JP2017513989A - カリックスアレーン系のコアを有しラジアル構造を有する水素添加ポリマーおよびその潤滑剤組成物における使用 - Google Patents

カリックスアレーン系のコアを有しラジアル構造を有する水素添加ポリマーおよびその潤滑剤組成物における使用 Download PDF

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Abstract

一般式(I)で表されるカリックスアレーンからなるコアを有し、ラジアル構造を有する水素添加ポリマーであって、該コアに、共役ジエンの水素添加ホモポリマーまたはコポリマー、前記共役ジエンとモノアルケニルアレーンの水素添加コポリマー、および、それらの混合物から選択される水素添加線状ポリマーセグメントがP個結合している、水素添加ポリマー。【化1】[式(I)中、R1、R2、R3、およびR4は、それぞれ独立して、水素、炭素と水素を含有する基、炭素と水素に加えてヘテロ原子を含有する基、炭素と水素とヘテロ原子に加えてケイ素を含有する基から選択され、2つの置換基R5およびR6の一方は水素であり、もう一方は水素または炭素原子数1〜6のアルキル、好ましくはメチルおよびエチルであり、nは4〜16の範囲の整数である。]

Description

本発明は、カリックスアレーン系のコアを有し、ラジアル構造を有する水素添加ポリマーおよびその調製法に関する。
本発明が提供するポリマーは、潤滑剤組成物の粘度指数向上剤として用いることができる。
本特許出願において、本文に記載される全ての実施条件は、明記されていなくても、好ましい条件である。
本説明の目的において、用語「含む」は、用語「からなる」または「から本質的になる」も包含する。
本説明の目的において、別途明記しない限り、範囲の定義は常に極値を含む。
本特許出願において、ラジアルポリマーは、スターポリマーとも知られ、表記される。
潤滑油の粘度は、温度により変化することが知られている。多くの潤滑油は、広い温度範囲で用いられるため、該油は、低温で粘性が高すぎたり、高温で流動性が高すぎないことが重要である。温度による油の粘度変化は、粘度指数の値で表される。粘度指数が高いほど、温度による油の粘度変化が小さい。
潤滑油の粘度指数を増加させるために、ポリマー系の添加剤を使用することが知られており、潤滑油の高温での粘度を上昇させ、低温での粘度上昇を可能な限り制限することができる。粘度指数を向上させるために通常使用されるポリマーは、エチレン−プロピレンコポリマー、水素添加共役ポリジエン(例えば、水素添加ポリイソプレン)、水素添加スチレン−ブタジエンコポリマー、水素添加スチレン−イソプレンコポリマー、およびポリ(アルキルメタクリレート)である。共役ジエンの線状水素添加ポリマーおよび線状スチレン−共役ジエンコポリマーの合成、および潤滑剤でのそれらの使用は、例えば、米国特許第3,554,911号、米国特許第3,668,125号、米国特許第3,772,196号、米国特許第3,775,329号、米国特許第3,835,053号、欧州特許第585269号、欧州特許第578725号(特許文献1〜特許文献7)に記載されている。上記の部類のポリマーでは、分子量が上昇すると増粘力も上昇するため、高温で油の所定の粘度上昇(増粘)を達成するために必要なポリマーの量が低下する。ポリマーが粘度指数を向上させる良好な添加剤となるためには、新油の粘度指数に対して有益な効果を有するだけでなく、エンジンに用いられる時にも安定であり、その機能を保持しなければならない。このためには、良い添加剤は、機械的剪断安定性も有する必要がある。
ポリマーの機械的剪断安定性は、分子量の増加とともに低下することが知られているので、粘度指数を向上させる添加剤の選択は、通常、機械的剪断に対して耐性を有する大量の低分子量ポリマーの使用と、機械的剪断に対する耐性が低い少量の高分子量ポリマーの使用と、の妥協である。
さらに、潤滑油に使用される粘度指数向上剤が、高温にさらされるエンジンの部位において、ワニスおよび炭素堆積物の生成に寄与することも知られている。したがって、好ましい添加剤は、最小量のポリマーで、良好な増粘力と良好な剪断安定性を確保できるものである。
米国特許第4,116,917号(特許文献8)は、少なくとも4つ、好ましくは7〜15個の水素添加共役ポリジエンまたは水素添加スチレン−共役ジエンコポリマーの線状セグメントがポリジビニルベンゼン(PDVB)からなるコアに放射状に結合している水素添加ラジアル(スター)ポリマーの部類を開示している。
前記ラジアルポリマーは、高温で増粘力を増加させ、低温で潤滑剤の粘度への影響を減少させ、前記添加剤の機械的剪断安定性を向上させることができる。このようなスターポリマーを合成するために用いられる方法は、「アームファースト・コアラスト(arm first、core last)」として知られており、(a)共役ジエンのアニオン重合または共役ジエンとスチレンの共重合により、リビングアニオンポリマーを生成し;(b)前記リビングアニオンポリマーにジビニルベンゼンを添加して、PDVBのコアをまず形成し、該PDVBのコアのビニル基がリビングアニオンと反応できるためスターポリマーを生成でき;(c)該スターポリマーを水素添加する。このようなスターポリマーを使用することで、潤滑油の特定の増粘力および特定の機械的剪断安定性を達成するために必要なポリマーの量を、先行技術のポリマーと比較して低減することができる。米国特許第4,116,917号(特許文献8)に開示されているスターポリマーを含有する粘度指数向上剤は、インフィニアムインターナショナル社(Infineum International Ltd.)から販売されている。
しかしながら、前記ラジアルポリマーの部類は、主にPDVBのコアに関係する多くの悪い特徴を有し、該PDVBのコアは、
不明確な架橋ゲル構造を有し、
コアに結合する線状ポリマーセグメントの数の制御を複雑にして、ラジアルポリマーの構造や例えば機械的剪断安定性や増粘力といった特徴に一定のばらつきをもたらす。
さらに、ジビニルベンゼンの産業利用には、その高い反応性や、望ましくない重合反応を生じやすいという問題もある。
そのため、明確な構造を有するコアからなるポリマーを生成して、明確な数のポリマーセグメントが前記コアに結合できるようにすることが望ましい。
明確な構造のコアを有するスターポリマーを得るための2つの方法が知られている。
(1)多官能開始剤を用いる、「コアファースト・アームラスト(core first、arm last)」として知られる方法、及び
(2)先に生成するポリマーの官能基に結合可能な多官能試薬分子を用いる、「アーム及びコアファースト(arm and core first)」として知られる方法である。
多官能開始剤を用いてアニオンおよびカチオン重合でスターポリマーを合成する方法は、周知であるが、広く用いられてはいない。それは、特にアニオン重合反応における多官能開始剤の溶解度に問題があるためである。
一方、多官能試薬を用いて、「アーム及びコアファースト(arm and core first)」法で、スターポリマーを合成する様々な先行技術の例がある。スターポリマーを得るためのコアとして用いるこのような多官能試薬の部類の例は、カチオン重合で得られたポリイソブチレンセグメントがヒドロシリル化反応で結合するシロキサン;およびリビングアニオンポリマー鎖がアニオン重合で結合するアルコキシシランとハロシランである。しかしながら、シロキサンは、熱および酸化安定性が低いという欠点を持ち、一方、アルコキシシランとハロシランは、ケイ素のコアに結合した最大でも4つのポリマーセグメントから構成されるスターポリマーを生成してしまうという基本的な欠点を有する。
多官能試薬の他の部類は、通常多数の反応性官能基および優れた熱および酸化安定性を特徴とし、p−置換フェノールとホルムアルデヒドの縮合から得られる環状生成物の、カリックスアレーンである。様々なカリックスアレーン化合物およびそれに関連する調製プロセスはグーチェ(Gutsche)によって開発され、例えば、ホーベン ワイル(Houben-Weyl) 6, 1036(非特許文献1)およびJ. Fraser Stoddart編「Monographs in Supramolecular Chemistry」Series, Royal Society of Chemistry出版, 1989, 1998(非特許文献2)に記載されている。
米国特許第5,840,814号(特許文献9)は、明確なコアに結合している数々の明確なアーム部を有するラジアルポリマーおよびその合成法(先行技術では、ラジアルポリマーはスターポリマーとして知られている)を開示している。
前記コアは、少なくとも3つのポリマーアームが結合されているカリックス[n]アレーンとその誘導体からなる。なお、nは4〜16の範囲である。
前記ポリマーアーム部は、好ましくはポリイソブチレン、ポリシロキサン(特には、ポリジメチルシロキサン)、または両方から選択される。
米国特許第5,840,814号(特許文献9)には、そのようなラジアルポリマーの合成方法がさらに記載されている。
第一の方法では、末端ヒドロキシル基(−OH)を有するポリイソブチレンアームを、カリックスアレーンのコアに結合する。該カリックスアレーンのコアは4〜16ユニットからなり、それぞれのユニットは少なくとも1つのエステル官能基を有する。触媒の存在下、このエステル官能基にエステル交換でポリイソブチレンが結合する。
第二の方法では、末端Si−H基を有するポリシロキサンアーム(好ましくはポリジメチルシロキサン)を、カリックスアレーンのコアに結合する。該カリックスアレーンのコアは4〜16ユニットからなり、それぞれのユニットは少なくとも1つのアリル官能基を有する。触媒の存在下、このアリル官能基にヒドロシリル化でポリシロキサンが結合する。
第三の方法では、末端ヒドロキシル基(−OH)を有するポリイソブチレンアームおよび末端Si−H基を有するポリシロキサンアームを、カリックスアレーンのコアに結合する。該カリックスアレーンのコアは4〜16ユニットからなり、それぞれのユニットは少なくとも1つのエステル官能基を有し、第一の触媒の存在下、エステル官能基にエステル交換でポリイソブチレンが結合し、また、それぞれのユニットはアリル官能基を有し、第二の触媒の存在下、アリル官能基にヒドロシリル化でポリシロキサンが結合する。
米国特許第5,840,814号(特許文献9)には、エンジンオイルでの上記ポリマーの使用例は記載されておらず、さらにこのようなポリマーは潤滑油の粘度指数を向上させるための添加剤として用いるには適さないという欠点がある。これは、ポリシロキサン系のポリマーがこのような用途に使用されず、ポリイソブチレン(PIB)系ポリマーは油の粘度指数を向上させるために特に効果的ではないことが知られているからである。上記ポリマーは、高温では良好な増粘力を有し、添加された潤滑油の高温での粘度を上昇させるが、低温では良い挙動を示さず、オイルの低温粘度を上昇させる。このような挙動は、厳密な低温粘度値(CCS(コールドクラッキングシミュレーター)粘度)が定められているSAE 0W、5W、および10Wの粘度グレードの潤滑油を配合するときに、上記ポリマーを使用することを困難にする。このような理由から、マルチグレードの潤滑油を配合する場合、ポリイソブチレン系添加剤よりも、他の化学分類に属する他の添加剤の方が好まれる。
米国特許第3,554,911号明細書 米国特許第3,668,125号明細書 米国特許第3,772,196号明細書 米国特許第3,775,329号明細書 米国特許第3,835,053号明細書 欧州特許第585269号明細書 欧州特許第578725号明細書 米国特許第4,116,917号明細書 米国特許第5,840,814号明細書
ホーベン ワイル(Houben-Weyl) 6, 1036 J. Fraser Stoddart編「Monographs in Supramolecular Chemistry」Series, Royal Society of Chemistry出版, 1989, 1998
本出願人は、P個の特定の水素添加線状ポリマーセグメントが結合している一般式(I)のカリックスアレーンからなるコアを有するラジアルポリマーが、増粘力、機械的剪断安定性、熱−酸化安定性、および低温挙動において優れた特徴を有し、潤滑油の添加剤として用いられる既知のポリマーの欠点を克服することを発見した。
したがって、本発明は、一般式(I)で表されるカリックスアレーンからなるコアを有し、ラジアル構造を有する水素添加ポリマーであって、該コアに、
共役ジエンの水素添加ホモポリマーまたはコポリマー、
前記共役ジエンとモノアルケニルアレーンの水素添加コポリマー、および
それらの混合物
から選択される水素添加線状ポリマーセグメントがP個結合している、水素添加ポリマーに関する。
用語“水素添加”とは、オレフィン性の不飽和(olefinic unsaturation)の選択的水素添加を意味し、芳香族性の不飽和(aromatic unsaturation)はほとんど変化しないこととする。
また、本発明は、本明細書に記載され請求されるラジアル構造を有する水素添加ポリマーの合成法も提供する。
本発明のラジアルポリマーは、増粘力、機械的剪断安定性、熱−酸化安定性、堆積物生成傾向の減少、低温挙動等の特徴を有するため、潤滑油の粘度指数を変更することができる添加剤として適切である。特に、水素添加ポリジエンセグメントおよび/または共役ジエンとモノアルケニルアレーンの水素添加コポリマーが結合するカリックスアレーンのコアからなる上記ポリマーは、既知のポリマーより、優れたレオロジー特性、機械的剪断安定性、酸化安定性、および堆積物の生成に対する耐性を与えることができる。
したがって、本発明は、一般式(I)で表されるカリックスアレーンからなるコアを有し、ラジアル構造を有する水素添加ポリマーであって、該コアに、
共役ジエンの水素添加ホモポリマーまたはコポリマー、
前記共役ジエンとモノアルケニルアレーンの水素添加コポリマー、および
それらの混合物
から選択される水素添加線状ポリマーセグメントがP個結合している、水素添加ポリマーを提供する。
前記線状ポリマーセグメントは、好ましくはブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、および1,3−ヘキサジエンから選択される共役ジエンの水素添加ホモポリマーまたはコポリマーである。さらに最も好ましい共役ジエンは、ブタジエンおよびイソプレンである。
前記線状ポリマーセグメントは、好ましくはブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、および1,3−ヘキサジエンから選択される共役ジエンと、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、およびモノビニルナフタレンから選択されるモノアルケニルアレーンとの水素添加コポリマーである。スチレンが好ましいモノアルケニルアレーンである。好ましい共役ジエンとモノアルケニルアレーンの水素添加コポリマーは、水素添加ブタジエン−スチレンおよびイソプレン−スチレンコポリマーである。
好ましいポリマーセグメントは、ブタジエンとスチレンの水素添加コポリマーまたはイソプレンとスチレンの水素添加コポリマーであり、さらに好ましいポリマーセグメントは、ブタジエンとスチレンの水素添加コポリマーである。
カリックスアレーンは、p−置換フェノールとホルムアルデヒドの縮合で得られる周知の環状化合物である。カリックスアレーンの環の拡大は、通常カリックス[n]アレーンのようにその化合物名中に示される。なお、nは、環状化合物中に存在するユニットの数を示す。
本発明のカリックスアレーンは式(I):
で表され、
式(I)中、R、R、R、およびRは、それぞれ独立して、水素、炭素と水素を含有する基、炭素と水素に加えてヘテロ原子を含有する基、炭素と水素とヘテロ原子に加えてケイ素を含有する基から選択され、
2つの置換基RおよびRの一方は水素であり、もう一方は水素または炭素原子数1〜6のアルキル、好ましくはメチルおよびエチルであり、
nは4〜16の範囲の整数、好ましくは6〜12、さらに好ましくは8である。
本明細書中、ヘテロ原子とは、酸素、窒素、リン、硫黄、およびハロゲンの原子を意味する。
線状水素添加セグメントの数Pは、4〜72であり、好ましくは16〜48である。
さらに好ましくは、P=j×nである。なお、jはそれぞれのフェノール単位が結合できるポリマーセグメントの数で、1〜6の整数である。
好ましくは、RおよびRは、
炭素原子数1〜24のアルキル、好ましくは2〜12のアルキル、または、
炭素と水素に加えてヘテロ原子を含有する炭素原子数1〜16の基(この場合、好ましいヘテロ原子は酸素およびハロゲンである)、または、
炭素と水素とヘテロ原子に加えてケイ素を含有する炭素原子数5〜21の基(好ましくは炭素原子数5〜21のアルコキシアルキルシランおよびハロアルキルシラン基)、または、
ヘテロ原子を有するまたは有しない炭素原子数2〜16の不飽和炭化水素基(好ましくはビニル、アリル、またはアクリロイル型の基、さらに好ましくはビニル型の基)、
から選択される。
、R、R、およびRは、好ましくは同時に水素である。
は、さらには好ましくは、
式(II):
[式(II)中、Xはハロゲン、好ましくはCl、Br、Iから選択されるハロゲンであり、Rは炭素原子数1〜12、好ましくは1〜6のアルキレンまたはアルケニル基、または炭素原子数7〜18のアリールアルキレンであり、RおよびRは水素または炭素原子数1〜12のアルキルまたはアルケニル基、好ましくは水素である]で表され、ハロゲンを含む基;
式(III):
[式(III)中、R10は炭素原子数1〜12、好ましくは1〜6のアルキレンまたはアルケニル基、または炭素原子数7〜18のアリールアルキレンであり、R11は炭素原子数1〜6のアルキル基、好ましくはメチルおよびエチルである]で表され、エステル型の官能基を含む基;
式(IV):
[式(IV)中、R12は炭素原子数1〜12、好ましくは1〜6のアルキレンまたはアルケニル基、または炭素原子数7〜18のアリールアルキレンであり、R13は水素または炭素原子数1〜12、好ましくは1〜6のアルキルまたはアルケニル基、または炭素原子数7〜18のアリールアルキルである]で表され、ケトンまたはアルデヒド型の官能基を含む基;
式(V):
[式(V)中、R14は炭素原子数1〜12、好ましくは1〜6のアルキレンまたはアルケニル基、または炭素原子数7〜18のアリールアルキレンであり、R15、R16、およびR17は独立して炭素原子数1〜8のアルキル基、好ましくはメチルおよびエチルである]で表される基;
から選択される。
は、さらに好ましくは、
−CHCHCHSi(OCHCH、または
から選択される。
は、さらに好ましくは、
−CHCHCHSi(OCHCH、または
から選択される
は、さらに好ましくは、
炭素原子数1〜12のアルキル(好ましくは−C(CHおよび−C(CHCHC(CH)、
炭素原子数1〜8のハロアルキル(好ましくは−CHCl基)、
炭素原子数2〜6のアルコキシカルボニル(好ましくは−COOCH基および−COOC基)、
式(V)で表され、R14、R15、R16、およびR17が上記の意味を示す基、
式(VI):
[式(VI)中、R18は炭素原子数1〜6のアルキレン基、好ましくはメチレンであり、R19は炭素原子数1〜6のアルキル基、好ましくはメチルおよびエチルである]で表されるアルコキシベンゾエート基、
から選択される。
は、さらに好ましくは−C(CH、−CHCl、−COOCH、および−CHCHCHSi(OCHCHから選択される。
好ましい水素添加ラジアルポリマーは、式(I)のカリックスアレーンからなるコアを有し、
式(I)中、R、R、R、およびRは、それぞれ独立して、水素、炭素と水素を含有する基、炭素と水素に加えてヘテロ原子を含有する基、炭素と水素とヘテロ原子に加えてケイ素を含有する基から選択され、
2つの置換基RおよびRの一方は水素であり、もう一方は水素または炭素原子数1〜6のアルキル、好ましくはメチルおよびエチルであり、
nは、4〜16の範囲の整数、好ましくは6〜12、さらに好ましくは8であり、
水素添加線状ポリマーセグメントは、ブタジエンとスチレンまたはイソプレンとスチレンの水素添加コポリマー、またはブタジエンおよびイソプレンの水素添加ホモポリマーまたは水素添加コポリマーである。
好ましい水素添加ラジアルポリマーは、式(I)のカリックスアレーンからなるコアを有し、
式(I)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素、炭素と水素を含有する基、炭素と水素に加えてヘテロ原子を含有する基、炭素と水素とヘテロ原子に加えてケイ素を含有する基から選択され、
、R、R、およびRは、同時に水素であり
nは、4〜16の範囲の整数、好ましくは6〜12、さらに好ましくは8であり、
水素添加線状ポリマーセグメントは、ブタジエンとスチレンまたはイソプレンとスチレンの水素添加コポリマーである。
さらに好ましい水素添加ラジアルポリマーは、式(I)のカリックスアレーンからなるコアを有し、
式(I)中、
は、式(II)、(III)、(IV)、および(V)で表される置換基から選択され、
は、
炭素原子数1〜12のアルキル(好ましくは−C(CHまたは−C(CHCHC(CH)、
炭素原子数1〜8のハロアルキル(好ましくは−CHCl基)、
炭素原子数2〜6のアルコキシカルボニル(好ましくは−COOCH基および−COOC基)、
式(V)で表され、R14、R15、R16、およびR17が上記の意味を示すアルキレントリアルコキシシラン基、
式(VI)で表されるアルコキシベンゾエート基、
から選択され、
、R、R、およびRは、同時に水素であり、
nは、4〜16の範囲の整数、好ましくは6〜12、さらに好ましくは8であり、
水素添加線状ポリマーセグメントは、ブタジエンとスチレン、またはイソプレンとスチレンの水素添加コポリマーである。
ラジアルポリマーは、さらに好ましくは、式(I)のカリックスアレーンからなるコアを有し、
式(I)中、

−CHCHCHSi(OCHCH、または
から選択され、
は、−C(CH、−CHCl、−COOCH、および−CHCHCHSi(OCHCHから選択され、
、R、R、およびRは、同時に水素であり、
nは、4〜16の範囲の整数、好ましくは6〜12、さらに好ましくは8であり、
水素添加線状ポリマーセグメントは、ブタジエンとスチレン、またはイソプレンとスチレンの水素添加コポリマーである。
ラジアルポリマーは、さらに好ましくは、5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−クロロメチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−ヘキシロキシ−カリックス[8]アレーン;5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−[4−(メトキシカルボニル)−ベンジルオキシ]カリックス[8]アレーン;5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)カリックス[8]アレーン;5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−メトキシカルボニル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ[4−(メトキシカルボニル)−ベンジルオキシ]カリックス[8]アレーン;5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロピル)−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)カリックス[8]アレーンから選択される、式(I)で表されるカリックスアレーンからなるコアを有し、また、ブタジエンとスチレン、またはイソプレンとスチレンの水素添加コポリマーから選択される水素添加ポリマーセグメントを有する。
ラジアルポリマーは、さらに好ましくは、5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−クロロメチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−ヘキシロキシ−カリックス[8]アレーン;5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−[4−(メトキシカルボニル)−ベンジルオキシ]カリックス[8]アレーン;5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)カリックス[8]アレーン;5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−メトキシカルボニル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ[4−(メトキシカルボニル)−ベンジルオキシ]カリックス[8]アレーン;5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロピル)−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)カリックス[8]アレーンから選択される、式(I)で表されるカリックスアレーンからなるコアを有し、また、ブタジエンの水素添加ホモポリマーから選択される水素添加ポリマーセグメントを有する。
本特許出願で記載され請求されるラジアルポリマーの合成方法
本発明は、更に、本明細書に記載され請求されるラジアルポリマーの合成方法も提供する。該方法は、以下の工程:
(i)一般式(I)のカリックスアレーンを合成する工程;
(ii)イオン開始剤の存在下、1種以上の共役ジエンの溶液中におけるアニオン重合により、または1種以上の共役ジエンとモノアルケニルアレーンの共重合により、線状ポリマーセグメントを調製して、リビングアニオンポリマーを形成する工程;
(iii)工程(ii)で得たリビングアニオンポリマーおよび工程(i)で合成したカリックスアレーンを反応させて、ラジアル構造を有するポリマーを形成する工程;および
(iv)工程(iii)で得たラジアルポリマー中に存在するオレフィン性の不飽和を選択的に水素添加反応させて、水素添加ラジアルポリマーを得る工程;
を含む。
工程(ii)で生成するリビングアニオンポリマーは、カリックスアレーンのコアから放射状に外側に広がる水素添加線状ポリマー鎖の前駆体である。
本発明の好適な実施形態において、カリックスアレーンの置換基RおよびRは、カリックス[n]アレーンのそれぞれのユニットnにおいて少なくとも一方もしくは両方の置換基がリビングアニオンポリマーと反応できる官能基を持つように選択されるため、ラジアルポリマーが生じる。
したがって、最終のラジアルポリマー中の水素添加線状ポリマーセグメントの数Pは、カリックス[n]アレーンのユニット数n、リビングアニオンポリマー対して反応性を有する置換基RおよびRの数、置換基RおよびRのそれぞれが結合できるリビングアニオンポリマーユニットの数、およびリビングアニオンポリマーとカリックスアレーンのカップリング反応の収率によって決まる。
置換基RおよびRは、リビングアニオンポリマーと反応可能な酸性水素を含有してはならないため、カリックスアレーンとのカップリング反応から酸性水素を除去して、ラジアルポリマーが形成される。
エステル型の官能基を含有する置換基RおよびRは、2つのリビングアニオンポリマーユニットを結合させることができる。これは、第1のリビングアニオンポリマーユニットとの反応によりアルコキシドが脱離してケトン種が生成することで、第2のリビングアニオンポリマーユニットを付加反応により結合させることができ、よってラジアルポリマーが形成されるからである。
アルデヒドまたはケトン型の官能基を含有する置換基RおよびRは、1つのリビングアニオンポリマーユニットを付加反応により結合させることができる。
ハロゲン化アルキル官能基を含有する置換基RおよびRは、1つのリビングアニオンポリマーユニットを置換反応により結合させることができる。
一方、アルキルトリアルコキシシラン基は、対応のアルコキシドを脱離させつつ、3つのリビングアニオンポリマーユニットを結合させることができる。
オレフィン性の不飽和、好ましくはビニル、アリル、またはアクリロイル種を含有する置換基RおよびRは、1つのリビングアニオンポリマーを付加反応により結合することができる。
工程(i):カリックスアレーンのコアの合成
式(I)で表され、式(I)中、R=R=R=Hであるカリックスアレーンの合成は、先行技術でよく知られており、通常、高温で、p−置換されている、好ましくはアルキル基で置換されているフェノールと、ホルムアルデヒドとの縮合により行われる。下記にスキーム1を示す。
用いられる触媒は、通常は金属水酸化物、好ましくは、例えば、Gutsche, C. D. et al., Org. Synth., 1990, 68, 234-246に記載されているアルカリまたはアルカリ土類金属である。Bew, S. P. et al., Chem. Commun., 2007, 975-977およびBew, S. P. et al., J. Org. Chem., 2011, 76, 7076-7083に記載されているように、最近マイクロ波照射を併用してルイス酸も用いられており、高い収率が得られる。通常、ベースカチオン、溶媒、および加熱温度を変更することで、大員環の大きさを都合よく調整できる。ある種のフェノール、主にp−tert−ブチルフェノールの場合、集約された実験方法(例えば、Gutsche, C. D. et al., Org. Synth., 1990, 68, 234-246およびGutsche, C. D., Org. Prep. Proced. Int., 1992, 25, 137-139)により、R=R=R=H、R=tert−C、およびn=4、5、6、または8である、式(I)で表される生成物を、優れた収率(60〜90%)で合成することが可能である。通常、R=R=R=H、R=tert−C、およびn=8である、式(I)のp−tert−ブチルカリックス[8]アレーンの誘導体を合成するためには、スキーム1で示すp−tert−ブチルフェノール(1)およびパラホルムアルデヒドを、キシレン中、還流温度で、NaOHと反応させる。パラホルムアルデヒドおよびNaOHの使用量は、それぞれp−tert−ブチルフェノール1当量に対して1.7当量および0.03当量である。蒸留ヘッドから水を除去した後、4時間反応後、所望の生成物は濾過され、スキーム1で表される環状の八量体の誘導体(1)、n=8として分離される。
本発明の目的において、例えば、誘導体(1)のような遊離ヒドロキシ基を有するカリックスアレーンは、下縁(式(I)のR)および/または上縁(式(I)のR)で、リビングアニオンポリマーユニットを結合させることが可能な官能基を含む基により官能化される。ケトン、アルデヒド、およびハロアルキル型の官能基は、1つまでのリビングポリマーユニットを結合することができ、エステル型の官能基は、2つまでのリビングアニオンポリマーユニットを結合することができ、アルキルトリアルコキシシラン基は、3つまでのリビングアニオンポリマーユニットを結合することができる。
以下に、例として本発明の好ましいカリックスアレーンを調製するための一般的な方法を示す。
工程(i)(カリックスアレーンのコアの合成):1つのポリマーセグメントがそれぞれのフェノールのコアに付加され得るカリックスアレーン誘導体の合成
それぞれのフェノールユニットの上縁にクロロメチル基を含有するカリックスアレーン誘導体は、下記スキーム2に示す反応を含む方法で調製される。
tert−ブチル基は、文献(Gutsche, C. D. et al., J. Org. Chem., 1985, 50, 5802-5806)でよく知られているように、トルエン中、AlClを用いて、p−tert−ブチルカリックス[n]アレーンから容易に除去することができる。
p−tert−ブチルカリックス[8]アレーン(2)を、不活性雰囲気下、AlCl(それぞれのフェノールのコアに対して0.25当量)と60℃で2時間反応させることで、誘導体(3)が得られ、カリックスアレーンの上縁(フェノールの酸素に対してパラ位)を官能化することができる。
無水DMF中、誘導体(3)を1−ブロモヘキサン(それぞれのフェノールのコアに対して5当量)およびNaH(それぞれのフェノールのコアに対して10当量)でアルキル化することで(Perret et al., New J. Chem., 2007, 31,893-900)、誘導体(4)を分離することができる。文献(Casnati, A. et al., Tetrahedron, 1989, 45, 2177-2182)によると、CHCl中、誘導体(4)にクロロメチルオクチルエーテル(それぞれのフェノールのコアに対して10当量)および四塩化スズ(それぞれのフェノールのコアに対して4当量)を反応させると、化合物(5)が生成する。(収率90%)
工程(i)(カリックスアレーンのコアの合成):2つのポリマーセグメントがそれぞれのフェノールのコアに付加され得るカリックスアレーン誘導体の合成
エステル型の官能基を含有するカリックスアレーン誘導体は、下記スキーム3に示すように、アセトン中、還流温度で、カリックスアレーン(2)のフェノールの酸素をハロエステル、好ましくは4−(ブロモメチル)メチルベンゾエートおよび炭酸カリウムでアルキル化させて調製する。使用される4−(ブロモメチル)メチルベンゾエートの量は、p−tert−ブチルフェノール1当量に対して1〜1.5当量であり、使用される炭酸カリウムの量は、p−tert−ブチルフェノール1当量に対して1.1〜2当量である。スキーム3に従って得られる8官能性生成物(6)は、分離され、適切に脱水後、リビングアニオンポリマーとの反応に用いられる。
工程(i)(カリックスアレーンのコアの合成):3つのポリマーセグメントがそれぞれのフェノールのコアに付加され得るカリックスアレーン誘導体の合成
リビングアニオンポリマーとの反応においてコアとして用いられる代替物は、下記スキーム4で得られる誘導体(8)である。前記代替物を得るためには、文献(Wang et al., Synthetic Communications, 1999, 29, 3711-3718)のとおり、式(I)で表され、R=R=R=H、R=tert−C、およびn=8であるp−tert−ブチルカリックス[8]アレーン(2)を、相間移動条件下で、水とジクロロメタンの1:1の混合液中、平均分子量600のポリエチレングリコール(PEG600)の存在下、KOH(それぞれのフェノールのコアに対して1.5当量)、アリルブロミド(それぞれのフェノールのコアに対して3当量)と反応させる。分離後、得られたp−tert−ブチルカリックス[8]アレーン(7)のオクタ−アリルエーテルは、トルエン中、還流温度で、16時間、トリエトキシシラン(それぞれのフェノールのコアに対して1.5当量)およびヘキサクロロ白金酸・6水和物(触媒量)と反応させる。濾過してトルエンと過剰なトリエトキシシランを除去した後に、誘導体(8)を分離する。
工程(i)(カリックスアレーンのコアの合成):4つのポリマーセグメント(上縁に2つおよび下縁に2つ)がそれぞれのフェノールのコアに付加され得るカリックスアレーン誘導体の合成
それぞれのフェノールユニットの下縁および上縁にエステル基を含有するカリックスアレーン誘導体は、下記スキーム5に示す反応を含む方法で調製される。
文献(Pasquale, S. et al., Nat. Commun., 2012, 3, 785)に記載されているように、p−tert−ブチルカリックス[8]アレーンを、AlCl(それぞれのフェノールのコアに対して0.25当量)で、不活性雰囲気下、60℃で2時間処理すると、誘導体(3)が得られる。続いて誘導体(3)を、ヘキサメチレンテトラミン(HMTA、それぞれのフェノールのコアに対して11当量)で、トリフルオロ酢酸(それぞれのフェノールのコアに対して8当量)中、140℃で5時間処理すると、ホルミル基が導入され、化合物(9)が得られる。さらに化合物(9)をNaClO(それぞれのフェノールのコアに対して4当量)およびNaHPO(それぞれのフェノールのコアに対して0.15当量)で酸化すると、オクタ酸(10)が得られる。従来のフィッシャーエステル化条件下で、オクタ酸(10)をメチル化すると、オクタエステル(11)が生じる。アセトン中、還流温度で、オクタエステル(11)を4−ブロモメチルメチルベンゾエートおよびKCOでアルキル化すると、上縁および下縁にエステル基を有する誘導体(12)が分離され、大員環のそれぞれのフェノールのコアに4つのポリマー鎖を挿入することができる。
工程(i):6つのポリマーセグメント(上縁に3つおよび下縁に3つ)がそれぞれのフェノールのコアに付加され得るカリックスアレーン誘導体の合成
以下のスキーム6に示すように、化合物(13)は、誘導体(3)の下縁にアリル基を導入し、相間移動条件(PEG600)で、KOH(それぞれのフェノールのコアに対して1.5当量)の存在下、ジクロロメタン/水溶媒中で、アリルブロミド(それぞれのフェノールのコアに対して3当量)でアルキル化することで得られる。
誘導体(13)を、N,N−ジエチルアニリン(それぞれのフェノールのコアに対して12当量)で処理後、カリックスアレーンにおいて、よく知られているフリース転位を経て、誘導体(14)が得られる(Gutsche, C. D. et al., J. Org. Chem., 1985, 50, 5802-5806)。化合物(14)を、上記相間移動条件下、KOHおよびアリルブロミドと反応させることで、ヘキサデカアリル誘導体(15)が得られる。誘導体(15)を、トルエン中、還流温度で、16時間、ヘキサクロロ白金酸(触媒量)およびトリエトキシシラン(それぞれのアリル残基に対して1.5当量)で処理することで、誘導体(16)が生じる。
工程(ii):リビングアニオンポリマーセグメントの調製
本発明のリビングポリマーは、よく知られている方法、例えば、アルカリ金属−炭化水素化合物等のアニオン重合開始剤の存在下、1種以上の共役ジエンの溶液中でのアニオン重合、または1種以上の共役ジエンと1種以上のモノアルケニルアレーンの共重合により調製できる。開始剤の例としては、アルキルリチウム化合物(特には、メチルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム);シクロアルキルリチウム化合物(特には、シクロヘキシルリチウム);およびアリールリチウム化合物(特には、フェニルリチウム、1−メチルスチリルリチウム、p−トリルリチウム、ナフチルリチウム、および1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム)等の有機リチウム化合物が挙げられる。開始剤の他の例としては、ナフタレンナトリウム、1,4−ジソジオ−1,1,4,4−テトラフェニルブタン、ジフェニルメチルカリウム、およびジフェニルメチルナトリウムが挙げられる。
リビングポリマーの調製で好適に用いられる共役ジエンの例としては、ブタジエン、イソプレン、3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、および1,3−ヘキサジエンが挙げられる。ブタジエンおよびイソプレンが好ましいジエンである。
用いられる開始剤の濃度は、リビングポリマーの目標分子量により決定する。
リビングポリマーは、1種以上の共役ジエンから得られる他に、1種以上のモノアルケニルアレーンからも得られる。モノアルケニルアレーンの例としては、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、およびモノビニルナフタレンが挙げられる。好ましいモノアルケニルアレーンはスチレンである。
モノアルケニルアレーンがリビングポリマーの調製に用いられる場合、その量はジエンとモノアルケニルアレーンの全重量に対して2重量%〜50重量%である。
リビングポリマーは、リビングホモポリマー、リビングコポリマー、リビングターポリマー(三元重合体)、またはリビングクオーターポリマー(四元重合体)であってよい。
リビングホモポリマーは、式A−Mで表すことができる。式中、Mは、例えば、リチウムであり、Aは、例えば、ポリブタジエンまたはポリイソプレンである。
リビングコポリマーは、式A−B−Mで表すことができる。式中、Mは、例えば、リチウムであり、A−Bは「ランダム」コポリマー、ブロックコポリマー、または「テーパー型」コポリマーでもよい。ランダムコポリマーの場合、2種のモノマーが鎖に沿って順序なく続く。前記ポリマーは、先行技術で公知の重合方法を用いて得られる。ブロックコポリマーの場合、モノマーAで形成されるある長さの配列の後に、モノマーBで形成されるもう一方の配列が続く。
このタイプのポリマーは、2種のモノマーの逐次添加反応により調製される。例えば、スチレン−ブタジエンコポリマーの場合、ブタジエンの重合によりリビングポリマーが得られ、続いてスチレンの添加により、ポリブタジエン−ポリスチレン−Mのブロックコポリマーが生成する。一方、もしスチレンが先に重合されて、続いてブタジエンが添加された場合、ポリスチレン−ポリブタジエン−Mのブロックコポリマーが生成する。この手法を用いて、所望のブロック数および所望のモノマーブロック配列のリビングポリマーが得られる。
上記手法を合わせることで、部分「ランダム」および部分ブロック構造を有するリビングコポリマーを形成することが可能である。
異なる反応性を有する2種のモノマーの混合物を重合させることにより生成する「テーパー型」リビングコポリマーは、両端に2つの比較的純度の高いモノマーを含有するポリマー鎖が特徴的である。ポリマー鎖の一端からもう一方の端にいくにしたがい、第1のモノマーの含有量は減少し、第2のモノマーの含有量は増加する。
好ましいリビングポリマーは、共役ジエン、好ましくはブタジエンまたはイソプレンと、モノアルケニルアレーン、好ましくはスチレンとの共重合により生じるものであり、モノアルケニルアレーンの含有量はコポリマーの全重量に対して3重量%〜30重量%であり、ジエンの含有量はコポリマーの全重量に対して97重量%〜70重量%であることを特徴とする。さらに好ましいリビングポリマーは、ブタジエンとスチレンの共重合により生じるもので、スチレン含有量はコポリマーの全重量に対して5重量%〜25重量%であり、ブタジエン含有量はコポリマーの全重量に対して95重量%〜75重量%であることを特徴とする。ブタジエンとスチレンの共重合で得られるリビングコポリマーの優先度は、価格、商業的入手容易性、および原料の使い易さによって決定される。
本発明のさらに好ましい実施形態として、共重合は改質剤、特にエーテル類および/またはアミン類の存在下で実施される。これは主に重合を促進させるため、共重合化をランダム化させるため、およびポリジエンセグメントのミクロ構造を改質するためである。特に、国際公開第2012/055802号に記載されているように、ブタジエンを用いる場合、改質剤には、共役ジエンの1,2結合量を1,4結合量に対して増加させる目的がある。これは、1,2結合のブタジエンから得られるポリマーが、全ポリブタジエンの50%以上であることが好ましいからである。
ブタジエンの1,2結合量が50%未満であると、オレフィン性の不飽和の水素添加の後に、望ましくない結晶性ポリマーが生成してしまい、結晶性ポリマーを潤滑油の粘度指数を改質する添加剤として用いた場合、スターポリマーの低温挙動を悪化させる。これは、最終のポリマーの結晶性が潤滑油の流動点およびMRV(ミニロータリー粘度計)粘度に悪影響を及ぼすからである。改質剤の例としては、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メトキシエチルテトラヒドロフラン、2−メトキシメチルテトラヒドロフラン、およびジオキサンが挙げられる。
共重合プロセスは、少なくとも1種の不活性溶媒の存在下で行われる。
用いられる溶媒の例としては、例えば、イソブタノール、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、オクタン、および2−エチルヘキサン等の脂肪族炭化水素;例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、およびキシレン等の芳香族炭化水素;例えば、テトラヒドロフラン、ジグリム、およびテトラグリム等のエーテルが挙げられる。
共重合が行われる温度は、0℃〜150℃、好ましくは20℃〜100℃である。
共重合プロセスは、酸素および水分がない状態で、好ましくは不活性雰囲気下、0.5〜10atmの絶対圧力、好ましくは1〜5atmの圧力で行われる。
スターポリマーを調製する方法の工程(ii)で調製されるリビングポリマーのGPCで測定される重量平均分子量(M)は、10000〜200000、好ましくは14000〜100000である。
工程(iii):リビングアニオンポリマーとカリックスアレーンのカップリング反応
リビングポリマーは、生成後、反応工程(i)で得られたカリックスアレーンと、本明細書に記載され請求されているラジアルポリマーを調製する方法の反応工程(iii)において、反応させる。工程(ii)でモノマーの重合が完了した後に、リビングポリマーにカリックスアレーンを添加する。
添加するカリックスアレーンのモル数は、カリックスアレーンが結合できる線状ポリマーセグメントの数による。カリックスアレーンの量は、リビングポリマー1モルに対して0.8/Pmol〜1.2/Pmol、好ましくは0.9/Pmol〜1.1/Pmolである。
反応工程(iii)は、少なくとも1種の不活性溶媒の存在下で行われる。用いられる溶媒の例としては、例えば、イソブタノール、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、オクタン、および2−エチルヘキサン等の脂肪族炭化水素;例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、およびキシレン等の芳香族炭化水素;例えば、テトラヒドロフラン、ジグリム、およびテトラグリム等のエーテルが挙げられる。
反応工程(iii)は、好ましくは反応工程(ii)と同一の溶媒中で行われ、温度は0℃〜150℃、好ましくは20℃〜100℃である。反応は、酸素および水分がない状態で、好ましくは不活性雰囲気下、大気圧または0.5atm〜10atm、好ましくは1〜5atmの絶対圧力で行われる。
リビングアニオンポリマーとカリックアレーンのカップリング反応の収率は、50%より高く、好ましくは80%より高い。
反応工程(iii)のラジアル構造を有するポリマーがアニオン性である場合、アニオンと反応する化合物を添加するといった既知の方法で不活性化することができる。不活性剤の例としては、水およびアルコール等、活性水素を含有する化合物が挙げられる。
反応工程(iii)で調製されるラジアルポリマーは、カリックスアレーンからなる中心コアを有することを特徴とし、コアから外側にP個のポリマーセグメントが放射状に結合している。カリックスアレーンに結合しているポリマーセグメントの数が多いほど、増粘力が高い。同一の増粘力では、ポリマーセグメントの数が多いほど、機械的剪断安定性が良い。これは、過剰に長いポリマーセグメントを有さなくても、高分子量のラジアルポリマーを得ることができるからである。
工程(iv):スターポリマーの水素添加
反応工程(iii)で得られたスターポリマーの水素添加は、初めから存在するオレフィン性の不飽和の水素添加率が85%より大きく、好ましくは94%より大きくなるように行われる。
用いられる水素添加触媒および水素添加条件は、カリックスアレーンおよびモノアルケニルアレーン中で水素添加される芳香族性の不飽和の量が5%未満、好ましくは2%未満になるようにする。
水素添加は、公知の貴金属または非貴金属を含有する触媒を用いて行われる。好ましくは非貴金属系の触媒であり、さらに好ましくは欧州特許第1721910号に記載されているチタンを含有する触媒である。
水素添加されたスターポリマーは、溶媒除去や乾燥等いくつかの手順を経て、溶媒から回収される。
水素添加スターポリマーを構成するそれぞれの水素添加線状ポリマーセグメントの重量平均分子量(M)は、10000〜200000、好ましくは14000〜100000である。
本発明で提供される水素添加スターポリマーの重量平均分子量(M)は、100000〜2000000、好ましくは200000〜1000000である。
平均分子量は、UV検出器を備えたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で、ポリスチレンを校正基準として測定する。
潤滑剤配合物への水素添加スターポリマーの使用
本発明で提供される水素添加スターポリマーは、潤滑剤組成物の粘度指数向上剤として用いられる。
潤滑剤の配合物において、前記水素添加スターポリマーは、固形としてまたは溶液として、好ましくは潤滑油基油の溶液として添加される。
水素添加スターポリマーを溶解する溶媒として用いられる基油は、鉱油、合成油、植物油、動物油、およびそれらの混合物から選択される。
鉱物起源の油は、例えば、蒸留、脱パラフィン、脱れき、脱芳香族化、および水素添加等、既知の石油精製プロセスに由来する。
合成起源の油としては、例えば、重合および水素添加された末端または内部オレフィン等の炭化水素油;アルキルベンゼン;ポリフェニル;アルキル化ジフェニルエーテル;ポリアルキレングリコール、および、末端水酸基が、例えば、エステル化またはエーテル化により改質されている誘導体が挙げられる。
合成潤滑油の他の分類には、合成、動物、または植物由来のカルボン酸と、多種のアルコールまたはポリオールとのエステルが含まれる。
合成潤滑油のさらなる分類には、多種のアルコールおよびポリオールとの炭酸エステルが含まれる。
植物油の代表例としては、大豆油、パーム油、およびヒマシ油が挙げられ、一方、動物起源の油の代表例としては、獣油、ラード油、および鯨油が挙げられる。
基油を分類する他の方法は、出版物「Engine Oil Licensing and Certification System」(API EOLCS, 1507- Industry Services Department, Fourteenth Edition, December 1996, Addendum 1, December 1998)に記載のとおり、米国石油協会(American Petroleum Institute, API)により規定されているものである。基油は、物理化学的性質および組成の特徴により、さらに5グループに分類される。
この分類法によると、スターポリマーを溶解するために用いられる基油は、上記のどのAPIグループに属してもよく、好ましくはAPIグループI、II、III、およびIVに属し、さらに好ましくはAPIグループI、II、およびIIIに属する。
水素添加スターポリマーを基油に溶解して得られる粘度指数向上剤のポリマー濃度は、ポリマーおよび基油からなる溶液中のポリマーの重量%で表され、1〜30、好ましくは5〜25である。
本発明は、さらに、1種以上の上記潤滑油基油および1種以上の本発明で記載され請求されている水素添加スターポリマーを含有し、完成潤滑油中の該ポリマーの重量%で表される全濃度が0.1〜5、好ましくは0.3〜2である潤滑剤組成物、および指定の潤滑剤配合物を提供する。
スターポリマーの基油溶液を潤滑剤の配合に用いる場合、本発明の潤滑剤組成物は、1種以上の前記溶液を、完成潤滑油中の該溶液の重量%で表される全濃度で、0.5〜50、好ましくは3.5〜30、さらに好ましくは5〜18含有する。
例えば、自動車の潤滑油として用いられる上記のような潤滑剤組成物は、上記添加剤以外に、清浄剤、分散剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、耐摩耗・極圧(EP)剤、腐食防止剤、流動点降下剤、発泡防止剤、乳化剤等の1種以上の添加剤を含有してもよい。
本発明を明らかにするために、例示的で非限定的な実施例を以下に記載する。
(実施例1:式(5)のカリックス[8]アレーンの合成)
スターポリマーを合成するための、本発明の好ましい実施形態において用いられるカリックス[8]アレーン誘導体は、5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−クロロメチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−ヘキシロキシ−カリックス[8]アレーンであり、構造(5)で表される。
111.2g(0.72mol)のtert−ブチルフェノール(1)、27g(1.2mol)のp−ホルムアルデヒド、1.6mL(0.016mol)の10N NaOH、および600mLのキシレンを、不活性雰囲気下、機械式のパドル型攪拌機、およびコンデンサーが装着されたディーン・スタークコレクタを備えた1Lのガラス製三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら上記条件を4時間保持したまま還流し、その間反応水をディーン・スタークコレクタで回収する。
室温まで冷却後、混合物を濾過し、固形生成物を連続してトルエン、エーテル、アセトン、および水で洗浄する。乾燥後、生成物をクロロホルムで再結晶化する。65.8g(収率70.4%)の白色固形生成物が回収される。
生成物のp−tert−ブチルカリックス[8]アレーン(2)の純度を、ESI質量分析で検証すると、単分散の単一シグナルを示す。
8.25g(6.36mmol)のp−tert−ブチルカリックス[8]アレーン(2)、1.70g(12.7mmol)の無水三塩化アルミニウム、10mLのフェノール、および100mLのトルエンを、不活性雰囲気下、機械式攪拌機およびコンデンサーが装着された250mLのガラス製三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら60℃の温度に調節し、その条件で2時間保持する。100mL(100mmol)の1N HClを添加し、混合物を撹拌した後、分液漏斗に移す。減圧下、分離された有機相から溶媒を除去すると、白色の固形物が得られる。乾燥後、生成物をクロロホルム/メタノールで再結晶化する。
生成物として、4.10g(収率76%)のカリックス[8]アレーン(3)が得られる。
4.10g(4.83mmol)のカリックス[8]アレーン(3)、15.46g(386.4mmol)のNaH60%の鉱油溶液、および50mLの無水DMFを、不活性雰囲気下、攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された100mLのガラス製三つ口フラスコに導入する。混合物を不活性雰囲気下、室温で30分反応させる。
27.12mL(193.2mmol)の1−ブロモヘキサンを次に添加する。
混合物を不活性雰囲気下、24時間、70℃に調節する。
室温まで冷却後、10mL(100mmol)の1N HClを添加し、混合物を撹拌し、分液漏斗に移す。有機相をトルエンで抽出し、水相から分離する。
溶媒を減圧下で除去すると、白色固形物が得られる。
乾燥後、生成物をメタノールで再結晶化する。
生成物として、7.41g(収率80%)の49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−ヘキシロキシ−カリックス[8]アレーン(4)が得られる。
7.41g(3.87mmol)の49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−ヘキシロキシ−カリックス[8]アレーン(4)、54.7g(306mmol)のクロロメチルオクチルエーテル、および500mLのクロロホルムを、不活性雰囲気下、機械式パドル型攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された1Lのガラス製三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら−15℃に調節し、不活性雰囲気下、撹拌しながら14mL(120mmol)の四塩化スズを滴下する。
混合物を不活性雰囲気下、撹拌しながら室温で1時間反応させる。50mLの蒸留水を滴下し、混合物を撹拌し、分液漏斗で水相を分離する。有機相を蒸留水で洗浄し、続いて溶媒を減圧下除去する。
乾燥後、生成物をヘプタンで再結晶化する。生成物として、8.02g(収率90%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−クロロメチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−ヘキシロキシ−カリックス[8]アレーン(5)が得られる。
(実施例2:式(5)のカリックスアレーンからの水素添加イソプレン−スチレンスターポリマーの調製)
8kgの無水シクロヘキサンを、不活性ガス雰囲気下(0.5bar、N)、加熱ジャケットと攪拌機を備えた15Lの反応器に導入する。47gのスチレンおよび1.2gのテトラヒドロフランをさらに添加する。続いて溶液を40℃に調温する。前記温度に達したら、n−ブチルリチウム0.49g(7.65mmol)のシクロヘキサン溶液を添加する。20分後、スチレンの反応が完了したら、423gのイソプレンを添加する。30分後、イソプレンの反応が完了したら、式(5)で表される1.83g(0.956mmol)のカリックスアレーンをテトラヒドロフラン溶液として添加する。
反応混合物を温度40℃で1時間保持する。
溶液を不活性ガス雰囲気下、水素添加のために加熱ジャケットと攪拌機を備えた他の15Lの反応器に移す。
1.61gのブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液および1.22gのビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリドのシクロヘキサン懸濁液を添加する。溶液を水素圧(15bar)下、撹拌しながら温度120℃で1時間30分保持する。溶液をタンクに移し、酸化防止剤(2.6gのIrganox565および17gのIrgafos168)を添加し、次に蒸気で溶媒を除去するストリッピングシステムに移す。得られた粒状の生成物を真空オーブンで乾燥する。
得られた水素添加スターポリマーの特徴を表1に示す。
(実施例3:式(6)で表されるカリックスアレーンの合成)
スターポリマーを合成するための、本発明のさらに好ましい実施形態において用いられるカリックス[8]アレーン誘導体は5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−[4−(メトキシカルボニル)−ベンジルオキシ]カリックス[8]アレーンであり、構造(6)で表される。
実施例1で合成が説明されている8.25g(6.36mmol)のp−tert−ブチルカリックス[8]アレーン(2)、16.45g(71.8mmol)の4−(ブロモメチル)メチルベンゾエート、5.14g(30.9mmol)のKI、13.26g(30.9mmol)のKCO、および100mLのアセトンを、不活性雰囲気下、機械式のパドル型攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された250mLのガラス製三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら、上記条件を48時間保持したまま還流する。
室温まで冷却後、100mL(100mmol)の1N HClを添加し、混合物を撹拌し、分液漏斗でトルエンで抽出すると、有機相が水相から分離される。減圧下、有機相から溶媒を除去すると、白色の固形物が得られる。
乾燥後、生成物をメタノールで再結晶化する。
生成物として、8.10g(収率51.3%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ[4−(メトキシカルボニル)−ベンジルオキシ]カリックス[8]アレーン(6)が得られる。
(実施例4:式(6)のカリックスアレーンからの水素添加イソプレン−スチレンスターポリマーの調製)
8kgの無水シクロヘキサンを、不活性ガス雰囲気下(0.5bar、N)、加熱ジャケットと攪拌機を備えた15Lの反応器に導入する。47gのスチレンおよび1.2gのテトラヒドロフランをさらに添加する。続いて溶液を40℃に調温する。前記温度に達したら、n−ブチルリチウム0.82g(12.80mmol)のシクロヘキサン溶液を添加する。20分後、スチレンの反応が完了したら、423gのイソプレンを添加する。30分後、イソプレンの反応が完了したら、式(6)で表される1.99g(0.800mmol)のカリックスアレーンをテトラヒドロフラン溶液として添加する。
反応混合物を温度40℃で45分間保持する。
反応混合物を不活性ガス雰囲気下のまま、水素添加のために加熱ジャケットと攪拌機を備えた他の15Lの反応器に移す。
1.61gのブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液および1.22gのビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリドのシクロヘキサン懸濁液を添加する。溶液を水素圧(15bar)下、撹拌しながら温度120℃で1時間30分保持する。溶液をタンクに移し、酸化防止剤(2.6gのIrganox565および17.0gのIrgafos168)を添加し、次に蒸気で溶媒を除去するストリッピングシステムに移す。得られた粒状の生成物を真空オーブンで乾燥する。
得られた水素添加スターポリマーの特徴を表1に示す。
(実施例5:式(6)のカリックスアレーンからの水素添加ブタジエン−スチレンスターポリマーの調製)
8kgの無水シクロヘキサンを、不活性ガス雰囲気下(0.5bar、N)、加熱ジャケットと攪拌機を備えた15Lの反応器に導入する。47gのスチレンおよび95gのテトラヒドロフランをさらに添加する。続いて溶液を40℃に調温する。前記温度に達したら、n−ブチルリチウム0.82g(12.80mmol)のシクロヘキサン溶液を添加する。20分後、スチレンの反応が完了したら、423gの1,3−ブタジエンを添加する。30分後、ブタジエンの反応が完了したら、式(6)で表される1.99g(0.800mmol)のカリックスアレーンをテトラヒドロフラン溶液として添加する。反応混合物を温度40℃で45分間保持する。
反応混合物を不活性ガス雰囲気下のまま、水素添加のために加熱ジャケットと攪拌機を備えた他の15Lの反応器に移す。
1.61gのブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液および1.22gのビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリドのシクロヘキサン懸濁液を添加する。混合物を水素圧(15bar)下、撹拌しながら温度120℃で1時間保持する。溶液をタンクに移し、酸化防止剤(2.6gのIrganox565および17.0gのIrgafos168)を添加し、次に蒸気で溶媒を除去するストリッピングシステムに移す。得られた粒状の生成物を真空オーブンで乾燥する。
得られた水素添加スターポリマーの特徴を表2に示す。
(実施例6:式(6)のカリックスアレーンからの水素添加スターポリブタジエンの調製)
8kgの無水シクロヘキサンを、不活性ガス雰囲気下(0.5bar、N)、加熱ジャケットと攪拌機を備えた15Lの反応器に導入する。500gの1,3−ブタジエンおよび95gのテトラヒドロフランをさらに添加する。続いて溶液を40℃に調温する。前記温度に達したら、n−ブチルリチウム0.82g(12.80mmol)のシクロヘキサン溶液を添加する。20分後、ブタジエンの反応が完了したら、式(6)で表される1.99g(0.800mmol)のカリックスアレーンをテトラヒドロフラン溶液として添加する。反応混合物を温度40℃で45分間保持する。
反応混合物を不活性ガス雰囲気下のまま、水素添加のために加熱ジャケットと攪拌機を備えた他の15Lの反応器に移す。
1.61gのブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液および1.22gのビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリドのシクロヘキサン懸濁液を添加する。混合物を水素圧(15bar)下、撹拌しながら温度120℃で1時間保持する。溶液をタンクに移し、酸化防止剤(2.6gのIrganox565および17.0gのIrgafos168)を添加し、次に蒸気で溶媒を除去するストリッピングシステムに移す。得られた粒状の生成物を真空オーブンで乾燥する。
得られた水素添加スターポリマーの特徴を表2に示す。
(実施例7:式(8)のカリックスアレーンの合成)
スターポリマーを合成するための、本発明のさらに好ましい実施形態において用いられるカリックス[8]アレーン誘導体は、5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)カリックス[8]アレーンであり、構造(8)で表される。
実施例1で合成が説明されている8.25g(6.36mmol)のp−tert−ブチルカリックス[8]アレーン(2)、13.3mL(153mmol)のブロモアリル、4.3g(76mmol)のKOH、2mLのPEG600、20mLの蒸留水、および20mLのジクロロメタンを、攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された100mLのガラス製三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら不活性雰囲気下、室温で24時間保持する。100mL(100mmol)の1N HClを添加し、混合物を撹拌し、分液漏斗に移し、有機相をクロロホルムで抽出し、水相から分離する。
減圧下、溶媒を除去すると、白色の固形物が得られる。
乾燥後、生成物をメタノールで再結晶化する。
生成物として、5.96g(収率58%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−アリロキシ−カリックス[8]アレーン(7)が得られる。5.96g(3.69mmol)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−アリロキシ−カリックス[8]アレーン(7)、8.16mL(44.28mmol)のトリエトキシシラン、100mg(0.19mmol)のヘキサクロロ白金(IV)酸・6水和物、および50mLのトルエンを、不活性雰囲気下、攪拌機、温度計、およびコンデンサー管が装着された100mLのガラス製三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら、上記条件で16時間保持したまま還流する。
混合物を熱時濾過し、濾液に存在する溶媒を減圧下除去する。乾燥後、生成物をヘプタンで再結晶化する。
生成物として、7.55g(収率70%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−tert−ブチル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)カリックス[8]アレーン(8)が得られる。
(実施例8:式(8)のカリックスアレーンからの水素添加イソプレン−スチレンスターポリマーの調製)
8kgの無水シクロヘキサンを、不活性ガス雰囲気下(0.5bar、N)、加熱ジャケットと攪拌機を備えた15Lの反応器に導入する。47gのスチレンおよび1.2gのテトラヒドロフランをさらに添加する。続いて溶液を40℃に調温する。前記温度に達したら、n−ブチルリチウム0.82g(12.80mmol)のシクロヘキサン溶液を添加する。20分後、スチレンの反応が完了したら、423gのイソプレンを添加する。30分後、イソプレンの反応が完了したら、式(8)で表される1.56g(0.533mmol)のカリックスアレーンをテトラヒドロフラン溶液として添加する。
反応混合物を温度40℃で1時間保持する。
溶液を不活性ガス雰囲気下のまま、水素添加のために加熱ジャケットと攪拌機を備えた他の15L反応器に移す。1.61gのブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液および1.22gのビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリドのシクロヘキサン懸濁液を添加する。混合物を水素圧(15bar)下、撹拌しながら温度120℃で1時間30分保持する。溶液をタンクに移し、酸化防止剤(2.6gのIrganox565および17.0gのIrgafos168)を添加し、次に蒸気で溶媒を除去するストリッピングシステムに移す。得られた粒状の生成物を真空オーブンで乾燥する。
得られた水素添加スターポリマーの特徴を表1に示す。
(実施例9:式(12)のカリックスアレーンの合成)
スターポリマーを合成するための、本発明のさらに好ましい実施形態において用いられるカリックス[8]アレーン誘導体は、5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−メトキシカルボニル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−[4−(メトキシカルボニル)ベンジルオキシ]カリックス[8]アレーンであり、構造(12)で表される。
実施例1で合成が説明されている4.10g(4.83mmol)のカリックス[8]アレーン(3)、60.8g(443mmol)のヘキサメチレンテトラミン(HMTA)、および450mLのトリフルオロ酢酸を、不活性雰囲気下、機械式のパドル型攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された2Lの三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら温度140℃に調節し、その条件で5時間保持する。
500mL(100mmol)の1N HClおよび500mLのCHClを添加し、混合物を撹拌し、分液漏斗で有機相を水相から分離する。
減圧下、溶媒を除去し、得られる固形物をジクロロメタンで再結晶化する。
生成物として、3.63g(収率70%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−ホルミル−カリックス[8]アレーン(9)が濃黄色の固形物として得られる。
60mLのDMSO中に3.63g(3.38mmol)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−ホルミル−カリックス[8]アレーン(9)を含む溶液および50mLの蒸留水を、不活性雰囲気下、機械式パドル型攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された500mLのガラス製三つ口フラスコに導入する。
続いて、0.48g(4.04mmol)のNaHPOと、50mLの蒸留水中に10g(111mmol)のNaClOを含む溶液を、3時間かけて混合物に滴下する。
反応混合物を撹拌しながら室温で12時間保持する。
50mL(およそ500mmol)の濃塩酸を添加する。
反応混合物を5℃に調節し、上記条件で12時間保持する。生成する固形物を濾過して、蒸留水およびメタノールで洗浄し、続いて乾燥する。
生成物として、2.44g(収率60%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−ヒドロキシカルボニル−カリックス[8]アレーン(10)が茶色の固形物として得られる。
2.44g(2.03mmol)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ(ヒドロキシカルボニル)カリックス[8]アレーン(10)、1mL(10mmol)の濃縮HSO、および200mL(5mol)のメタノールを、不活性雰囲気下、機械式のパドル型攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された500mLのガラス製三つ口フラスコに導入する。混合物を上記条件で24時間撹拌しながら還流する。
減圧下、溶媒を除去し、得られる固形物をメタノールで再結晶化し、続いて乾燥する。
生成物として、2.58g(収率97%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−メトキシカルボニル−カリックス[8]アレーン(11)が茶色の固形物として得られる。
2.58g(1.97mmol)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−メトキシカルボニル−カリックス[8]アレーン(11)、5.10g(22.3mmol)の4−(ブロモメチル)メチルベンゾエート、1.59g(9.58mmol)のKI、4.11g(9.58mmol)のKCO、および50mLのアセトンを、不活性雰囲気下、攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された100mLの三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら、上記操作条件で48時間保持したまま還流する。
室温まで冷却後、50mL(50mmol)の1N HClを添加し、混合物を撹拌し、分液漏斗でトルエンで抽出すると、有機相が水相から分離される。
減圧下、溶媒を除去すると、茶色の固形物が得られる。
乾燥後、生成物をメタノールで再結晶化する。
生成物として、2.72g(収率55.3%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−メトキシカルボニル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ[4−(メトキシカルボニル)ベンジルオキシ]カリックス[8]アレーン(12)が得られる。
(実施例10:式(12)のカリックスアレーンからの水素添加イソプレン−スチレンスターポリマーの調製)
8kgの無水シクロヘキサンを、不活性ガス雰囲気下(0.5bar、N)、加熱ジャケットと攪拌機を備えた15Lの反応器に導入する。47gのスチレンおよび1.2gのテトラヒドロフランをさらに添加する。続いて溶液を40℃に調温する。前記温度に達したら、n−ブチルリチウム0.82g(12.80mmol)のシクロヘキサン溶液を添加する。20分後、スチレンの反応が完了したら、423gのイソプレンを添加する。30分後、イソプレンの反応が完了したら、式(12)で表される1.00g(0.400mmol)のカリックスアレーンをテトラヒドロフラン溶液として添加する。反応混合物を温度40℃で1時間保持する。
溶液を不活性ガス雰囲気下のまま、水素添加のために加熱ジャケットと攪拌機を備えた他の15Lの反応器に移す。
1.61gのブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液および1.22gのビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリドのシクロヘキサン懸濁液を添加する。溶液を水素圧(15bar)下、温度120℃で1時間30分保持する。溶液をタンクに移し、酸化防止剤(2.6gのIrganox565および17.0gのIrgafos168)を添加し、次に蒸気で溶媒を除去するストリッピングシステムに移す。得られた粒状の生成物を真空オーブンで乾燥する。
得られた水素添加スターポリマーの特徴を表1に示す。
(実施例11:式(12)のカリックスアレーンからの水素添加ブタジエン−スチレンスターポリマーの調製)
8kgの無水シクロヘキサンを、不活性ガス雰囲気下(0.5bar、N)、加熱ジャケットと攪拌機を備えた15Lの反応器に導入する。47gのスチレンおよび95gのテトラヒドロフランをさらに添加する。続いて溶液を40℃に調温する。前記温度に達したら、n−ブチルリチウム0.82g(12.80mmol)のシクロヘキサン溶液を添加する。20分後、スチレンの反応が完了したら、423gの1,3−ブタジエンを添加する。30分後、ブタジエンの反応が完了したら、式(12)で表される1.00g(0.400mmol)のカリックスアレーンをテトラヒドロフラン溶液として添加する。反応混合物を温度40℃で1時間保持する
溶液を不活性ガス雰囲気下のまま、水素添加のために加熱ジャケットと攪拌機を備えた他の15Lの反応器に移す。1.61gのブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液および1.22gのビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリドのシクロヘキサン懸濁液を添加する。混合物を水素圧(15bar)下、撹拌しながら温度120℃で1時間保持する。溶液をタンクに移し、酸化防止剤(2.6gのIrganox565および17.0gのIrgafos168)を添加し、次に蒸気で溶媒を除去するストリッピングシステムに移す。得られた粒状の生成物を真空オーブンで乾燥する。
得られた水素添加スターポリマーの特徴を表2に示す。
(実施例12:式(16)のカリックスアレーンの合成)
スターポリマーを合成するための、本発明のさらに好ましい実施形態において用いられるカリックス[8]アレーン誘導体は、5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロピル)−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)カリックス[8]アレーンであり、構造(16)で表される。
実施例1に合成法が記載されている4.10g(4.84mmol)のカリックス[8]アレーン、10.1mL(116mmol)のブロモアリル、3.3g(59mmol)のKOH、1.5mLのPEG600、15mLの蒸留水、および15mLのクロロホルムを、不活性雰囲気下、攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された100mLのガラス製三つ口フラスコに導入する。不活性雰囲気下、混合物を撹拌しながら室温で24時間保持する。75mL(75mmol)の1N HClを添加する。混合物を撹拌し、クロロホルムで抽出する。分液漏斗で有機相を水相から分離する。
減圧下、溶媒を除去すると、白色の固形物が得られる。
乾燥後、生成物をメタノールで再結晶化する。生成物として、4.07g(収率72%)の49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−アリロキシカリックス[8]アレーン(13)が得られる。4.07g(3.49mmol)の49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−アリロキシカリックス[8]アレーン(13)および50mLのN,N−ジエチルアニリンを、不活性雰囲気下、攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された100mLの三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら、上記条件で2時間保持したまま還流する。
室温まで冷却後、250mLの氷および250mL(250mmol)の1N HClを添加する。
混合物を濾過し、固形生成物を2−プロパノールで再結晶すると、3.01g(収率74%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−アリル−カリックス[8]アレーン(14)が得られる。
3.01g(2.58mmol)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−アリル−カリックス[8]アレーン(14)、7.5mL(86mmol)のブロモアリル、2.44g(44mmol)のKOH、1mLのPEG600、10mLの蒸留水、および10mLのクロロホルムを、不活性雰囲気下、マグネチックスターラー、温度計、およびコンデンサーが装着された50mLの三つ口フラスコに導入する。不活性雰囲気下、混合物を室温で24時間保持する。
50mL(50mmol)の1N HClを添加する。混合物を撹拌し、クロロホルムで抽出する。分液漏斗で有機相から水相を分離する。
減圧下、溶媒を除去すると、白色の固形物が得られる。
乾燥後、生成物をメタノールで再結晶化する。
生成物として、2.61g(収率68%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−アリル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−アリロキシカリックス[8]アレーン(15)が得られる。2.61g(1.75mmol)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−アリル−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−アリロキシカリックス[8]アレーン(15)、7.74mL(42mmol)のトリエトキシシラン、100mg(0.19mmol)のヘキサクロロ白金(IV)酸・6水和物、および50mLのトルエンを、不活性雰囲気下、攪拌機、温度計、およびコンデンサーが装着された100mLのガラス製三つ口フラスコに導入する。混合物を撹拌しながら上記条件で16時間保持したまま還流する。
混合物を熱時濾過し、濾液に存在する溶媒を減圧下除去する。
乾燥後、生成物をヘプタンで再結晶化する。生成物として、5.05g(収率70%)の5,11,17,23,29,35,41,47−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロピル)−49,50,51,52,53,54,55,56−オクタ−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)カリックス[8]アレーン(16)が得られる。
(実施例13:式(16)のカリックスアレーンからの水素添加ブタジエン−スチレンスターポリマーの調製)
8kgの無水シクロヘキサンを、不活性ガス雰囲気下(0.5bar、N)、加熱ジャケットと攪拌機を備えた15Lの反応器に導入する。47gのスチレンおよび95gのテトラヒドロフランをさらに添加する。続いて溶液を40℃に調温する。前記温度に達したら、n−ブチルリチウム0.82g(12.80mmol)のシクロヘキサン溶液を添加する。20分後、スチレンの反応が完了したら、423gの1,3−ブタジエンを添加する。30分後、ブタジエンの反応が完了したら、式(16)で表される1.10g(0.267mmol)のカリックスアレーンをテトラヒドロフラン溶液として添加する。反応混合物を温度40℃で1時間15分保持する。
溶液を不活性ガス雰囲気下のまま、水素添加のために熱ジャケットと攪拌機を備えた他の15Lの反応器に移す。1.61gのブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液および1.22gのビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリドのシクロヘキサン懸濁液を添加する。溶液を水素圧(15bar)下、撹拌しながら温度120℃で1時間保持する。溶液をタンクに移し、酸化防止剤(2.6gのIrganox565および17.0gのIrgafos168)を添加し、次に蒸気で溶媒を除去するストリッピングシステムに移す。得られた粒状の生成物を真空オーブンで乾燥する。
得られた水素添加スターポリマーの特徴を表2に示す。
(実施例14:式(16)のカリックスアレーンからの第2の水素添加ブタジエン-スチレンスターポリマーの調製)
8kgの無水シクロヘキサンを、不活性ガス雰囲気下(0.5bar、N)、加熱ジャケットと攪拌機を備えた15Lの反応器に導入する。47gのスチレンおよび95gのテトラヒドロフランをさらに添加する。続いて溶液を40℃に調温する。前記温度に達したら、n−ブチルリチウム2.47g(12.80mmol)のシクロヘキサン溶液を添加する。20分後、スチレンの反応が完了したら、423gの1,3−ブタジエンを添加する。30分後、ブタジエンの反応が完了したら、式(16)で表される3.31g(0.803mmol)のカリックスアレーンをテトラヒドロフラン溶液として添加する。反応混合物を温度40℃で1時間15分保持する。
溶液を不活性ガス雰囲気下のまま、水素添加のために加熱ジャケットと攪拌機を備えた他の15Lの反応器に移す。1.61gのブチルエチルマグネシウムのヘプタン溶液および1.22gのビスシクロペンタジエニルチタニウムジクロリドのシクロヘキサン懸濁液を添加する。溶液を水素圧(15bar)下、撹拌しながら温度120℃で1時間保持する。溶液をタンクに移し、酸化防止剤(2.6gのIrganox565および17.0gのIrgafos168)を添加し、次に蒸気で溶媒を除去するストリッピングシステムに移す。得られた粒状の生成物を真空オーブンで乾燥する。
得られた水素添加スターポリマーの特徴を表2に示す。
(実施例15〜25:潤滑剤配合物)
スターポリマーの、グループIソルベントニュートラル150基油(eni SN150)溶液を調製する。溶解は、基油を温度130℃まで加熱して行い、ポリマーを添加して、溶解が完了するまで、前記温度で撹拌する。表3と4に、基油中のスターポリマーの濃度を示す。同じ操作条件を用いて、PDVBのコアを有する水素添加スチレン−イソプレンスターポリマーである市販品インフィネウムシェルビス(Infineum Shellvis)260(SV260)および線状エチレン−プロピレンコポリマーである市販品eni MX4006の基油SN150溶液を調製する。表5に基油中の市販ポリマーの濃度を示す。
表3、4、および5に示す以下のパラメーターは、ポリマーの基油溶液について測定した。
・剪断安定性指数(CEC−L−14−93法);
・増粘力
剪断安定性指数は、10重量%のポリマーの基油溶液と90重量%の基油SN150からなる溶液について測定した。
増粘力は、1重量%のポリマーのSN150溶液の100℃での動粘度の値と、SN150油の100℃での動粘度の値との差として計算した。
ポリマーの濃縮溶液を、粘度指数向上剤として用いて、以下の組成の粘度グレードSAE10W−40のエンジン潤滑油を調製する。組成は、潤滑油に対しての重量%で示す。
・基油:79.1重量%
・添加剤パッケージ(DIパッケージ):13.8重量%
・粘度指数(VI)向上剤:7重量%
・流動点降下剤(PPD):0.1重量%
50パーツ・パー・ミリオン(ppm)の発泡防止剤も潤滑剤に添加する。
使用した添加剤パッケージは、分散剤、清浄剤、酸化防止剤、および耐摩耗剤の混合物である。
潤滑油に対して、以下のパラメーターを測定した。
・100℃における動粘度(ASTM D445法)
・40℃における動粘度(ASTM D445法)
・粘度指数(ASTM D2270法)
・−25℃におけるCCS粘度(ASTM D5293法)
・−30℃におけるMRV粘度(ASTM D4684法)
・MRV降伏応力(ASTM D4684法)
・解重合による粘度損失率(CEC L−14−93法)
・ゲル化指数(ASTM D5133法)
・ゲル化温度(ASTM D5133法)
・HTHS粘度(CEC L−36−90法)
・流動点(ASTM D6892法)
・高温堆積物(ASTM D7097法)
表3、4、および5に結果を示す。
表3、4、および5の結果によると、カリックスアレーンからなる中心コアを有する本発明のラジアルポリマーは、潤滑油の粘度指数向上剤として好適に用いられるための、増粘能、機械的剪断安定性、酸化安定性、堆積物の生成に対する耐性、低温での挙動などの特徴を有する。
特に、実施例16の配合物で用いられている16個の水素添加イソプレン−スチレンポリマーセグメントがカリックスアレーンのコアに結合しているポリマー(実施例4)は、同じタイプのポリマーセグメントを有するものの、PDVBのコアを有する市販のスター製品SV260(比較例26)より、優れた機械的剪断安定性(剪断安定性指数、解重合による粘度損失)を示す。実施例4と同じカリックスアレーンを用いるものの、16個のブタジエン−スチレンまたはポリブタジエンポリマーセグメントを導入して生成したスターポリマー(実施例5および6)を用いた実施例19および20の配合物は、良好な増粘力及び機械的剪断安定性を示すが、実施例16で得られたものより少し劣る増粘力及び機械的剪断安定性を示す。上記にかかわらず、コストおよび商業的入手容易性の理由から、イソプレンよりブタジエンを用いることが好ましい。さらに、スチレンを含有するコポリマー(例えば、スチレン−ブタジエン)をカリックスアレーンに導入することで、ポリジエンセグメント(例えば、ポリブタジエン)と比較して、堆積物の生成に対する優れた耐性を確保できる。
ブタジエン−スチレンコポリマー系(実施例19、21、および22)またはイソプレン−スチレンコポリマー系(実施例16、17、および18)からなる、カリックスアレーンのコアに結合する同様の分子量の水素添加ポリマーセグメントの数を増加させることによって、増粘力は大幅に増加する一方で、機械的剪断安定性はわずかに減少する。特に、実施例18および22の配合物で用いられ、それぞれ32個および48個のポリマーセグメントからなるスターポリマー(実施例10および13)は、線状エチレン−プロピレンコポリマーである市販品のeni MX4006より、2倍以上の増粘力の値および同程度の機械的剪断安定性の値を有する。
さらに、同一の増粘力においては、カリックスアレーンのコアに結合するポリマーセグメントの数が多いほど、機械的剪断安定性が良い。これは、実施例23の配合物に用いられ48個の低分子量の水素添加ブタジエン−スチレンポリマーセグメントからなるポリマー(実施例14)が、実施例19の配合物に用いられ16個の高分子量の水素添加ブタジエン−スチレンポリマーセグメントからなるポリマー(実施例5)と同じ増粘力を示すものの、より良好な剪断安定性を示すからである。

Claims (23)

  1. 一般式(I)で表されるカリックスアレーンからなるコアを有し、ラジアル構造を有する水素添加ポリマーであって、
    該コアに、
    共役ジエンの水素添加ホモポリマーまたはコポリマー、
    前記共役ジエンとモノアルケニルアレーンの水素添加コポリマー、および
    それらの混合物
    から選択される水素添加線状ポリマーセグメントがP個結合している、水素添加ポリマー。
    [式(I)中、R、R、R、およびRは、それぞれ独立して、水素、炭素と水素を含有する基、炭素と水素に加えてヘテロ原子を含有する基、炭素と水素とヘテロ原子に加えてケイ素を含有する基から選択され、
    2つの置換基RおよびRの一方は水素であり、もう一方は水素または炭素原子数1〜6のアルキル、好ましくはメチルおよびエチルであり、
    nは4〜16の範囲の整数である。]
  2. 前記線状ポリマーセグメントは、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、および1、3−ヘキサジエンから選択される共役ジエンの水素添加ホモポリマーまたは水素添加コポリマーである、請求項1に記載の水素添加ラジアルポリマー。
  3. 前記線状ポリマーセグメントは、ブタジエンおよびイソプレンのホモポリマーまたはコポリマーから選択される、請求項2に記載の水素添加ラジアルポリマー。
  4. 前記線状ポリマーセグメントは、請求項2に記載の共役ジエンと、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、およびモノビニルナフタレンから選択されるモノアルケニルアレーンの水素添加コポリマーである、水素添加ラジアルポリマー。
  5. 前記線状ポリマーセグメントは、ブタジエンとスチレンの水素添加コポリマーまたはイソプレンとスチレンの水素添加コポリマーである、請求項4に記載の水素添加ラジアルポリマー。
  6. およびRは、
    炭素原子数1〜24のアルキル;
    炭素と水素に加えてヘテロ原子を含有し、炭素原子数1〜16の基;
    炭素、水素、ヘテロ原子に加えてケイ素を含有し、炭素原子数5〜21の基;および
    炭素原子数2〜16のヘテロ原子を有するもしくは有さない不飽和炭化水素基;
    から選択されうる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水素添加ラジアルポリマー。
  7. 、R、R、およびRは、同時に水素である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水素添加ラジアルポリマー。
  8. Pは4〜72である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の水素添加ラジアルポリマー。
  9. 前記水素添加ラジアルポリマーを構成するそれぞれの水素添加線状ポリマーセグメントの重量平均分子量(M)が、10000〜200000である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の水素添加ラジアルポリマー。
  10. 前記水素添加ラジアルポリマーの重量平均分子量(M)が、100000〜2000000である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の水素添加ラジアルポリマー。
  11. 請求項1〜10に記載のラジアルポリマーの合成方法であって、
    (i)一般式(I)のカリックスアレーンを合成する工程;
    (ii)イオン開始剤の存在下、1種以上の共役ジエンの溶液中でのアニオン重合により、または1種以上の共役ジエンとモノアルケニルアレーンの共重合により、線状ポリマーセグメントを調製して、リビングアニオンポリマーを形成する工程;
    (iii)工程(ii)で得たリビングアニオンポリマーおよび工程(i)で合成したカリックスアレーンを反応させて、ラジアル構造を有するポリマーを形成する工程;および
    (iv)工程(iii)で得たラジアルポリマー中に存在するオレフィン性の不飽和を選択的に水素添加反応させて、水素添加ラジアルポリマーを得る工程;
    を含む、ラジアルポリマーの合成方法。
  12. 前記リビングポリマーは、共役ジエンとモノアルケニルアレーンの共重合から生じるものであり、コポリマーの全重量に対するモノアルケニルアレーン含有量が3重量%〜30重量%であり、コポリマーの全重量に対するジエン含有量が97重量%〜70重量%であることを特徴とする、請求項11に記載のラジアルポリマーの合成方法。
  13. 前記リビングポリマーは、ブタジエンとスチレンの共重合から生じるものであり、コポリマーの全重量に対するスチレン含有量が5重量%〜25重量%であり、コポリマーの全重量に対するブタジエン含有量が95重量%〜75重量%であることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
  14. 工程(iii)におけるリビングアニオンポリマーとカリックスアレーンとのカップリング反応において添加するカリックスアレーンの量が、1モルのリビングポリマーに対して0.8/Pモル〜1.2/Pモルである、請求項11〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 工程(iii)におけるリビングアニオンポリマーとカリックスアレーンとのカップリング反応を、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、およびエーテルから選択される不活性溶媒の存在下で行う、請求項11〜14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記不活性溶媒は、工程(ii)で使用するものと同じである、請求項15に記載の方法。
  17. 工程(iii)においてリビングアニオンポリマーとカリックスアレーンのカップリング反応を行う温度が0℃〜150℃であり、該反応を、不活性雰囲気下、0.5〜10atmの範囲の絶対圧力で行う、請求項11〜16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 反応工程(iii)で得られるラジアルポリマーを、初めに存在するオレフィン性の不飽和の水素添加率が85%超、好ましくは94%超となるように、反応工程(iv)で水素添加する、請求項11〜17のいずれか1項に記載の方法。
  19. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のラジアルポリマーを1種以上含有する潤滑剤組成物。
  20. 1種以上の潤滑油基油との溶液である、請求項1〜10のいずれか1項に記載のラジアルポリマーを1種以上含有する潤滑剤組成物。
  21. 前記潤滑油基油は、合成油、鉱油、植物油、動物由来の油、およびそれらの混合物から選択される、請求項20に記載の潤滑剤組成物。
  22. 前記水素添加ラジアルポリマーの、完成潤滑油中の該ポリマーの重量%で表される全濃度が0.1〜5である、請求項19〜21のいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
  23. 清浄剤、分散剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、耐摩耗・極圧剤、腐食防止剤、流動点降下剤、発泡防止剤、乳化剤等から選択される1種以上の添加剤をさらに含む、請求項19〜22のいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
JP2016563084A 2014-04-17 2015-04-16 カリックスアレーン系のコアを有しラジアル構造を有する水素添加ポリマーおよびその潤滑剤組成物における使用 Active JP6719386B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021132285A1 (ja) * 2019-12-26 2021-07-01 株式会社クラレ 共役ジエン系グラフト重合体からなる粘度指数向上剤、及び油組成物

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITUB20153049A1 (it) * 2015-08-10 2017-02-10 Eni Spa Composti metallici di calixareni, composizioni detergenti che li contengono e loro impiego in composizioni lubrificanti
WO2019157357A1 (en) 2018-02-09 2019-08-15 Si Group, Inc. Processes for preparing calixarenes
US10843990B2 (en) 2018-02-09 2020-11-24 Si Group, Inc. Processes for preparing calix[4]arenes from calix[8]arenes
IT201900010092A1 (it) * 2019-06-26 2020-12-26 Eni Spa Miscele contenenti calixareni, procedimento per la loro produzione e loro impiego per la preparazione di composizioni detergenti per lubrificanti
CN116199559B (zh) * 2022-12-27 2024-09-20 山东大学 低介电和高耐热的杯芳烃树脂及其制备方法与应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5296695A (en) * 1976-02-10 1977-08-13 Shell Int Research Hydrogenated polymer
JPH07292038A (ja) * 1994-04-22 1995-11-07 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 官能性末端基を有するイソブチレン系ポリマーの製造法
JP2000515910A (ja) * 1996-08-07 2000-11-28 ザ ユニバーシティ オブ アクロン 良好に限定されたコアを有する多アームスター重合体及びその合成法
JP2001163934A (ja) * 1999-09-28 2001-06-19 Teijin Ltd 星型分岐構造の水素化ポリスチレンブロック共重合体からなる光学材料、その製造法および光ディスク用基板
JP2002500682A (ja) * 1996-08-07 2002-01-08 ザ ユニバーシティ オブ アクロン カリクスアレーンコアから延びる多重ポリイソブチレンアームを有するスター重合体及びその合成
JP2002338621A (ja) * 2001-03-14 2002-11-27 Kuraray Co Ltd 水素化された重合体の製造方法
JP2004149497A (ja) * 2002-11-01 2004-05-27 Orient Chem Ind Ltd アルコキシシリル化合物
JP2013129833A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Infineum Internatl Ltd 船舶用エンジンの潤滑化

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3554911A (en) 1967-11-30 1971-01-12 Phillips Petroleum Co Viscosity index improvers
BE759715A (nl) 1969-12-12 1971-06-02 Shell Int Research Blokcopolymeren als viscositeitsindexverbeterende middelen
GB1370093A (en) 1970-11-13 1974-10-09 Shell Int Research Lubricant compositions containing a viscosity index improver
US3772196A (en) 1971-12-03 1973-11-13 Shell Oil Co Lubricating compositions
US3835053A (en) 1972-11-13 1974-09-10 Shell Oil Co Lubricating compositions
US4699966A (en) * 1984-01-30 1987-10-13 Loctite (Ireland) Ltd. Polymer bound calixarenes
SU1367418A1 (ru) * 1985-04-18 1994-10-30 С.Л. Любимова Гидрированный блок-сополимер бутадиена со стиролом в качестве загущающей присадки к нефтяным маслам
US5310490A (en) 1991-03-13 1994-05-10 Exxon Chemical Products Inc. Viscosity modifer polymers
US5310814A (en) 1991-03-15 1994-05-10 Exxon Chemical Patents Inc. Viscosity modifier polybutadiene polymers
RU2109763C1 (ru) * 1995-07-04 1998-04-27 Воронежский филиал Государственного предприятия Научно-исследовательский институт синтетического каучука им.акад.С.В.Лебедева Присадка для смазочных масел
US5844056A (en) * 1996-08-07 1998-12-01 The University Of Akron Star polymers having multiple polyisobutylene arms emanating from a calixarene core, initiators therefor, and method for the synthesis thereof
WO2001056968A1 (en) 2000-02-07 2001-08-09 Bp Oil International Limited Calixarenes and their use as lubricant additives
EP1197971B1 (en) * 2000-10-10 2003-09-17 Dynasol Elastomeros, S.A. Composition for cables filling
US6512056B1 (en) 2001-03-09 2003-01-28 The University Of Akron Star polymers having statistical poly(isobutylene-co-styrene) copolymer arms
ITMI20050860A1 (it) 2005-05-13 2006-11-14 Polimeri Europa Spa Procedimento per la idrogenazione selettiva di copolimeri stirene-butadiene
IT1403084B1 (it) 2010-10-25 2013-10-04 Polimeri Europa Spa Copolimeri stirene-butadiene idrogenati e processo per la loro preparazione.

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5296695A (en) * 1976-02-10 1977-08-13 Shell Int Research Hydrogenated polymer
JPH07292038A (ja) * 1994-04-22 1995-11-07 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 官能性末端基を有するイソブチレン系ポリマーの製造法
JP2000515910A (ja) * 1996-08-07 2000-11-28 ザ ユニバーシティ オブ アクロン 良好に限定されたコアを有する多アームスター重合体及びその合成法
JP2002500682A (ja) * 1996-08-07 2002-01-08 ザ ユニバーシティ オブ アクロン カリクスアレーンコアから延びる多重ポリイソブチレンアームを有するスター重合体及びその合成
JP2001163934A (ja) * 1999-09-28 2001-06-19 Teijin Ltd 星型分岐構造の水素化ポリスチレンブロック共重合体からなる光学材料、その製造法および光ディスク用基板
JP2002338621A (ja) * 2001-03-14 2002-11-27 Kuraray Co Ltd 水素化された重合体の製造方法
JP2004149497A (ja) * 2002-11-01 2004-05-27 Orient Chem Ind Ltd アルコキシシリル化合物
JP2013129833A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Infineum Internatl Ltd 船舶用エンジンの潤滑化

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021132285A1 (ja) * 2019-12-26 2021-07-01 株式会社クラレ 共役ジエン系グラフト重合体からなる粘度指数向上剤、及び油組成物
JPWO2021132285A1 (ja) * 2019-12-26 2021-07-01
JP7354293B2 (ja) 2019-12-26 2023-10-02 株式会社クラレ 共役ジエン系グラフト重合体からなる粘度指数向上剤、及び油組成物

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