Zinkditiofosfat

Struktur av ett monomert zinkdialkylditiofosfat

Zinkdialkylditiofosfater (ofta kallade ZDDP ) är en familj av koordinationsföreningar utvecklade på 1940-talet som innehåller zink bundet till anjonen av ett dialkylditiofosforsalt (t.ex. ammoniumdietylditiofosfat) . Dessa oladdade föreningar är inte salter. De är lösliga i opolära lösningsmedel, och de längre kedjorna löser sig lätt i mineraloljor och syntetiska oljor som används som smörjmedel . De kommer under CAS-nummer 68649-42-3 . I eftermarknadsoljetillsatser varierar andelen ZDDP ungefär mellan 2 och 15 %. Zinkditiofosfater har många namn, inklusive ZDDP, ZnDTP och ZDP.

Ansökningar

Den huvudsakliga tillämpningen av ZDDP är som antislitagetillsatser i smörjmedel inklusive fetter , hydrauloljor och motoroljor . ZDDP fungerar också som korrosionsinhibitorer och antioxidanter . Koncentrationerna i smörjmedel sträcker sig från 600 ppm för moderna, energibesparande lågviskösa oljor till 2000 ppm i vissa racingoljor.

Det har rapporterats att zink- och fosforutsläpp kan skada katalysatorer och standardformuleringar av smörjoljor för bensinmotorer har nu minskade mängder av tillsatsen på grund av API som begränsar koncentrationen av denna tillsats i nya API SM- och SN-oljor; detta påverkar dock endast 20- och 30-gradiga "ILSAC"-oljor. Grader 40 och högre har ingen reglering angående koncentrationen av ZDDP, förutom dieseloljor som uppfyller API CJ-4-specifikationen som har fått nivån av zddp att sänkas något, även om de flesta dieseloljor för tunga motorer fortfarande har en högre koncentration av denna tillsats . Vevhusoljor med reducerad ZDDP har nämnts orsaka skador på eller fel på klassiska/kollektorbilar med platt ventilkamaxlar och lyftare som utsätts för mycket höga gränsskiktstryck och/eller skjuvkrafter vid sina kontaktytor, och i andra regioner som t.ex. huvudlager, och kolvringar och stift. Rullkamaxlar / följare används oftare för att minska kamaxellobfriktionen i moderna motorer . Det finns tillsatser , såsom STP Oil Treatment , och vissa racingoljor såsom PurOl, PennGrade 1 och Valvoline VR-1, Kixx Hydraulic Oil som är tillgängliga på detaljhandelsmarknaden med den nödvändiga mängden ZDDP för motorer som använder ökade ventilfjädertryck .

Tribofilmbildningsmekanism

Olika mekanismer har föreslagits för hur ZDDP bildar skyddande tribofilmer på fasta ytor. In-situ atomic-force microscopy (AFM) experiment visar att tillväxten av ZDDP tribofilms ökar exponentiellt med både det applicerade trycket och temperaturen, i överensstämmelse med en stressbefrämjad termisk aktiveringsreaktionshastighetsmodell. Därefter visade experiment med försumbar kontakt mellan fast och fast material att filmbildningshastigheten beror på den applicerade skjuvspänningen .

Syntes och struktur

Med formeln Zn[(S2P ( OR) 2 ] 2 har zinkditiofosfat olika R-grupper. Typiskt är R en grenad eller linjär alkyl med en längd av 1-14 kolatomer. Exempel inkluderar 2-butyl, pentyl, hexyl, 1,3-dimetylbutyl, heptyl, oktyl, isooktyl (2-etylhexyl), 6-metylheptyl, 1-metylpropyl, dodecylfenyl med flera. En blandning av zinkdialkyl(C3-C6)ditiofosfater omfattas av CAS-nummer 84605-29-8 En lista över andra exempel med deras CAS-nummer finns här .

Zinkditiofosfat produceras i två steg. Först behandlas fosforpentasulfid med lämpliga alkoholer (ROH) för att ge ditiofosforsyran. En stor mängd olika alkoholer kan användas, vilket gör att den slutliga zinkproduktens lipofilicitet kan finjusteras. Det resulterande ditiofosfatet neutraliseras sedan genom tillsats av zinkoxid :

P 2 S 5 + 4 ROH → 2 (RO) 2 PS 2 H + H 2 S
2 (RO) 2 PS 2 H + ZnO → Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 + H 2 O

Strukturkemi

I Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 har zinken tetraedrisk geometri. Denna monomera förening Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 existerar i jämvikt med dimerer, oligomerer och polymerer [Zn[(S) 2 P(OR) 2 ] 2 ] n (n > 1). Till exempel kristalliseras zinkdietylditiofosfat, Zn[(S 2 P(OEt) 2 ] 2 , som ett polymert fast material bestående av linjära kedjor. Reaktion av Zn[( S 2 P(OR) 2 ] 2 med ytterligare zinkoxid ger upphov till det syrecentrerade klustret, Zn 4 O[(S 2 P(OR) 2 ] 6 , som antar strukturen som ses för basiskt zinkacetat .

Ball-and-stick model of part of a chain in the crystal structure of zinc diethyldithiophosphate

Se även

  1. ^ a b    Spikes, H. (2004-10-01). "Historien och mekanismerna för ZDDP". Tribologibrev . 17 (3): 469–489. doi : 10.1023/B:TRIL.0000044495.26882.b5 . ISSN 1023-8883 . S2CID 7163944 .
  2. ^ Allyson M. Barnes, Keith D. Bartle och Vincent RA Thibo "En recension av zinkdialkylditiofosfater (ZDDPS): karakterisering och roll i smörjoljan". Tribology International , 2001, s. 389–395. doi : 10.1016/S0301-679X(01)00028-7 .
  3. ^ "ZDDP-motorolja – zinkfaktorn" . Mustang månadsvis . Hämtad 2009-09-19 .
  4. ^ McGean, Terry (1 mars 2004). "Rullkamaxlar – rulla med det" . www.hotrod.com . Hämtad 26 januari 2016 .
  5. ^    Gosvami, NN; Bares, JA; Mangolini, F.; Konicek, AR; Yablon, DG; Carpick, RW (2015-04-03). "Mekanismer för antislitagetribofilmtillväxt avslöjas in situ av glidkontakter med enkel asperity" ( PDF) . Vetenskap . 348 (6230): 102–106. Bibcode : 2015Sci...348..102G . doi : 10.1126/science.1258788 . ISSN 0036-8075 . PMID 25765069 .
  6. ^   Zhang, Jie; Spikes, Hugh (2016-08-01). "Om mekanismen för ZDDP Antiwear-filmbildning" . Tribologibrev . 63 (2): 24. doi : 10.1007/s11249-016-0706-7 . ISSN 1023-8883 .
  7. ^ a b c D. Johnson och J. Hils (2013). "Fosfatestrar, tiofosfatestrar och metalltiofosfater som smörjmedelstillsatser" . Smörjmedel . 1 (4): 132–148. doi : 10.3390/lubricants1040132 .
  8. ^   Randolph A. McDonald (2003). "Zinkditiofosfater" (utdrag från Google Books) . I Leslie R. Rudnick (red.). Smörjmedelstillsatser: Kemi och tillämpningar . CRC Tryck. ISBN 9780824747404 .
  9. ^ T. Ito; T. Igarashi; H. Hagihara (1969). "Kristallstrukturen av metalldietylditiofosfater. I. Zinkdietylditiofosfat" (PDF) . Acta Crystallogr. B . 25 (11): 2303–2309. doi : 10.1107/S0567740869005619 .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Zinc_dithiophosphate&oldid=1132590491 "