JP2022547073A - 潤滑油組成物 - Google Patents

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ボッファ、アレクサンダー
勲 田中
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Abstract

本開示は一般に、主要量の潤滑粘度油、少なくとも1つのアルキルヒドロキシベンゾエート化合物を含む1つ以上の清浄剤、及び無灰硫黄化合物を含む潤滑油組成物に関する。エンジンを前記潤滑油組成物で潤滑化する方法も提供される。【選択図】なし

Description

エンジン潤滑剤の要件には、現代のエンジン設計に遅れずについていくことがより求められている。1つのそのような要件は、より強力な抗酸化性に対する要求であり、これは新たな抗酸化剤の探索を増加させている。エンジンオイルの酸化は、潤滑油添加剤の性能に悪影響を及ぼし、エンジンオイルの性能寿命を縮める。
本開示の一実施形態によれば、潤滑油組成物であって、
(a)主要量の潤滑粘度油、及び
(b)約10~約40個の炭素原子を有する異性化NAOに由来する少なくとも1つのアルキルヒドロキシベンゾエート化合物を含む1つ以上の清浄剤;及び
(c)無灰硫黄化合物であって、無灰硫黄化合物は、ジチオカルバメートではない、無灰硫黄化合物
を含む、潤滑油組成物が提供される。
また、エンジンを潤滑化する方法であって、前記エンジンを、
(a)主要量の潤滑粘度油、
(b)約10~40個の炭素原子を有する異性化NAOに由来する少なくとも1つのアルキルヒドロキシベンゾエート化合物を含む1つ以上の清浄剤;及び
(c)無灰硫黄化合物であって、無灰硫黄化合物は、ジチオカルバメートではない、無灰硫黄化合物
を含む、潤滑油組成物で潤滑化することを含む、方法が提供される。
本発明は、様々な改変及び代替形態を受け入れる余地があるが、その特定の実施形態が本明細書で詳細に記載されている。しかしながら、特定の実施形態の本明細書における説明は、本発明を開示された特定の形態に限定することは意図されていないが、逆に、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲内に入るすべての改変、均等物、及び代替物を含めることを意図している。
本明細書に開示される対象物の理解を容易化するために、本明細書で使用される多数の用語、略語または他の簡略語が以下に定義されている。定義されていない任意の用語、略語または他の簡略語は、本出願の提出と同時期の当業者によって使用される普通の意味を有することが理解される。
定義
本明細書で使用される場合、以下の用語は、逆に明示的に記述されない限り、以下の意味を有する。本明細書では、以下の用語及び表現は、使用される場合、以下で提供される意味を有する。
「主要量」は、組成物の50重量%を超えることを意味する。
「少量」は、添加剤(複数可)の活性成分として計算された、記述された添加剤に関して及び組成物に存在するすべての添加剤の総質量に関して表された、組成物の50重量%未満を意味する。
「活性成分」または「活性物質」または「油非含有」は、希釈剤でも溶媒でもない添加物質を指す。
報告されるすべてのパーセンテージは、別段記述されない限り、活性成分ベース(すなわち、キャリアまたは希釈油に関係ない)での重量%である。
略語「ppm」は、潤滑油組成物の総重量を基準として、100万分の1重量部を意味する。
総塩基数(TBN)は、ASTM D2896に従って決定された。
金属-用語「金属」は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの混合物を指す。
150℃での高温高剪断(HTHS)粘度は、ASTM D4863に従って決定された。
100℃での動粘度(KV100)は、ASTM D445に従って決定された。
-35℃でのコールドクランキングシミュレーター(CCS)粘度は、ASTM D5293に従って決定された。
オレフィン-用語「オレフィン」は、多くのプロセスによって得られる、1つ以上の炭素-炭素二重結合を有する不飽和脂肪族炭化水素のクラスを指す。1つの二重結合を含有するものは、モノアルケンと呼ばれ、2つの二重結合を有するものは、ジエン、アルキルジエン、またはジオレフィンと呼ばれる。アルファオレフィンは、二重結合が第1炭素と第2炭素との間にあるので特に反応性である。例は、1-オクテン及び1-オクタデセンであり、これらは中程度の生分解性界面活性剤のための開始点として使用される。線状及び分岐オレフィンもまた、オレフィンの定義に含まれる。
ノルマルアルファオレフィン-用語「ノルマルアルファオレフィン」は、鎖の最初及び最後に存在する炭素-炭素二重結合を有する直鎖非分岐炭化水素であるオレフィンを指す。
異性化ノルマルアルファオレフィン。用語「異性化ノルマルアルファオレフィン」は、本明細書で使用される場合、存在するオレフィン種の分布の変化及び/またはアルキル鎖に沿った分岐の導入をもたらす異性化条件に供されたアルファオレフィンを指す。異性化オレフィン生成物は、約10~約40個の炭素原子、好ましくは約20~約28個の炭素原子、好ましくは約20~約24個の炭素原子を含有する線状アルファオレフィンを異性化することによって得られ得る。
本明細書で言及されるすべてのASTM標準は、本出願の出願日時点で最新のバージョンである。
本開示は、アルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤及び無灰硫黄化合物の組み合わせを含む潤滑油組成物であって、組み合わせは、エンジンオイルの酸化を相乗的に制御する、潤滑油組成物を記載する。
一態様では、本開示は、潤滑油組成物であって、
(a)主要量の潤滑粘度油、及び
(b)約10~40個の炭素原子を有する異性化ノルマルアルファオレフィンに由来する少なくとも1つのアルキルヒドロキシベンゾエート化合物を含む1つ以上の清浄剤;及び
(c)無灰硫黄化合物であって、無灰硫黄化合物は、ジチオカルバメートではない、無灰硫黄化合物
を含む、潤滑油組成物を対象とする。
別の態様では、エンジンを潤滑化する方法であって、前記エンジンを、
(a)主要量の潤滑粘度油、及び
(b)約10~40個の炭素原子を有する異性化ノルマルアルファオレフィンに由来する少なくとも1つのアルキルヒドロキシベンゾエート化合物を含む1つ以上の清浄剤、及び
(c)無灰硫黄化合物であって、無灰硫黄化合物は、ジチオカルバメートではない、無灰硫黄化合物
を含む、潤滑油組成物で潤滑化することを含む、方法が提供される。
C10-C40異性化ノルマルアルファオレフィン(NAO)に由来するアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤化合物
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤のTBNは、油非含有ベースで約100~約700、例えば、約100~約650、約100~約600、約100~約500、約100~約400、約100~300、約150~250、約175~約250、約175~約225mg KOH/グラムである。
本開示の一態様では、アルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤は、C10-C40異性化NAOに由来し、活性物質ベースで約10~約300、例えば、約50~約300、約100~約300、約150~約300、及び約175~約250mg KOH/グラムのTBNを有する。
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤は、Caアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤である。
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤は、アルキル化ヒドロキシベンゾエート清浄剤であり得る。別の実施形態では、清浄剤は、サリシレート清浄剤であり得る。
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエートは、米国特許8,993,499(その全体が本明細書に組み込まれる)に記載されているように調製され得る。
本開示の一態様では、アルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤は、1分子当たり約10~約40個の炭素原子、例えば、1分子当たり約14~約28個の炭素原子、1分子当たり約20~約24個の炭素原子、約14~約18個の炭素原子、及び約20~約28個の炭素原子を有する異性化アルファオレフィンに由来するアルキル基を有するフェノールから生成される。
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエートは、約0.10~約0.40、例えば、約0.10~約0.35、約0.10~約0.30、約0.12~約0.30及び約0.12~約0.20の異性化レベル(I)を有する異性化NAOに由来するアルキル基を有するアルキルフェノールから生成される。
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエートは、C10-C40異性化NAOに由来するアルキル基を有する1つ以上のアルキルフェノール及びC10-C40異性化NAOとは異なるアルキル基を有する1つ以上のアルキルフェノールから生成される。
本開示の一態様では、アルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤の異性化NAOは、約0.16の異性化レベルを有し、約20~約24個の炭素原子を有する。
本開示の一態様では、アルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤の異性化NAOは、約0.26の異性化レベルを有し、約20~約24個の炭素原子を有する。
10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤は、アルカリまたはアルカリ土類金属(例えば、バリウム、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、及びマグネシウム)を含み得る。最も一般的に使用される金属は、カルシウム及びマグネシウム(これらはいずれとも、潤滑剤において使用される清浄剤に存在し得る)、ならびにカルシウム及び/またはマグネシウムとナトリウムとの混合物である。
本開示の一態様では、潤滑油組成物は、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエートのCa含有量の単位として、約0.01~約2.0重量%、例えば、約0.1~約1.0重量%、約0.05~約0.5重量%、及び約0.1~約0.5重量%を含む。
本開示の一態様では、潤滑油組成物は、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエートのMg含有量の単位として、約0.01~約2.0重量%、例えば、約0.1~約1.0重量%、約0.05~約0.5重量%、及び約0.1~約0.5重量%を含む。
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤を含む潤滑油組成物は、自動車エンジンオイル組成物、ガスエンジンオイル組成物、デュアルフュエルエンジンオイル組成物、モバイルガスエンジンオイル組成物、または機関車エンジンオイル組成物である。
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤を含む潤滑油組成物は、自動車及び工業用途、例えば、トランスミッションオイル、油圧オイル、トラクター液、ギア油などにとって機能的な流体である。
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤を含む潤滑油組成物は、マルチグレード油またはモノグレード油である。
本開示の一態様では、C10-C40異性化NAOに由来するアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤を含む潤滑油組成物は、クランク室、ギア、及びクラッチを潤滑化する。
無灰硫黄化合物
硫化脂肪エステル
一態様では、無灰硫黄化合物は、硫化脂肪エステルである。硫化脂肪酸エステルは、昇温下で硫黄、一塩化硫黄、及び/または二塩化硫黄を不飽和脂肪エステルと反応させることによって調製される。典型的なエステルには、パルミトレイン酸、オレイン酸、リシノール酸、ペトロセリン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、オレオステアリン酸、リカン酸、パリナリン酸、タリル酸、ガドレイン酸、アラキドン酸、セトール酸などのC-C24不飽和脂肪酸のC-C20アルキルエステルが含まれる。特に良好な結果は、混合された不飽和脂肪酸エステル、例えば、動物脂肪及び植物油から得られるもの、例えば、トール油、アマニ油、オリーブ油、ヒマシ油、ピーナッツ油、菜種油、魚油、マッコウクジラ油などを用いて得られた。
例示的な脂肪エステルには、トール酸ラウリル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸ラウリル、オレイン酸セチル、リノール酸セチル、リシノール酸ラウリル、リノール酸オレイル、ステアリン酸オレイル、及びアルキルグリセリドが含まれる。
硫化オレフィン
一態様では、無灰硫黄化合物は、硫化オレフィンである。クロス硫化エステルオレフィン、例えば、C10~C25オレフィンと、C10~C25脂肪酸及びC10~C25アルキルまたはアルケニルアルコールの脂肪酸エステルとの硫化混合物であって、脂肪酸及び/またはアルコールが不飽和であるものも使用され得る。硫化オレフィンは通常、硫黄源と反応するアルファオレフィン、異性化アルファオレフィン、環状オレフィン、分岐オレフィン、及びポリマーオレフィンに由来する。オレフィンの具体的な例には、1-ブテン、イソブチレン、ジイソブチレン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、及び最大でC60のより長い炭素鎖を有するものならびにポリマーオレフィンまでが含まれるがこれらに限定されない。非ノルマルアルファオレフィン(NAO)の他の例には、シクロヘキセン、シクロオクテン、アマリン、イソアミレン、NAOの分岐及び内部オレフィン異性体が含まれる。
硫黄源の例には、硫黄、硫化水素、硫化水素ナトリウム、硫化ナトリウム、塩化硫黄、及び二塩化硫黄が含まれる。
また、芳香族及びアルキルスルフィド、例えば、ジベンジルスルフィド、ジキシリルスルフィド、ジセチルスルフィド、ジパラフィンワックススルフィド及びポリスルフィド、分解ワックス-オレフィンスルフィドなども有用である。それらは、出発物質、例えば、オレフィン性不飽和化合物を硫黄、一塩化硫黄、及び二塩化硫黄で処理することによって調製され得る。米国特許番号2,346,156に記載されているパラフィンワックスチオマーが特に好ましい。
チアジアゾール:
一態様では、無灰硫黄化合物は、チアジアゾールである。チアジアゾールには、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール;2-メルカプト-5-ヒドロカルビルチオ-1,3,4-チアジアゾール;2-メルカプト-5-ヒドロカルビルジチオ-1,3,4-チアジアゾール;2,5-ビス(ヒドロカルビルチオ及び2,5-ビス(ヒドロカルビルジチオ)-1,3,4-チアジアゾールのうちの少なくとも1つが含まれる。好ましい化合物は、1,3,4-チアジアゾール、特に2-ヒドロカルビルジチオ-5-メルカプト-1,3,4-ジチアジアゾール及び2,5-ビス(ヒドロカルビルジチオ)-1,3,4-チアジアゾールであり、そのうちの多くが商用品として利用可能である。他の好ましい化合物には、約4.0重量%の2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾールを含有するチアジアゾールを含有する非ポリカルボキシレートが含まれ、これは、Afton Chemical(Richmond,Virginia)製のHitec(登録商標)4313またはLubrizol Corporation(Wycliffe,Ohio)製のLubrizol(登録商標)5955Aとして市販されている。
無灰ジチオホスフェート:
一態様では、無灰硫黄化合物は、無灰ジチオホスフェートである。本明細書において使用するための好適な無灰ジチオホスフェートのクラスには、式(I)によって表されるものが含まれる:
Figure 2022547073000001

(式中、R11及びR12は、独立して、3~8個の炭素原子を有するアルキル基である)。好適な無灰ジチオホスフェートには、R.T.Vanderbilt Co.,Incから市販されているVANLUBE(登録商標)7611Mが含まれる。
本明細書において使用するための好適な無灰ジチオホスフェートの別のクラスには、BASFから市販されているIRGALUBE(登録商標)63などのカルボン酸のジチオリン酸エステルが含まれる。
本明細書において使用するための好適な無灰ジチオホスフェートのさらに別のクラスには、BASFから市販されているIRGALUBE(登録商標)TPPTなどのトリフェニルホスホロチオネートが含まれる。
硫化ヒンダードフェノール:
一態様では、無灰硫黄化合物は、硫化ヒンダードフェノールである。本発明において使用するのに好適な硫化ヒンダードフェノールは、多くの既知の方法によって調製され得る。硫化ヒンダードフェノールは、それらの生成及びそれらの最終的な硫黄含有に使用される種類のヒンダードフェノールを特徴とする。ヒンダードtert-ブチルフェノールが好ましい。硫化ヒンダードフェノールは、塩素非含有であり得、塩素非含有硫黄源、例えば、元素硫黄、硫化ナトリウム、または多硫化ナトリウムから調製され、またはそれらは、塩素を含有し得、塩素化硫黄源、例えば、一塩化硫黄及び二塩化硫黄から調製される。好ましい硫化ヒンダードフェノールには、式(II)によって表されるものが含まれる:
Figure 2022547073000002

(式中、Rは、アルキル基であり、Rは、アルキル基または水素であり、ZまたはZのうち一方は、-OH基であり、他方は水素であり、ZまたはZのうち一方は、-OH基であり、他方は水素であり、Xは、1~6の範囲であり、yは、0~2の範囲である)。
好適な塩素非含有硫化ヒンダードフェノールは、米国特許番号3,929,654で教示されている方法によって調製され得、または1996年6月3日に出願された08/657,141及び1997年2月19日に出願された08/877,533の同時係属出願に教示されているように、(a)極性溶媒中の(i)少なくとも1つの塩素非含有ヒンダードフェノール、(ii)塩素非含有硫黄源、及び(iii)少なくとも1つのアルカリ金属水酸化物促進剤の混合物を調製すること、及び(b)少なくとも1つの塩素非含有硫化ヒンダードフェノールを形成するのに十分な時間及び十分な温度で成分(i)、(ii)及び(iii)を反応させることによって得られ得る。
塩素化硫黄源から調製される好適な硫化ヒンダードフェノール生成物には、米国特許番号3,250,712及び4,946,610(これらの両方は、参照により本明細書に組み込まれる)で教示されている生成物が含まれる。
本発明において使用され得る硫化ヒンダードフェノールの例には、4,4’-チオビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノール)、4,4’-ジチオビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノール)、4,4’-チオビス(2-t-ブチル-6-メチルフェノール)、4,4’-ジチオビス(2-t-ブチル-6-メチルフェノール)、4,4’-チオビス(2-t-ブチル-5-メチルフェノール)、及びこれらの混合物が含まれる。
硫化ヒンダードフェノールは、実質的に液体生成物であることが好ましい。本明細書で使用される場合、実質的に液体は、主に液体である組成物を指す。これに関して、硫化ヒンダードフェノールの時間の経過したサンプルは、通常は生成物が空気及びガラス容器表面と接触する容器の側部の周りで微量の結晶を形成し得る。1996年6月3日に出願された08/657,141及び1997年2月19日に出願された08/877,533の同時係属出願に教示されているように、硫化ヒンダードフェノールは、塩素非含有であり、低腐食性のものであり、高含有量のモノスルフィドを有することがさらに好ましい。硫化ヒンダードフェノールの硫黄含有量は、添加剤濃縮物の約4.0重量%~約12.0重量%の範囲であることも好ましい。
フェノチアジン:
一態様では、無灰硫黄化合物は、フェノチアジンである。本発明の実施において有用なフェノチアジンには、式(III)によって表されるアルキル化フェノチアジン化合物が含まれる:
Figure 2022547073000003
(式中、Rは、4~24個の炭素原子、例えば、4~10個の炭素原子を有し、かつアルキルまたはアルキルアリール基である線状または分岐基であり、Rは、Rとは独立して、4~24個の炭素原子、例えば、4~10個の炭素原子を有し、かつアルキルまたはアルケニル基である線状または分岐基であり、または水素原子である)。
上の式(III)の例として、Rは、ノニル基であり、Rは、水素原子またはノニル基である。
アルキル化フェノチアジンの一態様では、Rは、好ましくは4~10個の炭素原子を有するアルキル基であり、Rは、水素原子または4~10個の炭素原子を有するアルキル基である。
アルキル化フェノチアジンは好ましくは、モノ及びジアルキル化フェノチアジンの混合物であって、例えば、混合物の約15~約85質量%がモノアルキル化されているものを含む。
アルキル化フェノチアジンは、当該技術分野で知られており、当該技術分野で知られている方法によって調製され得る。例えば、フェノチアジンは、酸触媒の存在下でC~C10オレフィンまたはその混合物、アルファオレフィン及び内部オレフィン、例えば、イソブチレン、ジイソブチレン、ノネン及び1-デセンを含む好適なそのようなオレフィンとの反応によってアルキル化され得る。
さらなる清浄剤
本発明の潤滑油組成物はさらに、活性物質ベースで約10~約800、例えば、約10~約700、約30~約690、約100~約600、約150~約600、約150~約500、及び約200~約450mg KOH/gのTBNを有する1つ以上の過塩基化清浄剤を含有し得る。
使用され得る清浄剤には、油溶性過塩基化スルホネート、非硫黄含有フェネート、硫化フェネート、サリキサレート、サリシレート、サリゲニン、複合清浄剤及びナフテネート清浄剤ならびに金属、特にアルカリまたはアルカリ土類金属、例えば、バリウム、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、及びマグネシウムの他の油溶性アルキルヒドロキシベンゾエートが含まれる。最も一般的に使用される金属は、カルシウム及びマグネシウム(これらはいずれとも、潤滑剤において使用される清浄剤に存在し得る)、ならびにカルシウム及び/またはマグネシウムとナトリウムとの混合物である。
過塩基化金属清浄剤は通常、炭化水素、清浄酸、例えば:スルホン酸、アルキルヒドロキシベンゾエートなど、金属酸化物または水酸化物(例えば、酸化カルシウムまたは水酸化カルシウム)及び促進剤、例えば、キシレン、メタノール及び水の混合物を炭酸化することによって生成される。例えば、過塩基化カルシウムスルホネートを調製するため、炭酸化において、酸化または水酸化カルシウムは、気体の二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを形成する。スルホン酸をCaOまたはCa(OH)で中和して、スルホネートを形成する。
過塩基化清浄剤は、低過塩基化され得る(例えば、活性物質ベースで約100未満のTBNを有する過塩基化塩)。一実施形態では、低過塩基化塩のTBNは、約30~約100であり得る。別の実施形態では、低過塩基化塩のTBNは、約30~約80であり得る。
いくつかの実施形態では、過塩基化清浄剤は、中過塩基化され得る(例えば、約100~約250のTBNを有する過塩基化塩)。一実施形態では、中過塩基化塩のTBNは、約100~約200であり得る。別の実施形態では、中過塩基化塩のTBNは、約125~約175であり得る。
いくつかの実施形態では、過塩基化清浄剤は、高過塩基化され得る(例えば、約250を超えるTBNを有する過塩基化塩)。一実施形態では、高過塩基化塩のTBNは、活性物質ベースで約250~約800であり得る。
一実施形態では、清浄剤は、アルキル置換されたヒドロキシ芳香族カルボン酸の1つ以上のアルカリまたはアルカリ土類金属塩であり得る。好適なヒドロキシ芳香族化合物には、1~4個、好ましくは1~3個のヒドロキシル基を有する単核モノヒドロキシ及びポリヒドロキシ芳香族炭化水素が含まれる。好適なヒドロキシ芳香族化合物には、フェノール、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、クレゾールなどが含まれる。好ましいヒドロキシ芳香族化合物は、フェノールである。
アルキル置換されたヒドロキシ芳香族カルボン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩のアルキル置換された部位は、約10~約80個の炭素原子を有するアルファオレフィンに由来する。用いられるオレフィンは、線状、異性化線状、分岐または部分的分岐線状であり得る。オレフィンは、線状オレフィンの混合物、異性化線状オレフィンの混合物、分岐オレフィンの混合物、部分的分岐線状の混合物または前述のいずれかの混合物であり得る。
一実施形態では、使用され得る線状オレフィンの混合物は、1分子当たり約10~約40個の炭素原子を有するオレフィンから選択されるノルマルアルファオレフィンの混合物である。一実施形態では、ノルマルアルファオレフィンは、固体触媒または液体触媒のうちの少なくとも1つを使用して異性化される。
一実施形態では、アルキルで置換されたヒドロキシ安息香酸清浄剤のアルカリ土類金属塩のアルキル基などの、アルキルで置換されたヒドロキシ芳香族カルボン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩に含まれるアルキル基の少なくとも約50モル%、少なくとも約75モル%、少なくとも約80モル%、少なくとも約85モル%、少なくとも約90モル%、少なくとも約95モル%はC20以上である。別の実施形態では、アルキルで置換されたヒドロキシ芳香族カルボン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩は、アルキル基がC20~約C28ノルマルアルファ-オレフィンであるアルキルで置換されたヒドロキシ安息香酸に由来するアルキルで置換されたヒドロキシ安息香酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩である。少なくとも2つのアルキルフェノールの少なくとも1つ上のアルキル基は、異性化アルファオレフィンに由来する。2つ目のアルキルフェノール上のアルキル基は、分岐または部分的分岐オレフィン、高度に異性化したオレフィンまたはそれらの混合物に由来し得る。
別の実施形態では、アルキルで置換されたヒドロキシ芳香族カルボン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩は、約20~約40個の炭素原子、好ましくは約20~約28個の炭素原子を有するアルキル基、より好ましくは、約20~約40個の炭素原子を有する異性化NAOに由来するサリシレートである。
スルホネートは、石油の分留からまたは芳香族炭化水素のアルキル化によって得られるものなどのアルキルで置換された芳香族炭化水素のスルホン化によって典型的に得られるスルホン酸から調製され得る。例には、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、ジフェニルまたはそれらのハロゲン誘導体をアルキル化することによって得られるものが含まれる。アルカリルスルホネートのアルキル基は通常、約9~約80個またはそれ以上の炭素原子、好ましくは約16~約60個の炭素原子、好ましくは約16~約30個の炭素原子、より好ましくは約20~約24個の炭素原子を含有する。
硫化フェネート清浄剤である、フェノール及び硫化フェノールの金属塩は、酸化物または水酸化物などの適切な金属化合物との反応によって調製される。中性または過塩基化清浄剤生成物は、当該技術分野でよく知られている方法によって得られ得る。硫化フェノールは、フェノールを硫黄または硫黄含有化合物、例えば、硫化水素、モノハロゲン化硫黄またはジハロゲン化硫黄と反応させて、通常は2つ以上のフェノールが硫黄含有架橋によって架橋されている化合物の混合物である生成物を形成することによって調製され得る。
硫化フェネートの一般的調製に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許番号2,680,096;3,178,368、3,801,507、及び8,580,717(これらの内容は参照により本明細書に組み込まれる)で見ることができる。
本プロセスにおいて使用される反応物及び試薬は、硫黄のすべての同素体を利用し得る。硫黄は、溶融硫黄としてまたは固体(例えば、粉末または粒子)としてまたは適合性炭化水素液体中の固体懸濁液としてのいずれかで用いられ得る。
所定の状況では、カルシウムベースとして水酸化カルシウムを使用することが、その優れた性能により望ましい場合がある。水酸化カルシウムは、例えば、酸化カルシウムよりも取り扱うのに好都合と考えられる。他の適合性カルシウムベースには、例えば、カルシウムアルコキシドが含まれる。
使用され得る好適なアルキルフェノールは、アルキル置換基が、得られる過塩基化硫化カルシウムアルキルフェネート組成物が油溶性となるように十分な数の炭素原子を含有するものである。油溶性は、単一の長鎖アルキル置換基によってまたはアルキル置換基の組み合わせによって提供され得る。典型的には、使用されるアルキルフェノールは、異なるアルキルフェノール、例えば、C20~C24アルキルフェノールの混合物である。
一実施形態では、好適なアルキルフェノール性化合物は、1分子当たり約10~約40個の炭素原子を有し、かつ約0.1~約0.4の間のアルファオレフィンの異性化レベル(l)を有する異性化アルファオレフィンアルキル基に由来する。一実施形態では、好適なアルキルフェノール性化合物は、約9~約80個の炭素原子を有する分岐オレフィン性プロピレンオリゴマーまたはその混合物であるアルキル基に由来する。一実施形態では、分岐オレフィン性プロピレンオリゴマーまたはそれらの混合物は、約9~約40個の炭素原子を有する。一実施形態では、分岐オレフィン性プロピレンオリゴマーまたはそれらの混合物は、約9~約18個の炭素原子を有する。一実施形態では、分岐オレフィン性プロピレンオリゴマーまたはそれらの混合物は、約9~約12個の炭素原子を有する。
一実施形態では、好適なアルキルフェノール性化合物は、蒸留カシューナッツ殻液(CNSL)または水素化蒸留カシューナッツ殻液から供給され得る。蒸留CNSLは、カルダノールを含む、ヒドロカルビル基が線状及び不飽和である生分解性メタ-ヒドロカルビル置換フェノールの混合物である。蒸留CNSLの接触水素化により、主に3-ペンタデシルフェノールに富むメタ-ヒドロカルビル置換フェノールの混合物がもたらされる。
アルキルフェノールは、パラ-アルキルフェノール、メタ-アルキルフェノールまたはオルトアルキルフェノールであり得る。p-アルキルフェノールは、過塩基化生成物が所望である高度に過塩基化したカルシウム硫化アルキルフェネートの調製を容易化すると考えられるので、アルキルフェノールは、好ましくは、主にパラアルキルフェノールであり、アルキルフェノールの約45モルパーセント以下がオルトアルキルフェノールであり;より好ましくはアルキルフェノールの約35モルパーセント以下がオルトアルキルフェノールである。アルキル-ヒドロキシトルエンまたはキシレン、及び少なくとも1つの長鎖アルキル置換基に加えて1つ以上のアルキル置換基を有する他のアルキルフェノールも使用され得る。蒸留カシューナッツ殻液の場合、蒸留CNSLの接触水素化により、メタ-ヒドロカルビル置換フェノールの混合物がもたらされる。
一実施形態では、1つ以上の過塩基化清浄剤は、上述した少なくとも2つの界面活性剤に由来する界面活性剤システムを含むものとして当該技術分野で知られている複合またはハイブリッド清浄剤であり得る。
一実施形態では、1つ以上の過塩基化清浄剤は、約20~約28個の炭素原子、より好ましくは約20~約24個の炭素原子を有するアルキル基を有するサリシレートであり得る。別の実施形態では、1つ以上の過塩基化清浄剤は、C14-18NAOに由来するアルキル基を有するサリシレートであり、Ca含有量を単位として、0.05重量%未満、好ましくは0.025重量%未満、より好ましくは0.01重量%未満を潤滑油に提供し得る。
通常、清浄剤の量は、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.001重量%~約50重量%、または約0.05重量%~約25重量%、または約0.1重量%~約20重量%、または約0.01~15重量%であり得る。
抗摩耗剤
本明細書に開示される潤滑油組成物は、1つ以上の抗摩耗剤を含み得る。抗摩耗剤は、金属部分の摩耗を低減する。好適な抗摩耗剤には、ジヒドロカルビルジチオホスフェート金属塩、例えば、式(IV)の亜鉛ジヒドロカルビルジチオホスフェート(ZDDP)が含まれる:
Zn[S-P(=S)(OR)(OR)] 式(IV)
(式中、R及びRは、1~18(例えば、2~12)個の炭素原子を有する同じまたは異なるヒドロカルビル基であり得る)。好適なヒドロカルビル基には、アルキル、アルケニル、アリール、アリールアルキル、アルカリル及び脂環式基が含まれるがこれらに限定されない。特に好ましいR及びR基には、2~8個の炭素原子を有するアルキル基(例えば、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、n-ヘキシル、イソヘキシル、2-エチルヘキシル)が含まれる。油溶性を得るために、炭素原子の総数(すなわち、R+R)は、少なくとも5とすべきである。そのため、亜鉛ジヒドロカルビルジチオホスフェートは、亜鉛ジアルキルジチオホスフェートを含み得る。亜鉛ジアルキルジチオホスフェートは、第1級、第2級亜鉛ジアルキルジチオホスフェート、またはそれらの組み合わせである。ZDDPは、潤滑油組成物の約3重量%以下(例えば、約0.1~約1.5重量%、または約0.5~約1.0重量%)で存在し得る。一実施形態では、本明細書に記載のマグネシウムサリシレート清浄剤を含有する潤滑油組成物は、抗酸化化合物をさらに含む。一実施形態では、抗酸化剤は、ジフェニルアミン抗酸化剤である。別の実施形態では、抗酸化剤は、ヒンダードフェノール抗酸化剤である。さらに別の実施形態では、抗酸化剤は、ジフェニルアミン抗酸化剤及びヒンダードフェノール抗酸化剤の組み合わせである。
抗酸化剤
本明細書に開示される潤滑油組成物は、1つ以上の抗酸化剤を含み得る。抗酸化剤は、サービス中に鉱油が劣化する傾向を低減する。酸化劣化は、潤滑剤中のスラッジ、金属表面上のワニス様堆積物によって、及び/または粘度上昇によって明らかになり得る。好適な抗酸化剤には、ヒンダードフェノール、芳香族アミン、及び硫化アルキルフェノールならびにそれらのアルカリ及びアルカリ土類金属塩が含まれる。
ヒンダードフェノール抗酸化剤はしばしば、セカンダリーブチル及び/またはターシャリーブチル基を立体障害基として含有する。フェノール基は、ヒドロカルビル基(典型的には線状または分岐アルキル)及び/または第2の芳香族基に連結させる架橋基でさらに置換され得る。好適なヒンダードフェノール抗酸化剤の例には、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール;4-メチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール;4-エチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール;4-プロピル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール;4-ブチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール;及び4-ドデシル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノールが含まれる。他の有用なヒンダードフェノール抗酸化剤には、2,6-ジ-アルキル-フェノール性プロピオン酸エステル誘導体、例えば、Ciba製のIRGANOX(登録商標)L-135及びビスフェノール性抗酸化剤、例えば、4,4’-ビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)及び4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)が含まれる。
典型的な芳香族アミン抗酸化剤は、1つのアミン窒素に直接的に結合した少なくとも2つの芳香族基を有する。典型的な芳香族アミン抗酸化剤は、少なくとも6個の炭素原子のアルキル置換基を有する。本明細書において有用な芳香族アミン抗酸化剤の具体的な例には、4,4’-ジオクチルジフェニルアミン、4,4’-ジノニルジフェニルアミン、N-フェニル-1-ナフチルアミン、N-(4-tert-オクチフェニル)-1-ナフチルアミン、及びN-(4-オクチルフェニル)-1-ナフチルアミンが含まれる。抗酸化剤は、潤滑油組成物の約0.01~約5重量%(例えば、約0.1~約2重量%)で存在し得る。
分散剤
本明細書に開示される潤滑油組成物は、1つ以上の分散剤を含み得る。分散剤は、油に不溶性であるエンジン稼働中の酸化に起因する物質を浮遊状態で維持し、これにより金属部品上でのスラッジ凝集及び沈殿または堆積を防止する。本明細書において有用な分散剤は、ガソリン及びディーゼルエンジンにおける使用時に堆積物の形成を低減するのに有効であることが知られている窒素含有無灰(金属非含有)分散剤が含まれる。
好適な分散剤には、ヒドロカルビルスクシンイミド、ヒドロカルビルスクシンアミド、ヒドロカルビルで置換されたコハク酸の混合エステル/アミド、ヒドロカルビルで置換されたコハク酸のヒドロキシエステル、ならびにヒドロカルビルで置換されたフェノール、ホルムアルデヒド及びポリアミンのマンニッヒ縮合生成物が含まれる。ポリアミン及びヒドロカルビルで置換されたフェニル酸の縮合生成物も好適である。これらの分散剤の混合物も使用され得る。塩基性窒素含有無灰分散剤は、よく知られた潤滑油添加剤であり、それらの調製方法は、特許文献に広く記載されている。好ましい分散剤は、アルケニルスクシンイミド及びスクシンアミドであって、アルケニル置換基が好ましくは約40個を超える炭素原子の長鎖であるものである。これらの物質は、ヒドロカルビルで置換されたジカルボン酸物質を、アミン官能基を含有する分子と反応させることによって容易に生成される。好適なアミンの例は、ポリアルキレンポリアミン、ヒドロキシで置換されたポリアミン及びポリオキシアルキレンポリアミンなどのポリアミンである。
特に好ましい無灰分散剤は、ポリイソブテニルコハク酸無水物及びポリアルキレンポリアミン、例えば、式(V)のポリエチレンポリアミンから形成されるポリイソブテニルスクシンイミドである:
NH(CHCHNH)H 式(V)
(式中、zは、1~11である)。ポリイソブテニル基は、ポリイソブテンに由来し、好ましくは約700~約3000ダルトン(例えば、約900~約2500ダルトン)の範囲の平均分子量(M)を有する。例えば、ポリイソブテニルスクシンイミドは、約900~約2500ダルトンのMを有するポリイソブテニル基に由来するビス-スクシンイミドであり得る。当該技術分野で知られているように、分散剤は、後処理され得る(例えば、ホウ素化剤または環状カーボネート、エチレンカーボネートなどで)。
窒素含有無灰(金属非含有)分散剤は塩基性であり、さらなる硫酸塩灰分を導入することなく、それらが添加された潤滑油組成物のTBNに寄与する。分散剤は、潤滑油組成物の約0.1~約10重量%(例えば、約2~約5重量%)で存在し得る。
発泡阻害剤
本明細書に開示される潤滑油組成物は、油中の気泡を破壊し得る1つ以上の発泡阻害剤を含み得る。好適な発泡阻害剤または抗発泡阻害剤の非限定的な例には、シリコーン油またはポリジメチルシロキサン、フルオロシリコーン、アルコキシル化脂肪族酸、ポリエーテル(例えば、ポリエチレングリコール)、分岐ポリビニルエーテル、アルキルアクリレートポリマー、アルキルメタクリレートポリマー、ポリアルコキシアミン及びそれらの組み合わせが含まれる。
さらなる共添加剤
本開示の潤滑油組成物はまた、潤滑油組成物の任意の所望の特性を付与または改善し得る他の従来の添加剤を含有し得、これらの添加剤は潤滑油組成物に分散または溶解される。当業者に知られている任意の添加剤が、本明細書に開示される潤滑油組成物において使用され得る。いくつかの好適な添加剤がMortier et al.,“Chemistry and Technology of Lubricants”,2nd Edition,London,Springer,(1996);及びLeslie R.Rudnick,“Lubricant Additives:Chemistry and Applications”,New York,Marcel Dekker(2003)(これらの両方が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている。例えば、潤滑油組成物は、抗酸化剤、抗摩耗剤、金属清浄剤などの清浄剤、錆阻害剤、濁り除去剤、脱乳化剤、金属不活性化剤、摩擦調整剤、流動点降下剤、抗発泡剤、共溶媒、腐食阻害剤、無灰分散剤、多機能剤、色素、極圧剤など及びそれらの混合物とブレンドされ得る。多様な添加剤が知られており、市販されている。これらの添加剤、またはそれらの類似化合物は、通常のブレンド手順によって本開示の潤滑油組成物の調製のために用いられ得る。
潤滑油製剤の調製において、炭化水素油、例えば、鉱物潤滑油、または他の好適な溶媒において約10~約100重量%の活性成分の濃縮物の形態で添加剤を導入することが一般的な実務である。
通常、これらの濃縮物は、完成潤滑剤、例えば、クランク室モーターオイルの形成において添加剤パッケージの重量部に対して約3~約100、例えば、約5~約40重量部の潤滑油で希釈され得る。濃縮物の目的は、当然ながら、様々な物質の取り扱いの困難性及び厄介さを低下させること、及び最終ブレンドにおける溶解または分散を容易化することである。
前述の添加剤の各々は、使用される場合、所望の特性を潤滑剤に付与するのに機能的に有効な量のものである。よって、例えば、添加剤が摩擦調整剤である場合、この摩擦調整剤の機能的に有効な量は、潤滑剤に所望の摩擦調整特性を付与するのに十分な量であろう。
通常、潤滑油組成物における添加剤の各々の濃度は、使用される場合、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.001重量%~約20重量%、約0.01重量%~約15重量%、または約0.1重量%~約10重量%、約0.005重量%~約5重量%、または約0.1重量%~約2.5重量%の範囲であり得る。さらに、潤滑油組成物における添加剤の総量は、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.001重量%~約20重量%、約0.01重量%~約10重量%、または約0.1重量%~約5重量%の範囲であり得る。
潤滑粘度油
潤滑粘度油(時に「ベースストック」または「ベース油」と称される)は、潤滑剤の主要な液体構成要素であり、これに添加剤及び場合により他の油がブレンドされ、例えば、最終潤滑剤(または潤滑剤組成物)が生成される。ベース油は、濃縮物を生成するために及びそれに由来する潤滑油組成物を生成するために有用であり、天然及び合成潤滑油及びそれらの組み合わせから選択され得る。
天然油には、動物及び植物油、液体石油ならびにパラフィン系、ナフテン系及び混合型パラフィン-ナフテン系のタイプの水素化精製された溶剤処理済鉱物潤滑油が含まれる。石炭またはシェールに由来する潤滑粘度油も有用なベース油である。
合成潤滑油には、重合及び共重合オレフィン(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、塩素化ポリブチレン、ポリ(1-ヘキセン)、ポリ(1-オクテン)、ポリ(1-デセン);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;ポリフェノール(例えば、ビフェニル、ターフェニル、アルキル化ポリフェノール);及びアルキル化ジフェニルエーテル及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、アナログ及びホモログなどの炭化水素油が含まれる。
合成潤滑油の別の好適なクラスは、ジカルボン酸(例えば、マロン酸、アルキルマロン酸、アルケニルマロン酸、コハク酸、アルキルコハク酸及びアルケニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸、アジピン酸、リノール酸二量体、フタル酸)と多様なアルコール(例えば、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノエーテル、プロピレングリコール)とのエステルを含む。これらのエステルの具体的な例には、アジピン酸ジブチル、セバシン酸ジ(2-エチルヘキシル)、フマル酸ジ-n-ヘキシル、セバシン酸ジオクチル、アゼライン酸ジイソオクチル、アゼライン酸ジイソデシル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジデシル、セバシン酸ジエイコシル、リノール酸二量体の2-エチルヘキシルジエステル、ならびに1モルのセバシン酸を2モルのテトラエチレングリコール及び2モルの2-エチルヘキサン酸と反応させることによって形成される複合エステルが含まれる。
合成油として有用なエステルにはまた、C~C12モノカルボン酸及びポリオール、ならびにポリオールエーテル、例えば、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール及びトリペンタエリスリトールから生成されるものが含まれる。
ベース油は、フィッシャー・トロプシュ合成された炭化水素に由来し得る。フィッシャー・トロプシュ合成された炭化水素は、フィッシャー・トロプシュ触媒を使用してH及びCOを含有する合成ガスから生成される。そのような炭化水素は典型的には、ベース油として有用となるように、さらなる処理を必要とする。例えば、炭化水素は、当業者に知られているプロセスを使用して、ヒドロ異性化;水素化分解及びヒドロ異性化;脱蝋;またはヒドロ異性化及び脱蝋され得る。
未精製油、精製油及び再精製油が、本潤滑油組成物において使用され得る。未精製油は、さらなる精製処理をせずに天然または合成源から直接的に得られるものである。例えば、レトルトオペレーションから直接的に得られたシェール油、蒸留から直接的に得られた石油またはエステル化プロセスから直接的に得られ、さらなる処理をせずに使用されるエステル油が未精製油であろう。精製油は、1つ以上の特性を改善するために1つ以上の精製工程においてさらに処理された場合を除き、未精製油に類似する。多くのそのような精製技術、例えば、蒸留、溶媒抽出、酸または塩基抽出、濾過及びパーコレーションが当業者に知られている。
再精製油は、すでにサービスに使用されている精製油に適用される精製油を得るために使用されるものと同様のプロセスによって得られる。そのような再精製油は、再生利用または再処理油としても知られており、しばしば、使用済添加剤及び油分解生成物の承認のための技術によってさらに処理される。
したがって、本潤滑油組成物を生成するために使用され得るベース油は、American Petroleum Institute(API)Base Oil Interchangeability Guidelines(API Publication 1509)で規定されているグループI~Vにおけるベース油のいずれかから選択され得る。そのようなベース油グループは、以下の表1にまとめられている:
Figure 2022547073000004
本明細書において使用するのに好適なベース油は、APIグループII、グループIII、グループIV、及びグループV油ならびにそれらの組み合わせ、好ましくはグループIII~グループVの油(それらの格別の揮発性、安定性、粘性及び清浄度の特徴のため)に対応する種類のいずれかである。
ベース油とも称される、本開示の潤滑油組成物において使用するための潤滑粘度油は典型的には、主要量で、例えば、組成物の総重量を基準として、約50重量%を超える、好ましくは約70重量%を超える、より好ましくは約80~約99.5重量%、最も好ましくは約85~約98重量%の量で存在する。表現「ベース油」は、本明細書で使用される場合、単一の製造業者によって同じ仕様に生成され(供給源または製造業者の場所にかかわらない);同じ製造業者の仕様を満たし;かつ独自の配合、製品識別番号、またはその両方によって識別される、潤滑剤成分であるベースストックまたはベースストックのブレンドを意味するものとして理解されるべきである。本明細書において使用するためのベース油は、ありとあらゆる用途、例えば、エンジンオイル、舶用シリンダ油、機能液、例えば、油圧オイル、ギア油、トランスミッション液などのための潤滑油組成物の配合において使用される任意の現在知られているか、または後に発見される潤滑粘度油であり得る。また、本明細書において使用するためのベース油は、粘度指数改善剤、例えば、ポリマーアルキルメタクリレート;オレフィンコポリマー、例えば、エチレン-プロピレンコポリマーまたはスチレン-ブタジエンコポリマーなど及びそれらの混合物を任意に含有し得る。
当業者は容易に理解できるであろうが、ベース油の粘度は用途に依存する。したがって、本明細書において使用するためのベース油の粘度は通常、摂氏100°(C.)で約2~約2000センチストーク(cSt)の範囲である。通常、個別に、エンジンオイルとして使用されるベース油は、約2cSt~約30cSt、好ましくは約3cSt~約16cSt、最も好ましくは約4cSt~約12cStの100℃での動粘度範囲を有し、所望の最終用途及び完成油における添加剤に応じて選択及びブレンドされて、所望のグレードのエンジンオイル、例えば、0W、0W-8、0W-12、0W-16、0W-20、0W-26、0W-30、0W-40、0W-50、0W-60、5W、5W-20、5W-30、5W-40、5W-50、5W-60、10W、10W-20、10W-30、10W-40、10W-50、15W、15W-20、15W-30、15W-40、30、40などのSAE粘度グレードを有する潤滑油組成物が得られる。
潤滑油組成物
通常、本発明の潤滑油組成物における硫黄のレベルは、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.7重量%以下、例えば、約0.01重量%~約0.70重量%、約0.01~約0.6重量%、約0.01~約0.5重量%、約0.01~約0.4重量%、約0.01~約0.3重量%、約0.01~約0.2重量%、約0.01重量%~約0.10重量%の硫黄のレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物における硫黄のレベルは、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.60重量%以下、約0.50重量%以下、約0.40重量%以下、約0.30重量%以下、約0.20重量%以下、約0.10重量%以下である。
一実施形態では、本発明の潤滑油組成物におけるリンのレベルは、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.12重量%以下、例えば、約0.01重量%~約0.12重量%のリンのレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物におけるリンのレベルは、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.11重量%以下、例えば、約0.01重量%~約0.11重量%のリンのレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物におけるリンのレベルは、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.10重量%以下、例えば、約0.01重量%~約0.10重量%のリンのレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物におけるリンのレベルは、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.09重量%以下、例えば、約0.01重量%~約0.09重量%のリンのレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物におけるリンのレベルは、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.08重量%以下、例えば、約0.01重量%~約0.08重量%のリンのレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物におけるリンのレベルは、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.07重量%以下、例えば、約0.01重量%~約0.07重量%のリンのレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物におけるリンのレベルは、潤滑油組成物の総重量を基準として、約0.05重量%以下、例えば、約0.01重量%~約0.05重量%のリンのレベルである。
一実施形態では、本発明の潤滑油組成物によって生成される硫酸塩灰分のレベルは、ASTM D 874によって決定した場合に約1.60重量%以下、例えば、ASTM D 874によって決定した場合に約0.10~約1.60重量%の硫酸塩灰分のレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物によって生成される硫酸塩灰分のレベルは、ASTM D 874によって決定した場合に約1.00重量%以下、例えば、ASTM D 874によって決定した場合に約0.10~約1.00重量%の硫酸塩灰分のレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物によって生成される硫酸塩灰分のレベルは、ASTM D 874によって決定した場合に約0.80重量%以下、例えば、ASTM D 874によって決定した場合に約0.10~約0.80重量%の硫酸塩灰分のレベルである。一実施形態では、本発明の潤滑油組成物によって生成される硫酸塩灰分のレベルは、ASTM D 874によって決定した場合に約0.60重量%以下、例えば、ASTM D 874によって決定した場合に約0.10~約0.60重量%の硫酸塩灰分のレベルである。
所定の実施形態では、本開示は、乗用車の内燃エンジン、特に火花点火、直接噴射及び/またはポート燃料噴射エンジンにおける摩擦を低減するのに好適な潤滑油組成物を提供する。所定の実施形態では、エンジンは、ハイブリッド車における電動機/バッテリーシステムに連結され得る(例えば、ハイブリッド車における電動機/バッテリーシステムに連結されたポート燃料噴射火花点火エンジン)。所定の実施形態では、本開示は、頑丈なディーゼル内燃エンジンにおいて摩擦を低減するのに好適な潤滑油組成物を提供する。
以下の実施例は、本発明の実施形態を例示するために提供され、本発明を示された特定の実施形態に限定することは意図されていない。逆に示されない限り、すべての部及びパーセンテージは重量による。すべての数値はおおよそである。数値範囲が与えられる場合、記述された範囲外の実施形態は依然として本発明の範囲に入り得ることが理解されるべきである。各例に記載されている特定の詳細は、本発明の必要な特徴として解釈されるべきではない。
以下の実施例は、例示目的のみのために意図されており、どのようにも本開示の範囲を限定するものではない。
異性化レベル(I)及びNMR法
オレフィンの異性化レベル(I)を水素-1(1H)NMRによって決定した。TopSpin 3.2スペクトル処理ソフトウェアを使用して400MHzにおいてBruker Ultrashield Plus 400でNMRスペクトルが得られた。NMRサンプルは、クロロホルム-d1に溶解した。
異性化レベル(I)は、メチレン骨格基(-CH2-)(化学シフト1.01~1.38ppm)に結合したメチル基(-CH3)(化学シフト0.3~1.01ppm)の相対量を表し、以下に示される方程式(1)によって定義される、
I=m/(m+n) 方程式(I)
(式中、mは、0.3±0.03から1.01±0.03ppmの間の化学シフトを有するメチル基についてのNMR積分であり、nは、1.01±0.03から1.38±0.10ppmの間の化学シフトを有するメチレン基についてのNMR積分である)。
アルファオレフィンの異性化レベル(I)は、約0.1~約0.4、好ましくは約0.1~約0.3、より好ましくは約0.12~約0.3の間である。
一実施形態では、NAOの異性化レベルは、約0.16であり、約20~約24個の炭素原子を有する。
別の実施形態では、NAOの異性化レベルは、約0.26であり、約20~約24個の炭素原子を有する。
実施例A
20-24異性化ノルマルアルファオレフィンを使用して米国特許番号8,993,499におけるものと実質的に同じ手法でアルキル化フェノール及びCaアルキルヒドロキシベンゾエートを調製した。アルファオレフィンの異性化レベルは約0.16である。得られたアルキルヒドロキシベンゾエート組成物は、油非含有ベースで約225のTBN及び約8重量%のCa含有量を有する。
比較例B
14-18NAOに由来するアルキル基を有するアルキルフェノールからアルキルヒドロキシベンゾエートを調製した、油非含有ベースで約300のTBN及び約10.6重量%のCa含有量。
実施例C
実施例Cは、硫化オレフィン、すなわち、硫化イソブチレンである。
実施例D
実施例Dは、(9-オクタデセン酸(Z)-,イソオクチルエステル、トリオレイン酸グリセロール及び硫黄との反応生成物)である硫化脂肪エステルである。
実施例E
実施例Eは、無灰ジチオカルバメート、すなわち、メチレンビス(ジブチルジチオカルバメート)である。
実施例F
実施例Fは、商品名Hitec4313を有するチアジアゾールである。
実施例G
実施例Gは、商品名Irgalube TPPTを有する無灰ジチオホスフェートである。
実施例H
実施例Hは、15.8重量%の硫黄含有量を有する硫化フェノールである。
ベースライン製剤1
主要量のグループIIの潤滑粘度ベース油及び以下の添加剤を含有する15W-40潤滑油組成物を調製した:
(1)3つの分散剤の混合物
(2)0.077重量%のリンの量の第2級亜鉛ジアルキルジチオホスフェート;
(3)オレフィンコポリマー粘度指数改善剤;
(4)ポリメタクリレート流動点降下剤;及び
(5)発泡阻害剤
実施例1
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の実施例Aをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.29重量%の実施例Cも添加した。
実施例2
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の実施例Aをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する1.35重量%の実施例Dも添加した。
実施例3
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の実施例Aをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.375重量%の実施例Fも添加した。
実施例4
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の実施例Aをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する1.452重量%の実施例Gも添加した。
実施例5
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の実施例Aをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.854重量%の実施例Hも添加した。
比較例1
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の比較例Bをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.29重量%の実施例Cも添加した。
比較例2
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の比較例Bをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する1.35重量%の実施例Dも添加した。
比較例3
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の実施例Aをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.45重量%の実施例Eも添加した。
比較例4
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の比較例Bをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.45重量%の実施例Eも添加した。
実施例I
実施例IをMeOH(81.4グラム)中のMgO(82グラム)のスラリーによって調製し、キシレン(500グラム)を調製し、反応器に導入する。次いで異性化アルファオレフィン(C20~24、0.16の異性化レベル)から生成されたヒドロキシ安息香酸(1774グラム、キシレン中43%の活性物質)を反応器に入れ、温度を40℃で15分間維持する。次いでドデセニル無水物(DDSA、7.6グラム)と、それに続いてAcOH(37.3グラム)、次いでHO(69グラム)を30分かけて反応器に導入しながら、温度を最大で50℃に上昇させる。次いでCOを反応器に強い撹拌下で導入する(96グラム)。次いでキシレン(200グラム)中のMgO(28グラム)からなるスラリーを反応器に導入し、さらなる量のCOを混合物を介してバブリングする。CO導入の最後に、132℃に加熱することによって溶媒の蒸留を達成する。次いで500グラムのベース油を反応器に導入する。次いで混合物を実験室の遠心分離機内で遠心分離して、未反応酸化マグネシウム及び他の固体を除去する。最後に、混合物を170℃で真空下(15mbar)で加熱して、キシレンを除去し、0.16の異性化レベルを有する異性化NAOから生成された、C20-C24マグネシウムアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤として4.3%マグネシウムを含有する最終生成物をもたらす。特性:TBN(mgKOH/g)=35重量%の希釈油中で199。
比較例J
比較例Jは、アルファオレフィンから生成されたC14-C18マグネシウムアルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤である。特性:TBN(mgKOH/g)=236;Mg(重量%)=5.34。
比較例5
900~1200ppmの間のMgを潤滑剤に提供する38~46mMの間の実施例Iをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.45重量%の実施例Eも添加した。
比較例6
900~1100ppmの間のMgを潤滑剤に提供する38~46mMの間の比較例Jをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.45重量%の実施例Eも添加した。
比較例7
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の比較例Bをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.375重量%の実施例Fも添加した。
比較例8
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の比較例Bをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する1.452重量%の実施例Gも添加した。
比較例9
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の比較例Bをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.854重量%の実施例Hも添加した。
実施例K
20-24異性化ノルマルアルファオレフィンを使用して米国特許番号8,993,499におけるものと実質的に同じ手法でアルキル化フェノール及びCaアルキルヒドロキシベンゾエートを調製した。アルファオレフィンの異性化レベルは約0.15である。得られたアルキルヒドロキシベンゾエート組成物は、油非含有ベースで約225のTBN及び約8重量%のCa含有量を有する。
実施例L
20-24異性化ノルマルアルファオレフィンを使用して米国特許番号8,993,499におけるものと実質的に同じ手法でアルキル化フェノール及びCaアルキルヒドロキシベンゾエートを調製した。アルファオレフィンの異性化レベルは約0.219である。得られたアルキルヒドロキシベンゾエート組成物は、油非含有ベースで約225のTBN及び約8重量%のCa含有量を有する。
実施例M
20-24異性化ノルマルアルファオレフィンを使用して米国特許番号8,993,499におけるものと実質的に同じ手法でアルキル化フェノール及びCaアルキルヒドロキシベンゾエートを調製した。アルファオレフィンの異性化レベルは約0.23である。得られたアルキルヒドロキシベンゾエート組成物は、油非含有ベースで約225のTBN及び約8重量%のCa含有量を有する。
実施例6
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の実施例Kをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.29重量%の実施例Cも添加した。
実施例7
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の実施例Lをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.29重量%の実施例Cも添加した。
実施例8
1200~1400ppmの間のCaを潤滑剤に提供する30~36mMの間の実施例Mをベースライン1に添加した。また、およそ1300ppmの硫黄を完成油に提供する0.29重量%の実施例Cも添加した。
酸化-ニトロ化試験
酸化-ニトロ化ベンチ試験は、潤滑油が酸化及びニトロ化に耐える能力を実証する。この試験は、燃料源として天然ガスを使用するエンジンを潤滑化する実際のサービスに関係する、油の性能を決定することを補助するさらなるツールである。試験の終了時の酸化及びニトロ化についての値が低いほど、生成物の性能が優れている。酸化-ニトロ化ベンチ試験は、Caterpillar 3516モデルの実際の現場性能に関連するCaterpillar 3500シリーズエンジン条件をシミュレートするように設計した。実施例1~8及び比較例1~9について酸化-ニトロ化試験を実施した。これらの実施例からの潤滑油組成物を加熱されたガラス製浴に入れ、特定の期間にわたって較正レベルの亜酸化窒素ガスに供した。各サンプルについて試験を二重に実行し、結果は2回の実行の平均である。示差赤外線分光法を使用してサンプルを評価してから、それらを加熱されたガラス製浴に入れ、各サンプルについてのベースラインを決定した。試験期間の最後にサンプルを再評価した。ベースラインデータ間の差、5.8及び6.1ミクロンにおける吸光度単位、及び試験サイクルの最後で取得されたデータは、サンプルの酸化-ニトロ化耐性の指標を提供する。
示差赤外線分光法は、油サンプルによって吸収される光の量を測定し、吸光度単位と呼ばれる測定単位を提供する。使用済油スペクトルから新しい油スペクトルを減算することによってDIR(示差赤外線)スペクトルを決定して、酸化、ニトロ化、燃料希釈、煤蓄積、及びまたは汚染により生じた変化を観察した。典型的には0.1ミリメートル(mm)のセルが使用される;しかしながらATR結晶設定は、その関連する路長を決定した後に使用され得る。機器が路長を決定するソフトウェアを有さない場合、路長は、較正された0.1mmのセルで酸化を測定することによって逆算され得る。ATRと垂直セル測定との間の変動は、酸化及びニトロ化の狭い領域に限定される場合(約1725から1630cm-1)、最小である。
DIR酸化を約1715±5cm-1におけるピーク最大値からスペクトルベースラインまで測定した(吸光度の単位で)。
DIRニトロ化を約1630±1cm-1におけるピーク最大値からピークベースラインまで測定した(吸光度の単位で)。
5.8ミクロンの酸化レベル及び6.1ミクロンのニトロ化レベルをピーク高さの比較として使用した。
無灰硫黄化合物及び異性化NAO清浄剤を含有する例は、同じ無灰硫黄化合物及び非異性化清浄剤を含有するその対応する比較例よりも優れて機能した。潤滑油の酸化に対する耐性を定量するこの試験は、潤滑油の寿命を延長するのに良好な候補であるかどうかを決定するために使用される。酸化は潤滑油にとって望ましくない。
実施例1~8及び比較例1~9は、ベンチ試験において潤滑剤として各々のものを使用することによって別々に試験した。
上述したように示差IRを使用してサンプルの酸化性能を分析した。
以下の表は酸化性能を示している。
Figure 2022547073000005

Claims (13)

  1. 潤滑油組成物であって、
    (a)主要量の潤滑粘度油;
    (b)約10~約40個の炭素原子を有する異性化ノルマルアルファオレフィン(NAO)に由来する少なくとも1つのアルキルヒドロキシベンゾエート化合物を含む1つ以上の清浄剤;及び
    (c)無灰硫黄化合物であって、前記無灰硫黄化合物は、ジチオカルバメートではない、前記無灰硫黄化合物
    を含み、前記アルキルヒドロキシベンゾエート化合物のTBNは、活性物質ベースで少なくとも600mg KOH/gmである、前記潤滑油組成物。
  2. 前記アルキルヒドロキシベンゾエート化合物の前記TBNは、活性物質ベースで600~800mg KOH/gmである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  3. 前記1つ以上の清浄剤は、20~28個の炭素原子を有するアルキル基に由来するアルカリまたはアルカリ土類金属アルキルヒドロキシベンゾエートである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  4. 前記異性化ノルマルアルファオレフィンは、約0.1~約0.4の前記ノルマルアルファオレフィンの異性化レベル(I)を有する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  5. 前記アルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤は、異性化NAOに由来するカルシウムアルキルヒドロキシベンゾエートである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  6. 前記無灰硫黄化合物は、硫化脂肪エステル、硫化オレフィン、チアジアゾール、硫化オレフィン、無灰ジチオホスフェート、硫化フェノール、及びフェノチアジンから選択される、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  7. エンジンを潤滑化する方法であって、前記エンジンを、
    (a)主要量の潤滑粘度油、及び
    (b)約10~約40個の炭素原子を有する異性化ノルマルアルファオレフィン(NAO)に由来する少なくとも1つのアルキルヒドロキシベンゾエート化合物を含む1つ以上の清浄剤;及び
    (c)無灰硫黄化合物であって、前記無灰硫黄化合物は、ジチオカルバメートではない、前記無灰硫黄化合物
    を含む潤滑油組成物で潤滑化することを含み、前記アルキルヒドロキシベンゾエート化合物のTBNは、活性物質ベースで少なくとも600mg KOH/gmである、前記方法。
  8. 前記アルキルヒドロキシベンゾエート化合物の前記TBNは、活性物質ベースで600~800mgKOH/gmである、請求項7に記載の方法。
  9. 前記無灰硫黄化合物は、硫化脂肪エステル、硫化オレフィン、チアジアゾール、硫化オレフィン、無灰ジチオホスフェート、硫化フェノール、及びフェノチアジン、またはそれらの組み合わせである、請求項7に記載の方法。
  10. 前記1つ以上の清浄剤は、20~28個の炭素原子を有するアルキル基に由来するアルカリまたはアルカリ土類金属アルキルヒドロキシベンゾエートである、請求項7に記載の方法。
  11. 前記異性化ノルマルアルファオレフィンは、約0.1~約0.4の前記ノルマルアルファオレフィンの異性化レベル(I)を有する、請求項7に記載の方法。
  12. 前記アルキルヒドロキシベンゾエート清浄剤は、異性化NAOに由来するカルシウムアルキルヒドロキシベンゾエートである、請求項7に記載の方法。
  13. エンジンにおける前記潤滑油の酸化が低減される、請求項7に記載の方法。
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