Electron spin resonance (ESR) spectra of butylated hydroxytoluene (BHT) as evidence of free radical formation in electrostatic discharge (ESD) damaged lubricating oils

• Autorzy: Duchowski J. K.

Warianty tytułu

PL

Spektra elektronowego rezonansu spinowego (ESR) butylowanego hydroksytoluenu (BHT) jako dowód powstawania wolnych rodników w trakcie wyładowań elektrostatycznych (ESD) w turbinowych olejach smarnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Electrostatic discharges were generated in typical ISO VG 46 cSt turbine lubricating oil by passing the oil through a glass fibre filter element at a hydraulic load of 0.06 L*min-1*cm-2. The oil exhibited electrical conductivity of 8 pS*m-1 at 25°C. The experiment was performed at room temperature. The maximum amplitude of ESD arcing events recorded was approximately –500 V. The magnitude of these arcing events was sufficient to generate a free radical formation of the BHT antioxidant additive generally employed as an antioxidant in typical turbine lubricating oil formulations. The free radical formation was evidenced by a clearly observable ESR signal corresponding to the BHT radical as recorded on an X-Band MiniScope MS100 spectrometer with a resonant frequency of 9.43 GHz and a maximum field sweep of 400 mT. These results indicate that ESD can well be responsible for initiating the free radical polymerization process postulated to result in varnish formation in turbine lubricating oils.

PL

Wyładowania elektrostatyczne zostały wygenerowane w typowym oleju ISO VG 46 cSt stosowanym jako olej smarny w turbinach gazowych w trakcie przepływu oleju przez element filtracyjny na bazie włókien szklanych przy obciążeniu hydraulicznym wynoszącym 0,06 L*min-1*cm-2. Przewodowość oleju wynosiła 8 pS*m-1 przy temperaturze 25°C. Eksperyment został przeprowadzony w temperaturze pokojowej. Maksymalna amplituda wyładowań elektrostatycznych osiągnęła –500 V. Amplituda wyładowań była wystarczająca, by doprowadzić do powstawania wolnych rodników BHT stosowanym jako antyutleniacz w typowych formulacjach turbinowych olejów smarnych. Obecność wolnego rodnika BHT została zarejestrowana za pomocą X-Band MiniScope MS100 spektrometru z częstotliwością rezonasową 9,43 GHz o maksymalnym zasięgu pola magnetycznego 400 mT. Zarejestrowane wyniki wskazują, że ESD może być źródłem powstawania wolnych rodników i prowadzić do wolnorodnikowych procesów polimeryzacyjnych odpowiedzialnych za tworzenie się zanieczyszczeń osadowych w turbinowych olejach smarnych.

Słowa kluczowe

EN

turbine lubricating oil; antioxidant additives; free radical oxidation; electron spin resonance

PL

turbinowe oleje smarne; antyutleniacze; wolnorodnikowe utleniania; elektronowy rezonans spinowy

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 4
• Strony: 43--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Duchowski J. K.

• HYDAC FluidCareCenter® GmbH; Justus-von-Liebig-Straße 14, D-66280 Sulzbach; Germany

Bibliografia

• 1. API 1509; Appendix E.: “API Base Oil Interchangeability Guidelines for Passenger Car Motor Oils and Diesel Engine Oils,” American Petroleum Institute; REV:01-SEP-2011.
• 2. Mang T., Dresel W., ed.: Lubricants and Lubrication, 2nd. Ed., Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., Weinheim, Germany; (2007).
• 3. Phair B., Bensch L., Duchowski J., Khazan M., Tsalyuk V.: Overcoming the Electrostatic Discharge in Hydraulic, Lubricating and Fuel-Filtration Applications by Incorporating Novel Synthetic Filter Media. Tribology Transactions, 48, 2005, 343.
• 4. Gatto V.J., Grina M.A.: Effects of Base Oil Type, Oxidation Test Conditions and Phenolic Antioxidant Structure on the Detection and Magnitude of Hindered Phenol/Diphenylamine Synergism, Lubrication Engineering, 55, 1999, 11.
• 5. Gatto V.J., Moehle W.E., Cobb T.W., Schneller E.R.: Oxidation Fundamentals and Its Application to Turbine Oil Testing, Journal of the ASTM International, 3, 2006.
• 6. Müller E., Kurt Ley K., Kiedaisch W.: Über ein stabiles Sauerstoffradikal, das 2.4.6–Tri–tert–butyl–phenoxyl–(1), II. Mitteil.): Weitere Herstellungsmethoden und Lebensdauer des Aroxyls, Chemische Berichte, 87, 1954, 1605–1616.
• 7. Kagan V.E., Serbinova E.A., Packer L.: Generation and Recycling of Radicals from Phenolic Antioxidants, Archives of Biochemistry and Biophysics 280, 1990, 33–39.