一种乙丙共聚物粘度指数改进剂及其制备和应用

摘要

本发明提供了一种乙丙共聚物粘度指数改进剂，该粘度指数改进剂是将基础油与乙丙橡胶分别以75～88％、25～12％的重量百分比加入到常压溶胶降解釜中，在常温下进行搅拌使其混合均匀；然后缓慢升高温度至95～140℃，并于恒温热溶搅拌3～10小时即得。本发明的粘度指数改进剂稠化能力更高(0.85～0.96mm2/s)，剪切稳定性指数更低(≤20％)，且具有更为突出的低温性能，所调制的内燃机油具有良好的低温泵送性和抗剪切性能，能够满足中、高档内燃机油对粘度指数改进剂的特殊要求，同时在调制内燃机油过程中加剂量小(6.5～8％)；本发明的制备方法采用常压热溶降解工艺，具有工艺简单、成本低、易于工业化生产等特点。

说明书

技术领域

本发明属于石油化工领域，涉及一种润滑油粘度指数改进剂的制备方法，尤其涉及一种乙丙共聚物粘度指数改进剂及其制备方法，同时本发明还涉及乙丙共聚物粘度指数改进剂在调制内燃机油中的应用。

背景技术

粘度指数改进剂又叫增粘剂，主要用于内燃机油、液压油、自动传动液和齿轮油中，在润滑油添加剂范围内其用量仅次于清净剂和分散剂。粘度指数改进剂为油溶性链状高分子化合物，可溶在用于润滑剂的烃类基础油中。在低温时粘度指数改进剂的高分子线圈收缩，对基础油的内摩擦影响较小，因而对油品的粘度影响也相对较小；在高温时粘度指数改进剂的高分子线圈溶胀伸展，流体力学体积和表面积增大，使基础油的内摩擦显著增加，基础油粘度增加，从而改善了基础油的高温润滑性，达到了在不同温度下改善油品粘度性能的目的。

粘度指数改进剂不仅能稠化基础油，而且可以改变油品的粘温性，使油品具有良好的高温润滑性和低温流动性，还可以降低燃料和润滑油的消耗，实现油品通用化。另外，不仅要求粘度指数改进剂对油品的抗氧化安定性、清净性不产生明显的有害影响，还要求稠化油在机械剪切作用下粘度损失适度。在实际应用中，一种好的粘度指数改进剂不仅要求稠化能力大，剪切稳定性好，同时还要求具有良好的低温性能、热氧化安定性以及与其它油品添加剂(如：降凝剂)具有良好的配伍性。因此在润滑油的研制和生产过程中，要注意选好粘度指数改进剂。

常用的粘度指数改进剂包括乙烯-丙烯共聚物(OCP)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚异丁烯(PIB)、氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物(HSD)四大类。由于乙丙共聚物粘度指数改进剂(OCP)在发动机使用中呈现出综合性能优良、价格便宜等优点，因此得到广泛应用和发展。乙丙共聚物可以通过两种途径获得，其一是直接合成，严格控制聚合物的分子量；其二是将分子量较高的乙丙胶通过热氧化和机械降解到一定分子量，以满足使用要求。

随着润滑油档次的提高，对粘度指数改进剂的要求也越来越高。现代发动机要求粘度指数改进剂的剪切稳定性要好，从规格上一再限制并提高其对剪切稳定性的要求。目前粘度指数改进剂(如中国石油兰州石油公司生产的粘度指数改进剂RHY-613、RHY-614)在调制内燃机油时存在一些的不足，如：加剂量大(13～16％)、稠化能力较低(0.42～0.50mm²/s)、剪切稳定性指数较高(26～35％)，这些特点都会直接影响到内燃机油的低温性能和使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种具有高稠化能力、低剪切稳定性指数的乙丙共聚物粘度指数改进剂。

本发明的特征是采用了高粘度指数的基础油和性能优良的乙丙橡胶作为原料，在特制的常压釜中以热溶搅拌的方式对乙丙共聚物进行降解，得到性能优良的乙丙共聚物粘度指数改进剂。其具体工艺包括以下步骤：

①将基础油与乙丙橡胶分别以75～88％、25～12％的重量百分比加入到常压溶胶降解釜中，在常温下进行搅拌使其混合均匀；

②缓慢升高温度至95～140℃，并于恒温热溶搅拌3～10小时即得。

其中基础油可选用不同工艺深度精制的矿物基础油。乙丙橡胶可选用数均分子量为5-15万的二元乙丙橡胶。也可以选用数均分子量为5-10万二元乙丙橡胶及数均分子量为5-15万二元乙丙橡胶的混合乙丙橡胶。

其中常压溶胶降解釜可采用常规的常压溶胶降解釜，也可以采用特制的常压溶胶降解釜：即在溶胶降解釜的搅拌轴上安装有数组具有一定折页角度和直径的折页型浆式搅拌叶。这种构造的搅拌器，具有良好的排出性和剪切性。

本发明制备的乙丙共聚物粘度指数改进剂，应用于调制内燃机油时，将内燃机油重量6.5％～8％的比例加入到内燃机油中搅拌0.5～2.0小时即可。

发明的粘度指数改进剂与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的粘度指数改进剂VM8520与现有的粘度指数改进剂RHY-613、614比较，稠化能力更高(0.85～0.96mm²/s)，剪切稳定性指数更低(≤20％)，且具有更为突出的低温性能，所调制的内燃机油具有良好的低温泵送性和抗剪切性能，能够满足中、高档内燃机油对粘度指数改进剂的特殊要求。

2、在调制内燃机油过程中加剂量小，一般只需加入调制内燃机油重量6.5～8％的粘度指数改进剂即可获得良好的低温泵送性和抗剪切性能。

3、本发明的制备方法采用常压热溶降解工艺，具有工艺简单、成本低、易于工业化生产等特点。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明乙丙共聚物粘度指数改进剂的制备及性能做进一步说明。

实施例1、粘度指数改进剂的制备

取矿物基础油A(基础油A的性质见表1)800±50g为基础油，加入到常压小溶胶降解釜中，加入国产二元乙丙胶(数均分子量为5-10万)100±50g、进口二元乙丙胶(数均分子量为5-15万)100±50g，启动搅拌，升温至95～140℃搅拌6±2小时即得粘度指数改进剂VM8520产品。经测定，所得粘度指数改进剂的稠化能力为0.94mm²/s，剪切稳定性指数为18.40％。其具体测定数据见表2。

实施例2、粘度指数改进剂的制备

本实施例是在生产装置上对实施例1的放大试验，粘度指数改进剂组成配方的比例与实例1相同，反应是在常压溶胶降解釜中进行的。取基础油A2500±300kg作为基础油，加入常压溶胶溶胶釜中，加入国产二元乙丙胶(数均分子量为5-10万)250±50kg、进口二元乙丙胶(数均分子量为5-15万)250±50kg，启动搅拌，升温至95-140℃，恒温搅拌6±2小时即得粘度指数改进剂VM8520产品。所得粘度指数改进剂的稠化能力为0.92mm²/s，剪切稳定性指数为17.28％。具体测定数据见表2。

实施例3、粘度指数改进剂的制备

取基础油B(基础油B的性质见表1)800±50g为基础油，加入到常压小溶胶降解釜中，加入国产二元乙丙胶(数均分子量为5-10万)100±50g，进口二元乙丙胶(数均分子量为5-15万)100±50kg启动搅拌，升温至95～140℃，恒温搅拌6±2小时即得粘度指数改进剂产品。经测定，所得粘度指数改进剂的稠化能力为0.91mm²/s，剪切稳定性指数为18.60％。其具体测定数据见表2。

实施例4、粘度指数改进剂的制备

本实施例是在生产装置上对实例3的放大试验，粘度指数改进剂组成配方的比例与实例1相同，反应是在常压溶胶降解釜中进行的。取基础油B 2500±300kg作为基础油，加入常压溶胶溶胶釜中，加入国产二元乙丙胶(数均分子量为5-10万)250±50kg、进口二元乙丙胶(数均分子量为5-15万)250±50kg，启动搅拌，升温至95-140℃，恒温搅拌6±2小时即得粘度指数改进剂VM8520产品。所得粘度指数改进剂的稠化能力大于0.89mm²/s，剪切稳定性指数为18.05％。具体测定数据见表2。

                       表1油A和B的性质

项目    基础油A    基础油B    试验方法运动粘度(40℃)，mm²/s运动粘度(100℃)，mm²/s外观色度，号粘度指数闪点(开口)，℃倾点，℃酸值，mgKOH/g    28.53    5.026    透明    ＜0.5    101    202    -11    0.018    25.8    4.52    透明    ＜0.5    86    209    -10    0.012    GB/T 265    GB/T 265    目测    GB/T 6540    GB/T 1995    GB/T 3536    GB/T 3536    GB/T 4945

                    表2粘度指数改进剂的性能

  分析项目  VM8520质  量指标    实施例1    实施例2    实施例3    实施例4  试验方法  运动粘度(100℃)，  mm²/s  闪点(开口)，℃  水份，％(m/m)  机械杂质，％(m/m)  干剂含量，％(m/m)  稠化能力，mm²/s  剪切稳定性，柴油  喷嘴法(100℃)剪  切稳定指数SSI，％  色度，号  低温表观粘度  (CCS)(-20℃)  倾点，℃  外观  密度(20℃)，kg/m³  实测  ≥170  ≤0.06  ≤0.08  ≥0.85  ≤20  ≤2.0  注1  注2  实测    4585    193    0.03    0.070    14.08    0.94    18.40    ＜1.0    3150    -13    合格    857.0    4416    191    0.04    0.074    13.90    0.92    17.28    ＜1.5    2950    -13    合格    858.0    4255    190    0.03    0.072    14.28    0.91    18.60    ＜1.0    3250    -13    合格    862.0    4185    192    0.03    0.070    13.88    0.89    18.05    ＜1.0    3090    -13    合格    863.0  GB/T265  GB/T3536  GB/T260  GB/T511  SH/T0034  附录A  附录B  GB/T6540  附录C  附录D  目测  GB/T1884-18  85

注1：倾点质量指标：小于等于所用基础油倾点

注2：外观质量指标：浅黄色或黄色透明液体

附录A：为中国石油天然气股份有限公司润滑油分公司企业标准Q/SYRH4001-2002

附录B、C、D为中国石油天然气股份有限公司润滑油分公司企业标准Q/SY RH3001-2002【乙丙共聚物粘度指数改进剂】规定的规范性方法：

附录B：粘度指数改进剂剪切稳定性测定法(柴油喷嘴法)；

附录C：粘度指数改进剂低温表观粘度(CCS)测定法；

附录D：粘度指数改进剂倾点测定法；

从表2的数据看出，本发明制备的粘度指数改进剂的稠化能力大于0.85mm²/s，剪切稳定性指数≤20％，表明该产品具有稠化能力高、剪切稳定性指数低的特点。该产品完全能够满足中、高档多级内燃机油低温泵送性和抗剪切性能的需要，达到了预期目的。

实施例5、内燃机油的调制：

将内燃机油重量6.5％～8％的比例加入到内燃机油中搅拌0.5～2.0小时即可。