JP2021515070A - 低粘度で摩耗防止を提供する潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
開示された技術は、内燃機関用の潤滑剤、特に火花点火機関用の潤滑剤に関する。
エンジンオイルは、さまざまな性能要件を満たすためにさまざまな添加剤とブレンドされている。燃費を向上させるよく知られた方法の1つは、潤滑油の粘度を下げることである。しかし、このアプローチは現在、現在の機器の機能と仕様の限界に達している。所与の粘度で、有機または有機金属の摩擦調整剤を添加すると、潤滑油の表面摩擦が減少し、より優れた燃費が可能になることはよく知られている。ただし、これらの添加剤は、付着物形成の増加、シールの影響などの有害な効果をもたらすことが多く、又は、表面の限られた場所で耐摩耗性成分と競合し、それによって耐摩耗性フィルムの形成が不可能になり、摩耗が増加する。
WO2015041891は、エタノールベースの燃料と、モリブデンエステルアミド錯体および分散剤ポリアルキル(メタ)アクリレートとを含む潤滑油とを含むエマルションの水相分離を低減する方法を開示している。
一態様において、本開示は、下記の潤滑油組成物を提供する:
150℃で約1.3〜約2.9cPの範囲のHTHS粘度を有する潤滑油組成物であって、
a)1.5〜6.0mm2/sの範囲の100℃での動粘度を有する主要な量の潤滑粘度の油;
b)200,000g/モル〜450,000g/モルのMwを有する分散剤ポリメタクリレート(DPMA)VII;
c)50,000g/モル〜150,000g/モルのMwおよび約50重量%〜約70重量%の全エチレン含有量を有する非分散性エチレン系オレフィンコポリマー粘度指数向上剤;
d)モリブデン含有化合物からの約50〜約300ppmのモリブデン;及び
e)少量のサリチル酸塩清浄剤:
を含む、前記の潤滑油組成物。
内燃機関の摩擦を改善して摩耗を低減する方法であって、下記を含み、150℃で約1.3〜約2.9cPの範囲のHTHS粘度を有する潤滑油組成物で、前記エンジンを潤滑することを含む方法:
a)1.5〜6.0mm2/sの範囲の100℃での動粘度を有する主要な量の潤滑粘度の油;
b)200,000g/モル〜450,000g/モルのMwを有する分散剤ポリメタクリレート(DPMA)VII;
c)50,000g/モル〜150,000g/モルのMwおよび約50重量%〜約70重量%の全エチレン含有量を有する非分散性エチレン系オレフィンコポリマー粘度指数向上剤;
d)モリブデン含有化合物からの約50〜約300ppmのモリブデン;及び
e)少量のサリチル酸塩清浄剤。
本明細書で開示される主題の理解を容易にするために、本明細書で使用されるいくつかの用語、略語、または他の省略表現を以下に定義する。定義されていない用語、略語、または省略表現は、本出願の提出と同時に当業者によって使用される通常の意味を有すると理解される。
本明細書において、以下の用語および表現は、使用される場合および使用される時、以下に示される意味を有する。
潤滑粘度の油(「ベースストック」または「ベースオイル(基油)」と呼ばれることもある)は、潤滑剤の主要な液体成分であり、その中に添加剤や可能なその他のオイルがブレンドされて、たとえば最終的な潤滑剤(または潤滑剤組成物)が生成される。基油は、濃縮物を製造するため、ならびにそれから潤滑油組成物を製造するために有用であり、天然および合成の潤滑油およびそれらの組み合わせから選択することができる。
粘度調整剤(VM)または粘度指数向上剤(VII)を潤滑剤中に使用して、高温および低温での操作性を付与できる。VMは、その唯一の機能を与えるために使用することも、多機能にすることもできる。多機能粘度調整剤は、分散剤機能のための追加機能も提供する。粘度調整剤および分散剤粘度調整剤の例は、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリオレフィン、スチレン−マレイン酸エステルコポリマー、ならびにホモポリマー、コポリマーおよびグラフトコポリマーを含む同様のポリマー物質である。
一実施形態では、分散剤PMAは、200,000g/モルから450,000g/モル、200,000g/モルから400,000g/モル、200,000g/モルから350,000g/モル、または200,000g/モルから300,000g/モルの重量平均分子量を有する。
(a)0〜40重量%の式(I)の1つ以上のエチレン性不飽和エステル化合物:
ここで、Rは水素またはメチルであり、R1は炭素原子数1から5の飽和または不飽和の直鎖または分岐アルキル基かまたは炭素原子数3から5の飽和または不飽和のシクロアルキル基であり、R2およびR3はそれぞれ独立して水素または式−COOR’(式中、R’は水素または1〜5個の炭素原子を有する飽和または不飽和の直鎖または分岐アルキル基である);
(b)10〜98重量%、好ましくは20〜95重量%の、式(II)の1つ以上のエチレン性不飽和エステル化合物
ここで、Rは水素またはメチル、R4は飽和または不飽和の6から15炭素原子を持つ直鎖または分岐のアルキル基、または6から15の炭素原子を持つ飽和または不飽和シクロアルキル基であり、R5およびR6はそれぞれ独立して水素または式−COOR”(式中、R”は水素であるか、または6〜15個の炭素原子を有する飽和もしくは不飽和の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基である);
(c)0〜30重量%、好ましくは5〜20重量%の、式(III)の1つ以上のエチレン性不飽和エステル化合物:
ここで、Rは水素またはメチルであり、R7は炭素数16から40、好ましくは16から30の飽和または不飽和の直鎖または分岐アルキル基、または炭素数16から40、好ましくは16から30のシクロアルキル基、R8およびR9はそれぞれ独立して水素または式−COOR”’の基であり、ここでR”’は水素または16〜40個、好ましくは16〜30個の炭素原子を有する飽和または不飽和の直鎖または分岐アルキル基であり;
(d)0〜30重量%のビニルモノマー;
(e)2〜10重量%の少なくとも1つのN−分散剤モノマー。
一実施形態では、非分散性エチレン系オレフィンコポリマーVIIは、50,000g/モル〜約150,000g/モル、約60,000g/モル〜約120,000g/モル、または約70,000g/モル〜約110,000g/モルの重量平均分子量を有する。
有機モリブデン化合物は、少なくともモリブデン、炭素および水素原子を含むが、硫黄、リン、窒素および/または酸素原子を含んでもよい。適切な有機モリブデン化合物には、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン、およびカルボン酸モリブデン、モリブデンエステル、モリブデンアミン、モリブデンアミドなどのさまざまな有機モリブデン錯体が含まれる。これらは、酸化モリブデンまたはモリブデン酸アンモニウムを、脂肪、グリセリドまたは脂肪酸、又は脂肪酸誘導体(例えば、エステル、アミン、アミド)と反応させることによって得られることができる。「脂肪」という用語は、10〜22個の炭素原子を有する炭素鎖、典型的には直鎖炭素鎖を意味する。
ここで、R1、R2、R3およびR4は、互いに独立して、4〜18個の炭素原子(例えば、8〜13個の炭素原子)を有する線状または分岐アルキル基である。
ここで、R5、R6、R7およびR8は、互いに独立して、4〜18個の炭素原子(例えば、8〜13個の炭素原子)を有する線状または分岐アルキル基である。
ここで、Rは、C24からC350(例えば、C70からC128)のアルキルまたはアルケニル基であり;R’は、2〜3個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルキレン基であり;xは1〜11であり;yは1〜10である。
サリチル酸塩は、塩基性金属化合物を、少なくとも1つのカルボン酸と反応させ、反応生成物から水を除去することにより調製することができる。サリチル酸から作られた清浄剤は、カルボン酸から調製された清浄剤の一種である。有用なサリチル酸塩には、長鎖アルキルサリチル酸塩が含まれる。組成の有用なファミリの1つは、次の構造(5)である。
ここで、R”はC1〜C30(例えば、C13〜C30)アルキル基であり;nは1から4までの整数であり;Mはアルカリ土類金属(例えば、CaまたはMg)である。
好ましいマグネシウム含有清浄剤には、スルホン酸マグネシウム、マグネシウムフェネート、およびサリチル酸マグネシウム、特にスルホン酸マグネシウムが含まれる。
本明細書に記載の添加剤化合物に加えて、潤滑油組成物は、追加の潤滑油添加剤を含むことができる。
本明細書に開示される潤滑油組成物は、潤滑油を作製するための当業者に知られている任意の方法によって調製することができる。いくつかの実施形態では、基油は、本明細書に記載のジルコニウム含有化合物とブレンドまたは混合することができる。場合により、1つ以上の他のものを追加できる。添加剤は、基油に個別にまたは同時に添加することができる。いくつかの実施形態では、添加剤は、1回以上の添加で基油に個別に添加され、添加は任意の順序であり得る。他の実施形態では、添加剤は、場合により添加剤濃縮物の形態で、同時に基油に添加される。いくつかの実施形態では、基油中の添加剤の可溶化は、混合物を約25℃〜約200℃、約50℃〜約150℃または約75℃〜約125℃の温度に加熱することにより支援され得る。
本明細書に開示された潤滑油組成物は、火花点火式内燃機関、特に直接噴射およびブーストされたエンジンにおけるモーターオイル(すなわち、エンジンオイルまたはクランクケースオイル)としての使用に適している場合がある。
以下の実施例は、例示のみを目的とするものであり、本発明の範囲を限定するものでは決してない。
潤滑油組成物は、SAE 0W−20粘度グレード配合物を得るために、以下の成分を一緒にブレンドすることにより調製された:
(a)リン含有量に関して、740ppmの2級亜鉛ジアルキルジチオホスフェート;
(b)カルシウム含有量に関して、1120ppmの、大部分はC14〜C18ノルマルアルファオレフィン由来の過塩基性サリチル酸カルシウムに由来し、少量は低過塩基性スルホン酸カルシウムに由来する清浄剤;
(c)マグネシウムに関して、840ppmの高過塩基性スルホン酸マグネシウム清浄剤;
(d)エチレンカーボネート処理したホウ酸化スクシンイミド分散剤;
(e)アルキル化ジフェニルアミン酸化防止剤、ヒンダードフェノール酸化防止剤;
(f)従来の量の流動点降下剤、
(g)粘度指数向上剤の組合せであって、エチレンプロピレン由来の非分散剤OCP(55〜65%のエチレンを含むエチレンプロピレンベースのコポリマー、80,000〜約100,000g/モルの重量平均分子量、およびSSIが約20から約26)を含有する0.70重量%のポリマー濃縮物及び分散剤タイプPMAを含有する1.50重量%のポリマー濃縮物(1から10重量%のメチルメタクリレートモノマー、窒素含有モノマーとしての約0.5から3重量%のN−ビニルピロリドン、および残りはより長鎖のアルキルメタクリレートモノマー、特にラウリルメタクリレート、および200,000〜250,000のMWを有し、それは約40〜約50のSSIを有する、及び
(h)0.2重量%の無硫黄モリブデン(160ppmのモリブデンを提供する量)
(i)泡抑制剤;及び
(j)残りはグループIIIとグループIVのPAO基油の混合物。
実施例1を繰り返したが、0.1重量%の無硫黄モリブデン化合物(硫黄を含まないモリブデン化合物)を80ppmのモリブデンを潤滑油組成物に提供する量で加え、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で加えた。
実施例1を繰り返したが、0.2重量%の無硫黄モリブデン化合物を160ppmのモリブデンを潤滑油組成物に提供する量で添加し、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
実施例1を繰り返したが、0.1重量%の硫黄含有モリブデンコハク酸イミド錯体を50ppmのモリブデンを潤滑油組成物に提供する量で添加し、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
実施例1を繰り返したが、0.2重量%の硫黄含有モリブデンスクシンイミド錯体を100ppmのモリブデンを潤滑油組成物に提供する量で添加し、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
実施例1を繰り返したが、0.4重量%の硫黄含有モリブデンスクシンイミド錯体を200ppmのモリブデンを潤滑油組成物に提供する量で添加し、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
実施例1を繰り返したが、エチレンプロピレン誘導非分散剤OCPを、SSIが4で分子量が35,000のジビニルベンゼンと結合した水素化ポリイソプレン星形ポリマーを含む0.7重量%のポリマー濃縮物で置き換え、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
実施例1を繰り返したが、0.4重量%の無硫黄モリブデン化合物を潤滑油組成物に320ppmのモリブデンを提供する量で添加し、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
実施例1を繰り返したが、0.4重量%の無硫黄モリブデン化合物および0.4重量%の硫黄含有モリブデンスクシンイミド錯体を潤滑油に490ppmのモリブデンを提供する量で加え、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
実施例1を繰り返したが、1.0重量%の無硫黄モリブデン化合物を780ppmのモリブデンを潤滑油に与える量で加え、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを与える量で加えた。
実施例11を繰り返したが、エチレンプロピレン誘導非分散剤OCPおよび分散剤PMAを、SSIが4で分子量35,000のジビニルベンゼンと結合した水素化ポリイソプレン星形ポリマーを含む4.50重量%のポリマー濃縮物で置き換え、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
比較例3を繰り返したが、エチレンプロピレン由来の非分散剤OCPおよび分散剤PMAを、SSIが4で分子量35,000のジビニルベンゼンと結合した水素化ポリイソプレン星形ポリマーを含む4.50重量%のポリマー濃縮物で置き換え、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
実施例1を繰り返したが、エチレンプロピレン誘導非分散剤OCPを、6.25重量%の分散剤OCPのポリマー濃縮物で置き換え、スルホン酸マグネシウムを240ppmのMgを提供する量で添加した。
オレフィンの異性化レベル(I)は、水素−1(1H)NMRにより決定された。NMRスペクトルは、TopSpin 3.2スペクトル処理ソフトウェアを使用して、400MHzでクロロホルム−d1中でBruker Ultrashield Plus 400で取得した。
I=m/(m+n) 式(6)
ここで、mは、化学シフトが0.30±0.03から1.01±0.03ppmのメチル基のNMR積分、nは、化学シフトが1.01±0.03から1.38±0.10ppmのメチレン基のNMR積分である。
配合の性能評価を表2に示す。摩耗を測定するために、次のベンチテストを実行した。FZG摩耗スカッフィング負荷容量テスト。自動車用エンジンオイルの摩耗性能を評価するために、CEC−L−84−A−02に準拠したA10ギアを使用したFZGテストリグ(FZG4角テストマシン)で、異なる化学的性質をもつさまざまなエンジンオイルの荷重特性を評価。この方法は、多くの車両および固定アプリケーションで見られる非常に応力のかかった円筒歯車装置で一般的に使用されるオイルのスカッフィング耐荷重能力を評価するのに役立つ。16.6m/s及び130℃でのA10ギアの最小負荷段階のフェイルは8であった。
Claims (21)
- 150℃で約1.3〜約2.9cPの範囲のHTHS粘度を有する潤滑油組成物であって、
a)1.5〜6.0mm2/sの範囲の100℃での動粘度を有する主要な量の潤滑粘度の油;
b)200,000g/モル〜450,000g/モルのMwを有する分散剤ポリメタクリレート(DPMA)VII;
c)50,000g/モル〜150,000g/モルのMwおよび約50重量%〜約70重量%の全エチレン含有量を有する非分散性エチレン系オレフィンコポリマー粘度指数向上剤;
d)モリブデン含有化合物からの約50〜約300ppmのモリブデン;及び
e)少量のサリチル酸塩清浄剤:
を含む、前記の潤滑油組成物。 - 分散剤ポリメタクリレートVIIが以下のモノマー単位を含む、請求項1に記載の潤滑油組成物:
(a)0〜40重量%の式(I)の1つ以上のエチレン性不飽和エステル化合物:
ここで、Rは水素またはメチルであり、R1は炭素原子数1から5の飽和または不飽和の直鎖または分岐アルキル基または炭素原子数3から5の飽和または不飽和のシクロアルキル基であり、R2およびR3はそれぞれ独立して水素または式−COOR’(式中、R’は水素または1〜5個の炭素原子を有する飽和または不飽和の直鎖または分岐アルキル基である);
(b)10〜98重量%、好ましくは20〜95重量%の、式(II)の1つ以上のエチレン性不飽和エステル化合物
ここで、Rは水素またはメチルであり、R4は飽和または不飽和の6から15個の炭素原子を持つ直鎖または分岐のアルキル基、または6から15個の炭素原子を持つ飽和または不飽和シクロアルキル基であり、R5およびR6はそれぞれ独立して水素または式−COOR”(式中、R”は水素であるか、または6〜15個の炭素原子を有する飽和もしくは不飽和の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基である);
(c)0〜30重量%、好ましくは5〜20重量%の、式(III)の1つ以上のエチレン性不飽和エステル化合物:
ここで、Rは水素またはメチルであり、R7は炭素数16から40、好ましくは16から30の飽和または不飽和の直鎖または分岐アルキル基、または炭素数16から40、好ましくは16から30のシクロアルキル基であり、R8およびR9はそれぞれ独立して水素または式−COOR”’の基であり、ここでR”’は水素または16〜40個、好ましくは16〜30個の炭素原子を有する飽和または不飽和の直鎖または分岐アルキル基であり;
(d)0〜30重量%のビニルモノマー;
(e)2〜10重量%の少なくとも1つのN−分散剤モノマー。 - 非分散性エチレン系オレフィンコポリマーがエチレンプロピレンコポリマーである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- モリブデン含有化合物からのモリブデンが約50から約250ppmである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- モリブデン含有化合物からのモリブデンが約50から約200ppmである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- モリブデン含有化合物が硫黄を含まない、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 潤滑油組成物がマルチグレードSAE 0W−XX油であり、XXが8、10、12、16、および20のいずれかである、請求項1記載の潤滑油組成物。
- 少量のサリチル酸塩清浄剤が、サリチル酸カルシウム、サリチル酸マグネシウム、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 非分散性エチレン系オレフィンコポリマー粘度指数向上剤が、約55〜65重量%の総エチレン含有量を有する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 非分散性エチレン系オレフィンコポリマー粘度指数向上剤が、70,000g/モル〜110,000g/モルのMwを有する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 分散剤ポリメタクリレート(DPMA)VIIが、200,000g/モルから300,000g/モルのMwを有する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 内燃機関の摩擦を改善して摩耗を低減する方法であって、下記を含み、150℃で約1.3〜約2.9cPの範囲のHTHS粘度を有する潤滑油組成物で、前記エンジンを潤滑することを含む方法:
a)1.5〜6.0mm2/sの範囲の100℃での動粘度を有する主要な量の潤滑粘度の油;
b)200,000g/モル〜450,000g/モルのMwを有する分散剤ポリメタクリレート(DPMA)VII;
c)50,000g/モル〜150,000g/モルのMwおよび約50重量%〜約70重量%の全エチレン含有量を有する非分散性エチレン系オレフィンコポリマー粘度指数向上剤;
d)モリブデン含有化合物からの約50〜約300ppmのモリブデン;及び
e)少量のサリチル酸塩清浄剤。 - 前記非分散性エチレン系オレフィンコポリマーが、エチレンプロピレンコポリマーである、請求項12に記載の方法。
- モリブデン含有化合物からのモリブデンが約50から約250ppmである、請求項12に記載の方法。
- モリブデン含有化合物からのモリブデンが約50から約200ppmである、請求項12に記載の方法。
- モリブデン含有化合物が硫黄を含まない、請求項12に記載の方法。
- 潤滑油組成物がマルチグレードSAE 0W−XX油であり、XXが8、10、12、16、および20のいずれかである、請求項12に記載の方法。
- 潤滑油組成物が1から10重量%のエステル基油をさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 非分散性エチレン系オレフィンコポリマー粘度指数向上剤が、約55〜65重量%の総エチレン含有量を有する、請求項12記載の方法。
- 非分散剤エチレン系オレフィンコポリマー粘度指数向上剤が、70,000g/モル〜110,000g/モルのMwを有する、請求項12に記載の方法。
- 分散剤ポリメタクリレート(DPMA)VIIが、200,000g/モル〜300,000g/モルのMwを有する、請求項12に記載の方法。
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