JP2588223B2 - ジアルキルおよびトリアルキルホスフィットと元素状硫黄との反応生成物およびその製造方法 - Google Patents

ジアルキルおよびトリアルキルホスフィットと元素状硫黄との反応生成物およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はジアルキルおよびトリアルキルホスフイツト
と元素状硫黄との反応生成物、得られる生成物とエポキ
シド、オレフイン、およびアミンとの反応、およびこれ
ら生成物の何れかを潤滑油配合物への使用に関する。
米国特許第3,984,448号は銅、カルシウム、バリウ
ム、マグネシウム、亜鉛、カドミウム、チタンまたは鉛
の酸化物などの金属酸化物を元素状硫黄およびO,O−ジ
アルキル燐の酸のエステルとともに用いてジアルキルチ
オホスフエートを作ることを開示している。
米国特許第4,242,511号はアミン処理による脱アルキ
ル化生成物の塩を形成するのにチオホスフエートを部分
的脱アルキル化処理によりO,S−ジアルキルチオ燐酸エ
ステルの反応を開示している。
ジチオホスフエート生成物は既知の潤滑剤用添加剤で
あるけれども、その製造は硫化水素および塩化物含有廃
棄物流などの毒性の好ましくない副生物をもたらす工程
を含んでいる。
本発明は、触媒の不存在下でジ−またはトリ−ヒドロ
カルビル(置換または未置換)ホスフィットと元素状硫
黄とを、硫黄とホスフィットとのモル比0.8ないし1.2及
び75℃ないし110℃の温度で反応させることからなる方
法によって製造される、潤滑油添加剤(第一反応生成
物)を提供する。
アミン、オレフィンまたはアルキレンオキシドとホス
フィットとのモル比0.9ないし1.2及び10ないし90℃の温
度で第一反応生成物をアミン、オレフィンまたはアルキ
レンオキシドと反応させることからなる方法によって、
潤滑油添加剤としての使用に適した第二反応生成物を製
造することもできる。
第一反応生成物と、脂肪族または芳香族アミンまたは
少なくとも1つの環窒素原子を含む塩基性ヘテロ環化合
物;オレフィン化合物;またはアルキレンオキシド;で
ある別の反応体とを、この別の反応体とホスフィットと
のモル比0.9ないし1.2及び10℃ないし90℃の温度でさら
に反応させて第二反応生成物を得ることもできる。
さらに第二生成物をP2O5と1:3のP2O5:生成物のモル比
で反応させることからなる方法によって、潤滑油添加剤
としての使用に適した第三反応生成物を製造することも
できる。
本発明によれば、以下の一般式のジアルキルまたはト
リアルキルホスフイツト: (R1O)2POR2 (式中、R1は炭素原子数4ないし18の炭化水素基であ
り、R2は水素または炭素原子数4ないし18の炭化水素基
である)と元素状硫黄とを触媒の不存在下で粉末状硫黄
の存在下で昇温下で反応させることにより第一生成物が
得られる。一態様において、R1はC4ないしC18アルキル
基またはC6ないしC18アリール基を表わし、R2は水素原
子、C4ないしC18アルキル基またはC6ないしC18アリール
基であってR1と同じでも異なっていてもよい基を表す。
有用なジアルキルまたはトリアルキルホスフイツトはオ
レイル、フエニル、ノニルフエニル、オクチルフエニ
ル、2−エチルヘキシル、1,3−ジメチルブチル、トリ
デシル、イソデシル、オクチルおよびブチルのホスフイ
ツトおよびこれらの混合物を含む。所望により不反応性
有機溶媒を利用できる。好ましくは有機溶媒はベンゼ
ン、トルエン、キシレン、および混合アルキルおよび芳
香族石油留出物から選ばれる。粉末硫黄は好都合には1
ミリメートル以下、好ましくは0.01ミリメートル以下の
平均粒径であるべきであり、これは反応時間を短縮させ
る。75ないし110℃の反応温度が好ましくそして硫黄と
ホスフイツトとのモル比0.8ないし1.2が好ましい。反応
は好ましくは窒素あるいは他の不反応性ガスなどで覆つ
て行う。反応期間の最後に反応混合物を室温まで冷却さ
せる。次いで所望生成物を真空下でストリツピングして
溶媒と揮発性副生物を取り除きそして次いで過しまた
は反応容器からデカントすることができる。
こうして得られるこの第一反応生成物を次いでさらに
アミン、オレフインまたはアルキレンオキシドと反応さ
せてもよい。反応生成物中の1モルのホスフイツトと反
応するこれら反応体の1つのモル比は0.9ないし1.2であ
る。この第2の反応は、反応体を混合しそして約10ない
し約90℃の温度で(所望により加熱)反応させることに
より行なわれる。得られる第二生成物を次いで過およ
びデカンテーシヨンにより分離しそして精製できる。こ
の第二生成物は潤滑油およびグリース配合物への使用に
適している。
アルキルホスフイツトと硫黄とにより形成される第一
生成物と反応すべきアミン化合物は第一、第二または第
三であることができる。一態様において、アミン化合物
は(C12ないしC14第三アルキル)第一アミンまたはこれ
らの混合物である。他の態様において、アミン化合物は
アミン含有高分子琥珀酸イミド、または芳香族アミンを
含む。好ましいアミンはプライメン81R、ベンゾトリア
ゾール、トリトリアゾール、アミン含有高分子琥珀酸イ
ミドおよび芳香族アミン、例えばジアルキルジフエニル
アミンおよび(アルキル化)フエニルナフチルアミンを
含む。
オレフインを利用するならば、ビニルエーテル、ビニ
ルエステル、ビニルアミドおよび他の活性オレフインか
ら選ぶことができる。
有用なアルキレンオキシドはエチレンオキシドおよび
プロピレンオキシドを含む。潤滑油添加剤として有用で
ある得られる第一および第二生成物をさらに五酸化燐、
P2O5、と約1モルのP2O5と約3モルのチオホスフエート
生成物とのモル比で反応させて改良された性能の第三生
成物を形成できる。
本発明の得られる反応生成物は潤滑油またはグリース
とともに全組成物の約0.1ないし約10重量%の範囲で使
用される。さらに、洗剤、抗酸化剤、抗摩耗剤などの他
の添加剤が存在してもよい。これらはフエナート、スル
ホネート、琥珀酸イミド、ジアルキルジチオ燐酸亜鉛、
ポリマー、フエナートおよびスルホネートのカルシウム
およびマグネシウム塩、これらの過塩基性塩などを含
む。
本発明のエステルとともに使用を意図する潤滑剤は潤
滑粘性の鉱物系および合成の炭化水素油、鉱油と合成油
の混合物、およびこれらからのグリース、およびこれら
の混合物を含む。合成炭化水素油はセタンなどの長鎖ア
ルカンおよびヘキセン、オクテン、デセン、およびドデ
センのオリゴマーなどのオレフインポリマーなどを含
む。これらのビシナルジオールは、合成炭化水素オレフ
インオリゴマーとより少量のヒドロカルビルカルボキシ
レートエステル流体との混合物を用いて配合される合成
油に特に有効である。本発明の化合物とともに単独で使
用できるかあるいは鉱油または合成炭化水素油と混合し
て使用できる他の合成油は(1)遊離の水酸基を含まな
い完全にエステル化したエステル油、例えば炭素原子数
2ないし20のモノカルボン酸のペンタエリトリトールエ
ステル、炭素原子数2ないし20のモノカルボン酸のトリ
メチロールプロパンエステル、(2)ポリアセタールお
よび(3)シロキサン流体を含む。合成エステルのうち
特に有用なものはポリカルボン酸と1価アルコールとか
ら作られるものである。より好ましいものは、ペンタエ
リトリトール、あるいはジ−およびトリ−ペンタエリト
リトールとのこの混合物を炭素原子数1ないし20の脂肪
族モノカルポン酸またはこのような酸の混合物で完全に
エステル化することにより作られるエステル流体であ
る。
広範囲の増粘剤が本発明のグリースに使用できる。こ
れら増粘剤は分子当り12ないし30の炭素原子数の脂肪酸
および脂肪物質のアルカリおよびアルカリ土類金属石け
んを含む。金属はナトリウム、リチウム、カルシウムお
よびバリウムで代表される。脂肪物質はステアリン酸、
ヒドロキシステアリン酸、ステアリン、綿実油酸、オレ
イン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸および水添魚油に
より例示される。
他の増粘剤は塩および塩−石けん複合体、例えばカル
シウムステアレート−アセテート(米国特許第2,197,26
3号)、バリウムステアレートアセテート(同第2,654,5
61号)、カルシウムステアレート−カプリレート−アセ
テート複合体(同第2,999,065号)、カルシウムカプリ
レート−アセテート(同第2,999,066号)、および低、
中、および高分子量酸およびナツツ油酸のカルシウム塩
および石けんを含む。
他の増粘剤の群は置換尿素、フタロシアニン、インダ
スレン、顔料、例えばペリルイミド、ピロメリツトジイ
ミド、およびアンメリンを含む。
本グリース組成物に用いる好ましい増粘ゲル化剤は主
として疎水性粘土である。このような増粘剤は、最初は
親水性の性質の粘土であるが、グリース組成物の成分と
しての使用に先立ち粘土粒子の表面に長鎖炭化水素基を
導入することにより、例えばオニウム化合物などの有機
カチオン性表面活性剤による予備処理により、疎水状態
に転換されている粘土から作ることができる。代表的な
オニウム化合物はテトラアルキルアンモニウムクロライ
ド、例えばジメチルジオクタデシルアンモニウムクロラ
イド、ジメチルジベンジルアンモニウムクロライド、お
よびこれらの混合物である。この転換法は当業者に周知
であり特に説明を要しないと思われ、本発明の一部を形
成しない。より詳しくは、本グリース組成物に使用すべ
き増粘剤を形成するうえで出発物質として有用な粘土は
天然の化学的に未変性の粘土を含めることができる。こ
れらの粘土は結晶性の複合珪酸塩であり、これらの正確
な組成はある天然源から他の天然源へと広範囲に変わる
ので正確な記述はできない。これらの粘土はシリケート
格子に加えて種々の量のカチオン交換基例えばナトリウ
ムを含む、複合無機珪酸塩、例えばアルミニウムシリケ
ート、マグネシウムシリケート、バリウムシリケートな
ど、として記述できる。所望増粘剤への転換に特に有用
な親水性粘土はモンモリロナイト粘土、例えばベントナ
イト、アタパルガイト、ヘキトライト、イライト、サポ
ナイト、セピオライト、バイロタイト、バーミキユライ
ト、ゼオライト粘土等を含む。増粘剤は全グリース組成
物の約0.5ないし約30、好ましくは3ないし15重量%で
用いる。
本発明を一般的観点で記述してきたが、以下の実施例
は特定の解説として与える。部は重量による。
実施例 1. 1リツトルのフラスコに209.3グラムのトリス−2−
エチルヘキシルホスフイツトと16グラムの硫黄とを窒素
雰囲気下で供給した。初期反応は温度を109℃に上昇さ
せた。温度が降下(始めたとき、加熱して100℃を8時
間保持した。分析により生成物は6.7パーセントの燐と
7.5パーセントの硫黄を含んでいることがわかつた。
実施例 2. 実施例1の方法に従い、208グラムのトリ−イソプロ
ピルホスフイツトと32グラムの硫黄とから生成物を作つ
た。分析により生成物は6.57パーセントの燐と11.6パー
セントの硫黄を含んでいることがわかつた。
実施例 3. 288g(2.0モル)のジブチル水素ホスフイツトに64g
(2.0モル)の硫黄を加えた。撹拌しながら温度を100℃
に窒素雰囲気下で上昇させそして8時間保持した。得ら
れる反応混合物を周囲温度まで冷却しそして所望反応生
成物を回収した。
実施例 4. 温度を周囲温度から100℃に上昇させながら硫黄(32
g,1.0モル)とビス−(2−エチルヘキシル)水素ホス
フイツト(306g,1.0モル)を窒素雰囲気下で撹拌した。
実施例4の手法に従いジ−オレイル水素ホスフイツトと
ジラウリル水素ホスフイツトからも生成物を作つた。
実施例 5. 64g(2.0モル)の硫黄を388g(2.0モル)のジブチル
水素ホスフイツトに加えた。窒素雰囲気下で撹拌しなが
ら温度を100℃に上昇させそして8時間保持した。
反応混合物を周囲温度まで冷却し次いでプロピレンオ
キシド(204g,3.5モル)を1時間半にわたり加えながら
氷浴中に保持した。温度を上昇させて余剰のプロピレン
オキシドを還流させた(ポツト温度90℃)。2時間後、
余剰のプロピレンオキシドを凝縮器へと留出させた。ヘ
プタン(100c.c.)を加え、そして還流をさらに3時間
継続した。溶媒を留去しそして生成物を20mmHg、100℃
で真空蒸留した。
生成物を50℃に冷却しそして珪藻土で過した。
実施例 6. 五酸化燐(9.5g、0.066モル)を少しづつ45分間にわ
たり加えつつ実施例5の生成物(113.6g、0.2モル)を5
0℃で窒素下で撹拌した。温度を75℃に上げそして2時
間半保持した。次いで生成物を過した。
プライメン81R(21.7g)を20分間にわたり滴下しなが
ら生成物である回収された液を50℃で撹拌した。プラ
イメン81Rはロムアンドハス社により製造販売されてい
る混合C12ないしC14第三アルキル第一アミンである。こ
の最終生成物を50℃でさらに1時間撹拌した。
実施例1および2の手法に従い、生成物をジラウリル
水素ホスフイツト、ビス−2−エチルヘキシル水素ホス
フイツト、およびジオレイル水素ホスフイツトから作つ
た。
実施例 7. 温度を周囲温度から100℃に上昇させながら硫黄(32
g、1.0モル)とビス−(2−エチルヘキシル)水素ホス
フイツト(306g、1.0モル)を窒素下で撹拌した。100℃
でプライメン81R(191グラム)を20分間にわたり滴下し
て加えた。添加後、100℃で撹拌をさらに1時間続け
た。温度を50℃に下げそして生成物を珪藻土で過し
た。
実施例7の手法に従い、生成物はまたジブチル水素ホ
スフイツト、ジ−オレイル水素ホスフイツト、およびジ
ラウリル水素ホスフイツトからも作られた。
生成物の評価 実施例1および2で記述した生成物を鉱油と混ぜそし
てシエル四球摩耗試験した。第1表の結果はこれらの生
成物により与えられる抗摩耗保護を示している。
実施例1の生成物を0.6重量パーセントで完全配合作
動油に入れそしてビツカースV104Cポンプ摩耗試験(AST
M D2882)で0.7重量パーセントの市販のジチオ燐酸亜鉛
を用いた同様の配合物と比較した。結果は以下の通りで
ありそして本発明の生成物の抗摩耗性能を示した。
実施例5、6および7に記述されている生成物を鉱油
と配合しそしてシエル四球摩耗試験した。第3表に要約
されている結果はこれらの生成物により与えられる抗摩
耗保護を示している。鉱油ブレンドをさらに四球溶接試
験でEP性を評価した。結果を第4表に掲げる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C10M 159/12 137:12 125:06 129:18 133:04 133:38 133:56 129:16 129:68 133:16 125:24) C10N 30:06 50:10 60:00 60:06 60:12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】触媒の不存在下でジ−またはトリ−ヒドロ
    カルビル(置換または未置換)ホスフィットと元素状硫
    黄とを、硫黄とホスフィットとのモル比0.8ないし1.2及
    び75℃ないし110℃の温度で反応させることからなる方
    法によって製造される、潤滑油添加剤。
  2. 【請求項2】前記ホスフィットは式(R1O)2POR2(式
    中、R1はC4ないしC18アルキル基またはC6ないしC18アリ
    ール基を表わし、R2は水素原子、C4ないしC18アルキル
    基またはC6ないしC18アリール基であってR1と同じでも
    異なっていてもよい)を有する、特許請求の範囲第1項
    に記載の潤滑油添加剤。
  3. 【請求項3】前記ホスフィットはオレイル、フェニル、
    ノニルフェニル、オクチルフェニル、2−エチルヘキシ
    ル、1,3−ジメチルブチル、トリデシル、イソデシル、
    オクチル、ブチルまたはこれらの混合物から選ばれる同
    じでも異なっていてもよい1つまたはそれ以上の置換基
    を有する、特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
    潤滑油添加剤。
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