硼化无灰分散剂的合成及应用研究

石薇薇姜永辉王艳清

摘要：以稀酐、胺、稀释剂为原料，通过催化反应合成硼化无灰分散剂，研究了硼化无灰分散剂的催化合成工艺。选择了两种分子量不同的稀酐及多烯胺为原料，选择了四种催化剂，并对反应条件进行了考察，产品性能进行了分析。试验表明：最适宜反应温度10 ℃，随着反应时间的延长，硼含量有所降低。随着含硼化合物量的增加，硼含量先增后减。并运用红外光谱、热重对其进行了结果表征。

[]关键词：无灰分散剂；硼化；稀酐

[]中图分类号：TE6282文献标识码：

Synthesis and pplication Study of Borated shless Dispersant

SI Wei-wei JING Yong-hui WNG Yan-qing2

（1Chemical Engineering and Environmental Engineering， Liaoning Shihua University， Fushun 11300 China； 2PetroChina Fushun Petrochemical Company， Fushun 11300， China）

bstract：Taking two kinds of polyisobutenyl succinic annydride with different molecular weight，amine and diluent as raw material， borated ashless dispersant was synthesized through catalytic reaction and reaction conditions were discussedFour kinds of catalysts were selected and product performance was analyzedThe results showed that the optimum reaction temperature is 10 ℃， boron content decreases with reaction time，boron content increases at first and then decreases with an increase of amount of boron compoundsThe additive structures were characterized by IR spectrum and thermogravimetric

Key words：ashless dispersant； borated； polyisobutenyl succinic anhydride

0引言

随着经济和科技的不断进步，环保、节能等要求的日益严格，内燃机油不断升级换代，新型高效多功能添加剂的开发和研制成为重点研究对象[1]。硼化无灰分散剂拥有良好的分散性、抗氧化性和热稳定性，可较好地解决因含有害组分和部分金属添加剂受限制等问题[2]，克服了无灰分散剂的弊端，也改善了与橡胶密封圈的相容性[3]，因此，硼化无灰分散剂逐步成为润滑油的重要添加剂。

无灰分散剂是数目种类最多的一种油品添加剂[]，使用无灰分散剂可解决油泥问题，从而保证机车正常运行。目前用途广泛和使用量最多的无灰分散剂是聚异丁烯丁二酰亚胺[5]，对其进行改性以提高其分散性及热稳定等性能，成为研究的重点课题，其中硼改性无灰分散剂在润滑油产品中得到很好应用[6]，硼化无灰分散剂具有低温黏度小，与其他添加剂相容性好等性能[7]。上世纪80年代初国外的各大润滑油公司已经实现了硼化无灰分散剂的工业化，如Eexxon公司的Paranoxl07、Ethyl公司的itec68等牌号的硼化无灰分散剂得到了广泛应用[8]。目前我国在硼化无灰分散剂方面也做了很多研究工作，如中国石油锦州石化分公司硼化无灰分散剂在千吨装置上工业试验取得成功[9]，其产品与国外的润滑油同类分散剂相当。

1实验部分

11胺化反应的考察

选用两种相对分子质量不同的烯酐作为生产硼化无灰分散剂的原料，理化性质如表1所示。

使用烯酐-1和烯酐-2合成的聚异丁烯丁二酰亚胺产品，产品外观都比较透亮，分散性能均较好，使用烯酐-1合成的产品，碱值相对较高，黏度较低，有利于下一步的合成，建议使用烯酐-1进行单挂聚异丁烯丁二酰亚胺的合成。

胺类化合物的选择：常用的胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺等，考虑到胺的活性及氮含量，采用了二乙烯三胺和四乙烯五胺做对比，进行探索合成及初步的性能评价。见表2。

从表2中的结果可以看出，使用多烯胺1和多烯胺2合成的聚异丁烯丁二酰亚胺产品，外观颜色基本一致，使用多烯胺1合成的产品，碱值相对较高，而且氮含量相对较高，相对单位的N的个数较多，有较多的N位能够进行下一步的反应，因此使用多烯胺1进行聚异丁烯丁二酰亚胺的合成。

12硼化无灰分散剂的合成方案

一定量的烯酐，一定量的基础油和二甲苯加入到1000 mL的四口瓶中，通入N在60～70 ℃下搅拌均匀，在其中加入一定量的多烯胺，在90 ℃下搅拌反应1 h，再回流6 h，得到粗产品。将粗产品减压蒸馏除去溶剂得到产品。称取一定量的上述产品，加入一定量的硼酸、二甲苯和水至1000 mL的四口瓶中，搅拌均匀，再加入一定量的促进剂，通氮气， 在90 ℃下反应2 h，回流5 h，二甲苯回流反应 h，再在170 ℃下反应2 h，得到最终产品。

2结果与讨论

21硼化合成工艺条件考察211催化剂的选择

在硼化无灰分散剂中，硼-氮主要是以配位键的形式存在的，反应难度比较大，加入催化剂能够降低反应的活化能，简化实验条件。表3是使用催化剂合成的硼化无灰分散剂的性能数据。

从表3的结果可以看出，催化剂3催化合成的硼化无灰分散剂具有较好的氮含量、硼含量和较低的酸值，碱值相对比较高。

212硼化反应温度对产品性能的影响

硼化反应是一个吸热反应，而且反应速度非常缓慢，提高反应温度和延长反应时间都有利于反应进行，因此对反应温度、反应时间以及含硼化合物加入量进行了考察，实验数据见表和表5

从表5的结果看出，在固定的反应温度下，随着反应时间的延长，硼含量有所降低，硼化反应在回流的过程中比较容易升华或者跟水一起回流流出了反应釜，导致硼含量降低；另外，随着含硼化合物量的增加，硼含量也有所增加，如果含硼化合物的量增加到一定程度后再增加，含硼化合物反应不完全，后处理比较复杂，而且产品的稳定性也会变差。

22产品的性能研究221产品的红外表征

产品的红外谱图见图产品的红外归属见表6。

由上表9可见，无灰分散剂硼化后摩擦系数变小，无灰分散剂硼化后具有一定的减摩性能。

3结论

（1）硼化合成工艺条件考察中加入催化剂和促进剂，合成工艺简单可行，合成之后无需离心除渣，溶剂可回收利用，产品性能稳定。

（2）聚异丁烯丁二烯经过胺化反应生成聚异丁烯丁二酰亚胺，聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂硼化后的抗氧性、抗摩擦磨损性、油泥分散性等性能得到较明显的提高。

参考文献：

[1]李雪梅， 杨义勇 硼类化合物极压抗磨润滑油添加剂的研究进展[J]润滑与密封，2006（9）：197-205

[2]王亚琦，秦月玲 硼酸在润滑油添加剂领域的应用现状[J]无机盐工业，2007，39（8）：7-9

[3]钱伯章硼化无灰分散剂实现工业化[J]精细石油化工进展，200，6（2）：0

[]黄文轩润滑油添加剂应用指南[]北京：中国石化出版社，2003

[LL][5]郎需进， 李丽霞， 李进红外光谱技术在润滑油无灰分散剂分析中的应用[J]润滑油，20126（3）：2-

[6]赵敏，黄作鑫，么佳耀，等聚异丁烯马来酰亚胺的结构与性能研究[J]润滑油，20127（6）：35-38

[7]王力波 高性能无灰分散剂的发展[J]润滑油，1999，1（）：1-17

[8]尤建伟， 李芬芳含硼添加剂在润滑油中的研究进展[J]合成润滑材料，2009，36（）：2-30

[9]万烈雄，冯洁泳，骆新平硼化无灰分散剂的研制及应用[J]润滑油，20016（2）：39-5