Modyfikator lepkości z polimetakrylanu (PMA), jak powstaje i jak działa?

Metoda produkcji polimetakrylanu (PMA)

 

Kwas metakrylowy jest estryfikowany alkoholem o wyższej zawartości węgla w warunkach kwaśnych, tworząc metakrylan, a wytworzona woda jest stale absorbowana przez kwas siarkowy, aby reakcja była kontynuowana. Usunąć nieprzereagowane substancje i produkty uboczne z surowego metakrylanu, po rafinacji przeprowadzić polimeryzację wolnorodnikową pod wpływem nadtlenku benzoilu lub azobisizobutyronitrylu itp., a także zastosować dodekanetiol do kontroli masy cząsteczkowej (w trakcie procesu polimeryzacji należy dodać pewną ilość oleju rozcieńczającego), wzór reakcji jest następujący:

 

 

Formuła reakcji polimetakrylanu (PMA)

 

Typowy polimetakrylanowe polepszacze wskaźnika lepkości (PMA VII)są liniowymi polimerami składającymi się z trzech segmentów lub trzech węglowodorowych łańcuchów bocznych o różnej długości.

Proste statystyki pokazują, że cząsteczka PMA składa się z krótkiego łańcucha od 1 do 7 atomów węgla. Materiał o krótkim łańcuchu wpływa głównie na wielkość zwijania się polimeru w niskich temperaturach i wskaźnik lepkości roztworu oleju polimerowego; nieco dłuższy łańcuch Zawiera 8-13 węgli, które mogą poprawiać rozpuszczalność polimerów w roztworach węglowodorów; długi łańcuch zawiera 14 lub więcej atomów węgla, które mogą wchodzić w interakcje z kryształami wosku, poprawiając wydajność w niskich temperaturach.

Istnieją również doniesienia: gdy średni łańcuch alkilowy monomerów wybranych do polimeryzacji PMA wynosi 9, otrzymany polimer ma dobrą rozpuszczalność w oleju (rozgałęziony lub prosty łańcuch jest drobny), a alkohole węglowe 1-4 mają dobrą lepkość-temperaturę Wydajność, 10-20 alkohole węglowe mogą poprawić wydajność w niskich temperaturach; zwłaszcza 14-alkohole węglowe będą łączyć się z woskiem, zmieniając strukturę krystaliczną wosku, zmieniając w ten sposób działanie w niskich temperaturach.

 

Liczba atomów węgla w alkilowym łańcuchu bocznym R PMA ma duży wpływ na działanie produktu. Zmieniając średnią liczbę atomów węgla R, rozkład liczby atomów węgla i względną masę cząsteczkową polimeru, można otrzymać szereg produktów o różnych właściwościach i różnych zastosowaniach.

 

Dla pojedynczego VII, który ma tylko poprawę lepkości, średnia liczba atomów węgla R wynosi C8 ~ C10 (przeciętny łańcuch alkilowy powinien wynosić C9) i jest on tworzony przez mieszanie alkoholi niskowęglowych i alkoholi wysokowęglowych. Otrzymany w ten sposób polimer ma dobrą rozpuszczalność w oleju i jest stabilny. Może zapewnić dobrą wydajność lepkości i temperatury;

 

Dla VII z podwójnym efektem poprawy lepkości i obniżenia temperatury krzepnięcia średnia liczba atomów węgla R wynosi 12~14, a C14 jest najlepszy.

Jeśli ma jednocześnie działanie zwiększające lepkość, obniżające temperaturę krzepnięcia i dyspergujące, konieczne jest wprowadzenie do kopolimeryzacji trzeciego składnika związków polarnych zawierających azot, takich jak metakrylan dimetylu (lub dietylo)aminoetylu, hydroksymetakrylan etylu, { {1}}metylo-5-winylopirydyna. Względna masa cząsteczkowa PMA stosowanego w oleju do silników spalinowych wynosi około 150,{4}}, a względna masa cząsteczkowa PMA stosowanego jako środek obniżający temperaturę krzepnięcia jest mniejszy niż 100,{6}}. Jeśli jest stosowany w oleju hydraulicznym i oleju przekładniowym, które wymagają szczególnie dobrej odporności na ścinanie, względna masa cząsteczkowa PMA wynosi od 20,{8}} do 30,{10}}.

 

Wydajność PMA w niskich temperaturach jest szczególnie dobra, efektpolepszenie wskaźnika lepkościoleju jest dobry, astabilność oksydacyjna jest dobra, alezdolność do zagęszczania, stabilność termiczna i odporność na ścinanie mechaniczne (SSI) nie są tak dobre. W szczególności PMA o dużej masie cząsteczkowej są podatne na mechanicznie wywołaną trwałą utratę lepkości w funkcji masy cząsteczkowej (rozmiaru) roztworu dla danego naprężenia ścinającego. Względny rozkład masy cząsteczkowej odgrywa drugorzędną rolę, jeśli względny rozkład masy cząsteczkowej sprzyja polimerom o dużej względnej masie cząsteczkowej, utrata lepkości jest większa niż w przypadku polimerów o podobnych średnich względnych masach cząsteczkowych. Różne zastosowania mają bardzo różne naprężenia, więc utrata lepkości dowolnego polimeru o danej masie cząsteczkowej będzie się różnić w zależności od zastosowania. Oczywiście utrata lepkości jest bezpośrednio związana ze względną masą cząsteczkową i obciążeniem podczas aplikacji.

 

Dyspersyjny PMA może być stosowany nie tylko jako środek dyspergujący, ale także jako dyspersyjny polepszacz wskaźnika lepkości. Dlatego dyspersyjne polepszacze wskaźnika lepkości są często stosowane w olejach silnikowych, w celu zastąpienia niektórych tradycyjnych bezpopiołowych środków dyspergujących lub tylko w celu poprawy ich dyspergowalności.