Yağ ve greslerde yaşlanmanın en yaygın nedeni oksidasyondur. Bu süreç, diğer şeylerin yanı sıra, kalınlaşmaya, zararlı tortuların oluşmasına ve koruyucu maddelerin tükenmesine neden olarak, yağlayıcının performans özelliklerini doğrudan azaltır. Oksidasyon mekanizmasını anlamak ve bu olguyu etkili bir şekilde yönetmek, modern endüstri için önemli zorluklardan biridir.
Oksidatif stabilite, istikrarın temel faktörlerinden biridir.
Yağlayıcının oksidasyonu, yapısında geri dönüşümsüz değişikliklere yol açan ve temel fizikokimyasal özelliklerinin kaybına neden olan kimyasal bir süreçtir.
Oksidasyonun sonuçları arasında, oksitlenmiş moleküllerin polimerizasyonundan kaynaklanan viskozite artışı, organik asitlerin, verniklerin ve tortuların oluşumu ve performans artırıcı katkı maddelerinin çoğunun tükenmesi yer alır; bu da daha sık yağlayıcı değişimini gerektirir. Bozunmuş hali, mekanik bileşenlerin erken aşınmasına neden olur.
Yağ bozulması, içerdiği antioksidanların parçalanmasıyla başlar. Bunlar tamamen tükendikten sonra, yağ bazının gerçek, hızlı yaşlanma süreci gerçekleşir. Bazı sentetik bazların doğal olarak mineral yağlardan daha yüksek oksidatif stabilite gösterdiğini belirtmekte fayda var. Bununla birlikte, nem, yüksek sıcaklık, metal parçacıklarının (katalizörlerin) varlığı, UV radyasyonu ve sürekli oksijene maruz kalma gibi faktörlerin bu olumsuz olayları önemli ölçüde hızlandırdığı akılda tutulmalıdır.
Okuyun: Mineral yağlar sentetik yağlardan nasıl farklıdır.
Yağlayıcıların oksidasyonu
Yağlarda ve greslerde yıkıcı oksidasyon , başlatma, yayılma, dallanma ve sonlanma döngüsünde ilerler.
Döngü, bir molekülün bir veya daha fazla elektron kaybedip reaktif serbest radikaller ve peroksitler oluşturduğu başlatma aşamasında başlar. Bu, dış enerjinin etkisiyle olur ve başlatıcı faktörler genellikle yüksek sıcaklık, UV radyasyonu veya mekanik kesme kuvvetidir.
Yayılma sırasında, bu radikaller oksijenle reaksiyona girer ve çoğalarak gres içinde daha fazla kimyasal değişikliğe neden olur.
Dallanma meydana geldikçe, reaktif türlerin sayısı artar, kalınlaşmayı ve tortu oluşumunu hızlandırır, ta ki yağlayıcı artık bileşenleri koruyamaz hale gelene kadar. Bu noktada, hızlı bir yaşlanma süreci gerçekleşir.
Döngü sonlanana kadar, oksidasyon, yağ veya gres neredeyse kullanılamaz hale gelene kadar devam edecektir.
Yağın eskimesi nasıl önlenebilir?
Oksidasyon süreci, temel kimyasal aşamalarına müdahale edilerek kontrol edilebilir. Etkili koruma, öncelikle başlatmayı sınırlamaya (oksijenden ve yüksek sıcaklıklardan izolasyon) ve yayılmayı kesmeye (zincirleme reaksiyonu engellemeye) dayanır.
Oksidasyon inhibitörleri (antioksidanlar), yağların yaşlanmasıyla mücadelede önemli bir araçtır . Bunlar, baz yağın oksidasyona karşı direncini artıran ve böylece yağlayıcının kullanım ömrünü uzatan katkı maddeleridir.
Etkileri şunları içerir:
- Saldırgan serbest radikalleri kararlı formlara dönüştürmek – oksidasyon zincirleme reaksiyonunu durdurmak,
- Yağlayıcıyı koruma – antioksidanlar baz yağa göre oksijenle çok daha hızlı reaksiyona girerek özelliklerini korur.
- Diğer bileşenlerle etkileşim halinde olan oksidasyon inhibitörleri, yağlayıcı formülasyonlarında diğer katkı maddeleriyle (örneğin AW veya EP) birlikte çalışır.
Ne tür antioksidanlar vardır?
Yağlayıcının yaşlanmaya karşı kapsamlı korunmasını sağlamak için, iki tür oksidasyon inhibitörünün ( birincil ve ikincil antioksidanlar) sinerjik etkisinden yararlanılır.
- Birincil antioksidanlar
Birincil antioksidanlar – genellikle aromatik aminler veya fenoller – serbest radikal yakalayıcı görevi görürler. Yayılma aşamasında serbest radikalleri yakalar ve nötralize ederler. Radikal’e bir hidrojen atomu vererek onu kararlı bir moleküle dönüştürürler. Bunu yaparak, bozunma sürecini yavaşlatırlar ve tortu ve vernik oluşumuna yol açan zincirleme reaksiyonu sınırlamaya yardımcı olurlar.
- İkincil antioksidanlar
İkincil antioksidanlar (örneğin fosfitler veya kükürt bileşikleri) destekleyici bir rol oynar ve formülasyonun uzun vadeli stabilitesi için çok önemlidir. Birincil antioksidanların etkisinin yan ürünleri olarak oluşan kararsız peroksitlerle reaksiyona girerler. Oksidasyon döngüsünü kesintiye uğratarak dallanma sürecini önlerler ve bu da onları formülasyonun uzun vadeli stabilitesi için vazgeçilmez kılar.
Önemli olarak, gelişmiş sinerjik sistemlerde, ikincil antioksidanlar birincil antioksidan moleküllerini ‘yenileyerek’ radikalleri yakalama yeteneklerini geri kazandırabilirler. Tipik olarak, yağlayıcı formülasyonlarında, tüm oksidasyon döngüsü boyunca birlikte çalışırlar. Birlikte, baz yağın oksidasyona karşı direncini artırarak, yağlayıcıların onlarsız mümkün olandan daha yüksek sıcaklıklarda ve daha uzun süreler boyunca çalışmasını sağlarlar.
Yağlayıcıların stabilitesini desteklemek için PCC Grubu, Rostabil serisini, örneğin Rostabil TDP’yi sunmaktadır. Organik fosfor bileşikleri bu ürünlerde önemli bir rol oynamaktadır. Bu serideki ürünler, yalnızca endüstriyel yağlayıcılar için değil, aynı zamanda termal kararlılığın kritik bir parametre olduğu plastikler ve kaplamalar için de iyi bir çözümdür.
Yağlayıcıların oksidasyon direncini test etme
Oksidasyon direnci testi, yağlayıcıların dayanıklılığını değerlendirmenin önemli bir parçasıdır. Bu alanda en çok bilinen analitik yöntemlerden biri, ASTM D943’e uygun olarak yapılan TOST ( Türbin Yağı Stabilite Testi )’dir.
Bir yağ numunesi, saf oksijene, yüksek sıcaklığa ve metalik katalizörlerin varlığına maruz bırakılarak yaşlanma süreçlerinin aşırı hızlandırılmasına tabi tutulur. Test sırasında, asit sayısındaki artış oranı ölçülür. Bu artış, yağın bileşenlerinin kademeli kimyasal bozulmasını ve oksidasyondan kaynaklanan asidik ayrışma ürünlerinin oluşumunu gösterir.
Bu yöntem, belirli bir yağlayıcının koruyucu özelliklerini ne kadar süreyle koruyacağını belirlememizi sağlar.
