JP2019522715A - 剪断安定な(shear−stable)油組成物およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

ペンダント基を有する第一の成分、2以上の末端炭素鎖を有する第二の成分、および任意に第三の成分を含む油組成物であって、第二の成分の単一の分子は、ペンダント基および末端炭素鎖の間のファンデルワールス力を介して第一の成分の2つの分子とで剪断可能で安定な構造を形成することができる、油組成物。剪断可能で安定な構造の重い画分の合計濃度が低濃度に制御される場合、油の剪断安定性は改良することができる。

Description

優先権
本出願は、2016年7月20日に出願された米国仮出願第62/364,628号および2016年9月2日に出願された欧州出願第16187013.4号に対する優先権、およびそれらの出願の利益を主張する。
本出願は、油組成物およびその製法に関する。特に、本出願は、炭化水素ベースストック(base stock)および共ベースストック(co−base stock)または添加剤を含む剪断安定な潤滑油組成物に関する。本発明は、例えば、通常の使用の間に反復高剪断応力の対象となるギヤボックス油または他の油として用いるのに特に適した、増強された剪断安定性を備えた潤滑剤ベースストックブレンドを製造するのに有用である。
商業的用途における潤滑剤は、今日、それらの意図される用途に応じて、種々の添加剤パッケージおよび溶媒と混合された種々の天然および合成ベースストックから調製される。ベースストックとしては、例えば、グループI、IIおよびIIIの鉱油、ガス・ツー・リキッド基油(GTL)、限定されるものではないが、メタロセン触媒を用いることによって製造されたポリアルファ−オレフィン(PAO)(mPAO)を含めた、グループIVのPAO、限定されるものではないが、アルキル化ナフタレン(AN)を含めた、グループVのアルキル化芳香族化合物(AA)、シリコーン油、リン酸エステル、ジエステル、ポリオールエステルなどを挙げることができる。
潤滑油組成物の製造業者および使用者は、潤滑油組成物のオイルドレン寿命(oil drain life)を延ばすことによって性能を改良することを望んでいる。延長されたドレン寿命は、潤滑油組成物、特にグループIV/グループVのベースストックを含有するものの高度に望ましいマーケッティング特徴である。
潤滑油組成物の剪断安定性は、潤滑油組成物、特に、ギヤボックス油などの通常の使用の間に高剪断応力事象を受けるもののオイルドレン寿命に影響する。潤滑油組成物の酸化的分解は、潤滑油組成物が用いられる金属機械の損傷をもたらしかねない。そのような分解の結果、金属表面の堆積物、スラッジの存在、または潤滑油組成物の粘度の減少または変化につながる場合がある。ギヤボックス油では、油の寿命の間における粘度の有意な損失は、潤滑における効率の低下、したがってまた、ギヤの早期摩耗および欠陥ももたらし得る。
潤滑油組成物の動的粘度は、潤滑油組成物の抗酸化性能および酸化の程度に直接的に関連する。機械で用いられている潤滑油組成物は、潤滑油組成物の動的粘度があるレベルに到達すると酸化的分解を受け、潤滑油組成物はそのレベルで交換する必要がある。潤滑油組成物の酸化安定性および抗酸化性能の改良は、潤滑油組成物を交換する前に用いることができる時間の長さを増大させることによって、オイルドレン寿命を改良する。抗酸化性能を改良し、グループIV/グループVの潤滑油組成物のオイルドレン寿命を延長するのに種々のアプローチが用いられている。これらのアプローチは、典型的には、潤滑油組成物の抗酸化添加剤の濃度を増大させることを含む。
米国特許出願公開第2013/210996号は、10モル%以下のエチレンに由来し、20時間のテーパーローラーベアリング試験に付された後に、9%未満の動的粘度損失を有することによって証明された高剪断安定性によって特徴付けられる、135cSt以上の100℃における動的粘度を有するPAOを開示する。この特許文献中のある好ましい例において、PAOは、45,000よりも大きな数平均分子量を有する、5.0質量%以下のポリマーを含む。PAOベースストックにおける大きなPAO分子(例えば、少なくとも45,000の数平均分子量を有するもの)の濃度が低いことが、過酷な剪断安定性試験後の低い動的粘度損失によって特徴付けられる高剪断安定性にとって望ましいことが開示されている。
上記文献は、主として、潤滑油組成物に入れられた単一ベースストック材料の剪断安定性に関連する。しかしながら、驚くべきことに、複数のベースストックまたは他の油成分を混合すると、たとえ、過酷な試験条件下での延長された剪断安定性試験において個々に試験した場合にそれらの各々が過剰に低い剪断損失を呈するとしても、それらの混合物は、同様な条件下で試験した場合に認識できる剪断損失を呈し得ることが判明した。これは、種々の成分が、油中で相互に反応し、剪断不安定なものを形成し得ることを示す。
したがって、所望の特性の中でも、高い剪断安定性を呈する複数の油成分を含む油組成物に対する要望が依然として存在する。本発明は、この要望および他の要望を満足する。
(i)高分子量画分および長いペンダント基を備えた分子を含む第一の成分ベースストックを、(ii)複数の長い末端炭素鎖を含む低分子量の第二の成分と混合することによって、ペンダント基および末端炭素鎖の間のファンデルワールス力を介して第二の成分の分子および第一の成分の2つの分子の組合せによって形成された高い数平均分子当量の複合体構造の低濃度を制御することにより、油組成物の高い剪断安定性を達成することができることが判明した。
かくして、本発明の第一の態様は、第一の成分および第一の成分とは異なる第二の成分を含む油組成物に関する。第一の成分は、各々が複数のペンダント基を有する第一のタイプの複数の分子を含むベースストックであり、(i)第一のタイプの分子の全てのペンダント基の最長5モル%の平均ペンダント基長は、Lpg(5%)の平均ペンダント基長を有し、Lpg(5%)≧5.0であり;(ii)第一のタイプの分子の一部は、20,000よりも大きな、またはそれと同等な数平均分子量を有する。第二の成分は、各々が2つの末端炭素鎖を含む第二のタイプの複数の分子を含み、(a)第二の成分の数平均分子量は2,000以下であり;(b)2つの末端炭素鎖は5.0と同等な、またはそれよりも大きな鎖長を有し、共通の炭素原子を共有しない。第二のタイプの単一の分子は、第一のタイプの分子のペンダント基および第二のタイプの単一の分子における2つの末端炭素鎖の間のファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの分子に隣接して、第一の複合体構造を形成することができる。第一の複合体構造は、少なくとも45,000の数平均分子当量を有するその第一の重い画分を含む。第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいた、第一の複合体構造の第一の重い画分の合計最大理論濃度はC11(max)質量%であり;C11(max)≦20である。
本発明の第二の態様は、上記油組成物を製造する方法に関する。
図1は、異なる濃度のベースストックの複数の異なるタイプを含む一連の油組成物の剪断粘度損失(SS192)を示すチャートである。
本明細書中で用いる場合、「潤滑剤」とは、2以上の移動する表面の間に導入することができ、相互に対して移動する2つの隣接する表面の間の摩擦のレベルを降下させることができる物質をいう。潤滑剤「ベースストック」は、それを他の成分と混合することによって潤滑剤を処方するのに用いられる材料、典型的には、潤滑剤の作動温度において液体である。潤滑剤において適切なベースストックの非限定的例としては、APIグループI、グループII、グループIII、グループIV、グループVおよびグループVIのベースストックが挙げられる。フィッシャー―トロプシュプロセスまたはガス・ツー・リキッド(「GTL」)プロセスに由来する流体が、最新の潤滑剤を製造するのに有用な合成ベースストックの例である。GTLベースストックおよびそれらを製造するための方法は、例えば、国際公開第2005/121280号および米国特許第7,344,631号;第6,846,778号;第7,241,375号;第7,053,254号に見出すことができる。
本明細書中に記載された全ての流体「粘度」は、特記しない限り、ASTM D445 100℃(「KV100」)に従って測定されたセンチストークス(「cSp」)で表した100℃動的粘度をいう。KV40の報告された値は、40℃においてASTM D445に従って測定されたセンチストークスで表された動的粘度である。全ての粘度指標(「VI」)値は、ASTM D2270に従って測定される。
本出願において、油の剪断安定性は、KRLテーパードローラーベアリング試験(CEC L45−A99)を用いることによって測定される。20時間、100時間、および192時間における剪断安定性は、典型的には、各々、(粘度損失のパーセントとしての)SS20、SS100、およびSS192として測定され、報告される。この試験は、油組成物に含有された高分子量成分から得られる剪断粘度損失の量を決定するのに特に有用である。
本開示において、ペンダント基、末端炭素鎖、および側鎖基の全てのパーセントは、そうでないことが規定されているのでなければ、モルによる。
本開示において、ペンダント基または側鎖基の長さは、鎖上のいずれの置換基も考慮することなく、問題とする分子の炭素骨格(例えば、PAO分子の場合)または核(例えば、アルキルナフタレン分子の場合)またはヘテロ原子(例えば、エステル分子の場合)に直接的に結合したその中の最初の炭素原子から出発し、1以下の炭素原子に連結したその中の最後の炭素原子で終了する、炭素鎖における炭素原子の合計数を意味する。好ましくは、ペンダント基または側鎖基は、2を超える炭素原子(または1を超える炭素原子)を含む置換基を含まず、またはいずれの置換基も含まない。
本開示において、末端炭素鎖の長さは、鎖上のいずれの置換基も考慮することなく、問題とする分子において、その中の末端炭素原子から出発し、いずれかの任意の非末端炭素原子で終了する、炭素鎖中の炭素原子の合計数を意味する。末端炭素原子は、1個の炭素原子および3個の水素原子に連結した炭素原子である。好ましくは、末端炭素原子は、2を超える炭素原子(または1を超える炭素原子)を含む置換基を含まず、またはいずれの置換基も含まない。
本開示において、分子は、共通の炭素原子を共有しない2以上の末端炭素鎖を含み得る。2つの鎖は、角度シータを形成する方向に延びると言われる。各末端炭素鎖は、分子が、問題とする末端炭素鎖における炭素原子の全てに対する距離の最小合計自乗を有する仮想直線である、25℃で最低エネルギーを持つ立体配座を採ることを仮定した軸を有すると言われる。平行であって、2つの鎖における軸に沿った末端から非末端炭素原子への方向が同一である場合、2つの鎖は0°の角度シータを形成すると言われる。平行であって、2つの鎖における軸に沿った末端から非末端炭素原子への方向が相互に反対である場合、2つの鎖は180°の角度シータを形成すると言われる。非平行であって、末端炭素原子端部から非末端炭素原子端部に延びる場合、2つの軸は、2つの鎖の間の角度シータと見なされる、180°よりも小さい角度を形成する。
本開示において、全ての分子量データは、そうでないことが規定されているのでなければ、数平均分子量である。全ての分子量データの単位はg・モル-1である。「分子当量」は、分子成分の部分の間のファンデルワールス力を介して複数の分子成分によって形成された複合体構造の合計モル質量である。本開示における(慣用的な、非メタロセン触媒およびメタロセン触媒PAO材料を含めた)オリゴマーまたはポリマー材料の分子量は、多チャネルバンドフィルターに基づく赤外線ディテクターアンサンブルIR5(GPC−IR)を備えたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いることによって測定される。ファンデルワールス力を介して分子から形成された複合体構造の分子当量は、その成分分子の測定された分子量から計算することができる。
炭素−13NMR(13C−NMR)を用いて、本発明のPAOの立体規則性を決定する。炭素−13NMRを用いて、各々、三連構造、表示された(m,m)−三連構造(すなわち、メソ、メソ)、(m,r)−(すなわち、メソ、ラセミ)および(r,r)−(すなわち、ラセミ、ラセミ)三連構造の濃度を決定することができる。これらの三連構造の濃度は、ポリマーがアイソタクチック、アタクチックまたはシンジオタクチックであるかを定義する。本開示において、モル%で表した(m,m)−三連構造の濃度は、PAO材料のアイソタクチック性として記録される。PAO試料についてのスペクトルは、以下の方法で獲得される。ほぼ100〜1000mgのPAO試料を、13C−NMR分析のための2〜3mlのクロロホルム−dに溶解させる。試料を、少なくとも512過渡状態(transients)にて、60秒遅延および90°パルスで実行する。立体規則性は、35ppm前後のピーク(分岐点の次のCH2ピーク)を用いて計算した。スペクトルの分析は、Kim,I.;Zhou,J.-M.;およびChung, H.の論文、Journal of Polymer Science: Part A:Polymer Chemistry 2000,38 1687-1697に従って行われる。立体規則性の計算は、(m,m)−三連構造のモルパーセントについてmm*100/(mm+mr+rr)、(m,r)−三連構造のモルパーセントについてmr*100/(mm+mr+rr)、および(r,r)−三連構造のモルパーセントについてrr*100/(mm+mr+rr)である。(m,m)−三連構造は35.5〜34.55ppmに対応し、(m,r)−三連構造は34.55〜34.1ppmに対応し、(r,r)−三連構造は34.1〜33.2ppmに対応する。
本発明は、第一の成分と、第二の成分および第三の成分の少なくとも一方とを含む油組成物(好ましくは、潤滑油組成物)に関する。これらの3つの成分の各々は、典型的なベースストック、共ベースストック、または添加剤成分とすることができる。一旦混合すれば、これらの成分の分子は、望ましくは溶液などの実質的に均質な混合物を形成し、そこでは、それらは、イオン結合、共有結合、水素結合、ファンデルワールス力などの力を介して相互に反応する。分子の相互作用は、多くの望ましい特性、例えば、酸化安定性における増強された性能、熱安定性、錆阻害、発泡性能、粘度指標、耐摩耗などを混合物に付与することができる。しかしながら、相互作用の結果、個々の成分と比較して油のある種の性能の劣化をもたらしかねないことも判明した。例えば、予期せぬことに、各々が、個々に、混合前に優れた剪断安定性を有する2つのベースストックの混合物は、個々の成分と比較して劣った剪断安定性を呈しかねないことが判明した。種々の典型的な油成分の複数の異なる組合せの実験は、各々が長鎖基を有する成分のある種の異なるタイプの混合物において、異なる成分が連接して、十分に強くかつ安定である基の間のファンデルワールス力を介して有意により大きな複合体構造を形成する場合があり、その結果、高剪断応力条件下では、複合体構造中の1つの成分の分子の部分が、同一タイプのより大きな分子によって経験されるであろうように、ファンデルワールス力を介して形成された接合以外の位置において分解される可能性があり、その成分の剪断損失がもたらされ、その結果、単独で自立した個々の成分と比較して混合物の剪断安定性の全体的低下がもたらされるという発見に至った。したがって、本発明者らは、本発明を提案する。
第一の成分
本発明の油成分の第一の成分は油ベースストック、複数の油ベースストックのブレンド、油組成物に典型的な添加剤成分などとすることができる。第一の成分は、同一または異なってよく、各々が、その構造上に複数のペンダント基を有する複数に分子を含むベースストックである。第一の成分の好ましい非限定的例は、潤滑油組成物で有用なグループIVのPAOベースストックである。グループI、II、III、またはVベースストックなどの他のベースストックは、第一の成分の一部または全体を形成し得る。
PAOは、触媒システムの存在下でアルファ−オレフィンモノマー分子の重合反応から生成され、任意選択的に、さらに水素化して、その中の残存する炭素−炭素二重結合を除去したオリゴマーまたはポリマー分子である。各PAO分子は、分子の炭素骨格が指名された、最大数の炭素原子を備えた炭素鎖を有する。そのまさに端部における炭素原子に対する以外の炭素骨格に対して結合されたいずれの基もペンダント基と定義される。各ペンダント基における最長炭素鎖中の炭素原子の数が、ペンダント基の長さと定義される。骨格は、典型的には、重合反応に参加するモノマー分子中の炭素−炭素二重結合に由来する炭素原子、および骨格の2つの端部を形成するモノマー分子からの追加の炭素原子を含む。典型的な水素化PAO分子は、以下の式(F−1):
(F-1)
(式中、R1と、R2と、R3と、R4およびR5の各々と、R6と、R7とは、各出現において、同一または異なり、独立して、水素または置換されたもしくは置換されていないヒドロカルビル(好ましくは、アルキル)基を表し、nは重合の程度に対応する負でない整数である)
によって表すことができる。
かくして、n=0である場合、(F−1)は、2つの炭素−炭素二重結合の間の単一の付加反応後に2つのモノマー分子の反応から生じたダイマーを表す。
n=mであって、mが正の整数である場合、(F−1)は、2つの炭素−炭素二重結合の間の付加反応のm個の工程後に、m+2個のモノマー分子の反応から生じた分子を表す。
かくして、n=1である場合、(F−1)は、2つの炭素−炭素二重結合の間の付加反応の2つの工程後に、3つのモノマー分子の反応から生じたトリマーを表す。
1で開始し、R7で終了する炭素鎖は、(F−1)に存在する全ての炭素鎖中で最大数の炭素原子を有すると仮定すれば、最大数の炭素原子を有する、R1で開始し、R7で終了するその炭素鎖は、PAO分子(F−1)の炭素骨格を構成する。置換されたまたは置換されていないヒドロカルビル(好ましくは、アルキル)基とすることができる、R2と、R3と、R4およびR5の各々と、R6とは、(もし水素でなければ)ペンダント基である。
アルファ−オレフィンモノマーのみを重合プロセスで用い、モノマーおよびオリゴマーの異性化が重合の間に反応系で決して起こらなければ、R1と、R2と、R3と、全てのR4およびR5と、R6と、R7との約半分は水素であり、R1、R2、R6、およびR7のうちの1つはメチルであって、基R1と、R2と、R3と、全てのR4およびR5と、R6と、R7との約半分は、アルファ−オレフィンモノマー分子から導入されたヒドロカルビル基であろう。各場合の具体的な例において、R2はメチルであり、R3と、全てのR5と、R6とは水素であって、R1と、全てのR4と、R7とは、その中に含有された最長の炭素鎖中に8個の炭素原子を有し、かつn=8と仮定すれば、(F−1)PAO分子の炭素骨格は35個の炭素原子を含み、ペンダント基(R2と、全てのR4)の平均ペンダント基長は7.22(すなわち、(1+8*8)/9)であろう。以下でより詳細に記載するある種のメタロセン触媒系を用いて1−デセンを重合することによって生じさせることができるこのPAO分子は以下の式(F−2):
(F-2)
によって表すことができる。この分子中、ペンダント基の最長5%、10%、20%、40%、50%、および100%は、各々、8のLpg(5%)、8のLpg(10%)、8のLpg(20%)、8のLpg(50%)、および7.22のLpg(100%)の平均ペンダント基長を有する。
しかしながら、用いる重合触媒系に依存して、重合プロセスの間に反応系で、モノマーおよび/またはオリゴマーの異なる程度の異性化が起こり得るが、その結果、炭素骨格上で異なる程度の置換が起こり得る。そのような場合の具体的な例において、R2と、R3と、全てのR5とはメチルであり、R6は水素であり、R1はその中に含有された最長炭素鎖中に8個の炭素原子を有し、全てのR4およびR7はその中に含有された最長炭素鎖中に7個の炭素原子を有し、かつn=8と仮定すれば、(F=1)PAO分子の炭素骨格は34個の炭素原子を含み、ペンダント基(R2と、全てのR4と、R5)の平均ペンダント基長は3.67(すなわち、(1+1+7*8+1*8)/18)となろう。以下により詳細に記載するある種の非メタロセン触媒系を用いて1−デセンを重合することによって生じさせることができるこのPAO分子は、以下の式(F―3):
(F-3)
によって表すことができる。この分子において、ペンダント基の最長5%、10%、20%、40%、50%、および100%は、各々、7のLpg(5%)、7のLpg(10%)、7のLpg(20%)、6.3のLpg(50%)、および3.67のLpg(100%)の平均ペンダント基長を有する。
PAOベースストックを製造するための重合工程で用いる分子構造またはモノマー、プロセス条件(例えば、用いる触媒、反応条件)、および重合反応メカニズムの知識を持つ当業者は、PAO分子の分子構造、よって、炭素骨格に結合したペンダント基、およびよって、各々、Lpg(5%)、Lpg(10%)、Lpg(20%)、Lpg(50%)、およびLpg(100%)を決定することができる。
あるいは、当業者は、ポリマー化学者に利用可能な分離およびキャラクタライゼーション技術を用いることによって、所与のPAOベースストック材料のLpg(5%)、Lpg(10%)、Lpg(20%)、Lpg(50%)、およびLpg(100%)値を決定することができる。例えば、沸点カラムセパレータを備えたガスクロマトグラフィー/質量分光分析機を用いて、個々の化学種および断片を分離し、同定することができ;NMR、IR、およびUV分光分析などの標準的なキャラクタライゼーション方法を用いて、構造をさらに確認することができる。
本発明の油組成物で有用なPAOベースストックは、単一のアルファ−オレフィンモノマーから製造されたホモポリマー、または2以上のアルファ−オレフィンモノマーの組合せから製造されたコポリマーであり得る。
本発明の油組成物で有用な好ましいPAOベースストックは、Nc1〜Nc2の範囲のその最長炭素鎖において一定平均数の炭素原子を有する1以上のアルファ−オレフィンモノマーを含むアルファ−オレフィン供給物から製造され、Nc1<Nc2である限り、Nc1およびNc2は、例えば、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、12.0、12.5、13.0、13.5、14.0、14.5、15.0、15.5、または16.0とすることができる。「アルファ−オレフィン供給物」は、連続的に、バッチ方式で、重合リアクターに供給してよい。アルファ−オレフィンモノマーの各々は、その中の最長炭素鎖において4〜32個の炭素原子を含んでよい。好ましくは、アルファ−オレフィンモノマーの少なくとも1つは、直鎖状アルファ−オレフィン(LAO)である。好ましくは、LAOモノマーは偶数の炭素原子を有する。LAOの非限定的な例としては、限定されるものではないが、なおもう1つの実施形態における1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、1−ヘンエイコセン、1−ドコセン、1−トリコセン、1−テトラコセンが挙げられる。好ましいLAO供給物は、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセンおよび1−オクタデセンである。好ましくは、アルファ−オレフィン供給物は、アルファ−オレフィン供給物の合計質量に基づいて1.5質量%以下の濃度のエチレンを含む。好ましくは、アルファ−オレフィン供給物は、エチレンを実質的に含まない。本発明の油組成物で有用なPAOを製造するためのモノマーとしての好ましいLAO混合物の例としては、限定されるものではないが、C6/C8;C6/C10;C6/C12;C6/C14;C6/C16;C6/C8/C10;C6/C8/C12;C6/C8/C14;C6/C8/C16;C8/C10;C8/C12;C8/C14;C8/C16;C8/C10/C12;C8/C10/C14;C8/C10/C16;C10/C12;C10/C14;C10/C16;C10/C12/C14;C10/C12/C16;などが挙げられる。
重合の間に、アルファ−オレフィンモノマー分子は、触媒系における成分、または触媒系から形成された中間体、および/または相互と反応し、その結果、モノマー分子の炭素−炭素二重結合の炭素原子の間の共有結合、および結局は、複数のモノマー分子から形成されたオリゴマーまたはポリマーの形成がもたらされる。触媒系は、単一の化合物または材料、または複数の化合物または材料を含んでよい。触媒効果は、触媒系自体における成分によって、または触媒系における成分の間の反応から形成された中間体によって提供され得る。
触媒系は、BF3またはAlCl3などのルイス酸、またはフリーデルクラフツ触媒に基づいた慣用的な触媒であってよい。重合の間に、オレフィン分子のいくつかにおける炭素−炭素二重結合は、触媒的に活性な剤によって活性化され、これは、引き続いて、他のモノマー分子の炭素−炭素二重結合と反応する。かく活性化されたモノマーおよび/またはオリゴマーは異性化され得るが、これは、炭素−炭素二重結合のシフティングまたは移動、および最終オリゴマーまたはポリマーマクロ分子の炭素骨格上での、メチル、エチル、プロピルなどの複数の短鎖ペンダント基の形成の正味の効果に導かれることが知られている。したがって、そのような慣用的なルイス酸系触媒を用いることによって製造されたPAOの平均ペンダント基長は、比較的低くすることができる。
別法として、または加えて、触媒系は非メタロセンチーグラーナッタ触媒を含んでよい。別法として、または加えて、触媒系は、不活性な材料に支持された金属酸化物、例えば、シリカに支持された酸化クロムを含んでよい。そのような触媒系およびPAOを製造するためのプロセスにおけるその使用は、例えば、米国特許第4,827,073号(Wu);第4,827,064号(Wu);第4,967,032号(Ho et al.);第4,926,004号(Pelrine et al.);および第4,914,254号(Pelrine)に開示されており、その関連部分を、ここに引用してその全体を援用する。
好ましくは、触媒系は、メタロセン化合物および活性剤および/または助触媒を含む。そのようなメタロセン触媒系、およびそのような触媒系を用いてメタロセンmPAOを製造する方法は、例えば、引用して、その内容の全体を援用する、国際公開第2009/148685号に開示されている。
一般に、支持された酸化クロムまたはメタロセン−含有触媒系を用いる場合、オレフィンモノマーおよび/またはオリゴマーの異性化は、AlCl3またはBF3などの慣用的なルイス酸系触媒を用いる場合よりも、仮にあったとしても、あまり頻繁には起こらない。したがって、これらの触媒(すなわち、mPAOおよび酸化クロムPAO、またはchPAO)を用いることによって製造されたPAOの平均ペンダント基長は、理論的最大値に到達し、または近づくことができ、すなわち、炭素−炭素二重結合のシフティングが重合の間に起こらない場合である。したがって、本発明の油組成物において、メタロセン触媒または支持された酸化クロム触媒(すなわち、mPAOおよびchPAO)を用いることによって製造されたPAOベースストックは、同一のモノマーを用いると仮定すれば、好ましい。
かくして、本発明の油組成物において、PAOベースストックは、同一または異なってもよい、複数のオリゴマーおよび/またはポリマーPAO分子を含む。各PAO分子は、同一または異なってよい複数のペンダント基を含み、PAOベースストックの分子の全てのペンダント基の最長5%、10%、20%、40%、50%、および100%は、各々、Lpg(5%)、Lpg(10%)、Lpg(20%)、Lpg(40%)、Lpg(50%)、およびLpg(100%)の平均ペンダント基長を有する。以下の条件の少なくとも1つが満足されるのが好ましい:
(i)a1≦Lpg(10%)≦a2(a1<a2である限り、a1およびa2は、独立して、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、または12.0とすることができる);
(ii)b1≦Lpg(10%)≦b2(b1<b2である限り、b1およびb2は、独立して、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、または12.0とすることができる);
(iii)c1≦Lpg(20%)≦c2(c1<c2である限り、c1およびc2は、独立して、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、または11.0とすることができる);
(iv)d1≦Lpg(40%)≦d2(d1<d2である限り、d1およびd2は、独立して、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、または11.0とすることができる);
(v)e1≦Lpg(50%)≦e2(e1<e2である限り、e1およびe2は、独立して、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、または9.5とすることができる);および
(vi)f1≦Lpg(100%)≦f2(f1<f2である限り、f1およびf2は、独立して、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、または9.0とすることができる)。
好ましくは、PAOベースストック中のPAO分子上のペンダント基の少なくとも60%は、少なくとも6個の炭素原子を有する直鎖アルキルである。好ましくは、PAOベースストック中のPAO分子上のペンダント基の少なくとも90%は、少なくとも6個の炭素原子を有する直鎖アルキルである。好ましくは、PAOベースストック中のPAO分子上のペンダント基の少なくとも60%は、少なくとも8個の炭素原子を有する直鎖アルキルである。好ましくは、PAOベースストック中のPAO分子上のペンダント基の少なくとも90%は、少なくとも8個の炭素原子を有する直鎖アルキルである。
本発明で有用なPAOベースストックは、種々のレベルの立体規則性を有し得る。例えば、各PAO分子は、実質的にアタクチック、アイソタクチック、またはシンジオタクチックであり得る。しかしながら、PAOベースストックは、その各々がアタクチック、アイソタクチック、またはシンジオタクチックとすることができる異なる分子の混合物とすることができる。しかしながら、特定の理論に拘束されるつもりはないが、ペンダント基、特により長いペンダント基の規則的な分布により、立体規則性PAO分子、特にアイソタクチックのものは、以下で議論するように、AAベースストック分子と良好に整列する傾向があり、したがって、好ましいと考えられる。かくして、PAOベースストック分子の少なくとも50モル%、または60モル%、または70モル%、または80モル%、または90モル%、または95モル%さえが立体規則性であるのが好ましい。PAOベースストック分子の少なくとも50モル%、または60モル%、または70モル%、または80モル%、または90モル%、または95モル%さえがアイソタクチックであるのがさらに好ましい。メタロセン触媒を用いることによって製造されたPAOベースストックは、そのような高い立体規則性(シンジオタクチック性またはアイソタクチック性)を有することができ、したがって、好ましい。例えば、メタロセン系触媒システムを用いて、70%、75%、80%、85%、90%、95%を超える、または実質的に100%さえのアイソタクチック性を持つPAO分子を製造できることは知られている。
本発明で有用なPAOベースストックは、種々の粘度を有することができる。例えば、それは、1〜3000cSt、2〜2000cSt、2〜1000cSt、2〜800cSt、2〜600cSt、2〜500cSt、2〜400cSt、2〜300cSt、2〜200cSt、または5〜100cStなどの1〜5000cStの範囲のKV100を有し得る。PAOベースストックの正確な粘度は、例えば、用いるモノマー、重合温度、重合滞留時間、用いる触媒、用いる触媒の濃度、希釈および分離条件、および異なる粘度を持つ複数のPAOベースストックの混合によって制御することができる。
一般に、本発明の油組成物で用いるPAOベースストックは、Nb(PAO)1〜Nb(PAO)2の範囲の臭素数を有することが望まれ、Nb(PAO)1<Nb(PAO)2である限り、Nb(PAO)1およびNb(PAO)2は、独立して、0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0とすることができる。そのような低い臭素数に到達するためには、本発明の油組成物で用いるPAOは、PAO分子上に存在する残存炭素−炭素二重結合の少なくとも一部が飽和するようになるように、Co、Ni、Ru、Rh、Ir、Pt、およびそれらの組合せなどの水素化触媒の存在下で、PAOがH2−含有雰囲気に接触させる水素化の工程に付されているのが望ましいであろう。
本発明の油組成物で有用な市販のPAOベースストックの例としては、限定されるものではないが、全てが、米国テキサス州のヒューストンにあるExxonMobil Chemical Companyから入手可能なSpectraSynTM合成非メタロセンPAOベースストック、SpectraSyn UltraTMシリーズの酸化クロム系PAOベースストック、およびSpectraSyn EliteTMシリーズmPAOベースストックが挙げられる。
4:1のモル比の1−オクテンおよび1−ドデセンアルファ−オレフィンモノマーの混合物から製造された例示的なmPAOの分子構造は、以下のように模式的に表すことができ、nはいずれかの整数である。
(F-3a)
2つのC10ペンダント基が隣同士となるように示されている。現実の分子においては、それらは、ペンダント基のうちの全て内にランダムに分布し得る。構造は、構造において100%のアイソタクチック性、すなわち、100モル%の(m,m)−三連構造を示す。現実の分子においては、小さな割合は(m,r)または(r,r)三連構造であってよい。それにも拘わらず、高度に規則的なペンダント基は延びて、溶液中で実質的に直鎖状の鎖を形成することができ、他のmPAO分子、共ベースストック分子、または添加剤分子からの他の長い炭素鎖と相互作用することができる。もし、分子の移動、振動および緩和の間に可能であるが、2つの長い炭素鎖が整列されるならば、それらは、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの長鎖ポリマーで起こるのとかなり同様に、ファンデルワールス力を介して十分に強い結合を形成し得る。
第二の成分
第二の成分は、各々が共通の炭素原子を共有しない少なくとも2つの末端炭素鎖を含む第二のタイプの複数の分子を含み、末端炭素鎖の少なくとも2つは5.0と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する。「末端炭素鎖」とは、1を超える炭素に連結していない炭素原子で終了する炭素鎖を意味する。少なくとも2つの末端炭素鎖は、各々、第一のタイプの2以上の別々の分子のペンディング基(pending group)とで十分に強い結合を形成することができ、それにより、第一のタイプの少なくとも2つの分子および第二のタイプの少なくとも1つの分子を含む複合体構造を形成する。望ましくは、末端鎖の双方は、少なくとも5.0の長さを有する炭素鎖上に置換を含まない。長い炭素鎖は、第一のタイプの分子のペンダント基に結合する場合にあまり立体障害を有しないであろう。しかしながら、末端鎖の一方または双方が、メチル、エチル、プロピルなどの短い炭素鎖によって置換されることは可能である。複合体構造は、第一のタイプの分子および第二の成分が一緒に連接する前は、それらの各々よりも有意により大きい。第一のタイプおよび第二の成分の基本的な構成分子が十分に大きい場合、複合体構造はあまりにも大きくなり、ギヤボックスで典型的に見られるギヤ表面の間の高圧接触点を通るなど、過剰に高い剪断応力事象を経験する場合に、複合体構造中の攻撃されやすい部分は分裂されかねない。
第二の成分は、油組成物中の第一の成分と一緒にブレンドされた、ベースストック、共ベースストック、または添加剤成分とすることができる。第二の成分は、典型的には、脂肪族炭化水素またはその混合物(例えば、PAO)ではない。PAO分子は、典型的には2以上の長い炭素鎖を含有するものの、炭素鎖の間のファンデルワールス力を介して相互と強い複合体構造を形成しない傾向がある。特定の理論に拘束されるつもりはないが、これは、比較的大きな分子掃引容積、したがってまた、分子の間の不十分かつ比較的弱いカップリングによるものと考えられる。第二の成分の具体的なタイプは、以下に記載する、潤滑油で典型的に用いられるアルキル化芳香族ベースストックである。
アルキル化芳香族ベースストック(「AAベースストック」)は、典型的には、以下の式(F−4):
(F-4)
(式中、丸印Aは、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ベンゾフランなどの、単一または縮合した、置換されたまたは置換されていない環構造などの芳香族環構造を表し、RSは、各出現において同一または異なって、独立して、芳香族環構造に結合した置換されたまたは置換されていないヒドロカルビル基(好ましくは、アルキル基)を表し、mは正の整数である)
によって表すことができる分子を含む。本発明の油組成物の第二の成分として有用なAAベースストックでは、m≧2である。各RSは、共通の原子を共有しない末端炭素鎖を構成するであろう側鎖基と定義される。1つの端部が各RSにおける芳香族環に結合する、最長炭素鎖中の炭素原子の合計数は、側鎖基の長さまたは末端炭素鎖の長さと定義される。かくして、式(F−4)化合物の具体的な例として、2−n−ドデシル−7−n−ドデシル−ナフタレンは12の平均側鎖基長を有し、他方、1−メチル−7−n−ドデシル−ナフタレンは6.5の平均側鎖基長を有するであろう。それらの構造は、各々、式(F−5)および(F−6)において以下のように示される。
(F-5)
および
(F-6)
(F−5)分子は本発明の油組成物の第二の成分として有用であろう。なぜならば、各末端炭素鎖は5を超える炭素原子を有するからである。(F−6)分子は本発明の油成分の第二の成分として有用であろう。なぜならば、1つの末端炭素鎖は5よりも少ない炭素原子をその中に有するからである。
好ましいAAベースストックは、同一または異なる、1以上の置換されたまたは置換されていないアルキル側鎖基が結合されたナフタレン環を有するアルキル化ナフタレンベースストック(「ANベースストック」)を含む。例えば、好ましいANベースストックは、ナフタレン核上の1以上の位置における、n−C16−アルキル置換ナフタレン、1−メチル−n−C15−アルキル置換ナフタレンの混合物を含む。そのようなANベースストックは、SynnesticTM ANとして、米国テキサス州ヒューストンにあるExxonMobil Chemical Companyから商業的に入手可能である。本出願の目的では、n−C16−アルキル側鎖基は、16の側鎖基長(Lsc)を有すると考えられ、1−メチル−C15−アルキルは、15のLscを有すると考えられる。かくして、1−n−C16−アルキル−2−(1−メチル−1−n−C15−アルキル)ナフタレンでは、各々、Lsc(5%)、Lsc(10%)、Lsc(20%)、Lsc(40%)、Lsc(50%)、およびLsc(100%)という、側鎖基の最長5%、10%、20%、40%、50%、および100%の平均Lscは、各々、16、16、16、16、16、15.5である。
一般に、本発明のブレンド中のAAベースストック分子は、Lsc(5%)1〜Lsc(5%)2の範囲のLsc(5%)の側鎖基の最長5%の平均側鎖基長を有することが望まれ、Lsc(5%)1<Lsc(5%)2である限り、Lsc(5%)1およびLsc(5%)2は、独立して、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20とすることができる。
一般に、本発明のブレンド中のAAベースストック分子は、Lsc(10%)1〜Lsc(10%)2の範囲のLsc(10%)の側鎖基の最長10%の平均側鎖基長を有することが望まれ、Lsc(10%)1<Lsc(10%)2である限り、Lsc(10%)1およびLsc(10%)2は、独立して、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20とすることができる。
本発明のブレンド中のAAベースストック分子は、Lsc(20%)1〜Lsc(20%)2の範囲のLsc(20%)の側鎖基の最長20%の平均側鎖基長を有することがさらに望まれ、Lsc(20%)1<Lsc(20%)2である限り、Lsc(20%)1およびLsc(20%)2は、独立して、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20とすることができる。
本発明のブレンド中のAAベースストック分子は、Lsc(40%)1〜Lsc(40%)2の範囲のLsc(40%)の側鎖基の最長40%の平均側鎖基長を有することがさらに望まれ、Lsc(40%)1<Lsc(40%)2である限り、Lsc(40%)1およびLsc(40%)2は、独立して、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20とすることができる。
本発明のブレンド中のAAベースストック分子は、Lsc(50%)1〜Lsc(50%)2の範囲のLsc(50%)の側鎖基の最長50%の平均側鎖基長を有することがさらに望まれ、Lsc(50%)1<Lsc(50%)2である限り、Lsc(50%)1およびLsc(50%)2は、独立して、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20とすることができる。
本発明のブレンド中のAAベースストック分子は、Lsc(100%)1〜Lsc(100%)2の範囲のLsc(100%)の側鎖基の全ての平均側鎖基長を有することがさらに望まれ、Lsc(100%)1<Lsc(100%)2である限り、Lsc(100%)1およびLsc(100%)2は、独立して、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20とすることができる。
AAベースストックを製造するためのプロセスで用いる分子構造または化学物質、プロセス条件(例えば、用いる触媒、反応条件)、および反応メカニズムの知識を持つ当業者は、AAベースストック分子の分子構造を決定でき、よって、芳香族環に結合した側鎖基を決定でき、よって、Lsc(5%)、Lsc(10%)、Lsc(20%)、Lsc(50%)、およびLsc(100%)をそれぞれ決定できる。
あるいは、当業者は、有機化学者に利用可能な分離およびキャラクタライゼーション技術を用いることによって、所与のAAベースストック材料のLsc(5%)、Lsc(10%)、Lsc(20%)、Lsc(50%)、およびLsc(100%)値を決定することができる。例えば、沸点カラムセパレータを備えたガスクロマトグラフィー/質量分光分析機を用いて、個々の化学種および断片を分離し、同定することができ;NMR、IR、およびUV分光分析などの標準キャラクタライゼーション方法を用いて、構造をさらに確認することができる。
望ましくは、本発明の油組成物において、アルキル化芳香族ベースストックは、Nb(AA)1〜Nb(AA)2の範囲の臭素数を有し、Nb(AA)1<Nb(AA)2である限り、Nb(AA)1およびNb(AA)2は、独立して、0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8.1.0、1.5、2.0、2.5、3.0とすることができる。
本発明の油組成物で有用なAAベースストックは、例えば、アルキル化触媒の存在下でアルキル化剤によって芳香族化合物をアルキル化することによって製造され得る。例えば、アルキルベンゼンベースストックは、ゼオライトなどの固体酸の存在下で、LAO、ハロゲン化アルキル、アルコールなどによるベンゼンまたは置換されたベンゼンのアルキル化によって製造することができる。同様に、アルキル化ナフタレンベースストックは、ゼオライトなどの固体酸の存在下で、LAO、ハロゲン化アルキル、アルコールなどによるナフタレンまたは置換されたベンゼンのアルキル化によって製造することができる。
本発明の油組成物の第二の成分で有用な追加の材料は、その分子中に2以上の長い直鎖状アルキル鎖を含むエステルタイプのベースストックを含む。そのようなエステルは、限定されるものではないが、ポリアルコールの長鎖カルボン酸エステルまたはポリ酸の長鎖アルコールエステル;長鎖アルコールのホスフェート、スルフェート、およびスルホネートとすることができる。第二の成分として有用な例示的エステルは:
ビス(デカン酸)2−((デカノイルオキシ)メチル)−2−エチルプロパン−1,3−ジイル
(F-7);
アジピン酸ビス(6−メチルヘプチル)
(F-8);
および
フタル酸ビス(7−メチルオクチル)
(F-9)
である。
(F−7)における3つの長い直線状末端アルキル鎖は、延ばされ、緩和されると、上記した第一のタイプの1以上の分子のペンダント基と整列することができる。完全に緩和すると、3つのアルキル基は、相互に対して約109°の角度シータを形成する方向に延びる。(F−9)における2つの長い直線状末端アルキル鎖は、延ばされ、緩和されると、同様に、第一のタイプの1以上の分子のペンダント基と整列することができる。完全に緩和されると、2つのアルキル基は、相互に対して約60°の角度シータを形成する方向に延びる。式(F−8)における2つの長い直鎖状末端アルキル鎖は、完全に緩和されると、相互に対して約180°の角度シータを形成する方向に延びる。理解できるように、(F−7)または(F−9)における2つの末端アルキル鎖が、mPAO材料などの第一の成分の第一のタイプの2つの分子の2つのペンダント基とリンクすると、第一のタイプの2つの分子の炭素骨格は実質的な立体障害を経験し、その結果、それらの間の非平行関係がもたらされるであろう。しかしながら、(F−8)における2つの末端アルキル鎖が、mPAO材料などの第一の成分の第一のタイプの2つの分子の2つのペンダント基とリンクすると、第一のタイプの2つの分子の炭素骨格は、実質的に平行または非平行とすることができる、上記(F−7)分子から形成された構造と比較して有意に少ない立体障害を経験するであろう。第一のタイプの2つの大きな分子量の分子の間に、(F−8)構造の複数の分子が存在する確率は、(F−7)または(F−9)の複数の分子が存在する確率よりもかなり高い。
第二の成分に含有された分子の第二のタイプは、望ましくは、2000以下、好ましくは1500、1,000、800、600、または500以下さえの数平均分子量を有する。第二のタイプの小さな分子は、第一のタイプの2以上の分子とより効率的に相互作用して、大きな分子当量の剪断可能な複合体構造を形成する傾向がある。
第三の成分
本発明の油組成物の任意の第三の成分は、第二の成分とは反対に、ファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの分子に隣接して、安定な複合体構造を形成することができない第三のタイプの複数の分子を含み、複合体構造は、少なくとも45,000の数平均分子量を有するその第一の重い画分を含む。しかしながら、第三の成分は、第一のタイプの1つの分子に隣接することができよう。
第三のタイプの成分は、潤滑油組成物のための、いずれかのグループI、II、III、IV、またはVのベースストックおよび添加剤成分を含み得る。例えば、第三の成分は、部分的に、または全体的に、第一の成分または第二の成分と連結した上記PAOベースストックまたはAAベースストックを含み得る。第三の成分の分子は、実質的に立体的に障害される2つの長鎖アルキル基を、それらのうちの1つのみが上記した第一のタイプの分子のペンダント基と整列して、ファンデルワールス力を介して複合体構造を形成するように含み得る。2つの末端鎖の間の角度シータが45°以下である場合、立体障害が酷くて、分子が、ファンデルワールス力を介する第一のタイプの2つの分子の2つのペンダント基との相互作用を通じて第一のタイプの2つの分子に実質的に隣接できないと考えることができる。
第三の成分は、上記式(F−6)を持つものなどの、その分子構造上に丁度1つの直鎖状長鎖アルキル基を含み得る。
PAO分子は、典型的には、2以上の長い炭素鎖を含有するものの、炭素鎖の間のファンデルワールス力を介して相互に強い複合体構造を形成しない傾向がある。特定の理論に拘束されるつもりはないが、これは、比較的大きな分子掃引容積、したがってまた、分子の間の不十分かつ比較的弱いカップリングのためだと考えられる。したがって、PAOベースストックは、本発明の油組成物における任意の第三の成分に適している。
第三の成分に含有された第三のタイプの分子は、望ましくは、2000以下、好ましくは1500、1,000、800、600、または500以下さえの数平均分子量を有する。第三のタイプの小さな分子は、第一のタイプの分子と相互作用して、大きな分子当量を有する剪断可能な複合体構造を形成しそうにない。
油組成物
ベースストックの異なるタイプをブレンドして、処方された潤滑剤組成物を形成して、潤滑剤組成物の所望の特性を提供し得る。ある状況においては、ベースストックのこれらの異なるタイプの分子は相乗効果を生じるように相互作用し得る。例えば、慣用的なPAOベースストックは、アルキル化ナフタレンベースストックと混合すると、増強された酸化安定性を達成することができることが知られている。そのような効果は、例えば、米国特許第5,602,086号に記載されている。
本発明の油組成物は、PAOベースストックなどの第一の成分、第二の成分、および任意選択的に第三の成分を含み、各々は先に詳細に記載した。
潤滑油組成物の剪断安定性は、高い剪断応力事象に長時間暴露された後の油組成物の粘度変化を示す。ギヤボックスにおけるギヤ、自動車の変速機、差動装置、クラッチボックスの表面などの、密接に接触した表面を潤滑するのに用いる潤滑油組成物は、反復高剪断応力事象に付し得る。C−C単結合の結合エネルギーは約346kJ・モル-1である。小さな炭化水素分子、または(ペンダント基を持たない完全に直鎖状構造などの)非常にスリムな構造を持つものは、C−C結合が破壊する前に一過的な高剪断応力事象の間に表面接触を通じて滑ることができるのは知られている。分子の大きなサイズに至る、60,000よりも高い数平均分子量を持つものなどの非常に大きな炭化水素分子、およびその上の複数のペンダント基は、分子中の共有C−C単結合を破壊するのに十分であるその通常の使用の間に異常に大きな剪断応力に付すことができ、より小さな分子の形成、および結局は、最高分子量を持つ成分の損失、および結果として、油組成物の粘度の低下に至る。したがって、潤滑油組成物の剪断安定性は、伝統的には、20時間、100時間、または192時間などの所定の持続時間の間の与えられた温度下での所定の高剪断応力事象を特徴とする制御された測定条件下で、粘度損失の項目が測定されてきた。
驚くべきことには、本発明者らは、その各々が、例外的に低い剪断粘度損失を伴う過酷な剪断安定性試験条件下で非常に高い剪断安定性を呈し、その双方が、そうでなければ、そのような過酷な剪断安定性試験条件の間に他のものと反応して、共有結合を形成しない2つのベースストックの混合物は、それにも拘わらず、混合物中の2つのベースストックの性質および量に依存して、異なる程度に、同一試験条件下で認識できる剪断粘度損失を示し得ることを見出した。これは、ベースストックの分子の間の相互作用の結果、それらの間の化学反応なくして高剪断応力条件に対してより攻撃されやすい構造の形成がもたらされることを示唆する。より綿密な調査の後に、我々は、各々がそれらの分子中に長鎖直鎖状アルキル基を有するベースストックが、混合されるとそのような剪断損失挙動を呈する傾向があることを見出した。我々は、これは、長鎖直鎖状アルキルの間のファンデルワールス力を介する分子間で形成された比較的大きく、強くかつ安定な複合体構造の結果、共有結合を通じて完全に形成された60,000よりも高い数平均分子量を有するPAO分子などの、非常に大きな炭化水素分子に対して起こるであろうものと同様な、高剪断応力事象の間にベースストック分子のいくつかにおいてC−C共有結合の破壊がもたらされたためであると結論する。ファンデルワールス力は典型的にはC−C共有結合ほどは強くないゆえに、そのような複合体構造はそのような力を介して形成されたリンクの位置において非常に破壊されやすい一方で、そのような複合体構造のあるパーセントにおいては、長鎖基の相互反応を通じてのファンデルワールス結合の存在はより大きな全体的構造、およびいくつかのC−C結合の結果としての破壊に至る。なぜならば、それらはファンデルワールス結合よりも高い応力に暴露されるからである。我々は、剪断粘度損失が、高い合計数平均分子当量を持つ複合体構造の画分の合計最大理論濃度に依存することも見出した(第一の複合体構造が、あたかもそれが伝統的な意味における分子のように扱われる場合−すなわち、全ての原子は共有結合を介して結合されて、第一の複合体構造の全体を形成する)。
かくして、本発明の油組成物において、少なくとも45,000の数平均分子当量を有する第一の複合体構造の第一の重い画分(C11)の合計最大理論濃度は、第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいて、25質量%以下(好ましくは、20質量%、18質量%、15質量%、10質量%、8質量%、5質量%、3質量%、または1質量%以下さえ)である。なおより好ましくは、少なくとも60,000の数平均分子当量を有する第一の複合体構造の第一の重い画分(C21)の合計最大理論濃度は、第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいて、25質量%以下(好ましくは、20質量%、18質量%、15質量%、10質量%、8質量%、5質量%、4質量%、3質量%、2質量%、または1質量%以下さえ)である。
第一の複合体構造の第一の重い画分の合計最大理論濃度は、第一の成分および第二の成分の分子量分布から決定することができる。与えられた値(例えば、45,000)の数平均分子当量を有する第一の複合体構造の合計最大理論濃度を計算する場合、そのような高い数平均分子当量を有するそのような複合体構造を形成することができる第一のタイプの全ての分子および第二のタイプの全ての分子は、事実、そのような構造を、そのような形成で利用できる第一のタイプの全ての分子または第二のタイプの全ての分子のいずれかが消費される程度まで形成すると推測されるであろう。現実には、ファンデルワールス力の性質のため、第一の複合体構造と、第一のタイプおよび第二のタイプの遊離分子との間に平衡が存在する。しかしながら、最大理論濃度は、第一の成分および第二の成分の混合物を含む油の剪断安定性の良好なインジケーターである。
かくして、1つの場合において、第二の成分が(例えば、500を超えない平均数平均分子量を持つ)小さな分子のベースストック材料であると仮定すれば、第一の複合体構造の第一の重い画分の合計質量は、少なくとも22,500の数平均分子量を有する第一の成分における重い画分の合計質量に部分的に依存する。もう1つの場合において、第二の成分がオリゴマーまたはポリマーベースストック材料でもあると仮定すれば、第一の複合体構造の第一の重い画分の合計質量は、第一の成分における重い画分および第二の成分における重い画分の合計質量に依存する。
先に示したように、第二のタイプの分子上の2つの末端炭素鎖が、0〜180°の範囲の(25℃における最低エネルギー状態での)角度シータを形成する方向に延びる場合、第一のタイプの2つの異なる分子の2つのペンダント基に結合する2つの鎖の能力は、角度シータに依存して立体障害によって影響され得る。典型的には、角度シータがより大きければ(すなわち、それが180°により近ければ)、立体障害はより小さく、角度シータがより小さければ(すなわち、それが0°により近ければ)、立体障害はより大きい。したがって、最大理論濃度の上記所望の濃度に加えて、C11×tan(シータ/4)は、第一および第二の成分の合計質量に基づいて、15質量%、12質量%、10質量%、8質量%、6質量%、5質量%、4質量%、3質量%、2質量%、または1質量%以下であり、C21×tan(シータ/4)は、10質量%、8質量%、6質量%、5質量%、4質量%、3質量%、2質量%、または1質量%以下であることがさらに望まれる。角度シータが45°以下である場合、立体障害は余りにも酷くて、分子は、ファンデルワールス力を介する第一のタイプの2つの分子の2つのペンダント基との相互作用を通じて第一のタイプの2つの分子に実質的に隣接できないと考えることができる。
ペンダント基の少なくともいくつか、特別には、第一のタイプおよび第二のタイプの分子の側鎖または末端炭素鎖の最長5%、10%、15%、または20%が比較的長いと、例えば、それらがその最長直鎖において少なくとも5個の炭素原子(または少なくとも6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、または30個の炭素原子)を含む場合、長鎖の相互作用の結果、比較的長い鎖の親密な整列を得ることができ、その結果、それらの間に比較的強い合計ファンデルワールス力をもたらされる。さらに、もし第一のタイプおよび第二のタイプの分子の相互作用するペンダント基、側鎖または末端炭素鎖が匹敵する長さを有するならば、例えば、第二のタイプの分子におけるそれに対する第一のタイプの分子におけるペンダント基、側鎖、または末端炭素鎖中の炭素鎖中の炭素原子の合計数の比率は、r1〜r2の範囲であり、r1<r2である限り、r1およびr2は、独立して、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0とすることができ、強いファンデルワールスリンクは比較的容易に形成することができる。
さらに、酸化安定性の改良は、もしPAO分子の炭素骨格に結合した、ペンダント基、特別にはより長いペンダント基(例えば、最長5%、10%、20%、40%、または50%)のペンダント基長(Lpg)が、AA分子の芳香族環構造に結合した、側鎖基、特により長い側鎖基(例えば、最長5%、10%、20%、40%、または50%)の側鎖基長(Lsc)に匹敵するならば、PAOベースストックをAAベースストックとブレンドすることによって達成することができる。一般に、LpgおよびLscの間の差がより小さければ、ブレンドの酸化安定性の改良はより顕著である。この現象は従前には決して観察されていない。
特定の理論に拘束されるつもりはないが、PAO炭素骨格上のより長いペンダント基および芳香族環構造上の側鎖基の匹敵する長さは、基の間の良好な整列、より強い親和性または相互作用(例えば、ファンデルワールス力による)をもたらし、そのより良好な混合、酸化されやすいPAO分子上の部位のより大きな保護がもたらされ、よって、ブレンドの酸化安定性のより顕著な改良がもたらされると考えられる。
かくして、本発明のブレンドにおいて、PAOベースストックの分子の全てのペンダント基の最長5%は、Lpg(5%)の平均ペンダント基長を有し;アルキル化芳香族ベースストックの分子の全ての側鎖基の全ての最長5%はLsc(5%)の平均側鎖基長を有し;|Lsc(5%)−Lpg(5%)|≦Dであり、Dは8.0、7.8、7.6、7.5、7.4、7.2、7.0、6.8、6.6、6.5、6.4、6.2、6.0、5.8、5.6、5.5、5.4、5.2、5.0、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.5、3.4、3.2、3.0、2.8、2.6、2.5、2.4、2.2、2.0、1.8、1.6、1.5、1.4、1.2、1.0、0.8、0.6、0.5、0.4、0.2、0とすることができるのが望まれる。好ましくは、Lsc(5%)>Lpg(5%)である。
本発明のブレンドにおいて、PAOベースストックの分子の全てのペンダント基の最長10%は、Lpg(10%)の平均ペンダント基長を有し;アルキル化芳香族ベースストックの分子の全ての側鎖基の全ての最長10%はLsc(10%)の平均側鎖基長を有し;|Lsc(10%)−Lpg(10%)|≦Dであり、Dは8.0、7.8、7.6、7.5、7.4、7.2、7.0、6.8、6.6、6.5、6.4、6.2、6.0、5.8、5.6、5.5、5.4、5.2、5.0、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.5、3.4、3.2、3.0、2.8、2.6、2.5、2.4、2.2、2.0、1.8、1.6、1.5、1.4、1.2、1.0、0.8、0.6、0.5、0.4、0.2、0とすることができるのがさらに望まれる。好ましくは、Lsc(10%)>Lpg(10%)である。
本発明のブレンドにおいて、PAOベースストックの分子の全てのペンダント基の最長20%は、Lpg(20%)の平均ペンダント基長を有し;アルキル化芳香族ベースストックの分子の全ての側鎖基の全ての最長20%はLsc(20%)の平均側鎖基長を有し;|Lsc(20%)−Lpg(20%)|≦Dであり、Dは8.0、7.8、7.6、7.5、7.4、7.2、7.0、6.8、6.6、6.5、6.4、6.2、6.0、5.8、5.6、5.5、5.4、5.2、5.0、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.5、3.4、3.2、3.0、2.8、2.6、2.5、2.4、2.2、2.0、1.8、1.6、1.5、1.4、1.2、1.0、0.8、0.6、0.5、0.4、0.2、0とすることができるのがさらに望まれる。好ましくは、Lsc(20%)>Lpg(20%)である。
本発明のブレンドにおいて、PAOベースストックの分子の全てのペンダント基の最長40%は、Lpg(40%)の平均ペンダント基長を有し;アルキル化芳香族ベースストックの分子の全ての側鎖基の全ての最長40%はLsc(40%)の平均側鎖基長を有し;|Lsc(40%)−Lpg(40%)|≦Dであり、Dは8.0、7.8、7.6、7.5、7.4、7.2、7.0、6.8、6.6、6.5、6.4、6.2、6.0、5.8、5.6、5.5、5.4、5.2、5.0、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.5、3.4、3.2、3.0、2.8、2.6、2.5、2.4、2.2、2.0、1.8、1.6、1.5、1.4、1.2、1.0、0.8、0.6、0.5、0.4、0.2、0とすることができるのがさらに望まれる。好ましくは、Lsc(40%)>Lpg(40%)である。
本発明のブレンドにおいて、PAOベースストックの分子の全てのペンダント基の最長50%は、Lpg(50%)の平均ペンダント基長を有し;アルキル化芳香族ベースストックの分子の全ての側鎖基の全ての最長50%はLsc(50%)の平均側鎖基長を有し;|Lsc(50%)−Lpg(50%)|≦Dであり、Dは8.0、7.8、7.6、7.5、7.4、7.2、7.0、6.8、6.6、6.5、6.4、6.2、6.0、5.8、5.6、5.5、5.4、5.2、5.0、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.5、3.4、3.2、3.0、2.8、2.6、2.5、2.4、2.2、2.0、1.8、1.6、1.5、1.4、1.2、1.0、0.8、0.6、0.5、0.4、0.2、0とすることができるのがさらに望まれる。好ましくは、Lsc(50%)>Lpg(50%)である。
本発明のブレンドにおいて、PAOベースストックの分子の全てのペンダント基の全部は、Lpg(100%)の平均ペンダント基長を有し;アルキル化芳香族ベースストックの分子の全ての側鎖基の全ての全部はLsc(100%)の平均側基長を有し;|Lsc(100%)−Lpg(100%)|≦Dであり、Dは8.0、7.8、7.6、7.5、7.4、7.2、7.0、6.8、6.6、6.5、6.4、6.2、6.0、5.8、5.6、5.5、5.4、5.2、5.0、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.5、3.4、3.2、3.0、2.8、2.6、2.5、2.4、2.2、2.0、1.8、1.6、1.5、1.4、1.2、1.0、0.8、0.6、0.5、0.4、0.2、0とすることができるのがさらに望まれる。好ましくは、Lsc(100%)>Lpg(100%)である。
典型的には、PAO(メタロセンPAO、「mPAO」)を製造するためのメタロセン触媒系を用いる線状アルファオレフィン(LAO)の重合において、炭素−炭素二重結合の移動性を引き起こすLAOおよびオリゴマーの異性化は回避または低下させることができる。それとは逆に、(フリーデルクラフツ触媒などの)ルイス酸系触媒などの慣用的な非メタロセン触媒系を重合工程で用いる場合、認識可能な異性化が起こり得る。結果として、慣用的なPAO(cPAO)の炭素骨格上の大量のそのような短いペンダント基とは対照的に、mPAOは、その炭素骨格に結合した有意により少数の短いペンダント基(メチル、エチル、C3、C4など)を有する傾向がある。かくして、もし同一のLAOをモノマーとして用いるならば、mPAOは、cPAOよりも有意により長いLpg(10%)、Lpg(20%)、Lpg(40%)、Lpg(50%)、Lpg(100%)さえ有する傾向がある。Lsc(10%)、Lsc(20%)、Lsc(20%)、Lsc(40%)、Lsc(50%)、およびLsc(100%)を持つAAベースストックをPAOとブレンドすると仮定すれば、以下の条件:Lsc(10%)≧Lpg(10%)、Lsc(20%)≧Lpg(20%)、Lsc(40%)≧Lpg(40%)、Lsc(50%)≧Lpg(50%)、およびLsc(100%)≧Lsc(100%)の少なくとも1つが満足される場合、mPAOブレンドは、本発明の目的ではcPAOベースストックよりも好ましいであろう。
本発明の油組成物で用いるPAOの立体規則性構造は、ペンダント基、側鎖基、および末端炭素鎖の整列、相互作用および親和性を促進することもできる。その目的では、PAO分子の炭素骨格に結合したペンダント基の全ての少なくとも50%、または60%、70%、80%、90%、95%、99%さえも立体規則性であり、すなわち、PAO構造上の三連構造の少なくとも50%、または60%、70%、80%、90%、95%、99%さえが(m,m)三連構造または(r,r)三連構造であるのが好ましい。好ましくは、PAO分子は実質的にアイソタクチックまたはシンジオタクチックである。
油組成物中の(AAベースストックなどの)第一の成分および第二の成分の合計質量に対する(PAOベースストックなどの)第一の成分の質量パーセントは:(I)P1質量%〜P質量%(P1<P2である限り、P1およびP2は独立して、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、92、94、95、96、98、または99とすることができる);(II)好ましくは、25質量%〜95質量%;(III)より好ましくは30質量%〜90質量%;(IV)なおより好ましくは35質量%〜90質量%;(V)なおより好ましくは40%〜90質量%;および(VI)最も好ましくは、50質量%〜85質量%の範囲とすることができる。全てのPAOベースストックおよびANベースストックの合計質量に対するPAOベースストックの質量パーセントは、もし油組成物で用いるならば、約70質量%〜80質量%の範囲であり、酸化安定性の最も顕著な相乗効果(すなわち、改良)を観察することができることが判明した。
ブレンドにおける(AAベースストックなどの)全ての第一の成分および第二の成分の合計モルに対する(PAOベースストックなどの)第一の成分のモルパーセントは、(I)P3モル%〜P4モル%(P3<P4である限り、P3およびP4は、独立して、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、92、94、95、96、98、または99とすることができる);(II)好ましくは20モル%〜90モル%;(III)より好ましくは25モル%〜90モル%;(IV)なおより好ましくは30モル%〜90モル%;(V)なおより好ましくは40モル%〜90モル%;および(VI)最も好ましくは50モル%〜80モル%の範囲とすることができる。別法として、AN分子に対するPAO分子のモル比はR(1)〜R(2)の範囲であり、R(1)<R(2)である限り、R(1)およびR(2)は、独立して、1、1.2、1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.5、2.6、2.8、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0とすることができる。
PAOベースストックおよびAAベースストックの双方を含む本発明の油組成物において、各PAO分子がより多い数のAA分子と整列する場合、酸化安定性の改良はそれに従って増大することも判明した。再度、特定の理論に拘束されるつもりはないが、PAO分子の骨格と整列したより多い数のAA分子は、酸化されやすい部位のより良好な保護、PAOおよびAA分子の間のより良好な相互混合、およびそれらの間のより強い親和性を提供する傾向があり、全て、その結果、酸化安定性のより高い改良をもたらすと考えられる。
潤滑油組成物は、当該分野で共通するように、いずれかの1以上の添加剤を含むこともできる。1つの実施形態において、潤滑剤は、酸化阻害剤、抗酸化剤、分散剤、洗剤、腐食阻害剤、錆阻害剤、金属不活性化剤、摩耗防止剤、極圧添加剤、耐焼付剤、非オレフィンをベースとする流動点降下剤、ワックス改質剤、粘度指標改良剤、粘度改質剤、流体−損失添加剤、シール適合剤、摩擦改質剤、潤滑剤、防汚剤、発色剤、脱泡剤、抗乳化剤、乳化剤、圧密化剤、湿潤剤、ゲル化剤、粘着付与剤、着色剤、およびそれらのブレンドなどの1以上の添加剤を含む。
本発明のベースストック油組成物の酸化安定性の増強された改良により、ブレンドを配合する潤滑剤組成物は、その中に添加された同一量の抗酸化剤を維持しつつ、改良された酸化安定性を有するであろう。これは、全体的に高い濃度の抗酸化剤の使用の結果として、潤滑剤の総原価および潤滑剤の全体的な性能に対する負の効果を低下させることができる。あるいは、潤滑剤の寿命、したがってそのドレン間隔も、その中に含まれた同一量の抗酸化剤を維持しつつ延長することができる。かくして、ブレンドは、PAOベースストックおよびAAベースストックの合計質量に基づき、C(ao)1ppm〜C(ao)2ppmの範囲の濃度の抗酸化剤を含み得るが、C(ao)1<C(ao)2である限り、C(ao)1およびC(ao)2は、独立して、0、1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200とすることができる。
望ましくは、本発明の油組成物は、Nb(b1)1〜Nb(b1)2の範囲の総臭素数を有し、NB(b1)1<Nb(b1)2である限り、Nb(b1)1およびNb(b1)2は、独立して、0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0とすることができる。
以下の非限定的例によって、本発明をさらに説明する。
以下の例において、一連の油組成物を製造し、SS20、SS100、およびSS192について試験した。特定された、油組成物は、以下の1以上を含む。
第一のベースストック(BS1):約300cStの典型的なKV100、約6660の数平均分子量(Mn)、および以下のような数平均分子量分布を有する、メタロセン触媒系の存在下で、70:30の質量比(約78:22のモル比)で1−オクテンおよび1−ドデセンのモノマー混合物から製造されたmPAOベースストック
BS1 mPAOベースストックは、主としてアイソタクチックであるマクロ分子、および上記(F−3a)によって模式的に示される構造を含む。かくして、BS1の分子の各々は、複数のC8ペンダント基および複数のC6ペンダント基を含む。問題とするBS1分子の現実の数平均分子量がより大きいと、それが含有するC8およびC6ペンダント基はより多く、それは、第二の成分または第三の成分の複数の長鎖末端炭素鎖と相互作用して、かなり強力なファンデルワールス力を介してリンクをより形成することができるようである。
第二のベースストック(BS2):約90モル%のn−ペンタデシルナフタレン(単一のアルキル部分、BS2−1)および約10モル%のアルファ,ベータ−ジ−n−ペンタデシルナフタレン(2−アルキル部分(BS2−2)、アルファ、ベータは、ナフタレン環における2つの異なるベンゼン環を示す)を含むNA−タイプのベースストック。このベースストックにおいて、2つの長い直鎖状C15アルキルが、油組成物の(上記BS1などの)第一のタイプの複数の分子のペンダント基と相互作用することができると仮定すれば、BS2−2は、本発明の油組成物の第二の成分の候補と考えられ;単一の直鎖状C15アルキルが、油組成物の(上記BS1などの)第一の成分の単一の分子のペンダント基と相互作用できると仮定すれば、BS2−1は、本発明の油組成物の第三の成分の候補と考えられる。
第三のベースストック(BS3):上記式(F−8)によって表されるエステルベースストック。BS3の各分子は、ほぼ180°の角度シータを形成する方向に延びる2つのC8末端鎖を含み、それが、十分に強いファンデルワールス力を介して(上記BS1などの)油成分の第一のタイプの2つの分子のペンダント基にリンクするのを可能として、本発明の油組成物の有力な第二の成分として機能する、比較的安定で強力な第一の複合体構造を形成する。
第四のベースストック(BS4):上記式(F−7)によって表されるエステルベースストック。BS4の各分子は、それらのうちのいずれかの2つの間に約109°の角度シータを形成する方向に延びる3つのC10末端鎖を含む。理論的には、C10末端炭素鎖の各々は、ファンデルワールス力を介して(上記BS1などの)油組成物の第一の成分の第一のタイプの2つの分子のペンダント基とリンクすることができる。しかしながら、3つのC10末端炭素鎖の2つに連結した、特にそれらが大きい場合の、(上記BS1などの)第一のタイプのいずれかの2つの分子の立体障害は、そのような第一の複合体構造の安定性を低下させ、第一のタイプの第三の分子の結合を妨げるのに有意に十分であり得る。したがって、BS4の分子は本発明の油組成物の第二の成分として機能し得るが、その効率は、約0.52である、tan(シータ/4)倍だけ増大する。
第五のベースストック(BS5):上記式(F−9)によって表されるエステルベースストック。BS5の各分子は、約60°の角度シータを形成する方向に延びる2つのC8末端鎖を含む。理論的には、C8末端炭素鎖の各々は、ファンデルワールス力を介して(上記BS1などの)油組成物の第一の成分の第一のタイプの2つの分子のペンダント基とリンクすることができる。しかしながら、C8末端炭素鎖の2つに連結した、特にそれらが大きい場合の、(上記BS1などの)第一のタイプのいずれかの2つの分子の立体障害は、有意な立体障害のため、そのような第一の複合体構造の安定性を低下させるのに有意に十分であり得る。したがって、BS4の分子は本発明の油組成物の第二の成分として機能し得るが、その効率は、約0.27である、tan(シータ/4)倍だけ増大する。
第六のベースストック(BS6):約6cStの典型的なKV100および800以下の数平均分子量を有する、米国テキサス州ヒューストンにあるExxonMobil Chemical Companyから入手可能な非メタロセンPAOベースストック;BS6 PAO分子は、典型的には、その炭素骨格に結合した、炭素骨格の端部の2つの長い末端炭素鎖、およびメチル、エチル、プロピルなどの複数の短鎖ペンダント基を含み;5以上の炭素原子を有する長いペンダント基が、同様に、それらの分子上に存在し得る。
種々の添加剤パッケージ(AdPak):添加剤パッケージは、典型的には、酸化抵抗性の増強された性能、摩耗耐性、発泡などの複数の目的で、ベースストックに加えて、処方された潤滑油組成物に添加される。異なる油組成物(工業用グリース油、自動車グレート油、モーター油など)のためのAdpakは非常に異なり得る。
例A1−A5:自動車グリース油(AGO)配合物
以下の潤滑油組成物を処方し、種々の特性、特に剪断安定性(SS20、SS100、およびSS192)について試験した。これらの油組成物はAGO90グレードに対応する。このグレードについての同一の典型的なAdpak−1を同一の処理率(treat rate)(質量パーセントで表した濃度)でこれらの例で用いた。BS1は、全てのこれらの組成物において、適切には同一の処理率で用いた。例A2、A3、A4、およびA5において、4つの異なる共ベースストック、BS2、BS3、BS4、およびBS5を約20質量%の同一処理率で含め、同一の共ベースストックBS6を、非常に近い処理率にて実質的に低粘度希釈剤として含めた。例A1において、BS6のみを共ベースストックとして用いた。これらの例は、BS1の分子(特に、少なくとも22,500の数平均分子量を持つものなどの、大きな分子量画分)と、BS2、BS3、BS4、およびBS5の分子との間の相互作用のためである、組成物の異なるSS192を示した。AN1、BS3、BS4、およびBS5分子の合計モルは示された処理率においてBS1の合計モルよりもかなり大きいゆえに、少なくとも、例えば、40,000、または45,000、または50,000、または60,000さえの数平均分子当量を有する剪断可能な複合体構造の最大理論濃度は、各々、BS1における重い画分の濃度、およびBS2、BS3、BS4、およびBS5の分子構造によって決定される。
例A3において、BS3における2つの末端炭素鎖は約180°の角度シータにて広がっているゆえに、BS3分子の各々は、2つのBS1分子を接合させて、立体障害をほとんど有しない複合体構造を形成する強い能力を有するであろう。これは、例A3の最高SS192に寄与する。
例A2において、BS2は、ファンデルワールス力を介する長いペンダント基との相互作用を通じて2つのBS1分子を接合させることができない、単一の長い末端炭素鎖(ナフタレン核に連結した側鎖)を有する約90モル%の分子を含む。BS2は、さらに、約180°の角度シータにて広がった2つの長い末端炭素鎖を有する約10モル%の分子を含む。BS3分子と同様に、これらの2−アームBS2分子は、2つのBS1分子を接合させて、安定な複合体構造を形成する強い能力を有する。しかしながら、例A3におけるよりもそのような2−アーム分子の有意により小さな濃度のため、例A2の油は、例A3よりもかなり小さなSS192を示した。
例A4において、BS4は、空間において相互に対して約109°の角度シータで広がった3つの末端炭素鎖を含む。理論的には、全ての3つはBS1における長いペンダント基と相互作用して、剪断可能な複合体構造を形成し得るのは可能であるが、これらの3つの長いアームの近接性のため、一旦それらのうちの1つが、1つのBS1分子の長いペンダント基と整列したならば、第二の長いアームが同一または異なるBS1分子の第二のペンダント基と整列する可能性は非常に有意に低下する。したがって、例A4の油組成物は、同様であるが、例A2のそれよりも小さく、かつ例A3のそれよりもかなり小さなSS192を示した。
例A5において、BS5は、(エステル結合におけるO−C結合の回転可能性を考慮して)相互に対して約60°の角度シータで広がった2つの末端炭素鎖を含む。理論的には、双方はBS1における長いペンダント基と相互作用して、剪断可能な複合体構造を形成し得るのは可能であるが、2つの長い末端炭素鎖の近接性のため、一旦それらのうちの1つが、1つのBS1分子の長いペンダント基と整列したならば、同一または異なるBS1分子の第二のペンダント基と整列する第二の長い末端炭素鎖の可能性は、有意な立体障害のため非常に有意に低下する。したがって、例A5の油組成物は、例A2、A3、およびA4のそれよりも低いSS192を示した。
例A1に関して、2つのBS1分子に結合することができる2つのアームを有する追加のベースストック材料は、BS6およびBS1それ自体以外は含まれないゆえに、油組成物は、全ての例A1、A2、1C、A4、およびA5の中で最低のSS192を示した。例A1は、SB1の分子およびSB7の分子の間、およびそれらの中での相互作用は、SS192への寄与に関して、SB1の分子およびBS2、BS3、BS4、およびBS5の分子と比較して無視できることも示す。SB7およびBS2、BS3、BS4、およびBS5は全てがそれ自体かなり安定で小さな分子であるゆえに、それらの相互作用の結果、試験条件下で有意な剪断破壊を結果としてもたらすのに十分に大きくかつ安定な複合体構造は結果としてもたらされないであろう、と考えられる。
例B1−B5:工業用グリース油(IGO)配合物
例A1−A5と同様に、一連の油配合物B1−A5は、同一のベースストックから形成し、SS192を含めた特性について試験した。これらの油組成物は、工業用グリース油IGO VG100グレードに対応する。このグレードに特異的な、異なる添加剤パッケージAdpak−2を用いた。組成および特性のデータは、以下の表IIに含める。
例A1−A5と同様に、例B2、B3、B4、およびB5の中で、共ベースストックとしてBS3を含む例B3は最高SS192を示し、BS5を含む例B5は最低SS192を示し、他方、例B2およびB5は、例B3およびB5の間と同様なSS192を示した。しかしながら、例B1は、例A1と比較して有意により高いSS192を示し、これは、BS1およびBS6以外の共ベースストックが存在しない場合、Adpak−2の結果、例B1において、有意なSS192がもたらされたことを示す。例B2、B3、B4、およびB5において、Adpak−2の有効性はかなり見えなくなった。なぜならば、SB1の大きな分子と、BS2、BS3、BS4、およびBS5の分子との間の相互作用が支配的だからである。
例C1−C18:添加剤パッケージを含まない配合物
共ベースストックの間の相互作用がSS192に及ぼす効果を調べるために、一連の油組成物C1−C18を、SB1と、SB7と、BS2、BS3、BS4、およびBS5のうちの1つとの混合物から製造し、SS192を含めた特性について試験した。データは、以下の表IIIaおよび表IIIbに報告する。表IIIaおよび表IIIbに示されたデータは、図1に示す棒グラフにプロットする。
図1から明瞭に分かるように、BS1/BS3混合物を含む油組成物では、BS3の濃度がより高ければ、測定されたSS192はより大きい。これは上記理論と合致し:約180°の角度シータを有する方向に延びる2−アームを備えた分子を有する共ベースストックは、BS1の大きな分子をリンクさせて、大きく、安定で剪断可能な複合体構造を形成する最強能力を有する傾向がある。
BS1/BS2混合物を含む油組成物では、BS2の濃度が5質量%から約10質量%まで増加すると、SS192は劇的に増加した。特定の理論に拘束されるつもりはないが、これは、BS2濃度が5質量%から10質量%まで増加した場合に、BS2における2−アームが、大きな数平均分子量のBS1分子とで有意により大きな数の剪断可能で安定な複合体構造を形成することができたという事実によると考えられる。しかしながら、BS2の濃度はさらに10質量%から15質量%まで、次いで、20質量%まで、次いで、30質量%まで増加するにつれ、形成された剪断可能で安定な複合体構造の合計数は現実にはわずかに低下した。なぜならば、BS2に含有されたかなり複数の1−アーム分子は2−アーム分子に対して競合し(希釈効果)、より多くの2−アーム分子を単一の大きなBS1分子にリンクさせ、剪断可能で安定な複合体構造の合計モルを効果的に低下させるからである。
BS1/BS4混合物を含む油組成物では、BS4の濃度が5質量%から10質量%まで増加すると、SS192は劇的に減少した。特定の理論に拘束されるつもりはないが、これは:(i)5質量%などの低い濃度では、BS4分子は全ての大きなBS1分子とリンクされて、安定で剪断可能な複合体を形成するためであると考えられる。しかしながら、10質量%においては、他のBS4分子からの競合(または希釈効果)の結果、大きなBS1分子は単一のBS4分子に結合する傾向があるゆえに、5質量%におけるよりも剪断可能な複合体構造のより低い中心化がもたらされる。しかしながら、濃度が10質量%から15質量%まで、次いで、20質量%まで増加するにつれ、しかしながら、各大きなBS1分子はより多くのペンダント基を通じてそれに結合したより多くのBS4分子を有するゆえに、1以上のBS4分子が2つの大きなBS1分子に結合する確率は再度増大し、よって、SS192を増大させる。
BS1/BS5混合物を含む油組成物では、SS192は、5質量%から10質量%まで、次いで、15質量%まで実質的に安定なままである。これは、大きなBS1分子およびBS5分子の間の剪断可能で大きな複合体構造の合計数が、BS5分子上の2−アームの位置を仮定すれば実質的に一定なままであり−BS1分子のわずか一部のみが15質量%前に架橋されるからである。しかしながら、BS1およびBS5分子の間の剪断可能で安定な複合体の合計量は、15質量%から20質量%まで有意に増加した。なぜならば、今や、各大きなBS1分子はより多くのペンダント基を通じてそれに結合したより多くのBS5分子を有するからであり、1以上のBS4分子が2つの大きなBS1分子に結合する確率は、立体障害に拘わらず再度実質的に増加し、よって、SS192は増加する。
本開示は以下の非限定的態様および/または実施形態を含む:
A1.第一の成分および第一の成分とは異なる第二の成分を含む油組成物であって、
第一の成分は、各々が複数のペンダント基を有する第一のタイプの複数の分子を含むベースストックであり、(i)第一のタイプの分子の全てのペンダント基の最長5モル%の平均ペンダント基長は、Lpg(5%)の平均ペンダント基長を有し、Lpg(5%)≧5.0であり;(ii)第一のタイプの分子の一部は、20,000よりも大きな、またはそれと等しい数平均分子量を有し;
第二の成分は、各々が共通の炭素原子を共有しない2つの末端炭素鎖を含む第二のタイプの複数の分子を含み、(i)第二の成分の数平均分子量は2,000以下であり;(ii)2つの末端炭素鎖は5.0と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有し;
第二のタイプの単一の分子は、第一のタイプの分子のペンダント基と第二のタイプの単一の分子における2つの末端炭素鎖との間のファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの分子に隣接して、第一の複合体構造を形成することができ、第一の複合体構造は、少なくとも45,000の数平均分子当量を有するその第一の重い画分を含み;
第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいた、第一の複合体構造の第一の重い画分の合計最大理論濃度はC11(max)質量%であり;
C11(max)≦20、好ましくはC11(max)≦15、好ましくはC11(max)≦10、好ましくはC11(max)≦8、好ましくはC11(max)≦5、好ましくはC11(max)≦3、好ましくはC11(max)≦1である、油組成物。
A2.第二のタイプの分子における2つの末端炭素鎖は、第二のタイプの分子が25℃において最低のエネルギー状態にあると仮定すれば、180°以下の角度シータを形成する方向に延び;
C11(max)・tan(シータ/4)≦15、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦10、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦8、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦5、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦4、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦3、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦1である、A1に記載の油組成物。
A3.第一の複合体構造の第一の重い画分は、少なくとも60,000の数平均分子量を有するその第二の重い画分を含み、
第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいた、第一の複合体構造の第二の重い画分の合計最大理論濃度はC12(max)質量%であり、
C12(max)×tan(シータ/4)≦5、好ましくはC12(max)×tan(シータ/4)≦4、好ましくはC12(max)×tan(シータ/4)≦3、好ましくはC12(max)×tan(シータ/4)≦2、好ましくはC12(max)×tan(シータ/4)≦1である、A1またはA2に記載の油組成物。
A4.C12(max)≦5、好ましくはC12(max)≦4、好ましくはC12(max)≦3、好ましくはC12(max)≦2、好ましくはC12(max)≦1である、A3に記載の油組成物。
A5.第一の成分が、少なくとも50cSt、100cSt、150cSt、200cSt、250cSt、300cSt、350cSt、または400cStのKV100を有するPAOベースストックである、A1からA4までのいずれか1つに記載の油組成物。
A6.Lpg(5%)≧8.0、好ましくはLpg(5%)≧10.0、好ましくはLpg(5%)≧12.0、好ましくはLpg(5%)≧14.0、好ましくはLpg(5%)≧16.0である、A1からA5までのいずれか1つに記載の油組成物。
A7.第二のタイプの分子に関して、末端炭素鎖の少なくとも2つは0.80*Lpg(5%)と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する、A1からA6までのいずれか1つに記載の油組成物。
A8.第二のタイプの分子に関して、末端炭素鎖の少なくとも2つはLpg(5%)と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する、A7に記載の油組成物。
A9.第二のタイプの分子に関して、末端炭素鎖の少なくとも2つは12と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する、A1からA8までのいずれか1つに記載の油組成物。
A10.第一のタイプの分子は、少なくとも60モル%の平均アイソタクチック性を有するPAO分子である、A1からA9までのいずれか1つに記載の油組成物。
A11.100°≦シータ≦180である、A1からA10までのいずれか1つに記載の油組成物。
A12.第二の成分は、アルキル化芳香族炭化水素ベースストックである、A1からA11までのいずれか1つに記載の油組成物。
A13.第二の成分は、アルキル化ナフタレンベースストックである、A12に記載の油組成物。
A14.各々が、同時に、ファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの異なる分子のペンダント基に結合することができるように、第二のタイプの複数の分子は、100°〜180°の範囲の角度シータを形成する方向に延びる芳香族環に連結した2つのアルキル基を含む、A12またはA13に記載の油組成物。
A15.2つのアルキル基は少なくとも12の長さを有する、A14に記載の油組成物。
A16.第二の成分は、長鎖アルキルカルボン酸およびポリオールのエステル;ならびに長鎖アルキルアルコールとポリカルボン酸;リン酸;硫酸;またはスルホン酸とのエステルから選択される潤滑添加剤である、A1からA15までのいずれか1つに記載の油組成物。
A17.以下のように、剪断安定性性能を有する、A1からA16までのいずれか1つに記載の油組成物:
SS20≦10%;および
SS100≦10%。
A18.以下のように、剪断安定性性能を有する、A1からA17までのいずれか1つに記載の油組成物:
SS100≦5%;
SS192≦10%;および
SS192>SS100。
A19.第一の成分および第二の成分とは異なる第三の成分をさらに含み、第三の成分は第三のタイプの複数の分子を含み、第三のタイプの分子は、ファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの分子に隣接して、安定な複合体構造を形成することができない、A1からA18までのいずれか1つに記載の油組成物。
A20.第三のタイプの分子は、5.0と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する1個のみまたは0個の末端炭素鎖を含む、A19に記載の油組成物。
A21.第三のタイプの分子は、Lpg(5%)と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する1個のみまたは0個の末端炭素鎖を含む、A20に記載の油組成物。
A22.第三のタイプの分子は、0°〜45°の範囲の角度シータを形成する方向に延び、かつ同時に、実質的に立体障害を含まない、ファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの異なる分子のペンダント基に結合することができない2つの炭素鎖を含む、A19に記載の油組成物。
A23.第三のタイプの分子は、少なくとも70モル%のアイソタクチック性を有するPAO分子である、A19からA22までのいずれか1つに記載の油組成物。
A24.第三の成分は、アルキル化芳香族炭化水素ベースストックである、A19からA23までのいずれか1つに記載の油組成物。
A25.第三のタイプの複数の分子は、0°〜45°の範囲の角度シータを形成する方向に延び、かつ同時に実質的に立体障害を含まない、第一のタイプの2つの異なる分子のペンダント基に結合することができない芳香族環に連結した2つのアルキル基を含む、A19またはA24に記載の油組成物。
A26.第三の成分は、潤滑添加剤成分である、A1からA25までのいずれか1つに記載の油組成物。
A27.第三のタイプの分子は、せいぜい2000の数平均分子量を有する、A19からA26までのいずれか1つに記載の油組成物。
B1.高剪断安定性性能を有する油組成物を形成する方法であって、以下の工程:
(I)各々が複数のペンダント基を有する第一のタイプの複数の分子を含む第一の成分を準備する工程であって、(i)第一のタイプの分子の全てのペンダント基の最長5モル%の平均ペンダント基長はLpg(5%)の平均ペンダント基長を有し、Lpg(5%)≧5.0であり;(ii)第一のタイプの分子の一部は、20,000よりも大きな、またはそれと等しい数平均分子量を有する、工程と;
(II)各々が共通の炭素原子を共有しない2つの末端炭素鎖を含む第二のタイプの複数の分子を含む第二の成分を準備する工程であって、(i)第二の成分の数平均分子量は2,000以下であり;(ii)2つの末端炭素鎖は5.0と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有し;
第二のタイプの単一の分子は、第一のタイプの分子のペンダント基と第二のタイプの単一の分子における2つの末端炭素鎖との間のファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの分子に隣接して、第一の複合体構造を形成することができ、第一の複合体構造は、少なくとも45,000の数平均分子当量を有するその第一の重い画分を含む、工程と;
(III)第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいた、第一の複合体構造の第一の重い画分の合計最大理論濃度がC11(max)質量%となるように、第一の量の第一の成分および第二の量の第二の成分を混合する工程とを含み、
C11(max)≦20、好ましくはC11(max)≦18、好ましくはC11(max)≦15、好ましくはC11(max)≦10、好ましくはC11(max)≦8、好ましくはC11(max)≦5、好ましくはC11(max)≦3、好ましくはC11(max)≦1である、方法。
B2.第二のタイプの分子において、2つの末端炭素鎖は、第二のタイプの分子が25℃において最低エネルギー状態にあると仮定して、180°以下の角度シータを形成する方向に延び;
C11(max)・tan(シータ/4)≦15、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦10、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦8、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦5、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦4、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦3、好ましくはC11(max)×tan(シータ/4)≦1である、B1に記載の方法。
B3.第一の複合体構造の第一の重い画分は、少なくとも60,000の数平均分子量を有するその第二の重い画分を含み、
第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいた、第一の複合体構造の第二の重い画分の合計最大理論濃度はC12(max)質量%であり、
C12(max)×tan(シータ/4)≦5、好ましくはC12(max)×tan(シータ/4)≦5、好ましくはC12(max)×tan(シータ/4)≦5、好ましくはC12(max)≦5、好ましくはC12(max)≦3、好ましくはC12(max)≦2、好ましくはC12(むmax)≦1である、B1またはB2に記載の方法。
B4.(IV)第一の成分とは異なる第三の成分を準備する工程であって、第三の成分は第三のタイプの複数の分子を含み、第三のタイプの分子は、ファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの分子に隣接して、少なくとも45,000の数平均分子量を有するその第一の重い画分を含む安定な第一の複合体構造を形成することが実質的にできない、工程をさらに含み;
工程(III)は、第三の量の第三の成分を第一の成分および第二の成分と混合することも含む、B1からB3までのいずれか1つに記載の方法。
B5.第三のタイプの分子は、5.0と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する1個または0個の末端炭素鎖を含む、B4に記載の方法。
B6.第三のタイプの分子は、Lpg(5%)と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する1個または0個の末端炭素鎖を含む、B5に記載の方法。
B7.第三のタイプの分子は、0°〜45°の範囲の角度シータを形成する方向に延び、かつ同時に立体障害を実質的に含まない、第一のタイプの2つの異なる分子のペンダント基に結合することができない2つの炭素鎖を含む、B4に記載の方法。
B8.第三の成分が潤滑添加剤である、B1からB7までのいずれか1つに記載の方法。

Claims (25)

  1. 第一の成分および第一の成分とは異なる第二の成分を含む油組成物であって、
    第一の成分は、各々が複数のペンダント基を有する第一のタイプの複数の分子を含むベースストックであり、(i)第一のタイプの分子の全てのペンダント基の最長5モル%の平均ペンダント基長は、Lpg(5%)の平均ペンダント基長を有し、Lpg(5%)≧5.0であり;(ii)第一のタイプの分子の一部は、20,000よりも大きな、またはそれと等しい数平均分子量を有し;
    第二の成分は、各々が2つの末端炭素鎖を含む第二のタイプの複数の分子を含み、(i)第二の成分の数平均分子量は2,000以下であり;(ii)2つの末端炭素鎖は5.0と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有し、かつ共通の炭素原子を共有せず;
    第二のタイプの単一の分子は、第一のタイプの分子のペンダント基と第二のタイプの単一の分子における2つの末端炭素鎖との間のファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの分子に隣接して、第一の複合体構造を形成することができ、第一の複合体構造は、少なくとも45,000の数平均分子当量を有するその第一の重い画分を含み;
    第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいた、第一の複合体構造の第一の重い画分の合計最大理論濃度はC11(max)質量%であり;
    C11(max)≧20である、油組成物。
  2. 第二の成分の第二のタイプの分子における2つの末端炭素鎖は、第二のタイプの分子が25℃において最低エネルギー状態にある場合、180°以下の角度シータを形成する方向に延び、
    C11(max)×tan(シータ/4)≦10である、請求項1に記載の油組成物。
  3. C11(max)≦10である、請求項1または2に記載の油組成物。
  4. 第一の複合体構造の第一の重い画分は、少なくとも60,000の数平均分子当量を有するその第二の重い画分を含み、
    第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいた、第一の複合体構造の第二の重い画分の合計最大理論濃度は、C12(max)質量%であり、
    C12(max)×tan(シータ/4)≦5である、請求項1から3までのいずれか1項に記載の油組成物。
  5. C12(max)≦5である、請求項4に記載の油組成物。
  6. Lpg(5%)≧8.0である、請求項1から5までのいずれか1項に記載の油組成物。
  7. 第二のタイプの分子に関して、末端炭素鎖の少なくとも2つは0.80*Lpg(5%)と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する、請求項1から6までのいずれか1項に記載の油組成物。
  8. 第二のタイプの分子に関して、末端炭素鎖の少なくとも2つは12と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する、請求項1から7までのいずれか1項に記載の油組成物。
  9. 第一のタイプの分子は、少なくとも60モル%の平均アイソタクチック性を有するPAO分子を含む、請求項1から8までのいずれか1項に記載の油組成物。
  10. 100°≦シータ≦180°である、請求項2から9までのいずれか1項に記載の油組成物。
  11. 第二の成分は、アルキル化芳香族炭化水素ベースストックを含む、請求項1から10までのいずれか1項に記載の油組成物。
  12. 各々が、同時に、ファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの異なる分子のペンダント基に結合することができるように、第二のタイプの複数の分子は、120°〜180°の範囲の角度シータを形成する方向に延びる芳香族環に連結した2つのアルキル基を含む、請求項11に記載の油組成物。
  13. 第二の成分は、長鎖アルキルカルボン酸およびポリオールのエステル;ならびに長鎖アルキルアルコールとポリカルボン酸;リン酸;硫酸;またはスルホン酸とのエステルから選択される、請求項1から12までのいずれか1項に記載の油組成物。
  14. 以下のように、剪断安定性性能を有する、請求項1から13までのいずれか1項に記載の油組成物:
    SS20≦10%;
    SS100≦5%;
    SS192≦10%;および
    SS192>SS100。
  15. 第一の成分および第二の成分とは異なる第三の成分をさらに含み、第三の成分は第三のタイプの複数の分子を含み、第三のタイプの個々の分子は、ファンデルワールス力を介して第一のタイプの1以下の分子に隣接して、安定な複合体構造を形成することができる、請求項1から14までのいずれか1項に記載の油組成物。
  16. 第三のタイプの分子は、5.0と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有する1個のみまたは0個の末端炭素鎖を含む、請求項15に記載の油組成物。
  17. 第三のタイプの分子は、0°〜45°の範囲の角度シータを形成する方向に延び、かつ同時に、立体障害を実質的に含まない、ファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの異なる分子のペンダント基に結合することができない2つの炭素鎖を含む、請求項15または16に記載の油組成物。
  18. 第三の成分は、アルキル化芳香族炭化水素ベースストックである、請求項15から17までのいずれか1項に記載の油組成物。
  19. 第三のタイプの複数の分子は、0°〜45°の範囲の角度シータを形成する方向に延び、かつ同時に立体障害を実質的に含まない、第一のタイプの2つの異なる分子のペンダント基に結合することができない芳香族環に連結した2つのアルキル基を含む、請求項15から17までのいずれか1項に記載の油組成物。
  20. 第三の成分は、潤滑添加剤成分である、請求項15から19までのいずれか1項に記載の油組成物。
  21. 第三のタイプの分子は、最大2000までの数平均分子量を有する、請求項15から20までのいずれか1項に記載の油組成物。
  22. 高剪断安定性性能を有する油組成物を形成する方法であって、以下の工程:
    (I)各々が複数のペンダント基を有する第一のタイプの複数の分子を含む第一の成分を準備する工程であって、第一のタイプの分子の全てのペンダント基の最長5モル%の平均ペンダント基長はLpg(5%)の平均ペンダント基長を有し、Lpg(5%)≧5.0である、工程と;
    (II)各々が共通の炭素原子を共有しない少なくとも2つの末端炭素鎖を含む第二のタイプの複数の分子を含む第二の成分を準備する工程であって、末端炭素鎖の少なくとも2つは5.0と等しい、またはそれよりも大きな鎖長を有し;第二のタイプの単一の分子はファンデルワールス力を介して第一のタイプの2つの分子に隣接して、第一の複合体構造を形成することができ、第一の複合体構造は、少なくとも45,000の数平均分子当量を有するその第一の重い画分を含む、工程と;
    (III)第一の成分および第二の成分の合計質量に基づいた、第一の複合体構造の第一の重い画分の合計最大理論濃度がC11(max)質量%となるように、第一の量の第一の成分および第二の量の第二の成分を混合する工程とを含み;
    C11(max)≦20である、方法。
  23. 第二のタイプの分子が25℃において最低エネルギー状態にある場合、第二のタイプの分子における2つの末端炭素鎖は、180°以下の角度シータを形成する方向に延び、
    C11(max)×tan(シータ/4)≦10である、請求項22に記載の方法。
  24. C11(max)≦10である、請求項23に記載の方法。
  25. (IV)第一の成分とは異なる第三の成分を準備する工程であって、第三の成分は第三のタイプの複数の分子を含み、第三のタイプの個々の分子は、ファンデルワールス力を介して第一のタイプの1以下の分子に隣接して、安定な第一の複合体構造を形成することができる、工程をさらに含み;
    工程(III)は、第三の量の第三の成分を第一の成分および第二の成分と混合することも含む、請求項22から請求項24までのいずれか1項に記載の方法。
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