[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，属于增粘剂改性领域。

背景技术

润滑油是减少机器摩擦、降低磨损的有效物质之一。机器在操作时，润滑油粘度会随着温度的上升而下降，表示粘度随温度变化趋势最常用的方法就是粘度指数（VII），按GB/T1995-88的方法计算润滑油的粘度指数，粘度指数越大，粘度随温度变化越小。为保证设备的正常运行，单纯用纯基础油作润滑油已经不能满足实际需要，需添加一系列添加剂调合成性能更完善的润滑油。润滑油添加剂分为两类，一类是给基础油赋予原来没有的性质，如清净分散剂、抗氧、抗腐蚀、抗磨剂等，也称功能添加剂；另一类影响或改善基础油的性质，如粘度指数改进剂、降凝剂等。

粘度指数改进剂(ViscosityIndex Improver，简称VII)，俗称增粘剂，是一类重要的改善润滑油粘温性能的添加剂，被广泛应用于内燃机油料中，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。它是一种油溶性高分子聚合物，在室温下一般呈橡胶或固体形态，其分子量从几万到几十万，而润滑油的平均分子量仅为500左右。当这种高分子聚合物溶解在溶剂(润滑油)中后，会形成线团结构，且在溶剂中的线团体积与分子量较小的溶剂油相比要大得多，因而使油品的粘度远大于溶剂的粘度。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，因而可以增加粘度和改善粘温性能。在实际应用中，一种好的粘度指数改进剂不仅要求稠化能力强，剪切稳定性好，同时还要求具有良好的低温性能和热氧化安定性。稠化能力与VII的类型、结构、分子量及分子量分布有关，分子量越大稠化能力越强。稠化能力（N）按SH/T0566-93的方法测定，

计算公式为：N=V_t-V_b

式中：N——稠化能力，mm²/s

V_t——加有粘度指数改进剂的试样100℃的运动粘度，mm²/s；

V_b——基础油100℃的运动粘度，mm²/s。

剪切稳定性也与上述因素有关，一般以剪切稳定指数（SSI）表示剪切稳定性，SSI表示如下：SSI=(V_i-V_f)/(V_i-V_o)×100

式中：V_i——油品剪切前100℃的运动粘度，mm²/s；

V_f——油品剪切后100℃的运动粘度，mm²/s；

V_o——基础油100℃的运动粘度，mm²/s；

一般用超声波、柴油喷嘴实验测定SSI。柴油喷嘴方法与实际使用的关联性较好，SSI越小，表示VII的剪切稳定性越好。润滑油使用的VII其SSI一般要求在50以下，中高档发动机油SSI在20以下，齿轮油和液压油在8以下。

润滑油的低温流动性常以倾点来衡量。油品在规定的实验条件下，被冷却后能够流动的最低温度即为倾点。倾点越低，油品的低温流动性越好。其测试标准依照GB/T3535-83。

粘度指数改进剂的发展十分迅速。目前，VII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)等高分子化合物。PMA是用得较早和较为广泛的品种之一，其低温性能优异，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。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，不能配制低粘度级别和大跨度的多级油。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。