[发明专利]一种润滑油烟炱分散性能评价方法

说明书

本发明公开了一种润滑油烟炱分散性能评价方法，步骤为：1.将烟炱粒子加入到基础油并搅拌均匀，形成烟炱液；2.将待测润滑油加入到带有粘度感应探头和导气管的反应釜中；3.将反应釜置于油浴锅中，从反应釜底通入空气，通过蠕动泵将步骤1中的烟炱液缓慢滴加到反应釜中，4.当待测润滑油的运动粘度升高到200mmsupgt;2/supgt;/s时，判定试验结束，本发明涉及润滑油分析评价技术领域。该润滑油烟炱分散性能评价方法，通过采用的烟炱粒子为燃料油在烟炱发生器中燃烧后产生，最大程度还原了发动机在工作状态下燃烧室生成烟炱的过程，得到的烟炱没有掺杂其他润滑油添加剂组分，为后续考察烟炱在润滑油品中的分散性能提供了原材料保障。

技术领域

本发明涉及润滑油分析评价技术领域，具体为一种润滑油烟炱分散性能评价方法。

背景技术

高品质润滑油脂在国民经济建设中具有极其重要的地位，被誉为机械设备“流淌的血液”，其广泛应用于汽车工业，工程机械、冶金矿山、电力、机床、特种作业以及运输等领域。润滑油作为降低摩擦、减少磨损的主要技术途径，其品质直接影响装备的可靠性、稳定性以及运行寿命等关键性能。随着发动机技术的进步和日益严苛的环保要求，世界各国纷纷出台越来越严格的排放法规限制机动车的排放，发动机的设计向着高效、节能、低排放趋势发展，发动机生产商(OEM)纷纷采用了延迟喷射、废气再循环(EGR)和颗粒捕集器等新技术。但在延迟燃油喷射条件下，燃料燃烧不充分，在汽缸壁上残留因火焰熄火而未燃烧的燃料。另外，润滑油也会通过窜漏气体、通过阀杆密封和活塞环的擦蹭，以及从汽缸内壁和燃烧室的油蒸汽等渠道进入燃烧室，长期积累形成烟炱。研究表明烟炱是由多种物质组成的混合物，烟炱的形成主要经历了以下四个阶段的化学和物理变化：(1)燃料的主要成分——低分子碳氢化合物通过高温裂解生成不饱和烃；(2)不饱和烃等经过化学反应形成烟炱先驱微粒(soot precursor particles)；(3)烟炱先驱微粒通过表面反应，逐渐生长成为烟炱微粒核心，烟炱的核心粒子形成之后，与乙炔、PAH等分子团发生团聚，粒子的体积和质量进一步变大。同时，粒子与粒子通过相互碰撞而团聚，粒子数量减少，但体积增大；(4)团聚后的粒子在脱氢作用和芳香烃层化作用下发生官能团消失、环化、环浓缩和环熔合，最终形成烟炱微粒。大量烟炱的聚集会造成滤网堵塞而影响供油，油品粘度增大而流动性变差，同时会使发动机缸套一活塞环部分和进排气阀系部分的磨损加剧，因此，要求发动机油具有更优越的烟炱分散性能和抗磨损性能等。无灰分散剂的主要作用是阻止柴油机油中烟炱颗粒的聚集，避免其沉降。目前通过对润滑油分散剂体系的研究，认为分散剂与烟炱的相互作用是决定体系分散性能的关键，烟炱聚集颗粒的尺寸与分散剂的种类和结构有直接关系。目前评价润滑油分散性能的方法主要为模拟评价和台架试验两类。台架试验方法主要分为美国API方法以及欧洲CEC方法两类，API方法包括Mack T-7、Mack T-8、Mack T-8A、Mack T-8E、Mack T-11台架试验，CEC方法包括XUD11BET、DV4TD、DV6台架，这些台架均用于评价润滑油烟炱分散性能及相关的粘度增长。上述台架试验更接近于发动机实际运行状况，其结果能够有效评价无灰分散剂对烟炱的分散情况，但是这些台架试验往往运行周期长，所需燃油及设备损耗量大，成本昂贵，对于分散剂前期开发和甄选相当不利。目前迫切需要一种简单高效的模拟评价方法，在分散剂开发初始阶段快速筛选出优化方案，再进一步台架试验验证。目前国内评价发动机油烟炱分散性能的主要方法有：油泥斑点分散法、电子显微镜法、粒度仪法、沉降法以及旋转流变粘度法等。油泥斑点试验法主要用来模拟对低温油泥的分散情况，与汽油机油VD和VE台架的油泥和漆膜评分有一定的关联性，但评价对烟炱颗粒物的分散能力，存在着区分性弱、重复性差等问题。碳黑沉降试验被用来研究无灰分散剂和粘度指数改进剂对烟炱的分散稳定作用。将碳黑溶解在含有分散剂的基础油，经机械搅拌使其悬浮，在30℃下储存169h后，上清液中残存的碳黑浓度使用可见光谱在495nm测定(上清液用白油稀释，与标准碳黑溶液比较)，试验前后的碳黑浓度差显示颗粒物的沉降和添加剂是否有效地使颗粒物分散悬浮。粘度法一般按运动粘度测定法(ASIM D445或GB/T11237)，采用逆流毛细管粘度计进行测量，但逆流毛细管测粘法用于含烟炱油的粘度测定时常会出现偏差。【润滑油,2006(01)61-64】发表了柴油机油分散性能模拟评定方法的研究，作者采用与烟炱相类似的碳黑作为试验原料，在高速搅拌下将碳黑分散在油中，通过粘度变化来考察油品的分散性能，研究表明此方法可以较好地将同一质量级区分，但分散性能不同的柴油机油及不同分散剂的烟炱分散性能很难区分。专利CN102135507B公布了一种发动机油分散性模拟试验方法，将试验机油混入4％碳黑，搅拌加热到90℃，用20％试验机油与80％正戊烷组成混合液，将标准吸墨纸与之接触，接触体积为15uL，吸附1分钟；将该标准吸墨纸放入200mm试验管中，试验管装有10mL上述混合液，将标准吸墨纸底部浸泡到试验管中直到碳黑被吸到标准吸墨纸顶部；用电镜扫描方式进行判定，0＝全部白色、100＝每个区域全部黑色，该方法可操作性强，精密度高，重复性好，能够作为筛选发动机润滑油的前提基础。专利CN102866227B通过如下步骤评估含有分散剂的润滑剂配制剂中的烟灰分散性：(a)制备碳黑在润滑剂配制剂中的分散体；(b)将来自步骤(a)的分散碳黑试样沉积于平面色谱分析介质上；(c)使(b)的试样经受色谱分析条件和(d)通过对比沿着色谱分析介质在预定位置上由于碳黑导致的发黑的密度而评估碳黑的迁移程度。专利CN105717282B公布了一种发动机油烟炱分散性能测试方法，将直接从试验台架中得到含有烟炱粒子的试验油品加入到发动机油中，然后置于旋转流变仪中，并测定在固定剪切率和固定温度条件下所述油样的粘度随时间变化曲线；取某一时段计算粘度增加值与斜率，并测得斜率，斜率越小，表示发动机油的分散能力越好。该方法采用旋转流变仪测量的粘度为烟炱含量一定的情况下测得的，不同烟炱含量的粘度没法连续测量；另外，该方法中提到的试验油中除了烟炱还有其他添加剂，测试过程中其他添加剂对油品的粘度指数存在干扰。