JP2000119344A - ポリアルキレンポリスクシンイミドおよびその後処理誘導体 - Google Patents
ポリアルキレンポリスクシンイミドおよびその後処理誘導体Info
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Abstract
とせん断応力安定性、および向上したフルオロカーボン
エラストマー相溶性を示す新規なポリアルキレンポリス
クシンイミドとその後処理誘導体を提供する。 【解決手段】 アルケニル又はアルキルコハク酸誘導
体、不飽和酸性試薬共重合体、およびポリアミンの混合
物を反応条件下で反応させることにより、ポリスクシン
イミド組成物を製造する。アルケニル又はアルキルコハ
ク酸誘導体のアルケニルまたはアルキル置換基のMnは
140〜3000である。不飽和酸性試薬共重合体は、
平均重合度が2〜20でり、そして不飽和酸性試薬とM
nが少なくとも1000であるオレフィンの共重合体で
ある。ポリアミンは、少なくとも3個の窒素原子と4〜
20個の炭素原子を有する。
Description
リスクシンイミド、及びポリアルキレンポリスクシンイ
ミドの後処理誘導体からなる新規な組成物に関する。さ
らには本発明は、これら組成物の製造方法、および潤滑
油の分散剤や炭化水素燃料の堆積物防止剤としてのそれ
らの使用に関する。その他に本発明は、そのような新規
な組成物を含む濃縮物、潤滑油組成物、および炭化水素
燃料組成物に関する。本発明は、特に、分散剤または堆
積物防止剤として有用な組成物に関するものである。
堆積物や摩耗、腐食などを低減または抑制するために各
種の添加剤が含まれている。同様に、内燃機関用の液体
炭化水素燃料には少なくとも、堆積物の形成を抑制また
は低減する添加剤が含まれている。
全酸化によって生成するスラッジ、カーボンおよびワニ
ス、あるいは燃料中の不純物、あるいは潤滑油組成物に
使用される基油中の不純物を抑制するために作用する。
分散剤はまた、ディーゼルエンジン潤滑油中にススが存
在することによる粘度増加をも抑制する。
焼によって生じるエンジン堆積物をも抑制あるいは低減
する。そのような堆積物は、キャブレータ部、スロット
ル本体、燃料噴射器、吸気部、およびバルブに形成され
うる。それら堆積物は、不十分な加速や失速、および燃
料消費量や排気汚染物質の増加を含む重大な問題を引き
起こしうる。
も効果的な種類の一つに、ポリアルキレンスクシンイミ
ドがある。また、場合によっては、スクシンイミドが潤
滑油組成物に流体−改質特性、もしくはいわゆる粘度指
数保証を与えることも判明している。そのことは結果と
して、使用しなければならない粘度指数向上剤の量の低
減をもたらす。スクシンイミド分散剤の欠点は、一般的
にフルオロカーボンエラストマーの寿命を短くすること
が見い出されている点にある。一般にある種のスクシン
イミド分散剤では、窒素含量が多くなると分散性能は良
くなるが、フルオロカーボンエラストマーとの相溶性は
悪くなる。
分散性能および粘度指数保証機能を改善するとともに、
そのような分散剤のフルオロカーボンエラストマーに対
する相溶性を改善することが望まれている。さらに、ポ
リアルキレンスクシンイミドの安定性、特に加水分解安
定性とせん断応力安定性を改善することが望まれてい
る。また、特にディーゼルエンジンのクランクケースで
の潤滑油の使用を意図している場合には、スス分散性能
を改善することも望まれている。
対応するポリアルキレンコハク酸無水物とポリアルキル
ポリアミンとの反応により製造される。ポリアルキレン
コハク酸無水物は一般に、多数の公知の方法によって製
造される。たとえば、公知の熱的方法(例えば、米国特
許第3,361,673号明細書参照)、同じく公知の
塩素化法(例えば、米国特許第3,172,892号明
細書参照)、熱的方法と塩素化法の組合せ(例えば、米
国特許第3,912,764号明細書参照)、および遊
離基法(例えば、米国特許第5,286,799号及び
第5,319,030号明細書参照)がある。そのよう
な組成物としては、一対一単量体付加物(例えば、米国
特許第3,219,666号及び第3,381,022
号明細書参照)、並びに「重付加」生成物、アルケニル
誘導置換基当たり少なくとも1.3個のコハク酸基が付
加されたアルケニル誘導置換基を有する付加物(例え
ば、米国特許第4,234,435号明細書参照)を挙
げることができる。
よび第3,081,250号明細書には、アルケニルま
たはアルキル−置換コハク酸無水物をポリアミンと反応
させて、アルケニルまたはアルキルスクシンイミド潤滑
油分散剤および/または清浄剤を生成させることが記載
されている。米国特許第4,612,132号明細書に
は、ポリアミン部の一もしくは二以上の窒素が炭化水素
オキシカルボニル基、ヒドロキシ炭化水素オキシカルボ
ニル基、またはヒドロキシポリ(オキシアルキレン)オ
キシカルボニル基で置換されたようなアルケニル又はア
ルキルスクシンイミドは、環状又は線状カーボネートま
たはクロロホルメートとの反応により変性しうることが
教示されている。これらの変性したスクシンイミドは、
潤滑油中で向上した分散性能および/または清浄性能を
示すと記載されている。米国特許第4,747,965
号明細書には、変性スクシンイミドを長鎖のアルケニル
置換基当たり平均1.0個より多いコハク酸基を持つス
クシンイミドから誘導したと記載されていることを除い
ては、米国特許第4,612,132号明細書に開示の
ものと同様の変性スクシンイミドが開示されている。
は、Mnが1500〜3200の範囲にある好ましいポ
リアルケン−誘導置換基が教示されている。ポリブテン
については、特に好ましいMn範囲は1700−240
0である。この特許明細書にはまた、スクシンイミドの
コハク酸比が少なくとも1.3でなければならないこと
も教示されている。すなわち、ポリアルケン−誘導置換
基当量当たり少なくとも1.3個のコハク酸基があるべ
きである。最も好ましくは、コハク酸比は1.5〜2.
5であるべきである。この特許にはさらに、その分散剤
は粘度指数の向上ももたらすことが教示されている。す
なわち、これらの添加剤はそれを含有する潤滑剤組成物
に流動度改質性を付与する。このことはマルチグレード
潤滑油での使用には望ましいが、シングルグレード潤滑
油では望ましくないと考えられている。
ポリアミノアルケニル又はアルキルスクシンイミドや他
の添加剤、たとえばマンニッヒ塩基は塩基性窒素を含ん
でいる。塩基度は分散剤/清浄剤が有すべき重要な性質
ではあるが、エンジンによっては、使用されているフル
オロカーボンエラストマーシールへの初期攻撃には塩基
性窒素による攻撃が含まれると信じられている。この攻
撃はフッ素イオンの喪失を招き、また実際にシールには
亀裂が生じてエラストマーからは他の望ましい物理的性
質が失われることになる。アルケニルスクシンイミドの
様々な性質を改善するための各種の後処理が当該分野で
は知られており、米国特許第5,241,003号明細
書には多数の後処理が記載されている。
は、はしご状骨格の両側が長鎖のアルキル基またはアル
ケニル基であって、一般に少なくとも約30個の炭素原
子、好ましくは少なくとも約50個の炭素原子を持つ重
合はしご状の高分子量スクシンイミド分散剤が開示され
ている。この分散剤は、加水分解安定性およびせん断応
力安定性が向上し、ある種の無水マレイン酸−オレフィ
ン共重合体とある種のポリアミンとの反応により生成す
ると記載されている。ある態様では、無水マレイン酸−
オレフィン共重合体と熱PIBSAとの混合物はある種
のポリアミンと反応する。その特許明細書にはさらに、
重合体に各種の後処理を施してもよいことが教示されて
おり、また重合体を環状カーボネート、線状モノ又はポ
リカーボネート;ホウ素化合物(例えば、ホウ酸)、お
よびフルオロリン酸やそのアンモニウム塩で後処理する
方法が記載されている。
よび第5,356,552号明細書には、ある種の環状
カーボネートで後処理したアルケニル又はアルキルスク
シンイミドは、フルオロカーボンエラストマー相溶性が
向上し、そして対応する置換無水コハク酸とモル当たり
少なくとも4個の窒素原子を持つポリアミンとの反応に
より好ましく製造されることが開示されている。
は、不飽和酸試薬と高分子量オレフィンの低重合共重合
体を溶媒の存在下で製造する方法が開示されている。あ
る態様では、溶媒は熱PIBSAであってもよいとされ
ている。米国特許第5,670,462号明細書には、
オレフィンと無水マレイン酸の共重合体、非環状炭化水
素−置換コハク酸アシル化剤、およびアルキレンポリア
ミンを反応させることからなる方法が開示されている。
この生成物は、潤滑油組成物において粘度指数向上剤特
性を有する分散剤として使用するための添加剤として有
用であると記載されている。
は、アルケニル又はアルキルコハク酸誘導体、不飽和酸
性試薬共重合体およびポリアミンの混合物を反応させる
ことにより製造されたポリスクシンイミド組成物が開示
されている。アルケニル又はアルキルコハク酸誘導体の
アルケニルまたはアルキル置換基のMnは1800〜3
000である。不飽和酸性試薬共重合体は、不飽和酸性
試薬と平均で炭素原子数14〜30のオレフィンの共重
合体であり、共重合体のMnは2000〜4800であ
る。ポリアミンは、少なくとも3個の窒素原子と4〜2
0個の炭素原子を有する。
レンポリスクシンイミドとその後処理した誘導体からな
る新規な重合体を提供することを課題とする。これらの
重合体、特に後処理した誘導体は、優れた分散剤特性、
向上した加水分解安定性とせん断応力安定性、および向
上したフルオロカーボンエラストマーに対する相溶性を
示す。好ましい態様では、重合体には本質的に塩素が含
まれない。
ポリスクシンイミドは、アルキルまたはアルケニルコハ
ク酸誘導体を、ある種の不飽和酸性試薬の共重合体(不
飽和酸性試薬とオレフィンの共重合体)および分子当た
り少なくとも3個の窒素原子を持つポリアミンと反応さ
せることにより製造することができる。その共重合体の
オレフィン部もまた、置換基が反応を妨害したり、ある
いは生成物の性能に悪影響を及ぼさない限り、種々の置
換基で置換されていてもよい。拮抗する逐次反応のため
に、反応生成物は、分散剤として機能する化合物の混合
物となる。よって、反応物のモル比を変えることによ
り、生成物、およびそれに対応して生成物の性質が変動
させうる。反応物全てが通常は混合物として商品供給さ
れるので、反応生成物は混合物となる。
によって表すことができる新規なポリアルキレンポリス
クシンイミドの生成によるものと理解される。
含有基であり;
ポリアルキルまたはポリアルキレンであり;R1は数平
均分子量が約1800〜3000のアルキル基であり;
Zはポリアルキレンポリアミン結合基であり;mは1〜
3の整数であり;nは1〜3の整数であり;xは2〜2
0の整数であり;Int.は開始基であり;Ter.は停止基で
あり;そしてR2およびR3は独立に水素原子、アルキル
基、フェニル基、または一緒に環状基を与えるアルキレ
ン基である。]
レイン酸反応物から本発明の組成物に持ち越されたもの
であり、共重合体を製造するのに使用した遊離基開始剤
の結果として共重合体反応物中に存在している。代表的
な(Int.)および(Ter.)基としては、以下のものを挙
げることができる。
リール基、アルカリール基、シクロアルキル基、アルコ
キシ基、シクロアルコキシ基、アシル基、アルケニル
基、シクロアルケニル基、アルキニル基;あるいはニト
リル、ケト、ハロゲン、ニトロ、アルキル、アリールな
どから独立に選ばれる1〜4個の置換基で任意に置換さ
れたアルキル基、アリール基またはアルカリール基であ
り;そしてR6およびR7は独立にハロゲン原子、アルキ
ル基、アリール基、アルカリール基などである。
であるが、本発明の組成物を製造するのに用いた初期共
重合における二次反応または拮抗反応あるいは後続の反
応のために、これにはトルエンなどの有機溶媒を用い、
結果としてベンジル基開始剤または停止基を与える反応
も含まれるが、(Int.)基と(Ter.)基は異なっている
かもしれない。
は、共重合体の主鎖に結合したアルキル基であるR1の
数平均分子量が少なくとも1000、好ましくは約18
00〜3000であることにある。これは、先行技術の
構造に見られる炭素原子数12〜28(Mn168〜2
52)という通常のサイズよりはるかに大きい。
を所望の後処理で処理することにより得ることができ
る。たとえば、反応生成物は環状カーボネート、好まし
くはエチレンカーボネートで処理することが好ましく、
また参照することができる米国特許第4,612,13
2号明細書および第5,334,321号明細書に記載
された方法により処理することが好ましい。あるいは、
反応生成物は反応条件下で、酸化ホウ素、ハロゲン化ホ
ウ素、ホウ酸およびホウ酸のエステルからなる群より選
ばれるホウ素化合物で処理してもよい。
および少量の本発明の化合物(「有効成分」)からなる
潤滑油組成物を提供する。有効成分は有効量で用いら
れ、エンジンスラッジやワニスを抑制し、かつフルオロ
カーボンエラストマーシールと相溶性を保つのに非常に
効果的である。本発明はまた、約20〜60%の該化合
物または混合化合物および約40〜80%の基油に直接
加えるように意図した相溶性の液体希釈剤からなる濃縮
物も提供する。潤滑油組成物も濃縮物も、他の清浄分散
剤を含めて、基油の性質を改善するべく意図された他の
添加剤を更に含有していてもよい。
ルの沸点範囲の沸点を有する主要量の炭化水素、および
該炭化水素の百万分の10〜10,000部の本発明の
化合物または化合物の混合物からなる燃料油組成物を提
供する。
物を反応条件下で反応させて製造することができる: (a)アルケニルまたはアルキル置換基のMnが140
〜3000であるアルケニル又はアルキルコハク酸誘導
体; (b)平均重合度が2〜20であって、(1)不飽和酸
性試薬、および(2)Mnが少なくとも1000(好ま
しくは1800〜3000)であるオレフィン、からな
る不飽和酸性試薬共重合体;および(c)少なくとも3
個の窒素原子と4〜20個の炭素原子を有するポリアミ
ン。
たりアルケニル又はアルキルコハク酸誘導体を約0.1
〜1.0当量、およびアルケニル又はアルキルコハク酸
誘導体と不飽和酸性試薬共重合体の和の当量当たりポリ
アミンを約0.4〜1.0モル含有することが好まし
い。酸誘導体は、アルケニル又はアルキルコハク酸誘導
体におけるアルケニルまたはアルキル置換基のMnが1
40〜420である無水物であることが好ましく、不飽
和酸性試薬共重合体は無水マレイン酸とオレフィンの共
重合体であることが好ましく、そしてポリアミンは分子
当たり6〜10個の窒素原子を有することが好ましい。
本発明の更なる様相について、以下の詳細な記述により
明らかにする。
は一般式(I)を有するポリスクシンイミドを包含する
ものである。
含有基であり;
(好ましくは140〜420)のポリアルキルまたはポ
リアルキレンであり;R1は数平均分子量が少なくとも
1000(好ましくは約1800〜3000)のアルキ
ル基であり;Zはポリアルキレンポリアミン結合基であ
り;mは1〜3の整数であり;nは1〜3の整数であ
り;x(平均重合度)は2〜20の整数であり;Int.は
開始基であり;Ter.は停止基であり;そしてR2および
R3は独立に水素原子、アルキル基、フェニル基、また
は一緒に環状基を与えるアルキレン基である。]
化合物は、共重合体(不飽和酸性試薬共重合体)と単量
体(アルケニル又はアルキルコハク酸誘導体)の反応に
よって生成するポリアルキレンポリスクシンイミドであ
って、単量体がポリアミン結合基によって重合体単位に
結合しているとみなすことができる。ポリアルキレンポ
リスクシンイミド混合物は、不飽和酸性試薬共重合体当
量当たりアルケニル又はアルキルコハク酸誘導体を約
0.1〜1.0当量、およびアルケニル又はアルキルコ
ハク酸誘導体と不飽和酸性試薬共重合体の和の当量当た
りポリアミンを約0.4〜1.0モル含有するので、他
の構造、たとえば以下に示す一般式(II)や(III)
も、アルケニル又はアルキルコハク酸誘導体、不飽和酸
性試薬共重合体およびポリアミンの比率によっては存在
する可能性がある。
t.、およびTer.は前記と同一である。
な重合体に加えて、反応混合物には通常、より複雑な反
応生成物や重合体が含まれる。というのは、反応が拮抗
する逐次反応であり、そしてアルケニル又はアルキルコ
ハク酸誘導体が長鎖のアルキル基またはアルケニル基当
たり1より多い無水コハク酸部を含んでいたり、あるい
は不飽和酸性試薬オリゴマーが含まれていたかもしれな
いからである。一般式(I)、(II)および(III)に
関して好ましいのは、Zが、約3〜7個、より好ましく
は約4〜5個の窒素原子と8〜20個の炭素原子を持つ
ポリアミノ基である化合物または混合化合物である。
体を製造するのに用いた遊離基反応を開始させるために
使用した開始剤の機能によるものであり、特定の共重合
体や二次反応によって変化しうる。二次反応を無視すれ
ば、好ましいInt.基、およびTer.基は以下のような基で
ある。
語は、別の意味を特に言及しない限りは下記の意味を表
わす。「スクシンイミド」は、多数のアミド、イミドな
どの、無水コハク酸とアミンの反応によって生成するも
のも含むと当該分野では了解されている。しかしなが
ら、主生成物はスクシンイミドであり、この用語は一般
には、アルケニル−又はアルキル−置換コハク酸または
その無水物とポリアミンとの反応の生成物を意味するも
のとみなされている。アルケニル又はアルキルスクシン
イミドは多数の文献に開示され、当該分野ではよく知ら
れている。スクシンイミドのある基本的な種類および
「スクシンイミド」なる技術用語に含まれる関連物質に
ついては、米国特許第2,992,708号、第3,0
18,291号、第3,024,237号、第3,10
0,673号、第3,219,666号、第3,17
2,892号、および第3,272,746号の各明細
書に教示されており、それらの開示内容を参照すること
ができる。「ポリスクシンイミド」は、不飽和酸性試薬
共重合体およびアルケニル又はアルキルコハク酸誘導体
をアミンと反応させることにより生成した化合物を意味
する。
グラムにおけるKOHのミリグラムと等価な塩基の量を
意味する。よって、高いTBN価は生成物のアルカリ性
がそれだけ強いこと、従って保有するアルカリ度が大き
いことを反映している。試料のTBNは、ASTMD2
896、あるいは任意の他の同様の方法により決定する
ことができる。「SAP」は、けん化価を意味し、AS
TMD94に記載された方法、あるいは任意の他の同様
の方法により決定することができる。「TAN」は、全
酸価を意味し、ASTMD664に記載された方法、あ
るいは任意の他の同様の方法により決定することができ
る。
は、米国特許第5,334,321号明細書の5及び6
欄に示されている方法および数式に従って算出された比
率を意味し、該明細書を参照することができる。計算値
は、アルケニルまたはアルキル鎖当たりのアルケニル又
はアルキルコハク酸無水物中のコハク酸基の平均数を表
していると言える。
ク酸無水物を意味する。「ポリPIBSA」は、ポリイ
ソブテニンと不飽和酸性試薬の共重合体を意味する。そ
のような共重合体は、米国特許第5,112,507号
明細書に詳細に記載されている。「炭化水素可溶相溶性
塩」は、潤滑粘度の油、あるいはスパーク点火またはデ
ィーゼルエンジンでの使用に適した炭化水素燃料に可溶
性であって、そのような組成物と相溶性がある塩を意味
する。「アルケニル又はアルキルコハク酸誘導体」は、
下記式で表される構造を意味する。
l、−O−、低級アルキル基からなる群より選ばれる
か、あるいは一緒にアルケニル又はアルキル無水コハク
酸基を形成する−O−である。
イン酸またはフマル酸反応物を意味する。
一方が反応してアルコールをエステル化したり、アンモ
ニアまたはアミンとアミドまたはアミン塩を形成した
り、反応性金属または塩基的に反応する金属化合物と金
属塩を形成したり、あるいはアシル化剤として機能する
ことができる基であるならば、XおよびX’は、同一で
もあるいは異なっていてもよい。一般には、Xおよび/
またはX’は−OH、−O−炭化水素、−OM+(M+は
1当量の金属を表す)、アンモニウム又はアミンカチオ
ン、−NH2、−Cl、−Brであり、そして一緒には
XおよびX’は無水物を形成するような−O−であって
もよい。好ましくは、XおよびX’は両方のカルボキシ
ル機能がアシル化反応の一部となりうるようなものであ
る。無水マレイン酸は好ましい不飽和酸性反応物であ
る。他の好適な不飽和酸性反応物としては、電子欠乏オ
レフィン類、たとえばモノフェニルマレイン酸無水物;
モノメチル、ジメチル、モノクロロ、モノブロモ、モノ
フルオロ、ジクロロ及びジフルオロマレイン酸無水物、
N−フェニルマレイミドおよび他の置換マレイミド類;
イソマレイミド類;フマル酸、マレイン酸、アルキル水
素マレエート及びフマレート類、ジアルキルフマレート
及びマレエート類、フマロニル酸およびマレアニン酸
類;そして、マレイン酸ニトリルおよびフマル酸ニトリ
ルを挙げることができる。
分子量(Mn)である。特に断らない限りは、百分率は
全て重量パーセントであり、その成分を形成するのに使
用したプロセス油または希釈油を含めて、活性および不
活性成分の量に基づいている。
キル又はアルケニルコハク酸誘導体を、不飽和酸性試薬
共重合体およびポリアミンと反応条件下で接触させるこ
とにより製造することができる。
t.、およびTer.は以前に定義した通りである。
合体(B)モル当たりアルケニル又はアルキルコハク酸
誘導体(A)を0.1〜1.0当量、またアルケニル又
はアルキルコハク酸誘導体(A)と不飽和酸性試薬共重
合体(B)の和の当量当たりアミン(C)を0.4〜
1.0当量接触させることにより実施する。この反応を
行うには一般に、最初にアルケニルまたはアルキルコハ
ク酸誘導体と不飽和酸性試薬共重合体を一緒に加え、次
にポリアミンを加えるのが好都合であることが判明して
いる。反応は不活性有機溶媒中で行うことが望ましい。
最適な溶媒は、特定の共重合体とともに変わり、文献情
報あるいは日常的な実験から決定することができる。
ましくは150℃〜170℃の範囲の温度で、約1〜1
0時間、好ましくは4〜6時間かけて行う。反応は一般
に、おおよそ大気圧下で行うが、それより高い圧力また
は低い圧力も所望の反応温度および反応物または溶媒の
沸点に応じて利用することができる。前に述べたよう
に、二次生成物や副生成物のために、また反応原料が一
般には混合物であるために、反応生成物は一般には混合
物となる。理論的には、たとえば反応原料として純粋な
化合物を用い、かつ反応生成物から所望の純粋な化合物
を分離することにより、純粋な化合物を得ることも可能
である。しかしながら、商業的にこれにかかる費用の妥
当性は殆ど認められず、従って市販品は通常は一般式
(I)、(II)および(III)を主化合物とする混合物
である。
(A)および(B)のアルキルポリスクシンイミドの無
水コハク酸又はマレイン酸部との反応により発生した水
分は、共沸または蒸留によって、反応の過程において反
応系から取り除くことが好ましい。反応完了後、系を高
温(一般に100℃〜250℃)および減圧下で留去処
理することにより、生成物中に存在しうるどのような揮
発性成分も除去することができる。
反応物(A) 本発明の方法に用いられるアルキル又はアルケニルコハ
ク酸誘導体は、コハク酸比の計算値が約1.0:1〜
2.5:1であることが好ましく、より好ましくは約
1.0:1〜1.5:1である。最も好ましいのは、ア
ルキル又はアルケニルコハク酸誘導体のコハク酸塩比は
約1.0:1〜1.2:1である。アルキル又はアルケ
ニルコハク酸無水物を用いることが好ましい。従って、
熱的方法により合成したアルケニルコハク酸無水物を好
ましく用いる。というのは、この方法によって合成した
物質のコハク酸塩比の計算値は一般に1.0:1〜1.
2:1であり、また合成には塩素を使用しないので生成
物には本質的に塩素が含まれないからである。ある態様
では、アルケニルコハク酸無水物を強い酸触媒を用いて
合成する。
応は公知であり、例えば米国特許第3,361,673
号明細書に記載されている。塩素化ポリオレフィンと無
水マレイン酸の反応によって特徴付けられる塩素化法は
あまり望ましくないが、これもまた公知であり、例えば
米国特許第3,172,189号明細書に記載されてい
る。熱的方法および塩素化法の様々な改良方法も公知で
あり、その幾つかは米国特許第4,388,471号、
第4,450,281号、第3,018,250号およ
び第3,024,195号の各明細書に記載されてい
る。アルケニルコハク酸無水物を合成するための遊離基
法は、例えば米国特許第5,286,799号および第
5,319,030号明細書に記載されている。アルキ
ル又はアルケニルコハク酸無水物の強酸触媒合成は、米
国特許第3,819,660号および第3,855,2
51号明細書に記載されている。上記に引用した特許明
細書は全てそのまま本明細書の内容として参照すること
ができる。
コハク酸無水物反応物は、Mnが140〜3000(好
ましくは140〜420)のポリオレフィンから誘導す
る。無水マレイン酸との反応に好適なポリオレフィン重
合体として、主要量のC2〜C5のモノオレフィン、例え
ばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンおよ
びペンタンからなる重合体を挙げることができる。この
重合体は、単独重合体、例えばポリエチレン、ポリプロ
ピレンおよびポリイソブチレンであってもよいし、また
2以上のそのようなオレフィンの共重合体、例えばエチ
レンとプロピレン、ブチレンおよびイソブチレンなどの
共重合体であってもよい。
体の一つの好ましい種類はポリブテン類からなり、1種
以上の1−ブテン、2−ブテンおよびイソブテンの重合
により合成する。特に望ましいのは、イソブテンから誘
導した単位をかなりの割合で含有するポリブテンであ
る。ポリブテンは、少量のブタジエンを含んでいてもよ
く、そのブタジエンは重合体の中に組み込まれることも
あれば組み込まれないこともある。これらのポリブテン
類は、当該分野の熟練者にはよく知られた容易に入手可
能な市販品である。そのような物質の合成を説明する手
段の例は、例えば米国特許第3,215,707号、第
3,231,587号、第3,515,669号、第
3,579,450号、第3,912,764号および
第4,605,808号の各明細書に見い出され、それ
らは好適なポリブテン類の手段の開示物であって、本明
細書の一部として参照することができる。
体の第二の種類は、ポリプロピレン類からなり、1種以
上の1−プロペンの重合によって合成する。特に好まし
いポリプロピレン化合物は、低分子量のポリプロピレン
化合物、プロピレン三量体、四量体および五量体であ
る。無水マレイン酸と反応するオレフィン重合体の第三
の種類は、ポリエチレン類からなり、エチレンの重合に
よって合成することができる。特に好ましいポリエチレ
ン化合物は、アルファオレフィンとして知られている低
分子量のエチレンオリゴマーである。最も好ましいポリ
エチレン化合物はC4〜C30のアルファオレフィンであ
る。
また、いわゆる高反応性あるいは高級メチルビニリデン
ポリアルキレン、最も普通にはポリイソブテンを用いて
も合成することができ、例えば、米国特許第4,15
2,499号、第5,071,919号、第5,13
7,980号、第5,286,823号、第5,25
4,649号の各明細書;既発行の国際出願第WO93
24539−A1号、第WO9310063−A1号公
報;および既発行のヨーロッパ特許出願第035589
5−A号,第0565285A号、第0587381A
号公報に記載され、それらは全てそのまま参照すること
ができる。他のポリアルケン類もまた、例えば既発行の
独国特許出願第DE4313088A1号公報に記載さ
れているようなメタロセン触媒を用いて合成したポリア
ルケン類を含めて、使用することができる。
ム共重合体であってもあるいは交互共重合体であっても
よく、例えば米国特許第5,112,507号号明細書
に開示されている公知の手段により合成することができ
る。そのような共重合体は、不飽和酸性試薬と共重合体
のもう一方の単位の対応する単量体との遊離基反応によ
り合成することができる。従って、不飽和酸性試薬共重
合体は、不飽和酸性試薬、好ましくは無水マレイン酸
と、Mnが少なくとも1000、好ましくは1800〜
3000の対応するオレフィンとの遊離基反応により合
成することができる。
変えることができる。一般には、高分子量の共重合体は
低温で生成させ、低分子量の共重合体は高温で生成させ
ることができる。本発明の重合体としては低分子量の共
重合体、すなわち平均重合度が低い共重合体が好ましい
ことが一般的に明らかとなっている。ある態様では、ま
ず共重合体を、不飽和酸性試薬とオレフィンの遊離基反
応によって合成する。次いで、同じ反応器で未反応のい
ずれのオレフィンも更に、強酸触媒エン反応で反応させ
てアルケニル又はアルキルコハク酸誘導体を生成させ
る。これにより、共重合体とアルケニル又はアルキルコ
ハク酸誘導体の混合物が同じ反応混合物中に効率良く生
成する。強酸触媒の利点は、総じてオレフィンの高い変
換が見られることにある。
ン窒素原子、好ましくは分子当たり4〜12個のアミン
窒素原子を有するべきである。最も好ましいのは、分子
当たり約6〜10個の窒素原子を有するポリアミンであ
る。ポリアミン分子当たりのアミン窒素原子数は、以下
のようにして算出される。
ン混合物中のパーセント窒素 Mpa=ポリアミンまたはポリアミン混合物の数平均分子
量 好ましいポリアルキレンポリアミンはまた、約4〜20
個の炭素原子、好ましくはアルキレン単位当たり2〜3
個の炭素原子も含む。ポリアミンの炭素対窒素比は1:
1〜10:1であることが好ましい。
ことができる好適なポリアミンの例としては、次のもの
を挙げることができる:テトラエチレンペンタアミン、
ペンタエチレンヘキサアミン、ダウE−100(商品
名)重質ポリアミン(Mn=303、ダウケミカル社
製、ミッドランド、マイアミ)、およびユニオンカーバ
イドHPA−X重質ポリアミン(Mn=275、ユニオ
ンカーバイド製、ダンベリー、コネチカット)。そのよ
うなアミンには異性体も含まれ、たとえば、分枝鎖のポ
リアミン、および炭化水素置換ポリアミンを含む前述の
置換ポリアミンなどがある。HPA−X重質ポリアミン
(「HPA−X」)は、一分子当たり平均約6.5個の
アミン窒素原子を含む。そのような重質ポリアミンは一
般に優れた結果を与える。
もよいが、一般には市販のポリアミン類を反映して化合
物の混合物である。一般には、市販のポリアミンは指示
された平均組成を持ち、一乃至数種の化合物を主として
含有する混合物である。たとえば、アジリジンの重合あ
るいはジクロロエチレンとアンモニアの反応により合成
したテトラエチレンペンタアミンは、低級アミンと高級
アミン両方の構成員、例えばトリエチレンテトラアミン
(「TETA」)、置換ピペラジンおよびペンタエチレ
ンヘキサアミンを有するが、組成物は主としてテトラエ
チレンペンタアミンであり、全アミン組成物の実験式は
テトラエチレンペンタアミンのそれに極めて近い。
物が全体として分子当たり平均少なくとも4個の窒素原
子を含むならば、各種サイズのアミン類の混合物を挙げ
ることができる。これらの好適なポリアミンには、ジエ
チレントリアミン(「DETA」)と重質ポリアミンの
混合物がある。好ましいポリアミン混合反応物は、20
%DETAと80%HPA−Xを含む混合物であり、前
記の方法により決定されるように、この好ましいポリア
ミン反応物は分子当たり平均約5.2個の窒素原子を含
む。ポリアミンの合成方法とその反応については、シジ
ウィックの「窒素の有機化学」(クラレンドンプレス、
オックスフォード、1966年);ノラーの「有機化合
物の化学」(ソンダース、フィラデルフィア、第2版、
1957年)、およびカーク/オスマーの「化学工学大
辞典」(第2版、特に第2巻、99−116頁)に詳し
く記載されている。
般に、環状カーボネートとの反応によって更に向上する
ことが判明している。これは結果として、フルオロカー
ボンエラストマーとの相溶性の低下をもたらす。しかし
ながら、このことは一般に分散性能の増加を考慮すれ
ば、カーボネート化後処理重合体の濃度を減らすことに
よって相殺もしくはそれ以上とすることができる。環状
カーボネートによる後処理は、フルオロカーボンエラス
トマーシールのないエンジンに分散剤を使用する場合に
特に有利である。これにより得られる変性重合体は、ポ
リアミノ部の一以上の窒素がヒドロキシ炭化水素オキシ
カルボニル、ヒドロキシポリ(オキシアルキレン)オキ
シカルボニル、ヒドロキシアルキレン、ヒドロキシアル
キレンポリ−(オキシアルキレン)、またはそれらの混
合物で置換されている。
ーボネートとポリアミノ置換基の第二級アミノ基との反
応を起こさせるのに十分な条件下で行う。反応は一般に
は約0℃〜250℃、好ましくは約100℃〜200℃
の温度で行う。一般に、約150℃〜180℃の温度で
最良の結果が得られる。反応は順調に進み、重合体と環
状カーボネートは、それのみであるいは触媒(酸性、塩
基性またはルイス酸触媒など)の存在下でともに適正な
比率で結合する。重合体反応物の粘度に応じて、不活性
有機溶媒または希釈剤、例えばトルエンまたはキシレン
を用いて反応を行なうことが望ましい。好適な触媒の例
としては、リン酸、三弗化ホウ素、アルキル又はアリー
ルスルホン酸、アルカリ又はアルカリ性カーボネートを
挙げることができる。一般に、共重合体(B)または重
合体(I)の合成に関して前述したのと同一の溶媒また
は希釈剤を、環状カーボネート後処理にも使用すること
ができる。
ンイミドと環状カーボネートの反応は、この分野では公
知であって米国特許第4,612,132号明細書に記
載されており、全て参照することができる。一般に、ポ
リアミノアルケニル又はアルキルスクシンイミドを環状
カーボネートで後処理するように記載された手段もま
た、本発明の重合体を後処理するのに利用することがで
きる。1,3−ジオキソラン−2−オン(エチレンカー
ボネート)は、優れた結果をもたらし、また市販されて
容易に入手できるので、特に好ましい環状カーボネート
である。
のモル電荷は、スクシンイミドのポリアミノ置換基に含
まれる塩基性窒素の理論数を基準とすることが好まし
い。ところで、1当量のテトラエチレンペンタアミン
(「TEPA」)が1当量の無水コハク酸および1当量
の共重合体と反応すると、得られるビススクシンイミド
は理論的に3個の塩基性窒素を含むことになる。従っ
て、モル電荷2は、2モルの環状カーボネートを各塩基
性窒素に対して加えるか、またはこの場合には6モルの
環状カーボネートを各モル当量のポリアルキレンスクシ
ンイミドまたはTEPAから合成したスクシンイミドに
対して加えることを要求する。環状カーボネートと本発
明の方法に用いられるポリアミノアルケニルスクシンイ
ミドの塩基性アミン窒素とのモル比は、一般には約1:
1〜約4:1の範囲にあるが、好ましくは約2:1〜約
3:1である。
記載されているように、環状カーボネートはポリアミノ
アルケニル又はアルキルスクシンイミドの第一級および
第二級アミンと反応して、二種類の化合物を生成する。
第一に、第一級アミンや幾つかの第二級アミンのような
非ヒンダードアミンを含む強塩基が、1当量の環状カー
ボネートと反応してカルバミド酸エステルを生成する。
第二に、ヒンダード第二級アミンのようなヒンダード塩
基が、1当量の同じ環状カーボネートと反応してヒドロ
キシアルキレンアミン結合を形成しうる。(カルバメー
ト生成物とは異なり、ヒドロキシアルキレンアミン生成
物はその塩基度を保持している。)従って、環状カーボ
ネートの反応は混合生成物を生じうる。スクシンイミド
の塩基性窒素に対する環状カーボネートのモル電荷が約
1またはそれ以下であるとき、スクシンイミドの第一級
および第二級アミンの大部分はヒドロキシ炭化水素カル
バミド酸エステルに変化し、幾つかのヒドロキシ炭化水
素アミン誘導体もまた生成する。モル比が1よりも大き
くなると、多量のカルバミド酸エステルのポリ(オキシ
アルキレン)重合体とヒドロキシ炭化水素アミン誘導体
が生成する。
いずれも、ホウ酸または同様のホウ素化合物とも反応し
て本発明の範囲内で有用性を持つホウ酸塩分散剤を生成
する。ホウ酸(ホウ素酸)に加えて、好適なホウ素化合
物の例としては酸化ホウ素、ハロゲン化ホウ素およびホ
ウ酸のエステルを挙げることができる。一般に、変性ス
クシンイミドに対して約0.1〜10当量のホウ素化合
物を用いる。
て、両化合物は改善または異なる特性を付与するべく意
図された各種の後処理によって後処理してもよいし、あ
るいは更に後処理を行なってもよい。そのような後処理
としては、米国特許第5,241,003号明細書の2
7〜29欄に要約されたものがあり、これを参照するこ
とができる。そのような処理としては、以下の化合物に
よる処理を挙げることができる。
特許第3,403,102号および第4,648,98
0号);有機亜リン酸化合物(例えば、米国特許第3,
502,677号);五硫化リン;既述のホウ素化合物
(例えば、米国特許第3,178,663号および第
4,652,387号);カルボン酸、ポリカルボン
酸、無水物および/または酸ハライド(例えば、米国特
許第3,708,522号および第4,948,386
号);エポキシド、ポリエポキシドまたはチオエポキシ
ド(例えば、米国特許第3,859,318号および第
5,026,495号);アルデヒドまたはケトン(例
えば、米国特許第3,458,530号);二硫化炭素
(例えば、米国特許第3,256,185号);グリシ
ドール(例えば、米国特許第4,617,137号);
尿素、チオ尿素またはグアニジン(例えば、米国特許第
3,312,619号、 第3,865,813号、
および英国特許第GB1,065,595号);有機ス
ルホン酸(例えば、米国特許第3,189,544号、
および英国特許第GB2,140,811号);アルケ
ニルシアニド(例えば、米国特許第3,278,550
号および第3,366,569号);
6,243号);ジイソシアネート(例えば、米国特許
第3,573,205号);アルカンスルトン(例え
ば、米国特許第3,749,695号);1,3−ジカ
ルボニル化合物(例えば、米国特許第4,579,67
5号);アルコキシル化アルコール又はフェノールの硫
酸塩(例えば、米国特許第3,954,639号);環
状ラクトン(例えば、米国特許第4,617,138
号、第4,645,515号、第4,668,246
号、第4,963,275号および第4,971,71
1号);環状カーボネートまたはチオカーボネート、線
状モノカーボネートまたはポリカーボネート、またはク
ロロホルメート(例えば、米国特許第4,612,13
2号、第4,647,390号、第4,648,886
号および第4,670,170号);窒素含有カルボン
酸(例えば、米国特許第4,971,598号、および
英国特許第GB2,140,811号);ヒドロキシ保
護クロロジカルボニルオキシ化合物(例えば、米国特許
第4,614,522号);ラクタム、チオラクタム、
チオラクトンまたはジチオラクトン(例えば、米国特許
第4,614,603号および第4,666,460
号);
または環状ジチオカルバメート(例えば、米国特許第
4,663,062号および第4,666,459
号);ヒドロキシ脂肪族カルボン酸(例えば、米国特許
第4,482,464号、第4,521,318号およ
び第4,713,189号);酸化剤(例えば、米国特
許第4,379,064号);五硫化リンとポリアルキ
レンポリアミンの組合せ(例えば、米国特許第3,18
5,647号);カルボン酸またはアルデヒドまたはケ
トンと硫黄または塩化硫黄の組合せ(例えば、米国特許
第3,390,086号および第3,470,098
号);ヒドラジンと二硫化炭素との組合せ(例えば、米
国特許第3,519,564号);アルデヒドとフェノ
ールの組合せ(例えば、米国特許第3,649,229
号、 第5,030,249号および第5,039,
307号);アルデヒドとジチオリン酸のO−ジエステ
ルの組合せ(例えば、米国特許第3, 865,74
0号);
合せ(例えば、米国特許第4,554,086号);ヒ
ドロキシ脂肪族カルボン酸とそれにホルムアルデヒドと
フェノールの組合せ(例えば、米国特許第4,636,
322号);ヒドロキシ脂肪族カルボン酸とそれに脂肪
族ジカルボン酸の組合せ(例えば、米国特許第4,66
3,064号);ホルムアルデヒドとフェノールとそれ
にグリコール酸の組合せ(例えば、米国特許第4,69
9,724号);ヒドロキシ脂肪族カルボン酸またはシ
ュウ酸とそれにジイソシアネートの組合せ(例えば、米
国特許第4,713,191号);リンの無機酸又は無
水物またはその部分又は全硫黄類似物とホウ素化合物の
組合せ(例えば、米国特許第4,857,214号);
有機二価酸、それと不飽和脂肪酸とそれにホウ素化合物
が任意に付いたニトロソ芳香族アミンとそれにグリコレ
ート化剤の組合せ(例えば、米国特許第4, 97
3,412号);アルデヒドとトリアゾールの組合せ
(例えば、米国特許第4,963,278号);アルデ
ヒドとトリアゾールとそれにホウ素化合物の組合せ(例
えば、米国特許第4,981,492号);環状ラクト
ンとホウ素化合物の組合せ(例えば、米国特許第4,9
63,275号および第4,971,711号)。
成物は、潤滑油中で清浄剤および分散剤として有効な濃
度でフルオロカーボンエラストマーと相溶性がある。こ
のように使用するとき、変性ポリアミノアルケニル又は
アルキルポリスクシンイミド添加剤は通常、全組成物に
対して1〜5%(重合体の乾量基準で)、そして好まし
くは3%未満(重合体の乾量または活性成分基準で)で
存在する。乾量または活性成分基準は、組成物(例え
ば、潤滑油組成物、潤滑油濃縮物、燃料組成物、または
燃料濃縮物)の残部に関連して添加剤の量を決定すると
きに、本発明の有効成分だけを考慮することを示唆して
いる。希釈剤および他の不活性成分は除外される。
潤滑油は、鉱油であってもよいし、あるいは潤滑粘度の
合成油であってもよく、好ましいのは、内燃機関のクラ
ンクケースでの使用に適したものである。クランクケー
ス用潤滑油は一般に、粘度が0#F(−17.8℃)で
約1300cStから210#F(99℃)で22.7
cStである。潤滑油は、合成または天然の原料から誘
導されたものであってもよい。本発明において基油とし
て使用できる鉱油としては、パラフィン系石油、ナフテ
ン系石油、および潤滑油組成物に通常使用されるその他
の石油を挙げることができる。合成油としては、炭化水
素合成油および合成エステルの両方を挙げることができ
る。有用な合成炭化水素油としては、適正な粘度を有す
るアルファオレフィンの液体重合体を挙げることができ
る。特に有用なものは、1−デセン三量体などC6〜C
12のアルファオレフィンの水素化液体オリゴマーであ
る。同様に、適正な粘度のアルキルベンゼン、たとえば
ジドデシルベンゼンも用いることができる。有用な合成
エステルとしては、モノカルボン酸やポリカルボン酸
と、モノヒドロキシアルカノールやポリオールとのエス
テルを挙げることができる。代表的な例としては、ジド
デシルアジペート、ペンタエリトリトールテトラカプロ
エート、ジ−2−エチルヘキシルアジペート、ジラウリ
ルセバケートなどがある。モノ及びジカルボン酸とモノ
及びジヒドロキシアルカノールの混合物から合成された
複合エステルも用いることができる。炭化水素油と合成
油のブレンドも有用である。たとえば、10〜25重量
%の水素化1−デセン三量体と75〜90重量%の15
0SUS(100#F)鉱油のブレンドは、優れた潤滑
油ベースとなる。
としては、清浄剤(過塩基性および非過塩基性)、錆止
め剤、泡防止剤、腐食防止剤、金属不活性化剤、流動点
降下剤、酸化防止剤、摩耗防止剤、亜鉛ジチオホスフェ
ート、およびその他各種の公知の添加剤を挙げることが
できる。
剤および清浄剤として作動油や船舶クランクケース潤滑
剤などに使用することも考えられる。そのように使用す
るとき、変性ポリスクシンイミドは油に0.1〜5%
(重合体の乾量基準で)、好ましくは0.5〜5%(重
合体の乾量基準で)添加される。
れる。本発明の濃縮物は通常、90〜10%の有機液体
希釈剤と10〜90%(重合体の乾量基準で)の本発明
の添加剤を含む。一般に、濃縮物は輸送や貯蔵の際の取
り扱いを容易にするために十分な希釈剤を含んでいる。
濃縮物に適した希釈剤としては、濃縮物を容易に潤滑油
と混合して潤滑油組成物を調製できるためには、任意の
不活性希釈剤、好ましくは潤滑粘度の油を挙げることが
できる。希釈剤として使用できる好適な潤滑油は一般
に、100#F(38℃)でのセイボルトユニバーサル
粘度(SUS)が約35〜500秒の範囲にあるが、他
の潤滑粘度の油も用いることができる。
成物は、燃料本体中に本発明の重合体を約10〜10,
000ppm、好ましくは30〜2,000ppm含
む。これは、他の分散剤反応生成物並びに一般式(I)
の化合物を含むが、一方不活性成分、例えば希釈油や無
水コハク酸(A)または共重合体(B)の合成から生じ
た任意の未反応アルケンまたはポリ1−オレフィンなど
を除いた有効成分を基準としている。他の清浄剤が存在
するならば、変性ポリスクシンイミドはもっと少量で使
用してもよい。最適な濃度は特定の基燃料および他の添
加剤の存在とともに変わるが、通常の手段により決定す
ることができる。
F〜400#Fの範囲にある不活性で安定な親油性有機
溶剤を用いることにより、燃料濃縮物としても配合する
ことができる。好ましくは、脂肪族または芳香族炭化水
素溶剤、たとえばベンゼン、トルエン、キシレン、また
はより高沸点の芳香族炭化水素又は芳香族シンナーが用
いられる。炭化水素溶剤と組み合わせて、イソプロパノ
ール、イソブチルカルビノールおよびn−ブタノールな
どの炭素原子数約3〜8の脂肪族アルコールも、燃料添
加剤と一緒に使用するのに適している。本発明の燃料濃
縮物は一般に、本発明の組成物を有効成分基準で約20
〜60%含む。
び実施例により更に理解することができる。逆に特に言
及しない限りは、温度および温度範囲は全て摂氏度系を
意味し、また「室温」は約20〜25℃を意味する。
「パーセント」または「%」は重量パーセントを意味
し、そして「モル」はグラムモルを意味する。「当量」
は、一定モルまたは一定重量又は容量としてその実施例
に列挙された前後の反応物のモルに対して、モルの等し
い試薬の量を意味する。以下の実施例は、長いアルキル
尾を持つ共重合体と長いアルキル尾を持つPIBSAの
混合物の製造を示す。
ポリPIBSAと熱PIBSAの混合物の製造 100〜110℃のオートクレーブに、溶媒として使用
するポリPIBSA16.23キログラムおよびウルト
ラビス30のポリブテン49.0キログラム(37.7
モル)を入れた。次に、反応器を窒素でパージし、5回
排気して酸素を除去した。反応器を次いで窒素で20p
sigまで加圧した。温度を136℃に上げ、これに無
水マレイン酸4063.5グラム(41.5モル)を加
えた。無水マレイン酸/ポリブテンCMRは1.1であ
った。次いで、これにヘキサンに溶解したジ−t−ブチ
ルペルオキシド114グラム(0.78モル)を4.5
時間かけて加えた。無水マレイン酸/ポリブテンCMR
は0.02であった。温度を140℃まで上げ、この間
圧力を約35psiaで一定に保持した。ペルオキシド
の添加が完了した後、140℃で2時間反応を維持し
た。次いで、反応を190℃で1時間加熱してどのよう
な未反応のペルオキシドも分解した。過剰の無水マレイ
ン酸を次いで、真空蒸留により除去した。この生成物を
分析してポリPIBSAが活性成分量で52%含まれる
ことがわかった。次いで、温度を232℃に保ちなが
ら、無水マレイン酸を総量で3034.65グラムを上
記物質40.2キログラムに加えた。混合物中の無水マ
レイン酸/未反応ポリブテンのCMRは2.1であっ
た。無水マレイン酸は、2回に分けて添加した。1回目
は、760.8グラムを232℃で30分かけて添加し
た。2回目は、2282.44グラムを4時間かけて添
加した。次いで、過剰の無水マレイン酸を真空蒸留によ
り除去した。ポリPIBSAと熱PIBSAの混合物で
あるこの生成物には、70%の活性成分が含まれ、SA
P価は62.8mgKOH/グラムであることがわかっ
た。この生成物には52%のポリPIBSAと18%の
熱PIBSAが含まれると概算した。この生成物におけ
るPIBSA/共重合体無水物の比率は18/52また
は0.35であった。次いで、この生成物39.5キロ
グラムに希釈油約13.2キログラムを加えた。この物
質におけるパーセント活性成分は51%であり、そして
この物質の最終SAP価は45.9mgKOH/グラム
であった。
ポリPIBSAと熱PIBSAの混合物の製造 撹拌機、温度計および冷却器を備えた22リットルのフ
ラスコに、グリッソパル2300のポリブテン8251
グラム(3.44モル)を入れた。これを130℃に加
熱した。これに、無水マレイン酸370.72グラム
(3.78モル)を加えた。無水マレイン酸/ポリブテ
ンCMRは1.1であった。次いで、これにジ−t−ブ
チルペルオキシド5.02グラム(0.034モル)を
1時間かけて添加し、温度を140℃まで上げた。次
に、ジ−t−ブチルペルオキシド5.02グラム(0.
034モル)を4時間かけて添加した。次いで、140
℃で2時間反応を維持した。次いで、1時間温度を19
0℃に上げて、残っているペルオキシドを分解した。次
いで、無水マレイン酸303.5グラム(3.096モ
ル)を加えた。次いで、反応を230℃に加熱し、その
まま4時間維持した。次いで、未反応の無水マレイン酸
を真空中で除去し、そして生成物を冷却した。生成物に
は、66.1%の活性成分が含まれ、SAP価は22.
7mgKOH/グラムであることがわかった。この生成
物は約50%のポリPIBSAと約16%の熱PIBS
Aとからなると概算できた。この生成物8692グラム
に希釈油5669.4グラムを加えて、パーセント活性
成分が40%に等しくなるようにした。
重合体と長いアルキル尾を持つPIBSAとポリアミン
の反応生成物、およびエチレンカーボネートによる後処
理の例を示す。 [実施例3] 1300MWモノTETAポリスクシン
イミドの製造 撹拌機、温度計およびディーンスタークトラップを備え
た500mlの三つ口フラスコに、実施例1のポリPI
BSA/熱PIBSA混合物200グラム(81.8ミ
リモル)を入れた。これに、希釈油69.94グラムを
加えた。これを撹拌しながら115℃に加熱し、そして
これにTETA10.4グラム(71.2ミリモル)を
撹拌しながら滴下した。アミン/無水物CMRは0.8
7であった。次いで、これを170℃で5時間加熱した
後、室温まで冷却した。この生成物を分析したところ、
生成物は1.38%Nを含み、TBNが27.1mgK
OH/グラム、TANが1.27mgKOH/グラム、
そして粘度が100℃で139cStであった。
リスクシンイミドの製造 多数のその他のポリスクシンイミドを実施例3の方法に
従って、異なる充填モル比(CMR)で異なるアミンを
用いて製造した。これらの生成物およびその分析を表1
に報告する。
ンイミドの後処理 温度計、撹拌機および冷却器を備えた1リットルの三つ
口フラスコに、実施例7で製造したビスTETAポリス
クシンイミド250グラムを入れた。これを160℃に
加熱し、そしてこれにエチレンカーボネート12.25
グラム(139ミリモル)を添加した。EC/塩基性窒
素CMRは2.0であった。これを165℃で5時間加
熱した後、冷却した。この生成物は、0.81%N、T
BNが8.8mgKOH/グラム、TANが0.07m
gKOH/グラム、そして粘度が100℃で192cS
tであった。
後処理ポリスクシンイミドの製造 多数のその他の後処理したポリスクシンイミドを実施例
11の方法に従って合成し、これらの生成物を分析し
た。そのデータを表1に報告する。
スクシンイミドの製造 実施例2の生成物である、ポリPIBSAと熱PIBS
Aの2300MW混合物を、実施例3の一般的な方法に
従ってアミンと反応させた。多数の2300MWポリス
クシンイミドが生成した。これらの物質を表2に示す。
合体の製造を示す。 [実施例27] 1000MWポリPIBSAの製造 米国特許第5,112,507号明細書の教示に従っ
て、1000MWポリPIBSAを合成した。撹拌機、
温度計および冷却器を備えた2リットルの三つ口フラス
コに、グリッソパル1000を1000グラム(1モ
ル)入れた。これに110℃で無水マレイン酸19.6
グラム(0.20モル)を加えた。次に、温度を160
℃に上げた後、これに無水マレイン酸総量で59.8グ
ラム(0.60モル)およびジ−t−ブチルペルオキシ
ド7.3グラム(0.05モル)を、数回に分けて2時
間かけて添加した。添加した無水マレイン酸の総量は7
8.42グラム(0.80モル)に等しかった。無水マ
レイン酸/ポリブテンCMRは0.8であった。次い
で、これを160℃で5時間撹拌した。次いで、反応を
冷却して分析した。生成物には62.7%の活性成分が
含まれ、SAP価は48.9mgKOH/グラムである
ことがわかった。コハク酸比の計算値は0.8であっ
た。
SAの製造 温度を170℃としたこと以外は実施例27の方法に従
って、2300MWポリPIBSAを製造した。また、
グリッソパル1000の代わりにグリッソパル2300
ポリブテンを使用した。得られた生成物のSAP価は3
6.8mgKOH/グラムであった。パーセント活性成
分は80%であり、コハク酸比の計算値は1.0であっ
た。
大きい2300MWポリPIBSAの製造 撹拌機、還流冷却器および温度計を備えた22リットル
の三つ口フラスコに、グリッソパル2300を1595
3グラム(6.647モル)入れた。これを110℃に
加熱し、次いでこれに無水マレイン酸1303.2グラ
ム(13.294モル)を撹拌しながら加えた。無水マ
レイン酸/ポリブテンCMRは2.0であった。次い
で、温度を160℃に上げ、これにジ−t−ブチルペル
オキシド48.52グラム(0.332モル)を、数回
に分けて5時間かけて添加した。次いで、反応を160
℃で13時間加熱した。次いで、反応温度を190℃に
上げてどのような残留ペルオキシド開始剤も分解し、そ
の後過剰の無水マレイン酸を真空で除去した。生成物を
次いで希釈油で希釈し、濾過した。最終生成物のSAP
価は18.34mgKOH/グラムであり、約35%の
活性成分が含まれていた。コハク酸比の計算値は1.1
3であった。
重合体、短いアルキル末端をもつ線状無水コハク酸およ
びポリアミンの反応生成物を示す。 [実施例30] 1000MWの長末端部共重合体と線
状C12無水コハク酸及びポリアミンとの反応生成物 撹拌機、ディーンスタークトラップおよび冷却器を備え
た500mLの三つ口フラスコに、実施例27の反応生
成物257.06グラム(0.112モル)およびドデ
セニルコハク酸無水物(DOSA)31.4グラム(9
5%活性成分、0.112モル)を100℃の温度で入
れた。共重合体に対する無水コハク酸の無水物比は1.
0であった。次に、これにHPA30.80グラム
(0.112モル)を撹拌しながら滴下した。アミン/
無水物CMRは0.5であった。次いで、温度を160
℃に上げて5.5時間維持した。その後、生成物を冷却
した。生成物を分析したところ、生成物は3.26%N
を含み、TBNが75mgKOH/グラム、TANが
2.87mgKOH/グラム、そして100℃の粘度が
1709cStであることがわかった。
体、短末端部無水コハク酸及びポリアミンからのポリス
クシンイミドの製造 多数のその他のポリスクシンイミドを実施例30の方法
に従って製造した。これらの生成物は、長末端部共重合
体の性質が異なるものであるが、これらを表3に示す。
重合体、短いアルキル末端を持つ線状無水コハク酸およ
びポリアミンから製造したポリスクシンイミドのエチレ
ンカーボネート後処理反応を示す。 [実施例36−41] エチレンカーボネート後処理反
応生成物 実施例30−35のポリスクシンイミドを、実施例11
の方法に従ってエチレンカーボネートと反応させた。こ
れらの生成物を表4に示す。
重合体、短いアルキル末端を持つ分枝鎖の無水コハク酸
およびポリアミンの反応生成物を示す。 [実施例42−45] 分枝鎖の無水コハク酸を用いた
反応生成物 線状DOSAの代わりに分枝鎖のテトラプロペニルコハ
ク酸無水物(TPSA)を用いたこと以外は、実施例3
0−35の方法に正確に従った。これらの生成物を表5
に報告する。実施例11の後処理方法も実施し、これら
の生成物を表5に示す。
キャップしたポリスクシンイミドについて、スス増粘の
卓上試験を行った。これはこれらのポリスクシンイミド
の性能を示す。この試験の詳細は、米国特許第5,71
6,912号明細書に報告されている。スス増粘の卓上
試験で測定されたように、%粘度の増加を表6に示す。
ら、%粘度の増加が少ないという良い結果が得られた。
これらの結果は、スス増粘卓上試験では1000分子量
ポリブテン尾から製造したポリスクシンイミドの方が、
2300分子量ポリブテン尾から製造したポリスクシン
イミドに比べて、性能が劣っていることを示している。
線状あるいは分枝鎖のC12無水コハク酸から製造した試
料の間で性能の違いが観察されたとしても、僅かであ
る。
リスクシンイミドについて、フォルクスワーゲンビトン
シール膨潤卓上試験を行った。この試験は潤滑油の引張
強さ、伸び、および分解性能を測定するものである。こ
の試験の詳細は、米国特許第5,062,980号明細
書に報告されている。ビトン試験の結果を表8に示す。
スクシンイミドは、アミン/PIBSACMRが0.8
7のポリスクシンイミドよりも良い性能を示した。さら
に、アミンとして、DETA、TETAおよびTEPA
を用いたポリスクシンイミドは、アミンとしてHPAを
用いたポリスクシンイミドよりも良い性能を示した。
てきたが、本出願は、添付した請求項の真意および範囲
から逸脱することなしに当該分野の熟練者によってなさ
れうる各種の変更や置換を包含するものである。
リアルキレンポリスクシンイミドおよびその後処理した
誘導体は、分散剤特性に優れ、また加水分解安定性とせ
ん断応力安定性が向上し、さらにフルオロカーボンエラ
ストマー相溶性が向上する。そして、これらの重合体に
は本質的に塩素が含まれない。
Claims (19)
- 【請求項1】 下記成分からなる混合物を反応条件下で
反応させることからなるポリスクシンイミドの製造方
法: (a)アルケニルまたはアルキル置換基のMnが140
〜3000であるアルケニル又はアルキルコハク酸誘導
体; (b)平均重合度が2〜20であって、 (1)不飽和酸性試薬、および(2)Mnが少なくとも
1000であるオレフィン、 からなる不飽和酸性試薬共重合体;および(c)少なく
とも3個の窒素原子と4〜20個の炭素原子とを有する
ポリアミン。 - 【請求項2】 オレフィンのMnが1800〜3000
である請求項1に記載のポリスクシンイミドの製造方
法。 - 【請求項3】 混合物が、不飽和酸性試薬共重合体当量
に対して、アルケニル又はアルキルコハク酸誘導体を
1.5〜10当量含有し、かつアルケニル又はアルキル
コハク酸誘導体と不飽和酸性試薬共重合体の和の当量に
対して、ポリアミンを0.4〜1.0当量含有する請求
項1に記載のポリスクシンイミドの製造方法。 - 【請求項4】 アルケニル又はアルキルコハク酸誘導体
におけるアルケニルまたはアルキル置換基のMnが14
0〜420である請求項1に記載のポリスクシンイミド
の製造方法。 - 【請求項5】 下記成分からなる混合物を反応条件下で
反応させることにより製造されたポリスクシンイミド組
成物: (a)アルケニルまたはアルキル置換基のMnが140
〜3000であるアルケニル又はアルキルコハク酸誘導
体; (b)平均重合度が2〜20であって、 (1)不飽和酸性試薬、および(2)Mnが少なくとも
1000であるオレフィン、 からなる不飽和酸性試薬共重合体;および(c)少なく
とも3個の窒素原子と4〜20個の炭素原子とを有する
ポリアミン。 - 【請求項6】 オレフィンの分子量が1800〜300
0であり、そして混合物が、不飽和酸性試薬共重合体当
量に対して、アルケニル又はアルキルコハク酸誘導体を
1.5〜10当量を含有し、かつアルケニル又はアルキ
ルコハク酸誘導体と不飽和酸性試薬共重合体の和の当量
に対して、ポリアミンを0.4〜1.0当量含有する、
請求項5に記載のポリスクシンイミド組成物。 - 【請求項7】 アルケニル又はアルキルコハク酸誘導体
におけるアルケニルまたはアルキル置換基のMnが14
0〜420である請求項5に記載のポリスクシンイミド
組成物。 - 【請求項8】 ポリアミンが6〜10個の窒素原子を有
する請求項5に記載のポリスクシンイミド組成物。 - 【請求項9】 20〜60%の請求項5に記載のポリス
クシンイミド組成物および80〜40%の有機希釈剤か
らなる濃縮物。 - 【請求項10】 主要量の潤滑粘度の基油、および少量
の請求項5に記載のポリスクシンイミド組成物からなる
潤滑油組成物。 - 【請求項11】 ガソリンまたはディーゼル燃料の沸点
範囲の沸点を有する主要量の炭化水素、および百万分の
10〜10,000部の請求項5に記載のポリスクシン
イミド組成物からなる燃料油組成物。 - 【請求項12】 請求項5に記載のポリスクシンイミド
組成物を、反応条件下で環状カーボネートまたは線状モ
ノ−又はポリ−カーボネートで処理することにより製造
された後処理ポリスクシンイミド組成物。 - 【請求項13】 環状カーボネートがエチレンカーボネ
ートである請求項12に記載の後処理ポリスクシンイミ
ド組成物。 - 【請求項14】 主要量の潤滑粘度の基油、および少量
の請求項12に記載の後処理ポリスクシンイミド組成物
からなる潤滑油組成物。 - 【請求項15】 20〜60%の請求項12に記載の後
処理ポリスクシンイミド組成物、および80〜40%の
有機希釈剤からなる濃縮物。 - 【請求項16】 請求項5に記載のポリスクシンイミド
組成物を、反応条件下で酸化ホウ素、ハロゲン化ホウ
素、ハロゲン化ホウ素、ホウ酸、およびホウ酸エステル
からなる群より選ばれるホウ素化合物で処理することに
より製造された後処理ポリスクシンイミド組成物。 - 【請求項17】 下記一般式(I)を有するポリスクシ
ンイミド。 【化1】 [ここで、Wは下記の基の混合物である窒素含有基であ
り; 【化2】 Rは数平均分子量が約140〜3000のポリアルキル
またはポリアルキレンであり;R1は数平均分子量が少
なくとも1000のアルキル基であり;Zはポリアルキ
レンポリアミン結合基であり;mは1〜3の整数であ
り;nは1〜3の整数であり;xは2〜20の整数であ
り;Int.は開始基であり;Ter.は停止基であり;そして
R2およびR3は独立に水素原子、アルキル基、フェニル
基、または一緒に環状基を与えるアルキレン基であ
る。] - 【請求項18】 Rが数平均分子量140〜420のア
ルキル基である請求項17に記載のポリスクシンイミ
ド。 - 【請求項19】 R1が数平均分子量1800〜300
0のアルキル基である請求項17に記載のポリスクシン
イミド。
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