JP2023506205A - 高粘度ポリアクリレートベースフルード - Google Patents
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Abstract
Description
高粘度ベースフルードは、30~1000cStの100℃での動粘度(KV100)を有することが公知である。
米国特許出願公開第2013/229016号明細書(US 2013/229016)は、ポリアルキルメタクリレート少なくとも30重量%を含む、トランスミッションシステム及び風力発電所用の潤滑剤に関する。開示された実施例は全て、少なくとも10個の炭素原子を有するアルキル側鎖を含有するメタクリレートからなる。純粋なアルキルアクリレートは開示されていない。
アクリレート少なくとも95重量%を含むポリアルキルアクリレートは、対応するポリアルキルメタクリレートに比べて、より低い温度ですら、優れた油溶性を示すけれども、該ポリアルキルアクリレートは、炭素の酸素に対する比がより低い。
(a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%
を含み、
その重量平均分子量が7000~25000g/molの範囲内であり、かつその残存モノマー含有率が0.1%以下であることを特徴とする。
適したC1~20アルキル(メタ)アクリレートは、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート)、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、5-メチルウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、2-メチルドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、5-メチルトリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート及びエイコシル(メタ)アクリレートを含む。
こうして製造されるISO 220配合物は、125以上、好ましくは130~150の範囲内のVIにより特徴付けられる。
こうして製造されるISO 320配合物は、140以上、好ましくは150~180の範囲内のVIにより特徴付けられる。
(i)上記でさらに記載されたような少なくとも1種のポリアルキルアクリレートを基油として使用する工程;
(ii)任意に、該ポリアルキルアクリレートを、APIグループII油、APIグループIII油、APIグループIV油、及びそれらの混合物からなる群から選択される別の基油と組み合わせる工程;及び
(iii)(ii)のもとで製造された配合物を、工業用ギヤに塗布する工程。
(A)(a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%を含み、重量平均分子量が7000~25000g/molの範囲内であり、かつ残存モノマー含有率が0.1%以下であることを特徴とする、少なくとも1種のポリアルキルアクリレート70~95重量%;及び
(B)APIグループII油、APIグループIII油、APIグループIV油、及びそれらの混合物からなる群から選択される基油5~30重量%
を含む。
各成分(a)及び(b)の含有率は、該ポリアルキルアクリレートの全組成を基準としている。特別な実施態様において、成分(a)及び(b)の割合は合計100重量%になる。
(A)10000~20000g/molの範囲内の重量平均分子量を有し、かつ0.1%以下の残存モノマー含有率を特徴とする、ポリエチルヘキシルアクリレート70~95重量%;及び
(B)APIグループII油、APIグループIII油、APIグループIV油、及びそれらの混合物からなる群から選択される基油5~30重量%
を含む。
(a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%
を含み、重量平均分子量が7000~25000g/molの範囲内であり、かつ残存モノマー含有率が0.1%以下であることを特徴とする、少なくとも1種のポリアルキルアクリレート70~95重量%を、
APIグループII油、APIグループIII油、APIグループIV油、及びそれらの混合物からなる群から選択される基油5~30重量%と、組み合わせる
ことを含む。
(i)上記でさらに記載されたような基油組成物を製造する工程;及び
(ii)(i)のもとで製造された基油組成物を、工業用ギヤに塗布する工程。
(A)(a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%
を含み、重量平均分子量が7000~25000g/molの範囲内であり、かつ残存モノマー含有率が0.1%以下であることを特徴とする、少なくとも1種のポリアルキルアクリレート20~60重量%;
(B)APIグループII油、APIグループIII油、APIグループIV油、及びそれらの混合物からなる群から選択される基油40~80重量%;及び
(C)1種以上の添加剤0~5重量%
を含む。
各成分(a)及び(b)の含有率は、該ポリアルキルアクリレートの全組成を基準としている。特別な実施態様において、成分(a)及び(b)の割合は合計100重量%になる。
該潤滑組成物において使用されうる基油は、潤滑粘度の油を含む。そのような油は、天然及び合成油、水素化分解、水素化、及び水素化仕上げに由来する油、未精製油、精製油、再生油又はそれらの混合物を含む。
フィッシャー-トロプシュ由来基油は、当該技術分野において公知である。用語「フィッシャー-トロプシュ由来」は、基油が、フィッシャー-トロプシュ法の合成生成物であるか、又は該合成生成物に由来することを意味する。フィッシャー-トロプシュ由来基油は、GTL(ガス液化)基油とも呼ばれうる。本発明の潤滑組成物における基油として好都合に使用されうる、適したフィッシャー-トロプシュ由来基油は、例えば、欧州特許出願公開第0776959号明細書(EP 0 776 959)、欧州特許出願公開第0668342号明細書(EP 0 668 342)、国際公開第97/21788号(WO 97/21788)、国際公開第00/15736号(WO 00/15736)、国際公開第00/14188号(WO 00/14188)、国際公開第00/14187号(WO 00/14187)、国際公開第00/14183号(WO 00/14183)、国際公開第00/14179号(WO 00/14179)、国際公開第00/08115号(WO 00/08115)、国際公開第99/41332号(WO 99/41332)、欧州特許出願公開第1029029号明細書(EP 1 029 029)、国際公開第01/18156号(WO 01/18156)、国際公開第01/57166号(WO 01/57166)及び国際公開第2013/189951号(WO 2013/189951)に開示されたものである。
(A)10000~20000g/molの範囲内の重量平均分子量を有し、かつ0.1%以下の残存モノマー含有率を特徴とする、ポリエチルヘキシルアクリレート20~60重量%;
(B)APIグループII油、APIグループIII油、APIグループIV油、及びそれらの混合物からなる群から選択される基油40~80重量%;及び
(C)1種以上の添加剤0~5重量%
を含む。
(a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%
を含み、重量平均分子量が7000~25000g/molの範囲内であり、かつ残存モノマー含有率が0.1%以下であることを特徴とする、少なくとも1種のポリアルキルアクリレート20~60重量%を、
APIグループII油、APIグループIII油、APIグループIV油、及びそれらの混合物からなる群から選択される基油40~80重量%、及び
1種以上の添加剤0~5重量%と、
組み合わせることを含む。
(i)上記でさらに記載されたような潤滑組成物を製造する工程;及び
(ii)(i)のもとで製造された潤滑組成物を、工業用ギヤに塗布する工程。
(i)反応容器に基油を装入する工程;
(ii)工程(i)の基油を、130℃~170℃の反応温度に加熱する工程;
(iii)分岐状C8~10-アルキルアクリレートと、分岐状C8~10-アルキルアクリレートの量を基準として0.1~1.2%の開始剤との混合物を、該反応容器に120~240分の期間にわたって、絶えず供給する工程;
(iv)任意に、工程(iii)のもとで得られた反応混合物を、さらに50~90分間、撹拌する工程;及び
(vi)工程(iv)のもとで得られた反応混合物を、周囲温度に冷却し、かつ所望のポリアルキルアクリレートを得る工程。
好ましい開始剤は、ジクミルペルオキシド及びtert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエートである。
省略形
BV 体積粘度
BV40 40℃での体積粘度
BV100 100℃での体積粘度
C600R 12cStのKV100を有するChevronからのグループII基油
DDM ドデシルメルカプタン
EHA エチルヘキシルアクリレート、Aldrichから商業的に入手可能
HA ヘキシルアクリレート
Hitec(登録商標) 307 Aftonから商業的に入手可能なDIパッケージ
IDA イソデシルアクリレート、Aldrichから商業的に入手可能
ITDA イソトリデシルアクリレート、Aldrichから商業的に入手可能
KV ASTM D445に従って測定される動粘度
KV40 ASTM D445に従って40℃で測定される動粘度
KV100 ASTM D445に従って100℃で測定される動粘度
KV-10 ASTM D445に従って-10℃で測定される動粘度
LA ラウリルアクリレート、ドデシルアクリレート、Aldrichから商業的に入手可能
Mn 数平均分子量
Mw 重量平均分子量
NB3080 Nexbase(登録商標)3080;7.9cStのKV100を有するNesteからのグループIII基油
PAO6 6cStのKV100を有するポリアルファオレフィン基油
PAO8 8cStのKV100を有するポリアルファオレフィン基油
PDI 多分散指数
PHA プロピルヘプチルアクリレート、Aldrichから商業的に入手可能
PP 流動点
VI 粘度指数
VPL 1-180 VISCOPLEX(登録商標)1-180、Evonikから商業的に入手可能な流動点降下剤
VPL 14-520 VISCOPLEX(登録商標)14-520、Evonikから商業的に入手可能な消泡剤
Yubase 6 6cStのKV100を有するSK LubricantsからのグループIII基油。
本発明及び比較例によるポリアルキルアクリレートを、それらの分子量、PDI及び40℃及び100℃での体積粘度(BV40及びBV100)に関して特性決定した。
分子量を、商業的に入手可能なポリメチルメタクリレート(PMMA)標準を用いるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により決定した。該決定は、DIN 55672-1に従ってゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により溶離液としてTHFを用いて行われる(流量:1mL/min;注入体積:100μl)。
該潤滑組成物を、ISO粘度グレード220又は320に従って、±10%の範囲内で配合した。国際標準化機構粘度グレード、ISO VGは、工業的用途に推奨される。
40℃の基準温度は、機械類における操作温度を代表する。
その結果、このISO粘度分類は、40℃での動粘度(KV40)を基準としている。
ギヤ油配合物の評価に関連して、フォーム試験をASTM D892に従って実施し、空気放出を、DIN ISO 9120に従って決定した。
ガラス撹拌棒、窒素入口、還流冷却器及び温度計を備えた丸底フラスコに、NB3080 41.9gを装入した。EHA 200.0g、DDM 6.0g、tert-ブチルペル-2-エチルヘキサノエート0.5g及びNB080 4.5gを、窒素バブリングしながら110℃で2時間以内に添加した。その後、tert-ブチルペル-2-エチルヘキサノエート0.4g及びNB3080 3.6gを、この反応混合物に1時間にわたって供給した。
ペンタメチルジエチレントリアミン1.88g、CuBr 0.78g及びEHA 100.0gを、30分間窒素でパージし、65℃に加熱した。エチレンビス(2-ブロモイソブチレート)2.12gの添加後に、この反応混合物を95℃に加熱した。4時間後に、DDM 1.10gを添加した。該混合物を、2h撹拌し、室温に冷却し、かつ加圧ろ過により精製した。ろ過後に、澄明でわずかに黄色に着色した高粘稠液体が得られ、これをさらに精製せずに適用した。
EHA 170.0g中に溶解させたジクミルペルオキシド0.85g(EHAの量を基準として、0.5重量%)を、NB3080 26.77gに、窒素下で150℃で3時間にわたって供給した。任意に、この時間後に、この混合物の温度を110℃に低下させ、かつNB3080 3.23g中に溶解させたtert-ブチルペル-2-エチルヘキサノエート0.17g(EHAの量を基準として、0.1重量%)を添加した。もう1時間撹拌した後に、生じた澄明なポリマー溶液を冷却し、さらに精製せずに続く実験において使用した。
ガラス撹拌棒、窒素入口、還流冷却器及び温度計を備えた丸底フラスコに、EHMA 284.4g及びDDM 8.9gを装入した。tert-ブチルペル-2-エチルヘキサノエート0.75g及びEHMA 15.0gを、窒素バブリングしながら110℃で3時間以内に添加した。この温度を1時間保持した後に、tert-ブチルペル-2-エチルヘキサノエート0.6gを添加した。もう1時間待った後に、tert-ブチルペル-2-エチルヘキサノエート0.6gの最終ショットを添加し、この溶液を、110℃で1時間撹拌した。生じた澄明で高粘稠な液体を、さらに精製せずに使用した。
例1~4を、公知の方法に従って製造した。温度制御及び経済性は不十分であるけれども、目標としたポリマーを製造することができた。例1~4は、本発明の請求項1により包含され、かつ潤滑剤組成物における基油として良好な性能を示す(さらに以下の第5表に提示される結果参照)。これとは別に、例1~3は、かなりの量の硫黄を含有し、このことは、ある種の金属及びゴムシールとの適合性に有害であるとみなされる。例1~3はさらに、高い残存モノマー含有率を含有する(さらに以下の第4表参照)。
例4は、ATRPにより製造され、これは商業生産において極めて挑戦的である、それというのも、潤滑剤は、汚染物質を含まない製品を要求するからである。前記の高粘稠な生成物からのプロセスケミカルの除去は、実験室規模でさえ、極めて時間がかかることが実証された。
フィード時間も、2~4時間の妥当なウィンドウにおいてほんの少しの影響を有する(例10、11、17及び21参照)。
さらに、約7000g/molの重量平均分子量を有するポリマーが、40℃での境界線上の体積粘度を示す(例6及び8参照)ことが明らかであり、すなわちそれらが、220以下のISO粘度グレードに従ってのみ配合することができる。
本発明に従って製造されるアクリレートポリマーの性能を試験するために、潤滑組成物を、ベースフルードとして該アクリレートポリマーを使用し、かつそれらを(1種以上の)他の基油と一緒に混合することにより製造して、220及び320のISO粘度グレードを達成した。
典型的な配合パラメーター、例えばKV100、VI、PP及びブルックフィールド粘度についての結果は、以下の第5表~第9表に提示される。
本発明のポリマーはさらに、良好な低温挙動(KV-10及びBF-26値参照)及び流動点を示し、これは、そのような高い極性を有するポリマーに顕著である。
本発明のポリマーを含む配合物は、約160の高いVIを有する。これは、該配合物のKV100が、通常の鉱油系ISO 460配合物のKV100よりも高いことを意味する。これは、低温での装置及び良好な流れ特性の高い保護の組合せを可能にする。
Claims (15)
- (a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%
を含む、ポリアルキルアクリレートの、潤滑剤配合物における、殊に工業用ギヤ油配合物における、基油としての使用であって、
重量平均分子量が、7000~25000g/molの範囲内であり、かつ残存モノマー含有率が、0.1%以下であることを特徴とする、前記使用。 - 前記ポリアルキルアクリレートが、分岐状C8~10-アルキルアクリレート100重量%からなることを特徴とする、請求項1に記載の使用。
- 前記C8~10-アルキルアクリレートが、2-エチルヘキシルアクリレート及び2-プロピルヘプチルアクリレートからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の使用。
- 基油組成物であって、
(A)(a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%
を含み、
重量平均分子量が7000~25000g/molの範囲内であり、かつその残存モノマー含有率が0.1%以下であることを特徴とする、少なくとも1種のポリアルキルアクリレート70~95重量%;及び
(B)APIグループII油、APIグループIII油、APIグループIV油、及びそれらの混合物からなる群から選択される基油5~30重量%
を、前記基油組成物の全重量を基準として、含む、前記基油組成物。 - 前記ポリアルキルアクリレート(A)が、分岐状C8~10-アルキルアクリレート100重量%からなることを特徴とする、請求項4に記載の基油組成物。
- 前記C8~10-アルキルアクリレートが、2-エチルヘキシルアクリレート及び2-プロピルヘプチルアクリレートからなる群から選択されることを特徴とする、請求項4又は5に記載の基油組成物。
- 前記C8~10-アルキルアクリレートが、エチルヘキシルアクリレートである、請求項4又は5に記載の基油組成物。
- 工業用ギヤ油としての請求項1から7までのいずれか1項に記載の基油組成物の使用。
- (a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%
を含む、ポリアルキルアクリレートであって、
重量平均分子量が、7000~25000g/molの範囲内であり、かつ残存モノマー含有率が、0.1重量%以下であることを特徴とする、前記ポリアルキルアクリレート。 - 分岐状C8~10-アルキルアクリレート100重量%からなる、請求項9に記載のポリアルキルアクリレート。
- 前記C8~10-アルキルアクリレートが、2-エチルヘキシルアクリレート及び2-プロピルヘプチルアクリレートからなる群から選択されることを特徴とする、請求項9又は10に記載のポリアルキルアクリレート。
- 前記C8~10-アルキルアクリレートが、エチルヘキシルアクリレートであることを特徴とする、請求項9又は10に記載のポリアルキルアクリレート。
- 潤滑組成物であって、
(A)ポリアルキルアクリレートの全重量を基準として、
(a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%
を含み、重量平均分子量が7000~25000g/molの範囲内であり、かつ残存モノマー含有率が0.1重量%以下であることを特徴とする、少なくとも1種のポリアルキルアクリレート20~60重量%;
(B)APIグループII油、APIグループIII油、APIグループIV油、及びそれらの混合物からなる群から選択される基油40~80重量%;及び
(C)1種以上の添加剤0~5重量%
を、前記潤滑組成物の全重量を基準として、含む、前記潤滑組成物。 - 前記の1種以上のさらなる添加剤(C)が、流動点降下剤、分散剤、消泡剤、清浄剤、抗乳化剤、酸化防止剤、耐摩耗添加剤、極圧添加剤、摩擦調整剤、防食添加剤、染料及びそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項8に記載の潤滑組成物。
- (a)分岐状C8~10-アルキルアクリレート95~100重量%;及び
(b)C1~20-アルキル(メタ)アクリレート0~5重量%
を含み、重量平均分子量が7000~25000g/molの範囲内であり、かつ残存モノマー含有率が0.1重量%以下であることを特徴とする、ポリアルキルアクリレートを製造する方法であって、
前記方法が、以下の工程:
(i)反応容器に基油を装入する工程;
(ii)工程(i)の基油を、130℃~170℃の反応温度に加熱する工程;
(iii)分岐状C8~10-アルキルアクリレートと、分岐状C8~10-アルキルアクリレートの量を基準として開始剤0.1~1.2%との混合物を、前記反応容器に120~240分の期間にわたって絶えず供給する工程;
(iv)任意に、工程(iii)のもとで得られた反応混合物をさらに50~90分間、撹拌する工程;及び
(vi)工程(iv)のもとで得られた反応混合物を周囲温度に冷却し、かつ所望のポリアルキルアクリレートを得る工程
を含む、前記方法。
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