柴油机油降凝剂的合成及其效果.docx

柴油机油降凝剂的合成及其效果张卫王尔新黄志新(承德石油高等专科学校化学工程系, 河北 承德067000)摘要: 详细叙述聚甲基丙烯酸酯系列降凝剂的合成方法、物理性质, 并评定它对柴油机油的降凝效果。实验表明, 合成的甲基丙烯酸十四酯的均聚物和甲基丙烯酸十四酯与甲基丙烯酸十二酯的共聚物都是柴 油机油的高效降凝剂。关 键 词: 降凝剂; 聚甲基丙烯酸酯; 柴油机油中图分类号: tq 314. 24文献标识码: a文章编号: 100829446 (2001) 03200252030引言润滑油中的正构烷烃对油品的粘温性能具有很好的作用, 但当冷却到溶解度界限时, 它就会呈针状与小片状沉淀出来, 形成一种连锁的网状物, 妨碍油品的流动, 致使发动机在冷启动时出现困难。润滑油低温流动性可以通过深度脱蜡得到改善, 但脱蜡程度越深成本越高, 同时加工过程中还除去了一些有价 值的成分, 使基础油收率降低。 比较经济有效的方法是添加润油油降凝剂。润滑油降凝剂大多都是含有类似石蜡分子结构的高分子聚合物。 当温度降低时降凝剂分子通过同石蜡分子共晶, 改变石蜡结晶形态, 晶体不形成针状与小片状而呈球状, 这样对油品流动性的干扰就会 大大减小, 从而使油品的凝固点降低1 。我们合成了甲基丙烯酸酯系列的聚合物和共聚物作为柴油机油的降凝剂。研究与实验表明, 合成的 甲基丙烯酸十四酯聚合物和甲基丙烯酸十四酯甲基丙烯酸十二酯共聚物是柴油机油的高效降凝剂。1 实验部分1. 1单体的制备1. 1. 1反应式ch 3ch 3h + h 2c = ccoo h+ c nh 2n+ 1o h脂肪醇h 2c = ccoo c nh 2n+ 1甲基丙烯酸酯+ h 2o水甲基丙烯酸n = 10, 12, 14, 16, 181. 1. 2实验步骤将甲基丙烯酸与等分子醇混合后, 再 加适量的对苯二酚和酯化催化剂硫酸, 在溶剂甲苯中酯化, 加热至 110分 出 生 成的水, 回收溶剂甲苯, 减压蒸馏精制, 得到 单体。1. 1. 3实验结果表 1 不同甲基丙烯酸酯的合成及理化参数收率 ( % )纯度 ( % )单体名称残压馏程m p 10mm p 12mm p 14mm p 16mm p 18m1mm h g1mm h g1mm h g1mm h g1mm h g13015015017016020020023022025091. 084. 593. 190. 278. 397. 4596. 3095. 0097. 2095. 96说明: 残压为蒸馏瓶内的绝对压力; 收率为实际产量与理论产量的百分比; 纯度的测定是以甲苯为流动相, 用 h p 1090 液相色谱测定。分别用癸醇、十二醇、十四醇、十六醇、十八醇与甲基丙 收稿日期: 2001206205作者简介: 张卫 (19672) , 男, 承德石油高等专科学校化学工程系精细化工教研室, 讲师, 从事精细化工专业课教学 工作。26承德石油高等专科学校学报2001年第 3 卷第 3 期烯酸制备出一系列聚合单体 (见表 1)。 从表中数据可见, 单体的纯度都在 95% 以上, 可以进行聚合。1. 2甲基丙烯酸酯的聚合及降凝效果评价2. 2. 1 反应式1. 2. 2实验步骤a、均聚反应: 取单体 30g, 加 0. 15g 过氧化苯甲酰, 取总单体量 15、使过氧化苯甲酰温热溶解, 再倒 入单体中, 摇匀后分成两份: 一份加在三口瓶中, 一份放在滴液漏斗中、在 n 2 流中, 升温 90 97, 慢慢滴入后, 反应 5h 结束。b、共聚反应: 按比例称取m p 12m 与m p 14m 共 30g 混合均匀后, 再称取 0. 15g 引发剂, 取单 体总量 15 使引发剂温热溶解, 再倒入单体中混匀, 分两份: 一份加在三口瓶中, 一份放在滴液漏斗中、在 n 2 流中, 升温 90 97, 慢慢滴入后, 反应 5h 结束。c、降凝效果评价: 将上述聚和产品溶解在二甲苯中, 配成 10% 溶液, 再将此溶液以不同浓度加入润滑油基础油中, 按 gb t 3535-83 实验方法测定其倾点。1. 2. 3实验产品的物理性质及降凝效果通过均聚和共聚反应, 我们合成了一系列甲基丙烯酸酯的聚合物, 同时用基础油对其降凝效果进行 评价, 见表 2。从表中数据可见, 均聚合物以m p 12 和m p 14 降凝效果较好, 因此选用甲基丙烯酸十二酯和十四酯共聚。表 2 甲基丙烯酸酯的聚合及降凝效果评价说明: 表中共聚物比例为单体的质量比。2 结论2. 1均聚物的降凝效果与分析从表 2 数据可以看出, 合成的聚甲基丙烯酸酯系列降凝剂 m p 12、m p 12、m p 14、m p 16、m p 18, 对柴油机油普遍有效。 其中以m p 14 降凝效果最佳。 这是基由基础油中所含石蜡分子的碳 链长度与m p 14 的分子侧链长度相匹配, 两者可以共晶, 从而改变石蜡的结晶形态的结果。m p 14产 物 名 称反应时间( h r)反应温度( )特性粘度( )数均分子量(m n)添 加 量空白( )0. 1( % )0. 5( % )1( % )m p 10m p 12m p 14m p 16m p 18m p 1412( 5050) m p 1412( 61. 838. 2) m p 1412( 76. 423. 6) m p 1412( 1585)5524525559093909790919095909780100801001101001108. 1818. 7021, 4533. 0036. 9871. 7514. 8840. 4318. 11954. 61956185621872675780. 61165340722146815681571098122161219111615112025101230242422444444444张卫, 等: 柴油机油降凝剂的合成及其效果27由于高分子侧链较短, 结晶温度较低, 在基础油中石蜡分子开始结晶时, 降凝剂分子不能结晶, 无法和石蜡共晶, 不能最有效的改变石蜡分子的结晶形态, 因此倾点偏高。 而m p 16 和m p 18 由于高分子侧 链较长, 结晶温度较高, 在石蜡分子结晶之前已经开始结晶, 因此也不能共晶, 所以降凝效果也偏低。2. 2共聚物的降凝效果与分析基础油中所含石蜡是不同分子量正构烷烃的混合物, 这些石蜡分子结晶的温度各不同, 因此均聚物 无法与之相适应。 当采用不同单体进行共聚时, 得到的共聚物分子中存在不同长度的侧链, 可以在不同温度与不同分子量的石蜡分子共晶, 从而最有效地达到改变石蜡结晶形态降低基础油凝固点的作用。通过对表 2 数据分析, 我们认为m p 1412 ( 5050) 的分子侧链的长度与比例最和基础油中石蜡分子的 组成相匹配, 因此m p 1412 (5050) 的降凝效果最好。参考文献:1d. 克拉曼著. 张博译. 润滑剂及其有关产品. 北京: 烃加工出版社, 1990the syn the s is an d ef f ec t of pour po in t d epre ssan t to d ie se l en g in e o ilzha n g w e i,w a n g e r2x in , hu a n g zh i2x ina bstra c t: t h is p ap e r dea ls w ith th e syn th e sis o f a se r ie s o f po u r po in t dep re ssan t s, o b ta in ed w ithpo lym e th ac ry la te a s sta r t io n g m a te r ia l, an d th e ir p rop e r t ie s. a lso th e eva lu a ted effec t o n d ie se l en g in e o il is in c luded h e re. t h e exp e r im en ta l re su lt s show hom opo lym e r o f te t radecy l m e th y lac ry la te an d in te rpo lym e ro f lau ry l m e th