ÁREA: IC-Iniciação Científica
TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO DA DEGRADAÇÃO TÉRMICA DE ÓLEOS LUBRIFICANTES MINERAIS POR CROMATOGRAFIA GASOSA / ESPECTROMETRIA DE MASSA
AUTORES: PEREIRA, C.E. - UEPB
SANTOS, J.C.O. - UFCG
RESUMO: O estudo do processo de degradação térmica de óleos lubrificantes automotivos de base mineral, sintética e semi-sintética através da determinação dos principais compostos presentes nos óleos antes e após processo de degradação, por cromatografia gasosa / espectrometria de massa (CG/EM) está apresentado neste trabalho. As análises de CG/EM mostram a redução no número de compostos de cadeia longa C22-C25, bem como o aparecimento de novos compostos com a presença do oxigênio nos lubrificantes degradados.
PALAVRAS CHAVES: : óleos lubrificantes, degradação, oxidação
INTRODUÇÃO: Os óleos lubrificantes representam cerca de 2% dos derivados do petróleo. É composto de óleos básicos (hidrocarbonetos saturados e aromáticos) que são produzidos a partir do petróleo e aditivados de forma a conferir as propriedades necessárias para seu uso como lubrificantes (Freitas et al., 2003; Assunção Filho et al., 2003).
Durante o seu uso na lubrificação dos equipamentos, a degradação térmica e oxidativa do óleo lubrificante e o acúmulo de contaminantes torna necessária a sua troca. Além disso, parte do óleo é queimada no próprio motor, devendo ser reposto. A oxidação é o agente primário da degradação dos lubrificantes (Keller e Saba, 1996; Naldu et al., 1984), e sua ocorrência tem motivado muitas pesquisas tentando esclarecer a química da oxidação dos lubrificantes. De acordo com Santos et al. (2004), os óleos lubrificantes são misturas multicomponentes, por isso, a complexidade de sua degradação tem frustrado a resolução do controle desta reação fundamental (oxidação) nos estudos experimentais.
Com base nestas informações, neste trabalho foi realizado o estudo da degradação térmica de óleos lubrificantes, através da cromatografia gasosa e a espectrometria de massa.
MATERIAL E MÉTODOS: Os óleos lubrificantes foram adquiridos no comércio local, sendo produzidos por indústrias brasileiras. Neste estudo foram utilizados óleos lubrificantes minerais API- SJ/SAE40W com e sem aditivos, todos destinados à aplicação em motores a gasolina, álcool e gás natural. A degradação térmica dos óleos lubrificantes automotivos foi realizada em condições de uso, sob atmosfera de ar, com temperatura de 210ºC durante 48 horas. Os perfis cromatográficos foram obtidos no modo de impacto eletrônico. As análises foram realizadas no equipamento de CG/EM, modelo CGMS-QP5050 Shimadzu usando coluna capilar de sílica fundida com dimetilsiloxano como fase estacionária. Gás hélio foi usado como gás de arraste. A coluna foi mantida a 40oC durante 3 min e aquecida em seguida até 150oC, a uma razão de 5oCmin-1. A temperatura final foi mantida por 10 min. A identificação dos diversos constituintes presentes tanto nas amostras degradadas como nas não-degradadas, foi realizada utilizando-se o banco de dados da NIST (National Institute of Standards of Technology) através do software acoplado ao sistema de análise CG/EM,os padrões de fragmentação e os cromatogramas de massas dos constituintes.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os lubrificantes minerais apresentaram picos principais relativos à compostos de cadeia longa que variam de 22 a 25 C com predominância de docosano, além do 5-propil-decano para o óleo não-degradado, enquanto que para as amostras degradadas, verificou-se a presença de poucos picos relacionados a compostos de 22-25 C, sendo observadas modificações na estrutura destes óleos, com o aparecimento dos picos referentes a compostos com quantidades de C bastante inferiores, como o tetradecano, o tridecano e o C15H32, além de três picos referentes ao 2-metil-6-propil-dodecano. Verifica-se, claramente, o processo de quebra das cadeias carbônicas durante a degradação térmica. Para os óleos minerais sem aditivos foram observados como picos principais compostos de cadeia longa que variam de 22 a 25 C (não-degradado) com predominância de pentacosano, e de 21-25 C (degradado) com predominância de docosano. Após degradação, foram observadas modificações na estrutura destes óleos, como o aparecimento dos picos referentes aos compostos: 2-butanol; ácido acético butil éster; 2-metil-2-etil-1-propil-ácido propanóico 1,3-propanodiiléster e do O-(2-metilpropil)-hidroxilamina.
CONCLUSÕES: A maioria das amostras é constituída por alcanos de cadeia longa de 20 a 25 C. À medida que essas amostras são degradadas, ocorre a perda de C das cadeias. As análises de CG/EM mostraram a redução no número de compostos de cadeia longa C22-C25, bem como o aparecimento de novos compostos com a presença do oxigênio nos lubrificantes degradados. Os óleos lubrificantes degradaram-se por um mecanismo que envolve a reação com o oxigênio do ar atmosférico, alterando sua composição química, prejudicando sua capacidade de lubricidade.
AGRADECIMENTOS:UEPB
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:ASSUNÇÃO FILHO, J. L.; MOURA, L. G. M.; RAMOS, A. C. S. 2003. Recuperação de óleos lubrificantes usados através de extração por solvente e adsorção sobre sólidos. In: Anais do 1º Workshop de Química Analítica de Petróleo e Derivados. São Luís: UFMA, 46.
FREITAS, R. V.; DAMASCENO, C. P.; CERQUEIRA, C. P.; PONTES, L. A. M. 2003. Remoção de metais em óleos lubrificantes usados utilizando argila ativada. In: Anais do 2o Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás. Rio de Janeiro: CD.
KELLER, M. A.; SABA, C. S. 1996. Oxidative stability and degradation mechanism of a cyclotriphosphazene lubricant. Analytical Chemistry, 68 (19): 3489-3492.
NALDU, S. K; KLAUS, E. E.; DUDA, J. L. 1984. Evaluation of liquid phase oxidation products of ester and mineral oil lubricants. Industrial Engineering Chemical Products Researches, 23: 613-619.
SANTOS, J. C. O.; SOUZA, A. G.; SANTOS, I. M. G.; CONCEIÇÃO, M. M.; SOBRINHO, E. V.; FERNADES JUNIOR, V. J. 2004. Thermoanalytical and rheological characterization of automotive mineral lubricants after thermal degradation. Fuel, 83(17): 2393-2399.