CN101376860B - 一种润滑油粘度指数改进剂及其制备方法和润滑油 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种润滑油粘度指数改进剂，该润滑油粘度指数改进剂含有乙丙聚合物的衍生物，所述乙丙聚合物的衍生物包括乙丙聚合物骨架和键合在乙丙聚合物骨架碳原子上的单一侧链基团，该润滑油粘度指数改进剂由于只含有单一侧链基团即可获得同时提高润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的多方面作用，因而在制备时只需引入单一分子基团，合成反应重复性好，获得的润滑油粘度指数改进剂对提高润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的多方面作用的效果稳定。

Description

一种润滑油粘度指数改进剂及其制备方法和润滑油
技术领域
本发明是关于一种润滑油改进剂以及含有该改进剂的润滑油，更具体地说，本发明是关于一种润滑油粘度指数改进剂及其制备方法和含有该粘度指数改进剂的润滑油。
背景技术
广泛用于铁路、汽车、航空和海洋工业的烃类润滑油，由于自身氧化、燃料或尾气所带来的非理想组分会导致出现漆膜或积炭的现象。为了防止上述润滑油的问题，通常在润滑油中加入各种改进剂以提高润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨性能。
US 5942471公开了一种具有两种抗氧化基团的烯烃聚合物，所述两种抗氧化基团形成协同抗氧化化合物，该化合物具有包括吩噻嗪抗氧化剂侧链功能基团(如化学式8所示，其中，R7、R8、R9各自为-OH、-H、-Cl、-I或碳原子数为1-3的烷基。)以及包括芳胺抗氧化剂的侧链功能基团(如化学式9所示)。将该烯烃聚合物作为粘度指数改进剂加入到润滑油中，可以达到改善润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的作用。
Figure G071C0816820070917D000011
化学式8                            化学式9
虽然上述具有两种抗氧化基团的烯烃聚合物能够起到同时提高润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的多方面作用，但是所述烯烃聚合物中必须同时存在这两种抗氧化基团，也即必须向烯烃聚合物分子中引入两种抗氧化基团，而且这两种抗氧化基团的比例必须控制在一定范围内才能起到协同作用，达到改善润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的作用。而将这两种抗氧化基团引入到烯烃聚合物链上的最佳条件不同，而且所述两种抗氧化基团对烯烃聚合物上的相同反应活性位点形成竞争反应，因此两种基团引入的比例难以控制，得到的聚合物用作润滑油粘度指数改进剂时对润滑油粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的改进效果不稳定。
综上，现有具有提高润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的多方面作用的粘度指数改进剂，存在侧链基团多，从而制备时须引入分子基团多、重复性差的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有润滑油粘度指数改进剂存在侧链基团多、从而制备时须引入分子基团多、重复性差的缺点，提供一种侧链基团少、从而制备时引入分子基团少、重复性好的润滑油粘度指数改进剂。
本发明的第二个目的是提供上述润滑油粘度指数改进剂的制备方法。
本发明的第三个目的是提供含有上述润滑油粘度指数改进剂的润滑油。
本发明提供了一种润滑油粘度指数改进剂，所述润滑油粘度指数改进剂含有乙丙聚合物的衍生物，所述乙丙聚合物的衍生物包括乙丙聚合物骨架和键合在乙丙聚合物骨架碳原子上的侧链基团，其中，所述侧链基团包括化学式1所示的结构基团中的一种或几种，
Figure G071C0816820070917D000031
                化学式1
其中，R1、R2和R3各自独立地为-OH、-H、-Cl、-Br、-I、碳原子数为1-5的烷基、芳香基或含N的基团。
本发明还提供了上述润滑油粘度指数改进剂的制备方法，该方法包括将侧链基团键合到乙丙聚合物骨架碳原子上，其中，所述侧链基团包括化学式1所示的结构基团中的一种或几种，
                化学式1
其中，R1、R2和R3各自独立地为-OH、-H、-Cl、-Br、-I、碳原子数为1-5的烷基、芳香基或含N的基团。
本发明还提供了一种润滑油，所述润滑油含有润滑油基础油和润滑油粘度指数改进剂，其中，所述润滑油粘度指数改进剂为本发明所述的润滑油粘度指数改进剂。
本发明提供的润滑油粘度指数改进剂，由于只含有单一侧链基团即可获得同时提高润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的多方面作用，因而在制备时只需引入单一分子基团，合成反应重复性好，获得的润滑油粘度指数改进剂对提高润滑油的粘度指数、抗氧化性能、分散性能和抗磨损性能的多方面作用的效果稳定。
附图说明
图1为实施例1制得的润滑油粘度指数改进剂的红外光谱图；
图2为实施例2制得的润滑油粘度指数改进剂的红外光谱图。
具体实施方式
本发明提供的所述润滑油粘度指数改进剂含有乙丙聚合物的衍生物，所述乙丙聚合物的衍生物包括乙丙聚合物骨架和键合在乙丙聚合物骨架碳原子上的侧链基团，其中，所述侧链基团包括化学式1所示的结构基团中的一种或几种，
Figure G071C0816820070917D000041
                    化学式1
其中，R1、R2和R3各自独立地为-OH、-H、-Cl、-Br、-I、碳原子数为1-5的烷基、芳香基或含N的基团。一般情况下，由于侧链基团的空间位阻越小，越容易与乙丙聚合物骨架上的碳原子键合，因此，优选情况下，所述R1、R2和R3各自独立地为-OH、-H、-Cl、-I、NH2或碳原子数为1-3的烷基。
根据本发明提供的润滑油粘度指数改进剂，只要侧链基团含有上述化学式1所示的基团即可实现本发明的目的，例如，所述侧链基团可以为化学式2和/或化学式3所示的结构基团中的一种或几种，
Figure G071C0816820070917D000042
                    化学式2
Figure G071C0816820070917D000051
                    化学式3
其中，R1、R2、R3和R6各自独立地为-OH、-H、-Cl、-Br、-I、碳原子数为1-5的烷基、芳香基或含N的化合物；R4NHCH2-为(AN)nHCH2-，A为乙烯基，n为1-8的整数；R5为碳原子数为1-5的烷基。
所述乙丙聚合物的衍生物中，所述乙丙聚合物骨架与侧链基团的重量比为1∶0.04-0.4，优选为1∶0.1-0.3。
所述乙丙聚合物沿用本领域常规的乙丙聚合物含义，表示由乙烯和/或丙烯单体聚合得到的聚合物，可以是均聚物，也可以是共聚物。所述乙丙聚合物骨架可以为二元乙丙聚合物和/或三元乙丙聚合物骨架。
所述二元乙丙聚合物的分子量分布可以为1-10，所述三元乙丙聚合物的分子量分布可以为1-5。所述二元乙丙聚合物的数均分子量为5000-300000，优选为80000-100000；以二元乙丙聚合物的重量为基准，乙烯含量为40-50重量％。
所述三元乙丙聚合物为乙烯、丙烯与非共轭的二烯的共聚物，该非共轭的二烯为二聚环戊二烯、1，4-己二烯、乙烯基降冰片烯和乙叉降冰片烯中的一种或几种；所述三元乙丙聚合物的数均分子量为20000-150000，优选为80000～100000；以所述三元乙丙聚合物的重量为基准，乙烯含量为40-90％，丙烯含量为8-50％，非共轭的二烯含量为0.3-10％。
本发明人意外地发现，当所述乙丙聚合物的分子量分布范围1.5-1.8，所得粘度指数改进剂的性能(抗氧化性能、分散性能、抗磨损性能)更好，因此，本发明优选所述乙丙聚合物的分子量分布范围为1.5-1.8。
以所述润滑油粘度指数改进剂的总重量为基准，所述乙丙聚合物的衍生物的含量可以为5-30重量％，优选为8-15重量％。优选所述润滑油粘度指数改进剂还含有稀释剂，以所述润滑油粘度指数改进剂为基准，所述稀释剂的含量可以为70-95重量％，优选为85-92重量％。所述稀释剂选自苯、甲苯、矿物油、合成油、正己烷、正辛烷和四氢呋喃中的一种或几种。
本发明还提供了上述润滑油粘度指数改进剂的制备方法，该方法包括将侧链基团键合到乙丙聚合物骨架碳原子上，其中，所述侧链基团包括化学式1所示的结构基团中的一种或几种，
Figure G071C0816820070917D000061
                    化学式1
其中，R1、R2和R3各自独立地为-OH、-H、-Cl、-Br、-I、碳原子数为1-5的烷基、芳香基或含N的基团。
根据本发明提供的润滑油粘度指数改进剂的制备方法，只要所述侧链基团含有上述化学式1所示的基团即可实现本发明的目的，例如，所述侧链基团可以为化学式2和/或化学式3所示的结构基团中的一种或几种，
Figure G071C0816820070917D000062
                    化学式2
Figure G071C0816820070917D000071
                    化学式3
其中，R1、R2、R3和R5各自独立地为-OH、-H、-Cl、-Br、-I、碳原子数为1-5的烷基、芳香基或含N的化合物；R4NHCH2-为(AN)nHCH2-，A为乙烯基，n为1-8的整数；R5为碳原子数为1-5的烷基。
根据本发明提供的润滑油粘度指数改进剂的制备方法，可以通过各种方法实现将化学式1所示的侧链基团键合在乙丙聚合物骨架碳原子上，例如，可以通过下述方法将化学式1所示的侧链基团键合在乙丙聚合物骨架碳原子上，该方法包括以下步骤：
(1)将乙丙聚合物、不饱和酸酐和引发剂的混合物在惰性气体气氛下在100-200℃接触反应1-5小时；
(2)将步骤(1)的产物与胺在惰性气体气氛下在100-200℃接触反应1-5小时，
(3)将步骤(2)的产物与化学式7所示的化合物和醛，在惰性气体气氛下在100-200℃接触反应1-5小时，
                        化学式7
其中，R1、R2和R3各自独立地为-OH、-H、-Cl、-I、碳原子数为1-5的烷基、芳香基或含N的基团。所述化学式7所示的化合物可以商购，也可以用本领域技术人员公知的方法合成。
上述方法重复性好，可以通过先使乙丙聚合物在引发剂的作用下与不饱和酸酐完成接枝反应，然后使胺与接在乙丙聚合物上的酸酐发生胺化反应，最后使如化学式1所示的化合物和醛与接在乙丙聚合物上的酰胺发生曼尼奇反应制得。还可以通过先使不饱和酸酐和胺反应，接着使所得酰胺与如化学式1所示的化合物、醛发生曼尼奇反应制得包括化学式1所示侧链基团的前体，然后将该前体与乙丙聚合物在引发剂的作用下完成接枝反应得到本发明所述的乙丙聚合物的衍生物。考虑到与乙丙聚合物接枝的分子基团的分子量越小，越容易完成接枝反应，优选前者。所述接枝反应、胺化反应和曼尼奇反应均是在惰性气体气氛中在100-200℃进行1-5小时。
一般来说，侧链基团上R1、R2、R3基团的空间位阻越小，则该侧链基团越容易键合在乙丙聚合物上，因此，优选情况下，所述R1、R2和R3各自独立地为-OH、-H、-Cl、-I、-NH2或碳原子数为1-3的烷基。
步骤(1)所述乙丙聚合物、不饱和酸酐和引发剂的重量比能使不饱和酸酐和乙丙聚合物发生接枝反应即可，优选小分子物质反应物如不饱和酸酐过量，更优选乙丙聚合物、不饱和酸酐和引发剂的重量比10∶0.5-3∶0.05-1，优选为10∶1.0-2∶0.1-0.3。
所述乙丙聚合物已在上文中进行了详细的描述，在此不再赘述。
所述不饱和酸酐可以为α、β不饱和酸酐，优选选自马来酸酐、甲基丙烯酸环氧丙酯和丙烯酸中的一种或几种。所述引发剂可以为有机过氧化物，优选选自二叔丁基过氧化物，过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰中的一种或几种。所述引发剂可以一次性与接枝反应物混合，也可以分批与接枝反应物混合，比如每隔10-40分钟，向接枝反应体系中加入一部分引发剂。优选后者。
优选情况下，为了使反应易于进行并得到均一的反应产物，步骤(1)所述乙丙聚合物、不饱和酸酐和引发剂的混合物还包括稀释剂。所述稀释剂可以为润滑油基础油，也可以为能溶解乙丙聚合物并能较易除去的有机溶剂，如苯、甲苯、环己烷、正己烷、正辛烷和四氢呋喃中的一种或几种。所用基础油可以是100SN，150SN，白油，加氢矿物油，烯烃或酯类合成油。稀释剂可以分散乙丙聚合物，使乙丙聚合物与不饱和酸酐和引发剂更充分得接触，加快反应速度并提高反应的稳定性。所述乙丙聚合物的衍生物的含量5-30重量％，优选为8-15重量％。所用稀释剂若是矿物油或合成油，随润滑油粘度指数改进剂添加到润滑油中不会带来不良影响，因此制备反应完成后无需将稀释剂从反应产物中分离除去。若稀释剂为易挥发的有机溶剂，则需在反应完成后将有机溶剂除去，并将所得乙丙聚合物溶于矿物基础油或合成油中。
理论上，不饱和酸酐、胺和醛可以按照摩尔比1∶1∶1发生反应，但由于胺和醛在反应过程中会因易挥发而损失，应酌情多加一些。优选步骤(2)所述胺与步骤(1)所述不饱和酸酐的摩尔比1∶0.8-1.5。所述胺可以为分子链端含有伯氨基或仲氨基的化合物。所述胺优选为NH2(AN)n H2、A为乙烯基，n为1-8的整数所示的化合物中的一种或几种。步骤(3)所述化学式7所示的化合物、醛与步骤(1)不饱和酸酐的摩尔比为0.2-1.0∶0.8-1.2∶1；所述醛为碳原子数不超过5的醛，优选为甲醛和/或乙醛。
本发明润滑油粘度指数改进剂的有效成分是乙丙聚合物的衍生物，制备该乙丙聚合物过程中需要加入上述反应物并且可以优选加入稀释剂，在每步反应结束后，大部分未反应的小分子反应物可以通过在100-200℃，氮气吹扫去除。所得润滑油粘度指数改进剂可能含有乙丙聚合物的衍生物和稀释剂，若稀释剂为矿物基础油或合成油，无需对乙丙聚合物的衍生物进行分离，可以直接将所得反应所得混合物用作润滑油粘度指数改进剂。但需要对最终产物进行精制，除去未反应的小分子，如可以加入0.5-5倍体积的沸点不高于200℃的有机溶剂，溶解反应所得混合物中的乙丙聚合物的衍生物；未反应的微量不溶的化学式7所示的小分子物质可以通过离心去除，；然后通过减压蒸馏上清液除去沸点有机溶剂，得到精制的含乙丙聚合物的衍生物的粘度指数改进剂。
如前所述，本发明的发明人意外地发现，当所述乙丙聚合物的分子量分布为1.5-1.8时所得粘度指数改进剂的性能(抗氧化性能、分散性能、抗磨损性能)更好。因此，优选情况下，本发明提供的润滑油粘度指数改进剂的制备方法还包括在接枝反应前，部分降解乙丙聚合物，使乙丙聚合物的分子量分布为1.5-1.8，然后制备本发明润滑油粘度指数改进剂。所述部分降解乙丙聚合物的方法已为本领域技术人员所公知，一般在惰性气体气氛下在100-200℃下进行，降解的程度使乙丙聚合物的100℃运动粘度在8-14平方厘米/秒。
所述惰性气体气氛指不与反应物和产物发生化学反应的任意一种气体或气体混合物，如氮气和元素周期表零族气体中的一种或几种，处于成本考虑，优选氮气。该惰性或还原气氛可以是静态气氛，优选为气体流速为2-50毫升/分钟的流动气氛。
本发明还提供了一种润滑油，所述润滑油含有润滑油基础油和润滑油粘度指数改进剂，其中，所述润滑油粘度指数改进剂为本发明所述的润滑油粘度指数改进剂。以所述润滑油为基准，所述润滑油粘度指数改进剂的含量为5-30重量％，优选为8-15重量％。所述润滑油基础油可以为市售各种润滑油基础油，比如市售100SN，150SN，白油，加氢矿物油，烯烃类或酯类合成油。
除非特别说明，本发明具体实施方式中用到的各种试剂和药品为市售的分析纯试剂，也可以根据现有方法制备得到。
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
本实施例说明本发明的润滑油粘度指数改进剂及其制备方法。
将数均分子量180000的二元乙丙聚合物20克，180克润滑油基础油(燕化150SN)，2.0克马来酸酐和0.05克过氧化二异丙苯，在搅拌条件下混合，以2～50毫升/分钟的氮气保护下加热到150℃恒温，从恒温开始计时，进行接枝反应1.5小时，反应结束后，在150℃下，以20毫升/分钟的氮气吹扫除去未参加接枝反应的马来酸酐。取3克反应得到乙丙聚合物的接枝产物，用《高剪切应力诱导引发乙丙橡胶与马来酸酐官能化反应的研究》(管祎嗣等，南京工业大学学报(自然科学版)，2006年，第28卷第4期，第41-47页)中介绍的方法，测定乙丙聚合物的接枝率为4.7重量％。
剩余乙丙聚合物的接枝产物，在150℃下向该接枝产物中加入2.0克三乙烯四胺，在150℃下氮气保护回流1.5小时进行胺化反应，得到胺化接枝产物，并在150℃下，以20毫升/分钟的氮气吹扫除去未参加胺化反应的三乙烯四胺。取4克反应得到乙丙聚合物的胺化接枝产物，用SH/T0704-2001石油及石油产品中氮含量测定法(舟进样化学发光法)测定其中氮含量为0.11重量％，说明20％的马来酸酐都被胺化。
然后在150℃下向剩余胺化接枝产物中加入2.0克甲醛和2.0克如化学式7所示的化合物，化学式7中，其中，R1、R2和R3均为-H。在150℃下在氮气保护下回流2小时，进行曼尼奇反应，即得到本发明的润滑油粘度指数改进剂。
将1.5克反应产物在脂肪抽提器中，以石油醚(沸点范围30～60℃)为抽提溶剂，于70℃回流6～8小时，将膜内物转移至锥形瓶中并蒸干溶剂，于烘箱中烘干至恒重(具体方法见中华人民共和国石油化工行业标准SH/T0034-90，《添加剂中有效组分测定法》)。将所得乙丙共聚物以10％(重量百分数)溶于环己烷中，测红外光谱图，结果如图1所示。
从图1可以看出，傅立叶变换红外谱图中存在1766厘米-1附近的强峰为C＝O伸缩振动吸收峰，说明马来酸酐已经接枝到乙丙聚合物上；3155cm-1处的吸收峰来自少量酰胺的N-H伸缩振动，说明存在酰亚胺基团，即胺化反应成功，谱图中存在1600厘米-1、1629厘米-1、1442厘米-1的吸收峰(苯环特征峰)，说明存在苯环，即化学式1所示的结构基团也存在于本发明润滑油粘度指数改进剂的分子中。
实施例2
本实施例说明本发明的润滑油粘度指数改进剂及其制备方法。
将数均分子量170000乙丙共聚物400克装入素炼机(WINKWORTHMACHINERY有限公司，英国)上，在氮气气氛下，以200℃降解3小时，混合物的100℃运动粘度在10平方厘米/秒，此时分子量分布为1.7。
将上述经过素炼的二元乙丙聚合物30克与170克四氢呋喃、3.0克丙烯酸与0.08克过氧化苯甲酰，在搅拌条件下混合，以40毫升/分钟的氮气保护下加热到180℃恒温，从恒温开始计时，反应1.5小时。反应结束得到乙丙聚合物的接枝产物，在150℃下，以20毫升/分钟的氮气吹扫除去挥发气体状态的未参加接枝反应的丙烯酸。然后在150℃下向该接枝产物中加入2.0克H2NCH2NH2，在150℃下氮气保护回流2小时，得到胺化接枝产物；在150℃下，以30毫升/分钟的氮气吹扫除去挥发气体状态的未参加胺化反应的H2NCH2CH2NH2。然后在150℃下向胺化接枝产物中加入2.0克甲醛和2.0克如化学式1所示的化合物，化学式1中，其中，R1、R2和R3各自为-CH3、-H和-H，在150℃下在氮气保护下回流2小时，即得到本发明的润滑油粘度指数改进剂。
按照实施例1所述的方法，测定接枝反应后的接枝率为5.0％，氨化反应后的含氮量为0.14％，并获取该润滑油粘度指数改进剂的傅立叶变换红外谱图，如图2所示。从图2可以看出，傅立叶变换红外谱图中存在1772厘米-1附近的强峰为C＝O伸缩振动吸收峰，说明丙烯酸已经接枝到乙丙聚合物上；3155cm-1处的吸收峰来自少量酰胺的N-H伸缩振动，即胺化反应成功，1680厘米-1、1637厘米-1、1449厘米-1的吸收峰(苯环特征峰)，说明存在苯环，即化学式1所示的结构基团也存在于本发明润滑油粘度指数改进剂的分子中。
实施例3-6
按照实施例2的方法制备本发明润滑油粘度指数改进剂，不同之处在于，乙丙聚合物、稀释剂、不饱和酸酐、引发剂以及它们的用量、接枝反应温度、接枝反应时间、胺及其用量，胺化反应温度、胺化反应时间、醛、化学式1所示的化合物及其用量、曼尼奇反应温度、曼尼奇反应时间。具体区别见表1。
表1
  实施例   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  乙丙聚合物及其用量(克)   三元乙丙聚合物(30克)   二元乙丙聚合物(30克)   二元乙丙聚合物(30克)   三元乙丙聚合物(30克)
  乙丙聚合物分子量分布   2.0   1.5   2.0   2.5
  稀释剂及其用量(克)   苯(170克)   甲苯(170克)   正己烷(170克)   正辛烷(170克)
  不饱和酸酐及其用量(克)   甲基丙烯酸环氧丙酯(3克)   丙烯酸(3克)   马来酸酐(3克)   丙烯酸(3克)
引发剂及其用量(克)   二叔丁基过氧化物(0.08克)   过氧化苯甲酰(0.08克)   过氧化二异丙苯(0.08克)   过氧化苯甲酰(0.08克)
  接枝反应温度(℃)   100   120   180   200
  接枝反应时间(小时)   5   4   3   2
胺及其用量(克)   H2N(CH2-CH2NH)2CH2NH2(2.4克) H2NCH2-CH2NHCH2NH2(2.0克)   H2N(CH2-CH2NH)3CH2NH2(2.0克)   H2N(CH2-CH2NH)4CH2NH2(2.4克)
  胺化反应温度(℃)   200   180   120   100
  胺化反应时间(小时)   2   3   4   5
  醛及其用量(克)   甲醛(2克)   (2克)   (2克)   (2克)
  化学式7所示的化合物及其用量(克)   R1为-H，R2为-CH2CH3，R3为-H(2.0克)   R1为CH2CH3，R2为-H，R3为-H(2.0克)   R1为-CH3，R2为-CH3R3为-H(2.0克)   R1为-CH3，R2为-HR3为-H(2.0克)
  曼尼奇反应温度(℃)   200   180   120   100
  曼尼奇反应时间(小时)   2   3   4   5
对比例1
本对比例说明现有技术润滑油粘度指数改进剂及其制备方法。
按照US 5942471中实施例1公开的方法，将100克含0.9重量％琥珀酸酐基团的乙丙共聚物，溶解在400克SNO-100矿物油中，在氮气保护下，于155℃下加热3小时。将1.5克噻吩嗪烷基胺(amine alkyl phenothiazine)和1.2克N-苯基对苯二胺(N-phenyl-p-phenylene diamine)溶于29克SURFONIC
Figure G071C0816820070917D000141
L24-7非离子表面活性剂，搅拌所得混合物并在氮气保护下，于165℃下加热4小时后，即得到现有技术的润滑油粘度指数改进剂。
实施例7-12
将实施例1-6制得的润滑油粘度指数改进剂，按照表2所示的重量百分比加入润滑油基础油中(燕化150SN)混合，制得本发明的润滑油。
表2
  润滑油   实施例7   实施例8   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12
  润滑油粘度指数改进剂 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
  润滑油粘度指数改进剂含量(重量％) 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
对比例2
将对比例1制备的润滑油粘度指数改进剂，加入到与实施例7所用的相同的润滑油基础油中混合，制得现有技术的润滑油，其中润滑油粘度指数改进剂的含量为1.3重量％。
润滑油性能测定：
(1)粘度指数测试
润滑油粘度随温度变化而改变的程度称之为粘度指数，随着温度变化粘度变化大的润滑油其粘度指数较小，而随温度变化粘度变化小，则有较高的粘度指数。按照GB/T2541的方法(请发明人补充润滑油粘度指数测试的方法和结果，谢谢)分别测定实施例7-12和对比例2润滑油的粘度指数，测定结果如表3所示。
表3
  润滑油  实施例7  实施例8  实施例9   实施例10   实施例11   实施例12  对比例2
  润滑油粘度指数改进剂 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
  粘度指数(％) 138 137 135 136 140 141 132
从表3可以看出，与现有技术润滑油相比，本发明实施例的润滑油具有更高的粘度指数，温度变化对润滑油粘度影响更小。
(2)薄层氧化测试
采用美国材料与试验协会标准的用氧化薄膜吸收法对汽车发动机油氧化稳定性的标准试验方法(编号ASTM D 4742-02a)分别测试实施例7-12和对比例2所得润滑油的抗氧化性能。Dupont2100热分析仪测试的条件为油浴温度160℃、待测润滑油1.5克，氧气分压620.5千帕，测试药品用量为1817金属催化剂45毫克、1817氮催化剂30毫克、1817燃料催化剂30毫克、1817水催化剂30毫克。测试结果如表4所示。
表4
  润滑油  实施例7  实施例8  实施例9   实施例10   实施例11   实施例12  对比例2
  润滑油粘度指数改进剂 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
  薄层氧化时间(分钟) 55 62 65 60 61 64 45
从表4可以看出，与对比例的润滑油相比，本发明实施例的润滑油薄层氧化时间明显延长，说明本发明的润滑油抗氧化性能大大提高。
(3)最高热分解温度和氧化诱导期的测试
采用Dupont2100热分析仪，按照该仪器的使用说明书，测定实施例7-12和对比例2所得润滑油的最高热分解温度和氧化诱导期。最高热分解温度越高，氧化诱导期越长，润滑油的抗氧化性能越好。其中最高热分解温度的测试条件为：氧气流速50毫升/分钟；待测润滑油5毫克，升温速度5℃/分钟，直至该仪器实时测量曲线出现拐点时停止实验。根据拐点出现的时间可确定最高热分解温度。氧化诱导期的测试条件：氧气流速50毫升/分钟，测润滑油2毫克升温速度50℃/分钟，恒定温度180℃，直至该仪器实时测量曲线出现拐点时停止实验。根据拐点出现的时间可确定氧化诱导期。最高热分解温度和氧化诱导期的测试结果如表5所示。
表5
  润滑油  实施例7  实施例8  实施例9   实施例10   实施例11   实施例12   对比例2
  润滑油粘度指数改进剂 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
  最高热分解温度(℃) 237 240 240 241 239 238 230
  氧化诱导期(分钟) 54 64 67 62 63 65 45
从表5可以看出，与对比例的润滑油相比，本发明实施例的润滑油最高热分解温度明显升高，氧化诱导期大大延长，说明本发明的润滑油热稳定性能和抗氧化性能显著提高。
(4)成焦板测试
按照润滑油行业标准SH/T 0300-92测试实施例7-12和对比例2的润滑油，具体方法是在L-1型板式成焦器上(兰州炼化总厂生产)，在马达转速为1000转/分钟的条件下，将260克100℃的待测润滑油，在15秒内溅到320℃铝板表面上烘烤45秒，在2小时试验时间内，反复重复喷溅和烘烤，记录润滑油在铝板表面由于热氧化而产生的焦状沉积物的重量(以下简称“焦重”)。测试结果如表6所示。
表6
  润滑油   实施例7  实施例8  实施例9   实施例10   实施例11   实施例12   对比例2
  润滑油粘度指数改进剂 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
  焦重(毫克)   80  73  75   72   74   73   90.2
从表6可以看出，与对比例的润滑油相比，本发明实施例的润滑油在铝板表面由于热氧化而产生的焦状沉积物明显减少，说明本发明润滑油的热氧化稳定性和高温清净性得到显著改善。
(5)低温分散性能测试
按照润滑油行业标准HS/T0623-95测试实施例7-12和对比例2的润滑油，利用碳黑作为分散母体，待测润滑油对外来污染物的分散能力。具体方法包括：将19.5克润滑油与0.5克碳黑粉)混合，高速搅拌10分钟；再用超声匀将器soniprep 150，在最大振幅处，超声波振荡5分钟，将所得混合物在50℃烘箱内静置18小时；取出所述润滑油与碳黑油膏的混合物，滴加在工业滤纸上(双圈牌，浙江杭州新华造纸厂)上，滴加的润滑油液滴质量为每张滤纸上0.020至0.025克，滴加完毕，在50℃烘箱内静置2小时，测量碳黑油膏的扩散圈直径(d)与油圈直径(D)。比值γ＝d/D×100，该值越大，说明润滑油的分散能力越好。测试结果如表7所示。
表7
  润滑油  实施例7  实施例8  实施例9   实施例10   实施例11   实施例12  对比例2
  润滑油粘度指数改进剂 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
  γ  72  80  83   81   82   84  60
从表7可以看出，与对比例的润滑油相比，本发明实施例的润滑油γ值明显大于对比例，说明本发明润滑油的低温分散性能得到显著改善。
(6)抗磨损性能测试
按照润滑油行业标准SH/T0189-92，按照济南试验机厂生产的MQ-800型摩擦试验机的操作说明书，选用上海钢球厂生产的直径12.7毫米、精度等级G20的钢球，分别测试实施例7-12和对比例2的润滑油。实验条件为：转速1200转/分钟、载荷40千克，测试时间60分钟。测试结束后，测量钢球表面磨斑直径，磨斑直径越小，则润滑油的抗磨损能力越好。测试结果如表8所示。
表8
  润滑油  实施例7  实施例8  实施例9   实施例10   实施例11   实施例12  对比例2
  润滑油粘度指数改进剂 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
  磨斑直径(毫米) 0.43 0.39 0.38 0.35 0.37 0.36 0.55
从表8可以看出，与对比例的润滑油相比，本发明实施例的润滑油钢球磨斑直径明显小于对比例，说明本发明润滑油的抗磨损性能得到了显著改善。
(7)重复性测试
按照实施例1的方法重复制备十批润滑油粘度指数改进剂，然后将所述十批润滑油粘度指数改进剂按照实施例7的方法分别制备成十个润滑油样品；按照对比例1的方法重复制备十批润滑油粘度指数改进剂，然后将所述十批润滑油粘度指数改进剂按照对比例2的方法分别制备成十个润滑油样品。对所得二十个润滑油样品的粘度指数分别进行测定，测定结果见表9。
表9
  实施例批次   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
  实施例粘度指数 140 141 138 139 140 139 141 140 139 139
  对比例批次   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
  对比例粘度指数 133 131 134 136 131 132 135 130 133 134
从表9数据计算可得本发明润滑油的粘度指数十批标准偏差仅为2，而现有技术润滑油的粘度指数十批标准偏差达4，由此可知，与对比例的润滑油粘度指数改进剂的制备方法相比，本发明实施例的润滑油粘度指数改进剂的制备方法的重复性好。

Claims (17)

1.一种润滑油粘度指数改进剂，所述润滑油粘度指数改进剂含有乙丙聚合物的衍生物，所述乙丙聚合物的衍生物包括乙丙聚合物骨架和键合在乙丙聚合物骨架碳原子上的侧链基团，其特征在于，所述侧链基团包括化学式1所示的结构基团中的一种或几种，
Figure FSB00000308820900011
化学式1
其中，R1、R2和R3各自独立地为-H或碳原子数为1-5的烷基。
2.根据权利要求1所述的润滑油粘度指数改进剂，其中，所述R1、R2和R3各自独立地为-H或碳原子数为1-3的烷基。
3.根据权利要求1所述的润滑油粘度指数改进剂，其中，所述乙丙聚合物骨架与侧链基团的重量比为1∶0.04-0.4。
4.根据权利要求1所述的润滑油粘度指数改进剂，其中，所述乙丙聚合物骨架为二元乙丙聚合物和/或三元乙丙聚合物骨架；所述二元乙丙聚合物的分子量分布指数为1-10，所述三元乙丙聚合物的分子量分布指数为1-5。
5.根据权利要求4所述的润滑油粘度指数改进剂，其中，所述二元乙丙聚合物或三元乙丙聚合物的分子量分布指数为1.5-1.8。
6.根据权利要求4所述的润滑油粘度指数改进剂，其中，所述二元乙丙聚合物的数均分子量为80000-100000；以二元乙丙聚合物的重量为基准， 乙烯含量为40-50重量％，
所述三元乙丙聚合物为乙烯、丙烯与非共轭的二烯的共聚物，该非共轭的二烯为二聚环戊二烯、1，4-己二烯、乙烯基降冰片烯和乙叉降冰片烯中的一种或几种；所述三元乙丙聚合物的数均分子量为20000-150000；以所述三元乙丙聚合物的重量为基准，乙烯含量为40-90％，丙烯含量为8-50％，非共轭的二烯含量为0.3-10％。
7.根据权利要求1所述的润滑油粘度指数改进剂，其中，所述润滑油粘度指数改进剂还含有稀释剂，以所述润滑油粘度指数改进剂的总重量为基准，所述乙丙聚合物的衍生物的含量为5-30重量％，所述稀释剂的含量为70-95重量％；所述稀释剂选自苯、甲苯、润滑油基础油、矿物油、合成油、正己烷、正辛烷和四氢呋喃中的一种或几种。
8.权利要求1所述润滑油粘度指数改进剂的制备方法，该方法包括将侧链基团键合到乙丙聚合物骨架碳原子上，其特征在于，所述侧链基团包括化学式1所示的结构基团中的一种或几种，
化学式1
其中，R1、R2和R3各自独立地为-H或碳原子数为1-5的烷基。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述将侧链基团键合到乙丙聚合物骨架碳原子上的方法包括以下步骤：
(1)将乙丙聚合物、不饱和酸酐和引发剂的混合物在惰性气体气氛下 在100-200℃接触反应1-5小时；
(2)将步骤(1)的产物与胺在惰性气体气氛下在100-200℃接触反应1-5小时，
(3)将步骤(2)的产物与化学式7所示的化合物和醛，在惰性气体气氛下在100-200℃接触反应1-5小时，
Figure FSB00000308820900031
化学式7
其中，R1、R2和R3各自独立地为-H或碳原子数为1-5的烷基。
10.根据权利要求8至9中任意一项所述的方法，其中，所述R1、R2和R3各自独立地为-H或碳原子数为1-3的烷基。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤(1)所述乙丙聚合物、不饱和酸酐和引发剂的重量比为10∶0.5-3.0∶0.05-1；所述乙丙聚合物为二元乙丙聚合物和/或三元乙丙聚合物；所述二元乙丙聚合物的分子量分布指数为1-10，所述三元乙丙聚合物的分子量分布指数为1-5；所述不饱和酸酐为α、β不饱和酸酐；所述引发剂为有机过氧化物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述二元乙丙聚合物或三元乙丙聚合物的分子量分布指数为1.5-1.8。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤(1)所述乙丙聚合物、不饱和酸酐和引发剂的混合物还包括稀释剂；所述稀释剂与乙丙聚合物的重 量比为70-95∶5-30；所述稀释剂选自苯、甲苯、矿物油、合成油、正己烷、正辛烷和四氢呋喃中的一种或几种。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤(2)所述胺与步骤(1)所述不饱和酸酐的摩尔比0.8-1.5∶1，所述胺为分子链端含有伯氨基或仲氨基的化合物。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤(3)所述化学式7所示的化合物、醛与步骤(1)不饱和酸酐的摩尔比为0.2-1.0∶0.8-1.2∶1；所述醛为碳原子数不超过5的醛。
16.一种润滑油，所述润滑油含有润滑油基础油和润滑油粘度指数改进剂，其特征在于，所述润滑油粘度指数改进剂为权利要求1-7中任意一项所述的润滑油粘度指数改进剂。
17.根据权利要求16所述的润滑油，其中，以所述润滑油的总重量为基准，所述润滑油粘度指数改进剂的含量8-15重量％。 
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