CN103215109A

CN103215109A - 发动机机油添加剂

Info

Publication number: CN103215109A
Application number: CN2012100221490A
Authority: CN
Inventors: 霍鑫; 郑弘哲; 史志宇; 陈新忠
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: CN103215109B

Abstract

本发明涉及一种用于改善发动机机油的高温清净性能的发动机机油添加剂，本发明的发动机机油添加剂包含至少一种硼改性的水杨酸盐和至少一种烷基二苯胺，并且还可以包含基础油。

Description

发动机机油添加剂

技术领域

本发明涉及一种发动机机油添加剂，更具体地，涉及一种用于改善发动机机油的高温清净性能的添加剂。

背景技术

随着发动机润滑油质量的不断提高，人们对其各项指标要求也越来越严格。高温清净性作为润滑油的一项重要的指标，越来越受到人们的重视，现已作为评价高档内燃机油的必要手段。随着高温清净性成为发动机油尤其是高端发动机油非常重要的一个指标，高温清净分散性也逐渐成为人们关注的一个热点和发展方向。

发动机润滑油在高温作用下发生氧化、聚合、缩合等一系列变化，在发动机活塞的顶部、侧面及曲轴中产生积碳、漆膜和油泥。这些沉淀物的产生对发动机的活塞润滑及传热性和爆震、点火等影响很大，严重削弱了润滑油的使用寿命、发动机功率和增大了燃料的消耗。润滑油的高温清净性就是评定润滑油在形成氧化产物后油品溶解、分散、中和氧化产物、抑制漆膜、积碳生成等能力。

现在改进高温清净性的方法主要是通过加入水杨酸的盐类，其中水杨酸的镁盐和钙盐对提高发动机机油的高温清净性有一定的效果，另外，使用一些苯胺类的抗氧剂也显示出高温清净性的改善。

目前，仍需要一种能够进一步提高发动机机油的高温清净性的手段。

发明内容

本发明旨在一种新的发动机机油添加剂，其能够显著改善发动机机油的高温清净性能。

因此，本发明的第一方面涉及一种发动机机油添加剂，其包含至少一种硼改性的水杨酸盐和至少一种烷基二苯胺。

本发明的发明人发现，通过硼改性的水杨酸盐与烷基二苯胺的复配，可以得到比单一添加剂远远高出的高温清净性能。

另外，本发明的发动机机油添加剂在实际使用时，可以使用基础油进行稀释，仍然具备非常优良的效果。

本发明还涉及改善发动机机油的高温清净性能的方法，其中在发动机油更换后，将本发明的发动机机油添加剂添加到发动机油中。

采用本发明的发动机机油添加剂，提升了发动机油在高温清净性方面的性能，并且降低发动机噪音，延长发动机使用寿命。

具体实施方式

下面详细描述本发明的发动机机油添加剂的组成。

硼改性的水杨酸盐

本发明中使用的硼改性的水杨酸盐是B-N型酯化硼酸的水杨酸盐。优选为选自硼酸改性的C₁₀-C₃₀烷基水杨酸钙盐或者镁盐中的一种或多种，更优选硼酸改性的C₁₆-C₂₀烷基水杨酸钙盐或者镁盐。这些硼改性水杨酸盐可以是按照已知方法合成的，或者可以直接购买市售商品。作为可以购买到的硼改性水杨酸盐产品的代表，有上海青原星化工科技有限公司生产的QYX-1019B。

当用于本发明的发动机机油添加剂中时，硼改性的水杨酸盐在发动机机油添加剂中的含量为0.1-30重量％，优选5-20重量％。

烷基二苯胺

本发明的发动机机油添加剂中还可以烷基二苯胺。可用于本发明的烷基二苯胺是指烷基取代的二苯胺，优选其中烷基是C₄-C₂₀的二烷基取代的二苯胺，例如，二壬基二苯胺，丁基辛基二苯胺，二辛基二苯胺或辛基二苯胺，或者混合烷基取代的二苯胺，最优选丁基辛基二苯胺。这些二苯胺可以单独使用，也可以组合使用。目前有多种可商购的烷基二苯胺产品，其实例包括但不限于：Naugalube 750，Ciba IRGANOX L57等，其中优选科聚亚生产的Naugalube 750。

当用于本发明的发动机机油添加剂中时，烷基二苯胺在发动机机油添加剂中的含量为0.1-40重量％，优选5-20重量％。

通常，硼改性的水杨酸盐是作为分散剂使用，向水杨酸盐中引入硼是要提高原有水杨酸盐的抗磨效果，但是作为本发明的重要发现，在将硼改性的水杨酸盐与烷基二苯胺一起作为机油添加剂使用时，硼改性的水杨酸盐可能与烷基二苯胺起到非常好的协同作用而使得机油添加剂总体表现出显著提高的高温清净性。例如，当硼改性的水杨酸盐与烷基二苯胺以4∶1-1∶4的质量比复配时，得到了比单一组分添加剂远远高出的高温清净性能。这种协同效应是出人意料的。

基础油

本发明的发动机机油添加剂在使用时，可以用基础油进行稀释。基础油在总的发动机机油添加剂中的比例可以为90％以下，优选50-90重量％。

适用于本发明的基础油可以选自任何合成基础油或矿物油或它们的混合物。合成油的非限制性实例包括聚阿尔法烯烃。矿物油包括车用润滑油的一类，二类和三类基础油。

也可以使用可购买到的基础油商品，其实例包括但不限于：SpectraSynPlus 6，5CST三类基础油，美国雪佛龙-菲力普斯聚α烯烃PAO 6，其中优选美孚生产的SpectraSyn Plus 6。

其他成分

除了上述主要成分外，本发明的发动机机油添加剂还可以包含其他任选成分，其非限制性实例包括表面活性剂，防腐剂，粘度改进剂，抗磨剂，摩擦改进剂等等。这些任选成分的含量可以根据需要适当变化，以不损害本发明的有益效果为限。

实施例

以下通过实施例更详细地描述本发明，这些实施例仅是示例性的，而不应理解为对本发明范围的限制。

实施例中使用的主要原料总结在表1中。

表1

实施例中采用的性能测试方法如下。

测试方法1：机油高温清净性模拟测试

该方法使用模拟油的高温状态来评价添加剂配方的清净性能。

1.测试板称重

1.1将测试板用醇浸渍60min以清洁其表面。然后放入烘箱中，在100℃保持15min。

1.2取出测试板，放入干燥器中直至室温。

1.3在测试板冷却到室温后，测量其温度。之后，测量测试板的精确重量，记为m₀。如果连续两次操作的重量数据差小于0.2mg并且温度数据差别小于0.2℃，则确认该重量数据，并且记录两次操作的平均值。之后，将测试板放入干燥器中。

2.测试设备和测试液体的准备

2.1将15g测试样品与105g Mobil Full Synthetic Engine Oil 5W-40在一洁净烧杯中混合，得到稳定的透明液体。取30g所制备的测试液体，加入到测试瓶中(注意：当测试样品浓缩液高温清净性能时，只需要将测试样品加入到测试瓶中测试即可，无需用商品润滑油稀释)。

2.2将20ml汽油加入到L-3润滑油高温清净性模拟测试机(见图1)的测试瓶中。开动机器以清洁测试管道系统。用过的汽油收集到废液瓶中。在清洗过程中，选择速度控制按钮将速度保持在“全速”。

2.3将管道放入测试液体中并且用测试液体重复2.1的操作两次。此步骤用于除去测试管道系统中的汽油并且使其完全填满测试液体。清洗时间约5min。在此过程的期间，选择“全速”。

3.高温清净性测试

3.1将测试板方在测试台上并且接上热电偶。之后将油输出管置于测试板的中部。

3.2根据油的粘度选择油的流速为20n/min。

3.3启动电源，加热测试板。

3.4当温度达到100℃时，选择“交替运动”和“定时”。

目标温度是300℃。

3.5油输出管以每4分钟交替运动的形式喷出测试液体。总的测试时间为44min。

4.测试后的测试板处理

4.1.取出测试板并在装有庚烷的烧杯中浸渍5分钟。

4.2.取出测试板并在装有石油醚的烧杯中浸渍2分钟。

4.3.将测试板放入烘箱中，在100℃保持15分钟。

4.4.取出测试板，用干燥器干燥。

4.5.在测试板冷却到室温后，记录其温度。如果步骤1.3和步骤4.5之间的温度数据差别小于0.2℃，则确认该测试温度并且记录。之后，测量测试板的精确重量，记为m₁。如果连续两次操作的重量数据差小于0.2mg，则确认该重量数据，并且记录两次操作的平均值。

5.计算

沉积量计算公式如下：

m＝m₁-m₀

式中：

m------------沉积物的重量，mg；

m₁-----------测试后的测试板的重量，mg；

m₀-----------测试前的测试板的重量，mg。

6，性能评价标准如表2所示。

表2

性能评价结果为良好以上是可接受的。

测试方法2：老化测试

该方法用于通过测试不同老化阶段(老化处理温度120℃)的产品的高温清净性评价长期性能。清净性能测试方法与方法1相同。

测试方法3：实车测试

该方法通过测试产品的高温清净性和摩擦性能评价添加剂在实车上的应用。高温清净性评价方法与测试方法1相同。

测试用车的信息：福特福克斯2.0，56000km。机油是Mobil FullSynthetic Engine Oil 5W-40。

测试样品的制备：

样品1：加入新机油(Mobil Full Synthetic Engine Oil 5W-40)，驾驶300km，然后取200ml油样品用于测试。

样品2：放出所有的机油，加入新机油(Mobil Full Synthetic Engine Oil5W-40)和测试液体(机油为3.5L且测试液体为0.5L)。之后，驾驶300km，然后取200ml油样品用于测试。

实施例1-5

使用下表3中的组分制备测试液体。表中所列组分的比例是重量百分比，下列所有表中也是如此。每一种组合物都用上述的清净性能模拟测试进行测试，结果也显示在表3中。

表3

实施例6-11

使用下表4中的组分制备测试液体。每一种组合物都用上述的清净性能模拟测试进行测试，结果也显示在表4中。

表4

表3和4显示，当BMS以PAO-BN-BMS混合物形式(其中BMS浓度为0.1至30％)加入时，沉积物重量明显减少，尤其是当BMS浓度为5至20％时。

实施例12-16

使用下表5中的组分制备测试液体。每一种组合物都用上述的清净性能模拟测试进行测试，结果也显示在表5中。

表5

实施例9和17-21

使用下表6中的组分制备测试液体。每一种组合物都用上述的清净性能模拟测试进行测试，结果也显示在表6中。

表6

表5和6显示，当BN以PAO-BMS-BN混合物形式加入，在BN浓度为0.1至40％时，尤其是当BN浓度为5至20％时，沉积物重量明显减少。

实施例9和比较例C1-C2

实施例9的测试液体组成如下表7所示。

比较例C1是纯PAO产品。

比较例C2是商业润滑油Mobil Full Synthetic Engine Oil 5W-40。

每一种组合物都用上述的清净性能模拟测试进行测试(注意：这里测试的样品不需要用商品润滑油进行稀释，参考清净性能模拟测试方法2.1中叙述)，结果显示在表7中。

表7

实施例9和比较例C2的摩擦测试

实施例9的测试液体组成如表7所示。

比较例C2是商业润滑油Mobil Full Synthetic Engine Oil 5W-40。

每一种组合物都用按照ASTM D4172-82润滑液体的防磨特性(四球方法)进行测试，结果显示在表9中。

表9

实施例9和比较例C2的老化测试

实施例9的测试液体组成如表7所示。

比较例C2是商业润滑油Mobil Full Synthetic Engine Oil 5W-40。

每一种组合物都用上述的清净性能模拟测试进行测试，结果显示在表10中。

表10

实施例9和比较例C2的实车测试

实施例9的测试液体组成如表7所示。

比较例C2是商业润滑油Mobil Full Synthetic Engine Oil 5W-40。

每一种组合物都用上述的实车测试进行测试，结果显示在表11中。

表11

总结：BMS和BN混合物与单独的BMS或BN相比，具有明显更好的清净性能，其清净性能远超目前市售的商业产品。

Claims

1.一种发动机机油添加剂，其中包含至少一种硼改性的水杨酸盐和至少一种烷基二苯胺。

2.根据权利要求1所述的发动机机油添加剂，其中所述硼改性的水杨酸盐为选自硼酸改性的C₁₀-C₃₀烷基水杨酸钙盐或者镁盐中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的发动机机油添加剂，其中所述硼改性的水杨酸盐是硼酸改性的C₁₆-C₂₀烷基水杨酸钙盐或者镁盐。

4.根据权利要求1所述的发动机机油添加剂，其中所述烷基二苯胺是烷基部分为C₄-C₂₀烷基的二烷基取代的二苯胺。

5.根据权利要求4所述的发动机机油添加剂，其中所述烷基二苯胺是丁基辛基二苯胺。

6.根据权利要求1所述的发动机机油添加剂，其中所述硼改性的水杨酸盐在发动机机油添加剂中的含量为0.1-30重量％。

7.根据权利要求6所述的发动机机油添加剂，其中所述硼改性的水杨酸盐在发动机机油添加剂中的含量为5-20重量％。

8.根据权利要求1所述的发动机机油添加剂，其中所述烷基二苯胺在发动机机油添加剂中的含量为0.1-40重量％。

9.根据权利要求8所述的发动机机油添加剂，其中所述烷基二苯胺在发动机机油添加剂中的含量为5-20重量％。

10.根据权利要求1所述的发动机油添加剂，其中所述硼改性的水杨酸盐与所述烷基二苯胺的质量比为4∶1-1∶4。

11.根据权利要求1所述的发动机机油添加剂，其中所述发动机机油添加剂还包含基础油。

12.根据权利要求11所述的发动机机油添加剂，其中所述基础油在发动机机油添加剂中的含量为90重量％以下。

13.根据权利要求12所述的发动机机油添加剂，其中所述基础油在发动机机油添加剂中的含量为50-90重量％。

14.根据权利要求11所述的发动机机油添加剂，其中所述基础油是选自矿物基础油或者聚阿尔法烯烃合成基础油中的一种或多种。

15.根据权利要求14所述的发动机油添加剂，其中基础油是选自聚阿尔法烯烃合成基础油中的一种或多种。

16.一种改善发动机机油的高温清净性能的方法，所述方法包括将权利要求1或权利要求11所述的发动机机油添加剂添加到发动机机油中。