CN107502393B - 一种柴油抗磨剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油抗磨剂，属于油品添加剂技术领域。本发明将纳米二氧化硅置于流化床反应器中，并向流化床反应器中通入载有三甲基铝的氮气，且持续通入，向流化床反应器中通入含水氮气，持续通入5～15min后，出料，干燥，得包覆纳米二氧化硅；按质量比为1：80～1：100，将包覆纳米二氧化硅与多巴胺溶液混合，再向多巴胺溶液中持续通入空气，过滤，得改性包覆纳米二氧化硅；随后将有机硅树脂，低级不饱和脂肪酸，多元醇和植物油酸搅拌混合，再加入改性包覆纳米二氧化硅超声分散。本发明提供的柴油抗磨剂具有优异的抗磨和防冻性能。

Description

一种柴油抗磨剂

技术领域

本发明公开了一种柴油抗磨剂，属于油品添加剂技术领域。

背景技术

抗磨剂是一种高科技的机油（润滑油）添加剂，通常在润滑油中使用的抗磨剂有硫类抗磨剂、磷类抗磨剂、硫磷类抗磨剂、卤素类抗磨剂、有机金属类抗磨剂和硼类抗磨剂，可以降低发动机磨损、增加发动机功率，所以又称为发动机养护剂或强力修复剂，能延长机油的使用寿命，节省燃油，提升动力。

降低燃料硫含量可减少机动车硫氧化物、碳氢化合物、一氧化碳尤其是可吸入颗粒物（PM）等污染物排放，对改善大气质量尤为重要，已成为清洁燃料的发展方向。伴随加氢工艺生产低硫柴油过程硫的脱除，柴油中极性含氧、含氮化合物以及多环芳烃等天然润滑组分含量降低，柴油的润滑性能减弱，添加润滑性改进剂（即抗磨剂）成为弥补加氢柴油润滑性降低的有效方法。随国Ⅳ、国Ⅴ车用柴油标准的执行，柴油抗磨剂的使用范围不断扩大。不同抗磨剂由于其组成、性质等差异，影响商品柴油质量、使用性能的问题逐渐增加，如乳化、酸值偏高、氧化安定性（以总不溶物计）超标等，已严重威胁车用柴油质量的稳定。降低发动机活塞、汽缸、连杆等运动零部件之间的摩擦，可减少磨损、提高发动机燃料热功转化效率、延长发动机使用寿命。作为发动机燃料及输油泵、高压油泵润滑剂的柴油，要保证具备良好的润滑性就应具有适当的极性以利于在缺电子金属表面生成紧密单分子吸附层，避免摩擦副间直接接触而发生干摩擦，减少摩擦阻力；应保持适当的粘度、良好的粘温性能，以充分发挥边界润滑减缓磨损。加氢工艺生产的低硫、超低硫清洁柴油，分子中极性含硫、含氧、含氮化合物以及多环芳烃、烯烃等极性天然润滑剂基本消失殆尽，难以在金属表面生成紧密单分子吸附层，柴油的润滑性大幅衰减。在运动零部件间形成有效的油膜，避免零部件间直接接触发生干摩擦，是降低摩擦副间摩擦、减少摩擦阻力、改善润滑性、抑制磨损、保障发动机安全有效工作的核心。选取具有良好润滑作用的官能团结构是抗磨剂选择的基础，与柴油及添加剂良好的配伍性是抗磨剂组分的基本要求，降低或至少不增加发动机污染物排放是清洁排放的根本。因此，对抗磨剂的研究，有利于合理选择柴油抗磨剂并且能有效解决加剂柴油的质量问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统柴油抗磨剂抗磨效果不佳的问题，提供了一种柴油抗磨剂。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种柴油抗磨剂，是由以下重量份数的原料组成：10～20份改性包覆纳米二氧化硅，20～30份有机硅树脂，10～20份低级不饱和脂肪酸，10～20份多元醇，10～20份植物油酸；

所述柴油抗磨剂的制备步骤为：

（1）包覆纳米二氧化硅的制备过程为：将纳米二氧化硅置于流化床反应器中，再向流化床反应器中持续通入载有三甲基铝的氮气30～60min，随后向流化床反应器中持续通入含水氮气5～15min，出料，干燥，得包覆纳米二氧化硅；

（2）改性包覆纳米二氧化硅的制备过程为：按质量比为1：80～1：100，将包覆纳米二氧化硅与多巴胺溶液混合，再向多巴胺溶液中持续通入空气，过滤，得改性包覆纳米二氧化硅；

（3）按重量份数计，依次取10～20份改性包覆纳米二氧化硅，20～30份有机硅树脂，10～20份低级不饱和脂肪酸，10～20份多元醇，10～20份亚麻油酸，先将有机硅树脂，低级不饱和脂肪酸，多元醇和亚麻油酸搅拌混合，再加入改性包覆纳米二氧化硅超声分散。

所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷，二甲基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷中的任意一种。

所述多元醇为季戊四醇，己二醇或1,4-丁二醇中的任意一种。

所述植物油酸为亚麻油酸，蓖麻油酸或十八烯酸中的任意一种。

所述柴油抗磨剂还可以添加有机硅树脂质量0.04～0.05倍的苯胺。

本发明的有益效果是：

本发明以纳米二氧化硅为内核，在表面沉积包覆三甲基铝，利用三甲基铝与氮气中的水反应，在纳米二氧化硅表面形成多孔结构的纳米氧化铝包覆层，利用多巴胺改性，提高其吸附性能，在使用过程中，首先，低级不饱和脂肪酸与多元醇在氧化铝催化和油泵运转高温条件下发生反应，生成聚合物，生成的聚合物覆盖在金属表面，增强了体系的抗磨效果，其次，由于纳米二氧化硅含有硅羟基与聚合物表面活性基团发生化学反应，形成稳定的化学键合，且由于覆盖在纳米二氧化硅的氧化铝呈多孔的结构，又经过多巴胺溶液改性，增强了吸附能力，反应生成的聚合物又将这些孔隙填充，使得改性包覆纳米二氧化硅与聚合物紧密的结合，进一步增强了体系的抗磨效果，另外，有机硅树脂分子上具有活性基团，能够与改性包覆纳米二氧化硅发生反应，牢固的覆盖于改性包覆纳米二氧化硅表面，在改性包覆纳米二氧化硅形成致密的有机硅膜层，这层保护膜进一步增强了体系的抗磨效果，且多元醇的加入，降低了体系的凝固点，增强体系的抗冻性能；通过加入苯胺，一方面，苯胺具有良好的润滑效果，另一方面，苯胺通过自身转化过程中形成保护膜，从而起到了很好的抗磨效果。

具体实施方式

首先将米二氧化硅置于流化床反应器中，并以90～100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量质量分数为8～10%的氮气，持续通入30～60min后，再以20～60mL/min向流化床反应器中通入含水率为3～5%的氮气，持续通入5～15min后，出料，得预处理物料，再将所得预处理物料加入真空冷冻干燥箱干燥30～40min，得包覆纳米二氧化硅；按质量比为1：80～1：100将包覆纳米二氧化硅与质量浓度为1.8～2.2g/L多巴胺溶液混合，再向多巴胺溶液中以10～20mL/min速率持续通入空气40～60min，过滤，得改性包覆纳米二氧化硅；按重量份数计，依次取10～20份改性包覆纳米二氧化硅，20～30份有机硅树脂，10～20份低级不饱和脂肪酸，10～20份多元醇，10～20份植物油酸，先将有机硅树脂，低级不饱和脂肪酸，多元醇和植物油酸加入混料机中，于转速为1100～1200r/min搅拌混合30～40min，得混合液，再将混合液转入烧杯中，随后将烧杯移至超声分散仪，于超声频率为75～85kHz条件下，超声分散35～50min，再向烧杯中加入有机硅树脂质量0.04～0.05倍的苯胺，于超声频率为75～85kHz条件下，继续超声分散35～50min，得分散液，即为柴油抗磨剂。所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷，二甲基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷中的任意一种。所述多元醇为季戊四醇，己二醇或1,4-丁二醇中的任意一种。所述植物油酸为亚麻油酸，蓖麻油酸或十八烯酸中的任意一种。

实例1

首先将米二氧化硅置于流化床反应器中，并以100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为10%的氮气，持续通入60min后，再以60mL/min向流化床反应器中通入含水率为5%的氮气，持续通入15min后，出料，再将所得物料加入真空冷冻干燥箱干燥40min，得包覆纳米二氧化硅；按质量比为1：100，将包覆纳米二氧化硅与质量浓度为2.2g/L多巴胺溶液混合，再向多巴胺溶液中以20mL/min速率持续通入空气60min，过滤，得改性包覆纳米二氧化硅；按重量份数计，依次取20份改性包覆纳米二氧化硅，30份有机硅树脂，20份低级不饱和脂肪酸，20份多元醇，20份植物油酸，先将有机硅树脂，低级不饱和脂肪酸，多元醇和植物油酸加入混料机中，于转速为1200r/min搅拌混合40min，得混合液，再将混合液转入烧杯中，随后将烧杯移至超声分散仪，于超声频率为85kHz条件下，超声分散50min，再向烧杯中加入有机硅树脂质量0.05倍的苯胺，于超声频率为85kHz条件下，继续超声分散50min，得分散液，即为柴油抗磨剂。所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷。所述多元醇为季戊四醇。所述植物油酸为亚麻油酸，蓖麻油酸或十八烯酸中的任意一种。

实例2

首先将米二氧化硅置于流化床反应器中，并以100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为10%的氮气，持续通入60min后，再以60mL/min向流化床反应器中通入含水率为5%的氮气，持续通入15min后，出料，再将所得物料加入真空冷冻干燥箱干燥40min，得包覆纳米二氧化硅；按重量份数计，依次取20份包覆纳米二氧化硅，30份有机硅树脂，20份低级不饱和脂肪酸，20份多元醇，20份植物油酸，先将有机硅树脂，低级不饱和脂肪酸，多元醇和植物油酸加入混料机中，于转速为1200r/min搅拌混合40min，得混合液，再将混合液转入烧杯中，随后将烧杯移至超声分散仪，于超声频率为85kHz条件下，超声分散50min，再向烧杯中加入有机硅树脂质量0.05倍的苯胺，于超声频率为85kHz条件下，继续超声分散50min，得分散液，即为柴油抗磨剂。所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷。所述多元醇为季戊四醇。所述植物油酸为亚麻油酸。

实例3

首先将米二氧化硅置于流化床反应器中，并以100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为10%的氮气，持续通入60min后，再以60mL/min向流化床反应器中通入含水率为5%的氮气，持续通入15min后，出料，再将所得物料加入真空冷冻干燥箱干燥40min，得包覆纳米二氧化硅；按质量比为1：100，将包覆纳米二氧化硅与质量浓度为2.2g/L多巴胺溶液混合，再向多巴胺溶液中以20mL/min速率持续通入空气60min，过滤，得改性包覆纳米二氧化硅；按重量份数计，依次取20份改性包覆纳米二氧化硅，30份有机硅树脂，20份低级不饱和脂肪酸，先将有机硅树脂，低级不饱和脂肪酸加入混料机中，于转速为1200r/min搅拌混合40min，得混合液，再将混合液转入烧杯中，随后将烧杯移至超声分散仪，于超声频率为85kHz条件下，超声分散50min，再向烧杯中加入有机硅树脂质量0.05倍的苯胺，于超声频率为85kHz条件下，继续超声分散50min，得分散液，即为柴油抗磨剂。所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷。

实例4

首先将米二氧化硅置于流化床反应器中，并以100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为10%的氮气，持续通入60min后，再以60mL/min向流化床反应器中通入含水率为5%的氮气，持续通入15min后，出料，再将所得物料加入真空冷冻干燥箱干燥40min，得包覆纳米二氧化硅；按质量比为1：100，将包覆纳米二氧化硅与质量浓度为2.2g/L多巴胺溶液混合，再向多巴胺溶液中以20mL/min速率持续通入空气60min，过滤，得改性包覆纳米二氧化硅；按重量份数计，依次取20份改性包覆纳米二氧化硅，30份有机硅树脂，20份低级不饱和脂肪酸，20份多元醇，20份植物油酸，先将有机硅树脂，低级不饱和脂肪酸，多元醇和植物油酸加入混料机中，于转速为1200r/min搅拌混合40min，得混合液，再将混合液转入烧杯中，随后将烧杯移至超声分散仪，于超声频率为85kHz条件下，超声分散50min，得分散液，即为柴油抗磨剂。所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷。所述多元醇为季戊四醇。所述植物油酸为蓖麻油酸。

对比例：深圳市某精工科技有限公司生产的柴油抗磨剂。

将实例1至4所得柴油抗磨剂和对比例产品按照GB/T7304采用四球机及电位滴定仪检测抗磨性能（即钢球的磨斑直径，简称WSD）和酸值。具体检测结果如表1所示：

表1

检测内容	实例1	实例2	实例3	实例4	对比例
						WSD/μm	340	370	377	385	420
酸值/(mgKOH·g<sup>-1</sup>)	85	71	67	58	12

由表1检测结果可知，本发明所得柴油抗磨剂抗磨性能好，有很好的润滑效果。

Claims (1)

1.一种柴油抗磨剂，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：10～20份改性包覆纳米二氧化硅，20～30份有机硅树脂，10～20份低级不饱和脂肪酸，10～20份多元醇，10～20份植物油酸；所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷，二甲基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷中的任意一种；所述多元醇为季戊四醇，己二醇或1,4-丁二醇中的任意一种；所述植物油酸为亚麻油酸，蓖麻油酸或十八烯酸中的任意一种；

所述柴油抗磨剂的制备步骤为：

（1）包覆纳米二氧化硅的制备过程为：将纳米二氧化硅置于流化床反应器中，再向流化床反应器中持续通入载有三甲基铝的氮气30～60min，随后向流化床反应器中持续通入含水氮气5～15min，出料，干燥，得包覆纳米二氧化硅；

（2）改性包覆纳米二氧化硅的制备过程为：按质量比为1：80～1：100，将包覆纳米二氧化硅与多巴胺溶液混合，再向多巴胺溶液中持续通入空气，过滤，得改性包覆纳米二氧化硅；

（3）按重量份数计，依次取10～20份改性包覆纳米二氧化硅，20～30份有机硅树脂，10～20份低级不饱和脂肪酸，10～20份多元醇，10～20份亚麻油酸，先将有机硅树脂，低级不饱和脂肪酸，多元醇和亚麻油酸搅拌混合，再加入改性包覆纳米二氧化硅超声分散。