发明内容
本发明提供了一种润滑油组合物及提高润滑油低温性能的方法。
本发明的润滑油组合物,包括以下组分:
A>丙烯酸酯系共聚物降凝剂,其特征在于,所述丙烯酸酯系共聚物含有由式(1)所示的第一单体和式(2)所示的第二单体按照比例梯度变化共聚得到的多种共聚物;
式(1)式(2)
其中,R1为C6-C18的烷基,R2为C8-C20的烷基,所述第一单体中R1的平均值小于所述第二单体中R2的平均值且 R3和R4各自独立地为氢或甲基;
B>黏度指数改进剂;
C>分散剂;
D>烷基水杨酸盐和硫化烷基酚盐的混合物;
E>二烷基二硫代磷酸锌;
F>辅助抗氧剂;
G>油溶性有机钼摩擦改进剂;
H>余量的润滑油基础油。
具体来说,本发明的润滑油组合物包括下列组分:
A>丙烯酸酯系共聚物降凝剂,含有由式(1)所示的第一单体和式(2)所示的第二单体按照比例梯度变化共聚得到的多种共聚物;
式(1)式(2)
其中,R1为C6-C18的烷基,R2为C8-C20的烷基,所述第一单体中R1的平均值小于所述第二单体中R2的平均值且 R3和R4各自独立地为氢或甲基。
所述丙烯酸酯系共聚物降凝剂的制备方法,包括以下步骤:
(a)在烯烃聚合反应条件下,将含有式(1)所示的第一单体、引发剂和分子量调节剂的第一混合物滴加至装有稀释油的反应器中,所述第一混合物的初始滴加速率为X0;所述第一混合物在滴加前期阶段的滴加速率X1-Xn/2维持恒定、递增或者递减,在滴加中期阶段的滴加速率Xn/2满足4/5X0<Xn/2<5/4X0,在滴加后期阶段的滴加速率Xn/2-Xn递减,当滴加结束时的滴加速率Xn满足1/10Xn/2<Xn<4/5Xn/2;所述第一混合物的总滴加时间为t1;
(b)滴加所述第一混合物的同时,将含有式(2)所示的第二单体、引发剂和分子量调节剂的第二混合物滴加至上述反应器中,所述第二混合物的初始滴加速率为Y0;所述第二混合物在滴加前期阶段的滴加速率Y1-Yn/2递增,在滴加中期阶段的滴加速率Yn/2满足Y0<Yn/2<5Y0,在滴加后期阶段的滴加速率Yn/2-Yn维持恒定、递增或者递减,当滴加结束时的滴加速率Yn满足4/5Yn/2<Yn<6/5Yn/2;所述第二混合物的总滴加时间为t2,且t1=t2;
式(1)式(2)
其中,R1为C6-C18的烷基,R2为C8-C20的烷基,所述第一单体中R1的平均值小于所述第二单体中R2的平均值且优选优选∑R2=14.0-15.6;R3和R4各自独立地为氢或甲基。
本发明的丙烯酸酯系共聚物降凝剂能够使润滑油组合物具有优异的低温性能,特别能够使老化后润滑油的低温泵送性能得到改善。
本发明提供的丙烯酸酯系聚合物降凝剂的制备方法将在随后部分予以详细说明。
组分A占本发明润滑油组合物总质量的0.01%-2%,优选0.05%-1.5%。
B>黏度指数改进剂选自无定形乙烯丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚烷基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯与丙烯酸酯的共聚物,苯乙烯/异戊二烯、苯乙烯/丁二烯、异戊二烯/丁二烯的部分氢化的共聚物,丁二烯和异戊二烯、异戊二烯/二乙烯基苯的部分氢化的均聚物。
所谓无定形乙烯丙烯共聚物是指非结晶型或半结晶型的乙烯丙烯共聚物,典型的无定形乙烯丙烯共聚物的乙烯含量在25Wt%-60Wt%。本发明选用的无定形乙丙共聚物的结晶度在0%-2.5%,优选0-2%,更优选0-1.5%。
组分B黏度指数改进剂常见的商品牌号有Lubrizol公司的LZ7070、LZ7065、LZ7067、LZ7077,Infineum公司的SV260、SV261等。
组分B占本发明润滑油组合物总质量的0.1%-25%,优选0.5%-20%。
所述组分C分散剂选自单聚异丁烯丁二酰亚胺、双聚异丁烯丁二酰亚胺、多聚异丁烯丁二酰亚胺、高分子聚异丁烯丁二酰亚胺和硼化聚异丁烯丁二酰亚胺中的一种或多种,其中聚异丁烯(PIB)部分的数均分子量为500-4000,优选700-3000,最好是1000-2400,所述硼化聚异丁烯丁二酰亚胺中硼元素的质量分数为0.1%~3%,优选0.2%~2.5%。所述组分C分散剂可以选用无锡南方添加剂厂生产的T151、T152,苏州特种油品厂生产的T161,锦州石化分公司添加剂厂生产的T155、T161A、T161B,路博润兰炼添加剂有限公司生产LZL157,路博润公司生产的LZ6418、LZ6420,雅富顿公司生产的Hitec646,Agip Petroli公司生产的MX3316、雅富顿公司生产的Hitec648、Hitec7714以及路博润公司生产的LZ935等。
组分C占本发明润滑油组合物总质量的0.5%~15%,优选1%~12%,更优选2%~10%。
D>烷基水杨酸盐和硫化烷基酚盐的混合物,优选的是烷基水杨酸钙和硫化烷基酚钙的混合物,最好是碱值为(200-450)mgKOH/g的高碱值烷基水杨酸钙和和碱值为(200-450)mgKOH/g的高碱值硫化烷基酚钙的混合物,二者之间的优选质量比例在0.2:1至4:1之间。组分D可以选用但不限于路博润兰炼添加剂有限公司生产的LZL109B、LZL112,LZL115A、LZL115B,Infineum公司生产的C9375、C9012、C9391、C9394,OSCA公司生产的OSCA420,Shell公司生产的SAP007,Lubrizol Corporation生产的LZ6499、LZ6500,Chevron OroniteCompany生产的OLOA219等。
组分D占润滑油组合物总质量的0.1%-10%,优选0.2%-6%。
E>二烷基二硫代磷酸锌中的烷基是含有2至12个碳原子的烷基,优选的是含有2至8个碳原子的烷基,包括但不限于乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基、正辛基、2-乙基己基、环己基和甲基环戊基中的一种或多种。
所述二烷基二硫代磷酸锌可以选用但不限于无锡南方石油添加剂有限公司生产的T202、T203,锦州石化分公司添加剂厂生产的T202、T203、伯仲烷基T204、仲烷基T205,Lubrizol公司的LZ1371、LZ1375、Infineum公司的C9417、C9425、C9426,Afton公司的Hitec7169、Hitec1656等。
组分E在润滑油组合物中的加入量以磷元素的质量分数计不超过0.08%为宜,优选0.06%-0.08%。
F>辅助抗氧剂选自酚型抗氧剂、胺型抗氧剂、酚酯型抗氧剂和硫代酚酯型抗氧剂中的一种或多种。
酚型抗氧剂可以选用2,6-二叔丁基-α-二甲氨基对甲酚、2,6-二叔丁基对甲酚、4,4-亚甲基双(2,6-二叔丁基酚)和2,6-二叔丁基-4-烷氧基酚中的一种或多种。
胺型抗氧剂可以是烷基化苯胺、烷基化二苯胺以及苯基α萘胺,其中的烷基碳数为C2-C12,优选油溶性的二烷基二苯胺,例如二丁基二苯胺、二辛基二苯胺、二壬基二苯胺、丁辛基二苯胺、苯基萘胺,更优选为二壬基二苯胺。市场上销售的烷基化二苯胺例如德国BASF公司生产的IRGANOX L-01、IRGANOX L-57,北京兴普精细化工技术开发公司生产的T534,兰州路博润兰炼添加剂有限公司生产的LZ5150A,美国R.T.Vanderbilt公司生产的VANLUBENA、VANLUBE 961、二辛基二苯胺VANLUBE 81,德国Rhein Chemie公司生产的对,对’二异辛基二苯胺RC7001,Chemtura公司生产的N438L等。
酚酯型抗氧剂是分子量为200-500的羟基苯基羧酸酯,如德国BASF公司生产的IRGANOX L-135,北京兴普精细化工技术开发公司生产的T512。
作为所述硫代酚酯型抗氧剂,比如可以举出2,2'-硫代双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯](例如四川永业化工有限公司生产的抗氧剂1035,BASF公司生产的IRGANOX L115)。
组分F优选包含烷基化二苯胺和硫代酚酯的复合抗氧剂,所述烷基化二苯胺占复合抗氧剂总质量的50%-95%,优选为60%-90%,所述硫代酚酯型抗氧剂占复合抗氧剂总质量的5%-50%,优选为10%-40%。
组分F在润滑油组合物中的加入量在0.1-6%之间,优选0.2%-3%。
G>油溶性有机钼摩擦改进剂选自二烷基二硫代磷酸钼、二烷基二硫代磷酸氧钼、二烷基二硫代氨基甲酸钼、黄原酸钼、硫代黄原酸钼、三核钼硫络合物、钼胺络合物、钼酸酯等油溶性有机钼摩擦改进剂中的一种或多种,优选的是有机钼酸酯。上述有机钼化合物中具有包含足够碳原子数的有机基团以使得有机钼化合物可溶于或分散于基础油中,一般所述的碳原子数在6-60之间,优选10-50之间。油溶性有机钼摩擦改进剂可以选自美国Vanderbilt公司生产的Molyvan L、822、855,日本旭电化公司生产的515、525、710等。
所述油溶性有机钼摩擦改进剂占润滑油组合物总质量的0.01%-5%,优选0.02%-2%,最好为0.05%-1.2%。
H>余量的润滑油基础油,选自APIⅠ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类基础油中的一种多种,优选APIⅡ类基础油和/或APIⅢ类基础油。
以下对本发明组分A的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供的丙烯酸酯系共聚物含有由式(1)所示的第一单体和式(2)所示的第二单体按照比例梯度变化共聚得到的多种共聚物;
式(1)式(2)
其中,R1为C6-C18的烷基,R2为C8-C20的烷基,所述第一单体中R1的平均值小于所述第二单体中R2的平均值且优选优选∑R2=14.0-15.6;R3和R4各自独立地为氢或甲基。
本发明提供的丙烯酸酯系共聚物含有由式(1)所示的第一单体和式(2)所示的第二单体按照比例梯度变化共聚得到的多种共聚物,即,其具有梯度分子结构。所述梯度分子结构是指所述丙烯酸酯系共聚物由P1、P2、P3···Pn-1、Pn组成,n≥3,其中,P1、P2、P3···Pn-1、Pn均为由式(1)所示的第一单体和式(2)所示的第二单体共聚得到的共聚物,P1中衍生自第一单体的结构单元的含量与衍生自第二单体的结构单元的含量的相对比例为X1:Y1;P2-Pn在P1的基础上,共聚物结构中衍生自第一单体的结构单元的含量(X2-Xn)不断减少,而衍生自第二单体的结构单元的含量(Y2-Yn)不断增加,即,X1:Y1>X2:Y2>X3:Y3>···>Xn-1:Yn-1>Xn:Yn。
本发明对所述丙烯酸酯系共聚物中衍生自第一单体和第二单体的结构单元的含量没有特别地限定,优选地,衍生自所述第一单体的结构单元的含量为10-90重量%,衍生自所述第二单体的结构单元的含量为10-90重量%;更优选地,衍生自所述第一单体的结构单元的含量为25-75重量%,衍生自所述第二单体的结构单元的含量为25-75重量%。在本发明中,衍生自所述第一单体和第二单体的结构单元的含量可以采用制备所述丙烯酸酯系共聚物过程中所述第一单体和第二单体的投加量计算得到。需要说明的是,为了获得上述具有梯度分子结构的丙烯酸酯系共聚物,所述第一单体和第二单体通常需要单独加料,因此,尽管所述第一单体和第二单体中含有部分重叠的单体,但是衍生自第一单体的结构单元的含量和衍生自第二单体的结构单元的含量可以根据加料方式加以区分。
在所述第一单体中,所述C6-C18的烷基的实例包括但不限于:己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基或二十烷基。具体地,所述第一单体可以选自丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸癸酯、丙烯酸十一烷酯、甲基丙烯酸十一烷酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十七烷基酯、甲基丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯中的一种或多种混合物。优选地,所述第一单体为含有(甲基)丙烯酸C6烷基酯、(甲基)丙烯酸C8烷基酯、(甲基)丙烯酸C10烷基酯、(甲基)丙烯酸C12烷基酯、(甲基)丙烯酸C14烷基酯、(甲基)丙烯酸C16烷基酯、(甲基)丙烯酸C18烷基酯中的至少一种。优选地,所述第一单体同时含有(甲基)丙烯酸C12烷基酯和(甲基)丙烯酸C14烷基酯。更优选地,所述第一单体为(甲基)丙烯酸C10烷基酯、(甲基)丙烯酸C12烷基酯、(甲基)丙烯酸C14烷基酯、(甲基)丙烯酸C16烷基酯和(甲基)丙烯酸C18烷基酯的混合物;或者,所述第一单体为(甲基)丙烯酸C8烷基酯、(甲基)丙烯酸C10烷基酯、(甲基)丙烯酸C12烷基酯和(甲基)丙烯酸C14烷基酯的混合物;或者,所述第一单体为(甲基)丙烯酸C12烷基酯、(甲基)丙烯酸C14烷基酯、(甲基)丙烯酸C16烷基酯和(甲基)丙烯酸C18烷基酯的混合物。
所述第一单体所包括的(甲基)丙烯酸酯的烷基侧链平均碳原子数满足更优选满足
在所述第二单体中,所述C8-C20的烷基的实例包括但不限于:辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基或二十烷基。具体地,所述第二单体可以选自丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸癸酯、丙烯酸十一烷酯、甲基丙烯酸十一烷酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十七烷基酯、甲基丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸十九烷基酯、甲基丙烯酸十九烷基酯、丙烯酸二十烷基酯、甲基丙烯酸二十烷基酯中的一种或多种混合物。优选地,所述第二单体优选为具有C8-C20烷基取代的(甲基)丙烯酸酯所组成的混合物,更优选含有(甲基)丙烯酸C8烷基酯、(甲基)丙烯酸C10烷基酯、(甲基)丙烯酸C12烷基酯、(甲基)丙烯酸C14烷基酯、(甲基)丙烯酸C16烷基酯、(甲基)丙烯酸C18烷基酯、(甲基)丙烯酸C20烷基酯中的至少一种。优选地,所述第二单体同时含有(甲基)丙烯酸C14烷基酯、(甲基)丙烯酸C16烷基酯、(甲基)丙烯酸C18烷基酯和(甲基)丙烯酸C20烷基酯。更优选地,所述第二单体为(甲基)丙烯酸C14烷基酯、(甲基)丙烯酸C16烷基酯、(甲基)丙烯酸C18烷基酯、(甲基)丙烯酸C20烷基酯的混合物;或者,所述第二单体为(甲基)丙烯酸C10烷基酯、(甲基)丙烯酸C12烷基酯、(甲基)丙烯酸C14烷基酯、(甲基)丙烯酸C16烷基酯、(甲基)丙烯酸C18烷基酯和(甲基)丙烯酸C20烷基酯的混合物。
所述第二单体所包括的(甲基)丙烯酸酯的烷基侧链平均碳原子数满足更优选满足
所述第一单体和第二单体可以通过商购得到,也可以采用现有的各种方法制备得到,例如,可以通过(甲基)丙烯酸与醇酯化反应得到,也可以通过(甲基)丙烯酸低碳酯与醇酯交换反应得到,具体为本领域技术人员公知,在此不作赘述。
所述丙烯酸酯系共聚物可以采用本领域技术人员公知的各种方法制备得到,例如,可以采用本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合等中任意一项方法制备得到,优选采用溶液聚合制备得到。
根据本发明的一种优选实施方式,所述丙烯酸酯系共聚物按照包括以下步骤的方法制备得到:
(a)在烯烃聚合反应条件下,将含有式(1)所示的第一单体、引发剂和分子量调节剂的第一混合物滴加至装有稀释油的反应器中,所述第一混合物的初始滴加速率为X0;所述第一混合物在滴加前期阶段的滴加速率X1-Xn/2维持恒定、递增或者递减,在滴加中期阶段的滴加速率Xn/2满足4/5X0<Xn/2<5/4X0,在滴加后期阶段的滴加速率Xn/2-Xn递减,当滴加结束时的滴加速率Xn满足1/10Xn/2<Xn<4/5Xn/2;所述第一混合物的总滴加时间为t1;
(b)滴加所述第一混合物的同时,将含有式(2)所示的第二单体、引发剂和分子量调节剂的第二混合物滴加至上述反应器中,所述第二混合物的初始滴加速率为Y0;所述第二混合物在滴加前期阶段的滴加速率Y1-Yn/2递增,在滴加中期阶段的滴加速率Yn/2满足Y0<Yn/2<5Y0,在滴加后期阶段的滴加速率Yn/2-Yn维持恒定、递增或者递减,当滴加结束时的滴加速率Yn满足4/5Yn/2<Yn<6/5Yn/2;所述第二混合物的总滴加时间为t2,且t1=t2。
在本发明中,术语“滴加前期阶段”是指从开始滴加物料至总滴加时间的一半的时间段;术语“滴加中期阶段”是指总滴加时间的一半的时间点处;术语“滴加后期”是指总滴加时间的一半至物料滴加完毕的时间段。换句话说,相对于所述第一混合物而言,所述滴加前期阶段t为0<t<1/2t1,滴加中期阶段t=1/2t1,滴加后期阶段t为1/2t1<t<t1;而相对于所述第二混合物而言,所述滴加前期阶段t为0<t<1/2t2,滴加中期阶段t=1/2t2,滴加后期阶段t为1/2t2<t<t2。
当采用上述方法制备所述丙烯酸酯系共聚物时,随着时间的推移,聚合体系中第一单体的相对比例逐渐减少,而第二单体的相对比例逐渐增大,此时,聚合反应由较多第一单体、较少第二单体的共聚逐渐梯度转变为较少第一单体和较多第二单体的共聚物,从而得到同时含有所述共聚物P1、P2、P3···Pn-1、Pn的丙烯酸酯系共聚物,该丙烯酸酯系共聚物具有梯度分子结构。所述共聚物具有梯度分子结构是指构成共聚物的单体混合物按照渐进梯度的形式由一种组成转变为另一种组成,即共聚物分子结构中一部分单体结构单元的含量随时间增加而逐渐降低,而另一部分单体结构单元的含量则随时间增加而逐渐增大。
此外,以所述第一单体和第二单体的总用量为基准,所述第一单体的用量可以为10-90重量%、优选为25-75重量%,所述第二单体的用量可以为10-90重量%、优选为25-75重量%。
在所述丙烯酸酯系共聚物的制备过程中,所述烯烃聚合反应的起始温度通常可以为50-180℃,优选为55-165℃,最优选为60-150℃。此外,所述总滴加时间t1和t2均可以为1-12小时,优选为1.5-10小时。
根据本发明,为了更有利于单体转化率的提高,优选地,制备所述丙烯酸酯系共聚物的方法还包括所述第一混合物和第二混合物滴加结束后继续反应0.5-2小时,然后补加引发剂和稀释油,之后再将温度升至100-150℃下继续反应0.5-5小时。
本发明对所述引发剂的用量没有特别地限定,例如,相对于100重量份的第一单体和第二单体的总用量,整个聚合反应过程中引发剂的用量可以为0.01-2.5重量份,优选为0.05-2重量份,更优选为0.1-1.5重量份。所述第一混合物和第二混合物中引发剂的总用量与补加的引发剂的用量的重量比可以为1-20:1,优选为2-10:1,更优选为2.5-7.5:1。此外,所述第一混合物和第二混合物中所用的引发剂与补加的引发剂的种类可以相同,也可以不同,并可以各自独立地为现有的各种自由基引发剂,如偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和氧化还原类引发剂中的至少一种。
其中,所述偶氮类引发剂可以选自偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲腈、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种。
所述过氧化物类引发剂可以选自过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化月桂酰、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化环己酮、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种。
所述氧化还原类引发剂可以选自硫酸盐-亚硫酸盐、过硫酸盐-硫脲、过硫酸盐-有机盐和过硫酸铵-脂肪胺中的一种或多种。其中,所述硫酸盐-亚硫酸盐可以选自硫酸钠-亚硫酸钠、硫酸钾-亚硫酸钾、硫酸铵-亚硫酸铵中的一种或多种;过硫酸盐-硫脲可以选自过硫酸钠-硫脲、过硫酸钾-硫脲、过硫酸铵-硫脲中的一种或多种;过硫酸盐-有机盐可以选自过硫酸钠-醋酸钾、过硫酸钾-醋酸钾、过硫酸铵-醋酸铵中的一种或多种;过硫酸铵-脂肪胺可以选自过硫酸铵-N,N-四甲基乙二胺和过硫酸铵-二乙胺中的一种或多种。
本发明对所述稀释油的用量没有特别地限定,例如,相对于100重量份的第一单体和第二单体的总用量,整个聚合反应过程中稀释油的用量可以为10-150重量份,优选为50-100重量份,更优选为60-80重量份。起始聚合阶段的稀释油的用量与补加的稀释油的用量的重量比可以为0.5-1.5:1,优选为0.8-1.2:1。此外,起始聚合阶段的稀释油与补加的稀释油的种类可以相同,也可以不同,并可以各自独立地为现有的各种能够稀释所述丙烯酸酯系共聚物的黏度并有利于其在后续应用中添加和分散的物质,例如,所述稀释油可以为柴油、煤油、溶剂油、芳烃溶剂、白油、矿物油基础油、合成油等中的至少一种,优选为白油、矿物油基础油、合成油中的至少一种,最优选为矿物基础油。所述稀释油可以通过商购得到,例如,可以为购自双龙公司牌号为100N的稀释油。所述稀释油在聚合反应结束后可以同丙烯酸酯系共聚物分离,也可以不分离。
所述第一混合物和第二混合物中的分子量调节剂的种类可以相同,也可以不同,并且均可以为本领域的常规选择,例如,可以各自独立地为十二烷基硫醇和/或2-巯基乙醇。此外,所述第一混合物和第二混合物中所含的分子量调节剂的用量均可以为本领域的常规选择,在此不作赘述。
为了克服氧阻聚,得到具有较大分子量的共聚产物,优选地,所述烯烃聚合反应在惰性气氛中进行。所述惰性气氛指不与反应物和产物发生化学反应的任意一种气体或气体混合物,如氮气、氦气和元素周期表零族气体中的一种或几种。保持惰性气氛的方法可以为向反应体系中通入上述不与反应物和产物发生化学反应的任意一种气体或气体混合物。
本发明对所述丙烯酸酯系共聚物的分子量大小没有特别地限定,例如,所述丙烯酸酯系共聚物的数均分子量可以为1万-100万,优选为1万-50万,更优选为1万-10万。在本发明中,所述数均分子量采用凝胶渗透色谱(GPC)测得,其中,以聚甲基丙烯酸丁酯为标样,试样浓度为0.05mmol/L,溶剂为四氢呋喃。
本发明提供的丙烯酸酯系共聚物降凝剂的制备方法包括以下步骤:
(a)在烯烃聚合反应条件下,将含有式(1)所示的第一单体、引发剂和分子量调节剂的第一混合物滴加至装有稀释油的反应器中,所述第一混合物的初始滴加速率为X0;所述第一混合物在滴加前期阶段的滴加速率X1-Xn/2维持恒定、递增或者递减,在滴加中期阶段的滴加速率Xn/2满足4/5X0<Xn/2<5/4X0,在滴加后期阶段的滴加速率Xn/2-Xn递减,当滴加结束时的滴加速率Xn满足1/10Xn/2<Xn<4/5Xn/2;所述第一混合物的总滴加时间为t1;
(b)滴加所述第一混合物的同时,将含有式(2)所示的第二单体、引发剂和分子量调节剂的第二混合物滴加至上述反应器中,所述第二混合物的初始滴加速率为Y0;所述第二混合物在滴加前期阶段的滴加速率Y1-Yn/2递增,在滴加中期阶段的滴加速率Yn/2满足Y0<Yn/2<5Y0,在滴加后期阶段的滴加速率Yn/2-Yn维持恒定、递增或者递减,当滴加结束时的滴加速率Yn满足4/5Yn/2<Yn<6/5Yn/2;所述第二混合物的总滴加时间为t2,且t1=t2;
式(1)式(2)
其中,R1为C6-C18的烷基,R2为C8-C20的烷基,所述第一单体中R1的平均值小于所述第二单体中R2的平均值且优选优选∑R2=14.0-15.6;R3和R4各自独立地为氢或甲基。
根据本发明提供的丙烯酸酯系共聚物降凝剂的制备方法,所述烯烃聚合反应的起始温度通常可以为50-180℃,优选为55-165℃,最优选为60-150℃。此外,所述总滴加时间t1和t2均可以为1-12小时,优选为1.5-10小时。
根据本发明提供的丙烯酸酯系共聚物降凝剂的制备方法,优选地,该方法还包括所述第一混合物和第二混合物滴加结束后继续反应0.5-2小时,然后补加引发剂和稀释油,之后再将温度升至100-150℃下继续反应0.5-5小时。
所述第一单体、第二单体、稀释油、引发剂、分子量调节剂的具体种类和用量以及其他条件已经在上文中有所描述,在此不作赘述。
本发明提供的丙烯酸酯系共聚物降凝剂特别适合用作不同来源基础油的降凝剂,包括APIⅠ类矿物基础油、APIⅡ/Ⅲ类加氢基础油以及含有APIⅠ类和APIⅡ/Ⅲ类基础油的润滑油。其中,所述含有APIⅠ类和APIⅡ/Ⅲ类基础油的润滑油中除了含有APIⅠ类/APIⅡ类基础油之外,还含有其他基础油,如APIⅣ类合成油、APIⅤ类合成油、GTL合成基础油等中的至少一种。
本发明提供的丙烯酸酯系共聚物降凝剂具有优异的降凝效果,特别是对组成复杂的基础油,上述丙烯酸酯系共聚物的分布和侧链结构与基础油中链烷烃能够实现定量匹配,从而使得降凝效率得到显著改善。
本发明提供的丙烯酸酯系聚合物降凝剂可以单独使用或者同其他润滑油降凝剂混合使用以改善基础油的低温性能。在具体使用过程中,丙烯酸酯系共聚物降凝剂的加入量一般占基础油重量的0.01-2%,优选占基础油重量的0.05-1.5%,更优选占基础油重量的0.1-1%。
本发明将提供的丙烯酸酯系聚合物降凝剂与其它添加剂及基础油复合使用,可以使润滑油组合物具有优异的低温性能,特别能够使老化后润滑油的低温泵送性能得到改善。
本发明的润滑油组合物是将上述各添加剂和润滑油基础油混合调制而成。
本发明还提出了一种提高润滑油低温性能的方法,其特征在于,将上面所述的润滑油组合物加入到润滑设备中。
本发明的润滑油组合物具有优异的低温性能和老化后的低温泵送性能。以质量分数计算,本发明组合物具有不超过0.5%的硫含量、不超过0.08%的磷含量,能够满足SM/GF-4、SN/GF-5级别高档汽油发动机润滑油的要求。