富馬酸酯型降凝劑在車用發(fā)動機(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)車輛發(fā)動機(jī)潤滑油的要求開展了富馬酸酯型降凝劑T882產(chǎn)品在車用潤滑油基礎(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降凝劑對車用潤滑油有良好的適應(yīng)性可以滿足車用發(fā)動機(jī)潤滑油對油品低溫性能的需求。

關(guān)鍵詞：降凝劑；車用發(fā)動機(jī)油；低溫性能

中圖分類號：TE62.482文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002 3.1.19（2016）01 0040 06

0引言

為適應(yīng)環(huán)保、節(jié)能和延長使用期的要求內(nèi)燃機(jī)油正向低黏度化發(fā)展這對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汽車工程師協(xié)會（SE）對J300規(guī)格進(jìn)行了修訂。修訂后的規(guī)格對油品的低溫性能的要求更加嚴(yán)格為此國外進(jìn)行了新的降凝劑的開發(fā)工作 [1-3]。在應(yīng)用研究方面不僅考察降凝劑對油品傾點(diǎn)的影響而且考察其對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)、低溫啟動性能和低溫泵送性能在車輛齒輪油中要考察傾點(diǎn)和布氏黏度。

目前國內(nèi)常用的是聚α-烯烴類產(chǎn)品無法滿足高檔潤滑油對低溫性能的要求各潤滑油生產(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)一步開展T882降凝劑在車用潤滑油中的應(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]國產(chǎn)[DW]工業(yè)品

增黏劑[DW]國產(chǎn)[DW]工業(yè)品

發(fā)動機(jī)油復(fù)合劑[DW]國產(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]國產(chǎn)[DW]工業(yè)品

500N基礎(chǔ)油[DW]國產(chǎn)[DW]工業(yè)品

加氫150BS基礎(chǔ)油[DW]國產(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)測定法

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

1.2.2低溫啟動性（CCS）

試驗(yàn)方法：ST D5293發(fā)動機(jī)油表觀黏度的測定 （冷啟動模擬機(jī)法）

試驗(yàn)設(shè)備：CCS-2000 series美國CNNON

1.2.3低溫泵送性

試驗(yàn)方法：ST D4684測定發(fā)動機(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CNNON

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1富馬酸酯類降凝劑T882的合成

富馬酸酯類降凝劑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降凝劑對潤滑油基礎(chǔ)油的感受性

含蠟潤滑油在低溫下喪失流動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)晶逐漸長大并通過其棱角相互連接進(jìn)而形成三維網(wǎng)狀骨架同時(shí)將低熔點(diǎn)的油通過吸附或溶劑化包于其中從而致使整個(gè)油品失去流動性。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油品的感受性。一般來說降凝劑對不含蠟的環(huán)烷烴系基礎(chǔ)油沒有效果而對含蠟太多的基礎(chǔ)油效果也有限；對烷烴和環(huán)烷烴降凝劑感受性最好對少環(huán)長側(cè)鏈的輕芳烴有一定的降凝感受性而對中、重芳烴和膠質(zhì)的降凝感受性最差；通常降凝劑對低黏度油品降凝效果較好而對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。總的來說對于不同傾點(diǎn)和黏度的基礎(chǔ)油由于其所含的烴類組成和數(shù)量不同其對降凝劑的感受性也不相同[8-9]。

對車輛潤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試結(jié)果見表1。

傾點(diǎn)是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下保持油品流動的最低溫度是車輛在冬季能否啟動的重要因素。將T882降凝劑及其同類產(chǎn)品T2.48和T803分別調(diào)入到車輛潤滑油的幾種常用基礎(chǔ)油中進(jìn)行低溫流動性的對比測試其數(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)果表明無增黏劑時(shí)T882降凝劑對車用潤滑油基礎(chǔ)油具有良好的感受性可有效降低潤滑油的傾點(diǎn)改善潤滑油的低溫性能優(yōu)于國產(chǎn)降凝劑T803與進(jìn)口降凝劑T2.48性能相當(dāng)。

2.3T882降凝劑對車用發(fā)動機(jī)油添加劑的感受性

2.3.1T882降凝劑對車用發(fā)動機(jī)油增黏劑的感受性

對試驗(yàn)所用車輛發(fā)動機(jī)油基礎(chǔ)油進(jìn)行理化性能分析測試結(jié)果見表3。

由表4的數(shù)據(jù)可以看出對于未加增黏劑的車輛發(fā)動機(jī)油的基礎(chǔ)油T882、T2.48及T803對其降凝效果相當(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)會進(jìn)一步降低且T882、T2.48及T803這三種降凝劑對其降凝效果相當(dāng)說明將T882用于車用發(fā)動機(jī)油的配方中其對增黏劑的感受性與T2.48和T803相當(dāng)。

低溫啟動性和低溫泵送性是表示多級油低溫性能的兩個(gè)主要指標(biāo)對于低溫啟動性一般用冷啟動模擬機(jī)（Cold Cranking Simulator簡稱CCS）來測定多級油低溫時(shí)的表觀黏度低溫黏度越小越易啟動說明油品的低溫啟動性能越好。而發(fā)動機(jī)在低溫啟動時(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)動機(jī)各個(gè)部位得到及時(shí)充分的潤滑否則將造成磨損。發(fā)動機(jī)油通過泵送至發(fā)動機(jī)各個(gè)部位的能力稱作泵送能力發(fā)動機(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簡稱RV）來測定[10]。

本試驗(yàn)還從低溫啟動性（CCS）和低溫泵送性（RV）兩方面來進(jìn)一步考察T882降凝劑對車用發(fā)動機(jī)油增黏的感受性結(jié)果見表5和表6。

由表5的試驗(yàn)結(jié)果可以看出降凝劑對油品的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)說明T882降凝劑對車用發(fā)動機(jī)油增黏劑的感受性優(yōu)于國產(chǎn)降凝劑T803與進(jìn)口降凝劑T2.48相當(dāng)。

2.3.2[JP3]T882降凝劑對車輛發(fā)動機(jī)油復(fù)合劑的感受性

將T882降凝劑用于車用發(fā)動機(jī)潤滑油配方中考察其對復(fù)合劑的感受性并與發(fā)動機(jī)油配方中常用的國產(chǎn)降凝劑T803和進(jìn)口降凝劑T2.48加以對比。表7為按配方比例分別加入降凝劑T882、T803和T2.48后對油品的降凝效果。

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

為了使試驗(yàn)結(jié)果更為全面可靠試驗(yàn)進(jìn)一步從低溫動力黏度（CCS）和低溫泵送黏度（RV）兩方面來進(jìn)一步考察T882降凝劑對發(fā)動機(jī)油復(fù)合劑的感受性試驗(yàn)結(jié)果分別見表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用發(fā)動機(jī)潤滑油的基礎(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的油品說明T882和T2.48降凝劑在對車用發(fā)動機(jī)潤滑油基礎(chǔ)油的低溫性能改善方面功效相當(dāng)優(yōu)于國產(chǎn)降凝劑T803。而當(dāng)油品中加入復(fù)合劑后所測得的傾點(diǎn)、CCS及RV試驗(yàn)數(shù)值也呈相同趨勢即加入復(fù)合劑前后T882和T2.48降凝劑對車用發(fā)動機(jī)油均有相似的低溫改善性能說明T882和T2.48對車用發(fā)動機(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)入到車輛發(fā)動機(jī)油的全配方體系中進(jìn)行低溫性能評價(jià)并與國內(nèi)外同類產(chǎn)品T803和T2.48對比結(jié)果如表10所示。

從表10的試驗(yàn)結(jié)果可以看出將T882降凝劑用于車用發(fā)動機(jī)油中其對發(fā)動機(jī)油增黏劑和復(fù)合劑的感受性良好降凝效果與目前車用發(fā)動機(jī)油配方中使用的國外降凝劑產(chǎn)品T2.48相當(dāng)。試驗(yàn)還進(jìn)一步從低溫啟動性能和低溫泵送性能兩方面對其進(jìn)一步考察通過CCS和RV的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在發(fā)動機(jī)油的復(fù)合配方中使用T882降凝劑代替國外同類產(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)品用于車用發(fā)動機(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)性可有效降低潤滑油的傾點(diǎn)改善潤滑油的低溫性能。對車輛發(fā)動機(jī)油增黏劑和復(fù)合劑的感受性優(yōu)于國產(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)品滿足國內(nèi)中高檔發(fā)動機(jī)油配方體系使用性能要求。

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