一種長壽命柴油發動機機油的製作方法

2023-06-09 03:03:31 1

專利名稱：一種長壽命柴油發動機機油的製作方法
技術領域：
本發明涉及發動機潤滑油領域，具體涉及一種長換油周期的柴油發動機機油。
背景技術：
潤滑油在機械中的主要作用是降低摩擦和減緩磨損，以保證機械有效和長期的工 作，其次是冷卻作用，潤滑油能將機械摩擦時產生的熱帶走，保持一定的熱平衡狀態，控制 機械在一定的溫度範圍內工作，防止因溫度不斷升高而損壞零件；此外還有防護作用、密封 作用和清洗作用等。防護作用是防止金屬受到空氣和其他化學氣體腐蝕。密封作用是指內 燃機用的潤滑油，可以防止燃燒室的氣體通過氣缸壁與活塞之間的間隙竄入曲軸箱。清洗 作用是在循環式潤滑系統中潤滑油可將摩擦表面間的一些磨屑等汙染物衝走，並將其攜帶 到油池經沉澱或過濾後除去。發動機潤滑油，又稱內燃機潤滑油，簡稱機油，是發動機系統中各運動部件的潤滑 介質，具有潤滑、冷卻、清洗和密封等作用。隨著我國建設資源節約型和環境友好型社會步 伐的加快，節能和環保法規的日益苛刻，發動機向著高速、高壓縮比、輕量化、風阻小等方向 發展，導致發動機工作溫度和機械剪切速度不斷提高，發動機的工作溫度進一步升高，發動 機潤滑油的工作條件日益苛刻，發生氧化、裂化、聚合等化學作用，產生積炭、漆膜和油泥等 沉積物，導致發動機油工作壽命縮短，如不及時換油會引起氧化腐蝕增大，積碳和磨損增 加，功率下降，燃油消耗和汙染物排放增多等現象，嚴重時甚至會出現因發動機機油不能滿 足要求而導致發動機損壞等事故。因此，發動機潤滑油的性能直接影響發動機的工作效率、 油耗、輸出功率、使用壽命和排放等。在柴油發動機機油的研究技術方面，我國目前多數仍採用API I類基礎油(溶劑 精製的礦物油)，加上抗氧抗腐劑、清淨分散劑、粘度指數改進劑、降凝劑等多種添加劑。由 於I類基礎油精製程度較低，導致抗氧化性能較差，使用中容易產生積炭等沉積物，再加上 與之匹配的添加劑耐溫性較差，換油期較短，難以滿足現代高溫高速發動機長時間使用的 要求。

發明內容
本發明解決的問題在於提供一種柴油發動機機油，使用壽命長，且各項指標能滿 足現代發動機的使用要求。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為一種柴油發動機機油，包括基礎油和添加劑；所述添加劑包括的重量百分比成分為清淨劑4.0% -6.5%，分散劑3.0% _5.5%，抗腐劑0.2%-0.8%，抗氧劑0.1%-0.2%，
納米抗磨劑粘度指數改進劑降凝劑
0. 01% -0. 15%, 5. 0% -9. 0%, 0. 3% -0. 5% ；餘量為基礎油，所述基礎油為佔基礎油質量百分比為45 % 65 %的API III類基礎 油和35% 55%的聚a烯烴合成油組成的半合成複合基礎油。作為優選，所述分散劑為高相對分子量無灰分散劑。作為優選，所述高相對分子量無灰分散劑為分子量大於等於2000的高分子量聚 異丁烯丁二醯亞胺無灰分散劑。作為優選，所述清淨劑為高鹼值磺酸鹽或高鹼值硫化烷基酚鹽中的一種或兩種。作為優選，所述清淨劑為重量百分比為3. 0% 4. 0%的高鹼值磺酸鹽和1. 0% 2. 5 %的高鹼值硫化烷基酚鹽。作為優選，所述高鹼值磺酸鹽為鹼值大於等於300mgK0H/g的合成磺酸鈣或鎂鹽。作為優選，所述高鹼值硫化烷基酚鹽為鹼值大於等於300mgK0H/g的硫化烷基酚 鈣或鎂鹽。作為優選，所述抗腐劑為二正辛基二硫代磷酸鋅或二烷基二硫代氨基甲酸鋅中的 一種或兩種。作為優選，所述抗腐劑為重量百分比為0. 0. 5%的二正辛基二硫代磷酸鋅 和0. 0. 3%的二烷基二硫代氨基甲酸鋅。作為優選，所述抗氧劑為烷基或烷芳基胺。作為優選，所述納米抗磨劑為經化學修飾的平均粒徑為15nm 25nm的自製納米
銅粒子。作為優選，所述粘度指數改進劑為SSI小於15的乙烯-丙烯共聚物或SSI小於20 的氫化苯乙烯雙烯共聚物中的一種或兩種。作為優選，所述粘度指數改進劑為重量百分比為2. 0% 4. 0%的SSI小於15的 乙烯_丙烯共聚物和3. 0% 5. 0%的SSI小於20的氫化苯乙烯雙烯共聚物。作為優選，所述乙烯-丙烯共聚物的分子量為40000 80000。作為優選，所述氫化苯乙烯雙烯共聚物的分子量為50000 80000。作為優選，所述降凝劑為聚a烯烴或聚甲基丙烯酸酯中的一種或兩種。本發明提供的柴油發動機機油能夠適應多種柴油發動機需要，其性能滿足API CH-4柴油機油的指標要求，可以保證在各種氣候條件和操作狀況下發動機始終處於良好的 潤滑狀態，使用壽命長，且成本較低。
具體實施例方式為了進一步了解本發明，下面結合實例對本發明優選實施方案進行描述，但是應 當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權利要求的限 制。本發明提供的柴油發動機機油包括基礎油和添加劑，其中添加劑包括的重量百分 比成分為分散劑4. 0% -6.5%,清淨劑3. 0% -5.5%,抗氧抗腐劑0. 2% -0.8%,抗氧劑0. 1% _0.2%，納米抗磨劑0.01% -0. 15%，粘度指數改進劑5.0% -9.0%，降凝劑 0. 3% -0. 5% ；餘量為基礎油，基礎油為半合成複合基礎油，包括的成分為API III類基礎油佔 基礎油質量的45% 65%，聚a烯烴合成油佔基礎油質量的35% 55%。API III類基 礎油是用全加氫工藝製得，在性能上遠遠超過I類基礎油和II類基礎油，尤其具有較高的 粘度指數和很低的揮發性。聚a烯烴合成油(PA0)作為基礎油對添加劑有良好的相容性， 粘度指數高、傾點低、低溫粘度小、高溫熱氧化安定性好，且價位較低。添加劑可以改善發動機機油的性能，按功能分主要分散劑、清淨劑、抗腐劑、抗氧 劑、納米抗磨劑、粘度指數改進劑、降凝劑。分散劑能有效抵制低溫油泥的形成，分散發動機 油泥和積炭。本發明中分散劑優選為高相對分子量無灰分散劑，具體可以為分子量大於等 於2000的高分子量聚異丁烯丁二醯亞胺無灰分散劑，具有優異的高溫清淨性和低溫油泥 分散性。清淨劑能夠清除發動機機油在高溫下形成的積炭、漆膜等。本發明中清淨劑優選 為高鹼值磺酸鹽或高鹼值硫化烷基酚鹽中的一種或兩種，具體可以為3.0% 4.0%的高 鹼值磺酸鹽和1. 0% 2. 5%的高鹼值硫化烷基酚鹽。高鹼值磺酸鹽優選為鹼值大於等於 300mgK0H/g的合成磺酸鈣或鎂鹽，能有效清除積炭和漆膜，同時具有優異的中和氧化生成 的酸性物質的能力，防鏽性好，並有一定的分散作用；高鹼值硫化烷基酚鹽優選為鹼值大於 等於300mgK0H/g的硫化烷基酚鈣或鎂鹽，具有很好的酸中和能力和高溫清淨性，並具有較 好的抗氧化、抗磨和抗腐蝕性能，與其它添加劑複合時協同作用好。抗腐劑能防止金屬氧化、延緩發動機油對發動機零部件的腐蝕。本發明中抗腐劑 優選為二正辛基二硫代磷酸鋅或二烷基二硫代氨基甲酸鋅中的一種或兩種，具體可為重量 百分比為0. 1% 0. 5%的二正辛基二硫代磷酸鋅和0. 1% 0. 3%的二烷基二硫代氨基甲 酸鋅。二正辛基二硫代磷酸鋅具有良好的抑制油品氧化、防止腐蝕的能力，同時抗磨損效果 好；二烷基二硫代氨基甲酸鋅(ZDTC)具有良好的抑制油品氧化、防止腐蝕的能力，同時抗 極壓能力強，耐高溫性能優異，不含磷，不會造成發動機催化轉化器中毒。抗氧劑能抑制油品的氧化，鈍化金屬對氧化的催化作用，延長油品的使用壽命，保 護髮動機。本發明的抗氧劑優選為烷基或烷芳基胺，後者具有更好的抗氧化性能。納米抗磨劑優選為粒徑為15nm 25nm的納米銅粒子，納米銅粒子具有良好的抗 磨抗氧化能力，對發動機磨損部位的修復能力尤其突出。粘度指數改進劑能夠提高油品的粘度指數，改進其粘溫性能。本發明的粘度指數 改進劑優選為剪切穩定性係數(SSI)小於15的乙烯-丙烯共聚物或SSI小於20的氫化苯 乙烯雙烯共聚物中的一種或兩種，具體可以為重量百分比為2. 0% 4. 0%的SSI小於15 的乙烯_丙烯共聚物和3. 0% 5. 0%的SSI小於20的氫化苯乙烯雙烯共聚物。乙烯-丙 烯共聚物優選分子量為40000 80000，具有優異的剪切穩定性、熱穩定性和較好的增稠能 力；氫化苯乙烯雙烯共聚物(HSD)優選分子量為50000 80000，對基礎油的增稠能力強， 耐機械剪切效果好，高低溫性能優異，使油品在發動機中生成積炭等沉積物少。降凝劑用於降低潤滑油的凝固溫度，提高油品低溫下的流動性。本發明中降凝劑 優選為聚a烯烴或聚甲基丙烯酸酯中的一種或兩種。實施例1
6
添加劑的重量百分比成分為3%的T161高分子量聚異丁烯丁二醯亞胺無灰分散劑，3. 5%的T106A高鹼值線 型烷基苯合成磺酸鈣，2-3 %的T115C高鹼值硫化烷基酚鈣，0. 3 %的二正辛基二硫代磷酸 鋅，0.2%的二烷基二硫代氨基甲酸鋅，0. 的二烷基單硫代磷酸烷基胺，0. 的粒徑為 15nm 25nm的納米銅粒子，4. 0%的分子量為60000的乙烯-丙烯共聚物，4. 0%的分子量 為80000的氫化苯乙烯雙烯共聚物，0. 3%的聚a烯烴降凝劑；83. 5%的基礎油，基礎油由45%的API III類基礎油和55%的聚a烯烴合成油組 成。實施例2 添加劑的重量百分比成分為5%的T161高分子量聚異丁烯丁二醯亞胺無灰分散劑，5%的T107超鹼值合成磺 酸鎂，0.4%的二正辛基二硫代磷酸鋅，0. 2 %的二烷基二硫代氨基甲酸鋅，0. 2 %的烷基化 二苯胺，0. 05%的粒徑為15nm 25nm的納米銅粒子，7. 0%的分子量為80000的氫化苯乙 烯雙烯共聚物，0. 5%的聚甲基丙烯酸酯；81. 65%的基礎油，基礎油由60%的API III類基礎油和40%的聚a烯烴合成油組 成。實施例3 添加劑的重量百分比成分為6%的T161高分子量聚異丁烯丁二醯亞胺無灰分散劑，4. 5%的T106D長鏈線型烷 基苯高鹼值合成磺酸鈣，0.5%的二烷基二硫代氨基甲酸鋅，0. 15%的仲二芳基胺，0. 15% 的粒徑為15nm 25nm的納米銅粒子，3. 0%的分子量為50000的乙烯-丙烯共聚物，4. 0% 的分子量為60000的氫化苯乙烯雙烯共聚物，0. 4%的聚a烯烴；81. 3%的基礎油，基礎油由65%的API III類基礎油和35%的聚a烯烴合成油組 成。實施例4 添加劑的重量百分比成分為5. 5%的T161高分子量聚異丁烯丁二醯亞胺無灰分散劑，2. 5 %的T106Z高鹼值 合成二烷基苯磺酸鈣，1 %的T115C高鹼值硫化烷基酚鈣，0. 1 %的二正辛基二硫代磷酸鋅， 0. 3 %的二烷基二硫代氨基甲酸鋅，0. 1 %的二烷基單硫代磷酸烷基胺，0. 08 %的粒徑為 15nm 25nm的納米銅粒子，4. 0%的分子量為70000的乙烯-丙烯共聚物，0. 45%的聚a 烯烴；85. 97%的基礎油，基礎油由50%的API III類基礎油和50%的聚a烯烴合成油組 成。以CH-4 15W/40作為參比油，對實施例製備的發動機機油和參比油的主要技術指 標進行測試，結果見表1:表1實施例的發動機機油與參比油的主要技術指標
7 可以看到本發明製備的柴油發動機機油與參比油相比，粘溫性能明顯提高。取實施例1製備的柴油發動機機油進行強化臺架試驗，將機油和參比油分別裝入 兩臺完全相同的Mil柴油發動機，該Mil發動機是重慶康明斯發動機有限公司引進美國康 明斯技術生產的具有當代先進技術水平的柴油發動機。在試驗中每隔一段時間對試驗油進 行採樣分析。表2實施例1的發動機機油柴油機油臺架試驗結果
61.2
由表中數據可見，運動粘度在試驗時間內逐漸減小，未見上升，說明油品氧化不嚴 重。總鹼值雖有一定下降，但仍在7. 33的較高水平，而此時參比油的總鹼值只有2. 1，說明 本發明提供的機油具有很好的清淨分散性和抗氧化性能。試驗過程中機油中的金屬含量有 所增加，特別是鐵的含量逐漸增大，試驗結束時接近120mg/Kg，而此時參比油的鐵含量已達 188mg/Kg，說明納米銅粒子和粘度指數改進劑的加入能提高油品的抗磨減摩性，減少發動 機摩擦磨損，保證發動機的潤滑，延長發動機使用壽命。且該機油具有良好的粘溫性、剪切 穩定性和低溫性能，達到了 CH-4柴油機油的技術要求，陳本較低。試驗後拆解發動機，發現 採用本發明提供的機油的發動機內部清潔乾淨，活塞上的油環和氣環都十分靈活。實施例1製備的柴油發動機機油通過了美國康明斯(Cummins)柴油機公司CES 20078規格的認證，換油周期不小於30000公裡。以上對本發明所提供的柴油發動機機油進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例 對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方 法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的 前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的 保護範圍內。
權利要求
一種柴油發動機機油，其特徵在於使用性能優異，抗氧化和抗磨損能力強，換油周期長，材料包括基礎油和添加劑；所述添加劑包括的重量百分比成分為清淨劑4.0％-6.5％，分散劑3.0％-5.5％，抗腐劑0.2％-0.8％，抗氧劑0.1％-0.2％，納米抗磨劑0.01％-0.15％，粘度指數改進劑5.0％-9.0％，降凝劑0.3％-0.5％；餘量為基礎油，所述基礎油為佔基礎油質量百分比為45％～65％的API Ⅲ類基礎油和35％～55％的聚α烯烴合成油組成的半合成複合基礎油。
2.根據權利要求1所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述分散劑為高相對分子量 無灰分散劑。
3.根據權利要求2所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述高相對分子量無灰分散 劑為分子量大於等於2000的高分子量聚異丁烯丁二醯亞胺無灰分散劑。
4.根據權利要求1所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述清淨劑為高鹼值磺酸鹽 或高鹼值硫化烷基酚鹽中的一種或兩種。
5.根據權利要求4所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述清淨劑為重量百分比為 3. 0% 4. 0%的高鹼值磺酸鹽和1. 0% 2. 5%的高鹼值硫化烷基酚鹽。
6.根據權利要求4或5所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述高鹼值磺酸鹽為鹼值 大於等於300mgK0H/g的合成磺酸鈣或鎂鹽。
7.根據權利要求4或5所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述高鹼值硫化烷基酚鹽 為鹼值大於等於300mgK0H/g的硫化烷基酚鈣或鎂鹽。
8.根據權利要求1所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述抗腐劑為二正辛基二硫 代磷酸鋅或二烷基二硫代氨基甲酸鋅中的一種或兩種。
9.根據權利要求8所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述抗腐劑為重量百分比為 0. 0. 5%的二正辛基二硫代磷酸鋅和0. 0. 3%的二烷基二硫代氨基甲酸鋅。
10.根據權利要求1所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述抗氧劑為烷基或烷芳基胺。
11.根據權利要求1所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述納米抗磨劑為化學修飾 的粒徑為15nm 25nm的納米銅粒子。
12.根據權利要求1所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述粘度指數改進劑為SSI 小於15的乙烯一丙烯共聚物或SSI小於20的氫化苯乙烯雙烯共聚物中的一種或兩種。
13.根據權利要求12所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述粘度指數改進劑為重 量百分比為2. 0% 4. 0%的SSI小於15的乙烯-丙烯共聚物和3. 0% 5. 0%的SSI小 於20的氫化苯乙烯雙烯共聚物。
14.根據權利要求12或13所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述乙烯_丙烯共聚 物的分子量為40000 80000。
15.根據權利要求12或13所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述氫化苯乙烯雙烯 共聚物的分子量為50000 80000。
16.根據權利要求1所述的柴油發動機機油，其特徵在於，所述降凝劑為聚a烯烴或聚 甲基丙烯酸酯中的一種或兩種。
全文摘要
本發明提供了一種長壽命的柴油發動機機油，包括基礎油和添加劑；所述添加劑包括的重量百分比成分為4.0％-6.5％的清淨劑，3.0％-5.5％的分散劑，0.2％-0.8％的抗腐劑，0.1％-0.2％的抗氧劑，0.01％-0.15％的納米抗磨劑，5.0％-9.0％的粘度指數改進劑，0.3％-0.5％的降凝劑；餘量為基礎油，所述基礎油為佔基礎油質量百分比為45％～65％的API Ⅲ類基礎油和35％～55％的聚α烯烴合成油組成的半合成複合基礎油。本發明提供的柴油發動機機油能夠適應多種柴油發動機需要，其性能滿足API CH-4柴油機油的質量要求，可以保證發動機始終處於良好的潤滑狀態，發動機油使用壽命長，對環境汙染小且成本較低。
文檔編號C10N30/06GK101851548SQ201010216770
公開日2010年10月6日 申請日期2010年7月5日 優先權日2010年7月5日
發明者陳立功 申請人:中國人民解放軍後勤工程學院