CN103087803B - 一种粘度指数改进剂组合物及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粘度指数改进剂组合物，其含有如下重量百分数的组分：聚甲基丙烯酸酯10-90％，聚异丁烯10-90％，基础油0-20％。本发明的粘度指数改进剂组合物可用于变速箱或车辆齿轮油中，具有较好的剪切安定性和低温性能。

Description

一种粘度指数改进剂组合物及其应用

技术领域

本发明涉及一种润滑油组合物，具体地说，涉及一种用于润滑油的粘度指数改进剂组合物及其应用。

背景技术

粘度指数改进剂，也称为稠化剂和增粘剂，其主要成分是带有支链或长链结构的高分子聚合物。这些特殊的结构使润滑油在高温时能舒展支链，以增加粘度；在低温时，支链卷缩，以减少粘度的增加，从而改善润滑油的粘温特性。但是粘度指数改进剂的引入对润滑油剪切安定性有负面影响，而剪切安定性是润滑油稳定性的一个重要性能，尤其是对于变速箱油和车辆齿轮油，SAE J306规格中对油品的剪切安定性能有十分苛刻的要求。如在严寒地区通用的75W/90车辆齿轮油，由于其高低温性能要求较高，粘度级别跨度大，通常需要使用粘度较低的基础油以保证油品的低温要求，同时为保证油品的高温粘度要求，必须加入一定量的粘度指数改进剂，粘度指数改进剂使用不当，会使油品中的高分子聚合物在剪切应力作用下主链断裂，从而使油品粘度下降，影响油品对齿轮的润滑保护。

一般在车辆齿轮油中，主要使用聚甲基丙烯酸酯(PMA型)、聚异丁烯(PIB型)两类粘度指数改进剂，其中PMA具有低温性能好，可显著提高油品的粘度指数，但剪切安定性较差，价格较贵；而PIB具有剪切安定性好，价格便宜，但低温性能较差。由于PMA的粘度指数改进剂具有较好的低温性能，所以目前在多级车辆齿轮油中应用广泛，但当前随着设备的发展，对车辆齿轮油的剪切安定性能的要求越来越苛刻，这就对粘度指数改进剂的剪切安定性能要求越来越高。对于同类型的高分子粘度指数改进剂，一般分子量越大，增粘能力越好，但剪切安定性能越差，所以，在车辆齿轮油中，倾向使用分子量越来越小的PMA型粘度指数改进剂，这样必然导致粘度指数改进剂加入量增加，油品的成本增加。PIB的剪切安定性比较好，与PMA复合使用，可以结合PIB和PMA的优点，得到低温性能和剪切安定性均比较好的粘度指数改进剂组合物。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的单一粘度指数改进剂存在的缺陷，提供一种具备较好的剪切安定性和低温性能的粘度指数改进剂组合物。

本发明再一目的在于提供该粘度指数改进剂组合物作为润滑油添加剂的应用。

为了实现本发明目的，本发明提供一种粘度指数改进剂组合物，其含有如下重量百分数的组分：

聚甲基丙烯酸酯    10-90％，

聚异丁烯          10-90％，

基础油            0-20％。

其中，优选的为，含有如下重量百分数的组分：

聚甲基丙烯酸酯    10-80％，

聚异丁烯          10-80％，

基础油            2-10％。

所述聚甲基丙烯酸酯的分子量为10000-800000，较佳的为20000-100000，最佳的为20000-40000。所述的聚甲基丙烯酸酯为VISCOPLEX-0-120(RohMax公司)、VISCOPLEX-0-101(RohMax公司)、LUBRIZOL 7702(Lubrizol公司)、LUBRIZOL 7706(Lubrizol公司)或类似结构物质。

所述聚异丁烯的分子量为1000-5000，较佳的为1000-3000，最佳的为1200-2500。所述的聚异丁烯为JINEX6240(锦州精联润滑油添加剂有限公司)、JINEX6130(锦州精联润滑油添加剂有限公司)、LUBRIZOL 3174(Lubrizol公司)或类似结构物质。

所述基础油为矿物基础油或合成基础油，比如III4加氢基础油、II类6加氢基础油、III类6加氢基础油、PAO6等，其可有助于聚甲基丙烯酸酯和聚异丁烯混合均匀。

本发明所述的粘度指数改进剂组合物的制备方法是将聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯和基础油按比例量加热搅拌均匀即可，加热温度一般控制在60-90℃。

本发明还提供了上述粘度指数改进剂组合物作为润滑油添加剂的应用。其加入量控制在10-40％。本发明提供的粘度指数改进剂组合物用于变速箱油或车辆齿轮油中，可以改善油品的剪切安定性。

本发明提供一种润滑油，其包含质量百分数为10-40％的所述粘度指数改进剂组合物。在使用时，除了本发明组合物之外，一般还加入变速箱油复合剂或车辆齿轮油复合剂，大致加入量为4-15％。

本发明所述的润滑油可作为变速箱或车辆齿轮用润滑油。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。发明人通过研究发现，聚甲基丙烯酸酯具有低温性能好，可显著提高油品的粘度指数，但剪切安定性较差，价格较贵；而聚异丁烯具有剪切安定性好，价格便宜，但低温性能较差。由于对车辆齿轮油的剪切安定性能的要求越来越苛刻，这就对粘度指数改进剂的剪切安定性能要求越来越高。发明人将聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯及基础油复合使用，通过选择聚甲基丙烯酸酯和聚异丁烯最优分子量范围和最佳配伍比例，辅以一定比例基础油帮助混合和分散，结合PIB和PMA的优点，得到低温性能和剪切安定性均比较好的粘度指数改进剂组合物，满足车辆齿轮油剪切性能方面的要求。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

润滑油抗剪切性能评定方法：

本发明关于润滑油剪切安定性能的评定方法按CEC L-45-99方法进行，即传动润滑剂粘度剪切安定性的测定(圆锥滚子轴承试验机法)方法，简称KRL方法。具体操作方法是采用圆锥滚子轴承试验机，模拟类似于齿轮箱的操作条件，使润滑油在一定的试验条件下，经20小时机械剪切应力的作用，造成永久性的粘度损失，并根据试验润滑油试验前和试验后运动粘度的下降率(剪切下降率)来表示润滑油的剪切安定性，剪切下降率越小表示润滑油的剪切安定性越好。

实施例1

将聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯和基础油按照质量比50∶50∶0的比例混合，在80℃下，用机械或人工搅拌均匀，配成粘度指数改进剂组合物1，其中聚甲基丙烯酸酯型粘度指数改进剂主要成分为聚甲基丙烯酸酯(VISCOPLEX-0-120，分子量约40000)，聚异丁烯型粘度指数改进剂主要成分为聚异丁烯(JINEX6240，分子量约2400)。将得到的粘度指数改进剂组合物1按照26％的量加入到III4加氢基础油中，测定油品的100℃运动粘度、剪切下降率(KRL试验20h)和倾点，另外，还对III4加氢基础油中加入聚甲基丙烯酸酯(VISCOPLEX-0-120)和III4加氢基础油中加入聚异丁烯聚(JINEX6240)油品进行测定，其测试结果见表1。

表1粘度指数改进剂组合物1性能考察

从表1看出，单独使用聚甲基丙烯酸酯(VISCOPLEX-0-120)，可使油品低温性能比较好，表现为倾点比较低，但剪切安定性比较差，表现为剪切下降率比较大，而单独使用聚异丁烯(JINEX6240)，油品的剪切安定性比较好，即剪切下降率比较小，但低温性能比较好，即倾点比较高。而使用粘度指数改进剂组合物1后，油品的倾点和剪切下降率均介于前两者之间，兼顾了低温性能和剪切安定性，具有较好的综合性能。

应用试验

将粘度指数改进剂组合物1按照23％的量加入到75W/90GL-5车辆齿轮油中，配方中包含10％车辆齿轮油复合剂和67％的PAO4基础油，调和均匀后，采用KRL方法测试，经20小时剪切后，100℃运动黏度为14.52mm²/s，剪切下降率为8.85％，油品倾点为-54℃，说明粘度指数改进剂组合物1应用在75W/90黏度级别的车辆齿轮油中，同时具备较好的低温性能和剪切安定性，具有良好的应用效果。

实施例2

将聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯和基础油按照质量比10∶80∶10的比例混合，在90℃下，用机械或人工搅拌均匀，配成粘度指数改进剂组合物2，其中聚甲基丙烯酸酯型粘度指数改进剂主要成分为聚甲基丙烯酸酯(VISCOPLEX-0-101，分子量约30000)，聚异丁烯型粘度指数改进剂主要成分为聚异丁烯(JINEX6130，分子量约1300)，基础油为II类6加氢基础油。将得到的粘度指数改进剂组合物2按照19％的量加入到PAO6合成基础油中，测定油品的100℃运动粘度、剪切下降率(KRL试验20h)和倾点，另外，还对PAO6合成基础油中加入聚甲基丙烯酸酯(VISCOPLEX-0-101)和PAO6合成基础油中加入聚异丁烯聚(JINEX6130)油品进行测定，其测试结果见表2。

表2粘度指数改进剂组合物2性能考察

从表2看出，使用粘度指数改进剂组合物2后，油品的倾点和剪切下降率均介于前两者之间，兼顾了低温性能和剪切安定性，具有较好的综合性能。

应用试验

将粘度指数改进剂组合物2按照25％的量加入到75W/90GL-5车辆齿轮油中，配方中包含10％车辆齿轮油复合剂和65％的PAO4基础油，调和均匀后，采用KRL方法测试，经20小时剪切后，100℃运动黏度为14.34mm²/s，剪切下降率为7.43％，油品倾点为-51℃，说明粘度指数改进剂组合物2应用在75W/90黏度级别的车辆齿轮油中，同时具备较好的低温性能和剪切安定性，具有良好的应用效果。

实施例3

将聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯和基础油按照质量比80∶10∶10的比例混合，在70℃下，用机械或人工搅拌均匀，配成粘度指数改进剂组合物3，其中聚甲基丙烯酸酯型粘度指数改进剂主要成分为聚甲基丙烯酸酯(LUBRIZOL 7702，分子量约30000)，聚异丁烯型粘度指数改进剂主要成分为聚异丁烯(LUBRIZOL 3174，分子量约1500)，基础油为III类6加氢基础油。将得到的粘度指数改进剂组合物3按照25％的量加入到III类6加氢基础油中，测定油品的100℃运动粘度、剪切下降率(KRL试验20h)和倾点，另外，还对III类6加氢基础油中加入聚甲基丙烯酸酯(LUBRIZOL 7702)和III类6加氢基础油中加入聚异丁烯聚(LUBRIZOL 3174)油品进行测定，其测试结果见表3。

表3粘度指数改进剂组合物3性能考察

从表3看出，使用粘度指数改进剂组合物3后，油品的倾点和剪切下降率均介于前两者之间，具备较好的低温性能和剪切安定性。

应用实验

将粘度指数改进剂组合物3按照30％的量加入到75W/90GL-5车辆齿轮油中，配方中包含10％车辆齿轮油复合剂和60％的PAO4基础油，调和均匀后，采用KRL方法测试，经20小时剪切后，100℃运动黏度为13.94mm²/s，剪切下降率为11.04％，油品倾点为-57℃，说明粘度指数改进剂组合物3应用在75W/90黏度级别的车辆齿轮油中，同时具备较好的低温性能和剪切安定性，具有良好的应用效果。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种粘度指数改进剂组合物，其特征在于，其由如下重量百分数的组分组成：

聚甲基丙烯酸酯    10-90％，

聚异丁烯          10-90％，

基础油            0-20％；

所述聚甲基丙烯酸酯的分子量为10000-800000，所述聚异丁烯的分子量为1000-5000。

2.根据权利要求1所述的粘度指数改进剂组合物，其特征在于，其由如下重量百分数的组分组成：

聚甲基丙烯酸酯    10-80％，

聚异丁烯          10-80％，

基础油            2-10％。

3.根据权利要求1或2所述的粘度指数改进剂组合物，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸酯的分子量为20000-100000。

4.根据权利要求3所述的粘度指数改进剂组合物，其特征在于，所述的聚甲基丙烯酸酯为VISCOPLEX-0-120、VISCOPLEX-0-101、LUBRIZOL7702、LUBRIZOL7706或类似结构物质。

5.根据权利要求1或2所述的粘度指数改进剂组合物，其特征在于，所述聚异丁烯的分子量为1000-3000。

6.根据权利要求5所述的粘度指数改进剂组合物，其特征在于，所述的聚异丁烯为JINEX6240、JINEX6130、LUBRIZOL3174或类似结构物质。

7.根据权利要求1或2所述的粘度指数改进剂组合物，其特征在于，所述基础油为矿物基础油或合成基础油。

8.权利要求1-7任意一项所述的粘度指数改进剂组合物在作为润滑油添加剂的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，所述润滑油为变速箱或车辆齿轮用润滑油。

10.一种润滑油，其包含质量百分数为10-40％的权利要求1-7任意一项所述粘度指数改进剂组合物。