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CN113913231A - 一种与生物燃料兼容的国六发动机油及其制备方法 - Google Patents

一种与生物燃料兼容的国六发动机油及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涉及润滑油领域，具体涉及一种与生物燃料兼容的国六发动机油及其制备方法。所述的国六发动机油中包括由以下重量份组成的内燃机油：复合剂16.0～30.0份，基础油60.0～80.0份，补强剂0.5～3.0份；所述复合剂为特定重量比的清净剂、分散剂、抗氧剂、减摩剂、黏度指数改进剂、金属减活剂和抗泡剂的混合物。所述补强剂为多种分散剂与多种抗氧剂的复配添加剂的组合。本发明所述国六发动机油解决了使用生物燃料活塞积碳严重的问题，不仅具有良好的生物燃料兼容性，同时也具有优异的抗老化氧化性等(对使用生物燃料的国六车辆，可有效延长换油周期)。

Description

一种与生物燃料兼容的国六发动机油及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑油领域，具体涉及一种与生物燃料兼容的国六发动机油及其制备方法，尤其适用于带GPF尾气后处理装置的轻负荷国六发动机上。
背景技术
生物燃料主要是以不同比例的燃料甲醇或燃料乙醇直接混入汽油中制得，如E10乙醇汽油、E22乙醇汽油、E100纯乙醇汽油、M15甲醇汽油、BPVR2汽油(添加25％醋酸丁酯)等，具有清洁环保、可再生的特点，可作为化石燃料的较佳替代品。
然而，生物燃料与纯汽油在理化性质方面存在较大差异，并且生物燃料比纯汽油燃料对配套用的发动机油影响更大，其中包括对发动机油更严重的稀释程度，对发动机油的抗老化氧化性能、清净性的影响，以及生物燃料燃烧的副产物(乙酸、水等)对金属部件的腐蚀性。根据相关研究结果表明，针对生物燃料发动机，发动机活塞部位的积碳沉积现象更严重。而使用传统的润滑油很难解决活塞高温沉积物增多的问题。
目前，一些主流汽车厂商越来越关注新发动机配套润滑油的综合性能，其中包括与不同生物燃料的兼容性以及与尾气排放后处理装置兼容性等问题，而润滑油市场上的产品很难同时满足这些性能要求。为满足部分汽车企业对油品的特殊性能包括生物燃油兼容性、抗金属腐蚀性、与尾气后处理装置兼容性等要求，研究并开发一种具有抗生物燃油稀释、抗老化氧化、抗金属腐蚀性的高性能国六发动机油具有重要意义。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种与生物燃料兼容的国六发动机油及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种与生物燃料兼容的国六发动机油，包括以下重量份组份：
复合剂16.0～30.0份，基础油60.0～80.0份，补强剂0.5～3.0份。
所述复合剂为重量比为(0.5～10)：(0.5～10)：(0.1～8)：(0.1～2)：(3～10)：(0.01～0.1)：(0.01～0.1)的清净剂、分散剂、抗氧剂、减摩剂、黏度指数改进剂、金属减活剂、抗泡剂的混合物。
所述补强剂为复合分散剂与复合抗氧剂的混合物。
其中，所述复合分散剂为异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯、无灰膦酸酯和苄胺中的两种以上混合物，所述复合抗氧剂为ZDDP、辛基丁基二苯胺和羟基苯基丙酸酯中的两种以上混合物。
本发明发现，通过在上述体系下加入补强剂，有利于使应用生物燃料的发动机中的活塞积碳问题得到明显改善，使发动机油具有良好的生物油兼容性。
为了提升发动机油的各方面性能，本发明对配方体系中其他组份的选用及用量进行了进一步探究，得到如下优选方案。
作为优选，所述复合分散剂与复合抗氧剂的重量比为(0.1～2)：(0.1～2)。
作为优选，所述复合剂中的金属减活剂选自甲苯并三唑衍生物、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基1,3,4-噻二唑中的一种或几种，所述甲苯并三唑衍生物、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基1,3,4-噻二唑的重量比为(0～0.07)：(0～0.07)：(0～0.07)。
本发明采用的复合剂中所用的金属减活剂具有抗金属腐蚀、抗氧化及减活性能，且与抗氧剂使用具有协同效应。经试验表明，金属减活剂的总添加量在0.01～0.1份范围时，应用效果最好，可有效抵抗生物燃料燃烧副产物对发动机金属零部件的腐蚀。
优选地，所述复合剂中的黏度指数改进剂剪切指数(SSI)不大于30。
作为优选，所述基础油为III类基础油，或，III类基础油与PAO基础油的混合物；
优选所述III类基础油与PAO基础油的重量比为50～80:0～30。
作为优选，所述基础油的100℃运动黏度为3.9～4.3mm2/s且黏度指数大于135。
作为优选，所述生物燃料为乙醇汽油、甲醇汽油、醋酸乙酯汽油中的一种或其混合物。
进一步优选的，所述的国六发动机油包括如下重量份组分：复合剂20.0～25.0份、基础油70.0～80.0份、补强剂2.0～2.5份。
在一种优选的技术方案中，所述的国六发动机油包括如下重量份组分：复合剂22.8份、基础油75份、补强剂2.2份。
本发明所述的与生物燃料兼容的国六发动机油以发动机油复合剂技术为基础，通过配方性能补强技术，在高温清净性，抑制低温油泥分散性，以及抗老化氧化性能上更加突出，从而解决了使用生物燃料发动机活塞积碳严重的问题。
本领域人员可依照公知常识，对本发明所述复合剂中所提到的清净剂、分散剂、抗氧剂、减摩剂、黏度指数改进剂和抗泡剂进行具体地选用，其均可以获得较好的效果，在此不做进一步限定。
由于本发明所述与生物燃料兼容的发动机油所选添加剂、基础油、补强剂等原料合适，能够改善生物燃料发动机活塞积碳结焦严重的问题，同时可满足1万公里换油周期的目标。
本发明所述与生物燃料兼容的国六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：
(1)将所述基础油、补强剂在50～60℃下混合，得均相液I；
(2)将所述均相液I与复合剂在55～65℃下混合，即得。
本发明进一步提供上述的国六发动机油在国六标准以下的发动机中的应用，优选在配套设置有GPF尾气后处理装置的轻负荷国六发动机中应用。
本发明所述的发动机油属于ACEA C2系列润滑油，包含但不限于0W-30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国六发动机油。
本发明的有益效果如下：
本发明选用高性能复合剂、优质基础油，使用补强添加剂技术解决了传统发动机油不能满足OEM厂商对生物燃油兼容性要求的技术难题。所得油品属于ACEA C2规格系列(包含但不限于0W-30)，基础理化数据见表1。经过模拟试验和台架试验证明，所用技术效果明显。所述发明的国六发动机油可适用于使用不同生物燃料(乙醇汽油、甲醇汽油、醋酸乙酯汽油)的国六发动机。该技术应用范围广，也可推广应用于其他对生物燃料兼容性有要求的轻负荷国六发动机。
表1本发明所述发动机油的基础理化数据
Figure BDA0002575701310000041
Figure BDA0002575701310000051
附图说明
图1为测得的实验组1与对照组1的使用乙醇汽油发动机耐久试验后活塞结果的图片；其中，A图为是实验组1的结果，B图为对照组1的结果。
图2为测得的实验组1与对照组2的铜片腐蚀试验的图片；其中，A图为是实验组1的结果，B图为对照组2的结果。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的发动机油润滑油的具体实施方式、特征及其功效作详细说明。
在以下实施例中，所述复合剂为重量比为56.3：4.3：39.0：0.3：0.1的(清净剂+分散剂+抗氧剂)、减摩剂、黏度指数改进剂、金属减活剂和抗泡剂的混合物。其中，所述金属减活剂为重量比为50：50的2-巯基苯并噻唑和2,5-二巯基1,3,4-噻二唑，所述黏度指数改进剂的剪切指数不大于30，其他试剂均为本领域可通过市售渠道购买得到的常规产品。
所述基础油为重量比为75:25的III类基础油与PAO基础油的混合物，100℃运动黏度为3.9～4.3mm2/s且黏度指数大于135。
所述补强剂为重量比为80:20的复合分散剂与复合抗氧剂的混合物；
其中，所述复合分散剂为异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯和苄胺的混合物，所述复合抗氧剂为ZDDP、辛基丁基二苯胺和羟基苯基丙酸酯的混合物。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种与生物燃料兼容的国六发动机油，按重量份计，包括：
复合剂23.0份、基础油74.8份、补强剂2.2份。将原料基础油和补强剂依次加入调合罐中，然后开启搅拌并升温至55℃，搅拌20min，既得均相液I。随后在均相液I中加入复合剂，在60℃下，搅拌60min制成。
实施例2
本实施例提供一种与生物燃料兼容的国六发动机油，按重量份计，包括复合剂23.0份、基础油74.8份、补强剂2.2份。将原料基础油和补强剂依次加入调合罐中，然后开启搅拌并升温至58℃，搅拌20min，既得均相液I。随后在均相液I中加入复合剂，在60℃下，搅拌60min制成。
实施例3
与实施例1相比，区别点仅在于，本实施例中，内燃机油中各组分的用量为：复合剂22.9份、基础油74.9份、补强剂2.2份。
实施例4
与实施例1相比，区别点仅在于，本实施例中，内燃机油中各组分的用量为：复合剂23.1份、基础油74.7份、补强剂2.2份。
实施例5
与实施例1相比，区别点仅在于，本实施例制备过程中，加入复合剂后，在57℃下，搅拌60min制成。
实验例
为了进一步验证本发明所得与生物燃料兼容的国六发动机油的性能，进一步展开了相关验证实验，篇幅所限，此处仅例举最具代表性的实验例。
1实验室配方验证
实验对象：
实验组1：本发明实施例1所得与生物燃料兼容的国六发动机油；
对照组1：与实施例1相比，区别点仅在于本对照组所用的油品未添加补强剂。
对照组2：与实施例1相比，区别点仅在于本对照组所用的油品所用复合剂中不含有金属减活剂。
2生物燃油兼容性台架试验
采用使用乙醇燃料的1.6L排量4缸TGDI发动机开展180h全速全负荷工况下的耐久台架试验。结果如表2所示，
表2耐久台架试验结果
Figure BDA0002575701310000071
由表2及附图1的结果表明，对照组1的油品未通过使用E10燃料的耐久试验活塞积碳较为严重，实验组1油品，使用E10燃料的耐久试验活塞积碳得到明显改善，且通过试验指标要求，说明本发明所述发动机油具有良好的生物燃油兼容性。
3铜片腐蚀试验
分别采用ASTM D130(150℃、3h)试验方法对实验组1以及对照组2开展铜片腐蚀试验，结果见于表3及附图2。其中，图2为测得的实验组1与对照组的铜片腐蚀试验后的结果，A图为实验组1的结果图，B图均为对照组2的结果图。
表3铜片腐蚀试验结果
Figure BDA0002575701310000072
由表3可以看出，和对照组2试验油品相比，本发明所述与不同生物燃料兼容的国六发动机油该具有良好的抗铜片腐蚀性能。
4行车试验
分别对实验组1、对照组1油品进行行车试验如下：
选取国内某OEM车辆，工况为试验场综合工况，共选取两辆车辆开展试验，均搭载1.6L排量4缸TGDI发动机，且满足国VI排放要求，燃油选用E10乙醇汽油。本次试验计划换油期为10000公里，每2500公里取样进行油品分析测试，换油指标参考国标GB/T 8028-2010《汽油机油换油指标》和行业经验制定。
试验结果：使用实验组1油品的车辆和使用对照组1的车辆最终换油期分别为10000、7500公里。
对本发明其他实施例所得与生物燃料兼容的国六发动机油重复上述试验例，得到相同试验结论，同时为进一步验证本发明所得与生物燃料兼容的国六发动机油，发明人进一步开展了相关验证试验考察，均取得了良好的实验效果。篇幅所限，此处不再一一说明。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种与生物燃料兼容的国六发动机油，其特征在于，包括以下重量份组份：
复合剂16.0～30.0份，基础油60.0～80.0份，补强剂0.5～3.0份；
所述复合剂为重量比为(0.5～10)：(0.5～10)：(0.1～8)：(0.1～2)：(3～10)：(0.01～0.1)：(0.01～0.1)的清净剂、分散剂、抗氧剂、减摩剂、黏度指数改进剂、金属减活剂和抗泡剂的混合物；
所述补强剂为复合分散剂与复合抗氧剂的混合物；
其中，所述复合分散剂为异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯、无灰膦酸酯和苄胺中的两种以上混合物，所述复合抗氧剂为ZDDP、辛基丁基二苯胺和羟基苯基丙酸酯中的两种以上混合物。
2.根据权利要求1所述的与生物燃料兼容的国六发动机油，其特征在于，所述复合分散剂与复合抗氧剂的重量比为(0.1～2)：(0.1～2)。
3.根据权利要求1～2中任一项所述的与生物燃料兼容的国六发动机油，其特征在于，所述金属减活剂选自甲苯并三唑衍生物、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基1,3,4-噻二唑中的一种或几种，所述甲苯并三唑衍生物、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基1,3,4-噻二唑的重量比为(0～0.07)：(0～0.07)：(0～0.07)。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的与生物燃料兼容的国六发动机油，其特征在于，所述黏度指数改进剂的剪切指数不大于30。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的与生物燃料兼容的国六发动机油，其特征在于，所述基础油为III类基础油，或，III类基础油与PAO基础油的混合物；
优选所述III类基础油与PAO基础油的重量比为50～80:0～30。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的与生物燃料兼容的国六发动机油，其特征在于，所述基础油的100℃运动黏度为3.9～4.3mm2/s且黏度指数大于135。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的与生物燃料兼容的国六发动机油，其特征在于，所述生物燃料为乙醇汽油、甲醇汽油、醋酸乙酯汽油中的一种或其混合物。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的与生物燃料兼容的国六发动机油，其特征在于，包括如下重量份组分：复合剂20.0～25.0份、基础油70.0～80.0份、补强剂2.0～2.5份。
9.制备权利要求1～8中任一项所述的与生物燃料兼容的国六发动机油的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将所述基础油、补强剂在50～60℃下混合，得均相液I；
(2)将所述均相液I与复合剂在55～65℃下混合，即得。
10.权利要求1～9中任一项所述的与生物燃料兼容的国六发动机油在满足国六标准下的发动机中应用，优选在配套设置有GPF尾气后处理装置的轻负荷国六发动机中应用。
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