CN111560281B - 一种发动机油强化剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种发动机油强化剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于发动机耗材技术领域，具体涉及一种发动机油强化剂，并进一步公开其制备方法与应用。本发明所述发动机油强化剂，以有机钼添加剂和抗氧剂为有效成分进行复配，并特别以二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯进行复配，加入至通用型润滑油中后，克服了单一添加剂性能不足的问题，有效提高了发动机润滑油的润滑性和高温性，从而可以使汽车具有燃料经济性、节能减排和延长发动机寿命的效果。

Description

一种发动机油强化剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于发动机耗材技术领域，具体涉及一种发动机油强化剂，并进一步公开其制备方法与应用。
背景技术
发动机是汽车的心脏，发动机内有许多相互摩擦运动的金属表面，这些部件运动速度快、工作环境差、工作温度可达400℃至600℃，在这样恶劣的工况下，为了降低发动机零件的磨损并延长使用寿命，添加合适的润滑油是常规使用的方式。发动机润滑油即机油，能对发动机起到润滑减磨、辅助冷却降温、密封防漏、防锈防蚀、减震缓冲等作用，被誉为汽车的“血液”，对机动车的性能具有重要的作用。
传统机油产品中，SL汽油机油是现在各类出租车广泛使用的发动机润滑油，CF柴油机油是现在各类柴油发动机使用的发动机润滑油。通常情况下，机油由基础油和添加剂两部分组成，基础油是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，是润滑油的重要组成部分。
为了进一步改善机油的摩擦性能，现有技术中通常通过在发动机油里面添加具有减磨或抗磨性能的添加剂，以达到减少磨损和降低摩擦系数的效果。例如，纳米氧化亚铜或其它纳米金属类添加剂，但是由于纳米金属添加剂因为是纳米级颗粒，其表面活性大，容易聚集，会导致其在油中析出并分层，不仅会堵塞发动机油滤芯，最终导致发动机润滑故障，而且对排放细颗粒物也有所影响；又如，还可以通过将石墨烯或富勒烯分散在发动机润滑油中，利用其层状或球状结构的减摩作用，达到减少磨损和降低摩擦的效果，但是受限于石墨烯和富勒烯油溶性的问题，依然会造成堵塞发动机油滤芯以及排放细颗粒物影响等问题；再者，也可以通过添加氮化硼陶瓷类添加剂，达到减少磨损和降低摩擦的效果，但依然存在因分散性能较差而影响发动机性能的缺陷。
可见，发开一种可有效提高SL/CF通用发动机润滑油的润滑性和高温性的发动机油强化剂具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种发动机油强化剂，所述强化剂可有效改善通用发动机润滑油的润滑性和高温性；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述发动机油强化剂的制备方法及应用。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种发动机油强化剂，包括有机钼添加剂和抗氧剂；
所述有机钼添加剂和所述抗氧剂的质量比为1-15：1-15。
具体的，所述有机钼添加剂包括二烷基二硫代氨基甲酸钼。
具体的，所述二烷基二硫代氨基甲酸钼中，所述烷基选自C4-C20的烷基，优选C8-C14的烷基。
具体的，所述抗氧剂包括二烷基二硫代氨基甲酸酯。
具体的，所述二烷基二硫代氨基甲酸酯中，所述烷基选自C3-C12的烷基，优选C4-C8的烷基，更优选为亚甲基双二丁基二硫代氨基甲酸酯。
具体的，所述有机钼添加剂和所述抗氧剂的质量比为1：2。
本发明还公开了一种制备所述发动机油强化剂的方法，包括取选定质量比的所述有机钼添加剂和所述抗氧剂进行混合的步骤。
本发明还公开了一种所述发动机油强化剂的使用方法，即包括将所述强化剂加入所述发动机油，并进行调和均匀的步骤。
具体的，所述强化剂基于所述发动机油的添加量为0.2-3wt％。
优选的，所述强化剂基于所述发动机油的添加量为1.5wt％。
本发明所述发动机油强化剂，以有机钼添加剂和抗氧剂为有效成分进行复配，利用有机钼添加剂和抗氧剂的协同作用，达到减少发动机油磨损性能，降低摩擦系数和降低高温沉积物的作用。
本发明所述发动机油更优选以二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯进行复配，加入至通用型润滑油中后，克服了单一添加剂性能不足的问题，有效提高了发动机润滑油的润滑性和高温性，从而可以使汽车具有燃料经济性、节能减排和延长发动机寿命的效果。本发明所述发动机油同样也适用于诸如汽油发动机油和柴油发动机油等其它质量等级和黏度等级的发动机润滑油。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述发动机油强化剂包括二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼的结构式为
Figure GDA0003694446370000031
其中，X为S，R为正十三烷基；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯为亚甲基双二丁基二硫代氨基甲酸酯；
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼和所述二烷基二硫代氨基甲酸酯的质量比为1：2。
本实施例所述强化剂基于所述发动机油的添加量为1.5wt％，即其中，所述二烷基二硫代氨基甲酸钼基于所述发动机油的添加量为0.5wt％，所述二烷基二硫代氨基甲酸酯基于所述发动机油的添加量为1wt％。
实施例2
本实施例所述发动机油强化剂包括二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼的结构为
Figure GDA0003694446370000041
其中，X为O，R为正十三烷基；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯的结构为
Figure GDA0003694446370000042
R为正丁基。
本实施例所述强化剂基于所述发动机油的添加量为0.2wt％，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼基于所述发动机油的添加量为0.1wt％；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯基于所述发动机油的添加量为0.1wt％。
实施例3
本实施例所述发动机油强化剂包括二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼的结构为
Figure GDA0003694446370000043
其中，X为S，R为正十三烷基；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯的结构为
Figure GDA0003694446370000044
R为正丁基。
本实施例所述强化剂基于所述发动机油的添加量为3wt％，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼基于所述发动机油的添加量为1.5wt％；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯基于所述发动机油的添加量为1.5wt％。
实施例4
本实施例所述发动机油强化剂包括二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼的结构为
Figure GDA0003694446370000051
其中，X为O，R为正十三烷基；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯的结构为
Figure GDA0003694446370000052
R为正丁基。
本实施例所述强化剂基于所述发动机油的添加量为1.6wt％，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼基于所述发动机油的添加量为0.1wt％；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯基于所述发动机油的添加量为1.5wt％。
实施例5
本实施例所述发动机油强化剂包括二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼的结构为
Figure GDA0003694446370000053
其中，X为S，R为正十三烷基；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯的结构为
Figure GDA0003694446370000054
R为正丁基。
本实施例所述强化剂基于所述发动机油的添加量为1.6wt％，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼基于所述发动机油的添加量为1.5wt％；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯基于所述发动机油的添加量为0.1wt％。
实施例6
本实施例所述发动机油强化剂包括二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼的结构为
Figure GDA0003694446370000061
其中，X为O，R为正十三烷基；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯的结构为
Figure GDA0003694446370000062
R为正丁基。
本实施例所述强化剂基于所述发动机油的添加量为2wt％，其中，
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼基于所述发动机油的添加量为1wt％；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯基于所述发动机油的添加量为1wt％。
对比例1
本对比例所述强化剂同实施例1，其区别仅在于，仅选用二烷基二硫代氨基甲酸钼添加入所述发动机油，控制所述二烷基二硫代氨基甲酸钼的添加量为1.5wt％。
对比例2
本对比例所述强化剂同实施例1，其区别仅在于，仅选用二烷基二硫代氨基甲酸酯添加入所述发动机油，控制所述二烷基二硫代氨基甲酸酯的添加量为1.5wt％。
实验例
1、发动机油成分及性能测试
SL和CF是API(美国石油协会)汽油机油和柴油机油的质量等级，10W-40是SAE(美国汽车工程师协会)的黏度等级，10W-40的最低使用温度为-25℃，满足我国大范围地区的使用温度。
经检测，选定实验SL/CF 10W-40汽油机油的成分如下：
台塑150N：52.84％，Ⅱ类基础油(30％-70％)；
台塑500N：25.33％，Ⅱ类基础油(15％-35％)；
增粘剂：10.83％，乙丙共聚物浓缩液(5％-15％)；
降凝剂：0.30％，聚甲基丙烯酸酯(0.1％-0.4％)；
复合剂：10.70％，Chevron公司的OLOA 54000(8％-12％)；
具体的性能测试数据见下表1所示。
表1 SL/CF 10W-40汽油机油性能数据
序号 项目 标准要求 实测数据 试验方法
1 40℃黏度，mm<sup>2</sup>/s 报告 97.7 GB/T 265
2 100℃黏度，mm<sup>2</sup>/s 12.5～＜16.3 13.9 GB/T 265
3 CCS(-25℃)，mPa.s ≤7000 6465 GB/T 6538
4 黏度指数 报告 144 GB/T 1995
5 高温高剪，mPa.s ≥2.9 3.9 SH/T 0618
6 MRV(-30℃)，mPa.s ≤60000 20200 SH/T 0562
7 倾点，℃ ≤-30 -33 GB/T 3535
2、摩擦性能实验
分别按照实施例1及对比例1-2的方法对上述SL/CF 10W-40汽油机油进行增效实验。
分别对上述实施例1及对比例1-2中方案增效后的机油进行了四球机摩擦磨损长磨试验，并以未处理的SL/CF 10W-40汽油机油作为对照。
实验方法：在四球机上进行了长磨试验，试验方法为SH/T 0189，试验条件为392N，转速为1200r/min，运转时间为60min，记录磨斑直径和摩擦系数，试验数据如下表。
表2摩擦实验结果
油品 磨斑直径，mm 摩擦系数
实施例1 0.48 0.062
对比例1 0.56 0.080
对比例2 0.62 0.115
对照SL/CF 10W-40 0.58 0.124
在上述发动机润滑油的四球机摩擦磨损试验中，磨斑直径的降低，说明磨损减少；摩擦系数的降低，说明润滑性提高。随着润滑性提高、磨损减少，将使得发动机的活塞和缸壁之间的摩擦减少，动力输出较使用原有润滑油较多，从而使得发动机达到同一输出动力时燃料消耗降低。
而上述实验数据表明，对比例1方案由于只加入二烷基二硫代氨基甲酸钼，导致磨斑直径变化不大，摩擦系数降低了35.5％，说明此添加剂的加入只是降低了摩擦系数；而对比例2中方案只加入二烷基二硫代氨基甲酸酯，导致磨斑直径还增大，摩擦系数降低也并不多，说明此添加剂的加入反而增大了磨损，无法达到预期的效果。
但是，经两者复配后的实施例1方案中，磨斑直径降低了17.2％，摩擦系数降低了50％，说明两者复配在减少磨损，降低摩擦上达到了协同增效的效果。
3、热氧化稳定性
由于润滑油使用后沉积在发动机内的沉积物包含了积炭、漆膜以及油泥。润滑油的热稳定性差，经过发动机反复地高温加热和冷却之后，很容易老化变质，而油泥等沉积物在发动机内部的长期积聚，会损坏发动机零件，甚至缩短发动机的使用寿命。
TEOST MHT-4是发动机油高温活塞沉积物的测定热氧化模拟实验法，方法编号为NB/SH/T 0834，是评价发动机润滑油高温沉积性能的典型试验方法。本实验例主要通过测定试验后氧化沉积物的量来判断发动机润滑油的热氧化稳定性。试验过程是试油通过加热金属棒循环24小时，加热棒温度保持在285℃。
分别对上述实施例1及对比例1-2中方案增效后的机油进行热氧化稳定性测试，并以未处理的SL/CF 10W-40汽油机油作为对照，试验数据见下表3。
表3热氧化稳定性实验结果
油品 总沉积物量，mg
实施例1 15
对比例1 25
对比例2 20
对照SL/CF 10W-40 38
从上表结果可知，二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯都能提高SL/CF 10W-40汽油机油的热氧化安定性，两者复配之后实验总沉积物的量降低了至少60％，说明两者复配之后汽油机油的热氧化安定性大幅度提高。
综上，本发明所述发动机油强化剂以二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代氨基甲酸酯进行复配，加入至通用型润滑油中后，将提高发动机润滑油的润滑性和高温性，从而可以使汽车具有燃料经济性、节能减排和延长发动机寿命的效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种发动机油强化剂，其特征在于，由有机钼添加剂和抗氧剂组成；
所述有机钼添加剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼；
所述抗氧剂为二烷基二硫代氨基甲酸酯；
所述有机钼添加剂和所述抗氧剂的质量比为1-15：1-15；
所述二烷基二硫代氨基甲酸钼中，所述烷基选自C4-C20的烷基；
所述二烷基二硫代氨基甲酸酯中，所述烷基选自C3-C12的烷基。
2.根据权利要求1所述的发动机油强化剂，其特征在于，所述有机钼添加剂和所述抗氧剂的质量比为1：2。
3.一种制备权利要求1或2所述发动机油强化剂的方法，其特征在于，包括取选定质量比的所述有机钼添加剂和所述抗氧剂进行混合的步骤。
4.一种权利要求1或2所述发动机油强化剂的使用方法，其特征在于，包括将所述强化剂加入所述发动机油，并进行调和均匀的步骤。
5.根据权利要求4所述发动机油强化剂的使用方法，其特征在于，所述强化剂基于所述发动机油的添加量为0.2-3wt%。
6.根据权利要求4或5所述发动机油强化剂的使用方法，其特征在于，所述强化剂基于所述发动机油的添加量为1.5wt%。
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