一种复合型高碱值金属清净剂及其制备工艺的制作方法

本发明属于润滑油添加剂，具体而言，涉及一种复合型高碱值金属清净剂及其制备工艺。

背景技术：

1、金属清净剂是内燃机油中的主要添加剂之一，占润滑油添加剂总量的30％以上。在内燃机油中通过增溶、分散、中和作用，与其它添加剂一起作用，抑制油品中积碳、漆膜和油泥的生成，保证发动机正常工作。金属清净剂作为一种广泛使用的润滑油添加剂，它的加入能够持续的中和发动机机油在使用过程中所发生氧化降解生成的酸性物质，从而阻止其对发动机造成的腐蚀，同时由于清净剂皂盐对有害颗粒物的乳化作用，可以达到减慢油品变质、延长使用时间的目的。

2、金属清净剂包括烷基苯磺酸盐、硫化烷基酚盐、焼基水杨酸盐、硫磷酸盐和环烷酸盐等类型。金属清净剂是由碳酸盐(钙、镁等)与吸附在碳酸盐表面上的表面活性剂所组成的稳定的载荷胶团和游离的表面活性剂分乎等在油溶液中所形成稳定的胶体分散体系。对于金属清净剂来说，最重要的基本性能是胶体稳定性。胶体稳定性是保证金属清净剂的其他性能的基础。胶体粒子的结构对金属清净剂的酸中和能力、胶体稳定性和清净分散能力都有重要的影响。

3、目前，传统的清净剂产品与酯类润滑油存在着匹配性差的劣势，其加入不仅会影响润滑油的色泽、性能，同时在稳定性、色度等基本性能方面也存在不足之处。因此，开发一种复合型高碱值环保型金属清净剂产品已成为本领域研究的目标。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种复合型高碱值金属清净剂的制备工艺。根据本发明的工艺得到的金属清净剂碱值高，稳定性好，综合性能优。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

3、本发明的一个方面提供了一种复合型高碱值金属清净剂的制备工艺，该工艺包括以下制备过程：

4、将钙源、镁源以及锡源按照质量比1:0.5～2:0.1～0.3的量混合均匀，加入到浓度为10～50mg/ml的淀粉水溶液中在55～60℃下搅拌1～4h，之后干燥，再在8～12mpa、1500～2000℃下焙烧2～6h，期间以30～50ml/min的速率持续通入氮气至反应结束，待反应结束后冷却至室温，将产物粉碎、研磨并过1250目筛得到复合金属晶石粉体；

5、将基础油与溶剂按照体积比1:0.3～1的量混合均匀，将体系升温至40～50℃后加入烷基苯磺酸，加入完毕后在50～60℃搅拌20～60min，得到基础油/烷基苯磺酸共混液；

6、以60～120rpm的转速搅拌所得基础油/烷基苯磺酸共混液，然后缓慢加入复合金属晶石粉体，期间持续通入酸性气体，加入完毕后保持转速不变继续搅拌10～30min，随后将体系升温至100～150℃减压蒸馏，减压至闪点合格停止减压，加入助滤剂压滤，得到复合型高碱值金属清净剂。

7、在本发明的一个优选实施方式中，所述钙源为氧化钙和/或氢氧化钙；所述镁源为氧化镁和/或氢氧化镁；所述锡源为氧化锡和/或氢氧化锡。

8、在本发明的一个优选实施方式中，所述淀粉包括马铃薯淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉。

9、在本发明的一个优选实施方式中，所述基础油包括基础油100sn、基础油150sn、基础油200sn、基础油220sn、基础油250sn、基础油300sn、基础油350sn、基础油400sn、基础油450sn和基础油500sn中的一种或多种。

10、在本发明的一个优选实施方式中，所述溶剂为多巴胺甲基丙烯酰胺接枝改性e-聚赖氨酸，所述多巴胺甲基丙烯酰胺接枝改性e-聚赖氨酸制备方法包括以下步骤：

11、将数均分子量为4000～8000的e-聚赖氨酸完全溶解于ph＝6.5～6.7柠檬酸水溶液中，配制成浓度为50～100mg/ml的溶液，并搅拌至形成澄清溶液，得到e-聚赖氨酸溶液；

12、将多巴胺甲基丙烯酰胺单体加入到20～30wt％有机醇/碳酸氢铵溶液中，配制成浓度为20～80mg/ml的溶液，然后超声分散10-20min，得到多巴胺甲基丙烯酰胺单体分散液；

13、将所得e-聚赖氨酸溶液和多巴胺甲基丙烯酰胺单体分散液按照体积比1:0.5～1的量混合均匀，将体系升温至40～60℃，然后加入引发剂以200～400rpm的转速持续搅拌1～3h，然后冷却至室温后加入环氧氯丙烷继续以200～400rpm的转速持续搅拌20～40min，得到多巴胺甲基丙烯酰胺接枝改性e-聚赖氨酸。

14、在本发明的一个优选实施方式中，所述有机醇/碳酸氢铵溶液中有机醇、水以及碳酸氢铵按照体积质量比15～20ml：100ml：4～8g的量混合。

15、在本发明的一个优选实施方式中，所述有机醇选自乙醇、丙三醇、丁醇。

16、在本发明的一个优选实施方式中，所述引发剂为过硫酸铵或者过硫酸钾；所述引发剂的加入量为e-聚赖氨酸质量的0.3-0.5倍。

17、在本发明的一个优选实施方式中，所述环氧氯丙烷的加入量为e-聚赖氨酸质量的0.05-0.1倍。

18、在本发明的一个优选实施方式中，所述烷基苯磺酸的加入量为基础油体积的0.5～1倍。

19、在本发明的一个优选实施方式中，所述烷基苯磺酸为c10～c30的烷基苯磺酸，例如十二烷基苯磺酸、十三烷基苯磺酸、十四烷基苯磺酸、十五烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、十七烷基苯磺酸、十八烷基苯磺酸、十九烷基苯磺酸、二十烷基苯磺酸、二十一烷基苯磺酸、二十二烷基苯磺酸、二十三烷基苯磺酸和二十四烷基苯磺酸中的一种或多种。

20、在本发明的一个优选实施方式中，所述复合金属晶石粉体按照与烷基苯磺酸质量体积比1～2g：1ml的量加入。

21、在本发明的一个优选实施方式中，所述酸性气体为二氧化碳，所述二氧化碳气体的通气速率为50～100ml/min。

22、在本发明的一个优选实施方式中，所述助滤剂包括硅藻土、珍珠岩、氧化镁、纤维素、石墨粉、石棉、酸性白土、石膏、活性炭。

23、借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

24、1、本发明为现有技术的改进，通过本发明的制备工艺得到的金属清净剂具有高碱值、稳定性好的特点，相比于现有的清洁剂产品，本发明的清洁剂具有粘度低，以及较好的清净分散性和中和腐蚀酸的能力。

25、2、金属清净剂中碱性产品占绝大多数。碱性清净剂是由碳酸钙或碳酸镁与吸附在碳酸盐表面上的表面活性剂所组成的稳定的载荷胶团和游离的表面活性剂分子及其胶束所构成的。润滑油清净剂胶体粒子粒径及其分布无疑对其使用性能有决定性的影响。目前，现有技术中的清净剂大多数仅以单一的镁源或钙源作为金属来源，单一的金属源在形成清净剂胶体粒子时由于原子/分子间电荷的相互“排斥”作用使得清净剂的胶体粒子分布受限。因此，在本发明的一个方面，提供了一种以钙源、镁源以及锡源作为金属来源的复合金属晶石粉体，通过利用不同金属化合物原子/分子间作用力的大小不同的原则，在微观表现上能够使得形成的清洁剂胶体粒子分布更加密集，在宏观表现上能够明显提高清净剂的稳定性和碱值。本发明所用钙源、镁源和锡源均为氧化物或者氢氧化物形式，例如氧化钙、氧化镁、氧化锡或其氢氧化物等，相比于金属单质，金属化合物更易获得，且更易保存。通过将钙源、镁源以及锡源以一定的比例混合后加入到淀粉水溶液中，在设定的温度下淀粉开始溶胀、分裂形成均匀糊状溶液，随后在金属源表面进行充分附着，使得金属化合物之间通过淀粉的粘性作用聚集在一起，经干燥之后得到聚合性的混合物，最后再经过高温焙烧、粉碎、过筛的步骤，得到复合金属晶石粉体。

26、3、本发明的另一个方面还提供了一种用于溶解基础油、烷基苯磺酸等原料的溶剂，以该溶剂作为媒介，能够提高烷基苯磺酸在金属化合物表面的附着。本发明的溶剂是以e-聚赖氨酸作为载体，以多巴胺甲基丙烯酰胺作为单体，通过在引发剂作用下引发自由基聚合反应，得到多巴胺甲基丙烯酰胺接枝改性e-聚赖氨酸，随后在偶联剂环氧氯丙烷的作用下，聚合物之间发生共价接合，形成具有三维立体结构的高聚物，基于该高聚物的结构性能，能够起到桥连的作用，将烷基苯磺酸与金属碳酸盐化合物连接在一起，提高烷基苯磺酸在金属碳酸盐表面的附着力，从而进一步提高清净剂的稳定性。

27、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。