Büyük Kimya: Sentetik Yağ | Hackaday


Araba kullandığım sürece, yağ değiştiriyorum. Aslında bundan daha uzun – ehliyetimi bile almadan önce aile arabasının birçok bakım ve onarımını yaptım. O zamanlar bunu yapmak doğal görünüyordu ve işi bir araya getirmenin genel olarak daha ucuz olacağı gerçeğine rağmen bugün de devam ediyor. Bunu yapmaya devam ediyorum çünkü arabalarımda neler olup bittiğiyle iletişim halinde olmayı seviyorum.

Yağ değişimleri malzeme gerektirir, ancak son birkaç kez BigBoxMart’a yaptığım yolculukta elim boş döndüm. Görünüşte sonsuz tedarik zinciri sorunlarından biri mi yoksa başka bir şey mi bilmiyorum, ancak genellikle bol miktarda petrol bulunan koridor ciddi şekilde yetersizdi. Ve daha önce hiç denemediğim, çoğunlukla sentetik yağ vardı.

Sentetik motor yağına geçişe direndim çünkü bu, beni zorla kazandığım paradan gereğinden fazla kurtaracak bir hile gibi görünüyordu. Ama artık sentetik yağ kullanmaktan başka seçeneğim yokmuş gibi göründüğüne göre, normalde yaptığım şeyi yapacağımı düşündüm: sentetik yağların ayrıntılarına bakın ve bulduklarımı hepinizle paylaşın.

Eski Tamircinin Masalları

En başta, genel olarak motor yağları ve özel olarak sentetikler hakkında çok fazla “folklor” olduğunu ve otomobilleri yalnızca ulaşımdan daha fazlası olarak gören insanlar arasında birçok güçlü his olduğunu söyleyeceğim. Bu nedenle, sentetiklerin yağlama tanrılarının bir hediyesi olduğunda ısrar eden ve sentetiklere karşı mümkün olan en güçlü ifadeleri kullanan videolar ve blog yazıları bulmak kolaydır. Ve elbette, her kamp diğerine, yağlama tercihleri ​​onları bir otomotiv umutsuzluğu ve ıstırabı çukuruna götüreceği kesin olan sapkınlar olarak bakıyor. Sanırım bizim kutuplaşmış dünyamız böyle.

Motor yağı savaşlarında gerçekten taraf seçmek istemesem de, arabalarımın özenle bakılan motorlarına potansiyel olarak zarar verebilecek hiçbir şey yapmak istemiyorum. Sentetik motorları hiç kullanmadığım için biraz özen gösterilmesi gerektiğini hissettim: sentetiklerin sadece geleneksel yağları çalıştıran eski motorlara zarar vermesi mümkün mü?

Kısa cevap: muhtemelen hayır. Sentetik yağlar ilk çıktığında, kimyaları mevcut motor teknolojisiyle tamamen uyumlu değildi. Spesifik olarak, erken ester bazlı sentetikler, polyester reçineleri içeren motor contalarında sorunlara neden oldu. Hem motor keçe teknolojisi hem de sentetik yağ formülasyonları iyileştiği için o günler çoktan geride kaldı. Modern sentetiklerin, nitril, silikon, poliakrilatlar ve Viton gibi floroelastomerler gibi motor keçelerinde yaygın olarak kullanılan her türlü malzemeyle uyumlu olduğu test edilmiştir. Uygun test sertifikalarına sahip yağların, sentetik yağa maruz kaldığında conta malzemesinde aşırı şişmeye veya büzülmeye, sertleşmeye veya mukavemette azalmaya neden olmadığı gösterilmiştir.

Bu nedenle, temel olarak, son 30 yılda herhangi bir zamanda bir motorunuz varsa ve üreticinin tavsiyelerine uygun sentetik bir yağ kullanıyorsanız, iyi olmalısınız.

Baz Hakkında Her Şey

Ama sentetik motor yağını sentetik yapan tam olarak nedir? Ve geleneksel motor yağından farkı nedir? Görünüşe göre, iki yağ arasında düşündüğünüzden daha az fark var, ancak farklılıkları oldukça ilginç ve farklılıklar, daha önce hiç takdir etmediğim bir şekilde yağlama mühendisliği dünyasını ortaya çıkardı.

Geleneksel veya sentetik tüm motor yağları, her biri belirli bir işe sahip, şaşırtıcı bir dizi katkı maddesi içeren yüksek mühendislik ürünü ürünlerdir. Bununla birlikte, motor yağlarının tümü, kükürt içeriği, viskozite ve içerdiği doymuş hidrokarbon miktarı gibi özelliklere bağlı olarak beş geniş gruptan birine giren bir baz yağ ile başlar.

API baz yağ grupları. Madeni yağların hepsinin, kaynaklandıkları ham petrole ve rafine etme yöntemine bağlı olarak bir dereceye kadar kükürt ve doymamış hidrokarbonlar içerdiğine dikkat edin. PAO baz yağları bu bileşiklerden yoksundur. Kaynak: Amerikan Petrol Enstitüsü
API BAZLI YAĞ KATEGORİLERİ
Baz Yağ Kategorisi Kükürt (%) doygunluk (%) Akışkanlık indeksi
Mineral Grup I (solvent rafine) > 0.03 ve/veya < 90 80 ila 120
Grup II (hidro-işlenmiş) < 0.03 ve > 90 80 ila 120
Grup III (hidrokraking) < 0.03 ve > 90 > 120
Sentetik Grup IV Poli-α-olefin (PAO) yağlayıcılar
Grup V Diğer tüm baz yağlar

Grup I, II ve III baz yağların tümü ham petrolden türetilir ve ham ham maddeyi motor yağına uygun daha hafif fraksiyonlara rafine etmek için kullanılan yöntemler, baz yağdaki kükürt miktarını ve doymamış yağ konsantrasyonunu büyük ölçüde belirler. içindeki hidrokarbon bileşikleri. Doymuş hidrokarbonlar, polimerin omurgasındaki her bir karbonun tamamen hidrojenlerle doldurulduğu hidrokarbonlardır; başka bir deyişle, doymuş bileşiklerde karbon-karbon çift bağı yoktur. Bu önemlidir çünkü doymamış bağlar baz yağın özelliklerine zarar verebilecek potansiyel oksidasyon bölgeleridir.

Sentetik, Evet, Ama…

Dolayısıyla, geleneksel madeni yağlar için baz yağlar doğrudan yerden ham petrol şeklinde geldiğinden, bu kesinlikle sentetik yağın fosil yakıtlarla lekelenmeyi önlediği anlamına gelmelidir. Görünüşe göre, durum böyle değil. Bu “Büyük Kimya” serisinden öğrendiğimiz bir şey varsa, o da günlük hayatta kullandığımız hemen hemen her şeyin kısmen veya tamamen petrokimyadan geldiğidir. Sentetik yağda da durum aynı.

Grup IV baz yağlar, neredeyse yalnızca poli-α-olefinler veya PAO’lardır. Plastikler gibi, PAO’lar da sentetik polimerlerdir, ancak çok uzun ve karmaşık bir şekilde çapraz benzer yan zincirlere sahip olmak yerine, PAO’lar çoğunlukla birbirine bağlı az sayıda kısa yan zincirdir. Ancak, başlangıç ​​malzemeleri ve bunları oluşturmak için gereken süreçler açısından, plastikler ve PAO’ların pek çok ortak noktası vardır.

Çoğu polimer için başlangıç ​​noktası doğal gazdır. Doğal gazdaki birincil bileşik metandır (CH4), mümkün olan en basit hidrokarbon ve tamamen doymuş karbonlardan oluşan bir omurgaya sahip olan alkan ailesinin bir üyesi. Ancak çoğu doğal gaz tortusu, aynı zamanda, dört karbonlu bütan, üç karbonlu propan ve iki karbonlu etan gibi daha karmaşık alkanların önemli bir konsantrasyonuna sahiptir. Etan, çoğu polimer kimyasının başlangıç ​​noktasıdır ve ham doğal gazdan seçici yoğuşma yoluyla izole edilebilir.

Etan, doğal gazdan damıtılır ve buhar kırma ile etilene dönüştürülür.

Etan gazı, doymuş hidrokarbonları parçalamak ve karbon-karbon çift bağları oluşturmak için yüksek sıcaklıklar ve basınçlar kullanan buhar kırma yoluyla etilen gazına dönüştürülebilir. En az bir çift bağa sahip hidrokarbonlara alkenler denir ve etanın alken versiyonuna etilen denir. Ve etilen, kimyasal olarak reaktif ve merkezi olarak yerleştirilmiş çift bağı ile son derece kullanışlı bir yapı taşıdır.

Sentetik yağa giden yolda bir sonraki adım, etilenden daha uzun zincirli alkenler yapmaktır. Bunun için kullanılan kimyasal işlem, Ziegler süreci, karmaşık ve bu makalenin kapsamı dışında – ve dürüst olmak gerekirse, anlayışımın ötesinde. Ama kullandığını söylemek yeterli alüminyum içeren bir organik katalizör birden fazla etilen bileşiğini birbirine yapıştırmak için. Ziegler işlemi, oligomerizasyon reaksiyonu üzerinde hassas kontrol sağlar ve belirli uzunluklarda alkenler üretebilir. Karbon omurgasında tek bir çift bağ ile on karbon bulunduğunda buna 1-desen denir.

1-deken, Ziegler işlemi kullanılarak etilenin oligomerize edilmesinden üretilen on karbonlu bir alfa-olefindir.

Olefinler olarak da bilinen alkenler, karbon omurgası boyunca çift bağlarının bulunduğu yer ile karakterize edilir. Çift bağ birinci veya alfa karbonun yanına yerleştirildiğinde, ortaya çıkan moleküle alfa-olefin veya a-olefin adı verilir. 1-desen, poli-a-olefin üretiminde kullanılan en yaygın a-olefindir ve 1-dekenin bir bor triflorür katalizörü (BF) ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilir.3) ve su veya alkol. Bu reaksiyon, 1-desen’in α-karbonundaki savunmasız çift bağı hedef alarak onu başka bir 1-decene molekülündeki α-karbona bağlar.

1-desen zincirleri, büyüyen bir PAO’ya boron triflorür ve su ile eklenir. Oligomerizasyon reaksiyonunun durdurulmadan önce yaklaşık beş döngü devam etmesine izin verilir. Eklenecek olan son değerdeki arta kalan çift bağ daha sonra potansiyel bir oksidasyon bölgesini ortadan kaldırmak için hidrojenasyon ile çıkarılır.

Plastiklerin aksine, polimerizasyon reaksiyonunun sadece birkaç tur sürmesine izin verilir ve küçük 1-desen oligomerleri verir. Beş veya altı tur tipiktir, tamamen kükürt bileşikleri ve doymamış bağlardan yoksun bir PAO ile sonuçlanır (son reaksiyondan kalan çift bağ, PAO’nun basınç altında hidrojen gazı ile reaksiyona sokulmasıyla doyurulur. Bu, oksidasyon için olası son bölgeyi ortadan kaldırır. , kararlı bir PAO baz yağı için.

Neredeyse bitti

PAO’lar büyük hacimlerde üretilir ve uygun viskoziteyi elde etmek için baz yağların birlikte karıştırıldığı karıştırma tesislerine gönderilir. Nihai ürünün özelliklerini karşılamak için deterjanlar, dağıtıcılar, köpük önleyici maddeler ve aşınma önleyici maddeler gibi katkı maddeleri eklenir.

İsim yanıltıcı olsa da, birçok durumda sentetik motor yağları, mineral yağ muadillerine göre üstünlük sağlar. Mineral baz yağdan motor yağı yaparken, özellikle oksidasyon bölgeleri olmak üzere potansiyel olarak performansı sınırlayan sorunlardan kaçınmak neredeyse imkansızdır. Öte yandan, sentetik yağlar, bu oksidasyon bölgelerinin ortaya çıkmasını neredeyse tamamen önleyebilir ve bu da, daha uzun süre dayanan ve kullanım ömrü boyunca daha iyi performans gösteren bir nihai ürüne yol açar.

Sentetik üreticilerin genellikle mümkün olduğunu ilan ettiği yağı değiştirmeden 25.000 mil yol kat edebilecek miyim bilmiyorum, ama şimdi bu iddianın arkasında ne olduğunu ve sentetiklerin maliyetinin ne olduğunu biliyorum. en azından içlerine giren mühendislik miktarıyla haklı.


Kaynak : https://hackaday.com/2022/05/02/big-chemistry-synthetic-oil/

Yorum yapın