Amélioration de la stabilité au cisaillement et de l'indice de viscosité dans le lubrifiant.

Stabilité au cisaillementest la capacité d'un polymère à résister à la contrainte de cisaillement, qui est une performance cruciale deAméliorants de l'indice de viscosité. Lorsqu'un améliorant d'indice de viscosité a une mauvaise stabilité au cisaillement, la chaîne principale du polymère va se rompre sous l'action de la contrainte de cisaillement, entraînant une chute de la viscosité. En conséquence, l'huile lubrifiante mélangée ne peut pas conserver son degré de viscosité d'origine, ce qui entraîne une usure et une consommation de carburant accrues.

La stabilité au cisaillement est liée au degré de polymérisation (poids moléculaire relatif), au degré de dispersion (distribution relative du poids moléculaire) et à l'hydrodynamique du polymère en solution pour les agents améliorant l'indice de viscosité.

Plus la chaîne polymère est longue (plus le poids moléculaire relatif est élevé) et plus la dispersion est importante, plus elle se cassera facilement, ce qui entraînera une moins bonne stabilité au cisaillement.

A l'inverse, plus le poids moléculaire relatif du polymère est petit, meilleure est la stabilité au cisaillement, mais le taux de traitement sera plus important, ce qui est préjudiciable à la propreté. Par conséquent, il suffit d'atteindre la stabilité au cisaillement requise, plutôt que de rechercher aveuglément la plus petite stabilité au cisaillement possible.

 

Comment exprimer la stabilité au cisaillement ?

 

L'huile de base minérale est un fluide newtonien dont la viscosité n'a rien à voir avec le taux de cisaillement. L'huile lubrifiante (huile multigrade) additionnée d'un agent améliorant l'indice de viscosité modifie les propriétés d'écoulement de l'huile de base et devient un fluide non newtonien. La viscosité change avec l'augmentation ou la diminution du taux de cisaillement.

Sous l'action de la contrainte de cisaillement, la viscosité de l'huile multigrade va diminuer, ce qui s'exprime par le taux de diminution de la viscosité ou le taux de perte de viscosité (Indice de stabilité au cisaillement, SSI).

Lorsque le polymère est soumis à un taux de cisaillement élevé, une perte de viscosité temporaire se produit. À ce moment, le taux de cisaillement est généralement d'environ 10⁴s^-1, et ses molécules s'écouleront le long de la direction axiale et deviendront ordonnées. La forme du polymère passe d'une ligne sphérique Les agglomérats se transforment en structures allongées qui occupent moins de volume hydrodynamique, ce qui entraîne une diminution de la viscosité. Cette perte de viscosité est réversible et peut être récupérée une fois la contrainte de cisaillement disparue, cette perte de viscosité est donc temporaire, exprimée parIndice de stabilité au cisaillement temporaire (L').

Au fur et à mesure que le taux de cisaillement augmente, de plus en plus de molécules sont déformées, ce qui entraîne une plus grande perte de viscosité, jusqu'à ce que la quantité maximale de déformation soit atteinte. Lorsque le taux de cisaillement dépasse 10⁶s^-1, en plus de la perte de viscosité temporaire, il existe également une perte de viscosité irréversible causée par la scission de la chaîne polymère, appelée perte de viscosité permanente. L'indice permanent de stabilité au cisaillement (Indice de stabilité au cisaillement permanent, PSSI) représente. La scission de chaîne du polymère se produit généralement au milieu de la chaîne, où la liaison carbone-carbone est scindée pour générer deux molécules plus petites.

Plus le poids moléculaire du polymère est élevé, plus il est facile de se déformer et de se dégrader mécaniquement. Cependant, lorsque le poids moléculaire relatif du polymère est suffisamment petit, même une perte de viscosité permanente ne se produira pas, et il n'est généralement pas facile de provoquer une dégradation supplémentaire, de sorte que le processus de dégradation est auto-limitant.

Le taux de cisaillement de chaque partie du moteur est différent et la perte de viscosité temporaire est également différente. L'engrenage, le roulement, le piston et la paroi du cylindre sont les plus grands et la perte de viscosité temporaire est également importante, il est donc facile de provoquer l'usure et l'abrasion de ces pièces.

 

Taux de cisaillement dans l'huile moteur à essence

Taux de cisaillement		Pièces de moteur	Influence
A	103/s~104/s	Segment de piston arrière, tige de soupape, entrée de pompe	Consommation de carburant, fluidité à basse température
B	105/s~106/s	Paliers lisses, pistons, parois de cylindre	Usure des roulements, grippage, démarrages à chaud
C	106/s-1~108/s	Pignons, cames, poussoirs	porter

 

La perte de viscosité est mesurée par viscosité cinématique (KV) avant et après cisaillement. La stabilité au cisaillement permanent est plus communément définie par l'indice de stabilité au cisaillement permanent (PSSI) ou simplement SSI, selon la norme ASTM D6022 comme suit :

 

PSSI=SSI=（V₀-V_S）/(V₀-V_b)*100

 

V_o= viscosité de l'huile non cisaillée

V_s= viscosité de l'huile cisaillée

V_b= viscosité du fluide de base (sans polymère)

 

Il existe trois méthodes couramment utilisées pour mesurer la stabilité au cisaillement.

 

● Méthode de buse diesel

● Méthode ultrasonique

● Méthode L-38 (le degré de cisaillement est mesuré après que le moteur L-38 ait fonctionné pendant 10 heures)

 

La dureté des trois méthodes est très différente. Les spécifications de l'huile pour moteur à combustion interne aux États-Unis, en Europe et en Chine utilisent respectivement la méthode L-38, la méthode de la buse diesel et la méthode par ultrasons. Les trois méthodes exigent que la viscosité après cisaillement reste toujours dans la plage de viscosité spécifiée pour cette qualité d'huile.

 

Comparaison du SSI decopolymère éthylène-propylène (OCP) VIIsous différentes méthodes d'essai.

 

ARTICLE	Pourcentage SSI
	Injecteur diesel	Cisaillement sonique	L-38 Test du moteur
Les copolymères éthylène-propylène sont couramment utilisés aux États-Unis et en Chine	48.5	38	20~22
Copolymères éthylène-propylène couramment utilisés conformes aux spécifications européennes	28.3	21.7	12

 

Le tableau ci-dessus montre que la valeur SSI des copolymères éthylène-propylène couramment utilisés aux États-Unis et en Chine est d'environ 50 % par l'injecteur diesel, d'environ 40 % par Sonic Shear et d'environ 20 % dans le moteur L-38. Test.

La valeur SSI des copolymères éthylène-propylène couramment utilisés conformément aux spécifications européennes est d'environ 30 % par la méthode Diesel Injector, d'environ 22 % par Sonic Shear et d'environ 12 % par L-38 Engine Test.

Veuillez noter que la valeur SSI dépend du dispositif de cisaillement particulier utilisé pour mesurer la stabilité au cisaillement.

 

Exigences relatives à la stabilité au cisaillement de diverses huiles lubrifiantes :

 

Huile moteur à essence<  Diesel Engine Oil  <   Automatic Transmission Fluid (ATF)  <   Hydraulic Oil  <   Gear Oil.

 

Divers produits d'huile lubrifiante ont des méthodes de test de stabilité au cisaillement correspondantes pour répondre à leurs exigences.Méthodes d'essaisont:

Lubrifiant de carter : méthode de cisaillement sonique (à la fois 5 min et 10 min), test de cisaillement sur route de 3 200 km (2 000 miles), méthode L-38, méthode d'injection diesel, test Peugeot 204.

Liquide de transmission automatique et huile hydraulique : Dexron ATF, HETC T-13, 10 000 cycles, test de la pompe de direction assistée Chrysler, 4 h × 93,3 degrés (les conditions de test incluent 4 137 kPa × 1 700 r/min et 2 758 kPa × 1 800 r /minute).

Huile pour engrenages : Test de notation de gravité variable ALI - Détermination de la stabilité au cisaillement (Test de notation de gravité variable AL I - Test de détermination de la stabilité au cisaillement) 93,3 degrés × 120 h.

 

SSI déterminé par diverses méthodes d'essai de cisaillement

Types de lubrifiants	Huile de carter			ATF	Huile hydraulique	Huile de moteur
Méthode d'essai	Cisaillement sonique①	L-38,10h	Injecteur diesel②	ATF Dexron③10000 cycles	Essai de pompe④	ALIVSST⑤
Acryloïde 702⑥	30	20	45	49	52	89
Acryloïde 955⑦	23	12	36	43	45	--
Acryloïde 1017⑧	0	0	0.5	0	1	15~20

 

① ASTM D-2603, 5 minutes minimum.

② DIN-51382 : Injecteur diesel : 10 W-30/10 W-40.

③ ATF Dexron, HETC T -13, 10 000 cycles.

④ Test de pompe de direction assistée Chrysler, 4h × 93. 3 degrés, charge 2758kPa, 1800r/min.

⑤ Détermination de la stabilité au cisaillement du test de notation de gravité variable ALI, 93. 3 degrés × 120h.

⑥ Acryloid 702 : PMA avec effet dépresseur du point d'écoulement, adapté à l'huile moteur à essence.

⑦ Acryloid 955 : MA avec des effets de diminution et de dispersion du point d'écoulement, adapté à l'essence et à l'huile de moteur diesel

⑧ Acryloid 1017 : PMA, adapté au liquide de transmission automatique, à l'huile hydraulique et à l'huile multigrade pour engrenages.

 

Méthode d'essai de stabilité au cisaillement KRLa été reconnu dans l'industrie des lubrifiants comme une méthode d'essai de cisaillement précise pour prédire la perte de viscosité de l'huile de lubrification dans des conditions de fonctionnement réelles et est devenu un outil d'évaluation important dans le développement de produits d'huile de lubrification modernes.