Nghiên cứu chế tạo phụ gia giảm mài mòn cho dầu

68 
Qua bảng 3.4 nhận thấy khi tăng nhiệt độ tổng hợp từ 130 - 145 - 160 
o
C thì 
khả năng phân tán của GO-Amin tăng. Điều này được giải thích là do khi tăng nhiệt 
độ thì tăng hàm lượng nhánh Alkyl từ phân tử amin trên GO-Amin nên tăng khả 
năng phân tán trong dầu gốc. Các amin có mạch cacbon dài với số nguyên tử 
cacbon lớn hơn 8 sẽ gắn trên cạnh biên của graphen oxit (hình 3.10), chúng dễ 
tương hợp với dầu bôi trơn (môi trường không phân cực) làm tăng khả năng phân 
tán graphen trong dầu bôi trơn [23,47]. 
Qua bảng 3.4 cũng nhận thấy khi tăng chiều dài chuỗi mạch alkyl (số nguyên 
tử cacbon) từ C
8
, C
12
, C
18 
thì khả năng phân tán của GO-Amin trong dầu gốc 
khoáng lại giảm tương ứng 16.2 – 9.8 – 5.6 g/l. Điều này được giải thích khi tăng 
chiều dài mạch alkyl dẫn đến tăng khối lượng của phần tử GO-Amin và tăng lực 
tương tác (hấp dẫn) giữa các phần tử GO-Amin dẫn đến các phần tử co cụm lại làm 
tăng khối lượng đến mức độ giới hạn chúng sẽ tách ra khỏi hệ phân tán, làm giảm 
khả năng phân tán và ổn định của phụ gia trong dầu gốc. Vì thế nhóm đề tài lựa 
chọn tác nhân biến tính GO là C
8
H
17
NH
2
để tổng hợp mẫu phụ gia và khảo sát các 
tính chất của dầu bôi trơn khi pha phụ gia GO-Amin. 
3.4. Đánh giá tính năng phụ gia trên dầu bôi trơn 
Với mục đích chế tạo phụ gia graphen biến tính amin giảm mài mòn cho dầu 
bôi trơn nhóm nghiên cứu lựa chọn dầu gốc SN500 và dầu động cơ thương phẩm 
20W50 để nghiên cứu. Ảnh chụp mẫu dầu phân tán đồng nhất đối với cả hai mẫu 
dầu SN500 và 20W50 thể hiện trong hình 3.14 
Đánh giá ảnh hưởng của amin biến tính đến hiệu quả giảm mài mòn của phụ 
gia GO-Amin khi phân tán trong dầu SN500, nhóm tác giả lựa chọn Octyl amin, 
Dodecyl Amin và Octa Decyl amin. Các mẫu dầu pha phụ gia với hàm lượng khác 
nhau, sau đó tiến hành xác định tải trọng hàn dính theo tiêu chuẩn ASTM D 2783-
09. Các mẫu phụ gia phân tán tốt trong dầu gốc. Kết quả được thể hiện trong bảng 
3.5. 
Bảng 3.5: Tải trọng hàn dính của mẫu dầu SN500 có pha phụ gia GO-Amin 

69 
TT 
Ký hiệu 
mẫu 
Phụ gia sử dụng 
Hàm lượng 
phụ gia, g/l 
Tải trọng 
hàn dính, Kg 
Hiệu quả giảm 
mài mòn, % 
1 
V.00 
0.0 
168 
2 
V-8-01 
GO-C
8
H
17
NH
2 
0.1 
168 
0.0 
3 
V-8-02 
GO-C
8
H
17
NH
2
0.2 
184 
9.5 
4 
V-8-03 
GO-C
8
H
17
NH
2
0.3 
187 
11.3 
5 
V-8-04 
GO-C
8
H
17
NH
2
0.4 
189 
12.5 
6 
V-12-01 
GO-C
12
H
25
NH
2
0.1 
179 
6.5 
7 
V-12-02 
GO-C
12
H
25
NH
2
0.2 
179 
6.5 
8 
V-18-01 
GO-C1
8
H
37
NH
2
0.1 
179 
6.5 
9 
V18-02 
GO-C1
8
H
37
NH
2
0.2 
174 
3.6 
Hiệu quả giảm mài mòn của dầu có pha phụ gia được thể hiện bằng giá trị tải 
trọng hàn dính tăng lên so với mẫu dầu không có pha phụ gia. Điều này được giải 
thích là do các phần tử GO-Amin che phủ lên trên phần bề mặt kim loại ma sát dẫn 
đến tránh tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt kim loại với nhau và các cấu trúc lớp 
liên kết yếu của GO-Amin trượt trên nhau dẫn đến giảm mài mòn, ma sát. Hơn nữa, 
nguồn cung cấp liên tục của những nanosheets trên bề mặt tiếp xúc, do sự phân tán 
ổn định của GO-Amin trong dầu bôi trơn, tránh được tiếp xúc trực tiếp giữa các bề 
mặt kim loại cũng góp phần cải thiện các tính chất giảm mài mòn, ma sát. Qua bảng 
7 nhận thấy hiệu quả giảm mài mòn với tất cả các mẫu khảo sát. Nhưng khi tăng 
chiều dài mạch gốc alkyl của phân tử amin thì hiệu quả giảm mài mòn của dầu có 
pha phụ gia với cùng một nồng độ lại giảm khi tăng nồng độ. Điều này có thể là do 
hàm lượng phần graphen trong mẫu biến tính từ C
18
H
37
NH
2
(M9) thấp (hình 3.7) 
dẫn đến giảm hàm lượng graphen bao phủ trên bề mặt ma sát. Với 2 mẫu biến tính 
bằng C
12
H
25
NH
2 
và C
18
H
37
NH
2 
khi khảo sát thì có sự khác biệt so với mẫu biến tính 
bằng C
8
H
17
NH
2
: với 2 nồng độ 0.1g/l và 0.2g/l thì hiệu quả giảm mài mòn không 
thay đổi với C
12
H
25
NH
2 
và giảm với C
18
H
37
NH
2
; còn với C
8
H
17
NH
2
thì hiệu quả 
giảm mài mòn lại tăng từ 0.0% đến 12.5% khi tăng nồng độ từ 0.1 lên 0.4 g/l. Điều 

70 
này giải thích do khi tăng nồng độ quá mức giới hạn dẫn đến sự co cụm và mất đi 
cấu trúc dạng lớp của phụ gia GO-Amin, và mức độ co cụm này tăng dần khi tăng 
chiều dài mạch cacbon của phân tử amin từ C
8 
đến C18 vì thế làm giảm khả năng 
chống mài mòn (tải trọng hàn dính giảm) của phụ gia, điều này đã được chỉ ra trong 
tài liệu tham khảo [47]. 
Hình 3.14: Ảnh chụp mẫu phân tán GO-C
8
H
17
NH
2
trong dầu 20W50 và SN500 với 
hàm lượng 0.3 g/l và 0.4 g/l. 
Hiệu quả giảm mài mòn cũng được tiến hành trên mẫu dầu, 20W50 HD50 khi 
pha phụ gia GO-C
8
H
17
NH
2
. Hiệu quả giảm mài mòn đạt 10.3 % trên mẫu dầu 
20W50 pha 0.3g/l phụ gia. Với mẫu dầu HD50 hiệu quả giảm mài mòn đạt giá trị 
cực đại tăng dần đến giá trị cực đại 10.86% khi tăng hàm lượng phụ gia từ 0 g/l đến 
0.25 g/l và giảm khi tăng lên 0.3 g/l. Điều này được giải thích là do khi nồng độ 
thấp thì các màng phủ của graphen trên bề mặt kim loại và trượt trên nhau có tác 
dụng làm tăng hiệu quả giảm mài mòn, còn khi tăng hàm lượng phụ gia quá giới 
hạn thì các phần tử phụ gia lại co cụm lại tăng kích thước và gây ra tác dụng ngược 
làm giảm hiệu quả bôi trơn của dầu. 

71 
Bảng 3.6: Tải trọng hàn dính của mẫu dầu 20W50 có pha phụ gia GO-C
8
H
17
NH
2 
TT 
Ký hiệu 
mẫu 
Phụ gia sử 
dụng 
Hàm lượng 
phụ gia, g/l 
Tải trọng 
hàn dính, Kg 
Hiệu quả giảm 
mài mòn, % 
1 
V.0020W 
- 
0.0 
204 
- 
2 
V-8-02 
20W50 
GO-C
8
H
17
NH
2 
0.2 
214 
4.9 
3 
V-8-03 
20W50 
GO-C
8
H
17
NH
2
0.3 
225 
10.3 
Bảng 3.7: Tải trọng hàn dính của mẫu dầu HD50 có pha phụ gia GO-C
8
H
17
NH
2
TT 
Ký hiệu mẫu 
Phụ gia sử 
dụng 
Hàm 
lượng phụ 
gia, g/l 
Tải trọng 
hàn dính, 
Kg 
Hiệu quả 
giảm mài 
mòn, % 
1 
V.00HD 
- 
0.0 
230 
- 
2 
V-8-006 HD50 GO-C
8
H
17
NH
2 
0.06 
235 
2.17 
3 
V-8-015 HD50 GO-C
8
H
17
NH
2
0.15 
240 
4.34 
4 
V-8-020 HD50 GO-C
8
H
17
NH
2 
0.20 
250 
8.69 
5 
V-8-025 HD50 GO-C
8
H
17
NH
2
0.25 
255 
10.86 
6 
V-8-030 HD50 GO-C
8
H
17
NH
2 
0.30 
220 
-4.34 
Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn dầu động cơ thương mại 20W50 để tiến hành 
khảo sát ảnh hưởng của phụ gia GO-Amin bằng việc xác định các chỉ tiêu chính của 
dầu động cơ. Từ đó đánh giá khả năng ứng dụng phụ gia GO-Amin khi pha vào dầu 
động cơ. Bảng 3.8 trình bày kết quả phân tích và so sánh các chỉ tiêu của dầu trước 
và sau khi pha thêm phụ gia GO-Amin.
Bảng 3.8: Tính chất của dầu 20W50 khi pha phụ gia GO-C
8
H
17
NH
2 
TT 
Chỉ tiêu phân tích 
PHƯƠNG PHÁP 
Phân tích 
Kết quả 
0.0 g/l 
0.2 g/l 
0.3 g/l 
1 
Độ nhớt động học ở 40 
o
C, 
cSt 
ASTM D 445-15 
161,45 
165.81 
167.9
2 

72 
2 
Độ nhớt động học ở 100 
o
C, cSt 
ASTM D 445-11a 
16.5÷19.5 
17.38 
17.78 
3 
Chỉ số độ nhớt 
ASTM D 2270-10
e1 
≥110 
114.00 
113.0
0 
4 
Trị 
số 
kiềm 
tổng, 
mgKOH/g 
ASTM D 2896-11 
≥7 
11.29 
7.04 
5 
Trị số axit, mgKOH/g 
GOST 5985-79 
2.4 
2.97 
2.94 
6 
Độ ổn định oxy hóa ở 120 
o
C, 14 giờ, tốc độ 200 
ml/phút 
-Sự thay đổi trị số axit
GOST 981-75 
2.9 
2.87 
2.55 
Qua bảng 3.9 nhận thấy các chỉ tiêu của dầu sau khi pha thêm phụ gia thay 
đổi không đáng kể so với mẫu dầu không pha phụ gia. Các chỉ tiêu chỉ số độ nhớt, 
độ nhớt động học ở 100 
o
C và trị số kiềm tổng nằm trong giới hạn cho phép của dầu 
động cơ 20W50. Trị số axit tăng khi thêm phụ gia graphen biến tính được giải thích 
là do các nhóm lacton (C-O-C) và phenol (OH) trên graphen phản ứng với KOH 
làm tăng trị số axit [58]. Ngược lại khi xác định độ ổn định oxy hóa ở 120 
o
C của 
mẫu dầu thêm phụ gia graphen (2.87 và 2.55) thì trị số axit lại thấp hơn so với mẫu 
trắng (2.9) và giảm từ 2.87 xuống 2.55 khi tăng nồng độ phụ gia từ 0.2 g/l lên 0.3 
g/l. Điều này được giải thích là do khả năng ức chế oxy hóa của graphen (vật liệu 
cacbon) đã được đề cập trong tài liệu [4, 40, 43]. 

73 

tải về 4.21 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: