CN111454763B - 一种全合成分阶段船用内燃机润滑油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全合成分阶段船用内燃机润滑油及其制备方法，将称量好的合成型基础油和酯类油投入反应釜，启动搅拌并加热；加入降凝剂、粘度指数改进剂并搅拌；调整搅拌速度，加入清净剂、无灰分散剂、高温抗氧剂、摩擦改进剂和极压抗磨剂，继续搅拌；调整搅拌速度，加入抗氧防胶剂、油溶性防锈剂，搅拌均匀，抽至储存罐静置即得。本发明采用分阶段给油方式能满足不同阶段的中速机对碱值和油膜强度的需求，具有优良的润滑性能、酸中和能力，极高的热氧化安定和热稳定性，极好的抗腐蚀性。本发明还可以提高内燃机润滑油运动粘度，有效降低器械间的磨损，并且引入了可降解材料，对发展绿色环保产品有重要意义。

Description

一种全合成分阶段船用内燃机润滑油及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑油技术领域，更具体的说是涉及一种全合成分阶段船用内燃机润滑油及其制备方法。

背景技术

船用内燃机油一种具有滚动润滑、抗高压及抗燃油膜特性的全合成船用内燃机油，又称船用中低速筒状活塞柴油机油(简称：中速机)，它的转速一般在300～1000r/min，缸径为200～900mm，单缸输出功率100～1800制动马力。由于其结构紧凑、单位体积重量比功率高，操作方便，主要用于中小型船舶主机或大型船舶辅机。中速机的气缸、阀系、轴瓦共用一种润滑油其润滑环境比较苛刻，因此要求船用中速机油具有良好的酸中和能力、高温清净分散性、热氧化安定性、分水性及抗磨抗腐蚀性等性能。

随着运输业竞争的加剧，降低运输成本已成为船运业面临的主要课题，发动机燃用高粘度的重质燃料油是降低船运成本的有效手段，但重质燃料油中硫含量大幅度提高会导致发动机的活塞环和缸套的腐蚀磨损。硫的燃烧产物会加速润滑油生产沉积物，使活塞环区沉积物聚积造成卡环，而且硫燃烧产生的酸性物以及油品的氧化会导致活塞环区和缸套的严重磨损和油耗量升高，使柴油机寿命缩短。船舶发动机应根据使用燃料的硫含量合理选择不同碱值的中速机油，中速机油的碱值一般范围在12～50mgKOH/g，目前具有分类特点的高碱值中速机油在国际上还是空白。

一种全合成分阶段抗燃、滚动润滑性能的船用内燃机油主要用于气缸、阀系和轴瓦中，因此对内燃机油的要求非常苛刻，需要具有优良的酸中和能力、高温氧化安定性、高温清净分散性、低的积炭倾向性及良好的油水分离性等性能。重质燃料油发动机转速低、冲程长、间隙大、温度高，要求抗燃抗高温高压油膜强度大。但传统的4015、4030等型号的润滑油运动粘度值只在12.5～16.3厘斯之间，这些油品在发动机内受燃油燃烧以及高温高压冲击后出现抗燃油膜不足、极易氧化生成油泥、积碳等缺点，同时还加剧了发动机的摩擦磨损、增加油耗、缩短使用寿命。因此，为了满足重质燃料油发动机严苛的性能指标要求，而且发动机在往复运动中受燃油燃烧高温高压冲击润滑油质量会降低，更换时间长，添加时需要提高抗燃油膜质量，如果不能提高内燃机油的性能指标，将会产生漏气窜气、气压下降、磨损加剧、间隙变大、油耗增加等不良后果，同时过量的燃油与内部气压不匹配，也会影响发动机动力的提升，产生更多的氮氧化物等有害颗粒。

因此，如何提供一种具有良好的酸中和能力、高温清净分散性、热氧化安定性、分水性及抗磨抗腐蚀性的船用内燃机润滑油，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种全合成分阶段船用内燃机润滑油及其制备方法，通过选用合适的基础油和添加剂，制备的润滑油不仅具有碱值高的特点，还可以根据不同的加油方式匹配不同的碱值要求，从而提高船舶发动机的工作效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全合成分阶段船用内燃机润滑油，包括以下重量份数的原料：

优选的，所述合成型基础油为：PAO10、180I和酯类油，具有粘度范围宽，良好的低温和高温稳定性和优异的化学安全性的特点，由英力士贸易(上海)有限公司提供。

优选的，所述酯类油为双酯(产品名称DA32，由辽宁营口星火化工有限公司提供)或多元醇酯(G2820，由上海东山润滑油有限公司提供)。

优选的，所述清净剂为106D超高碱值合成磺酸钙，该产品具有优异的碱性储备、良好的油溶性和极强的酸中和能力，能及时中和油品中的有机酸和无机酸，同时还具备优良的高温清净性及热稳定性，该剂由辽宁锦州惠发天合化学有限公司提供。

优选的，所述无灰分散剂采用聚异丁烯丁二酰亚胺，具有良好的清净分散性，可抑制发动机活塞上积炭和漆膜的生成，并且不含氯，与清净剂、抗氧抗腐剂有良好的配伍性，油溶性好，该剂由新乡瑞丰添加剂有限公司提供。

优选的，所述高温抗氧剂为混合二烷基二苯胺，是一种高效的高温抗氧剂，该剂由沈阳华伦油品化学有限公司提供。

优选的，所述摩擦改进剂为苯***脂肪酸胺盐，系优良的多效添加剂，具有抗磨、防腐、防锈和油性等性能，该剂由辽宁锦州惠发天合化学有限公司提供。

优选的，所述极压抗磨剂是以氨基硫代酯为主要成分，是一种多效添加剂，具有突出的抗磨极压性能和明显的抗氧化、抗磨损作用，该剂由青岛利宝石油添加剂有限公司提供。

优选的，所述粘度指数改进剂是氢化乙烯丙烯异戊二烯类粘度指数改进剂，其良好的永久剪切稳定性和高温粘度性为节能油耗做出突出的贡献，该剂由美国BPT公司提供的SVM5中的一种。

优选的，所述抗氧防胶剂为2'6-二叔丁基混合酚，由锦州康泰润滑油添加剂有限公司提供。

优选的，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯，该剂降凝效果好，使润滑油的低温流动性能够得到很好的改善，由辽宁锦州惠发天合化学有限公司提供。

优选的，所述油溶性防锈剂为烯基丁二酸盐,该剂能够显著降低润滑油体系的界面张力,形成的界面膜强度较强,界面剪切粘度较大,形成的乳状液较稳定，由沈阳华伦油品化学有限公司提供。

本发明还提供了一种全合成分阶段船用内燃机润滑油的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取上述所述的各原料备用；

(2)将称量好的合成型基础油和酯类油依次投入反应釜中，启动搅拌，并加热；

(3)继续往反应釜中加入称量好的降凝剂、粘度指数改进剂加入到反应釜中，快速均匀搅拌；

(4)加入步骤(1)中称量好的清净剂、无灰分散剂、高温抗氧剂、摩擦改进剂和极压抗磨剂，继续搅拌；

(5)调整搅拌速度，继续加入步骤(1)中称量好的抗氧防胶剂、油溶性防锈剂，并继续搅拌混合均匀，抽至储存罐静置，即得全合成分阶段添加的船用内燃机润滑油。

优选的，所述步骤(2)的加热温度为55～65℃。

优选的，所述步骤(3)的搅拌速度为150-200r/min，搅拌时间为25～35min。

优选的，所述步骤(4)需要将转速改变至200～300r/min，搅拌时间为60～90min。

优选的，所述步骤(5)的搅拌速度为100～200r/min，搅拌时间为75～90min，静置时间为1-2h。

因为中速筒状活塞柴油机燃烧重质含硫燃料和易受水污染，要求内燃机润滑油能保证发动机良好润滑、抑制沉积物形成、保持发动机部件清洁，同时应具有良好的酸中和能力、分水性和碱保持性。因此，在选择添加剂及复合配方技术方面与其它内燃机油相比有明显的差异，应该对清净剂、分散剂和抗氧剂等添加剂进行性能考察。

1、清净剂的选择：船用中速筒状活塞机活塞环槽温度较高，油品氧化产物和燃油不完全燃烧产物以及中和硫酸后所形成的盐类等会沉积在活塞环槽表面，引起卡环、咬缸，废气窜入曲轴箱会加速油品氧化、加重润滑油污染，同时大量窜气还会造成活塞过热，致使活塞顶部变形，严重时会使活塞烧坏，因此，船用中速机油必须具有良好清净分散性，把活塞环槽、活塞内腔顶部和气缸中沉积物清洗下来。在润滑油循环过程中通过分油机或过滤器将沉积物清除，这样才能长期保持活塞和发动机正常运转。

2、无灰分散剂的选择：在发动机运转过程中，燃油因不完全燃烧而形成的产物、机油的氧化产物与水相互作用形成油泥渣以及因磨损而产生机械杂质等，这些物质的存在沉积堵塞油路，致使供油不畅而引起故障，因此向船用内燃机油中加入一定量的分散剂使泥渣保持悬浮状态，连同机械杂质等经过分油机或过滤器除掉，所以在复合配方在中选用分散性能较好聚异丁烯丁二酰亚胺。

3、抗氧剂的选择：船用内燃机油需长期循环使用，处于高温热氧化环境中容易生成有机酸、过氧化物和胶质等，这些产物会使润滑油的粘度增大并腐蚀有色金属，不利于活塞和发动机清洁、润滑，缩短油品使用寿命。因此要求润滑油具有良好的抗氧化和抗腐蚀性能，必须加入性能优良的抗氧化添加剂。

本发明通过实验室大量的模拟实验，确定了以超高碱值合成磺酸钙为主剂、无灰分散剂和抗氧剂的复合配方，为解决上述传统船用内燃机油所存在的问题，提供了发动机高速冲击负荷、抗高温高压、酸中和能力强的需要，具有较高的抗磨性能、和抗氧化性的分阶段全合成抗燃、滚动润滑性能的船用内燃机油及其制备方法。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.优良的酸中和能力，减少重质燃料油在高温下产生过量的沉积物，提高发动机的效能；

2.极高的热氧化安定性和热稳定性，大大减少积碳和漆膜的生成及油气分离器的堵塞。

3.提高内燃机润滑油运动粘度，同时根据需要分阶段匹配全合成抗燃、抗高温高压油膜强度，充分起到密封润滑效果。

4.极好的抗腐蚀性，有效保护发动机内部的金属表面。

5.优异的润滑性能，有效降低压缩机部件的磨损，同时，本产品引入了可降解材料，对发展绿色环保产品具有重要意义。

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。

本发明实施例中主要原材料技术指标如下：

1.Durasyn合成型基础油

运动粘度(100℃，cst)：9.3 粘度指数:137

倾点(℃)：-36 闪点(℃)：295

2.清净剂：106D超高碱值合成磺酸钙

总碱值，mgKOH/g：不小于395 钙含量，m％：不小于14

开口闪点，℃：不低于180 浊度，JTU：不大于200

3.无灰分散剂：

运动粘度(100℃，cst)：130～230 闪点(℃)：不小于180

总碱值(mgKOH/g)：15～30 氮含量：1.1～1.5％

4.高温抗氧剂:混合二烷基二苯胺

碱值(mgKOH/g):170 二苯胺含量≤1

5.摩擦改进剂：苯***脂肪酸胺盐

铜片腐蚀(100℃,3h)≤1 水分(质量分数)：0.05％

6.极压抗磨剂

四球机试验P8/N：≥900 磨斑直径：≤0.55mm

7.粘度指数改进剂SVM5(氢化乙烯-丙烯或异戊二烯类)：

SSI为0～5，

最大溶解比例：15％

8.聚甲基丙烯酸酯降凝剂

运动粘度(100℃)：400mm²/s 闪点：100℃

灰份(％)：≤0.2 降凝度(℃)：≥12

9.抗氧防胶剂：T502A 2'6-二叔丁基混合酚

2.7-二叔丁基对甲酚含量％：≥25.1 游离苯酚％：≤0.40

2.8-二叔丁基对甲酚含量％：≥25.2

10.烯基丁二酸防锈剂

人工海水(24hr):无锈 蒸馏水(24hr):无锈

实施例1：

按重量份配比，将62份合成型基础油(包括52份PAO10和10份180I)和12份酯类油依次投入反应釜中，启动搅拌，加热至55℃；先加入0.4份降凝剂、12份的粘度指数改进剂后在300r/min转速下快速搅拌30min，而后在350r/min的转速下加入13份清净剂、1.0份无灰分散剂、0.5份高温抗氧剂、0.1份摩擦改进剂和3份极压抗磨剂，继续搅拌65min，最后加入0.5份抗氧防胶剂、0.05份油溶性防锈剂，并在150r/min的转速下搅拌75min混合均匀后抽至储存罐静置1h，即得LGT-15050型船用内燃机润滑油(100℃运动粘度值在18.2～20.1cst)，主要针对新的发动机和大修后发动机全部换油时使用的。

实施例2：

按重量份配比，将59份合成型基础油(包括50份PAO10和9份180I)和12份酯类油依次投入反应釜中，启动搅拌，加热至60℃；先加入0.4份降凝剂、14份的粘度指数改进剂后在300r/min转速下快速搅拌30min，而后在400r/min的转速下加入14份清净剂、1.0份无灰分散剂、1.0份高温抗氧剂、0.1份摩擦改进剂和2.5份极压抗磨剂，继续搅拌70min，最后加入1.0份抗氧防胶剂、0.05份油溶性防锈剂，并在150r/min的转速下搅拌80min混合均匀后抽至储存罐静置1.5h，即得LGT-35060型船用内燃机润滑油(100℃运动粘度值在20.1～21.9cst)，主要针对后期逐步添加时使用，以提高原发动机综合性能。

实施例3：对本发明方法制备的LGT-35060型润滑油理化性能检测，其主要参数指标参见表1：

表1

由表1可知，本发明的检测结果均符合相关质量检测标准。

实施例4：本发明方法制备的LGT-35060型润滑油与矿物油型调制的船用内燃机润滑油进行性能对比，结果分析参见表2：

表2

综上，本发明方法制备的船用内燃机润滑油比矿物油型船用内燃机润滑油具有更优异的性能，满足甚至超过国内外主要船用发动机制造商的严格要求，本发明产品已在多艘船舶进行试运行，如：德国曼恩公司7万吨船舶，(二冲程八缸发动机参数：50000马力、36000千瓦、缸径900mm、转速介于50～90rpm)，日本赤阪船用发动机(参数：6000马力，4410千瓦、转速介于50～90rpm)以及船舶武祥56(参数：广柴3400马力)。本发明使用了专门设计的合成基础油和酯类油，并遴选了碱值高、酸中和能力强的清净剂与分散性能突出的聚异丁烯丁二酰亚胺共同调制而成，可在矿物油型产品所无法满足需要的操作条件下，实现对不同型号船舶发动机的卓越保护与润滑。

本发明具有优越的清净分散性、高温抗氧化性及良好的酸中和能力、分水性和碱保持性，性能大大优于矿物油型船用发动机润滑油，其独特的配方设计可通过减少设备故障及在高温高压下不易生成积碳，酸中和能力强，倾点低，挥发性小，寿命长等优点，可以最大限度地降低维护成本，得到了许多船舶发动机制造商的推荐和认可。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种全合成分阶段船用内燃机润滑油，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

合成型基础油 50～65份

酯类油 10～15份

清净剂 10～15份

无灰分散剂 0.5～1.5份

高温抗氧剂 0.3～1.5份

极压抗磨剂 2～5份

摩擦改进剂 0.05～0.2份

降凝剂 0.2～0.6份

粘度指数改进剂 10～15份

抗氧防胶剂 0.5～2.5份

油溶性防锈剂 0.03～0.15份；

所述合成型基础油为：PAO10和180I；

所述酯类油为双酯或多元醇酯；

所述清净剂为超高碱值合成磺酸钙；

所述无灰分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺；

所述高温抗氧剂为混合二烷基二苯胺；

所述摩擦改进剂为苯***脂肪酸胺盐；

所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯；

所述粘度指数改进剂是氢化乙烯丙烯异戊二烯类；

所述抗氧防胶剂为2'6-二叔丁基混合酚；

所述油溶防锈剂为烯基丁二酸盐。

2.如权利要求1所述的一种全合成分阶段船用内燃机润滑油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）称取权利要求1所述的各原料备用；

（2）将称量好的合成型基础油和酯类油依次投入反应釜中，启动搅拌，并加热；

（3）继续往反应釜中加入称量好的降凝剂、粘度指数改进剂，快速均匀搅拌；

（4）调整搅拌速度，加入称量好的清净剂、无灰分散剂、高温抗氧剂、摩擦改进剂和极压抗磨剂，继续搅拌；

（5）调整搅拌速度，继续加入称量好的抗氧防胶剂、油溶性防锈剂，搅拌均匀，抽至储存罐静置，即得全合成分阶段添加的船用内燃机润滑油。

3.根据权利要求2所述一种全合成分阶段船用内燃机润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）的加热温度为55～65℃。

4.根据权利要求2所述一种全合成分阶段船用内燃机润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）的搅拌速度为150-200r/min，搅拌时间为25-35min。

5.根据权利要求2所述一种全合成分阶段船用内燃机润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）的搅拌速度调整为200～300r/min，搅拌时间为60～90min。

6.根据权利要求2所述一种全合成分阶段船用内燃机润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）的搅拌速度为100～200r/min，搅拌时间为75～90min，静置时间为1-2h。