CN114058423B - 一种黏度指数改进剂组合物及其应用 - Google Patents

一种黏度指数改进剂组合物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及润滑油技术领域，具体涉及一种黏度指数改进剂组合物及其应用。所述的黏度指数改进剂组合物含有聚甲基丙烯酸酯和高黏度聚α‑烯烃；所述聚甲基丙烯酸酯的分子量为20000‑200000，所述高黏度聚α‑烯烃的分子量小于20000；所述聚甲基丙烯酸酯和所述高黏度聚α‑烯烃的重量比为20:80～90:10。本发明首先发现，使用单一PMA调和而成的油品在油膜强度上存在缺陷，进而针对该问题发现，通过将特定分子量的高黏度聚α‑烯烃与聚甲基丙烯酸酯复配，可以很好地改善上述问题，最终所得到的黏度指数改进剂组合物不仅可以显著提高油品的黏度指数，而且可以增强油品的油膜保持能力，使其具有优良的抗摩擦磨损性能。

Description

一种黏度指数改进剂组合物及其应用
技术领域
本发明涉及润滑油技术领域，具体涉及一种黏度指数改进剂组合物及其应用。
背景技术
黏度指数改进剂，润滑油中常用的组分。适宜加入量的黏度指数改进剂可改善润滑油的粘温性能。传统的黏度指数改进剂类型主要有聚异丁烯(PIB型)、聚甲基丙烯酸酯(PMA型)、烯烃共聚物(OCP型)等。
其中，PMA型黏度指数改进剂由于其良好的黏度指数改进作用、增黏作用及低温性能被广泛应用于车辆传动系统器油品中。PMA是一种线状高分子共聚物，可含长支链。在高温下，高分子化合物分子舒展，使其流体力学体积增大，导致液体内摩擦增大，即黏度增加，从而部分弥补了基础油自身由于温度升高黏度降低的缺陷。反之，在低温下高分析化合物分子卷缩，其流体力学体积变小，内摩擦变小，使油品黏度相对变小。
车辆传动系统具有结构紧凑、工作转速高、工作温度高等特点，并且近几年对零部件及整车的传统效率提升的需求也愈加强烈。因此需要传动器油品具有良好的承载能力的同时具有更低的黏度。这对于润滑油的性能提升来说，是一项挑战。
特别是在低黏度(Kv100℃<6.0mm2/S)及超低黏度(Kv100℃<4.0mm2/S)的车辆传动系统用油中，使用单一PMA调和而成的油品，依靠PMA可以使得油品具有可观的黏度指数。但本发明发现，在强烈的高温剪切作用下，使用单一PMA调和而成的油品很难保证良好的油膜强度，从而影响了油品在抗摩擦磨损等方面的性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种黏度指数改进剂组合物及其应用。
具体的，本发明首先提供一种黏度指数改进剂组合物，含有聚甲基丙烯酸酯和高黏度聚α-烯烃；
所述聚甲基丙烯酸酯的分子量为20000-200000，所述高黏度聚α-烯烃的分子量小于20000；
所述聚甲基丙烯酸酯和所述高黏度聚α-烯烃的重量比为20:80～90:10。
PAO(聚α-烯烃)是由α-烯烃在催化剂作用下聚合得到的产物，其具有较为规整的梳状结构，侧链长度整齐。在其结构中，直链烷烃骨架有良好的黏温特性，多侧链异构烷烃骨架有利于保持良好的低温流动性能。本发明发现，PAO由于其自身结构的特点，具有优异的抗剪切能力，而将PAO应用于含有聚甲基丙烯酸酯的传动系统用油中时，可以有效弥补其油膜保持能力不强的缺陷，有利于提升整体配方的油膜强度。而聚甲基丙烯酸酯和高黏度聚α-烯烃的分子量对其复配效果有较为明显地影响，当其分子量在本发明所限定的范围内时，聚甲基丙烯酸酯与高黏度聚α-烯烃具有良好的互溶性，与其他添加剂的配伍性良好；而且在提高黏度指数和剪切稳定性的同时，能很好的保持油品的油膜强度。
为了进一步优化所述聚甲基丙烯酸酯和所述高黏度聚α-烯烃的复配效果，本发明对其选用(主要包括分子量)及用量进行进一步优化，得到如下方案：
作为优选，所述聚甲基丙烯酸酯的分子量为20000-150000，较佳的为20000-100000，最佳的为20000-50000。
更优选所述的聚甲基丙烯酸酯选自VISCOPLEX-0-120、VISCOPLEX-0-101、VISCOPLEX-12-075、VISCOPLEX-0-068、VISCOBASE 11-522、VISCOBASE 11-524或类似结构物质中的一种或几种。
作为优选，所述高黏度聚α-烯烃的分子量小于15000；
更优选所述的高黏度聚α-烯烃选自PAO40、PAO100或粘度大于PAO100的聚α-烯烃中的一种或几种。
作为优选，所述聚甲基丙烯酸酯和所述高黏度聚α-烯烃的重量比为40:60～80:20；更优选为50:50。
为了改善其混合和分散效果，优选以所述黏度指数改进剂组合物的总重为基准，所述黏度指数改进剂组合物还包括2-20wt％基础油，优选为2-10wt％；所述基础油为加氢基础油。
更优选地，所述基础油选自II2加氢基础油、II3加氢基础油、II4加氢基础油、II6加氢基础油、Ⅲ2加氢基础油、Ⅲ3加氢基础油、Ⅲ4加氢基础油、Ⅲ6加氢基础油中的一种或几种。
本领域人员可对上述优选方案进行组合，得到本发明的较佳实施例。
本发明进一步提供所述的黏度指数改进剂组合物在润滑油中的应用。
作为优选，所述润滑油为车辆传动系统用润滑油；更优选为低粘度(Kv100℃<6.0mm2/S)或超低黏度(Kv100℃<4.0mm2/S)的车辆传动系统用润滑油；最优选为变速箱润滑油。
本发明提供的黏度指数改进剂组合物用于车辆传动系统用油中，特别是低粘度及超低黏度的车辆传动系统用油，可以改善油品的油膜强度。
本发明进一步提供一种润滑油(一种低粘度或超低粘度的车辆传动系统用油)，含有质量百分比浓度为2-20％的所述的黏度指数改进剂组合物。
在一些实施方案中，所述润滑油中还含有质量百分比浓度为3-14％的变速箱油复合剂或车辆齿轮油复合剂。
本发明进一步提供所述的润滑油在车辆传动系统中的应用。
本发明与现有技术相比，具体如下有益效果：
本发明首先发现，使用单一PMA调和而成的油品在油膜强度上存在缺陷，进而针对该问题发现，通过将特定分子量的高黏度聚α烯烃与聚甲基丙烯酸酯复配，可以很好地改善上述问题，最终所得到的黏度指数改进剂组合物不仅可以改善油品的低温性能，显著提高油品的黏度指数，而且可以增强油品的油膜保持能力，使其具有优良的抗摩擦磨损性能。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种黏度指数改进剂组合物，含有质量比为50:50的聚甲基丙烯酸酯和高黏度聚α-烯烃，其中，聚甲基丙烯酸酯为VISCOPLEX-12-075(分子量约30000)，高黏度聚α-烯烃为PAO600(分子量约10000)。
其制备过程如下：
将聚甲基丙烯酸酯、高黏度聚α-烯烃按照质量比混合，在80℃下搅拌均匀，即得。
实施例2
本实施例提供一种黏度指数改进剂组合物，与实施例1的区别在于，还含有基础油，所述聚甲基丙烯酸酯、高黏度聚α-烯烃和基础油的质量比为45:45:10，其中，所述基础油为Ⅲ4加氢基础油。
其制备过程如下：
将聚甲基丙烯酸酯、高黏度聚α-烯烃、基础油按照质量比混合，在80℃下搅拌均匀，即得。
实施例3
本实施例提供一种黏度指数改进剂组合物，含有质量比为50:50的聚甲基丙烯酸酯和高黏度聚α-烯烃，其中，聚甲基丙烯酸酯为VISCOBASE 11-522(分子量约50000)，高黏度聚α-烯烃为PAO300(分子量约7000)。
其制备过程同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种黏度指数改进剂组合物，含有质量比为50:50的聚甲基丙烯酸酯和高黏度聚α-烯烃，其中，聚甲基丙烯酸酯为VISCOPLEX-0-120(分子量约80000)，高黏度聚α-烯烃为PAO100(分子量约3500)。
其制备过程同实施例1。
对比例1
本对比例提供一种黏度指数改进剂组合物，与实施例1的区别在于，高黏度聚α-烯烃为PAO1000(分子量约20000)。
制备方法同实施例1。
对比例2
本对比例提供一种黏度指数改进剂组合物，与实施例1的区别在于，聚甲基丙烯酸酯为T602-HE(分子量约210000)。
制备方法同实施例1。
实验例
本实验例对实施例和对比例中黏度指数改进剂组合物的性能进行检测。
本实验例中设定2个对照品，对照品1为聚甲基丙烯酸酯(VISCOPLEX-12-075)，对照品2为PAO600。
具体操作过程如下：将实施例、对比例中的黏度指数改进剂组合物和对照品分别按照5％的质量百分比浓度加入到II2加氢基础油中，测定油品的100℃运动黏度、抗磨损性能，测试结果见表1。
其中，关于100℃运动黏度的评定方法按GB/T 265方法进行，即石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法。具体操作方法是：在100℃温度下，测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管黏度计的时间，黏度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为100℃下测定液体的运动黏度。关于抗磨损性能的评定方法按SH/T0189方法进行，即润滑油抗磨损性能测定法(四球机法)。具体操作方法是：将三个直径相同的钢球夹紧在油盒中并被测试油覆盖，另一个同一直径的钢球置于三球顶部，称谓“三点接触”。在一定温度、1800r/min转速下旋转，油品抗磨损性能可通过下面三个球的磨斑直径的平均值来评价。
润滑油在摩擦副表面润滑状态包括流体润滑状态、边界润滑状态和混合润滑状态。尤其是在情况较为复杂的混合润滑状态下，需由润滑剂体系中油膜强度及有效添加剂组分同时发挥作用。上述评定方式则有效模拟了该工况下润滑剂的表现。
表1
Figure BDA0002619265570000061
Figure BDA0002619265570000071
从表1看出，采用本发明实施例黏度指数改进剂组合物所得润滑油的磨斑直径小于对照品和对比例，表明本发明特定分子量的聚甲基丙烯酸酯和聚α-烯烃复配后的黏度指数改进剂组合物可以增强油品的油膜保持能力，使其具有较好的抗磨损性能。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种黏度指数改进剂组合物，其特征在于，含有聚甲基丙烯酸酯和高黏度聚α-烯烃；
所述聚甲基丙烯酸酯的分子量为20000-100000，选自VISCOPLEX-0-120、VISCOPLEX-0-101、VISCOPLEX-12-075、VISCOPLEX-0-068、VISCOBASE 11-522、VISCOBASE 11-524中的一种或几种；所述高黏度聚α-烯烃的分子量小于15000，选自PAO40、PAO100或粘度大于PAO100的聚α-烯烃中的一种或几种；
所述聚甲基丙烯酸酯和所述高黏度聚α-烯烃的重量比为40:60～80:20；
以所述黏度指数改进剂组合物的总重为基准，还包括2-20wt％基础油；所述基础油选自II2加氢基础油、II3加氢基础油、II4加氢基础油、II6加氢基础油、Ⅲ2加氢基础油、Ⅲ3加氢基础油、Ⅲ4加氢基础油、Ⅲ6加氢基础油中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的黏度指数改进剂组合物，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸酯和所述高黏度聚α-烯烃的重量比为50:50。
3.根据权利要求1或2所述的黏度指数改进剂组合物，其特征在于，以所述黏度指数改进剂组合物的总重为基准，还包括2-10wt％基础油。
4.权利要求1-3中任一项所述的黏度指数改进剂组合物在润滑油中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述润滑油为车辆传动系统用润滑油。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述润滑油为低粘度或超低粘度的车辆传动系统用润滑油。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述润滑油为变速箱润滑油。
8.一种润滑油，其特征在于，含有质量百分比浓度为2-20％的权利要求1-3任一项所述的黏度指数改进剂组合物。
9.根据权利要求8所述的润滑油，其特征在于，所述润滑油中还含有质量百分比浓度为3-14％的变速箱油复合剂或车辆齿轮油复合剂。
10.权利要求8或9所述的润滑油在车辆传动系统中的应用。
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