CN113121731B - 一种黏度指数改进剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种黏度指数改进剂及其制备方法。本发明的黏度指数改进剂，包括：二元乙丙共聚物，溶剂，其中，基于二元乙丙共聚物的总重量，二元乙丙共聚物中乙烯单元的质量含量在60.01％～62％的范围内。本发明的黏度指数改进剂具有优异的运动剪切粘度与剪切稳定性，并且符合SH/T 0622‑2007 T‑615标准。

Description

一种黏度指数改进剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及黏度指数改进剂的制备领域，具体而言，涉及一种包含二元乙丙共聚物的黏度指数改进剂及其制备方法。
背景技术
现代内燃机油发展的方向之一是多级油，以适应宽温度使用范围对粘度的要求。这意味着黏度指数改进剂是越来越受到重视的添加剂。乙丙共聚物(OCP)是一种性能价格比较好的黏度指数改进剂，常用于内燃机油的配方中。乙丙共聚物是由许多具有相同链节结构、但具有不同链长即不同分子量的同系物所组成的高分子聚合物。黏度指数改进剂之所以能够提高油品的粘度指数，改进粘温性能，目前普遍认为的机理是：黏度指数改进剂高分子线圈在高温下伸展，在低温下收缩，使得这种线圈在高温下的增粘能力较大，低温下的增粘能力较小，从而保持油品的低温粘度不超过某一最大值，高温粘度不低于某一最小值，从而缩小因温度变化而给成品油带来的粘度变化幅度。
乙丙橡胶由于其分子主链上不含双键，从而使其具有高度的化学稳定性、耐热、耐老化等性能，因而被广泛应用在汽车、电线电缆及油品改性等领域。二元乙丙橡胶作为润滑油的增粘剂具有高稠化能力，且完全饱和的结构使得其性能更加优异，因而是制备高档润滑油添加剂的主要原料。同时不同级别的润滑油其指标也不同。
二元乙丙橡胶由于只含有乙烯、丙烯，因此可调整聚合物中乙烯单元或丙烯单元的单体含量、聚合物的分子量以实现某些指标的调整，在乙丙共聚物黏度指数改进剂的研制及应用中了解到乙丙共聚物作为黏度指数改进剂的原料，其分子量、分子量分布、乙烯丙烯单元的含量、分子序列分布、微观结构等多种因素均会影响最终黏度指数改进剂的性能。
目前，国内黏度指数改进剂的主要产品仅能够达到SH/T 0622-2007技术标准中的T-612到T-614的水平。因此，现有的黏度指数改进剂及其制备方法仍具有不能同时获得良好的运动剪切粘度与剪切稳定性的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种黏度指数改进剂、其制备方法，以解决现有技术中黏度指数改进剂在运动剪切粘度与剪切稳定性方面的不足导致的不能很好的满足于更高端润滑油黏度指数改进剂对于SH/T 0622-2007T-615的技术标准的使用要求的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种一种黏度指数改进剂，其特征在于，包括：二元乙丙共聚物，溶剂，其中，基于二元乙丙共聚物的总重量，二元乙丙共聚物中乙烯单元的质量含量在60.01％～62％的范围内。
进一步地，在上述黏度指数改进剂中，二元乙丙共聚物的分子量为130000～155000的范围内，且分子量分布在1.5～2.2的范围内。
进一步地，在上述黏度指数改进剂中，基于黏度指数改进剂的总重量，二元乙丙共聚物的含量在5wt％～15wt％的范围内。
根据本发明的另一个方面，提供了一种上述黏度指数改进剂的制备方法，包括：在催化剂存在下，使乙烯、丙烯和分子量调节剂的混合物发生聚合反应形成二元乙丙共聚物，其中，乙烯和丙烯的摩尔比为1.0:1～3.0:1，分子量调节剂在混合气中的摩尔含量为5％～30％；将二元乙丙共聚物与溶剂混合形成粘度指数改进剂。
进一步地，在上述制备方法中，乙烯和丙烯的摩尔比为1.0:1～2.0:1，优选为1.3:1～1.8:1；优选分子量调节剂在混合物中的摩尔含量为10％～25％，更优选为10％～20％。
进一步地，在上述制备方法中，催化剂包含作为主催化剂的钒/铝催化剂体系，优选主催化剂为可溶性钒化合物，更优选主催化剂为具有下结构式的醇改性的三氯氧钒化合物：VO(OEt)nClm，其中，1≤n≤3，且0≤m≤2；进一步优选催化剂还包含作为助催化剂的卤化烷基铝，优选助催化剂为三氯三乙基铝。
进一步地，在上述制备方法中，助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比在1:1～60:1的范围内，优选在5:1～30:1的范围内，更优选在10:1～20:1的范围内。
进一步地，在上述制备方法中，聚合进行20～120分钟，优选30～60分钟。
进一步地，在上述制备方法中，聚合的温度在20℃～70℃的范围内，优选在35℃～55℃的范围内。
进一步地，在上述制备方法中，聚合的压力在0.02MPa～1.0MPa的范围内，优选在0.3MPa～0.6MPa的范围内。
进一步地，在上述制备方法中，分子量调节剂为氢气或二乙基锌。
进一步地，在上述制备方法中，乙烯、丙烯和分子量调节剂的混合气在有机溶剂中发生均相聚合，有机溶剂为脂肪族烷烃、环烷烃或芳香族化合物，优选脂肪族烷烃，更优选C3-8的烷烃。
本发明的黏度指数改进剂具有优异的运动剪切粘度与剪切稳定性，并且符合SH/T0622-2007T-615标准。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
现有技术中已经提到目前国内黏度指数改进剂的主要产品仅能够达到SH/T0622-2007技术标准中的T-612到T-614的水平。针对现有技术中提出的问题，在本申请的一个典型的实施方式中，提供了一种黏度指数改进剂，包括：二元乙丙共聚物，以及溶剂，其中，基于二元乙丙共聚物的总重量，二元乙丙共聚物中乙烯单元的质量含量在60.01％～62％的范围内。
本申请发现将二元乙丙共聚中的乙烯单元的含量控制在60.01％～62％的范围内可以有效地增加黏度指数改进剂终产品的运动剪切粘度与剪切稳定性，从而使的本发明的黏度指数改进剂达到SH/T 0622-2007技术标准的T-615。本发明中所使用的二元乙丙共聚物是单烯烃乙烯与丙烯共聚而成的二元乙丙共聚物。在该二元乙丙共聚物的主链上，乙烯和丙烯单元呈无规嵌段是排列，由于失去了聚乙烯与聚丙烯结构的规整性，因此二元乙丙共聚物具有弹性体的特点。当然，本发明的黏度指数改进剂中也可以包含在聚合物结构中具有部分规整的乙烯嵌段或部分规整的丙烯嵌段的二元乙丙共聚物。
现有技术中的黏度指数改进剂通常包含60％以下的乙烯含量的二元乙丙共聚物，这是由于现有技术中通常认为当乙烯的含量大于或等于60％时，二元乙丙共聚物趋于结晶化。由于与丙烯单元相比，链段中的乙烯单元更容易排入晶格，因此当二元乙丙共聚物中含有高于60％的乙烯单元时，将影响黏度指数改进剂在低温(室温)下的粘度。进一步使得黏度指数改进剂在低温下储存或使用时将析出结晶，并且会发生粘度指数较高、二元乙丙共聚物结晶、油溶性较差以及低温下容易形成凝胶等问题。
为了克服上述技术偏见，本申请人在进行了大量的实验之后，意外地发现当二元乙丙共聚物中的乙烯含量处于60.01％～62％的范围内时可以有效地避免上述问题的发生。同时，包含60.01％～62％的范围内乙烯基团含量的二元乙丙共聚物的链段可以在低温下良好的收缩，从而不会过多的增加油品在低温下的粘度，并且在高温下使用时，可以使二元乙丙共聚物的链段快速伸展，以快速增加油品的粘度。也就是说，在使用本发明的黏度指数改进剂时，在低于油品的工作温度的情况下，二元乙丙共聚物的链段已经开始伸展，并在达到油品的工作温度时可以快速的增加油品的粘度。
综上，由于本发明的黏度指数改进剂包含具有60.01％～62％的范围内乙烯基团含量的二元乙丙共聚物以及溶剂，因此，可以实现良好的运动剪切粘度和剪切稳定性，从而可以满足SH/T0622-2007T-615的技术标准。
此外，在本申请的一个实施方式中，二元乙丙共聚物具有通过差式扫描量热法(DSC)计算的小于等于6％的结晶度。由于二元乙丙共聚物具有在上述范围内的结晶度，因此在低于油品的工作温度的情况下，黏度指数改进剂不会发生不期望的结晶情况。
在本申请的另一个实施方式中，黏度指数改进剂中的二元乙丙共聚物是无规共聚物。但应该注意，当二元乙丙无规共聚物中包含全同的乙烯基链段时，全同乙烯基链段的摩尔百分比不应超过70.98％，从而使得二元乙丙共聚物可以保持前文描述的结晶度，进而保持黏度指数改进剂的性能。
在一种实施方式中，二元乙丙共聚物的分子量为130000～155000的范围内，且分子量分布在1.5～2.2的范围内。在本申请中，二元乙丙共聚物的分子量以及分子量分布均是采用凝胶渗透色谱法(GPC)测量的。在上述分子量范围内，二元乙丙共聚物可以有效地在低温下收缩，且在高温应用时伸展链段。当分子量低于130000时，则会影响成品黏度指数改进剂的增粘效果发挥；并且当分子量高于130000时，则会导致成品黏度指数改进剂在高温使用过程中产生链段断裂，从而降低产品寿命。此外，由于本发明的二元乙丙共聚物具有1.5～2.2范围内的分子量分布，因此在成品黏度指数改进剂中的二元乙丙共聚物的链段长度仅在较窄的范围内变化。因此，在低温度下时，本发明的黏度指数改进剂不会产生由于不同的结晶温度而导致的大量析出结晶以及分相的问题，从而保证的产品的使用寿命。
在进一步的实施方式中，基于黏度指数改进剂的总重量，二元乙丙共聚物的含量在5wt％～15wt％的范围内。在该范围内，二元乙丙共聚物可以更好的溶解在溶剂中，从而在使用产品黏度指数改进剂之前，其可以保持较好的溶液状态，即，不会出现固体析出或结晶或分相等问题。优选二元乙丙共聚物的量在8wt％～12wt％的范围内。
在本申请的另一个典型的实施方式中，提供了一种黏度指数改进剂的制备方法，其包括：在催化剂存在下，使乙烯、丙烯和分子量调节剂的混合物发生聚合反应形成二元乙丙共聚物，其中，乙烯和丙烯的摩尔比为1.0:1～3.0:1，分子量调节剂在混合气中的摩尔含量为5％～30％；以及将二元乙丙共聚物与溶剂混合形成粘度指数改进剂。在本方法中，乙烯与丙烯的摩尔比设置为1.0:1～3.0:1，因此制备的黏度指数改进剂包含了本申请前文描述的具有60.01％～62％的范围内乙烯单元含量的二元乙丙共聚物。通过本方法制备的黏度指数改进剂可以实现良好的运动剪切粘度和剪切稳定性，从而可以满足SH/T 0622-2007T-615的技术标准。
本申请的发生聚合反应的操作方式可以参考现有技术，比如在将乙烯丙烯导入聚合釜之前，先按照上文描述的配比将乙烯、丙烯和气态分子量调节剂混合以形成混合进料流。然后在真空条件下对聚合釜进行无水无氧处理。在一定的压力下将混合进料流导入聚合釜，并控制聚合釜的压力以及进料流的进气稳定性。之后，连续注入催化剂，从而开始乙烯与丙烯的聚合反应。当所使用的分子量调节剂为固体时，需要将分子量调节剂与催化剂一起注入到聚合釜中。在本申请的方法中所使用的乙烯和丙烯单体的纯度均大于等于99.99％(V)。
在本申请的一个实施方式中，乙烯和丙烯的摩尔比为1.0:1～2.0:1，优选为1.3:1～1.8:1；优选分子量调节剂在混合物中的摩尔含量为5％～25％，更优选为10％～20％。在乙烯和丙烯的摩尔比为1.0:1～2.0:1的情况下，可以稳定地控制二元乙丙共聚物中的乙烯基团的含量控制在60.01％～62％的范围内。并且，当将同时进料的乙烯和丙烯的摩尔比控制在1.3:1～1.8:1的范围内时，可以控制乙烯基链段的摩尔百分比69％～70.98％的范围内。此外，当使用5％～25％，优选为10％～20％的摩尔含量的分子量调节剂时，可以将产物二元乙丙共聚物的分子量控制在130000～155000的范围内，从而有效地控制了黏度指数改进剂在低温收缩和高温伸展条件下的性能。
在进一步的实施方式中，前文描述的方法中使用的催化剂包含作为主催化剂的钒/铝催化剂体系，优选地其中主催化剂为可溶性钒化合物，更优选地其中主催化剂为具有下结构式的醇改性的三氯氧钒化合物：
VO(OEt)nClm，
其中，1≤n≤3，且0≤m≤2；进一步优选的催化剂还包含作为助催化剂的卤化烷基铝，优选地其中助催化剂为三氯三乙基铝。在使用本申请中描述的主催化剂后可以有效地控制制造的二元乙丙共聚物的等规度以及分子量分布，且助催化剂可以降低或消除对主催化剂有害的物质。在使用本申请的催化剂体系的情况下，可以有效地制造具有60.01％～62％的范围内乙烯基团含量，以及130000～155000的范围内分子量和1.5～2.2的范围内的分子量分布的二元乙丙共聚物。
在使用上述催化剂体系的进一步的实施例中，助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比在1:1～60:1的范围内，优选在5:1～30:1的范围内，更优选在10:1～20:1的范围内。当助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比在上述范围内时，催化剂体系中的主催化剂与助催化剂具有最优配比，从而在保证制造出的二元乙丙共聚物具有上述特性外，还可以进一步提高产率，从而优化工业生产。
在本申请的方法的另一个实施方式中，在聚合釜中的聚合进行了20～120分钟，优选30～60分钟。在上述聚合时间范围内，可以实现二元乙丙共聚物的最优聚合，从而使得聚合后的产物具有最佳的链段结构以及分子量，同时不会由于反应时间过长而发生交联或缠结现象。
根据另一个实施例，本申请的制备方法中描述的聚合在20℃～70℃的范围内，优选在35℃～55℃的范围内的温度下进行。在上述聚合温度下，聚合过程不会发生不期望的糊料现象，并且在上述温度范围内，本发明中使用的催化剂体系可以发挥其最优效果，从而有效地制造具有60.01％～62％的范围内乙烯基团含量，以及130000～155000的范围内分子量和1.5～2.2的范围内的分子量分布的二元乙丙共聚物。
根据另一个实施例，本申请的制备方法中描述的聚合在0.02MPa～1.0MPa的范围内，优选在0.3MPa～0.6MPa的范围内的压力下进行。在上述压力范围内，可以使得乙烯与丙烯气体良好地接触，并且在催化剂的作用下快速的进行聚合。并且在上述压力范围内，制造的共聚物可以保持链段打开状态，从而避免了缠结使得粘度增大的问题。
在本申请方法的进一步的实施例中，分子量调节剂为氢气或二乙基锌。在使用氢气作为分子量调节剂的情况下，氢气将作为第三中种气体原料进料到聚合釜中当使用二乙基锌作为分子量调节剂时，将二乙基锌与催化剂体系一起注入到聚合釜中。在使用分子量调节剂的情况下，产物共聚物的分子量将由于分子量调节剂的加入而受到控制，即，保持在130000～155000的范围内，从而可以有效地控制二元乙丙共聚物在低温下的收缩，以及在高温应用时的伸展。
在上述方法的另外的实施例中，乙烯、丙烯和分子量调节剂的混合气在有机溶剂中发生均相聚合，有机溶剂为脂肪族烷烃、环烷烃或芳香族化合物，优选脂肪族烷烃，更优选C3-8的烷烃。在上述有机溶剂中，乙烯、丙烯在溶剂中发生均相聚合，且在上述溶剂中均不会发生链转移反应，从而保证了产率。优选地，本发明的方法中使用的溶剂为己烷。在使用溶剂的本实施例中，在对聚合釜进行无水无氧化护理之后，注入溶剂。在进一步的实施例中，除在上述阶段注入溶剂外，还在加入主催化剂和助催化剂的同时加入溶剂。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为1.45，并且氢气的含量为15mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至0.4MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为50±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为5:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合1小时。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
实施例2
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为1.48，并且氢气的含量为10mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至0.5MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为40±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为15:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合30分钟。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
实施例3
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为1.54，并且氢气的含量为18mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至0.5MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为45±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为20:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合40分钟。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
实施例4
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为1.57，并且氢气的含量为20mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至0.3MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为35±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为10:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合50分钟。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
实施例5
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为1.57，并且氢气的含量为20mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至0.6MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为55±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为10:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合30分钟。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
实施例6
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为1.65，并且氢气的含量为15mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至0.5MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为40±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为50:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合30分钟。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
实施例7
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为1.00，并且氢气的含量为5mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至0.02MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为20±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为30:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合2小时。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
实施例8
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为1.80，并且氢气的含量为25mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至1.0MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为60±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为60:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合20分钟。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
实施例9
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为2.00，并且氢气的含量为30mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至0.1MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为70±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为20:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合100分钟。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
实施例10
首先配置乙烯、丙烯和氢气的混合气体，其中乙烯与丙烯的摩尔比为3.00，并且氢气的含量为8mol％。将5L聚合釜在真空状态下进行无水、无氧处理后注入3.3L己烷(水含量＜10PPm)，进行真空处理，将预热水温调整至30℃，将混合气体注入聚合釜中并缓慢升压至0.8MPa。然后，启动助催化剂泵、主催化剂泵、己烷泵，聚合后控制聚合釜温度为65±2℃，聚合釜温度通过夹套冷却水控制，其中助催化剂中的铝与主催化剂中的钒的摩尔比为10:1。在70分钟时经由终止釜放掉前期胶态聚合产物(前期废料)，然后再进行聚合80分钟。取出聚合产物，并将全部产物(胶液)经乙醇终止、1小时碱洗、1小时水洗、水蒸汽析出、干燥3.5小时后，制得乙丙橡胶共聚物。然后将制得的乙丙橡胶与溶剂(基础油)混合，以得到黏度指数改进剂。
比较例1～8
采用传统方法制备黏度指数改进剂以作为比较例1～8。
通过以下实验检测上述实施例及比较例中获得的黏度指数改进剂的稠化能力、运动粘度以及剪切稳定性指数。并检测上述实施例和比较例中获得的黏度指数改进剂中二元乙丙共聚物的重均分子量、分子量分布以及乙烯单元含量。
1.乙烯含量测定
分别从上述实施例1～10及比较例1～8的方法中取样。在与溶剂混合前，对制得的二元乙丙共聚物进行取样。通过红外光谱法测量实施例1～10以及比较例1～8中制备的黏度指数改进剂的二元乙丙共聚物的乙烯单元的百分含量。具体测试结果参见下表1。
表1
Figure BDA0002352056740000091
Figure BDA0002352056740000101
2.重均分子量以及分子量分布的测定
分别从上述实施例1～10及比较例1～8的方法中取样。在与溶剂混合前，对制得的二元乙丙共聚物进行取样。通过凝胶渗透色谱法测量实施例1～10以及比较例1～8中制备的黏度指数改进剂的二元乙丙共聚物的重均分子量以及分子量分布。具体测试结果参见下表2。
表2
Figure BDA0002352056740000102
Figure BDA0002352056740000111
3.稠化能力、运动粘度以及剪切稳定性指数的测定
根据SH/T 0622-2007T-615技术标检测实施例1～10以及比较例1～8中制备的黏度指数改进剂的门尼黏度(100℃)(ML1+4100℃)、稠化能力、运动粘度以及剪切稳定性指数，其中剪切稳定性指数的检测采用柴油喷嘴法。具体测试结果参见下表3。
表3
编号 稠化能力 运动粘度 剪切稳定性指数 ML<sub>1+4</sub><sup>100℃</sup>
实施例1 4.29 620 18.21 8.1
实施例2 4.656 601.9 18.49 5.9
实施例3 4.375 631 17.46 9.7
实施例4 4.3 684 19.19 6.6
实施例5 4.20 617 19.47 10.1
实施例6 4.35 657 18.72 7.3
实施例7 4.478 648 17.66 6.8
实施例8 4.368 618 18.78 7.5
实施例9 4.48 606 18.38 7.0
实施例10 4.612 672 19.96 6.9
比较例1 8.37 1898 25.89 8.3
比较例2 6.89 1726 23.71 7.8
比较例3 7.58 1754 28.6 7.9
比较例4 8.89 1689 30.71 7.5
比较例5 5.38 1578 28.6 8.0
比较例6 5.59 1679 32.71 7.6
比较例7 7.58 2476 25.6 7.8
比较例8 5.59 1726 33.51 8.4
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
通过上述是实施例、比较例以及实验结果可知，根据本发明的黏度指数改进剂中的二元乙丙共聚物中的乙烯单元的百分含量均在60.01％～62％的范围内。并且本发明的黏度指数改进剂具有优异的门尼黏度(100℃)(ML1+4100℃)、稠化能力、运动粘度以及剪切稳定性指数，其符合T-615级别的标准。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种黏度指数改进剂，其特征在于，包括：
二元乙丙共聚物，
溶剂，
其中，基于所述二元乙丙共聚物的总重量，所述二元乙丙共聚物中乙烯单元的质量含量在60.01%~62%的范围内，基于所述黏度指数改进剂的总重量，所述二元乙丙共聚物的含量在5 wt%~15 wt%的范围内。
2.根据权利要求1所述的黏度指数改进剂，其特征在于，所述二元乙丙共聚物的分子量为130000~155000的范围内，且分子量分布在1.5~2.2的范围内。
3.一种权利要求1至2中任一项所述的黏度指数改进剂的制备方法，其特征在于，包括：
在催化剂存在下，使乙烯、丙烯和分子量调节剂的混合物发生聚合反应形成二元乙丙共聚物，其中，所述乙烯和所述丙烯的摩尔比为1.0:1~3.0:1，所述分子量调节剂在所述混合物中的摩尔含量为5%～30%；
将所述二元乙丙共聚物与溶剂混合形成所述黏度指数改进剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述乙烯和所述丙烯的摩尔比为1.0:1~2.0:1。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述乙烯和所述丙烯的摩尔比为1.3:1~1.8:1。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述分子量调节剂在所述混合物中的摩尔含量为10%~25%。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述分子量调节剂在所述混合物中的摩尔含量为10%~20%。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂包含作为主催化剂的钒/铝催化剂体系。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述主催化剂为可溶性钒化合物。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述主催化剂为具有下结构式的醇改性的三氯氧钒化合物：
VO(OEt)nClm，
其中，1≤n≤3，且0≤m≤2。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂还包含作为助催化剂的卤化烷基铝。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述助催化剂为三氯三乙基铝。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述助催化剂中的铝与所述主催化剂中的钒的摩尔比在1:1~60:1的范围内。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述助催化剂中的铝与所述主催化剂中的钒的摩尔比在5:1~30:1的范围内。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述助催化剂中的铝与所述主催化剂中的钒的摩尔比在10:1~20:1的范围内。
16.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合进行20~120分钟。
17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述聚合进行30~60分钟。
18.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合的温度在20℃~70℃的范围内。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述聚合的温度在35℃~55℃的范围内。
20.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合的压力在0.02MPa~1.0MPa的范围内。
21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述聚合的压力在0.3MPa~0.6MPa的范围内。
22.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述分子量调节剂为氢气或二乙基锌。
23.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述乙烯、丙烯和分子量调节剂的混合物在有机溶剂中发生均相聚合，所述有机溶剂为脂肪族烷烃、环烷烃或芳香族化合物。
24.根据权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为脂肪族烷烃。
25.根据权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为C3-8的烷烃。
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