富馬酸酯型降凝劑在車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油中的應(yīng)用研究

李玲+段慶華+張耀+劉依農(nóng)

摘要：根據(jù)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的要求開(kāi)展了富馬酸酯型降凝劑T882產(chǎn)品在車(chē)用潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中適應(yīng)性及其與原有配方中添加劑感受性的研究工作。研究結(jié)果表明：T882降凝劑對(duì)車(chē)用潤(rùn)滑油有良好的適應(yīng)性可以滿足車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油對(duì)油品低溫性能的需求。

關(guān)鍵詞：降凝劑；車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油；低溫性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TE62.482文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002 3.1.19（2016）01 0040 06

0引言

為適應(yīng)環(huán)保、節(jié)能和延長(zhǎng)使用期的要求內(nèi)燃機(jī)油正向低黏度化發(fā)展這對(duì)油品的低溫性能提出了更高的要求。為提高油品的低溫性能美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)（SE）對(duì)J300規(guī)格進(jìn)行了修訂。修訂后的規(guī)格對(duì)油品的低溫性能的要求更加嚴(yán)格為此國(guó)外進(jìn)行了新的降凝劑的開(kāi)發(fā)工作 [1-3]。在應(yīng)用研究方面不僅考察降凝劑對(duì)油品傾點(diǎn)的影響而且考察其對(duì)油品其他性能的影響例如在內(nèi)燃機(jī)油中要考察傾點(diǎn)、低溫啟動(dòng)性能和低溫泵送性能在車(chē)輛齒輪油中要考察傾點(diǎn)和布氏黏度。

目前國(guó)內(nèi)常用的是聚α-烯烴類(lèi)產(chǎn)品無(wú)法滿足高檔潤(rùn)滑油對(duì)低溫性能的要求各潤(rùn)滑油生產(chǎn)企業(yè)使用的降凝劑多為進(jìn)口降凝劑。為此石油化工科學(xué)研究院研究開(kāi)發(fā)了富馬酸酯型降凝劑T882并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)。進(jìn)一步開(kāi)展T882降凝劑在車(chē)用潤(rùn)滑油中的應(yīng)用研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1原材料、試驗(yàn)方法和設(shè)備

1.1原材料及其性質(zhì)

T882降凝劑[WB]國(guó)產(chǎn)[WB]工業(yè)品

T2.48降凝劑[DW]進(jìn)口[DW]工業(yè)品

T803降凝劑[DW]國(guó)產(chǎn)[DW]工業(yè)品

增黏劑[DW]國(guó)產(chǎn)[DW]工業(yè)品

發(fā)動(dòng)機(jī)油復(fù)合劑[DW]國(guó)產(chǎn)[DW]工業(yè)品

Yubase 3基礎(chǔ)油[DW]進(jìn)口[DW]工業(yè)品

Yubase 4基礎(chǔ)油[DW]進(jìn)口[DW]工業(yè)品

Yubase 6基礎(chǔ)油[DW]進(jìn)口[DW]工業(yè)品

150N基礎(chǔ)油[DW]國(guó)產(chǎn)[DW]工業(yè)品

500N基礎(chǔ)油[DW]國(guó)產(chǎn)[DW]工業(yè)品

加氫150BS基礎(chǔ)油[DW]國(guó)產(chǎn)[DW]工業(yè)品

1.2試驗(yàn)方法和設(shè)備

1.2.1傾點(diǎn)

試驗(yàn)方法：GB/T 3535石油傾點(diǎn)測(cè)定法

試驗(yàn)設(shè)備：石油傾點(diǎn)測(cè)定儀 大連北方分析儀器廠

1.2.2低溫啟動(dòng)性（CCS）

試驗(yàn)方法：ST D5293發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀黏度的測(cè)定 （冷啟動(dòng)模擬機(jī)法）

試驗(yàn)設(shè)備：CCS-2000 series美國(guó)CNNON

1.2.3低溫泵送性

試驗(yàn)方法：ST D4684測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)油低溫下屈服應(yīng)力和表觀黏度的試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)備：CRV-5000美國(guó)CNNON

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1富馬酸酯類(lèi)降凝劑T882的合成

富馬酸酯類(lèi)降凝劑T882的合成包括酯化反應(yīng)和聚合反應(yīng)兩個(gè)部分反應(yīng)原理如下：

2.2T882降凝劑對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的感受性

含蠟潤(rùn)滑油在低溫下喪失流動(dòng)性的主要原因是由于其中所含的蠟以片狀或針狀結(jié)晶析出結(jié)晶逐漸長(zhǎng)大并通過(guò)其棱角相互連接進(jìn)而形成三維網(wǎng)狀骨架同時(shí)將低熔點(diǎn)的油通過(guò)吸附或溶劑化包于其中從而致使整個(gè)油品失去流動(dòng)性。降凝劑是一種化學(xué)合成的高分子有機(jī)化合物其分子結(jié)構(gòu)中具有與石蠟烴相似的鏈結(jié)構(gòu)另外還可能含有極性基團(tuán)或較易極化的芳香核。降凝劑主要是通過(guò)共晶

或吸附作用改變蠟的結(jié)晶形狀及尺寸使其生成大量均勻松散的細(xì)小晶粒從而延緩或防止導(dǎo)致油品凝固的三維網(wǎng)狀結(jié)晶的形成[4-7]。

降凝劑的降凝效果與基礎(chǔ)油的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)組成密切相關(guān)同一降凝劑對(duì)傾點(diǎn)或餾分組成不同的基礎(chǔ)油其降凝效果有顯著差異這就是降凝劑對(duì)油品的感受性。一般來(lái)說(shuō)降凝劑對(duì)不含蠟的環(huán)烷烴系基礎(chǔ)油沒(méi)有效果而對(duì)含蠟太多的基礎(chǔ)油效果也有限；對(duì)烷烴和環(huán)烷烴降凝劑感受性最好對(duì)少環(huán)長(zhǎng)側(cè)鏈的輕芳烴有一定的降凝感受性而對(duì)中、重芳烴和膠質(zhì)的降凝感受性最差；通常降凝劑對(duì)低黏度油品降凝效果較好而對(duì)于高黏度油品則由于其在低溫下黏度較大以及蠟的組成復(fù)雜等其降凝效果有限。總的來(lái)說(shuō)對(duì)于不同傾點(diǎn)和黏度的基礎(chǔ)油由于其所含的烴類(lèi)組成和數(shù)量不同其對(duì)降凝劑的感受性也不相同[8-9]。

對(duì)車(chē)輛潤(rùn)滑油配方中幾種常用的基礎(chǔ)油進(jìn)行結(jié)構(gòu)族組成和理化性能的分析測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

傾點(diǎn)是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下保持油品流動(dòng)的最低溫度是車(chē)輛在冬季能否啟動(dòng)的重要因素。將T882降凝劑及其同類(lèi)產(chǎn)品T2.48和T803分別調(diào)入到車(chē)輛潤(rùn)滑油的幾種常用基礎(chǔ)油中進(jìn)行低溫流動(dòng)性的對(duì)比測(cè)試其數(shù)值用傾點(diǎn)的下降值（即降凝度）表示結(jié)果如表2所示。

表中結(jié)果表明無(wú)增黏劑時(shí)T882降凝劑對(duì)車(chē)用潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油具有良好的感受性可有效降低潤(rùn)滑油的傾點(diǎn)改善潤(rùn)滑油的低溫性能優(yōu)于國(guó)產(chǎn)降凝劑T803與進(jìn)口降凝劑T2.48性能相當(dāng)。

2.3T882降凝劑對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油添加劑的感受性

2.3.1T882降凝劑對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油增黏劑的感受性

對(duì)試驗(yàn)所用車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)油基礎(chǔ)油進(jìn)行理化性能分析測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

由表4的數(shù)據(jù)可以看出對(duì)于未加增黏劑的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)油的基礎(chǔ)油T882、T2.48及T803對(duì)其降凝效果相當(dāng)。當(dāng)基礎(chǔ)油中調(diào)入增黏劑后其低溫性能可以得到較大程度的改善此時(shí)再加入降凝劑油品的傾點(diǎn)會(huì)進(jìn)一步降低且T882、T2.48及T803這三種降凝劑對(duì)其降凝效果相當(dāng)說(shuō)明將T882用于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油的配方中其對(duì)增黏劑的感受性與T2.48和T803相當(dāng)。

低溫啟動(dòng)性和低溫泵送性是表示多級(jí)油低溫性能的兩個(gè)主要指標(biāo)對(duì)于低溫啟動(dòng)性一般用冷啟動(dòng)模擬機(jī)（Cold Cranking Simulator簡(jiǎn)稱(chēng)CCS）來(lái)測(cè)定多級(jí)油低溫時(shí)的表觀黏度低溫黏度越小越易啟動(dòng)說(shuō)明油品的低溫啟動(dòng)性能越好。而發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫啟動(dòng)時(shí)必須在短時(shí)間內(nèi)使?jié)櫥拖到y(tǒng)的油壓達(dá)到正常以保證發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部位得到及時(shí)充分的潤(rùn)滑否則將造成磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)油通過(guò)泵送至發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部位的能力稱(chēng)作泵送能力發(fā)動(dòng)機(jī)油的泵送能力取決于泵送條件下的表觀黏度用小型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)（ini-Rotary Viscometer簡(jiǎn)稱(chēng)RV）來(lái)測(cè)定[10]。

本試驗(yàn)還從低溫啟動(dòng)性（CCS）和低溫泵送性（RV）兩方面來(lái)進(jìn)一步考察T882降凝劑對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油增黏的感受性結(jié)果見(jiàn)表5和表6。

由表5的試驗(yàn)結(jié)果可以看出降凝劑對(duì)油品的CCS表觀黏度影響很小加入三種不同降凝劑的油品表觀黏度數(shù)值差別不大。由表6的試驗(yàn)結(jié)果可以看出加入T882降凝劑的油品的RV表觀黏度數(shù)值小于加入T803降凝劑的油品而與加入T2.48降凝劑的油品表觀黏度數(shù)值相當(dāng)說(shuō)明T882降凝劑對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油增黏劑的感受性?xún)?yōu)于國(guó)產(chǎn)降凝劑T803與進(jìn)口降凝劑T2.48相當(dāng)。

2.3.2[JP3]T882降凝劑對(duì)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)油復(fù)合劑的感受性

將T882降凝劑用于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油配方中考察其對(duì)復(fù)合劑的感受性并與發(fā)動(dòng)機(jī)油配方中常用的國(guó)產(chǎn)降凝劑T803和進(jìn)口降凝劑T2.48加以對(duì)比。表7為按配方比例分別加入降凝劑T882、T803和T2.48后對(duì)油品的降凝效果。

從傾點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看T882降凝劑用于加有復(fù)合劑的發(fā)動(dòng)機(jī)油中其降凝效果和T2.48相當(dāng)而略?xún)?yōu)于T803。

為了使試驗(yàn)結(jié)果更為全面可靠試驗(yàn)進(jìn)一步從低溫動(dòng)力黏度（CCS）和低溫泵送黏度（RV）兩方面來(lái)進(jìn)一步考察T882降凝劑對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油復(fù)合劑的感受性試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表8、表9。

由表8的試驗(yàn)結(jié)果可以看出加入三種不同降凝劑的油品CCS表觀黏度數(shù)值差別不大。

表9結(jié)果表明在RV試驗(yàn)中T882降凝劑與T2.48性能相當(dāng)而優(yōu)于T803。

從表7、表8、表9的試驗(yàn)結(jié)果可以看出將T882、T803、T2.48這三種降凝劑分別用于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油中加入T882和T2.48的油品其傾點(diǎn)、CCS表觀黏度與RV表觀黏度數(shù)值相當(dāng)優(yōu)于加入T803的油品說(shuō)明T882和T2.48降凝劑在對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的低溫性能改善方面功效相當(dāng)優(yōu)于國(guó)產(chǎn)降凝劑T803。而當(dāng)油品中加入復(fù)合劑后所測(cè)得的傾點(diǎn)、CCS及RV試驗(yàn)數(shù)值也呈相同趨勢(shì)即加入復(fù)合劑前后T882和T2.48降凝劑對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油均有相似的低溫改善性能說(shuō)明T882和T2.48對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油復(fù)合劑的感受性能相當(dāng)而優(yōu)于T803。

將T882降凝劑調(diào)入到車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)油的全配方體系中進(jìn)行低溫性能評(píng)價(jià)并與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品T803和T2.48對(duì)比結(jié)果如表10所示。

從表10的試驗(yàn)結(jié)果可以看出將T882降凝劑用于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油中其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油增黏劑和復(fù)合劑的感受性良好降凝效果與目前車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油配方中使用的國(guó)外降凝劑產(chǎn)品T2.48相當(dāng)。試驗(yàn)還進(jìn)一步從低溫啟動(dòng)性能和低溫泵送性能兩方面對(duì)其進(jìn)一步考察通過(guò)CCS和RV的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)油的復(fù)合配方中使用T882降凝劑代替國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品T2.48油品的低溫性能基本不受影響。所以T882降凝劑完全可以代替進(jìn)口降凝劑產(chǎn)品用于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油中。

3結(jié)論

富馬酸酯型降凝劑T882具有良好的基礎(chǔ)油適應(yīng)性可有效降低潤(rùn)滑油的傾點(diǎn)改善潤(rùn)滑油的低溫性能。對(duì)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)油增黏劑和復(fù)合劑的感受性?xún)?yōu)于國(guó)產(chǎn)降凝劑T803與進(jìn)口降凝劑T2.48相當(dāng)能夠替代進(jìn)口降凝劑產(chǎn)品滿足國(guó)內(nèi)中高檔發(fā)動(dòng)機(jī)油配方體系使用性能要求。

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