CN117660073A - 一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂和甲醇机油 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂和甲醇机油，按质量份计，高碱值低灰分甲醇机油复合剂的原料包括：高碱值合成磺酸钙15‑25份，硫磷伯仲烷基锌盐6‑11份，无灰分散剂55‑67份，2‑吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂3‑8份，丁辛基二苯胺4.5‑6.5份；其中，所述高碱值合成磺酸钙的碱值≥150mgKOH/g，所述2‑吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂的碱值≥150mgKOH/g。本发明的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，使得甲醇机油兼具高碱值和低灰分，同时具有良好的抗氧化性。

Description

一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂和甲醇机油

技术领域

本发明涉及机油技术领域，具体涉及一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂和甲醇机油。

背景技术

由于石油资源的短缺和不可再生，以及出于对环境保护的目的，研究人员积极开发可替代石油的内燃机燃料。甲醇作为内燃机燃料是一个很理性的选择，其优点在于：甲醇能达到比烃类燃料更低的排放，减少大气污染；与传统点燃式发动机燃料时，可以用于压缩比较高的发动机，提高发动机的热效率。甲醇汽车所用的机油作为发动机的血液，其性能的优劣直接影响到甲醇发动机的动力性、安全性和可靠性，对甲醇机油的性能要求主要集中在甲醇机油的抗乳化性能、抗腐蚀性能、抗高温氧化性能以及酸中和能力。

然而，甲醇作为燃料，在燃烧后形成甲酸、乙酸，具有强腐蚀性，会对发动机的金属供油管路、排气门等有腐蚀作用，而且会加速甲醇机油变质，缩短发动机寿命。甲醇与汽油相比，对发动机的燃烧室和气门部位的积碳清洗效率较低，容易造成发动机燃烧室和气门积碳，造成发动机动力性能下降。

常用的甲醇机油在保证较高碱值的条件下也会导致甲醇机油的硫酸盐灰分变高，进而造成发动机燃烧室积碳较多，影响燃烧效率，导致发动机功率衰减，涡轮卡滞，增压功率下降。

发明内容

本发明主要解决以下问题：甲醇发动机在使用传统甲醇机油过程中，由于甲醇机油灰分过高，导致发动机燃烧室积碳过多；另外，在使用甲醇燃料时，由于甲醇氧化后形成甲酸，需要甲醇机油提供足够的碱值来中和过多的酸性物质，避免过多的酸性物质腐蚀发动机的部件。

甲醇机油的碱值和灰分取决于高碱值合成磺酸钙，碱值和灰分随着高碱值磺酸钙的加入而增加，呈正相关关系，为保证甲醇机油的高碱值高，就必须增加高碱值磺酸钙的加入剂量，然而甲醇机油的灰分也随之增加，导致发动机燃烧室内积碳增多。

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂和甲醇机油，本发明在保证甲醇机油低灰分的前提下，提高油品碱值和碱保持性的同时，使得甲醇机油兼具高碱值和低灰分两个优点。

为达到上述目的，本发明提供一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂，按质量份计，其原料包括：高碱值合成磺酸钙15-25份，硫磷伯仲烷基锌盐6-11份，无灰分散剂55-67份，2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂3-8份，丁辛基二苯胺4.5-6.5份；

其中，所述高碱值合成磺酸钙的碱值≥150mgKOH/g，所述2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂的碱值≥150mgKOH/g。

本发明所使用的高碱值合成磺酸钙具有优异的酸中和能力，可以有效中和甲醇氧化后生成的甲酸和乙酸，具有优异的高温清净性和防锈能力。

本发明所使用的2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂可以在保证甲醇机油硫酸盐灰分不变的条件下，补充甲醇机油的碱值，并且具有优异的碱保持性，有效中和甲醇机油和甲醇氧化后生成的有机酸和无机酸。

基于甲醇燃料的特殊性和专用性，本发明通过优化甲醇机油中不同添加剂的组成和配比，优化金属清净剂(高碱值合成磺酸钙)、抗氧剂(硫磷伯仲烷基锌盐等)的比例，同时增加2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂，达到平衡油品高温清净性、抗氧化性能和碱保持能力，形成了高碱值低灰分甲醇机油复合剂。

上述高碱值低灰分甲醇机油复合剂中，优选地，所述高碱值合成磺酸钙的碱值为180mgKOH/g。

上述高碱值低灰分甲醇机油复合剂中，优选地，所述高碱值合成磺酸钙的钙含量≥5％。

上述高碱值低灰分甲醇机油复合剂中，优选地，所述无灰分散剂为单丁二酰亚胺和双丁二酰亚胺的组合；所述单丁二酰亚胺和双丁二酰亚胺的质量份数分别为30-35份和25-32份。

单丁二酰亚胺无灰分散剂能有效将粒径在100nm以内的粒子分散于油中并与油泥作用分散在油中形成胶束，并与高碱值的清净剂相互协同，形成络合胶团，可在保持较好的稳定作用下明显增强增溶作用；双丁二酰亚胺无灰分散剂具有优异的热稳定性，高温分散能力优异，多个丁二酰亚胺集合形成胶体，可以防止机油的氧化和缩合，进一步减少发动机沉积物的形成，可以将吸附在发动机部件上的漆膜和积碳洗涤下来，分散在油中，保持发动机表面清洁。

上述高碱值低灰分甲醇机油复合剂中，优选地，所述单丁二酰亚胺的氮含量≥1.5％。

上述高碱值低灰分甲醇机油复合剂中，优选地，所述双丁二酰亚胺的氮含量≥2.0％。

上述高碱值低灰分甲醇机油复合剂中，优选地，所述硫磷伯仲烷基锌盐的锌含量≥8％，磷含量≥7.5％，硫含量为14-18％。硫磷伯仲烷基锌盐具有良好的抑制机油氧化的能力，可以防止油品粘度增长对凸轮挺杆的磨损保护也具有显著的效果。

上述高碱值低灰分甲醇机油复合剂中，优选地，所述丁辛基二苯胺的氮含量≥4％。丁辛基二苯胺适于较高的工作温度，对延长诱导期、抑制油品后期氧化效果较好。

本发明的高碱值低灰分甲醇机油复合剂的制备方法包括：按重量配比，将原料加入调合釜中，升温至60-70℃，常压下搅拌2-3h后，过滤，即得到所述高碱值低灰分甲醇机油复合剂。

本发明还提供一种高碱值低灰分甲醇机油，其包含上述高碱值低灰分甲醇机油复合剂。

上述高碱值低灰分甲醇机油中，优选地，所述高碱值低灰分甲醇机油复合剂的含量为8.5-9.5％。

上述高碱值低灰分甲醇机油中，优选地，按质量百分比计，其包括如下原料：高碱值低灰分甲醇机油复合剂8.5-9.5％，粘度指数改进剂6.0-7.5％，聚甲基丙烯酸酯降凝剂0.25-0.5％，抗泡剂0.02-0.08％，余量为加氢基础油。

上述高碱值低灰分甲醇机油中，优选地，所述加氢基础油由质量比可以为(1-2)：(1-2)的4cstⅢ类加氢基础油和6cstⅢ类加氢基础油组成；更优选地，4cstⅢ类加氢基础油和6cstⅢ类加氢基础油的质量比可以为1:1、1:2或2:1。

本发明的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，在合适的Ⅱ、Ⅲ类基础油上，可以降低甲醇发动机燃烧室的积碳，提高甲醇机油自身的碱值。

上述高碱值低灰分甲醇机油中，优选地，所述粘度指数改性剂选自乙丙共聚物(OCP)型粘度指数改性剂。

上述高碱值低灰分甲醇机油中，优选地，所述抗泡剂选自2#复合抗泡剂(T922)。

本发明的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，使得甲醇机油兼具高碱值和低灰分，同时具有良好的抗氧化性。

附图说明

图1为实验例2行车试验中本发明甲醇机油的运动粘度变化监测结果；

图2为实验例2行车试验中本发明甲醇机油的碱值、酸值变化监测结果；

图3为实验例2行车试验中本发明甲醇机油的铜、铁和铝金属元素含量变化监测结果。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

本发明实施例所使用的原料中：

高碱值合成磺酸钙的钙含量≥5％，总碱值≥150mgKOH/g；

硫磷伯仲烷基锌盐的锌含量≥8％，磷含量≥7.5，硫含量≥14-18％；

单丁二酰亚胺无灰分散剂的氮含量≥1.5％；

双丁二酰亚胺无灰分散剂的氮含量≥2.0％；

2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂的总碱值≥150mgKOH/g；

丁辛基二苯胺的氮含量≥4％。

下面结合具体实施例详细描述本发明。

实施例1

本实施例提供一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂，其由如下原料制备而成：高碱值合成磺酸钙22kg、硫磷伯仲烷基锌盐6.5kg、单丁二酰亚胺无灰分散剂15kg、双丁二酰亚胺无灰分散剂30kg、2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂2kg、丁辛基二苯胺5kg。

其制备方法为：将上述原料加入调合釜中，升温70℃，常压下搅拌7h后，过滤，得到高碱值低灰分甲醇机油复合剂。

实施例2

本实施例提供一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂，其由如下原料制备而成：高碱值合成磺酸钙17kg、硫磷伯仲烷基锌盐8kg、单丁二酰亚胺无灰分散剂19kg、双丁二酰亚胺无灰分散剂28kg、2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂3kg、丁辛基二苯胺8kg。其制备方法与实施例1的制备方法相同。

实施例3

本实施例提供一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂，其由如下原料制备而成：高碱值合成磺酸钙25kg、硫磷伯仲烷基锌盐10kg、单丁二酰亚胺无灰分散剂22kg、双丁二酰亚胺无灰分散剂35kg、2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂5kg、丁辛基二苯胺10kg。其制备方法与实施例1的制备方法相同。

上述实施例1-3的高碱值低灰分甲醇机油复合剂的产品质量数据见表1。

表1本发明实施例1-3的复合剂的产品实测数据和质量指标

注：a、将适量试样注入100mL玻璃量筒中，在室温(20℃土5℃)下观察，没有悬浮和沉降的机械杂质；b、SH/T 0604是仲裁方法。

实施例4

本实施例提供一种高碱值低灰分甲醇机油，其含有实施例3的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，本实施例的高碱值低灰分甲醇机油的成分为：4cstⅢ类加氢基础油44％；6cstⅢ类加氢基础油45％；OCP型粘度指数改进剂6.5％；高碱值低灰分甲醇机油复合剂9.1％；聚甲基丙烯酸酯降凝剂0.3％；2#复合抗泡剂T901 0.05％。

本实施例的高碱值低灰分甲醇机油的试验数据见表2。结果表明该甲醇机油具有较高的碱值和较低的硫酸盐灰分含量。

表2实施例4的高碱值低灰分甲醇机油的试验数据

实验例1

本实验例对实施例4的高碱值低灰分甲醇机油进行耐久性试验，并以市售甲醇机油作为对比参照。

对实施例4的甲醇机油与市售甲醇机油分别经过400小时耐久试验，对试验后的汽车发动机部件进行拆解，可以发现，采用本发明的高碱值低灰分甲醇机油的发动机部件金属表面积碳较少，气门周围没有出现明显的腐蚀；相比之下，采用市售的甲醇机油的发动机部件金属表面积碳严重，气门周围腐蚀情况较为严重。

实验例2

本实验例用于进一步验证实施例4的高碱值低灰分甲醇机油油品的使用性能。

使用本发明的甲醇机油，对甲醇燃料发动机的车辆进行12000公里的行车试验，图1-图3为整车道路12000公里行车试验使用过的甲醇机油的油液监测分析数据。

图1为油品运动粘度变化趋势，可以看出运动粘度平稳，说明本发明的高碱值低灰分甲醇机油的流变学性能稳定。

图2为油品碱值、酸值的变化趋势。由于甲醇作为燃料氧化后，会生成甲酸、乙酸等酸性物质，与甲醇机油混合后，会消耗甲醇机油本身的碱值，也会造成发动机部件的损耗；另外，使用过程中，随着油品的衰败，会产生过多的羧酸，油品酸值逐渐升高，酸值过高，会对发动机部件产生腐蚀作用。因此，需要利用甲醇机油自身的碱值中和行车产生的酸，但随着中和过程的进行，甲醇机油的碱值会下降，从图中我们可以看出，油品碱值下降程度和酸值上升程度均在正常范围内，说明本发明的甲醇机油酸中和能力强，碱保持性优异。此外，这还从另外一个角度证明，引入的吡啶型酯类无灰碱性剂在给油品提供额外碱值的同时，也能够增强油品的碱保持性，其性能与高碱值合成磺酸钙相当。

图3为油品中铜、铁和铝金属元素含量的变化趋势。油品中金属元素的含量反映试验过程中的磨损状况，铁含量可能因为凸轮轴、摇臂和缸套的磨损增大而升高，并引起油泥増多。油样中铁含量不超过国标GB/T 8028规定的换油标准(＞70ppm)，说明本发明的甲醇机油的磨损量较小，在可接受的范围。

综上所述，本发明的高碱值低灰分甲醇机油具有非常优异的碱保持性抗和氧化性能；并且，本发明在保证甲醇机油碱值的同时，降低了油品的灰分，可以有效抑制发动机燃烧室内积碳的生成，保证了发动机的清净性。

Claims (12)

1.一种高碱值低灰分甲醇机油复合剂，按质量份计，其原料包括：高碱值合成磺酸钙15-25份，硫磷伯仲烷基锌盐6-11份，无灰分散剂55-67份，2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂3-8份，丁辛基二苯胺4.5-6.5份；

其中，所述高碱值合成磺酸钙的碱值≥150mgKOH/g，所述2-吡啶十二烷基甲酸酯无灰碱性剂的碱值≥150mgKOH/g。

2.根据权利要求1所述的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，其中，所述高碱值合成磺酸钙的钙含量≥5％。

3.根据权利要求1所述的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，其中，所述无灰分散剂为单丁二酰亚胺和双丁二酰亚胺的组合；所述单丁二酰亚胺和双丁二酰亚胺的质量份数分别为30-35份和25-32份。

4.根据权利要求3所述的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，其中，所述单丁二酰亚胺的氮含量≥1.5％。

5.根据权利要求3所述的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，其中，所述双丁二酰亚胺的氮含量≥2.0％。

6.根据权利要求1所述的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，其中，所述硫磷伯仲烷基锌盐的锌含量≥8％，磷含量≥7.5％，硫含量为14-18％。

7.根据权利要求1所述的高碱值低灰分甲醇机油复合剂，其中，所述丁辛基二苯胺的氮含量≥4％。

8.一种高碱值低灰分甲醇机油，其包含权利要求1-7任一项所述的高碱值低灰分甲醇机油复合剂。

9.根据权利要求8所述的高碱值低灰分甲醇机油，其中，所述高碱值低灰分甲醇机油复合剂的含量为8.5-9.5％。

10.根据权利要求8所述的高碱值低灰分甲醇机油，其中，按质量百分比计，其包括如下原料：高碱值低灰分甲醇机油复合剂8.5-9.5％，粘度指数改进剂6.0-7.5％，聚甲基丙烯酸酯降凝剂0.25-0.5％，抗泡剂0.02％-0.08％，余量为加氢基础油。

11.根据权利要求10所述的高碱值低灰分甲醇机油，其中，所述加氢基础油由质量比为(1-2)：(1-2)的4cstⅢ类加氢基础油和6cstⅢ类加氢基础油组成。

12.根据权利要求10所述的高碱值低灰分甲醇机油，其中，所述粘度指数改性剂选自乙丙共聚物型粘度指数改性剂。