Jak a proč maziva stárnou?

Oxidační stabilita jako klíčový faktor stability

Oxidace maziva je chemický proces vedoucí k nevratným změnám v jeho struktuře, což má za následek ztrátu klíčových fyzikálně-chemických vlastností.

Mezi důsledky oxidace patří zvýšení viskozity v důsledku polymerace oxidovaných molekul, tvorba organických kyselin, laků a usazenin, jakož i vyčerpání většiny aditiv zvyšujících výkon, což vyžaduje častější výměnu maziva. Jeho degradovaná forma způsobuje předčasné opotřebení mechanických součástí.

Degradace oleje začíná rozkladem antioxidantů, které obsahuje. Teprve po jejich úplném vyčerpání dochází ke skutečnému, rychlému procesu stárnutí olejové báze. Stojí za zmínku, že některé syntetické báze přirozeně vykazují vyšší oxidační stabilitu než minerální oleje. Je však třeba mít na paměti, že faktory, jako je vlhkost, vysoká teplota, přítomnost kovových částic (katalyzátorů), UV záření a neustálé vystavení kyslíku, tyto nepříznivé jevy výrazně urychlují.

Přečtěte si: jak se minerální oleje liší od syntetických olejů.

Oxidace maziv

Destruktivní oxidace v olejích a mazivech probíhá v cyklu iniciace, šíření, větvení a ukončení.

Cyklus začíná v iniciační fázi , kdy molekula ztratí jeden nebo více elektronů a vytvoří reaktivní volné radikály a peroxidy. To je způsobeno vlivem vnější energie a iniciačními faktory jsou obvykle vysoká teplota, UV záření nebo mechanické střihové namáhání.

Během šíření tyto radikály reagují s kyslíkem a množí se, což způsobuje další chemické změny v mazivu.

S větvením se zvyšuje počet reaktivních látek, což urychluje houstnutí a tvorbu usazenin, dokud mazivo již není schopno chránit součásti. V tomto okamžiku dochází k rychlému procesu stárnutí.

Dokud není cyklus ukončen , oxidace bude pokračovat, dokud se olej nebo mazivo nestane prakticky nepoužitelným.

Jak lze zabránit stárnutí maziva?

Proces oxidace lze řídit zásahem do jeho klíčových chemických fází. Účinná ochrana je založena především na omezení iniciace (izolace od kyslíku a vysokých teplot) a přerušení šíření (blokování řetězové reakce).

Inhibitory oxidace (antioxidanty) jsou klíčovým nástrojem v boji proti stárnutí olejů . Jedná se o aditiva, která zvyšují odolnost základového oleje vůči oxidaci, a tím prodlužují životnost maziva.

Jejich účinek zahrnuje:

• Přeměna agresivních volných radikálů na stabilní formy – zastavení oxidační řetězové reakce,
• Ochrana maziva – antioxidanty reagují s kyslíkem mnohem rychleji než základní olej, čímž si zachovávají jeho vlastnosti,
• Interakce s dalšími složkami – v mazivových recepturách působí inhibitory oxidace ve spojení s dalšími přísadami (např. AW nebo EP).

Jaké typy antioxidantů existují?

Pro zajištění komplexní ochrany maziva proti stárnutí se využívá synergického působení dvou typů inhibitorů oxidace: primárních a sekundárních antioxidantů.

• Primární antioxidanty

Primární antioxidanty – často aromatické aminy nebo fenoly – fungují jako lapače radikálů. Zachycují volné radikály během fáze šíření a neutralizují je. Darují radikálu atom vodíku a přeměňují ho na stabilní molekulu. Tím zpomalují proces degradace a pomáhají omezit řetězovou reakci vedoucí k tvorbě usazenin a laků.

• Sekundární antioxidanty

Sekundární antioxidanty (např. fosfity nebo sloučeniny síry) hrají podpůrnou roli a jsou klíčové pro dlouhodobou stabilitu formulace. Reagují s nestabilními peroxidy, které vznikají jako vedlejší produkty působení primárních antioxidantů. Přerušují oxidační cyklus a zabraňují procesu větvení, což je činí nezbytnými pro dlouhodobou stabilitu formulace.

Důležité je, že v pokročilých synergických systémech jsou sekundární antioxidanty schopny „obnovit“ molekuly primárních antioxidantů a obnovit jejich schopnost zachycovat radikály. V mazivových formulacích obvykle spolupracují v celém oxidačním cyklu. Společně zvyšují odolnost základového oleje vůči oxidaci, což umožňuje mazivům pracovat při vyšších teplotách a po delší dobu, než by to bylo bez nich možné.

Pro podporu stability maziv nabízí skupina PCC řadu Rostabil , např. Rostabil TDP . V těchto produktech hrají klíčovou roli organické sloučeniny fosforu. Produkty z této řady jsou dobrým řešením nejen pro průmyslová maziva , ale také pro plasty a nátěry, kde je tepelná stabilita kritickým parametrem.

Zkoušení oxidační odolnosti maziv

Testování odolnosti proti oxidaci je důležitou součástí posuzování trvanlivosti maziv. Jednou z nejuznávanějších analytických metod v této oblasti je TOST ( Test stability turbínového oleje ), prováděný v souladu s normou ASTM D943.

Vzorek oleje je vystaven extrémnímu zrychlení procesů stárnutí v důsledku vystavení čistému kyslíku, vysoké teplotě a přítomnosti kovových katalyzátorů. Během testu se měří rychlost nárůstu čísla kyselosti. Toto zvýšení indikuje postupnou chemickou degradaci složek oleje a tvorbu kyselých produktů rozkladu v důsledku oxidace.

Tato metoda nám umožňuje určit, jak dlouho si dané mazivo zachová své ochranné vlastnosti.