CN116286153A - 一种可用于内燃机的发动机油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发动机油技术领域，尤其涉及一种可用于内燃机的发动机油及其制备方法。发动机油包括以下重量份的组分：发动机油功能添加剂1 8.0份～9.0份、发动机油功能添加剂2 0.5份～1.0份、黏度指数改进剂6.0份～12.0份、基础油70.0份～85.0份、降凝剂0.2份～0.5份和MoDTC减摩剂0.5～1份；发动机油功能添加剂1中包括重量百分比为13～23％的水杨酸钙清净剂；发动机油功能添加剂2为磺酸镁清净剂。本发明的发动机油与后处理系统具有良好的兼容性，而且在低黏度的同时具备优异的节能性和抗磨损性能。
Description
技术领域
本发明涉及发动机油技术领域，尤其涉及一种可用于内燃机的发动机油及其制备方法。
背景技术
日益严苛的排放法规促进了颗粒捕集器(DPF)等后处理装置的应用，由此对发动机油与后处理系统的兼容性提出了更高的要求，很多OEM均要求发动机油的硫酸盐灰分不大于0.8％(质量分数)。
随着汽车技术的发展及对节能环保要求的提高，发动机油更新换代的速度很快。目前，市场上SP、SN等高等级润滑油所占比例明显提高，各OEM厂商纷纷对其装填油及售后油进行升级，同时对发动机油的节能性提出更高的要求，由此促进了高质量级别、低黏度发动机油产品的发展与应用。一些OEM为满足节能要求，提出配套润滑油使用高质量级别的0W-20甚至更低黏度的油品；SAE J300也针对低黏度的趋势，在新版规格中增加了XW-16的黏度。发动机油黏度的降低虽然可以有效提升发动机油的节能性，但黏度的降低会使发动机油膜变薄，会对其抗磨损性能产生负面影响。
基于以上需求，如何提供一种既能与后处理系统具有良好的兼容性，又能在降低黏度以获得更优节能性的同时具有杰出的抗磨损性能的发动机油，成为本领域需要解决的技术难题。
发明内容
本发明提供了一种发动机油，解决了发动机油与后处理系统兼容性不佳及低黏度油品节能性与抗磨性无法平衡兼顾的问题。
首先，本发明提供了一种发动机油，包括以下重量份的组分：
发动机油功能添加剂1 8.0份～9.0份、发动机油功能添加剂2 0.5份～1.0份、黏度指数改进剂6.0份～12.0份、基础油70.0份～85.0份、降凝剂0.2份～0.5份和MoDTC(二烷基二硫代氨基甲酸钼)减摩剂0.5～1份；
所述发动机油功能添加剂1中包括重量百分比为13～23％的水杨酸钙清净剂；所述发动机油功能添加剂2为磺酸镁清净剂。
本发明通过上述比例的基础油、黏度指数改进剂、降凝剂、MoDTC减摩剂以及功能添加剂复配使用，制得的发动机油与后处理系统兼容性好，在低黏度的同时具备优异的节能性和抗磨损性能，所得油品满足API SP及ILSAC GF-6规格(包含但不限于0W-16和0W-20)，黏度范围为6.1～8.2mm2/s(0W-16)或6.9～9.3mm2/s(0W-20)，黏度指数在200以上，低温动力黏度(-35℃)在3000mPa·s以下；而且MoDTC减摩剂中不含有磷，不会对三元催化器造成负面影响。
具体地，在本发明的上述配比的功能添加剂、黏度指数改进剂、MoDTC减摩剂及基础油的用量时，不仅可有效提升油品的抗磨损性能，更好的保护后处理系统，同时可有效降低润滑油的摩擦系数，提高发动机的燃油经济性，从而使得发动机油满足OEM厂商对其配套用发动机油黏温性能和节能性能的要求，经过模拟试验和台架试验证明效果明显；同时通过水杨酸钙清净剂和磺酸镁清净剂的合理复配，使发动机油的硫酸盐灰分控制在0.8％(质量分数)以内，可为后处理系统提供有效保护，并改善油品的抗磨损性能，更好的保护发动机。
其中，发动机油功能添加剂1和磺酸镁清净剂的含量需要严格控制，若是比例不当，则会使得硫酸盐灰分含量以及油品清净性能无法兼顾。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述发动机油功能添加剂1中包括重量百分比为15～20％的水杨酸钙清净剂。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述发动机油功能添加剂1中还包括：重量百分比为25～55％的分散剂、重量百分比为5～30％的抗氧抗磨剂和重量百分比为5～30％的辅助抗氧剂。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯、苄胺中的至少一种；和/或，
所述抗氧抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸盐中的至少一种；和/或，
所述辅助抗氧剂为胺型抗氧剂、酚型抗氧剂中的至少一种；
所述酚型抗氧剂为单酚型抗氧剂、双酚型抗氧剂、酚酯型抗氧剂、硫代酚酯型抗氧剂中的至少一种。
优选地，胺型抗氧剂为T531、T534、T558、LZ5150C、L57、L67、Hitec 4793、5067、Naugalube 438L中的至少一种。
优选地，酚型抗氧剂为T501、T508、T512、T535、L135、KT5135中的至少一种。
作为本发明的一种优选的实施方案，MoDTC减摩剂中，钼占MoDTC减摩剂的5～15wt％；优选为10wt％。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述黏度指数改进剂为PMA型黏度指数改进剂；和/或，所述降凝剂为PAMA型降凝剂。
本发明发现，在本发明的油品体系中选用PMA型黏度指数改进剂时，能够使得发动机油具有更好的低温性能、氧化安定性以及对黏度指数的改进效果更优。
在具体实施过程中，PMA型黏度指数改进剂为VX3-162、VX3-201、V5090、VL9101F中的至少一种。
在具体实施过程中，PAMA型降凝剂包括但不限于盈创德固赛、润英联、雪佛龙等公司生产的产品。PAMA型降凝剂优选为VX1-248、VX1-300、VX1-425中的至少一种。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述基础油的100℃运动黏度为3.9～4.3mm2/s，黏度指数为130以上。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述基础油包括：重量比为1：15～25的II类基础油和III+类基础油。
在上述配比下，将II类基础油和III+类基础油混合作为基础油，能够进一步促进发动机油的综合性能提升。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述水杨酸钙清净剂中钙含量为2～15wt％；所述磺酸镁清净剂中镁含量为2.5～11.5wt％。
作为本发明的一种优选的实施方案，发动机油包括以下重量份的组分：
发动机油功能添加剂1 8.0份～9.0份、发动机油功能添加剂2 0.5份～1.0份、黏度指数改进剂6.0份～8.0份、基础油80.0份～85.0份、降凝剂0.2份～0.5份和MoDTC减摩剂0.5～1份。
作为本发明的一种优选的实施方案，发动机油包括以下重量份的组分：
发动机油功能添加剂1 8.0份～9.0份、发动机油功能添加剂2 0.5份～1.0份、PMA型黏度指数改进剂6.0份～8.0份、基础油80.0份～85.0份、PAMA型降凝剂0.2份～0.5份和MoDTC减摩剂0.5～1份；
所述发动机油功能添加剂1中包括重量百分比为17％的水杨酸钙清净剂、重量百分比为40～55％的分散剂、重量百分比为5～15％的抗氧抗磨剂和重量百分比为15～25％的辅助抗氧剂；
所述发动机油功能添加剂2为磺酸镁清净剂；
所述基础油包括重量比为1：18～20的II类基础油和III+类基础油；
所述基础油的100℃运动黏度为4.0～4.2mm2/s，黏度指数为130～132；
所述MoDTC减摩剂中，钼占MoDTC减摩剂的8～12wt％。
上述发动机油与后处理系统兼容性好，抗磨损性能优异，同时具有高黏指、低温性能优异、燃油经济性好、高温抗氧化能力强等优点。
进一步，本发明还提供了上述任一实施方案中发动机油的制备方法，包括：
先将发动机油功能添加剂2与基础油混合，制得混合物，再将所述混合物与发动机油功能添加剂1、黏度指数改进剂、降凝剂、MoDTC减摩剂混合，然后在50～70℃下搅拌。
优选搅拌1h以上；优选在加热反应釜中进行搅拌。
在上述工艺中，将水杨酸钙清净剂和磺酸镁清净剂分步加入油品体系中，同时在上述工艺条件下制备发动机油，有效解决了水杨酸钙和磺酸镁同时使用易出现沉淀的问题。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种发动机油，其与后处理系统具有良好的兼容性而且在低黏度的同时具备优异的节能性和抗磨损性能。经过模拟试验和台架试验证明，本发明的发动机油满足SP/GF-6规格对程序IVB磨损台架的试验指标要求。而且，本发明的发动机油应用范围广，可推广应用于其他对后处理系统保护及抗磨损性能有要求的低黏度汽油发动机油。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，均为常规方法或者按照本领域的文献所描述的技术或条件进行，或者按照产品说明书进行。所用试剂和仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
下述实施例中采用的混合基础油为中石化III+4和中石化II4按照重量比19：1混合的混合物，100℃运动黏度为4.14mm2/s，黏度指数为132。
下述实施例中的黏度指数改进剂为PMA型黏度指数改进剂VX3-162，降凝剂为PAMA型降凝剂VX1-248。
下述实施例中胺型抗氧剂为T534，酚型抗氧剂为T512。
下述实施例中水杨酸钙清净剂和磺酸镁清净剂购买自无锡南方石油添加剂有限公司，水杨酸钙清净剂货号为T109A/T109B，磺酸镁清净剂货号为T107。
实施例1
本实施例提供了一种发动机油，按重量百分比计包括：
混合基础油83.2％、发动机油功能添加剂1 8.5％、发动机油功能添加剂2 0.8％、黏度指数改进剂6.5％、降凝剂0.3％、MoDTC 0.7％(含钼10wt％)；
发动机油功能添加剂1的组成以100％重量份计为如下：重量百分比为17％的水杨酸钙清净剂，50％的分散剂丁二酰亚胺，10％的抗氧抗磨剂二烷基二硫代磷酸锌，20％的辅助抗氧剂胺型抗氧剂和酚型抗氧剂(重量比2：1混合)，其余为HVI 150基础油；
发动机油功能添加剂2为磺酸镁清净剂。
制备方法如下：
将发动机油功能添加剂2溶于混合基础油中，再加入功能添加剂1、黏度指数改进剂、降凝剂、MoDTC减摩剂，然后在加热反应釜中以60℃的温度搅拌2h，制成0W-16黏度级别发动机油。
实施例2
本实施例提供了一种发动机油，按重量百分比计包括：
混合基础油80.2％、发动机油功能添加剂1 8.5％、发动机油功能添加剂2 0.8％、黏度指数改进剂9.5％、降凝剂0.3％、MoDTC 0.7％(含钼10wt％)；
发动机油功能添加剂1和2同实施例1。
制备方法如下：
将发动机油功能添加剂2溶于混合基础油中，再加入功能添加剂1、黏度指数改进剂、降凝剂、MoDTC减摩剂，然后在加热反应釜中以60℃的温度搅拌2h，制成0W-20黏度级别发动机油。
实施例3
本实施例提供了一种发动机油，其组成仅与实施例1不同的是：
发动机油功能添加剂1中的水杨酸钙清净剂重量百分比为13％。
制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例提供了一种发动机油，其组成仅与实施例1不同的是：
发动机油功能添加剂1中的水杨酸钙清净剂重量百分比为23％。
制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例提供了一种发动机油，按重量百分比计包括：
混合基础油83.1％、发动机油功能添加剂1 8.5％、黏度指数改进剂6.5％、降凝剂0.3％、MoDTC 0.9％(含钼10wt％)以及水杨酸钙清净剂0.7％；
发动机油功能添加剂1以及制备方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种发动机油，按重量百分比计包括：
混合基础油83.2％、发动机油功能添加剂1 8.5％、黏度指数改进剂6.5％、降凝剂0.3％、MoDTC 0.7％(含钼10wt％)以及水杨酸钙清净剂0.8％；
发动机油功能添加剂1以及制备方法与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种发动机油，按重量百分比计包括：
混合基础油83.1％、发动机油功能添加剂1 8.5％、黏度指数改进剂6.5％、降凝剂0.3％、MoDTC 0.7％(含钼10wt％)以及水杨酸钙清净剂0.9％；
发动机油功能添加剂1以及制备方法与实施例1相同。
试验例1
对上述实施例1和对比例制备的发动机油与后处理系统兼容性及抗磨损性能进行测试，其中，对照组为市售SP/GF-6 0W-20。所有样品的理化数据均满足API/ILSAC SP/GF-6规格要求。
由于API/ILSAC SP/GF-6规格将原程序IVA台架试验升级为程序IVB台架试验，对发动机油的抗磨损性能提出了更高的要求，故试验例采用GB/T 2433对各组别发动机油的硫酸盐灰分进行分析，采用ASTM D8350对各组别发动机油进行程序IVB磨损台架试验，同时对钙、镁元素含量进行对比，结果列于表1。
表1
表1的数据表明，提高清净剂的加剂量有利于程序IVB抗磨损性能的改善，但会使油品硫酸盐灰分增高。而通过调整清净剂类型，采用适当比例的发动机油功能添加剂1和2复配时，同时满足了抗磨损和硫酸盐灰分的要求。
经测试，本发明的其它实施例也可达到与实施例1接近的效果，能够同时满足硫酸盐灰分和清净功能的要求。
进一步，对上述发动机油的其它性能进行测试，结果如表2所示。
表2
| 组别 | 实施例1 | 对比例2 | 对照组 |
| 100℃运动黏度，mm2/s | 6.3 | 7.0 | 8.0 |
| 黏度指数 | 210 | 234 | 166 |
| 低温动力黏度(-35℃)，mPa·s | 2710 | 2870 | 5660 |
| 低温泵送黏度(-40℃)，mPa·s | 5200 | 5600 | 16700 |
| 高温高剪切黏度(150℃，106s-1)，mPa·s | 2.3 | 2.6 | 2.6 |
| 高温沉积物TEOST MHT，mg | 1.6 | 3.7 | 19.4 |
| SRV平均摩擦系数 | 0.047 | 0.052 | 0.110 |
由表2可见，本发明制备的发动机油的黏度指数可达200以上，低温动力黏度和低温泵送黏度远优于市售油品，说明该油品具有优异的黏温性能，极佳的低温启动性能，可有效降低启动磨损。对比例2和对照组均为0W-20级别发动机油，对比例2的高温高剪切黏度在与对照组相当的同时具有更低的100℃运动黏度，说明本发明的油品体系具有更优的节能效果，同时SRV摩擦系数的结果也表明本发明的发动机油与对照组相比具有更优的节能性。由TEOST MHT的结果可以看出，本发明的发动机油与对照组相比具有更优的高温清净性能和抗氧化性能，可以有效抑制高温沉积物的生成。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种发动机油，其特征在于，包括以下重量份的组分：
发动机油功能添加剂1 8.0份～9.0份、发动机油功能添加剂2 0.5份～1.0份、黏度指数改进剂6.0份～12.0份、基础油70.0份～85.0份、降凝剂0.2份～0.5份和MoDTC减摩剂0.5～1份；
所述发动机油功能添加剂1中包括重量百分比为13～23％的水杨酸钙清净剂；所述发动机油功能添加剂2为磺酸镁清净剂。
2.根据权利要求1所述的发动机油，其特征在于，所述发动机油功能添加剂1中还包括：重量百分比为25～55％的分散剂、重量百分比为5～30％的抗氧抗磨剂和重量百分比为5～30％的辅助抗氧剂。
3.根据权利要求2所述的发动机油，其特征在于，
所述分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯、苄胺中的至少一种；和/或，
所述抗氧抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸盐中的至少一种；和/或，
所述辅助抗氧剂为胺型抗氧剂、酚型抗氧剂中的至少一种；
所述酚型抗氧剂为单酚型抗氧剂、双酚型抗氧剂、酚酯型抗氧剂、硫代酚酯型抗氧剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的发动机油，其特征在于，MoDTC减摩剂中，钼占MoDTC减摩剂的5～15wt％。
5.根据权利要求1所述的发动机油，其特征在于，所述黏度指数改进剂为PMA型黏度指数改进剂；和/或，所述降凝剂为PAMA型降凝剂。
6.根据权利要求1所述的发动机油，其特征在于，所述基础油的100℃运动黏度为3.9～4.3mm2/s，黏度指数为130以上。
7.根据权利要求6所述的发动机油，其特征在于，所述基础油包括：重量比为1：15～25的II类基础油和III+类基础油。
8.根据权利要求1所述的发动机油，其特征在于，所述水杨酸钙清净剂中钙含量为2～15wt％；所述磺酸镁清净剂中镁含量为2.5～11.5wt％。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的发动机油，其特征在于，包括以下重量份的组分：
发动机油功能添加剂1 8.0份～9.0份、发动机油功能添加剂2 0.5份～1.0份、黏度指数改进剂6.0份～8.0份、基础油80.0份～85.0份、降凝剂0.2份～0.5份和MoDTC减摩剂0.5～1份。
10.权利要求1～9中任一项所述的发动机油的制备方法，其特征在于，包括：
先将发动机油功能添加剂2与基础油混合，制得混合物，再将所述混合物与发动机油功能添加剂1、黏度指数改进剂、降凝剂、MoDTC减摩剂混合，然后在50～70℃下搅拌。
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