Введение
Цинковые диалкилдитиофосфаты (часто называемые ZDDP) — это семейство координационных соединений, разработанных в 1940-х годах, в которых цинк связан с анионом диалкилдитиофосфорной соли (например, диэтилдитиофосфат аммония). Эти незаряженные соединения не являются солями. Они растворимы в неполярных растворителях, а производные с более длинной цепью легко растворяются в минеральных и синтетических маслах, используемых в качестве смазочных материалов. В продаваемых отдельно присадках к маслам содержание ZDDP обычно составляет от 2 до 15%. Дитиофосфаты цинка имеют множество названий, включая ZDDP, ZnDTP и ZDP.
Zinc dialkyldithiophosphates (often referred to as ZDDP) are a family of coordination compounds developed in the 1940s that feature zinc bound to the anion of a dialkyldithiophosphoric salt (e. g., ammonium diethyl dithiophosphate). These uncharged compounds are not salts. They are soluble in nonpolar solvents, and the longer chain derivatives easily dissolve in mineral and synthetic oils used as lubricants. They come under CAS number In aftermarket oil additives, the percentage of ZDDP ranges approximately between 2 and 15%. Zinc dithiophosphates have many names, including ZDDP, ZnDTP, and ZDP.
Приложения
Основным применением ZDDP является использование в качестве противоизносных присадок в смазочных материалах, включая консистентные смазки, гидравлические и моторные масла. ZDDP также выступают в роли ингибиторов коррозии и антиоксидантов. Концентрации в смазочных материалах варьируются от 600 ppm для современных энергосберегающих масел низкой вязкости до 2000 ppm в некоторых гоночных маслах. Сообщалось, что выбросы цинка и фосфора могут повреждать каталитические нейтрализаторы, и стандартные составы смазочных масел для бензиновых двигателей теперь содержат уменьшенное количество этой присадки из-за ограничений, установленных API на концентрацию этой добавки в новых маслах API SM и SN; однако это затрагивает только масла "ILSAC" классов 20 и 30. Масла классов 40 и выше не подлежат регулированию в отношении концентрации ZDDP, за исключением дизельных масел, соответствующих спецификации API CJ-4, в которых уровень ZDDP был незначительно снижен, хотя большинство дизельных масел для тяжелых условий эксплуатации по-прежнему содержат более высокую концентрацию этой присадки. Масла для картера с пониженным содержанием ZDDP упоминались как причина повреждения или выхода из строя кулачковых валов и толкателей с плоским кулачком в классических/коллекционных автомобилях, которые подвергаются очень высоким давлениям в зоне граничного трения и/или силам сдвига на их контактных поверхностях, а также в других областях, таких как главные подшипники, поршневые кольца и поршневые пальцы. Роликовые кулачковые валы/толкатели чаще используются для снижения трения кулачков в современных двигателях. Существуют присадки, такие как STP Oil Treatment, и некоторые гоночные масла, такие как PurOl, PennGrade 1 и Valvoline VR 1, Kixx Hydraulic Oil, которые доступны в розничной продаже и содержат необходимое количество ZDDP для двигателей с повышенным давлением пружин клапанов.
Механизм образования трибопленки
Были предложены различные механизмы того, как ZDDP формирует защитные трибопленки на твердых поверхностях. Впоследствии эксперименты, проведенные при пренебрежимо малом контакте твердых тел, показали, что скорость формирования пленки зависит от приложенного напряжения сдвига.
Структурная химия
В Zn[(S2P(OR)2]2 цинк имеет тетраэдрическую геометрию. Это мономерное соединение Zn[(S2P(OR)2]2 существует в равновесии с димерами, олигомерами и полимерами [Zn[(S2P(OR)2]2]n (n > 1). Реакция Zn[(S2P(OR)2]2 с дополнительным оксидом цинка приводит к образованию кислородно-центрированного кластера Zn4O[(S2P(OR)2]6, который имеет структуру, аналогичную структуре базового ацетата цинка.