[发明专利]一种低灰分发动机油金属清净剂的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种低灰分发动机润滑油添加剂的制备方法，尤其是一种混合型低灰分发动机油金属清净剂的制备方法，属于润滑油领域。

(二)背景技术

众所周知，润滑油金属清净剂主要用于发动机油中，它可在高温条件下抑制润滑油氧化变质或减少活塞环区(活塞、活塞环、缸套、环槽)表面高温沉积物的生成，使发动机内部(燃烧室及曲轴箱)保持清净。金属清净剂一般是由碳酸盐(或硼酸盐)与吸附在碳酸盐(或硼酸盐)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油溶液，它主要包括烷基苯磺酸盐、硫化烷基酚盐、烷基水杨酸盐、硫磷酸盐等。烷基水杨酸盐(钙、镁)作为内燃机油所用的主要添加剂，得到了广泛的应用，其中主要包括低、中、高碱值的钙盐产品。

近年来，随着我国国民经济的飞速发展，开发研制高档内燃机油已成为润滑油研究开发的主要方向。在过去的几年中，随着发动机油规格的不断变化，内燃机油从保护发动机向同时保护环境和节能方向转变。因此，润滑油的一个显著的发展趋势是向低粘度、低挥发性及具有更好燃料经济性的节能型发展。在高档内燃机油的研制中，对添加剂也提出了更高的要求。为适应环境保护的要求，控制排放，降低硫、磷的含量已成为润滑油的发展趋势。随着内燃机油性能要求的提高，添加剂的加入量也不断增加，从而导致油品灰分上升。高灰分油品更容易造成发动机燃烧室沉积物增加，影响活塞表面及燃烧室内部的清洁性。要降低油品灰分，必须使用低灰分或无灰分添加剂。同时为了满足日益苛刻的排放标准，汽车发动机采用了一系列排放控制技术，例如采用脱氧化氮催化转化器和微粒捕集器等后处理装置，这就要求使用低硫燃料而且要采用低硫、低磷、低灰分润滑油，以防止硫磷元素使转化器中的贵金属催化剂中毒，同时减少硫酸盐灰分在颗粒过滤器中产生的大量沉积。并且随着替代燃料天然气的开发利用，燃气发动机的使用则越来越广泛，由于燃气发动机要求所用的润滑油硫酸盐灰分在0.5％左右，而通常使用普通燃料(汽油或柴油)的内燃机润滑油硫酸盐灰分在1％左右，因此燃气发动机若使用现有的发动机油，不仅会影响天然气发动机的寿命，更重要的是抵消了天然气作为汽车燃料的固有优点，因此急需开发和供应与天然气发动机配套的专用油和添加剂。综上所述，新技术、新型燃料的出现，从而对发动机油的各项使用性能提出了更高的要求，润滑油的配方及添加剂性能也随之有所变化。低磷、低硫、低灰分将是未来发动机油及其添加剂发展的大方向。金属清净剂中金属元素含量较高，并且清净剂在内燃机油中用量较大，这也导致其产生的无机盐灰分在沉积物总量中占有相当大的比例，因此提供适宜的低灰分清净剂对于研制低灰分发动机油是至关重要的。清净剂产生的灰分主要是其中所含的金属含量来决定的。钙含量为12％的磺酸盐硫酸灰分约为40％，钙含量为6％的磺酸盐硫酸灰分约为20％。因此，开发研制低灰分添加剂的关键就在于采用单位金属含量下碱值高的金属或其替代物。此外，还可以通过引入不含金属的碱性组分，在碱值不变的前提下来降低产品的金属含量和硫酸盐灰分。磺酸盐、硫化烷基酚盐尽管在生产及应用上占据一定优势，但两者都含有一定量的硫。随着环保法规的日益严格和发动机油规格的不断更新，低磷、低硫、低灰分发动机油必将成为内燃机油发展的新趋势，而不含硫的低灰分清净剂，必然会在现代机油中发挥重要作用。目前，国内外对于低灰分清净剂还没有统一的认识，很少有相关论文及专利见诸报道，而国内仍然在使用传统的钙盐清净剂，这在一定程度上制约了低灰分发动机油的研制以及推广应用。总之，开发研制低灰分、高性能的润滑油添加剂，用以调制中高档发动机油，不但满足了油品低磷、低硫、低灰分的性能要求，而且对润滑油产品质量的提高起到一定促进作用。

(三)发明内容

本发明的目的是要提供一种低灰分发动机油金属清净剂的制备方法。该方法制备出了总碱值达160mgKOH/g以上，灰分不大于13.0％的混合型低灰分发动机油金属清净剂钙盐产品，且本发明制备的低灰分清净剂产品除具有优良的高温清净性外，还具有良好的低温分散性、油溶性、胶体稳定性，一定的抗氧抗腐性、极压抗磨性，是一种性能优越的润滑油添加剂。

本发明所提供的产品，不但充分利用了烷基水杨酸分子中的羧基和羟基两个不同类型的官能团，使之分别与碱土金属或有机胺反应成盐，而且还使烷基水杨酸中原有的游离烷基酚充分参与反应而成盐，亦即产品中还含有部分的烷基酚盐，产品主要由如下所示几种结构的物质组成：