CN107892978A - 一种长寿命节能柴油机油组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种长寿命节能柴油机油组合物及其制备方法，其柴油机油组合物通过各组份的协同作用，特别是添加自制的250N切割馏分，优选多元醇酯TRS6810以及Ketjenlube2700和Ketjenlube3100二者的混合物，调制出的长寿命节能柴油机油组合物，可满足GB11122‑2006 CI‑4 15W40质量等级要求，且具有优异的清净分散性、高温抗氧化性和抗磨减摩性，可显著降低柴油发动机在多种不同工况下各摩擦部位的摩擦系数，提高车辆的综合燃油经济性，并具有良好的燃油经济性保持能力，确保油品在整个换油周期内具有持久的节能减摩效果，并有效保护发动机的耐久性，取得了较好的技术效果。

Description

一种长寿命节能柴油机油组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑油技术领域，具体涉及一种长寿命节能柴油机油组合物及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，柴油机的综合性能也进一步提高，相应的要求改善柴油机油的性能，节能和延长换油周期是推动内燃机油更新换代的驱动力，这就要求柴油机油具有良好的高温清净性、抗氧化性以及抗磨减摩性，对柴油机油提出了严峻的考验，需要更高规格的柴油机油来满足柴油发动机的润滑要求，而汽车保有量的剧增造成能源消耗和尾气排放增加，对环境的污染十分惊人，随着国家第五阶段机动车污染物排放标准的实施，我国车用润滑油又遇到新的挑战，向更低粘度、更苛刻的挥发性要求、更好的燃料经济性的节能型发展是目前发动机油的一个显著的发展趋势。
中国专利CN201610009374.9公开了一种超长换油里程的节能柴油机油及其制备方法，组合物中包含柴机油复合剂、抗磨剂、抗氧剂、粘度指数改进剂、抗泡剂，余量为合成基础油。该组合物具有良好的抗磨减摩性，氧化安定性和热稳定性，能有效延长换油周期；使用不含硫磷的抗磨剂有效提高抗磨减摩性的同时不会加速油品氧化；基础油中添加烷基多苄基甲苯，利用其与抗氧剂良好的复配作用，提高油品的抗氧性能，极大延长油品的使用周期，达到超长换油的目的，此专利中的柴油机油具有蒸发损失较大的缺点。
发动机工作中燃料燃烧产生的有效能量60％损失到汽缸冷却和排气过程中，40％用作动力，而提供动力的有效能量中25％均损失在摩擦中，由此可见，提高发动机油性能，减少摩擦损失是提高燃料经济性的有效途径，同时为节约不可再生的石油资源，也需要提高机油的使用性能，延长其换油期。
发明内容
本发明其目的在于公开一种长寿命节能柴油机油组合物及其制备方法，并且减少摩擦损失，提高机油的使用性能，延长其换油期。
实现本发明所述长寿命节能柴油机油组合物及其制备方法的技术方案是：
一种长寿命节能柴油机油组合物，以重量百分数含量计包括以下组份：基础油A：2％～6％、基础油B：33％～45％、基础油C：35％～45％、柴油机油复合剂:8％～18％、摩擦改进剂：2％～6％和降凝剂：0.05％～0.5％，所述基础油A为合成酯，所述基础油B由Ⅱ类基础油250N切割馏分制得，所述基础油C选用Ⅰ类基础油500N与Ⅱ类基础油500N中的一种或者两种混合物，所述柴油机油复合剂选用美国最高标准APICI-4及以上级别的柴油机油复合剂，所述摩擦改进剂选用低极性、高粘度的聚合酯，所述降凝剂选用聚甲基丙烯酸酯。
进一步地，所述基础油A选用多元醇酯TRS6810，所述多元醇酯由多元醇和饱和脂肪酸酯复合合成，所述饱和脂肪酸酯选用三羟基甲基丙烷酯、季戊四醇油酸酯、偏苯三酸酯和新戊基多元醇酯中的一种或者多种混合物，所述多元醇酯属于API分类中的第Ⅴ类基础油，所述多元醇酯具有优异的热氧安定性、卓越的溶解性和清洁性，良好的润滑性能和低挥发性等特点，能有效防止积碳和油泥的产生，促进发动机有效运转，从而延长换油周期。
进一步地，所述基础油B是由Ⅱ类基础油250N通过分子蒸馏技术进行减压蒸馏切割所制得的塔底馏分产物，所述切割馏分工艺条件为温度200℃和压强10-5MPa，所述基础油B的40℃的运动粘度控制在50mm2/s～58mm2/s，黏度指数为135以上，更优的，所述基础油B的40℃的运动粘度控制在53mm2/s～55mm2/s，与常规基础油相比，本申请的基础油B具有优良的热氧化安定性和热安定性、较低的挥发度、优异的粘温性和良好的添加剂感受性等优点。
进一步地，所述基础油C选用黏度指数为90以上的Ⅱ类基础油500N，黏度指数为90以上的Ⅱ类基础油是在一定压力下通过加氢及催化裂解而得，与常规基础油相比，具有低硫、低氮、低芳烃含量，并且具备优良的热氧化安定性、氧化安定性、较低的挥发度、优异的粘温性和良好的添加剂感受性等优点。
进一步地，所述柴油机油复合剂选用美国雅富顿公司(Afton)的柴油机油复合剂HiTEC8799B和多功能补强剂HiTEC8757B二者的混合物，所述柴油机油复合剂HiTEC8799B和多功能补强剂HiTEC8757B重量份的比例为3.5:1～4.5:1，柴油机油复合剂选用优质的清净剂、分散剂、抗氧抗腐剂及无灰抗氧剂、减磨剂等调制而成，通过柴油机油复合剂HiTEC8799B和多功能补强剂HiTEC8757B二者的混合可显著改善发动机的活塞充炭和汽缸磨损，并有优异的烟灰分散和抗氧、抗腐蚀及抗磨损性能，可有效地保护发动机和延长发动机使用寿命。
进一步地，所述柴油机油复合剂HiTEC8799B具有以下参数：闪点最低135，100℃的运动粘度为152mm2/s，15℃的密度为0.956g/ml和总碱值为66mgKOH/g，所述多功能补强剂HiTEC8757B具备以下参数：闪点最低120℃，100℃的运动粘度为12mm2/s，15℃的密度为1.087g/ml和总碱值为155mgKOH/g。
进一步地，所述摩擦改进剂选用意大利意特麦琪化工有限公司(ItalmatchChemicalsS.p.A)的酯类合成油Ketjenlube2700和酯类合成油Ketjenlube3100二者的混合物，所述酯类合成油Ketjenlube2700和酯类合成油Ketjenlube3100重量份的比例0.3:1～1:1，酯类合成油Ketjenlube2700的黏度非常高，40℃的运动黏度高达11000mm2/s，粘度指数为255，在调配时酯类合成油Ketjenlube2700显示出非同寻常的低温下的低稠化效应，因此同时具有剪切稳定的增黏剂的功效，而酯类合成油Ketjenlube3100具有优异的相溶性，在酯类合成油Ketjenlube2700和低极性矿物油的体系中起增溶作用，由于酯类合成油Ketjenlube3100具有十分出色的相溶性，可以直接替代PAO100，使得配方更简单，综合成本更低，更重要的是性能可以得到很好的提高，尤其是摩擦和润滑性能，本发明选用的摩擦改进剂不仅与复合添加剂具有很好的兼容性，能够提高油品的成膜性能和降低摩擦，而且具有出色的热氧化稳定性，能提高油品的清净分散性，避免在燃烧室、活塞、活塞环、气门等部位形成积碳。
进一步地，所述酯类合成油Ketjenlube2700具有以下参数：40℃的运动粘度为11000mm2/s，100℃的运动粘度为700mm2/s，粘度指数为255，20℃的密度为0.963g/ml，闪点为270℃，倾点为-10℃，酸值为0.08mgKOH/g，所述酯类合成油Ketjenlube3100具有以下参数：40℃的运动粘度为990mm2/s，100℃的运动粘度为94mm2/s，粘度指数为174，20℃的密度为0.930g/ml，闪点为260℃，倾点为-36℃，酸值为0.05mgKOH/g。
进一步地，所述降凝剂选自聚甲基丙烯酸酯，优选Viscoplex1-156，提高油品的低温流动性。
一种长寿命节能柴油机油制备方法，包括以下步骤：
1)将Ⅱ类基础油250N切割馏分后与Ⅰ类基础油500N和Ⅱ类基础油500N中的一种或者两种混合物加入调和釜中，升温至85℃，搅拌1h；
2)加入合成酯，保持温度为60℃加入柴油机油复合剂，继续搅拌0.5h后，加入摩擦改进剂、降凝剂继续搅拌3h，冷却至室温，即得所述长寿命节能柴油机油组合物。
本发明的有益效果为：本发明组合物通过各组份的协同作用，特别是添加自制的250N切割馏分，优选多元醇酯TRS6810以及Ketjenlube2700和Ketjenlube3100二者的混合物，调制出的长寿命节能柴油机油组合物，可满足GB11122-2006 CI-4 15W40质量等级要求，且具有优异的清净分散性、高温抗氧化性和抗磨减摩性，可显著降低柴油发动机在多种不同工况下各摩擦部位的摩擦系数，提高车辆的综合燃油经济性，并具有良好的燃油经济性保持能力，确保油品在整个换油周期内具有持久的节能减摩效果，并有效保护发动机的耐久性，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为使用市售CI-4 15W40柴油机油和本申请的长寿命节能柴油机油发动机1000r/min的负荷特性试验曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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：一种长寿命节能柴油机油组合物，以重量百分数含量计包括以下组份：基础油A：2％～6％、基础油B：33％～45％、基础油C：35％～45％、柴油机油复合剂:8％～18％、摩擦改进剂：2％～6％和降凝剂：0.05％～0.5％，所述基础油A为合成酯，所述基础油B由Ⅱ类基础油250N切割馏分制得，所述基础油C选用Ⅰ类基础油500N与Ⅱ类基础油500N中的一种或者两种混合物，所述柴油机油复合剂选用美国最高标准APICI-4及以上级别的柴油机油复合剂，所述摩擦改进剂选用低极性、高粘度的聚合酯，所述降凝剂选用聚甲基丙烯酸酯。
所述基础油A选用多元醇酯TRS6810，所述多元醇酯由多元醇和饱和脂肪酸酯复合合成，所述饱和脂肪酸酯选用三羟基甲基丙烷酯、季戊四醇油酸酯、偏苯三酸酯和新戊基多元醇酯中的一种或者多种混合物，所述多元醇酯属于API分类中的第Ⅴ类基础油，所述多元醇酯具有优异的热氧安定性、卓越的溶解性和清洁性，良好的润滑性能和低挥发性等特点，能有效防止积碳和油泥的产生，促进发动机有效运转，从而延长换油周期。
所述基础油B是由Ⅱ类基础油250N通过分子蒸馏技术进行减压蒸馏切割所制得的塔底馏分产物，所述切割馏分工艺条件为温度200℃和压强10-5MPa，所述基础油B的40℃的运动粘度控制在50mm2/s～58mm2/s，黏度指数为135以上，更优的，所述基础油B的40℃的运动粘度控制在53mm2/s～55mm2/s，与常规基础油相比，本申请的基础油B具有优良的热氧化安定性和热安定性、较低的挥发度、优异的粘温性和良好的添加剂感受性等优点。
所述基础油C选用黏度指数为90以上的Ⅱ类基础油500N，黏度指数为90以上的Ⅱ类基础油是在一定压力下通过加氢及催化裂解而得，与常规基础油相比，具有低硫、低氮、低芳烃含量，并且具备优良的热氧化安定性、氧化安定性、较低的挥发度、优异的粘温性和良好的添加剂感受性等优点。
所述柴油机油复合剂选用美国雅富顿公司(Afton)的柴油机油复合剂HiTEC8799B和多功能补强剂HiTEC8757B二者的混合物，所述柴油机油复合剂HiTEC8799B和多功能补强剂HiTEC8757B重量份的比例为3.5:1～4.5:1，柴油机油复合剂选用优质的清净剂、分散剂、抗氧抗腐剂及无灰抗氧剂、减磨剂等调制而成，通过柴油机油复合剂HiTEC8799B和多功能补强剂HiTEC8757B二者的混合可显著改善发动机的活塞充炭和汽缸磨损，并有优异的烟灰分散和抗氧、抗腐蚀及抗磨损性能，可有效地保护发动机和延长发动机使用寿命。
所述柴油机油复合剂HiTEC8799B具有以下参数：闪点最低135，100℃的运动粘度为152mm2/s，15℃的密度为0.956g/ml和总碱值为66mgKOH/g，所述多功能补强剂HiTEC8757B具备以下参数：闪点最低120℃，100℃的运动粘度为12mm2/s，15℃的密度为1.087g/ml和总碱值为155mgKOH/g。
所述摩擦改进剂选用意大利意特麦琪化工有限公司(ItalmatchChemicalsS.p.A)的酯类合成油Ketjenlube2700和酯类合成油Ketjenlube3100二者的混合物，所述酯类合成油Ketjenlube2700和酯类合成油Ketjenlube3100重量份的比例0.3:1～1:1，酯类合成油Ketjenlube2700的黏度非常高，40℃的运动黏度高达11000mm2/s，粘度指数为255，在调配时酯类合成油Ketjenlube2700显示出非同寻常的低温下的低稠化效应，因此同时具有剪切稳定的增黏剂的功效，而酯类合成油Ketjenlube3100具有优异的相溶性，在酯类合成油Ketjenlube2700和低极性矿物油的体系中起增溶作用，由于酯类合成油Ketjenlube3100具有十分出色的相溶性，可以直接替代PAO100，使得配方更简单，综合成本更低，更重要的是性能可以得到很好的提高，尤其是摩擦和润滑性能，本发明选用的摩擦改进剂不仅与复合添加剂具有很好的兼容性，能够提高油品的成膜性能和降低摩擦，而且具有出色的热氧化稳定性，能提高油品的清净分散性，避免在燃烧室、活塞、活塞环、气门等部位形成积碳。
所述酯类合成油Ketjenlube2700具有以下参数：40℃的运动粘度为11000mm2/s，100℃的运动粘度为700mm2/s，粘度指数为255，20℃的密度为0.963g/ml，闪点为270℃，倾点为-10℃，酸值为0.08mgKOH/g，所述酯类合成油Ketjenlube3100具有以下参数：40℃的运动粘度为990mm2/s，100℃的运动粘度为94mm2/s，粘度指数为174，20℃的密度为0.930g/ml，闪点为260℃，倾点为-36℃，酸值为0.05mgKOH/g。
所述降凝剂选自聚甲基丙烯酸酯，优选Viscoplex1-156，提高油品的低温流动性。
一种长寿命节能柴油机油制备方法为：将Ⅱ类基础油250N切割馏分后与Ⅰ类基础油500N和Ⅱ类基础油500N中的一种或者两种混合物加入调和釜中，升温至85℃，搅拌1h，加入合成酯，保持温度为60℃加入柴油机油复合剂，继续搅拌0.5h后，加入摩擦改进剂、降凝剂继续搅拌3h，冷却至室温，即得所述长寿命节能柴油机油组合物。
主要性能测试：取6组本申请的长寿命节能柴油机油组合物样本，6组样本中各组分的含量具有差异性，以市售CI-415W40柴油机油的主要性能为比较对象。
表1第一组样本组分
表2第二组样本组分
表3第三组样本组分
表4第四组样本组分
表5第五组样本组分
表6第六组样本组分
表7各组样本油品的性能指标数据
结论：从表7中的数据可以看出，本发明所得产品具有适宜的高温剪切黏度、低温动力粘度，和市售CI-4 15W40柴油机油相比，蒸发损失明显减少，而磨斑直径和摩擦系数明显减小，表现出了良好的润滑减摩性和低的挥发度，确保了油品具有优异的燃油经济性和对发动机的耐久性保护。
发动机性能试验：
选取主要性能测试中的第一组样本和市售CI-4 15W40柴油机油，送往湖北省襄阳市高新区国家汽车质量监督检验中心(襄阳)汽车试验场进行汽车发动机性能试验。
检验依据：GB/T18297-2001《汽车发动机性能试验方法》
检验方法：进行发动机性能对比
检验项目：汽车用发动机功率试验、机械损失试验、负荷特性试验
发动机规格型号：ISLe29040
功率试验、机械损失试验、负荷特性试验结果分别见表8、表9、图1
表8功率试验检验结果
表9机械损失试验检验结果
结论：从表8数据可以看出，发动机无论在高转速还是低转速的情况下，本申请的长寿命节能柴油机油比市售CI-4 15W40柴油机油都具有较大的校正有效功率和较低的校正燃油消耗率。
从表9数据可以看出，发动机在高转速的情况下，本申请的长寿命节能柴油机油比市售CI-4 15W40柴油机油的机械损失扭矩明显变小，说明本申请的长寿命节能柴油机油比市售CI-4 15W40柴油机油有良好的润滑减摩性。
图1中x轴为校正有效扭矩(N*m)，y轴为校正燃油消耗率，曲线1为市售CI-4 15W40柴油机油的曲线，曲线2为本申请的柴油机油的曲线，从图1可以看出，发动机在转速1000r/mi n的情况下，随着校正有效扭矩的增加，本申请的长寿命节能柴油机油比市售CI-415W40柴油机油的校正燃油消耗率要低。
总结：本申请的长寿命节能柴油机油可满足GB11122-2006 CI-4 15W40质量等级要求，发动机性能试验表明其具有良好的燃油经济性保持能力，确保油品在整个换油周期内具有持久的节能减摩效果，并有效保护发动机的耐久性，取得了较好的技术效果。

Claims (10)

1.一种长寿命节能柴油机油组合物，其特征在于，以重量百分数含量计包括以下组份：基础油A：2％～6％、基础油B：33％～45％、基础油C：35％～45％、柴油机油复合剂:8％～18％、摩擦改进剂：2％～6％和降凝剂：0.05％～0.5％，所述基础油A为合成酯，所述基础油B是由Ⅱ类基础油250N切割馏分制得的，所述基础油C选用Ⅰ类基础油500N与Ⅱ类基础油500N中的一种或者两种混合物，所述摩擦改进剂选用聚合酯，所述降凝剂选用聚甲基丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述长寿命节能柴油机油组合物，其特征在于，所述基础油A选用多元醇酯，所述多元醇酯由多元醇和饱和脂肪酸酯复合合成。
3.根据权利要求2所述长寿命节能柴油机油组合物，其特征在于，所述饱和脂肪酸酯选用三羟基甲基丙烷酯、季戊四醇油酸酯、偏苯三酸酯和新戊基多元醇酯中的一种或者多种混合物。
4.根据权利要求1所述长寿命节能柴油机油组合物，其特征在于，所述基础油B是由Ⅱ类基础油250N通过分子蒸馏技术进行减压蒸馏切割所制得的塔底馏分的产物，所述基础油B的40℃的运动粘度控制在50mm2/s～58mm2/s，黏度指数为135以上。
5.根据权利要求4所述长寿命节能柴油机油组合物，其特征在于，所述基础油B的40℃的运动粘度控制在53mm2/s～55mm2/s。
6.根据权利要求1所述长寿命节能柴油机油组合物，其特征在于，所述基础油B是由Ⅱ类基础油250N通过条件为温度200℃和压强10-5MPa的切割馏分制得的。
7.根据权利要求1所述长寿命节能柴油机油组合物，其特征在于，所述基础油C选用黏度指数为90以上的Ⅱ类基础油500N。
8.根据权利要求1所述长寿命节能柴油机油组合物，其特征在于，所述柴油机油复合剂选用柴油机油复合剂HiTEC8799B和多功能补强剂HiTEC8757B二者的混合物，所述柴油机油复合剂HiTEC8799B和多功能补强剂HiTEC8757B重量份的比例为3.5:1～4.5:1。
9.根据权利要求1所述长寿命节能柴油机油组合物，其特征在于，所述摩擦改进剂选用酯类合成油Ketjenlube2700和酯类合成油Ketjenlube3100二者的混合物，所述酯类合成油Ketjenlube2700和酯类合成油Ketjenlube3100重量份的比例0.3:1～1:1。
10.一种长寿命节能柴油机油制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将Ⅱ类基础油250N切割馏分后与Ⅰ类基础油500N和Ⅱ类基础油500N中的一种或者两种混合物加入调和釜中，升温至85℃，搅拌1h；
2)加入合成酯，保持温度为60℃加入柴油机油复合剂，继续搅拌0.5h后，加入摩擦改进剂、降凝剂继续搅拌3h，冷却至室温。
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