本发明涉及机油技术领域，具体涉及一种节能长寿命汽油机油及其制备方法。
背景技术：
减少排放、降耗节能已经成为推动汽车工业技摩术发展的直接动力。随着石油资源的日益稀缺，汽车的燃油经济性已经成为国际关注的问题，而有效减低燃油消耗已经成为汽车制造和相关产业需要解决的问题。
申请号为200610164861.9的发明专利公开了一种润滑油组合物，包括金属清净剂、无灰分散剂、抗氧防腐剂、降凝剂、粘度指数改进剂和基础油。本发明所述汽油机润滑油组合物可满足较高压缩比的汽油机的润滑要求，该润滑油组合物具有优良的润滑性能保证发动机的良好润滑、具有良好的分散性能可有效地降低油泥的生成、保持发动机活塞的清净、可有效地防止油品的氧化变质、预防发动机零部件的磨损、并能降低油耗有一定的节能效果。
申请号为201410030318.4的发明专利公开了一种汽油发动机用的机油。由矿物基础油和添加剂混配制成，所述矿物基础油由apii类基础油、apiii类基础油和apiiii类基础油组成，添加剂由单挂丁二酰亚胺、氢化苯乙烯双烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯、烷基酚组成、稀土氧化物纳米颗粒，其中所述的稀土纳米颗粒通过稀土粗磨、酸化、稀土富集渣加入炭黑、烧灼、初产品粗磨、精磨6步骤制的，与有技术相比，本发明各组份配比科学，按一定比例将多种添加剂和矿物基础油相互调配，并添加了纳米级的稀土氧化物颗粒，性能大幅度提高，燃油消耗、机油消耗均降低。
技术实现要素：
本发明致力于提供一种节能长寿命汽油机油，降低发动机各部件之间的摩擦损失，从润滑的角度降低摩擦内耗、提供能量的利用率而达到节能的效果。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种节能长寿命汽油机油。
本发明公开了一种节能长寿命汽油机油，包括ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油、酯类油性剂、降凝剂、复合剂。
在本发明的一些技术方案中，所述节能长寿命汽油机油由以下配比的原料组成：ⅲ类基础油50-60wt％、聚α-烯烃合成油12-16wt％、酯类油性剂10-20wt、降凝剂0.1-0.4wt％、复合剂10-15wt％。
在本发明的一些技术方案中，所述节能长寿命汽油机油由以下配比的原料组成：ⅲ类基础油50-60wt％、聚α-烯烃合成油12-16wt％、改性蓖麻油0.5-2.5wt％、酯类油性剂10-20wt、降凝剂0.1-0.4wt％、复合剂10-15wt％、摩擦改进剂0.5-2.0wt％。
所述酯类油性剂为kl115、kl15中的一种或组合物。优选地，所述酯类油性剂为kl115和kl15的混合物，其中kl115和kl15的质量比为1：1。
离子液体具有良好的润滑性、热稳定性和生物降解性等特点，其结构中不含金属元素，对环境危害较小。本发明中尝试采用离子液体对蓖麻油进行改性，结果发现，将离子液体改性的蓖麻油添加在汽油机油中，汽油机油的热稳定性、承载能力和抗磨性能均得到提升，这是因为在摩擦的过程中，离子液体中的有效成分会发生分解，与摩擦介质发生反应，生成含氟元素的致密的化学反应膜，从而提高汽油机油的抗磨损性能和承载能力。
在本发明的一些技术方案中，所述改性蓖麻油为离子液体改性蓖麻油。所述离子液体改性蓖麻油的制备过程为：将蓖麻油和1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体以质量比1：(0.003-0.005)混合，以200-300转/分钟的转速搅拌10-20分钟，得到所述离子液体改性蓖麻油。
在本发明的一些技术方案中，所述改性蓖麻油为硼酸改性蓖麻油。所述硼酸改性蓖麻油的制备过程为：将氢氧化钠和高锰酸钾溶于水中，得到氢氧化钠质量分数为5-10％、高锰酸钾质量分数为5-8％的碱性高锰酸钾溶液；将蓖麻油和碱性高锰酸钾溶液以质量比1：(15-20)混合，以180-300转/分钟的转速搅拌30-40分钟，静置2-3小时后，分离上层油相；向油相中加入硼酸，油相与硼酸的质量比为1：(0.2-0.3)，于110-120℃搅拌反应50-70分钟；加入三乙醇胺，三乙醇胺与硼酸的质量比为1：(0.8-1.2)，于110-120℃搅拌反应50-70分钟；反应结束后后，将反应液冷却至23-25℃，静置2-3小时，收集上层有机层，得到所述硼酸改性蓖麻油。
对蓖麻油进行硼酸改性，通过在蓖麻油分子双键上引人硼，从而使得蓖麻油分子能够强烈地吸附于介质表面，使硼更容易与介质表面作用生成极压膜。
所述摩擦改进剂为纳米二硫化钼、油溶性纳米氧化石墨烯、油溶性纳米铜中的一种或几种的化合物。优选地，所述摩擦改进剂为油溶性纳米氧化石墨烯和油溶性纳米铜的混合物，其中油溶性纳米氧化石墨烯和油溶性纳米铜的质量比为(2-3):1。
所述油溶性纳米氧化石墨烯的制备过程为：将氧化石墨烯和水以固液比1：(20-30)(g/ml)混合均匀，超声分散40-60分钟，得到分散液；向分散液中加入分散液体积1-1.2倍的碘代正丁烷和氧化石墨烯重量0.08-0.12倍的四丁基碘化铵，混合后在氮气保护下于90-100℃搅拌反应5-6小时，搅拌转速为300-400转/分钟；反应结束后，将反应液冷却至23-25℃，用乙酸乙酯进行萃取，萃取用乙酸乙酯与反应液的体积比为(3-4)：1，收集有机相；将有机相用质量分数为10-15％的盐酸洗涤后，有机相与盐酸的体积比为1：(0.2-0.3)，于60-70℃干燥10-12小时，得到所述油溶性纳米氧化石墨烯。
与现有技术中常用的二硫化钼、氯化石蜡等摩擦改进剂相比，本发明中得到的油溶性氧化石墨烯可以在机油中分散均匀稳定，且没有沉淀产生，而且其具有良好的摩擦学性能，推测有以下两方面原因：一方面氧化石墨烯为片状，其可以沉积在摩擦表面，以物理吸附膜的形式避免摩擦面的直接接触；另一方面是其与金属介质表面发生了摩擦化学反应，形成包含有机态的碳与金属反应所形成的铁的氧化物的保护油膜。
所述油溶性纳米铜的制备过程为：将环烷酸铜、硬脂酸和白油加入到反应容器中，环烷酸铜、硬脂酸和白油的质量比为1：(1.1-1.2)：5，以180-240转/分钟的转速搅拌10-20分钟，得到混合液；将混合液加热至60-65℃，在搅拌作用下，将质量分数为50-60％的水合肼加入到混合液中，水合肼的加入量为环烷酸铜质量的0.75-0.8倍；待水合肼加入完毕，于60-65℃以200-300转/分钟的转速搅拌反应1-2小时；然后加入三乙烯四胺，三乙烯四胺与环烷酸铜的质量比为(10-12)：1，以200-300转/分钟的转速搅拌30-40分钟，中和反应过程中生成的环烷酸；通过减压蒸馏将反应液中的水除去，得到油溶性纳米铜。
环烷酸铜是一种具有减摩能力的软金属，但是其承载能力较差。在摩擦情况下，所述油溶性纳米铜在边界润滑的作用下沉积一层纳米铜的单质薄膜。这有利于提高汽油机油的承载性能和抗磨损性能。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种节能长寿命汽油机油的制备方法。
本发明所述长寿命汽油机油的制备方法，包括以下步骤：将ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油、改性蓖麻油(若原料中含有改性蓖麻油)加入调和釜中，混合均匀，得到混合液a；将混合液a升温至60-70℃，在搅拌作用下加入酯类油性剂、降凝剂、复合剂、摩擦改进剂(若原料中含有摩擦改进剂)，搅拌30-50分钟，搅拌转速为200-400转/分钟，得到混合液b；将混合液b静置沉降，收集油相，得到所述长寿命汽油机油。
现有技术中的汽油机油通常在机油中添加可以与金属介质表面发生摩擦化学反应的物质，从而在界面产生化学反应膜，达到润滑、减摩的目的。本发明汽油机油中的组分，在与摩擦界面接触时，不仅通过化学反应的方式产色防护膜，而且在界面生成物理沉积膜，这两者的协同作用使得边界防护膜的抗磨减摩效果更加显著。
与矿物油相比，蓖麻油和聚α-烯烃合成油具有更好的氧化安定性和低温流动性，综合性能更优良，且原料来源丰富。本发明中采用多种组分复配的基础油，得到的汽油机油具有很好的热稳定性。
本发明所述节能长寿命汽油机油，不需要添加粘度指数改进剂，在发动机表面形成一层超级保护吸附膜，使用寿命大大延长，起节能、减排、减磨作用。本发明平均节能3-5％，油品使用寿命延长50％以上。
具体实施方式
实施例中各原料及仪器介绍：
ⅲ类基础油，具体选用购自深圳中基润滑油有限公司的壳牌gtl3类4+。
聚α-烯烃合成油，具体选用购自上海纳克润滑技术有限公司的上海纳克pao200。
kl115，主要成分是聚酯，具体选用购自意大利意特麦琪化工有限公司的意特麦琪kl115。
kl15，主要成分是己二酸酯，具体选用购自意大利意特麦琪化工有限公司的的意特麦琪kl15。
降凝剂，具体采用润必德ks300，购自广州市润必德化工有限公司。
复合剂，具体选用购自润英联(中国有限公司)的润英联p6000。
蓖麻油，购自郑州帝科化工产品有限公司。
纳米二硫化钼，cas号：1317-33-5，具体采用湖北兴银河化工有限公司提供的粒径为80nm的纳米二硫化钼。
1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，参考文献《1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体合成》(王平，大庆石油学院学报，第31卷第4周2007年8卷)制备得到。
硼酸，cas号：11113-50-1，购自上海健超化学科技有限公司。
三乙醇胺，cas号：102-71-6，购自郑州鸿晟医药科技有限公司。
氧化石墨烯，购自湖南风化材料发展有限公司，层数为1-3层，平均厚度为3-5nm，氧含量为45-48％。
碘代正丁烷，cas号：542-69-8，购自上海展云化工有限公司。
四丁基碘化铵，cas号：311-28-4，购自安徽省金奥化工有限公司。
环烷酸铜，其中铜元素含量为5.0％，工业级，上海长风化工厂。
硬脂酸，cas号：57-11-4，购自湖南长沙恒昌化工有限公司。
白油，cas号：8042-47-5，购自上海将来实业股份有限公司。
水合肼，化学纯，含量为50％，购自中国医药集团上海化学试剂公司。
三乙烯四胺，cas号：112-24-3，购自梯希爱(上海)化成工业发展有限公司。
实施例1
原料配方：ⅲ类基础油57.7wt％、聚α-烯烃合成油14wt％、kl1158wt％、kl158wt％、ks3000.3wt％、p600012wt％。
所述节能长寿命汽油机油的制备方法，包括以下步骤：将ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油加入调和釜中，混合均匀，得到混合液a；将混合液a升温至70℃，在搅拌作用下加入kl115、kl15、ks300、p6000，搅拌40分钟，搅拌转速为300转/分钟，得到混合液b；将混合液b静置24小时使其沉降，收集油相，得到所述长寿命汽油机油。
实施例2
原料配方：ⅲ类基础油53.7wt％、聚α-烯烃合成油14wt％、蓖麻油2.5wt％、kl1158wt％、kl158wt％、ks3000.3wt％、p600012wt％、纳米二硫化钼1.5wt％。
所述节能长寿命汽油机油的制备方法，包括以下步骤：将ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油、蓖麻油加入调和釜中，混合均匀，得到混合液a；将混合液a升温至70℃，在搅拌作用下加入kl115、kl15、ks300、p6000、纳米二硫化钼，搅拌40分钟，搅拌转速为300转/分钟，得到混合液b；将混合液b静置24小时使其沉降，收集油相，得到所述长寿命汽油机油。
实施例3
原料配方：ⅲ类基础油53.7wt％、聚α-烯烃合成油14wt％、离子液体改性蓖麻油2.5wt％、kl1158wt％、kl158wt％、ks3000.3wt％、p600012wt％、纳米二硫化钼1.5wt％。
所述离子液体改性蓖麻油的制备过程为：将蓖麻油和1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体以质量比1：0.005混合，以200转/分钟的转速搅拌10分钟，得到所述离子液体改性蓖麻油。
所述节能长寿命汽油机油的制备方法，包括以下步骤：将ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油、离子液体改性蓖麻油加入调和釜中，混合均匀，得到混合液a；将混合液a升温至70℃，在搅拌作用下加入kl115、kl15、ks300、p6000、纳米二硫化钼，搅拌40分钟，搅拌转速为300转/分钟，得到混合液b；将混合液b静置24小时使其沉降，收集油相，得到所述长寿命汽油机油。
实施例4
原料配方：ⅲ类基础油53.7wt％、聚α-烯烃合成油14wt％、硼酸改性蓖麻油2.5wt％、kl1158wt％、kl158wt％、ks3000.3wt％、p600012wt％、纳米二硫化钼1.5wt％。
所述硼酸改性蓖麻油的制备过程为：氢氧化钠和高锰酸钾溶于水中，得到氢氧化钠质量分数为5％、高锰酸钾质量分数为8％的碱性高锰酸钾溶液；将蓖麻油和碱性高锰酸钾溶液以质量比1：15混合，以200转/分钟的转速搅拌40分钟，静置2小时后，分离上层油相；向油相中加入硼酸，油相与硼酸的质量比为1：0.2，于115℃搅拌反应60分钟；加入三乙醇胺，三乙醇胺与硼酸的质量比为1：0.8，于115℃搅拌反应60分钟；反应结束后后，将反应液冷却至25℃，静置3小时，收集上层有机层，得到所述硼酸改性蓖麻油。
所述节能长寿命汽油机油的制备方法，包括以下步骤：将ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油、硼酸改性蓖麻油加入调和釜中，混合均匀，得到混合液a；将混合液a升温至70℃，在搅拌作用下加入kl115、kl15、ks300、p6000、纳米二硫化钼，搅拌40分钟，搅拌转速为300转/分钟，得到混合液b；将混合液b静置24小时使其沉降，收集油相，得到所述长寿命汽油机油。
实施例5
原料配方：ⅲ类基础油53.7wt％、聚α-烯烃合成油14wt％、离子液体改性蓖麻油2.5wt％、kl1158wt％、kl158wt％、ks3000.3wt％、p600012wt％、油溶性纳米氧化石墨烯1.5wt％。
所述离子液体改性蓖麻油的制备过程为：将蓖麻油和1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体以质量比1：0.005混合，以200转/分钟的转速搅拌10分钟，得到所述离子液体改性蓖麻油。
所述油溶性纳米氧化石墨烯的制备过程为：将氧化石墨烯和水以固液比1：30(g/ml)混合均匀，超声分散60分钟，得到分散液；向分散液中加入分散液体积1.2倍的碘代正丁烷和氧化石墨烯重量0.09倍的四丁基碘化铵，混合后在氮气保护下于90℃搅拌反应6小时，搅拌转速为300转/分钟；反应结束后，将反应液冷却至25℃，用乙酸乙酯进行萃取，萃取用乙酸乙酯与反应液的体积比为(3-4)：1，收集有机相；将有机相用质量分数为12％的盐酸洗涤后，有机相与盐酸的体积比为1：0.3，于65℃干燥12小时，得到所述油溶性纳米氧化石墨烯。
所述节能长寿命汽油机油的制备方法，包括以下步骤：将ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油、离子液体改性蓖麻油加入调和釜中，混合均匀，得到混合液a；将混合液a升温至70℃，在搅拌作用下加入kl115、kl15、ks300、p6000、油溶性纳米氧化石墨烯，搅拌40分钟，搅拌转速为300转/分钟，得到混合液b；将混合液b静置24小时使其沉降，收集油相，得到所述长寿命汽油机油。
实施例6
原料配方：ⅲ类基础油53.7wt％、聚α-烯烃合成油14wt％、离子液体改性蓖麻油2.5wt％、kl1158wt％、kl158wt％、ks3000.3wt％、p600012wt％、油溶性纳米铜1.5wt％。
所述离子液体改性蓖麻油的制备过程为：将蓖麻油和1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体以质量比1：0.005混合，以200转/分钟的转速搅拌10分钟，得到所述离子液体改性蓖麻油。
所述油溶性纳米铜的制备过程为：将环烷酸铜、硬脂酸和白油加入到反应容器中，环烷酸铜、硬脂酸和白油的质量比为1：1.2：5，以180转/分钟的转速搅拌20分钟，得到混合液；将混合液加热至65℃，在搅拌作用下，将质量分数为50％的水合肼以0.08ml/min的滴加速度加入到混合液中，水合肼的加入量为环烷酸铜质量的0.75倍；待水合肼加入完毕，于65℃以300转/分钟的转速搅拌反应2小时；然后加入三乙烯四胺，三乙烯四胺与环烷酸铜的质量比为12：1，以200转/分钟的转速搅拌30分钟，中和反应过程中生成的环烷酸；通过减压蒸馏将反应液中的水除去，得到所述油溶性纳米铜。
所述节能长寿命汽油机油的制备方法，包括以下步骤：将ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油、离子液体改性蓖麻油加入调和釜中，混合均匀，得到混合液a；将混合液a升温至70℃，在搅拌作用下加入kl115、kl15、ks300、p6000、油溶性纳米铜，搅拌40分钟，搅拌转速为300转/分钟，得到混合液b；将混合液b静置24小时使其沉降，收集油相，得到所述长寿命汽油机油。
实施例7
原料配方：ⅲ类基础油53.7wt％、聚α-烯烃合成油14wt％、离子液体改性蓖麻油2.5wt％、kl1158wt％、kl158wt％、ks3000.3wt％、p600012wt％、油溶性纳米氧化石墨烯1.0wt％、油溶性纳米铜0.5wt％。
所述离子液体改性蓖麻油的制备过程为：将蓖麻油和1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体以质量比1：0.005混合，以200转/分钟的转速搅拌10分钟，得到所述离子液体改性蓖麻油。
所述油溶性纳米氧化石墨烯的制备过程为：将氧化石墨烯和水以固液比1：30(g/ml)混合均匀，超声分散60分钟，得到分散液；向分散液中加入分散液体积1.2倍的碘代正丁烷和氧化石墨烯重量0.09倍的四丁基碘化铵，混合后在氮气保护下于90℃搅拌反应6小时，搅拌转速为300转/分钟；反应结束后，将反应液冷却至25℃，用乙酸乙酯进行萃取，萃取用乙酸乙酯与反应液的体积比为(3-4)：1，收集有机相；将有机相用质量分数为12％的盐酸洗涤后，有机相与盐酸的体积比为1：0.3，于65℃干燥12小时，得到所述油溶性纳米氧化石墨烯。
所述油溶性纳米铜的制备过程为：将环烷酸铜、硬脂酸和白油加入到反应容器中，环烷酸铜、硬脂酸和白油的质量比为1：1.2：5，以180转/分钟的转速搅拌20分钟，得到混合液；将混合液加热至65℃，在搅拌作用下，将质量分数为50％的水合肼以0.08ml/min的滴加速度加入到混合液中，水合肼的加入量为环烷酸铜质量的0.75倍；待水合肼加入完毕，于65℃以300转/分钟的转速搅拌反应2小时；然后加入三乙烯四胺，三乙烯四胺与环烷酸铜的质量比为12：1，以200转/分钟的转速搅拌30分钟，中和反应过程中生成的环烷酸；通过减压蒸馏将反应液中的水除去，得到所述油溶性纳米铜。
所述节能长寿命汽油机油的制备方法，包括以下步骤：将ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油、离子液体改性蓖麻油加入调和釜中，混合均匀，得到混合液a；将混合液a升温至70℃，在搅拌作用下加入kl115、kl15、ks300、p6000、油溶性纳米氧化石墨烯、油溶性纳米铜，搅拌40分钟，搅拌转速为300转/分钟，得到混合液b；将混合液b静置24小时使其沉降，收集油相，得到所述长寿命汽油机油。
测试例1
对实施例1-7的节能长寿命机油的承载能力进行测定，按照gb/t3142-1982进行。试验条件为：转速1450转/分钟，测试时间为10s，载荷392n。钢球符合g308，ⅱ级轴承钢球，直径12.7mm，材料gcr15。测试仪器采用济南思达特测试技术有限公司提供的型号为mrs的四球极压试验机。
具体测试结果见表1。
表1：承载能力测试结果表
测试例2
参考专利201510686683.5对实施例1-7的节能长寿命机油的抗摩擦性能进行测试：预设标准试验条件(压力负载，400n；转速，1450转/分钟；时间，1800秒)进行抗摩擦试验。试验用摩擦副为直径12.7mm的标准ⅱ级轴承钢珠。性能指标磨斑直径(mm)是指摩擦钢球经过磨损后在接触面上形成的圆形磨斑的直径，且数值越小对应抗磨性能越好。
具体测试结果见表2。
表2：摩擦性能测试结果表
从上述数据可知，本发明所述节能长寿命汽油机油具有良好的承载能力和抗磨损性能。其中，实施例2在实施例1的基础上，添加蓖麻油，汽油机油的性能得到改善，这大概是由于蓖麻油的极性强，更容易在摩擦的边界表面形成边界转移膜，同时还能增强添加剂在汽油机油中的溶解性。实施例3尝试采用离子液体改性的蓖麻油，结果发现，将离子液体改性的蓖麻油添加在汽油机油中，汽油机油的承载能力和抗磨性能均得到提升，这是因为在摩擦的过程中，离子液体中的有效成分会发生分解，与摩擦介质发生反应，生成含氟元素的致密的化学反应膜，从而提高汽油机油的抗磨损性能和承载能力。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。