一种用于发动机油的新型减摩剂及其应用
阅读说明：本技术 一种用于发动机油的新型减摩剂及其应用 (Novel friction reducer for engine oil and application thereof ) 是由 许金山 雷凌 陈佳琪 陈钊锋 李程 于 2019-10-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及发动机油技术领域,具体涉及一种用于发动机油的新型减摩剂及其应用。本发明提供的新型减摩剂包括如下重量份的组分：二元钼减摩剂30份～50份,三元钼减摩剂10份～25份,无灰型有机减摩剂30份～50份。本发明的新型减摩剂可直接添加至有节能需求的发动机油中,减摩剂的添加量按重量百分比计为0.5％～2％。本发明的新型减摩剂具有优异的减摩性能,能够以较少的添加量有效降低发动机油的摩擦系数,提高油品的节能性,同时对油品的高温清净性等其它性能不会产生负面影响。(The invention relates to the technical field of engine oil, in particular to a novel antifriction agent for engine oil and application thereof. The novel friction reducer provided by the invention comprises the following components in parts by weight: 30 to 50 portions of binary molybdenum antifriction agent, 10 to 25 portions of ternary molybdenum antifriction agent and 30 to 50 portions of ashless organic antifriction agent. The novel antifriction agent can be directly added into engine oil with energy-saving requirement, and the addition amount of the antifriction agent is 0.5-2% by weight percent. The novel antifriction agent has excellent antifriction performance, can effectively reduce the friction coefficient of engine oil by a small addition amount, improves the energy-saving performance of oil products, and does not have negative effects on other performances of the oil products such as high-temperature detergency and the like.)
技术领域
本发明涉及发动机油技术领域，具体涉及一种用于发动机油的新型减摩剂及其应用。
背景技术
近年来，全球油价的高涨和石油资源的日益稀缺对汽车燃料经济性提出了越来越苛刻的要求。与此同时，发动机油的燃料经济性评定标准也逐渐严格。因此，对发动机油的燃料经济性提出了越来越高的要求。摩擦过程实际就是能量的消耗过程，因无用摩擦导致的能量消耗是影响燃料经济性的主要因素之一。因此，通过减少发动机的摩擦不失为提高燃料经济性的有效手段。
利用能够减少摩擦的节能发动机油改善燃油经济性是目前发动机油研发一个最重要的领域。减摩剂可通过与金属摩擦表面发生物理或化学反应吸附，在金属表面形成保护膜，降低摩擦因数，发挥减摩、抗磨作用。目前，许多汽车OEM厂商在对发动机油提出较高的节能要求的同时，也对油品的高温清净性等其他性能提出了较高的要求。尽管已有较多的具有减摩功能的成分被开发，但是，单纯使用一种减摩剂已无法满足汽车OEM厂商日益苛刻的节能要求，而且有些减摩剂在提升油品节能性的同时，会对油品的高温清净性等其他性能产生负面影响，因此，需开发具有更优节能效果，同时对油品其他性能无明显负面影响的减摩剂产品。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种具有优异的减摩、抗磨性能的新型减摩剂，其能够以较少的添加量有效降低发动机油的摩擦系数，同时对油品的其它性能不会产生负面影响。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明在对发动机油用减摩剂进行研发的过程中发现，虽然有机钼减摩剂具有较好的减摩性能，但是单纯使用一种减摩剂已无法满足汽车OEM厂商日益苛刻的节能要求，而且有机钼减摩剂中的硫元素和含氮基团很容易单独会与发动机油中的其它组分发生反应影响发动机油的高温清净性。本发明通过大量研究和实践发现，将二元钼MoDTC和三元MoDTC复配使用，并在此基础上添加无灰型有机减摩剂，能够很好地解决上述问题，三者复配得到的新型减摩剂具有优异的减摩性能，可以较少的添加量有效降低发动机油的摩擦系数，同时保证对发动机油的高温清净性等其他性能不产生不利影响。
具体地，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种用于发动机油的新型减摩剂，按重量份计，包括如下组分：二元钼减摩剂30份～50份，三元钼减摩剂10份～25份，无灰型有机减摩剂30份～50份。
通过控制新型减摩剂中二元钼减摩剂和所述三元钼减摩剂的质量比能够获得更优的减摩性能。
优选地，所述新型减摩剂中，所述二元钼减摩剂和所述三元钼减摩剂的质量比为(1～5)：1。更优选为(1～3)：1。
具体地，所述二元钼减摩剂包含二元钼MoDTC；所述二元钼MoDTC的结构通式为：
其中，R1～R4分别为选自C4～C18的直链状或支链状烷基或烯基中的一种。
优选地，R1为C8的直链状或支链状烷基或烯基。R2为C8的直链状或支链状烷基或烯基。R3为C13的直链状或支链状烷基或烯基。R4为C13的直链状或支链状烷基或烯基。
在含有具有上述结构的二元钼MoDTC中，选择二元钼减摩剂S525、POUPC1002、TDZ4013通过上述复配后能够更好地促进减摩性能的提升。因此，所述二元钼减摩剂更优选为选自S525、POUPC1002、TDZ 4013中的一种或多种。
具体地，所述的三元钼减摩剂包含三元钼MoDTC；所述三元钼MoDTC的结构通式为：
其中，R为选自C4～C9的烷基中的一种；优选为C4的烷基。
在含有具有上述结构的三元钼MoDTC中，选择三元钼减摩剂C9455B通过上述复配后能够更好地促进减摩性能的提升。因此，所述三元钼减摩剂优选为C9455B。
具体地，所述无灰型有机减摩剂包含具有减摩功能的有机物；所述具有减摩功能的有机物包含C、H、O元素且不含S、P元素。
优选地，所述无灰型有机减摩剂为选自Perfad 3000、Perfad 3050、Perfad 3057、Amadol 511、DuomeenTDO、INF C9440、INF C9433中的一种或多种。
经实验验证，本发明最优选的减摩剂复配方式为：所述二元钼减摩剂为S525，所述三元钼减摩剂为C9455B，所述无灰型有机减摩剂为Perfad 3057。三种减摩剂复配得到的新型减摩剂具有更优异的减摩性能，可以相对最少的添加量有效降低发动机油的摩擦系数，同时最大限度地降低对发动机油的其他性能的不利影响。
作为本发明的优选方案，所述新型减摩剂包括如下重量份的组分：S525 35份～45份，C9455B 15份～25份，Perfad 3057 35份～45份。
本发明进一步提供所述新型减摩剂在发动机油制备中的应用。
在此基础上，本发明还提供一种发动机油，其含有所述新型减摩剂。
优选地，所述发动机油中，所述新型减摩剂的质量百分含量为0.5％～2％。更优选为1％～2％。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的用于发动机油的新型减摩剂具有优异的减摩性能，可有效降低摩擦部件之间的摩擦系数，发挥抗磨作用，达到节能的目的；能够以较少的添加量有效降低发动机油的摩擦系数，提高油品的节能性，同时对油品的高温清净性能等其他性能不会产生负面影响。
附图说明
图1为本发明实验例2中采用SRV摩擦磨损试验机检测发动机油的减摩和节能性能的结果；其中，A为实施例4的发动机油的试验结果；B为对比例2的发动机油的试验结果。
图2为本发明实验例2中采用高频往复(HFRR)试验机检测发动机油的减摩和节能性能的结果；其中，A为实施例4的发动机油的试验结果；B为对比例2的发动机油的试验结果。
图3为本发明实验例3中采用SRV摩擦磨损试验机检测发动机油的抗磨损性能的结果；其中，A为实施例4的发动机油的试验结果；B为对比例2的发动机油的试验结果。
图4为本发明实验例3中采用四球磨斑直径检测发动机油的抗磨损性能的结果；其中，A为实施例4的发动机油的试验结果；B为对比例2的发动机油的试验结果。
图5为本发明实验例4中采用曲轴箱模拟试验方法(QZX法)检测发动就的高温清净性能的结果；其中，A为实施例4的发动机油的试验结果；B为对比例2的发动机油的试验结果；C为对比例3的发动机油的试验结果。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到，其中，S525购自ADEKA公司；C9455B购自润英联公司；Perfad 3057购自Croda公司。以下所有实施例和对比例中使用的市售SN/GF-5 0W-20发动机油均为同一种SN/GF-5 0W-20发动机油，该发动机油为购自中石化润滑油有限公司的J700F SN/GF-5 0W-20发动机油。
以下所有实施例和对比例中的减摩剂的制备方法如下：将各组分按质量比混合，在60～65℃搅拌2小时混匀。
实施例1
本实施例提供一种新型减摩剂，由如下重量百分含量的组分组成：
S525 42.9％；
C9455B 21.4％；
Perfad 3057 35.7％。
实施例2
本实施例提供一种新型减摩剂，由如下重量百分含量的组分组成：
S525 35.7％；
C9455B 21.4％；
Perfad 3057 42.9％。
实施例3
本实施例提供一种新型减摩剂，由如下重量百分含量的组分组成：
S525 45％；
C9455B 15％；
Perfad 3057 40％。
实施例4
本实施例提供一种发动机油，由如下重量百分含量的组分组成：实施例1的新型减摩剂1.4％，市售SN/GF-5 0W-20发动机油98.6％。
实施例5
本实施例提供一种发动机油，由如下重量百分含量的组分组成：实施例2的新型减摩剂2％，市售SN/GF-5 0W-20发动机油98％。
实施例6
本实施例提供一种发动机油，由如下重量百分含量的组分组成：实施例3的新型减摩剂1.5％，市售SN/GF-5 0W-20发动机油98.5％。
对比例1
本对比例提供一种减摩剂，由如下重量百分含量的组分组成：
S525 100％
对比例2
本对比例提供一种发动机油，由如下重量百分含量的组分组成：
市售SN/GF-5 0W-20发动机油100％。
对比例3
本对比例提供一种发动机油，由如下重量百分含量的组分组成：
对比例1的减摩剂0.75％，市售SN/GF-5 0W-20发动机油99.25％。
实验例1发动机油的元素分析
分别对上述实施例和对比例的发动机油进行元素含量的分析，结果见表1。
表1发动机油的元素分析
元素含量
实施例4
对比例2
对比例3
分析方法
磷含量(质量分数)，％
0.675
0.680
0.689
GB/T 17476
钼含量(质量分数)，％
0.076
0.004
0.077
GB/T 17476
由表1可以看出，实施例1的新型减摩剂加入发动机油产品中，在增加油品节能效果的同时(钼含量增加)，对磷含量没有影响(磷的存在会对三元催化器产生不利影响)。
实验例2发动机油的减摩性能
采用SRV摩擦磨损试验机和高频往复(HFRR)试验机验证上述实施例和对比例的发动机油的减摩节能性能，试验条件如下：
SRV试验条件为：
温度：80℃；负荷：200N；频率：50Hz；振幅：1.0mm；运行周期：2h。
HFRR试验条件为：
温度：80℃；负荷：400g；频率：50Hz；振幅：1.0mm；运行周期：90min。
表2发动机油的减摩和节能性能分析
SRV和HFRR的差别在于，SRV的试验条件更加苛刻，主要模拟边界润滑状态，HFRR主要模拟混合润滑状态。试验结果如表2和图1(SRV)、图2(HFRR)所示，结果表明，在SRV试验中，实施例4的发动机油的摩擦系数较对比例2的发动机油降低66.9％，可见实施例4的发动机油的减摩性能明显优于对比例2的发动机油；在HFRR试验中，实施例4的发动机油的摩擦系数较对比例2的发动机油降低25％，可见实施例4的发动机油的减摩性能明显优于对比例2的发动机油。
利用上述同样的试验方法对实施例5和6的发动机油的减摩和节能性能进行分析，结果表明，实施例5和6的发动机油的减摩和节能性能与实施例4的发动机油相当。
以上结果说明本发明实施例1～3提供的用于发动机油的新型减摩剂具有十分优异的节能效果。
实验例3发动机油的抗磨损性能
采用SRV摩擦磨损试验机和四球磨斑直径验证上述实施例和对比例的发动机油的抗磨损性能，试验条件如下：
SRV试验条件同上。
四球磨斑直径试验条件为：
温度：80℃；转速：1500r/min；负荷：392N；运行周期：60min。
表3发动机油的抗磨损性能
试验结果如表3和图3(SRV)、图4(四球磨斑直径试验)所示，结果表明，在SRV试验中，实施例4的发动机油的磨斑直径较对比例2的发动机油降低25.9％，可见实施例4的发动机油的抗磨损性能明显优于对比例2的发动机油；在四球试验中，实施例4的发动机油的磨斑直径较对比例2的发动机油降低15.8％，可见实施例4的发动机油的抗磨损性能明显优于对比例2的发动机油。
利用上述同样的试验方法对实施例5和6的发动机油的抗磨损性能进行分析，结果表明，实施例5和6的发动机油的抗磨损性能与实施例4的发动机油相当。
以上结果说明本发明实施例1～3提供的新型减摩剂在实现节能的同时对油品的抗磨损性能也有一定程度的改善。
实验例4发动机油的高温清净性能
采用曲轴箱模拟试验方法(QZX法)验证上述实施例和对比例的发动机油的高温清净性能。
试验条件为：
油温：150℃；板温310℃；运行周期：2h；间歇。
表4发动机油的高温清净性能
结果如表4和图5所示，结果表明，只加入二元钼MoDTC减摩剂的对比例3的发动机油与实施例4的发动机油达到相同的钼含量时(如表1所示)会对发动机油的高温清净性产生明显的负面影响，而加入实施例1的新型减摩剂得到的实施例4的发动机油能够在获得优异节能效果的同时，进一步改善发动机油的高温清净性能。
利用上述同样的试验方法对实施例5和6的发动机油的高温清净性能进行分析，结果表明，实施例5和6的发动机油的高温清净性能与实施例4的发动机油相当。
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。