JP2022155556A - 粘度性能が改善されたエンジン油 - Google Patents

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Abstract

【課題】より重い基油を使用するときに改善された粘度特性を持たせるポリマーを有する潤滑剤を提供する。【解決手段】SAEグレード性能を達成するように、少なくとも2つの別個の分子量アームを有する(メタ)アクリレートポリマーと、より重い基油の量が増加した、より重い基油およびより軽い基油のブレンドと、を含む、マルチグレード潤滑油。本明細書の組成物は、マルチグレード油の目標動粘度でより低いCCS粘度としてSAE認証を達成する。【選択図】図1

Description

本開示は、より重い基油を使用するときに改善された粘度特性を提供するのに有効なポリマーを有する潤滑剤に関する。
ガソリンまたはディーゼル自動車エンジンのモータ油(一般的にエンジン油またはクランクケース油とも呼ばれる)として使用することを目的とした潤滑剤は、一般的に、特定の性能要件を満たすように、基油または潤滑粘度の基油のブレンドと1つ以上の添加剤とを含む。モータ油の粘度プロファイルは、Society of Automotive Engineers(SAE)J300規格によって最も一般的に定義されている。この周知の規格は、モータ油の性能を様々な粘度グレードに分類しており、文字「W」に関連付けられたグレードレベルは、より低温での使用を目的としており、「W」のないグレードレベルは、より高温での使用を目的としている。マルチグレード油は、低温およびより高温の両方の性能規格の要件を満たしている。粘度グレードの分類は、主に、ASTM D5292に準拠したCCS粘度(コールドクランキングシミュレーター)、ASTM D4684に準拠したミニ回転粘度計(MRV)での低温ポンピング粘度、ASTM D445に準拠した100℃での動粘度、ならびに/またはASTM D4683、D4741、および/もしくはD5471に準拠した高温高せん断粘度(HTHS)に基づいている。
例えば、マルチグレード粘度のエンジン油の従来の命名法は、「xW-y」分類であり、この場合、「x」値は、0、5、10、15、20、または35であり、「y」値は、通常16、20、30、40、50、または60である。例として、0W-20マルチグレード油は、0W粘度グレード油のCCS、MRV、および動粘度を満たし、20粘度グレード油の動粘度も満たさなければならない。現代の自動車業界の規格では、そのような油の組成物および性能に関してもますます厳しい要件が課せられており、これにより、多くの場合、潤滑剤配合物に柔軟性を残す余地がほとんどない。潤滑剤製造業者は、SAE規格だけでなく自動車規格も満たそうと努力しているため、すべての必要な性能および自動車業界の規格をコスト効率よく同時に達成することが課題になる。
一般的に、必要とされる仕様の達成の助けになるように、トリム原料および他の基油ブレンドをエンジン潤滑剤に使用してもよい。通常、マルチグレード油で所望の仕様を達成するために、いわゆるより軽い基油、またはより低粘度の基油が好まれる場合が多い。しかしながら、そのようなより軽い基油の使用は、コストおよびそのようなより軽いトリム原料が最終流体の流体特性のバランスに与えるいずれの影響も含む様々な理由によって、望ましくない場合がある。
本明細書の本開示の一態様では、より重い基油の量が増加した、少なくとも0W-16、0W-20、および5W-20グレードの油のSAE J300認証を達成するマルチグレード潤滑油組成物が説明されている。アプローチまたは実施形態では、本明細書のマルチグレード潤滑油組成物は、4.5cSt以下のKV100を有する少なくとも1つのより軽い基油と、5.5cSt以上のKV100を有する少なくとも1つのより重い基油と、を含む基油のブレンドを含む。基油のブレンドは、ブレンド中の基油の総重量に基づいて、少なくとも約20重量パーセントの少なくとも1つのより重い基油を含む。組成物は、モノマーエステル部分にヒドロカルビル基を有する、ポリマー固体に基づいて約1重量パーセント以下の(メタ)アクリレートコポリマーをさらに含み、(メタ)アクリレートコポリマーは、重合モノマー単位として、(i)モノマーエステル部分に約500~約700の中間分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位と、(ii)モノマーエステル部分に約6,000~約10,000の高分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位と、を有する。任意選択のアプローチまたは実施形態では、(メタ)アクリレートコポリマーは、重合モノマー単位として、(iii)モノマーエステル部分に約400以下の低分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位をさらに含む。
他のアプローチまたは実施形態では、前の段落のマルチグレード潤滑油組成物は、1つ以上の任意選択の特徴または実施形態と組み合わせてもよい。これらの任意選択の実施形態は、マルチグレード潤滑油組成物が、100℃で9.3mm2/秒以下(いくつかのアプローチでは、約6.6mm2/秒まで)の動粘度と、-35℃で約6200mPas以下または-30℃で約6600mPas以下(およびいくつかのアプローチでは、-35℃で4300mPasまで低いか、または-30℃で4600mPasまで低い)のCCSとを示すこと、ならびに/あるいは少なくとも1つのより軽い基油が、各々が4.5cSt以下のKV100を有する2つ以上の基油のブレンドであること、ならびに/あるいは2つ以上のより軽い基油のブレンドが、APIグループIIの基油、APIグループIIIの基油、APIグループIVの基油、もしくはそれらの組み合わせから選択されるか、または少なくとも1つのより重い基油が、APIグループIIIの基油、APIグループIVの基油、もしくはそれらの組み合わせから選択されること、ならびに/あるいはより軽い基油のより重い基油に対する比率が、1.55以下であること、ならびに/あるいは基油のブレンドが、少なくとも約40重量パーセントのより重い基油を含むこと、ならびに/あるいは基油のブレンドが、約40~約60重量パーセントのより重い基油を含むこと、ならびに/あるいは(メタ)アクリレートコポリマーが、約140,000以上の数平均分子量を有すること、ならびに/あるいは(メタ)アクリレートコポリマーが、500,000以下の数平均分子量を有すること、ならびに/あるいは(メタ)アクリレートコポリマーが、重合モノマー単位として、(iii)モノマーエステル部分に約400以下の低分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位をさらに含むこと、ならびに/あるいは(メタ)アクリレートコポリマーが、12~16個の炭素のヒドロカルビル部分を有する(メタ)アクリレートモノマーと、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン、イソプレン、またはそれらの組み合わせを含むアルケンまたはアルカジエンのマクロモノマーから誘導されるヒドロカルビル部分を有し、かつ10,000以下の分子量を有する(メタ)アクリレートモノマーとから誘導されること、ならびに/あるいはコポリマーの(メタ)アクリレートモノマーエステル部分中の高分子量のヒドロカルビル基の低分子量のヒドロカルビル基に対する分子量比が、約1.5:1~約50:1であること、ならびに/あるいはヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤またはスクシンイミド分散剤をさらに含むこと、ならびに/あるいはマルチグレード潤滑油組成物が、約1~約8重量パーセントのヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤またはスクシンイミド分散剤(または約1~6重量パーセント)を含むこと、ならびに/あるいはヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤またはスクシンイミド分散剤が、ポリアルキレンポリアミンと反応させたヒドロカルビル置換アシル化剤から誘導され、スクシンアミド分散剤またはスクシンイミド分散剤のヒドロカルビル置換基が、ポリスチレンを較正基準として使用するGPCにより測定される場合に約250~約5,000の数平均分子量を有する直鎖または分岐鎖ヒドロカルビル基であること、ならびに/あるいはポリアルキレンポリアミンが、以下の式を有し、
Figure 2022155556000002
式中、各RおよびR’が、独立して、二価C1~C6アルキレンリンカーであり、各RおよびRが、独立して、水素、C1~C6アルキル基であるか、またはそれらが結合する窒素原子と一緒に、1つ以上の芳香環もしくは非芳香環と任意選択的に融合した5員環もしくは6員環を形成し、nが、0~8の整数であること;ならびに/あるいはポリアルキレンポリアミンが、平均5~7個の窒素原子を有するポリエチレンポリアミンの混合物、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタアミン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されることのうちの任意の組み合わせを含んでもよい。
他の態様では、より重い基油の量が増加した、少なくとも0W-16、0W-20、および5W-20グレードの油のSAE J300認証を達成するマルチグレード潤滑油組成物を配合する方法が本明細書に説明される。アプローチまたは実施形態では、この方法は、ポリマー固体に基づいて約1重量パーセント以下の(メタ)アクリレートコポリマーを有するある量の基油を使用および/またはブレンドして、マルチグレード潤滑油組成物を形成して達成することを含み、100℃で9.3mm2/秒以下(いくつかのアプローチでは、約6.6mm2/秒まで)の動粘度と、-35℃で約6200mPas以下または-30℃で約6600mPas以下(およびいくつかのアプローチでは、-35℃で4300mPasまで低いか、または-30℃で4600mPasまで低い)のCCSを示し、いくつかのアプローチでは、同じ目標CCS粘度での(メタ)アクリレートコポリマーを含まないマルチグレード潤滑油組成物と比較して目標CCS粘度において最大約1KV単位低い動粘度も示す。この方法の基油は、4.5cSt以下のKV100を有する少なくとも1つのより軽い基油と、5.5cSt以上のKV100を有する少なくとも1つのより重い基油とのブレンドを含み、基油のブレンドは、ブレンド中の基油の総重量に基づいて、少なくとも約20重量パーセントの少なくとも1つのより重い基油を有する。この方法の(メタ)アクリレートコポリマーは、重合モノマー単位として、(i)モノマーエステル部分に約500~約700の中間分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位と、(ii)モノマーエステル部分に6,000~10,000の高分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位と、を含む。この方法の任意選択のアプローチまたは実施形態では、(メタ)アクリレートコポリマーは、重合モノマー単位として、(iii)モノマーエステル部分に約400以下の低分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位をさらに含む。
前の段落で説明した方法または使用は、任意選択の特徴および実施形態と組み合わせてもよい。これらの任意選択の特徴または実施形態は、基油のブレンドが、約1.55以下のより軽い基油のより重い基油に対する比率を含み、基油のブレンドが、約40~約60重量パーセントのより重い基油を含むこと;および/またはマルチグレード潤滑油組成物が、約1~約8重量パーセントのヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤もしくはスクシンイミド分散剤を含むこと、のうちの任意の組み合わせだけでなく、任意の組み合わせでこの発明の開示に記載された任意選択の特徴または実施形態のいずれかを含む。
本明細書で使用される特定の用語の意味を明確にするために、以下の用語の定義が提供される。
用語「油組成物」、「潤滑組成物(lubrication composition)」、「潤滑油組成物」、「潤滑油」、「潤滑剤組成物」、「潤滑組成物(lubricating composition)」、「完全配合潤滑剤組成物」、「潤滑剤」、「クランクケース油」、「クランクケース潤滑剤」、「エンジン油」、「エンジン潤滑剤」、「モータ油」、および「モータ潤滑剤」は、主要量の基油に加えて少量の添加剤組成物を含む最終潤滑生成物を指す、同義の完全に互換性のある専門用語であるとみなされる。
本明細書で使用される場合、用語「添加剤パッケージ」、「添加剤濃縮物」、「添加剤組成物」、「エンジン油添加剤パッケージ」、「エンジン油添加剤濃縮物」、「クランクケース添加剤パッケージ」、「クランクケース添加剤濃縮物」、「モータ油添加剤パッケージ」、「モータ油濃縮物」は、主要量の基油原料混合物を除外する潤滑油組成物の一部を指す、同義の完全に互換性のある専門用語であるとみなされる。添加剤パッケージは、粘度指数向上剤または流動点降下剤を含む場合も含まない場合もある。
「より軽い基油」とは、4.5cSt以下の動粘度(KV100)を有する潤滑粘度の基油を指し、「より重い基油」とは、5.5cSt以上の動粘度(KV100)を有する潤滑粘度の基油を指す。
用語「過塩基性」は、存在する金属の量が化学量論的量を超える、スルホネート、カルボキシレート、サリチレート、および/またはフェネートの金属塩などの金属塩に関する。そのような塩は、100%超の変換レベルを有し得る(すなわち、それらは、酸をその「標準」、「中性」の塩に変換するのに必要な理論的金属量の100%超を含み得る)。多くの場合MRと略される表現「金属比」は、既知の化学反応性および化学量論に従って、過塩基性塩中の金属の総化学当量と中性塩中の金属の化学当量との比率を示すために使用される。標準または中性塩では金属比は1であるが、過塩基性塩ではMRは1より大きい。これらは、一般的に、過塩基性、高塩基性、または超塩基性塩と呼ばれ、有機硫黄酸、カルボン酸、サリチレート、および/またはフェノールの塩であってもよい。
本明細書で使用される場合、用語「ヒドロカルビル」または「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」は、当業者に周知のその通常の意味で使用される。具体的には、分子の残りに直接結合した炭素原子を有し、主に炭化水素特性を有する基を指す。各ヒドロカルビル基は、独立して炭化水素置換基から選択され、置換炭化水素置換基は、ハロ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、メルカプト基、ニトロ基、ニトロソ基、アミノ基、ピリジル基、フリル基、イミダゾリル基、酸素、および窒素のうちの1つ以上を含有し、ヒドロカルビル基中の10個の炭素原子毎に2つ以下の非炭化水素置換基が存在する。
本明細書で使用される場合、用語「ヒドロカルビレン置換基」または「ヒドロカルビレン基」は、当業者に周知のその通常の意味で使用される。具体的には、分子の2つの場所で炭素原子によって分子の残りの部分に直接結合し、主に炭化水素特性を有する基を指す。各ヒドロカルビレン基は、二価炭化水素置換基から独立して選択され、置換二価炭化水素置換基は、ハロ基、アルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、メルカプト基、ニトロ基、ニトロソ基、アミノ基、ピリジル基、フリル基、イミダゾリル基、酸素、および窒素を含有し、ヒドロカルビレン基中の10個の炭素原子毎に2つ以下の非炭化水素置換基が存在する。
本明細書で使用される場合、用語「重量パーセント」は、別途明確に述べられていない限り、記載された成分が組成物全体の重量に対して表すパーセンテージを意味する。
本明細書で使用される用語「可溶性」、「油溶性」、または「分散性」は、化合物または添加剤が可溶性、溶解性、混和性、または油中にあらゆる割合で懸濁可能であることを示し得るが、必ずしもそうではない。しかしながら、前述の用語は、それらが、例えば、油が採油される環境においてその意図された効果を発揮するのに十分な程度に、油中で可溶性、懸濁性、溶解性、または安定に分散性であることを意味する。さらに、必要に応じて、他の添加剤を追加で組み込むことで、特定の添加剤のより高いレベルの組み込みが可能となり得る。
本明細書で採用される用語「TBN」は、ASTM D2896またはASTM D4739またはDIN 51639-1の方法により測定される場合に、mgKOH/g単位での全塩基価を示すために使用される。
本明細書で採用される用語「アルキル」は、約1~約100個の炭素原子の直鎖、分枝鎖、環状、および/または置換飽和鎖部分を指す。
本明細書で採用される用語「アルケニル」は、約3~約10個の炭素原子の直鎖、分岐鎖、環状、および/または置換不飽和鎖部分を指す。
本明細書で採用される用語「アリール」は、アルキル、アルケニル、アルキルアリール、アミノ、ヒドロキシル、アルコキシ、ハロ置換基、ならびに/またはこれらに限定されないが、窒素、酸素、および硫黄を含むヘテロ原子を含み得る、単環式および多環式の芳香族化合物を指す。
本明細書の潤滑剤、成分の組み合わせ、または個々の成分は、様々な種類の内燃エンジンにおける使用に好適であってもよい。好適なエンジンの種類には、重荷重ディーゼル、乗用車、軽荷重ディーゼル、中速ディーゼル、または船舶用エンジンが含まれてもよいが、これらに限定されない。内燃エンジンは、ディーゼル燃料エンジン、ガソリン燃料エンジン、天然ガス燃料エンジン、バイオ燃料エンジン、混合ディーゼル/バイオ燃料-燃料エンジン、混合ガソリン/バイオ燃料-燃料エンジン、アルコール燃料エンジン、混合ガソリン/アルコール燃料エンジン、圧縮天然ガス(CNG)燃料エンジン、またはそれらの混合物であってもよい。ディーゼルエンジンは、圧縮点火エンジンであってもよい。ガソリンエンジンは、スパーク点火エンジンであってもよい。内燃エンジンはまた、電気またはバッテリ電源と組み合わせて使用してもよい。このように構成されたエンジンは、一般的にハイブリッドエンジンとして知られている。内燃エンジンは、2ストローク、4ストローク、またはロータリーエンジンであってもよい。好適な内燃エンジンには、船舶用ディーゼルエンジン(例えば内陸船舶)、航空用ピストンエンジン、低負荷ディーゼルエンジン、ならびにオートバイ、自動車、機関車、およびトラックエンジンが含まれる。
内燃エンジンは、アルミニウム合金、鉛、スズ、銅、鋳鉄、マグネシウム、セラミック、ステンレス鋼、複合体、および/またはそれらの混合物のうちの1つ以上の成分を含有してもよい。成分は、例えば、ダイヤモンド様カーボンコーティング、潤滑コーティング、リン含有コーティング、モリブデン含有コーティング、グラファイトコーティング、ナノ粒子含有コーティング、および/またはそれらの混合物でコーティングされてもよい。アルミニウム合金は、ケイ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、または他のセラミック材料を含んでもよい。一実施形態では、アルミニウム合金は、ケイ酸アルミニウム表面である。本明細書で使用される場合、用語「アルミニウム合金」は、「アルミニウム複合体」と同義であり、その詳細な構造にかかわらず、顕微鏡レベルまたはほぼ顕微鏡レベルで混合または反応するアルミニウムおよび別の成分を含む成分または表面を説明することが意図される。これには、セラミック様材料のような非金属性元素または化合物を有する複合体または合金様構造だけでなく、アルミニウム以外の金属を有する任意の従来の合金が含まれる。
内燃エンジンのための潤滑油組成物は、硫黄、リン、または硫酸灰分(ASTM D-874)含有量にかかわらず、いずれのエンジン潤滑剤にも好適であってもよい。エンジン油潤滑剤の硫黄含有量は、約1重量%以下、または約0.8重量%以下、または約0.5重量%以下、または約0.3重量%以下、または約0.2重量%以下であってもよい。一実施形態では、硫黄含有量は、約0.001重量%~約0.5重量%、または約0.01重量%~約0.3重量%の範囲であってもよい。リン含有量は、約0.2重量%以下、または約0.1重量%以下、または約0.085重量%以下、または約0.08重量%以下、またはさらには約0.06重量%以下、約0.055重量%以下、または約0.05重量%以下であってもよい。一実施形態では、リン含有量は、約50ppm~約1000ppm、または約325ppm~約850ppmであってもよい。総硫酸灰分含有量は、約2重量%以下、または約1.5重量%以下、または約1.1重量%以下、または約1重量%以下、または約0.8重量%以下、または約0.5重量%以下であってもよい。一実施形態では、硫酸灰分含有量は、約0.05重量%~約0.9重量%、または0.1重量%もしくは約0.2重量%~約0.45重量%であってもよい。別の実施形態では、硫黄含有量は、約0.4重量%以下であってもよく、リン含有量は、約0.08重量%以下であってもよく、かつ硫酸灰分は、約1重量%以下である。さらに別の実施形態では、硫黄含有量は、約0.3重量%以下であってもよく、リン含有量は、約0.05重量%以下であり、かつ硫酸灰分は、約0.8重量%以下であってもよい。
一実施形態では、潤滑油組成物は、エンジン油であり、潤滑油組成物は、(i)約0.5重量%以下の硫黄含有量、(ii)約0.1重量%以下のリン含有量、および(iii)約1.5重量%以下の硫酸灰分含有量を有してもよい。
一実施形態では、潤滑油組成物は、2ストロークまたは4ストロークの船舶用ディーゼル内燃エンジンに好適である。一実施形態では、船舶用ディーゼル燃焼エンジンは、2ストロークエンジンである。いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、船舶用エンジンの動力供給に使用される燃料の高硫黄含有量および船舶に好適なエンジン油に必要な高いTBN(例えば、船舶に好適なエンジン油では約40TBN超)が含まれるがこれらに限定されない1つ以上の理由により、2ストロークまたは4ストロークの船舶用ディーゼル内燃エンジンに好適でない。
いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、約1~約5%の硫黄を含有する燃料などの低硫黄燃料を動力源とするエンジンでの使用に好適である。高速道路車両燃料は、約15ppmの硫黄(または約0.0015%の硫黄)を含有する。
低速ディーゼルは、典型的には船舶用エンジンを指し、中速ディーゼルは、典型的には機関車を指し、高速ディーゼルは、典型的には高速道路車両を指す。潤滑油組成物は、これらの種類のうちの1つのみまたはすべてのものに好適であってもよい。
さらに、本明細書の潤滑剤は、ILSAC GF-3、GF-4、GF-5、GF-6、PC-11、CF、CF-4、CH-4、CK-4、FA-4、CJ-4、CI-4 Plus、CI-4、API SG、SJ、SL、SM、SN、SN PLUS、ACEA A1/B1、A2/B2、A3/B3、A3/B4、A5/B5、C1、C2、C3、C4、C5、E4/E6/E7/E9、Euro 5/6、JASO DL-1、Low SAPS、Mid SAPSなどの1つ以上の業界仕様要件、またはDexos1(商標)、Dexos2(商標)、MB-Approval 229.1、229.3、229.5、229.51/229.31、229.52、229.6、229.71、226.5、226.51、228.0/.1、228.2/.3、228.31、228.5、228.51、228.61、VW 501.01、502.00、503.00/503.01、504.00、505.00、505.01、506.00/506.01、507.00、508.00、509.00、508.88、509.99、BMW Longlife-01、Longlife-01 FE、Longlife-04、Longlife-12 FE、Longlife-14 FE+、Longlife-17 FE+、Porsche A40、C30、Peugeot Citroen Automobiles B71 2290、B71 2294、B71 2295、B71 2296、B71 2297、B71 2300、B71 2302、B71 2312、B71 2007、B71 2008、Renault RN0700、RN0710、RN0720、Ford WSS-M2C153-H、WSS-M2C930-A、WSS-M2C945-A、WSS-M2C913A、WSS-M2C913-B、WSS-M2C913-C、WSS-M2C913-D、WSS-M2C948-B、WSS-M2C948-A、GM 6094-M、Chrysler MS-6395、Fiat 9.55535 G1、G2、M2、N1、N2、Z2、S1、S2、S3、S4、T2、DS1、DSX、GH2、GS1、GSX、CR1、Jaguar Land Rover STJLR.03.5003、STJLR.03.5004、STJLR.03.5005、STJLR.03.5006、STJLR.03.5007、STJLR.51.5122などの元々の設備製造業者の仕様、または本明細書に記載されていない過去もしくは今後のPCMOまたはHDDの仕様を満たすのに好適であってもよい。乗用車用モータ油(PCMO)用途のためのいくつかの実施形態では、最終流体中のリンの量は、1000ppm以下、または900ppm以下、または800ppm以下である。
他のハードウェアは、開示された潤滑剤とともに使用するのに好適でない可能性がある。「機能性流体」は、トラクターの作動流体、自動変速機流体を含む動力伝達流体、連続可変トランスミッション流体および手動トランスミッション流体、トラクターの作動流体を含む作動流体、一部のギア油、パワーステアリング流体、風力タービン、圧縮機に使用される流体、一部の工業用流体、および動力伝達装置の部品に関連する流体を含むがこれらに限定されない様々な流体を包含する用語である。例えば自動変速機流体などのこれらの流体の各々の中には、顕著に異なる機能特性の流体を必要する異なる設計を有する様々なトランスミッションのために様々な異なる種類の流体が存在することに留意すべきである。これは、動力の発生または伝達に使用されない用語「潤滑流体」とは対照的である。
例えば、トラクターの作動流体に関しては、これらの流体は、エンジンを潤滑させることを除いて、トラクターのすべての潤滑剤用途に使用される汎用品である。これらの潤滑用途には、ギアボックス、パワーテイクオフおよびクラッチ、リアアクスル、リダクションギア、湿式ブレーキ、および油圧アクセサリーの潤滑が含まれてもよい。
機能性流体が自動変速機流体である場合、自動変速機流体は、クラッチ板が動力を伝達するのに十分な摩擦を有していなければならない。しかしながら、流体の摩擦係数は、動作中に流体が加熱されるので温度の影響により低下する傾向がある。トラクターの作動流体または自動変速機流体は高温で高い摩擦係数を維持することが重要であり、さもなければブレーキシステムまたは自動変速機が故障する可能性がある。これは、エンジン油の機能ではない。
トラクター流体、例えば、スーパートラクタユニバーサル油(STUO)またはユニバーサルトラクタトランスミッション油(UTTO)は、エンジン油の性能と、変速機、ディファレンシャル、ファイナルドライブプラネタリギア、湿式ブレーキ、および油圧性能とを組み合わせてもよい。UTTOまたはSTUO流体を配合するのに使用される添加剤の多くは機能的に類似しているが、適切に組み込まれなければ有害な影響を及ぼすおそれがある。例えば、エンジン油に使用される一部の耐摩耗添加剤および極圧添加剤は、油圧ポンプの銅成分に対して極めて強い腐食性を有し得る。ガソリンまたはディーゼルエンジンの性能に使用される洗浄剤および分散剤は、湿式ブレーキの性能に有害であり得る。静粛な湿式ブレーキ鳴きに特有の摩擦調整剤は、エンジン油性能に必要な熱安定性を欠いている可能性がある。これらの流体の各々は、機能性、トラクター、または潤滑性にかかわらず、特定の厳格な製造業者の要件を満たすように設計されている。
本開示は、自動車用クランクケース潤滑剤としての使用のために配合された新規の潤滑油ブレンドを提供する。本開示は、2Tおよび/または4Tオートバイ用クランクケース潤滑剤としての使用のために配合された新規の潤滑油ブレンドを提供する。本開示の実施形態は、クランクケース用途に好適であり、かつ空気混入、アルコール燃料適合性、酸化防止性、耐摩耗性能、バイオ燃料適合性、気泡低減特性、摩擦低減、燃費、プレイグニッション防止、錆抑制、汚泥および/または煤煙分散性、ピストン清浄性、堆積物形成、および耐水性の特性に改善を有する潤滑油を提供してもよい。
本開示のエンジン油は、以下に詳細に説明されるように、1つ以上の添加剤を適切な基油配合物に添加することによって配合されてもよい。添加剤は、添加剤パッケージ(または濃縮物)の形態で基油と組み合わせてもよく、または代替的に、基油(または両方の混合物)と個々に組み合わせてもよい。完全に配合されたエンジン油は、添加された添加剤およびそのそれぞれの割合に基づいて、改善された性能特性を示し得る。
本明細書で使用される場合、ポリマーまたはコポリマーを形成する重合性反応物および/またはモノマーが説明される。別途内容が示唆しない限り、ポリマーは、一般に、1つの種類のモノマーのポリマーを指し、コポリマーは2つ以上の種類のモノマーからのポリマーを指す。反応物またはモノマーは、一般に、重合前の反応混合物内の化合物を指し、モノマー単位または(代替的に)繰り返し単位は、ポリマー鎖内で重合された反応物またはモノマーを指す。本明細書の様々なモノマーは、モノマー単位または繰り返し単位として骨格内でランダムに重合されることが多い。考察が反応物またはモノマーに言及する場合、それは、ポリマーまたはコポリマーにおいてそこから誘導される得られたモノマー単位または繰り返し単位も意味する。同様に、考察がモノマー単位または繰り返し単位に言及する場合、それは、その中の関連モノマーまたは繰り返し単位でポリマーまたはコポリマーを形成するのに使用される反応物混合物またはモノマー混合物も意味する。
本明細書の任意の実施形態の分子量は、Watersから入手されるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)機器または類似の機器、およびWaters Empower Softwarまたは類似のソフトウェアで処理されたデータを用いて決定されてもよい。GPC機器は、Waters Separations ModuleおよびWaters屈折率検出器(または類似の任意選択の設備)を装備してもよい。GPCの動作条件には、カラム温度が約40℃のガードカラム、4つのAgilent PLgelカラム(長さ300×7.5mm、粒径5μ、孔径100~10000Å)が含まれてもよい。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してもよい。GPC機器は、500~380,000g/モルの範囲の狭い分子量分布を有する市販のポリスチレン(PS)標準を用いて較正してもよい。500g/モル未満の質量を有する試料の較正曲線を、外挿してもよい。試料およびPS標準を、THFに溶解し、0.1~0.5重量%の濃度で調製し、濾過せずに使用することができる。GPC測定は、参照により本明細書に組み込まれるUS5,266,223にも記載されている。GPC方法は、追加的に、分子量分布情報を提供し、例えば、また参照により本明細書に組み込まれる、W.W.Yau,J.J.Kirkland and D.D.Bly,“Modern Size Exclusion Liquid Chromatography”,John Wiley and Sons,New York,1979を参照されたい。
本開示のさらなる詳細および利点は、以下の説明に部分的に記載され、および/または本開示の実施によって習得され得る。本開示の詳細および利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘された要素および組み合わせによって実現および達成し得る。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明が、両方とも例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求される本開示を限定するものではないことを理解されたい。
異なるポリマーを含む潜在的なマルチグレード潤滑油組成物の粘度マップである。
エンジンまたはクランクケース潤滑剤組成物は、一般的に、火花点火または圧縮点火エンジンを含む車両に使用されて、摩擦低減および他の利益を提供する。そのようなエンジンは、数個用途を挙げると、自動車、トラック、オートバイ、および/または列車の用途に使用してもよく、ガソリン、ディーゼル、アルコール、バイオ燃料、圧縮天然ガスなどを含むがこれらに限定されない燃料で動作させてもよい。これらのエンジンには、内燃エンジンと電気もしくはバッテリ電源との両方を含むハイブリッド電気エンジン、および/または車両が静止しているときの自動エンジン停止機能を含む高度なハイブリッドもしくは内燃エンジンが含まれてもよい。
本開示は、驚くべきことに、5.5cSt以上のKV100を有する基油である、より多くの量の1つ以上のより重い基油を含む、少なくとも0W-16、0W-20、および5W-20配合物のSAE J300認証を満たす独自のマルチグレード潤滑油組成物を説明している。アプローチでは、本明細書のマルチグレード潤滑油組成物は、潤滑剤内の基油の総重量に基づいて、少なくとも約20重量パーセント、少なくとも約40重量パーセント、約20~約60重量パーセント、または約40~約60重量パーセントの少なくとも1つのより重い基油を有する。しかしながら、より多い量のそのようなより重い基油を使用し、依然として少なくとも0W-16、0W-20、および5W-20のマルチグレード油のSAE認証を達成する能力は、マルチグレード潤滑油組成物が、コポリマーのモノマー単位のエステル部分に少なくとも2つ、いくつかのアプローチでは3つの別個の分子量のペンダントヒドロカルビル基を有する、ポリマー固体に基づいて約1重量パーセント以下の特定の(メタ)アクリレートコポリマーも含む場合に、本明細書の実施形態において可能である。
以下でさらに考察するように、これらの独自のコポリマーは、例えば、少なくとも2つの別個の重合(メタ)アクリレートモノマー単位、およびいくつかのアプローチでは、(重量平均分子量に基づいて)(1)そのモノマーエステル部分に約400以下の低分子量のペンダントヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位、(2)そのモノマーエステル部分に500~700の中間分子量のペンダントヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位、および(3)そのモノマーエステル部分に6,000~10,000の高分子量のペンダントヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位、から選択される、3つの別個の重合(メタ)アクリレートモノマー単位を有する。驚くべきことに、約1重量パーセント以下のこの独自のコポリマーが本明細書のマルチグレード潤滑油組成物に含まれる場合、より多い量のより重い基油を有する基油ブレンドを使用することができ、最終流体は、依然として、少なくとも0W-16、0W-20、および/または5W-20油のSAE認証を達成することができる。この結果は驚くべきであり、それは、より軽い基油に対してより重い基油を大量に使用した場合、そのようなSAE認証のより低いKV100およびCCS目標を満たすことができる流体が達成できるとは予想されなかったからである。そのような配合物は、SAE認証を依然として達成する潤滑剤組成物により大きな柔軟性を提供する。いくつかのアプローチでは、独自のコポリマーは、以下の式Iの構造を有し、
Figure 2022155556000003
式中、Rは、メチルまたは水素であり、R1は、低分子量のペンダントヒドロカルビル基の一部を形成し、R2は、中間分子量のペンダントヒドロカルビル基の一部を形成し、および/またはR3は、高分子量のペンダントヒドロカルビル基の一部を形成し、a、b、およびcは、所望のコポリマー分子量を達成するための各モノマーの種類のコポリマー中の繰り返し単位の数を表す整数である(a、b、およびc単位は、好ましくは、コポリマー内でランダムに重合される)。コポリマーは、整数bおよびcに関連する少なくともモノマー基を含み、いくつかのアプローチは、a、b、およびcの3つすべてを含む。
ポリ(メタ)アクリレートコポリマー
一態様では、本明細書の流体は、コポリマー中に形成する(メタ)アクリレートモノマー単位のエステル部分に低分子量、中間分子量、および/または高分子量のペンダントヒドロカルビル基などの、2つ以上の別個の分子量のペンダントアーム(いくつかの事例では、3つの別個のアーム)のブレンドを有する、少量(ポリマー固体に基づいて約1重量パーセント以下)の選択された(メタ)アクリレートコポリマーを含む。本明細書の独自の流体のためにこのコポリマーを形成するのに好適なモノマーまたは反応物は、(1)エステル部分に約400以下の低重量平均分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー、(2)エステル部分に約500~約700の中間重量平均分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー、および(3)エステル部分に約6000~約10,000の高重量分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマーから選択される、少なくとも2つの別個の(メタ)アクリレートモノマーまたは反応物(およびいくつかのアプローチでは、3つの別個の(メタ)アクリレートモノマーまたは反応物)のブレンドを含む。本明細書で使用される場合、「(メタ)アクリレート」は、メタクリレートおよび/またはアクリレートモノマーもしくはモノマー単位(または混合物)の両方を指す。モノマーのエステルのヒドロカルビル基の分子量には、エステル酸素だけでなくヒドロカルビル鎖が含まれるが、カルボニル基は含まれない。
典型的には、形成されたまたは得られた(メタ)アクリレートコポリマーは、約140,000以上、いくつかの事例では、約250,000以下、例えば、約150,000~約240,000のコポリマーの数平均分子量を達成するのに有効なモノマー量を有し、多分散性指数は、約2.8以下、または約2.6以下、および他のアプローチでは、約1.8~約2.6の範囲である。さらに他のアプローチでは、本明細書のコポリマーは、約10:1~約50:1、他のアプローチでは、約11:1~約30:1、およびさらに他のアプローチでは、約12:1~約25:1のより高分子量のアームとより低分子量のアームとの間の分子量比を有する。他の事例では、本明細書のコポリマーは、約1.5:1~約25:1、および他のアプローチでは、約1.5:1~約16:1のより高分子量のアームとより低分子量のアームとの間の分子量比を有する。
コポリマーの詳細により目を向けると、1つのアプローチでは、本明細書の(メタ)アクリレートコポリマーは、選択された量の低、中間、および/または高分子量のペンダントヒドロカルビル(メタ)アクリレートモノマーの線状ランダムコポリマーの形態の反応生成物を含む。これらのモノマーおよびモノマー単位は、以下でさらに説明され、それぞれのエステル鎖に直鎖および/または分岐鎖ヒドロカルビル基の両方を含み、いくつかの実施形態では、少なくとも2つの別個の分子量のアーム、場合によっては、3つの別個の分子量のアームを有する櫛型コポリマーを形成する。
実施形態またはアプローチでは、低分子量のヒドロカルビル(メタ)アクリレート単位は、ヒドロカルビル基、好ましくは、6~20個の炭素および好ましくは12~16個の炭素のモノマーエステル部分(任意の分岐を含む)の総炭素鎖長を有するアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマーから誘導される。例示的な低分子量のヒドロカルビル(メタ)アクリレートモノマーは、ブレンド中にC12~C16の範囲のアルキル鎖長、具体的には、12、14、および16個の炭素のアルキル鎖を有し、そのうちC12アルキル(メタ)アクリレートが過半数である、(メタ)アクリレートモノマーまたはモノマー単位のブレンドを含み得る、ラウリル(メタ)アクリレートであってもよい。
他の実施形態またはアプローチでは、中間分子量のヒドロカルビル(メタ)アクリレート単位は、ヒドロカルビル基または総ヒドロカルビルエステル長(任意の分岐を含む)を有するヒドロカルビル(メタ)アクリレートモノマーから誘導され、少なくとも約500~最大約700の重量平均分子量を有する。これらの中間分子量鎖は、(メタ)アクリル酸でエステル化されたポリマーアルコールのマクロモノマーから誘導され得る。マクロモノマーは、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン、イソプレン、またはそれらの組み合わせを含むアルケンまたはアルカジエンから誘導されてもよく、約500~約700などの約700以下の分子量を有する。
さらに他の実施形態またはアプローチでは、高分子量のヒドロカルビル(メタ)アクリレート単位は、少なくとも約6,000および最大約10,000の重量平均分子量を有する、ヒドロカルビル基または総ヒドロカルビルエステル長(任意の分岐を含む)を有するヒドロカルビル(メタ)アクリレートモノマーから誘導される。これらの高分子量鎖は、(メタ)アクリル酸でエステル化されたポリマーアルコールのマクロモノマーから誘導され得る。マクロモノマーは、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン、イソプレン、またはそれらの組み合わせを含むアルケンまたはアルカジエンから誘導されてもよく、約500~約10,000、または約6,000~約10,000などの約10,000以下の分子量を有する。
任意選択の実施形態では、本明細書のポリ(メタ)アクリレートコポリマーは、例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートならびに/または様々な分散剤モノマーおよびモノマー単位を含む、他の任意選択のモノマーおよびモノマー単位も含んでもよい。本明細書のポリ(メタ)アクリレートコポリマーは、任意選択的に、1つ以上の分散剤モノマーまたはモノマー単位でも官能化されてもよい。1つのアプローチでは、分散剤モノマーまたはモノマー単位は、窒素含有モノマーまたはそれらの単位であってもよい。そのようなモノマーは、使用される場合、ポリマーに分散剤官能基を付与してもよい。いくつかのアプローチでは、窒素含有モノマーは、メタクリレート、メタクリルアミドなどの(メタ)アクリルモノマーであってもよい。いくつかのアプローチでは、窒素含有部分のアクリル部分への結合は、窒素原子または代替的に酸素原子を介してもよく、その場合、モノマーの窒素は、モノマー中の他の場所に位置するであろう。窒素含有モノマーは、ビニル置換窒素複素環モノマーおよびビニル置換アミンなどの(メタ)アクリルモノマー以外であってもよい。窒素含有モノマーは、例えば、US6,331,603におけるものを含む。他の好適な分散剤モノマーには、ジアルキルアミノアルキルアクリレート、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミド、ジアルキルアミノアルキルメタクリルアミド、N-第三級アルキルアクリルアミド、およびN-第三級アルキルメタクリルアミドが含まれるが、これらに限定されず、アルキル基またはアミノアルキル基は、独立して、1~8個の炭素原子を含有してもよい。例えば、分散剤モノマーは、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートであってもよい。窒素含有モノマーは、例えば、t-ブチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、N-ビニルピロリドン、N-ビニルイミダゾール、またはN-ビニルカプロラクタムであってもよい。それは、4-フェニルアゾアニリン、4-アミノジフェニルアミン、2-アミノベンズイミダゾール、3-ニトロアニリン、4-(4-ニトロフェニルアゾ)アニリン、N-(4-アミノ-5-メトキシ-2-メチル-フェニル)-ベンズアミド、N-(4-アミノ-2,5-ジメトキシ-フェニル)-ベンズアミド、N-(4-アミノ-2,5-ジエトキシ-フェニル)-ベンズアミド、N-(4-アミノ-フェニル)-ベンズアミド、4-アミノ-2-ヒドロキシ-安息香酸を含む、WO2005/087821に開示される芳香族アミンのいずれかに基づく(メタ)アクリルアミドでもあってもよい。
本開示の(メタ)アクリレートコポリマーは、典型的には、約140,000以上、他のアプローチでは、約250,000以下の数平均分子量を有するように合成される。数平均分子量の好適な範囲には、約140,000~約250,000、および他のアプローチでは、約150,000~約240,000が含まれる。本明細書のそのようなコポリマーは、典型的には、約1~約3、および他のアプローチでは、約1.2~約3、およびさらに他のアプローチでは、約1.2~約2、およびさらに他のアプローチでは、約2~約3の範囲の多分散性指数を有する。
(メタ)アクリレートコポリマーは、任意の好適な従来のまたは制御されたフリーラジカル重合技術によって調製されもよい。例として、従来のフリーラジカル重合(FRP)、可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)、原子移動ラジアル重合(ATRP)、および当技術分野で知られている他の制御された種類の重合が挙げられる。重合手順は当業者に知られており、例えば、一般的な重合開始剤(Vazo(商標)67(2.2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリルなど)、従来のFRPを使用する場合は連鎖移動剤(ドデシルメルカプタンなど)、またはRAFT重合を使用する場合はRAFT剤(4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸など)の使用が含まれる。他の開始剤、連鎖移動剤、RAFT剤、ATRP触媒、および開始剤系は、特定の用途の必要に応じて、選択された重合方法に依存して、当技術分野で知られているように使用することができる。
潤滑油組成物
本明細書に記載の(メタ)アクリレートコポリマーは、1つ以上のさらなる任意選択の添加剤と組み合わせて、主要量の基油ブレンドまたは潤滑粘度(以下に説明)の基油ブレンドと組み合わせて、少なくとも0W-16、0W-20、および/または5W-20油のSAE認証を満たす潤滑油組成物を生成してもよい。アプローチでは、潤滑油組成物は、約50重量パーセント以上の基油ブレンド、約60重量パーセント以上、約70重量パーセント以上、または約80重量パーセント以上~約95重量パーセント以下、約90重量パーセント以下、約85重量パーセント以下の基油ブレンドを含み、そのようなブレンドは以下にさらに考察される。
アプローチでは、本明細書の潤滑油組成物は、ポリマー固体に基づいて、かつ潤滑剤組成物の総重量に対して、約0.20重量パーセント~約1重量パーセントの範囲の上述の(メタ)アクリレートポリマーの量を含んでもよく、他のアプローチでは、少なくとも約0.2重量パーセント、少なくとも約0.25重量パーセント、少なくとも約0.3重量パーセント、少なくとも約0.4重量パーセント、少なくとも約0.5重量パーセント~約1重量パーセント以下、約0.9重量パーセント以下、約0.8重量パーセント以下、約0.7重量パーセント以下、約0.6重量パーセント以下、または約0.5重量パーセント以下の範囲の量である。
基油ブレンド:本明細書の潤滑油組成物中に使用される基油は、米国石油協会(API)Base Oil Interchangeability Guidelinesに明記されるように、グループI~Vにおける基油のいずれかから選択してもよい。5つの基油のグループは、以下の通りである。
Figure 2022155556000004
グループI、グループII、およびグループIIIは、鉱物油プロセス原料である。グループIVの基油は、オレフィン性不飽和炭化水素の重合によって生成される、真の合成分子種を含有する。多くのグループVの基油も真の合成生成物であり、ジエステル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール、アルキル化芳香族、ポリリン酸エステル、ポリビニルエーテル、および/またはポリフェニルエーテルなどが含まれてもよいが、植物油などの天然に存在する油であってもよい。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酷烈な加工はそれらの物理的特性をPAOなどの一部の真の合成物と非常に類似したものにす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ことがある。II+グループは、高粘度指数グループIIを含んでもよい。
開示される潤滑油組成物中に使用される基油ブレンドは、鉱物油、動物油、植物油、合成油、合成油ブレンド、またはそれらの混合物であってもよい。好適な油は、水素化分解、水素化、水素化仕上げ、未精製、精製および再精製油、ならびにそれらの混合物から誘導されてもよい。
より軽い基油およびより重い基油:本明細書の任意の実施形態またはアプローチでは、基油は、1つ以上のより軽い基油と1つ以上のより重い基油とのブレンドである。好ましくは、ブレンドは、4.5cSt以下のKV100を有する少なくとも1つのより軽い基油と、5.5cSt以上のKV100を有する少なくとも1つのより重い基油とを含む。より好ましくは、基油のブレンドは、ブレンド中の基油の総重量に基づいて、少なくとも約20重量パーセントまたは少なくとも約40重量パーセントの少なくとも1つのより重い基油を含む。他のアプローチでは、基油ブレンドは、組成物中の基油の総重量に対して、少なくとも約20重量パーセント、少なくとも約30重量パーセント、少なくとも約40重量パーセント、少なくとも約42重量パーセント、少なくとも約44重量パーセント、少なくとも約46重量パーセント、または少なくとも約48重量パーセント~約60重量パーセント以下、約58重量パーセント以下、約56重量パーセント以下、約54重量パーセント以下、約52重量パーセント以下、または約50重量パーセント以下のより重い基油を含む。
本明細書のブレンド内で使用されるより重い基油は、5.5cSt以上のKV100、および実施形態では、5.5~10cSt、5.5~8cSt、または5.5~6.5cStのKV100を有するAPIグループIIIまたはAPIグループIVの基油であってもよい。いくつかの実施形態では、より重い基油は、ポリアルファオレフィンからのグループIVの基油であり、約120以上、または約120~約200の粘度指数を有する。
本明細書のブレンド内で使用されるより軽い基油は、4.5cSt以下のKV100、および実施形態では、3.0~4.5cSt、3.5~4.5cSt、3.8~4.5cSt、または4.0~4.5cStのKV100を有するAPIグループII、グループIII、またはAPIグループIVの基油であってもよい。いくつかの実施形態では、より軽い基油は、グループIIIの油およびポリアルファオレフィンからのグループIVの基油の両方のブレンドであり、約120以上、または約120~約200の粘度指数を有してもよい。他の実施形態では、より軽い基油は、1つ以上のグループIIIの基油である。
未精製油は、精製処理を行わないか、それ以上の精製処理はほとんど行われない天然源、鉱物源、または合成源から誘導されるものである。精製油は、1つ以上の特性の改善をもたらし得る、1つ以上の精製ステップで処理されていることを除き、未精製油と類似である。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、濾過、浸透などである。食用品質に精製された油は、有用である場合または有用でない場合がある。食用油は、ホワイトオイルとも呼ばれる場合がある。いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、食用油またはホワイトオイルを含まない。
再精製油はまた、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、同一のまたは類似のプロセスを使用する清製油と同様に得られる。多くの場合、これらの油は、使用済み添加剤および油分解生成物の除去を対象とする技術によってさらに処理される。
鉱物油には、掘削によって得られる油、または植物および動物から得られる油、またはそれらの任意の混合物が含まれてもよい。例えば、そのような油には、ヒマシ油、ラード油、オリーブ油、ピーナツ油、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、パラフィン系、ナフテン系、またはパラフィン-ナフテン混合系の種類の溶媒処理または酸処理鉱物潤滑油などの鉱物潤滑油が含まれてもよいが、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てもよい。石炭または頁岩から誘導される油も、有用であってもよい。
有用な合成潤滑油には、重合、オリゴマー化、もしくは内部重合オレフィン(例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレンイソブチレンコポリマー)などの炭化水素油;ポリ(1-ヘキセン)、ポリ(1-オクテン)、1-デセンのトリマーもしくはオリゴマー、例えば、ポリ(1-デセン)(そのような材料は多くの場合α-オレフィンと呼ばれる)、およびそれらの混合物;アルキル-ベンゼン(例えば、ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ-(2-エチルヘキシル)-ベンゼン);ポリフェニル(例えば、ビフェニル、ターフェニル、アルキル化ポリフェニル);ジフェニルアルカン、アルキル化ジフェニルアルカン、アルキル化ジフェニルエーテル、およびアルキル化ジフェニルスルフィド、ならびにそれらの誘導体、類似体、および相同体、またはそれらの混合物が含まれてもよい。ポリアルファオレフィンは、典型的には水素化材料である。
他の合成潤滑油には、ポリオールエステル、ジエステル、リン含有酸の液体エステル(例えば、トリクレジルホスフェート、トリオクチルホスフェート、デカンホスホン酸のジエチルエステル)、またはポリマーテトラヒドロフランが含まれる。合成油は、フィッシャー・トロプシュ反応によって生成されてもよく、典型的には、水素化異性化フィッシャー・トロプシュ炭化水素またはワックスであってもよい。一実施形態では、油は、フィッシャー・トロプシュガス対液体合成手順だけでなく他のガス対液体油によって調製してもよい。
潤滑組成物に含まれる主要量の基油は、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、グループIV、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されてもよく、主要量の基油は、組成物中の添加剤成分または粘度指数向上剤の提供に起因する基油以外である。別の実施形態では、潤滑組成物に含まれる主要量の基油は、グループII、グループIII、グループIV、グループV、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されてもよく、主要量の基油は、組成物中の添加剤成分または粘度指数向上剤の提供に起因する基油以外である。
存在する潤滑粘度の油の量は、100重量%から、粘度指数向上剤および/もしくは流動点降下剤ならびに/または他の上面処理添加剤を含む性能添加剤の量の合計を減算した後に残る残余であってもよい。例えば、最終流体中に存在し得る潤滑粘度の油は、約50重量%超、約60重量%超、約70重量%超、約80重量%超、約85重量%超、または約90重量%超などの、主要量であってもよい。
任意選択の添加剤:
本明細書のエンジン油または潤滑油組成物は、性能規格を満たすために、必要に応じていくつかの任意選択の添加剤も含んでもよい。それらの任意選択の添加剤は、以下の段落で説明する。
分散剤:潤滑油組成物は、任意選択的に1つ以上の分散剤またはそれらの混合物を含んでもよい。分散剤は、潤滑油組成物に混合する前に灰分を形成する金属を含有せず、潤滑剤に添加するときに通常いずれの灰分にも寄与しないため、多くの場合、無灰型の分散剤として知られている。無灰型の分散剤は、極性基が比較的高分子量の炭化水素鎖に結合することを特徴とする。典型的な無灰分散剤には、N-置換長鎖アルケニルスクシンイミドが含まれる。N置換長鎖アルケニルスクシンイミドの例としては、ポリイソブチレン置換基の数平均分子量が、GPCにより測定される場合に約350~約50,000、または~約5000、または~約3000の範囲にある、ポリイソブチレンスクシンイミドが挙げられる。スクシンイミド分散剤およびそれらの調製は、例えば、米国特許第7,897,696号または米国特許第4,234,435号に開示されている。アルケニル置換基は、約2~約16個、または約2~約8個、または約2~約6個の炭素原子を含有する重合性モノマーから調製されてもよい。スクシンイミド分散剤は、典型的には、典型的にポリ(エチレンアミン)であるポリアミンから形成されたイミドである。
好ましいアミンは、ポリアミンおよびヒドロキシアミンから選択される。使用され得るポリアミンの例としては、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)、およびペンタエチルアミンヘキサミン(PEHA)などのより高い同族体が挙げられるが、これらに限定されない。
好適な重質ポリアミンは、TEPAおよびPEHA(ペンタエチレンヘキサミン)などの少量の低級ポリアミンオリゴマーを含むが、主に6つ以上の窒素原子、分子当たり2つ以上の第一級アミン、および従来のポリアミン混合物より広範な分岐を有するオリゴマーを含むポリアルキレン-ポリアミンの混合物である。重質ポリアミンは、好ましくは、分子当たり7つ以上の窒素を含有し、分子当たり2つ以上の第一級アミンを有するポリアミンオリゴマーを含む。重質ポリアミンは、28重量%超(例えば、32重量%超)の全窒素と、当量当たり120~160グラムの当量の第一級アミン基とを含む。
いくつかのアプローチでは、好適なポリアミンは、一般的にPAMとして知られており、TEPAおよびペンタエチレンヘキサミン(PEHA)が、ポリアミンの主要部分であり、通常約80%未満である、エチレンアミンの混合物を含有する。
典型的には、PAMは、1グラム当たり8.7~8.9ミリ当量の第一級アミン(第一級アミンの当量当たり115~112グラムの当量)および約33~34重量%の総窒素含有量を有する。実質的にTEPAを含まず、ごく少量のPEHAを含むが、主に6つ以上の窒素およびより広範な分岐を有するオリゴマーを含有するPAMオリゴマーのより重質なカットは、分散性が改善された分散剤を生成してもよい。
ある実施形態では、本開示は、GPCにより決定される場合に、約350~約50,000、または~約5000、または~約3000の範囲の数平均分子量を有するポリイソブチレンから誘導される少なくとも1つのポリイソブチレンスクシンイミド分散剤をさらに含む。ポリイソブチレンスクシンイミドは、単独で、または他の分散剤と組み合わせて使用してもよい。
いくつかの実施形態では、ポリイソブチレンは、含まれる場合に、50モル%超、60モル%超、70モル%超、80モル%超、または90モル%超の末端二重結合の含有量を有してもよい。そのようなPIBは、高反応性PIB(「HR-PIB」)とも呼ばれる。GPCにより決定される場合に約800~約5000の範囲の数平均分子量を有するHR-PIBが、本開示の実施形態における使用に好適である。従来のPIBは、典型的には、50モル%未満、40モル%未満、30モル%未満、20モル%未満、または10モル%未満の末端二重結合の含有量を有する。
GPCにより決定される場合に、約900~約3000の範囲の数平均分子量を有するHR-PIBが、好適であってもよい。そのようなHR-PIBは、市販されているか、またはBoerzelらに対する米国特許第4,152,499号およびGateauらに対する米国特許第5,739,355号に記載されているように三塩化ホウ素などの非塩素化触媒の存在下でのイソブテンの重合によって合成することができる。前述の熱エン反応で使用される場合、HR-PIBは、反応性の増大により、反応中のより高い変換率、およびより少量の沈殿物の形成をもたらし得る。好適な方法は、米国特許第7,897,696号に記載されている。
一実施形態では、本開示は、ポリイソブチレン無水コハク酸(「PIBSA」)から誘導される少なくとも1つの分散剤をさらに含む。PIBSAは、ポリマー当たり平均約1.0~約2.0のコハク酸部分を有してもよい。
アルケニルまたはアルキル無水コハク酸の活性%は、クロマトグラフィー技術を使用して決定することができる。この方法は、米国特許第5,334,321号の第5欄および第6欄に記載されている。
ポリオレフィンの変換率は、米国特許第5,334,321号の第5欄および第6欄の式を使用する活性%から計算される。
別途明記しない限り、すべてのパーセンテージは、重量パーセントであり、すべての分子量は、市販のポリスチレン標準(較正基準として180~約18,000の数平均分子量を有する)を使用するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により決定される数平均分子量である。
一実施形態では、分散剤は、ポリアルファオレフィン(PAO)無水コハク酸から誘導されてもよい。一実施形態では、分散剤は、オレフィン無水マレイン酸コポリマーから誘導されてもよい。例として、分散剤は、ポリPIBSAとして記載されてもよい。ある実施形態では、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てもよい。
好適なクラスの窒素含有分散剤は、オレフィンコポリマー(OCP)、より具体的には、無水マレイン酸でグラフト化され得るエチレン-プロピレン分散剤から誘導されてもよい。官能化OCPと反応させることができる窒素含有化合物のより完全なリストは、米国特許第7,485,603号、同第7,786,057号、同第7,253,231;号、同第6,107,257号、および同第5,075,383号に記載され、および/または市販されている。
ヒドロカルビル-ジカルボン酸または無水物のヒドロカルビル部分は、代替的に、エチレン-アルファオレフィンコポリマーから誘導されてもよい。これらのコポリマーは、複数のエチレン単位および複数の1つ以上のC~C10アルファ-オレフィン単位を含有する。C~C10アルファ-オレフィン単位は、プロピレン単位を含んでもよい。エチレン-アルファオレフィンコポリマーは、典型的には、較正基準としてポリスチレンを使用してGPCで測定される場合に、5,000g/モル未満の数平均分子量を有し、またはコポリマーの数平均分子量は、4,000g/モル未満、または3,500g/モル未満、または3,000g/モル未満、または2,500g/モル未満、または2,000g/モル未満、1,500g/モル未満、または1,000g/モル未満であってもよい。いくつかの実施形態では、コポリマーの数平均分子量は、800~3,000g/モルであってもよい。
エチレン-アルファオレフィンコポリマーのエチレン含有量は、80モル%未満、70モル%未満、または65モル%未満、または60モル%未満、または55モル%未満、または50モル%未満、または45モル%未満、または40モル%未満であってもよい。コポリマーのエチレン含有量は、少なくとも10モル%および80モル%未満、または少なくとも20モル%および70モル%未満、または少なくとも30モル%および65モル%未満、または少なくとも40モル%および60モル%未満であってもよい。
エチレン-アルファオレフィンコポリマーのC~C10アルファ-オレフィン含有量は、少なくとも20モル%、または少なくとも30モル%、または少なくとも35モル%、または少なくとも40モル%、または少なくとも45モル%、または少なくとも50モル%、または少なくとも55モル%、または少なくとも60モル%であってもよい。
いくつかの実施形態では、エチレン-アルファオレフィンコポリマーの分子の少なくとも70モル%が、不飽和基を有してもよく、当該不飽和基の少なくとも70モル%が、末端ビニリデン基または末端ビニリデン基の三置換異性体に位置してもよいか、またはコポリマーの少なくとも75モル%が、末端ビニリデン基または末端ビニリデン基の三置換異性体で終結するか、またはコポリマーの少なくとも80モル%が、末端ビニリデン基または末端ビニリデン基の三置換異性体で終結するか、またはコポリマーの少なくとも80モル%が、末端ビニリデン基または末端ビニリデン基の三置換異性体で終結するか、または、コポリマーの少なくとも85モル%が、末端ビニリデン基または末端ビニリデン基の三置換異性体で終結するか、またはコポリマーの少なくとも90モル%が、末端ビニリデン基または末端ビニリデン基の三置換異性体で終結するか、またはコポリマーの少なくとも95モル%が、末端ビニリデン基または末端ビニリデン基の三置換異性体で終結する。コポリマーの末端ビニリデンおよび末端ビニリデンの三置換異性体は、以下の構造式(A)~(C)のうちの1つ以上を有し、
Figure 2022155556000005
式中、Rは、C~Cアルキル基を表し、「
Figure 2022155556000006
」は、結合がコポリマーの残りの部分に結合していることを示す。
分散剤のエチレン-アルファオレフィンコポリマーは、13C NMR分光法により決定される場合に、2.8未満の平均エチレン単位ランレングス(nC2)を有してもよく、また、以下の式によって示される関係も満たし、
Figure 2022155556000007
式中、EEE=(xC2、EEA=2(xC2(1-xC2)、AEA=xC2(1-xC2、およびxC2は、H-NMR分光法により測定される場合に、ポリマーに組み込まれたエチレンのモル分率であり、Eは、エチレン単位を表し、Aは、アルファ-オレフィン単位を表す。コポリマーは、2.6未満、または2.4未満、または2.2未満、または2未満の平均エチレン単位ランレングスを有してもよい。平均エチレンランレングスnc2は、次の式で示される関係も満たしてもよく、
式中、nC2、実際<nC2、統計である。
エチレン-アルファオレフィンコポリマーのクロスオーバー温度は、-20℃以下、または-25℃以下、または-30℃以下、または-35℃以下、または-40℃以下であってもよい。コポリマーは、4以下、または3以下、または2以下の多分散性指数を有してもよい。コポリマー中の単位トライアドの20%未満が、エチレン-エチレン-エチレントライアドであってもよく、またはコポリマー中の単位トライアドの10%未満が、エチレン-エチレン-エチレントライアドであるか、またはコポリマー中の単位トライアドの5%未満が、エチレン-エチレン-エチレントライアドである。エチレン-アルファオレフィンコポリマーおよびそれから作製された分散剤のさらなる詳細は、米国受入官庁に提出されたPCT/US18/37116に見出すことができ、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
好適な分散剤の1つのクラスはまた、マンニッヒ塩基であってもよい。マンニッヒ塩基は、より高分子量のアルキル置換フェノール、ポリアルキレンポリアミン、およびホルムアルデヒドなどのアルデヒドの縮合によって形成される材料である。マンニッヒ塩基は、米国特許第3,634,515号により詳細に記載されている。
好適なクラスの分散剤はまた、高分子量エステルまたは半エステルアミドであってもよい。好適な分散剤はまた、従来の方法によって様々な薬剤のいずれかと反応させて後処理されてもよい。これらの中には、ホウ素、尿素、チオ尿素、ジメルカプトチアジアゾール、二硫化炭素、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、炭化水素置換無水コハク酸、無水マレイン酸、ニトリル、エポキシド、カーボネート、環状カーボネートヒンダードフェノールエステル、およびリン化合物がある。US7,645,726、US7,214,649、およびUS8,048,831は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
カーボネートおよびホウ酸の後処理に加えて、化合物はいずれも、異なる特性を改善または付与するように設計された様々な後処理により後処理、またはさらに後処理されてもよい。そのような後処理には、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,241,003号の第27~29欄に要約されたものが含まれる。そのような処理には、無機リン酸または無水物(例えば、米国特許第3,403,102号および同第4,648,980号);有機リン化合物(例えば、米国特許第3,502,677号);五硫化リン;既に上で述べたようなホウ素化合物(例えば、米国特許第3,178,663号および同第4,652,387号);カルボン酸、ポリカルボン酸、無水物および/または酸ハロゲン化物(例えば、米国特許第3,708,522号および同第4,948,386号);エポキシドポリエポキシドまたはチオエポキシド(例えば、米国特許第3,859,318号および同第5,026,495号);アルデヒドまたはケトン(例えば、米国特許第3,458,530号);二硫化炭素(例えば、米国特許第3,256,185号);グリシドール(例えば、米国特許第4,617,137号);尿素、チオ尿素、またはグアニジン(例えば、米国特許第3,312,619号、同第3,865,813号、および英国特許第GB1,065,595号);有機スルホン酸(例えば、米国特許第3,189,544号および英国特許第GB2,140,811号);アルケニルシアニド(例えば、米国特許第3,278,550号および同第3,366,569号);ジケテン(例えば、米国特許第3,546,243号);ジイソシアネート(例えば、米国特許第3,573,205号);アルカンスルトン(例えば、米国特許第3,749,695号);1,3-ジカルボニル化合物(例えば、米国特許第4,579,675号);アルコキシル化アルコールまたはフェノールのサルフェート(例えば、米国特許第3,954,639号);環状ラクトン(例えば、米国特許第4,617,138号、同第4,645,515号、同第4,668,246号、同第4,963,275号、および同第4,971,711号);環状カーボネートまたはチオカーボネート直鎖モノカーボネートまたはポリカーボネート、またはクロロホルメート(例えば、米国特許第4,612,132号、同第4,647,390号、同第4,648,886号、同第4,670,170号);窒素含有カルボン酸(例えば、米国特許第4,971,598号および英国特許第GB2,140,811号);ヒドロキシ保護されたクロロジカルボニルオキシ化合物(例えば、米国特許第4,614,522号)、ラクタム、チオラクタム、チオラクトン、またはジトラクトン(例えば、米国特許第4,614,603号および同第4,666,460号)、環状カーボネートまたはチオカーボネート、直鎖モノカーボネートまたはポリカーボネート、またはクロロホルメート(例えば、米国特許第4,612,132号、同第4,647,390号、同第4,646,860号、および同第4,670,170号);窒素含有カルボン酸(例えば、米国特許第4,971,598号および英国特許第2,440,811号);ヒドロキシ保護されたクロロジカルボニルオキシ化合物(例えば、米国特許第4,614,522号);ラクタム、チオラクタム、チオラクトン、またはジチオラクトン(例えば、米国特許第4,614,603号および同第4,666,460号);環状カルバメート、環状チオカルバメート、または環状ジチオカルバメート(例えば、米国特許第4,663,062号および同第4,666,459号);ヒドロキシ脂肪族カルボン酸(例えば、米国特許第4,482,464号、同第4,521,318号、同第4,713,189号);酸化剤(例えば、米国特許第4,379,064号);五硫化リンとポリアルキレンポリアミンの組み合わせ(例えば、米国特許第3,185,647号);カルボン酸またはアルデヒドまたはケトンと硫黄または塩化硫黄の組み合わせ(例えば、米国特許第3,390,086号、同第3,470,098号);ヒドラジンと二硫化炭素の組み合わせ(例えば、米国特許第3,519,564号);アルデヒドとフェノールの組み合わせ(例えば、米国特許第3,649,229号、同第5,030,249号、同第5,039,307号);アルデヒドとジチオリン酸のO-ジエステルの組み合わせ(例えば、米国特許第3,865,740号);ヒドロキシ脂肪族カルボン酸とホウ酸の組み合わせ(例えば、米国特許第4,554,086号);ヒドロキシ脂肪族カルボン酸、次にホルムアルデヒドおよびフェノールの組み合わせ(例えば、米国特許第4,636,322号);ヒドロキシ脂肪族カルボン酸と次に脂肪族ジカルボン酸の組み合わせ(例えば、米国特許第4,663,064号);ホルムアルデヒドとフェノール、次にグリコール酸の組み合わせ(例えば、米国特許第4,699,724号);ヒドロキシ脂肪族カルボン酸またはシュウ酸と次にジイソシアネートの組み合わせ(例えば、米国特許第4,713,191号);リンの無機酸または無水物、またはその部分的または全硫黄類似体とホウ素化合物の組み合わせ(例えば、米国特許第4,857,214号);有機二酸、次に不飽和脂肪酸と、次にニトロソ芳香族アミン、任意選択的にホウ素化合物、次にグリコール化剤の組み合わせ(例えば、米国特許第4,973,412号);アルデヒドとトリアゾールの組み合わせ(例えば、米国特許第4,963,278号);アルデヒドとトリアゾール、次にホウ素化合物の組み合わせ(例えば、米国特許第4,981,492号);環状ラクトンとホウ素化合物の組み合わせ(例えば、米国特許第4,963,275号および同第4,971,711号)による処理が含まれる。上記の特許は、その全体が本明細書に組み込まれる。
好適な分散剤のTBNは、約50%の希釈油を含有する分散剤試料で測定した場合、約5~約30TBNに匹敵する、油を含まない基準で約10~約65mgKOH/gの分散剤であってもよい。TBNは、ASTM D2896の方法によって測定される。
さらに他の実施形態では、任意選択の分散剤添加剤は、ヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤またはスクシンイミド分散剤であってもよい。アプローチでは、ヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤またはスクシンイミド分散剤は、ポリアルキレンポリアミンと反応させたヒドロカルビル置換アシル化剤から誘導されてもよく、スクシンアミド分散剤またはスクシンイミド分散剤のヒドロカルビル置換基は、ポリスチレンを較正基準として使用するGPCにより測定される場合に約250~約5,000の数平均分子量を有する直鎖または分岐鎖ヒドロカルビル基である。
いくつかのアプローチでは、分散剤を形成するために使用されるポリアルキレンポリアミンは、以下の式を有し、
Figure 2022155556000008
式中、各RおよびR’は、独立して、二価C1~C6アルキレンリンカーであり、各RおよびRは、独立して、水素、C1~C6アルキル基であるか、またはそれらが結合する窒素原子と一緒に、1つ以上の芳香環もしくは非芳香環と任意選択的に融合した5員環もしくは6員環を形成し、nは、0~8の整数である。他のアプローチでは、ポリアルキレンポリアミンは、平均5~7個の窒素原子を有するポリエチレンポリアミンの混合物、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタアミン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
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、最大約20重量%を提供するのに十分な量で使用され得る。使用され得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15重量%、または約0.1重量%~約10重量%、約0.1~8重量%、または約1重量%~約10重量%、または約1重量%~約8重量%、または約1重量%~約6重量%であってもよい。いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、混合分散剤系を利用する。単一の種類または任意の所望の比率の2つ以上の種類の分散剤の混合物を使用してもよい。
酸化防止剤:本明細書の潤滑油組成物は、任意選択的に1つ以上の酸化防止剤も含有してもよい。酸化防止剤化合物は、既知のものであり、例えば、フェネート、フェネートスルフィド、硫化オレフィン、ホスホ硫化テルペン、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(例えば、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、高分子酸化防止剤、またはそれらの混合物が含まれる。酸化防止剤化合物は、単独でまたは組み合わせて使用してもよい。
ヒンダードフェノール酸化防止剤は、立体障害基として、第二級ブチル基および/または第三級ブチル基を含有してもよい。フェノール基は、ヒドロカルビル基および/または第2の芳香族基に結合する架橋基でさらに置換されていてもよい。好適なヒンダードフェノール酸化防止剤の例としては、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挙げられる。一実施形態では、ヒンダードフェノール酸化防止剤は、エステルであってもよく、例えばBASFから入手可能なIrganox(商標)L-135または2,6-ジ-tert-ブチルフェノールおよびアルキルアクリレートから誘導される付加生成物を含んでもよく、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てもよい。別の市販のヒンダードフェノール酸化防止剤は、エステルであってもよく、Albemarle Corporationから入手可能なEthanox(商標)4716を含んでもよい。
有用な酸化防止剤は、ジアリールアミンおよび高分子量フェノールを含んでもよい。ある実施形態では、潤滑油組成物は、ジアリールアミンと高分子量フェノールとの混合物を含有してもよいため、各酸化防止剤は、潤滑油組成物の最終重量に基づいて、最大約5重量%を提供するのに十分な量で存在してもよい。ある実施形態では、酸化防止剤は、潤滑油組成物の最終重量に基づいて、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%の高分子量フェノールとの混合物であってもよい。
硫化されて硫化オレフィンを形成し得る好適なオレフィンの例としては、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挙げられる。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、ならびにそれらの二量体、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のディールス・アルダー付加物およびブチルアクリレートなどの不飽和エステルであってもよい。
別のクラスの硫化オレフィンには、硫化脂肪酸およびそのエステルが含まれる。脂肪酸は、多くの場合、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のエステルの例としては、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挙げられる。多くの場合、脂肪酸は、ラード油、トール油、ピーナツ油、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してもよい。
別の代替の実施形態では、酸化防止剤組成物は、上述のフェノール性および/またはアミン性酸化防止剤に加えて、モリブデン含有酸化防止剤も含有する。これらの3つの酸化防止剤の組み合わせが使用される場合、好ましくは、フェノール、アミン、およびモリブデン含有の比率は、(0~2):(0~2):(0~1)である。
1つ以上の酸化防止剤は、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%の範囲で存在してもよい。
耐摩耗剤:本明細書の潤滑油組成物は、任意選択的に1つ以上の耐摩耗剤も含有してもよい。好適な耐摩耗剤の例としては、金属チオホスフェート、金属ジアルキルジチオホスフェート、リン酸エステルまたはその塩;ホスフェートエステル、ホスファイト、リン含有カルボン酸エステル、エーテル、またはアミド;硫化オレフィン;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)ジスルフィドを含むチオカルバメート含有化合物;ならびにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好適な耐摩耗剤は、モリブデンジチオカルバメートであってもよい。リン含有耐摩耗剤は、欧州特許第612839号により詳細に記載されている。ジアルキルジチオホスフェート塩中の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、鉛、スズ、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、チタン、または亜鉛であってもよい。有用な耐摩耗剤は、亜鉛ジアルキルジチオホスフェートであってもよい。
好適な耐摩耗剤のさらなる例としては、チタン化合物、タータラート、タルトリミド、リン化合物の油溶性アミン塩、硫化オレフィン、ホスファイト(例えば、ジブチルホスファイト)、ホスホネート、チオカルバメート含有化合物、例えば、チオカルバメートエステル、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)ジスルフィドが挙げられる。タータラートまたはタルトリミドは、アルキル-エステル基を含有してもよく、アルキル基上の炭素原子の合計は、少なくとも8であってもよい。耐摩耗剤は、一実施形態では、シトラートを含んでもよい。
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%~約3重量%を含む範囲で存在してもよい。
ホウ素含有化合物:本明細書の潤滑油組成物は、任意選択的に1つ以上のホウ素含有化合物を含有してもよい。ホウ素含有化合物の例としては、米国特許第5,883,057号に開示されているように、ボレートエステル、ホウ酸化脂肪アミン、ホウ酸化エポキシド、ホウ酸化洗浄剤、およびホウ酸化スクシンイミド分散剤などのホウ酸化分散剤が挙げられる。ホウ素含有化合物は、存在する場合、潤滑油組成物の最大約8重量%、約0.01重量%~約7重量%、約0.05重量%~約5重量%、または約0.1重量%~約3重量%を提供するのに十分な量で使用され得る。
洗浄剤:潤滑油組成物は、任意選択的に、1つ以上の中性、低塩基性、または過塩基性洗浄剤、およびそれらの混合物をさらに含んでもよい。好適な洗浄剤基質には、フェネート、硫黄含有フェネート、スルホネート、カリキサラート、サリキサレート、サリチレート、カルボン酸、リン酸、モノおよび/もしくはジチオリン酸、アルキルフェノール、硫黄結合アルキルフェノール化合物、またはメチレン架橋フェノールが含まれる。好適な洗浄剤およびその調製方法は、US7,732,390およびその中に引用されている参考文献を含む多数の特許公報により詳細に記載されている。
洗浄剤基質は、限定されないが、カルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、リチウム、バリウム、またはそれらの混合物などのアルカリ金属またはアルカリ土類金属で塩基化されてもよい。いくつかの実施形態では、洗浄剤は、バリウムを含まない。いくつかの実施形態では、洗浄剤は、マグネシウムまたはカルシウムなどの微量の他の金属を、50ppm以下、40ppm以下、30ppm以下、20ppm以下、または10ppm以下などの量で含有してもよい。好適な洗浄剤には、石油スルホン酸およびアリール基がベンジル、トリル、およびキシリルである長鎖モノまたはジアルキルアリールスルホン酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩が含まれてもよい。好適な洗浄剤の例としては、カルシウムフェネート、カルシウム硫黄含有フェネート、カルシウムスルホネート、カルシウムカリキサラート、カルシウムサリキサレート、カルシウムサリチレート、カルシウムカルボン酸、カルシウムリン酸、カルシウムモノおよび/もしくはジチオリン酸、カルシウムアルキルフェノール、カルシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、カルシウムメチレン架橋フェノール、マグネシウムフェネート、マグネシウム硫黄含有フェネート、マグネシウムスルホネート、マグネシウムカリキサラート、マグネシウムサリキサレート、マグネシウムサリチレート、マグネシウムカルボン酸、マグネシウムリン酸、マグネシウムモノおよび/もしくはジチオリン酸、マグネシウムアルキルフェノール、マグネシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、マグネシウムメチレン架橋フェノール、ナトリウムフェネート、ナトリウム硫黄含有フェネート、ナトリウムスルホネート、ナトリウムカリキサラート、ナトリウムサリキサレート、ナトリウムサリチレート、ナトリウムカルボン酸、ナトリウムリン酸、ナトリウムモノおよび/もしくはジチオリン酸、ナトリウムアルキルフェノール、ナトリウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、またはナトリウムメチレン架橋フェノールが挙げられるが、これらに限定されない。
過塩基性洗浄剤添加剤は、当該技術分野において周知であり、アルカリ金属またはアルカリ土類金属過塩基性洗浄剤添加剤であってもよい。そのような洗浄剤添加剤は、金属酸化物または金属水酸化物を基質および二酸化炭素ガスと反応させることによって調製されてもよい。基質は、典型的には、酸、例えば、脂肪族置換スルホン酸、脂肪族置換カルボン酸、または脂肪族置換フェノールなどの酸である。
用語「過塩基性」は、存在する金属の量が化学量論的量を超える、スルホネート、カルボキシレート、およびフェネートの金属塩などの金属塩に関する。そのような塩は、100%超の変換レベルを有してもよい(すなわち、これらは、酸をその「標準」「中性」の塩に変換するのに必要な理論的量の金属の100%より多くを含んでもよい)。多くの場合MRと略される表現「金属比」は、既知の化学反応性および化学量論に従って、過塩基性塩中の金属の総化学当量と中性塩中の金属の化学当量との比率を示すために使用される。標準または中性塩では金属比は1であるが、過塩基性塩ではMRは1より大きい。これらは、一般的に、過塩基性、高塩基性、または超塩基性塩と呼ばれ、有機硫黄酸、カルボン酸、またはフェノールの塩であってもよい。
潤滑油組成物の過塩基性洗浄剤は、約200mgKOH/グラム以上、またはさらなる例として、約250mgKOH/グラム以上、もしくは約350mgKOH/グラム以上、もしくは約375mgKOH/グラム以上、もしくは約400mgKOH/グラム以上の全塩基価(TBN)を有してもよい。
好適な過塩基性洗浄剤の例としては、過塩基性カルシウムフェネート、過塩基性カルシウム硫黄含有フェネート、過塩基性カルシウムスルホネート、過塩基性カルシウムカリキサラート、過塩基性カルシウムサリキサレート、過塩基性カルシウムサリチレート、過塩基性カルシウムカルボン酸、過塩基性カルシウムリン酸、過塩基性カルシウムモノおよび/またはジチオリン酸、過塩基性カルシウムアルキルフェノール、過塩基性カルシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、過塩基性カルシウムメチレン架橋フェノール、過塩基性マグネシウムフェネート、過塩基性マグネシウム硫黄含有フェネート、過塩基性マグネシウムスルホネート、過塩基性マグネシウムカリキサラート、過塩基性マグネシウムサリキサレート、過塩基性マグネシウムサリチレート、過塩基性マグネシウムカルボン酸、過塩基性マグネシウムリン酸、過塩基性マグネシウムモノおよび/またはジチオリン酸、過塩基性マグネシウムアルキルフェノール、過塩基性マグネシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、または過塩基性マグネシウムメチレン架橋フェノールが挙げられるが、これらに限定されない。
過塩基性フェネートカルシウム洗浄剤は、すべてASTM D-2896の方法により測定される場合に、少なくとも約150mgKOH/g、少なくとも約225mgKOH/g、少なくとも約225mgKOH/g~約400mgKOH/g、少なくとも約225mgKOH/g~約350mgKOH/g、または約230mgKOH/g~約350mgKOH/gの全塩基価を有する。そのような洗浄剤組成物が不活性希釈剤、例えば、プロセス油、通常鉱物油で形成される場合、全塩基価は、希釈剤、および洗浄剤組成物に含有され得る任意の他の材料(例えば、促進剤など)を含む組成物全体の塩基性を反映する。
過塩基性洗浄剤は、1.1:1から、または2:1から、または4:1から、または5:1から、または7:1から、または10:1からの金属対基質比を有してもよい。いくつかの実施形態では、洗浄剤は、エンジン内の錆を低減または防止するのに有効である。洗浄剤は、約0重量%~約10重量%、または約0.1重量%~約8重量%、または約1重量%~約4重量%、または約4重量%超~約8重量%で存在してもよい。
極圧剤:本明細書の潤滑油組成物は、任意選択的に1つ以上の極圧剤も含有してもよい。油に可溶性である極圧(EP)剤は、硫黄およびクロロ硫黄含有EP剤、塩素化炭化水素EP剤、ならびにリンEP剤を含む。そのようなEP剤の例としては、塩素化ワックス;ジベンジルジスルフィド、ビス(クロロベンジル)ジスルフィド、ジブチルテトラスルフィド、オレイン酸の硫化メチルエステル、硫化アルキルフェノール、硫化ジペンテン、硫化テルペン、および硫化ディールス-アルダー付加物などの有機スルフィドおよびポリスルフィド;リンスルフィドとテレピンまたはメチルオレアートとの反応生成物などのリン硫化炭化水素;ジヒドロカルビルおよびトリヒドロカルビルホスファイトなどのリンエステル、例えば、ジブチルホスファイト、ジヘプチルホスファイト、ジシクロヘキシルホスファイト、ペンチルフェニルホスファイト;ジペンチルフェニルホスファイト、トリデシルホスファイト、ジステアリールホスファイト、およびポリプロピレン置換フェニルホスファイト;亜鉛ジオクチルジチオカルバメートおよびバリウムヘプチルフェノール二酸などの金属チオカルバメート;例えば、ジアルキルジチオリン酸とプロピレンオキシドとの反応生成物のアミン塩を含む、アルキルおよびジアルキルリン酸のアミン塩;およびそれらの混合物が挙げられる。
摩擦調整剤:本明細書の潤滑油組成物は、任意選択的に1つ以上の摩擦調整剤も含有してもよい。好適な摩擦調整剤には、金属を含有するおよび金属を含まない摩擦調整剤が含まれてもよく、イミダゾリン、アミド、アミン、スクシンイミド、アルコキシル化アミン、アルコキシル化エーテルアミン、アミンオキシド、アミドアミン、ニトリル、ベタイン、第四級アミン、イミン、アミン塩、アミノグアニジン、アルカノールアミド、ホスホネート、金属含有化合物、グリセロールエステル、硫化脂肪化合物およびオレフィン、ヒマワリ油、他の天然に生成する植物油または動物油、ジカルボン酸エステル、ポリオールと1つ以上の脂肪族または芳香族カルボン酸とのエステルまたは部分エステルなどが含まれてもよいが、これらに限定されない。
好適な摩擦調整剤は、直鎖状、分岐鎖状、もしくは芳香族ヒドロカルビル基、またはそれらの混合物から選択されるヒドロカルビル基を含有してもよく、かつ飽和であっても不飽和であってもよい。ヒドロカルビル基は、炭素および水素または硫黄もしくは酸素などのヘテロ原子で構成されてもよい。ヒドロカルビル基は、約12~約25個の炭素原子の範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、摩擦調整剤は、長鎖脂肪酸エステルであってもよい。別の実施形態では、長鎖脂肪酸エステルは、モノエステル、またはジエステル、または(トリ)グリセリドであってもよい。摩擦調整剤は、長鎖脂肪アミド、長鎖脂肪エステル、長鎖脂肪エポキシド誘導体、または長鎖イミダゾリンであってもよい。
他の好適な摩擦調整剤には、有機、無灰(金属を含まない)、窒素を含まない有機摩擦調整剤が含まれてもよい。そのような摩擦調整剤には、カルボン酸および無水物をアルカノールと反応させることによって形成されるエステルを含んでもよく、一般に、親油性炭化水素鎖に共有結合した極性末端基(例えば、カルボキシルまたはヒドロキシル)を含む。有機無灰窒素を含まない摩擦調整剤の例は、一般に、オレイン酸のモノ-、ジ-、およびトリ-エステルを含有し得るモノオレイン酸グリセロール(GMO)として知られている。他の好適な摩擦調整剤は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,723,685号に記載されている。
アミン性摩擦調整剤は、アミンまたはポリアミンを含んでもよい。そのような化合物は、直鎖、飽和もしくは不飽和のいずれか、またはそれらの混合物であるヒドロカルビル基を有することができ、約12~約25個の炭素原子を含有してもよい。好適な摩擦調整剤のさらなる例としては、アルコキシル化アミンおよびアルコキシル化エーテルアミンが挙げられる。そのような化合物は、直鎖、飽和、不飽和のいずれか、またはそれらの混合物であるヒドロカルビル基を有してもよい。これらは、約12~約25個の炭素原子を含有してもよい。例としては、エトキシル化アミンおよびエトキシル化エーテルアミンが挙げられる。
アミンおよびアミドは、それ自体として、または酸化ホウ素、ハロゲン化ホウ素、メタボレート、ホウ酸またはモノ-、ジ-、もしくはトリ-アルキルボレートなどのホウ素化合物との付加物もしくは反応生成物の形態で使用してもよい。他の好適な摩擦調整剤は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,300,291号に記載されている。
摩擦調整剤は、任意選択的に、約0重量%~約10重量%、または約0.01重量%~約8重量%、または約0.1重量%~約4重量%などの範囲で存在してもよい。
モリブデン含有成分:本明細書の潤滑油組成物は、任意選択的に1つ以上のモリブデン含有化合物も含有してもよい。油溶性モリブデン化合物は、耐摩耗剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、またはそれらの混合物の機能的性能を有してもよい。油溶性モリブデン化合物には、モリブデンジチオカルバメート、モリブデンジアルキルジチオホスフェート、モリブデンジチオホスフィナート、モリブデン化合物のアミン塩、モリブデンキサンタート、モリブデンチオキサンタート、モリブデンスルフィド、モリブデンカルボキシレート、モリブデンアルコキシド、三核有機モリブデン化合物、および/またはそれらの混合物が含まれてもよい。モリブデンスルフィドは、モリブデンジスルフィドを含む。モリブデンジスルフィドは、安定な分散剤の形態であってもよい。一実施形態では、油溶性モリブデン化合物は、モリブデンジチオカルバメート、モリブデンジアルキルジチオホスフェート、モリブデン化合物のアミン塩、およびそれらの混合物からなる群から選択されてもよい。一実施形態では、油溶性モリブデン化合物は、モリブデンジチオカルバメートであってもよい。
使用され得るモリブデン化合物の好適な例としては、R.T.Vanderbilt Co.,Ltd.からのMolyvan 822(商標)、Molyvan(商標)A、Molyvan 2000(商標)およびMolyvan 855(商標)などの商品名で、ならびにAdeka Corporationから入手可能なSakura-Lube(商標)S-165、S-200、S-300、S-310G、S-525、S-600、S-700、およびS-710などの商品名で販売されている市販の材料、ならびにそれらの混合物が挙げられる。好適なモリブデン成分は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる、US5,650,381、US RE37,363 E1、US RE38,929 E1、およびUS RE40,595 E1に記載されている。
追加的に、モリブデン化合物は、酸性モリブデン化合物であってもよい。含まれるものは、モリブデン酸、アンモニウムモリブレート、ナトリウムモリブレート、カリウムモリブレート、および他のアルカリ金属モリブレートおよび他のモリブデン塩、例えば、水素ナトリウムモリブレート、MoOCl4、MoO2Br2、Mo2O3Cl6、三酸化モリブデンまたは類似の酸性モリブデン化合物である。代替的に、組成物には、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第4,263,152号、同第4,285,822号、同第4,283,295号、同第4,272,387号、同第4,265,773号、同第4,261,843号、同第4,259,195号、および同第4,259,194号、ならびにWO94/06897に記載されている塩基性窒素化合物のモリブデン/硫黄錯体によるモリブデンが提供され得る。
別のクラスの好適な有機モリブデン化合物は、式Mo3SkLnQzの化合物などの三核モリブデン化合物およびそれらの混合物であり、式中、Sは、硫黄を表し、Lは、有機基が化合物を油中に可溶性または分散性にするのに十分な数の炭素原子を有する独立して選択された配位子を表し、nは、1~4であり、kは、4~7で変動し、Qは、水、アミン、アルコール、ホスフィン、およびエーテルなどの中性電子供与性化合物の群から選択され、zは、0~5の範囲にあり、非化学量論値を含む。すべての配位子の有機基の中に、少なくとも25個、少なくとも30個、または少なくとも35個の炭素原子など、少なくとも21個の総炭素原子が存在してもよい。追加の好適なモリブデン化合物は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,723,685号に記載されている。
油溶性モリブデン化合物は、約0.5ppm~約2000ppm、約1ppm~約700ppm、約1ppm~約550ppm、約5ppm~約300ppm、または約20ppm~約250ppmのモリブデンを提供するのに十分な量で存在してもよい。
遷移金属含有化合物:別の実施形態では、油溶性化合物は、遷移金属含有化合物または半金属であってもよい。遷移金属には、チタン、バナジウム、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、タンタル、タングステンなどが含まれてもよいが、これらに限定されない。好適な半金属には、ホウ素、ケイ素、アンチモン、テルルなどが含まれるが、これらに限定されない。
ある実施形態では、油溶性遷移金属含有化合物は、耐摩耗剤、摩擦調整剤、酸化防止剤、付着制御添加剤、またはこれらの機能のうちの2つ以上として機能してもよい。ある実施形態では、油溶性遷移金属含有化合物は、チタン(IV)アルコキシドなどの油溶性チタン化合物であってもよい。開示された技術に使用され得る、または開示された技術の油溶性材料の調製に使用され得るチタン含有化合物の中では、チタン(IV)オキシド、チタン(IV)スルフィド、チタン(IV)ニトラートなどの様々なTi(IV)化合物;チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンプロポキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、チタン2-エチルヘキソキシドなどのチタン(IV)アルコキシド;およびチタンフェネートを含むがこれに限定されない、他のチタン化合物または錯体;チタン(IV)2-エチル-1-3-ヘキサンジオエートまたはチタンシトラートまたはチタンオレアートなどのチタンカルボキシレート、およびチタン(IV)(トリエタノールアミナート)イソプロポキシドである。開示された技術に包含される他の形態のチタンには、チタンジチオホスフェート(例えば、ジアルキルジチオホスフェート)およびチタンスルホネート(例えば、アルキルベンゼンスルホネート)などのチタンホスフェート、または一般に、油溶性塩などの塩を形成するチタン化合物と様々な酸物質との反応生成物が含まれる。したがって、チタン化合物はとりわけ、有機酸、アルコール、およびグリコールから誘導され得る。Ti化合物はまた、Ti-O-Ti構造を含有する二量体またはオリゴマー形態でも存在してもよい。そのようなチタン材料は、市販されているか、または当業者に明白である適切な合成技術によって容易に調製することができる。これらは、特定の化合物に依存して、固体または液体として室温で存在してもよい。これらは、適切な不活性溶媒中の溶液形態でも提供されてもよい。
一実施形態では、チタンは、スクシンイミド分散剤などのTi変性分散剤として供給され得る。そのような材料は、チタンアルコキシドとアルケニル-(またはアルキル)無水コハク酸などのヒドロカルビル置換無水コハク酸との間にチタン混合無水物を形成することによって調製されてもよい。得られたチタン酸コハク酸塩中間体は、直接使用してもよいか、または(a)遊離の縮合可能な--NH官能基を有するポリアミン系スクシンイミド/アミド分散剤、(b)ポリアミン系スクシンイミド/アミド分散剤、すなわちアルケニル-(またはアルキル-)無水コハク酸およびポリアミンの成分、(c)置換無水コハク酸とポリオール、アミノアルコール、ポリアミンとの反応により調製されるヒドロキシ含有ポリエステル分散剤、またはそれらの混合物などの多数の物質のいずれかと反応させてもよい。代替的に、チタン酸コハク酸塩中間体をアルコール、アミノアルコール、エーテルアルコール、ポリエーテルアルコールもしくはポリオール、または脂肪酸などの他の薬剤と反応させてもよく、その生成物は、潤滑剤にTiを付与するために直接使用してもよいか、または上述のようにコハク酸分散剤とさらに反応させてもよい。例として、チタン変性分散剤または中間体を提供するために、テトライソプロピルチタネート1部(モル)をポリイソブテン置換無水コハク酸約2部(モル)と140~150℃で5~6時間反応させてもよい。得られた材料(30g)を、150℃で1.5時間、ポリイソブテン置換無水コハク酸およびポリエチレンポリアミン混合物(127グラム+希釈油)からのスクシンイミド分散剤とさらに反応させて、チタン変性スクシンイミド分散剤を生成させてもよい。
別のチタン含有化合物は、チタンアルコキシドとC~C25カルボン酸との反応生成物であってもよい。反応生成物は、以下の式によって表されてもよく、
Figure 2022155556000009
式中、nは、2、3、および4から選択される整数であり、Rは、約5~約24個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基であり、または以下の式によって表されてもよく、
Figure 2022155556000010
式中、m+n=4であり、nは、1~3の範囲であり、Rは、1~8の範囲の炭素原子を有するアルキル部分であり、Rは、約6~25個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基から選択され、RおよびRは、同一もしくは異なり、1~6個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基から選択され、またはチタン化合物は、以下の式によって表されてもよく、
Figure 2022155556000011
式中、xは、0~3の範囲であり、Rは、約6~25個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基から選択され、R、およびRは、同一もしくは異なり、約1~6個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基から選択され、Rは、H、C~C25のカルボン酸部分のいずれかからなる群から選択される。
好適なカルボン酸には、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸、シクロヘキサンカルボン酸、フェニル酢酸、安息香酸、ネオデカン酸などが含まれてもよいが、これらに限定されない。
ある実施形態では、油溶性チタン化合物は、約0~約3000重量ppmのチタン、または約25~約1500重量ppmのチタン、または約35重量ppm~約500重量ppmのチタン、または約50ppm~約300ppmを提供する量で潤滑油組成物中に存在してもよい。
粘度指数向上剤:本明細書の潤滑油組成物は、任意選択的に1つ以上の粘度指数向上剤も含有してもよい。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、アルファ-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てもよい。粘度指数向上剤は、星型ポリマーを含んでもよく、好適な例は、米国公開第2012/0101017(A1)号に記載されている。
本明細書の潤滑油組成物は、任意選択的に、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も含有してもよい。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)とアミンとの反応生成物で官能化されているエチレン-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させ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てもよい。
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、潤滑油組成物の約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%であってもよい。
他の任意選択の添加剤:他の添加剤は、潤滑流体に必要とされる1つ以上の機能を実行するように選択されてもよい。さらに、前述の添加剤のうちの1つ以上が、多官能性であってもよく、本明細書で記述される機能に追加して機能を提供してもよく、またはそれ以外の機能を提供してもよい。
本開示に従う潤滑油組成物は、任意選択的に他の性能添加剤を含んでもよい。他の性能添加剤は、本開示の特定の添加剤に対する追加であってもよく、ならびに/または金属不活性化剤、粘度指数向上剤、洗浄剤、無灰TBNブースター、摩擦調整剤、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、酸化防止剤、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つ以上を含んでもよい。典型的には、完全配合潤滑油は、これらの性能添加剤のうちの1つ以上を含有する。
好適な金属不活性化剤には、ベンゾトリアゾール誘導体(典型的に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ズイミダゾール、または2-アルキルジチオベンゾチアゾール;エチルアクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレートならびに任意選択的に酢酸ビニルのコポリマーを含む泡抑制剤;トリアルキルホスフェート、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が含まれてもよい。
好適な泡抑制剤には、シロキサンなどのケイ素系化合物が含まれる。
好適な流動点降下剤には、ポリメチルメタクリレートまたはそれらの混合物が含まれてもよい。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てもよい。
好適な防錆剤は、フェラスメタル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ってもよい。本明細書で有用な防錆剤の非限定的な例としては、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、および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たものなどの二量体および三量体酸を含む油溶性ポリカルボン酸が挙げられる。他の好適な腐食防止剤には、約600~約3000の分子量範囲の長鎖アルファ、オメガ-ジカルボン酸、およびテトラプロペニルコハク酸、テトラデセニルコハク酸、およびヘキサデセニルコハク酸などの、アルケニル基が約10個以上の炭素原子を含有するアルケニルコハク酸が含まれる。他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半エステルである。そのようなアルケニルコハク酸の対応する半アミドも有用である。有用な防錆剤は、高分子量の有機酸である。いくつかの実施形態では、エンジン油は、防錆剤を含まない。
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量で使用され得る。
一般的に言えば、好適なクランクケース潤滑剤は、以下の表に列挙する範囲にある添加剤成分を含んでもよい。
Figure 2022155556000012
上記各成分のパーセンテージは、最終潤滑油組成物の重量に基づく各成分の重量パーセントを表す。潤滑油組成物の残りは、1つ以上の基油からなる。本明細書に記載の組成物の配合に使用される添加剤は、個々にまたは様々な部分組み合わせで基油にブレンドされてもよい。しかしながら、添加剤濃縮物(すなわち、添加剤プラス炭化水素溶媒などの希釈剤)を使用して、成分のすべてを同時にブレンドすることが好適であってもよい。
以下の実施例は、本開示の例示的な実施形態を示す。これらの実施例、および本出願の他の場所では、すべての比率、部、およびパーセンテージは、別途示されない限り重量による。これらの実施例が説明の目的のためのみに提示されていることを意図しており、本明細書に開示される本発明の範囲を限定することを意図しない。
実施例1
様々なポリマー添加剤を、より重い基油とより軽い基油との様々なブレンドを使用して、ACEAおよびGF6スタイルの潤滑油組成物の両方で評価した。この研究のために検討されたコポリマー添加剤は、以下の表3に提供されており、オレフィンポリマーおよび(メタ)アクリレートポリマーの両方を含む。
Figure 2022155556000013
表3のポリマーを、表4に示す0W-20潤滑油のACEAベース配合物と、以下の表5に示す5W-20潤滑油のGF6ベース配合物とに使用した。選択された(メタ)アクリレートポリマーとの配合物では、より重い基油の量を増加させて、SAE認証を達成することができた。
Figure 2022155556000014
Figure 2022155556000015
実施例2
0W-20 ACEA配合物の別の研究では、上記の表3からのOCPポリマーAとPMAポリマーBとを比較して以下の表6に示している。
Figure 2022155556000016
本実施例のデータに基づいて、ポリマーAおよびポリマーBを使用する様々な潜在的な配合物について図1の粘度マップを作成することができ、上述の基油ブレンドと組み合わせた場合の本出願のポリマーBが、配合物空間においてより大きな柔軟性を提供して、SAEパラメータを達成することを示す。例えば、ポリマーBを使用する配合物は、ポリマーAを有する配合物と比較して、目標CCSにかかわらず、完全KV単位低くまで(他のアプローチでは、約0.5~約0.75KV単位低く)配合することができる。他の事例では、ポリマーBを使用する配合物は、KV100仕様の下端近くで配合することができ、それでも、より低いCCS35値でSAEグレード内のせん断結果を提供する。本開示のポリマーが、非常に多くのより重い基油と組み合わせる場合にそのような性能を達成できることは驚くべきことであった。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されているように、単数形「a」、「an」、および「the」は、明示的かつ明確に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、「酸化防止剤」への言及は、2つ以上の異なる酸化防止剤を含む。本明細書で使用される場合、「含む」という用語およびその文法的変形は、リスト内の項目の列挙がリストの項目に置換または追加され得る他の類似の項目を除外しないように非限定的であることを意図する。
本明細書および添付の特許請求の範囲の目的のために、別途指定のない限り、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割合、および他の数値を表すすべての数字は、すべての事例において「約」という用語によって修飾されると理解される。したがって、別途指定のない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、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依存して変動し得る近似値である。最低限、特許請求の範囲の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各々の数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数の観点からおよび通常の丸め技術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ありとあらゆる他の成分、化合物、置換基、もしくはパラメータのうちの1つ以上との組み合わせでの使用について開示されていると解釈されるべきであることを理解されたい。
本明細書に開示される各範囲は、同じ有効数字の数を有する開示範囲内の各特定値の開示として解釈されるべきであることをさらに理解されたい。したがって、例えば、1~4の範囲は、1、2、3、および4の値だけでなく、そのような値の任意の範囲の明確な開示として解釈されるべきである。
本明細書に開示される各範囲の各下限が、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値と組み合わせて開示されると解釈されるべきであることをさらに理解されたい。したがって、本開示は、各範囲の各下限を各範囲の各上限と、もしくは各範囲内の各特定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値と組み合わせることによって誘導さ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の間の任意の範囲も本明細書において考察されることもまたさらに理解される。したがって、1~4の範囲は、1~3、1~2、2~4、2~3などの範囲をも意味する。
さらに、説明または実施例において開示される成分、化合物、置換基、またはパラメータの特定量/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、本出願の他の個所で開示される同じ成分、化合物、置換基、またはパラメータについての範囲の任意の他の下限もしくは上限または特定量/値と組み合わせて、その成分、化合物、置換基、またはパラメータについての範囲を形成することができる。
特定の実施形態について説明してきたが、出願人らまたは他の当業者にとって現在予想されていない、または現在予想することができない代替、修正、変形、改善、および実質的な同等物が現れ得る。したがって、出願された添付の特許請求の範囲、および修正され得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. より重い基油の量が増加した、少なくとも0W-16、0W-20、および5W-20グレード油のSAE J300認証を達成するマルチグレード潤滑油組成物であって、
    4.5cSt以下のKV100を有する少なくとも1つのより軽い基油と、5.5cSt以上のKV100を有する少なくとも1つのより重い基油と、を含む基油のブレンドであって、前記基油のブレンドが、前記ブレンド中の基油の総重量に基づいて、少なくとも約20重量パーセントの前記少なくとも1つのより重い基油を含む、基油のブレンドと、
    モノマーエステル部分にヒドロカルビル基を有する、ポリマー固体に基づいて約1重量パーセント以下の(メタ)アクリレートコポリマーであって、前記(メタ)アクリレートコポリマーが、重合モノマー単位として、(i)前記モノマーエステル部分に約500~約700の中間分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位と、(ii)前記モノマーエステル部分に約6,000~約10,000の高分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位と、を有する、(メタ)アクリレートコポリマーと、を含む、マルチグレード潤滑油組成物。
  2. 前記マルチグレード潤滑油組成物が、100℃で約9.3mm2/秒以下の動粘度および-35℃で約6200mPa以下のCCSを示す、請求項1に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  3. 2つ以上のより軽い基油のブレンドが、API グループII基油、APIグループIII基油、APIグループIV基油、もしくはそれらの組み合わせから選択されるか、または前記少なくとも1つのより重い基油が、APIグループIII基油、APIグループIV基油、もしくはそれらの組み合わせから選択され、および/あるいは前記基油のブレンドが、少なくとも約40重量パーセントの前記より重い基油を含む、請求項2に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  4. 前記より軽い基油の前記より重い基油に対する比率が、1.55以下であり、および/または前記基油のブレンドが、約40~約60重量パーセントの前記より重い基油を含み、および/または前記少なくとも1つのより軽い基油が、各々が4.5cSt以下のKV100を有する2つ以上の基油のブレンドである、請求項1に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  5. 前記(メタ)アクリレートコポリマーが、約140,000以上の数平均分子量を有し、および/または前記(メタ)アクリレートコポリマーが、約500,000以下の数平均分子量を有する、請求項1に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  6. 前記(メタ)アクリレートコポリマーが、重合モノマー単位として、(iii)前記モノマーエステル部分に約400以下の低分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位をさらに含む、請求項1に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  7. 前記(メタ)アクリレートコポリマーが、12~16個の炭素のヒドロカルビル部分を有する(メタ)アクリレートモノマーと、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン、イソプレン、またはそれらの組み合わせを含むアルケンまたはアルカジエンのマクロモノマーから誘導されるヒドロカルビル部分を有し、かつ約10,000以下の分子量を有する(メタ)アクリレートモノマーと、から誘導される、請求項6に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  8. 前記コポリマーの前記(メタ)アクリレートモノマーエステル部分中の前記高分子量のヒドロカルビル基の前記低分子量のヒドロカルビル基に対する分子量比が、約1.5:1~約50:1である、請求項1に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  9. ヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤もしくはスクシンイミド分散剤をさらに含み、および/または前記マルチグレード潤滑油組成物が、約1~約8重量パーセントの前記ヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤もしくはスクシンイミド分散剤を含む、請求項1に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  10. 前記ヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤またはスクシンイミド分散剤が、ポリアルキレンポリアミンと反応させたヒドロカルビル置換アシル化剤から誘導され、前記スクシンアミド分散剤または前記スクシンイミド分散剤の前記ヒドロカルビル置換基が、ポリスチレンを較正基準として使用するGPCにより測定される場合に約250~約5,000の数平均分子量を有する直鎖もしくは分岐鎖ヒドロカルビル基である、請求項9に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  11. 前記ポリアルキレンポリアミンが、以下の式を有し、
    Figure 2022155556000017
    式中、各RおよびR’が、独立して、二価C1~C6アルキレンリンカーであり、各RおよびRが、独立して、水素、C1~C6アルキル基であるか、またはそれらが結合する窒素原子と一緒に、1つ以上の芳香環もしくは非芳香環と任意選択的に融合した5員環もしくは6員環を形成し、nが、0~8の整数である、請求項10に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  12. 前記ポリアルキレンポリアミンが、平均5~7個の窒素原子を有するポリエチレンポリアミンの混合物、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタアミン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項11に記載のマルチグレード潤滑油組成物。
  13. より重い基油の量が増加した、少なくとも0W-16、0W-20、および5W-20グレード油のSAE J300認証を達成するマルチグレード潤滑油組成物を配合する方法であって、
    ポリマー固体に基づいて約1重量パーセント以下の(メタ)アクリレートコポリマーを有するある量の基油をブレンドして、100℃で約9.3mm/秒以下の動粘度および-35℃で約6200mPa以下のCCS粘度を示し、かつ前記(メタ)アクリレートコポリマーを含まないマルチグレード潤滑油組成物と比較して目標CCS粘度において最大約1KV単位低い動粘度を示す、マルチグレード潤滑油組成物を形成することを含み、
    前記基油が、4.5cSt以下のKV100を有する少なくとも1つのより軽い基油と、5.5cSt以上のKV100を有する少なくとも1つのより重い基油とのブレンドを含み、前記基油のブレンドが、前記ブレンド中の基油の総重量に基づいて、少なくとも約20重量パーセントの前記少なくとも1つのより重い基油を有し、
    前記(メタ)アクリレートコポリマーが、重合モノマー単位として、(i)モノマーエステル部分に約500~約700の中間分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位と、(ii)前記モノマーエステル部分に約6,000~約10,000の高分子量のヒドロカルビル基を有する(メタ)アクリレートモノマー単位と、を含む、方法。
  14. 前記基油のブレンドが、1.55以下の前記より軽い基油の前記より重い基油に対する比率を含み、前記基油のブレンドが、約40~約60重量パーセントの前記より重い基油を含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記マルチグレード潤滑油組成物が、約1~約8重量パーセントの前記ヒドロカルビルで置換されたスクシンアミド分散剤またはスクシンイミド分散剤を含む、請求項14に記載の方法。

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