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Los dialquilditiofosfatos de zinc (a menudo denominados ZDDP ) son una familia de compuestos de coordinación desarrollados en la década de 1940 que presentan zinc unido al anión de una sal dialquilditiofosfórica (p. ej., dietilditiofosfato de amonio ). [1] Estos compuestos no cargados no son sales. Son solubles en disolventes no polares y los derivados de cadena más larga se disuelven fácilmente en aceites minerales y sintéticos utilizados como lubricantes . Vienen bajo el número CAS . En los aditivos para aceites del mercado de posventa, 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 es como aditivos antidesgaste en lubricantes , incluidas grasas , aceites hidráulicos y aceites de motor . Los ZDDP también actúan como inhibidores de la corrosión y antioxidantes . Las concentraciones en los lubricantes varían desde 600 ppm en los aceites modernos de baja viscosidad que ahorran energía hasta 2000 ppm 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 sólo a los aceites "ILSAC" de grados 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 mayor concentración de este aditivo. . [3] Se ha citado que los aceites del cárter con ZDDP reducido causan daños o fallas en los árboles de levas y elevadores de empujador plano de automóviles clásicos/de colección que sufren presiones de capa límite muy altas y/o fuerzas de corte en sus caras de contacto, y en otros regiones como cojinetes principales y anillos y pasadores de pistón. Los árboles de levas / seguidores de rodillos se utilizan más comúnmente para reducir la fricción de los lóbulos del árbol de levas en los motores modernos. [4] Hay aditivos, como STP Oil Treatment y algunos aceites de carreras como PurOl, PennGrade 1 y Valvoline VR-1, Kixx Hydraulic Oil, que están disponibles en el mercado minorista con la cantidad necesaria de ZDDP para motores que utilizan mayor presiones del resorte de la válvula .
Se han propuesto varios mecanismos sobre cómo ZDDP forma tribopelículas protectoras en superficies sólidas. [1] Los experimentos de microscopía de fuerza atómica (AFM) in situ muestran que el crecimiento de las tribopelículas ZDDP aumenta exponencialmente tanto con la presión como con la temperatura aplicadas, lo que es consistente con un modelo de velocidad de reacción de activación térmica promovida por estrés. [5] Posteriormente, experimentos con contacto sólido-sólido insignificante demostraron que la tasa de formación de película depende de la tensión cortante aplicada . [6]
Con la fórmula Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 , el ditiofosfato de zinc presenta diversos grupos R. Normalmente, R es un alquilo lineal o ramificado 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 ditiofosfatos de dialquil(C3-C6) de zinc se clasifica bajo el número CAS 84605-29-8 Aquí encontrará una lista de otros ejemplos con sus números CAS.
El ditiofosfato de zinc se produce en dos pasos. En primer lugar , el pentasulfuro de fósforo se trata 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 añadiendo óxido de zinc : [7] [8]
En Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 , el zinc tiene geometría tetraédrica. Este compuesto monomérico Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 existe en equilibrio con dímeros, oligómeros y polímeros [Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 ] n (n > 1). [7] Por ejemplo, el dietilditiofosfato de zinc, Zn[(S 2 P(OEt) 2 ] 2 , cristaliza como un sólido polimérico que consta de cadenas lineales. [9 ] La reacción de Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 con óxido de zinc adicional da lugar al grupo centrado en oxígeno, Zn 4 O[(S 2 P(OR) 2 ] 6 , que adopta la estructura observada para los compuestos básicos. acetato de zinc [7 ]
