DD217895A1

DD217895A1 - Verfahren zur bestimmung der neutralisierenden wirkung von motorenoelzusaetzen

Info

Publication number: DD217895A1
Application number: DD25545083A
Authority: DD
Inventors: Bernfried Knispel; Klaus Weber; Heinz Berndt; Frank Altmann
Original assignee: Petrolchemisches Kom Schwedt 1
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1983-10-06
Publication date: 1985-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der neutralisierenden Wirkung von Motorenoelzusaetzen mit alkalischer Reserve bei der Neutralisation saurer Produkte aus der Kraftstoffverbrennung und der Schmieroeloxydation zur Verhinderung korrosiven Verschleisses in Verbrennungsmotoren. Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der neutralisierenden Wirkung von Motorenoelzusaetzen, das die wirklichen Verhaeltnisse beim praktischen Einsatz legierter Motorenoele beruecksichtigt. Das erfindungsgemaesse Verfahren ist dadurch charakterisiert, dass eine vorgegebene Menge einer 0,001 bis 5 n anorganischen oder organischen Saeure mit dem legierten Motorenoel oder dem in Schmieroelkomponenten geloesten Motorenoelzusatz in einer aus der Gesamtbasenzahl des Motorenoelzusatzes resultierenden Mindestmenge vermischt und die Zeit, die der Motorenoelzusatz fuer die Neutralisation der gesamten vorgelegten Saeuremenge benoetigt, als ein Mass fuer die neutralisierende Wirkung des Motorenoelzusatzes ermittelt wird.

Description

31. VIII. 1983

Titel der Erfindung

Verfahren zur Bestimmung der neutralisierenden Wirkung von Motorenölzusätzen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Wirksamkeit von aschehaltigen Motorenölzusätzen mit alkalischer Reserve bei der neutralisation saurer Produkte, aus der Kraftstoffverbrennung und der Schmierölo:xydation zur Verhinderung korrosiven Verschleißes in Verbrennungsmotoren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, die Wirksamkeit basischer Motorenölzusätze bei der Neutralisation saurer Qxydations- und Verbrennungsprodukte im Motor durch Erfassung der alkalisehen Reserve mittels»Säuretitration zu bestimmen, wobei der Motorenölzusatz oder das damit legierte Motorenöl in einem geeigneten Gemisch organischer Lösungsmittel, beispielsweise Benzen/Ethanol oder Qhlorbenzen/Bisessig, aufgelöst wird. Im Ergebnis der Bestimmung wird die der verbrauchten Säure äquivalente Menge Kai iumhydr oxid als TBN (engl.: total base number = Gesamtbasenzahl) angegeben.

Bei Anwendung derartiger Analysenverfahren wirkt sich nachteilhaft aus, daß die Höhe der TBU von der Stärke

der zur Titration verwendeten Säure abhängig ist, da mit steigender Säurestärke der Anteil der noch erfaßbaren schwach basischen Bestandteile wächst. Je stärker die Säure ist, umso höher ist demgemäß der erhaltene ΤΒϊϊ-Wert. Die alkalische Reserve der Motorenölzusätze ist in Micellen eingelagert, die von den Detergent-Dispersant-Additives gebildet werden. Im Verlaufe der Neutralisation müssen die sauren Oxydations- und Verbrennungsprodukte zunächst die Hülle der Hicellen durchstoßen, um zur alkalisehen Reserve im Kern der Micellen vorzudringen. Bie festigkeit der Mieellenhülle ist von der Struktur der Detergent-Dispersant-Additives abhängig und bestimmt -entscheidend die Säureneutralisationsgeschwindigkeit. Bei den _;Analyseverfahren zur Ermittlung der alkalischen Reserve durch acidimetrische Titration wird durch die Auflösung des· Motorenölzusatzes oder des legierten Öles in einem Gemisch aus unpolaren und polaren lösungsmitteln die kolloidale Struktur der Öllösung des Additives zerstört, was den tatsächlichen Bedingungen beim praktischen Einsatz legierter

.20 Motorenöle nicht entspricht.

Ziel der Erfindung ' ..

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der neutralisierenden Wirkung von Motorenölzusätzen mit alkalischer Reserve, das die wirklichen . Verhältnisse beim praktischen Einsatz legierter Motorenöle berücksichtigt·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirksamkeit von Motorenölzusätzen bei der neutralisation saurer Produkte aus der Kraftstoffverbrennung und der -SchmierölOxydation in Ver- ' brennungsmotoren diirch ein Laborprüfverfahren derart zu erfassen, daß die kolloidale Struktur der Öllösung des

Additives mit alkalischer Reserve erhalten bleibt und damit eine dem praktischen Anwendungsfall entsprechende Form der Reaktion mit"sauren Produkten nachgeahmt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren ge^y löst, das im wesentlichen dadurch charakterisiert ist, daß eine vorgegebene Menge einer 0,001 bis 5» vorzugsweise 0,01 bis 1 η anorganischen oder organischen Säure, die in neutralen polaren Lösungsmitteln, wie Wasser, Methanol, Ethanol, Propanöl oder Isopropanol einzeln oder im Gemisch, löslich ist, durch intensives Rühren mit dem legierten Motorenöl oder dem in einer Konzentration von 0,1 bis 30.Ma.-SS in Schmierölkomponenten gelösten Motorenölzusatz in einer aus der Gesamtbasenzahl des Mötorenölzusatzes resultierenden Mindestmenge bei Temperaturen von 10 bis 60, vorzugsweise 15 bis 35 ⁰G vermischt und die !Zeit, die der Motorenölzusatz für die Neutralisation·der gesamten vorgelegten Säuremenge benötigt, als ein Maß für die neutralisierende Wirkung des MotorenölZusatzes ermittelt wird· Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, das legierte Motorenöl oder den in Schmierölkomponenten gelösten Motorenölzusatz im Überschuß gegenüber der zur.Säureneutralisation erforderlichen Mindestmenge einzusetzen·

Die zeitliche Änderung des pH-Wertes der polaren säurehaltigen Phase wird mit Hilfe eines potentiometrisehen Verfahrens verfolgt und gemessen·

Es wurde gefunden, daß aschehaltige Motorenölzusätze gleicher Gesamtbasenzahl unter den gleichen äußeren Bedingungen, wie Rührgeschwindigkeit, Viskosität, der Öllösung und Prüftemperatür,- unterschiedlich schnell die vorgelegte Säure neutralisieren. Die unter Erhalt der micellaren Struktur des Systems Motorenölzusatz/alkalische Reserve/Öllösung ermittelte Ή eutralisationszeit t^ ist damit ein Maß für die 7/irksamkeit des Motorenölzusatzes oder des damit legierten Motorenöles bei der Ver-

hinderung des korrosiven Verschleißes im Motor. Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1 ..

15 ml 0,01 η wäßriger Schwefelsäure werden bei Raumtemperatur unter kräftigem Rühren mit 7,5 g Weißöl, das jeweils 2,5 Masse-% eines Bariumalkylbenzensulfonates mit n-Alkylresten enthält, vermischt· Die fünf untersuchten Bariumalkylbenzensulf onate weisen eine nahezu gleiche alkalische Reserve in SOrm von kolloidal dispergiertem Bariumkarbonat auf, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich der Länge des n-Alkylrestes·

Die Änderung des pH-Wertes wird in Abhängigkeit von der Zeit potentiometersch gemessen und registriert· Die Zeit bis zum Wendepunkt der erhaltenen potentiometrischen Titrationskurve bei pH 4,5 bis 5,0 stellt die Heutralisationszeit t^ dar und ist ein Maß für die neutralisierende Wirkung des Motorenölzusatzes· In Abhängigkeit von der Länge des n-Alkylrestes der untersuchten Bariumalkylbenzen^ sulfonate ergeben sich für die neutralisationszeit unterschiedliche Werte:

mittlere Länge des n-Alkylrestes des Bariumalkylbenzen-30 'sulfonates

^C22,2 ' ^C25,7 ^G26,5

^C29,4

Ge samtbasenzahl des Bariumalkyl benzensulf onate s (mg KOHg"*¹)	Heutralisa- tipnszeit t (min)
123	36,8
114	43,5
115	52,8
Ί13	54,0
120	66,0

- 5 -Beispiel 2

Unter den im Beispiel 1 aufgeführten Bedingungen wird , ein Bariumalkylbenzensulfonat mit n-Alkylresten von. G₂₀ bis Co, bei einem mittleren n-Alkylrest von Cp.? ^ und einer Gesamtbasenzahl von 122 mg KOH g geprüft. Die Zeit bis zum Wendepunkt der Titrationskurve beträgt 48,3 min.

Beispiel 3

Unter den im Beispiel 1 aufgeführten Bedingungen wird ein Bariumalkylbenzensulfonat mit i-Alkylresten von G₂₀ bis G^. bei einem mittleren i-Alkylrest von G₀₇ _Λ und einer Gesamtbasenzahl von 114 mg KOH g untersucht. Es wird eine Neutralisationszeit-von 78,5 min erhalten·

Beispiel 4

50 ml 0,01 η wäßriger Salzsäure werden unter intensivem Rühren mit 24,0 g Weißöl, das 2,5 Masse-% Calciumalkylarylsulfonat mit einer Gesamtbasenzahl von 270 mg KOH g in Form von kolloidal dispergiertem GaIciumcarbonat mit geringen Anteilen Calciumhydroxid enthält, bei Saumtemperatur vermischt· Im Ergebnis der nachfolgenden potentiometrischen Titration wird der Wendepunkt der Ueutralisationskurve nach 31,6 min erreicht.

Beispiel 5 . ·

Unter den im Beispiel 4 aufgeführten Bedingungen wird die neutralisierende W irkung eines Galciumalkylphenolatsulfides mit einer Gesamtbasenzahl von 270 mg IiOH g in Form von kolloidal dispergiertem GaIciumcarbonat mit geringen Anteilen Calciumhydroxid bestimmt. Der Wendepunkt der durch potentiometrische Titration erhaltenen Heutralisationskurve tritt nach 72,2 min auf.

Aus den Ausführungsbeispielen 1 Ms 3. ist zu entnehmen, daß bei nahezu gleicher Gesamtbasenzahl die dicht gepackten dickwandigen Micellen aus Bariumalkylbenzensulfonaten mit langkettigen n-Alkylresten die darin eingeschlossene alkalische Reserve langsamer freigeben und eine höhere Heutralisationszeit aufweisen als dünnwandige locker gepackte Micellen aus -Alkylbenzensulfonaten mit kurzkettigen n-Alkyl- oder verzweigten i-Alkylresten. Die Ausführungsbeispiele 4 und 5 belegen, daß bei gleieher maximaler Neutralisationswirkung entsprechend der Gesamtbasenzahl von 270 mg KOH g eine deutliche Differenz zweischen der Heutralisationsgeschwindigkeit des Calciumalkylarylsulfonates und der des Calciumalkylphenolatsulfides besteht, wobei die unterschiedlichen üeutralisationszeiten dem Ergebnis der motorischen Erprobung ent-N sprechen, bei der das Sulfonatadditiv bezüglich der Yerschleißminderung dem Phenolatsulfidadditiv überlegen ist·

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Bestimmung der neutralisierenden Wirkung von Motorenölzusätzen durch Neutralisation der alkalisehen Reserve mit Hilfe, anorganischer oder organischer Säuren, gekennzeichnet dadurch, daß eine vorgegebene
Menge einer 0,001 bis 5 n anorganischen oder organischen Säure, die in neutralen polaren Lösungsmitteln
löslich ist, durch intensives Rühren mit dem legierten Motorenöl oder dem in einer Konzentration von 0,1 bis
30 Masse-% in Schmierölkomponenten gelösten Motorenölzusatz in einer aus der Gesamtbasenzahl des Motorenölzusatzes resultierenden Mindestmenge bei Temperaturen
von 10 bis 60 ⁰G vermischt und die Zeit, die der Motorenölzusatz für die Neutralisation der gesamten vorgelegten Säuremenge benötigt, als ein Maß für die neutralisierende Wirkung des Motorenölzusatzes ermittelt
v,rird·

2„ Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

das legierte Motorenöl oder der in Schmierölkomponenten gelöste Motorenölzusatz im Überschuß gegenüber der zur Säureneutralisation erforderlichen Mindestmenge
eingesetzt wird«