CN105462655A - 一种超低粘度节能型发动机减摩剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低粘度节能型发动机减摩剂及其制备方法，所述超低粘度节能型发动机减摩剂由以下质量百分比的组分组成：有机钼5-22％，含氟超微粉固液混合物5-30％，无灰极压抗磨剂5-15％，分散剂10-40％，基础油余量。本发明制得的超低粘度发动机节能减摩剂具有优良的抗磨减摩性、抗氧化性，清净性，流动性好，能广泛应用于各种发动机，提高燃油经济性，减少燃油消耗，节约资源，有效降低发动机噪音，提高发动机动力性能，其硫，磷含量低，符合环保要求；生产方法简单，易于操作。

Description

一种超低粘度节能型发动机减摩剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及发动机润滑油技术领域，特别涉及一种超低粘度的节能的发动机油减摩剂及其制备方法。
背景技术
摩擦过程实际就是能量的消耗过程，据估计因摩擦造成世界一次性能源损失达40％—60％，如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可节省大量能源，摩擦导致的磨损是材料报废的主要形式之一，机械设备最常见的失效大都是磨损和润滑不良造成的，如果能控制和减少摩擦，既能减少设备的维修费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用，因此，减少摩擦、降低磨损是减少国民经济损失的重点之一，汽车交通带来的燃料消耗增加和原油需求量增大，车辆燃油消耗量限值国家标准的强制性执行，使得改善汽车的燃油经济性，降低汽车燃油消耗成为汽车制造工业和相关产业迫切需要解决的技术难题，已有的研究表明，汽车燃料做功释放的能量中大约有20％—25％被零部件的摩擦所消耗，其中活塞和活塞环与缸套之间的摩擦损失占总摩擦损失的45％—65％。减少摩擦损失，提高有效功率，可大幅度减低燃油消耗，提高燃油经济性，从润滑层面可从两方面减少摩擦，一是通过抗磨减摩剂与金属摩擦表面发生物理或化学反应吸附，在金属表面形成保护膜，降低摩擦因数，二是降低润滑油粘度，减少内摩擦阻力。
现代发动机因排放法规日益严苛，节能要求越来越高以及新材料的应用，发动机摩擦副表面耐磨性能提高，，结构设计上间隙变小，润滑油油膜强度、成膜能力提高而日趋低粘化，目前市面上的发动机润滑系统养护产品多为极压抗磨类且主要功用是密封增压，补加到曲轴箱里改变机油粘度使之增大，同时由于传统用油习惯原因，国内车主选用润滑油粘度普遍偏高，不利于节油。
发明内容
本发明针对现有应用技术中的不足，提供一种超低粘度节能减摩剂及其制备方法。
本发明的技术方案是：
一种超低粘度节能型发动机减摩剂，其由以下质量百分比的组分组成：有机钼5-22％，含氟超微粉固液混合物5-30％，无灰极压抗磨剂5-15％，分散剂10-40％，基础油余量。
优选的，
所述有机钼为硫代氨基甲酸钼、钼酸酯及钼胺络合物中的一种或几种的混合物。
所述硫代氨基甲酸钼为N-环己基N-十六烷基二硫代氨基甲酸钼、N,N-二(2-乙基己基)二硫代氨基甲酸钼、N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼、N-芳基N-辛基二硫代氨基甲酸钼、N-辛基N-十六烷基硫代氨基甲酸钼中的一种或几种混合物。
有机钼能在摩擦表面形成一种具有抗磨减摩作用的物理、化学吸附膜，在高速、高温高压等苛刻条件下能在金属表面与发动机油中二烷基二硫代磷酸锌产生协同效应，反应并分解成纳米级二硫化钼以层状结构叠置于金属表面形成保护膜，这种纳米级二硫化钼保护膜将金属表面的滑动摩擦转变为滚动摩擦，极大地降低摩擦系数，成倍提高极压性，能明显抑制机油温度升高，而且具有长期持续的效果和突出的高温抗氧化作用。
所述钼酸酯的制备可以参照200710010163.8权利要求1的步骤(1)制备，即在密闭反应釜中，在90～180℃条件下，二乙醇胺、钼酸铵、油酸反应制得。
所属钼胺络合物可以为如下化学式的化合物：
其中，R为C8-20直链或支链烷基。
所述含氟超微粉固液混合物为聚四氟乙烯超微粉与高粘度载体的混合物，其中，聚四氟乙烯超微粉的质量分数为5-60％，平均粒径为0.05-5μm，高粘度载体选自乙丙共聚物、复合酯、甲基丙烯酸酯类聚酯等中的一种或多种的混合物。
所述的含氟超微粉固液混合物在低温下能浸润吸附沉积在金属表面形成粘附的粒子层，在高温下可熔融固化在金属表面形成物理保护膜，极大的降低摩擦系数，提高抗磨性和承载能力。
所述的无灰极压抗磨剂是长碳链烷基硫代氨基磺酸酯，长碳链烷基是指C8-C20的支链或直链烷基。
长碳链烷基硫代氨基磺酸酯优选为十五烷基硫代氨基磺酸酯、十六烷基硫代氨基磺酸酯，分子中不含金属原子，无磷无灰低硫，具有突出的极压抗磨性，与有机钼也具有良好的抗氧协同效应，可以有效提高油品的氧化诱导期，控制油品的粘度增长并减低氧化沉积物的生成量。
所述分散剂是硼化双烯基丁二酰亚胺，有优良的低温油泥分散性、高温热氧化稳定性，对高温烟灰的增溶性，同时具有抗磨减摩抗氧化和清净性，可有效防止摩擦副擦伤和烧结及氮氧化物引起的油泥形成和薄膜氧化。
所述基础油是己二酸双酯，癸二酸双酯，新戊基多元醇高级脂肪酸酯、聚α烯烃、双烷基苯中一种或几种组成的混合物。其中，己二酸双酯可以参照《磺化苯膦酸锆催化合成己二酸双酯》(《精细化工》1993年04期)合成；癸二酸双酯优选为癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯；聚α烯烃可以为中、低粘度PAO，优选为PAO2、PAO2.5和PAO4型号；双烷基苯可以为低粘度双烷基苯，如上海道普化学国际贸易有限公司生产的SynnaphDAB4；新戊基多元醇高级脂肪酸酯可以为三羟甲基丙烷酯、新戊二醇酯、单季戊四醇酯。进一步优选的，所述基础油由癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、己二酸二正辛酯混合而成，所述癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、己二酸二正辛酯的质量比为(1～3)：(1～3)：(1～3)。
本发明还公开了上述超低粘度节能型发动机减摩剂的制备方法，将有机钼、含氟超微粉固液混合物、无灰极压抗磨剂、分散剂、基础油加入调和釜中混合均匀，即得所述超低粘度节能型发动机减摩剂。
本发明有益效果：本发明制得的超低粘度发动机节能减摩剂具有优良的抗磨减摩性、抗氧化性，清净性，流动性好，能广泛应用于各种发动机，提高燃油经济性，减少燃油消耗，节约资源，有效降低发动机噪音，提高发动机动力性能，其硫，磷含量低，符合环保要求；生产方法简单，易于操作。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例中的双烷基苯为购买自上海道普化学国际贸易有限公司的SynnaphDAB4。
含氟超微粉固液混合物为聚四氟乙烯(CAS号：9002-84-0)超微粉与载体乙丙共聚物(CAS号：9010-79-1，采用大庆高新技术产业开发区林强油剂制品有限公司的型号为T613A的乙丙共聚物)共混，其中，聚四氟乙烯超微粉的质量分数为15％，载体乙丙共聚物的质量分数为85％，所述聚四氟超微粉平均粒径约为0.5μm。
癸二酸二辛酯，CAS号：122-62-3。
癸二酸二丁酯，CAS号：109-43-3。
己二酸二正辛酯，CAS号：123-79-5。
N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼，其结构式如下：
其中R为直链十三烷基。
硼化双烯基丁二酰亚胺采用硼化聚异丁烯丁二酰亚胺，合成方法参照万烈雄,冯洁泳,骆新平《硼化无灰分散剂的研制及应用》，润滑油，2001，其结构式如下：
其中，R为分子量为1000的聚异丁烯，R'＝H。
无灰极压抗磨剂采用十六烷基硫代氨基磺酸酯，采用青岛利宝石油添加剂有限公司提供的型号为TB-326的十六烷基硫代氨基磺酸酯。
实施例1
本实施例提供了一种超低粘度节能型发动机减摩剂，其组成及制备方法为：
将癸二酸二丁酯160kg和双烷基苯90kg加入调和釜中加热到40℃，加入硼化双烯基丁二酰亚胺100kg搅拌10分钟，加入含氟超微粉固液混合物45kg，搅拌10分钟，加入N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼65kg搅拌10分钟，加入十六烷基硫代氨基磺酸酯40kg，在50℃下均匀搅拌2.5个小时，得到产品。
实施例2
本实施例提供了一种超低粘度节能型发动机减摩剂，其组成及制备方法为：
将癸二酸二丁酯125kg和双烷基苯110kg加入调和釜中加热到40℃，加入硼化双烯基丁二酰亚胺95kg搅拌10分钟，加入含氟超微粉固液混合物35kg，搅拌10分钟，加入N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼85kg搅拌10分钟，加入十六烷基硫代氨基磺酸酯50kg，在50℃下均匀搅拌3个小时，得到产品。
实施例3
本实施例提供了一种超低粘度节能型发动机减摩剂，其组成及制备方法为：
将己二酸双酯130kg和双烷基苯100kg加入调和釜中加热到40℃，加入硼化双烯基丁二酰亚胺70kg搅拌10分钟，加入含氟超微粉固液混合物30kg，搅拌10分钟，加入N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼110kg搅拌10分钟，加入十六烷基硫代氨基磺酸酯60kg，在50℃下均匀搅拌2.5个小时，得到产品。
实施例4
本实施例提供了一种超低粘度节能型发动机减摩剂，其组成及制备方法为：
将癸二酸二辛酯120kg和己二酸二正辛酯120kg加入调和釜中加热到40℃，加入硼化聚异丁烯丁二酰亚胺70kg搅拌10分钟，加入含氟超微粉固液混合物30kg，搅拌10分钟，加入N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼110kg搅拌10分钟，加入十六烷基硫代氨基磺酸酯60kg，在50℃下均匀搅拌2.5个小时，得到产品。
实施例5
本实施例提供了一种超低粘度节能型发动机减摩剂，其组成及制备方法为：
将癸二酸二辛酯120kg和癸二酸二丁酯120kg加入调和釜中加热到40℃，加入硼化聚异丁烯丁二酰亚胺70kg搅拌10分钟，加入含氟超微粉固液混合物30kg，搅拌10分钟，加入N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼110kg搅拌10分钟，加入十六烷基硫代氨基磺酸酯60kg，在50℃下均匀搅拌2.5个小时，得到产品。
实施例6
本实施例提供了一种超低粘度节能型发动机减摩剂，其组成及制备方法为：
将癸二酸二丁酯120kg和己二酸二正辛酯120kg加入调和釜中加热到40℃，加入硼化聚异丁烯丁二酰亚胺70kg搅拌10分钟，加入含氟超微粉固液混合物30kg，搅拌10分钟，加入N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼110kg搅拌10分钟，加入十六烷基硫代氨基磺酸酯60kg，在50℃下均匀搅拌2.5个小时，得到产品。
实施例7
本实施例提供了一种超低粘度节能型发动机减摩剂，其组成及制备方法为：
将癸二酸二辛酯80kg、癸二酸二丁酯80kg和己二酸二正辛酯80kg加入调和釜中加热到40℃，加入硼化聚异丁烯丁二酰亚胺70kg搅拌10分钟，加入含氟超微粉固液混合物30kg，搅拌10分钟，加入N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼110kg搅拌10分钟，加入十六烷基硫代氨基磺酸酯60kg，在50℃下均匀搅拌2.5个小时，得到产品。
测试例
将实施例1-7所得产品按质量百分比7％分别加入到0W20和10W40成品发动机油中，搅拌均匀后，测试理化指标和抗磨减摩性。
试验设备为厦门天机自动化有限公司产MS-10A型四球摩擦试验机，所用钢球直径12.7mm，符合GB/T308-2002标准的Ⅱ级轴承钢球，材料为GCrl5，硬度HRC为64-66。
试验方法：《SH/T0189-92润滑油抗磨损性能测定法(四球法)》。试验条件：上球转数为1500r/min；油温为40℃；时间为60min；负荷为392N。
通过该试验测定磨斑直径、摩擦系数及机油温升来评价油品的抗磨减摩性能。
试验结束后，用电子显微镜测量底球的磨斑直径，以三个底球磨斑直径的算术平均值来表征抗磨性能，磨斑直径越小，抗磨性能越好，以平均摩擦系数和机油平均温升来评价减摩能力，摩擦系数越小，机油温升越小，减摩性能越好。试验结果如表：
从测试结果可见，加入本发明的超低粘度节能型发动机减摩剂，即使0W20级别油粘度也有所降低，加剂后磨斑直径、摩擦系数及机油温升都大幅度下降，表明所加剂具有突出的抗磨减摩性能，能在各种发动机油中广泛使用，提高燃油经济性，减少燃油消耗，节约一次性能源。
尤其是实施例7使用了由癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯和己二酸二正辛酯按重量比1:1:1混合而成的基础油，与实施例4-6(任选其中两种1:1作为基础油)相比，在其他条件均相同的情况下，效果更佳。
为进一步验证本发明的添加剂的效果，将本发明实施例7的超低粘度节能型发动机减摩剂加入发动机所用的机油中进行驾驶试验，试验结果表明，加本发明减摩剂后，其油耗量由原来的7.6升/百公里减少为6.3升/百公里，发动机冷却液温度由原来89℃下降到85℃，发动机听不到任何噪音，提速容易，车子开起来比没加减摩剂时更为顺畅。

Claims (7)

1.一种超低粘度节能型发动机减摩剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：有机钼5-22％，含氟超微粉固液混合物5-30％，无灰极压抗磨剂5-15％，分散剂10-40％，基础油余量。
2.如权利要求1所述的超低粘度节能型发动机减摩剂，其特征在于：所述有机钼为硫代氨基甲酸钼、钼酸酯及钼胺络合物中的一种或几种的混合物；所述硫代氨基甲酸钼为N-环己基N-十六烷基二硫代氨基甲酸钼、N,N-二(2-乙基己基)二硫代氨基甲酸钼、N,N-二(十三)烷基二硫代氨基甲酸钼、N-芳基N-辛基二硫代氨基甲酸钼、N-辛基N-十六烷基硫代氨基甲酸钼中的一种或几种混合物。
3.如权利要求1所述的超低粘度节能型发动机减摩剂，其特征在于：所述的无灰极压抗磨剂是长碳链烷基硫代氨基磺酸酯。
4.如权利要求1所述的超低粘度节能型发动机减摩剂，其特征在于：所述分散剂是硼化双烯基丁二酰亚胺。
5.如权利要求1所述的超低粘度节能型发动机减摩剂，其特征在于：所述基础油是己二酸双酯，癸二酸双酯，新戊基多元醇高级脂肪酸酯、聚α烯烃、双烷基苯中一种或几种组成的混合物。
6.如权利要求5所述的超低粘度节能型发动机减摩剂，其特征在于：所述基础油由癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、己二酸二正辛酯混合而成，所述癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、己二酸二正辛酯的质量比为(1～3)：(1～3)：(1～3)。
7.权利要求1-6中任一项所述的超低粘度节能型发动机减摩剂的制备方法，其特征在于，将有机钼、含氟超微粉固液混合物、无灰极压抗磨剂、分散剂、基础油加入调和釜中混合均匀，即得所述超低粘度节能型发动机减摩剂。
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