CN103205307B - 环境友好节能型柴油发动机油 - Google Patents

Abstract

本发明的环境友好节能型柴油发动机油由基础油85%～90%、其他添加剂15%～10%组成。采用聚α-烯烃PAO与癸二酸二辛酯复合作为基础油，用人工神经网络算法对多种功能添加剂筛选和预测、用遗传算法进行最优化配方的选取，寻求获得不同规格和性价比的柴油发动机油组分。本发动机油有良好的低粘度、低温性能、粘温性能、低挥发性、低牵引系数、节能、高粘度指数、抗剪切性能、润滑冷却性能、热氧化安定性、高温沉积物的控制性能、清净分散性、高温抗泡沫性能、抗腐蚀、抗磨损等性能，降解性好，而且增加了柴油发动机的功率，提高了可靠性和燃料经济性，有效延长了柴油发动机的换油期和使用寿命。

Description

环境友好节能型柴油发动机油

技术领域

本发明涉及一种环境友好节能型柴油发动机油。

背景技术

我国的汽车工业从20世纪50年代起步，发展到今天已成为汽车生产和消费大国。在全球能源价格暴涨、发达国家汽车销量普遍出现负增长的情况下，我国汽车销量依然保持强劲的增长，截至2008年底，我国汽车保有量达到6467万辆，随着GDP收入的增加和汽车销售价格的下跌，未来几年我国汽车工业依然会保持稳定的增长态势，据预测，我国汽车保有量2020年将达到1.3亿辆，有望成为全球第一大汽车市场。

摩擦学行为是导致汽车机械失效和能量消耗的主要原因。根据美国环保局(EPA)测得的典型汽车能量分布情况可知，燃料能量中有62%因不可避免的热耗散而消耗，在剩下的38%的有效机械能中，消耗在汽车中各种零部件的摩擦损失占10.5%，减少发动机部件摩擦造成的能量损失是降低汽车燃料消耗的重要因素。发动机设计的改善和润滑油配方技术的提高，都直接影响汽车的燃油经济性，但相比之下，通过改善润滑油配方技术来提高燃油经济性的成本要远远低于开发新型发动机的成本。

发动机油在发动机工作中的摩擦磨损问题是最为复杂的摩擦学问题之一，表现在材质种类多、运动形式多、摩擦副形状多、磨损形式多等方面。因此，如何从润滑的角度减少发动机摩擦副的摩擦和磨损、提高发动机的经济性和延长其使用寿命，成为重要的问题。汽车工业界已采用许多直接改变硬件的方法，如通过提高发动机压缩比、采用配气系统可变装置和稀燃技术、提高传动系统的传动效率、降低车体空气阻力和轮胎摩擦阻力、采用缸内直喷来降低汽车燃料消耗的目的。但目前汽车工业界在提高汽车燃油经济性方面仍面临很大压力。润滑油的节能性能与其粘度、摩擦改进剂的结构和添加剂量有直接联系，通常在流体润滑条件下，润滑油粘度越低、粘度指数越高，则其燃油经济性越好；在边界润滑和混合润滑区域，通常通过使用摩擦改进剂与金属表面发生物理或化学反应吸附在金属表面来形成保护膜，从而降低金属表面的摩擦系数，实现节省燃料的目的。

现代汽车工业飞速发展，在给人类社会带来巨大便利的同时，也带来了严重的尾气排放问题。联合国环保组织的调查显示，目前城市中的空气污染50%来自燃油汽车的废气排放。车用发动机油在整个润滑油领域的市场份额中比重最大，相比其它润滑油，发动机油的规格升级换代是最快的。排放法规的日趋严格、发动机技术的进步、延长发动机油换油期和提高燃油经济性等都成为推动发动机油发展的驱动力。

发动机油是发动机运转的必备条件之一，发动机要正常工作就需要发动机油进行冷却、润滑、密封、减摩。而发动机油的性能又和基础油、添加剂的选用密切相关。在润滑油中加入减摩剂可以提高其抗磨性能,减少摩擦阻力,延长机器部件的使用寿命。随着节能和排放控制要求的提高，对发动机油在抗磨减摩、节能减排等诸多性能方面的要求也在不断提高。发动机的小型化、轻量化、压缩比提高、输出功率增大、应用涡轮增压技术等趋势，实现同样体积的发动机有更高扭矩输出，使得发动机油的工作温度升高，更容易氧化。因此，要求发动机油提高抗高温氧化性能和防止高温沉积物生成的能力。发动机零部件轻量化及更苛刻的机械压力使得零部件更容易受到磨损，对抗磨性能也提出了更高的要求。近年来，随着人们对环保的重视，环境友好润滑剂的研究成为人们研究的又一个热点。生物质油脂不仅无毒具有良好的可生物降解性，而且是可再生性资源，是环境友好润滑剂技术发展的主方向之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能满足多种不同使用规格要求的环境友好节能型柴油发动机油。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明的环境友好节能型柴油发动机油的组分及质量百分比构成如下：

组分	含量（质量百分比）
		复合基础油	85%～90%
抗氧抗腐剂	0.5%～3%
		复合金属清净剂	3%～6%
复合无灰分散剂	6%～9%
		防锈剂	0.05%～0.3%
抗泡沫剂	0.002%～0.005%
		金属钝化剂	0.06%～0.1%
粘度指数改进剂	2%～5%

其中：

复合基础油是质量比40%～45%的聚α-烯烃（PAO）与60%～55%的癸二酸二辛酯复合。

抗氧抗腐剂是质量比40～50%的硫磷双辛基锌盐中的伯烷基类型与60～50%的二烷基二硫代磷酸氧钼油溶性有机钼两者复合。

硫磷双辛基锌盐中的伯烷基类型包括支链或直链短链和长链。

复合金属清净剂是质量比30～35%的低碱值石油磺酸钙、30～35%的高碱值合成磺酸钙和40～30%的高碱值烷基酚盐复合。

复合无灰分散剂是质量比30～40%的单丁二酰亚胺与70～60%的高分子丁二酰亚胺复合。

防锈剂是质量比60～50%的石油磺酸钠和40～50%的二壬基萘硫酸钡盐复合。

抗泡沫剂是丙烯酸酯的均聚物。

金属钝化剂是质量比40～30%的噻二唑衍生物和60～70%的苯并三氮唑衍生物复合。

粘度指数改进剂是乙丙共聚物。

本柴油发动机油的各项理化指标满足GB11122—2006柴油发动机油的CC、CD、CF、CF-4、CH-4、CI-4质量等级规格的基础油技术要求和粘度等级为0W、5W、10W、15W、20W的性能要求。

本发明的环境友好节能型柴油发动机油的显著优点有：

1.本柴油发动机油不仅具有良好的低粘度、低温性能、粘温性能、低挥发性、低牵引系数、节能、高粘度指数、抗剪切性能、润滑冷却性能、热氧化安定性、高温沉积物的控制性能、清净分散性、高温抗泡沫性能、抗腐蚀、抗磨损性能、凝胶性能、过滤性能、橡胶相容性、酸中和性能、降低金属表面的摩擦系数、添加剂溶解性、换油周期长，减少废油、废气和颗粒物排放、生物可降解性能等；而且增加了柴油发动机的功率，提高了柴油发动机的可靠性和燃料经济性，改善了柴油发动机的低温启动性，并能适应严格的环保法规要求，更能有效的延长柴油发动机的换油期和使用寿命，能满足多种不同使用条件的需要。

2.针对柴油发动机油不同的工况条件，采用人工神经网络算法，有针对性的对多种功能添加剂筛选和预测；并采用遗传算法进行最优化配方的选取，寻求获得不同规格、性价比的柴油发动机油组分。

3.本发明所采用的二烷基二硫代磷酸氧钼油溶性有机钼是一种高效、多功能添加剂，不仅具有优异的抗氧防腐性能，而且还具有良好的极压、抗磨、减磨性能。

具体实施方式

本发明将以蓖麻油为原料生产癸二酸二辛酯，它具有优良的润滑性能、破乳化性、防腐性、耐高温性、低凝点和低粘度等特点，将癸二酸二辛酯作为基础油组份之一，与聚α-烯烃复合作为发动机油的基础油，并采用人工神经网络算法进行多种功能添加剂的作用、特性进行数学模型模拟计算和筛选，采用遗传算法进行最优化配方的选取，寻求获得不同规格、性价比的柴油发动机油组分，以求得最佳性价比的添加剂使用量，研究它们的配伍性，最终得到环保节能型发动机油配方。研究环保节能型发动机油有利于保护环境，同时能够做到节能、减排、减少颗粒物排放、适应社会的发展；同时研制蓖麻油改性润滑材料添加剂也将会带动多项技术的进步和改革，促进社会生产力的发展。

在本发明中所使用的添加剂以复合型添加剂的形式出现，充分利用性能优良的单剂，和诸多的附剂进行合理地配伍，寻求添加剂的协同效应，从而构成性能优良的复合剂，以满足发动机日益苛刻的实际工况需要。

在本发明中所采用癸二酸二辛酯与聚α-烯烃（PAO）复合作为基础油，与矿物油相比，复合的基础油具有优异的低温泵送行及流动性、抗剪切、抗磨损能力强。基础油粘度受温度影响很小，既能在低温环境中流动顺畅，又能在高温环境中保持适当的粘度；减少发动机磨损，延长发动机的使用寿命。在发动机持续高温运作下，不易氧化分解生成油泥和积碳。

癸二酸二辛酯制取过程为：所采用的癸二酸二辛酯是蓖麻子经过压榨或浸渍萃取得到蓖麻油；蓖麻油经催化水解或加碱皂化生成蓖麻油酸后，再以苯酚作为稀释剂，在260～280℃温度下加碱裂解；经酸化和净化处理得到癸二酸；将癸二酸与二辛醇进行酯化反应，并经过一系列精制后得到癸二酸二辛酯。随着癸二酸二辛酯制取技术和精制工艺的越来越成熟，以复合蓖麻油基制癸二酸二辛酯作为环境友好、可生物降解、节能柴油发动机油也必然成为未来润滑油发展趋势之一。

癸二酸二辛酯的理化性质见表1。

表1癸二酸二辛酯的理化性质

实施例1：

将下列组分及质量百分比调和而成：

以上各组分之和为100%。

实施例2：

将下列重量百分比调和而成：

以上各组分之和为100%。

实施例3：

将下列重量百分比调和而成：

以上各组分之和为100%。

经过省级技术监督部门测定，本发明实施例1的油品可以满足GB11122—2006柴油发动机油的CF-4质量等级规格的基础油技术要求和粘度等级为10W30的理化性指标，详见表2。

表2环境友好节能型柴油发动机油理化性指标

Claims (1)

1.一种环境友好节能型柴油发动机油，其特征是组分及质量百分比为： 

组分 质量百分比含量 复合基础油 85%～90% 抗氧抗腐剂 0.5%～3% 复合金属清净剂 3%～6% 复合无灰分散剂 6%～9% 防锈剂 0.05%～0.3% 抗泡沫剂 0.002%～0.005% 金属钝化剂 0.06%～0.1% 粘度指数改进剂 2%～5%

以上组分总和为100%； 

其中： 

复合基础油是质量比40%～45%的聚α-烯烃PAO与60%～55%的癸二酸二辛酯复合； 

抗氧抗腐剂是质量比40～50%的硫磷双辛基锌盐中的伯烷基类型与60～50%的二烷基二硫代磷酸氧钼油溶性有机钼两者复合； 

硫磷双辛基锌盐中的伯烷基类型包括支链或直链短链和长链； 

复合金属清净剂是质量比30～35%的低碱值石油磺酸钙、30～35%的高碱值合成磺酸钙和40～30%的高碱值烷基酚盐复合，各组分的总和为100%； 

复合无灰分散剂是质量比30～40%的单丁二酰亚胺与70～60%的高分子丁二酰亚胺复合； 

防锈剂是质量比60～50%的石油磺酸钠和40～50%的二壬基萘硫酸钡盐复合； 

抗泡沫剂是丙烯酸酯的均聚物； 

金属钝化剂是质量比40～30%的噻二唑衍生物和60～70%的苯并三氮唑衍生物复合； 

粘度指数改进剂是乙丙共聚物。