硫化烷基酚鹽堿值對潤滑油過濾性結果影響的研究

張志鵬，李瑞，施美玲，瞿燕

(1.中國石油潤滑油公司大連分公司，遼寧 大連 116032；2.中國石油潤滑油公司，北京 100028)

0 引言

硫化烷基酚鹽是一種應用廣泛的清凈劑，具有良好的酸中和能力、高溫清潔性和抑碳能力，兼有抗水性、抗氧化性，廣泛用于液壓油、船舶用的潤滑油及中高檔內燃機油[1-3]。在內燃機油中應用硫化烷基酚鹽，能有效地防止發(fā)動機腐蝕、磨損，減少活塞環(huán)和裙部的沉積物量，并能防止活塞環(huán)發(fā)生燒結。硫化烷基酚鹽尤其對改善柴油機頂環(huán)沉積物量具有優(yōu)異的效果，所以被廣泛地應用與其他劑復合生產(chǎn)各種高檔內燃機油。

不同硫化烷基酚鹽具有不同的堿性，而堿性不同其過濾性結果也截然不同，對不同堿值硫化烷基酚鹽進行過濾性分析，可以說明堿值對油品過濾性的影響。

1 金屬清凈劑概述

金屬清凈劑主要用來防止或抑制機油氧化而減少沉積物生成，將活塞及缸壁上形成的漆膜和積炭“洗滌”下來。近年來出現(xiàn)的清凈劑新品種主要有中堿值和高堿值硫化烷基酚鈣，中、高堿值硫化烷基酚鈣熱值穩(wěn)定性好，是重負荷柴油機急需的添加劑；改性的中堿值烷基水楊酸鈣，高溫清凈性好，膠體粒子粒徑小且均勻，膠體穩(wěn)定性好，與高堿值硫酸鹽復合后無沉淀生成，有較佳的分散能力和抗氧性能[4]；此外，還增加了低堿值和高堿值烷基水楊酸鈣兩個品種，都具有優(yōu)異的清凈性能，抗氧性比較優(yōu)越，可部分代替中堿值烷基水楊酸鈣，用于中高檔內燃機油中[5-6]。

2 化學反應機理

合成硫化烷基酚鈣是氣相、液相、固相三相共存的反應，其反應機理十分復雜，簡化的反應如下：

(1)硫化、鈣化反應

式中：R=C8～35；X=1～5整數(shù)；n=0～15整數(shù)；Y=H，1/2M0；M0=堿土金屬。

(2)碳酸化反應

使用醇類促進劑時，堿土金屬化合物首先與醇生成醇鈣，然后醇再與硫化烷基酚和二氧化碳反應。

醇鈣：

酚鈣：

其中：R=C12H25為最多。

碳酸化：

最終的產(chǎn)品結構式為：

3 過濾性實驗方法

3.1實驗過程

實驗儀器如圖1所示，用鑷子夾住過濾膜的邊緣放在培養(yǎng)皿中，以后操作同此法。松松地蓋上蓋子，置于烘箱中10 min，烘箱溫度(70±2)℃。安裝過濾儀器，將過濾膜按正確地朝向放置，確保系統(tǒng)不漏氣，量筒放在過濾器下方適當位置。

1.氣體入口;2.氣體開關;3.壓力表;4.調壓閥;5.過濾儀器;6.量筒

關閉控制閥，根據(jù)試樣的黏度等級將氣體壓力調節(jié)到指定壓力。以下是試樣黏度和試驗壓力之間的關系：

GB/T 3141 黏度等級小于32，50 kPa

GB/T 3141 黏度等級是32和46，100 kPa

GB/T 3141 黏度等級是68和100，200 kPa

在(60±10)s時間內顛倒晃動裝試樣的容器30次，使試樣混合均勻。每次顛倒晃動之間要有間隔。量取(320±10)mL試樣立即倒入過濾容器，用橡皮塞堵住過濾器出油口，防止油品流出。(60±10)s后移去橡皮塞，打開控制閥，調整到正確的壓力。當試樣滴入量筒時開始計時。

使用計時器的雙停功能記錄過濾到10 mL、50 mL、200 mL、300 mL試樣所用的時間T10、T50、T200、T300。當過濾到50 mL試樣時計算TV，TV=6×(T50-T10)+T10，幾個參數(shù)之間關系如圖2所示。記錄在TV時間內所過濾試樣的體積數(shù)。

圖2 典型的過濾性試驗過程的示意

3.2計算

按式(1)計算階段Ⅰ過濾性FⅠ：

(1)

式中：

V——所記錄在Tv時間內過濾的試樣的體積數(shù)，mL。

TV——所示時間TV=6×(T50-T10)+T10，s。

按式(2)計算階段Ⅱ過濾性FⅡ：

(2)

4 實驗結果與討論

選取不同堿值清凈劑進行過濾性實驗，樣品見表1所示，實驗結果如表2所示,體積對比如圖3所示。

表1 不同堿值清凈劑列表

表2 清凈劑過濾性實驗結束時體積

圖3 不同堿值清凈劑過濾性結束體積對比

通過實驗數(shù)據(jù)可以分析：清凈劑結構不同，合成工藝不同，導致清凈劑堿值不同。清凈劑堿值越高，過濾性實驗結束時的體積越小，相近堿值清凈劑的

結束體積相差不大。清凈劑與潤滑油中的水反應，隨著堿值的增大，反應會愈加明顯，生成小顆粒堵塞過濾性實驗濾膜，宏觀表現(xiàn)為過濾性實驗結束體積就越大。

5 結論

(1)硫化烷基酚鹽是一種廣泛用于潤滑油中的清凈劑，不同合成工藝會合成不同堿值的清凈劑，一般來說分為超高堿值、高堿值、低堿值清凈劑。

(2)不同堿值清凈劑在過濾性實驗中，與水接觸發(fā)生化學反應，會生成顆粒狀物體，從而堵塞過濾性實驗濾膜，導致過濾性實驗中斷。

(3)不同堿值清凈劑過濾性實驗結束體積不同，堿值越高，過濾性實驗結束體積越??；堿值越低，過濾性實驗結束體積越大。

參考文獻：

[1] 許敬文.硫化烷基酚鈣添加劑制備工藝研究[J].石油煉制與化工,1987(2):38-47.

[2] 段連春.高堿值硫化烷基酚鈣的合成研究[J].遼寧化工,2000(5):10-13.

[3] 姜皓.國外硫化烷基酚鈣清凈劑述評[J].研究與開發(fā),1986,17(3):31-46.

[4] 寧永成.有機化合物結構鑒定與有機波譜學[M].北京:科學出版社,2003.

[5] Ernoe PS, et al. Tables of Spectral Data for Structure Determination of Organic Compounds[M].Berlin: Springer-Verlag, 1989.

[6] 王桂琴.高堿值硫化烷基酚鈣的研制[J].潤滑油, 2003, 18(5):49-52.

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