CN100513539C - 低灰分的燃气发动机润滑油组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明低灰分的燃气发动机润滑油组合物，包括基础油、降凝剂、粘度指数改进剂、抗泡剂、金属清净剂组合物、聚烯烃丁二酰亚胺类无灰分散剂、抗氧抗腐剂和抗磨剂，该金属清净剂组合物是高碱值金属盐与中碱值金属盐或低碱值金属盐的混合物。可满足以液化石油气(LPG)和压缩天然气(CNG)为燃料的车用燃气发动机的润滑要求，该润滑油组合物具有优良的润滑性能、清净性能、分散性能、抗硝化性能、抗氧抗腐性能和抗磨性能，同时具有较低的灰分(硫酸盐灰分0.1%-0.6%，重量比)，可有效防止燃气发动机提前点火。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种润滑油组合物，特别是具有优良的润滑性能、清净性能、分散性能、抗硝化性能、抗氧抗腐性能和抗磨性能的低灰分燃气发动机润滑油组合物。
(二)背景技术
近年来，随着对环境保护的关注，以液化石油气LPG和压缩天然气CNG为燃料的燃气发动机汽车发展很快。气体燃料的一个显著特点是燃烧温度高，加速NOX的生成，而NOX随发动机汽缸里的窜气进入曲轴箱，使曲轴箱中的润滑油更易被硝化，从而缩短润滑油的使用寿命。另外，润滑油在气体燃料发动机中容易形成沉积物，而气体燃料对发动机沉积物的清洗能力不足，当润滑油的灰分过高时，形成沉积物的趋势更为明显，大量的沉积物可以引起燃气发动机的提前点火，造成发动机工作紊乱。所以适用于燃气发动机的润滑油应当具有良好的清净分散性能、抗氧化性能、抗硝化性能和抗磨性能，同时油品的硫酸盐灰分含量应当有所控制。一种根据油品中硫酸盐灰分含量对燃气发动机油所做的分类得到润滑油研究开发者和生产销售商的广泛认可，这种分类列于表1。
表1 燃气发动机油分类
| 类型 | 硫酸盐灰分含量，％，重量比 |
| 无灰型低灰型中灰型高灰型 | <0.10.1-0.60.6-1.5>1.5 |
燃气发动机的选用主要根据燃料气体的洁净程度、道路状况、发动机工作负荷等因素来确定，对于在城市中行驶的燃料洁净的燃气发动机汽车适宜选用无灰或低灰型油品。
美国专利US 6,001,780介绍了一种包含聚烯烃或聚烯烃丁二酰亚胺分散剂、硼化聚烯烃或硼化聚烯烃丁二酰亚胺分散剂和少量的抗氧剂、抗磨剂的适用于天然气发动机的无灰型(硫酸盐灰分小于0.1％，重量比)润滑油配方。
美国专利US 5,726,133介绍了一种采用特定清净剂组分的硫酸盐灰分为0.1％-0.6％(重量比)的低灰型天然气发动机油及其添加剂体系，其清净剂组分中包含一种碱值不高于250mgKOH/g的碱金属盐和一种碱值更低的碱金属盐，二者的比例为1.2:1到2.3:1。
美国专利US 6,191,081介绍了一种强化抗硝化性能的长寿命的中灰和高灰型的燃气发动机油，配方包含由高碱值、中碱值和低碱值(或称中性盐)清净剂复合组成的、并且至少一种中碱值或低碱值清净剂是金属水杨酸盐的清净剂组分。
中国专利中，目前没有有关燃气发动机润滑油的专利。
(三)发明内容
本发明目的是针对燃气发动机本身的特点和气体燃料燃烧产物的特点，提出了具有良好的清净分散性能、抗硝化性能、抗氧化性能和抗磨性能的低灰分(硫酸盐灰分在0.1％-0.6％，重量比)燃气发动机专用润滑油组合物。
该润滑油组合物中包括具有润滑性能的基础油、特定的金属清净剂组分、聚烯烃丁二酰亚胺类无灰分散剂、抗氧抗腐剂、抗磨剂、抗泡剂、降凝剂、粘度指数改进剂等组分。
本发明低灰分燃气发动机润滑油组合物中的主要组分是具有润滑性能的基础油，该基础油可以是溶剂精制工艺基础油、聚α烯烃合成油或二者的混合物。对粘度级别10W/30的润滑油组合物，适宜的基础油组分100℃时的运动粘度范围在4-10mm2/s；对粘度级别15W/40的润滑油组合物，适宜的基础油组分100℃时的运动粘度范围在5-15mm2/s。基础油组分在润滑油组合物中的含量至少为70％(重量比)。
本发明低灰分燃气发动机润滑油组合物中包含特定的金属盐清净剂组分，该组分为总碱值(TBN)范围不低于270mgKOH/g的高碱值和超高碱值的烷基水杨酸盐清净剂混合物；上述金属盐清净剂金属可以是钠、镁、钙，其中至少一种是超高碱值的镁盐，金属盐清净剂其活性组分在润滑油组合物中的含量范围是0.3％-2.0％(重量比)。
本发明低灰分燃气发动机专用润滑油组合物中包含聚烯烃丁二酰亚胺类无灰分散剂，该无灰分散剂可以是(1)单聚烯烃丁二酰亚胺、(2)双聚烯烃丁二酰亚胺、(3)二者的混合物。上述无灰分散剂可以是硼化的聚烯烃丁二酰亚胺，也可以是大分子的聚烯烃丁二酰亚胺，分子量范围在600-3000。无灰分散剂活性组分在润滑油组合物中的含量范围是1.0％-4.5％(重量比)。
本发明低灰分燃气发动机润滑油组合物中包含一定的抗氧抗腐剂组分，该组分可以是(1))芳胺类抗氧剂、(2)屏蔽酚类抗氧剂、(3)二者的混合物。抗氧抗腐剂活性组分在润滑油组合物中的含量范围是0.05％-1.5％(重量比)。
本发明低灰分燃气发动机润滑油组合物中包含抗磨剂组分，该组分可以是金属锌或钼的二硫代磷酸盐，如二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)，也可以是锌盐与钼盐的混合物。抗磨剂活性组分在润滑油组合物中的含量范围是0.3％-2.0％(重量比)。
本发明低灰分燃气发动机润滑油组合物中还包含下述常规添加剂：
(a)一种可用于润滑油组合物的具有降低润滑油组合物凝点效果的羧酸衍生物，如聚甲基丙烯酸酯，该组分在润滑油组合物中的含量范围是0.1％-0.7％(重量比)；(b)一种可用于润滑油组合物的具有提高润滑油组合物粘度指数性能的大分子聚合物，如乙烯-丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯等，该组分在润滑油组合物中的含量范围是2.5％-11.5％(重量比)；(c)一种抗泡剂，如甲基硅油等，该组分在润滑油组合物中的含量范围是0.001％-0.05％(重量比)。
本发明低灰分燃气发动机润滑油组合物用于车用燃气发动机中，具有以下性能：(1)有效改善发动机的润滑，保证发动机的正常运转，降低摩擦，减少摩擦功率损失；(2)在发动机运转时，特别是在停停开开或者怠速运转工况下，能够显著减少油泥生成和漆膜的沉积，保持发动机润滑部件的清洁，确保发动机正常供油；(3)低灰分特性能够显著减少发动机进气门处有机金属化合物的沉积，有效防止燃气发动机提前点火；(4)有效延长发动机使用寿命。
有关资料表明，我国多数省份目前都致力于推广以液化石油气和压缩天然气为燃料的代用燃料汽车，特别是在直辖市、省会城市等大城市，政府计划在城市公交车和出租车中大力推广以汽油和液化石油气或压缩天然气为燃料的双燃料汽车，因此，本发明所涉及的燃气发动机润滑油产品有良好的市场前景。
(四)具体实施方式
实施例1：调制10W/30燃气发动机润滑油，组分含量见表2，由此得到的数据见表3。
表2
| 组分 | 含量，％ |
| 基础油组分 HVI100SNMV1150BS降凝剂 聚甲基丙烯酸酯粘度指数改进剂 乙烯丙烯共聚物抗泡剂 甲基硅油清净剂 超高碱值水杨酸镁盐清净剂 高碱值水杨酸钙盐无灰分散剂 聚烯烃单丁二酰亚胺 | 81.06.90.36.50.0010.90.62.8 |
| 抗氧剂 烷基苯胺抗磨剂 二烷基二硫代磷酸锌盐 | 0.50.5 |
表3
| 项目 | 暂定指标 | 实测值 | 试验方法 |
| 硫酸盐灰分，％碱值，mgKOH/g100℃运动粘度，mm<sup>2</sup>/s-20℃动力粘度，mPa·s边界泵送温度，℃闪点(开口)，℃倾点，℃高温高剪切粘度(150℃，10″s′)mPa·s泡沫性(泡沫倾向/泡沫稳定性)，mL/mL24℃93.5℃后24℃硫含量，％(m/m)磷含量，％(m/m)水分，％(m/m)沉淀物，％(m/m)板式成焦器试验<sup>1</sup>，焦重，mgSDT试验<sup>2</sup>，泥斑/油斑，％内燃机油高温氧化与轴瓦腐蚀试验<sup>3</sup>轴瓦失重，mg活塞裙部漆膜评分， | 0.1-0.63.0-6.09.3-<12.5不大于 3500不高于 -25不低于 205不高于 -30不低于 2.9不大于 25/0不大于 150/0不大于 50/0报告报告不大于痕迹不大于 0.01不大于 40不小于 9.0 | 0.5163.7110.863000小于-25208-303.360/05/00/00.360.051痕迹0.009142.159.027.99.5 | GB/T2433SH/T0251GB/T265GB/T6538GB/T9171GB/T3536GB/T3535SH/T0618GB/T12579SH/T0303SH/T0296GB/T260GB/T6531Q/SHO18·0235Q/SHO18·0194SH/T0265 |
注：1以试验板上的焦重表示，焦重越小表示组合物的活塞清净性越好。
2以扩散的泥斑/油斑的百分率表示，此值越大，组合物的分散性能越好。
3该试验为发动机试验，此项试验结果表明，按该实施例的组合物在发动机上具有良好的使用性能。
实施例2：调制15W/40燃气发动机润滑油，组分含量见表4，由此得到的数据见表5。
表4
| 组分 | 含量，％ |
| 基础油组分HVI200SN降凝剂粘度指数改进剂抗泡剂金属清净剂聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂抗氧抗腐剂抗磨剂 | 85.90.48.00.0021.13.30.70.6 |
表5
| 项目 | 暂定指标 | 实测值 | 试验方法 |
| 硫酸盐灰分，％碱值，mgKOH/g100℃运动粘度，mm<sup>2</sup>/s-15℃动力粘度，mPa·s边界泵送温度，℃闪点(开口)，℃倾点，℃高温高剪切粘度(150℃，10<sup>6</sup>s<sup>1</sup>)mPa·s泡沫性(泡沫倾向/泡沫稳定性)，mL/mL24℃93.5℃后24℃硫含量，％(m/m)磷含量，％(m/m)水分，％(m/m)沉淀物，％(m/m)板式成焦器试验<sup>1</sup>，焦重，mgSDT试验<sup>2</sup>，泥斑/油斑，％ | 0.1-0.63.0-6.012.5-<16.3不大于 3500不高于 -20不低于 215不高于 -23不低于 3.7不大于 25/0不大于 150/0不大于 50/0报告报告不大于痕迹不大于 0.01 | 0.4823.5414.863200小于-20220-254.1610/025/010/00.320.063痕迹0.00597.258.5 | GB/T2433SH/T0251GB/T265GB/T6538GB/T9171GB/T3536GB/T3535SH/T0618GB/T12579SH/T0303SH/T0296GB/T260GB/T6531Q/SH018·0235Q/SHO18·0194 |
注：见实施例1。
Claims (7)
1.一种低灰分的燃气发动机的润滑油组合物，其特征在于该组合物的组成为(A)以润滑油组合物重量计，重量至少占85.9％的基础油；(B)高碱值水杨酸盐清净剂和超高碱值水杨酸镁盐清净剂混合物，以润滑油组合物重量计，重量占0.3％-2.0％；(C)至少一种聚烯烃丁二酰亚胺类无灰分散剂，以润滑油组合物重量计，重量占1.0％-4.5％；(D)至少一种抗氧抗腐剂，以润滑油组合物重量计，重量占0.05％-1.5％；(E)抗磨剂，以润滑油组合物重量计，重量占0.3％-2.0％；(F)羧酸衍生物降凝剂，以润滑油组合物重量计，重量占0.1％-0.7％(重)；(G)乙烯丙烯共聚物，以润滑油组合物重量计，重量占2.5％-11.5％；(H)抗泡剂，以润滑油组合物重量计，重量占0.001％-0.05％。
2.按照权利要求1所述的低灰分的燃气发动机的润滑油组合物，其特征在于(A)是溶剂精制基础油或聚α烯烃合成油或前述二者的混合物。
3.按照权利要求1所述的低灰分的燃气发动机的润滑油组合物，其特征在于清净剂混合物中，高碱值水杨酸盐清净剂的金属成分是金属钙或钠或镁。
4.按照权利要求1所述的低灰分的燃气发动机的润滑油组合物，其特征在于无灰分散剂C是单聚烯烃丁二酰亚胺或双聚烯烃丁二酰亚胺或前述二者的混合物。
5.按照权利要求4所述的低灰分的燃气发动机的润滑油组合物，其特征在于单聚烯烃丁二酰亚胺和双聚烯烃丁二酰亚胺是硼化的聚烯烃丁二酰亚胺，或是分子量范围在600-3000的聚烯烃丁二酰亚胺。
6.按照权利要求1所述的低灰分的燃气发动机的润滑油组合物，其特征在于抗氧抗腐剂D是芳胺类抗氧剂或屏蔽酚类抗氧剂或二者的混合物。
7.按照权利要求1所述的低灰分的燃气发动机的润滑油组合物，其特征在于抗磨剂E是金属锌的二硫代磷酸盐或金属钼的二硫代磷酸盐或二者的混合物。
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