CN104804812A

CN104804812A - 一种重负荷液化天然气发动机专用润滑油

Info

Publication number: CN104804812A
Application number: CN201510175721.0A
Authority: CN
Inventors: 王稳; 尹兴林; 杨欣; 张雪洁; 宋冬洋; 董元虎; 杨超
Original assignee: SHAANXI GENERAL PETROCHEMICAL Co Ltd
Current assignee: SHAANXI GENERAL PETROCHEMICAL Co Ltd
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2035-04-14
Also published as: CN104804812B

Abstract

本发明公开了一种重负荷液化天然气发动机专用润滑油，该润滑油由基础油、粘度指数改进剂、聚甲基丙烯酸酯、高碱值合成磺酸镁、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺、对,对′辛基二苯胺、液态受阻酚型抗氧剂、二烷基二硫代磷酸氧钼、硫代磷酸复脂盐、甲基硅油、噻二唑多硫化物组成，其中粘度指数改进剂是将乙丙共聚物T604、T613、T614、T615、T618中的任意一种、乙烯与α-烯烃的无规共聚物按质量比为1:1～8:1混合而成。本发明润滑油高温清净分散性优异，成焦量低，具有优异的高温粘度保持能力、酸中和能力和抗衰减性，大大提高了发动机的换油里程，同时低温流动性好，可以在更低的环境温度下工作，能够满足低温重负荷液化天然气发动机的使用。

Description

一种重负荷液化天然气发动机专用润滑油

技术领域

本发明涉及一种重负荷液化天然气发动机专用润滑油。

背景技术

液化天然气(LNG)燃料主要应用于重负荷车辆，以自卸车、重卡为主，相配套的LNG加油站也只设置于其工作地周围，大部分为野外矿场，昼夜温差较大，LNG车辆基本在满负荷工作，夜晚温度较低时发动机不易启动，运转时阻力加大，造成磨损，这就要求LNG车辆发动机油具有良好的粘温性能，即低温流动性好、高温粘度大。同时以LNG为燃料的发动机在70％～100％负荷下连续使用，而以汽油、柴油为燃料的车辆所用的发动机仅仅在其50％的时间是处于全负荷。然而LNG比液体烃类燃料有更高的比热焓，由于LNG车辆工作的特殊性，以LNG为燃料的发动机比燃烧液体烃类燃料的发动机产生更高的燃烧气体温度，发动机燃烧室温度高于使用汽柴油，促使润滑油过快老化，造成润滑失效和部件早期磨损，发动机阀座及部件干涩无润滑，极易产生过度磨损。

目前，对于长时间低速大负荷运转的LNG车辆，所使用的发动机润滑油高温粘度普遍较大，如SAE粘度级别中的15W/40、20W/50甚至20W/60的高粘度机油，虽然这些机油满足了相应的粘度级别指标要求，但是使用过程中，由于燃油稀释和机油本身粘度指数改进剂的高温降解，使润滑油在高温条件下粘度下降，粘度变化率较大，无法保持原有的高温粘度，致使发动机运转中出现机油压力警告灯点亮，指示机油压力不足，造成发动机更大的磨损。同时，冬季时为了使润滑油在低温条件下具有较小的粘度，保证LNG发动机能够正常启动，还要使用10W、5W级别的满足低温性能的润滑油，而这些粘度级别的润滑油高温粘度更小，经过高温环境使用后，油品高温粘度下降的更小，无法满足低温启动粘度小和高温粘度大的两方面要求。

目前，常用的粘度指数改进剂有聚甲基丙烯酸值(PMA)、聚异丁烯(PIB)、苯乙烯-异戊二烯聚合物(HSD)、乙丙共聚物(OCP)等类型，其中PMA低温性能好，但增粘效果差；PIB增粘效果好，但抗氧化性能低、低温性能差；HSD低温性能良好，但成本昂贵；OCP具有成本低、增粘效果好、高温剪切性好等优点，所以市场上现在多采用OCP与低粘度基础油熬制的高粘度聚合物T604、T613、T614、T615、T618作为发动机油粘度指数改进剂。但OCP在高温条件下粘度永久性降低，使机油的高温粘度下降较多，车辆在市区低速行驶时机油压力表现正常，但是高速行车挂空挡出现机油压力低，警告灯亮起；矿区低速重载高温长时间行驶易出现机油压力不足，红灯亮起。为了保证油品的高温粘度，不同粘度等级的发动机油在调和时尽量选用优异的基础油来降低OCP的加量，以防止OCP对发动机油粘度的影响，然而高质量的基础油使发动机油的成本大大增加，只有合成基础油才能使OCP的加量降低，但合成油成本大大高于Ⅱ类、Ⅲ类基础油，提高了成本。

除此之外，低温条件下的发动机油还要满足低温动力粘度(CCS)、旋转粘度计的低温粘度和倾点，对于0W、5W、10W级别的发动机油，如果大量使用OCP提高粘度指数，会造成油品在低温下结晶、聚凝，不能通过倾点测量的“流动性”和“泵送性”，以及小型旋转粘度计(Mini Rotary Viscometer)(MRV)试验中的低温粘度，造成低温旋转粘度不达标，虽然加入定量的降凝剂会降低倾点，但是低温动力粘度和旋转粘度均无法满足。在CCS测试中，旋转粘度计旋转测试时，含有OCP的油品会聚凝成球，导致CCS测试中断，虽然SAE级别对低温油品聚凝没有明确要求，但若油品低温凝胶对发动机的低温启动润滑油有很大的影响，造成发动机的磨损，所以，低温环境下的OCP显然已不能满足机油对低温要求。

因此，开发性价比优异的防止高温粘度下降过大的低温发动机油是LNG发动机低温环境可靠工作的保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述发动机适应温度变化能力差，以及发动机油长时间高温重负荷使用后高温粘度下降过大的问题，提供一种具有优异的润滑性、低温流动性好并且高温粘度保持性好的重负荷液化天然气发动机专用润滑油。

解决上述技术问题所采用的技术方案是该润滑油由下述质量份配比的原料制成：

上述的润滑油优选由下述质量份配比的原料制成：

上述的基础油的100℃运动粘度为2～40mm²/s；所述的粘度指数改进剂是将乙丙共聚物T604、T613、T614、T615、T618中的任意一种、乙烯与α-烯烃的无规共聚物按质量比为1:1～8:1混合而成，其中乙烯与α-烯烃的无规共聚物的100℃运动粘度为100～4000mm²/s；所述的聚甲基丙烯酸酯的数均分子量为5万～10万；所述的硼化聚异丁烯丁二酰亚胺的数均分子量为600～2000；所述的硫代磷酸复脂盐为硫代磷酸三苯酯、亚磷酸二丁酯、磷酸三甲酚酯中的任意一种。

本发明润滑油的制备方法为：在小调合釜中先加入部分基础油，再依次加入甲基硅油、粘度指数改进剂聚甲基丙烯酸酯、二烷基二硫代磷酸氧钼、硫代磷酸复脂盐，混合均匀后，将小调合釜中的混合物打入大釜；将高碱值合成磺酸镁、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺、对,对′辛基二苯胺、液态受阻酚型抗氧剂、噻二唑多硫化物加入小调合釜继续搅拌，混合30分钟后打入大釜，在65～70℃温度下搅拌2小时，打入成品罐即可灌装。

本发明采用价格低廉的乙丙共聚物与基础油熬制而成的乙丙共聚物型粘度指数改进剂T604、T613、T614、T615、T618等，和乙烯与α-烯烃的无规共聚物复配作为粘度指数改进剂，不但降低了乙丙共聚物的用量，而且在保证成品油在高温条件下保持较高的粘度时，又满足低温性能的要求。同时乙丙共聚物T604、T613、T614、T615、T618具有良好的分散性，使清净分散剂硼化聚异丁烯丁二酰亚胺的用量大大减小。

本发明将广谱型抗氧化剂——液态受阻酚型抗氧剂与高温抗氧化剂——对,对′辛基二苯胺抗氧化剂相结合，两者具有协同抗氧化效果，在较低加入量下即可抵抗一般温度和高温条件下油品的快速氧化，减少酸性物质产生。本发明同时将硫代磷酸复脂盐与二烷基二硫代磷酸氧钼配合使用，可大大提高润滑油极压抗磨性，特别是在低速重负荷发动机上的使用，能够提高油品的极压性能，在重载荷条件下，保证大型燃气发动机的运行稳定，并降低因抗磨剂高温氧化所生成的油泥。

本发明能够调和成满足SAE所列的0W、0W//20、0W//30、0W//40、0W/50、0W/60、5W、5W/20、5W/30、5W/40、5W/50、5W/60、10W、10W/20、10W/30、10W/40、10W/50、15W、15W/20、15W/30、15W/40、20W/50、20W/60的润滑油。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

下面的基础油250N、150N、500N、150BS、PA08的100℃运动粘度分别为7.30～7.5mm²/s、4.5～5.5mm²/s、10.5～12.0mm²/s、34.0～36.0mm²/s、7.90～8.5mm²/s，由韩国双龙石油化工有限公司提供；乙丙共聚物T604由南京联润石化有限公司提供提供；乙烯与α-烯烃的无规共聚物HC600、HC2000的100℃运动粘度分别为600、2000mm²/s，分子量分别为5220万和7730万，均由日本三井化工有限公司提供；数均分子量为8万的聚甲基丙烯酸酯由日本三洋化工有限公司提供；对,对′辛基二苯胺UNIRICHNOX 101由上海纳米克斯新能源科技有限公司提供；数均分子量为1000的硼化聚异丁烯丁二酰亚胺T154、硫代磷酸三苯酯T307、液态受阻酚型抗氧剂T501、高碱值合成磺酸镁T107、二烷基二硫代磷酸氧钼、甲基硅油T901、噻二唑多硫化物T561均由锦州惠发天合添加剂有限公司提供。

实施例1

以调配10W/40合成型LNG发动机润滑油为例，所用原料及其质量组成如下：

对比例1

以调配10W/40LNG发动机润滑油为例，所用原料及其质量组成如下：

实施例2

实施例3

实施例4

以调配15W/40LNG发动机润滑油为例，所用原料及其质量组成如下：

对比例2

实施例5

实施例6

为了证明本发明的有益效果，发明人对实施例1～3和对比例1调配的10W/40LNG发动机润滑油，以及实施例4～6和对比例2调配的15W/40LNG发动机润滑油进行了理化性能试验，具体试验情况如下：

按照GB/T265“石油产品运动黏度测定法”测定40℃和100℃运动黏度，100℃黏度变化率＝[(旧油100℃运动黏度-新油100℃运动黏度)/新油100℃运动黏度]×100％)；按照GB/T1995-1998石油产品粘度指数计算法计算粘度指数；按照GB/T 6538-2010“发动机油表观黏度的测定冷启动模拟机法”测定低温动力粘度(CCS)；按照GB/T 3535“石油倾点测定法”测定倾点；按照SH/T 0300“曲轴箱模拟测定法(QZX法)”测定成焦量；按照SH/T 0251“石油产品碱值测定法(高氯酸电位滴定法)”测定碱值。实验结果见表1和表2。

表1 10W/40LNG发动机润滑油试验结果

指标	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					100℃运动粘度(mm²/s)	14.17	14.38	14.12	14.11
40运动粘度(mm²/s)	93.99	97.55	91.76	94.11
					CCS(-25℃)(mPa·s)	5995	6493	6250	6955
倾点(℃)	-35	-35	-34	-32
					粘度指数	155	155	158	154
100℃粘度变化率	-7.2％	-8.2％	-7.4％	-16.5％
					成焦量/mg	19.5	20.5	22.6	70.5
碱值变化率	-7.5％	-8.9％	-8.5％	-9.1％

由表1可见，对比例1中不添加乙烯与α-烯烃的无规共聚物的润滑油，经高温氧化试验后，100℃粘度变化率达到-16.5％，要满足10W的要求，需加入合成油，并且乙丙共聚物T604的加量达到7.5％，粘度变化率也最高，国家标准规定发动机油的换油标准中对高温粘度的变化限值为±25％，可见用乙丙共聚物T604调和的发动机油已经接近该值，实际使用已不能满足要求。而实施例1中采用乙烯与α-烯烃的无规共聚物HC2000、乙丙共聚物T604复配作为粘度指数改进剂配制的润滑油具有良好的高温粘度保持性，100℃粘度变化率仅为-7.2％，粘度变化率较对比例1明显降低，而且在1％的乙烯与α-烯烃的无规共聚物HC2000加量下可使乙丙共聚物T604的加量下降至4.5％，大大减少了乙丙共聚物T604的用量；实施例2、实施例3中用乙烯与α-烯烃的无规共聚物HC600、乙丙共聚物T604复配调和的润滑油100℃粘度变化率也仅有-8.2％、-7.4％，明显低于对比例1，但是由于乙烯与α-烯烃的无规共聚物HC600高温粘度较乙烯与α-烯烃的无规共聚物HC2000小，所以其加量有所提高，成本也有所提高。由此可见，乙丙共聚物T604与乙烯与α-烯烃的无规共聚物复配能够很好的控制粘度变化率，保证高温粘度，很好的达到油品的性能指标，并且成本具有巨大优势，使发动机润滑油能够在高温条件下保持较高的高温粘度，同时低温性能得到了大大的提高。

表2 15W/40LNG发动机润滑油试验结果

指标	实施例4	实施例5	实施例6	对比例2
					100℃运动粘度(mm²/s)	14.8	14.6	14.8	14.7
40运动粘度(mm²/s)	111.2	112.7	113.4	113.5
					CCS(-20℃)(mPa·s)	5870	5838	6547	6766
倾点(℃)	-32	-33	-31	-27
					粘度指数	137	133	134	133
100℃粘度变化率	-2.8％	-3.2％	-6.5％	-13.7％
					成焦量/mg	9.5	10.7	12.4	40.7
碱值变化率	-7.9％	-8.9％	-8.5％	-9.1％

由表2可见，实施例4、5、6中通过乙丙共聚物T604、乙烯与α-烯烃的无规共聚物复配调和成的15W/40LNG发动机润滑油经高温氧化后粘度变化率更小，粘度变化率约为未添加乙烯与α-烯烃的无规共聚物的发动机润滑油的1/2，说明其高温粘度保持的能力较高。同时润滑油的低温性能也得到了大大的提高。

上述实施例1～6调配的发动机润滑油成焦量较低，具有良好的分散性，碱值变化率较小，具有优异的碱值保持性能、酸中和能力，可延长油品的换油周期。润滑油中高碱值合成磺酸镁T107和数均分子量为1000的硼化聚异丁烯丁二酰亚胺T154的加量总和不超过1.5％，其中硼化聚异丁烯丁二酰亚胺的加量不超过0.5％，而普通机油的清净分散剂却达到将近4％，这是因为本发明所用的乙丙共聚物T604，可大大降低清净剂的加量。

为了进一步证明本发明的有益效果，发明人将实施例1调配的10W/40LNG发动机润滑油和实施例4调配的15/40LNG发动机润滑油分别与市售产品进行比较，结果见表3。同时将实施例4调配的15/40LNG发动机润滑油用于同力重工LNG自卸车进行试验，结果见表4。

表3 本发明LNG发动机润滑油与市售产品比较

由表3中的数据可以看出：本发明实施例1调配的10W/40LNG发动机润滑油交市售产品具有高温清净分散性优异，减少了油泥和积碳的产生，成焦量较市售产品明显降低；高温粘度变化率小，具有优异的高温粘度保持能力；碱值保持能力优异，具有优异的酸中和能力和抗衰减性，适合燃气发动机的使用。

表4 实施例4调配的15/40LNG发动机润滑油在LNG自卸车上的使用

行驶里程/km	100℃运动粘度	40℃运动粘度	闪点(℃)	100℃粘度变化率
					新油	14.8	120.89	232	----
15000	14.14	108.39	228	-4.46％
					18000	14.09	108.69	234	-4.80％
21000	14.11	108.25	238	-4.66％
					23000	14.06	107.78	238	-5.00％
25000	14.12	109.23	234	-4.59％
					27000	14.07	109.32	230	-4.93％
28000	13.87	109.21	225	-6.28％
					29000	13.92	109.45	229	-5.95％
30000	13.98	109.61	228	-5.54％

我国发动机油的换油标准中规定，发动机油100℃运动粘度变化超过±25％时，必须更换油品，从表4中的使用情况来看，本发明实施例4调配的15/40LNG发动机润滑油在LNG自卸车上使用时换油里程达到30000公里，大大提高了发动机的换油里程，并且未达到最终的换油指标，说明本发明润滑油具有很优异的高温粘度保持能力，并且由于乙丙共聚物T604加量的降低，使得本发明润滑油可以在更低的环境温度下工作。

Claims

1.一种重负荷液化天然气发动机专用润滑油，其特征在于它由下述质量份配比的原料制成：

上述的粘度指数改进剂是将乙丙共聚物T604、T613、T614、T615、T618中的任意一种、乙烯与α-烯烃的无规共聚物按质量比为1:1～8:1混合而成。

2.根据权利要求1所述的重负荷液化天然气发动机专用润滑油，其特征在于它由下述质量份配比的原料制成：

3.根据权利要求1或2所述的重负荷液化天然气发动机专用润滑油，其特征在于：所述的基础油的100℃运动粘度为2～40mm²/s。

4.根据权利要求1或2所述的重负荷液化天然气发动机专用润滑油，其特征在于：所述的乙烯与α-烯烃的无规共聚物的100℃运动粘度为100～4000mm²/s。

5.根据权利要求1或2所述的重负荷液化天然气发动机专用润滑油，其特征在于：所述的聚甲基丙烯酸酯的数均分子量为5万～10万。

6.根据权利要求1或2所述的重负荷液化天然气发动机专用润滑油，其特征在于：所述的硼化聚异丁烯丁二酰亚胺的数均分子量为600～2000。

7.根据权利要求1或2所述的重负荷液化天然气发动机专用润滑油，其特征在于：所述的硫代磷酸复脂盐为硫代磷酸三苯酯、亚磷酸二丁酯、磷酸三甲酚酯中的任意一种。