JP2020186386A - 工業用潤滑剤のための添加剤および潤滑剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】水の存在下で高いろ過性と共に錆および水分離性能を維持するタービン用途のための潤滑剤添加剤および潤滑剤の提供。【解決手段】多価アルコールの部分エステル、アシルサルコシン化合物、およびこれらの混合物から選択される添加剤と組み合わせた、アルケニルコハク酸または無水物のイミダゾリン誘導体を含む防錆混合物と、少なくとも置換ベンゾトリアゾールから選択される腐食防止添加剤と、を含み、前記防錆剤混合物によって提供されるイミダゾリンと前記腐食防止剤によって提供されるトリアゾールの重量比が、約1:1〜約2:1であり、前記添加剤パッケージ内の前記1つ以上のイミダゾリン誘導体が10重量パーセント以下である、添加剤パッケージ。【選択図】なし

Description

本開示は、工業用途のためのそのような添加剤を含む添加剤および潤滑剤に関し、特に、水の存在下で高いろ過性と共に錆および水分離性能を維持するタービン用途のための潤滑剤添加剤および潤滑剤に関する。
産業用潤滑剤は、タービン、ギア、油圧、グリース、および滑り面の用途に及ぶ幅広い用途をカバーするために役立っている。これらの高性能産業用潤滑剤は、多くの場合、要求の厳しい性能特性に合格する必要があり、製造業者は、所望の用途を満たすために、流体とそのような流体の添加剤を調整する。そのため、ある用途のための流体や添加剤は、別の用途に必要な最低性能に合格しない場合がある。
例えば、タービン潤滑剤は、一般的に非常に厳しい性能要求を必要とする。多くのタービン用途は、環境、蒸気、過度の熱、およびその他の汚染物質に曝されている。したがって、最高品質の潤滑剤だけが、タービンの運転に関連する湿潤状態、高温、および長期間の使用に耐えることができる。これらの流体の性質と用途は、特に他の潤滑剤や添加剤による汚染の影響を非常に受けやすくなっている。比較的少量の汚染は、これらの潤滑剤の特性と期待される寿命に著しく影響を与える可能性がある。さらに、効果的な動作条件を維持し、それらが使用される機器の損傷を最小限に抑えるために、タービン油は清潔に保ち、実質的に汚染物質がないようにする必要がある。したがって、ろ過により汚染が最小限に抑えられる。
この目的のために、多くの産業用潤滑剤、特にタービン潤滑剤は、ASTM D665Bに基づく防錆および/またはASTM D1401に基づく解乳化に関連して、最低限の性能要件を一般に満たしている。これを達成するために、流体は、そのような要件を満たすために、他の添加剤の中でもとりわけ、防錆添加剤および解乳化剤を含み得る。しかしながら、タービン用途の潤滑剤に関しては、一般に使用される防錆剤および解乳化剤添加剤は、ますます多くのタービン運転者が必要とする最近開発されたろ過特性に悪影響を与える傾向がある。
潤滑流体が目詰まりすることなく細かいフィルターを通過する能力は、一般にろ過性と呼ばれる。ISO13357−1は、水の存在下で熱浸漬された潤滑油のろ過性を評価するための厳しい手順を提供している。このいわゆる湿式ろ過試験は、典型的には、2つの測定、または試験で言及されているように2つのステージを伴う。この試験は、タービン用途で使用する場合など、使用中の流体の動作を推定することを目的としている。湿式ろ過性のステージIは、初期流量と比較した、試験膜を通過する流体の平均流量の比較である。湿式ろ過性のステージIIは、より厳しい評価であり、試験膜を通過する潤滑剤の初期流量と試験終了時の流量との比率に基づいている。ステージIIの評価は合格するのがより難しく、製造時に潤滑剤または基油のスレートに存在する可能性がある、または、他の例では、特に湿度や高温に曝されたときに、ゲルや微粒子が潤滑剤の劣化として形成される可能性がある油内のゲルや微粒子の存在に敏感であると考えられる。当業者には理解されるように、流体の他の必要な特性を維持しながら湿式ろ過性のステージII試験に合格することは困難である。
1つのアプローチまたは実施形態では、水の存在下で防錆および高いろ過性を提供するためのタービン潤滑剤用の添加剤パッケージが本明細書で説明される。一態様では、添加剤パッケージは、多価アルコールの部分エステル、アシルサルコシン化合物、およびこれらの混合物から選択される添加剤と組み合わせた、アルケニルコハク酸または無水物のイミダゾリン誘導体を含む防錆混合物と、少なくとも置換ベンゾトリアゾールから選択される腐食防止添加剤と、を含む。いくつかのアプローチまたは実施形態では、添加剤パッケージはまた、約1:1〜約2:1の防錆剤混合物によって提供されるイミダゾリンと腐食防止剤によって提供されるトリアゾールの重量比を含み、添加剤パッケージ内の1つ以上のイミダゾリン誘導体が10重量パーセント以下である。
前の段落の添加剤パッケージは、任意の組み合わせで1つ以上の任意の特徴と組み合わせることができる。これらの任意の特徴には、1つ以上のポリプロピレンオキシド誘導部分および1つ以上のポリエチレンオキシド誘導部分を有し、約3200g/mol〜約4300g/molの数平均分子量を有するコポリマー添加剤が含まれ、および/または添加剤パッケージは、約3〜約7重量パーセントのアルケニルコハク酸または無水物のイミダゾリン誘導体、約0.5〜約3重量パーセントの多価アルコールの部分エステル、約0.5〜約3重量パーセントのアシルサルコシン化合物および約3〜約8重量パーセントの置換ベンゾトリアゾールを含み、および/または添加剤パッケージは、約0.02〜約1重量パーセントのコポリマー添加剤を含み、および/またはイミダゾリン誘導体は、アルケニルコハク酸または無水物とアミノ置換イミダゾリンとの反応生成物である。および/または多価アルコールの部分エステルは、ペンタエリスリトールとC13〜C20の不飽和脂肪酸との反応生成物であり、および/またはアシルサルコシン化合物は、C12〜C20アシル基を有するサルコシン脂肪酸から選択され、および/またはアシルサルコシン化合物は、ラウロイルサルコシン、コシルサルコシン、オレ油サルコシン、ステアロイルサルコシン、トール油アシルサルコシン、およびそれらの混合物から選択され、および/または添加剤パッケージ中に約7重量パーセント以下のイミダゾリン誘導体を有し、および/または防錆混合物は、組み合わせられた多価アルコールの部分エステルとアシルサルコシン化合物と比較して、約1.5〜約2.5倍多いイミダゾリン誘導体を含む。
別の態様または実施形態では、本開示は、水の存在下での防錆および高いろ過性を提供するタービン潤滑剤も提供する。いくつかの手法では、タービン潤滑剤は、グループI、グループII、またはグループIIIの油、またはそれらのブレンドから選択される潤滑粘度の基油を含み、第1の潤滑剤添加剤は、式Iの化合物を含む
式中、R1およびR3が、独立して、炭素数10〜19のヒドロカルビル基であり、R2が、水素、炭素数10〜20のヒドロカルビル基、またはヒドロカルビル置換ジカルボン酸またはその無水物から誘導される残基であり、第2の潤滑剤添加剤は、式IIの化合物を含む
式中、R4が、C13〜C20の飽和または不飽和ヒドロカルビル鎖であり、第3の潤滑剤添加剤は、式IIIの化合物を含み、
式中、R5が、C12〜C20飽和または不飽和ヒドロカルビル鎖であり、第4の潤滑剤添加剤は、式IVの化合物を含み、
式中、R6が、C1〜C5のヒドロカルビル基であり、R7およびR8は、独立して、C1〜C10の直鎖または分岐鎖のヒドロカルビル基である。他のアプローチまたは実施形態では、タービン潤滑剤は、第1の潤滑剤添加剤によって提供されるイミダゾリンと第4の潤滑剤添加剤によって提供されるトリアゾールの重量比が、約1:1〜約2:1を有し、第1の潤滑剤添加剤が、0.1重量パーセント以下である。
前の段落のタービン潤滑剤は、任意の組み合わせで1つ以上の任意の特徴と組み合わせることができる。これらの任意の特徴は、約3400g/mol未満の総分子量を有する1つ以上のポリプロピレンオキシド誘導部分および1つ以上のポリエチレンオキシド誘導部分の約5〜約15パーセントを有するコポリマーを含み、および/またはタービン潤滑剤は、約0.01〜約0.05重量パーセントの第1の潤滑添加剤と、約0.005〜約0.1重量パーセント第3の潤滑剤添加剤(他のアプローチでは、約0.01から約0.1重量%)と、約0.01〜約0.07重量パーセント第4の潤滑剤添加剤と、を含み、および/またはタービン潤滑剤は、約0.001〜約0.01重量パーセントのコポリマーを含み、および/または0.05重量パーセント以下の第1の潤滑剤添加剤を有し、および/またはタービン潤滑剤は、組み合わされた第2および第3の潤滑剤添加剤に対して約1.5〜約2.5倍多い第1の潤滑剤添加剤を含み、および/またはタービン潤滑剤は、ISO13357−1による約70パーセントを超えるステージIIのろ過性を示し、および/または基油は、約30〜約100cSt(他のアプローチでは、約30〜約70)のKV40を有し、かつ有するグループIおよびグループIIの基油のブレンドを含み、および/またはタービン潤滑剤は、約0.12〜約0.35重量パーセントの組み合わされた第1、第2、第3、および第4の潤滑剤添加剤を含み、および/またはタービン潤滑剤は、ISO 13357−1による約70%以上のステージIIろ過性、ASTM D665Bによる通過錆性能、およびASTM D1401による37mlになるまでの水分離が約10分未満を示す。
工業用潤滑には、作動油、工業用ギア油、滑り面マシン油、蒸気タービン、ガスタービン、ヘビーデューティータービンおよび航空機用タービンの循環油、潤滑剤、ギア油、コンプレッサー油、ミスト油、ウインドタービンおよび少数であるが用途を提案する工作機械の潤滑剤などが含まれる。これらの流体は、一般に、そのような用途の性能特性を満たすために選択された添加剤と組み合わされた基油または基油のブレンドを含む。背景で説明したように、ある用途向けに設計された流体は、必ずしも他の産業用途で働くとは限らない。
タービン用途の潤滑油に関して、最近の性能要求では、他の性能特性を同時に維持しながら、いわゆるステージII湿式ろ過性に合格する必要がある。従来の工業用潤滑剤に使用されている特定の添加剤は、ステージIIの湿式ろ過性に悪影響を及ぼす傾向があることが見出されている。これらの添加剤には、カルボキシイミダゾリン防錆剤、トリトリアゾール腐食防止剤、および特定の解乳化剤が含まれる。最小限の防錆と水分離の要件を満たす必要があるタービン用途に関連して、これらの添加剤と同様の添加剤を流体から単純に除去して、湿式ろ過性を向上させることはできない。したがって、本出願は、所望の防錆および水の分離を提供するだけでなく、要求の厳しいステージIIの湿式ろ過性を同時に合格させる添加剤の独特の組み合わせを発見した。
1つのアプローチでは、本開示は、ASTM D665Bによる通過防錆、ASTM D1401による通過分離または通過または超過、およびISO13357−1に基づく湿式ろ過性ステージII評価の通過または超過を達成する、タービン潤滑剤およびタービン潤滑剤のための添加剤パッケージまたは濃縮物を提供する。1つのアプローチでは、本明細書の添加剤および潤滑剤は、ASTM D1401による水分離が37mlの水になるまで15分未満を達成し、他のアプローチでは、10分未満を達成する。他のアプローチでは、本明細書の添加剤および潤滑剤は、50パーセント超のステージIIろ過を達成し、他のアプローチでは、70パーセント超のろ過を達成する。本開示はまた、これらの3つの評価に同時に合格するための、本開示全体に記載される添加剤および潤滑剤、ならびにこの開示全体に記載される添加剤で潤滑剤を使用して金属表面を潤滑する方法を提供する。一実施形態では、潤滑される金属表面は、機械部品であり得る。機械部品には、これに限定されないが、車軸、ディファレンシャル、エンジン、手動変速機、自動変速機、無段変速機、クラッチ、油圧装置、産業用歯車、滑り面装置、および/またはタービン部品を含み得る。
一態様では、本開示は、防錆、水分離、および水の存在下での高いろ過性を同時に提供するためのタービン潤滑剤用の添加剤パッケージに関する。いくつかのアプローチまたは実施形態では、添加剤パッケージは、前の段落で述べた性能特性を満たすために腐食防止添加剤と組み合わされた有効量の多成分防錆混合物を含む。1つのアプローチでは、多成分防錆混合物は、多価アルコールの部分エステル、アシルサルコシン化合物、およびこれらの混合物から選択される添加剤と組み合わせた、アルケニルコハク酸または無水物のイミダゾリン誘導体を含む。他のアプローチでは、腐食防止添加剤は、少なくとも置換ベンゾトリアゾールの有効量であり得る。
他のアプローチでは、防錆混合物によって提供されるイミダゾリンと、腐食防止剤によって提供されるトリアゾールの予想外の重量比が、性能特性の3つの要素(つまり、防錆、水分離、湿式ろ過)を同時に満たすのに役立つことも発見された。いくつかのアプローチでは、この比は、イミダゾリンとトリアゾールの約1:1〜約2:1であり、添加剤パッケージ内の1つ以上のイミダゾリン誘導体は、10重量パーセント以下である。本明細書の添加剤を含む潤滑剤との関連で他のアプローチでは、本明細書の添加剤を含むタービン潤滑剤は、約1:1〜約2:1のカルボキシイミダゾリン(または第1の添加剤)によって提供されるイミダゾリンと、腐食防止剤(または第4の潤滑剤添加剤)によって提供されるトリアゾールの重量比を有し、0.1重量パーセント以下の第1の潤滑剤添加剤を有する。したがって、本明細書の添加剤は、湿式ろ過性に悪影響を及ぼす傾向があるイミダゾリンの量を最小限に抑える。これらの添加剤の目的は防錆と水の分離のためであったため、そのような添加剤は予期されなかった、またはいくつかのアプローチでは、それらの独特の組み合わせがタービン潤滑剤に関連する湿式ろ過性に何らかの影響を与える。
なおさらなるアプローチにおいて、本明細書の添加剤および流体はまた、湿式ろ過に悪影響を及ぼさずに水分離を提供するのに有効なブロックコポリマー添加剤などのコポリマー添加剤を含み得る。例えば、そして1つのアプローチでは、コポリマーは、ポリオキシアルキレンポリオールであり得る。他のアプローチでは、ポリオキシアルキレンポリオールは、約3200〜約4300g/molの数平均分子量を有することができ、1つ以上のポリプロピレンオキシド誘導部分、およびいくつかのアプローチでは、1つ以上のポリエチレンオキシド誘導部分、さらに他のアプローチでは、約5〜約15パーセントの1つ以上のポリエチレンオキシド誘導部分を有し得る。この添加剤は、上記の添加剤と組み合わせて、性能特性の3つの要素を同時に満たすのにさらに役立つ傾向があった。解乳化剤が湿式ろ過に影響を与えることも予想外であった。
防錆混合物:
本明細書の添加剤および潤滑剤は、選択された防錆添加剤の多成分混合物を含む。1つのアプローチでは、本明細書の添加剤および潤滑剤は、錆性能を維持するために少なくとも3つ以上の添加剤を含む。いくつかのアプローチでは、添加剤は、任意の1つの防錆添加剤を7パーセント以下、好ましくは各添加剤より少なく有する。ただし、添加剤の選択した組み合わせと比率は、防錆と湿式ろ過性の達成に役立つ。上記のように、防錆剤混合物は、添加剤および流体が同時に少なくとも3つの化合物を含む限り、カルボキシイミダゾリンの少なくとも1つ以上、多価アルコールの部分エステルの1つ以上、アシルサルコシン化合物の1つ以上、およびそれらの混合物のブレンドを含む。各々を、以下でさらに説明する。
カルボキシイミダゾリン化合物:
1つのアプローチでは、本明細書の添加剤および潤滑剤中のカルボキシ−イミダゾリン化合物は、本明細書の流体および添加剤にイミダゾリン部分を提供するアルケニルコハク酸または無水物のイミダゾリン誘導体である。イミダゾリン誘導体は、直鎖または分枝のアルキルまたはアルケニルコハク酸または無水物とアミノ置換イミダゾリンとの反応生成物であり得る。いくつかのアプローチでは、この反応生成物は、式Iの構造を有する直鎖または分岐のアルキルまたはアルケニル置換スクシンイミドまたは酸またはアミン置換イミダゾリンスクシンイミドまたは酸である
式中、R1およびR3が、独立して、炭素数10〜19(他のアプローチでは10〜14)のヒドロカルビル基であり、R2が、水素、炭素数10〜20(他のアプローチでは16〜20)のヒドロカルビル基、またはヒドロカルビル置換ジカルボン酸またはその無水物から誘導される残基である。式Iにおいて、m、n、およびpは、整数であり、各々独立して1〜10の範囲であり得る。いくつかのアプローチでは、mは、1〜4、nは、1〜2、pは、1〜4であるが、流体の用途と状況に応じて、m、n、pは必要に応じて変更することができる。
添加剤パッケージまたは濃縮物は、約10重量パーセント以下のカルボキシ−イミダゾリン、他のアプローチでは、8重量パーセント以下、7重量パーセント以下、または6重量パーセント以下を含み得る。他のアプローチでは、添加剤パッケージまたは濃縮物は、約1〜約10重量パーセントのカルボキシ−イミダゾリン、他のアプローチでは、少なくとも約1重量パーセント、少なくとも約2重量パーセント、少なくとも約3重量パーセント、少なくとも約4重量パーセント、少なくとも約5重量パーセント、または少なくとも約6重量パーセント〜約10重量パーセント未満、約9重量パーセント未満、約8重量パーセント未満、約7重量パーセント未満、約5重量パーセント未満、または約4重量パーセント未満の範囲の量を含み得る。
完成潤滑剤において、流体は、約0.1重量パーセント以下、他のアプローチでは、約0.08重量パーセント以下、約0.07重量パーセント以下、約0.06重量パーセント以下、または約0.05重量パーセント以下のカルボキシイミダゾリン添加剤、を含むことができる。なお他のアプローチでは、完成潤滑剤は、約0.01〜約0.1重量パーセントのカルボキシ−イミダゾリン、他のアプローチでは、少なくとも約0.01重量パーセント、少なくとも約0.02重量パーセント、少なくとも約0.03重量パーセント、少なくとも約0.04重量パーセント、少なくとも約0.05重量パーセント、または少なくとも約0.06重量パーセント〜約0.1重量パーセント未満、約0.09重量パーセント未満、約0.08重量パーセント未満、約0.07重量パーセント未満、約0.05重量パーセント未満、または約0.04重量パーセント未満の範囲の量を含み得る。
多価アルコールの部分エステル
1つのアプローチでは、本明細書の添加剤および潤滑剤のための多価アルコールの部分エステルは、ポリグリセロール脂肪酸エステルまたは異なるポリグリセロール脂肪酸エステルの混合物であり得、ポリグリセロールまたは多価アルコール塩基は、8〜20個の炭素原子を有する飽和または不飽和カルボン酸の少なくとも1つから9つまでの酸基によって部分的にエステル化されたグリセロールまたはヒドロキシル単位を最大で10個含む。他のアプローチでは、多価アルコールの部分エステルは、多価アルコールのヒドロキシル基の少なくとも1つがエステル化されずにヒドロキシルとして残っているエステルである。さらに別のアプローチまたは実施形態では、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールおよびソルビタンからなる群から選択される多価アルコールが好適であり得る。
部分エステル中のカルボン酸は、タービン用途での使用に好適な任意の酸であり得る。1つのアプローチでは、カルボン酸は、10〜30個の炭素、他のアプローチでは12〜24個の炭素、さらに他のアプローチでは16〜22個の炭素を有する。カルボン酸は、飽和カルボン酸であっても不飽和カルボン酸であってもよく、直鎖カルボン酸であっても分岐鎖カルボン酸であってもよい。好適なカルボン酸は、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアーク酸、オレイン酸、ベヘン酸、パルミトレイン酸、アラキジン酸、リノール酸、リノレン酸などの脂肪カルボン酸であり得る。
さらに他のアプローチでは、部分エステルは、本明細書の流体の第2の潤滑添加剤であり、式IIの化合物を含み得る。
式中、R4は、C13〜C20の飽和または不飽和の、直鎖または分枝鎖のヒドロカルビル鎖である。1つのアプローチでは、R4は、C16〜C20の不飽和の線状ヒドロカルビル鎖である。
本明細書の任意のアプローチでは、添加剤は、約0.5〜約4重量パーセントの多価アルコールの部分エステル、または他のアプローチにおいては約0.8〜約2重量パーセントを含み得る。本明細書で完成した潤滑剤は、約0.005〜約0.1重量パーセントの多価アルコールの部分エステル、他のアプローチでは約0.01〜約0.1重量パーセントを含み得る。添加剤および潤滑剤はまた、場合によっては特定の添加剤または潤滑剤の必要に応じて、言及された終点内の他の範囲を含み得る。
アシルサルコシン
1つのアプローチにおいて、本明細書の流体および潤滑剤のアシルサルコシン化合物は、式IIIのアシルN−メチルグリシンまたはその誘導体である。
式中、R5は、飽和または不飽和の、直鎖または分岐の、C12〜C20のヒドロカルビル基であり、他のアプローチでは、C14〜C18の飽和の直鎖ヒドロカルビル基である。サルコシン化合物は、n−メチルグリシンを好適な脂肪酸と反応させることによって得られる。いくつかのアプローチでは、高い湿式ろ過性を達成するのに役立つ本明細書のタービン潤滑剤での使用に適したアシルサルコシンには、ラウロイルサルコシン、コシルサルコシン、オレ油サルコシン、ステアロイルサルコシン、トール油アシルサルコシン、2−(N−メチルオクタデカ−9−エナミド)酢酸、2−(N−メチルドデカンアミド)酢酸、2−(N−メチルテトラデカナミド)酢酸、2−(N−メチルヘキサデカンアミド)酢酸、2−(N−メチルオクタデカンアミド)酢酸、2−(N−メチルイコサナミド)酢酸、および2−(N−メチルドコサナミド)酢酸、などが含まれる。
いくつかのアプローチでは、本開示のアシルサルコシンは、エステルであり得る。本開示での使用に適したいくつかのエステルには、オレ油サルコシンのエチルエステル、ラウロイルサルコシンのエチルエステル、オレ油サルコシンのブチルエステル、ココイルサルコシンのエチルエステル、ラウロイルサルコシンのペンチルエステルなどが含まれるが、これらに限定されない。例えば、エステルは、アシルN−メチルグリシンと、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、三級ブタノール、n−ペンタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールなどのペンタノール、ならびにエタン−1,2−ジオール、2−メトキシエタノール、エステルアルコールなどの不飽和C〜Cアルコールとヘテロ原子含有C−Cアルコール、トリエタノールアミンなどのアミノアルコールなどのC〜Cアルコールであり得る少なくとも1つのアルコールとの反応生成物であり得る。
本明細書の任意のアプローチでは、添加剤は、約0.5〜約4重量パーセントのアシルサルコシン、または他のアプローチにおいては約0.8〜約2重量パーセントを含み得る。本明細書での完成潤滑剤は、約0.005〜約0.1重量パーセントのアシルサルコシン、他のアプローチでは約0.01〜約0.1重量パーセントを含み得る。添加剤および潤滑剤の両方はまた、特定の添加剤または潤滑剤に必要なそのような終点内の他の範囲を含み得る。
腐食防止剤
1つのアプローチでは、本明細書の添加剤および流体の腐食防止剤または第4の潤滑剤添加剤は、添加剤および流体にトリアゾール部分を提供する置換ベンゾトリアゾールである。1つのアプローチでは、防止剤は、以下の式(IV)のN,N−二置換アミノメチルベンゾトリアゾールまたはN,N−二置換アミノメチル−1,2,4−トリアゾール、またはそれらの混合物であり得る。場合によっては、非置換のトリトリアゾールまたはベンゾトリアゾールを加え得る。N,N−二置換アミノメチルベンゾトリアゾールは、ベンゾトリアゾールをホルムアルデヒドおよびアミンと反応させることなどの、例えば米国特許第4,701,273号に記載されているような既知の方法によって調製することができる。N,N−二置換アミノメチル−1,2,4トリアゾール化合物は、同様に、すなわち米国特許第4,734,209号に記載されているように、1,2,4−トリアゾールをホルムアルデヒドおよびアミンと反応させることによって調製することができる。
1つのアプローチでは、腐食防止剤または第4の潤滑添加剤は、式IVの構造を有する。
式中、R6が、C1〜C5のヒドロカルビル基であり(他のアプローチでは、C1〜C2基)、R7およびR8が、独立して、C1〜C10の直鎖または分岐鎖のヒドロカルビル基である(他のアプローチでは、C4〜C8基)。1つのアプローチでは、腐食防止剤は、CIBAからそれぞれIRGAMET(登録商標)39およびIRGAMET(登録商標)30という製品名で入手可能な1−[ビス(2エチルヘキシル)アミノメチル−4−メチルベンゾトリアゾールまたは1−[ビス(2エチルヘキシル)アミノメチル]−1,2,4−トリアゾールである。
本明細書中の任意のアプローチでは、添加剤は、約4〜約10重量パーセントの上記で考察された腐食防止剤、または他のアプローチでは、約4〜約7重量パーセントを含み得る。本明細書の完成潤滑剤は、約0.01〜約0.07重量パーセントの腐食防止剤、他のアプローチでは約0.01〜約0.05重量パーセントを含み得る。添加剤または潤滑剤はまた、添加剤または潤滑剤の特定の用途に必要なそのような終点内の他の範囲を含み得る。
ポリオキシアルキレンコポリマー
さらに別のアプローチでは、本明細書の添加剤および潤滑剤はまた、任意選択的に、特定のコポリマー解乳化剤をさらに含み得る。1つのアプローチでは、解乳化剤成分は、ポリオキシアルキレンポリオールであり得、他のアプローチでは、液体ポリオキシアルキレンポリオールであり得る。いくつかのアプローチでは、任意のポリオキシアルキレンポリオールは、ブロックコポリマーであり、しばしばトリブロックコポリマーである。
例えば、ヒドロキシ置換化合物R(OH)n(式中nが、1〜10、Rが、一価または多価アルコールの残基であり得る)は、アルキレンオキシド(通常はプロピレンオキシドまたはエチレンオキシド)と反応して疎水性塩基を形成し得る。次に、この塩基を別のアルキレンオキシド(通常はプロピレンオキシドまたはエチレンオキシドの他方)と反応させて親水性部分を提供し、疎水性部分と親水性部分の両方を有するコポリマーをもたらす。これらの部分の相対的なサイズは、特定の用途ための要求に応じて調整することができる。以下でさらに説明するように、選択した解乳化剤は、防錆添加剤と一緒に機能して、優れた湿式ろ過性を提供することが発見された。解乳化剤コポリマーのための例示的なヒドロキシル置換化合物(R(OH)n)には、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトールなどを含む、アルキレングリコール、アルキレントリオール、アルキレンテトロールなどのアルキレンポリオールが含まれるが、これらに限定されない。
本出願において、液体トリブロックポリオールコポリマーは、タービン潤滑剤との関連で防錆混合物と一緒に機能し、高い湿潤ろ過性を達成することが発見された。その目的が解乳化である場合、そのような成分がろ過性に影響を与えるとは予想されていなかった。いくつかのアプローチでは、EOグループに添加剤の総分子量の約5〜約15パーセントが含まれ、添加剤の合計数平均分子量が、約3200g/mol〜約4300g/molであり、他のアプローチでは、約3200g/mol〜約4200g/molであるようにいくつかのアプローチでは、特定のトリブロックポリオールは、式HO−(EO)x(PO)y(EO)z−Hに対応し、式中、x、y、およびzは、1より大きい整数である。さらに別のアプローチでは、コポリマー解乳化剤添加剤は、1つ以上のポリプロピレンオキシド誘導部分、1つ以上のポリエチレンオキシド誘導部分を有する。1つのアプローチでは、ポリプロピレンオキシド誘導部分およびポリエチレン誘導部分を有するコポリマーは、約3200g/mol〜約4200g/molの数平均重量を有し、他のアプローチでは、約3200g/mol〜約4,000g/molを有する。
本明細書中の任意のアプローチにおいて、添加剤は、約0〜約1.5重量パーセントのコポリマー、または他のアプローチでは、約0.05〜約1重量パーセントを含み得る。本明細書の完成潤滑剤は、約0.001〜約0.01重量パーセントのポリオキシアルキレンコポリマー、他のアプローチでは、約0.002〜約0.01重量パーセントを含み得る。添加剤および潤滑剤はまた、特定の用途に必要なそのような終点内の他の範囲を含み得る。
添加剤の組み合わせ
タービン用途に関連して、上記の添加剤のブレンドは、防錆、解乳化、および高湿式ろ過を独自に提供する。例えば、かつ1つのアプローチでは、錆防止混合物によって提供されるイミダゾリンと腐食防止剤によって提供されるトリアゾールの発見された重量比は、約1:1〜2:1であり、10重量パーセント以下の予想外に性能の3つの要素(つまり、防錆、解乳化、および湿式ろ過)が同時に提供された添加剤パッケージの1つ以上のイミダゾリン誘導体を有する。他のアプローチでは、防錆混合物は、パッケージのイミダゾリン誘導体の約10重量パーセント未満を維持しながら組み合わせられた多価アルコールの部分エステルとアシルサルコシン化合物に対して約1.5〜約2.5倍のイミダゾリン誘導体を含むこともできる。
上記の段落のいずれかで個別にまたは組み合わせて、またタービン潤滑剤に関して説明されているこの添加剤の独自のブレンドは、ISO 13357−1に従って50%超のステージII湿式ろ過、他のアプローチでは70%超の、80%超のステージII湿式ろ過を達成する。さらに他のアプローチでは、本明細書の添加剤および流体は、ISO 13357−1に基づいて少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%または少なくとも約80%のステージII湿式ろ過かつ約90%未満、約80%未満、約70%未満、または約60%未満のステージII湿式ろ過を達成する。同時に、流体と添加剤は、ASTM D665Bに準拠した防錆合格を達成し、ASTM D1401に基づく37mlになるまでの水分離は約15分未満である。
基油
1つのアプローチでは、好適な基油は、鉱油であり、すべての一般的な鉱油ベースストックを含む。鉱油は、ナフテン系またはパラフィン系であり得る。鉱油は、酸、アルカリ、および粘土、または塩化アルミニウムなどの他の薬剤を使用する従来の方法論によって精製することができ、またはフェノール、二酸化硫黄、フルフラールまたはジクロロジエチルエーテルなどの溶媒による溶媒抽出によって生成された抽出油であってもよい。鉱油は、水素化処理または水素化精製、冷却または接触脱ろうプロセスによる脱ろう、またはSK Innovation Co.,Ltd.(ソウル、韓国)の水素化分解基油のYubase(登録商標)ファミリーなどの水素化分解が可能である。鉱油は、天然の原油から生産されるか、異性化されたワックス材料または他の精製プロセスの残留物から構成される。
他のアプローチでは、上記の段落のいずれかに記載されている添加剤パッケージまたは濃縮物を、タービン用途での使用に好適な基油または基油のブレンドにブレンドすることもできる。本明細書の組成物に使用される基油または潤滑粘度の基油は、タービン用途に好適な任意の基油から選択され得る。例には、American Petroleum Institute(API)の基油交換可能性ガイドラインで指定されているグループI〜IIIの基油が含まれる。これら3つの基油グループは次のとおりである。
グループI、II、およびIIIは鉱油プロセスストックであり、本出願のタービン油に好ましい場合がある。グループIIIの基油は、鉱油から誘導されるが、これらの流体が受ける厳密な処理はそれらの物理的特性をPAOなどの特定の真の合成と非常に類似したものにする一因となることに留意すべきである。したがって、グループIIIの基油から誘導される油は、業界では合成流体と呼ばれる場合がある。好適な油は、水素化分解、水素化、水素化精製、未精製、精製、および再精製油、およびそれらの混合物から誘導され得る。いくつかのアプローチでは、基油は、グループIとグループIIの油のブレンドであってもよく、ブレンドは、グループI油の約0%〜約100%、グループII油の約0%〜約100%、グループIII油の0%〜約100%、またはグループIとII、グループIとIII、またはグループIIとIIIの油ブレンドの様々なブレンドであってもよい。
未精製油とは、天然、鉱物、または合成の供給源から誘導されるものであり、さらなる浄化処理を行わないか、ほとんど処理していない。精製油は、1つ以上の精製ステップで処理されていることを除いて、未精製油に似ており、これにより、1つ以上の特性が改善をもたらし得る。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、ろ過、浸透などである。食用の品質に精製された油は、有用な場合とそうでない場合がある。食用油は、白油とも呼ばれる。いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、食用油または白油を含まない。
再精製油は、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、同じまたは類似のプロセスを使用して精製油と同様に得られる。多くの場合、これらの油は、使用済み添加剤と油分解生成物の除去に向けられた技術によってさらに処理される。
鉱油には、掘削によって、または植物および動物から得られた油、またはそれらの任意の混合物が含まれ得る。例えば、このような油は、ヒマシ油、ラード油、オリーブ油、ピーナッツ油、トウモロコシ油、大豆油、および亜麻仁油、ならびに液体石油および溶剤油などの鉱物潤滑油、およびパラフィン系、ナフテン系、混合パラフィン系−ナフテン系の溶媒処理済みまたは酸処理済み鉱物潤滑油を含み得るが、これらに限定されない。そのような油は、必要に応じて、部分的または完全に水素化され得る。石炭やシェールから誘導される油も有用であり得る。
潤滑組成物に含まれる基油の主要な量は、グループI、グループII、グループIII、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することができ、基油の主要量は、組成物における添加剤成分または粘度指数向上剤の提供から生じる基油以外である。別の実施形態では、潤滑組成物に含まれる基油の主要な量は、グループI、グループII、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することができ、基油の主要量は、組成物における添加剤成分または粘度指数向上剤の提供から生じる基油以外である。
本明細書の組成物中の潤滑粘度の油の量は、100重量%から性能添加剤の量の合計を差し引いた後に残る残部であり得る。例えば、完成流体中に存在し得る潤滑粘度の油は、例えば、約50重量%超の、約60重量%超の、約70重量%超の、80重量%超の、約85重量%超の、約90重量%超の、または95重量%超の「主要な量」であり得る。
いくつかのアプローチでは、好ましい基油または潤滑粘度の基油は、約25ppm未満の硫黄、約100超の、または約120超の(場合によっては、約100〜約120)粘度指数、および100℃で約2〜約8cStの約動粘度を有する。他のアプローチでは、潤滑粘度の基油は、約25ppm未満の硫黄、約120超の粘度指数、および100℃で約4cStの約動粘度を有する。基油は、40%超の、45%超の、50%超の、55%超の、または90%超のCP(パラフィン系炭素含有量)を有し得る。基油は、5%未満、3%未満、または1%未満のCA(芳香族炭素含有量)を有し得る。基油は、60%未満、55%未満、50%未満、または50%未満かつ30%超のCN(ナフテン系炭素含有量)を有し得る。基油は、2未満または1.5未満または1未満の1個の環ナフテン対2〜6個の環ナフテンの比を有し得る。
本明細書における好適な添加剤および潤滑剤組成物は、以下の表2および3に列挙される範囲の添加剤成分を含み得る。
上記の各成分のパーセンテージは、最終的な添加剤または潤滑油組成物の総重量に基づいた、各成分の重量パーセントを表す。潤滑油組成物の残部は、1つ以上の基油または溶剤からなる。本明細書に記載の組成物の配合に使用される添加剤は、基油または溶媒に個別にまたは様々な副組み合わせでブレンドすることができる。しかしながら、添加剤濃縮物(すなわち、添加剤と炭化水素溶媒などの希釈剤)を同時に使用してすべての成分をブレンドすることが好適であり得る。
他のアプローチでは、タービン添加剤およびそのような添加剤を含む潤滑剤はまた、そのような成分およびその量が上記の段落で説明した性能特性に影響を及ぼさない限り、1つ以上の任意成分を含み得る。これらの任意の成分については、次の段落で説明する。
リン含有化合物
本明細書の潤滑剤組成物は、流体に耐摩耗性の利点を付与し得る1つ以上のリン含有化合物を含有し得る。1つ以上のリン含有化合物は、潤滑油組成物中に、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%の範囲の量で存在し得る。リン含有化合物は、最大5000ppmのリン、または約50〜約5000ppmのリン、または約300〜約1500ppmのリン、または最大600ppmのリン、または最大900ppmのリンを潤滑剤組成物に提供することができる。
1つ以上のリン含有化合物は、無灰リン含有化合物を含み得る。好適なリン含有化合物の例には、チオリン酸塩、ジチオリン酸塩、リン酸塩、リン酸エステル、ホスホン酸エステル、亜リン酸塩、ホスホン酸塩、リン含有カルボン酸エステル、エーテル、またはそれらのアミド塩、およびそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。リン含有耐摩耗剤は、欧州特許第0612839号により完全に記載されている。
潤滑剤業界では、ホスホン酸塩と亜リン酸塩という用語がしばしば互換的に使用されることに注意する必要がある。例えば、ホスホン酸水素ジブチルは、しばしば亜リン酸水素ジブチルと呼ばれる。本発明の潤滑剤組成物が、ホスホン酸塩または亜リン酸塩のいずれかと呼ばれ得るリン含有化合物を含むことは、本発明の範囲内である。
上記のリン含有化合物のいずれにおいても、化合物は、約5〜約20重量パーセントのリン、または約5〜約15重量パーセントのリン、または約8〜約16重量パーセントのリン、または約6〜約9重量パーセントのリンを有し得る。
本明細書でオレフィンコポリマー分散剤と組み合わせると潤滑組成物に改善された摩擦特性を付与する別の種類のリン含有化合物は、無灰(金属を含まない)リン含有化合物である。
いくつかの実施形態では、無灰リン含有化合物は、ジアルキルジチオホスフェートエステル、アミル酸性ホスフェート、ジアミル酸性ホスフェート、ジブチル水素ホスホネート、ジメチルオクタデシルホスホネート、それらの塩、およびそれらの混合物であってよい。
無灰リン含有化合物はおおよそ、式:
を有し、式中、R1が、SまたはOであり、R2が、−OR”、−OH、または−R”であり、R3が、−OR”、−OH、またはSR’’’C(O)OHであり、R4が、−ORであり、R’’’が、C1〜C3の分岐または直鎖アルキル鎖であり、R”が、C1〜C18のヒドロカルビル鎖である。リン含有化合物が式XIVに示される構造を有する場合、化合物は、約8〜約16重量パーセントのリンを有し得る。
いくつかの実施形態では、潤滑剤組成物は、式XIVのリン含有化合物を含み、式中R1がSであり、R2が−ORであり、R3が、SR’’’COOHであり、R4が、−OR’’’であり、R’’’が、C3分岐アルキル鎖であり、R”が、C4であり、また、リン含有化合物は、80〜900ppmのリンを潤滑剤組成物に送達する量で存在する。
別の実施形態では、潤滑剤組成物は、式XIVのリン含有化合物を含み、式中R1が、Oであり、R2が、−OHであり、R3が、−OR’’または−OHであり、R4が、−OR”であり、R”が、C5であり、かつリン含有化合物は、80〜1500ppmのリンを潤滑剤組成物に送達する量で存在する。
さらに別の実施形態では、潤滑剤組成物は、式XIVのリン含有化合物を含み、式中R1が、Oであり、R2が、OR’’であり、R3が、Hであり、R4が、−OR”であり、R”が、C4であり、かつ1つ以上のリン含有化合物は、80〜1550ppmのリンを潤滑剤組成物に送達する量で存在する。
他の実施形態では、潤滑剤組成物は、式XIVのリン含有化合物を含み、式中R1が、Oであり、R2が、OR’’であり、R3が、−OCH3または−OHであり、R4が、−OCH3であり、R”が、C18であり、かつ1つ以上のリン含有化合物(複数可)は、80〜850ppmのリンを潤滑剤組成物に送達する量で存在する。
いくつかの実施形態では、リン含有化合物は、式XIVに示される構造を有し、約80〜約4500ppmのリンを潤滑剤組成物に送達する。他の実施形態では、リン含有化合物は、潤滑剤組成物に対して約150〜約1500ppmのリン、または約300〜約900ppmのリン、または約800〜1600ppmのリン、または約900〜約1800ppmのリンを送達する量で存在する。
耐摩耗剤
潤滑剤組成物は、非リン含有化合物である耐摩耗剤も含み得る。このような耐摩耗剤の例には、ホウ酸エステル、ホウ酸エポキシド、チオカルバメート化合物(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、チオカルバメートアミド、チオカルバミン酸エーテル、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)ジスルフィド、およびそれらの混合物を含む)、硫化オレフィン、アジピン酸トリデシル、チタン化合物、および酒石酸誘導体、酒石酸アミド、酒石酸イミド、クエン酸塩、などのヒドロキシルカルボン酸の長鎖誘導体およびそれらの混合物が含まれる。好適なチオカルバメート化合物は、モリブデンジチオカルバメートである。好適な酒石酸塩誘導体または酒石酸イミドは、アルキルエステル基を含有し得、アルキル基上の炭素原子の合計は少なくとも8であり得る。酒石酸塩誘導体または酒石酸イミドは、アルキルエステル基を含有し得、アルキル基の炭素原子の合計は、少なくとも8であり得る。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。追加の耐摩耗剤は、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%〜3重量%の範囲で存在し得る。
酸化防止剤
本明細書中の潤滑油組成物はまた、任意選択的に、1つ以上の抗酸化剤を含有し得る。抗酸化化合物は既知であり、例えば、フェネート(石炭酸塩)、フェネート硫化物、硫化オレフィン、リン硫化テルペン、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、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、ヒンダード非芳香族アミン、フェノール、ヒンダードフェノール、油溶性モリブデン化合物、高分子抗酸化剤、またはそれらの混合物が含まれる。抗酸化化合物は、単独でまたは組み合わせて使用され得る。
ヒンダードフェノール抗酸化剤は、立体障害基として二級ブチルおよび/または三級ブチル基を含有し得る。フェノール基は、第2の芳香族基に結合するヒドロカルビル基および/または架橋基でさらに置換されてもよい。好適なヒンダードフェノール抗酸化剤の例には、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−ブチルフェノールが含まれる。一実施形態では、ヒンダードフェノール抗酸化剤はエステルであってよく、例えば、BASFから入手可能なIrganox(登録商標)L−135、または2,6−ジ−tert−ブチルフェノールとアクリル酸アルキルから誘導された付加生成物を含み得、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得る。別の市販のヒンダードフェノール抗酸化剤は、エステルであってもよく、Albemarle Corporationから入手可能なEthanox(登録商標)4716を含んでもよい。
有用な抗酸化剤は、ジアリールアミンおよびフェノールを含み得る。一実施形態では、潤滑油組成物は、ジアリールアミンとフェノールの混合物を含有し得、その結果、各酸化防止剤は、潤滑剤組成物の重量に基づいて約5重量%までを提供するのに十分な量で存在し得る。一実施形態では、酸化防止剤は、潤滑剤組成物に基づいて、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%のフェノールの混合物であってよい。
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には、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、エイコセンまたはそれらの混合物が含まれる。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、エイコセンまたはそれらの混合物およびそれらの二量体、三量体および四量体は、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とブチルアクリレートなどの不飽和エステルとのディールス・アルダー付加物であってもよい。
硫化オレフィンの別のクラスには、硫化脂肪酸およびそれら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それらのエステルの例には、トリグリセリド、オレイン酸、リノール酸、パルミトレイン酸またはそれらの混合物が含まれる。多くの場合、脂肪酸は、ラード油、トール油、ピーナッツ油、大豆油、綿実油、ヒマワリ種子油、またはそ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され得る。
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%の範囲で存在し得る。
追加の分散剤
潤滑剤組成物に含有される追加の分散剤としては、分散される粒子と会合することができる官能基を有する油溶性ポリマー炭化水素骨格が挙げられ得るが、これらに限定されない。典型的には、分散剤は、しばしば架橋基を介してポリマー骨格に結合したアミン、アルコール、アミド、またはエステル極性部分を含む。分散剤は、米国特許第3,634,515号、同第3,697,574号および同第3,736,357号に記載されているようなマンニッヒ分散剤、米国特許第4,234,435号および第4,636,322号に記載されているような無灰スクシンイミド分散剤、米国特許第3,219,666号、同第3,565,804号、および同第5,633,326号に記載されているようなアミン分散剤、米国特許第5,936,041号、同5,643,859号、および第5,627,259号に記載されているようなコッホ分散剤、および米国特許第5,851,965号、同5,853,434号、および同5,792,729号に記載されているようなポリアルキレンスクシンイミド分散剤、から選択することができる。
いくつかの実施形態では、追加の分散剤は、ポリアルファオレフィン(PAO)無水コハク酸、オレフィン無水マレイン酸コポリマーから誘導され得る。一例として、追加の分散剤は、ポリ−PIBSAと記載され得る。別の実施形態では、追加の分散剤は、エチレン−プロピレンコポリマーにグラフト化される無水物から誘導され得る。別の追加の分散剤は、高分子量エステルまたはハーフエステルアミドであり得る。
追加の分散剤は、存在する場合、潤滑油組成物の最終重量に基づいて、約10重量%までを提供するのに十分な量で使用することができる。使用することができる分散剤の別の量は、潤滑油組成物の最終重量に基づいて、約0.1重量%〜約10重量%、または約0.1重量%〜約10重量%、または約3重量%〜約8重量%、または約1重量%〜約6重量%であり得る。
粘度指数向上剤
本明細書中の潤滑剤組成物はまた、任意選択的に、1つ以上の粘度指数向上剤を含有し得る。好適な粘度指数向上剤には、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、α−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ジエンコポリマー、またはそれらの混合物が含まれ得る。粘度指数向上剤は、スターポリマーを含むことができ、好適な例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第20120101017A1号に記載されている。
本明細書の潤滑油組成物は、粘度指数向上剤に加えて、または粘度指数向上剤の代わりに、1つ以上の分散剤粘度指数向上剤を任意選択的に含有することもできる。好適な粘度指数向上剤には、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)とアミンの反応生成物で官能化されたエチレン−プロピレンコポリマー、アミンで官能化された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が含まれ得る。
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%、約3重量%〜約20重量%、約3重量%〜約15重量%、約5重量%〜約15重量%、または約5重量%〜約10重量%であり得る。
いくつかの実施形態では、粘度指数向上剤は、約10,000〜約500,000、約50,000〜約200,000、または約50,000〜約150,000の数平均分子量を有するポリオレフィンまたはオレフィンコポリマーである。いくつかの実施形態では、粘度指数向上剤は、約40,000〜約500,000、約50,000〜約200,000、または約50,000〜約150,000の数平均分子量を有する水素化スチレン/ブタジエンコポリマーである。いくつかの実施形態では、粘度指数向上剤は、約10,000〜約500,000、約50,000〜約200,000、または約50,000〜約150,000の数平均分子量を有するポリメタクリレートである。
他の任意選択の添加剤
他の添加剤は、潤滑剤組成物に必要とされる1つ以上の機能を果たすように選択され得る。さらに、言及した添加剤の1つ以上は、多機能であり、本明細書で規定された機能に加えてまたはそれ以外の機能を提供することができる。他の添加剤は、本開示の特定の添加剤に加えてもよく、および/または金属不活性化剤、粘度指数向上剤、無灰TBNブースター、耐摩耗剤、腐食防止剤、防錆剤、分散剤、分散剤粘度指数向上剤、極圧剤、抗酸化剤、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つ以上を含み得る。通常、完全配合の潤滑油には、これらの添加剤が1つ以上含有するであろう。
好適な金属不活性化剤には、ベンゾトリアゾールの誘導体(通常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ゾイミダゾール、または2−アルキルジチオベンゾチアゾール、アクリル酸エチルとアクリル酸2−エチルヘキシルのコポリマー、および必要に応じて酢酸ビニルを含む消泡剤、リン酸トリアルキル、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドおよび(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)ポリマーを含む解乳化剤、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含まれ得る。
好適な発泡防止剤には、シロキサンなどのシリコンベースの化合物が含まれる。
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み得る。流動点降下剤は、潤滑油組成物の最終重量に基づいて、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り得る。本明細書で有用な防錆剤の非限定的な例には、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、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る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には、分子量範囲が約600〜約3000の長鎖アルファ、オメガジカルボン酸、およびアルケニル基が約10以上の炭素原子を含有するテトラプロペニルコハク酸、テトラデセニルコハク酸、ヘキサデセニルコハク酸などの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、アルケニル基中に約8〜約24個の炭素原子を有するアルケニルコハク酸と、ポリグリコールなどのアルコールとのハーフエステルである。このようなアルケニルコハク酸の対応するハーフアミドも有用である。有用な防錆剤は、高分子量有機酸である。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。
防錆剤は、存在する場合、潤滑油組成物の最終重量に基づいて、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任意の量で使用することができる。
潤滑剤組成物はまた、腐食防止剤を含み得る(他の言及された成分のいくつかはまた、銅腐食防止特性を有し得ることに留意すべきである)。銅腐食の好適な防止」剤には、エーテルアミン、エトキシル化アミンおよびエトキシル化アルコールなどのポリエトキシル化化合物、イミダゾリン、モノアルキルおよびジアルキルチアジアゾールなどが含まれる。
チアゾール、トリアゾールおよびチアジアゾールも潤滑剤に使用することができる。例には、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、オクチルトリアゾール、デシルトリアゾール;ドデシルトリアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプト−5−ヒドロカルビルチオ−1,3,4−チアジアゾール、および2−メルカプト−5−ヒドロカルビルジチオ−1,3,4−チアジアゾールが含まれる。一実施形態では、潤滑剤組成物は、2−ヒドロカルビルジチオ−5−メルカプト−1,3,4−ジチアジアゾールなどの1,3,4−チアジアゾールを含む。
消泡剤/界面活性剤もまた、本発明に従って流体中に含まれ得る。そのような使用については様々な薬剤が知られている。Solutiaから入手可能なPC−1244などのアクリル酸エチルとアクリル酸ヘキシルエチルのコポリマーを使用することができる。他の実施形態では、4%DCFなどのシリコーン流体が含まれてもよい。消泡剤の混合物も潤滑剤組成物中に存在し得る。
以下の実施例は、本開示の例示実施形態を例示するものである。これらの実施例、ならびに本出願の他の箇所では、他に指示がない限り、すべての比率、部、およびパーセンテージは、重量による。これらの実施例は、例示のみの目的で提示されており、本明細書に開示される本発明の範囲を限定することは意図されていないことが意図される。
以下の表4のタービン潤滑剤は、Yubase4またはYubase6の基油に次の成分をブレンドして調製した。
●添加剤1:直鎖または分岐鎖ドデセニル置換コハク酸無水物と置換アミノイミダゾリンとの反応から得られるカルボキシイミダゾリン。HiTEC(登録商標)536(Afton Chemical)として入手可能である。
●添加剤2:Radiasurf(登録商標)7156として入手可能なペンタエリスリトールモノオレエート。
●添加剤3:Crodasinic(登録商標)Oとして入手可能なn−オレイルサルコシン。
●添加剤4:Irgamet(登録商標)39として入手可能なN、N−ビス(2−エチルヘキシル)−4−メチル−1H−ベンゾトリアゾール−1−メチルアミン。
●添加剤5:トリトリアゾールTT100。
●添加剤6:分子量4400g/molのポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシドトリブロックコポリマーであり、Pluronic L121として入手可能である。
●添加剤7:分子量3800g/molのポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシドトリブロックコポリマーであり、Pluronic(登録商標)L101として入手可能である。
●添加剤8:Irgacor(登録商標)843として入手可能な液体カルボン酸腐食防止剤。
●添加剤9:分子量3100g/molのPluronic(登録商標)25R2として入手可能であり、末端に2番目のヒドロキシル基を持つ二官能性ブロックコポリマー界面活性剤。
●その他の添加剤:酸化防止剤、耐摩耗添加剤、極圧添加剤のブレンド。
次に、以下の表4の潤滑剤を、防錆(ASTM D665B)、水分離(ASTM D1401)、およびステージII湿式ろ過性(ISO 13357−1)について評価した。結果を以下の表5に提供する。
上記の表5に示すように、流体Eは、最低の水分離と組み合わされた最高のISO湿式ステージII性能を有していた。流体Cの水分離は、不十分であった。
実施例1の添加剤を、表6A/Bおよび7に示すように、ベンゾトリアゾールおよび解乳化剤添加剤の量を変化させることについてさらに評価した。
本出願の添加剤を使用して、基油と粘度の様々なブレンドを有する潤滑剤をさらに性能について評価した。潤滑剤が表8に、性能結果が表9に与えられている。
比較例1
上記の実施例と同様に、比較試料を調製し、錆性能、解乳化、および湿式ろ過について評価した。組成を表10に、性能を表11に示す。
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「1つ(a))」、「1つ(an)」、および「その(the)」は、明確かつ明確に1つの指示対象に限定されない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。したがって、例えば、「抗酸化剤(an antioxidant)」への言及は、2つ以上の異なる抗酸化剤を含む。本明細書で使用されるように、「含む(include)」という用語およびその文法上の変形は、リスト内のアイテムの詳述が、列挙されたアイテムに置換または追加できる他の同様のアイテムを除外しないように、非限定的であることが意図される。
本明細書および添付の特許請求の範囲の目的のために、特に断りのない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される量、パーセンテージまたは比率、および他の数値を表すすべての数は、「約」という用語によってすべての場合に変更されると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、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に示される数値パラメータは、本開示によって得られることが求められる所望の特性に応じて変動し得る近似値である。少なくとも、そして均等論の適用を特許請求の範囲に限定しようとするものではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数に照らして、通常の丸め手法を適用することによって解釈されるべきである。
本明細書に開示される各成分、化合物、置換基またはパラメータは、単独で、または本明細書に開示される他のありとあらゆる成分、化合物、置換基またはパラメータの1つ以上と組み合わせて使用するために開示されると解釈されるべきであることが理解されるべきである。
本明細書に開示される各範囲は、同じ桁数の有効数字を有する、開示された範囲内の各特定の値の開示として解釈されるべきであることがさらに理解される。したがって、例えば、1〜4の範囲は、値1、2、3、および4、ならびにそのような値の任意の範囲の明示的な開示として解釈されるべきである。
さらに、本明細書に開示される各範囲の各下限は、同じ成分、化合物、置換基またはパラメータについて、本明細書に開示される各範囲の各上限および各範囲内の各特定の値と組み合わせて開示されるものとして解釈されるべきであることが理解される。したがって、この開示は、各範囲の各下限を各範囲の各上限または各範囲内の各特定の値と組み合わせることによって、または各範囲の各上限を各範囲内の各特定の値と組み合わせることによって得られるすべての範囲の開示として解釈されるべきである。すなわち、広い範囲内の終点値間の任意の範囲も本明細書で論じられることもさらに理解される。したがって、1〜4の範囲は、1〜3、1〜2、2〜4、2〜3などの範囲も意味する。
さらに、説明または例に開示されている成分、化合物、置換基またはパラメータの特定の量/値は、範囲の下限または上限のいずれかの開示として解釈されるべきであり、したがって、アプリケーションの他の場所で開示された同じ成分、化合物、置換基またはパラメータの範囲または特定の量/値の他の下限または上限と組み合わせて、その成分、化合物、置換基またはパラメータの範囲を形成することができる。
特に明記しない限り、分子量は、数平均分子量として報告される。本明細書の任意の実施形態の数平均分子量(Mn)は、Watersなどの機器から得られるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)機器で決定することができ、データは、Waters Empower Softwareなどのソフトウェアで処理された。GPC装置には、Waters Separations ModuleおよびWaters Refractive Index Detector(または同様のオプション機器)が装備されている場合がある。GPCの動作条件には、約40℃のカラム温度のガードカラム、4つのAgilent PLgelカラム(長さ300×7.5mm、粒子サイズ5μ、細孔サイズ100〜10000Åの範囲)が含まれる。安定化されていないHPLCグレードのテトラヒドロフラン(THF)を、1.0mL/分の流速で溶媒として使用することができる。GPC機器は、500〜380,000g/molの範囲の狭い分子量分布を持つ市販のポリスチレン(PS)標準で較正することができる。質量が、500g/mol未満のサンプルの場合、較正曲線を外挿することができる。サンプルおよびPS標準は、THFに溶解して0.1〜0.5重量%の濃度で調製し、ろ過せずに使用することができる。GPC測定はまた、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,266,223号にも記載されている。GPC法はさらに分子量分布情報を提供し、例えば、W.W.Yau、J.J.KirklandおよびD.D.Bly、「Modern Size Exclusion Liquid Chromatography」、John Wiley and Sons、New York、1979を参照されたい。
特定の実施形態について説明したが、出願人または他の当業者には、現在予期されていない、または現在予期されていない可能性がある代替、修正、変形、改善、および実質的な同等物が生じ得る。したがって、提出され、修正される可能性のある添付の特許請求の範囲は、そのようなすべての代替、修正、変形、改善、および実質的な同等物を包含することを意図している。

Claims (15)

  1. 水の存在下で防錆と高ろ過性を提供するタービン潤滑剤用のための添加剤パッケージであって、
    多価アルコールの部分エステル、アシルサルコシン化合物、およびこれらの混合物から選択される添加剤と組み合わせた、アルケニルコハク酸または無水物のイミダゾリン誘導体を含む防錆混合物と、
    少なくとも置換ベンゾトリアゾールから選択される腐食防止添加剤と、を含み、
    前記防錆剤混合物によって提供されるイミダゾリンと前記腐食防止剤によって提供されるトリアゾールの重量比が、約1:1〜約2:1であり、前記添加剤パッケージ内の前記1つ以上のイミダゾリン誘導体が10重量パーセント以下である、添加剤パッケージ。
  2. 1つ以上のポリプロピレンオキシド誘導部分および1つ以上のポリエチレンオキシド誘導部分を有し、約3200g/mol〜約4300g/molの数平均分子量を有するコポリマー添加剤をさらに含む、請求項1に記載の添加剤パッケージ。
  3. 前記添加剤パッケージが、約3〜約7重量パーセントのアルケニルコハク酸または無水物のイミダゾリン誘導体と、約0.5〜約3重量パーセントの多価アルコールの前記部分エステルと、約0.5〜約3重量パーセントの前記アシルサルコシン化合物と、約3〜8重量パーセントの前記置換ベンゾトリアゾールと、を含む請求項1に記載の添加剤パッケージ。
  4. 前記イミダゾリン誘導体が、アルケニルコハク酸または無水物とアミノ置換イミダゾリンとの反応生成物であり、および/または前記多価アルコールの部分エステルが、ペンタエリスリトールとC13〜C20不飽和脂肪酸との反応生成物であり、および/または前記アシルサルコシン化合物が、C12〜C20アシル基を有するサルコシン脂肪酸から選択される、請求項1に記載の添加剤パッケージ。
  5. 前記添加剤パッケージが、約0.02〜約1重量パーセントの前記コポリマー添加剤を含む、請求項2に記載の添加剤パッケージ。
  6. 前記アシルサルコシン化合物が、ラウロイルサルコシン、コシルサルコシン、オレ油サルコシン、ステアロイルサルコシン、トール油アシルサルコシン、およびそれらの混合物から選択される、請求項4に記載の添加剤パッケージ。
  7. 前記添加剤パッケージ中に7重量パーセント以下の前記イミダゾリン誘導体を有し、および/または前記防錆混合物が、組み合わされた多価アルコールの前記部分エステルと前記アシルサルコシン化合物と比較して、約1.5〜約2.5倍多い前記イミダゾリン誘導体を含む、請求項1に記載の添加剤パッケージ。
  8. 水の存在下で防錆と高ろ過性を提供するタービン潤滑剤であって、
    グループI、グループII、またはグループIIIの油、またはそれらのブレンドから選択される潤滑粘度の基油と、
    式Iの化合物を含む第1の潤滑剤添加剤であって、
    式中、R1およびR3が、独立して、炭素数10〜19のヒドロカルビル基であり、R2が、水素、炭素数10〜20のヒドロカルビル基、またはヒドロカルビル置換ジカルボン酸またはその無水物から誘導される残基である、第1の潤滑剤添加剤と、
    式IIの化合物を含む第2の潤滑剤添加剤であって、
    式中、R4が、C13〜C20飽和または不飽和ヒドロカルビル鎖である、第2の潤滑剤添加剤と、
    式IIIの化合物を含む第3の潤滑剤添加剤であって、
    式中、R5が、C12〜C20飽和または不飽和ヒドロカルビル鎖である、第3の潤滑剤添加剤と、
    式IVの化合物を含む第4の潤滑剤添加剤であって、
    式中、R6が、C1〜C5のヒドロカルビル基であり、R7およびR8が、独立して、C1〜C10の直鎖または分岐鎖のヒドロカルビル基である、第4の潤滑剤添加剤と、を含み、
    前記タービン潤滑剤が、前記第1の潤滑剤添加剤によって提供されるイミダゾリンと第4の潤滑剤添加剤によって提供されるトリアゾールの重量比が、約1:1〜約2:1を有し、前記第1の潤滑剤添加剤が、0.1重量パーセント以下である、タービン潤滑剤。
  9. 約3400g/mol未満の総分子量を有する1つ以上のポリプロピレンオキシド誘導部分と、約5〜約15パーセントの1つ以上のポリエチレンオキシド誘導部分と、を有するコポリマーをさらに含む、請求項8に記載のタービン潤滑剤。
  10. 前記タービン潤滑剤が、約0.01〜約0.05重量パーセントの前記第1の潤滑剤添加剤と、約0.005〜約0.1重量パーセントの前記第2の潤滑剤添加剤と、約0.005〜約0.1重量パーセントの前記第3の潤滑剤添加剤と、約0.01〜約0.07重量パーセントの前記第4の潤滑剤添加剤と、を含み、および/または、前記タービン潤滑剤が、約0.001〜約0.01重量パーセントのコポリマーを含む、請求項8に記載のタービン潤滑剤。
  11. 前記第1の潤滑剤添加剤が、0.05重量パーセント以下を有し、および/または前記タービン潤滑剤が、前記組み合わされた第2および第3の潤滑剤添加剤に対して約1.5〜約2.5倍多い前記第1の潤滑剤添加剤を含む、請求項8に記載のタービン潤滑剤。
  12. 前記タービン潤滑剤が、ISO13357−1による約70パーセント以上のステージIIのろ過性を示す、請求項8に記載のタービン潤滑剤。
  13. 前記基油が、グループIおよびグループIIの基油のブレンドを含み、約30〜約100cStのKV40を有する、請求項8に記載のタービン潤滑剤。
  14. 前記タービン潤滑剤が、約0.12〜約0.35重量パーセントの前記組み合わされた第1、第2、第3、および第4の潤滑剤添加剤を含む、請求項8に記載のタービン潤滑剤。
  15. 前記タービン潤滑剤が、ISO13357−1による約70パーセントを超えるステージIIろ過性、ASTM D665Bによる通過錆性能、およびASTM D1401による37mlになるまでの水分離が約10分未満を示す、請求項8に記載のタービン潤滑剤。
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