CN109321337A

CN109321337A - 一种具有低摩擦系数的发动机油组合物及制备方法

Info

Publication number: CN109321337A
Application number: CN201811294839.5A
Authority: CN
Inventors: 杨操; 严军表; 石俊峰
Original assignee: New Materials (tianjin) Co Ltd Longpan Lubrication; JIANGSU LOPAL TECH Co Ltd
Current assignee: New Materials (tianjin) Co Ltd Longpan Lubrication; JIANGSU LOPAL TECH Co Ltd
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明公开了一种具有低摩擦系数的发动机油组合物及制备方法，以重量百分含量计，组合物组成包括：基础油：80％～85％；发动机油复合剂：8.5％～10.1％；摩擦改进剂：0.8％～2.0％；粘度指数改进剂：5.0％～7.5％；降凝剂：0.1％～0.5％；其中，基础油为Ⅲ类基础油、聚α‑烯烃合成油中的至少一种和酯类油的混合，酯类油的加入量占组合物重量的10～40％。本发明产品具有优异的活塞清净性、高温抗氧化性和低的摩擦系数，且40℃运动粘度(KV40)与100℃下的高温高剪切黏度(HTHS100)之比在7以下，确保油品可有效降低发动机在不同工况下各摩擦部位的摩擦系数，并提高发动机的耐久可靠性和燃油经济性。

Description

一种具有低摩擦系数的发动机油组合物及制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有低摩擦系数的发动机油组合物及制备方法，尤其涉及一种用于乘用车发动机的低摩擦系数润滑油组合物，属于润滑油技术领域。

背景技术

随着国家环保法规的逐步完善和对节能要求的不断提高.减少排放和提高汽车的燃油经济性已经成为汽车制造商和润滑油供应商共同关注的焦点。我国《节能与新能源汽车产业发展规划(2012～2020年)》中明确提出，到2025年，乘用车的平均燃料消耗降低至4.0L/百公里，这对汽车制造商来说是一个非常严峻的挑战。

研究数据表明，汽车发动机在运行过程中，燃料燃烧产生的有效能量60％损失在气缸冷却和尾气排放中。只有40％提供了有效动力。而在提供的有效动力中又有25％的能量损失在机械的摩擦上。汽车设计者一方面采用更低摩擦的活塞设计技术，以及采用滚动气门代替滑动气门等途径来降低机械的摩擦损失。同时也希望润滑油生产企业能够提供对燃油经济性有所改善的发动机油来协助提高轿车的燃油经济性。使用润滑油节能技术提高燃油经济性主要有两个途径：(1)是降低油品粘度，主要是针对处于流体润滑状态下的摩擦部位，如曲轴轴承、活塞裙部等，但需要平衡好低粘度状态下与磨损量的平衡。润滑油性质对油膜有较大影响，随着润滑油黏度增大，油膜厚度增大，摩擦损失增大，黏度过低会使油膜难以形成或油膜太薄，加剧活塞的磨损。其中关键的评定指标就是100℃高温高剪切粘度，它真实地反映了发动机在高温高速状态下的有效粘度。(2)采用摩擦改进剂来降低机件间的摩擦系数，主要是针对处于边界润滑和混合润滑状态下的摩擦部位，如活塞环，气门阀组等。但需注意摩擦改进剂在油品使用中对燃油经济性的保持性。CN1091152A提出了一种制备节能润滑油的方法，主要是通过加入微米级的石墨粉来减低机间表面之间的摩擦，但是随着温度的降低石墨粉在油品中的稳定性会变差，容易沉积和团聚。CN10351576A、CN103497815A和CN103923728A分别阐述了一种抗磨节能润滑油，这些专利中均采用加入油溶性的有机钼盐来降低摩擦系数从而达到节能的目的，其缺陷在于有机钼盐仅在高温发生化学反应后生成减摩物质后吸附在金属表面，从而产生减摩效果，在低温时减摩能力较弱，不能保证发动机在冷启动和低温工况下具有降低的摩擦损耗。此外，目前市面上低粘度发动机油如0W-20、5W-20还存在蒸发损失大，极限油膜强度不够等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对上述现有技术不足，提供一种具有低摩擦系数的发动机油组合物及制备方法，产品具有优异的活塞清净性、高温抗氧化性和低的摩擦系数，且40℃运动粘度(KV40)与100℃下的高温高剪切黏度(HTHS100)之比在7以下，确保油品可有效降低发动机在不同工况下各摩擦部位的摩擦系数，并提高发动机的耐久可靠性和燃油经济性。

技术方案：

一种具有低摩擦系数的发动机油组合物，以重量百分含量计，组成包括：

基础油：80％～85％；

发动机油复合剂：8.5％～10.1％；

摩擦改进剂：0.8％～2.0％；

粘度指数改进剂：5.0％～7.5％；

降凝剂：0.2％～0.5％；

其中，基础油为Ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油中的至少一种和酯类油的混合，酯类油的加入量占组合物重量的10～40％；所述酯类油的非极性指数NPI≥80NPI＝(总碳原子数×相对分子量)/羰基团数×100)，100℃运动粘度为5.3～8.0mm²/s。非极性指数越小，酯类油的极性越强，对橡胶密封件的溶胀性越大，使用这类酯类油的加入量不能太多，否则会导致油品与密封件的兼容性差，出现漏油等问题。

优选的，所述的酯类油为Priolube 3972、Priolube 1973、Priolube 1976、NYCOBASE 8306中的一种或几种；酯类油的加入量占组合物重量的20～30％。本发明油品为超低粘度润滑油，酯类油的加入量若小于20％，降低油品的蒸发损失的效果较差，提高油品的耐高温性能；而加入量大于30％，尽管可提高油品的各方面性能，但会大幅度提高油品的成本，性价比会降低。

所述的Ⅲ类基础油为100N或/和150N；所述聚α-烯烃合成油为PAO4或/和PAO6。

所述的发动机油复合剂为满足API SN级别的发动机油复合剂，如Hitec 11180、Hitec 11145、OLOA 55526等。

所述的摩擦改进剂由甘油单油酸酯与油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼盐按质量比1:0.3～1:1混合而成。甘油单油酸酯如Hitec 7133、Perfad 3057、Perfad 3050等，油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼盐如SAKURA-LUBE 525、POPUC 1002等。

所述的粘度指数改进剂为梳状结构聚甲基丙烯酸酯。优选的，所述的粘度指数改进剂为SSI(剪切稳定指数)不大于25的梳状聚甲基丙烯酸酯，如VISCOPLEX 3-510、VISCOPLEX 3-201等。

发动机油组合物还包括抗氧剂，重量分数为0.3％～1.0％。

所述的抗氧剂为硫醚酚型抗氧剂、烷烃二苯胺抗氧剂中的至少一种；优选地，硫醚酚型抗氧剂为Irganox L115；烷基二苯胺为辛基丁基二苯胺Irganox L57。

所述的降凝剂为聚甲基丙烯酸甲酯，例如VISCOPLEX 1-300、VISCOPLEX 1-248等。

该发动机油组合物，100℃运动粘度为6.9～9.3mm²/s，且150℃高温高剪切粘度不小于2.6mPa.s(一些实施方式在2.6-3mPa.s)，40℃运动粘度/100℃高温高剪切黏度＜7.0(一些实施方式在5-6.5)。

优选的，以重量百分含量计，具有低摩擦系数的发动机油组合物组成包括：

基础油：80％～85％；

发动机油复合剂：8.5％～9％；

摩擦改进剂：1.0％～2.0％；

粘度指数改进剂：7％～7.5％；

降凝剂：0.2％～0.3％；

抗氧剂：0.3％～0.5％。

本发明还提供了所述具有低摩擦系数的发动机油组合物的制备方法，包括：将各配方量的组分调和。

本发明的具有低摩擦系数发动机油，与现有技术相比，具有以下优点：

1、油品的低粘度化已是必然趋势，目前国外汽车OEM初装油均以0W-20/5W-20为主，而国内目前仍以5W-30/5W-40。本发明的低摩擦系数发动机油粘度级别为0W-20/5W-20，且通过加入适量的酯类油，以降低油品低粘化带来的蒸发损失过大的问题，并可提高油品的清净性。同时，选择合适极性的酯类油来避免酯类油的加入导致油品对橡胶相容性的影响。

2、传统的发动机多选择乙烯丙烯共聚物作为粘指剂，而本发明选择梳状结构的聚甲基丙烯酸酯粘指剂，确保油品具有较高的粘度指数，并使其具有较小的40℃运动粘度/100℃高温高剪切粘度值，确保油品在冷启动和低温工况小具有较好的省油耗性，同时在高温高剪切工况下具有足够的油膜厚度和较低的摩擦系数，提高对发动机的耐久可靠性保护。

3、本发明的减摩剂采用甘油单油酸酯及油溶性有机钼盐的合理复配，并结合酯类油的极性和内部分子排列的特点，形成了独特的“MAXSYN”因子抗磨损技术，使得油品在低温工况下具有优异的流动性和抗磨减摩性，有效降低了冷启动磨损，同时，在高温工况下具有较强的油膜厚度，并利用钼盐化学反应形成的减摩层降低摩擦系数，确保润滑的可靠性和耐久性。此外，通过加入合适的抗氧剂来延缓油品氧化，提高油品降低摩擦系数的保持能力。

附图说明

图1为实施例1与对比实施例1的摩擦系数(54℃)对比；

图2为实施例1与对比实施例1的摩擦系数(80℃)对比。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1

本实施例中的发动机复合剂为满足API SN规格的发动机复合剂Hitec 11180，来自美国雅富顿公司；合成酯Priolube 3972来自英国禾大化学；SAKURA-LUBE 525来自上海艾迪科；Hitec 7133来自美国雅富顿公司；VISCOPLEX 3-510来自德国赢创德固赛公司；Irganox L115来自巴斯夫化工有限公司；VISCOPLEX 1-300来自德国赢创德固赛公司；基础油100N、150N来自韩国SK公司。

将下列组分按质量百分比调和而成低摩擦系数发动机油SN 5W-20：

基础油100N：52％

基础油150N：11％

合成酯Priolube 3972：20％

Hitec 11180：10.1％

SAKURA-LUBE 525：0.3％

Hitec 7133：1.0％

VISCOPLEX 3-510：5.0％

抗氧剂Irganox L115:0.3％

聚甲基丙烯酸甲酯VISCOPLEX 1-300：0.3％

对比实施例1

本实施例中的发动机复合剂为满足API SN规格的发动机复合剂Hitec 11800，来自美国雅富顿公司。

与实施例1相比，本实施例不添加摩擦改进剂SAKURA-LUBE 525和Hitec 7133。

将下列组分按质量百分比调和而成发动机油：

基础油100N：34.3％

基础油150N：30.0％

合成酯Priolube3972：20％

Hitec 11180：10.1％

VISCOPLEX 3-510：5.0％

抗氧剂Irganox L115：0.3％

聚甲基丙烯酸甲酯VISCOPLEX1-300：0.3％

对比实施例2

本实施例中的发动机复合剂为满足API SN规格的发动机复合剂Hitec 11180，来自美国雅富顿公司。

与实施例1相比，本实施例将粘度指数改进剂VISCOPLEX 3-510替换为Lubrizol7075，将下列组分按质量百分比调和而成发动机油：

基础油100N：52％

基础油150N：11％

合成酯Priolube 3972：20％

Hitec 11180：10.1％

SAKURA-LUBE 525：0.3％

Hitec 7133：1.0％

Lubrizol 7075：5.0％

抗氧剂Irganox L115:0.3％

聚甲基丙烯酸甲酯VISCOPLEX1-300：0.3％

实施例2

本实施例中的发动机复合剂为满足API SN规格的发动机复合剂11145来自美国雅富顿公司；基础油PAO4来自美国美孚公司；NYCOBASE 8306来自法国Nyco公司；SAKURA-LUBE 525来自上海艾迪科，Perfad 3057来自英国禾大化学。

将下列组分按质量百分比调和而成低摩擦系数发动机油SN 0W-20：

基础油PAO4：53.2％

NYCOBASE 8306：30％

11145：8.5％

SAKURA-LUBE 525：0.5％

Perfad 3057：1.0％

VISCOPLEX 3-510：5.5％

抗氧剂Irganox L115：0.5％

抗氧剂Irganox L57：0.5％

聚甲基丙烯酸甲酯VISCOPLEX1-248：0.3％

实施例3

本实施例中的发动机复合剂为满足API SN规格的发动机复合剂OLOA 55526，来自美国雪佛龙公司；基础油100N来自韩国SK公司；合成酯Priolube 1976来自英国禾大化学；SAKURA-LUBE 525来自上海艾迪科,Perfad 3050来自英国禾大化学。

基础油100N：57.3

Priolube 1976：25％

OLOA 55526：8.6％

SAKURA-LUBE 525：0.3％

Perfad 3050：0.5％

VISCOPLEX 3-201：7.5％

抗氧剂Irganox L57：0.5％

聚甲基丙烯酸甲酯VISCOPLEX1-248：0.3％

实施例4

本实施例中的发动机复合剂为满足API SN规格的发动机复合剂OLOA 55526，来自美国雪佛龙公司；基础油100N来自韩国SK公司；合成酯Priolube 1936、Perfad 3057来自英国禾大化学，POPUC 1002来自北京太平洋化工有限公司。

基础油100N：62.8

Priolube 1936：20％

OLOA 55526：8.6％

POPUC 1002：0.3％

Perfad 3057：1.0％

VISCOPLEX 3-201：6.5％

抗氧剂Irganox L57：0.5％

聚甲基丙烯酸甲酯VISCOPLEX1-300：0.3％

实施例5

设计4组平行实验，基本步骤与实施例3相同，不同之处在于酯类油Priolube1976的加入量不同，基础油100N相应变化维持总的基础油量，具体如表2所示。制得润滑脂的理化性能检验数据见表1。

表2实施例5中四组平行实验中合成酯的含量

组号	Priolube 1976的比例，％
		5-1	5
5-2	10
		5-3	40
5-4	45

上述各实施例产品的主要性能指标列于表1。

表1各实施例油品的性能指标数据

从上表1中KV40/HTHS(100℃)、磨斑直径以及摩擦系数的测试结果可以看出，本发明的产品具有良好的高温清净性和润滑减摩性，且从附图1可看出本发明的油品具有良好的减摩持久性，可使得油品具有好的燃油经济性保持能力。由此可见，本发明产品可为发动机不同摩擦部位及工况下提供可靠润滑，并在整个换油周期内提供良好的燃油经济性，可延长发动机使用寿命。此外，本发明的产品可用于增压直喷发动机，有效降低低速早燃的发生，并避免正时链条磨损。其中，由实施例1，对比例1-2可知，摩擦改进剂和粘度指数改进剂对油品性能产生很大影响，对比例1-2的KV40/HTHS(100℃)均大于7。由实施例3，实施例5可知，酯类油的添加量对蒸发损失的影响很大，随着酯类油的含量的增加，蒸发损失逐渐减小。另外，实施例3在蒸发损失、减摩性等多种优异性能的基础上更加节能(100℃粘度小会更具有节能效果，且100℃的高温高剪切越小，节能会更明显)。

除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种具有低摩擦系数的发动机油组合物，以重量百分含量计，其特征在于，组成包括：

基础油：80％～85％；

发动机油复合剂：8.5％～10.1％；

摩擦改进剂：0.8％～2.0％；

粘度指数改进剂：5.0％～7.5％；

降凝剂：0.2％～0.5％；

其中，基础油为Ⅲ类基础油、聚α-烯烃合成油中的至少一种和酯类油的混合，酯类油的加入量占组合物重量的10～40％；所述酯类油的非极性指数≥80，100℃运动粘度为5.3～8.0mm²/s。

2.根据权利要求1所述具有低摩擦系数的发动机油组合物，其特征在于，所述的酯类油为Priolube 3972、Priolube 1936、Priolube 1976、NYCOBASE 8306中的一种或几种；酯类油的加入量占组合物重量的20～30％。

3.根据权利要求1所述具有低摩擦系数的发动机油组合物，其特征在于，所述的Ⅲ类基础油为100N或/和150N；所述聚α-烯烃合成油为PAO4或/和PAO6。

4.根据权利要求1所述具有低摩擦系数的发动机油组合物，其特征在于，所述的摩擦改进剂由甘油单油酸酯与油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼盐按质量比1:0.3～1:1混合而成。

5.根据权利要求1所述具有低摩擦系数的发动机油组合物，其特征在于，所述的粘度指数改进剂为梳状结构聚甲基丙烯酸酯；所述的发动机油复合剂为满足API SN级别的发动机油复合剂。

6.根据权利要求6所述具有低摩擦系数的发动机油组合物，其特征在于，所述的粘度指数改进剂为SSI不大于25的梳状聚甲基丙烯酸酯。

7.根据权利要求7所述具有低摩擦系数的发动机油组合物，其特征在于，梳状聚甲基丙烯酸酯为VISCOPLEX 3-510或/和VISCOPLEX 3-201。

8.根据权利要求7所述具有低摩擦系数的发动机油组合物，其特征在于，还包括抗氧剂：0.3％～1.0％；所述的抗氧剂为硫醚酚型抗氧剂或烷烃二苯胺抗氧剂中的至少一种；所述的降凝剂为聚甲基丙烯酸甲酯。

9.根据权利要求1所述具有低摩擦系数的发动机油组合物，其特征在于，所述的润滑油100℃运动粘度为6.9～9.3mm²/s，且150℃高温高剪切粘度不小于2.6mPa.s，40℃运动粘度/100℃高温高剪切黏度＜7.0。

10.根据权利要求1～9任一项所述具有低摩擦系数的发动机油组合物的制备方法，其特征在于，包括：将各配方量的组分调和。