Phụ gia giúp nâng cao hoặc bổ sung những tính năng quan trọng mà bản thân dầu gốc hay các chất làm đặc không thể có. Loại phụ gia được sử dụng và tỷ lệ pha chế có ảnh hưởng quyết định đến phạm vi ứng dụng cũng như chất lượng của chất bôi trơn. 

Dựa vào chức năng, có thể chia phụ gia ra làm 3 nhóm chính:

 - Nhóm phụ gia bảo vệ giúp bảo các chi tiết máy, điểm cần bôi trơn: Phụ gia chống rỉ và ăn mòn, phụ gia chống mài mòn, phụ gia chịu cực áp, phụ gia tẩy rửa cà trung hòa axit, phụ gia phân tán.

 - Nhóm phụ gia giúp mở rộng phạm vi ứng dụng của chất bôi trơn: phụ gia chống tạo bọt, phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt, phụ gia hạ điểm đông đặc.

 - Nhóm phụ gia giúp kéo dài thuổi thọ của chất bôi trơn: Phụ gia chống oxi hóa.

 Cùng Chemlube tìm hiểu một số loại phụ gia phổ biến thường có trong các loại dầu mỡ công nghiệp hiện nay:

I. PHỤ GIA CHỐNG MÀI MÒN (AW)

Phụ gia chống mài mòn (Ani-wear additive) là chất phụ gia quan trọng phổ biến trong dầu thủy lực và dầu động cơ thường được thể hiện bằng chữ AW trong tên của các loại sản phẩm này như Sinopec AW L-HM, Castrol Hyspin AWS,...

Loại phụ gia chống mài mòn thông thường là hợp chất của kẽm với phospho và lưu huỳnh có tên là ZDDP, trong đó dạng được dùng để chống mài mòn là phụ gia ZDDP chống mài mòn. Khi bôi trơn ở điều kiện tải trọng gia tăng hoặc tốc độ thấp làm cho màng dầu trở nên quá mỏng và mất chức năng bôi trơn thì màng phụ gia chống mài mòn sẽ phát huy vai trò thay thế để phân cách không cho các bề mặt kim loại tiếp xúc với nhau và vì vậy giảm thiểu ma sát và mài mòn.

Hình 1: cơ chế hoạt động của phụ gia chống mài mòn

Màng bảo vệ được hình thành là do các phân tử của phụ gia liên kết vật lý hoặc liên kết hóa học với bề mặt kim loại. Phụ gia ZDDP có thể tạo ra hai loại màng bảo vệ. Màng đầu là màng cọ xát (tribofilm) được hình thành ở nhiệt độ thấp từ 25 đến 150^oC dưới tác động của sự cọ xát giữa hai bề mặt. Màng này có độ dày tới 0,2µm và có cấu trucslaf các vi mô nhấp nhô hình tròn hoặc dài mà thành phần chủ yếu là phosphat, sulfide kẽm và sắt. Màng thứ hai là màng nhiệt (theraml film) được tạo ra nhờ liên kết hóa học ở nhiệt độ cao trên 150^oC và có cấu trúc, thành phần và độ dày tương ự như màng cọ xát. Phụ gia chống mài mòn ZDDP có thể bảo vệ mặt chi tiết bôi trơn ở cả nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao.

Khả năng chống mài mòn của dầu thường được đánh giá và phân cấp theo phương pháp thử nghiệm FZG A/8.3/90 được thiết lập bởi Viện Kỹ thuật nghiên cứu bánh răng và truyền động của Đức. Các loại dầu thủy lực chống mài mòn thường có cấp chịu tải tới hạn FZG từ 10 đến 12, số càng cao nghĩa là khả năng chống mài mòn càng tốt.

Phụ gai chống mài mòn chữa kẽm ZDDP là phụ gia truyền thống và được sử dụng rộng rãi do có hiệu quả cao và giá thành hợp lý. tuy nhiên loại phụ gia này có thể gây ăn mòn cho các chi tiết máy bằng kim loại màu và khi bị phân phủy trong quá trình sử dụng sẽ phát sinh ra tro (cặn) có thể gây ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ lọc dầu. Hơn nữa, ZDDP khó phân hủy sinh học và được xem là có hại cho môi trường. Vi vậy một số thiết bị hiện đại yêu cầu loại dầu thủy lực không tro hay không chứa kẽm (Zinc-free hay Ashless). Loại phụ gia chống mài mòn không chứa kẽm thường sẽ có giá thành cao hơn nhưng là lựa chọn hàng đầu có những ứng dụng có bề mặt kim loại mà kim loại màu.

>Liên hệ để tìm hiểu thêm các sản phẩm dầu thùy lực chống mài mòn, dầu thủy lực chống mài mòn không tro mà Chemlube Việt Nam phân phối

II. PHỤ GIA CHỊU CỰC ÁP (EP)

Phụ gia chịu cực áp (extreme pressure hay EP additive) được sử dụng cho các loại mỡ hoặc dầu làm việc ở điều kiện tải trọng rất lớn khi màng dầu không còn phát huy tác dụng. Phụ gia chịu cực áp được sử dụng phổ biến nhất là hợp chất của lưu huỳnh, phospho và clo. Ở chế độ bôi trơn giới hạn, phụ gia EP liên kết hóa học với bề mặt kim loại tại điểm tiếp xúc có nhiệt độ cao do ma sát dưới tác động của áp suất cực đoan. kết quả là hình thành màng hóa chất như sulfide sắt, phosphide hoặc chloride sắt ngăn cách hai bề mặt kim loại tiếp xúc nhằm làm giảm ma sát và mài mòn.

Hình 2: Cơ chế hoạt động của phụ gia chịu cực áp

Phụ gia chịu cực áp có trong công thức pha chế của nhiều loại dầu bánh răng và mỡ bôi trơn và tên gọi của các sản phẩm nàu thường có thêm các chữ viết tắt là EP hoặc XP để nhấn mạnh tính chịu cực áp. khả năng chịu tải của dầu mỡ chứa phụ gia chịu cực áp thường được đánh giá bằng thử nghiệm FZG hoặc bằng thử nghiệm Timken.

Thành phần phospho và lưu huỳnh của phụ gia cực áp có thể gây ăn mòn các bộ phận máy hay chi tiết chế tạo bằng hợp kim đồng ở điều kiện nhiệt độ cao trên 60^oC. Vì vậy, dầu mỡ bôi trơn các bộ phận này thường không có loại phụ gia chịu cực áp này.

III. PHỤ GIA CHỐNG RỈ VÀ ĂN MÒN

Phụ gia chống rỉ và ăn mòn (rust and corosinon inhibitor) là các hợp chất hóa học chọn lọc được pha chế vào dầu mỡ để hạn chế sự ăn mòn các chi tiets máy bằng kim loại. Ăn mòn do tác động của hóa chất như axit sinh ra do dầu bị oxy hóa hoặc nước và oxy thông qua hiện tượng điện phân. Hiện tượng ăn mòn đó được gọi là rỉ. Quá trình rỉ và ăn mòn thường làm phát sinh các hợp chất rắn trong máy và hậu quả là làm tăng độ mài mòn và chày xước.

Các phụ gia chống rỉ và ăn mòn tạo ra một lớp màng bảo vệ bám chặt vào bề mặt kim loại và ngăn bề mặt này tiếp xúc với các chất gây rỉ và ăn mòn như axit, nước, oxy. Các chất thường được làm phụ gia chống rỉ chính bao gồm axit alkylthioacetic thường dùng cho dầu turbin, dầu thủy lực và dầu tuần hoàn; imidazoline dùng cho dầu bánh răng; sulfonate và amine phosphate dùng cho dầu động cơ.

Để thử nghiệm tính năng chống rỉ và ăn mòn của dầu, sử dụng thí nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM D665B.

IV. PHỤ GIA CHỐNG OXI HÓA

Phụ gia chống oxi hóa (anti-oxidation additive) hay còn gọi là phụ gia ức chế oxy hóa (oxidatiom inhibitor) đươch sử dụng với mục đích làm chậm quá trình oxi hóa dầu nhớt và như vậy góp phần kéo dài tuổi thọ sử dụng của dầu mỡ. Dầu mỡ bị oxy hóa là do quá trình phản ứng hóa học của hydrocacbon có trong dầu với oxy.

Mức oxy hóa của một loại dầu hay mỡ trước hết phụ thuộc vào tính ổn định oxy hóa hay tính bền oxy hóa của dầu gốc. tính bền oxy hóa của các loại dầy hydrocacbon tăng dần theo thứ tự: dầu gốc khoáng (Aromatic <Naphthene <Paraffin) <dầu gốc tổng hợp (PAO,PAG <DE,POE, Phosphate Ester).

Các loại dầu gốc có tỷ lệ thành phần hyrocacbon no cao tức là có ít hoặc không có thành phàn aromatic thì có độ ổn định oxy hóa tốt hơn. Mức độ oxy hóa còn phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ làm việc, tức là bắt đầu từ 60^oC, nhiệt độ tăng thêm 10^oC thì tốc độ oxy hóa của dầu lại tăng lên gấp đôi. Ngoài ra sự nhiễm nước và tạp chất cũng như không khí và ánh sáng cũng sẽ đẩy nhanh tốc độ oxy hóa của dầu.

Dầu mỡ bị oxy hóa làm tăng thành phần axit hữu cơ, este hoặc bị polymer hóa thành những chất có khối lượng lớn. Axit sẽ gây ăn mòn các bộ phận của máy, các chất polymer hóa làm tăng độ nhớt của dầu và khi lắng động tạo ra cặn, varnish hoặc bùn làm giảm khả năng bôi trơn của dầu mỡ.

Các loại phụ gia chống oxy hóa thông dụng bao gồm các dẫn xuất cua phenol, các amine thơm và một dạng khác của diakyl dithiophosphat kẽm gọi là phụ gia ZDDP chống oxy hóa được thêm vào trong thành phần của dầu mỡ để góp phần tăng cường khả năng chống oxy hóa. 

Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, các phụ gia chống oxy hóa cũng sẽ bị tiêu hao dần và đến một điểm nhất định hiệu ứng ức chế sẽ bị suy giảm hoặc mất tác dụng. Từ lúc đó, quá trình oxy hóa sẽ chuyển sang giai đoạn lan truyền và tốc độ oxy hóa hay mức độ xuống cấp của dầu mỡ sẽ gia tăng nhanh chóng. Mức độ oxy hóa của dầu thể hiện qua sự thay đổi về độ nhớt (dầu đặc hơn), màu sắc (dầu mỡ nâu hơn hoặc đen hơn), mùi (mùi lạ) và được định lượng bằng chi số axit tổng TAN. TAM là thông số quan trọng dùng để xác định tuổi thọ sử dụng của dầu nhớt bên cạnh các thông số khác như mức độ nhiễm cặn và nước, mức độ tiêu hao phụ gia.

Khả năng chống oxi hóa của các loại dầu như dầu máy nén khí, dầu turbin và dầu thủy lực được thể hiện bằng thử nghiệm ASTM D943. Trong thử nghiệm này, mẫu dầu được cho phản ứng với oxy ở 95^oC với sự có mặt của nước và chất xúc tác là thép và đồng.

V. TỔNG KẾT

Trên là các loại phụ gia thường có trong các loại sản phẩm dầu mỡ thông dụng hiện nay, nếu có nhu cầu tìm hiểu và được tư vấn thêm về các loại phụ gia khác hay các loại sản phẩm với những công dụng đặc biệt khác, vui lòng liên hệ với công ty TNHH Chemlube Việt Nam theo địa chỉ bên dưới.