发动机积碳清洗组合物，制备发动机积碳清洗组合物的方法，和清洗发动机积碳的方法

技术领域

本发明涉及一种发动机积碳清洗组合物，一种制备发动机积碳清洗组合物的方法，和一种清洗发动机积碳的方法。

背景技术

汽车发动机在工作过程中容易产生碳沉积物(也称“积碳”)。这些积碳通常由燃料中的物质、燃料分解产物、燃料燃烧产物、没有通过过滤移除的空气中的污染物以及润滑油残留物在高温条件下形成，并滞留在发动机的燃料引入系统、进气阀或燃烧室中。汽车发动机中的积碳可能会引起发动机气缸中的燃料供给不均匀或不充分，从而导致发动机性能变差、排放物增加和燃料燃烧效率变差等问题。

现有技术中已有一些可用于清除发动机积碳的清洗剂。例如，US2952637公开了一种化油器和发动机清洗组合物，包含烷氧基醇、脂肪醇、石油馏出物、液态脂肪酸、挥发性氮基和水。US3876704公开了一种用于烃燃料的去垢剂，其主要成分为N-长链烷基、N-羟基烷基亚烷基聚胺。US4055402公开了一种汽油去垢剂，其主要成分为50至200ppm水平的聚异丁烯基氨基乙基乙醇胺。US5407453A1公开了一种包含烷氧基醇、脂族醇、液体石油馏出物、液态脂肪酸、挥发性含氮碱、聚异丁烯基氨基乙基乙醇胺和水的组合物，用于清除发动机中空气和燃料引入系统中的碳沉积物、阀中的碳沉积物和燃烧室中的碳沉积物。CN1153813A公开了一种由乙醇胺、丁醇、乙醚、氨水、油酸、乳化剂、机油和煤油组成的清洗剂，用于清洗内燃机中的碳沉积物。

然而，这些清洗剂或去垢剂中包含芳族烃溶剂、二元醇醚或强碱，可能会对环境造成潜在的危害。此外，现有的清洗剂或去垢剂的清洗效率并不令人满意。

发明内容

本发明旨在提供一种具有良好的积碳清洗能力和良好的金属耐腐蚀性的发动机积碳清洗组合物。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种发动机积碳清洗组合物，以所述发动机积碳清洗组合物的总重按100重量％计，包括：(a)3-10重量％的油胺；(b)0-60重量％的脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂；(c)30-83重量％的吡咯烷酮；(d)5-67重量％的乙二醇丁醚；和(e)0-20重量％的水。

根据本发明的某些优选实施方式，所述油胺的含量为5-10重量％。

根据本发明的某些优选实施方式，所述脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂具有由下列通式(I)表示的结构：

其中，A为具有1-3个碳原子的亚烷基；k为6-12的整数；m为1-10的整数；并且n为1-3的整数。

根据本发明的某些优选实施方式，在通式(I)中，k＝6、8或12。

根据本发明的某些优选实施方式，所述脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂的含量为5-10重量％。

根据本发明的某些优选实施方式，所述吡咯烷酮的含量为45-55重量％。

根据本发明的某些优选实施方式，所述乙二醇丁醚的含量为30-40重量％。

根据本发明的某些优选实施方式，本发明所提供的发动机积碳清洗组合物，以所述发动机积碳清洗组合物的总重按100重量％计，包括：(a)5-10重量％的油胺；(b)5-10重量％的脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂；(c)45-55重量％的吡咯烷酮；和(d)30-40重量％的乙二醇丁醚。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种制备发动机积碳清洗组合物的方法，包括步骤：将本发明提供的发动机积碳清洗组合物的各组分混合，以得到发动机积碳清洗组合物。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种清洗发动机积碳的方法，所述方法包括步骤：使本发明的上述发动机积碳清洗组合物与发动机中的积碳接触，以除去发动机中的积碳。

根据本发明的某些优选实施方式，发动机是汽车内燃机。

本发明提供的发动机积碳清洗组合物具有良好的积碳清洗能力和良好的金属耐腐蚀性。

具体实施方式

下面对本发明提供的发动机积碳清洗组合物及其使用方法进行详细描述。

应当理解，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，本领域技术人员能够根据本说明书的教导设想其他各种实施方案并能够对其进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。

除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。

本发明提供一种发动机积碳清洗组合物，本发明提供一种发动机积碳清洗组合物，以所述发动机积碳清洗组合物的总重按100重量％计，包括：(a)3-10重量％的油胺；(b)0-60重量％的脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂；(c)30-83重量％的吡咯烷酮；(d)5-67重量％的乙二醇丁醚；和(e)0-20重量％的水。

在本发明中，所述油胺(oleylamine)的分子式为C

根据本发明的某些实施方案，以所述发动机积碳清洗组合物的总重按100重量％计，所述油胺含量为3-10重量％，优选5-10重量％。

根据本发明的某些实施方案，所述油胺可以选用购自阿克苏诺贝尔公司(AkzoNobel)的ARMEEN。

在本发明中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂具有由下列通式(I)表示的结构：

其中，A为具有1-3个碳原子的亚烷基；k为6-12的整数；m为1-10的整数；并且n为1-3的整数。所述脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂可以使油胺更快地渗透至积碳表面，以分解积碳。

根据本发明的某些实施方案，在通式(I)中，优选地，k＝6。

根据本发明的某些实施方案，在通式(I)中，优选地，k＝8。

根据本发明的某些实施方案，在通式(I)中，优选地，k＝12。

根据本发明的某些实施方案，以所述发动机积碳清洗组合物的总重按100重量％计，所述脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂的含量为0-60重量％，优选5-10重量％。

根据本发明的某些实施方案，所述脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂可以选用购自杭州崇耀科技发展有限公司的3239(k＝6)、3259(k＝8)和3299(k＝12)。

在本发明中，所述吡咯烷酮可以溶解积碳。

根据本发明的某些实施方案，所述吡咯烷酮包括下列组中的一种或多种：N-甲基吡咯烷酮(N-Methyl pyrrolidone)、正辛基吡咯烷酮(N-Octyl pyrrolidone)和N-乙基吡咯烷酮(N-ethyl pyrrolidone)。

根据本发明的某些实施方案，以所述发动机积碳清洗组合物的总重按100重量％计，所述吡咯烷酮的含量为30-83重量％，优选45-55重量％。

根据本发明的某些实施方案，所述吡咯烷酮可以选用购自陶氏公司(DOW)的NMP，NEP，NOP。

在本发明中，所述乙二醇丁醚可以增加油胺的溶解性，同时对积碳有良好的清洗效果。

根据本发明的某些实施方案，所述乙二醇丁醚包括下列组中的一种或多种：单乙二醇丁醚(C

根据本发明的某些实施方案，以所述发动机积碳清洗组合物的总重按100重量％计，所述乙二醇丁醚的含量为5-67重量％，优选30-40重量％。

根据本发明的某些实施方案，所述乙二醇丁醚可以选用购自陶氏公司(DOW)的BCS。

在本发明中，水是本发明提供的发动机积碳清洗组合物中的任选成分。当本发明提供的发动机积碳清洗组合物中包含水时，所述发动机积碳清洗组合物的闪点较高，具有更好的安全性。

根据本发明的某些实施方案，以所述发动机积碳清洗组合物的总重按100重量％计，所述水的含量为0-20重量％。

本发明提供一种制备发动机积碳清洗组合物的方法，包括步骤：将本发明提供的发动机积碳清洗组合物的各组分混合，以得到发动机积碳清洗组合物。

所述发动机积碳清洗组合物的各组分详见本说明书的“

本发明提供一种清洗发动机积碳的方法，所述方法包括步骤：使本发明提供的发动机积碳清洗组合物与发动机接触，以除去发动机中的积碳。

所述发动机积碳清洗组合物的各组分详见本说明书的“

根据本发明的某些优选实施方式，所述发动机为汽车发动机，优选汽车内燃机。

根据本发明的某些优选实施方式，所述方法可以包括以下步骤：移除发动机的火花塞，将配制好的清洗组合物经由导管引入发动机的燃烧室中。例如，可以将120-150ml的发动机积碳清洗组合物分别经由导管引入到发动机的每个燃烧室中，静置一段时间(例如约30分钟)，使所述发动机积碳清洗组合物充分浸渍燃烧室中的碳沉积物而获得良好的清洗效果，再经由导管将过量的发动机积碳清洗组合物和/或反应后的发动机积碳清洗组合物从燃烧室中吸出，最后，用风枪吹干发动机燃烧室。

实施例

以下通过实施例更详细地描述本发明，这些实施例仅是示例性的，而不应理解为对本发明范围的限制。

表1：原料表

测试方法

本发明采用“燃烧室沉积物清洗模拟试验”测试本发明的实施例和对比例所提供的发动机积碳清洗组合物的清洗发动机燃烧室积碳的能力。

此外，本发明采用“金属耐腐蚀测试”测试本发明的实施例和对比例所提供的发动机积碳清洗组合物的腐蚀金属的能力。

本发明通过肉眼观察来评价本发明的实施例和对比例所提供的发动机积碳清洗组合物的外观是否透明。

测试仪器、材料和试剂：

瓷坩埚：釉面宽口型，口外缘直径46-49mm，容量30ml，购自中国国药集团有限公司；

分析天平：最大负荷200g，分度值0.1mg，购自梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；

高温试验箱：符合GB/T 11158的要求，购自梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；

箱式电阻炉：符合JJF1376的要求，购自梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；

干燥器，购自中国国药集团有限公司；

玻璃烧杯：500ml，购自中国国药集团有限公司；

量筒：50ml，符合GB/T 12804的要求，购自中国国药集团有限公司；

基础油：溶剂精制矿物油，符合Q/SY 44要求，购自上海青原星化工科技有限公司；

炭黑：进口5000目高颜料炭黑，购自上海青原星化工科技有限公司；

二氧化硅：400目沉淀二氧化硅，购自上海青原星化工科技有限公司；

成炭助剂：主要是低聚环烯烃的氧化物，符合GB/T 19230.4的要求，购自灵液益动科技有限公司；

石油醚：符合GB/T 15894的规定，购自上海青原星化工科技有限公司；

重芳烃：混合加氢重芳烃，馏程195℃～210℃，购自上海青原星化工科技有限公司。

测试步骤：

1)发动机燃烧室模拟沉积物的制备

将基础油、炭黑、二氧化硅和成炭剂，以3:2:1:8(质量比)的比例混合均匀，以得到油混合物；

将瓷坩埚放入800℃±5℃的箱式电阻炉中烘烤60min，冷却后称重，记录此时的重量为M

在瓷坩埚中加入1g±0.01g油混合物，并涂上玻璃棒，使油混合物均匀地涂在瓷坩埚表面(油混合物的涂层高度不得高于坩埚高度的3/4，并且，应避免瓷坩埚底部的油混合物厚度不均匀，底部和周围的厚度应尽可能接近)；

将坩埚放入恒温180℃±5℃，恒温30min±1min的高温试验箱中，得到一个附沉积物的热瓷坩埚；

将附沉积物的热瓷坩埚移入干燥器中，冷却40分钟，称重，记录此时瓷坩埚的重量M

2)模拟沉积物在燃烧室内的溶解试验

将附沉淀物的瓷坩埚放入180℃±5℃的高温试验箱中，恒温10min±1min；

用量筒准确称取25ml±0.5ml测试样品(本发明实施例提供的发动机积碳清洗组合物或比较例提供的清洗组合物)；打开高温试验箱门，不取出和移动瓷坩埚，将测试样品倒入瓷坩埚中；关闭高温试验箱门，待高温试验箱温度稳定至180℃±5℃，开始计时10min±0.5min；

从高温试验箱中取出瓷坩埚，然后将试样从瓷坩埚中倒出；将瓷坩埚放入装有300ml±5ml重芳烃的烧杯中浸泡3min±0.5min，然后移入300ml±5ml石油醚烧杯中浸泡3min±0.5min取出；

将瓷坩埚放入120℃±5℃的高温试验箱中，恒温干燥60min±1min；

将瓷坩埚放入干燥器中，冷却至室温，称重，记为M

计算过程：

1)计算发动机燃烧室内模拟沉积物的初始量，

计算公式为：M＝M

M--发动机燃烧室内模拟沉积物的初始量，单位为g，

M

M

2)计算发动机燃烧室内模拟沉积物的残余量，

计算公式为：M

M

M

M

3)计算发动机燃烧室积碳清洗率，

计算公式为：η＝(M-M

η--发动机燃烧室积碳的清洗率，单位为％，

M--发动机燃烧室内模拟沉积物的初始量，单位为g，

M

评价标准：

当η小于25％时，测试样品对发动机燃烧室积碳的清洗能力为“不合格”；

当η大于或等于25％且小于50％时，测试样品对发动机燃烧室积碳的清洗能力为“较差”；

当η大于或等于50％且小于70％时，测试样品对发动机燃烧室积碳的清洗能力为“一般”；

当η大于或等于70％且小于85％时，测试样品对发动机燃烧室积碳的清洗能力为“良好”；

当大于85％时，测试样品对发动机燃烧室积碳的清洗能力为“优秀”。

按中国国家标准GB/T 5096-2017的测试方法对测试样品进行测试。

若测试结果不低于该标准的一级，则表示测试样品对金属的腐蚀较低，具有良好的金属耐腐蚀性。

在常温(25℃±5℃)常压(1个大气压)的条件下，按表2中所示的组分和重量比(重量％)将本发明实施例所提供的发动机积碳清洗组合物的各组分在玻璃烧杯中混合，得到发动机积碳清洗组合物E1-E13。观察发动机积碳清洗组合物E1-E13的外观，并对发动机积碳清洗组合物E1-E13分别进行“燃烧室沉积物清洗模拟试验”和“金属耐腐蚀测试”，测试结果分别列于表2。

表2

在常温(25℃±5℃)常压(1个大气压)的条件下，按表3中所示的组分和重量比(重量％)进行本发明对比例所提供的发动机积碳清洗组合物的各组分在适合的容器中混合，得到发动机积碳清洗组合物C1-C7。对观察发动机积碳清洗组合物C1-C7的外观，并发动机积碳清洗组合物C1-C7分别进行“燃烧室沉积物清洗模拟试验”和“金属耐腐蚀测试”，测试结果分别列于表3。

表3

从E1-E13可以看出，本发明提供的发动机积碳清洗组合物具有良好的积碳清洗能力、良好的金属耐腐蚀性和透明的外观。

从E2、E8、E10、E11和E13可以看出，当本发明提供的发动机积碳清洗组合物，以发动机积碳清洗组合物的总重按100重量％计，包括：(a)5-10重量％的油胺，(b)5-10重量％的脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂，(c)45-55重量％的吡咯烷酮，和(d)30-40重量％的乙二醇丁醚时，该发动机积碳清洗组合物具有优秀的积碳清洗能力、良好的金属耐腐蚀性和透明的外观。

从C1-C4可以看出，单独使用油胺、脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂、吡咯烷酮或乙二醇丁醚作为发动机积碳清洗组合物，都不能同时具有良好的积碳清洗能力和良好的金属耐腐蚀性。

从C5可以看出，若油胺的含量过低(2重量％)，则该发动机积碳清洗组合物的积碳清洗能力不足。

从C6可以看出，若吡咯烷酮的含量过高(84重量％)，则该发动机积碳清洗组合物的金属耐腐蚀性能不足。

从C7可以看出，若组合物中不含有脂肪醇聚氧乙烯醚改性的有机硅表面活性剂，则该发动机积碳清洗组合物的积碳清洗能力不足。

综上所述，本发明提供发动机积碳清洗组合物具有透明的外观、良好的积碳清洗能力和良好的金属耐腐蚀性。

虽然出于举例说明的目的，上述具体实施方式包含许多具体细节，但本领域普通技术人员应理解，这些细节的许多变型、更改、替代和改变均在权利要求所保护的本发明范围内。因此，具体实施方式中描述的公开内容不对权利要求所保护的本发明施加任何限制。本发明的适当范围应由以下权利要求书及其适当的法律等同物限定。所有引用的参考文献均以引用的方式全文并入本文中。