VII، گونه ای از پلیمرها هستند که به منظور کم کردن تغییرات گرانروی در مقابل تغییرات دما در تولید روانکارها استفاده می شوند. مکانیزم عملکرد آنها به نحوی است که پلیمر حل شده در روغن در دمای پایین شاخه های خود را جمع کرده و حجم کمی از روغن را در خود درگیر می کند و در مقابل در دمای بالا شاخه های خود را گسترش داده و حجم بیشتری از روغن را در خود اشغال می کند. از آنجایی که کاهش گرانروی در اثر افزایش دما جز خصوص یات ذاتی روغن ها خصوصا روغن پایه است این رفتارها موجب می شود کاهش زیاد گرانروی در اثر افزایش دما تا حدی اصلاح شده و در نتیجه از روان شدن بیش از حد آن جلوگیری می شود. خصوصا در روغن های موتور به دلیل تغییرات بالای دمایی، کاهش تغییرات گرانروی در اثر تغییرات دما از اهمیت بالایی برخوردار است. از طرفی انحلال پلیمر نباید تاثیر زیادی در افزایش گرانروی در دماهای پایین داشته باشد. به عبارتی پلیمرها باید کمترین تاثیر را در گرانروی روغن در دمای پایین داشته باشند که در روغن های موتور با روش CCS ارزیابی می شود.

ویژگی های مورد انتظار از VII

شاید به نظر بالا بردن گرانروی و شاخص گرانروی، مهمترین عامل انتخاب یک VII جهت تولید روغن درخواستی باشد اما عوامل دیگری نیز نقش اساسی در انتخاب پلیمرها دارند. از جمله مهمترین آنها، موارد زیر می باشند:

1- حفظ سیالیت خوب در سرما (ارزیابی عملکرد در آزمون های CCS و Brookfield)

همانطور که قبلا گفته شد افزایش بیش از حد گرانروی در دمای پایین مطلوب نمی باشد زیرا در سیالیت روغن تاثیر منفی می گذارد بنابراین پلیمر مناسب، پلیمری است که کمترین تاثیر را بر گرانروی روغن در این دما داشته باشد.

2- پایداری برشی دائم (ارزیابی با آزمون SSI)

یکی از نکات مهم در انتخاب پلیمر میزان SSI است. هر چه مقدار این شاخص پلیمر کوچکتر باشد شکست ساختار پلیمر در اثر تنش های وارده به آن حین کارکرد موتور کمتر می شود. به طور کلی هر چه وزن مولکولی بیشتر باشد شکست مولکول تحت تنش برشی بیشتر می شود.

 زمانی پلیمر انتخابی مطلوب است که میزان این گرانروی Stay in grade باشد به این مفهوم که گرانروی در دامنه روغن ساخته شده مطابق با جدول SAE J 300 باقی بماند.

3- پایداری بررشی موقت (نشان دهنده در تست HTHS)

هنگامیکه در دمای بالا روغن تحت تنشی برشی بالا قرار می گیرد. ساختار پلیمر در جهت تنش ایجاد شده به صورت برگشت پذیر گسترده می شود و موجب کاهش موقت گرانروی می گردد که اگر این کاهش بیش از حد باشد موجب تماس قطعات و تخریب شدید آن می شود. این مشخصه با تست HTHS مشخص می شود. بنابراین پلیمری مناسب است که در صورت اعمال تنش بالا در دمای بالا کمترین تغییر ساختار را داشته باشد.

4- عدم تاثیر بر عملکرد ماده کاهنده نقطه ریزش

5- مقاومت در برابر اکسیداسیون و عدم ایجاد لجن های اسیدی (ارزیابی با تست موتوری Seq V)

انواع VII

از مهمترین مواد افزودنی بالابرنده شاخص گرانروی (VII) می توان به اولفین کوپلیمر­ها، پلی متاکریلات­ها و استایرن دی ان هیدوژنه اشاره کرد. پلیمرهای مختلف در دو مشخصه ساختاری با یکدیگر مقایسه می شوند که این دو مشخصه عبارتند از: وزن مولکولی و درجه پلیمریزاسیون آن. این دو مشخصه موجب می شود پلیمرها در پنج ویژگی ذکر شده VII، رفتار متفاوتی از خود نشان دهند.

در ذیل مشخصه وزن مولکولی و درجه پلیمریزاسیون و تاثیر آنها در ویژگی های VII بررسی می شود:

وزن مولکولی:

• در یک نوع خاص پلیمر، هر چه وزن مولکولی بیشتر باشد خاصیت بالابرندگی گرانروی پلیمر بیشتر خواهد بود و در نتیجه مقرون به صرفه تر به نظر می رسد.
• هر چه وزن مولکولی پلیمر در یک نوع مشخص (مثلا OCP) بیشتر باشد، احتمال شکست آن در اثر تنش های مکانیکی یا حرارتی بیشتر است. بنابراین پلیمر مذکور پایداری برشی کمتری دارد و مشخصه SSI آن بزرگتر است. از طرفی به دلیل شکست مولکولی و ایجاد ترکیبات ناپایدار، مقاومت در برابر اکسیداسیون ضعیف تر است و امکان ایجاد لجن های اسیدی افزایش می یابد.

درجه پلیمریزاسیون

به طور کلی پلیمرها، اغلب مولکولهای بسیار بزرگ هیدروکربنی هستند که از پیوند شیمیایی واحدهای بسیار کوچکتر و نه لزوما یکسان حاصل می گردند. تعداد مولکول های واحد تکرار شونده در یک پلیمر با وزن مولکولی مشخص، درجه پلیمریزاسیون نامیده می شود. 

در پلیمرهای با وزن مولکولی یکسان، هر چه وزن واحد تکرار شونده بیشتر باشد درجه پلیمریزاسیون آن کمتر می شود.

• در یک وزن مولکولی مشخص هر چه درجه پلیمریزاسیون بیشتر باشد مولکول پلیمر از نظر ظاهری، طولی کشیده تر و عرضی کوتاهتر دارد. این ساختار ظاهری موجب می شود که در نتیجه اعمال تنش های مکانیکی و ...، پلیمر تحت تاثیر تغییرات بیشتری قرار گیرد و تغییرات گرانروی در اثر تنش های مکانیکی و ... بیشتر می شود.
• به طور کلی پلیمرهایی با درجه پلیمریزاسیون بالا، قدرت بالابرندگی گرانروی بیشتری دارند و در نتیجه به صرفه تر هستند. به همین دلیل کاربرد پلیمرهای OCP نسبت به سایر پلیمرها رایج تر است.
• از آنجایی که در پلیمرهای OCP وزن واحد تکرار شونده نسبت به PMA کمتر است درجه پلیمریزاسیون آن بیشتر بوده در نتیجه در وزن مولکولی یکسان، طول زنجیره پلیمر OCP افزوده شده و همانطور که قبلا نیز گفته شد در مشخصه HTHS نسبت به PMA ضعیف تر عمل می کند.
• از آنجایی که PMA در مقایسه با OCP تغییرات گرانروی در برابر تغییرات دمای کمتری دارد (به دلیل مشخصات ظاهری گفته شده)، در نتیجه در اثر کم کردن دما نیز افزایش گرانروی OCP در مقایسه با PMA بیشتر می شود و در نتیجه مشخصه CCS پلیمرهای OCP در مقایسه با PMA در شرایط یکسان (گرانروی 100 درجه سانتیگراد) بیشتر است.

نتیجه گیری

پلیمرهای بالابرنده گرانروی مختلف، مزیت ها و معایب خاص خودشان را دارند که در هنگام تولید روانکارهای حاوی پلیمر، ضمن توجه کامل به کاربرد روانکار، باید مناسب ترین را انتخاب نمود.