無(wú)灰分散劑制備與評(píng)價(jià)方法的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

張歆婕　呂維華　石星麗　張海亮　王有朋

【摘 要】近年來(lái)，無(wú)灰分散劑的發(fā)展呈現(xiàn)多功能化的趨勢(shì)，即通過(guò)一種多功能化的低劑量的無(wú)灰分散劑，在表現(xiàn)出優(yōu)異的分散性的同時(shí)，還可有效解決隨之引起的油品粘度增長(zhǎng)等問(wèn)題。本文主要調(diào)研了近年來(lái)美國(guó)專利中所報(bào)道的無(wú)灰分散劑，依據(jù)調(diào)研結(jié)果總結(jié)了無(wú)灰分散劑近幾年的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】無(wú)灰分散劑

中圖分類號(hào)： TE624.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）26-0287-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.132

Development status and trend of ashless dispersant preparation and evaluation methods

ZHANG Xin-jie LV Wei-hua SHI Xing-li ZHANG Hai-liang WANG You-peng

（Lanzhou Petrochemical Polytechnic，Gansu Lanzhou，730060）

【Abstract】In recent years，the development of ashless dispersant shows a trend of multi-function，that is，through a multi-functional low-dose ashless dispersant，it can not only show excellent dispersion，but also effectively solve the problem of oil viscosity growth.This paper mainly investigates the ashless dispersants reported in American patents in recent years，and summarizes the development direction of ashless dispersants in recent years.

【Key words】Ashless diepersants

0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)和正氣壓排氣（PVC）系統(tǒng)等一系列技術(shù)雖然會(huì)減少汽車尾氣對(duì)空氣的污染，但會(huì)加劇油品的不完全燃燒現(xiàn)象，導(dǎo)致煙炱污染物的增加。增大煙炱分散劑的劑量可提高煙炱在有油品中的分散性，但過(guò)多的劑量會(huì)導(dǎo)致油品的低溫流動(dòng)性變差，影響發(fā)動(dòng)機(jī)部件的耐磨性。因此，研究一種低成本、高效益、穩(wěn)定性好以及具有優(yōu)異的煙炱分散性的無(wú)灰分散劑具有十分重要的研究意義。本文調(diào)研了近些年國(guó)外主要添加劑生產(chǎn)商對(duì)無(wú)灰分散劑的研究，主要分為煙炱無(wú)灰分散劑的研制、磷硼化無(wú)灰分散劑的研制、生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和煙炱評(píng)價(jià)方法這四個(gè)方面。

1 煙炱分散型無(wú)灰分散劑

煙炱無(wú)灰分散劑是一種雙親性活性物質(zhì)，可形成油溶性膠束，從而達(dá)到清潔的目的。近年來(lái)，國(guó)外幾家主要添加劑生產(chǎn)廠商對(duì)煙炱無(wú)灰分散劑的研究主要分為芳香胺型、雜原子環(huán)型、接枝型以及其他一些類型。芳香胺型無(wú)灰分散劑，不僅可以有效解決煙炱分散問(wèn)題，還能控制油品在使用過(guò)程中的粘度增長(zhǎng)，多家添加劑生廠商也將這一類分散劑的研究作為了重點(diǎn)研究方向。Gieselman等制備了含有多個(gè)芳香結(jié)構(gòu)的無(wú)灰分散劑，該分散劑不僅具有良好的煙炱分散性，還可同時(shí)改善煙炱引起的潤(rùn)滑劑粘度增長(zhǎng)的問(wèn)題[1]。雜原子環(huán)類化合物可彌補(bǔ)了芳香胺類無(wú)灰分散劑粘度過(guò)大的缺陷。Sauer等利用1-乙烯基咪唑制備了一種含有雜原子環(huán)的多功能接枝聚合物，不僅可有效避免添加劑配方中不同劑之間相互沖突的現(xiàn)象，還有效控制了煙炱、油泥和漆漬的產(chǎn)生[2]。目前，除了以上幾種主要類型的無(wú)灰分散劑以外，還有乙丙共聚物型、聚酯型、納米粒子型、甲基丙烯酸型和苯二胺型。

3 磷硼化無(wú)灰分散劑

自20世紀(jì)60年代，丁二酰亞胺型無(wú)灰分散劑逐漸被廣泛應(yīng)用，隨著產(chǎn)品研發(fā)的不斷深入，研究者發(fā)現(xiàn)磷與硼的引入可以有效改善傳統(tǒng)丁二酰亞胺型無(wú)灰分散劑的抗磨性和高溫清凈性，磷硼化無(wú)灰分散劑還能夠改善油品的摩擦特性，在自動(dòng)傳動(dòng)液中可以降低油品的靜摩擦系數(shù)，保持動(dòng)摩擦系數(shù)不下降，以保證動(dòng)力的平穩(wěn)轉(zhuǎn)遞。Goyal等將低硼含量的無(wú)灰分散劑與高分子量的芳香胺相結(jié)合，制備了一種可有效提高密封性、抗氧化性和預(yù)防潤(rùn)滑劑熱降解沉積物產(chǎn)生的潤(rùn)滑劑配方，該配方的潤(rùn)滑油中硼含量?jī)H為15～100ppm[3]。此外，針對(duì)傳動(dòng)液的特殊使用要求，硼的抗氧性對(duì)自動(dòng)傳動(dòng)液和無(wú)極變速傳動(dòng)液穩(wěn)定性的提高有至關(guān)重要的作用。Watts等發(fā)現(xiàn)了一種聚烯烴多胺型摩擦改進(jìn)劑，具有更好的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性，且不降低對(duì)摩擦的控制能力。通過(guò)與傳統(tǒng)摩擦改進(jìn)劑比較，發(fā)現(xiàn)硼酸改性后的摩擦改進(jìn)劑在500～10000個(gè)循環(huán)中，其靜摩擦僅減少了0.003，而傳統(tǒng)摩擦改進(jìn)劑的靜摩擦減少0.008[4]。

4 丁二酰亞胺型無(wú)灰分散劑合成工藝的優(yōu)化

近年來(lái)年，Huang等報(bào)道了對(duì)無(wú)灰分散劑生產(chǎn)工藝的研究[5～8]。聚異丁烯丁二酰亞胺的合成主要包括烴化和胺化兩個(gè)主要過(guò)程，其中烴化過(guò)程直接影響胺化后的最終產(chǎn)物性能。傳統(tǒng)合成PIBSA主要有兩種方法：（1）熱烯法和（2）氯化法。然而，方法（1）的反應(yīng)溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致馬來(lái)酸酐的分解和副產(chǎn)物的生成；方法（2）所制備的PIBSA中含有殘留的氯，對(duì)觸媒轉(zhuǎn)換器及環(huán)境具有毒性。為解決以上問(wèn)題，雅富頓公司改進(jìn)生產(chǎn)工藝，通過(guò)兩步法合成聚異丁烯馬來(lái)酸酐，以提高馬來(lái)酸酐的轉(zhuǎn)化率，從而減少副產(chǎn)物[5]。該方法中首先將聚異丁烯與琥珀酸酐加熱反應(yīng)至有50%的PIB轉(zhuǎn)化為PIBSA；然后再將多余的琥珀酸酐加入上述混合液中，同時(shí)通氯氣，從而減少副產(chǎn)物的生成。該方法不僅可以獲得高琥珀酸官能化的產(chǎn)品，還可以控制PIBSA的分子量在1000～3000之間，減少副產(chǎn)物，提高分散性。

5 煙炱評(píng)價(jià)方法

煙炱無(wú)灰分散劑的分散效果通常是通過(guò)大型臺(tái)架（如Mark T-8E，6DL等）評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)室主要通過(guò)SDT法對(duì)分散劑的分散效果進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。由于臺(tái)架試驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)且造價(jià)高，尋求一種更加簡(jiǎn)易、精確的評(píng)價(jià)煙炱分散效果的試驗(yàn)方法十分重要。Gentile等報(bào)道了一種簡(jiǎn)易、快捷、低成本的煙炱分散性評(píng)價(jià)方法，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方式評(píng)價(jià)普通油與較好的油之間的差異，且更加簡(jiǎn)易快捷[9]。然而從評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，該方法還存在一定的局限性，該方法并不能完全精準(zhǔn)指導(dǎo)Mark T-8E的試驗(yàn)結(jié)果。雖然該方法無(wú)法精準(zhǔn)指導(dǎo)無(wú)灰分散劑的煙炱分散效果，但Gentile等的嘗試同時(shí)也說(shuō)明建立一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)煙炱分散效果的方法具有十分重要的意義。在進(jìn)行大型臺(tái)架試驗(yàn)前，若能通過(guò)實(shí)驗(yàn)室方法精準(zhǔn)篩選出符合要求的樣品，可以有效節(jié)約資源，縮短評(píng)價(jià)所需的周期，進(jìn)而提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

6 無(wú)灰分散劑的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)近幾年無(wú)灰分散劑的文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，無(wú)灰分散劑的發(fā)展逐漸趨向多功能化。為避免復(fù)合劑中單劑間相互沖突的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種具有多種功能性的單劑（如抗磨、粘度改進(jìn)、煙炱分散等）成為了研究熱點(diǎn)。此外，在原有復(fù)合劑的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)單劑的性能，從而提高復(fù)合劑的整體性能和經(jīng)濟(jì)效益也是主要發(fā)展方向。綜合目前具有優(yōu)異的煙炱分散性的市售產(chǎn)品和近幾年文獻(xiàn)調(diào)研可發(fā)現(xiàn)，煙炱無(wú)灰分散劑的發(fā)展不僅趨向于多功能化，而且含有芳香胺結(jié)構(gòu)或多種胺的復(fù)合配方也是無(wú)灰分散劑的主要研發(fā)方向。

【參考文獻(xiàn)】

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