JP2023531518A - 潤滑剤用途のための環状ホスホネートエステル - Google Patents
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Abstract
(a)潤滑粘度の油及び(b)亜鉛塩以外のホスホネートエステルを含む潤滑剤組成物。ホスホネートエステルは、(i)ホスホン酸又はそのモノマーエステルと、(ii)1位及び3位の両方にヒドロキシ基を有するプロパンジオールと、の反応生成物であってもよく、プロパンジオール中の炭素原子の総数が4~12個の範囲であるようにプロピル単位の炭素原子のうちの1つ以上は、1つ以上のアルキル基で置換されている。(i)対(ii)のモル比は、0.9:1.1~1.1対0.9であってもよい。
Description
開示される技術は、環状ホスホネートエステル、並びに工業用途、駆動系用途、及びエンジン油用途におけるそれらの使用に関する。
様々なタイプのホスホネートエステルは、潤滑剤添加剤としてのそれらの使用について周知である。例えば、米国特許出願公開第2017/0335224号、Abraham et al.、2017年11月23日は、ホスホン酸又はそのエステルと2つのジオールの混合物との縮合生成物を含むホスホネートエステル混合物を開示しており、2つのジオールとしては、1,4-又は1,5-又は1,6-関係にある2つのヒドロキシ基を有する第1のアルキルジオールと、アルキル置換1,3-プロピレンジオールである第2のアルキレンジオールとが挙げられる。混合物中の第1及び第2のジオールのモル比は、30:70~65:35の範囲である。この出願公開は更に、比が約30:70未満である場合、得られる生成物は効果的でないこともあり得、それが約65:35超である場合、潤滑剤配合物中の他の成分とのその相溶性が低減し得ることを教示している。これらの公知のリンエステルは、駆動系用途において優れた摩耗性能をもたらすが、しかしその後、それらは、加水分解不安定性、潤滑剤中に存在し得る他の成分との不相溶性から悪い影響を受け得るか、又は工業用ギア油(industrial gear oil、「IGO」)用途において解乳化問題を引き起こし得ることが見出された。
本出願人らは、IGO用途において使用される場合に、適切に解乳化し、良好な極圧性能を提供する、相溶性問題のない流体を提供する新しいホスホネートエステル化学を開発した。加えて、これらの新しいホスホネートエステルは、駆動系用途において優れた性能を示す。したがって、ホスホネートエステルを含む潤滑剤組成物が本明細書に開示される。潤滑剤組成物は、(a)潤滑粘度の油、及び(b)亜鉛塩以外のホスホネートエステルを含み得る。ホスホネートエステルは、(i)ホスホン酸又はそのエステルと、(ii)プロパンジオールであって、1位及び3位にヒドロキシ基を有し、プロパンジオール中の炭素原子の総数が4~12個の範囲であるようにプロパン単位の炭素原子のうちの少なくとも1つがアルキル基で置換されている、プロパンジオールと、の反応生成物であってもよい。(i)対(ii)のモル比は、0.9:1.1~1.1対0.9であってもよい。
いくつかの実施形態において、プロパンジオールは、アルキル置換1,3-プロパンジオールを含んでもよく、アルキル置換1,3-プロパンジオール中の炭素原子の総数が5~12個の範囲であるように、アルキル置換基のうちの1つ以上がプロピル単位の炭素原子のうちの1つ以上の上にあるみ得る。更なる実施形態において、ホスホネートエステルは、次の3つの成分、(i)ホスホン酸又はそのモノマーエステルと、(ii)プロパンジオール(上記のような)及び(iii)1,4又は1,5又は1,6の関係でヒドロキシ基を有するアルカンジオールを含むアルコール混合物との反応生成物であり得る。アルコール混合物中のプロパンジオール(ii)及びアルカンジオール(iii)の相対モル量は、少なくとも95:5、例えば95:5、又は95.5:4.5~99.5:0.5、又は96:4~99:1、又は98:2~99:1、又は97:3~99:1の比にあってもよい。
いくつかの実施形態において、プロパンジオールは、アルキル置換1,3-プロパンジオールを含んでもよく、アルキル置換1,3-プロパンジオール中の炭素原子の総数が5~12個の範囲であるように、アルキル置換基のうちの1つ以上がプロピル単位の炭素原子のうちの1つ以上の上にあるみ得る。更なる実施形態において、ホスホネートエステルは、次の3つの成分、(i)ホスホン酸又はそのモノマーエステルと、(ii)プロパンジオール(上記のような)及び(iii)1,4又は1,5又は1,6の関係でヒドロキシ基を有するアルカンジオールを含むアルコール混合物との反応生成物であり得る。アルコール混合物中のプロパンジオール(ii)及びアルカンジオール(iii)の相対モル量は、少なくとも95:5、例えば95:5、又は95.5:4.5~99.5:0.5、又は96:4~99:1、又は98:2~99:1、又は97:3~99:1の比にあってもよい。
更に他の実施形態において、アルコール混合物は、(iv)2~20個、2~12個、2~8個、又は2~4個の炭素原子を有するモノアルコールを更に含む。モノアルコールは、全アルコール混合物の総重量に基づいて、0.1~1重量%で存在し得る。
潤滑剤組成物中で使用され得る開示されたホスホネートエステルの量は、潤滑剤組成物の総重量に基づいて、0.05~0.5、又は0.05~0.75、又は0.05~1.0、又は0.1~1.0重量%の範囲である。
環状ホスホネートエステルを作製するために使用されたモノマーホスホネートエステルは、ジメチルホスファイトを含み得る。環状ホスホネートエステルを作製するために使用されるプロパンジオールは、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2-ジブチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、又はそれらの組み合わせを含み得る。ホスホネートエステルを作製するために使用されるアルカンジオールは、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、又はそれらの混合物を含み得る。
いくつかの実施形態において、ホスホネートエステルは、2~20個又は3~20個のリン原子を含む少なくとも1つのオリゴマー種と、単一のリン原子を含む少なくとも1つの環状モノマー種と、を含み得る。いくつかの実施形態において、ホスホネートエステルは、単一のリン原子と、プロパンジオールに由来する3個の炭素原子の鎖と、を含む環状モノマー種を含み得る。このような実施形態において、オリゴマー種の量に対する環状モノマー種の量は、環状モノマー種の少なくとも70重量%である。別の実施形態において、オリゴマー種の量に対する環状モノマー種の量は、少なくとも75重量%である。
いくつかの実施形態において、潤滑剤は、ASTM D2782を使用して測定したとき、45ポンド(lbs)超のTimken等級を有し得る。同じ又は別の実施形態において、潤滑剤組成物は、ASTM D2783を使用して測定したとき、少なくとも200重量キログラムの四球融着点(4-ball weld point)及び少なくとも50重量キログラムの荷重摩耗指数を有し得る。開示されるホスホネートエステルを含むこれらの潤滑剤組成物は、主にオリゴマーのホスホネートエステルと比較して、(ASTM D2711又はD1401を使用して測定したとき)改善された解乳化特性及び/又は貯蔵安定性を有し得る。
様々な好ましい特徴及び実施形態を、非限定的な例示により以下に記載する。
本明細書に開示される潤滑剤組成物は、一成分として、潤滑粘度の油を含み、これは、潤滑剤組成物の場合、主要量で、又は濃縮物の場合、濃縮物形成量で存在し得る。好適な油としては、天然油及び合成潤滑油並びにそれらの混合物が挙げられる。完全に配合された潤滑剤において、潤滑粘度の油は、一般に、主要量(すなわち、50重量パーセント超の量)で存在する。典型的には、潤滑粘度の油は、組成物の75~95重量パーセント、しばしば80重量パーセント超の量で存在する。
潤滑技術の好適な油は、過度に限定されず、American Petroleum Institute(API)Base Oil Interchangeability Guidelinesに特定される任意の基油を含む。5つの基油グループは、以下の通りである:グループI(0.03重量%超の硫黄含量、及び/又は90重量%未満の飽和物、粘度指数80~120);グループII(0.03重量%未満の硫黄含量、及び90重量%超の飽和物、粘度指数80~120);グループIII(0.03重量%未満の硫黄含量、及び90重量%超の飽和物、粘度指数120超);グループIV(PAO-2、PAO-4、PAO-5、PAO-6、PAO-7又はPAO-8などの全てのポリ-アルファ-オレフィン(poly-alpha-olefin、PAO));及びグループV(グループI、グループII、グループIII、又はグループIVに含まれない他の全て)。潤滑粘度の油は、API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油又はそれらの混合物を含んでもよい。
いくつかの実施形態において、合成基油は、1つ以上のAPIグループIV基油を含む。いくつかの実施形態において、合成基油は、1つ以上のポリアルファオレフィン(PAO)を含む。好適なPAOとしては、PAO-2、PAO-4、PAO-5、PAO-6、PAO-7、PAO-8、PAO-40、PAO-100、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態において、合成基油は、PAO-6、PAO-40、PAO-100、又はそれらの任意の組み合わせを含む。
開示される潤滑剤及び機能性流体を作製する際に有用な天然油としては、動物油及び植物油、並びに鉱物潤滑油(例えば、液体石油、並びに水素化分解プロセス及び水素化仕上げプロセスによって更に精製され得るパラフィン系、ナフテン系又は混合パラフィン/ナフテン系タイプの溶媒処理又は酸処理鉱物潤滑油)が挙げられる。
合成潤滑油としては、炭化水素油及びハロ置換炭化水素油、例えば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);ポリ(1-ヘキセン)、ポリ(1-オクテン)、ポリ(1-デセン)、及びそれらの混合物;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);アルキル化ビフェニルエーテル及びアルキル化ビフェニルスルフィド並びにそれらの誘導体、類似体及び同族体又はそれらの混合物が挙げられる。また、末端ヒドロキシル基がエステル化又はエーテル化によって修飾されている可能性のあるアルキレンオキシドポリマー及びインターポリマー並びにそれらの誘導体も含まれる。また、ジカルボン酸と多様なアルコールとのエステル、又はC5~C12モノカルボン酸及びポリオール若しくはポリオールエーテルから作製されたエステルも含まれる。他の合成油としては、ケイ素系油、リン含有酸の液体エステル、及び高分子テトラヒドロフランが挙げられる。いくつかの実施形態において、本発明で使用される潤滑粘度の油は、重合ポリイソブチレンを含む合成油であり、いくつかの実施形態において、本発明で使用される潤滑粘度の油は、重合ポリイソブチレン及びポリアルファオレフィンを含む合成油である。
未精製油、精製油、及び再精製油(天然又は合成のいずれか)は、本明細書に開示される潤滑剤に使用され得る。未精製油は、更なる精製処理なしに天然源又は合成源から直接得られるものである。精製油は、1つ以上の特性を改善するために1つ以上の精製工程で更に処理されている。それらは、例えば、水素化され得、酸化に対して安定性が改善された油をもたらす。油はまた、スラックワックス又はFischer-Tropsch合成ワックスなどのワックスの水素異性化から誘導された油であり得る。
他の油は、トラクション流体として一般に知られている物質である。これらには、3~5個の炭素原子を含有する少なくとも1種のオレフィンのポリマー、非芳香族環状部分を含有する炭化水素分子、例えば、メチレン基によって連結された2つの置換シクロヘキサン環を含む、19個の炭素原子を有するナフテン系炭化水素を含む流体として、α-アルキルスチレンの水素化二量体、水素化ポリオレフィン及びアダマンタンエーテルが含まれる。
特定の実施形態において、相溶化剤を使用することができる。好適な相溶化剤としては、直鎖及び分岐型飽和アルコールが挙げられるが、いくつかの実施形態において、相溶化剤は、1つ以上の分岐型飽和アルコールを含む。いくつかの実施形態において、相溶化剤は、直鎖飽和アルコールを本質的に含まないか、又は全く完全に含まない。
いくつかの実施形態において、相溶化剤は、分岐型一級飽和アルコールを含む。いくつかの実施形態において、相溶化剤は、不飽和アルコールを本質的に含まないか、又は全く完全に含まない。いくつかの実施形態において、相溶化剤は、二級アルコールを本質的に含まないか、又は全く完全に含まない。
いくつかの実施形態において、相溶化剤は、1つ以上のゲルベ(Guerbet)アルコールを含む。ゲルベアルコールは、Marcel Guerbetにちなんで命名されたゲルベ反応を介して作製されたアルコールとして記載され得る。ゲルベ反応において、一級脂肪族アルコールは、そのβ-アルキル化二量体アルコール(すなわち、分岐型一級飽和アルコール)に変換される。
特定の実施形態において、例えば、駆動系流体では、潤滑粘度の油は、ポリ-アルファ-オレフィン(PAO)を含み得る。典型的には、ポリ-アルファ-オレフィンは、4~30個、又は4~20個、又は6~16個の炭素原子を有するモノマーから誘導された水素化物質である。有用なPAOの例としては、1-デセンから誘導されたものが挙げられる。これらのPAOは、100℃で1.5mm2/秒~160mm2/秒(cSt)、又は100℃で1.5mm2/秒(cSt)~8.5mm2/s(cSt)、又は100℃で2.5~6.5mm2/秒(cSt)、又は更には3.5~6.5mm2/秒(cSt)の粘度を有し得る。いくつかの実施形態において、潤滑粘度の油は、所望の特性、特に完成潤滑剤に粘度を提供するように選択されるPAOのブレンドであってもよい。潤滑粘度の油はまた、完成潤滑剤が所望の粘度又は粘度プロファイルを有するように、粘度調整剤と混合され得る。
いくつかの実施形態において、例えば、工業用ギア油において、潤滑粘度の油は、40℃で8~500cSt(mm2/秒)又は18~500cSt(mm2/秒)又は18~115cSt(mm2/秒)の動粘度を有するグループI基油であってもよい。本明細書で使用される場合、40℃での動粘度は、ASTM D445の方法論によって測定される。PAO基油と同様に、いくつかの実施形態において、潤滑粘度の油は、所望の特性、特に完成潤滑剤に粘度を提供するための、2つ以上のグループI基油及び/又は粘度調整剤のブレンドであり得る。一実施形態において、潤滑粘度の油は、完成潤滑剤の粘度が40℃で18~115、又は更には100cSt(SUS)の粘度を有するように選択及びブレンドされる少なくとも2つのグループI基油のブレンドである。
特定の実施形態において、例えば、工業用ギア油では、潤滑剤組成物は、41.4~1100cSt(mm2/秒)又は61.2~748cSt(mm2/秒)又は61.2~506cSt(mm2/秒)の範囲の、ISO 3448に規定される40℃での動粘度を有し得る。
ある特定の実施形態において、例えば、自動又は手動トランスミッション流体では、潤滑剤組成物は、100℃で2.8cSt(mm2/秒)~8.0cSt(mm2/秒)又は3.0cSt(mm2/秒)~7.0(mm2/秒)又は3~6.5cSt(mm2/秒)の動粘度を有してもよい。
リン含有化合物
本明細書に記載される配合物は、新規ホスホネートエステル組成物を含有する。ホスホネートエステル組成物は、単一のホスホネートエステル種を含んでもよく、又は2つ以上のホスホネートエステル種を含んでもよい。ホスホネートエステル組成物は、亜鉛塩以外であってもよく、すなわち、実質的に亜鉛を含まない組成物であってもよい。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」とは、問題の物質の量が、測定可能な方法で潤滑剤の関連する性能に影響を与える量未満であることを意味する。
本明細書に記載される配合物は、新規ホスホネートエステル組成物を含有する。ホスホネートエステル組成物は、単一のホスホネートエステル種を含んでもよく、又は2つ以上のホスホネートエステル種を含んでもよい。ホスホネートエステル組成物は、亜鉛塩以外であってもよく、すなわち、実質的に亜鉛を含まない組成物であってもよい。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」とは、問題の物質の量が、測定可能な方法で潤滑剤の関連する性能に影響を与える量未満であることを意味する。
ホスホネートエステルは、ホスホン酸(H3PO3)又はそのモノマーエステル(i)と少なくとも1つのプロパンジオール(ii)との反応生成物、例えば、縮合生成物を含むことになる。「モノマー」ホスホネートエステルとは、典型的には1個のリン原子を含有し、各々1~6個の炭素原子を有する2つの別個のアルキル基を有するホスホネートエステルを意味し、これらはオリゴマー、ポリマー、又は他の縮合種を形成するためにポリオールと反応し得る。モノマーホスホネートエステルのアルキル基は、アルキレンジオールとの反応の際に生成されたアルコールが容易に除去され得るように、1~6個又は1~4個の炭素原子の比較的低分子量の基、例えば、メチル、エチル、プロピル、又はブチルであり得る。例示的なモノマーホスホネートエステルは、ジメチルホスファイトであり、その他としては、ジエチルホスファイト、ジプロピルホスファイト、及びジブチルホスファイトが挙げられる。したがって、いくつかの実施形態において、環状ホスホネートエステルを作製するために使用されたモノマーホスホネートエステルは、ジメチルホスファイトを含み得る。
硫黄含有類似体も使用することができる(例えば、チオホスファイト)。他のエステルとしては、トリアルキルホスファイトが挙げられる。ジアルキルホスファイト及びトリアルキルホスファイトの混合物も有用であり得る。これらの物質において、アルキル基は、同じであっても異なっていてもよく、各々は、独立して、典型的には、上記のように1~6個又は1~4個の炭素原子を有する。
モノマーホスホネートエステル(i)は、少なくとも1つのプロパンジオール(ii)と反応又は縮合されて、モノマー環状ホスホネート種を含む本開示の技術の物質を形成する。プロパンジオールは、1位及び3位の両方に少なくとも1つのヒドロキシ基を有してもよく、プロパンジオール中の炭素原子の総数が4~12個の範囲であるように、プロピル単位の炭素原子のうちの1つ以上が1つ又は2つのアルキル基で置換されている。ホスホン酸又はエステル(i)対プロパンジオール(ii)のモル比は、0.9:1.1~1.1対0.9であり得る。いくつかの実施形態において、プロパンジオールは、アルキル置換1,3-プロパンジオールを含んでもよく、ジオール中の炭素原子の総数が、5~12個、若しくは6~12個、若しくは7~12個、若しくは8~12個、又は特定の実施形態においては、9~12個、若しくは更には9の範囲であるように、アルキル置換基のうちの1つ以上が、プロピル単位の炭素原子のうちの1つ以上の上にある。すなわち、アルキル置換プロパンジオールは、一般式
1,3-プロパンジオールの例としては、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2-ジブチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジイソブチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-1,3-プロパンジオール、2-ペンチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,4-ジメチル-2,4-ペンタンジオール、及び2,4-ヘキサンジオールを挙げることができる。前述の命名法のいくつかは、明確にするために、分子の-1,3-プロパンジオール構造を強調することに留意すべきである。例えば、2-ペンチル-1,3-プロパンジオールは、2-ヒドロキシメチル-1-ヘプタノールと呼ばれることもあるが、後者の命名法はジオールの1,3-性質をそれほど明確には説明していない。更に他の実施形態において、1,3-プロパンジオールは、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol、BEPD)を含んでもよい。
更なる実施形態において、ホスホネートエステルは、3つの成分:(i)ホスホン酸又はそのエステルと、(ii)プロパンジオール及び(iii)1,4又は1,5又は1,6の関係でヒドロキシ基を有するアルカンジオールを含むアルコール混合物との反応生成物を含む。プロパンジオール(ii)は、常にアルコール混合物中にアルカンジオール(iii)よりも多い量で存在することになる。アルコール混合物は、アルカンジオール5モル毎に少なくとも95モルのプロパンジオール(ii)を含有するはずである。したがって、いくつかの実施形態において、アルコール混合物中のプロパンジオール(ii)対アルカンジオール(iii)のモル比は、95:5超の任意の比である。更に他の実施形態において、アルコール混合物中のプロパンジオール(ii)対アルカンジオール(iii)の相対モル量は、95.5:4.5~99.5:0.5、又は96:4~99:1、又は98:2~99:1、又は97:3~99:1の比にあってもよい。
上記のように、アルカンジオール(iii)は、それぞれ4、5、又は6個の炭素原子の鎖によって分離された、互いに1,4又は1,5又は1,6の関係にあるヒドロキシ基を有する1,4-又は1,5-又は1,6-アルカンジオールである。第1のヒドロキシ基は、炭素1原子上、すなわちジオールのα炭素上にあってもよく、又はより大きい数の炭素原子上にあってもよい。例えば、ジオールはまた、当業者に明らかであるように、2,5-、若しくは2,6-、若しくは2,7-ジオール、又は3,6-、若しくは3,7-、若しくは3,8-ジオールであってもよい。アルカンジオールは、分岐型(例えば、アルキル置換)又は非分岐型であってもよく、一実施形態においては、非分岐型である。非分岐型、すなわち直鎖ジオール(α,ω-ジオール)としては、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、及び1,6-ヘキサンジオールが挙げられる。分岐型又は置換ジオールとしては、1,4-ペンタンジオール、2-メチル-1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、1,5-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、及び2,5-ジメチル-2,5-ヘキサンジオールが挙げられる。開示される技術の目的のために、1つ以上の二級ヒドロキシ基を有するジオール(2,5-ヘキサンジオールなど)は、内部ジオールと称され得る。特定の実施形態において、アルカンジオール(iii)は、1,6-ヘキサンジオールであり得る。更に他の実施形態において、プロパンジオール(ii)は、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(BEPD)を含み得、アルカンジオール(iii)は、1,6-ヘキサンジオールを含み得る。BEPD対1,6-ヘキサンジオールの比は、95.5:4.5~99.5:0.5、又は96:4~99:1、又は98:2~99:1、又は97:3~99:1の範囲であり得る。
アルカンジオール(iii)は、所望であれば、追加のヒドロキシ基を有していてもよく、すなわち、1分子当たり2個以上であってもよく、又は正確に2個であってもよい。一実施形態において、1分子当たり正確に2つのヒドロキシ基が存在する。また、望ましくないゲル形成をもたらし得る生成物中の過剰な分岐又は架橋を回避するように注意すべきである。このような問題は、反応条件の慎重な管理、例えば、試薬の比及びそれらの添加の順序の管理、好適な希釈条件下での反応の実行、及び低酸条件下での反応によって回避され得る。これらの条件は、日常的な実験のみを用いて当業者によって決定され得る。
更に他の実施形態において、アルコール混合物は、(iv)2~20個、2~12個、2~8個、又は2~4個の炭素原子を有するモノアルコールを更に含む。モノアルコールは、全アルコール混合物の総重量に基づいて、0.1~1mol%で存在し得る。
ホスホン酸又はそのモノマーエステル(a)の相対モル量及びジオール(b)の総モル量は、0.9:1.1~1.1:0.9、又は0.95:1.05~1.05:0.95、又は0.98:1.02~1.02:0.98、又は約1:1の比であってもよい。
いくつかの実施形態において、ホスホネートエステルは、2~20個又は3~20個のリン原子を含む少なくとも1つのオリゴマー種と、単一のリン原子を含む少なくとも1つの環状モノマー種と、を含み得る。いくつかの実施形態において、ホスホネートエステルは、単一のリン原子と、プロパンジオールに由来する3個の炭素原子の鎖と、を含む環状モノマー種を含み得る。そのような実施形態において、オリゴマー種の量に対する環状モノマー種の相対量は、重量で8:1~3:1又は7.5:1~3.5:1であってもよい。
1,3-プロピレンジオールは、オリゴマー化又は環状エステル形成のいずれかに関与することができるので、環状ホスホネートエステル種は、モノマーホスホン酸エステル反応物からの1個のリン原子、1個の水素、及び1個の酸素、並びに1,3-プロパンジオール(ii)に由来する炭素及び酸素含有部分を含み得る。オリゴマー種又はポリマー種は、典型的には、1,3-プロパンジオール及び/又は1,4-、1,5-、若しくは1,6-の関係で2つのヒドロキシ基を有するアルカンジオールに由来するアルキル基によって一緒に連結された2若しくは3~20個のリン原子、又は代替的に5~10個のリン原子を含むことができ、これらは、リンと環化して環状モノマー種を形成することが容易ではない。
開示される技術の生成物は、以下に示す構造によって表され得る種の混合物であってもよく、
式中、x及びyは、オリゴマーに組み込まれた2つのジオールの相対量を表す。x及びy括弧によって表される構造は、様々なジオール反応物の利用可能性によって影響されるか又はそれに依存して、多かれ少なかれランダムに分布し得るので、示された構造は、ポリマーが必然的にブロックポリマーであることを示すことを意図しない。各Xは、独立して末端基であり、これは例えばアルキル基(例えばメチル)、又は水素、又はOH基で終結し得るジオール由来部分であってもよい。上記スキームにおいて、説明の目的のみのために、アルキレンジオールは1,6-ヘキサンジオールであるように選択され、1,3-プロパンジオールは、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールであるように選択される。対応する構造及び混合物は、異なるアルカンジオール及び1,3-プロパンジオールを使用して形成されるであろう。
反応混合物中のオリゴマー種及び環状モノマー種の相対量は、ある程度、選択された特定のジオール及び反応条件に依存することになる。特定の実施形態において、ホスホネートエステルの75~90重量%は、環状形態であり、生成物の25~10%は、オリゴマー形態であることになる。
1,3-プロパンジオールのみを使用し、1,4又は1,5又は1,6の関係で2個のヒドロキシ基を有するアルカンジオールを使用しない場合、形成されるホスホネートエステルは、形成されたエステルの総重量の重量基準で約80%環状~約20%オリゴマー(80:20の環状:オリゴマー)であることになる。
上記の構造のような、1,6-ヘキサンジオール及び2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールから調製される反応生成物の場合、一般に、40mol%未満の1,6ヘキサンジオール及び少なくとも40mol%の1,3-プロパンジオールが、使用され、これらのアルコールを40:60mol%の比で使用すると、重量で50:50の環状:オリゴマーであるホスホネートエステルが得られる。135℃での反応によって得られる環状生成物の量は、おおよそ以下の表に示す通りであり得る。
オリゴマー種の量は、100%から環状ホスホネートエステルの百分率を引いたものであってもよい。使用される特定のジオールにかかわらず、上記の重量百分率のオリゴマー及び環状モノマーを有する混合物が実用的に調製され得ることも可能である。したがって、いくつかの実施形態において、オリゴマー種の量に対する環状モノマー種の相対量は、重量で8:1~3:1又は7.5:1~3.5:1である。
ホスホン酸又はエステルとジオール混合物との間の縮合反応は、試薬を混合し、反応が実質的に完了するまで加熱することによって達成され得る。代替的には、ホスホン酸又はエステルは、予熱されたジオールの混合物にゆっくりと添加され得る。典型的には、ジオールの混合物が使用される場合、両方のジオールは、同時に又はほぼ同時に、すなわち、典型的には一方のジオールとの反応が完了する前に、ホスホン酸又はエステル化合物と混合されることになる。少量の塩基性物質、例えばナトリウムメトキシドもまた、存在し得る。ホスホン酸のメチルエステルが試薬として使用される場合、反応の実質的な完了は、反応混合物からのメタノールの放出及び蒸留の停止に相当し得る。残留メタノールの除去を助けるために、反応の後期段階において減圧を有利に使用することができる。好適な温度としては、100~140℃、例えば110~130℃又は115~120℃の範囲の温度が挙げられる。約140℃を超える反応温度が使用される場合、競合反応が起こり得るので、所望の生成物が有用な収率又は有用な純度で形成され得ないリスクがある。反応時間は、温度、適用される圧力(もしあれば)、撹拌及び他の変数に依存して、典型的には最大12時間までであり得る。いくつかの例において、2~8時間又は4~6時間の反応時間が適切であり得る。
潤滑剤中で使用される上記ホスホネートエステル生成物の量は、0.01~0.3、若しくは0.1重量パーセントまでのリンを潤滑油組成物、又は他の実施形態において、0.02~0.07重量パーセント、若しくは0.025~0.05重量パーセントに提供するのに十分な量であり得る。リンのこれらの量に対応するホスホネートエステル生成物の実際の量は、もちろん、そのリン含量に依存する。潤滑剤組成物中のホスホネートエステル生成物の好適な量は、0.05若しくは0.06~2.0重量パーセント、又は0.1~1、又は0.05~0.5、又は0.1~0.3、又は0.15~0.23、又は0.15~0.5、又は0.2~0.3重量パーセントであり得る。いくつかの実施形態において、潤滑剤組成物中で使用され得る開示されるホスホネートエステルの量は、潤滑剤組成物の総重量に基づいて、0.05~0.5、又は0.05~0.75、又は0.05、又は0.1~1.0重量%の範囲である。工業用ギア油中で使用される場合、ホスホネートエステルは、工業用ギア油の総重量に基づいて、0.1~0.5重量%で存在し得る。駆動系潤滑剤中で使用される場合、ホスホネートエステルは、駆動系潤滑剤の総重量に基づいて、0.1~0.5、又は0.1~0.75、又は0.1~1.0重量%で存在し得る。いくつかの実施形態において、ホスホネートエステルの量は、潤滑剤組成物の総重量に基づいて、0.005~0.3重量パーセントのリンを潤滑剤組成物に提供する量で潤滑剤組成物中に存在する。
これらのホスホネートエステルは、工業用ギア油用途において使用される場合に、解乳化し、良好な極圧性能を提供する、相溶性問題のない流体を提供する。加えて、それらは駆動系用途において優れた性能を示す。また、驚くべきことに、本明細書に開示されるホスホネートエステルは、米国特許出願公開第2017/0335224号(Abraham et al.)に開示されているホスホネートエステルと比較して、OEDC 202を使用して測定したとき、48時間でのDaphnia EC50性能が改善されていることも見出された。
他の物質
本明細書に記載される潤滑剤は、所与の潤滑剤タイプ又は用途のための所望の特性を有する潤滑剤を提供するために、他の物質を含み得る。好適な追加の物質は過度に限定されず、そのいくつかを以下に記載する。
本明細書に記載される潤滑剤は、所与の潤滑剤タイプ又は用途のための所望の特性を有する潤滑剤を提供するために、他の物質を含み得る。好適な追加の物質は過度に限定されず、そのいくつかを以下に記載する。
リン含有耐摩耗剤及び/又は極圧剤
いくつかの実施形態において、潤滑剤組成物は、本明細書に開示される新規ホスホネートエステルに加えて、既知のリン含有耐摩耗剤及び/又は極圧剤を含み得る。工業用ギア潤滑剤で典型的に使用されるこれらの既知のリン含有耐摩耗剤及び/又は極圧剤は、大部分が部分的に又は完全にエステル化されたホスフェートである。これらの全ては、工業用ギア潤滑剤組成物を含む、本明細書に開示される潤滑剤組成物に好適である。このような耐摩耗剤としては、酸性ホスフェート、水素ホスファイト、ホスファイト、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、及びホスホロアミデートが挙げられるが、これらに限定されない。更なる耐摩耗剤としては、モノヒドロカルビルホスファイト、ジヒドロカルビルホスファイト及びトリヒドロカルビルホスファイト;モノヒドロカルビルホスフェート、ジヒドロカルビルホスフェート及びトリヒドロカルビルホスフェート;モノ、ジ、トリヒドロカルビルモノ、ジ、トリ、テトラチオホスフェート;モノ、ジ、トリヒドロカルビルモノ、ジ、トリ、テトラチオホスファイト;様々なホスホン酸ヒドロカルビル及びチオホスホン酸ヒドロカルビル;様々な亜ホスホン酸ヒドロカルビル及びチオ亜ホスホン酸ヒドロカルビルなどが挙げられる。
いくつかの実施形態において、潤滑剤組成物は、本明細書に開示される新規ホスホネートエステルに加えて、既知のリン含有耐摩耗剤及び/又は極圧剤を含み得る。工業用ギア潤滑剤で典型的に使用されるこれらの既知のリン含有耐摩耗剤及び/又は極圧剤は、大部分が部分的に又は完全にエステル化されたホスフェートである。これらの全ては、工業用ギア潤滑剤組成物を含む、本明細書に開示される潤滑剤組成物に好適である。このような耐摩耗剤としては、酸性ホスフェート、水素ホスファイト、ホスファイト、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、及びホスホロアミデートが挙げられるが、これらに限定されない。更なる耐摩耗剤としては、モノヒドロカルビルホスファイト、ジヒドロカルビルホスファイト及びトリヒドロカルビルホスファイト;モノヒドロカルビルホスフェート、ジヒドロカルビルホスフェート及びトリヒドロカルビルホスフェート;モノ、ジ、トリヒドロカルビルモノ、ジ、トリ、テトラチオホスフェート;モノ、ジ、トリヒドロカルビルモノ、ジ、トリ、テトラチオホスファイト;様々なホスホン酸ヒドロカルビル及びチオホスホン酸ヒドロカルビル;様々な亜ホスホン酸ヒドロカルビル及びチオ亜ホスホン酸ヒドロカルビルなどが挙げられる。
ホスファイトの例としては、モノ-ヒドロカルビル置換ホスファイト、ジ-ヒドロカルビル置換ホスファイト、又はトリ-ヒドロカルビル置換ホスファイト、及び次式によって表されるような4個以上の炭素原子を有する少なくとも1つのヒドロカルビル基を有するこれらのホスファイトが挙げられ、
上記のリン含有耐摩耗剤とともに形成され得るアミン塩が含まれる。アミンは、一級アミン、二級アミン、三級アミン、非環状アミン又は環状アミン、モノアミン又はポリアミンであり得る。それらは複素環であってもよい。好ましいアミンは、一般に本来は脂肪族である。リン含有耐摩耗剤のアミン塩を製造するためのアミンのいくつかの具体例としては、以下のものが挙げられる:オクチルアミン、デシルアミン、C10、C12、C14及びC16三級アルキル一級アミン(又はそれらの組み合わせ)、ラウリルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、デセニルアミン、ドデセニルアミン、パルミトイルアミン、オレイルアミン、リノレイルアミン、ジ-イソアミルアミン、ジ-オクチルアミン、ジ-(2-エチルヘキシル)アミン、ジラウリルアミン、シクロヘキシルアミン、1,2-プロピレンアミン、1,3-プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、エタノールアミン、トリエタノールアミン、トリオクチルアミン、ピリジン、モルホリン、2-メチルピペラジン、1,2-ビス(N-ピペラジニル-エタン)、1,2-ジアミン、テトラミンオクタデセン、トリアミノオクタデセン、N-ヘキシルアニリンなど。アミンはまた、トリアゾール又はトリアゾール誘導体であってもよい。
一実施形態において、リン含有耐摩耗剤のアミン塩は、次式のアミン塩であり、
リン含有耐摩耗剤の具体例としては、トリクレシルホスフェート、トリブチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、2-エチルヘキシルホスフェート、ジイソブチル水素ホスファイト、ジイソプロピルジチオホスフェート、ジフェニルホスフェート、脂肪ホスファイトなどを含み得る。リン含有耐摩耗剤のいくつかの実施形態は、ジアルキルホスフェート及びジアリールホスフェート並びにそれらのアミン塩を含み得る。また、Cibaから市販されているIrgalube(商標)349などのリン酸アリール、並びにジ及び/又はモノ-2-エチルヘキシルホスフェートを含むアルキル酸ホスフェートも考慮される。
一実施形態において、リン含有耐摩耗剤は、(国際公開第2017/079016号)に記載されているようなオルトホスフェート(又はモノマーホスフェート)構造とは対照的に、アルキルピロホスフェート(POP構造と呼ばれることもある)中に少なくとも30molパーセントのリン原子を有する実質的に硫黄を含まないアルキルホスフェートアミン塩である。
いくつかの実施形態において、追加のリン化合物は、亜鉛を含有するリンエステルであってもよい。亜鉛含有組成物の例は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛である。
分散剤
本発明の組成物はまた、窒素含有分散剤(例えば、ヒドロカルビル置換窒素含有添加剤)を含み得る。好適なヒドロカルビル置換窒素含有添加剤としては、無灰分散剤及びポリマー分散剤が挙げられる。無灰分散剤は、供給されるときに金属を含有せず、したがって潤滑剤に添加されたときに通常は硫酸化灰分に寄与しないので、そのように名付けられている。しかしながら、それらは、もちろん、金属含有種を含む潤滑剤に添加されると、周囲の金属と相互作用し得る。無灰分散剤は、比較的高分子量の炭化水素鎖に結合した極性基によって特徴付けられる。このような物質の例としては、スクシンイミド分散剤、Mannich分散剤、及びそれらのホウ酸化誘導体が挙げられる。
本発明の組成物はまた、窒素含有分散剤(例えば、ヒドロカルビル置換窒素含有添加剤)を含み得る。好適なヒドロカルビル置換窒素含有添加剤としては、無灰分散剤及びポリマー分散剤が挙げられる。無灰分散剤は、供給されるときに金属を含有せず、したがって潤滑剤に添加されたときに通常は硫酸化灰分に寄与しないので、そのように名付けられている。しかしながら、それらは、もちろん、金属含有種を含む潤滑剤に添加されると、周囲の金属と相互作用し得る。無灰分散剤は、比較的高分子量の炭化水素鎖に結合した極性基によって特徴付けられる。このような物質の例としては、スクシンイミド分散剤、Mannich分散剤、及びそれらのホウ酸化誘導体が挙げられる。
カルボン酸分散剤の一種であるスクシンイミド分散剤は、ヒドロカルビル置換無水コハク酸又はその反応性等価物と、ポリ(エチレンアミン)などのアミンとの反応によって調製される。ヒドロカルビル置換基は、一般に、平均して少なくとも8個、又は20個、又は30個、又は35個から最大350個まで、又は200個まで、又は100個までの炭素原子を含有する。一実施形態において、ヒドロカルビル基は、少なくとも500、例えば、500、又は700、又は800、又は900から最大5000まで、又は2500まで、又は2000まで、又は1500までのMn(数平均分子量)を有し得るポリイソブテンなどのポリアルケンに由来する。一実施形態において、多分散性(Mw/Mn)は少なくとも1.5である。置換コハク酸アシル化剤は、上記のアミン及びアミン蒸留残渣として既知の重質アミン生成物を含むアミンと反応し得る。アシル化剤と反応したアミンの量は、典型的には、1:2~1:0.75のCO:Nのモル比をもたらす量である。反応がアルコールを用いる場合、得られる分散剤はエステル分散剤であることになる。アミン及びアルコール官能性の両方が存在する場合、別々の分子又は同じ分子(上記の縮合アミンにおけるように)にかかわらず、アミド、エステル、及び場合によってはイミド官能性の混合物が存在し得る。これらは、いわゆるエステル-アミド分散剤である。
「アミン分散剤」は、比較的高分子量の脂肪族アミン又は脂環式ハロゲン化物とアミン(例えば、ポリアルキレンポリアミン)との反応生成物である。「Mannich分散剤」は、アルキル基が少なくとも30個の炭素原子を含有するアルキルフェノールと、アルデヒド(特にホルムアルデヒド)及びアミン(特にポリアルキレンポリアミン)との反応生成物である。「エステル分散剤」は、米国特許第3,381,022号に記載されているように、ヒドロカルビルアシル化剤と多価脂肪族アルコール(例えば、グリセロール、ペンタエリスリトール、又はソルビトール)との反応によって調製されたとみなされ得ることを除いて、上記のスクシンイミド分散剤と同様である。芳香族コハク酸エステルもまた、調製することができ、米国特許出願公開第2010/0286414号を参照されたい。
後処理された分散剤もまた、使用することができる。これらは、一般に、カルボン酸(例えば、スクシンイミド)、アミン又はMannich分散剤を、尿素、チオ尿素、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、ニトリル、エポキシド、ホウ素化合物(例えば、ホウ酸(「ホウ酸化分散剤」を与える))、リン化合物(例えば、リン酸又は無水物)、2,5-ジメルカプトチアジアゾール(2,5-dimercaptothiadiazole、DMTD)、又はベンゼン環上の1,3位又は1,4位に酸基を有する芳香族二酸(例えば、テレフタル酸))のような試薬と反応させることによって得られる。分散剤の混合物を使用することもできる。一実施形態において、硫黄又はリン部分で更に官能化されたホウ酸化分散剤である、分散剤が存在する。一実施形態において、ホウ酸化分散剤は、そのポリイソブチレン部分が、750~2200、又は750~1350、又は750~1150の数平均分子量を有し得る、ホウ酸化ポリイソブチレンスクシンイミド分散剤であり得る。
一実施形態において、ホウ酸化分散剤及び非ホウ酸化分散剤の両方が存在し得る。非ホウ酸化分散剤は、そのポリイソブチレン部分が約750~約2200、又は約750~約1350、又は約750~約1150の数平均分子量を有するポリイソブチレンスクシンイミドなどのヒドロカルビル置換スクシンイミドであってもよい。
ホウ酸化及び非ホウ酸化分散剤は、「直接アルキル化プロセス」と呼ばれるものによる、「エン」又は「熱」反応による無水コハク酸の反応から得られ得るか、又は入手可能であり得る。「エン」反応機構及び一般的な反応条件は、以下に要約されている「Maleic Anhydride」,pages,147-149,B.C.Trivedi and B.C.Culbertson,Plenum Press,1982。「エン」反応を含むプロセスによって調製された非ホウ酸化分散剤は、分散剤分子の50モル%未満、又は0~30モル%未満、又は0~20モル%未満、又は0モル%に存在する炭素環式環を有するポリイソブチレンスクシンイミドであり得る。「エン」反応は、180℃~300℃未満、又は200℃~250℃、又は200℃~220℃の反応温度を有し得る。
ホウ酸化分散剤及び非ホウ酸化分散剤はまた、塩素補助プロセス(しばしば、Diels-Alder化学を含み、炭素環式結合の形成を導く)から得られ得るか又は入手可能であり得る。プロセスは当業者に既知である。塩素補助プロセスは、分散剤分子の50モル%以上、又は60~100モル%(典型的には100モル%)に存在する炭素環式環を有するポリイソブチレンスクシンイミドである非ホウ酸化分散剤を生成し得る。熱プロセス及び塩素補助プロセスの両方は、米国特許第7,615,521号、第4~第5欄、並びに調製例A及びBにより詳細に記載されている。
分散剤は、ヒドロカルビル基としてポリオレフィンから調製されてもよく、ポリオレフィンは、特定の実施形態において、高ビニリデンポリイソブチレン、すなわち、50、70、又は75%超の末端ビニリデン基(α及びβ異性体)を有するものであってもよい。特定の実施形態において、スクシンイミド分散剤は、直接アルキル化経路によって調製されてもよい。他の実施形態において、それは、直接アルキル化及び塩素経路分散剤の混合物を含んでもよい。特定の実施形態において、分散剤成分は、異なるタイプのものであってもよい複数の分散剤の混合物であってもよく、任意選択で、少なくとも1つはスクシンイミド分散剤であってもよい。
非ホウ酸化分散剤は、窒素対カルボニル比(N:CO比)1:5~10:1、又は1:2~10:1、又は1:1~10:1、又は1:1~5:1又は1:1~2:1を有し得る。一実施形態において、非ホウ酸化分散剤は、1:1~10:1、又は1:1~5:1、又は1:1~2:1のN:CO比を有し得る。本発明のホウ酸化分散剤は、0.9:1~1.6:1、又は0.95:1~1.5:1、又は1:1~1.4:1のN:CO比を有するように調製され得る。
組成物中の分散剤又は複数の分散剤の量は、例えば、0.3~10重量パーセントであり得る。他の実施形態において、量は、最終ブレンド流体配合物の0.5~7パーセント又は1~5パーセントである。濃縮物では、その量は、比例して高くなるであろう。
洗浄剤
組成物はまた、洗浄剤、すなわち親油性部分を含有する有機酸の金属塩を含んでもよい。洗浄剤の有機酸部分は、典型的には、スルホネート、カルボキシレート、フェネート(phenate)又はサリチレートである。洗浄剤の金属部分は、典型的にはアルカリ金属又はアルカリ土類金属である。好適な金属としては、ナトリウム、カルシウム、カリウム、及びマグネシウムが挙げられる。洗浄剤は、中性洗浄剤又は過塩基性であってもよい。中性洗剤において、有機酸部分は、金属塩基部分と化学量論的に等価である。代替的には、洗浄剤は、過塩基性であってもよく、これは、中性金属塩を形成するのに必要な量よりも化学量論的に過剰な金属が存在することを意味する。好適な過塩基性有機塩としては、実質的に親油性を有する有機スルホネートが挙げられる。有機スルホネートは、潤滑剤及び洗浄剤の分野において周知の物質である。スルホネート化合物は、平均して10~40個の炭素原子、又は平均して12~36個若しくは14~32個の炭素原子を含有し得る。同様に、フェネート、サリチレート、及びカルボンキシレートは実質的に親油性を有する。典型的には、過剰金属は、当量基準で最大30:1まで、好ましくは5:1~18:1の比で酸を中和するのに必要な量を超えて存在することになる。
組成物はまた、洗浄剤、すなわち親油性部分を含有する有機酸の金属塩を含んでもよい。洗浄剤の有機酸部分は、典型的には、スルホネート、カルボキシレート、フェネート(phenate)又はサリチレートである。洗浄剤の金属部分は、典型的にはアルカリ金属又はアルカリ土類金属である。好適な金属としては、ナトリウム、カルシウム、カリウム、及びマグネシウムが挙げられる。洗浄剤は、中性洗浄剤又は過塩基性であってもよい。中性洗剤において、有機酸部分は、金属塩基部分と化学量論的に等価である。代替的には、洗浄剤は、過塩基性であってもよく、これは、中性金属塩を形成するのに必要な量よりも化学量論的に過剰な金属が存在することを意味する。好適な過塩基性有機塩としては、実質的に親油性を有する有機スルホネートが挙げられる。有機スルホネートは、潤滑剤及び洗浄剤の分野において周知の物質である。スルホネート化合物は、平均して10~40個の炭素原子、又は平均して12~36個若しくは14~32個の炭素原子を含有し得る。同様に、フェネート、サリチレート、及びカルボンキシレートは実質的に親油性を有する。典型的には、過剰金属は、当量基準で最大30:1まで、好ましくは5:1~18:1の比で酸を中和するのに必要な量を超えて存在することになる。
組成物中の利用される洗浄剤の量は、典型的には、油不含ベースで0.01~10重量パーセント又は0.025~3重量パーセント、例えば、0.1~6、若しくは0.2~5、若しくは0.5~4、若しくは1~3、若しくは0.1~1.0パーセントであり得る。洗浄剤は、過塩基性である場合、通常、油不含ベースで、10~1000、又は10~600、又は200超、又は200~600、又は250~1000のTBN範囲を有する約50%の油で構成される。ホウ酸化及び非ホウ酸化過塩基性洗浄剤は、米国特許第5,403,501号及び同第4,792,410号に記載されている。「金属比」、TBN及び「石鹸含量」という表現のより詳細な説明は、当業者に既知であり、「Chemistry and Technology of Lubricants」と題する標準的なテキスト、Third Edition,Edited by R.M.Mortier and S.T.Orszulik,2010,pages 219 to 220,under the sub-heading 7.2.5,Detergent Classificationに説明されている。TBNは、ASTM D4739に従って測定することができる。
特定の実施形態において、洗浄剤は、カルシウム含有洗浄剤を含んでもよい。特定の実施形態において、カルシウム含有洗浄剤は、スルホン酸カルシウム又はカルシウムフェネート洗浄剤であってもよく、いくつかの実施形態において、スルホン酸カルシウム洗浄剤であってもよい。
一実施形態において、スルホン酸洗浄剤は、米国特許第7,407,919号の段落[0026]~[0037]に記載されているように、少なくとも8の金属比を有する主に直鎖のアルキルベンゼンスルホネート洗浄剤であってもよい。直鎖アルキルベンゼンは、直鎖上の任意の場所、通常は2、3、若しくは4位、又はそれらの混合で結合したベンゼン環を有し得る。主に直鎖のアルキルベンゼンスルホネート洗浄剤は、燃料経済性において利点を提供し得る。一実施形態において、スルホネート洗浄剤は、米国特許出願公開第2008/0119378号の段落[0046]~[0053]に開示されているような1つ以上の油溶性アルキルトルエンスルホネート化合物の金属塩であってもよい。
一実施形態において、スルホネート洗浄剤は、分岐型アルキルベンゼンスルホネート洗浄剤であってもよい。分岐型アルキルベンゼンスルホネートは、異性化アルファオレフィン、低分子量オレフィンのオリゴマー、又はそれらの組み合わせから調製することができる。好適なオリゴマーとしては、プロピレン及び/又はブチレンの四量体、五量体、及び六量体が挙げられる。他の実施形態において、アルキルベンゼンスルホネート洗浄剤は、トルエンアルキレートから誘導されてもよく、すなわち、アルキルベンゼンスルホネートは、少なくとも2つのアルキル基を有してもよく、そのうちの少なくとも1つは、メチル基であり、他方は、上記のような直鎖又は分岐型アルキル基である。
フェネート洗浄剤は、典型的には、p-ヒドロカルビルフェノール又は一般にアルキルフェノール由来である。このタイプのアルキルフェノールは、硫黄とカップリングし過塩基性であるか、アルデヒドとカップリングし過塩基性であるか、又はカルボキシル化してサルチレート洗浄剤を形成することができる。好適なアルキルフェノール又はアルキルサルチレートとしては、プロピレンのオリゴマーでアルキル化されたもの、すなわちテトラプロペニルフェノール(すなわちp-ドデシルフェノール又はPDDP)及びペンタプロペニルフェノールが挙げられる。好適なアルキルフェノール又はアルキルサルチレートとしては、ブテンのオリゴマー、特にn-ブテンの四量体及び五量体でアルキル化されたものも挙げられる。他の好適なアルキルフェノール又はアルキルサルチレートとしては、アルファ-オレフィン、異性化アルファ-オレフィン、及びポリイソブチレンのようなポリオレフィンでアルキル化されたものが挙げられる。一実施形態において、潤滑組成物は、0.2重量%未満、又は0.1重量%未満、又は更には0.05重量%未満の、PDDPから誘導されたフェネート洗浄剤又はサルチレート洗浄剤を含む。一実施形態において、潤滑剤組成物は、PDDP由来フェネート洗浄剤又はサルチレート洗浄剤を含む。一実施形態において、潤滑組成物は、PDDPから調製されたフェネート洗浄剤又はサルチレート洗浄剤を含み、そのような洗浄剤は、1.0重量パーセント未満の未反応PDDP、若しくは0.5重量パーセント未満の未反応PDDPを含有するか、又はPDDPを実質的に含まない。
金属含有洗浄剤は、130ppm~600ppm、又は160ppm~400ppm、又は他の実施形態においては300~10,000ppmの金属を、いくつかの実施形態においてはそのような量のカルシウムを潤滑剤配合物に送達する量で存在し得る。洗浄剤の全体量は上記の通りであってもよい。「ppm」という用語は、重量百万分率を意味する。
消泡剤
本発明の組成物は、当該技術分野では発泡防止剤としても知られている消泡剤を含んでもよく、有機シリコーン及び非シリコン発泡防止剤が挙げられるが、これらに限定されない。有機シリコーンの例としては、ジメチルシリコーン及びポリシロキサンが挙げられる。非シリコン発泡防止剤の例としては、ポリエーテル、ポリアクリレート及びそれらの混合物、並びにエチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、及び任意選択でビニルアセテートのコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、消泡剤は、ポリアクリレートである。消泡剤は、組成物中に0.001~0.012若しくは0.004重量%、又は更には0.001~0.003重量%存在し得る。
本発明の組成物は、当該技術分野では発泡防止剤としても知られている消泡剤を含んでもよく、有機シリコーン及び非シリコン発泡防止剤が挙げられるが、これらに限定されない。有機シリコーンの例としては、ジメチルシリコーン及びポリシロキサンが挙げられる。非シリコン発泡防止剤の例としては、ポリエーテル、ポリアクリレート及びそれらの混合物、並びにエチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、及び任意選択でビニルアセテートのコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、消泡剤は、ポリアクリレートである。消泡剤は、組成物中に0.001~0.012若しくは0.004重量%、又は更には0.001~0.003重量%存在し得る。
解乳化剤
本発明の組成物はまた、当該技術分野では既知であり、エチレンオキシド若しくは置換エチレンオキシド又はそれらの混合物と順次反応されるプロピレンオキシド、エチレンオキシド、ポリオキシアルキレンアルコール、アルキルアミン、アミノアルコール、ジアミン又はポリアミンの誘導体を含むがこれらに限定されない、解乳化剤を含み得る。解乳化剤の例としては、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、(エチレンオキシド-プロピレンオキシド)ポリマー及びそれらの混合物が挙げられる。いくつかの実施形態において、解乳化剤は、ポリエーテルである。解乳化剤は、0.002~0.2重量%で組成物中に存在し得る。
本発明の組成物はまた、当該技術分野では既知であり、エチレンオキシド若しくは置換エチレンオキシド又はそれらの混合物と順次反応されるプロピレンオキシド、エチレンオキシド、ポリオキシアルキレンアルコール、アルキルアミン、アミノアルコール、ジアミン又はポリアミンの誘導体を含むがこれらに限定されない、解乳化剤を含み得る。解乳化剤の例としては、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、(エチレンオキシド-プロピレンオキシド)ポリマー及びそれらの混合物が挙げられる。いくつかの実施形態において、解乳化剤は、ポリエーテルである。解乳化剤は、0.002~0.2重量%で組成物中に存在し得る。
流動点降下剤
流動点降下剤は、当該技術分野では既知であり、無水マレイン酸-スチレンコポリマーのエステル、ポリメタクリレート;ポリアクリレート;ポリアクリルアミド;ハロパラフィンワックスと芳香族化合物との縮合生成物;ビニルカルボキシレートポリマー;及びジアルキルフマレートのターポリマー、脂肪酸のビニルエステル、エチレン-ビニルアセテートコポリマー、アルキルフェノールホルムアルデヒド縮合樹脂、アルキルビニルエーテル及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
流動点降下剤は、当該技術分野では既知であり、無水マレイン酸-スチレンコポリマーのエステル、ポリメタクリレート;ポリアクリレート;ポリアクリルアミド;ハロパラフィンワックスと芳香族化合物との縮合生成物;ビニルカルボキシレートポリマー;及びジアルキルフマレートのターポリマー、脂肪酸のビニルエステル、エチレン-ビニルアセテートコポリマー、アルキルフェノールホルムアルデヒド縮合樹脂、アルキルビニルエーテル及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
防錆剤
本技術の組成物はまた、防錆剤を含んでもよい。好適な防錆剤としては、ジアルキルジチオリン酸のヒドロカルビルアミン塩、ヒドロカルビルアレーンスルホン酸(hydrocarbyl arenesulphonic acid)及び脂肪族カルボン酸若しくはそのエステルのヒドロカルビルアミン塩、窒素含有カルボン酸のエステル、スルホン酸アンモニウム、イミダゾリン、モノ-チオリン酸塩若しくはエステル、又はこれらの任意の組み合わせ、又はその混合物が挙げられる。
本技術の組成物はまた、防錆剤を含んでもよい。好適な防錆剤としては、ジアルキルジチオリン酸のヒドロカルビルアミン塩、ヒドロカルビルアレーンスルホン酸(hydrocarbyl arenesulphonic acid)及び脂肪族カルボン酸若しくはそのエステルのヒドロカルビルアミン塩、窒素含有カルボン酸のエステル、スルホン酸アンモニウム、イミダゾリン、モノ-チオリン酸塩若しくはエステル、又はこれらの任意の組み合わせ、又はその混合物が挙げられる。
本技術のジアルキルジチオリン酸のヒドロカルビルアミン塩の例としては、ジヘプチル又はジオクチル又はジノニルジチオリン酸とエチレンジアミン、モルホリン又はPrimene(商標)81R又はそれらの混合物との反応生成物が挙げられるが、これらに限定されない。
本技術の防錆剤パッケージに使用される好適なヒドロカルビルアレーンスルホン酸のヒドロカルビルアミン塩は、次式で表され、
窒素含有カルボン酸の好適なエステルの例としては、オレイルサルコシンが挙げられる。防錆剤は、工業用ギア潤滑剤の0.001~1.0重量%、又は0.02~0.2、0.03~0.15、0.04~0.12、又は0.05~0.1重量%の範囲で存在し得る。本技術の防錆剤は、単独で又はそれらの混合物で使用され得る。
金属不活性化剤
本技術の組成物はまた、金属不活性化剤を含んでもよい。金属不活性化剤は、工業用ギア潤滑剤における酸化を促進するための金属の触媒効果を中和するために使用される。好適な金属不活性化剤としては、トリアゾール、トリルトリアゾール、チアジアゾール、又はそれらの組み合わせ、並びにそれらの誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。例としては、ベンゾトリアゾール、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、2-アルキルジチオベンゾチアゾール、2-(N,N’-ジアルキルジチオカルバモイル)ベンゾチアゾール、2,5-ビス(アルキル-ジチオ)-1,3,4-チアジアゾール、2,5-ビス(N,N’-ジアルキルジチオカルバモイル)-1,3,4-チアジアゾール、2-アルキルジチオ-5-メルカプトチアジアゾール又はそれらの混合物の誘導体が挙げられる。これらの添加剤は、全組成物の0.01~0.25重量%使用することができる。いくつかの実施形態において、金属不活性化剤は、ヒドロカルビル置換ベンゾトリアゾール化合物である。ヒドロカルビル置換を有するベンゾトリアゾール化合物は、以下の環位置1-又は2-又は4-又は5-又は6-又は7-ベンゾトリアゾールのうちの少なくとも1つを含む。ヒドロカルビル基は、約1~約30個、好ましくは約1~約15個、より好ましくは約1~約7個の炭素原子を含有し、最も好ましくは、金属不活性化剤は、単独で又はそれらの混合物として使用される5-メチルベンゾトリアゾールである。金属不活性化剤は、工業用ギア潤滑剤の0.001~0.5、0.01~0.04、又は0.015~0.03重量%の範囲で存在し得る。金属不活性化剤はまた、0.002又は0.004~0.02重量%で組成物中に存在し得る。金属不活性化剤は、単独で又はそれらの混合物として使用することができる。
本技術の組成物はまた、金属不活性化剤を含んでもよい。金属不活性化剤は、工業用ギア潤滑剤における酸化を促進するための金属の触媒効果を中和するために使用される。好適な金属不活性化剤としては、トリアゾール、トリルトリアゾール、チアジアゾール、又はそれらの組み合わせ、並びにそれらの誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。例としては、ベンゾトリアゾール、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、2-アルキルジチオベンゾチアゾール、2-(N,N’-ジアルキルジチオカルバモイル)ベンゾチアゾール、2,5-ビス(アルキル-ジチオ)-1,3,4-チアジアゾール、2,5-ビス(N,N’-ジアルキルジチオカルバモイル)-1,3,4-チアジアゾール、2-アルキルジチオ-5-メルカプトチアジアゾール又はそれらの混合物の誘導体が挙げられる。これらの添加剤は、全組成物の0.01~0.25重量%使用することができる。いくつかの実施形態において、金属不活性化剤は、ヒドロカルビル置換ベンゾトリアゾール化合物である。ヒドロカルビル置換を有するベンゾトリアゾール化合物は、以下の環位置1-又は2-又は4-又は5-又は6-又は7-ベンゾトリアゾールのうちの少なくとも1つを含む。ヒドロカルビル基は、約1~約30個、好ましくは約1~約15個、より好ましくは約1~約7個の炭素原子を含有し、最も好ましくは、金属不活性化剤は、単独で又はそれらの混合物として使用される5-メチルベンゾトリアゾールである。金属不活性化剤は、工業用ギア潤滑剤の0.001~0.5、0.01~0.04、又は0.015~0.03重量%の範囲で存在し得る。金属不活性化剤はまた、0.002又は0.004~0.02重量%で組成物中に存在し得る。金属不活性化剤は、単独で又はそれらの混合物として使用することができる。
酸化防止剤
(i)アルキル化ジフェニルアミン、及び(ii)置換ヒドロカルビルモノ-スルフィドを含む酸化防止剤もまた、存在し得る。いくつかの実施形態において、本技術のアルキル化ジフェニルアミンは、ビス-ノニル化ジフェニルアミン及びビス-オクチル化ジフェニルアミンである。いくつかの実施形態において、置換ヒドロカルビルモノスルフィドとしては、n-ドデシル-2-ヒドロキシエチルスルフィド、1-(tert-ドデシルチオ)-2-プロパノール、又はそれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態において、置換ヒドロカルビルモノスルフィドは、1-(tert-ドデシルチオ)-2-プロパノールである。酸化防止剤はまた、立体障害フェノールを含んでもよい。立体障害フェノールに好適なヒドロカルビル基の例としては、2-エチルヘキシル又はn-ブチルエステル、ドデシル又はそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。メチレン架橋立体障害フェノールの例としては、4,4’-メチレン-ビス(6-tert-ブチルo-クレゾール)、4,4’-メチレン-ビス(2-tert-アミル-o-クレゾール)、2,2’-メチレン-ビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジ-tertブチルフェノール)又はそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。酸化防止剤は、0.01重量%~6.0重量%、又は0.02重量%~1重量%で組成物に存在し得る。添加剤は、組成物に1重量%、0.5重量%、又はそれ未満で存在し得る。
(i)アルキル化ジフェニルアミン、及び(ii)置換ヒドロカルビルモノ-スルフィドを含む酸化防止剤もまた、存在し得る。いくつかの実施形態において、本技術のアルキル化ジフェニルアミンは、ビス-ノニル化ジフェニルアミン及びビス-オクチル化ジフェニルアミンである。いくつかの実施形態において、置換ヒドロカルビルモノスルフィドとしては、n-ドデシル-2-ヒドロキシエチルスルフィド、1-(tert-ドデシルチオ)-2-プロパノール、又はそれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態において、置換ヒドロカルビルモノスルフィドは、1-(tert-ドデシルチオ)-2-プロパノールである。酸化防止剤はまた、立体障害フェノールを含んでもよい。立体障害フェノールに好適なヒドロカルビル基の例としては、2-エチルヘキシル又はn-ブチルエステル、ドデシル又はそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。メチレン架橋立体障害フェノールの例としては、4,4’-メチレン-ビス(6-tert-ブチルo-クレゾール)、4,4’-メチレン-ビス(2-tert-アミル-o-クレゾール)、2,2’-メチレン-ビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジ-tertブチルフェノール)又はそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。酸化防止剤は、0.01重量%~6.0重量%、又は0.02重量%~1重量%で組成物に存在し得る。添加剤は、組成物に1重量%、0.5重量%、又はそれ未満で存在し得る。
極圧剤
本発明の組成物はまた、硫黄含有化合物を含み得る。好適な硫黄含有化合物としては、硫化オレフィン及びポリスルフィドが挙げられる。硫化オレフィン又はポリスルフィドは、イソブチレン、ブチレン、プロピレン、エチレン、又はそれらのいくつかの組み合わせから誘導され得る。いくつかの例において、硫黄含有化合物は、上記の天然油若しくは合成油のうちのいずれか、又は更にはそれらのいくつかの組み合わせに由来する硫化オレフィンである。例えば、硫化オレフィンは植物油から誘導することができる。極圧剤は、潤滑剤組成物の総重量に基づいて、0~5重量%、又は0.01~4重量%、0.1~3重量%の範囲で潤滑剤組成物中に存在し得る。
本発明の組成物はまた、硫黄含有化合物を含み得る。好適な硫黄含有化合物としては、硫化オレフィン及びポリスルフィドが挙げられる。硫化オレフィン又はポリスルフィドは、イソブチレン、ブチレン、プロピレン、エチレン、又はそれらのいくつかの組み合わせから誘導され得る。いくつかの例において、硫黄含有化合物は、上記の天然油若しくは合成油のうちのいずれか、又は更にはそれらのいくつかの組み合わせに由来する硫化オレフィンである。例えば、硫化オレフィンは植物油から誘導することができる。極圧剤は、潤滑剤組成物の総重量に基づいて、0~5重量%、又は0.01~4重量%、0.1~3重量%の範囲で潤滑剤組成物中に存在し得る。
粘度調整剤
頻繁に使用される1つの成分は、粘度調整剤である。粘度調整剤(viscosity modifier、VM)及び分散剤粘度調整剤(dispersant viscosity modifier、DVM)は、周知である。VM及びDVMの例は、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリオレフィン、スチレン-マレイン酸エステルコポリマー、並びにホモポリマー、コポリマー及びグラフトコポリマーを含む類似のポリマー物質である。本明細書で使用される場合、表現「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリレート」、及び関連する用語は、アクリル官能性並びにメタクリル官能性の両方を包含することが意図される。典型的には、「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリレート」及び関連する用語は、メタクリル又はメタクリレートを含むことが意図される。
頻繁に使用される1つの成分は、粘度調整剤である。粘度調整剤(viscosity modifier、VM)及び分散剤粘度調整剤(dispersant viscosity modifier、DVM)は、周知である。VM及びDVMの例は、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリオレフィン、スチレン-マレイン酸エステルコポリマー、並びにホモポリマー、コポリマー及びグラフトコポリマーを含む類似のポリマー物質である。本明細書で使用される場合、表現「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリレート」、及び関連する用語は、アクリル官能性並びにメタクリル官能性の両方を包含することが意図される。典型的には、「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリレート」及び関連する用語は、メタクリル又はメタクリレートを含むことが意図される。
一実施形態において、本明細書に記載の潤滑組成物は、0.1重量%~5重量%(又は0.5重量%~4重量%)の分散剤官能性を有する線状ポリマーを含有し得る。線状ポリマーは、5,000~25,000、又は8000~20,000の重量平均分子量を有し得る。(全ての重量平均分子量は、350~2,000,000の範囲の重量平均分子量を有するポリスチレン標準を使用するGPCによる。)一実施形態において、線状ポリマーとしては、ポリ(メタ)アクリレート又はそれらの混合物を挙げることができる。線状ポリマーは、潤滑組成物の0.1重量%~5重量%、又は0.1重量%~4重量%、又は0.2重量%~3重量%、又は0.5重量%~3重量%、0.5重量%~4重量%で組成物に存在し得る。
線状ポリマーは、ある特定の実施形態において、(a)50重量%~95重量%、又は60重量%~80重量%のアルキル(メタ)アクリレートであって、(メタ)アクリレートのアルキル基が10~15個の炭素原子を有する、アルキル(メタ)アクリレートと、(b)1重量%~40重量%、又は4重量%~35重量%のアルキル(メタ)アクリレートであって、(メタ)アクリレートのアルキル基が1~9個の炭素原子を有する、アルキル(メタ)アクリレートと、(c)1重量%~10重量%、又は1重量%~8重量%の分散剤モノマー、(d)0重量%~4重量%、又は0重量%~2重量%、又は0重量%のビニル芳香族モノマー(典型的にはスチレン)と、(e)0重量%~9重量%、又は0重量%~6重量%のアルキル(メタ)アクリレートであって、(メタ)アクリレートのアルキル基が16~18個の炭素原子を有する、アルキル(メタ)アクリレートと、を含むモノマー組成物由来のポリ(メタ)アクリレートポリマーを含む組成物を有し得る。一実施形態において、線状ポリマーは、0重量%~20重量%の16~18アルキル(メタ)アクリレートを含有し得る。
存在し得る分散剤モノマーは、しばしば窒素含有モノマーである。窒素含有モノマーとしては、ビニル置換窒素複素環式モノマー、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートモノマー、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドモノマー、三級-(メタ)アクリルアミドモノマー、ウレイド(メタ)アクリレートを挙げることができる。いくつかの例としては、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-ビニルカルボンアミド、例えばN-ビニルホルムアミド、ビニルピリジン、N-ビニルアセトアミド、N-ビニル-n-プロピオンアミド、N-ビニルヒドロキシアセトアミド、N-ビニルイミダゾール、N-ビニルピロリジノン、N-ビニルカプロラクタム、ジメチルアミノエチルアクリレート(dimethylaminoethyl acrylate、DMAEA)、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート(dimethylaminoethyl(meth)acrylate、DMAEMA)、ジメチルアミノブチルアクリルアミド、ジメチルアミノ-プロピル(メタ)アクリレート(dimethylamino-propyl(meth)acrylate、DMAPMA)、ジメチルアミン-プロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリルアミド、又はそれらの混合物が挙げられる。分散剤モノマーはまた、酸素含有化合物であってもよい。酸素含有化合物としては、例えば、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3,4-ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,5-ジメチル-1,6-ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオール(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、2-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシルメチル(メタ)アクリレート、オキサゾリジニルエチル(メタ)アクリレート、N-(メタクリロイルオキシ)フォルムアミド、アセトニル(メタ)アクリレート、N-メタクリロイルモルホリン、N-メタクリロイル-2-ピロリジノン、N-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2-ピロリジノン、N-(3-メタクリロイルオキシプロピル)-2-ピロリジノン、N-(2-メタクリロイルオキシペンタデシル)-2-ピロリジノン、N-(3-メタクリロイルオキシヘプタデシル)-2-ピロリジノンなどのカルボニル含有(メタ)アクリレート、例えばエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオール(メタ)アクリレート、2-ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエトキシメチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、又はそれらの混合物などのグリコールジ(メタ)アクリレートを挙げることができる。このタイプの線状ポリマーは、米国特許出願公開第6,124,249号又は欧州特許第0937769(A1)号段落[0019]及び[0031]~[0067]により詳細に記載されている。
存在し得る別の粘度調整ポリマーは、星形ポリマーである。一実施形態において、本発明の潤滑組成物は、本明細書に記載される星形ポリマー及び線状ポリマーを含む粘度調整剤を含む。星形ポリマーは、C12~15アルキル(メタ)アクリレート(約80重量%)と、メチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、及びエチレングリコールジ(メタ)アクリレートから構成されたモノマーの混合物約20重量%とを含む、モノマー組成物から誘導され得る。本明細書に開示される星形ポリマーの詳細な説明はまた、国際公開第2007/127660号(Bakerらによって2007年11月8日に公開され、The Lubrizol Corporationに譲渡された)の段落[0021]~[0061]にも記載され得る。Bakerは、多様なスターポリマーの組成物及び調製方法を開示している。
星形構造を有する(メタ)アクリルポリマーは、ポリ(メタ)アクリレートポリマーを含む3つ以上のアームを有してもよく、ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、(a)50重量%~100重量%のアルキル(メタ)アクリレートであって、(メタ)アクリレートのアルキル基が12~15個の炭素原子を有する、アルキル(メタ)アクリレートと、(b)0重量%~40重量%のアルキル(メタ)アクリレートであって、(メタ)アクリレートのアルキル基が1~9個の炭素原子を有する、アルキル(メタ)アクリレートと、(c)0重量%~10重量%の分散剤モノマー(上記のような)と、(d)0重量%~5重量%、又は0重量%~2重量%、又は0重量%のビニル芳香族モノマー(典型的にはスチレン)と、(e)0重量%~20重量%、又は0重量%~10重量%、又は0重量%のアルキル(メタ)アクリレートであって、(メタ)アクリレートのアルキル基が16~18個の炭素原子を有する、アルキル(メタ)アクリレートと、を含むモノマー組成物から誘導され得る。
星形ポリマーは、100,000~1,300,000、又は125,000~1,000,000、又は150,000~950,000、又は200,000~800,000の重量平均分子量を有し得る。
本明細書で使用される場合、星形ポリマーの剪断安定性指数(star stability index、SSI)は、20時間KRL試験(Volkswagen Tapered Bearing Roller Test)によって決定することができる。試験手順は、CEC-L-45-99又は同等の試験方法DIN 51350-6-KRL/Cの両方に記載されている。星形ポリマーのSSIは、0~100、又は0~80、又は0~60、又は0~50、0~20、又は0~15、又は0~10、又は0~5の範囲にあってもよい。SSIの好適な範囲の例としては、1~5、10~25、又は25~65が挙げられる。
星形ポリマーは、ホモポリマー又はコポリマーであってもよく、すなわち、そのアームは、ホモポリマー又はコポリマー(すなわち、2つ以上のモノマータイプを含有する)であってもよい。一実施形態において、星型ポリマーはコポリマーであってもよい。星型ポリマーは、ランダム、テーパード、ジブロック、トリブロック又はマルチブロック構造を有する星形ポリマーであってもよい。典型的には、星形ポリマーは、ランダム又はテーパード構造を有する。
星形ポリマーは、制御されたラジカル重合技術から得ることができる/入手可能であり得る。制御されたラジカル重合技術の例としては、RAFT、ATRP又はニトロキシド媒介プロセスが挙げられる。星型ポリマーはまた、アニオン重合プロセスから得ることができる/入手可能であり得る。一実施形態において、星型ポリマーは、RAFT、ATRP又はアニオン重合プロセスから得ることができる/入手可能であり得る。一実施形態において、星形ポリマーは、RAFT又はATRP重合プロセスから得ることができる/入手可能であり得る。一実施形態において、星型ポリマーは、RAFT重合プロセスから得ることができる/入手可能であり得る。ATRP、RAFT又はニトロキシド媒介技術を使用してポリマーを調製する方法は、国際公開第2006/047398号の実施例セクションに開示されており、実施例1~47を参照されたい。
星形ポリマーは、コアファーストアプローチ又はアームファーストアプローチのいずれかを調製するための当該分野で既知の技術によって調製され得る。典型的には、星形ポリマーは、RAFT又はATRP(典型的にはRAFT)重合技術を使用する「アームファースト」アプローチによって調製される。
いくつかの市販のVM及びDVMとしては、ポリイソブチレン(BP AmocoからのIndopol(商標)又はExxonMobilからのParapol(商標)など;オレフィンコポリマー(LubrizolからのLubrizol(登録商標)7060、7065、及び7067、並びにLucant(登録商標)HC-2000、HC-1100、及びHC-600);水素化スチレン-ジエンコポリマー(ShellからのShellvis(商標)40及び50、並びにLubrizolからのLZ(登録商標)7308及び7318);分散剤コポリマーであるスチレン/マレエートコポリマー(LubrizolからのLZ(登録商標)3702及び3715など);ポリメタクリレート、そのいくつかは、分散剤特性を有する(RohMaxからのViscoplex(商標)シリーズ、Aftonからの粘度指数向上剤のHitec(商標)シリーズ、並びにLubrizolからのLZ(登録商標)7702、LZ(登録商標)7727、LZ(登録商標)7725及びLZ(登録商標)7720Cなどにおけるもの);オレフィン-グラフト-ポリメタクリレートポリマー(RohMaxからのViscoplex(商標)2-500及び2-600など);及び水素化ポリイソプレン星形ポリマー(ShellからのShellvis(商標)200及び260など)が挙げられる。使用できる粘度調整剤は、米国特許第5,157,088号、同第5,256,752号及び同第5,395,539号に記載されている。VM及び/又はDVMは、用途に応じて、最大50重量%又は最大20重量%の濃度で機能性流体中で使用されてもよい。1~20重量%、又は1~12重量%、又は3~10重量%、又は代替的に20~40重量%、又は20~30重量%の濃度を使用することができる。粘度及び/又は分散調整剤は、潤滑粘度の油に添加されて、工業用ギア油のための60~1000cSt(mm2/秒)範囲の動粘度を有する完成潤滑剤を形成し得る。
摩擦調整剤
本発明の組成物に使用され得る別の成分は、摩擦調整剤である。摩擦調整剤は、当業者に周知であり、脂肪ホスファイト、脂肪酸アミド、脂肪エポキシド、ホウ酸化脂肪エポキシド、脂肪アミン、グリセロールエステル、ホウ酸化グリセロールエステル、アルコキシル化脂肪アミン、ホウ酸化アルコキシル化脂肪アミン、脂肪酸の金属塩、硫化オレフィン、脂肪イミダゾリン、カルボン酸とポリアルキレン-ポリアミンとの縮合生成物、アルキルサルチレートの金属塩、アルキルリン酸のアミン塩、及びそれらの混合物などの物質が挙げられる。これらのタイプの摩擦調整剤の各々の代表例は既知であり、市販されており、米国特許出願公開第2006-0172899号により詳細に記載されている。
本発明の組成物に使用され得る別の成分は、摩擦調整剤である。摩擦調整剤は、当業者に周知であり、脂肪ホスファイト、脂肪酸アミド、脂肪エポキシド、ホウ酸化脂肪エポキシド、脂肪アミン、グリセロールエステル、ホウ酸化グリセロールエステル、アルコキシル化脂肪アミン、ホウ酸化アルコキシル化脂肪アミン、脂肪酸の金属塩、硫化オレフィン、脂肪イミダゾリン、カルボン酸とポリアルキレン-ポリアミンとの縮合生成物、アルキルサルチレートの金属塩、アルキルリン酸のアミン塩、及びそれらの混合物などの物質が挙げられる。これらのタイプの摩擦調整剤の各々の代表例は既知であり、市販されており、米国特許出願公開第2006-0172899号により詳細に記載されている。
上記米国特許出願に記載されているアミン摩擦調整剤の中には、一般構造R1R2NR3の三級アミンがあり、式中、R3は、ポリオール含有アルキル基(すなわち、2個以上のヒドロキシ基を含有する基)又は1つ以上のヒドロキシ基及び1つ以上のアミン基を含有する基であってもよい。例えば、R3は、-CH2-CHOH-CH2OH又はその同族体であり得、例えば、3~8個の炭素原子又は3~6個の炭素原子又は3~4個の炭素原子、及び2個、3個、4個又はそれ以上のヒドロキシ基(通常、炭素原子当たり1個以下のヒドロキシ基)を含有する。したがって、典型的な結果として得られる積は、
R1R2N-CH2-CHOH-CH2OH
又はその同族体によって表され得、式中、R1及びR2は、独立して、8~20個の炭素原子のアルキル基である。このような生成物は、ジアルキルアミンとエポキシド又はクロロヒドロキシ化合物との反応によって得ることができる。例えば、二級アミンと、グリシドール(2,3-エポキシ-1-プロパノール)又は「クロログリセリン」(すなわち、3-クロロプロパン-1,2-ジオール)との反応が有効であり得る。ジココアミン(dicocoamine)と1モル以上のグリシドール若しくはクロログリセリンとの反応に基づくこのような物質は、摩擦調整性能を提供するのに有用である。反応が複数モルのグリシドール若しくはクロログリセリン、又は他のエポキシアルカノール若しくはクロロジオールを用いる場合、二量体又はオリゴマーエーテル含有基、すなわちヒドロキシル置換アルコキシアルキル基が生じ得る。
R1R2N-CH2-CHOH-CH2OH
又はその同族体によって表され得、式中、R1及びR2は、独立して、8~20個の炭素原子のアルキル基である。このような生成物は、ジアルキルアミンとエポキシド又はクロロヒドロキシ化合物との反応によって得ることができる。例えば、二級アミンと、グリシドール(2,3-エポキシ-1-プロパノール)又は「クロログリセリン」(すなわち、3-クロロプロパン-1,2-ジオール)との反応が有効であり得る。ジココアミン(dicocoamine)と1モル以上のグリシドール若しくはクロログリセリンとの反応に基づくこのような物質は、摩擦調整性能を提供するのに有用である。反応が複数モルのグリシドール若しくはクロログリセリン、又は他のエポキシアルカノール若しくはクロロジオールを用いる場合、二量体又はオリゴマーエーテル含有基、すなわちヒドロキシル置換アルコキシアルキル基が生じ得る。
別の摩擦調整剤は、構造R3-C(=O)-NR1R2によって表されるアミドであってもよく、式中、R1及びR2は、各々独立して、少なくとも6個の炭素原子、例えば6~24個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、R3は、1~6個の炭素原子のヒドロキシアルキル基である。このような物質は、カルボン酸又はその反応性等価物とアミノアルコールとの反応から調製され得る。例としては、イソステアリン酸又はアルキルコハク酸無水物とトリス-ヒドロキシメチルアミノメタンとの反応生成物が挙げられる。このような摩擦調整剤は、米国特許第7,381,691号、Adams et al.、2008年6月3日により詳細に記載されている。
特定の実施形態において、潤滑剤組成物は、(α)約12個~約22個の炭素原子の少なくとも2つのヒドロカルビル基を含有するN-置換シュウ酸ビスアミド若しくはアミド-エステル、又は(β)(i)芳香族ポリカルボン酸若しくはその混合物又はその反応性等価物であって、当該環状構造中に5若しくは6個の原子を有する環状イミドの形成を可能にするように配置された少なくとも2つのカルボキシル基を有する、芳香族ポリカルボン酸若しくはその混合物又はその反応性等価物と、(ii)約6~約80個の炭素原子を含有する脂肪族一級アミン又はアルコールとの縮合生成物、又は(α)及び(β)の両方を含む、摩擦調整剤を含有し得る。このような摩擦調整剤(α)又は(β)のうちの1つ以上の存在は、自動トランスミッションなどの駆動系デバイスに良好な摩擦性能を付与し得る。
(α)として記載される成分この成分は、ビスアミドの形態である場合、次式によって表され得る
上記構造中の基R1、R2、R3及びR4の少なくとも2つは、12~22個の炭素原子のヒドロカルビル基を含むので、このような基は、このようなヒドロカルビル基、例えば、12~22個の炭素原子のアルキル基であり得る。代替的には、このような基は、より大きな構造の一部としてこのようなヒドロカルビル基を含み得る。すなわち、このような基は、R5R6N-R9-のような一般構造を有し得、式中、R5及びR6の一方又は両方は、12~22個の炭素のヒドロカルビル基であり、任意選択で、R5及びR6の一方は、水素基又はより短いヒドロカルビル基であり得る。R9は、メチレン、エチレン、プロピレン、又はブチレンなどのヒドロカルビレン結合基であり、場合によっては1~3-プロピレン基であろう。
したがって、いくつかの実施形態において、置換シュウ酸ビスアミドは、基R1、R2、R3、及びR4のうちの2つが独立して、約12~約22個の炭素原子のアルキル基である構造の物質を含み得る。このような物質は、以下のような構造を有し得、
別の実施形態において、(α)のN-置換シュウ酸ビスアミド又はアミド-エステルは、以下の式によって表されるアミド-エステルを含む。
特定の実施形態において、摩擦調整剤(α)は、次式によって表され得、
(β)と標識された摩擦調整剤に関して、芳香族ポリカルボン酸又はその反応性等価物は、二酸、三酸、四酸、又は高級酸(又は反応性等価物)であってもよい。反応生成物がモノイミドである場合、ポリカルボン酸は、少なくとも2つの酸性(又は等価な)基を含有することになる。反応生成物がジイミドである場合、ポリカルボン酸は、少なくとも4個の酸性(又は等価な)基を含有することになる。酸性基は、5員又は6員の環状イミドの形成を可能にするように位置しており(しかし必須ではない)、これは、それらが、例えば、芳香環上で互いにオルト位にあってもよいことを意味する。
カルボン酸の反応性等価物としては、酸、エステル、酸塩化物などの酸ハロゲン化物、及び無水物が挙げられる。それらの容易な利用可能性及び反応の容易さのために、無水物、特に環状無水物がしばしば使用される。(β)成分の縮合生成物は、環状イミド構造を有していてもよいが、必ずしも有している必要はなく、例えば、エステル又はアミド基又はイミダゾリン基を含んでいてもよい。
カルボン酸基は、芳香族基に直接結合していてもよく、又は介在する炭素原子を介して間接的に結合していてもよい。後者の種類の物質の例は、少なくとも1つのコハク酸(又は無水物)基で置換された芳香環であり、フェニルコハク酸又は無水物などの他の環置換基も任意選択で存在する。
個々の成分としてであれ、又は個々の摩擦調整剤の混合物としてであれ、摩擦調整剤の量は、0.1~5重量パーセント、又は0.2~2重量パーセント、又は0.4~1.5重量パーセントであり得る。
相溶化剤
本発明の組成物は、極性添加剤及びスラッジの溶解度を改善するために相溶化剤又は可溶化剤を含んでもよい。いくつかの実施形態において、相溶化剤としては、エステル又はアルキル化ナフタレンを挙げることができる。エステルとしては、二塩基酸とモノアルカノールとのエステル及びモノカルボン酸のポリオールエステルを挙げることができる。前者のタイプのエステルとしては、例えば、フタル酸、コハク酸、セバシン酸、フマル酸、アジピン酸、リノール酸二量体、マロン酸、アルキルマロン酸、アルケニルマロン酸などのジカルボン酸と、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などの多様なアルコールとのエステルが含まれる。エステルのこれらのタイプの具体例としては、アジピン酸ジブチル、ジ(2-エチルヘキシル)セバケート、ジ-n-ヘキシルフマレイト、ジオクチルセバケート、ジイソオクチルアゼラート、ジオクチルフタラート、ジデシルフタラート、ジエイコシルセバケートなどが挙げられる。
本発明の組成物は、極性添加剤及びスラッジの溶解度を改善するために相溶化剤又は可溶化剤を含んでもよい。いくつかの実施形態において、相溶化剤としては、エステル又はアルキル化ナフタレンを挙げることができる。エステルとしては、二塩基酸とモノアルカノールとのエステル及びモノカルボン酸のポリオールエステルを挙げることができる。前者のタイプのエステルとしては、例えば、フタル酸、コハク酸、セバシン酸、フマル酸、アジピン酸、リノール酸二量体、マロン酸、アルキルマロン酸、アルケニルマロン酸などのジカルボン酸と、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などの多様なアルコールとのエステルが含まれる。エステルのこれらのタイプの具体例としては、アジピン酸ジブチル、ジ(2-エチルヘキシル)セバケート、ジ-n-ヘキシルフマレイト、ジオクチルセバケート、ジイソオクチルアゼラート、ジオクチルフタラート、ジデシルフタラート、ジエイコシルセバケートなどが挙げられる。
特に有用な合成エステルは、1種以上の多価アルコール、好ましくは、ネオペンチルポリオールなどのヒンダードポリオール、例えば、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びジペンタエリスリトールと、少なくとも4個の炭素原子を含有するアルカン酸、好ましくはC5~C30酸、例えばカプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸及びベヘン酸を含む飽和直鎖脂肪酸、又は対応する分岐鎖脂肪酸又は不飽和脂肪酸、例えばオレイン酸、又はこれらの物質のうちのいずれかの混合物を反応させることによって得られるものである。
いくつかの実施形態において、相溶化剤としては、1つ以上の飽和アルコールを挙げることができる。好適な相溶化剤としては、直鎖及び分岐型飽和アルコールが挙げられるが、いくつかの実施形態において、相溶化剤は、1つ以上の分岐型飽和アルコールを含む。いくつかの実施形態において、相溶化剤は、直鎖飽和アルコールを本質的に含まないか、又は全く完全に含まない。
いくつかの実施形態において、相溶化剤は、分岐型一級飽和アルコールを含む。いくつかの実施形態において、相溶化剤は、不飽和アルコールを本質的に含まないか、又は全く完全に含まない。いくつかの実施形態において、相溶化剤は、二級アルコールを本質的に含まないか、又は全く完全に含まない。
いくつかの実施形態において、相溶化剤は、1つ以上のゲルベアルコールを含む。ゲルベアルコールは、Marcel Guerbetにちなんで命名されたゲルベ反応を介して作製されたアルコールとして記載され得る。ゲルベ反応において、一級脂肪族アルコールは、そのβ-アルキル化二量体アルコール(すなわち、分岐型一級飽和アルコール)に変換される。
いくつかの実施形態において、相溶化剤は、構造:HO-CH2-(R1)n-CR2R3R4を有する少なくとも1つの化合物を含み、式中、R1は、1~20個の炭素原子を含有するアルキレン基であり、nは、0又は1のいずれかであり、R2、R3及びR4の各々は、独立して、水素又は1~20個の炭素原子を含有するアルキル基である。いくつかの実施形態において、nは、0であり、R2及びR3は、アルキル基であり、R4は、水素である。このような実施形態において、R2及びR3は、4~14個、又は更には6~12個の炭素原子を含有し得る。なお更なる実施形態において、R2及びR3は、6個及び8個、又は10個及び12個の炭素原子を含有する。
本発明において有用な相溶化剤の好適な例としては、2-エチルヘキサノール、2-ブチルオクタノール、2-ヘキシルデカノール、2-オクチルドデカノール、2-デシルテトラデカノール、2-ドデシルヘキサデカノール、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。これらのタイプのアルコールは、Sasolから市販されており、ISOFOLアルコールとして販売されている。
いくつかの実施形態において、相溶化剤は、2-ヘキシルデカノール、2-デシルテトラデカノール、又はそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、相溶化剤は、2-ヘキシルデカノールを含む。いくつかの実施形態において、相溶化剤は、2-デシルテトラデカノールを含む。
相溶化剤は、工業用潤滑剤組成物中に2重量パーセント以上で存在し得る。いくつかの実施形態において、相溶化剤は、工業用潤滑剤組成物中に2~20、又は更には2~10重量パーセント存在する。
多機能物質
他の任意選択の物質としては、摩擦調整(特に、摩擦低減)、耐摩耗性能、又は他の利点を含む様々な性能利点を示し得る多様な化合物が挙げられる。このような物質は、ヒドロキシ酸を、アミン、アルコール、及びアミノアルコールからなる群から選択される少なくとも1つのメンバーと反応させることを含むプロセスによって一般に得られるか、又は入手可能であり得る化合物である。生成物は、エステル、アミド、又はイミドを含み得る。例としては、オレイル酒石酸イミド(オレイルアミン及び酒石酸から形成されるイミド)及びオレイルジエステル(例えば、混合C12-C16アルコールから)が挙げられる。有用であり得る他の関連物質としては、ヒドロキシ-ポリカルボン酸、例えば、酒石酸、クエン酸、乳酸、リンゴ酸、グリコール酸、ヒドロキシ-プロピオン酸、ヒドロキシグルタル酸、及びそれらの混合物などの酸を含む、一般的な他のヒドロキシ-カルボン酸のエステル、アミド、及びイミドが挙げられる。これらの物質は、米国特許出願公開第2006-0079413号及び国際公開第2010/077630号により詳細に記載されている。ヒドロキシ-カルボン酸のこのような誘導体(又は由来化合物)は、存在する場合、典型的には、潤滑組成物中に0.1重量%~5重量%、又は0.2重量%~3重量%、又は0.2重量%超~3重量%の量で存在し得る。
他の任意選択の物質としては、摩擦調整(特に、摩擦低減)、耐摩耗性能、又は他の利点を含む様々な性能利点を示し得る多様な化合物が挙げられる。このような物質は、ヒドロキシ酸を、アミン、アルコール、及びアミノアルコールからなる群から選択される少なくとも1つのメンバーと反応させることを含むプロセスによって一般に得られるか、又は入手可能であり得る化合物である。生成物は、エステル、アミド、又はイミドを含み得る。例としては、オレイル酒石酸イミド(オレイルアミン及び酒石酸から形成されるイミド)及びオレイルジエステル(例えば、混合C12-C16アルコールから)が挙げられる。有用であり得る他の関連物質としては、ヒドロキシ-ポリカルボン酸、例えば、酒石酸、クエン酸、乳酸、リンゴ酸、グリコール酸、ヒドロキシ-プロピオン酸、ヒドロキシグルタル酸、及びそれらの混合物などの酸を含む、一般的な他のヒドロキシ-カルボン酸のエステル、アミド、及びイミドが挙げられる。これらの物質は、米国特許出願公開第2006-0079413号及び国際公開第2010/077630号により詳細に記載されている。ヒドロキシ-カルボン酸のこのような誘導体(又は由来化合物)は、存在する場合、典型的には、潤滑組成物中に0.1重量%~5重量%、又は0.2重量%~3重量%、又は0.2重量%超~3重量%の量で存在し得る。
別の任意選択の物質は、ポリ酸、例えば二酸のエステル、例えばアジピン酸ジアルキル、例えばアジピン酸ジトリデシルであってもよい。このようなエステルは、可溶化剤又はシール膨潤剤としての性能を提供し得る。存在する場合、その量は、0.01~2重量パーセント、又は0.05~1.5、又は0.1~1.0、又は0.3~0.8重量パーセントであってもよい。
他の任意選択の物質としては、酸化防止剤、すなわち、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む酸化防止剤、ジノニルジフェニルアミンなどの二級芳香族アミン酸化防止剤、並びにモノノニルジフェニルアミン及びモノ-オクチル若しくはジ-オクチルなどの他のアルキル置換基を有するジフェニルアミンなどの周知の変異体、硫化フェノール系酸化防止剤、油溶性銅化合物、リン含有酸化防止剤、並びに2-ヒドロキシアルキル、アルキルチオエーテル若しくは1-t-ドデシルチオ-2-プロパノール又は硫化4-カルボブトキシシクロヘキセン若しくは他の硫化オレフィンなどの有機スルフィド、ジスルフィド、及びポリスルフィドが挙げられる。一実施形態において、酸化防止剤は、フェニル-α-ナフチルアミン(PANA)若しくはヒドロカルビル置換ジフェニルアミン、又はそれらの混合物であり得るアミン酸化防止剤であってもよい。ヒドロカルビル置換ジフェニルアミンとしては、モノ-若しくはジ-C4~C16-、又はC6~C12-、又はC9-アルキルジフェニルアミンを挙げることができる。例えば、ヒドロカルビル置換ジフェニルアミンは、オクチルジフェニルアミン、又はジオクチルジフェニルアミン、ジノニルジフェニルアミン、典型的にはジノニルジフェニルアミンであってもよい。一実施形態において、酸化防止剤は、ヒンダードフェノール酸化防止剤であり得る。このような物質は、しばしば、立体障害基として二級ブチル及び/又は三級ブチル基を含有する。フェノール基は、しばしばヒドロカルビル基及び/又は第2の芳香族基に結合する架橋基で更に置換される。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-ブチルフェノール若しくは4-ブチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、又は4-ドデシル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノールが挙げられる。一実施形態において、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、CibaからのIrganox(商標)L-135、又はブチル3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパノエートを挙げることができる。
存在する場合、酸化防止剤は、潤滑組成物の0.1重量%~1.2重量%、又は0.2~1重量%、又は0.3重量%~1.0重量%、又は0.4重量%~0.9重量%、又は0.5重量%~0.8重量%で存在し得る。
他の任意選択の成分としては、シール膨潤組成物、例えばイソデシルスルホラン又はフタルラートエステルが挙げられ、これらはシールを柔軟に保つように設計されている。アルキルナフタレン、ポリメタクリレート、ビニルアセテート/フマレート又は/マレエートコポリマー、及びスチレン/マレエートコポリマーなどの流動点降下剤も許容される。別の物質は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などの耐摩耗剤である。別の任意選択の物質は、モノ-又はジ-アルキルホスフェート又はチオホスフェートエステルのC8~C20アルキルアミン塩であってもよく、これは、潤滑剤組成物に100~2000重量百万分率のリンを提供する量で存在し得る。これらの任意選択の物質は、当業者に既知であり、一般に市販されており、公開欧州特許出願第761,805号により詳細に記載されている。存在し得る別の物質は、ホウ酸トリアルキルのようなホウ酸エステルであり、これは極圧/耐摩耗剤として有用であり得る。それらのアルキル基は、4~12個の炭素原子、又は6~10個の炭素原子、又は8個の炭素原子を含有し得る。一実施形態において、ホウ酸トリアルキルはホウ酸トリ(2-エチルヘキシル)を含む。ホウ酸アルキルの量は、存在する場合、0.1~1重量パーセント、又は0.2~0.7重量パーセント、又は0.3~0.4重量パーセントであり得る。また、腐食防止剤(例えば、トリルトリアゾール、ジメルカプトチアジアゾール)、染料、流動化剤、臭気マスキング剤、及び消泡剤などの既知の物質も含まれ得る。有機ホウ酸エステル及び有機ホウ酸塩も含まれ得る。
存在し得る他の成分としては、腐食防止剤、金属不活性化剤、又は腐食防止剤として機能し得るジメルカプトチアジアゾール及びその誘導体などの様々な硫黄含有物質が挙げられる。1つの具体的な物質は、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール(DMTD)であり、その誘導体は、しばしば使用されている。DMTDの誘導体としては、(a)2-ヒドロカルビルジチオ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾ-ル又は2,5-ビス-(ヒドロカルビルジチオ)-1,3,4-チアジアゾ-ル及びそれらの混合物、例えば1,3,4-チアジアゾ-ル、2,5-ビス(tert-ノニルジチオ)、(b)DMTDのカルボン酸エステル、(c).アルファ.-ハロゲン化脂肪族モノカルボン酸とDMTDとの縮合生成物、(d)不飽和環状炭化水素及び不飽和ケトンとDMTDとの反応生成物、(e)アルデヒド及びジアリールアミンとDMTDとの反応生成物、(f)DMTDのアミン塩、(g)DMTDのジチオカルバメート誘導体、(h)アルデヒドとアルコール又は芳香族ヒドロキシ化合物とDMTDとの反応生成物、(i)アルデヒド、メルカプタン及びDMTDの反応生成物、(j)2-ヒドロカルビルチオ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール、及び(k)油溶性分散剤をDMTDと組み合わせることからの生成物、並びにそれらの混合物が挙げられる。組成物a)~k)は、米国特許第4,612,129号に記載されている。DMTDの好適な量としては、0.01~15重量パーセント、0.02~10、0.05~5、及び0.1~3重量パーセントを挙げることができる。
上記成分は、完全に配合された潤滑剤の形態、又はより少量の潤滑油内の濃縮物の形態であり得る。それらが濃縮物中に存在する場合、それらの濃度は、一般に、最終ブレンド中でより希釈された形態でのそれらの濃度に正比例することになる。
上述の潤滑剤組成物は、機械装置に潤滑剤を供給することによって、機械装置を潤滑するために使用され得る。本発明の潤滑剤から利益を得ることができる機械装置としては、特に限定されないが、内燃機関(ガソリン若しくはディーゼル燃料若しくは混合燃料機関又はハイブリッド機関を含む)、ギア、油圧システム、及び自動トランスミッション、手動トランスミッションを含むトランスミッション、並びにデュアルクラッチトランスミッション及びプッシュベルトトランスミッション及び牽引駆動を含む連続可変トランスミッションなどのそれらの変形を挙げることができる。
工業用ギア
開示される潤滑剤組成物は、工業用ギア潤滑剤に適した更なる添加剤成分を含有することができる。工業用ギア用途での使用に適した従来の添加剤成分の任意の組み合わせを、上述の他の物質を含み、使用することができる。
開示される潤滑剤組成物は、工業用ギア潤滑剤に適した更なる添加剤成分を含有することができる。工業用ギア用途での使用に適した従来の添加剤成分の任意の組み合わせを、上述の他の物質を含み、使用することができる。
上記の新規ホスホネートエステルに加えて、工業用ギア添加剤パッケージ中に存在し得る更なる添加剤成分としては、発泡防止剤、解乳化剤、流動点降下剤、酸化防止剤、分散剤、金属不活性化剤(銅不活性化剤など)、他のリン含有耐摩耗剤、粘度調整剤、極圧剤、又はそれらのいくつかの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。これらの添加剤は、各々、50、75、100又は更に150ppmから5、4、3、2又は更に1.5重量%まで、又は75ppm~0.5重量%、100ppm~0.4重量%、又は150ppm~0.3重量%の範囲で存在してもよく、ここで重量%値は、完全に配合された工業用ギア潤滑剤に関する個々の成分に関するものである。しかしながら、代替的に潤滑粘度のベース流体の一部として考えられ得る粘度調整ポリマーを含むいくつかの添加剤は、潤滑粘度の油とは別に考えられる場合、30、40、又は更に50重量%までを含むより高い量で存在し得ることが留意される。添加剤は、単独で又はそれらの混合物として使用することができる。
開示される組成物はまた、1つ以上の耐摩耗添加剤及び/若しくは極圧剤、1つ以上の錆及び/若しくは腐食防止剤、1つ以上の発泡防止剤、1つ以上の解乳化剤、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
いくつかの実施形態において、工業用潤滑油添加剤パッケージ又は得られる工業用潤滑油組成物は、リン酸アミン塩、分散剤、若しくはその両方を本質的に含まないか、又は全く完全に含まない。
いくつかの実施形態において、工業用潤滑油添加剤パッケージ又は得られる工業用潤滑油組成物は、解乳化剤、腐食防止剤、摩擦調整剤、又はそれらの2つ以上の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、腐食防止剤は、トリルトリアゾールを含む。更に他の実施形態において、工業用添加剤パッケージ又は得られる工業用潤滑剤組成物は、1つ以上の硫化オレフィン又はポリスルフィド;1つ以上のリンアミン塩;1つ以上のチオホスフェートエステル、1つ以上のチアジアゾール、トリルトリアゾール、ポリエーテル、及び/又はアルケニルアミン;1つ以上のエステルコポリマー;1つ以上のカルボン酸エステル;1つ以上のスクシンイミド分散剤、又はそれらの任意の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態において、工業用ギア添加剤パッケージは、1つ以上のリンアミン塩を含むが、添加剤パッケージ、又は他の実施形態において、得られる工業用ギア潤滑剤組成物が、1.0重量%以下、又は更には0.75若しくは0.6重量%以下のそのような物質を含有するような量である。他の実施形態において、工業用ギア添加剤パッケージ、又は得られる工業用ギア潤滑剤組成物は、リンアミン塩を本質的に含まないか、又は全く完全に含まない。
一実施形態において、本技術は、ホスフェートアミン塩、ホスフェート、及びホスファイトの3成分混合物を含むことができる。
いくつかの実施形態において、工業用ギア添加剤パッケージ、又は得られる工業用ギア潤滑剤組成物は、解乳化剤、腐食防止剤、摩擦調整剤、又はそれらの2つ以上の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、腐食防止剤はトリルトリアゾールを含む。更に他の実施形態において、工業用ギア添加剤パッケージ又は得られる工業用ギア潤滑剤組成物は、1つ以上のポリスルフィド;1つ以上のホスホネートアミン塩;1つ以上のチオホスフェートエステル、1つ以上のチアジアゾール、トリルトリアゾール、ポリエーテル、及び/又はアルケニルアミン;1つ以上のエステルコポリマー;1つ以上のカルボン酸エステル;1つ以上のスクシンイミド分散剤、又はそれらの任意の組み合わせを含む。
工業用ギア潤滑剤添加剤パッケージを潤滑粘度の油と混合して、同等の又は改善された工業用ギア潤滑剤性能を提供しながら、環境適合性の基準を満たす又は超える工業用ギア潤滑剤を調製することができる。潤滑粘度の油は、潤滑剤組成物の場合、主要量で、又は濃縮物及び/若しくは添加剤組成物の場合、濃縮物形成量で存在し得る。潤滑粘度の油は、生分解性であっても非生分解性であってもよい。
工業用ギア潤滑剤において、潤滑粘度の油は、80、85、90、95、97、又は更には97.5若しくは98重量%の油から90、95、97、97.5、又は更には98重量%まで存在し得、工業用ギア潤滑剤添加剤パッケージは、1、1.5、又は更には2重量%から、2、3、4、5、7、又は更には10重量%まで存在し得る。
工業用ギア添加剤の濃縮物において、潤滑粘度の油は、1、5、更には10重量%の油から、10、20、30、40、又は更には45若しくは49重量%まで存在し得る。工業用ギア潤滑剤添加剤パッケージは、20、25、25.5、27.5、30、35、45又は45重量%から45、47.5又は更には49.5重量%まで存在し得る。
本技術の工業用ギア潤滑剤は、工業用ギア潤滑剤に要求される性能要件、並びに環境適合性のために設定された基準を満たすことができる。
工業用ギア油(IGO)は、USS224、AGMA9005-D94、最近AGMA9005-E02に置き換えられたもの、DIN51517-3:2009-06、Fives Cincinnatiなどのような周知の工業用ギア承認の一部であった典型的なベンチ試験において、特定のレベルの性能を維持しなければならない。耐摩耗性/極圧性能に関して、ベンチ試験は、例えば、潤滑流体の極圧特性の測定のためのASTM D2783標準試験方法(四球法)、潤滑流体の極圧特性の測定のための標準試験方法(Timken方法)(ASTM D2782)を含む。他の試験としては、潤滑流体の摩耗防止特性のためのASTM D4172標準試験法、FZGスカッフィング(DIN ISO14635-1)又は油のスカッフィング荷重容量を評価するためのASTM D5182標準試験法(FZG視覚法)、銅腐食保護(ASTM D130、ISO2160)、酸化制御(ASTM D2893、DIN EN ISO4263-4、S-200)、防錆(ASTM D665、ISO7120)、静的シール相溶性(DIN EN ISO 1817)、解乳化性(ASTM D2711、ASTM D1401、ISO6614)、発泡制御(ASTM D892、ISO 6247)などが挙げられる。潤滑剤の安定性特性は、石油及び合成流体の水分離性のためのD1401標準試験法を使用して測定することができる。
いくつかの実施形態において、潤滑剤は、D2782を使用して測定したとき、45ポンド超のTimken等級を有し得る。同じ又は別の実施形態において、潤滑剤組成物は、D2783を使用して測定したとき、少なくとも200重量キログラムの四球融着点及び少なくとも45重量キログラムの荷重摩耗指数を有し得る。
開示される技術は、上記の工業用ギア潤滑剤及び/又は工業用ギア添加剤濃縮物を作製する方法を含む。そのような方法は、記載された成分を一緒に混合することを含む。添加の特定の順序又は手段は、結果に有意な影響を与えないと考えられる。
本発明はまた、本明細書に記載の工業用ギア潤滑剤の1つを工業用ギアボックスに添加し、次いでその工業用ギアボックスを作動させる方法を含む。
工業用潤滑油添加剤パッケージは、工業用潤滑油全体中に、1~5重量パーセント、又は他の実施形態において、1、1.5、若しくは更には2重量パーセントから、2、3、4、5、7、若しくは更には10重量パーセントまで存在し得る。本発明の工業用ギア濃縮物組成物中に存在し得る工業用ギア添加剤パッケージの量は、上記の重量パーセントに対応する量であり、値は、油が存在しないと考えられる(すなわち、それらは、存在する油の実際の量とともにpbw値として扱われ得る)。
いくつかの実施形態において、潤滑剤組成物は、工業用ギア潤滑剤であってもよい。工業用ギア潤滑剤は、以下を含み得る:
0.1重量%~0.5重量%の本開示のホスホネートエステル、
0.0001重量%~0.15重量%の、2,5-ビス(tert-ドデシルジチオ)-1,3,4-チアジアゾール、トリルトリアゾール、又はそれらの混合物から選択される腐食防止剤、
潤滑粘度の油、
0.02重量%~3重量%の、アミン系若しくはフェノール系酸化防止剤、又はそれらの混合物から選択される酸化防止剤、
0.005重量%~1.5重量%のホウ酸化スクシンイミド又は非ホウ酸化スクシンイミド、
0.001重量%~1.5重量%の中性又はわずかに過塩基性のナフタレンスルホン酸カルシウム(典型的には中性又はわずかに過塩基性のジノニルナフタレンスルホン酸カルシウム)、及び
0.001重量%~2重量%、又は0.01重量%~1重量%の、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアルキルリン酸亜鉛、リン酸若しくはエステルのアミン塩、又はそれらの混合物から選択される耐摩耗剤(本発明のホスホネートエステル以外)。
0.1重量%~0.5重量%の本開示のホスホネートエステル、
0.0001重量%~0.15重量%の、2,5-ビス(tert-ドデシルジチオ)-1,3,4-チアジアゾール、トリルトリアゾール、又はそれらの混合物から選択される腐食防止剤、
潤滑粘度の油、
0.02重量%~3重量%の、アミン系若しくはフェノール系酸化防止剤、又はそれらの混合物から選択される酸化防止剤、
0.005重量%~1.5重量%のホウ酸化スクシンイミド又は非ホウ酸化スクシンイミド、
0.001重量%~1.5重量%の中性又はわずかに過塩基性のナフタレンスルホン酸カルシウム(典型的には中性又はわずかに過塩基性のジノニルナフタレンスルホン酸カルシウム)、及び
0.001重量%~2重量%、又は0.01重量%~1重量%の、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアルキルリン酸亜鉛、リン酸若しくはエステルのアミン塩、又はそれらの混合物から選択される耐摩耗剤(本発明のホスホネートエステル以外)。
工業用ギア潤滑剤はまた、以下の表に定義される配合物を含んでもよい。
工業用ギア潤滑剤の具体例としては、以下の表に要約されているものが挙げられる。
駆動系用途
いくつかの実施形態において、潤滑剤組成物は、手動トランスミッション潤滑剤であってもよい。手動トランスミッションは、(油不含ベースで)以下の表の配合物を含み得る。
いくつかの実施形態において、潤滑剤組成物は、手動トランスミッション潤滑剤であってもよい。手動トランスミッションは、(油不含ベースで)以下の表の配合物を含み得る。
本明細書で使用される場合、「縮合生成物」という用語は、エステル、アミド、イミド、及び酸又は酸の反応性等価物(例えば、酸ハロゲン化物、無水物、又はエステル)とアルコール又はアミンとの縮合反応によって調製され得る他のそのような物質を包含することが意図され、縮合反応が実際に行われて生成物を直接もたらすかどうかに関わりない。したがって、例えば、特定のエステルは、縮合反応によって直接的にではなく、エステル交換反応によって調製され得る。得られた生成物は依然として縮合生成物と考えられる。
記載される各化学成分の量は、別段の指示がない限り、市販物質中に慣習的に存在し得る任意の溶媒又は希釈油を除いて、すなわち、有効化学物質ベースで提示される。しかしながら、別段の指示がない限り、本明細書で言及される各化学物質又は組成物は、異性体、副生成物、誘導体、及び商用グレードで存在すると通常理解される他のそのような物質を含有し得る商用グレードの物質であると解釈されるべきである。
本明細書で使用される場合、「ヒドロカルビル置換基」又は「ヒドロカルビル基」という用語は、当業者に周知であるその通常の意味で使用される。具体的には、分子の残りの部分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。ヒドロカルビル基の例としては、以下を含む:
炭化水素置換基、すなわち、脂肪族(例えば、アルキル又はアルケニル)、脂環式(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)置換基、並びに芳香族、脂肪族、及び脂環式置換芳香族置換基、並びに環が分子の別の部分を介して完成される(例えば、2つの置換基が一緒になって環を形成する)環状置換基;
置換炭化水素置換基、すなわち、本発明の文脈において、置換基の主に炭化水素の性質を変化させない非炭化水素基を含有する置換基(例えば、ハロ(特にクロロ及びフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、及びスルホキシ);
ヘテロ置換基、すなわち、主に炭化水素特性を有するが、本発明の文脈において、そうでなければ炭素原子から構成された環又は鎖中に炭素以外の原子を含有する置換基。ヘテロ原子としては、硫黄、酸素、窒素が挙げられ、ピリジル、フリル、チエニル及びイミダゾリルのような置換基を包含する。一般に、ヒドロカルビル基中の10個の炭素原子毎に2個以下、又は1個以下の非炭化水素置換基が存在し、典型的には、ヒドロカルビル基中に非炭化水素置換基は存在しないことになる。
炭化水素置換基、すなわち、脂肪族(例えば、アルキル又はアルケニル)、脂環式(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)置換基、並びに芳香族、脂肪族、及び脂環式置換芳香族置換基、並びに環が分子の別の部分を介して完成される(例えば、2つの置換基が一緒になって環を形成する)環状置換基;
置換炭化水素置換基、すなわち、本発明の文脈において、置換基の主に炭化水素の性質を変化させない非炭化水素基を含有する置換基(例えば、ハロ(特にクロロ及びフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、及びスルホキシ);
ヘテロ置換基、すなわち、主に炭化水素特性を有するが、本発明の文脈において、そうでなければ炭素原子から構成された環又は鎖中に炭素以外の原子を含有する置換基。ヘテロ原子としては、硫黄、酸素、窒素が挙げられ、ピリジル、フリル、チエニル及びイミダゾリルのような置換基を包含する。一般に、ヒドロカルビル基中の10個の炭素原子毎に2個以下、又は1個以下の非炭化水素置換基が存在し、典型的には、ヒドロカルビル基中に非炭化水素置換基は存在しないことになる。
上述の物質のいくつかは、最終配合物中で相互作用し得るので、最終配合物の成分は、最初に添加されたものとは異なり得ることが知られている。例えば、(例えば洗浄剤の)金属イオンは、他の分子の他の酸性部位又はアニオン性部位に移動することができる。それによって形成される生成物は、その意図された用途において本発明の組成物を使用する際に形成される生成物を含めて、容易に説明することができない場合がある。それにもかかわらず、全てのそのような修飾及び反応生成物は、本発明の範囲内に含まれる。本発明は、上記の成分を混合することによって調製される組成物を包含する。
生成物は、ジメチルホスファイト(dimethylphosphite、DMPH)を、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(BEPD)又は2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(BEPD)及び1,6-ヘキサンジオールを含むアルコール混合物と反応させることによって調製される。
以下は、1,6-ヘキサンジオールを用いない特定の合成の例である:5Lフラスコに、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(12.0mol)及びジメチルホスファイト(12.08mol)を入れ、150℃に加熱した。メタノールを窒素流(1cfh)下で連続蒸留により除去した。4時間後、メタノールの収集は、減少した。混合物を3torr/150℃まで真空ストリッピングして、微量のメタノール及び未反応DMPHを除去した。1時間後、生成物を無色の液体として瓶に保存した。
99mol%の2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(BEPD)及び1mol%の1,6-ヘキサンジオールを含むアルコール混合物を使用して別の試料を調製した。当業者であれば、本明細書に開示及び/又は特許請求される様々な実施形態を得るためにアルコール混合物をどのように変化させ得るかを理解するであろう。5Lフラスコに、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール(2.73mol)、1,6-ヘキサンジオール(0.028mol)及びジメチルホスファイト(2.73mol)を入れ、135℃に加熱した。メタノールを窒素流(1cfh)下で連続蒸留により除去した。5時間後、メタノールの収集は減少した。混合物を50torr/135℃まで真空ストリッピングして、微量のメタノール及び未反応DMPHを除去した。0.5時間後、生成物を無色の液体として瓶に保存した。
99:1のモル比並びに98:2、97:3、96:4、並びに95.5:4.5、95:5及び90:10のモル比を繰り返して、追加の試料を上記と同様の様式で調製した。
調製したホスホネートエステルを、潤滑粘度のグループI油のブレンドに添加して、ISO 100完成潤滑剤(40℃での粘度は100cStである)を調製した。処理率は、完成潤滑剤中のホスホネートエステル0.203重量%(250ppmリン)であった。試料を、ASTM D1401、D2782、D2783、及び貯蔵安定性試験を用いて試験した。次いで、潤滑剤の特性を試験し、以下の表1に要約した。
ASTM D1401については、40mLの調製した試料及び40mLの蒸留水を、メスシリンダー中、約54℃で約5分間撹拌する。分離量は、3mL以下のエマルジョンが残るまで、又は60分の最終時間に達するまで、試験の5分毎に測定する。エマルジョンは、以下のように測定することができる:油mL/水mL/エマルジョンmL(時間分)。最初の数字は、油層の量(mL)であり、2番目の数字は、水層の量(mL)であり、最後の数字は、エマルジョンの量(mL)である。時間を分単位で記録する。30分で3mL以下のエマルジョンの結果がしばしば必要とされる。典型的な工業用ギア油仕様では、30分で3mL以下のエマルジョンが必要とされる。
ASTM D2782については、試験を開始する前に、流体試料を37.8±2.8℃(100±5°F)に予熱する。2つの決定がなされる:回転カップと固定ブロックとの間で試験されている潤滑油膜を破壊し、引っかき傷又は焼き付きを引き起こす最小荷重(スコア値);及び回転カップが潤滑油膜を破壊せず、回転カップと固定ブロックとの間で引っかき傷又は焼き付きを引き起こさない最大荷重(OK値)。典型的な工業用ギア油仕様では、60lb OK荷重の要件が必要とされる。
ASTM D2783に関して、試験機は、クレードルの形態で静止して保持された3つの鋼球に対して回転する荷重下の1つの鋼球で操作される。回転速度は、1760±40rpmである。潤滑流体を18~35℃(65~95°F)にした後、融着が起こるまで荷重を増加させながら10秒間の一連の試験に供する。典型的な工業用ギア油仕様では、45kg以上の荷重摩耗指数の要件が要求される。
貯蔵安定性試験のために、試料を-18、0、室温(RT)、及び65℃で4週間貯蔵する。等級は、各温度について毎週試料に付与される。加えて、-18、0、又は65℃で保持された試料は、冷却又は加熱して室温に戻ったときに評価される。
B-3は、実施例2の繰り返しである。
C-200kg融着点。他の全ては、250kgの融着点を有する。
実施例1~7は特に、対照と比較して解乳化性において改善された性能を示す。解乳化性に加えて、実施例1~6は、対照と比較して、Timken及び四球摩耗試験における改善を示す。
上記のホスホネートエステルは、連続可変トランスミッション(continuously variable transmission、CVT)流体に特徴的な潤滑剤に配合することができる。潤滑剤は、以下の成分(重量パーセント)を含有し得る:分散剤(ホウ酸化及び/又はジメルカプトチアジアゾールで処理、3.1%)。過塩基性カルシウム洗浄剤(0.41%);ホウ酸エステル摩擦調整剤(0.12%);ホウ酸アルキル(0.35%);エトキシ化アミン摩擦調整剤(0.03%);摩擦安定剤(0.08%);アルキルアセトアミド(1%);長鎖ヒドロキシアルキルアミン(0.08%);エステル合成流体(0.4%);酸化防止剤(0.8%);置換トリアゾール(0.02%);置換チアジアゾール(0.1%);シール膨潤剤(0.5%);流動点降下剤(0.1%);粘度指数調整剤(7.92%);市販の消泡剤(0.1%);鉱物基油(=100%までの残部)。ホスホネートエステルは、CVT配合物に0.26重量%で添加することができる。比較目的のために、従来のホスファイトであるジブチルホスファイト(ジブチル水素ホスファイト、「DBP」)も0.26重量%で使用することができる。
完全に配合された潤滑剤は、3要素可変速度摩擦試験機(variable speed friction tester、VSFT)試験を使用して試験することができる。この試験では、CVTベルトからの3つのベルト要素が、試験流体で潤滑された金属表面に対して配置され、実際のCVTベルト及びプーリの接触界面をシミュレートする。短い試運転期間後、100℃の温度で、300rpmと0rpmとの間で速度を変化させ、306.5kgの荷重下で数サイクルを実行する。静的摩擦係数は、各サイクル中に得られた最大値である。
上記のホスホネートエステルは、自動トランスミッション流体に特徴的な潤滑剤に配合することができる。トランスミッション流体は、3.37重量パーセントのホウ酸化スクシンイミド分散剤、1.42重量パーセントの摩擦調整剤、0.22重量パーセントの金属含有洗浄剤、0.08重量パーセントの耐摩耗剤、0.11重量パーセントの摩擦安定剤、1.68重量パーセントのポリマー粘度調整剤、及び2.99重量パーセントの1つ以上のシール膨潤剤、酸化防止剤、消泡剤、流動点降下剤、及び腐食防止剤の組み合わせを含む。配合物は、鉱油で調製することができる。ホスホネートエステルは、0.2重量パーセントで添加することができる。比較のために、従来のホスホネートエステルであるジブチルホスファイト(ジブチル水素ホスファイト、「DBP」)も0.26重量%で使用することができる。完全に配合された潤滑剤は、ASTM D4172によるMercon V四球試験及びASTM D3233によるMercon Falex EP試験について試験され得る。
以下の成分を含む、デュアルクラッチトランスミッション流体に特徴的な潤滑剤配合物を試験のために調製することができる:窒素含有分散剤(3%)、腐食防止剤(0.5%);過塩基性スルホン酸カルシウム洗浄剤(0.12%);摩擦調整剤(0.49%);摩擦安定剤(0.1%);酸化防止剤(0.6%);シール膨潤剤(0.35%);消泡剤(0.02%);粘度調整剤(10.9%);鉱物基油(=100%までの残部)。ホスホネートエステルは、デュアルクラッチ配合物に0.26重量%で添加することができる。比較目的のために、従来のホスファイトであるジブチルホスファイト(ジブチル水素ホスファイト、「DBP」)も0.26重量%で使用することができる。
以下の表2のように、以下の成分を含む、手動トランスミッション流体のコア配合物に特徴的な潤滑剤配合物を試験のために調製する。
流体1試験
四球摩耗試験(広く使用されている工業試験)
条件:Falexボール、60分、1200rpm、40Kg試験持続時間3600秒及び以下に示す温度。平均摩耗傷直径は、3回の読み取りから得られる。
四球摩耗試験(広く使用されている工業試験)
条件:Falexボール、60分、1200rpm、40Kg試験持続時間3600秒及び以下に示す温度。平均摩耗傷直径は、3回の読み取りから得られる。
FE8ローラ軸受試験
FE8摩耗試験は、円筒形ローラスラスト軸受を含む多様な軸受の摩擦挙動、及び摩耗に対する使用条件下での潤滑剤の効果を評価するために使用することができる。2つの試験円筒ローラスラスト軸受81212がFE8試験装置に取り付けられ、軸方向軸受荷重を受け、特定の速度で作動させ、試験温度に保持される。完全な試験の詳細を以下に示す。リグ及び試験レジームは、DIN 51819 T1-T3に準拠する。試験は、結果を確認するために2連で行われる。
FE8摩耗試験は、円筒形ローラスラスト軸受を含む多様な軸受の摩擦挙動、及び摩耗に対する使用条件下での潤滑剤の効果を評価するために使用することができる。2つの試験円筒ローラスラスト軸受81212がFE8試験装置に取り付けられ、軸方向軸受荷重を受け、特定の速度で作動させ、試験温度に保持される。完全な試験の詳細を以下に示す。リグ及び試験レジームは、DIN 51819 T1-T3に準拠する。試験は、結果を確認するために2連で行われる。
条件
成分を含む手動トランスミッション流体の摩耗特性を、DGMK 377-01手順(DGMK 377-01:潤滑剤の摩耗特性を評価するための方法)に従って、混合及び境界潤滑条件下で2つの異なる温度で評価した。DGMK試験は5段階試験であり、4段階は24時間持続し、最終段階は48時間である。C-PTタイプの試験ギアを、以下の表に示す条件下でFZG試験装置で作動させる。ピニオンギア及びホイールギアを、試験の開始時に秤量する。各段階の終わりに、ギアを損傷(引っ掻き、引っかき傷、研磨及びスカッフィング)について検査し、(車輪及びピニオンの両方の)累積重量損失を流体1について以下の表3に報告する。
重量損失値は、歯車の基準セットを使用して補正された測定値である。
ピニオン又はホイール質量の各個々の測定は、±5mgの秤量の不確かさを受ける。
流体2試験
同様に、流体2の耐摩耗性能を、異なる試験C/0.05/90:120/12を使用して、再度、表2に示す条件下でC-PTタイプギアを使用するFZGリグにおいて評価した。これは3段階試験であり、各段階は20時間の持続時間である。ピニオンギア及びホイールギアを、試験の開始時に秤量する。各20時間段階の終わりに、歯車を損傷について(引っ掻き、引っかき傷、研磨及びスカッフィングについて)検査し、累積重量損失を報告する。少量の油アリコートを4時間毎に採取し、鉄含量をICP(ASTM D5185による)を使用して測定する。流体2の試験結果を以下の表4に示す。
同様に、流体2の耐摩耗性能を、異なる試験C/0.05/90:120/12を使用して、再度、表2に示す条件下でC-PTタイプギアを使用するFZGリグにおいて評価した。これは3段階試験であり、各段階は20時間の持続時間である。ピニオンギア及びホイールギアを、試験の開始時に秤量する。各20時間段階の終わりに、歯車を損傷について(引っ掻き、引っかき傷、研磨及びスカッフィングについて)検査し、累積重量損失を報告する。少量の油アリコートを4時間毎に採取し、鉄含量をICP(ASTM D5185による)を使用して測定する。流体2の試験結果を以下の表4に示す。
重量損失値は、歯車の基準セットを使用して補正された測定値である。
鉄濃度は、試験装置が作動している間に採取された試料のASTM D5185分析から決定される。
上記で参照した文書の各々は、参照により本明細書に組み込まれる。任意の文書の言及は、そのような文書が先行技術として適格であること、又は任意の管轄区域における当業者の一般知識を構成することを認めるものではない。実施例を除いて、又は他に明示的に示される場合を除いて、物質の量、反応条件、分子量、炭素原子の数などを特定する本説明における全ての数量は、「約」という語によって修飾されるものとして理解されるべきである。別段の指示がない限り、本明細書で言及される各化学物質又は組成物は、異性体、副生成物、誘導体、及び商用グレードで存在すると通常理解される他のそのような物質を含有し得る商用グレードの物質であると解釈されるべきである。しかしながら、各化学成分の量は、別段の指示がない限り、市販物質中に通例存在し得る任意の溶媒又は希釈油を除いて提示される。本明細書に記載される量、範囲、及び比の上限及び下限は、独立して組み合わされ得ることが理解されるべきである。同様に、本発明の各要素についての範囲及び量は、他の要素のうちのいずれかについての範囲又は量と一緒に使用することができる。本明細書で使用される場合、「本質的に~からなる」という表現は、検討中の組成物の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない物質の包含を許容する。
Claims (22)
- 潤滑剤組成物であって、
(a)潤滑粘度の油と、
(b)亜鉛塩以外のホスホネートエステルであって、(i)ホスホン酸又はそのエステルと、(ii)プロパンジオールであって、1位及び3位にヒドロキシ基を有し、前記プロパンジオール中の炭素原子の総数が4~12個の範囲であるようにプロピル単位の炭素原子のうちの1つ以上が置換されている、プロパンジオールと、の反応生成物を含み、
(I)対(ii)の比が、0.9:1.1~1.1対0.9である、ホスホネートエステルと、を含む、潤滑剤組成物。 - 前記プロパンジオールが、アルキル置換1,3-プロパンジオールを含み、前記アルキル置換1,3-プロパンジオール中の炭素原子の総数が5~12個の範囲であるように、アルキル置換基のうちの1つ以上が前記プロピル単位の前記炭素原子のうちの1つ以上の上にある、請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 前記ホスホネートエステルが、(i)ホスホン酸と、(ii)プロパンジオール及び(iii)及び1,4若しくは1,5若しくは1,6の関係で2つのヒドロキシ基を有するアルカンジオールを含むアルコール混合物と、の反応生成物を含み、前記アルコール混合物中の前記プロパンジオール(ii)及び前記アルカンジオール(iii)の相対モル量が、95:5超、例えば、95:5、又は95.5:4.5~99.5:0.5、又は96:4~99:1、又は98:2~99:1、又は97:3~99:1の比にある、請求項1又は2に記載の潤滑剤組成物。
- 前記アルコール混合物が、(iv)2~20個、2~12個、2~8個、又は2~4個の炭素原子を有するモノアルコールを更に含み、前記モノアルコールが、全アルコール混合物の総重量に基づいて、0.1~1重量%で存在する、請求項1~3のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 前記ホスホネートエステルの量が、前記潤滑剤組成物の総重量に基づいて、0.05~0.5、又は0.05~0.75、又は0.05~1.0、又は0.1~1.0重量%の範囲である、請求項1~4のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- モノマーホスホネートエステルが、ジメチルホスファイトを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 前記プロパンジオール(ii)が、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、2-エチルヘキサン-1,3-ジオール、2,2-ジブチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、又はそれらの組み合わせを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 前記アルカンジオール(iii)が、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、又はそれらの混合物を含む、請求項3~6のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 前記ホスホネートエステルが、2~20個又は3~20個のリン原子を含む少なくとも1つのオリゴマー種と、単一のリン原子を含む少なくとも1つの環状モノマー種と、を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 前記プロパンジオール(ii)由来の単一のリン原子及び3個の炭素原子の鎖を含む環状モノマー種を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 前記オリゴマー種の量に対する前記環状モノマー種の相対量が、重量で8:1~3:1又は7.5:1~3.5:1である、請求項9又は10に記載の潤滑剤組成物。
- 前記潤滑粘度の油がグループI基油である、請求項1~11のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 前記グループI基油が、40℃で18~115cStの動粘度を有する、請求項12に記載の潤滑剤組成物。
- 少なくとも1種の分散剤、粘度調整剤、酸化防止剤、又は腐食防止剤を更に含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 置換チアジアゾール腐食防止剤を含む、請求項14に記載の潤滑剤組成物。
- 前記潤滑剤組成物が、D2782を使用して測定したとき、45ポンド超のTimken等級を有する、請求項1~15のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 前記潤滑剤組成物が、D2783を使用して測定したとき、少なくとも200重量キログラムの四球融着点及び少なくとも45重量キログラムの荷重摩耗指数を有する、請求項1~16のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
- 機械装置を潤滑する方法であって、
請求項1~17のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物をそれに供給することを含む、方法。 - 前記機械装置が、駆動系部品である、請求項18に記載の方法。
- 前記駆動系部品が、自動トランスミッション、手動トランスミッション、デュアルクラッチトランスミッション、又は、プッシュベルトトランスミッション若しくは牽引駆動などの連続可変トランスミッションである、請求項19に記載の方法。
- 前記機械装置が、ギアを備える、請求項19に記載の方法。
- 潤滑剤組成物における亜鉛塩以外のホスホネートエステルの使用であって、前記ホスホネートエステルが、(i)ホスホン酸又はそのエステルと、(ii)1位及び3位にヒドロキシ基を有するプロパンジオールと、の反応生成物を含み、前記プロパンジオール中の炭素原子の総数が4~18個の範囲であるようにプロピル単位の炭素原子のうちの1つ以上が置換されており、
(i)対(ii)の比が、0.9:1.1~1.1対0.9であり、D2782を使用して測定されるTimken性能及び/又はD2783を使用して測定される四球融着点、及び/又はD1401を使用して測定される解乳化性、及び/又は前記潤滑剤組成物の安定性を改善する、使用。
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