[发明专利]一种润滑油粘度指数改进剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种润滑油粘度指数改进剂及其制备方法。

背景技术

粘度指数改进剂(VII)又称增粘剂或粘度剂，是为了改善润滑油的粘温性能，而加入的一种重要添加剂。粘度指数改进剂是油溶性的链状高分子聚合物，其分子量由几万到几百万大小不等。粘度指数改进剂溶解在润滑油中，在低温时它们以丝卷状存在，对润滑油的粘度影响不大，随着润滑油温度升高，丝卷伸张，有效容积增大，对润滑油流动阻力增大，导致润滑油的粘度相对显著增大。由于不同温度下粘度指数改进剂具有不同形态并对粘度产生不同影响，它可以增加粘度和改进粘温性能，故粘度指数改进剂主要用于提高润滑油的粘度指数、改善粘温性能、增大粘度。粘度指数改进剂可用来配制稠化机油，使配制的油品具有优良的粘温性能，使油品的低温起动性好、油耗低和具有一定的抗磨作用。

粘度指数改进剂广泛用于内燃机油料中，主要用于生产多级汽柴油机油，另外液压油和齿轮油也要使用。粘度指数改进剂的发展十分迅速，主要包括聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚异丁烯(PIB)、乙丙共聚物(OCP)和氢化苯乙烯双烯共聚物(HSD)，HSD包括氢化苯乙烯-丁二烯共聚物(SEB)及氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物(SEP)等高分子化合物。评价粘度指数改进剂的主要指标包括增稠能力(D)、剪切稳定性(S)、低温流动性和热氧化稳定性4个方面。

PIB具有较好的剪切稳定性和热氧化稳定性，但因聚合物分子链有许多甲基侧链，所以比较刚硬，在低温状态下，它的粘度增长很快，因此低温性能不好，在生产多级油方面受到限制，它不能配制低粘度级别(W30及其以下)和大跨度的多级油。

PMA是用得较早和较为广泛的品种之一。PMA的低温性能特别好，改进油品粘度指数的效果好，氧化稳定性好，但增粘能力、热稳定性和低温机械剪切性能差。

乙丙共聚物包含乙烯、丙烯和可选择加入的二烯共聚物。当聚合物在油中的量恒定时，具有较高乙烯含量的OCP将显示出高温增稠效果。然而，含有较长乙烯序列的聚合物链具有更多的结晶状聚合物结构。结晶聚合物在油中的溶解性较差，会导致OCP从油中沉淀出来，堵塞发动机过滤器，影响使用效果。

美国专利4,116,917说明了一种加氢聚丁二烯/异戊二烯星型聚合物。该聚合物采用仲丁基锂引发，开始时丁二烯与异戊二烯的反应速度较快，首先形成聚丁二烯嵌段，随着丁二烯浓度逐渐下降，异戊二烯开始被加成到活性聚合物上，从而使链在聚合反应完成时由产生自活性锥形聚合链的聚丁二烯链段、含丁二烯和异戊二烯的加成产物的渐进嵌段和聚异戊二烯链段组成；然后，采用二乙烯基苯偶联，产生末端与二乙烯基苯偶联核相连接的聚丁二烯链段的星型聚合物。这些外部加氢聚丁二烯链段的长乙烯序列，被发现是与OCP乙烯含量相联系的低温性能问题的原因，即由于聚乙烯结晶导致了润滑油成为油冻，而使得低温粘度增大。

美国专利4,849,481公开了一种不对称星型聚合物的润滑油粘度指数改进剂，它是共轭二烯嵌段(如聚异戊二烯)和单链烯基芳烃嵌段(如聚苯乙烯)的不对称星型聚合物。该聚合物具有足够的单链烯基芳烃嵌段，可处理成粉末，具有较低的高温剪切粘度，但是，无法满足SAE J300的要求，高温高剪切粘度低。因此，一般需要加入少量单链烯基芳烃嵌段进行改进，但是，这样就会降低最终的加工性能，在低温时还可能导致在油中出现胶凝，影响使用及性能。

美国专利5,460,739公开了一种加氢聚异戊二烯/聚丁二烯/聚异戊二烯的三嵌段星型聚合物，它包括以具有(EP-EB-EP′)n～X结构的分子结合的聚异戊二烯嵌段和聚丁二烯嵌段，其中EP是数均分子量为6500～85,000的聚异戊二烯外嵌段，EB是具有至少85％丁二烯的1，4～聚合且数均分子量为1,500～15,000的聚丁二烯嵌段，EP′是数均分子量为1,500～55,000的聚异戊二烯嵌段，其中聚丁二烯的含量低于15％，EP/EP′比为0.75∶1～7.5∶1，X是聚链烯基偶合剂核，且n是由每摩尔臂2或以上摩尔的聚链烯基偶合剂反应形成的每星形分子的(EP-EB-EP′)平均数。其中加氢聚丁二烯链段的乙烯基含量增加，可改善增稠效果，与美国专利4,116,917相比，其低温性质得到改善，但是，当此类聚合物提供大小足以提供正面增稠效果的加氢聚丁二烯链段时，相对于纯异戊二烯温度性能的负面影响仍旧存在。