富马酸酯型降凝剂在车用发动机油中的应用研究

李玲+段庆华+张耀+刘依农

摘要：根据车辆发动机润滑油的要求开展了富马酸酯型降凝剂T882产品在车用润滑油基础油中适应性及其与原有配方中添加剂感受性的研究工作。研究结果表明：T882降凝剂对车用润滑油有良好的适应性可以满足车用发动机润滑油对油品低温性能的需求。

关键词：降凝剂；车用发动机油；低温性能

中图分类号：TE62.482文献标识码：A 文章编号：1002 3.1.19（2016）01 0040 06

0引言

为适应环保、节能和延长使用期的要求内燃机油正向低黏度化发展这对油品的低温性能提出了更高的要求。为提高油品的低温性能美国汽车工程师协会（SE）对J300规格进行了修订。修订后的规格对油品的低温性能的要求更加严格为此国外进行了新的降凝剂的开发工作 [1-3]。在应用研究方面不仅考察降凝剂对油品倾点的影响而且考察其对油品其他性能的影响例如在内燃机油中要考察倾点、低温启动性能和低温泵送性能在车辆齿轮油中要考察倾点和布氏黏度。

目前国内常用的是聚α-烯烃类产品无法满足高档润滑油对低温性能的要求各润滑油生产企业使用的降凝剂多为进口降凝剂。为此石油化工科学研究院研究开发了富马酸酯型降凝剂T882并实现了工业生产。进一步开展T882降凝剂在车用润滑油中的应用研究具有重要的现实意义。

1原材料、试验方法和设备

1.1原材料及其性质

T882降凝剂[WB]国产[WB]工业品

T2.48降凝剂[DW]进口[DW]工业品

T803降凝剂[DW]国产[DW]工业品

增黏剂[DW]国产[DW]工业品

发动机油复合剂[DW]国产[DW]工业品

Yubase 3基础油[DW]进口[DW]工业品

Yubase 4基础油[DW]进口[DW]工业品

Yubase 6基础油[DW]进口[DW]工业品

150N基础油[DW]国产[DW]工业品

500N基础油[DW]国产[DW]工业品

加氢150BS基础油[DW]国产[DW]工业品

1.2试验方法和设备

1.2.1倾点

试验方法：GB/T 3535石油倾点测定法

试验设备：石油倾点测定仪 大连北方分析仪器厂

1.2.2低温启动性（CCS）

试验方法：ST D5293发动机油表观黏度的测定 （冷启动模拟机法）

试验设备：CCS-2000 series美国CNNON

1.2.3低温泵送性

试验方法：ST D4684测定发动机油低温下屈服应力和表观黏度的试验方法

试验设备：CRV-5000美国CNNON

2试验结果与讨论

2.1富马酸酯类降凝剂T882的合成

富马酸酯类降凝剂T882的合成包括酯化反应和聚合反应两个部分反应原理如下：

2.2T882降凝剂对润滑油基础油的感受性

含蜡润滑油在低温下丧失流动性的主要原因是由于其中所含的蜡以片状或针状结晶析出结晶逐渐长大并通过其棱角相互连接进而形成三维网状骨架同时将低熔点的油通过吸附或溶剂化包于其中从而致使整个油品失去流动性。降凝剂是一种化学合成的高分子有机化合物其分子结构中具有与石蜡烃相似的链结构另外还可能含有极性基团或较易极化的芳香核。降凝剂主要是通过共晶

或吸附作用改变蜡的结晶形状及尺寸使其生成大量均匀松散的细小晶粒从而延缓或防止导致油品凝固的三维网状结晶的形成[4-7]。

降凝剂的降凝效果与基础油的性质及结构组成密切相关同一降凝剂对倾点或馏分组成不同的基础油其降凝效果有显著差异这就是降凝剂对油品的感受性。一般来说降凝剂对不含蜡的环烷烃系基础油没有效果而对含蜡太多的基础油效果也有限；对烷烃和环烷烃降凝剂感受性最好对少环长侧链的轻芳烃有一定的降凝感受性而对中、重芳烃和胶质的降凝感受性最差；通常降凝剂对低黏度油品降凝效果较好而对于高黏度油品则由于其在低温下黏度较大以及蜡的组成复杂等其降凝效果有限。总的来说对于不同倾点和黏度的基础油由于其所含的烃类组成和数量不同其对降凝剂的感受性也不相同[8-9]。

对车辆润滑油配方中几种常用的基础油进行结构族组成和理化性能的分析测试结果见表1。

倾点是在规定的试验条件下保持油品流动的最低温度是车辆在冬季能否启动的重要因素。将T882降凝剂及其同类产品T2.48和T803分别调入到车辆润滑油的几种常用基础油中进行低温流动性的对比测试其数值用倾点的下降值（即降凝度）表示结果如表2所示。

表中结果表明无增黏剂时T882降凝剂对车用润滑油基础油具有良好的感受性可有效降低润滑油的倾点改善润滑油的低温性能优于国产降凝剂T803与进口降凝剂T2.48性能相当。

2.3T882降凝剂对车用发动机油添加剂的感受性

2.3.1T882降凝剂对车用发动机油增黏剂的感受性

对试验所用车辆发动机油基础油进行理化性能分析测试结果见表3。

由表4的数据可以看出对于未加增黏剂的车辆发动机油的基础油T882、T2.48及T803对其降凝效果相当。当基础油中调入增黏剂后其低温性能可以得到较大程度的改善此时再加入降凝剂油品的倾点会进一步降低且T882、T2.48及T803这三种降凝剂对其降凝效果相当说明将T882用于车用发动机油的配方中其对增黏剂的感受性与T2.48和T803相当。

低温启动性和低温泵送性是表示多级油低温性能的两个主要指标对于低温启动性一般用冷启动模拟机（Cold Cranking Simulator简称CCS）来测定多级油低温时的表观黏度低温黏度越小越易启动说明油品的低温启动性能越好。而发动机在低温启动时必须在短时间内使润滑油系统的油压达到正常以保证发动机各个部位得到及时充分的润滑否则将造成磨损。发动机油通过泵送至发动机各个部位的能力称作泵送能力发动机油的泵送能力取决于泵送条件下的表观黏度用小型旋转黏度计（ini-Rotary Viscometer简称RV）来测定[10]。

本试验还从低温启动性（CCS）和低温泵送性（RV）两方面来进一步考察T882降凝剂对车用发动机油增黏的感受性结果见表5和表6。

由表5的试验结果可以看出降凝剂对油品的CCS表观黏度影响很小加入三种不同降凝剂的油品表观黏度数值差别不大。由表6的试验结果可以看出加入T882降凝剂的油品的RV表观黏度数值小于加入T803降凝剂的油品而与加入T2.48降凝剂的油品表观黏度数值相当说明T882降凝剂对车用发动机油增黏剂的感受性优于国产降凝剂T803与进口降凝剂T2.48相当。

2.3.2[JP3]T882降凝剂对车辆发动机油复合剂的感受性

将T882降凝剂用于车用发动机润滑油配方中考察其对复合剂的感受性并与发动机油配方中常用的国产降凝剂T803和进口降凝剂T2.48加以对比。表7为按配方比例分别加入降凝剂T882、T803和T2.48后对油品的降凝效果。

从倾点试验结果来看T882降凝剂用于加有复合剂的发动机油中其降凝效果和T2.48相当而略优于T803。

为了使试验结果更为全面可靠试验进一步从低温动力黏度（CCS）和低温泵送黏度（RV）两方面来进一步考察T882降凝剂对发动机油复合剂的感受性试验结果分别见表8、表9。

由表8的试验结果可以看出加入三种不同降凝剂的油品CCS表观黏度数值差别不大。

表9结果表明在RV试验中T882降凝剂与T2.48性能相当而优于T803。

从表7、表8、表9的试验结果可以看出将T882、T803、T2.48这三种降凝剂分别用于车用发动机润滑油的基础油中加入T882和T2.48的油品其倾点、CCS表观黏度与RV表观黏度数值相当优于加入T803的油品说明T882和T2.48降凝剂在对车用发动机润滑油基础油的低温性能改善方面功效相当优于国产降凝剂T803。而当油品中加入复合剂后所测得的倾点、CCS及RV试验数值也呈相同趋势即加入复合剂前后T882和T2.48降凝剂对车用发动机油均有相似的低温改善性能说明T882和T2.48对车用发动机油复合剂的感受性能相当而优于T803。

将T882降凝剂调入到车辆发动机油的全配方体系中进行低温性能评价并与国内外同类产品T803和T2.48对比结果如表10所示。

从表10的试验结果可以看出将T882降凝剂用于车用发动机油中其对发动机油增黏剂和复合剂的感受性良好降凝效果与目前车用发动机油配方中使用的国外降凝剂产品T2.48相当。试验还进一步从低温启动性能和低温泵送性能两方面对其进一步考察通过CCS和RV的试验结果发现在发动机油的复合配方中使用T882降凝剂代替国外同类产品T2.48油品的低温性能基本不受影响。所以T882降凝剂完全可以代替进口降凝剂产品用于车用发动机油中。

3结论

富马酸酯型降凝剂T882具有良好的基础油适应性可有效降低润滑油的倾点改善润滑油的低温性能。对车辆发动机油增黏剂和复合剂的感受性优于国产降凝剂T803与进口降凝剂T2.48相当能够替代进口降凝剂产品满足国内中高档发动机油配方体系使用性能要求。

参考文献：

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