高达因值润滑油分散剂及含有该分散剂的润滑油

摘要

本发明公开了高达因值润滑油分散剂及含有该分散剂的润滑油，具体涉及分散剂技术领域，本发明通过采用脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯，新结合的分子链中一端的亲油基与润滑油具有极强的互溶性，另一端的亲水基团有效地吸附在了纳米粒子表面，将纳米粒子“包裹”起来“溶”于润滑油中，在纳米粒子表面形成了空间位阻效应阻碍粒子间的团聚，失水梨醇单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚结合在一起的分子长链缠绕桥接，产生了絮凝作用，形成网络结构，这种网络结构能有效地对纳米粒子产生“支架作用”抵消纳米粒子受到的离心力，降低纳米粒子沉降速度，使纳米粒子可在润滑油内部保持均匀的分散开，保持纳米粒子对润滑油起到的润滑性能。

说明书

技术领域

本发明涉及分散剂技术领域，更具体地说，本发明涉及高达因值润滑油分散剂及含有该分散剂的润滑油。

背景技术

摩擦、磨损与润滑是汽车在设计、制造、使用与维修中不可避免而又必须妥善解决的问题。研究表明60％的发动机故障是由磨损引起的，30％以上的能源消耗是摩擦导致的。目前改善摩擦磨损的方法主要有两种：一是在保持流体润滑或混合润滑状态的前提下，通过改善润滑剂的流变性能(如降低油品黏度)以降低剪切应力；二是向油品中加入添加剂以减小边界润滑和混合润滑状态下的摩擦因数。在发动机油中，二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和无灰分散剂作为最重要的两种添加剂，ZDDP具有良好的抗氧化、抗磨性能；而无灰分散剂对发动机积炭、烟炱等固态颗料具有很好的胶溶分散作用，有效保证内燃机油的低温分散性能，特别有效地解决了汽油机油的低温油泥问题防止污泥和清漆堆积，随着环保法规的高标准要求和合成技术的进步以及发动机的发展需求，新的发动机规格对油品中的硫、磷和无灰量提出愈发苛刻的要求，这就导致ZDDP的应用受到严重限制，这就要求无灰分散剂不仅具有良好的低温分散性能，还要具备高温清净性、腐蚀抑制性、抗氧化性及抗磨与减磨性，其结构也由低分子、单挂和双挂向多功能化和高分子化转变。多功能化改性如硼化、磷化、酯化、Mannich卞胺化等，是在原有产品的基础上通过引入功能基团或改进产物部分片断的结构来达到增加产品功能、改善产品性能的目的。

润滑油的氧化产物是油泥的重要组成部分，随着在润滑油中存在时间的增长，它们可以相互聚集、沉淀。大量润滑油氧化产物的聚集会导致油品黏度增大，加剧发动机的磨损，造成滤网堵塞，进而影响发动机的使用。防止润滑油氧化产物聚集的主要方式是在润滑油中加入分散剂，最常用的是聚异丁烯琥珀酰亚胺型分散剂。分散剂是极性分子，其对润滑油氧化产物具有很强的吸附能力，能够与其通过吸附作用形成胶团，分散剂中含有较长的的烃基链，其可以通过烃基健将润滑油氧化产物增溶或分散在基础油中。

近年来，研究人员通过向润滑油中添加纳米粒子来改善润滑油的润滑性能，取得了满意的效果。但纳米粒子尤其是无机纳米粒子的油溶性差、表面能高、粒度小，在润滑油中易于团聚、分散稳定性差仍是制约纳米粒子作为润滑油添加剂的主要因素之一，在解决纳米粒子在润滑油中稳定分散的问题上，现阶段理论基础主要是胶体稳定理论，主要的技术手段包括表面包覆改性法、局部化学改性法、胶囊修饰改性法、高能表面改性法等习。虽然现阶段的理论和方法能有效地解决纳米粒子的团聚问题，但在重力的作用下，纳米粒子依然有沉淀的趋势。使用表面活性剂对纳米粒子进行修饰是近年来应用较多的技术方法，但单一表面活性剂作用的效果有限，若将多种表面活性剂进行复配，充分利用活性剂间的协同效应，发挥活性剂更优异的性能，从而有效地解决纳米粒子的团聚和沉淀问题。

现有分散剂使用时无法做到对润滑油中纳米粒子的有效分散，同时纳米粒子的沉降和团聚过程容易影响纳米粒子自身的使用性能，且导致润滑油自身氧化物容易聚集，导致润滑油内部的氧化物聚集现象明显，影响润滑油的正常使用性能。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了高达因值润滑油分散剂及含有该分散剂的润滑油，本发明所要解决的技术问题是：现有分散剂使用时无法做到对润滑油中纳米粒子的有效分散，同时纳米粒子的沉降和团聚过程容易影响纳米粒子自身的使用性能，且导致润滑油自身氧化物容易聚集，导致润滑油内部的氧化物聚集现象明显，影响润滑油的正常使用性能的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高达因值润滑油分散剂，所述分散剂由下述质量百分含量的原料组成：硼化单丁二酰亚胺15％-25％、聚异丁烯丁二酰亚胺10％-18％、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺18％-26％、丁二酸酯11％-16％、丁二酰亚亚胺酸13％-20％、脂肪酸8％-15％、脂肪醇聚氧乙烯醚3％-6％、失水梨醇单油酸酯2％-5％，所述各种原料含量总和为100％。

作为本发明的进一步方案：所述分散剂由下述质量百分含量的原料组成：硼化单丁二酰亚胺18％-23％、聚异丁烯丁二酰亚胺12％-17％、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺19％-24％、丁二酸酯13％-15％、丁二酰亚亚胺酸15％-19％、脂肪酸10％-14％、脂肪醇聚氧乙烯醚3％-5％、失水梨醇单油酸酯3％-4％。

作为本发明的进一步方案：所述分散剂由下述质量百分含量的原料组成：硼化单丁二酰亚胺20％、聚异丁烯丁二酰亚胺15％、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺22％、丁二酸酯14％、丁二酰亚亚胺酸16％、脂肪酸12％、脂肪醇聚氧乙烯醚3％、失水梨醇单油酸酯3％。

作为本发明的进一步方案：所述润滑油分散剂的制备步骤：

(1)，在容器中注入氮气，随后将丁二酸酯、丁二酰亚亚胺酸和脂肪酸加入容器中，控制容器对丁二酸酯、丁二酰亚亚胺酸和脂肪酸进行搅动混合，同时控制容器加热至100-120℃，并保持30-40min，随后自然降温60℃；

(2)，将步骤(1)中所得原料加热至80-93℃，随后将硼化单丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酰亚胺、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺加入容器中，并控制容器搅动，加热至125℃，保持温度不变2.5h，随后添加脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯，并自然降温至45℃，随后即可得到分散剂。

含有该分散剂的润滑油，包括润滑基础油和少量权利要求1-3中所述的润滑油分散剂，其中润滑油分散剂占润滑油总质量的0.5％-7.5％，所述润滑油为按API分类的I类润滑油基础油。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过采用脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯，失水梨醇单油酸酯中分子链中的亲油基团虽能与润滑油能很好地结合，但不能有效地吸附在纳米粒子上，所以纳米粒子在离心力作用下全部沉淀，脂肪醇聚氧乙烯醚分子链中亲水基团虽能够有效地吸附在纳米粒子表面阻止粒子间产生团聚，但不能与润滑油有效地互“溶”，所以经高速离心后，纳米润滑油产生了分层，脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯协同作用，发挥了更优异的分散性能，失水梨醇单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚结合在一起，新结合的分子链中一端的亲油基与润滑油具有极强的互溶性，另一端的亲水基团有效地吸附在了纳米粒子表面，将纳米粒子“包裹”起来“溶”于润滑油中，在纳米粒子表面形成了空间位阻效应阻碍粒子间的团聚，失水梨醇单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚结合在一起的分子长链缠绕桥接，产生了絮凝作用，形成网络结构，这种网络结构能有效地对纳米粒子产生“支架作用”抵消纳米粒子受到的离心力，降低纳米粒子沉降速度，使纳米粒子可在润滑油内部保持均匀的分散开，保持纳米粒子对润滑油起到的润滑性能；

2、本发明通过采用硼化单丁二酰亚胺，硼化单丁二酰亚胺可改善抗磨性能，硼化单丁二酰亚胺与橡胶密封之间的兼容性较好，降低润滑油和分散剂严重腐蚀橡胶密封的情况出现，丁二酸酯具有很好的抗氧化性和高温稳定性，因此可保证在机械运转的高温环境中有效抑制沉积物形成；

3、本发明通过采用聚异丁烯丁二酰亚胺，聚异丁烯丁二酰亚胺具有高温和低温稳定性，保证在温差较大的环境中保持分散性能，同时具有一定的增溶作用，且脂肪酸可提供良好的稳定性，保证整体分散剂的稳定。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

高达因值润滑油分散剂，所述分散剂由下述质量百分含量的原料组成：硼化单丁二酰亚胺20％、聚异丁烯丁二酰亚胺15％、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺22％、丁二酸酯14％、丁二酰亚亚胺酸16％、脂肪酸12％、脂肪醇聚氧乙烯醚3％、失水梨醇单油酸酯2％。

润滑油分散剂的制备步骤：

(1)，在容器中注入氮气，随后将丁二酸酯、丁二酰亚亚胺酸和脂肪酸加入容器中，控制容器对丁二酸酯、丁二酰亚亚胺酸和脂肪酸进行搅动混合，同时控制容器加热至100-120℃，并保持30-40min，随后自然降温60℃；

(2)，将步骤(1)中所得原料加热至80-93℃，随后将硼化单丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酰亚胺、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺加入容器中，并控制容器搅动，加热至125℃，保持温度不变2.5h，随后添加脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯，并自然降温至45℃，随后即可得到分散剂。

含有该分散剂的润滑油，包括润滑基础油和少量权利要求1-3中所述的润滑油分散剂，其中润滑油分散剂占润滑油总质量的0.5％-7.5％，所述润滑油为按API分类的I类润滑油基础油。

实施例2：

高达因值润滑油分散剂，所述分散剂由下述质量百分含量的原料组成：硼化单丁二酰亚胺20％、聚异丁烯丁二酰亚胺15％、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺22％、丁二酸酯14％、丁二酰亚亚胺酸16％、脂肪酸12％、脂肪醇聚氧乙烯醚3％、失水梨醇单油酸酯3％。

润滑油分散剂的制备步骤：

(1)，在容器中注入氮气，随后将丁二酸酯、丁二酰亚亚胺酸和脂肪酸加入容器中，控制容器对丁二酸酯、丁二酰亚亚胺酸和脂肪酸进行搅动混合，同时控制容器加热至100-120℃，并保持30-40min，随后自然降温60℃；

(2)，将步骤(1)中所得原料加热至80-93℃，随后将硼化单丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酰亚胺、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺加入容器中，并控制容器搅动，加热至125℃，保持温度不变2.5h，随后添加脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯，并自然降温至45℃，随后即可得到分散剂。

含有该分散剂的润滑油，包括润滑基础油和少量权利要求1-3中所述的润滑油分散剂，其中润滑油分散剂占润滑油总质量的0.5％-7.5％，所述润滑油为按API分类的I类润滑油基础油。

实施例3：

高达因值润滑油分散剂，所述分散剂由下述质量百分含量的原料组成：硼化单丁二酰亚胺20％、聚异丁烯丁二酰亚胺15％、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺22％、丁二酸酯14％、丁二酰亚亚胺酸16％、脂肪酸12％、脂肪醇聚氧乙烯醚3％、失水梨醇单油酸酯4％。

润滑油分散剂的制备步骤：

(1)，在容器中注入氮气，随后将丁二酸酯、丁二酰亚亚胺酸和脂肪酸加入容器中，控制容器对丁二酸酯、丁二酰亚亚胺酸和脂肪酸进行搅动混合，同时控制容器加热至100-120℃，并保持30-40min，随后自然降温60℃；

(2)，将步骤(1)中所得原料加热至80-93℃，随后将硼化单丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酰亚胺、磷化聚异丁烯丁二酰亚胺加入容器中，并控制容器搅动，加热至125℃，保持温度不变2.5h，随后添加脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯，并自然降温至45℃，随后即可得到分散剂。

含有该分散剂的润滑油，包括润滑基础油和少量权利要求1-3中所述的润滑油分散剂，其中润滑油分散剂占润滑油总质量的0.5％-7.5％，所述润滑油为按API分类的I类润滑油基础油。

根据实施例1-3得出下表：

由上表中的对比可知：在脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯含量总和为6％时，对纳米粒子的处理效果最为理想，在其含量总和小于6％时，不能将纳米粒子完全包裹住，空间位阻效应不足，纳米粒子间易于团聚，并且润滑油中自由的失水梨醇单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚分子较少，桥接作用较弱，未形成足够大的絮凝体积，此时润滑油黏度不能产生足够大的黏滞力阻碍纳米粒子的沉淀；其含量总和高于6％时，虽然在纳米粒子间产生了空间位阻效应，但此时纳米润滑油的黏度过大，失水梨醇单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚在纳米粒子间桥接絮凝作用过强，引起纳米粒子团聚，并附带了周围纳米粒子的沉淀，加剧纳米粒子的沉淀，此时失水梨醇单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚的网络结构作用起到了副作用。

综上可得：

本发明通过采用脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯，失水梨醇单油酸酯中分子链中的亲油基团虽能与润滑油能很好地结合，但不能有效地吸附在纳米粒子上，所以纳米粒子在离心力作用下全部沉淀，脂肪醇聚氧乙烯醚分子链中亲水基团虽能够有效地吸附在纳米粒子表面阻止粒子间产生团聚，但不能与润滑油有效地互“溶”，所以经高速离心后，纳米润滑油产生了分层，脂肪醇聚氧乙烯醚和失水梨醇单油酸酯协同作用，发挥了更优异的分散性能，失水梨醇单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚结合在一起，新结合的分子链中一端的亲油基与润滑油具有极强的互溶性，另一端的亲水基团有效地吸附在了纳米粒子表面，将纳米粒子“包裹”起来“溶”于润滑油中，在纳米粒子表面形成了空间位阻效应阻碍粒子间的团聚，失水梨醇单油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚结合在一起的分子长链缠绕桥接，产生了絮凝作用，形成网络结构，这种网络结构能有效地对纳米粒子产生“支架作用”抵消纳米粒子受到的离心力，降低纳米粒子沉降速度，使纳米粒子可在润滑油内部保持均匀的分散开，保持纳米粒子对润滑油起到的润滑性能。

本发明通过采用硼化单丁二酰亚胺，硼化单丁二酰亚胺可改善抗磨性能，硼化单丁二酰亚胺与橡胶密封之间的兼容性较好，降低润滑油和分散剂严重腐蚀橡胶密封的情况出现，丁二酸酯具有很好的抗氧化性和高温稳定性，因此可保证在机械运转的高温环境中有效抑制沉积物形成。

本发明通过采用聚异丁烯丁二酰亚胺，聚异丁烯丁二酰亚胺具有高温和低温稳定性，保证在温差较大的环境中保持分散性能，同时具有一定的增溶作用，且脂肪酸可提供良好的稳定性，保证整体分散剂的稳定。

最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。