مقايسه رفتار شيمي- فيزيكي و ريولوژيكي پليمرهاي تجاري بهبوددهنده شاخص گرانروي مصرفي در صنعت روغن موتور

Physical Chemistry and Rheological Behavior of Commercial Polymers of Viscosity Index Improver Used in Motor Oil Industry

در اين پژوهش، رفتار چهار پليمر تجاري (كلتان، ويسكوتك، پاراتون و هايتك) مصرفي در صنعت روغن موتور كشور براي تعيين مناسب ترين پليمر بهبوددهنده شاخص گرانروي بررسي شد. در اين راستا رفتار گرانروي، پايداري برشي و هم چنين كارايي اين نوع محلول هاي پليمري در دماي كم براي لحظه آغاز به كار موتور (استارت) با يك ديگر مقايسه شد. رفتار گرانروي محلول هاي پليمري داراي غلظت هاي مختلف 3/0، 5/0، 7/0 و 1% وزني از نظر پارامترهاي شيمي- فيزيكي هم چون گرانروي ويژه، گرانروي ذاتي، نسبت گرانروي، قدرت غليظ كنندگي و شاخص گرانروي با يك ديگر مقايسه شدند انرژي فعال سازي هر يك از محلول هاي پليمري توليدي نيز با استفاده از معادله آرنيوس محاسبه و كارايي پليمرها در تغيير انرژي فعال سازي و كاهش حساسيت دمايي روغن بررسي شد. در ادامه پايداري برشي اين نوع پليمرهاي تجاري در حالت محلول بررسي شد. از نتايج آزمون برشي، ارتباط معكوس پايداري برشي پليمرها در محلول با وزن مولكولي آنها مشخص شد. در نهايت نيز رفتار پليمرهاي مطالعه شده در دماي 15°C- به منظور تعيين كارايي بهينه در لحظه آغاز به كار موتور بررسي شد. بر اساس جمع بندي نتايج مناسب ترين پليمر، براي توليد محصولي مطلوب شناسايي و معرفي شد. نتايج نشان داد، پليمر هايتك با توجه به ساختار مولكولي آن نسبت به ساير پليمرها كارايي بيشتري دارد. پليمرهاي پاراتون و ويسكوتك نيز رفتار نسبتاً مشابهي دارند، اگرچه از نظر گرانروي سنجي ويسكوتك تا اندازه اي برتر از پاراتون و از نظر رفتار برشي پاراتون برتر از ويسكوتك است. پليمر كلتان نيز تنها قدرت غليظ كنندگي بيشتري دارد و از نظر كارايي برشي و كارايي در دماهاي پايين براي لحظه آغاز به كار موتور نامطلوب است و نمي توان از آن در توليد روغن موتورهاي باكيفيت استفاده كرد.

Nowdays, production of high quality engine oils is one of the worries of our country’s engine oil industry. In this study, the behavior of four commercial polymers used in nation motor oil industry in obtaining the best viscosity index improver was investigated. In this regard, viscometric behavior, shear stability and polymers’ performance for engine cranking were compared at low temperature. In this respect, viscometry behavior of polymer solutions with different concentrations (0.3, 0.5, 0.7 and 1% by weight) in terms of physical chemistry parameters such as specific viscosity, intrinsic viscosity, viscosity ratio, thickening power and viscosity index were compared with each other. The activation energy of each polymer solution was calculated using the Arrhenius equation and polymer performance was evaluated with respect to activation energy changes and lower oil temperature sensitivity. In continuation, the shear stability of these commercial polymers in solution state was evaluated. Based on shear stability analysis an inverse relationship was found between polymers’ shear stability and their molecular weights. Finally, the behavior of the commercial polymers was investigated for determination of optimum performance in engine cranking at-15°C. Based on the obtained data, the most suitable polymer was identified and indicated as the best to fulfil oil industry’s purposes. In this respect the high-tech polymers, based on their molecular structures demonstrate the best performance compared to other polymers. Paratone and Viscotech polymers have relatively shown similar behaviors, although based on viscometric behavior the Viscotech is better than Paratone, and based on shear behavior the order of preference is reversed. Keltan polymer has just a better thickening power while, it is not considered suitable for high quality engine oil at low temperatures of engine cranking for its weak shear performance and low efficiency.