CN101935575A

CN101935575A - 低排放柴油发动机润滑油组合物

Info

Publication number: CN101935575A
Application number: CN 200910088516
Authority: CN
Inventors: 孙丁伟; 汤仲平; 金鹏; 张勤; 赵正华; 荆海东
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: CN101935575B

Abstract

本发明组合物含有大量加氢处理基础油、适量的烷基水杨酸盐、硫化烷基酚盐、磺酸盐、高分子无灰分散剂、聚异丁烯双丁二酰亚胺无灰分散剂、聚异丁烯单丁二酰亚胺无灰分散剂、硼化聚异丁烯基双丁二酰亚胺无灰分散剂、二烷基二硫代磷酸锌、酚型抗氧剂、胺型抗氧剂、含硫型抗氧抗磨剂以及无灰二硫代磷酸盐极压抗磨剂。本发明润滑油组合物用于带有氧化催化剂(DOC)、颗粒物过滤器或捕集器(DPF)、选择性还原催化剂(SCR)、氮氧化合物捕集器(LNT)等后处理设施的重负荷柴油发动机的润滑。本发明可满足API CI-4+柴油机油的规格要求，同时具有较低的硫、磷和硫酸盐灰分，从而避免对后处理设施造成不利影响。

Description

低排放柴油发动机润滑油组合物

(一)技术领域

本发明涉及一种发动机润滑油组合物，尤其是涉及一种用于带有氧化催化剂(DOC)、颗粒物过滤器或捕集器(DPF)、选择性还原催化剂(SCR)、氮氧化合物捕集器(LNT)等后处理设施的低排放、重负荷柴油发动机的润滑油组合物。属于润滑油技术领域。

(二)背景技术

环保、节能、延长换油期是推动油品规格进步的主要动力，随着国外排放法规的不断严格，发动机制造商采取各种新的技术，例如氧化催化剂(DOC)、颗粒物过滤器或捕集器(DPF)、选择性还原催化剂(SCR)、氮氧化合物捕集器(LNT)、尾气再循环(EGR)等后处理技术，以使其发动机满足越来越严格的排放法规。然而这些后处理装置的采用，对柴油机油提出了严峻的考验，特别是要求对油品的硫、磷和灰分进行限制，以减少其对发动机后处理装置的不良影响。

为了更好的满足带有EGR发动机的润滑要求，API于2004年推出API CI-4+规格，与此同时国外各添加剂公司开展了API CI-4+重负荷柴油机油的研制，但APICI-4+油品主要是为满足美国阶段II排放标准发动机所设计，而美国阶段II排放标准与欧IV排放相比，NOx排放量要求较为苛刻而颗粒物排放量相对宽松，车辆采用EGR技术即可满足排放标准，而不需要增加DPF后处理装置。但对于欧IV排放的发动机来说，在采用EGR的同时，还需增加DPF后处理装置，以降低颗粒物含量，因此要研制满足带有EGR和DPF后处理装置的欧IV排放发动机的油品，在满足APICI-4+的同时，还要对油品的灰分、S、P化学元素进行限制，以保护DPF的正常使用。

随着我国对环保的不断重视，重负荷柴油机的排放不断严格，国内将在2008年实施国III标准(北京市提前到2005年、广州提前到2006年7月实行)、2011年实施国IV(北京、广州上海等大城节可能提前到2008年实施)、2013年实施国V(某些大城市会提前实施)，为达到排放要求，发动机制造商将采用废气再循环(EGR)、连续再生颗粒物捕集器(CRT)、颗粒过滤器(DPF)、选择性还原催化剂(SCR)等后处理设施来降低发动机的排放。目前国内的玉柴已在2006年国际发动机展览会上展出了带有选择性还原催化剂(SCR)、满足欧IV标准的发动机。因此，在不久的将来，发动机使用后处理装置是必然的，这就要求限制润滑油的S、P以及灰分含量，避免对后处理设施造成损害。由此看来，符合未来环保要求的重负荷柴油机油应具有广阔的市场前景，是重负荷柴油机油的发展趋势。

中国专利CN1427069A提供至少满足API CG-4性能规范和/或ACEAE2-96性能规范，其粘度级别仅限于SAE5W-X或0W-X(其中X为20，30，40和50中的任何一个)润滑油组合物的形式。

中国专利CN1954057A提供一种用于装有再生柴油微粒过滤器的柴油机或装有长寿命再生柴油微粒过滤器的柴油机系统中的润滑油。

中国专利CN1746279A提供一种低SAPS的内燃机润滑油组合物，其硫酸盐灰分含量不大于0.80wt％，磷含量为不大于0.08wt％，硫含量不大于0.3wt％。

中国专利CN1746280A提供一种低SAPS的内燃机润滑油组合物，其硫酸盐灰分含量不大于0.80wt％，磷含量为不大于0.08wt％，硫含量不大于0.3wt％。

中国专利CN1989229A提供一种内燃机润滑油组合物，其硫酸盐灰分含量不大于0.9wt％，磷含量为0.04～0.1wt％。

中国专利CN1322103C提供一种内燃机润滑油组合物，其硫酸盐灰分含量为0.3～1.0％，磷含量为0.01～0.04wt％。

中国专利CN1969030A提供一种内燃机润滑油组合物，其硫酸盐灰分含量为0.1～1.2％，磷含量为0.01～0.1wt％，硫含量为0.01～0.3wt％。

中国专利CN1441038A提供一种内燃机润滑油组合物，其质量至少满足API CI-4。

中国专利CN1226402C提供至少满足API CG-4性能规范和/或ACEAE性能规范或JASO规范的润滑油组合物，其粘度级别仅限于SAE5W-X或0W-X(其中X为20，30，40和50中的任何一个)润滑油组合物的形式。

但还没有一篇专利公开关于利用加氢基础油调制满足API CI-4+柴油机油规格要求、同时对油品的硫、磷和硫酸盐灰分进行限制，以满足带有尾气后处理系统的润滑油组合物。

(三)发明内容

本发明的目的是：提供一种以加氢基础油为基础油、使用添加剂种类较少、价格性能较优的发动机油组合物，通过调整润滑油组合物中各组分间的比例及其用量，调制满足API CI-4+要求的10W-X或15W-X或20W-X(其中X为30，40，50中的任何一个)规格要求，同时对油品的硫、磷和硫酸盐灰分进行限制的柴油机油。

本发明提供的柴油发动机润滑油组合物，以组合物总重为基准，由以下组分组成：

(A)金属清净剂、含量为0.5-7.0％，(B)含有硼化聚异丁烯基双丁二酰亚胺的无灰分散剂混合物，含量为1.0-12.0％，(C)抗氧抗腐抗磨剂、含量为0.2-3.0％，(D)含有无灰二硫代磷酸盐极压抗磨剂的抗氧剂混合物，含量为0.02-2.0％，(E)粘度指数改进剂、含量为0.1-17.0％，(F)降凝剂、含量为0.01-4.0％，(G)基础油，含量为60.0-92.0％。

组分(A)金属清净剂，可以是烷基水杨酸盐、硫化烷基酚盐、磺酸盐中任意两者的混合物或三者的混合物；

烷基水杨酸盐分子结构为：

式中R为含10～20个碳原子的烷基，M＝Ca或Mg，n为不为零的正整数。

硫化烷基酚盐分子结构为：

式中R为含10-24个碳原子的烷基，M＝Ca或Mg，x、y、n为不为零的正整数。

磺酸盐的分子结构为：

R＝C_nH_2n+1，n＝14-28；M＝Ca或Mg；m为正整数。

组分(B)无灰分散剂，可以是高分子无灰分散剂、聚异丁烯双丁二酰亚胺无灰分散剂、硼化聚异丁烯双丁二酰亚胺无灰分散剂、聚异丁烯单丁二酰亚胺无灰分散剂四者的混合物；也可以是高分子无灰分散剂、聚异丁烯双丁二酰亚胺无灰分散剂、聚异丁烯单丁二酰亚胺无灰分散剂中的任意两种与硼化聚异丁烯双丁二酰亚胺无灰分散剂的混合物；

高分子无灰分散剂的分子结构为：

其中R＝聚异丁烯，分子量为1000-3000；

聚异丁烯双丁二酰亚胺无灰分散剂的分子结构为：

其中R＝聚异丁烯，分子量为600-2000；m＝2-6；

硼化聚异丁烯基双丁二酰亚胺无灰分散剂分子结构为：

PIB的分子量为600-2000。

聚异丁烯单丁二酰亚胺无灰分散剂的分子结构为：

n＝2-5；PIB的分子量为600-2000。

组分(C)一种抗氧抗腐抗磨剂，可以是二烷基二硫化磷酸锌；

二烷基二硫代磷酸锌的分子结构为：

R＝C_nH_2n+1，n＝3-10

组分(D)抗氧剂，可以是酚型抗氧剂和胺型抗氧剂和含硫型抗氧抗磨剂和无灰二硫代磷酸盐极压抗磨剂四者的混合物；也可以是酚型抗氧剂或胺型抗氧剂和含硫型抗氧抗磨剂和无灰二硫代磷酸盐极压抗磨剂三者的混合物；

酚型抗氧剂的分子结构为：

R＝C_nH_2n+1，n＝6-14；

胺型抗氧剂的分子结构为：

R＝C_nH_2n+1，n＝2-14；

含硫型抗氧抗磨剂的分子结构为：

R＝C_nH_2n+1，n＝2-10；

无灰二硫代磷酸盐极压抗磨剂的分子结构为：

R₁＝C_nH_2n+1，n＝2-14；R₂＝C_mH_2m+1，m＝3-13

(E)粘度指数改进剂可以是乙丙共聚物或聚甲基丙烯酸酯；

(F)降凝剂可以是聚α-烯烃或聚甲基丙烯酸酯；

(G)基础油可以是加氢基础油或矿物基础油或合成基础油。

其中组分(A)占组合物总重的0.5-7.0％，其优选的适宜范围为0.8-6.0％；

组分(B)占组合物总重的1.0-12.0％，其优选的适宜范围为1.5-11.0％；

组分(C)占组合物总重的0.2-3.0％，其优选的适宜范围为0.3-2.0％；

组分(D)占组合物总重的0.02-2.0％，其优选的适宜范围为0.05-2.0％；

组分(E)占组合物总重的0.1-17.0％，其优选的适宜范围为0.5-16.0％；

组分(F)占组合物总重的0.01-4.0％，其优选的适宜范围为0.05-3.0％；

组分(G)占组合物总重的60.0-92.0％，其优选的适宜范围为65.0-90.0％。

本发明力求使各功能添加剂除了充分发挥其自身的性能优点外，尽可能使各功能添加剂组分间产生较强的“协合效应”，避免出现“对抗效应”，从而使该组合物的各项性能达到最佳，同时控制油品的灰分、硫、磷含量，满足发动机各项使用性能的要求，在国内处于领先水平。

(四)具体实施方式

本发明采用了众所周知的板式成焦器试验、热管氧化试验模拟、微氧化试验(CMOT)、微焦化试验来确定各种基础油和添加剂的加入量，这些试验有效的模拟了润滑油的实际工作工况。

配制油品时，加入A、B、C、D、E、F、G组分充分搅拌至少2小时，至组合物混合均匀，即可得到CI-4+发动机油产品。选择不同粘度的基础油组分，即可调制10W-40、10W-30、15W-40、30、40等不同粘度级别的CI-4+发动机油产品。

实施例

配制一全组分10W-40CI-4+柴油机油，其配方组成及由此得到的数据列于表1。

表1

由表1可见，调制的10W-40CI-4+低硫、低磷、低灰分柴油机油，具有优良的抗氧化、抗磨和烟炱分散性能，优异的高温清净性。

Claims

1.一种用于柴油发动机的润滑油组合物，以组合物总重为基准，由以下组分组成：(A)金属清净剂，含量为0.5-7.0％，(B)含有硼化聚异丁烯基双丁二酰亚胺的无灰分散剂混合物，含量为1.0-12.0％，(C)抗氧抗腐抗磨剂，含量为0.2-3.0％，(D)含有无灰二硫代磷酸盐极压抗磨剂和含硫型抗氧抗磨剂的抗氧剂混合物，含量为0.02-2.0％，(E)粘度指数改进剂，含量为0.1-17.0％，(F)降凝剂，含量为0.01-4.0％，(G)基础油，含量为60.0-92.0％。

2.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的组分(A)是烷基水杨酸盐、硫化烷基酚盐、磺酸盐中任意两者的混合物或三者的混合物。

3.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的组分(B)是高分子无灰分散剂、聚异丁烯双丁二酰亚胺无灰分散剂、硼化聚异丁烯基双丁二酰亚胺无灰分散剂、聚异丁烯单丁二酰亚胺无灰分散剂四者的混合物。

4.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的组分(C)是二烷基二硫代磷酸锌。

5.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的组分(D)是酚型抗氧剂、胺型抗氧剂、含硫型抗氧抗磨剂、无灰二硫代磷酸盐极压抗磨剂四者的混合物。

含硫型抗氧抗磨剂的分子结构为：

R＝C_nH_2n+1，n＝2-10；

无灰二硫化磷酸盐极压抗磨剂的分子结构为：

R₁＝C_nH_2n+1，n＝2-14；R₂＝C_mH_2m+1，m＝3-13；

6.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的组分(E)是乙丙共聚物或聚甲基丙烯酸酯。

7.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的组分(F)是聚α-烯烃或聚甲基丙烯酸酯。

8.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于所说的组分(G)是加氢基础油或合成基础油。