改善橡胶相容性的欧VI国VI发动机油组合物及制备方法与流程

本发明涉及润滑油，具体涉及改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油组合物及其制备方法。

背景技术：

1、汽车行业，尤其是轻型汽车，对节能减排的要求越来越严苛。为满足苛刻的燃油经济性、污染物排放性能的技术要求，欧洲oem车企除了对发动机技术升级外，还对配套的润滑油也提出了更多的性能要求，其中包括燃油经济性、排放性能以及橡胶相容性等。

2、发动机油是用于润滑发动机金属运动零件的润滑油，对发动机起到润滑、冷却、密封等作用。而橡胶材料是一种具有高弹性的高分子化合物，作为密封垫片、o型密封圈、橡胶传动带、气门油封等用于发动机系统。汽车发动机中常用的橡胶材料包括氟橡胶(fkm)、乙丙橡胶(aem)、丁腈橡胶(hnbr)等。

3、发动机油与橡胶的相容性是指，发动机在工作时，发动机油对所接触的橡胶零部件无侵蚀能力，且橡胶零部件也不会污染与其所接触润滑油的能力。

4、为了提高发动机油的燃油经济性等要求，节能型发动机油中的添加剂种类越来越多，添加剂的剂量水平越来越高。但是高剂量添加剂配方同时也带来了橡胶相容性的问题，即油品中某些含硫等添加剂在高温工况下对橡胶材料具有一定的侵蚀风险。

5、尽管当前市面上已经出现了欧vi发动机油产品，但基于现有提高燃油经济性的手段影响其橡胶相容性，因而目前大多数产品难以兼具良好的橡胶相容性、排放性能和节能性能，进而难以满足发动机在长时间高温工况下的润滑和密封需求。因此，本领域亟需一种改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油产品。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种改善橡胶相容性的欧vi或国vi发动机油组合物及其制备方法与应用。本发明提供的改善橡胶相容性的欧vi发动机油组合物，有效克服了现有技术存在的发动机油产品较难同时满足橡胶相容性、排放性能和节能性能的缺陷。该发动机油组合物能够兼顾良好的橡胶相容性、排放性能和节能性能，可用于较严苛环境(如长时间高温工况)下实现发动机润滑的目的。

2、本发明的发明人在研究过程中发现，现有技术中发动机油通常采用100n和/或150n基础油，并配以多功能复合剂、黏度指数改进剂、摩擦改进剂、降凝剂进行复配研究，以改善节能性能、排放性能；然而，这种复配方式无法兼顾到长周期的橡胶相容性，因而难以满足长时间高温工况下的密封性。而减少含硫等添加剂，能够改善机油的橡胶相容性，但又会造成其他性能(如抗磨性等)的大幅下降。

3、本发明提供一种改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油组合物，包括以下重量份的组分：复合剂10.0～20.0份，基础油60.0～80.0份，黏度指数改进剂3.0～8.0份，降凝剂0.1～1.0份；所述复合剂为清净剂、分散剂、极压抗磨剂、抗氧剂、摩擦改进剂、橡胶相容改进剂的混合物；所述橡胶相容改进剂为聚异丁烯丁二酸酐衍生物(pibsa)，所述聚异丁烯丁二酸酐衍生物的平均相对分子量为1000～1300；所述分散剂为硼化无灰分散剂和非硼化无灰分散剂。

4、针对现有发动机油存在的问题，本发明提出通过添加橡胶相容改进剂进行配方补强，以期改善发动机油的长周期橡胶相容性；然而由于发动机油配方体系中通常含有游离的低分子量极性化合物，其对某些类型的橡胶(尤其是氟橡胶)具有一定侵蚀性，复配所得组合物仅通过直接补加橡胶补强剂技术，仍然无法解决橡胶相容性的问题。为此，本发明进一步研究发现，通过采用特定组成的复合剂，尤其是采用硼化分散剂和非硼化分散剂，与橡胶相容改进剂混合，具备较好的配方平衡性与配伍性，解决了上述问题；所得油组合物能够极好的满足汽车制造商对其配套发动机油的橡胶相容性、节能性及排放性能要求，从而满足长时间高温工况下的发动机润滑和密封需求。

5、所述聚异丁烯丁二酸酐衍生物的平均相对分子量为1000～1300且具有如下结构通式：

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7、作为优选，所述pibsa选自扬子石化pibsa1000和pibsa1300的混合物或其中的一种，质量比为(0～1)：(0～1)。

8、本发明中，对所述pibsa通过现有的热加合工艺制备得到。

9、作为优选，所述复合剂中的分散剂为硼化无灰分散剂和非硼化无灰分散剂，其质量比为(0.1～3)：(0.4～7)。其中所述非硼化无灰分散剂选自异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯、无灰膦酸酯或苄胺中的两种以上，优选为质量比0.4～4：0～3的异丁烯丁二酰亚胺和聚异丁烯丁二酸酯。进一步优选的，非硼化无灰分散剂由聚异丁烯基丁二酰亚胺(t161)与双烯基丁二酰亚胺(t154)以质量比3：1组成。

10、作为优选，所述清净剂、分散剂、极压抗磨剂、抗氧剂、摩擦改进剂、橡胶相容改进剂的质量比为(0.5～10)：(0.5～10)：(0.5～8)(0.1～3)：(0.1～2)：(0.1～1)。

11、作为优选，所述基础油为hvi iii+类基础油，或hvi iii类基础油与pao基础油的混合物；优选地，所述基础油的100℃运动黏度为4.0～4.4mm2/s且黏度指数≥125，蒸发损失(诺亚克法)不高于质量分数13％，苯胺点不低于120℃。

12、作为优选，所述降凝剂选自丙烯酸酯高分子聚合物。

13、作为优选，所述摩擦改进剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼及其衍生物中的至少一种；优选地，所述二烷基二硫代氨基甲酸钼及其衍生物为二元钼、三元钼的混合物，其比例为(0.1～0.5)：(0.1～1)。

14、进一步优选，所述橡胶相容改进剂选自pibsa1000和/或pibsa1300；所述清净剂选自烷基水杨酸钙和/或烷基水杨酸镁；所述分散剂选自硼化无灰分散剂和非硼化无灰分散剂；所述极压抗磨剂选自二烷基二硫代磷酸锌盐、硫磷混合伯仲烷基锌盐和硫化烯烃中的一种或多种；所述抗氧剂选自辛丁基二苯胺和/或高分子烷基苯酚。采用上述优选的添加剂能更好的发挥各组分的配伍性和协同作用，机油综合性能更好。

15、作为优选，所述黏度指数改进剂为梳状聚甲基丙烯酸酯型改进剂(pma)和/或梳状聚丙烯酸酯型改进剂，剪切稳定指数(ssi)不大于5。该优选方案下，能够充分发挥各原料之间的配伍性和协同作用。

16、作为优选，梳状聚甲基丙烯酸酯型改进剂(pma)具有如下结构通式：

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18、注：式中，r＝c1-c20的烃基，优选c3-c15的烃基。

19、作为优选，所述烃基可以为饱和或不饱和的烷基，也可以为支链或直链的烃基，可以是异丁基、异癸基、十三烷基中的至少一种。

20、作为优选，上述梳状pma为市售产品，如日本三洋化成公司、美国lubrizol公司、德国evonik公司等生产的产品；具体例如可以为aclube v7030、lubrizol vl9101f、viscoplex3-201中的至少一种。

21、本发明中，所述剪切稳定指数(ssi)通过sh/t 0103-2007和gb/t 265-1988测得；具体通过sh/t 0103-2007的方法对样品进行剪切，再通过gb/t 265-1988的方法测剪切前和剪切后的粘度，然后计算得到ssi。

22、作为本发明的较佳实施方式，所述的改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油，包括如下重量份组分：所述复合剂为13～18份，所述基础油为76～83份，所述黏度指数改进剂为4～5份，所述降凝剂为0.1～0.5份。

23、进一步优选，所述的改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油，包括如下重量份组分：复合剂16.1份、基础油79.1份、粘度指数改进剂4.5份，降凝剂0.3份。

24、优选地，以发动机油复合剂的总量计，按照astm d5185测定，所述复合剂中硼含量≥0.13重量％，钙含量≤0.86重量％，镁含量≤0.35重量％。

25、本发明所述的改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油可采用现有技术公开的工艺制备而成。为了保证及提升发动机油的效果，本发明提供一种优选的制备方法，包括如下步骤：

26、(1)将基础油、黏度指数改进剂、降凝剂混合，得均相液i；

27、(2)将所得均相液i与复合剂混合，得到发动机油。

28、进一步优选，步骤(1)中混合的温度为50～60℃。

29、进一步优选，步骤(2)中混合的温度为55～60℃。

30、本发明提供所述的制备方法制得的改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油组合物能够满足acea c5规格，包含但不限于0w-20润滑油，硫含量不大于0.3％(质量分数)，磷含量不大于0.08％(质量分数)，硫酸盐灰分不大于0.8％(质量分数)，是一种低硫磷低灰分的欧vi发动机油。

31、本发明的改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油组合物适用范围广，尤其适合于其他类型对发动机油节能性、排放性能以及橡胶相容性有特殊要求的轻负荷欧vi或国vi发动机。优选在使用fkm、aem、hnbr类型橡胶密封件的轻负荷发动机中应用。

32、本发明的有益效果至少在于：本发明采用特定类型及用量的各原料的技术方案，能够充分发挥配伍性，进一步提高所制得的改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油组合物应用的橡胶相容性、节能性以及排放性能，解决了发动机油不能满足oem厂商对油品橡胶相容性要求的技术难题。所制得的发动机油组合物基础理化数据见表1。所选高性能添加剂配方体系，可有效改善油品的橡胶相容性、节能性、排放性能。经过某oem橡胶相容性试验(1000h)，发动机油组合物的橡胶相容性指标较现有的参比油得到显著改善，经过节能台架试验、排放性能台架试验验证，其油品节能性与排放性能的综合性能显著优于市场同类产品。

33、表1本发明改善橡胶相容性的欧vi/国vi发动机油的基础理化数据

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