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Jun 06, 2023

Tutto sugli additivi per lubrificanti

La tecnologia degli additivi per lubrificanti è un'attività complicata perché coinvolge diversi prodotti chimici. Spesso un additivo può interagire negativamente con un altro poiché entrambi competono per il prodotto

La tecnologia degli additivi per lubrificanti è un'attività complicata perché coinvolge diversi prodotti chimici. Spesso un additivo può interagire negativamente con un altro additivo poiché entrambi competono per la stessa area sulle superfici del substrato. Questo tipo di interazione può portare all'annullamento delle proprietà desiderate degli additivi.

Al contrario, l’uso di additivi chimici diversi può, a volte, avere un effetto sinergico positivo sulle prestazioni. Pertanto, comprendere le complesse caratteristiche chimiche e le interazioni dei vari additivi per lubrificanti è fondamentale per formulare correttamente un grasso ad alte prestazioni che soddisfi i requisiti di un'applicazione.

Alcuni degli additivi più importanti utilizzati nella formulazione dei grassi sono elencati nella Tabella 1.

Tabella 1. Cosa c'è nel grasso? Questa tabella mostra le caratteristiche di alcuni comuni additivi per grassi. Fonte: Nye Lubricants Inc.

Molti lubrificanti sintetici, in particolare gli oli lubrificanti a base di idrocarburi, sono suscettibili alla degradazione dell'ossigeno. Questo processo di ossidazione, avviato dalla formazione di radicali liberi e perossidi reattivi, è la causa principale dell'ispessimento dell'olio e della formazione di morchie e vernici in molte applicazioni.

L'ossidazione distruttiva del petrolio può essere descritta come un processo ciclico che coinvolge inizio, propagazione, ramificazione e terminazione (Figura 4). A meno che il ciclo non venga interrotto o terminato, l'ossidazione continuerà a verificarsi finché l'olio o il grasso non saranno più utilizzabili.

4. Rompere il ciclo. Gli antiossidanti primari (AO) reagiscono con i radicali molto reattivi, rallentandone la degradazione rompendo le catene radicaliche autopropaganti. Gli AO secondari reagiscono con i perossidi reattivi presenti per interrompere il ciclo di ossidazione. Per gentile concessione: Nye Lubricants Inc.

Gli antiossidanti sono additivi progettati per prolungare la vita di un lubrificante aumentando la resistenza ossidativa dell'olio base. Gli antiossidanti consentono ai lubrificanti di funzionare a temperature più elevate di quanto sarebbe altrimenti possibile senza di essi.

Esistono due tipi di antiossidanti: primari e secondari. Gli antiossidanti primari sono tipicamente costituiti da ammine aromatiche e composti fenolici impediti. Gli antiossidanti secondari sono tipicamente costituiti da fosfiti e alcuni composti contenenti zolfo, come tioeteri e tioesteri. Ogni tipo di antiossidante svolge una funzione diversa per inibire l'ossidazione.

Il processo di ossidazione inizia con la fase di iniziazione, quando si formano i radicali liberi. Gli antiossidanti primari sono “spazzini dei radicali” che reagiscono rapidamente con i radicali liberi durante la fase di propagazione, rallentando il processo di degradazione formando nuovi radicali più stabili.

Gli antiossidanti secondari reagiscono con i perossidi, che sono spesso presenti quando l'olio lubrificante reagisce con l'ossigeno. Questi antiossidanti sono responsabili della rottura del ciclo e della prevenzione della ramificazione e dell’ulteriore propagazione. Molto spesso, i formulatori di grassi utilizzano una combinazione di antiossidanti primari e secondari per massimizzare la protezione dell'olio dalla degradazione ossidativa.

Un esperto del Massachusetts Institute of Technology sostiene che l'elevato attrito e l'usura comportano uno spreco di risorse pari a oltre il 6% del prodotto nazionale lordo. Pertanto, agire per ridurre al minimo gli effetti dell’attrito e dell’usura può far risparmiare molto denaro.

Esistono diversi tipi di meccanismi di usura meccanica che possono verificarsi in un sistema di lubrificazione, tra cui usura adesiva, usura abrasiva, vaiolatura e scheggiatura. Gli additivi antiusura sono un componente necessario nei lubrificanti destinati ad applicazioni soggette a tali danni.

Gli additivi per la prevenzione dell'usura si dividono in due categorie: agenti per pressioni estreme e agenti antiusura. Entrambi gli additivi per pressioni estreme e antiusura funzionano depositando una barriera protettiva attraverso una reazione sulla superficie metallica.

Gli additivi antiusura vengono generalmente utilizzati in condizioni blande di carichi bassi e velocità elevate per ridurre il tasso di usura continua e moderata. L'additivo aiuta a rivestire la superficie di applicazione per proteggere il metallo dall'usura nel tempo. Esempi comuni di additivi antiusura sono i triarilfosfati e il dialchilditiofosfato di zinco.