JP2003524062A - 改良された特性を有するホスフェートエステル作動流体 - Google Patents

改良された特性を有するホスフェートエステル作動流体

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 航空機作動流体として特に有用な機能性流体が提供される。該流体には、主要量のオルガノ／ホスフェートエステル基材、ならびに該流体の全重量を基準として、約０．５〜１０ｗｔ％の特定のアルコキシル化ポリエーテルアミン、および本質的に酸化防止剤、ＶＩ向上剤、防錆剤、エロージョン防止剤、および消泡剤からなる群から選択される約４〜約２０ｗｔ％の補助添加剤が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明の分野 本発明は、ホスフェートエステル基材を機能性流体として含む航空機作動流体
に関し、より詳しくは、特定のアルコキシル化ポリエーテルアミンをこれらの機
能性流体における添加剤として用いて、密度、粘度、潤滑性および加水分解安定
性などの特性を改良することに関する。
【０００２】本発明の背景 機能性流体は、幅広い種々の用途で用いられる。例えば、その用途のいくつか
を挙げれば、電子機器冷媒、動力伝達および作動流体、ならびに冷凍装置流体と
して用いられる。航空機用途に用いられる作動流体は、特定の性能基準を満足し
なければならない。この性能基準には、熱安定性、耐火性、広範囲な温度におけ
る粘度変化に対する低い感受性、加水分解安定性、および良好な潤滑性がある。
【０００３】 現在入手可能な商用の航空機作動流体において、ホスフェートエステルは、最
も一般的に用いられる基材であり、トリブチルホスフェート、イソプロピル化ト
リフェニルホスフェート、ｎ−ブチルジフェニルホスフェート、およびジ−ｎ−
ブチルフェニルホスフェートが、その成分として幅広く用いられている。
【０００４】 使用中に、航空機作動流体は、水により次第に汚染され、そして、周知のよう
に、水は、ホスフェートエステルの加水分解を引き起こし、リン酸の部分エステ
ルを生成する。そのために、ホスフェートエステル基材の航空機流体は、生成さ
れるいかなる酸をも中和するための酸捕獲剤を含むように処方される。
【０００５】 航空機部品は、一般に、非常に広い温度範囲にさらされる。したがって、粘度
指数向上剤を航空機作動流体に添加して、流体組成物の粘度に対する温度の影響
を制限している。
【０００６】 機能性流体に一般的に用いられる他の添加剤には、エロージョン防止剤、防錆
剤、および消泡剤が含まれる。
【０００７】 流体の処方者は、航空機用途に対して十分な特性を提供する機能性流体組成物
の開発には成功したものの、依然として、改良された粘度、より低い密度、良好
な潤滑性、および改良された加水分解安定性を示す機能性流体に対する必要性が
残されている。
【０００８】本発明の概要 概略述べると、本発明の機能性流体は、主要量のオルガノホスフェートエステ
ル基材、および約０．５〜約１０ｗｔ％の次式を有するアルコキシル化ポリエー
テルアミンを含む。
【０００９】
【化９】
【００１０】 ［式中、Ｒ１はＣ１〜Ｃ２４のヒドロカルビル基であり、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４ は次式で表される基から独立して選択され、さらに、Ｚは炭素原子が３〜４個の
線状または分岐状アルキレンであり、ｘは１〜１５であり、ｙは１〜１５である
。］
【００１１】
【化１０】
【００１２】 ［式中、Ｒ５は水素、メチルまたはエチルである。］
【００１３】 機能性流体は、また、流体の全重量を基準として、約４〜約２０ｗｔ％の酸化
防止剤、粘度指数向上剤、防錆剤、エロージョン防止剤、酸捕捉剤、消泡剤、お
よびこれらの混合物からなる群から選択される補助添加剤を含む。
【００１４】 機能性流体は、航空機作動流体として特に有用である。
【００１５】本発明の詳細な説明 本発明の機能性流体は、主要量の有機ホスフェートエステル基材を含んでいる
。本発明で用いるのに適切な典型的なオルガノホスフェートエステル基材には、
トリアリールホスフェート、トリアルキルホスフェート、ジアルキルアリールホ
スフェート、アルキルジアリールホスフェート、アルキル化トリアリールホスフ
ェート、およびこれらの混合物から選択されるエステルが含まれる。これらのア
ルキル基中には、炭素原子３〜８個、好ましくは４〜５個が含まれている。前述
のエステルの例には、トリ−ｎ−ブチルホスフェート、トリ−イソブチルホスフ
ェート、ｎ−ブチルジイソブチルホスフェート、ジ−イソブチルｎ−ブチルホス
フェート、ｎ−ブチルジフェニルホスフェート、イソブチルジフェニルホスフェ
ート、ジ−ｎ−ブチルフェニルホスフェート、ジ−イソブチルフェニルホスフェ
ート、トリ−ｎ−ペンチルホスフェート、トリ−イソペンチルホスフェート、ト
リフェニルホスフェート、イソプロピル化トリフェニルホスフェート、およびブ
チル化トリフェニルホスフェートが含まれる。好ましくは、トリアルキルホスフ
ェートエステルは、トリ−ｎ−ブチルホスフェート、トリ−イソブチルホスフェ
ート、およびこれらの混合物からなるものである。
【００１６】 機能性流体における各タイプのホスフェートエステルの量は、流体に要求され
る特定の特性により異なるであろう。航空機作動流体のエステル基材は、一般に
、次のものを含む。 （１）約１０ｗｔ％〜１００ｗｔ％、好ましくは約２０ｗｔ％〜９０ｗｔ％のト
リアルキルホスフェート （２）０ｗｔ％〜約１５ｗｔ％、好ましくは０ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のジアルキ
ルアリールホスフェート （３）０ｗｔ％〜約３０ｗｔ％、好ましくは０ｗｔ％〜約１０ｗｔ％のアルキル
ジアリールホスフェート （４）０ｗｔ％〜約２０ｗｔ％、好ましくは０ｗｔ％〜約１５ｗｔ％のトリアリ
ールホスフェート
【００１７】 本発明の機能性流体は、次式を有するアルコキシル化ポリエーテルアミンを含
む。
【００１８】
【化１１】
【００１９】 ［式中、Ｒ１はＣ１〜Ｃ２４のヒドロカルビル基であり、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４ は次式で表される基から独立して選択され、さらに、Ｚは炭素原子が３〜４個の
線状または分岐鎖の二価アルキレンであり、ｘは１〜１５であり、ｙは１〜１５
であり、ｙは１〜１５である。］
【００２０】
【化１２】
【００２１】 ［式中、Ｒ５は水素、メチルまたはエチルである。］
【００２２】 上記の式のＲ１に関して、適切なヒドロカルビル基には、メチル、エチル、ｎ
−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、イソブチルなどの線状ま
たは分岐状アルキル基、ならびにフェニルノニルなどのアリールアルキル基、お
よびペンチルフェニルなどのアルキルアリール基が含まれる。本発明を実施する
に際して、Ｒ１は、好ましくは、炭素原子が約６〜２１個の分岐状アルキル基で
ある。
【００２３】 また、本発明において、ｘは８〜１５、ｙは１〜２の範囲にあることが好まし
い。
【００２４】 アルコキシル化ポリエーテルアミンは、流体の全重量を基準として、約０．５
〜約１０ｗｔ％の範囲の量でホスフェートエステル基材に添加される。
【００２５】 意外にも、アルコキシル化ポリエーテルアミンをホスフェートエステル基材中
に含有することにより、低温粘度、加水分解安定性、潤滑性などが改良され、向
上された流体特性が提供されることが見出された。
【００２６】 主要量のホスフェートエステル基材およびアルコキシル化ポリエーテルアミン
を含むことに加えて、本発明の機能性流体には、また、本質的に酸化防止剤、酸
捕獲剤、粘度指数（ＶＩ）向上剤、防錆剤、エロージョン防止剤、および消泡剤
からなる群から選択される約４ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の補助添加剤が含まれる。
【００２７】 有用な酸化防止剤には、トリアルキルフェノール、ポリフェノール、およびジ
（アルキルフェニル）アミンが含まれる。これらには、ビス（３，５−ジ−ｔ−
ブチル−４−ヒドロキシルフェニル）メタン、および１，３，５−トリメチル−
２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）ベン
ゼンが含まれ、これらは、Ｅｔｈｙｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから、それぞれ
、商品名Ｈｉｔｅｃ（登録商標）４７０２およびＥｔｈａｎｏｘ（登録商標）３
３０として販売されている。酸化防止剤の他の例には、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙか
ら商品名Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０として販売されているテトラキス
（メチレン［３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロシンナメート］メタン、およ
びＶａｎｄｅｒｂｉｌｔから商品名Ｖａｎｌｕｂｅ（登録商標）８１として販売
されているジ（ｎ−オクチルフェニル）アミンが含まれる。一般的には、酸化防
止剤は、流体の全重量を基準として、約０．１ｗｔ％〜約２ｗｔ％の範囲で用い
られるであろう。
【００２８】 適切な酸捕獲剤には、米国特許第３，７２３，３２０号に開示されている３，
４−エポキシシクロヘキサン−２−エチルヘキシルカルボキシレートなど、エポ
キシシクロヘキサンアルキルカルボキシレートのようなエポキシ化合物が含まれ
る。一般的には、酸捕獲剤は、機能性流体の全重量を基準として、約１〜約１０
ｗｔ％の範囲の量で用いられるであろう。
【００２９】 本発明の組成物で用いるのに適切なエロージョン防止剤には、商品名ＦＣ（登
録商標）９８として、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから販売され入手可能である過フル
オロオクチルスルホン酸カリウムなどの過フルオロアルキルスルホン酸のアルカ
リ金属塩が含まれる。一般的には、エロージョン防止剤は、機能性流体の全重量
を基準として、約０．０１ｗｔ％〜約０．１ｗｔ％の範囲の量で存在する。
【００３０】 適切なＶＩ向上添加剤には、約５０，０００〜１００，０００の範囲の数平均
分子量を有するポリアクリレートエステルが含まれる。これらのポリアルキルメ
タクリレートは、Ｒｈｏｍ ａｎｄ Ｈａａｓ ＣｏｍｐａｎｙからＰＡ（登録
商標）−７５７０、ＰＡ（登録商標）−６７０３、ＰＡ（登録商標）−６７４４
、およびＰＡ（登録商標）−６９６１−ＰＭＮとして販売されている。一般的に
は、ＶＩ向上剤は、機能性流体の全重量を基準として、約３ｗｔ％〜約１０ｗｔ
％の範囲の量で用いられる。
【００３１】 本明細書に開示される機能性流体には、任意に、金属腐食防止剤、消泡剤、染
料などの通常の添加剤がさらに含まれる。
【００３２】実施例 特段の記述がなければ、実施例に列挙される全てのパーセントは重量パーセン
トである。
【００３３】実施例１ 処方１（本発明の処方）を、次の成分を混合して調製した。 成分 量、ｗｔ％ 基材 トリブチルホスフェート ８０．０８３６ エトキシル化ポリエーテルアミン（１） ７．０ 補助添加剤 酸化防止剤 １．５ ＶＩ向上剤 ５．６２５ 酸捕獲剤 ５．７ 他の添加剤 腐食防止剤 ０．０１ 染料 ０．００１４ 消泡剤 ０．０１ エロージョン防止剤 ０．０７（１） このアミンは次式を有する。
【００３４】
【化１３】
【００３５】比較例１ 処方（処方２）を、いかなるアルコキシル化ポリエーテルアミンも用いること
なく、しかし処方１と同量の同じ補助添加剤を用い、基材として、７４．９３３
６ｗｔ％のトリブチルホスフェート、および１２．１ｗｔ％のイソプロピル化ト
リフェニルホスフェートの混合物を用いて調製した。
【００３６】比較例２ 処方（処方３）を、基材として、３２．３５８６ｗｔ％のトリブチルホスフェ
ート、３５．７ｗｔ％のトリイソブチルホスフェート、および１２．１ｗｔ％の
イソプロピル化トリフェニルホスフェートを用いて調製した。処方３には、いか
なるアルコキシル化ポリエーテルアミンも含めなかったが、処方１と同量の同じ
補助添加剤、および処方１と実質的に同じ他の添加剤を含めた。
【００３７】実施例２ この実施例は、アルコキシル化ポリエーテルアミンをホスフェートエステル基
材に添加したもの（処方１）が、処方２および３と比較した際に、望ましい低粘
度（−６５゜Ｆ）および低密度を提供することを示す。表１を参照されたい。
【００３８】
【表１】
【００３９】実施例３ この実施例は、アルコキシル化ポリエーテルアミンをホスフェートエステル基
材に添加したもの（処方１）が、処方２および３より高い滴定可能な酸受容体を
有することを示す。表２を参照されたい。
【００４０】
【表２】
【００４１】実施例４ 処方１および処方２の加水分解安定性を、それぞれ、２８０゜Ｆで０．８ｗｔ
％の水と共に加熱することによって測定し、定期的に、滴定可能な酸受容体％を
測定した。この結果、処方１が、処方２および３と比較して、優れた加水分解安
定性をもたらすことが示された。表３を参照されたい。
【００４２】
【表３】
【００４３】実施例５ 処方１および処方３の潤滑性能を、四球摩耗試験（ＡＳＴＭ Ｄ−４１７２）
により、航空機製造業者規格（１６７゜Ｆ、６００ＲＰＭ、１時間）を用いて評
価した。４０ｋｇ負荷を用い、また試験を２回繰返して行なった。結果を表４に
示す。
【００４４】
【表４】
【００４５】 この実施例は、アルコキシル化ポリエーテルアミンをホスフェートエステル基
材に添加したもの（処方１）が、予期しない良好な潤滑性能をもたらすことを示
している。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）主要量のオルガノホスフェートエステル基材、 （ｂ）流体の全重量を基準として、約０．５〜１０ｗｔ％の下記の式を有するア
    ルコキシル化ポリエーテルアミンと、 （ｃ）流体の全重量を基準として、約４〜約２０ｗｔ％の酸化防止剤、粘度指数
    向上剤、エロージョン防止剤、酸捕捉剤、およびこれらの混合物からなる群から
    選択される補助添加剤と、 を含むことを特徴とする機能性流体。 【化１】 ［式中、Ｒ１はＣ１〜Ｃ２４のヒドロカルビル基であり、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４ は次式で表される基から独立して選択され、さらに、Ｚは炭素原子が３〜４個の
    線状または分岐状アルキレンであり、ｘは１〜１５であり、ｙは１〜１５である
    。］ 【化２】 ［式中、Ｒ５は水素、メチルまたはエチルである。］
  2. 【請求項２】 前記オルガノホスフェートエステル基材は、 （ｉ）約１０ｗｔ％〜１００ｗｔ％のトリアルキルホスフェートと、 （ｉｉ）０ｗｔ％〜約７５ｗｔ％のジアルキルアリールホスフェートと、 （ｉｉｉ）０ｗｔ％〜約３０ｗｔ％のアルキルジアリールホスフェートと、 （ｉｖ）０ｗｔ％〜約１５ｗｔ％のトリアリールホスフェートと、 を含むことを特徴とする請求項１に記載の機能性流体。
  3. 【請求項３】 前記エステルの前記アルキル基は、炭素原子４〜５個を有す
    ることを特徴とする請求項２に記載の機能性流体。
  4. 【請求項４】 前記ｘは、８〜１２であることを特徴とする請求項３に記載
    の機能性流体。
  5. 【請求項５】 前記ｙは、１であることを特徴とする請求項４に記載の機能
    性流体。
  6. 【請求項６】 前記Ｒ２は、次式のものであり、その際Ｒ５はエチルである
    ことを特徴とする請求項４に記載の機能性流体。 【化３】
  7. 【請求項７】 前記Ｒ３およびＲ４は、次式のものであり、その際Ｒ５は水
    素であることを特徴とする請求項６に記載の機能性流体。 【化４】
  8. 【請求項８】 （ａ）下記（ｉ）〜（ｉｖ）を含む主要量のオルガノホスフ
    ェートエステル基材と、 （ｉ）約１０ｗｔ％〜１００ｗｔ％のトリアルキルホスフェート、 （ｉｉ）０ｗｔ％〜約７５ｗｔ％のジアルキルアリールホスフェート、 （ｉｉｉ）０ｗｔ％〜約３０ｗｔ％のアルキルジアリールホスフェート、 （ｉｖ）０ｗｔ％〜約１５ｗｔ％のトリアリールホスフェート、 （ｂ）流体の全重量を基準として、約０．５〜１０ｗｔ％の下記の式を有するア
    ルコキシル化ポリエーテルアミンと、 （ｃ）流体の全重量を基準として、約４〜約２０ｗｔ％の酸化防止剤、粘度指数
    向上剤、エロージョン防止剤、酸捕捉剤、およびこれらの混合物からなる群から
    選択される補助添加剤と、 を含むことを特徴とする作動流体。 【化５】 ［式中、Ｒ１はＣ１〜Ｃ２４のヒドロカルビル基であり、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４ は次式で表される基から独立して選択され、さらに、Ｚは炭素原子が３〜４個の
    線状または分岐状アルキレンであり、ｘは１〜１５であり、ｙは１〜１５である
    。］ 【化６】 ［式中、Ｒ５は水素、メチルまたはエチルである。］
  9. 【請求項９】 前記基材は、炭素４〜５個のアルキル基を有するトリアルキ
    ルホスフェート１００ｗｔ％を含むことを特徴とする請求項８に記載の作動流体
    。
  10. 【請求項１０】 前記基材は、トリブチルホスフェートであり、しかも前記
    式中、ｘは８〜１０であり、ｙは１であり、Ｒ２は次式のものであり、その際Ｒ ５ はエチルであり、 【化７】 さらに、Ｒ３およびＲ４は次式のものであり、その際Ｒ５は水素であることを特
    徴とする請求項９に記載の作動流体。 【化８】
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