公开/公告号CN105695056A
专利类型发明专利
公开/公告日2016-06-22
原文格式PDF
申请/专利权人 北京雅士科莱恩石油化工有限公司;
申请/专利号CN201610108459.2
申请日2016-02-26
分类号C10M169/04(20060101);C10N40/25(20060101);C10N30/04(20060101);C10N30/08(20060101);C10N30/10(20060101);
代理机构
代理人
地址 101304 北京市顺义区李桥镇后桥村
入库时间 2023-12-18 15:32:47
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-08-14
授权
授权
2016-07-20
实质审查的生效 IPC(主分类):C10M169/04 申请日:20160226
实质审查的生效
2016-06-22
公开
公开
技术领域
本发明涉及发动机润滑油领域,具体涉及一种低灰分、长寿命、 环保城市燃气发动机用油。
背景技术
石油能源现在依然是世界各国采用的主要能源,但是燃油发动机 的尾气排放造成的大气污染非常的严重,特别是在城市交通拥堵的情 况下,停停开开造成了更严重的污染,极端的条件下也是形成雾霾的 重要原因之一。大气污染中,50%以上的一氧化碳、氮氧化合物、烃 类有机挥发物来自于汽车尾气的排放。与液体燃料相比,气体燃料的 优势在于能够大幅度地降低燃料成本,减少汽车尾气排放所造成的污 染,被称为清洁燃料。燃气发动机与燃油发动机的主要不同在于燃气 发动机在工作时温度更高,容易生成更多的氮氧化合物、润滑油容易 硝化,润滑油使用周期变短;气体燃料对发动机的润滑、冷却效果差, 导致进排气阀磨损和阀座塌陷;高灰分在活塞顶和气缸内形成的沉积 物产生积碳,致使火花塞污染造成提前点火,汽缸壁与活塞环之间的 磨损加大;因此要求燃气发动机使用的润滑油比燃油发动机使用的润 滑油具有更高的热氧化安定性和清净分散性能。
本发明根据燃气发动机的特点和实际工作环境,通过对燃气发动 机油配方的筛选,提供了一种能够解决现有技术出现的不足问题并在 热氧化安定性、清净性、抗硝化性、高温润滑性、高温抗氧性、延长 换油周期等方面,满足实际使用需要的燃气发动机油。
发明内容
本发明技术路线首先对基础油进行考察,以控制成焦成漆的倾 向、抗氧化安定性和热稳定性等高温指标,在基础油确定后,进行筛 选主剂,以在清净分散性能方面、灰分控制上得到最佳效果,以确定 最终方案。
基础油的选择:燃气发动机的工况,要求基础油高温稳定性、氧 化安定性性能优良,为了保证满足使用条件,高、低粘度基础油都各 选了一种二类油与一种合成油搭配,相互互补,达到最佳组合。基础 油性能见表1。
表1:基础油性能数据表
表2:基础油1-3的配比表单位:%
表3:基础油1-3氧化安定性数据表
表4:基础油1-3成焦成漆数据表
通过对以上成焦成漆倾向和抗氧化数据的分析,二类油与二种合 成油相互搭配使用,在抗氧化和成焦成漆方面,能够取得比较满意的 效果。因此确定基础油3为最终选择。
添加剂的选择:市售复合添加剂A、市售复合添加剂B、单剂。
单剂的选择:虽然燃气发动机油没有统一的分类,但是依据燃气 发动机油的特性要求,对产品的硫酸盐灰分、碱值和磷含量,特别是 燃气中腐蚀气体的存在能够对发动机产生很大的的负面影响。硫酸盐 灰分主要来源于清净分散剂,用以保护进排气阀系,中和产生的酸性 气体。如果灰分过低,酸性气体会对进排气阀系产生腐蚀和烧蚀,使 气门关闭不严,甚至阀座变形;灰分过高,会产生提前点火、活塞环 粘环等现象。燃气发动机油的配方应该具有良好的清净分散性,使产 生的沉积物不坚硬,易于分散,适当的碱值,以中和酸性气体,适当 的硫酸盐灰分,以保护进排气阀系,优异的氧化安定性和热稳定性, 以满足高温工作环境的需要。单剂性能见表4。
表5:单剂性能数据表
表6:单剂1-3清净分散剂的组成表单位:克
将单剂1-3分别以上述配方用量,调制1000克,加温溶解、搅拌 均匀后检验。
表7:单剂复配后碱值与硫酸盐灰分数据表
表8:单剂1-3成焦成漆试验数据表
通过以上数据我们发现,采用不同高碱值的钙盐与中碱值的钙盐 复配,样品的硫酸盐灰分高、碱值大、形成的积碳坚硬;采用中碱值 钙盐与中低碱值镁盐复配,硫酸盐灰分适中、碱值符合要求、形成的 积碳较松软,易于清除,符合燃气发动机对碱值与硫酸盐灰分的要求, 因此复配剂1为最终选择。
表9:复配剂与市售复合剂对比
表10:复配单剂与复合剂A、B碱值与硫酸盐灰分数据表
表11:复配单剂与复合剂A、B成焦成漆试验数据表
通过以上数据可以看出,复合剂在加入量大于单剂的情况下,与 单剂指标相当,从产品质量和经济性上考虑,选用单剂。
本发明目的是通过如下技术方案实现的:
一种低灰分、长寿命、环保城市燃气发动机用油,由下述重量份 的原料组成:复配剂5-20份、聚甲基丙烯酸酯5-10份、酚酯型无灰 抗氧剂0.1-1份、4,4'-二辛基二苯胺0.1-1份、有机钼0.005-0.02份、 抗泡剂0.002-0.005份、噻二唑0.1-0.5份、150N基础油15-25份、500N 基础油20-30份、聚α-烯烃20-30份、偏苯三酸酯20-30份、光亮油 20-30份。
优选地,所述的复配剂由下述质量百分比的原料组成:中碱値环 烷酸镁10-15%、低碱値环烷酸镁10-15%、聚异丁烯丁二酰亚胺 25-35%、环烷酸酯10-15%、余量为中碱值水杨酸钙。
优选地,所述的复配剂由下述质量百分比的原料组成:烷基苯磺 酸钙20-40%、硫化烷基酚钙20-40%,余量为硼化聚异丁烯丁二酰亚 胺。
优选地,所述的聚甲基丙烯酸酯可以为聚甲基丙烯酸酯(10C)、 聚甲基丙烯酸酯(12C),也可以采用专利申请号:201410753667.9中 实施例1的方法制备聚甲基丙烯酸酯。
优选地,所述的酚酯型无灰抗氧剂为硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁 基-4-羟基苯基)丙酸酯]和/或己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸酯]。
更优选地,所述的酚酯型无灰抗氧剂由40-60wt%硫代二乙撑双 [3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]和40-60wt%己二醇双[3-(3,5-二 叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]组成。
优选地,所述的有机钼为二异辛基二硫代氨基甲酸钼、N,N-二(2- 乙基己基)二硫代三环氨基甲酸钼、N,N-二(2-乙基己基)二硫代氨 基甲酸钼、N-环己基N-十三烷基二硫代氨基甲酸钼、N,N-二(十二) 烷基二硫代氨基甲酸钼、N,N-二烷(芳基)二硫代氨基甲酸钼、N- 苄基N-辛基二硫代氨基甲酸钼、N-辛基N-十八烷基硫代氨基甲酸钼 中的一种或几种混合物。
优选地,所述的抗泡剂为硅油;更优选地,所述硅油为二甲基硅 油,可以采用市售的道康宁硅油PMX-200抗泡剂。
优选地,所述的聚α-烯烃,可采用专利申请号:02817015.6中实 施例1的方法制备,也可以采用市售的PAO4和/或PAO8的聚α烯烃 基础油。
优选地,所述的偏苯三酸酯为偏苯三酸三壬酯、三异癸醇偏苯三 酸酯、十三烷醇偏苯三酸酯、偏苯三酸三-正丁基酯、偏苯三酸三正 己酯、偏苯三酸三辛酯中一种或多种的混合物。
优选地,所述的光亮油为120BS光亮油和/或150BS光亮油。
优选地,一种低灰分、长寿命、环保城市燃气发动机用油,由下 述重量份的原料组成:硼化聚异丁烯丁二酰亚胺4-6份、烷基苯磺 酸钙3-5份、硫化烷基酚钙3-5份、聚甲基丙烯酸酯6-8份、4,4'-二 辛基二苯胺0.3-0.5份、硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸酯]0.3-0.5份、己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸 酯]0.3-0.5份、N,N-二(十二)烷基二硫代氨基甲酸钼0.005-0.015份、 二甲基硅油0.002-0.005份、聚α-烯烃20-30份、噻二唑0.1-0.3份、 150N基础油15-25份、偏苯三酸三壬酯20-30份、150BS光亮油3-7 份、500N基础油20-30份。
本发明的有益效果是,优化了油品的组成,采用不同种类的清净 剂、无灰分散剂、抗氧剂、基础油等既能够保证在使用中不形成过多 的灰分,也能够满足进排气系统的润滑要求,具有持续的中和能力, 产生的少量积炭较松软,易于清除,极大地提高活塞清净性,有效地 控制低温油泥的形成,减少在发动机活塞上部和活塞第一、第二环槽 上积碳的形成,保护机件表面的光滑;抑制酸性物质的产生,在热氧 化条件下,润滑油粘度增长小,减少了硝化倾向,延长了换油周期。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明,以下所述,仅是对本 发明的较佳实施例而已,并非对本发明做其他形式的限制,任何熟悉 本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变 化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容,依据本发明的技术实 质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化,均落在本发明的保 护范围内。
实施例4-6中各原料介绍:
硼化聚异丁烯丁二酰亚胺,合成方法参照万烈雄,冯洁泳,骆新 平《硼化无灰分散剂的研制及应用》,润滑油,2001,其结构式如下:
其中,R为分子量为1000的聚异丁烯,R'=H。
烷基苯磺酸钙采用专利申请号:200810011923.1中实施例1的方 法制备。
硫化烷基酚钙采用专利申请号:201210389112.1中实施例1的方 法制备。
聚甲基丙烯酸酯,采用专利申请号:201410753667.9中实施例1 的方法制备聚甲基丙烯酸酯。
4,4'-二辛基二苯胺,CAS号:101-67-7。
硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],CAS号: 41484-35-9。
己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],CAS号: 35074-77-2。
有机钼采用N,N-二(十二)烷基二硫代氨基甲酸钼,其结构式如 下:其结构式如下:
其中R为直链十二烷基。
抗泡剂采用二甲基硅油,CAS号,63148-62-9。
聚α-烯烃,采用专利申请号:02817015.6中实施例1的方法制备。
噻二唑,CAS号:289-06-5
150N基础油,采用苏州禾森特种油品有限公司提供的150N基 础油,,其理化指标如下:运动粘度(40℃)32.6mm2/s,运动粘度 (100℃)5.66mm2/s,闪点(开口)238℃,倾点-30℃。
偏苯三酸酯采用偏苯三酸三壬酯,CAS号:35415-27-1。
光亮油采用150BS光亮油,采用苏州赛帕汉特种油品有限公司 提供的500N基础油,其理化指标如下:运动粘度(40℃)565.3mm2/s, 运动粘度(100℃)31.40mm2/s,闪点(开口)290.2℃,倾点-20℃。
500N基础油,采用苏州赛帕汉特种油品有限公司提供的500N 基础油,其理化指标如下:运动粘度(40℃)96.66mm2/s,运动粘度 (100℃)10.93mm2/s,闪点(开口)252.1℃,倾点-28℃。
实施例1-3
按表12中的原料配比,并按下述方法制备低灰分、长寿命、环 保城市燃气发动机用油。
将基础油按比例混合均匀。将混合均匀的基础油的50%加入釜 内,搅拌升温至50℃,加入聚甲基丙烯酸酯(12C),搅拌0.5h;将 聚甲基丙烯酸酯(10C)用10%的混合基础油稀释后加入釜内,搅拌 升温至50℃,搅拌1.5h;将中碱值水杨酸钙、中碱値环烷酸镁、低 碱値环烷酸镁、高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺、环烷酸酯,用10% 混合基础油稀释后加入釜内,升温至65℃,通过搅拌和静态混合器 进行充分的混合,时间1.5h;加入酚酯型无灰抗氧剂、4,4'-二辛基二 苯胺、噻二唑,通过搅拌和静态混合器进行充分的混合,时间0.5h; 以上过程均在0.1MPa氮气保护下进行,放掉氮气,在-0.06MPa的条 件下脱气0.1h;加入30%混合基础油,温度降至45℃,放掉负压, 加入有机钼、复合抗泡剂,通过搅拌和静态混合器进行充分的混合, 时间0.5h;通过5μm的过滤器放出。
表12:实施例1-3原料配比表单位:重量份
实施例4
低灰分、长寿命、环保城市燃气发动机用油原料(重量份):烷 基苯磺酸钙3.6份、硫化烷基酚钙3.6份,硼化聚异丁烯丁二酰亚胺 4.8份、聚甲基丙烯酸酯7份、酚酯型无灰抗氧剂0.8份、4,4'-二辛基 二苯胺0.4份;N,N-二(十二)烷基二硫代氨基甲酸钼0.01份;二甲 基硅油0.003份;噻二唑0.2份;150N基础油20份、500N基础油 25份、聚α-烯烃25份、偏苯三酸三壬酯25份、150BS光亮油5份。
所述的酚酯型无灰抗氧剂由50wt%硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基 -4-羟基苯基)丙酸酯]和50wt%己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸酯]搅拌混合均匀得到。
低灰分、长寿命、环保城市燃气发动机用油制备:将150N基础 油、500N基础油、聚α-烯烃、偏苯三酸三壬酯、150BS光亮油400 转/分搅拌混合均匀,得到混合基础油;将混合基础油总重量二分之 一的混合基础油(即混合基础油总重量的一半)加入调和釜中,400 转/分搅拌,并升温至50℃,加入聚甲基丙烯酸酯,400转/分搅拌0.5h; 将烷基苯磺酸钙、硫化烷基酚钙,硼化聚异丁烯丁二酰亚胺加入调和 釜中,升温至65℃,400转/分搅拌1.5h;加入酚酯型无灰抗氧剂、 4,4'-二辛基二苯胺、噻二唑,400转/分搅拌0.5h;以上过程均在0.1MPa 氮气保护下进行,放掉氮气,在-0.06MPa的条件下脱气0.1h;加入 剩余二分之一混合基础油,温度降至45℃,放掉负压,加入N,N-二 (十二)烷基二硫代氨基甲酸钼、二甲基硅油,400转/分搅拌0.5h; 通过5μm的过滤器放出。得到实施例4的低灰分、长寿命、环保城 市燃气发动机用油。
实施例5
按实施例4的方法制备低灰分、长寿命、环保城市燃气发动机用 油,区别仅仅在于:所述的酚酯型无灰抗氧剂仅为硫代二乙撑双 [3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。得到实施例5的低灰分、长寿 命、环保城市燃气发动机用油。
实施例6
按实施例4的方法制备低灰分、长寿命、环保城市燃气发动机用 油,区别仅仅在于:所述的酚酯型无灰抗氧剂仅为己二醇双[3-(3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。得到实施例6的低灰分、长寿命、环 保城市燃气发动机用油。
测试例1
对实施例1-3制备的低灰分、长寿命、环保城市燃气发动机用油 进行性能测试,结果见表13。
表13:实施例1-3理化分析数据表
测试例2
对实施例1-6制备的低灰分、长寿命、环保城市燃气发动机用油 进行成焦成漆清净性能测试,测试参数:曲轴箱试验板温310℃、油 温150℃时间为6h,具体结果见表14。
表14:实施例1-6成焦成漆数据表
比较实施例4与实施例5-6,实施例4(硫代二乙撑双[3-(3,5-二 叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]和己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸酯]复配)成焦成漆清净性能明显优于实施例5-6(硫代二乙撑双 [3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]和己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4- 羟基苯基)丙酸酯]中单一原料)。
测试例3
对实施例1-6制备的低灰分、长寿命、环保城市燃气发动机用油 进行氧化安定性测试,实验根据SH/T0193-2008润滑油氧化安定性 的测定-旋转氧弹法检测,氧化时间越长则抗氧性越好。具体结果见 表15。
表15:实施例1-6氧化安定性数据表
比较实施例4与实施例5-6,实施例4(硫代二乙撑双[3-(3,5-二 叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]和己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸酯]复配)抗氧性能明显优于实施例5-6(硫代二乙撑双[3-(3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]和己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯 基)丙酸酯]中单一原料)。
机译: 长寿命分层食品用油组合物,使用其的长寿命分层食品用塑料油以及长寿命分层食品的制造方法
机译: 一种由高灰分煤生产低灰分清洁煤且总溶剂回收的改进方法
机译: 一种由高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进工艺,其中溶剂回收率达100%,能耗降低了75%