清净分散剂
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❖ 一般内燃机又不能适应其要求，开发了油溶性 的脂肪酸盐与环烷酸盐 ，使用性能虽然提高， 但这些化合物促使油品的氧化，且易水解，有 时给设备造成腐蚀。
❖ 40年代：开发出石油磺酸盐，烷基酚盐，膦酸 盐，并陆续应用于内燃机油中。
❖ 同时ZDDP（二烷基二硫代磷酸锌）用于防止 氧化和改善曲轴箱轴瓦腐蚀。
蒸
水,甲醇 其他醇
脱
待 滤 产 品
高碱性磺酸盐
过滤系统 滤滤饼
助滤剂
滤前槽 中性油
高碱性化技术要点
❖ 常压，温度：40-60°C；温度过高产品的透明 度不好，过低产品的粘度增大不易操作。
❖ CaO，Ca(OH)2均可使用，质量要好。有效 CaO量大于95%， CaCO3含量越低越好（小 于2%），粒度细且均匀。
作用中性金亚胺聚合型中和无效优良无效胶溶优良不好很好增溶中等中等优良无效添加中性低中碱性盐性能高碱性磺酸盐高碱性烷基酚磺酸盐烷基酚烷基水杨酸盐硫磷酸小到中小到中小到中小到中项目磺酸盐硫化烷基酚钙烷基水杨酸钙磷酸盐tbn400250150160150碱性保持性一般不好抗氧化性抗水性较差经济性便宜低碱性烷基酚钙57456230910531622026总计量5751393126avb总评分6587846632在皮特avb增压柴油机单缸发动机的试验满分100高碱性硫化烷基酚钙与无灰剂的复合效果配方432832432432双丁二酰亚胺4020总剂量432864832632avb总评分21408151满分100配方高碱性硫化烷基酚钙4322826高碱性磺酸钙12311低碱性磺酸盐17单丁二酰亚胺总剂用量63260374avb总评分516886多数公司内燃机油配方
积炭及危害
燃料不完全燃烧产物及润滑油窜入燃烧室在高温下 分解的烟炱等物质。沉积在活塞顶部和燃烧室周围。
积炭使发动机产生爆震的倾向增大；在燃烧室中形成 高温颗粒，点火提前，功率下降2～15%；火花塞电 极间的积炭使火花塞短路，燃料耗量增大，功率下降； 排气阀积炭使阀门关闭不严，产生漏气，功率下降； 掉入曲轴箱中的积炭加速机油变质、堵塞过滤器。
❖ 如果是石油磺酸盐，其烷基苯的结构要复杂得
多，且不止一个苯环得多环化合物。
中碱性磺酸盐的结构
❖ 制造工艺与高碱性的相似，可以参考高碱性 磺酸盐的结构。
高碱性磺酸盐的结构
(R--
- SO3-M2+-O3S-
-
R)n(MCO3)m
❖ R--烷基C16以上 ❖ M--Ca，Ba，Mg
❖ m/n=19-25
★凸轮与挺杆。此摩擦副单位面积承受的压力大， 多处于边界润滑状态。若机油质量差，在期间不易 保持润滑油膜，凸轮可能被磨秃，影响配器系统正 常工作。
内燃机油的工作条件
工作条件苛刻，汽缸与活塞直接与燃气接触， 汽油机燃气最高温度可达2200～2800K，最大压 力达3～5MP，柴油机可达1800～2200K和6～ 9MP。汽油机活塞顶部温度约为230℃，柴油机约 为280℃。第一环槽温度约为200 ℃，活塞销温度 约为200 ℃，连杆轴承温度约为110 ℃，曲轴轴 承温度约为100 ℃。 发生爆震时会产生油泥（油的变质产 物、不完全燃烧产物、曲轴箱内的灰尘、冷凝水 等组成）高温部件会产生漆膜、积炭等。发动机 油对油泥、漆膜、积炭、磨屑、灰尘等具有清洗 作用，并经过滤器将有害物质除去，保证发动机 正常运行。
5.防锈和抗腐蚀
腐蚀性物质来源于水、酸、润滑油氧化产 物等，可使活塞环等部件锈蚀。内燃机油中加 有抗氧抗腐剂等，使润滑油具有较好的防锈和 抗腐蚀能力。
磺酸盐的制造工艺
❖ 磺化（磺化剂有发烟硫酸，或三氧化硫，后者）和 钙化
❖ 以制取白油的副产品石油磺酸钠为原料，一般多采 用复分解的办法先得到中性或低碱性钙盐钡盐，然 后再进一步制取中碱性和高碱性盐。
❖ 用合适的润滑油馏份进行磺化，除去酸渣得到油溶 性石油磺酸，然后制取各种磺酸盐。
烷基苯SO3磺化工艺流程图
发动机主要润滑部位及常见故障
★活塞环与气缸套。在活塞上下止点处，活塞环
与缸壁间为边界润滑状态，若润滑油供应不足或 中断，使用的润滑油质量差，就会使该部位润滑 状态恶化，活塞积炭和漆膜增多，活塞环和缸套 出现磨损、卡环、甚至拉缸。选用优质发动机油 可减少或避免这些故障。
★曲轴轴承、连杆大小头轴承。这些部位一般处于 流体动力润滑状态，但当负荷突然增大、润滑油被 稀释时，均可能引起烧瓦。除尽可能保持发动机操 作平稳外，若机油变稀，应查明原因，超出使用粘 度变化范围时应换油。
2. 冷却发动机部件
内燃机热效率一般仅有30 ～40%，燃烧热部分 消耗与摩擦、使内燃机发热以及排气进入大气。
冷却系统主要冷却气缸盖、气缸套、配气系统， 带走约60%的热量，内燃机油主要冷却主轴承、连 杆轴承、摇臂、活塞等。为了能有效冷却，曲轴箱 内油面不能低于油尺下限。
3。 密封燃烧室
活塞环与缸套、活塞环与环槽间有一定间隙， 不能完全防止燃气泄漏，燃气可通过间隙窜入 曲轴箱，使燃烧室压力降低，功率下降。内燃 机油在活塞往复运动时起密封作用。
❖ 烷基酚盐 ❖ 硫化烷基酚盐 ❖ 钙盐：经济，单位重量添加剂的碱值比钡盐高 ❖ 钡盐：较贵，沉积物松软 ❖ 低碱性TBN70以下 ❖ 中碱性TBN130-140 ❖ 高碱性TBN200-250
烷基水杨酸盐
• 主要是SHELL公司产品：钙盐 • 60年代AC-45C，TBN125； • 70年代AC-60C，TBN170 • 前苏联也有此产品（钡盐与钙盐） • 我国兰州炼油厂生产钙盐
• 超高碱性，TBN400以上
TBN=Total Base Number
= 中和1克碱式盐所需HCL量，以其等物质量的KOH毫克数表示
=（a ＋ b ＋c) ×2×56000/清净剂重量（包括稀释油量）
Structure: micelle
高碱性磺酸盐的胶束结构
SO3- SO3- SO3-
Ca2+ SO3-
NH2•COO•NH4
❖ 2NH2•COO•NH4+CaO (NH2COO)2Ca +2NH3+H2O
❖ (NH2COO)2Ca 2NH氨3+基C甲O酸2钙
+ H2O
CaCO3+
新生态
无定型更细小的粒子<40微米,使产品更稳定
❖ 用甲醇和丁戊醇时:
固相 Ca(OH)2
气相CO2
甲醇 水
甲醇 水
Ca2+ C4/C5醇
分析
衣服上有污质，怎么办？那如果时发动 机的内壁上有污渍，又怎么办呢？
Detergent and Dispersant
清净分散剂
知识点
了解：清净分散剂的作用和作用机理 知道：清净分散剂的主要类型
功能
主要用于内燃机油，减少 漆膜、积炭、油泥等沉积物。
内燃机最关键的润滑部位是汽缸活塞、连杆 轴承、曲轴轴承、配器机构等主要摩擦部件。 这些部件的摩擦损失约占内燃机摩擦损失的 96%。这些部件的润滑问题解决了，其他部 件的润滑问题就容易解决。
❖ 用C16-C24-烯烃或石蜡裂解得到的C16以上的 -烯烃与苯烃化制 取的烷基苯；主要得到的是直链单烷基苯和少量二烷基苯。质量 高，性能全面，价格较贵。
❖ 丙烯八聚体与苯烃化得到的烷基苯。得到的是支链烷基苯，工艺 复杂，性能不够全面。
金属离子对磺酸盐性能的影响
❖ Ca：价格低，防锈性能中等，清净分散性较好，单 位重量的碱值比钡盐高。
发动机中沉积物的组成
沉积物的类型
主要成分
活塞环槽积碳
烟灰(注)+树脂状物
活塞环漆膜
树脂状物+烟灰
油泥
烟灰(主)+机油(主)+含氧化物 +水
漆膜及危害
一种坚固的、有光泽的漆状薄膜，主要是润滑 油高温氧化生成的胶质、沥青质。能把大量的 烟炱粘在活塞环槽中，使环与槽间隙变小，环 的灵活度降低，甚至粘环，失去密封性，功率 下降。漆膜导热性差，可使活塞过热膨胀，产 生拉缸。
❖ 高碱性清净剂与聚合型无灰分散剂相继投入使用。
❖ 60年代:高碱性工艺日益成熟，高碱性磺酸盐 TBN300，高碱性硫化烷基酚盐TBN250得到 广泛应用。
❖ 聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂问世。使得清 净剂的品种出现大突破。它与金属清净剂有很 好的增效作用。
清净分散剂的类别
❖金属清净剂 ❖无灰清净剂
Variety
金属清净剂
• 磺酸盐 • 烷基酚盐 • 烷基水杨酸盐 • 膦酸盐 • 环烷酸盐
磺酸盐
• 石油磺酸盐
• 合成磺酸盐（70年代后发展） 碱式盐：
• 金属离子：Ba，Ca，Mg • 低碱性，TBN10-20 • 中碱性，TBN80-160
（S2M) a·Bb·Bc
络合状态 胶团状态
• 高碱性，TBN300-400
汽油机沉积物的生成过程
汽油不完全燃烧
窜气 气相氧化单体+NOX+O2 含在油中的液相氧化单体
活塞漆膜
非油溶性产物 微滴
碳
漆膜
水
油泥
润滑油高温氧化
热+NOX+O2 氧化产物 漆膜、积炭
柴油机沉积物的生成过程
柴油不完全燃烧
润滑油高温氧化
H2O+SO2+SO3+NOX
烟灰
胶质
积炭
黑漆膜、积炭
琥珀色漆膜
内燃机油的主要性能
清净分散性
润滑油抑制漆膜、积碳、油泥形成的性能。 内燃机油高温氧化、聚合、缩合等一系列变化， 在活塞裙部形成漆膜，在活塞顶部形成积碳、 在曲轴箱中产生油泥等沉积物。
内燃机沉积物
Sludge、Varnish、 Carbon, etc
• 燃烧室的不完全燃烧气体窜入曲轴箱形 成的；
• 润滑油的高温氧化、硝化形成的氧化产 物。
内燃机油的作用
1。润 滑
主要润滑曲轴与主轴瓦、连杆与连杆轴瓦、活塞环 与缸套、凸轮与挺杆等重要摩擦部位。
这些部位高速相对运动，易引起磨损、摩擦和发热。
汽油机约有7%、柴油机约有10%燃料能量消耗在 摩擦损失。发动机的全部摩擦损失约为机械有效功率 的30%。
主轴承、连杆轴承、摇臂轴承、活塞销一般处于流 体润滑状态，凸轮、挺杆、摇臂、活塞上下止点处一 般为边界润滑状态
空气/SO3/SO2
烷基苯 SO3 磺化 空 气
空气
磺
SO2 碱液
洗涤器
酸 （ 含
油
SO3 H2SO4
洗涤器
30 过滤槽 ）
%
助
中
空气/
滤
性
空气
SO3/SO2
剂
油
汽提槽
滤前槽
待滤磺酸
过滤机
滤饼
高碱性磺酸盐钙化工艺
烷基苯磺酸 高碱性化
Ca(OH)2 反应器 中性油
甲醇
CO2 NH3或 其他醇类
粗产品
有机相
油 磺酸钙
混合醇做促进剂高碱性化的机理
烷基酚盐
• 30年代出现了低碱性的烷基酚盐; • 40年代发展了硫化烷基酚盐，并向高碱
性化发展; • 70年代以后，TBN250已成为这一类清净
剂的主要品种. • 烷基：C12(丙烯四聚体),C15-24的石蜡. • 烷基酚的结构： 对位/邻位=9/1
烷基酚盐的品种
❖ 严格控制水和CO2的使用量。
水对产品的碱值的影响
产 品 碱 值
水/氧化钙（当量比）
促进剂的作用
❖ 甲醇 为促进剂：
❖ 2CH3OH+2CO2+CaO (CH3OCOO)2Ca+H2O
+2H2O
❖ (CH3OCOO)2Ca
CaCO3+ 2CH3OH+CO2
NH3或NH4OH为促进剂:
❖ CO2+2NH3
❖ 为今后的内燃机油的发展奠定了基础。
❖ 50年代：柴油机的马力更大，增压柴油机的数量增加。为 扩大柴油的来源，含硫柴油的比例增加。柴油燃烧后的腐 蚀性物质增加，发动机的腐蚀和磨损增多。
❖ 二战后V-8汽油机的广泛使用，汽车数量增多，发动机停 停开开，曲轴箱内较低温度下产生油泥，使输油困难,部件 腐蚀。
发动机的工作温度低（空转或停停开开）， 水蒸气、CO2、CO、Nox及燃料重组分等 落入曲轴箱，加速机油氧化和乳化，使油泥 增多。 燃料和润滑油组成对油泥的影响与对漆膜积 炭的影响相似。
提高内燃机油清净分散性的方法，一是改进基础油 质量，一是添加清净分散剂。
清净分散剂的历史
❖ 30年代：西方国家的内燃机功率提高，气缸活 塞区的温度也提高。
发动机润滑油温度及冷却液温度越高，越容 易产生漆膜和积炭；燃料的馏分越重、硫含量 越高，漆膜和积炭增多；内燃机油的馏分越重、 非理想组分越多，漆膜和积炭也增多。
油泥及危害
由润滑油、燃料、水、固体颗粒等形成的 混合物，沉积于油箱底部及滤清器、连杆盖、 曲轴箱边盖等温度较低的部位，可使机油老 化变质、润滑性能下降、堵塞油路和滤清器。
磷酸盐或硫磷酸盐
• 国内称：硫磷化聚异丁烯钡盐 • 低碱性TBN25-80 • 中碱性TBN100-130 • 热稳定性较差 • 只能用于低档内燃机油中：SC，SD，CC
❖ Ba：成本高，使用过程中灰分高，但较钙盐的灰分 松软。容易高碱性化，其水解安定性较好，对柴油 有好的消烟作用。
❖ Mg：比较贵，制作困难。防锈性好，使用过程中灰 分低，单位重量的总碱值高，TBN400以上的多为 镁盐。
低碱性磺酸盐的结构
❖ R--
-- SO3-M-OH
❖ R---C16以上的烷基 ❖ M--Ca，Ba，Mg
Ca2+
Ca2+ SO3-
SO3SO3-Ca2+ SO3-
稀 释油
胶束结构
• 分子中的碱性钙（碳酸钙）与中性 钙之比约为19：1，碱性钙络合、分 散存在于油溶性磺酸钙之中，形成 络合胶束溶存于稀释油中。
• 高碱性磺酸盐平均胶束大小为110Å， CaCO3直径约为75Å。
合成磺酸盐的制法
❖ 重烷基苯（称高沸物），是蒸走合成洗涤剂烷基苯后剩下的重烷 基苯；----用得最多。烷基苯的成分复杂，产品质量不是很高， 但原料的价格低廉。
❖ 40年代：开发出石油磺酸盐，烷基酚盐，膦酸 盐，并陆续应用于内燃机油中。
❖ 同时ZDDP（二烷基二硫代磷酸锌）用于防止 氧化和改善曲轴箱轴瓦腐蚀。
蒸
水,甲醇 其他醇
脱
待 滤 产 品
高碱性磺酸盐
过滤系统 滤滤饼
助滤剂
滤前槽 中性油
高碱性化技术要点
❖ 常压，温度：40-60°C；温度过高产品的透明 度不好，过低产品的粘度增大不易操作。
❖ CaO，Ca(OH)2均可使用，质量要好。有效 CaO量大于95%， CaCO3含量越低越好（小 于2%），粒度细且均匀。
作用中性金亚胺聚合型中和无效优良无效胶溶优良不好很好增溶中等中等优良无效添加中性低中碱性盐性能高碱性磺酸盐高碱性烷基酚磺酸盐烷基酚烷基水杨酸盐硫磷酸小到中小到中小到中小到中项目磺酸盐硫化烷基酚钙烷基水杨酸钙磷酸盐tbn400250150160150碱性保持性一般不好抗氧化性抗水性较差经济性便宜低碱性烷基酚钙57456230910531622026总计量5751393126avb总评分6587846632在皮特avb增压柴油机单缸发动机的试验满分100高碱性硫化烷基酚钙与无灰剂的复合效果配方432832432432双丁二酰亚胺4020总剂量432864832632avb总评分21408151满分100配方高碱性硫化烷基酚钙4322826高碱性磺酸钙12311低碱性磺酸盐17单丁二酰亚胺总剂用量63260374avb总评分516886多数公司内燃机油配方
积炭及危害
燃料不完全燃烧产物及润滑油窜入燃烧室在高温下 分解的烟炱等物质。沉积在活塞顶部和燃烧室周围。
积炭使发动机产生爆震的倾向增大；在燃烧室中形成 高温颗粒，点火提前，功率下降2～15%；火花塞电 极间的积炭使火花塞短路，燃料耗量增大，功率下降； 排气阀积炭使阀门关闭不严，产生漏气，功率下降； 掉入曲轴箱中的积炭加速机油变质、堵塞过滤器。
❖ 如果是石油磺酸盐，其烷基苯的结构要复杂得
多，且不止一个苯环得多环化合物。
中碱性磺酸盐的结构
❖ 制造工艺与高碱性的相似，可以参考高碱性 磺酸盐的结构。
高碱性磺酸盐的结构
(R--
- SO3-M2+-O3S-
-
R)n(MCO3)m
❖ R--烷基C16以上 ❖ M--Ca，Ba，Mg
❖ m/n=19-25
★凸轮与挺杆。此摩擦副单位面积承受的压力大， 多处于边界润滑状态。若机油质量差，在期间不易 保持润滑油膜，凸轮可能被磨秃，影响配器系统正 常工作。
内燃机油的工作条件
工作条件苛刻，汽缸与活塞直接与燃气接触， 汽油机燃气最高温度可达2200～2800K，最大压 力达3～5MP，柴油机可达1800～2200K和6～ 9MP。汽油机活塞顶部温度约为230℃，柴油机约 为280℃。第一环槽温度约为200 ℃，活塞销温度 约为200 ℃，连杆轴承温度约为110 ℃，曲轴轴 承温度约为100 ℃。 发生爆震时会产生油泥（油的变质产 物、不完全燃烧产物、曲轴箱内的灰尘、冷凝水 等组成）高温部件会产生漆膜、积炭等。发动机 油对油泥、漆膜、积炭、磨屑、灰尘等具有清洗 作用，并经过滤器将有害物质除去，保证发动机 正常运行。
5.防锈和抗腐蚀
腐蚀性物质来源于水、酸、润滑油氧化产 物等，可使活塞环等部件锈蚀。内燃机油中加 有抗氧抗腐剂等，使润滑油具有较好的防锈和 抗腐蚀能力。
磺酸盐的制造工艺
❖ 磺化（磺化剂有发烟硫酸，或三氧化硫，后者）和 钙化
❖ 以制取白油的副产品石油磺酸钠为原料，一般多采 用复分解的办法先得到中性或低碱性钙盐钡盐，然 后再进一步制取中碱性和高碱性盐。
❖ 用合适的润滑油馏份进行磺化，除去酸渣得到油溶 性石油磺酸，然后制取各种磺酸盐。
烷基苯SO3磺化工艺流程图
发动机主要润滑部位及常见故障
★活塞环与气缸套。在活塞上下止点处，活塞环
与缸壁间为边界润滑状态，若润滑油供应不足或 中断，使用的润滑油质量差，就会使该部位润滑 状态恶化，活塞积炭和漆膜增多，活塞环和缸套 出现磨损、卡环、甚至拉缸。选用优质发动机油 可减少或避免这些故障。
★曲轴轴承、连杆大小头轴承。这些部位一般处于 流体动力润滑状态，但当负荷突然增大、润滑油被 稀释时，均可能引起烧瓦。除尽可能保持发动机操 作平稳外，若机油变稀，应查明原因，超出使用粘 度变化范围时应换油。
2. 冷却发动机部件
内燃机热效率一般仅有30 ～40%，燃烧热部分 消耗与摩擦、使内燃机发热以及排气进入大气。
冷却系统主要冷却气缸盖、气缸套、配气系统， 带走约60%的热量，内燃机油主要冷却主轴承、连 杆轴承、摇臂、活塞等。为了能有效冷却，曲轴箱 内油面不能低于油尺下限。
3。 密封燃烧室
活塞环与缸套、活塞环与环槽间有一定间隙， 不能完全防止燃气泄漏，燃气可通过间隙窜入 曲轴箱，使燃烧室压力降低，功率下降。内燃 机油在活塞往复运动时起密封作用。
❖ 烷基酚盐 ❖ 硫化烷基酚盐 ❖ 钙盐：经济，单位重量添加剂的碱值比钡盐高 ❖ 钡盐：较贵，沉积物松软 ❖ 低碱性TBN70以下 ❖ 中碱性TBN130-140 ❖ 高碱性TBN200-250
烷基水杨酸盐
• 主要是SHELL公司产品：钙盐 • 60年代AC-45C，TBN125； • 70年代AC-60C，TBN170 • 前苏联也有此产品（钡盐与钙盐） • 我国兰州炼油厂生产钙盐
• 超高碱性，TBN400以上
TBN=Total Base Number
= 中和1克碱式盐所需HCL量，以其等物质量的KOH毫克数表示
=（a ＋ b ＋c) ×2×56000/清净剂重量（包括稀释油量）
Structure: micelle
高碱性磺酸盐的胶束结构
SO3- SO3- SO3-
Ca2+ SO3-
NH2•COO•NH4
❖ 2NH2•COO•NH4+CaO (NH2COO)2Ca +2NH3+H2O
❖ (NH2COO)2Ca 2NH氨3+基C甲O酸2钙
+ H2O
CaCO3+
新生态
无定型更细小的粒子<40微米,使产品更稳定
❖ 用甲醇和丁戊醇时:
固相 Ca(OH)2
气相CO2
甲醇 水
甲醇 水
Ca2+ C4/C5醇
分析
衣服上有污质，怎么办？那如果时发动 机的内壁上有污渍，又怎么办呢？
Detergent and Dispersant
清净分散剂
知识点
了解：清净分散剂的作用和作用机理 知道：清净分散剂的主要类型
功能
主要用于内燃机油，减少 漆膜、积炭、油泥等沉积物。
内燃机最关键的润滑部位是汽缸活塞、连杆 轴承、曲轴轴承、配器机构等主要摩擦部件。 这些部件的摩擦损失约占内燃机摩擦损失的 96%。这些部件的润滑问题解决了，其他部 件的润滑问题就容易解决。
❖ 用C16-C24-烯烃或石蜡裂解得到的C16以上的 -烯烃与苯烃化制 取的烷基苯；主要得到的是直链单烷基苯和少量二烷基苯。质量 高，性能全面，价格较贵。
❖ 丙烯八聚体与苯烃化得到的烷基苯。得到的是支链烷基苯，工艺 复杂，性能不够全面。
金属离子对磺酸盐性能的影响
❖ Ca：价格低，防锈性能中等，清净分散性较好，单 位重量的碱值比钡盐高。
发动机中沉积物的组成
沉积物的类型
主要成分
活塞环槽积碳
烟灰(注)+树脂状物
活塞环漆膜
树脂状物+烟灰
油泥
烟灰(主)+机油(主)+含氧化物 +水
漆膜及危害
一种坚固的、有光泽的漆状薄膜，主要是润滑 油高温氧化生成的胶质、沥青质。能把大量的 烟炱粘在活塞环槽中，使环与槽间隙变小，环 的灵活度降低，甚至粘环，失去密封性，功率 下降。漆膜导热性差，可使活塞过热膨胀，产 生拉缸。
❖ 高碱性清净剂与聚合型无灰分散剂相继投入使用。
❖ 60年代:高碱性工艺日益成熟，高碱性磺酸盐 TBN300，高碱性硫化烷基酚盐TBN250得到 广泛应用。
❖ 聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂问世。使得清 净剂的品种出现大突破。它与金属清净剂有很 好的增效作用。
清净分散剂的类别
❖金属清净剂 ❖无灰清净剂
Variety
金属清净剂
• 磺酸盐 • 烷基酚盐 • 烷基水杨酸盐 • 膦酸盐 • 环烷酸盐
磺酸盐
• 石油磺酸盐
• 合成磺酸盐（70年代后发展） 碱式盐：
• 金属离子：Ba，Ca，Mg • 低碱性，TBN10-20 • 中碱性，TBN80-160
（S2M) a·Bb·Bc
络合状态 胶团状态
• 高碱性，TBN300-400
汽油机沉积物的生成过程
汽油不完全燃烧
窜气 气相氧化单体+NOX+O2 含在油中的液相氧化单体
活塞漆膜
非油溶性产物 微滴
碳
漆膜
水
油泥
润滑油高温氧化
热+NOX+O2 氧化产物 漆膜、积炭
柴油机沉积物的生成过程
柴油不完全燃烧
润滑油高温氧化
H2O+SO2+SO3+NOX
烟灰
胶质
积炭
黑漆膜、积炭
琥珀色漆膜
内燃机油的主要性能
清净分散性
润滑油抑制漆膜、积碳、油泥形成的性能。 内燃机油高温氧化、聚合、缩合等一系列变化， 在活塞裙部形成漆膜，在活塞顶部形成积碳、 在曲轴箱中产生油泥等沉积物。
内燃机沉积物
Sludge、Varnish、 Carbon, etc
• 燃烧室的不完全燃烧气体窜入曲轴箱形 成的；
• 润滑油的高温氧化、硝化形成的氧化产 物。
内燃机油的作用
1。润 滑
主要润滑曲轴与主轴瓦、连杆与连杆轴瓦、活塞环 与缸套、凸轮与挺杆等重要摩擦部位。
这些部位高速相对运动，易引起磨损、摩擦和发热。
汽油机约有7%、柴油机约有10%燃料能量消耗在 摩擦损失。发动机的全部摩擦损失约为机械有效功率 的30%。
主轴承、连杆轴承、摇臂轴承、活塞销一般处于流 体润滑状态，凸轮、挺杆、摇臂、活塞上下止点处一 般为边界润滑状态
空气/SO3/SO2
烷基苯 SO3 磺化 空 气
空气
磺
SO2 碱液
洗涤器
酸 （ 含
油
SO3 H2SO4
洗涤器
30 过滤槽 ）
%
助
中
空气/
滤
性
空气
SO3/SO2
剂
油
汽提槽
滤前槽
待滤磺酸
过滤机
滤饼
高碱性磺酸盐钙化工艺
烷基苯磺酸 高碱性化
Ca(OH)2 反应器 中性油
甲醇
CO2 NH3或 其他醇类
粗产品
有机相
油 磺酸钙
混合醇做促进剂高碱性化的机理
烷基酚盐
• 30年代出现了低碱性的烷基酚盐; • 40年代发展了硫化烷基酚盐，并向高碱
性化发展; • 70年代以后，TBN250已成为这一类清净
剂的主要品种. • 烷基：C12(丙烯四聚体),C15-24的石蜡. • 烷基酚的结构： 对位/邻位=9/1
烷基酚盐的品种
❖ 严格控制水和CO2的使用量。
水对产品的碱值的影响
产 品 碱 值
水/氧化钙（当量比）
促进剂的作用
❖ 甲醇 为促进剂：
❖ 2CH3OH+2CO2+CaO (CH3OCOO)2Ca+H2O
+2H2O
❖ (CH3OCOO)2Ca
CaCO3+ 2CH3OH+CO2
NH3或NH4OH为促进剂:
❖ CO2+2NH3
❖ 为今后的内燃机油的发展奠定了基础。
❖ 50年代：柴油机的马力更大，增压柴油机的数量增加。为 扩大柴油的来源，含硫柴油的比例增加。柴油燃烧后的腐 蚀性物质增加，发动机的腐蚀和磨损增多。
❖ 二战后V-8汽油机的广泛使用，汽车数量增多，发动机停 停开开，曲轴箱内较低温度下产生油泥，使输油困难,部件 腐蚀。
发动机的工作温度低（空转或停停开开）， 水蒸气、CO2、CO、Nox及燃料重组分等 落入曲轴箱，加速机油氧化和乳化，使油泥 增多。 燃料和润滑油组成对油泥的影响与对漆膜积 炭的影响相似。
提高内燃机油清净分散性的方法，一是改进基础油 质量，一是添加清净分散剂。
清净分散剂的历史
❖ 30年代：西方国家的内燃机功率提高，气缸活 塞区的温度也提高。
发动机润滑油温度及冷却液温度越高，越容 易产生漆膜和积炭；燃料的馏分越重、硫含量 越高，漆膜和积炭增多；内燃机油的馏分越重、 非理想组分越多，漆膜和积炭也增多。
油泥及危害
由润滑油、燃料、水、固体颗粒等形成的 混合物，沉积于油箱底部及滤清器、连杆盖、 曲轴箱边盖等温度较低的部位，可使机油老 化变质、润滑性能下降、堵塞油路和滤清器。
磷酸盐或硫磷酸盐
• 国内称：硫磷化聚异丁烯钡盐 • 低碱性TBN25-80 • 中碱性TBN100-130 • 热稳定性较差 • 只能用于低档内燃机油中：SC，SD，CC
❖ Ba：成本高，使用过程中灰分高，但较钙盐的灰分 松软。容易高碱性化，其水解安定性较好，对柴油 有好的消烟作用。
❖ Mg：比较贵，制作困难。防锈性好，使用过程中灰 分低，单位重量的总碱值高，TBN400以上的多为 镁盐。
低碱性磺酸盐的结构
❖ R--
-- SO3-M-OH
❖ R---C16以上的烷基 ❖ M--Ca，Ba，Mg
Ca2+
Ca2+ SO3-
SO3SO3-Ca2+ SO3-
稀 释油
胶束结构
• 分子中的碱性钙（碳酸钙）与中性 钙之比约为19：1，碱性钙络合、分 散存在于油溶性磺酸钙之中，形成 络合胶束溶存于稀释油中。
• 高碱性磺酸盐平均胶束大小为110Å， CaCO3直径约为75Å。
合成磺酸盐的制法
❖ 重烷基苯（称高沸物），是蒸走合成洗涤剂烷基苯后剩下的重烷 基苯；----用得最多。烷基苯的成分复杂，产品质量不是很高， 但原料的价格低廉。