JP4673568B2 - 油溶性金属錯体、潤滑油添加剤及び潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
しかしながら、ヒドラジド類の融点は比較的高いため常温では油溶性を持たないか油溶性に乏しい。そのため、これらの化合物を油に溶解させるには、溶解温度を融点以上に保つか、長時間かけて溶解させる必要がある。しかしながら、これらの化合物は、一度溶解させても低温に晒された場合に析出するなど、低温から高温にわたり使用される潤滑油用途への使用は容易ではなかった。
すなわち、本発明は、(A)下記一般式(1)で表される窒素含有化合物及び(B)炭素数3〜20の炭化水素基を少なくとも一つ有する、リン酸エステルの金属塩、チオリン酸エステルの金属塩、ジチオリン酸エステルの金属塩、ホスホン酸エステルの金属塩、チオホスホン酸エステルの金属塩、ジチオホスホン酸エステルの金属塩、カルバミン酸の金属塩、チオカルバミン酸の金属塩、ジチオカルバミン酸の金属塩、及びナフテン酸の金属塩からなる群より選ばれる有機金属塩及び/又は有機金属錯体を混合してなる油溶性金属錯体にある。
また、前記油溶性金属錯体は、70℃以上で混合してなることが好ましい。
また、本発明は、前記油溶性金属錯体を含有する潤滑油添加剤にある。
また、前記潤滑油添加剤には、潤滑油基油、無灰分散剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、摩耗防止剤、金属系清浄剤、粘度指数向上剤、腐食防止剤、防錆剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤及び着色剤から選ばれる少なくとも1種を混合してなることが好ましい。
また、本発明は、前記潤滑油添加剤を含有する潤滑油組成物にある。
1〜30の炭化水素基であり、好ましくは炭素数10〜30の炭化水素基又は機能性を有する炭素数10〜30の炭化水素基、より好ましくは炭素数12〜20のアルキル基、アルケニル基又は機能性を有する炭化水素基、特に好ましくは炭素数12〜20のアルケニル基であり、R2〜R5は、それぞれ個別に、炭素数1〜30の炭化水素基、機能性を有する炭素数1〜30の炭化水素基又は水素好ましくは、炭素数1〜10の炭化水素基、機能性を有する炭素数1〜10の炭化水素基又は水素、より好ましくは炭素数1〜4の炭化水素基又は水素、さらに好ましくは水素であり、X1は酸素、窒素又は硫黄、好ましくは酸素又は窒素、より好ましくは窒素であり、X2は酸素又は硫黄、好ましくは酸素であり、mは0〜2、好ましくは0又は1、特に好ましくは1であり、nは0又は1、好ましくは1を示す。
上記シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数5〜7のシクロアルキル基を挙げることができる。
上記アルキルシクロアルキル基としては、例えば、メチルシクロペンチル基、ジメチルシクロペンチル基、メチルエチルシクロペンチル基、ジエチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、メチルエチルシクロヘキシル基、ジエチルシクロヘキシル基、メチルシクロヘプチル基、ジメチルシクロヘプチル基、メチルエチルシクロヘプチル基、ジエチルシクロヘプチル基等の炭素数6〜11のアルキルシクロアルキル基(アルキル基のシクロアルキル基への置換位置も任意である)を挙げることができる。
上記アルキルアリール基としては、例えば、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基等の炭素数7〜18のアルキルアリール基(アルキル基は直鎖状でも分枝状でもよく、またアリール基への置換位置も任意である)を挙げることができる。
上記アリールアルキル基としては、例えばベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基等の炭素数7〜12のアリールアルキル基(これらアルキル基は直鎖状でも分枝状でもよい)を挙げることができる。
場合、炭素数1〜30の炭化水素基又は機能性を有する炭素数1〜30の炭化水素基を有するヒドラジド誘導体であり、より詳細には、mが0、X2が酸素、R1が炭素数1〜30の炭化水素基又は機能性を有する炭素数1〜30の炭化水素基、R2〜R5が水素の場合、炭素数1〜30の炭化水素基又は機能性を有する炭素数1〜30の炭化水素基を有するヒドラジド;mが0、X2が酸素、R1及びR2〜R5のいずれかが炭素数1〜30の炭化水素基又は機能性を有する炭素数1〜30の炭化水素基であり、R2〜R5の残りが水素である場合、炭素数1〜30の炭化水素基又は機能性を有する炭素数1〜30の炭化水素基を有するN−ヒドロカルビルヒドラジド(ヒドロカルビルは炭化水素基等を示す)等が挙げられる。
(3)有機酸アミドとヒドラジン又はヒドラジン類との反応
上記炭素数1以上の炭化水素基としては、上記で述べた炭素数1〜30の炭化水素基の他、炭素数31以上、例えば炭素数31〜60の炭化水素基も含まれる。
ここでいう金属は、特に制限はないが、具体的には、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、銅、鉄、鉛、ニッケル、銀、マンガン、モリブデン等の重金属等が挙げられ、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、銅、モリブデンから選ばれる少なくとも1種の金属、特に亜鉛であることが好ましい。
本発明において(C)成分は、(B)成分と錯体を形成し、(A)成分、(B)成分及び(C)成分からなる複合油溶性金属錯体を形成するものと考えられる。(C)成分は、(B)成分のうち、特に油溶性に乏しい有機金属塩又は有機金属錯体、例えば、リン酸エステルの金属塩、ホスホン酸エステルの金属塩等を使用する場合に有用であり、予めこのような(B)成分と混合して溶解又は錯体を形成させて油溶化しておいても良い。
(C−1)アミン系酸化防止剤としては、具体的には、芳香族アミン化合物、アルキルジフェニルアミン、アルキルナフチルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルフェニル−α−ナフチルアミン等の潤滑油用途に一般的に公知のアミン系酸化防止剤が挙げられる。これらは常温で液状であるものが好ましい。なお、ここでいうアルキル基とは炭素数1〜30、好ましくは3〜20、特に好ましくは4〜10のアルキル基であり、その置換数は1〜4、好ましくは1〜2である。
上記無灰分散剤及び/又はその誘導体においては、(A)成分及び(B)成分からなる錯体あるいは(B)成分と錯体を形成しやすい点から、塩酸法における全塩基価が5mgKOH/g以上であることが好ましく、10mgKOH/g以上であることがさらに好ましく、20mgKOH/g以上であることが特に好ましい。なお、塩酸法における全塩基価とは、JIS K 2501の6.電位差滴定法(塩基価)に規定される方法で測定された値を意味する。
このベンジルアミンは、例えば、ポリオレフィン(例えば、プロピレンオリゴマー、ポリブテン、エチレン−α−オレフィン共重合体等)をフェノールと反応させてアルキルフェノールとした後、これにホルムアルデヒドとポリアミン(例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等)をマンニッヒ反応により反応させることにより得ることができる。
R25−NH−(CH2CH2NH)d−H (9)
一般式(9)において、R25は、炭素数12〜400、好ましくは60〜200、特に好ましくは70〜150のアルキル基又はアルケニル基を示し、dは1〜5、好ましくは2〜4の整数を示す。
このポリアミンは、例えば、ポリオレフィン(例えば、プロピレンオリゴマー、ポリブテン、エチレン−α−オレフィン共重合体等)を塩素化した後、これにアンモニアやポリアミン(例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等)を反応させることにより得ることができる。
上記ホウ素化合物としては、ホウ酸、ホウ酸塩、ホウ酸エステル類等が挙げられる。ホウ酸としては、具体的には例えばオルトホウ酸、メタホウ酸及びテトラホウ酸等が挙げられる。ホウ酸塩としては、ホウ酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩又はアンモニウム塩等が挙げられ、より具体的には、例えばメタホウ酸リチウム、四ホウ酸リチウム、五ホウ酸リチウム、過ホウ酸リチウム等のホウ酸リチウム;メタホウ酸ナトリウム、二ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸ナトリウム、五ホウ酸ナトリウム、六ホウ酸ナトリウム、八ホウ酸ナトリウム等のホウ酸ナトリウム;メタホウ酸カリウム、四ホウ酸カリウム、五ホウ酸カリウム、六ホウ酸カリウム、八ホウ酸カリウム等のホウ酸カリウム;メタホウ酸カルシウム、二ホウ酸カルシウム、四ホウ酸三カルシウム、四ホウ酸五カルシウム、六ホウ酸カルシウム等のホウ酸カルシウム;メタホウ酸マグネシウム、二ホウ酸マグネシウム、四ホウ酸三マグネシウム、四ホウ酸五マグネシウム、六ホウ酸マグネシウム等のホウ酸マグネシウム;及びメタホウ酸アンモニウム、四ホウ酸アンモニウム、五ホウ酸アンモニウム、八ホウ酸アンモニウム等のホウ酸アンモニウム等が挙げられる。
また、ホウ酸エステルとしては、ホウ酸と好ましくは炭素数1〜6の脂肪族アルコールとのエステル等が挙げられ、より具体的には例えば、ホウ酸モノメチル、ホウ酸ジメチル、ホウ酸トリメチル、ホウ酸モノエチル、ホウ酸ジエチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸モノプロピル、ホウ酸ジプロピル、ホウ酸トリプロピル、ホウ酸モノブチル、ホウ酸ジブチル、ホウ酸トリブチル等が挙げられる。
本発明においては、(C)成分としては、上記で挙げたアミン化合物を1種又は2種以上混合して使用することができる。
数3〜20の炭化水素基、R12は炭素数1〜30の炭化水素基又は機能性を有する炭素数1〜30の炭化水素基、X3〜X6は、それぞれ個別に、酸素又は硫黄、tは0又は1を示す。
また、前記金属は、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、銅、モリブデンから選ばれる少なくとも1種の金属、特に亜鉛であることが好ましい。
その場合、上記(A)成分及び(B)成分、又は上記(A)成分、(B)成分及び(C)成分に加え、上記各種の添加剤、必要に応じ潤滑油基油を、上記条件で混合しても良いし、上記油溶性金属錯体を上記各種の添加剤、必要に応じて潤滑油基油に室温〜200℃、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、より好ましくは90℃以下、特に好ましくは60℃以下で混合しても良い。
鉱油系基油としては、具体的には、原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、水素化精製等の処理を1つ以上行って精製したもの、あるいはワックス異性化鉱油、フィッシャートロプシュプロセス等により製造されるGTL WAX(ガストゥリキッドワックス)を異性化する手法で製造される潤滑油基油等が例示できる。
なお、上記全芳香族分とは、ASTM D2549に準拠して測定した芳香族留分(aromatic fraction)含有量を意味する。通常この芳香族留分には、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンの他、アントラセン、フェナントレン、及びこれらのアルキル化物、ベンゼン環が四環以上縮合した化合物、又はピリジン類、キノリン類、フェノール類、ナフトール類等のヘテロ芳香族を有する化合物等が含まれる。
また、鉱油系基油中の硫黄分は、特に制限はないが、0.05質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることがさらに好ましく、0.001質量%以下であることが特に好ましい。鉱油系基油の硫黄分を低減することで、よりロングドレイン性に優れる低硫黄の潤滑油組成物を得ることができる。
上記フェノール系酸化防止剤とアミン系酸化防止剤は組み合せて配合しても良い。
アルカリ金属スルホネート又はアルカリ土類金属スルホネート、アルカリ金属フェネート又はアルカリ土類金属フェネート及びアルカリ金属サリシレート又はアルカリ土類金属サリシレートには、アルキル芳香族スルホン酸、アルキルフェノール、アルキルフェノールサルファイド、アルキルフェノールのマンニッヒ反応生成物、アルキルサリチル酸等を、直接、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物や水酸化物等の金属塩基と反応させたり、又は一度ナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩としてからアルカリ土類金属塩と置換させること等により得られる中性塩(正塩)だけでなく、さらにこれら中性塩(正塩)と過剰のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩やアルカリ金属塩基又はアルカリ土類金属塩基(アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物や酸化物)を水の存在下で加熱することにより得られる塩基性塩や、炭酸ガス又はホウ酸若しくはホウ酸塩の存在下で中性塩(正塩)をアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物等の塩基と反応させることにより得られる過塩基性塩(超塩基性塩)も含まれる。なお、これらの反応は、通常、溶媒(ヘキサン等の脂肪族炭化水素溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素溶剤、軽質潤滑油基油等)中で行われる。
本発明においては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属スルホネート、フェネート、サリシレート等から選ばれるを1種又は2種以上併用して使用することができる。
金属系清浄剤の含有量は、特に制限はないが、潤滑油組成物の場合、通常、組成物全量基準で、金属元素換算量で0.01〜5質量%である。
これら粘度指数向上剤の数平均分子量は、例えば分散型及び非分散型ポリメタクリレートの場合では、通常5,000〜1,000,000、好ましくは100,000〜900,000のものが、ポリイソブチレン又はその水素化物の場合は通常800〜5,000、好ましくは1,000〜4,000のものが、エチレン‐α‐オレフィン共重合体又はその水素化物の場合は通常800〜500,000、好ましくは3,000〜200,000のものが用いられる。
これら粘度指数向上剤の含有量は、特に制限はないが、通常潤滑油組成物基準で0.1〜20質量%である。
(A)下記式(11)で表されるオレイン酸ヒドラジド10g、(B)ジ(2−エチルヘキシル)ジチオリン酸亜鉛20gをトルエンに混合し、100℃、30分間混合・攪拌した後、トルエンを留去し、油溶性金属錯体1を得た。
上記(A)オレイン酸ヒドラジド10g、(B)ジブチルリン酸亜鉛20g、(C)ドデシルジメチルアミン10gをトルエンに混合し、100℃、30分間混合・攪拌した後、トルエンを留去し、油溶性金属錯体2を得た。
上記(A)オレイン酸ヒドラジド10g、(B)ジブチルリン酸亜鉛10g、(C)オレイルアミン20g及びアルキルジフェニルアミン10gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体3を得た。
上記(A)オレイン酸ヒドラジド10g、(B)ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛20g、(C)オレイルアミン10g及び150N鉱油20gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体4を得た。
上記(A)オレイン酸ヒドラジド10g、(B)ジブチルリン酸亜鉛20g、(C)ポリブテニルコハク酸イミド(PIB基のMw:1000、N含有量:2.3質量%)80g及び150N鉱油20gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体5を得た。
上記(A)オレイン酸ヒドラジド10g、(B)ナフテン酸亜鉛20g、(C)ポリブテニルコハク酸イミド(PIB基のMw:1000、N含有量:2.3質量%)80g及び150N鉱油20gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体6を得た。
上記(A)オレイン酸ヒドラジド10g、(B)2−エチルヘキシルホスホン酸モノ2−エチルヘキシルエステルの亜鉛塩20g、(C)ポリブテニルコハク酸イミド(PIB基のMw:1000、N含有量:2.3質量%)80g及び150N鉱油20gの混合液を120℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体7を得た。
(A)下記式(12)で表されるオレイルセミカルバジド(オレイルカルバジンアミド)10g、(B)ジ(2−エチルヘキシル)ジチオリン酸亜鉛20g、水素化精製鉱油20gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体8を得た。
上記(A)オレイルセミカルバジド10g、(B)ジブチルリン酸亜鉛20g、(C)ドデシルジメチルアミン10g及びジアルキルジフェニルアミン10gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体9を得た。
上記(A)オレイルセミカルバジド10g、(B)ジブチルリン酸亜鉛10g、(C)オレイルアミン10g及び150N鉱油20gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体10を得た。
上記(A)オレイルセミカルバジド10g、(B)ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛20g、(C)オレイルアミン10g及び150N鉱油20gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体11を得た。
上記(A)オレイルセミカルバジド10g、(B)ジブチルリン酸亜鉛20g、(C)ポリブテニルコハク酸イミド(PIB基のMw:1000、N含有量:2.3質量%)80gをトルエンに混合し、100℃、30分間混合・攪拌した後、トルエンを留去して油溶性金属錯体12を得た。
上記(A)オレイルセミカルバジド10g、(B)ナフテン酸亜鉛20g、(C)ポリブテニルコハク酸イミド(PIB基のMw:1000、N含有量:2.3質量%)80gをトルエンに混合し、100℃、30分間混合・攪拌した後、トルエンを留去して油溶性金属錯体13を得た。
上記(A)オレイルセミカルバジド10g、(B)ナフテン酸亜鉛20g、(C)ポリブテニルコハク酸イミド(PIB基のMw:1000、N含有量:2.3質量%)80g及び150N鉱油20gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体14を得た。
上記(A)オレイン酸ヒドラジド5g、(B)ジブチルリン酸亜鉛6g、(C)ポリブテニルコハク酸イミド(PIB基のMw:1000、N含有量:2.3質量%)80g、カルシウムサリシレート(全塩基価:170mgKOH/g、Ca含有量:6質量%)60g、酸化防止剤(フェノール系及びアミン系)20gの混合液を100℃、30分間混合・攪拌し、油溶性金属錯体15を得た。
上記実施例1〜15で得られた油溶性金属錯体1〜15を、表1に示す添加量で潤滑油基油に添加し、40℃で混合・攪拌し、攪拌開始30分後、1時間後、5時間後及び10時間後の溶解状態を観察した(実施例16〜30)。
また、比較のため、(A)成分、(B)成分、(C)成分を個別に又は組み合せて表2に示す添加量で、潤滑油基油に添加し、同様に40℃で混合・攪拌し、攪拌開始30分後、1時間後、5時間後及び10時間後の溶解状態を観察した(比較例1〜15)。
それに対し、(A)成分、(B)成分、(C)成分を個別に又は組み合せて潤滑油基油に添加し、40℃で10時間混合・攪拌しても不溶物は消失しない。これは金属錯体が形成されないか、油溶性金属錯体の形成時間を多大に要するためと考えられる。
Claims (8)
- (A)下記一般式(1)で表される窒素含有化合物及び(B)炭素数3〜20の炭化水素基を少なくとも一つ有する、リン酸エステルの金属塩、チオリン酸エステルの金属塩、ジチオリン酸エステルの金属塩、ホスホン酸エステルの金属塩、チオホスホン酸エステルの金属塩、ジチオホスホン酸エステルの金属塩、カルバミン酸の金属塩、チオカルバミン酸の金属塩、ジチオカルバミン酸の金属塩、及びナフテン酸の金属塩からなる群より選ばれる有機金属塩及び/又は有機金属錯体を混合してなる油溶性金属錯体。
- (A)下記一般式(1)で表される窒素含有化合物、(B)炭素数3〜20の炭化水素基を少なくとも一つ有する、リン酸エステルの金属塩、チオリン酸エステルの金属塩、ジチオリン酸エステルの金属塩、ホスホン酸エステルの金属塩、チオホスホン酸エステルの金属塩、ジチオホスホン酸エステルの金属塩、カルバミン酸の金属塩、チオカルバミン酸の金属塩、ジチオカルバミン酸の金属塩、及びナフテン酸の金属塩からなる群より選ばれる有機金属塩及び/又は有機金属錯体及び(C)アミン系酸化防止剤、無灰分散剤及びその誘導体及び脂肪族アミンから選ばれるアミン化合物を混合してなる油溶性金属錯体。
- 前記油溶性金属錯体が、下記一般式(2)で表されることを特徴とする請求項1又は2に記載の油溶性金属錯体。
- 前記金属が、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、銅、及びモリブデンから選ばれる少なくとも1種の金属であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の油溶性金属錯体。
- 70℃以上の温度で混合してなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の油溶性金属錯体。
- 請求項1〜5のいずれかの項に記載の油溶性金属錯体を含有する潤滑油添加剤。
- 前記潤滑油添加剤に、潤滑油基油、無灰分散剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、摩耗防止剤、金属系清浄剤、粘度指数向上剤、腐食防止剤、防錆剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤及び着色剤から選ばれる少なくとも1種を混合してなることを特徴とする請求項6に記載の潤滑油添加剤。
- 請求項6又は7のいずれかの項に記載の潤滑油添加剤を含有することを特徴とする潤滑油組成物。
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