一种船用高速柴油发动机油复合剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及机油技术领域，具体涉及一种船用高速柴油发动机油复合剂及其制备方法。


背景技术：

2.据不完全统计，截止2020年，我国渔船总数达30余万艘，主要分布在浙江、福建和广东三省。按发动机功率划分，我国渔船分为500马力以下、500～800马力、800～1000马力以及1000马力以上四大类，其中500马力以下及500～800马力占95％以上，主要作业区域为近海，而这些近海渔船发动机多为750r/min以上的高速柴油发动机。
3.在润滑油使用方面，由于海上环境特殊，船用高速柴油发动机油不同于陆用柴油发动机油。一方面海上作业强度大，加之船舶使用的燃料普遍较差，燃烧不充分后会产生大量烟炱，烟炱一旦窜入曲轴箱会引起润滑油黏度增长、氧化等一系列问题，进而缩短发动机的换油周期。因此船用高速柴油发动机油应具有较高碱值的同时兼具良好的清净分散性、抗氧性、抗磨性、酸中和及碱值保持能力。另一方面，海上湿度大，在船舶运行过程中水不可避免的会进入曲轴箱并与润滑油发生乳化，使轴承中油膜承载能力降低而引起轴承故障，因此船用高速柴油发动机油还应具备良好的分水性能。
4.目前市场上主流船用高速柴油发动机油多为cd等低质量等级润滑油，碱值在7mgkoh/g左右，但伴随着发动机向更大马力发展，船用高速柴油发动机油也必将向cf-4、ch-4等更高质量等级发展。此外，为更好地满足近海渔船发动机的使用工况，未来船用高速柴油发动机油也将更加关注润滑油的综合性能。因此开发一种具有良好综合性能，可以同时兼顾不同质量等级的船用高速柴油发动机油复合剂势在必行。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种船用高速柴油发动机油复合剂及其制备方法，以解决目前船用高速柴油发动机油综合性不高的问题。
6.为了解决上述问题，本发明采用了如下的技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种船用高速柴油发动机油复合剂，所述复合剂按重量份计包括以下组分：
8.35～45重量份的金属清净剂；
9.30～40重量份的无灰分散剂；
10.0～10重量份的抗氧剂；
11.15～25重量份的二烷基二硫代磷酸锌。
12.进一步，所述金属清净剂为烷基苯磺酸钙和硫化烷基酚钙中的一种或两种。
13.更优的，所述烷基苯磺酸钙为高碱值烷基苯磺酸钙和超高碱值烷基苯磺酸钙中的一种或两种，所述高碱值烷基苯磺酸钙的碱值≥300mgkoh/g，所述超高碱值烷基苯磺酸钙的碱值≥400mgkoh/g；所述硫化烷基酚钙为高碱值硫化烷基酚钙和超高碱值硫化烷基酚钙
中的一种或两种，所述高碱值硫化烷基酚钙的碱值≥250mgkoh/g，所述超高碱值硫化烷基酚钙的碱值≥300mgkoh/g。
14.进一步，所述无灰分散剂为高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺、双烯基聚异丁烯丁二酰亚胺中的一种或两种。
15.进一步，所述抗氧剂为丁辛基二苯胺、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯中的一种或两种。
16.进一步，所述二烷基二硫代磷酸锌为丁辛基二硫代磷酸锌、二辛基二硫代磷酸锌、混合伯仲烷基二硫代磷酸锌中的一种或多种。
17.第二方面，本发明提供一种所述船用高速柴油发动机油复合剂的制备方法，包括：向容器中加入所述无灰分散剂，搅拌升温至65～75℃，向容器中加入所述金属清净剂、抗氧剂和二烷基二硫代磷酸锌，于50～60℃下，搅拌3～5小时得到所述船用高速柴油发动机油复合剂。
18.第三方面，本发明提供一种船用高速发动机油，按重量份计包括以下组分：
19.75.5重量份的i类500sn基础油；
20.20重量份的ii类150bs基础油；
21.0.3重量份的降凝剂；
22.4.2重量份的所述船用高速柴油发动机油复合剂。
23.第四方面，本发明提供一种船用高速发动机油，按重量份计包括以下组分：
24.32重量份的ii类150n基础油；
25.53.4重量份的ii类500n基础油；
26.7.5重量份的增粘剂；
27.0.3重量份的降凝剂；
28.6.8重量份的所述船用高速柴油发动机油复合剂。
29.第五方面，本发明提供一种船用高速发动机油，按重量份计包括以下组分：
30.83.3重量份的ii类500n基础油；
31.7.5重量份的增粘剂；
32.0.2重量份的降凝剂；
33.9重量份的所述船用高速柴油发动机油复合剂。
34.本发明的有益效果在于：
35.1、本发明所述船用高速柴油发动机油复合剂与i、ii类基础油搭配不仅可用于调配cd等低质量等级的船用高速发动机油，也可用于调配cf-4、ch-4等更高质量等级的船用高速发动机油，碱值在7-12mgkoh/g；
36.2、本发明船用高速柴油发动机油复合剂与i、ii类基础油搭配调配出不同质量等级的船用高速发动机油用于船用高速柴油发动机时，具有良好的清净分散性、抗氧性、抗磨性、分水性、酸中和及碱值保持能力，延长了发动机的换油周期；
37.3、本发明所述船用高速柴油发动机油复合剂不使用污染环境的添加剂，是一种环境友好型产品。
具体实施方式
38.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
39.需要说明的是，这些实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下本方法的简单改进，都属于本发明要求保护的范围。
40.实施例1
41.无灰分散剂30％，超高碱值烷基苯磺酸钙32％，高碱值硫化烷基酚钙13％，二烷基二硫代磷酸锌25％。
42.制备方法：向容器中加入无灰分散剂；边搅拌边升温至65℃，同时向容器中依次加入高碱值硫化烷基酚钙、二烷基二硫代磷酸锌及超高碱值烷基苯磺酸钙；保持50℃，搅拌5小时，经过滤得到船用高速柴油发动机油复合剂。
43.二烷基二硫代磷酸锌丁辛基二硫代磷酸锌、二辛基二硫代磷酸锌、混合伯仲烷基二硫代磷酸锌中的一种或多种。
44.高碱值烷基苯磺酸钙的碱值≥300mgkoh/g，高碱值硫化烷基酚钙的碱值≥250mgkoh/g。
45.实施例2
46.无灰分散剂30％，超高碱值烷基苯磺酸钙32％，高碱值硫化烷基酚钙10％，超高碱值硫化烷基酚钙3％，二烷基二硫代磷酸锌25％。
47.制备方法：向容器中加入无灰分散剂；边搅拌边升温至65℃，同时向容器中依次加入高碱值硫化烷基酚钙、超高碱值硫化烷基酚钙、二烷基二硫代磷酸锌及超高碱值烷基苯磺酸钙；保持50℃，搅拌5小时，经过滤得到船用高速柴油发动机油复合剂。
48.超高碱值烷基苯磺酸钙的碱值≥400mgkoh/g。
49.实施例3
50.无灰分散剂30％，高碱值烷基苯磺酸钙3％，超高碱值烷基苯磺酸钙29％，高碱值硫化烷基酚钙13％，二烷基二硫代磷酸锌25％。
51.制备方法：向容器中加入无灰分散剂；边搅拌边升温至65℃，同时向容器中依次加入高碱值硫化烷基酚钙、二烷基二硫代磷酸锌、高碱值烷基苯磺酸钙及超高碱值烷基苯磺酸钙；保持50℃，搅拌5小时，经过滤得到船用高速柴油发动机油复合剂。
52.实施例4
53.无灰分散剂35％，超高碱值烷基苯磺酸钙32％，高碱值硫化烷基酚钙8％，二烷基二硫代磷酸锌20％，抗氧剂5％。
54.制备方法：向容器中加入无灰分散剂；边搅拌边升温至70℃，同时向容器中依次加入高碱值硫化烷基酚钙、抗氧剂、二烷基二硫代磷酸锌及超高碱值烷基苯磺酸钙；保持55℃，搅拌4小时，经过滤得到船用高速柴油发动机油复合剂。
55.实施例5
56.无灰分散剂35％，超高碱值烷基苯磺酸钙32％，高碱值硫化烷基酚钙6％，超高碱值硫化烷基酚钙2％，二烷基二硫代磷酸锌20％，抗氧剂5％。
57.制备方法：向容器中加入无灰分散剂；边搅拌边升温至70℃，同时向容器中依次加入高碱值硫化烷基酚钙、超高碱值硫化烷基酚钙、抗氧剂、二烷基二硫代磷酸锌及超高碱值烷基苯磺酸钙；保持55℃，搅拌4小时，经过滤得到船用高速柴油发动机油复合剂。
58.实施例6
59.无灰分散剂35％，高碱值烷基苯磺酸钙3％，超高碱值烷基苯磺酸钙29％，高碱值硫化烷基酚钙8％，二烷基二硫代磷酸锌20％，抗氧剂5％。
60.制备方法：向容器中加入无灰分散剂；边搅拌边升温至70℃，同时向容器中依次加入高碱值硫化烷基酚钙、抗氧剂、二烷基二硫代磷酸锌、高碱值烷基苯磺酸钙及超高碱值烷基苯磺酸钙；保持55℃，搅拌4小时，经过滤得到船用高速柴油发动机油复合剂。
61.实施例7
62.无灰分散剂40％，超高碱值烷基苯磺酸钙32％，高碱值硫化烷基酚钙3％，二烷基二硫代磷酸锌15％，抗氧剂10％。
63.制备方法：向容器中加入无灰分散剂；边搅拌边升温至75℃，同时向容器中依次加入高碱值硫化烷基酚钙、抗氧剂、二烷基二硫代磷酸锌及超高碱值烷基苯磺酸钙；保持60℃，搅拌3小时，经过滤得到船用高速柴油发动机油复合剂。
64.实施例8
65.无灰分散剂40％，超高碱值烷基苯磺酸钙32％，超高碱值硫化烷基酚钙3％，二烷基二硫代磷酸锌15％，抗氧剂10％。
66.制备方法：向容器中加入无灰分散剂；边搅拌边升温至75℃，同时向容器中依次加入超高碱值硫化烷基酚钙、抗氧剂、二烷基二硫代磷酸锌及超高碱值烷基苯磺酸钙；保持60℃，搅拌3小时，经过滤得到船用高速柴油发动机油复合剂。
67.超高碱值硫化烷基酚钙的碱值≥300mgkoh/g。
68.实施例9
69.无灰分散剂40％，高碱值烷基苯磺酸钙3％，超高碱值烷基苯磺酸钙29％，超高碱值硫化烷基酚钙3％，二烷基二硫代磷酸锌15％，抗氧剂10％。
70.制备方法：向容器中加入无灰分散剂；边搅拌边升温至75℃，同时向容器中依次加入超高碱值硫化烷基酚钙、抗氧剂、二烷基二硫代磷酸锌、高碱值烷基苯磺酸钙及超高碱值烷基苯磺酸钙；保持60℃，搅拌3小时，经过滤得到船用高速柴油发动机油复合剂。
71.分别将实施例1～9按同等加剂量与稠化基础油调配cd级船用高速发动机油并进行性能评价。稠化基础油调油配方为i类500sn基础油75.5％、ii类150bs基础油20％、降凝剂0.3％。
72.分别将实施例1～9按同等加剂量与稠化基础油调配cf-4级船用高速发动机油并进行性能评价。稠化基础油调油配方为ii类150n基础油32％、ii类500n基础油53.4％、增粘剂7.5％、降凝剂0.3％。
73.分别将实施例1～9按同等加剂量与稠化基础油调配ch-4级船用高速发动机油并进行性能评价。稠化基础油调油配方为ii类500n基础油83.3％、增粘剂7.5％、降凝剂0.2％。
74.对比试验1：根据sh/t 0719—润滑油氧化诱导期测定法(压力差示扫描量热法-pdsc)对油品进行抗氧化性能评价(条件：210℃，结果为氧化诱导期)，具体结果如表1所示。
75.表1.不同油品抗氧化性能试验结果
[0076][0077]
备注：氧化诱导期考察油品的抗氧化性能，时间越长，油品的抗氧化性能越好。
[0078]
由表1可以看出，实施例4～7中具有抗氧剂时，油品的抗氧化性能优异。
[0079]
对比试验2：根据sh/t 0189—润滑油抗磨损性能测定法(四球机法)对油品进行抗磨损性能评价(条件：392n、75℃、1200r/min、60min，结果为磨斑直径)，根据gb/t 3142—润滑剂承载能力的测定(四球机法)对油品进行极压性能评价(结果为最大无卡咬负荷pb)，具体结果如表2～表3所示。
[0080]
表2.不同油品抗磨损性能试验结果
[0081][0082][0083]
备注：磨斑直径考察油品的抗磨损性能，磨斑直径越小，油品的抗磨损能越好。
[0084]
表3.不同油品极压性能试验结果
[0085][0086]
备注：最大无卡咬负荷pb考察油品的极压性能，pb值越大，油品的极压性能越好。
[0087]
由表2～表3可以看出，实施例1～9中具有二烷基二硫代磷酸锌时，油品的抗磨损性能和极压性能优异。
[0088]
对比试验3：根据nb/sh/t 0906—发动机油热稳定性的测定(热管试验法)对油品进行清净分散性能评价(条件：300℃，结果为热管增重)，具体结果如表4所示。
[0089]
表4.不同油品清净分散性能试验结果
[0090][0091][0092]
备注：热管试验考察油品的清净分散性能，热管增重越少，油品的清净分散性能越好。
[0093]
由表4可以看出，实施例1～9中烷基苯磺酸钙、硫化烷基酚钙与无灰分散剂三者协同作用，有利于抑制高温沉积物的生成。
[0094]
对比试验4：根据sh/t 0619—船用油水分离性测定法对油品进行分水性能评价(结果为水层和乳化层体积)，具体结果如表5～表6所示。
[0095]
表5.不同油品分水性能试验结果
[0096][0097]
备注：水层体积越大，油品的分水性能越好。
[0098]
表6.不同油品分水性能试验结果
[0099][0100]
备注：乳化层体积越小，油品的分水性能越好。
[0101]
由表5～表6可以看出，实施例1～9中具有硫化烷基酚钙时，由于其极性较小，与水接触后分子链的极性端不易与水结合并发生乳化，因此具有良好的分水性能。
[0102]
实施例1-9的复合剂调配的船用高速柴油发动机油较一般中速机油，两者在润滑油碱值、燃料类型、发动机工况及船舶用途上存在差异：
[0103]
(1)润滑油碱值：根据gb/t 38049-2019中速机油的碱值在12-50mgkoh/g(主流的一般为12、15、20、30、40、50mgkoh/g)，而本技术公布的复合剂用于调配高速机油时碱值在12mgkoh/g以下，具体为7-12mgkoh/g；
[0104]
(2)燃料类型：中速机使用燃料已经劣质化，燃料含硫量通常为1％-3％，其中含硫量在1.5％以上时应选择30、40、50mgkoh/g三种碱值，含硫量在1.5％以下时应选择12、15、20mgkoh/g三种碱值，含硫量的高低直接影响着中速机碱值的选择，含硫量越高，燃料燃烧时生成的酸性物质越多，因此需要更高碱值的润滑油来中和发动机运行过程中产生的酸性物质。相比于中速机，高速机燃料质量相对较好，含硫量通常在0.5％以下，因此本技术公布的7-12mgkoh/g的高速机油能够满足高速机工况需要；
[0105]
(3)发动机工况及船舶用途：中速机转速为250-750r/min，缸径为400-650mm，输出功率为165-1205马力/缸,即转速低、缸径大、输出功率大，常用于大型游轮、远洋船舶的辅
机等；高速机转速为750-2250r/min，缸径为95-185mm，输出功率为20-170马力/缸，即转速高、缸径小、输出功率小，常用于近海或内河的渔船、挖沙船等，所以本技术公布的7-12mgkoh/g的高速机油能够满足高速机工况需要。
[0106]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。