含芳胺烟炱无灰分散剂的性能研究

郭 鹏，黄 卿，徐小红，李 涛，安文杰

(中国石油兰州润滑油研究开发中心，兰州 730060)

含芳胺烟炱无灰分散剂的性能研究

郭 鹏，黄 卿，徐小红，李 涛，安文杰

(中国石油兰州润滑油研究开发中心，兰州 730060)

介绍了一种含芳胺结构的烟炱无灰分散剂，模拟评定和发动机台架试验表明该剂不仅具有很好的抗氧化性能和油泥分散性能，还具有优异的烟炱分散性能，该剂的研制对于高级别柴油机油配方开发具有积极意义。

烟炱无灰分散剂 烟炱分散 柴油机油

柴油机拥有功率大、热效率高和燃油经济性好等优点，广泛应用于各种车辆中。随着排放法规对柴油机氮氧化物排放量的限制越来越严格，发动机制造商普遍采取了活塞顶环位置提高、发动机尾气再循环等一系列新技术来降低氮氧化物的排放，使其达到尾气排放要求。虽然这些技术的应用降低了燃烧室的峰值温度，也减少了氮氧化物的生成和排放，但同时加剧了柴油不完全燃烧的程度，导致重负荷柴油机油中烟炱污染物的含量增加，从而引起油品黏度增长过快、油品氧化加速等问题，因此减少烟炱污染对发动机性能所造成的这些负面影响至关重要[1-4]。

目前减少烟炱污染对发动机造成危害的主要途径是提高润滑油对烟炱的分散能力，而提高油品对烟炱的分散性能，通常的方法是加大分散剂用量。但使用过多的分散剂将影响油品的低温流动性和耐磨性等性能。为了改善柴油机油的烟炱分散性能，国外已研究出新结构的烟炱无灰分散剂[5-10]，但目前国内还没有相关产品，主要还是用T161等丁二酰亚胺类无灰分散剂。兰州润滑油研究开发中心在实验室成功研制出一类含芳胺结构的烟炱分散剂，通过模拟评定和发动机台架试验研究，表明这种烟炱分散剂具有良好的油泥分散性能、抗氧化性能和优异的烟炱分散性能。

1 实 验

1.1 烟炱无灰分散剂的制备

烟炱无灰分散剂T-1，T-2，T-3，T-4均为深棕色黏状液体，以聚异丁烯马来酸酐，多烯多胺和芳胺等试剂为主要原料在实验室自行制备，对比分散剂T161为无锡南方添加剂公司生产。烟炱分散剂的主要性质见表1。

表1 烟炱分散剂的主要性质

1.2 评价实验方法

1.2.1 油泥分散性能测试 分散剂的油泥分散能力通常用油泥斑点分散值SDT表征[11]，具体实验方法如下：将1 g无灰分散剂、9 g油泥和10 g基础油一起放入50 mL烧杯中，150 ℃恒温加热搅拌1.5 h，趁热取一滴上述试验油滴于滤纸上，放入烘箱恒温80 ℃保持2 h，测量扩散圈与油圈的比值(SDT)，比值越大，表明油泥分散性越好。本试验所用油泥来自发动机1105台架试验。

1.2.2 抗氧化性能测试 将各烟炱分散剂以6.0%(w)的剂量加入到基础油Yubase4中，利用旋转氧弹方法和PDSC方法考察分散剂的抗氧化性能，对比试验用6.0%(w)的T161和0.3%(w)的L57(胺型抗氧剂，汽巴公司生产)复配后加入到基础油Yubase4中进行。其中旋转氧弹测试按SHT 0193方法进行，PDSC测试按SHT 0719方法进行。

1.2.3 烟炱分散性能模拟评价 将各分散剂以1.1%(w)的剂量加入到烟炱含量为4.6%的废机油中，通过测定油品黏度的变化考察其对烟炱的分散性能。本试验所用废油来自Mack T-8E台架试验，其100 ℃黏度为106.00 mm2s。

1.2.4 烟炱分散性能发动机台架测试 分别将烟炱分散剂T-2与对比分散剂T161调制成15W/40 CH-4级别的柴油机油，利用CA6DL2-35发动机台架试验考察其烟炱分散性能。CA6DL2-35发动机为一汽无锡柴油机厂生产，该发动机为直列、六缸、增压柴油机。其额定功率为258 kW、额定转速为2 100 r/min，最大扭矩为1 450 N·m，喷油提前角为26°。试验在发动机连续全负荷工况下运行125 h，试验期间不换油，时隔25 h取样一次，对所取油样测定其烟炱含量和100 ℃运动黏度[12]。

2 结果与讨论

2.1 油泥分散性能测试

分散剂的主要作用是将油泥、漆膜和积炭的前体分散在油中，阻止其形成油泥、漆膜和积炭，延长换油期，从而延长内燃机的使用寿命。无灰分散剂分散油泥的能力是评价其使用性能优劣与否的主要指标。利用油泥斑点试验方法考察各烟炱分散剂的分散性能，结果见表2。由表2可以看出，实验室制备的烟炱分散剂具有很好的油泥分散性能，其油泥分散性能都好于市售产品T161，其中T-4的油泥分散性能最好。

表2 烟炱分散剂的油泥斑点试验结果

2.2 抗氧化性能测试

延长换油周期是润滑油油品的发展趋势，这就意味着油品要有更强的抗氧化性能。若配方中的各单剂能提高其自身的抗氧化性能，这对于提高整个油品的抗氧化性能也具有积极作用。各烟炱分散剂的抗氧化性能评价结果见表3。由表3可以看出，含芳胺烟炱分散剂T-2，T-3，T-4的氧化诱导试验结果比T161与L57复配后的结果好，T-1、T-3的旋转氧弹试验结果比T161与L57复配后的结果好。试验结果表明，当无灰分散剂的结构中引入芳胺后其抗氧化性能明显提升，有利于分散剂在苛刻的工况下保持自身结构的稳定性，从而保证油品的分散性能，延长油品的使用周期。

表3 烟炱分散剂的抗氧化性能评价结果

2.3 烟炱分散性能的模拟评价

高级别的柴油机油要求油品具有高烟炱含量下出色的黏度控制能力，这就意味着油品配方中必须有性能优异的烟炱分散剂。评价分散剂的烟炱分散性能，主要是通过考察其是否能够很好地控制油品的黏度。在烟炱含量为4.6%的台架试验废机油中，分别加入1.1%(w)的分散剂，通过测定油品黏度的变化考察烟炱分散剂的分散性能，结果见表4。从表4可以看出，加入分散剂T-4的油品黏度最小，说明其对烟炱的分散能力最好，几种分散剂的烟炱分散能力由大到小的排列顺序是T-4>T-1>T-3>T-2>T161。

表4 烟炱分散剂的烟炱分散性能模拟试验结果

2.4 烟炱分散性能的发动机台架试验

CA6DL2-35发动机台架试验方法是一汽无锡柴油机厂与中国石油兰州润滑油研究开发中心合作建立的，主要用于评价重负荷柴油机油的烟炱分散性能，该台架试验方法具有很好的重复性和区分性[13]。前面的模拟评价结果显示，几种烟炱分散剂中T-2的各项性能较差，选择T-2和对比分散剂T161进行发动机台架试验。将烟炱分散剂T-2、对比分散剂T161分别调制成15W/40 CH-4级别的柴油机油，然后在CA6DL2-35发动机台架上进行试验，考察油品黏度与烟炱含量的关系，结果如图1所示。从图1可以看出：对于T161油样，油品中烟炱含量超过3%后，油品黏度急剧增大；而对于T-2油样，随着油品中烟炱含量增加，油品黏度基本保持不变，当烟炱含量超过4.0%时，油品黏度随着烟炱含量增加趋势明显。台架试验结果表明，烟炱分散剂T-2能够很好地控制油品的黏度增长，表明其具有优异的烟炱分散性能。同理，性能更好的T-3、T-4烟炱分散效果会更好。

图1 烟炱分散剂T-2与T161的CA6DL2-35台架试验结果

3 结 论

含芳胺的烟炱无灰分散剂，不仅具有很好的油泥分散性能和抗氧化性能，还具有优异的烟炱分散性能，能够很好地控制油品黏度的增长。该烟炱分散剂的研制解决了重负荷柴油机油的烟炱分散问题，对于高级别柴油机油配方研究具有积极意义。

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PERFORMANCE STUDY OF AROMATIC AMINE SOOT ASHLESS DISPERSANT

Guo Peng，Huang Qing，Xu Xiaohong，Li Tao，An Wenjie

(PetroChinaLanzhouLubricatingOilR&DInstitute，Lanzhou730060)

Improving the performance of soot dispersant is the key to solve the diesel engine oil viscosity increase and wear caused by soot.In this paper we developed a new type of soot ashless dispersant with aromatic amine structure.Simulation evaluation and engine bench test studies show that the agent not only has good anti-oxidation and sludge dispersion properties，but also excellent soot dispersion ability.The development of this agent has a positive significance for the development of the advanced diesel engine oil formulations.

soot ashless dispersant； soot dispersancy； diesel engine oil

2016-09-09; 修改稿收到日期：2016-11-16。

郭鹏，硕士，工程师，主要从事润滑油添加剂和油品配方的研究工作。

郭鹏，E-mail：guop_999@163.com。