JP2014502643A - 官能化コポリマーおよびその潤滑組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、潤滑粘度の油とアミン官能化エステル化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物であって、該エステル化コポリマーが、モノマー:(i)α−オレフィン、および(ii)アルコールまたはその混合物でエステル化されており、エステル化されていない少なくとも一部のカルボン酸基がアミンと反応するエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する単位を含むものである、潤滑組成物に関する。さらに、本発明は、前記コポリマーを含む潤滑組成物を提供する。さらに、本発明は、機械装置における潤滑方法および潤滑組成物の使用を提供する。

Description

発明の分野
本発明は、潤滑粘度の油とアミン官能化エステル化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物であって、該エステル化コポリマーが、モノマー:(i)α−オレフィン、および(ii)アルコールまたはその混合物でエステル化されており、エステル化されていない少なくとも一部のカルボン酸基がアミンと反応するエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する単位を含むものである潤滑組成物に関する。さらに、本発明は、前記コポリマーを含む潤滑組成物を提供する。さらに、本発明は、機械装置における潤滑方法および潤滑組成物の使用を提供する。
発明の背景
粘度指数向上剤は、潤滑剤の粘度指数を向上させるために潤滑油組成物に添加されることが公知である。典型的な粘度指数向上剤としては、メタクリレート、アクリレート、オレフィンのポリマー(α−オレフィンと無水マレイン酸のコポリマーおよびそのエステル化誘導体など)、または無水マレイン酸スチレンコポリマーおよびそのエステル化誘導体が挙げられる。しかしながら、かかる粘度指数向上剤が有する剪断安定性は不充分であり、低温での粘度が高すぎ、燃費が悪く、非分散型清浄性(non−dispersant cleanliness)が不充分であるというものであり得る。
特許文献1〜8はすべて、潤滑組成物用のオレフィンコポリマーを開示したものである。
特許文献9には、モノマー(i)α−オレフィン、およびモノマー(ii)β位またはそれより高次の位置で分枝状の第1級アルコールでエステル化されているエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する単位を含み、エステル化前は0.08までの換算比粘度(reduced specific viscosity)を有するものであるコポリマーが開示されている。このコポリマーは、潤滑剤組成物に、許容され得る、または改善された剪断安定性、許容され得る、または改善された粘度指数制御、許容され得る、または改善された低温粘度、および許容され得る、または改善された酸化制御のうちの少なくとも1つをもたらすのに有用である。
リン酸アルキルアンモニウム化学薬品などの耐摩耗剤が、多くのトランスミッションまたは車軸用潤滑剤に耐摩耗パッケージの一部として使用されている。
しかしながら、開示されているアミンの多くは、機械装置の密封性、金属腐食、臭気、取り扱い性、生分解性または酸化的清浄性との適合性のうちの1つ以上に有害な影響を及ぼすこともあり得る。
特許文献10には、オキシアルキレン化(oxyalkylenated)ヒドロキシ−炭化水素のホスフェートまたはチオホスフェートと、塩基性窒素含有高分子反応生成物との付加反応生成物であって、該高分子反応生成物が(1)不飽和重合性エチレン性化合物と塩基性窒素含有不飽和重合性エチレン性化合物との反応生成物または(2)ポリアミンもしくはアルカノールアミンと、不飽和重合性エチレン性化合物とポリカルボン酸、その無水物もしくはエステルの縮合生成物との反応生成物である付加反応生成物が開示されている。
特許文献11には、主要量の潤滑粘度の油と、少量のリン含有酸エステル(phosphorus acid ester)の塩と、含窒素ポリアクリレートとを含む潤滑組成物であって、該リン含有酸エステルは、ジチオリン酸をエポキシドまたはグリコールと反応させることによって中間体を形成し、さらに該中間体をリン含有酸(phosphorus acid)または無水物と反応させることにより調製されるリン含有酸エステルであり、該含窒素ポリアクリレートは、少なくとも1種類のアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルと含窒素モノマーから調製されるものであり、また、該ポリアクリレートは、a)エステル基内に9〜25個の炭素原子を含むメタクリル酸エステルと、b)エステル基内に7〜12個の炭素原子を含むメタクリル酸エステルと、少なくとも1種類の含窒素モノマーとの組合せによって調製され、該塩は、0.5〜10重量部の該リン含有酸エステルを99.5〜90重量部の該含窒素ポリアクリレートを合わせることにより調製される潤滑組成物が開示されている。
米国特許第7,254,249号明細書 米国特許第4,526,950号明細書 米国特許第6,419,714号明細書 米国特許第6,573,224号明細書 米国特許第6,174,843号明細書 米国特許第6,419,714号明細書 米国特許第4,526,950号明細書 国際公開第07/133999号 国際公開第2010/014655号 米国再発行特許発明第3,484,504号明細書 欧州特許出願公開第1495098号明細書
発明の概要
本発明の目的は、潤滑組成物において使用可能な耐摩耗添加剤を提供することである。本発明の別の目的は、以下:機械装置の密封性との不適合性の低下、金属腐食の低減、摩耗の低減、臭気の低減、取り扱い性の改善、生分解性の改善、酸化的清浄性の改善、低温性能の改善、粘度指数の改善、粘度調整剤の性能の改善、または消泡性能の改善のうちの少なくとも1つが可能な添加剤を提供することである。
一実施形態において、本発明は、潤滑粘度の油とアミン官能化エステル化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物であって、該エステル化コポリマーが、モノマー:(i)α−オレフィンおよび(ii)少なくとも1種類のアルコールでエステル化されており、少なくとも一部のカルボン酸基が少なくとも1種類のアミンと反応するエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する単位を含むものである潤滑組成物を提供する。
別の表現をすると、本発明は、潤滑粘度の油とアミン官能化エステル化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物であって、該エステル化コポリマーが、モノマー(i)α−オレフィンおよびモノマー(ii)アルコールまたはその混合物でエステル化されており、エステル化されていない少なくとも一部のカルボン酸基がアミンと反応するエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体(典型的には、カルボン酸基または無水物)に由来する単位を含むものである潤滑組成物を提供する。アミンとの反応をアミンでのキャップと称している場合があり得る。アミンは、典型的には、(チオ)ホスフェートとの反応によって塩を形成し得るものである。該コポリマーは測定可能なTBN(ASTM法D2986による測定による)を有するものであり得る。
本発明のコポリマーは400ppm〜4000ppm、または750ppm〜3000ppmのリンを含むものであり得る。
本明細書で用いる場合、表現「(チオ)ホスフェート(“(thio)phosphate”)」は、チオホスフェート(“thiophosphate”)とホスフェート(“phosphate”)を包含していることを意図し、また、チオホスフェート(“thiophosphate”)はジチオホスフェート(“dithiophosphate”)を包含している。
一実施形態において、本発明は、潤滑粘度の油とアミン官能化エステル化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物であって、該エステル化コポリマーが、モノマー:(i)α−オレフィンおよび(ii)アルコールまたはその混合物でエステル化されたものであるエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する単位を含むものであり、該アルコールが第1級アルコールであり、β位またはそれより高次の位置において分枝状であり得る潤滑組成物を提供する。
一実施形態において、該コポリマーは、エステル化前は0.08まで、または0.02〜0.08(もしくは0.02〜0.07、0.03〜0.07もしくは0.04〜0.06)の換算比粘度を有するものであり得る。典型的には、本明細書に記載のRSV範囲は、該コポリマーに対して行なわれた3回の測定の平均に基づいたものである。
該コポリマーを、RSVではなく重量平均分子量に関して定義してもよい。典型的には、重量平均分子量は、アミンでキャップした最終エステル化コポリマーにおいて測定したものである。重量平均分子量は5000〜25,000、または5000〜20,000、または10,000〜18000または13,000〜18,000であり得る。
該コポリマーの換算比粘度(RSV)は、式RSV=(相対粘度−1)/濃度によって測定され、ここで、相対粘度は、希釈粘度計によって、100cmのアセトン中1.6gの該コポリマーを含む溶液の粘度とアセトンの粘度を30℃で測定することにより求められる。RSVのより詳細な説明を以下に示す。RSVは、α−オレフィンおよび(ii)エステル化前のエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体のコポリマーについて求める。
一実施形態において、上記のコポリマーは、少なくとも1個のエステル基と含窒素基(アミノ−基、アミド−基および/またはイミド−基など)を、典型的には、該コポリマーに対して0.01wt%〜1.5wt%(または0.02wt%〜0.75wt%、または0.04wt%〜0.25wt%)の窒素となるように充分に含むものである。
一実施形態において、該コポリマーは、モノマー(i)α−オレフィンおよびモノマー(ii)エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体から得られ得、
エステル化されたカルボン酸単位の0.1〜99.89(または1〜50、または2.5〜20、または5〜15)パーセントが、β位またはそれより高次の位置で分枝状の第1級アルコールで官能化されており、
エステル化されたカルボン酸単位の0.1〜99.89(または1〜50、または2.5〜20、または5〜15)パーセントが、鎖状アルコールまたはα−分枝アルコールで官能化されており、
該カルボン酸単位の0.01〜10%(または0.1%〜20%、または0.02%〜7.5%、または0.1〜5%、または0.1〜2%未満)が官能化されており、アミノ−基、アミド−基および/またはイミド−基のうちの少なくとも1種類を有する含窒素基を有する(典型的には、アミノアルキルエステル、アミノアルキルアミド、またはアミノアルキルイミドが挙げられ得る)。一実施形態において、該コポリマーは0.08までの換算比粘度を有するものである。
一実施形態において、本発明は、本発明のコポリマーを(i)潤滑粘度の油、および(ii)少なくとも1種類の他の性能添加剤(performance additive)(後述)と混合することにより得られた(または得られ得る)潤滑剤または潤滑剤濃縮物を提供する。
一実施形態において、本発明は、機械装置に、潤滑粘度の油とアミン官能化エステル化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物を供給することを含み、潤滑組成物は、該エステル化コポリマーが、モノマー:(i)α−オレフィンおよび(ii)アルコールまたはその混合物でエステル化されており、エステル化されていない少なくとも一部のカルボン酸基がアミンと反応するエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する単位を含むものである、機械装置の潤滑方法を提供する。
一実施形態において、機械装置は動力伝達装置であり得る。
一実施形態において、本発明は、耐摩耗性能と、機械装置の密封性との不適合性の低下、金属腐食の低減、臭気の低減、取り扱い性の改善、生分解性の改善、酸化的清浄性の改善、および消泡性能の改善のうちの少なくとも1つ(または少なくとも2つもしくは全部)とを有する潤滑剤組成物を得るための本明細書に開示したコポリマーの使用を提供する。
一実施形態において、本発明は、耐摩耗性能と、消泡性能の改善と、任意選択で機械装置の密封性との不適合性の低下、金属腐食の低減、臭気の低減、取り扱い性の改善、生分解性の改善、および酸化的清浄性の改善のうちの少なくとも1つ(または少なくとも2つもしくは全部)とを有する潤滑剤組成物を得るための、車軸油中における本明細書に開示したコポリマーの使用を提供する。
発明の詳細な説明
本発明は、上記のような潤滑組成物、方法および使用を提供する。また、一実施形態において、本発明は本発明のコポリマーの調製方法を提供する。
該コポリマー(または交互コポリマーなどのインターポリマー)の分子量と相関している測定値は該コポリマーの「換算比粘度」に関して表示され得、これは、高分子物質の分子サイズを表現する認知された手段である。本明細書で用いる場合、換算比粘度(RSVと略記)は、典型的には式RSV=(相対粘度−1)/濃度に従って得られた値であり、ここで、相対粘度は、希釈粘度計によって、100cmのアセトン中の1.6gの該ポリマーを含む溶液の粘度とアセトンの粘度を30℃で測定することにより求められる。上記の式によるコンピュータ処理の目的のため、濃度は、100cmのアセトンあたり1.6gの該コポリマーに調整する。換算比粘度(比粘度としても知られている)、ならびにコポリマーの平均分子量とも関係のより詳細な論考は、Paul J.Flory,Principles of Polymer Chemistry,(1953版)(第308頁以降参照)に見られる。
本明細書で用いる場合、用語「(メタ)アクリル」および関連用語は、アクリル基とメタクリル基の両方を包含している。
コポリマー
モノマー(i)α−オレフィンとモノマー(ii)エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体との反応によって調製される本発明のコポリマー。
α−オレフィンは、鎖状もしくは分枝状のオレフィンまたはその混合物であり得る。α−オレフィンが鎖状である場合、α−オレフィンの炭素原子の数は2〜20、または4〜16、または8〜12の範囲であり得る。α−オレフィンが分枝状である場合、α−オレフィンの炭素原子の数は4〜32、または6〜20個、または8〜16の範囲であり得る。α−オレフィンの例としては、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン 1−オクタデセン、またはその混合物が挙げられる。有用なα−オレフィンの一例は1−ドデセンである。
エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体は、一部エステル化されたものであり得る酸もしくは無水物またはその誘導体であり得る。一部エステル化されている場合、他の官能基としては、酸、塩、イミド、およびアミド、またはその混合物が挙げられる。好適な塩としては、アルカリ金属の塩、アルカリ土類金属の塩、またはその混合物が挙げられる。該塩としては、リチウムの塩、ナトリウムの塩、カリウムの塩、マグネシウムの塩、カルシウムの塩、またはその混合物が挙げられる。不飽和カルボン酸またはその誘導体としては、アクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、マレイン酸もしくは無水物、フマル酸、イタコン酸もしくは無水物またはその混合物、あるいはその置換型等価物が挙げられる。
エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体の好適な例としては、無水イタコン酸、無水マレイン酸、メチルマレイン酸無水物、エチルマレイン酸無水物、ジメチルマレイン酸無水物またはその混合物が挙げられる。一実施形態において、エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体としては、無水マレイン酸、(メタ)アクリル酸、またはその誘導体(エステルおよび含窒素モノマーなど)が挙げられる。かかる含窒素モノマーとしては、アミノ−ヒドロカルビルモルホリン(n−アミノプロピルモルホリンなど)、アミノアルコール、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−ビニルカルボンアミド(N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルプロピオンアミド、N−ビニルヒドロキシアセトアミドなど)、ビニルピリジン、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルピロリジノン、N−ビニルカプロラクタム(caproplactam)、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドもしくはジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N−置換アルカンジアミン(diamaine)(N−メチル−1,3−プロパンジアミンなど)、またはその混合物が挙げられる。
該コポリマーは、国際特許出願公開公報WO2010/014655Aに記載のようにして調製され得る。例えば、モノマー(i)α−オレフィンとモノマー(ii)エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体との反応によって調製される本発明のコポリマーは、WO2010/014655Aの段落[0140]〜[0141]に記載されている。該コポリマーは、一実施形態において、1−ドデセンと無水マレイン酸から得られるコポリマーであり得る。例示されるコポリマーとしては、以下で調製したものが挙げられる。エステル化および酸モノマーとアミンとの反応は、モノマーの重合の前に行なっても後に行なってもよく;典型的には、重合後に行なう。
コポリマー主鎖の調製:コポリマーは、3リットル容フラスコ内で、1モルの無水マレイン酸とYモル(以下に定義)の1−ドデセンを、60wt%がトルエンの溶媒の存在下で反応させることにより調製され得る。フラスコには、フランジリッド(flange lid)とクリップ、PTFE製攪拌器グランド(stirrer gland)、ロッドとオーバーヘッドスターラー、熱電対、窒素供給ポートおよび水冷式冷却器を装着する。このフラスコに窒素を0.028m/時(または1SCFH)で吹き入れる。サイドアームを有する別の500ml容フラスコに、0.05モルのtert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート開始剤(Trigonox(登録商標)21Sとして知られているAkzo Nobel製の市販の開始剤)、任意選択で、n−ドデシルメルカプタン(連鎖移動剤,CTA)およびさらなるトルエンを仕込む。窒素ラインをアームに装着し、窒素を0.085m/時(または0.3SCFH)で30分間適用する。3リットル容フラスコを105℃まで加熱する。Trigonox 21S開始剤/トルエン混合物を500ml容フラスコから3リットル容フラスコ内に、MasterflexTMポンプ(流量を0.8ml/分に設定)によって5時間にわたってポンプ輸送する。3リットル容フラスコの内容物を1時間攪拌した後、95℃まで冷却する。3リットル容フラスコの内容物を一晩攪拌する。典型的には、透明な無色のゲル状物が得られる。各試薬の量を以下の表に示す。
調製したコポリマーを、上記の説明に記載のRSV法によって特性評価する。RSVデータも表に示す。
Figure 2014502643
該コポリマーは、任意選択でフリーラジカル開始剤、溶媒、連鎖移動剤またはその混合物の存在下で調製され得る。当業者には、開始剤および/または連鎖移動剤の量を変えると本発明のコポリマーの数平均分子量およびRSVが変わることが認識されよう。
溶媒は公知のものであり、通常、液状の有機希釈剤である。一般的に、溶媒は、必要とされる反応温度がもたらされるのに充分高い沸点を有するものである。例示的な希釈剤としては、トルエン、t−ブチルベンゼン、ベンゼン、キシレン、クロロベンゼンおよび125℃より上で沸騰する種々の石油留分が挙げられる。
フリーラジカル開始剤は公知のものであり、熱分解するとフリーラジカルが得られるペルオキシ化合物、過酸化物、ヒドロペルオキシド、およびアゾ化合物が挙げられる。他の好適な例は、J.BrandrupおよびE.Immergut編,“Polymer Handbook”,第2版,John Wiley and Sons,New York(1975),II−1〜II−40頁に記載されている。フリーラジカル開始剤の例にはフリーラジカル生成試薬に由来するものも包含され、例としては、過酸化ベンゾイル、過安息香酸t−ブチル、メタクロロ過安息香酸t−ブチル、過酸化t−ブチル、ペルオキシ二炭酸sec−ブチル、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化t−ブチル、t−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化t−アミル、過酸化クミル、t−ブチルペルオクトエート、t−ブチル−m−クロロペルベンゾエート、アゾビスイソバレロニトリルまたはその混合物が挙げられる。一実施形態において、フリーラジカル生成試薬は、過酸化t−ブチル、t−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化t−アミル、過酸化クミル、t−ブチルペルオクトエート、t−ブチル−m−クロロペルベンゾエート、アゾビスイソバレロニトリルまたはその混合物である。市販のフリーラジカル開始剤としては、Akzo Nobel製の商標Trigonox(登録商標)−21で販売されている類型の化合物が挙げられる。
連鎖移動剤は当業者に公知である。連鎖移動剤は、ポリマーの分子量を制御する手段として重合に添加され得る。連鎖移動剤としては、n−ドデシルメルカプタンおよびt−ドデシルメルカプタン、2−メルカプトエタノール、メチル−3−メルカプトプロピオネートなどの硫黄含有連鎖移動剤が挙げられ得る。また、テルペンも使用され得る。典型的には、連鎖移動剤はn−ドデシルメルカプタンおよびt−ドデシルメルカプタンであり得る。
エステル化コポリマーは、エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体のカルボン酸基の反応によって形成され得る。アルコールは、鎖状もしくは分枝状のアルコール、環式もしくは非環式のアルコール、またはこれらの特徴の組合せであり得る。アルコールは、典型的には、エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体と反応し(重合前または重合後、典型的には、重合後)、エステル化基を形成する。
エステル化基は、鎖状または分枝状アルコールから誘導され得るものであり得る。アルコールは、1〜150個、または4〜50個、または8〜20個の炭素原子を有するものであり得る。典型的には、炭素原子の数は、本発明のコポリマーが油中に分散性または可溶性となるのに充分な数である。
種々の実施形態において、アルコールは、β位またはそれより高次の位置で分枝状の第1級アルコールであり得、少なくとも12個(または少なくとも16個、または少なくとも18個または少なくとも20個)の炭素原子を有するものであり得る。炭素原子の数は、少なくとも12〜60、または少なくとも16〜30の範囲であり得る。
アルコールは、種々の鎖長の(典型的には、6〜20個、または8〜18個、または10〜15個の炭素原子を含む)脂肪アルコールであってもよい。脂肪アルコールとしては、Oxo Alcohol(登録商標)7911、Oxo Alcohol(登録商標)7900およびOxo Alcohol(登録商標)1100(Monsanto製);Alphanol(登録商標)79(ICI製);Nafol(登録商標)1620、Alfol(登録商標)610およびAlfol(登録商標)810(Condea(現Sasol)製);Epal(登録商標)610およびEpal(登録商標)810(Ethyl Corporation製);Linevol(登録商標)79、Linevol(登録商標)911およびDobanol(登録商標)25L(Shell AG製);Lial(登録商標)125(Condea Augusta(Milan)製);Dehydad(登録商標)およびLorol(登録商標)(Henkel KGaA(現Cognis)製)ならびにLinopol(登録商標)7−11およびAcropol(登録商標)91(Ugine Kuhlmann製)が挙げられる。
エステル化基は、ゲルベアルコールから誘導され得るものであってもよい。ゲルベアルコールは、典型的には、1つ以上の炭素鎖を有し、β位またはそれより高次の位置で分岐しているものである。ゲルベアルコールは、10〜60個、または12〜60個、または16〜40個の炭素原子を含むものであり得る。ゲルベアルコールを調製するための方法は米国特許4,767,815に開示されている(第5欄,第39行〜第6欄,第32行参照)。
ゲルベアルコールは、アルキル基、例えば、以下:
1)C15〜16ポリメチレン基を含むアルキル基、例えば、2−C1〜15アルキル−ヘキサデシル基(例えば、2−オクチルヘキサデシル)ならびに2−アルキル−オクタデシル基(例えば、2−エチルオクタデシル、2−テトラデシル−オクタデシルおよび2−ヘキサデシルオクタデシル);
2)C13〜14ポリメチレン基を含むアルキル基、例えば、1−C1〜15アルキル−テトラデシル基(例えば、2−ヘキシルテトラデシル、2−デシルテトラデシルおよび2−ウンデシルトリデシル)ならびに2−C1〜15アルキル−ヘキサデシル基(例えば、2−エチル−ヘキサデシルおよび2−ドデシルヘキサデシル);
3)C10〜12ポリメチレン基を含むアルキル基、例えば、2−C1〜15アルキル−ドデシル基(例えば、2−オクチルドデシル)ならびに2−C1〜15アルキル−ドデシル基(2−ヘキシルドデシルおよび2−オクチルドデシル)、2−C1〜15アルキル−テトラデシル基(例えば、2−ヘキシルテトラデシルおよび2−デシルテトラデシル);
4)C6〜9ポリメチレン基を含むアルキル基、例えば、2−C1〜15アルキル−デシル基(例えば、2−オクチルデシル)および2,4−ジ−C1〜15アルキル−デシル基(例えば、2−エチル−4−ブチル−デシル基);
5)C1〜5ポリメチレン基を含むアルキル基、例えば、2−(3−メチルヘキシル)−7−メチル−デシル基および2−(1,4,4−トリメチルブチル)−5,7,7−トリメチル−オクチル基;ならびに
6)2種類以上の分枝状アルキル基の混合物、例えば、プロピレンオリゴマー(6量体〜11量体)、エチレン/プロピレン(モル比16:1〜1:11)オリゴマー、イソブテンオリゴマー(5量体〜8量体)、C5〜17α−オレフィンオリゴマー(2量体〜6量体)に対応するオキソアルコールのアルキル残基
を有するものであり得る。
典型的には、ゲルベアルコールは2つのアルキル基を有するものであり、該2つのアルキル基間の炭素原子の数の差は長い方の鎖のアルキル基に対して4以下である。
好適なβ位またはそれより高次の位置で分枝状の第1級アルコールの例としては、2−エチルヘキサノール、2−ブチルオクタノール、2−ヘキシルデカノール、2−オクチルドデカノール、2−デシルテトラデカノール、またはその混合物が挙げられる。
一実施形態において、アルコールは、(i)ゲルベアルコールと(ii)ゲルベアルコール以外の鎖状アルコールの混合物を含むものである。該他のアルコールは上記の脂肪アルコールであり得る。
本発明のコポリマーは、上記のアルコールの存在下でエステル化され得る。一実施形態において、該エステル化コポリマーを、アルコール(C1〜C6アルコールなど、典型的にはブタノール)でさらに処理し、該コポリマーの残りのカルボン酸基と反応させ、かくして酸価を所望の値まで下げてもよい。アルコールとエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体とのエステル化反応の概要を以下に示す。
エステル化コポリマー:エステル化コポリマーは、冷却器でキャップしたディーンスタークトラップを装着したフラスコ内で調製され得る。1モルのカルボキシ基を含むある量のコポリマーをこのフラスコ内で110℃まで加熱し、30分間攪拌する。1モルのアルコールを添加する。β位またはそれより高次の位置で分岐している第1級アルコールの仕込み量が1モルより多い場合は、この時点で1モルだけ添加する。逆に、β位またはそれより高次の位置で分岐している第1級アルコールが1モルより少ないことが意図される場合は、合計で1モル相当のアルコールが得られるように充分な鎖状アルコールを使用する。アルコールはフラスコ内に、蠕動ポンプによって35分間にわたってポンプ輸送する。次いで、触媒量のメタンスルホン酸を残りのモルのアルコールとともにフラスコ内に5時間にわたってポンプ輸送するとともに、145℃まで加熱して保持し、ディーンスタークトラップ内に水を除去する。
反応温度を135℃まで下げ、フラスコには充分なブタノールを、総酸価(TAN)が4mgKOH/g以下になるまで逐次的に添加する。フラスコを150℃まで加熱し、充分な水酸化ナトリウムを添加してメタンスルホン酸をクエンチする。フラスコを周囲温度まで冷却すると、エステル化コポリマーが得られる。任意選択で、生成物を真空ストリッピングし、水またはアルコールなどの任意の揮発性物質を除去する。
この手順では、以下の表に示す材料が使用され得る。
Figure 2014502643
脚注:
鎖状アルコールは、Alfol(登録商標)810として市販されているC8〜10の混合物である。報告した量には少量のブタノールを含めていない。
B1は2−ヘキシルデカノールである。
B2は2−エチルヘキサノールである。
B3は2−オクチルドデカノールである。
表に示したアルコールのモルは、該コポリマーの不飽和カルボン酸のカルボキシル基の総数に対するアルコールの総モル数に関するものである。典型的には、2モルのアルコールが無水マレイン酸に由来する2モルのカルボキシル基と反応する。
エステル化コポリマーを、さらにアミンと反応させ得る。アミンとしては、該コポリマーに組み込まれると、0mgKOH/gより大きい、または1〜20mgKOH/g、または2〜12mgKOH/g)のTBN(すなわち、総塩基価)をもたらし得る任意のアミンが挙げられ得る。
アミンの例としては、アミノ−ヒドロカルビルモルホリン(n−アミノプロピルモルホリンなど)、アミノアルコール、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−ビニルカルボンアミド(例えば、N−ビニル−ホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルプロピオンアミド、N−ビニルヒドロキシアセトアミド、ビニルピリジン、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルピロリジノン、N−ビニルカプロラクタム、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドもしくはジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N−置換アルカンジアミン(d N−メチル−1,3−プロパンジアミンなど)、またはその混合物が挙げられる。
アミンの例としては、アミノ−ヒドロカルビルモルホリン(3−モルホリノプロピルアミンなど)、アミノアルコール、N−置換アルカンジアミン(N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミンなど)、またはその混合物が挙げられる。一実施形態において、アミンはN,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミンであり得る。
一実施形態において、アミンは、アミノ−ヒドロカルビルモルホリン(3−モルホリノプロピルアミンなど)、アミノアルコールまたはその混合物であり得る。
アミノアルコールとしては、モノアルカノールアミン、ジアルカノールアミン、トリアルカノールアミンまたはその混合物が挙げられ得る。アミノアルコールの例としては、ジメチルエタノールアミン、エタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、3−アミノ−1,2−プロパンジオール、セリノール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、トリス(ヒドロキシメチル)−アミノメタン、ジイソプロパノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、3−(ジメチルアミノ)−2,2−ジメチルプロパン−1−オール、および2−(2−アミノエチルアミノ)エタノールが挙げられる。
アミノ−ヒドロカルビルモルホリンなどのアミンまたは別の非ヒドロキシ含有アミンが使用される場合、第1級アミノ基は、エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体とイミドを形成する傾向にある。また、その後の酸性ホスフェート(acid phosphate)と第3級アミンとの反応によってリン酸塩が形成される傾向にある。例えば、アミノ−ヒドロカルビルモルホリンの第3級アミノ基、またはN,N−ジアルキルヒドロカルビル(例えば、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン反応生成物)の第3級アミノ基との反応によってリン酸塩が形成される傾向にある。
一実施形態において、アミンは、アミノ−ヒドロカルビルモルホリン、アミノアルコールまたはその混合物であり得る。
アミノアルコールなどのアミンが使用される場合、アルコール基は、(i)アミノ基が第3級である場合では、エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する単位とエステルを;および(ii)アミノ基が第1級または第2級である場合では、エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する単位を、有するエステルまたはアミドを形成する傾向にある。また、その後の該ホスフェートとアミノ基との反応によってリン酸塩が形成される傾向にある。
また、アミンとしては、アルキレンポリアミン、またはその混合物が挙げられ得る。アルキレンポリアミンは、エチレンポリアミン、プロピレンポリアミン、ブチレンポリアミン、またはその混合物であり得る。典型的には、ポリアミンはエチレンポリアミンまたはその混合物であり得る。上記の一例のものなどのエチレンポリアミンが好ましい。詳細には、Kirk Othmerの“Encyclopedia of Chemical Technology”,第4版,第8巻,74〜108頁,John Wiley and Sons,N.Y.(1993)の見出しの“Diamines and Higher Amines”およびMeinhardtらの米国特許第4,234,435号に記載されている。
エチレンポリアミンの例としては、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、N−(2−アミノエチル)−N’−[2−[(2−アミノエチル)アミノ]エチル]−1,2−エタンジアミン、アルキレンポリアミンスティルボトム(still bottom)、またはその混合物が挙げられる。
アルキレンポリアミンボトムは、約200℃より下で沸騰する物質を2%未満、通常、1%未満(重量基準)有することを特徴とするものであり得る。容易に入手可能であり、かなり有用であることがわかっているエチレンポリアミンボトムの場合、該ボトムは、約2%未満(重量基準)の総ジエチレントリアミン(DETA)またはトリエチレンテトラミン(TETA)を含むものである。“E−100”で指定されるDow Chemical Company(Freeport,Tex)から入手されたかかるエチレンポリアミンボトムの典型的な試料は、15.6℃における比重1.0168、窒素重量パーセント33.15および40℃における粘度121cSt(mm/s)を有するものである。かかる試料のガスクロマトグラフィー解析により、これは、約0.93%の「ライトエンド」(ジエチレントリアミンである可能性が高い)、0.72%のトリエチレンテトラミン、21.74%のテトラエチレンペンタミンおよび76.61%のペンタエチレンヘキサミンおよびそれより高次のポリエチレンアミン(higher)(重量基準)を含むことが示された。同様のアルキレンポリアミンボトムは、Dow ChemicalからE100TMポリエチレンアミンとして市販されている。
本発明のコポリマーをアミンと以下に示すようにして反応させ得る。
アミンでキャップしたエステル化コポリマー(Ecca)の調製例:上記の各エステル化コポリマーをアミンと、冷却器でキャップしたディーンスタークトラップを装着したフラスコ内で反応させる。充分なアミンを添加し、以下の表に示す重量パーセントの窒素含量を有するエステル化コポリマーを得る。このフラスコに30分間にわたってアミンを仕込み、150℃で2〜5時間攪拌する。フラスコを115℃まで冷却し、排液する。得られた生成物を100〜150℃で真空ストリッピングし、1.5〜2.5時間保持する。この手順では、以下の表に示す材料が使用される。以下の表に、アミンでキャップされたエステル化コポリマーの代表番号の情報を示す。
Figure 2014502643
脚注:
アミン1は4−(3−アミノプロピル)モルホリンである。
アミン2は3−(ジメチルアミノ)−1−プロピルアミンである。
アミン3は1−(3−アミノプロピル)イミダゾールである。
リン酸塩は、アミン官能化エステル化コポリマーを(チオ)リン酸化剤と反応させることにより誘導され得るものであり得、ここで、該エステル化コポリマーは、モノマー:(i)α−オレフィンおよび(ii)アルコールまたはその混合物でエステル化されており、エステル化されていない少なくとも一部のカルボン酸基がアミンと反応するエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する単位を含む(典型的には、0mgKOH/gより大きい、または1〜20mgKOH/g、または2〜12mgKOH/gのTBNを有する)ものである。
一実施形態において、本発明のコポリマーは、(i)α−オレフィンと、(ii)エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体(典型的には、無水マレイン酸)と、(iii)前述のモノマーと共重合することが公知の1種類以上のさらなるコモノマーとを含むものである。好適なコモノマーとしては、ビニル芳香族モノマー;メタ(アクリル酸)アルキル;酢酸ビニル;およびフマル酸ならびにその誘導体が挙げられる。ビニル芳香族モノマーとしては、スチレンまたはアルキルスチレン(α−メチルスチレン、パラ−tert−ブチルスチレン、α−エチルスチレン、およびパラ−低級アルコキシスチレンなど)、またはその混合物が挙げられる。一実施形態において、ビニル芳香族モノマーはスチレンであり得る。
(チオ)リン酸化剤
本明細書で用いる場合、表現「(チオ)リン酸化剤」は、リン酸化剤、チオリン酸化剤、またはその混合物を包含していることを意図する。一実施形態において、リン酸化剤は硫黄を含んでいないものである。また、本明細書で用いる場合、表現“(thio)phosphorylating agent((チオ)リン酸化剤)”は、表現“(thio)phosphating agent((チオ)リン酸化剤)”と互換的に用いている場合があり得る。
使用され得る(チオ)リン酸化剤は、典型的には、五酸化リン、五硫化リン、またはその反応性等価物である。チオリン酸またはリン酸の反応性等価物としては、酸ハロゲン化物、エステル、アミド、無水物、塩、部分塩、またはその混合物が挙げられる。(チオ)リン酸化剤は、+5の酸化状態のリンを有するものであり得る。
五酸化リンは、通常、その実験式であるPで示され、五硫化リンは、通常、その実験式であるPで示されてはいるが、どちらの分子も、少なくとも一部において、P10またはP10などのより複雑な分子からなるものであると考えられる。(チオ)リン酸化剤としては、POCl、P、P10、ポリリン酸、P、もしくはP10、またはその混合物が挙げられ得る。一実施形態において、(チオ)リン酸化剤は、硫黄が含有されていないリン酸化剤、典型的には、POCl、P、P10、またはポリリン酸であり得る。
また、アミン官能化コポリマーの(チオ)リン酸塩は、(i)ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物(carboxylic compound)(ヒドロキシ含有カルボン酸など)、またはその誘導体(該誘導体としては、エステル、アミド、またはアミドもしくはエステル(典型的には、部分エステル)の部分塩が挙げられ得る)を反応させることにより得られた/得られ得る生成物であってもよく、一部エステル化されたポリオール(グリセロールなど))および/またはアルコール(典型的には、一価アルコールもしくは二価アルコール)、(チオ)リン酸化剤、およびアミンでキャップしたエステル化エステルコポリマーから化合物を誘導してもよい。得られた生成物を酸性(チオ)ホスフェートと称している場合があり得る。
本明細書で用いる場合、表現「酸性(チオ)ホスフェート」が酸性チオホスフェートまたは酸性ホスフェート(硫黄が含有されていない)を包含していることは当業者にわかるであろう。
酸性(チオ)ホスフェートは、ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物および/またはアルコール(典型的には、一価アルコールもしくは二価アルコール)、(チオ)リン酸化剤を反応させることにより得られた/得られ得る生成物であって、塩基性窒素を有するアミンでキャップされ得るものである。塩基性窒素を有するアミンは、生成物に組み込まれると、0mgKOH/gより大きい、または1〜20mgKOH/g、または2〜12mgKOH/gの総塩基価(TBN)を有するものであり得る。
一実施形態において、(チオ)リン酸塩は、(i)ヒドロキシ含有カルボン酸またはその誘導体と(チオ)リン酸化剤を反応させることにより得られた/得られ得る生成物であり得る酸性(チオ)ホスフェートであって、塩基性窒素を有するアミンでキャップされ得るものである。
一実施形態において、(チオ)リン酸塩は、(i)アルコール(典型的には、一価アルコールまたは二価アルコール)と(チオ)リン酸化剤を反応させることにより得られた/得られ得る生成物であり得る酸性(チオ)ホスフェートであって、塩基性窒素を有するアミンでキャップされ得るものである。
(チオ)リン酸化剤は、ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物およびまたはアルコールとどのような順序で混合して反応させてもよい。
また、(チオ)リン酸化剤それ自体を反応混合物中に、一度に導入してもよく、多数回に分けて導入してもよい。したがって、一実施形態において、酸性(チオ)ホスフェート生成物(または中間体)は、(チオ)リン酸化剤の一部をヒドロキシ含有カルボキシル化化合物および/またはアルコールと反応させ、その後、第2の仕込み分の(チオ)リン酸化剤を添加して調製される。
一実施形態において、アミン官能化コポリマーの(チオ)リン酸塩は、(i)の生成物を、塩基性窒素を有するアミンでキャップされたエステル化エステルコポリマーと反応させることにより得られた/得られ得るものであり得る。生成物は、ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物の(チオ)リン酸エステル、典型的には(チオ)リン酸エステル誘導体のアルキルアンモニウム塩に結合しているポリマーであり得る。例えば、生成物は、トリアルキルアンモニウム塩に結合しているアルキルヒドロキシ−カルボキシレート(チオ)ホスフェートポリマー、またはその混合物であり得る。トリアルキルアンモニウム塩は、後述する第3級アミノ基を有するアミンに由来するものであり得る。
一実施形態において、本発明は、潤滑粘度の油と、(i)アルコール(典型的には、一価アルコールもしくは二価アルコール)またはその誘導体、(チオ)リン酸化剤を、ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物(典型的には、ヒドロキシ含有カルボン酸)の非存在下で反応させ、任意選択で(ii)(i)の生成物を、塩基性窒素を有するアミンでキャップしたエステル化エステルコポリマーと反応させることにより得られた/得られ得るアミン官能化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物を提供する。
一実施形態において、本発明は、潤滑粘度の油と、(i)ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物(典型的には、ヒドロキシ含有カルボン酸またはその誘導体)、(チオ)リン酸化剤、およびアルコール(典型的には、一価アルコールまたは二価アルコール)を反応させ、任意選択で、(ii)(i)の生成物をアミンまたはその混合物と反応させることにより得られた/得られ得るアミン官能化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物を提供する。一実施形態において、本発明は、(i)の生成物をさらにアミンまたはその混合物と反応させる潤滑組成物を提供する。
一実施形態において、本発明は、潤滑粘度の油とアミン官能化エステル化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物であって、該エステル化コポリマーが、モノマー:(i)α−オレフィンおよび(ii)アルコールまたはその混合物でエステル化されており、エステル化されていない少なくとも一部のカルボン酸基がアミンと反応するエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体(典型的には、カルボン酸基または無水物)に由来する単位を含むものであり、該(チオ)リン酸塩が、ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物(典型的には、ヒドロキシ含有カルボン酸またはその誘導体)、(典型的には、硫黄が含有されていない)リン酸化剤、および任意選択でアルコールを反応させることにより得られた/得られ得る潤滑組成物を提供する。
得られた生成物を、次いで、本明細書に記載のエステル化コポリマーのアミンと反応させ得る。
一実施形態において、ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物は、ヒドロキシ−カルボン酸もしくはその誘導体、一部エステル化されたポリオール、またはその混合物であり得る。
ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物は、式:
Figure 2014502643
で表されるヒドロキシ含有カルボン酸に由来する化合物を含むものであり得、
式中、
nおよびmは、独立して、1〜5の整数であり得;
Xは、脂肪族もしくは脂環式基、または炭素鎖内に酸素原子を含む脂肪族もしくは脂環式基、または前述の型の置換型の基であり得、前記の基は、6個までの炭素原子を含み、n+m個の利用可能な結合点を有するものであり;
各Yは、独立して、−O−、>NH、もしくは>NRであってもよく、または2つのYが一体となって、2つのカルボニル基間で形成されるイミド構造R−N<の窒素を表していてもよく;
各RおよびRは、独立して、水素またはヒドロカルビル基であり得るが、RまたはR基の少なくとも一方はヒドロカルビル基であるものとし;各Rは、独立して、水素、ヒドロカルビル基またはアシル基であり得るが、さらに、少なくとも1つの−OR基は、少なくとも1つの−C(O)−Y−R基に対してα位またはβ位であるX内の炭素原子上に存在しているものとするが、少なくとも1つのR基は水素であるものとする。
ヒドロキシ−カルボキシル化化合物に由来する該化合物は、グリコール酸(nとmがともに1である)、マレイン酸(n=2,m=1)、酒石酸(nとmがともに2である)、クエン酸(n=3,m=1)、またはその混合物に由来するものであり得る。一実施形態において、ヒドロキシ−カルボキシル化化合物に由来する該化合物は、酒石酸またはグリコール酸、典型的には酒石酸に由来するものであり得る。
ヒドロキシ含有カルボン酸に由来する化合物(II)は、一部エステル化されたポリオール(グリセロールなど)、またはその混合物に由来するものであってもよい。一部エステル化されたポリオールはグリセロールモノオレエート、またはグリセロールジオレエートであり得る。
アルコールを(チオ)リン酸化剤と反応させる。アルコールとしては、一価アルコールまたは二価アルコールが挙げられる。アルコールの炭素原子は、直鎖であっても分枝鎖であっても、その混合物であってもよい。分枝状アルコールはゲルベアルコールまたはその混合物であってもよい。分枝状アルコールは、6〜40個または6〜30個または8〜20個の炭素原子(典型的には、8〜20個の炭素原子)を含むものであり得る。
ゲルベアルコールは先に記載している。
好適な分枝状アルコールの例としては、2−エチルヘキサノール、2−ブチルオクタノール、2−ヘキシルデカノール、2−オクチルドデカノール、2−デシルテトラデカノール、イソ−トリデカノール、イソ−オクチル、ゲルベアルコールまたはその混合物が挙げられる。
一価アルコールの例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、またはその混合物が挙げられる。一実施形態において、一価アルコールは6〜30個、または8〜20個、または8〜15個の炭素原子(典型的には、8〜15個の炭素原子)を含むものである。
アルコールとしては、市販物質、例えば、Oxo Alcohol(登録商標)7911、Oxo Alcohol(登録商標)7900およびOxo Alcohol(登録商標)1100(Monsanto製);Alphanol(登録商標)79(ICI製);Nafol(登録商標)1620、Alfol(登録商標)610およびAlfol(登録商標)810(Condea(現Sasol)製));Epal(登録商標)610およびEpal(登録商標)810(Ethyl Corporation(現Afton)製);Linevol(登録商標)79、Linevol(登録商標)911およびDobanol(登録商標)25 L(Shell AG製);Lial(登録商標)125(Condea Augusta(Milan)製);Dehydad(登録商標)およびLorol(登録商標)(Henkel KGaA(現Cognis)製)ならびにLinopol(登録商標)7−11およびAcropol(登録商標)91(Ugine Kuhlmann製)が挙げられ得る。
二価アルコールとしては、アルキレンジオール、またはその混合物が挙げられ得る。アルカンジオールは、1,2−配置であっても1,3−配置であっても1,4−配置であってもよい。例えば、アルカンジオールのヒドロキシル基は、隣接した炭素原子に結合していてもよい(すなわち、1,2−ジオールまたはビシナルジオール)。
アルキレンジオールの例としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール;また、1,3−プロピレンジオール、1,3−ブチレンジオール、1,4−ブチレンジオール、1,2−ヘキシレンジオール、1,2−ドデシレンジオール、および1,2−オクタデシレンジオールが挙げられる。
一実施形態において、ヒドロキシ含有カルボン酸および/またはアルコールあるいはその誘導体と(チオ)リン酸化剤を、30℃〜100℃または50℃〜90℃の範囲の温度で反応させ得る。この反応により一リン酸エステルまたは二リン酸エステルが形成され得る。
工程(ii)のエステル化コポリマーとアミンとの反応は、30℃〜120℃または40℃〜90℃の範囲の温度で行なわれ得る。
一実施形態では、ヒドロキシ含有カルボン酸および/またはアルコールあるいはその誘導体と(チオ)リン酸化剤を、30℃〜100℃または50℃〜90℃の範囲の温度で、エステル化コポリマーアミンの存在下にて反応させ得る。この反応により一リン酸エステルまたは二リン酸エステルが形成され得る。
アルコールに対するヒドロキシ含有カルボン酸またはその誘導体の相対量は、1:0〜0:1、または0.8:0.2〜0.2:0.8であり得る。アルコール(典型的には、一価アルコールまたは二価アルコール)に対して2個以上のヒドロキシル基を有するヒドロキシ含有カルボン酸またはその誘導体のモル比が1:1では、ヒドロキシル基のモル比は>1:1となる。
ヒドロキシ含有カルボン酸またはその誘導体(および任意選択で一価アルコールまたは二価アルコール)は(チオ)リン酸化剤と、反応で形成される生成物混合物に(チオ)リン含有酸((thio)phosphorus acid)官能性が含まれるような総量で反応させる。すなわち、(チオ)リン酸化剤は、完全にそのエステル形態に変換されるのではなく、少なくとも一部のP−OHまたはP−SHの酸性官能性を保持しており、これは、ヒドロキシ含有カルボン酸またはその誘導体(および任意選択でアルコール)の当量と比べて充分な量の(チオ)リン酸化剤を使用することにより達成される。特に、一部の特定の実施形態では、(チオ)リン酸化剤(これは五酸化リンを含むものであり得る)をヒドロキシ含有カルボン酸またはその誘導体(および任意選択でアルコール)と、(チオ)リン酸化剤由来のリン1モルに対するヒドロキシル基が1:2.5モル(または1.25:2モル)の比で反応させ得る。
例示の目的として、Pを用いたやや単純化し過すぎの概略表示の一例では、リン酸化剤とアルコール(1種類または複数種)との反応は、以下:
3ROH+P→(RO)P(=O)OH+RO−P(=O)(OH)
のように表され得、式中、ROHは、(i)ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物もしくはその誘導体、(ii)モノアルコール、(iii)モノオールとジオールの混合物、または(iv)ヒドロキシ含有カルボン酸もしくはその誘導体とアルコール(典型的には、一価アルコールもしくは二価アルコール)の混合物のいずれかのヒドロキシル基を表す。以下のことからわかるであろうが、残留しているリン酸由来の酸性官能性の少なくとも一部がアミンと反応し得る。
アミンを上記のコポリマーと反応させ得る。塩基性窒素を有する組込み対象のアミンは、第2級または第3級アミノ基(典型的には、第3級アミノ基)を含むものであり得る。組込み対象のアミンとしては、例えば、ジメチルアミノプロピルアミン、N,N−ジメチル−アミノプロピルアミン、N,N−ジエチル−アミノプロピルアミン、N,N−ジメチル−アミノエチルアミン、エチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、異性体ブチレンジアミン、ペンタンジアミン、ヘキサンジアミン、ヘプタンジアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、ジブチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、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、ヘキサメチレンヘプタアミン、およびビス(ヘキサメチレン)トリアミン、3,3−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン、もしくは3’3−アミノビス(N,N−ジメチルプロピルアミン)またはその混合物が挙げられ得る。
塩基性窒素を有するアミンは、一実施形態では、ジメチルアミノプロピルアミン、N,N−ジメチル−アミノプロピルアミン、N,N−ジエチル−アミノプロピルアミン、N,N−ジメチル−アミノエチルアミン エチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、またはその混合物であり得る。
塩基性窒素を有するアミンは、置換型複素環式化合物、例えば、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール、4−(3−アミノプロピル)モルホリン、1−(2−アミノエチル)ピペリジン、1−(3−アミノプロピル)−2−ピペコリン、1−メチル−(4−メチル-アミノ)ピペリジン、4−(1−ピロリジニル)ピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、2−(2−アミノエチル)−1−メチルピロリジン、またはその混合物であってもよい。
塩基性窒素を有するアミンは、任意選択で酸素を含むものであってもよい。この型のアミンとしては、アルカノールアミン、例えば、N,N−ジメチルアミノプロパノール、N,N−ジエチルアミノプロパノール、N,N−ジエチルアミノブタノール、またはその混合物が挙げられ得る。
また、塩基性窒素を有するアミンとして、第3級アミノ基を有するアミンも挙げられ得る。この型のアミンとしては、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジブチルエチレンジアミン、N,N−ジエチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’−トリメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチル−N’−エチルエチレンジアミン、N,N−ジエチル−N’−メチルエチレンジアミン、N,N,N’−トリエチルエチレンジアミン、3−ジメチルアミノプロピルアミン、3−ジエチルアミノプロピルアミン、3−ジブチルアミノプロピルアミン、N,N,N’−トリメチル−1,3−プロパンジアミン,N,N,2,2−テトラメチル−1,3−プロパンジアミン、2−アミノ−5−ジエチルアミノペンタン、N,N,N’,N’−テトラエチルジエチレントリアミン、3,3’−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン、3,3’−イミノビス(N,N−ジメチルプロピルアミン)、またはその混合物が挙げられる。特定の一実施形態において、塩基性窒素を有するアミンは、N,N−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジエチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジブチルエチレンジアミン、またはその混合物であり得る。
潤滑粘度の油
潤滑組成物は潤滑粘度の油を含むものである。かかる油としては、天然油および合成油、水素化分解、水素化および水素化仕上げにより得られる油、未精製油、精製油、再精製油またはその混合物が挙げられる。未精製油、精製油および再精製油のより詳細な説明は、国際特許出願公開公報WO2008/147704、段落[0054]〜[0056]に示されている(同様の開示が米国特許出願2010/197536に示されており、[0072]〜[0073]を参照のこと)。天然および合成潤滑油のより詳細な説明は、WO2008/147704のそれぞれ段落[0058]〜[0059]に示されている(同様の開示が米国特許出願2010/197536に示されており、[0075]〜[0076]を参照のこと)。また、合成油は、フィッシャー・トロプシュ反応によって生成されるものであり得、典型的には水素異性化(hydroisomerised)フィッシャー・トロプシュ炭化水素またはワックスであり得る。一実施形態において、油は、フィッシャー・トロプシュでのGTL(gas−to−liquid)合成手順によって調製される油ならびに他のGTL油であり得る。
また、潤滑粘度の油は、“Appendix E−API Base Oil Interchangeability Guidelines for Passenger Car Motor Oils and Diesel Engine Oils”の2008年4月版のセクション1.3の小見出し1.3.“Base Stock Categories”に明記されたとおりに定義されるものであり得る。また、APIガイドラインは、米国特許第7,285,516号(第11欄,64行目〜第12欄,10行目参照)にもまとめられている。一実施形態において、潤滑粘度の油は、API グループII、グループIII、グループIVの油またはその混合物であり得る。
存在させる潤滑粘度の油の量は、典型的には、100wt%から本発明のコポリマーとその他の性能添加剤の量の合計を減算した後の残余分である。
潤滑組成物は、濃縮物および/または完全配合型潤滑剤の形態であり得る。本発明のコポリマーが濃縮物の形態である場合(さらなる油と合わせて全部または一部完成潤滑剤を形成するものであってもよい)、潤滑粘度の油および/または希釈油に対する本発明のコポリマーの諸成分の比としては、1:99〜99:1(重量基準)、または80:20〜10:90(重量基準)の範囲が挙げられる。
他の性能添加剤
本明細書に記載のコポリマーおよび/または潤滑組成物から得られる組成物は、任意選択で、さらに他の性能添加剤を含む。該他の性能添加剤は、金属不活性化剤、清浄剤、分散剤、粘度調整剤(本発明のコポリマー以外のもの)、摩擦調整剤、腐食防止剤、分散粘度調整剤(本発明のコポリマー以外のもの)、耐摩耗剤(本発明のコポリマー以外のもの)、極圧剤(本発明のコポリマー以外のもの)、抗スカフィング剤(antiscuffing agent)、抗酸化剤、消泡剤、抗乳化剤、流動点降下剤、シール膨潤剤(seal swelling agent)およびその混合物のうちの少なくとも1種類を含むものである。典型的には、完全配合型潤滑油には、これらの性能添加剤のうちの1種類以上が含有されている。
分散剤
分散剤は、潤滑油組成物に混合する前において灰分形成金属を含んでおらず、潤滑剤および高分子分散剤に添加したとき、通常、灰分形成金属になんら寄与しないため、多くの場合、無灰型分散剤として公知である。無灰型分散剤は、比較的高分子量の炭化水素鎖に極性基が結合されていることを特徴とする。典型的な無灰分散剤としては、N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドが挙げられる。N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドの例としては、由来するポリイソブチレンの数平均分子量が350〜5000または500〜3000の範囲であるポリイソブチレンスクシンイミドが挙げられる。
一実施形態において、本発明は、さらに、ポリイソブチレン由来の少なくとも1種類の分散剤、アミンおよび酸化亜鉛により形成される亜鉛とのポリイソブチレンスクシンイミド錯体を含む。亜鉛とのポリイソブチレンスクシンイミド錯体は単独または組合せで使用され得る。
別の類型の無灰分散剤はマンニッヒ塩基である。マンニッヒ分散剤は、アルキルフェノールとアルデヒド(特にホルムアルデヒド)およびアミン(特にポリアルキレンポリアミン)との反応生成物である。該アルキル基は、典型的には少なくとも30個の炭素原子を含むものである。
また、分散剤は、任意のさまざまな剤を用いた反応による慣用的な方法によって後処理されたものであってもよい。中でも、このようなものは、ホウ素化合物(ホウ酸など)、尿素、チオ尿素、ジメルカプトチアジアゾール、二硫化炭素、アルデヒド、ケトン、カルボン酸(テレフタル酸など)、炭化水素置換無水コハク酸、無水マレイン酸、ニトリル、エポキシド、およびリン化合物である。一実施形態において、後処理型分散剤はホウ素化(borate)されたものである。
一実施形態において、分散剤は後処理型分散剤であり得る。分散剤は、ジメルカプトチアジアゾールで、任意選択でリン化合物、芳香族化合物のジカルボン酸、およびホウ素化剤のうちの1種類以上の存在下で後処理されたものであり得る。
一実施形態において、後処理型分散剤は、アルケニルスクシンイミドまたはスクシンイミド清浄剤をリンエステルおよび水とともに加熱し、該エステルを部分加水分解することにより形成され得る。この型の後処理型分散剤は、例えば、米国特許5,164,103に開示されている。
一実施形態において、後処理型分散剤は、分散剤とジメルカプトチアジアゾールの混合物を調製し、該混合物を約100℃より上で加熱することにより作製され得るものである。この型の後処理型分散剤は、例えば、米国特許4,136,043に開示されている。
一実施形態において、分散剤は、(i)分散剤(典型的には、スクシンイミド)、(ii)2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールもしくはヒドロカルビル置換2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、あるいはそのオリゴマー、(iii)ホウ素化剤(上記のものと同様);ならびに(iv)任意選択で、1,3二酸および1,4二酸からなる群より選択される芳香族化合物のジカルボン酸(典型的には、テレフタル酸)、または(v)任意選択で、リン含有酸化合物(例えば、リン酸もしくは亜リン酸のいずれか)を一緒に加熱することを含む後処理を行なって調製された生成物を形成するものであってもよく、前記加熱は、(i)、(ii)、(iii)および任意選択で(iv)または任意選択で(v)の生成物であって、潤滑粘度の油に可溶性である生成物が得られるのに充分なものである。この型の後処理型分散剤は、例えば、国際特許出願WO2006/654726Aに開示されている。
好適なジメルカプトチアジアゾールの例としては、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールまたはヒドロカルビル置換2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールが挙げられる。いくつかの実施形態において、ヒドロカルビル置換基の炭素原子の数としては、1〜30、2〜25、4〜20または6〜16が挙げられる。好適な2,5−ビス(アルキル−ジチオ)−1,3,4−チアジアゾールの例としては、2,5−ビス(tert−オクチルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール 2,5−ビス(tert−ノニルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−デシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−ウンデシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−ドデシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−トリデシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−テトラデシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−ペンタ-デシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−ヘキサデシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−ヘプタデシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−オクタデシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(tert−ノナデシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾールもしくは2,5−ビス(tert−エイコシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、またはそのオリゴマーが挙げられる。
清浄剤
潤滑剤組成物には、任意選択で、さらに、公知の中性清浄剤または過塩基性(overbased)清浄剤(すなわち、当該技術分野で公知の慣用的な方法によって調製されるもの)を含める。好適な清浄剤物質としては、フェネート、硫黄含有フェネート、スルホネート、サリキサレート、サリチレート、カルボン酸、リン含有酸、アルキルフェノール、硫黄がカップリングしたアルキルフェノール化合物、またはサリゲニンが挙げられる。
抗酸化剤
抗酸化性化合物は公知であり、硫化オレフィン、ジアリールアミンアルキル化ジアリールアミン、ヒンダードフェノール、ジチオカルバミン酸モリブデン、およびその混合物が挙げられる。抗酸化性化合物は単独または組合せで使用され得る。
ヒンダードフェノール抗酸化剤は、多くの場合、立体障害基としてsec−ブチルおよび/またはtert−ブチル基を含むものである。フェノール基は、多くの場合、ヒドロカルビル基および/または第2の芳香族基に連結された橋絡基でさらに置換されている。好適なヒンダードフェノール抗酸化剤の例としては、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−エチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−プロピル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールもしくは4−ブチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、または4−ドデシル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールが挙げられる。一実施形態において、ヒンダードフェノール抗酸化剤はエステルであり、例えば、IrganoxTM L−135(Ciba製)が挙げられ得る。抗酸化剤として使用され得るジチオカルバミン酸モリブデンの好適な例としては、Vanlube 822TMおよびMolyvanTM A(R.T.Vanderbilt Co.,Ltd.製)ならびにAdeka Sakura−LubeTM S−100、S−165およびS−600(旭電化工業株式会社製)などの商標名で販売されている市販物質ならびにその混合物が挙げられる。
ジアリールアミンアルキル化ジアリールアミンは、フェニル−α−ナフチルアミン(PANA)、アルキル化ジフェニルアミン、またはアルキル化フェニルナフチルアミン(napthylamine)、またはその混合物であり得る。アルキル化ジフェニルアミンとしては、ジ−ノニル化ジフェニルアミン、ノニルジフェニルアミン、オクチルジフェニルアミン、ジ−オクチル化ジフェニルアミン、ジ−デシル化ジフェニルアミン、デシルジフェニルアミンおよびその混合物が挙げられ得る。一実施形態において、ジフェニルアミンとしては、ノニルジフェニルアミン、ジノニルジフェニルアミン、オクチルジフェニルアミン、ジオクチルジフェニルアミン、またはその混合物が挙げられ得る。一実施形態において、ジフェニルアミンとしては、ノニルジフェニルアミン、またはジノニルジフェニルアミンが挙げられ得る。アルキル化ジアリールアミンとしては、オクチル、ジ−オクチル、ノニル、ジ−ノニル、デシルまたはジ−デシルフェニルナフチルアミンが挙げられ得る。
粘度調整剤
潤滑組成物には、任意選択で、さらに、本発明の生成物以外の少なくとも1種類の粘度調整剤を含める。粘度調整剤としては、水素化スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンコポリマー、水素化スチレン−イソプレンポリマー、水素化ジエンポリマー、ポリアルキルスチレン、ポリオレフィン、ポリアルキル(メタ)アクリレート、無水マレイン酸−スチレンコポリマーのエステル、またはその混合物が挙げられ得る。一実施形態において、高分子粘度調整剤はポリ(メタ)アクリレートまたはその混合物であり得る。
耐摩耗剤
潤滑組成物には、任意選択で、さらに、本発明の生成物以外の少なくとも1種類の耐摩耗剤を含める。好適な耐摩耗剤の例としては、リン化合物の油溶性アミン塩、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩(ジアルキルジチオリン酸亜鉛など)、チオカルバメート含有化合物、例えば、チオカルバミン酸エステル、チオカルバミン酸アミド、チオカルバミン酸エーテル、アルキレンがカップリングしたチオカルバメート、およびビス(S−アルキルジチオカルバミル)ジスルフィドが挙げられる。
一実施形態において、油溶性リンアミン塩耐摩耗剤としては、リン含有酸エステルのアミン塩またはその混合物が挙げられる。リン含有酸エステルのアミン塩としては、リン酸エステルおよびそのアミン塩;ジアルキルジチオリン酸エステルおよびそのアミン塩;ホスファイトのアミン塩;ならびにリン含有カルボン酸エステル、エーテルおよびアミドのアミン塩;ならびにその混合物が挙げられる。リン含有酸エステルのアミン塩は単独または組合せで使用され得る。
一実施形態において、油溶性リンアミン塩としては、部分アミン塩−部分金属塩化合物またはその混合物が挙げられる。一実施形態において、該リン化合物は、分子内にさらに硫黄原子を含むものである。一実施形態において、該リン化合物のアミン塩は無灰、すなわち、金属無含有である(他の成分と混合される前)。
該アミン塩としての使用に好適であり得るアミンとしては、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン、およびその混合物が挙げられる。該アミンとしては、少なくとも1個のヒドロカルビル基を有するもの、あるいは一部の特定の実施形態では2個または3個のヒドロカルビル基を有するものが挙げられる。ヒドロカルビル基は2〜30個の炭素原子を含むものであり得、あるいは他の実施形態では8〜26個、または10〜20個、または13〜19個の炭素原子を含むものであり得る。
第1級アミンとしては、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、オクチルアミン、およびドデシルアミン、ならびにn−オクチルアミン、n−デシルアミン、n−ドデシルアミン、n−テトラデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミンおよびオレイルアミンなどの脂肪アミンが挙げられる。他の有用な脂肪アミンとしては、市販の脂肪アミン、例えば、“Armeen(登録商標)”アミン(Akzo Chemicals、Chicago(Illinois)から入手可能な製品)、例えば、Armeen C、Armeen O、Armeen OL、Armeen T、Armeen HT、Armeen SおよびArmeen SD(ここで、文字の表記は、ココ基、オレイル基、タロー基またはステアリル基などの脂肪基に関する)が挙げられる。
好適な第2級アミンの例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジアミルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、メチルエチルアミン、エチルブチルアミンおよびエチルアミルアミンが挙げられる。第2級アミンは、ピペリジン、ピペラジンおよびモルホリンなどの環式アミンであってもよい。
また、アミンは、第3級脂肪族第1級アミンであってもよい。この場合の脂肪族基は、2〜30、または6〜26、または8〜24個の炭素原子を含むアルキル基であり得る。第3級アルキルアミンとしては、tert−ブチルアミン、tert−ヘキシルアミン、1−メチル−1−アミノ−シクロヘキサン、tert−オクチルアミン、tert−デシルアミン、tertドデシルアミン、tert−テトラデシルアミン、tert−ヘキサデシルアミン、tert−オクタデシルアミン、tert−テトラコサニルアミン、およびtert−オクタコサニルアミンなどのモノアミンが挙げられる。
一実施形態において、リン含有酸アミン塩としては、C11〜C14tert−アルキル第1級基を有するアミンまたはその混合物が挙げられる。一実施形態において、リン含有酸アミン塩としては、C14〜C18tert−アルキル第1級アミンを有するアミンまたはその混合物が挙げられる。一実施形態において、リン含有酸アミン塩としては、C18〜C22tert−アルキル第1級アミンを有するアミンまたはその混合物が挙げられる。
また、アミン混合物も本発明において使用され得る。一実施形態において、有用なアミン混合物は、“Primene(登録商標)81R”と“Primene(登録商標)JMT”である。Primene(登録商標)81RおよびPrimene(登録商標)JMT(ともにRohm & Haasによって製造/販売)は、それぞれ、C11〜C14tert−アルキル第1級アミンおよびC18〜C22tert−アルキル第1級アミンの混合物である。
一実施形態において、リン化合物の油溶性アミン塩としては、アミンを(i)リン酸のヒドロキシ置換ジ−エステル、または(ii)リン酸のリン酸化ヒドロキシ置換ジ−もしくはトリ−エステルのいずれかと反応させることを含む方法によって得られた/得られ得るリン含有化合物の硫黄が含有されていないアミン塩が挙げられる。この型の化合物のより詳細な説明は、国際特許出願PCT/US08/051126(または対応US出願11/627405)に開示されている。
一実施形態において、アルキルリン酸エステルのヒドロカルビルアミン塩は、C14〜C18アルキルリン酸とPrimene 81RTM(Rohm & Haasによって製造および販売)(C11〜C14tert−アルキル第1級アミンの混合物)との反応生成物である。
ジアルキルジチオリン酸エステルのヒドロカルビルアミン塩の例としては、イソプロピルジチオリン酸、メチル−アミルジチオリン酸(4−メチル−2−ペンチルジチオリン酸またはその混合物)、2−エチルヘキシルジチオリン酸、ヘプチルジチオリン酸、オクチルジチオリン酸またはノニルジチオリン酸と、エチレンジアミン、モルホリンまたはPrimene 81RTMとの反応生成物(1種類または複数種)およびその混合物が挙げられる。
一実施形態において、ジチオリン酸をエポキシドまたはグリコールと反応させ得る。この反応生成物を、さらに、リン含有酸、無水物または低級エステルと反応させる。エポキシドとしては、脂肪族エポキシドまたはスチレンオキシドが挙げられる。有用なエポキシドの例としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブテンオキシド、オクテンオキシド、ドデセンオキシド、およびスチレンオキシドが挙げられる。一実施形態において、エポキシドはプロピレンオキシドである。グリコールは、1〜12個、または2〜6個、または2〜3個の炭素原子を有する脂肪族グリコールであり得る。ジチオリン酸、グリコール、エポキシド、無機リン試薬およびこれらを反応させる方法は、米国特許第3,197,405号および同第3,544,465号に記載されている。得られた酸を、次いでアミンと塩形成させ得る。好適なジチオリン酸の一例は、五酸化リン(約64グラム)を58℃で45分間にわたって514グラムのヒドロキシプロピルO,O−ジ(4−メチル−2−ペンチル)ホスホロジチオエート(ジ(4−メチル−2−ペンチル)−ホスホロジチオ酸を1.3モルのプロピレンオキシドと25℃で反応させることにより調製)に添加することにより調製される。混合物を75℃で2.5時間加熱し、ケイソウ土と混合し、70℃で濾過する。濾液には11.8重量%のリン、15.2重量%の硫黄が含有されており、酸価は87である(ブロモフェノールブルー)。
ジチオカルバメート含有化合物は、ジチオカルバミン酸またはその塩と不飽和化合物を反応させることにより調製され得る。また、ジチオカルバメート含有化合物は、アミン、二硫化炭素および不飽和化合物を同時に反応させることによっても調製され得る。一般的に、反応は25℃〜125℃の温度で行なわれる。
硫化オレフィンを形成するために硫化させ得る好適なオレフィンの例としては、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ペンテン、ヘキサン、ヘプテン、オクタン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、ウンデシル、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、オクタデセネン、ノノデセン、エイコセンまたはその混合物が挙げられる。一実施形態において、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、オクタデセネン、ノノデセン、エイコセンまたはその混合物ならびにその二量体、三量体および四量体が特に有用なオレフィンである。あるいはまた、オレフィンは、ジエンのディールス・アルダー付加物(1,3−ブタジエンなど)および不飽和エステル(アクリル酸ブチルなど)であり得る。
別の類型の硫化オレフィンとしては脂肪酸およびそのエステルが挙げられる。脂肪酸は、多くの場合、植物油または動物油から得られるものであり;典型的には4〜22個の炭素原子を含むものである。好適な脂肪酸およびそのエステルの例としては、トリグリセリド、オレイン酸、リノール酸、パルミトレイン酸またはその混合物が挙げられる。多くの場合、脂肪酸は、ラード油、トール油、ピーナッツ油、ダイズ油、綿実油、ヒマワリ種子油またはその混合物から得られたものである。一実施形態において、脂肪酸および/またはエステルをオレフィンと混合する。
代替の実施形態において、耐摩耗剤は、上記のポリオールと脂肪族カルボン酸のモノエステルであり得る。一実施形態において、ポリオールと脂肪族カルボン酸のモノエステルとしては、グリセロールモノオレエートまたはその混合物が挙げられ得る。
抗スカフィング剤
また、潤滑剤組成物に抗スカフィング剤を含有させてもよい。抗スカフィング剤化合物は、凝着摩耗を低減させると考えられるものであり、多くの場合、硫黄含有化合物である。典型的には、硫黄含有化合物としては、硫化オレフィン、有機硫化物およびポリスルフィド、例えば、ジベンジルジスルフィド、ビス−(クロロベンジル)ジスルフィド、ジブチルテトラスルフィド、ジ−tert−ブチルポリスルフィド、硫化オレイン酸メチルエステル、硫化アルキルフェノール、硫化ジペンテン、硫化テルペン、硫化ディールス・アルダー付加物、アルキルスルフェニルN,N−ジアルキルジチオカルバメート、ポリアミンと多塩基酸エステルとの反応生成物、2,3−ジブロモプロポキシイソ酪酸のクロロブチルエステル、ジアルキルジチオカルバミン酸のアセトキシメチルエステルおよびキサントゲン酸のアシルオキシアルキルエーテルならびにその混合物が挙げられる。
極圧剤
油中に溶解性である極圧(EP)剤としては、硫黄含有EP剤およびクロロ硫黄含有EP剤、塩素化炭化水素EP剤およびリンEP剤が挙げられる。かかるEP剤の例としては、塩素化ワックス;硫化オレフィン(硫化イソブチレンなど)、有機硫化物およびポリスルフィド、例えば、ジベンジルジスルフィド、ビス−(クロロベンジル)ジスルフィド、ジブチルテトラスルフィド、硫化オレイン酸メチルエステル、硫化アルキルフェノール、硫化ジペンテン、硫化テルペン、および硫化ディールス・アルダー付加物;ホスホ硫化炭化水素(phosphosulphurised hydrocarbon)、例えば、硫化リンとテルペンチンまたはオレイン酸メチルとの反応生成物;リンエステル、例えば、二炭化水素のホスファイトおよび三炭化水素のホスファイト、例えば、亜リン酸ジブチル、亜リン酸ジヘプチル、亜リン酸ジシクロヘキシル、亜リン酸ペンチルフェニル;亜リン酸ジペンチルフェニル、亜リン酸トリデシル、亜リン酸ジステアリルおよびポリプロピレン置換亜リン酸フェノール;チオカルバミン酸金属塩、例えば、ジオクチルジチオカルバミン酸亜鉛およびヘプチルフェノール二酸バリウム;アルキルリン酸およびジアルキルリン酸または誘導体のアミン塩、例えば、ジアルキルジチオリン酸とプロピレンオキシドの反応生成物(続いて、その後、さらにPと反応させる)のアミン塩など;およびその混合物(US3,197,405に記載)が挙げられる。
本発明の組成物に有用であり得る腐食防止剤としては、脂肪アミン、オクチルアミン オクタノエート、ドデセニルコハク酸または無水物および脂肪酸(オレイン酸など)とポリアミンとの縮合生成物が挙げられる。
本発明の組成物に有用であり得る消泡剤としては、アクリル酸エチルと2−エチルヘキシルアクリレートと任意選択で酢酸ビニルとのコポリマーが挙げられ;抗乳化剤としては、リン酸トリアルキル、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドおよび(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)ポリマーが挙げられる。
本発明の組成物に有用であり得る流動点降下剤としては、ポリαオレフィン、無水マレイン酸−スチレンコポリマーのエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリアクリレートまたはポリアクリルアミドが挙げられる。
本明細書で用いる場合、用語「脂肪アルキル」または「脂肪(fatty)」は、摩擦調整剤との関連において、10〜22個の炭素原子を有する炭素鎖、典型的には直鎖の炭素鎖を意味する。
本発明の組成物に有用であり得る摩擦調整剤としては、脂肪酸誘導体、例えば、脂肪アミン、エステル、エポキシド、脂肪イミダゾリン、カルボン酸とポリアルキレン−ポリアミンとの縮合生成物およびアルキルリン酸のアミン塩、脂肪ホスホン酸エステルならびに脂肪カルボン酸をグアニジン、アミノグアニジン、尿素、チオ尿素およびその塩と反応させた反応生成物が挙げられる。
産業上の利用
本発明の方法および潤滑組成物は、冷凍潤滑剤、グリース、ギアオイル、車軸油、ドライブシャフトオイル、トラクションオイル、マニュアルトランスミッションオイル、オートマチックトランスミッションオイル、金属加工油剤、油圧作動油、または内燃機関油において使用され得る。ギアオイル、車軸油、ドライブシャフトオイル、マニュアルトランスミッションオイル、オートマチックトランスミッションオイルは、動力伝達装置の一部として使用されるものとして集合的に言及される場合がある。
一実施形態において、本発明の方法および潤滑組成物は、ギアオイル、車軸油、ドライブシャフトオイル、トラクションオイル、マニュアルトランスミッションオイルまたはオートマチックトランスミッションオイルのうちの少なくとも1種類のためのものであり得る。
オートマチックトランスミッションとしては、連続可変変速機(CVT)、無段変速機(IVT)、トロイダル型変速機、連続滑り式トルクコンバータクラッチ(continuously slipping torque converter clutch)(CSTCC)、有段式オートマチックトランスミッションまたはデュアルクラッチトランスミッション(DCT)が挙げられる。
ギアオイルまたは車軸油は、遊星ハブリダクションアクスル、ユーティリティービークルのメカニカルステアリングおよびトランスファーギアボックス、シンクロメッシュギアボックス、パワーテイクオフギア、リミテッドスリップアクスル、および遊星ハブリダクションギアボックスにおいて使用され得る。
一実施形態において、車軸油中の本発明のコポリマーにより消泡性能がもたらされる。
いくつかの実施形態において、好適な潤滑組成物は、以下の表に示す範囲で存在する(活性成分ベースで)該コポリマーを含むものである。
Figure 2014502643
種々の実施形態において、本発明のコポリマーは、0.1wt%〜99.9wt%、または1wt%〜70wt%、または1.5wt%〜65wt%、または10wt%〜60wt%、または15wt%〜60wt%、または18wt%〜46wt%で存在し得る。
以下の実施例に本発明の実例を示す。この実施例は網羅的でなく、本発明の範囲の限定を意図するものではない。
実施例
ポリマー中間体1:5L容フランジフラスコに、353gの無水マレイン酸、606gの1−ドデセン、およびトルエン(2372.8g)を仕込む。フラスコには、フランジリッドとクリップ、PTFE製攪拌器グランド、ロッドとオーバーヘッドスターラー、水冷式冷却器、熱電対および窒素供給口を装着する。フラスコを窒素下で攪拌する。Trigonox(登録商標)21Sとトルエン(315g)を、サイドアームを有する三角フラスコに仕込み、窒素を適用する。フラスコを105℃まで加熱する。三角フラスコの内容物をフランジフラスコに、MasterflexTMポンプ(流量=1.2ml/分−1)によって5時間にわたって仕込む。フラスコを50℃まで冷却する。このフラスコにディーンスタークトラップを装着し、フラスコを120℃まで加熱してトルエンを除去した後、アルコールを添加する。フラスコを110℃まで冷却する。Alfol(登録商標)810(417.6g)とIsofol(登録商標)16(2−ヘキシル−1−デカノール,174g)を混合し、このフラスコに1.5時間にわたって滴下漏斗によって仕込む。Alfol 810(522g)とメタンスルホン酸(24.7g)を一緒に混合し、145℃まで加熱しながらこのフラスコに滴下漏斗によって1.5時間にわたって仕込む。フラスコを2時間攪拌した後、周囲温度まで冷却する。フラスコを145℃まで加熱する。フラスコをさらに8時間攪拌する。2回目の添加分のメタンスルホン酸(12.4g)をこのフラスコに仕込む。次いで、添加分のブタノール(55.7g)をこのフラスコに仕込み、18時間攪拌する。2回目の添加分のブタノールをこのフラスコに仕込み、3時間攪拌する。3回目の添加分のブタノールをこのフラスコに仕込み、2.5時間攪拌する。4回目の添加分のブタノールをこのフラスコに仕込み、18時間攪拌する。5回目の添加分のブタノールをこのフラスコに仕込み、3時間攪拌する。6回目の添加分のブタノールをこのフラスコに仕込み、3時間攪拌する。16.82gの水酸化ナトリウム(水中50mol%)を、150℃まで加熱しながらこのフラスコに仕込み、さらに45分間攪拌する。7.56gのジメチルアミノプロピルアミン(0.1%の窒素を該コポリマーにもたらす)をこのフラスコに仕込み、次いで、2時間攪拌する。装置を真空蒸留用に設置する。フラスコを100℃まで加熱し、真空を適用し、30分間保持する。フラスコを130℃まで加熱し、45分間保持する。次いでフラスコを150℃まで加熱し、さらに3時間保持する。次いでフラスコを100℃まで冷却し、真空除去を行なう。生成物をケイソウ土に通して濾過し、およそ0.1%のN、2mgKOH/gのTBNを有する所望のエステルコポリマーを得る。
ポリマー中間体2:エステルコポリマー2(Esc2)は、上記に概略を示した一般手順を使用し、ジメチルアミノプロピルアミンの代わりに、0.12%の窒素、2.2mgKOH/gのTBNをもたらす3−モルホリノプロパン−1−アミンを用いて調製する。
ポリマー中間体3:エステルコポリマー3(Esc3)は、上記に概略を示した一般手順を使用し、0.27%の窒素、4.8mgKOH/gのTBNをもたらすジメチルアミノプロピルアミンを用いて調製する。
ポリマー中間体4:エステルコポリマー2(Esc2)は、上記に概略を示した一般手順を使用し、ジメチルアミノプロピルアミンの代わりに、0.25%の窒素、およそ5mgKOH/gのTBNをもたらす3−モルホリノプロパン−1−アミンを用いて調製する。
ポリマー中間体5:エステルコポリマー3(Esc3)は、上記に概略を示した一般手順、5.6mgKOH/gのTBNをもたらすジメチルアミノプロピルアミンを用いて調製する。
ポリマー中間体6:エステルコポリマー5(Esc5)は、上記に概略を示した一般手順を使用し、0.4%の窒素、およそ8mgKOH/gのTBNをもたらすジメチルアミノプロピルアミンを用いて調製する。
ポリマー中間体7:エステルコポリマー2(Esc2)は、上記に概略を示した一般手順を使用し、ジメチルアミノプロピルアミンの代わりに、0.4%の窒素、およそ8mgKOH/gのTBNをもたらす3−モルホリノプロパン−1−アミンを用いて調製する。
ホスフェート中間体1:250ml容3つ口丸底フラスコにイソオクタノール(137.4g)を仕込み、フラスコに熱電対、磁気攪拌バー(magnetic follower)および窒素供給口(250cm/分)を装着し、アルコールを50℃まで昇温させ、攪拌する。スクリューフィード添加漏斗(100℃で24時間乾燥)に、窒素ブランケット下で五酸化リン(50g)を仕込む。スクリューフィード添加漏斗をフラスコに取り付け、温度を50〜58℃に維持しながら五酸化リンをおよそ1時間にわたって添加する。反応フラスコを90℃まで昇温させ、5時間攪拌し、周囲温度まで冷却する。生成物は305.8mgKOH/gのTANを有する。
ホスフェート中間体2:500ml容フランジフラスコにオーバーヘッドスターラー、水冷式冷却器、五酸化リン(81.88g)を備えたスクリューフィーダ、熱電対および窒素供給口(250cm/分)を装着する。フラスコに、イソオクタノール(150g)と1,2−プロパンジオール(43.90g)を仕込み、300rpmで攪拌し、60℃まで昇温させる。五酸化リンを、温度が60〜70℃に維持されるように1時間にわたって添加する。反応混合物を90℃まで昇温させ、5時間保持する。反応混合物を70℃まで冷却し、真空下(1kPaまたは10mbar)で3時間保持する。淡褐色の透明な液が得られる。生成物は216.0mgKOH/gのTANを有する。
ホスフェート中間体3:500mL容3つ口丸底フラスコに磁気攪拌器、熱電対および固形物添加ホッパー(窒素パージラインを有する2つ口アダプタと、系を定窒素ブランケット下に維持するためのバブラーとを有する)を取り付ける。グリコール酸オレイル(200.21g)をこのフラスコに仕込み、攪拌しながら60℃まで加熱する。五酸化リン(58.76g)を固形物添加ホッパーに添加し、窒素ブランケット下でパックダウン(pack down)する。次いで、反応温度が55℃〜65℃に維持されるように発熱を制御しながら、五酸化リンを3時間にわたってゆっくり添加する。次いで、反応液を窒素パージ下で一晩放冷する。翌日、混合物を攪拌しながら70℃まで5時間加熱し、室温まで冷却し、所望のホスフェート中間体を得る。生成物は165.0mgKOH/gのTANを有する。
ホスフェート中間体4:グリコール酸2−エチルヘキシル(39.44g)を250ml容3つ口丸底フラスコ(磁気攪拌バー、五酸化リン(9.93g)が仕込まれた固形物添加ホッパーを装着)に窒素下で仕込む。グリコール酸2−エチルヘキシルを60℃まで昇温させ、五酸化リンを、温度が65℃より下に維持されるような速度で40分間添加する。反応混合物を60℃まで加熱した後、70℃まで加熱し、2時間保持する。生成物は薄赤/褐色の粘性油状物である。生成物は201.6mgKOH/gのTANを有する。
ホスフェート中間体5:すべてのガラス器具を100℃で48時間乾燥させ、窒素下で組み立て、一方で、高温の酒石酸C11〜14ジアルキル(175g)を500ml容3つ口丸底フラスコ(熱電対、磁気攪拌バー、五酸化リン(29.8g)が仕込まれた固形物添加ホッパーを装着)に窒素下で仕込む。フラスコの内容物を100rpmで55℃にて攪拌し、このときの温度で(when at temperature)五酸化リンを温度が65℃より下に維持されるような速度で40分間にわたって添加する。反応混合物を60℃まで加熱する。4時間保持した後、70℃で加熱し、2時間保持する。反応混合物を冷却し、薄赤/褐色の粘性油状物を得る。生成物は96mgKOH/gのTANを有する。
ホスフェート中間体5a:すべてのガラス器具を100℃で48時間乾燥させ、窒素下で組み立て、一方で、高温の酒石酸C11〜14ジアルキル(293.3g)を500ml容3つ口丸底フラスコ(熱電対、磁気攪拌バー、五酸化リン(50g)が仕込まれた固形物添加ホッパーを装着)に窒素下で仕込む。フラスコの内容物を100rpmで50℃にて攪拌し、このときの温度で五酸化リンを、温度が60℃より下に維持されるような速度で40分間にわたって添加する。反応混合物を50℃まで加熱し、18時間保持した後、70℃に加熱し、1時間保持する。反応混合物を冷却し、薄赤/褐色の粘性油状物を得る。生成物は92.2mgKOH/gのTANを有する。
ホスフェート中間体6:すべてのガラス器具を100℃で48時間乾燥させ、窒素下で組み立て、一方で、高温の酒石酸C11〜14ジアルキル(255.51g)を1L容フランジフラスコ(熱電対、上部にバブラーを有する水冷式冷却器、100cm/分でのN供給部、およびポリリン酸が入った均圧滴下漏斗を装着、他方のポートはガラス栓で塞ぐ)に仕込む。酒石酸ジアルキルを55℃まで昇温させ、250rpmで55℃にて攪拌し、ポリリン酸(52.3g)を、温度が65℃より下に維持されるような速度で30分間にわたって添加する。反応混合物を60℃まで4時間加熱し、4時間保持する。次いでフラスコを70℃まで加熱し、2時間保持する。生成物は薄赤/褐色の粘性油状物である。生成物は120.0mgKOH/gのTAN(ブロモフェノールブルー)を有する。
ホスフェート中間体7:500ml容フランジフラスコにオーバーヘッドスターラー、水冷式冷却器、スクリューフィーダ(仕込まれた五酸化リン(81.88g)を備えている)および熱電対を装着する。イソオクタノール(225g)をこのフラスコに仕込み、300rpmで攪拌し、60℃まで昇温させる。五酸化リンを、温度が58〜58℃に維持されるように1時間にわたって添加する。反応混合物を90℃まで昇温させ、5時間保持し、38℃まで冷却し、プロピレンオキシド(55.60g)を表面下に1.5時間にわたって添加し、2時間攪拌する。次いでフラスコを50℃まで冷却し、五酸化リン(47.5g)をスクリューフィーダによって1時間にわたって添加する。次いでフラスコを90℃まで加熱し、攪拌しながら5時間保持する。次いでフラスコを周囲温度まで冷却する。生成物は着色した粘性液状物である。生成物は180mgKOH/gのTAN(ブロモフェノールブルー)を有する。
ホスフェート中間体8:500ml容フラスコに、グリセロールモノオレエート(356.54g)とイソ−オクタノール(1130g)を仕込む。フラスコには、フランジリッドとクリップ、PTFE製攪拌器グランド、ロッドとオーバーヘッドスターラー、熱電対、水冷式冷却器、窒素供給ポートおよび粉末滴下漏斗を装着する。350rpmで攪拌しながら、フラスコを50℃まで加熱する。五酸化リン(141.9g)をN下でこの滴下漏斗に仕込み、次いで、1時間にわたってフラスコ内に仕込む。温度を60℃より下に維持する。フラスコを50℃で18時間攪拌する。反応混合物に真空(20〜40mbar)を2時間適用して揮発性成分を除去し、次いで、ホスフェート中間体を室温まで冷却する。
最終生成物1:ホスフェート中間体1(20.10g)をポリマー中間体2(2000g)に、攪拌しながら(250rpm)窒素下で70℃にて添加し、2.5時間攪拌する。所望の生成物を薄黄色の透明な粘性液状物として単離する。
最終生成物2:ホスフェート中間体2(20.29g)をポリマー中間体2に、攪拌しながら(250rpm)窒素下で70℃にて添加し、1.5時間攪拌する。生成物を薄黄色の透明な粘性液状物として単離する。
最終生成物3:ホスフェート中間体3(26.5g)をポリマー中間体1に、攪拌しながら(250rpm)窒素下で70℃にて添加し、1.5時間攪拌する。生成物を薄黄色の透明な粘性液状物として単離する。
最終生成物3:5リットル容フランジフラスコにPTFEガスケット、フランジリッド、200cm/分の窒素供給口、熱電対、PTFE製グランドを備えたオーバーヘッドスターラーおよび二重壁水冷式冷却器を装着する。このフラスコにポリマー中間体2(2065.6g)を仕込み、70℃まで昇温させ、350rpmで攪拌する。フラスコにホスフェート中間体4(22.8g)を仕込む。仕込みはおよそ5分かかる。反応内容物を70℃で7時間攪拌し、室温まで冷却し、薄く着色した粘性油状生成物を得る。
最終生成物4:5リットル容フランジフラスコにPTFEガスケット、フランジリッド、窒素供給口(200cm/分)、熱電対、PTFE製グランドを備えたオーバーヘッドスターラーを装着し、二重壁水冷式冷却器を装着する。フラスコにポリマー中間体1(3597.62g)とホスフェート中間体5a(79.8g)を仕込み、250rpmで攪拌し(70℃まで昇温)、18時間保持する。生成物を冷却し、所望の生成物を薄黄色の粘性油状物として得る。
最終生成物5:5リットル容フランジフラスコにPTFEガスケット、フランジリッド、窒素供給口(200cm/分)、熱電対、PTFE製グランドを備えたオーバーヘッドスターラーを装着し、二重壁水冷式冷却器を装着する。フラスコにポリマー中間体3(4079.54g)とホスフェート中間体5(203.01g)を仕込み、300rpmで攪拌し(70℃まで昇温)、20時間保持する。生成物を室温まで冷却し、薄黄色の粘性油状物を得る。
最終生成物6:5リットル容フランジフラスコにPTFEガスケット、フランジリッド、窒素供給口(200cm/分)、熱電対、PTFE製グランドを備えたオーバーヘッドスターラーを装着し、二重壁水冷式冷却器を装着する。フラスコにポリマー中間体3(3000g)とホスフェート中間体6(119g)を仕込み、300rpmで攪拌し(80℃まで昇温)、4時間保持する。生成物を室温まで冷却し、薄黄色の粘性油状物を得る。
最終生成物7:O,O−ビス(4−メチルペンタン−2−イル)S−水素ホスホロジチオエート(22.09g,TAN 198.1mgKOH/g)をポリマー中間体2に、攪拌しながら(250rpm)窒素下で70℃にて20分間にわたって添加し、4時間攪拌する。生成物を薄黄色の透明な粘性液状物として単離する。
最終生成物8:5l容フランジフラスコ(オーバーヘッドスターラー、窒素供給口(200cm/分)、水冷式冷却器および熱電対を装着)に、ポリマー中間体3(1000g)、酒石酸C12〜14ジアルキル(31.76g)および115%ポリリン酸(21.69g)を添加する。反応混合物を300rpmで攪拌する(80℃まで昇温)。反応混合物を1時間攪拌し、イソオクタノール(29.83g)を添加し、17時間攪拌する。反応混合物にポリマー中間体(2000g)を40分間にわたって添加し、3時間攪拌し、室温まで冷却し、最終生成物8を粘性油状物として得る。
最終生成物9:ポリマー中間体5(25278g)を0.2kg/時のN下で167rpmにて1時間攪拌し、酒石酸C12〜14ジアルキル(576.55g)を一度に添加する。次いで反応体を一晩攪拌し、ポリリン酸(190.89g)を手作業によって仕込む。30分間攪拌し、80℃まで加熱し、4.5時間攪拌する。ブタノール(83.01g)をサンプリングポットによって添加し、このポットを反応混合物で数回すすぎ洗浄し、50分間攪拌し、100℃まで加熱する。1.75時間攪拌し、室温まで冷却する。反応混合物をケイソウ土(180g)に通して85℃で30分間濾過し、100℃まで45分間上げる。生成物は粘性の琥珀色の油状物である。
最終生成物10:ホスフェート中間体7(24.29g)をポリマー中間体6(2000g)に、攪拌しながら(250rpm)窒素下で70℃にて添加し、1.5時間攪拌する。所望の生成物を薄黄色の透明な粘性液状物として単離する。収量:2024g。
最終生成物11:ホスフェート中間体5(47.4g)をポリマー中間体2(2000g)に、攪拌しながら(250rpm)窒素下で70℃にて添加し、3時間攪拌する。生成物は暗褐色の粘性油状物である。
試験1:約300ppmのリンを有するマニュアルトランスミッション潤滑剤
比較マニュアルトランスミッション潤滑剤1(CMTL1)は、75.2wt%のPAO−4(ポリαオレフィン 4mm/秒(cSt))基油、18.8wt%の粘度調整剤であるポリマー中間体2(すなわち、リン酸化しなかったポリマー)、0.35wt%のリン耐摩耗剤、および残り100wt%まで他の慣用的なマニュアルトランスミッション潤滑剤添加剤を含む。この潤滑剤は310ppmのリンレベルを有する。
本発明のマニュアルトランスミッション潤滑剤1(IMTL1)は、75.2wt%のPAO−4(ポリαオレフィン 4mm/秒(cSt))基油、最終生成物2である生成物に基づく19.0wt%の粘度調整剤、0.075wt%のリン耐摩耗剤、および残り100wt%まで他の慣用的なマニュアルトランスミッション潤滑剤添加剤を含む。この潤滑剤は296ppmのリンレベルを有する。
CMTL1とIMTL1を、ASTM Method D4172(四球摩耗試験)の方法論、およびFZG A10/16.6R/90平歯車スカフィング評価によって評価する。得られた結果は以下のとおりである:
Figure 2014502643
この結果は、本発明の潤滑組成物では四球摩耗試験において摩耗が少なく、FZGにおいて長期耐久性を有し、耐スカフィング性および耐摩耗性の改善が示されることを示す。
試験2:約500ppmのリンを有するマニュアルトランスミッション潤滑剤
比較マニュアルトランスミッション潤滑剤2(CMTL2)は、75.8wt%のPAO−4(ポリαオレフィン 4mm/秒(cSt))基油、ポリマー中間体2に基づく18.8wt%の粘度調整剤、0.6wt%のリン耐摩耗剤、および残り100wt%まで他の慣用的なマニュアルトランスミッション潤滑剤添加剤を含む。この潤滑剤は532ppmのリンレベルを有する。
本発明のマニュアルトランスミッション潤滑剤2(IMTL2)は、76.1wt%のPAO−4(ポリαオレフィン 4mm/秒(cSt))基油、最終生成物11である生成物に基づく18.8wt%の粘度調整剤、0.3wt%のリン耐摩耗剤、および残り100wt%まで他の慣用的なマニュアルトランスミッション潤滑剤添加剤を含む。この潤滑剤は499ppmのリンレベルを有する。
CMTL2とIMTL2を、ASTM法D4172(四球摩耗試験)の方法論によって評価する。得られた結果は:
Figure 2014502643
である。
この結果は、潤滑剤のリン含量が約500ppmである場合、本発明の潤滑組成物では四球摩耗試験において摩耗が少ないことを示す。
試験3:約800ppmのリンを有する自動車用ギアオイル
比較自動車用ギアオイル1(CAG1)は、49.3wt%のPAO−4(ポリαオレフィン 4mm/秒(cSt))基油、46wt%の粘度調整剤である中間体ポリマー2、上記の[0121]に記載の1wt%のリン耐摩耗剤、および残り100wt%まで他の自動車用ギアオイル潤滑剤添加剤を含む。この潤滑剤は839ppmのリンレベルを有する。
本発明の自動車用ギアオイル1(IAG1)は、49.9wt%のPAO−4(ポリαオレフィン 4mm/秒(cSt))基油、46wt%の粘度調整剤である最終生成物4、上記の[0121]に記載の0.4wt%のリン耐摩耗剤、および残り100wt%まで他の慣用的なマニュアルトランスミッション潤滑剤添加剤を含む。この潤滑剤は788ppmのリンレベルを有する。
CAG1とIAG1を、低速、高トルク運転条件下でのハイポイド車軸の負荷容量、摩耗および極圧特性についてASTM法D6121−05aを用いて評価する。得られた結果を以下の表に示す。
以下の表の結果は、本発明の組成物を含む自動車用ギアオイル潤滑剤が総合的にリングおよびピニオンにおける摩耗が少ないことを示す。特に、リングギアのリッジングおよびピニオンギアのピッチング/スポーリングにおいて摩耗の低減が観察された。
Figure 2014502643
一部の上記の物質は最終配合物中で相互作用する場合があり得、そのため、最終配合物の成分が最初に添加したものと異なる場合があり得ることはわかるであろう。かくして形成される生成物、例えば、本発明の潤滑剤組成物をその意図された用途で使用して形成される生成物が、容易に説明され得ないものである場合があり得る。とはいえ、かかる変形例および反応生成物はすべて、本発明の範囲に含まれる;本発明には、上記の成分を混合することにより調製される潤滑剤組成物が包含される。
本明細書で用いる場合、用語「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」は、当業者によく知られたその通常の意味で用いている。具体的には、分子の残部に直接結合している炭素原子を有し、主として炭化水素の特性を有する基をいう。ヒドロカルビル基の例としては:炭化水素置換基、例えば、脂肪族、脂環式、および芳香族置換基;置換炭化水素置換基、すなわち、非炭化水素基を含む置換基(該非炭化水素基は、本発明の状況において、該置換基の主として炭化水素の性質を改変しないものである);ならびにヘテロ置換基、すなわち、同様の主として炭化水素の特性を有するが環内または鎖内に炭素以外を含む置換基が挙げられる。用語「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」のより詳細な定義は、公開出願US2010−0197536の段落[0137]〜[0141]に示されている。
本実施例の場合を除き、または特に明示していない場合、材料、反応条件、分子量、炭素原子の数などの量を指定する本記載における数量はすべて、文言「約」によって修飾されていると理解されたい。特に記載のない限り、本明細書において言及している各化学物質または組成物は、市販品等級の物質であり、異性体、副生成物、誘導体、および市販品等級のものに存在すると通常理解されている他のかかる物質が含まれている場合があり得ると解釈されたい。しかしながら、特に記載のない限り、各化学成分の量は、市販物質中に通常存在し得る任意の溶媒または希釈油を除いた量で示している。
上記において言及した各文献は、引用により本明細書に組み込まれる。本明細書に示した量、範囲および比率の上限と下限は、独立して、組み合わされ得ることを理解されたい。同様に、本発明の各要素の範囲および量を、任意のその他の要素の範囲および量と一緒に使用してもよい。
本発明を、その好ましい実施形態に関して説明したが、本明細書を読むと種々のその変形例が当業者に自明となるであろうことは理解されよう。したがって、本明細書に開示した発明には、添付の特許請求の範囲の範囲に含まれるかかる変形例が包含されることを意図していることを理解されたい。

Claims (20)

  1. 潤滑粘度の油とアミン官能化エステル化コポリマーの(チオ)リン酸塩とを含む潤滑組成物であって、該エステル化コポリマーが、モノマー:
    (i)α−オレフィン、および
    (ii)少なくとも1種類のアルコールでエステル化されており、少なくとも一部のカルボン酸基が少なくとも1種類のアミンと反応するエチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体
    に由来する単位を含むものである、潤滑組成物。
  2. 前記α−オレフィンが鎖状もしくは分枝状のオレフィンまたはその混合物である、請求項1に記載の潤滑組成物。
  3. 前記α−オレフィンが、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン 1−オクタデセン、またはその混合物を含む、前記請求項1〜2のいずれかに記載の潤滑組成物。
  4. 前記α−オレフィンが1−ドデセンである、前記請求項1〜2のいずれかに記載の潤滑組成物。
  5. 前記エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体が、無水イタコン酸、無水マレイン酸、メチルマレイン酸無水物、エチルマレイン酸無水物、ジメチルマレイン酸無水物またはその混合物を含む、請求項1に記載の潤滑組成物。
  6. 前記エチレン性不飽和カルボン酸またはその誘導体が無水マレイン酸またはその誘導体である、前記請求項1〜5のいずれかに記載の潤滑組成物。
  7. 前記α−オレフィンが1−ドデセンであり、前記不飽和カルボン酸またはその誘導体が無水マレイン酸である、前記請求項1〜6のいずれかに記載の潤滑組成物。
  8. 前記コポリマーが、エステル化前に0.08までの換算比粘度を有するものである、前記請求項1〜7のいずれかに記載の潤滑組成物。
  9. 前記アルコールが、鎖状もしくは分枝状のアルコール、環式もしくは非環式のアルコール、またはこれらの特徴の組合せである、前記請求項1〜8のいずれかに記載の潤滑組成物。
  10. 前記アルコールが、β位またはそれより高次の位置で分枝状の第1級アルコールを含み、少なくとも12個(または少なくとも16個、または少なくとも18個または少なくとも20個)の炭素原子を有し得る、前記請求項1〜8のいずれかに記載の潤滑組成物。
  11. 前記アルコールが、(i)ゲルベアルコールと、(ii)6〜20個、または8〜18個、または10〜15個の炭素原子を含む、ゲルベアルコール以外の鎖状アルコールとの混合物を含むものである、前記請求項1〜8のいずれかに記載の潤滑組成物。
  12. 前記アミンが0mgKOH/gより大きいTBN(すなわち、総塩基価)をもたらし得るものである、前記請求項1〜11のいずれかに記載の潤滑組成物。
  13. 前記アミンが、アミノ−ヒドロカルビルモルホリン(n−アミノプロピルモルホリンなど)、アミノアルコール、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−ビニルカルボンアミド(N−ビニル−ホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルプロピオンアミド、N−ビニルヒドロキシアセトアミドなど)、ビニルピリジン、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルピロリジノン、N−ビニルカプロラクタム、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドもしくはジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N−置換アルカンジアミン、またはその混合物を含む、前記請求項1〜12のいずれかに記載の潤滑組成物。
  14. 前記アミノアルコールが、ジメチルエタノールアミン、エタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、3−アミノ−1,2−プロパンジオール、セリノール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、トリス(ヒドロキシメチル)−アミノメタン、ジイソプロパノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、3−(ジメチルアミノ)−2,2−ジメチルプロパン−1−オール、および2−(2−アミノエチルアミノ)エタノールのうちの少なくとも1種類を含む、請求項13に記載の潤滑組成物。
  15. 前記(チオ)リン酸塩が(チオ)リン酸化剤から誘導され、該(チオ)リン酸化剤が+5の酸化状態のリンを有し得るものである、前記請求項1〜14のいずれかに記載の潤滑組成物。
  16. 前記(チオ)リン酸化剤が、POCl、P、P10、ポリリン酸、P、P10、リン酸、チオリン酸、またはその混合物のうちの少なくとも1種類を含むものである、請求項15に記載の潤滑組成物。
  17. 酸性(チオ)ホスフェートが、前記エステル化コポリマーを(チオ)ホスフェートと反応させることにより得られた/得られ得る生成物であり、該(チオ)ホスフェートは、ヒドロキシ含有カルボキシル化化合物(典型的には、ヒドロキシ含有カルボン酸またはその誘導体)、(典型的には、硫黄が含有されていない)リン酸化剤、および任意選択でアルコールを反応させることにより得られた/得られ得るものである、請求項15に記載の潤滑組成物。
  18. 機械装置を潤滑する方法であって、該装置に前記請求項1〜17のいずれかに記載の潤滑組成物を供給することを含む方法。
  19. 前記機械装置がマニュアルトランスミッションなどの動力伝達装置である、請求項18に記載の方法。
  20. 前記機械装置が、遊星ハブリダクションアクスル、ユーティリティービークルのメカニカルステアリングおよびトランスファーギアボックス、シンクロメッシュギアボックス、パワーテイクオフギア、リミテッドスリップアクスル、および遊星ハブリダクションギアボックスのうちの少なくとも1種類を含むものである、請求項18に記載の方法。
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