硼化無灰分散劑的合成及應用研究

石薇薇姜永輝王艷清

摘要：以稀酐、胺、稀釋劑為原料，通過催化反應合成硼化無灰分散劑，研究了硼化無灰分散劑的催化合成工藝。選擇了兩種分子量不同的稀酐及多烯胺為原料，選擇了四種催化劑，并對反應條件進行了考察，產(chǎn)品性能進行了分析。試驗表明：最適宜反應溫度10 ℃，隨著反應時間的延長，硼含量有所降低。隨著含硼化合物量的增加，硼含量先增后減。并運用紅外光譜、熱重對其進行了結果表征。

[]關鍵詞：無灰分散劑；硼化；稀酐

[]中圖分類號：TE6282文獻標識碼：

Synthesis and pplication Study of Borated shless Dispersant

SI Wei-wei JING Yong-hui WNG Yan-qing2

（1Chemical Engineering and Environmental Engineering， Liaoning Shihua University， Fushun 11300 China； 2PetroChina Fushun Petrochemical Company， Fushun 11300， China）

bstract：Taking two kinds of polyisobutenyl succinic annydride with different molecular weight，amine and diluent as raw material， borated ashless dispersant was synthesized through catalytic reaction and reaction conditions were discussedFour kinds of catalysts were selected and product performance was analyzedThe results showed that the optimum reaction temperature is 10 ℃， boron content decreases with reaction time，boron content increases at first and then decreases with an increase of amount of boron compoundsThe additive structures were characterized by IR spectrum and thermogravimetric

Key words：ashless dispersant； borated； polyisobutenyl succinic anhydride

0引言

隨著經(jīng)濟和科技的不斷進步，環(huán)保、節(jié)能等要求的日益嚴格，內(nèi)燃機油不斷升級換代，新型高效多功能添加劑的開發(fā)和研制成為重點研究對象[1]。硼化無灰分散劑擁有良好的分散性、抗氧化性和熱穩(wěn)定性，可較好地解決因含有害組分和部分金屬添加劑受限制等問題[2]，克服了無灰分散劑的弊端，也改善了與橡膠密封圈的相容性[3]，因此，硼化無灰分散劑逐步成為潤滑油的重要添加劑。

無灰分散劑是數(shù)目種類最多的一種油品添加劑[]，使用無灰分散劑可解決油泥問題，從而保證機車正常運行。目前用途廣泛和使用量最多的無灰分散劑是聚異丁烯丁二酰亞胺[5]，對其進行改性以提高其分散性及熱穩(wěn)定等性能，成為研究的重點課題，其中硼改性無灰分散劑在潤滑油產(chǎn)品中得到很好應用[6]，硼化無灰分散劑具有低溫黏度小，與其他添加劑相容性好等性能[7]。上世紀80年代初國外的各大潤滑油公司已經(jīng)實現(xiàn)了硼化無灰分散劑的工業(yè)化，如Eexxon公司的Paranoxl07、Ethyl公司的itec68等牌號的硼化無灰分散劑得到了廣泛應用[8]。目前我國在硼化無灰分散劑方面也做了很多研究工作，如中國石油錦州石化分公司硼化無灰分散劑在千噸裝置上工業(yè)試驗取得成功[9]，其產(chǎn)品與國外的潤滑油同類分散劑相當。

1實驗部分

11胺化反應的考察

選用兩種相對分子質量不同的烯酐作為生產(chǎn)硼化無灰分散劑的原料，理化性質如表1所示。

使用烯酐-1和烯酐-2合成的聚異丁烯丁二酰亞胺產(chǎn)品，產(chǎn)品外觀都比較透亮，分散性能均較好，使用烯酐-1合成的產(chǎn)品，堿值相對較高，黏度較低，有利于下一步的合成，建議使用烯酐-1進行單掛聚異丁烯丁二酰亞胺的合成。

胺類化合物的選擇：常用的胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺等，考慮到胺的活性及氮含量，采用了二乙烯三胺和四乙烯五胺做對比，進行探索合成及初步的性能評價。見表2。

從表2中的結果可以看出，使用多烯胺1和多烯胺2合成的聚異丁烯丁二酰亞胺產(chǎn)品，外觀顏色基本一致，使用多烯胺1合成的產(chǎn)品，堿值相對較高，而且氮含量相對較高，相對單位的N的個數(shù)較多，有較多的N位能夠進行下一步的反應，因此使用多烯胺1進行聚異丁烯丁二酰亞胺的合成。

12硼化無灰分散劑的合成方案

一定量的烯酐，一定量的基礎油和二甲苯加入到1000 mL的四口瓶中，通入N在60～70 ℃下攪拌均勻，在其中加入一定量的多烯胺，在90 ℃下攪拌反應1 h，再回流6 h，得到粗產(chǎn)品。將粗產(chǎn)品減壓蒸餾除去溶劑得到產(chǎn)品。稱取一定量的上述產(chǎn)品，加入一定量的硼酸、二甲苯和水至1000 mL的四口瓶中，攪拌均勻，再加入一定量的促進劑，通氮氣， 在90 ℃下反應2 h，回流5 h，二甲苯回流反應 h，再在170 ℃下反應2 h，得到最終產(chǎn)品。

2結果與討論

21硼化合成工藝條件考察211催化劑的選擇

在硼化無灰分散劑中，硼-氮主要是以配位鍵的形式存在的，反應難度比較大，加入催化劑能夠降低反應的活化能，簡化實驗條件。表3是使用催化劑合成的硼化無灰分散劑的性能數(shù)據(jù)。

從表3的結果可以看出，催化劑3催化合成的硼化無灰分散劑具有較好的氮含量、硼含量和較低的酸值，堿值相對比較高。

212硼化反應溫度對產(chǎn)品性能的影響

硼化反應是一個吸熱反應，而且反應速度非常緩慢，提高反應溫度和延長反應時間都有利于反應進行，因此對反應溫度、反應時間以及含硼化合物加入量進行了考察，實驗數(shù)據(jù)見表和表5

從表5的結果看出，在固定的反應溫度下，隨著反應時間的延長，硼含量有所降低，硼化反應在回流的過程中比較容易升華或者跟水一起回流流出了反應釜，導致硼含量降低；另外，隨著含硼化合物量的增加，硼含量也有所增加，如果含硼化合物的量增加到一定程度后再增加，含硼化合物反應不完全，后處理比較復雜，而且產(chǎn)品的穩(wěn)定性也會變差。

22產(chǎn)品的性能研究221產(chǎn)品的紅外表征

產(chǎn)品的紅外譜圖見圖產(chǎn)品的紅外歸屬見表6。

由上表9可見，無灰分散劑硼化后摩擦系數(shù)變小，無灰分散劑硼化后具有一定的減摩性能。

3結論

（1）硼化合成工藝條件考察中加入催化劑和促進劑，合成工藝簡單可行，合成之后無需離心除渣，溶劑可回收利用，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。

（2）聚異丁烯丁二烯經(jīng)過胺化反應生成聚異丁烯丁二酰亞胺，聚異丁烯丁二酰亞胺無灰分散劑硼化后的抗氧性、抗摩擦磨損性、油泥分散性等性能得到較明顯的提高。

參考文獻：

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[2]王亞琦，秦月玲 硼酸在潤滑油添加劑領域的應用現(xiàn)狀[J]無機鹽工業(yè)，2007，39（8）：7-9

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[]黃文軒潤滑油添加劑應用指南[]北京：中國石化出版社，2003

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[9]萬烈雄，馮潔泳，駱新平硼化無灰分散劑的研制及應用[J]潤滑油，20016（2）：39-5