JP2021515084A - 熱会合性で交換可能な共重合体、およびこれを含む組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む櫛型共重合体A2に関する。【解決手段】前記共重合体は、主鎖および側鎖を含み、共重合体A2の側鎖の少なくとも一部は、オリゴマーから構成される。本発明は、また、少なくとも1種のポリジオール化合物A1および共重合体A2の混合に起因する組成物に関する。前記組成物は、化合物A1とA2の使用割合に応じて、非常に多様なレオロジー特性を示す。本発明は、さらに、そのような混合物および少なくとも1種の潤滑油を含む潤滑剤組成物に関する。本発明は、さらに、機械部品を潤滑するための組成物の使用を提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む櫛型共重合体A2に関する。本発明は、また、少なくとも1種のポリジオール化合物A1、特にポリジオール共重合体A1、および少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む、少なくとも1種の櫛型共重合体A2の混合に起因する組成物に関する。前記組成物は、使用したA1とA2の化合物の割合に依存する非常に多様なレオロジー特性を示す。本発明は、さらに前記ポリマー組成と少なくとも1種の潤滑油との混合に起因する組成物および機械部品を潤滑するためのこの組成物の使用に関する。
本発明の技術分野は、会合性(associative)で交換可能な(exchangeable)ポリマーおよびその潤滑剤である。
高いモル質量のポリマーは、多くの技術分野(例えば、石油産業、製紙業、水処理、鉱業、化粧品および繊維工業など)で、ならびに一般に増粘溶液(thickened solutions)を使用するすべての産業技術で、溶液の粘度を増加させるために広く使用される。
実際のところ、高分子量のこのようなポリマーは、より低分子量の同種のポリマーと比較して、機械的応力下で著しく不可逆的に分解する点で不利である。高いモル質量のポリマーに対してせん断応力がかかることにより、高分子鎖が開裂する。このように分解したポリマーは、その増粘性が低下または消失し、分解したポリマーを含む溶液の粘度は不可逆的に低下する。この低いせん断強さは、高いモル質量のポリマーを有する溶液の特性の劣化に帰着する。
特許文献1(WO2015/110642)、特許文献2(WO2015/110643)および特許文献3(WO2016/113229)は、ジオール官能基によって官能化された少なくとも1種のモノマーの共重合に起因する少なくとも1種の共重合体A1と、少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む少なくとも1種の化合物A2との混合に起因する組成物を開示し、特に、化合物A2は少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む共重合体であってもよい。これらの化合物は、会合可能(ゲルを形成し得る)であり、熱可逆的な方法で化学結合を交換することが可能である。これらの添加剤は、温度が上昇する場合、これらを含む溶液の粘度低下を減じるという利点を示す。これらのポリマー組成物は、使用した化合物A1とA2の割合に依存して、非常に多様なレオロジー特性を示す。これらのポリマー組成物は、前記2種類の化合物の会合をより良好に制御することを可能にする、外因性化合物(exogenous compound)をさらに含むことができる。
特に、機械部品を潤滑するために、これらのポリマー組成物を潤滑油に加えることができる。これらの共重合体を、潤滑組成物に処方することが可能であり、その潤滑組成物の粘度は、先行技術の潤滑組成物と比較して一層良好に制御される。特に、これらの共重合体は、基油へ導入される場合、温度が上昇する際の混合物の粘度低下を減じる傾向がある。
潤滑組成物は、可動部の表面(特に金属表面)間で適用される組成物である。潤滑組成物は、互いに接触して作動する2つの部品間の摩擦および摩耗を減じることを可能にする。さらに、潤滑組成物は、摩擦によって発生した熱エネルギーの一部を消費する役目を果たす。潤滑組成物は、それらが適用される部品の表面において保護膜を形成する。
機械部品の潤滑に使用される組成物は、基本的に基油および添加剤からなる。温度が変化する場合、基油(特に石油由来または合成由来の基油)は、さまざまな粘度変化を示す。
これは以下の理由による。すなわち、基油の温度が上昇する場合、その粘度は減少し、また、基油の温度が低下する場合、その粘度は増加する。実際のところ、流体潤滑条件の下では、保護膜の厚さは粘度に比例し、さらに温度に依存する。保護膜の厚さが本質的に一定のままである場合、潤滑剤の使用条件および使用期間に関わらず、組成物は良好な潤滑性能を示す。
内燃機関では、潤滑組成物は外部または内部温度変化に晒される場合がある。外部温度変化は、例えば夏と冬の間の温度差などの周囲空気の温度における変化により起こる。内部温度変化はエンジンの運転に起因する。エンジンの温度は、エンジンの始動段階(特に寒冷時)の方が、長期間の使用中の温度よりも低くなる。従って、保護膜の厚さはこれらの異なる状況において変化し得る。
したがって、粘度が温度変化に顕著に左右されない、良好な潤滑特性を有する潤滑組成物を上市するという必要が存在する。
増粘剤を加えると、潤滑組成物の粘度が増加することは公知である。これらの添加剤の機能は潤滑組成物のレオロジー的挙動を変更することである。これらの添加剤により、潤滑組成物が使用される温度範囲にわたって、粘度の安定性をより高めるように促進できる。例えば、これらの添加剤は、低温状態での粘度の増加を制限しつつ、温度が上昇する場合に潤滑組成物の粘度が低下するのを制限する。
増粘剤(あるいは粘度指数向上剤)が存在すると、低温状態での粘度への影響が制限され、かつ高温状態での最小膜厚が保証されるため、良好な潤滑を保証することができる。現在使用される増粘剤は、オレフィン共重合体(OCP)およびポリメタクリル酸アルキル(PAM)などのポリマーである。一般に、ポリマーの分子量が高いほど、粘度の制御に対するポリマーの寄与は高くなる。
しかしながら、高いモル質量のポリマーは、同じ性質、および同じ構造の、より小さいモル質量のポリマーと比較して、永久せん断に対して抵抗性が低いという欠点を示す。
実際のところ、特に内燃機関の中では、互いの動作面は非常に小さな間隔を有し、また、部品にかかる圧力が高いため、潤滑組成物は高いせん断応力に晒される。高いモル質量のポリマーに対してせん断応力がかかることにより、高分子鎖が開裂する。そして、分解したポリマーは増粘性が低減し、また、粘度は不可逆的に低下する。永久せん断に対する抵抗が低いため、潤滑組成物の潤滑特性が劣化していく。
最終的に、酸化に対するより良好な安定性(特に、遊離基による酸化への耐酸化性)を示す組成物を開発する試みがなされている。
非特許文献1(P.J.M.Stals et al.,JACS,135,31,12/03/2013,11421−11424)は、臭素化されたアクリルモノマーによる、および後工程での官能化による櫛型共重合体の合成のためのRAFTタイプのラジカル製法を記載する。
特許文献4(FR3040172)は、ボロン酸エステル(架橋剤として働くボロン酸ジエステル)のメタセシス反応によって交換可能な結合によって架橋された重合体の組成物を記載する。
特許文献1(WO2015/110642)、特許文献2(WO2015/110643)および特許文献3(WO2016/113229)の中で、ランダムジオール共重合体A1が櫛型共重合体であることが示されており、すなわちこの共重合体は、主鎖(またはバックボーンとして知られている)および主鎖の片側(on either side)にあるペンダント炭化水素側鎖(任意にヒドロキシル化されている)を有している。先行技術のこれらの共重合体の側鎖がポリマーまたはオリゴマーでないこと、しかも、これらの共重合体は、当業者の通常の感覚(非特許文献2:IUPAC委員会、高分子命名法、高分子科学における基礎用語の用語辞典、1996推薦(https://www.gfp.asso.fr/wp−content/uploads/glossaire.pdfから利用可能))では櫛型共重合体ではないことが認められる。実際には、これらの共重合体は、むしろ線状共重合体であり、それらの非重合体である炭化水素側鎖では、8〜20個の炭素原子の中程度の長さを有している。
WO2015/110642 WO2015/110643 WO2016/113229 FR3040172
P.J.M.Stals et al.,JACS,135,31,12/03/2013,11421−11424 IUPAC委員会、高分子命名法、高分子科学における基礎用語の用語辞典、1996推薦(https://www.gfp.asso.fr/wp−content/uploads/glossaire.pdfから利用可能)
特許文献1(WO2015/110642)、特許文献2(WO2015/110643)および特許文献3(WO2016/113229)に述べられている組成物は、熱可逆的な会合を形成する能力を有するため、非常に有利な特性を示す。しかしながら、さらにこれらの特性を改善することが望まれており;特に、高温と低温の間でより良好な粘度の安定性を示す組成物を提供するために、温度に関して組成物の粘度の感度を弱める試みがなされてきた。より大きな範囲で粘度調節が可能となる組成物を提供する試みもなされてきた。
さらに、ある条件(特に高温)の下では、これらの共重合体の会合挙動が低下することが発見された。特に、経時的な潤滑性能の低減を引き起こす、これらの共重合体を含む潤滑組成物の粘度指数の低下、およびサイクリング(連続する温度の上昇および低下として定義することができ、エンジンの中で観察される)に対するより不十分な耐性が観察された。
従って、出願人は、先行技術の共重合体に対して改良された特性を示す新規共重合体の調製を目的として設定した。
この目的は、熱可逆的な方法で会合する(ゲルを形成し得る)とともに交換することができる新規のレオロジー添加剤によって達成される。温度上昇にともない粘性が下がる基油と異なり、本発明の添加剤は、温度が上昇した場合に添加剤が分散している媒体の粘性を高くするという利点を示し、かつ高温(例えば150℃まで)においてこの利点を保持する。これらの添加剤は、ポリジオール化合物A1、および少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む櫛型共重合体A2(少なくとも側鎖の一部は、オリゴマーまたはポリマータイプである)を含む。これらの添加剤は、温度変化に対して、粘度を従来より大きな振れ幅で調整する(amplitude of modulation)ことを可能にする。これらの添加剤を含む潤滑組成物は、温度に関する粘度の感度を低減し、かつ温度の変化に対する粘度の安定性を高めることができる。この特性は、2つの特定の化合物、すなわち、ボロン酸エステル官能基および任意にスチレン系官能基を有する櫛型共重合体、ならびにジオール官能基を含む化合物を組み合わせて使用することに起因する。
本発明の組成物によって、エンジンの始動時(低温段階)およびエンジンがその運転温度で作動している場合(高温段階)の双方において良好な潤滑特性を有する潤滑組成物を提供することが可能である。
図1は、ランダム共重合体(P1)、グラジエント共重合体(P2)およびブロック共重合体(P3)を図解的に表す。図では、円はそれぞれモノマーモチーフを表す。モノマー間の化学構造の違いは異なる色(ライトグレー/黒)によって記号化される。 図2は櫛型共重合体を図解的に表す。 図3は、ジオールの存在下で2つのポリジオール重合体(A1−1およびA1−2)と2つのボロン酸エステル重合体(A2−1およびA2−2)の間のボロン酸エステル結合の交換反応を図解的に示す。 図4は、テトラヒドロフラン(THF)中の本発明による組成物の架橋を図解的に表す。 図5は、温度変化に対する本発明の組成物の挙動を図解的に表す。ジオール官能基(官能基A)を有する共重合体(2)は、エステル交換反応を介してボロン酸エステル官能基(官能基B)を有する共重合体(1)と熱可逆的な方法で会合することができる。エステル交換反応の間に交換されるボロン酸エステル官能基(官能基B)の有機基はジオールであり、黒い三日月によって記号化されている。ボロン酸エステルタイプの化学結合(3)は、ジオール化合物の放出により形成される。 図6Aは、図6Bおよび6Cと異なる櫛型共重合体A2を表す。 図6Bは、図6Cおよび6Aと異なる櫛型共重合体A2を表す。 図6Cは、図6Aおよび6Bと異なる櫛型共重合体A2を表す。 図7は、櫛型共重合体A2の合成スキームを表す。 図8は、櫛型共重合体A2の合成スキームを表す。 図9は、10℃〜150℃の温度(横座標)変化に対する、組成物A、BおよびCの相対粘度(縦座標)のグラフを表す。 図10は、10〜150℃の温度(横座標)変化に対する、組成物Bおよび組成物Bd(組成物Iを共重合体濃度が2.10重量%に希釈して得られた組成物)の相対粘度(縦座標)を示すグラフを表す。 図11は、10〜150℃の温度(横座標)変化に対する、組成物Bdの相対粘度(縦座標)を3つの連続する加熱冷却サイクル(Bd−1、Bd−2およびBd−3)について示すグラフを表す。 図12は、10〜150℃の温度(横座標)変化に対する、組成物Cの相対粘度(縦座標)を3つの連続する加熱冷却サイクル(C−1、C−2およびC−3)について示すグラフを表す。 図13は、10〜150℃の温度(横座標)変化に対する、組成物Dの相対粘度(縦座標)を示すグラフを表す。
本発明の主題は、少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む櫛型共重合体A2であり、前記共重合体は、主鎖および側鎖で構成され、前記共重合体A2の前記側鎖の少なくとも一部はオリゴマーで構成されている。
好ましい実施形態によれば、櫛型共重合体A2中で、前記側鎖の少なくとも一部は、30個を超える炭素原子(好ましくは少なくとも50個の炭素原子、さらに好ましくは少なくとも70個の炭素原子)を含むオリゴマーで構成されている。
さらに好ましい実施形態によれば、30個を超える炭素原子を含むオリゴマーで構成される側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、3重量%〜95重量%(好ましくは15重量%〜95重量%)含まれる。
好ましい実施形態によれば、共重合体A2の側鎖の少なくとも一部は、5〜1000(好ましくは5〜500、さらに好ましくは5〜200)の重合度を示すオリゴマーで構成される。
好ましい実施形態によれば、オリゴマーで構成される側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、3〜95重量%(好ましくは15〜95重量%)含まれる。
好ましい実施形態によれば、共重合体A2の側鎖の少なくとも一部は、ポリオレフィンフラグメントを含むオリゴマーO1で構成される。
好ましい実施形態によれば、オリゴマーO1で構成される共重合体A2の側鎖は、30〜500個の炭素原子(好ましくは50〜400個の炭素原子、さらに好ましくは50〜200個の炭素原子)を有するポリオレフィンフラグメントを含む。
好ましい実施形態によれば、ポリオレフィンフラグメントを含む側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、3重量%〜85重量%(好ましくは15重量%〜70重量%)含まれる。
好ましい実施形態によれば、オリゴマーO1は、一般式(IX)の1種以上のモノマーM6に対応する繰り返し単位の形態で共重合体A2中に存在する:
Figure 2021515084
式中:
は、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ;
は、−Q’、−O−Q’、−C(O)−O−Q’、−O−C(O)−Q’、−S−(CH−C(O)−O−Q’、−S−Q’、−N(H)−C(O)−Q’および−C(O)−N(H)−Q’(ここで、Q’は、ポリオレフィンである)から選ばれ、
nは、0と1から選ばれた整数を表し、
Aは、−A−、−O−(−A−O−)n’−A−、−C(O)−O−(−A−O−)n’−A−、−O−C(O)−(−A−O−)n’−A−、−S−(−A−O−)n’−A−、−N(H)−C(O)−(−A−O−)n’−A−、および−C(O)−N(H)−(−A−O−)n’−A−(ここで:
は、C−C30アルキル、C−C30アリールまたはC−C30アラルキルから選ばれた二価基であり、
はC−Cアルキルから選ばれた二価基であり、
n’は整数であり、n’は0または1を表す)から選ばれた二価基を表す。
好ましい実施形態によれば、共重合体A2の側鎖が30〜105個の炭素原子を含むポリオレフィンフラグメントを含むオリゴマーO1で構成される場合、共重合体A2の繰り返し単位は、一般式(IX)のモノマーM6を5mol%を超えて(好ましくは6mol%を超えて、さらに好ましくは6.5mol%を超えて)含む。
好ましい実施形態によれば、櫛型共重合体A2は式(IV)のモノマーM4に対応する繰り返し単位を少なくとも含む:
Figure 2021515084
式中:
− tは0または1に等しい整数であり;
− uは0または1に等しい整数であり;
− MおよびRは、同一または異なって、C−C18アリール、C−C24アラルキルおよびC−C24アルキルからなる群から選ばれる二価連結基であり(好ましくは、MはC−C18アリールであり、RはC−C24アラルキルであり);
− Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−、−N(H)−C(O)−、−S−、−N(H)−、−N(R’)−および−O−(ここで、R’は、1〜15個の炭素原子を含む炭化水素鎖である)からなる群から選ばれた官能基であり;
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ;
− R10およびR11は、同一または異なって、水素原子または1〜30個の炭素原子を含む炭化水素基から選ばれる基を表し、前記炭化水素基は、任意に、水酸基または−OJもしくは−C(O)−O−J(ここで、Jは1〜24の炭素原子を含む炭化水素基である)から選ばれた1つ以上の基によって置換される。
好ましい実施形態によれば、櫛型共重合体A2は一般式(V)のモノマーM5に対応する繰り返し単位を少なくとも含み:
Figure 2021515084
式中:
− R12は、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ、
− R13は、C−C18アリール、ならびにR’13、−C(O)−O−R’13、−O−R’13、−S−R’13、および−C(O)−N(H)−R’13(ここで、R’13はC−C30アルキルである)によって置換されたC−C18アリールからなる群から選ばれる。
好ましい実施形態によれば、櫛型共重合体A2は少なくとも1種の一般式(X)のモノマーM3に対応する繰り返し単位を含み:
Figure 2021515084
式中:
− Z、ZおよびZは、同一または異なって、水素原子、C−C12アルキルまたは−OZ’もしくは−C(O)−O−Z’基(ここで、Z’はC−C12アルキルである)からなる群を表す。
櫛型共重合体A2のさらに好ましい実施形態によれば、モノマーM3はスチレンである。
櫛型共重合体A2の好ましい実施形態によれば、式(X)のモノマーに対応する繰り返し単位は、共重合体A2を構成するモノマーの総モル数に対して、2mol%〜50mol%含まれる。
好ましい実施形態によれば、モノマーM5に対応する繰り返し単位は、共重合体A2を構成するモノマーの総モル数に対して、10mol%〜90mol%(好ましくは30mol%〜80mol%)含まれる。
好ましい実施形態によれば、モノマーM4に対応する繰り返し単位は、共重合体A2を構成するモノマーの総モル数に対して、1mol%〜50mol%(好ましくは5mol%〜30mol)%含まれる。
好ましい実施形態によれば、共重合体A2は、0.1mol%〜10mol%の分枝度を示す。分枝度は、30個を超える炭素原子を含むオリゴマー側鎖のみを考慮して計算される。
共重合体A2は、オリゴマー鎖が100個を超える炭素原子を有するオレフィンである場合、0.5mol%〜5mol%の分枝度を示し、好ましくはオリゴマー鎖が30〜100個の炭素原子を有するオレフィンである場合、5mol%〜10mol%の分枝度を示す。
好ましい実施形態によれば、櫛型共重合体A2は、1〜10個の炭素原子(好ましくは3〜8個の炭素原子)の平均長を有する非オリゴマーのペンダント鎖を含む。
好ましい実施形態によれば、櫛型共重合体A2の主鎖は、40〜2000(好ましくは40〜1000)の数平均重合度を有している。
好ましい実施形態によれば、櫛型共重合体A2のオリゴマーのペンダント鎖は、5〜1000(好ましくは5〜500、さらに好ましくは5〜200)の数平均重合度を有している。
本発明のさらなる主題は、少なくとも以下の混合に起因する組成物である:
− ポリジオール化合物A1、
− 以下に詳細に定義される共重合体A2。
好ましい実施形態によれば、ポリジオール化合物A1は櫛型共重合体である。
好ましい実施形態によれば、ポリジオール化合物A1は、以下の共重合に起因する共重合体である:
・ 少なくとも一般式(I)の第1のモノマーM1:
Figure 2021515084
式中:
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ;
− yは0または1に等しい整数であり;
− Yは、任意に1つ以上のエーテル(−O−ブリッジ)を含む、C−C20アルキル鎖から選ばれた二価連結基を表し;
− XおよびXは、同一または異なって、水素原子、テトラヒドロピラニル、メチルオキシメチル、tert−ブチル、ベンジル、トリメチルシリルおよびt−ブチルジメチルシリルからなる群から選ばれ;または
− XおよびXは、酸素原子とともに、次式の架橋を形成し:
Figure 2021515084
式中:
− スター(*)は、酸素原子に対する結合を表し、
− R’およびR”は、同一または異なって、水素原子およびC−C11アルキル(好ましくはメチル)からなる群から選ばれ;または
− XおよびXは、酸素原子とともに、次式のボロン酸エステルを形成する:
Figure 2021515084
式中:
− スター(*)は、酸素原子に対する結合を表し、
− R’’’は、C−C30アリール、C−C30アラルキルおよびC−C30アルキル(好ましくはC−C18アリール)からなる群から選ばれ;および
・ 一般式(II)の少なくとも1種の第2のモノマーM2:
Figure 2021515084
式中:
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ、
− Rは、−C(O)−O−R’、−O−R’、−S−R’、および−C(O)−N(H)−R’(ここでR’は、C−C30アルキル基である)からなる群から選ばれる。
また好ましい実施形態によれば、モノマーM1は式(Ia)のモノマーから選ばれ:
Figure 2021515084
式中、xは1〜18(好ましくは2〜18)の整数である。
さらに好ましい実施形態によれば、ポリジオール共重合体A1は一般式(X)の少なくとも1種のモノマーM3に対応する繰り返し単位を含む:
Figure 2021515084
式中:
− Z、ZおよびZは、同一または異なって、水素原子、C−C12アルキルまたは−OZ’もしくは−C(O)−O−Z’(ここで、Z’はC−C12アルキルである)から選ばれた基を表す。
好ましい実施形態によれば、共重合体化合物A1の含有量は、組成物の全重量に対して、0.1重量%〜50重量%である。
好ましい実施形態によれば、共重合体A2の含有量は、組成物の全重量に対して、0.1重量%〜50重量%である。
好ましい実施形態によれば、化合物A2に対する共重合体A1の重量比率(A1/A2比)は、0.005〜200(好ましくは0.05〜20、より好ましくは0.1〜10)である。
本発明のさらなる一態様は、少なくとも以下の混合に起因する潤滑組成物である:
− 潤滑油、および
− 上記で定義され、以下に詳述される組成物。
1つ以上の特性を記載して「本質的に」との表現は、明示的にリストされた成分または工程に加えて、発明の特性および特性を著しく変更しない成分あるいは工程を、本発明の材料または方法に含むことができることを意味する。
「XとYの間」との表現は、明示的に他の方法で言及されなければ、両端を含んでいる。この表現は、ターゲットとされた区間が、値X、Y、およびXからYまで及ぶすべての値を含むことを意味する。
(定義)
「オリゴマー」は限られた数の繰り返し単位から成る高分子(macromolecule)を意味する。これらの繰り返し単位はすべて同一であってもよく、異なる繰り返し単位を含むオリゴマーであってもよい。一般に、オリゴマーは2〜1000の繰り返し単位を含む。オリゴマーは限られた数のモノマーの重合または共重合に起因する場合が多い。オリゴマーは、主鎖を含み、側鎖を含むことができ、さらにいわゆるペンダント鎖を含むことができる。
ポリマーまたはオリゴマーの主鎖は、他のすべての鎖がペンダントと見なすことができる直鎖である。いくつかの鎖を主鎖と見なすことができる場合、主鎖とされるのは、分子の最も単純な表示に帰着するものである。本発明の意味における用語「主鎖」は、主鎖の鎖長が側鎖より大きいことを必ずしも意味しない。
側鎖またはペンダント鎖は高分子鎖の置換基である。この置換基は、低分子量の分子、オリゴマーまたはポリマーになりえる。好ましくは、本発明によれば、オリゴマーのペンダント鎖は一連の少なくとも30個の炭素原子(好ましくは少なくとも50個の炭素原子、さらに好ましくは少なくとも70個の炭素原子)を含む。
「共重合体」は、複数の繰り返し単位(またはモノマーモチーフ)からなるシークエンスを有する直鎖状または分岐鎖状のオリゴマーまたは高分子であって、少なくとも2種の繰り返し単位が異なる化学構造を有するものを意味する。
「モノマーモチーフ」または「モノマー」は、それ自身の連結、または同じタイプの他の分子との連結によってオリゴマーまたは高分子に変換することができる分子を意味する。モノマーは最小の構成単位を意味し、その繰り返しによりオリゴマーまたは高分子を形成する。
「櫛型ポリマー」(分岐鎖状共重合体とも示される)は、主鎖、および分岐点として知られる主鎖の2つの末端間で位置する点で主鎖に結合された少なくとも1つの側鎖またはペンダント鎖を示すポリマーを意味する。線状重合体(重合体側鎖またはペンダント基を含まない)と異なり、櫛型ポリマーの側鎖はオリゴマー、ポリマーまたは共重合体である。好ましくは、本発明によれば、櫛型ポリマーは少なくとも2(好ましくは少なくとも3)の側鎖またはペンダント鎖を含む。本発明では、分枝度は、30個を超える炭素原子を有するオリゴマーの側鎖によって分岐が特徴づけられる。
「ランダム共重合体」はモノマーモチーフのシークエンスが既知の統計法則に従うオリゴマーまたは高分子を意味する。例えば、複数のモノマーモチーフによって形成され、分布がマルコフ連鎖の分布である場合に、共重合体がランダムであると称される。概略のランダム重合体(P1)は図1に説明される。ポリマー鎖中のモノマーモチーフの分布は、モノマーの重合性官能基の反応性およびモノマーの相対濃度に依存する。
「ブロック共重合体」は1つ以上のブロックを含むか、ブロックから作られるオリゴマーまたは高分子を意味する。「ブロック」は、同一または異なる複数のモノマーモチーフを含む共重合体の一部を意味し、その構成または形態の少なくとも1つの特徴によりその隣接部分と識別可能である。概略のブロック共重合体(P3)は図1に説明される。
「グラジエント共重合体」は、少なくとも2種の異なる構造のモノマーモチーフの共重合体であって、そのモノマー組成がポリマー鎖に沿って徐々に変化し、あるモノマー単位が豊富な一端から、他のコモノマー単位が豊富な他端へと漸進的に移行する共重合体を意味する。概略のグラジエントポリマー(P2)は図1に説明される。
本発明の少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む櫛型共重合体は、ランダム共重合体またはグラジエント共重合体である。これらは、所定のモノマーの勾配分布を示し、他のモノマーの統計または事実上統計的な分布を示す場合がある。これらはブロック共重合体と異なる。
「共重合」は、異なる化学構造の少なくとも2種のモノマーモチーフの混合物をオリゴマーまたは共重合体に変換することを可能にする方法を意味する。
ポリオレフィンは当業者に知られている。ポリオレフィンは、炭素および水素からなるアルケンおよび/またはアルカジエン、例えばC−C10アルケン(エチレン、プロピレン、n−ブテン、イソブテン、シクロブテン、シクロヘプテン、シクロオクテンまたはノルボルネンなど)、および/またはC−C10アルカジエン(ブタジエン、イソプレン、シクロオクタジエンまたはノルボルナジエンなど)の重合により得ることができる。本発明によれば、下記はポリオレフィンの定義に含まれている:部分的か完全な水素添加により水素化されたポリオレフィン、部分的か完全な水素添加により水素化されたポリ(アルカジエン)、オレフィン、ポリオレフィン、水素化されたポリオレフィン、および水素化されたポリオレフィン−co−ポリオレフィンの共重合体。
本発明では、「B」はホウ素原子を表す。
「C−Cアルキル」は、直鎖または分岐鎖の、i〜j個の炭素原子を含む飽和炭化水素鎖を意味する。例えば、「C−C10アルキル」は、直鎖または分岐鎖の、1〜10個の炭素原子を含む飽和炭化水素鎖を意味する。
「C−Cアリール」はx〜y個の炭素原子を含む芳香族炭化水素化合物に由来する官能基を意味する。この官能基は単環であってもよく、または多環であってもよい。例として、C−C18アリールは、フェニル、ナフタリン、アントラセン、フェナントレンおよびテトラセンであってもよい。
「C−Cアルケニル」は、少なくとも1つの不飽和結合(好ましくは炭素−炭素二重結合)を含み、x〜y個の炭素原子を含む直鎖状または分岐鎖状炭化水素鎖を意味する。
「C−Cアラルキル」は、少なくとも1つの直鎖状または分岐鎖状アルキル鎖によって置換され、芳香環および置換基を構成する炭素原子の総数がx〜y個である芳香族炭化水素化合物(好ましくは単環)を意味する。具体例として、C−C18アラルキルはベンジル、トリルおよびキシリルからなる群から選ぶことができる。
「Y基によって置換されたC−Cアリール」はx〜y個の炭素原子を含む芳香族炭化水素化合物(好ましくは単環)であって、芳香環の少なくとも1個の炭素原子がY基によって置換されたものを意味する。
「Hal」または「ハロゲン」は塩素、臭素、フッ素およびヨウ素からなる群から選ばれたハロゲン原子を意味する。
明細書の中で、共重合体が「モノマーMに対応する繰り返し単位を含む」と示される場合、これは次のことを意味する。共重合体は、モノマーMの共重合に直接起因し、iは、以下の異なるモノマーを他のコモノマーから識別する指標を表す。また、共重合体には、モノマーM以外の他のモノマーの共重合によって得られ、その後の化学修飾により、構造単位がモノマーMの共重合によって得られる構造と同一の構造を示す場合も含まれる。例えば、アクリル酸またはメタクリル酸のような酸官能性を有するモノマーは、最初に全てを他のモノマーとともに共重合し、共重合体を形成し、その後酸官能基のすべてまたは一部が任意の反応(例えば、アルカノールによるエステル化反応またはアルキルアミンによるアミド化反応)により変換されてもよい。そして、アクリル酸アルキルモノマーまたはアルキルアクリルアミドモノマーに対応する繰り返し単位を含む共重合体が得られ得る。
(ボロン酸エステル官能基を有する櫛型共重合体A2)
少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む櫛型共重合体A2は、側鎖が付けられる主鎖を含み、共重合体A2の側鎖の少なくとも一部はオリゴマーで構成される。本発明による櫛型共重合体A2の側鎖は、従来技術の少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む共重合体の側鎖と異なり、側鎖の少なくとも一部は、オリゴマーで構成される。
「オリゴマーで構成される側鎖」は、少なくとも側鎖の一部が1種以上のモノマーのオリゴマーであることを意味する。この側鎖が、他の官能性基、例えば、主鎖に側鎖を結合する官能基または一連の官能を含むことは、少しも除外されるものではない。
(共重合体A2の側鎖)
オリゴマーで構成される共重合体A2の側鎖は、従来技術から公知である同じタイプの共重合体の側鎖と異なり、重合度が0ではない。
好ましくは、オリゴマーで構成される側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、3重量%〜95重量%、好ましくは15重量%〜95重量%、より好ましくは20重量%〜95重量%含まれる。
好ましくは、共重合体A2の側鎖の少なくとも一部は、30個を超える炭素原子(好ましくは少なくとも50個の炭素原子、さらに好ましくは少なくとも70個の炭素原子)を含むオリゴマーで構成される。
好ましくは、30個を超える炭素原子を含むオリゴマーで構成される側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、3重量%〜95重量%、好ましくは15重量%〜95重量%、さらに好ましくは20重量%〜95重量%含まれる。
好ましくは、オリゴマーで構成される共重合体A2の側鎖の少なくとも一部は、重合度が5〜1000、好ましくは5〜500、さらに好ましくは5〜200である。
より好ましくは、5〜1000の重合度を有するオリゴマーで構成される側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、3重量%〜95重量%、好ましくは15重量%〜95重量%、さらに好ましくは20重量%〜95重量%含まれる。共重合体A2のオリゴマーの側鎖は、すべて同じ性質であってもよいし、異なる性質であってもよい。
共重合体A2は、オリゴマー性側鎖、および非オリゴマー性側鎖を含むことができる。
好ましくは、オリゴマー化合物でない共重合体A2の側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、5重量%〜97重量%、好ましくは5重量%〜85重量%、さらに好ましくは5重量%〜80重量%、より好ましくは5重量%〜75重量%含まれる。
第1の変形例によれば、共重合体A2の側鎖の少なくとも一部は、ポリオレフィンフラグメントを含むオリゴマーO1で構成される。ポリオレフィンフラグメントはポリオレフィンマクロモノマー、またはポリオレフィン官能基がグラフトされた官能化モノマーから得ることができる。
好ましくは、ポリオレフィンフラグメントを含む側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、10重量%〜50重量%、好ましくは10重量%〜40重量%含まれる。
例えば、ポリオレフィンフラグメントを含む側鎖は、ポリオレフィンに由来して、一般式(IX)のモノマーM6に対応する繰り返し単位から構成され得る。
別の変形例によれば、共重合体A2の側鎖の一部は、一般式(V)のモノマーM5から選ばれたモノマーに対応する繰り返し単位を含むオリゴマーO2で構成される。
例えば、この変形例によれば、共重合体A2の側鎖の一部は、以下から選ばれたモノマーに対応する繰り返し単位を含むオリゴマーO2で構成される:
− 一般式(IV)のモノマーM4、
− 一般式(V)のモノマーM5。
共重合体A2は、ポリオレフィンフラグメントを含むオリゴマーO1タイプ、および一般式(V)のモノマーM5から選ばれたモノマーに対応する繰り返し単位を含むオリゴマーO2タイプの両方の側鎖を含むことができる。
好ましい実施形態によれば、共重合体A2の側鎖の一部が、モノマーM4および/またはM5に対応する繰り返し単位を含むオリゴマーで構成される場合、これらのオリゴマーは、重合度が5〜500、好ましくは10〜400、さらに好ましくは20〜200である。
(共重合体A2の主鎖)
櫛型共重合体A2の主鎖は、好ましくは一般式(IV)のモノマーM4に対応する繰り返し単位を含む。
櫛型共重合体A2の主鎖は、一般式(V)のモノマーM5に対応する繰り返し単位を含むことができる。
好ましくは、櫛型共重合体A2の主鎖は、上に定義された一般式(X)の少なくとも1種のモノマーM3に対応する繰り返し単位を含む。この変形例によれば、櫛型共重合体A2の組成物に添加される他のモノマーは、モノマーM3と共重合可能でなければならない。
共重合体A2はランダム共重合体またはグラジエント共重合体になりえる。
好ましくは、櫛型共重合体A2は、ボロン酸エステル官能性を有する少なくとも1種のモノマーM4の共重合に直接または間接的に起因し、モノマーM4は、共重合体A2の主鎖もしくは側鎖のいずれかへ導入されてもよく、または主鎖および側鎖の双方に導入されてもよい。
「直接または間接的に起因する」とは、共重合体の調製のための方法が、脱保護工程などの共重合とは異なるの1つ以上の工程を含むことができることを意味する。
明細書の全体にわたって、次の記載が交換可能で等価に使用される:
「共重合体A2が、直接または間接的に共重合に起因する」および「共重合体A2が共重合に起因する」。
明細書の全体にわたって、次の記載が交換可能で等価に使用される:
(主鎖および側鎖中のモノマーの分布)
モノマーM4、M5およびM3は、主鎖および/または側鎖において存在しうる。側鎖では、これらはオリゴマーの形態で存在する。任意に、他のモノマーは、主鎖および/または側鎖に存在する。
モノマーM4、M5および/またはM3が、本発明による共重合体A2の主鎖に導入される場合、モノマーM4、M5およびM3の鎖はこれらの重合体の非オリゴマー側鎖を形成する。
櫛型共重合体A2は、非オリゴマーの側鎖を含み、前記側鎖の平均長は、1〜10個の炭素原子、好ましくは3〜8個の炭素原子である。
櫛型共重合体A2がモノマーM4、またはモノマーM5から構成されるオリゴマーの側鎖を含む場合、これらのモノマーの平均長は、好ましくは1〜10個の炭素原子である。
「平均長」は、共重合体A2の構成に含まれる、式(IV)のモノマーM4、および式(V)のモノマーM5の側鎖のアルキルフラグメントの平均長を意味する。スチレン系モノマーに起因する側鎖は、櫛型共重合体A2の側鎖の平均長を計算する上で考慮されない。当業者は、ボロン酸エステル共重合体を構成するモノマーのタイプおよび比率を適切に選択することにより、所望の平均長を得る方法を理解できる。
もし特に示さなければ以下の記載において、モノマーM4、M5およびM3の選択についての好ましい態様は、モノマーM4、M5およびM3が主鎖中の繰り返し単位で存在する場合、およびそれらがペンダント鎖に存在している場合の双方において有効である。
(式(IV)のモノマーM4)
ボロン酸エステル共重合体化合物A2のモノマーM4は、以下の一般式(IV)を有している:
Figure 2021515084
式中:
− tは0または1に等しい整数であり;
− uは0または1に等しい整数であり;
− MおよびRは、同一または異なって、C−C18アリール、C−C24アラルキルおよびC−C24アルキルからなる群から選ばれる二価連結基であり(好ましくは、MはC−C18アリールであり、RはC−C24アラルキルであり);
− Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−、−N(H)−C(O)−、−S−、−N(H)−、−N(R’)−および−O−(ここで、R’は1〜15個の炭素原子を含む炭化水素鎖である)からなる群から選ばれた官能基であり;
− Rは−H、−CHおよび−CH−CH(好ましくは−Hおよび−CH)からなる群から選ばれ;
− R10およびR11は、同一または異なって、水素原子および1〜30個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜14個の炭素原子)を含む炭化水素基からなる群から選ばれ、前記炭化水素基は、水酸基または−OJもしくは−C(O)−O−J(ここで、Jは1〜24個の炭素原子を含む炭化水素基である)から選ばれた1つ以上の基によって任意に置換されていてもよい。
「C−C24アルキル」は、直鎖または分岐鎖の、1〜24個の炭素原子を含む飽和炭化水素鎖を意味する。好ましくは、炭化水素鎖は直鎖状である。好ましくは、炭化水素鎖は6〜16個の炭素原子を含む。
「1〜15個の炭素原子を含む炭化水素鎖」は、1〜15個の炭素原子を含む、直鎖または分岐鎖のアルキル基またはアルケニル基を意味する。好ましくは、炭化水素鎖は直鎖状アルキル基である。好ましくは、炭化水素含有鎖は1〜8個の炭素原子を含む。
「1〜30個の炭素原子を含む炭化水素基」は、1〜30個の炭素原子を含む、直鎖状、分岐鎖状もしくは環状のアルキル基、2〜30個の炭素原子を含む、直鎖状、分岐鎖状もしくは環状のアルケニル基、6〜30個の炭素原子を含むアリール基、または7〜30個の炭素原子を含むアラルキル基を意味する。
「1〜24個の炭素原子を含む炭化水素基」は、1〜24個の炭素原子を含む直鎖または分岐鎖のアルキル基、2〜24個の炭素原子を含む直鎖または分岐鎖のアルケニル基、6〜24個の炭素原子を含むアリール基、または7〜24個の炭素原子を含むアラルキル基を意味する。好ましくは、Jは、4〜18個の炭素原子を含み、より好ましくは6〜12個の炭素原子を含む。
1つの実施形態では、モノマーM4は、一般式(IV)を有し、式中:
− tは0または1に等しい整数であり;
− uは0または1に等しい整数であり;
− MおよびRは、互いに異なる二価連結基であり;MはC−C18アリール(好ましくはフェニル)であり、RはC−C24アラルキル(好ましくはベンジル)であり;
− Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−および−O−(好ましくは−C(O)−O−または−O−C(O)−)からなる群から選ばれた官能基であり;
− Rは、−Hおよび−CH(好ましくは−H)からなる基から選ばれ;
− R10およびR11は異なり;R10またはR11の基のうちの1つはHであり、他方のR10またはR11は炭化水素鎖(好ましくは1〜24個の炭素原子、より好ましくは4〜18個の炭素原子、さらに好ましくは6〜12個の炭素原子を含む直鎖状アルキル基)である。
1つの実施形態では、モノマーM4はスチレン系モノマーである。式(IV)中:u=1であり、RはHであり、RはC−C18アリールまたはC−C24アラルキルであり、式(IV)のモノマーM4の二重結合はアリール基に直接結合される。
好ましくは、一般式(IV)のモノマーM4のR10、M、X、および(R(ここで、uは0または1に等しい)の分布によって形成された鎖は、8〜38個(好ましくは10〜26個)の炭素原子の総数を有している。
(式(IV)のモノマーM4の合成)
上に記載される式(IV)のモノマーM4は特許文献1(WO2015/110642)または特許文献2(WO2015/110643)に述べられる方法によって得られる。
(一般式(V)のモノマーM5)
ボロン酸エステル共重合体化合物A2のモノマーM5は一般式(V)で表される:
Figure 2021515084
式中:
− R12は、−H、−CHおよび−CH−CH(好ましくは−Hおよび−CH)からなる群から選ばれ;
− R13は、C−C18アリール、R’13によって置換されたC−C18アリール、−C(O)−O−R’13、−O−R’13、−S−R’13および−C(O)−N(H)−R’13(ここで、R’13はHまたはC−C25アルキルを表す)からなる群から選ばれる。
「C−C25アルキル」は、1〜25個の炭素原子を含む直鎖または分岐鎖の飽和炭化水素鎖を意味する。好ましくは、炭化水素鎖は直鎖状である。
「R’13によって置換されたC−C18アリール」は、6〜18個の炭素原子を含む芳香族炭化水素化合物であって、芳香環の少なくとも1つの炭素原子が、上に定義されるC−C25アルキルによって置換されている芳香族炭化水素化合物を意味する。
式(V)のモノマーのうち、式(V−A)に対応するモノマーが好ましいものの一部を形成する:
Figure 2021515084
式中:
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CH(好ましくは−Hおよび−CH)からなる群から選ばれ;
− R’13はHまたはC−C25アルキル(好ましくはHまたは直鎖状C−C25アルキル、より好ましくはHまたは直鎖状C−C15アルキル、さらに好ましくはHまたは直鎖状C−C15アルキル)を表す。
別の実施形態によれば、モノマーM5はスチレン系モノマーである。式(V)中:R12はHを表し、R13は、C−C18アリールおよびR’13によって置換されたC−C18アリール(ここで、R’13はHまたはC−C25アルキルを表す)からなる群から選ばれ、また、式(V)のモノマーM5の二重結合は、アリールに直接結合される。
好ましくは、この実施形態によれば、モノマーM5はスチレンである。
(モノマーM5の調製)
式(V)および(V−A)のモノマーは、当業者に周知である。これらはシグマ・アルドリッチ(登録商標)およびTCI(登録商標)によって販売されている。
(モノマーM3)
本発明の櫛型共重合体A2の第3のモノマーは一般式(X)を有する:
Figure 2021515084
式中:
− Z、ZおよびZは、同一または異なって、水素原子、C−C12アルキルまたは−OZ’もしくは−C(O)−O−Z’(ここで、Z’は、C−C12アルキルである)から選択される。
「C−C12アルキル」は、直鎖または分岐鎖の、1〜12個の炭素原子を含む飽和炭化水素鎖を意味する。好ましくは、炭化水素鎖は直鎖状である。好ましくは、炭化水素鎖は1〜6個の炭素原子を含む。
好ましくは、Z、ZおよびZは、同一または異なって、水素原子、C−Cアルキルまたは−OZ’もしくは−C(O)−O−Z’(ここで、Z’は、C−Cアルキルである)から選択される。
より好ましくは、Z、ZおよびZは、同一または異なって、水素原子、C−Cアルキルまたは−OZ’もしくは−C(O)−O−Z’(ここで、Z’は、C−Cアルキルである)から選択される。
好ましいモノマーM3として、スチレン、p−(tert−ブチル)スチレン、p−メトキシスチレン、p−アセトキシスチレンまたは2,4,6−トリメチルスチレンが挙げられる。
好ましい実施形態によれば、M3はスチレンである。
(モノマーM3の調製)
スチレン、p−(tert−ブチル)スチレン、p−メトキシスチレン、p−アセトキシスチレンまたは2,4,6−トリメチルスチレンなどの式(X)のいくつかのモノマーは当業者に公知である。これらは特にシグマ・アルドリッチ(登録商標)によって販売されている。他のモノマーは当業者に公知の合成方法により、市販のモノマーから準備することができる。
(モノマーM6)
モノマーM6は一般式(IX)で表される:
Figure 2021515084
式中:
− Qは、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ;
− Qは、−Q’、−O−Q’、−C(O)−O−Q’、−O−C(O)−Q’、−S−Q’、−S−(CH−C(O)−O−Q’、−N(H)−C(O)−Q’および−C(O)−N(H)−Q’(ここでQ’はポリオレフィンである)から選ばれ;
− nは、0および1から選ばれた整数を表し;
− Aは、−A−、−O−(−A−O−)n’−A−、−C(O)−O−(−A−O−)n’−A−、−O−C(O)−(−A−O−)n’−A−、−S−(−A−O−)n’−A−、−N(H)−C(O)−(−A−O−)n’−A−および−C(O)−N(H)−(−A−O−)n’−A−(ここで:
は、C−C30アルキル、C−C30アリールまたはC−C30アラルキルから選ばれた二価基であり、
はC−Cアルキルから選ばれた二価基であり、
n’は整数であり、n’は0または1を表す)から選ばれた二価基を表す。
例えば、Aは以下から選ぶことができる:
−CH−CH−、−CH−CH−CH−、−CH−C(CH)H−。
好ましくは、Aは直鎖状であり;より好ましくは、Aは−CH−CH−を表す。
好ましくは、式(IX)では、Qは−Hを表す。
好ましくは、式(IX)では、Qは−Q’、−S−(CH−C(O)−O−Q’または−C(O)−O−Q’(ここで、Q’は、ポリオレフィンである)から選ばれる。
第一変形例によると、n=0およびQ=CHである。
好ましい第二変形例によると、n=1、n’=0、Q=Hであり、Aは、C−C12アルキル、C−C12アリールまたはC−C12アラルキルから選ばれる。
好ましくは、この第二変形例によると、n=1、Q=HおよびA=p−フェニルである。
ポリオレフィン系マクロモノマーとしては、式(IX)のものなどが知られている。これらの繰り返し単位は、ポリオレフィンに由来する少なくとも1つのQ’基を含む。
好ましくは、式(IX)では、Q’は、のアルケンまたはアルカジエン(エチレン、プロピレン、n−ブテン、イソブテン、ブタジエン、イソプレンなど)に由来したポリオレフィンまたは水素化されたポリオレフィンを表す。
ポリオレフィン系マクロモノマーに由来した繰り返し単位M6は、アルケンおよび/またはアルカジエンに由来した基を、繰り返し単位M6の重量に対して、少なくとも90重量%、好ましくは少なくとも92.5重量%、より好ましくは少なくとも95重量%含む。ポリオレフィン系基Q’は、特に水素化された形で存在してもよい。
好ましくは、Q’は、400〜50000g/mol(好ましくは500〜50000g/mol、さらに好ましくは500〜10000、さらにより好ましくは500〜5000g/mol、特に好ましくは700〜3000g/mol)の数平均分子量を有するポリブタジエンから選ばれたポリオレフィンを表す。
好ましくは、Q’は、30〜500個の炭素原子(好ましくは50〜400個の炭素原子、またはさらに70〜200個の炭素原子)を含むポリオレフィンを表す。
(モノマーM6に対応する繰り返し単位の調製)
モノマーM6に対応する繰り返し単位は当業者に公知であり、任意の手段によって得ることができる。
モノマーM6(ここで、QはHを表し、Qは−C(O)−O−Q’を表し、Q’は、ポリオレフィンまたは水素化されたポリオレフィンである)は、アクリル酸無水物とアルコールQ’OHとの反応によって得ることができる。
モノマーM6(ここで、QはCHを表し、Qは−C(O)−O−Q’を表し、Q’は、ポリオレフィンである)は、アルコールQ’OHとアクリル酸との反応、アルコールQ’OHとアクリロイルクロライドとの反応、またはアルコールQ’OHとアクリル酸無水物との反応によって得ることができる。
また、モノマーM6(ここで、QはHまたはCHを表し、Qは−C(O)−O−Q’を表し、Q’は、ポリオレフィンまたは水素化されたポリオレフィンを表す)に対応する繰り返し単位は、重合に続き、重合鎖(バックボーン)を官能化することにより導入することができ、例えば次の順序により進めてもよい。
− 櫛型共重合体A1のバックボーンを形成するための、アクリル酸またはメタクリル酸と、他のモノマー(例えば式(I)のモノマーM1、任意に式(II)のモノマーM2および/または式(X)のモノマーM3など)との共重合、
− (メタ)アクリル酸モノマーの酸官能基の少なくとも一部と、アルコールQ’OHとの反応によるエステル化。
使用されるポリオレフィン系アルコールは、特に以下の方法によって準備することができる:
水酸基末端ポリブタジエン(US5159123によって教示される)を合成した後、水素添加(例えば、US7148292に記載される方法による)を行う。
使用することができる市販のポリオレフィン系アルコールのうち、例えば、クレイバレー社により上市されるポリブタジエンKrasol HLBH 5000Mを挙げることができる。
の他の形成方法について、当業者は、共重合体A1のバックボーン鎖(すなわち主鎖)の重合の前または後に、重合性基の官能化反応のための従来の反応を同様に使用することができ、特に、エステル化またはアミド化反応、チオール−エンカップリング反応、チオール官能基とアクリル酸エステル、アクリルアミドまたはマレイミド官能基との間のマイケル付加反応などが挙げられる。
(オリゴマーM4/M5/M3に基づくペンダント鎖の調製)
オリゴマーのペンダント鎖は、以下の共重合によって直接的に得ることができる:
− 主鎖の組成に関与するモノマーと、
− 一般式(V)のモノマーM5、任意に一般式(IV)のモノマーM4および/または一般式(X)のモノマーM3に対応する重合性官能基および繰り返し単位を含む少なくとも1種のオリゴマー。
好ましい実施形態によれば、ペンダント鎖は、主鎖の組成に関与するモノマーと、少なくとも1種の「分岐」モノマーとの共重合と、それに続く分岐官能基へのオリゴマーのグラフトによって得られる。
分岐モノマーは、重合性官能基(例えばビニルまたはアクリル酸二重結合)、および、以下を可能とする少なくとも1種の反応性官能基の両方を含むモノマーである:
− プレオリゴマー化されたペンダント鎖のグラフト、または
− 重合反応の開始。
好ましくは、分岐モノマーはラジカル重合開始剤および(連鎖)移動剤から選ばれる。ペンダント鎖の重合開始を可能にする反応性官能基は、例えば、実施例で後述するように、臭素化された官能基から構成し得る。当業者に周知の他の反応性官能基も使用することができ、例えば、RAFT剤、ニトロオキシドが存在する状態でのラジカル重合(NMP)剤、チオール、ジアゾ、過酸化物が挙げられる。
好ましくは、分岐モノマーM7は次の式(XII)に相当する:
Figure 2021515084
式中:
− Gは、−H、−CH、−CH−CHから選ばれた基を表し;
− Mは、1〜40個の炭素原子を含む炭化水素基であって、任意に−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−N(H)−、−N=、−N(H)−C(O)−、−N(H)−C(O)−N(H)−、−S−、−S−C(O)−または−S−C(S)−O−から選ばれた1つ以上の官能基を有する基を表し;
− Gは、Cl、Br、I、−C(O)−OH、−Gまたは−C(O)−OG(ここで、GはC−C12アルキル基である)から選ばれた基を表す。
分岐モノマーの例として、アクリル酸、メタクリル酸、臭素化されたモノマー、キサントゲン酸エステルモノマー、および下記式に示すモノマーが使用されてもよい:
Figure 2021515084
(他のモノマー)
モノマーM4、M5、M3およびM6に対応する、上記に詳細に記述された繰り返し単位に加えて、
本発明の櫛型ポリマーAは、主鎖およびペンダント鎖で、他のコモノマーに由来した他の繰り返し単位を含むことができ、それらの割合は、共重合体A2を構成する繰り返し単位の全重量に基づいて、多くとも20重量%、好ましくは多くとも10重量%、より好ましくは多くとも5重量%である。
(ボロン酸共重合体A2の構造)
櫛型ボロン酸共重合体A2は、主鎖(すなわちバックボーン鎖)および少なくとも1つの側鎖またはペンダントの鎖を含む。
好ましくは、櫛型ボロン酸共重合体A2は、2を超えるオリゴマーの側鎖またはペンダント鎖を含む。
好ましくは、主鎖は、式(V)のモノマーM5に対応する繰り返し単位を少なくとも含む。
好ましくは、主鎖はさらに、式(X)のモノマーM3に対応する繰り返し単位を少なくとも含む。
好ましくは、主鎖は式(IV)のモノマーM4に対応する繰り返し単位を含む。
ペンダント鎖は特に以下からなる群から選ぶことができる:
○ 式(IX)において上に定義され、−Q’、−O−Q’、−C(O)−O−Q’、−O−C(O)−Q’、−S−Q’、−S−(CH−C(O)−O−Q’、−N(H)−C(O)−Q’および−C(O)−N(H)−Q’(ここで、Q’は、ポリオレフィンである)から選ばれるQ基。
基は、任意に以下から選ばれた基Aによって主鎖に連結することができる:Aは、−A、−O−(A−O)n’−A、−C(O)−O−(A−O)n’−A、−O−C(O)−(A−O)n’−A、−S−(A−O)n’−A、−N(H)−C(O)−(A−O)n’−A、および−C(O)−N(H)−(A−O)n’−A(ここで:
は、C−C30アルキル、C−C30アリールまたはC−C30アラルキルから選ばれた二価基であり、
はC−Cアルキルから選ばれた二価基であり、
n’は整数であり、n’は0または1を表す)から選ばれた二価基を表し;
○ モノマーM5(および任意にモノマーM4および/またはM3)に対応する繰り返し単位から構成されるオリゴマー。
したがって、モノマーM4(およびモノマーM5およびM3)に対応する繰り返し単位は、主鎖、および/またはペンダント鎖に対して連結することができる。
これらの共重合体の官能基が存在しうる様々な配置を、図6A、6Bおよび6Cの中で表す。
これらの図では、ボロン酸エステル官能基(式(IV)のモノマーM4が有する官能基など)は、「F」で示される。
図6Aでは、主鎖(P)はボロン酸エステル官能基を含む一方で、側鎖(L)はボロン酸エステル官能基を含まない。例えば、この図は、モノマーM4、M5および任意にM3、およびオレフィン系マクロモノマーM6に基づく共重合体に対応し得る。
図6Bでは、主鎖(P)はボロン酸エステル官能基を含まない。しかし、いくつかの側鎖(Lb)はボロン酸エステル官能基を含み、側鎖(La)ではボロン酸エステル官能基を含まない。例えば、この図は、モノマーM5およびM3、およびオレフィン系マクロモノマーM6(La)に基づき、側鎖(Lb)はM4およびM5のオリゴマー(任意にM3のオリゴマー)が主鎖にグラフトされた共重合体に対応し得る。
図6Cでは、主鎖(P)およびいくつかの側鎖(Lb)は、ボロン酸エステル官能基を含む。例えば、この図は、モノマーM4およびM5(および任意にM3)、ならびに側鎖(La)を形成するオレフィン系マクロモノマーM6に基づき、M4およびM5のオリゴマーが主鎖にグラフトされた側鎖(Lb)を形成する共重合体に対応し得る。
(好ましいボロン酸エステル櫛型共重合体A2)
好ましくは、オリゴマーの側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、20重量%〜95重量%含まれる。
第1の好ましい変形例によれば、ポリオレフィンフラグメントを含むオリゴマー側鎖O1は、共重合体A2の全重量に対して、20重量%〜70重量%含まれる。
第2の好ましい変形例によれば、一般式(V)のモノマーM5に対応する繰り返し単位を少なくとも含み、任意に、一般式(IV)のモノマーM4に対応する繰り返し単位、および/または、一般式(X)のモノマーM3に対応する繰り返し単位を含むオリゴマーの側鎖O2は、共重合体A2の全重量に対して、30重量%〜95重量%含まれる。
好ましくは、非オリゴマー側鎖は、共重合体A2の全重量に対して、5重量%〜80重量%含まれる。
好ましくは、式(X)の繰り返し単位は、共重合体A2を構成するモノマーの総モル数に対して、2mol%〜50mol%含まれる。
好ましくは、モノマーM5に対応する繰り返し単位は、共重合体A2を構成するモノマーの総モル数に対して、10mol%〜90mol%、好ましくは30mol%〜80mol%含まれる。
好ましくは、モノマーM4に対応する繰り返し単位は、共重合体A2を構成するモノマーの総モル数に対して、1mol%〜50mol%、好ましくは5mol%〜30mol%含まれる。
繰り返し単位、および/またはモノマー(例えば、M4、M5またはM3)のmol%が、共重合体A2を構成するモノマーの総モル数に対して計算される場合、ならびに共重合体A2がポリオレフィンタイプのフラグメントを含む1つ以上の側鎖を含む場合、ポリオレフィン系フラグメントは、それを単一のモノマー(M6)として数えることにより合算される。
1つの実施形態では、好ましい櫛型共重合体は以下を少なくとも含む:
− 上に記載される一般式(IV)の第1のモノマーM4に対応する繰り返し単位;
− 上に記載される式(V)(好ましくは式(VA))の第2のモノマーM5に対応する繰り返し単位;
− 上に記載される式(IX)の第3のモノマーM6(好ましくは、式(IX)中、QがHを表し、n=0であり、Qは−CO−O−Q’(ここで、Q’はオレフィンを表す)である、モノマーM6)に対応する繰り返し単位。
(ボロン酸エステル櫛型共重合体にAを調製する方法)
当業者は、技術常識に基づいて、少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む櫛型共重合体A2を合成することができる。
共重合は、バルク、または有機溶媒の溶液中で、フリーラジカルを発生する化合物によって開始することができる。例えば、本発明の共重合体はラジカル共重合の既知の方法、特に精密ラジカル共重合(例えば、可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)ラジカル重合による方法、原子移動ラジカル重合(ARTP)による方法など)によって得られる。本発明の共重合体を調製するために、テロメリゼーションおよび公知のラジカル重合も使用することができる(Moad, G. and Solomon, D. H., The Chemistry of Radical Polymerization, 2nd Ed., Elsevier Ltd, 2006, p.639; Matyaszewski, K., and Davis, T. P., Handbook of Radical Polymerization, Wiley-Interscience, Hoboken, 2002, p.936)。
好ましい実施形態によれば、共重合はRAFT連鎖移動剤なしで従来のラジカル合成によって実行される。
ボロン酸エステル櫛型共重合体A2は、以下を接触させる、少なくとも1段階の重合工程(a)を含む調製方法によって準備される:
i)上に記載された一般式(IV)のモノマーM4、一般式(V)のモノマーM5、一般式(X)のモノマーM3、一般式(XII)のモノマーM7、一般式(IX)のモノマーM6から選ばれたモノマー;
ii)少なくとも1種のフリーラジカル源。
一実施形態では、前記方法は、さらにiii)少なくとも1種の連鎖移動剤の接触を含むことができる。
「フリーラジカル源」は、外殻上に1つ以上の不対電子を有する化学種を生成することを可能にする化合物を意味する。当業者は、重合方法(特に精密ラジカル重合方法)に適した、いかなる既知のフリーラジカル源も使用することができる。好ましくは、過酸化ベンゾイル、tert−ブチルペルオキシド、ジアゾ化合物(アゾビスイソブチロニトリルなど)、過酸化物(過硫酸塩または過酸化水素など)、レドックス系(Fe2+の酸化物、過硫酸塩/メタ重亜硫酸ナトリウム混合物、またはアスコルビン酸/過酸化水素など)、または、さらに光化学的にもしくは電離放射線(例えば、紫外線、またはβもしくはγ放射)により開裂可能な化合物が例示できる。
「連鎖移動剤」(Chain-transfer agent)は、成長中の種(すなわち、炭素ラジカルを末端とするポリマー鎖)と、ドーマント種(すなわち、(連鎖)移動剤を末端とするポリマー鎖)との間の可逆的な連鎖移動反応によって高分子鎖の均質な成長を提供する化合物を意味する。この可逆的な連鎖移動により、調製された共重合体の分子量を制御することが可能となる。好ましくは、本発明の方法では、連鎖移動剤はチオカルボニルチオ、−S−C(=S)−基を含む。連鎖移動剤としては、例えば、ジチオエステル、トリチオカーボネート、キサントゲン酸塩およびジチオカーバメートを挙げることができる。好ましい(連鎖)移動剤はジチオ安息香酸クミルまたはジチオ安息香酸2−シアノ−2−プロピルである。
「連鎖移動剤」(Chain-transfer agent)は、また、モノマー分子の付加による鎖形成中に高分子鎖の成長を制限し、新たな鎖の形成を開始させることを目的とする化合物を意味し、最終的な分子量を制限し、すなわち制御することを可能にする。そのようなタイプの連鎖移動剤はテロメリゼーションの中で使用される。好ましい連鎖移動剤はシステアミンである。
1つの実施形態で、櫛型共重合体A2の調製のための方法は、一般式(XII)の少なくとも1種の分岐モノマーM7を用いた、上に定義される少なくとも1段階の重合工程(a)を含み、この重合段階に続き:
(b)任意に、分岐モノマーM7の官能化
(c)分岐モノマーM7から(またはM7に由来した官能基から)開始する、少なくとも1段階のオリゴマー化、または
(d)分岐モノマーM7から(またはM7に由来した官能基から)開始する、少なくとも1段階のオリゴマーのグラフト化。
1つの実施形態(ラジカル重合がRAFT連鎖移動剤で実行された場合)によると、ジオール官能基を含む重合体を直接合成した後に、アミノリシスによるRAFT鎖末端を除去する工程、その後のマイケル付加工程を含む。
一般式(VI)、(V)、(IX)、(X)および(XII)のために記載された定義および好ましい態様は、上に記載された方法にも該当する。
当業者は、ボロン酸エステル共重合体A2中への側鎖の導入において、異なる合成スキームを使用することができる。
グラフトによる合成は図7に表される。
工程E1では、モノマーM4、M5および任意にM3は、主鎖(P)を形成するために分岐するコモノマーM7と共重合される。
モノマーM4は、文字Fによって表されたボロン酸エステル官能基を含む繰り返し単位を形成する。
モノマーM7は、文字F’(いくつかの異なる官能基F’が存在できる)によって表された分岐官能基を含む繰り返し単位を形成する。
工程E2では、主鎖(P)は、例えばポリオレフィン鎖のような側鎖(La)によって官能基F’の一部によってグラフトされる。
工程E3では、主鎖(P)は、側鎖(Lb)(例えばモノマーM4およびM5、および任意にM3の共重合に起因するオリゴマー鎖など)によって官能基F’の残余にグラフトされる。ここで、側鎖(Lb)は、モノマーM4に属するFを示すボロン酸エステル官能基を有する。
マクロモノマーを有する共重合およびオリゴマーのグラフトの双方を含む合成方法により、側鎖を組込むことが可能となり、これらの2つの技術は、図8に表される。
工程E1では、以下の様々なモノマーを反応させる:オレフィンのマクロモノマーM6、ボロン酸エステル官能基Fを含むモノマーM4、分岐官能基F’を含むモノマーM7、およびアクリル酸エステルモノマーM5。
工程E2では、オレフィン系側鎖(La)、ボロン酸エステル官能基(F)、分岐官能基F’およびアクリル酸エステル官能基(図示しない)を有する主鎖(P)の櫛型共重合体が得られる。
この共重合体の分岐官能基F’は、アクリル酸エステルモノマーM5およびボロン酸エステルモノマーM4と反応し、その結果、工程E3で、以下を有する主鎖(P)を備える櫛型共重合体となる:
− アクリル酸エステル官能基(図示しない)
− オレフィン系側鎖(La)、
− ボロン酸エステル官能基(F)、
− ボロン酸エステル官能基(F)およびアクリル酸エステル官能基(図示しない)を含む側鎖(Lb)。
(ポリ(ボロン酸エステル)共重合体化合物A2の特性)
ボロン酸エステル共重合体A2は櫛型共重合体である。「櫛型共重合体」は、主鎖(さらにバックボーンとして知られている)およびオリゴマーの側鎖を備える共重合体を意味する。側鎖は主鎖の一方の側に存在するペンダント鎖である。図2は図解的に櫛型ポリマーを表す。
共重合体A2は、重合性官能基に起因するバックボーン(特にメタクリル酸エステル官能基、および好ましくはスチレン官能基のバックボーン)と、ボロン酸エステル官能基により置換または非置換の炭化水素側鎖(いくつかはオリゴマーであり、他は非オリゴマーのモノマーのペンダント鎖であってもよい)の組み合わせで構成される。
共重合体A2は、以下の側鎖を有する:
− 式(VI)、(V)、および(X)のモノマーに起因する鎖、
− ポリオレフィン(特に式(IX)のマクロモノマーM6に対応するポリオレフィン)、
− 式(VI)および(V)、および任意に(X)のモノマーの重合に起因するオリゴマー。
式(IV)、(V)および(X)のモノマーは、重合性官能基を有し、その反応性は共重合体の形成に寄与しており、ボロン酸エステル官能基を有するモノマーは、主鎖または側鎖上で、統計的に、または勾配して、または共重合体のバックボーンに沿った混合分布により分布される。
ボロン酸エステル櫛型共重合体A2は、温度、圧力または剪断速度などの外部刺激に敏感であるという利点を示し、この感度は、特性の変化に反映される。刺激に応じて、共重合体鎖の空間の構造が変化し、ボロン酸エステル官能基は、架橋を発生することができる会合反応、およびさらに交換反応に多かれ少なかれ用いられる。これらの会合工程と交換工程は可逆的である。櫛型共重合体A2は、熱感受性の共重合体であり、すなわち、温度変化に敏感である。
好ましくは、ボロン酸エステル共重合体A2は、共重合体中で、式(IV)のモノマーをモル百分率として、0.25%〜30%、好ましくは1%〜25%、より好ましくは5%〜20%含む。
好ましくは、ボロン酸エステル共重合体A2は、共重合体中で、式(IV)のモノマーをモル百分率として、0.25%〜30%、好ましくは1%〜25%含んでおり、共重合体中で、式(V)のモノマーをモル百分率として、70%〜99.75%、好ましくは75%〜99%含む。
好ましくは、ボロン酸エステル共重合体A2は、共重合体中で、式(IV)、(V)および/または(X)のスチレン系モノマーをモル百分率として、2mol%〜50mol%、好ましくは3mol%〜40mol%、より好ましくは5mol%〜35mol%含む。
「スチレン系モノマーのモル百分率」は、ボロン酸エステル共重合体A2中のスチレン系モノマーの各々の含有量の合計を意味し、スチレン系モノマーは以下であってもよい:
− 式(IV)中:u=1、RはHであり、RはC−C18アリールまたはC−C24アラルキルであり、式(IV)のモノマーM4の二重結合がアリール基に直接結合された場合の式(IV)のモノマー;
− 式(V)中:R12はHを表し、R13は、C−C18アリールおよびR’13基によって置換されたC−C18アリール(ここでR’13は、HまたはC−C25アルキルを表す)からなる群から選ばれ、式(V)のモノマーM5の二重結合がアリール基に直接結合された場合の式(V)のモノマー;および/または
− 上に説明される式(X)のモノマー。
好ましくは、ボロン酸エステル共重合体A2の主鎖は、50〜1500、好ましくは50〜800の数平均重合度を有している。既知の方法で、精密ラジカル重合技術、すなわち、(連鎖)移動剤の存在下でのラジカル重合技術(所定の条件下ではテロメリゼーションとしても公知である)を使用することにより、または本発明の共重合体が従来のラジカル重合によって調整される場合はフリーラジカル源の量を調節することにより、重合度が制御される。
好ましくは、ボロン酸エステル共重合体A2は、分散度(PI)1.04〜3.54、好ましくは1.10〜3.10を有する。これらの値はサイズ排除クロマトグラフィーによって得られる。
好ましくは、ボロン酸エステル共重合体A2の数平均モル質量は、10000〜200000g/mol、好ましくは25000〜100000g/molを有している。これらの値はサイズ排除クロマトグラフィーによって得られる。
化合物A2(特にボロン酸エステル共重合体)は、疎水性媒体(特に無極性媒体)中、エステル交換反応によりジオール官能基を有する化合物と反応する性質を示す。このエステル交換反応は次のスキーム9によって表すことができる:
Figure 2021515084
したがって、エステル交換反応中、以下で記号化された炭化水素基の交換によって、出発物質であるボロン酸エステルとは異なる化学構造を有するボロン酸エステルが形成される。
Figure 2021515084
(ポリジオール化合物A1)
ジオール化合物A1は低分子またはマクロモノマーになりえる。
好ましくは、ポリジオール化合物A1は、ジオール官能基によって官能化された少なくとも1種のモノマーに対応する繰り返し単位を含む重合体である。
好ましくは、ポリジオール化合物A1は、ジオール官能基によって官能化された少なくとも1種のモノマーM1、およびモノマーM1とは異なる構造を有する少なくとも1種のモノマーM2に対応する繰り返し単位を含む共重合体である。
好ましくは、ポリジオール化合物A1は、ジオール官能基によって官能化された少なくとも1種のモノマーM1、モノマーM1とは異なる構造を有する少なくとも1種のモノマーM2、およびモノマーM1およびM2とは異なる構造を有する少なくとも1種のスチレンモノマーM3に対応する繰り返し単位を含む共重合体である。
好ましい選択方式によれば、ポリジオール化合物A1は、ジオール官能基によって官能化された少なくとも1種のモノマーM1、モノマーM1とは異なる構造を有する少なくとも1種のモノマーM2、モノマーM1およびM2とは異なる構造を有する少なくとも1種のスチレンモノマーM3、および少なくとも1種のオレフィン系モノマーM6に対応する繰り返し単位を含む共重合体である。
(モノマーM1)
本発明の櫛型ポリマー(A1)の第1モノマーM1は一般式(I)で表される:
Figure 2021515084
式中:
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CH(好ましくは−Hおよび−CH)からなる群から選ばれ;
− Yは、任意に1つ以上のエーテル(−O−ブリッジ)を含む、C−C20アルキル鎖から選ばれた二価連結基を表し;好ましくは、Yは、−(CH−または−(CHx’−O−(CHx’’−鎖から選ばれた基を表す(ここで、
・ xは、1〜18、好ましくは2〜18、より好ましくは3〜8の整数、さらに好ましくは、xは4に等しく;
・ x’およびx’’は、1〜17の整数であり、x’+x’’は、2〜18、好ましくは3〜8の整数であり;好ましくは、x’は1〜4の整数であり、x’’=1であり;より好ましくは、x’=2、x’’=1である);
− yは0または1に等しい整数であり;好ましくは、yは0に等しく;
− XおよびXは、同一または異なって、水素原子、テトラヒドロピラニル、メチルオキシメチル、tert−ブチル、ベンジル、トリメチルシリルおよびt−ブチルジメチルシリルからなる群から選択され;または
− XおよびXは、酸素原子とともに、次式の架橋を形成し:
Figure 2021515084
式中:
− スター(*)は、酸素原子に対する結合を表し、
− R’およびR”は、同一または異なって、水素原子およびC−C11アルキルからなる群から選ばれ;または
− XおよびXは、酸素原子とともに、次式のボロン酸エステルを形成する:
Figure 2021515084
式中:
− スター(*)は、酸素原子に対する結合を表し、
− R’’’は、C−C30アリール、C−C30アラルキルおよびC−C30アルキル(好ましくはC−C18アリール、より好ましくはフェニル)からなる群から選ばれる。
好ましくは、R’およびR”がC−C11アルキルである場合、炭化水素鎖は直鎖状である。好ましくは、C−C11アルキル基は、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシルおよびn−ウンデシルからなる群から選ばれる。より好ましくは、C−C11アルキル基はメチルである。
好ましくは、R’’’がC−C30アルキル基である場合、炭化水素鎖は直鎖状鎖である。より好ましくは、モノマーM1は一般式(Ia)に相当する:
Figure 2021515084
式中、xは、1〜18、好ましくは2〜18、より好ましくは3〜8の整数であり;よりさらに好ましくは、xは4である。
式(I)のモノマーのうち、式(I−A)に対応するモノマーが好ましいものの一部を形成する:
Figure 2021515084
式中:
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CH(好ましくは−Hおよび−CH)からなる群から選ばれ;
− Yは、−(CH−または−(CHx’−O−(CHx’’−鎖から選ばれた二価連結基を表す(ここで
・ xは、1〜18、好ましくは2〜18、より好ましくは3〜8の整数であり;さらに好ましくは、xは4に等しく;
・ x’およびx’’は、1〜17の整数であり、x’+x’’は、2〜18、好ましくは3〜8の整数であり;好ましくは、x’は1〜4の整数であり、x’’=1であり;より好ましくは、x’=2、x’’=1である);
− yは0または1に等しい整数であり;好ましくは、yは0に等しい。
式(I−A)のモノマーのうち、式(Ia−A)に対応するモノマーは好ましいものの一部を形成する:
Figure 2021515084
式中、R、xおよびyは、式(I−A)と同じ定義であり、好ましい態様についても同様である。
式(I)のモノマーのうち、式(I−B)に対応するモノマーは好ましいものの一部を形成する:
Figure 2021515084
式中:
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CH(好ましくは−Hおよび−CH)からなる群から選ばれ;
− Yは、−(CH−または−(CHx’−O−(CHx’’−鎖から選ばれた二価連結基を表す(ここで
・ xは、1〜18、好ましくは2〜18、より好ましくは3〜8の整数であり;さらに好ましくは、xは4に等しく;
・ x’およびx’’は、1〜17の整数であり、x’+x’’は、2〜18、好ましくは3〜8の整数であり;好ましくは、x’は1〜4の整数であり、x’’=1であり;より好ましくは、x’=2、x’’=1である);
− yは0または1に等しい整数であり;好ましくは、yは0に等しく;
− YおよびYは、同一または異なって、テトラヒドロピラニル、メチルオキシメチル、tert−ブチル、ベンジル、トリメチルシリルおよびt−ブチルジメチルシリルからなる群から選ばれ;または
− YおよびYは、酸素原子とともに、次式の架橋を形成し:
Figure 2021515084
式中:
− スター(*)は、酸素原子に対する結合を表し、
− R’およびR”は、同一または異なって、水素原子およびC−C11アルキルからなる群から選ばれ;または
− YおよびYは、酸素原子とともに、次式のボロン酸エステルを形成する:
Figure 2021515084
式中:
− スター(*)は、酸素原子に対する結合を表し、
− R’’’は、C−C30アリール、C−C30アラルキルおよびC−C30アルキル(好ましくはC−C18アリール、より好ましくはフェニル)からなる群から選ばれる。
好ましくは、R’とR”がC−C11アルキルである場合、炭化水素鎖は直鎖状である。好ましくは、C−C11アルキルは、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシルおよびn−ウンデシルからなる群から選ばれる。より好ましくは、C−C11アルキル基はメチルである。
好ましくは、R’’’がC−C30アルキル基である場合、炭化水素鎖は直鎖状鎖である。
式(I−B)のモノマーのうち、式(Ia−B)に対応するモノマーは好ましいものの一部を形成する:
Figure 2021515084
式中、R、x、y、YおよびYは、式(I−B)と同じ定義であり、好ましい態様についても同様である。
式(I)の好ましいジオールモノマーの例を以下に示す:
Figure 2021515084
櫛型ポリジオール共重合体(A1)の合成は、他のコモノマーと保護された形態のモノマー(I−B)とを共重合する工程と、その後、モノマー(I−B)のジオール官能基を脱保護する工程を含むことができる。
(モノマーM1の調製)
一般式(I)のモノマーM1は特許文献1(WO2015/110642)、特許文献2(WO2015/110643)および特許文献3(WO2016/113229)に記載された方法、特にこれらの特許出願の実施例部分で説明されているモノマーM1の合成方法に従って得ることができる。
(モノマーM2)
本発明の櫛型共重合体A1の第2のモノマーは一般式(II)で表される:
Figure 2021515084
式中:
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CH(好ましくは−Hおよび−CH)からなる群から選ばれ;
− Rは、C−C18アリール、ならびにR’、−C(O)−O−R’、−O−R’、−S−R’および−C(O)−N(H)−R’によって置換されたC−C18アリール(ここで、R’はC−C30アルキルである)からなる群から選ばれる。
好ましくは、R’はC−C30アルキル基であり、それらの炭化水素鎖は直鎖状である。
式(II)のモノマーのうち、式(II−A)に対応するモノマーは好ましいものの一部を形成する:
Figure 2021515084
式中:
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CH(好ましくは−Hおよび−CH)からなる群から選ばれ;
− R”はC−Cアルキル基である。
「C−Cアルキル基」は、直鎖または分岐鎖の、1〜8個の炭素原子を含む飽和炭化水素鎖を意味する。好ましくは、炭化水素鎖は直鎖状である。
好ましくは、モノマー(II−A)に対応する繰り返し単位は、共重合体A1の主鎖中に存在する。
式(II)のモノマーのうち、式(II−B)に対応するモノマーは、さらに好ましいものの一部を形成する:
Figure 2021515084
式中:
− Rは、−H、−CHおよび−CH−CH(好ましくは−Hおよび−CH)からなる群から選ばれ;
− R’’’はC−C30アルキル基である。
「C−C30アルキル基」は、直鎖または分岐鎖の、9〜30個の炭素原子を含む飽和炭化水素鎖を意味する。好ましくは、炭化水素鎖は直鎖状である。
好ましくは、モノマー(IIB)に対応する繰り返し単位は、共重合体A1のオリゴマーのペンダント鎖中に存在する。
(モノマーM2の調製)
式(II)、(II−A)および(II−B)のモノマーは当業者に公知である。これらはシグマ・アルドリッチ(登録商標)およびTCI(登録商標)によって販売されている。
(モノマーM3)
本発明の櫛型共重合体A1の第3のモノマーは一般式(X)を有し、この式のパラメータは、共重合体A2の合成において使用されるモノマーM3の上の定義と同じ定義を有している。
Figure 2021515084
の合成のための好ましいモノマーM3は、Aの合成で使用するものと同じである。
(モノマーM6)
モノマーM6は一般式(IX)を有し、この式のパラメータは、共重合体A2の合成において使用されるモノマーM6の上の定義と同じ定義を有している。
Figure 2021515084
の合成のための好ましいモノマーM6は、Aの合成で使用するものと同じである。
(他のモノマー)
モノマーM1、M2、M3およびM6に対応した、上記に詳細に記載された繰り返し単位に加えて、共重合体A1は、主鎖およびペンダント鎖において、他のコモノマーに由来した他の繰り返し単位を含むことができ、それらの割合は、共重合体A1を構成する繰り返し単位の全重量に基づいて、多くとも20重量%、好ましくは多くとも10重量%、より好ましくは多くとも5重量%である。
(櫛型ポリジオール共重合体A1の構成)
共重合体A1は直鎖状または分岐鎖状共重合体(特に櫛型共重合体)になりえる。
これらが櫛型共重合体である場合、共重合体A1はオリゴマー側鎖、および非オリゴマー側鎖を含むことができる。モノマーM1、M2および/またはM3が共重合体A1の主鎖に組み入れられる場合、モノマーM1、M2およびM3の鎖はこれらの重合体の非オリゴマーの側鎖を形成する。
が櫛型共重合体である場合、モノマーM1、M2およびM3は、主鎖および/または側鎖において存在し得る。側鎖では、これらはオリゴマーの形態で存在する。任意に、他のモノマーは、主鎖および/または側鎖に存在する。
モノマーM6は、主鎖の共重合中で使用することができ、オリゴマー側鎖O1を供給できる。
別の変形例によれば、櫛型共重合体A1は、一般式(II)のモノマーM2に対応する繰り返し単位を少なくとも含み、および任意に一般式(I)のモノマーM1に対応する繰り返し単位および/または一般式(X)のモノマーM3に対応する繰り返し単位を含む、オリゴマー側鎖O2を含む。
共重合体A1は、ランダム共重合体もしくはグラジエント共重合体、または混合ランダム/グラジエント共重合体になりえる。
(好ましいポリジオール共重合体)
1つの実施形態では、好ましいジオール共重合体A1は少なくとも以下を含む:
− 上に記載される一般式(I)(特に上に記載される一般式(I−A))の第1のモノマーM1に対応する繰り返し単位;
− 上に記載される式(II)(特に、式中、Rは−CHであり、Rは−C(O)−O−R’である(ここで、R’はHまたはC−C30アルキルを表す))の第2のモノマーM2に対応する繰り返し単位;
− 上に記載される一般式(X)の第3のモノマーM3(特にスチレン)に対応する繰り返し単位。
別の実施形態では、好ましい櫛型共重合体は少なくとも以下を含む:
− 上に記載される一般式(I)(特に上に記載される一般式(I−A))の第1のモノマーM1に対応する繰り返し単位;
− 上に記載される式(II−A)(特に、式中、Rは−CHであり、Rは−C(O)−O−R’である(ここで、R’はHまたはC−Cアルキルを表す))の第2のモノマーM2に対応する繰り返し単位;
− 上に記載される一般式(X)の第3のモノマーM3(特にスチレン)に対応する繰り返し単位;
− 少なくとも1種のポリオレフィンフラグメントを含むオリゴマー側鎖O1(特に、一般式(IX)のモノマーM6に対応する側鎖、より好ましくは、Qは−Q’または−C(O)−O−Q’から選ばれる(ここで、Q’はポリオレフィンまたは水素化されたポリオレフィンである))。
別の実施形態では、好ましい共重合体A1は以下を少なくとも含む:
− 上に記載される一般式(I)の第1のモノマーM1に対応する繰り返し単位;
− 上に記載される式(II−A)の第2のモノマーM2に対応する繰り返し単位;
− 式(II−A)の第1モノマーとは異なる、上に記載される式(II−B)の第3のモノマーM2に対応する繰り返し単位;および
− 上に記載される一般式(X)の第4のモノマーM3(特にスチレン)に対応する繰り返し単位。
この実施形態によれば、好ましい共重合体A1は少なくとも次のものに対応する繰り返し単位を含む:
− 上に記載される一般式(I)の第1のモノマーM1;
− 式(II−A)の第2のモノマーM2(式中、Rは−CHであり、R”は、C−Cアルキル(好ましくは直鎖状C−Cアルキル)である);
− 式(II−B)の第3のモノマーM2(式中、Rは−CHであり、R’’’はC−C30アルキル(好ましくは直鎖状C−C30アルキル、さらに好ましくは直鎖状C12−C24アルキル);および
− 上に記載される一般式(X)の第4のモノマーM3(特にスチレン)。
この実施形態によれば、好ましい共重合体A1は、少なくとも以下の共重合に起因する:
− 上に記載される一般式(I)の第1のモノマーM1;
− メタクリル酸n−ブチルである第2のモノマーM2;
− メタクリル酸パルミチル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸アラキジルおよびメタクリル酸ベヘニルからなる群から選ばれた第3のモノマーM2;
− 任意に、上に記載される一般式(X)の第4のモノマーM3(特にスチレン)。
1つの好ましい実施形態によれば、ジオール共重合体A1は櫛型共重合体である。
1つの実施形態では、好ましい櫛型共重合体A1は少なくとも以下を含む:
− 上に記載される一般式(I)の第1のモノマーM1に対応する繰り返し単位;
− 上に記載される式(II)(式中、Rは−CHであり、Rは−C(O)−O−R’である(ここで、−R’はHまたはC−C30アルキルを表す))の第2のモノマーM2に対応する繰り返し単位;
− 上に記載される式(IX)の第3のモノマーM6(好ましくは式(IX)のモノマーM6で、式中、QはHを表し、n=0、Qは−CO−O−Q’である(ここで、Q’はオレフィンを表す))に対応する繰り返し単位。
この実施形態によれば、好ましくは、オリゴマー側鎖は、共重合体A1の全重量に対して、20重量%〜95重量%含まれる。
第1の好ましい変形例によれば、オリゴマー側鎖O1は、共重合体A1の全重量に対して、ポリオレフィンフラグメントを20重量%〜70重量%含む。
別の好ましい変形例によれば、オリゴマー側鎖O2(一般式(II)のモノマーM2に対応する繰り返し単位を少なくとも含み、任意に一般式(I)のモノマーM1に対応する繰り返し単位および/または一般式(X)のモノマーM3に対応する繰り返し単位を含む)は、共重合体A1の全重量に対して、30重量%〜95重量%存在する。
好ましくは、非オリゴマー側鎖は、共重合体A1の全重量に対して、5重量%〜80重量%含まれる。
好ましくは、式(X)の繰り返し単位は、共重合体A1を構成するモノマーの総モル数に対して2%〜50%含まれる。
好ましくは、モノマーM2に対応する繰り返し単位は、共重合体A1を構成するモノマーの総モル数に対して、10mol%〜90mol%、好ましくは30mol%〜80mol%含まれる。
好ましくは、モノマーM1に対応する繰り返し単位は、共重合体A1を構成するモノマーの総モル数に対して、1mol%〜50mol%、好ましくは5mol%〜30mol%含まれる。
繰り返し単位、および/またはモノマー(例えば、M1、M2またはM3)のmol%が、共重合体A1を構成するモノマーの総モル数に対して計算される場合、ならびに共重合体A1がポリオレフィンタイプのフラグメントを含む1つ以上の側鎖を含む場合、ポリオレフィン系フラグメントは、それを単一のモノマー(M6)として数えることにより合算される。
(ポリジオール共重合体A1の製造方法)
当業者は、技術常識によりポリジオール共重合体A1を合成することができる。
共重合体A1が直鎖状である場合、特許文献1(WO2015/110642)、特許文献2(WO2015/110643)および特許文献3(WO2016/113229)に記載された方法、特にこれらの特許出願の実施例部分で説明されている共重合体A1の合成方法に従って得ることができる。
共重合体A1が櫛型共重合体である場合、これらはボロン酸エステル官能基を有する共重合体A2を得るために記載された方法によって得ることができる。
(外因性化合物A4)
1つの実施形態によれば、添加剤組成物は、少なくとも以下の混合に起因する、:
− 櫛型ポリジオール共重合体A1、
− 少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含み、少なくとも1つのエステル交換反応によって前記ポリジオール共重合体A1と会合することができる共重合体A2、
− 外因性ポリオール化合物A4。
好ましくは、本発明のこの実施形態によれば、添加剤組成物中の外因性化合物A4のモル百分率は、共重合体A2のボロン酸エステル官能基に対して、0.025%〜5000%、好ましくは0.1%〜1000%、より好ましくは0.5%〜500%、さらに好ましくは1%〜150%である。
外因性化合物A4は、多価アルコール(特に1,2−ジオールおよび1,3−ジオール)だけでなくグリセリン誘導体からも選ばれる。本発明において、「外因性化合物」(exogenous compound)は、少なくとも1種の櫛型ポリジオール共重合体A1、および少なくとも1種の化合物A2(特にポリ(ボロン酸エステル)共重合体)の混合に起因する添加剤組成物に加えられる化合物を意味する。
化合物A4は、少なくとも1つのジオール基を有し、潤滑組成物中での使用と適合する有機化合物から選ばれる。好ましくは、化合物A4は2〜30個の炭素原子を含む炭化水素化合物から選ばれる。
好ましくは、この外因性化合物A4は、潤滑剤の添加剤(例えば、潤滑組成物中、摩擦調整剤、増粘剤、分散剤、洗浄剤として知られる化合物)から選ばれる。
特に、外因性化合物A4は1,2−ジオールおよび1,3−ジオールだけでなく、グリセリン誘導体から選ぶことができる。
好ましい実施形態によれば、外因性化合物A4は一般式(VI)で示される:
Figure 2021515084
式中:
− w3は0または1に等しい整数であり、
− R14およびR15は、同一または異なって、−T、−CH−O−Tおよび−CH−O−C(O)−T(ここで、Tは、水素および炭化水素鎖(好ましくは1〜24個の炭素原子、より好ましくは6〜12個の炭素原子、さらに好ましくは4〜18個の炭素原子を有する直鎖状アルキル鎖)から選ばれる)からなる群から選ばれる。
「1〜24個の炭素原子を含む炭化水素鎖」は、1〜24個の炭素原子を含む、直鎖または分岐鎖のアルキル基またはアルケニル基を意味する。好ましくは、炭化水素鎖は直鎖状アルキル基である。好ましくは、炭化水素鎖は4〜18個の炭素原子(好ましくは6〜12個の炭素原子)を含む。
1つの実施形態では、外因性化合物A4は一般式(VI)で表される:
Figure 2021515084
式中:
− w3は0または1に等しい整数であり;
− R14およびR15は異なり;R14またはR15の基のうちの一方はHであり、他方のR14またはR15は、炭化水素鎖(好ましくは1〜24個の炭素原子(好ましくは4〜18個の炭素原子、より好ましくは6〜12個の炭素原子)を有する直鎖状アルキル)である。
別の好ましい実施形態では、外因性化合物は、糖と糖誘導体から選ばれる。
当業者は、糖および糖誘導体から、技術常識により選ぶことができ、これらは潤滑油と相溶性である。
式(VI)の化合物は次の供給業者から市販で入手可能である:シグマ・アルドリッチ(登録商標)、Alfa Aesar(登録商標)およびTCI(登録商標)。
(外因性化合物A5)
1つの実施形態によれば、添加剤組成物は、少なくとも以下の混合に起因する:
− 櫛型ポリジオール共重合体A1、
− 少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含み、少なくとも1つのエステル交換反応によって前記櫛型ポリジオール共重合体A1と会合することができる共重合体A2、
− 式(XI)に対応する化合物から選ばれた外因性化合物A5:
Figure 2021515084
式中:
− Qは、任意に水酸基または−OJもしくは−C(O)−O−J(ここで、Jは、1〜24個の炭素原子を含む炭化水素基である)から選ばれる1種以上の基によって置換されてもよい、1〜30個の炭素原子を含む炭化水素基から選ばれた基を表し、
− GおよびGは、同一または異なって、水素原子、1〜24個の炭素原子を含む炭化水素鎖、水酸基または−OJもしくは−C(O)−O−J(ここで、Jは、1〜24個の炭素原子を含む炭化水素基である)から選ばれた基を表し、
− gは0または1を表す。
好ましくは、外因性化合物A5は式(XIIA)に対応する:
Figure 2021515084
式中:
− G、G、G、GおよびGは、同一または異なって、水素原子、1〜24個の炭素原子を含む炭化水素鎖、水酸基または−OJもしくは−C(O)−O−J(ここで、Jは、1〜24の炭素原子を含む炭化水素基である)から選ばれた基を表し、
− gは0または1を表す。
好ましい実施形態によれば、外因性化合物A5のモル百分率は、櫛型共重合体A1のジオール官能基に対して、0.025%〜5000%、好ましくは0.1%〜1000%、より好ましくは0.5%〜500%、さらに好ましくは1%〜150%である。
好ましい実施形態によれば、外因性化合物A5は式(XII B)に対応する化合物から選ばれる:
Figure 2021515084
また好ましい実施形態によれば、外因性化合物A5は式(XII B)に対応する化合物から選ばれ、式中:g=0、G=HおよびGはC−C24アルキルを表す。
エステル交換反応によって、外因性化合物A5は、式(XIII)のジオールフラグメントA6をもとの場所に放出する:
Figure 2021515084
(本発明による添加剤組成物)
本発明の主題は、会合性で、熱可逆的な方法で交換することができる化合物の組成物であり、この組成物は、少なくとも以下の混合に起因する:
− ポリジオール化合物A1(特に、上に記載されるポリジオール共重合体A1、または上に記載された方法のうちの1つによって得ることができるポリジオール化合物A1);
− 少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む櫛型共重合体A2。
この添加剤の組成物は、それが加えられる媒体のレオロジー的挙動を制御および調整することを可能にする。媒体は、疎水性媒体、特に無極性媒体(例えば溶媒)、鉱油、天然油または合成石油であってもよい。
(本発明の新規添加剤組成物の特性)
本発明の添加剤組成物は、温度の変化に対して、使用される化合物A1、A2(および任意にA4および/またはA5)の割合によって、非常に多様なレオロジー特性を示す。
上に定義されるポリジオール化合物A1および櫛型共重合体A2は、特に疎水性媒体(特に無極性の疎水性媒体)の中で、熱可逆的な方法で会合性および化学結合交換性であるという利点を示す。
ある条件の下では、上に定義されるポリジオール化合物A1(特にポリジオール共重合体A1)および櫛型共重合体A2は架橋することができる。
ポリジオール化合物A1および櫛型共重合体A2は、さらに交換可能であるという利点を示す。
「会合性」は、少なくとも2つのボロン酸エステル官能基Aを含む櫛型共重合体とポリジオール化合物A1の間で、ボロン酸エステルタイプの共有結合性の化学結合が形成されることを意味する。ポリジオールA1の官能性、および櫛型共重合体A2の官能性、ならびに混合物の組成に依存して、ポリジオールA1およびボロン酸エステル官能基を有する櫛型共重合体A2間の共有結合は、三次元の重合体のネットワークの形成に結び付いていてもよく、結び付かなくてもよい。
「化学結合」はボロン酸エステルタイプの共有結合性の化学結合を意味する。
「交換可能」とは、化合物が、官能基の総数および性質を変化させることなく、互いに化学結合を交換できることを意味する。交換化学反応(エステル交換反応)は次の反応スキーム10で説明される:
Figure 2021515084
ここで:
− Rは、櫛型共重合体A2の化学基であり、
− 斜線の円は、櫛型共重合体A2の化学構造の残りを記号化しており、
− 矩形化された長方形は、ポリジオール化合物A1の化学構造の残りを記号化している。
共重合体A2のボロン酸エステル結合(任意に、共重合体A2のボロン酸エステルと、外因性化合物A4および/またはA5との間のエステル交換反応によって形成されたボロン酸エステル結合)だけでなく、ポリジオール化合物A1と共重合体A2との会合によって形成されたボロン酸エステル結合は、もとの場所に放出された化合物A3によって生じたジオール官能基、および任意に外因性化合物A4および/またはA5によって生じたジオール官能基と交換可能であり、ボロン酸エステル官能基およびジオール官能基の総数を変えることなく、新しいボロン酸エステルおよび新しいジオール官能基が形成される。化学結合の交換の他の方法は、ジオールの存在下でボロン酸エステル官能基の逐次的交換を介してメタセシス反応によって行われる。化学結合の交換の別の方法は、図3に説明され、図3では、重合体A2−1と会合されているポリジオール共重合体A1−1が、ボロン酸エステル共重合体A2−2と2つのボロン酸エステル結合を交換していることを観察することができる。重合体A2−2と会合しているポリジオール共重合体A1−2は、ボロン酸エステル共重合体A2−1と2つのボロン酸エステル結合を交換し;ここで、組成物中のボロン酸エステル結合の総数は不変であり、4である。共重合体A1−1は、その後重合体A2−2と会合する。共重合体A1−2はその際重合体A2−1とともに存在する。共重合体A2−1は重合体A2−2と交換されている。
「架橋された」とは、共重合体の高分子鎖の間の架橋の形成によって得られたネットワークの形を有している共重合体を意味する。互いに連結されたこれらの鎖は、主として三次元空間中に分布される。架橋された共重合体は三次元ネットワークを形成する。実際上、共重合体ネットワークの生成は溶解度試験によって確認する。同じ化学的性質の架橋されていない共重合体を溶解する溶剤に共重合体ネットワークを戴置することにより、共重合体ネットワークの形成を確認することができる。共重合体が溶けずに膨潤する場合、当業者はネットワークの形成を確認できる。図4はこの溶解度試験を図示する。
「架橋可能」とは、架橋することができる共重合体を意味する。
「可逆的に架橋された」とは、可逆的な化学反応によってブリッジが形成される、架橋された共重合体を意味する。可逆的な化学反応は、1方向または別の方向に移動することが可能であり、その結果高分子ネットワーク構造が変化する。共重合体は、最初の非架橋状態から架橋状態(共重合体の三次元ネットワーク)へ変化できるとともに、架橋状態から最初の非架橋状態へ変化することができる。本発明では、共重合体鎖の間で形成される架橋は不安定である。これらの架橋は、可逆的な化学反応によって形成され、または交換され得る。本発明では、可逆的な化学反応は、共重合体(共重合体A2)のボロン酸エステル官能基と、架橋剤(化合物A1)のジオール官能基との間のエステル交換反応である。形成された架橋はボロン酸エステルタイプの結合である。これらのボロン酸エステル結合は共有結合であり、エステル交換反応の可逆性により変化を起こしやすい。
「熱可逆的な方法で架橋された」とは、可逆反応によって架橋された共重合体を意味し、1方向または他の方向への可逆反応の移動は温度により制御される。本発明の組成物の熱可逆的に架橋するメカニズムは、図5に図解的に示される。低温では、ポリジオール化合物A1(図5では官能基Aを有する共重合体によって記号化されている)は、ボロン酸エステル化合物A2(図5では官能基Bを有する共重合体によって記号化されている)によって架橋されていないか、またはわずかしか架橋されていない。温度が上昇すると、共重合体A1のジオール官能基はエステル交換反応によって共重合体A2のボロン酸エステル官能基と反応する。その後、ポリジオール共重合体A1および少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む共重合体A2は、ともに結合し、交換され得る。ポリジオール共重合体A1および共重合体A2の官能性に依存して、また、混合物の組成に依存して、特に無極性媒体の場合、ゲルが媒体中で形成され得る。温度が再び低下すると、ポリジオール共重合体A1と共重合体A2との間のボロン酸エステル結合は切断され、また、場合に応じて組成物はそのゲル性質を失う。
ポリジオール化合物A1と共重合体A2との間で形成することができるボロン酸エステル結合の量は、ポリジオール化合物A1、共重合体A2、および混合物の組成を適切に選択することにより、当業者によって調節される。
さらに、当業者は、共重合体A1の構造の変化に応じて、共重合体A2の構造を選択する方法を理解できる。好ましくは、y=1である少なくとも1種のモノマーM1を含む共重合体A1では、式(IV)の少なくとも1種のモノマーM4を含む共重合体A2は、好ましくはt=1で選ばれる。
ポリジオール化合物A1、および共重合体A2の会合度の制御によって、この組成物の粘度およびレオロジー的挙動が調整される。存在する場合、外因性化合物A4および/またはA5は温度変化に応じて、および所望の使用によってこの組成物の粘度を調整することを可能にする。
発明の好ましい実施形態では、外因性化合物A4は、櫛型ポリジオール共重合体A1と化合物A2(特にポリ(ボロン酸エステル)共重合体)との間のエステル交換反応によって、もとの場所に放出されたジオール化合物A3と同じ化学的性質を有する。この実施形態によれば、前記組成物の中に存在する遊離ジオールの総量は、もとの場所に放出されたジオール化合物の量より厳密には多い。「遊離のジオール」とは、エステル交換反応によってボロン酸エステルタイプの化学結合を形成することができるジオール官能基を意味する。本特許出願では、「遊離ジオールの総量」は、エステル交換反応によってボロン酸エステルタイプの化学結合を形成することができるジオール官能基の総数を意味する。
この実施形態によれば、遊離ジオールの総量は、外因性ポリオール化合物A4のモル数、およびポリジオール化合物A1のジオール官能基の数(molで表現される)の合計と常に等しい。言いかえれば、添加剤組成物中には、以下が存在する場合:
− 外因性ポリオール化合物A4がi mol、および
− ポリジオール化合物A1がj mol存在する場合、
遊離ジオールの総量は、常に(すなわち、ポリジオール共重合体A1とポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2の間の会合度との間の会合度がいずれであっても)、1つの化合物A1当たりジオールの平均数i+j(単位:mol)になる。
A1とA2との間のエステル交換反応中にもとの場所に放出されたジオールの量は、化合物A1およびA2を結合するボロン酸エステル官能基の数と等しい。
当業者は、外因性化合物A4および/またはA5の化学構造、およびその量を選択する方法を理解しており、共重合体A2のボロン酸エステル官能基のモル百分率に応じて、組成物のレオロジー的挙動を調整するために、外因性化合物A4および/またはA5を添加剤組成物に加える。
(潤滑組成物の化合物の含有量)
好ましくは、組成物中の化合物A1の含有量は、組成物の全重量に対して、0.05重量%〜20.0重量%、好ましくは0.5重量%〜10重量%である。
好ましくは、ポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2の含有量は、組成物の全重量に対して、0.05重量%〜20.0重量%、好ましくは0.25重量%〜10重量%である。
好ましくは、組成物中の化合物A2に対するポリジオール化合物A1の重量による比率(A1/A2比)は、0.005〜200、好ましくは0.05〜20、より好ましくは0.1〜10である。
1つの実施形態では、化合物A1および櫛型共重合体A2の重量の合計は、潤滑組成物の全重量に対して、0.01%〜40%、好ましくは0.75%〜20%、さらに好ましくは2%〜15%であり、潤滑油の重量は、潤滑組成物の全重量に対して60%〜99.9%である。
エンジン用途については、好ましくは、化合物A1および櫛型共重合体A2の重量の合計は、潤滑組成物の全重量に対して0.1%〜15%である。
トランスミッション用途については、好ましくは、化合物A1および櫛型共重合体A2の重量の合計は、潤滑組成物の全重量に対して0.5%〜40%含まれる。
1つの実施形態では、潤滑組成物中の外因性化合物A4のモル百分率は、ポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2のボロン酸エステル官能基に対して、0.05%〜5000%、好ましくは0.1%〜1000%、より好ましくは0.5%〜500%、さらにより好ましくは1%〜150%である。
1つの実施形態では、本発明の潤滑組成物は、以下の混合に起因する:
− 潤滑組成物の全重量に対して、0.05重量%〜20重量%の、上に定義される少なくとも1種のポリジオール化合物A1;
− 潤滑組成物の全重量に対して、0.05重量%〜20重量%の、上に定義される少なくとも1種のポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2;および
− 任意で、潤滑組成物の全重量に対して、0.001重量%〜0.5重量%の、上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A4;
− 任意で、潤滑組成物の全重量に対して、0.001重量%〜0.5重量%の、上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A5;および
− 潤滑組成物の全重量に対して、60重量%〜99.9重量%の、上に定義される少なくとも1種の潤滑油。
別の実施形態では、本発明の潤滑組成物は以下の混合に起因する:
− 潤滑組成物の全重量に対して、0.5重量%〜20重量%の、上に定義される少なくとも1種のポリジオール化合物A1;
− 潤滑組成物の全重量に対して、0.25重量%〜20重量%の、少なくとも1種のポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2;および
− 任意で、潤滑組成物の全重量に対して、0.001重量%〜0.5重量%の、上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A4;
− 任意で、潤滑組成物の全重量に対して、0.001重量%〜0.5重量%の、上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A5;および
− 潤滑組成物の全重量に対して、0.5重量%〜15重量%の、上に定義される少なくとも1種の機能性添加物;および
− 潤滑組成物の全重量に対して、60重量%〜99.25重量%の、上に定義される少なくとも1種の潤滑油。
1つの実施形態では、本発明の組成物は母組成物の形で提供される。「母組成物」は、所定の量の母溶液を取り出し、所望の濃度を得るために必要な量の希釈剤(溶媒など)を供給し、娘溶液を当業者が作製できる組成物を意味する。従って、娘組成物は、母組成物の希釈によって得られる。
疎水性媒体は、溶剤、鉱油、天然油または合成石油であってもよい。
1つの実施形態で、本発明の組成物は、熱可塑性プラスチック、エラストマー、熱可塑性エラストマー、熱硬化性重合体、顔料、染料、充填剤、可塑剤、繊維、酸化防止剤、潤滑剤添加剤、相溶化剤、消泡剤、分散剤、接着促進剤および安定化剤からなる群から選択される少なくとも1種の添加剤をさらに含むことができる。
(本発明の新規添加剤組成物の調製方法)
本発明の新規の添加剤組成物は、当業者に周知の手段によって調製される。例えば、当業者にとって特に以下の工程で十分である:
− 上に定義されるポリジオール化合物A1を含む溶液を所望量取出す工程;
− 上に定義されるポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2を含む溶液を所望量取出す工程;および
− 任意に上に定義される外因性化合物A4および/またはA5を含む溶液を所望量取出す工程;
− 前記溶液を同時にまたは逐次的に混合して本発明の組成物を得る工程。
化合物を添加する順序は、添加剤組成物を調製するための方法を実施する上で影響されない。
当業者は、ポリジオール化合物A1およびボロン酸エステル官能基を有している櫛型共重合体A2が会合または架橋される組成物を得るために、かつ所定の使用温度での会合度または架橋度を調整するために本発明の組成物の様々なパラメータを調整する方法を理解している
(本発明の新規組成物の使用)
本発明の組成物は、温度変化に応じて粘度が変化するすべての媒体の中で使用することができる。本発明の組成物は、流体の粘度を高くし、使用温度の温度変化に応じて、粘度を調整することを可能にする。本発明による添加剤組成物は、例えば、石油回収、製紙業、塗料、食品添加物、化粧品または医薬製剤のような様々な技術分野において使用することができる。
(本発明による潤滑組成物)
本発明の別の態様は、以下の混合に起因する潤滑組成物に関する:
− 潤滑油、
− 上に定義されるポリジオール化合物A1、
− 少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含み、少なくとも1つのエステル交換反応によって前記ポリジオール化合物A1と会合することができる、上に定義された共重合体A2、
− 任意に、外因性化合物A4(特に上に定義される化合物)、
− 任意に、上に定義される外因性ボロン酸化合物A5。
一般式(I)、(Ia)、(I−A)、(I−B)、(Ia−A)、(Ia−B)、(II−A)、(II−B)、(IX)、(X)および(XII)について記述された定義および好ましい態様は、本発明の潤滑組成物の中で使用されるポリジオール化合物A1においても該当する。
一般式(IV)、(V)、(IX)および(X)について記述された定義および好ましい態様は、本発明の潤滑組成物の中で使用されるボロン酸エステル共重合体A2においても該当する。
本発明による潤滑組成物は、基油および先行技術のポリマータイプのレオロジー添加剤の挙動と比較すると、温度の変化に対して従来とは逆の挙動を示しており、使用時の温度変化に応じて、レオロジー的挙動を調整することができるという利点を示す。温度上昇により粘度が下がる基油と異なり、本発明の組成物は、温度上昇により粘度が上がるという利点を示す。可逆的な共有結合の形成により、重合体のモル質量が(可逆的に)増加でき、それにより高温で基油の粘度が低下するのを制限する。ジオール化合物をさらに加えると、これらの可逆的な結合の形成割合を制御することが可能になる。好ましくは、潤滑組成物の粘度はこのように制御され、温度変動にあまり依存しない。さらに、所定の使用温度については、潤滑組成物に加えられたジオール化合物の量の調節により、潤滑組成物の粘度とそのレオロジー的挙動を調整することが可能である。最終的に、本発明の潤滑組成物は、改善された熱安定性、改善された酸化安定性、改善された粘度指数、サイクリングに対する改善され耐性、また長期にわたる性能品質のより良好な再現性を有している。
(潤滑油)
「油」は外界温度(25℃)および大気圧(760mmHg(つまり10Pa))で液体の油脂物質を意味する。
「潤滑油」は2つの可動部間の動作を促進するために、前記可動部間の摩擦を緩和する油を意味する。潤滑油は天然由来、鉱物由来または合成由来でありえる。
天然由来の潤滑油は、植物または動物由来の油、好ましくは、なたね油、ひまわり油、パーム油、やし油などの植物由来の油であってもよい。
鉱物由来の潤滑油は石油由来であり、原油の常圧蒸留および真空蒸留から生じる石油留分から抽出される。蒸留に続き、溶剤抽出、脱アスファルト、溶剤脱蝋、水素化処理、水素化分解、水素化異性化、水素化仕上などの精製工程を行うことができる。具体例として、パラフィン系鉱物基油(ブライトストック溶剤(BSS)油など)、ナフテン系鉱物基油、芳香族系鉱物基油、粘度指数約100の水素化精製された鉱物基油、粘度指数120〜130の水素化分解された鉱物基油、または、粘度指数140〜150の水素異性化された鉱物基油などが挙げられる。
合成由来の潤滑油(または合成基油)は、名前が示すように、石油化学、有機化学(carbochemistry)および無機化学に由来した成分(オレフィン、芳香族化合物、アルコール、酸、ハロゲン化合物、リン含有化合物、ケイ素含有化合物など)について、ある化合物のそれ自体への付加もしくは重合、またはある化合物の別の化合物への付加(エステル化、アルキル化、フッ素化など)などのような化学合成から生じる。具体例として、以下が言及できる:
− ポリ(α−オレフィン)(PAO)、ポリ(内部オレフィン)(PIO)、ポリブテンおよびポリイソブテン(PIB)、アルキルベンゼン、アルキル化ポリフェニルなどの合成炭化水素に基づく合成基油;
− 二酸(diacid)エステル、ネオポリオール(neopolyol)エステルなどのエステルに基づく合成基油;
− モノアルキレングリコール、ポリアルキルエングリコールおよびポリアルキルエングリコールモノエーテルなどのポリグリコールに基づく合成基油;
− リン酸エステルに基づく合成基油;
− シリコーン油またはポリシロキサンなどのケイ素含有誘導体に基づく合成石油。
本発明の組成物の中で使用することができる潤滑油は、APIガイドライン(アメリカ石油協会(API)の基油互換性ガイドライン)(またはATIEL(ヨーロッパの潤滑剤産業技術協会)によるそれらの等価物)分類に指定されたグループI〜Vの任意の油から選ぶことができ、以下のように要約される:
Figure 2021515084
本発明の組成物は1つ以上の潤滑油を含むことが可能である。潤滑油または潤滑油混合物は潤滑組成物中の主要成分である。以下において、使用される記述は潤滑剤基油に関する。主要成分とは、組成物の全重量に対して、潤滑油または潤滑油混合物が少なくとも51重量%含まれることを意味する。
好ましくは、潤滑油または潤滑油混合物は、組成物の全重量に対して、少なくとも70重量%含まれる。
本発明の実施態様では、潤滑油は、API分類のグループI、グループII、グループIII、グループIV、グループVおよびそれらの混合物の油からなる群から選択される。好ましくは、潤滑油は、API分類のグループIII、グループIVまたはグループVの油、およびそれらの混合物の油からなる群から選ばれる。好ましくは、潤滑油はAPI分類のグループIIIの油である。
潤滑油は、ASTM D445基準によって測定した、100℃での動粘度が、2〜150cSt(好ましくは2〜15cSt)を示す。
(機能性添加物)
1つの実施形態では、発明の組成物は、洗浄剤、耐摩耗添加剤、極圧剤、酸化防止剤、粘度指数向上ポリマー、流動点向上剤、消泡剤、増粘剤、腐食抑制剤、分散剤、摩擦調整剤およびそれらの混合物からなる群から選ばれた1つ以上の機能性添加剤をさらに含むことができる。
本発明の組成物に加えられる機能性添加剤は、潤滑組成物の最終用途に応じて選ばれる。これらの添加剤は2つの異なる方法で導入できる:
− 各添加剤を独立して、逐次的に組成物に加える、
− または、添加剤をすべて、組成物に同時に加え、この場合、添加剤は、添加剤パッケージ(packet)として知られているパッケージの形で一般に利用可能である。
機能性添加剤または機能性添加剤の混合物は、存在する場合、組成物の全重量に対して0.1重量%〜10重量%含まれる。
(洗浄剤)
洗浄剤は、酸化副生物と燃焼副産物を溶解することによって、金属部品の表面にデポジットが形成されるのを低減する。本発明による潤滑組成物の中で使用することができる洗浄剤は、当業者に周知である。潤滑組成物の処方の中で一般に使用される洗浄剤は、親油性の炭化水素長鎖および親水性の頭部を含む典型的に陰イオンの化合物である。会合された陽イオンは、典型的にアルカリ金属またはアルカリ土類金属の金属陽イオンである。洗浄剤は、好ましくは、カルボン酸、スルホン酸、サリチル酸、ナフテン酸および石炭酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩から選ばれる。アルカリ金属とアルカリ土類金属は、好ましくは、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムまたはバリウムである。これらの金属塩は、ほぼ化学量論的な量または超過量(計算量より大きな量)で金属を含むことができる。後者の場合では、「過塩基性」洗浄剤として扱われる。洗浄剤に過塩基性性質を提供する超過の金属は、油に溶けない金属塩(例えば、炭酸塩、水酸化物、シュウ酸塩、酢酸塩、グルタミン酸塩、好ましくは炭酸塩)の形で提供される。
(耐摩耗添加剤および極圧剤)
これらの添加剤は摩擦表面上で吸着されて保護膜を形成することによって、摩擦から表面を保護する。種々様々の耐摩耗添加剤および極圧剤が存在する。具体例として、リン含有添加剤、硫黄含有添加剤が挙げられ、例えば、金属アルキルチオホスフェート(特に、亜鉛アルキルチオホスフェート、亜鉛ジアルキルジチオホスフェート(ZnDTP))、アミンホスフェート、ポリサルファイド(特に硫黄系オレフィン)、および金属ジチオカルバメートなどが挙げられる。
(酸化防止剤)
これらの添加剤は、組成物の劣化を遅くする。組成物の劣化は、デポジットの形成、スラッジの存在または組成物の粘度の増加につながる。酸化防止剤はラジカル阻害剤またはヒドロペルオキシドの駆逐剤として働く。一般に使用される酸化防止剤は、フェノールタイプかアミンタイプの酸化防止剤を含む。
(腐食抑制剤)
これらの添加剤により、金属の表面に酸素が到達するのを防ぐ被膜で表面を覆うことができる。これらの添加剤は、金属の腐食を防ぐために、酸または所定の化学製品を中和する場合がある。具体例としては、ジメルカプトチアジアゾール(DMTD)、ベンゾトリアゾールまたは亜リン酸塩(遊離硫黄捕捉剤)が挙げられる。
(粘度指数向上ポリマー)
粘度指数向上ポリマーにより、組成物の低温時の良好な挙動および高温時の最小粘度が保証される。具体例として、ポリマーエステル、オレフィン共重合体(OCP)またはポリメタクリレート(PMA)が挙げられる。
(流動点向上剤)
流動点向上剤は、パラフィン結晶の形成を遅らせることにより組成物の低温時の挙動を改善する。流動点向上剤としては、例えばポリメタクリル酸アルキル、ポリアクリレート、ポリアリールアミド、ポリアルキルフェノール、ポリアルキルナフタレンおよびアルキル化ポリスチレンが挙げられる。
(消泡剤)
これらの添加剤は、洗浄剤の効果を打ち消す効果がある。具体例として、ポリメチルシロキサンとポリアクリレートが挙げられる。
(増粘剤)
増粘剤は、特に工業用潤滑用途に使用される添加剤で、エンジン潤滑組成物より高い粘度の潤滑剤を処方することを可能にする。具体例として、重量平均モル質量が10000〜100000g/molのポリイソブテンが挙げられる。
(分散剤)
分散剤は、組成物の使用中に形成される酸化副生物からなる不溶性の固体不純物が、懸濁液中での維持および排出を保証する。具体例として、スクシンイミド、PIB(ポリイソブテン)スクシンイミドおよびマンニッヒ塩基が挙げられる。
(摩擦調整剤)
これらの添加剤は、組成物の摩擦係数を改善する。具体例として、モリブデンジチオカルバメート、少なくとも16個の炭素原子の炭化水素鎖を少なくとも1つ有するアミン、脂肪酸と多価アルコールとのエステル(例えば、脂肪酸とグリセリンとのエステル、特にモノオレイン酸グリセロールなど)が挙げられる。
(本発明の潤滑組成物の調製方法)
本発明の潤滑組成物は、当業者に周知の手段によって調製される。例えば、当業者にとって特に以下の工程で十分である:
− 上に定義されるポリジオール化合物A1を含む溶液を所望量取出す工程;
− 上に定義されるポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2を含む溶液を所望量取出す工程;
− 任意に、上に定義される外因性化合物A4を含む溶液を所望量取出す工程;
− 潤滑基油中に前記溶液を、同時にまたは逐次的に混合して、本発明の潤滑組成物を得る工程。
化合物の添加の順序は、潤滑組成物の調製する方法を実施する上で影響されない。
(本発明による潤滑組成物の特性)
本発明の潤滑組成物は、会合性重合体の混合に起因しており、前記重合体は、会合によって潤滑油の粘度を増加させる特性を示す。本発明による潤滑組成物は、これらの結合または架橋が熱可逆的であるという利点を示す、そして任意に、会合度または架橋度を、補足で追加されるジオール化合物の添加によって制御することができる。さらに、本発明による潤滑組成物は、改善された熱安定性、改善された粘度指数、改善された酸化安定性、改善されたサイクル品質、および長期にわたる性能品質の良好な再現性を示す。
当業者は、温度上昇により粘度が増加する所望の潤滑組成物を得るため、および、組成物の粘度とそのレオロジー的挙動を調整するために、組成物の種々の構成要素のパラメータをどのように調節すればよいのかについて理解できる。
(潤滑組成物の粘度を調整する方法)
本発明の別の主題は、潤滑組成物の粘度を調整する方法であり、少なくとも以下を含む:
− 少なくとも1種の潤滑油、少なくとも1種のポリジオール化合物A1、および少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を有し、少なくとも1つのエステル交換反応によって前記ポリジオール化合物A1と会合することができる少なくとも1種の共重合体A2の混合に起因する潤滑組成物の準備工程、
− 任意に、少なくとも1種の外因性化合物A4を前記潤滑組成物へ添加する工程、
− 任意に、ボロン酸ジエステルおよびボロン酸トリエステルから選ばれた少なくとも1種の外因性化合物A5を前記潤滑組成物へ添加する工程。
本発明では、「潤滑組成物の粘度を調整する」とは、潤滑組成物の使用温度の変化に応じて粘度を適応させること(adaptation of the viscosity)を意味する。これは、上に定義される外因性化合物A4および/またはA5を加えることにより達成される。外因性化合物A4および/またはA5により、2つのポリジオールA1およびポリ(ボロン酸エステル)共重合体A2の会合度および架橋度を制御することが可能になる。そのような方法は、特許文献3(WO2016/113229)に詳細に記載される。
(本発明による他の主題)
本発明の別の主題は、機械部品を潤滑するための上に定義される潤滑組成物の使用である。
以下の記載では、パーセンテージは潤滑組成物の全重量に対する重量%で表現される。
本発明の組成物はピストン、リング、ライナシステムなどのエンジンで従来から使用される部品の表面を潤滑するために使用することができる。
したがって、本発明の別の主題は、少なくともエンジンを潤滑するための組成物であり、前記組成物は、以下の混合に起因する組成物を含み(特に本質的に、以下の混合に起因する組成物から構成され):
− 85重量%〜99.9重量%(好ましくは92重量%〜99重量%)の潤滑油、および
− 0.1重量%〜15重量%(好ましくは1重量%〜8重量%)の混合物であって、上に定義される少なくとも1種の化合物A1と、上に定義される少なくとも1種のボロン酸エステル共重合体A2との混合物;および
− 任意に、0.001重量%〜0.1重量%の上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A4;
− 任意に、0.001重量%〜0.1重量%の上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A5;
前記組成物は、ASTM D445基準によって測定された100℃での動粘度が3.8〜26.1cStであり;
前記重量パーセントは、前記組成物の全重量に対する値として表されている。
上に定義される、少なくとも1台のエンジンを潤滑するための組成物では、上に定義される化合物A1およびボロン酸エステル櫛型共重合体A2は、熱可逆的な方法で会合し、交換することができ、特に外因性化合物A4および/または外因性化合物A5の存在下において、熱可逆的な方法で会合し、交換することができるが、これらは三次元のネットワークを形成しない。これらは架橋されない。
本発明の1つの実施形態では、少なくともエンジンを潤滑するための組成物であり、前記組成物は、以下の混合に起因する組成物を含み(特に本質的に、以下の混合に起因する組成物から構成され):
− 80重量%〜99重量%の潤滑油、および
− 0.1重量%〜15重量%の混合物であって、上に定義される少なくとも1種の共重合体A1と、上に定義される少なくとも1種のボロン酸エステル共重合体A2との混合物;および
− 任意に、0.001重量%〜0.1重量%の上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A4;
− 0.5重量%〜15重量%の、洗浄剤、耐摩耗添加剤、極圧剤、付加的な酸化防止剤、腐食抑制剤、粘度指数向上ポリマー、流動点向上剤、消泡剤、増粘剤、分散剤、摩擦調整剤およびそれらの混合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の機能性添加剤;
前記組成物は、ASTM D445基準によって測定された100℃での動粘度が3.8〜26.1cStであり;
前記重量パーセントは、前記組成物の全重量に対する値として表されている。
潤滑油、櫛型共重合体A1、ボロン酸エステル共重合体A2および外因性化合物A4および/またはA5の定義および好ましい態様は、少なくともエンジンを潤滑するための組成物にも適用される。
本発明の別の主題は、少なくともトランスミッション(例えば、マニュアルまたは自動ギアボックスなど)を潤滑するための組成物である。
したがって、本発明の別の主題は、少なくともトランスミッションを潤滑するための組成物であり、前記組成物は、以下の混合に起因する組成物を含み(特に本質的に、以下の混合に起因する組成物から構成され):
− 50重量%〜99.5重量%の潤滑油、および
− 0.5重量%〜50重量%の混合物であって、上に定義される少なくとも1種の共重合体A1と、上に定義される少なくとも1種のボロン酸エステル共重合体A2との混合物;および
− 任意に、0.001重量%〜0.5重量%の上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A4;
− 任意に、0.001重量%〜0.5重量%の上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A5;
前記組成物は、ASTM D445基準によって測定された100℃での動粘度が4.1〜41cStであり、
前記重量パーセントは、前記組成物の全重量に対する値として表されている。
本発明の1つの実施形態では、少なくともトランスミッションを潤滑するための組成物であり、前記組成物は、以下の混合に起因する組成物を含み(特に本質的に、以下の混合に起因する組成物から構成され):
− 45重量%〜99.39重量%の潤滑油、および
− 0.5重量%〜50重量%の混合物であって、上に定義される少なくとも1種の櫛型共重合体A1と、上に定義される少なくとも1種のボロン酸エステル共重合体A2との混合物;および
− 任意に、0.001重量%〜0.5重量%の上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A4;
− 任意に、0.001重量%〜0.5重量%の上に定義される少なくとも1種の外因性化合物A5;
− 0.1重量%〜15重量%の、洗浄剤、耐摩耗添加剤、極圧剤、付加的な酸化防止剤、耐食添加剤、粘度指数向上ポリマー、流動点向上剤、消泡剤、増粘剤、分散剤、摩擦調整剤およびそれらの混合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の機能性添加剤;
前記組成物は、ASTM D445基準によって測定された100℃での動粘度が4.1〜41cStであり、
前記重量パーセントは、前記組成物の全重量に対する値として表されている。
潤滑油、共重合体A1、ボロン酸エステル共重合体A2および外因性化合物A4およびA5の定義および好ましい態様は、少なくともトランスミッションを潤滑するための組成物にも適用される。
本発明の組成物は、軽量乗り物(light vehicle)、重量物運搬乗り物(heavy-duty vehicle)だけでなく、船のエンジンまたはトランスミッションに使用することができる。
本発明の別の主題は、少なくとも機械部品(特に少なくともエンジン、少なくともトランスミッション)の潤滑のための方法であり、前記方法は、上に定義される少なくとも1つの潤滑組成物と前記機械部品を接触させる工程を含む。
潤滑油、共重合体A1、ボロン酸エステル共重合体A2、および必要に応じて、外因性化合物A4およびA5の定義および好ましい態様は、少なくとも機械部品の潤滑のための方法にも適用される。
本発明の主題の各々のために上に記載された様々な実施形態、代替形態、好ましい態様は、発明の主題のすべてに当てはまり、別々にまたは結合して適用することができる。
次の実施例は本発明を示すが、本発明を制限するものではない。
これらの実施例において、他の方法で示されない限り、部およびパーセントは重量%で表現される。
(1 ボロン酸エステル官能基を有する櫛型共重合体A2の合成)
(1.1:モノマーの合成)
(1.1.1 臭素化されたモノマー(分岐モノマー)の合成)
Figure 2021515084
メタクリル酸ヒドロキシエチル7mL(58mmol)、ピリジン5.4mL(66mmol)およびジクロロメタン75mLが、250mLの丸底フラスコへ導入される。その後、丸底フラスコは、セプタムを使用し密閉され、30分間のNバブリングにより脱気され、その後、氷水浴に静置される。続いて2−ブロモ−2−メチルプロピオニルブロミド7.7mL(64mmol)を、およそ15分間かけて反応混合物に滴下する。丸底フラスコを、6時間撹拌する。白色の沈殿物が反応中に形成される。続いて、その液体は、固体を除去するためにろ過される。固体はジクロロメタン10mLで2回洗浄される。有機相は、蒸留水100mLで2回、10%NaHCO溶液100mLで2回、飽和NaCl溶液100mLで2回洗浄される。その後、有機相はMgSOにより乾燥され、ロータリーエバポレータを使用して溶媒を除去する。鮮黄色液体11.6gが得られる(収率72%)。
1H NMR (CDCl3): δ: 6.05 ppm (m, 1H), 5.52 ppm (m, 1H), 4.35 ppm (m, 4H), 1.87 ppm (m, 3H), 1.85 ppm (s, 6H).
(1.1.2 メタクリル酸オレフィンのマクロモノマー(モノマーM6−A)の合成)
Figure 2021515084
Krasol HLBH 5000M(クレイバレー製)58.8g(11.6mmol)がジクロロメタン(DCM)150gに溶解される。メタクリル酸無水物11.9g(77.3mmol)、4−ジメチルアミノピリジン56.2mg(0.47mmol)およびトリメチルアミン7.37g(76mmol)が、続いて加えられる。溶液が常温で24時間撹拌される。この溶液は、0.5M水酸化ナトリウム水溶液で2回、次に0.5M塩酸水溶液で2回、最後に蒸留水で2回洗浄される。有機相はMgSOにより乾燥され、次に、溶剤がロータリーエバポレータを使用して蒸発される。生成物は、テトラヒドロフラン(THF)に溶解され、続いてアセトンにより連続的に3回沈殿(各沈殿の前にTHFで再溶解される)させる。生成物は50℃で18時間真空下で乾燥される。このようにして無色・半透明の強粘液が得られる。Krasol(メタクリル酸エステルを与えるアルコール)の定量官能化は、H NMRによって3.8〜4.1ppmの間のピークの完全な消失により確認され、これはKrasolのアルコール官能基に関するα位のプロトンに特有である。
1H NMR (CDCl3): δ: 6.05 ppm (m, 1H), 5.52 ppm (m, 1H), 5.1-4.9 ppm (m, 1H), 1.94 ppm (s, 3H), 2.05-0.48 ppm (1020H), traces of DCM (5.29 ppm), THF (3.75 ppm; 1.84 ppm), and acetone (2.17 ppm).
(1.1.3 末端スチレン官能基を有するオレフィンマクロモノマー(モノマーM6−B−OLF1500−St)の合成)
末端スチレン官能基を有するオレフィンマクロモノマー(OLF1500−St)の合成は、次のプロトコルによって2工程(スキーム14と15)で行われる:
(第1工程)
4−ビニル安息香酸(4−VBA)4.0g(27mmol)が、無水ジクロロメタン(DCM)110mL中に触媒量(15滴)の無水ジメチルホルムアミド(DMF)とともに溶解される。塩化オキサリル5.8mL(67mmol)が、続いて溶液に加えられる。反応混合物は常温で2時間撹拌される。減圧下で溶剤を蒸発した後、得られた黄色の液体は、2時間真空下で乾燥される。
(第2工程)
末端に一級アルコール官能基を有し、数平均モル質量Mn1500g/molを示すオレフィン共重合体OLF15002.64g(1.76mmol)、およびNEt3.8mL(27.5mmol)が、無水DCM50mLに溶解され、混合物は氷浴を使用して、約0℃に静置される。第1工程で得られた4−ビニルベンゾイルクロリド(27mmol)のDCM30mLの溶液が、続いて反応混合物におよそ25分かけて滴下される。その混合物は、氷浴中で1時間、その後常温で24時間、撹拌される。過剰量の4−ビニルベンゾイルクロリドは、水10mLを加え、反応混合物を1時間撹拌することによって中和される。次いで、反応混合物は、1M HCl溶液100mLで3回、1M NaOH溶液100mLで2回、塩化ナトリウム水溶液100mLで1回連続的に洗浄される。有機相をMgSOにより乾燥し、得られた明瞭な黄色の溶液は、塩基性アルミナカラムを通してろ過される。DCMの蒸発および真空下での乾燥により、淡黄色油2.80g(97.6%)が得られ、その特性は以下のとおりである:
1H NMR (400 MHz, CDCL3): δ: 8.00 (multiplet, 2H), 7.46 (split doublet, J = 1.5 Hz, and J = 8.3 Hz, 2H), 6.75 (split doublet, J = 12.0 Hz, and J = 17.5 Hz, 1H), 5.86 (split doublet, J = 0.8 Hz, and J = 17.7 Hz, 1H), 5.38 (doublet, J = 11.0 Hz, 1H), 4.41-4.28 (multiplet, 2H), 1.83-0.52 (multiplet, 961H).
(1.1.4. 1,2−ドデカンジオールで縮合したボロン酸エステルモノマー(B−C12Em)の合成)
このモノマーは、特許文献3(WO2016/113229)(実施例の部分のセクション2.1)に記載されたプロトコルによって得られる。
(1.2:共重合体の合成−方法)
数平均モル質量および分子量分布は、ポリ(メタクリル酸メチル)を基準とし、溶離液としてTHFを使用して、サイズ排除クロマトグラフィーによって得られる。
(1.2.1 臭素化された主鎖(臭素化されたバックボーン1)の合成)
Figure 2021515084
1.1.1(スキーム11)のプロトコルに記載された、臭素0.50g(1.8mmol)で処理されたモノマー、メタクリル酸ブチル8.52g(59.9mmol)、スチレン1.14g(11.0mmol)、クミルジチオベンゾエート35.8mg(0.13mmol)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)6.3mg(0.04mmol)およびアニソール5gが、50mLのシュレンクチューブへ導入される。反応媒体を撹拌し、窒素を30分間バブリングして通すことにより脱気して、65℃で16時間静置する。ポリマーは、メタノールにより連続的に3回沈殿することにより分離され、次いで、真空下50℃で16時間乾燥される。数平均モル質量(Mn)38000g/mol、分子量分布(D)1.2および数平均重合度(DPn)約300を示す共重合体が得られる。このように得られたポリマーは、臭素化されたメタクリル酸エステルモノマーを約2.3mol%(約5重量%)含んでいる。これらの値は、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)を基準とし、溶離液としてTHFを使用するサイズ排除クロマトグラフィーにより、および共重合中のモノマーの転化率をモニタリングすることによって、それぞれ得られる。
1.2.2 バックボーン−ジチオベンゾエートの合成
Figure 2021515084
上のセクション1.2.1に記載されたプロトコルによって得られた、臭素化されたバックボーン1を835mg(臭素化されたモノマー(141μmol))、ビス(チオベンゾイル)ジスルフィド43.6mg(142μmol)、臭化銅(I)(CuBr)10mg(69μmol)、銅粉末29mg(456μmol)およびトルエン20gが、100mLのシュレンク丸底フラスコへ導入される。その後、丸底フラスコはセプタムを使用して密閉される。同時に、トルエン2mLおよびN,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン26mg(150μmol)を含む溶液が、密閉したサンプルチューブの中で準備される。フラスコとサンプルチューブは30分間溶液に窒素バブリング行うことにより脱気される。サンプルチューブに含まれる溶液は、続いて取出され、シリンジを使用して丸底フラスコへ注入される。丸底フラスコはサーモスタットで制御された油浴に80℃で3日間静置される。続いて前記溶液は、銅を除去するために塩基性アルミナカラムを通してろ過され、ロータリーエバポレータを使用して濃縮される。最終的に、ポリマーはメタノールにより連続的に3回沈殿することによって分離され、次いで、真空下50℃で20時間乾燥される。数平均モル質量Mn44000g/mol、および分子量分布D1.4を示す共重合体が得られる。これらの値は、溶離液としてTHFを使用し、PMMAを用いたサイズ排除クロマトグラフィーによって得られる。
(1.2.3 櫛型ポリ(ボロン酸エステル)(PBB1)のRAFTによる合成)
Figure 2021515084
上のセクション1.2.2に記載されたプロトコルによって得られた、バックボーン−ジチオベンゾアート1を220mg(ジチオベンゾエートモノマー(39μmol))、メタクリル酸ステアリル5.71g(16.9mmol)、特許文献3(WO2016/113229)(実施例の部分のセクション2.1)に記載されたプロトコルによって得られたボロン酸エステルモノマー0.79g(1.5mmol)、AIBN1.72mg(10.5μmol)およびアニソール7gが、50mLのシュレンクチューブへ導入される。反応媒体は撹拌され、窒素を30分間バブリングして通すことにより脱気され、65℃で8.5時間静置される。最終的に、ポリマーは無水アセトンにより連続的に3回沈殿することによって分離され、次いで、真空下50℃で20時間乾燥される。数平均モル質量Mn137000g/mol、および分散度D2.4を示す共重合体が得られる。これらの値は、PMMAを基準とし、溶離液としてTHFを使用したサイズ排除クロマトグラフィーによって得られる。H NMRによって決定されたモノマーの転化率によれば、ペンダント鎖の数平均重合度DPnは約165である。
(1.2.4 メタクリル酸ブチル、ボロン酸C12エステル官能基を有するスチレン、およびオレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−Stの櫛型共重合体(PBB2)の合成)
Figure 2021515084
主鎖中にボロン酸エステル官能基を有する櫛型共重合体PBB2の合成は、以下のプロトコルによって行われる。
メタクリル酸ブチル(BMA)2.50g(17.5mmol)、特許文献3(WO2016/113229)(実施例の部分のセクション2.1)に記載されたプロトコルによって得られた1,2−ドデカンジオールと縮合されたボロン酸エステルモノマー(B−C12Em)0.39g(0.87mmol)、セクション1.1.3に記載されたプロトコルによって得られたオレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−St0.89g(0.93mmol)、RAFT(連鎖)移動剤2−シアノ−2−プロピルベンゾジチオエート(PPBD)9.3mg(0.04mmol)、AIBN2.8mg(0.02mmol)およびアニソール3.8mLが、25mLのシュレンクチューブへ導入される。反応媒体は撹拌され、窒素を30分間バブリングして通すことにより脱気され、65℃で19時間静置される。
19時間の重合後、重合を停止させるためにシュレンクチューブを氷浴に置く。ポリマーは、氷浴を使用して冷却されたアセトンにより沈殿させ、上澄みの沈降により分離し、その後、ペースト状のポリマー相を、真空下50℃で一晩乾燥させて分離される。このように得られた共重合体は、数平均モル質量(Mn)54800g/mol、分子量分布(D)1.23および数平均重合度(DPn)280を示す。先の2つの値はポリ(メタクリル酸メチル)を基準とし、THFを溶離液として使用したサイズ排除クロマトグラフィーによって得られ、DPnは、重合中のモノマーの転化率をH NMRでモニタリングすることによって得られる。
5.7mol%の繰り返し単位EB−C12(12重量%)、および6.8mol%のペンダントOLF1500−OCP鎖(30重量%)を含んでいる、ポリ(メタクリル酸ブチル−co−EB−C12−co−OLF1500OCP)共重合体PBB2が得られる。
(1.2.5 メタクリル酸ブチル、オレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−St、およびペンダントポリ(ボロン酸エステル)ポリマー鎖の櫛型共重合体(PBB3)の合成)
オレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−Stおよびペンダントポリ(ボロン酸エステル)ポリマー鎖を含んでいる櫛型共重合体(PBB3)の合成が、次のプロトコル(以下のスキーム15)によって行われる:
Figure 2021515084
(1.2.5.1 オレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−Stおよびメタクリル酸2−(キサントゲン酸)エチルを含む主鎖(M6−B−OLF1500−St−co−キサントゲン酸バックボーン)の合成)
メタクリル酸ブチル4.00g(28.1mmol)、オレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−Stを1.30g(1.36mmol)、メタクリル酸2−(キサントゲン酸)エチル(XEMA;R. Nicolay, Macromolecules, “Synthesis of Well-Defined Polythiol Copolymers by RAFT Polymerization”, 2012, 45, 821-827に記載されたプロトコルによって合成される)1.06g(4.52mmol)、RAFT(連鎖)移動剤2−シアノ−2−プロピルベンゾジチオエート(PPBD)16.4mg(0.074mmol)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)4.8mg(0.030mmol)およびアニソール6.4mLが、50mLのシュレンクチューブへ導入される。反応媒体は撹拌され、その後窒素を30分間バブリングして通すことにより脱気され、65℃で20.5時間静置される。
20.5時間の重合後、重合を停止させるためにシュレンクチューブを氷浴に置く。ポリマーは、氷浴を使用して冷却されたメタノールにより連続的に2回沈殿することによって分離され、濾過され、真空下50℃で一晩乾燥される。このように得られた共重合体は、数平均モル質量(Mn)80600g/mol)、分子量分布(D)1.61および数平均重合度(DPn)350を示す。先の2つの値はポリ(メタクリル酸メチル)を基準とし、THFを溶離液として使用したサイズ排除クロマトグラフィーによって得られ、DPnは、重合中のモノマーの転化率をH NMRでモニタリングすることによって得られる。
7.9mol%のメタクリル酸2−(キサントゲン酸)エチル繰り返し単位(9.5重量%)、および5.6mol%のペンダント鎖であるOLF1500−OCP鎖(27重量%)を含むポリ(メタクリル酸ブチル−co−メタクリル酸2−(キサントゲン酸)エチル−co−M6−B−OLF1500−St)共重合体「M6−B−OLF1500−St−co−キサントゲン酸バックボーン」が得られる。
(1.2.5.2 オレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−Stおよびペンダントアクリル酸官能基を含む主鎖(M6−B−OLF1500−St−co−アクリル酸エステルバックボーン)の合成)
「「M6−B−OLF1500−St−co−キサントゲン酸バックボーン」共重合体のキサントゲン酸官能基が、続いてジアクリル酸1,6−ヘキサンジオールを用いたマイケル付加により、以下のプロトコルによってアクリル酸エステルに変換される:
「M6−B−OLF150−St−co−キサントゲン酸バックボーン」3.70g(XEMA官能基1.50mmol)が、250mLのシュレンクチューブへ導入され、THF:DMF=1:1(体積比)の混合溶媒35mLに溶解される。n−ブチルアミン0.44g(6.00mmol)およびトリブチルホスフィン3滴が、シュレンクチューブへ導入される。反応媒体は窒素を10分間バブリングして通すことにより脱気され、その後、常温で2時間撹拌される。続いて、ジアクリル酸1,6−ヘキサンジオールのTHF(3mL)溶液6.79g(30.0mmol)が導入され、反応媒体は常温で48時間撹拌される。
反応媒体は、続いて真空下で濃縮され、ポリマーは氷浴を使用して冷却されたメタノールにより連続的に3回沈殿することによって分離され、濾過され、真空下50℃で一晩乾燥される。このように得られた共重合体は、ポリ(メタクリル酸メチル)を基準とし、THFを溶離液として使用したサイズ排除クロマトグラフィーによって得られた数平均モル質量(Mn)60100g/mol、分子量分布(D)1.65を示す。
H NMR測定により、5.1mol%のペンダント鎖であるアクリル酸エステル官能基を有する繰り返し単位(9.4重量%)、および5.6mol%のペンダント鎖であるOLF1500−OCP鎖(27重量%)を含む「M6−B−OLF1500−St−co−アクリル酸エステルバックボーン」共重合体が得られる。
(1.2.5.3 メタクリル酸ラウリル、特許文献3(WO2016/113229)(実施例の部分のセクション2.1)に記載されたプロトコルによって得られた1,2−ドデカンジオールで縮合されたボロン酸エステルモノマー(B−C12Em)の共重合による側鎖前駆体(ポリ(ボロン酸エステル)側鎖)の合成)
オレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−Stおよびペンダントポリ(ボロン酸エステル)ポリマー鎖を含む櫛型共重合体(PBB3)のペンダントポリ(ボロン酸エステル)ポリマー鎖は、次のプロトコル(スキーム15)によって調製される:
メタクリル酸ラウリル(LMA)5.00g(19.6mmol)、1,2−ドデカンジオールで縮合されたボロン酸エステルモノマー(B−C12Em)2.20g(4.91mmol)、RAFT(連鎖)移動剤PPBD155mg(0.70mmol)、AIBN5.8mg(0.035mmol)およびアニソール2.0mLが、25mLのシュレンクチューブへ導入される。反応媒体は撹拌され、そして窒素を30分間バブリングして通すことにより脱気され、65℃で24時間静置される。
24時間の重合後、シュレンクチューブは重合を停止させるために氷浴に置かれる。続いて、ポリマーは、氷浴を使用して冷却されたアセトンにより沈殿させ、上澄みの沈降により分離し、ポリマー相を真空下50℃で一晩乾燥される。このように得られた共重合体は、数平均モル質量(Mn)10700g/mol、分子量分布(D)1.31および数平均重合度(DPn)26を示す。先の2つの値はポリ(メタクリル酸メチル)を基準とし、THFを溶離液として使用したサイズ排除クロマトグラフィーによって得られ、DPnは、重合中のモノマーの転化率をH NMRでモニタリングすることによって得られる。
21mol%の繰り返し単位B−C12Em(32重量%)、および79mol%のメタクリル酸ラウリル繰り返し単位(68重量%)を含む、ポリ(メタクリル酸ラウリル−co−EB−C12)共重合体「ポリ(ボロン酸エステル)側鎖」が得られる。
(1.2.5.4 オレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−Stおよびペンダントポリ(ボロン酸エステル)ポリマー鎖を含む櫛型共重合体(PBB3)の合成)
1.2.5.3に記載されたプロトコルによって調製された「ポリ(ボロン酸エステル)側鎖」共重合体145g(0.015mmol)が、25mLのシュレンクチューブへ導入され、THF:DMF=2:1(体積比)の混合溶媒2.0mLに溶解される。n−ブチルアミン5mg(0.06mmol)およびトリブチルホスフィン3滴が、溶液に加えられる。反応媒体は窒素を3分間バブリングして通すことにより脱気され、常温で2時間撹拌される。続いて、1.2.5.2に記載されたプロトコルによって調製された「M6−B−OLF1500−St−co−アクリル酸塩バックボーン」共重合体200mg(アクリル酸エステル官能基0.05mmol)がTHF:DMF=2:1(体積比)の混合溶媒2.5mLに溶解された溶液が、窒素雰囲気下で反応混合物に加えられる。続いて、反応混合物は、40℃で40時間静置される。
40時間の反応後に、エタンチオール15mg(0.24mmol)が反応媒体に加えられ、常温で4時間撹拌される。
オレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−Stおよびペンダントポリ(ボロン酸エステル)ポリマー鎖を含む櫛型共重合体(PBB3)は、氷浴を使用して冷却されたアセトンにより沈殿させ、上澄みの沈降により分離し、さらに真空下50℃で一晩乾燥させる。
(1.3:比較例の共重合体の合成−方法)
(1.3.1 ランダム直鎖状ポリ(ボロン酸エステル)共重合体(LPB−比較例))
この共重合体は、6.0mol%のB−C12E繰り返し単位(10重量%)を含む。平均の側鎖長は12個の炭素原子である。数平均モル質量は45700g/molである。その分子量分布は1.39である。数平均重合度(DPn)は175である。数平均モル質量および分子量分布はポリ(メタクリル酸メチル)を基準とし、THFを溶離液として使用したサイズ排除クロマトグラフィーによって得られる。この共重合体は、特許文献3(WO2016/113229)の実施例の部分のセクション2に記載されたプロトコルによって得られる。
(1.4 ジオール共重合体の合成−方法)
(1.4.1 直鎖状ポリジオール(LPDiol))
直鎖状ポリジオールは、FR1661400またはWO2018096252A1(実施例の部分のセクション1.2)に記載されたプロトコルによって合成された。
この共重合体は、ジオール官能基を有するモノマー7.0mol%(6.0重量%)を含む。側鎖の平均長は10.3個の炭素原子である。数平均モル質量は40000g/molである。分子量分布は1.46である。数平均重合度(DPn)は170である。
(1.4.2 メタクリル酸ブチル、ジオール官能基を有するメタクリル酸エステル、およびオレフィンマクロモノマーOLF1500−Stの共重合体(CPDiol)の合成)
Figure 2021515084
主鎖中にジオール官能基を有する櫛型共重合体CPDiolの合成は、次のプロトコル(上記のスキーム16)によって行われる。
メタクリル酸ブチル(BMA)2.50g(17.5mmol)、ジオール官能基を有するメタクリル酸エステルモノマー0.18g(0.89mmol)、セクション1.1.4に記載されたプロトコルによって得られたオレフィンマクロモノマーM6−B−OLF1500−St0.89g(0.93mmol)、RAFT(連鎖)移動剤2−シアノ−2−プロピルベンゾジチオエート(PPBD)9.3mg(0.04mmol)、2.8mg(0.02mmol)のアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)およびアニソール3.6mLが、25mLシュレンクチューブへ導入される。反応媒体は撹拌され、そして窒素を30分間バブリングして通すことにより脱気され、65℃で19時間置かれる。
19時間の重合後、シュレンクチューブは重合を停止させるために氷浴に置かれる。ポリマーは、氷浴を使用して冷却されたメタノールにより2回連続的に沈殿して分離させ、ろ過し、真空下50℃で一晩乾燥させる。このように得られた共重合体は、数平均モル質量(Mn)65500g/mol、分子量分布(D)1.25および数平均重合度(DPn)350を示す。先の2つの値はポリ(メタクリル酸メチル)を基準とし、THFを溶離液として使用したサイズ排除クロマトグラフィーによって得られ、DPnは、重合中のモノマーの転化率をH NMRでモニタリングすることによって得られる。
4.5mol%ジオール繰り返し単位(4.6重量%)、および6.8mol%のOLF1500−OCPペンダント鎖(32重量%)を含むポリ(メタクリル酸ブチル−co−メタクリル酸アルキルジオール−co−OLF1500 OCP)共重合体CPDiolが得られる。側鎖の平均長は10.9個の炭素原子である。
(2. 組成物の調製)
各ポリマーはグループIIIの基油に溶解され、10重量%のポリマー溶液を得る。基油中にポリマーを完全に溶解させた後、これらの溶液は、レオロジーにおいて測定される処方の調製のための母溶液として使用される。
(2.1 組成物の処方成分)
(潤滑基油)
テストされる組成物中に使用される潤滑基油は、Yubase 4との名称でSKにより上市されている、API分類のグループIIIの油である。この油は次の特性を示す:
− ASTM D445基準によって測定された40℃での動粘度は19.57cStであり;
− ASTM D445基準によって測定された100℃での動粘度は4.23cStであり;
− ASTM D2270基準によって測定された粘度指数は122であり;
− DIN 51581基準によって測定されたノアック(Noack)揮発性は15重量%であり;
− ASTM D92基準によって測定された引火点は230℃であり;
− ASTM D97基準によって測定された流動点は−15℃である。
− 組成物A(比較例)は以下のように得られる:
LPBのグループIII基油溶液(39.2重量%)0.53gが、同じ基油6.76gと混合される。この混合物は、常温で1分間ボルテックスミキサーの中で撹拌される。このように得られたLPB溶液は、続けて、LPDiolのグループIII基油溶液(25.4重量%)0.71gと混合される。このように得られた混合物は、常温で2分間ボルテックスミキサーの中で撹拌される。2.60重量%の直鎖状コポリマーLPBおよび2.25重量%の直鎖状コポリマーLPDiolを含む溶液が得られる。
− 組成物B(本発明)は以下のように得られる:
ブラシ型ポリ(ボロン酸エステル)共重合体PBB2を0.60gおよびグループIII基油5.40gが、フラスコへ導入される。このように得られた混合物は、ポリ(ボロン酸エステル)PBB2が完全に溶解するまで、100℃で撹拌される。このようにして、10重量%のブラシポリ(ボロン酸エステル)共重合体PBB2溶液が得られる。
ブラシ型ポリジオール共重合体CPDiolを0.60gおよびグループIII基油5.40gが、フラスコへ導入される。このように得られた混合物は、ブラシ型ポリジオール共重合体CPDiolが完全に溶解するまで、100℃で撹拌される。このようにして、10重量%のブラシ型ポリジオール共重合体CPDiol溶液が得られる。
10重量%ポリ(ボロン酸エステル)PBB2のグループIII基油溶液1.47gが、同じ基油2.94gと混合される。この混合物は、常温で1分間ボルテックスミキサーの中で撹拌される。このように得られたPBB2溶液は、続いて10重量%ポリジオールCPDiolのグループIII基油溶液1.47gと混合され、常温で2分間ボルテックスミキサーの中で撹拌される。このようにして、2.50重量%のブラシ型ポリ(ボロン酸エステル)共重合体PBB2および2.50重量%のブラシ型ポリジオール共重合体CPDiolを含む組成物Bが得られる。
− 組成物C(本発明)は次の方法で得られる:
上で調製された10重量%のブラシ型ポリ(ボロン酸エステル)共重合体PBB2溶液1.47gが、グループIII基油3.83gと混合される。この混合物は、常温で1分間ボルテックスミキサーの中で撹拌される。このようにして得られたPBB2溶液は、続いて、25.4重量%のLPDiolのグループIII基油溶液0.58gと混合され、常温で2分間ボルテックスミキサーの中で撹拌される。このようにして、2.50重量%のブラシ型ポリ(ボロン酸エステル)共重合体PBB2および2.50重量%の直鎖状ポリジオール共重合体LPDiolを含む溶液が得られる。
− 組成物D(発明による)は次の方法で得られる:
10重量%のポリ(ボロン酸エステル)PBB2のグループIII基油溶液3.82gが、同じ基油2.06gと混合される。この混合物は、常温で1分間ボルテックスミキサーの中で撹拌される。このようにして、6.50重量%のブラシ型ポリ(ボロン酸エステル)共重合体PBB2を含む組成物Dが得られる。
(3. ポリマー溶液のレオロジー)
レオロジー測定は、Anton Paar社の応力制御クエット型MCR 501タイプのレオメータを使用して行われた。
レオロジー測定は、型番DG 26.7の円筒形状を使用して行われた。粘度は、10℃〜150℃の温度範囲において、剪断速度の変化に対して測定された。各温度については、系の粘度は、1〜100s−1の剪断速度の変化に対して測定された。T=10℃、40℃、70℃、100℃、130℃および150℃において、剪断速度の変化に対して粘度測定が行われた(10℃〜150℃)。その後、同じプレートに置かれた測定ポイントを使用して、各温度について平均粘度を計算した(15〜100s−1)。
次式によって計算された相対粘度が、温度変化に対する系の粘度変化を表すために選ばれた。これは、グループIII基油自体が有する粘度が低下した場合でも、測定対象のポリマー系によって全体の粘度低下が抑制される様子が、この変数で直接反映されるためである。下記の表1は、温度変化に対する組成物A〜Cの絶対粘度の変化を示す。
Figure 2021515084
(3.2 レオロジーで得られた結果)
組成物BおよびCの相対粘度が10℃〜150℃の温度について測定され、組成物Aと比較された。溶液の粘度は、15〜100s−1の剪断速度に対して得られた絶対粘度の平均をとることにより計算された。これらの組成物の相対粘度が図9に示される。
Figure 2021515084
直鎖状ポリジオールLPDiolおよび直鎖状ポリ(ボロン酸エステル)LPBが、同じ潤滑組成物(組成物A)中にともに存在する場合、全温度範囲において、グループIII基油自体が有する粘度が低下するのを有効に補償していることが観察される。これは、10℃〜150℃の間における相対粘度が実質的に直線的に増加することによって反映される(図9、破線−穴あき正方形)。しかしながら、組成物Aは、さらに10℃の相対粘度が1.58であり、処方の低温時の粘度に影響を与える。
櫛型ポリジオール共重合体CPDiolおよび櫛型ポリ(ボロン酸エステル)共重合体PBB2が、同じ潤滑組成物(組成物B)中にともに存在する場合、低温での相対粘度が10℃でηrel=1.30まで有意に減少する。同時に、処方Aと比べて、高温でグループIII基油自体が有する粘度が低下するのを補償する作用は低いことが観察される(図9、破線/実線−星)。
組成物Bを希釈し、ブラシ型ポリジオール共重合体CPDiolを2.10重量%およびブラシ型ポリ(ボロン酸エステル)共重合体PBB2を2.10重量%にすると、10℃での相対粘度は、さらにηrel=1.21まで低減できる(図10−Bd、点線−星)。しかしながら、線状コポリマーを含み、低温条件下で低い相対粘度を有する組成物と異なり、組成物Bdは高温での粘性化する挙動を保持する(150℃でのηrel=1.43)。相対粘度値は、連続する3回の10℃〜150℃の冷熱サイクル(Bd−1、Bd−2およびBd−3)について表される。3回のサイクル間の変化は無視できる程度であり、10℃〜150℃の相対粘度の増加を常に与える(図11)。
櫛型ポリ(ボロン酸エステル)共重合体PBB2および直鎖状ポリジオールLPDiolが、同じ潤滑組成物(組成物C)中にともに存在する場合、2つの系の利点が組み合わせられる。線状コポリマーだけを含む処方と比較して、会合性共重合体の構造のタイプのこのような組み合わせは、100℃〜150℃の温度範囲において、基油自体の有する粘度が低下するのを大きく補償するのが観察され(図9、実線−中実の正方形)、それは低温における相対粘度の著しい減少とともに生じる(10℃での相対粘度が1.58から1.36へ減少する)。
相対粘度値が、3回の連続する10℃〜150℃の冷熱サイクルについて表される(C−1、C−2およびC−3)。これらの値は、3回のサイクル間でごくわずかな変化でしかなく、10℃〜150℃の間で常に約0.4の相対粘度の増加を与える。これは、この温度範囲におけるグループIII基油自体の有する粘度が低下するのを良好に補償していることを反映している(図12)。
6.50重量%ポリ(ボロン酸エステル)ブラシ型共重合体PBB2単独のグループIII基油溶液(組成物D)では、グループIII基油自体の有する粘度の低下に関して、処方BおよびCほど大きく補償していない(図13および9)。しかし、ポリ(ボロン酸エステル)ブラシ型共重合体PBB2は10℃での相対粘度1.4から150℃での相対粘度1.50に変わることを可能にしている。

Claims (15)

  1. 少なくとも2つのボロン酸エステル官能基を含む櫛型共重合体A2であって、前記共重合体は、主鎖および側鎖を含み、この共重合体A2の側鎖の少なくとも一部が、30個を超える炭素原子を含むオリゴマーで構成される、櫛型共重合体。
  2. 請求項1に記載された櫛型共重合体A2であって、側鎖の少なくとも一部が、少なくとも50個の炭素原子(さらに好ましくは少なくとも70個の炭素原子)を含むオリゴマーで構成される、櫛型共重合体。
  3. 請求項1または2に記載された櫛型共重合体A2であって、共重合体A2の側鎖の少なくとも一部が、5〜1000(好ましくは5〜500、さらに好ましくは5〜200)の重合度を示すオリゴマーで構成される、櫛型共重合体。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載された櫛型共重合体A2であって、30個を超える炭素原子を含むオリゴマーで構成される側鎖を、共重合体A2の全重量に対して、3重量%〜95重量%(好ましくは15重量%〜95重量%)含む、櫛型共重合体。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載された櫛型共重合体A2であって、共重合体A2の側鎖の少なくとも一部は、ポリオレフィンフラグメントを含むオリゴマーO1で構成される、櫛型共重合体。
  6. 請求項5に記載された櫛型共重合体A2であって、ポリオレフィンフラグメントを含む側鎖が、共重合体A2の全重量に対して、3重量%〜85重量%(好ましくは15重量%〜70重量%)含む、櫛型共重合体。
  7. 請求項5または6に記載された櫛型共重合体A2であって、オリゴマーO1は、一般式(IX)の1種以上のモノマーM6に対応する繰り返し単位で共重合体A2の中に存在する、櫛型共重合体。
    Figure 2021515084
    [式中:
    は、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ;
    は、−Q’、−O−Q’、−C(O)−O−Q’、−O−C(O)−Q’、−S−(CH−C(O)−O−Q’、−S−Q’、−N(H)−C(O)−Q’および−C(O)−N(H)−Q’から選ばれ(ここで、Q’は、ポリオレフィンである)、
    nは、0および1から選ばれた整数を表し、
    Aは、−A−、−O−(−A−O−)n’−A−、−C(O)−O−(−A−O−)n’−A−、−O−C(O)−(−A−O−)n’−A−、−S−(−A−O−)n’−A−、−N(H)−C(O)−(−A−O−)n’−A−および−C(O)−N(H)−(−A−O−)n’−A−から選ばれた二価基を表す(ここで、
    は、C−C30アルキル、C−C30アリールまたはC−C30アラルキルから選ばれた二価基であり、
    はC−Cアルキルから選ばれた二価基であり、
    n’は整数であり、n’は0または1を表す)]
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載された櫛型共重合体A2であって、少なくとも式(IV)のモノマーM4に対応する繰り返し単位を含む、櫛型共重合体。
    Figure 2021515084
    [式中:
    − tは0または1に等しい整数であり;
    − uは0または1に等しい整数であり;
    − MおよびRは、二価連結基であり、同一または異なって、C−C18アリール、C−C24アラルキルおよびC−C24アルキルからなる群から選ばれ(好ましくは、MはC−C18アリール、RはC−C24アラルキルであり);
    − Xは、−O−C(O)−、−C(O)−O−、−C(O)−N(H)−、−N(H)−C(O)−、−S−、−N(H)−、−N(R’)−および−O−からなる群から選ばれた官能基であり(ここで、R’は1〜15個の炭素原子を含む炭化水素鎖である);
    − Rは、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ;
    − R10およびR11は、同一または異なって、水素原子または1〜30個の炭素原子を含む炭化水素基から選ばれ、任意に、水酸基または−OJもしくは−C(O)−O−Jから選ばれた1つ以上の基によって置換される(ここで、Jは1〜24個の炭素原子を含む炭化水素基である)]
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載された櫛型共重合体A2であって、少なくとも一般式(V)のモノマーM5に対応する繰り返し単位を含む、櫛型共重合体。
    Figure 2021515084
    [式中:
    − R12は、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ、
    − R13は、C−C18アリール、ならびにR’13、−C(O)−O−R’13、−O−R’13、−S−R’13、および−C(O)−N(H)−R’13によって置換されたC−C18アリールからなる群から選ばれる(ここで、R’13はC−C30アルキル基である)]
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載された櫛型共重合体A2であって、一般式(X)の少なくとも1種のモノマーM3に対応する繰り返し単位を含む、櫛型共重合体。
    Figure 2021515084
    [式中:
    − Z、ZおよびZは、同一または異なって、水素原子、C−C12アルキルまたは−OZ’もしくは−C(O)−O−Z’から選ばれた基を表す(ここで、Z’はC−C12アルキルである)]
  11. 請求項10に記載された櫛型共重合体A2であって、モノマーM3はスチレンである、櫛型共重合体。
  12. 請求項10または11に記載された櫛型共重合体A2であって、式(X)のモノマーに対応する繰り返し単位は、共重合体A2を構成するモノマーの総モル数に対して、2mol%〜50mol%含まれる、櫛型共重合体。
  13. 少なくとも以下:
    − ポリジオール化合物A1、
    − 請求項1〜12のいずれか一項に記載された共重合体A2
    の混合に起因する組成物。
  14. 請求項13に記載の組成物であって、ポリジオール化合物A1は以下のモノマーの共重合に起因する共重合体である、組成物。
    ・一般式(I)の少なくとも1種の第1のモノマーM1:
    Figure 2021515084
    [式中:
    − Rは、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ;
    − yは0または1に等しい整数であり;
    − Yは、任意に1つ以上のエーテル(−O−ブリッジ)を含む、C−C20アルキル鎖から選ばれた二価連結基を表し;
    − XおよびXは、同一または異なって、水素原子、テトラヒドロピラニル、メチルオキシメチル、tert−ブチル、ベンジル、トリメチルシリルおよびt−ブチルジメチルシリルからなる群から選ばれ;または
    − XおよびXは、酸素原子とともに、次式の架橋を形成し:
    Figure 2021515084
    [式中:
    − スター(*)は、酸素原子に対する結合を表し、
    − R’およびR”は、同一または異なって、水素原子およびC−C11アルキル(好ましくはメチル)からなる群から選ばれ];または
    − XおよびXは、酸素原子とともに、次式のボロン酸エステルを形成し:
    Figure 2021515084
    [式中:
    − スター(*)は、酸素原子に対する結合を表し、
    − R’’’は、C−C30アリール、C−C30アラルキルおよびC−C30アルキル(好ましくはC−C18アリール)からなる群から選ばれ]];
    ・一般式(II)の少なくとも1種の第2のモノマーM2:
    Figure 2021515084
    [式中:
    − Rは、−H、−CHおよび−CH−CHからなる群から選ばれ、
    − Rは、−C(O)−O−R’、−O−R’、−S−R’および−C(O)−N(H)−R’からなる群から選ばれる(ここで、R’はC−C30アルキル基である)]
  15. 少なくとも以下:
    − 潤滑油;および
    − 請求項13または14に記載された組成物
    の混合に起因する潤滑組成物。
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