hrvatski

Viskozimetrijsko određivanje mješljivosti i kompatibilnosti polimernih aditiva i formuliranje mazivih ulja

Reološka svojstva kapljevina mogu se znatno promijeniti dodatkom malih količina određenih polimera. Polimerne molekule u otopini zauzimaju konformaciju statističkog klupka. Na hidrodinamički volumen klupka utječu, osim osnovne strukture polimernih molekula (duljina lanca, granatost), još i međudjelovanja polimernih molekula s molekulama otapala, te s istovrsnim ili drugovrsnim polimernim molekulama u otopini. Vrsta i jakost međudjelovanja ovise o temperaturi, koncentraciji polimera i, ponovo, strukturi polimernih molekula. Izborom prikladne vrste polimernoga dodatka, njegovih molekulnih dimenzija i strukture u načelu se mogu kontrolirati reološka svojstva poput viskoznosti otopine i temperaturne ovisnosti viskoznosti. Među brojnim se takvim primjenama ističe primjena amorfnih poli(etilen-ko-propilena) (EPC), poli(alkil-metakrilata) (PAMA), ili hidrogeniranih bločnih i zvjezdastih poli(stiren-ko-butadiena) i poli(stiren-ko-izoprena) kao dodataka mineralnim mazivim uljima, gdje služe kao poboljšavala indeksa viskoznosti. U posljednje se vrijeme za tu svrhu često rabe polimerne mješavine. Tako, kod otopina smjesnog EPC/PAMA aditiva u ulju EPC sastavnica povisuje viskoznost ulja i njenu postojanost pri uvjetima smične deformacije, dok PAMA sastavnica povećava indeks viskoznosti ulja i snižava njegovo stinište. Zbog nemješljivosti smjesnih aditiva njihove otopine u ulju imaju nižu viskoznost u odnosu na otopine čistih sastavnica, a može doći i do nepoželjnog razdvajanja smjese na slojeve. Posljedično, obje pojave imaju znatan utjecaj na formuliranje sustava bazno ulje / aditivi. U ovom radu metodom viskozimetrije istražena je mješljivost poli(dimetilaminoetil-matakrilata) (PDMAEMA), sastavnice koja doprinosi detergentno-disperznim svojstvima aditiva, s olefinskim kopolimerom (OCP/EPC), polistirenom (PS) i nizom metakrilatnih polimera (PAMA): homopolimerima metil-metakrilata (PMMA), heksil-metakrilata (PHMA), dodecil-metakrilata (PDDMA) i oktadecil-metakrilata (PODMA). Kao modelno otapalo, svojstava približnih mineralnom ulju, služio je toluen. Određene su specifične viskoznosti dvo- i tro-komponentnih polimernih otopina u ovisnosti o sastavu i koncentraciji, te odgovarajući granični viskozni brojevi i Hugginsove konstante. Viskoznosti otopina polimernih mješavina nalaze se između viskoznosti otopina sastavnica koje rastu u nizu: PAMA < PDMAEMA < PS < EPC. Mješljivost aditiva utvrđena je prema odstupanjima od idealnog hidrodinamičkog ponašanja prema modelima Krigbaum-Walla i Catsiff-Hewetta. Za mješavine PDMAEMA s PMMA, PODMA i EPC po oba primijenjena modela dobiveni su negativni viskozimetrijski parametri molekulnih međudjelovanja (Db12 < 0), koji ukazuju na odbojna molekulna međudjelovanja i nemješljivost, dok su sustavi PDMAEMA s PHMA, PDDMA ili PS pokazali ponašanje blisko idealnom. Parametri međudjelovanja za čvrstofazne polimerne mješavine izračunati metodom strukturno-grupnih doprinosa po Coleman-Graf-Painteru ukazuju na nemješljivost istraživanih polimernih smjesa (L12 > 0, DGm > 0).

viskozimetrija; mješljivost; podnošljivost; polimerni aditivi; maziva ulja; formuliranje

nije evidentirano

engleski

Viscometric determination of miscibility and compatibility of polymeric additives and formulation of lubricating oils

Reološka svojstva kapljevina mogu se znatno promijeniti dodatkom malih količina određenih polimera. Polimerne molekule u otopini zauzimaju konformaciju statističkog klupka. Na hidrodinamički volumen klupka utječu, osim osnovne strukture polimernih molekula (duljina lanca, granatost), još i međudjelovanja polimernih molekula s molekulama otapala, te s istovrsnim ili drugovrsnim polimernim molekulama u otopini. Vrsta i jakost međudjelovanja ovise o temperaturi, koncentraciji polimera i, ponovo, strukturi polimernih molekula. Izborom prikladne vrste polimernoga dodatka, njegovih molekulnih dimenzija i strukture u načelu se mogu kontrolirati reološka svojstva poput viskoznosti otopine i temperaturne ovisnosti viskoznosti. Među brojnim se takvim primjenama ističe primjena amorfnih poli(etilen-ko-propilena) (EPC), poli(alkil-metakrilata) (PAMA), ili hidrogeniranih bločnih i zvjezdastih poli(stiren-ko-butadiena) i poli(stiren-ko-izoprena) kao dodataka mineralnim mazivim uljima, gdje služe kao poboljšavala indeksa viskoznosti. U posljednje se vrijeme za tu svrhu često rabe polimerne mješavine. Tako, kod otopina smjesnog EPC/PAMA aditiva u ulju EPC sastavnica povisuje viskoznost ulja i njenu postojanost pri uvjetima smične deformacije, dok PAMA sastavnica povećava indeks viskoznosti ulja i snižava njegovo stinište. Zbog nemješljivosti smjesnih aditiva njihove otopine u ulju imaju nižu viskoznost u odnosu na otopine čistih sastavnica, a može doći i do nepoželjnog razdvajanja smjese na slojeve. Posljedično, obje pojave imaju znatan utjecaj na formuliranje sustava bazno ulje / aditivi. U ovom radu metodom viskozimetrije istražena je mješljivost poli(dimetilaminoetil-matakrilata) (PDMAEMA), sastavnice koja doprinosi detergentno-disperznim svojstvima aditiva, s olefinskim kopolimerom (OCP/EPC), polistirenom (PS) i nizom metakrilatnih polimera (PAMA): homopolimerima metil-metakrilata (PMMA), heksil-metakrilata (PHMA), dodecil-metakrilata (PDDMA) i oktadecil-metakrilata (PODMA). Kao modelno otapalo, svojstava približnih mineralnom ulju, služio je toluen. Određene su specifične viskoznosti dvo- i tro-komponentnih polimernih otopina u ovisnosti o sastavu i koncentraciji, te odgovarajući granični viskozni brojevi i Hugginsove konstante. Viskoznosti otopina polimernih mješavina nalaze se između viskoznosti otopina sastavnica koje rastu u nizu: PAMA < PDMAEMA < PS < EPC. Mješljivost aditiva utvrđena je prema odstupanjima od idealnog hidrodinamičkog ponašanja prema modelima Krigbaum-Walla i Catsiff-Hewetta. Za mješavine PDMAEMA s PMMA, PODMA i EPC po oba primijenjena modela dobiveni su negativni viskozimetrijski parametri molekulnih međudjelovanja (Db12 < 0), koji ukazuju na odbojna molekulna međudjelovanja i nemješljivost, dok su sustavi PDMAEMA s PHMA, PDDMA ili PS pokazali ponašanje blisko idealnom. Parametri međudjelovanja za čvrstofazne polimerne mješavine izračunati metodom strukturno-grupnih doprinosa po Coleman-Graf-Painteru ukazuju na nemješljivost istraživanih polimernih smjesa (L12 > 0, DGm > 0).

viscometry; miscibility; compatibility; polymeric additives; lubricating oils; formulation

nije evidentirano