A kopogásgátló szerek ( anti- nock additives , angolul antiknock agents ) olyan anyagok, amelyeket kis mennyiségben adnak az üzemanyagokhoz , hogy növeljék azok oktánszámát és csökkentsék a kopogás valószínűségét a motorban . Az üzemanyagok kopogásgátló tulajdonságait javító anyagok listája meglehetősen kiterjedt, de technológiai korlátok vagy környezetvédelmi okok miatt nem mindegyik használható.
A metil-tercier-butil-éter ( MTBE ) jelenleg a legígéretesebb kopogásgátló szer. Oroszországban legfeljebb 15% -ig megengedett az autóüzemanyagokhoz adni. A korlátokat a működési jellemzők sajátosságai okozzák - viszonylag alacsony fűtőérték és nagy gumikkal szembeni agresszivitás. A közúti tesztek eredményei szerint a 7-8% MTBE-t tartalmazó ólommentes benzin minden sebességnél jobban teljesít, mint az ólmozott benzin. Az MTBE színtelen, átlátszó, szúrós szagú folyadék. Forráspontja 54-55°C, sűrűsége 0,74 g/cm 3 . A kutatási oktánszám 115-135 pont. Az MTBE világtermelését évi tízmillió tonnára becsülik.
Potenciális kopogásgátló szerként etil-terc-butil-éter, terc-amil-metil-éter, valamint 6-7 szénatomos olefinekből nyert metil - éterek használhatók . Ezen túlmenően alkoholokat is figyelembe kell venni: metil, etil, szek-butil és terc-butil.
Egyes éterek tulajdonságai [1] .
| Éter | Képlet | NAGYON | MHMM | PT , szerda | T bála , °С |
| MTBE | CH3 - OC( CH3 ) 3 | 118 | 110 | 114 | 55 |
| ETBE | C2H5 - OC ( CH3 ) 3 _ | 118 | 102 | 110 | 70 |
| MTAE | CH 3 -OC (CH 3 ) 2 C 2 H 5 | 111 | 98 | 104.5 | 87 |
| DIPE | (CH3 ) 2CH -O - CH( CH3 ) 2 | 110 | 99 | 104.5 | 69 |
Az AI-95 és AI-98 benzinek előállításához általában MTBE adalékokat vagy terc-butil-alkohollal alkotott keverékét használják, amelyet Feterolnak hívnak - Octane-115 kereskedelmi néven. Az ilyen oxigéntartalmú komponensek hátránya, hogy meleg időben az éterek elpárolognak, ami az oktánszám csökkenéséhez vezet.
A leghatékonyabb és legolcsóbb kopogásgátló (oktánszámnövelő) adalékok a szerves ólomvegyületek - a tetraetil-ólom (TES) és a tetrametil -ólom , amelyek közül az előbbi egyre elterjedtebb. A TPP sűrű, színtelen és mérgező folyadék, forráspontja 200°C. A TPP jól oldódik szénhidrogénekben és rosszul oldódik vízben. Megakadályozza a peroxidvegyületek képződését az üzemanyagban, csökkentve a detonáció valószínűségét. 1921-ben fedezték fel a TPP-k azon képességét, hogy növeljék az üzemanyagok kopogásgátló tulajdonságait, majd két évvel később az iparban elkezdték intenzíven előállítani a hőerőműveket.
A hőerőműveket nem tiszta formában használják, mivel a keletkező fém ólom lerakódik a motorhengerek falára, ami az utóbbiak meghibásodásához vezet. Emiatt úgynevezett scavengereket vezetnek be a keverékbe a TPP-vel, amelyek fém ólommal illékony vegyületeket képeznek. A scavengerek általában klór- vagy brómtartalmú vegyületek. A TES és a scavenger keverékét etil-folyadéknak, az etil-folyadék adalékait tartalmazó benzint pedig ólmozottnak nevezik.
Az etil-folyadék nagyon hatékonyan javítja az üzemanyagok kopogásgátló tulajdonságait. Ha egy százaléknyi etil-folyadékot adunk a benzinhez, az oktánszám 5-10 ponttal növelhető. A TPP leghatékonyabb koncentrációja 0,5-0,8 g 1 kg benzinre vonatkoztatva. A magasabb koncentrációk az üzemanyag toxicitásának növekedéséhez vezetnek, míg a kopogásállóság enyhén növekszik. A TPP-tartalom növekedésével a motor megbízhatósága is csökkenhet az ólom felhalmozódása miatt az égéstérben. Ha az üzemanyag ként tartalmaz, akkor a hőerőmű hatékonysága jelentősen csökken, mivel a keletkező ólom-szulfid megakadályozza a peroxidok bomlását. Az ólmozott benzinek tárolása során a hőerőművek bomlása következtében csökken a robbanási ellenállásuk. Ezt a folyamatot felgyorsítja a víz jelenléte, a csapadék, az üzemanyagban lévő gyanták, a magasabb hőmérsékleten való tárolás stb.
A TPP azonban erősen mérgező és rákkeltő. A bőr pórusain keresztül behatolhat az emberi vérbe, és fokozatosan felhalmozódik benne. A légutakon keresztül is bejuthat a szervezetbe, ami súlyos betegségeket okozhat. Az élelmiszerekben már kis adag TES is halálos mérgezést okoz. A kipufogógázokkal a motorból eltávolított ólomvegyületek a talajban leülepednek, és az út menti növényzet leveleiben rakódnak le. Még a városi kutyák szőrzetében is megnövekedett ólomtartalom volt kimutatható.
Az Orosz Föderációban a TPP-alapú kopogásgátlókat tiltja a GOST R 51105-97, amely csak az ólommentes benzin előállítását szabályozza. Európában és más fejlett országokban a hőerőműveket is felhagyták az Euro-2 szabvány bevezetésével .
Két mangán alapú vegyület hatékony kopogásgátló adalékanyagként: a ciklopentadienil -trikarbonilmangán (CTM) C 5 H 5 Mn(CO) 3 és a metilciklopentadienil-trikarbonilmangán (MCTM) CH 3 C 5 H 4 Mn(CO) 3 . Az első sárga kristályos por, a második átlátszó, alacsony viszkozitású borostyán színű folyadék, füves szaggal, forráspontja 233 ° C, sűrűsége 1,3884 g / cm 3 és dermedéspontja 1,5 ° C. Az MCTM nagyon jól oldódik benzinben és gyakorlatilag nem oldódik vízben.
Mindkét vegyület teljesítményi tulajdonságaiban alig különbözik, és megközelítőleg azonos hatékonysággal rendelkeznek. Az adalékanyagok összmennyiségét tekintve a mangánvegyületek hatásfokában nem térnek el a hőerőművektől, fémtartalmukat tekintve azonban hatásosabbak. Ugyanakkor a mangán adalékanyagok toxicitása 300-szor alacsonyabb. Hátrányuk azonban a fény hatására bekövetkező bomlás, ami a kopogásgátló tulajdonságok elvesztéséhez vezet. Nagy hatékonyságuk ellenére használatukat a környezetvédelmi követelmények korlátozzák.
A vas-pentakarbonil, a vas-pentakarbonil-diizobutilén komplex és a ferrocén kopogásgátló szerekként érdekesek . A vas-pentakarbonil Fe(CO) 5 hatékonyságát 1924-ben fedezték fel. Jellegzetes szagú halványsárga folyadék (sűrűsége 1,457 g/cm3 , forráspontja 102,2°C, olvadáspontja 20°C). Az 1930-as években Németországban használták 2-2,5 ml/kg koncentrációban. Ekkor azonban abbahagyták a használatát, mivel égése során vas-oxidok keletkeztek, amelyek megzavarták a gyújtógyertyák működését. Ezzel párhuzamosan nőtt a motor hengerfalainak kopása. Az oktánszám növekedés Fe(CO) 5 esetén 15-20%-kal kisebb, mint etil-folyadék alkalmazásakor. Hátránya az is, hogy fény hatására gyorsan lebomlik oldhatatlan karbonil-Fe(CO) 9 -vé .
A vas-pentakarbonil [Fe(CO) 5 ] 3 [C 8 H 16 ] 5 diizobutilén komplexe 0,955 g/cm 3 sűrűségű , 27-32°C forráspontú, benzinben jól oldódó folyadék. Az ütésállóság szempontjából közel áll a vas-pentakarbonilhoz.
A ferrocén (C 5 H 5 ) 2 Fe gyúlékony narancssárga kristályos por (olvadáspont 174°C, forráspont 249°C, bomlási hőmérséklet 474°C). Teljesen oldódik benzinben, és nagyobb az ütésállósága, mint a többi vasvegyület. A ferrocén és származékai minden márkájú benzin összetételében felhasználhatók, legfeljebb 37 mg / ml vaskoncentrációban. A ferrocén koncentrációja két okból korlátozott. Először is, a vas-oxidok képződése miatt, amelyek korom formájában maradnak a motor részein, és felhalmozódnak az olajban. Másodszor, a benzin fokozott mézgaképződési tendenciája miatt.
Az anilin C 6 H 5 NH 2 színtelen olajos folyadék, forráspontja 184 °C, olvadáspontja -6 °C. Az anilin mérgező vegyület, és korlátozottan oldódik benzinben. Levegőben oxidálódik és elsötétül. Alacsony hőmérsékleten az anilin és a benzin keveréke hajlamos a szegregációra, ezért az anilin tiszta formájában nem használható kopogásgátló szerként.
Az aromás aminok nagy kopogásgátló hatással rendelkeznek, de csak a monometilanilin (N-metilanilin) - C 6 H 5 NHCH 3 használható . Sárga olajos folyadék, sűrűsége 0,98 g/cm 3 , benzinben, alkoholokban és éterekben oldódik. Az oktánszám a kutatási módszer szerint 280. Az aromás aminoknak azonban van egy jelentős hátrányuk - hajlamosak gumiképződésre és növelik a motoralkatrészek kopását.
A kopogásgátló anyag kémiai természetétől függetlenül koncentrációja az üzemanyagban valamilyen okból korlátozott, ami az oktánszám korlátozott növekedéséhez vezet. Ezenkívül az oktánszám növekedése nem lineárisan függ az adalékanyag koncentrációjától, és minden kopogásgátló szerhez tartozik egy maximális koncentráció, amely felett már nem fejt ki további hatást.
A kopogásgátló szerek összehasonlító tulajdonságai [2]
| Adalékanyag típus | Max. konc. | A korlátozás oka | Max. SP növekedése |
| Oxigenizál | tizenöt% | Viszonylag alacsony fűtőérték és nagy agresszivitás a gumikkal szemben | 4-6 |
| Pb-tartalmú | 0,17 g Pb/l | Magas szintű toxicitás és szénképződés az égéstérben | nyolc |
| Mn-tartalmú | 50 mg Mn/l | Fokozott kopás, szénképződés a gyújtógyertyákon és az égéstérben | 5-6 |
| Fe-tartalmú | 38 mg Fe/l | Fokozott kopás, szénképződés a gyújtógyertyákon és az égéstérben | 3-4 |
| Aromás aminok | 1-1,3% | Motoralkatrészek és üzemanyagrendszer gyantázása. A henger-dugattyú csoport részeinek fokozott kopása | 6 |