ＦＣ級可生物降解二沖程汽油機(jī)油的研究

張　峰　王振濤

摘要：為滿足國內(nèi)外日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，開發(fā)研制了FC級可生物降解二沖程汽油機(jī)油。以酯類油、聚異丁烯、礦物油為基礎(chǔ)油，加入4.5%的復(fù)合添加劑，考察了添加劑與基礎(chǔ)油的相溶性，并對油品的可生物降解性能、清凈性能、潤滑性能進(jìn)行模擬評定，確定配方。研制油品通過了FC級二沖程汽油機(jī)油全套臺架評定，并且可生物降解率超過了60%。油品具有良好的使用性能和可生物降解性能。

關(guān)鍵詞：可生物降解；二沖程汽油機(jī)油；配方；添加劑；臺架試驗(yàn)

中圖分類號：TE626.32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Study on a FC Biodegradable Two-Stroke Gasoline Engine Oil

ZHANG Feng1, WANG Zhen-tao2

(1.Research Institute of Petroleum Processing, SINOPEC, Beijing 100083,China; 2.PetroChina Dalian Blending Plant, Dalian 116032, China)

Abstract:To meet the increasingly stringent requirements in environmental protection, a FC biodegradable two-stroke gasoline engine oil was developed by taking PIB, ester oil and mineral oil as base stock and adding 4.5% of additive package. The inter-solubility between base stock and additives was studied. And the biodegradability, detergency and lubricity were evaluated by bench tests. The developed oil has passed all the required engine tests. Results showed that it has good performances and biodegradability, with over 60% biodegradation rate.

Key words:biodegradable; two-stroke gasoline engine oil; formula; additive; bench test

0 前言

近年來二沖程汽油發(fā)動機(jī)生產(chǎn)技術(shù)在不斷發(fā)展，功率不斷提高，使發(fā)動機(jī)熱負(fù)荷增大，同時越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求使二沖程汽油機(jī)油要具有優(yōu)良的潤滑性、清凈性、低溫流動性及低排煙性能。

國外為了解決環(huán)境污染，在二沖程汽油機(jī)油方面做了大量的工作，美國的幾大石油公司，如Exxon，Lubrizol公司，特別是Pennzoil公司^［1］，研制出了生物降解性大于66%的二沖程汽油機(jī)油。

我國是摩托車生產(chǎn)大國，產(chǎn)量和社會保有量為世界第一，摩托車帶來的環(huán)境污染問題已經(jīng)引起全社會的重視，為此進(jìn)行了可生物降解的二沖程汽油機(jī)油的研究。

1 產(chǎn)品規(guī)格及試驗(yàn)方法

所研制的FC級可生物降解二沖程汽油機(jī)油不僅要滿足FC級二沖程汽油機(jī)油的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，而且還要滿足生物降解性大于50%的條件。

FC級可生物降解二沖程汽油機(jī)油的指標(biāo)、發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)、生物降解性試驗(yàn)方法分別列于表1和表2。

試驗(yàn)所用模擬評定試驗(yàn)條件如下：

成焦板試驗(yàn)：

板溫330 ℃、油溫100 ℃，攪拌15 s，停45 s,試驗(yàn)0.5 h。

四球機(jī)試驗(yàn)：

磨斑試驗(yàn)：室溫、294 N，1420 r/min條件下運(yùn)轉(zhuǎn)30 min，測磨斑直徑d；

承載能力測定：按GB 3142-82方法測定最大無卡咬負(fù)荷P_B。

摩擦系數(shù)試驗(yàn)：室溫、30 min、147 N條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，測f。

2 結(jié)果及討論

2.1 油品基礎(chǔ)油的選擇

2.1.1 基礎(chǔ)油和添加劑的生物降解性

由于對生物降解性的要求，我們考查了各種基礎(chǔ)油和添加劑的生物降解性，結(jié)果見表3。

從表3可以看出，要求達(dá)到生物降解性大于50%,只能用酯類油作為基礎(chǔ)油的主要組分。

2.1.2 基礎(chǔ)油中聚異丁烯對油品性能的影響

聚異丁烯(PIB)在高溫下能分解為低分子烯烴,易燃燒干凈,可降低尾氣排放^［2］,所以在FC級二沖程汽油機(jī)油基礎(chǔ)油中必須加入一定量的聚異丁烯(PIB)以保證油品有較好的排放性能,考查PIB加入量對油品性能的影響，結(jié)果列于表4。

從表4 看，隨著PIB加入量的增加，潤滑性及排煙性能都變好，但增加到30%后，變化不明顯。

2.1.3 酯類油和添加劑的互溶性

在確定酯類油為基礎(chǔ)油的主要組成后，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)不同酯類油和添加劑存在著互溶性問題，因此考察了配方中常用的無灰分散劑和金屬清凈劑在酯類油中的溶解度和穩(wěn)定性，結(jié)果見表5。

由表5可見，酯類油與無灰分散劑不互溶，金屬清凈劑A與酯類油可互溶，但靜放1個月后有沉淀，酯類油與金屬清凈劑B互溶性能較好。

試驗(yàn)考察了復(fù)合添加劑在不同酯類油中溶解性，結(jié)果見表6。

由表6可見，酯類油和復(fù)合添加劑互溶性優(yōu)劣的順序是：酯類油A>酯類油B>酯類油C。

試驗(yàn)選用與復(fù)劑互溶性相對較好的酯類油A作為基礎(chǔ)油的主要組分。

2.1.4 基礎(chǔ)油配方的確定

對基礎(chǔ)油中主要組分酯類油和聚異丁烯(PIB)的比例進(jìn)行考察，同時為進(jìn)一步解決酯類油和添加劑的互溶性問題，在基礎(chǔ)油配方中加入一定量的礦物油或PAO，結(jié)果列于表7。

從表7看，加入一定量的礦物油能解決酯類油與添加劑的互溶問題，因此采用不同的基礎(chǔ)油配比，進(jìn)一步考察基礎(chǔ)油和復(fù)劑的溶解性及油品的清凈性，以確定基礎(chǔ)油配方的組成。結(jié)果列于表8。

從表8可看出，1號配方高溫清凈性較好，粘度較理想，溶解性能也好，選擇1號配方中的基礎(chǔ)油配比為確定的基礎(chǔ)油配方。

2.2 添加劑復(fù)合配方的考察

確定了基礎(chǔ)油后，對配方進(jìn)行篩選，主要對配方中的不同金屬清凈劑和無灰分散劑及用量的配伍進(jìn)行研究^［3］。

2.2.1 金屬清凈劑用量對油品清凈性的影響

金屬清凈劑的用量將影響產(chǎn)品的清凈性能，但用量過多會增加硫酸鹽灰分，影響發(fā)動機(jī)的堵塞性能，所以要對清凈劑用量進(jìn)行考察。實(shí)驗(yàn)中基礎(chǔ)油、添加劑總量都不變，僅改變金屬清凈劑和分散劑用量，結(jié)果見表9。

從表9可以看出，雖然增加金屬清凈劑可改善油品的清凈性，但硫酸鹽灰分也隨之增加，而規(guī)格要求硫酸鹽灰分不大于0.18%。所以對產(chǎn)品中金屬清凈劑的用量要進(jìn)行控制。

2.2.2 不同堿值金屬清凈劑的復(fù)配考查

以不同堿值的金屬清凈劑A1、A2、A3復(fù)配作為清凈劑組分，并與無灰分散劑復(fù)配進(jìn)行了配方考查，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

從試驗(yàn)結(jié)果看，用清凈劑A1和清凈劑A3復(fù)配，既能保持良好的清凈性，也能達(dá)到硫酸鹽灰分不大于0.18%的規(guī)格要求。

2.2.3 復(fù)合劑配方的確定

采用清凈劑A1和清凈劑A3復(fù)配作為配方金屬清凈劑主要組成，為進(jìn)一步提高油品的高溫清凈性，在配方加入清凈劑B，對復(fù)合劑配方中各組分用量進(jìn)行進(jìn)一步考察，結(jié)果見表11。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇各項(xiàng)性能較好的B-9配方進(jìn)行油品臺架評定。

2.3 臺架實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將研制的FC級可生物降解二沖程汽油機(jī)油進(jìn)行發(fā)動機(jī)臺架評定，結(jié)果見表12。

從表12可知，研制的可生物降解FC級二沖程汽油機(jī)油各項(xiàng)性能均達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)要求，臺架評定結(jié)果表明研制油品具有良好的潤滑性、清凈性、排煙性能。

3 結(jié)論

(1)研制的FC級可生物降解二沖程汽油機(jī)油是以酯類油、HVI150及聚異丁烯為基礎(chǔ)油，添加金屬清凈劑、無灰分散劑等調(diào)制而成，產(chǎn)品通過了JASO四個程序臺架評定試驗(yàn)，油品質(zhì)量符合ISO FC級二沖程汽油機(jī)油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2)研制油品可生物降解性超過了50%，大大降低了對環(huán)境的污染程度，符合當(dāng)前我國大力提倡的環(huán)保要求。

(3)FC級可生物降解二沖程汽油機(jī)油具有良好的潤滑性、清凈性、排煙性能，適用于各種功率、各種排量的二沖程汽油機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ Morrison, David S. Biodegradable Lubricant: US, 5378249［P］. 1993.

［2］ Stover, William H. Prevention of Gel Formation in Two-Cycle Oils: US, 5304315［P］. 1992.

［3］ Alexander A, Gordon，Alan G. Lubricating Composition for Two-Cycle Internal Combustion Engines: US, 5321172［P］. 1993.

收稿日期:2008-12-11。

作者簡介：張峰（1974-），男，工程師，1996年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院石油加工專業(yè)，多年從事潤滑油配方研制工作。