一种防霾发动机机油及其制备方法
【专利摘要】本发明提供的防霾发动机机油，包括：基础油；粒径为301nm～5000nm的耐磨颗粒，所述颗粒在每升基础油中的量为0.3g～20g；所述颗粒的比重为1.5g/cm3～9g/cm3；以及液体添加剂，所述液体添加剂包括以下成分，占基础油与液体添加剂总量的重量百分比为：分散剂0-5.0％，清净剂0-3.0％，抗腐剂0-0.6％，抗氧剂0-0.3％，粘度指数改进剂0-5.0％，极压剂0～3.0％。本发明提供的防霾发动机机油组分中含有301nm～5000nm的耐磨颗粒，其具有极强的降低颗粒胶性功能，大大削弱了汽车排放物的团聚能力，有效阻止了气溶胶颗粒在大气中的二次成型长大为PM2.5颗粒，减弱和避免了雾霾现象。
【专利说明】一种防霾发动机机油及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发动机润滑油【技术领域】，尤其涉及一种防霾发动机机油及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 近几年来，随着我国工业的大力发展，雾霾成为全民关注的问题，2014年1月4日， 国家首次将雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报，2月20日开始，全国五分之一国土遭 遇雾霾。
[0003] 其中，汽车尾气排放是产生雾霾的元凶之一，然而燃油标准提高后，雾霾并没有得 到缓解，反而更加严重，已经由京津冀发展至东北、华中、华东地区，这足以说明汽车尾气产 生雾霾的真正元凶并非燃油，而是机油。多方理论研宄证明构成雾霾的PM2. 5颗粒是由气 溶胶颗粒二次团聚成型所致，这其中贡献最大的是汽车所排放的气溶胶颗粒。这一点从各 国治理雾霾时限制汽车行驶的行政措施即可证明。因此，降低汽车排放物的团聚能力，阻止 汽车气溶胶颗粒二次成型长大为PM2. 5颗粒，是根治雾霾的技术核心。
[0004] 但是，传统机油非但阻止不了汽车排放物的团聚能力，反而加大了 S02、NOx、炭粉 等汽车气胶溶颗粒的团聚能力。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种防霾发动机机油及其制备方 法，制备的机油能够降低汽车排放物的团聚能力。
[0006] 为此，本发明提供了 一种防霾发动机机油，包括：
[0007] 基础油；
[0008] 粒径为301nm?5000nm的耐磨颗粒，所述颗粒在每升基础油中的量为0? 3g? 20g ;所述颗粒的比重为1. 5g/cm3?9g/cm3。
[0009] 以及液体添加剂，所述液体添加剂包括以下成分，占基础油与液体添加剂总量的 重量百分比为：
[0010] 分散剂 0-5.0%， 清净剂 0-3.0%，
[0011] 抗腐剂 0-0.6%, 抗氧剂 0-0,3%, 粘度指数改进剂 0-5,0%; 极压剂 0?3.0%。
[0012] 优选的，所述颗粒的粒径为500nm?4500nm。
[0013] 优选的，所述颗粒的长径比不大于3 :1。
[0014] 优选的，所述颗粒的长径比不大于2. 5 :1。
[0015] 优选的，所述颗粒在每升基础油中的量为0. 5g?15g。
[0016] 优选的，所述液体添加剂包括以下成分，占基础油与液体添加剂总量的重量百分 比为：
[0017] 分散剂 3.0%-4.5%， 清净剂 1.0%-2.5%， 抗腐剂 0.2%-0.5%， 抗氧剂 0.1%-0.2%, 粘度指数改进剂 2.0%-4.0% 极压剂 1.0%?2.5%。
[0018] 优选的，所述颗粒为铜粉或陶瓷粉。
[0019] 优选的，所述分散剂为聚异丁烯双丁二酰亚胺、聚异丁烯多丁二酰亚胺和单挂丁 二酰亚胺分散剂中的任意一种或几种；所述清净剂为合成磺酸盐、硫化烷基酚盐和水杨酸 盐中的任意一种或几种；所述抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌和 硫磷烷基锌盐中的任意一种或几种；所述抗氧剂为2,6_二叔丁基对甲酚、4,4_亚甲基双 酷、a -萘胺和N，N-二仲丁基对苯二胺中的任意一种或几种；所述粘度指数改进剂为乙 烯-丙烯共聚物和/或氢化苯乙烯双烯共聚物；所述极压剂为磷酸三乙酯。
[0020] 本发明还提供了一种防霾发动机机油的制备方法，包括：
[0021] 将粒径为301nm?5000nm的耐磨颗粒、基础油以及液体添加剂混合搅拌，每升基 础油中加入所述颗粒〇? 3g?20g ;所述颗粒的比重为1. 5g/cm3?9g/cm 3;
[0022] 所述液体添加剂包括以下成分，占基础油与液体添加剂总量的重量百分比为：
[0023] 分散剂 0-5.0%,
[0024] 清净剂 0-3.0%， 抗腐剂 0-0.6%, 抗氧剂 0-0.3%, 粘度指数改进剂 0-5.0%; 极压剂 0?3.0%。
[0025] 优选的，上述制备方法包括：
[0026] 先将基础油和液体添加剂混合得到混合液，然后将所述颗粒加入得到的混合液 中。
[0027] 与现有技术相比，本发明提供的防霾发动机机油，包括：基础油；粒径为301nm? 5000nm的耐磨颗粒，所述颗粒在每升基础油中的量为0. 3g?20g ;所述颗粒的比重为 1. 5g/cm3?9g/cm3;以及液体添加剂，所述液体添加剂包括以下成分，占基础油与液体 添加剂总量的重量百分比为：分散剂0-5. 0%，清净剂0-3. 0%，抗腐剂0-0. 6%，抗氧剂 〇_〇. 3%，粘度指数改进剂0-5. 0%;极压剂0?3. 0%。本发明提供的防霾发动机机油组分 中含有301nm?5000nm的颗粒，其具有极强的降低颗粒胶性功能，大大削弱了汽车排放物 的团聚能力，有效阻止了气溶胶颗粒在大气中的二次成型长大为PM2. 5颗粒，减弱和避免 了雾霾现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1是本发明实施例1中测试车辆行驶190217公里后的汽车尾管壁示图；
[0029] 图2是本发明比较例1中测试车辆行驶201000公里后的汽车尾管壁示图。
【具体实施方式】
[0030] 本发明提供了 一种防霾发动机机油，包括：
[0031] 基础油；
[0032] 粒径为301nm?5000nm的耐磨颗粒，所述颗粒在每升基础油中的量为0? 3g? 20g ;所述颗粒的比重为1. 5g/cm3?9g/cm3。
[0033] 以及液体添加剂，所述液体添加剂包括以下成分，占基础油与液体添加剂总量的 重量百分比为：
[0034] 分散剂 0-5.0%， 清净剂 0-3 0%，
[0035] 抗腐剂 0-0.6%， 抗氧剂 0-0.3%， 粘度指数改进剂 0-5.0%; 极压剂 0?3.0%。
[0036] 汽车排放物中含有S02、N0x、炭粉等气溶胶颗粒，这些颗粒具有极强的团聚能力，在 大气中同时也与生物（花粉、细菌、病毒）、粉尘等颗粒二次成型构成雾霾的PM2. 5颗粒。
[0037] 本发明针对汽车排放物S02、N0X、炭粉等气溶胶颗粒提供一种能够减弱、消除这些 颗粒团聚能力的防霾发动机机油，该机油组分中含有301nm?5000nm的颗粒。具有上述大 小的硬质粉状颗粒是本发明提供的防霾发动机机油的核心，其具有极强的降低颗粒胶性功 能，大大削弱了汽车排放物的团聚能力，达到阻止颗粒二次成型的效果，有效阻止了气溶胶 颗粒在大气中的二次成型长大为PM2. 5颗粒，具有减弱、避免雾霾现象能力。
[0038] 本发明机油中添加的耐磨颗粒，粒径优选为301nm?5000nm，更优选为500nm? 5000nm，最优选为lOOOnm?4500nm ;其在每升基础油中的添加量优选为0? 3g?20g，更优 选为0. 5g?15g，最优选为0. 8g?10g ;其长径比优选不大于3 :1，更优选不大于2. 5 :1， 最优选不大于2. 0:1。其比重优选为1.5g/cm3?9g/cm3,更优选为2g/cm3?9g/cm 3。所述 耐磨颗粒优选为铜粉或陶瓷粉。
[0039] 基础油是发动机机油的基本组成部分，本发明对所述机油具体种类并无特殊要 求，只要含有上述的铜粉或陶瓷粉即可实现发明目的。目前市场上常用的基础油都可以用 于制备本发明提供的防霾发动机机油，如可使用API III类基础油或合成基础油。API III类基 础油是用全加氢工艺制得，在性能上远远超过I类基础油和II类基础油，尤其具有较高的 粘度指数和很低的挥发性。合成基础油常见的有合成烃、合成酯、聚醚、硅油、含氟油、磷酸 酯，合成基础油的热氧化安定性好，热分解温度高，耐低温性能好。
[0040] 为改善发动机机油的性能，优选防霾发动机机油中还包括液体添加剂，液体添加 剂可包括以下成分：分散剂，清净剂，抗腐剂，抗氧剂、粘度指数改进剂和极压剂。
[0041] 其中，分散剂占基础油与液体添加剂总量的重量百分比优选为0?5. 0%，更优选 为3. 0%?4. 5%，最优选为3. 5%?4. 0%。其可以使不溶性物质呈胶体悬浮状态，本发明 优选使用聚异丁烯双丁二酰亚胺、聚异丁烯多丁二酰亚胺和单挂丁二酰亚胺分散剂中的任 意一种或几种。聚异丁烯双丁二酰亚胺、聚异丁烯多丁二酰亚胺的热稳定性良好，具有良好 的高温分散发动机油泥和积炭等沉积物的能力；单挂丁二酰亚胺分散剂的低温分散能力很 好，能有效抵制低温油泥的形成。
[0042] 清净剂占基础油与液体添加剂总量的重量百分比优选为0?3.0%，更优选为 1. 0%?2. 5%，最优选为1. 5%?2. 0%。其能够清除发动机机油在高温下形成的积炭、漆 膜，使之成为胶体溶液状态分散在油中，减少发动机部件上有害沉积物的形成与聚集，使发 动机和金属表面保持清洁。本发明中清净剂优选为合成磺酸盐、硫化烷基酚盐和水杨酸盐 中的任意一种或几种，能有效清除积炭和漆膜，同时具有优异的中和氧化生成的酸性物质 的能力，防锈性好，并有一定的分散作用、较好的抗氧化、抗磨和抗腐蚀性能，与其它添加剂 复合时协同作用好。
[0043] 抗腐剂占基础油与液体添加剂总量的重量百分比优选为0?0. 6%，更优选为 0. 2%?0. 5%，最优选为0. 3%?0. 4%。其能防止金属氧化、延缓发动机油对发动零部件 的腐蚀。本发明中抗腐剂优选为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌和硫磷烷 基锌盐中的任意一种或几种。二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP)具有良好的抑制油品氧化、防止 腐蚀的能力，同时抗磨损效果好；二烷基二硫代氨基甲酸锌（ZDTC)具有良好的抑制油品氧 化、防止腐蚀的能力，同时抗极压能力强，耐高温性能优异，不含磷，不会造成发动机催化转 化器中毒；硫磷烷基锌盐具有良好的抗氧化性、耐磨耐腐性，热稳定性好。
[0044] 抗氧剂占基础油与液体添加剂总量的重量百分比优选为0?0. 3%，更优选为 0. 1 %?0. 2%，最优选为0. 12%?0. 18%。其能抑制油品的氧化，钝化金属对氧化的催化 作用，延长油品的使用寿命，保护发动机。本发明的抗氧剂优选为2,6_二叔丁基对甲酚、4， 4-亚甲基双酚、a -萘胺和N，N-二仲丁基对苯二胺中的任意一种或几种。
[0045] 粘度指数改进剂占基础油与液体添加剂总量的重量百分比优选为0?5. 0%，更 优选为2. 0 %?4. 0 %，最优选为2. 5 %?3. 5 %。其能够提高油品的粘度指数，改进其粘温 性能，使机油能在发动机温度变化幅度大的场合和一年四季不同温度下都能使用。本发明 的粘度指数改进剂优选为乙烯-丙烯共聚物、氢化苯乙烯双烯共聚物中的一种或两种。乙 烯-丙烯共聚物具有优异的剪切稳定性、热稳定性和较好的增稠能力；氢化苯乙烯双烯共 聚物（HSD)对基础油的增稠能力强，耐机械剪切效果好，高低温性能优异，使油品在发动机 中生成积炭等沉积物少。
[0046] 极压剂占基础油与液体添加剂总量的重量百分比优选为0?3. 0%，更优选为 1. 0%?2. 5%，最优选为1. 5%?2. 0%。其能够在高温高压条件下，对金属摩擦面发生作 用，形成易滑动的表面，防止烧痕和摩擦磨损，同时防止大颗粒沉积。本发明中，所述极压剂 优选为磷酸三乙酯。
[0047] 本发明的防霾发动机机油的制备方法为：将粒径为301nm?5000nm的耐磨颗粒、 基础油以及液体添加剂混合搅拌，每升基础油中加入所述颗粒0. 3g?20g。
[0048] 所述反应步骤优选为先将基础油和液体添加剂混合得到混合液，然后将所述颗粒 加入得到的混合液中。
[0049] 其中，所述颗粒、基础油以及液体添加剂的具体种类、添加量与上述相同，在此不 再赘述。
[0050] 本发明在发动机机油中添加301nm?5000nm的耐磨颗粒，能够降低汽车尾气中氮 氧化物的排放量，并且所添加的微粒具有极强的降低颗粒胶性功能，大大削弱了汽车排放 物的团聚能力，有效阻止了气溶胶颗粒在大气中的二次成型长大为PM2. 5颗粒，减弱和避 免了雾霾现象。实验结果表明，采用本发明提供的机油，尾管壁上的积炭呈干松状，不同于 现有技术的油粘感，表明其排放物的团聚能力大大降低。
[0051] 为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的防霾发动机机油及其制 备方法进行详细描述。
[0052] 实施例1
[0053] 将重量百分比为91. 5%的API III类基础油、3%的聚异丁烯双丁二酰亚胺、2%的 硫化烷基酚钙、0. 3%的二烷基二硫代氨基甲酸锌、0. 2%的2,6_二叔丁基对甲酚、3%的乙 烯-丙烯共聚物粘度指数改进剂、2%的磷酸三乙酯混合搅拌均匀。
[0054] 然后将占基础油20g/L的平均粒径为500nm，长径比不大于3 :1的铜粉加入以上 混合液中，搅拌均匀，得到防霾发动机机油。
[0055] 以奥赛德HG6480BB型号汽车为试验车辆，采用本申请实施例1公开的发动机机 油，行驶190217公里后，其汽车尾气中CO含量为0. 1%，远低于北京机动车环保标准（DB 11/122-2010)0. 35%，碳氢化合物含量为4(X 1/106)，远低于北京机动车环保标准（DB 11/122-2010) 53 (X 1/106);氮氧化物含量为6 (X 1/106)，远低于北京机动车环保标准（DB 11/122-2010)490(X 1/106)。
[0056] 其尾管壁如图1所示，图1是本发明实施例1中测试车辆行驶190217公里后的汽 车尾管壁示图，由图1可见，其尾管壁上的积炭呈干松状。
[0057] 比较例1
[0058] 将重量百分比为91. 5%的API III类基础油、3%的聚异丁烯双丁二酰亚胺、2%的 硫化烷基酚钙、0. 3%的二烷基二硫代氨基甲酸锌、0. 2%的2,6_二叔丁基对甲酚、3%的乙 烯-丙烯共聚物粘度指数改进剂、2%的磷酸三乙酯混合搅拌均匀，得到发动机机油。
[0059] 以奥赛德HG6480BB型号汽车为试验车辆，采用本申请比较例1制备的发动机机 油，行驶201000公里后，其汽车尾气中CO含量为0. 3%，碳氢化合物含量为115 (X1/106)， 氮氧化物含量为946 (X 1/106)。
[0060] 其尾管壁如图2所示，图2是本发明比较例1中测试车辆行驶201000公里后的汽 车尾管壁示图，由图2可见，其尾管壁上的积炭呈油粘感。
[0061] 由以上实施例及比较例可以明显看出，本申请公开的发动机机油能够大大降低汽 车尾气的团聚能力以及氮氧化物含量。
[0062] 实施例2 :
[0063] 将重量百分比为89. 75%的API III类基础油、2%的聚异丁烯多丁二酰亚胺、2%的 单丁二酰亚胺、1. 5 %的合成磺酸钙、0. 5 %的硫磷丁辛伯烷基锌盐、0. 25 %的4,4-亚甲基 双酚、4%的氢化苯乙烯双烯共聚物、2. 5%的磷酸三乙酯混合搅拌均匀。
[0064] 然后将占基础油0. 5g/L的平均粒径为4000nm，长径比不大于2. 5 :1的陶瓷粉加 入以上混合液中，搅拌均匀，得到防霾发动机机油。
[0065] 以奥赛德HG6480BB型号汽车为试验车辆，采用本申请实施例2公开的发动机机 油，行驶212000公里后，其汽车尾气中CO含量为0. 28%，碳氢化合物含量为41 (X1/106)， 氮氧化物含量为137 (X 1/106)。其尾管壁上的积炭呈干松状。
[0066] 实施例3 :
[0067] 将重量百分比为90. 95%的API III类基础油、4%的单丁二酰亚胺、1 %烷基水杨酸 钙、0. 4%的二烷基二硫代磷酸锌、0. 15%的a -萘胺、3. 5%的乙烯-丙烯共聚物、2. 5%的 磷酸三乙酯混合搅拌均匀.
[0068] 然后将占基础油10g/L的平均粒径为2000nm，长径比不大于2 :1的铜粉加入以上 混合液中，搅拌均匀，得到防霾发动机机油。
[0069] 以奥赛德HG6480BB型号汽车为试验车辆，采用本申请实施例3公开的发动机机 油，行驶223000公里后，其汽车尾气中C0含量为0. 19 %，碳氢化合物含量为25 (X 1/106)， 氮氧化物含量为75 (X 1/106)。其尾管壁上的积炭呈干松状。
[0070] 实施例4 :
[0071] 将API III类基础油和聚a烯烃合成油以重量比3 :2组成合成基础油，将重量百分 比为90%的该合成基础油、4. 5%的聚异丁烯多丁二酰亚胺、2. 5%的合成磺酸镁、0. 2%的 硫磷伯仲烷基锌盐、〇. 3%的N，N-二仲丁基对苯二胺、2. 5%氢化苯乙烯双烯共聚物、1. 5% 的磷酸三乙酯混合搅拌均匀。
[0072] 然后将占基础油15g/L的平均粒径为3000nm，长径比不大于2. 5 :1的铜粉加入以 上混合液中，搅拌均匀，得到防霾发动机机油。
[0073] 以奥赛德HG6480BB型号汽车为试验车辆，采用本申请实施例4公开的发动机机 油，行驶231000公里后，其汽车尾气中C0含量为0. 25 %，碳氢化合物含量为34 (X 1/106)， 氮氧化物含量为93 (X 1/106)。其尾管壁上的积炭呈干松状。
[0074] 由上述实施例及比较例可知，本发明在发动机机油中添加500nm?5000nm的耐磨 颗粒，降低了汽车尾气中氮氧化物的排放量，并且所添加的微粒具有极强的降低颗粒胶性 功能，大大削弱了汽车排放物的团聚能力。
[0075] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对 于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行 若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种防霾发动机机油，其特征在于，包括： 基础油； 粒径为301nm?5000nm的耐磨颗粒，所述颗粒在每升基础油中的量为0. 3g?20g;所 述颗粒的比重为I. 5g/cm3?9g/cm3; 以及液体添加剂，所述液体添加剂包括以下成分，占基础油与液体添加剂总量的重量 百分比为： 分散剂 0?5.0%， 清净剂 0?3.0%， 抗腐剂 0?0.6%， 抗氧剂 0?0.3%， 粘度指数改进剂 0?5.0%， 极压剂 0?3.0%。
2. 根据权利要求1所述的防霾发动机机油，其特征在于，所述颗粒的粒径为500nm? 4500nm。
3. 根据权利要求1所述的防霾发动机机油，其特征在于，所述颗粒的长径比不大于3 : 1〇
4. 根据权利要求1所述的防霾发动机机油，其特征在于，所述颗粒的长径比不大于 2. 5 ：1〇
5. 根据权利要求1所述的防霾发动机机油，其特征在于，所述颗粒在每升基础油中的 量为0· 5g?15g。
6. 根据权利要求1所述的防霾发动机机油，其特征在于，所述液体添加剂包括以下成 分，占基础油与液体添加剂总量的重量百分比为： 分散剂 3.0%?4.5%, 清净剂 1.0%?2.5%, 抗腐剂 0.2%?0.5%, 抗氧剂 0.1 %?0.2%, 粘度指数改进剂 2.0%?4.0%; 极压剂 1_0%?2.5%。
7. 根据权利要求1?6任一项所述的防霾发动机机油，其特征在于，所述颗粒为铜粉或 陶瓷粉。
8. 根据权利要求1?6任一项所述的防霾发动机机油，其特征在于，所述分散剂为聚 异丁烯双丁二酰亚胺、聚异丁烯多丁二酰亚胺和单挂丁二酰亚胺分散剂中的任意一种或几 种；所述清净剂为合成磺酸盐、硫化烷基酚盐和水杨酸盐中的任意一种或几种；所述抗腐 剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌和硫磷烷基锌盐中的任意一种或几 种；所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚、4,4-亚甲基双酚、α-萘胺和N，N-二仲丁基对苯 二胺中的任意一种或几种；所述粘度指数改进剂为乙烯-丙烯共聚物和/或氢化苯乙烯双 烯共聚物；所述极压剂为磷酸三乙酯。
9. 一种防霾发动机机油的制备方法，其特征在于，包括： 将粒径为301nm?5000nm的耐磨颗粒、基础油以及液体添加剂混合搅拌，每升基础油 中加入所述颗粒0· 3g?20g ;所述颗粒的比重为L 5g/cm3?9g/cm 3; 所述液体添加剂包括以下成分，占基础油与液体添加剂总量的重量百分比为： 分散剂 0-5.0%， 清净剂 0-3.0%， 抗腐剂 0-0.6%, 抗氧剂 0-0,3%， 粘度指数改进剂 0-5,0%; 极压剂 0?3.0%。
10. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，包括： 先将基础油和液体添加剂混合得到混合液，然后将所述颗粒加入得到的混合液中。
【文档编号】C10M169/04GK104450102SQ201410831970
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】张安, 张建良 申请人:张安, 张建良