ditiofosfato de zinc
Los dialquilditiofosfatos de zinc (a menudo denominados ZDDP ) son una familia de compuestos de coordinación desarrollados en la década de 1940 que contienen zinc unido al anión de un ácido dialquilditiofosfórico (p. ej., dietilditiofosfato de amonio ). [1] Estos compuestos sin carga no son sales. Son solubles en solventes no polares y los derivados de cadena más larga se disuelven fácilmente en aceites minerales y sintéticos usados como lubricantes . Vienen bajo el número CAS . En los aditivos de aceite del mercado de accesorios, el porcentaje de ZDDP oscila aproximadamente entre el 2 y el 15 %. [2]Los ditiofosfatos de zinc tienen muchos nombres, incluidos ZDDP, ZnDTP y ZDP.
La principal aplicación de los ZDDP son como aditivos antidesgaste en lubricantes que incluyen grasas , aceites hidráulicos y aceites de motor . Los ZDDP también actúan como inhibidores de la corrosión y antioxidantes . Son casi omnipresentes en los lubricantes , y las tasas de tratamiento suelen oscilar entre 600 ppm para aceites modernos de baja viscosidad que conservan energía y 2000 ppm de este aditivo en algunos aceites de carreras.
Se ha informado que las emisiones de zinc y fósforo pueden dañar los convertidores catalíticos y las formulaciones estándar de aceites lubricantes para motores de gasolina ahora tienen cantidades reducidas del aditivo debido a que el API limita la concentración de este aditivo en los nuevos aceites API SM y SN; sin embargo, esto afecta solo a los aceites "ILSAC" de grado 20 y 30. Los grados 40 y superiores no tienen regulación con respecto a la concentración de ZDDP, a excepción de los aceites diésel que cumplen con la especificación API CJ-4 a los que se les ha reducido ligeramente el nivel de zddp, aunque la mayoría de los aceites para motores diésel de servicio pesado todavía tienen una concentración más alta de este aditivo. . [3]Se ha citado que los aceites de cárter con ZDDP reducido causan daños o fallas en los árboles de levas y elevadores de taqué plano de automóviles clásicos/de colección que se someten a presiones de capa límite y/o fuerzas de corte muy altas en sus caras de contacto, y en otras regiones como cojinetes principales y anillos de pistón y pasadores. Los árboles de levas / seguidores de rodillos se usan más comúnmente para reducir la fricción del lóbulo del árbol de levas en los motores modernos. [4] Hay aditivos, como el tratamiento de aceite STP(R), y algunos aceites de carreras como PurOl, PennGrade 1 y Valvoline VR-1, aceite hidráulico Kixx que están disponibles en el mercado minorista con la cantidad necesaria de ZDDP para motores que utilizan presiones de resorte de válvula aumentadas .
Se han propuesto varios mecanismos de cómo ZDDP forma tribofilms protectores en superficies sólidas. [1] Los experimentos de microscopía de fuerza atómica (AFM) in situ muestran que el crecimiento de las tribopelículas ZDDP aumenta exponencialmente con la presión y la temperatura aplicadas, de acuerdo con un modelo de tasa de reacción de activación térmica promovida por el estrés. [5] Posteriormente, los experimentos con un contacto sólido-sólido insignificante demostraron que la velocidad de formación de la película depende del esfuerzo cortante aplicado . [6]
Con la fórmula Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 , el ditiofosfato de zinc presenta diversos grupos R. Por lo general, R es un alquilo ramificado o lineal de entre 1 y 14 carbonos de longitud. Los ejemplos incluyen 2-butilo, pentilo, hexilo, 1,3-dimetilbutilo, heptilo, octilo, isooctilo (2-etilhexilo), 6-metilheptilo, 1-metilpropilo, dodecilfenilo y otros Una mezcla de dialquil(C3-C6)ditiofosfatos de zinc tiene el número CAS Una lista de otros ejemplos con sus números CAS está aquí .
El ditiofosfato de zinc se produce en dos pasos. Primero se trata el pentasulfuro de fósforo con alcoholes adecuados (ROH) para dar el ácido ditiofosfórico. Se puede emplear una amplia variedad de alcoholes, lo que permite ajustar con precisión la lipofilicidad del producto de zinc final. El ditiofosfato resultante se neutraliza luego agregando óxido de zinc : [7] [8]
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