JP2019515072A - ポリマー摩擦調整剤としてのアクリレートのランダムコポリマーおよびそれを含有する潤滑剤 - Google Patents

ポリマー摩擦調整剤としてのアクリレートのランダムコポリマーおよびそれを含有する潤滑剤 Download PDF

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Abstract

潤滑剤組成物中の摩擦低減に好適なランダムコポリマーが開示される。ランダムコポリマーは、短鎖アクリレート、長鎖アクリレート、および極性アクリレートを含むことができる。ランダムコポリマーは、長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比が0〜2であることができ、および1000〜10000の分子量の数を有することができる。本開示は、基油とランダムコポリマーとを含有する潤滑剤を含むことができる。ランダムコポリマーおよびポリマー摩擦調整剤の調製のためのプロセスも開示される。【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年4月26日に出願された「Random Copolymers of Acrylates as Polymeric Friction Modifiers,and Lubricants Containing Same」と題する米国非仮特許出願第15/138,572号の利益および優先権を主張し、これらの全体の内容および要旨は、以下に完全に記載されるかのように、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の様々な実施形態は、一般に、ポリアクリレートを含有するランダムコポリマーおよびポリマー組成物、ポリアクリレートを含有するポリマー摩擦調整剤、それらを含有する潤滑剤組成物、ならびにそれらの製造および使用方法に関する。
自動車産業におけるエンジン、ギアボックスおよび他のシステムの効率ならびに動作は、効果的な潤滑および摩擦抵抗を維持することに依存する。エンジンオイルの主な考慮事項は、エンジンの部品の摩耗および焼き付きを防止することである。潤滑されたエンジン部品は、主に流体潤滑状態にあるが、バルブシステムおよびピストンの上死点および下死点は、境界潤滑の状態にある可能性がある。エンジン内のこれらの部品間の摩擦は、著しいエネルギー損失を引き起こし、それによって燃料効率を低下させる可能性がある。ストライベック曲線の流体摩擦境界部分および境界摩擦部分の両方において効果的に作用する組成物を同定することができることは、したがって、性能潤滑剤において進行中の課題である。
小さな有機分子が境界摩擦を改善するために潤滑剤に組み込まれているが、薄膜摩擦領域では効果がない。代替的なポリマー化合物は、流体摩擦曲線において機能することが示されている。いくつかの最近の証拠は、多官能性ポリマー添加剤が薄膜摩擦領域の改善をもたらすことを示している。例えば、改良された摩擦抵抗を示す、分岐状炭化水素鎖およびヒドロキシル官能基を有するGuerbetポリオール、米国特許公開第2012/0202723号が開発されている。しかしながら、これらの化合物は、コスト、利用可能性、プロセスの複雑さ、および境界摩擦領域の制限によって妨げられる可能性がある。
より低いコストを維持しながら摩擦の軽減をもたらす潤滑剤組成物を製造する必要性が依然として存在する。
本開示の様々な実施形態は、一般に、アクリレートのランダムコポリマーおよびそれを含む潤滑剤に関する。
本開示の実施形態は、アクリレートモノマー組成物を重合させることから得られるランダムコポリマーであり得る。モノマー組成物は、
a)約1〜約60モル%の少なくとも1つの式(I)の短鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC〜C10アルキルラジカルであることができる)と、
b)約0〜約94モル%の少なくとも1つの式(II)の長鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC11〜C15アルキルラジカルであることができる)と、
c)約0〜約94%の少なくとも1つの式(III)の長鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC16〜C30アルキルラジカルであることができる)と、
d)約5〜約50モル%の少なくとも1つの式(IV)の極性アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Aは、直鎖または分枝鎖のC〜Cアルキルラジカル、芳香族ラジカル、または式(−CHRCH−O−)のポリエーテル(式中、Rは水素またはメチルであることができ、nは、1〜10であることができる)であり、Xは、COOH、OH、またはNR2122であることができる)とを有することができる。成分b)および成分c)の長鎖アクリレートは一緒にアクリレートモノマーの約35モル%〜約94モル%の合計になることができる。長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比は、約0.05〜約2とすることができる。コポリマーは、約1000〜約15,000g/モルのMを有することができる。
いくつかの実施形態では、R、R、R、およびRのうちの少なくとも1つは、メチルとすることができる。いくつかの実施形態では、R、R、R、およびRのそれぞれは、メチルである。代替的な実施形態では、R、R、R、およびRのそれぞれは、水素である。
いくつかの実施形態では、Rはメチルとすることができる。Rは、直鎖または分岐鎖のC12〜C14アルキルラジカルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC16〜C24アルキルラジカルであることができる。ランダムコポリマーは、C〜Cアルキルラジカルまたはn=1〜4のポリエーテルであり得るAを含むことができる。いくつかの実施形態では、Aは−CHCH−であることができる。
コポリマーは、少なくとも約1モル%の短鎖アクリレートを含有することができ、コポリマーは、0より大きく約2までの短鎖アクリレート対長鎖アクリレートを有することができる。長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比は、約0.3〜約1.5であってもよい。ランダムコポリマーは、約5〜約20モル%の短鎖アクリレートを有することができる。ランダムコポリマーは、約30〜約90モル%の長鎖アクリレート、または約30〜約75モル%の長鎖アクリレートを有することができる。ランダムコポリマーは、約10〜約45モル%の極性鎖アクリレートを有することができる。
ランダムコポリマーは、約1000〜約10000、または約2000〜約10000、または約2000〜約8000のMを有することができる。
ランダムコポリマーは、約5〜約45モル%のメチルアクリレート;約30〜約70モル%のラウリル−ミリスチルアクリレート;および約10〜約45モル%の2−ヒドロキシエチルアクリレートを含むことができ、約2000〜約10,000のMおよび約0.1〜約1.5の長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比を有することができる。
本開示の一実施形態は、潤滑油組成物を含むことができる。潤滑油組成物は、基油と、摩擦調整特性を有する少なくとも1つの添加剤とを含むことができ、添加剤は、上記の段落で開示されるように、アクリレートモノマー組成物を重合させることから得られるランダムコポリマーであり得る。
本明細書で使用される特定の用語の意味を明確にするために、以下の用語の定義が提供される。
用語「油組成物」、「潤滑組成物(lubrication composition)」、「潤滑油組成物」、「潤滑油」、「潤滑剤組成物」、「潤滑組成物(lubricating composition)」、「完全配合潤滑剤組成物」、「潤滑剤」、「クランクケース油」、「クランクケース潤滑剤」、「エンジン油」、「エンジン潤滑剤」、「モータ油」、および「モータ潤滑剤」は、主要量の基油に加えて少量の添加剤組成物を含む最終潤滑生成物を指す、同義の完全に互換性のある専門用語であるとみなされる。
本明細書で使用される場合、用語「添加剤パッケージ」、「添加剤濃縮物」、「添加剤組成物」、「エンジン油添加剤パッケージ」、「エンジン油添加剤濃縮物」、「クランクケース添加剤パッケージ」、「クランクケース添加剤濃縮物」、「モータ油添加剤パッケージ」、「モータ油濃縮物」は、主要量の基油ストック混合物を除外する潤滑油組成物の一部を指す、同義の完全に互換性のある専門用語であるとみなされる。添加剤パッケージは、粘度指数向上剤または流動点降下剤を含んでも含まなくてもよい。
「過塩基性」という用語は、存在する金属の量が化学量論量を超える、スルホン酸塩、カルボン酸塩、サリチル酸塩、および/またはフェネートの金属塩などの金属塩に関する。このような塩は、100%を超える変換レベルを有してもよい(すなわち、酸をその「標準」、「中性」の塩に変換するのに必要な理論的量の金属の100%より多くを含み得る)。しばしばMRと略される「金属比」という表現は、既知の化学反応性および化学量論に従って中性塩中の金属の化学当量に対する過塩基性塩中の金属の全化学当量の比を示すために使用される。標準または中性塩では、金属比は、1であり、過塩基性塩では、MRは、1より大きい。これらは、一般に、過塩基性、高塩基性または超塩基性塩と称され、有機硫黄酸、カルボン酸、サリチル酸塩、および/またはフェノールの塩であり得る。
本明細書で使用される場合、「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」という用語は、当業者に周知のその通常の意味で使用される。具体的には、分子の残りに直接結合した炭素原子を有し、主に炭化水素特性を有する基を指す。ヒドロカルビル基の例は、
(a)炭化水素置換基、すなわち、脂肪族(例えば、アルキルまたはアルケニル)、脂環式(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)置換基、ならびに芳香族、脂肪族および脂環式置換芳香族置換基、ならびに環が分子の別の部分を介して完成する(例えば、2つの置換基が一緒になって脂環式部分を形成する)環状置換基と、
(b)置換された炭化水素置換基、すなわち、本開示の文脈において、主として炭化水素置換基を変化させない非炭化水素基を含む置換基(例えば、ハロ(特にクロロおよびフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、アミノ、アルキルアミノおよびスルホキシ)と、
(c)ヘテロ置換基、すなわち、本開示の文脈において、主に炭化水素特性を有するが、さもなければ炭素原子からなる環または鎖中に炭素以外のものを含有する置換基と、を含む。ヘテロ原子は、硫黄、酸素、および窒素を含み得、そしてピリジル、フリル、チエニルおよびイミダゾリルのような置換基を包含する。一般に、ヒドロカルビル基中の10個の炭素原子ごとに2個以下、例えば1個以下の非炭化水素置換基が存在し、典型的には、ヒドロカルビル基に非炭化水素置換基は存在しない。
本明細書で使用される場合、「重量パーセント」という用語は、他に明確に述べられていない限り、記載された成分が組成物全体の重量に対して表すパーセンテージを意味する。
本明細書で使用される「可溶性」、「油溶性」、または「分散性」という用語は、化合物または添加剤が可溶性、溶解性、混和性、または油中にあらゆる割合で懸濁可能であることを示し得るが、必ずしもそうではない。しかしながら、前述の用語は、油が使用される環境において意図された効果を発揮するのに十分な程度に、例えば油中に可溶性、懸濁性、溶解性、または安定に分散性であることを意味する。さらに、他の添加剤の追加の組み込みはまた、所望であれば、特定の添加剤のより高いレベルの組み込みを可能にすることができる。
本明細書で使用される「TBN」という用語は、ASTM D2896またはASTM D4739またはDIN 51639−1の方法によって測定した際に、mgKOH/g単位での総塩基価を示すのに使用される。
本明細書で使用される「アルキル」という用語は、約1〜約100個の炭素原子の直鎖、分枝鎖、環状、および/または置換飽和鎖部分を指す。
本明細書で使用される「アルケニル」という用語は、約3〜約10個の炭素原子の直鎖、分岐鎖、環状、および/または置換の不飽和鎖部分を指す。
本明細書で使用される「アリール」という用語は、アルキル、アルケニル、アルキルアリール、アミノ、ヒドロキシル、アルコキシ、ハロ置換基、および/またはこれらに限定されないが、窒素、酸素、および硫黄を含むヘテロ原子を含むことができる単環式および多環式の芳香族化合物を指す。
本明細書の潤滑剤、成分の組み合わせ、または個々の成分は、様々な種類の内燃エンジンにおける使用に好適であり得る。好適なエンジンタイプには、重負荷ディーゼル、乗用車、軽負荷ディーゼル、中速ディーゼル、または船舶エンジンが含まれ得るが、これらに限定されない。内燃エンジンは、ディーゼル燃料エンジン、ガソリン燃料エンジン、天然ガス燃料エンジン、バイオ燃料エンジン、混合ディーゼル/バイオ燃料−燃料エンジン、混合ガソリン/バイオ燃料−燃料エンジン、アルコール燃料エンジン、混合ガソリン/アルコール燃料エンジン、圧縮天然ガス(CNG)燃料エンジン、またはこれらの混合物であってもよい。ディーゼルエンジンは、圧縮点火エンジンであってもよい。ガソリンエンジンは、スパーク点火エンジンであってもよい。内燃エンジンは、電気またはバッテリ電源と組み合わせて使用してもよい。このように構成されたエンジンは、一般にハイブリッドエンジンとして知られている。内燃エンジンは、2ストローク、4ストローク、またはロータリーエンジンであってもよい。好適な内燃エンジンには、船舶ディーゼルエンジン(内陸船舶のような)、航空ピストンエンジン、低負荷ディーゼルエンジン、およびオートバイ、自動車、機関車、およびトラックエンジンが含まれる。
内燃エンジンは、アルミニウム合金、鉛、スズ、銅、鋳鉄、マグネシウム、セラミック、ステンレス鋼、複合材、および/またはこれらの混合物のうちの1つ以上の成分を含むことができる。成分は、例えば、ダイヤモンド様カーボンコーティング、潤滑コーティング、リン含有コーティング、モリブデン含有コーティング、グラファイトコーティング、ナノ粒子含有コーティング、および/またはこれらの混合物でコーティングしてもよい。アルミニウム合金は、ケイ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、または他のセラミック材料を含み得る。一実施形態では、アルミニウム合金は,ケイ酸アルミニウム表面である。本明細書で使用される場合、「アルミニウム合金」という用語は、「アルミニウム複合体」と同義であり、その詳細な構造にかかわらず、顕微鏡レベルまたはほぼ顕微鏡レベルで混合または反応するアルミニウムおよび他の成分を含む成分または表面を表すことが意図される。これには、アルミニウム以外の金属を有する従来の合金だけでなく、セラミック様材料のような非金属元素または化合物を有する複合または合金様構造が含まれる。
内燃エンジンのための潤滑油組成物は、硫黄、リン、または硫酸灰分(ASTM D−874)含有量とは無関係に、あらゆるエンジン潤滑剤に好適であり得る。エンジン油潤滑剤の硫黄含有量は、約1重量%以下、または約0.8重量%以下、または約0.5重量%以下、または約0.3重量%以下、または約0.2重量%以下であってもよい。一実施形態では、硫黄含有量は、約0.001重量%〜約0.5重量%、または約0.01重量%〜約0.3重量%の範囲であってもよい。リン含有量は、約0.2重量%以下、または約0.1重量%以下、または約0.085重量%以下、または約0.08重量%以下、またはさらには約0.06重量%以下、約0.055重量%以下、または約0.05重量%以下であってもよい。一実施形態において、リン含有量は、約50ppm〜約1000ppmまたは約325ppm〜約850ppmであり得る。総硫酸灰分含有量は、約2重量%以下、または約1.5重量%以下、または約1.1重量%以下、または約1重量%以下、または約0.8重量%以下、または約0.5重量%以下であってもよい。一実施形態では、硫酸灰分含有量は、約0.05重量%〜約0.9重量%、または0.1重量%もしくは約0.2重量%〜約0.45重量%であってもよい。別の実施形態では、硫黄含有量は、約0.4重量%以下であってもよく、リン含有量は、約0.08重量%以下であってもよく、かつ硫酸灰分は、約1重量%以下である。さらに別の実施形態では、硫黄含有量は、約0.3重量%以下であってもよく、リン含有量は、約0.05重量%以下であり、かつ硫酸灰分は、約0.8重量%以下であってもよい。
一実施形態において、潤滑油組成物はエンジン油であり、本潤滑油組成物は、(i)約0.5重量%以下の硫黄含有量、(ii)約0.1重量%以下のリン含有量、および(iii)約1.5重量%以下の硫酸灰分含有量を有し得る。
一実施形態では、潤滑油組成物は、2ストロークまたは4ストロークの船舶ディーゼル内燃エンジンに好適である。一実施形態では、船舶用ディーゼル燃焼エンジンは、2ストロークエンジンである。いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、これらに限定されないが、船舶用エンジンの動力供給に使用される燃料の高硫黄含有量および海洋に適したエンジンオイル(例えば、海洋に適したエンジンオイルでは約40TBN超)に必要な高いTBNが含まれる、1つ以上の理由のために、2ストロークまたは4ストローク船舶用ディーゼル内燃エンジンに好適でない。
いくつかの実施形態において、潤滑油組成物は、約1〜約5%の硫黄を含有する燃料などの低硫黄燃料によって動力を供給されるエンジンでの使用に好適である。高速道路車両燃料は約15ppmの硫黄(または約0.0015%の硫黄)を含有する。
低速ディーゼルは、典型的に船舶エンジンを指し、中速ディーゼルは、一般に機関車を指し、高速ディーゼルは、典型的に高速道路車両を指す。潤滑油組成物は、これらのタイプのうちの1つのみまたは全てのものに好適であってもよい。
さらに、本明細書の潤滑剤は、ILSAC GF−3、GF−4、GF−5、GF−6、PC−11、CI−4、CJ−4、ACEA A1/B1、A2/B2、A3/B3、A3/B4、A5/B5、C1、C2、C3、C4、C5、E4/E6/E7/E9、Euro5/6、Jaso DL−1、Low SAPS、Mid SAPSなどの1つ以上の産業規格必要条件、もしくはDexos(商標)1、Dexos(商標)2、MB−Approval229.51/229.31、VW502.00、503.00/503.01、504.00、505.00、506.00/506.01、507.00、508.00、509.00、BMW Longlife−04、Porsche C30、Peugeot Citroen Automobiles B71 2290、B71 2296、B71 2297、B71 2300、B71 2302、B71 2312、B71 2007、B71 2008、Ford WSS−M2C153−H、WSS−M2C930−A、WSS−M2C945−A、WSS−M2C913A、WSS−M2C913−B、WSS−M2C913−C、GM6094−M、Chrysler MS−6395などの相手先商標製造規格、または本明細書に言及されていないあらゆる過去もしくは将来のPCMO規格もしくはHDD規格を満たすのに好適であり得る。乗用車用モータ油(PCMO)用途のいくつかの実施形態では、完成した流体中のリンの量は、1000ppm以下、または900ppm以下、または800ppm以下である。
他のハードウェアは、開示された潤滑剤と共に使用するのに好適ではない可能性がある。「機能性流体」は、限定されないが、トラクタ油圧作動流体、自動変速機流体を含む動力伝達流体、連続可変トランスミッション流体および手動トランスミッション流体、トラクタ油圧作動流体を含む油圧作動流体、いくつかのギア油、パワーステアリング流体、風力タービン、圧縮機に使用される流体、いくつかの工業用流体、および動力伝達装置構成要素に関連する流体を含む種々の流体を包含する用語である。例えば自動変速機流体のようなこれらの流体の各々の中には、顕著に異なる機能特性の流体を必要とさせる異なる設計を有する様々なトランスミッションのために種々の異なるタイプの流体が存在することに留意すべきである。これは、動力の発生または伝達に使用されない「潤滑流体」という用語とは対照的である。
例えば、トラクタ油圧作動流体に関しては、これらの流体は、エンジンを潤滑することを除いて、トラクタ内の全ての潤滑剤用途に使用される汎用製品である。これらの潤滑用途は、ギアボックス、パワーテイクオフおよびクラッチ(複数可)、リアアクスル、リダクションギア、湿式ブレーキ、および油圧アクセサリーの潤滑が含まれ得る。
機能性流体が自動変速機流体である場合、自動変速機流体は、クラッチ板が動力を伝達するのに十分な摩擦を有していなければならない。しかしながら、流体の摩擦係数は、動作中に流体が加熱されるので温度の影響により低下する傾向がある。トラクタ油圧作動流体または自動変速機流体は、高温で高い摩擦係数を維持することが重要であり、さもなければブレーキシステムまたは自動変速機が故障する可能性がある。これはエンジン油の機能ではない。
トラクタ流体、例えばスーパートラクタユニバーサル油(STUO)またはユニバーサルトラクタトランスミッション油(UTTO)は、変速機、ディファレンシャル、ファイナルドライブプラネタリギア、湿式ブレーキ、および油圧性能とエンジン油の性能を組み合わせてもよい。UTTOまたはSTUO流体を配合するのに使用される添加剤の多くは官能性が類似しているが、適切に組み込まれていないと有害な影響を及ぼすことがある。例えば、エンジン油に使用される耐摩耗性および極圧添加剤の中には、油圧ポンプの銅成分に対して極めて腐食性のものがあり得る。ガソリンまたはディーゼルエンジンの性能に使用される洗剤および分散剤は、湿式ブレーキ性能に有害であり得る。静粛な湿式ブレーキ鳴きに特有の摩擦調整剤は、エンジン油の性能に必要な熱安定性を欠いている可能性がある。これらの流体の各々は、機能性、トラクタ性、または潤滑性にかかわらず、特定の厳格な製造業者の要件を満たすように設計されている。
本開示は、自動車用クランクケース潤滑剤としての使用のために配合された新規の潤滑油ブレンドを提供する。本開示は、2Tおよび/または4Tオートバイ用クランクケース潤滑剤としての使用のために配合された新規の潤滑油ブレンドを提供する。本開示の実施形態は、クランクケース用途に好適であり、かつ以下の特質:空気混入、アルコール燃料適合性、酸化防止性、耐摩耗性能、バイオ燃料適合性、泡低減特性、摩擦低減、燃料経済性、プレイグニッション防止、錆抑制、汚泥および/または煤煙分散性、ピストン清浄性、堆積物形成、ならびに耐水性における改善を有する、潤滑油を提供し得る。
本開示のエンジン油は、以下に詳細に記載されるような1つ以上の添加剤を適切な基油配合物に添加することによって配合してもよい。添加剤は、添加剤パッケージ(または濃縮物)の形態の基油と組み合わせてもよく、代替的に、基油(または両方の混合物)と個別に組み合わせてもよい。完全に配合されたエンジン油は、添加された添加剤およびそれぞれの割合に基づいて、向上した性能特性を示すことができる。
本開示のさらなる詳細および利点は、以下の説明に部分的に記載され、ならびに/または本開示の実施によって習得され得る。本開示の詳細および利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘された要素および組み合わせによって実現および達成され得る。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は両方とも例示的および説明的なものにすぎず、特許請求される本開示を限定するものではないことを理解されたい。
本開示の例示的な実施形態による、比較ポリマーおよびランダムコポリマーについての摩擦係数対速度のグラフを示す。 本開示の例示的な実施形態による、ランダムコポリマーについての摩擦係数対速度のグラフを示す。 本開示の例示的な実施形態による、ランダムコポリマーについての摩擦係数対速度のグラフを示す。 本開示の例示的な実施形態による、ランダムコポリマーについての摩擦対速度のグラフを示す。 本開示の例示的な実施形態による、ランダムコポリマーについての摩擦対速度のグラフを示す。 本開示の例示的な実施形態による、ランダムコポリマーについての摩擦対速度のグラフを示す。 本開示の例示的な実施形態による、ランダムコポリマーについての傾向のグラフを示す。
本開示の好ましい実施形態が詳細に説明されているが、他の実施形態も企図されることが理解されるべきである。したがって、本開示は、その範囲において、以下の説明に記載されるか、または図面に示される構成要素の構成および配置の詳細に限定されることを意図するものではない。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行されることが可能である。また、好ましい実施形態を説明する際に、明確化のために特定の用語を用いることとする。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の指示対象を含むことにも留意されたい。
また、好ましい実施形態を説明する際に、明確化のために用語を用いることとする。各用語は、当業者によって理解されるようなその最も広い意味を意図し、同様の目的を達成するために類似の方法で動作する全ての技術的同等物を含むことが意図される。
範囲は、本明細書において、「約」または「およそ」の1つの特定の値および/または「約」または「およそ」の別の特定の値から表現することができる。このような範囲が表されるとき、別の実施形態は、1つの特定の値および/または他の特定の値に含まれる。
「含む(comprising)」または「含む(comprising)」もしくは「含む(including)」とは、少なくとも命名された化合物、要素、粒子、または方法ステップが、組成物または物品もしくは方法に存在することを意味するが、他のこのような化合物、材料、粒子、方法ステップが、命名されたものと同じ機能を有する場合であっても、他の化合物、材料、粒子、方法ステップの存在を除外しない。
1つ以上の方法ステップの記載は、明示的に特定されたステップ間の追加の方法ステップまたは介在する方法ステップの存在を排除するものではないことも理解されたい。同様に、装置またはシステムにおける1つ以上の構成要素の記載は、明示的に特定された構成要素間の追加の構成要素または介在構成要素の存在を排除するものではないことも理解されたい。
ランダムコポリマーの組成物が開示されている。ランダムコポリマーは2つ以上の異なるアクリレートを含有することができ、2つ以上の異なるアクリレートモノマーを共重合してランダムコポリマーを形成することができる。アクリレートモノマーから重合されることにより、ランダムコポリマーはポリアクリレートとして記述することができる。本明細書に開示されるランダムコポリマーは、非常に高い摩擦低減を示し、したがって、ポリマー摩擦調整剤として記述することができる。ランダムコポリマーまたはポリマー摩擦調整剤は、エンジンの摩擦低減に適しており、潤滑油組成物の一部であり得る。これらの用途に適したポリアクリレートを以下にさらに記載する。
ランダムコポリマーは、アクリレートモノマー組成物を重合させることから得ることができ、アクリレートモノマー組成物は、
a)0超〜約60モル%の少なくとも1つの式(I)の短鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC〜C10アルキルラジカルであることができる)と、
b)約0〜約94モル%の少なくとも1つの式(II)の長鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC11〜C15アルキルラジカルであることができる)と、
c)約0〜約94%の少なくとも1つの式(III)の短鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC16〜C30アルキルラジカルであることができる)と、
d)約5〜約60モル%の少なくとも1つの式(IV)の極性アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、末端−OHは、ヒドロキシル基であることができ、Aは、(CH、直鎖または分枝鎖のC〜Cアルキルラジカル、芳香族ラジカル、または式(−CHRCH−O−)(式中Rは水素またはメチルであることができ、nは、1〜10であることができる)であり、Xは、COOH、OH、またはNR2122であることができる)と、を含有することができる。本組成物において、成分b)および成分c)の長鎖アクリレートは一緒にアクリレートモノマーの約35モル%〜約94モル%の合計になることができる。
本開示は、アクリレートモノマー組成物を重合することによって得ることができるポリアクリレートの組成物を含む。アクリレートモノマー組成物は、上に挙げた成分を含むことができ、ポリマーを調製するために使用されるモノマーの量および種類に基づいて記載することができる。本明細書に記載のポリマーは、その後、モノマー組成物全体のモル%として記載されたモノマーの種類および量によって特徴付けることができる。
本組成物は、1つ以上の短鎖アクリレート化合物を含むことができる。短鎖アクリレート化合物は、式(I)であることができ、
式中、Rは水素またはメチルであることができる。短鎖アクリレートとは、Rで表記したアクリレートのエステルが、1〜10個の炭素の直鎖または分岐鎖のアルキルラジカル、すなわちC〜C10であり得ることを意味する。一実施形態では、Rは、C〜C、C〜C、またはC〜Cとすることができる。一実施形態では、Rはメチルまたはエチルであってもよく、またはRはメチルであってもよい。短鎖アクリレートの非限定的な例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、ノニルアクリレート、およびデシルアクリレートを挙げることができる。短鎖アクリレートは、当業者が認識するように、例えばn−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、tert−ブチルなどの直鎖または分枝鎖を含むことができる。短鎖アクリレートはまた、例えば、メチルアクリレートとエチルアクリレートとの混合物、またはブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、およびヘキシルアクリレート等との混合物など、上記のいずれかの1つ以上の混合物も含むことができる。
いくつかの実施形態では、短鎖アクリレートは、組成物の0モル%超〜約60モル%であってもよい。短鎖アクリレートは、組成物の0モル%超、例えば、少なくとも約0.1モル%、少なくとも約0.2モル%、少なくとも約0.5モル%、または少なくとも約1.0モル%であることができる。短鎖アクリレートは、組成物の約60モル%未満であってもよく、約55モル%未満であってもよく、50モル%未満であってもよく、または約45モル%未満であってもよい。短鎖アクリレートは、組成物の約1〜約60モル%、約1〜約55モル%、約1〜約50モル%、約5〜約60モル%、約10〜約60モル%、約5〜約55モル%、約10〜約55モル%、約5〜約50モル%、約10〜約50モル%、約1〜約45モル%、約5〜約45モル%、約1〜約40モル%、約5〜約40モル%、または約10〜約40モル%の量であってもよい。
組成物は、1つ以上の長鎖アクリレート化合物を含むことができる。長鎖アクリレート成分は、式(II)、
または式(III)であることができ、
式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素またはメチルであり得る。本組成物はまた、式(II)および(III)の両方の長鎖アクリレートを含むこともできる。長鎖アクリレートとは、アクリレートのエステルが、少なくとも11個の炭素の直鎖状または分岐状の炭素鎖であり得ることを意味する。
式(II)において、長鎖アクリレートは、約11〜約15個の炭素、すなわち、C11〜C15、例えば、C12〜C15、C13〜C15、C11〜C14、C12〜C14、C12〜C13、C11〜C13、およびC11〜C12の直鎖または分離鎖のアルキルラジカルであり得るRを含むことができる。R2の非限定的な例としては、ラウリル、ミリスチルおよびラウリル−ミリスチル混合物を挙げることができる。式(II)の長鎖アクリレートは、モノマー組成物の約0〜約94モル%、例えば、0モル%超、少なくとも約5モル%、少なくとも約10モル%、少なくとも約20モル%、または少なくとも約30モル%、ならびに約94モル%未満、約85モル%未満、約75モル%未満、約70モル%未満、約60モル%未満および約50モル%未満であってもよい。
式(III)において、長鎖アクリレートは、約16〜約50個の炭素、好ましくは約16〜30個の炭素、例えば、C16〜C30、C16〜C24、およびC16〜C20の直鎖または分岐鎖アルキルラジカルでし得るRを含むことができる。Rの非限定的な例としては、セチル、ステアリル、コシル、エイコシル、ヘキサデシル、オクタデシル、セチル−ステアリル、およびセチル−エイコシル、ならびにそれらの混合物を挙げることができる。式(III)の長鎖アクリレートは、モノマー組成物の約0〜約94モル%、例えば、0モル%超、少なくとも約5モル%、少なくとも約10モル%、少なくとも約20モル%、または少なくとも約30モル%、ならびに約94モル%未満、約85モル%未満、約75モル%未満、約70モル%未満、約60モル%未満および約50モル%未満であってもよい。
本開示の1つの態様は、式(II)および式(III)のアクリレートを含む組成物の長鎖アクリレートが全モノマー組成物の約25〜94モル%を占めることであり得る。長鎖アクリレートは、モノマー組成物の少なくとも約25モル%、少なくとも約30モル%、少なくとも約35モル%、少なくとも約40モル%、少なくとも約45モル%、または少なくとも約50モル%とすることができる。長鎖アクリレートは、モノマー組成物の約94モル%未満、約90モル%未満、約85モル%未満、約80モル%未満、約75モル%未満、または約70モル%未満であってもよい。長鎖アクリレートは、組成物の約30〜約94モル%、組成物の約35〜約94モル%、組成物の約25〜約90モル%、組成物の約30〜約90モル%、組成物の約35〜約90モル%、組成物の約25〜約85モル%、組成物の約30〜約85モル%、または組成物の約35〜約85モル%、組成物の約25〜約80モル%、組成物の約30〜約80モル%、または組成物の約35〜約80モル%、または組成物の約25〜約75モル%、組成物の約30〜約75モル%、組成物の約30〜約70モル%、または組成物の約35〜約75モル%であってもよい。
本組成物は、1つ以上の極性アクリレートを含むことができる。極性アクリレートは、式(IV)であることができ、
式中、Rは水素またはメチルであることができる。極性アクリレートとは、アクリレートのエステルが、酸、アミンまたはアルコールなどの末端極性基を含有することを意味する。極性アクリレートは、(CH、直鎖または分岐鎖のC〜Cアルキルラジカル、芳香族ラジカル、式(−CHRCH−O−)のポリエーテル、またはこれらの組み合わせであり得るAを含むことができる。Aは、(CH(式中、mは、2〜10)とすることができ、すなわち、一連のメチレンラジカルであり、これらには、例えば、−CHCH−(エチレン)、−CHCHCH−(プロピレン)、および−CHCHCHCH−(ブチレン)が含まれるであろう。Aは、直鎖または分岐鎖のC〜Cラジカル、直鎖または分岐鎖のC〜Cラジカルであることができる。Aは芳香族基、例えば−C−(フェニル)などであることができる。Aは、式(−CHRCH−O−)であることができ、式中、Rは水素(すなわちエチレングリコール基)またはメチル基(すなわちプロピレングリコール基)でることができ、nは1〜10とすることができる。極性アクリレートは、極性末端基であるXを含むことができる。Xは、COOH、OH、またはNR2122(式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素またはC〜Cアルキル基である)とすることができる。一実施形態では、Xは、OHもしくはCOOHであってもよく、またはXはOHであってもよい。極性アクリレートの1つの例示的な実施形態は、ヒドロキシエチルアクリレートであり得る。
本開示のいくつかの実施形態では、極性アクリレートは、組成物の約5モル%〜約60モル%であり得る。極性アクリレートは、組成物の少なくとも約5モル%、少なくとも約6モル%、少なくとも約7モル%、少なくとも約8モル%、または少なくとも約9モル%であり得る。極性アクリレートは、組成物の少なくとも約10モル%、少なくとも約15モル%、または少なくとも約20モル%であり得る。極性アクリレートは、組成物の約60モル%未満、約55モル%未満、約50モル%未満、約45モル%未満、約40モル%未満、または約35モル%未満であってもよい。極性アクリレートは、組成物の約5〜約55モル%、組成物の約5〜約50モル%、組成物の約5〜約45モル%、または組成物の約5〜約40モル%であってもよい。極性アクリレートは、組成物の約10〜約60モル%、組成物の約10〜約50モル%、組成物の約10〜約45モル%、または組成物の約10〜約40モル%であってもよい。極性アクリレートは、組成物の約15〜約60モル%、組成物の約15〜約50モル%、組成物の約15〜約45モル%、組成物の約15〜約40モル%、または組成物の約15〜約35モル%であってもよい。
本開示の一態様は、ポリマー組成物中にメタクリレートを含むアクリレートの使用である。本開示のいくつかの実施形態では、式(I)、(II)、(III)、および(IV)のそれぞれのR、R、R、およびRは、それぞれ水素とすることができる。いくつかの実施形態では、R、R、R、およびRのうちの少なくとも1つは、メチルとすることができる。いくつかの実施形態では、R、R、R、およびRは、それぞれメチルとすることができる。好ましくは、R、R、R、およびRのうちの少なくとも1つはメチルである。
本開示の一態様は、組成物を製造するためのいくつかの種類のアクリレートの組み合わせを含む。一実施形態では、組成物は、長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比を有することができ、長鎖アクリレートは、上記式(II)および(III)のアクリレートの組み合わせである。比はモル比として表される。短鎖対長鎖の比は、約0〜約2、または約0超〜約2とすることができる。短鎖対長鎖の比は、約0.05以上、約0.1以上、約0.15以上、約0.2以上、約0.3以上、または約0.5以上であり得る。短鎖対長鎖の比は、約2以下、約1.8以下、約1.6以下、または約1.5以下であり得る。短鎖対長鎖の比は、約0.1〜約2、約0.3〜約2、約0.1〜約1.5、約0.3〜約1.5、または約0.5〜約1.5であり得る。
ポリマー組成物は、約1,000〜15,000の数平均分子量Mを有することができる。数平均分子量は、少なくとも約1,000、2,000、3,000、または4,000であり得る。数平均分子量は、約15,000以下、約12,000以下、約10,000以下、または約8,000以下であり得る。数平均分子量は、約1,000〜約15,000、約1,000〜約12,000、約1,000〜約10,000、または約1,000〜約8,000であり得る。数平均分子量は、約2,000〜約15,000、約2,000〜約12,000、約2,000〜約10,000、または約2,000〜約8,000であり得る。数平均分子量は、約3,000〜約15,000、約3,000〜約12,000、約3,000〜約10,000、または約3,000〜約8,000であり得る。
本開示のポリマー組成物は、約1.05〜約3.0、約1.1〜約2.5、または約1.2〜約2.0の多分散度M/Mを有することができる。多分散度、MおよびMは、任意の既知の方法、典型的にはGPCによって測定することができる。
いくつかの例示的な実施形態では、ポリマー組成物は、0超〜60モル%のC〜CであるRを有する短鎖アクリレート、約30〜約90モル%のC12〜C14であるRを有する式(II)の長鎖アクリレート、および約10〜約50モル%のC〜CアルキルであるAを有する極性アクリレートを含むことができる。ポリマー組成物は、1〜45モル%のC〜CであるRを有する短鎖アクリレート、約30〜約90モル%のC12〜C14であるRを有する式(II)の長鎖アクリレート、および約10〜約40モル%のC〜CアルキルであるAを有する極性アクリレートを含むことができる。ポリマー組成物は、5〜45モル%のC〜CであるRを有する短鎖アクリレート、約30〜約70モル%のC12〜C14であるRを有する式(II)の長鎖アクリレート、および約10〜約45モル%のC〜CアルキルであるAを有する極性アクリレートを含むことができる。ポリマー組成物は、5〜35モル%のC〜CであるRを有する短鎖アクリレート、約40〜約70モル%のC12〜C14であるRを有する式(II)の長鎖アクリレート、および約10〜約40モル%のC〜CアルキルであるAを有する極性アクリレートを含むことができる。これらの例示的な実施形態のいくつかの例では、Rはメチルとすることができる。これらの例示的な実施形態のいくつかの例では、XはOHとすることができる。これらの例示的な実施形態のいくつかの例では、Aは−CHCH−とすることができる。これらの例示的な実施形態のいくつかの例では、式(I)の短鎖アクリレートは、メチルアクリレートとすることができ、式(IV)の極性アクリレートは、ヒドロキシエチルアクリレートとすることができる。
いくつかの例示的な実施形態において、ポリマー組成物は、5〜40モル%の極性アクリレート、約0.1〜2.0の短鎖対長鎖比、および2000〜10000のMを含むことができる。ポリマー組成物は、10〜40モル%の極性アクリレート、約0.3〜1.5の短鎖対長鎖比、および2000〜10000のMを含むことができる。ポリマー組成物は、15〜40モル%の極性アクリレート、約0.3〜1.0の短鎖対長鎖比、および2000〜8000のMを含むことができる。
本開示のポリマー組成物は、アクリレートモノマーの重合における当業者に既知の任意の方法によって調製することができる。典型的には、ポリマーはフリーラジカル重合によって調製することができる。標準的な開始剤を含む典型的なフリーラジカル重合を使用することができるが、ポリアクリレートを達成するための他の同様の技術を適用することもできる。ブロックコポリマーとは対照的に、本コポリマーはランダムコポリマーであるので、ランダムコポリマーを生成するために使用される合成方法は、より安価かつ複雑でない場合がある。
いくつかの例示的な開始剤には、AIBNおよび1,1−アゾビスシクロヘキサンカルボニトリルなどのアゾ開始剤、またはメチルエチルケトンペルオキシド、アセチルアセトンペルオキシド、ジラウリルペルオキシド、tert−ブチルペル−2−エチルヘキサノエート(多くの場合、tert−ブチルペルオクトエートtBPOと称される)、ケトンペルオキシド、tert−ブチルペルオクトエート、メチルイソブチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシベンゾエート、tert−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、tert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、ジクミルペルオキシド、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、クミルヒドロペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、ビス(4−tert−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネートなどのペルオキシ化合物が挙げられる。
重合は、フリーラジカル重合に使用するための任意の既知の溶媒中で、または溶媒の非存在下で実施してもよい。重合は、典型的には、非極性炭化水素溶媒中、ならびに合成油、天然油および鉱油を含む典型的な炭化水素油中で実施することができる。重合は、様々な温度および圧力を含む典型的な既知の条件下で実施することができる。
したがって、本開示は、ランダムコポリマー中のアクリレートモノマー組成物を重合させることを含む、ランダムコポリマーを調製するためのプロセスを含む。重合すべきモノマー組成物は、
a)0超〜60モル%の少なくとも1つの式(I)の短鎖アクリレートモノマーと、
b)0〜94モル%の少なくとも1つの式(II)の長鎖アクリレートモノマーと、
c)0〜94%の少なくとも1つの式(III)の長鎖アクリレートモノマーと、
d)5〜60モル%の少なくとも1つの式(IV)の極性アクリレートモノマーと、を含むことができ、
式中、R、R、R、R、R、R、R、R、m、n、AおよびXは、上記で定義した通りである。
本開示はまた、アクリレートモノマー組成物を重合させることから得ることができるランダムコポリマーも含むことができ、アクリレートモノマー組成物は、
a)0超〜60モル%の少なくとも1つの式(V)の短鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC〜Cアルキルラジカルであることができ、RおよびRは、それぞれ独立して、Hまたは−COOR31であることができる(式中、R31は、直鎖または分岐鎖のC〜Cアルキルラジカルであることができる))と、
b)0〜94モル%の少なくとも1つの式(VI)の長鎖アクリレート
式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC11〜C15アルキルラジカルであることができ、RおよびRは、それぞれ独立して、Hまたは−COOR32であることができる(式中、R32は、直鎖または分岐鎖のC11〜C15アルキルラジカルであることができる))と、
c)0〜94%の少なくとも1つの式(VII)の長鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC16〜C30アルキルラジカルであることができ、RおよびR10は、それぞれ独立して、Hまたは−COOR33であることができる(式中、R33は、直鎖または分岐鎖のC16〜C30アルキルラジカルであることができる))と、
d)5〜60モル%の少なくとも1つの式(VIII)の極性アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Aは、直鎖または分枝鎖のC〜Cアルキルラジカル、芳香族ラジカル、または式(−CHRCH−O−)(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、nは、1〜10であることができる)であり、Xは、COOH、OH、またはNR2122であることができ、R11およびR12は、それぞれ独立して、Hまたは−COO−A−OHであることができる)と、を含有することができる。成分b)および成分c)の長鎖アクリレートは一緒に前記アクリレートモノマーの約35モル%〜約94モル%の合計になる。長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比は、約0〜約2とすることができる。コポリマーは1000〜15000のMを有する。
式(V)、(VI)、(VII)および(VIII)において、R、R、R、R、m、n、A、およびXは、式(I)、(II)、(III)、および(IV)に関して上記で定義した通りである。同様に、式(V)のR31は、上述したRと同等の説明を有し、式(VI)のRは、上述したRと同等の説明を有し、式(VII)の式R33は、上述したRと同等の説明を有する。
いくつかの実施形態では、R、R、R、およびRは、それぞれ水素とすることができる。いくつかの実施形態では、R、R、R、およびRのうちの少なくとも1つは、メチルとすることができる。いくつかの実施形態では、R、R、R、およびRは、それぞれメチルとすることができる。
式(VI)の長鎖アクリレートは、モノマー組成物の約0〜約94モル%、例えば、0モル%超、少なくとも約5モル%、少なくとも約10モル%、少なくとも約20モル%、または少なくとも約30モル%、ならびに約94モル%未満、約85モル%未満、約75モル%未満、約70モル%未満、約60モル%未満および約50モル%未満であってもよい。式(VII)の長鎖アクリレートは、組成物の約0〜約94モル%、例えば、0モル%より多く、少なくとも約5モル%、少なくとも約10モル%、少なくとも約20モル%、または少なくとも約30モル%であり、ならびに約94モル%未満、約85モル%未満、約75モル%未満、約70モル%未満、約60モル%未満および約50モル%未満であってもよい。
本開示の1つの態様は、式(VI)および式(VII)のアクリレートを含む組成物の長鎖アクリレートが全モノマー組成物の約25〜94モル%を占めることであり得る。長鎖アクリレートは、モノマー組成物の少なくとも約25モル%、少なくとも約30モル%、少なくとも約35モル%、少なくとも約40モル%、少なくとも約45モル%、または少なくとも約50モル%とすることができる。長鎖アクリレートは、モノマー組成物の約95モル%未満、約90モル%未満、約85モル%未満、約80モル%未満、約75モル%未満、または約70モル%未満であってもよい。長鎖アクリレートは、組成物の約30〜約94モル%、組成物の約35〜約94モル%、組成物の約25〜約90モル%、組成物の約30〜約90モル%、組成物の約35〜約90モル%、組成物の約25〜約85モル%、組成物の約30〜約85モル%、または組成物の約35〜約85モル%、組成物の約25〜約80モル%、組成物の約30〜約80モル%、または組成物の約35〜約80モル%、または組成物の約25〜約75モル%、組成物の約30〜約75モル%、組成物の約30〜約70モル%、または組成物の約35〜約75モル%であってもよい。
本開示のいくつかの実施形態では、式(VIII)の極性アクリレートは、組成物の約5モル%〜約60モル%であり得る。極性アクリレートは、組成物の少なくとも約5モル%、少なくとも約6モル%、少なくとも約7モル%、少なくとも約8モル%、または少なくとも約9モル%であり得る。極性アクリレートは、組成物の少なくとも約10モル%、少なくとも約15モル%、または少なくとも約20モル%であり得る。極性アクリレートは、組成物の約60モル%未満、約55モル%未満、約50モル%未満、約45モル%未満、約40モル%未満、または約35モル%未満であってもよい。極性アクリレートは、組成物の約5〜約55モル%、組成物の約5〜約50モル%、組成物の約5〜約45モル%、または組成物の約5〜約40モル%であってもよい。極性アクリレートは、組成物の約10〜約60モル%、組成物の約10〜約50モル%、組成物の約10〜約45モル%、または組成物の約10〜約40モル%であってもよい。極性アクリレートは、組成物の約15〜約60モル%、組成物の約15〜約50モル%、組成物の約15〜約45モル%、組成物の約15〜約40モル%、または組成物の約15〜約35モル%であってもよい。
本開示の一態様は、組成物を製造するためのいくつかの種類のアクリレートの組み合わせを含む。一実施形態では、式(V)の短鎖アクリレートが組成物の0モル%超である場合、組成物は、長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比を有することができ、長鎖アクリレートは、上記式(VI)および(VII)のアクリレートの組み合わせである。短鎖対長鎖の比は、約0〜約2、または約0超〜約2とすることができる。短鎖対長鎖の比は、約0.05以上、約0.1以上、約0.15以上、約0.2以上、約0.3以上、または約0.5以上であり得る。短鎖対長鎖の比は、約2以下、約1.8以下、約1.6以下、または約1.5以下であり得る。短鎖対長鎖の比は、約0.1〜約2、約0.3〜約2、約0.1〜約1.5、約0.3〜約1.5、または約0.5〜約1.5であり得る。
式(V)、(VI)、(VII)および(VIII)のいずれかで構成されるポリマー組成物は、約1,000〜15,000の数平均分子量Mを有することができる。数平均分子量は、少なくとも約1,000、2,000、3,000、または4,000であり得る。数平均分子量は、約15,000以下、約12,000以下、約10,000以下、または約8,000以下であり得る。数平均分子量は、約1,000〜約15,000、約1,000〜約12,000、約1,000〜約10,000、または約1,000〜約8,000であり得る。数平均分子量は、約2,000〜約15,000、約2,000〜約12,000、約2,000〜約10,000、または約2,000〜約8,000であり得る。数平均分子量は、約3,000〜約15,000、約3,000〜約12,000、約3,000〜約10,000、または約3,000〜約8,000であり得る。
この開示はまた、潤滑油組成物も提供する。潤滑油組成物は、基油と、摩擦低減特性を有する少なくとも1つの添加剤とを含むことができる。少なくとも1つの添加剤は、アクリレートモノマー組成物を重合させて得られるランダムコポリマー、またはポリマー摩擦調整剤であってもよい。アクリレートモノマー成分は、
a)1〜60モル%の少なくとも1つの式(I)の短鎖アクリレートと、
b)0〜94モル%の少なくとも1つの式(II)の長鎖アクリレートモノマーと、
c)0〜94%の少なくとも1つの式(III)の長鎖アクリレートモノマーと、
d)5〜60モル%の少なくとも1つの式(IV)の極性アクリレートモノマーと、を含むことができ、
式中、R、R、R、R、R、R、R、R、m、n、AおよびXは、上記で定義した通りである。式(I)〜(IV)は、上記の通りであってもよい。
基油
本明細書の潤滑油組成物中に使用される基油は、米国石油協会(American Petroleum Institute(API))Base Oil Interchangeability Guidelinesに明記される、I〜V群における基油のいずれかから選択され得る。5つの基油の群は、以下の通りである。
[表]
I群、II群、およびIII群は鉱油プロセスストックである。グループIVの基油は、オレフィン性不飽和炭化水素の重合によって生成される真の合成分子種を含有する。多くのV群の基油もまた純合成生成物であり、ジエステル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール、アルキル化芳香族、ポリホスフェートエステル、ポリビニルエーテル、および/またはポリフェニルエーテルなどを含み得るが、植物油などの天然に発生する油でもあり得る。III群の基油は鉱物油に由来するものの、これらの流体が受ける厳しい処理のために、それらの物理的特性がPAOなどのいくつかの純合成物と非常に類似したものとなることに留意されたい。したがって、グループIII基油由来の油は、業界では合成流体と称されることがある。
開示される潤滑油組成物中に使用される基油は、鉱物油、動物油、植物油、合成油、またはこれらの混合物であり得る。好適な油は、水素化分解、水素化、水素化仕上げ、未精製、精製および再精製油、およびこれらの混合物から誘導することができる。
未精製油は、精製処理を行わないか、それ以上の精製処理はほとんど行われない天然油、鉱物油、または合成源から誘導されたものである。精製油は、1つ以上の特性の向上をもたらし得る、1つ以上の精製工程で処理されていることを除いて、未精製油と同様である。好適な精製技術の例は、溶媒抽出、二次蒸留、酸または塩基抽出、濾過、浸透などである。食用の品質に洗練された油は有用かもしれないし有用でないかもしれない。食用油はまた、ホワイト油とも呼ばれる。いくつかの実施形態において、潤滑油組成物は、食用油またはホワイト油を含まない。
再精製油はまた、再生油または再処理油としても知られている。これらの油は、同じまたは類似の方法を使用して精製油と同様に得られる。付加的に、これらの油は、使用済み添加剤および油分解生成物の除去に関する技術によってさらに処理される。
鉱物油には、掘削によって得られる油、または植物および動物から得られる油、またはこれらの任意の混合物が含まれ得る。例えば、そのような油としては、ヒマシ油、ラード油、オリーブ油、ピーナツ油、トウモロコシ油、ダイズ油、および亜麻仁油、ならびに液体石油、およびパラフィン性、ナフテン性、もしくはパラフィン−ナフテン混合性の種類の溶媒処理または酸処理鉱物潤滑油などの鉱物潤滑油を挙げることができるが、これらに限定されない。そのような油は、所望される場合、部分的または完全に水素化されていてもよい。石炭または頁岩由来の油もまた有用であり得る。
有用な合成潤滑油としては、重合、オリゴマー化、もしくは内部重合オレフィン(例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレンイソブチレンコポリマー)などの炭化水素油;ポリ(1−ヘキセン)、ポリ(1−オクテン)、1−デセンのトリマーもしくはオリゴマー、例えば、ポリ(1−デセン)(そのような材料はしばしばα−オレフィンと称される)、およびこれらの混合物;アルキル−ベンゼン(例えば、ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ−(2−エチルヘキシル)−ベンゼン);ポリフェニル(例えば、ビフェニル、ターフェニル、アルキル化ポリフェニル);ジフェニルアルカン、アルキル化ジフェニルアルカン、アルキル化ジフェニルエーテル、およびアルキル化ジフェニルスルフィド、ならびにこれらの誘導体、類似体、および相同体、またはこれらの混合物を挙げることができる。ポリアルファオレフィンは、典型的には水素化された物質である。
他の合成潤滑油としては、ポリオールエステル、ジエステル、リン含有酸の液体エステル(例えば、トリクレジルホスフェート、トリオクチルホスフェート、デカンホスホン酸のジエチルエステル)、またはポリマーテトラヒドロフランが挙げられる。合成油は、フィッシャー・トロプシュ反応によって生成され得、典型的には、水素化異性化フィッシャー・トロプシュ炭化水素またはワックスであり得る。一実施形態では、油は、Fischer−Tropschガス対液体合成手順ならびに他のガス対液体油によって調製することができる。
潤滑組成物に含まれる主要量の基油は、I群、II群、III群、IV群、V群、および前述の2つ以上の組み合わせからなる群から選択されることができ、主要量の基油は、組成物中の添加剤成分または粘度指数改善剤の提供に起因する基油以外である。別の実施形態では、潤滑組成物に含まれる主要量の基油は、II群、III群、IV群、V群、および前述の2つ以上の組み合わせからなる群から選択されることができ、主要量の基油は、組成物中の添加剤成分または粘度指数改善剤の提供に起因する基油以外である。
存在する潤滑粘度の油の量は、100重量%から、粘度指数向上剤(複数可)および/もしくは流動点降下剤(複数可)ならびに/または他の上面処理添加剤を含む性能添加剤の量の合計を減算した後に残る残余であり得る。例えば、最終流体中に存在し得る潤滑粘度の油は、約50重量%超、約60重量%超、約70重量%超、約80重量%超、約85重量%超、または約90重量%超など、主要量であり得る。
酸化防止剤
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意に、1つ以上の酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤化合物は既知であり、例えば、フェネート、フェネートスルフィド、硫化オレフィン、ホスホ硫化テルペン、硫化エステル、芳香族アミン、アルキル化ジフェニルアミン(例えば、ノニルジフェニルアミン、ジ−ノニルジフェニルアミン、オクチルジフェニルアミン、ジ−オクチルジフェニルアミン)、フェニル−アルファ−ナフチルアミン、アルキル化フェニル−アルファ−ナフチルアミン、障害非芳香族アミン、フェノール、障害フェノール、油溶性モリブデン化合物、巨大分子酸化防止剤、またはこれらの混合物が挙げられる。酸化防止剤化合物は、単独でまたは組み合わせて使用することができる。
ヒンダードフェノール酸化防止剤は、立体障害基として、第二級ブチル基および/または第三級ブチル基を含んでいてもよい。フェノール基は、ヒドロカルビル基および/または第2の芳香族基に結合する架橋基でさらに置換されていてもよい。好適なヒンダードフェノール酸化防止剤の例には、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−エチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−プロピル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールまたは4−ブチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、または4−ドデシル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールを含む。一実施形態では、ヒンダードフェノール酸化防止剤は、エステルであってもよく、例えばBASFから入手可能なIrganox(商標)L−135または2,6−ジ−tert−ブチルフェノールおよびアルキルアクリレートから誘導される付加生成物を含むことができ、アルキル基は、約1〜約18個、または約2〜約12個、または約2〜約8個、または約2〜約6個、または約4個の炭素原子を含有してもよい。別の市販のヒンダードフェノール酸化防止剤は、エステルであってもよく、Albemarle Corporationから入手可能なEthanox(商標)4716を含み得る。
有用な酸化防止剤は、ジアリールアミンおよび高分子量フェノールを含み得る。一実施形態において、本潤滑油組成物は、ジアリールアミンと高分子量フェノールとの混合物を含有し得るため、各酸化防止剤は、本潤滑油組成物の最終重量に基づいて、最大約5重量%を提供するのに十分な量で存在し得る。一実施形態において、酸化防止剤は、本潤滑油組成物の最終重量に基づいて、約0.3〜約1.5重量%のジアリールアミンと約0.4〜約2.5重量%の高分子量フェノールとの混合物であり得る。
硫化されて硫化オレフィンを形成することができる好適なオレフィンの例は、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ポリイソブチレン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、ノナデセン、エイコセンまたはこれらの混合物を含む。一実施形態では、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、ノナデセン、エイコセンまたはこれらの混合物、ならびにこれらの二量体、三量体、および四量体が特に有用なオレフィンである。代替的に、オレフィンは、1,3−ブタジエンなどのジエンのディールス・アルダー付加物およびブチルアクリレートなどの不飽和エステルであってもよい。
別の種類の硫化オレフィンには、硫化脂肪酸およびそのエステルが含まれる。脂肪酸は、しばしば、植物油または動物油から得られ、典型的には約4〜約22個の炭素原子を含有する。好適な脂肪酸およびこれらのエステルの例としては、トリグリセリド、オレイン酸、リノール酸、パルミトレイン酸、またはこれらの混合物が挙げられる。しばしば、脂肪酸は、ラード油、トール油、ピーナッツ油、大豆油、綿実油、ヒマワリ種子油、またはこれらの混合物から得られる。脂肪酸および/またはエステルは、α−オレフィンなどのオレフィンと混合してもよい。
1つ以上の酸化防止剤(複数可)は、潤滑油組成物の約0重量%〜約20重量%、または約0.1重量%〜約10重量%、または約1重量%〜約5重量%を含む範囲で存在してもよい。
耐摩耗剤
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意に、1つ以上の耐摩耗剤を含有してもよい。好適な耐摩耗剤の例としては、金属チオホスフェート、金属ジアルキルジチオホスフェート、これらのリン酸エステルもしくは塩、ホスフェートエステル(複数可)、ホスファイト、リン含有カルボン酸エステル、エーテル、もしくはアミド、硫化オレフィン、チオカルバメートエステル、アルキレン結合チオカルバメート、およびビス(S−アルキルジチオカルバミル)ジスルフィドを含むチオカルバメート含有化合物、ならびにこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好適な耐摩耗剤は、ジチオカルバミン酸モリブデンであってもよい。リン含有耐摩耗剤は、欧州特許第612839号により詳細に記載されている。ジアルキルジチオホスフェート塩の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、鉛、スズ、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、チタン、または亜鉛であってもよい。有用な耐摩耗剤は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛であり得る。
好適な耐摩耗剤のさらなる例には、チタン化合物、酒石酸塩、タトリイミド、リン化合物の油溶性アミン塩、硫化オレフィン、ホスファイト(例えば、ジブチルホスファイト)、ホスホン酸、チオカルバメートエステル、チオカルバメートアミド、チオカルバメートエーテル、アルキレンカップリングチオカルバメート、およびビス(S−アルキルジチオカルバミル)2硫化物などのチオカルバメート含有化合物を含む。酒石酸塩またはタトリイミドは、アルキル基上の炭素原子の合計が少なくとも8であり得るアルキル−エステル基を含み得る。耐摩耗剤は、一実施形態では、クエン酸塩を含むことができる。
耐摩耗剤は、潤滑油組成物の約0重量%〜約15重量%、または約0.01重量%〜約10重量%、または約0.05重量%〜約5重量%、または約0.1重量%〜約3重量%を含む範囲で存在してもよい。
ホウ素含有化合物
本明細書の潤滑油組成物は、任意に、1つ以上のホウ素含有化合物を含有してもよい。
ホウ素含有化合物の例には、米国特許第5,883,057号に開示されているように、ホウ酸エステル、ホウ酸脂肪アミン、ホウ酸ポキシド、ホウ酸化洗剤、およびホウ酸化スクシンイミド分散剤などのホウ酸化分散剤が含まれる。
ホウ素含有化合物は、存在する場合には、潤滑油組成物の最大約8重量%、約0.01重量%〜約7重量%、約0.05重量%〜約5重量%、または約0.1重量%〜約3重量%を提供するのに十分な量で使用することができる。
洗剤
本潤滑油組成物は、任意に、1つ以上の中性、低塩基性、または過塩基性洗剤、またはこれらの混合物をさらに含んでもよい。好適な洗剤基質には、フェネート、硫黄含有フェネート、スルホン酸、カリキサラート、サリキサレート、サリチル酸、カルボン酸、リン酸、モノおよび/もしくはジチオリン酸、アルキルフェノール、硫黄結合アルキルフェノール化合物、またはメチレン架橋フェノールが含まれる。好適な洗剤およびその調製方法は、US7,732,390およびそこに引用されている参考文献を含む多数の特許公報に、より詳細に記載されている。洗剤基質は、限定されないが、カルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、リチウム、バリウム、またはこれらの混合物などのアルカリ金属またはアルカリ土類金属で塩基化されてもよい。いくつかの実施形態では、洗剤は、バリウムを含まない。好適な洗剤は、石油スルホン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩、および長鎖モノまたはジアルキルアリールスルホン酸を含み得、アリール基が、ベンジル、トリル、およびキシリルである。好適な洗剤の例には、限定されないが、カルシウムフェネート、カルシウム硫黄含有フェネート、スルホン酸カルシウム、カルシウムカリキサラート、カルシウムサリキサレート、サリチル酸カルシウム、カルボン酸カルシウム、リン酸カルシウム、カルシウムモノおよび/またはジチオリン酸、カルシウムアルキルフェノール、カルシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、カルシウムメチレン架橋フェノール、マグネシウムフェネート、マグネシウム硫黄含有フェネート、スルホン酸マグネシウム、マグネシウムカリキサラート、マグネシウムサリキサレート、サリチル酸マグネシウム、カルボン酸マグネシウム、マグネシウムリン酸、マグネシウムモノおよび/またはジチオリン酸、マグネシウムアルキルフェノール、マグネシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、マグネシウムメチレン架橋フェノール、ナトリウムフェネート、ナトリウム硫黄含有フェネート、スルホン酸ナトリウム、ナトリウムカリキサラート、ナトリウムサリキサレート、サリチル酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、モノおよび/またはジチオリン酸ナトリウム、ナトリウムアルキルフェノール、ナトリウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、またはナトリウムメチレン架橋フェノールを含む。
過塩基性洗剤添加剤は、当該技術分野において周知であり、アルカリまたはアルカリ土類金属過塩基性洗剤添加剤であってもよい。そのような洗剤添加剤は、金属酸化物または金属水酸化物を基質および二酸化炭素ガスと反応させることによって調製することができる。基質は、典型的には、酸、例えば、脂肪族置換スルホン酸、脂肪族置換カルボン酸、または脂肪族置換フェノールなどの酸である。
「過塩基性」という用語は、存在する金属の量が化学量論的量を超える、スルホン酸塩、カルボン酸塩、およびフェネートの金属塩などの金属塩に関する。このような塩は、100%超の変換レベルを有してもよい(すなわち、これらは、酸をその「標準」「中性」の塩に変換するのに必要な理論的量の金属の100%より多くを含み得る)。しばしばMRと略される「金属比」という表現は、既知の化学反応性および化学量論に従って中性塩中の金属の化学当量に対する過塩基性塩中の金属の全化学当量の比を示すために使用される。標準または中性塩では、金属比は、1であり、過塩基性塩ではMRは、1より大きい。これらは一般に、過塩基性、高塩基性または超塩基性の塩と称され、有機硫黄酸、カルボン酸またはフェノールの塩であり得る。
潤滑油組成物の過塩基性洗剤は、約200mgKOH/グラム以上、またはさらなる例として、約250mgKOH/グラム以上、もしくは約350mgKOH/グラム以上、または約375mgKOH/グラム以上、もしくは約400mgKOH/グラム以上の全塩基価(TBN)を有してもよい。
好適な過塩基性洗剤の例には、限定されないが、過塩基性カルシウムフェネート、過塩基性カルシウム硫黄含有フェネート、過塩基性スルホン酸カルシウム、過塩基性カルシウムカリキサラート、過塩基性カルシウムサリキサレート、過塩基性サリチル酸カルシウム、過塩基性カルボン酸カルシウム、過塩基性リン酸カルシウム、過塩基性カルシウムモノおよび/またはジチオリン酸、過塩基性カルシウムアルキルフェノール、過塩基性カルシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、過塩基性カルシウムメチレン架橋フェノール、過塩基性マグネシウムフェネート、過塩基性マグネシウム硫黄含有フェネート、過塩基性スルホン酸マグネシウム、過塩基性マグネシウムカリキサラート、過塩基性マグネシウムサリキサレート、過塩基性サリチル酸マグネシウム、過塩基性マグネシウムカルボン酸、過塩基性マグネシウムリン酸、過塩基性マグネシウムモノおよび/またはジチオリン酸、過塩基性マグネシウムアルキルフェノール、過塩基性マグネシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、過塩基性マグネシウムメチレン架橋フェノールを含む。
過塩基性洗剤は、1.1:1から、または2:1から、または4:1から、または5:1から、または7:1から、または10:1からの金属対基質比を有してもよい。
いくつかの実施形態では、洗剤は、エンジン内の錆を低減または防止するのに有効である。
洗剤は、約0重量%〜約10重量%、または約0.1重量%〜約8重量%、または約1重量%〜約4重量%、または約4重量%超〜約8重量%で存在してもよい。
分散剤
本潤滑油組成物は、任意に、1つ以上の分散剤またはこれらの混合物をさらに含んでもよい。分散剤は、潤滑油組成物への混合前にそれらが灰形成金属を含有せず、潤滑剤への添加時にそれらが通常いかなる灰にも寄与しないため、しばしば無灰型分散剤として知られる。無灰型分散剤は、比較的高分子量の炭化水素鎖に結合した極性基を特徴とする。典型的な無灰分散剤には、N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドが含まれる。N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドの例には、ポリイソブチレン置換基の数平均分子量が約350〜約50,000、または約5,000〜約3,000のポリイソブチレンスクシンイミドが含まれる。スクシンイミド分散剤およびこれらの調製は、例えば、米国特許第7,897,696号または米国特許第4,234,435号に開示されている。ポリオレフィンは、約2〜約16、または約2〜約8、または約2〜約6個の炭素原子を含有する重合性モノマーから調製され得る。スクシンイミド分散剤は、典型的には、ポリアミン、典型的にはポリ(エチレンアミン)から形成されたイミドである。
一実施形態では、本開示は、約350〜約50,000、または〜約5000、または〜約3000の範囲の数平均分子量を有するポリイソブチレンから誘導される少なくとも1つのポリイソブチレンスクシンイミド分散剤をさらに含む。ポリイソブチレンスクシンイミドは、単独で、または他の分散剤と組み合わせて使用してもよい。
いくつかの実施形態では、ポリイソブチレンは、含まれる場合、末端二重結合含有量が50モル%超、60モル%超、70モル%超、80モル%超または90モル%超を有していてもよい。そのようなPIBは、高反応性PIB(「HR−PIB」)とも称される。約800〜約5000の範囲の数平均分子量を有するHR−PIBは、本開示の実施形態における使用に好適である。従来のPIBは、典型的には、50モル%未満、40モル%未満、30モル%未満、20モル%未満、または10モル%未満の二重結合含有量を有する。
約900〜約3000の範囲の数平均分子量を有するHR−PIBが、好適であり得る。そのようなHR−PIBは、市販されているか、またはBoerzelらの米国特許第4,152,499号に記載されているような三塩化ホウ素のような非塩素化触媒の存在下でのイソブテンの重合によって合成することができる。Gateauらの米国特許第5,739,355号に記載されている。前述の熱エン反応で使用される場合、HR−PIBは、反応性の増加により、反応中の高い転位率、ならびに低い沈殿物の形成量をもたらす。好適な方法は、米国特許第7,897,696号に記載されている。
一実施形態では、本開示は、ポリイソブチレン無水コハク酸(「PIBSA」)から誘導される少なくとも1つの分散剤をさらに含む。PIBSAは、ポリマー当たり平均約1.0〜約2.0のコハク酸部分を有してもよい。
アルケニルまたはアルキル無水コハク酸の%活性は、クロマトグラフィー技術を使用して測定することができる。この方法は、米国特許第5,334,321号の第5欄および第6欄に記載されている。
ポリオレフィンの変換率は、米国特許第5,334,321号の第5欄および第6欄の式を使用して%活性から計算される。
別段の記載がない限り、パーセントは、全て重量パーセントであり、全ての分子量は、数平均分子量である。
一実施形態では、分散剤は、ポリアルファオレフィン(PAO)無水コハク酸から誘導されてもよい。
一実施形態では、分散剤は、オレフィン無水マレイン酸コポリマーから誘導されてもよい。一例として、分散剤はポリPIBSAと記載することができる。
一実施形態において、分散剤は、エチレン−プロピレンコポリマーにグラフトされる無水物に由来し得る。
好適な分散剤の1つの種類は、マンニッヒ塩基であり得る。マンニッヒ塩基は、より高分子量のアルキル置換フェノール、ポリアルキレンポリアミン、およびホルムアルデヒドのようなアルデヒドの縮合によって形成される物質である。マンニッヒ塩基は、米国特許第3,634,515号により詳細に記載されている。
好適な種類の分散剤は、高分子量エステルまたは半エステルアミドであり得る。
好適な分散剤はまた、種々の薬剤のいずれかとの反応による従来の方法によって後処理することができる。これらの中には、ホウ素、尿素、チオウレア、ジメルカプトチアジアゾール、二硫化炭素、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、炭化水素置換無水コハク酸、無水マレイン酸、ニトリル、エポキシド、カーボネート、環状カーボネート、ヒンダードフェノールエステル、およびリン化合物、などがある。US7,645,726、US7,214,649、およびUS8,048,831は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
カーボネートおよびホウ酸の後処理に加えて、化合物は両方とも、異なる特性を向上または付与するように設計された種々の後処理により、後処理、またはさらに後処理されてもよい。このような後処理には、米国特許第5,241,003号の27−29欄に要約されたものが含まれ、これは参照により本明細書に組み込まれる。このような処理には、
無機リン酸または無水物(例えば、米国特許第3,403,102号および同第4,648,980号)、
有機リン化合物(例えば、米国特許第3,502,677号)、
五硫化リン、
既に上述したホウ素化合物(例えば、米国特許第3,178,663号および第4,652,387号)、
カルボン酸、ポリカルボン酸、無水物、および/または酸ハライド(例えば、米国特許第3,708,522号および第4,948,386号)、
エポキシド、ポリエポキシド、またはチオエポキシド(例えば、米国特許第3,859,318号および同第5,026,495号)、
アルデヒドまたはケトン(例えば、米国特許第3,458,530号)、
二硫化炭素(例えば、米国特許第3,256,185号)、
グリシドール(例えば、米国特許第4,617,137号)、
尿素、チオ尿素、またはグアニジン(例えば、米国特許第3,312,619号、同第3,865,813号、および英国特許第GB1,065,595号)、
有機スルホン酸(例えば、米国特許第3,189,544号および英国特許第GB2,140,811号)、
アルケニルシアン化物(例えば、米国特許第3,278,550号および同第3,366,569号)、
ジケテン(例えば、米国特許第3,546,243号)、
ジイソシアネート(例えば、米国特許第3,573,205号)、
アルカンスルトン(例えば、米国特許第3,749,695号)、
1,3−ジカルボニル化合物(例えば、米国特許第4,579,675号)、
アルコキシル化アルコールまたはフェノールの硫酸塩(例えば、米国特許第3,954,639号)、
環状ラクトン(例えば、米国特許第4,617,138号、同第4,645,515号、同第4,668,246号、同第4,963,275号、および同第4,971,711号)、
環状炭酸塩またはチオ炭酸塩、直鎖状モノ炭酸塩もしくはポリ炭酸塩、またはクロロギ酸塩(例えば、米国特許第4,612,132号、同第4,647,390号、同第4,648,886号、同第4,670,170号)、
窒素含有カルボン酸(例えば、米国特許第4,971,598号および英国特許第GB2,140,811号)、
ヒドロキシ保護化クロロジカルボニルオキシ化合物(例えば、米国特許第4,614,522号)、
ラクタム、チオラクタム、チオラクトンまたはジチオラクトン(例えば、米国特許第4,614,603号および第4,666,460号)、
環状炭酸塩またはチオ炭酸塩、直鎖状モノ炭酸塩もしくはポリ炭酸塩、またはクロロギ酸塩(例えば、米国特許第4,612,132号、同第4,647,390号、同第4,646,860号、および同第4,670,170号)、
窒素含有カルボン酸(例えば、米国特許第4,971,598号および英国特許第GB2,440,811号)、
ヒドロキシ保護クロロジカルボニルオキシ化合物(例えば、米国特許第4,614,522号)、
ラクタム、チオラクタム、チオラクトン、またはジチオラクトン(例えば、米国特許第4,614,603号および同第4,666,460号)、
環状カルバメート、環状チオカルバメート、または環状ジチオカルバメート(例えば、米国特許第4,663,062号および同第4,666,459号)、
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸(例えば、米国特許第4,482,464号、同第4,521,318号、同第4,713,189号)、
酸化剤(例えば、米国特許第4,379,064号)、
リン硫化ペンタとポリアルキレンポリアミンとの組み合わせ(例えば、米国特許第3,185,647号)、
カルボン酸またはアルデヒドまたはケトンおよび硫黄または塩化硫黄の組み合わせ(例えば、米国特許第3,390,086号、同第3,470,098号)、
ヒドラジンおよび二硫化炭素の組み合わせ(例えば、米国特許第3,519,564号)、
アルデヒドおよびフェノールの組み合わせ(例えば、米国特許第3,649,229号、同第5,030,249号、同第5,039,307号)、
ジチオリン酸のアルデヒドとO−ジエステルの組み合わせ(例えば、米国特許第3,865,740号)、
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸とホウ酸との組み合わせ(例えば、米国特許第4,554,086号)、
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸と、ホルムアルデヒドとフェノールとの組み合わせ(例えば、米国特許第4,636,322号)、
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸と、次いで脂肪族ジカルボン酸との組み合わせ(例えば、米国特許第4,663,064号)、
ホルムアルデヒドおよびフェノール、ならびにそれに次ぐグリコール酸の組み合わせ(例えば、米国特許第4,699,724号)、
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸またはシュウ酸およびそれに次ぐジイソシアネートの組み合わせ(例えば、米国特許第4,713,191号)、
リンの無機酸もしくは無水物またはその部分的もしくは全体的硫黄類似体およびホウ素化合物の組み合わせ(例えば、米国特許第4,857,214号)、
有機二酸と不飽和脂肪酸、および任意選択で、ホウ素化合物、次いで、グリコール化剤を伴うニトロソ芳香族アミンとの組み合わせ(例えば、例えば、米国特許第4,973,412号)、
アルデヒドおよびトリアゾールの組み合わせ(例えば、米国特許第4,963,278号)、
アルデヒドおよびトリアゾール、それに次ぐホウ素化合物の組み合わせ(例えば、米国特許第4,981,492号)、
環状ラクトンとホウ素化合物との組み合わせ(例えば、米国特許第4,963,275号および同第4,971,711号)などによる処理が含まれる。上記の特許は、その全体が本明細書に組み込まれる。
好適な分散剤のTBNは、約50%の希釈油を含有する分散剤試料で測定した場合、約5〜約30TBNに匹敵する、油を含まない基準で約10〜約65であり得る。
存在する場合、分散剤抑制剤は、本潤滑油組成物の最終重量を基準として、最大約20重量%を提供するのに十分な量で使用され得る。使用され得る分散剤の別の量は、本潤滑油組成物の採集重量を基準として、約0.1重量%〜約15重量%、または約0.1重量%〜約10重量%、または約3重量%〜約10重量%、または約1重量%〜6重量%、または約7重量%〜約12重量%である。いくつかの実施形態において、潤滑油組成物は、混合分散剤系を利用する。単一のタイプまたは任意の所望の比の2つ以上のタイプの分散剤の混合物を使用することができる。
摩擦調整剤
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意に、1つ以上の摩擦調整剤を含有してもよい。好適な摩擦調整剤は、金属含有および金属を含まない摩擦調整剤を含み得、これらには、イミダゾリン、アミド、アミン、スクシンイミド、アルコキシル化アミン、アルコキシル化エーテルアミン、酸化アミン、アミドアミン、ニトリル、ベタイン、第四級アミン、イミン、アミン塩、アミノグアニジン、アルカノールアミド、ホスホネート、金属含有化合物、グリセロールエステル、硫化脂肪化合物およびオレフィン、ヒマワリ油他の天然に発生する植物油または動物油、ジカルボン酸エステル、ポリオールと1つ以上の脂肪族もしくは芳香族カルボン酸とのエステルまたは部分エステルなどを挙げることができるが、これらに限定されない。
好適な摩擦調整剤は、直鎖、分枝鎖、または芳香族ヒドロカルビル基またはこれらの混合物から選択されるヒドロカルビル基を含み得、そして飽和または不飽和であり得る。ヒドロカルビル基は、炭素および水素または硫黄もしくは酸素などのヘテロ原子から構成されていてもよい。ヒドロカルビル基は、約12〜約25個の炭素原子の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、摩擦調整剤は、長鎖脂肪酸エステルであり得る。別の実施形態において、長鎖脂肪酸エステルは、モノエステルであっても、ジエステルであっても、(トリ)グリセリドであってもよい。摩擦調整剤は、長鎖脂肪アミド、長鎖脂肪エステル、長鎖脂肪エポキシド誘導体、または長鎖イミダゾリンであってもよい。
他の好適な摩擦調整剤は、有機、無灰(無金属)、窒素を含有しない有機摩擦調整剤を含んでもよい。そのような摩擦調整剤は、カルボン酸および無水物をアルカノールと反応させることによって形成されるエステルを含み得、一般に、親油性炭化水素鎖に共有結合した極性末端基(例えば、カルボキシルまたはヒドロキシル)を含む。有機無灰窒素非含有摩擦調整剤の例は、一般に、オレイン酸のモノ−、ジ−およびトリ−エステルを含み得るモノオレイン酸グリセロール(GMO)として知られている。他の好適な摩擦調整剤は、米国特許第6,723,685号に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
アミン性摩擦調整剤は、アミンまたはポリアミンを含み得る。このような化合物は、直鎖、飽和もしくは不飽和のいずれか、またはこれらの混合物であるヒドロカルビル基を有することができ、約12〜約25個の炭素原子を含有することができる。好適な摩擦調整剤のさらなる例には、アルコキシル化アミンおよびアルコキシル化エーテルアミンが含まれる。そのような化合物は、直鎖、飽和、不飽和、またはこれらの混合物のヒドロカルビル基を有することができる。これらは、約12〜約25個の炭素原子を含有し得る。例には、エトキシル化アミンおよびエトキシル化エーテルアミンが含まれる。
アミンおよびアミドは、それ自体として、または酸化ホウ素、ハロゲン化ホウ素、メタホウ酸塩、ホウ酸またはホウ酸モノ−、ジ−またはトリ−アルキルなどのホウ素化合物との付加物もしくは反応生成物の形態で使用することができる。他の好適な摩擦調整剤は、米国特許第6,300,291号に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
摩擦調整剤は、約0重量%〜約10重量%、または約0.01重量%〜約8重量%、または約0.1重量%〜約4重量%などの範囲で任意に存在してもよい。
モリブデン含有成分
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意に、1つ以上のモリブデン含有化合物を含有してもよい。油溶性モリブデン化合物は、耐摩耗剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、またはこれらの混合物の機能的性能を有していてもよい。油溶性モリブデン化合物は、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、ジチオホスフィン酸モリブデン、モリブデン化合物のアミン塩、キサントゲン酸モリブデン、チオキサントンモリブデン、モリブデン硫化物、カルボン酸モリブデン、モリブデンアルコキシド、三核有機モリブデン化合物、および/またはこれらの混合物を含んでもよい。モリブデン硫化物は、二硫化モリブデンが含まれる。二硫化モリブデンは、安定な分散液の形態であってもよい。一実施形態では、油溶性モリブデン化合物は、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、モリブデン化合物のアミン塩、およびこれらの混合物からなる群から選択されてもよい。一実施形態では、油溶性モリブデン化合物は、ジチオカルバミン酸モリブデンであってもよい。
使用され得るモリブデン化合物の好適な例としては、Molyvan 822(商標)、Molyvan(商標)A、Molyvan 2000商標およびMolyvan 855商標などの商品名でR.T.Vanderbilt Co.,Ltd.から、ならびにAdeka Corporationから入手可能なSakura−Lube(商標)S−165、S−200、S−300、S−310G、S−525、S−600、S−700、およびS−710などの商品名で販売されている市販の材料、ならびにそれらの混合物が挙げられる。好適なモリブデン成分は、US5,650,381、US RE37,363E1、US RE38,929E1およびUS RE40,595E1に記載されている。
付加的に、モリブデン化合物は、酸性モリブデン化合物であってもよい。モリブデン酸、モリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、および他のアルカリ金属モリブデン酸塩および他のモリブデン塩、例えば水素ナトリウムモリブデン酸塩、MoOCl、MoOBr、MoCl、三酸化モリブデンまたは同様の酸性モリブデン化合物が含まれる。代替的に、組成物は、例えば、米国特許第4,263,152号、第4,285,822号、第4,283,295号、第4,272,387号、第4,265,773号、第4,261,843号、第4,259,195号および第4,259,194号およびWO94/06897に記載されているような塩基性窒素化合物のモリブデン/硫黄錯体によるモリブデンを提供することができ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
好適な有機モリブデン化合物の別の種類は、例えば式Mo3SkLnQzのものおよびこれらの混合物のような、三核モリブデン化合物である(ここで、Sは硫黄を表し、Lは、化合物を油中に可溶性または分散性にするのに十分な数の炭素原子を有する有機基を有する独立して選択された配位子を表し、nは、1〜4であり、kは、4〜7であり、Qは、水、アミン、アルコール、ホスフィンおよびエーテルのような中性電子供与性化合物の群から選択され、zは0〜5の範囲であり、非化学量論値を含む)。全ての配位子の有機基の中に、少なくとも25個、少なくとも30個、または少なくとも35個の炭素原子など、少なくとも21個の総炭素原子が存在してもよい。さらなる好適なモリブデン化合物は、米国特許第6,723,685号に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
油溶性モリブデン化合物は、約0.5ppm〜約2000ppm、約1ppm〜約700ppm、約1ppm〜約550ppm、約5ppm〜約300ppm、または約20ppm〜約250ppmのモリブデンを提供するのに十分な量のモリブデンを含む。
遷移金属含有化合物
別の実施形態において、油溶性化合物は、遷移金属含有化合物または半金属であってもよい。遷移金属は、チタン、バナジウム、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、タンタル、タングステンなどを含むが、これらに限定されない。好適なメタロイドは、ホウ素、ケイ素、アンチモン、テルルなどを含むが、これらに限定されない。
一実施形態では、油溶性遷移金属含有化合物は、耐摩耗剤、摩擦調整剤、酸化防止剤、付着制御添加剤、またはこれらの機能の2つ以上として機能することができる。一実施形態では、油溶性遷移金属含有化合物は、チタン(IV)アルコキシドなどの油溶性チタン化合物であってもよい。油溶性物質に使用することができる、または油溶性物質の調製に使用することができるチタン含有化合物の中で、開示された技術は、酸化チタン(IV)、硫化チタン(IV)、硝酸チタン(IV)などの様々なTi(IV)化合物、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンプロポキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、チタン2−エチルヘキソキシドなどのチタン(IV)アルコキシド、およびこれらに限定されないが、チタンフェネートを含む他のチタン化合物または錯体、チタン(IV)2−エチル−1−3−ヘキサンジオエートまたはクエン酸チタンまたはオレイン酸チタンのようなチタンカルボン酸塩、およびチタン(IV)(トリエタノールアミナート)イソプロポキシド、である。開示された技術に包含される他の形態のチタンは、ジチオリン酸チタン(例えば、ジアルキルジチオチオリン酸)およびスルホン酸チタン(例えば、アルキルベンゼンスルホン酸)などのリン酸チタン、または一般に、油溶性塩のような塩を形成するチタン化合物と様々な酸物質との反応生成物を含む。したがって、チタン化合物は、とりわけ、有機酸、アルコールおよびグリコールから誘導され得る。Ti化合物はまた、Ti−O−Ti構造を含む二量体またはオリゴマー形態で存在してもよい。このようなチタン材料は、市販されているか、または当業者には明らかな適切な合成技術によって容易に調製することができる。これらは、特定の化合物に依存して、固体または液体として室温で存在し得る。これらはまた、適切な不活性溶媒中の溶液形態で提供されてもよい。
一実施形態では、チタンは、スクシンイミド分散剤などのTi修飾分散剤として供給することができる。このような材料は、チタンアルコキシドと例えばアルケニル−(またはアルキル)無水コハク酸のようなヒドロカルビル置換無水コハク酸、との間にチタン混合無水物を形成することによって調製することができる。得られたチタン酸コハク酸塩中間体は、直接使用することができ、またはそれは、(a)遊離の縮合可能な−NH官能基を有するポリアミン系スクシンイミド/アミド分散剤、(b)ポリアミンベースのスクシンイミド/アミド分散剤、すなわちアルケニル−(またはアルキル−)無水コハク酸およびポリアミンの成分、(c)置換無水コハク酸とポリオール、アミノアルコール、ポリアミンとの反応により調製されるヒドロキシ含有ポリエステル分散剤、またはこれらの混合物などの多くの物質のいずれかと反応させることができる。代替的に、チタン酸コハク酸塩中間体を、例えばアルコール、アミノアルコール、エーテルアルコール、ポリエーテルアルコールまたはポリオール、または脂肪酸、および潤滑剤にTiを付与するために直接使用されるか、または上記のようなコハク酸分散剤とさらに反応した生成物、のような他の薬剤と反応させてもよい。一例として、テトライソプロピルチタネート1部(モル)をポリイソブテン置換無水コハク酸約2部(モル)と140〜150℃で5〜6時間反応させて、チタン変性分散剤または中間体を提供してもよい。得られた材料(30g)を、150℃で1.5時間、ポリイソブテン置換無水コハク酸およびポリエチレンポリアミン混合物(127グラム+希釈油)からのスクシンイミド分散剤とさらに反応させて、チタン変性スクシンイミド分散剤を生成させることができる。
化合物を含有する別のチタンは、チタンアルコキシドおよびC〜C25カルボン酸の反応生成物であってもよい。反応生成物は、以下の式で表され、
式中、式中、nは、2、3および4から選択される整数であり、Rは、約5〜約24個の炭素原子を含むヒドロカルビル基であり、または式で表すことができる。
式中、R、R、RおよびRの各々は、互いに同じであるかまたは異なり、かつ約5〜約25個の炭素原子を含むヒドロカルビル基から選択される。好適なカルボン酸としては、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸、シクロヘキサンカルボン酸、フェニル酢酸、安息香酸、ネオデカン酸などが挙げられることができるが、これらに限定されない。
一実施形態では、油溶性チタン化合物は、重量で約0ppm〜約3000ppmのチタン、または重量で約25ppm〜約1500ppmのチタン、または重量で約35ppm〜約500ppmのチタン、または約50ppm〜約300ppmを提供するための量で潤滑油組成物中に存在してもよい。
粘度指数改善剤
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意に、1つ以上の粘度指数改善剤を含有してもよい。好適な粘度指数向上剤としては、ポリオレフィン、オレフィンコポリマー、エチレン/プロピレンコポリマー、ポリイソブテン、水素化スチレン−イソプレンポリマー、スチレン/マレイン酸エステルコポリマー、水素化スチレン/ブタジエンコポリマー、水素化イソプレンポリマー、アルファ−オレフィン無水マレイン酸コポリマー、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアルキルスチレン、水素化アルケニルアリール共役コポリマー、またはそれらの混合物を挙げることができる。粘度指数改善剤は星型ポリマーを含んでもよく、好適な例は、米国公開第2012/0101017 A1号に記載されている。
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意に、粘度指数改善剤に加えて、または粘度指数改善剤の代わりに、1つ以上の分散剤粘度指数改善剤を含有してもよい。好適な粘度指数向上剤としては、官能化ポリオレフィン、例えば、アシル化剤(無水マレイン酸など)とアミンとの反応生成物で官能化されているエチレン−プロピレンコポリマー、アミンで官能化されているポリメタクリレート、またはアミンと反応したエステル化無水マレイン酸−スチレンコポリマーを挙げることができる。
粘度指数向上剤および/または分散剤粘度指数向上剤の総量は、潤滑油組成物の約0重量%〜約20重量%、約0.1重量%〜約15重量%、約0.1重量%〜約12重量%、または約0.5重量%〜約10重量%であってもよい。
その他の添加剤
他の添加剤は、潤滑流体に要求される1つ以上の機能を実行するように選択されてもよい。さらに、上述の添加剤の1つ以上は、多機能性であり、本明細書で記述される機能に加えて、または機能以外の機能を提供し得る。
本開示に従う潤滑油組成物は、任意に、他の性能添加剤を含んでもよい。他の性能添加剤は、本開示に明記される添加剤に対する追加であっても、かつ/または金属不活性剤、粘度指数向上剤、洗浄剤、無灰TBNブースター、摩擦調整剤、耐摩耗剤、腐食抑制剤、錆抑制剤、分散剤、分散剤粘度指数向上剤、極圧剤、酸化防止剤、泡抑制剤、解乳化剤、乳化剤、流動点降下剤、シール膨潤剤、およびそれらの混合物のうちの1つ以上を含んでもよい。典型的には、完全配合潤滑油は、これらの性能添加剤のうちの1つ以上を含有する。
好適な金属不活性剤としては、ベンゾトリアゾールの誘導体(典型的にはトリルトリアゾール)、ジメルカプトチアジアゾール誘導体、1,2,4−トリアゾール、ベンズイミダゾール、2−アルキルジチオベンズイミダゾール、または2−アルキルジチオベンゾチアゾール;エチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレートならびに任意に酢酸ビニルのコポリマーを含む泡抑制剤;トリアルキルホスフェート、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、および(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)ポリマーを含む解乳化剤;無水マレイン酸−スチレンのエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、またはポリアクリルアミドを含む流動点降下剤を挙げることができる。
好適な泡抑制剤は、シロキサンなどのシリコン系化合物を含む。
好適な流動点降下剤は、ポリメチルメタクリレートまたはそれらの混合物を含んでもよい。流動点降下剤は、本潤滑油組成物の最終重量を基準として、約0重量%〜約1重量%、約0.01重量%〜約0.5重量%、または約0.02重量%〜約0.04重量%を提供するのに十分な量で存在し得る。
好適な防錆剤は、鉄金属表面の腐食を抑制する特性を有する単一の化合物または化合物の混合物であってもよい。本明細書で有用な防錆剤の非限定的な例は、2−エチルヘキサン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ベヘン酸、およびセロチン酸などの油溶性高分子量有機酸、ならびにトール油脂肪酸、オレイン酸およびリノール酸から生成されたもののような二量体および三量体酸を含む油溶性ポリカルボン酸を含む。他の好適な腐食防止剤は、約600〜約3000の分子量範囲の長鎖アルファ、オメガ−ジカルボン酸、およびテトラプロペニルコハク酸、テトラデセニルコハク酸、およびヘキサデセニルコハク酸のような、アルケニル基が約10個以上の炭素原子を含むアルケニルコハク酸を含む。別の有用な種類の酸性腐食防止剤は、アルケニル基に約8〜約24個の炭素原子を有するアルケニルコハク酸の、ポリグリコールのようなアルコールとの半エステルである。このようなアルケニルコハク酸の対応する半アミドも有用である。有用な防錆剤は、高分子量の有機酸である。いくつかの実施形態では、エンジン油は、防錆剤を欠いている。
存在する場合、錆抑制剤は、本潤滑油組成物の最終重量を基準として、約0重量%〜約5重量%、約0.01重量%〜約3重量%、約0.1重量%〜約2重量%を提供するのに十分な量で使用され得る。
一般的に言えば、好適なクランクケース潤滑剤は、以下の表に列挙する範囲の添加剤成分を含むことができる。
上記の各構成成分の百分率は、本最終潤滑油組成物の重量に基づく各構成成分の重量パーセントを表す。潤滑油組成物の残部は、1つ以上の基油からなる。
本明細書に記載された組成物を配合する際に使用される添加剤は、個別にまたは様々な副次的な組み合わせで基油にブレンドされてもよい。しかしながら、添加剤濃縮物(すなわち、添加剤プラス炭化水素溶媒のような希釈剤)を使用して、成分の全てを同時に混合することが好適であり得る。
本開示はまた、モノマー組成物(モノマー組成物が上記の通りである)を重合させて得られるランダムコポリマーを含有する潤滑油組成物をエンジンに供給することを含む、エンジンにおける摩擦低減のための方法も含む。
以下の実施例は、本開示の方法および組成物を例示するものであって、限定するものではない。当該分野において通常遭遇される様々な条件およびパラメータの他の好適な修正および適応は、当業者にとって明らかであり、本開示の趣旨および範囲内である。本明細書で引用した全ての特許および刊行物は、その全体が参照により本明細書に完全に組み込まれる。
実施例1
機械的撹拌機、温度計、冷却コンデンサー、および不活性ガス注入口を備えた500mlの樹脂ケットル中で、9.1g(0.09モル)のメチルアクリレートル(MMA)、239.8g(0.91モル)のラウリルアクリレート(n−ドデシルアクリレートおよびn−テトラデシルアクリレートの混合物、LMA)、71.5グラム(0.55モル)の2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEMA)、40.0グラム(0.20モル)のn−ドデカンチオール、および40.0グラムの鉱油を投入した。混合物全体を窒素でスパージし、次いで撹拌しながら75℃に加熱し、次いで1.1g(0.006モル)のVazo(登録商標)67を投入し、重合を80〜85℃で4時間維持した。反応を終了させ、排出前に冷却した。透明で低粘度のポリマー溶液が得られた。ゲル浸透クロマトグラフィーを用いて、ポリマーの構造を分析した。
実施例2〜6
反応に投入されたモノマーの量を除いて、実施例1に示したものと同じ手順で試料を調製した。
比較例1
同様の反応設定でRAFT重合によりブロックコポリマーを調製した。80.6グラムの鉱油中に分散させた、210.5グラム(0.8モル)のラウリルアクリレート(n−ドデシルアクリレートとn−テトラデシルアクリレートとの混合物、LMA)、1.2グラム(10ミリモル)の4−シアノ−4−(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニルペンタン酸を含むモノマー混合物を最初に反応させることによって試料を調製する。80〜85℃で1.2グラム(6ミリモル)のVazo(登録商標)67を用いて重合を開始した。4時間の反応の後、26.0グラム(0.2モル)の2−ヒドロキシエチルアクリレートを0.3グラム(1.5ミリモル)の追加の投入されたVazo(登録商標)67を添加した。反応をさらに3時間維持し、その後、反応を停止し、試料を分析した。
比較例2
全てのモノマーを一度に投入したことを除いて、上記の比較例1と同様なやり方で試料を調製した。
比較例3〜6
反応に投入されたモノマーの量を除いて、実施例1に示したものと同じ手順で試料を調製した。
MTMによる試料評価
上記試料を1重量%のHiTEC(登録商標)7169添加剤を含有するMotiva Star 4基油に加熱して溶解し、次いでミニトラクションマシン(MTM)で摩擦係数を測定した。全てのポリマーは、最終溶液中の0.5重量%の活性ポリマー濃度で評価した。
短鎖アクリレート、長鎖アクリレートおよび/または極性アクリレートを有する一連のランダムコポリマーを用いて試料のパネルを作製した。含まれた短鎖アクリレートはアクリル酸メチルであった。ラウリル−ミリスチルアクリレート(C12−C14)およびセチル−エイコシルアクリレート(C16−C20)の2つの長鎖アクリレートが含まれた。含まれた極性アクリレートは、ヒドロキシエチルアクリレートであった。調製された試料のそれぞれの特性を以下の表に要約する。
最初の比較では、開示されたランダムコポリマーが、2つの比較ポリマー材料に対比して比較された。実施例1は、5.9モル%のメチルアクリレート、58.8モル%のラウリル−ミリスチルアクリレート、および35.4モル%のヒドロキシエチルアクリレートを含有していた。ランダムコポリマーは、M=4627、M=3017、および1.53の多分散度を有していた。この試料を、80モル%のラウリル−ミリスチルアクリレートと20モル%のヒドロキシエチルアクリレートのランダムコポリマー、M=28,500(比較例1)、および80モル%のラウリル−ミリスチルアクリレートと20モル%のヒドロキシエチルアクリレートのジブロックコポリマー、M=26,600(比較例2)に対して比較した。各試料を、0.5重量%の処理速度で、1重量%のジチオリン酸亜鉛(ZDDP)を用いて潤滑剤組成物中で試験した。試料を125℃、30N、および20%SRRで試験した。図1に示した摩擦係数対速度の曲線は、開示されたランダムコポリマー使用することによる著しい改善を実証している。
開示された2つのコポリマーの比較は、異なる試料の摩擦低減を実証している。以下のランダムコポリマーを有する潤滑剤の試料を調製し、試験した。実施例2は、約7%のメチルアクリレート、68%のラウリル−ミリスチルアクリレートおよび25モル%のヒドロキシエチルアクリレートを含有し、2895のM、4253のM、および1.47のPDIを伴った。実施例3は、約39%のメチルアクリレート、38%のラウリル−ミリスチルアクリレートおよび23モル%のヒドロキシエチルアクリレートを含有し、2684のM、3847のM、および1.43のPDIを伴った。摩擦係数対速度の曲線を図2に示す。
3つの試料の比較は、ランダムコポリマー中の極性成分の有効性を実証している。以下のランダムコポリマーを有する潤滑剤の試料を調製し、試験した:0モル%のヒドロキシエチルアクリレートを有する比較例3、10モル%のヒドロキシエチルアクリレートを有する実施例4、および25モル%のヒドロキシエチルアクリレートを有する実施例2。摩擦係数対速度の曲線を図3に示す。
それぞれが極性アクリレートを含まない4つの配合物の比較は、極性アクリレートの不在下では、Mも短鎖対長鎖の比も性能に影響を与えないことを実証している。極性アクリレートを有しない4つの試料を調製した。比較例3、4、5、および6は、図4Aに実証されるように、摩擦の変更に影響を与えないことを示している。上記4つの試料とは対照的に、図4Bに示すように、それぞれが約M=3000、および0.1の短鎖対長鎖の比を有する3つの試料について、極性アクリレートの効果を、100℃、20N、および20%SRRでの比較例3と(実施例2)および実施例4との比較において示すことができる。最終的には、短鎖対長鎖の比の変更は、性能に影響を与え得る。図4Cに示すように、約10モル%の極性アクリレート、約3000のM、および種々の短鎖対長鎖の比を有する実施例4、5、および6もまた、摩擦低減の改善を実証している。
いくつかの試験試料の比較は、本明細書に開示されるランダムコポリマーが、高速および低速条件の両方で機能することを実証している。図5Aおよび5Bを参照されたい。各点において、極性アクリレートのレベルが高く、短鎖対長鎖アクリレートの比が高く、Mnが低いほど改善が実証され得る。
実施形態
これに加えてまたはこれに代えて、本開示は、以下の実施形態のうちの1つ以上を含むことができる。
実施形態1.アクリレートモノマー組成物を重合させることから得られるランダムコポリマーであって、モノマー組成物が、
a)0超〜約60モル%の式(I)の少なくとも1つの短鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC〜C10アルキルラジカルであることができる)と、
b)約0〜約94モル%の少なくとも1つの式(II)の長鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC11〜C15アルキルラジカルであることができる)と、
c)約0〜約94%の少なくとも1つの式(III)の長鎖アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Rは、直鎖または分岐鎖のC16〜C30アルキルラジカルであることができる)と、
d)約5〜約60モル%の少なくとも1つの式(IV)の極性アクリレート
(式中、Rは、水素またはメチルであることができ、Aは、直鎖または分枝鎖のC〜Cアルキルラジカル、芳香族ラジカル、または式(−CHRCH−O−)(式中、Rは水素またはメチルであることができ、nは、1〜10であることができる)であり、Xは、COOH、OH、またはNR2122であることができる)とを含む)とを含み、
ここで
成分b)および成分c)の長鎖アクリレートは一緒にアクリレートモノマーの約35モル%〜約94モル%の合計になることができ、
長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比は、約0〜約2とすることができ、
コポリマーは、約1000〜約15,000g/モルのMを有することができる、アクリレートモノマー組成物を重合させることから得られるランダムコポリマー。
実施形態2.モノマー組成物が、実施形態1で定義した式(I)、(II)、(III)、および(IV)を含む、アクリレートモノマー組成物を重合させることから得られるポリマー摩擦調整剤。
実施形態3.基油と、摩擦調整特性を有する少なくとも1つの添加剤とを含む潤滑油組成物であって、摩擦調整特性を有する少なくとも1つの添加剤が、アクリレートモノマー組成物、すなわち、実施形態1で定義した式(I)、(II)、(III)、および(IV)を含むモノマー組成物を重合させることから得られるランダムコポリマーとすることができる、潤滑油組成物。
実施形態4.エンジンにおける摩擦を低減するための方法であって、実施形態1で定義した式(I)、(II)、(III)および(IV)を含むアクリレートモノマー組成物を重合させることから得られるランダムコポリマーまたはポリマー摩擦調整剤を含む潤滑油組成物をエンジンに供給することを含む、方法。
実施形態5.ランダムコポリマーまたはポリマー摩擦調整剤を調製するためのプロセスであって、アクリレートモノマー組成物、すなわち実施形態1で定義した式(I)、(II)、(III)、および(IV)を含むモノマー組成物を重合させることを含む、プロセス。
実施形態6.組成物、方法および前の実施形態のいずれかのプロセスは、式中、RがC〜C、C〜C、またはC〜C、エチル、またはメチルとすることができる、実施形態1〜5のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。Rはメチルであってもよい。
実施形態7.Rが、C11〜C15、例えばC12〜C15、またはC12〜C14の直鎖または分岐鎖のアルキルラジカルとすることができる、実施形態1〜6のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。
実施形態8.Rが、C16〜C30、C16〜C24、またはC16〜C20の直鎖または分岐鎖のアルキルラジカルとすることができる、実施形態1〜7のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。
実施形態9.Aが、(CH、直鎖または分岐鎖のC〜Cアルキルラジカル、芳香族ラジカル、式(−CHRCH−O−)のポリエーテル、またはこれらの組み合わせであることができる、実施形態1〜8のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。Aは、直鎖または分岐鎖のC〜Cラジカル、直鎖または分岐鎖のC〜Cラジカルであることができる。Aは−CHCH−であってもよい。
実施形態10.XがCOOH、OH、またはNR2122であり得る、実施形態1〜9のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。Xは−OHであってもよい。
実施形態11.R、R、R、およびRのうちの少なくとも1つがメチルであり得るか、またはR、R、RおよびRのそれぞれがメチルである、実施形態1〜10のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。
実施形態12.短鎖アクリレートが、組成物の少なくとも約1モル%、2モル%、または3モル%であり得る、実施形態1〜11のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。短鎖アクリレートは、組成物の約60モル%未満、約55モル%未満、または約50モル%未満であり得る。
実施形態13.長鎖アクリレートが、モノマー組成物の少なくとも約25モル%、少なくとも約30モル%、少なくとも約35モル%、少なくとも約45モル%、または少なくとも約50モル%であることできるか、およびモノマー組成物の約95モル%未満、約90モル%未満、約85モル%未満、約75モル%未満、または約75モル%未満であることができる、実施形態1〜12のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。
実施形態14.極性アクリレートが、組成物の少なくとも約5モル%、少なくとも約7モル%、少なくとも約10モル%、少なくとも約15モル%、または少なくとも約20モル%であり得る、実施形態1〜13のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。極性アクリレート基は、組成物の約60モル%未満、約50モル%未満、45モル%未満、または約40モル%未満であり得る。
実施形態15.Mが、約1000〜約10000g/モル、約2,000〜約10,000g/モル、約2,000〜約8,000g/モル、または約3,000〜約8,000g/モルであり得る、実施形態1〜14のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。
実施形態16.長鎖アクリレートに体する短鎖アクリレートの比が、約0.1〜約2、約0.3〜約2、約0.1〜約1.5、約0.3〜約1.5、または約0.5〜約1.5とすることができる、実施形態1〜15のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。
実施形態17.Rがメチルであることができ、Aが−CHCH−でありことができ、Xが−OHであることができる、実施形態1〜16のいずれかに記載の組成物、方法およびプロセス。
本開示の他の実施形態は、本明細書の考察および本明細書に開示された実施形態の実施から当業者に明らかになるであろう。明細書および特許請求の範囲を通して使用される場合、「a」および/または「an」は、1つまたは1つ以上を指すことができる。他に指示がなければ、本明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量、分子量、パーセント、比、反応条件などの性質を表す全ての数字は、「約」という用語が存在するか否かにかかわらず、全ての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、反対に示されない限り、本明細書および特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本開示によって得ようとする所望の特性に依存して変化し得る近似値である。最低限、特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各々の数値パラメータは、報告された有効数字の数および通常の丸め技術を適用することによって少なくとも解釈されるべきである。開示の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータが近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に示された数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、いかなる数値も、それらのそれぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる、所定の誤差を本質的に含有する。本明細書および実施例が、例示的なものにすぎず、本開示の真の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲によって示されるものとみなされることが意図される。
前述の実施形態は、実際にかなりの変動を受けやすい。したがって、実施形態は、本明細書上記に説明される特定の例証に限定されることが意図されない。むしろ、上述の実施形態は、法的に利用可能なそれらの等価物を含む、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内にある。
特許権者は、開示された実施形態を公衆に捧げるつもりはなく、開示された改変または改変が文字通り特許請求の範囲内に含まれない限り、等価物の教義の下でこれらの一部とみなされる。

Claims (28)

  1. アクリレートモノマー組成物を重合させることから得られるランダムコポリマーであって、前記モノマー組成物が、
    a)約1〜約60モル%の少なくとも1つの式(I)の短鎖アクリレート
    (式中、Rが、水素またはメチルであり、Rが、直鎖または分岐鎖のC〜C10アルキルラジカルである)と、
    b)約0〜約94モル%の少なくとも1つの式(II)の長鎖アクリレート
    (式中、Rが、水素またはメチルであり、Rが、直鎖または分岐鎖のC11〜C15アルキルラジカルである)と、
    c)約0〜約94%の少なくとも1つの式(III)の長鎖アクリレート
    (式中、Rが、水素またはメチルであり、Rが、直鎖または分岐鎖のC16〜C30アルキルラジカルである)と、
    d)約5〜約50モル%の少なくとも1つの式(IV)の極性アクリレート
    (式中、Rが、水素またはメチルであり、Aが、直鎖または分枝鎖のC〜Cアルキルラジカル、芳香族ラジカル、または式(−CHRCH−O−)のポリエーテル(式中、Rが水素またはメチルであり、nが、1〜10である)であり、Xが、COOH、OH、またはNR2122である)とを含み、
    式中、
    、R、R、およびRのうちの少なくとも1つがメチルであり、
    成分b)および成分c)の前記長鎖アクリレートが一緒に前記アクリレートモノマーの約35モル%〜約94モル%の合計になり、
    長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比が、約0.05〜約2であり、
    前記コポリマーが、約1000〜約15,000g/モルのMを有する、ランダムコポリマー。
  2. 、R、R、およびRのそれぞれが、メチルである、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  3. がメチルである、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  4. 少なくとも約5〜約45モル%の短鎖アクリレートを含む、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  5. が、約1000〜約10000g/モルである、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  6. が、直鎖または分岐鎖のC12〜C14アルキルラジカルであり、Rが、直鎖または分岐鎖のC16〜C24アルキルラジカルである、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  7. Aが、C〜Cアルキルラジカル、またはn=1〜4のポリエーテルである、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  8. Aが、−CHCH−である、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  9. 約10〜約50モル%の前記極性アクリレートを含む、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  10. 約10〜約45モル%の前記極性鎖アクリレートを含む、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  11. 約30〜約75モル%の前記長鎖アクリレートを含む、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  12. 長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比が、約0.3〜約1.5である、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  13. 成分a)が、約5〜約45モル%のメチルアクリレートであり、
    成分b)が、約30〜約90モル%のラウリル−ミリスチルアクリレートであり、
    成分c)が、約10〜約45モル%の2−ヒドロキシエチルアクリレートである、請求項1に記載のランダムコポリマー。
  14. 前記Mが、約2000〜約10,000であり、長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比が、約0.1〜約1.5である、請求項13に記載のランダムコポリマー。
  15. 潤滑油組成物であって、
    基油と、
    摩擦調整特性を有する少なくとも1つの添加剤と、を含み、
    前記摩擦調整特性を有する少なくとも1つの添加剤が、アクリレートモノマー組成物を重合させることから得られるランダムコポリマーであり、前記モノマー組成物が、
    a)約1〜約60モル%の少なくとも1つの式(I)の短鎖アクリレート
    (式中、Rが、水素またはメチルであり、Rが、直鎖または分岐鎖のC〜C10アルキルラジカルである)と、
    b)約0〜約94モル%の少なくとも1つの式(II)の長鎖アクリレート
    (式中、Rが、水素またはメチルであり、Rが、直鎖または分岐鎖のC11〜C15アルキルラジカルである)と、
    c)約0〜約94%の少なくとも1つの式(III)の長鎖アクリレート
    (式中、Rが、水素またはメチルであり、Rが、直鎖または分岐鎖のC16〜C30アルキルラジカルである)と、
    d)約5〜約50モル%の少なくとも1つの式(IV)の極性アクリレート
    (式中、Rが、水素またはメチルであり、Aが、直鎖または分枝鎖のC〜Cアルキルラジカル、芳香族ラジカル、または式(−CHRCH−O−)のポリエーテル(式中、Rが水素またはメチルであり、nが、1〜10である)であり、Xが、COOH、OH、またはNR2122である)とを含み、
    式中、
    、R、R、およびRのうちの少なくとも1つがメチルであり、
    成分b)および成分c)の前記長鎖アクリレートが一緒に前記アクリレートモノマーの約35モル%〜約94モル%の合計になり、
    長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比が、約0.05〜約2であり、
    前記コポリマーが、約1000〜約15,000g/モルのMを有する、潤滑油組成物。
  16. 、R、R、およびRのそれぞれが、メチルである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  17. がメチルである、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  18. 少なくとも約5〜約45モル%の短鎖アクリレートを含む、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  19. が、約1000〜約10000g/モルである、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  20. が、直鎖または分岐鎖のC12〜C14アルキルラジカルであり、Rが、直鎖または分岐鎖のC16〜C24アルキルラジカルである、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  21. Aが、C〜Cアルキルラジカル、またはn=1〜4のポリエーテルである、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  22. Aが、−CHCH−である、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  23. 約10〜約50モル%の前記極性アクリレートを含む、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  24. 約10〜約45モル%の前記極性鎖アクリレートを含む、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  25. 約35〜約75モル%の前記長鎖アクリレートを含む、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  26. 長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比が、約0.3〜約1.5である、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  27. 成分a)が、約5〜約45モル%のメチルアクリレートであり、
    成分b)が、約30〜約70モル%のラウリル−ミリスチルアクリレートであり、
    成分c)が、約10〜約40モル%の2−ヒドロキシエチルアクリレートである、請求項15に記載の潤滑油組成物。
  28. 前記Mが、約2000〜約10,000であり、長鎖アクリレートに対する短鎖アクリレートの比が、約0.1〜約1.5である、請求項27に記載の潤滑油組成物。
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