硼酸在润滑油添加剂领域的应用现状

!$ 硼酸在润滑油添加剂中的应用
!( ! 含硼清净剂 $ $ 清净剂在润滑油中主要起着中和酸、 增溶和分 散油泥的作用。有代表性的金属型清净剂为磺酸 盐、 酚盐及水杨酸盐等。 传统清净剂的过碱度组分是以碳酸盐的形式存 在， 这种碳酸化的金属清净剂在苛刻条件下会加速 油品的氧化， 易使润滑油失效， 造成金属表面出现磨 损。在高碱值金属清净剂中， 硼化的高碱度金属清 净剂性能比传统金属清净剂更加优越。这种硼酸盐 具有优良的抗氧、 减摩性能和抗氧化安定性， 不污染 环境， 不腐蚀金属， 被誉为新型多功能润滑油添加 剂， 已经成为世界各大石油公司研制和开发的重点。
第 0. 卷 第 ’ 期 无机盐工业 $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ "##/ 年 ’ 月 JPQRS+PJT TUVWJT+XY JPZ[Y%R5
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硼酸在润滑油添加剂领域的应用现状
王亚琦， 秦月玲
（ 中国石油锦州石化公司技术中心， 辽宁锦州 !"!##! ）
$ $ 摘$ 要： 硼元素引入润滑油添加剂中可改善和提高油品的抗磨性能以及热稳定性能等。硼元素是通过硼酸与 碱性化合物反应而引入添加剂分子上的， 因而， 硼酸已逐步成为润滑油添加剂的重要原料之一。介绍了硼酸在润 滑油添加剂中的应用现状， 包括含硼清净剂、 含硼分散剂、 含硼极压抗磨剂、 含硼防锈剂。主要介绍了世界各大石 油公司生产含硼润滑油添加剂的商品牌号、 合成方法等。指出随着中国汽车工业的发展， 环保、 节能法规的不断出 台与执行力度的加大， 含硼等环保、 节能型润滑油添加剂将得到广泛的使用， 其中硼化丁二酰亚胺市场潜力巨大。 $ $ 关键词： 硼酸； 润滑油添加剂； 硼化； 应用 $ $ 中图分类号： %&!"’( )*$ $ 文献标识码： +$ $ 文章编号： !##, - *..# （ "##/ ） #’ - ###/ - #0
表 *" 部分硼化丁二酰亚胺分散剂商品牌号及用途
商品牌号 " 化合物名称 主要性能和用途 <= 0>1 567869:; & 0*+, )8?9@ +A3 分散剂组分 高分子量丁 二酰亚胺" 硼化丁二" 酰亚胺" " 硼化丁二" 酰亚胺" " 硼化丁二" 酰亚胺" " 硼化丁二" 酰亚胺" " 改进发 动 机 油 的 低 温 和 高温分散性能 改进发 动 机 油 的 高 低 温 性能 提高汽、 柴油机油的低温 分散性能 在汽、 柴油机油中可控制 高温漆膜 有效的 低 温 油 泥 控 制 性 能和优良防锈性， 特别适 合用于柴油机油中。 生产厂 或公司 卢布里佐 尔公司 567869:; 埃西尔石 油添加剂 集团公司 埃西尔石 油添加剂 集团公司 阿吉普 石油集团
表 8" 齿轮油配方
名称 质量分数 ) * " 名称 " $ 二烷基二硫代磷 酸酯类化合物" 9 # 04’ 38 0 抗泡剂 质量分数 ) * " " ’ +% 5 +% +-(
将硼酸 盐 在 分 散 剂 的 存 工艺简单， 难 以 获 得 颗 粒 小的 硼 酸 盐 添 在下与基础油一起研磨、 易于操作 加剂 滚 磨、 振磨等制得硼酸 盐 # 油分散体 将硼酸 盐 和 氢 氧 化 钠 分 别溶 于 分 散 剂、 助 溶 剂、 促进剂中进行反应， 反应 产物经脱水、 过滤制得硼 酸盐 # 油分散体 制得的硼 酸盐颗粒 小， 稳定性 好 工艺复杂， 反应 和脱 水 温 度 控 制严格
" " 高碱性硼酸清净剂的氧化安定性、 热稳定性、 酸 中和能力以及抗磨性均好于高碱性碳酸盐清净剂， 可用于高档内燃机油中。 !2 *" 含硼分散剂 " " 无灰分散剂是另一种内燃机油的主要添加剂。 目前， 以多胺为基础的丁二酰亚胺分散剂已成为主 流， 其使用量占整个分散剂的 3,4 以上。 为提高内燃机油质量， 防止油泥的生成， 降低油 耗， 减少发动机磨损而大力发展无灰分散剂， 特别是 经过硼酸处理导入硼原子的丁二酰亚胺， 其使用性 能更好。特点是能有效防止油泥的生成， 耐高温性 能好， 既可用在汽油机油中， 又可用在柴油机油中， 并且便于生产汽、 柴油机通用润滑油。 国外主要生产添加剂的大公司如 567869:; 公 司、 埃西尔公司等均工业生产硼化丁二酰亚胺分散 剂， 并且含硼丁二酰亚胺产品产量已占丁二酰亚胺 产品的半数以上。世界各大公司或生产厂生产的部 分硼化丁二酰亚胺商品牌号及用途见表 * 。
表 !" 合成硼酸盐极压抗磨剂的方法
方法 合成工艺 研 磨 法 优点 缺点
,
苯磺酸、 脂肪酸等与 0123， 41 （ 23 ） 67 （ 23 ） 5， 5等 中和剂反应， 再与硼酸、 硼酸酯反应而制得。 硼化的高碱值羧酸盐在齿轮油中作为一种有用 的防锈剂， 价廉易得， 不仅能抑制腐蚀、 锈蚀的生成， 而且对防止齿轮油的氧化和老化也有一定的作用， 可提高齿轮油性能， 克服使用胺类防锈剂对齿轮油 氧化安定性产生不良影响的缺点。台架试验表明含 这种防锈剂的齿轮油防锈性能好。典型国外硼化的 高碱值羧酸盐的齿轮油配方组成见表 8 。
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用于调 制 高 档 内 燃 机 油 中国石油锦 中 州石化公司
" " 硼化丁二酰亚胺的合成方法主要有直接硼化法
硼酸在润滑油添加剂领域的应用现状 5++- 年 > 月" " " " " " " " " " 王亚琦等： 研磨法和复分解法， 见表 ! 。
［ ! E *］ 酸进行硼化反应 。
" " 直接硼化法反应过程简单， 但硼酸需经特殊研 磨处理， 设备投资较大， 产品硼含量不高， 并且产品 质量不稳定， 在使用过程中有硼析出现象。该方法 是硼化丁二酰亚胺早期研发所采用的方法， 并延用 至今。促进剂法是在直接硼化法的基础上开发的。 该方法无需对硼化剂做粉碎研磨处理， 设备投资小， 产品质量比较稳定。但反应结束后需脱出未反应的 促进剂。 !2 >" 含硼极压抗磨剂 极压抗磨剂主要包括硫系极压抗磨剂、 磷系极 压抗磨剂、 氯系极压抗磨剂、 有机金属极压抗磨剂和 硼酸盐极压抗磨剂。 硼酸盐极压抗磨剂是一种新型极压剂。研究表 明， 它的极压能力、 抗磨损性能、 热氧化安定性能、 高 温抗腐蚀性能和密闭性能优于某些其他类型的极压 剂。如一般硫、 磷剂的耐热温度为 !>, $ 左右， 而硼 酸盐极压剂可耐 !1, $ 。 硼酸盐极压剂于 !0/A 年由雪弗龙公司开始应 用于齿轮油。它在不混入水的条件下使用时， 能显 著延长换油期、 齿轮箱检修期， 有良好的抗磨损性能 和抗擦伤性， 并能降低摩擦系数， 在同样粘度级时， 比硫 E 磷型齿轮油节约燃料 !4 - >4 。它主要用 于工业润滑油、 润滑脂、 发动机油、 汽车和工业齿轮 油， 极压性和热稳定性好， 不产生腐蚀。 合成硼酸盐极压抗磨剂的常用方法有两种， 即
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" " " " " " " " " " " " " " " 无机盐工业" " " " " " " " " " " " " " 第 >0 卷第 3 期 进行工业生产。几种高碱性硼酸清净剂的合成方法 见表 ! 。
目前国外主要有日本的日本石油公司、 美国的卢布 里佐尔公司和德士古公司以及英国的壳牌石油公司
和促进剂法， 见表 > 。
表 >" 硼化无灰分散剂合成方法
合成方法" " 直接硼化法" 促进剂法" " " " 反应混合物 丁二酰亚胺， 硼酸， 丁二酰亚胺， 硼酸， 醇类促进剂 硼化温度 # $ !*1 - !+1 /, - !!,
" " 直接硼化法即是丁二酰亚胺与硼酸直接硼化。 而促进剂法则是在促进剂的作用下丁二酰亚胺与硼
表 !" 合成高碱性硼酸清净剂的方法
合成 方法 % . & 反" 应" 混" 合" 物 中性磺酸盐， 硼酸， 稀释油， &’ （ ()） 甲醇 *， 中性磺酸盐， 硼酸， 稀释油， &’ （ ()） 甲醇、 二甲苯， 水 *， 中性磺酸盐， 硼酸， 稀释油， &’ （ ()） 甲醇、 二甲苯 *， +, 第一次过滤温度 # $ +, 硼化温度 # $ !,, /, - 01 !1, - !/, !1, 第二次过滤温度 # $ +, 脱水温度 # $ !,, - !*, !!, - !1, !1,
随着经 济 的 发 展 与 科 技 的 不 断 进 步， 汽车发 动机设计向小型化、 大功率、 高速度方向发展， 对发 动机油的热稳定性提出了更高的要求， 要求添加剂 在高温环境下发挥其功能。环境因素及政府公布的 条例限制了某些添加剂的使用。近 "# 2 来， 随着 人们对硼元素的物理及化学性质的认识， 发现硼元 素引入润滑油添加剂中可改善和提高油品的抗磨性 能以及热稳定性能等， 硼改性添加剂可较好地解决 因含有害组分和部分金属添加剂受限制而使添加剂 加入量减 少 所 出 现 的 油 品 功 能 降 低 的 问 题， 硼元 素赋予了油品节能性与环保性。通常硼元素是通 过硼酸与碱性化合物反应而引入添加剂分子上的， 因而， 硼酸 已 逐 渐 成 为 润 滑 油 添 加 剂 的 重 要 原 料 之一。
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