一种发动机润滑油组合物的制作方法

本发明属于润滑油
技术领域：
，具体涉及一种性能满足apisn、ilsacgf-5标准要求的发动机润滑油，该组合物在节能台架vid试验中表现出了优异的节能性，油品在老化后仍具备持续的节能效果。本发明属于加氢型润滑组合物类。
背景技术：
：随着我国国民经济的飞速发展，发动机油规格的不断变化及排放法规的日益严格，开发研制高档内燃机油已成为润滑油研究开发的主要方向，润滑油产品也从保护发动机向同时保护环境和节能方向转变。sn/gf-5是美国api、ilsac组织根据发动机设计的变化、环境保护需求和节能的提高在2009年10月提出，该规格的油品除在对催化转化器的保护、燃油经济性及燃油经济耐久性，和油品抑制油泥、积碳等性能提出更苛刻要求外，还新增了油品对密封材料的兼容性以及对生物燃料(如e85)的兼容性等性能要求，能够满足欧vi等更高级别排放标准。sn/gf-55w-30规格要求磷元素含量在一定水平范围内，并具有一定的磷保持性，这就限制了zddp的用量，但在此基础上油品的抗氧及抑制高温沉积物的性能还要提高，这就需要做到各项性能间的平衡。相对sm机油规格，sn的vg、iiig指标更苛刻，gf-5级别油品相对gf-4机油规格，vid燃油经济性试验苛刻程度比vib更高，对油品老化后的燃油经济性提出了更高要求。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于提供一种质量满足sn/gf-5标准要求，具有优异节能效果，特别是油品老化后仍具有优异节能性的发动机润滑油组合物。本发明为实现上述技术要求，对润滑油组合物中的各类型金属清净剂、无灰分散剂、抗氧抗磨剂进行了精心筛选，并对各组分间的相互作用和关系进行了全面系统地研究，有针对性地把提高油品节能性作为研究的重点，打破了以往汽油发动机油抗氧抗磨剂和减摩剂组分间的配方体系，以期达到本发明的润滑油组合物具备优异的燃油经济性，满足节能用油需求。第一，本发明提供了一种发动机润滑油组合物，以组合物总质量为百分百计，该组合物由以下组分组成：余量为基础油。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述组分c为由丁辛基二硫代磷酸锌、双辛基二硫代磷酸锌、异丙基异辛基二硫代磷酸锌、胺类无灰抗氧剂、酚类无灰抗氧剂和酯类无灰抗氧剂中任意四种或五种组成的混合物。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述组分d为胺类减摩剂和/或酯类减摩剂。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述胺类无灰抗氧剂包括但不局限于烷基二苯胺无灰抗氧剂；所述酚类无灰抗氧剂包括但不局限于含酯基的酚类无灰抗氧剂；所述酯类无灰抗氧剂包括但不局限于二烷基二硫代氨基甲酸酯类无灰抗氧剂；所述胺类减摩剂包括但不局限于二元胺酯类减摩剂；所述酯类减摩剂包括但不局限于含受阻酚甘油酯类减摩剂。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述组分a为由烷基水杨酸盐、烷基苯磺酸盐和硫化烷基酚盐中任意两种或三种组成的混合物。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述烷基水杨酸盐包括但不局限于烷基水杨酸钙、烷基水杨酸镁；所述烷基苯磺酸盐包括但不局限于烷基苯磺酸钙、烷基苯磺酸镁；所述硫化烷基酚盐包括但不局限于硫化烷基酚钙。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述组分b为高分子丁二酰亚胺、聚异丁烯单丁二酰亚胺和聚异丁烯双丁二酰亚胺中的一种或两种。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述组分e为苯乙烯-异戊二烯共聚物和/或非分散型乙烯丙烯共聚物。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述组分f为烷基萘型和/或聚a-烯烃。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述组分g为二甲基硅油、烷基丙烯酸共聚物和烷基聚酰胺中的一种或两种。本发明提供的发动机润滑油组合物，所述基础油为性能满足apiiii类基础油标准要求的两种或两种以上的高粘度指数加氢基础油组合物。优选的，本发明提供的发动机润滑油组合物，以组合物总质量为百分百计，该组合物由以下组分组成：余量为基础油。其次，本发明提供了上述发动机润滑油组合物的制备方法，该制备方法包含以下步骤：(1)将所需量的基础油加入带搅拌器的不锈钢调合釜中，升温至60～70℃下搅拌1-2小时，然后将抗泡剂加入到调合釜中继续搅拌1-2小时；(2)将降凝剂、黏度指数改进剂依次加入到调合釜中继续搅拌1-2小时；(3)依次将无灰分散剂、抗氧剂、金属清净剂、减摩剂加入到调合釜中，在60～70℃下继续搅拌3-4小时至混合物均匀，即得所述发动机润滑油组合物。优选的，本发明提供的发动机润滑油组合物，以组合物总质量为百分百计，所述组合物的硫含量为0.20～0.30wt％，磷含量为0.07～0.08wt％，氮含量为0.08～0.10wt％，碱值为6.5～8.0mgkoh/g，硫酸盐灰分为0.75～0.9wt％。本发明提供的发动机润滑油组合物在润滑油领域有很好的应用。本发明还可以详细叙述如下：本发明涉及的发动机润滑油组合物包括下列组分：a至少两种金属清净剂，可以是烷基水杨酸钙、烷基水杨酸镁、烷基苯磺酸钙、烷基苯磺酸镁、硫化烷基酚钙以上任意两者或三者的混合物。约占组合物总重量的1.0-3.0％，其优选的适宜范围为1.5-3.0％。b至少一种无灰分散剂，可以是高分子丁二酰亚胺或聚异丁烯单丁二酰亚胺或聚异丁烯双丁二酰亚胺或以上任意两者的混合物。约占组合物总重量的2.0-4.0％，其优选的适宜范围为2.0-3.0％。c至少四种抗氧抗腐抗磨剂，可以是丁辛基二硫代磷酸锌、双辛基二硫代磷酸锌、异丙基异辛基二硫代磷酸锌、胺类无灰抗氧剂、酚类无灰抗氧剂、酯类无灰抗氧剂以上任意四者或五者的组合物。约占组合物总重量的1.5-2.5％，其优选的适宜范围为2.0-2.5％。d至少一种减摩剂，可以是胺类减摩剂、酯类减摩剂或以上两者的组合物。约占组合物总重量的0.1-1.0％，其优选的适宜范围为0.3-0.8％。e至少一种粘度指数改进剂，可以是苯乙烯-异戊二烯共聚物或非分散型乙烯丙烯共聚物或以上两者的组合物。约占组合物总重量的4.0-10.0％，其优选的适宜范围为5.0-8.0％。f至少一种降凝剂，可以是烷基萘型或聚a烯烃或以上任意两者的组合物。约占组合物总重量的0.2-0.5％，其优选的适宜范围为0.2-0.4％。g至少一种抗泡剂，可以是二甲基硅油或烷基丙烯酸共聚物或烷基聚酰胺或以上任意两者的组合物。约占组合物总重量的0.001-0.010％，其优选的适宜范围为0.003-0.005％。h至少两种基础油，可以是性能满足apiiii类基础油标准要求的两种或两种以上的高粘度指数加氢基础油组合物。约占组合物总重量的79-91.2％，其优选的适宜范围为82.3-89％。本发明润滑油组合物的制法：先将按比例所需量的基础油组分(h)加入带搅拌器的不锈钢调合釜中，升温至60～70℃下搅拌2小时后，将按比例所需量的抗泡剂(g)加入到调合釜中继续搅拌2小时，再将按比例所需量的降凝剂(f)、黏度指数改进剂(e)依次加入到调合釜中继续搅拌2小时，再依次加入按比例所需量的无灰分散剂(b)、抗氧抗腐抗磨剂(c)、金属清净剂(a)、减摩剂(d)，在60～70℃下继续搅拌4小时，至混合物均匀。为保证发明组合物性能达到发明目的，使油品老化后仍具有优异节能性，本发明在基于添加剂作用机理的基础上，通过多种模拟试验手段，对不同类型添加剂间及同种类型不同组成的添加剂间进行了系统繁杂的筛选和优化复配，通过mtm模拟试验、程序vid台架试验评测最终解决了关键技术难题，通过引入和调整添加剂类型及比例，打破以往润滑油体系中主剂和副剂类型，在降低各单剂间抑制作用的同时，提高了添加剂间的协同效应，大幅降低摩擦系数，调制出了老化后仍具有优异燃油经济性的润滑油组合物。抗氧抗磨剂为平衡各添加剂间相互作用，特别是在提高油品抗老化的同时又要兼顾磷元素的限值范围，对不同类型的无灰抗氧剂进行了大量的筛选和复配工作，特别考察了酯类抗氧剂的类型和剂量，形成的抗氧抗磨添加剂体系具有优异的氧化安定性，有效延长了油品的使用周期，为其它添加剂的功能发挥提供抗氧保护。本发明中组分c抗氧抗磨剂为由丁辛基二硫代磷酸锌、双辛基二硫代磷酸锌、异丙基异辛基二硫代磷酸锌、胺类无灰抗氧剂、酚类无灰抗氧剂和酯类无灰抗氧剂中任意四种或五种组成的混合物。也就是说组分c中至少含有两种二硫代磷酸锌，至少两种无灰抗氧剂，这是因为二硫代磷酸锌与无灰抗氧剂之间存在着协同作用。二硫代磷酸锌具有优良的抗氧、抗磨、抗腐蚀性能，一般认为是通过捕捉自由基和分解氢过氧化物来起到抗氧作用的。无灰抗氧剂可以为过氧化物自由基提供氢原子，破坏或阻止链的增长，同时生成低能态稳定的自由基，其酚类抗氧剂与胺类抗氧剂共同使用时具有明显的协合效应，因为酚有助于芳胺的再生。本发明对组分c的加量不作特别的限定，通常为润滑油组合物总质量的1.5-2.5％，如果该值低于1.5％，则用量过少，会造成抗氧性能下降，不能有效保护润滑油中其他它功能添加剂的效果发挥，油品使用寿命缩短，如果该值高于2.5％，则用量过多，会造成添加剂的浪费，甚至导致油品中磷含量超出标准规格要求，且无其他有益效果。减摩剂为使组合物具备优异的减摩性能，不同类型的减摩抗磨剂间如何取舍及加入比例的复配非常关键。例如有机钼类减摩剂，其减摩作用主要体现在边界润滑状态下，而且需要钼含量保持在一定的含量下才能持续有效地发挥减摩性能，但在提高减摩性的同时会降低油品的清净性。再如甘油酯类、脂肪胺类减摩剂，同样也是在不同配方体系中存在最佳的使用比例，同一类型的减摩剂若具体结构存在差异，那减摩效果也不尽相同，且该类型的减摩剂同样也会一定程度上降低油品的清净性能，有的还会造成油品抗泡性能下降。本发明中组分d减摩剂为胺类减摩剂和/或酯类减摩剂。有机减摩剂一般可分为两类，一类是有机金属化合物，如有机钼、有机铜等，另一类是无灰型的有机化合物，如有机胺及其衍生物、多元醇酯等。无灰摩擦改进剂大多通过物理吸附在摩擦表面形成易于剪切的吸附膜来达到降低摩擦的目的，在使用过程中消耗较少，因此具有较强的降低摩擦的保持能力。有机金属化合物通常受添加量的影响，在低剂量下抗磨效果不显著，在实际使用中也属于消耗型添加剂，其对老化后油品的减摩效果没有无灰型有机减摩剂持久。本发明重点研制一种具有优异节能效果的润滑油，因此选择具有长效节能效果的无灰减摩剂进行产品开发。本发明对组分d的加量不作特别的限定，通常为润滑油组合物总质量的0.1-1.0％，如果该值低于0.1％，则用量过少，会造成油品摩擦系数偏大，无法通过节能台架试验的后果，如果该值高于1.0％，则用量过多，会造成添加剂浪费，还会引起油品清净性能下降的后果，且无其他有益效果。本发明对组合物中的其他组分也做出了大量的筛选工作。基础油润滑油的节能性除了与功能添加剂有关外，与基础油的类型及黏度大小均相关，本发明的组合物中涉及的基础油可以是性能满足apiiii类基础油标准要求的两种或两种以上的高粘度指数加氢基础油组合物。本发明对基础油的加量不作特别的限定，大约为润滑油组合物总质量的79-91.2％，如果该值低于79％，则用量过少，会造成添加剂加量增多，使成本增加，如果该值高于91.2％，则用量过多，会造成功能添加剂加量降低，不能赋予油品应有的清净、分散、抗氧和节能效果，且无其他有益效果。黏指剂润滑油的节能性与黏指剂的类型及剪切稳定性都息息相关，本发明对不同类型、不同剪切稳定性的的黏指剂进行了系统的模拟评价，筛选氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物、非分散型乙烯丙烯共聚物或二者的混合物作为本发明中组合物的黏指剂。氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物具有优异的增稠能力、抗剪切性和低温性能，非分散型乙烯丙烯共聚物也有较好的稠能力和抗剪切性，且成本较低，两者使用有利于提高油品黏温性能和性价比。本发明对黏指剂的加量不作特别的限定，通常为润滑油组合物总质量的4.0-10.0％，如果该值低于4.0％，则用量过少，会造成黏度较低，油膜厚度及稳定性能下降，在实际使用中油品抗磨性能降低的后果，如果该值高于10.0％，则用量过多，会造成添加剂浪费，使油品黏度偏大，造成低温性能和清净性能下降的后果，且无其他有益效果。金属清净剂本发明提供的润滑油组合物中金属清净剂可以为烷基水杨酸盐、烷基苯磺酸盐和硫化烷基酚盐中任意两种或三种组成的混合物；烷基苯磺酸盐具有较高的碱值和防锈性，是内燃机油常用添加剂组分；水杨酸盐价格稍高，但具有更好的高温清净性；硫化烷基酚盐对发动机活塞顶部的高温清净效果较好。不同种类的清净剂进行复配，可发挥添加剂协同效果，在保证油品具备一定的碱值来中和酸性物质外，还能具有较好的清净性和防锈性。不同类型的清净剂对油品的摩擦系数也有不同的影响，润滑油配方复杂，添加剂种类繁多，需要根据油品研制目标，结合实验手段来平衡各功能剂间的相互作用，起到最佳的使用效果。本发明对金属清净剂的加量不作特别的限定，通常为润滑油组合物总质量的1.0-3.0％，如果该值低于1.0％，则用量过少，会造成油品清净性能下降，碱值偏低，润滑油使用寿命缩短的后果，如果该值高于3.0％，则用量过多，会造成添加剂浪费，使润滑油灰分升高，影响其他功能添加剂的作用发挥，且无其他有益效果。无灰分散剂本发明提供的润滑油组合物中无灰分散剂可以为高分子丁二酰亚胺、聚异丁烯单丁二酰亚胺和聚异丁烯双丁二酰亚胺中的一种或两种。无灰分散剂是一种表面活性剂，主要是用来分散发动机中产生的污染物，以确保油品能够自由地流动。无灰分散剂的分散性可以帮助发动机保持清洁，并且在某些情况下，有助于维持活塞的清洁。不同种类的分散剂对油泥和沉积物的分散效果各不相同，高分子类分散剂一般对高温下生成的沉积物具有较好的分散效果，而一般分子量的分散剂对低温下生成的油泥分散效果更好。本发明对无灰分散剂的加量不作特别的限定，通常为润滑油组合物总质量的2.0-4.0％，如果该值低于2.0％，则用量过少，会造成油品分散性能下降，发动机机件表面沉积物增多，油底壳油泥较厚的后果，如果该值高于4.0％，则用量过多，会造成添加剂浪费，且影响到润滑油中其他功能添加剂的效果，且无其他有益效果。降凝剂本发明提供的润滑油组合物中降凝剂可以为烷基萘型或聚a烯烃或以上任意两者的组合物。降凝剂的加入会降低润滑油的倾点，提高油品在低温环境下的使用效果。本发明对降凝剂的加量不作特别的限定，通常为润滑油组合物总质量的0.2-0.5％，如果该值低于0.2％，则用量过少，会造成润滑油倾点不满足标准要求，影响低温环境下的流动性，如果该值高于0.5％，则用量过多，会造成添加剂浪费，且无其他有益效果。抗泡剂本发明提供的润滑油组合物中抗泡剂可以是二甲基硅油或烷基丙烯酸共聚物或烷基聚酰胺或以上任意两者的组合物，抗泡剂可降低润滑油在实际使用过程中因机械搅拌生成泡沫的现象，避免在使用中因生成大量泡沫造成发动机机件部分油膜破裂发生磨损的问题。本发明对抗泡剂的加量不作特别的限定，通常为润滑油组合物总质量的0.001-0.010％，如果该值低于0.001％，则用量过少，会造成抗泡性下降，如果该值高于0.010％，则用量过多，会造成添加剂浪费的后果，且无其他有益效果。本发明调配的润滑油组合物，产品的硫含量为0.20～0.30％(质量)，磷含量为0.07～0.08％(质量)，氮含量为0.08～0.10％(质量)，碱值为6.5～8.0mgkoh/g，硫酸盐灰分为0.75～0.9％(质量)，具有优异燃油经济性和抗氧抗磨性。本发明的有益效果：本发明润滑油组合物通过了gf-5标准要求中vid发动机台架试验，性能满足sn/gf-5指标要求。在实验室模拟性能评价中本发明润滑油组合物也表现出了优异的减摩性。附图说明图1为新油mtm测试结果图2老化后mtm测试结果具体实施方式本发明的效果通过下面的实施例进一步说明。但下面的实施例不是限值本发明的范围，任何不超出本发明的构思和范围的改动，都在本发明的范围之内。为了筛选基础油和添加剂组分，本发明在实验室采用了热管氧化、sdt油泥分散性、mtm摩擦特性、pdsc(诱导期)等模拟试验方法，分别评价油品的高温清净分散性、低温油泥分散性、减摩性及氧化安定性。模拟试验条件分别是：热管氧化试验温度设定285℃，sdt油泥分散性试验设定150℃搅拌温度，mtm(minitractionmachine)试验机用于评价油品在弹性流体动压润滑、边界/混合条件下的摩擦系数，是节能型汽油机油产品的重要评价方法，本研究试验设定140℃36n下50％滑滚比，pdsc氧化诱导期设定温度210℃。实施例1：以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其质量比为：实施例2：以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其质量比为：实施例3：以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其质量比为：上述实施例1中的碱值为300～314的烷基苯磺酸钙用相同质量的碱值为265～298的合成水杨酸钙替换，单丁二酰亚胺用相同质量的双丁二酰亚胺替换，其它组分与质量相同。实施例4：以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其质量比为：上述实施例2中的碱值为395～420的烷基苯磺酸钙用相同质量的碱值为300～314的合成磺酸钙替换，双丁二酰亚胺用相同质量的单丁二酰亚胺替换，其它组分与质量相同。为验证本发明的效果，发明人采用本发明实施例制备的发动机润滑油进行了实验室模拟性能评价和发动机台架试验，试验结果如下：1、本发明润滑油组合物实验室模拟性能评价表1本发明润滑油组合物模拟性能评价结果由表1、图1、图2数据可以看出，与市售汽油机油相比，本发明润滑油在热管氧化、sdt油泥分散性、pdsc氧化诱导期模拟试验评价中与市售油相近，但在新油及老化后的摩擦系数均小于市售参比油，具有优异的燃油经济性。2、本发明实施例1润滑油组合物发动机台架试验表2本发明实施例2润滑油组合物台架试验结果由表2数据可以看出，本发明实施例1润滑油组合物通过了sn/gf-5质量指标要求的vid发动机台架试验，调合的5w-30机油实测值达到了5w-20的标准要求，具有优异的燃油经济性。3、本发明实施例2润滑油组合物nedc循环和机械损失试验考察为考察本发明润滑油组合物的燃油经济性，还开展了nedc和机械损失试验。nedc循环试验：该方法在整车燃料消耗量试验方法的基础上，通过测量记录整车测试循环中对应的发动机工况，在发动机台架上编制试验程序运行对应工况模拟nedc循环，运转此循环并记录燃油消耗量，得出发动机nedc循环燃油消耗量。机械损失试验：在gb/t18297中摩擦损失功测量方法的基础上，通过逐步剥离进排气系统、运动件、驱动附件测量各系统的摩擦功，得出发动机各主要零部件的摩擦损失功，为发动机各零部件的摩擦功评价、优化提供依据。表3模拟nedc油耗试验结果表4机械损失试验结果温度40℃100℃120℃相对sj10w-30降低5.6％降低2.55％降低1.78％相对于参比油sj10w-30，机油在40℃、100℃、120℃下机械损失均有所降低，nedc节油效果明显。为验证本发明中c组分的协同效果，发明人除c组分外，固定a、b、d、e、f、g、h组分进行了实施例5和对比例1、对比例2的调和，并进行了pdsc模拟试验评价。实施例5：以油品100kg为例所用的原料及其质量比为：对比例1：以油品100kg为例所用的原料及其质量比为：对比例2：以油品100kg为例所用的原料及其质量比为：4、实施例5和对比例1、对比例2实验室模拟性能评价表5组分c协同作用模拟性能评价结果项目实施例5对比例1对比例2试验方法pdsc(210℃)/％27.113.121sh/t0719由表5数据可以看出，本发明组分c可有效提高油品的抗氧化性。当前第1页12