Den vanligaste orsaken till åldring i oljor och fetter är oxidation. Denna process minskar direkt smörjmedlets prestandaegenskaper, vilket bland annat orsakar förtjockning, bildandet av skadliga avlagringar och utarmning av skyddande ämnen. Att förstå mekanismen bakom oxidation och effektivt hantera detta fenomen är viktiga utmaningar för den moderna industrin.
Oxidativ stabilitet som en nyckelfaktor för stabilitet
Oxidationen av ett smörjmedel är en kemisk process som leder till irreversibla förändringar i dess struktur, vilket resulterar i förlust av viktiga fysikalisk-kemiska egenskaper.
Konsekvenserna av oxidation inkluderar en ökning av viskositeten till följd av polymerisationen av oxiderade molekyler, bildandet av organiska syror, lack och avlagringar, samt utarmning av de flesta prestandaförbättrande tillsatser, vilket kräver mer frekvent byte av smörjmedel. Dess nedbrutna form orsakar för tidigt slitage av mekaniska komponenter.
Oljenedbrytning börjar med nedbrytningen av de antioxidanter den innehåller. Först efter att dessa har förbrukats helt sker den faktiska, snabba åldringsprocessen för oljebasen. Det är värt att notera att vissa syntetiska baser naturligt uppvisar högre oxidativ stabilitet än mineraloljor. Man bör dock komma ihåg att faktorer som fukt, hög temperatur, närvaron av metallpartiklar (katalysatorer), UV-strålning och konstant exponering för syre avsevärt accelererar dessa negativa fenomen.
Läs: hur mineraloljor skiljer sig från syntetiska oljor.
Oxidation av smörjmedel
Destruktiv oxidation i oljor och fetter sker i en cykel av initiering, fortplantning, förgrening och terminering.
Cykeln börjar i initieringsfasen , när en molekyl förlorar en eller flera elektroner och bildar reaktiva fria radikaler och peroxider. Detta orsakas av påverkan av extern energi, och de initierande faktorerna är vanligtvis hög temperatur, UV-strålning eller mekanisk skjuvning.
Under fortplantningen reagerar dessa radikaler med syre och multipliceras, vilket orsakar ytterligare kemiska förändringar i fettet.
Allt eftersom förgrening sker ökar antalet reaktiva ämnen, vilket accelererar förtjockning och bildandet av avlagringar tills smörjmedlet inte längre kan skydda komponenterna. Vid denna tidpunkt sker en snabb åldringsprocess.
Tills cykeln är avslutad fortsätter oxidationen tills oljan eller fettet blir praktiskt taget oanvändbart.
Hur kan man förhindra åldring av fett?
Oxidationsprocessen kan kontrolleras genom att ingripa i dess viktigaste kemiska steg. Effektivt skydd baseras främst på att begränsa initiering (isolering från syre och höga temperaturer) och avbryta fortplantningen (blockera kedjereaktionen).
Oxidationsinhibitorer (antioxidanter) är ett viktigt verktyg för att bekämpa oljors åldrande . Dessa är tillsatser som ökar basoljans motståndskraft mot oxidation och därigenom förlänger smörjmedlets livslängd.
Deras verkan innefattar:
- Omvandling av aggressiva fria radikaler till stabila former – vilket stoppar oxidationskedjereaktionen,
- Skyddar smörjmedlet – antioxidanter reagerar mycket snabbare med syre än basoljan, vilket bevarar dess egenskaper.
- Interaktion med andra komponenter – i smörjmedelsformuleringar fungerar oxidationsinhibitorer tillsammans med andra tillsatser (t.ex. AW eller EP).
Vilka typer av antioxidanter finns det?
För att säkerställa ett heltäckande skydd av smörjmedlet mot åldring utnyttjas den synergistiska effekten av två typer av oxidationsinhibitorer: primära och sekundära antioxidanter.
- Primära antioxidanter
Primära antioxidanter – ofta aromatiska aminer eller fenoler – fungerar som radikalfångare. De fångar upp fria radikaler under utbredningsfasen och neutraliserar dem. De donerar en väteatom till radikalen och omvandlar den till en stabil molekyl. Därigenom saktar de ner nedbrytningsprocessen och hjälper till att begränsa kedjereaktionen som leder till bildandet av avlagringar och fernissor.
- Sekundära antioxidanter
Sekundära antioxidanter (t.ex. fosfiter eller svavelföreningar) spelar en stödjande roll och är avgörande för formuleringens långsiktiga stabilitet. De reagerar med instabila peroxider, som bildas som biprodukter av primära antioxidanters verkan. De avbryter oxidationscykeln och förhindrar förgreningsprocessen, vilket gör dem viktiga för formuleringens långsiktiga stabilitet.
Viktigt är att sekundära antioxidanter i avancerade synergistiska system kan "uppfriska" primära antioxidantmolekyler och återställa deras förmåga att fånga radikaler. Vanligtvis arbetar de i smörjmedelsformuleringar tillsammans under hela oxidationscykeln. Tillsammans ökar de basoljans motståndskraft mot oxidation, vilket gör att smörjmedel kan arbeta vid högre temperaturer och under längre perioder än vad som skulle vara möjligt utan dem.
För att stödja smörjmedlens stabilitet erbjuder PCC-gruppen Rostabil serien, t.ex. Rostabil TDP . Organiska fosforföreningar spelar en nyckelroll i dessa produkter. Produkter från denna serie är en bra lösning inte bara för industriella smörjmedel , utan även för plaster och beläggningar, där termisk stabilitet är en kritisk parameter.
Testning av oxidationsbeständighet hos smörjmedel
Att testa oxidationsbeständighet är en viktig del av att bedöma smörjmedels hållbarhet. En av de mest erkända analysmetoderna inom detta område är TOST ( Turbine Oil Stability Test ), som utförs i enlighet med ASTM D943.
Ett oljeprov utsätts för extrem acceleration av åldringsprocesser genom exponering för rent syre, hög temperatur och närvaron av metalliska katalysatorer. Under testet mäts ökningstakten i syraantal. Denna ökning indikerar den progressiva kemiska nedbrytningen av oljans komponenter och bildandet av sura nedbrytningsprodukter till följd av oxidation.
Denna metod låter oss bestämma hur länge ett givet smörjmedel behåller sina skyddande egenskaper.
