无灰分散剂种类及发展趋势

无灰分散剂种类及发展趋势

无灰分散剂种类及发展趋势

兰州炼油化工总厂石化研究院王力波高鹏

摘要无灰分散剂是润滑油和燃料油的主要添加剂，种类较多，主要有聚异丁烯丁二酞亚胺、聚异丁烯丁二酸醋、节胺、无灰磷酸醋、高分子量无灰分散剂及硼改性无灰分散剂等。文中概述了上述几种无灰分散剂及其国内外的主要生产厂家;同时指出，随着发动机工作要求及环保法规的日益严格，高粘度指数分散剂成为研究趋势，另外，无灰分散剂在要求具有好的分散性的同时，还需有好的抗氧、抗磨及橡胶相容性。

关键词无灰分散剂润滑油燃料油添加剂

无灰分散剂的发展与现代汽车工业的发展紧密相关。40一50年代，由于国外汽车的增多，特别是美国汽车的急剧增加，使得环境污染加重和城市交通阻塞。为了减少对空气污染，普遍使用了正压进排气(PCv)系统，这样使得酸性物质带到油箱中，从而对内燃机油性能提出了更高的要求。交通阻塞使城市中行驶的汽车经常处于低速运转和停停开开的状况，在这种情况下的汽车曲轴箱油的温度降低，使燃料烃和湿气(水分)不易从润滑油中排出去，使漆膜、油泥沉积物生成趋势增加。而产生的大量水汽部分被冷凝下来生成大量乳化油泥，造成阻塞管道及滤网，严重影响曲轴箱油的正常使用。因为上述原因，从60年代开始，润滑油和燃料油都使用了无灰分散剂，解决了油泥问题，从而保证了汽车正常运行。

1无灰分散剂种类

无灰分散剂种类很多，主要有聚异丁烯丁二酞亚胺、聚异丁烯丁二酸酷、节胺、无灰磷酸醋等，近年来还开发了高分子量无灰分散剂、硼改性无灰分散剂等品种。

2.1聚异丁烯丁二酞亚胺型无灰分散剂聚异丁烯丁二酚亚胺是用得较广泛和使用量最多的一种分散剂，世界各大添加剂公司均有正规产品。基本可分为3类，即单聚异丁烯丁二酞亚胺、双聚异丁烯丁二酞亚胺、多聚异丁烯丁二酞亚胺，其结构示意图如下。

聚异丁烯丁二酞亚胺是由分子量为1000左右的聚异丁烯与马来酸酐反应制得聚异丁烯马来酸酐(PIBSA)，然后再与不同酐比的多烯多胺反应制得单、双和多聚异丁烯丁二酞亚胺。单聚异丁烯丁二酞亚胺的低温分散性能特别好，多用于汽油机油;双和多聚异丁烯丁二酞亚胺热稳定性能好，更多地用于增压柴油机油中。

我国从60年代末就开始试制聚异丁烯丁二酞亚胺分散剂，于80年代初在兰州炼油化工总厂进行工业生产，目前年生产能力达l万t，已广泛应用于内燃机油中。80年代中期锦州石油化工公司炼油厂从美国Lubrizol公司引进了一套年生产能力为1万t的聚异丁烯丁二酞亚胺分散剂生产技术和装置，现已正式生产。可以说，国内分散剂的发展很快，1982年才开始生产，当时产量60t，占添加剂总量1%左右;而到1989年为止，分散剂量约占添加剂总量的20%，添加剂的结构、种类发生了根本性改变。

2.2聚异丁烯丁二酸酷

聚异丁烯丁二酸醋是用约1000分子量的聚异丁烯与马来酸酐反应得到聚异丁烯丁二酸酐，然后再与多元醇反应，它是70年代发展起来的新型无灰分散剂。如与季戊四醇反应得到的无灰分散剂可应用于汽油机油和柴油机油中，多数是与丁二酞亚胺复合同时使用。目前，国外只有Lubrizol公司有此产品(LZ936)，我国产品代号为LAM56，由兰州炼油化工总厂生产。

2.3无灰磷酸醋

无灰磷酸醋是由聚异丁烯与RS。反应后，再与环氧乙烷反应而制得，可用于汽油机油。分散油泥的能力较聚异丁烯丁二酞亚胺差一些，但生成漆膜的倾向小，国外仅Texaco公司有此产品，代号为TLA202。目前，国内尚没有该产品生产。

2.4节胺

节胺是酚醛胺型的缩合物，是用烷基酚、甲醛和胺进行曼尼希反应所得，在汽、柴油机油中具有较好的分散性和控制沉积性，还具有一定的抗氧化性，国外的代表产品为Amoco9250，国内没有生产。

2.5高分子量无灰分散剂

随着汽车工业的发展，到1988年后，SF级油已不能满足高档汽车的要求。美国API石油协会经多年的努力，推出了新的润滑油规格—SG级，并将台架评定方法ID改为IllE，对润滑油的抗氧化性能和低温分散性能提出更高的要求。这样，原来的单、双聚异丁烯丁二酞亚胺无灰分散剂已不能满足要求，迫切需要开发新型无灰分散剂来代替聚异丁烯丁二酞亚胺无灰分散剂。和聚异丁烯丁二酞亚胺无灰分散剂相比，新型无灰分散剂聚异丁烯分子量高达2000左右，而且马来酸酐为两个，具有更好的分散能力和高温稳定性。

上述产品在美国Lub血oI公司生产代号为Lz6418，另外，Sh毗公司和Exxon公司也有相应产

品。兰炼产品为LAN巧7、双酐、多酞胺。它们都是聚异丁烯分子量为2000的高分子量无灰分散剂，其中LAN157是用聚异丁烯丁二酸酐十丙烯酸醋十多烯多胺制得，双酐是一个聚异丁烯分子上连了两个马来酸酐的烯酐(简称双酐)十多烯多胺制得，多酚胺是一个聚异丁烯分子上连了两个马来酸的烯酐(简称双)+丙烯酸醋+多烯多胺制得。

2.6硼改性无灰分散剂

硼改性无灰分散剂具有良好的分散性能、抗氧化性能。由于引人了硼元素，抗磨性得到了提高，可有效防止金属表面拉伤和擦伤，同时可减少无灰分散剂的一些不良作用，改善与橡胶密封圈的相容性，这在高档润滑油中很有用处。在国外，硼改性无灰分散剂在高级内燃机油、汽车自动传动液(ATF)、二冲程油和船用油等方面得到广泛应用。美国Exxon公司、Ethyl公司等国外公司新推出的内燃机油复合剂、ATF复合剂和二冲程复合剂等大部分含有硼元素，这些硼元素一般来自硼改性无灰分散剂。硼改性无灰分散剂国外商品牌号主要有Exxon公司的paranox107、Ethyl公司的Hitee648、Amoeo公司的Amoeo5438等;国内除了茂名和兰炼研制开发外，还没有工业化产品问世。

3无灰分散剂发展的新动向

为了适应发动机越来越苛刻的工作要求以及环保的需要，在新规格油品中(如sG、sH)无灰分散剂用量加大，一般为4.7%。高用量的无灰分散剂对油品低温粘度影响较大，不利于调制多级油品。如果使用低粘度基础油，就要增加粘度指数改进剂的加人量，这样既提高了油品的成本，也会使油品挥发度增加。这就要求无灰分散剂除能提高分散性能外，还应提高粘度指数，降低对低温粘度的影响，并要减少粘度指数改进剂的用量。现在各大添加剂公司都有研究高粘度指数分散剂的趋势。

另外，无灰分散剂的发展在趋向具有良好分散性的同时，还需有抗氧、抗磨、更好的橡胶相容性等性能，其主要生产方法有:①嵌段反应附加新的基团;②曼尼希反应获得多功能分散剂;③采用环氧化合物进行处理;④采用内醋化合物进行处理等。如用双烷基酚二硫代磷酸与甲醛、无灰剂合成的抗磨无灰剂;硼化物与酞亚胺型无灰剂合成的抗氧、抗磨无灰剂等。