CN106939178B - 一种润滑油粘度指数改进剂及高支化烷烃作为润滑油粘度指数改进剂的用途 - Google Patents

一种润滑油粘度指数改进剂及高支化烷烃作为润滑油粘度指数改进剂的用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种润滑油粘度指数改进剂及高支化烷烃作为润滑油粘度指数改进剂的用途。该润滑油粘度指数改进剂包括高支化烷烃，在所述高支化烷烃的分子结构中，支化度为平均每10个亚甲基对应的甲基数为1～5个，所述高支化烷烃的重均分子量为5000～300000。本发明一实施方式的高支化烷烃聚合物，作为粘度指数改进剂，无需经过复配就可使润滑油同时具有出色的抗剪切性能，优异的氧化安定性和优良的低温性能。

Description

一种润滑油粘度指数改进剂及高支化烷烃作为润滑油粘度指 数改进剂的用途
技术领域
本发明涉及润滑油添加剂，具体为一种润滑油粘度指数改进剂。
背景技术
粘度指数改进剂是润滑油中加入量比较大的一类添加剂，其所占比例仅次于清净分散剂，列第二位，在润滑油添加剂的品种构成中约占50％。在国内，由于多级油应用的扩大及重质油的相对匮乏，粘度指数改进剂的使用量逐年增加，用量占添加剂总量的45％以上。
粘度指数改进剂也称为稠化剂或增粘剂，其主要成分是带有支链或长链结构的高分子聚合物，在室温下一般呈橡胶或固体形态。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。
常用的粘度指数改进剂包括聚甲基丙烯酸酯、乙烯丙烯共聚物、聚异丁烯和氢化苯乙烯二烯烃共聚物四大类。由于化学组成及结构的不同，通常应用在润滑油中的粘度指数改进剂各有优点和缺点。聚异丁烯的剪切稳定性较好，但低温性能和增粘能力较差，不能配制粘度级别较低和跨度较大的多级内燃机油。乙丙烯烃聚合物的增粘能力较好，低温性能一般，但剪切稳定性较差。在实际应用中，一种好的粘度指数改进剂不仅要求稠化能力大、剪切稳定性好，同时还要求具有良好的低温性能和热氧化安定性。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种润滑油粘度指数改进剂，包括高支化烷烃，在所述高支化烷烃的分子结构中，平均每10个亚甲基对应的甲基数为1～5个，所述高支化烷烃的重均分子量为5000～300000。
根据本发明一实施方式，所述高支化烷烃的倾点为-50℃～-10℃。
根据本发明一实施方式，所述高支化烷烃的重均分子量为10000～100000。
根据本发明一实施方式，所述高支化烷烃的溴值＜0.5g/100g。
根据本发明一实施方式，在所述高支化烷烃的分子结构中，平均每10个亚甲基中含有1.5～3个烷基支链。
根据本发明一实施方式，所述高支化烷烃由乙烯均聚而成。
本发明一实施方式还提供了一种润滑油组合物，包含上述的改进剂。
根据本发明一实施方式，所述改进剂的质量为所述润滑油组合物总质量的0.5％～10％。
本发明一实施方式还提供了一种润滑油，包含上述的润滑油组合物。
本发明一实施方式进一步提供了一种高支化烷烃作为润滑油粘度指数改进剂的用途，其中在所述高支化烷烃的分子结构中，平均每10个亚甲基对应的甲基数为1～5个，所述高支化烷烃的重均分子量为5000～300000。
本发明一实施方式的高支化烷烃聚合物，作为粘度指数改进剂，无需经过复配就可使润滑油同时具有出色的抗剪切性能和优良的低温性能。
具体实施方式
体现发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的描述在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
本发明一实施方式提供了一种润滑油粘度指数改进剂，包括高支化烷烃，在高支化烷烃的分子结构中，平均每10个亚甲基对应的甲基数为1～5个，该高支化烷烃的重均分子量为5000～300000。例如可以是1000个亚甲基对应的甲基数为100至500个。
该高支化烷烃为高分子化合物(或聚合物)，其结构可以是平均每10个亚甲基对应2、3或4个烷基；重均分子量可以是5000、10000、50000、100000、300000等，其中优选为10000～100000。
本发明一实施方式的高支化烷烃的分子结构中，平均每10个亚甲基包含或者对应于1.5～3个烷基支链。即，由于无论是主链还是支链上均可包含亚甲基，链段中烷基支链的数目为1.5～3个时，这些烷基支链及主链中所包含的亚甲基的总数为10个；其中，烷基支链可以是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或包含更多碳原子的烷基，上述烷基可以是直链烷基，也可以是包含支链的烷基。例如，可以是主链上包含7个亚甲基，同时包含乙基及丙基两个支链，两支链上包含3个亚甲基，链段的具体结构可如下所示，其中下述结构仅用于示意，并无其他限定。
Figure BDA0001261684130000031
于本发明一实施方式中，高支化烷烃的倾点可以为-50℃～-10℃，例如-40℃、-30℃、-20℃等。
于本发明一实施方式中，高支化烷烃的溴值＜0.5g/100g。
于本发明一实施方式中，高支化烷烃以二亚胺镍、钯催化剂体系催化乙烯、丙烯或丁烯均聚而成。
于本发明一实施方式中，高支化烷烃可通过如下方法制得：
将200ml的聚合瓶抽真空排除空气后，用干燥的N2置换三次，加入催化剂(催化剂结构如下所示)和助催化剂二乙基氯化铝的甲苯溶液，抽真空，通入乙烯。加入50ml溶剂，使聚合在设定温度下开始反应，通过控制阀门调节乙烯气体的流量使整个反应在恒定的压力下进行。聚合一定时间后，用三乙基硅烷终止反应。抽干反应溶液的溶剂，用石油醚再次溶解聚合物，然后过硅胶柱，滤液浓缩得到高支化烷烃聚合物产物。
Figure BDA0001261684130000032
本发明一实施方式的润滑油粘度指数改进剂，由直接催化单一原料均聚制备，工艺简单。与常规粘度指数改进剂相比，由此调配的润滑油产品成本低，经济效益好。
本发明一实施方式以油状高支化烷烃聚合物作为粘度指数改进剂，无需经过复配就使润滑油同时具有出色的抗剪切性能和优良的低温性能。
本发明一实施方式提供了一种润滑油，包含高支化烷烃润滑油改进剂。
于本发明一实施方式中，高支化烷烃润滑油改进剂在润滑油中的质量百分含量为0.5％～10％。
于本发明一实施方式中，可通过向润滑油基础油中添加高支化烷烃聚合物，搅拌混合均匀后，得到润滑油。
本发明一实施方式的润滑油粘度指数改进剂为油状，不同于常规的橡胶和固体形态，在润滑油调配过程中，可直接与基础油混合，无需长时间加热溶解，简化了润滑油配制工艺，提高了生产效率。
下面，结合具体实施例对本发明一实施方式的润滑油粘度指数改进剂、其制备方法及应用做进一步说明。其中，油状高支化烷烃聚合物的支化度通过核磁图谱计算，采用凝胶色谱(GPC)测量重均分子量，按照SH/T 0236-2004测量产物的溴值。润滑油的运动粘度、抗剪切性能和低温性能根据如下方法测得：按照GB/T 265“石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法”测量液体在100℃的运动粘度，100℃粘度越大说明粘度指数改进剂的增粘效果越好；采用SH/T 0505“含聚合物油剪切安定性测定法”进行剪切稳定性试验，其主要步骤是将一定量试验液体在超声波振荡器中辐射处理15分钟，测定超声波剪切前后液体粘度变化率(即剪切下降率)，通常剪切下降率越低表明聚合物溶液剪切稳定性越好。按照GB/T3535“石油倾点测定法”测试液体的倾点，通常倾点越低，润滑油的低温性能越好。
制备例1
将200ml的聚合瓶抽真空排除空气后，用干燥的N2置换三次，加入50mg前述催化剂和0.2ml助催化剂二乙基氯化铝的甲苯溶液(1mol/L)，抽真空，通入乙烯。加入50ml甲苯，在20℃、1.2atm下开始反应。聚合10h后，用三乙基硅烷终止反应。抽干反应溶液的溶剂，用石油醚再次溶解聚合物，然后过硅胶柱，滤液浓缩得到高支化烷烃聚合物产物。
所制得的高支化烷烃的支化度为每10个亚甲基对应甲基数为1个，倾点为-37℃、重均分子量为237000、溴值为0.30g/100g。
制备例2
按制备例1的聚合方法，使聚合在60℃下开始反应，聚合10h其他条件相同。所制得的高支化烷烃的支化度为每10个亚甲基对应的甲基数为1.8个、倾点为-41℃、分子量为126500、溴值为0.41g/100g。
制备例3
按制备例1的聚合方法，使聚合在80℃下开始反应，聚合0.5h其他条件相同。所制得的高支化烷烃的支化度为每10个亚甲基对应的甲基数为3.0个、倾点为-45℃、分子量为67000、溴值为0.34g/100g。
制备例4
按制备例1的聚合方法，0.2ml助催化剂二乙基氯化铝的甲苯溶液(1.5mol/L)，聚合溶剂为正己烷，在60℃下聚合2h，其他条件相同。所制得的高支化烷烃的支化度为每10个亚甲基对应的甲基数为4.5个、倾点为-50℃、分子量为13000、溴值为0.25g/100g。
实施例1
将制备例1制得的的高支化油状烷烃聚合物加入到润滑油基础油SKYUBASE 4中，高支化油状烷烃聚合物的加入量为2％(质量分数)，搅拌混合得到润滑油。经测试，该润滑油在100℃温度的运动粘度为25.6mm2/s，剪切下降率为5.6％，倾点为-30℃。
实施例2
将制备例2制得的高支化油状烷烃聚合物加入到润滑油基础油SKYUBASE 4中，高支化油状烷烃聚合物的加入量为2％(质量分数)，搅拌混合得到润滑油。经测试，该润滑油在100℃温度的运动粘度为20.9mm2/s，剪切下降率为3.1％，倾点为-32℃。
实施例3
将制备例3制得的高支化油状烷烃聚合物加入到润滑油基础油SKYUBASE 4中，高支化油状烷烃聚合物的加入量为2％(质量分数)，搅拌混合得到润滑油。经测试，该润滑油在100℃温度的运动粘度为17.7mm2/s，剪切下降率为3.2％，倾点为-36℃。
实施例4
将制备例4制得的高支化油状烷烃聚合物加入到润滑油基础油SKYUBASE 4中，高支化油状烷烃聚合物的加入量为2％(质量分数)，搅拌混合得到润滑油。经测试，该润滑油在100℃温度的运动粘度为10.8mm2/s，剪切下降率为2.7％，倾点为-37℃。
实施例5
将高支化油状烷烃聚合物的加入量增加到4％(质量分数)，其他条件和实施例3相同。经测试，该润滑油在100℃温度的运动粘度为20.5mm2/s，剪切下降率为4.8％，倾点为-38℃。
实施例6
将高支化油状烷烃聚合物的加入量增加到6％(质量分数)，其他条件与实施例3相同。经测试，所制得的润滑油在100℃温度下运动粘度为26.5mm2/s，剪切下降率为5.1％，倾点为-39℃。
实施例7
将高支化油状烷烃聚合物的加入量增加到为10％(质量分数)，其他条件与实施例3相同。经测试，所制得的润滑油在100℃温度下运动粘度为30.7mm2/s，剪切下降率为6.5％，倾点为-39℃。
实施例8
将高支化油状烷烃聚合物的加入量减少到为0.5％(质量分数)，其他条件与实施例3相同。经测试，所制得的润滑油在100℃温度下运动粘度为16.8mm2/s，剪切下降率为3.7％，倾点为-32℃。
对比例1
按制备例1的聚合方法，制得支化度为每10个亚甲基对应的甲基数为7个、倾点为-50℃、分子量为365000的高支化油状烷烃聚合物，并将该聚合物加入到润滑油基础油SKYUBASE 4中。高支化油状烷烃聚合物的加入量为2％(质量分数)，搅拌混合得到润滑油组合物。经测试，该润滑油组合物在100℃温度下运动粘度为5.8mm2/s，剪切下降率为7.8％，倾点为-40℃。
对比例2
以聚甲基丙烯酸酯(VISCOPLEX-0-101，分子量约30000)作为润滑油粘度指数改进剂，其他条件同实施例1。经测试，所制得的润滑油在100℃温度下运动粘度为7.9mm2/s，剪切下降率为15.6％，倾点为-37℃。
对比例3
以聚甲基丙烯酸酯(LUBRIZOL 7702，分子量约30000)作为润滑油粘度指数改进剂，其他条件同实施例1。经测试，所制得的润滑油在100℃温度下运动粘度为9.5mm2/s，剪切下降率为12.4％，倾点为-35℃。
对比例4
以聚异丁烯(JINEX6130，分子量约1300)作为润滑油粘度指数改进剂，其他条件同实施例1。经测试，所制得的润滑油在100℃温度下运动粘度为8.7mm2/s，剪切下降率为7.8％，倾点为-30℃。
对比例5
以聚异丁烯(LUBRIZOL 3174，分子量约1500)作为润滑油粘度指数改进剂，其他条件同实施例1。经测试，所制得的润滑油组合物在100℃温度下运动粘度为10.8mm2/s，剪切下降率为8.2％，倾点为-28℃。
对比例6
以乙丙橡胶(J0050，重均分子量为21万)作为润滑油粘度指数改进剂，其他条件同实施例1。经测试，所制得的润滑油组合物在100℃温度下运动粘度为15.4mm2/s，剪切下降率为17.6％，倾点为-31℃。
将本发明实施例的润滑油与对比例的润滑油相比较，可以看出，本发明实施例的润滑剪切下降率明显降低，体现出优异的抗剪切性能。
除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种润滑油组合物，包含0.5～2wt％的润滑油粘度指数改进剂，所述润滑油粘度指数改进剂包括高支化烷烃，在所述高支化烷烃的分子结构中，支化度为平均每10个亚甲基对应的甲基数为4.5个，所述高支化烷烃的倾点为-50℃、重均分子量为13000、溴值为0.25g/100g；或者，支化度为平均每10个亚甲基对应的甲基数为3个，所述高支化烷烃的倾点为-45℃、重均分子量为67000、溴值为0.34g/100g；或者，支化度为平均每10个亚甲基对应的甲基数为1.8个，所述高支化烷烃的倾点为-41℃、重均分子量为126500、溴值为0.41g/100g。
2.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其中所述高支化烷烃由乙烯均聚而成。
3.一种润滑油，包含权利要求1或2所述的润滑油组合物。
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