عامل ضد کف برای روغن های روان کننده

1. معرفی

روغن روان کننده معمولاً برای کاهش اصطکاک و سایش و همچنین افزایش طول عمر تجهیزات استفاده می شود. روغن روان کننده از 90% روغن پایه و انواع افزودنی های کاربردی تشکیل شده است ^[ 1 ] . روغن روانکاری عمدتا به روغن صنعتی و روغن روانکاری خودرو تقسیم می شود. روغن روان کننده خودرو عمدتا به روغن موتور احتراق داخلی ^[ 2 ] ، روغن دنده خودرو ^[ 3 ] ، روغن ترمز خودرو، روغن موتور، مخزن آب و روغن سیستم خنک کننده، روغن مخزن موج اتوماتیک، گریس و غیره تقسیم می شود ^[ 4 ] . هنگام استفاده، به دلیل هم زدن، ضربه و تزریق سریع، روغن روان کننده به ناچار با هوا تماس می گیرد و کف تولید می کند. اگر کف را نتوان به موقع از بین برد، آسیب زیادی به تجهیزات مصرف کننده روغن و خود روغن روان کننده وارد می کند ^[ 5 ] . علاوه بر این، در مواجهه با محیط کاری سخت و فزاینده، باید افزودنی های مختلفی به روغن روان کننده اضافه شود تا عملکرد آن افزایش یابد. مواد خانواده گرافن به عنوان مواد افزودنی روان کننده برای مایعات مختلف استفاده می شود. افزودنی های خانواده گرافن را می توان به خوبی پراکنده کرد و در روان کننده های مبتنی بر آب به دلیل فعل و انفعالات پیوند هیدروژنی تثبیت کرد ^[ 6 ] . با این حال، برای روغن های روان کننده، مواد افزودنی خانواده گرافن به طور کلی به سختی پراکنده می شوند و در روغن ها تثبیت می شوند ^[ 7 ] . نقاط کوانتومی اکسید گرافن (GOQD) را می توان به عنوان افزودنی های نانو برای دستیابی به روانکاری ماکرو استفاده کرد. این کشف منجر به توسعه افزودنی های کاربردی جدید برای کاربردهای صنعتی می شود ^[ 8 ] . با این حال، اثر متقابل بین مواد افزودنی، در عین بهبود یک خاصیت روغن، ممکن است اثرات نامطلوبی بر سایر خواص داشته باشد. به عنوان مثال، پخش کننده های پاک کننده، آنتی اکسیدان ها و عوامل ضد خوردگی، و سایر افزودنی ها عمدتا سورفکتانت هایی هستند که روند تشکیل کف و پایداری کف محصولات نفتی را افزایش می دهند ^[ 9 ]. در تجهیزات مکانیکی در حال اجرا، فوم نه تنها اثر روانکاری را کاهش می دهد و سایش قطعات مکانیکی را تشدید می کند، بلکه می تواند یک قفل هوا ایجاد کند تا تامین پمپ روغن را قطع کند و باعث حادثه کمبود روغن شود. در مورد خود روغن روانکار، سطح تماس بین فوم و هوا افزایش می یابد و عملکرد در شرایط دمای بالا باعث تسریع اکسیداسیون و خراب شدن روغن روان کننده و کوتاه شدن چرخه تعویض روغن می شود. بنابراین، از بین بردن فوم مضر برای کاهش تلفات غیر ضروری و افزایش عمر مکانیکی از اهمیت ایمنی و اقتصادی بالایی برخوردار است. در حال حاضر، افزودن آنتی اکسیدان یا عوامل ضد کف (همچنین به عنوان عوامل ضد کف شناخته می شود) به روغن روان کننده یک روش نسبتا ساده و موثر است.

2. تشکیل و آسیب کف

2.1. تشکیل فوم

فوم نوعی پدیده سطحی گاز-مایع است که توسط هوا و روغن تشکیل می شود که یک سیستم پراکندگی با روغن روان کننده به عنوان محیط پراکندگی و هوا به عنوان فاز پراکندگی است. هنگامی که حباب ها در روغن روان کننده بالا می آیند، با ضخامت خاصی از لایه روغن احاطه می شوند و سپس سنگدانه های حباب ایجاد می کنند. علاوه بر این، روغن روان کننده در تماس با هوا به دلیل هم زدن سریع در استفاده، حباب هایی تولید می کند ^[ 12 ] .

با این حال، فوم ها مستعد تشکیل در مواد خالص نیستند و حتی کف کردن فوراً شکسته و ناپدید می شوند ^[ 11 ] . بنابراین، کفی که می تواند به طور پایدار در روغن روان کننده وجود داشته باشد، باید به دلیل وجود مقدار زیادی سورفکتانت در روغن ایجاد شود. تشکیل کف تحت تأثیر خواص شیمیایی و فیزیکی روان کننده و همچنین شرایط عملیاتی (دما، فشار، سرعت گردش روغن در سیستم و غیره) است. در برخی موارد، کف کردن ممکن است توسط مواد افزودنی در فرمول روغن ایجاد شود ^[ 13 ] . به عنوان مثال، بیشتر پاک کننده های پخش کننده، آنتی اکسیدان ها، عوامل ضد خوردگی، منعقد کننده ها ^[ 14 ] و سایر افزودنی های مورد استفاده در روغن های عمومی سورفکتانت هستند. گروه‌های قطبی سورفکتانت‌های غنی‌شده در فصل مشترک گاز-مایع به مایع اشاره می‌کنند، در حالی که گروه‌های غیرقطبی داخل حباب‌ها قرار می‌گیرند، یک لایه لایه تک مولکولی برای کاهش کشش سطحی تشکیل می‌دهند و حباب‌ها را در حالت ترمودینامیکی پایدارتر می‌گذارند. ; هنگامی که حباب ها به سمت سطح مایع شناور می شوند و فرار می کنند، فیلم حباب یک لایه لایه دو مولکولی ایجاد می کند.

آنتی فوم

2.2. مضرات فوم

در حین استفاده واقعی از روغن روانکار، در اثر ضربه، هم زدن و سایر اثرات، هوا در روغن مخلوط می شود و در نتیجه حباب هایی ایجاد می شود که سیالیت روغن روان کننده را بدتر، عملکرد روانکاری را بدتر می کند و حتی هوا تولید می کند. قفلی که بر عرضه روغن تأثیر می گذارد، بنابراین برخی از قطعات روغن کاری نمی شوند و فرسوده یا متخلخل می شوند. مضرات فوم به شرح زیر است:

(1): کاهش عملکرد روانکاری و کاهش سایش:

فوم تداوم لایه روغن را در جفت اصطکاک که در آن لغزش نسبی رخ می دهد، از بین می برد، عملکرد روانکاری را کاهش می دهد و باعث می شود که قطعات حفاظت از روغن کاری کافی را از دست بدهند و در نتیجه سایش جدی و حتی تف جوشی ایجاد می شود ^[ 9 ] .
(2): کاهش عملکرد سرمایش و اتلاف گرما:

گرمای جزئی تجهیزات مکانیکی می تواند توسط روغن روان کننده در هنگام گردش آن منتقل و دفع شود. با این حال، مقدار زیادی از هوای موجود در روغن روان کننده بر اثر خنک کننده و اثر اتلاف حرارت روغن روان کننده بر روی دستگاه تأثیر می گذارد ^[ 15 ] .
(3): تخریب اثر پاک کنندگی و پراکندگی:

سطح تماس بین روغن و هوا به دلیل کف افزایش می یابد و دگرگونی اکسیداتیو روغن روان کننده در دماهای بالا تشدید می شود و کاربید و لجن بیشتری تولید می کند. در عین حال، روغن روانکاری با سیالیت ناکافی نمی تواند به اندازه کافی مواد کثیف روی سطح کار قطعات را بشویید ^[ 9 ] .
(4): تخریب اثر ضد خوردگی و ضد زنگ:

روغن روان کننده در سطح قطعات جذب می شود و لایه ای از فیلم روغن تشکیل می دهد تا اکسیژن، آب، مواد اسیدی و گازهای مضر موجود در هوا را برای جلوگیری از خوردگی جدا کند. فوم نه تنها لایه روغن را از بین می برد، بلکه حباب هایی را در دمای بالا آزاد می کند و باعث ایجاد حفره می شود ^[ 9 ] .
(5): پدیده قفل هوا و قطع جریان:

به دلیل گاز موجود در روغن، از یک طرف، روغن تراکم پذیری خاصی تولید می کند که بر انتقال فشار تأثیر می گذارد. از سوی دیگر، مقاومت بخار تولید می‌شود که مدار روغن را مسدود می‌کند و بر عرضه روغن تأثیر می‌گذارد، در نتیجه بر انتقال نیرو تأثیر می‌گذارد، سیستم را قادر به کار عادی نمی‌کند، یا حتی جریان را قطع می‌کند و باعث می‌شود که سیستم روانکاری قادر به کار عادی نباشد ^[ 16 ] .
(6): تشدید اکسیداسیون و زوال روغن روان کننده:

هنگامی که حباب‌ها روی سطح یا داخل مخزن ایجاد می‌شوند، سطح تماس بین روغن روان‌کار و هوا افزایش می‌یابد و همراه با افزایش دمای روغن، اکسیداسیون و خراب شدن روغن پایه را تشدید می‌کند و منجر به تجمع زیادی لجن می‌شود. کف مخزن ^[ 17 ] .
(7): خطر بالقوه ایمنی :

کف موجود در روغن روانکار حجم روغن روانکار را افزایش می‌دهد و روغن روان‌کننده ممکن است از مخزن روغن سرریز شود و منجر به از دست رفتن روغن، آتش‌سوزی و سایر عوامل ناایمن شود ^[ 18 ] .

3. مکانیسم کف زدایی

کف کردن روغن را می توان به دو جنبه تقسیم کرد: یکی کف کردن سطحی است که معمولاً ممکن است توسط عوامل ضد کف کنترل شود. دیگری کف کردن داخل روغن روان کننده است که به راحتی توسط عوامل کف زدا درمان نمی شود. علاوه بر این، یک عامل ضد کف موثر روی فوم سطح ممکن است کف داخلی را پایدارتر کند. شایان ذکر است که افزودنی های مختلف اثرات متفاوتی بر روی حباب های روغن روان کننده دارند. برخی از افزودنی‌ها حباب‌ها را جمع می‌کنند، در حالی که برخی دیگر حباب‌ها را کوچک‌تر و حذف آن‌ها را دشوار می‌کنند. برای به دست آوردن یک روغن روان کننده با خواص کف زدایی عالی، روغن پایه ویژه و مواد افزودنی لازم است که مخلوط شوند. مکانیسم کف زدایی یک عامل ضد کف را می توان به جنبه های زیر تقسیم کرد: (1) کشش سطحی موضعی فوم کاهش می یابد و منجر به ترکیدن کف می شود. (2) عامل ضد کف می تواند خاصیت ارتجاعی فیلم را از بین ببرد و باعث ترکیدن حباب شود. (3) عامل کف زدایی می تواند زهکشی فیلم مایع را افزایش دهد، بنابراین منجر به فروپاشی حباب می شود. (4) افزودن ذرات جامد آبگریز می تواند منجر به فروپاشی حباب شود. (5) یک سورفکتانت کف کننده حل کننده می تواند منجر به ترکیدن حباب شود. جنبه های کلیدی فرآیند کف زدایی این است که (1) کشش سطحی یک عامل کف زدا به اندازه کافی کوچک است و (2) نامحلول بودن و حالت کلوئیدی بسیار پراکنده یک عامل کف زدا در روغن روان کننده. به طور کلی، کشش سطحی یک عامل کف زدا در محدوده 16 تا 21 میلی نیوتن بر متر و کشش سطحی روغن روان کننده معدنی در محدوده 30 تا 50 میلی نیوتن بر متر است. هرچه اختلاف بین کشش سطحی عامل کف زدا و روغن روان کننده بیشتر باشد، عامل کف زدا سریعتر در لایه فوم پخش می شود. در عین حال، حلالیت یک عامل کف زدا در روغن روان کننده باید کم باشد تا بتواند با دوز کمتر اثر کف زدایی خوبی داشته باشد. در مقابل، اگر حلالیت یک عامل کف زدا در روغن روانکار زیاد باشد، انحلال آن در روغن روانکار باعث کاهش کشش سطحی کلی سیستم روانکار می شود و در نتیجه شکل گیری حباب ها آسان تر و از بین بردن آن دشوار می شود.

4. روش های کف زدایی

روش های زیادی برای کف زدایی وجود دارد. به طور کلی، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، می توان آنها را به روش های کف زدایی فیزیکی و روش های کف زدایی شیمیایی تقسیم کرد . با این حال، دو مفهوم دیگر وجود دارد، به عنوان مثال، سرکوب حباب و شکستن حباب ^[ 19 ] ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است . سرکوب حباب ها به معنای جلوگیری از تولید حباب است، یعنی نیش زدن در جوانه. از بین بردن حباب ها به معنای از بین بردن حباب هایی است که ایجاد شده اند، یعنی درمان را متناسب با مورد مورد نظر قرار دهیم. در این میان روش افزودن مواد کف زدا به روش های شیمیایی تعلق دارد.

شکل 1. روش های کف زدایی.

شکل 2. چهار نوع روش کف زدایی. سرکوب حباب فیزیکی: تغییر دما ^[ 20 ] ; فیلتر کردن برای حذف مواد شناور ^[ 19 ] ; باز کردن ظرف، برای حذف عوامل مکانیکی کف (برای جلوگیری از جوش شدید، نوسان، فشار زدایی، پاشیدن). ترکیدن حباب فیزیکی: تغییر دما ^[ 20 ] (انجماد، گرم کردن ^[ 21 ] ، تبخیر، خشک کردن ). تغییر فشار ^[ 22 ] (موج اولتراسونیک ^[ 23 ] و تزریق هوا). تزریق مایع؛ هم زدن و ضربه زدن با توری فلزی آبگریز. مهار حباب شیمیایی: افزودن مواد ضد کف. افزودن گازهای ضد کف؛ استفاده از سورفکتانت های کف کم؛ اضافه کردن الکترولیت ها؛ افزودن موادی که پایداری کف را از بین می برد ^[ 19 ] . ترکیدن حباب شیمیایی: افزودن الکترولیت ها یا الکترولیز برای تضعیف دافعه لایه های الکتریکی دوگانه، افزودن مواد تخلیه کننده مایع ( ^[ 19 ] ؛ نمک زدن ^[ 24 ] ).

4.1. کف زدایی فیزیکی

4.1.1. سرکوب حباب فیزیکی

فیلتر کردن برای حذف مواد شناور ; باز کردن ظرف برای حذف عوامل کف ساز مکانیکی (برای جلوگیری از جوش شدید، نوسان، رفع فشار، پاشیدن). اجتناب از قرار دادن اجسام متخلخل با صورت درشت؛ از بین بردن هم زدن فاز گاز (فقط هوادهی فاز مایع یا پوشاندن سطح مایع با کلاهک). گاززدایی از گازهای ذخیره شده محلول، پیش از آبگیری روغن با حرارت دادن و حذف املاح به راحتی کف می کنند با روش جداسازی کف، روش های فیزیکی سرکوب حباب هستند.

4.1.2. ترکیدن حباب فیزیکی

تغییر دما (انجماد، گرمایش، تبخیر، خشک کردن)؛ تغییر فشار (موج اولتراسونیک و تزریق هوا)؛ تزریق مایع؛ هم زدن و ضربه زدن با توری فلزی آبگریز؛ جداسازی گریز از مرکز؛ تابش – تشعشع؛ استفاده از ظروف کم عمق (برای پراکنده کردن حباب ها)؛ افزودن پودر آبگریز از روش های فیزیکی ترکیدن حباب است.

این روش‌های فیزیکی همگی سرعت انتقال گاز در هر دو انتهای فیلم مایع و تخلیه لایه حباب را به درجات مختلف افزایش می‌دهند و ضریب تثبیت فوم را کمتر از ضریب پوسیدگی می‌کنند، بنابراین به تدریج مقدار کف کاهش می‌یابد. با این حال، عیب رایج این روش ها این است که استفاده از آنها به شدت توسط عوامل محیطی محدود شده و میزان کف زدایی بالا نیست. مزایای آن حفاظت از محیط زیست و قابلیت استفاده مجدد بالا است ^[ 25 ] .

4.2. کف زدایی شیمیایی

4.2.1. سرکوب حباب های شیمیایی

افزودن مواد ضد کف؛ افزودن گازهای ضد کف؛ استفاده از سورفکتانت های کم کف؛ حذف مواد کف زا با استفاده از جذب، رسوب و واکنش های شیمیایی. تنظیم pH ^[ 26 ] و HLB. پوشش تمام دیواره رگ با عوامل جاذب (برای جلوگیری از جوش شدید). افزودن موادی که حلالیت مواد کف کننده را افزایش می دهد. اضافه کردن الکترولیت ها؛ افزودن موادی که پایداری کف را از بین می برد ^[ 19 ] روش های شیمیایی سرکوب حباب هستند.

4.2.2. ترکیدن حباب شیمیایی

افزودن مواد ضد کف ^[ 27 ] ; استفاده از جذب، انحلال، رقیق سازی و واکنش شیمیایی برای حذف مواد کف کننده. تماس با گازهای فرار؛ تنظیم pH ^[ 26 ] و HLB با افزودن اسید و باز. حذف حباب های پراکنده توسط عوامل کف زدا ^[ 21 ] ; افزودن الکترولیت ها یا با الکترولیز برای تضعیف دافعه لایه های الکتریکی دوگانه، افزودن مواد تخلیه کننده مایع ^[ 19 ] . نمک زدایی ^[ 24 ] روش های ترکیدن حباب های شیمیایی هستند.

این روش های شیمیایی دارای کاستی هایی مانند نامشخص بودن ترکیب مواد کف کننده، نامحلول بودن و آسیب به تجهیزات سیستم هستند ^[ 25 ] . امروزه پرکاربردترین روش کف زدایی، افزودن عامل کف زدا است. بزرگترین مزیت این روش در راندمان کف زدایی بالا و استفاده راحت است، اما یافتن یک عامل کف زدایی مناسب و کارآمد کلید اصلی آن است.

4.3. عامل ضد کف

مواد ضد کف انواع مختلفی دارند: نوع روغن، نوع محلول، نوع امولسیونی، نوع پودری و نوع ترکیبی. بدون توجه به نوع عامل کف زدا، علاوه بر الزامات خاص سیستم کف، باید دارای ویژگی های زیر باشد: (1) قدرت کف زدایی قوی، دوز کم. (2) افزودن به سیستم فوم بر خواص اساسی سیستم تأثیر نمی گذارد. (3) کشش سطحی کوچک است. (4) تعادل خوب با سطح؛ (5) نفوذ و نفوذ خوب؛ (6) مقاومت در برابر حرارت خوب؛ (7) پایداری شیمیایی خوب، مقاومت در برابر اکسیداسیون قوی؛ (8) حلالیت و نفوذپذیری گاز خوب؛ (9) حلالیت کم در محلول کف. (10) بدون فعالیت فیزیولوژیکی، ایمنی بالا. هیچ عامل کف زدایی با تمام شرایط فوق به طور همزمان وجود ندارد و یک عامل ضد کف فقط برای یک سیستم خاص یا چندین سیستم می تواند موثر باشد. بنابراین در انتخاب عامل کف زدا ابتدا باید آزمایشاتی انجام شود. همچنین باید به غلظت اضافه شده توجه کرد. طیف گسترده ای از عوامل کف زدا وجود دارد و مواد کف زدا معمولاً به سه دسته تقسیم می شوند: عوامل کف زدا سیلیکونی، عوامل کف زدا غیر سیلیکونی و مواد کف زدا ترکیبی، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است .

شکل 3. انواع اصلی عوامل کف زدا.

4.3.1. عامل ضد کف نوع سیلیکونی

متداول ترین عامل ضد کف از نوع سیلیکونی پلی دی متیل سیلوکسان (T901) است که معمولاً به نام دی متیکون شناخته می شود که یک مایع چسبناک شفاف بی مزه، بی بو، غیر سمی و بی رنگ است، یک مایع آلی غیرقطبی با ساختار اصلی Si-O-Si. زنجیر . ساختار آن در شکل 4 نشان داده شده است .

شکل 4. عامل ضد کف سیلیکونی (R = -CH ₃ ، ترکیب پلی دی متیل سیلوکسان است).

علاوه بر این، T901 به فناوری ترکیب حساس است، مستعد ته نشین شدن و تجمع در روغن روان کننده است و پس از ذخیره سازی عملکرد کف زدایی ضعیفی دارد. ژانگ لیانگ و همکاران ^[ 28 ] از طریق آزمایش‌ها ثابت کرده‌اند که با افزایش T901، ذرات ریز عامل کف‌زدا به صورت قطرات جمع می‌شوند که به سیستم کشش سطحی خود روغن روان‌کننده آسیب می‌رساند و در نتیجه پدیده‌های نامطلوبی مانند کاهش عملکرد کف زدایی و افزایش کدورت روغن روان کننده

عامل ضد کف پلی سیلوکسان اصلاح شده با پلی اتر ^[ 29 ] نیز یک موضوع تحقیقاتی داغ در سال های اخیر است. تمرکز اصلی بر وارد کردن قطعات پلی اتر به زنجیره پلی سیلوکسان از طریق کوپلیمریزاسیون بلوک یا کوپلیمریزاسیون پیوند است. بخش های زنجیره پلی اتر آبدوست به آن حلالیت در آب می بخشد، و بخش های زنجیره پلی سیلوکسان آبگریز به آن کشش سطحی کم می بخشد ^[ 30 ] . این نوع ماده ضد کف دارای مزایای هر دو پلی اتر و ماده ضد کف سیلیکونی است. بنابراین، دارای ویژگی های کشش سطحی کم، کف زدایی سریع، زمان سرکوب موثر کف طولانی، بدون سمیت و آسیب، پایداری خوب، هزینه کم، دوز کمتر، کاربرد گسترده و غیره است. همچنین ایده آل ترین نوع جدید در سیلیکون است و چشم انداز توسعه خوبی دارد.

یینچن دو و همکاران یک عامل سیلیکونی اصلاح شده با پلی (اتر-استر) را سنتز کرد ^[ 31 ] . عملکرد کف زدایی محصول مورد آزمایش قرار گرفت و به این نتیجه رسید که کشش سطحی 28.6 mN/m است که غلظت جرمی محلول سیلیکون اصلاح شده با پلی (اتر-استر) 0.3 گرم در لیتر باشد. زمان کف زدایی ماده ضد کف سیلیکونی اصلاح شده با پلی (اتر-استر) 5 ثانیه است که نسبت به عامل ضد کف پلی اتر GPE و ماده ضد کف سیلیکونی X-100F و کمتر از یک عامل ضد کف سیلیکونی SAG است. ارتفاع بازدارندگی کف آن 300 میلی لیتر است که نسبت به یک ماده ضد کف پلی اتر GPE و یک ماده ضد کف سیلیکونی X-100F برتری دارد و برابر با یک ماده ضد کف سیلیکونی SAG است. سیلیکون اصلاح شده با پلی (اتر-استر) می تواند به سرعت کشش سطحی را در غلظت جرم کم کاهش دهد و عملکرد سطحی عالی دارد. نمودار ساختار آن در شکل 5 نشان داده شده است . برای تعیین کشش سطحی، روغن سیلیکون اصلاح شده با پلی (اتر-استر) به غلظت های مختلف یک محلول آبی در دمای اتاق تهیه شد و توسط یک تانسیومتر سطحی HARKE-A اندازه گیری شد. برای تعیین عملکرد کف زدایی، محلول کف بر اساس GB/T26527-2011 “عامل ضد کف سیلیکونی” تهیه شد، عملکرد کف زدایی تعیین شد و نیروی کف و عملکرد کف زدایی توسط حباب سنج چرخه ای اندازه گیری شد.

شکل 5. ساختار سیلیکون اصلاح شده با پلی (اتر-استر).کیوفنگ آن و همکاران ^[ 32 ] پلی اکسی پروپیلن پلی اکسی اتیلن اکسی پروپیل-b-پلی دی متیل سیلوکسان (به اختصار پلی اتر-b-پلی سیلوکسان) با درپوش هیدروکسیل تهیه کرد که به عنوان PESO نشان داده شده است و ساختار آن در شکل 6 نشان داده شده است . PESO، روغن دی متیل سیلیکون، روغن سیلیکون هیدروکسیل و کمپلکس لاستیک سیلیکونی و سیلیس آبگریز به فلاسک سه گردنی مجهز به همزن، کندانسور رفلکس و دماسنج بر اساس نسبت اندازه گیری اضافه شد، هم زد، گرم شد و گرم شد. دمای واکنش را برای 30 دقیقه تنظیم کنید. سپس، یک امولسیفایر اضافه شده و به طور یکنواخت مخلوط می شود. در نهایت، آب دیونیزه شده در حین هم زدن اضافه شد تا زمانی که کسر جرمی جامد به 45% برسد و مایع همگن سفید شیری به دست آید، یعنی یک عامل ضد کف سیلیکون پلی اتر نانو موثر. عامل ضد کف سیلیکونی پلی اتر کارآمد نانو دارای سرعت ترکیدن کف سریع، زمان مهار نسبتا طولانی فوم است و عملکرد آن نزدیک به سطح نمونه های مشابه است.

شکل 6. ساختار PESO.یان هو و همکاران ^[ 33 ] یک عامل کف‌زدای کم سیلیکون را با انواع پلی‌سیلوکسان‌های اصلاح‌شده با پلی‌اتر به عنوان بدنه اصلی (به نام عامل کف‌زدا پلی‌سیلوکسان اصلاح‌شده با پلی‌اتر) سنتز کرد و از روغن باقی‌مانده پالایشگاه CNOOC (شرکت ملی نفت دریایی چین) به‌عنوان سیال کف‌کننده استفاده کرد. برای شبیه سازی فرآیند تولید کف کک با تاخیر در آزمایشگاه. عملکرد با مقایسه آن با بسیاری از انواع مختلف عوامل کک زدایی تاخیری موجود در بازار ارزیابی شد.

4.3.2. عامل ضد کف غیر از نوع سیلیکونی

عامل ضد کف غیر سیلیکونی عمدتاً به کوپلیمر آکریلات یا آلکیل آکریلات، یعنی کوپلیمر آکریلات با ساختار متفاوت، یا کوپلیمر آکریلات (یا متاکریلات) با ترکیب اتر یا استری حاوی پیوند دوگانه اشاره دارد. برای برخی از روغن‌های روان‌کننده مانند روغن توربین و روغن هیدرولیک، چون استفاده طولانی‌مدت از ماده‌ی کف‌زدایی سیلیکونی منجر به از دست دادن عملکرد کف‌زدایی می‌شود، معمولاً از ماده‌ی کف‌زدایی غیرسیلیکونی استفاده می‌شود. با این حال، یک ماده ضد کف غیر سیلیکونی حلالیت بهتری در روغن معدنی دارد و اثر آن در از بین بردن کف به خوبی یک ماده ضد کف سیلیکونی نیست و مقدار اضافه شده بیشتر از یک ماده ضد کف سیلیکونی است. در میان آنها، پرکاربردترین پلی آکریلات (T911 و T912) است که یک مایع چسبناک شفاف غیر سمی، بی رنگ یا کمی زرد است. ساختار آن در شکل 7 و شکل 8 نشان داده شده است .

شکل 7. ساختار T911.

شکل 8. ساختار T912.

پلی آکریلات حلالیت خوبی در روغن معدنی دارد و دارای مزایای دوز کم (0.005% تا 0.1%)، قطر زیاد حباب های ایجاد شده، آزادسازی آسان، تاثیر کم بر انتشار هوا، عدم حساسیت به تکنیک های مختلف اختلاط، راندمان کف زدایی بالا و دوام کف زدایی خوب است. در محیط های اسیدی ^[ 34 ] . از آنجایی که اثر سرکوب کننده حباب یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی بیشتر از حذف کف آن است، استنباط می شود که مکانیسم عمل یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی افزایش کشش سطحی بین روغن روان کننده و هوا است که سیستم اصلی را تغییر می دهد. تمایل به کشش سطحی کم و فوم با شکل گیری آسان. به دلیل فعالیت سطحی، تصمیم بر این است که یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی فقط می تواند به درستی کشش سطحی رابط مایع را در سیستم حاوی سورفکتانت افزایش دهد. بنابراین، خاصیت کف زدایی یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی تحت تأثیر سورفکتانت موجود در سیستم است. Wenxuan Huang ^[ 35 ] آزمایشی از ماده ضد کف غیر سیلیکونی T912 و روغن سیلیکون را در روغن پایه 250SN با افزودنی های رایج انجام داد و دریافت که عملکرد کف زدایی T912 هنگام استفاده در ترکیب با سه افزودنی، T601 (پلی وینیل n- بوتیل اتر) بدتر می شود. T109 (کلسیم آلکیل سالیسیلات) و T705 (باریم دینونیل نفتالین سولفونات) و توانایی کف کردن حتی افزایش یافته است. این نتایج نشان می دهد که سازگاری ضعیف بین یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی و برخی از مواد افزودنی باعث کاهش اثر کف زدایی و حتی تولید کف می شود. بنابراین باید به استفاده از مواد ضد کف غیر سیلیکونی توجه بیشتری شود.

هنگ ژو و همکاران ^[ 36 ] یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی جدید AR-1101 ابداع کرد که اثری شبیه به یک عامل ضد کف NF دارد. فرمول این بود: سورفکتانت پلی اتر 9.7٪، آلکان اشباع 44٪، تری اتانول آمین 4.4٪، Q جامد 9.7٪ و آب 32.2٪، همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است . مواد فوق حرارت داده شده و هم زده شدند و زمانی که دما به حدود 90 درجه سانتیگراد رسید، امولسیون فاز روغن/آب با نگهداری چند ساعته بدست آمد. AR-1101 ظاهر یک مایع غلیظ سفید مایل به کرم، غیر یونی، با محتوای جامد بیش از 40٪، pH 6-8، و غیر خورنده است. AR-1101، یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی چند جزئی جدید، دارای پایداری خوب و اثر کف زدایی طولانی مدت است. در دمای 50 درجه سانتی گراد، ارتفاع کف زدایی آن تا 25 میلی متر می رسد و به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه در سال 1987 رایج شد، دمای بحرانی کف زدایی باید بیشتر افزایش یابد. از روش سیلندر اندازه گیری کامل (AR-1101 و آزمون مقایسه NF) استفاده شد.

شکل 9. مواد اولیه برای تهیه یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی AR-1101.

جینگ شیونگ و همکاران ^[ 37 ] یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی از نوع ترپلیمر را اختراع کرد که فرمول آن نیتروژن، تولوئن، n-بوتانول، هیدروکسید پتاسیم، پروپیلن اکسید، اپوکسی بوتان، دی بنزوئیل پراکسید و اتیلن استات دسیل آکریلات بود، همانطور که در شکل نشان داده شده است . این حق اختراع با کوپلیمریزاسیون سه مونومر شامل آکریلات، اتیلن استات و یک ترکیب اپوکسی مشخص می شود. این سه مونومر دارای درصد جرمی هستند: آکریلات 40-60٪، اتیلن استات 10-30٪ و ترکیب اپوکسی 20-40٪. ترکیب اپوکسی مخلوطی از پروپیلن اکسید و اپوکسی بوتان است. عامل ضد کف غیر سیلیکونی نوع ترپلیمر تهیه شده با استفاده از این روش می تواند به طور یکنواخت در روغن روان کننده پراکنده شود و به طور موثری از تمایل تولید کف جلوگیری کند. کوپلیمر در زمینه روغن روانکاری قابل استفاده است و محصول مخلوط دارای عملکرد کف زدایی کارآمد و عملکرد پایدار طولانی مدت است که می تواند نیازهای استفاده واقعی روغن را برآورده کند. عملکرد کف زدایی توسط GB/T12579-2002 “تعیین ویژگی های کف سازی روغن های روان کننده” انجام شد.

شکل 10. مواد اولیه برای تهیه یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی از نوع ترپلیمر.

یوجوان چن و همکاران ^[ 38 ] یک عامل ضد کف غیر سیلیکونی و روش تهیه آن را اختراع کرد. روغن نباتی و مشتقات آن به عنوان پشتیبان و سیلیس و صابون فلزی اسید چرب به عنوان مواد اصلی کف‌زدا استفاده می‌شد. از آنجا که صابون فلزی اسید چرب نمی تواند در روغن نباتی و مشتقات آن متورم شود، به شکل ذرات وجود دارد. اگرچه عملکرد کف زدایی خوبی دارد، اما می تواند باعث لایه لایه شدن عامل کف زدایی شود. برای حل این مشکل، این اختراع یک ماده روغن کرچک هیدروژنه را معرفی می کند. از یک طرف، از طریق فرآیند ویژه، عملکرد کف زدایی تضمین می شود و در عین حال، پایداری محصول تضمین می شود. از طریق فرآیند ویژه و معرفی ثانویه روغن کرچک هیدروژنه، عملکرد کف زدایی محصول بیشتر بهبود می یابد. علاوه بر این، معرفی پلی اکسی اتیلن پلی اکسیلاکتون اولئات روغن کرچک با ساختار ویژه (نشان داده شده در شکل 11 ) سازگاری خوب محصول را تضمین می کند.

شکل 11. ساختار روغن کرچک پلی اکسی اتیلن پلی اکسیلاکتون اولئات (R از H, –OC(CH ₂ ) ₇ CH=CH(CH ₂ ) ₇ CH ₃ انتخاب شده است حداقل یک گروه R –OC(CH ₂ ) ₇ CH=CH است. (CH ₂ ) ₇ CH ₃ ، a + b + c = 0-40 و d + e + f = 0-20.).

یو وو و همکاران یک عامل ضد کف کوپلیمر 2-EHA/VAC با کارایی بالا برای روغن روانکاری سنتز کرد ^[ 39 ] .

4.3.3. عامل ضد کف ترکیبی

عوامل ضد کف نوع سیلیکونی و مواد ضد کف غیر سیلیکونی دارای مزایا و محدودیت های خاص خود هستند ^[ 40 ] . T923 برای روغن های با سرعت متوسط حاوی مقدار زیادی از پاک کننده های پاک کننده مناسب است که دارای ویژگی های مصرف کم و اثر کف زدایی قابل توجه است و می تواند در روغن های دریایی رایج و استفاده شود ^[ 41 ] . در میان آنها، عامل کامپوزیت شماره 3 کف زدایی از یک ماده ضد کف روغن سیلیکونی، ماده ضد کف غیر سیلیکونی T912، پخش کننده ویژه و عامل روغن حلال ساخته شده است که به نسبت مورد نیاز شرایط آزمایش مخلوط شده و در دمای اتاق به خوبی هم زده می شود.

Yunfang Cao ^[ 42 ] یک عامل ضد کف ترکیبی جدید 410 را تولید کرد که با روغن متیل سیلیکون ماده ضد کف سیلیکونی (T901) و کوپلیمر اتریلات اتر عامل ضد کف غیر سیلیکونی (T912) مخلوط شد. 410 یک عامل ضد کف موثر ترکیبی است که برای روغن موتور احتراق داخلی مناسب است. دوز توصیه شده 10-1200 میکروگرم در گرم است. هنگام استفاده، روغن را تا دمای 60 ± 5 درجه سانتیگراد تحت شرایط همزدن مکانیکی گرم می کنند، ماده کف زدا ترکیبی 410 را به میزان لازم به طور مستقیم و آهسته به روغن اضافه می کنند و به طور یکنواخت هم می زنند. با افزودن 0.02 درصد از ترکیب 410 عامل کف زدایی، ویژگی کف 10/0 میلی لیتر در میلی لیتر بود که خاصیت کف زدایی خوب آن را ثابت کرد ( جدول 1 ).

وی خو و همکاران انواع مختلفی از مواد ضد کف ترکیبی را برای روغن روان کننده اختراع کرد ^[ 43 ] ، از جمله عوامل کف زدا ترکیبی 1 ، 2 ، 3 ، 4 و 5 ( جدول 1 ).

جدول 1. پارامترهای عملکرد کف زدایی برخی از عوامل کف زدایی معمولی.

5. پارامترهای مقاومت کف عامل ضد کف

پارامترهای کف زدایی سه نوع مواد کف زدا در جدول 1 آورده شده است.

6. نتیجه گیری و چشم انداز

استفاده از ترکیبات مبتنی بر سیلیکون در مخزن جداسازی می‌تواند از تشکیل کف جلوگیری کند، اما می‌تواند باعث غیرفعال‌سازی جدی کاتالیزور در مرحله بعدی فرآیند پالایش شود ^[ 49 ] . بنابراین، عوامل ضد کف سیلیکونی توانایی خوبی در از بین بردن کف دارند، اما اثر مهار طولانی مدت کف ضعیف است. اثر حذف کف اولیه مواد ضد کف غیر سیلیکونی به خوبی مواد ضد کف سیلیکونی نیست، اما قابلیت کف زدایی آنها پایدار است و پس از نگهداری طولانی مدت به میزان قابل توجهی کاهش نمی یابد. عوامل ضد کف ترکیبی با اثرات خوب سرکوب حباب و ترکیدن حباب، قابلیت پخش بالا و دوام خوب موقعیت غالب را در بازار برای جایگزینی عوامل کف زدا با عملکرد ضعیف و خواص شیمیایی ناپایدار اشغال خواهند کرد ^[ 50 ] . با این حال، استفاده از عوامل ضد کف ترکیبی جدید است، و دامنه کاربرد و روش های آنها نیاز به مطالعه بیشتر دارد ^[ 51 ] . اثر هم افزایی ترکیبی از ذرات آبگریز نامحلول و روغن آبگریز (عامل کف زدایی پر) پراکنده در محیط های آبی در ادبیات ثبت اختراع در اوایل دهه 1950 به خوبی تایید شده است. این عوامل ترکیبی کف زدا در غلظت های پایین (ppm 1000-10) بسیار موثر هستند و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند ^[ 52 ] .

با این حال، اطلاعات کمی در ادبیات عمومی در مورد غیرفعال شدن انواع دیگر عوامل کف زدا وجود دارد ^[ 53 ] . در آینده، تحقیقات بر روی عوامل ضد کف پلی سیلوکسان اصلاح شده با پلی اتر می تواند از جنبه های زیر انجام شود ^[ 54 ] : (1) بهینه سازی ساختار پلی سیلوکسان اصلاح شده با پلی اتر از دیدگاه طراحی مولکولی، و تهیه پلی سیلوکسان اصلاح شده با پلی اتر با بالا عملکرد، عملکرد خوب، پایداری قوی و حفاظت از محیط زیست با تنظیم مقدار و فرمول آرایش اتیلن اکسید و پروپیلن اکسید در بخش زنجیره پلی اتر، نوع گروه انتهایی پلی اتر و ساختار روغن سیلیکون حاوی هیدروژن. (2) معرفی برخی از گروه های عاملی برای ایجاد خواص دیگر به پلی سیلوکسان های اصلاح شده با پلی اتر، مناسب برای برخی از سیستم های کف سازی خاص. (3) برای پلی سیلوکسان های اصلاح شده با پلی اتر -Si-C-، به دنبال کاتالیزورهای کم هزینه برای کاهش هزینه های تولید. برای پلی سیلوکسان های -Si-OC- اصلاح شده با پلی اتر، به دنبال افزودنی های مناسب برای کاهش سرعت هیدرولیز محصول و افزایش عمر مفید محصول می باشد. (4) ادامه کاوش در مکانیسم کف زدایی این نوع عامل ضد کف و بهینه سازی ساختار مولکولی پلی سیلوکسان اصلاح شده با پلی اتر و افزودنی های کامپوزیت بر اساس مکانیسم.