ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับสารปรับปรุงดัชนีความหนืดสำหรับน้ำมันหล่อลื่น

เนื้อหาของบทความนี้

ชื่อของสารเติมแต่งควบคุมความหนืด - ผู้คนเรียกสารเคมีนี้ว่าอย่างไร

ประวัติความเป็นมาของสารปรับปรุงความหนืด

เหตุใดสารปรับปรุงดัชนีความหนืดจึงมีความสำคัญมาก - มูลค่าของสารปรับปรุงดัชนีความหนืด (VII) ในน้ำมันหล่อลื่น

ปรับปรุงประสิทธิภาพความหนืด-อุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่น

ลดการใช้พลังงาน ลดการสึกหรอ และลดแรงเสียดทานในเครื่องจักร

ลดความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์น้ำมันหล่อลื่น

เพิ่มการผลิตน้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดสูง

ประสิทธิภาพของสารปรับปรุงดัชนีความหนืด

ความเสถียรของแรงเฉือน

ความสามารถในการทำให้หนาขึ้น

ความคงตัวทางความร้อน/ออกซิเดชั่น

ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ

อุณหภูมิสูง อัตราเฉือนสูง (HTHS)

สารปรับปรุงดัชนีความหนืดทั่วไป

การเปรียบเทียบคุณสมบัติของสารปรับปรุงดัชนีความหนืดที่ใช้กันทั่วไปหลายชนิด (VII)

 

 

ความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และดัชนีความหนืด (VI)เป็นตัวชี้วัดระดับการเปลี่ยนแปลงความหนืดตามอุณหภูมิ ยิ่งค่า VI ของน้ำมันสูง ระดับความหนืดจะเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิน้อยลง โดยทั่วไป ดัชนีความหนืดของน้ำมันแร่ (ฐานพาราฟิน) โดยปกติจะอยู่ที่ 96-120 เพื่อเตรียมเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบหลายเกรด (เครื่องยนต์ ICE หรือ IC) น้ำมันที่มีคุณสมบัติความหนืด-อุณหภูมิดีเยี่ยม และน้ำมันหล่อลื่นอุตสาหกรรมดัชนีความหนืดสูงอื่นๆ จึงมีความจำเป็น ให้เติมสารปรับปรุงดัชนีความหนืด (VII) หรือใช้น้ำมันพื้นฐานสังเคราะห์

ชื่อของสารเติมแต่งควบคุมความหนืด- ผู้คนเรียกสารเคมีนี้ว่าอย่างไร

 

สารเติมแต่งควบคุมความหนืดมีชื่อเรียกอื่นๆ อีกหลายประการ ได้แก่:

• ตัวปรับความหนืด (VM)
• สารปรับปรุงดัชนีความหนืด (VII)
• สารปรับปรุงความหนืด
• สารเพิ่มความหนา
• สารเพิ่มความหนา
• สารเพิ่มความคงตัวความหนืด
• สารเพิ่มความหนืด

 

คำเหล่านี้มักใช้แทนกันได้เพื่ออ้างถึงสารเติมแต่งที่ช่วยควบคุมความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน

 

ประวัติความเป็นมาของสารปรับปรุงความหนืด

 

• ในช่วงต้นทศวรรษ 1930 สารประกอบโมเลกุลสูงถูกนำมาใช้สำหรับน้ำมันไฮดรอลิกและน้ำมันเกียร์แคนนอน เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพความหนืด-อุณหภูมิ
• โพลิไอโซบิวทิลีน (PIB)เป็นหนึ่งใน VII แรกๆ ที่ถูกพัฒนา ในช่วงทศวรรษ 1930 นักวิจัยจาก Standard Oil Company (ปัจจุบันคือ ExxonMobil) ได้พัฒนากระบวนการในการผลิต PIB ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง ซึ่งมีคุณสมบัติในการปรับปรุง VI ที่ดีกว่า
• โพลีเมทาคริเลต (PMA)ได้รับการพัฒนาครั้งแรกในปี 1950 เพื่อใช้ทดแทนยางสังเคราะห์ ในปี 1970 นักวิจัยเริ่มตรวจสอบการใช้ PMA เป็น VIIs ในน้ำมันหล่อลื่น พวกเขาพบว่า PMA มีความเสถียรในการรับแรงเฉือนดีเยี่ยม สมรรถนะที่อุณหภูมิต่ำดี และต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน
• เอทิลีนโพรพิลีนโคโพลีเมอร์ (EPC)หรือโอเลฟินโคโพลีเมอร์ (OCP)ได้รับการพัฒนาครั้งแรกในทศวรรษ 1960 เพื่อทดแทนโพลีไอโซบิวทิลีน (PIB) ซึ่งเป็น VII ที่โดดเด่นในขณะนั้น OCP คือโคโพลีเมอร์ของอัลฟา-โอเลฟินส์และโมโนเมอร์อื่นๆ เช่น เอทิลีนและโพรพิลีน ในช่วงทศวรรษปี 1970 และ 1980 OCP ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตน้ำมันเครื่องและน้ำมันหล่อลื่นอื่นๆ พวกมันได้รับความนิยมเป็นพิเศษในอเมริกาเหนือ ซึ่งถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ
• ศตวรรษที่ 20 ยุค 70: เชลล์ เคมีคอล พัฒนาขึ้นโพลีเมอร์สไตรีน-ไอโซพรีนซึ่งขึ้นชื่อในด้านความเสถียรต่อแรงเฉือนที่ดีและประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสารปรับปรุงดัชนีความหนืดสำหรับน้ำมันเครื่องรถยนต์

 

สารประกอบโพลีเมอร์เหล่านี้เรียกว่าสารเพิ่มความหนาหรือสารปรับปรุงดัชนีความหนืด

 

เช่น การเติม PMA ลงในน้ำมันแร่จะช่วยเพิ่มความหนืดได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปสารประกอบนี้เรียกว่าสารปรับปรุงความหนืดเนื่องจากความสามารถในการมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพความหนืด-อุณหภูมิของน้ำมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารนี้ช่วยเพิ่มดัชนีความหนืดของน้ำมัน ซึ่งเป็นเหตุให้เรียกอีกอย่างว่าสารปรับปรุงดัชนีความหนืด

 

ส่วนแบ่งการตลาดสำหรับสารปรับปรุงดัชนีความหนืดเพิ่มขึ้นเนื่องจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของน้ำมันหล่อลื่นหลายเกรด น้ำมันเครื่องหลายเกรดต้องการดัชนีความหนืดที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อรักษาสมรรถนะในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลาย ด้วยเหตุนี้ สารปรับปรุงดัชนีความหนืดจึงกลายเป็นสิ่งจำเป็นในอุตสาหกรรมการหล่อลื่น จากสถิติพบว่า VII เหล่านี้คิดเป็นประมาณ 22.5% ของปริมาณการใช้สารเติมแต่งน้ำมันหล่อลื่นทั้งหมด

 

เหตุใดสารปรับปรุงดัชนีความหนืดจึงมีความสำคัญมาก - มูลค่าของสารปรับปรุงดัชนีความหนืด (VII) ในน้ำมันหล่อลื่น

 

ปรับปรุงประสิทธิภาพความหนืด-อุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่น

 

หนึ่งในเหตุผลสำคัญว่าทำไมสารปรับปรุงดัชนีความหนืด (VII) สารเติมแต่งที่มีมูลค่าสูงคือช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพความหนืด-อุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่น มีการจัดแสดงน้ำมันหล่อลื่นที่มีสารเติมแต่ง VII เช่น น้ำมันเครื่อง น้ำมันเกียร์ และน้ำมันไฮดรอลิกประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำและการหล่อลื่นที่อุณหภูมิสูงได้ดีซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่ราบรื่นและการปกป้องเครื่องจักร นอกจากนี้น้ำมันหล่อลื่นที่มีสารเติมแต่ง VII สามารถทำได้ตอบสนองความต้องการของเกรดความหนืดหลายระดับทำให้มีความอเนกประสงค์และเหมาะสมกับการใช้งานและสภาวะที่แตกต่างกันตลอดทั้งปี

 

ลดการใช้พลังงาน ลดการสึกหรอ และลดแรงเสียดทานในเครื่องจักร

 

สารปรับปรุงดัชนีความหนืดมีบทบาทสำคัญในการลดการใช้พลังงาน ลดการสึกหรอ และลดแรงเสียดทานในเครื่องจักร เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันหล่อลื่นเกรดเดียว น้ำมันหล่อลื่นหลายเกรดที่ผสมสูตรด้วยสารปรับปรุงดัชนีความหนืดใช้น้ำมันหล่อลื่นและน้ำมันเชื้อเพลิงน้อยกว่า ส่งผลให้การสึกหรอทางกลลดลงอย่างมาก สารหล่อลื่นหลายเกรดมีประสิทธิภาพความหนืด-อุณหภูมิที่นุ่มนวลกว่า โดยมีการเปลี่ยนแปลงของความหนืดเล็กน้อยตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมากกว่าสารหล่อลื่นเกรดเดียว ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการหล่อลื่นที่เพียงพอของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ที่อุณหภูมิสูง ช่วยลดการสึกหรอ ที่อุณหภูมิต่ำ น้ำมันหล่อลื่นหลายเกรดจะมีความหนืดต่ำกว่าน้ำมันเกรดเดียว ทำให้สตาร์ทเครื่องยนต์ได้ง่ายขึ้นและประหยัดพลังงาน เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันเกรดเดียวที่มีระดับความหนืดเดียวกัน เช่น SAE 10W/30 เทียบกับ SAE 30 น้ำมันหลายเกรดสามารถประหยัดการใช้เชื้อเพลิงได้มากถึง 2% ถึง 3%

 

ลดความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์น้ำมันหล่อลื่น

 

สารปรับปรุงดัชนีความหนืดมีบทบาทสำคัญในการลดความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์น้ำมันหล่อลื่น ตัวอย่างเช่น น้ำมันหล่อลื่นรถแทรกเตอร์อเนกประสงค์สามารถทำหน้าที่เป็นน้ำมันเครื่อง น้ำมันเกียร์ น้ำมันเกียร์ และน้ำมันเบรกได้ในคราวเดียว ด้วยการใช้สารปรับปรุงดัชนีความหนืด ช่วยให้การจัดเตรียมผลิตภัณฑ์น้ำมันหล่อลื่นที่จำเป็นง่ายขึ้น ซึ่งช่วยลดต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการจัดเก็บและการจัดการน้ำมันหล่อลื่นหลายชนิด นอกจากนี้ การใช้สารหล่อลื่นอเนกประสงค์ช่วยลดความสับสนและข้อผิดพลาดในการเลือกและการใช้งานสารหล่อลื่น ซึ่งท้ายที่สุดแล้วยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อีกด้วย ความสามารถในการลดความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์น้ำมันหล่อลื่นผ่านการใช้สารปรับปรุงดัชนีความหนืดทำให้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นส่วนประกอบที่มีคุณค่าในอุตสาหกรรมน้ำมันหล่อลื่น

 

เพิ่มการผลิตน้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดสูง

 

เนื่องจากทรัพยากรน้ำมันพื้นฐานที่มีความหนืดสูงมีอยู่จำกัด สารปรับปรุงดัชนีความหนืดจึงกลายเป็นส่วนผสมสำคัญในน้ำมันหล่อลื่น ด้วยการเติมสารปรับปรุงดัชนีความหนืดลงในน้ำมันพื้นฐานที่มีความหนืดต่ำ น้ำมันที่ได้จึงสามารถทดแทนน้ำมันพื้นฐานที่มีความหนืดสูงได้ ซึ่งจะเพิ่มการผลิตน้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดสูง และใช้ทรัพยากรอย่างมีเหตุผลมากขึ้น

ในน้ำมันเครื่อง สารปรับปรุงดัชนีความหนืดมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างน้ำมันเครื่องหลายเกรดที่ต้องอาศัยอุณหภูมิน้อยลง อันที่จริง สารปรับปรุงดัชนีความหนืดเป็นองค์ประกอบสำคัญของน้ำมันเครื่องตามข้อกำหนดน้ำมันเครื่องรถยนต์นั่งส่วนบุคคลของ ILSAC GF-5 น้ำมันเครื่องหลายเกรดที่ผสมสูตรด้วยสารปรับปรุงดัชนีความหนืดสามารถรักษาความหนืดที่อุณหภูมิสูงและสภาวะแรงเฉือนสูง ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะสามารถสูบน้ำมันหล่อลื่นได้ที่อุณหภูมิต่ำ

 

ในของเหลวของระบบส่งกำลัง เช่น น้ำมันเกียร์และน้ำมันเกียร์อัตโนมัติ สารปรับปรุงดัชนีความหนืดทำหน้าที่ลดการเปลี่ยนแปลงของความหนืดให้เหลือน้อยที่สุดในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในขณะเดียวกันก็รักษาเสถียรภาพการรับแรงเฉือนที่ดี สารปรับปรุงดัชนีความหนืดที่ใช้กันมากที่สุดอยู่ในน้ำมันเครื่องหลายเกรด ซึ่งคิดเป็นประมาณ 60% ของน้ำมันหล่อลื่นทั้งหมด ปริมาณสารปรับปรุงดัชนีความหนืดที่ใช้ในน้ำมันเครื่องสามารถสูงถึง 15% (เศษส่วนมวล) ในบรรดาสารเติมแต่งประเภทต่างๆ สารปรับปรุงดัชนีความหนืดจะถูกใช้ในปริมาณมากที่สุด คิดเป็นประมาณ 23% ของยอดขายสารเติมแต่งทั้งหมด

 

ในปัจจุบัน น้ำมันหล่อลื่นประหยัดพลังงานที่มีการประหยัดเชื้อเพลิงดีขึ้น ได้แก่ น้ำมันเครื่องหลายเกรดที่ผสมผสานระหว่างน้ำมันพื้นฐานที่มีความหนืดต่ำพร้อมตัวปรับแรงเสียดทาน สารปรับปรุงดัชนีความหนืด และอุปกรณ์ลดจุดไหลเท สารปรับปรุงดัชนีความหนืดสามารถลดการสูญเสียแรงเสียดทานในโซนการหล่อลื่นแบบผสมและอุทกพลศาสตร์ ในขณะที่ตัวปรับค่าแรงเสียดทานสามารถลดการสูญเสียแรงเสียดทานในขอบเขตและโซนการหล่อลื่นแบบผสม ด้วยสูตรที่เหมาะสม สารปรับปรุงดัชนีความหนืดและตัวปรับแรงเสียดทานสามารถทำงานร่วมกันเพื่อลดแรงเสียดทานและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของน้ำมันหล่อลื่น

 

ประสิทธิภาพของสารปรับปรุงดัชนีความหนืด

 

1. ความเสถียรของแรงเฉือน

 

ความเสถียรต่อแรงเฉือนคือความสามารถของโพลีเมอร์ในการต้านทานแรงเฉือน ซึ่งเป็นประสิทธิภาพที่สำคัญของสารปรับปรุงดัชนีความหนืด เมื่อสารปรับปรุงดัชนีความหนืดมีเสถียรภาพในการรับแรงเฉือนต่ำ สายโซ่หลักของโพลีเมอร์จะแตกหักภายใต้การกระทำของความเค้นเฉือน ส่งผลให้ความหนืดลดลง เป็นผลให้น้ำมันหล่อลื่นผสมไม่สามารถรักษาเกรดความหนืดเดิมได้ ซึ่งทำให้การสึกหรอและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาคลิกสารปรับปรุงเสถียรภาพแรงเฉือนและดัชนีความหนืดในน้ำมันหล่อลื่น.

 

2. ความสามารถในการทำให้หนาขึ้น

 

ความสามารถในการข้นเป็นประสิทธิภาพที่สำคัญมากของสารปรับปรุงดัชนีความหนืด ยิ่งความสามารถในการเพิ่มความหนาของสารปรับปรุงดัชนีความหนืดยิ่งมากขึ้น ปริมาณยาก็จะยิ่งน้อยลง และต้นทุนของน้ำมันหล่อลื่นหลายเกรดก็จะยิ่งต่ำลง
ความสามารถในการทำให้โพลีเมอร์หนาขึ้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของสารปรับปรุงดัชนีความหนืด จำนวนคาร์บอนของสายโซ่หลักบนโมเลกุล (-[-CH2-]-) และรูปแบบในน้ำมันพื้นฐาน .
ลำดับความสามารถในการเพิ่มความหนาของสารปรับปรุงดัชนีความหนืดที่มีจำหน่ายในท้องตลาดมีดังนี้:

HSD µ OCP > PIB > PMA

 

3. ความคงตัวทางความร้อน/ออกซิเดชั่น

 

ความคงตัวทางความร้อน/ออกซิเดชั่นเป็นดัชนีการประเมินที่สำคัญอีกประการหนึ่งของ VII สารปรับปรุงดัชนีความหนืดจะขึ้นอยู่กับการสลายตัวของออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงและการสลายตัวของเทอร์โมออกซิเดชันในการใช้งานจริง และการสลายตัวจะนำไปสู่ปัญหาต่างๆ เช่น ความหนืดลดลง การเพิ่มค่าของกรด และการเพิ่มขึ้นของการสะสมตัวของคาร์บอนในร่องวงแหวน โดยทั่วไปโพลีเมอร์โมเลกุลสูงจะไม่เกิดการสลายตัวแบบเทอร์โมออกซิเดชั่นที่ชัดเจนที่อุณหภูมิต่ำกว่า 60 องศา และเริ่มสลายตัวแบบเทอร์โมออกซิเดชั่นที่ 100-200 องศา ความคงตัวของเทอร์โมออกซิเดชันของโพลีเมอร์สัมพันธ์กับโครงสร้างของ VII

 

ลำดับความเสถียรต่อออกซิเดชันของ VII ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดคือ:

PMA > PIB > OCP µ HSD

 

4. ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ

 

ความหนืดที่อุณหภูมิต่ำของน้ำมันเครื่องเป็นคุณลักษณะทางรีโอโลยีที่สำคัญ เพื่อให้รถสตาร์ทได้ในสภาพอากาศเย็น ความหนืดของน้ำมันเครื่องในตลับลูกปืนจะต้องต่ำกว่าค่าวิกฤต ค่านี้ถูกกำหนดโดยการทดลองความสามารถในการสตาร์ทเครื่องยนต์ที่อุณหภูมิต่ำ และกำหนดไว้ภายใน SAE J300 สำหรับเกรด "W" ทั้งหมด

สารปรับปรุงดัชนีความหนืดมีอิทธิพลสำคัญต่อสมรรถนะที่อุณหภูมิต่ำของน้ำมันเครื่องหลายเกรด และมีค่าวิกฤตสองค่าที่บ่งชี้ดัชนีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำของน้ำมันเครื่องหลายเกรด:การเริ่มต้นใช้งานที่อุณหภูมิต่ำและความสามารถในการปั๊มที่อุณหภูมิต่ำ

 

ความสามารถในการสตาร์ทที่อุณหภูมิต่ำ

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อความสามารถในการสตาร์ทที่อุณหภูมิต่ำ หนึ่งในตัวชี้วัดที่สำคัญที่สุดคือความหนืดที่อุณหภูมิต่ำ ยิ่งความหนืดที่อุณหภูมิต่ำน้อยลงเท่าใด การสตาร์ทก็จะง่ายขึ้นเท่านั้น
โดยทั่วไป,เครื่องจำลองการหมุนข้อเหวี่ยงขณะเย็น (CCS)ใช้ในการวัดความหนืดปรากฏของน้ำมันหลายเกรดที่อุณหภูมิต่ำ เครื่องจำลองการสตาร์ทขณะเครื่องเย็นคือรีโอมิเตอร์ที่ทำงานที่อัตราเฉือนสูงที่อุณหภูมิแวดล้อมคงที่ เพื่อจำลองการไหลของน้ำมันหล่อลื่นเข้าสู่แบริ่งของเครื่องยนต์เมื่อสตาร์ทเครื่อง หลังจากสตาร์ทเครื่องยนต์แล้ว น้ำมันจะต้องสามารถไหลเข้าสู่ปั้มน้ำมันได้อย่างอิสระและกระจายไปยังท่อน้ำมันต่างๆ ของเครื่องยนต์
คุณสมบัติที่อุณหภูมิต่ำของ VII ต่างๆ ค่อนข้างแตกต่างกัน และ PMA แสดงความหนืดต่ำกว่าในช่วงอัตราเฉือนที่หลากหลาย ดังนั้น PMA จึงมีสมรรถนะ CCS ที่ดีที่สุด สายโซ่โมเลกุลของ PIB ค่อนข้างแข็งเนื่องจากมีสายโซ่ข้างเมทิลจำนวนมาก และความหนืดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้น PIB ที่อุณหภูมิต่ำจึงทำงานได้แย่ที่สุด

ความสามารถของปั๊มอุณหภูมิต่ำของน้ำมันเครื่อง

เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ที่อุณหภูมิต่ำ แรงดันน้ำมันของระบบหล่อลื่นจะต้องทำให้เป็นปกติในเวลาอันสั้นเพื่อให้แน่ใจว่าทุกส่วนของเครื่องยนต์ได้รับการหล่อลื่นทันเวลา ไม่เช่นนั้นจะทำให้เกิดการสึกหรอได้ ความสามารถของน้ำมันเครื่องในการสูบไปยังส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์ เรียกว่า ความสามารถในการสูบ

ความสามารถในการสูบจ่ายของน้ำมันเครื่องขึ้นอยู่กับความหนืดที่ปรากฏภายใต้สภาวะการสูบ การทดสอบแสดงให้เห็นว่าความหนืดในการสูบน้ำที่อุณหภูมิต่ำของน้ำมันหลายเกรดไม่สูงกว่า 3Pa·s ซึ่งสามารถรับประกันการจ่ายน้ำมันในการสูบได้ และความหนืดนี้เรียกว่าความหนืดในการสูบน้ำวิกฤต อุณหภูมิถึงความหนืดของการสูบวิกฤติที่เรียกว่าอุณหภูมิการสูบวิกฤต ซึ่งวัดด้วยเครื่องวัดความหนืดแบบหมุนขนาดเล็ก (MRV) MRV เป็นรีโอมิเตอร์อัตราเฉือนต่ำที่ใช้ในการจำลองความสามารถในการสูบจ่ายของน้ำมันเครื่องหลายเกรดของยานพาหนะหลังจากเดินเบาเป็นเวลาสองวันในสภาพอากาศหนาวเย็น

SAE J300 ยังระบุขีดจำกัดความหนืด MRV ส่วนบนสำหรับน้ำมันเครื่องเกรด "W" ทั้งหมด MRV สามารถวัดได้ทั้งขีดจำกัดการไหลของความหนืดและขีดจำกัดความต้านทานอากาศ อุณหภูมิการสูบโดยเฉลี่ย (BPT) ที่ MRV คาดการณ์ไว้มีความสัมพันธ์ที่ดีกับขีดจำกัดอุณหภูมิการสูบโดยเฉลี่ยของเครื่องยนต์

ความหนืดของ Brookefield สามารถกำหนดขีดจำกัดการไหลของความหนืดได้ และตารางต่อไปนี้แสดงรายการผลกระทบของสารปรับปรุงดัชนีความหนืดประเภทต่างๆ ต่อประสิทธิภาพการสูบที่อุณหภูมิต่ำ

 

5. อุณหภูมิสูง อัตราเฉือนสูง (HTHS)

 

High-Temperature High Shear (HTHS) เป็นตัวบ่งชี้ความเสถียรของความหนืดของน้ำมันเครื่องภายใต้อุณหภูมิสูงและแรงเฉือนสูง ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถของน้ำมันเครื่องในการรักษาการหล่อลื่นภายใต้อุณหภูมิสูงและสภาวะการรับแรงเฉือนสูงเราเข้าใจได้ง่ายว่า HTHS เป็นจุดแข็งของฟิล์มน้ำมัน

ความหนืดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการหล่อลื่น ความหนืดที่อุณหภูมิสูงของน้ำมันเครื่องหลายเกรดได้รับการทดสอบโดยเครื่องวัดความหนืดของเส้นเลือดฝอยที่มีอัตราเฉือนต่ำเพื่อวัดความหนืดจลนศาสตร์ที่ 100 องศา สำหรับของเหลวที่ไม่ใช่นิวตันของระบบน้ำมันหลายขั้นตอน ความหนืดที่วัดโดยเส้นเลือดฝอยเฉือนต่ำไม่สามารถสะท้อนความหนืดของเครื่องยนต์ภายใต้สภาวะการทำงานของอุณหภูมิสูง (150 องศา) และอัตราเฉือนสูง (106 วินาที)^-1). 

ผลการวิจัยพบว่าความหนืดปรากฏวัดได้ที่อุณหภูมิ 150 องศา และอัตราเฉือน 10⁶s^-1มีความสัมพันธ์ที่ดีกับการสึกหรอของแบริ่งเครื่องยนต์ เมื่อ SAE J300 ได้รับการแก้ไขในปี 1995 และเพิ่มความหนืดที่อุณหภูมิสูงขั้นต่ำและแรงเฉือนสูง (อุณหภูมิสูง อัตราเฉือนสูง HTHS) สำหรับแต่ละเกรดความหนืด วัดที่อุณหภูมิสูงและความหนืดเฉือนสูงที่อัตราเฉือนที่สูงมาก (10⁶ s^-1) และอุณหภูมิ (150 องศา) ซึ่งใกล้เคียงกับสภาพแวดล้อมการไหลของแบริ่งข้อเหวี่ยงที่ใช้งานอยู่ในสภาวะคงที่

 

โดยทั่วไป สารปรับปรุงดัชนีความหนืดคุณภาพสูงไม่เพียงแต่ต้องมีความแข็งแกร่งเท่านั้นความสามารถที่หนาขึ้นและเสถียรภาพการรับแรงเฉือนที่ดีแต่ก็ต้องอาศัยความดีด้วยประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำและความเสถียรต่อการเกิดออกซิเดชันจากความร้อนสูง.

โครงสร้างทางเคมีของสารปรับปรุงดัชนีความหนืดมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพ โพลีเมอร์สูงที่มีส่วนประกอบของไฮโดรคาร์บอน เช่น OCP มีผลในการเพิ่มความหนืดได้ดีเยี่ยม แต่ความสามารถในการปรับปรุงดัชนีความหนืด (VI) นั้นไม่ดีนัก

ในทางกลับกัน โพลีเมอร์ที่มีกลุ่มขั้ว เช่น PMA จะไม่มีประสิทธิภาพเท่ากับ OCP ในการทำให้สารหล่อลื่นข้นขึ้น แต่มีความสามารถในการปรับปรุง VI ที่ยอดเยี่ยม และยังสามารถลดจุดไหลเทได้อีกด้วย

 

สารปรับปรุงดัชนีความหนืดทั่วไป

 

 

การเปรียบเทียบคุณสมบัติของสารปรับปรุงดัชนีความหนืดที่ใช้กันทั่วไปหลายชนิด (VII)