CN102822216A

CN102822216A - 多功能接枝聚合物

Info

Publication number: CN102822216A
Application number: CN2011800178386A
Authority: CN
Inventors: 理查德·P·索尔
Original assignee: Castrol Ltd
Current assignee: Castrol Ltd
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-12-12
Also published as: RU2012139660A; EP2552977A1; US20110245119A1; JP2013523959A; ZA201207253B; MX2012011069A; US8703873B2; WO2011123408A1; AU2011235308A1

Abstract

本发明描述了可用作分散剂的多功能接枝聚合物的组合物和制备。所描述的分散剂适用于控制油泥和漆膜以及烟炱、摩擦和磨损。产物可用作润滑剂添加剂。

Description

多功能接枝聚合物

本申请要求2010年4月1日提交的美国临时专利申请No.61/320,019的优先权权益，其全部内容在此明确引为参考。

技术领域

本发明涉及新的具有分子量为约10,000至约500,000的聚合物骨架的多功能接枝聚合物。所述聚合物骨架接枝有与油泥（sludge）和漆膜（varnish）控制有关的单体，与烟炱（soot）控制有关并因此与烟炱控制相关的粘度控制有关的单体，以及与抗磨损性质有关的单体，从而提供了表现出多种性能功能的接枝聚合物。本发明还涉及这种新的多功能接枝聚合物的制备方法，以及含有这种新的多功能聚合物的润滑油组合物。

发明背景

用于润滑内燃机的润滑油组合物含有具有润滑粘性的基础油或这样的油的混合物，以及用于改进所述油的性能特征的添加剂。例如，使用添加剂来提高去垢力和分散性、降低发动机磨损、提供针对热和氧化的稳定性、降低油耗、抑制腐蚀、用作分散剂和降低摩擦损耗，以及其他属性。然而，每种这样的添加剂是调配的润滑油中的单独组分，并增加了成本。某些添加剂提供多种益处，例如分散剂/粘度调节剂。其他添加剂尽管改进润滑油的一种特性，但是对其他特性具有不利影响。因此，为了提供具有最佳总性能的润滑油，有必要表征并了解可用的各种添加剂的所有效果，并仔细地平衡润滑剂的添加剂含量。此外，每种添加剂是调配的润滑油中的单独组分，并增加了成本。因此，具有能够控制润滑油的大于一种的性能特征并对润滑油的其他性质没有不利影响的单个多功能添加剂，将是有利的。

例如，美国专利4,234,435公开了源自于聚链烯烃和二元羧酸反应物例如马来酸或延胡索酸或其某些衍生物的羧酸酰化剂。所述酰化剂可以与其他反应物例如聚亚甲基多胺和多元醇反应，以产生可用作润滑剂添加剂的衍生物。

美国专利5,614,480公开了润滑组合物和浓缩物，其包含通过将某些胺与在取代基中含有至少约50个碳原子的取代的琥珀酸酰化剂反应而产生的羧酸衍生物。

美国专利6,107,258公开了提供分散性性质的官能化烯烃共聚物，其包含与含有大于一个的胺、硫醇和/或羟基官能团的偶联化合物反应的含有反应性羧基官能团的酰化烯烃共聚物，所述偶联化合物也与只含有一个能够与酰化烯烃共聚物的羧基官能团反应的官能团的性能增强化合物反应。

Goldblatt等2002年6月25日授权的美国专利No.6,410,652公开了可用作分散剂粘度指数改进剂的接枝共聚物以及所述接枝共聚物的制备方法。所公开的方法包括下列步骤：（a）提供重均分子量为约20,000至约500,000的可接枝聚合物或共聚物，烯键式不饱和的含硫、氮和/或氧的可接枝单体，以及其量足以将这样的单体与可接枝共聚物或聚合物接枝的引发剂；（b）将上述可接枝共聚物或聚合物导入熔体掺混装置；（c）将上述可接枝单体导入熔体掺混装置；（d）将上述引发剂导入熔体掺混装置，其中将上述可接枝共聚物或聚合物、可接枝单体和引发剂中的至少一种在至少存在极性或非极性溶剂的条件下导入到熔体掺混装置中；以及（e）将上述可接枝共聚物或聚合物、单体和引发剂在熔体掺混装置中进行反应，由此形成作为产物的上述接枝共聚物。上述Goldblatt等的美国专利No.6,410,652还公开了包含基础油和上述接枝共聚物的润滑油组合物。

Goldblatt等2008年5月13日授权的美国专利No.7,371,713公开了作为胺与酰化剂之间的反应产物而形成的可接枝单体。所述反应产物是具有氮或氧原子的可接枝的烯键式不饱和的脂族或芳香族单体。然后将该可接枝单体接枝到重均分子量为约10,000至约750,000的聚烯烃骨架上，以形成具有分散剂粘度指数改进性质的接枝共聚物。更具体来说，将上述聚烯烃骨架溶解在溶剂中，并向得到的溶液加入可接枝单体和引发剂。在可选方案中，可以利用熔体掺混过程将可接枝单体接枝到上述聚烯烃上。上述Goldblatt等的美国专利No.7,371,713还公开了包含烃基础油和上述接枝共聚物的润滑油组合物。

2008年11月27日以公布号2008/0293600A1公布的Goldblatt等的美国专利申请No.11/912,847公开了一种多功能接枝聚合物，其含有接枝到重均分子量为约10,000至约1,000,000的聚烯烃或聚酯骨架上的两组单体，一组单体用于提供分散性、粘度指数改进、和油泥与漆膜控制，另一组单体用于提供烟炱处理性能。一般来说，一组这样的单体包含具有2至约50个碳原子并含有氧或氮或者氧和氮两者的烯键式不饱和的脂族或芳香族单体，并提供分散性、粘度指数改进、和油泥与漆膜控制。另一组这样的单体是酰化剂，提供用于反应的酰基基团，并与胺反应形成适合于提供烟炱处理性能的取代基。一般来说，这样的胺由能够与适合的酰化剂发生缩合反应的伯胺和仲胺组成。

Goldblatt等的美国专利申请No.11/912,847还公开了包含烃基础油和上述多功能接枝聚合物的润滑油。多功能接枝聚烯烃或聚酯作为添加剂起到控制粘度、油泥、漆膜和烟炱的功能。这样的润滑油利用了所公开的多功能接枝聚合物的（a）优越的分散性和（b）烟炱控制两种性质，因此需要较少量的其他添加剂或较少的添加剂。

Goldblatt等的美国专利申请No.11/912,847还公开了上述多功能接枝聚合物的有效制备方法，其中为了产生文中所述的多功能接枝聚合物，接枝顺序是重要的。为了在烟炱处理和油泥与漆膜控制两方面获得良好性能，重要的是首先将可接枝酰化剂接枝到聚合物骨架上，由此形成含酰基基团的聚合物。接下来，导入与油泥和漆膜处理相关的单体或单体组并进行反应。最后，导入能够与酰基基团发生反应的一种或多种胺并使其与酰化的聚合物反应，从而为接枝聚合物提供烟炱处理性能。

为了提供改进的磨损性能，用抗磨损添加剂调配常规的润滑剂。烃基二硫代磷酸金属盐、特别是二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP），是在内燃机用润滑油中使用的主要抗磨损添加剂。ZDDP以相对低的成本提供了出色的抗磨损保护，并且还起到抗氧化剂的作用。然而，有一些证据表明，润滑剂中的磷可以缩短机动车排放物催化剂的有效寿命。因此，工业界对润滑剂可以含有的磷的量作出限制。以前的工业类别（ILSAC GF-3）规定润滑剂的磷限值为1000ppm。美国当前的保养填充油类别（ILSAC GF-4）规定了甚至更严格的限值，最高磷含量不超过800ppm。将来的标准可能需要甚至更严格的限值，例如最高磷含量不超过500ppm。

因此，为了满足这些新出现的要求，有利的是提供这样的润滑油，特别是用基础油调配的润滑油，即所述润滑油具有相对高的粘度指数和低挥发性以提高燃料经济性，同时还提供了出色的低温气阀机构磨损性能和抗氧化剂性质并具有减少的含磷抗磨损添加剂的量。

Khorramian的美国专利No.5,346,635和5,439,605描述了完全没有含磷抗磨损添加剂的润滑油，其含有无灰摩擦减少剂、无灰抗磨损/极压添加剂、抗氧化剂、金属去垢剂和聚合粘度调节剂和流动性改进剂的复杂掺混物，该组合物据称提供了可接受的性质。这些组合物还可以含有含钼添加剂作为摩擦改良剂。

在此以其全文引为参考的Boden等的美国专利No.5,523,008描述了用作分散剂粘度指数改进剂的含有含氮和/或含氧单体的聚烯烃。接枝聚烯烃含有每摩尔接枝聚烯烃骨架至少约13摩尔的N-乙烯基咪唑（也被称为1-乙烯基咪唑）或其他烯键式不饱和含氮和/或含氧单体。此外还描述了包含润滑剂基础油和上述接枝聚烯烃的润滑油以及制备分散剂-粘度指数改进剂的方法。将N-乙烯基咪唑或其他烯键式不饱和含氮和/或含氧单体和可接枝的聚烯烃与足够的引发剂进行反应，以向每摩尔聚烯烃接枝至少约13摩尔的单体。

2006年9月14日公布的公布号为2006/0205611A1的Sauer的美国专利申请No.11/371,481公开了一种多功能聚合物，其包含下列物质的接枝聚合物：重均分子量为约20,000至约500,000的聚烯烃、提供与油泥和漆膜处理相关的分散性的具有2至约50个碳原子的含氮烯键式不饱和的脂族或芳香族单体、以及能够与所述聚烯烃反应并提供抗磨损性质的有机金属化合物。所述有机金属化合物包含金属羧酸盐和金属氧化物，并且还包含选自钼、钴、钛、钙、镁、锰、铋、钨和铜的金属成员。该多功能接枝聚合物含有约8至约16摩尔的含氮烯键式不饱和单体和约2至5摩尔的有机金属单体。

Sauer的美国专利申请No.11/371,481还公开了上述多功能接枝聚合物的制备方法。所公开的方法包括提供重均分子量为约20,000至约500,000的聚烯烃、引发剂以及能够与上述聚烯烃反应的具有2至约50个碳原子的上述含氮烯键式不饱和的脂族或芳香族单体的步骤。将聚烯烃溶解在溶剂中形成溶液，并将含氮烯键式不饱和单体分散在得到的溶液中。在超过引发剂的引发温度的温度下向溶液添加引发剂，以便形成分散剂聚合物。将得到的溶液维持在相同温度下，并在相同温度下向得到的溶液加入上述有机金属化合物并使其接枝到接枝分散剂聚合物上，由此形成上述多功能聚合物。

Sauer的美国专利申请No.11/371,481还公开了包含润滑剂基础油、以重量计至少约0.1%的上述多功能聚合物和以重量计0%至约4%的其他分散剂的润滑油组合物。这样的润滑油利用了多功能接枝聚合物的优越的分散性和抗磨损两种性质，因此需要较少的添加剂。

本发明的发明人现在发现了一种用于润滑油组合物的新的多功能接枝聚合物。所述多功能接枝聚合物提供分散性和对粘度、油泥、漆膜和烟炱的控制，还具有抗磨损和抗摩擦性质，并且对抗氧化性质没有不利影响。

发明内容

本发明涉及多功能聚合物，所述多功能聚合物包含重均分子量为约10,000至约500,000的可接枝聚合物、具有2至约50个碳原子并含有氮和氧中的至少一种的可接枝的烯键式不饱和的脂族或芳香族单体、作为选自酰化剂和环氧化物的可接枝偶联基团与胺的缩合产物的第二单体、以及有机金属化合物。所述可接枝聚合物选自聚烯烃、聚酯及其组合。

所述烯键式不饱和的脂族或芳香族单体提供分散性和粘度、油泥与漆膜控制。所述作为可接枝偶联剂或基团与胺的缩合产物的第二单体提供烟炱控制性质。所述有机金属化合物提供抗磨损和抗摩擦性质。

与上述可接枝偶联基团发生缩合反应的胺选自伯胺和仲胺。适合的偶联剂选自酰化剂和环氧化物；具有至少两个组分偶联位点，其中至少一个是烯属不饱和位点；并与可接枝聚合物反应以在聚合物骨架上提供偶联基团、例如酰基基团。偶联剂典型地为选自单羧酸、二羧酸、多羧酸、这些酸的酸酐、这些酸的低级烷基酯、这些酸的卤化物、及其组合的酰化剂，或者是环氧化物。

适合于提供抗磨损性质的有机金属化合物是那些能够与所述聚合物反应的有机金属化合物。所述有机金属化合物包含金属羧酸盐和金属氧化物，更具体来说包含选自钼、钴、钛、钙、镁、锰、铋、钨和铜的金属成员。

本发明还涉及可以在溶液中或通过熔体挤出执行的、本发明上述多功能接枝聚合物的制备方法。溶液相方法包括提供上述可接枝聚合物、引发剂、上述烯键式不饱和的脂族或芳香族可接枝单体、上述可接枝偶联基团、上述胺和上述有机金属化合物的步骤。首先，将上述可接枝聚合物溶解在溶剂中。为了产生本发明的多功能接枝聚合物，随后的接枝顺序是重要的。为了在烟炱处理和油泥与漆膜控制两方面获得良好性能，重要的是首先将上述偶联剂在引发剂存在下接枝到可接枝聚合物上，以形成在骨架上含有偶联基团的聚合物。接下来，导入上述烯键式不饱和可接枝单体，并将烯键式不饱和单体在引发剂存在下接枝到可接枝聚合物骨架上。然后导入能够与接枝偶联基团发生反应的一种或多种胺，并使其与聚合物骨架上的偶联基团反应，最后导入有机金属化合物并使其与聚合物骨架反应。

熔体方法包括提供上述可接枝聚合物、上述引发剂、上述可接枝的烯键式不饱和的脂族或芳香族单体、上述可接枝偶联剂、上述能够与由上述聚合物与偶联剂的反应所形成的偶联基团发生反应的胺、以及上述有机金属化合物的步骤。首先，将上述可接枝聚合物作为固体进料到挤出机、掺混器或混合器中，并维持在所需反应条件下。与可接枝聚合物一起、分开地或在其之后导入上述可接枝的烯键式不饱和单体、可接枝偶联剂和引发剂。在可接枝聚合物与可接枝单体和可接枝偶联剂反应后，将上述能够与偶联基团反应的胺进料到挤出机、掺混器或混合器中，所述胺在那里与偶联基团进行反应，或者将它导入到已在挤出机、掺混器或混合器中产生的接枝聚合物的溶液中并与溶液中的接枝聚合物反应。类似地，在胺与偶联基团在挤出机或溶液中反应后，将有机金属化合物相应地进料到挤出机或溶液中，并与聚合物骨架反应。

本发明还涉及包含润滑剂基础油的润滑油组合物，所述组合物含有至少约0.05重量%的本发明的多功能多接枝聚合物以及0至约4重量%的其他分散剂。

发明详述

本发明的一个实施方案涉及多功能多接枝聚合物，所述多功能多接枝聚合物包含a、b、c、d和e的接枝聚合物：

a.具有可接枝位点的聚合物；

b.可接枝偶联剂，其具有至少两个组分偶联位点，其中至少一个是能够在聚合物上形成偶联基团的烯属不饱和位点，所述可接枝偶联剂选自酰化剂和环氧化物；

c.可接枝的烯键式不饱和的脂族或芳香族单体，其具有2至约50个碳原子并含有氮和氧中的至少一种；

d.胺，其能够与聚合物骨架上由上述可接枝偶联剂与可接枝聚合物之间的反应所形成的的偶联基团反应；以及

e.有机金属化合物，其能够与所述聚合物反应，并含有选自钼、钴、钛、钙、镁、锰、铋、钨和铜的金属成员。

在本发明的多功能多接枝单体的接枝聚合物中，上述可接枝聚合物可以选自聚烯烃、聚酯及其组合。

本发明的另一个实施方案涉及润滑油，所述润滑油包含：

a.润滑剂基础油；

b.根据本说明书所述的多功能多接枝单体的接枝聚合物；以及任选的

c.其他润滑油添加剂。

本发明的另一个实施方案涉及改进润滑油的烟炱处理和油泥与漆膜控制和抗磨损性质的方法，所述方法包括在所述油中掺入有效量的本发明的多功能分散剂聚合物。

制备本发明的新的多功能接枝聚合物是通过将可接枝聚烯烃或聚酯（纯的、溶解在适合的溶剂中、或熔融状态下纯的）与可接枝偶联剂在引发剂存在下进行反应。然后将含有由此形成的偶联基团的接枝聚合物在引发剂存在下与含有氮和氧中的至少一种并能够提供油泥和漆膜控制性质的一种或多种上述可接枝烯键式不饱和单体进行反应。接下来，将适合于提供烟炱处理性能的一种或多种胺与聚合物骨架上的偶联基团反应。最后，将一种或多种有机金属化合物与接枝聚合物骨架反应，以提供本发明的多功能多接枝聚合物。

在如上所述的本发明的多功能多接枝聚合物的制备中，可以使用大于一种的聚烯烃或聚酯，或一种或多种聚烯烃和/或聚酯的混合物。也可以使用大于一种的上述偶联剂、能够提供油泥和漆膜处理性质的烯键式不饱和单体、引发剂、胺和有机金属化合物。

本发明的另一个实施方案涉及多功能多接枝聚合物的制备方法，所述方法包括下列步骤：

（a）将上述具有可接枝位点的可接枝聚合物与偶联剂在引发剂存在下进行反应，以形成偶联剂与聚合物骨架的接枝聚合物反应产物，所述偶联剂选自酰化剂和环氧化物并具有至少两个组分偶联位点，其中至少一个位点是烯属不饱和位点；

（b）将在步骤（a）中形成的接枝聚合物反应产物与上述具有2至约50个碳原子并含有氮和氧中的至少一种的烯键式不饱和的脂族或芳香族单体在引发剂存在下进行反应，以形成上述烯键式不饱和单体与具有可用于反应的偶联基团的聚合物骨架的接枝聚合物反应产物；

（c）将在步骤（b）中形成的接枝聚合物反应产物与能够与接枝偶联基团反应的胺进行反应，以形成多接枝聚合物；

（d）将有机金属化合物与步骤（c）的产物进行反应，以形成本发明的上述多功能多接枝聚合物。

反应材料

用于产生具有分散性性质并可用于控制油泥、漆膜、粘度、烟炱和磨损的产物的上述可接枝聚合物、可接枝偶联剂、可接枝烯键式不饱和单体、能够与接枝的偶联基团发生反应的胺、引发剂和有机金属化合物在下面的实例，被设想用于制备本发明的多功能多接枝聚合物。

可接枝聚合物

考虑到了将广泛的各种聚烯烃、改性聚烯烃、聚酯和改性聚酯（其可以具有或可以不具有侧链不饱和性）用作适合在本发明中使用的可接枝聚合物。考虑到的材料包括均聚物、共聚物、三元和更多元共聚物，例如但不限于从乙烯、丙烯、异戊二烯、丁烯、丁二烯、异丁烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯、苯乙烯及其组合生产的聚合物。这样的聚烯烃和聚酯的实例包括含有一种或多种单体的聚合物，例如聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯、丁二烯与苯乙烯的部分氢化的聚烯烃、和异戊二烯的聚合物，以及苯乙烯与异戊二烯的共聚物。

也考虑到了使用聚烯烃的混合物、聚酯的混合物、和聚烯烃与聚酯的混合物来制备本发明的多功能接枝聚合物。还考虑到了使用烯烃和酯的混合物来制备混合的烯烃-酯聚合物。还考虑到了使用聚烯烃的化学和物理混合物、聚酯的化学和物理混合物及其组合。本文中考虑到的聚合物可以具有从约10,000、优选从约150,000至约500,000、优选至约200,000的分子量。所述聚合物具有约1至约15的多分散性。

考虑到的在本文中使用的具体材料包括乙烯/丙烯聚烯烃，其含有以数量计30%至80%的乙烯和70%至20%的丙烯部分，任选用0%至9%的二烯单体进行改性。示例性的二烯单体是1,4-丁二烯、异戊二烯、1,4-己二烯、二环戊二烯、2,5-降冰片二烯、亚乙基-降冰片二烯、在美国专利No.4,092,255的第二栏第36-44行中叙述的二烯，或它们中的大于一种的组合。考虑到的在本文中使用的具体材料包括：MitsuiVISNEX聚合物，其是乙烯、丙烯和亚乙基-降冰片二烯的三元共聚物，CAS号25038-36-2，由Mitsui Petrochemical Industries,Ltd.,Tokyo,Japan销售；由Exxon Chemical Americas,Houston,Tex.销售的VISTALON乙烯/丙烯聚烯烃；CAS号为9010-79-1的乙烯/丙烯聚合物，以及由Polimeri Europa,Ferrara,Italy在名称DUTRAL下销售的Cas号为25038-36-2的三元聚烯烃（EPDM）。

酰化剂

适合在本发明中用作偶联剂的酰化剂在其结构中具有至少两个组分偶联位点，其中至少一个位点是烯属不饱和位点。通常，烯属不饱和点对应于–HC=CH–或–HC=CH₂。其中的烯属不饱和点相对于羧基官能团来说为α、β的酰化剂是特别有用的。烯属不饱和的单、二和多羧酸，其低级烷基酯、其卤化物及其酸酐，是适用于本发明的典型酰化剂。优选情况下，在本发明中使用的烯属不饱和酰化剂是一元或二元酸或其衍生物例如酸酐、低级烷基酯、卤化物或两种或更多种这样的衍生物的混合物。在这种情形中，“低级烷基”是指具有1至7个碳原子的烷基基团。

适合的酰化剂可以包括选自下列的至少一个成员：单不饱和的C₄至C₅₀、优选C₄至C₂₀、更优选C₄至C₁₀二羧酸；单不饱和的C₃至C₅₀、优选C₃至C₂₀、更优选C₃至C₁₀单羧酸；其酸酐（即这些二羧酸或这些单羧酸的酸酐），以及任何上述酸和/或酸酐的组合。

适合的酰化剂包括丙烯酸、巴豆酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、延胡索酸、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸、柠康酸酐、甲基延胡索酸、戊烯二酸、氯代马来酸、乌头酸、甲基巴豆酸、山梨酸、3-己烯酸、10-癸烯酸、2-戊烯-1,3,5-三羧酸、肉桂酸和上述酸的低级烷基（例如C₁至C₄烷基）酯，例如马来酸甲酯、延胡索酸乙酯和延胡索酸甲酯。特别优选的酰化剂是不饱和二羧酸及其衍生物，尤其是马来酸、延胡索酸和马来酸酐。

环氧化物试剂

可以在本发明中用作偶联剂的环氧衍生物一般在其结构中具有至少一个烯属不饱和点。一旦环氧化物被接枝到聚合物骨架上之后，它可以例如与胺反应形成羟胺。接枝的环氧化物也可以与其他试剂例如醇、硫醇和羧酸反应。适合的环氧化物包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油基醚、1,2-环氧-5-己烯和3,4-环氧-1-丁烯。

可接枝烯键式不饱和单体

非常宽泛地说，可用于提供油泥和漆膜控制的烯键式不饱和单体是具有2至约50个碳原子并含有氮和氧中的至少一种的烯键式不饱和的脂族或芳香族单体。也考虑到了将这样的烯键式不饱和单体的组合在本发明中用作可接枝单体。

所考虑的用于本发明的具体的可接枝单体包括下列单体：N-乙烯基咪唑（也称为1-乙烯基咪唑）（VIMA）、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、C-乙烯基咪唑、N-烯丙基咪唑、1-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺、二烯丙基甲酰胺、N-甲基-N-烯丙基甲酰胺、N-乙基-N-烯丙基甲酰胺、N-环己基-N-烯丙基甲酰胺、4-甲基-5-乙烯基噻唑、N-烯丙基二异辛基吩噻嗪、2-甲基-1-乙烯基咪唑、3-甲基-1-乙烯基吡唑、N-乙烯基嘌呤、N-乙烯基哌嗪、乙烯基哌啶、乙烯基吗啉、马来酰亚胺、丙烯酰胺例如N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、以及这些材料或其他类似材料的组合。

除了氮和/或氧之外，这种用于本发明的可接枝烯键式不饱和单体可以包含其他元素，例如硫、磷或卤素。所考虑使用的这类具体的可接枝单体包括4-甲基-5-乙烯基噻唑和N-烯丙基二异辛基吩噻嗪。适合的烯键式不饱和单体的更完整的描述，可以在美国专利No.5,523,008的第5栏第3-43行中找到。

用于与偶联基团反应的胺

适合于提供烟炱处理性能的胺是那些能够与由可接枝聚合物与适合的可接枝偶联剂之间的反应所形成的偶联基团发生缩合反应的伯胺和仲胺。可以使用一种或多种胺。能够被酰化的胺被公开在美国专利No.4,320,019的第4栏第60行至第6栏第14行、美国专利No.5,424,367的第10栏第61行至第13栏第18行和美国专利No.5,427,702的第13栏第5行至第17栏第32行中，上述三份美国专利的公开内容在此以其全文引为参考。在可用于实践本发明的各种胺类型中，包括烷基胺、亚烷基胺、含有杂原子或杂环的分子的胺、亚烷基多胺、芳香族胺和聚氧亚烷基多胺。

烷基胺、亚烷基胺、亚烷基多胺和含杂环分子的胺的一些实例包括亚甲基胺、亚乙基胺、亚丁基胺、亚丙基胺、亚戊基胺、亚己基胺、亚庚基胺、亚辛基胺、N,N-二甲基氨基丙胺、N,N-二辛基乙胺、其他多亚甲基胺，这些胺的环状或高级同系物例如哌嗪、氨基-烷基-取代的哌嗪例如(2-氨基丙基)-哌嗪、1,4-双-(2-氨基乙基)哌嗪和2-甲基-1-(2-氨基丁基)哌嗪等。适合的多胺材料包括亚乙基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、亚丙基二胺、二(七亚甲基)三胺、三亚丙基四胺、四亚乙基五胺、三亚甲基二胺、五亚乙基六胺、二(三亚甲基)三胺和N-辛基-N’-甲基亚乙基二胺。也可以使用通过两种或更多种上面提到的亚烷基胺缩合而获得其他高级同系物以及杂环化合物例如3-吗啉代丙胺。

可用于实践本发明的其他胺类型包括氨基-芳香族化合物例如芳基胺和烷基芳基胺和N-芳基苯二胺。具体的芳香族胺包括例如苯胺、4-吗啉苯胺、苯甲胺、苯乙胺、3-苯基-1-丙胺，以及N-苯基苯二胺例如N-苯基-1,4-苯二胺（也被称为4-氨基二苯基胺）、N-苯基-1,3-苯二胺、N-苯基-1,2-苯二胺、N-萘基-苯二胺、N-苯基萘二胺和N'-氨基丙基-N-苯基苯二胺。上述胺的组合也可用于与一种或多种偶联基团反应。

适合的聚氧亚烷基多胺的实例是具有下式的那些物质：

NH₂(-亚烷基-O-亚烷基)_m NH₂ （i）

其中m具有约3至70、优选10至35的值；以及

R-(亚烷基(-O-亚烷基)_n NH₂)_3-6 （ii）

其中n具有1至40的值，其前提是所有n的总和为约3至约70，优选为约6至约35，并且R是最高为10个碳原子的多价饱和烃基团。式（i）或（ii）中的亚烷基基团可以是含有约2至7、优选约2至4个碳原子的直链或支链。

聚氧亚烷基多胺例如聚氧亚烷基二胺和聚氧亚烷基三胺，具有在约200至约4000、优选约400至约2000范围内的平均分子量。适合的聚氧亚烷基多胺包括平均分子量在约200至2000范围内的聚氧亚乙基二胺和聚氧亚丙基二胺以及聚氧亚丙基三胺。

可用于实践本发明的其他胺类型包括氨基-芳香族化合物，例如：

由下式表示的N-芳基苯二胺：

其中Ar是芳香性的，R₁是氢或-NH-芳基、-NH-芳基烷基、-NH-烷基芳基或具有4至24个碳原子的支链或直链基团，其中所述基团可以是烷基、链烯基、烷氧基、芳基烷基、烷基芳基、羟基烷基或氨基烷基基团，R₂是-NH₂、-(NH(CH₂)_n-)_m-NH₂、CH₂-(CH₂)_n-NH₂或-芳基-NH₂，其中n和m各自具有1至10的值，并且R₃是氢或可以具有4至24个碳原子的烷基、链烯基、烷氧基、芳基烷基或烷基芳基基团。N-芳基苯二胺化合物也可以由下式表示：

其中R₄、R₅和R₆是氢或含有1至10个碳原子的直链或支链烃基团，其中该基团可以是烷基、链烯基、烷氧基、烷基芳基、芳基烷基、羟基烷基或氨基烷基基团，并且R₄、R₅和R₆可以相同或不同；

特别优选的N-芳基苯二胺是N-苯基苯二胺例如N-苯基-1,4-苯二胺（在本文中也被称为4-氨基二苯基胺）、N-苯基-1,3-苯二胺、N-苯基-1,2-苯二胺、N-萘基-苯二胺、N-苯基萘二胺和N'-氨基丙基-N-苯基苯二胺。最优选情况下，胺是4-氨基二苯基胺（也称为N-苯基-1,4-苯二胺）。

其他有用的胺包括氨基-咪唑啉例如2-庚基-3-(2-氨基丙基)咪唑啉、4-甲基咪唑啉和1,3-双-(2-氨基乙基)咪唑啉，以及氨基噻唑例如氨基噻唑、氨基苯并噻唑、氨基苯并噻二唑和氨基烷基噻唑。

也可以使用氨基咔唑、氨基吲哚、氨基-吲唑啉酮、氨基巯三唑和氨基白啶。这些化合物的结构显示如下。氨基咔唑由下式表示：

其中R₇和R₈表示氢或具有1至14个碳原子的烷基、链烯基或烷氧基基团，并且R₇和R₈可以相同或不同；

氨基吲哚由下式表示：

其中R₉表示氢或具有1至14个碳原子的烷基基团。

氨基-吲唑啉酮由下式表示：

其中R₁₀是氢或具有1至14个碳原子的烷基基团。

氨基巯三唑由下式表示：

氨基白啶由下式表示：

其中R₁₁表示氢或具有1至14个碳原子的烷基或烷氧基基团。

其他有用的胺包括：2-庚基-3-(2-氨基丙基)咪唑啉，4-甲基咪唑啉，1,3-双-(2-氨基乙基)咪唑啉，(2-氨基丙基)-哌嗪，1,4-双-(2-氨基乙基)哌嗪，N,N-二甲基氨基丙胺，N,N-二辛基乙胺，N-辛基-N'-甲基亚乙基二胺和2-甲基-1-(2-氨基丁基)哌嗪，以及选自氨基噻唑、氨基苯并噻唑、氨基苯并噻二唑和氨基烷基噻唑的氨基噻唑。

还考虑到了上述胺的组合可以用于与一种或多种偶联剂基团反应。

胺化合物的选择部分取决于偶联基团的性质。在一种优选的酰化剂马来酸酐的情况下，有利地与酸酐官能团反应的那些胺是优选的。由于形成的酰亚胺产物的稳定性，伯胺是理想的。可以使用在结构上被描述成RNH₂的伯胺，其中R基团可以含有终产物所需的性能增强官能团。这样的性质可以包括例如磨损保护性、降低摩擦和抗氧化保护等。也考虑到了单独或组合地掺入除了碳、氢和氮之外的元素，包括但不限于卤素、硫、氧或磷。

自由基引发剂

广义来说，能够在上述可接枝聚合物与（a）上述可接枝偶联剂和（b）上述可接枝烯键式不饱和单体之间的反应条件下操作的任何自由基引发剂都适用于本发明中。代表性的引发剂公开在美国专利No.4,146,489的第4栏第45-53行中，所述专利的公开内容在此以其全文引为参考。所考虑的具体“过氧化”引发剂包括烷基、二烷基和芳基过氧化物，例如：二叔丁基过氧化物（在本文中简称为“DTBP”）、二枯基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、苯甲酰过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己炔-3。还考虑到了过氧化酯和过氧化缩酮引发剂，例如：过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、二过氧化邻苯二甲酸二叔丁酯和过氧化异丁酸叔丁酯。还考虑到了过氧化氢物，例如：异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢和过氧化氢。还考虑到了偶氮引发剂，例如：2-叔丁基偶氮-2-氰基丙烷、2-叔丁基偶氮-1-氰基环己烷、2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)、1,1'-偶氮双(环己甲腈)和偶氮异丁腈（AIBN）。还考虑到了其他类似材料，例如但不限于二酰基过氧化物、酮过氧化物和过氧化二碳酸酯。还考虑到了可以使用大于一种的引发剂的组合，包括不同类型引发剂的组合。

每种引发剂具有特征性的最低反应引发温度，高于该温度时，它容易引发反应，而低于该温度时，反应将缓慢进行或完全不进行。因此，执行接枝反应的最低温度由引发剂的选择决定。

抗磨损单体

总的来说，能够与聚合物骨架反应的任何有机金属化合物，包括但不限于金属羧酸盐例如乙酰丙酮酸金属盐和金属氧化物，都可考虑用于本发明。例如，由与下面结构A的酸配基反应的金属氧化物组成的有机金属化合物，可以与接枝聚合物的骨架反应。

结构A

适合的有机金属化合物包含选自钼、钴、钛、钙、镁、锰、铋、钨和铜的金属成员。在本发明的一个方面，有机金属化合物可以含有一个或多个C₆至C₄₀羧酸部分，所述C₆至C₄₀羧酸部分可以是直链或支链的。在优选实施方案中，有机金属化合物可以是含有一个或多个具有6至40个碳原子的直链或支链羧酸部分的羧酸钼。

优选情况下，有机金属化合物是钼化合物。适合用于本发明的有机金属化合物还包括可以从Shepherd Chemical Company获得的新癸酸钼硼（有时也称为硼酸新癸酸钼）、2-乙基己酸4-壬氧基苯甲酸钼、异硬脂酸4-壬氧基苯甲酸钼、十二烷基苯磺酸钼、C₁₈支链-直链羧酸钼、C₃₆直链羧酸钼、C₃₆₊-C₁₈支链-直链羧酸钼、C₃₆支链-直链羧酸钼、C₃₆/C₃₆₊直链羧酸钼、C₃₆₊支链烷基羧酸/叔丁基苯甲酸钼、C₁₈支链烷基羧酸/叔丁基苯甲酸钼、油酸钼、C₁₈直链烷基羧酸/叔丁基苯甲酸钼、辛酸铋、新癸酸铋、钨/2-乙基己酸的钠盐。

在一个优选实施方案中，使用乙酰丙酮酸钼。在另一个优选实施方案中，使用辛酸钼。

溶剂

当利用溶剂时，可以使用适合的极性或非极性液体或工艺流体。这样的溶剂可以便于材料处理并促进反应物的均匀分布。特别适合的溶剂包括在反应完成后可以容易地从最终的接枝聚合物产物中移除的挥发性溶剂。可以使用的溶剂是那些能够分散或溶解反应混合物的组分并且不显著参与反应或引起实质性程度的副反应发生的溶剂。

这种类型的溶剂的几个实例包括直链或支链脂族或脂环族烃，例如正戊烷、正庚烷、异庚烷、正辛烷、异辛烷、壬烷、癸烷、环己烷、二氢萘、十氢萘等。极性溶剂的具体实例包括脂族酮（例如丙酮）、芳香族酮、醚、酯、酰胺、腈、亚砜例如二甲基亚砜、水等。非反应性卤代芳香族烃例如氯苯、二氯苯、三氯苯、二氯甲苯等，也可以用作溶剂。也考虑到了在本发明中使用溶剂的组合，例如极性和非极性液体或工艺流体的组合。

有用的溶剂还包括适合于掺入到最终润滑油产品中的基料或工艺流体。可以使用能够分散或溶解反应混合物的剩余组分而不实质性参与反应或引起不可接受程度的副反应的任何基料或工艺流体。考虑到了在本发明中使用加氢异构化和加氢裂化的基料、含有低或中等水平的芳香族成分的基料以及流体聚α-烯烃。理想情况下，将芳香族成分保持在低水平，这是由于在引发剂存在下，芳香族材料可能彼此或与其他反应组分反应。然而，使用具有芳香族成分的基料或工艺流体尽管不是最优选项，但也在本发明中考虑到了。它们包括含有低于50%的芳香族化合物、优选低于25%的芳香族化合物、更优选低于10%的芳香族化合物的基料或工艺流体。

适合的这种基料包括由ExxonMobil销售的I类100 SUS、130 SUS或150 SUS低倾点溶剂中性基础油和II类EHC基料；由PetroCanada销售的的HT 60（P 60 N）、HT 70（P 70 N）、HT 100（P 100 N）和HT 160（P 160 N）；以及由Chevron USA Products Co.销售的RLOP基料例如100N和240N。总的来说，I类、II类、III类、IV类和V类基料类别是特别适合使用的。无芳香族化合物的基料例如聚α-烯烃（“PAO”），也可以用作溶剂。

溶液反应的反应条件

为了制备显示出分散性和良好的烟炱处理和粘度、油泥与漆膜控制以及良好的抗磨损性质的本发明的多功能多接枝聚合物，将提供这些性能特征的相应单体物质接枝在相同的聚合物骨架上。为了产生表现出良好分散性和良好的烟炱处理和粘度、油泥与漆膜控制以及良好的抗磨损性质的产物，将上述选自酰化剂和环氧化物、优选为酰化剂的偶联剂例如马来酸酐，在引发剂存在下接枝到聚合物骨架上以形成酰化的聚合物，例如含有琥珀酸酐（SA）偶联基团的产物。

接下来，导入上述与油泥和漆膜处理相关的的烯键式不饱和单体或单体组例如N-乙烯基咪唑（VIMA），并且也在引发剂存在下将其接枝到聚合物骨架上。然后，导入上述能够与偶联基团例如上面提到的琥珀酸酐基团发生缩合反应的一种或多种胺反应物并使其与所述偶联基团反应，由此形成例如酰胺、酰亚胺或酰胺酸，这取决于所述一种或多种胺反应物。最后，将有机金属化合物接枝到聚合物骨架上。

因此，反应物包含上述可接枝聚合物、上述可接枝偶联剂、能够与聚合物骨架上的偶联基团发生反应的胺、可接枝烯键式不饱和单体组、有机金属化合物和促进偶联剂和烯键式不饱和单体与聚合物反应的自由基引发剂。可以使用大于一种类型的每种这样的反应物，因此反应物可以包含选自聚烯烃和/或聚酯的一种或多种上述可接枝聚合物、一种或多种可接枝偶联剂、能够与偶联基团发生反应的一种或多种胺、一种或多种上述可接枝烯键式不饱和单体、一种或多种有机金属化合物以及一种或多种自由基引发剂。

可以制备纯的或在溶液中的、或者在熔体反应器中受热的本发明的多功能接枝聚合物。一般来说，制备在溶液中的本发明的多功能多接枝聚合物可以如下执行。将待接枝聚合物以流体形式提供。例如，使用的聚合物可以是纯的或溶解在溶剂中，所述溶剂例如为适合用于润滑组合物中的烃基础油或任何其他适合的溶剂或工艺流体。然后将纯的聚合物或聚合物的溶液加热至适合的反应温度。

然后导入可接枝偶联剂，并使用引发剂例如过氧化物分子将其接枝到聚合物上，由此形成含有偶联基团的接枝聚合物。例如，当偶联剂是马来酸酐时，形成具有琥珀酸酐偶联基团的聚合物。在该反应之后，导入上述可接枝烯键式不饱和单体，并使用适合的引发剂将其接枝到聚合物骨架上。在本发明的多功能多接枝单体的聚合物的制备过程中的下一个步骤是能够发生缩合反应的上述胺与聚合物上的偶联基团的反应，例如将具有琥珀酸酐偶联基团的聚合物与伯胺或仲胺进行反应。最后，导入有机金属化合物并使其与接枝的聚合物反应。一般来说，在制备接枝聚合物所需的整个过程顺序中，反应温度维持恒定。

更具体来说，将聚合物溶液置于适合的反应器例如树脂炼聚锅中，将溶液在惰性覆盖下加热至所需反应温度，并在惰性覆盖下执行反应。作为最低要求，在规定的反应时间内，反应温度应该足以消耗基本上所有的所选引发剂。例如，如果使用二叔丁基过氧化物（DTBP）作为引发剂，反应温度应该高于165℃、优选高于170℃、更优选高于175℃。对于给定的反应温度来说，不同引发剂以不同速率起作用。因此，选择特定的引发剂可能需要调整反应温度或时间。应该指出，一旦采取某个温度后，在制备多功能多接枝聚合物所需的整个过程顺序中，通常将该温度维持恒定。

偶联剂的接枝

向聚合物溶液加入偶联剂并将其溶解。选择所设想的偶联剂与聚合物的比例，使得有效的百分率直接接枝到聚合物骨架上。偶联剂与聚合物的摩尔比可以在每摩尔聚合物骨架从约0.5、优选从约1.0、更优选从约1.5摩尔至约12、优选至约11、更优选至约10摩尔偶联剂的范围内。

偶联剂与烯键式不饱和单体的摩尔比为约1:20至约20:1，优选为约1:12至约12:1，更优选为约1:10至约10:1。典型情况下，该摩尔比为约8:1。

可以将可接枝偶联剂全部一次、以几次不连续的装料、或在长时间段内以稳定速率导入到反应器中。向反应混合物添加可接枝偶联剂的所需最低速率选自每分钟：

至少约0.01%，

或者至少约0.05%，

或者至少约0.1%，

或者至少约0.5%，

或者至少约1%，

或者至少约2%，

或者至少约3%，

或者至少约4%，

或者至少约5%，

或者至少约10%，

或者至少约20%，

或者至少约50%，

或者至少约100%的所必需的可接枝偶联剂装料量。任何上述值可以表示平均添加速率或最低添加速率。当随时间添加时，可接枝偶联剂可以被作为不连续的装料、以基本上恒定的速率或以随时间变化的速率添加。

所需最高添加速率选自每分钟：

至多约0.5%，

或者至多约1%，

或者至多约2%，

或者至多约5%，

或者至多约10%，

或者至多约20%，

或者至多约50%，

或者至多约100%的所必需的可接枝偶联剂装料量。任何上述值可以表示平均添加速率或最高添加速率。

所添加的可接枝偶联剂可以是纯的液体、以固体或熔融形式或者是用溶剂稀释（cut back）的。尽管可以将它以纯态导入，但在典型情况下，将它用溶剂稀释以避免当该单体进入反应器时的局部浓集。可以用适合的溶剂或分散介质将该单体稀释至其重量或体积的高达约50倍、优选高达约20倍、更优选高达约10倍、最优选高达3倍。

引发剂

向由聚合物和偶联剂构成的溶液添加引发剂。可以在可接枝偶联剂之前、同时或之后添加引发剂。在添加引发剂时，它可以被全部一次、以几次不连续的装料或在长时间段内以稳定速率添加。例如，可以添加引发剂使得在任何给定时间，存在的未反应的引发剂量远低于整个装料量或优选为整个装料量的仅仅一小部分。

在一个实施方案中，可以在已添加绝大部分或全部可接枝偶联剂后添加引发剂，因此在基本上整个反应过程中，可接枝偶联剂和聚合物两者都过量。在另一个实施方案中，可以与可接枝偶联剂一起或同时，以基本上相同的速率（用每分钟添加的整个装料量的百分率度量）或略微更快或更慢的速率添加引发剂，因此相对于未反应的引发剂和未反应的偶联剂，存在过量的聚合物。对于这种实施方案来说，在大部分反应期间，未反应的引发剂与未反应的偶联剂的比率保持基本上恒定。

选择所设想的引发剂与可接枝偶联剂的比例和反应条件，使得大部分、理想情况下是所有的可接枝偶联剂都直接接枝到聚合物上，而不是形成二聚、低聚或均聚的接枝部分或完全独立的低聚物质。所设想的引发剂与可接枝偶联剂的最低摩尔比例为约0.02：1至约2：1，或者约0.05：1至约2：1。没有设想引发剂的具体的最高比例，但是过多引发剂可能降解聚合物、在完成的制剂中引起问题、和增加成本，因而应该避免。

向反应混合物添加引发剂的所需最低速率选自每分钟：

至少约0.005%，

或者至少约0.01%，

或者至少约0.1%，

或者至少约0.5%，

或者至少约1%，

或者至少约2%，

或者至少约3%，

或者至少约4%，

或者至少约5%，

或者至少约20%，

或者至少约50%，

或者至少约100%的所必需的引发剂装料量。任何上述值可以表示平均添加速率或最低添加速率。当随时间添加引发剂时，引发剂可以被作为不连续的装料、以基本上恒定的速率或以随时间变化的速率添加。

向反应混合物添加引发剂的所需最高速率选自每分钟：

至多约0.1%，

或者至多约0.5%，

或者至多约1%，

或者至多约2%，

或者至多约3%，

或者至多约4%，

或者至多约5%，

或者至多约10%，

或者至多约20%，

或者至多约50%，

或者至多约100%的所必需的引发剂装料量。任何上述值可以表示平均添加速率或最高添加速率。

尽管可以添加纯的引发剂，但典型情况下将引发剂用溶剂稀释，以避免当引发剂进入反应器时的高局部浓度。可以用适合的溶剂或分散介质将引发剂稀释至其重量或体积的高达约50倍、优选高达约10倍、更优选高达约3倍。

烯键式不饱和单体的接枝

正如上面提到的，在接枝聚合物的整个制备过程中，温度一般保持恒定。因此，在该温度下，将一种或多种与油泥和漆膜处理相关的上述烯键式不饱和的脂族或芳香族单体例如VIMA，与引发剂一起导入。对上述含有氮和氧中的至少一种的烯键式不饱和单体与上述可接枝聚合物的所设想的比例进行选择，使得有效百分率的单体直接接枝到聚合物骨架上，而不是形成二聚、低聚或均聚物接枝部分或完全独立的均聚物。同时设想了烯键式不饱和单体在聚合物骨架上的高载量。烯键式不饱和单体与可接枝聚合物的摩尔比从约0.5、优选从约1.0、更优选从约1.5至约12、优选至约11、更优选至约10。

可接枝的上述烯键式不饱和单体可以被作为几次不连续的装料、以基本上恒定的速率、以随时间改变的速率或全部一次导入到反应器中。向反应混合物添加可接枝的上述烯键式不饱和单体的所需最低速率选自每分钟：

至少约0.01%，

或者至少约0.05%，

或者至少约0.1%，

或者至少约0.5%，

或者至少约1%，

或者至少约2%，

或者至少约3%，

或者至少约4%，

或者至少约5%，

或者至少约10%，

或者至少约20%的所必需的这种可接枝单体装料量。当随时间添加时，可以以基本上恒定的速率或以随时间改变的速率添加单体。任何上述值可以表示平均添加速率或随时间改变的速率的最低值。

所需最高添加速率选自每分钟：

至多约0.5%,

或者至多约1%,

或者至多约2%,

或者至多约5%,

或者至多约10%,

或者至多约20%,

或者至多约50%,

或者至多约100%的所必需的可接枝单体装料量。任何上述值可以表示平均添加速率或随时间改变的速率的最高值。

所添加的可接枝单体可以是纯的液体、以固体或熔融形式或者是用溶剂稀释的。尽管该单体可以以纯态导入，但在典型情况下，将其用溶剂稀释以避免在该单体进入反应器时的局部浓集。可以使用适合的溶剂或分散介质将该单体稀释至其重量或体积的高达约50倍、优选高达约10倍、更优选高达约3倍。

可以在可接枝单体之前、同时或之后添加引发剂。它可以被全部一次、以几次不连续的装料或在长时间段内以稳定速率添加到反应器中。例如，可以添加引发剂使得在任何给定时间，存在的未反应的引发剂量远低于整个装料量或优选为整个装料量的仅仅一小部分。在一个实施方案中，可以在已添加绝大部分或全部单体后添加引发剂，因此在基本上整个反应过程中，该单体和聚合物两者都过量。在另一个实施方案中，可以与该单体一起，以基本上相同的速率（用每分钟添加的整个装料量的百分率来度量）或略微更快或更慢的速率添加引发剂，因此相对于未反应的引发剂和未反应的单体，存在过量的聚合物。

选择所设想的引发剂与单体的比例和反应条件，使得大部分、理想情况下是所有的单体都直接接枝到聚合物上，而不是形成二聚、低聚或均聚的接枝部分或完全独立的聚合物。所设想的引发剂与上述烯键式不饱和的脂族或芳香族单体的最低摩尔比例从约0.02：1、优选从约0.05：1至约2：1。没有设想引发剂的具体的最高比例，但是过多引发剂可能降解聚合物或在完成的制剂中引起问题和增加成本，因而应该避免。

正如提到的，可以以几次（或者许多次）不连续的装料或在长时间段内以稳定速率将引发剂导入到反应器中。向反应混合物添加引发剂的所需最低速率选自每分钟：

至少约0.005%，

或者至少约0.01%，

或者至少约0.1%，

或者至少约0.5%，

或者至少约1%，

或者至少约2%，

或者至少约3%，

或者至少约4%，

或者至少约5%，

或者至少约20%的所必需的引发剂装料量。可以以基本上恒定的速率或随时间改变的速率添加引发剂。任何上述值可以表示平均添加速率或随时间改变的速率的最低值。

向反应混合物添加引发剂的所需最高速率选自每分钟：

至多约0.1%，

或者至多约0.5%，

或者至多约1%，

或者至多约2%，

或者至多约3%，

或者至多约4%，

或者至多约5%，

或者至多约10%，

或者至多约20%，

或者至多约40%的所必需的引发剂装料量。任何上述值可以表示平均添加速率或随时间改变的速率的最高值。

尽管可以添加纯的引发剂，但在典型情况下，将引发剂用溶剂稀释以避免引发剂在进入反应器时的局部浓集。可以使用适合的溶剂或分散介质将引发剂稀释至其重量或体积的高达约50倍、优选高达约20倍、更优选高达约10倍、最优选高达约3倍。让反应进行到特定反应物所要求的程度。

胺和接枝的偶联基团的反应产物的形成

在本发明的多功能多接枝聚合物的制备过程中的下一个步骤是将偶联基团、典型地为酰化聚合物上的酰基基团、例如聚合物上的琥珀酸酐取代基，通过与一种或多种胺反应物的缩合反应转化成烟炱处理部分。可以将溶液维持在升高的温度例如适合于执行接枝反应的温度下，或者可以将温度降低至不发生缩合反应的温度。如果将反应器温度降低，可以将胺反应物全部一次导入到反应器中并掺混到聚合物溶液中，然后升高反应器温度以便执行酰化聚合物与胺反应物之间的反应。或者，可以将反应器维持在升高的温度下，然后将胺反应物相对缓慢地进料到反应器中，使酰化聚合物与胺反应物之间的反应得以进行。将反应物维持在该温度下直至与胺的反应完成，由此形成胺-偶联基团反应产物。在制备接枝聚合物的这个阶段中，可以维持惰性覆盖。

可以以几次不连续的装料、在长时间段内以恒定速率、以随时间改变的速率或全部一次将胺反应物导入到反应器中。也就是说，胺反应物的添加速率如下：

每分钟至少约0.2%，

或者至少约0.5%，

或者至少约1%，

或者至少约2%，

或者至少约3%，

或者至少约4%，

或者至少约5%，

或者至少约20%，

或者至少约50%，

或者至少约100%的所必需的胺反应物装料量。任何上述值可以表示平均添加速率或随时间改变的速率的最低值。

在反应进行至基本上完成后，撤去热，并使反应产物在混合下在反应器中冷却，或者可以将其在冷却之前取出。

最终多功能多接枝聚合物产物的形成

在可接枝胺添加完成后，优选在加热下将反应混合物混合另外2-120分钟以完成缩合反应。可以通过实验，通过确定溶液中的氮或胺的比例何时达到等于或接近最低预设值的值，或者粘度何时达到接近恒定的值，来确定完成反应所需的时间。可以在上述美国专利No.5,523,008的第11栏第35行至第12栏第67行中找到用于确定氮百分数的测试方法。

维持反应温度，并导入与抗磨损相关的有机金属化合物。选择所设想的有机金属化合物与可接枝聚合物的比例，使得有效的百分率与可接枝聚合物络合或反应。可以将有机金属化合物全部一次、以几次不连续的装料或在长时间段内以稳定速率导入到反应器中。向反应混合物添加有机金属化合物的所需最低速率为每分钟至少约0.1%的所必需的有机金属化合物装料量，最高添加速率为每分钟100%的所必需的有机金属化合物装料量。

将溶液充分混合以将有机金属化合物掺入到反应混合物中。在有机金属化合物的添加完成后，优选伴随着加热和CO₂吹扫将反应混合物加热另外2-120分钟，以完成反应。

接枝单体比率

在形成胺-偶联剂的反应中所设想的偶联剂与上述胺的摩尔比为约1:10至约6:1，优选为约1:3至约4:1，更优选为约1:2至约4:1，或最优选为约1:2至约2:1。例如，对于琥珀酸酐聚合物取代基来说，偶联剂与上述胺的优选摩尔比为约2:1至1:2，更优选为约1:1。

由偶联基团与胺的反应所形成的产物与可接枝聚合物的摩尔比，被理解为与上面提到的对于偶联剂而言的摩尔比相同，即每摩尔聚合物从约0.5、优选从约1、更优选从约1.5至约12、优选至约11、更优选至约10摩尔的这种反应产物。

有机金属化合物与可接枝聚合物的摩尔比从约40:1、优选从约20.1至约2:1、优选至约5:1，最优选为约12:1。有机金属化合物与烯键式不饱和单体的摩尔比从约40:1、优选从约30:1、更优选从约20:1至约15:1、优选至约10:1、更优选至约8:1。有机金属化合物与胺和偶联基团的反应产物的摩尔比从约40:1、优选从约30:1、更优选从约20:1至约10:1、优选至约8:1、更优选至约4:1。

设想的包含胺-偶联基团反应产物、烯键式不饱和含氮和/或含氧单体和有机金属单体的接枝单体总浓度与聚合物骨架的比率应该为从约0.5、优选从约1、更优选从约2、最优选从约3至约20、优选至约10、更优选至约7。

根据这些接枝物浓度，本发明的多功能多接枝聚合物可以含有每摩尔聚合物约0.5摩尔的能够控制烟炱的胺-偶联基团反应产物单体以及约0.5摩尔的能够控制油泥和漆膜的烯键式不饱和单体。本发明的多功能多接枝聚合物可以被配制成含有每摩尔聚合物约2摩尔能够控制烟炱的胺-偶联基团反应产物单体以及约4摩尔的能够控制油泥和漆膜的烯键式不饱和含氮和/或含氧单体。本发明的多功能多接枝单体的接枝聚合物可以被配制成含有每摩尔聚合物约3摩尔的能够控制烟炱的胺-偶联基团反应产物单体以及约1摩尔的能够控制油泥和漆膜的烯键式不饱和单体。

正如提到的，接枝的取代基即胺-偶联基团反应产物和烯键式不饱和单体中的每一种与聚合物骨架的摩尔比都可以在0.5至12的范围内。基于接枝的取代基即胺-偶联基团反应产物和烯键式不饱和单体中的每一种与聚合物骨架的该摩尔比范围，一种取代基与另一种取代基的相对摩尔比可以在约1至约20的范围内。例如，如果一种取代基与聚合物的摩尔比为0.1：1，另一种取代基与聚合物的摩尔比为1：1，那么相对摩尔比为10：1。

用于制备多功能接枝聚合物的熔体反应条件

可以在聚合物熔体反应条件下，在挤出反应器、加热熔体掺混反应器、本伯里（Banbury）密炼机或其他材料掺混器或混合器例如挤出机中进行接枝反应。本说明书中使用的术语挤出机应该被理解为是可用于本发明的熔体掺混的更广义类别的掺混器或混合器的示例。

为了执行熔体反应，理想的是为反应性挤出机建立适合的过程设计参数，以确保装置能够获得所需的运行参数和条件，以便产生一种或多种所需产物。适用于执行反应性挤出的运行条件和参数包括但不限于关于反应物添加端口、包括进料速率控制器和监测器的反应物进料系统、以及包括聚合物进料端口、进料速率控制器和监测器的聚合物进料系统的标准判据。

除了上面提到的进料考虑之外，还应该考虑关于挤出机设计的其他标准判据。它们包括螺杆设计及其尺寸、筒体直径和长度、模具构造和开口横截面、用于加热挤出机或有时为冷却挤出机的系统、以及用于控制挤出机温度例如筒体温度和模具温度、螺杆速度和挤出前和挤出后两种条件的系统等。准确条件可以由本领域技术人员建立，以满足产品目标。应该指出，在其运行期间，挤出机可以维持在基本上有氧的条件下，或者可以用适合的惰性材料吹扫或覆盖，以产生厌氧或接近厌氧的运行条件。

适合的反应物进料浓度和条件可以根据上面对基于溶剂的接枝反应所公开的范围。它们包括一种或多种聚合物、可接枝单体例如一种或多种可接枝烯键式不饱和单体、一种或多种酰化剂、一种或多种引发剂、一种或多种胺反应物和一种或多种有机金属化合物的适合的进料速率、浓度和条件。所述浓度和条件的实例包括可接枝烯键式不饱和单体和酰化剂相对于聚合物和引发剂两者的相对浓度，以及胺反应物相对于酰化剂的相对浓度，和有机金属化合物相对于可接枝聚合物或烯键式不饱和单体的相对浓度等。

总的来说，所设想的最低和最高摩尔比例与前面对基于溶剂的反应所指出的那些比例相同。正如对基于溶剂的反应所提到的，反应物可以作为组分的混合物或作为各个组分分开地被进料到挤出机中。

所添加的反应物可以是纯的，或者是用溶剂稀释的，以便避免局部物质浓度升高区域并作为控制反应物进料的方法。代表性溶剂包括挥发性以及非挥发性流体。考虑到的溶剂包括在本说明书中定义的常规用于润滑剂组合物的基础油、矿物油精、非极性溶剂、极性溶剂和本领域技术人员已知的其他溶剂，所包括的溶剂例如水、甲醇和丙酮。

反应物相对于溶剂的浓度，可以在约10重量%至约90重量%的范围内。一般来说，选择用于通过反应性挤出执行接枝反应的浓度和条件，以便促进反应试剂直接接枝到聚合物上，而不是使试剂反应形成二聚、低聚或均聚的接枝部分或甚至独立的均聚物。典型情况下，导入纯的反应物，或用例如75%溶剂“稀释”的反应物，以便避免如上提到的局部浓度升高区域。

在执行接枝反应中，将聚合物基本上作为“纯的”物质以恒定速率进料到挤出机中并向其施加适合的反应条件。可接枝酰化剂、可接枝烯键式不饱和单体、引发剂、胺化合物和有机金属化合物也以恒定速率计量进料到挤出机中。这可以通过与聚合物相同的进料端口或通过分开的反应物进料端口来完成。也就是说，可接枝反应物和引发剂可以基本上与聚合物一起被进料到相同的挤出机区中并由此与反应物进行反应，或者，可接枝试剂和引发剂的投送可以略微延迟，在聚合物进料端口的下游导入到被适合的螺杆密封元件与聚合物进料端口隔开的反应区中。

对于引发剂来说，它可以在相应的可接枝试剂之前、同时或之后导入，即导入到相同的挤出机区中或在可接枝反应物之前或之后的区中，所述挤出机区通过适合的螺杆密封元件来建立。调整并维持可接枝试剂即酰化剂、烯键式不饱和单体和引发剂的进料速率以及它们各自相对于聚合物的浓度，以产生所需的产物组合物。除了可接枝试剂之外，可以将能够与酰化基团反应的胺和有机金属化合物在接枝的聚合物的下游进料到挤出机中，以完成多功能分散剂接枝聚合物的制备。

在制备多功能多接枝聚合物的一个实施方案中，可以将仅仅一种可接枝试剂、即酰化剂或可接枝烯键式不饱和单体通过挤出过程接枝到聚合物上，而其他接枝试剂可以通过溶液过程接枝。类似地，与酰化基团发生缩合反应的胺可以在挤出机中或在溶液中进行反应。

可以使用一种或多种聚合物、酰化剂、可接枝的烯键式不饱和单体、引发剂、胺和有机金属化合物来生产本发明的多功能接枝聚合物。在优选实施方案中，可以使用一种聚合物、一种酰化剂、一种可接枝的烯键式不饱和单体、一种或多种引发剂、一种胺和一种有机金属化合物。在可选实施方案中，可以使用大于一种的聚合物、大于一种的酰化剂、大于一种的可接枝的烯键式不饱和单体、大于一种的引发剂、大于一种的胺和大于一种的有机金属化合物。此外，聚合物反应物可以由低和高分子量聚合物两者构成。

在本发明的可选实施方案中，正如上面解释的，可以将可接枝单体即酰化单体、包含氮和/或氧及其组合的烯键式不饱和单体以及引发剂一起，以适合的相对浓度导入。通过从例如停留时间、挤出机区温度、螺杆速度、反应物进料速率方面仔细地选择运行条件，挤出机方法可以适用于本文公开的各种聚合物、任何本文公开的可接枝单体、本文公开的引发剂以及如果需要的话还有抑制剂，以产生具有广范围的单体与聚合物比率或其他特别需要的性质的产物。

所使用的熔体反应产物可以是纯的或溶解在适合的溶剂中。在优选实施方案中，将最终的接枝聚合物产物溶解在适合的溶剂或基料中，以便于最终接枝聚合物产物的操作并便于使用最终接枝产物进行润滑剂掺混。

在优选实施方案中，将用于缩合反应的反应物例如一种或多种酰化剂、一种或多种可接枝的烯键式不饱和单体、一种或多种引发剂、一种或多种胺和一种或多种有机金属化合物分开进料。还优选的是，可接枝聚合物是被进料到挤出机中的第一反应物。

也可以使用两种聚合物的混合物来执行熔体反应。可以将两种聚合物同时或分开地进料到挤出机中。这两种聚合物可以在导入挤出机之前掺混到一起，或者如果使用两种分开的聚合物进料，聚合物的掺混可以在挤出机中执行。优选在导入其他反应物即酰化剂、可接枝的烯键式不饱和单体、引发剂、能够与酰化聚合物反应的胺和有机金属化合物之前将两种聚合物掺混。

或者，可以将两种聚合物分开进料到反应区中，并在此时与酰化剂、可接枝烯键式不饱和单体、引发剂、能够与酰化聚合物反应的胺和有机金属化合物同时进行反应。或者，可以通过首先在挤出机中执行接枝反应，随后通过溶剂中的反应来继续该接枝反应，即在溶液中完成多功能产物的产生，从而产生了两种聚合物的多功能接枝产物。在优选实施方案中，聚合物应该是被进料到挤出机中的第一反应物。

该熔体反应方法也可用于制备本发明的多功能多接枝聚合物之外的其他多功能多接枝聚合物。

润滑油组合物

本发明的润滑油组合物优选包含所述比例的下列成分：

A.以重量计，从约60%、优选从约65%、更优选从约70%至约99%的一种或多种基础油；

B.以重量计，从约0.02%、优选从约0.05%、更优选从约0.15%、最优选从约0.25%至约20%、优选至约10%、更优选至约5%、最优选至2%的一种或多种本发明的多功能多接枝单体的接枝聚合物；

C.以重量计，从约0.0%、优选从约0.05%、更优选从约0.15%、最优选从约0.1%至约15%、优选至约10%、更优选至约5%、最优选至约2.5%的一种或多种其他接枝聚合物；

D.以重量计，从约0.0%、优选从约0.5%、更优选从约0.15%、最优选从约0.1%至约15%、优选至约10%、更优选至约5%、最优选至约2.5%的接枝聚合物之外的一种或多种聚合物；

E.以重量计，从约0.0%、优选从约0.2%、更优选从约0.5%、最优选从约0.7%至约15%、优选至约10%、更优选至约8%、最优选至约6%的没有按照本发明接枝的一种或多种分散剂；

F.以重量计，从约0.1%、优选从约0.3%、更优选从约0.5%至约10%、优选至约8%、更优选至约6%、最优选至约4%的一种或多种去垢剂；

G.以重量计，从约0.01%、优选从约0.04%、更优选从约0.06%至约5%、优选至约3%、更优选至约2%的一种或多种抗磨损剂；

H.以重量计，从约0.01%、优选从约0.05%、更优选从约0.1%至约5%、优选至约3%、更优选至约2.5%、最优选至约2%的一种或多种抗氧化剂；以及

I.以重量计，从约0.0%、优选从约0.005%至约4%、优选至约3%、更优选至约2%、最优选至约1.5%的次要成分例如摩擦改良剂、倾点降低剂和消泡剂。

C至I的百分率的计算可以基于它们可商购的形式。上面指出的每种成分的功能和性质以及这些成分的几个实例被概述在下文中。

基础油

前面指出的适合作为本发明的可接枝聚合物的溶剂或过程溶剂的任何石油或合成基础油（I、II、III、IV和V类）均可以被用作基础油。事实上，也可以使用任何常规润滑油或其组合。

多功能多接枝单体的聚合物

本发明的多功能多接枝单体的接枝聚合物可用于代替在这样的润滑油制剂中使用的部分或所有分散剂。由于本发明的多功能多接枝单体的接枝聚合物具有烟炱处理、油泥、漆膜和磨损控制以及分散性性质，因此它也可用于代替在这样的制剂中常规使用的用于控制烟炱、油泥、漆膜和磨损的部分或所有试剂。现有技术中公开的接枝的聚烯烃和/或聚酯也可以与本发明的多功能多接枝单体的接枝聚烯烃和/或接枝聚酯组合使用。

接枝和未接枝的粘度调节剂

常规的粘度指数改进聚合物、包括例如聚烯烃和聚酯可以被用在本发明的润滑油制剂中。被设想使用在这里的聚合物的几个实例包括在美国专利No.4,092,255的第1栏第29-32行中建议的那些聚合物，所述美国专利的公开内容在此以其全文引为参考：聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯、丁二烯与苯乙烯的氢化和部分氢化的低分子量聚合物、乙烯与丙烯的无定形聚烯烃、乙烯-丙烯二烯低分子量聚合物、聚异戊二烯和苯乙烯-异戊二烯。类似地，考虑到了在本发明中使用官能化聚烯烃，例如那些在美国专利No.4,092,255和5,814,586及其引用的参考文献中公开的官能化聚烯烃，所述专利在此以其全文引为参考。

分散剂

分散剂帮助悬浮不溶性发动机油氧化产物，因此防止油泥絮凝和颗粒物沉淀或沉积在金属部件上。适合的分散剂包括烷基琥珀酰亚胺，例如油溶性聚异丁烯琥珀酸酐与亚乙基胺例如四亚乙基五胺及其硼酸盐的反应产物。

考虑到了将这样的常规分散剂用于本发明中。分散剂的几个实例包括那些在美国专利No.4,092,255的第1栏第38-41行中列出的分散剂：琥珀酰亚胺或琥珀酸酯，其在琥珀酰亚胺羰基的α-位碳上用异丁烯或丙烯的聚烯烃烷基化。这些添加剂可用于维持发动机或其他机械的清洁性。

去垢剂

可以在本发明的润滑油组合物中掺入用于维持发动机清洁性的去垢剂。这些材料包括磺酸、烷基酚、硫化烷基酚、烷基水杨酸酯、环烷酸和其他可溶性单羧酸和二羧酸的金属盐。碱性（相对于高碱性）金属盐例如碱性碱土金属磺酸盐（特别是钙盐和镁盐），经常被用作去垢剂。这样的去垢剂对于使发动机或其他机械中的不溶性颗粒状物质保持悬浮特别有用。考虑用于本发明的去垢剂的其他实例包括那些在美国专利No.4,092,255的第1栏第35-36行中列出的去垢剂：多价金属的磺酸盐、苯酚盐或有机磷酸盐。

抗磨损剂

抗磨损剂正如其名称所暗示的，降低金属部件的磨损。二烷基二硫代磷酸锌和二芳基二硫代磷酸锌以及有机钼化合物例如二烷基二硫代氨基甲酸钼是常规抗磨损剂的代表。

抗氧化剂

氧化抑制剂或抗氧化剂降低润滑油在使用中的变质倾向。这种变质可以表现为油粘度增加以及金属表面上的氧化产物例如油泥和漆膜样沉积物。这样的氧化抑制剂包括优选具有C₅至C₁₂烷基侧链的烷基酚硫酯的碱土金属盐，例如壬基酚硫化钙、二辛基苯胺、苯基-α-萘胺、磷硫化或硫化的烃以及有机钼化合物例如二烷基二硫代氨基甲酸钼。

通过使用本发明的多功能多接枝聚合物，可以减少或取消上述常规添加剂的使用。

次要成分

考虑到了将其他次要成分掺入到含有本发明的多功能多接枝聚合物的润滑油组合物中。这样的添加剂的非穷举的名单包括倾点降低剂、防锈剂以及极压添加剂、摩擦改良剂、密封膨胀剂、消泡添加剂和染料。

实施例1

向装备有电加热套、搅拌器、温度计、计量注射泵进料系统和气体入口的1000毫升树脂炼聚锅装入500克含有以重量计12.5%的重均分子量为150,000的乙烯-丙烯聚合物在加氢处理基料中的溶液。

气体入口允许将气体进料到溶液表面之下或之上。将溶液加热至170℃，并在整个制备过程中维持在该温度下。在加热期间，将乙烯-丙烯聚合物用进料到溶液表面之下的惰性气体（CO₂）吹扫。当溶液达到170℃的温度时，将吹扫气体改向为在聚合物的表面上流过。在接枝产物的整个制备过程中，维持覆盖气体的流动。

向聚合物加入约2.94克（0.031摩尔）马来酸酐的单次装料，并将其溶解。然后进行120分钟的计量添加，向反应器加入含有溶解在约50克庚烷中的约1.5克（0.010摩尔）二叔丁基过氧化物（DTBP）的溶液。在分配给引发剂进料的60分钟之外，让接枝反应继续进行30分钟。然后将吹扫气体改向为在聚合物溶液之下流动4小时，以便脱去未反应的马来酸酐和庚烷。DTBP促进马来酸酐接枝到聚合物上，形成相应的琥珀酸酐（SA）酰化的接枝产物。

下一步是将1-乙烯基咪唑（VIMA）接枝到上一步中制备的酰化聚合物上。为了执行该阶段制备，制备了两种溶液，一种溶液含有溶解在约50克丙酮中的约2.5克（0.027摩尔）VIMA，另一种溶液含有溶解在约50克庚烷中的约1.5克（0.010摩尔）DTBP。使用注射泵，经60分钟的时间段将这些溶液同时递送至反应器。然后在分配给引发剂进料的60分钟之外，让接枝反应进行额外的30分钟。在VIMA反应基本上完成后，经4小时的时间段向混合物缓慢加入约5.70克（0.031摩尔）N-苯基-1,4-苯二胺装料，并与前一步中形成的双接枝聚合物上的酰基基团进行反应，由此产生双单体接枝的聚合物产物。再一次将吹扫气体改向为在聚合物溶液之下流动，以便脱去挥发物例如庚烷和丙酮。

向该产物加入以重量计0.50%（含有2.5克）的乙酰丙酮酸钼（MoAcAc）（Gelest Inc.#-AKM550）。将其经1分钟的时间段加入到聚合物混合物中，并让其充分混合。在将单体掺入反应混合物之后，伴随着加热和CO₂吹扫让反应继续混合另外60分钟。

得到的产物含有本发明的多功能接枝聚合物。

实施例2

向装备有电加热套、搅拌器、温度计、计量注射泵进料系统和气体入口的500毫升树脂炼聚锅装入500克含有以重量计12.5%的重均分子量为75,000的乙烯-丙烯聚合物在加氢处理基料中的溶液。

气体入口允许将气体进料到溶液表面之下或之上。将溶液加热至170℃，并在整个制备过程中维持在该温度下。在加热期间，用进料到溶液表面之下的惰性气体（CO₂）吹扫聚合物。当溶液达到170℃的温度时，将吹扫气体改向为在聚合物的表面上流过。在接枝产物的整个制备过程中，维持覆盖气体的流动。

向聚合物加入约2.94克（0.031摩尔）马来酸酐的单次装料，并将其溶解。然后进行120分钟的计量添加，向反应器加入含有溶解在约30克庚烷中的约1.5克（0.01摩尔）二叔丁基过氧化物（DTBP）的溶液。在分配给引发剂进料的60分钟之外，让接枝反应继续进行30分钟。然后将吹扫气体改向为在聚合物溶液之下流动4小时，以便脱去未反应的马来酸酐和庚烷。DTBP促进马来酸酐接枝到聚合物上，形成相应的琥珀酸酐（SA）酰化的接枝产物。

下一步是将1-乙烯基咪唑（VIMA）接枝到上一步中制备的酰化聚合物上。为了执行该阶段制备，制备了两种溶液，一种溶液含有溶解在约30克丙酮中的约2.50克（0.027摩尔）VIMA，另一种溶液含有溶解在约30克庚烷中的约1.50克（0.010摩尔）DTBP。使用注射泵，经60分钟的时间段将这些溶液同时递送至反应器。然后在分配给引发剂进料的60分钟之外，让接枝反应进行额外的30分钟。在VIMA反应基本上完成后，经4小时的时间段向混合物缓慢加入约5.70克（0.031摩尔）N-苯基-1,4-苯二胺装料，并与前一步中形成的双接枝聚合物上的酰基基团进行反应，由此产生双单体接枝的聚合物产物。再一次将吹扫气体改向为在聚合物溶液之下流动，以便脱去挥发物例如庚烷和丙酮。

此时经1分钟的时间段向聚合物混合物加入以重量计0.50%的可以从Gelest Inc.获得的乙酰丙酮酸钼（#-AKM550），并让其充分混合。在将单体掺入反应混合物之后，经60分钟的时间段加入以重量计0.30%的二叔丁基过氧化物（DTBP Aldrich Chemical #16,8521-1）。在DTBP添加完成后，让反应在加热下继续混合另外30分钟。

得到的产物含有本发明的多功能（粘度指数改进剂、分散剂、抗磨损）接枝聚合物。

实施例3

向装备有电加热套、搅拌器、温度计、计量注射泵进料系统和气体入口的500毫升树脂炼聚锅装入500克含有以重量计12.5%的重均分子量为150,000的乙烯-丙烯聚合物在加氢处理基料中的溶液。所述溶液是通过将约62.5克（0.0175摩尔）聚合物溶解在437.5克可商购加氢精制的基料中而制备的。

气体入口允许将气体进料到溶液表面之下或之上。将溶液加热至170℃，并在整个制备过程中维持在该温度下。在加热期间，用进料到溶液表面之下的惰性气体（CO₂）吹扫聚合物溶液。当溶液达到170℃的温度时，将吹扫气体改向为在聚合物溶液的表面上流过。在接枝产物的整个制备过程中，维持覆盖气体的流动。

向聚合物溶液加入约5.7克（0.058摩尔）马来酸酐的单次装料，并将其溶解。然后进行120分钟的计量添加，向反应器加入含有溶解在约20克庚烷中的约2.77克（0.019摩尔）二叔丁基过氧化物（DTBP）的溶液。在分配给引发剂进料的60分钟之外，让接枝反应继续进行30分钟。然后将吹扫气体改向为在聚合物溶液之下流动4小时，以便脱去未反应的马来酸酐和庚烷。DTBP促进马来酸酐接枝到聚合物上，形成相应的琥珀酸酐（SA）酰化的接枝产物。

下一步是将1-乙烯基咪唑（VIMA）接枝到上一步中制备的酰化聚合物上。为了执行该阶段制备，制备了两种溶液，一种溶液含有溶解在约20克丙酮中的约5.3克（0.058摩尔）VIMA，另一种溶液含有溶解在约15克庚烷中的约2.77克（0.019摩尔）DTBP。使用注射泵，经60分钟的时间段将这些溶液同时递送至反应器。然后在分配给引发剂进料的60分钟之外，让接枝反应进行额外的30分钟。在VIMA反应基本上完成后，经4小时的时间段向混合物缓慢加入约5.3克（0.029摩尔）N-苯基-1,4-苯二胺装料，并与前一步中形成的双接枝聚合物上的酰基基团进行反应，由此产生双单体接枝的聚合物产物。再一次将吹扫气体改向为在聚合物溶液之下流动，以便脱去挥发物例如庚烷和丙酮。

向得到的产物加入以重量计2.00%的来自于Shepherd Chemical Co.的辛酸钼。将其经1分钟的时间段加入到聚合物混合物中，并让其充分混合。在将单体掺入反应混合物之后，伴随着加热和CO₂吹扫让反应继续混合另外60分钟。

实施例4

向装备有电加热套、搅拌器、温度计、计量注射泵进料系统和气体入口的500毫升树脂炼聚锅装入500克含有以重量计12.5%的重均分子量为150,000的乙烯-丙烯聚合物在加氢处理基料中的溶液。

向聚合物加入约2.94克（0.031摩尔）马来酸酐的单次装料，并将其溶解。然后进行120分钟的计量添加，向反应器加入含有溶解在约30克庚烷中的约1.5克（0.010摩尔）二叔丁基过氧化物（DTBP）的溶液。在分配给引发剂进料的60分钟之外，让接枝反应继续进行30分钟。然后将吹扫气体改向为在聚合物溶液之下流动4小时，以便脱去未反应的马来酸酐和庚烷。DTBP促进马来酸酐接枝到聚合物上，形成相应的琥珀酸酐酰化的接枝产物。

下一步是将1-乙烯基咪唑（VIMA）接枝到上一步中制备的酰化聚合物上。为了执行该阶段制备，制备了两种溶液，一种溶液含有溶解在约40克丙酮中的约2.5克（0.027摩尔）VIMA，另一种溶液含有溶解在约40克庚烷中的约1.5克（0.010摩尔）DTBP。使用注射泵，经60分钟的时间段将这些溶液同时递送至反应器。然后在分配给引发剂进料的60分钟之外，让接枝反应进行额外的30分钟。在VIMA反应基本上完成后，向混合物缓慢（经4小时）加入约5.7克（0.031摩尔）N-苯基-1,4-苯二胺装料，并经4小时的时间段与前一步中形成的双接枝聚合物上的酰基基团进行反应，由此产生双单体接枝的聚合物产物。再一次将吹扫气体改向为在聚合物溶液之下流动，以便脱去挥发物例如庚烷和丙酮。

向得到的产物加入以重量计8.0%的新癸酸钼硼（Mo boro NDA）。将其经1分钟的时间段加入到聚合物混合物中，并让其充分混合。在将单体掺入反应混合物之后，伴随着加热和CO₂吹扫让反应继续混合另外60分钟。

得到的产物含有本发明的多功能（粘度指数改进剂、分散剂、抗磨损）接枝聚合物，其含有VIMA和新癸酸钼硼。

实施例5

向聚合物加入约2.94克（0.031摩尔）马来酸酐的单次装料，并将其溶解。然后进行120分钟的计量添加，向反应器加入含有溶解在约30克庚烷中的约1.5克（0.010摩尔）二叔丁基过氧化物（DTBP）的溶液。在分配给引发剂进料的60分钟之外，让接枝反应继续进行30分钟。然后将吹扫气体改向为在聚合物溶液之下流动4小时，以便脱去未反应的马来酸酐和庚烷。DTBP促进马来酸酐接枝到聚合物上，形成相应的琥珀酸酐（SA）酰化的接枝产物。

此时，经1分钟的时间段向聚合物混合物加入以重量计4.0%的可以从DuPont Chemical获得的二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯（TyzorAA），并让其充分混合。在将单体掺入反应混合物之后，经60分钟的时间段加入以重量计0.30%的二叔丁基过氧化物（DTBP Aldrich化学品编号16,8521-1）。在DTBP添加完成后，让反应在加热下继续混合另外30分钟。

尽管结合一个或多个优选实施方案和某些说明性实施例描述了本发明，但应该理解，本发明不限于那些实施方案和实施例。本发明包括可以被包含在权利要求书的精神和范围之内的所有代替案、修改案和等同案。

Claims

1.多功能接枝聚合物，其包含a、b、c、d和e的接枝聚合物：

a.包含骨架的聚合物，所述聚合物具有可接枝位点和在约10,000至约500,000范围内的重均分子量；

b.烯键式不饱和的脂族或芳香族单体，其具有2至约50个碳原子并含有氮和氧中的至少一种；

c.偶联剂，其选自酰化剂和环氧化物并具有至少两个组分偶联位点，其中至少一个是烯属不饱和位点；

d.胺，其能够与聚合物骨架上由偶联剂与聚合物之间的反应形成的偶联基团反应；以及

e.有机金属化合物，其能够与聚合物反应。

2.权利要求1的多功能接枝聚合物，其中聚合物选自聚烯烃、聚酯、混合的烯烃-酯聚合物、及其混合物。

3.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其包含从乙烯、丙烯、异戊二烯、丁烷、丁二烯、异丁烯、苯乙烯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯或其组合生产的至少一种聚合物。

4.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中聚合物选自均聚物、共聚物和三元共聚物。

5.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中聚合物具有约150,000至约200,000的重均分子量。

6.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中所述聚合物骨架具有约1至约20的多分散性。

7.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中所述聚合物骨架具有约1至约15的多分散性。

8.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中烯键式不饱和单体选自1-乙烯基咪唑、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-烯丙基咪唑、1-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺、二烯丙基甲酰胺、N-甲基-N-烯丙基甲酰胺、N-乙基-N-烯丙基甲酰胺、N-环己基-N-烯丙基甲酰胺、4-甲基-5-乙烯基噻唑、N-烯丙基二异辛基吩噻嗪、2-甲基-1-乙烯基咪唑、3-甲基-1-乙烯基吡唑、N-乙烯基嘌呤、N-乙烯基哌嗪、乙烯基哌啶、乙烯基吗啉及其组合。

9.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中烯键式不饱和单体还包含硫、磷、卤素或其组合。

10.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其含有每摩尔聚合物约0.5摩尔至约12摩尔的烯键式不饱和单体。

11.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其含有每摩尔聚合物约1.0摩尔至约11摩尔的烯键式不饱和单体。

12.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中偶联剂包含酰化剂，所述酰化剂选自单羧酸、二羧酸、多羧酸、这些羧酸的酸酐、这些羧酸的低级烷基酯、这些羧酸的卤化物、及其组合。

13.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中偶联剂包含酰化剂，所述酰化剂选自单不饱和的C₃至C₁₀单羧酸、单不饱和的C₄至C₁₀二羧酸、其酸酐、以及两种或更多种这些酰化剂的混合物。

14.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其具有每摩尔聚合物约0.5摩尔至约12摩尔的偶联剂。

15.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其具有每摩尔聚合物约1.0摩尔至约11摩尔的偶联剂。

16.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中偶联剂与烯键式不饱和单体的摩尔比为约1:20至约20:1。

17.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中偶联剂与烯键式不饱和单体的摩尔比为约1:12至约12:1。

18.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中胺选自伯胺和仲胺。

19.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中胺选自亚甲基胺、亚乙基胺、亚丁基胺、亚丙基胺、亚戊基胺、亚己基胺、亚庚基胺、亚辛基胺、氨基-烷基-取代的哌嗪、亚乙基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、亚丙基二胺、二(七亚甲基)三胺、三亚丙基四胺、四亚乙基五胺、三亚甲基二胺、五亚乙基六胺、二(三亚甲基)三胺、3-吗啉代丙胺、苯胺、4-吗啉苯胺、苯甲胺、苯乙胺、3-苯基-1-丙胺、N-苯基苯二胺、N-苯基-1,4-苯二胺、N-苯基-1,3-苯二胺、N-苯基-1,2-苯二胺、N-萘基-苯二胺、N-苯基萘二胺、N’-氨基丙基-N-苯基苯二胺、N,N-二甲基氨基丙胺、N,N-二辛基乙胺、(2-氨基丙基)哌嗪、1-4-双(2-氨基乙基)哌嗪、2-甲基-1-(2-氨基丁基)哌嗪，由下式表示的N-芳基苯二胺：

其中Ar是芳香性的，R₁是氢、-NH-芳基、-NH-芳基烷基、-NH-烷基芳基、或具有4至24个碳原子的支链或直链基团，并且所述基团可以是烷基、链烯基、烷氧基、芳基烷基、烷基芳基、羟基烷基或氨基烷基基团，R₂是-NH₂、-(NH(CH₂)_n-)_m--NH₂、CH₂-(CH₂)_n-NH₂、-芳基-NH₂，其中n和m各自具有1至10的值，并且R₃是氢或可以具有4至24个碳原子的烷基、链烯基、烷氧基、芳基烷基或烷基芳基基团；

或由下式表示的N-芳基苯二胺化合物：

其中R₄、R₅和R₆是氢或含有1至10个碳原子的直链或支链烃基团，并且所述基团可以是烷基、链烯基、烷氧基、烷基芳基、芳基烷基、羟基烷基或氨基烷基基团，并且R₄、R₅和R₆可以相同或不同；

由下式表示的氨基咔唑：

由下式表示的氨基吲哚：

其中R₉表示氢或具有1至14个碳原子的烷基基团；

由下式表示的氨基-吲唑啉酮：

其中R₁₀是氢或具有1至14个碳原子的烷基基团；

由下式表示的氨基巯三唑：

以及由下式表示的氨基白啶：

其中R₁₁表示氢或具有1至14个碳原子的烷基或烷氧基基团；以及它们的组合。

20.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中偶联剂与胺的摩尔比为约1:10至约6:1。

21.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中偶联剂与胺的摩尔比为约1:3至约4:1。

22.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中每摩尔聚合物的烯键式不饱和单体、偶联剂与胺的反应产物、以及有机金属化合物的总摩尔数为约0.5摩尔直至约20摩尔。

23.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中相对于每摩尔聚合物，烯键式不饱和单体、偶联剂与胺的反应产物、以及有机金属化合物的总摩尔数为约1摩尔直至约10摩尔。

24.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含选自钼、钴、钛、钙、镁、锰、铋、钨和铜的金属成员。

25.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含金属羧酸盐，所述金属羧酸盐含有选自钼、钴、钛、钙、镁、锰、铋、钨和铜的金属组分。

26.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含具有至少一个C₆至C₄₀羧酸部分的金属羧酸盐。

27.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含钼化合物。

28.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含羧酸钼。

29.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含羧酸钼，所述羧酸钼包含至少一个具有C₆至C₄₀碳原子的直链或支链羧酸部分。

30.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含选自下列的钼化合物：新癸酸钼硼、2-乙基己酸4-壬氧基苯甲酸钼、异硬脂酸4-壬氧基苯甲酸钼、十二烷基苯磺酸钼、C₁₈支链-直链羧酸钼、C₃₆直链羧酸钼、C₃₆₊-C₁₈支链-直链羧酸钼、C₃₆支链-直链羧酸钼、C₃₆/C₃₆₊直链羧酸钼、C₃₆₊支链烷基羧酸/叔丁基苯甲酸钼、C₁₈支链烷基羧酸/叔丁基苯甲酸钼、油酸钼、C₁₈直链烷基羧酸/叔丁基苯甲酸钼、辛酸钼、乙酰丙酮酸钼及其组合。

31.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含乙酰丙酮酸钼。

32.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含辛酸钼。

33.前述权利要求任一项的多功能接枝聚合物，其中有机金属化合物包含新癸酸钼硼。

34.制备权利要求1的多功能接枝聚合物的方法，其包括：

（a）将聚合物与偶联剂在引发剂存在下进行反应，以形成在聚合物骨架上具有可用于反应的偶联基团的接枝反应产物；

（b）将步骤（a）中形成的接枝反应产物与烯键式不饱和单体在引发剂存在下进行反应，以形成烯键式不饱和单体与聚合物的接枝反应产物；

（c）将步骤（b）中形成的接枝产物与能够与聚合物骨架上的偶联基团反应的胺进行反应，以形成胺与聚合物骨架上的偶联基团的反应产物；以及

（d）将有机金属化合物与步骤（c）的产物进行反应，以形成多功能接枝聚合物。

35.制备权利要求1的多功能接枝聚合物的方法，其包括：

（a）将聚合物与偶联剂在引发剂存在下在溶液中进行反应，以形成具有可用于反应的偶联基团的接枝反应产物；

（b）将步骤（a）中形成的接枝反应产物与烯键式不饱和单体在引发剂存在下在溶液中进行反应，以形成烯键式不饱和单体与聚合物的接枝反应产物；

（c）将步骤（b）中形成的接枝反应产物与能够与聚合物骨架上的偶联基团反应的胺在溶液中进行反应，以形成胺与聚合物骨架上的偶联基团的反应产物；以及

（d）将有机金属化合物与步骤（c）的产物在溶液中进行反应，以形成多功能接枝聚合物。

36.权利要求35的方法，其中反应在选自I类、II类、III类、IV类和V类基料及其混合物的溶剂中进行。

37.制备权利要求1的多功能接枝聚合物的方法，其包括下列步骤：

（a）将聚合物与偶联剂作为熔体在加热下或在引发剂存在下进行反应，以形成在聚合物骨架上具有可用于反应的偶联基团的接枝反应产物；

（b）将步骤（a）中形成的接枝反应产物与烯键式不饱和单体作为熔体在加热下或在引发剂存在下进行反应，以形成烯键式不饱和单体与聚合物的接枝反应产物；

（c）将步骤（b）中形成的接枝反应产物与能够与聚合物骨架上的偶联基团反应的胺作为熔体或在溶液中进行反应，以形成胺与聚合物骨架上的偶联基团的反应产物；以及

（d）将有机金属化合物与步骤（c）的产物作为熔体或在溶液中进行反应，以形成多功能接枝聚合物。

38.权利要求37的方法，其中在步骤（a）中，首先将聚合物熔化，然后与偶联剂和引发剂混合。

39.改进润滑油的烟炱处理、粘度、油泥和漆膜控制、摩擦改良剂和抗磨损性质的方法，其包括在所述油中掺入有效量的权利要求1至33任一项的多功能接枝聚合物。

40.润滑油，其包含：

（a）润滑剂基础油；

（b）以重量计至少约0.0005%至约25%的权利要求1-33任一项的多功能接枝聚合物；以及

（c）以重量计0%至约25%的其他润滑油添加剂。

41.润滑油，其包含：

（a）润滑剂基础油；

（b）以重量计至少约0.005%至约20%的权利要求1-33任一项的多功能接枝聚合物；以及

（c）以重量计0%至约25%的其他润滑油添加剂。