CN113930270B - 一种改善低温流动性的润滑油组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善低温流动性的润滑油组合物及其制备方法和应用。所述润滑油组合物为含单层或多层剥离分散的石墨烯的超高粘度聚α‑烯烃的新型粘度指数改进剂。所述石墨烯为氧化石墨烯，氧化还原石墨烯，氟化石墨烯或氟化氧化石墨烯。所述超高粘度聚α‑烯烃为由茂金属催化聚合得到的聚α‑烯烃mPAO。所述新型粘度指数改进剂与现有市售的粘度指数改进剂相比，在大幅提升润滑油品粘度指数的同时，还可赋予油品更优异的低温流动性。调和出的100℃运动粘度为17.5mm2/s的75W‑90车用齿轮油的–40℃布氏粘度仅为GL‑5标准要求的20.7％‑24.7％，能够在‑58℃以下极寒地区使用，保证机械设备在极寒地区正常运转。
Description
技术领域
本发明涉及一种润滑油组合物，尤其涉及一种改善低温流动性能的润滑油组合物及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国对环境保护要求的日益严格，以及节能减排、碳中和目标的制定和落实，对提高各类机车的燃油经济性、延长润滑油的换油周期等也逐步提出了具体的要求与目标。根据目前润滑油市场实际发展和运行的情况来看，四季通用型、长寿命润滑油已成为业界的共识，已成为推动润滑油进行升级换代的重要驱动力。
对燃油机车来说，燃油的消耗量主要取决于发动机和传动系统的润滑状况。通常情况下，润滑油的运动粘度越大，齿轮啮合传动效率越大，润滑油的损失也越大；更低粘度的齿轮传动油可以进一步降低机车的运动阻力，尤其是在较低的环境温度下，可以进一步提高传动系统效率，进而降低燃油的消耗。但若润滑油因粘度过低，导致无法形成正常的润滑油膜，造成齿轮啮合齿面发生直接接触，则会逐步加剧齿轮啮合面间的摩擦损失功率，也会导致齿轮传动效率逐渐降低。
目前，我国在2018年颁布实施GB/T 13895《重负荷车辆齿轮油(GL-5)》中已增加了75W-90的用油标准，并对其-40℃的表观粘度做出了不能大于150,000mPa.s的限定。尽管如此，在冬季气温相对较低的省份和地区，使用75W-90仍不能满足低温润滑要求，虽然有些专用机车在齿轮系统内部增加了一个油泵进行强制润滑，但因油泵的功率较小，对油品的低温运动粘度也提出了更高的要求。因此，在不影响油品高温油膜的前提下，润滑油用户更希望使用低温流动性能更好的油品。但润滑油厂家在实际调配75W系列产品时，常会发现调出的油品的-40℃布氏粘度很不容易达到指标要求。因此，有必要研究与开发一种新的可以改善润滑油品低温流动性能的润滑油组合物。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以改善润滑油品低温流动性能的润滑油组合物。本发明提供了一种改善低温流动性的润滑油组合物及其制备方法和应用。
在一方面，本发明提出的一种改善低温流动性的润滑油组合物，其特征在于，包括如下重量份数的组成：
石墨烯：0.01％-15％，
超高粘度聚α-烯烃：85％-99.99％；
其中，所述的墨烯为单层或多层剥离分散的氧化石墨烯，氧化还原石墨烯，氟化石墨烯或氟化氧化石墨烯；所述的高粘度聚α-烯烃为由茂金属聚合得到的聚α-烯烃mPAO。
优选地，所述超高粘度聚α-烯烃mPAO选自下述组群中的一种或多种：为mPAO100，mPAO150，mPAO300，mPAO600，mPAO1000，mPAO10000和mPAO30000。
优选地，所述超高粘度茂金属mPAO的100℃粘度不小于300mm2/s。
优选地，所述超高粘度茂金属mPAO的100℃粘度不小于600mm2/s。
优选地，所述超高粘度茂金属mPAO的100℃粘度不小于1000mm2/s。
另一方面，本发明提供了所述改善低温流动性的润滑油组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照权利要求1所述的重量份数，将石墨烯加入到超高粘度聚α-烯烃mPAO中，并在30-65℃下进行超声分散，即得到所述润滑油组合物。
再一方面，本发明提供了所述改善低温流动性的润滑油组合物的应用，其中所述润滑油组合物用于制备包括如下重量份数组成的润滑油产品：
基础油55～90％，
所述改善低温流动性的润滑油组合物3～18％，
合成酯5～15％，
复合添加剂0.5～12％，
抗泡剂0.01～0.2％，
抗氧剂0.01～0.15％；
其中，制备所述润滑油产品的调制方法包括：将基础油投入反应釜，升温至50～80℃后，按照投料比例，依次将所述润滑油组合物、合成酯、复合添加剂、抗泡剂、抗氧剂加入到反应釜中，并在300-400r/min转速下搅拌40-60min；混合完毕后，将反应釜内的物料转移至储料罐中静置45～60min，即可获得所述润滑油产品。
所述复合添加剂可以是车用齿轮油复合剂，或工业齿轮油复合剂。所述的成酯可以是三羟甲基丙烷辛癸酸酯，己二酸酯、多元醇酯、邻苯二甲酸酯和偏苯三酸酯等。所述基础油可以是中低粘度的聚α-烯烃PAO，低粘度的中性矿物油，中低粘度的光亮油或其混合物。
优选地，所述基础油为低粘度PAO，100℃粘度不大于8.0mm2/s，倾点不大于-57℃。
优选地，所述合成酯为己二酸二异癸酯或多元醇酯。
优选地，所述合成酯的100℃粘度不大于5.0mm2/s，倾点不大于-45℃。
本发明与现有技术相比，能够取得如下突出效益：
(1)选用超高粘度茂金属mPAO与单层分散石墨烯进行有效复配，形成的润滑油组合物(即新型粘度指数改进剂)，与现有市售粘度指数改进剂聚异丁烯PIB和乙丙共聚物OCP等相比，具有明显增加油品粘度指数的效果。
(2)选用茂金属低粘度mPAO与合成酯进行有效复配，这两类基础油均具有较低的倾点和较高的粘度指数，与超高粘度茂金属mPAO与单层分散石墨烯组成的新型粘度指数改进剂一起使用，在有效提高基础油粘度指数的同时，还具有较低的倾点和较小的低温运动粘度。
(3)由此调制出来的75W-90齿轮油具有超高的粘度指数、较小的低温运动粘度；粘度指数在180以上，-40℃布氏粘度不大于80,000mPa.s，可以确保油品在超低温工况下的流动性和泵送性，满足润滑油品南北通用、冬夏通用的使用要求，适用于各类机械动力设备的变速器、齿轮箱、发动机等部件的润滑。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述与说明，但不用来限制本发明的范围。另外，在此需要特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，均是按照常规条件或制造商建议的条件进行。
下述实施例中所用原料如无特殊说明，均为市售产品和亚培烯科技公司自制产品。
超高粘度茂金属mPAO600，mPAO1000，mPAO10000，源自亚培烯科技公司。氧化石墨烯源自高烯科技公司；氟化石墨烯源自上海氟睿公司。低粘度茂金属mPAO7源自亚培烯科技公司。合成酯3970源自英国禾大公司；合成酯/>A51和/>NP343源自美国美孚化学公司。齿轮油复合剂/>3230源自美国路博润公司；齿轮油复合剂/>369源自美国雅富顿公司；齿轮油复合剂/>1038源自美国路博润公司；抗氧剂L 57源自德国巴斯夫公司；抗泡剂FOAM/>155源自德国盟庆信公司；PIB2300源自韩国大林；/>7067C源自美国路博润公司。
润滑油组合物制备实施例1～5和制备对比例1-4
本制备例中的润滑油组合物(新型粘度指数改进剂)，由下表1所示的重量百分含量的组分调和而成：
表1润滑油组合物(新型粘度指数改进剂)制备例配方
润滑油组合物制备对比例1-4
本发明的制备对比例中，既有未添加石墨烯的超高粘度mPAO，也有市售的常规粘度指数改进剂，具体对比例编号参见上表1。
润滑油组合物应用实施例1-5
本应用实施例中的车用齿轮油的组成如下表2所示，按照下表3所示的重量百分含量的组分调和而成：
表2采用新型粘度指数改进剂(制备实施例和制备对比例)调和的车用齿轮油的组成
润滑油组合物应用对比例1-4
本应用对比例中的75W-90车用齿轮油，由下表3所示的重量百分含量的组分调和而成。下表4为采用表3组分配比调和出的75W-90车用齿轮油的运动粘度及低温性能。
表3采用新型粘度指数改进剂(制备实施例和制备对比例)调和的75W-90车用齿轮油组成及配比
表4调和的75W-90车用齿轮油(应用实施例和应用对比例)的粘度级别及低温性能
从表4列出的75W-90车用齿轮油的低温性能可知，采用本发明所述的润滑油组合物，即将添加了微量石墨烯的超高粘度茂金属mPAO作为粘度指数改进剂使用，调制出的齿轮油的倾点平均下降了大约2-6℃左右，虽然下降幅度不是特别大，但是油品的-40℃布氏粘度却平均下降了大约47.5％左右，这说明采用本发明所述的新型粘度指数改进剂可以明显改善油品的低温流动性，这解决了目前润滑油厂家在进行低粘度化产品开发和生产过程中会经常碰到的调和出的油品的-40℃布氏粘度不容易达标的难题，具有比较重要的现实促进意义。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种润滑油组合物用于改善润滑油产品的低温流动性的应用，其中所述润滑油组合物包括如下重量比的组成：
石墨烯：0.01％-15％，
超高粘度聚α-烯烃：85％-99.99％；
其中，所述石墨烯为单层或多层剥离分散的氧化石墨烯，氧化还原石墨烯，氟化石墨烯，氟化氧化石墨烯或氟化氧化还原石墨烯；所述超高粘度聚α-烯烃为由茂金属催化聚合得到的超高粘度聚α-烯烃mPAO，其选自下述组群中的一种或多种：mPAO600，mPAO1000，mPAO10000和mPAO30000；
所述润滑油产品包括如下重量比的组成：
基础油55～90％，
所述润滑油组合物3～18％，
合成酯5～15％，
复合添加剂0.5～12％，
抗泡剂0.01～0.1％，
抗氧剂0.01～0.15％。
2.根据权利要求1所述的应用，其中所述润滑油组合物中的所述超高粘度茂金属mPAO的100℃粘度大于300mm2/s。
3.根据权利要求2所述的应用，其中所述超高粘度茂金属mPAO的100℃粘度不小于600mm2/s。
4.根据权利要求3所述的应用，其中所述超高粘度茂金属mPAO的100℃粘度不小于1000mm2/s。
5.根据权利要求1所述的应用，其中所述润滑油组合物是通过包括如下步骤的方法制备：将石墨烯加入到超高粘度聚α-烯烃mPAO中，并在30-65℃下进行超声分散，即得到所述润滑油组合物。
6.根据权利要求1所述的应用，其中所述润滑油组合物用于调制所述润滑油产品，所述调制的方法包括：将基础油投入反应釜，升温至50～80℃后，按照投料比例，依次将所述润滑油组合物、合成酯、复合添加剂、抗泡剂、抗氧剂加入到反应釜中，并在300-400r/min转速下搅拌40-60min；混合完毕后，将反应釜内的物料转移至储料罐中静置40～60min，即获得具有改善低温流动性的所述润滑油产品。
7.根据权利要求1所述的应用，其中所述复合添加剂是车用齿轮油复合剂或工业齿轮油复合剂。
8.根据权利要求1所述的应用，其中所述合成酯是三羟甲基丙烷辛癸酸酯、己二酸酯、多元醇酯、邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯。
9.根据权利要求1所述的应用，其中所述基础油是中低粘度的聚α-烯烃PAO，中低粘度的中性矿物油，中低粘度的光亮油或其混合物。
10.根据权利要求1所述的应用，其中所述基础油为低粘度PAO，并且100℃粘度不大于8.0mm2/s，倾点不大于-57℃。
11.根据权利要求1所述的应用，其中所述基础油为茂金属催化合成的低粘度mPAO，并且100℃粘度不大于8.0mm2/s，倾点不大于-57℃。
12.根据权利要求1所述的应用，其中所述合成酯为己二酸二异癸酯或多元醇酯。
13.根据权利要求1所述的应用，其中所述合成酯的100℃粘度不大于5.0mm2/s，倾点不大于-45℃。
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