Phốt pho (P) là nguyên tố nhóm VA có số hiệu nguyên tử là 15, và cấu hình nguyên tử là [Ne] 3s²3p³. Ở trạng thái cơ bản, hoá trị của P thường gặp là III và V. Phốt pho có hai dạng cơ bản là P trắng (hoạt tính mạnh) tồn tại dưới dạng phân tử P4 theo kiểu phân bố tứ diện đều và P đỏ (hoạt tính kém hơn) tồn tại ở dạng polymer. So với N2, P có độ âm điện thấp hơn nhưng hoạt tính lại mạnh hơn phân tử N2 do bản chất liên kết ba của N2 làm hạn chế hoạt tính của N2, bởi liên kết ba cần nhiều năng lượng hơn để cắt đứt liên kết so với phân tử P4.
P là nguyên tố cơ bản đứng sau C, H, O, N vì nó là thành phần chính tạo nên lớp kép photpho lipid trong màng tế bào. Trong công nghiệp dầu nhờn, P được ứng dụng vào các hoá chất đặt biệt như chất chống oxy hoá, chất chống mài mòn (AW), phụ gia biến tính ma sát (FM), phụ gia cực áp (EP), phụ gia chống gỉ (CI), phụ gia tẩy rửa và nhũ hoá (emulsifier và detergent)... nhưng sản phẩm được dùng nhiều trong ứng dụng dầu nhờn có lẽ phải kể đến phụ gia kẽm ZDDP (Zinc Dialkyl Dithiophosphate) thường nhóm R trong cấu trúc Dialkyl thường là C4, C8 hoặc C10 đến C14 tuỳ vào từng nhà sản xuất. Nếu nếu R chứ C2 hay C3 thì thường sẽ ứng dụng cho các chất xúc tiến cho cao su. Do đó, để biết tại sao nguồn nguyên liệu P trắng lại ảnh hưởng mạnh đến giá phụ gia gói cho dầu động cơ thì mời mọi người tiếp tục theo dõi tiếp
I. ZDDP được tổng hợp như thế nào?
Như đã đề cập, ZDDP = Zinc Dialkyl Dithiophosphate, và độ dài mạch Carbon của gốc R sẽ phụ thuộc vào tuỳ nhà sản xuất. Tuy nhiên, về mặt lý thuyết, độ dài dây carbon càng lớn thì khả năng bôi trơn của sản phẩm sẽ càng tốt.
II. P trắng được tổng hợp như thế nào
Trong tự nhiên P tồn dại dưới dạng khoáng phosphorit (Ca3(PO4)2) và apatit với trữ lượng lớn ở Lào Cai. Trong công nghiệp để sản xuất P trắng người ta tiến hành nung quặng phosphorit ở 1500 độ với cát và than. Quá trình có thể biểu thị dưới dạng phương trình sau:
2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2= 6 CaSiO3+ P4O10(3)
P4O10+ 10 C = 10 CO + P4(4)
Trong quá trình sản xuất này chúng ta thấy để sản xuất P thì lượng khí CO thải ra cũng rất lớn, do đó quá trình này rất ảnh hưởng đến môi trường.
Hiện tại Trung Quốc đang tìm cách để cắt giảm khí thải carbon, và có rất nhiều quá trình sản xuất công nghiệp ở Trung quốc sử dụng than như nguồn nhiên liệu chính. Ngoài ra, như vừa đề cập trong phương trình (4), quá trình sản xuất P trắng cần rất nhiều nguyên liệu là Carbon, do đó khi anh bạn láng giềng đang cắt giảm nguồn khí thải Carbon sẽ ảnh hưởng nhiều đến nguồn cung ứng P trắng, thứ là nguyên liệu chính để sản xuất P2S5, từ đó để sản xuất ZDDP như đề cập trong phương trình (1) mục I.
Thêm vào đó, chưa hiểu nguyên nhân vì sao nhưng thị trường Ấn Độ cũng thiếu hụt nguồn cung cấp P2S5 dẫn đến giá cả phụ gia ở thị trường này cũng đang trên đà tăng dần.
III. Tỉ lệ sử dụng của ZDDP trong các gói phụ gia
ZDDP như đã đề cập là một chất vừa có tính chống oxy hoá, vừa có tính chất chống mài mòn và cực áp, thêm vào đó giả cả của ZDDP cũng rất rẻ so với các loại phụ gia khác. Vì vậy, việc sử dụng ZDDP vào trong các gói phụ gia động cơ là rất nhiều.
Điển hình ở các gói HDEO API dưới CF-4 thì tỉ lệ sử dụng của ZDDP trong gói từ 10-20%:
Hình 2: Thành phần ZDDP trong gói HDEO (HiTEC 9300C) của AFTON CHEMICAL
Việc sử dụng ZDDP với hàm lượng cao trong các gói HDEO API dưới CF-4 dự kiến giá của các gói phụ gia này sẽ bị ảnh hưởng nặng khi giá của ZDDP tiếp tục tăng trong tương lai gần.
Trong khi đó, các gọi HDEO dùng cho động cơ tải nặng như API CH-4 và CI-4, thì tỉ lệ ZDDP được giảm lại chỉ còn tầm 5-10 % trong gói. Việc giảm tỉ lệ của ZDDP sẽ được bù lại bằng các hợp chất của Mo và Boron để tăng cường tính chất bôi trơn như Friction Modifier, Anti-wear cũng như Dispersant enhancing Anti-wear. Do đó, dự kiến giá của các gói này sẽ chỉ tăng nhẹ trong thời gian tới.
Kết: Thế giới đang bước vào giai đoạn khủng hoảng nguồn nguyên liệu sản xuất cho tất cả các ngành bao gồm ngành nhớt bởi ảnh hưởng kéo dài của COVID-19, cùng với những thay đổi chính sách của các nước có nền công nghiệp lớn như Trung Quốc và Ấn Độ sẽ tác động không thể dự đoán được trong một tương lai xa. Tuy nhiên, xu hướng tăng giá đến từ các hãng là điều không thể tránh khỏi trong một tương lai gần. Để đối phó với tình trạng biến động về giá cả trong tương lai, các doanh nghiệp nên có một bước tự chuẩn bị phụ gia.
Writer: Steven Nguyen
