The influence of zinc dialkyldithiophosphate and phenol antioxidant on the efficiency of unsaturated antiwear additives

• Autorzy: Molenda J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ dialkiloditiofosforanu cynku (ZDDP) oraz przeciwutleniacza fenolowego na efektywność nienasyconych dodatków przeciwzużyciowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the work was to determine the influence of antioxidants, i.e. 2,6-ditertbuthylphenole (DBF) and zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP) on the antiwear (AW) activity of the model lubricant, containing 1% w/w 3-allyloxy-1,2 propandiol in n-hexadecane (C16). The results have shown no negative impact of phenol antioxidant on the overall antiwear efficiency of the unsaturated additive. The other type of antioxidant (ZDDP) not only maintained the initial AW properties of the additive but also enhanced its final efficiency by 80% in comparison to the n-hexadecane containing 1% AW additive. The deposited wear products were examined by SEM/EDS and other spectral techniques, i.e. XPS, FTIR, and SIMS, which allowed the investigation of their chemical structure and the phenomena of boundary lubrication. The observed antiwear effect is associated with the establishment of the boundary layers of both organic and inorganic products formed on the lubricant-surface interface. No inhibition of oxidative processes revealed by AW additive indicates complex tribochemical conversions of a nature that is different from typical radical mechanisms.

PL

Celem pracy było określenie wpływu przeciwutleniaczy, tj. 2,6-di-tert-butylofenolu (DBF) oraz dialkiloditiofosforanu cynku (ZDDP) na aktywność przeciwzużyciową modelowej kompozycji smarowej zawierającej 1% masowy 3-alliloksy-1,2 propanodiolu (AW) w n-heksadekanie (C16). Uzyskane wyniki wskazują, iż nie występuje negatywne oddziaływanie przeciwutleniacza fenolowego na skuteczność przeciwzużyciową dodatku nienasyconego. Innego typu antyoksydant (ZDDP) również nie hamuje efektywnego działania dodatku AW, a wręcz obserwuje się efekt synergizmu przeciwzużyciowego, powodujący obniżenie zużycia testowanego węzła o 80% w porównaniu ze zużyciem skojarzenia smarowanego tylko n heksadekanem z 1% dodatku AW. Deponowane produkty tarcia zbadano za pomocą SEM/EDS i innych metod spektralnych, tj. XPS, FTIR oraz SIMS, co pozwoliło na określenie struktury chemicznej produktów tarcia, a w konsekwencji na wnioskowanie o przebiegających procesach chemicznych podczas smarowania granicznego. Obserwowany efekt przeciwzużyciowy związany jest z tworzeniem warstw granicznych z produktów zarówno organicznych, jak i nieorganicznych powstających na granicy faz środek smarowy–warstwa wierzchnia. Brak inhibitowania procesów oksydacyjnych dodatku AW przez antyutleniacze wskazuje na przebieg złożonych procesów tribochemicznych według innych mechanizmów niż typowe przemiany rodnikowe.

Słowa kluczowe

EN

antiwear additives; antioxidants; boundary lubrication chemistry; tribological properties; additive interactions

PL

dodatki przeciwzużyciowe; dodatki przeciwutleniające; chemia smarowania granicznego; właściwości tribologiczne; interakcje dodatków

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 5
• Strony: 47--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Molenda J.

• Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, 26-600 Radom, Pulaskiego 6/10, Poland

Bibliografia

• 1. Zhang J., Liu W., Xue Q.: The friction and wear behaviours of some O-containing organic compounds as additives in liquid paraffin. Wear, 1998, 219, 124–127.
• 2. Perez J. M., Weller D. E.: A study of the effect of chemical structure on the friction and wear of several environmentally friendly fluids. Proc. of Int. Trib. Conf., Nagasaki, 2000, 227.
• 3. Havet L., Blouet J., Valloire F., Brasseur E., Slomka D.: Tribological characteristics of some environmentally friendly lubricants, Wear, 2001, 248, 140–146.
• 4. Zhenglin Tang, Shaohui Li: A review of recent developments of friction modifiers for liquid lubricants (2007-present). Current Opinion in Solid State and Materials Science, 2014, 18, 119–139.
• 5. Naraniecki B., Lukosek M., Rogoś E., Kosno J.: Lubricanting properties of glycerol fraction etoxylates from a biodiesel plant. Przemysł Chemiczny, 2010, 89 (10), 1291–1296.
• 6. Molenda J., Makowska M.: Tribochemical behaviour of the selected mesogenic additive in n-hexadecane. Tribology Letters, 2006, 21, 1, 38–44.
• 7. Matuszewska A., Grądkowski M: Interaction between "CHO" and conventional AW/EP additives in mineral base oil. Maintenance Problems, 2005, 1, 161–169.
• 8. Owens R. S., Barnes W. J.: The use of unsaturated hydrocarbons as boundary lubricants for stainless steels. ASLE Trans., 1967, 10, 77–84.
• 9. Kajdas C., Molenda J., Makowska M., Grądkowski M.: Investigation of tribochemical behaviour of some unsaturated organic additives in steel-steel contact. Proc. of Symp. on Lubricating Materials and Tribochemistry, Lanzhou, China, 1998, 83–94.
• 10. Makowska M., Molenda J.: Interactions of selected lubricant additive and material of rubbing surfaces. Proc. Of Cost 532 Conf., Porto (Portugal), 12÷14-10-2005, 187–193.
• 11. Molenda J., Kajdas C., Makowska M., Grądkowski M.: Tribochemical aspects of antiwear behaviour of allyl ethers. Tribologia, 1999, 6, 935–941 (in Polish).
• 12. Molenda J., Grądkowski M., Kajdas C.: Study of chemical nature of organic products forming during friction on steel surface lubricated by unsaturated compounds. Tribologia, 2003, 1, 93–102.
• 13. Molenda J., Grądkowski M.: Tribochemical interactions between zinc dialkyldithiophosphate and 2-allyloxy-1,2-propanodiol. Tribologia, 2003, 5, 111–121 (in Polish).
• 14. Tuszyński W., Molenda J., Makowska M.: Tribochemical conversions of zinc dialkyldithiophosphate under extremelly different pressure conditions. Tribology Letters, 2002, 13, 2, 103–109.
• 15. Briggs D., Seah M. P.: Practical surface analysis. J. Wiley&Sons, New York (USA), 1996.
• 16. Geib K. M., Wilmsen C.W.: Iron carbide formed by reacting surface hydrocarbons with an iron film. Surf. Sci. Spec., 1992, 1, 3, 297–300.
• 17. Nakayama K.: Effect of Normal Force on the Triboplasma Generation Under Oil Lubrication. Tribology Letters, 2014, 53, 449–456.
• 18. Kajdas C.: About an anionic-radical concept of the lubrication mechanism of alcohols. Wear, 1997, 116, 2, 167–180.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).