JP2012211265A - 粘度指数向上剤及び潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数1〜4のアルキル基である第1のモノマーと、下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数16以上のアルキル基である第2のモノマーと、2以上のビニル基を有するアクリレート系モノマーである第3のモノマーと、を含むモノマー混合物であるポリアクリレート系粘度指数向上剤。
【選択図】なし
Description
本発明の第1実施形態に係るポリアクリレート系粘度指数向上剤は、下記のモノマー(A)、(B)及び(C):
(A)下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数1〜4のアルキル基であるアクリル系モノマー;
(B)下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数16以上のアルキル基であるアクリル系モノマー;及び
(C)2以上のビニル基を有するアクリレート系モノマー
を含むモノマー混合物を共重合させて得られるものである。かかるポリアクリレート系粘度指数向上剤は、通常、3次元構造を有し、分子中の複数の位置で他の分子と結合し、全体として巨大ポリマーを形成する。
また、溶解性は、ポリアクリレート系粘度指数向上剤の分子量、モノマー(A)のR2の炭素数の大きさ等によっても異なる。ポリアクリレート系粘度指数向上剤の分子量が小さく、また、R2の炭素数が大きいほど、モノマー(A)の使用量を多くすることができる。
例えば、潤滑油基油がパラフィン系基油であり、モノマー(A)の使用量は、モノマー混合物の全重量を基準として、溶解性の面から好ましくは85重量%以下である。一方、モノマー(A)の使用量の下限値は、得られるポリアクリレート系粘度指数向上剤の粘度指数の確保のため、モノマー混合物の全重量を基準として、好ましくは10重量%以上である。ただし、その使用量は構造により異なり、例えばモノマー(A)のR2が炭素数4のアルキル基である場合、モノマー(A)の使用量は、その溶解性の観点からモノマー混合物の全重量を基準として、好ましくは85重量%以下、より好ましくは75重量%以下である。一方、モノマー(A)の使用量の下限値は、得られるポリアクリレート系粘度指数向上剤の粘度指数の確保のため、モノマー混合物の全重量を基準として、好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上である。
また、潤滑油基油がパラフィン系基油であり、モノマー(A)のR2が炭素数1のアルキル基(すなわちメチル基)である場合、モノマー(A)の使用量は、その溶解性の観点からモノマー混合物の全重量を基準として、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下、さらに好ましくは50重量%以下である。一方、モノマー(A)の使用量の下限値は、粘度指数の確保のため、好ましくは10重量%以上、より好ましくは20重量%以上、さらに好ましくは30%以上である。
潤滑油基油がパラフィン系基油であり、モノマー(A)のR2が炭素数2又は3のアルキル基である場合のモノマー(A)の使用量の好ましい範囲は、モノマー(A)のR2が炭素数4のアルキル基である場合とモノマー(A)のR2が炭素数1のアルキル基である場合の中間の量との中間に位置する。
特に、モノマー(B)のR2として、炭素数8〜18の直鎖アルコールをゲルベ反応で2量化したβ分岐型アルコールを用いると、粘度指数向上効果と低温流動性を高度に両立するので好ましい。
これらモノマー(B)の含有量の好ましい範囲は5質量%以上、好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上、もっとも好ましくは30質量%以上、80質量%以下、好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下、もっとも好ましくは50質量%以下である。
さらにβ分岐アルコールを用いる場合は、それ以外のB成分及び又はD成分を併用することが好ましい。β分岐アルコール以外のモノマー(B)とモノマー(D)の合計の好ましい範囲は10質量%以上、好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上、もっとも好ましくは40質量%以上、80質量%以下、好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは65質量%以下であることが好ましい。
(D)上記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数6〜15のアルキル基であるアクリル系モノマー
が挙げられる。
モノマー(B)のR2の炭素数が20未満である場合に好ましく用いられるモノマー混合物としては、モノマー混合物の全重量を基準として、モノマー(A)10〜50重量%と、モノマー(B)40〜90重量%と、モノマー(C)0.01〜5重量%と、モノマー(D)0〜45重量%と、を含有するモノマー混合物を挙げることができる。
モノマー(B)のR2の炭素数が20以上である場合に好ましく用いられるモノマー混合物としては、モノマー混合物の全重量を基準として、モノマー(A)10〜50重量%と、モノマー(B)10〜80重量%と、モノマー(C)0.01〜5重量%と、モノマー(D)0〜60重量%と、を含有するモノマー混合物を挙げることができる。
[一般式(2)中、R3は水素原子又はメチル基を示し、R4は炭素数1〜18のアルキレン基を示し、E1は窒素原子を1〜2個、酸素原子を0〜2個含有するアミン残基又は複素環残基を示し、aは0又は1を示す。]
[一般式(3)中、R5は水素原子又はメチル基を示し、E2は窒素原子を1〜2個、酸素原子を0〜2個含有するアミン残基又は複素環残基を示す。]
また、過酸化物系開始剤と適当な還元剤の組み合わせによるレドックス開始系を用いることもできる。
また、分子量分布を制御するための硫黄化合物、すなわち連鎖移動剤連鎖移動剤としては1−ドデカンチオールのほか、チオフェノール、2−メルカプトエタノール、四塩化炭素、四臭化炭素等があげられる。連鎖移動剤の好ましい量は0.1から3重量%、より好ましくは0.2から2重量%である。この範囲にすることで、分子量分布が狭くなり、剪断安定性がよくなる。
触媒の具体例としてはさまざまなものがあり、先の文献や特許等の引用例に記載されているためここでは列挙しない。本発明の実施例ではRAFT法を使用し、触媒として2−フェニルプロパン−2−イル ジチオベンゾエート(2−phenylpropan−2−yl dithiobenzoate)を使用したが、これに限定されるものではない。
(1)パラフィン基系原油および/または混合基系原油の常圧蒸留残渣油の減圧蒸留による留出油(WVGO)
(2)潤滑油脱ろう工程により得られるワックス(スラックワックス等)および/またはガストゥリキッド(GTL)プロセス等により得られる合成ワックス(フィッシャートロプシュワックス、GTLワックス等)
(3)基油(1)〜(2)から選ばれる1種または2種以上の混合油および/または当該混合油のマイルドハイドロクラッキング処理油
(4)基油(1)〜(3)から選ばれる2種以上の混合油
(5)パラフィン基系原油および/または混合基系原油の常圧蒸留残渣油の減圧蒸残渣油の脱れき油(DAO)
(6)基油(5)のマイルドハイドロクラッキング処理油(MHC)
(7)基油(1)〜(6)から選ばれる2種以上の混合油。
を水素化分解し、その生成物又はその生成物から蒸留等により回収される潤滑油留分について溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、又は当該脱ろう処理をした後に蒸留することによって得られる水素化分解鉱油
(8)上記基油(1)〜(7)から選ばれる基油又は当該基油から回収された潤滑油留分を水素化異性化し、その生成物又はその生成物から蒸留等により回収される潤滑油留分について溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、又は、当該脱ろう処理をしたあとに蒸留することによって得られる水素化異性化鉱油。
ただし、分子量制御のために、溶媒量に制限がある場合はこの限りではない。
なお、ここでいう重量平均分子量は、ウォーターズ社製150−CALC/GPC装置に東ソー社製のGMHHR−M(7.8mmID×30cm)のカラムを2本直列に使用し、溶媒としてはテトラヒドロフラン、温度23℃、流速1mL/分、試料濃度1質量%、試料注入量75μL、検出器示差屈折率計(RI)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。
例えば、変速機のような動力伝達装置の場合、せん断力が大きいため、MWは、好ましくは2,500以上、より好ましくは5,000以上、さらに好ましくは10,000以上、特に好ましくは15,000以上である。また、MWは、好ましくは200,000以下、より好ましくは100,000以下、さらに好ましくは70,000以下、特に好ましくは50,000以下である。
また、エンジン油用のように、せん断力がさほど大きくない場合、MWは、好ましくは50,000以上、より好ましくは100,000以上、さらに好ましくは150,000以上、特に好ましくは200,000以上である。また、MWは、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは800,000以下、さらに好ましくは600,000以下、特に好ましくは500,000以下である。重量平均分子量が2,500未満の場合には粘度指数向上剤の効果が得られないおそれがあり、重量平均分子量が1,000,000を超える場合にはせん断安定性や基油への溶解性、貯蔵安定性が悪くなるおそれがある。
本発明の第2実施形態に係る潤滑油組成物は、潤滑油基油と、上記の第1実施形態に係るポリアクリレート系粘度指数向上剤と、摩耗防止剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤、腐食防止剤、泡消剤及び摩擦調整剤から選ばれる少なくとも1種の添加剤と、を含有する。なお、ここでは、第1実施形態に係るポリアクリレート系粘度指数向上剤についての重複する説明を省略する。
(8)上記基油(1)〜(7)から選ばれる基油又は当該基油から回収された潤滑油留分を水素化分解し、その生成物又はその生成物から蒸留等により回収される潤滑油留分について溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、又は当該脱ろう処理をした後に蒸留することによって得られる水素化分解鉱油
溶媒は、ワックス異性化基油(GT70ペール、100℃における動粘度:2.7mm2/s、粘度指数:125、流動点:−27.5℃)100重量部を用いた。触媒は、反応開始時に1−ドデカンチオール(1−Dodecanethiol)1.5重量部及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(2,2’−Azobis(2,4−dimethylvaleronitrile))0.5重量部を用い、反応開始から6時間経過時に2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.3重量部を追加して、さらに3時間反応を行った。反応温度は85℃とした。
また、反応開始前に反応容器内を完全に窒素に置換し、合成中は3ml/minの窒素を吹き込んだ。さらに、モノマーが容器から蒸発せず、反応容器内で還流するように、冷却装置により反応容器内を冷却した。
また、モノマーの導入速度は、モノマー量の全量が4時間で反応容器内に入るように設定した。
反応終了後、容器の温度を130℃に昇温し、約3mmHgまで減圧し、未反応のモノマーを除去した。
表1〜4に示す反応条件に変更したこと以外は実施例1と同様にして、ポリアクリレート系粘度指数向上剤−2〜22を合成した。表1〜4に示した溶媒、触媒(開始剤)及びモノマーの詳細は以下の通りである。
ただし実施例2、18においては、触媒として2−フェニルプロプ−2−イル ジチオベンゾエート(2−phenylprop−2−yl dithiobenzoate)を使用するに際し、モノマーは塩基性アルミナで重合禁止剤を除去して使用した。また反応においては、触媒を溶解させたモノマーを反応容器に最初から全量投入した。
<溶媒>
溶媒1:ワックス異性化基油(100℃における動粘度2.7mm2/s、粘度指数:125、流動点:−27.5℃)
溶媒2:水素化分解基油(100℃における動粘度:4.3mm2/s、粘度指数123、流動点−17.5℃、水素化分解基油)
<触媒(重合開始剤)>
DM:1−ドデカンチオール(1−Dodecanethiol)
CDTBA:2−フェニルプロパン−2−イル ジチオベンゾエート(2−phenylpropan−2−yl dithiobenzoate、米国特許7666962号公報に記載の方法に準じて調製した。)
ADVN:2,2’−アゾビス(チメチルバレロニトリル)(2,2’−Azobis(2,4−dimethylvaleronitrile))
AIBN:2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(2,2’−Azobis(isobutyronitrile))
AMBN:2,2’−アゾビス(メチルブチロニトリル)(2,2’−Azobis(2−methylbutyronitrile))
<モノマー>
C1:メタクリル酸メチル(Methyl Methacrylate)
C12:メタクリル酸n−ドデシル(n−Dodecyl Methacrylate)
C18:メタクリル酸ステアリル(Stearyl Methacrylate)
C12−C12:1−ドデカノール(1−Dodecanol)をゲルベ反応させて炭素数24のアルコールとし、当該アルコールから水酸基を除いた残基を式(1)中のR2として導入したメタクリレート
C8−C18:n−オクチルアルコール(n−Octhyl alcohol)とステアリルアルコール(Stearyl alcohol、1−octadecanol)とをゲルベ反応させて炭素数26のアルコールとし、当該アルコールから水酸基を除いた残基を式(1)のR2として導入したメタクリレート
C18−C18:ステアリルアルコールStearyl alcoholをゲルベ反応させて炭素数36のアルコールとし、当該アルコールから水酸基を除いた残基を式(1)中のR2として導入したメタクリレート
TMPMA:トリメチロールプロパン トリメタクリレート(Trimethylolpropane Trimethacrylate)
EGDMA:エチレングリコール ジメタクリレート(Ethylene Glycol Dimethacrylate)
BDDMA:1,3−ブタンジオール ジメタクリレート(1,3−Butanediol Dimethacrylate)
実施例19〜36においては、それぞれ実施例1〜18で得られたポリアクリレート系粘度指数向上剤−1〜18並びに以下に示す基油及び添加剤を用いて、表5〜7に示す組成を有する潤滑油組成物を調製した。
<潤滑油基油>
基油3:水素化分解基油(100℃における動粘度:4.1mm2/s、粘度指数:120、流動点:−22.5℃)
<添加剤>
添加剤PK:自動変速機用潤滑油添加剤パッケージ、12質量%(摩耗防止剤:アルキル亜リン酸エステル、潤滑油組成物基準リン含有量300ppm、金属系清浄剤:カルシウムスルホネート(塩基価300)、潤滑油組成物基準カルシウム含有量100ppm、無灰分散剤:ホウ素化コハク酸イミド、潤滑油組成物基準3質量%、非ホウ素化コハク酸イミド、潤滑油組成物基準2質量%、酸化防止剤:アルキルジフェニルアミン、潤滑油組成物基準0.5質量%、腐食防止剤:チアジアゾール、潤滑油組成物基準硫黄含有量150〜200ppm、泡消剤:シリコーンオイル、潤滑油組成物基準50ppm、摩擦調整剤:アルキルコハク酸イミド、潤滑油組成物基準2.5質量%、その他)
比較例5〜8においては、それぞれ比較例1〜4で得られたポリアクリレート系粘度指数向上剤−19〜22並びに上記の基油及び添加剤を用いて、表8に示す組成を有する潤滑油組成物の調製を試みた。しかし、比較例5においては、ポリアクリレート系粘度指数向上剤−19を基油3に溶解させようとしたところ、濁りが発生した。また、比較例6〜8においては、ポリアクリレート系粘度指数向上剤20〜22を基油3に溶解させることができなかった。
Claims (4)
- 下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数1〜4のアルキル基である第1のモノマーと、
下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数16以上のアルキル基である第2のモノマーと、
2以上のビニル基を有するアクリレート系モノマーである第3のモノマーと、
を含むモノマー混合物であって、下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数6〜15のアルキル基である第4のモノマーの、前記第2のモノマーに対する含有割合が0〜50重量%であるモノマー混合物を、共重合させて得られるポリアクリレート系粘度指数向上剤。
- 前記第2のアクリレート系モノマーにおいて、前記一般式(1)中のR2が炭素数20以上のアルキル基である、請求項1に記載のポリアクリレート系粘度指数向上剤。
- 下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数1〜4のアルキル基である第1のモノマーと、
下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数20以上のアルキル基である第2のモノマーと、
2以上のビニル基を有するアクリレート系モノマーである第3のモノマーと、
を含むモノマー混合物であって、下記一般式(1)で表される構造を有し、かつ、式中のR1が水素原子又はメチル基であり、R2が炭素数6〜15のアルキル基である第4のモノマーの、前記第2のモノマーに対する含有割合が0〜200重量%であるモノマー混合物を、共重合させて得られるポリアクリレート系粘度指数向上剤。
- 潤滑油基油と、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリアクリレート系粘度指数向上剤と、
摩耗防止剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤、腐食防止剤、泡消剤及び摩擦調整剤から選ばれる少なくとも1種の添加剤と、
を含有する潤滑油組成物。
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