Published July 1, 2020 | Version v1
Publication Metadata-only

Designing and estimating antioxidant properties of some lubricant additives via QSPR and MD methodologies

Creators

  • 1. Ahmadu Bello University

Description

Quantitative structural properties relationship (QSPR) was used as an investigational tool to design new lubricant antioxidant additives with better properties that could replace the long-used multipurpose lubricant additive, Zinc dipropyl dithiophosphate (ZDDP). Also, molecular dynamics (MD) investigational technique was carried out to access the dynamic binding strengths of designed additives on simulated coated diamond-like carbon (DLC) and steel surfaces. Four new antioxidant lubricant additives with better antioxidant lubricant properties (mg KOH/g oil) were successfully designed. From the MD study, all the designed additives were found to dynamically bind to steel simulated coated sliding surface with energies of -1054.89, -1081.82, -1368.21 and -1222.8 kcal/mole, while they also show dynamic binding energies of -53.372, -51.141, -55.122 and -50.083 kcal/mole on DLC simulated coated surface at elevated temperatures. One of the four designed additives 4-(3-ammonio-4-hydroxyphenyl)-5-cyano-1,4-dihydropyrano[2,3-c]pyrazole-3,6-diaminium with lubricant antioxidant property of 0.003263 mg KOH/g oil was found to be better than other co-lubricant antioxidant additives in-term of property and was also better than the one reported by another investigator. Also, molecular dynamics (MD) investigation revealed that all the four designed antioxidant lubricant additives were bound better to the steel simulated surface than the DLC surface. This investigation successfully designed four new lubricant additives with better lubricant antioxidant properties that do not contain zinc and phosphorus and could be used by industrialists to replace the multipurpose lubricant additive, ZDDP which contain zinc that restricts the function of catalytic converter and phosphorus that produces and deposit ashes in the car exhaust pipe.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم استخدام علاقة الخواص الهيكلية الكمية (QSPR) كأداة بحثية لتصميم إضافات جديدة مضادة للأكسدة لمواد التشحيم ذات خصائص أفضل يمكن أن تحل محل مادة التشحيم متعددة الأغراض طويلة الاستخدام، ثنائي بروبيل الزنك ثنائي ثيوفوسفات (ZDDP). أيضًا، تم إجراء تقنية فحص الديناميكيات الجزيئية (MD) للوصول إلى نقاط قوة الربط الديناميكية للإضافات المصممة على محاكاة الكربون الشبيه بالماس (DLC) والأسطح الفولاذية. تم بنجاح تصميم أربعة إضافات جديدة لمواد التشحيم المضادة للأكسدة مع خصائص أفضل لمواد التشحيم المضادة للأكسدة (ملغ KOH/غرام من الزيت). من دراسة MD، وجد أن جميع الإضافات المصممة ترتبط ديناميكيًا بسطح منزلق مطلي بالصلب مع طاقات -1054.89 و -1081.82 و -1368.21 و -1222.8 كيلو كالوري/مول، في حين أنها تظهر أيضًا طاقات ربط ديناميكية -53.372 و -51.141 و -55.122 و -50.083 كيلو كالوري/مول على سطح مطلي بمحاكاة DLC عند درجات حرارة مرتفعة. تم العثور على واحدة من الإضافات الأربعة المصممة 4 -(3 -أمونيو-4 -هيدروكسي فينيل) -5 -سيانو-1، 4 -ثنائي هيدروبيرانو [2،3 -ج] بيرازول-3، 6 -ديامينيوم مع خاصية مضادات الأكسدة التشحيم من 0.003263 ملغ كوه/غرام النفط ليكون أفضل من غيرها من الإضافات المضادة للأكسدة التشحيم المشترك من حيث الملكية وكان أيضا أفضل من تلك التي أبلغ عنها باحث آخر. أيضًا، كشف تحقيق الديناميكيات الجزيئية (MD) أن جميع إضافات مواد التشحيم المضادة للأكسدة الأربعة المصممة كانت مرتبطة بشكل أفضل بسطح محاكاة الفولاذ من سطح DLC. نجح هذا التحقيق في تصميم أربعة إضافات جديدة لزيوت التشحيم ذات خصائص أفضل لمضادات الأكسدة التي لا تحتوي على الزنك والفوسفور ويمكن استخدامها من قبل الصناعيين لاستبدال مادة التشحيم المضافة متعددة الأغراض، ZDDP التي تحتوي على الزنك الذي يقيد وظيفة المحول الحفاز والفوسفور الذي ينتج ويودع الرماد في أنبوب عادم السيارة.

Translated Description (French)

La relation quantitative des propriétés structurelles (QSPR) a été utilisée comme outil de recherche pour concevoir de nouveaux additifs antioxydants lubrifiants avec de meilleures propriétés qui pourraient remplacer l'additif lubrifiant polyvalent utilisé depuis longtemps, le dipropyl dithiophosphate de zinc (ZDDP). En outre, une technique expérimentale de dynamique moléculaire (DM) a été réalisée pour accéder aux forces de liaison dynamique des additifs conçus sur des surfaces simulées en carbone de type diamant (DLC) et en acier revêtues. Quatre nouveaux additifs lubrifiants antioxydants ayant de meilleures propriétés lubrifiantes antioxydantes (mg KOH/g d'huile) ont été conçus avec succès. À partir de l'étude MD, tous les additifs conçus se sont avérés se lier dynamiquement à la surface de glissement revêtue simulée en acier avec des énergies de -1054,89, -1081,82, -1368,21 et -1222,8 kcal/mole, tout en montrant également des énergies de liaison dynamiques de -53,372, -51,141, -55,122 et -50,083 kcal/mole sur la surface revêtue simulée DLC à des températures élevées. L'un des quatre additifs conçus 4-(3-ammonio-4-hydroxyphényl) -5-cyano-1,4-dihydropyrano [2,3-c] pyrazole-3,6-diaminium avec une propriété antioxydante lubrifiante de 0,003263 mg KOH/g d'huile s'est avéré meilleur que les autres additifs antioxydants co-lubrifiants en termes de propriété et était également meilleur que celui rapporté par un autre investigateur. En outre, l'étude de la dynamique moléculaire (DM) a révélé que les quatre additifs lubrifiants antioxydants conçus étaient mieux liés à la surface simulée en acier que la surface DLC. Cette étude a permis de concevoir quatre nouveaux additifs lubrifiants dotés de meilleures propriétés antioxydantes lubrifiantes qui ne contiennent pas de zinc et de phosphore et qui pourraient être utilisés par les industriels pour remplacer l'additif lubrifiant polyvalent, le ZDDP, qui contient du zinc qui restreint la fonction du convertisseur catalytique et du phosphore qui produit et dépose des cendres dans le tuyau d'échappement de la voiture.

Translated Description (Spanish)

La relación cuantitativa de propiedades estructurales (QSPR) se utilizó como una herramienta de investigación para diseñar nuevos aditivos antioxidantes lubricantes con mejores propiedades que podrían reemplazar el aditivo lubricante multipropósito de uso prolongado, ditiofosfato de dipropilo de zinc (ZDDP). Además, se llevó a cabo una técnica de investigación de dinámica molecular (MD) para acceder a las fuerzas de unión dinámicas de los aditivos diseñados en superficies simuladas de carbono similar al diamante recubierto (DLC) y acero. Se diseñaron con éxito cuatro nuevos aditivos lubricantes antioxidantes con mejores propiedades lubricantes antioxidantes (mg Koh/g aceite). A partir del estudio MD, se encontró que todos los aditivos diseñados se unen dinámicamente a la superficie deslizante recubierta simulada de acero con energías de -1054.89, -1081.82, -1368.21 y -1222.8 kcal/mol, mientras que también muestran energías de unión dinámica de -53.372, -51.141, -55.122 y -50.083 kcal/mol en la superficie recubierta simulada de DLC a temperaturas elevadas. Uno de los cuatro aditivos diseñados 4-(3-amonio-4-hidroxifenil)-5-ciano-1,4-dihidropirano[2,3-c]pirazol-3,6-diaminio con una propiedad antioxidante lubricante de 0.003263 mg Koh/g de aceite resultó ser mejor que otros aditivos antioxidantes co-lubricantes en términos de propiedad y también fue mejor que el informado por otro investigador. Además, la investigación de dinámica molecular (MD) reveló que los cuatro aditivos lubricantes antioxidantes diseñados se unieron mejor a la superficie simulada de acero que a la superficie de DLC. Esta investigación diseñó con éxito cuatro nuevos aditivos lubricantes con mejores propiedades antioxidantes lubricantes que no contienen zinc y fósforo y podrían ser utilizados por los industriales para reemplazar el aditivo lubricante multipropósito, ZDDP, que contiene zinc que restringe la función del convertidor catalítico y fósforo que produce y deposita cenizas en el tubo de escape del automóvil.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تصميم وتقدير خصائص مضادات الأكسدة لبعض إضافات زيوت التشحيم عبر منهجيات QSPR و MD
Translated title (French)
Conception et estimation des propriétés antioxydantes de certains additifs lubrifiants via les méthodologies QSPR et MD
Translated title (Spanish)
Diseño y estimación de las propiedades antioxidantes de algunos aditivos lubricantes a través de las metodologías QSPR y MD

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3036899560
DOI
10.1016/j.sciaf.2020.e00451

Is supplement to
https://openalex.org/W2706349482 (Other)
https://openalex.org/W2660289396 (Other)
https://openalex.org/W2658285140 (Other)
https://openalex.org/W2649744723 (Other)
https://openalex.org/W2159613735 (Other)
https://openalex.org/W2035390561 (Other)
https://openalex.org/W2034842009 (Other)
https://openalex.org/W1996995201 (Other)
https://openalex.org/W1984049630 (Other)
https://openalex.org/W1979123805 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1570912112
  • https://openalex.org/W1963712693
  • https://openalex.org/W1980019773
  • https://openalex.org/W1980320527
  • https://openalex.org/W1987899772
  • https://openalex.org/W2003206903
  • https://openalex.org/W2011703862
  • https://openalex.org/W2017422910
  • https://openalex.org/W2021176582
  • https://openalex.org/W2024785577
  • https://openalex.org/W2043544445
  • https://openalex.org/W2046387927
  • https://openalex.org/W2053974307
  • https://openalex.org/W2071150793
  • https://openalex.org/W2079927610
  • https://openalex.org/W2120901082
  • https://openalex.org/W2128245586
  • https://openalex.org/W2159887157
  • https://openalex.org/W2516646396
  • https://openalex.org/W2609741395
  • https://openalex.org/W2909716370
  • https://openalex.org/W2946161663
  • https://openalex.org/W4230252679
  • https://openalex.org/W4244971048
  • https://openalex.org/W911658671
  • https://openalex.org/W91558589