی از متنوعترین انواع مواد مصنوعی، روانکنندههای پلیآلکیلنگلیکول (PAG) است. PAGها عموماً به عنوان روانکنندههای کمپرسور شناخته میشوند و استفاده از آنها در صنعت از دهه 1980 افزایش یافته است. این مقاله مروری بر مواد شیمیایی این پایه مصنوعی خواهد داشت و به تجزیه و تحلیل عمیقی از مزایا و کاربردهای PAGها میپردازد.
"پلیآلفائولفینها: ساختاری بهینه در فرمولاسیون روانکار" اطلاعات بیشتری در مورد PAOها در اختیار قرار 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.
پایه روانکنندههای مصنوعی
شش نوع پایه اصلی وجود دارد که در توسعه روانکنندههای مصنوعی استفاده میشود که هر کدام مجموعهای از خواص و کاربردهای منحصر به فرد خود را ارائه میدهند.
- سیلیکونها به دلیل فراریت کم و بی اثر بودن در برابر بیشتر آلایندههای شیمیایی مقاوماند و از پایداری حرارتی در کاربردهای شدید و همچنین عملکرد مناسب در محیطهایی با دمای پایین برخوردار هستند.این ویژگی آنها را به یک کاندید عالی برای استفاده به عنوان مایعات انتقال حرارت، کاربردهای تخصصی گریس و روغن های ترمز خودرو DOT نوع 5 تبدیل میکند. با این حال، دو محدودیت در مورد سیلیکون وجود دارد که باید برای کاربردهای روانکاری در نظر گرفته شود. اول این که آنها را نمیتوان در روغنکاری سیلندر موتورهای احتراق داخلی استفاده کرد زیرا محصول جانبی احتراق دیاکسید سیلیکون است. دوم، عملکرد محدود در فشار شدید است و افزودنیهای رایج فشار شدید با آنها ناسازگار هستند. ولی به طور کلی در کاربردهای مناسب، عمر سیال و پایداری هیدرولیتیک سیلیکونها بینظیر است.
- دیاسترها یا استرهای اسید دیبازیک در طول جنگ جهانی دوم تولید شدند و محصول واکنش الکلهای زنجیره بلند و اسیدهای کربوکسیلیک هستند. از لحاظ تاریخی، آنها به دلیل تمایل کم کک شدن (coking tendency) آنها در دمای 400 درجه فارنهایت یا بالاتر، به عنوان روانکنندههای کمپرسور رفت و برگشتی موثر بودهاند. تمایل به ککسازی به تمایل یک ماده، معمولاً یک سوخت یا روانکننده، برای تشکیل رسوبات کک در هنگام قرار گرفتن در معرض دماهای بالا در فرآیندهای صنعتی اشاره دارد. کک یک باقیمانده کربنی است که وقتی هیدروکربنها در غیاب اکسیژن کافی تحت تجزیه حرارتی قرار میگیرند، تشکیل میشود. در بسیاری از کاربردها، به ویژه مواردی که شامل احتراق یا پردازش در دمای بالا هستند، تمایل ککسازی میتواند اثرات مضری بر عملکرد و کارایی تجهیزات داشته باشد. دیاسترها همچنین حلالیت و شویندگی عالی را ارائه میدهند. تهاجمی بودن دی استرها نسبت به الاستومرها، درزگیر و شیلنگها، کاربرد این سیالات را محدود کرده است.
- استرهای پلیول، یا پلیاسترهای نئوپنتیل، تا حد زیادی جایگزین دیاسترها در کاربردهایی با دمای بالا شدهاند که در آن پایداری اکسیداتیو حیاتی است. کاربردهای متداول شامل استفاده از آنها به عنوان روانکننده در موتورهای هواپیما، توربینهای گازی با دمای بالا، سیالات هیدرولیک و به عنوان سیالات تبادل حرارت است. آنها همچنین میتوانند به عنوان یک پایه ترکیبی با PAOها برای افزایش حلالیت افزودنی و کاهش تمایل PAO ها به انقباض و سخت شدن الاستومرها استفاده شوند.
- PAOها یا پلیآلفائولفین پلیمرهای هیدروکربنی هستند که با الیگومریزاسیون کاتالیزوری الفینهای آلفای خطی ساخته میشوند. آنها روانکنندههایی با عملکرد بالا در نظر گرفته میشوند که شاخص ویسکوزیته و پایداری هیدرولیتیکی بالایی دارند. PAOها به طور کلی نسبت به سایر روانکنندههای مصنوعی ارزانتر هستند. آنها در روغن موتور خودروهای سواری و همچنین کاربردهای روانکار صنعتی متعددی استفاده میشوند.
- روغنهای PAG روانکاری با کیفیت، شاخص ویسکوزیته طبیعی بالا و پایداری دمایی خوب را ارائه میدهند. سیالات پایه PAG به دو شکل محلول و نامحلول در آب و در طیف وسیعی از گریدهای ویسکوزیته موجود هستند. آنها نوسانات کمی را در کاربردهایی با دمای بالا ارائه میدهند و می توانند در محیط هایی هم با دمای بالا و هم با دمای پایین استفاده شوند. آنها معمولاً به عنوان سیالات فلزکاری، روانکنندههای غذایی و به عنوان روانکننده در تجهیزات هیدرولیک و کمپرسور استفاده میشوند.
کاربردها و مزایای روغن PAG
به دلیل خواصی که استفاده از روانکنندههای PAG به دنبال دارند، آنها به طور منحصر به فردی برای تعدادی از کاربردهای صنعتی و تولیدی مناسب هستند. حلالیت آنها در آب باعث تمیز کردن آسان تجهیزات میشود. روانکنندههای PAG شاخص ویسکوزیته بالایی را ارائه میدهند و از لحاظ نیروهای برشی پایدار هستند.
روغنهای PAG به دلیل فراریت کم در کاربردهایی با دمای بالا و مقاومت در برابر تشکیل پسماندها و رسوبات ارزشمند هستند. علاوه بر این، زیستتخریبپذیری آنها را برای کاربردهای حساس به محیطزیست ایدهآل میکند. روغنهای PAG بیشتر به عنوان روانکنندههای کمپرسور شناخته میشوند. PAGها همچنین روانکننده انتخابی در فشردهسازی گاز طبیعی پرفشار و اتیلن هستند، جایی که پایداری ویسکوزیته روانکنندههای مبتنی بر هیدروکربن به دلیل حلالیت گاز در سیال تحت تاثیر نامطلوب قرار میگیرد.
از دیدگاه آزمایشگاهی، نظارت بر وضعیت سیالات PAG نسبتا آسان است. در اکثر کاربردها، با نزدیک شدن به پایان عمر مفید، تنها تغییر قابل توجه افزایش تعداد اسید (AN) ناشی از اکسیداسیون سیال است.
ویسکوزیته حتی در مراحل آخر عمر سیال نسبتاً ثابت میماند. روغنهای PAG همچنین در تجهیزات صنعتی که در تمام طول سال بدون تغییرات فصلی کار میکنند مفید هستند. ویژگی برتر انتقال حرارت، پایداری حرارتی و اکسیداسیون آنها را برای استفاده به عنوان سیالات انتقال حرارت در سیستمهای بزرگ و با تهویه باز و برای فرآیندهایی در تولید پلاستیک، الاستومر یا رزوه ایدهآل میسازد.
تولید الیاف نساجی یکی دیگر از صنایعی است که از استفاده از روغنهای PAG سود میبرد. این روانکنندهها الیاف را لکهدار نکرده و سبب تغییر رنگ آن ها نمیشود و به راحتی در طی فرآیند شستشو پاک میشوند. علاوه بر این، آنها اغلب به عنوان روانکننده در تجهیزات تولید نساجی به عنوان روانکنندههای دنده فشار شدید استفاده میشوند.
تطبیقپذیری با عملکرد
برای بیش از 60 سال، روانکنندههای مصنوعی جایگزین مناسبی برای روانکنندههای هیدروکربنی سنتی به شمار می روند. یکی از جایگزینهای مناسب روغنهای PAG هستند که هم در محیطهای با دمای بالا و هم در دمای پایین، همچنین در مناطقی با فشار شدید به درستی عمل کرده و محلولپذیری مناسبی در آب دارند. پلی آلکیلن گلیکول را میتوان برای تشکیل طیف گستردهای از پلیمرها طراحی کرد. طراحی پلیمر را میتوان بر اساس کاربرد روانکننده تنظیم کرد تا به عنوان مثال ویسکوزیته، نقطه ریزش، حلالیت و سایر ویژگیهای مورد نیاز با کاربرد خاص را فراهم کند.
این تطبیقپذیری سبب شده روغنهای PAG حدود 24 درصد از کل بازار روانکنندههای مصنوعی را تشکیل میدهند. نقاط ریزش پایین، تامین طیف وسیعی از ویسکوزیته، مقاومت در برابر تشکیل لاک و طیف گستردهای از حلالیت، همگی به شهرت روانکارهای PAG به عنوان یک روانکننده مصنوعی با کارایی بالا در بازار می افزایند.
با تأکید مداوم بر روانکارهای قابل قبول از نظر زیست محیطی در صنعت، این کیفیتها همچنان روغنهای PAG را به خط مقدم بازار روانکارهای مصنوعی سوق میدهد.
منبع
Beatty, D. (2019) Polyalkylene Glycol Synthetic PAG Oil explained. https://www.machinerylubrication.com/Read/930/pag-synthetic-oil.
سوالات متداول
روغنهای PAG به طور کلی با انواع مهر و موم ، رنگ و پلاستیکها سازگار نیستند. به عنوان مثال، آنها میتوانند باعث تورم یا تخریب برخی از مواد شوند. بررسی سازگاری با اجزای سیستم موجود قبل از تعویض روغن PAG بسیار مهم است.
روغنهای PAG به دلیل مصنوعی بودن، پایدارتر بوده و کمتر مستعد اکسیداسیون هستند، که باعث کاهش تشکیل محصولات جانبی مضر میشود. با این حال، هنوز هم باید مسئولانه و طبق مقررات محیطی محلی دفع شوند.
طول عمر روغن PAG بسته به کاربرد، شرایط عملیاتی و فرمولاسیون محصول خاص متفاوت است. همیشه توصیههای سازنده تجهیزات را در مورد فواصل تعویض روغن دنبال کنید.
