CN101851548A - 一种长寿命柴油发动机机油 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种长寿命的柴油发动机机油，包括：基础油和添加剂；所述添加剂包括的重量百分比成分为：4.0％-6.5％的清净剂，3.0％-5.5％的分散剂，0.2％-0.8％的抗腐剂，0.1％-0.2％的抗氧剂，0.01％-0.15％的纳米抗磨剂，5.0％-9.0％的粘度指数改进剂，0.3％-0.5％的降凝剂；余量为基础油，所述基础油为占基础油质量百分比为45％～65％的API Ⅲ类基础油和35％～55％的聚α烯烃合成油组成的半合成复合基础油。本发明提供的柴油发动机机油能够适应多种柴油发动机需要，其性能满足API CH-4柴油机油的质量要求，可以保证发动机始终处于良好的润滑状态，发动机油使用寿命长，对环境污染小且成本较低。

Description

一种长寿命柴油发动机机油

技术领域

本发明涉及发动机润滑油领域，具体涉及一种长换油周期的柴油发动机机油。

背景技术

润滑油在机械中的主要作用是降低摩擦和减缓磨损，以保证机械有效和长期的工作，其次是冷却作用，润滑油能将机械摩擦时产生的热带走，保持一定的热平衡状态，控制机械在一定的温度范围内工作，防止因温度不断升高而损坏零件；此外还有防护作用、密封作用和清洗作用等。防护作用是防止金属受到空气和其他化学气体腐蚀。密封作用是指内燃机用的润滑油，可以防止燃烧室的气体通过气缸壁与活塞之间的间隙窜入曲轴箱。清洗作用是在循环式润滑系统中润滑油可将摩擦表面间的一些磨屑等污染物冲走，并将其携带到油池经沉淀或过滤后除去。

发动机润滑油，又称内燃机润滑油，简称机油，是发动机系统中各运动部件的润滑介质，具有润滑、冷却、清洗和密封等作用。随着我国建设资源节约型和环境友好型社会步伐的加快，节能和环保法规的日益苛刻，发动机向着高速、高压缩比、轻量化、风阻小等方向发展，导致发动机工作温度和机械剪切速度不断提高，发动机的工作温度进一步升高，发动机润滑油的工作条件日益苛刻，发生氧化、裂化、聚合等化学作用，产生积炭、漆膜和油泥等沉积物，导致发动机油工作寿命缩短，如不及时换油会引起氧化腐蚀增大，积碳和磨损增加，功率下降，燃油消耗和污染物排放增多等现象，严重时甚至会出现因发动机机油不能满足要求而导致发动机损坏等事故。因此，发动机润滑油的性能直接影响发动机的工作效率、油耗、输出功率、使用寿命和排放等。

在柴油发动机机油的研究技术方面，我国目前多数仍采用API Ⅰ类基础油(溶剂精制的矿物油)，加上抗氧抗腐剂、清净分散剂、粘度指数改进剂、降凝剂等多种添加剂。由于Ⅰ类基础油精制程度较低，导致抗氧化性能较差，使用中容易产生积炭等沉积物，再加上与之匹配的添加剂耐温性较差，换油期较短，难以满足现代高温高速发动机长时间使用的要求。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种柴油发动机机油，使用寿命长，且各项指标能满足现代发动机的使用要求。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种柴油发动机机油，包括：基础油和添加剂；

所述添加剂包括的重量百分比成分为：

清净剂                        4.0％-6.5％，

分散剂                        3.0％-5.5％，

抗腐剂                        0.2％-0.8％，

抗氧剂                        0.1％-0.2％，

纳米抗磨剂                    0.01％-0.15％，

粘度指数改进剂                5.0％-9.0％，

降凝剂                        0.3％-0.5％；

余量为基础油，所述基础油为占基础油质量百分比为45％～65％的APIⅢ类基础油和35％～55％的聚α烯烃合成油组成的半合成复合基础油。

作为优选，所述分散剂为高相对分子量无灰分散剂。

作为优选，所述高相对分子量无灰分散剂为分子量大于等于2000的高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂。

作为优选，所述清净剂为高碱值磺酸盐或高碱值硫化烷基酚盐中的一种或两种。

作为优选，所述清净剂为重量百分比为3.0％～4.0％的高碱值磺酸盐和1.0％～2.5％的高碱值硫化烷基酚盐。

作为优选，所述高碱值磺酸盐为碱值大于等于300mgKOH/g的合成磺酸钙或镁盐。

作为优选，所述高碱值硫化烷基酚盐为碱值大于等于300mgKOH/g的硫化烷基酚钙或镁盐。

作为优选，所述抗腐剂为二正辛基二硫代磷酸锌或二烷基二硫代氨基甲酸锌中的一种或两种。

作为优选，所述抗腐剂为重量百分比为0.1％～0.5％的二正辛基二硫代磷酸锌和0.1％～0.3％的二烷基二硫代氨基甲酸锌。

作为优选，所述抗氧剂为烷基或烷芳基胺。

作为优选，所述纳米抗磨剂为经化学修饰的平均粒径为15nm～25nm的自制纳米铜粒子。

作为优选，所述粘度指数改进剂为SSI小于15的乙烯-丙烯共聚物或SSI小于20的氢化苯乙烯双烯共聚物中的一种或两种。

作为优选，所述粘度指数改进剂为重量百分比为2.0％～4.0％的SSI小于15的乙烯-丙烯共聚物和3.0％～5.0％的SSI小于20的氢化苯乙烯双烯共聚物。

作为优选，所述乙烯-丙烯共聚物的分子量为40000～80000。

作为优选，所述氢化苯乙烯双烯共聚物的分子量为50000～80000。

作为优选，所述降凝剂为聚α烯烃或聚甲基丙烯酸酯中的一种或两种。

本发明提供的柴油发动机机油能够适应多种柴油发动机需要，其性能满足API CH-4柴油机油的指标要求，可以保证在各种气候条件和操作状况下发动机始终处于良好的润滑状态，使用寿命长，且成本较低。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供的柴油发动机机油包括基础油和添加剂，其中添加剂包括的重量百分比成分为：

分散剂：4.0％-6.5％，清净剂：3.0％-5.5％，抗氧抗腐剂：0.2％-0.8％，抗氧剂：0.1％-0.2％，纳米抗磨剂：0.01％-0.15％，粘度指数改进剂：5.0％-9.0％，降凝剂：0.3％-0.5％；

余量为基础油，基础油为半合成复合基础油，包括的成分为：API Ⅲ类基础油：占基础油质量的45％～65％，聚α烯烃合成油：占基础油质量的35％～55％。API Ⅲ类基础油是用全加氢工艺制得，在性能上远远超过Ⅰ类基础油和Ⅱ类基础油，尤其具有较高的粘度指数和很低的挥发性。聚α烯烃合成油(PAO)作为基础油对添加剂有良好的相容性，粘度指数高、倾点低、低温粘度小、高温热氧化安定性好，且价位较低。

添加剂可以改善发动机机油的性能，按功能分主要分散剂、清净剂、抗腐剂、抗氧剂、纳米抗磨剂、粘度指数改进剂、降凝剂。分散剂能有效抵制低温油泥的形成，分散发动机油泥和积炭。本发明中分散剂优选为高相对分子量无灰分散剂，具体可以为分子量大于等于2000的高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂，具有优异的高温清净性和低温油泥分散性。

清净剂能够清除发动机机油在高温下形成的积炭、漆膜等。本发明中清净剂优选为高碱值磺酸盐或高碱值硫化烷基酚盐中的一种或两种，具体可以为3.0％～4.0％的高碱值磺酸盐和1.0％～2.5％的高碱值硫化烷基酚盐。高碱值磺酸盐优选为碱值大于等于300mgKOH/g的合成磺酸钙或镁盐，能有效清除积炭和漆膜，同时具有优异的中和氧化生成的酸性物质的能力，防锈性好，并有一定的分散作用；高碱值硫化烷基酚盐优选为碱值大于等于300mgKOH/g的硫化烷基酚钙或镁盐，具有很好的酸中和能力和高温清净性，并具有较好的抗氧化、抗磨和抗腐蚀性能，与其它添加剂复合时协同作用好。

抗腐剂能防止金属氧化、延缓发动机油对发动机零部件的腐蚀。本发明中抗腐剂优选为二正辛基二硫代磷酸锌或二烷基二硫代氨基甲酸锌中的一种或两种，具体可为重量百分比为0.1％～0.5％的二正辛基二硫代磷酸锌和0.1％～0.3％的二烷基二硫代氨基甲酸锌。二正辛基二硫代磷酸锌具有良好的抑制油品氧化、防止腐蚀的能力，同时抗磨损效果好；二烷基二硫代氨基甲酸锌(ZDTC)具有良好的抑制油品氧化、防止腐蚀的能力，同时抗极压能力强，耐高温性能优异，不含磷，不会造成发动机催化转化器中毒。

抗氧剂能抑制油品的氧化，钝化金属对氧化的催化作用，延长油品的使用寿命，保护发动机。本发明的抗氧剂优选为烷基或烷芳基胺，后者具有更好的抗氧化性能。

纳米抗磨剂优选为粒径为15nm～25nm的纳米铜粒子，纳米铜粒子具有良好的抗磨抗氧化能力，对发动机磨损部位的修复能力尤其突出。

粘度指数改进剂能够提高油品的粘度指数，改进其粘温性能。本发明的粘度指数改进剂优选为剪切稳定性系数(SSI)小于15的乙烯-丙烯共聚物或SSI小于20的氢化苯乙烯双烯共聚物中的一种或两种，具体可以为重量百分比为2.0％～4.0％的SSI小于15的乙烯-丙烯共聚物和3.0％～5.0％的SSI小于20的氢化苯乙烯双烯共聚物。乙烯-丙烯共聚物优选分子量为40000～80000，具有优异的剪切稳定性、热稳定性和较好的增稠能力；氢化苯乙烯双烯共聚物(HSD)优选分子量为50000～80000，对基础油的增稠能力强，耐机械剪切效果好，高低温性能优异，使油品在发动机中生成积炭等沉积物少。

降凝剂用于降低润滑油的凝固温度，提高油品低温下的流动性。本发明中降凝剂优选为聚α烯烃或聚甲基丙烯酸酯中的一种或两种。

实施例1：

添加剂的重量百分比成分为：

3％的T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂，3.5％的T106A高碱值线型烷基苯合成磺酸钙，2-3％的T115C高碱值硫化烷基酚钙，0.3％的二正辛基二硫代磷酸锌，0.2％的二烷基二硫代氨基甲酸锌，0.1％的二烷基单硫代磷酸烷基胺，0.1％的粒径为15nm～25nm的纳米铜粒子，4.0％的分子量为60000的乙烯-丙烯共聚物，4.0％的分子量为80000的氢化苯乙烯双烯共聚物，0.3％的聚α烯烃降凝剂；

83.5％的基础油，基础油由45％的API Ⅲ类基础油和55％的聚α烯烃合成油组成。

实施例2：

添加剂的重量百分比成分为：

5％的T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂，5％的T107超碱值合成磺酸镁，0.4％的二正辛基二硫代磷酸锌，0.2％的二烷基二硫代氨基甲酸锌，0.2％的烷基化二苯胺，0.05％的粒径为15nm～25nm的纳米铜粒子，7.0％的分子量为80000的氢化苯乙烯双烯共聚物，0.5％的聚甲基丙烯酸酯；

81.65％的基础油，基础油由60％的API Ⅲ类基础油和40％的聚α烯烃合成油组成。

实施例3：

添加剂的重量百分比成分为：

6％的T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂，4.5％的T106D长链线型烷基苯高碱值合成磺酸钙，0.5％的二烷基二硫代氨基甲酸锌，0.15％的仲二芳基胺，0.15％的粒径为15nm～25nm的纳米铜粒子，3.0％的分子量为50000的乙烯-丙烯共聚物，4.0％的分子量为60000的氢化苯乙烯双烯共聚物，0.4％的聚α烯烃；

81.3％的基础油，基础油由65％的API Ⅲ类基础油和35％的聚α烯烃合成油组成。

实施例4：

添加剂的重量百分比成分为：

5.5％的T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂，2.5％的T106Z高碱值合成二烷基苯磺酸钙，1％的T115C高碱值硫化烷基酚钙，0.1％的二正辛基二硫代磷酸锌，0.3％的二烷基二硫代氨基甲酸锌，0.1％的二烷基单硫代磷酸烷基胺，0.08％的粒径为15nm～25nm的纳米铜粒子，4.0％的分子量为70000的乙烯-丙烯共聚物，0.45％的聚α烯烃；

85.97％的基础油，基础油由50％的API Ⅲ类基础油和50％的聚α烯烃合成油组成。

以CH-4 15W/40作为参比油，对实施例制备的发动机机油和参比油的主要技术指标进行测试，结果见表1：

表1 实施例的发动机机油与参比油的主要技术指标

不高于
								粘度指数	-	189	175	164	182	137	GB/T1995
开口闪点，℃不低于	205	235	243	228	236	217	GB/T3536
								倾点，℃不高于	-30	-38	-39	-35	-32	-26	GB/T3535
高温高剪切粘度(150℃，106s-1)，mPa·s	报告	3.4	3.7	3.4	3.3	3.8	SH/T0618
								蒸发损失(250℃，1h)，％	报告	8.3	10.5	9.6	12.1	14.8	SH/T0059

可以看到本发明制备的柴油发动机机油与参比油相比，粘温性能明显提高。

取实施例1制备的柴油发动机机油进行强化台架试验，将机油和参比油分别装入两台完全相同的M11柴油发动机，该M11发动机是重庆康明斯发动机有限公司引进美国康明斯技术生产的具有当代先进技术水平的柴油发动机。在试验中每隔一段时间对试验油进行采样分析。

表2 实施例1的发动机机油柴油机油台架试验结果

8	150	15.11	219	1.302	9.43	3.0	5.8	3.8	＜5.0	82.4
											9	175	15.12	221	1.278	9.12	2.6	6.3	4.2	＜5.0	78.7
10	200	15.04	220	1.273	8.61	4.1	7.8	4.5	＜5.0	107.6
											11	225	14.95	222	1.273	8.28	4.0	7.1	4.3	＜5.0	103.4
12	250	14.98	224	1.311	7.33	4.8	8.2	5.4	＜5.0	119.8

由表中数据可见，运动粘度在试验时间内逐渐减小，未见上升，说明油品氧化不严重。总碱值虽有一定下降，但仍在7.33的较高水平，而此时参比油的总碱值只有2.1，说明本发明提供的机油具有很好的清净分散性和抗氧化性能。试验过程中机油中的金属含量有所增加，特别是铁的含量逐渐增大，试验结束时接近120mg/Kg，而此时参比油的铁含量已达188mg/Kg，说明纳米铜粒子和粘度指数改进剂的加入能提高油品的抗磨减摩性，减少发动机摩擦磨损，保证发动机的润滑，延长发动机使用寿命。且该机油具有良好的粘温性、剪切稳定性和低温性能，达到了CH-4柴油机油的技术要求，陈本较低。试验后拆解发动机，发现采用本发明提供的机油的发动机内部清洁干净，活塞上的油环和气环都十分灵活。

实施例1制备的柴油发动机机油通过了美国康明斯(Cummins)柴油机公司CES 20078规格的认证，换油周期不小于30000公里。

以上对本发明所提供的柴油发动机机油进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种柴油发动机机油，其特征在于使用性能优异，抗氧化和抗磨损能力强，换油周期长，材料包括：基础油和添加剂；

所述添加剂包括的重量百分比成分为：

清净剂                    4.0％-6.5％，

分散剂                    3.0％-5.5％，

抗腐剂                    0.2％-0.8％，

抗氧剂                    0.1％-0.2％，

纳米抗磨剂                0.01％-0.15％，

粘度指数改进剂            5.0％-9.0％，

降凝剂                    0.3％-0.5％；

余量为基础油，所述基础油为占基础油质量百分比为45％～65％的API Ⅲ类基础油和35％～55％的聚α烯烃合成油组成的半合成复合基础油。

2.根据权利要求1所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述分散剂为高相对分子量无灰分散剂。

3.根据权利要求2所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述高相对分子量无灰分散剂为分子量大于等于2000的高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂。

4.根据权利要求1所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述清净剂为高碱值磺酸盐或高碱值硫化烷基酚盐中的一种或两种。

5.根据权利要求4所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述清净剂为重量百分比为3.0％～4.0％的高碱值磺酸盐和1.0％～2.5％的高碱值硫化烷基酚盐。

6.根据权利要求4或5所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述高碱值磺酸盐为碱值大于等于300mgKOH/g的合成磺酸钙或镁盐。

7.根据权利要求4或5所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述高碱值硫化烷基酚盐为碱值大于等于300mgKOH/g的硫化烷基酚钙或镁盐。

8.根据权利要求1所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述抗腐剂为二正辛基二硫代磷酸锌或二烷基二硫代氨基甲酸锌中的一种或两种。

9.根据权利要求8所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述抗腐剂为重量百分比为0.1％～0.5％的二正辛基二硫代磷酸锌和0.1％～0.3％的二烷基二硫代氨基甲酸锌。

10.根据权利要求1所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述抗氧剂为烷基或烷芳基胺。

11.根据权利要求1所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述纳米抗磨剂为化学修饰的粒径为15nm～25nm的纳米铜粒子。

12.根据权利要求1所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述粘度指数改进剂为SSI小于15的乙烯一丙烯共聚物或SSI小于20的氢化苯乙烯双烯共聚物中的一种或两种。

13.根据权利要求12所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述粘度指数改进剂为重量百分比为2.0％～4.0％的SSI小于15的乙烯-丙烯共聚物和3.0％～5.0％的SSI小于20的氢化苯乙烯双烯共聚物。

14.根据权利要求12或13所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述乙烯-丙烯共聚物的分子量为40000～80000。

15.根据权利要求12或13所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述氢化苯乙烯双烯共聚物的分子量为50000～80000。

16.根据权利要求1所述的柴油发动机机油，其特征在于，所述降凝剂为聚α烯烃或聚甲基丙烯酸酯中的一种或两种。