CN104031195A - 一种粘度指数改进剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种润滑油用粘度指数改进剂的制备方法，本方法主要对乙烯丙烯共聚物粘度指数改进剂的生产工艺进行了探索研究。本方法在较低温度下，利用过氧化物氧化降解工艺，有效控制产品质量，充分优化产品的抗剪切性能和增稠性能，有效提高产品的性价比。本产品中乙丙共聚物的质量含量为10-20%，促进剂质量含量为0.01-8%，余量为基础油。其稠化能力为6.0-9.0mm2·s-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为16-20。本产品符合我国石油化工行业标准SH/T0622-2007标准中T615产品质量指标，适用于高档内燃机油产品。本工艺操作简单、条件温和、环境友好。

Description

一种粘度指数改进剂的制备方法
(一）技术领域
本发明涉及一种粘度指数改进剂的制备方法。用本发明得到的粘度指数改进剂适用于调制高档内燃机油产品。
(二）背景技术
汽车行业的发展，对车用润滑油提出了越来越高的要求。为了满足高速、高负荷、低温等苛刻运转条件，对润滑油中加入的各种添加剂性能、添加剂评价手段以及添加剂产品的使用性能等基础性研究提出了越来越高的要求。随着发动机的不断更新和节约资源的要求，内燃机油正在快速向高档化和多级油的方向发展。在研制多级油时，为了满足油品的高、低温性能，需要在所使用的较低粘度的基础油中加入油溶性链状高分子聚合物，即粘度指数改进剂，也叫增粘剂。粘度指数改进剂不仅能稠化基础油，改善油品的粘温性能，使油品具有良好的高温润滑性和低温流动性，而且可降低燃料和润滑油的消耗，实现油品通用化。在调制多级油时，一般都会加入4%-9%左右的粘度指数改进剂，其用量约占油品添加剂总量的22%左右。
常用的粘度指数改进剂有聚甲基丙烯酸酯(PMA）、聚异丁烯(PIB）、乙丙共聚物(OCP）、氢化苯乙烯双烯共聚物(HSD）、苯乙烯聚酯和聚正丁基乙烯基醚(BB）等。虽然各种类型的粘度指数改进剂都具有改善油品粘温性能的作用，但是其增稠能力、剪切稳定性、热氧化安定性、低温性能和经济性却有着较大的差异。在诸多的粘度指数改进剂产品中，OCP型粘度指数改进剂具有增粘能力和剪切稳定性较好、高温性能好及现场使用性能好等特点，价格也适中，是目前世界上用得较多的一个品种。OCP在内燃机油中得到广泛应用，特别是柴油机油，在内燃机油粘度指数改进剂的用量中，占到80%以上。是目前用量最大的一类。自70年代首次推出OCP粘度指数改进剂以来,该产品获得了迅速发展,销售量已占整个粘度指数改进剂(VII)的60%以上。针对粘度指数改进剂用量大的特点，全球各大润滑油公司如Mobil、Exxon、Rohm-hass等都对粘度指数改进剂的生产及发展非常重视。
目前生产性质优良的OCP型粘度指数改进剂的工作主要集中在两个方面：
一方面是直接合成，严格控制聚合物分子量。
乙丙聚合的实验过程包括配气、聚合、闪蒸、脱催化剂、凝聚、挤压干燥等步骤。首先聚合级的乙烯、丙烯及氢气分别经过干燥(乙烯还经过脱氧），计量后经二段压缩、冷凝成液体，进入混合单体罐中，供聚合进料用。聚合时将原料与配置好的催化剂及防老剂、活化剂加入到聚合釜中，在一定压力、温度下经一定时间的反应得到聚合胶液。此胶液经上述闪蒸等后处理后得到成品。
另一方面是将分子量较高的乙丙胶，通过热氧化或机械降解到一定分子量。市售乙丙胶主要来自国外的一些大公司，例如：美孚、杜邦、荷兰DSM、日本三井化学等，国内仅有吉林石化生产。目前，国内各添加剂厂主要采用降解工艺生产各类OCP型粘度指数改进剂，其相关工艺已经比较成熟，但产品质量不易控制，柴油喷嘴间剪切指数(SSI）均在20以上，多用于中、低档内燃机油产品中。不能满足国内不断增长的高档内燃机油的需求。
(三）发明内容
本发明提供了一种粘度指数改进剂的制备方法。
本发明的目的是要提供一种可容易满足高档内燃机油要求的粘度指数改进剂的制备方法，该方法相比于目前的制备方法，本方法能够在较低温度下，利用过氧化物氧化降解工艺，有效控制产品质量，充分优化产品的抗剪切性能和增稠性能，有效提高产品的性价比。
本发明提供的方法包括：向指定反应器内加入定量的基础油，开启反应器搅拌，从反应釜顶部固体加料口缓慢加入定量促进剂，对反应器升温。待反应釜温度上升至30-40℃，开始匀速加入定量乙丙共聚物胶块，加胶加完毕后，开启气体阀门，向反应器通氮气保护，继续升温至80-120℃，反应1-10h，保持温度稳定，关闭气体阀门，加入定量过氧化物，加料完毕后，开启气体阀门，向反应器通氮气保护，继续反应20-120min，反应结束后，降温，终止反应。产品的稠化能力为6.0-9.0mm2·s-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为16-20。
所述的促进剂为不同碳数烷基胺的一种或多种的组合物。碳数为4-48，优选为8-24，更优为12-18。促进剂加入量为0.01-8%(质量含量），优选为0.05-6%(质量含量）。
所述的乙丙共聚物为多种二元乙烯丙烯共聚物的一种或多种的组合物。加入量为10-20%(质量含量），优选为12-18%(质量含量）。
所述的基础油为高粘度指数I类或II类优质基础油，基础油100℃运动粘度为3-10mm2/s，优选为4-6mm2/s，粘度指数大于90。
所述的过氧化物为双氧水、过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的一种或多种组合物，优选为双氧水。过氧化物加入量为0.1-5%(质量含量），优选为0.5-3%(质量含量）。
投料温度为30-40℃，优选为35-40℃。
反应温度为80-120℃，优选为100-120℃。
反应持续时间为1-10小时，较好的反应时间为2-8小时。
本发明涉及工艺操作简单、条件温和、环境友好。本工艺生产的产品经过实验室模拟评定和台架试验表明其产品质量和应用范围处于国内领先水平。产品可以应用于高档内燃机油中。
以下结合实施例，对本发明予以详细说明。
(四）具体实施方式
实施例1
在配有搅拌器、温度计、加热套和空气气管道的200ml玻璃容器中加入基础油86g，开启搅拌，然后加入0.05g十八胺，升温至30℃，再加入14g切成小块的乙丙胶。开启气体阀门，向反应器通氮气保护，继续升温至120℃，反应4小时，关闭气体阀门，加入0.5g30%的双氧水，开启气体阀门，保持温度继续反应60min。反应结束后，停止通气，降温出料。产品按照石油化工SH/T0622-2007标准进行分析测试，产品满足T615质量指标。其稠化能力为6.5mm2·s-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为17.1。
实施例2
在配有搅拌器、温度计、加热套和空气气管道的250ml玻璃容器中加入基础油127g，开启搅拌，然后加入1g十八胺，升温至40℃，再加入22g切成小块的乙丙胶。开启气体阀门，向反应器通氮气保护，继续升温至110℃，反应5小时，关闭气体阀门，加入2g30%的双氧水，开启气体阀门，保持温度继续反应30min。反应结束后，停止通气，降温出料。反应结束后，停止通气，降温出料。产品按照石油化工SH/T0622-2007标准进行分析测试，产品满足T615质量指标。其稠化能力为7.7mm2·s-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为18.4。
实施例3
在配有搅拌器、温度计、加热套和空气气管道的1000ml玻璃容器中加入基础油680g，开启搅拌，然后加入20g十八胺，升温至40℃，再加入120g切成小块的乙丙胶。开启气体阀门，向反应器通氮气保护，继续升温至110℃，反应4小时，关闭气体阀门，加入20g30%的双氧水，开启气体阀门，保持温度继续反应40min。反应结束后，停止通气，降温出料。产品按照石油化工SH/T0622-2007标准进行分析测试，产品满足T615质量指标。其稠化能力为8.2mm2·s-1，柴油喷嘴剪切稳定性指数SSI(100℃)为18.9。
实施例4
向200L反应釜内泵入85kg的基础油，开启反应釜搅拌，从反应釜顶部固体加料口缓慢加入0.5kg十八胺，开蒸汽对反应釜升温。待反应釜温度上升至40℃，开始匀速加入20cm3左右大小的乙丙胶条15kg，加胶加完毕后，开启气体阀门，向反应器通氮气保护，继续升温至110℃，反应6小时，关闭气体阀门，加入1kg30%的双氧水，开启气体阀门，保持温度继续反应40min。反应结束后，停止通气，夹套通水对反应釜降温至70-80℃左右，产品出料装桶。产品按照石油化工SH/T0622-2007标准进行分析测试，产品满足T615质量指标。其质量分析结果见表1。
表1样品质量分析结果

Claims (9)

1.一种粘度指数改进剂的制备方法，其特征在于：向指定反应器内加入定量的基础油，从反应釜顶部固体加料口缓慢加入定量促进剂，开启反应器搅拌，同时对反应器升温，待反应釜温度上升至30-40℃，开始匀速加入定量乙丙共聚物胶块，加胶加完毕后，开启气体阀门，向反应器通氮气保护，继续升温至80-120℃，反应1-10h，关闭气体阀门，加入定量过氧化物，加料完毕后，开启气体阀门，向反应器通氮气保护，继续反应20-120min，反应结束后，降温，终止反应，产品出料。
2.根据权利要求1所述的一种粘度指数改进剂的制备方法，其特征在于：所述的原料比例为：按原料加入总量计，乙丙共聚物的质量含量为10-20%，促进剂质量含量为0.01-8%，过氧化物质量含量为0.1-5%，余量为基础油。
3.根据权利要求1所述的一种粘度指数改进剂的制备方法，其特征在于：所述的促进剂为碳数为4-48的烷基胺的一种或多种的组合物。
4.根据权利要求1所述的一种粘度指数改进剂的制备方法，其特征在于：所述的乙丙共聚物为多种二元乙烯丙烯共聚物中的一种或多种的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种粘度指数改进剂的制备方法，其特征在于：所述的基础油为高粘度指数I类或II类基础油，基础油100℃运动粘度为3-10mm2/s，粘度指数大于90。
6.根据权利要求1所述的一种粘度指数改进剂的制备方法，其特征在于：所述的过氧化物为双氧水、过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的一种或多种组合物。
7.根据权利要求2所述的一种粘度指数改进剂的制备方法，其特征在于：所述的原料比例为：按原料加入总量计，乙丙共聚物的质量含量为12-18%，促进剂质量含量为0.05-6%，过氧化物质量含量为0.5-3%，余量为基础油。
8.根据权利要求3所述的一种粘度指数改进剂的制备方法，其特征在于：所述的促进剂为碳数为12-18的烷基胺的一种或多种的组合物。
9.根据权利要求6所述的一种粘度指数改进剂的制备方法，其特征在于：所述的过氧化物为双氧水。
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