CN1037520C - 一种润滑油的添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明用25-35份三氧化钼,4-8份氢氧化钠,1-4份三氧化钨,1-4份硫化钠/硫化氢钠,140-200份二异辛基二硫代磷酸,2-12份硫酸,3-10份润滑油基础油150SN,加入二烷基硫代磷酸锌和不饱和丁二酸经过反应,萃取,水洗,沉降分离,结晶,过滤以及调合而制备出具有功能全,功能强,效益高的新型添加剂。

Description

一种润滑油的添加剂
本发明属于润滑油添加剂领域,尤其涉及到减摩抗磨节能型润滑油添加剂及其制备方法,国际专利分类号为C10M139/00。
众所周知减摩、抗磨损、节能型润滑油添加剂在美国、日本、西德、法国、苏联和中国都积极研究和开发之中,日本生产的MODTP也称油溶性有机钼是一种公认的很有发展前途的抗磨剂,但实际上是悬浮在基础油中的物质,其不溶于油,在使用过程中常堵滤网;美国在研究、开发和推广MODTP上起步早,尤其是Vanderbit公司搞得更好,由于价格昂贵只能被高级润滑油公司所接受,中国广西钟山开发的万机灵产品是具有国际水平的MODTP,该产品油中溶解性能比日本的MODTP更好,但还存在着生产过程中污染严重,产品带有令人恶心、头晕的恶臭,成本也高,影响该产品的推广应用,据文献记载:二烷基二硫代磷酸的生产方法为醇与五氧化二磷进行硫磷化反应,该反应过程中有大量硫化氢产生,而且未反应完全的醇与反应产品亲和力极强,用普通的分离方法很难使醇与产品分离,从而,使得产品带有恶臭。
本发明的目的是提供一种消除环境污染,降低生产成本,安全可靠的提高产品性能的制备方法,生产的高级极压抗磨润滑油添加剂具有减摩、抗磨、节能,消除产品本身恶臭,增加MODTP的油溶性。
本发明的目的是这样实现的:25-35份三氧化钼,4-8份氢氧化钠和水进入反应器(1),反应器(1)是钼酸盐和钨酸盐生成器,它是在常温、常压下反应0.5-1.0小时生成钼酸钠,上述在反应进行期间再加入1-4份三氧化钨继续反应0.5-1.0小时一直连续搅拌生成钨酸钠,然后加入1-4份硫化钠或硫氢化钠生成硫化钼酸钠和硫化钨酸钠的混合物,反应0.5~1.0小时,其进入第二个反应器(2),它是萃取反应器,并加入140-200份二异辛基二硫代磷酸同时还加入2-12份硫酸或盐酸或醋酸作为催化剂,通入氮气还加入3-10份润滑油基础油150SN,在80-100℃条件下反应3~5小时,得到的液体产物并放出少量硫化氢气体,用氢氧化钠吸收硫化氢气体,经过精制后得到硫化钠或硫氢化钠循环到反应器(1)再使用,液体产物经过水洗,沉降分离,结晶、过滤得到硫化二异辛基二硫代磷酸硫化钼·钨(A),再加入二烷基二硫代磷酸锌(B),并A∶B=1∶(0~5)(重量份数为0-700),还要加入不饱和丁二酸5-600ppm调合而制得润滑油添加剂,润滑油添加剂中含有的主要元素占润滑油添加剂重量百分数为钼是1.0-9.0%;钨是700-10000ppm;锌是0-6.5%,不饱和丁二酸为5-600ppm。
本发明采用二异辛基二硫代磷酸为原料不仅大大改善了添加剂溶解性能,而且还消除了产品的恶臭。硫化二异辛基二硫代磷酸硫化钼·钨的化学式为
Figure C9610472000042
R为异辛基即
X为S或O其结构式为:本发明制备方法的反应过程为:
    
其中 循环使用
DTP是二烷基二硫代磷酸烷基为C5~C8
ZDTP是二烷基二硫代磷酸锌
硫化二异辛基二硫代磷酸硫化钼·钨(A)与二烷基二硫代磷酸锌(B)具有良好的协同效应,以150SN(C)为基础油,当A∶B∶C为0.17∶0.33∶99.5时减摩抗磨效果最佳,能在摩擦副表面上形成一层光亮如镜的膜,而且随着摩擦时间的延长,油样温度不但不上升,反而能下降1℃左右。本发明产品与各种牌号的润滑油有着良好的配伍性,如以康润30QC为基础,按1.5%(wt)加入本发明产品后,再分别加入汽车发动机,变速箱及主传动器后,汽车运行500公里后,分别以30,40,50,60,70Km/h等速行驶时的节油率分别为3.5%,4.2%,4.1%,4.5%,5.3%即随车速增加节油率也相应增加这是本发明产品的特性,这是与机械、车船向高速、高负荷,高温操作条件发展的方向是一致的。
本发明产品外观为棕色液体,比重为1.08±0.02,运动粘度(40℃)94±5mm2/s,开口闪点为180℃,凝点为-17℃,机械杂质0.014%,酸值为120±5KOHmg/g,腐蚀试验在120℃经过3小时测试结果为1A,达到合格标准。把本发明产品与基础油按1∶4比例调配后加入到5W/30CD级润滑油中在不同添加量情况下进行承载能力测试(PB)见表-3;抗烧结能力(PD)见表-4,当机油中加入本发明产品3%后PD值增加50%以上显著改善油品抗烧结负荷,防止或减少机械的烧结、损坏,防止拉缸与烧瓦;综合磨损指数见表-5,加入本发明产品3%后使油品综合磨损程度改善达75%以上,明显改善抗磨特性,这对延长机件的使用寿命有益,高温抗磨损性见表-6,在油品中加入3%本发明产品可明显减少磨损程度使磨斑直径减少30%,延长机件使用寿命有利;减摩性见表-7,加入3%本发明产品使摩擦系数下降29.79%,可使能耗(电耗,油耗等)下降,具有节能特性。本发明产品用户试用情况见表-8;本发明产品与国内外市场上同类名牌润滑油添加剂比较数据见表-9;制备本发明所用的原料见表-8,这些原料均为市场畅销的化工产品。
本发明所达到的效果如下:
(1)本发明制备方法采用优质的二烷基二硫代磷酸为原料,解决了生产过程中的污染问题;
(2)产品本身无恶臭
(3)本产品油溶性好,减摩,抗磨性能优异:
(A)在基础油150SN,15W/40CD中添加本发明添加剂,其中钼含量为100-300ppm,能使参照油品的PB值提高135%以上;摩擦系数μ值下降至0.03-0.05。
(B)在基础油150SN中添加本发明添加剂的0.5%,随着摩擦运动的延长,油样温度没有升高,反而下降1℃左右。
(4)本发明添加剂应用广泛,可以加到各利润滑油中,也可以加入到各种已调配好的润滑油中,可在车船,采矿机械,发电设备,冶金,机床,钻探采油等运转设备上使用,能够达到节能降耗,降低成本,提高经济效益的功能。
                          实施例1
向盛有适量水的反应器(1)放入35份三氧化钼和2份三氧化钨和8份氢氧化钠加以搅拌混合,在常压下温度约45℃,时间约1小时,然后加入4份硫化钠继续搅拌混合1小时左右,生成的硫化钼酸钠和硫化钨酸钠的混合物进入第二反应器(2),并向反应器内加入10份基础油,12份硫酸,和200份二异辛基二硫代磷酸,同时向反应器(2)通入氮气对反应进行保护,反应温度在100℃左右,时间约4小时,冷却后进行洗涤3-4次,加热至100℃左右脱水,无水滴出现后,加入600ppm不饱和丁二酸混合后过滤就可制备出本发明产品,本产品含钼为9.0%,含钨为10000ppm,不饱和丁二酸为600ppm。
将本产品10份加入至1000份润滑油基础油中,测试其PB值由原来的40Kg提高到100Kg,摩擦系数由原来的0.260降低至0.092。
将本产品以1.5%(wt)添加至30QC机油中,在北京130车上进行使用测试,其市区、城区、快速车道运行模式的节油率分别为4.0%,4.2%和5.3%,汽车排放污染物一氧化碳和烷类含量分别下降11.1%和16.7%。
将本产品以0.5%(wt)的比例添加至5W/30CD中,其极压值可由原未加添加剂时的509.6N提高至1078.0N,其综合磨损指数改善程度达75%以上,抗磨损性能改善30%,减摩性能改善29.79%。
                        实施例2
制备润滑油添加剂的方法同实施例1,原料加入量如下:25份三氧化钼,1份三氧化钨,4份氢氧化钠,1份硫化钠,140份二异辛基二硫代磷酸,2份盐酸,3份基础油,700份二烷基二硫代磷酸锌,5ppm不饱和丁二酸制备出的润滑油添加剂中含钼1.0%,钨700ppm,锌6.5%,不饱和丁二酸5ppm。
                        实施例3
制备润滑油添加剂的方法同实施例1,原料加入量如下:30份三氧化钼,2份三氧化钨,2份氢氧化钠,2.5份硫化钠,170份二异辛基二硫代磷酸,2份醋酸,1份基础油进行反应,反应所得到的液体产物中加入5ppm不饱和丁二酸和ZDTP340份调合制得本发明产品,其含钼为2.5%,含钨为6000ppm,锌为5.2%,不饱和丁二酸为5ppm。
表-1
原料名称   标准
三氧化钼   工业级
三氧化钨   工业级
氢氧化钠   化学纯
硫化钠   化学纯
二异辛基二硫代磷酸   工业级
基础油150SN   工业级
二烷基二硫代磷酸锌   工业级
不饱和丁二酸   化学纯
硫酸/盐酸/醋酸
H2SO4/HOR HAC   化学纯
上述原料均为市场畅销化工产品
采用本产品与一定量的润滑油基础油(150SN)进行调配,保证M0含量在0.5%左右,按照加入润滑油5W/30CD中的比例不同,做了以下几方面对比测试。
(1)油膜承载能力
(2)抗烧结负荷
(3)综合磨损指数
(4)高温抗磨损性能
(5)减摩性
其中参考油品物性参数如下表2
            5W/30CD                   表-2
项目     性质
运动粘度100℃mm2/s     10.80
闪点开口℃     202
倾点℃     <-40
低温动力粘度-25℃MPa.S     3500
硫含量%     0.23
磷含量%     0.073
(油样:5W/30CD+调配后产品)
具体测试结果见下表
承载能务测试                 表-3
调配后产品添加量%     PB.N   改善能力%
    0     509.6     1
    1.0     833.0     63.46
    3.0     1078.0     111.54
    5.0     1176.0     130.77
    7.0     1372.0     169.23
抗烧结能力测试                表-4
调配后产品加入量%     PD.N   改善能力%
    0   1960.0     1
    1.0   2450.0     25
    3.0   3087.0     57.50
    5.0   3087.0     57.50
    7.0   3087.0     57.50
综合磨损指数                 表-5
调配后产品加入量%     ZMZ.N     改善能力
    0     281.3     1
    1.0     380.2     35.16
    3.0     494.9     75.93
    5.0     515.9     83.40
    7.0     604.7     114.97
抗磨损性能测试             表-6
调配后产品添加量%  磨斑直径mm 改善能力%
    0     0.40     1
    1.0     0.36     10.00
    3.0     0.28     30.00
    5.0     0.30     25.00
    7.0     0.30     25.00
减摩性能测试                 表-7
调配后产品添加量%   摩擦系数 改善能力
    0     0.094     1
    1.0     1     1
    3.0     0.066     29.79
    5.0     0.087     7.45
    7.0     0.031     67.02
本发明产品与国内外添加剂承载能力比较    表-8
编号 参照基准油品 添加剂种类 生产厂家 添加剂用量%     PB  Kg
    01     150SN     /     /     /     40
    02     150SN 万灵霸  加拿大     2     54
    03     150SN 本产品(1)     /     0.5     94
    04     150SN 本产品(2)     /     5     100
05 30QC / / / 48
    06     30QC   奇特  美国     5     66
    07     30QC   伯爵  美国     5     114
    08     30QC   倍力  加拿大     5     76
    09     30QC 万机灵(3)  广西钟山     2     126
    10     5W/30CD     0     /     /     51.9
    11     5W/30CD 本产品(2)     /     1     84.9
    12     5W/30CD 本产品(2)     /     3     109.9
    13     5W/30CD 本产品(2)     /     5     119.9
    14     5W/30CD 本产品(2)     /     7     139.9
              用户试用情况                                                                           表-9
  试用单位   车型   节油率    尾气  启动感觉   噪声 机油情况     备注
大兴县运输局交通科 解放141 13.64% 正常 正常 含铁量低
  黄河362   10.53%   好转   正常   正常 含铁量低
东风140 8.82% 好转 正常 正常 含铁量低
兴通汽车出租公司   吉林   2.80%   好转   好起动   下降
夏利 10% 下降 好转   发动机明显好转
昌河1010 2.86% 好转 好起动 下降
安定农机管理站   东方红-802   9.57%   好转   转为正常   节省47.9%
牛-55 8%   节省8.33%
  牛-55   8.70%   节省2.5%
长子营乡联运站 东方红60 2.86% 启动快
  北京公路局大兴分局   太托拉   8.05%

Claims (1)

1.一种润滑油添加剂,其特征在于:(1)在盛有适量水的反应器(1)放入25-35份三氧化钼,4-8份氢氧化钠,在常温常压下连续搅拌0.5-1.5小时生成钼酸钠,再加入1-4份三氧化钨继续反应0.5-1.0小时生成钨酸钠和钼酸钠的混合物;(2)在上述反应器(1)中加入1-4份硫化钠或硫氢化钠与钼酸钠和钨酸钠反应生成硫化钼酸钠和硫化钨酸钠的混合物;(3)将反应器(1)中的硫化钼酸钠和硫化钨酸钠混合物放入反应器(2)中并加入140-200份二异辛基二硫代磷酸,还加入2-12份硫酸或盐酸或醋酸,通入氮气,再加入3-10份润滑油基础油150SN,在80-100℃条件下反应3-5小时得到液体产物并放出少量硫化氢气体;(4)上述反应器(2)的液体产物经过水洗、沉降分离、结晶、过滤得到产物(A),将产物(A)与二烷基二硫代磷酸锌(B)混合,其混合比例为A∶B=1∶(0~5),再加入不饱和丁二酸5-600ppm,调合而制得本发明产品润滑油添加剂;(5)上述放出的硫化氢气体用氢氧化钠吸收,经过精制后得到的硫化钠或硫氢化钠进入反应器(1)循环利用;(6)润滑油添加剂中含有主要元素占添加剂重量百分数为铝是1.0-9.0%,钨是700-10000ppm,锌是0-6.5%和不饱和丁二酸是5-600ppm。
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