JP4921697B2 - Low emission diesel lubricant with improved corrosion protection - Google Patents
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Description
本発明は、潤滑剤成分に過敏な排気ガス後処理装置を備えた低排出量(低エミッション)ディーゼルエンジン用のエンジン潤滑剤に関するものである。この種の後処理装置の中には、燃料や潤滑剤の成分に過敏なものがあることが知られている。これら後処理装置の耐久性を確実にするために、低レベルの灰分、硫黄およびリンを特徴とする潤滑剤が開発されている。灰分、硫黄およびリンは、清浄剤やジチオリン酸亜鉛など多数の従来の潤滑添加剤中に存在している。最大灰分、硫黄及びリンレベルの要求条件を満たすべく、新規な成分および成分の組合せを使用して本発明の低排出量ディーゼル潤滑剤(「LEDL」)を開発した。 The present invention relates to an engine lubricant for a low emission (low emission) diesel engine equipped with an exhaust gas aftertreatment device that is sensitive to a lubricant component. Some aftertreatment devices of this type are known to be sensitive to fuel and lubricant components. In order to ensure the durability of these aftertreatment devices, lubricants characterized by low levels of ash, sulfur and phosphorus have been developed. Ash, sulfur and phosphorus are present in many conventional lubricating additives such as detergents and zinc dithiophosphate. In order to meet the maximum ash, sulfur and phosphorus level requirements, a novel component and combination of components was used to develop the low emission diesel lubricant ("LEDL") of the present invention.
公知のLEDLは、最大灰分、硫黄及びリンレベルの要求条件を満たすものの、最小の防食性要求条件を満たすことができないでいる。本発明に記載する新規なLEDL添加剤配合物は、腐食問題を解決しながら、一方、他の領域でも良好な性能を維持するものである。配合物は、1種、2種、3種又は4種基油原料、またはそれらの組合せとブレンドした完成油に使用することができる。この配合物を使用した完成油は、粘度調整剤、流動点降下剤、および溶解度のために添加される任意のエステルを含んでいても、含んでいなくてもよい。 Known LEDLs meet the requirements for maximum ash, sulfur and phosphorus levels, but fail to meet the minimum anticorrosion requirements. The novel LEDL additive formulation described in the present invention solves the corrosion problem while maintaining good performance in other areas. The blends can be used in finished oils blended with one, two, three or four base oil feedstocks, or combinations thereof. Finished oils using this formulation may or may not contain viscosity modifiers, pour point depressants, and any esters added for solubility.
これまで、潤滑油組成物中の硫黄の量を低減するために努力が払われてきた。 In the past, efforts have been made to reduce the amount of sulfur in lubricating oil compositions.
例えば、特許文献1には、(a)0.5−3質量%の第一級ジチオリン酸亜鉛、(b)1.2−4質量%のアルカリ土類金属型清浄分散剤、(c)1.5−10質量%のビス型アルケニルコハク酸イミド又はその誘導体、(d)0.3−3質量%のリン酸エステルのアミン塩、(e)0.05−5質量%の一種以上の硫黄化合物、および(f)0.1重量%以下の硫黄を有する基油を含有するギヤ油が教示されている。 For example, Patent Document 1 includes (a) 0.5-3 mass% primary zinc dithiophosphate, (b) 1.2-4 mass% alkaline earth metal detergent and dispersant, (c) 1 5-10% by weight of bis-type alkenyl succinimide or a derivative thereof, (d) 0.3-3% by weight of an amine salt of a phosphate ester, (e) 0.05-5% by weight of one or more types of sulfur Gear oils containing a compound and (f) a base oil having 0.1 wt% or less sulfur are taught.
潤滑油組成物中の硫黄分を更に低減するために、硫黄を含まない清浄剤を用いることができる。炭化水素フェネートおよび炭化水素サリチレートの製造については硫黄を含むものも含まないものも両方とも、当該分野ではよく知られている。 In order to further reduce the sulfur content in the lubricating oil composition, a sulfur-free detergent can be used. The production of hydrocarbon phenates and hydrocarbon salicylates, both with and without sulfur, are well known in the art.
特許文献2には、高塩基度アルカリ土類金属の硫化アルキルフェネートを基材とする清浄分散添加剤の製造が開示されている。これら添加剤は、アルキルフェノールの硫化、硫化アルキルフェノールのアルカリ土類金属塩基を用いた中和、次いで硫化アルキルフェネート中に分散したアルカリ土類金属塩基の炭酸塩化による過アルカリ化によって製造される。 Patent Document 2 discloses the production of a detergent dispersion additive based on a highly basic alkaline earth metal sulfurized alkylphenate. These additives are produced by sulfurization of alkylphenols, neutralization of sulfurized alkylphenols with alkaline earth metal bases, followed by peralkalization by carbonation of alkaline earth metal bases dispersed in sulfurized alkylphenates.
特許文献3には、硫化カルシウムアルキルサリチレートを基材とする清浄添加剤が開示されている。これら添加剤は、カリウムアルキルフェネートのカルボキシル化、塩化カルシウムによる交換、次いで石灰、カルボン酸およびアルキレングリコール又はアルキレングリコールのアルキルエーテルの存在下で、硫黄を用いて得られるカルシウムアルキルサリチレートの硫化によって製造される。 Patent Document 3 discloses a cleaning additive based on a calcium sulfide alkyl salicylate. These additives include carboxylation of potassium alkyl phenates, exchange with calcium chloride, followed by sulfurization of calcium alkyl salicylates obtained with sulfur in the presence of lime, carboxylic acids and alkylene glycols or alkyl ethers of alkylene glycols. Manufactured by.
特許文献4には、アルキルフェネートとアルキルサリチレートを基材とする過アルカリ化清浄分散添加剤が開示されている。これら添加剤は、酸と溶媒の存在下でアルカリ土類金属塩基を用いたアルキルフェノールの中和、溶媒の蒸留、カルボキシル化、グリコールと溶媒の存在下で硫黄およびアルカリ土類金属塩基による硫化および過アルカリ化、続いて炭酸塩化および濾過によって製造される。 Patent Document 4 discloses a peralkalized cleaning and dispersing additive based on alkyl phenate and alkyl salicylate. These additives include neutralization of alkylphenols with alkaline earth metal bases in the presence of acids and solvents, solvent distillation, carboxylation, sulfidation and hydrogenation with sulfur and alkaline earth metal bases in the presence of glycols and solvents. Prepared by alkalinization followed by carbonation and filtration.
特許文献5には、特に新鮮な油中での泡立ち、混合性および分散性に関連した試験、および加水分解に対する安定性の試験において、アルキルフェネート/アルキルサリチレート添加剤の性能を実質的に改善することができる方法が開示されている。この方法は、カルボン酸の存在下で線状及び分枝鎖アルキルフェノール混合物のアルカリ土類金属塩基を用いた中和、アルキルフェネートの二酸化炭素の作用によるカルボキシル化、続いて硫化および過アルカリ化、次いで炭酸塩化、蒸留、濾過および大気中での脱気からなる。 US Pat. No. 6,057,086 substantially describes the performance of alkylphenate / alkyl salicylate additives, particularly in tests related to foaming in fresh oil, mixing and dispersibility, and stability tests against hydrolysis. A method that can be improved is disclosed. This method consists of neutralizing linear and branched alkylphenol mixtures with alkaline earth metal bases in the presence of carboxylic acids, carboxylation of alkylphenates by the action of carbon dioxide, followed by sulfidation and peralkalization, It then consists of carbonation, distillation, filtration and degassing in the atmosphere.
特許文献6には、アルカリ土類金属塩の混合物(アルキルフェネート/アルキルサリチレート)と未反応アルキルフェノールとからなる、未硫化のアルカリ金属を含まない清浄分散添加剤が開示されている。この添加剤は、酸化防止性、高温堆積物抑制および黒スラッジ抑制を改善する。 Patent Document 6 discloses a detergent-dispersing additive containing no mixture of an alkaline earth metal salt (alkyl phenate / alkyl salicylate) and unreacted alkylphenol and containing no unsulfurized alkali metal. This additive improves antioxidant properties, high temperature deposit control and black sludge control.
特許文献7及び特許文献8には、40%乃至60%のアルキルフェノール、10%乃至40%のアルカリ土類アルキルフェネート、および20%乃至40%のアルカリ土類単芳香環アルキルサリチレートを有する、未硫化のアルカリ金属を含まない清浄分散剤組成物が教示されている。この組成物は、単環アルキルサリチレートと二芳香環アルキルサリチレートのモル比が少なくとも8:1である限り、アルカリ土類二芳香環アルキルサリチレートを含んでいてもよい。この組成物は、アルキルフェノールの中和、得られたアルキルフェネートのカルボキシル化、およびカルボキシル化工程の生成物の濾過を含む三段法によって製造することができる。この方法により製造された清浄分散剤は、エンジン潤滑油組成物に使用して、酸化防止性、高温堆積物抑制および黒スラッジ抑制を改善することができる。 Patent Documents 7 and 8 have 40% to 60% alkylphenol, 10% to 40% alkaline earth alkyl phenate, and 20% to 40% alkaline earth monoaromatic alkyl salicylate. A cleaning dispersant composition free of unsulfurized alkali metals is taught. The composition may comprise an alkaline earth diaromatic alkyl salicylate as long as the molar ratio of monocyclic alkyl salicylate to diaromatic alkyl salicylate is at least 8: 1. This composition can be made by a three-stage process involving neutralization of the alkylphenol, carboxylation of the resulting alkyl phenate, and filtration of the product of the carboxylation step. The detergent dispersant produced by this method can be used in engine lubricating oil compositions to improve antioxidant properties, high temperature deposit control and black sludge control.
優れた耐腐食性能を持つ低硫黄、灰分及びリン潤滑剤を見つけることが望まれている。本発明のLEDLは、優れた腐食性能を持つ低硫黄、灰分及びリン潤滑剤である。 It would be desirable to find low sulfur, ash and phosphorus lubricants with excellent corrosion resistance. The LEDL of the present invention is a low sulfur, ash and phosphorus lubricant with excellent corrosion performance.
本発明は、低レベルの灰分、硫黄およびリンを含む、新規な低排出量ディーゼル潤滑剤、またはLEDLを提供するものである。好ましくは、該LEDLはまた、アルカリ土類金属塩の混合物(アルキルフェネート/アルキルサリチレート)と添加量を減らした未反応炭化水素フェノールとからなる、未硫化のカルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤も含有する。また、本発明は、それを含む添加剤パッケージ、濃縮物および完成油組成物にも関する。最も好ましくは、本発明は、該炭化水素サリチレートが主として単芳香環炭化水素サリチレートである該LEDLに関する。 The present invention provides a novel low emission diesel lubricant, or LEDL, containing low levels of ash, sulfur and phosphorus. Preferably, the LEDL also comprises an unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic consisting of a mixture of alkaline earth metal salts (alkyl phenate / alkyl salicylate) and reduced amounts of unreacted hydrocarbon phenol. It also contains detergent-dispersing additives based on surfactants. The invention also relates to additive packages, concentrates and finished oil compositions containing the same. Most preferably, the invention relates to the LEDL, wherein the hydrocarbon salicylate is primarily a single aromatic ring hydrocarbon salicylate.
好ましい態様では、本発明は、潤滑油用の未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤であって、アルカリ土類金属塩の混合物(アルキルフェネート/アルキルサリチレート)と添加量を減らした未反応炭化水素フェノールとからなる添加剤を含む新規なLEDL、並びにそれを含む添加剤パッケージ、濃縮物および完成油組成物に関する。特には、好ましい態様では、該炭化水素サリチレートが、主として単芳香環炭化水素サリチレートである該混合物を含む該未硫化カルボキシレート含有添加剤を含むLEDLに関する。この添加剤は、潤滑油の酸化防止性、高温堆積物抑制、BN保持、腐食抑制および黒色スラッジ抑制を改善する。また、本発明は一部では、新規な該LEDLの製造方法および使用方法にも関する。 In a preferred embodiment, the present invention is a detergent dispersion additive based on an unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant for lubricating oils, comprising an alkaline earth metal salt mixture (alkyl phenate / alkyl The present invention relates to a novel LEDL comprising an additive consisting of salicylate) and an unreacted hydrocarbon phenol with a reduced amount, and an additive package, concentrate and finished oil composition comprising the same. In particular, in a preferred embodiment, the invention relates to an LEDL comprising the unsulfurized carboxylate-containing additive comprising the mixture wherein the hydrocarbon salicylate is primarily a monoaromatic hydrocarbon salicylate. This additive improves the antioxidant properties of lubricants, high temperature deposit control, BN retention, corrosion control and black sludge control. The invention also relates, in part, to novel methods for making and using the LEDL.
本発明のLEDLは、例えば次のような組成を有することができる:主要量の潤滑粘度の基油;40重量パーセント(「重量%」)以下の遊離炭化水素フェノール(遊離ヒドロカルビルフェノール)を含む、ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤(ヒドロキシ−芳香族界面活性剤系清浄分散添加剤);分散剤;摩耗防止剤;並びに約0重量%乃至約1.2重量%の灰分(ASTM D874で測定);約0.1重量%乃至約0.5重量%の硫黄;および約0.02重量%乃至約0.1重量%のリン。好ましくは、本発明のLEDLは、主要量の潤滑粘度の基油、および約0.4重量%乃至約1.0重量%の灰分;約0.05重量%乃至約0.3重量%の硫黄;および約0.02重量%乃至約0.08重量%のリンを含有する。より好ましくは、該LEDLは、主要量の潤滑粘度の基油、および1.0重量%以下の灰分;0.3重量%以下の硫黄;および0.08重量%以下のリンを含有する。最も好ましくは、該LEDLは、主要量の潤滑粘度の基油、および約0.4重量%乃至約1.0重量%の灰分;約0.05重量%乃至約0.15重量%の硫黄;および約0.02重量%乃至約0.08重量%のリンを含有する。 The LEDL of the present invention can have, for example, the following composition: a major amount of base oil of lubricating viscosity; containing 40 weight percent (“wt%”) or less of free hydrocarbon phenol (free hydrocarbyl phenol), Hydroxy-aromatic surfactant-based detergent dispersion additives (hydroxy-aromatic surfactant-based detergent dispersion additives); dispersants; antiwear agents; and from about 0% to about 1.2% by weight Ash (as measured by ASTM D874); from about 0.1% to about 0.5% sulfur; and from about 0.02% to about 0.1% phosphorus. Preferably, the LEDL of the present invention comprises a major amount of a base oil of lubricating viscosity and an ash content of about 0.4% to about 1.0% by weight; about 0.05% to about 0.3% by weight of sulfur. And from about 0.02% to about 0.08% by weight phosphorus. More preferably, the LEDL contains a major amount of a base oil of lubricating viscosity and 1.0 wt% or less ash; 0.3 wt% or less sulfur; and 0.08 wt% or less phosphorus. Most preferably, the LEDL comprises a major amount of a base oil of lubricating viscosity, and about 0.4 wt% to about 1.0 wt% ash; about 0.05 wt% to about 0.15 wt% sulfur; And about 0.02% to about 0.08% by weight phosphorus.
ある態様では、LEDLは腐食防止剤も含有する。好ましい態様では、ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤は未硫化である。該添加剤は、カルボキシレート含有添加剤であることが好ましい。より好ましくは、該添加剤は、10乃至50%のアルカリ土類金属炭化水素フェネート、15乃至60%のアルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレート、および0%乃至50%の有機希釈剤を含む。 In some embodiments, the LEDL also contains a corrosion inhibitor. In a preferred embodiment, the hydroxy-aromatic surfactant-based cleaning dispersion additive is unsulfurized. The additive is preferably a carboxylate-containing additive. More preferably, the additive comprises 10-50% alkaline earth metal hydrocarbon phenate, 15-60% alkaline earth metal monoaromatic hydrocarbon salicylate, and 0-50% organic diluent. .
好ましい態様では、LEDLは、主要量の潤滑粘度の基油、および約0重量%乃至約1.2重量%の灰分、約0.1重量%乃至約0.5重量%の硫黄、約0.02重量%乃至約0.1重量%のリン、並びに約1.8重量%乃至約5.5重量%の未硫化のカルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤を含有し、そして該添加剤は、(a)40%以下の炭化水素フェノール、(b)10乃至50%のアルカリ土類金属炭化水素フェネート、(c)15乃至60%のアルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレート、および(d)0%乃至50%の有機希釈剤からなる。 In a preferred embodiment, the LEDL has a major amount of base oil of lubricating viscosity and about 0% to about 1.2% ash, about 0.1% to about 0.5% sulfur, about 0.0%. Detergent dispersion additive based on 02% to about 0.1% by weight phosphorus and from about 1.8% to about 5.5% by weight unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant And the additive comprises (a) up to 40% hydrocarbon phenol, (b) 10-50% alkaline earth metal hydrocarbon phenate, (c) 15-60% alkaline earth metal simplex. It consists of an aromatic hydrocarbon salicylate and (d) 0-50% organic diluent.
別の態様では、該LEDLは更に、約1.0重量%乃至約4.0重量%のホウ酸化分散剤、約0.2重量%乃至約1.1重量%の摩耗防止剤、および約0重量%乃至約0.5重量%の腐食防止剤を含有する。より好ましくは、該分散剤はコハク酸イミドであり、該摩耗防止剤はジチオリン酸亜鉛であり、そして該腐食防止剤は中和テレフタル酸である。最も好ましくは、該LEDLはまた、約3.0重量%乃至約8.0重量%の非ホウ酸化分散剤、約0.6重量%乃至約1.4重量%のカルシウムスルホネート、約0.1重量%乃至約0.5重量%のモリブデン酸化防止剤、約0重量%乃至約1.0重量%のフェノール系酸化防止剤、約0.1重量%乃至約1.0重量%のアミン系酸化防止剤、約0重量%乃至約6.0重量%の分散剤オレフィン共重合体、および約0乃至約25ppmの消泡剤も含有する。 In another aspect, the LEDL further comprises from about 1.0 wt% to about 4.0 wt% borated dispersant, from about 0.2 wt% to about 1.1 wt% antiwear agent, and about 0 wt%. Contains from wt% to about 0.5 wt% corrosion inhibitor. More preferably, the dispersant is succinimide, the antiwear agent is zinc dithiophosphate, and the corrosion inhibitor is neutralized terephthalic acid. Most preferably, the LEDL is also from about 3.0 wt% to about 8.0 wt% non-borated dispersant, from about 0.6 wt% to about 1.4 wt% calcium sulfonate, about 0.1 wt% From about 0.5% to about 0.5% by weight molybdenum antioxidant, from about 0% to about 1.0% phenolic antioxidant, from about 0.1% to about 1.0% amine-based oxidation. Also included is an inhibitor, from about 0% to about 6.0% by weight dispersant olefin copolymer, and from about 0 to about 25 ppm antifoaming agent.
本発明のLEDLは、硫黄含有清浄剤を含まないことが好ましい。 The LEDL of the present invention preferably does not contain a sulfur-containing detergent.
ある態様では、ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤は、0乃至35%の遊離炭化水素フェノール、好ましくは0乃至30%の遊離炭化水素フェノール、より好ましくは0乃至20%の遊離炭化水素フェノール、最も好ましくは0乃至15%の遊離炭化水素フェノールを含む。 In some embodiments, the hydroxy-aromatic surfactant-based cleaning dispersion additive is 0 to 35% free hydrocarbon phenol, preferably 0 to 30% free hydrocarbon phenol, more preferably 0 to 20%. % Free hydrocarbon phenol, most preferably 0-15% free hydrocarbon phenol.
本発明のLEDLは有利には、主要量の潤滑粘度の基油、および約0.4重量%乃至約1.0重量%の灰分、約0.2重量%乃至約0.4重量%の硫黄、約0.04重量%乃至約0.08重量%のリン、並びに約2.7重量%乃至約5.5重量%の未硫化カルボキシレート含有添加剤を含有し、そして該添加剤は、(a)40%以下の炭化水素フェノール、(b)10乃至50%のアルカリ土類金属炭化水素フェネート、(c)15乃至60%のアルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレート、および(d)0%乃至50%の有機希釈剤からなる。該LEDLは更に、約1.0重量%乃至約4.0重量%のホウ酸化分散剤、および約0重量%乃至約0.5重量%の腐食防止剤を含有することができる。最も好ましくは、該LEDLは、約3.0重量%乃至約8.0重量%の非ホウ酸化分散剤、約0.6重量%乃至約1.4重量%のカルシウムスルホネート、約0.2重量%乃至約1.1重量%のジチオリン酸亜鉛、約0.1重量%乃至約0.5重量%のモリブデン酸化防止剤、約0重量%乃至約1.0重量%のフェノール系酸化防止剤、約0.1重量%乃至約1.0重量%のアミン系酸化防止剤、約0重量%乃至約6.0重量%の分散剤オレフィン共重合体、および約0乃至約25ppmの消泡剤も含有する。該LEDLの硫黄分は約0.1重量%乃至約0.3重量%であることが好ましい。 The LEDL of the present invention advantageously comprises a major amount of base oil of lubricating viscosity and from about 0.4% to about 1.0% ash, from about 0.2% to about 0.4% by weight sulfur. About 0.04 wt.% To about 0.08 wt.% Phosphorus, and about 2.7 wt.% To about 5.5 wt.% Unsulfurized carboxylate-containing additive, and the additive is ( a) 40% or less hydrocarbon phenol, (b) 10-50% alkaline earth metal hydrocarbon phenate, (c) 15-60% alkaline earth metal monoaromatic hydrocarbon salicylate, and (d) 0 % To 50% organic diluent. The LEDL can further contain from about 1.0 wt% to about 4.0 wt% borated dispersant, and from about 0 wt% to about 0.5 wt% corrosion inhibitor. Most preferably, the LEDL is from about 3.0 wt% to about 8.0 wt% non-borated dispersant, from about 0.6 wt% to about 1.4 wt% calcium sulfonate, about 0.2 wt% % To about 1.1% by weight zinc dithiophosphate, about 0.1% to about 0.5% by weight molybdenum antioxidant, about 0% to about 1.0% by weight phenolic antioxidant, Also from about 0.1 wt% to about 1.0 wt% amine antioxidant, from about 0 wt% to about 6.0 wt% dispersant olefin copolymer, and from about 0 to about 25 ppm defoamer contains. The LEDL preferably has a sulfur content of about 0.1 wt% to about 0.3 wt%.
また、本発明は、主要量の潤滑粘度の基油;分散剤;摩耗防止剤;および次の工程からなる方法により製造された、有効腐食防止量の未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤を含有するLEDL組成物を提供する:(a)炭化水素フェノールをアルカリ土類塩基を用いて促進剤の存在下で中和して、炭化水素フェネートを生成させること;(b)工程(a)で得られた炭化水素フェネートを二酸化炭素を用いて、少なくとも20モル%の出発炭化水素フェノールを炭化水素サリチレートに変換するのに充分なカルボキシル化条件下で、カルボキシル化すること;そして(c)工程(b)で生成した生成物から少なくとも約10%の出発炭化水素フェノールを分離して、該添加剤を生成させること、ただし、該組成物は次のものを含む:約0重量%乃至約1.2重量%の灰分;約0.1重量%乃至約0.5重量%の硫黄;および約0.02重量%乃至約0.1重量%のリン。 The present invention also provides an effective corrosion inhibiting amount of an unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant produced by a process comprising a major amount of a base oil of lubricating viscosity; a dispersant; an antiwear agent; Provided is an LEDL composition containing an agent-based cleaning dispersion additive: (a) Hydrocarbon phenol is neutralized in the presence of an accelerator with an alkaline earth base to produce a hydrocarbon phenate (B) subjecting the hydrocarbon phenate obtained in step (a) with carbon dioxide, under carboxylation conditions sufficient to convert at least 20 mol% of the starting hydrocarbon phenol to a hydrocarbon salicylate, Carboxylating; and (c) separating at least about 10% of the starting hydrocarbon phenol from the product formed in step (b) to form the additive. However, the composition includes: about 0 wt% to about 1.2 wt% ash; about 0.1 wt% to about 0.5 wt% sulfur; and about 0.02 wt% To about 0.1 weight percent phosphorus.
該促進剤は、少なくとも一種の炭素原子1乃至4個を含むカルボン酸からなり、そして該中和工程を、アルカリ塩基の不在下で、ジアルコールの不在下で、およびモノアルコールの不在下で行うことが好ましい。中和工程の後には、中和工程で生成した炭化水素フェネートのカルボキシル化、そしてカルボキシル化工程の生成物からの出発炭化水素フェノールの分離が続く。 The promoter consists of a carboxylic acid containing at least one carbon atom of 1 to 4 and the neutralization step is carried out in the absence of an alkali base, in the absence of a dialcohol and in the absence of a monoalcohol. It is preferable. The neutralization step is followed by carboxylation of the hydrocarbon phenate produced in the neutralization step and separation of the starting hydrocarbon phenol from the product of the carboxylation step.
未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤の上記の製造において、炭化水素フェノールは線状及び/又は分枝鎖の炭化水素成分を含んでいてもよい。例えば、炭化水素フェノールは、完全に線状炭化水素フェノールから構成されていてもよいし、完全に分枝鎖炭化水素フェノールから構成されていてもよいし、あるいは両者の混合物から構成されていてもよい。好ましくは、炭化水素フェノールは、85%までの線状炭化水素フェノールを、分枝鎖炭化水素基が少なくとも9個の炭素原子を含む分枝鎖炭化水素フェノール少なくとも15%との混合で含む。より好ましくは、炭化水素フェノールは、35%乃至85%の線状炭化水素フェノールを15%乃至65%の分枝鎖炭化水素フェノールとの混合で含む、分枝鎖対線状アルキルフェノールの比は重量である。線状炭化水素基は、12乃至40個の炭素原子を含むことが好ましく、より好ましくは18乃至30個の炭素原子を含み、そして分枝鎖炭化水素フェノールが存在するならば、分枝鎖炭化水素基は少なくとも9個の炭素原子を含み、好ましくは9乃至24個の炭素原子、より好ましくは10乃至15個の炭素原子を含む。 In the above preparation of detergent dispersion additives based on unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactants, the hydrocarbon phenol may contain linear and / or branched hydrocarbon components. For example, the hydrocarbon phenol may be composed entirely of linear hydrocarbon phenols, may be composed entirely of branched chain hydrocarbon phenols, or may be composed of a mixture of both. Good. Preferably, the hydrocarbon phenol comprises up to 85% linear hydrocarbon phenol in admixture with at least 15% branched hydrocarbon phenol in which the branched hydrocarbon group contains at least 9 carbon atoms. More preferably, the hydrocarbon phenol comprises 35% to 85% linear hydrocarbon phenol in admixture with 15% to 65% branched chain hydrocarbon phenol, wherein the ratio of branched chain to linear alkylphenol is by weight It is. The linear hydrocarbon group preferably contains 12 to 40 carbon atoms, more preferably 18 to 30 carbon atoms, and if a branched chain hydrocarbon phenol is present, a branched chain carbonization is present. The hydrogen group contains at least 9 carbon atoms, preferably 9-24 carbon atoms, more preferably 10-15 carbon atoms.
アルカリ土類塩基は、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよびそれらの混合物からなる群より選ばれることが好ましい。 The alkaline earth base is preferably selected from the group consisting of calcium oxide, calcium hydroxide, magnesium oxide and mixtures thereof.
カルボン酸は、ギ酸と酢酸の混合物であることが好ましく、より好ましくはギ酸と酢酸の重量で50/50混合物である。 The carboxylic acid is preferably a mixture of formic acid and acetic acid, more preferably a 50/50 mixture by weight of formic acid and acetic acid.
中和工程は、少なくとも200℃の温度で行うことが好ましく、より好ましくは少なくとも215℃である。反応の水を除去するために、水と共沸物を形成しうる如何なる溶媒も存在させないで圧力を徐々に大気圧より低くする。使用する試薬の量は、下記のモル比に対応することが好ましい:
(1)アルカリ土類塩基/炭化水素フェノールが0.2:1乃至0.7:1、より好ましくは0.3:1乃至0.5:1、および
(2)カルボン酸/炭化水素フェノールが0.01:1乃至0.5:1、より好ましくは0.03:1乃至0.15:1。
The neutralization step is preferably performed at a temperature of at least 200 ° C, more preferably at least 215 ° C. In order to remove the water of reaction, the pressure is gradually reduced below atmospheric pressure in the absence of any solvent capable of forming an azeotrope with water. The amount of reagent used preferably corresponds to the following molar ratio:
(1) Alkaline earth base / hydrocarbon phenol is 0.2: 1 to 0.7: 1, more preferably 0.3: 1 to 0.5: 1, and (2) carboxylic acid / hydrocarbon phenol is 0.01: 1 to 0.5: 1, more preferably 0.03: 1 to 0.15: 1.
ある態様では、中和工程を、少なくとも240℃の温度で、そして徐々に圧力を大気圧より低くして240℃で7000Pa(70ミリバール)以下の圧力に達するようにして行う。中和工程で得られた炭化水素フェネートは、二酸化炭素を用いてカルボキシル化条件下で、少なくとも20モル%の出発炭化水素フェノールを炭化水素サリチレートに変換するためにカルボキシル化する。好ましくは、少なくとも22モル%の出発炭化水素フェノールを変換し、そしてこの変換は180℃乃至240℃の温度で、大気圧より上で15×105Pa(15バール)までの範囲内の圧力下で、1乃至8時間かけて起こる。 In one embodiment, the neutralization step is carried out at a temperature of at least 240 ° C. and gradually lowering the pressure below atmospheric pressure to reach a pressure of 7000 Pa (70 mbar) or less at 240 ° C. The hydrocarbon phenate obtained in the neutralization step is carboxylated using carbon dioxide under carboxylation conditions to convert at least 20 mol% of the starting hydrocarbon phenol to hydrocarbon salicylate. Preferably, at least 22 mol% of the starting hydrocarbon phenol is converted and this conversion is carried out at a temperature of 180 ° C. to 240 ° C. under a pressure in the range of up to 15 × 10 5 Pa (15 bar) above atmospheric pressure. And occurs over 1 to 8 hours.
より好ましくは、出発炭化水素フェノールはアルキルフェノールであり、そして少なくとも25モル%の出発アルキルフェノールを、二酸化炭素を用いて200℃に等しいかそれより高い温度で、4×105Pa(4バール)の圧力下で、アルキルサリチレートに変換する。 More preferably, the starting hydrocarbon phenol is an alkylphenol and at least 25 mol% of the starting alkylphenol is used at a temperature of 4 × 10 5 Pa (4 bar) at a temperature equal to or higher than 200 ° C. using carbon dioxide. Convert to alkyl salicylate below.
カルボキシル化工程で生成した炭化水素サリチレートは、単芳香環炭化水素サリチレートと二芳香環炭化水素サリチレートの両方を含む。単芳香環炭化水素サリチレートと二芳香環炭化水素サリチレートのモル比は、少なくとも8:1であることが好ましい。 The hydrocarbon salicylate produced in the carboxylation step includes both single aromatic ring hydrocarbon salicylates and diaromatic hydrocarbon salicylates. The molar ratio of monoaromatic hydrocarbon salicylate to diaromatic hydrocarbon salicylate is preferably at least 8: 1.
次いで、カルボキシル化工程で生成した如何なる沈降物であれ除去するために、カルボキシル化工程の生成物を濾過することが好ましい。 The product of the carboxylation step is then preferably filtered to remove any sediment produced in the carboxylation step.
次に、カルボキシル化工程の生成物を、分離工程、例えば溶媒抽出、蒸留および薄膜濾過等にかけて、カルボキシル化工程の生成物から少なくとも約10%の出発炭化水素フェノールを分離する。好ましくは、少なくとも約30%乃至55%までの出発炭化水素フェノールを分離する。より好ましくは、少なくとも約45%乃至50%の出発炭化水素フェノールをカルボキシル化工程の生成物から分離する。 The product of the carboxylation step is then subjected to a separation step such as solvent extraction, distillation and membrane filtration to separate at least about 10% of the starting hydrocarbon phenol from the product of the carboxylation step. Preferably, at least about 30% to 55% of the starting hydrocarbon phenol is separated. More preferably, at least about 45% to 50% of the starting hydrocarbon phenol is separated from the product of the carboxylation step.
ひとたび出発炭化水素フェノールがカルボキシル化工程の生成物から分離されれば、該炭化水素フェノールは有利には、再生利用して本発明の方法または他の任意の方法において出発物質として使用することができる。 Once the starting hydrocarbon phenol is separated from the product of the carboxylation step, the hydrocarbon phenol can be advantageously recycled and used as a starting material in the process of the present invention or any other process. .
分離工程は、蒸留により行うことが好ましく、より好ましくは落下フィルム型蒸留または短路型蒸留により、最も好ましくは、拭い取りフィルム型蒸発器蒸留により行う。該蒸留は、約150℃乃至約250℃の温度および約0.1乃至約4ミリバールの圧力で行い、より好ましくは約190℃乃至約230℃および約0.5乃至約3ミリバールで、最も好ましくは約195乃至約225℃および約1乃至約2ミリバールの圧力で行う。 The separation step is preferably performed by distillation, more preferably by falling film distillation or short path distillation, and most preferably by wiping film evaporator distillation. The distillation is conducted at a temperature of about 150 ° C. to about 250 ° C. and a pressure of about 0.1 to about 4 mbar, more preferably about 190 ° C. to about 230 ° C. and about 0.5 to about 3 mbar, most preferably Is performed at about 195 to about 225 ° C. and a pressure of about 1 to about 2 mbar.
本発明のLEDL組成物への添加に先立って、有利には、未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤を、有効粘度改善量の有機希釈剤とブレンドすることができる。好ましくは、該希釈剤が約10重量%乃至約80重量%のブレンド生成物を構成するように、充分な量の希釈剤を添加する。より好ましくは、該希釈剤が約20重量%乃至約50重量%のブレンド生成物を構成するように、充分な量の希釈剤を添加する。好適な希釈剤としては、1種または2種の基油、例えば100N基油;有機溶剤、例えばペンタン、ヘプタン、ベンゼンおよびトルエン等;および他の好適な有機化合物、例えば本発明の蒸留工程で有利に再生利用できる炭化水素フェノールを挙げることができる。 Prior to addition to the LEDL composition of the present invention, advantageously, a detergent dispersion additive based on an unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant is blended with an effective viscosity improving amount of an organic diluent. can do. Preferably, a sufficient amount of diluent is added so that the diluent comprises from about 10% to about 80% by weight of the blend product. More preferably, a sufficient amount of diluent is added so that the diluent comprises from about 20% to about 50% by weight of the blend product. Suitable diluents include one or two base oils such as 100N base oil; organic solvents such as pentane, heptane, benzene and toluene; and other suitable organic compounds such as advantageous in the distillation step of the present invention. And hydrocarbon phenols that can be recycled.
上記の方法により製造された未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤は、以下の組成を有する:
(a)40%未満の炭化水素フェノール、
(b)10%乃至50%のアルカリ土類金属炭化水素フェネート、
(c)15%乃至60%のアルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレート、および
(d)0%乃至50%の有機希釈剤。
The detergent dispersion additive based on unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant produced by the above method has the following composition:
(A) less than 40% hydrocarbon phenol,
(B) 10% to 50% alkaline earth metal hydrocarbon phenate;
(C) 15% to 60% alkaline earth metal monoaromatic hydrocarbon salicylate, and (d) 0% to 50% organic diluent.
該未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤は、アルカリ土類金属二芳香環炭化水素サリチレートも含んでいてもよいが、単芳香環炭化水素サリチレートと二芳香環炭化水素サリチレートのモル比は少なくとも8:1である。 The undispersed carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant-based detergent-dispersing additive may also contain alkaline earth metal diaromatic hydrocarbon salicylates, but the monoaromatic hydrocarbon salicylates The molar ratio of the aromatic hydrocarbon salicylate is at least 8: 1.
本発明のLEDLは、主要量の潤滑油、ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤、および好ましくは少なくとも一種の他の添加剤を含むエンジン潤滑油組成物として使用することができる。使用することができる他の添加剤の例としては、金属含有清浄剤;無灰分散剤;エチレンカーボネート処理した分散剤を含むホウ酸化及び非ホウ酸化分散剤;低過塩基性(「LOB」)、中過塩基性(「MOB」)、高過塩基性(「HOB」)および超高過塩基性(「HHOB」)カルシウムスルホネート;酸化防止剤、さび止め添加剤、抗乳化剤、極圧剤、摩擦緩和剤、多機能添加剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、および消泡剤を挙げることができる。 The LEDL of the present invention is used as an engine lubricating oil composition comprising a major amount of lubricating oil, a hydroxy-aromatic surfactant-based cleaning and dispersing additive, and preferably at least one other additive. Can do. Examples of other additives that can be used include metal-containing detergents; ashless dispersants; borated and non-borated dispersants including ethylene carbonate treated dispersants; low overbasing ("LOB"), Medium overbased (“MOB”), high overbased (“HOB”) and ultra-high overbased (“HHOB”) calcium sulfonates; antioxidants, rust inhibitors, demulsifiers, extreme pressure agents, friction Mention may be made of relaxation agents, multifunctional additives, viscosity index improvers, pour point depressants and antifoaming agents.
自動車用途においては、潤滑油に本発明のLEDL組成物を有効量で添加することにより、潤滑油の高温堆積物抑制性能、腐食抑制および酸化防止性能を改善することができる。従って、任意の内燃機関に本発明のLEDLを接触させることにより、該機関の防食性を改善することができる。 In automotive applications, the high-temperature deposit inhibiting performance, corrosion inhibiting and antioxidant performance of the lubricating oil can be improved by adding the LEDL composition of the present invention in an effective amount to the lubricating oil. Therefore, the corrosion resistance of the engine can be improved by bringing the LEDL of the present invention into contact with an arbitrary internal combustion engine.
最も広い観点では、本発明は、低レベルの灰分、硫黄およびリンを含むLEDL組成物を提供する。有利には、該LEDLは、炭化水素フェノール、アルカリ土類金属炭化水素フェネートおよびアルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレートからなり、BN保持、腐食性能、内部酸化、高温堆積物抑制、黒スラッジ抑制、熱酸化安定性および潤滑油の他の性状を改善するのに有用な、未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤を含有することができる。 In its broadest aspect, the present invention provides LEDL compositions comprising low levels of ash, sulfur and phosphorus. Advantageously, the LEDL consists of hydrocarbon phenol, alkaline earth metal hydrocarbon phenate and alkaline earth metal monoaromatic hydrocarbon salicylate, BN retention, corrosion performance, internal oxidation, high temperature deposit control, black sludge control It may contain undispersed carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant-based detergent dispersion additives useful for improving thermal oxidation stability and other properties of lubricating oils.
本発明について更に詳細に述べる前に、以下の用語について定義する: Before describing the present invention in further detail, the following terms will be defined:
[定義]
以下の用語は、本明細書で使用するとき、特に断わらない限りは、下記の意味を有する:
[Definition]
The following terms, as used herein, have the following meanings unless otherwise indicated:
「炭化水素基」は、アルキル基、またはアルケニル基を意味する。 “Hydrocarbon group” means an alkyl group or an alkenyl group.
「金属」は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの混合物を意味する。 “Metal” means an alkali metal, an alkaline earth metal, or a mixture thereof.
「アルカリ土類金属」は、カルシウム、バリウム、マグネシウム、ストロンチウム、またはそれらの混合物を意味する。 “Alkaline earth metal” means calcium, barium, magnesium, strontium, or mixtures thereof.
「サリチレート」は、サリチル酸の金属塩を意味する。 “Salicylate” means a metal salt of salicylic acid.
「アルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレート」は、各アルカリ土類金属塩基カチオン当り炭化水素サリチル酸アニオンが1個だけ存在する、炭化水素サリチル酸のアルカリ土類金属塩を意味する。 “Alkaline earth metal monoaromatic hydrocarbon salicylate” means an alkaline earth metal salt of hydrocarbon salicylic acid in which only one hydrocarbon salicylate anion is present for each alkaline earth metal base cation.
「アルカリ土類金属単芳香環アルキルサリチレート」は、炭化水素基がアルキル基であるアルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレートを意味する。 “Alkaline earth metal monoaromatic alkyl salicylate” means an alkaline earth metal monoaromatic hydrocarbon salicylate in which the hydrocarbon group is an alkyl group.
「アルカリ土類金属二芳香環炭化水素サリチレート」は、各アルカリ土類金属塩基カチオン当り炭化水素サリチル酸アニオンが2個存在する、炭化水素サリチル酸のアルカリ土類金属塩を意味する。 “Alkaline earth metal diaromatic hydrocarbon salicylate” means an alkaline earth metal salt of hydrocarbon salicylic acid in which there are two hydrocarbon salicylate anions for each alkaline earth metal base cation.
「アルカリ土類金属二芳香環アルキルサリチレート」は、炭化水素基がアルキル基であるアルカリ土類金属二芳香環炭化水素サリチレートを意味する。 “Alkaline earth metal diaromatic alkyl salicylate” means an alkaline earth metal diaromatic hydrocarbon salicylate in which the hydrocarbon group is an alkyl group.
「炭化水素フェノール」は、1個以上の炭化水素置換基を持つフェノールを意味し、少なくとも1個の炭化水素置換基は、フェノールに油溶性を付与するのに充分な数の炭素原子を含む。 “Hydrocarbon phenol” means a phenol having one or more hydrocarbon substituents, wherein the at least one hydrocarbon substituent contains a sufficient number of carbon atoms to impart oil solubility to the phenol.
「アルキルフェノール」は、1個以上のアルキル置換基を持つフェノールを意味し、少なくとも1個のアルキル置換基は、フェノールに油溶性を付与するのに充分な数の炭素原子を含む。 “Alkylphenol” means a phenol having one or more alkyl substituents, wherein at least one alkyl substituent contains a sufficient number of carbon atoms to impart oil solubility to the phenol.
「フェネート」は、フェノールの金属塩を意味する。 “Phenate” means a metal salt of a phenol.
「炭化水素フェネート」は、炭化水素フェノール(ヒドロカルビルフェノール)の金属塩を意味する。 “Hydrocarbon phenate” means a metal salt of a hydrocarbon phenol (hydrocarbylphenol).
「アルカリ土類金属炭化水素フェネート」は、炭化水素フェノールのアルカリ土類金属塩を意味する。 “Alkaline earth metal hydrocarbon phenate” means an alkaline earth metal salt of a hydrocarbon phenol.
「アルカリ土類金属アルキルフェネート」は、アルキルフェノールのアルカリ土類金属塩を意味する。 “Alkaline earth metal alkyl phenate” means an alkaline earth metal salt of an alkylphenol.
「フェネート−ステアレート」は、ステアリン酸またはその無水物又は塩で処理したフェネートを意味する。 “Phenate-stearate” means phenate treated with stearic acid or an anhydride or salt thereof.
「長鎖カルボン酸」は、平均炭素原子数が13〜28のアルキル基を持つカルボン酸を意味する。アルキル基は線状、分枝鎖またはそれらの混合物であってもよい。 “Long-chain carboxylic acid” means a carboxylic acid having an alkyl group having an average carbon number of 13 to 28. The alkyl group may be linear, branched or a mixture thereof.
「カルボキシ−ステアレート」は、長鎖カルボン酸、その無水物又は塩で処理したアルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレートを意味する。 “Carboxy-stearate” means an alkaline earth metal monoaromatic hydrocarbon salicylate treated with a long chain carboxylic acid, anhydride or salt thereof.
「主要量」は、少なくとも約40重量%を意味する。 “Major amount” means at least about 40% by weight.
「未硫化」は、硫黄を0.1重量%以下で含んでもよいことを意味する。 “Unsulfurized” means that sulfur may be contained in an amount of 0.1% by weight or less.
「塩基価」または「BN」は、試料1グラムにおけるKOHのミリグラムと等価な塩基の量を意味する。よって、BN価が高いほど生成物のアルカリ性が強く、従って保有するアルカリ度が大きいことを反映している。試料のBNは、ASTM試験番号D2896またはその他任意の同等の方法により決定することができる。 “Base number” or “BN” means the amount of base equivalent to milligrams of KOH per gram of sample. Therefore, the higher the BN value, the stronger the alkalinity of the product, thus reflecting the higher alkalinity held. The BN of the sample can be determined by ASTM test number D2896 or any other equivalent method.
特に断わらない限り、パーセントは全て重量パーセントである。 Unless otherwise specified, all percentages are weight percentages.
[未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤の製造]
A)中和工程
まず最初の工程では、炭化水素フェノールを促進剤の存在下で中和する。ある態様において、アルカリ土類金属塩基を用いて少なくとも一種のC1〜C4カルボン酸の存在下で、該炭化水素フェノールを中和する。この反応は、アルカリ塩基の不在下で、かつジアルコールまたはモノアルコールの不在下で行うことが好ましい。
[Production of detergent dispersion additive based on unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant]
A) Neutralization step In the first step, the hydrocarbon phenol is neutralized in the presence of an accelerator. In some embodiments, in the presence of at least one C 1 -C 4 carboxylic acid using an alkaline earth metal base, to neutralize the hydrocarbon phenol. This reaction is preferably carried out in the absence of an alkali base and in the absence of dialcohol or monoalcohol.
炭化水素フェノールは、100%までの線状炭化水素基、100%までの分枝鎖炭化水素基、あるいは線状と分枝鎖両方の炭化水素基を含んでいてもよい。線状炭化水素基は、存在するとすればアルキルであることが好ましく、そして線状アルキル基は炭素原子12乃至40個を含むことが好ましく、より好ましくは炭素原子18乃至30個を含む。分枝鎖炭化水素基は、存在するとすればアルキルであることが好ましく、そして炭素原子少なくとも9個を含み、好ましくは炭素原子9乃至24個、より好ましくは炭素原子10乃至15個を含む。ある態様では、炭化水素フェノールは、85%までの線状炭化水素フェノール(好ましくは、少なくとも35%の線状炭化水素フェノール)を、少なくとも15%の分枝鎖炭化水素フェノールとの混合で含む。 Hydrocarbon phenols may contain up to 100% linear hydrocarbon groups, up to 100% branched hydrocarbon groups, or both linear and branched hydrocarbon groups. The linear hydrocarbon group, if present, is preferably alkyl, and the linear alkyl group preferably contains 12 to 40 carbon atoms, more preferably 18 to 30 carbon atoms. Branched hydrocarbon groups, if present, are preferably alkyl and contain at least 9 carbon atoms, preferably 9 to 24 carbon atoms, more preferably 10 to 15 carbon atoms. In some embodiments, the hydrocarbon phenol comprises up to 85% linear hydrocarbon phenol (preferably at least 35% linear hydrocarbon phenol) in admixture with at least 15% branched chain hydrocarbon phenol.
少なくとも35%の長鎖線状アルキルフェノール(炭素原子数18〜30)を含むアルキルフェノールの使用は特に魅力がある、というのは、長い線状アルキル鎖が潤滑油中での添加剤の混合性や溶解性を促すからである。しかしながら、アルキルフェノール中に比較的重質な線状アルキル基が存在することは、後者を分枝鎖アルキルフェノールよりも反応しにくくし、よって、アルカリ土類金属塩基で中和をもたらすのにずっと厳しい反応条件を使用する必要がある。 The use of alkylphenols containing at least 35% long-chain linear alkylphenols (18-30 carbon atoms) is particularly attractive because long linear alkyl chains are miscible and soluble in additives in lubricating oils. It is because it prompts. However, the presence of relatively heavy linear alkyl groups in alkylphenols makes the latter less reactive than branched alkylphenols, and thus a much more severe reaction to effect neutralization with alkaline earth metal bases. You need to use conditions.
分枝鎖アルキルフェノールは、フェノールを分枝鎖オレフィン、一般にはプロピレンから発生するオレフィンと反応させることにより得ることができる。それらは一置換異性体の混合物からなり、置換基の大多数はパラ位にあり、極僅かにオルト位にあり、そしてメタ位には殆ど無い。フェノール機能に実質的に立体障害が無いことになるので、そのことはアルカリ土類金属塩基に対して相対的に反応しやすくする。 Branched alkylphenols can be obtained by reacting phenol with a branched chain olefin, generally an olefin generated from propylene. They consist of a mixture of mono-substituted isomers, the majority of the substituents being in the para position, very slightly in the ortho position, and hardly in the meta position. This makes the phenol function substantially free of steric hindrance, which makes it relatively reactive to alkaline earth metal bases.
一方、線状アルキルフェノールは、フェノールを線状オレフィン、一般にはエチレンから発生するオレフィンと反応させることにより得ることができる。それらは一置換異性体の混合物からなり、線状アルキル置換基のオルト、パラおよびメタ位の割合はもっと均一に分布している。相当な立体障害のために、ずっと近接した一般に重質なアルキル置換基の存在のためにフェノール機能が利用し難くなるので、このことはアルカリ土類金属塩基に対して反応しにくくする。勿論、パラ置換基の量を増加させ、その結果アルカリ土類金属塩基に対する相対的な反応性を高める何等かの分枝を持つアルキル置換基を、線状アルキルフェノールが含んでいてもよい。 On the other hand, linear alkylphenol can be obtained by reacting phenol with a linear olefin, generally an olefin generated from ethylene. They consist of a mixture of monosubstituted isomers and the proportions of ortho, para and meta positions of the linear alkyl substituents are more evenly distributed. This makes it difficult to react to alkaline earth metal bases because of the considerable steric hindrance, making phenolic functions less accessible due to the presence of much closer, generally heavy alkyl substituents. Of course, linear alkylphenols may contain any branched alkyl substituents that increase the amount of para substituents and consequently increase the relative reactivity to alkaline earth metal bases.
この工程を行うのに使用することができるアルカリ土類金属塩基としては、カルシウム、マグネシウム、バリウムまたはストロンチウムの酸化物又は水酸化物を挙げることができ、特には酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよびそれらの混合物である。ある態様では、消石灰(水酸化カルシウム)が好ましい。 Alkaline earth metal bases that can be used to perform this step include calcium, magnesium, barium or strontium oxides or hydroxides, especially calcium oxide, calcium hydroxide, magnesium oxide. And mixtures thereof. In some embodiments, slaked lime (calcium hydroxide) is preferred.
この工程で使用される促進剤は、中和を増大させる物質であれば如何なるものであってもよい。例えば、促進剤は多価アルコール、ジアルコール、モノアルコール、エチレングリコールまたは任意のカルボン酸であってもよい。好ましくは、カルボン酸を使用する。より好ましくは、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸および酪酸を含むC1〜C4カルボン酸をこの工程では使用し、単独で用いても混合物で用いてもよい。酸の混合物を使用することが好ましく、最も好ましくはギ酸/酢酸混合物である。ギ酸/酢酸のモル比は、0.2:1乃至100:1であるべきで、好ましくは0.5:1と4:1の間、そして最も好ましくは1:1である。カルボン酸は、アルカリ土類金属塩基が無機試薬から有機試薬に移動するのを助長する、移動剤として作用する。 The accelerator used in this step may be any substance that increases neutralization. For example, the accelerator may be a polyhydric alcohol, dialcohol, monoalcohol, ethylene glycol or any carboxylic acid. Preferably carboxylic acids are used. More preferably, C 1 -C 4 carboxylic acids including, for example, formic acid, acetic acid, propionic acid and butyric acid are used in this step and may be used alone or in a mixture. It is preferred to use a mixture of acids, most preferably a formic acid / acetic acid mixture. The molar ratio of formic acid / acetic acid should be between 0.2: 1 and 100: 1, preferably between 0.5: 1 and 4: 1 and most preferably 1: 1. The carboxylic acid acts as a transfer agent that helps the alkaline earth metal base transfer from the inorganic reagent to the organic reagent.
中和操作は、少なくとも200℃で行い、好ましくは少なくとも215℃、そしてより好ましくは少なくとも240℃で行う。圧力は、反応の水を留去するために徐々に大気圧より低くする。従って、水と共沸物を形成しうる如何なる溶媒も存在させないで中和を行うべきである。好ましくは、圧力を7000Pa(70ミリバール)以下まで下げる。 The neutralization operation is performed at at least 200 ° C, preferably at least 215 ° C, and more preferably at least 240 ° C. The pressure is gradually reduced below atmospheric pressure in order to distill off the water of reaction. Therefore, neutralization should be carried out in the absence of any solvent that can form an azeotrope with water. Preferably, the pressure is reduced to 7000 Pa (70 mbar) or less.
使用される試薬の量は、下記のモル比に対応するべきである:
(1)アルカリ土類塩基/炭化水素フェノールが0.2:1乃至0.7:1、好ましくは0.3:1乃至0.5:1、および
(2)カルボン酸/炭化水素フェノールが0.01:1乃至0.5:1、好ましくは0.03:1乃至0.15:1。
The amount of reagent used should correspond to the following molar ratio:
(1) Alkaline earth base / hydrocarbon phenol 0.2: 1 to 0.7: 1, preferably 0.3: 1 to 0.5: 1, and (2) Carboxylic acid / hydrocarbon phenol 0 .01: 1 to 0.5: 1, preferably 0.03: 1 to 0.15: 1.
この中和工程の最後に、得られた炭化水素フェネートを少なくとも215℃の温度で、そして5000と105Paの間(0.05と1.0バールの間)の絶対圧で、15時間を越えない期間維持することが好ましい。より好ましくは、この中和工程の最後に得られた炭化水素フェネートを、10000と20000Paの間(0.1と0.2バールの間)の絶対圧で2乃至6時間維持する。 At the end of this neutralization step, the resulting hydrocarbon phenate is stirred for 15 hours at a temperature of at least 215 ° C. and at an absolute pressure of between 5000 and 10 5 Pa (between 0.05 and 1.0 bar). It is preferable to maintain the period not exceeding. More preferably, the hydrocarbon phenate obtained at the end of this neutralization step is maintained at an absolute pressure between 10,000 and 20000 Pa (between 0.1 and 0.2 bar) for 2 to 6 hours.
充分に高い温度で操作を行い、反応器の圧力を徐々に大気圧より低くするならば、この反応中に生成する水と共沸物を形成する溶媒を添加する必要無しに、中和反応は行われる。 If the operation is carried out at a sufficiently high temperature and the reactor pressure is gradually reduced below atmospheric pressure, the neutralization reaction can be carried out without the need to add a solvent that forms an azeotrope with the water produced during the reaction. Done.
B)カルボキシル化工程
カルボキシル化工程は、先の中和工程で発生した反応媒体に二酸化炭素を単に吹き込むことにより行い、そして少なくとも20モル%の出発炭化水素フェノールを炭化水素サリチレートに変換する(電位差計での定量によりサリチル酸として測定)まで続ける。生成するアルキルサリチレートの如何なる脱カルボキシルも避けるために、加圧下で行わなければならない。
B) Carboxylation step The carboxylation step is performed by simply blowing carbon dioxide into the reaction medium generated in the previous neutralization step, and at least 20 mol% of the starting hydrocarbon phenol is converted to a hydrocarbon salicylate (potentiometer). (Measured as salicylic acid). In order to avoid any decarboxylation of the alkyl salicylate formed, it must be carried out under pressure.
好ましくは、二酸化炭素を用いて180℃と240℃の間の温度で、大気圧より上で15×105Pa(15バール)までの範囲内の圧力下で、1乃至8時間かけて、少なくとも22モル%の出発炭化水素フェノールを炭化水素サリチレートに変換する。 Preferably, using carbon dioxide at a temperature between 180 ° C. and 240 ° C. under a pressure in the range of 15 × 10 5 Pa (15 bar) above atmospheric pressure for at least 1 to 8 hours, 22 mol% of the starting hydrocarbon phenol is converted to hydrocarbon salicylate.
一つの変形によれば、二酸化炭素を用いて200℃に等しいかそれより高い温度で、4×105Pa(4バール)の圧力下で、少なくとも25モル%の出発炭化水素フェノールを炭化水素サリチレートに変換する。 According to one variant, at least 25 mol% of the starting hydrocarbon phenol is converted to hydrocarbon salicylate using carbon dioxide at a temperature equal to or higher than 200 ° C. under a pressure of 4 × 10 5 Pa (4 bar). Convert to
C)濾過工程
カルボキシル化工程の生成物を有利には濾過してもよい。濾過工程の目的は、以前の工程の間に生成した可能性があり、そして潤滑油循環路に取り付けられたフィルタの目詰りを引き起こしうる沈降物、特に結晶性カルシウムカーボネートを除去することにある。
C) Filtration step The product of the carboxylation step may advantageously be filtered. The purpose of the filtration process is to remove sediment, particularly crystalline calcium carbonate, that may have been generated during the previous process and that can cause clogging of the filter attached to the lubricating oil circuit.
D)分離工程
カルボキシル化工程の生成物から、少なくとも10モル%の出発炭化水素フェノールを分離する。蒸留を用いて分離を遂行することが好ましい。より好ましくは蒸留は、拭い取り(あるいは擦り付け)フィルム型蒸発器内で約150℃乃至約250℃の温度で、そして約0.1乃至約4ミリバールの圧力で行い、より好ましくは約190℃乃至約230℃、約0.5乃至約3ミリバールで、最も好ましくは約195℃乃至約225℃、約1乃至約2ミリバールの圧力で行う。少なくとも10モル%の出発炭化水素フェノールを分離する。より好ましくは、少なくとも30モル%の出発炭化水素フェノールを分離する。最も好ましくは、55モル%までの出発炭化水素フェノールを分離する。分離した炭化水素フェノールはその後、再生利用して新規な方法または他の任意の方法において出発物質として使用することができる。
D) Separation step At least 10 mol% of the starting hydrocarbon phenol is separated from the product of the carboxylation step. It is preferred to carry out the separation using distillation. More preferably, the distillation is performed in a wiped (or rubbed) film evaporator at a temperature of about 150 ° C. to about 250 ° C. and a pressure of about 0.1 to about 4 mbar, more preferably about 190 ° C. to about It is carried out at a pressure of about 230 ° C., about 0.5 to about 3 mbar, most preferably about 195 ° C. to about 225 ° C., about 1 to about 2 mbar. At least 10 mol% of the starting hydrocarbon phenol is separated. More preferably, at least 30 mol% of the starting hydrocarbon phenol is separated. Most preferably, up to 55 mol% of the starting hydrocarbon phenol is separated. The separated hydrocarbon phenol can then be recycled and used as a starting material in a novel process or any other process.
[未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤]
上記の方法により生成した、未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤の特徴は、他の経路で製造されたものよりもずっと多くのアルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレートと少ない炭化水素フェノールを含む、その興味深い組成にある。炭化水素基がアルキル基である場合には、未硫化カルボキシレート含有添加剤は、下記の組成を有する:
(a)40%以下のアルキルフェノール、
(b)10%乃至50%のアルカリ土類金属アルキルフェネート、および
(c)15%乃至60%のアルカリ土類金属単芳香環アルキルサリチレート。
[Cleaning and dispersing additive based on unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant]
The characteristics of the detergent-dispersed additives based on hydroxy-aromatic surfactants containing unsulfurized carboxylates produced by the above method are much more alkaline earth metal than those produced by other routes. Its interesting composition includes aromatic ring hydrocarbon salicylates and low hydrocarbon phenols. When the hydrocarbon group is an alkyl group, the unsulfurized carboxylate-containing additive has the following composition:
(A) 40% or less alkylphenol,
(B) 10% to 50% alkaline earth metal alkylphenate; and (c) 15% to 60% alkaline earth metal monoaromatic alkyl salicylate.
他の方法で製造されたアルカリ土類金属アルキルサリチレートと違って、この未硫化カルボキシレート含有添加剤の組成の特徴は、アルカリ土類金属二芳香環アルキルサリチレートを少量しか含まないことにある。単芳香環アルキルサリチレートと二芳香環アルキルサリチレートのモル比は、少なくとも8:1である。 Unlike alkaline earth metal alkyl salicylates produced by other methods, the composition of this unsulfurized carboxylate-containing additive is that it contains only a small amount of alkaline earth metal diaromatic alkyl salicylates. It is in. The molar ratio of monoaromatic alkyl salicylate to diaromatic alkyl salicylate is at least 8: 1.
[赤外分光法による生成物の特徴]
本発明に用いられる未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤を特徴付けるために、芳香環面外のC−H変角振動を使用した。
[Product characteristics by infrared spectroscopy]
In order to characterize the clean dispersion additive based on unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactants used in the present invention, out-of-plane aromatic ring vibration was used.
芳香環の赤外スペクトルは、675−870cm-1領域に強い面外C−H変角振動の透過率バンドを示し、正確な振動数は置換基の数と位置に依存する。オルト−二置換化合物では、透過率バンドは735−770cm-1に生じる。パラ−二置換化合物では、透過率バンドは810−840cm-1に生じる。 The infrared spectrum of the aromatic ring shows a transmission band of strong out-of-plane C—H bending vibration in the 675-870 cm −1 region, and the exact frequency depends on the number and position of substituents. For ortho-disubstituted compounds, a transmission band occurs at 735-770 cm −1 . For para-disubstituted compounds, the transmission band occurs at 810-840 cm −1 .
本発明に関連する参照化学構造の赤外スペクトルは、面外C−H変角振動の透過率バンドが、オルト−アルキルフェノールでは750±3cm-1、サリチル酸では760±2cm-1、そしてパラ−アルキルフェノールでは832±3cm-1に生じることを示している。 Infrared spectra of reference chemical structures relevant to the present invention, out-of-plane C-H deformation vibration of transmittance band, ortho - 750 ± 3 cm -1 is alkylphenol, 760 ± 2 cm -1 in the salicylic acid and para - alkylphenol Shows that it occurs at 832 ± 3 cm −1 .
当該分野で知られているアルカリ土類アルキルフェネートは、赤外面外C−H変角振動の透過率バンドが750±3cm-1と832±3cm-1にある。当該分野で知られているアルカリ土類アルキルサリチレートは、赤外面外C−H変角振動の透過率バンドが763±3cm-1と832±3cm-1にある。 Alkaline earth alkyl phenates known in the art have infrared out-of-plane C—H bending vibration transmission bands at 750 ± 3 cm −1 and 832 ± 3 cm −1 . Alkaline earth alkyl salicylates known in the art have infrared out-of-plane C—H bending vibration transmission bands at 763 ± 3 cm −1 and 832 ± 3 cm −1 .
本発明に用いられる未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤は、アルキルサリチレートが存在する別の証拠はあっても、基本的に763±3cm-1に面外C−H変角振動を示さない。この際立った特徴については充分に解明されていない。しかしながら、単芳香環アルキルサリチレートの特別な構造がこの面外C−H変角振動をどうにかして妨げている、という仮説を立てることができる。この構造では、カルボン酸機能は環状構造に携わっていて、よって芳香環付近では立体障害の増大を生じて、隣接する水素原子の自由な動きを制限しているのかもしれない。この仮説は、酸性にした生成物(カルボン酸機能はもはや環状構造に携わっていなく、よって回転できる)の赤外スペクトルが、763±3cm-1に面外C−H透過率バンドを持つという事実によって支持される。 The undispersed carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant-based cleaning dispersion additive used in the present invention is basically 763 ± 3 cm − , although there is other evidence that alkyl salicylates are present. 1 shows no out-of-plane C-H bending vibration. This distinguishing feature has not been fully elucidated. However, it can be hypothesized that the special structure of a single aromatic ring alkyl salicylate somehow prevents this out-of-plane C—H bending vibration. In this structure, the carboxylic acid function is involved in the cyclic structure, thus increasing steric hindrance near the aromatic ring and limiting the free movement of adjacent hydrogen atoms. This hypothesis is due to the fact that the infrared spectrum of the acidified product (the carboxylic acid function is no longer involved in the ring structure and can therefore be rotated) has an out-of-plane C—H transmittance band at 763 ± 3 cm −1. Supported by.
従って、本発明に用いられる未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤の特徴は、約763±3cm-1の面外C−H変角振動と832±3cm の面外C−H変角振動との赤外透過率バンドの比が、0.1:1以下であることにある。 Therefore, the features of the detergent dispersion additive based on hydroxy-aromatic surfactant containing unsulfurized carboxylate used in the present invention are characterized by an out-of-plane C—H bending vibration of about 763 ± 3 cm −1 and 832 ±. The ratio of the infrared transmittance band to the 3 cm 2 out-of-plane C—H bending vibration is 0.1: 1 or less.
上記の方法により生成した未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤は、LEDLの低硫黄要求条件を満たしながら、一方で硫化していないにもかかわらず、硫化生成物よりも改善された高温堆積物抑制性能を与える。この添加剤は、アルカリ金属を含まないので、例えば船用エンジン油など、アルカリ金属の存在が有害な影響を及ぼすことが証明されている用途において、清浄分散剤として用いることができる。 A clean dispersion additive based on a non-sulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant produced by the above method meets the low sulfur requirements of LEDL, while not sulfurized, Provides improved high temperature deposit control performance over sulfurized products. Since this additive does not contain an alkali metal, it can be used as a cleaning dispersant in applications where the presence of the alkali metal has been proven to have a detrimental effect, such as marine engine oils.
[ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤]
ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤については、当該分野ではよく知られている。そのような添加剤の例としては、フェネート、フェネート−カルボキシレート、サリチレート、カルボキシ−ステアレート、および上述した未硫化カルボキシレート含有添加剤を挙げることができる。
[Cleaning and dispersing additive based on hydroxy-aromatic surfactant]
Cleaning and dispersing additives based on hydroxy-aromatic surfactants are well known in the art. Examples of such additives may include phenate, phenate-carboxylate, salicylate, carboxy-stearate, and the aforementioned unsulfurized carboxylate-containing additives.
[フェネートの製造]
本発明に使用することができるフェネートは一般に、フェネートの炭化水素置換基又は置換基群が好ましくは一種以上の分枝鎖又は非分枝鎖アルキル基である、炭化水素置換フェネートである。好適なアルキル基は炭素原子を4乃至50個、好ましくは9乃至28個含む。特に好適なアルキル基は、プロピレン四量体から誘導されたC12基である。炭化水素置換フェネートは一般に硫化されている。
[Manufacture of phenate]
The phenates that can be used in the present invention are generally hydrocarbon-substituted phenates in which the hydrocarbon substituent or group of substituents of the phenate is preferably one or more branched or unbranched alkyl groups. Suitable alkyl groups contain 4 to 50, preferably 9 to 28 carbon atoms. Particularly preferred alkyl groups are C 12 groups derived from propylene tetramer. Hydrocarbon-substituted phenates are generally sulfided.
本発明の一つの好ましい態様によれば、希釈油、グリコールおよびハロゲン化物イオンの存在下で、グリコールは沸点が150℃以上のアルコールとの混合物の状態で存在させて、硫化アルキルフェノールをアルカリ土類塩基で中和し、アルコール、グリコール、水および沈降物を除去し、反応媒体をハロゲン化物イオンの存在下でCO2で炭酸塩化し、そして再度、アルコール、グリコール、水および沈降物を除去することによって、アルカリ土類金属の過塩基性硫化アルキルフェネートを製造する。 According to one preferred embodiment of the present invention, in the presence of diluent oil, glycol and halide ions, the glycol is present in a mixture with an alcohol having a boiling point of 150 ° C. or higher, and the sulfurized alkylphenol is converted to an alkaline earth base. By neutralizing with, removing alcohol, glycol, water and sediment, carbonating the reaction medium with CO 2 in the presence of halide ions, and again removing alcohol, glycol, water and sediment. To produce an alkaline earth metal overbased sulfurized alkylphenate.
別の好ましい態様では、下記の工程からなる方法により過塩基性硫化炭化水素フェネートを製造する:
(a)硫化アルキルフェノールをアルカリ土類塩基を用いて、希釈油、グリコールおよびハロゲン化物イオンの存在下で、グリコールは沸点が150℃以上のアルコールとの混合物の状態で存在させて中和する、
(b)媒体から、好ましくは蒸留によりアルコール、グリコールおよび水を除去する、
(c)媒体から、好ましくは濾過により沈降物を除去する、
(d)得られた媒体をハロゲン化物イオンの存在下でCO2で炭酸塩化する、そして
(e)媒体から、好ましくは蒸留により、アルコール、グリコールおよび水を除去する。
In another preferred embodiment, the overbased sulfurized hydrocarbon phenate is produced by a process comprising the following steps:
(A) Sulfurized alkylphenol is neutralized using an alkaline earth base in the presence of diluent oil, glycol and halide ions in the presence of a mixture with an alcohol having a boiling point of 150 ° C. or higher.
(B) removing alcohol, glycol and water from the medium, preferably by distillation;
(C) removing sediment from the medium, preferably by filtration;
(D) Carbonate the resulting medium with CO 2 in the presence of halide ions; and (e) Remove alcohol, glycol and water from the medium, preferably by distillation.
上記の方法に使用できるアルカリ土類塩基としては、バリウム、ストロンチウムおよびカルシウムの酸化物及び水酸化物を挙げることができ、特には石灰である。この方法に使用できる沸点が150℃以上のアルコールとしては、エチルヘキサノール、オキソアルコール、デシルアルコール、トリデシルアルコールなどのC6〜C14のアルコール;2−ブトキシエタノール、2−ブトキシプロパノールなどのアルコキシアルコール;およびジプロピレングリコールのメチルエーテルを挙げることができる。この方法に使用できるアミンとしては、ポリアミノアルカン、好ましくはポリアミノエタン、特にはエチレンジアミン、およびアミノエーテル、特にはトリス(3−オキサ−6−アミノ−ヘキシル)アミンを挙げることができる。この方法に使用できるグリコールとしては、アルキレングリコール、特にはエチレングリコールが挙げられる。この方法に用いられるハロゲン化物イオンは好ましくは、塩化アンモニウムあるいは塩化カルシウムや塩化亜鉛などの金属塩化物の形で加えることができるCl-イオンである。 Alkaline earth bases that can be used in the above method include barium, strontium and calcium oxides and hydroxides, particularly lime. Examples of alcohols having a boiling point of 150 ° C. or higher that can be used in this method include C 6 to C 14 alcohols such as ethylhexanol, oxo alcohol, decyl alcohol, and tridecyl alcohol; alkoxy alcohols such as 2-butoxyethanol and 2-butoxypropanol And methyl ether of dipropylene glycol. As amines that can be used in this process, mention may be made of polyaminoalkanes, preferably polyaminoethanes, in particular ethylenediamine, and amino ethers, in particular tris (3-oxa-6-amino-hexyl) amine. Glycols that can be used in this process include alkylene glycols, especially ethylene glycol. The halide ions used in this process are preferably Cl - ions which can be added in the form of ammonium chloride or a metal chloride such as calcium chloride or zinc chloride.
上記方法での使用に適した希釈油としては、ナフテン系油および混合油が挙げられ、好ましくはニュートラル100油などのパラフィン系油である。使用される希釈油の量は、最終生成物の油の量が最終生成物の約25重量%乃至約65重量%、好ましくは約30重量%乃至約50重量%を占めるような量である。 Diluent oils suitable for use in the above method include naphthenic oils and mixed oils, preferably paraffinic oils such as neutral 100 oil. The amount of diluent oil used is such that the amount of oil in the final product comprises from about 25% to about 65%, preferably from about 30% to about 50% by weight of the final product.
以上に概説した方法については、米国特許第4514313号にもっと詳しく記載されていて、その内容も本出願の記載内容とする。 The method outlined above is described in more detail in U.S. Pat. No. 4,514,313, the contents of which are also described herein.
[フェネート−カルボキシレートの製造]
本発明に使用することができるフェネート−カルボキシレートは一般に、フェネートの炭化水素置換基又は置換基群が好ましくは一種以上の分枝鎖又は非分枝鎖アルキル基である、炭化水素置換フェネート−カルボキシレートである。好適なアルキル基は炭素原子を4乃至50個、好ましくは9乃至28個含む。特に好適なアルキル基は、プロピレン四量体から誘導されるC12基である。炭化水素置換フェネート−カルボキシレートは硫化されていてもよいし、あるいは硫化されていなくてもよい。
[Production of phenate-carboxylate]
The phenate-carboxylates that can be used in the present invention are generally hydrocarbon-substituted phenate-carboxylates in which the hydrocarbon substituent or substituent group of the phenate is preferably one or more branched or unbranched alkyl groups. Rate. Suitable alkyl groups contain 4 to 50, preferably 9 to 28 carbon atoms. Particularly preferred alkyl groups are C 12 groups derived from propylene tetramer. The hydrocarbon-substituted phenate-carboxylate may be sulfurized or not sulfurized.
過塩基性炭化水素フェネート−カルボキシレートは、過塩基化の前、間又は後に長鎖カルボン酸(好ましくは、ステアリン酸)、その無水物又は塩で処理した過塩基性炭化水素フェネートから製造する。その方法は、炭化水素フェネート、少なくとも一種の溶媒、金属水酸化物、金属塩化物水溶液、および炭素原子1乃至5個を含むアルキル多価アルコールの混合物を、過塩基化反応条件下で二酸化炭素と接触させることからなる。固体金属塩化物の代わりに金属塩化物水溶液を使用することは、生成物の粘度を低下させる。金属は、アルカリ土類金属であることが好ましく、最も好ましくはカルシウムである。アルキル多価アルコールは、エチレングリコールであることが好ましい。 The overbased hydrocarbon phenate-carboxylate is prepared from an overbased hydrocarbon phenate that has been treated with a long chain carboxylic acid (preferably stearic acid), an anhydride or salt thereof, before, during or after overbasing. The method comprises a mixture of a hydrocarbon phenate, at least one solvent, a metal hydroxide, an aqueous metal chloride solution, and an alkyl polyhydric alcohol containing 1 to 5 carbon atoms with carbon dioxide under overbasing reaction conditions. Consisting of contact. Using an aqueous metal chloride solution instead of a solid metal chloride reduces the viscosity of the product. The metal is preferably an alkaline earth metal, most preferably calcium. The alkyl polyhydric alcohol is preferably ethylene glycol.
好ましい態様では、炭化水素フェネートを過塩基化し、そしてフェネートを(過塩基化の前、間又は後に)長鎖カルボン酸(好ましくは、ステアリン酸)、その無水物又は塩で処理することにより、過塩基性炭化水素フェネート−カルボキシレートを製造する。 In a preferred embodiment, the hydrocarbon phenate is overbased, and the phenate is treated with a long chain carboxylic acid (preferably stearic acid), an anhydride or salt thereof (before, during or after overbasing). A basic hydrocarbon phenate-carboxylate is prepared.
過塩基化工程では、炭化水素フェネート(硫化であっても未硫化であってもよい)、少なくとも一種の溶媒、金属水酸化物、金属塩化物水溶液、および炭素原子1乃至5個を含むアルキル多価アルコールからなる混合物を、過塩基化反応条件下で二酸化炭素と反応させる。過塩基化反応条件としては、250乃至375°Fの温度でほぼ大気圧が挙げられる。 In the overbasing step, a hydrocarbon phenate (which may be sulfurized or non-sulfurized), at least one solvent, a metal hydroxide, an aqueous metal chloride solution, and a polyalkyl containing 1 to 5 carbon atoms. A mixture of monohydric alcohols is reacted with carbon dioxide under overbasing reaction conditions. Overbasing reaction conditions include a temperature of 250 to 375 ° F. and approximately atmospheric pressure.
過塩基性炭化水素フェネートは、硫化アルキルフェネートであることが好ましい。金属は、アルカリ土類金属であることが好ましく、より好ましくはカルシウムである。アルキル多価アルコールは、エチレングリコールであることが好ましい。 The overbased hydrocarbon phenate is preferably a sulfurized alkyl phenate. The metal is preferably an alkaline earth metal, more preferably calcium. The alkyl polyhydric alcohol is preferably ethylene glycol.
カルボキシレート処理(長鎖カルボン酸、その無水物又は塩での処理)は、過塩基化工程の前、間又は後に起こすことができる。長鎖カルボン酸、その無水物又は塩での処理を過塩基化工程との関係でいつ起こすかは、重要なことではない。 Carboxylate treatment (treatment with a long chain carboxylic acid, anhydride or salt thereof) can occur before, during or after the overbasing step. It is not critical when treatment with the long chain carboxylic acid, anhydride or salt thereof occurs in the context of the overbasing step.
フェネートは硫化してもよいし、あるいは硫化しなくてもよい。好ましくは、フェネートを硫化する。フェネートを硫化するならば、過塩基化より前のいつでも硫化工程を起こすことができる。より好ましくは、過塩基化工程より前でカルボキシレート処理の後にフェネートを硫化する。 The phenate may or may not be sulfided. Preferably, the phenate is sulfided. If the phenate is sulfided, the sulfurization step can occur anytime prior to overbasing. More preferably, the phenate is sulfurized after the carboxylate treatment prior to the overbasing step.
以上に概説した方法については、米国特許第5942476号に更に詳細に記載されていて、その内容も本出願の記載内容とする。 The method outlined above is described in more detail in US Pat. No. 5,942,476, the contents of which are also described herein.
[サリチレートの製造]
サリチレートの製造については当該分野ではよく知られている。本発明に使用することができる好ましいサリチレートとしては、多価又は一価金属、より好ましくは一価金属、最も好ましくはカルシウムの塩を含む中及び高過塩基性サリチレートを挙げることができる。本明細書で使用するとき、中過塩基性(MOB)は、TBNが約31乃至170のサリチレートを含むことを意味する。高過塩基性(HOB)は、TBNが約171乃至400のサリチレートを含むことを意味する。超高過塩基性(HHOB)は、TBNが400を越えるサリチレートを含むことを意味する。
[Manufacture of salicylates]
The manufacture of salicylates is well known in the art. Preferred salicylates that can be used in the present invention include medium and high overbased salicylates containing polyvalent or monovalent metals, more preferably monovalent metals, most preferably calcium salts. As used herein, medium overbasing (MOB) means that the TBN contains about 31-170 salicylates. High overbasing (HOB) means that the TBN contains about 171 to 400 salicylates. Ultra-high overbasing (HHOB) means that the TBN contains over 400 salicylates.
ある態様では、サリチレートは例えば、フェノール、オルト−アルキルフェノールまたはパラ−アルキルフェノールから出発して、アルキル化、カルボキシル化および塩形成により製造することができる。好ましく選択されるアルキル化剤は、分子に炭素原子が12個以上あるオレフィンまたはオレフィン混合物である。酸活性クレーは、フェノールおよびオルト及びパラ−アルキルフェノールのアルキル化に好適な触媒である。用いられる触媒の量は、アルキル化剤とアルキル化されるフェノールの重量の合計に関して、一般には1−10重量%であり、特には3−7重量%である。アルキル化は、100と250℃の間、特には125と225℃の間の温度で行うことができる。 In some embodiments, salicylates can be prepared by alkylation, carboxylation, and salt formation starting from, for example, phenol, ortho-alkylphenol, or para-alkylphenol. The alkylating agent preferably selected is an olefin or mixture of olefins having 12 or more carbon atoms in the molecule. Acid activated clays are suitable catalysts for the alkylation of phenol and ortho and para-alkylphenols. The amount of catalyst used is generally 1-10% by weight, in particular 3-7% by weight, based on the total weight of alkylating agent and alkylated phenol. The alkylation can be carried out at temperatures between 100 and 250 ° C, in particular between 125 and 225 ° C.
フェノールまたはオルト又はパラ−アルキルフェノールの経路で製造したアルキルフェノールは、当該分野ではよく知られた技術により、対応するアルキルサリチル酸に変換することができる。例えば、アルキルフェノールを苛性アルカリのアルコール溶液によって対応するアルキルフェネートに変換し、そして後者を約140℃、10乃至30気圧の圧力でCO2を用いて処理する。そのようにして得られたアルキルサリチレートから、例えば30%硫酸によってアルキルサリチル酸を遊離することができる。 Alkylphenols prepared by the phenol or ortho- or para-alkylphenol route can be converted to the corresponding alkyl salicylic acid by techniques well known in the art. For example, the alkylphenol is converted to the corresponding alkylphenate with a caustic alcohol solution, and the latter is treated with CO 2 at about 140 ° C. and a pressure of 10 to 30 atmospheres. Alkyl salicylic acid can be liberated from the alkyl salicylate thus obtained, for example with 30% sulfuric acid.
過塩基性サリチレートの製造では、アルキルサリチル酸を過剰量の金属化合物、例えばCa(OH)2の形のカルシウムで処理することができる。 In the production of overbased salicylates, alkylsalicylic acid can be treated with an excess amount of metal compound, for example calcium in the form of Ca (OH) 2 .
例えば、アルキルサリチル酸を1.6当量のCO2を導入しながら、Ca(OH)2の形の4当量のカルシウムで処理することができる。 For example, an alkyl salicylic acid can be treated with 4 equivalents of calcium in the form of Ca (OH) 2 while introducing 1.6 equivalents of CO 2 .
中及び過塩基性サリチレートの製造については、米国特許第4810398号および英国特許第1146925号、第790473号及び第786167号に更に詳細に記載されていて、その内容も本出願の記載内容とする。 The production of medium and overbased salicylates is described in further detail in U.S. Pat. No. 4,810,398 and British Patent Nos. 1,146,925, 790473, and 786167, the contents of which are also incorporated herein.
[カルボキシ−ステアレートの製造]
本発明に使用することができるカルボキシ−ステアレートは一般に、長鎖カルボン酸、その無水物又は塩で処理されたアルカリ土類金属単芳香環炭化水素サリチレートである。
[Production of carboxy-stearate]
The carboxy-stearate that can be used in the present invention is generally an alkaline earth metal monoaromatic hydrocarbon salicylate treated with a long chain carboxylic acid, anhydride or salt thereof.
カルボキシ−ステアレートは、アルカリ土類金属単芳香環サリチレート、少なくとも一種の溶媒およびアルカリ土類金属水酸化物の混合物から製造する。アルコールのアルキル基の炭素原子が1乃至5個であるアルキル多価アルコールの存在下で、混合物を二酸化炭素と接触させることにより、混合物を過塩基化する。一種のそのような使用できるアルキル多価アルコールは、エチレングリコールである。 Carboxy-stearate is prepared from a mixture of an alkaline earth metal monoaromatic salicylate, at least one solvent and an alkaline earth metal hydroxide. The mixture is overbased by contacting the mixture with carbon dioxide in the presence of an alkyl polyhydric alcohol having 1 to 5 carbon atoms in the alkyl group of the alcohol. One such alkyl polyhydric alcohol that can be used is ethylene glycol.
以上に概説した方法については、米国特許第6348438号に更に詳細に記載されていて、その内容も本出願の記載内容とする。 The method outlined above is described in more detail in US Pat. No. 6,348,438, the contents of which are also described herein.
[潤滑粘度の基油]
そのような組成物に使用される潤滑粘度の基油は、内燃機関のクランクケースでの使用に適した粘度の鉱油であっても合成油であってもよい。クランクケース基油は通常は粘度が、0°F(−18℃)で約1300cSt乃至210°F(99℃)で3cStである。基油は、合成または天然の原料から誘導することができる。本発明で基油として使用される鉱油としては、パラフィン系、ナフテン系、および通常潤滑油組成物に使用されるその他の油を挙げることができる。合成油としては、炭化水素合成油と合成エステルの両方を挙げることができる。使用できる合成炭化水素油としては、適正な粘度を持つアルファオレフィンの液体重合体が挙げられる。特に有用なものは、C6〜C12アルファオレフィンの水素化液体オリゴマー、例えば1−デセン三量体である。同様に、適正な粘度のアルキルベンゼン、例えばジドデシルベンゼンも使用することができる。使用できる合成エステルとしては、モノカルボン酸およびポリカルボン酸と、モノヒドロキシアルカノールおよびポリオールとのエステルが挙げられる。代表的な例としては、ジドデシルアジペート、ペンタエリトリトールテトラカプロエート、ジ−2−エチルヘキシルアジペート、およびジラウリルセバケート等がある。モノ及びジカルボン酸とモノ及びジヒドロキシアルカノールとの混合物から合成された複合エステルも使用することができる。
[Base oil of lubricating viscosity]
The base oil of lubricating viscosity used in such a composition may be a mineral oil or a synthetic oil having a viscosity suitable for use in a crankcase of an internal combustion engine. Crankcase base oils typically have a viscosity of about 1300 cSt at 0 ° F. (−18 ° C.) to 3 cSt at 210 ° F. (99 ° C.). Base oils can be derived from synthetic or natural raw materials. Mineral oils used as base oils in the present invention can include paraffinic, naphthenic, and other oils commonly used in lubricating oil compositions. Synthetic oils can include both hydrocarbon synthetic oils and synthetic esters. Synthetic hydrocarbon oils that can be used include liquid polymers of alpha olefins with the proper viscosity. Particularly useful are hydrogenated liquid oligomers of C 6 -C 12 alpha olefins such as 1-decene trimer. Similarly, alkylbenzenes of the proper viscosity, such as didodecylbenzene, can be used. Synthetic esters that can be used include esters of monocarboxylic and polycarboxylic acids with monohydroxyalkanols and polyols. Representative examples include didodecyl adipate, pentaerythritol tetracaproate, di-2-ethylhexyl adipate, and dilauryl sebacate. Complex esters synthesized from mixtures of mono and dicarboxylic acids and mono and dihydroxy alkanols can also be used.
鉱油と合成油のブレンドも有用である。例えば、10乃至25%の水素化1−デセン三量体と75乃至90%の150SUS(100°F)鉱油のブレンドは、優れた潤滑油基材になる。 A blend of mineral and synthetic oils is also useful. For example, a blend of 10 to 25% hydrogenated 1-decene trimer and 75 to 90% 150 SUS (100 ° F.) mineral oil makes an excellent lubricant base.
本発明のLEDLは、1種、2種、3種又は4種基油原料またはそれらの組合せに添加することができる。 The LEDL of the present invention can be added to one, two, three or four base oil raw materials or combinations thereof.
[清浄剤]
本発明のLEDLは、内燃機関と接触させたときに内部酸化および腐食抑制性能を改善することが分かった。LEDLの態様は清浄剤を含有してもよい。
[Cleaning agent]
The LEDL of the present invention has been found to improve internal oxidation and corrosion inhibition performance when contacted with an internal combustion engine. LEDL embodiments may contain a detergent.
清浄剤は、コロイド状懸濁液中に不溶性粒子を保持することで、ワニス、リング域堆積物および錆を抑制するのを助長する。金属含有(または、灰分生成)清浄剤は、堆積物を抑制する清浄剤としても、あるいは酸中和剤またはさび止め添加剤としても機能し、それにより摩耗および腐食を低減し、そしてエンジン寿命を延ばす。清浄剤は一般に、長い疎水性尾と共に極性頭部を含み、極性頭部は酸性有機化合物の金属塩からなる。塩は実質的に化学量論量の金属を含むことができる。その場合に、塩は通常は正塩または中性塩とみなされ、一般に全塩基価は(ASTM D2896による測定で)0乃至10である。酸化物または水酸化物などの過剰の金属化合物を二酸化炭素などの酸性ガスと反応させて多量の金属塩基を含ませることにより、過塩基性清浄剤を生成させることも可能である。そのような過塩基性清浄剤の全塩基価は、約15乃至30(低過塩基性「LOB」)、約31乃至170(中過塩基性「MOB」)、約171乃至400(高過塩基性「MOB」)、または400より上(超高過塩基性「HHOB」)であってもよい。 The detergent helps to suppress varnish, ring zone deposits and rust by retaining insoluble particles in the colloidal suspension. Metal-containing (or ash generating) detergents function as deposit control detergents, or as acid neutralizers or rust inhibitors, thereby reducing wear and corrosion and reducing engine life. extend. The detergent generally comprises a polar head with a long hydrophobic tail, which consists of a metal salt of an acidic organic compound. The salt can include a substantially stoichiometric amount of metal. In that case, the salt is usually considered a normal or neutral salt, and generally has a total base number of 0 to 10 (as measured by ASTM D2896). It is also possible to produce an overbased detergent by reacting an excess metal compound such as an oxide or hydroxide with an acidic gas such as carbon dioxide to include a large amount of metal base. The total base number of such overbased detergents is about 15 to 30 (low overbased “LOB”), about 31 to 170 (medium overbased “MOB”), about 171 to 400 (high overbased). Or “above 400” (super-high overbased “HHOB”).
[分散剤]
本発明のLEDLは、コハク酸イミド(例えば、PIBSA分子量が約700乃至2500のポリイソブチレンコハク酸/無水物(PIBSA)−ポリアミン)で一般に表される種類の窒素含有分散剤を含む、一種以上の分散剤を含有してもよい。分散剤は、ホウ酸化していてもホウ酸化していなくてもよいし、無灰でも灰分含有でもよい。本発明の潤滑油は、分散剤を約1重量%乃至約12重量%かそれより多く含むことができる。
[Dispersant]
The LEDL of the present invention comprises one or more nitrogen-containing dispersants of the type generally represented by succinimide (eg, polyisobutylene succinic acid anhydride (PIBSA) -polyamine having a PIBSA molecular weight of about 700 to 2500). You may contain a dispersing agent. The dispersant may be borated or not borated, and may be ashless or ash-containing. The lubricating oil of the present invention can contain from about 1% to about 12% by weight or more of a dispersant.
本発明で好ましい分散剤は、平均分子量(mw)が約1000乃至約10000の一種以上の分散剤からなる。mwが約1000乃至約5000のポリイソブチレン(PIB)から製造された分散剤は、そのような好ましい分散剤である。 Preferred dispersants in the present invention comprise one or more dispersants having an average molecular weight (mw) of about 1000 to about 10,000. Dispersants made from polyisobutylene (PIB) having an mw of about 1000 to about 5000 are such preferred dispersants.
本発明の好ましい分散剤は、一種以上のコハク酸イミドであってもよい。「コハク酸イミド」は、多数のアミド、イミドなど、無水コハク酸とアミンとの反応で生成するものも含むと当該分野では解釈され、本明細書でもそのように使用する。しかしながら、主な生成物はコハク酸イミドであり、この用語は一般に、アルケニル又はアルキル置換コハク酸又はその無水物とポリアミンとの反応の生成物を意味すると受け取られている。アルケニル又はアルキルコハク酸イミドは、多数の文献に開示されていて当該分野ではよく知られている。コハク酸イミドのある基本的な種類および「コハク酸イミド」なる技術用語に含まれる関連物質については、米国特許第2992708号、第3018250号、第3018291号、第3024237号、第3100673号、第3172892号、第3219666号、第3272746号、第3361673号、第3381022号、第3912764号、第4234435号、第4612132号、第4747965号、第5112507号、第5241003号、第5266186号、第5286799号、第5319030号、第5334321号、第5356552号、第5716912号に教示されていて、その開示内容も本明細書の記載内容とする。 A preferred dispersant of the present invention may be one or more succinimides. “Succinimide” is construed in the art to include a number of amides, imides, and the like that are formed by the reaction of succinic anhydride with an amine, and is used as such herein. However, the main product is succinimide, which term is generally taken to mean the product of the reaction of an alkenyl or alkyl substituted succinic acid or anhydride with a polyamine. Alkenyl or alkyl succinimides are disclosed in numerous references and are well known in the art. For a basic class of succinimides and related substances included in the technical term “succinimide”, see US Pat. No. 3219666, No. 3272746, No. 3361673, No. 3381022, No. 3912764, No. 4234435, No. 4612132, No. 4747965, No. 5112507, No. 5226603, No. 5266186, No. 5286799, No. 5319030, No. 5334321, No. 5356552, No. 5716912, the disclosure content of which is also described herein.
本発明は、モノ、ポリ又はビス−コハク酸イミドであってもよい一種以上のコハク酸イミドを含有することができる。本発明は、後処理した、あるいは後処理していない一種以上のコハク酸イミドを含む潤滑油から構成してもよい。 The present invention can contain one or more succinimides, which can be mono, poly or bis-succinimides. The present invention may comprise a lubricating oil containing one or more succinimides that are post-treated or not post-treated.
本発明に使用できるホウ酸化分散剤は、ポリイソブテニルコハク酸無水物とポリアミンとの反応生成物から誘導することができる。ホウ酸化分散剤は、好ましくは分子量が1200乃至1400、最も好ましくは約1300のポリブテンから誘導される。 The borated dispersant that can be used in the present invention can be derived from the reaction product of polyisobutenyl succinic anhydride and polyamine. The borated dispersant is preferably derived from polybutene having a molecular weight of 1200 to 1400, most preferably about 1300.
本発明に使用できるエチレンカーボネート処理した、またはEC処理した分散剤は、ポリイソブテニルコハク酸無水物とポリアミンとの反応生成物から誘導することができる。ポリイソブテンの数平均分子量(Mn)は少なくとも1800である。EC処理した分散剤は、分子量が2000乃至2400のポリブテンから誘導されたポリブテンコハク酸イミドであることが好ましい。本発明の好ましいEC処理したコハク酸イミドについては、米国特許第5334321号及び第5356552号に記載されている。 The ethylene carbonate treated or EC treated dispersant that can be used in the present invention can be derived from the reaction product of polyisobutenyl succinic anhydride and polyamine. The number average molecular weight (M n ) of the polyisobutene is at least 1800. The EC-treated dispersant is preferably a polybutene succinimide derived from a polybutene having a molecular weight of 2000 to 2400. Preferred EC-treated succinimides of the present invention are described in US Pat. Nos. 5,334,321 and 5,356,552.
[腐食防止剤]
本発明のLEDLに有利に用いることができる腐食防止剤は例えば、一種以上の芳香族ジカルボン酸のコハク酸イミド塩、および分散性芳香族ジカルボン酸腐食防止剤である。好ましい芳香族ジカルボン酸は、一種以上のテレフタル酸からなる。
[Corrosion inhibitor]
Corrosion inhibitors that can be advantageously used in the LEDL of the present invention are, for example, one or more aromatic dicarboxylic acid succinimide salts and dispersible aromatic dicarboxylic acid corrosion inhibitors. Preferred aromatic dicarboxylic acids consist of one or more terephthalic acids.
分散性芳香族ジカルボン酸腐食防止剤を含むある種の腐食防止剤については、例えば米国特許第3287271号、第3692681号及び第3374174号に記載されていて、その内容も全て本明細書の記載内容とする。 Certain corrosion inhibitors including dispersible aromatic dicarboxylic acid corrosion inhibitors are described, for example, in U.S. Pat. Nos. 3,287,271, 3,692,681, and 3,374,174, all of which are described herein. And
分散性芳香族ジカルボン酸腐食防止剤の一つの態様は、分子量約1100乃至約1500、好ましくは約1300のポリイソブテニルコハク酸無水物(PIBSA)と、一種以上のポリアミン、好ましくは一種以上の重質ポリアミン(HPA)とを、アミン/PIBSAのCMRが約0.4乃至約0.6、好ましくは約0.45で、反応させることによって合成することができる。これにより、次いでテレフタル酸と反応することができる反応生成物が生成する。 One embodiment of the dispersible aromatic dicarboxylic acid corrosion inhibitor includes a polyisobutenyl succinic anhydride (PIBSA) having a molecular weight of about 1100 to about 1500, preferably about 1300, and one or more polyamines, preferably one or more. Heavy polyamines (HPA) can be synthesized by reacting with an amine / PIBSA CMR of about 0.4 to about 0.6, preferably about 0.45. This produces a reaction product that can then react with terephthalic acid.
本発明の分散性芳香族ジカルボン酸腐食防止剤の別の態様は、次のようにして合成することができる。一種以上のPIBSAと一種以上のポリアミンとを、その混合物を希釈剤を用いてまたは用いないで、約110℃乃至約200℃、好ましくは約150℃乃至約170℃の温度で、1乃至20時間加熱することにより反応させて、一種以上のコハク酸イミドを生成させることができる。約3乃至約6時間の加熱が好ましい。反応体を混合した後に加熱するか、あるいは反応体を混合しながら加熱を起こす。加熱期間中に、反応の水を当該分野で公知の任意の手段により除去してもよい。任意のPIBSAを使用することができる。従来のPIBまたは高反応性PIBから製造された熱的PIBSA、塩素化PIBSA、熱的及び塩素化PIBSAの混合物、スルホン酸触媒PIBSA、ポリPIBSA、またはターポリマーPIBSAを挙げることができる。PIBSAと共重合体の混合物も使用することができる。アミン/PIBSA充填モル比(CMR)約0.4乃至0.6を使用することができる。好ましいCMRは約0.4乃至約0.5である。加熱後に、反応混合物を約110℃乃至約150℃、好ましくは約130℃乃至約135℃まで冷却してもよい。次いで、テレフタル酸を添加してもよい。コハク酸イミド重量に基づき約2重量%乃至約5重量%、好ましくは約2.5重量%乃至約3.5重量%のテレフタル酸を使用することができる。次に、この混合物を約1乃至約10時間、好ましくは約2乃至約4時間加熱してもよい。混合物を次に濾過してもよい。本発明の別の態様は、分子量1000のポリイソブテンコハク酸無水物(PIBSA)とテトラエチレンペンタアミン(TEPA)とを、アミン/PIBSA充填モル比(CMR)0.71を用いて反応させることにより合成した、一種以上の腐食防止剤を含有していてもよい。これにより、次いでテレフタル酸と反応して分散性芳香族ジカルボン酸腐食防止剤を生成させることができる反応生成物が生成する。 Another embodiment of the dispersible aromatic dicarboxylic acid corrosion inhibitor of the present invention can be synthesized as follows. One or more PIBSA and one or more polyamines, with or without the use of a mixture thereof, at a temperature of about 110 ° C. to about 200 ° C., preferably about 150 ° C. to about 170 ° C. for 1 to 20 hours One or more succinimides can be produced by reaction by heating. Heating for about 3 to about 6 hours is preferred. Heat after mixing the reactants, or heat while mixing the reactants. During the heating period, the water of reaction may be removed by any means known in the art. Any PIBSA can be used. There may be mentioned thermal PIBSA, chlorinated PIBSA, a mixture of thermal and chlorinated PIBSA, sulfonic acid catalyzed PIBSA, polyPIBSA, or terpolymer PIBSA made from conventional or highly reactive PIB. Mixtures of PIBSA and copolymers can also be used. An amine / PIBSA loading molar ratio (CMR) of about 0.4 to 0.6 can be used. A preferred CMR is from about 0.4 to about 0.5. After heating, the reaction mixture may be cooled to about 110 ° C to about 150 ° C, preferably about 130 ° C to about 135 ° C. Then terephthalic acid may be added. From about 2% to about 5%, preferably from about 2.5% to about 3.5% by weight of terephthalic acid can be used, based on the weight of succinimide. The mixture may then be heated for about 1 to about 10 hours, preferably about 2 to about 4 hours. The mixture may then be filtered. Another aspect of the invention is the synthesis of 1000 molecular weight polyisobutene succinic anhydride (PIBSA) and tetraethylenepentamine (TEPA) using a amine / PIBSA loading molar ratio (CMR) of 0.71. And may contain one or more corrosion inhibitors. This produces a reaction product that can then react with terephthalic acid to produce a dispersible aromatic dicarboxylic acid corrosion inhibitor.
該腐食防止剤の製造については、例えば米国特許出願第10/367432号、2003年2月14日出願に更に記載されていて、その内容も全て本明細書の記載内容とする。 The production of the corrosion inhibitor is further described, for example, in US patent application Ser. No. 10/367432, filed on Feb. 14, 2003, the entire contents of which are described herein.
[摩耗防止剤]
従来の摩耗防止剤を本発明に使用することができる。その名称が意味するように、この薬剤は可動金属部分の摩耗を低減する。そのような薬剤の例としては、これらに限定されるものではないが、リン酸エステル、亜リン酸エステル、カルバメート、エステル、硫黄含有化合物、およびモリブデン錯体を挙げることができる。本発明のLEDLは、金属ジチオンリン酸塩、および金属ジチオカルバメート、またはそれらの混合物などの一種以上の摩耗防止剤を含有していてもよい。
[Antiwear agent]
Conventional antiwear agents can be used in the present invention. As the name implies, this agent reduces wear on moving metal parts. Examples of such agents include, but are not limited to, phosphate esters, phosphites, carbamates, esters, sulfur-containing compounds, and molybdenum complexes. The LEDL of the present invention may contain one or more antiwear agents such as metal dithione phosphate and metal dithiocarbamate, or mixtures thereof.
[その他の添加剤成分]
以下の添加剤成分は、本発明に好ましく用いることができる成分の幾つかの例である。これら添加剤の例は、本発明を説明するために記されるのであって本発明を限定するものではない。
[Other additive components]
The following additive components are some examples of components that can be preferably used in the present invention. Examples of these additives are provided to illustrate the present invention and are not intended to limit the present invention.
(1)無灰分散剤:アルケニルコハク酸イミド、他の有機化合物で変性したアルケニルコハク酸イミド、およびホウ酸で変性したアルケニルコハク酸イミド、アルケニルコハク酸エステル、EC−処理分散剤。 (1) Ashless dispersant: alkenyl succinimide, alkenyl succinimide modified with other organic compounds, alkenyl succinimide modified with boric acid, alkenyl succinate, EC-treated dispersant.
(2)酸化防止剤:
(a)フェノール型酸化防止剤:4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−イソプロピリデンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−ノニルフェノール)、2,2’−イソブチリデンビス(4,6−ジメチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール、2,6−ジ−tert−4−(N,N’−ジメチルアミノメチルフェノール)、4,4’−チオビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルベンジル)スルフィド、およびビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)。
(b)ジフェニルアミン型酸化防止剤:アルキル化ジフェニルアミン、フェニル−アルファ−ナフチルアミン、およびアルキル化アルファ−ナフチルアミン。
(c)その他の型:金属ジチオカルバメート(例えば、亜鉛ジチオカルバメート)、モリブデンオキシスルフィドコハク酸イミド錯体、およびメチレンビス(ジブチルジチオカルバメート)。
(2) Antioxidant:
(A) Phenol type antioxidant: 4,4′-methylenebis (2,6-di-tert-butylphenol), 4,4′-bis (2,6-di-tert-butylphenol), 4,4′- Bis (2-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 4 , 4'-isopropylidenebis (2,6-di-tert-butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-nonylphenol), 2,2'-isobutylidenebis (4,6-dimethyl) Phenol), 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-cyclohexylphenol), 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-ethylphenol 2,4-dimethyl-6-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-4- (N, N'-dimethylaminomethylphenol), 4,4'-thiobis (2-methyl-6-tert- Butylphenol), 2,2′-thiobis (4-methyl-6-tert-butylphenol), bis (3-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylbenzyl) sulfide, and bis (3,5-di-tert) -Butyl-4-hydroxybenzyl).
(B) Diphenylamine type antioxidants: alkylated diphenylamine, phenyl-alpha-naphthylamine, and alkylated alpha-naphthylamine.
(C) Other types: metal dithiocarbamates (eg, zinc dithiocarbamate), molybdenum oxysulfide succinimide complexes, and methylenebis (dibutyldithiocarbamate).
(3)さび止め添加剤(さび止め剤)
(a)非イオン性ポリオキシエチレン界面活性剤:ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンソルビトールモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビトールモノオレエート、およびポリエチレングリコールモノオレエート。
(b)その他の化合物:ステアリン酸およびその他の脂肪酸、ジカルボン酸、金属石鹸、脂肪酸アミン塩、重質スルホン酸の金属塩、多価アルコールの部分カルボン酸エステル、およびリン酸エステル。
(3) Rust prevention additive (rust prevention agent)
(A) Nonionic polyoxyethylene surfactant: polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene higher alcohol ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl stearyl ether, polyoxyethylene Oleyl ether, polyoxyethylene sorbitol monostearate, polyoxyethylene sorbitol monooleate, and polyethylene glycol monooleate.
(B) Other compounds: stearic acid and other fatty acids, dicarboxylic acids, metal soaps, fatty acid amine salts, metal salts of heavy sulfonic acids, partial carboxylic acid esters of polyhydric alcohols, and phosphate esters.
(4)抗乳化剤:アルキルフェノールと酸化エチレンの付加物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、およびポリオキシエチレンソルビタンエステル。 (4) Demulsifier: adduct of alkylphenol and ethylene oxide, polyoxyethylene alkyl ether, and polyoxyethylene sorbitan ester.
(5)極圧剤(EP剤):ジアルキルジチオリン酸亜鉛(アリール亜鉛、第一級アルキルおよび第二級アルキル型)、硫化油、硫化ジフェニル、メチルトリクロロステアレート、塩素化ナフタレン、フルオロアルキルポリシロキサン、およびナフテン酸鉛。 (5) Extreme pressure agent (EP agent): zinc dialkyldithiophosphate (aryl zinc, primary alkyl and secondary alkyl type), sulfurized oil, diphenyl sulfide, methyltrichlorostearate, chlorinated naphthalene, fluoroalkylpolysiloxane , And lead naphthenate.
(6)摩擦緩和剤:脂肪アルコール、脂肪酸、アミン、ホウ酸化エステル、およびその他のエステル。 (6) Friction modifier: fatty alcohol, fatty acid, amine, borated ester, and other esters.
(7)多機能添加剤:硫化オキシモリブデンジチオカルバメート、硫化オキシモリブデン有機リンジチオエート、オキシモリブデンモノグリセリド、オキシモリブデンジエチレートアミド、アミン−モリブデン錯化合物、および硫黄含有モリブデン錯化合物。 (7) Multifunctional additives: sulfurized oxymolybdenum dithiocarbamate, sulfurized oxymolybdenum organophosphorus dithioate, oxymolybdenum monoglyceride, oxymolybdenum diethylate amide, amine-molybdenum complex compound, and sulfur-containing molybdenum complex compound.
(8)粘度指数向上剤:ポリメタクリレート型重合体、エチレン−プロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、水和スチレン−イソプレン共重合体、ポリイソブチレン、および分散剤型粘度指数向上剤。 (8) Viscosity index improver: polymethacrylate type polymer, ethylene-propylene copolymer, styrene-isoprene copolymer, hydrated styrene-isoprene copolymer, polyisobutylene, and dispersant type viscosity index improver.
(9)流動点降下剤:ポリメチルメタクリレート。 (9) Pour point depressant: polymethyl methacrylate.
(10)消泡剤:アルキルメタクリレート重合体、およびジメチルシリコーン重合体。 (10) Antifoaming agent: alkyl methacrylate polymer and dimethyl silicone polymer.
(11)金属清浄剤:硫化又は未硫化アルキル又はアルケニルフェネート、アルキル又はアルケニル芳香族スルホネート、カルシウムスルホネート、多ヒドロキシアルキル又はアルケニル芳香族化合物の硫化又は未硫化金属塩、アルキル又はアルケニルヒドロキシ芳香族スルホネート、硫化又は未硫化アルキル又はアルケニルナフテネート、アルカノール酸の金属塩、アルキル又はアルケニル多酸の金属塩、およびそれらの化学的及び物理的混合物。 (11) Metal detergents: sulfurized or unsulfurized alkyl or alkenyl phenates, alkyl or alkenyl aromatic sulfonates, calcium sulfonates, sulfurized or unsulfurized metal salts of polyhydroxyalkyl or alkenyl aromatic compounds, alkyl or alkenyl hydroxy aromatic sulfonates. , Sulfurized or unsulfurized alkyl or alkenyl naphthenates, metal salts of alkanolic acids, metal salts of alkyl or alkenyl polyacids, and chemical and physical mixtures thereof.
[低排出量ディーゼル潤滑油組成物]
本発明のLEDLは、他のエンジン潤滑油組成物を上回るその改善された清浄性ゆえに有用なものである。そのような潤滑油組成物は、主要量の潤滑粘度の基油、並びに約0重量%乃至約1.2重量%の灰分、約0.1重量%乃至約0.5重量%の硫黄、および約0.02重量%乃至約0.1重量%のリンを含む。該LEDLは、清浄性を改善しながら、同時に排気ガス後処理装置との適合性をもたらす。
[Low emission diesel lubricating oil composition]
The LEDL of the present invention is useful because of its improved cleanliness over other engine lubricating oil compositions. Such lubricating oil compositions comprise a major amount of a base oil of lubricating viscosity and about 0% to about 1.2% ash, about 0.1% to about 0.5% sulfur, and From about 0.02 wt% to about 0.1 wt% phosphorus. The LEDL provides improved compatibility with exhaust gas aftertreatment devices while improving cleanliness.
ある態様では、LEDLは次の成分を含む:
(a)主要量の潤滑粘度の基油、
(b)0%乃至1.2重量%の灰分、
(c)0.05%乃至0.5重量%の硫黄、
(d)0.02%乃至0.1重量%のリン、
(e)1%乃至12%の少なくとも一種の分散剤、
(f)0.5%乃至1.1%の少なくとも一種のジチオリン酸亜鉛、
(g)0%乃至2.5%の少なくとも一種の酸化防止剤、
(h)0%乃至1%の少なくとも一種の消泡剤、
(i)0%乃至10%の少なくとも一種の粘度指数向上剤、および
(j)0%乃至0.5%の腐食防止剤。
In some embodiments, the LEDL includes the following components:
(A) a major amount of base oil of lubricating viscosity;
(B) 0% to 1.2% by weight of ash,
(C) 0.05% to 0.5% by weight of sulfur,
(D) 0.02% to 0.1% by weight phosphorus,
(E) 1% to 12% of at least one dispersant,
(F) 0.5% to 1.1% of at least one zinc dithiophosphate;
(G) 0% to 2.5% of at least one antioxidant,
(H) 0% to 1% of at least one antifoaming agent,
(I) 0% to 10% of at least one viscosity index improver, and (j) 0% to 0.5% of a corrosion inhibitor.
別の態様では、本発明のLEDLは、上記成分と、約1.8%乃至約5.5重量%の本発明の未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤とを含む。該添加剤を含むLEDLは、一定の灰分、硫黄及びリンレベルでは、市販のサリチレートを含むLEDLよりも優れた防食をもたらすことが分かった。 In another aspect, the LEDL of the present invention comprises a detergent dispersion based on the above components and from about 1.8% to about 5.5% by weight of the unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant of the present invention. And additives. LEDL containing the additive has been found to provide better corrosion protection than LEDL containing commercial salicylates at certain ash, sulfur and phosphorus levels.
硫黄を極少量含むように本発明のLEDLを製造できることが分かった。極少量の硫黄とは、約0.05重量%乃至約0.3重量%の硫黄を意味すると定義する。驚くべきことに、本発明に従って製造された硫黄が極少量のLEDLは、内燃機関に使用したときに優れた防食をもたらす。 It has been found that the LEDL of the present invention can be manufactured to contain a very small amount of sulfur. A very small amount of sulfur is defined to mean about 0.05 wt.% To about 0.3 wt.% Sulfur. Surprisingly, the LEDL with very low sulfur produced according to the present invention provides excellent corrosion protection when used in internal combustion engines.
また別の態様では、上記成分の混合物をブレンドすることによりLEDLを製造する。その方法により製造されたLEDLは、成分が相互作用しうるために、初期混合物とは若干異なる組成を有することがある。成分は、任意の順序でブレンドすることができ、また成分の組合せとしてブレンドすることもできる。 In another aspect, LEDL is produced by blending a mixture of the above components. The LEDL produced by that method may have a slightly different composition than the initial mixture because the components can interact. The components can be blended in any order and can be blended as a combination of components.
本発明について以下の実施例により更に説明するが、これら実施例は特に有利な方法の態様を示すものである。なお、実施例は本発明を説明するために記されるのであって、それによって本発明が限定されるものではない。 The invention is further illustrated by the following examples, which illustrate particularly advantageous process embodiments. In addition, an Example is described in order to demonstrate this invention, Comprising: This invention is not limited by it.
[実施例1]
(未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤系清浄分散添加剤の製造)
米国特許第6162770号に記載の方法に従って中間生成物を製造した。該方法をここに再現する。
[Example 1]
(Production of unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant-based detergent dispersion additive)
An intermediate product was prepared according to the method described in US Pat. No. 6,162,770. The method is reproduced here.
A)中和
分子質量が270の分枝鎖ドデシルフェノール(DDP)875g(すなわち3.24モル)、および分子質量が約390の線状アルキルフェノール875g(すなわち2.24モル)を、上部に断熱性ビグルー精留塔がある4リットル四つ口ガラス製反応器に充填した。パラ対オルトアルキルフェノールの異性体モル再分配は次の通りであった:
DDP:パラ89%およびオルト5.5%
線状アルキルフェノール:パラ39%およびオルト53%
A) Neutralization 875 g of branched-chain dodecylphenol (DDP) with a molecular mass of 270 (ie 3.24 mol) and 875 g of linear alkylphenol with a molecular mass of about 390 (ie 2.24 mol) with a thermal insulation at the top A 4-liter four-necked glass reactor equipped with a Vigreux fractionator was packed. The isomeric molar redistribution of para to orthoalkylphenol was as follows:
DDP: Para 89% and ortho 5.5%
Linear alkylphenols: para 39% and ortho 53%
撹拌器を始動させ、反応混合物を65℃に加熱し、そしてその温度で消石灰Ca(OH)2158グラム(すなわち2.135モル)、およびギ酸と酢酸の混合物(重量で50/50)19gを添加した。 The stirrer is started, the reaction mixture is heated to 65 ° C. and at that temperature 158 grams of slaked lime Ca (OH) 2 (ie 2.135 mol) and 19 g of a mixture of formic acid and acetic acid (50/50 by weight) are added. Added.
反応媒体を更に120℃まで加熱し続け、その温度で反応器を窒素雰囲気下に置き、次いで165℃まで加熱した後、窒素の導入を止めた。この温度で水の蒸留を始めた。 The reaction medium was further heated to 120 ° C., at which temperature the reactor was placed under a nitrogen atmosphere and then heated to 165 ° C. before the introduction of nitrogen was stopped. Distillation of water began at this temperature.
温度を240℃に上げ、圧力を徐々に大気圧より低くして5000Pa(50mbars)の絶対圧を得た。 The temperature was raised to 240 ° C. and the pressure was gradually lowered from atmospheric pressure to obtain an absolute pressure of 5000 Pa (50 mbars).
反応混合物を先の条件下で5時間維持した。反応混合物を180℃まで冷却した後、窒素雰囲気下で減圧を切り、そして分析のために試料を採取した。得られた留出物の全量は約120cm3であり、下層では分離が起こった(66cm3が水であった)。 The reaction mixture was maintained for 5 hours under the previous conditions. After cooling the reaction mixture to 180 ° C., the vacuum was turned off under a nitrogen atmosphere and a sample was taken for analysis. The total amount of distillate obtained was about 120 cm 3 and separation occurred in the lower layer (66 cm 3 was water).
B)カルボキシル化
工程(A)で得られた生成物を3.6リットルオートクレーブに移して、180℃に加熱した。
B) Carboxylation The product obtained in step (A) was transferred to a 3.6 liter autoclave and heated to 180 ° C.
この温度で二酸化炭素(CO2)を用いて反応器の掃去を始め、10分間続けた。この段階で使用したCO2の量は20グラム程度であった。 At this temperature carbon dioxide (CO 2 ) was used to begin scavenging the reactor and continued for 10 minutes. The amount of CO 2 used at this stage was about 20 grams.
温度を200℃に上げた後、極小さな漏れを残してオートクレーブを閉め、そしてCO2の導入を続けて、3.5×105Pa(3.5バール)の圧力を200℃で5時間維持した。導入したCO2の量は50グラム程度であった。オートクレーブを165℃まで冷却した後、圧力を大気圧まで戻し、そして反応器を窒素でパージした。 After raising the temperature to 200 ° C., the autoclave was closed leaving a very small leak and the introduction of CO 2 was continued, maintaining a pressure of 3.5 × 10 5 Pa (3.5 bar) at 200 ° C. for 5 hours. did. The amount of CO 2 introduced was about 50 grams. After cooling the autoclave to 165 ° C., the pressure was returned to atmospheric pressure and the reactor was purged with nitrogen.
濾過前に、生成物を全量で1912グラム回収した。次いで、生成物を濾過した。 A total of 1912 grams of product was recovered prior to filtration. The product was then filtered.
上記の方法を6000ガロンの反応器に拡大して使用して、中間生成物を製造した。次いで、中間生成物を以降に概説する更なる蒸留工程にかけた。 The above process was extended to a 6000 gallon reactor to produce an intermediate product. The intermediate product was then subjected to further distillation steps outlined below.
6000ガロンバッチの中間生成物の分析結果は、下記の通りであった:
TBN 116mgKOH/gm
カルシウム 4.1重量%
サリチル酸指数(SAI) 40mgKOH/gm
The analysis results for the 6000 gallon batch of intermediate product were as follows:
TBN 116mgKOH / gm
Calcium 4.1 wt%
Salicylic acid index (SAI) 40mgKOH / gm
SAIは、清浄分散剤中に生じたアルキルサリチレートの量の測定値である。その測定値は、ジエチルエーテルの存在下で強酸(塩酸)により生成物を酸性にした後、有機画分の電位差滴定(滴定剤として、テトラn−ブチルアンモニウム水酸化物を使用した)により求めた。結果は、生成物グラム当りの等価mgKOH(塩基価単位)で表した。 SAI is a measure of the amount of alkyl salicylate produced in the cleaning dispersant. The measured value was obtained by acidifying the product with a strong acid (hydrochloric acid) in the presence of diethyl ether and then by potentiometric titration (using tetra n-butylammonium hydroxide as a titrant). . The results were expressed as equivalent mgKOH (base number unit) per gram of product.
C)蒸留
中間生成物を、表面積が0.39m2のこすりつけフィルム蒸発器(WFE)に、70kg/hrの速度で供給した。WFEは、内部冷却器と熱油ジャケットの付いた移動式分離器を有した。ジャケットの熱油温度は約250℃であった。WFE内の圧力は1.3mbarであった。WFEへの供給物温度は135℃であった。WFEを出る最終生成物温度は222℃であった。100N基油で希釈する前に、生成物を100℃以下に冷却した。WFEへの供給物のほぼ47.5%(重量)を留出物として収集した。収集される留出物の量は、WFEへの供給物の10重量%乃至約55重量%まで変化しうる。次いで、蒸留のレベルに応じて、扱いやすい粘度とするのに充分な量の有機希釈剤を蒸留した生成物に加える。留出物として収集される供給物の重量パーセントが増加するにつれて、扱いやすい粘度にするために蒸留した生成物に添加するのに要する希釈剤の量も増加する。
C) Distillation The intermediate product was fed to a rubbed film evaporator (WFE) having a surface area of 0.39 m 2 at a rate of 70 kg / hr. The WFE had a mobile separator with an internal cooler and a hot oil jacket. The hot oil temperature of the jacket was about 250 ° C. The pressure in WFE was 1.3 mbar. The feed temperature to WFE was 135 ° C. The final product temperature leaving WFE was 222 ° C. The product was cooled below 100 ° C. before dilution with 100N base oil. Approximately 47.5% (by weight) of the feed to WFE was collected as distillate. The amount of distillate collected can vary from 10% to about 55% by weight of the feed to the WFE. Then, depending on the level of distillation, a sufficient amount of organic diluent is added to the distilled product to provide a manageable viscosity. As the weight percent of feed collected as distillate increases, the amount of diluent required to be added to the distilled product to achieve a manageable viscosity also increases.
蒸留した生成物の分析結果は、下記の通りであった:
TBN 174mgKOH/gm
Ca 6.09重量%
サリチル酸指数(SAI) 58
100℃粘度 705cSt
油分(物質収支で) 21.5重量%
The analytical results of the distilled product were as follows:
TBN 174mgKOH / gm
Ca 6.09 wt%
Salicylic acid index (SAI) 58
100 ° C viscosity 705 cSt
Oil content (in mass balance) 21.5% by weight
サリチレート構造が熱的に不安定であることは、当該分野ではよく知られている。蒸留した物質が供給原料と同じようなサリチル酸指数対カルシウム比であったので、供給物を比較的高温にさらしたにもかかわらず、サリチレート構造の分解は起こらなかった。WFE内での滞留時間が比較的短かったので分解が起こらなかった。留出物の外観は、中和工程で導入した出発炭化水素フェノールの外観と同じように透明で僅かに黄色がかっていた。留出物のTBN量は事実上0であり、蒸留工程への供給原料が留出物に全く持ち越されなかったことを示した。留出物をガスクロマトグラフィーにより分析して、およそ61%の分枝鎖炭化水素フェノール、39%の線状炭化水素フェノール、および6%の100N基油を含むことが分かった。 It is well known in the art that salicylate structures are thermally unstable. Since the distilled material had a salicylic acid index-to-calcium ratio similar to the feedstock, no decomposition of the salicylate structure occurred even though the feed was exposed to relatively high temperatures. Decomposition did not occur because the residence time in WFE was relatively short. The appearance of the distillate was clear and slightly yellowish, similar to the appearance of the starting hydrocarbon phenol introduced in the neutralization step. The TBN content of the distillate was virtually zero, indicating that no feed to the distillation process was carried over to the distillate. The distillate was analyzed by gas chromatography and found to contain approximately 61% branched chain hydrocarbon phenol, 39% linear hydrocarbon phenol, and 6% 100N base oil.
[実施例2]
実施例1に従って製造した予備蒸留生成物を、上記のWFEで種々の条件下で蒸留した。表1に、他の蒸留条件での代表的な結果を示す。
[Example 2]
The predistilled product produced according to Example 1 was distilled with the above WFE under various conditions. Table 1 shows typical results under other distillation conditions.
表 1
───────────────────────────────
1 2
───────────────────────────────
WFE条件:
供給速度(kg/hr) 122 86
圧力(ミリバール) 1.44 1.5
熱油温度(℃) 235 254
───────────────────────────────
蒸発器を出た生成物温度(℃) 205 222
───────────────────────────────
留出物の量(重量%)1 30 43
───────────────────────────────
最終生成物中の油(重量%) 0 14.5
───────────────────────────────
生成物分析結果
TBN(mgKOH/gm) 166 174
Ca(重量%) 5.92 6.2
SAI(mgKOH/gm) 57 59
100℃粘度(cSt) 226 575
───────────────────────────────
留出物の組成
分枝鎖アルキルフェノール(重量%) 76 64
線状アルキルフェノール(重量%) 15 27
100N基油(重量%) 9 9
───────────────────────────────
1:WFE供給速度に基づく
Table 1
───────────────────────────────
1 2
───────────────────────────────
WFE conditions:
Supply speed (kg / hr) 122 86
Pressure (mbar) 1.44 1.5
Hot oil temperature (° C) 235 254
───────────────────────────────
Product temperature leaving the evaporator (° C) 205 222
───────────────────────────────
Amount of distillate (% by weight) 1 30 43
───────────────────────────────
Oil (wt%) in the final product 0 14.5
───────────────────────────────
Product analysis results TBN (mgKOH / gm) 166 174
Ca (weight%) 5.92 6.2
SAI (mgKOH / gm) 57 59
100 ° C viscosity (cSt) 226 575
───────────────────────────────
Distillate composition Branched chain alkylphenol (wt%) 76 64
Linear alkylphenol (wt%) 15 27
100N base oil (wt%) 9 9
───────────────────────────────
1: Based on WFE supply speed
[実施例3]
下記の変更以外は実施例1を繰り返した:
a)WFEの表面積は0.78m2であった
b)WFEへの供給速度は約135kg/hrであった
c)最終蒸留生成物を約36重量%の100N油で希釈して、扱いやすい粘度の生成物を生成させた。実施例1と同様にして、蒸発器への供給物の約46%(重量に基づき)を留出物として収集した。
[Example 3]
Example 1 was repeated except for the following changes:
a) The surface area of WFE was 0.78 m 2 b) The feed rate to WFE was about 135 kg / hr c) The final distillation product was diluted with about 36 wt% 100 N oil to facilitate handling Of product was produced. As in Example 1, approximately 46% (by weight) of the feed to the evaporator was collected as distillate.
この生成物の分析結果は、下記の通りである:
TBN 138mgKOH/gm
カルシウム 4.96重量%
SAI 47mgKOH/gm
The analysis results for this product are as follows:
TBN 138mgKOH / gm
Calcium 4.96% by weight
SAI 47mgKOH / gm
実施例3の生成物約15gmについて、ソックスレー抽出装置(溶剤ペンタン)とラテックス薄膜コンドームを用いて、約24時間かけて透析を行い、透析液画分(薄膜を通過した物質)と残留物画分(ラテックス薄膜バッグ内に残った物質)とを得た。 About 15 gm of the product of Example 3 was dialyzed for about 24 hours using a Soxhlet extractor (solvent pentane) and a latex thin film condom, and the dialysate fraction (substance passed through the thin film) and the residual fraction (Substance remaining in the latex thin film bag).
透析操作の透析液画分から、シリカゲルクロマトグラフィー(2個のシリカゲル・カートリッジ−ウォーターズ・パート番号051900で0.2−0.25gm)を使用して、まずヘキサン12mLを用いて画分1を得た後、カートリッジを逆にして80:20酢酸エチル:エタノール12mLでフラッシして画分2を得て、2つの画分に分離した。画分1は希釈油で構成され、画分2は遊離アルキルフェノールで構成されていた。 From the dialysate fraction of the dialysis operation, fraction 1 was first obtained using 12 mL of hexane using silica gel chromatography (two silica gel cartridges—0.2-0.25 gm with Waters part number 051900). The cartridge was then inverted and flushed with 12 mL of 80:20 ethyl acetate: ethanol to obtain fraction 2, which was separated into two fractions. Fraction 1 was composed of diluent oil and fraction 2 was composed of free alkylphenol.
クロマトグラフィーによる分離操作で得られた画分2を、超臨界クロマトグラフィー(SFC)を用いて分析して、存在する分枝鎖アルキルフェノールと線状アルキルフェノールの量を求めた。分枝鎖及び線状アルキルフェノールの既知混合物の検量線を用いて、定量化を行った。 Fraction 2 obtained by the chromatographic separation was analyzed using supercritical chromatography (SFC) to determine the amount of branched and linear alkylphenol present. Quantification was performed using a calibration curve of a known mixture of branched and linear alkylphenols.
ジエチルエーテルの存在下で強酸(塩酸)により生成物を酸性にした後、有機画分の電位差滴定(滴定剤として、テトラn−ブチルアンモニウム水酸化物を用いた)をして、透析の残留物画分について%SAを求めた。この方法は、アルキルサリチル酸と残存するアルキルフェノール(非カルボキシル化アルキルフェネート)とを、分離して定量化するものである。結果は、生成物グラム当りの等価mgKOH(塩基価単位)で表した。次いで、%SAを下記式を用いることにより決定した:
%SA = 100*(アルキルサリチル酸/
(アルキルフェノール+アルキルサリチル酸))
After acidifying the product with a strong acid (hydrochloric acid) in the presence of diethyl ether, potentiometric titration (using tetra n-butylammonium hydroxide as a titrant) was performed on the organic fraction, and the dialysis residue. The% SA was determined for the fraction. In this method, alkyl salicylic acid and remaining alkylphenol (non-carboxylated alkylphenate) are separated and quantified. The results were expressed as equivalent mgKOH (base number unit) per gram of product. % SA was then determined by using the following formula:
% SA = 100 * (alkyl salicylic acid /
(Alkylphenol + alkylsalicylic acid))
旧式のX線分光法により、残留物の%Caを求めた。 % Ca of the residue was determined by old-style X-ray spectroscopy.
透析結果は、下記の通りである:
透析液 出発試料重量の51.1重量%
残留物 出発試料重量の48.9重量%
透析液組成:
ドデシルフェノール 1.0重量%
線状アルキルフェノール 26.7重量%
100N基油 72.3重量%
残留物組成:
カルシウム 9.3重量%
TBN 259mgKOH/gm
SAI 78mgKOH/gm
%SA 50
The dialysis results are as follows:
Dialysate 51.1% by weight of starting sample weight
Residue 48.9% by weight of starting sample
Dialysate composition:
Dodecylphenol 1.0% by weight
Linear alkylphenol 26.7% by weight
100N base oil 72.3% by weight
Residue composition:
Calcium 9.3% by weight
TBN 259mgKOH / gm
SAI 78mgKOH / gm
% SA 50
実施例3で製造した生成物の下記の組成を、透析液画分と残留物画分の組成から算出した:
全アルキルフェノール分 14.1重量%
油 36.9重量%
単芳香環アルキルサリチレート 24.5重量%
カルシウムアルキルフェネート 24.5重量%
The following composition of the product produced in Example 3 was calculated from the composition of the dialysate fraction and the residue fraction:
Total alkylphenol content 14.1% by weight
Oil 36.9% by weight
Monoaromatic alkyl salicylate 24.5% by weight
Calcium alkyl phenate 24.5% by weight
(性能試験方法)
以下の節では、これら実施例に関連した性能試験法について述べる。
(Performance test method)
The following sections describe the performance test methods associated with these examples.
(腐食抑制(ASTM D6594−1))
これは、135℃でのディーゼルエンジン油の腐食性を評価するための標準試験法である。この試験は、各種の金属、特にカム従動子や軸受に通常用いられる鉛及び銅合金を、ディーゼルエンジン潤滑剤が腐食する傾向を決定するために、潤滑剤を試験するのに使用されている。銅、鉛、スズおよびリン青銅の四つの金属試料を測定量のエンジン油に浸漬した。高温の油に一定時間空気を吹き付けた。試験が完了した後、腐食と腐食生成物を検出するために銅試料および疲労した油それぞれを調べた。
(Corrosion inhibition (ASTM D6594-1))
This is a standard test method for evaluating the corrosivity of diesel engine oil at 135 ° C. This test has been used to test lubricants to determine the tendency of diesel engine lubricants to corrode various metals, particularly lead and copper alloys commonly used in cam followers and bearings. Four metal samples of copper, lead, tin and phosphor bronze were immersed in a measured amount of engine oil. Air was blown into the hot oil for a period of time. After the test was completed, each copper sample and fatigued oil were examined to detect corrosion and corrosion products.
(性能利点を示す実施例)
以下の実施例により、本発明のLEDLが実証する性能利点について説明する。
(Example showing performance advantages)
The following examples illustrate the performance advantages demonstrated by the LEDL of the present invention.
[実施例4]
(自動車性能)
この実施例で用いた潤滑油配合物は、低排出量ディーゼルエンジンでの使用を意図した低排出量ディーゼル潤滑剤(LEDL)用に設計され、下記の組成を有した:
[Example 4]
(Automobile performance)
The lubricating oil formulation used in this example was designed for a low emission diesel lubricant (LEDL) intended for use in a low emission diesel engine and had the following composition:
各組が同レベルの灰分、硫黄およびリンを有する三組のLEDL配合物を製造した。各組の配合物について、本発明に用いられる未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散添加剤を含有するLEDLと、市販のサリチレートを含有するLEDLとで腐食性能の比較を行った。各事例で、カルボキシレート含有添加剤を含む本発明のLEDLは、優れた腐食抑制性能を発揮した。驚くべきことに、極少量の硫黄レベルであっても許容可能な性能が得られた。 Three sets of LEDL formulations were produced, each set having the same level of ash, sulfur and phosphorus. Corrosion performance for each set of formulations with LEDL containing a clean dispersion additive based on a hydroxy-aromatic surfactant containing unsulfurized carboxylate used in the present invention and an LEDL containing a commercially available salicylate A comparison was made. In each case, the LEDL of the present invention containing the carboxylate-containing additive demonstrated excellent corrosion inhibition performance. Surprisingly, acceptable performance was obtained even with very low sulfur levels.
[実施例5]
(自動車性能)
この実施例で用いた潤滑油配合物は、低排出量ディーゼルエンジンでの使用を意図した低排出量ディーゼル潤滑剤(LEDL)用に設計され、下記の組成を有した:
[Example 5]
(Automobile performance)
The lubricating oil formulation used in this example was designed for a low emission diesel lubricant (LEDL) intended for use in a low emission diesel engine and had the following composition:
硫黄、リン及び灰分レベルの範囲に渡るLEDLそれぞれにおいて、LEDLは優れた腐食抑制性能を発揮した。該性能は、ZnDTPの重量%を減らすことでは低下しない。極少量の硫黄レベルであっても、本発明のLEDLは優れた腐食抑制性能を発揮した。 In each LEDL over a range of sulfur, phosphorus and ash levels, the LEDL exhibited excellent corrosion inhibition performance. The performance is not reduced by reducing the weight percent of ZnDTP. Even with a very small amount of sulfur, the LEDL of the present invention exhibited excellent corrosion inhibition performance.
[実施例6]
(硫黄が極少量のLEDLの製造)
ZnDTP3.2ミリモルを下記の成分と組み合わせて:
1重量%〜4重量%のホウ酸化分散剤、
3重量%〜8重量%の非ホウ酸化分散剤、
4〜8ミリモルのLOBCa−スルホネート、
0重量%〜0.5重量%の腐食防止剤、
0.1重量%〜0.5重量%のモリブデン酸化防止剤、
0重量%〜1重量%のフェノール系酸化防止剤、
0.1重量%〜1重量%のアミン系酸化防止剤、
0重量%〜6重量%のオレフィン共重合体粘度指数向上剤、
0〜25ppmの消泡剤、および
1.8重量%〜5.5重量%の未硫化カルボキシレート含有ヒドロキシ−芳香族界面活性剤を基材とする清浄分散剤、
そして、リン0.02重量%と硫黄0.06重量%を含むLEDLを製造した。
[Example 6]
(Manufacture of LEDL with very small amount of sulfur)
In combination with 3.2 mmol ZnDTP with the following components:
1% to 4% by weight borated dispersant,
3% to 8% by weight of non-borated dispersant,
4-8 mmol of LOBCa-sulfonate,
0 wt% to 0.5 wt% corrosion inhibitor,
0.1 wt% to 0.5 wt% molybdenum antioxidant,
0% to 1% by weight of a phenolic antioxidant,
0.1 wt% to 1 wt% amine antioxidant,
0% to 6% by weight of an olefin copolymer viscosity index improver,
0-25 ppm defoamer, and 1.8-5.5 wt% unsulfurized carboxylate-containing hydroxy-aromatic surfactant based detergent dispersant,
And LEDL containing 0.02 weight% of phosphorus and 0.06 weight% of sulfur was manufactured.
本発明について特定の態様に関連して記載したが、本出願は、添付した特許請求の真意および範囲から逸脱することなく、当該分野の熟練者によってなされうるそれら各種の変更や置換を包含するものである。
While this invention has been described in connection with specific embodiments, this application is intended to cover those various changes and substitutions that may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the appended claims. It is.
Claims (25)
主要量の潤滑粘度の基油、A base oil with a major amount of lubricating viscosity,
分散剤、Dispersant,
摩耗防止剤、およびAntiwear agents, and
下記の工程からなる方法により製造された、1.8質量%乃至5.5質量%の未硫化カルボキシレート含有添加剤:1.8% to 5.5% by weight of an unsulfurized carboxylate-containing additive produced by a process comprising the following steps:
(a)炭化水素フェノールをアルカリ土類塩基を用いて促進剤の存在下で中和して、炭化水素フェネートを生成させること、(A) neutralizing the hydrocarbon phenol with an alkaline earth base in the presence of an accelerator to produce a hydrocarbon phenate;
(b)工程(a)で得られた炭化水素フェネートを二酸化炭素を用いて、少なくとも20モル%の出発炭化水素フェノールを炭化水素サリチレートに変換するのに充分なカルボキシル化条件下でカルボキシル化すること、そして(B) carboxylating the hydrocarbon phenate obtained in step (a) with carbon dioxide under carboxylation conditions sufficient to convert at least 20 mol% of the starting hydrocarbon phenol to a hydrocarbon salicylate. And
(c)工程(b)で生成した生成物から炭化水素フェノールを、出発炭化水素フェノールの量の少なくとも10質量%に相当する量分離して、該添加剤を生成させること。(C) separating the hydrocarbon phenol from the product produced in step (b) in an amount corresponding to at least 10% by weight of the amount of the starting hydrocarbon phenol to produce the additive.
(a)該中和操作を、少なくとも一種の炭素原子1乃至4個を含むカルボン酸の存在下で、かつアルカリ塩基、ジアルコールおよびモノアルコールの不在下で行なう、そして(A) performing the neutralization operation in the presence of at least one carboxylic acid containing 1 to 4 carbon atoms and in the absence of alkali bases, dialcohols and monoalcohols; and
(b)該中和操作を少なくとも200℃の温度で行なう、(B) performing the neutralization operation at a temperature of at least 200 ° C.
(c)反応の水を除去するために、水と共沸物を形成しうる如何なる溶媒も存在させないで、圧力を徐々に大気圧より低くする、 (C) in order to remove the water of reaction, the pressure is gradually reduced below atmospheric pressure without the presence of any solvent capable of forming an azeotrope with water,
(d)該炭化水素フェノールが、85%までの線状炭化水素フェノールと分枝鎖炭化水素基が少なくとも9個の炭素原子を含む分枝鎖炭化水素フェノール少なくとも15%との混合物を含む、そして(D) the hydrocarbon phenol comprises a mixture of up to 85% linear hydrocarbon phenol and at least 15% branched hydrocarbon phenol in which the branched hydrocarbon group contains at least 9 carbon atoms; and
(e)使用する試薬の量が下記のモル比に対応する:(E) The amount of reagent used corresponds to the following molar ratio:
(1)アルカリ土類塩基/炭化水素フェノールのモル比が0.2:1乃至0.7:1、および(1) an alkaline earth base / hydrocarbon phenol molar ratio of 0.2: 1 to 0.7: 1; and
(2)カルボン酸/炭化水素フェノールのモル比が、0.01:1乃至0.5:1。(2) The molar ratio of carboxylic acid / hydrocarbon phenol is 0.01: 1 to 0.5: 1.
3.0質量%乃至8.0質量%の非ホウ酸化分散剤、3.0 wt% to 8.0 wt% non-borated dispersant,
0.6質量%乃至1.4質量%のカルシウムスルホネート、0.6% to 1.4% by weight of calcium sulfonate,
0.1質量%乃至0.5質量%のモリブデン酸化防止剤、0.1 wt% to 0.5 wt% molybdenum antioxidant,
0質量%乃至1.0質量%のフェノール系酸化防止剤、0% to 1.0% by weight of a phenolic antioxidant,
0.1質量%乃至1.0質量%のアミン系酸化防止剤、0.1 mass% to 1.0 mass% amine-based antioxidant,
0質量%乃至6.0質量%の分散剤オレフィン共重合体、および0 wt% to 6.0 wt% dispersant olefin copolymer, and
0乃至25ppmの消泡剤。0-25 ppm defoamer.
主要量の潤滑粘度の基油、A base oil with a major amount of lubricating viscosity,
分散剤、Dispersant,
摩耗防止剤、およびAntiwear agents, and
下記の工程からなる方法により製造された、1.8質量%乃至5.5質量%の未硫化カルボキシレート含有添加剤:1.8% to 5.5% by weight of an unsulfurized carboxylate-containing additive produced by a process comprising the following steps:
(a)炭化水素フェノールをアルカリ土類塩基を用いて促進剤の存在下で中和して、炭化水素フェネートを生成させること、(A) neutralizing the hydrocarbon phenol with an alkaline earth base in the presence of an accelerator to produce a hydrocarbon phenate;
(b)工程(a)で得られた炭化水素フェネートを二酸化炭素を用いて、少なくとも20モル%の出発炭化水素フェノールを炭化水素サリチレートに変換するのに充分なカルボキシル化条件下でカルボキシル化すること、そして(B) carboxylating the hydrocarbon phenate obtained in step (a) with carbon dioxide under carboxylation conditions sufficient to convert at least 20 mol% of the starting hydrocarbon phenol to a hydrocarbon salicylate. And
(c)工程(b)で生成した生成物から炭化水素フェノールを、出発炭化水素フェノールの量の少なくとも10質量%に相当する量分離して、該添加剤を生成させること。(C) separating the hydrocarbon phenol from the product produced in step (b) in an amount corresponding to at least 10% by weight of the amount of the starting hydrocarbon phenol to produce the additive.
3.0質量%乃至8.0質量%の非ホウ酸化分散剤、3.0 wt% to 8.0 wt% non-borated dispersant,
0.6質量%乃至1.4質量%のカルシウムスルホネート、0.6% to 1.4% by weight of calcium sulfonate,
0.1質量%乃至0.5質量%のモリブデン酸化防止剤、0.1 wt% to 0.5 wt% molybdenum antioxidant,
0質量%乃至1.0質量%のフェノール系酸化防止剤、0% to 1.0% by weight of a phenolic antioxidant,
0.1質量%乃至1.0質量%のアミン系酸化防止剤、0.1 mass% to 1.0 mass% amine-based antioxidant,
0質量%乃至6.0質量%の分散剤オレフィン共重合体、および0 wt% to 6.0 wt% dispersant olefin copolymer, and
0乃至25ppmの消泡剤。0-25 ppm defoamer.
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