CN117143644A - 一种汽油高效复合添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车用汽油添加剂领域，具体涉及一种汽油高效复合添加剂及其制备方法，该汽油高效复合添加剂包括以下组分：清净剂30～60％，分散剂10～20％，破乳剂1～5％，防腐防锈剂1～5％，溶剂油余量；清净剂包括曼尼希碱和聚醚胺两种物质，质量比为8:9‑7:5，该添加剂，加注量小，对模拟进气阀及燃烧室沉积物同时有良好的清洁效果，能显著降低环境气体污染物排放。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种汽油高效复合添加剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的快速增长，我国汽车数量显著增多。因此，减少汽车尾气排放，控制机动车污染物排放总量，使城市空气质量得到有效改善具有重要意义。
虽然新型替代燃料(如乙醇汽油、生物燃料、燃料电池等)是当前的热门研究方向，但短时间内不能完全取代现有的车用汽油和柴油。减少发动机沉积物，使汽车尾气排放量减少的相对有效和经济的方法是在燃油中添加汽油清净剂。汽油清净剂可以提高燃油经济性，减少汽车的维修费用，降低汽车尾气排放，保护大气环境，具有很好的社会效益和经济效益。但是由于市场上的清净剂产品质量参差不齐，大部分清净剂仅通过L-2型汽油机模拟进气阀沉积物试验法评测，并没有通过行业内较为公认的发动机台架试验对汽油清净剂进行检测，其实际效果难以保障。同时目前满足模拟进气阀沉积物质量要求的汽油清净剂加注量500-1000ppm，加注量偏高，发动机燃烧室沉积物增加，燃烧效率下降，清净剂不能显著发挥其节能减排效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种汽油高效复合添加剂及其制备方法，该添加剂对进气阀及燃烧室沉积物同时具有良好的清洁效果，能显著降低环境气体污染物排放；该添加剂质量加注量300-400ppm时，采用L-2型汽油机模拟进气阀沉积物试验法评测，沉积物下降率超过93％；采用M111台架试验法评测，沉积物下降率超过95％，燃烧室沉积物增加不高于10％，采用大众探岳2.0T汽车开展整车排放测试，碳氢下降30.5％、一氧化碳下降32.4％、NOX下降15.68％。
本发明的技术方案如下：
一种汽油高效复合添加剂，以质量百分数计，包括以下组分：
所述清净剂包括曼尼希碱和聚醚胺两种物质，曼尼希碱与聚醚胺，二者质量比为8:9-7:5。
优选地，曼尼希碱的分子量为900-1300，聚醚胺总胺值0.95-1.05meq/g，伯胺含量≥97％。
优选地，复合添加剂，以质量百分数计，由包括以下组分：
优选地，分散剂为壬基酚聚氧丙烯醚。进一步优选地，壬基酚聚氧丙烯醚的羟值为55-60。
优选地，破乳剂为PX-3843与PX-3841的一种或两种。
优选地，防腐防锈剂为N-油酰肌氨酸十八胺盐。
优选地，溶剂油为高沸点芳烃溶剂SA1500。
一种汽油高效复合添加剂的制备方法，包括以下步骤：
a)、清净剂、分散剂、破乳剂和溶剂油充分混合；
b)、在上述混合物中加入防腐防锈剂(冬季需要30-40℃保温)，然后混合均匀，得到汽油高效复合添加剂。
优选地，混合混匀所需温度为25℃～45℃；混合均匀所需时间为1～3h。
本发明通过优化汽油清净剂曼尼希碱与聚醚胺类型与配比，提升产品的热稳定性能，充分发挥其在高温环境下的清净性能，同时最低限度降低对燃烧室沉积物的影响，两者复配可以能很好地控制汽油机高温部件沉积物的生成，降低发动机燃料系统、进气系统、燃烧室等部位沉积物生成速率；壬基酚聚氧丙烯醚具有良好的低温稳定性与溶解性，促使产品在-15℃的环境中保持透亮，无析出，防腐防锈剂为N-油酰肌氨酸十八胺盐，具有较好的防锈性能与抗乳化性能，并且酸值低；PX-3843、PX-3841是无硅添加剂，具有破乳与持续消泡的作用，同时具有良热稳定性及分散特性；选用SA1500具有较高的闪点，可使高效复合添加剂的闪点满足GB 19592-2019中闪点≮60℃的要求，同时SA1500的辛烷值不低于110，加注到汽油中，可以提升其抗爆性。
本发明的高效复合添加剂各原料协同配伍，加注量即使降至300-400ppm，也可表现出优异的清净性，对发动机金属部件起到抗锈蚀性能，同时在-15℃环境中依旧透亮，保障冬季应用过程中均匀加注。实验结果表明，本发明提供的汽油高效复合添加剂质量加注量300-400ppm时，采用L-2型汽油机模拟进气阀沉积物试验法评测，沉积物下降率超过93％；采用M111台架试验法评测，沉积物下降率超过95％，燃烧室沉积物增加不高于10％；采用大众探岳2.0T汽车开展整车排放测试，碳氢下降30.5％、一氧化碳下降32.4％、NOX下降15.68％。汽油高效复合添加剂对模拟进气阀及燃烧室沉积物同时有良好的清洁效果，能显著降低环境气体污染物排放。
本发明提供的一种汽油复合添加剂，加注量小，对模拟进气阀及燃烧室沉积物同时有良好的清洁效果，能显著降低环境气体污染物排放，既采用了L-2型汽油机模拟进气阀沉积物试验法评测，又采用了M111台架试验法评测，同时采用大众探岳2.0T汽车开展整车排放测试，均取得了优异的效果，该汽油复合添加剂的清洁效果和降低污染物排放的效果，得到了有效的保障。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
本发明提供的一种汽油高效复合添加剂，以质量百分数计，包括以下组分：
在本发明中清净剂为曼尼希碱和聚醚胺两种物质，曼尼希碱的分子量为900-1300，聚醚胺总胺值0.95-1.05meq/g，伯胺含量不小于97％，曼尼希碱和聚醚胺的质量比为8:9-7:5，两者复配可以能很好地控制汽油机高温部件沉积物的生成，降低发动机燃料系统、进气系统、燃烧室等部位沉积物生成速率。
原料中清净剂的含量为30～60％，具体可为30％、35％、37％、40％、45％、50％、56％或60％。
在本发明中的分散剂为壬基酚聚氧丙烯醚，羟值为55-60。壬基酚聚氧丙烯醚具有良好的低温稳定性与溶解性，促使产品在-15℃的环境中保持透亮，无析出。原料中分散剂的含量为10～20％，具体可为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。
在本发明中，破乳剂为PX-3843与PX-3841中的一种或几种，上述破乳剂为无硅添加剂，具有破乳与持续消泡的作用，同时具有良热稳定性及分散特性。原料中破乳剂的含量为1～5％，具体可为1％、1.5％、2％、3％、4％或5％。
在本发明中防腐防锈剂为N-油酰肌氨酸十八胺盐，相较常规十二烯基丁二酸具有较好的防锈性能与抗乳化性能，并且酸值低。原料中防腐防锈剂的含量为1～5％，具体可为1％、1.5％、2％、3％、4％或5％。
在本发明中的溶剂油为高沸点芳烃溶剂SA1500，有较高的闪点，可使高效复合添加剂的闪点满足GB 19592-2019中闪点≮60℃的要求，同时SA1500的辛烷值不低于110，加注到汽油中，可以提升其抗爆性。
上述汽油高效复合添加剂的制备方法，包括以下步骤：
a)、清净剂、分散剂、破乳剂和溶剂油充分混合；
b)、在上述混合物中加入防腐防锈剂(防腐防锈剂在冬季需要30-40℃保温，为了便于取出)，然后混合均匀，得到汽油高效复合添加剂。
混合混匀所需温度为25℃～45℃；所述混合均匀所需时间为1～3h。
在本发明提供的制备方法中，首先按比例将清净剂、分散剂、破乳剂和溶剂油混合，之后，在混合物中加入防腐防锈剂，然后混合均匀。其中，混合温度优选为25～45℃，具体可为25℃、30℃、35℃、40℃或45℃；混合的时间优选为1～3h h，具体可为1h、1.5h、2h、2.5h或3h。
本发明通过优化汽油高效复合添加剂的原料配方，提高原料的配伍性，使其表现出优异的清净性，抗锈蚀性能，能够有效呵护发动机，延长其使用周期。实验结果表明，本发明提供的汽油高效复合添加剂质量加注量300-400ppm时，采用L-2型汽油机模拟进气阀沉积物试验法评测，沉积物下降率超过93％；采用M111台架试验法评测，沉积物下降率超过95％，燃烧室沉积物增加不高于10％。采用大众探岳2.0T汽车开展整车排放测试，碳氢下降34.34％、一氧化碳下降29.94％、NOX下降19.15％。汽油高效复合添加剂具有优异清净性与防锈性，能显著降低环境气体污染物排放。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
曼尼希碱的具体制备方法：
反应釜内加入15kg甲苯，4.5kg邻甲酚和1.4kg三氟化硼乙醚络合物，升温至48℃，将聚异丁烯溶液(10kg甲苯和22kg聚异丁烯(Mn＝1000)的混合溶液)慢慢加入合成釜，控制在2h内加完，保持温度在50℃反应6h；反应液取样进行羟值检测，检测合格(羟值满足50-55)后用水洗2次，洗去未反应的邻甲酚；加入1.75kg乙二胺，升温至58℃，2.6kg甲醛在2h内缓慢加入，升温至155℃并维持4小时，然后减压蒸馏除去溶剂与水，过滤得到24.22kg曼尼希碱清净剂。下述中使用的曼尼希碱均是通过此方法制备的。下述的聚醚胺总胺值0.95-1.05meq/g，伯胺含量≥97％。
实施例1
一种汽油高效复合添加剂：
1)成分设计：
汽油高效复合添加剂100％，清净剂56％(曼尼希碱32％、聚醚胺24％)、壬基酚聚氧丙烯醚11％(羟值58)、PX-3843破乳剂2％、N-油酰肌氨酸十八胺盐1％、SA1500溶剂油30％。
2)制备汽油高效复合添加剂：
先将曼尼希碱、聚醚胺、壬基酚聚氧丙烯醚、破乳剂和SA1500溶剂油充分混合均匀(温度为25℃，时间为3h)，再加入N-油酰肌氨酸十八胺盐搅拌均匀，室温储存。
实施例2
一种汽油高效复合添加剂：
1)成分设计：
汽油高效复合添加剂100％，清净剂50％(曼尼希碱24％、聚醚胺26％)，壬基酚聚氧丙烯醚15％、PX-3843破乳剂1.5％、N-油酰肌氨酸十八胺盐1.5％、SA1500溶剂油32％。
2)制备汽油高效复合添加剂：
先将曼尼希碱、聚醚胺、壬基酚聚氧丙烯醚、破乳剂和SA1500溶剂油充分混合均匀(温度为40℃，时间为1h)，再加入N-油酰肌氨酸十八胺盐搅拌均匀，室温储存。
实施例3
一种汽油高效复合添加剂：
1)成分设计：
汽油高效复合添加剂100％，清净剂37％(曼尼希碱22％、聚醚胺15％)，壬基酚聚氧丙烯醚18％、PX-3843破乳剂1％、N-油酰肌氨酸十八胺盐2％、SA1500溶剂油42％。
2)制备汽油高效复合添加剂：
先将曼尼希碱、聚醚胺、壬基酚聚氧丙烯醚、破乳剂和溶剂油SA1500充分混合均匀(温度为30℃，时间为2h)，再加入N-油酰肌氨酸十八胺盐搅拌均匀，室温储存。
对比例1
一种汽油高效复合添加剂：
汽油高效复合添加剂100％，清净剂14.8％(曼尼希碱4.8％、聚醚胺10％)，壬基酚聚氧丙烯醚18％、PX-3843破乳剂1％、N-油酰肌氨酸十八胺盐2％、SA1500溶剂油64.2％。
2)制备汽油高效复合添加剂：
先将曼尼希碱、聚醚胺、壬基酚聚氧丙烯醚、破乳剂和溶剂油SA1500充分混合均匀(温度为30℃，时间为2h)，再加入N-油酰肌氨酸十八胺盐搅拌均匀，室温储存。
对比例2
一种汽油高效复合添加剂：
1)成分设计：
汽油添加剂100％，清净剂56％(曼尼希碱32％、聚醚胺24％)、聚丙二醇(分子量1000)11％、PX-3843破乳剂2％、N-油酰肌氨酸十八胺盐1％、SA1500溶剂油30％。
2)制备汽油添加剂：
先将曼尼希碱、聚醚胺、聚丙二醇、破乳剂和SA1500溶剂油充分混合均匀(温度为30℃，时间为2h)，再加入N-油酰肌氨酸十八胺盐搅拌均匀，室温储存。
对比例3
一种汽油高效复合添加剂：
1)成分设计：
汽油添加剂100％，清净剂56％(曼尼希碱32％、聚醚胺24％)、壬基酚聚氧丙烯醚11％、SP-169破乳剂2％、N-油酰肌氨酸十八胺盐1％、SA1500溶剂油30％。
2)制备汽油添加剂：
先将曼尼希碱、聚醚胺、壬基酚聚氧丙烯醚、破乳剂和SA1500溶剂油充分混合均匀(温度为30℃，时间为2h)，再加入十二烯基丁二酸半酯搅拌均匀，室温储存。
对比例4(将专利2016101093271的最佳的实施例5的含摩擦改进剂节省燃油的汽油清净剂作为对比例4)
一种汽油高效复合添加剂：
1)成分设计：
汽油添加剂100％，曼尼希碱40％、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺7％、乙基叔丁基醚8％、N,N-二(十二)烷基二硫代氨基甲酸钼4.5％、抗氧剂(50wt％4,4'-二辛基二苯胺和50wt％4,4'-二甲基二苯胺的混合物)0.4％、十二烯基丁二酸2.2％、二甲基硅油0.1％、碳酸二甲酯15％、余量为壬二酸二(2-乙基己基)酯。
2)制备汽油添加剂：
(1)将壬二酸二(2-乙基己基)酯、碳酸二甲酯、曼尼希碱、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺依次加入反应调和釜中加热至55℃，400转/分搅拌0.5h混合均匀；
(2)加入N,N-二(十二)烷基二硫代氨基甲酸钼、抗氧剂、十二烯基丁二酸、二甲基硅油，温度为55℃，400转/分搅拌0.5h混合均匀；
(3)降温至40℃，加入乙基叔丁基醚，400转/分搅拌1小时，经5μm过滤器过滤，得到添加剂。
性能测试
根据GB 19592-2019《车用汽油清净剂》，对实施例1-3与对比例1-4进行破乳性指标测试，并采用L-2型汽油机进气阀沉积物模拟试验机，对实施例清净性能进行检测评价，同时在-15℃环境下开展低温稳定性评价，结果如表1所示：
表1汽油高效复合添加剂性能测试
从表1可以看出，汽油中添加本发明的汽油高效复合添加剂，沉积物下降率均大于94％，模拟进气阀沉积物均≤0.6mg，且具有优异的低温稳定性及破乳性；相对于实施例，对比例1仅替换清净剂的添加量以及曼尼希碱和聚醚胺的比例，其沉积物下降率明显降降低，破乳性也不合格；对比例2仅换了分散剂，其低温稳定性达不到标准，同时模拟进气阀沉积物升高，沉积物下降率明显降降低；对比例3仅替换了破乳剂，其破乳性不合格，同时模拟进气阀沉积物升高，沉积物下降率明显降降低；对比例4为现有技术中的一种汽油添加剂，其模拟进气阀沉积物明显升高，沉积物下降率降低，相对于实施例效果明显较差。
采用M111台架实验法对实施例清净性能进行检测评价，检测结果如表2所示。
表2汽油高效复合添加剂台架测试
由上表可以看出，采用M111台架试验法评测，本发明的汽油高效复合添加剂均满足国标要求，且进气阀沉积物以及烧室沉积物很小，远低于国标要求，进气阀沉积物≤9mg/阀，可低至3mg，燃烧室沉积物≤12％，低至5.6％，并且沉积物下降率超过95％。
采用大众探岳汽车，依据GB18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》开展实施例3汽油高效复合添加剂排放测试评价,添加剂加注量为400ppm，结果如表3所示。
表3气体污染物排放
由上表可以看出，92号基准汽油中加注400ppm实施例3汽油高效复合添加剂，行驶2000km的里程，测试气体排放，相比基准汽油碳氢下降34.34％、一氧化碳下降29.94％、NOX下降19.15％，油耗下降2.71％，相对于现有技术取得了显著的进步。
本发明提供的一种汽油复合添加剂，加注量小，对模拟进气阀及燃烧室沉积物同时有良好的清洁效果，能显著降低环境气体污染物排放，既采用了L-2型汽油机模拟进气阀沉积物试验法评测，又采用了M111台架试验法评测，同时采用大众探岳2.0T汽车开展整车排放测试，均取得了优异的效果，该汽油复合添加剂的清洁效果和降低污染物排放的效果，得到了有效的保障。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种汽油高效复合添加剂，其特征在于，以质量百分数计，包括以下组分：
所述清净剂包括曼尼希碱和聚醚胺两种物质，曼尼希碱与聚醚胺的质量比为8:9-7:5。
2.根据权利要求1所述的汽油高效复合添加剂，其特征在于，所述曼尼希碱的分子量为900-1300，聚醚胺总胺值0.95-1.05meq/g，伯胺含量≥97％。
3.根据权利要求1所述的汽油高效复合添加剂，其特征在于，以质量百分数计，由包括以下组分：
4.根据权利要求1所述的汽油高效复合添加剂，其特征在于，所述分散剂为壬基酚聚氧丙烯醚。
5.根据权利要求4所述的汽油高效复合添加剂，其特征在于，所述壬基酚聚氧丙烯醚的羟值为55-60。
6.根据权利要求1所述的汽油高效复合添加剂，其特征在于，所述破乳剂为PX-3843与PX-3841中的一种或任意比例两种。
7.根据权利要求1所述的汽油高效复合添加剂，其特征在于，所述防腐防锈剂为N-油酰肌氨酸十八胺盐。
8.根据权利要求1所述的汽油高效复合添加剂，其特征在于，所述溶剂油为高沸点芳烃溶剂SA1500。
9.任一权利要求1-8所述的汽油高效复合添加剂的制备方法，包括以下步骤：
a)、清净剂、分散剂、破乳剂和溶剂油混合；
b)、在上述混合物中加入防腐防锈剂，然后混合均匀，得到汽油高效复合添加剂。
10.根据权利要求9所述的汽油高效复合添加剂的制备方法，其特征在于，所述混合混匀所需温度为25℃～45℃；所述混合均匀所需时间为1～3h。
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