[发明专利]一种粘度指数改进剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有良好分散及防锈性能的多功能粘度指数改进剂以及制备粘度指数改进剂的方法。

背景技术

随着柴油发动机的燃油延迟喷射技术、涡轮增压技术尤其是废气再循环技术的发展，在燃烧过程中产生的烟炱量越来越大。如果烟炱得不到有效的分散，会导致油品粘度迅速增长，大幅度降低油品的使用周期，不但增加使用成本，严重时还造成发动机部件损坏。

为了解决上述问题，通常采用粘度指数改进剂实现分散烟炱的目的。已有的粘度指数改进剂是由作为基体的高分子主链和接枝在主链上的极性基团组成，高分子基体包括乙丙共聚物、聚(甲基)丙烯酸酯等，如美国专利US4089794公开了一种分散型乙丙共聚物粘度指数改进剂，由马来酸酐与乙丙共聚物发生溶液接枝后再经过胺化或酯化得到。该专利所用到的胺化物或酯化物包括多元胺、多元醇、醇胺或其混合物，该产品用于润滑油中，具有较好的控制烟炱与油泥的性能。但随着柴油机油规格的提高，对烟炱分散性能的要求也大幅度提高，US4089794中提及的分散型粘度指数改进剂已经不能满足实际需要，具有更高接枝率的乙丙共聚物才能满足目前的使用要求。但将乙丙共聚物上的马来酸酐接枝率提高到一定程度后，再与多元胺或多元醇反应容易发生交联反应，致使产物粘度过高或失去流动性从而无法使用。美国专利US6107257公开了一种分散型粘度指数改进剂，结构中含有N-苯基-苯二胺等芳香胺类的化合物作为极性基团，用以与烟炱表面的极性基团相互作用，而非极性的高分子主链则可以提供强大的分散作用力，使微小烟炱颗粒可以悬浮在润滑油中，不至于相互聚集形成更大的颗粒。但芳香胺型化合物是有毒性的物质，在生产和使用的过程中易造成环境污染和危害健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异烟炱分散性能和良好防锈性能的粘度指数改进剂及其制备粘度指数改进剂的方法，利用该方法可以获得性能优良的产品。

本发明提供的粘度指数改进剂的组成和含量按重量百分比为：

基础油60％～94.5％，乙丙共聚物5％～39.5％，咪唑啉化合物0.5％～10％，其中咪唑啉化合物的通式为：

R表示氢、烷基、链烯基或芳香基；n为1-10。

咪唑啉化合物与柴油机在运行中产生的烟炱分子具有较强的相互作用。将咪唑啉化合物通过化学反应连接到乙丙共聚物上，并在柴油机油中添加该产物可以抑制烟炱颗粒相互团聚，避免柴油机油在使用过程中粘度迅速增长，延长柴油机油的使用寿命。同时，可以提供良好的防锈性能，保证设备的正常运转。乙丙共聚物含量过高会导致产品粘度过高操作困难，过低则不具备足够的分散性能，因此其含量为5％～39.5％，优选为8％～30％，最优选为10％～20％。0.5％～10％的咪唑啉化合物含量是保证产品分散和防锈性能的关键，优选为3％～6％。

所述的烷基是具有1-20个碳原子的直链或支链的烷基，包括：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、十一烷基、十三烷基、十五烷基、十七烷基、十九烷基。优选具有7-19个碳原子的直链或支链的烷基，特别优选具有11-17个碳原子的烷基，最优选十一烷基或十七烷基。

链烯基是具有1-20个碳原子的直链或支链的链烯基，包括：乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、1-庚烯基、7-十六烯基、8-十七烯基。优选为乙烯基、1-丙烯基、7-十六烯基、8-十七烯基，特别优选为7-十六烯基或8-十七烯基。最优选为8-十七烯基。

芳香基具有如下式所示结构，其中R1表示氢、羟基或氨基或1-10个碳原子的烷基。

本发明所用到乙丙共聚物的重均分子量在10,000～1,000,000之间，优选为12,000～250,000，最优选为15,000～10,000,000。乙烯含量为15％～85％，丙烯含量为85％～15％，第三单体包括乙叉降冰片烯、己二烯等，其含量为0～5％。乙烯含量优选为35～65％，最优选为45％～55％。

本发明所提供的粘度指数改进剂的制备方法是按以下步骤进行：