高敬民，馬道林，賈汝濤，王小波，張麗，曹旭

（深圳海潤(rùn)德石化技術(shù)有限公司，廣東深圳 518052）

黏度指數(shù)改進(jìn)劑的最新研究進(jìn)展

高敬民，馬道林，賈汝濤，王小波，張麗，曹旭

（深圳海潤(rùn)德石化技術(shù)有限公司，廣東深圳 518052）

詳細(xì)敘述了潤(rùn)滑油用黏度指數(shù)改進(jìn)劑的類型、作用機(jī)理、改性方法及其制備工藝。通過(guò)分析現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)指導(dǎo)合成新型黏度指數(shù)改進(jìn)劑的思路和方法。指出了超支化結(jié)構(gòu)聚合物黏度指數(shù)改進(jìn)劑將成為最新一代黏度指數(shù)改進(jìn)劑，并綜述了合成超支化聚乙烯的方法。

黏度指數(shù)改進(jìn)劑;乙丙橡膠;OCP;超支化;進(jìn)展

0 引言

隨著世界汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)向著高轉(zhuǎn)速和大功率的方向發(fā)展，其使用工況越來(lái)越苛刻;隨著運(yùn)輸車輛行駛的區(qū)域跨度越來(lái)越寬，行駛的環(huán)境溫差越來(lái)越大;這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)用潤(rùn)滑油提出的要求也就越來(lái)越高。國(guó)家發(fā)改委根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，于2007年修訂了《乙丙共聚物黏度指數(shù)改進(jìn)劑》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用SH/T 0622－2007替代了SH/T 0622－1995，并于2008年1月1日起執(zhí)行。近年來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)用油已趨向多級(jí)化，而保證多級(jí)油黏溫性能優(yōu)質(zhì)化的關(guān)鍵技術(shù)是在潤(rùn)滑油中添加黏度指數(shù)改進(jìn)劑。目前普遍使用的黏度指數(shù)改進(jìn)劑是“烯烴共聚物”（簡(jiǎn)稱OCP），是在20世紀(jì)70年代初開(kāi)發(fā)成功的，與其他類型黏度指數(shù)改進(jìn)劑相比具有價(jià)格低廉、原料易得、工藝簡(jiǎn)單、熱穩(wěn)定性好、稠化能力強(qiáng)、剪切穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此在上世紀(jì)末和本世紀(jì)初發(fā)展速度非?？?，用量逐年增加。但是它的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，由于現(xiàn)有技術(shù)的局限性，生產(chǎn)工藝不夠穩(wěn)定，無(wú)法得到理想的間規(guī)結(jié)構(gòu)共聚物，而通常聚合得到的均是無(wú)規(guī)結(jié)構(gòu)的乙丙共聚物。當(dāng)乙丙共聚物結(jié)構(gòu)中乙烯的含量較高時(shí)，制備的黏指劑在低溫時(shí)聚乙烯鏈段易結(jié)晶而從基礎(chǔ)油中發(fā)生相分離析出;丙烯鏈段含量較高時(shí)所制備的黏指劑抗剪切能力變差，這都造成這種價(jià)廉物美的產(chǎn)品無(wú)法滿足高檔汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，無(wú)法在苛刻條件下使用，國(guó)產(chǎn)潤(rùn)滑油技術(shù)的落后其實(shí)質(zhì)就是國(guó)產(chǎn)潤(rùn)滑油添加劑無(wú)法滿足苛刻的要求。本文對(duì)黏度指數(shù)改進(jìn)劑的最新發(fā)展概況進(jìn)行了綜述。

1 黏度指數(shù)改進(jìn)劑的發(fā)展現(xiàn)狀

黏度指數(shù)改進(jìn)劑在潤(rùn)滑油中的使用有近70年的歷史［1］。黏度指數(shù)改進(jìn)劑通常是油溶性高分子化合物，在室溫下一般呈橡膠狀固體。為便于使用，通常用150SN或100SN中性油稀釋到5%～10%的濃度。添加了黏度指數(shù)改進(jìn)劑的多級(jí)油與相同黏度的單級(jí)油比較，具有較高黏度指數(shù)和平滑的黏溫曲線。

目前，國(guó)外最常用的黏度指數(shù)改進(jìn)劑有加氫－苯乙烯－雙烯聚合物（如加氫－苯乙烯－丁二烯聚合物（HSB）、加氫－苯乙烯－異戊二烯聚合物（HIS）、加氫異戊二烯（HI）、聚甲基丙烯酸酯（PMA）、聚異丁烯（PIB）［2］、乙烯丙烯共聚物（OCP或EPC））等［3］。我國(guó)已生產(chǎn)應(yīng)用的黏度指數(shù)改進(jìn)劑的主要類型有聚正丁基乙烯基醚、聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯、乙烯丙烯共聚物、聚丙烯酸酯等。

20世紀(jì)30年代末，人們首先將聚甲基丙烯酸酯（PMA）應(yīng)用于航空液壓油［4］，以后又開(kāi)發(fā)出聚異丁烯（PIB），前者具有優(yōu)異的黏溫性能、好的熱氧化安定性，但是稠化能力差，用量大;后者具有好的剪切穩(wěn)定性及稠化能力，價(jià)格便宜，但是低溫性能差，不能配制中高檔多級(jí)內(nèi)燃機(jī)油。60年代末70年代初，開(kāi)發(fā)出兩種新型的黏度指數(shù)改進(jìn)劑:乙烯－丙烯共聚物（OCP）和氫化苯乙烯－雙烯共聚物（HSD）。這兩種黏度指數(shù)改進(jìn)劑有高的稠化能力、好的剪切穩(wěn)定性及黏溫性能，并且價(jià)格適中，適于配制大功率高速柴油機(jī)油。HSD制備工藝復(fù)雜，而且在高溫高剪切速率下的黏度較小，而OCP原料易得、工藝簡(jiǎn)單、綜合性能良好獲得了更廣泛的應(yīng)用。由于它較高的增稠效率和較低的成本，使它占有了發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油黏度指數(shù)改進(jìn)劑市場(chǎng)的主要份額［5］，因此本文重點(diǎn)介紹OCP黏度指數(shù)改進(jìn)劑的發(fā)展。

2 OCP黏度指數(shù)改進(jìn)劑

2.1 OCP黏度指數(shù)改進(jìn)劑的作用機(jī)理

這類高分子化合物之所以能起到這樣的作用，一般觀點(diǎn)認(rèn)為:OCP黏度指數(shù)改進(jìn)劑的高分子線團(tuán)具有低溫收縮高溫伸展的特性。這種性能的變化，使其高溫下流體力學(xué)體積增大，增黏能力變強(qiáng)，因此內(nèi)摩擦和黏度增加;在低溫下則相反，增黏能力減弱，從而改善了潤(rùn)滑油的黏溫性能。其作用機(jī)理如圖1所示。這種論斷對(duì)于聚甲基丙烯酸酯適用，但對(duì)OCP和HSD分子在烴類溶劑中不適用，隨著溫度升高其分子可能收縮，顯然OCP和HSD分子在不同溫度下的形態(tài)變化不同于PMA。不能起到改善黏溫性能的作用［6］。在低溫下，高分子鏈間由于氫鍵作用纏結(jié)而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括柔性分子鏈相互扭曲成結(jié)（幾何纏結(jié)）和大分子間形成范德華交聯(lián)點(diǎn)的現(xiàn)象，所以黏度較大［7－8］。由于分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，纏結(jié)點(diǎn)可以在一處解開(kāi)，而又在另一處迅速形成，始終處于與外界條件相適應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡。在低剪切速率下，被剪切力破壞的纏結(jié)來(lái)得及重建，擬網(wǎng)結(jié)構(gòu)的密度不變，黏度也不變。當(dāng)剪切速率超過(guò)一定值后，隨著切變速率的增加，纏結(jié)的解開(kāi)速率越來(lái)越大于形成速率，即擬網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越少，黏度下降。當(dāng)切變速率增大到被破壞的纏結(jié)來(lái)不及重建時(shí)，黏度降至最低并不再改變，高分子擬網(wǎng)結(jié)構(gòu)在切應(yīng)力下被破壞［9］。

圖1 黏指劑增稠機(jī)理［9］

現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)油發(fā)展的方向之一是多級(jí)油，它可以適應(yīng)寬溫度使用范圍對(duì)黏度的要求。OCP是一種性能價(jià)格比比較好的黏度指數(shù)改進(jìn)劑，常用于內(nèi)燃機(jī)油的配方中。OCP高分子是由許多具有相同鏈節(jié)結(jié)構(gòu)、但具有不同鏈長(zhǎng)即不同相對(duì)分子質(zhì)量的同系物所組成的高分子聚合物。內(nèi)燃機(jī)油的低溫性能，對(duì)冷啟動(dòng)時(shí)的摩擦磨損產(chǎn)生重大影響［9］。在低溫下內(nèi)燃機(jī)的啟動(dòng)性能并不受曲軸箱內(nèi)大量潤(rùn)滑油黏度的影響，而主要受上次停車后殘留在氣缸壁和各摩擦點(diǎn)上潤(rùn)滑油黏度的影響，因?yàn)閱?dòng)時(shí)間短，曲軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油還來(lái)不及被油泵泵送到各個(gè)摩擦點(diǎn)上去。鑒于含高分子油的非牛頓特性，不能用外推法測(cè)定其低溫黏度。在CCS（冷啟動(dòng)模擬機(jī)）上能夠反映發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)多級(jí)油的表觀黏度，從而預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的最低啟動(dòng)溫度。OCP黏指劑的CCS和MRV測(cè)定的實(shí)質(zhì)是對(duì)高分子的剪切使其產(chǎn)生流變的過(guò)程，所測(cè)得的黏度值就是OCP高分子抵抗流變的阻力［10－11］。

由于低溫泵送和低溫啟動(dòng)性能隨相對(duì)分子質(zhì)量變化而變化，相對(duì)分子質(zhì)量分布越窄，低溫性能越差，MRV與CCS測(cè)得的變化趨勢(shì)相近，原因是在相同相對(duì)分子質(zhì)量的情況下，相對(duì)分子質(zhì)量分布越窄，其中的特長(zhǎng)和特短分子所占比例越少，在一定剪切力作用下，發(fā)生斷裂的現(xiàn)象也較少，故黏度保持較大。分布寬與分布窄但平均相對(duì)分子質(zhì)量相同的同系物相比，較偏離牛頓流體，表觀黏度較小，這是因?yàn)榈拖鄬?duì)分子質(zhì)量部分對(duì)高相對(duì)分子質(zhì)量部分起了增塑劑的作用［10－11］，導(dǎo)致相對(duì)分子質(zhì)量分布寬的流體黏度小，流動(dòng)性好。

2.2 OCP黏度指數(shù)改進(jìn)劑的評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)一種黏度指數(shù)改進(jìn)劑性能是否優(yōu)良的標(biāo)準(zhǔn)有四項(xiàng)即:稠化能力、剪切穩(wěn)定性、低溫性能和熱氧化安定性［12－13］。王國(guó)金等［9］對(duì)黏度指數(shù)改進(jìn)劑的結(jié)構(gòu)，相對(duì)分子質(zhì)量及相對(duì)分子質(zhì)量分布、微觀結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)OCP黏度指數(shù)改進(jìn)劑的低溫性能與相對(duì)分子質(zhì)量（Mn）、相對(duì)分子質(zhì)量分布系數(shù)（PDI）、結(jié)構(gòu)之間關(guān)系密切。隨著Mn的增加，CCS黏度呈下降趨勢(shì)，即Mn的增加對(duì)低溫性能有利。隨著PDI的變寬，低溫起動(dòng)性能有變壞的趨勢(shì)。結(jié)構(gòu)中乙烯單元含量增加，CCS黏度呈上升趨勢(shì)，低溫啟動(dòng)性能變差。

2.3 OCP黏度指數(shù)改進(jìn)劑的生產(chǎn)工藝

目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)乙丙橡膠黏度指數(shù)改進(jìn)劑可以通過(guò)兩種途徑獲得。其一是直接合成，嚴(yán)格控制聚合物的相對(duì)分子量;另外一個(gè)途徑是將相對(duì)分子量較高的乙丙橡膠溶解在基礎(chǔ)油中后通過(guò)熱氧化降解或機(jī)械降解而得到相對(duì)分子量較低的共聚物。這兩種方法各有利弊。第一種方法可以得到分子量分布很窄的乙丙橡膠共聚物，但是生產(chǎn)成本非常高，其次是所得產(chǎn)物結(jié)構(gòu)不可控，批次之間的重現(xiàn)性非常差，這造成生產(chǎn)的黏指劑合格率無(wú)法保證;第二種方法生產(chǎn)成本很低，但是制備的黏指劑分子量分布很寬，綜合考慮到工業(yè)化應(yīng)用的問(wèn)題，采用后一種方法是經(jīng)濟(jì)的，也是現(xiàn)實(shí)而可行的。但是其受聚合物結(jié)構(gòu)的影響也非常大，因?yàn)榫酆袭a(chǎn)物的結(jié)構(gòu)同樣是不可控的，所以生產(chǎn)的黏指劑也不穩(wěn)定。但近幾年也出現(xiàn)了相對(duì)分子量分布較窄的高檔乙丙膠，溶入基礎(chǔ)油后無(wú)需降解直接做黏指劑使用。用乙丙膠生產(chǎn)黏度指數(shù)改進(jìn)劑前，先將乙丙膠剪切成細(xì)小顆粒狀，然后加入HVI100～HVI200基礎(chǔ)油中，同時(shí)升溫并開(kāi)動(dòng)攪拌，將溫度升至150℃時(shí)恒溫?cái)嚢柚钡酵耆芙鉃橹埂?/p>

2.4 OCP黏度指數(shù)改進(jìn)劑的現(xiàn)有缺點(diǎn)

用乙丙膠生產(chǎn)黏度指數(shù)改進(jìn)劑是近幾十年開(kāi)發(fā)出來(lái)的。據(jù)資料介紹，乙丙膠中含乙烯、丙烯量的比例不同，則生產(chǎn)出的黏度指數(shù)改進(jìn)劑性能也不同。當(dāng)乙烯含量過(guò)高時(shí)，油溶性變壞，低溫下形成凝膠，但有利于提高黏溫性;丙烯含量過(guò)高時(shí)，使增黏能力降低。因而兩種單體比例應(yīng)適當(dāng)，一般乙烯∶丙烯為40∶60或50∶50，聚合物結(jié)晶度不高于15%。

2.5 OCP黏度指數(shù)改進(jìn)劑的改性

一些報(bào)道說(shuō)“分散劑和抗氧劑接枝到聚合物骨架上的效果要明顯優(yōu)于它們單獨(dú)被使用的效果［14］”。從專利文獻(xiàn)中披露出來(lái)的情況可以知道，已經(jīng)有三種類型的乙丙共聚物黏度指數(shù)改進(jìn)劑被商業(yè)化銷售，它們包括分散型OCPs（D－OCPs），分散抗氧型OCPs（DA－OCPs）和接枝OCPs（g－OCPs）。增加抗磨功能的也有報(bào)道［14－15］。盡管文獻(xiàn)里報(bào)道了很多接枝反應(yīng)，但兩類接枝反應(yīng)受到了廣泛關(guān)注。自由基接枝含氮單體或烷基甲基丙烯酸酯接枝OCP分子是一類;含氮單體例如乙烯吡啶、乙烯吡咯烷酮、乙烯咪唑常常在專利中被提到［16－21］。自由基接枝噻吩以提供抗氧功能的黏度指數(shù)改進(jìn)劑也有文獻(xiàn)報(bào)道［16－21］。接枝反應(yīng)一般在溶解OCP分子的礦物油或者溶劑中進(jìn)行［22－25］。

80年代百潤(rùn)敏［26］開(kāi)發(fā)了一種新的方法來(lái)制造結(jié)晶型的OCP，通過(guò)一個(gè)新的反應(yīng)裝置使聚乙烯集中在分子的中間，而聚丙烯分布在分子的兩端，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 高乙烯含量半結(jié)晶OCP結(jié)構(gòu)模型［26］

3 黏度指數(shù)改進(jìn)劑的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 超支化概念的提出

近年來(lái)，高分子科學(xué)的發(fā)展日新月異。化學(xué)家們?cè)谧非蟾邚?qiáng)度、高模量、高韌性的線形高分子材料的同時(shí)，一種低強(qiáng)度、低模量、低韌性的超支化聚合物在世界著名跨國(guó)公司杜邦誕生。由于超支化聚合物具有傳統(tǒng)線形聚合物所沒(méi)有的低黏度、高流變性、大量末端官能團(tuán)等一系列獨(dú)特的物理化學(xué)特性，超支化聚合物很快成為高分子科學(xué)界研究的熱點(diǎn)。一個(gè)全新概念的出現(xiàn)往往預(yù)示著一個(gè)學(xué)科飛躍發(fā)展的開(kāi)端。掀起了科學(xué)家向這一新興領(lǐng)域進(jìn)軍的熱潮。短短的幾年便吸引了眾多國(guó)際大公司、科研院所的注意，每年報(bào)道的相關(guān)文獻(xiàn)、綜述成倍、成十倍地增長(zhǎng)。正如Voit評(píng)論那樣，“過(guò)去10年來(lái)，在高分子科學(xué)領(lǐng)域很少有像高度支化聚合物那樣吸引如此眾多的關(guān)注，這種支化結(jié)構(gòu)不僅對(duì)有機(jī)化學(xué)家、高分子化學(xué)家、物理化學(xué)家，而且對(duì)物理學(xué)家、生物學(xué)家、生物醫(yī)學(xué)家、理論家都是一個(gè)巨大的資源庫(kù)。”

3.2 超支化聚SEBS

目前，最好的潤(rùn)滑油黏度指數(shù)改進(jìn)劑是SEBS （SBS（苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物）的加氫產(chǎn)物）原膠，其結(jié)構(gòu)如圖3所示［26］。它是一種使用性能優(yōu)異、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的新型環(huán)境友好高分子材料，具有優(yōu)良的耐候、抗老化、耐熱、耐壓縮變形等性能，廣泛應(yīng)用于高聚物改性、膠黏劑和密封材料、潤(rùn)滑油增黏劑、高檔電纜電線的填充料和護(hù)套料、瀝青改性等領(lǐng)域。由于性能卓越，在業(yè)界有著“橡膠黃金”之稱。其發(fā)明者為世界著名跨國(guó)公司杜邦，目前由于其技術(shù)的壟斷，故價(jià)格高昂。其獨(dú)特的性能主要源于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，為星形聚合物結(jié)構(gòu)，也屬超支化結(jié)構(gòu)的一種。

圖3 SEBS結(jié)構(gòu)模型:星形結(jié)構(gòu)（A）;嵌段結(jié)構(gòu)模型（B）［26］

3.3 超支化聚異丁烯

李樹(shù)新［27］等制備了四臂星型聚異丁烯化合物，見(jiàn)圖4。發(fā)現(xiàn)采用150SN的基礎(chǔ)油，當(dāng)四臂星型聚異丁烯的添加量為1%時(shí)，其黏溫性能即可達(dá)到目前市場(chǎng)中常用的幾種黏度指數(shù)改進(jìn)劑的效果。

圖4 四臂星型聚異丁烯制備過(guò)程示意［27］

崔維怡［28］等采用氯氣氯化二元乙丙橡膠，然后以正丁基鋰為引發(fā)劑制備了活性聚苯乙烯，采用陰離子偶聯(lián)的方法合成了接枝聚苯乙烯－乙丙橡膠聚合物（SEP），見(jiàn)圖5，并將其作為黏度指數(shù)改進(jìn)劑進(jìn)行考察，研究發(fā)現(xiàn)這種聚合物具有良好的稠化能力和剪切穩(wěn)定性，低溫性能優(yōu)異，可達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品苯乙烯－異戊二烯－苯乙烯嵌段共聚物的加氫產(chǎn)物（HSD）的水平。

圖5 SEP的制備［28］

3.4 超支化聚乙烯

1999年Guan［29］等用二亞胺鈀催化劑催化乙烯聚合時(shí)得到了超支化聚乙烯。Guan認(rèn)為，聚乙烯的支化是“鏈增長(zhǎng)”與“鏈行走”競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的結(jié)果。聚合時(shí)乙烯壓力越高，乙烯插入“鏈增長(zhǎng)”的速率就越快，傾向于得到線型的支化聚乙烯;當(dāng)乙烯壓力低時(shí)，金屬中心能夠在每次乙烯插入后進(jìn)行更多步“鏈行走”，導(dǎo)致生成超支化聚乙烯甚至得到樹(shù)枝狀聚乙烯。利用后過(guò)渡金屬中心在增長(zhǎng)鏈“鏈行走”的特點(diǎn)，在不同乙烯壓力和聚合溫度下能得到支化、超支化甚至樹(shù)枝狀聚乙烯，從而拓寬聚乙烯的用途?；A(chǔ)理論的科學(xué)研究提供了可靠的理論依據(jù)，科學(xué)的理論有力支持了超支化聚乙烯可以通過(guò)可行的技術(shù)路線制備得到。

超支化聚乙烯（PE）比線型PE具有更優(yōu)越的加工性能、更好的成膜性和薄膜透光性等，而且，當(dāng)支化度提高后，玻璃化溫度會(huì)降低，在常溫下，聚乙烯為橡膠態(tài)，是一個(gè)彈性體，因而具有極大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值［30］。楊楚峰［31］等采用乙烯和極性單體共聚的方法制備了超支化聚乙烯，通過(guò)該方法可以將不同極性的單體共聚合到超支化聚乙烯上去，如極性單體含雜原子N、P、S等，可以分別賦予超支化聚乙烯以清凈性、緩蝕性、潤(rùn)滑性等特性，具體見(jiàn)圖6、圖7。

圖6 通過(guò)“鏈行走”制備不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的聚乙烯［29］

圖7 乙烯與極性單體的共聚合

3.4.1 超支化聚乙烯生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

（1）原料易得:其以石油裂解產(chǎn)物——乙烯為原料，來(lái)源廣泛;

（2）價(jià)格低廉:由于原料價(jià)格低廉，只需一步反應(yīng)即得產(chǎn)物，加工過(guò)程鏈最短;

（3）工藝過(guò)程簡(jiǎn)單:只需合成催化劑，反應(yīng)產(chǎn)物單一，一鍋法即得產(chǎn)物，原料為氣體，產(chǎn)物為固體，所以分離過(guò)程簡(jiǎn)單，加工成本低廉;

（4）生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)有有毒、有害副產(chǎn)物排放，未反應(yīng)的原料（乙烯）可回收并循環(huán)利用。

超支化結(jié)構(gòu)的聚乙烯可當(dāng)做潤(rùn)滑油用黏度指數(shù)改進(jìn)劑來(lái)使用。其獨(dú)特之處在于其黏度小，具有良好的機(jī)械性能、熔融伸展性和良好的加工性能。超支化結(jié)構(gòu)明顯降低了線型聚乙烯容易結(jié)晶的特性，有效避免了采用常規(guī)方法制備的乙丙橡膠低溫性能差的缺陷，在低溫下不會(huì)有結(jié)晶析出;超支化結(jié)構(gòu)同時(shí)大大提高了其在基礎(chǔ)油中的溶解性，保證了其在基礎(chǔ)油中不會(huì)發(fā)生相分離而影響潤(rùn)滑油的使用性能;超支化結(jié)構(gòu)優(yōu)異的力學(xué)性能保證了其作為黏指劑有非常好的抗剪切能力;超支化結(jié)構(gòu)可以保證黏度指數(shù)改進(jìn)劑高分子線團(tuán)在高溫下伸展，在低溫下收縮，使得這種線團(tuán)在高溫下的增黏能力大，低溫下的增黏能力小，從而保持油品的低溫黏度不超過(guò)某一最大值，高溫黏度不降到某一最小值，縮小因溫度變化帶來(lái)的黏度變化幅度。如圖8所示。

圖8 超支化聚乙烯在低溫收縮和高溫舒展示意

3.4.2 超支化聚乙烯黏度指數(shù)改進(jìn)劑產(chǎn)品的特點(diǎn)

（1）低溫性能優(yōu)異，低溫下不易發(fā)生結(jié)晶;

（2）在基礎(chǔ)油中的溶解性好，不會(huì)和基礎(chǔ)油發(fā)生相分離而影響使用性能;

（3）優(yōu)異的抗剪切能力，添加25%超支化聚乙烯的海特牌黏度指數(shù)改進(jìn)劑經(jīng)剪切120循環(huán)，SSI下降僅為6.48%;

（4）使用壽命長(zhǎng)，可以極大地降低換油次數(shù)和延長(zhǎng)換油時(shí)間，節(jié)能環(huán)保。

4 展望

近年來(lái)全球潤(rùn)滑油需求量隨著世界汽車工業(yè)的發(fā)展和汽油機(jī)油、柴油機(jī)油的升級(jí)換代速度的加快而急速增長(zhǎng)，潤(rùn)滑油添加劑的消費(fèi)量不斷攀升，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球年消費(fèi)潤(rùn)滑油添加劑大約3000 kt，銷售額高達(dá)50多億美元。尤其我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，GDP快速增長(zhǎng)，人民群眾生活水平快速提高，汽車工業(yè)得到了飛速發(fā)展，而我國(guó)高端民用市場(chǎng)上銷售的主要是國(guó)外的潤(rùn)滑油產(chǎn)品居多，這和高速發(fā)展的汽車工業(yè)現(xiàn)狀極不相符。國(guó)內(nèi)潤(rùn)滑油工業(yè)水平和世界總體水平差距很大，高檔潤(rùn)滑油尤其面臨許多問(wèn)題，高性能、高質(zhì)量、高端潤(rùn)滑油的開(kāi)發(fā)上市，給黏指劑提出了更高的要求——科學(xué)化、系統(tǒng)化、規(guī)范化，市場(chǎng)呼喚高質(zhì)量的黏指劑產(chǎn)品。對(duì)潤(rùn)滑油的組成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系等技術(shù)問(wèn)題需要詳細(xì)的基礎(chǔ)研究，低溫、抗剪切等關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題的攻克尚需時(shí)日。

通常市面上銷售的黏指劑都是乙丙橡膠的降解產(chǎn)物OCP黏指劑。這類黏指劑無(wú)法滿足高檔汽車發(fā)動(dòng)機(jī)SSI 90循環(huán)的要求，造成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油更換頻繁，大量廢棄潤(rùn)滑油被隨意排放到環(huán)境中造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染;其次，其低溫啟動(dòng)性差造成發(fā)動(dòng)機(jī)冬季無(wú)法正常啟動(dòng)，已經(jīng)制約了其使用范圍;這不但給用戶帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且嚴(yán)重地浪費(fèi)了資源并污染了環(huán)境。隨著我國(guó)改革步伐的加快和人民生活水平的不斷提高，低檔黏指劑將完成它的歷史使命而逐步退出市場(chǎng)，消費(fèi)者對(duì)中、高檔高性能黏指劑的市場(chǎng)需求將會(huì)逐步增加，由此可見(jiàn)，開(kāi)發(fā)綠色、環(huán)保的黏指劑產(chǎn)品不僅可以減少污染，改善環(huán)境，而且可以節(jié)約資源，降低成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益而成為潤(rùn)滑油工業(yè)的一種發(fā)展趨勢(shì)。

用超支化聚乙烯制備的黏指劑具有OCP共聚物黏指劑的流變性特點(diǎn)，而且超支化聚乙烯單純以乙烯為原料，其中不采用丙烯來(lái)調(diào)節(jié)高分子鏈的結(jié)構(gòu)，眾所周知石化產(chǎn)品所使用的原料每增加一個(gè)碳原子，則該種原料的價(jià)格將提高很多。相比較而言丙烯價(jià)格比乙烯貴，而超支化聚乙烯只用乙烯一種原料就可以進(jìn)行黏指劑的生產(chǎn)，原料易得、工藝簡(jiǎn)單、綜合性能良好，獲得了更廣泛的應(yīng)用。超支化聚乙烯是一類有著廣泛用途的產(chǎn)品，它優(yōu)異的性能備受廣大消費(fèi)者的親睞，超支化結(jié)構(gòu)聚乙烯的制備成功意義重大，首先它避免了現(xiàn)有低檔OCP黏指劑先聚合后降解的工藝條件，極大地縮短了加工工藝路線，減少了生產(chǎn)能耗和能源浪費(fèi)，大大節(jié)約了勞動(dòng)成本，而且使用該方法制備的超支化聚乙烯由于其優(yōu)異的性能可以大大延長(zhǎng)潤(rùn)滑油的使用壽命，減少汽車換油頻率，這不僅給用戶節(jié)約了成本而且減少了對(duì)環(huán)境帶來(lái)的二次污染。在加工和使用過(guò)程中不會(huì)釋放出對(duì)環(huán)境和人體有害的揮發(fā)性有機(jī)化合物，節(jié)約了能源保護(hù)了環(huán)境，生產(chǎn)原料環(huán)保，在生產(chǎn)過(guò)程和后續(xù)使用中均不會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物和殘留物。綜上所述，超支化聚乙烯是一種符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品，是最新一代黏度指數(shù)改進(jìn)劑的領(lǐng)軍產(chǎn)品。

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Recent Progress on Viscosity Index Improver

GAO Jing－min，MA Dao－lin，JIA Ru－tao，WANG Xiao－bo，ZHANG Li，CAO Xu
（Shenzhen Hairunde Petrochemical Tech.Co.，Ltd.，Shenzhen 518052，China）

The types，mechanism，modification methods and preparation technology of viscosity index improver for lubricating oilwere introduced in detail.By analyzing the structure characteristics of the existing products，the ideas and methods instructing the synthesis of new type of viscosity index improver were brought out according to the structure design.Itwas pointed out that the hyperbranched polymer viscosity index improverwill become the latest generation of viscosity index improver.The synthesismethods of hyperbranched polyethylene were also reviewed.

viscosity index improver;ethylene－propylene rubber;OCP;hyperbranched;progress

TE624.82

A

1002-3119（2011）05-0001-06

2011－03－23。

高敬民（1975－），男，在讀博士研究生，高分子化學(xué)與物理專業(yè)，主要從事精細(xì)有機(jī)合成、活性可控聚合領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究工作，獲甘肅省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，甘肅省高校科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，參與863項(xiàng)目1項(xiàng)，科技部中小企業(yè)創(chuàng)新基金項(xiàng)目2項(xiàng)，主持并參與深圳市技術(shù)研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)，甘肅省科技攻關(guān)項(xiàng)目2項(xiàng)，已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利12項(xiàng)，其中授權(quán)5項(xiàng)，已在國(guó)、內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇。