專利名稱：復(fù)合金屬型潤滑油清凈劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高堿度潤滑油添加劑的制備方法，尤其是一種復(fù)合金屬型高堿度清凈劑的制備方法，屬于潤滑油領(lǐng)域。
金屬清凈劑作為內(nèi)燃機油的主劑，在現(xiàn)代交通事業(yè)上起著重要的作用。一般按不同的金屬類型可分為鋇鹽、鈣鹽、鎂鹽等，其中以鈣鹽的用途最為普遍。
近年來隨著對環(huán)境保護的日益重視，具有一定毒性的鋇鹽產(chǎn)品已逐步退出歷史舞臺，而環(huán)保型的鈣鹽產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)得到了大家的認同，同時無毒性、低灰分、高堿值的鎂鹽產(chǎn)品也得到了長足發(fā)展。據(jù)最新報道，目前國內(nèi)外研究機構(gòu)已在大力開發(fā)抗氧抗腐性能好的鈉鹽、鉀鹽、銅鹽產(chǎn)品以及極壓抗磨性能良好的鋅鹽、鉬鹽產(chǎn)品、硫化、硼化的改性產(chǎn)品。但不論何種金屬鹽產(chǎn)品的開發(fā)，均集中在以烷基苯磺酸為基質(zhì)，即形成烷基苯磺酸的不同金屬鹽。烷基水楊酸鹽以其良好的高溫清凈性能及酸中和作用，同時也具有一定的低溫分散、抗氧化抗腐蝕、極壓抗磨性能及與其它劑具有良好的協(xié)合作用等特點，倍受人們重視。目前國內(nèi)外水楊酸鹽產(chǎn)品僅有鈣鹽、鎂鹽、其中堿值大于300mgKOH/g的添加劑多為鎂鹽產(chǎn)品，這遠遠不能滿足油品高檔化的要求。隨著高檔內(nèi)燃機油的快速發(fā)展，油品中不同金屬類型的清凈劑復(fù)合，已得到了廣泛的應(yīng)用，但不同金屬在反應(yīng)初期復(fù)合而形成的復(fù)合金屬型清凈劑的開發(fā)研制，則很少見諸報道。復(fù)合金屬型清凈劑的開發(fā)研制，可成功地解決不同金屬鹽清凈劑復(fù)合時所出現(xiàn)的各種問題，使不同金屬的比例在反應(yīng)初期得到控制并可隨意調(diào)節(jié)，從而滿足潤滑油及燃料油不斷發(fā)展的需要。
本發(fā)明的目的是要提供一種以烷基水楊酸為主，在引入助促進劑及表面活性劑的條件下，通過一定的金屬化工藝來制備復(fù)合金屬型高堿度清凈劑，該產(chǎn)品不但含有一定量的烷基水楊酸鹽(鈣、鎂、鈉等)、烷基苯磺酸鹽，而且還含有少量的烷基酚鹽，因而除具有傳統(tǒng)高堿度烷基水楊酸鹽的各項性能外，還賦予它一些獨特的特性，從而可為潤滑油提供一種穩(wěn)定性能、分散性良好的含有不同金屬的新型添加劑。
本發(fā)明所述的一種復(fù)合金屬型高堿度清凈劑的制備方法，即引入表面活性劑及進行不同金屬化工藝如下在三口燒瓶中投入計量的稀釋溶劑(汽油、二甲苯、環(huán)己烷等)、特定表面活性劑及促進劑甲醇(工業(yè)品)，升溫至30-60℃，投入計量的工業(yè)氧化鎂(純度93％以上)或氧化鎂與氧化鈣混合物，同時加入計量的水與氨水，攪拌反應(yīng)約30分鐘后，加入計量的烷基水楊酸，攪拌反應(yīng)，維持反應(yīng)溫度40-60℃，進行中和反應(yīng)1小時。爾后第二步金屬化反應(yīng)時視最終產(chǎn)品組成不同加入計量的氧化鈣或氫氧化鈉或二者混合物，在40-60℃下維持反應(yīng)30分鐘，然后通入一定量的二氧化碳氣體，進行高堿度化反應(yīng)約2小時。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇及水，稀釋離心后減壓蒸脫溶劑，得產(chǎn)品。促進劑使用甲醇，助促進劑使用氨及銨鹽，表面活性劑為烷基苯磺酸或環(huán)烷酸，各組分的配料比有一定的比例。以90份(重量)烷基水楊酸(含油40％)計，表面活性劑為1-10份，氧化鎂為1-20份，氧化鈣為1-15份，氫氧化鈉1-10份，甲醇為30-150份，水為5.0-80.0份，氨類助促進劑為1.0-20.0份，溶劑為40-200份，二氧化碳為20-100份，反應(yīng)溫度控制在40-60℃之間。
本發(fā)明在制備鈣、鎂雙金屬清凈劑時，第二步金屬化反應(yīng)將氧化鈣單獨加入；制備含金屬鈉清凈劑即三金屬清凈劑時，與第一步反應(yīng)時加入的一種或兩種金屬化合物相對應(yīng)，第二步金屬化反應(yīng)加入其余的兩種或一種金屬化合物，即氫氧化鈉與氧化鈣一起加入或氫氧化鈉單獨加入，以形成含三種金屬的復(fù)合金屬型清凈劑。
該反應(yīng)體系可適合不同級別的氧化鈣、氧化鎂，表面活性劑為雙烷基或單烷基苯磺酸、環(huán)烷酸，反應(yīng)用溶劑可以是餾程為60-160℃的直餾汽油，也可以是沸點高于120℃的物質(zhì)，如二甲苯。反應(yīng)所用主要原料烷基水楊酸的結(jié)構(gòu)為 其中R為C8-30的烷基鏈。
甲醇必須是純度大于95％的化學試劑或工業(yè)品，助促進劑可以是氨水、碳酸銨或者碳酸氫銨等氨類產(chǎn)品，最好選用氨水。表面活性劑、甲醇、水量及助促進劑是影響產(chǎn)品堿值及粘度的主要因素。適宜表面活性劑用量為5.0-10.0克/90克烷基水楊酸，甲醇用量為30-60克/90克烷基水楊酸；適宜水的用量為30.0-60.0克/90.0克烷基水楊酸。合成產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗氧化抗腐蝕、熱穩(wěn)定性及清凈分散性能。
本發(fā)明的復(fù)合金屬型高堿度清凈劑產(chǎn)品的合成反應(yīng)過程中甲醇的作用甲醇作為無機相和有機相的載體，可以使反應(yīng)混合物中氣、液、固三態(tài)及油溶液和水溶液兩相混和均勻，同時，甲醇有降低堿土金屬氧化物的表面能，潤濕表面，促進熟化反應(yīng)能緩慢而平穩(wěn)地進行。最后，甲醇作為載體，亦可促進膠體粒子的形成。
水在反應(yīng)中的作用水是一種反應(yīng)試劑，熟化反應(yīng)需在有水的條件下才能進行，而且只有在保證水量的條件下，才可能使生成的氫氧化鎂、氫氧化鈣均勻分散，原位生成粒徑較小的碳酸鹽晶格，并參與成膠反應(yīng)，這樣合成的產(chǎn)品粘度也較小。
助促進劑的作用助促進劑的引入，可以提高甲醇的反應(yīng)活性，促使生成的氫氧化物均勻分散，原位生成粒徑較小的碳酸鹽晶格，保證反應(yīng)過程平穩(wěn)，并參與成膠反應(yīng)。
表面活性劑的作用本發(fā)明由于引入了表面活性劑烷基苯磺酸而使反應(yīng)介質(zhì)發(fā)生了巨大變化，烷基苯磺酸作為一種反應(yīng)試劑，它可阻止生成的碳酸鹽顆粒及烷基水楊酸鹽膠束聚集生長，并促使其迅速生成載荷膠團而穩(wěn)定地分散于油溶液中，同時，烷基苯磺酸與烷基水楊酸一起可以生成粒徑更小分布更均勻的混合膠束，并參與成膠反應(yīng)。
對表面活性劑及助促進劑的考察結(jié)果如下表一、表面活性劑及助促進劑對反應(yīng)的影響
從表一結(jié)果可知，表面活性劑及助促進劑的加入量，對產(chǎn)品的堿值有著重要的影響。
實驗中對復(fù)合型高堿度金屬清凈劑的熱穩(wěn)定性、抗氧化性、高溫清凈性等進行了評定，結(jié)果見表二。
表二、復(fù)合金屬型高堿度產(chǎn)品的性能評定結(jié)果
注以2.0％劑量調(diào)入98.0％HVIM H500中進行性能評定。
結(jié)果表明，復(fù)合金屬型高堿度清凈劑具有較好的實用性能。
本發(fā)明方法制備的復(fù)合金屬型高堿度清凈劑，在相同的堿值要求下，可降低添加劑在油品中的加入量，特別適用于加氫基礎(chǔ)油中，由于其良好的高溫清凈性、抗氧化性及熱穩(wěn)定性等綜合性能，可通用于汽油機油及柴油機油中，將會產(chǎn)生較好的社會效益及經(jīng)濟效益。另外，該劑與其它添加劑復(fù)合使用，可以保證發(fā)動機油具有多種性能，對提高潤滑油酸中和能力有重要意義。
下面的實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是對本發(fā)明進行限制，本發(fā)明的精神和保護范圍列于權(quán)利要求書中。
實施例1在帶有電動攪拌器及冷凝脫水器的500毫升三口瓶中加入汽油150毫升、甲醇60毫升(分析純)，烷基苯磺酸10.0克，攪拌，升溫至30-50℃，投入15.0克工業(yè)氧化鎂(上海敦煌化工廠生產(chǎn))、45.0克水，15.0克氨水攪拌，這時可見混合物變稠，并伴隨有溫升現(xiàn)象，大約30分鐘后，加入90.0克烷基水楊酸，攪拌，控制反應(yīng)溫度為45-60℃，反應(yīng)1小時，進行中和反應(yīng)。反應(yīng)完成后，再加入10.0克氧化鈣，在45-60℃下進行二次金屬化反應(yīng)，30分鐘后通入二氧化碳，通氣速率為200-300毫升/分鐘，保持反應(yīng)溫度為45-60℃，進行高堿度化反應(yīng)約2小時。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇和水，加汽油稀釋、冷卻、離心去渣后減壓蒸脫溶劑得產(chǎn)品。產(chǎn)品鈣含量為5.08％，鎂含量5.09％，堿值為380mgKOH/g，運動粘度(100℃)為203.51mm2/s。
實施例2在帶有電動攪拌器及冷凝脫水器的500毫升三口瓶中加入汽油150毫升、甲醇60毫升(分析純)，烷基苯磺酸10.0克，攪拌，升溫至30-50℃，投入10.0克工業(yè)氧化鎂(上海敦煌化工廠生產(chǎn))、10.0克氧化鈣、45.0克水，這時可見混合物變稠，并伴隨有溫升現(xiàn)象，約30分鐘后，加入90.0克烷基水楊酸，控制反應(yīng)溫度為45-60℃，反應(yīng)1小時，進行中和反應(yīng)。反應(yīng)完成后，再加入5.0克氫氧化鈉，在45-60℃下進行二次金屬化反應(yīng)，30分鐘后通入二氧化碳，通氣速率為200-300毫升/分鐘，保持反應(yīng)溫度為45-60℃，進行高堿度化反應(yīng)約2小時。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇和水，加汽油稀釋、冷卻、離心去渣后減壓蒸脫溶劑得產(chǎn)品。產(chǎn)品鈣含量為5.25％，鎂含量3.56％，鈉含量2.58％，堿值為402mgKOH/g，運動粘度(100℃)為100.1mm2/s。
實施例3在帶有電動攪拌器及冷凝脫水器的500毫升三口瓶中加入汽油150毫升、甲醇45毫升(分析純)，烷基苯磺酸10.0克，攪拌，升溫至30-50℃，投入15.0克工業(yè)氧化鎂(上海敦煌化工廠生產(chǎn))、5.0克氧化鈣、35.0克水，20.0克氨水攪拌，這時可見混合物變稠，并伴隨有溫升現(xiàn)象，大約30分鐘后，加入90.0克烷基水楊酸，攪拌，控制反應(yīng)溫度為45-60℃，反應(yīng)1小時，進行中和反應(yīng)。反應(yīng)完成后，再加入5.0克氧化鈣，在45-60℃下進行二次金屬化反應(yīng)，30分鐘后通入二氧化碳，通氣速率為200-300毫升/分鐘，保持反應(yīng)溫度為45-60℃，進行高堿度化反應(yīng)約2小時。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇和水，加汽油稀釋、冷卻、離心去渣后減壓蒸脫溶劑得產(chǎn)品。產(chǎn)品鈣含量為3.60％，鎂含量5.05％，堿值為370mgKOH/g。
實施例4在帶有電動攪拌器及冷凝脫水器的500毫升三口瓶中加入汽油150毫升、甲醇60毫升(分析純)，烷基苯磺酸10.0克，攪拌，升溫至30-50℃，投入10.0克工業(yè)氧化鎂(上海敦煌化工廠生產(chǎn))、45.0克水，這時可見混合物變稠，并伴隨有溫升現(xiàn)象，約30分鐘后，加入90.0克烷基水楊酸，控制反應(yīng)溫度為45-60℃，反應(yīng)1小時，進行中和反應(yīng)。反應(yīng)完成后，再加入10.0克氧化鈣、2.0克氫氧化鈉，在45-60℃下進行二次金屬化反應(yīng)，30分鐘后通入二氧化碳，通氣速率為200-300毫升/分鐘，保持反應(yīng)溫度為45-60℃，進行高堿度化反應(yīng)約2小時。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇和水，加汽油稀釋、冷卻、離心去渣后減壓蒸脫溶劑得產(chǎn)品。產(chǎn)品鈣含量為6.01％，鎂含量4.17％，鈉含量0.88％，堿值為352mgKOH/g，運動粘度(100℃)為98.4mm2/s。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合金屬型高堿度清凈劑產(chǎn)品的制備方法，其特征在于在反應(yīng)容器中投入計量的稀釋溶劑、表面活性劑、促進劑甲醇，升溫至30-60℃，投入計量的工業(yè)氧化鎂或氧化鎂與氧化鈣混合物，同時加入計量的水與氨水，攪拌反應(yīng)30分鐘后，加入計量的烷基水楊酸，攪拌，維持反應(yīng)溫度40-60℃，進行中和反應(yīng)1小時，爾后第二步金屬化時視最終產(chǎn)品組成不同加入計量的氧化鈣或氫氧化鈉或二者混合物，在40-60℃下維持反應(yīng)30分鐘，然后通入一定量的二氧化碳氣體，進行高堿度化反應(yīng)2小時，反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇及水，稀釋離心后減壓蒸脫溶劑，得產(chǎn)品，以含油40％的90份烷基水楊酸計，表面活性劑為1-10份，氧化鎂為1-20份，氧化鈣為1-15份，氫氧化鈉1-10份，甲醇為30-150份，水為5.0-80.0份，助促進劑為1.0-20.0份，溶劑為40-200份，二氧化碳為20-100份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬型高堿度清凈劑產(chǎn)品的制備方法，其特征在于制備鈣、鎂雙金屬清凈劑，在第二步金屬化反應(yīng)時，氧化鈣單獨加入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬型高堿度清凈劑產(chǎn)品的制備方法，其特征在于制備含金屬鈉、鈣、鎂的清凈劑，在第二步金屬化反應(yīng)時，與第一步反應(yīng)時加入的一種或兩種金屬化合物相對應(yīng)，第二步反應(yīng)加入其余的兩種或一種金屬化合物，即氫氧化鈉與氧化鈣一起加入或氫氧化鈉單獨加入，以形成含三種金屬的復(fù)合金屬型清凈劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬型高堿度清凈劑產(chǎn)品的制備方法，其特征在于助促進劑是氨水或碳酸銨或碳酸氫銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬型高堿度清凈劑產(chǎn)品的制備方法，其特征在于表面活性劑為烷基苯磺酸或環(huán)烷酸，分子量300-500。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬型高堿度清凈劑產(chǎn)品的制備方法，其特征在于反應(yīng)用溶劑是餾程為60-160℃的直餾汽油或二甲苯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法得到的產(chǎn)品，其堿值大于350mgKOH/g，適合在加氫基礎(chǔ)油或其它基礎(chǔ)油中使用，來調(diào)制中高檔內(nèi)燃機油及船用油、鐵路發(fā)動機油。
全文摘要
本發(fā)明敘述了一種高堿度復(fù)合金屬型潤滑油清凈劑及其制備方法,即引入不同類型金屬及促進劑、助促進劑、表面活性劑等合成復(fù)合金屬型高堿度清凈劑產(chǎn)品的工藝方法。該方法以烷基水楊酸等為原料,在甲醇及氨類化合物為促進劑的條件下,以一定比例的配料比合成了堿值達350mg KOH/g的復(fù)合金屬型高堿度金屬清凈劑產(chǎn)品。本發(fā)明合成的產(chǎn)品除具有優(yōu)良的高溫清凈性外,還具有良好的膠體穩(wěn)定性,一定的抗氧抗腐性,極壓抗磨性,特別適用于加氫基礎(chǔ)油中,是一種性能優(yōu)越的潤滑油添加劑。
文檔編號C10M135/10GK1377944SQ0210439
公開日2002年11月6日 申請日期2002年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月7日
發(fā)明者姚文釗, 付興國 申請人:中國石油天然氣股份有限公司