CN110713859A - 柴油机油组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油机油组合物，以该柴油机油组合物总重量为基准，该柴油机油组合物包括：质量含量为2.0％～8.0％的金属清净剂；质量含量为3.0％～10.0％的无灰分散剂；质量含量为0.3％～2.5％的抗氧抗腐剂；质量含量为0.3％～2.0％的复合抗氧剂；质量含量为0.2％～2.0％的复合减摩剂；质量含量为3.0％～14.0％的黏度指数改进剂；质量含量为0.2％～0.8％的降凝剂；质量含量为72.0％～90.0％的基础油；本发明的柴油机油具有低的硫含量、磷含量和硫酸盐灰分，具有低的高温高剪切黏度和低的摩擦系数，进而具有很好的燃油经济性，适用于满足国Ⅵ排放的柴油发动机。

Description

柴油机油组合物
技术领域
本发明涉及润滑油品技术领域，具体说是一种适用于国Ⅵ排放发动机的燃油经济型柴油机油组合物。
背景技术
随着人们对环保的重视以及环保法规日益严格，柴油机开始迈入节能减排阶段。目前轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段GB18352.6—2016)已经颁布，计划到2020年开始实施。另外《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》送审稿在北京通过了专家技术审查，预计很快就公布。“国六”标准被称为史上最严的排放法规，其复杂性和难度都大于欧Ⅵ标准。
目前由中国汽车技术研究中心牵头起草的《重型商用车燃料消耗量限值》(第三阶段，征求意见稿)已经完成，确定以“2020年在2015年基础上燃料消耗量限值加严约15％”作为总体节能目标。第三阶段标准若实施，将对我国环境保护、节能减排以及商用车行业发展都有重要的意义。
为了能实现国Ⅵ标准，就需要改善和改进发动机设计，目前国内的主机厂大都采用了低EGR+DOC+DPF+SCR的技术路线来进行国Ⅵ发动机的开发。因为采用了DPF、SCR等后处理技术，要求机油必须具有低的硫含量(不大于0.4％)、磷含量(不大于0.12％)和硫酸盐灰分(不大于1.0％)。
燃油经济型机油要求油品能在各种条件下(温度、应力、剪切力)保持最佳黏度，能在边界润滑时具有优良的抗磨性能。具体来说，燃油经济型机油的特点是：(1)油品低黏度化(即油品具有低的黏度、低的高温高剪切黏度)；(2)油品高黏度指数化(多级油)；(3)油品减摩性能最佳化。随着国家开始实施柴油机国Ⅴ排放标准，节能环保是柴油机油发展的主要特点。
专利CN105542922报道了一种超长换油里程的节能柴油机油及其制备方法，由雅富顿复合剂另加抗磨剂、抗氧剂制备，抗磨剂选用氨基甲酸钼。
专利CN104059736报道了一种抗磨节能环保柴油机油，通过在油品中加入聚六氟乙烯微粉来提高油品的抗磨性能。
专利CN105820861介绍了一种节能柴油机油及其制备方法，抗磨剂选用氨基甲酸钼。
专利CN104232269介绍了一种含钼内燃机油及其制备方法与应用，配方中使用了吲哚并萘啶结构单元和二硫化物和氨基甲酸钼，油品具有较好的抗磨性能。
专利CN104745278介绍了一种环保节能的柴油机油及其制备方法，采用纳米硼和纳米钼作为摩擦改进剂。
专利US20140194333介绍了一种改善燃油经济性润滑油配方的制备方法，其特点在于加入了烷氧基醇。
专利US20120028862报道了一种提高燃油经济性的低黏度柴油机油润滑油组合物。
前述专利虽然都取得了一定的效果，但是其实现燃油经济性的方法比较单一，且对油品的硫含量、磷含量和硫酸盐灰分等未作出限制，油品不能满足国六发动机的使用要求。本发明采用了复合减摩剂、油品低黏化(低的高温高剪切黏度)等多种方式来实现油品的燃油经济性。同时本发明的油品具有低磷、低硫和低灰分特点，可以满足国六排放发动机的使用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种柴油机油组合物，以克服现有技术中柴油机油摩擦系数高，节能效果不佳的缺陷。
为了达到上述目的，本发明提供了一种柴油机油组合物，以该柴油机油组合物总重量为基准，该柴油机油组合物包括：
质量含量为2.0％～8.0％的金属清净剂；
质量含量为3.0％～10.0％的无灰分散剂；
质量含量为0.3％～2.5％的抗氧抗腐剂；
质量含量为0.3％～2.0％的复合抗氧剂；
质量含量为0.2％～2.0％的复合减摩剂；
质量含量为3.0％～14.0％的黏度指数改进剂；
质量含量为0.2％～0.8％的降凝剂；
质量含量为72.0％～90.0％的基础油。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述金属清净剂优选为烷基水杨酸盐、磺酸盐和硫化烷基酚盐所组成群组中的两种以上的混合物。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述烷基水杨酸盐的结构优选如式Ⅰ所示，
Figure BDA0001729905330000031
其中，R为含10～20个碳原子的烷基，M为Ca或Mg，m、n为不为零的正整数；
所述磺酸盐的结构优选如式Ⅱ所示，
Figure BDA0001729905330000041
其中，R1为含14～28个碳原子的烷基，M为Ca或Mg，m1、n1为不为零的正整数；
所述硫化烷基酚盐的结构优选如式Ⅲ所示，
式中R2为含10～24个碳原子的烷基，M为Ca或Mg，m2、n2、x为不为零的正整数。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述无灰分散剂优选为单聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂、双聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂和硼化聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂所组成群组中的一种或几种。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述无灰分散剂进一步优选为单聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂、双聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂和硼化聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的混合物。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述单聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的结构优选如式Ⅳ所示：
Figure BDA0001729905330000051
其中，PIB为聚异丁烯，分子量为900～1300，p为不为零的正整数；
所述双聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的结构优选如式Ⅴ所示：
其中，PIB为聚异丁烯，分子量为900～2500，q为不为零的正整数；
所述硼化聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的结构优选如式Ⅵ所示：
其中，PIB为聚异丁烯，分子为900～1300，r为不为零的正整数。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述抗氧抗腐剂优选为二烷基二硫代磷酸锌与二芳基二硫代磷酸锌的混合物。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述二烷基二硫代磷酸锌的结构式优选如式Ⅶ所示，
其中，R3＝CnH2n+1，n＝3～10；
所述二芳基二硫代磷酸锌的结构式优选如式Ⅷ所示，
Figure BDA0001729905330000062
其中，R4＝CnH2n+1，n＝1～8。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述复合抗氧剂优选为酚型抗氧剂和胺型抗氧剂的混合物，按质量比计算，酚型抗氧剂：胺型抗氧剂优选为1～2：1，其中所述酚型抗氧剂优选为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯，胺型抗氧剂优选为烷基二苯胺。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述复合减摩剂为有机钼和有机胺的混合物，按质量比计算，有机钼：有机胺为1～2：1，其中所述有机钼为二烷基二硫代氨基甲酸钼或钼氨络合物，所述有机胺为油烯基胺或乙氧基化烷基胺。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述黏度指数改进剂优选为乙丙共聚物和/或聚甲基丙烯酸酯。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述降凝剂优选为聚α-烯烃和/或聚甲基丙烯酸酯。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述基础油优选为加氢基础油。
本发明所述的柴油机油组合物，其中，所述柴油机油组合物的硫含量优选不大于0.4％，磷含量优选不大于0.12％，硫酸盐灰分优选不大于1.0％。
本发明的有益效果：
1、本发明的柴油机油具有低的硫含量、磷含量和硫酸盐灰分，适用于满足国Ⅵ排放的柴油发动机。
2、本发明采用了复合减摩剂技术及降低油品的高温高剪切黏度，使得柴油机油组合物的节能效果达到最佳。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
本发明提供了一种柴油机油组合物，以该柴油机油组合物总重量为基准，该柴油机油组合物包括：
质量含量为2.0％～8.0％的金属清净剂；
质量含量为3.0％～10.0％的无灰分散剂；
质量含量为0.3％～2.5％的抗氧抗腐剂；
质量含量为0.3％～2.0％的复合抗氧剂；
质量含量为0.2％～2.0％的复合减摩剂；
质量含量为3.0％～14.0％的黏度指数改进剂；
质量含量为0.2％～0.8％的降凝剂；
质量含量为72.0％～90.0％的基础油。
柴油机油组合物优选包括：
质量含量为2.5％～6.0％的金属清净剂；
质量含量为3.0％～9.0％的无灰分散剂；
质量含量为0.5％～2.5％的抗氧抗腐剂；
质量含量为0.3％～1.8％的复合抗氧剂；
质量含量为0.3％～1.5％的复合减摩剂；
质量含量为3.0％～12.0％的黏度指数改进剂；
质量含量为0.2％～0.6％的降凝剂；
质量含量为74.0％～88.0％的基础油。
其中，复合减摩剂为有机钼和有机胺的混合物，所述有机钼为二烷基二硫代氨基甲酸钼或钼氨络合物，所述有机胺为油烯基胺或乙氧基化烷基胺。按质量比计算，有机钼：有机胺为1～2:1。
二烷基二硫代氨基甲酸钼可以为二异辛基二硫代氨基甲酸钼，N,N-二(十二)烷基二硫代氨基甲酸钼。油烯基胺可以为油烯基丙二胺、双羟乙基油烯基胺。乙氧基烷基胺可以为乙氧基椰油烷基胺、乙氧基化牛脂烷基胺、乙氧基十二烷基胺。
其中，金属清净剂可以是烷基水杨酸盐或硫化烷基酚盐或磺酸盐或以上任意两者的混合物或者三者的混合物；
烷基水杨酸盐的结构如式Ⅰ所示，
Figure BDA0001729905330000081
其中，R为含10～20个碳原子的烷基，M为Ca或Mg，m、n为不为零的正整数；
磺酸盐的结构如式Ⅱ所示，
Figure BDA0001729905330000091
其中，R1为含14～28个碳原子的烷基，M为Ca或Mg，m1、n1为不为零的正整数；
硫化烷基酚盐的结构如式Ⅲ所示，
Figure BDA0001729905330000092
式中R2为含10～24个碳原子的烷基，M为Ca或Mg，m2、n2、x为不为零的正整数。
无灰分散剂为单聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂、双聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂和硼化聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的混合物；
单聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的结构如式Ⅳ所示：
Figure BDA0001729905330000093
其中，PIB为聚异丁烯，分子量为900～1300，p为不为零的正整数；
双聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的结构如式Ⅴ所示：
其中，PIB为聚异丁烯，分子量为900～2500，q为不为零的正整数；
硼化聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的结构如式Ⅵ所示：
Figure BDA0001729905330000102
其中，PIB为聚异丁烯，分子为900～1300，r为不为零的正整数。
抗氧抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌和二芳基二硫代磷酸锌的混合物，按质量比计算，二烷基二硫代磷酸锌：二芳基二硫代磷酸锌为2:0.5～1；
二烷基二硫代磷酸锌的结构式如式Ⅶ所示，
其中，R3＝CnH2n+1，n＝3～10；
二芳基二硫代磷酸锌的结构式如式Ⅷ所示，
其中，R4＝CnH2n+1，n＝1～8。
其中，复合抗氧剂为酚型抗氧剂和胺型抗氧剂的混合物，按质量比计算，酚型抗氧剂：胺型抗氧剂为1～2：1。其中酚型抗氧剂为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯，胺型抗氧剂为烷基二苯胺。
其中，黏度指数改进剂为乙丙共聚物或聚甲基丙烯酸酯。
其中，降凝剂为聚α-烯烃或聚甲基丙烯酸酯。
其中，基础油为加氢基础油。
本发明采用元素分析法测试油品的硫含量、磷含量，采用黏度分析法测试油品的运动黏度和高温高剪切黏度，采用硫酸盐灰分测定法测试油品的硫酸盐灰分。
本发明采用NEDC循环方法考察油品的燃油经济性。
本发明柴油机油制备方法为：按比例加入质量含量为2.0％～8.0％的金属清净剂；质量含量为3.0％～10.0％的无灰分散剂；质量含量为0.3％～2.5％的抗氧抗腐剂；质量含量为0.3％～2.0％的复合抗氧剂；质量含量为0.2％～2.0％的复合减摩剂；质量含量为3.0％～14.0％的黏度指数改进剂；质量含量为0.2％～0.8％的降凝剂；质量含量为72.0％～90.0％的基础油，并充分搅拌至少2小时，至组合物混合均匀，既可得到节能型的柴油机油产品。
下面将通过具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
一种适用于国Ⅵ排放发动机的燃油经济型柴油机油组合物，以柴油机油总质量为基准，按质量百分数计算，其原料的组成及含量如下：
表1
Figure BDA0001729905330000121
按表1中组分及含量混合均匀，搅拌2小时，至组合物混合均匀，即可得到节能型的柴油机油产品。
实施例2
一种适用于国Ⅵ排放发动机的燃油经济型柴油机油组合物，以柴油机油总质量为基准，按质量百分数计算其原料的组成及含量如下：
表2
Figure BDA0001729905330000131
按表2中组分及含量混合均匀，搅拌4小时，至组合物混合均匀，即可得到节能型的柴油机油产品。
实施例3
一种适用于国Ⅵ排放发动机的燃油经济型柴油机油组合物，以柴油机油总质量为基准，按质量百分数计算其原料的组成及含量如下：
表3
实施例3
烷基水杨酸钙 2.0％
硫化烷基酚镁 0.6％
磺酸钙 0.6％
单聚异丁烯基丁二酰亚胺无灰分散剂 1.2％
双聚异丁烯基丁二酰亚胺无灰分散剂 4.2％
硼化聚异丁烯丁二酰亚胺 1.6％
二烷基二硫代磷酸锌 0.5％
二芳基二硫代磷酸锌 1.0％
3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯 1.4％
烷基二苯胺 0.7％
钼氨络合物 0.5％
油烯基胺 0.5％
OCP型黏度指数改进剂 8.5％
聚甲基丙烯酸甲酯降凝剂 0.3％
HVIH4和HVIH6 余量
按表3中组分及含量混合均匀，搅拌6小时，至组合物混合均匀，即可得到节能型的柴油机油产品。
实施例4
本实施例为油品的理化性能测试，参比样为国内某知名品牌15W-40CJ-4级别的油品，分析结果见表4。
表4为油品的理化性能测试。
Figure BDA0001729905330000151
从表4的测试结果可以看出，本发明的油品具有低的磷含量、硫含量和硫酸盐灰分，满足国Ⅵ油品的使用要求。本发明的油品具有低的高温高剪切黏度，说明其具有好的燃油经济性。
实施例5
本实施例为油品的燃油经济性能考察。将本发明实施例1与参比样在某国Ⅴ发动机上进行台架模拟冷机NEDC循环测试，共进行三次测试。测试结果见表5。
表5参比样与实施例1的NEDC循环测试结果
Figure BDA0001729905330000161
从表5的测试结果可以看出，与参比样相比本发明实施例1平均节油3.3％。
实施例6
本实例为油品的摩擦系数的考察，将参比样和实例1、2、3在SRV4型摩擦磨损试验仪上考察摩擦系数。油品在100℃时的摩擦系数见表6。
表6为油品的SRV摩擦系数测试结果
从表6的测试结果可以看出，与参比样相比，本发明实施例1、2、3均有低的摩擦系数。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种柴油机油组合物，其特征在于，以该柴油机油组合物总重量为基准，该柴油机油组合物包括：
质量含量为2.0％～8.0％的金属清净剂；
质量含量为3.0％～10.0％的无灰分散剂；
质量含量为0.3％～2.5％的抗氧抗腐剂；
质量含量为0.3％～2.0％的复合抗氧剂；
质量含量为0.2％～2.0％的复合减摩剂；
质量含量为3.0％～14.0％的黏度指数改进剂；
质量含量为0.2％～0.8％的降凝剂；
质量含量为72.0％～90.0％的基础油。
2.根据权利要求1所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述金属清净剂为烷基水杨酸盐、磺酸盐和硫化烷基酚盐所组成群组中的两种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述烷基水杨酸盐的结构如式Ⅰ所示，
Figure FDA0001729905320000011
其中，R为含10～20个碳原子的烷基，M为Ca或Mg，m、n为不为零的正整数；
所述磺酸盐的结构如式Ⅱ所示，
Figure FDA0001729905320000021
其中，R1为含14～28个碳原子的烷基，M为Ca或Mg，m1、n1为不为零的正整数；
所述硫化烷基酚盐的结构如式Ⅲ所示，
Figure FDA0001729905320000022
式中R2为含10～24个碳原子的烷基，M为Ca或Mg，m2、n2、x为不为零的正整数。
4.根据权利要求1所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述无灰分散剂为单聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂、双聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂和硼化聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂所组成群组中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述无灰分散剂为单聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂、双聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂和硼化聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的混合物。
6.根据权利要求4或5所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述单聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的结构如式Ⅳ所示：
其中，PIB为聚异丁烯，分子量为900～1300，p为不为零的正整数；
所述双聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的结构如式Ⅴ所示：
Figure FDA0001729905320000032
其中，PIB为聚异丁烯，分子量为900～2500，q为不为零的正整数；
所述硼化聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂的结构如式Ⅵ所示：
其中，PIB为聚异丁烯，分子为900～1300，r为不为零的正整数。
7.根据权利要求1所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述抗氧抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌与二芳基二硫代磷酸锌的混合物。
8.根据权利要求7所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述二烷基二硫代磷酸锌的结构式如式Ⅶ所示，
Figure FDA0001729905320000034
其中，R3＝CnH2n+1，n＝3～10；
所述二芳基二硫代磷酸锌的结构式如式Ⅷ所示，
其中，R4＝CnH2n+1，n＝1～8。
9.根据权利要求1所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述复合抗氧剂为酚型抗氧剂和胺型抗氧剂的混合物，按质量比计算，酚型抗氧剂：胺型抗氧剂为1～2：1，其中所述酚型抗氧剂为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯，胺型抗氧剂为烷基二苯胺。
10.根据权利要求1所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述复合减摩剂为有机钼和有机胺的混合物，按质量比计算，有机钼：有机胺为1～2：1，其中所述有机钼为二烷基二硫代氨基甲酸钼或钼氨络合物，所述有机胺为油烯基胺或乙氧基化烷基胺。
11.根据权利要求1所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述黏度指数改进剂为乙丙共聚物和/或聚甲基丙烯酸酯。
12.根据权利要求1所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述降凝剂为聚α-烯烃和/或聚甲基丙烯酸酯。
13.根据权利要求1所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述基础油为加氢基础油。
14.根据权利要求1所述的柴油机油组合物，其特征在于，所述柴油机油组合物的硫含量不大于0.4％，磷含量不大于0.12％，硫酸盐灰分不大于1.0％。
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