Добавка в: VGT / ВГТ добавка в растворы пластифицирующая, противоморозная

Smithsonian Mag (2017)

Times, Sunday Times (2016)

Times, Sunday Times (2016)

Times, Sunday Times (2010)

The Sun (2016)

Lashford, Stephanie The Residue Report — план действий по обеспечению более безопасной пищи (1988)

The Sun (2014)

Чемберс, Иэн Бизнес-исследования. Основные факты (1990)

Hanssen, Maurice & Marsden, Jill E For Additives (1987)

Томпкинс, Питер, Птица, Кристофер Тайны почвы (1990)

Подробнее …

The Sun (2015)

The Sun (2012)

Times, Sunday Times (2009)

Joanna Blythman В ПРОДАЖЕ: Шокирующая сила британских супермаркетов (2004)

Times, Sunday Times (2008)

Times, Sunday Times (2006)

Христианство сегодня (2000)

Holford, Patrick The Family Nutrition Workbook (1988)

Hanssen, Maurice & Marsden, Jill E For Additives (1987)

Lockspeiser, Jerry & Gear, Jackie Thorsons Organic Wine Guide (1991)

Siegel, Bernie S. (MD) Любовь, медицина и чудеса (1990)

Guyton, Anita The Natural Beauty Book — домашняя косметика без жестокого обращения (1991)

Times, Sunday Times (2011)

Times, Sunday Times (2014)

Guyton, Anita The Natural Beauty Book — домашняя косметика без жестокого обращения (1991)

Times, Sunday Times (2010)

Руководство для промышленности: Рекомендации по представлению химических и технологических данных для прямых петиций о пищевых добавках

Номер дела:

FDA-2013-S-0610

Выдал:

Отдел выдачи инструкций

Центр безопасности пищевых продуктов и прикладного питания

Это руководство отражает текущую позицию Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) по этой теме.Он не создает и не предоставляет никаких прав для какого-либо лица и не связывает FDA или общественность. Вы можете использовать альтернативный подход, если он удовлетворяет требованиям применимых законодательных и нормативных актов.

Содержание

1. Введение
2. Полномочия
3. Рекомендации по подготовке петиции
   1. Личность
   2. Производственный процесс
   3. Спецификации идентичности и чистоты
   4. Стабильность пищевой добавки
   5. Предполагаемый технический эффект и использование
   6. Методика анализа пищевых добавок
   7. Оценка всасывания
4. Дополнительная информация и требования

И.Введение

В этом документе описываются типы химических и технологических данных, которые Управление безопасности пищевых добавок FDA (OFAS) в Центре безопасности пищевых продуктов и прикладного питания (CFSAN) считает необходимыми для оценки петиций о регулировании безопасного использования пищевых добавок прямого действия. .

В соответствии с Федеральным законом о пищевых продуктах, лекарствах и косметических средствах (Закон) и разделом 21 Свода федеральных правил [21 CFR] 170.3 (h) (i), пищевые добавки должны быть подтверждены как безопасные (i.д., чтобы иметь разумную уверенность в отсутствии вреда) в предполагаемых условиях использования, прежде чем они могут быть намеренно добавлены в пищу. Пищевые добавки в настоящее время подразделяются на прямые добавки, вторичные прямые добавки, ² косвенные добавки, ³ и источники ионизирующего излучения. ⁴ Раздел 201 (я) Закона исключает использование (я) вещества, которое в целом признано безопасным (GRAS) ⁵ из определения пищевой добавки. CFR содержит правила для пищевых ингредиентов, которые перечислены или подтверждены как GRAS.Этот документ представляет собой руководство по подаче петиции на прямую пищевую добавку (т. Е. Вещество, добавляемое непосредственно в пищу, как указано в 21 CFR Part 172). Красящие добавки, кодифицированные в 21 CFR, части 73 и 74, в этом документе не рассматриваются. ⁶

Настоящий документ является переработкой и заменяет руководство под названием «Химические и технологические данные для прямых петиций о пищевых добавках» от марта 2006 г.

Это руководство предназначено для удовлетворения потребностей большинства петиций, но некоторые рекомендации могут быть применимы не во всех случаях.Если рекомендация не применима к заявленной добавке и ее применению, заявитель должен кратко объяснить, почему данные, рекомендованные здесь, не нужны для оценки безопасности или обнародования регламента для заявленного запроса.

Руководящие документы FDA, включая это руководство, не устанавливают юридически обязательных обязательств. Вместо этого руководства описывают текущее мышление Агентства по теме и должны рассматриваться только как рекомендации, если не указаны конкретные нормативные или законодательные требования.Использование слова следует в инструкциях агентства означает, что что-то предлагается или рекомендуется, но не обязательно.

II. Полномочия: законодательные и нормативные требования

Раздел 409 (b) (2) Закона описывает законодательные требования к петициям о пищевых добавках. Вкратце, они охватывают пять общих областей информации:

1. Идентификационный номер добавки.
2. Предлагаемое использование добавки.
3. Предполагаемый технический эффект добавки.
4. Метод анализа пищевых добавок.
5. Полные отчеты обо всех исследованиях безопасности в отношении присадки.

Кроме того, заявитель должен предоставить, по запросу, полное описание методов, средств и средств контроля, используемых в или для производства добавки [Раздел 409 (b) (3)] и / или образцов добавки. и пищевых продуктов, в которых будет использоваться добавка [Раздел 409 (b) (4)].

21 CFR 171.1 (c) более подробно описывает требования к данным для петиций о пищевых добавках, включая пять основных областей информации и научных данных, указанных выше, а также другую административную информацию, экологическую оценку и образцы предлагаемой маркировки.В этом руководящем документе рассматриваются только вопросы, связанные с химией.

Как описано в 21 CFR 171.1 (h), некоторые данные и информация, содержащиеся в петициях о пищевых добавках, доступны для публичного раскрытия, а другие данные — нет. Вопросы по этому поводу следует направлять в УФАС. ⁷

III. Рекомендации по подготовке петиции

A. Идентификационный номер

Должна быть предоставлена ​​информация, позволяющая однозначно идентифицировать и характеризовать пищевую добавку.К таким позициям относятся:

1. Официальное химическое наименование. Допускается использование химического реферата или названия добавки ИЮПАК.
2. Общеупотребительные наименования, синонимы или торговые наименования.
3. Регистрационный номер службы химических рефератов (CAS). Предоставление регистрационных номеров CAS для пищевой добавки, на которую подается петиция, а также для примесей и продуктов разложения указанной добавки может помочь OFAS в дальнейшем идентифицировать химические вещества, предназначенные для добавления в пищу. Это облегчает определение воздействия и безопасности различных химикатов, присутствующих в пищевых продуктах в результате использования пищевой добавки.Регистрационные номера CAS для новых соединений и помощь с номенклатурой можно получить, написав в службу поддержки клиентов CAS, Chemical Abstracts Service, P.O. Box 3012, Колумбус, Огайо, 43210-0012.
4. Эмпирические и структурные формулы, а также молекулярные массы или формулы веса.
5. Состав пищевой добавки. Для смесей укажите как можно больше компонентов, чтобы разумно определить состав смеси. Кроме того, следует предоставить информацию о химическом составе и идентичности каждого компонента в смеси, а также о материальном балансе.
6. Для пищевых добавок природного происхождения — информация об источнике (например, систематическое название, род, вид, изменчивость на основе климата или других географических факторов).
7. Дополнительная характеризующая информация, такая как данные о химических и физических свойствах пищевой добавки (например, точка плавления, точка кипения, удельный вес, показатель преломления, оптическое вращение, pH, растворимость и реакционная способность), а также хроматографические, спектроскопические или спектрометрические данные (например, спектры ядерного магнитного резонанса, инфракрасного излучения, электронного поглощения или масс-спектры), которые могут использоваться в качестве «отпечатка пальца» для идентификации, должны быть представлены.Если размер частиц важен для того, чтобы добавка достигла желаемого технического эффекта, так что добавка производится или обрабатывается с использованием методов или инструментов, которые изменяют размер частиц и могут содержать измененные частицы, которые образуются как побочные продукты производства, данные о размер (среднее и распределение), форма, площадь поверхности (среднее и распределение), поверхностный заряд (дзета-потенциал) и морфология частиц, а также любые другие зависящие от размера свойства (например, агломерация, агрегация, дисперсия) должны быть включены, в зависимости от обстоятельств.

В соответствии с 21 CFR 171.1 (c) A, если такая информация недоступна, необходимо предоставить заявление о причинах, по которым она недоступна.

B. Производственный процесс

Информация о методе производства пищевой добавки необходима для идентификации и характеристики как предполагаемых компонентов, так и любых вероятных примесей (например, остаточных исходных материалов, продуктов побочных реакций и продуктов разложения реагентов или добавки. ) в добавке.Что касается пищевых добавок природного происхождения, которые могут содержать известные токсические вещества, заявитель должен рассмотреть возможность производственного процесса контролировать, снижать или концентрировать уровни токсичных веществ.

Обсуждение производственного процесса должно включать список используемых реагентов, растворителей, катализаторов, вспомогательных средств обработки, вспомогательных средств очистки, специализированного оборудования и т. Д., А также подробное описание самого процесса, включая все условия реакции (например, время, температура и pH) и производственный контроль (включая шаги, предпринятые для ограничения присутствия побочных продуктов реакции и других примесей).Заявитель также должен указать любые альтернативные методы производства добавки, если они известны, и предоставить как можно более полное описание метода. Во всех случаях производство добавки должно соответствовать надлежащей производственной практике (GMP; обсуждается ниже в разделе C).

C. Спецификации идентичности и чистоты

Должны быть предложены спецификации на идентичность и чистоту заявленной пищевой добавки. ⁸ Если опубликованные спецификации для пищевой добавки доступны, например, в Кодексе пищевых химикатов (FCC), 6 ^th (2008) или в текущем издании, ⁹ , то на них следует ссылаться и делать соответствующие ссылки.Данные, представленные в этом разделе петиции о пищевой добавке, должны представлять собой полный анализ состава пищевой добавки. Предлагаемые технические характеристики должны включать:

1. Описание пищевой добавки (например, физическая форма, запах, цвет и растворимость). Для пищевых добавок, полученных из природных источников, следует четко указать сами источники.
2. Идентификационные испытания пищевой добавки, включая использованный (-ые) метод (-ы) или ссылку (-ы) для подходящего метода (-ов).
3. Анализ чистоты добавки, включая используемый метод или ссылку на подходящий метод.
4. Физико-химические характеристики пищевой добавки (например, зольность, влажность, температура плавления, плотность, показатель преломления, pH).
5. Параметры, относящиеся к размеру частиц, форме и поверхностным свойствам пищевой добавки, в зависимости от ситуации, если размер частиц важен для идентичности и функциональности добавки.
6. Пределы содержания примесей и загрязняющих веществ.
   1. Должен быть предложен предел для свинца. Кроме того, следует учитывать пределы для мышьяка и тяжелых металлов, таких как кадмий и ртуть, когда их присутствие необходимо контролировать.
   2. Должны быть предложены пределы для любых известных природных токсичных веществ или микробных загрязнителей в пищевой добавке, полученной из природного источника, или на ней.
   3. Должны быть предложены пределы для остаточных реагентов, побочных продуктов реакции и остаточных растворителей.

В свете продолжающейся озабоченности по поводу уровня свинца в пищевых продуктах особое внимание следует обратить на предлагаемую спецификацию для свинца.Необходимо определить фактические уровни свинца и предложить соответствующие спецификации. Имейте в виду, что предлагаемая спецификация должна быть настолько низкой, насколько это технически осуществимо, с учетом источника и процесса производства пищевой добавки, наличия соответствующей аналитической методологии и вероятного воздействия пищевой добавки на человека.

Чтобы продемонстрировать соответствие предложенным спецификациям, необходимо проанализировать не менее пяти партий пищевой добавки. Если аналитический метод представляет собой обычный стандартный тест (например,g., метод FCC или AOAC INTERNATIONAL (AOAC)), необходимо предоставить только ссылку. Если метод не является распространенным, если общий метод применяется к новой пищевой добавке или если используется модифицированный стандартный метод, необходимо предоставить подробное описание метода и данные валидации для метода (см. Раздел F для обсуждения требований к аналитическим данным).

D. Стабильность пищевой добавки

Должны быть включены данные, демонстрирующие стабильность добавки, особенно если добавка чувствительна к условиям окружающей среды, таким как влажность, воздух или температура, или иным образом имеет ограниченную стабильность.Тестирование стабильности следует проводить в предполагаемых условиях использования пищевой добавки в течение ее предполагаемого срока службы.

Описание тестов стабильности должно быть простым и достаточно подробным для понимания. Должны быть предоставлены все необработанные данные, включая копии записей приборов, сводку данных и аналитические методы.

E. Предполагаемый технический эффект и использование

Пищевые добавки используются для достижения различных технических эффектов.Например, добавка может быть классифицирована как противомикробный агент, увлажнитель, ароматизатор, поверхностно-активный агент, стабилизатор или загуститель. Эти термины, как они определены в 21 CFR 170.3 (o), описывают физические или технические функциональные эффекты, для которых пищевые добавки намеренно добавляются в пищевые продукты. Количество добавки не должно превышать количества, разумно необходимого для достижения желаемого технического эффекта в пищевом продукте [21 CFR 172.5 (a) (1)].

Обсуждение предполагаемого использования и уровня использования добавки должно включать:

1. Тип продукта питания, в котором будет использоваться добавка.Запрошенные виды использования должны быть как можно более широкими и соответствовать бремени заявителя по предоставлению данных, демонстрирующих, что все запрошенные виды использования являются безопасными. Однако, если заявитель желает ограничить это бремя, предполагаемые ограничения на использование должны быть явными. Например, если использование добавки запрашивается только для определенных типов хлебобулочных изделий (например, тортов или пирогов), но не для других (например, хлеба), типы хлебобулочных изделий должны быть указаны в петиции.
2. Уровень использования добавки в каждом продукте питания, в котором она предназначена.Должны быть указаны максимальные и типичные уровни использования, выраженные в виде концентрации (по весу), например, в миллиграммах на килограмм или граммах на килограмм.
3. Четкое указание предполагаемого технического эффекта (-ов) добавки в пище. Если технический эффект добавки связан с размером частиц, в заявлении следует объяснить, как размерные свойства добавки влияют на функциональность (например, растворимость, вязкость, стабильность, антибактериальные свойства, антиоксидантные свойства).
4. Судьба добавки в пище при потреблении, включая характеристики и количество продуктов разложения, которые будут образовываться во время хранения или нагревания.
5. Любые рекомендации, предложения и указания по применению, включая образцы маркировки.

Данные должны быть представлены, чтобы продемонстрировать количество добавки, необходимое для достижения намеченного технического эффекта. Чтобы продемонстрировать минимальный уровень, необходимый для достижения намеченного технического эффекта, функциональность пищевой добавки должна быть оценена на нескольких уровнях выше и ниже предлагаемого уровня использования (например, на уровнях в 1/2, 1 и 2 раза выше предполагаемого уровня использования). .Некоторые пищевые добавки могут иметь технологически самоограничивающийся уровень использования; то есть пищевая добавка имеет максимальную концентрацию в пище, при превышении которой продукт становится невкусным, непривлекательным или иным образом непригодным для употребления в пищу человеком. В таком случае должны быть предоставлены данные, демонстрирующие влияние добавки на пищевой продукт на несколько уровней выше и ниже предлагаемого самоограничивающего уровня.

Глубина и степень данных, необходимых для демонстрации предполагаемого технического эффекта, могут варьироваться в зависимости от добавки.Например, данные могут варьироваться от простой органолептической оценки до сложного химического анализа. Независимо от степени сложности метода эксперименты должны быть тщательно спланированы с учетом необходимости контроля. Для относительно новых веществ или новых технических эффектов могут быть запрошены образцы пищевых продуктов с добавленным веществом или без него; тем не менее, заявитель не должен предоставлять такие образцы, за исключением случаев, когда FDA специально требует от него во время оценки петиции.

F. Методика анализа пищевых добавок

Если гарантия безопасного использования добавки зависит от ограничения, налагаемого на количество вещества (добавки, связанные с ней примеси или продукты ее разложения), которое может содержать пищевой продукт, метод, который может количественно определить вещество в пищевом продукте для должна быть указана цель применения этого лимита. Для количественной оценки уровней вещества в пище требуется практический аналитический метод, который может быть легко выполнен соответствующим образом обученным персоналом в должным образом оборудованной лаборатории.Метод должен быть конкретным, точным, точным и надежным. Однако метод не должен быть настолько изощренным или сложным, чтобы его можно было проводить только в лабораториях с высокоспециализированным оборудованием или специально обученным персоналом. Если аналитическое тестирование было заказано по контракту, в ходатайстве должны быть указаны необработанные данные контрактной лаборатории, а также методы контрактной лаборатории и соответствующие данные валидации. Если аналитический метод будет включен посредством ссылки в регламент, 1 CFR 51.9 (b) (2) говорится, что в нормативных актах должны быть указаны название, дата, издание, автор, издатель и идентификационный номер аналитического метода, включенного посредством ссылки.

Ниже предлагается общий формат приемлемого аналитического метода.

1. Введение. Должно быть предоставлено краткое описание метода, включая его принцип, объем и ограничения. В этом разделе следует описать типы пищевых продуктов, к которым может применяться метод, вещества, которые могут быть обнаружены с помощью метода, и типы веществ, которые могут помешать этому методу.
2. Материалы. За исключением обычных лабораторных принадлежностей, необходимо предоставить подробное описание реагентов (включая классы реагентов и протоколы для подготовки любых реагентов), оборудования, приборов (включая номера моделей), компьютерного программного обеспечения и т. Д. Следует отметить, где могут быть подходящими «аналогичные» или «эквивалентные» материалы или оборудование.
3. Подготовка проб. Должно быть предоставлено полное, четкое и краткое описание приготовления образцов пищевых продуктов, содержащих добавку или другой интересующий аналит, в пошаговом формате.Образцы из пяти различных производственных партий или партий должны быть подготовлены для анализа в трех экземплярах. Холостые и контрольные образцы также следует анализировать в трех экземплярах.

   FDA может запросить образцы добавки для проверки метода, но эти образцы должны предоставляться только по запросу. По запросу FDA предоставит инструкции относительно типов и количества образцов, которые должны быть предоставлены для таких анализов.

4. Стандартные или справочные решения. Стандартные растворы, состоящие из добавки или любого другого представляющего интерес аналита, в пяти различных концентрациях, которые ограничивают ожидаемую концентрацию вещества в пищевом экстракте, полученном в результате подготовки образца, должны быть приготовлены и проанализированы в трех экземплярах.Например, если концентрация добавки в пищевом экстракте составляет 1,0 мкг / мл, следует приготовить стандартные растворы с концентрацией 0,25, 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 мкг / мл. Данные, полученные в результате анализа этих растворов, следует использовать для построения стандартной или калибровочной кривой.
5. Калибровка и настройка оборудования. Должны быть предоставлены инструкции по калибровке оборудования, введению образца и выполнению анализа с пошаговыми подробностями, включая экспериментальную установку и рабочие параметры системы.Следует принять во внимание все меры предосторожности и особые инструкции, необходимые для успешного проведения анализа. Если возможно, должны быть предоставлены методы поиска и устранения неисправностей.
6. Пределы обнаружения и количественного определения. ¹⁰ Предел обнаружения — это самая низкая концентрация аналита, которую аналитический метод может надежно обнаружить. Предпочтительно, чтобы предел обнаружения определялся из трех анализов пяти холостых проб (например, пищевой матрицы без добавленного вещества).Необходимо измерить холостой сигнал (т.е. отклик аналита для холостого образца или ширину базовой линии, близкую к фактическому или ожидаемому пику аналита) и рассчитать средний сигнал и стандартное отклонение для холостого образца. Предел обнаружения составляет три стандартных отклонения выше среднего холостого сигнала. В случаях, когда невозможно определить предел обнаружения с использованием холостых проб, предел обнаружения следует определять по размаху шума, измеренному на базовой линии, близкой к фактическому или ожидаемому сигналу аналита.

   Область для количественного определения аналита должна быть выше предела обнаружения. Предел количественного определения составляет десять стандартных отклонений выше среднего холостого сигнала.

7. Проверка. Обычная процедура проверки состоит из исследований пиков и восстановления. Образцы, используемые для этих исследований, должны быть обогащены известными концентрациями аналита, аналогичными концентрации, которая будет обнаружена в пищевых продуктах, содержащих добавку. Процент извлечения определяется как: {[a — b] / c} x 100%, где «a» — это измеренный уровень аналита, аналитически определенный в обогащенной пробе, «b» — «фоновый» уровень (т.е.е., измеренный уровень, определенный в не обогащенном образце), а «с» — это количество аналита, добавленное к обогащенному образцу.

   Эксперименты по добавлению и восстановлению должны проводиться с использованием образцов, состоящих из пищевых продуктов с добавкой. Не обогащенные («фоновые») образцы должны состоять из пищевого продукта, содержащего добавку. Обогащенные («с добавлением») образцы должны быть идентичны «фоновым» образцам, но обогащены («с добавлением») известным количеством аналита. Как правило, в образцы «добавляются» уровни, составляющие половину, равную и в два раза превышающую типичный уровень использования добавки или концентрацию аналита (или предел обнаружения, если применимо).Диапазон уровней пиков должен быть достаточно широким, чтобы охватить или ограничить общий диапазон уровней использования, а также любые нормативные допуски. Все образцы следует анализировать в трех экземплярах. Результаты экспериментов с добавками должны продемонстрировать восстановление от 80 до 110% для концентраций аналита выше 0,1 мг / кг и от 60 до 110% для концентраций ниже 0,1 мг / кг.

   В некоторых случаях может потребоваться подтвердить идентичность анализируемой добавки независимым аналитическим методом.В таких случаях FDA запросит эту информацию.

8. Точность и статистическая обработка данных. Обсуждение статистической обработки данных выходит за рамки этого документа; поэтому в этом отношении следует обращаться к соответствующим текстам. Тем не менее, петиция должна включать обсуждение статистических методов, используемых для анализа данных, включая специальные методы или другую относящуюся к делу информацию. Обычно на хорошую лабораторную точность указывает относительное стандартное отклонение менее 10% для аналитических значений выше 0.1 мг / кг и менее 20% для аналитических значений менее 0,1 мг / кг. Когда аналитические значения превышают диапазон мг / кг, обычно ожидается, что точность будет лучше 10%.
9. Отчетность данных. Необходимо предоставить сбалансированный аналитический отчет; должны быть включены как благоприятные, так и неблагоприятные результаты. Должны быть включены необработанные данные, достаточные для независимой оценки данных; необработанные данные могут включать копии инструментальных записей, страницы записной книжки, компьютерные распечатки и т. д.Кроме того, должны быть предоставлены расчеты образцов для построения калибровочных кривых и для определения количества аналита в образцах пищевых продуктов на основе необработанных аналитических данных.

г. Оценка потребления

В рамках процесса прошения о регулировании пищевой добавки необходимо оценить потребление добавки и ее побочных продуктов потребителем в результате приема пищи, содержащей эту добавку. Эта оценка, известная как расчетное суточное потребление (EDI), предназначена для представления хронического потребления (т.е., среднее суточное потребление пищевой добавки в течение жизни). EDI обычно рассчитывается для «среднего» потребителя и «высокого» потребителя. Агентство рассматривает «высокого» потребителя как принадлежащего к той подгруппе населения, которая потребляет на регулярной основе большее количество определенной пищи, чем «средний» потребитель. Для целей оценки «высокая» подгруппа потребителей обычно представлена ​​потребителями данного продукта питания с процентилем 90 ^-го .

OFAS рассчитает EDI для пищевой добавки на основе следующей информации, предоставленной заявителем:

1. Конкретные пищевые продукты, в которых должна использоваться добавка.
2. Типичный и максимальный уровни использования добавки в каждом пище.
3. Идентичность субпопуляций, на которые может особенно повлиять использование добавки (например, добавка, которая будет использоваться в детских смесях или низкокалорийных пищевых продуктах).
4. Любое ожидаемое увеличение потребления в результате заявленного использования (-ей), если петиция касается нового использования или повышенного уровня использования пищевой добавки, охватываемой существующими нормативными актами.
5. Любое ожидаемое увеличение потребления в результате заявленного использования, если пищевая добавка также является природным материалом. Должны быть предоставлены данные о концентрации добавки, встречающейся в естественных условиях в продуктах питания, и оценка уровня потребления пищи (продуктов).

Обычно OFAS делает некоторые базовые допущения при расчете оценки потребления пищевой добавки. Эти предположения обычно приводят к консервативной оценке поступления. Во-первых, OFAS предполагает, что добавка используется на максимальном уровне, о котором идет речь.Во-вторых, OFAS предполагает, что добавка используется во всех пищевых продуктах, в состав которых должна входить добавка.

Однако, в зависимости от имеющихся данных и предполагаемого использования пищевой добавки, OFAS может рассмотреть альтернативные подходы к расчету EDI, например, использование типичного уровня использования добавки или учет доли рынка пищевых продуктов, приготовленных с использованием добавка. Если заявитель желает использовать альтернативный подход к расчету EDI, основание для применения этого подхода должно быть полностью описано с подтверждающей документацией в петиции.

Более подробное обсуждение подходов OFAS к оценке потребления потребителями можно найти в другом месте. ¹¹

Хотя OFAS будет определять EDI для пищевой добавки, петиционерам рекомендуется указывать свои собственные расчеты EDI в петиции. Если заявитель решает рассчитать EDI, он должен обратиться к упомянутому выше документу ¹¹ для получения информации о данных о потреблении продуктов питания. Заявитель должен предоставить, как минимум, средний EDI (для представления «среднего» потребителя) и EDI на 90-м процентиле (для представления «высокого» потребителя), предполагая максимальный уровень использования пищевой добавки во всех предназначенных пищевых продуктах. в рецептуру с добавкой.Альтернативные подходы к вычислению EDI также могут быть подходящими. Тем не менее, EDI должен быть основан на разумных сценариях потребления, которые были бы разрешены в соответствии с ходатайствующим нормативным актом; он не должен основываться исключительно на текущих маркетинговых планах заявителя.

В некоторых случаях информация о потреблении и уровне использования пищи, необходимая для оценки потребления, является неадекватной или недоступной. Трудности могут возникнуть при оценке потребления, когда текущие пищевые привычки не могут быть надежно экстраполированы для прогнозирования вероятного потребления нового вещества.В этих случаях могут потребоваться новые подходы к оценке потребления, например, в области пищевых добавок, которые могут стать макрокомпонентами (например, заменителями жира) в рационе. Заявитель может пожелать ознакомиться с другими инструкциями ¹¹ и проконсультироваться с OFAS для согласования подходящего подхода.

IV. Дополнительная информация и требования

Эти рекомендации не касаются требований административной, токсикологической, микробиологической, пищевой, экологической оценки или маркировки, которым должен удовлетворять заявитель.Информацию об этих или других требованиях, а также конкретные запросы относительно петиций о пищевых добавках можно получить, обратившись в Управление безопасности пищевых добавок, 5001 Campus Drive, College Park, MD 20740-3835, или в Руководящих документах по продуктам питания и косметике.

1. Это руководство было подготовлено Отделом рассмотрения петиций Управления по безопасности пищевых добавок, Центр безопасности пищевых продуктов и прикладного питания (CFSAN) Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.

2.Класс пищевых добавок, которые не вписываются точно ни в одну, ни в косвенную категории пищевых добавок, так называемые вторичные прямые пищевые добавки, кодифицированы в 21 CFR Часть 173. Это пищевые добавки, функциональность которых требуется во время производства или обработки. пищевых продуктов, и обычно не предполагается, что они будут присутствовать в конечном продукте; хотя остатки могут переходить в конечный продукт, ожидается, что эти остатки не окажут какого-либо технического воздействия на пищевые продукты. Примеры вторичных прямых добавок включают иммобилизирующие ферменты агенты, ионообменные смолы и другие технологические добавки.Необходимые химические и технологические данные для оценки заявок на вторичные прямые добавки различаются в зависимости от предлагаемого использования добавки. Информацию о предоставлении данных для вторичных прямых добавок можно запросить в Управлении безопасности пищевых добавок, 5001 Campus Drive, College Park, MD 20740-3835.

3. Изделия, используемые в контакте с пищевыми продуктами, и вещества, используемые для их производства, включая технологическое оборудование, являются косвенными пищевыми добавками (веществами, контактирующими с пищевыми продуктами (FCS)), если они или их компоненты непреднамеренно становятся компонентом пищевых продуктов в результате прямого контакта.Косвенные добавки кодифицированы в 21 CFR, части 174-178. Раздел 309 Закона о модернизации Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов 1997 года (FDAMA) внес поправки в раздел 409 Закона, установив уведомление о контакте с пищевыми продуктами (FCN) в качестве основного средства, с помощью которого FDA оценивает пищевые добавки, которые являются FCS. Более подробную информацию о процессе FCN можно найти на следующих веб-сайтах: Подготовка уведомлений о контакте с пищевыми продуктами: Административные и подготовка уведомлений о контакте с пищевыми продуктами и петиций о пищевых добавках для веществ, контактирующих с пищевыми продуктами: Рекомендации по химии.Разработка программы уведомления не исключает подачи косвенного ходатайства о пищевых добавках. Ситуации, в которых петиция о пищевых добавках требуется для FCS, изложены в административном руководстве OFAS по подготовке уведомлений о контакте с пищевыми продуктами, которое можно найти по адресу: Подготовка уведомлений о контакте с пищевыми продуктами: Административные.

4. См. 21 CFR Часть 179.

5. CFR содержит два раздела нормативов веществ, относящихся к GRAS. В первом разделе, 21 CFR Part 182, перечислены вещества, которые широко использовались до поправки 1958 года к Федеральному закону о пищевых продуктах, лекарствах и косметических средствах.Второй раздел, 21 CFR Part 184, содержит те вещества, которые были утверждены Агентством как GRAS с момента президентской директивы 1969 года. Эта Директива требовала от Агентства инициировать проверку безопасности всех ингредиентов, которые были в списке GRAS. , с намерением подтвердить их использование в качестве GRAS, определить, что они подлежат предварительным санкциям, или сделать вывод о том, что они должны регулироваться как пищевые добавки.

С 1997 года FDA внедрило программу уведомления GRAS (Предлагаемое правило: 62 FR 18937), которая является добровольным процессом, который позволяет уведомителю информировать FDA о своем решении, что конкретное использование вещества является GRAS.Программа позволяет уведомителям представлять краткое изложение своей основы для определения GRAS и в то же время дает FDA возможность поднимать вопросы или опасения относительно основы для этого определения. Дополнительную информацию о программе уведомлений GRAS можно найти по адресу: Программа уведомлений GRAS. Агентство разрабатывает окончательное правило для веществ, признанных безопасными (номер в реестре 97N-0103).

6. Руководство по представлению химических и технологических данных о красителях для пищевых продуктов, лекарств или косметики.

7. Руководство по запросу информации и / или записей от FDA через Закон о свободе информации (FOIA) можно найти в Справочнике по запросу информации и записей от FDA.

8. Спецификации служат лишь минимальным критерием для установления того, что вещество, предназначенное для использования в пищевых продуктах, является «пищевым». Чтобы пищевая добавка считалась пищевой, она также должна производиться, упаковываться, храниться и транспортироваться в санитарных условиях, исключающих, например, загрязнение, образование нежелательных продуктов разложения и неправильную маркировку.Производителям, переработчикам, упаковщикам и дистрибьюторам следует установить средства управления или системы для предотвращения таких проблем на протяжении всей их работы. Эти методы в сочетании с соблюдением спецификаций идентичности и чистоты составляют «надлежащую производственную практику» или GMP. Дальнейшее развитие GMP можно найти в Кодексе пищевых химикатов (FCC).

9. Копии FCC можно получить в Фармакопейной конвенции США, 12601 Twinbrook Parkway, Rockville, MD 20852; http: // www.usp.org; 1-800-227-8772.

10. Руководство по сбору данных и оценке качества данных в химии окружающей среды (1980) Anal. Chem. 52: 2242-2249 и (1983) Anal. Chem. 55: 2210-2218.

11. Обсуждение некоторых подходов, которые FDA могло бы использовать для оценки потребления пищевой добавки, можно найти в документе, озаглавленном «Оценка потребления пищевых веществ с пищей».

Добавить комментарии

Вы можете отправить онлайн или письменные комментарии к любому руководству в любое время (см. 21 CFR 10.115 (г) (5))

Если вы не можете отправить комментарии в режиме онлайн, отправьте письменные комментарии по адресу:

Управление картотеки
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов
5630 Fishers Lane, Rm 1061
Rockville, MD 20852

Все письменные комментарии должны быть обозначены номером в реестре этого документа: FDA-2013-S-0610.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

4- (Триметилсилил) морфолин как многофункциональная добавка к электролиту в высоковольтных литий-ионных батареях

Литий-ионные батареи (LIB) широко используются в бытовой электронике.Растущий рынок гибридных и электромобилей требует надежных LIB с более высокой плотностью энергии и более высокой скоростью зарядки. Поскольку увеличение рабочего напряжения может улучшить удельную энергию батарей, разработка материалов для катодов высокого напряжения и анодно-стабильных электролитов, совместимых с этими материалами, стала важной целью текущих исследований. Обычный карбонатный электролит нестабилен выше 4,4 В по сравнению с Li / Li ^+1,2 , поскольку окислительное разложение органического растворителя все чаще происходит при этих высоких потенциалах.Это разложение приводит к образованию электроизоляционных отложений, которые покрывают поверхность катода и увеличивают импеданс, блокируя перенос ионов Li ⁺ . В катоде с делитированием катионы переходных металлов (TM) на поверхности могут восстанавливаться под действием растворителя, и образующиеся ионы в более низком состоянии окисления (в первую очередь, Mn ²⁺ ) экстрагируются в растворитель. ^3,4 Это растворение и последующее осаждение извлеченных ионов TM в межфазную фазу твердого электролита (SEI) на графитовом электроде вызывает более быстрое ухудшение SEI во время старения элемента и ускоряет снижение емкости. ^5–7 Таким образом, для стабилизации высоковольтного элемента необходимо препятствовать окислительному разложению электролита. Однако есть еще один источник катодной коррозии, который возникает не на поверхности, а в объеме электролита.

Типичный аккумуляторный электролит содержит 0,5–1,5 M LiPF ₆ в смеси органических карбонатов (эта концентрация соответствует максимальной ионной проводимости электролита). Основным недостатком этой соли является ее плохая гидролитическая стабильность. ^8,9 Помимо следов воды, присутствующей в промышленных электролитах (в диапазоне ppm), в пористых электродных матрицах также присутствует хемосорбированная вода, которую практически невозможно удалить. ¹⁰ Эта вода вызывает гидролиз LiPF ₆ . В многоступенчатой ​​реакции гексафторфосфат-анионы расходуются, в то время как оксифторфосфаты (частицы PO _x F _y ^z- ) образуются, а фторид и фтористоводородная кислота высвобождаются. Поскольку эта кислота вступает в реакцию с оборотной водой оксидного катода, возникает гидролитический цикл, который постепенно вызывает коррозию электрода. ¹¹ Удаление HF из электролита недостаточно для нарушения этого цикла, так как это только смещает равновесие в сторону более эффективного гидролиза LiPF ₆ . Следовательно, удаление как воды, так и HF имеет важное значение для катодной защиты. Хотя существуют электролиты, содержащие гидролитически стабильные анионы, анион PF ₆ ^— (за счет выделения HF) пассивирует поверхность алюминиевого токосъемника, предотвращая анодное растворение этого материала при высоких потенциалах.Таким образом, хотя гидролиз LiPF ₆ проблематичен с точки зрения катодной защиты, он имеет свои преимущества, и оказалось, что трудно заменить эту соль в батареях.

Среди предложенных на сегодняшний день стратегий смягчения воздействия электролитные добавки считаются наиболее экономичным подходом. Добавки к электролиту представляют собой жертвенные агенты, которые ингибируют паразитарные реакции, вызывающие износ электродов; типичная концентрация таких добавок составляет 1-2 об.%, поэтому они не увеличивают существенно стоимость электролита.Идеальный агент для защиты катода должен (i) реагировать с водой и кислотой (уменьшая катодную коррозию) и (ii) ингибировать электролитное окисление карбонатного растворителя на катоде, находящемся под напряжением. Среди различных соединений, рассмотренных в литературе, дериватизированные амины оказались особенно эффективными. Эти мягкие органические основания могут быть протонированы HF и органическими кислотами; они также образуют стабильные комплексы с PF ₅ , который является промежуточным продуктом гидролиза PF ₆ ^— . Общим структурным мотивом в этих аминах являются триметилсилильные (ТМС) группы, присоединенные к атому азота.Нуклеофилы, такие как гидроксил и фторид, могут расщеплять эту слабую связь N – Si с образованием TMSOH и TMSF соответственно. Эти инертные продукты не влияют на электрохимические характеристики LIB. ^12,13 В литературе описано несколько таких аминов N-TMS, включая гексаметилдисилазан ¹⁴ и гептаметилдисилазан ((TMS) ₂ NR, R = H, Me), ¹⁵ 1- (триметилсилил) имидазол , ¹⁶ 4- (триметилсилокси) -3-пентен-2-он, ¹⁷ и N , N ‘-диэтиламино триметилсилан (TMSNEt ₂ ). ¹⁸

В нашем систематическом обзоре таких аминов N-TMS мы случайно наткнулись на циклическую молекулу, 4- (триметилсилил) морфолин ( TMSML ), которая показала исключительную эффективность в качестве многофункциональной добавки к электролиту в высоковольтных батареях. . Здесь мы сообщаем о наших открытиях и размышляем о том, что делает эту молекулу такой исключительной.

Материалы

4- (Триметилсилил) морфолин ( TMSML ) был приобретен у Sigma Aldrich и использован без дополнительной очистки.Электролит Gen2 (Tomiyama Chemical Industry, Япония) использовался в качестве базового электролита в исследовании. Этот электролит включает 1,2 М LiPF ₆ в смеси этиленкарбоната и этилметилкарбоната в соотношении 3: 7 по массе. Все электроды были предоставлены компанией Argonne’s Cell Analysis, Modeling and Prototyping. Катод NMC532 состоял из 90 мас.% Li _1,03 (Ni _0,5 Mn _0,3 Co _0,2 ) _0,97 O ₂ (TODA), 5,0 мас.% Связующего из поливинилиденфторида (PVdF, Solvay, 5130 ) и 5 ​​мас.% проводящих частиц сажи C45 (Timcal), нанесенных на алюминиевый токосъемник.Плотность загрузки для NMC532 составляла 9,12 мг / см ^-2 . Электрод Gr состоял из 92 мас.% Графита ConocoPhillips A12, 6 мас.% Связующего PVdF (Kureha, 9300) и 2 мас.% Частиц углеродной сажи C45 (Timcal), нанесенных на медный токосъемник. Плотность загрузки составляла 6,03 мг / см ^-2 . Микропористый сепаратор Celgard 2325 использовался в сборке монетных ячеек с общим объемом пор ~ 7 мкм л. Диаметр катода, графитового электрода и сепаратора составлял 14, 15 и 16 мм соответственно.Общий объем добавленного электролита составлял 25 мкм л для каждой ячейки, 5 мкм л под графитовым электродом, 10 мкм л между графитовым электродом и сепаратором и 10 мкм л между катодом и сепаратором. разделитель. Электроды сушили при 130 ° C в вакууме перед использованием, и монетные элементы из нержавеющей стали типа 2032 собирали в сухом аргоне.

Вычисления

Метод теории функционала плотности (DFT) с функционалом B3LYP и базисом 6–31 + G (d, p) из набора Gaussian 09 был использован для оценки энергетики газофазных реакций. ^19,20

Тесты на стабильность электролита

Чтобы установить, что TMSML в электролите может предотвратить гидролиз LiPF ₆ в электролите Gen2, в электролит было добавлено 2 об.% Воды и фтор-19 ядерный магнитный резонанс (ЯМР) спектры реакционной смеси записывали через заданные интервалы времени с использованием спектрометра Bruker Avance III 300 (282,3 МГц, ¹⁹ F). Подготовка образцов для этого испытания проводилась в соответствии с [5]. 21.

Электрохимические измерения

По три ячейки были протестированы на электролит Gen2, содержащий 1 об.% Добавки, и базовый электролит (Gen2).Все электрохимические данные (за исключением теста на потенциостатическую выдержку, обсуждаемого ниже) были собраны с использованием циклических устройств MACCOR при 30 ° C. Гальваностатическое переключение проводилось между 3,0 и 4,4 В с использованием протокола, подробно описанного в другом месте. ²² Вкратце, этот протокол включал пять циклов формирования со скоростью C / 10, за которыми следовала последовательность циклов старения со скоростью C / 3 (всего 119 циклов постоянного тока). Тесты гибридной импульсной характеристики мощности (HPPC) были использованы для оценки удельного импеданса области (ASI) с использованием 10-секундных импульсов 2C.Эти тесты проводились каждые 20 циклов во время старения ячеек. ASI был получен, когда полностью заряженный элемент постепенно разряжался со скоростью C / 3 с шагом 10% литиирования путем сравнения напряжений в начале и в конце разрядного импульса. ASI сильно зависит от лития катода и, следовательно, напряжения ячейки из-за значительного влияния этого литиирования на подвижность ионов Li + в слоистом оксидном материале. Плотность мощности была получена из этих значений ASI и известного напряжения в состоянии покоя (~ 4.08 V) в соответствии с методом, описанным в Ref. 23. Удельная емкость элементов дана на вес литиированного оксидного материала в катоде. Токи даны как C-коэффициенты, со скоростью 1C, соответствующей полной разрядке за 1 час (2,1 мА).

Для количественной оценки эффективности добавок была применена методология показателей качества (FOM) для ячеек Gen2 и ячеек TMSML по энергии и мощности. Этот метод определяет FOM как номер цикла, при котором показатель производительности снижается до 80% от начального значения в базовых ячейках. ²⁴

Характеристика собранных электродов и электролита

Циклический электролит экстрагировали безводным CDCl ₃ , и этот раствор исследовали с помощью спектроскопии ЯМР ¹⁹ F.

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) проводилась с использованием полусферического анализатора энергии Specs PHOIBOS 150 с монохроматическим источником рентгеновского излучения Al K α . Обзорные спектры были измерены с использованием энергии прохождения 40 эВ при разрешении 0.2 эВ на шаг и общее время интегрирования 0,1 с на точку. Спектры на уровне ядра были измерены с использованием энергии прохождения 20 эВ при разрешении 50 мэВ на шаг и общем времени интегрирования 0,5 с на точку. Деконволюцию проводили с использованием программного обеспечения CasaXPS с фоном типа Ширли и формами пиков Гаусса-Лоренца 70-30, за исключением графита sp ² , который был подогнан с использованием асимметричной формы пика. Все пики относятся к пику графита при 284,0 эВ.

Для анализа растворения и осаждения ТМ в графитовом электроде матрицу электрода соскребали с медного токоприемника, взвешивали, промывали диметилкарбонатом и водой, переносили в кварцевый стакан и зажигали в печи при 700 ° C. в течение 12 ч для сжигания органических материалов и углерода. Золу кипятили в смеси азотной и соляной кислот при 220 ° C в течение 1 ч, полученные растворы разбавляли водой. Образцы анализировали с использованием масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) для определения концентраций TM относительно веса графитового электрода.Измерения проводились с использованием масс-спектрометра PerkinElmer NexION 2000 ICP, откалиброванного по прослеживаемым стандартам NIST.

Реакции TMSML в объеме электролита

Чтобы пролить свет на реакционную способность TMSML , мы выполнили DFT-расчеты для оценки энтальпий реакций TMSML с HF или H ₂ O в газовой фазе. Как видно на рис. 1, расчетная теплота реакции составляет -28,9 ккал-моль ^-1 и -15,3 ккал-моль ^-1 , соответственно, что свидетельствует о сильно экзэргонической диссоциации N-Si.Эти энтальпии реакции были самыми высокими среди исследованных нами соединений N-TMS (в основном, из-за высвобождения структурной деформации в замещенном морфолиновом кольце после расщепления N-Si), и это свойство может быть фактором, способствующим исключительной производительности TMSML , как описано ниже.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 1. Расчетные энтальпии газофазных реакций гидролиза и ацидолиза TMSML .

Загрузить рисунок:

Чтобы проверить, ингибирует ли TMSML гидролиз LiPF ₆ , мы намеренно загрузили в Gen2 2 об.% Воды. Как показано на рис. 2а, легированный водой электролит становится мутным, а стеклянный флакон травится высвободившимся HF, что указывает на гидролиз LiPF ₆ и образование коррозионной кислоты HF, реагирующей со стеклом. Напротив, легированный водой электролит, содержащий 0,2 об.% TMSML , остается прозрачным в течение четырех недель.Отсутствие продуктов гидролиза в спектрах ЯМР ¹⁹ F, зарегистрированных после одних суток гидролиза, позволяет предположить, что TMSML полностью подавляет разложение LiPF ₆ . В спектрах ЯМР ¹⁹ F электролита Gen2 имеется заметный дублет при -74,8 м.д. ( J _P-F = 705,8 Гц) от интактного аниона PF ₆ ^—. В присутствии воды HF (-191,3 ppm), PFO ₃ ^2- (-77.4 ppm, J _PF = 920,0 Гц) и PO ₂ F ₂ ^— ( δ = -85,7 ppm, J _PF = 959,8 Гц). после гидролиза. Эти пики не наблюдаются в спектрах ЯМР ¹⁹ F растворов TMSML (нижние спектры рис. 2б). Таким образом, несмотря на присутствие воды в большом молярном избытке, TMSML полностью предотвратил гидролиз LiPF ₆ .Наши эксперименты показывают, что это все еще верно при 60 ° C, поэтому основная химическая функция добавки не зависит от температуры.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 2. (a) Фотографии флаконов из боросиликатного стекла, содержащих электролит Gen2, содержащий 2 об.% Воды, с 0,2 об.% И без них TMSML . Флаконы хранили в течение одной ( слева, ) и четырех недель ( справа, ) при 25 ° C.По мере разложения LiPF ₆ выделяющийся HF травит стекло, что приводит к образованию нерастворимых продуктов. (b) Спектры ЯМР ¹⁹ F этих растворов после однодневного хранения. Оксифторфосфат-анионы (продукты гидролиза PF ₆ ^— ) не наблюдаются в присутствии TMSML.

Загрузить рисунок:

Электрохимические характеристики

Для циклических испытаний был подготовлен электролит, содержащий 1 об.% TMSML (они называются элементами TMSML ).Мы также протестировали клетки, содержащие всего 0,2 об.% TMSML ; Производительность ячеек 1 об.% была наилучшей (обратите внимание, что эта оптимальная концентрация может отличаться при повышенных температурах). Перед сборкой клеток с помощью спектроскопии ЯМР ¹⁹ F было установлено, что 1 об.% TMSML предотвращает гидролиз LiPF ₆ (рис. S1 доступен в Интернете по адресу stacks.iop.org/JES/167/070533/mmedia) как в описанных выше экспериментах.

Результаты велосипедного теста показаны на рис.3, а наиболее важные показатели производительности приведены в таблице I. Как видно на рис. 3a и в таблице I, элементы TMSML имеют немного более высокую разрядную емкость, чем базовые элементы после первого цикла, 180,0 мАч г ^-1. против 179,7 мАч и ⁻¹ соответственно. Ячейки TMSML также имеют значительно большую емкость заряда, чем эти базовые ячейки после первого цикла зарядки (Таблица I). Последнее может быть связано с окислением электролита (которое дает протоны), сопровождаемым сопутствующим интеркалированием ионов Li ⁺ из электролита в катод для поддержания баланса заряда в электролите. ²⁵ Чтобы получить более глубокое представление, были получены профили дифференциальной емкости (d Q / d V ) ячеек NMC532 // Gr в первом цикле зарядки (см. Рис. 3b). На этих профилях виден пик при 3,0 В, связанный с восстановлением этиленкарбоната. В ячейках TMSML этот пик сдвинулся к немного более низкому потенциалу, и появился новый пик при 1,9 В. Этот пик предполагает, что TMSML восстанавливается и разлагается при более высоком потенциале, чем растворитель, и в результате происходит модификация поверхности облегчает восстановление растворителя.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 3. (a) Удельная разрядная емкость для ячеек NMC532 // Gr, содержащих 1 об.% TMSML добавки и базовый электролит ( черная линия ), полученные для гальваностатического цикла со скоростью C / 3 . Разрывы на графиках соответствуют тестам HPPC, выполняемым каждый 20-й цикл, из-за изменения скорости (1 C и C / 10) после каждой последовательности HPPC.Кулоновская эффективность для этих ячеек показана справа светлыми кружками соответствующего цвета. (b) Профили дифференциального заряда (d Q / d В ) в зависимости от напряжения элемента для первого полупериода заряда тех же элементов. Обратите внимание на сдвиг пика 3 В влево в присутствии TMSML .

Загрузить рисунок:

Таблица I. Метрики электрохимической производительности для базовых клеток и клеток TMSML .

Средние значения и стандартные отклонения приведены для трех ячеек. Удельная емкость нормирована на вес литиированного оксидного материала в катоде. ^a) циклов формирования при скорости C / 10; ^b) ASI, определенное с использованием 10-секундных разрядных импульсов 2C, приложенных при 3,75 В; ^c) Прогнозируемое количество циклов, соответствующее 20% потере показателя по сравнению с первым циклом базовой ячейки при идентичных условиях цикла.

Сравнивая первый цикл, элементы TMSML показывают большую потерю разрядной емкости, чем ячейки базового уровня, 21,3% против 15,7%. Кроме того, как видно на фиг. 3a, в течение первых 30 циклов кулоновская эффективность клеток TMSML ниже, чем у базовых клеток.Мы пришли к выводу, что TMSML конкурирует с восстановлением растворителем, что приводит к модификации SEI. Последнее может объяснить более низкую кулоновскую эффективность в течение первых 30 циклов. При последующем циклировании по мере того, как базовые клетки постепенно ухудшаются, клетки TMSML демонстрируют на более высокую, кулоновскую эффективность и лучшее сохранение емкости, чем базовые клетки. FOM, приведенные в таблице I, определяются как номера циклов, при которых показатель производительности снижается до 80% от своего начального значения в базовых ячейках.Из этих FOM ясно, что ячейки TMSML уверенно превосходят базовые ячейки в сохранении плотности энергии и мощности.

Как упоминалось во введении, сопротивление элемента имеет тенденцию к увеличению во время старения высоковольтных LIB из-за продолжающейся модификации поверхности катода. ²⁶ На рисунке 4 показано увеличение удельного импеданса площади (ASI) во время старения, в то время как средние значения импеданса 7-го и 99-го циклов приведены в таблице I. более медленный транспорт ионов Li ⁺ через катод вблизи экстремумов области литирования.Мы отмечаем, что начальный ASI в клетках TMSML был ниже, чем в базовых клетках, что предполагает модификацию поверхности катода в начальных циклах; такое поведение не наблюдалось для других добавок N-TMS. После 99-го цикла ASI в клетках TMSML оставался значительно ниже по сравнению с базовыми клетками, что привело к более низкому увеличению импеданса (см. Таблицу I).

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4. Удельный импеданс площади (ASI) для TMSML и базовых ячеек в конце 10-секундного разрядного импульса 2 С. Кривые на графике соответствуют 7, 30, 53, 76 и 99 циклам ( снизу вверх ) соответственно. Разные напряжения соответствуют 10% приросту катодного литирования.

Загрузить рисунок:

Для полноты картины мы также провели эксперимент с потенциостатической выдержкой при температуре 25 ^o ° C для оценки качества пленок TMSML .В этом эксперименте на катоде поддерживается постоянный потенциал 4,5 В, который достаточно высок, чтобы вызвать окисление электролита, в то время как паразитный ток, возникающий в результате этого окисления, постоянно наблюдается. Меньший ток указывает на лучшую пассивацию поверхности катода. Результаты этого теста показаны на рис. 5. Через 60 часов ячейка TMSML показывает более низкий ток окисления, чем базовая ячейка, что свидетельствует об улучшенном качестве пленки.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 5. Спад паразитных токов в элементах NMC532 // Gr, наблюдаемый во время потенциостатического удержания при 4,5 В при 25 ^o C. Токи обусловлены медленным электролитным окислением растворителя катодом, что позволяет количественно оценить степень катодной защиты. за счет образования защитных пленок. Обратите внимание на более низкий ток в ячейках TMSML через 10–60 часов.

Загрузить рисунок:

Посмертный анализ

Более низкий рост импеданса объясняется ингибированием электрохимического разрушения растворителей на катоде под напряжением.Репрезентативные рентгеновские фотоэлектронные спектры состаренного катода в областях C 1s, O 1s, N 1s, F 1s и P 2p представлены на фиг. 6, панели от A до E, соответственно. Для исходного катода NMC532 спектры C 1s показывают три пика при 284, 286 и 290,5 эВ, соответствующих связям C – C от аморфного углерода, связям C – O от разложившегося растворителя и связям C – F от фторполимерного связующего. , соответственно. Спектры O 1s показывают два пика при 529 и 531,5 эВ от оксида. Для состаренного катода максимальные значения составляют 284, 286, 290.5 и 529 эВ ослабевают, что свидетельствует об образовании тонких отложений, маскирующих поверхность оксида. Эта маскировка более выражена в ячейке TMSML , что указывает на лучшую пассивацию поверхности оксида. Кроме того, новый пик от связи C – N в TMSML наблюдается при 287 эВ. ²⁷ В области N 1s (панель c) экспонированный катод TMSML показывает два дополнительных пика при 400 эВ (от связей C – N или Si – N) и 402 эВ, которые могут быть от N – O Связи в TMSML окисляются на поверхности катода (см. механистический раздел ниже). ^27,28

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 6. Рентгеновские фотоэлектронные спектры исходных и состаренных катодов NMC532 с добавкой 1 об.% И без нее TMSML после 119 циклов. Области (a) C 1 s, (b) O 1 s, (c) N 1 s, (d) F 1 s и (e) P 2p показаны рядом. См. Легенду о цветовой кодировке следов.

Загрузить рисунок:

В области F 1s исходного (панель D) только связи C – F от фторполимера наблюдаются при 688 эВ.Два дополнительных пика фтора становятся видимыми в старых базовых клетках. Пик при 687,5 эВ от частиц Li _x PO _y F _z и / или Li _x PF _y , а пик при 684,5 эВ от LiF. ²⁹ Наличие LiF предполагает окислительное разложение электролита (поскольку гидролиз LiPF ₆ по нашим данным можно исключить). В ячейках TMSML наблюдается только первый пик, что указывает на незначительное образование LiF в результате разложения электролита.Последний вывод согласуется со спектрами P 2p, показанными на фиг. 6e, что указывает на больший выход видов Li _x PO _y F _z в исходных клетках по сравнению с клетками TMSML . ¹⁸ Кислород в этих разновидностях происходит из оксида или растворителя, поэтому более низкий выход указывает на более стабильную межфазную поверхность. Из этих данных XPS мы видим, что TMSML присутствует на поверхности катода, препятствуя окислительному разложению электролита на электроде под напряжением, и это рационализирует наши измерения ASI.

Как упоминалось во введении, кислотная коррозия (которая включает HF и кислоты, образующиеся при разложении электролита) может вызвать растворение TM из решетки оксида. На рис. 7 показаны массовые доли ионов ТМ в графитовом электроде, собранные из старых ячеек. При добавлении TMSML наблюдается снижение потерь марганца с катода на 20%, что согласуется с улучшенным долгосрочным сохранением емкости в ячейках TMSML .

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 7. Осаждение ионов переходного металла в графитовом электроде после 119 циклов для TMSML и базовых ячеек.

Загрузить рисунок:

На рис. S2 показан спектр ЯМР ¹⁹ F электролита, извлеченного из той же устаревшей ячейки, как описано в экспериментальной части. Выдающийся пик при -73,0 ppm ( J _P-F = 705,8 Гц) соответствует неповрежденному PF ₆ ^—, а меньший пик при -84.7 ppm ( J _P-F = 931,6 Гц) из PO ₂ F ₂ ^—. Последний продукт не наблюдается в клетках TMSML , что еще раз указывает на подавление гидролиза LiPF ₆ в клетке.

Почему именно TMSML?

Возникает резонный вопрос: что делает амины N-TMS в целом и TMSML в частности такими эффективными, как добавка? Как мы наблюдали выше, гидролизу и ацидолизу TMSML , которые являются реакциями нуклеофильного замещения, в значительной степени способствует релаксация напряжения в морфолиновом кольце после диссоциации слабой связи N – Si.Однако это не оправдывает роль TMSML в стабилизации электролита и модификации поверхности катода, что очевидно из наших данных.

Напоминаем, что все амины> N-TMS имеют низкие потенциалы окисления, что позволяет им легко окисляться вблизи возбужденного катода с образованием соответствующих катион-радикалов (частицы> N ⁺ -TMS). В основном такие катион-радикалы устраняют протон из положения α в своих алифатических плечах, образуя вторичные радикалы> NC H-.Однако на поверхности катода возможна иная реакция. Окисление растворителя осуществляется группами TM-OH, которые встречаются парами, поскольку эти группы возникают в результате гидролиза мостиков TM-O-TM во время синтеза частиц оксида. При зарядке эти группы образуют немостиковые центры оборванных связей кислорода (TM-O ) и устраняют протон. Этот высокоокисляющий компонент TM-O отводит водород из растворителя, инициируя разложение растворителя и восстанавливая группу TM-OH для другого каталитического цикла (рис.8, панели а-в). То же самое происходит, когда электрон переносится от TMSML к центру TM-O , но в этом случае образующийся катион-радикал> N ⁺ -TMS может диссоциировать на имидильный радикал (> N ) и SiMe ₃ ⁺ катион. ³⁰ В действительности, эта диссоциация будет сопряжена с образованием связи N – O, т. Е. Это еще одно нуклеофильное замещение, которое приводит к образованию частиц TM-O-TMS и TM ← O –N <на поверхности катода, как предполагается. по рассмотренным выше спектрам N 1s.Первая разновидность - это ТМ-ОН-дефект, закрытый ТМС, тогда как вторая - связанный с ТМ-ионами нитроксидный радикал. Эту реакцию также можно представить, как показано на фиг. 8d: группа TM-OH расщепляет связь N-TMS аналогично фиг. 1, и последующее окисление / депротонирование амина дает связанный радикал. Такие радикалы могут быть довольно стабильными в циклической форме, а нитроксидный радикал может быть дополнительно окислен с образованием еще более стабильных частиц TM ← O = N ⁺ <. Эти реакции постоянно ингибируют центры TM-OH, предотвращая электрокатализ окисления растворителя.Последнее все еще может происходить, но с меньшей эффективностью, пока катодный потенциал не увеличится еще больше.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 8. Панели с A по C показывают оборванные центры связей TM – OH на поверхности делитированного оксида. Заряд этих групп вызывает их депротонирование с образованием реактивных радикалов TM-O , которые отрывают атомы водорода от органических молекул в электролите, инициируя окисление растворителя (SH) и рециклируя электрокаталитические группы TM-OH.(D) Разрыв слабой связи N – TMS в TMSML поверхностными группами TM-OH дает молекулу> NH и покрывает ион металла группой TM-O-TMS. Последующее окисление этих> молекул NH вызывает их депротонирование и образование центра TM ← O -N <, который можно рассматривать как связанный нитроксильный радикал. Две реакции, вероятно, будут согласованными и могут протекать в обратном порядке. Нитроксидный радикал может быть дополнительно окислен до стабильного катиона O = N ⁺ <.

Загрузить рисунок:

Таким образом, мы предполагаем, что эффективность TMSML проистекает из слабости связи N – Si с нуклеофильным замещением, которое прослеживается по влиянию морфолинового кольца на энергетику реакции. Это свойство делает нейтральную молекулу особенно уязвимой для гидролиза и ацидолиза (которые дают инертные продукты TMS), тем самым защищая LiPF ₆ в электролите.Та же самая склонность делает заряженную молекулу уязвимой для отщепления катионов с образованием молекулярных фрагментов, которые закрывают электрокаталитически активные центры TM-OH.

Здесь мы показываем, что 4- (триметилсилил) морфолин ( TMSML ) полностью подавляет гидролиз LiPF ₆ в ячейках NMC532 // Gr, содержащих электролит Gen2, когда эта ячейка работает при 3–4,4 В. После 119 циклов , ячейки, содержащие 1 об.% добавки, имеют сопоставимую кулоновскую эффективность, большую сохраняемость емкости и меньший рост импеданса, чем ячейки базового уровня.Характеристики поверхности собранных электродов указывают на более низкий выход продуктов разложения электролита и менее эффективное растворение переходных металлов, предполагая, что добавка ингибирует окисление растворителя на поверхности катода под напряжением. Мы прослеживаем обе функции TMSML (как ингибитор гидролиза LiPF ₆ и модификатор катода) до благоприятной энергетики для нуклеофильного замещения из-за особой уязвимости связи N – Si в молекуле.Учитывая его превосходные характеристики и простоту синтеза, мы считаем, что TMSML может быть многообещающей многофункциональной добавкой к электролиту для высоковольтных LIB.

Поддержка со стороны Управления автомобильных технологий (VTO), Дэвид Хауэлл (менеджер), отдел исследований и разработок аккумуляторов, Питер Фаги (менеджер по технологиям), Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США. Электроды и электролиты, использованные в этой статье, получены от компании Argonne’s Cell Analysis, Modeling and Prototyping ⁸ Facility.Представленная рукопись была создана UChicago Argonne, LLC, оператором Аргоннской национальной лаборатории («Аргонн»). Аргонн, лаборатория Управления науки Министерства энергетики США, работает в соответствии с Контрактом № DE-AC02-06Ch21357.

Присадки к смазочным материалам — Практическое руководство

Специалисты в области смазывания часто хорошо знакомы с вязкостью базового масла своих смазочных материалов. В конце концов, вязкость — самое важное свойство базового масла.

Устанавливаются базовые уровни для поступающих масел, а состояние смазочного материала контролируется только на основании вязкости. Однако смазочные материалы — это не только вязкость. Крайне важно понимать роль присадок и их функции в смазочном материале.

Смазочные добавки представляют собой органические или неорганические соединения, растворенные или взвешенные в виде твердых частиц в масле. Обычно они составляют от 0,1 до 30 процентов объема масла, в зависимости от машины.

Добавки выполняют три основные роли:

• Улучшить свойства существующих базовых масел с помощью антиоксидантов, ингибиторов коррозии, пеногасителей и деэмульгаторов.

• Подавляет нежелательные свойства базового масла с помощью присадок, понижающих температуру застывания, и присадок, улучшающих индекс вязкости (VI).

• Придает новые свойства базовым маслам с помощью противозадирных присадок, детергентов, дезактиваторов металлов и добавок для повышения клейкости.

Полярные добавки

Аддитивная полярность определяется как естественное направленное притяжение молекул присадки к другим полярным материалам, контактирующим с маслом.Проще говоря, это все, что вода растворяет или растворяется в воде.

Губка, металлическая поверхность, грязь, вода и древесная масса полярны. Неполярные вещи включают воск, тефлон, минеральную основу, утиную спину и водоотталкивающие средства.

Важно отметить, что добавки тоже жертвенные. Как только они ушли, они ушли. Подумайте об окружающей среде, в которой вы работаете, о продуктах, которые вы производите, и о типах загрязняющих веществ

которые ежедневно окружают вас.Если вы допускаете попадание в вашу систему загрязняющих веществ, которые привлекают добавки, таких как грязь, диоксид кремния и вода, добавки будут цепляться за загрязняющие вещества и оседать на дно или будут отфильтрованы и истощат ваш пакет присадок.

Полярные механизмы

Есть несколько полярных механизмов, таких как обволакивание частиц, эмульгирование воды и смачивание металла, которые заслуживают обсуждения.

Обволакивание частиц означает, что добавка будет прилипать к поверхности частицы и обволакивать ее.Эти добавки являются дезактиваторами металлов, детергентами и диспергаторами. Они используются для пептизации (диспергирования) частиц сажи с целью предотвращения агломерации, осаждения и отложений, особенно при низких и умеренных температурах.

Обычно вы видите это в движке. Это хороший повод для ремонта и устранения любых проблем, как только они будут обнаружены с помощью соответствующего тестового листа для анализа масла.

Эмульгирование воды происходит, когда полярный напор добавки цепляется за микрокапельку влаги.Эти типы добавок являются эмульгаторами. Учтите это в следующий раз, когда увидите воду в резервуаре.

Хотя важно удалить воду, определить, где вода попала в систему, и отремонтировать ее, используя подход к устранению первопричины, вы также должны помнить, что был поврежден пакет присадок. С точки зрения смазки это называется истощением присадок. Правильный отчет об анализе масла может определить состояние присадок, оставшихся в смазке.

Смачивание металла — это когда добавки закрепляются на металлических поверхностях, что они и должны делать. Они крепятся к внутренней части корпуса шестерни, зубьев шестерен, подшипников, валов и т. Д.

Эту функцию выполняют ингибиторы ржавчины, противоизносные (AW) и противозадирные присадки, маслянистые агенты и ингибиторы коррозии.

Добавки AW работают специально для защиты металлических поверхностей в граничных условиях. Они образуют пластичную, похожую на золу пленку при температуре контакта от умеренной до высокой (от 150 до 230 градусов по Фаренгейту).

В граничных условиях вместо материала поверхности срезается пленка AW.

Одной из распространенных противоизносных присадок является диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP). Это снижает риск контакта металла с металлом, который может привести к повышенному нагреву, окислению и отрицательно сказаться на прочности пленки.

Вне зависимости от того, улучшают ли они, подавляют или придают новые свойства базовому маслу, присадки играют важную роль в смазке оборудования. Помните, что когда присадки закончились, их уже нет, поэтому не забудьте проверить свой пакет присадок.

Типы присадок к смазочным материалам

Существует много типов химических добавок, смешанных с базовыми маслами для улучшения свойств базового масла, подавления некоторых нежелательных свойств базового масла и, возможно, для придания некоторых новых свойств.

Добавки обычно составляют от 0,1 до 30 процентов готового смазочного масла, в зависимости от целевого применения смазочного материала.

Присадки к смазочным материалам — это дорогостоящие химические вещества, и создание правильной смеси или рецептуры присадок — очень сложная наука. Выбор присадок отличает турбинное (R&O) масло от гидравлического, трансмиссионного и моторного масла.

Доступно множество присадок к смазочным материалам, и они выбираются для использования в зависимости от их способности выполнять предполагаемую функцию.Их также выбирают из-за их способности легко смешиваться с выбранными базовыми маслами, чтобы они были совместимы с другими присадками в составе и были экономичными.

Некоторые присадки выполняют свою функцию в масле (например, антиоксиданты), в то время как другие действуют на поверхности металла (например, противоизносные присадки и ингибиторы ржавчины).

Обычные присадки к смазочным материалам

К ним относятся следующие общие типы добавок:

Антиоксиданты

Окисление — это общее воздействие кислорода воздуха на самые слабые компоненты базового масла.Это происходит при любых температурах все время, но ускоряется при более высоких температурах и в присутствии воды, металлов износа и других загрязняющих веществ.

В конечном итоге это вызывает образование кислот (которые вызывают коррозию) и шлама (что приводит к образованию отложений на поверхности и увеличению вязкости). Ингибиторы окисления, как их еще называют, используются для продления срока службы масла.

Это жертвенные присадки, которые расходуются при выполнении своей обязанности по задержке начала окисления, тем самым защищая базовое масло.Они присутствуют практически в каждом смазочном масле и консистентной смазке.

Ингибиторы ржавления и коррозии

Эти добавки уменьшают или устраняют внутреннюю ржавчину и коррозию, нейтрализуя кислоты и создавая химический защитный барьер, отталкивающий влагу от металлических поверхностей.

Некоторые из этих ингибиторов специфичны для защиты определенных металлов. Следовательно, масло может содержать несколько ингибиторов коррозии. Опять же, они распространены почти во всех маслах и смазках.Деактиваторы металлов — еще одна форма ингибиторов коррозии.

Улучшители индекса вязкости

Улучшители индекса вязкости — это очень крупные полимерные присадки, которые частично предотвращают разжижение масла (потерю вязкости) при повышении температуры. Эти присадки широко используются при смешивании всесезонных моторных масел, таких как SAE 5W-30 или SAE 15W-40.

Они также отвечают за лучший поток масла при низких температурах, что приводит к снижению износа и улучшенной экономии топлива.Кроме того, присадки, улучшающие индекс вязкости, используются для получения гидравлических и трансмиссионных масел с высоким индексом вязкости, улучшающих запуск и смазку при низких температурах.

Чтобы наглядно представить, как действует присадка, улучшающая ИВ, представьте себе улучшитель ИВ как осьминога или спиральную пружину, которая остается свернутой в шарик при низких температурах и очень мало влияет на вязкость масла.

Затем, когда температура повышается, присадка (или осьминог) расширяет или удлиняет свои плечи (делая его больше) и предотвращает слишком сильное разжижение масла при высоких температурах.

У улучшителей VI действительно есть пара отрицательных особенностей. Добавки представляют собой крупногабаритные (высокомолекулярные) полимеры, что делает их восприимчивыми к измельчению или разрезанию на мелкие части компонентами машин (усилия сдвига). Как известно, шестерни плохо относятся к присадкам, улучшающим ИВ.

Постоянный сдвиг присадки, улучшающей ИВ, может вызвать значительные потери вязкости, которые можно обнаружить с помощью анализа масла. Вторая форма потери вязкости возникает из-за высоких сил сдвига в зоне нагрузки фрикционных поверхностей (например,г., в опорных подшипниках).

Считается, что добавка, улучшающая ИВ, теряет свою форму или однородную ориентацию и, следовательно, теряет часть своей загущающей способности.

Вязкость масла временно падает в зоне нагрузки, а затем возвращается к своей нормальной вязкости после того, как масло покидает зону нагрузки. Эта характеристика фактически помогает снизить расход топлива.

Существует несколько различных типов присадок, улучшающих ИВ (распространены олефиновые сополимеры).Высококачественные улучшители ИВ менее подвержены постоянным потерям при сдвиге, чем недорогие некачественные улучшители ИВ.

Противоизносные (AW) средства

Эти присадки обычно используются для защиты деталей машин от износа и потери металла в условиях граничной смазки. Это полярные добавки, которые прикрепляются к фрикционным металлическим поверхностям.

Они химически реагируют с металлическими поверхностями при контакте металла с металлом в условиях смешанной и граничной смазки.

Они активируются теплом контакта, образуя пленку, которая минимизирует износ. Они также помогают защитить базовое масло от окисления, а металл — от коррозионных кислот.

Эти присадки «расходуются», выполняя свою функцию, после чего увеличивается адгезионный износ. Обычно это соединения фосфора, наиболее распространенным из которых является диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP).

Существуют различные версии ZDDP — некоторые предназначены для гидравлических систем, а другие — для более высоких температур, встречающихся в моторных маслах.ZDDP также обладает некоторыми антиоксидантными и ингибирующими коррозию свойствами. Кроме того, для защиты от износа используются другие типы химикатов на основе фосфора (например, TCP).

Противозадирные присадки

Эти присадки более химически агрессивны, чем присадки AW. Они вступают в химическую реакцию с металлическими (железными) поверхностями, образуя жертвенную поверхностную пленку, которая предотвращает сварку и заедание противоположных неровностей, вызванных контактом металла с металлом (адгезионный износ).

Они активируются при высоких нагрузках и возникающих высоких температурах контакта. Обычно они используются в трансмиссионных маслах и придают этим маслам уникальный сильный запах серы. Эти добавки обычно содержат соединения серы и фосфора (а иногда и соединения бора).

Они могут вызывать коррозию желтых металлов, особенно при более высоких температурах, и поэтому не должны использоваться в червячных передачах и аналогичных устройствах, где используются металлы на основе меди.Существуют некоторые противозадирные присадки на основе хлора, но они используются редко из-за коррозии.

Противоизносные присадки и противозадирные присадки образуют большую группу химических добавок, которые выполняют свою функцию защиты металлических поверхностей во время граничной смазки, образуя защитную пленку или барьер на изнашиваемых поверхностях.

Пока между металлическими поверхностями сохраняется гидродинамическая или эластогидродинамическая масляная пленка, граничная смазка не происходит, и эти присадки граничной смазки не требуются для выполнения своей функции.

Когда масляная пленка действительно разрушается и возникает контакт с шероховатостями при высоких нагрузках или высоких температурах, эти пограничные смазочные добавки защищают изнашиваемые поверхности.

Моющие средства

Моющие средства выполняют две функции. Они помогают сохранять детали из горячего металла свободными от отложений (чистыми) и нейтрализуют кислоты, образующиеся в масле. Моющие средства в основном используются в моторных маслах и имеют щелочную или щелочную природу.

Они составляют основу резервной щелочности моторных масел, которая обозначается как базовое число (BN).Обычно это материалы химического состава кальция и магния. Моющие средства на основе бария использовались в прошлом, но сейчас используются редко.

Поскольку эти соединения металлов оставляют отложения золы при сжигании масла, они могут вызывать образование нежелательных остатков при высоких температурах. Из-за проблемы золы многие производители оригинального оборудования рекомендуют малозольные масла для оборудования, работающего при высоких температурах. Моющая добавка обычно используется вместе с диспергирующей добавкой.

Диспергаторы

Диспергаторы в основном содержатся в моторном масле вместе с моющими средствами, которые помогают поддерживать двигатель в чистоте и без отложений.Основная функция диспергаторов заключается в том, чтобы частицы сажи дизельного двигателя оставались мелкодисперсными или взвешенными в масле (размером менее 1 микрона).

Цель состоит в том, чтобы удерживать загрязнитель во взвешенном состоянии и не позволять ему скапливаться в масле, чтобы свести к минимуму повреждение и можно было бы вынести из двигателя во время замены масла. Диспергаторы обычно бывают органическими и беззольными. По существу, их нелегко обнаружить с помощью обычного анализа масла.

Комбинация моющих / диспергирующих добавок позволяет нейтрализовать большее количество кислотных соединений, а большему количеству загрязняющих частиц оставаться во взвешенном состоянии.Поскольку эти присадки выполняют свои функции по нейтрализации кислот и суспендированию загрязняющих веществ, они в конечном итоге превысят свою способность, что потребует замены масла.

Пеногасители

Химические вещества в этой группе присадок обладают низким межфазным натяжением, что ослабляет стенки масляных пузырьков и позволяет пузырькам пены более легко лопаться. Они косвенно влияют на окисление, уменьшая контакт воздуха с маслом.

Некоторые из этих присадок представляют собой нерастворимые в масле силиконовые материалы, которые не растворяются, а тонко диспергируются в смазочном масле.Обычно требуются очень низкие концентрации. Если добавить слишком много противопенной добавки, это может иметь обратный эффект и способствовать дальнейшему пенообразованию и улавливанию воздуха.

Модификаторы трения

Модификаторы трения обычно используются в моторных маслах и жидкостях для автоматических трансмиссий для изменения трения между двигателем и компонентами трансмиссии. В двигателях упор делается на снижение трения для повышения экономии топлива.

В трансмиссиях основное внимание уделяется улучшению сцепления материалов сцепления.Модификаторы трения можно рассматривать как противоизносные присадки для более низких нагрузок, которые не активируются при температурах контакта.

Депрессанты точки застывания

Температура застывания масла — это примерно самая низкая температура, при которой масло остается жидким. Кристаллы воска, образующиеся в парафиновых минеральных маслах, кристаллизуются (становятся твердыми) при низких температурах. Твердые кристаллы образуют решетку, которая препятствует течению оставшейся жидкой нефти.

Присадки этой группы уменьшают размер кристаллов парафина в масле и их взаимодействие друг с другом, позволяя маслу продолжать течь при низких температурах.

Деэмульгаторы

Добавки деэмульгатора предотвращают образование стабильной водно-масляной смеси или эмульсии за счет изменения межфазного натяжения масла, так что вода сливается и легче отделяется от масла. Это важная характеристика для смазочных материалов, подверженных воздействию пара или воды, так что свободная вода может осаждаться и легко сливаться в резервуар.

Эмульгаторы

Эмульгаторы используются в жидкостях для металлообработки на водно-масляной основе и огнестойких жидкостях для создания стабильной водно-масляной эмульсии.Эмульгаторную добавку можно рассматривать как клей, связывающий масло и воду вместе, потому что обычно они хотели бы отделиться друг от друга из-за межфазного натяжения и различий в удельном весе.

Биоциды

Биоциды часто добавляют в смазки на водной основе, чтобы контролировать рост бактерий.

Добавки для повышения клейкости

Добавки для повышения клейкости представляют собой волокнистые материалы, используемые в некоторых маслах и консистентных смазках для предотвращения отбрасывания смазки с поверхности металла во время вращательного движения.

Чтобы быть приемлемыми как для блендеров, так и для конечных пользователей, добавки должны быть пригодны для использования в обычном смесительном оборудовании, стабильны при хранении, не иметь неприятного запаха и быть нетоксичными по нормальным промышленным стандартам.

Поскольку многие из них представляют собой высоковязкие материалы, они обычно продаются разработчикам масел в виде концентрированных растворов в носителе базового масла.

Несколько ключевых моментов о добавках:
Больше добавок не всегда лучше. Старая поговорка: «Если немного чего-то хорошо, то больше того же лучше» не всегда соответствует действительности при использовании присадок к маслу.

По мере того, как в масло добавляется больше присадок, иногда пользы больше не получается, а иногда эксплуатационные характеристики фактически ухудшаются. В других случаях характеристики присадки не улучшаются, но увеличивается срок службы.

Увеличение процентного содержания определенной присадки может улучшить одно свойство масла и в то же время ухудшить другое.Когда указанные концентрации присадок становятся несбалансированными, это может повлиять на общее качество масла.

Некоторые добавки конкурируют друг с другом за одно и то же место на металлической поверхности. Если к маслу добавить высокую концентрацию противоизносного агента, ингибитор коррозии может стать менее эффективным. В результате может увеличиться количество проблем, связанных с коррозией.

Как истощаются присадки к маслам

Очень важно понимать, что большая часть этих добавок расходуется и истощается:

1. « разложение » или разбивка,
2. « адсорбция » на поверхности металла, твердых частиц и воды, а также
3. « сепарация » из-за осаждения или фильтрации.

Механизмы адсорбции и разделения включают массоперенос или физическое движение добавки.

Для многих присадок, чем дольше масло остается в эксплуатации, тем менее эффективен оставшийся пакет присадок для защиты оборудования.

Когда пакет присадок ослабевает, вязкость увеличивается, начинает образовываться осадок, коррозионные кислоты начинают разъедать подшипники и металлические поверхности, и / или износ увеличивается. Если используются масла низкого качества, проблема, при которой начнутся проблемы, наступит гораздо раньше.

Именно по этим причинам всегда следует выбирать высококачественные смазочные материалы, отвечающие правильным отраслевым спецификациям (например, сервисной классификации двигателей API). Приведенную ниже таблицу можно использовать в качестве руководства для более глубокого понимания типов присадок и их функций в составах моторных масел.

Из приведенной выше информации очевидно, что в большинстве масел, используемых для смазки оборудования, присутствует много химического состава.Это сложные смеси химикатов, которые находятся в равновесии друг с другом и требуют соблюдения.

По этим причинам следует избегать смешивания различных масел и добавления дополнительных присадок к смазочным материалам.

Присадки и дополнительные кондиционеры для масла, продаваемые после продажи

Доступны сотни химических присадок и дополнительных кондиционеров к смазочным материалам. В некоторых специализированных областях или отраслях промышленности эти присадки могут использоваться для улучшения смазки.

Однако некоторые производители дополнительных смазочных материалов будут делать заявления о своих продуктах, которые являются преувеличенными и / или бездоказательными, или они не упоминают отрицательный побочный эффект, который может вызвать присадка.

Будьте очень осторожны при выборе и применении этих продуктов или, что еще лучше, избегайте их использования. Если вы хотите масло лучшего качества, купите в первую очередь лучшее масло и оставьте химию людям, которые знают, что делают.

Часто гарантии на масло и оборудование аннулируются при использовании присадок, не выпускаемых после продажи, потому что окончательный состав никогда не был протестирован и одобрен.Предостережение для покупателя.

При рассмотрении использования сторонней добавки для решения проблемы целесообразно помнить следующие правила:

Правило № 1
Некачественный смазочный материал не может быть преобразован в продукт премиум-класса простым добавлением присадки. Покупка некачественного готового масла и попытки преодолеть его плохие смазывающие качества с помощью специальной присадки нелогичны.

Правило № 2
Некоторые лабораторные тесты можно обмануть, чтобы получить положительный результат. Некоторые добавки могут обмануть данный тест и дать положительный результат. Часто проводятся множественные испытания на окисление и износ, чтобы получить лучшее представление о характеристиках присадки. Затем проводятся фактические полевые испытания.

ПРАВИЛО № 3
Базовые масла могут растворять (переносить) только определенное количество присадок. В результате добавление дополнительной присадки к маслу, имеющему низкий уровень растворимости или уже насыщенному присадкой, может просто означать, что присадка выпадет из раствора и останется на дне картера или поддона.Добавка никогда не может выполнять заявленную или предполагаемую функцию.

Если вы решите использовать присадку стороннего производителя, перед добавлением какой-либо дополнительной присадки или кондиционера масла в смазываемую систему примите следующие меры предосторожности:

1. Определите, существует ли реальная проблема со смазкой. Например, проблема загрязнения масла чаще всего связана с плохим обслуживанием или недостаточной фильтрацией и не обязательно с плохой смазкой или некачественным маслом.

2. Выберите подходящую дополнительную присадку или кондиционер для масла. Это означает, что нужно потратить время на изучение состава и совместимости различных продуктов на рынке.

3. Настаивайте на предоставлении фактических данных полевых испытаний, подтверждающих заявления об эффективности продукта.

4. Проконсультируйтесь в авторитетной независимой лаборатории анализа масла.Перед добавлением дополнительной присадки проверьте имеющееся масло как минимум дважды. Это установит точку отсчета.

5. После добавления специальной присадки или кондиционера продолжайте регулярно проверять масло. Только с помощью этого метода сравнения можно получить объективные данные об эффективности добавки.

Существует много споров по поводу применения дополнительных добавок.Однако верно то, что некоторые дополнительные присадки к смазочным материалам уменьшают или устраняют трение в некоторых областях применения, таких как пути станков, зубчатые передачи с противозадирным давлением и некоторые приложения гидравлических систем высокого давления.