Como e por que os lubrificantes envelhecem?

Estabilidade oxidativa como fator chave na estabilidade

A oxidação de um lubrificante é um processo químico que leva a alterações irreversíveis em sua estrutura, resultando na perda de propriedades físico-químicas essenciais. As consequências da oxidação incluem o aumento da viscosidade devido à polimerização de moléculas oxidadas, a formação de ácidos orgânicos, vernizes e depósitos, bem como o esgotamento da maioria dos aditivos que melhoram o desempenho, tornando necessária a troca mais frequente do lubrificante. Sua forma degradada causa desgaste prematuro de componentes mecânicos . A degradação do óleo começa com a quebra dos antioxidantes que ele contém. Somente após o esgotamento completo destes é que ocorre o processo de envelhecimento acelerado da base do óleo. Vale ressaltar que certas bases sintéticas apresentam naturalmente maior estabilidade oxidativa do que os óleos minerais. No entanto, deve-se ter em mente que fatores como umidade, alta temperatura, presença de partículas metálicas (catalisadores), radiação UV e exposição constante ao oxigênio aceleram significativamente esses fenômenos adversos. Leia: como os óleos minerais diferem dos óleos sintéticos .

Oxidação de lubrificantes

A oxidação destrutiva em óleos e graxas ocorre em um ciclo de iniciação, propagação, ramificação e terminação. O ciclo começa na fase de iniciação , quando uma molécula perde um ou mais elétrons e forma radicais livres reativos e peróxidos. Isso é causado pela influência de energia externa, e os fatores iniciadores geralmente são alta temperatura, radiação UV ou cisalhamento mecânico. Durante a propagação, esses radicais reagem com o oxigênio e se multiplicam, causando novas alterações químicas na graxa. À medida que a ramificação ocorre, o número de espécies reativas aumenta, acelerando o espessamento e a formação de depósitos até que o lubrificante não seja mais capaz de proteger os componentes. Nesse ponto, ocorre um rápido processo de envelhecimento. Até que o ciclo seja terminado , a oxidação continuará até que o óleo ou a graxa se tornem praticamente inutilizáveis.

Como prevenir o envelhecimento da graxa?

O processo de oxidação pode ser controlado intervindo em suas principais etapas químicas. A proteção eficaz baseia-se principalmente na limitação da iniciação (isolamento do oxigênio e de altas temperaturas) e na interrupção da propagação (bloqueio da reação em cadeia). Os inibidores de oxidação (antioxidantes) são uma ferramenta fundamental no combate ao envelhecimento dos óleos . Esses aditivos aumentam a resistência do óleo base à oxidação, prolongando assim a vida útil do lubrificante. Sua ação envolve:

• Converter radicais livres agressivos em formas estáveis ​​– interrompendo a reação em cadeia de oxidação.
• Proteção do lubrificante – os antioxidantes reagem muito mais rapidamente com o oxigênio do que o óleo base, preservando assim suas propriedades.
• Interagindo com outros componentes – em formulações de lubrificantes, os inibidores de oxidação atuam em conjunto com outros aditivos (por exemplo, AW ou EP).

Que tipos de antioxidantes existem?

Para garantir a proteção completa do lubrificante contra o envelhecimento, utiliza-se a ação sinérgica de dois tipos de inibidores de oxidação: antioxidantes primários e secundários.

• Antioxidantes primários

Os antioxidantes primários – frequentemente aminas aromáticas ou fenóis – atuam como sequestradores de radicais livres. Eles capturam os radicais livres durante a fase de propagação e os neutralizam. Doam um átomo de hidrogênio ao radical, convertendo-o em uma molécula estável. Ao fazer isso, retardam o processo de degradação e ajudam a limitar a reação em cadeia que leva à formação de depósitos e vernizes.

• Antioxidantes secundários

Os antioxidantes secundários (por exemplo, fosfitos ou compostos de enxofre) desempenham um papel de apoio e são cruciais para a estabilidade a longo prazo da formulação. Eles reagem com peróxidos instáveis, que são formados como subprodutos da ação dos antioxidantes primários. Interrompem o ciclo de oxidação e previnem o processo de ramificação, tornando-os essenciais para a estabilidade a longo prazo da formulação. É importante ressaltar que, em sistemas sinérgicos avançados, os antioxidantes secundários são capazes de "revitalizar" as moléculas de antioxidantes primários, restaurando sua capacidade de neutralizar radicais. Normalmente, em formulações de lubrificantes, eles atuam em conjunto durante todo o ciclo de oxidação. Juntos, aumentam a resistência do óleo base à oxidação, permitindo que os lubrificantes operem em temperaturas mais altas e por períodos mais longos do que seria possível sem eles . Para auxiliar na estabilidade dos lubrificantes, o Grupo PCC oferece a série Rostabil , como o Rostabil TDP . Compostos orgânicos de fósforo desempenham um papel fundamental nesses produtos. Os produtos desta série são uma ótima solução não só para lubrificantes industriais , mas também para plásticos e revestimentos, onde a estabilidade térmica é um parâmetro crítico.

Testando a resistência à oxidação de lubrificantes

O teste de resistência à oxidação é uma parte importante da avaliação da durabilidade dos lubrificantes. Um dos métodos analíticos mais reconhecidos nessa área é o TOST ( Turbine Oil Stability Test ), realizado de acordo com a norma ASTM D943. Uma amostra de óleo é submetida a uma aceleração extrema dos processos de envelhecimento por meio da exposição a oxigênio puro, alta temperatura e presença de catalisadores metálicos. Durante o teste, mede-se a taxa de aumento do índice de acidez. Esse aumento indica a degradação química progressiva dos componentes do óleo e a formação de produtos de decomposição ácida resultantes da oxidação. Esse método permite determinar por quanto tempo um determinado lubrificante manterá suas propriedades protetoras.