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1、新型润滑油降凝剂的合成本科生毕业论文题 目:新型润滑油降凝剂的合成 西北大学现代学院本科毕业论文 目 录 摘 要 . ? ABSTRACT . ? 第一章 引言 . 1 1.1润滑油 . 1 1.1.1润滑油简介 . 1 1.1.2润滑油添加剂 . 1 1.1.3国内外润滑油添加剂的发展进程 . 3 1.2降凝剂 . 4 1.2.1综述 . 4 1.2.2国内外降凝剂的发展进程 . 4 1.2.3降凝剂的主要类型 . 5 1.2.4润滑油降凝剂的机理 . 7 1.3影响降凝效果的因素 . 9 1.3.1基础油性质的影响 . 9 1.3.2降凝剂结构性质对降凝效果的影响 . 10 1.3.3降凝
2、剂在原油中形态的影响 . 11 第二章 实验部分 . 12 2.1引言 . 12 2.1.1实验试剂及实验设备 . 12 2.2酯化反应-甲基丙烯酸十四酯的制备 . 13 2.2.1实验原理 . 13 2.2.2实验步骤及装置 . 13 2.2.3酯化产率的计算 . 14 2.2.4酯化产物的表征 . 14 2.3酯化反应条件分析 . 15 2.3.1酸醇摩尔比对产率的影响 . 15 西北大学现代学院本科毕业论文 2.3.2催化剂用量对产率的影响 . 16 2.3.3阻聚剂用量对产率的影响 . 17 2.3.4反应时间对产率的影响 . 17 2.4聚合反应AMV三元共聚物的合成. 18 2.4
ob欧宝3、.1实验原理 . 18 2.4.2 聚合方法的选择 . 19 2.4.3实验步骤及实验装置 . 19 2.4.4聚合物的表征 . 19 2.4.5 降凝效果实验 . 20 2.4.6聚合条件的选择 . 20 2.5聚合反应条件对AMV三元共聚物效果的影响 . 21 2.5.1单体配比对降凝效果的影响 . 21 2.5.2聚合温度对降凝效果的影响 . 21 2.5.3聚合时间对降凝效果的影响 . 22 2.5.4引发剂用量对降凝效果的影响 . 23 2.6AMV降凝剂的加入量和加入温度对降凝效果的影响 . 23 2.6.1加剂量对降凝效果的影响 . 23 2.6.2加剂温度对降凝效果的影响 .
4、24 第三章 实验结论 . 26 参考文献 . 27 致 谢 . 29 西北大学现代学院本科毕业论文 摘 要 润滑油是由基础油和各种石油添加剂调和而成，添加剂的选择直接关系到润滑油的使用性能，降凝剂是改变润滑油低温流动性能的最主要添加剂之一。开发研究高效润滑油降凝剂不但可提高润滑油的使用性能，有效降低润滑油的凝点，提高润滑油的低温流动性，同时也可增加润滑油产量。降凝剂对油品的使用、储运和生产有着重要的作用。 本文以甲基丙烯酸、十四醇为原料，通过直接酯化法合成了甲基丙烯酸十四酯，以酯化产率为指标，通过单因素实验得出甲基丙烯酸十四酯的最佳(甲基丙烯酸):n(十四醇)=1.2:1，对甲苯磺酸质量分数
5、(以酸醇合成工艺:n总质量计)为1.4,，反应温度为125?，反应时间4h，对苯二酚质量分数(以酸醇总质量计)为0.9,，在此条件下合成甲基丙烯酸十四酯的产率可以达到95%以上。通过纯化处理后，对所合成的酯进行红外表征，结果表明产物为甲基丙烯酸十四酯。再以甲基丙烯酸十四酯、马来酸酐与醋酸乙烯酯为原料聚合生成甲基丙烯酸十四酯-马来酸酐-醋酸乙烯酯三元共聚物(AMV)降凝剂，以降凝效果为指标，通过单因素实验得出AMV的最佳合成工艺:n(甲基丙烯酸十四酯):n(马来酸酐):n(醋酸乙烯酯)=4.0:2.0:1.0，聚合温度80 ?，聚合时间5 h，引发剂BPO用量5.0 g/mol。当加剂温度70
ob欧宝6、?，加剂量为石蜡基基础油质量的0.4 ,时，石蜡基基础油的降凝度可以达到10 ?。 关键词:降凝剂;甲基丙烯酸十四酯;聚合;马来酸酐;醋酸乙烯酯 ? 西北大学现代学院本科毕业论文 ABSTRACT Lubricant is made by base oil and various additives. The additives are directly related to the use of lubricant performance. Pour point depressant is one of additives which is to improve the flow prope
7、rties of lubricant at low-temperature. Development of high-performance pour point depressant of lubricant will not only enhance the the use of performance, and effectively lowers the pour point of lubricant oil to improve low-temperature fluidity, but also increase oil production. Pour point depress
8、ant plays an important role on oil use, storage, transportation and production. This paper mainly studied the synthesis of methyl acrylate and application of pour point depressant. Tetradecyl methacylate was synthesized by direct esterification.The best synthesis process was gained by a single facto
9、r with esterfication yield as indicators.The optimal experiment conditions were as follows:when the molar ratio of methylacrylic acid and tetradecyl alcohol was 1.2:1 ;the amount of catalyst was 1.4%,inhibitor was 0.9%;reaction temperature was 125 ? and time was 4h,toluene as the solvent.The yield o
10、f tetradecyl methacrylate was over 95% under these conditiongs.The product was tested by IR specteroscopy after the purification treatment.FTIR results shows that the product is methyl tetradecyl methacrylate.Methacrylate ester (A)-maleic anhydride-vinyl acetate(V)(AMV) terpolymers used as pour poin
11、t depressants were synthesized.The terpolymers were charactered by means of IR. The best synthesis process was gained by a single factor with ?SP as indicator.The optimal experiment conditions were as follows:when the molar ratio of tetradecyl methacrylate, maleic anhydride and vinyl acetate was 4.0
12、:2.0:1.0 ; the amout of initiator was 5.0 g/mol ; reaction temperature was 80 ? and time was 5h. To examine their depressive effect, these PPDs were used in paraffin base oil.when the pour point depressant dosage is 0.4% and heating crude oil of 70?,the greatest solid point depression is 10?.? 西北大学现
13、代学院本科毕业论文 Keywords: tetradecyl methacrylate; maleic anhydride; vinyl acetate; pour point depressant; lubricating oil ? 西北大学现代学院本科毕业论文 第一章 引言 1.1润滑油 1.1.1润滑油简介 在当今社会高速发展的工业进程中石油降凝剂添加比例，润滑剂已经成为了减少工件损耗，降低成本的有力武器。润滑剂按其物理状态可分为润滑脂(固态)和润滑油(液态)，而在其中润滑油占全部润滑材料的85%。润滑油是在各类机械生产中用以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂。具有减少摩擦，防止磨损，冷却机械，防锈
14、防腐，增加缓冲，清洁密封等作用。 随着石油能源的减少与枯竭，新开采石油的凝固点(Solidification Point/SP)越来越高，从而导致了从石油中炼制的润滑油基础油的低温流动性越来越差，这给润滑油的使用，储存，运输和贮藏带来诸多不便。如何提高润滑油的低温流动性成为了全世界范围内对润滑油性能研究的主要课题。 润滑油由基础油和添加剂调和组成，典型润滑油通常由75%-85%的基础1油和15%-25%的添加剂组成。虽然润滑油的品种很多，但都是一基础油为主体并加入适宜的各种添加剂而制成的。基础油又可分为矿物油和合成油两大类，矿物油就是以原油减压馏分或减压渣油为原料，根据需要经过脱沥青质、脱蜡和
15、精制等过程而制得的润滑油基础油;矿物油是目前生产各种润滑油的主要原料，但因其性质受限，还不具备航空航天与国防等特殊场合所需要的耐高温、耐低温、高真空、抗燃、抗辐射等性能。因此仍需通过合成的方法制取一些具有特殊性能的合成润滑油。 1.1.2润滑油添加剂 润滑油添加剂是润滑油的重要组成部分，随着对润滑油性能的要求增加，继续再发展新的组分添加剂以及适应新油品的复合添加剂已经成为润滑油研究领域的主要课题。添加剂的种类主要有清洁剂、分散剂、抗氧抗腐剂、粘1 西北大学现代学院本科毕业论文 度指数改进剂、摸彩改进剂、降凝剂、抗泡剂、倾点下降剂、摩擦缓和剂、乳化剂、油性剂、金属钝化剂等。下面简单介绍几种常用添
16、加剂。 (1)清洁剂 2清洁剂是主要添加剂之一，占油品总量的46.7%。基本结构是由亲油基、极性剂和亲水基组成，具有酸中和、洗涤、分散和增溶的作用。清洁剂和分散剂还可统称为清洁分散剂，将还有金属的称为有灰清洁分散剂，把不3含金属的称为无灰清洁分散剂。常用的品种有磺酸盐、烷基酚盐、硫化烷基酚盐、烷基水杨酸盐、硫磷化聚异丁烯盐、环烷酸。 (2)分散剂 分散剂是由亲油基、极性基和连接部分组成，在润滑油中极易形成胶团，保证了他对液态的初期氧化产物具有极强的增溶作用石油降凝剂添加比例，并对积炭烟灰等固态微粒具有很好的胶溶分散作用。分散剂在油品中其主要作用是分散和增溶作用。常用的分散剂有丁二酰亚胺、丁二酸酯、无灰磷酸酯等，
17、其中以多胺为基础的丁二酰亚胺是分散剂的主流产品，其实用量占分散剂总量的80,以上4。 (3)摩擦改进剂 5摩擦改进剂又称油性剂。主要作用是可在摩擦表面形成物理吸附膜或化学吸附膜，从而降低摩擦系数，起到润滑作用。用作油性剂的是某些表面活性物质，如动植物油脂、脂肪酸、脂、胺等。主要包括硫化烯烃植物油、磷酸酯、有机硼摩擦改进剂、复合型摩擦改进剂。 (4)抗氧抗腐剂 油品的氧化是造成其质量变化和消耗增大的重要原因之一，因为氧化过程可产生过氧化物、醛、酮、有机酸，这些化合物进一步缩合成为不溶于油品的大分子化合物，产生油泥和漆膜附着于机械上。抗氧抗腐剂能抑制油品6氧化及保护润滑表面不受水或其它污染物的化学
18、侵蚀。提高了油品的氧化安全性，防止金属氧化、催化，延缓油品氧化速度，隔绝酸性物与金属接触生成保护膜并具有抗磨型。常用的有ZDDP和MDTC两大类。 (5)粘度指数改进剂 粘度指数表示流体粘度随温度变化的程度。粘度指数越高，表示流体粘2 西北大学现代学院本科毕业论文 度受温度的影响越小，粘度对温度越不敏感。为了改善润滑油的黏温性能，向润滑油中加入粘度指数改进剂，通常为油溶性高分子化合物，可降低润滑油和燃料油的损耗。好的粘度指数改进剂要求增黏能力强石油降凝剂添加比例，剪切稳定性好，而且有好的低温性能和热氧化安定性。常用有聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙丙共聚物等。 1.1.3国内外润滑油添加剂的发展进程 20世纪30年
19、代以前，发动机润滑油中几乎不用添加剂，一般用直馏的矿物油就能满足其性能的要求。随着发电机向大功率发展，换油期的延长，从而对发电机油的使用性能提出更高的要求，使用当时的润滑油时出现了活塞环沉积物增多，粘环事故不断发生，甚至造成无法正常运转，从而引发了各石油公司去研究对策。20世纪50年代以来，润滑油添加剂在国外有了较大发展，在内燃机与工业动力设备用油中得到了使用。内燃机油在润滑油中所占比例较大，使用添加剂的数量越来越大，品种也越来越多。 我国润滑油添加剂起步较晚，比较系统的开发是在50年代末期开始的。-1965年在我国相继建成石油磺酸盐清净剂与二烷基二硫代磷酸锌盐抗19637氧抗腐剂装置，这标志
20、着我国内燃机添加剂技术的一大进步。80年代末期石油降凝剂添加比例，我国在这方面研究以及工业生产都初具规模，新开发并投入生产的新品种有硫化异丁烯极压剂、硫磷氮极压抗磨剂、金属减活剂、乙丙共聚物粘度指数改进剂、抗氧抗腐蚀剂系列品种、硫化酯类与含磷的油性剂、非硅型抗泡剂及抗乳化剂等。目前，在主要添加剂方面，我国与国外数量基本相当，但在质量及应用效果方面还存在一定差距。 8 我国国内添加剂的发展有以下几个特点:(1)添加剂产量的增加。自1954年生产第一批烷基萘降凝剂的生产以来，石油添加剂在我国的产量得到了迅猛发展。与此同时，润滑油也由30万吨增加到186万吨，在润滑油中添加剂的平均加入量也从0.6%提高到4.2%，添
21、加剂的增长速度比润滑油快了9倍，这充分说明添加剂在提高油品品质及性能方面有着决定性作用。(2)添加剂结构组成的变化。主要体现在添加剂的品质不断提高与性能的改进，而在9组成上的变化主要表现在高档添加剂的研发。(3)添加剂品种的增加。803 西北大学现代学院本科毕业论文 年代初期，降凝剂主要以烷基萘和聚烯烃降凝剂为主，到了90年代，开发出了由烯烃、马来酸酐和脂肪胺共聚的降凝剂、苯乙烯一富马酸酯聚物降凝剂等;而同一时期，清净剂主要由硫磷化聚异丁烯钡盐、烷基水杨酸盐和石油磺酸盐组成，而目前，则研究生产了石油磺酸钙、合成磺酸钙、烷10基水杨酸钙和硫化烷基酚钙。(4)助剂的发展。单一或者复配的润滑油添加剂
22、在某些性能方面还不能足以解决问题，这时候一些助剂如金属减活剂、非硅抗泡剂、铜盐抗氧剂和抗乳化剂也就相继产生了，并且很好的解决了润滑油中存在的问题。 1.2降凝剂 1.2.1综述 降凝剂(Pour Point Depressant, PPD) 是能够使油品凝点或者冷滤点降低的一种物质，也叫做低温流动改进剂(Low Temperature Improver, FI )、蜡晶修饰剂(Wax CrystalModifier )。降凝剂技术最早始于1931年，Davis用氯化石蜡和萘通过Fridecraft缩合反应，合成了人类最早应用的降凝剂Paraflow。降凝剂是当油品在低温储存，运输，使用以及作为
ob欧宝23、车用燃料时，为了保持油11品的流动性能，使油品发挥有效作用而添加的一种油品添加剂，是润滑油的精髓部分。 降凝剂一般为油溶性高分子聚合物，其分子结构由长链烷基和极性基团两部分组成，一般应具有一定长度的烷基碳链，同时还应含有极性基团，长链烷基的结构可以在侧链上，也可以在主链上，或者两者兼有。这样的结构可以使降凝剂具有很好的表面活性，同时具有强的吸附能力。当油品中含有降凝剂时，降凝剂分子在蜡表面吸附或共晶，对蜡晶的生长方向及形状产生作用,改变蜡晶的形状和尺寸，阻止晶体颗粒相接近和粘结，防止析出的蜡进一步结合形成三维网状晶体石油降凝剂添加比例，从而改变油品的低温使用性能。 1.2.2国内外降凝剂的发展进程 20世纪30年代以前，国外润滑油中很少使用添加剂。随着车辆发动机4 西北大学现代学院本科毕业论文 及传动系统设计的进步和机械设备的发展，对润滑油的性能提出了越来越高的要求，这一时期降凝剂的研究处于探索阶段，着重开发主要适合于馏分油
