含芳胺煙炱無灰分散劑的性能研究

郭 鵬，黃 卿，徐小紅，李 濤，安文杰

(中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心，蘭州 730060)

含芳胺煙炱無灰分散劑的性能研究

郭 鵬，黃 卿，徐小紅，李 濤，安文杰

(中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心，蘭州 730060)

介紹了一種含芳胺結構的煙炱無灰分散劑，模擬評定和發(fā)動機臺架試驗表明該劑不僅具有很好的抗氧化性能和油泥分散性能，還具有優(yōu)異的煙炱分散性能，該劑的研制對于高級別柴油機油配方開發(fā)具有積極意義。

煙炱無灰分散劑 煙炱分散 柴油機油

柴油機擁有功率大、熱效率高和燃油經濟性好等優(yōu)點，廣泛應用于各種車輛中。隨著排放法規(guī)對柴油機氮氧化物排放量的限制越來越嚴格，發(fā)動機制造商普遍采取了活塞頂環(huán)位置提高、發(fā)動機尾氣再循環(huán)等一系列新技術來降低氮氧化物的排放，使其達到尾氣排放要求。雖然這些技術的應用降低了燃燒室的峰值溫度，也減少了氮氧化物的生成和排放，但同時加劇了柴油不完全燃燒的程度，導致重負荷柴油機油中煙炱污染物的含量增加，從而引起油品黏度增長過快、油品氧化加速等問題，因此減少煙炱污染對發(fā)動機性能所造成的這些負面影響至關重要[1-4]。

目前減少煙炱污染對發(fā)動機造成危害的主要途徑是提高潤滑油對煙炱的分散能力，而提高油品對煙炱的分散性能，通常的方法是加大分散劑用量。但使用過多的分散劑將影響油品的低溫流動性和耐磨性等性能。為了改善柴油機油的煙炱分散性能，國外已研究出新結構的煙炱無灰分散劑[5-10]，但目前國內還沒有相關產品，主要還是用T161等丁二酰亞胺類無灰分散劑。蘭州潤滑油研究開發(fā)中心在實驗室成功研制出一類含芳胺結構的煙炱分散劑，通過模擬評定和發(fā)動機臺架試驗研究，表明這種煙炱分散劑具有良好的油泥分散性能、抗氧化性能和優(yōu)異的煙炱分散性能。

1 實 驗

1.1 煙炱無灰分散劑的制備

煙炱無灰分散劑T-1，T-2，T-3，T-4均為深棕色黏狀液體，以聚異丁烯馬來酸酐，多烯多胺和芳胺等試劑為主要原料在實驗室自行制備，對比分散劑T161為無錫南方添加劑公司生產。煙炱分散劑的主要性質見表1。

表1 煙炱分散劑的主要性質

1.2 評價實驗方法

1.2.1 油泥分散性能測試 分散劑的油泥分散能力通常用油泥斑點分散值SDT表征[11]，具體實驗方法如下：將1 g無灰分散劑、9 g油泥和10 g基礎油一起放入50 mL燒杯中，150 ℃恒溫加熱攪拌1.5 h，趁熱取一滴上述試驗油滴于濾紙上，放入烘箱恒溫80 ℃保持2 h，測量擴散圈與油圈的比值(SDT)，比值越大，表明油泥分散性越好。本試驗所用油泥來自發(fā)動機1105臺架試驗。

1.2.2 抗氧化性能測試 將各煙炱分散劑以6.0%(w)的劑量加入到基礎油Yubase4中，利用旋轉氧彈方法和PDSC方法考察分散劑的抗氧化性能，對比試驗用6.0%(w)的T161和0.3%(w)的L57(胺型抗氧劑，汽巴公司生產)復配后加入到基礎油Yubase4中進行。其中旋轉氧彈測試按SHT 0193方法進行，PDSC測試按SHT 0719方法進行。

1.2.3 煙炱分散性能模擬評價 將各分散劑以1.1%(w)的劑量加入到煙炱含量為4.6%的廢機油中，通過測定油品黏度的變化考察其對煙炱的分散性能。本試驗所用廢油來自Mack T-8E臺架試驗，其100 ℃黏度為106.00 mm2s。

1.2.4 煙炱分散性能發(fā)動機臺架測試 分別將煙炱分散劑T-2與對比分散劑T161調制成15W/40 CH-4級別的柴油機油，利用CA6DL2-35發(fā)動機臺架試驗考察其煙炱分散性能。CA6DL2-35發(fā)動機為一汽無錫柴油機廠生產，該發(fā)動機為直列、六缸、增壓柴油機。其額定功率為258 kW、額定轉速為2 100 r/min，最大扭矩為1 450 N·m，噴油提前角為26°。試驗在發(fā)動機連續(xù)全負荷工況下運行125 h，試驗期間不換油，時隔25 h取樣一次，對所取油樣測定其煙炱含量和100 ℃運動黏度[12]。

2 結果與討論

2.1 油泥分散性能測試

分散劑的主要作用是將油泥、漆膜和積炭的前體分散在油中，阻止其形成油泥、漆膜和積炭，延長換油期，從而延長內燃機的使用壽命。無灰分散劑分散油泥的能力是評價其使用性能優(yōu)劣與否的主要指標。利用油泥斑點試驗方法考察各煙炱分散劑的分散性能，結果見表2。由表2可以看出，實驗室制備的煙炱分散劑具有很好的油泥分散性能，其油泥分散性能都好于市售產品T161，其中T-4的油泥分散性能最好。

表2 煙炱分散劑的油泥斑點試驗結果

2.2 抗氧化性能測試

延長換油周期是潤滑油油品的發(fā)展趨勢，這就意味著油品要有更強的抗氧化性能。若配方中的各單劑能提高其自身的抗氧化性能，這對于提高整個油品的抗氧化性能也具有積極作用。各煙炱分散劑的抗氧化性能評價結果見表3。由表3可以看出，含芳胺煙炱分散劑T-2，T-3，T-4的氧化誘導試驗結果比T161與L57復配后的結果好，T-1、T-3的旋轉氧彈試驗結果比T161與L57復配后的結果好。試驗結果表明，當無灰分散劑的結構中引入芳胺后其抗氧化性能明顯提升，有利于分散劑在苛刻的工況下保持自身結構的穩(wěn)定性，從而保證油品的分散性能，延長油品的使用周期。

表3 煙炱分散劑的抗氧化性能評價結果

2.3 煙炱分散性能的模擬評價

高級別的柴油機油要求油品具有高煙炱含量下出色的黏度控制能力，這就意味著油品配方中必須有性能優(yōu)異的煙炱分散劑。評價分散劑的煙炱分散性能，主要是通過考察其是否能夠很好地控制油品的黏度。在煙炱含量為4.6%的臺架試驗廢機油中，分別加入1.1%(w)的分散劑，通過測定油品黏度的變化考察煙炱分散劑的分散性能，結果見表4。從表4可以看出，加入分散劑T-4的油品黏度最小，說明其對煙炱的分散能力最好，幾種分散劑的煙炱分散能力由大到小的排列順序是T-4>T-1>T-3>T-2>T161。

表4 煙炱分散劑的煙炱分散性能模擬試驗結果

2.4 煙炱分散性能的發(fā)動機臺架試驗

CA6DL2-35發(fā)動機臺架試驗方法是一汽無錫柴油機廠與中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心合作建立的，主要用于評價重負荷柴油機油的煙炱分散性能，該臺架試驗方法具有很好的重復性和區(qū)分性[13]。前面的模擬評價結果顯示，幾種煙炱分散劑中T-2的各項性能較差，選擇T-2和對比分散劑T161進行發(fā)動機臺架試驗。將煙炱分散劑T-2、對比分散劑T161分別調制成15W/40 CH-4級別的柴油機油，然后在CA6DL2-35發(fā)動機臺架上進行試驗，考察油品黏度與煙炱含量的關系，結果如圖1所示。從圖1可以看出：對于T161油樣，油品中煙炱含量超過3%后，油品黏度急劇增大；而對于T-2油樣，隨著油品中煙炱含量增加，油品黏度基本保持不變，當煙炱含量超過4.0%時，油品黏度隨著煙炱含量增加趨勢明顯。臺架試驗結果表明，煙炱分散劑T-2能夠很好地控制油品的黏度增長，表明其具有優(yōu)異的煙炱分散性能。同理，性能更好的T-3、T-4煙炱分散效果會更好。

圖1 煙炱分散劑T-2與T161的CA6DL2-35臺架試驗結果

3 結 論

含芳胺的煙炱無灰分散劑，不僅具有很好的油泥分散性能和抗氧化性能，還具有優(yōu)異的煙炱分散性能，能夠很好地控制油品黏度的增長。該煙炱分散劑的研制解決了重負荷柴油機油的煙炱分散問題，對于高級別柴油機油配方研究具有積極意義。

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PERFORMANCE STUDY OF AROMATIC AMINE SOOT ASHLESS DISPERSANT

Guo Peng，Huang Qing，Xu Xiaohong，Li Tao，An Wenjie

(PetroChinaLanzhouLubricatingOilR&DInstitute，Lanzhou730060)

Improving the performance of soot dispersant is the key to solve the diesel engine oil viscosity increase and wear caused by soot.In this paper we developed a new type of soot ashless dispersant with aromatic amine structure.Simulation evaluation and engine bench test studies show that the agent not only has good anti-oxidation and sludge dispersion properties，but also excellent soot dispersion ability.The development of this agent has a positive significance for the development of the advanced diesel engine oil formulations.

soot ashless dispersant； soot dispersancy； diesel engine oil

2016-09-09; 修改稿收到日期：2016-11-16。

郭鵬，碩士，工程師，主要從事潤滑油添加劑和油品配方的研究工作。

郭鵬，E-mail：guop_999@163.com。