CN1523090A - 柴油发动机润滑油组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机润滑油组合物，尤其是涉及一种用于重负荷柴油发动机的润滑油组合物。其特点是含有大量加氢处理基础油。本发明的组合物还含有适量的高碱值水杨酸盐、低碱值水杨酸盐、硫化烷基酚盐、硼化双丁二酰亚胺无灰分散剂、高分子无灰分散剂、二烷基二硫代磷酸锌及酚型、胺型辅助抗氧剂。该润滑油组合物可满足SAE J 300和API CF－4柴油机油的规格要求。该组合物配方简单，成本低，调制方便。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种发动机润滑油组合物，尤其是涉及一种用于重负荷柴油发动机的润滑油组合物，能够满足SAE J300和API CF-4柴油机油规格要求，属于润滑油技术领域。
(二)背景技术
由于我国国情与国外不同，汽车及发动机制造业对润滑油的要求也明显不同于国外，中低档(SD、CC)发动机油需求量仍占全部发动机油总量的50％左右。随着我国正式加入WTO后，先进水平的重负荷柴油汽车以及生产技术将更多的被引进，高档柴油机油的需求会越来越大，国内高档油市场的竞争也会越来越激烈。为进一步缩小与国际先进水平的差距，力争在国内占有更多的高档油市场份额，加速开展高档柴油机油的研制是当务之急。而涉及API CF-4级油的中国专利还没有。
(三)发明内容
本发明的目的是：提供一种以加氢处理油为基础油的价格性能比较优的发动机油组合物，通过调整润滑油组合物中各添加剂组分间的比例及其用量，调制满足SAE J300和API CF-4规格要求的柴油机油。
值得注意的是，本发明中的基础油是中国生产的高粘度指数加氢处理基础油(属GroupII类油)，其特点是低硫、低氮、低芳烃、低极性(非极性的饱和烃含量占95％以上)，从而导致其抗氧化安定性和对添加剂及油品氧化产物的溶解/分散能力下降。本发明主要是通过对润滑油组合物中的添加剂进行优化选择和调整本发明的润滑油添加剂组合物中组分之间的比例及其用量来解决上述问题。
本发明对润滑油组合物中的添加剂进行优化选择，除了考虑各功能添加剂组分自身的性能和特点外，同时把对基础油的溶解性和热稳定性好坏作为优先选择的条件之一，目的是有利于解决加氢基础油的溶解性和抗氧化安定性较差的问题，以满足柴油机油的高温清净性、分散性和抗氧抗磨性要求。
本发明提供一种可满足API CF-4规格柴油机油要求的发动机润滑油组合物。它包含加氢处理基础油，2.0-10.5％(重)的烷基水杨酸盐和硫化烷基酚盐的混合物；2.0-11.0％(重)的硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂和高分子无灰分散剂的混合物；0.2-2.5％(重)的二烷基二硫代磷酸锌；0.05-2.0％(重)的酚型辅助抗氧剂和胺型辅助抗氧剂的混合物。在本发明的润滑油组合物中：
金属清净剂较适宜的是高碱值烷基水杨酸钙(碱值在265mgKOH/g以上)、低碱值烷基水杨酸钙(碱值在60-80mgKOH/g之间)和高碱值硫化烷基酚钙(碱值在240mgKOH/g以上)的混合物，用以提高润滑油组合物的清净性，特别是高温清净性。烷基水杨酸钙分子结构为：
式中R为含14～18个碳原子的烷基，PIB为平均分子量为1000以上的聚异丁烯基，SA为丁二酸酐，n为整数。
高碱值硫化烷基酚钙分子结构为：
式中R为含10-18个碳原子的烷基，x、y、n为整数。
由于API CF-4级油适用于燃烧含硫燃料的重负荷柴油机，因此要求APICF-4级油必须具有良好的酸中和能力，高碱值烷基水杨酸钙具有良好的高温清净性能和很高的碱值，高碱值硫化烷基酚钙不仅可以提高油品的高温清净性，而且还可以增强油品的抗氧化和抗磨损能力。
硼化的双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂的使用，不仅可以提高油品的高温分散性能和抗磨性能，而且可以使油品具有良好的节油性能，并且使油品在衰败过程中产生的极性组分能够很好的分散在油品中，而不致于沉积。硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂，硼含量为不低于0.45％，分子量为800-1800，其分子结构如下，式中PIB的分子量为600-1400，n为6-10的整数。
或
高分子无灰分散剂的使用，可以提高油品的分散性能，特别有助于提高油品的烟炱分散能力，并且使油品在衰败过程中产生的极性组分能够很好的分散在油品中，而不致于沉积。高分子型无灰分散剂氮含量不小于1.0％，分子量为800-1800，其分子结构如下，其中PIB的分子量为600-1400，n为6-10的整数。
组合物中将酚、胺型辅助抗氧剂与二烷基二硫代磷酸锌复合使用，其以不同的抗氧化作用机理相互配合共同抑制了润滑油的高温氧化，赋予该组合物优异的高温抗氧化性能和抑制油品沉积物生成的能力。酚型辅助抗氧剂的分子结构如下，其中R为6-14个碳原子的烷基。
胺型辅助抗氧剂的分子结构如下，其中R为4-14个碳原子的烷基。
调制润滑油时，除了加入本发明的添加剂外，单级油还需加入降凝剂和抗泡剂，而多级油需加入降凝剂、粘度指数改进剂和抗泡剂。
粘度指数改进剂较适宜的是乙烯-丙烯共聚物，但使用中要保持较好的剪切稳定性指数。
降凝剂可从国内外商品聚α-烯烃降凝剂或倾点下降剂中得到。
抗泡剂一般是商品甲基硅油T901。
选择性能好的添加剂组分还不能完全解决本发明所要解决的问题。本发明利用众所周知的添加剂组分之间相互作用的原理，力求使各功能添加剂除了充分发挥其自身的性能优点外，在满足发动机各项性能要求方面，尽可能使各功能添加剂组分间产生较强的“协合效应”，避免出现“对抗效应”。
判断润滑油组合物是否满足API CF-4柴油机油的要求，需进行Caterpillar1K发动机试验及SH/T0265规定的CRCRL-38轴瓦腐蚀试验。
本发明采用了众所周知的板式成焦器试验和热管氧化试验模拟Caterpillar1K发动机活塞清净性，另外还采用了微氧化试验(CMOT)来评定油品的氧化诱导期，利用微焦化试验评定油品的焦化时间，利用新型热管氧化仪评定油品的清净性。
本发明组合物具有良好的清净性、烟炱分散性能、抗氧抗腐性能以及良好的节油性能。本发明的优点和效果通过下面的实施例进一步说明。
(四)具体实施方式
实施例1
配制一全组分15W/40CF-4柴油机油，它含有高碱值烷基水杨酸钙、低碱值烷基水杨酸钙、硫化烷基酚钙、硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂、二烷基二硫代磷酸锌、酚型辅助抗氧剂、胺型辅助抗氧剂。由此得到的数据列于表1。
表1
| 比较例1 | 实施例1 | 试验方法 | ||
| 组分，％(重) | 高碱值烷基水杨酸钙低碱值烷基水杨酸钙硫化烷基酚钙硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂高分子无灰分散剂二烷基二硫代磷酸锌酚型辅助抗氧剂二壬基二苯胺基础油 | 2.51.0-2.53.51.80.30.8余量 | 2.51.01.62.53.51.80.10.2余量 | |
| 所调油品粘度牌号 | 15W/40 | 15W/40 | ||
| 性能评定 | 板式成焦器试验，沉积物 mg热管评级， 级微氧化诱导期， 分钟新型热管氧化试验 级微焦化试验时间， 分钟 | 159.75.592.88.0132.5 | 124.65.0112.49.0152.8 | Q/SH018.0235SH/T0645见附录见附录见附录 |
注：基础油为加氢处理基础油与适量的降凝剂、抗泡剂和粘度指数改进剂复合。
实施例2
配制一全组分15W/40CF-4柴油机油，它含有高碱值烷基水杨酸钙(高碱值磺酸钙)、低碱值烷基水杨酸钙、硫化烷基酚钙、硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂、二烷基二硫代磷酸锌、酚型辅助抗氧剂、胺型辅助抗氧剂。由此得到的数据列于表2。
表2
| 比较例1 | 实施例1 | 试验方法 | ||
| 组分，％(重) | 高碱值烷基水杨酸钙高碱值磺酸钙低碱值烷基水杨酸钙硫化烷基酚钙硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂高分子无灰分散剂二烷基二硫代磷酸锌酚型辅助抗氧剂二壬基二苯胺基础油 | -3.52.02.04.03.02.00.80.3余量 | 3.5-2.02.04.03.02.00.80.3余量 | |
| 所调油品粘度牌号 | 15W/40 | 15W/40 | ||
| 性能评定 | 板式成焦器试验，沉积物 mg热管评级， 级微氧化诱导期， 分钟 | 195.7485.3 | 142.64.594.2 | Q/SH018.0235SH/T0645见附录 |
| 新型热管氧化试验 级微焦化试验时间， 分钟 | 7.5102.5 | 8.5113.3 | 见附录见附录 |
实施例3
配制一全组分20W/40CF-4柴油机油，它含有高碱值烷基水杨酸钙、低碱值烷基水杨酸钙、硫化烷基酚钙、硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂、二烷基二硫代磷酸锌、酚型辅助抗氧剂、胺型辅助抗氧剂。由此得到的数据列于表3。
表3
| 实施例1 | 试验方法 | ||
| 组分，％(重) | 高碱值烷基水杨酸钙低碱值烷基水杨酸钙硫化烷基酚钙硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂高分子无灰分散剂二烷基二硫代磷酸锌酚型辅助抗氧剂二壬基二苯胺基础油 | 2.21.81.63.54.02.00.40.8余量 | |
| 所调油品粘度牌号 | 20W/40 | ||
| 性能评定 | 板式成焦器试验，沉积物 mg热管评级， 级微氧化诱导期， 分钟新型热管氧化试验 级微焦化试验时间， 分钟 | 89.34.5121.79.0165.4 | Q/SH018.0235SH/T0645见附录见附录见附录 |
实施例4
配制一全组分30CF-4柴油机油，它含有高碱值烷基水杨酸钙、低碱值烷基水杨酸钙、硫化烷基酚钙、硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂、二烷基二硫代磷酸锌、酚型辅助抗氧剂、胺型辅助抗氧剂。由此得到的数据列于表4。
表4
| 实施例1 | 试验方法 | ||
| 组分，％(重) | 高碱值烷基水杨酸钙低碱值烷基水杨酸钙硫化烷基酚钙硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂高分子无灰分散剂二烷基二硫代磷酸锌酚型辅助抗氧剂 | 4.00.82.02.03.21.50.4 |
| 二壬基二苯胺基础油 | 0.2余量 | ||
| 所调油品粘度牌号 | 30 | ||
| 性能评定 | 板式成焦器试验，沉积物 mg热管评级， 级微氧化诱导期， 分钟新型热管氧化试验 级微焦化试验时间， 分钟 | 44.63.0132.39.5164.2 | Q/SH018.0235SH/T0645见附录见附录见附录 |
Claims (7)
1、一种用于柴油发动机的润滑油组合物，其特征在于该组合物中包含：
A、加氢处理基础油；
B、2.0-10.5％(重)的烷基水杨酸盐和硫化烷基酚盐的混合物；
C、2.0-11.0％(重)的硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂和高分子无灰分散剂的混合物；
D、0.2-2.5％(重)的二烷基二硫代磷酸锌；
E、0.05-2.0％(重)的酚型辅助抗氧剂和胺型辅助抗氧剂的混合物。
2、根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的烷基水杨酸盐是高碱值烷基水杨酸钙和低碱值烷基水杨酸钙，其分子结构为：
式中R为含14～18个碳原子的烷基，PIB为平均分子量为1000以上的聚异丁烯基，SA为丁二酸酐，n为整数。
3、根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的硫化烷基酚盐较适宜的是碱值在240mgKOH/g以上的硫化烷基酚钙，其分子结构为：
式中R为含10-18个碳原子的烷基，x、y、n为整数。
4、根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的硼化双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂，硼含量不低于0.45％，分子量为800-1800，其分子结构为：
或
PIB的分子量为600-1400，n为6-10的整数。
5、根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的高分子型无灰分散剂氮含量不小于1.0％，分子量为800-1800，其分子结构为：
PIB的分子量为600-1400，n为6-10的整数。
6、根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的酚型辅助抗氧剂的分子结构为：
R为6-14个碳原子的烷基。
7、根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的胺型辅助抗氧剂的分子结构为：
R为4-14个碳原子的烷基。
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