JP2000063868A - 改良した密封性能、スラッジおよび堆積物性能のための分散剤およびアルデヒド/エポキシドを含有するエンジン油 - Google Patents

改良した密封性能、スラッジおよび堆積物性能のための分散剤およびアルデヒド/エポキシドを含有するエンジン油

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JP2000063868A JP11203977A JP20397799A JP2000063868A JP 2000063868 A JP2000063868 A JP 2000063868A JP 11203977 A JP11203977 A JP 11203977A JP 20397799 A JP20397799 A JP 20397799A JP 2000063868 A JP2000063868 A JP 2000063868A
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James R Shanklin
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【解決手段】主要量の潤滑粘性のあるオイルおよび少量
の以下の(A)を含有する潤滑組成物: (A)オイルを含まない基準で、30〜160の全アル
カリ価を有する窒素含有分散剤であって、ここで、該分
散剤は、以下を含有する:少なくとも30個の炭素原子
を有する少なくとも1個の脂肪族置換基を含有する少な
くとも1種のフェノールと、ホルムアルデヒドおよびエ
チレンポリアミンを包含するアミノ化合物とのマンニッ
ヒ反応生成物;ここで、改良点は、該分散剤に、以下の
(B)を添加する工程を包含する; (B)少なくとも1種の芳香族アルデヒドまたはエポキ
シドまたはそれらの混合物のスラッジ防止/密封保護添
加剤; 【効果】高湿度で低温の条件下でのノロノロ運転での、
ガソリンまたはディーゼルエンジンのクランク室および
オイル経路にて引き起こされる、スラッジの形成を防止
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】内燃機関は、低温ノロノロ運
転および連続的な高速運転により生じる高温状態を含
む、広範囲の温度下にて、作動する。特に、寒く湿度の
高い気象条件間でのノロノロ運転は、ガソリンまたはデ
ィーゼルエンジンのクランク室およびオイル経路にて、
スラッジの形成を引き起こす。このスラッジは、クラン
ク室オイルがエンジンを効果的に潤滑させる性能を深刻
に制限する。さらに、水を包含したこのスラッジは、エ
ンジンにおける錆形成に寄与する傾向がある。これらの
問題は、長期間にわたって排出されるオイルを特定する
製造業者の潤滑サービス推奨により、悪化する傾向にあ
る。
【0002】潤滑剤製造業者が直面している他の問題に
は、エンジンにおける密封性の劣化がある。全ての内燃
機関は、それらの組立品にて、エラストマー密封剤(例
えば、ビトン(viton)密封剤)を使用する。時間
の経過と共に、これらの密封剤は、潤滑油組成物により
引き起こされる重大な劣化を受けやすく、この劣化の結
果、エンジンからオイルが漏出する。エンジンのエラス
トマー密封剤を劣化する潤滑油組成物は、エンジン製造
業者には受け入れられず、限られた価値しかない。
【0003】
【従来の技術】クランク室潤滑油組成物の形成では、窒
素含有分散剤および/または清浄剤を使用することが知
られている。公知の分散剤/清浄剤化合物の多くは、ア
ルケニルコハク酸または無水物とアミンまたはポリアミ
ンとを反応して、選択した反応条件により決定されるよ
うなアルキルスクシンイミドまたはアルケニルスクシン
イミドを生成することに基づいている。
【0004】4気筒内燃機関(これは、必要なトルク出
力を生じるために、従来の6気筒または8気筒エンジン
よりも比較的高いエンジン速度またはRPMで操作しな
ければならない)の導入に伴って、良好な分散剤潤滑油
組成物を提供することが益々困難となっている。
【0005】米国特許第4,636,322号(Nal
esnik、1987年1月13日)は、潤滑油の分散
性およびビトン密封剤適合性を改良した添加剤を提供し
ている。この潤滑油組成物は、主要割合の潤滑油および
少量で分散剤量の以下を包含するプロセスにより調製し
た反応生成物を含有する: (a)ポリエチレンアミンと無水アルケニルコハク酸と
を反応させて、ビス−アルケニルスクシンイミドを形成
する工程; (b)上記ビス−アルケニルスクシンイミドをグリコー
ル酸でアシル化して、部分グリコール化ビス−アルケニ
ルスクシンイミドを形成する工程; (c)上記部分グリコール化ビス−アルケニルスクシン
イミドに、過剰のホルムアルデヒドを添加して、グリコ
ール化ビス−アルケニルスクシンイミドのイミニウム塩
を形成する工程; (d)上記イミニウム塩にフェノールを添加して、それ
により、アシル化マンニッヒフェノール結合グリカミド
ビス−アルケニルスクシンイミドを形成する工程;およ
び (e)上記アシル化マンニッヒフェノール結合グリカミ
ドビス−アルケニルスクシンイミドを回収する工程。
【0006】米国特許第4,663,064号(Nal
esnikら、1987年5月5日)は、潤滑油の分散
性およびビトン密封剤適合性を改良する新規添加剤を提
供している。この潤滑油組成物は、主要割合の潤滑油お
よび少量で分散剤量の以下を包含するプロセスにより調
製した反応生成物を含有する: (a)ポリエチレンアミンと無水アルケニルコハク酸と
を反応させて、ビス−アルケニルスクシンイミドを形成
する工程; (b)上記ビス−アルケニルスクシンイミドをグリコー
ル酸でアシル化して、部分グリコール化ビス−アルケニ
ルスクシンイミドを形成する工程; (c)上記グリコール化ビス−アルケニルスクシンイミ
ドに二酸を添加して、それにより、アシル化二酸結合グ
リカミドビス−アルケニルスクシンイミドを形成する工
程;および (d)上記アシル化二酸結合グリカミドビス−アルケニ
ルスクシンイミドを回収する工程。
【0007】米国特許第4,699,724号(Nal
esnikら、1987年10月13日)は、潤滑油の
分散性およびビトン密封剤適合性を改良する添加剤に関
する。この潤滑油組成物は、主要割合の潤滑油および少
量で分散剤量の以下を包含する反応の生成物を含有す
る: (a)ポリエチレンアミンと無水アルケニルコハク酸と
を反応させて、モノ−アルケニルスクシンイミドを形成
する工程; (b)モノアルケニルスクシンイミドに、過剰のホルム
アルデヒドを添加して、モノアルケニルスクシンイミド
のイミンを形成する工程; (c)イミンにフェノールを添加して、それにより、マ
ンニッヒフェノール結合モノ−アルケニルスクシンイミ
ドを形成する工程; (d)結合モノ−アルケニルスクシンイミドをグリコー
ル酸でアシル化して、グリコール化マンニッヒフェノー
ル結合モノ−アルケニルスクシンイミドを形成する工
程;および (e)アシル化マンニッヒフェノール結合モノ−アルケ
ニルスクシンイミドを回収する工程。
【0008】米国特許第4,713,189号(Nal
esnikら、1987年12月15日)は、潤滑油の
分散性およびビトン密封剤適合性を改良する新規添加剤
を提供する。この潤滑油組成物は、主要割合の潤滑油お
よび少量で分散剤量の以下を包含する反応の生成物を含
有する: (a)過剰のホルムアルデヒドの存在下にて、ポリエチ
レンアミンとフェノール化合物とを反応させて、マンニ
ッヒ結合ポリエチレンアミンを得る工程; (b)マンニッヒ結合ポリエチレンアミンと無水アルケ
ニルコハク酸とを反応させて、マンニッヒ結合モノ−ア
ルケニルスクシンイミドを形成する工程; (c)結合モノ−アルケニルスクシンイミドをグリコー
ル酸でアシル化して、グリコール化マンニッヒ結合モノ
−アルケニルスクシンイミドを形成する工程;および (d)グリコール化マンニッヒ結合モノ−アルケニルス
クシンイミドを回収する工程。
【0009】米国特許第4,713,191号(Nal
esnik、1987年12月15日)は、潤滑油の分
散性を改良する添加剤を提供する。この潤滑油組成物
は、主要割合の潤滑油および少量で分散剤量の以下を包
含するプロセスにより調製される反応生成物を含有す
る: (a)ポリエチレンアミンと無水アルケニルコハク酸と
を反応させて、ビス−アルケニルスクシンイミドを形成
する工程; (b)上記ビス−アルケニルスクシンイミドをグリコー
ル酸でアシル化して、部分グリコール化ビス−アルケニ
ルスクシンイミドを形成する工程; (c)上記グリコール化ビス−アルケニルスクシンイミ
ドに有機ジイソシアネートを添加して、それにより、ジ
ウレア結合グリカミドビス−アルケニルスクシンイミド
を形成する工程;および (d)上記ジウレア結合グリカミドビス−アルケニルス
クシンイミドを回収する工程。
【0010】米国特許第5,211,835号(For
ester、1993年5月18日)は、精製プロセス
におけるような液状炭化水素媒体の熱処理プロセス中
に、この媒体での汚れを防止するために、部分グリコー
ル化ポリアルケニルスクシンイミドとジイソシアネート
との反応生成物を使用することに関する。
【0011】これらの反応生成物は、3段階の反応を経
由して形成される。第一段階では、無水ポリアルケニル
コハク酸は、ポリアルケニルスクシンイミド中間体を形
成するために、アミン、好ましくは、ポリアミン(例え
ば、ポリエチレンアミン)と反応される。この中間体
は、次いで、1個または1当量のアミンを除く全ての遊
離塩基性アミンをアシル化するのに充分なグリコール酸
と反応されて、部分グリコール化ビス−アルケニルスク
シンイミドを形成する。次いで、このスクシンイミド
に、ジイソシアネートが添加されて、所望の反応生成物
を形成する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】内燃機関は、広範囲の
温度にて作動するが、特に、高湿度で低温の条件下での
ノロノロ運転は、ガソリンまたはディーゼルエンジンの
クランク室およびオイル経路にて、スラッジの形成を引
き起こす。また、エンジンにおける密封剤の劣化も問題
であり、これによりエンジンからオイルが漏出する。
【0013】本発明は、このような問題の解決を課題と
するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、主要量の潤滑
粘性のあるオイルおよび少量の以下の(A)を含有する
潤滑組成物を提供する: (A)オイルを含まない基準で、30〜160の全アル
カリ価(base number)を有する窒素含有分
散剤であって、ここで、分散剤は、以下を含有する:少
なくとも30個の炭素原子を有する少なくとも1個の脂
肪族置換基を含有する少なくとも1種のフェノールと、
ホルムアルデヒドおよびエチレンポリアミンを包含する
アミノ化合物とのマンニッヒ反応生成物;ヒドロカルビ
ル置換コハク酸アシル化剤と(a)アンモニアまたは
(b)アミンの少なくとも1種との反応生成物であっ
て、ここで、ヒドロカルビル基は、平均して、約50個
〜約300個の炭素原子を含有し、そして少なくとも約
1500〜5000の数平均分子量を有するポリブテ
ン、ポリプロピレンもしくはそれらの混合物またはエチ
レン/α−オレフィンコポリマーを包含するポリアルケ
ンから誘導される;ここで、改良点は、分散剤に、以下
の(B)を添加する工程を包含する; (B)少なくとも1種の芳香族アルデヒドまたはエポキ
シドまたはそれらの混合物のスラッジ防止/密封保護添
加剤であって、ここで、エポキシドは、少なくとも1個
のオキシラン環を有する。
【0015】好適な実施態様においては、上記マンニッ
ヒ反応生成物内にて、上記フェノール上の上記置換基
が、平均して、50個〜7000個の炭素原子を有する
実質的に飽和なヒドロカルビル基であり、そして上記分
散剤が、オイルを含まない基準で、少なくとも40の全
アルカリ価を有する。
【0016】好適な実施態様においては、上記ヒドロカ
ルビル置換コハク酸アシル化剤が、モノアミンまたはポ
リアミンを包含するアミンと反応され、上記分散剤が、
オイルを含まない基準で、少なくとも40の全アルカリ
価を有する。
【0017】さらに好適な実施態様においては、上記ア
ミンが、アルキル基を含有するモノアミンであり、各ア
ルキル基が、独立して、1個〜約30個の炭素原子を含
有する。
【0018】さらに好適な実施態様においては、上記ア
ミンが、ポリアルキレンポリアミンまたは縮合ポリアミ
ンである。
【0019】さらに好適な実施態様においては、上記ア
ミンが、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジ
エチルエタノールアミン、ジメチルアミノプロパノー
ル、ジエチルアミノプロパノールまたはアミノプロパノ
ールを包含するヒドロキシアミンである。
【0020】好適な実施態様においては、上記分散剤
が、塩素含有ポリオレフィンを含む混合物から調製さ
れ、ここで、ポリオレフィンが、300〜10,000
の分子量Mnを有し、ポリオレフィンおよび塩素のモル
数を基準にして、全体で約90モルパーセントまでの量
で、四置換および三置換不飽和末端基を有し、塩素が、
混合物中にて、モル基準で、四置換および三置換不飽和
末端基のモル数にほぼ等しい量までで存在し、混合物
を、ポリオレフィン末端基および塩素の反応を起こして
不安定塩素置換基を有するポリオレフィン反応生成物を
生成するように選択した時間および温度パラメータ下に
て反応させ、そしてポリオレフィン反応生成物の塩素含
量が、ポリオレフィン末端基と反応した塩素の量を相関
させることにより、限定されている。
【0021】さらに好適な実施態様においては、上記分
散剤が、上記塩素含有ポリオレフィンとポリブテン置換
コハク酸、それらの無水物もしくは混合物またはそれら
の誘導体との混合物を形成する工程、およびポリオレフ
ィンとα,β−不飽和化合物との反応を起こして低塩素
含量を有するポリオレフィン置換反応生成物を生成する
ように選択した時間および温度パラメータ下にて混合物
を反応させる工程を包含する方法によって調製され、置
換反応生成物が、低塩素含量を有するポリオレフィン置
換酸、それらの無水物、誘導体またはそれらの混合物を
含有する。
【0022】さらに好適な実施態様においては、上記混
合物が、さらに、溶媒として、ヘキサンまたは他の実質
的に塩素に不活性な液体を含有し、ここで、混合物が、
約70℃未満の温度で加熱される。
【0023】さらに好適な実施態様においては、上記反
応が、N2O、CO2またはN2を含有する希釈気体を用
いて行われる。
【0024】さらに好適な実施態様においては、上記ポ
リオレフィン置換反応生成物のハロゲン含量が、オイル
を含まない基準で、1000 ppm以下である。
【0025】好適な実施態様においては、上記芳香族ア
ルデヒドが、バニリン、o−バニリン、サリチルアルデ
ヒドまたは3,5−ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド
を包含する。
【0026】好適な実施態様においては、上記オキシラ
ン環が、末端にあり、そして上記エポキシドが、次式で
ある:
【0027】
【化5】
【0028】ここで、R15は、1個〜100個の炭素原
子を含有するヒドロカルビル基であり、そしてR16は、
水素、または1個〜4個の炭素原子を含有するアルキル
基である。
【0029】好適な実施態様においては、少なくとも1
個の内部オキシラン環が存在し、上記エポキシドが、次
式である:
【0030】
【化6】
【0031】ここで、R12は、3個または4個の炭素原
子を含有するアルキレン基であるか、または
【0032】
【化7】
【0033】であり、ここで、Xは、独立して、−Hま
たは−OHであり、そしてyは、2〜6の整数である。
【0034】さらに好適な実施態様においては、R
15が、1個〜40個の炭素原子を含有するアルキル基で
あり、そしてR16が、水素である。
【0035】さらに好適な実施態様においては、R
15が、8個〜50個の炭素原子を含有するアルキル基で
あり、そしてR16が、メチルである。
【0036】さらに好適な実施態様においては、R
15が、R18OCH2−であり、R18が、1個〜18個の
炭素原子を含有するアルキル基である。
【0037】さらに好適な実施態様においては、R
15が、以下である:
【0038】
【化8】
【0039】ここで、R17は、1個〜12個の炭素原子
を含有する。
【0040】さらに好適な実施態様においては、上記エ
ポキシドが、植物油エポキシドのアルキルエステルであ
り、アルキル基が、1個〜8個の炭素原子を含有する。
【0041】潤滑組成物が開示されており、これは、主
要量の潤滑粘性のあるオイルおよび少量の以下の(A)
を含有する: (A)20〜160の全アルカリ価を有する窒素含有分
散剤であって、ここで、改良点は、上記分散剤に、以下
の(B)を添加する工程を包含する; (B)少なくとも1種のアルデヒドまたはエポキシドま
たはそれらの混合物のスラッジ防止/密封保護添加剤。
【0042】
【発明の実施の形態】(潤滑粘性のあるオイル)潤滑粘
性のある多様なオイルには、天然潤滑油および合成潤滑
油およびそれらの混合物が挙げられる。これらの潤滑剤
には、火花点火および圧縮点火の内燃機関(これには、
自動車エンジンおよびトラックエンジン、2サイクルエ
ンジン、航空機のピストンエンジン、船舶および鉄道の
ディーゼルエンジンなどが挙げられる)のためのクラン
ク室潤滑油が含まれる。これらはまた、ガスエンジン、
定置出力(stationary power)エンジ
ンおよびタービンなどで使用され得る。また、自動変速
機油、トランスアクセル(transaxle)潤滑
剤、ギア潤滑剤、金属作動潤滑剤、油圧油および他の潤
滑油およびグリース組成物も、本発明の組成物のこれら
における配合から有益であり得る。
【0043】天然油には、動物油および植物油(例え
ば、ヒマシ油、ラード油)、ならびに液状の石油オイ
ル、およびパラフィンタイプ、ナフテンタイプまたは混
合したパラフィン−ナフテンタイプの溶媒処理されるか
または酸処理された鉱物潤滑油が包含される。石炭また
はケツ岩から誘導される潤滑粘性のあるオイルもまた、
有用な基油である。合成の潤滑油には、炭化水素油およ
びハロ置換炭化水素油、例えば、重合されたオレフィン
およびインターポリマー化されたオレフィン[例えば、
ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン−イソブチ
レンコポリマー、塩素化ポリブチレン、ポリ(1−ヘキ
セン)、ポリ(1−オクテン)、ポリ(1−デセン)な
ど、およびそれらの混合物];アルキルベンゼン[例え
ば、ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニ
ルベンゼン、ジ(2−エチルヘキシル)−ベンゼンな
ど];ポリフェニル(例えば、ビフェニル、テルフェニ
ル、アルキル化ポリフェニルなど);アルキル化ジフェ
ニルエーテルおよびアルキル化ジフェニルスルフィドお
よびその誘導体、それらのアナログおよびホモログなど
が挙げられる。
【0044】アルキレンオキシドポリマーおよびインタ
ーポリマーおよびそれらの誘導体(この誘導体では、そ
の末端水酸基は、エステル化、エーテル化などにより修
飾されている)は、別の種類の公知の合成潤滑油を構成
する。これらは、エチレンオキシドまたはプロピレンオ
キシドの重合により調製されるオイル、これらのポリオ
キシアルキレンポリマーのアルキルエーテルおよびアリ
ールエーテル(例えば、1,000の平均分子量を有す
るメチルポリイソプロピレングリコールエーテル、50
0〜1,000の分子量を有するポリエチレングリコー
ルのジフェニルエーテル、1,000〜1,500の分
子量を有するポリプロピレングリコールのジエチルエー
テルなど)、またはそれらのモノ−およびポリカルボン
酸エステル(例えば、テトラエチレングリコールの酢酸
エステル、混合したC3-8脂肪酸エステル、またはC13
オキソ酸ジエステル)により例示される。
【0045】他の適切な種類の合成潤滑油には、ジカル
ボン酸(例えば、フタル酸、コハク酸、アルキルコハク
酸およびアルケニルコハク酸、マレイン酸、アゼライン
酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、アジピン酸、
リノール酸ダイマー、マロン酸、アルキルマロン酸、ア
ルケニルマロン酸など)と、種々のアルコール(例え
ば、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、ドデシル
アルコール、2−エチルヘキシルアルコール、エチレン
グリコール、ジエチレングリコールモノエーテル、プロ
ピレングリコールなど)とのエステルが包含される。こ
れらのエステルの特定の例には、アジピン酸ジブチル、
セバシン酸ジ(2−エチルヘキシル)、フマル酸ジ−n
−ヘキシル、セバシン酸ジオクチル、アゼライン酸ジイ
ソオクチル、アゼライン酸ジイソデシル、フタル酸ジオ
クチル、フタル酸ジデシル、セバシン酸ジエイコシル、
リノール酸ダイマーの2−エチルヘキシルジエステル、
セバシン酸1モルとテトラエチレングリコール2モルお
よび2−エチルヘキサン酸2モルとの反応により形成さ
れる複合エステルなどが挙げられる。
【0046】合成油として有用なエステルにはまた、C
5〜C12モノカルボン酸およびポリオールおよびポリオ
ールエーテル(例えば、ネオペンチルグリコール、トリ
メチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタ
エリスリトール、トリペンタエリスリトールなど)とか
ら製造されるエステルも挙げられる。
【0047】シリコンベースのオイル(例えば、ポリア
ルキル−、ポリアリール−、ポリアルコキシ−、または
ポリアリールオキシ−シロキサンオイルおよびシリケー
トオイル)は、他の有用な種類の合成潤滑剤を包含する
(例えば、テトラエチルシリケート、テトライソプロピ
ルシリケート、テトラ−(2−エチルヘキシル)シリケ
ート、テトラ−(4−メチル−2−エチルヘキシル)シ
リケート、テトラ−(p−tert−ブチルフェニル)
シリケート、ヘキシル−(4−メチル−2−ペントキ
シ)−ジシロキサン、ポリ(メチル)シロキサン、ポリ
(メチルフェニル)シロキサンなど)。他の合成潤滑油
には、リン含有酸の液状エステル(例えば、リン酸トリ
クレシル、リン酸トリオクチル、デカンホスホン酸のジ
エチルエステルなど)、ポリマー性テトラヒドロフラン
などが挙げられる。
【0048】未精製油、精製油および再精製油(これ
は、本明細書中上記で開示のタイプの天然油または合成
油のいずれか、およびこれらのいずれかの2種以上の混
合物である)は、本発明の潤滑剤組成物中で用いられ得
る。未精製油とは、天然原料または合成原料から、さら
に精製処理することなく、直接得られるオイルである。
例えば、レトルト操作から直接得られるケツ岩油、蒸留
から直接得られる石油オイル、またはエステル化プロセ
スから直接得られ、かつさらに処理せずに用いられるエ
ステル油は、未精製油である。精製油は、1種以上の特
性を改良するために、1工程以上の精製工程でさらに処
理されたこと以外は、未精製油と類似している。このよ
うな精製技術の多くは、当業者には公知である。この方
法には、例えば、溶媒抽出、酸または塩基抽出、濾過、
パーコレーションなどがある。再精製油は、すでに使用
された精製油に、精製油を得るのに用いたプロセスと類
似のプロセスを適用することにより、得られる。このよ
うな再精製油もまた、再生された油または再生加工され
た油として公知であり、そして消費された添加剤および
油の分解生成物を除去に関する方法により、しばしばさ
らに処理される。
【0049】これらの脂肪族置換基および脂環式置換
基、ならびにアリール核は、一般に、「炭化水素ベー
ス」として記述される。本明細書中で使用する「炭化水
素ベースの」との用語の意味は、「炭化水素ベースの置
換基」の以下の詳細な論述から明らかである。
【0050】本明細書中で使用する「炭化水素ベースの
置換基」との用語は、分子の残部に直接結合した炭素原
子を有する基であって、本発明の文脈中で主として炭化
水素的な性質を有する基を意味する。このような置換基
には、以下が包含される: (1)炭化水素置換基、すなわち、脂肪族置換基(例え
ば、アルキルまたはアルケニル)、脂環式置換基(例え
ば、シクロアルキル、シクロアルケニル)、および芳香
族置換された芳香族核、脂肪族置換された芳香族核およ
び脂環式置換された芳香族核など、ならびに環が分子の
別の部分を介して完結している、環状置換基。
【0051】(2)置換された炭化水素置換基、すなわ
ち、非炭化水素基を含有する基であって、これは、本発
明の文脈では、主として、置換基の炭化水素的な性質を
変化させない。当業者は、適切な基(例えば、水酸基、
ハロ(特に、クロロおよびフルオロ)、アルコキシル、
メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、
スルホキシなどの基)を知っている。
【0052】(3)ヘテロ置換基、すなわち、本発明の
文脈内では、主として炭化水素的性質を有しながら、鎖
または環の中に存在する炭素以外の原子を有するが、そ
の他は炭素原子で構成されている置換基。適切なヘテロ
原子は、当業者に明らかであり、例えば、イオウ、酸
素、および窒素が挙げられ、例えば、ピリジル、フラニ
ル、チオフェニルおよびイミダゾリルのような置換基を
形成する。
【0053】一般に、この炭化水素ベースの置換基で
は、各5個の炭素原子に対して、約3個以下の基または
ヘテロ原子、および好ましくは、1個以下の基またはヘ
テロ原子が存在する。好ましくは、各10個の炭素原子
あたり、3個以下の基が存在する。
【0054】好ましくは、本発明の組成物中の炭化水素
ベースの置換基は、アセチレン性不飽和を含有しない。
エチレン性不飽和は、存在するとき、好ましくは、この
置換基中の各10個の炭素−炭素結合に対して、1個以
下のエチレン性結合が存在するようにされる。この炭化
水素ベースの置換基は、通常、本質的に炭化水素であ
り、さらに普通には、実質的に飽和の炭化水素である。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する「低級
の」との用語は、7個までの炭素原子を含有する置換基
など(例えば、低級アルコキシ、低級アルキル、低級ア
ルケニル、低級脂肪族アルデヒド)を意味する。
【0055】((A)窒素含有分散剤)本発明で想定さ
れる窒素含有分散剤は、オイルを含まない基準で、20
〜160の全アルカリ価(TBN)を有する。この分散
剤中に含まれる任意のオイルは、TBNを決定するため
には、省かれる。このTBNは、56,100 mgK
OH×滴定可能窒素の当量/試料1グラムとして定義さ
れる。好ましくは、この分散剤のTBNは、30〜10
0であり、最も好ましくは、30〜80である。
【0056】この窒素含有分散剤は、マンニッヒ反応生
成物、スクシンイミド分散剤、またはオレフィン−カル
ボン酸/カルボキシレート分散剤を包含する。
【0057】(マンニッヒ分散剤)マンニッヒ分散剤
は、フェノール、アルデヒドおよびアミンの反応生成物
である。マンニッヒ分散剤を調製するには、いくつかの
方法がある。第一の方法には、フェノールおよびアルデ
ヒドを縮合して中間体生成物を製造し、これを、次い
で、アミンと縮合して、マンニッヒ分散剤を形成するこ
とがある。第二の方法には、アミンおよびアルデヒドを
縮合して中間体生成物を製造し、これを、次いで、フェ
ノールと縮合して、マンニッヒ分散剤を形成することが
ある。第三の方法には、3個の試薬の全て(フェノー
ル、アルデヒドおよびアミン)を一度に添加して、マン
ニッヒ分散剤を形成することがある。本発明では、第一
の方法によりマンニッヒ分散剤を形成するのが好まし
い。
【0058】このマンニッヒ分散剤は、(A1)次式の
少なくとも1種の中間体と、(A2)アミノ窒素に直接
結合した水素を有する、1個以上のアミノ基を含有する
少なくとも1種のアミノ化合物とを反応させることによ
り、調製される:
【0059】
【化9】
【0060】ここで、各R1は、独立して、水素または
低級炭化水素ベースの基である;Arは、少なくとも1
個の脂肪族炭化水素ベースの置換基を有する芳香族部分
であり、R2は、少なくとも6個の炭素原子を有する;
そしてxは、1〜約10の整数である。
【0061】中間体(A1)は、それ自体、2種の試薬
の反応により調製される。
【0062】第一の試薬は、ヒドロキシ芳香族化合物で
ある。この用語には、フェノール(これは、好まし
い);炭素−、酸素−、イオウ−および窒素−架橋フェ
ノールなど、ならびに共有結合により直接連結したフェ
ノール(例えば、4,4'−ビス(ヒドロキシ)ビフェ
ニル);縮合環炭化水素から誘導したヒドロキシ化合物
(例えば、ナフトールなど);およびジヒドロキシ化合
物(例えば、カテコール、レゾルシノールおよびヒドロ
キノン)が含まれる。1種以上のヒドロキシ芳香族化合
物の混合物は、第一の試薬として使用され得る。
【0063】本発明の中間体(A1)を製造するのに使
用されるヒドロキシ芳香族化合物は、少なくとも1個、
好ましくは、2個以下の脂肪族または脂環式置換基で置
換されており、R2は、平均して、少なくとも約30個
の炭素原子、好ましくは、少なくとも約50個の炭素原
子から約7000個までの炭素原子を有する。典型的に
は、このような置換基は、オレフィン(例えば、エチレ
ン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン
など)の重合から誘導され得る。モノポリマー(これ
は、単一のオレフィンモノマーから製造される)および
インターポリマー(これは、2種以上のオレフィンモノ
マーから製造される)の両方は、これらの置換基の供給
源として供することができ、本明細書および添付の特許
請求の範囲で使用する「ポリマー」との用語に含まれ
る。エチレン、プロピレン、1−ブテンおよびイソブテ
ンのポリマーから誘導した置換基、特に、平均して、少
なくとも約30個、および好ましくは、少なくとも約5
0個の脂肪族炭素原子を含有するものが好ましい。一般
に、これらの置換基は、平均して、約700個まで、典
型的には、約400個までの炭素原子を含有する。しか
しながら、ある場合には、より高い分子量の置換基(例
えば、約50,000〜100,000の分子量を有す
るもの)が望ましい。なぜなら、このような置換基は、
この組成物に、粘度指数改良特性を与え得るからであ
る。このような高い分子量は、Mark−Houwin
k式を用いて、インヘレント粘度または固有粘度から計
算でき、粘度平均分子量(Mv)と呼ばれる。約420
〜10,000の範囲の数平均分子量(Mn)は、好都
合には、蒸気圧浸透法(VPO)により測定される。
(この方法は、本明細書中で述べた約420〜10,0
00のMn範囲に対して、使用される)。
【0064】この脂肪族または脂環式置換基R2のフェ
ノールまたは他のヒドロキシ芳香族化合物への導入は、
通常、適切な触媒(例えば、三塩化アルミニウム、三フ
ッ化ホウ素、塩化亜鉛など)の存在下にて、約50℃〜
200℃の温度で、炭化水素(またはそれらのハロゲン
化誘導体など)およびフェノールを混合することによ
り、行われる。例えば、米国特許第3,368,972
号(この内容は、このことに関する開示について、参考
として援用されている)を参照せよ。この置換基はま
た、当該分野で公知の他のアルキル化プロセスにより、
導入され得る。
【0065】中間体(A1)を製造するのに使用するフ
ェノールは、以下の一般式を有する:
【0066】
【化10】
【0067】第一の試薬としては、以下の一般式の一置
換フェノールが特に好ましい:
【0068】
【化11】
【0069】ここで、R2は、約420〜約10,00
0のMn(VPO)を有する脂肪族または脂環式炭化水
素ベースの置換基である。典型的には、R2は、約30
個〜約400個の炭素を有するアルキル基またはアルケ
ニル基である。
【0070】中間体(A1)を製造するのに使用される
第二の試薬は、炭化水素ベースのアルデヒド、好ましく
は、低級脂肪族アルデヒドである。適切なアルデヒドに
は、ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトアル
デヒド、ブチルアルデヒド(butyraldehyd
e)、ヒドロキシブチルアルデヒド(hydroxyb
utyraldehyde)およびヘプタナール、なら
びに反応条件下にてアルデヒドとして反応するアルデヒ
ド前駆体(例えば、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチ
レンテトラミン、パラアルデヒドホルマリンおよびメタ
ール(methal))が包含される。ホルムアルデヒ
ドおよびそのポリマー(例えば、パラホルムアルデヒ
ド、トリオキサン)は、好ましい。アルデヒドの混合物
は、第二の試薬として使用され得る。
【0071】本発明の中間体(A1)を製造する際に
は、このヒドロキシ芳香族化合物は、アルカリ試薬の存
在下にて、約125℃まで、好ましくは、約50℃〜1
25℃の温度で、このアルデヒドと反応される。
【0072】このアルカリ試薬には、典型的には、強力
な無機塩基、例えば、アルカリ金属塩基(例えば、水酸
化ナトリウムまたは水酸化カリウム)がある。このアル
カリ塩基としては、他の無機塩基および有機塩基(例え
ば、Na2CO3、NaHCO 3、酢酸ナトリウム、ピリ
ジン)が使用でき、また、炭化水素ベースのアミン(例
えば、メチルアミン、アニリンおよびアルキレンポリア
ミンなど)も、使用され得る。1種以上のアルカリ塩基
の混合物は、使用され得る。
【0073】第一工程で使用する種々の試薬の相対的な
割合は、重要ではない;一般に、ヒドロキシ芳香族化合
物1当量あたり、約1〜4当量のアルデヒドおよび約
0.05〜10.0当量のアルカリ試薬を使用するの
が、十分である。(本明細書中で使用する「当量」との
用語は、ヒドロキシ芳香族化合物に適用するとき、その
分子量を、1分子あたりの芳香環に直接結合した芳香族
水酸基の数で割った値に等しい重量を意味する。アルデ
ヒドまたはそれらの前駆体に適用するとき、「当量」と
は、1モルの単量体状アルデヒドを生成するのに必要な
重量である。アルカリ試薬の当量は、溶媒1リットルに
溶解したとき、規定液を与える試薬の重量である。1当
量のアルカリ試薬は、例えば、塩酸または硫酸の1.0
規定液を中和する(すなわち、pH 7.0にする)。
【0074】一般に、中間体(A1)の形成は、実質的
に不活性な有機液状希釈剤(これは、揮発性または不揮
発性であり得る)の存在下で行うのが、好都合である。
全ての反応物を溶解するかまたは溶解しない実質的に不
活性な有機液状希釈剤は、反応条件下にて、これらの試
薬と実質的に反応しない物質である。適切な希釈剤に
は、炭化水素(例えば、ナフサ、繊維スピリッツ(te
xtile spirits)、鉱油(これは好まし
い)、合成油(以下で記述するもの)、ベンゼン、トル
エンおよびキシレン;アルコール(例えば、イソプロパ
ノール、n−ブタノール、イソブタノールおよび2−エ
チルヘキサノール);エーテル(例えば、エチレンまた
はジエチレングリコールモノ−またはジエチルエーテ
ル)など、ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【0075】今ここで記述したように形成された中間体
(A1)を含有する反応混合物は、通常、実質的に中和
される。これは、任意の工程であり、常に使用されるわ
けではない。中和は、任意の適切な酸性物質(典型的に
は、鉱酸または有機酸またはアルデヒド)を用いて行い
得る。酸性気体(例えば、二酸化炭素、硫化水素および
二酸化イオウ)もまた、使用され得る。好ましくは、中
和は、カルボン酸、特に、低級炭化水素ベースのカルボ
ン酸(例えば、ギ酸、酢酸または酪酸)を用いて達成さ
れる。中和を達成するには、1種以上の酸性物質の混合
物が使用され得る。中和の温度は、約150℃まで、好
ましくは、約50℃〜150℃である。実質的な中和と
は、この反応混合物が、約4.5と8.0との間の範囲
のpHにされることを意味する。好ましくは、この反応
混合物は、最小で約6のpHから最大で約7.5のpH
までにされる。
【0076】中間体(A1)は、通常、以下の一般式を
有するヒドロキシ芳香族化合物のヒドロキシアルキル誘
導体およびそれらのエーテル縮合生成物の混合物であ
る:
【0077】
【化12】
【0078】ここで、R1、R2、Arおよびxは、上で
定義したとおりである。
【0079】典型的には、中間体(A1)を一置換フェ
ノールから製造するとき、それは、以下の一般式の化合
物の混合物である:
【0080】
【化13】
【0081】ここで、R2は、約30個〜約700個の
炭素原子を有する実質的に飽和の脂肪族ヒドロカルビル
基である。
【0082】特に好ましい種類の中間体(A1)には、
パラ置換フェノールから製造した以下の一般式を有する
ものがある:
【0083】
【化14】
【0084】ここで、R2は、約30個〜約400個の
炭素を有するアルキル基またはアルケニル基であり、そ
してxは、1〜約10の整数である。これらの好ましい
中間体中のR2の代表的なものには、ポリブテンから製
造したものがある。これらのポリブテンは、通常、ルイ
ス酸触媒(例えば、三塩化アルミニウムまたは三フッ化
ホウ素)の存在下にて、35〜75重量%のブテン含量
および30〜60重量%のイソブテン含量を有するC4
精製流(refinery stream)の重合によ
り得られる。これらは、以下の配置のイソブテン繰り返
し単位を、主として(全繰り返し単位の80%より多
く)含有する:
【0085】
【化15】
【0086】他の好ましい中間体では、R2は、適切な
数の炭素原子を含有するポリプロピレンポリマーまたは
エチレン/プロピレンインターポリマーから誘導され
る。
【0087】中間体(A1)は、アミノ窒素に直接結合
した水素を有する1個以上のアミノ基を含有する少なく
とも1種のアミノ化合物(A2)と反応される。適切な
アミノ化合物には、第一級アミノ基だけ、第二級アミノ
基だけ、または第一級アミノ基および第二級アミノ基の
両方を含有するもの、ならびにこれらのアミノ基の1個
以外の全てが第三級であり得るポリアミンがある。適切
なアミノ化合物には、アンモニア、脂肪族アミン、芳香
族アミン、複素環式アミンおよび炭素環式アミン、なら
びにポリアミン(例えば、アルキレンアミン、アリーレ
ンアミン、環状ポリアミンおよびこのようなポリアミン
のヒドロキシ置換誘導体)が挙げられる。2種以上のア
ミノ化合物の混合物は、このアミノ化合物として使用さ
れ得る。
【0088】これらのタイプの特定のアミンには、メチ
ルアミン、N−メチルエチルアミン、N−メチルオクチ
ルアミン、N−シクロヘキシルアニリン、ジブチルアミ
ン、シクロヘキシルアミン、アニリン、ジ(p−メチル
フェニル)アミン、オルト−、メタ−およびパラ−アミ
ノフェノール、ドデシルアミン、オクタデシルアミン、
o−フェニレンジアミン、N,N'−ジ−n−ブチル−
p−フェニレンジアミン、モルホリン、N,N−ジ−n
−ブチル−p−フェニレンジアミン、ピペラジン、テト
ラヒドロピラジン、インドール、ヘキサヒドロ−1,
3,5−トリアジン、1−H−1,2,4−トリアゾー
ル、ビス−(p−アミノフェニル)メタン、メタンジア
ミン、シクロヘキサミン、ピロリジン、3−アミノ−
5,6−ジフェニル−1,2,4−トリアジン、キノン
ジイミン、1,3−インダンジイミン、2−オクタデシ
ルイミダゾリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾリ
ン、オキサゾリジン、エタノールアミン、ジエタノール
アミン、N−3−アミノプロピルモルホリン、フェノチ
アジン、2−ヘプチルオキサゾリジン、2−ヘプチル−
3−(2−アミノプロピル)イミダゾリン、4−メチル
イミダゾリン、1,3−ビス(2−アミノエチル)イミ
ダゾリン、2−ヘプタデシル−4−(2−ヒドロキシエ
チル)イミダゾリン(imid−azoine)および
ピリミジンがある。
【0089】好ましい群のアミノ化合物は、ポリアミ
ン、特に、大部分は次式に相当するアルキレンポリアミ
ンからなる:
【0090】
【化16】
【0091】ここで、nは、1〜約10の整数であり、
Aは、炭化水素ベースの置換基または水素原子、好まし
くは、低級アルキル基または水素原子であり、そしてこ
のアルキレン基は、好ましくは、7個までの炭素原子を
有する低級アルキレン基である。このようなポリアミン
の混合物は、同様に、有用である。ある場合には、同じ
アミノ窒素上の2個のA基は、ある時には、窒素原子を
介して、また、他の時には、炭素−炭素結合を介して結
合でき、このアミノ窒素、2個のA基および必要に応じ
て、酸素または窒素を含有する五員環または六員環を形
成し得る。
【0092】このアルキレンポリアミンには、主に、ポ
リメチレンアミン、エチレンアミン、ブチレンアミン、
プロピレンアミン、トリメチレンアミン、ペンチレンア
ミン、ヘキシレンアミン、ヘプチレンアミン、オクチレ
ンアミンなどが挙げられ、そしてまた、このようなアミ
ンの環状ホモログおよびより高級なホモログ(例えば、
ピペラジンおよびアミノアルキル置換ピペラジン)もま
た、含まれる。これらは、具体的には、以下により例示
される:エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、
プロピレンジアミン、デカメチレンジアミン、オクタメ
チレンジアミン、ジ(ヘプタメチレン)トリアミン、ト
リプロピレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、
トリメチレンジアミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジ
(トリメチレン)トリアミン、1−(2−アミノプロピ
ル)ピペラジン、1,4−ビス(2−アミノエチル)ピ
ペラジンおよび2−メチル−1−(2−アミノブチル)
ピペラジン。2種以上の上述のアルキレンアミンの縮合
により得られるような高級なホモログは、同様に、有用
である。2個のA基が結合して環を形成するアミンの例
には、N−アミノエチルモルホリン、N−3−アミノプ
ロピルピロリデンおよびアミノエチルピペラジンなどが
挙げられる。
【0093】エチレンポリアミンは、特に有用である。
これらは、「Diamines and Higher
Amines」の表題で、「Encyclopedi
aof Chemical Technology(第
2版、Kirk andOthmer、7巻、27〜3
9ページ、Interscience Publish
ers、New York(1965))にある程度詳
細に記述されている。このような化合物は、最も好都合
には、塩化アルキレンとアンモニアとの反応により調製
される。この反応の結果、環状縮合生成物(例えば、ピ
ペラジン)を含めたアルキレンポリアミンの幾分複雑な
混合物が生成する。これらの混合物は、本発明の方法で
用途が見出されている。他方、また、純粋なアルキレン
ポリアミンの使用により、極めて適切な生成物を得るこ
とができる。経済性およびそこから誘導される生成物の
有効性の理由から、特に有用なアルキレンポリアミンに
は、塩化エチレンおよびアンモニアの反応により調製さ
れたエチレンアミンの混合物であって、1分子あたり約
3個〜7個のアミノ基を含有するものがある。
【0094】ヒドロキシアルキル置換アルキレンポリア
ミン(すなわち、窒素原子上に1個以上のヒドロキシア
ルキル置換基を有するアルキレンポリアミン)も同様
に、本明細書中での使用が考慮される。このヒドロキシ
アルキル置換アルキレンポリアミンには、好ましくは、
そのアルキル基が低級アルキル基(すなわち、8個未満
の炭素原子を有するアルキル)であるものがある。この
ようなアミンの例には、N−(2−ヒドロキシエチル)
エチレンジアミン、N,N'−ビス(2−ヒドロキシエ
チル)エチレンジアミン、1−(2−ヒドロキシエチ
ル)ピペラジン、モノ−2−ヒドロキシプロピル置換ジ
エチレントリアミン、1,4−ビス(2−ヒドロキシプ
ロピル)ピペラジン、ジヒドロキシプロピル置換テトラ
エチレンペンタミン、N−(3−ヒドロキシプロピル)
テトラメチレンジアミンなどが挙げられる。
【0095】上で例示のアルキレンポリアミンまたはヒ
ドロキシアルキル置換アルキレンポリアミンのアミノ基
または水酸基を介した縮合により得られる高級なホモロ
グは、同様に、有用である。アミノ基を介した縮合によ
り、アンモニアの除去を伴って、高級なアミンが得られ
ること、および、水酸基を介した縮合により、水の除去
を伴って、エーテル結合を含有する生成物が得られるこ
とが理解され得る。
【0096】他の好ましい種類のアミノ化合物には、約
6個〜約30個の炭素原子および少なくとも1個の第一
級または第二級アミノ基を含有する芳香族アミンがあ
る。好ましくは、これらの芳香族アミンは、1個〜2個
のアミノ基、1個〜2個の水酸基、炭素および水素のみ
を含有する。例には、アリールアミン(例えば、異性体
状アミノフェノール、アニリン、N−低級アルキルアニ
リン)、複素環式アミン(例えば、異性体アミノピリジ
ン、異性体ナフチルアミン、フェノチアジン)、および
1-30ヒドロカルビル置換類似物(例えば、N−フェニ
ル−α−ナフチルアミン)が挙げられる。芳香族ジアミ
ン(例えば、フェニレンおよびナフチレンジアミン)も
また、使用され得る。
【0097】他の適切なアミノ化合物には、尿素、チオ
尿素(低級アルキル置換およびモノヒドロキシ低級アル
キル置換尿素およびチオ尿素を含めて)、ヒドロキシル
アミン、ヒドラジン、グアニジン、アミジン、アミド、
チオアミド、シアナミド、アミノ酸などが挙げられる。
このような化合物を例示する特定の例には、以下があ
る:ヒドラジン、フェニルヒドラジン、N,N'−ジフ
ェニルヒドラジン、オクタデシルヒドラジン、ベンゾイ
ルヒドラジン、尿素、チオ尿素、N−ブチル尿素、ステ
アリルアミド、オレイルアミド、グアニジン、1−フェ
ニルグアニジン、ベンズアミジン、オクタデカアミジ
ン、N,N'−ジメチルステアラミジン、シアナミド、
ジシアンジアミド、グアニル尿素、アミノグアニジン、
イミノジ酢酸、イミノジプロピオニトリルなど。
【0098】中間体(A1)は、典型的には、約25℃
と約225℃の間の温度、通常、約55℃〜180℃の
温度で、アミノ化合物(A2)と反応される。この工程
での反応物の割合は重要ではないが、一般に、中間体
(A1)1当量あたり、約1〜6当量のアミノ化合物
(A2)が使用される。(このアミノ化合物の当量重量
は、1分子あたりに存在する窒素原子に結合した水素の
数で割ったその分子量であり、そして中間体(A1)の
当量重量は、このアルデヒドから誘導した存在する−C
(R12O−単位の数で割ったその分子量である。(A
1)の当量数は、(A1)のモル数を、それを製造する
のに使用したアルデヒドのモル数で割ることにより、都
合良く計算される)。実質的に不活性な液体溶媒/希釈
剤(例えば、上記のもの)の存在下にて、(A1)およ
び(A2)を反応させることは、しばしば好都合であ
る。
【0099】中間体(A1)とアミノ化合物(A2)と
の間の反応の経過は、蒸留、共沸蒸留などにより除去し
た水の量を測定することにより、決定され得る。水の発
生が終わると、この反応は完結したと見なされ得、存在
する任意の固形物は、従来の手段(例えば、濾過、遠心
分離など)により除去でき、所望生成物が得られる。通
常、この生成物をこの反応混合物から単離したりそれを
精製する必要はないが、ある場合には、取扱いを容易に
するなどのために、この生成物の溶液/分散液を(例え
ば、蒸留により)濃縮または希釈するのが望ましい。
【0100】
【実施例】本発明の方法を以下の実施例により説明す
る。他に指示がなければ、全ての部は重量基準であり、
そして全ての分子量は、V.P.O.により測定する。
【0101】(実施例A−1)約885の分子量を有す
るポリイソブチルフェノール1560部(1.5当
量)、鉱油1179部およびn−ブチルアルコール99
部の混合物を、窒素下にて、攪拌しながら、80℃まで
加熱し、そして50%水酸化ナトリウム水溶液12部
(0.15当量)を添加する。この混合物を10分間攪
拌し、そしてパラホルムアルデヒド99部(3当量)を
添加する。この混合物を80℃〜88℃で1.75時間
攪拌し、次いで、酢酸9部(0.15当量)で中和す
る。
【0102】そのように得た中間体の溶液に、88℃
で、攪拌しながら、1分子あたり約3個〜7個の窒素原
子および約34.5重量%の窒素を含有する市販のポリ
エチレンポリアミン混合物172部を添加する。この混
合物を、約2時間にわたって、150℃まで加熱し、そ
して150℃〜160℃で3時間攪拌し、揮発性物質
は、蒸留により除去する。これらの揮発性物質の残り
を、次いで、160℃/30torrでストリップし、
その残留物を、市販の濾過助剤(filter aid
material)を用いて150℃で濾過し、1.
95%の窒素を含有する鉱油中の60%溶液の形状で、
濾液として、所望生成物を得る。
【0103】(実施例A−2)実施例A−1のポリイソ
ブチルフェノール4576部(4.4当量)の鉱油32
26部溶液を、窒素下にて、攪拌しながら、55℃まで
加熱し、そして50%水酸化ナトリウム水溶液18部
(0.22当量)を添加する。この混合物を10分間攪
拌し、次いで、パラホルムアルデヒド320部(9.6
8当量)を添加する。この混合物を70℃〜80℃で1
3時間加熱し、次いで、60℃まで冷却し、そこに、酢
酸20部(0.33当量)を添加する。次いで、窒素を
吹き込んで揮発性物質を除去しつつ、この混合物を11
0℃で6時間加熱する。窒素の吹き込みを130℃でさ
らに6時間継続し、その後、この溶液を、濾過助剤を用
いて、120℃で濾過する。
【0104】上記中間体(すなわち、アルキルフェノー
ル/ホルムアルデヒド縮合物)溶液に、65℃で、実施
例A−1のポリエチレンポリアミン184部を添加す
る。この混合物を110℃〜135℃で4時間加熱し、
次いで、150℃〜160℃で5時間にわたって窒素を
吹き込んで、揮発性物質を除去する。鉱油104部を添
加し、そしてこの混合物を、濾過助剤(filter
aid)を用いて150℃で濾過して、1.80%の窒
素を含有する60%鉱油溶液として、所望生成物を得
る。
【0105】(実施例A−3)実施例A−2に記述の中
間体溶液366部(0.2当量)に、60℃で、攪拌し
ながら、N−(3−アミノプロピル)モルホリン43.
4部(0.3当量)を添加する。この混合物を、窒素を
吹き込みつつ、110℃〜130℃で5時間加熱する。
次いで、それから、170℃/16 torrで揮発性
物質をストリップし、そして濾過助剤を用いて濾過す
る。この濾液は、1.41%の窒素を含有する所望生成
物(62.6%鉱油溶液として)である。
【0106】(実施例A−4)実施例A−3の方法に従
って、実施例2の中間体溶液366部(0.2当量)お
よびジエタノールアミン31.5部(0.3当量)か
ら、反応生成物を調製する。それは、0.70%の窒素
を含有する62.9%鉱油溶液として得る。
【0107】(実施例A−5)実施例A−2のポリイソ
ブチルフェノール2600部(2.5当量)、繊維スピ
リッツ750部および50%水酸化ナトリウム水溶液2
0部(0.25当量)の混合物を、窒素下にて、攪拌し
ながら、55℃まで加熱し、そしてパラホルムアルデヒ
ド206部(6.25当量)を添加する。攪拌しなが
ら、50℃〜55℃での加熱を21時間継続し、その
後、この溶液に窒素を吹き込み、そして揮発性物質を除
去しつつ、85℃まで加熱する。85℃〜90℃で、半
時間にわたって、酢酸22部(0.37当量)を添加
し、続いて、鉱油693部を添加する。
【0108】上記のように調製したアルキルフェノール
/ホルムアルデヒド中間体の溶液315部(0.231
当量)に、窒素下にて、65℃で、実施例A−1のポリ
エチレンポリアミン混合物26.5部を添加する。この
混合物を65℃〜90℃で約1時間加熱し、次いで、窒
素を吹き込みつつ、120℃〜130℃まで加熱し、最
後に、引き続いて窒素を吹き込みつつ、3.5時間にわ
たって、145℃〜155℃まで加熱する。鉱油57部
を添加し、この溶液を、濾過助剤を用いて120℃で濾
過する。この濾液は、2.11%の窒素を含有する所望
生成物(69.3%鉱油溶液)である。
【0109】(実施例A−6)実施例A−5のアルキル
フェノール/ホルムアルデヒド中間体340部(0.2
5当量)の鉱油128部溶液を45℃まで加熱し、そし
て攪拌しながら、トリス−(メチロール)メチルアミン
30部(0.25当量)を添加する。この混合物を、
0.5時間にわたって、90℃まで加熱し、次いで、攪
拌しながら、90℃〜130℃で3時間にわたって、窒
素を吹き込む。最後に、それを、窒素を吹き込みつつ、
5時間にわたって、150℃〜160℃まで加熱し、1
25℃まで冷却し、そして濾過助剤を用いて濾過する。
この濾液は、0.19%の窒素を含有する所望生成物
(60%鉱油溶液)である。
【0110】(実施例A−7)実施例A−2のポリイソ
ブチルフェノール1560部(1.5当量)および50
%水酸化ナトリウム水溶液12部(0.15当量)の混
合物に、68℃で、攪拌しながら、パラホルムアルデヒ
ド99部(3当量)を添加する。この添加期間は、15
分間である。次いで、この混合物を88℃まで加熱し、
そして100部のイソブチルアルコールおよび第一級ア
ミルアルコールの混合物を添加する。85℃〜88℃
で、加熱を2時間継続し、次いで、氷酢酸16部を添加
し、この混合物を15分間攪拌し、そして150℃で真
空ストリップする。その残留物に、鉱油535部を添加
し、このオイル溶液を濾過して、所望の中間体を得る。
【0111】上記のように調製した中間体溶液220部
(0.15当量)に、ヒドラジン水和物7.5部(0.
15当量)を添加する。この混合物を80℃〜105℃
まで加熱し、そしてこの温度で4時間攪拌する。次い
で、酢酸0.9部を添加し、そして攪拌を95℃〜12
5℃でさらに6時間継続する。追加のヒドラジン水和物
7.5部部分を添加し、そして加熱および攪拌を8時間
継続し、その後、真空下にて、124℃で、この生成物
から揮発性物質をストリップし、そして鉱油115部を
添加する。濾過すると、所望生成物(50%鉱油溶液)
が得られる。それは、1.19%の窒素を含有する。
【0112】(実施例A−8)実施例A−2のポリイソ
ブチルフェノール6240部(6当量)および鉱油28
14部の混合物を60℃まで加熱し、攪拌しながら、5
0%水酸化ナトリウム水溶液40部(0.5当量)を添
加する。この混合物を60℃で0.5時間攪拌し、そし
て75℃〜77℃で1時間にわたって、91%ホルムア
ルデヒド水溶液435部(13.2当量)を添加する。
この温度での攪拌を10時間継続し、その後、この混合
物を酢酸30部で中和し、そして揮発性物質をストリッ
プする。その残留物を濾過助剤を用いて濾過する。
【0113】得られた中間体溶液629部(0.4当
量)およびジシアンジアミド34部(0.4当量)の混
合物を窒素下にて、攪拌しながら、210℃まで加熱
し、そして210℃〜215℃で4時間維持する。次い
で、それを、濾過助剤で濾過すると、この濾液は、1.
04%の窒素を含有する所望生成物(71%鉱油溶液と
して)である。
【0114】(実施例A−9)実施例A−2のポリイソ
ブチルフェノール1792部(1.6当量)およびキシ
レン1350部の混合物を60℃まで加熱し、攪拌しな
がら、50%水酸化ナトリウム水溶液12.8部(0.
16当量)を添加する。この混合物を60℃〜65℃で
10分間攪拌し、次いで、パラホルムアルデヒド108
部(3.28当量)を添加する。加熱を、65℃〜75
℃で5時間継続し、その後、酢酸14.3部(0.24
当量)を添加する。この酸性化混合物を75℃〜125
℃で1/2時間加熱し、次いで、真空下にて、ストリッ
プする。得られた中間体溶液を、濾過助剤で濾過する。
【0115】65℃で維持した上記中間体溶液2734
部(1.4当量)に、実施例A−1のポリエチレンポリ
アミン160.7部を添加する。この混合物を65℃〜
110℃で1.5時間加熱し、そして110℃〜140
℃で1.5時間加熱し、その後、140℃での加熱を、
窒素を吹き込みつつ11時間継続し、この間、蒸留によ
り、キシレン−水共沸混合物を集める。その残留液を、
濾過助剤を用いて100℃で濾過すると、この濾液は、
1.79%の窒素を含有する所望生成物(60%キシレ
ン溶液として)である。
【0116】(スクシンイミド分散剤)スクシンイミド
分散剤用の出発物質には、ヒドロカルビル置換コハク酸
アシル化剤がある。本発明では、2種の異なるスクシン
イミド分散剤が想定される。これらのスクシンイミド分
散剤は、ヒドロカルビル置換コハク酸アシル化剤および
アミンの反応生成物である。形成されるスクシンイミド
分散剤は、使用するヒドロカルビル置換コハク酸アシル
化剤の種類に依存する。2種類のヒドロカルビル置換コ
ハク酸アシル化剤は、I型およびII型として想定され
る。I型コハク酸アシル化剤は、次式を有する:
【0117】
【化17】
【0118】上式では、R3は、40個〜500個の炭
素原子、好ましくは、50個〜300個の炭素原子を有
するヒドロカルビルベースの置換基である。I型ヒドロ
カルビル置換コハク酸アシル化剤は、1モルのオレフィ
ンポリマーまたはそれらの塩素化アナログと1モルの不
飽和カルボン酸またはそれらの誘導体(例えば、フマル
酸、マレイン酸または無水マレイン酸)とを反応させる
ことにより、調製される。典型的には、I型コハク酸ア
シル化剤は、マレイン酸、その異性体、無水物およびク
ロロおよびブロモ誘導体から誘導される。
【0119】II型ヒドロカルビル置換コハク酸アシル
化剤(以下、II型コハク酸アシル化剤)は、多価コハ
ク酸ヒドロカルビル置換コハク酸アシル化剤として特徴
づけられ、その結果1モルより多い不飽和カルボン酸ま
たはその誘導体を1モルのオレフィンポリマーまたはそ
れらの塩素化アナログと反応する。
【0120】これらのオレフィンポリマーが誘導される
オレフィンモノマーは、最終的には、R3となるが、上
記マンニッヒ分散剤の調製での置換基R2とほぼ同じで
ある。顕著な相違は、R2が、30個〜7000個の炭
素原子を有するのに対して、R3は、40個〜500個
の炭素原子、好ましくは、50個〜約300個の炭素原
子を有することにある。その場合には、この開示を繰り
返す必要はない。
【0121】上で述べたように、I型アシル化剤中に存
在する炭化水素ベースの置換基R3は、オレフィンポリ
マーまたはそれらの塩素化アナログから誘導される。こ
のオレフィンポリマーが誘導されるオレフィンモノマー
は、1個以上のエチレン性不飽和基を有することにより
特徴づけられる重合可能なオレフィンおよびモノマーで
ある。これらは、モノオレフィン性モノマー(例えば、
エチレン、プロピレン、ブテン−1、イソブテンおよび
オクテン−1)またはポリオレフィン性モノマー(通
常、ジオレフィン性モノマー(例えば、ブタジエン−
1,3およびイソプレン))であり得る。通常、これら
のモノマーは、末端オレフィン(すなわち、>C=CH
2基が存在することにより特徴づけられるオレフィン)
である。
【0122】しかしながら、ある種の内部オレフィン
(これらは、時には、中間オレフィン(medial
olefins)と呼ばれている)もまた、モノマーと
して有用であり得る。これらのオレフィンモノマーが用
いられるとき、それらは、通常、インターポリマーであ
るオレフィンポリマーを生成する末端オレフィンと組み
合わせて、使用される。このヒドロカルビルベースの置
換基はまた、芳香族基(特に、フェニル基および低級ア
ルキル置換および/または低級アルコキシ置換フェニル
基(例えば、パラ(第三級ブチル)フェニル基))およ
び脂環式基(例えば、重合可能な環状オレフィンまたは
脂環式置換した重合可能な環状オレフィン)を含有し得
るものの、これらのオレフィンポリマーは、通常、この
ような基を含有しない。それにもかかわらず、1,3−
ジエンおよびスチレン(例えば、ブタジエン−1,3お
よびスチレンまたはパラ(第三級ブチル)スチレン)の
ようなインターポリマーから誘導したオレフィンポリマ
ーは、この一般規則の例外である。
【0123】一般に、これらのオレフィンポリマーは、
約2個〜約16個の炭素原子を有する末端ヒドロカルビ
ルオレフィンのホモポリマーまたはインターポリマーで
ある。さらに典型的な種類のオレフィンポリマーは、2
個〜6個の炭素原子、特に、2個〜4個の炭素原子を有
する末端オレフィンのホモポリマーおよびインターポリ
マーからなる群から選択される。
【0124】本発明において使用されるアシル化剤の中
で炭化水素ベースの置換基からオレフィンポリマーを調
製するために使用され得る末端オレフィンモノマーおよ
び中間オレフィンモノマーの特定の例は、エチレン、プ
ロピレン、ブテン−1、ブテン−2、イソブテン、ペン
テン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−
1、ノネン−1、デセン−1、ペンテン−2、プロピレ
ンテトラマー、ジイソブチレン、イソブチレントリマ
ー、ブタジエン−1,2、ブタジエン−1,3、ペンタ
ジエン−1,2、ペンタジエン−1,3、イソプレン、
ヘキサジエン−1,5、2−クロロブタジエン−1,
3、2−メチルヘプテン−1、3−シクロヘキシルブテ
ン−1、3,3−ジメチルペンテン−1、スチレンジビ
ニルベンゼン、酢酸ビニル、アリルアルコール、1−メ
チル酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸エチ
ル、エチルビニルエーテル、およびメチルビニルケトン
である。これらのうち、純粋なヒドロカルビルモノマー
は、さらに典型的であり、末端オレフィンモノマーは、
特に典型的である。
【0125】しばしば、これらのオレフィンポリマーは
ポリイソブテン類である。これらイソブテニルポリマー
は、ルイス酸触媒(例えば、塩化アルミニウムまたは三
フッ化ホウ素)の存在下にて、C4精製流(これは、約
35重量%〜約75重量%のブテン含量、および約30
重量%〜約60重量%のイソブテン含量を有する)の重
合により得られ得る。これらポリイソブチレン類は、主
として(すなわち、全繰り返し単位の80重量%より多
い量で)、次式の立体配置のイソブテン繰り返し単位を
含有する:
【0126】
【化18】
【0127】このヒドロカルビル置換コハク酸アシル化
剤は、R19により表わされ、約40個から、しばしば、
約50個、約500個、時には、約300個までの炭素
原子を有するヒドロカルビル基、アルキル基またはアル
ケニル基である。米国特許第4,234,435号の内
容は、多価コハク酸ヒドロカルビル置換コハク酸アシル
化剤およびそれから調製した分散剤の調製方法の開示に
ついて、本明細書中で参考として援用されている。
【0128】II型コハク酸アシル化剤は、上で引用し
た特許に示すように、無水マレイン酸、マレイン酸また
はフマル酸と上記オレフィンポリマーとの反応により製
造し得る。一般に、この反応には、単に、これらの2種
の反応物を、約150℃〜約200℃の温度で加熱する
ことが関与している。これらのポリマー性オレフィンの
混合物だけでなく、これらの不飽和モノ−およびポリカ
ルボン酸の混合物もまた、使用され得る。
【0129】他の実施態様では、II型アシル化剤は、
置換基およびコハク酸基からなり、ここで、この置換基
は、少なくとも約1200のMn値および少なくとも約
1.5のMw/Mn比により特徴づけられるポリアルケ
ンから誘導され、ここで、アシル化剤は、その構造内
に、各当量重量の置換基に対して、平均して、少なくと
も約1.3個のコハク酸基が存在することにより、特徴
づけられる。
【0130】II型置換コハク酸アシル化剤は、その構
造内に、2個の基または部分が存在することにより、特
徴づけ得る。第一の基または部分は、以下、便宜上、
「置換基」R4と呼び、ポリアルケンから誘導される。
この置換基が誘導されるポリアルケンは、少なくとも1
200、さらに一般的には、約1500〜約5000の
Mn(数平均分子量)値、および少なくとも約1.5、
さらに一般的には、約1.5〜約6のMw/Mn値によ
り、特徴づけられる。略語Mwは、重量平均分子量を表
わす。このポリブテンの数平均分子量および重量平均分
子量は、蒸気圧浸透法(VPO)、膜浸透法およびゲル
浸透クロマトグラフィー(GPC)の周知方法により、
測定し得る。これらの方法は、当業者に周知であり、本
明細書中で記述する必要はない。
【0131】第二の基または部分は、本明細書中では、
「コハク酸基」と呼ばれる。このコハク酸基は、以下の
構造により特徴づけられる基である:
【0132】
【化19】
【0133】ここで、XおよびX’は、同一または異な
るが、但し、少なくとも1個のXおよびX’は、II型
置換コハク酸アシル化剤が、カルボン酸アシル化剤とし
て機能し得るような基である。すなわち、XおよびX’
の少なくとも1個は、この置換アシル化剤が、アミドま
たはアミン塩を形成できるか、そうでなければ、通常の
カルボン酸アシル化剤として機能できるような基でなけ
ればならない。エステル交換反応およびアミド交換反応
は、本発明の目的上、通常のアシル化反応と考えられ
る。
【0134】それゆえ、Xおよび/またはX’は、通
常、−OH、−O−ヒドロカルビル、−O−M+であ
り、ここで、M+は、1当量の金属、アンモニウムカチ
オンまたはアミンカチオン、−NH2、−Cl、−Br
を表し、またXおよびX’は、一緒になって、無水物を
形成するような−O−であり得る。上の基のいずれかで
はない任意のX基またはX’基を特に同定することは、
その存在によって残りの基がアシル化反応に関与するの
が妨げられない限り、重要ではない。しかしながら、好
ましくは、XおよびX’は、それぞれ、このコハク酸基
の両方のカルボキシル官能性(すなわち、−C(O)X
および−C(O)X’の両方)がアシル化反応に関与し
得るような基である。
【0135】式VIIIの基における以下の不完全な原
子価の1個は、この置換基中の炭素原子と共に炭素−炭
素結合を形成する:
【0136】
【化20】
【0137】他のこのような不完全な原子価は、同一ま
たは異なる置換基の類似の結合によって満たされ得るも
のの、このような原子価の1個を除いて全ては、通常、
水素(すなわち、−H)により、満たされる。
【0138】II型コハク酸アシル化剤は、置換基R19
の各当量重量に対して、その構造内に、1.3個のコハ
ク酸基(すなわち、式VIIIに対応する基)が存在す
ることにより、特徴づけられる。本発明の目的上、置換
基R19の当量重量数は、この置換コハク酸アシル化剤中
に存在する置換基の全重量を、置換基が誘導されるポリ
アルケンのMn値で割ることにより得られる商に相当す
る数値であると考えられる。それゆえ、II型コハク酸
アシル化剤が、置換基の全重量40,000、およびそ
の置換基が誘導されるポリアルケンのMn値2000に
より特徴づけられるなら、II型置換コハク酸アシル化
剤は、置換基の全当量重量20(40,000/200
0=20)により特徴づけられる。従って、特定のII
型コハク酸アシル化剤はまた、本発明の新規コハク酸ア
シル化剤の必要条件の1つを満たすために、その構造内
に少なくとも26個のコハク酸基が存在することによ
り、特徴づけられなければならない。
【0139】II型コハク酸アシル化剤の他の必要条件
は、置換基R19が、少なくとも約1.5のMw/Mn値
により特徴づけられるポリアルケンから誘導されねばな
らないことである。
【0140】上で述べたMn値およびMw値を有するポ
リアルケンは、当該技術分野で公知であり、従来の方法
に従って調製し得る。例えば、これらポリアルケン(特
に、ポリブテン)のいくつかは、市販されている。
【0141】好ましい1実施態様では、このコハク酸基
は、通常、次式に相当する:
【0142】
【化21】
【0143】ここで、RおよびR’は、それぞれ独立し
て、−OH、−Cl、−O−低級アルキルからなる群か
ら選択され、そしてこれらが一緒になったとき、Rおよ
びR’は−O−である。後者の場合には、このコハク酸
基は、無水コハク酸基である。特定のII型コハク酸ア
シル化剤中の全てのコハク酸基は、同一である必要はな
いが、それらは、同一であり得る。好ましくは、このコ
ハク酸基は、次式および(X(A))と(X(B))と
の混合物に相当する:
【0144】
【化22】
【0145】コハク酸基が同一または異なるII型コハ
ク酸アシル化剤を得ることは、当業者の範囲内であり、
従来の手順により達成され得る。この従来手順は、例え
ば、置換コハク酸アシル化剤自体を処理すること(例え
ば、この無水物を、遊離の酸に加水分解すること、また
はこの遊離の酸を、塩化チオニルで酸塩化物に転化する
こと)、および/または適切なマレイン酸反応物または
フマル酸反応物を選択することである。
【0146】先に述べたように、置換基の各当量重量に
対するコハク酸基の最小数は、1.3である。その最大
数は、一般に、6を越えない。好ましくは、この最小数
は、置換基の各当量重量に対して、1.4個のコハク酸
基、通常、1.4個〜約6個のコハク酸基である。この
最小数に基づく範囲は、置換基1当量重量あたり、少な
くとも1.5個から約3.5個のコハク酸基であり、よ
り一般的には、約1.5個〜約2.5個のコハク酸基で
ある。
【0147】前述のことから、II型コハク酸アシル化
剤は、記号R19(R20yにより表わされ得、ここで、
19は、1当量重量の置換基を表わし、R20は、上記式
(VIII)、式(IX)または式(X)に相当する1
個のコハク酸基を表わし、そしてyは、1.3に等しい
かまたはそれより大きい数であることが明らかである。
本発明のより好ましい実施態様は、例えば、本明細書中
の他のいずれかで述べるように、R19およびR20を、そ
れぞれ、さらに好ましい置換基およびコハク酸基を表わ
すようにさせ、そしてyの値を上で述べたように変化さ
せることにより、同様に表わされ得る。
【0148】その好ましい点が置換基の各当量重量に対
するコハク酸基の数および種類に依存するような好まし
い置換コハク酸基に加えて、さらに別の好ましい点は、
この置換基が誘導されるポリアルケンの種類および特性
に基づいている。
【0149】例えば、Mnの値に関して、約800の最
小値および約5000の最大値は好ましく、約1300
または1500〜約5000の範囲のMn値もまた好ま
しい。さらに好ましいMn値は、約1500〜約280
0の範囲にある。最も好ましいMn値の範囲は、約15
00〜約2400である。ポリブテンでは、Mnに対す
る特に好ましい最小値は、約1700であり、特に好ま
しいMn値の範囲は、約1700〜約2400である。
【0150】Mw/Mn比の値に関してもまた、いくつ
かの好ましい値が存在する。約1.8の最小Mw/Mn
値が好ましく、約1.8から約5.0までの範囲の値も
また、好ましい。Mw/Mnのさらにより好ましい最小
値は、約2.0であり、約2.0〜約4.5の範囲の値
もまた、好ましい範囲である。Mw/Mnの特に好まし
い最小値は、約2.5であり、約2.5〜約4.0の範
囲の値もまた、特に好ましい。
【0151】置換基が誘導されるポリアルケンについて
さらに議論を進める前に、II型コハク酸アシル化剤の
これらの好ましい特性が、独自のものおよび他に依存し
たものの両方として、理解されるべく意図されているこ
とが、指摘されるべきである。これらは、例えば、置換
基1当量重量あたり、1.4または1.5というコハク
酸基の好ましい最小値は、MnまたはMw/Mnのさら
に好ましい値と結び付いていないという意味で、独立し
ていると見なされる。それらは、例えば、1.4または
1.5のコハク酸基の好ましい最小値がMnおよび/ま
たはMw/Mnのさらに好ましい値と組み合わされると
き、この好ましい組合せは、事実上、この成分のさらに
より好ましい実施態様を示すという意味で、互いに依存
しているとも見なされる。それゆえ、種々のパラメータ
ーは、述べている特定のパラメーターに関して、孤立し
ていると見なされるが、さらに好ましい点を確認するた
めに、また、他のパラメーターと組み合わされ得る。こ
の同じ概念は、好ましい値、範囲、比、反応物などの記
述に関して、逆の意図が明らかに呈示されていないかま
たは明らかでないなら、本明細書全体に適用するように
意図されている。
【0152】これらの置換基が誘導されるポリアルケン
は、上記R2で開示される重合可能オレフィンモノマー
のホモポリマーおよびインターポリマーである。
【0153】II型置換コハク酸アシル化剤を調製する
際に、1種以上の上記ポリアルケンは、以下の一般式の
マレイン酸反応物またはフマル酸反応物からなる群から
選択される1種以上の酸性反応物と反応される: X(O)C−CH=CH−C(O)X’ (XI) ここで、XおよびX’は、本明細書中上記で定義されて
いる。好ましくは、このマレイン酸反応物およびフマル
酸反応物は、次式に相当する1種以上の化合物である: RC(O)−CH=CH−C(O)R’ (XII) ここで、RおよびR’は、本明細書中で先に定義したも
のと同じである。通常、このマレイン酸反応物またはフ
マル酸反応物は、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン
酸、またはこれらの2種以上の混合物である。マレイン
酸反応物は、通常、フマル酸反応物より好ましい。なぜ
なら、前者はより容易に入手可能であるうえに、一般
に、より容易にポリアルケン(またはそれらの誘導体)
と反応して、II型置換コハク酸アシル化剤が調製され
るからである。特に好ましい反応物は、マレイン酸、無
水マレイン酸およびそれらの混合物である。入手可能性
および反応の容易さのために、通常、無水マレイン酸が
使用される。
【0154】本発明のI型またはII型アシル化剤を生
成するためには、いくつかの公知の手順のいずれかに従
って、1種以上のポリアルケンおよび1種以上のマレイ
ン酸反応物またはフマル酸反応物が反応され得る。この
スクシンイミド分散剤を調製する際には、このヒドロカ
ルビル置換コハク酸アシル化剤は、(a)アンモニアま
たは(b)アミンと反応される。
【0155】I型またはII型としての置換無水コハク
酸は、通常、エチレンアミンまたは縮合ポリアミンと直
接反応されるものの、ある状況では、このアミンとの反
応前に、まず、この無水物を酸に転化するのが望ましく
あり得る。他の状況では、ある種の他の手段により、こ
の置換コハク酸を調製し、このような他の手段により調
製した酸を、このプロセスで使用するのが望ましくあり
得る。いずれにしても、この酸または無水物のいずれか
が、本発明で使用され得る。
【0156】「エチレンアミン」との用語は、一般的な
意味では、以下の構造の大部分に一致する種類のポリア
ミンを表わすように、使用される:
【0157】
【化23】
【0158】ここで、xは、整数であり、そしてR
5は、低分子量アルキル基または水素である。それゆ
え、それには、例えば、エチレンジアミン、ジエチレン
トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレン
ペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなどが挙げられ
る。これらの化合物は、「Ethylene Amin
es」の表題で、「Encyclopedia of
Chemical Technology」(Kirk
and Othmer、第5巻、898〜905ペー
ジ、Interscience Publisher
s、New York(1950))にある程度詳細に
論述され、また、(A2)として、マンニッヒ分散剤に
入る。このような化合物は、最も好都合には、二塩化エ
チレンとアンモニアとの反応により、調製される。この
手順の結果、環状縮合生成物(例えば、ピペラジン)を
含めたエチレンアミンのある程度複雑な混合物が生成
し、これらの混合物は、本発明のプロセスで用途が見出
されている。他方、また、純粋なエチレンアミンの使用
により、極めて良好な生成物が得られ得る。経済性およ
び分散剤としての有効性の理由から、特に有用なエチレ
ンアミンは、塩化エチレンおよびアンモニアの反応によ
り調製したエチレンアミンの混合物であり、これは、テ
トラエチレンペンタミンの組成に相当する組成を有す
る。これは、「Polyamine H」の商品名で市
販されている。
【0159】分散性に関して良好な生成物を生成するた
めには、このプロセスにおいて、1当量の置換無水コハ
ク酸あたり、エチレンアミンの化学当量の少なくとも半
分を使用しなければならず、また、一般に、これらの反
応物を当量で使用するのが好ましいことが注目される。
(置換無水コハク酸1当量あたり)2.0化学当量まで
の量は、うまく使用されているが、この量より多い量を
使用しても、有利であるとは思われない。このエチレン
アミン反応物の化学「当量」は、窒素含量に基づいてお
り、すなわち、1分子あたり4個の窒素を有するもの
は、1モルあたり4当量を有する。
【0160】それに続く反応では、このアミンは、RN
2であり、RNH2は、エチレンアミンであることが理
解される。
【0161】このプロセスの反応は、水の分離を含み、
その反応条件は、この水が、形成されるにつれて除去さ
れるようにされる。おそらく、塩形成に続いて起こる第
一の主要な反応には、半アミドの形成がある:
【0162】
【化24】
【0163】続いて、この酸およびアミド官能性の反応
により、このスクシンイミドが形成される。
【0164】
【化25】
【0165】この第一の反応は、(置換無水コハク酸を
使用するとき)、混合すると自然に起こると思われる
が、第二の反応には、加熱が必要である。約80℃〜約
200℃の範囲内の温度が良好であり、この範囲内で
は、約100℃〜約160℃の反応温度を使用するのが
好ましい。この工程を行うのに有用な方法は、この反応
混合物に一定のトルエンを添加し、そして共沸蒸留によ
り、この水を除去することである。前に示したように、
また、ある程度の塩の形成がある。
【0166】I型コハク酸アシル化剤を使用してコハク
酸分散剤が調製され得るプロセスの特定の実施例は、以
下のとおりである。
【0167】(実施例A−10)200℃での塩素化ポ
リイソブチレンと無水マレイン酸との反応により、ポリ
イソブテニル無水コハク酸を調製した。そのポリイソブ
テニル基は、850の平均分子量を有しており、得られ
たアルケニル無水コハク酸は、113の酸価(これは、
500の当量重量に相当する)を有していることが分か
った。このポリイソブテニル無水コハク酸500グラム
(1当量)およびトルエン160グラムの混合物に、室
温で、ジエチレントリアミン35グラム(1当量)を添
加した。この添加は、全体で15分間にわたって少しず
つ行い、初期の発熱反応により、この温度は、50℃ま
で上昇した。次いで、この混合物を加熱し、そしてこの
混合物から、水−トルエン共沸混合物を蒸留した。それ
以上の水が蒸留されなくなると、この混合物を減圧下に
て150℃まで加熱して、このトルエンを除去した。そ
の残渣を鉱油350グラムで希釈し、そしてこの溶液
は、1.6%の窒素含量を有していることが分かった。
【0168】(実施例A−11)このアミン反応物とし
て、エチレンジアミン31グラム(1当量)を使用し
て、実施例A−10の手順を繰り返した。得られた生成
物の窒素含量は、1.4%であった。
【0169】(実施例A−12)トリエチレンテトラミ
ンの組成に相当する組成を有するエチレンアミン混合物
55.5グラム(1.5当量)を使用して、実施例A−
10の手順を繰り返した。得られた生成物は、1.9%
の窒素含量を有していた。
【0170】(実施例A−13)このアミン反応物とし
て、トリエチレンテトラミン55.0グラム(1.5当
量)を使用して、実施例A−10の手順を繰り返した。
得られた生成物は、2.2%の窒素含量を有していた。
【0171】(実施例A−14)トルエン140グラム
およびポリイソブテニル無水コハク酸(これは、109
の酸価を有し、実施例A−10の無水マレイン酸および
塩素化ポリイソブチレンから調製した)400グラム
(0.78当量)の混合物に、室温で、エチレンアミン
混合物(これは、テトラエチレンペンタミンの組成に相
当する平均組成を有し、そして「Polyamine
H」の商品名で、Union Carbideから入手
し得る)63.6グラム(1.55当量)を添加した。
この混合物を加熱して、水−トルエン共沸混合物を蒸留
し、次いで、減圧下にて150℃まで加熱して、残留ト
ルエンを除去した。残留ポリアミドは、4.7%の窒素
含量を有していた。
【0172】(実施例A−15)このアミン反応物とし
て、エチレンジアミン46グラム(1.5当量)を使用
して、実施例A−10の手順を繰り返した。得られた生
成物は、1.5%の窒素含量を有していた。
【0173】(実施例A−16)塩素化ポリイソブチレ
ン(これは、1,050の平均分子量および4.3%の
塩素含量を有する)および無水マレイン酸の反応によ
り、100の酸価および560の当量重量を有するポリ
イソブテニル無水コハク酸を調製した。このポリイソブ
テニル無水コハク酸300重量部および鉱油160重量
部の混合物に、65〜95℃で、当量(25重量部)の
Polyamine H(実施例A−14で同定した)
を添加した。次いで、この混合物を150℃まで加熱し
て、この反応で形成される全ての水を蒸留した。最後の
微量の水を確実に除去するために、この温度で、この混
合物に、窒素を通気した。その残渣を鉱油79重量部に
より希釈し、そしてこのオイル溶液は、1.6%の窒素
含量を有していることが分かった。
【0174】(実施例A−17)実施例A−16のポリ
イソブテニル無水コハク酸2,112グラム(3.9当
量)、ジエチレントリアミン136グラム(3.9当
量)および鉱油1,060グラムの混合物を、140〜
150℃で1時間加熱した。水の除去を促進するため
に、この温度で、さらに4時間にわたって、この混合物
に、窒素を通気した。その残渣を鉱油420グラムで希
釈し、そしてこのオイル溶液は、1.3%の窒素含量を
有していることが分かった。
【0175】(実施例A−18)実施例A−16のポリ
イソブテニル無水コハク酸1,000グラム(1.87
当量)の鉱油500グラム溶液に、85〜95℃で、テ
トラエチレンペンタミン70グラム(1.87当量)を
添加した。次いで、この混合物を150〜165℃で4
時間加熱し、水の除去を促進するために、窒素を吹き込
んだ。その残渣を鉱油200グラムで希釈し、そしてこ
のオイル溶液は、1.4%の窒素含量を有していること
が分かった。
【0176】II型コハク酸アシル化剤を使用するコハ
ク酸分散剤の調製の特定の実施例は、以下のとおりであ
る。
【0177】(実施例A−19)ポリイソブテン(Mn
=1845;Mw=5325)510部(0.28モ
ル)および無水マレイン酸59部(0.59モル)の混
合物を、110℃まで加熱する。この混合物を、7時間
で、190℃まで加熱し、その間、その表面下にて、気
体状塩素43部(0.6モル)を添加する。190℃〜
192℃で、3.5時間にわたって、追加の塩素11部
(0.16モル)を添加する。この反応混合物を、窒素
を吹き込みつつ、10時間にわたって、190℃〜19
3℃で加熱することにより、ストリップする。その残渣
は、ASTM手順D−94により決定した87のケン化
当量価を有する所望のポリイソブテン置換II型コハク
酸アシル化剤である。
【0178】1分子あたり約3個〜約10個の窒素原子
を有するエチレンポリアミンの市販混合物10.2部
(0.25当量)を、138℃で、鉱油113部および
上で調製した置換コハク酸アシル化剤161部(0.2
5当量)に添加することにより、混合物を調製する。こ
の反応混合物を2時間で150℃まで加熱し、そして窒
素を吹き込むことにより、ストリップする。この反応混
合物を濾過して、所望生成物のオイル溶液として、濾液
を得る。
【0179】(実施例A−20)ポリイソブテン(Mn
=2020;Mw=6049)1000部(0.495
モル)および無水マレイン酸115部(1.17モル)
の混合物を、110℃まで加熱する。この混合物を、6
時間で、184℃まで加熱し、その間、その表面下に
て、気体状塩素85部(1.2モル)を添加する。18
4℃〜189℃で、4時間にわたって、追加の塩素59
部(0.83モル)を添加する。この反応混合物を、窒
素を吹き込みつつ、26時間にわたって、186℃〜1
90℃で加熱することにより、ストリップする。その残
渣は、ASTM手順D−94により決定した87のケン
化当量価を有する所望のポリイソブテン置換II型コハ
ク酸アシル化剤である。
【0180】1分子あたり約3個〜10個の窒素原子を
有するエチレンポリアミンの市販混合物57部(1.3
8当量)を、140℃〜145℃で、鉱油1067部お
よび上で調製したコハク酸アシル化剤893部(1.3
8当量)に添加することにより、混合物を調製する。こ
の反応混合物を3時間で155℃まで加熱し、そして窒
素を吹き込むことにより、ストリップする。この反応混
合物を濾過して、所望生成物のオイル溶液として、濾液
を得る。
【0181】(実施例A−21)反応器に、ポリイソブ
テン(Mn=2000、Mw=7000)100部
(0.5モル)を添加する。これらの内容物を135℃
まで加熱し、そして無水マレイン酸106部(1.08
モル)を添加する。この温度を165℃まで上げ、そし
て6時間にわたって、気体状塩素90部(1.27モ
ル)を添加する。この塩素の添加中、この温度は190
℃まで上がる。
【0182】上記生成物1000部に希釈油1050部
を添加し、これらの内容物を110℃まで加熱し、この
時点で、ポリアミン69.4部(1.83当量)を添加
する。このポリアミンの添加中、この温度は132℃ま
で上がる。窒素を吹き込みつつ、この温度を150℃ま
で上げる。オイル145部を添加し、これらの内容物を
濾過して、53%のオイル、1.1%の窒素および21
の全アルカリ価を有する生成物を得る。
【0183】「縮合ポリアミン」またはその同義語であ
る「ポリアミン縮合物」との用語は、3個の水酸基を有
する多価アルコールまたは2個以上の水酸基を有するア
ミノアルコールの反応により調製したポリアミンであ
り、これは少なくとも2個の第一級窒素原子を有するア
ルキレンポリアミンと反応し、ここで、このアルキレン
基は、2個〜約10個の炭素原子を含有し、ここで、こ
の反応は、高温で、酸触媒の存在下にて、行われる。
【0184】この縮合ポリアミンを調製する方法は、当
該分野で周知であり、ここでさらに詳細に説明する必要
はない。例えば、米国特許第5,368,615号(そ
の内容は、この縮合ポリアミンの調製のその開示につい
て、本明細書中で参考として援用されている)を参照せ
よ。
【0185】このコハク酸アシル化剤はまた、ヒドロキ
シアミン(アミノアルコール)と反応し得る。
【0186】使用に適切であると意図されるアミノアル
コールは、1個以上のアミン基および1個以上の水酸基
を有する。適切なアミノアルコールの例には、N−(ヒ
ドロキシ低級アルキル)アミンおよびポリアミン、例え
ば、2−ヒドロキシエチルアミン、3−ヒドロキシブチ
ルアミン、ジ−(2−ヒドロキシエチル)アミン、トリ
(2−ヒドロキシエチル)アミン、ジ−(2−ヒドロキ
シプロピル)アミン、N,N,N'−トリ(2−ヒドロ
キシエチル)エチレンジアミン、N,N,N',N'−テ
トラ(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン、N−
(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、N,N'−ジ−
(3−ヒドロキシプロピル)ピペラジン、N−(2−ヒ
ドロキシエチル)モルホリン、N−(2−ヒドロキシエ
チル)−2−モルホリノン(N−(2−hydroxy
ethyl)−2−morphol−inone)、N
−(2−ヒドロキシエチル)−3−メチル−2−モルホ
リノン、N−(2−ヒドロキシプロピル)−6−メチル
−2−モルホリノン、N−(2−ヒドロキシエチル)−
5−カルボエトキシ−2−ピペリドン、N−(2−ヒド
ロキシプロピル)−5−カルボエトキシ−2−ピペリド
ン、N−(2−ヒドロキシエチル)−5−(N−ブチル
カルバミル−2−ピペリドン、N−(2−ヒドロキシエ
チル)−ピペリジン、N−(4−ヒドロキシブチル)−
ピペリジン、N,N−ジ−(2−ヒドロキシエチル)−
グリシン、およびそれらの脂肪族アルコール(特に、低
級アルカノール)とのエーテル、N,N−ジ(3−ヒド
ロキシプロピル)グリシンなどがある。他のモノ−およ
びポリ−N−ヒドロキシアルキル置換アルキレンポリア
ミンもまた意図され、ここで、このアルキレンポリアミ
ンは、上記のとおりである;特に、そのアルキレン基中
に2個〜3個の炭素原子を含有し、そのアルキレンポリ
アミンが7個までのアミノ基を含むもの、例えば、約2
モルのプロピレンオキシドと1モルのジエチレントリア
ミンとの反応生成物である。
【0187】さらなるアミノアルコールには、以下の一
般式により、米国特許第3,576,743号で記述さ
れているヒドロキシ置換第一級アミンがある: Ra−NH2 ここで、Raは、少なくとも1個のアルコール性水酸基
を含有する一価有機基であり、この特許によれば、Ra
中の全炭素原子数は、約20を越えない。全体で約10
個までの炭素原子を含有するヒドロキシ置換脂肪族第一
級アミンは、特に有用である。このポリヒドロキシ置換
アルカノール第一級アミンであって、10個までの炭素
原子および6個までの水酸基を含む1個のアルキル置換
基を有するアミノ基(すなわち、第一級アミノ基)が1
個だけ存在するものは、特に好ましい。これらのアルカ
ノール第一級アミンは、以下に対応する: Ra−NH2 ここで、Raは、モノ−またはポリヒドロキシ置換アル
キル基である。これらの水酸基の少なくとも1個は、第
一級アルコール性水酸基であるのが望ましい。トリスメ
チロールアミノメタンは、唯一の最も好ましいヒドロキ
シ置換第一級アミンである。このヒドロキシ置換第一級
アミンの特定の例には、2−アミノ−1−ブタノール、
2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、p−(β
−ヒドロキシエチル)アニリン、2−アミノ−1−プロ
パノール、3−アミノ−1−プロパノール、2−アミノ
−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−アミノ
−2−エチル−1,3−プロパンジオール、N−(β−
ヒドロキシプロピル)−N'−(β−アミノエチル)ピ
ペラジン、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン
(これはまた、トリスメチロールアミノメタンとして知
られている)、2−アミノ−1−ブチノール、エタノー
ルアミン、β−(β−ヒドロキシエトキシ)エチルアミ
ン、グルカミン、グルコサミン、4−アミノ−3−ヒド
ロキシ−3−メチル−1−ブテン(これはまた、イソプ
レンオキシドとアンモニアとを反応させることにより、
当該分野で公知の手順に従って調製され得る)、N−
(3−アミノプロピル)−4−(2−ヒドロキシエチ
ル)ピペラジン、2−アミノ−6−メチル−6−ヘパノ
ール、5−アミノ−1−ペンタノール、N−(β−ヒド
ロキシエチル)−1,3−ジアミノプロパン、1,3−
ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン、N−(β−ヒドロ
キシエトキシエチル)エチレンジアミンなどが挙げられ
る。(a)および/または(b)として有用であると意
図されるヒドロキシ置換第一級アミンをさらに記述する
ために、米国特許第3,576,743号の内容は、こ
のようなアミンのその開示について、本明細書中で参考
として明確に援用されている。
【0188】実施例A−10〜A−18では、そのポリ
イソブチル無水コハク酸を、1000の分子量を有する
ポリイソブテンと塩素とを反応させて、塩素化ポリイソ
ブテンを生成することにより、調製する。この塩素化ポ
リイソブテンは、無水マレイン酸と反応して、炭化水素
置換無水コハク酸および副生成物である塩化水素を形成
する。この手順の問題は、この炭化水素置換無水コハク
酸中に残留塩化物が存在すること、およびアルコールま
たはアミンとさらに反応した場合に、残留塩素も含有す
る最終生成物を生じることである。この残留塩素は、あ
る種の調合物またはある種の用途において、有害な影響
を及ぼし得る。
【0189】さらに、環境上の問題のために、現在で
は、塩素レベルをなくすかまたは低下させることが望ま
れている。このような潤滑剤および燃料添加剤に含まれ
ている塩素を除く1つの可能な解決法は、単に、その製
造プロセスにおいて、塩素を使用しないことである。他
の可能な解決法は、このような組成物を処理して、存在
する塩素を除去するための手順を開発することである。
種々の塩素含有有機化合物を処理して、その中の塩素の
レベルを低減するための1つの手順は、公報第655,
242号として公開されているヨーロッパ特許出願に記
述されている。ここで記述されている、有機塩素化合物
の塩素含量を低減するための手順は、この有機塩素化合
物にヨウ素源を導入し、そしてこの有機塩素化合物にヨ
ウ素または臭素を実質的に含入させることなく、この塩
素含量を低減するのに充分な時間にわたって、得られた
混合物の成分を接触させることを包含する。この手順
は、有機塩素化合物の塩素含量を低減することには成功
したが、いくつかの場合には、潤滑剤および燃料で使用
される添加剤組成物の塩素量をさらに低減することが望
ましい。
【0190】ポリアルケニル置換ジカルボン酸に基づい
た添加剤組成物の塩素量を低減するための1つの技術
は、塩素の非存在下で、このような炭化水素置換ジカル
ボン酸を調製することであり、そしてこの手順は、「熱
的な」プロセスによりこのような化合物を調製するため
に記述されており、このプロセスでは、このポリオレフ
ィンおよび不飽和ジカルボン酸を、最適に、触媒の存在
下にて、共に加熱する。しかしながら、この手順を使用
する場合、このポリアルケニル置換コハク酸アシル化剤
に、過剰のコハク酸基を含入することがさらに困難であ
り、そしてこのようなアシル化剤から調製した分散剤
は、充分な粘度指数改良特性を示さない。
【0191】本発明で有用な低塩素分散剤の調製は、主
として、通常ポリオレフィンとハロゲンとを反応させる
独特の方法に関する。使用するハロゲンを、単に、この
ポリオレフィン中の特定のオレフィン性末端基をハロゲ
ン化するのに必要な量までのみに限定する。この分散剤
は、ポリオレフィンの末端四置換および三置換基をハロ
ゲン化する方法に関する。これらの基と反応させること
により含入されるハロゲンは、その多くが、このポリオ
レフィンの引き続く反応中に除去されるという点で、不
安定である。この不安定ハロゲンは、ハロゲン化アリル
の形状であると考えられ、これは、α,β−不飽和化合
物と反応する場合、約1000ppm未満から200p
pm未満またはさらに100ppm未満までの低ハロゲ
ン含量を有するポリオレフィン置換カルボン酸アシル化
剤を形成する。このポリオレフィン置換アシル化剤と、
(a)少なくとも1個の>N−H基を有するアミンおよ
びポリアミン、または(b)ヒドロキシアミノ化合物と
のさらなる反応により、窒素含有分散剤が生じ、これら
の全ては、約1000ppm未満のハロゲン含量を有す
る分散剤反応生成物として、記述されている。ポリアミ
ンおよびアシル化剤から形成される分散剤に関し、その
ハロゲン含量は、約1000ppm未満、および好まし
くは、約200ppm未満である。ポリアルケニル置換
カルボン酸アシル化剤の反応の充分な論述は、本明細書
中で、先におよび以下の両方に見られる。上記(a)お
よび(b)とこの置換カルボン酸アシル化剤との反応生
成物に対する塩素値は、約50%のオイル含量を有する
反応生成物を基準にしている。このオイル含量は、40
〜60%の範囲であり得、またはさらに広い範囲が、使
用し得る。それゆえ、オイルを含まない基準では、
(a)および(b)とこのアシル化剤との反応生成物
は、このアシル化剤それ自体に対する値とほぼ同じであ
る。すなわち、(a)および(b)とこのポリオレフィ
ン置換反応生成物との反応生成物に関しては、この分散
剤生成物のハロゲン含量は、名目上、1000ppmか
ら500ppmまで、またはさらに100ppmまでま
たはそれ以下である。このポリオレフィン置換カルボン
酸アシル化剤およびそれから形成した分散剤の、塩素含
量またはハロゲン含量は、オイルを含まない基準であ
る。
【0192】この低塩素分散剤に使用するポリオレフィ
ンは、重合化C2−C6モノオレフィンから誘導され、高
ビニリデンポリオレフィンに対して、通常ポリオレフィ
ンと呼ばれている。このポリマーは、ホモポリマーまた
はターポリマーであり得る。好ましいポリオレフィン
は、塩化アルミニウムまたは他の酸性触媒系を用いて、
接触分解装置のC4−抽残液またはエチレンプラントブ
タン/ブテン流を重合することにより形成したポリイソ
ブテン(PIB)である。
【0193】このポリオレフィンの平均分子量Mnの範
囲は、約300〜10,000またはさらに50,00
0までである。しかしながら、例えば、このポリブテン
の好ましい範囲は、約300〜5,000のMnであ
り、そして最も好ましい上限Mnは、約300〜2,5
00の範囲である。
【0194】この方法で製造したポリオレフィンは、通
常ポリブテンまたはポリイソブテンと呼ばれ、そして、
ポリブテンのモル数を基準にしたモルパーセントの概算
値を用いて表1で示した不飽和末端基を有することによ
り、特徴づけられる。これらの構造は、EPO 355
895に示されている。
【0195】通常ポリイソブテンについて表1で示した
異性体およびそれらの量は、Burker AMX50
0または300装置およびUXNMRPソフトウェア
(このスペクトルを調整するため)を使用して作成し
た、13C NMRスペクトルから決定し、これは、 C
DCl3中にて、75.4または125.7 MHzで
測定した。表2は、表1の異性体XIII、XVおよび
XVIに対するバンドの帰属を示す。バンドXVおよび
XVIの消失は、本発明で行ったハロゲン化と関連して
いる。使用した溶媒は、CDCl3であり、そしてその
バンドの帰属は、300 MHz装置で記録したスペク
トルに対するTMSからのシフトである。
【0196】
【表1】
【0197】 (表2) 表1の異性体 13C NMRバンド XIII 143.5、114.7ppm XV 133.7、122.9ppm 133.4、122.6ppm XVI 121.5、133.5ppm 。
【0198】この分散剤の通常ポリブテンは、全体でほ
ぼ約80〜90モルパーセントの三置換および四置換不
飽和末端基(表1でXVおよびXVI)を有し、ハロゲ
ンと反応して、ハロゲン化ポリブテンを形成する。使用
するハロゲンの量は、この三置換および四置換末端基を
ハロゲン化するのに必要な量までに限定される。ハロゲ
ンの量より過剰な量は、このポリブテンの過ハロゲン化
を生じ、そしてそれから得た反応生成物は、低ハロゲン
含量が必要な組成物中では、有用ではない。この三置換
および四置換末端基のハロゲン化により、部分的にハロ
ゲン化したポリブテンが生じる。この部分的にハロゲン
化した生成物中のハロゲンは、不安定であり、このハロ
ゲン化生成物とα,β−不飽和化合物とのさらに続く反
応で、失われる。この三置換および四置換末端基の特定
のハロゲン化を、反応条件、使用するハロゲンの量、溶
媒および温度により、制御する。
【0199】選択した反応条件下にて、この三置換末端
基XVは、ハロゲン化されるが、これは、テトラハロゲ
ン化よりも遅い速度定数で起こることが分かった。この
ビニリデン異性体XIIIは、概して、選択した反応条
件下にて、ハロゲン化を受けない。さらに、このポリオ
レフィン骨格は、この四置換および三置換末端基をハロ
ゲン化するのに選択した反応条件下にて、塩素化されな
いか、または僅かに塩素化されるに過ぎない。骨格ハロ
ゲンよりもむしろ、このポリオレフィン中で不安定ハロ
ゲン化アリルを形成することにより、この部分的および
選択的にハロゲン化したポリオレフィンから、低ハロゲ
ン含量生成物を製造し得る。このポリオレフィン骨格の
ハロゲンの欠乏は、低塩素反応生成物の製造のために
は、非常に重要である。なぜなら、このハロゲンは、除
去することが困難であり、そしてこの生成物と共に残留
するからである。このポリマー骨格上には、扱いにくい
ハロゲンが存在すると確認されているものの、他のタイ
プの塩素は、含まれ得る。
【0200】この部分塩素化工程では、四置換異性体X
VIのほとんどは、塩化アリルに転化し得る。三置換異
性体XVは、さらに低い速度で転化され、そしてビニリ
デンXIII異性体オレフィンは、主として、未反応の
まま残留している。古典的な直接アルキル化プロセスで
は、この四置換オレフィン末端基は、このエン反応の立
体障害のために、もし反応するとしても緩慢であるのに
対して、立体障害の少ないビニリデンおよび三置換オレ
フィン末端基は、より速い速度で反応する。しかしなが
ら、部分塩素化ポリブテンは、この直接アルキル化プロ
セスでは、反応性が高い。なぜならこの塩化アリルは、
ジエンにまで脱塩酸化を受け、続いて、無水マレイン酸
とのディールス−アルダー反応により、ディールス−ア
ルダー型のポリブテン無水コハク酸を生じるからであ
る。この直接アルキル化が進行するにつれて、この未反
応の三置換およびビニリデンオレフィン異性体XIII
およびXVは、エン反応を介して、ポリブテン置換無水
コハク酸に転化される。このディールス−アルダー型の
ポリブテン置換無水コハク酸の初期の生成は、この反応
媒体中の無水マレイン酸の溶解を助けるが、後のエン反
応を促進し得る。2個の相補的なコハク酸化プロセスの
操作により、このポリオレフィン置換アシル化剤に良好
な転化をもたらす。そのように形成されたカルボン酸ア
シル化剤またはコハク酸化合物は、ポリオレフィンおよ
びα,β−不飽和酸のハロゲン促進反応において先に単
離した任意のものよりも、ハロゲンが低い。このポリオ
レフィン置換無水コハク酸が、1000ppm未満、お
よびさらに、約200ppm未満のハロゲン含量を有す
ることは、本発明の特徴である。
【0201】この塩素とポリオレフィン末端基との比に
加えて、この塩素化反応を行なう温度もまた、非常に重
要である。通常ポリオレフィンの塩素化を行う好ましい
温度範囲は、50〜190℃の間である。実質的に塩素
に不活性な溶媒(例えば、ヘキサン)を使用するなら、
この反応を、40℃〜80℃の温度で行うのが、さらに
より好ましい。
【0202】このポリオレフィン塩素化反応の他の重要
な局面は、溶媒の存在下にて行い得ることである。本発
明では、さらに、このアルキル置換無水コハク酸の形成
のための反応は、ポリオレフィン、ハロゲンおよびα,
β−不飽和酸を同時に反応してアルキル置換無水コハク
酸を形成するための1段階反応として、進行し得る。本
発明のさらなる局面は、このハロゲンを、不活性気体で
希釈し得ることである。また、本発明に従うことによ
り、置換カルボン酸アシル化剤の直接アルキル化合成よ
りも、少ない残留ポリオレフィンが生じる。
【0203】(実験的なポリオレフィンハロゲン化およ
びα−β不飽和酸無水物との反応)通常ポリブテンは、
種々の商品名にて、Lubrizol、British
Petroleum、AmocoおよびExxonから
市販されている。これらの生成物は、一定範囲の分子量
で入手できる。他方、通常PIBは、イソブチレンおよ
びAlCl3から合成し得る。この合成では、2.6モ
ルのイソブチレンを、−40℃の浴中、窒素下にてヘキ
サン中で撹拌している0.0295モルの塩化アルミニ
ウムに添加した。イソブチレンは、ドライアイス/イソ
プロパノールで−78℃まで冷却し、そしてこのAlC
3に滴下した。発熱的であるこの添加に続いて、この
反応混合物を、7%水酸化ナトリウム溶液を含むビーカ
ーに注いだ。その有機層を分離し、塩化ナトリウム水溶
液で洗浄し、そして減圧下にて100℃でエバポレータ
ー上にてストリッピングした。
【0204】このポリオレフィンハロゲン化反応が、こ
の三置換および四置換不飽和末端基と関連しており、そ
してハロゲンの最大量を、この三置換および四置換不飽
和末端基をハロゲン化するのに必要なハロゲンの量まで
のみの使用に限定するなら、低くかつ不安定なハロゲン
含量を有するポリイソブテンのようなポリオレフィンが
生じることが分かった。このポリオレフィンのハロゲン
含量は低く、そして主として、不安定であるので、これ
から製造される化合物は、引き続く反応においてハロゲ
ンが上記α−β不飽和化合物で置き換えられることを考
慮すると、必然的に、ハロゲン含量は低い。
【0205】表3では、通常ポリイソブテンの部分塩素
化、およびハロゲン化ポリイソブテンと無水マレイン酸
との引き続く反応生成物についての、データが提示され
ている。
【0206】(表3) A. 65〜70℃にて、通常のポリイソブテン(PI
B)(Mn=1000、ヘキサンの重量あたり20重量
%)と塩素との反応により、塩素化PIB(PIB−C
l)を形成し、続いて、200℃で24時間にわたり、
この塩素化PIBと、この塩素化PIB(1モル)あた
り、2.5モルの無水マレイン酸との反応により、PI
B−無水コハク酸を生成する。 PIB1モルあたりの PIB−Cl中の PIB−無水コハク酸中の Cl2のモル数 Clのppm Clのppm 0.2 6,740 141 0.3 10,500 190 0.4 12,680 195 0.5 15,900 276 B. PIBのMnが2000であり、PIBの濃度が
ヘキサンの重量あたり45重量%であり、そして3.0
モルの無水マレイン酸を使用し、そして臭素試料を含有
したこと以外は、Aと同じである。 PIB1モルあたりの PIB−Cl中の PIB−無水コハク酸中の Cl2のモル数 Clのppm Clのppm 0.32 4,450 84 0.4 6,290 121 0.5 7,790 183 0.64 10,090 234 0.93 13,840 413 1.2 −−− 1,022 0.4(臭素) 22,900(臭素) 85(臭素) C. 溶媒を使用しない、PIB(Mn=2000)と
塩素との反応。
【0207】 PIB1モルあたりの PIB−無水コハク酸中の Cl2のモル数 Clのppm 1. 0.3 234 2. 0.43 426 3. 0.55 700 4. 0.75 998 5. 1.2 5,350 反応条件: C.1. 150℃での部分塩素化に続いて、200℃
で24時間にわたる無水マレイン酸との反応;出発PI
B(1モル)あたり、3モルの無水マレイン酸。
【0208】C.2. PIB、塩素、無水マレイン酸
の単一反応であり、これらは、130℃での塩素化中に
存在し、温度を8時間で205℃まで上げる。無水マレ
イン酸2.2モル/出発PIB(1モル)。
【0209】C.3. PIB、塩素、無水マレイン酸
の単一反応であり、これらは、138〜190℃で8時
間にわたる塩素化中に存在し、温度を6時間で220℃
まで上げる。無水マレイン酸1.12モル/出発PIB
(1モル)。
【0210】C.4. PIB、塩素、無水マレイン酸
の単一反応であり、これらは、130〜190℃で8時
間にわたる塩素化中に存在し、温度を8時間で204℃
まで上げ、そして6時間で216℃まで上げる。無水マ
レイン酸とPIBとのモル比は、1.12:1であっ
た。
【0211】C.5. 通常の1段階プロセスの反応。
【0212】表3は、溶媒および温度によって影響され
て、約500ppmから約1000ppmまでの塩素を
有する低塩素含有ポリアルケニルコハク酸アシル化剤か
ら、5000ppm程度の塩素含量を有する高塩素レベ
ルアシル化剤へのシフトがあることを例示する。これら
の結果は、この塩素化反応のある段階において、このポ
リイソブテンに安定ハロゲンが含入されるシフトが存在
することを、例示している。これらの結果は、図2に図
示し、これは、表Bのデータ(ヘキサン中でのPIB
(Mn=2000)の塩素化)を表わしている。
【0213】(実施例A−22)本発明を行なう好まし
い方法は、加熱しつつ、Mn=2000のポリイソブチ
レン6000グラム(3モル)、無水マレイン酸329
グラム(3.36モル)および塩素117グラム(1.
65モル)を、以下の様式で共に混合して、PIB−無
水コハク酸を製造することである。このポリマーおよび
無水物は、混合して、138℃まで加熱した。1時間あ
たり15.4グラムの速度で、6.5時間にわたり、次
いで、1時間あたり11.3グラムの速度で、1.5時
間にわたって、塩素を添加した。この8時間の塩素添加
中に、この温度を、138℃から190℃まで直線的に
上げた。
【0214】塩素化に続いて、この混合物を220℃ま
で加熱し、そして4時間保持した。最後の2時間にわた
り、220℃で、この混合物に窒素を吹き込んだ。この
反応で形成されたPIB−無水コハク酸は、0.070
重量%または700ppmの塩素含量を有する。
【0215】上で製造した700ppmの塩素のポリイ
ソブチレン置換無水コハク酸を、さらに、アミンボトム
ス生成物と反応させて、分散剤を形成した。このアミン
204.3グラム(5.07当量)を、100 SNオ
イル4267グラムと700ppm塩素のPIB−無水
コハク酸4097グラム(3.9当量)の混合物に、1
時間にわたって添加した。このアミンの添加は、110
℃で行う。この混合物を、0.1 cu ft/時間で
窒素を吹き込みつつ、110℃で0.5時間保持した。
次いで、この混合物を、0.75時間にわたって、15
5℃まで加熱し、そして水を留去しつつ、155℃で5
時間保持した。この混合物に、FAX−5濾過助剤(1
38グラム)を添加し、そして155℃で0.25時間
後、この混合物を濾布で濾過して、311ppmの塩素
含量および50%のオイル含量の分散剤を得た。
【0216】この四置換および三置換末端基に依存し
て、本発明では、通常PIB(1モル)あたり約0.9
モルまでの塩素が使用し得るものの、最大0.9モルま
でで、より少ない量もまた、使用できることを認識して
おくべきである。部分塩素化ポリイソブチレンと無水マ
レイン酸とを反応させる際に、この無水物とポリイソブ
チレンとのモル比(0.5〜5:1)が使用し得る。ま
た、この低ハロゲンポリイソブチレン無水コハク酸とア
ミン、アルコールおよび金属含有化合物とを反応させ
て、このPIB−無水コハク酸の分散剤、エステルおよ
び金属誘導体を形成するためには、この低塩素含有PI
B−無水コハク酸アシル化剤との反応物の広範囲の比が
使用し得る。このアシル化剤と反応物とのモル比は、1
0:1〜1:10であり得る。このPIB−無水コハク
酸は、完全にコハク酸化するのが好ましい。
【0217】本発明を行うさらなる方法は、この塩素化
反応中に、希釈気体を使用することである。有用な気体
には、CO2、N2およびN2Oがある。これらの気体の
使用により、塩素だけを用いたときより、低い塩素含量
を有するPIB−無水コハク酸が得られた。希釈気体な
しの標準的な反応を行い、ここで、無水マレイン酸2.
2モルの存在下にて、塩素0.31モルで処理した通常
のポリイソブチレン(Mn=2000)1モルの混合物
を反応させた。このPIBおよび無水物を138℃で加
熱し、そしてこの温度を、7時間にわたって、190℃
までにした。この塩素は、最初の3時間にわたって添加
した(最終温度は160℃)。この混合物を、200℃
で24時間保持し、次いで、ストリッピングした。これ
により、293ppmの塩素を有するPIB−無水コハ
ク酸が生じた。
【0218】希釈気体を使用したとき、この気体を、反
応の全期間にわたって、1時間当たり0.1〜0.2立
方フィートの速度で、添加した。上で挙げた3種の気体
を使用することにより、CO2=179、N2O=181
およびN2=218の塩素値(ppm)のPIB−無水
コハク酸を得た。このことは、この反応プロセス中で希
釈気体を用いることの有用性を立証している。PIB
(1モル)あたり、1.2モルの塩素を使用する場合、
ヘキサン中でのハロゲン化に由来するPIB無水コハク
酸の塩素含量は、1022ppm(表3B)であるのに
対して、無溶媒ハロゲン化(表2C)に由来する塩素含
量は、5350ppmである。無溶媒塩素化反応でのよ
り高い塩素レベルは、無溶媒ハロゲン化で使用する高温
にてより顕著になる、ポリマー骨格ハロゲン化に起因す
る。
【0219】表3のデータの要点は、このポリオレフィ
ンのハロゲン化反応で使用するハロゲンの最大量が、こ
のポリオレフィンの三置換および四置換末端基をハロゲ
ン化するのに必要な量までの量に限定される場合、PI
B−無水コハク酸は、塩素が低いこれらのポリオレフィ
ン(これは、低ハロゲンの要求を有する組成物で使用さ
れ得る)から生じる。この最大量より低いハロゲン量も
また、もちろん、表3に示すように、有用である。この
量を超えるハロゲンを使用すると、このポリイソブテン
で含入される安定ハロゲンを生じる。表3は、PIB
(1モル)あたり、約0.9モルの塩素値では、この三
置換および四置換末端基の広範なハロゲン化が起こるこ
とを示している。この値は、このPIB中の三置換およ
び四置換末端基のモルパーセントに相当する。ハロゲン
の添加を、この三置換および四置換末端基を有するPI
Bと相関させる場合、低いハロゲン含量のPIBが生じ
る。このことは、もちろん、これらのPIB(例えば、
PIB−無水コハク酸)から製造した誘導体、およびP
IB−無水コハク酸(例えば、分散剤)と金属塩との反
応生成物もまた、ハロゲンが低く、それゆえ、低ハロゲ
ンの要求を有する組成物で使用できることを意味する。
このとき、このポリイソブチレンをハロゲン化するのに
使用するハロゲンの有用範囲は、PBU(1モル)あた
り、約0.9モルの塩素までの値に及ぶ。
【0220】以下の手順に従って、さらなる低塩素分散
剤を調製する。
【0221】(実施例A−23)実施例A−22と基本
的に同じ手順に従って、そのポリイソブテン1000グ
ラムを、全体で106グラムの無水マレイン酸および全
体で90グラムの塩素と反応させる。この無水物を得た
後、その1000部を、ヨウ素(これは、その塩素含量
を0.1%まで低くする)4部で処理する。この低塩素
化無水物を希釈油667グラムで希釈する。実施例A−
22のスクシンイミドの開示に続いて、このオイル希釈
低塩素化ポリイソブテニル無水物1000グラムを希釈
油337グラムでさらに希釈し、そしてこの混合物をポ
リアミンボトムス生成物32グラムと反応させて、分散
剤を形成する。追加のオイル25グラムを添加して、5
5%のオイル含量を有する低塩素化分散剤を得る。
【0222】(実施例A−24)PIBSA(低塩素、
約50 ppm、Texaco Additive C
ompanyから入手可能)1000グラム、希釈油3
98グラムおよびポリアミン(34%の窒素含量)4
2.2グラムを共に反応させる。この反応器を介して、
1時間にわたって、窒素掃引しつつ、その温度を154
℃まで上げる。追加のオイル30グラムを添加し、そし
てこれらの内容物を濾過して、40%のオイル、0.9
7%の窒素および14の全アルカリ価を含有する生成物
を得る。
【0223】(オレフィン−カルボン酸/カルボキシレ
ート分散剤)この分散剤を、通常、酸性触媒の存在下に
て、少なくとも1種のオレフィン性化合物1当量あた
り、1.5モルより多い、好ましくは、約1.6〜約3
モルの少なくとも1種のカルボン酸反応物を反応させる
工程を包含するプロセスにより、調製し、ここで、これ
らを、以下でさらに詳細に定義する。
【0224】全ての反応物は、同時に存在し得る。生成
物の収率および純度の改良は、時には、このカルボン酸
反応物を長期間(通常、約10時間まで、多くの場合、
1時間から約6時間まで、頻繁には、約2〜4時間)に
わたって少しずつ添加する場合、達成されることが分か
った。しかしながら、一般に、最初に、全ての反応物を
存在させることが好ましい。水は、反応中に除去され
る。
【0225】任意に、この分散剤のプロセスは、溶媒の
存在下にて、行われ得る。周知の溶媒には、芳香族溶媒
および脂肪族溶媒、オイルなどが挙げられる。溶媒を使
用する場合、反応物の配合様式は、任意の影響を与える
ようには思われない。
【0226】この分散剤のプロセスを、任意に、酸性触
媒の存在下にて、行う。酸触媒、例えば、有機スルホン
酸(例えば、パラトルエンスルホン酸およびメタンスル
ホン酸)、ヘテロポリ酸、重金属(例えば、Mo、W、
Sn、V、Zrなど)とリン酸との錯体酸(compl
ex acid)(例えば、ホスホモリブデン酸)、お
よび鉱酸(例えば、H2SO4)、およびリン酸は、有用
である。使用する触媒の量は、一般に、少量であり、オ
レフィン性反応物のモル数を基準にして、約0.01モ
ル%〜約10モル%の範囲、多くの場合、約0.1モル
%〜約2モル%の範囲である。
【0227】このタイプの分散剤を調製する方法は当該
技術分野で周知であり、ここでさらに詳細に例示する必
要はない。例えば、米国特許第5,739,356号
(その内容は、この分散剤の調製のその開示について、
本明細書中で参考として援用されている)を参照のこ
と。
【0228】上記分散剤組成物は、この分散剤組成物
を、ホウ素含有酸(boron acid)、酸化ホウ
素、酸化ホウ素水和物、ハロゲン化ホウ素およびホウ素
含有酸のエステルからなる群から選択される1種以上の
ホウ素源と接触させることによって、ホウ素後処理され
得る。
【0229】((B)スラッジ防止剤/密封保護添加
剤)本発明の組成物を完成するために、一定量の少なく
とも1種のアルデヒドあるいはエポキシドまたはそれら
の混合物が使用される。
【0230】窒素含有分散剤が崩壊または分解するにつ
れて、アミンが形成されることは公知である。この遊離
アミンの形成により、スラッジを形成するように存在し
ている他の成分と反応することによるか、またはビトン
密封剤と反応(を攻撃)してこれらの密封剤を分解する
ことによるかのいずれかによって、有害な影響が生じ
る。理論により束縛されるつもりはないものの、これら
のスラッジ防止剤/密封保護剤は、これらのアミンと反
応してアミンを無害にすると考えられている。アルデヒ
ドは、以下の2つの式に従って、アミンと反応すると考
えられている:
【0231】
【化26】
【0232】得られるシッフ塩基は、おそらく、もう1
モルのアミンと反応して、以下の生成物を形成する:
【0233】
【化27】
【0234】エポキシドは、以下の2つの式に従って、
アミンと反応すると考えられている:
【0235】
【化28】
【0236】(アルデヒド)スラッジ防止剤/密封保護
添加剤としてのアルデヒドには、芳香族アルデヒドがあ
る。芳香族アルデヒドとしては、アルデヒドは、置換フ
ェニル基を含有する。これらの置換基は、ヒドロキシ、
アルキル、アルコキシであり得、また、ヒドロキシおよ
びアルキルまたはヒドロキシおよびアルコキシの組み合
わせであり得る。好ましい芳香族アルデヒドには、以下
がある:
【0237】
【化29】
【0238】特に好ましい芳香族アルデヒドには、3,
5−ジ−t−ブチルサリチルアルデヒドおよびオルト−
バリニンがある。
【0239】(エポキシド)本発明で有用であるエポキ
シドは、少なくとも1個のオキシラン環を含有する。こ
のオキシラン環は、末端オキシラン環または内部オキシ
ラン環であり得る。オキシラン環が末端オキシラン環で
あるためには、そのオキシラン酸素が結合している炭素
原子の1個は、2個の水素原子を含有しなければならな
い。オキシラン環が内部オキシラン環であるためには、
そのオキシラン酸素が結合している炭素原子はいずれ
も、1個より多い水素原子を含有できない。
【0240】末端オキシラン環は、以下の構造である:
【0241】
【化30】
【0242】ここで、R15は、1個〜100個の炭素原
子を含有するヒドロカルビル基であり、そしてR16は、
水素、または1個〜4個の炭素原子を含有するアルキル
基である。好ましい実施態様では、R15は、1個〜40
個の炭素原子を含有するアルキル基であり、そしてR16
は、水素である。最も好ましい実施態様では、R15は、
14個の炭素原子を含有し、そしてR16は、水素であ
る。このエポキシドは、ヘキサデシレンオキシドであ
る。他の好ましいエポキシドでは、R15は、8個〜50
個の炭素原子を含有するアルキル基であり、そしてR16
は、メチル基である。ヒドロカルビル基として、R
15は、R18OCH2−におけるように、ヘテロ原子を含
有し得、ここで、R18は、1個〜18個の炭素原子を含
有するアルキル基である。さらに他の好ましいエポキシ
ドでは、R15は、以下である:
【0243】
【化31】
【0244】ここで、R17は、1個〜12個の炭素原子
を含有する。このエポキシドでは、2個のオキシラン環
およびエーテル結合が存在する。これは、ジグリシジル
エーテルの一例である。このタイプのジグリシジルエー
テルは、例えば、Heloxy(登録商標)Modif
ier 67(1,4−ブタンジオールのジグリシジル
エーテル)およびHeloxy(登録商標)Modif
ier 68(ネオペンチルグリコールのジグリシジル
エーテル)として、Shell Chemicalから
得られ得る。
【0245】リモネンジオキシドは、末端エポキシドお
よび内部エポキシドの両方として、機能する。
【0246】
【化32】
【0247】本発明で有用であるエポキシドはまた、少
なくとも1個の内部オキシラン環を含有し得る。有用な
内部オキシランは、以下の式である:
【0248】
【化33】
【0249】ここで、Xは、独立して、−Hまたは−O
Hであり、そしてyは、2〜6の整数である。このエポ
キシドは、それぞれ、ヒドロキシまたは水素末端化3%
または6%オキシラン含量として、エポキシ化ポリブタ
ジエンとして、Elf Atochemから入手でき
る。他の内部オキシランは、以下の構造である:
【0250】
【化34】
【0251】ここで、R12は、3個または4個の炭素原
子を含有するアルキレン基である。他の内部エポキシド
には、以下がある:
【0252】
【化35】
【0253】上で述べたように、リモネンジオキシドは
また、内部エポキシドである。
【0254】エポキシドはまた、植物油エポキシド、ま
たは植物油エポキシドのエステルであり得る。これらの
エポキシドのタイプの両方は、Vikoflex(登録
商標)シリーズで、Elf Atochemから入手で
きる。Vikoflex(登録商標)7170およびV
ikoflex(登録商標)7190は、それぞれ、エ
ポキシ化大豆油およびエポキシ化あまに油である。植物
油エポキシドのエステルとしては、そのエステル基は、
1個〜8個の炭素原子を含有する。植物油エポキシドの
エステルの代表的な例には、Vikoflex(登録商
標)7010(エポキシ化大豆油のメチルエステル)、
Vikoflex(登録商標)9010(エポキシ化あ
まに油のメチルエステル)、Vikoflex(登録商
標)7040およびVikoflex(登録商標)90
40(それぞれ、エポキシ化大豆油およびエポキシ化あ
まに油のブチルエステル)、ならびにVikoflex
(登録商標)7080およびVikoflex(登録商
標)9080(それぞれ、エポキシ化大豆油およびエポ
キシ化あまに油の2−エチルヘキシルエステル)があ
る。
【0255】本発明の組成物は、成分(A)および
(B)の混合物を含む。使用される(A)の各100部
に対して、一般に、2〜75部の(B)、好ましくは、
3〜60部の(B)、最も好ましくは、5〜50部の
(B)が存在する。添加順序は、重要ではない。成分
(A)は成分(B)に添加され得るか、または成分
(B)は成分(A)に添加され得る。さらに、この混合
を行う場合、(A)または(B)のいずれかには、他の
成分が存在し得る。さらに成分(B)は、最終クランク
室配合物へのトップ処理として、成分(A)に添加され
得るか、または典型的な配合条件中に、濃縮物に添加さ
れ得る。好ましくは、成分(A)および(B)を共に混
合した後に、他の成分を添加する。
【0256】本発明の有効性を確立するために、他の成
分と共に成分(A)および(B)を含む本発明の組成物
を共に配合して、本発明の試験調合物を得る。本発明の
試験調合物を、ベースライン調合物に対して測定する。
このベースライン調合物は、成分(B)以外の試験調合
物の全ての成分を含有する。本発明の試験調合物および
ベースライン調合物の両方は、完全に調合したクランク
室油であると考えられている。これらの調合物は、スラ
ッジスクリーニング試験で評価されて、スラッジを生じ
ない性能が決定される。スクリーニング試験は、完全な
エンジン試験評価を行う代わりに、使用される。信頼で
きるスクリーニング試験は、エンジン性能の有効な予測
変数である。
【0257】調合物を含有する試験管に、燃料および無
機酸を添加する。これらの内容物を室温で約1分間混合
する。次いで、これらの内容物を含む試験管を、加熱浴
に入れる。これらの内容物に、空気およびNOxをバブ
リングする。数時間後、これらの内容物に、触媒を添加
する。
【0258】この試験配合物の一滴をクロマトグラフ紙
にスポットし、これを、次いで、加熱オーブンに保存
し、次いで、この試験評価の残留物を、このオーブンか
ら取り出す。本来のスポットは、時間の経過と共に展開
し続け、直径が大きくなる。多くの場合には、内部スポ
ットが形成され始める。特定の試験時間にて、小スポッ
トの直径:大スポットの直径の比を決定する。この比を
パーセントで表わす。高い比(50%より高い)は、低
いスラッジを有する調合物を表わし、そして低い比(5
0%未満)は、高いスラッジを有する調合物を表わす。
この試験を中止し、以下の2つの条件下にて評価する。
【0259】1.比が50%の場合、50%に達するま
での全時間が、試験値となる、または 2.比が、試験の持続時間(122時間)の間、50%
より高い場合、この試験値は、122時間である。
【0260】以下の表の実施例では、実施例1〜4は、
ベースラインA(実施例1〜4に対するベースライン)
と比較するためのものである。実施例5〜7は、ベース
ラインB(実施例5〜7に対するベースライン)と比較
するためのものである。
【0261】
【表2】
【0262】より高い試験値時間は、より望ましい性能
を示している。
【0263】本発明の組成物を、また、Volkswa
gon PV 3344 Viton Seal Te
stでも評価する。この試験は、窒素含有分散剤を含む
クランク室潤滑油の適合性を試験するように設計されて
いる。試験されるエラストマーは、Parker−Pr
adifa SRE AK6であり、これはまた、FK
M E−281の名称を有する。この試験の前に、エラ
ストマー試験片を、150℃で、48時間、熱調整す
る。この調整の目的は、このエラストマーの充填剤成分
により容易に吸収される水分を追い出すことである。
【0264】上記スラッジ試験で記述されるように、他
の成分と共に成分(A)および(B)を含む本発明の組
成物を共に配合して、本発明の試験調合物を得る。この
試験調合物に、熱調整した試験片を浸漬する。ここで、
この調合物の容量:このエラストマーの容量は、およそ
85.1である。この浸漬試験温度は、150℃であ
り、この浸漬時間は、全体で282時間であり、これ
は、94時間期間の3回から構成される。最初の2回の
94時間期間の後、この試験調合物を、新しい試験調合
物で置き換える。282時間の期間が完了すると、この
エラストマー試験片を、引張り強さ、伸びおよびクラッ
キングについて評価する。この試験に合格するために
は、この引張り強さは、1平方ミリメートルあたり、少
なくとも8ニュートンでなければならない;破断伸び
(rupture elongation)は、少なく
とも160%でなければならならず、そしてクラッキン
グの形跡はないのがよい。
【0265】以下の表の実施例では、実施例8は、実施
例C(実施例8に対するベースライン)と比較されるた
めのものである。
【0266】
【表3】
【0267】本発明は、その好ましい実施態様に関連し
て説明しているものの、それらの種々の改変は、本明細
書を読めば、当業者に明らかになることが理解されるべ
きである。従って、本明細書中で開示の発明は、添付の
特許請求の範囲に入るこれらの改変を網羅すべく意図さ
れていることが理解されるべきである。
【0268】潤滑組成物が開示されており、これは、主
要量の潤滑粘性のあるオイルおよび少量の以下の(A)
を含有する: (A)オイルを含まない基準で20〜160の全アルカ
リ価を有する窒素含有分散剤であって、ここで、改良点
は、上記分散剤に、以下の(B)を添加する工程を包含
する; (B)少なくとも1種のアルデヒドまたはエポキシドま
たはそれらの混合物のスラッジ防止/密封保護添加剤。
【0269】
【発明の効果】本発明の組成物によれば、特に、高湿度
で低温の条件下でのノロノロ運転での、ガソリンまたは
ディーゼルエンジンのクランク室およびオイル経路にて
引き起こされる、スラッジの形成を防止することができ
る。また、エンジンにおける密封剤の劣化を防止するこ
とができ、従ってこれによるエンジンからのオイルの漏
出がない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10N 30:04 30:08 40:04 (71)出願人 591131338 29400 Lakeland Boulev ard, Wickliffe, Ohi o 44092, United State s of America (72)発明者 ウィリアム ディー. アブラハム アメリカ合衆国 オハイオ 44121, サ ウス ユークリッド, メリーマウンド ロード 3835 (72)発明者 ジェイムズ エイ. サップ アメリカ合衆国 オハイオ 44129, パ ーマ, ライム レーン 7841 (72)発明者 ジェイムズ アール. シャンクリン アメリカ合衆国 オハイオ 44077, コ ンコード, ハンティング レーク ドラ イブ 7458 (72)発明者 ゴードン デイビッド ラム アメリカ合衆国 オハイオ 44122, シ ェイカー ハイツ, バン エイケン ブ ールバード 19333

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主要量の潤滑粘性のあるオイルおよび少
    量の以下の(A)を含有する潤滑組成物: (A)オイルを含まない基準で、30〜160の全アル
    カリ価(base number)を有する窒素含有分
    散剤であって、ここで、該分散剤は、以下を含有する:
    少なくとも30個の炭素原子を有する少なくとも1個の
    脂肪族置換基を含有する少なくとも1種のフェノール
    と、ホルムアルデヒドおよびエチレンポリアミンを包含
    するアミノ化合物とのマンニッヒ反応生成物;ヒドロカ
    ルビル置換コハク酸アシル化剤と(a)アンモニアまた
    は(b)アミンの少なくとも1種との反応生成物であっ
    て、ここで、該ヒドロカルビル基は、平均して、約50
    個〜約300個の炭素原子を含有し、そして少なくとも
    約1500〜5000の数平均分子量を有するポリブテ
    ン、ポリプロピレンもしくはそれらの混合物またはエチ
    レン/α−オレフィンコポリマーを包含するポリアルケ
    ンから誘導される;ここで、改良点は、該分散剤に、以
    下の(B)を添加する工程を包含する; (B)少なくとも1種の芳香族アルデヒドまたはエポキ
    シドまたはそれらの混合物のスラッジ防止/密封保護添
    加剤であって、ここで、該エポキシドは、少なくとも1
    個のオキシラン環を有する。
  2. 【請求項2】 前記マンニッヒ反応生成物内にて、前記
    フェノール上の前記置換基が、平均して、50個〜70
    00個の炭素原子を有する実質的に飽和なヒドロカルビ
    ル基であり、そして前記分散剤が、オイルを含まない基
    準で、少なくとも40の全アルカリ価を有する、請求項
    1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】 前記ヒドロカルビル置換コハク酸アシル
    化剤が、モノアミンまたはポリアミンを包含するアミン
    と反応され、前記分散剤が、オイルを含まない基準で、
    少なくとも40の全アルカリ価を有する、請求項1に記
    載の組成物。
  4. 【請求項4】 前記アミンが、アルキル基を含有するモ
    ノアミンであり、各該アルキル基が、独立して、1個〜
    約30個の炭素原子を含有する、請求項3に記載の組成
    物。
  5. 【請求項5】 前記アミンが、ポリアルキレンポリアミ
    ンまたは縮合ポリアミンである、請求項3に記載の組成
    物。
  6. 【請求項6】 前記アミンが、モノエタノールアミン、
    ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチル
    エタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジメチ
    ルアミノプロパノール、ジエチルアミノプロパノールま
    たはアミノプロパノールを包含するヒドロキシアミンで
    ある、請求項3に記載の組成物。
  7. 【請求項7】 前記分散剤が、塩素含有ポリオレフィン
    を含む混合物から調製され、ここで、該ポリオレフィン
    が、300〜10,000の分子量Mnを有し、該ポリ
    オレフィンおよび塩素のモル数を基準にして、全体で約
    90モルパーセントまでの量で、四置換および三置換不
    飽和末端基を有し、該塩素が、該混合物中にて、モル基
    準で、該四置換および三置換不飽和末端基のモル数にほ
    ぼ等しい量までで存在し、該混合物を、該ポリオレフィ
    ン末端基および塩素の反応を起こして不安定塩素置換基
    を有するポリオレフィン反応生成物を生成するように選
    択した時間および温度パラメータ下にて反応させ、そし
    て該ポリオレフィン反応生成物の塩素含量が、該ポリオ
    レフィン末端基と反応した塩素の量を相関させることに
    より、限定されている、請求項1に記載の組成物。
  8. 【請求項8】 前記分散剤が、前記塩素含有ポリオレフ
    ィンとポリブテン置換コハク酸、それらの無水物もしく
    は混合物またはそれらの誘導体との混合物を形成する工
    程、および該ポリオレフィンとα,β−不飽和化合物と
    の反応を起こして低塩素含量を有するポリオレフィン置
    換反応生成物を生成するように選択した時間および温度
    パラメータ下にて該混合物を反応させる工程を包含する
    方法によって調製される請求項7に記載の組成物であっ
    て、該置換反応生成物が、低塩素含量を有するポリオレ
    フィン置換酸、それらの無水物、誘導体またはそれらの
    混合物を含有する、組成物。
  9. 【請求項9】 前記混合物が、さらに、溶媒として、ヘ
    キサンまたは他の実質的に塩素に不活性な液体を含有
    し、ここで、該混合物が、約70℃未満の温度で加熱さ
    れる、請求項7に記載の組成物。
  10. 【請求項10】 前記反応が、N2O、CO2またはN2
    を含有する希釈気体を用いて行われる、請求項7に記載
    の組成物。
  11. 【請求項11】 前記ポリオレフィン置換反応生成物の
    ハロゲン含量が、オイルを含まない基準で、1000
    ppm以下である、請求項8に記載の組成物。
  12. 【請求項12】 前記芳香族アルデヒドが、バニリン、
    o−バニリン、サリチルアルデヒドまたは3,5−ジ−
    t−ブチルサリチルアルデヒドを包含する、請求項1に
    記載の組成物。
  13. 【請求項13】 前記オキシラン環が、末端にあり、そ
    して前記エポキシドが、次式である、請求項1に記載の
    組成物: 【化1】 ここで、R15は、1個〜100個の炭素原子を含有する
    ヒドロカルビル基であり、そしてR16は、水素、または
    1個〜4個の炭素原子を含有するアルキル基である。
  14. 【請求項14】 少なくとも1個の内部オキシラン環が
    存在し、前記エポキシドが、次式である、請求項1に記
    載の組成物: 【化2】 ここで、R12は、3個または4個の炭素原子を含有する
    アルキレン基であるか、または 【化3】 であり、ここで、Xは、独立して、−Hまたは−OHで
    あり、そしてyは、2〜6の整数である。
  15. 【請求項15】 R15が、1個〜40個の炭素原子を含
    有するアルキル基であり、そしてR16が、水素である、
    請求項13に記載の組成物。
  16. 【請求項16】 R15が、8個〜50個の炭素原子を含
    有するアルキル基であり、そしてR16が、メチルであ
    る、請求項13に記載の組成物。
  17. 【請求項17】 R15が、R18OCH2−であり、R18
    が、1個〜18個の炭素原子を含有するアルキル基であ
    る、請求項13に記載の組成物。
  18. 【請求項18】 R15が、以下である、請求項13に記
    載の組成物: 【化4】 ここで、R17は、1個〜12個の炭素原子を含有する。
  19. 【請求項19】 前記エポキシドが、植物油エポキシド
    のアルキルエステルであり、該アルキル基が、1個〜8
    個の炭素原子を含有する、請求項14に記載の組成物。
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