JP2007332387A - 新規な重合体分散剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】混合物を反応条件下で反応させることからなる方法において、前記混合物が、第一不飽和酸性薬剤と、1,1−二置換オレフィン、との第一共重合体、第二不飽和酸性薬剤と、1−オレフィン、第二共重合体、及びポリアミン、からなり、然も、前記第一不飽和酸性薬剤と、前記第二不飽和酸性薬剤とが同じか又は異なり、前記混合物が、前記第一共重合体の酸基+第二共重合体の酸基の1当量当たり、0.1〜1.5当量の前記ポリアミンを含有する、方法。
【選択図】なし
Description
内燃機関のための潤滑油組成物は、一般に付着物、摩耗、腐食等を減少又は抑制する種々の添加剤を含む。同様に、内燃機関のための液体炭化水素燃料は、最低限、付着物の形成を抑制又は減少させる添加剤を含んでいる。本発明は、分散剤又は付着防止剤として有用な組成物に関する。
ここで用いる次の用語は、特に反することが述べられていない限り、次の意味を有する。
CH2=CHR
(式中、Rはオレフィン分子の残りである。)
を有する。
CH2=CR1R2
(式中、R1及びR2は同じか又は異なり、オレフィン分子の残りを構成する。)
を有する。R1又はR2がメチル基で、他方がそうでないのが好ましい。
を有する構造体を指す。
を有するマレイン酸又はフマール酸反応物を指す。典型的には、X及び(又は)X′は、−OH、−O−ヒドロカルビル、−OM+(式中、M+は金属、アンモニウム、又はアミン陽イオンの1当量を表す)、−NH2、−Cl、−Br、であるか、XとX′は一緒になって無水物を形成するような−O−である。好ましくは、X及びX′は、両方のカルボン酸機能がアシル化反応に入ることができるようなものである。無水マレイン酸が好ましい不飽和酸性反応物である。他の適当な不飽和酸性反応物には、電子欠乏オレフィン、例えば、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、及び他の置換マレイミド;イソマレイミド;フマール酸、マレイン酸、アルキル水素マレエート、及びフマレート、ジアルキルフマレート及びマレエート、フマロニリックアシッド(fumaronilic acids) 、及びマレアニックアシッド(maleanic acids);及びマレオニトリル、及びフマロニトリルが含まれる。
本発明の化合物は、不飽和酸性薬剤/1,1−二置換オレフィン共重合体を、不飽和酸性薬剤/1−オレフィン共重合体及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。反応混合物はアルケニル又はアルキルコハク酸誘導体を含むことができる。
本発明で用いられる不飽和酸性薬剤共重合体は、ランダム共重合体又は交互共重合体でもよく、既知の方法により製造することができる。更に殆どの場合、夫々の種類の例は容易に商業的に入手することができる。そのような共重合体は、不飽和酸性薬剤と、対応するオレフィンとの遊離ラジカル反応により製造することができる。好ましくは不飽和酸性薬剤共重合体は、無水マレイン酸と対応するオレフィンとの遊離ラジカル反応により製造することができる。
ポリアミン反応物は、1モル当たり少なくとも3個のアミン窒素原子、好ましくは1分子当たり4〜12個のアミン窒素を有するのがよい。最も好ましいのは、1分子当たり約6〜約10個の窒素原子を有するポリアミンである。ポリアミン1分子当たりのアミン窒素原子の数は、次のようにして計算する:
Mpa=ポリアミン又はポリアミン混合物の数平均分子量
約1.0:1〜2.5:1、好ましくは約1.0:1〜1.5:1の計算したコハク酸比を有するアルキル及びアルケニルコハク酸誘導体を、本発明の方法で用いることができる。一層好ましくは、アルキル又はアルケニルコハク酸誘導体は、約1.0:1〜1.2:1のコハク酸化比を有する。アルキル又はアルケニルコハク酸無水物を用いるのが最も好ましい。従って、熱的方法によって製造された物質の計算コハク酸化比が典型的には1.0〜1.2であること、及び塩素を合成で用いないため生成物が本質的に塩素を含まないことの両方の理由から、この熱的方法により製造されたアルケニルコハク酸無水物を用いるのが好ましい。
ポリスクシンイミドは、グラフト粘度指数改良剤重合体の存在下で、分散剤性を有する粘度指数改良剤重合体を生ずる反応条件下で製造することもできる。そのようなグラフト粘度指数改良剤重合体の一例は、一つ又は二つの酸又は酸無水物部分を有するエチレン系不飽和カルボン酸物質とグラフトさせた、Mnが5000〜500,000の油溶性エチレン共重合体である。グラフト粘度指数改良剤重合体及びその製造についての記載は、米国特許第5,356,551号明細書(これは参考のため全体的にここに入れてある)に見出される。
本発明の重合体の分散性は、一般に環状カーボネートとの反応により更に改良されることが判明している。これは、フルオロカーボンエラストマーの両立性を幾らか低下する結果になることがある。しかし、これは、一般に分散性の増大を考慮に入れ、カーボネート化後処理重合体の濃度を減少させることにより相殺されて余りあるものである。環状カーボネート後処理は、フルオロカーボンエラストマー密封材を持たないエンジンでその分散剤を用いる場合には特に有利である。得られた変性重合体は、ヒドロキシヒドロカルビルオキシカルボニル、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)、又はそれらの混合物で置換されたポリアミノ部分の一つ以上の窒素を有する。
有機第一燐化合物(例えば、米国特許第3,502,677号);
五硫化第一燐;
既に上で述べたような硼素化合物(例えば、米国特許第3,178,663号及び第4,652,387号);
カルボン酸、ポリカルボン酸、無水物、及び(又は)酸ハロゲン化物(例えば、米国特許第3,708,522号及び第4,948,386号);
エポキシド ポリエポキシエート、又はチオエポキシド(例えば、米国特許第3,859,318号及び第5,026,495号);
アルデヒド又はケトン(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);
尿素、チオ尿素、又はグアニジン(例えば、米国特許第3,312,619号、第3,865,813号、英国特許GB1,065,595);
有機スルホン酸(例えば、米国特許第3,189,544号及び英国特許GB2,140,811);
シアン化アルケニル(例えば、米国特許第3,278,550号及び第3,366,569号);
ジケテン(例えば、米国特許第3,546,243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4,579,675号);アルコキシル化アルコール又はフェノールのサルフェート(例えば、米国特許第3,954,639号);
環状カーボネート、又はチオカーボネート線状モノカーボネート、又はポリカーボネート、又はクロロホーメート(例えば、米国特許第4,612,132号、第4,647,390号、第4,648,886号、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、及び英国特許GB2,140,811);
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、又はジチオラクトン(例えば、米国特許第4,614,603号及び第4,666,460号);
環状カーボネート、環状チオカーボネート、又は環状ジチオカーボネート(例えば、米国特許第4,663,062号、及び第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、第4,713,189号);
酸化剤(例えば、米国特許第4,379,064号);
カルボン酸又はアルデヒド又はケトンと、硫黄又は塩化硫黄との組合せ(例えば、米国特許第3,390,086号、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との組合せ(例えば、米国特許第3,649,229号、第5,030,249号、第5,039,307号);
アルデヒドと、ジチオ燐酸のO−ジエステルとの組合せ(例えば、米国特許第3,865,740号);
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸と硼酸との組合せ(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、次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、次に脂肪族ジカルボン酸の組合せ(例えば、米国特許第4,663,064号);
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸又は蓚酸、次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);
燐の無機酸又は無水物、又はその部分的又は全硫黄類似体及び硼素化合物の組合せ(例えば、米国特許第4,857,214号);
有機ジアシッド(diacid)、次に不飽和脂肪酸、次にニトロソ芳香族アミン、場合により次に硼素化合物、次にグリコール化剤の組合せ(例えば、米国特許第4,973,412号);
アルデヒドとトリアゾールとの組合せ(例えば、米国特許第4,963,278号);
アルデヒド及びトリアゾール、次に硼素化合物の組合せ(例えば、米国特許第4,981,492号);
環状ラクトン及び硼素化合物の組合せ(例えば、米国特許第4,963,275号、及び第4,971,711号)。
本発明の組成物は、それらが潤滑油中の清浄剤及び分散剤添加物として有効な濃度で、フルオロカーボンエラストマー密封材と両立することができる。このようにして用いた場合、スクシンイミド添加剤は、通常全組成物に対し1〜5重量%(乾燥重合体を基にして)、好ましくは3重量%未満(乾燥又は活性重合体を基にして)で存在する。乾燥又は活性体基準とは、本発明の活性成分だけを考慮に入れ、組成物(例えば、潤滑油組成物、潤滑油濃厚物、燃料組成物、又は燃料濃厚物)の残りに対する添加剤の量を決定することを指している。希釈剤及び他の不活性物は除外する。別に指示しない限り、潤滑油及び最終的組成物又は濃厚物を記述する際、乾燥又は活性成分含有量はポリスクシンイミドに対するものである。これは、本発明の新規なポリスクシンイミド及び分散剤としての機能を果たす反応生成物混合物中の他の反応生成物又は副生成物も含んでいる。
典型的には、燃料組成物は、重量で基礎燃料の約10〜10,000ppm、好ましくは30〜2,000ppmであろう。これは、他の分散剤反応生成物及び式(I)の化合物を含めた活性成分に基づいているが、不活性物、例えば、希釈剤油及び未反応アルケン又はポリα−オレフィン等の、ポリアルキレンコハク酸無水物の製造から持ち込まれたものを除外する。もし他の清浄剤が存在する場合、変性スクシンイミドの使用量は少なくしてもよい。最適濃度は特定の基礎油及び他の添加剤の存在によって変化させることができるが、日常的方法により決定することができる。
次の製造及び実施例により本発明を更に理解することができるであろうが、それらは本発明を限定するものではない。特に反することが述べられていない限り、全ての温度及び温度範囲は摂氏で示されており、「周囲」又は「室温」は約20℃〜25℃を指す。用語「%」は重量%を意味し、用語「モル」はgモルを意味する。用語「当量」とは、1モルに等しい反応物の量を指し、有限のモル数又は有限の重量又は体積に関し、その例で言及した前又は後の反応物のモル数を意味する。
無水マレイン酸とメチルビニリデンポリブテンとの共重合体の合成。
無水マレイン酸とメチルビニリデンポリブテンとの共重合体を、米国特許第5,112,507号、又は米国特許第5,175,225号明細書で用いられている手順に従い合成した。
無水マレイン酸とメチルビニリデンポリブテンとの共重合体、無水マレイン酸と1−オレフィンとの共重合体、及びアミンとしてDETAを用いたポリスクシンイミドの合成。
頂部撹拌器、窒素導入管、滴下漏斗、及びディーン・スターク・トラップを具えた500ml三口フラスコに、無水マレイン酸(MA)とメチルビニリデンポリブテン(MVP)との共重合体(2300Mwポリブテンから製造したSAP=試料1g当たり18.34mgKOH)228.39g、37.3mMを入れた。これに31.26g、37.3mMのC14/無水マレイン酸共重合体(SAP値=試料1g当たり134mgKOH)のC9芳香族溶液を添加した。MA・MVP共重合体/MA・1−オレフィン共重合体無水物比は1.0であった。これを100℃に加熱し、これにDETA3.84g、37.3mMを添加した。アミン/酸無水物比は0.5であった。次に混合物を165℃に5時間加熱した。次にC9芳香族溶媒を真空中で除去した。生成物を分析し、0.63%のN、5.84のTBN、5.71のTAN、及び100℃で656cStの粘度を持つことが判明した。
例2と同じ手順を用い、但し表1に列挙した薬剤を用いて、例3〜7を実施した。全ての例でポリブテンの分子量は2300であり、アミン/酸無水物比は0.5であり、アミンはDETAであった。
例2〜7のポリスクシンイミドを試験して、VW3344ベンチ試験を用いてそれらのフルオロエラストマー密封材との両立性を決定した。この試験の手順は、米国特許第5,334,321号明細書に報告されている。表2は、VW3344ベンチ試験の結果を含んでいる。全ての例で亀裂はなかった。
Claims (21)
- 混合物を反応条件下で反応させることからなる方法において、前記混合物が、
(a)(1)第一不飽和酸性薬剤と、
(2)1,1−二置換オレフィン、
との第一共重合体、
(b)(1)第二不飽和酸性薬剤と、
(2)1−オレフィン、
との第二共重合体、及び
(c)ポリアミン、
からなり、然も、前記第一不飽和酸性薬剤と、前記第二不飽和酸性薬剤とが同じか又は異なり、前記混合物が、前記第一共重合体の酸基+第二共重合体の酸基の1当量当たり、0.1〜1.5当量の前記ポリアミンを含有する、方法。 - 1−オレフィンが平均10〜30個の炭素原子を有する、請求項1に記載の方法。
- 第一不飽和酸性薬剤及び第二不飽和酸性薬剤が、両方共無水マレイン酸である、請求項1に記載の方法。
- 1,1−二置換オレフィンが、500〜5,000の平均Mnを有する、請求項1に記載の方法。
- 1,1−二置換オレフィンが、1,1−二置換ポリイソブチレンである、請求項4に記載の方法。
- ポリアミンが、少なくとも3個の窒素原子を有する、請求項1に記載の方法。
- 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において、前記混合物が、
(a)(1)第一不飽和酸性薬剤と、
(2)1,1−二置換オレフィン、
との第一共重合体、
(b)(1)第二不飽和酸性薬剤と、
(2)1−オレフィン、
との第二共重合体、及び
(c)ポリアミン、
からなり、然も、前記第一不飽和酸性薬剤と、前記第二不飽和酸性薬剤とが同じか又は異なり、前記混合物が、前記第一共重合体の酸基+第二共重合体の酸基の1当量当たり、0.1〜1.5当量の前記ポリアミンを含有する、ポリスクシンイミド組成物。 - 1−オレフィンが平均10〜30個の炭素原子を有する、請求項7に記載のポリスクシンイミド。
- 第一不飽和酸性薬剤及び第二不飽和酸性薬剤が、両方共無水マレイン酸である、請求項7に記載のポリスクシンイミド。
- 1,1−二置換オレフィンが、500〜5,000の平均Mnを有する、請求項7に記載のポリスクシンイミド。
- 1,1−二置換オレフィンが、1,1−二置換ポリイソブチレンである、請求項10に記載のポリスクシンイミド。
- ポリアミンが、少なくとも3個の窒素原子を有する、請求項7に記載のポリスクシンイミド。
- 混合物が更にアルケニル又はアルキルコハク酸誘導体を含む、請求項7に記載のポリスクシンイミドの製造方法。
- 20〜60重量%の請求項7に記載のポリスクシンイミドと、80〜40重量%の有機希釈剤とからなる濃厚物。
- 主成分量の潤滑粘度の油と、少量の請求項7に記載のポリスクシンイミドとからなる潤滑油組成物。
- 主成分量のガソリン又はディーゼル燃料範囲内の沸点を有する炭化水素と、噴射器又は機関室付着物を減少させるのに有効な量の請求項7に記載のポリスクシンイミドとからなる燃料組成物。
- 請求項7に記載の重合体を、環状カーボネート又は線状モノ−又はポリ−カーボネートで反応条件下で処理することにより製造された後処理重合体。
- 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17に記載の重合体。
- 主成分量の潤滑粘度の油と、少量の請求項17に記載の重合体とからなる潤滑油組成物。
- 20〜60重量%の請求項17に記載の組成物と、80〜40重量%の有機希釈剤とからなる濃厚物。
- 請求項7に記載の重合体を、酸化硼素、ハロゲン化硼素、硼酸、及び硼酸エステルからなる群から選択された硼素化合物で反応条件下で処理することにより製造される後処理された重合体。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120511 |