SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配工藝研究

薛紀(jì)東，潘傳藝

(1.廣州機(jī)械科學(xué)研究院，廣東 廣州 510701;2.廣東工業(yè)大學(xué) 輕工化工學(xué)院，廣東 廣州 510006)

SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配工藝研究

薛紀(jì)東1，潘傳藝2

(1.廣州機(jī)械科學(xué)研究院，廣東 廣州 510701;2.廣東工業(yè)大學(xué) 輕工化工學(xué)院，廣東 廣州 510006)

隨著我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。高級(jí)的SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的應(yīng)用也日益廣泛。研發(fā)了有競(jìng)爭(zhēng)力的SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油調(diào)配方案，改善了生產(chǎn)工藝。首先介紹了SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的各種性能要求，然后在Ⅱ和Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油中加入各種黏度指數(shù)改進(jìn)劑、金屬清凈劑、降凝劑、無(wú)灰分散劑和復(fù)合添加劑等功能添加劑，進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn)，最終研制出三種不同黏度級(jí)別的SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的實(shí)際生產(chǎn)配方；接著根據(jù)生產(chǎn)配方對(duì)SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配工藝進(jìn)行了探討，并對(duì)生產(chǎn)調(diào)配的產(chǎn)品性能進(jìn)行檢測(cè)；最后設(shè)計(jì)了SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配工藝流程。

SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油；調(diào)配工藝

前 言

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油主要起潤(rùn)滑、防銹、冷卻、洗滌、密封和消除沖擊負(fù)荷的作用。隨著我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，許多汽車(chē)新技術(shù)的不斷研發(fā)和應(yīng)用，汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油也提出了越來(lái)越高的質(zhì)量要求。許多汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，也要求使用高性能的合成發(fā)動(dòng)機(jī)油，如SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油。新型號(hào)的汽車(chē)大都向著多級(jí)的合成潤(rùn)滑油方向發(fā)展[1]。油品性能趨向于低黏度、多級(jí)化，多級(jí)油的市場(chǎng)占有率幾乎為100%，高檔SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油要求具有良好的高低溫性能、熱氧化穩(wěn)定性、抗磨性能、潤(rùn)滑性能、水解安定性和相容性。使用PAO和合成酯等合成基礎(chǔ)油可以有助于達(dá)到這些性能要求。但使用PAO和合成酯，可能存在著與添加劑的相容性問(wèn)題，應(yīng)提高對(duì)添加劑的溶解能力[2-4]。

隨著油品添加劑公司的業(yè)務(wù)發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)有許多潤(rùn)滑油公司都在調(diào)配各級(jí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)油，因此，哪一家公司調(diào)配的潤(rùn)滑油性能好、調(diào)配工藝簡(jiǎn)單、投資成本小，就成為這家公司對(duì)爭(zhēng)奪潤(rùn)滑油市場(chǎng)顯示出的強(qiáng)勁的優(yōu)勢(shì)。因此迫切需要研發(fā)新的調(diào)配方案以及改善生產(chǎn)工藝。本文對(duì)SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的生產(chǎn)配方和調(diào)配工藝進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的基礎(chǔ)油組成

世界上基礎(chǔ)油大致分為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)、Ⅳ類(lèi)、V類(lèi)五個(gè)級(jí)別。Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油在性能上遠(yuǎn)超Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)基礎(chǔ)油，Ⅲ類(lèi)油的某些性能可與PAO相媲美，也被稱(chēng)作半合成油，其價(jià)格卻比合成油便宜得多。Ⅳ類(lèi)基礎(chǔ)油（PAO），又稱(chēng)聚α-烯烴合成油。除Ⅰ～Ⅳ類(lèi)基礎(chǔ)油之外的其它合成油(合成烴類(lèi)、合成酯類(lèi)、硅油等)、植物油、再生基礎(chǔ)油等統(tǒng)稱(chēng)V類(lèi)基礎(chǔ)油。合成基礎(chǔ)油常用于一些特殊潤(rùn)滑條件場(chǎng)合，尤其用于極端高低溫的場(chǎng)合。

品質(zhì)優(yōu)良的發(fā)動(dòng)機(jī)油必須選用品質(zhì)優(yōu)良的基礎(chǔ)油。由于發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)油中它們的物理性質(zhì)隨著它們組成的成分不同所形成的性質(zhì)也不完全一樣。由于添加劑組分通常無(wú)揮發(fā)性，作為發(fā)動(dòng)機(jī)油主體的基礎(chǔ)油就成了決定發(fā)動(dòng)機(jī)油揮發(fā)性的主要來(lái)源。考慮價(jià)格成本的因素，調(diào)配SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油采用高黏度指數(shù)的Ⅱ和Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油。實(shí)際采用幾種基礎(chǔ)油的性能參數(shù)如下表1所示。

表1 幾種基礎(chǔ)油性能參數(shù)（實(shí)測(cè)）Table 1 The characteristic of some basic oils

1.2 SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的添加劑

SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油一般都是由基礎(chǔ)油和添加劑兩部分組成。常用的添加劑有黏度指數(shù)改進(jìn)劑、金屬清凈劑、降凝劑、無(wú)灰分散劑、抗氧抗腐劑、抗泡劑和防銹劑等[4-5]。功能添加劑能改變基礎(chǔ)油的某些性質(zhì)，而不會(huì)改變基礎(chǔ)油的成分和結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代的發(fā)動(dòng)機(jī)油幾乎都含有各種用途的添加劑，其含量在1%到20%之間。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)要求發(fā)動(dòng)機(jī)油必須具有適當(dāng)?shù)酿ざ群土己玫酿匦阅?，還必須具有良好的清凈分散性、酸中和性、抗泡性、氧安定性、抗磨性和抗腐防銹性等。調(diào)配SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油用到的添加劑具體如表2所示。為了使SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油具有這些較好的性能要求，因此需要選擇各種不同種類(lèi)的功能添加劑，包括復(fù)合添加劑和單劑，來(lái)進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn)，以確定配方。

表2 SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油調(diào)配常用添加劑Table 2 Common functional additives for preparing SG/CF grade engine oil

1.3 SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配工藝

發(fā)動(dòng)機(jī)油的質(zhì)量和性質(zhì)取決于所用基礎(chǔ)油的質(zhì)量和添加劑或添加劑組合的質(zhì)量。所以基礎(chǔ)油的性能差異和添加劑的數(shù)量與含量不同，形成了發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油質(zhì)量與黏度的差異，因此也就有了不同品種、規(guī)格的發(fā)動(dòng)機(jī)油。

1）基礎(chǔ)油的種類(lèi)不同，而添加劑的種類(lèi)相同，可以調(diào)配出性能不同的發(fā)動(dòng)機(jī)油；

2）基礎(chǔ)油的種類(lèi)相同，而添加劑的種類(lèi)不同，可以調(diào)配出性能不同的發(fā)動(dòng)機(jī)油。

3）基礎(chǔ)油和添加劑的量不同，可以調(diào)配出其物理性質(zhì)、質(zhì)量和功能基本相同的發(fā)動(dòng)機(jī)油。

因此，對(duì)于SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油生產(chǎn)工藝我們可以利用相同的原料，通過(guò)所加的劑量不同可以調(diào)配出我們所需等級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油。所以，對(duì)于研究此工藝過(guò)程是非常有意義的。SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油主要應(yīng)用于：潤(rùn)滑高功率（1000kW以上）重負(fù)荷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和先進(jìn)的轎車(chē)，如礦用汽車(chē)、卡車(chē)、拖車(chē)、工程車(chē)輛、發(fā)動(dòng)機(jī)組、寶馬、凌志、本田、豐田、奔馳等。下面我們就 SG/CF-410W/30、SG/CF-410W/40、SG/CF-415W/40三種等級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配進(jìn)行討論，采用現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)配方。

2 結(jié)果與討論

2.1 SG/CF-4 10W/30發(fā)動(dòng)機(jī)油的生產(chǎn)調(diào)配調(diào)配總質(zhì)量：4500kg配方如下表3所示：

表3 SG/CF-410W/30的調(diào)配配方Table 3 Production formula of SG/CF-410W/30 grade engine oil

這種調(diào)配出來(lái)的SG/CF-410W/30潤(rùn)滑油具有好的低溫油泥分散性，加入的T803B能改善蠟的結(jié)晶過(guò)程，使油品在低溫下能連續(xù)流動(dòng)。這類(lèi)添加劑對(duì)油品中石蠟結(jié)晶剛生成時(shí)出現(xiàn)的濁點(diǎn)是無(wú)效的，但能夠阻止石蠟結(jié)晶的進(jìn)一步生長(zhǎng),達(dá)到降低傾點(diǎn)的目的。而加入T612黏度改進(jìn)劑的作用是改善油品的黏溫性能，使油品具有較高的黏度指數(shù)，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫下能順利啟動(dòng)，在高溫下油品有足夠大的黏度，確保良好的潤(rùn)滑。H8696復(fù)合劑是多功能的潤(rùn)滑油添加劑，其的作用是具有清凈分散性能、抗氧抗腐蝕、抗磨性能。由此可見(jiàn)潤(rùn)滑油是由基礎(chǔ)油與添加劑調(diào)配而成的，潤(rùn)滑油所需的性能和質(zhì)量主要是由基礎(chǔ)油和添加劑的性質(zhì)與質(zhì)量所決定的。

2.2 SG/CF-4 10W/40發(fā)動(dòng)機(jī)油的生產(chǎn)調(diào)配

調(diào)配總質(zhì)量：2100kg配方如下表4所示：

表4 SG/CF-410W/40的調(diào)配配方Table 4 Production formula of SG/CF-410W/40 grade engine oil

使用該配方調(diào)配出來(lái)的SG/CF-410W/40發(fā)動(dòng)機(jī)油不僅比SG/CF-410W/30潤(rùn)滑油更具有好的低溫油泥分散性，而且加入的凝降劑T803B更能能改善蠟的結(jié)晶過(guò)程，使油品在低溫下能夠更好地連續(xù)流動(dòng)。加入T612黏度改進(jìn)劑的量SG/CF-410W/40比SG/CF-410W/30多加4.5%，所以其作用更能改善油品的黏溫性能，使?jié)櫥透軌蛟诘蜏叵铝鲃?dòng)。復(fù)合劑H8696是多功能的添加劑，SG/CF-410W/40比SG/CF-410W/30多加0.9%，因此，其對(duì)潤(rùn)滑油的性質(zhì)也產(chǎn)生了很大的影響，無(wú)論是潤(rùn)滑油的清凈分散性能、抗氧抗腐蝕、抗磨性能，還是防銹性能、熱穩(wěn)定性有了很大的提高。除此之外，SG/CF-410W/40潤(rùn)滑油還添加了一種T152分散劑，這種分散劑主要應(yīng)用于調(diào)制中、高檔柴油機(jī)油和調(diào)制中、高檔汽油機(jī)油以及調(diào)制低速十字頭發(fā)動(dòng)機(jī)船用氣缸油[6]。尤其適用于調(diào)制環(huán)保型內(nèi)燃機(jī)油。T152分散劑其具有更好的油泥和煙灰分散能力，可抑制發(fā)動(dòng)機(jī)油泥、積炭和漆膜的生成。所以SG/CF-410W/40潤(rùn)滑油比SG/CF-410W/30潤(rùn)滑油質(zhì)量更好，且前者可以代替后者。

2.3 SG/CF-4 15W/40發(fā)動(dòng)機(jī)油的生產(chǎn)調(diào)配

調(diào)配總質(zhì)量：1000kg配方如下表5所示。

表5 SG/CF-415W/40的調(diào)配配方Table 5 Production formula of SG/CF-415W/40 grade engine oil

SG/CF-415W/40發(fā)動(dòng)機(jī)油不僅僅具有SG/CF-410W/30和SG/CF-410W/40的性質(zhì)，而且其質(zhì)量也比上述兩者好，其凝降溫度更低，則潤(rùn)滑油的低溫性能、分散性、抗氧抗腐蝕性更好，而且該SG/CF-415W/40潤(rùn)滑油還添加了T109清凈劑，其作用是清除積碳、保護(hù)引擎、減少尾氣、節(jié)省燃油、降低實(shí)際膠質(zhì)含量、阻止膠質(zhì)形成[7]。

2.4 SG/CF發(fā)動(dòng)機(jī)油的檢測(cè)

經(jīng)檢測(cè)，上述產(chǎn)品的指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[8]。其質(zhì)量指標(biāo)如下表6所示。

在SG/CF發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配過(guò)程中，根據(jù)各物質(zhì)的百分含量不同所調(diào)配出來(lái)的潤(rùn)滑油性能及質(zhì)量都不盡相同。為此，熟悉整個(gè)油品的調(diào)配工藝很有必要，一般地，潤(rùn)滑油中所加的添加劑種類(lèi)越多其功能性就越好，但不是添加劑的量越多潤(rùn)滑油的性能就越好，有時(shí)會(huì)起反作用。而且各種添加劑也存在相互抑制相互影響的過(guò)程，這種添加劑加多了，另一種添加劑的性能就可能會(huì)受到抑制。在實(shí)際生產(chǎn)中也不可能為了產(chǎn)品更好而不停地加添加劑，從經(jīng)濟(jì)的角度上看是不可取的。所以在調(diào)配的時(shí)候我們更需要考慮經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題。因此，在達(dá)到潤(rùn)滑劑的要求下，油廠應(yīng)以較低的成本來(lái)獲取更高的利潤(rùn)。

表6 SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)Table 6 The test index of SG/CF grade engine oils

2.5 SG/CF發(fā)動(dòng)機(jī)油的的調(diào)配工藝流程

SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油調(diào)配工藝的流程方框圖，如圖1所示：

圖1 SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油調(diào)配工藝流程圖Fig.1 the process flow of SG/CF grade engine oil

3 結(jié) 論

隨著我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油的性能及質(zhì)量要求不斷地提高，其中高級(jí)的SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。研發(fā)新的SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配方案以及改善生產(chǎn)工藝，對(duì)加強(qiáng)車(chē)用潤(rùn)滑油市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)很有幫助。本文對(duì)高級(jí)SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的生產(chǎn)調(diào)配工藝進(jìn)行了研究。采用高黏度指數(shù)的Ⅱ和Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油，選用T803B、T612、H8696、T152、T109 等多種功能添加劑進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn)，調(diào)配了 10W/30、10W/40、15W/40三種黏度等級(jí)的SG/CF-4發(fā)動(dòng)機(jī)油。然后根據(jù)生產(chǎn)配方對(duì)SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配工藝進(jìn)行了探討，并對(duì)生產(chǎn)調(diào)配的產(chǎn)品的性能進(jìn)行檢測(cè)。最后設(shè)計(jì)了SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的調(diào)配工藝流程。該調(diào)配方案和工藝具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，可為SG/CF級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的生產(chǎn)應(yīng)用提供借鑒和參考。

［1］周學(xué)良.潤(rùn)滑油［M］.北京：化工出版社，2006.

［2］劉宗茂.潤(rùn)滑油［M］.北京：化工出版社，2005.

［3］黃文軒.潤(rùn)滑油添加劑應(yīng)用指南［M］.北京：中國(guó)化工出版社，2003.

［4］崔敬佶，李延秋.PAO和酯類(lèi)油在合成潤(rùn)滑劑中的應(yīng)用［J］.潤(rùn)滑油，2004，19（1）：7～12.

［5］付興國(guó).潤(rùn)滑油及添加劑技術(shù)進(jìn)展與市場(chǎng)分析［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004.

［6］LUBRIZOL.Marine Diese Engines General Discussion［M］.Unison International,1986.

［7］LUBRIZOL CORPORATION.Ready Reference for Lubricant and Fuel Performance［M］.1988.

［8］OLSZEWSKI W G.Proceeding of the Institute of Petroleum［M］.London,1981：324.

Study on the Preparation Process of SG/CF Engine Oil

XUE Ji-dong1and PAN Chuan-yi2
(1.Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute,Guangzhou 510701,China;2.Department of Chemical Engineering and Light Industry,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)

With the development of automobile industry in our country,the quality requirements of engine oil become higher and higher.High grade SG/CF engine oil has been used widely.The development and performance characteristic is introduced.In order to develop new more competitive preparation technique of SG/CF grade engine oil,the grade II and grade III basic oil is selected as the basic oil,and the T803B,T612,H8696,T152 and T109 is chosen as the functional additives.With series tests,three production formulas of SG/CF grade engine oil with different viscosity grades have been developed and confirmed,and then their performance characteristic have been tested.The mixing process of SG/CF grade engine oil has been discussed,and the process flow has been designed in detail.

SG/CF Engine oil;mixing process

TE 626.3+7

B

1001-0017（2012）01-0076-04

2011-05-16

薛紀(jì)東(1975-)，男，漢族，湖北荊門(mén)人,工程師，主要從事潤(rùn)滑油以及膠粘材料的研究。Email：xuejd_gy@126.com.