JP2017511396A - 潤滑油用粘度調整剤、潤滑油用添加剤組成物、および潤滑油組成物 - Google Patents

潤滑油用粘度調整剤、潤滑油用添加剤組成物、および潤滑油組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、低温から高温までの幅広い温度領域で、流動性に優れる潤滑油用添加剤組成物を得るための潤滑油用粘度調整剤の提供、および該潤滑油用添加剤組成物の提供を目的とする。また、低温から高温までの幅広い温度領域で、バランスよく粘度低減が可能な潤滑油組成物を得るための潤滑油用粘度調整剤、および該潤滑油組成物の提供を目的とする。【解決手段】本発明の潤滑油用粘度調整剤は、炭素原子数4および5のα−オレフィンから選択される少なくとも一種のα−オレフィン由来の構成単位を30〜50モル%と、エチレン由来の構成単位を50〜70モル%含み(ただし、全構成単位の合計を100モル%とする)、特定の要件(a)、(b)および(c)の要件を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体(A)を含む。【選択図】なし

Description

関連出願
この出願は、2014年3月28日に出願された米国仮出願第61/971,980号(この内容は、その全体が参考として本明細書に援用される)に対する優先権の利益を主張する。
本発明は、潤滑油用粘度調整剤、潤滑油用添加剤組成物、および潤滑油組成物に関する。
石油製品は、温度が変わると粘度が大きく変化する、いわゆる粘度の温度依存性を有している。例えば、自動車などに用いられる潤滑油組成物などでは、粘度の温度依存性が小さいことが好ましい。そこで潤滑油には、粘度の温度依存性を小さくする目的で、潤滑油基剤に可溶なある種のポリマーが、粘度調整剤として用いられている。
このような潤滑油用粘度調整剤としてエチレン・α−オレフィン共重合体が広く用いられており、潤滑油の性能バランスをさらに改善するため種々の改良がなされている(例えば、特許文献1参照)。
近年、石油資源の低減や、地球温暖化などのような環境問題から、排ガス汚染物質やCO2の排出量の低減を目的とする自動車の燃費向上が求められている。潤滑油による省燃費化は潤滑機械の物理的な改良に比べて費用対効果に優れるため、重要な省燃費化技術として期待されており、潤滑油による燃費向上の要求が高まっている。
エンジンやトランスミッションにおける動力損失は摺動部での摩擦損失と潤滑油の粘性による攪拌損失に分けられる。特にエンジン油による省燃費化の一つの方策として、粘性抵抗の低減が挙げられる。近年、燃費試験に、従来の高温条件下での測定だけでなく、比較的低温条件下での測定も加えられたことからも分かるように、低温から高温の幅広い温度範囲で粘性抵抗を低減することが、燃費改善に有効である。
エンジン油の粘性抵抗の低減のためには、低粘度化が有効である。特に低温においては、摩擦損失、攪拌損失両者の低減において有効である。一方で、高温においては、摺動部で磨耗が生じるため、単なる低粘度化は避けなければならない。すなわち、摺動部では磨耗を避けるため、必要最低限の粘度を維持するが、非摺動部では攪拌損失を低減するために、できる限り低粘度であることが望ましい。
低温粘度の低減には、高温で基油に溶解して良好な増粘性を得る一方で、低温ではオイルへの溶解性が低減することで有効容積(流量)および粘度への影響が低減するような、特許文献1に記載のポリマーを使用することが知られている。
また、エチレンに由来する構成単位と、二種以上のα−オレフィンに由来する構成単位を含有するエチレン/α−オレフィン共重合体からなる潤滑油粘度調整剤が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特許文献1〜3に記載された粘度調整剤は、該調整剤を含む潤滑油組成物の低温粘度低減をもたらし、エンジン内温が低温条件下(例えばエンジン始動時)における燃費の向上に一定の寄与がなされている。しかしながら、省燃費化に対する要求が高まる中、さらなる低温粘度の低減が求められている。さらに、エンジン内温が高温条件下における燃費の向上についても求められており、ベースオイルの低粘度化による高温粘度の低減が進んでいるが、摩耗防止の観点から低粘度には限界があると推定される。このような状況において、低温から高温までの幅広い温度領域で、バランスよく粘度低減可能な粘度調整剤が求められている。
また、特許文献1および2に記載された潤滑油用添加剤組成物は、多くの場合が高粘度であるため、作業性や運搬性の効率改善や生産設備の省エネルギー化の観点から、低温から高温の幅広い温度領域における流動性の改善が求められている。
国際公開第2000/034420号 国際公開第2006/028169号 国際公開第2011/038331号
本発明は、低温から高温までの幅広い温度領域で、流動性に優れる潤滑油用添加剤組成物を得るための潤滑油用粘度調整剤の提供を目的とする。また、低温から高温までの幅広い温度領域で、バランスよく粘度低減が可能な潤滑油組成物を得るための潤滑油用粘度調整剤の提供を目的とする。
本発明は、低温から高温までの幅広い温度領域で、流動性に優れる潤滑油用添加剤組成物を提供することを目的とする。
本発明は、低温から高温までの幅広い温度領域で、バランスよく粘度低減が可能な潤滑油組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究した結果、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体を含む潤滑油用粘度調整剤を潤滑油用添加剤組成物に用いると、従来の潤滑油用添加剤組成物と比較して、低温から高温までの幅広い温度領域で、流動性に優れた潤滑油用添加剤組成物が得られることを見出した。また、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体を含む潤滑油用粘度調整剤を潤滑油組成物に用いると、従来の潤滑油組成物と比較して低温から高温までの幅広い温度領域で、バランスよく粘度低減可能な潤滑油組成物が得られることを見出した。
本発明の潤滑油用粘度調整剤は、全構成単位の合計を100モル%とするとき、炭素原子数4および5のα−オレフィンから選択される少なくとも一種のα−オレフィン由来の構成単位を30〜50モル%と、エチレン由来の構成単位を50〜70モル%を含み、下記(a)、(b)および(c)の要件を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体(A)を含む。
(a):示差走査型熱量測定(DSC)にて測定されるガラス転移点(Tg)が、−75〜−65℃の範囲にある。
(b):示差走査型熱量測定(DSC)にて測定される融点(Tm)が、実質的に観測されないか、−25℃以上の融点(Tm)を有さない。
(c):135℃、デカリン溶媒中で測定される極限粘度[η]が、1.0〜2.8dl/gである。
前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定される重量平均分子量が、100,000〜400,000であることが好ましい。
前記エチレン・α−オレフィン共重合体が、1−ブテンを構成単位として含むことが好ましい。
本発明の潤滑油用添加剤組成物は、前記潤滑油用粘度調整剤および油(B)を含み、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)と該油(B)を、(A)/(B)の重量比1/99〜50/50の割合で含む。
本発明の潤滑油組成物は、前記潤滑油用粘度調整剤および潤滑油基剤(BB)を含み、該潤滑油組成物100重量%中に、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)を0.1〜5重量%で含む。
本発明の潤滑油組成物は、さらに、流動点降下剤(C)を、該潤滑油組成物100重量%中に、0.05〜5重量%の量で含むことが好ましい。
本発明の潤滑油用粘度調整剤を用いることで、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れる潤滑油用添加剤組成物を得ることができる。また、本発明の潤滑油用粘度調整剤を用いることで、低温から高温までの幅広い温度領域にて従来よりもバランスよく粘度を低減した潤滑油組成物を得ることができる。
本発明の潤滑油用添加剤組成物は、従来の潤滑油用添加剤組成物と比較して、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れる。
また、本発明の潤滑油組成物は、従来の潤滑油組成物よりも低温から高温までの幅広い温度領域でバランスのよい粘度の低減がもたらされる。
図1は、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.9mPa・sとした場合における組成物のMRVを、同様に求めたSSI(せん断安定性指数、shear stability index)に対してプロットしたものである。 図2は、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.9mPa・sとした場合における組成物の100℃動粘度(KV)を、同様に求めたSSIに対してプロットしたものである。 図3は、PAO−4溶媒中10重量%濃度のポリマー溶液の流動点を、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.9mPa・sとした場合における組成物のSSIの関数としてプロットしたものである。 図4は、PAO−4溶媒中10重量%濃度のポリマー溶液の100℃動粘度を、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.9mPa・sとした場合における組成物のSSIの関数としてプロットしたものである。 図5は、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.9mPa・sとした場合における組成物のMRVを、同様に求めたSSIに対してプロットしたものである。
次に、本発明について具体的に説明する。
[潤滑油用粘度調整剤]
〔エチレン・α−オレフィン共重合体(A)〕
(モノマー成分、モル分率)
本発明の潤滑油用粘度調整剤は、炭素原子数4および5のα−オレフィンから選択される少なくとも一種のα−オレフィンと、エチレンを構成単位とするエチレン・α−オレフィン共重合体(A)を含む。
該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、全構成単位を100モル%とするとき、炭素原子数4および5のα−オレフィンから選択される少なくとも一種のα−オレフィン由来の構成単位を通常30〜50モル%含み、エチレン由来の構成単位を通常50〜70モル%含む。エチレン由来の構成単位の上限値は、好ましくは69モル%、さらに好ましくは68モル%、さらにより好ましくは65モル%、特に好ましくは64モル%であり、下限値は、好ましくは52モル%、さらに好ましくは55モル%、特に好ましくは59モル%である。また、該α−オレフィンの上限値は、好ましくは48モル%、さらに好ましくは45モル%、特に好ましくは41モル%であり、下限値は、好ましくは31モル%、さらに好ましくは32モル%、さらにより好ましくは35モル%、特に好ましくは36モル%である。該α−オレフィン含量が30モル%を下回ると、特に、低温における流動性が悪化し、低温粘度の低減が得られないため、潤滑油用粘度調整剤として適さない。また、該α−オレフィン含量が50モル%を上回ると、剪断安定性が悪化するため、潤滑油用粘度調整剤として適さない。
エチレン由来の構成単位と炭素原子数4および5のα−オレフィンから選択される少なくとも一種のα−オレフィン由来の構成単位とのモル比は、原料のモノマー比を調整することにより上記範囲内とすることができる。
該共重合体(A)を含有する潤滑油添加剤組成物は、従来の潤滑油添加剤組成物と比較して、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れる。また、該共重合体(A)を含有する潤滑油組成物は、従来の潤滑油組成物よりも低温から高温までの幅広い温度領域でバランスのよい粘度の低減がもたらされる。
該共重合体(A)中のエチレン由来の構成単位は、「高分子分析ハンドブック」(日本分析化学会、高分子分析研究懇談会編、紀伊国屋書店発行、1995年1月12日発行)に記載の方法に従って、13C−NMRで測定することができる。
該炭素原子数4または5のα−オレフィンとしては、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテンなどが挙げられ、特に1−ブテンが、剪断安定性の理由から、好ましい。これらのα−オレフィンは、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
該共重合体(A)としては、剪断安定性の理由から、エチレン・ブテン-1ランダム2元共重合体、エチレン・ペンテン-1ランダム2元共重合体、エチレン・3−メチル−1−ブテンランダム2元共重合体、エチレン・ブテン-1・ペンテン-1ランダム3元共重合体、エチレン・ブテン-1・3−メチル−1−ブテンランダム3元共重合体およびエチレン・3−メチル−1−ブテン・ペンテン-1ランダム3元共重合体が好ましく、エチレン・ブテン-1ランダム2元共重合体、エチレン・ペンテン-1ランダム2元共重合体およびエチレン・3−メチル−1−ブテンランダム2元共重合体がより好ましく、エチレン・ブテン-1ランダム2元共重合体が特に好ましい。
従来の潤滑油用粘度調整剤としては、エチレンプロピレンラバー(EPR)等の共重合体が用いられていた。しかしながら、本発明では、エチレン由来の構成単位と、炭素原子数4および/または5のα−オレフィン由来の構成単位を特定量で含む、該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)を潤滑油用粘度調整剤として用いる。該共重合体(A)を含有する潤滑油組成物は、従来の潤滑油組成物よりも低温から高温までの幅広い温度領域でバランスのよい粘度の低減がもたらされる。また、該共重合体(A)を含有する潤滑油用添加剤組成物は、従来の潤滑油用添加剤組成物と比較して、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れる。
本発明者等は、該エチレン・α−オレフィン共重合体中のコモノマーに由来する側鎖が短いと、基油中でエチレン・α−オレフィン共重合体分子鎖が拡がるため、粘度が高くなり、また、側鎖数が少なすぎると、結晶化したり流動点降下剤の作用を阻害し、低温での流動性に劣ると推定している。一方で、側鎖が長すぎるか、あるいは、多すぎると、剪断安定性に劣り、潤滑油用粘度調整剤として適さなくなると推定している。低温から高温までの幅広い温度領域でバランスのよい粘度の低減および流動性は、コモノマーとして、従来から使用されているプロピレンや、長い側鎖を有するコモノマーではなく、炭素原子数4および/または5のα−オレフィンを特定量で含む該エチレン・α−オレフィン共重合体を用いることで得られると推測している。従って、本発明のエチレン・α−オレフィン共重合体は、前記含量でエチレンおよび該α−オレフィンを含み、炭素原子数2〜3の側鎖を有することが好ましい。
(Tg)
該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、示差走査型熱量測定(DSC)によって測定されるガラス転移点(Tg)が、通常−75〜−65℃の範囲にあり、好ましくは−73〜−67℃の範囲にある。該共重合体(A)を含有する潤滑油組成物は、従来の潤滑油組成物よりも低温から高温までの幅広い温度領域でバランスのよい粘度の低減がもたらされるため好ましい。また、該共重合体(A)を含有する潤滑油用添加剤組成物は、従来の潤滑油用添加剤組成物と比較して、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れるため好ましい。ガラス転移点(Tg)が該範囲から外れると、特に、低温における流動性が悪化し、低温粘度の低減が得られないため、潤滑油用粘度調整剤として適さない。
該ガラス転移点(Tg)は、例えば仕込みエチレンモノマー量を増減させることによって調整することができる。ガラス転移点(Tg)は種々の因子によって調整されるが、示差走査型熱量測定(DSC)によって測定される融点(Tm)がある程度高くなるとガラス転移点(Tg)も高くなる傾向がある。
本発明において、該共重合体(A)の示差走査型熱量測定(DSC)によるガラス転移点(Tg)は、下記(a1)によって測定される:
(a1)インジウム標準にて較正したSEIKO社製示差走査型熱量計(RDC220)を用いて、以下の方法で行う。
サンプルパンをDSCセルに配置し、DSCセルを窒素雰囲気下にて30℃(室温)から、150℃まで10℃/分で昇温し、次いで、150℃で5分間保持した後、10℃/分で降温し、DSCセルを−100℃まで冷却する(降温過程)。降温過程で得られるエンタルピー曲線の変曲点(上に凸の曲線が下に凸の曲線に変わる点)での接線の交点をガラス転移点(Tg)とする。
(Tm)
該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、示差走査型熱量測定(DSC)によって測定される融点(Tm)が、実質的に観測されないか、−25℃以上の融点(Tm)を有さない。ここで、実質的に融点が観測されないとは、示差走査型熱量測定(DSC)で測定される融解熱量ΔH(Tm)(単位:J/g)が、実質的に観測されないことをいう。融解熱量ΔH(Tm)が実質的に観測されないとは、DSC測定において、ピークが観測されないことである。融点(Tm)が実質的に観測されないか、−25℃以上の融点を有さない、該共重合体(A)は、室温において非晶性であることを意味する。該共重合体(A)を含有する潤滑油組成物は、従来の潤滑油組成物よりも低温から高温までの幅広い温度領域でバランスのよい粘度の低減がもたらされるため好ましい。また、該共重合体(A)を含有する潤滑油用添加剤組成物は、従来の潤滑油用添加剤組成物と比較して、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れるため好ましい。
融点(Tm)が実質的に観測されない共重合体(A)を含有する潤滑油添加剤組成物は、従来の潤滑油添加剤組成物よりも低温での流動性に優れるため好ましい。融点(Tm)が実質的に観測されない共重合体(A)を含有する潤滑油組成物は、低温での流動性に優れるため好ましい。
共重合体(A)が、−25℃以上に融点を有すると、特に、低温における流動性が悪化し、低温粘度の低減が得られないため、潤滑油用粘度調整剤として適さない。
該融点(Tm)は、例えば仕込みエチレンモノマー量を増減させることによって調整することができる。本願発明において、エチレンモノマー量が増加すると融点(Tm)は高くなり、減少すると融点(Tm)は低くなるか、または融点が観測されなくなる。
該共重合体(A)の示差走査型熱量測定(DSC)による融点(Tm)は、下記(a2)によって測定される:
(a2)インジウム標準にて較正したSEIKO社製示差走査型熱量計(RDC220)を用いて、以下の方法で行う。
サンプルパンをDSCセルに配置し、DSCセルを窒素雰囲気下にて30℃(室温)から、150℃まで10℃/分で昇温する。次いで、150℃で5分間保持した後、10℃/分で降温し、DSCセルを−100℃まで冷却し、−100℃で5分間保持した後、DSCセルを150℃まで10℃/分で昇温する(第二昇温過程)。第二昇温過程で得られるエンタルピー曲線の融解ピークトップ温度を融点(Tm)とする。融解ピークが2個以上存在する場合には、最大のピークを有するものがTmとして定義される。
([η])
135℃、デカリン溶媒中で測定される、該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)の極限粘度[η]は、通常1.0〜2.8dl/gであり、好ましくは1.0〜2.5dl/gであり、より好ましくは1.0〜2.2dl/gである。
該極限粘度[η]は、重合時の重合温度、水素などの分子量調節剤などを制御することで上記範囲内とすることができる。
該共重合体(A)を含有する潤滑油組成物は、潤滑油用粘度調整剤として有用な剪断安定性を有しながら、従来の潤滑油組成物よりも低温から高温までの幅広い温度領域でバランスのよい粘度の低減がもたらされるため好ましい。また、該共重合体(A)を含有する潤滑油用添加剤組成物は、潤滑油用粘度調整剤として有用な剪断安定性を有しながら、従来の潤滑油用添加剤組成物と比較して、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れるため好ましい。該範囲を外れると、剪断安定性が悪化し潤滑油用粘度調整剤として適さない。
(密度)
該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)の密度は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、858〜865kg/m3の範囲にあることが好ましい。該共重合体(A)を含有する潤滑油組成物は、従来の潤滑油組成物よりも低温から高温までの幅広い温度領域でバランスのよい粘度の低減がもたらされるため好ましい。また、該共重合体(A)を含有する潤滑油用添加剤組成物は、従来の潤滑油用添加剤組成物と比較して、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れるため好ましい。
(Mw、Mw/Mn)
該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定される重量平均分子量(Mw)は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、100,000〜400,000であることが好ましく、120,000〜350,000であることがより好ましく、140,000〜350,000であることがさらに好ましく、140,000〜330,000であることが、剪断安定性の理由から、特に好ましい。本発明において、重量平均分子量という用語は、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を示す。
該重量平均分子量(Mw)は、重合時の重合温度、水素などの分子量調節剤などを制御することで上記範囲内とすることができる。
該共重合体(A)を含有する潤滑油組成物は、従来の潤滑油組成物よりも低温から高温までの幅広い温度領域でバランスのよい粘度の低減がもたらされるため好ましい。また、該共重合体(A)を含有する潤滑油用添加剤組成物は、従来の潤滑油用添加剤組成物と比較して、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れるため好ましい。
該共重合体(A)の、GPCにより測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との割合(分子量分布、Mw/Mn、ポリスチレン換算)は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、4.0以下が好ましく、3.0以下がより好ましく、2.5以下がさらに好ましい。分子量分布の下限は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、通常1.0である。
本発明において、該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)を含有する潤滑油組成物が、低温から高温までの幅広い温度領域で粘度特性に優れる理由は、明らかではない。しかしながら、本発明者等は、低温の潤滑油組成物中では、特定量の油(B)中において、該共重合体(A)が凝集体を形成することにより流量(有効容積)が低減し、潤滑油組成物は、特に低温での粘度特性に優れると推定する。また、凝集体は、潤滑油組成物中から析出したり、浮き出したりしないため、潤滑油組成物は低温貯蔵性にも優れる。高温の潤滑油組成物中では、エチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、特定量の基油において、該基油への溶解性が高く、凝集体サイズは小さいと考えられる。凝集体サイズが小さいと、該共重合体(A)を含む潤滑油組成物が、例えば摺動部の間で大きなせん断を受けた際、凝集体の変形による粘度低下も小さくなる。よって、せん断下での一時的な粘度低下は小さくなる。すなわち、該共重合体(A)は耐摩耗性の観点から必要な最低限の高温高せん断(high temperature high shear、HTHS)粘度を保ちながら、エネルギー損失を低減するために、非摺動部および低せん断領域から高せん断領域までの粘度化を低減できると考えられる。このような観点から、本発明者等は、本発明に係るエチレン・α−オレフィン共重合体(A)を含有する潤滑油組成物が、低温から高温までの幅広い温度領域で粘度特性に優れると推定する。
また、該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)を含有する潤滑油用添加剤組成物が、低温から高温までの幅広い温度領域で流動性に優れる理由は、明らかではない。しかしながら、本発明者等は、潤滑油用添加剤組成物に、特定量の該共重合体(A)を用いることで、該共重合体(A)は、従来の粘度調整剤と比較して、基油への分子鎖の拡がりが小さいため、流量(有効容積)が低減し、そのため、潤滑油用添加剤組成物は流動性に優れると推定する。
(エチレン・α−オレフィン共重合体(A)の製造方法)
本発明に係るエチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、エチレンとα−オレフィンと、必要に応じて他のモノマーを公知のオレフィン重合用触媒の存在下に共重合させることにより製造することができる。公知のオレフィン重合用触媒としては、メタロセン系触媒、固体状チタン触媒およびバナジウム触媒などが使用される。特にメタロセン系触媒が好ましく、なかでも周期表第4族などから選ばれる遷移金属のメタロセン化合物と、有機アルミニウムオキシ化合物および/または遷移金属メタロセン化合物と反応してイオンを形成しうるイオン化イオン性化合物と、からなるメタロセン系触媒が特に好ましく用いられる。特に好ましくは、遷移金属のメタロセン化合物と、遷移金属メタロセン化合物と反応してイオンを形成しうるイオン化イオン性化合物との組み合わせが組成分布の点で好ましい。
・オレフィン重合用触媒
次に、各触媒について説明する。また、本発明において、オレフィン共重合体用触媒としては、特開2003−105365号公報に記載の触媒を参照できる。
(1)メタロセン系触媒
メタロセン系触媒を形成する周期表第4族から選ばれる遷移金属のメタロセン化合物としては、公知の触媒を用いることができる。具体的には、下記一般式(i)で表される。
MLx …(i)
式(i)中、Mは周期表第4族から選ばれる遷移金属であり、具体的にジルコニウム、チタンまたはハフニウムであり、xは遷移金属の原子価である。
Lは遷移金属に配位する配位子であり、これらのうち少なくとも1個の配位子Lはシクロペンタジエニル骨格を有する配位子であり、このシクロペンタジエニル骨格を有する配位子は置換基を有していてもよい。
シクロペンタジエニル骨格を有する配位子としては、たとえば、シクロペンタジエニル基、インデニル基、4,5,6,7-テトラヒドロインデニル基、フルオレニル基などが挙げられる。これらの基は総炭素数1から20の炭化水素基、または総炭素数1から20のケイ素含有基で置換されていてもよい。二つ以上が置換されている場合は、それらの置換基は相互に同一でも異なっていてもよい。また、総炭素数1から20の炭化水素基とは、炭素および水素のみから構成されるアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール基である。この中には、隣接する任意の二つの水素原子が同時に置換されて脂環族あるいは芳香族環を形成しているものも含む。総炭素数1から20の炭化水素基としては、炭素および水素のみから構成されるアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール基以外に、これらの炭素に直結した水素原子の一部がハロゲン原子、酸素含有基、窒素含有基、ケイ素含有基で置換されたヘテロ原子含有炭化水素基や、隣接する任意の二つの水素原子が脂環族を形成しているものも含む。総炭素数1から20の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、アリル(allyl)基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デカニル基などの直鎖状炭化水素基;イソプロピル基、t-ブチル基、アミル基、3-メチルペンチル基、1,1-ジエチルプロピル基、1,1-ジメチルブチル基、1-メチル-1-プロピルブチル基、1,1-プロピルブチル基、1,1-ジメチル-2-メチルプロピル基、1-メチル-1-イソプロピル-2-メチルプロピル基などの分岐状炭化水素基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの環状飽和炭化水素基;フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基などの環状不飽和炭化水素基およびこれらの核アルキル置換体;ベンジル基、クミル基などのアリール基の置換した飽和炭化水素基; メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、N-メチルアミノ基、トリフルオロメチル基、トリブロモメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基などのヘテロ原子含有炭化水素基を挙げることができる。
ケイ素含有基とは、例えば、シクロペンタジエニル基の環炭素がケイ素原子と直接共有結合している基であり、具体的にはアルキルシリル基やアリールシリル基である。総炭素数1から20のケイ素含有基としては、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基等を例示することができる。
一般式(i)で示される化合物が配位子Lとしてシクロペンタジエニル骨格を有する基を2個以上有する場合には、そのうち2個のシクロペンタジエニル骨格を有する基同士は、エチレン、プロピレンなどのアルキレン基、イソプロピリデン、ジフェニルメチレン、ジ−p−トリルメチレン、ビス[4-(ジメチルアミノ)フェニル]メチレン、ビス(4-メトキシ-3-メチルフェニル)メチレンなどの置換アルキレン基、シリレン基またはジメチルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルフェニルシリレン基などの置換シリレン基などを介して結合されていてもよい。
シクロペンタジエニル骨格を有する配位子以外のLとしては、炭素原子数が1〜12の炭化水素基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ハロゲン原子、水素原子またはスルホン酸含有基(−SO3a)(ここで、Raはアルキル基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アリール基またはハロゲン原子またはアルキル基で置換されたアリール基である。)などが挙げられる。
炭素原子数が1〜12の炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基などが挙げられ、より具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基などのアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基、フェニル基、トリル基などのアリール基、ベンジル基、ネオフィル基などのアラルキル基が挙げられる。
また、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキソキシ基、オクトキシ基などが挙げられる。
アリーロキシ基としては、フェノキシ基などが挙げられる。
スルホン酸含有基(−SO3a)としては、メタンスルホナト基、p-トルエンスルホナト基、トリフルオロメタンスルホナト基、p-クロルベンゼンスルホナト基などが挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
以下に、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を少なくとも2個含むメタロセン化合物を例示する。
ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(エチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(n-プロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、
ビス(4,5,6,7-テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、
ジ−p−トリルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリド、
[ビス[4-(ジメチルアミノ)フェニル]メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリド、
[ビス(4-メトキシ-3-メチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドなど。
また上記のような化合物においてジルコニウム金属を、チタニウム金属、ハフニウム金属に置き換えた化合物、またはハフニウム金属を、チタニウム金属、ジルコニウム金属に置き換えた化合物を挙げることもできる。
また本発明ではメタロセン化合物として下記一般式(ii)で表される化合物を用いることもできる。
11z …(ii)
(式中Mは、周期表第4族またはランタニド系列の金属であり、L1は、非局在化π結合基の誘導体であり、金属M1活性サイトに拘束幾何形状を付与しており、Xは、それぞれ独立に水素、ハロゲンまたは20以下の炭素、ケイ素またはゲルマニウムを含有する炭化水素基、シリル基またはゲルミル基である。)
このような一般式(ii)で示される化合物のうちでも、下記一般式(iii)で示される化合物が好ましい。
式中、M1はチタン、ジルコニウムまたはハフニウムであり、Xは、上記と同様である。CpはM1にπ結合しており、かつ置換基Zを有する置換シクロペンタジエニル基である。Zは酸素、イオウ、ホウ素または周期表第14族の元素(たとえばケイ素、ゲルマニウムまたは錫)であり、Yは窒素、リン、酸素またはイオウを含む配位子であり、ZとYとで縮合環を形成してもよい。
このような一般式(iii)で示される化合物としては、具体的には、
[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロリド、[(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)-1,2-エタンジイル]チタンジクロリド、[ジベンジル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロリド、[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]ジベンジルチタン、[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]ジメチルチタン、[(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)-1,2-エタンジイル]ジベンジルチタン、[(メチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)-1,2-エタンジイル]ジネオペンチルチタン、[(フェニルホスフィド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)メチレン]ジフェニルチタン、[ジベンジル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]ジベンジルチタン、[ジメチル(ベンジルアミド)(η5-シクロペンタジエニル)シラン]ジ(トリメチルシリル)チタン、[ジメチル(フェニルホスフィド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]ジベンジルチタン、[(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)-1,2-エタンジイル]ジベンジルチタン、[2-η5-(テトラメチル-シクロペンタジエニル)-1-メチル-エタノレート(2-)]ジベンジルチタン、[2-η5-(テトラメチル-シクロペンタジエニル)-1-メチル-エタノレート(2-)]ジメチルチタン、[2-((4a,4b,8a,9,9a-η)-9H-フルオレン-9-イル)シクロヘキサノレート(2-)]ジメチルチタン、[2-((4a,4b,8a,9,9a−η)-9H-フルオレン-9-イル)シクロヘキサノレート(2-)]ジベンジルチタンなどが挙げられる。
また上記のような化合物においてチタニウム金属を、ジルコニウム金属、ハフニウム金属に置き換えた化合物を挙げることもできる。
これらのメタロセン化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明では、前記一般式(i)で表されるメタロセン化合物としては、中心の金属原子がジルコニウムであり、少なくとも2個のシクロペンタジエニル骨格を含む配位子を有するジルコノセン化合物、および中心の金属原子がハフニウムであり、少なくとも2個のシクロペンタジエニル骨格を含む配位子を有するハフノセン化合物が好ましく用いられる。また前記一般式(ii)または(iii)で表されるメタロセン化合物としては、中心の金属原子がチタンであることが好ましい。
・助触媒
メタロセン系触媒を形成する有機アルミニウムオキシ化合物は、従来公知のアルミノオキサンを用いることができる。また、ベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。具体的には、下記一般式で表される。
(上記一般式(iv)および(v)において、Rはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの炭化水素基であり、好ましくはメチル基、エチル基、特に好ましくはメチル基であり、mは2以上、好ましくは5〜40の整数である。)ここで、このアルミノオキサンは式(OAl(R1))で表されるアルキルオキシアルミニウム単位および式(OAl(R2))で表されるアルキルオキシアルミニウム単位[ここで、R1およびR2はRと同様の炭化水素基を例示することができ、R1およびR2は相異なる基を表す]からなる混合アルキルオキシアルミニウム単位から形成されていてもよい。
メタロセン系触媒を形成するイオン化イオン性化合物としては、ルイス酸、イオン性化合物などを例示することができる。ルイス酸としては、BR3(Rは、フッ素、メチル基、トリフルオロメチル基などの置換基を有していてもよいフェニル基またはフッ素である。)で示される化合物が挙げられる。たとえば、トリフルオロボロン、トリフェニルボロン、トリス(4-フルオロフェニル)ボロン、トリス(3,5-ジフルオロフェニル)ボロン、トリス(4-フルオロメチルフェニル)ボロン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボロン、トリス(p-トリル)ボロン、トリス(o-トリル)ボロン、トリス(3,5-ジメチルフェニル)ボロンなどが挙げられる。
イオン性化合物としては、トリアルキル置換アンモニウム塩、N,N-ジアルキルアニリニウム塩、ジアルキルアンモニウム塩、トリアリールホスフォニウム塩などを挙げることができる。具体的に、トリアルキル置換アンモニウム塩としては、たとえばトリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(フェニル)ボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(フェニル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ(p-トリル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラ(o-トリル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラ(o,p-ジメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(m,m-ジメチルフェニル)ボレート、トリブチルアンモニウムテトラ(p-トリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(o-トリル)ボレートなどが挙げられる。
N,N-ジアルキルアニリニウム塩としては、たとえば、N,N-ジメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ボレート、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)ボレート、N,N-2,4,6-ペンタメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ボレートなどが挙げられる。
ジアルキルアンモニウム塩としては、たとえば、ジ(1-プロピル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラ(フェニル)ボレートなどが挙げられる。
トリアリールホスフォニウム塩としては、トリフェニルホスフォニウムテトラ(フェニル)ボレート、トリ(ジメチルフェニル)ホスフォニウムテトラ(フェニル)ボレートなどが挙げられる。
さらにイオン性化合物として、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、フェロセニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどを挙げることもできる。
特に、イオン化イオン性化合物がエチレン・α-オレフィン共重合体の組成分布を制御する点で好適に用いられる。
またメタロセン系触媒を形成するに際しては、有機アルミニウムオキシ化合物および/またはイオン化イオン性化合物とともに、有機アルミニウム化合物を用いてもよい。有機アルミニウム化合物としては、下記一般式(vi)で表される化合物が挙げられる。
1 nAlX3-n …(vi)
式中、R1は炭素原子数が1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子または水素原子であり、nは1〜3である。
炭素原子数が1〜15の炭化水素基としては、たとえば、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基などが挙げられる。
有機アルミニウム化合物として具体的には、以下のような化合物が挙げられる。
トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリ2-エチルヘキシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム;
一般式(i-C49xAly(C510z(式中、x、y、zは正の数であり、z≧2xである。)で表されるイソプレニルアルミニウムなどのアルケニルアルミニウム;
トリイソプロペニルアルミニウムなどのトリアルケニルアルミニウム;
ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソプロピルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミドなどのジアルキルアルミニウムハライド;
メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、イソプロピルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド;
メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、イソプロピルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジブロミドなどのアルキルアルミニウムジハライド;
ジエチルアルミニウムヒドリド、ジブチルアルミニウムヒドリドなどのジアルキルアルミニウムヒドリド;
エチルアルミニウムジヒドリド、プロピルアルミニウムジヒドリドなどのアルキルアルミニウムジヒドリドなど。
本発明に係るエチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、上記のようなメタロセン系触媒の存在下に、共重合体を構成するモノマー(エチレン、および炭素数4および/または5のα−オレフィン、必要に応じて他のモノマー)を、通常液相で共重合させることにより得ることができる。この際、重合溶媒として一般に炭化水素溶媒が用いられるが、1−ブテン等のα−オレフィンを用いてもよい。
(2)固体状チタン系触媒
固体状チタン触媒としては、特に制限はないが、例えば、(a)チタン化合物と、(b)式 MgORaORb〔RaおよびRbはアルキル基またはアリール基であり、RaとRbとは同一であっても異なっていてもよい。〕で示されるマグネシウム化合物とを、(c)電子供与体を接触させることにより形成される固体状チタン触媒成分が使用される。このような触媒としては、特開2003−105365号公報の[0059]第6行目〜[0079]第9行目にかけて記載されているものを挙げることができる。
(3)バナジウム系触媒
バナジウム触媒は、(a)可溶性バナジウム化合物と、(b)有機アルミニウム化合物とからなる。
バナジウム系触媒(a)を形成する可溶性バナジウム化合物(v-1)は、具体的には、下記一般式で表される。
VO(OR)ab または V(OR)cd
式中、Rはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基などの炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、a、b、c、dはそれぞれ0≦a≦3、0≦b≦3、2≦a+b≦3、0≦c≦4、0≦d≦4、3≦c+d≦4を満たす。(前記aは1<a≦3を満たすことが好ましく、前記cは1<c≦3を満たすことが好ましく、また前記dは0≦d<4を満たすことが好ましい。)
上記一般式で表される可溶性バナジウム化合物としては、具体的には、
VOCl3、VO(OCH3)Cl2、VO(OC25)Cl2、VO(OC25)1.5Cl1.5 、VO(OC25)2Cl、VO(O n-C37)Cl2、VO(O iso-C37)Cl2、VO(O n-C49)Cl2、VO(O iso-C49)Cl2、VO(O sec-C49)Cl2、VO(O t-C49)Cl2、VO(OC25)3、VOBr2、VCl4、VOCl2、VO(O n-C49)3、VOCl3・2OC817OHなどが挙げられる。
バナジウム系触媒を形成する有機アルミニウム化合物としては前記メタロセン触媒にて例示した有機アルミニウム化合物が使用される。
・製造方法
該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、好ましくは上記のようなメタロセン系触媒またはバナジウム系触媒の存在下にエチレンおよび炭素数4および/または5のα−オレフィン、必要に応じて他のモノマーを、通常液相で共重合させて製造する。この際、重合溶媒として一般に炭化水素溶媒が用いられるが、1−ブテン等のα-オレフィンを用いてもよい。
エチレン・α−オレフィン共重合体を重合する際に用いられる炭化水素溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素およびそのハロゲン誘導体;シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化水素およびそのハロゲン誘導体;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素およびクロロベンゼンなどのハロゲン誘導体などが用いられる。これら溶媒は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
共重合は、バッチ法、連続法のいずれの方法でも可能であるが、連続法で共重合することが好ましく、特に撹拌層型反応器を用い連続法で共重合することが好ましい。
共重合を連続法で実施するに際して、上記メタロセン系触媒は、たとえば以下のような濃度で用いられる。
重合系内のメタロセン化合物の濃度は、通常、0.00005〜0.1ミリモル/リットル(重合容積)、好ましくは0.0001〜0.05ミリモル/リットルである。また有機アルミニウムオキシ化合物は、重合系内のメタロセン化合物中の遷移金属に対するアルミニウム原子のモル比(Al/遷移金属)で、1〜10000、好ましくは10〜5000の量で供給される。
イオン化イオン性化合物は、重合系内のメタロセン化合物に対するイオン化イオン性化合物のモル比(イオン化イオン性化合物/メタロセン化合物)で、0.5〜30、好ましくは1〜25の量で供給される。
また有機アルミニウム化合物が用いられる場合には、通常、約0〜5ミリモル/リットル(重合容積)、好ましくは約0〜2ミリモル/リットルとなるような量で用いられる。
本発明において、共重合反応は、通常、温度が−20℃〜150℃、好ましくは0℃〜140℃、さらに好ましくは0℃〜120℃で、圧力が0を超えて8MPa−G(G=ゲージ圧力)以下、好ましくは0を超えて5MPa−G以下の条件下に行なわれる。上記重合条件は、連続重合法では一定であることが好ましい。
また触媒として固体状チタン触媒を使用する場合は、重合容積1リットル当りチタン原子に換算して、通常は約0.001〜100ミリモル、好ましくは約0.005〜20ミリモルの量で用いられる。有機金属化合物触媒成分[II]は、該触媒成分[II]中の金属原子が、重合系中の固体状チタン触媒成分[I]中のチタン原子1モルに対し、通常約1〜2000モル、好ましくは約2〜500モルとなるような量で用いられる。電子供与体[III]は、有機金属化合物触媒成分[II]の金属原子1モルに対し、通常約0.001モル〜10モル、好ましくは0.01モル〜5モルの量で用いられる。重合温度は、通常約20〜300℃、好ましくは約50〜150℃であり、重合圧力は、常圧〜10MPa−G(G=ゲージ圧力)、好ましくは約0.2〜5MPa−G(G=ゲージ圧力)である。本発明においては、重合を、バッチ式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行なうことができる。さらに重合を、反応条件を変えて2段以上に分けて行なうこともできる。
また、触媒としてバナジウム系触媒が用いられる場合には、重合系内の可溶性バナジウム化合物の濃度は、通常、0.01〜5ミリモル/リットル(重合容積)、好ましくは0.05〜3ミリモル/リットルである。この可溶性バナジウム化合物は、重合系内に存在する可溶性バナジウム化合物の濃度の10倍以下、好ましくは1〜7倍、さらに好ましくは1〜5倍の濃度で供給されることが望ましい。また有機アルミニウム化合物は、重合系内のバナジウム原子に対するアルミニウム原子のモル比(Al/V)で、通常2以上、好ましくは2〜50、さらに好ましくは3〜20の量で供給される。
可溶性バナジウム化合物および有機アルミニウム化合物は、通常、上述の炭化水素溶媒および/または液状のプロピレンで希釈されて供給される。この際、該可溶性バナジウム化合物は上述した濃度に希釈されることが望ましいが、有機アルミニウム化合物は重合系内における濃度のたとえば50倍以下の任意の濃度に調整して重合系内に供給されることが望ましい。
バナジウム系触媒の存在下で共重合させる場合には、共重合反応は、通常、温度が−50℃〜100℃、好ましくは−30℃〜80℃、さらに好ましくは−20℃〜60℃で、圧力が0を超えて5MPa−G(G=ゲージ圧力)以下、好ましくは0を超えて2MPa−G(G=ゲージ圧力)以下の条件下に行われる。上記重合条件は、連続重合法では一定であることが好ましい。
反応時間(共重合が連続法で実施される場合には平均滞留時間)は、触媒濃度、重合温度などの条件によっても異なるが、通常、5分〜5時間、好ましくは10分〜3時間である。
エチレン、および炭素数4および/または5のα−オレフィン、必要に応じて他のモノマーは、特定組成のエチレン・α−オレフィン系共重合体(A)が得られるような量で重合系に供給される。さらに共重合に際しては、水素などの分子量調節剤を用いることもできる。
なお、他のモノマーとしては、たとえば、プロピレン、炭素数6〜10のα−オレフィン、具体的には、たとえば、1−ヘキセン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセンが挙げられる。これらのモノマーは、該エチレン・α−オレフィン系共重合体(A)を構成する全モノマー100重量%に対して、通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは0重量%である。
上記のようにして共重合させると、エチレン・α−オレフィン共重合体は、通常、該共重合体を含む重合液として得られる。この重合液は、常法により処理され、本発明で用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体が得られる。また、後述するようにこの重合液を直接、潤滑油用粘度調整剤を調製する際に使用することもできる。
[潤滑油用添加剤組成物]
本発明の潤滑油用添加剤組成物は、該潤滑油用粘度調整剤および油(B)を含み、該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)と油(B)を、(A)/(B)の重量比1/99〜50/50の割合で含有する。
潤滑油用添加剤組成物に含有するエチレン・α−オレフィン共重合体(A)としては、前述の潤滑油用粘度調整剤に含まれるエチレン・α−オレフィン共重合体(A)が用いられる。
潤滑油用添加剤組成物に含有する油(B)としては、鉱物油;および、ポリα−オレフィン、ジエステル類、ポリアルキレングリコールなどの合成油が挙げられる。
鉱物油または鉱物油と合成油とのブレンド物を用いてもよい。ジエステル類としては、ポリオールエステル、ジオクチルフタレート、ジオクチルセバケートなどが挙げられる。
鉱物油は、一般に脱ワックスなどの精製工程を経て用いられ、精製の仕方により幾つかの等級がある。一般に0.5〜10%のワックス分を含む鉱物油が使用される。例えば、水素分解精製法で製造された流動点の低い、粘度指数の高い、イソパラフィンを主体とした組成の高度精製油を用いることもできる。40℃における動粘度が10〜200cStの鉱物油が一般的に使用される。
鉱物油は、前述のように一般に脱ワックスなどの精製工程を経て用いられ、精製の仕方により幾つかの等級があり、本等級はAPI(米国石油協会)分類で規定される。表1に各グループに分類される潤滑油基剤の特性を示す。
表1におけるポリα−オレフィンは、少なくとも炭素原子数10以上のα−オレフィンを原料モノマーの一種として重合して得られる炭化水素系のポリマーであって、1−デセンを重合して得られるポリデセンなどが例示される。
本発明で使用される油(B)は、グループ(i)〜グループ(iv)のいずれかに属する油が好ましい。特に鉱物油の中でも100℃における動粘度が1〜50mm2/sで、かつ粘度指数が80以上のもの、またはポリα−オレフィンが好ましい。また、油(B)としては、グループ(ii)またはグループ(iii)に属する鉱物油、またはグループ(iv)に属するポリα−オレフィンが好ましい。グループ(i)よりもグループ(ii)およびグループ(iii)の方が、ワックス濃度が少ない傾向にある。特に、油(B)としては、鉱物油であって、100℃における動粘度が1〜50mm2/sで、かつ粘度指数が80以上でありグループ(ii)またはグループ(iii)に属するもの、またはグループ(iv)に属するポリα−オレフィンが好ましい。
本発明の潤滑油用添加剤組成物は、該潤滑油用粘度調整剤および油(B)を含み、該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)と油(B)を、(A)/(B)の重量比1/99〜50/50の割合で、好ましくは2/98〜40/60の割合で、より好ましくは3/97〜30/70の割合で含有する。
また、本発明の潤滑油用添加剤組成物は、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)および油(B)以外の他の成分が含まれていてもよい。他の成分としては、後述する材料のいずれか1以上が任意に挙げられる。
このような添加剤の一つが清浄剤である。エンジン潤滑の分野で用いられる従来の清浄剤の多くは、塩基性金属化合物(典型的にはカルシウム、マグネシウムやナトリウムなどのような金属をベースとする、金属水酸化物、金属酸化物や金属炭酸塩)が存在することによって、潤滑油に塩基性またはTBNを付与する。このような金属性の過塩基性清浄剤(過塩基性塩や超塩基性塩ともいう)は、通常、金属と、該金属と反応する特定の酸性有機化合物との化学量論に従って中和のために存在すると思われる量を超える金属含有量によってに特徴づけられる単相(single phase)均一ニュートン系(homogeneous Newtonian systems)である。過塩基性の材料は、酸性の材料(典型的には、二酸化炭素などのような無機酸や低級カルボン酸)を、酸性の有機化合物(基質ともいう)および化学量論的に過剰量の金属塩の混合物と、典型的には、酸性の有機基質にとって不活性な有機溶媒(例えば鉱物油、ナフサ、トルエン、キシレンなど)中で、反応させることによって、典型的には調製される。フェノールやアルコールなどの促進剤が、任意に少量存在する。酸性の有機基質は、通常、ある程度の油中の溶解性を付与するために、充分な数の炭素原子を有するだろう。
このような従来の過塩基性材料およびこれらの調製方法は、当業者に周知である。スルホン酸、カルボン酸、フェノール、リン酸、およびこれら二種以上の混合物の塩基性金属塩を作製する技術を記載している特許としては、米国特許第2,501,731号;第2,616,905号;第2,616,911号;第2,616,925号;第2,777,874号;第3,256,186号;第3,384,585号;第3,365,396号;第3,320,162号;第3,318,809号;第3,488,284号;および第3,629,109号が挙げられる。サリキサレート[salixarate]清浄剤は米国特許第6,200,936号および国際公開第01/56968号に記載されている。サリゲニン清浄剤は米国特許第6,310,009号に記載されている。
クランクケース潤滑油中の典型的な清浄剤の量は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、通常1〜10重量%、好ましくは1.5〜9.0重量%、より好ましくは2.0〜8.0重量%である。なお、該量はすべて、油がない(すなわち、それらに従来供給される希釈油がない)状態をベースにする。
添加剤の他のもう一つは分散剤である。分散剤は潤滑油の分野では周知であり、主に、無灰型分散剤、ポリマー分散剤として知られるものが挙げられる。無灰型分散剤は、比較的分子量の大きい炭化水素鎖に付いた極性基によって特徴付けられる。典型的な無灰分散剤として、スクシンイミド分散剤としても知られる、N置換長鎖アルケニルスクシンイミドなどのような窒素含有分散剤が挙げられる。スクシンイミド分散剤は米国特許第4,234,435号および第3,172,892号にさらに充分に記載されている。無灰分散剤の他のもう一つのクラスは、グリセロール、ペンタエリスリトールやソルビトールなどの多価脂肪族アルコールとヒドロカルビルアシル化剤との反応によって調製される高分子量エステルである。このような材料は米国特許第3,381,022号により詳細に記載されている。無灰分散剤の他のもう一つのクラスはマンニッヒ塩基である。これらは、高分子量のアルキル置換フェノール、アルキレンポリアミン、およびホルムアルデヒドなどのようなアルデヒドの縮合によって形成される材料であり、米国特許第3,634,515号により詳細に記載されている。他の分散剤としては多価分散性添加剤が挙げられ、一般的に、前記ポリマーに分散特性を付与する極性の官能性を含む、炭化水素をベースとしたポリマーである。
分散剤は、様々な物質のいずれかと反応させることによって後処理がされていてもよい。これらとしては、尿素、チオ尿素、ジメルカプトチアジアゾール、二硫化炭素、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、炭化水素で置換された無水コハク酸類、ニトリル類、エポキシド類、ホウ素化合物類、およびリン化合物類があげられる。このような処理を詳述する参考文献が、米国特許第4,654,403号に載っている。本発明の組成物中の分散剤の量は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、典型的には、1〜10重量%、好ましくは1.5〜9.0重量%、より好ましくは2.0〜8.0重量%となり得る(すべて、油がない状態をベースとする)。
別の成分としては抗酸化剤である。抗酸化剤はフェノール性の抗酸化剤を包含し、これは、2〜3個のt−ブチル基を有するブチル置換フェノールを含んでいてもよい。パラ位は、ヒドロカルビル基または2個の芳香環を結合する基によって占有されてもよい。後者の抗酸化剤は米国特許第6,559,105号により詳細に記載されている。抗酸化剤は、ノニレート化された[nonylated]ジフェニルアミンなどのような芳香族アミンも含む。他の抗酸化剤としては、硫化オレフィン類、チタン化合物類、およびモリブデン化合物類が挙げられる。例えば米国特許第4,285,822号には、モリブデンと硫黄を含む組成物を含む潤滑油組成物が開示されている。抗酸化剤の典型的な量は、具体的な抗酸化剤およびその個々の有効性にもちろん依存するだろうが、例示的な合計量は、0.01〜5重量%、好ましくは0.15〜4.5重量%、より好ましくは0.2〜4重量%となり得る。さらに、1以上の抗酸化剤が存在していてもよく、これらの特定の組合せは、これらを組み合わせた全体の効果に対して、相乗的でなり得る。
本技術の重合体に添加する増粘剤(ときに粘度指数改良剤または粘度調整剤ともいう)は、本発明の組成物に含まれてもよい。増粘剤は通常ポリマーであり、ポリイソブテン類、ポリメタクリル酸エステル類、ジエンポリマー類、ポリアルキルスチレン類、エステル化されたスチレン−無水マレイン酸共重合体類、アルケニルアレーン共役ジエン共重合体類およびポリオレフィン類が挙げられる。分散性および/または抗酸化性も有する多機能性増粘剤は公知であり、任意に用いてもよい。
添加剤の他のもう一つは、磨耗防止剤である。磨耗防止剤の例として、チオリン酸金属塩類、リン酸エステル類およびそれらの塩類、リン含有のカルボン酸類・エステル類・エーテル類・アミド類;ならびに亜リン酸塩などのようなリン含有磨耗防止剤/極圧剤が挙げられる。特定の態様において、リンの磨耗防止剤は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、通常0.01〜0.2重量%、好ましくは0.015〜0.15重量%、より好ましくは0.02〜0.1重量%、さらに好ましくは0.025〜0.08重量%のリンを与える量で存在してもよい。
多くの場合、前記磨耗防止剤はジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZDP)である。典型的なZDPは、11重量%のP(オイルがない状態をベースに算出)を含んでもよく、好適な量として0.09〜0.82重量%を挙げてもよい。リンを含まない磨耗防止剤としては、ホウ酸エステル類(ホウ酸エポキシド類を含む)、ジチオカルバメート化合物類、モリブデン含有化合物類、および硫化オレフィン類が挙げられる。
潤滑油に任意に用いてもよい他の添加剤としては、流動点降下剤、極圧剤、磨耗防止剤、摩擦調整剤、色安定剤、および消泡剤が挙げられ、それぞれ従来の量で用いてもよい。
本発明の潤滑油用添加剤組成物は、エチレン・α−オレフィン共重合体(A)および油(B)を前記範囲で含むことが好ましい。エチレン・α−オレフィン共重合体(A)および油(B)を前記範囲で含む潤滑油用添加剤組成物を用いて、潤滑油組成物を製造する際には、潤滑油用添加剤組成物と、潤滑油組成物の他の成分とを混合することで、少ないエチレン・α−オレフィン共重合体(A)含有量で、低温特性に優れた潤滑油組成物を得ることができる。
また本発明の潤滑油用添加剤組成物は、油(B)を含有するため、潤滑油組成物を製造する際の作業性も良好であり、潤滑油組成物の他の成分と容易に混合することができる。
本発明の潤滑油用添加剤組成物は、従来公知の方法で、任意に他の所望する成分とともに、エチレン・α−オレフィン共重合体(A)および油(B)を混合することにより調製することができる。前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、取扱いが容易なため、油中の濃縮物として任意に供給してもよい。
(潤滑油組成物)
本発明の潤滑油組成物は、該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)を含む該潤滑油用粘度調整剤と、潤滑油基剤(BB)とを含有し、さらに流動点降下剤(C)を含有してもよい。
まず、本発明の潤滑油組成物を形成する各成分について説明する。
潤滑油組成物に含有するエチレン・α−オレフィン共重合体(A)としては、前述の潤滑油用粘度調整剤に含まれるエチレン・α−オレフィン共重合体(A)が用いられる。
潤滑油組成物が含有する潤滑油基剤(BB)としては、鉱物油、およびポリα−オレフィン、ジエステル類、ポリアルキレングリコールなどの合成油が挙げられる。
鉱物油または鉱物油と合成油とのブレンド物を用いてもよい。ジエステル類としては、ポリオールエステル、ジオクチルフタレート、ジオクチルセバケートなどが挙げられる。
鉱物油は、一般に脱ワックスなどの精製工程を経て用いられ、精製の仕方により幾つかの等級がある。一般に0.5〜10重量%のワックス分を含む鉱物油が使用される。例えば、水素分解精製法で製造された流動点の低い、粘度指数の高い、イソパラフィンを主体とした組成の高度精製油を用いることもできる。40℃における動粘度が10〜200cStの鉱物油が一般的に使用される。
鉱物油は、前述のように一般に脱ワックスなどの精製工程を経て用いられ、精製の仕方により幾つかの等級があり、本等級はAPI(米国石油協会)分類で規定される。各グループに分類される潤滑油基剤の特性は、前記表1に示したとおりである。
表1におけるポリα−オレフィンは、少なくとも一種の炭素原子数10以上のα−オレフィンを原料モノマーとして重合して得られる炭化水素系のポリマーであって、1−デセンを重合して得られるポリデセンなどが例示される。
本発明で使用される潤滑油基剤(BB)は、グループ(i)〜グループ(iv)のいずれかに属する油であってもよい。一つの態様において、前記油は、鉱物油の中でも100℃における動粘度が1〜50mm2/sで、かつ粘度指数が80以上のもの、またはポリα−オレフィンである。また、潤滑油基剤(BB)としては、グループ(ii)またはグループ(iii)に属する鉱物油、またはグループ(iv)に属するポリα−オレフィンが好ましい。グループ(i)よりもグループ(ii)およびグループ(iii)の方が、ワックス濃度が少ない傾向にある。
特に、潤滑油基剤(BB)としては、鉱物油であって、100℃における動粘度が1〜50mm2/sで、かつ粘度指数が80以上でありグループ(ii)またはグループ(iii)に属するもの、またはグループ(iv)に属するポリα−オレフィンが好ましい。
潤滑油組成物が含有してもよい流動点降下剤(C)としては、アルキル化ナフタレン、メタクリル酸アルキルの(共)重合体、アクリル酸アルキルの(共)重合体、フマル酸アルキルと酢酸ビニルの共重合体、α−オレフィンポリマー、α−オレフィンとスチレンの共重合体などが挙げられる。特に、メタクリル酸アルキルの(共)重合体、アクリル酸アルキルの(共)重合体を用いてもよい。
本発明の潤滑油組成物は、前述したように、該エチレン・α−オレフィン共重合体(A)を含む該潤滑油用粘度調整剤と、潤滑油基剤(BB)とを含有し、さらに流動点降下剤(C)を含有してもよい。
潤滑油組成物100重量%中、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)は、通常は0.1〜5重量%、好ましくは0.2〜4重量%、より好ましくは0.4〜3重量%、さらに好ましくは0.6〜2重量%の量で含有される。また、本発明の潤滑油組成物が、流動点降下剤(C)を含有する場合には、潤滑油組成物100重量%中、流動点降下剤(C)は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、通常0.05〜5重量%、好ましくは0.05〜3重量%、より好ましくは0.05〜2重量%、さらに好ましくは0.05〜1重量%の量で含有される。
本発明の潤滑油組成物の、前記潤滑油用粘度調整剤および流動点降下剤(C)以外の成分は、前記潤滑油基剤(BB)および後述の配合剤である。
本発明の潤滑油組成物が、配合剤を含有する場合の含有量は特に限定されないが、前記潤滑油基剤(BB)と配合剤との合計を100重量%とした場合に、配合剤の含有量としては、通常0重量%を超え、好ましくは1重量%以上であり、より好ましくは3重量%以上であり、さらに好ましくは5重量%以上である。また、配合剤の含有量としては、通常40重量%以下であり、好ましくは30重量%以下であり、より好ましくは20重量%以下であり、さらに好ましくは15重量%以下である。
本発明の潤滑油組成物において、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)の含有量が前記範囲内であると、潤滑油組成物は、低温貯蔵性、低温粘度に優れ、高温時の省燃費性に優れるため特に有用である。
本発明の潤滑油組成物は、粘度の温度依存性が小さく、かつ前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)と流動点降下剤(C)との相互作用による流動点の上昇が少ない。この潤滑油組成物は、あらゆるせん断速度領域で低温特性に優れており、低温での取扱い性も優れており、良好な潤滑性能を示す。
本発明の潤滑油組成物は、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)、潤滑油基剤(BB)および流動点降下剤(C)以外に、配合剤を含有してもよい。配合剤としては、前記で詳述したように、メタクリル酸アルキルの(共)重合体、水添SBR(スチレンブタジエンラバー)、SEBS(スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体)などの粘度指数向上効果を有する添加剤、清浄剤、錆止め添加剤、分散剤、極圧剤、消泡剤、酸化防止剤、金属不活性化剤などが挙げられる。
本発明の潤滑油組成物は、従来公知の方法で、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)、潤滑油基剤(BB)および流動点降下剤(C)、さらに必要に応じてその他の配合剤を混合または溶解することにより調製することができる。
本発明の潤滑油組成物は、低温貯蔵性、低温粘度に優れ、高温時の省燃費性に優れる。従って、本発明の潤滑油組成物は、例えば、自動車用エンジンオイル、大型車両用ディーゼルエンジン用の潤滑油、船舶用ディーゼルエンジン用の潤滑油、二行程機関用の潤滑油、自動変速装置用およびマニュアル変速機用の潤滑油、ギア潤滑油ならびにグリース等として、多様な公知の機械装置のいずれにも注油することができる。
次に本発明について実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
[密度]
実施例または比較例で製造または使用する共重合体の密度は、ASTM D1505に記載の方法に従い、測定する。
[DSC測定]
実施例または比較例で製造する共重合体を、インジウム標準にて較正したSEIKO社製示差走査型熱量計(RDC220)を用いて、DSC測定を行う。
約10mgになるようにアルミニウム製DSCパン上に前記測定サンプルを秤量する。蓋をパンにクリンプして密閉雰囲気下とし、サンプルパンを得る。
サンプルパンをDSCセルに配置し、リファレンスとして空のアルミニウムパンを配置する。DSCセルを窒素雰囲気下にて30℃(室温)から、150℃まで10℃/分で昇温する(第一昇温過程)。
次いで、150℃で5分間保持した後、10℃/分で降温し、DSCセルを−100℃まで冷却する(降温過程)。−100℃で5分間保持した後、DSCセルを150℃まで10℃/分で昇温する(第二昇温過程)。
降温過程で得られるエンタルピー曲線の変曲点(上に凸の曲線が下に凸の曲線に変わる点)での接線の交点をガラス転移点(Tg)とする。
第二昇温過程で得られるエンタルピー曲線の融解ピークトップ温度を融点(Tm)とする。融解ピークが2個以上存在する場合には、最大のピークを有するものがTmとして定義される。
[重量平均分子量および分子量分布]
実施例または比較例で製造または使用する共重合体の重量平均分子量および分子量分布は、以下の方法により測定する。
(試料の前処理)
実施例または比較例で製造または使用する共重合体30mgをo−ジクロロベンゼン20mlに145℃で溶解した後、その溶液を孔径が1.0μmの焼結フィルターで濾過したものを分析試料とする。
(GPC分析)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)および分子量分布曲線を求める。計算はポリスチレン換算で行う。求めた重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)からMw/Mnを算出する。
(測定装置)
ゲル浸透クロマトグラフAlliance GPC 2000型(Waters社)
(解析装置)
データ処理ソフトEmpower2(Waters社、登録商標)
(測定条件)
カラム:TSKgel GMH6−HTを2本、およびTSKgel GMH6−HTLを2本(いずれも直径7.5mm×長さ30cm、東ソー社)
カラム温度:140℃
移動相:o−ジクロロベンゼン(0.025%BHT含有)
検出器:示差屈折率計
流速:1mL/分
試料濃度:0.15%(w/v)
注入量:500μL
サンプリング時間間隔:1秒
カラム較正:単分散ポリスチレン(東ソー社)
分子量換算:PS換算/標準換算法
[エチレン由来の構造単位]
実施例または比較例で製造または使用する共重合体のエチレンおよびα−オレフィン由来の構造単位(モル%)については、13C−NMRスペクトルの解析により求める。
(測定装置)
LA500型核磁気共鳴装置(JEOL社)
(測定条件)
オルトジクロルベンゼンとベンゼン−d6との混合溶媒(オルトジクロルベンゼン/ベンゼン−d6=3/1〜4/1(体積比))中、120℃、パルス幅45°パルス、パルス繰返し時間5.5秒間で測定する。
[極限粘度[η](dL/g)]
極限粘度[η]は、デカリン溶媒を用いて、135℃で測定した。具体的には、重合パウダー、ペレットまたは樹脂塊約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求めた(下式参照)。
[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
[高温高せん断(High Temperature High Shear、HTHS)粘度]
実施例または比較例で調製する潤滑油組成物のHTHS粘度(150℃)は、ASTMD4624に基づき、150℃、106-1で測定する。
なお、HTHS粘度はSAE粘度分類によって、エンジン保護のための下限粘度が規定されている。したがって、潤滑油組成物の省燃費性の優劣を議論する場合は、HTHS粘度が同程度となるよう配合を行い、潤滑油組成物の各種粘度特性を比較することが合理的である。
[せん断安定性指数(Shear Stability Index、SSI)]
実施例または比較例で調製する潤滑油組成物のSSIを、ASTM D6278に基づいて測定する。SSIは潤滑油中の共重合体成分が摺動下でせん断力を受け分子鎖が切断することによる動粘度の低下の尺度である。SSIが大きい値であるほど、動粘度の低下が大きいことを示す。
一般的に、SSIが小さい潤滑油組成物は、動粘度の低下は相対的に小さくなるが、配合比率に占める粘度調整剤の割合が相対的に高くなる傾向を示す。一方、SSIが大きい潤滑油組成物は、動粘度の低下は相対的に大きいが、配合比率に占める粘度調整剤の割合が相対的に低くなる傾向を示す。
潤滑油組成物を得るための粘度調整剤の使用量は、潤滑油組成物の製造コストに大きな影響を与えるため、一般的には、動粘度の低下に対する要求レベルに応じて、異なるSSIの潤滑油組成物が製造、販売されている。
したがって、潤滑油組成物の省燃費性の優劣を議論する場合は、SSIが同程度となる潤滑油組成物を比較することが合理的である。
[PAO−4溶液10重量%のポリマー溶液の流動点(Pour Point(℃))]
実施例または比較例で製造または使用する共重合体を、10重量%の濃度となるよう溶媒PAO−4(100℃動粘度が4mm2/s程度であるデセンオリゴマー水添物)中で、130℃にて溶解した。得られた溶解液の流動点をASTM D6749に基づき測定した。
なお、HTHS粘度が同程度となるよう潤滑油組成物として配合を行い、SSIが同程度となる潤滑油組成物に用いた潤滑油添加剤組成物を比較した場合、該潤滑油添加剤組成物の該流動点が小さいほど、該潤滑油添加剤組成物は、優れた低温流動性を示す。
[PAO−4溶液10重量%のポリマー溶液の動粘度(Kinematic Vis.(mm2/s))]
実施例または比較例で製造または使用する共重合体を、10重量%の濃度となるよう溶媒PAO−4(100℃動粘度が4mm2/s程度であるデセンオリゴマー水添物)中で、130℃にて溶解した。得られた溶解液の流動点をASTM D446に基づき測定した。
なお、HTHS粘度が同程度となるよう潤滑油組成物として配合を行い、SSIが同程度となる潤滑油組成物に用いた潤滑油添加剤組成物を比較した場合、該潤滑油添加剤組成物の該動粘度が小さいほど、該潤滑油添加剤組成物は、優れた高温流動性を示す。
[動粘度(KV)]
実施例または比較例で調製する潤滑油組成物の100℃における動粘度を、ASTM D446に基づき測定する。
なお、HTHS粘度が同程度となるよう潤滑油組成物として配合を行い、SSIが同程度となる潤滑油組成物を比較した場合、該潤滑油組成物の該動粘度が小さいほど、該潤滑油添加剤組成物は、高温時の省燃費性に優れる。
[コールドクランキングシミュレーター(Cold Cranking Simulator、CCS)粘度]
実施例または比較例で調製する潤滑油組成物のCCS粘度(−30℃)を、ASTM D2602に基づいて測定する。CCS粘度は、クランク軸における低温での摺動性(始動性)の評価に用いられる。値が小さい程、潤滑油の低温粘度(低温特性)が優れることを示す。
なお、HTHS粘度が同程度となるよう潤滑油組成物として配合を行い、SSIが同程度となる潤滑油組成物を比較した場合、該潤滑油組成物のCCS粘度が小さいほど、該潤滑油組成物は、低温時の省燃費性(低温始動性)に優れる。
[ミニロータリー(Mini−Rotary、MR)粘度(MRV)、降伏応力(Yield Stress)(Pa)]
実施例または比較例で調製する潤滑油組成物のMR粘度(−35℃)および降伏応力を、ASTM D3829、D4648に基づいて測定する。
なお、HTHS粘度が同程度となるよう潤滑油組成物として配合を行い、SSIが同程度となる潤滑油組成物を比較した場合、該潤滑油組成物のMR粘度が小さいほど、また、降伏応力が小さいほど、該潤滑油組成物は、低温時のオイルポンピング性に優れる。
[低温貯蔵安定性試験、不溶性物質の評価]
わずかに溶解する共重合体によってゲル化が促進されることが前もってわかっている合成エンジンオイル製剤に潤滑油用粘度調整剤を加えることによって、潤滑油用粘度調整剤の低温貯蔵特性を評価する。使用する合成エンジンオイル製剤は以下のとおりである:
APIグループIVオイル(PAO) 81.1(重量%)
添加剤* 17.3(重量%)
流動点降下剤(ポリメタクリレート) 0.2(重量%)
評価される共重合体 1.4(重量%)
合計100(重量%)
* 添加剤=14.2部の商用パッケージ(過塩基性Ca清浄剤、N含有分散剤、抗酸化剤、磨耗防止剤、摩擦調整剤、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、および消泡剤を含む)+3.1部の清浄剤の効能促進剤を含む従来のエンジン潤滑油パッケージ。
前記試験は、温度が−18〜0℃の範囲で変動する4週間の冷蔵サイクルに前記エンジンオイルを供することを含む。この温度サイクルは、ゲル化過程を増幅する結晶の早急な核生成と成長とを促進することがわかっている。
実施例および比較例におけるすべての潤滑油用粘度調整剤(詳細については後述する)について、この方法を用いて評価する。前記4週間のサイクルの間、各週の終わりに前記エンジンオイルを観察し、各週の結果をAAまたはBBの記号により表示する。
AA・・・(ゲル化なし、および/または、不溶性物質なし)
BB・・・(ゲル化、および/または、不溶性物質)
これら結果を、潤滑油用粘度調整剤それぞれについて表3−1および3−2にまとめる。前記試験における4週間のいずれかについて最も悪い結果を示す。
[実施例1]
充分に窒素置換された容積2Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、メチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社のMMAO−3A)を12.5mmol/Lの濃度で、ジ−p−トリルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリドを0.025mmol/Lの濃度で、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を20.0mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ0.014L/時、0.014L/時、0.045L/時の流量で連続的に供給する。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを137.5g/時の流量で、ブテン−1を1380g/時の流量で、水素を0.15NL/時の流量で連続的に供給する。前記重合反応器の供給口二つと最上部の口から脱水精製したn−ヘキサンを0.95L/時の合計流量で連続的に供給し、重合温度90℃、全圧3.6MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数700rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させることにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、圧力を3.6MPa−Gに維持するように、重合反応器最上部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として0.25kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で1時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例2]
充分に窒素置換された容積2Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、メチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社のMMAO−3A)を12.5mmol/Lの濃度で、ジ−p−トリルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリドを0.025mmol/Lの濃度で、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を20.0mmol/Lの濃度で混合調製したヘキサン溶液をそれぞれ0.014L/時、0.014L/時、0.045L/時の流量で連続的に供給する。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを137.5g/時の流量で、ブテン−1を1380g/時の流量で、水素を0.15NL/時の流量で連続的に供給する。前記重合反応器の供給口二つと最上部の口から脱水精製したn−ヘキサンを0.95L/時の合計流量で連続的に供給し、重合温度90℃、全圧3.6MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数700rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させることにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、圧力を3.6MPa−Gに維持するように、重合反応器最上部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として0.20kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で1時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例3]
充分に窒素置換された容積2Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、メチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社のMMAO−3A)を12.5mmol/Lの濃度で、ジ−p−トリルメチレン(シクロペンタジエニル)(オクタメチルオクタヒドリドジベンズフルオレニル)ジルコニウムジクロリドを0.025mmol/Lの濃度で混合調製したヘキサン溶液を0.020L/時の流量で、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を20.0mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液を0.045L/時の流量で連続的に供給する。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを125g/時の流量で、ブテン−1を1200g/時の流量で、水素を1.0NL/時の流量で連続的に供給する。前記重合反応器の供給口二つと最上部の口から脱水精製したn−ヘキサンを1.50L/時の合計流量で連続的に供給し、重合温度110℃、全圧4.0MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数500rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させることにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、圧力を4.0MPa−Gに維持するように、重合反応器最上部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として0.19kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で1時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例4]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを8.0L/時の流量で、また、メチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社のMMAO−3A)を5.0mmol/Lの濃度で、[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロリドを0.3mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.1mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ1.6L/時、0.4L/時、1.32L/時の流量で連続的に供給する(合計:3.32L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを4.8kg/時の流量で、ブテン−1を17.3kg/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度115℃、全圧2.2MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量30Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として7.3kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例5]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを8.0L/時の流量で、また、メチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社のMMAO−3A)を5.0mmol/Lの濃度で、[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロリドを0.3mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.1mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ1.6L/時、0.3L/時、1.32L/時の流量で連続的に供給する(合計:3.22L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを4.7kg/時の流量で、ブテン−1を18.5kg/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度115℃、全圧2.2MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量30Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として6.3kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例6]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを19.2L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を5mmol/Lの濃度で、[ビス[4-(ジメチルアミノ)フェニル]メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.05mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.025mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ0.8L/時、0.11L/時、1.1L/時の流量で連続的に供給する(合計:2.01L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを6.2kg/時の流量で、ブテン−1を12.0kg/時の流量で、水素を54NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度115℃、全圧3.2MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量30Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として7.6kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例7]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを20.1L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を5mmol/Lの濃度で、[ビス[4-(ジメチルアミノ)フェニル]メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.05mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.025mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ0.8L/時、0.06L/時、0.6L/時の流量で連続的に供給する(合計:1.46L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを5.4kg/時の流量で、ブテン−1を13.4kg/時の流量で、水素を88NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度105℃、全圧2.8MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量30Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として5.7kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例8]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを21.7L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を5mmol/Lの濃度で、[ビス[4-(ジメチルアミノ)フェニル]メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.05mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.025mmol/Lの濃度で混合調製したヘキサン溶液をそれぞれ0.8L/時、0.09L/時、0.9L/時の流量で連続的に供給する(合計:1.79L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを6.0kg/時の流量で、ブテン−1を15.0kg/時の流量で、水素を70NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度105℃、全圧2.6MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量30Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として8.0kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例9]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを18.7L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を5mmol/Lの濃度で、[ビス[4-(ジメチルアミノ)フェニル]メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.05mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.025mmol/Lの濃度で混合調製したヘキサン溶液をそれぞれ0.8L/時、0.07L/時、0.7L/時の流量で連続的に供給する(合計:1.57L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを6.0kg/時の流量で、ブテン−1を14.0kg/時の流量で、水素を66NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度95℃、全圧2.2MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量30Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として7.9kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例10]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを20.1L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を5mmol/Lの濃度で、[ビス[4-(ジメチルアミノ)フェニル]メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.05mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.025mmol/Lの濃度で混合調製したヘキサン溶液をそれぞれ0.8L/時、0.04L/時、0.4L/時の流量で連続的に供給する(合計:1.24L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを5.0kg/時の流量で、ブテン−1を13.4kg/時の流量で、水素を120NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度105℃、全圧3.0MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量30Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として4.1kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例11]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを17.0L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を5mmol/Lの濃度で、[ビス[4-(ジメチルアミノ)フェニル]メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.05mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.025mmol/Lの濃度で混合調製したヘキサン溶液を0.8L/時、0.16L/時、1.6L/時の流量で連続的に供給する(合計:2.56L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを5.4kg/時の流量で、ブテン−1を15.0kg/時の流量で、水素を107NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度110℃、全圧2.8MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量30Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として6.5kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例12]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを21.1L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を10mmol/Lの濃度で、[ビス(4-メトキシ-3-メチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.1mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.035mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ1.0L/時、0.035L/時、0.5L/時の流量で連続的に供給する(合計:1.535L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを4.8kg/時の流量で、ブテン−1を10.1kg/時の流量で、水素を5.0NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度95℃、全圧2.1MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数190rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量105Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として7.3kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例13]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを21.1L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を10mmol/Lの濃度で、[ビス(4-メトキシ-3-メチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.1mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.035mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ1.0L/時、0.035L/時、0.5L/時の流量で連続的に供給する(合計:1.535L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを4.8kg/時の流量で、ブテン−1を10.1kg/時の流量で、水素を5.9NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度95℃、全圧2.1MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数190rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量105Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として7.3kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例14]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを21.1L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を10mmol/Lの濃度で、[ビス(4-メトキシ-3-メチルフェニル)メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.1mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.035mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ1.0L/時、0.035L/時、0.5L/時の流量で連続的に供給する(合計:1.535L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを4.8kg/時の流量で、ブテン−1を10.0kg/時の流量で、水素を10.8NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度95℃、全圧2.2MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数190rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量105Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として7.3kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[実施例15]
充分に窒素置換された容積310Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを17.0L/時の流量で、また、トリイソブチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社のTiBA)を5mmol/Lの濃度で、[ビス[4-(ジメチルアミノ)フェニル]メチレン(η5-シクロペンタジエニル)(η5-オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ハフニウムジクロリドを0.05mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.025mmol/Lの濃度で混合調製したヘキサン溶液を0.8L/時、0.16L/時、1.6L/時の流量で連続的に供給する(合計:2.56L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを6.0kg/時の流量で、ブテン−1を15.0kg/時の流量で、水素を39NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度115℃、全圧2.9MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、重合反応器内平均溶液量30Lを維持するように、重合反応器最下部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として7.5kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で24時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−1に示す。
[比較例1]
充分に窒素置換された容積1Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、メチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社のMMAO−3A)を3.5mmol/Lの濃度で、[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロリドを0.05mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.1mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ0.2L/時、0.064L/時、0.036L/時の流量で連続的に供給する。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを113g/時の流量で、ブテン−1を540g/時の流量で、水素を0.45NL/時の流量で連続的に供給する。前記重合反応器の供給口二つと最上部の口から脱水精製したn−ヘキサンを1.41L/時の合計流量で連続的に供給し、重合温度100℃、全圧3.6MPa−G、攪拌回転数800rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させることにより、重合反応熱の除去を行う。
上記条件で重合を行うことによって生成したエチレン/ブテン−1共重合体を含むヘキサン溶液は、圧力を3.6MPa−Gに維持するように、重合反応器最上部に設けられた排出口を介してエチレン/ブテン−1共重合体として0.097kg/時の速度で連続的に排出させる。得られる重合溶液を、大量のメタノールに投入してエチレン/ブテン−1共重合体を析出させる。そして、該エチレン/ブテン−1共重合体を、130℃で1時間減圧乾燥を行う。得られるポリマーの性状を表2−2に示す。
[比較例2]
[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロリドのヘキサン溶液を0.096L/時の流量に、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートのヘキサン溶液を0.054L/時の流量に、水素量を0.90NL/時に変更した以外は比較例1と同様の方法でエチレン/ブテン−1共重合体を得る。得られるポリマーの性状を表2−2に示す。
[比較例3]
[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロリドのヘキサン溶液を0.070L/時の流量に、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートのヘキサン溶液を0.039L/時の流量に、エチレンを75.2g/時の流量に、水素量を0.25NL/時に変更した以外は比較例1と同様の方法でエチレン/ブテン−1共重合体を得る。得られるポリマーの性状を表2−2に示す。
[比較例4]
[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロリドのヘキサン溶液を0.16L/時の流量に、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートのヘキサン溶液を0.085L/時の流量に、エチレンを75.2g/時の流量に、ブテン−1を480g/時の流量に変更した以外は比較例1と同様の方法でエチレン/ブテン−1共重合体を得る。得られるポリマーの性状を表2−2に示す。
[比較例5]
国際公開第2000/60032号に記載されている重合例6の方法に則って、エチレン/プロピレン共重合体を得る。得られるポリマーの性状を表2−2に示す。
[比較例6]
水素仕込み量を90mLから150mLに、重合時間を5分間から4分間に変更した以外は、比較例5と同様の方法でエチレン/プロピレン共重合体を得る。得られたポリマーの性状を表2−2に示す。
[比較例7]
水素仕込み量を90mLから200mLに、重合時間を5分間から4分間に変更した以外は、比較例5と同様の方法でエチレン/プロピレン共重合体を得る。得られたポリマーの性状を表2−2に示す。
表2−1および2−2において、空欄は、測定されていないか、または状況が報告されていない。noneは、融点ピークが検出されない。EXは、実施例、CEは、比較例を示す。
実施例および比較例で得られた共重合体を含む潤滑油用粘度調整剤を含むエンジンオイル(潤滑油組成物)を調製する。該潤滑油組成物は下記の成分を含む:
APIグループII 基油 90.43〜90.73(重量%)
添加剤* 8.62(重量%)
流動点降下剤(ポリメタクリレート)0.25(重量%)
共重合体 0.4〜0.7(表3−1および3−2に示すとおり)(重量%)
合計 100.0(重量%)
注:* 添加剤=CaおよびNaの過塩基性清浄剤、N含有分散剤、アミン性[aminic]およびフェノール性の抗酸化剤、ジアルキルジチオリン酸亜鉛類、摩擦調整剤、および消泡剤を含む従来のGF−5エンジン潤滑油パッケージ。
グループIIオイル中に濃縮物として前記潤滑油用粘度調整剤を添加する。表3−1および3−2に、固体状のポリマーの含有量(希釈油がない状態で、共重合体をベースとする)を示す。前記試験を前記潤滑油組成物に対して行う。
表3−1および3−2における各略語を以下に示す。
KV100=100℃の動粘度
HTHS=高温高せん断粘度
MRV=ミニロータリー粘度
CCS=コールドクランキングシミュレーター粘度
SSI:ASTM D6278_30で決定されるせん断安定性指数
EX=実施例
CE=比較例
HTHS粘度が同程度となるよう配合を行い、SSIが同程度の潤滑油組成物を対比すると、MRVが、本発明の潤滑油組成物により小さくなることは明白だろう。このことを図1に示す。図1は、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.90mPa・sとした場合における組成物のMRVを、同様に求めたSSIの関数としてプロットしたものである。◇型でプロットした点は、実施例16〜29の点をプロットしたものである。また、□型でプロットした点は、比較例12〜14の点をプロットしたものである。
HTHS粘度が同程度となるよう配合を行い、SSIが同程度の潤滑油組成物を対比すると、100℃の動粘度(KV)が、本発明の潤滑油組成物により小さくなることは明白だろう。このことを図2に示す。図2は、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.90mPa・sとした場合における組成物の100℃の動粘度(KV)を、同様に求めたSSIの関数としてプロットしたものである。◇型でプロットした点は、実施例16〜29の点をプロットしたものである。また、□型でプロットした点は、比較例12〜14の点をプロットしたものである。
HTHS粘度が同程度となるよう配合を行い、SSIが同程度の潤滑油組成物中の共重合体を対比すると、PAO−4溶媒中10重量%濃度のポリマー溶液の流動点は、従来の共重合体と比べて、小さいことは明白だろう。このことを図3に示す。図3は、PAO−4溶媒中10重量%濃度のポリマー溶液の流動点を、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.90mPa・sとした場合における組成物のSSIの関数としてプロットしたものである。◇型でプロットした点は、実施例1、3〜5および11の点をプロットしたものである。また、□型でプロットした点は、比較例5〜7の点をプロットしたものである。
HTHS粘度が同程度となるよう配合を行い、SSIが同程度の潤滑油組成物中の共重合体を対比すると、該共重合体の100℃の動粘度(Kinematic Vis.)は、従来の共重合体と比べて、小さいことは明白だろう。このことを図4に示す。図4は、PAO−4溶媒中10重量%濃度のポリマー溶液の100℃の動粘度(Kinematic Vis.)を、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.90mPa・sとした場合における組成物のSSIの関数としてプロットしたものである。◇型でプロットした点は、実施例1、3〜5および11の点をプロットしたものである。また、□型でプロットした点は、比較例5〜7の点をプロットしたものである。
図5は、3点の測定データから外挿あるいは内挿することにより求めた、HTHS粘度を2.90mPa・sとした場合における組成物のMRVを、同様に求めたSSIの関数としてプロットしたものである。該図より、HTHS粘度およびSSIが同程度の潤滑油組成物を対比すると、比較例のMRVは大きく悪化し、潤滑油組成物として有用でないことは明白だろう。◇型でプロットした点は、実施例16〜29の点をプロットしたものである。また、□型でプロットした点は、比較例8〜11の点をプロットしたものである。
本発明の潤滑油組成物は、同程度のHTHS粘度およびSSIが得られる従来の組成物と比較して、より小さなMRVおよび動粘度を有する。そのため、本発明の組成物を用いることで、自動車などの燃費を向上させることができる。
また、本発明の潤滑油用添加剤組成物は、潤滑油組成物とした場合に同等のSSIが得られる従来の潤滑油用添加剤組成物と比較して、より小さな動粘度を有する。そのため、作業性および運搬性の効率改善や生産設備の省エネルギー化に寄与できる。

Claims (6)

  1. 炭素原子数4および5のα−オレフィンから選択される少なくとも一種のα−オレフィン由来の構成単位を30〜50モル%と、エチレン由来の構成単位を50〜70モル%を含み(ただし、全構成単位の合計を100モル%とする)、下記(a)、(b)および(c)の要件を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体(A)を含む、潤滑油用粘度調整剤。
    (a):示差走査型熱量測定(DSC)にて測定されるガラス転移点(Tg)が、−75〜−65℃の範囲にある。
    (b):示差走査型熱量測定(DSC)にて測定される融点(Tm)が、実質的に観測されないか、−25℃以上の融点(Tm)を有さない。
    (c):135℃、デカリン溶媒中で測定される極限粘度[η]が、1.0〜2.8dl/gである。
  2. 前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定される重量平均分子量が、100,000〜400,000である、請求項1に記載の潤滑油用粘度調整剤。
  3. 前記エチレン・α−オレフィン共重合体が、1−ブテンを構成単位として含む、請求項1または2に記載の潤滑油用粘度調整剤。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の潤滑油用粘度調整剤および油(B)を含み、
    前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)と該油(B)を、(A)/(B)の重量比1/99〜50/50の割合で含む、潤滑油用添加剤組成物。
  5. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の潤滑油用粘度調整剤および潤滑油基剤(BB)を含む潤滑油組成物であり、
    該潤滑油組成物100重量%中に、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)を0.1〜5重量%の量で含む、潤滑油組成物。
  6. さらに、流動点降下剤(C)を、該潤滑油組成物100重量%中に、0.05〜5重量%の量で含む、請求項5に記載の潤滑油組成物。
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