一种高抗剪切性能粘度指数改进剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种润滑油用高剪切性能的粘度指数改进剂的制备方法，本方法主要对乙烯丙烯共聚物粘度指数改进剂的生产工艺进行了探索研究，利用促进剂，结合机械降解、热降解和氧化降解组合工艺，有效控制产品质量，充分提高产品的抗剪切性能。本产品中乙丙共聚物的质量含量为10-20％，促进剂质量含量为0.01-8％，余量为基础油。其稠化能力为3.0-8.0mm2·s-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为0-20。本产品可以广泛应用于高档内燃机油、液压油和齿轮油产品中。本工艺操作简单、条件温和、环境友好。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种高抗剪切性能粘度指数改进剂的制备方法。本产品可以广 泛应用于高档内燃机油、液压油和齿轮油产品中，属于润滑油领域。

(二)背景技术

汽车行业的发展，对车用润滑油提出了越来越高的要求。为了满足高速、高 负荷、低温等苛刻运转条件，对润滑油中加入的各种添加剂性能、添加剂评价手 段以及添加剂产品的使用性能等基础性研究提出了越来越高的要求。随着发动机 的不断更新和节约资源的要求，内燃机油正在快速向高档化和多级油的方向发 展。在研制多级油时，为了满足油品的高、低温性能，需要在所使用的较低粘度 的基础油中加入油溶性链状高分子聚合物，即粘度指数改进剂，也叫增粘剂。主 要用于内燃机油、液压油、自动传动液和齿轮油中。粘度指数改进剂不仅能稠化 基础油，改善油品的粘温性能，使油品具有良好的高温润滑性和低温流动性，而 且可降低燃料和润滑油的消耗，实现油品通用化。在调制多级油时，一般都会加 入4％-9％左右的粘度指数改进剂，其用量约占油品添加剂总量的22％左右。

常用的粘度指数改进剂有聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚异丁烯(PIB)、乙丙 共聚物(OCP)、氢化苯乙烯双烯共聚物(HSD)、苯乙烯聚酯和聚正丁基乙烯基 醚(BB)等。虽然各种类型的粘度指数改进剂都具有改善油品粘温性能的作用， 但是其增稠能力、剪切稳定性、热氧化安定性、低温性能和经济性却有着较大的 差异。在诸多的粘度指数改进剂产品中，OCP型粘度指数改进剂具有增粘能力和 剪切稳定性较好、高温性能好及现场使用性能好等特点，价格也适中，是目前世 界上用得较多的一个品种。OCP在内燃机油中得到广泛应用，特别是柴油机油， 在内燃机油粘度指数改进剂的用量中，占到80％以上。是目前用量最大的一类。 自70年代首次推出OCP粘度指数改进剂以来，该产品获得了迅速发展，销售量已占 整个粘度指数改进剂(VII)的60％以上。据统计，2008年我国润滑油产量约为640 万吨，各类粘度指数改进剂需求约6万吨左右。2009年我国润滑油产量约为740 万吨，各类粘度指数改进剂需求约为7万吨。可以推算，其中OCP粘度指数改进 剂的需求应在4万吨以上，市场前景非常广阔。针对粘度指数改进剂用量大的特 点，全球各大润滑油公司如Mobil、Exxon、Rohm-hass等都对粘度指数改进剂的 生产及发展非常重视。

目前生产性质优良的OCP型粘度指数改进剂的工作主要集中在两个方面：

一方面是直接合成，严格控制聚合物分子量。

乙丙聚合的实验过程包括配气、聚合、闪蒸、脱催化剂、凝聚、挤压干燥等 步骤。首先聚合级的乙烯、丙烯及氢气分别经过干燥(乙烯还经过脱氧)，计量 后经二段压缩、冷凝成液体，进入混合单体罐中，供聚合进料用。聚合时将原料 与配置好的催化剂及防老剂、活化剂加入到聚合釜中，在一定压力、温度下经一 定时间的反应得到聚合胶液。此胶液经上述闪蒸等后处理后得到成品。

另一方面是将分子量较高的乙丙胶，通过热氧化或机械降解到一定分子量。 市售乙丙胶主要来自国外的一些大公司，例如：美孚、杜邦、荷兰DSM、日本 三井化学等，国内仅有吉林石化生产。目前，国内各添加剂厂主要采用降解工艺 生产各类OCP型粘度指数改进剂，其相关工艺已经比较成熟，但降解程度很难 控制，必需在反应结束后补加基础油进行二次调节，势必造成不同批次产品内在 质量的差异，产品质量不易控制，产品的剪切稳定性相对较差，柴油喷嘴间剪切 指数(SSI)均在20以上，多用于中、低档内燃机油产品中。在很大程度上制约 了此类粘度指数改进剂应用范围和发展前景。

(三)发明内容

本发明提供了一种高抗剪切性能粘度指数改进剂的制备方法。

本发明的目的是要提供一种高抗剪切性能粘度指数改进剂的制备方法。

本发明提供的方法包括：向指定反应器内加入定量的基础油，开启反应器 搅拌，从反应釜顶部固体加料口缓慢加入定量促进剂，对反应器升温。待反应釜 温度上升至40-80℃，开始匀速加入定量乙丙共聚物胶块，加胶加完毕后，继续 升温至120-200℃，保持温度稳定，开启气体阀门，向反应器通空气，反应1-10h。 反应结束后，停止通空气，降温，终止反应。产品的稠化能力为3.0-8.0mm²·s^-1， 柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为0-20。

所述的促进剂为不同碳数烷基胺中的一种或多种的组合物。烷基胺碳数为 4-48，优选为8-24，更优为12-18。促进剂加入量为0.01-8wt％。优选为0.05-6wt％。

所述的乙丙共聚物为多种二元乙烯丙烯共聚物的一种或多种的组合物。加入 量为10-20wt％，优选为12-18wt％。

所述的基础油为高粘度指数I类或II类优质基础油，基础油100℃运动粘度 为3-10mm²/s，优选为4-6mm²/s。粘度指数大于90。

所述的空气流量是指每吨原料每小时的进气体积量，为0.1m³/h.t～100m³/ h.t，优选为1m³/h.t～80m³/h.t，更优为10m³/h.t～50m³/h.t。

投料温度为40-80℃，优选为50-60℃。

反应温度为120-200℃，优选为140-180℃。

反应持续时间为1-10小时，较好的反应时间为2-8小时。

本发明方法制得的高抗剪切性能粘度指数改进剂产品，稠化能力为3.0-8.0 mm²·s^-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为0-20。

本发明方法涉及工艺操作简单、条件温和、环境友好。该方法相比于目前的 制备方法，能够有效提高产品的抗剪切性能，合理调节增稠能力和剪切性能的关 系，并且通过调整工艺参数可以获得具有不同剪切稳定性指数的系列产品，极大 地拓展了OCP型粘度指数改进剂的应用范围和发展前景，产品可以广泛应用于 高档内燃机油、液压油和齿轮油中。

以下结合实施例，对本发明予以详细说明。

(四)具体实施方式

实施例1

在配有搅拌器、温度计、加热套和空气气管道的200ml玻璃容器中加入基础 油86g，开启搅拌，然后加入0.05g十八胺，升温至50℃，再加入14g切成小块 的乙丙胶。搅拌，升温至130℃，反应4小时，继续升温至160℃，通入空气， 流量100ml/min，反应2小时。反应结束后，停止通气，降温出料。产品按照石 油化工SH/T0622-2007标准进行分析测试。其稠化能力为3.3mm²·s^-1，柴油喷嘴 剪切稳定性指数SSI(100℃)为0。

实施例2

在配有搅拌器、温度计、加热套和空气气管道的250ml玻璃容器中加入基础 油127g，开启搅拌，然后加入1g十八胺，升温至45℃，再加入22g切成小块的 乙丙胶。通入空气，流量200ml/min，搅拌，升温至130℃，反应时间为8小时。 反应结束后，停止通气，降温出料。产品按照石油化工SH/T0622-2007标准进行 分析测试。其稠化能力为3.6mm²·s^-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为2.7。

实施例3

在配有搅拌器、温度计、加热套和空气气管道的250ml玻璃容器中加入基础 油127g，开启搅拌，然后加入1g十八胺，升温至40℃，再加入22g切成小块的 乙丙胶。搅拌，升温至130℃，反应4小时，继续升温至160℃，通入空气，流 量200ml/min，反应4小时。反应结束后，停止通气，降温出料。产品按照石油 化工SH/T0622-2007标准进行分析测试。其稠化能力为5.4mm²·s^-1，柴油喷嘴剪 切稳定性指数SSI(100℃)为16.1。

实施例4

在配有搅拌器、温度计、加热套和空气气管道的1000ml玻璃容器中加入基 础油680g，开启搅拌，然后加入20g十八胺，升温至55℃，再加入120g切成小 块的乙丙胶。通入空气，流量1000ml/min，搅拌，升温至160℃，反应3小时。 反应结束后，停止通气，降温出料。产品按照石油化工SH/T0622-2007标准进行 分析测试。其稠化能力为5.2mm²·s^-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为8.0。

实施例5

向200L反应釜内泵入85kg的基础油，开启反应釜搅拌，从反应釜顶部固体 加料口缓慢加入0.5kg十八胺，开蒸汽对反应釜升温。待反应釜温度上升至80 ℃，开始匀速加入20cm³左右大小的乙丙胶条15kg，加胶加完毕后，继续升温 至140℃，保持温度稳定，开启气体阀门，向反应釜通空气，流量0.33m³/h，反 应6h。反应结束后，停止通空气，夹套通水对反应釜降温至80℃左右，产品出 料装桶。产品按照石油化工SH/T0622-2007标准进行分析测试。其稠化能力为 6.2mm²·s^-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为16.9。

实施例6

向10m³反应釜内泵入7000kg基础油，开启反应釜搅拌，从反应釜顶部固体 加料口缓慢加入40kg十八胺，开蒸汽对反应釜升温。待反应釜温度上升至40℃， 开始匀速加入1000cm³左右大小的乙丙胶块1200kg，加胶加完毕后，继续升温 至140℃，保持温度稳定，开启气体阀门，向反应釜通空气，流量25m³/h，反应 4h。反应结束后，停止通空气，夹套通水对反应釜降温至80℃左右，出料。产 品按照石油化工SH/T0622-2007标准进行分析测试。其稠化能力为6.6mm²·s^-1， 柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为15.0。