JP2022087250A - 均一な構造を有するアルファオレフィンオリゴマーおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(P1はCH3基の含有量を意味し、P2はCH2基の含有量を意味し、前記CH2およびCH3基の含有量は1H-NMRで測定する。)
前記アルファオレフィンオリゴマーは、下記構造式1におけるB1位の炭素はNMRパルスシーケンスによって測定された298KでのT1緩和時間(T1 relaxation time)が1.0未満であり、B2位の炭素は0.6未満の298KでのT1緩和時間を有し、B3位の炭素は0.5未満の298KでのT1緩和時間を有し、この時、B3位の炭素は3次炭素(tertiary carbon、CH Group)または2次炭素(Secondry carbon、CH2 Group)であり得る。また、A1位の炭素は2.35以上、A2位の炭素は2.2以上のT1緩和時間を有することを特徴とする。
Mは、チタン、ジルコニウム、およびハフニウムよりなる群から選択された遷移金属であり、
Bは、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数6~20のアリレン基、炭素数1~20のジアルキルシリコン、炭素数1~20のジアルキルゲルマニウム、炭素数1~20のアルキルホスフィン基または炭素数1~20のアルキルアミン基の連結基であるか或いは連結基がない形態であり、
X1とX2は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~40のアルキルアリール基、炭素数7~40のアリールアルキル基、炭素数1~20のアルキルアミド基、炭素数6~20のアリールアミド基、炭素数1~20のアルキリデン基または炭素数1~20のアルコキシ基であり、
R1~R10は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して水素、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基、炭素数7~20のアリールアルキル基、炭素数5~60のシクロアルキル基、炭素数4~20の複素環基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基が含まれたヘテロ基またはシリル基であり得る。
Mはチタン、ジルコニウム、およびハフニウムよりなる群から選択された遷移金属であり、
Bは炭素数1~20のアルキレン基、炭素数6~20のアリレン基、炭素数1~20のジアルキルシリコン、炭素数1~20のジアルキルゲルマニウム、炭素数1~20のアルキルホスフィン基または炭素数1~20のアルキルアミン基の連結基であるか或いは連結基がない形態であり、
X1とX2は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~40のアルキルアリール基、炭素数7~40のアリールアルキル基、炭素数1~20のアルキルアミド基、炭素数6~20のアリールアミド基、炭素数1~20のアルキリデン基または炭素数1~20のアルコキシ基であり、
R1~R10は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して、水素、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基、炭素数7~20のアリールアルキル基、炭素数5~60のシクロアルキル基、炭素数4~20の複素環基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基が含まれたヘテロ基またはシリル基であり得る。
1.オリゴマー化
1Lのステンレス製のオートクレーブ反応器にデセン530ml(392g)を投入した後、110℃に維持した。この過程で、必要に応じて重合温度を50~150℃に調節し、トリイソブチルアルミニウム1mmolを入れるか、或いは必要に応じて入れない。その後、予め製造した触媒(メタロセン触媒0.01mmol、助触媒0.012mmol、トリイソブチルアルミニウム0.6mmolおよびトルエン6ml)を前記反応器に投入した。続いて、700rpmで攪拌しながら3時間反応させた後、10%水酸化ナトリウム水溶液400mlに投入して反応を終結した。次に、上層の有機層を抽出し、未反応のデセンおよび副反応生成物としてのデセン異性体をストリッピングして除去することにより、デセンオリゴマーを製造した。
5~30cmのビグリュー(Vigreux)蒸留カラムが含まれている2Lのフラスコに、上記で製造されたデセンオリゴマー150mlを投入した後、酸素を除去するために真空状態に維持した。その後、0.45torrの圧力および170~230℃の温度範囲で減圧蒸留した後、残留物の熱分解を防ぐために、真空状態で常温まで冷ました。
1Lのパーリアクター(parr reactor)内に5wt%のパラジウム/アルミナ140gを仕込み、上記で分離されたデセンオリゴマー0.5Lを入れた後、120℃で30分間、窒素でパージした。その後、180℃に昇温して2MPaの水素圧下で反応を開始し、4時間後に反応を終結した。
1.オリゴマー化
1Lのステンレス製のオートクレーブ反応器にヘキサンを100wt%の割合で投入した後、110℃に維持した。この過程で、必要に応じて重合温度とヘキサン投入割合をそれぞれ50~150℃と0~100wt%に調節する。その後、予め製造した触媒(メタロセン触媒0.4mmol、助触媒0.5mmol、トリイソブチルアルミニウム1.1mmolおよびトルエン350ml)を、前記反応器に0.2~0.3ml/minで投入し、同時にデセンを5.0~7.0ml/minで投入した。続いて、1200rpmで攪拌しながら3時間反応させた後、10%水酸化ナトリウム水溶液400mlに投入して反応を終結した。次に、上層の有機層を抽出し、未反応のデセンと副反応生成物としてのデセン異性体をストリッピングして除去することにより、デセンオリゴマーを製造した。
実施例1と同様にして行うが、実施例1とは異なり、製造されたオリゴマーに対して水素化処理を先に行った後、オリゴマーの単蒸留分離を行った。
1.オリゴマー化
実施例2と同様にして行った。
実施例2と同様にして行うが、オリゴマーの単蒸留分離の際に、実施例2とは異なり、0.45torrの圧力および260~290℃の温度範囲で減圧蒸留した。
実施例とは異なり、陽イオン触媒を用いて製造したデセンオリゴマーを製造した。
比較例1と同様にしてオリゴマーを製造した後、製造されたオリゴマーに対して比較例1と水素化処理を先に行った後、オリゴマーの単蒸留分離を行った。
実施例1~3および比較例1~2で製造されたアルファオレフィンオリゴマーの物性を次のとおりに測定した。
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)分析によって実施例1~3および比較例1~2のオリゴマーの分子量を測定し、その結果を表1に示した。
2.粘度指数、流動点、引火点およびNoackの測定
実施例1~3および比較例1~2で製造されたアルファオレフィンオリゴマーに対するVI(粘度指数;ASTM D445)、流動点(ASTM D97)、引火点(ASTM D92)、臭素価およびNoack(ASTM D5800)の特性を測定し、その結果を表2に示した。
表2を参照して、実施例で製造されたアルファオレフィンオリゴマーの物性が比較例で製造されたアルファオレフィンオリゴマーよりも優れることを確認することができる。これは重合過程で形成されるアルファオレフィンの分子構造の違いに起因したと考えられる。
BBOプローブが装着された500MHz NMR(Bruker AVANCE III)を用いて、実施例1~3および比較例1~2で製造されたオリゴマーの298KでのT1緩和時間を測定した。具体的には、NMRチューブに0.1gのデセンオリゴマーと1mlの重水素溶媒(クロロホルム)を入れ、水素および炭素NMRスペクトル、DEPT(Distortion-less Enhanced by Polarization Transfer)、COSY(Correlation Sepctroscopy)、HSQC(Heteronuclear Single-Quantum Correlation Spectroscopy)およびHMBC(Heteronuclear Multiple-Bond Correlation Spectroscopy)を測定し、そのスペクトル結果を解析、総合して、各構造に対する炭素ピークを表3、測定されたT1緩和時間を表4にそれぞれ示した。
実施例1~3および比較例1~2で製造されたアルファオレフィンオリゴマーの構造的特性として、CH2、CH3の含有量に応じた分岐比(Branch ratio)を測定し、その結果を表5に示した。
(P1はCH3基の含有量を意味し、P2はCH2基の含有量を意味し、前記CH2およびCH3基の含有量は1H-NMRで測定する。)
Claims (15)
- メタセロン触媒を用いてデセンをオリゴマー化し、前記デセンオリゴマーを水素化することにより得られる水素化デセンオリゴマー組成物であって、前記デセンオリゴマーは、重量平均分子量が1300以下である均一な分子構造を有し、
下記式(1):
分岐比=P1/P2 (1)
(式中、P1はCH3基の含有量を意味し、P2はCH2基の含有量を意味し、前記CH2およびCH3基の含有量は1H-NMRで測定される)
による分岐比が0.265以下であり、ここで、
前記メタセロン触媒は、以下の化学式1~4:
(式中、
Mは、チタン、ジルコニウム、およびハフニウムよりなる群から選択された遷移金属であり、
Bは、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数6~20のアリレン基、炭素数1~20のジアルキルシリコン、炭素数1~20のジアルキルゲルマニウム、炭素数1~20のアルキルホスフィン基または炭素数1~20のアルキルアミン基の連結基であるか或いは連結基がない形態であり、
X1とX2は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~40のアルキルアリール基、炭素数7~40のアリールアルキル基、炭素数1~20のアルキルアミド基、炭素数6~20のアリールアミド基、炭素数1~20のアルキリデン基または炭素数1~20のアルコキシ基であり、
R1~R10は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して水素、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基、炭素数7~20のアリールアルキル基、炭素数5~60のシクロアルキル基、炭素数4~20の複素環基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基が含まれたヘテロ基またはシリル基である)で表されるか、又は以下の化学式化学式5又は6:
(式中、
Mはチタン、ジルコニウム、およびハフニウムよりなる群から選択された遷移金属であり、
Bは炭素数1~20のアルキレン基、炭素数6~20のアリレン基、炭素数1~20のジアルキルシリコン、炭素数1~20のジアルキルゲルマニウム、炭素数1~20のアルキルホスフィン基または炭素数1~20のアルキルアミン基の連結基であるか或いは連結基がない形態であり、
X1とX2は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~40のアルキルアリール基、炭素数7~40のアリールアルキル基、炭素数1~20のアルキルアミド基、炭素数6~20のアリールアミド基、炭素数1~20のアルキリデン基または炭素数1~20のアルコキシ基であり、
R1~R10は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して、水素、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基、炭素数7~20のアリールアルキル基、炭素数5~60のシクロアルキル基、炭素数4~20の複素環基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基が含まれたヘテロ基またはシリル基であり、
R11、R13およびR14は、互いに同一の水素であり、R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基、炭素数7~20のアリールアルキル基、炭素数5~60のシクロアルキル基、炭素数4~20の複素環基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基が含まれたヘテロ基またはシリル基である)から選択される
、デセンオリゴマー組成物。 - デセンオリゴマーのB3位の炭素は、NMRパルスシーケンスによって測定された298KでのT1緩和時間(T1 relaxation time)が0.5未満である、請求項2に記載のデセンオリゴマー組成物。
- デセンオリゴマーのB3位の炭素が3次炭素(tertiary carbon、CH Group)または2次炭素(Secondary carbon,CH2 Group)である、請求項2に記載のデセンオリゴマー組成物。
- デセンオリゴマーのA1位の炭素は、NMRパルスシーケンスによって測定された298KでのT1緩和時間(T1 relaxation time)が2.35以上である、請求項2に記載のデセンオリゴマー組成物。
- デセンオリゴマーのA2位の炭素は、NMRパルスシーケンスによって測定された298KでのT1緩和時間(T1 relaxation time)が2.20以上である、請求項2に記載のデセンオリゴマー組成物。
- 引火点が235℃以上である、請求項1に記載のデセンオリゴマー組成物。
- NOACK蒸発量が12%未満である、請求項1に記載のデセンオリゴマー組成物。
- 流動点が-50℃以下である、請求項1に記載のデセンオリゴマー組成物。
- 100℃での動粘度が6.3cSt以下である、請求項1に記載のデセンオリゴマー組成物。
- 40℃での動粘度が35.0cSt以下である、請求項1に記載のデセンオリゴマー組成物。
- 二量体が0.1~3.5wt%の含有量で含まれる、請求項1に記載のデセンオリゴマー組成物。
- 潤滑油用基油として用いられる、請求項1~12のいずれか一項に記載のデセンオリゴマー組成物。
- 請求項13に記載のデセンオリゴマー組成物を含む、潤滑油組成物。
- メタセロン触媒を用いてデセンをオリゴマー化し、前記デセンオリゴマーを水素化することにより得られる水素化デセンオリゴマー組成物の製造方法であって、
ここで、前記デセンオリゴマーは、重量平均分子量が1300以下である均一な分子構造を有し、
下記式(1):
分岐比=P1/P2 (1)
(式中、P1はCH3基の含有量を意味し、P2はCH2基の含有量を意味し、前記CH2およびCH3基の含有量は1H-NMRで測定される)
による分岐比が0.265以下であり、ここで、
前記メタセロン触媒は、以下の化学式1~4:
(式中、
Mは、チタン、ジルコニウム、およびハフニウムよりなる群から選択された遷移金属であり、
Bは、炭素数1~20のアルキレン基、炭素数6~20のアリレン基、炭素数1~20のジアルキルシリコン、炭素数1~20のジアルキルゲルマニウム、炭素数1~20のアルキルホスフィン基または炭素数1~20のアルキルアミン基の連結基であるか或いは連結基がない形態であり、
X1とX2は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~40のアルキルアリール基、炭素数7~40のアリールアルキル基、炭素数1~20のアルキルアミド基、炭素数6~20のアリールアミド基、炭素数1~20のアルキリデン基または炭素数1~20のアルコキシ基であり、
R1~R10は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して水素、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基、炭素数7~20のアリールアルキル基、炭素数5~60のシクロアルキル基、炭素数4~20の複素環基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基が含まれたヘテロ基またはシリル基である)で表されるか、又は以下の化学式化学式5又は6:
(式中、
Mはチタン、ジルコニウム、およびハフニウムよりなる群から選択された遷移金属であり、
Bは炭素数1~20のアルキレン基、炭素数6~20のアリレン基、炭素数1~20のジアルキルシリコン、炭素数1~20のジアルキルゲルマニウム、炭素数1~20のアルキルホスフィン基または炭素数1~20のアルキルアミン基の連結基であるか或いは連結基がない形態であり、
X1とX2は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~40のアルキルアリール基、炭素数7~40のアリールアルキル基、炭素数1~20のアルキルアミド基、炭素数6~20のアリールアミド基、炭素数1~20のアルキリデン基または炭素数1~20のアルコキシ基であり、
R1~R10は、互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立して、水素、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基、炭素数7~20のアリールアルキル基、炭素数5~60のシクロアルキル基、炭素数4~20の複素環基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基が含まれたヘテロ基またはシリル基であり、
R11、R13およびR14は、互いに同一の水素であり、R12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基、炭素数7~20のアリールアルキル基、炭素数5~60のシクロアルキル基、炭素数4~20の複素環基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基が含まれたヘテロ基またはシリル基である)から選択される、
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