Hiện nay, Polyalkylene glycol (PAG) và polyalphaolefin (PAO) là hai lựa chọn chất bôi trơn tổng hợp cho các ứng dụng công nghiệp. Hiểu được ưu và nhược điểm của từng loại có thể giúp quý khách hàng quyết định lựa chọn nào là tốt nhất cho một ứng dụng nhất định của doanh nghiệp mình.
Bài viết này, Kinglube sẽ thảo luận về các chất lỏng tổng hợp phổ biến nhất nhằm giúp quý khách hàng có thể đưa ra lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng của doanh nghiệp mình, hãy theo dõi nhé!
1. Tại sao hiện nay dầu tổng hợp lại được ưa chuộng
Theo phân tích được thực hiện bởi Kline & Co., hơn 78% tất cả các yêu cầu về chất bôi trơn trên thế giới hàng năm được đáp ứng khi sử dụng chất bôi trơn gốc khoáng. Tuy nhiên, việc sử dụng chất bôi trơn gốc khoáng trên thế giới đang giảm dần. Việc sử dụng chất bôi trơn tổng hợp hoặc “nhân tạo” trong các ứng dụng công nghiệp và ô tô khác nhau đang trở nên phổ biến và tiếp tục lấn chiếm mở rộng sang các ứng dụng chỉ sử dụng dầu gốc khoáng. Những lý do để thay đổi từ chất bôi trơn gốc khoáng sang gốc tổng hợp bất chấp việc tăng chi phí bao gồm:
- Nhu cầu có một chất bôi trơn dùng không cần thay mới.
- Kéo dài thời gian thay dầu.
- Kéo dài tuổi thọ thiết bị.
- Đáp ứng các yêu cầu mới của các nhà sản xuất thiết bị và các tiêu chuẩn công nghiệp.
- Đáp ứng các quy định bổ sung (chống cháy, thân thiện với môi trường).
- Giải quyết các điều kiện về địa điểm cụ thể của hệ thống (khả năng làm tạp nhiễm nguồn nước).
- Giải quyết các điều kiện vận hành của thiết bị mới (nhiệt độ và áp suất hoạt động cao hơn, tải và tốc độ lớn hơn).
Những tiến bộ trong công nghệ thiết bị đã dẫn đến các điều kiện và yêu cầu về chất bôi trơn ngày càng khắt khe hơn, nhiều điều vượt quá khả năng của chất bôi trơn gốc khoáng. Chất bôi trơn tổng hợp có thể đáp ứng những nhu cầu này vì chúng hoạt động tốt hơn chất bôi trơn gốc khoáng trong nhiều hoặc tất cả các tính năng vận hành quan trọng: giảm mài mòn và ma sát, chống hình thành cặn, độ bay hơi thấp hơn, chống ăn mòn tốt hơn và cải thiện độ ổn định nhiệt và oxy hóa.
Tuy nhiên, không phải tất cả các chất bôi trơn tổng hợp đều được tạo ra như nhau. Có rất nhiều công thức đằng sau khoa học về chất bôi trơn tổng hợp có thể làm phức tạp việc đưa ra lựa chọn phù hợp cho bất kỳ ứng dụng nào. Những tiến bộ gần đây trong công nghệ phụ gia và sản xuất dầu gốc tổng hợp đang đẩy xa các giới hạn của hiệu suất làm cho các chất bôi trơn hiện tại tốt hơn bao giờ hết.
Người dùng trước tiên phải chọn chất bôi trơn dựa trên ứng dụng dự định của nó, chẳng hạn như dầu động cơ, dầu truyền động, dầu thủy lực, chất bôi trơn dây cáp, mỡ động cơ điện, v.v. Để xác định chính xác loại chất bôi trơn cần thiết, người dùng phải biết các yêu cầu tối thiểu về chất bôi trơn cho thiết bị đó. Các yêu cầu hoặc thông số kỹ thuật này nói chung sẽ xác định hoặc đề xuất loại sản phẩm (dầu khoáng, dầu tổng hợp hoặc dầu gốc sinh học) và các yêu cầu hiệu suất phù hợp (được thành phần hóa học phát triển thành chất bôi trơn) để cho phép máy móc chạy ở mức tối ưu.
2. Các loại dầu nhớt tổng hợp
Khoảng 80% chất bôi trơn tổng hợp được sử dụng trên thế giới thuộc ba loại, theo thứ tự thể tích được sử dụng là polyalphaolefin (PAO), este hữu cơ và polyglycol. Các chất bôi trơn tổng hợp còn lại được sản xuất từ các nguyên liệu nền khác, bao gồm các este photphat, polybuten, silicones, perfluoroalkyl và ete polyphenyl.
Có nhiều cân nhắc khi xác định chất bôi trơn tổng hợp tốt nhất cho một ứng dụng cụ thể, nhưng kiến thức về các tính chất chung của các loại chất bôi trơn tổng hợp đang được xem xét là điểm khởi đầu. Chất bôi trơn tổng hợp có thể rất khác nhau về mặt hóa học và những gì xác định sự khác biệt đó là các chủng loại dầu gốc được sử dụng làm chất nền cho chất bôi trơn.
Các chủng loại dầu gốc tổng hợp, nhiều hơn so với chủng loại dầu gốc khoáng, là thành phần chính đóng góp vào hầu hết các tính chất cơ bản của chất bôi trơn, bao gồm khả năng hòa tan trong dầu hoặc nước, tính lưu động ở nhiệt độ thấp, khả năng bôi trơn, tính dễ bay hơi, tính dễ bắt lửa và khả năng tương thích với phốt và sơn. Hai loại dầu gốc tổng hợp chính – polyalkylen glycols (PAG) và polyalphaolefin (PAO) và chất bôi trơn được tạo ra từ chúng, sẽ được so sánh dưới đây.
2.1 Dầu gốc tổng hợp Polyalkylene Glycols (PAGs)
Polyme PAG, được phát hiện lần đầu tiên cách đây hơn 150 năm, đã chứng kiến ứng dụng đột phá của chúng xảy ra trong chiến tranh thế giới thứ ll. Vào thời điểm đó, cả hai vụ cháy trên tàu và máy bay của hải quân Hoa Kỳ đều xảy ra do sử dụng chất lỏng thủy lực gốc dầu khoáng. Nghiên cứu tại phòng thí nghiệm nghiên cứu hải quân Hoa Kỳ (USNRL) đã được bắt đầu để phát triển chất lỏng thủy lực có khả năng chống cháy cao hơn những chất lỏng được sử dụng vào thời điểm đó dựa trên dầu khoáng.
Phối hợp với Union Carbide Chemicals, Plastics Company Inc., và Viện nghiên cứu công nghiệp Mellon, USNRL đã phát triển chất lỏng thủy lực chống cháy (WGHF) chứa nước-glycol. Việc sử dụng WGHFs đã tăng lên rất nhiều do việc xuất bản “Báo cáo Luxembourg” vào năm 1961, đưa ra các tiêu chuẩn tối thiểu về khả năng chống cháy chất lỏng thủy lực ở các mỏ than ở Châu Âu. Việc sử dụng chất lỏng và chất bôi trơn gốc PAG bắt đầu được mở rộng sang các ứng dụng khác, trước tiên là chất tôi kim loại và chất bôi trơn trong ngành dệt, sau đó đến nhiều loại chất bôi trơn khác, bao gồm dầu bánh răng, máy nén và tuabin,…
Polyalkylene glycol (PAG) được sản xuất như thế nào ?
Dầu gốc PAG là các polyme tổng hợp được sản xuất bằng quy trình trùng hợp kết hợp các monome etylen oxit (EO), propylen oxit (PO) và butylen oxit (BO) đồng nhất dưới dạng homopolyme hoặc dưới dạng kết hợp để tạo thành chuỗi phát triển từ phân tử chất dẫn xuất nucleophilic, thường là rượu.
Các thành phần dầu gốc của chất bôi trơn PAG có thể được thiết kế để hòa tan trong nước, không tan trong nước (tương thích một phần với dầu khoáng) hoặc hòa tan trong dầu, tùy thuộc vào việc lựa chọn các phân tử chất dẫn xuất và các monome được sử dụng để sản xuất polyme. Càng nhiều monome EO trong dầu gốc thì PAG càng dễ tan trong nước; càng nhiều monome PO thì càng ít tan trong nước; và càng nhiều monome BO thì dầu gốc càng tan nhiều trong dầu. Quá trình này tạo ra mạch chính polyme trong đó oxy là mỗi nguyên tử thứ ba, mang lại cho dầu gốc PAG các thuộc tính hóa học cho phép nhà thiết kế tổng hợp các tổ hợp khác nhau của chất dẫn xuất và monome (khối, ngẫu nhiên và homopolyme) để tạo thành các loại dầu gốc chọn lọc cho những ứng dụng chuyên biệt.
Dầu gốc PAG được phân loại là dầu Nhóm V, nghĩa là dầu gốc tổng hợp không được định nghĩa là dầu gốc Nhóm I, II, III hoặc IV. Dầu nhóm V cũng bao gồm các este và dầu naphthenic.
Chất bôi trơn gốc PAG thường được sử dụng trong máy nén, hộp số, hệ thống điều hòa không khí, gia công kim loại, tôi kim loại và các hệ thống thủy lực yêu cầu khả năng chống cháy hoặc thân thiện với môi trường. Các tính chất chung của dầu gốc PAG tan trong nước, không tan trong nước và tan trong dầu được thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1. Các tính chất chung của dầu gốc polyalkylen glycol (PAG).
Ưu – nhược điểm của dầu nhờn gốc PAG
Chất bôi trơn gốc PAG cung cấp nhiều ưu điểm về tính chất và hiệu suất so với các chất bôi trơn gốc khoáng và chất bôi trơn tổng hợp khác, như được nêu trong Bảng 2. Mức độ lợi thế có thể phụ thuộc vào loại gốc PAG cụ thể được sử dụng (chẳng hạn như tan trong nước, tan trong dầu,…).
Bảng 2. Ưu – nhược điểm của dầu tổng hợp Polyalkylene Glycols (PAGs)
Thiếu khả năng hòa tan với dầu khoáng là rào cản đối với việc mở rộng sử dụng chất bôi trơn gốc PAG. Do sự không tương thích này với nhiều nhưng không phải tất cả các chất bôi trơn gốc PAG, việc hệ thống muốn chuyển đổi từ dầu nhớt gốc khoáng sang dầu nhớt gốc PAG có thể tốn kém hơn và mất thêm thời gian. Mức độ bất lợi do khả năng tương thích của phốt và sơn có thể phụ thuộc vào loại loại dầu gốc PAG cụ thể được sử dụng (chẳng hạn như tan trong nước, tan trong dầu, v.v.).
Nếu có thể, nên kiểm tra tính tương thích giữa chất bôi trơn PAG sẽ được sử dụng và các loại phốt hoặc sơn đang dùng.
2.2 Dầu tổng hợp gốc Polyalphaolefin (PAO)
PAO là dầu gốc tổng hợp phổ biến nhất được sử dụng trong dầu nhớt ô tô và công nghiệp. Đó là một hydrocacbon tổng hợp (SHC) mô phỏng cấu trúc hydrocacbon tốt nhất (phân nhánh, không vòng) được tìm thấy trong dầu khoáng và do đó khắc phục nhiều nhược điểm của việc sử dụng chất bôi trơn gốc khoáng, bao gồm tính lưu động kém ở nhiệt độ thấp, chỉ số độ nhớt kém, cặn bùn và độ bay hơi cao.
Dầu gốc PAO được phát triển vào những năm 1930 và được sử dụng thương mại làm dầu gốc cho dầu động cơ bắt đầu từ những năm 1970. Các ứng dụng cho chất bôi trơn gốc PAO được mở rộng sang dầu tuần hoàn và dầu bánh răng, sau đó cho nhiều ứng dụng công nghiệp khác từ dầu máy nén, dầu thủy lực và dầu tua bin đến dầu bánh răng và dầu gia công kim loại.
Dầu tổng hợp gốc PAO được sản xuất như thế nào?
Chất lỏng PAO được phân loại là dầu gốc Nhóm IV và được tạo ra bằng quy trình phản ứng hai bước sử dụng các alpha-olefin tuyến tính. Bước đầu tiên là tổng hợp các oligomer (polyme có ít đơn vị monome lặp lại) từ alpha-olefin tuyến tính. Bước thứ hai là quá trình hydro hóa các liên kết đôi còn lại (không bão hòa) trong oligomer và chưng cất tiếp theo để tách monome chưa phản ứng và PAO độ nhớt thấp.
Không giống như các dầu gốc công nghiệp khác, PAO thường được phân loại theo độ nhớt động học của chúng ở 100°C. Dầu gốc PAO sử dụng chất xúc tác thông thường được sản xuất thương mại với năm cấp độ nhớt thấp và hai cấp độ nhớt cao với độ nhớt tối đa là 100 centistokes (cSt) ở 100°C.
Dầu gốc PAO có độ nhớt thấp được sử dụng trong các ứng dụng ô tô, chẳng hạn như dầu động cơ và dầu hộp số. Dầu gốc PAO có độ nhớt cao cũng đã được dùng phổ biến trong dầu mỡ nhờn công nghiệp. Vì là hydrocacbon tổng hợp nên PAO tương thích và thường được kết hợp với dầu gốc khoáng.
Các loại dầu gốc thương mại xúc tác metallocen mPAO có thể đạt được độ nhớt 300 cSt ở 100°C. Có cấu trúc đồng nhất hơn so với PAO truyền thống, chúng có ưu điểm tương đương về chỉ số độ nhớt cao, tính lưu động ở nhiệt độ thấp tuyệt vời và độ ổn định trượt cắt được bổ sung khả năng làm đặc.
Các tính chất chung của PAO thông thường độ nhớt thấp và độ nhớt cao và các dầu gốc xúc tác metallocen mPAO, được thể hiện trong Bảng 3.
Bảng 3. Tính chất chung của PAO thông thường và mPAO. Nguồn: Shell
Ưu và nhược điểm của Polyalphaolefins (PAOs) được thể hiện trong bảng sau:
3. Chất bôi trơn gốc PAG và PAO – Nên chọn loại nào?
Chất bôi trơn gốc PAG và PAO hiếm khi cạnh tranh trong các ứng dụng công nghiệp. Mỗi loại dầu nhớt sẽ là sự lựa chọn tốt nhất cho các bộ thông số sử dụng khác nhau, bao gồm:
- Yêu cầu kỹ thuật và các quy định.
- Các điều kiện về thiết bị và địa điểm vận hành.
- Mức độ bảo trì và lao động.
- Ưa chuộng của người sử dụng
Chất bôi trơn gốc PAO hoặc PAG có thể được ưu tiên lựa chọn hơn khi các thuộc tính sau của chất bôi trơn được nhắm đến:
|
PAO |
PAG |
|
|
Nếu người sử dụng còn nghi ngờ về chất bôi trơn nào phù hợp nhất với nhu cầu của doanh nghiệp, thì nên liên hệ với một chuyên gia để hỗ trợ quá trình ra quyết định.
Ở đây, Kinglube muốn giới thiệu đến cho khách hàng sản phẩm dầu PLUTO SYN 68 của hãng Miennampetro là dầu máy nén lạnh gốc PAO (polyalphaolefin) tổng hợp, được dùng trong các máy nén lạnh kiểu: Piston, trục vít, ly tâm với môi chất lạnh: Amoniac (NH3), methyl chloride và carbon dioxide.
PLUTO SYN là dầu máy nén lạnh gốc PAO (polyalphaolefin) tổng hợp
– Dầu có khả năng tạo màng dầu vững chắc, giúp bảo vệ các chi tiết khi vận hành giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị.
– Độ tinh khiết cao, nhiệt độ chớp cháy cao, tính cách điện cao, độ bay hơi thấp tránh thất thoát dầu, an toàn khi vận hành.
Ngoài ra, dầu có khả năng bền nhiệt và bền oxy hóa hoàn hảo giúp kéo dài tuổi thọ dầu và chu kì thay dầu gấp 2-3 lần so các loại dầu khoáng khác.
Lời kết:
Hy vọng bài viết mà Kinglube đã chia sẻ sẽ giúp ích cho các bạn đọc hiểu rõ hơn về dầu tổng hợp gốc PAO và PAG để rồi có lựa chọn chính xác cho động cơ máy móc của doanh nghiệp mình. Nếu khách hàng có thắc mắc gì hoặc có nhu cầu sử dụng sản phẩm, mời liên hệ theo hotline dưới đây để được tư vấn và hỗ trợ sớm nhất:
CÔNG TY CP DẦU NHỚT VÀ HÓA CHẤT MIỀN NAM (KINGLUBE):
Hotline: 0903.002.243
Điện thoại: (028) 2253 1533 – Fax: (028) 3752 6823
Email: info@kinglube.vn
