JP4966196B2 - 安定化された潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

本出願は、2004年9月29日出願の米国特許出願第10/955,029号の一部継続である。
本発明は、潤滑性オイル、及び優れた抗酸化安定性を付与し且つ鉄で触媒される環境で高温において使用するのに特に適した、有機ホスファイト及び従来からの酸化防止剤の相乗作用混合物の部類を含む安定化された潤滑油組成物に関する。特に、本発明は、優れた酸化安定性を有する、タービンの防錆及び酸化防止(R&O)型油圧作動油(以後、「タービン油」と称する)に関する。
潤滑油は、その製造、輸送、貯蔵、又は使用中の至るところに存在する熱及び酸素(空気)に暴露されると、酸化されて、総酸度の増加、ガムの形成、変色、重合、油焼け、及び/又は臭気の一因となる望ましくない酸化副生物を形成する。結果として、該オイルの明示された物理的及び摩擦学的特性の減損が発生する可能性がある。芳香族第二級アミン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤を含む従来からの酸化防止剤は、潤滑油の酸化を制御するのに少なくともある程度は有効であり、広範に使用されている。従来からの酸化防止剤の性能は、保護すべき潤滑油が高められた温度及び夾雑物に対して長期に暴露されない比較的温和な条件下で使用される場合には、概して満足できるものである。より極端な供用環境、特に、鉄などの触媒遷移金属で汚染された環境では、潤滑油の分解速度が劇的に増大し、従来からの酸化防止剤が、より高い濃度でさえも酸化を効果的に阻止しない場合がある。この態様は、Miller,H.が「Plastics Additives Handbook」第4版、Metal Deactivators、1993年、106〜128頁で詳細に考察している。
工業用タービン、例えば発電に通常使用されるタービンなどは、特に、高品質潤滑油の使用が必要になる。APIグループI/II基油及び従来からの添加剤をベースにした初期の「R&O」型循環油などの従来からの潤滑油は、多くのタービン装置、例えば、油圧装置での使用に関する長い成功裡の応用の歴史を有する。しかし、熱及び機械的応力のより過酷な条件下で稼動する新しいタービン装置の発展により、最適の酸化安定性及び磨耗防止特性のための注意深く均衡の取れた添加剤パッケージ及び適合性のある基剤原料を含む適切なタービン潤滑油を使用することが必須である。
鉄で触媒される前述のオイル酸化の問題と取り組む有効な方法は、鉄及びその他の遷移金属による触媒効果を減殺することのできる金属不活性化剤を使用することである。しかし、欧州特許出願公開第0316610A1号に述べられているように、潤滑油に金属不活性化剤を添加すると、潤滑油製剤で一般に使用される磨耗防止剤/極圧剤の臨界焼付き防止及び磨耗防止特性が低下する問題が生じた。
種々の芳香族第二級アミン及び置換フェノールを含む潤滑油組成物は、当技術分野で広く知られている。同様に、主要な酸化防止剤として種々のアルキル化ジフェニルアミン及びヒンダードフェノールを含むタービン潤滑油が知られている。各種潤滑性物質のための安定剤として有機ホスファイトを使用することも、それ程広くはないが、知られている。
米国特許第3,556,999号は、大量の潤滑性オイル、並びにそれぞれ少量の(A)ホスファイト又は二置換ホスフェート、(B)置換フェノール又は芳香族第二級アミン及び(C)N−ビニル−2−ピロリドンを含む油溶性分散剤コポリマーを含む、油圧作動流体組成物、特に自動変速機流体組成物を開示している。
米国特許第3,652,411号は、安定剤として小さな比率で、置換アミン、脂肪族で置換されたフェノール及び有機ホスフェート、ポリヒドロキシキノン、ベンゾトリアゾール、アミン塩、及び置換有機ホスファイトを含む混合物を含有するポリグリコールをベースにした潤滑油を開示している。
米国特許第3,923,672号は、蒸気タービン又はガスタービンで使用するのに特に適していると称する潤滑性オイル組成物を開示している。該タービン油組成物は、主要な量の鉱物性又は合成の炭化水素基油、及び有効量の次の材料、すなわち、トリフェニルホスファイト又はトリアルキル置換フェニルホスファイト、ジフェニルアミン又はアルキル化ジフェニルアミン、フェニルα−ナフチルアミン、フェニルβ−ナフチルアミン、アルキル又はアルカリール置換フェニルα−ナフチルアミン、又はアルキル又はアルカリール置換フェニルβ−ナフチルアミン、ベンゾトリアゾール又はアルキル置換ベンゾトリアゾール、アルキル又はアルケニルコハク酸無水物の部分エステルの組合せを含む。好ましい態様において、該タービン油組成物は、N−ビニル−2−ピロリドン及びα−オレフィンからなるコポリマーの有効量をさらに含む。
米国特許第4,652,385号は、低揮発性の三置換ホスファイト及び低揮発性の立体的に障害されたフェノール系安定剤の相乗作用組合せが、水素化処理油、ポリ−α−オレフィン油、パラフィン系ホワイト油、及びそれらの混合物から選択される潤滑性オイルに対して効果的な酸化防止特性を提供すると言われる潤滑油組成物を開示している。
米国特許第5,124,057号は、低揮発性の三置換ホスファイト及び選ばれた置換イソシアヌル酸エステルフェノール系安定剤の相乗作用組合せが、水素化処理油、ポリ−α−オレフィン油、パラフィン系ホワイト油、及びそれらの混合物から選択される潤滑性オイルに対して酸化防止特性を提供する潤滑油組成物を開示している。
米国特許第5,232,614号は、非置換パラ−フェニレンジアミンが、高められた温度で酸素に長く暴露された後の増粘及びスラッジ形成からクランクケース潤滑性オイルを防護する能力のある効果的な酸化防止剤であることが見出されたことを開示している。
米国特許第6,172,014号は、酸化防止剤相乗作用混合物を約1%未満含む潤滑油をコンプレッサーシリンダーに供給することによってコンプレッサーガスの漏洩を低減する改良された方法を開示している。
米国特許第6,326,336号は、均衡の取れた状態で含まれる(A)アルキル化ジフェニルアミン及び/又はフェニルナフチルアミン、及び(B)硫化オレフィン及び/又は硫化脂肪酸及び/又は無灰ジチオカーバメート及び/又はテトラアルキルチウラムジスルフィド、(C)極低硫黄含有量(<0.03wt%)及び高飽和度(>90体積%)で特徴付けられる基油、及び任意選択での(D)天然錆抑制剤からなるタービン潤滑油を開示している。該潤滑油は、酸化安定性を示し、タービン油及びR&O型オイルの応用に関して腐食防護及びスラッジ抑制を提供すると述べられている。
米国特許出願公開第2003/0171227号は、(a)少なくとも1種のヒンダードフェノール系酸化防止剤と場合によってはブレンドされた少なくとも1種の芳香族アミン系アミン酸化防止剤、及び(b)少なくとも1種の酸有機ホスフェート又はホスファイトと場合によってはブレンドされた少なくとも1種の天然オルガノホスフェート又はホスファイトの混合物からなる、潤滑油基剤原料及び潤滑油製剤のための安定化組成物を開示している。これらの安定化組成物混合物は、単一の酸化防止剤又は単一のホスフェート又はホスファイト添加剤のそれよりも著しく高いそれらの安定化能力によって特徴付けられ、混合物中の単一の成分が一般に使用され、酸化過程による劣化が起こるすべての分野で使用できる。
前記の開示は、参照によりその全体で本明細書に組み込まれる。
本発明の目的は、金属不活性化剤の使用を排除又は少なくとも最小にすることのできる酸化防止剤を提供することである。それに従って、芳香族第二級アミン系酸化防止剤及び/又はフェノール系酸化防止剤と一緒にした特定の有機ホスファイトが、独特の抗酸化相乗作用を所持し、それらの適切な混合物は、高温及び鉄で触媒される酸化反応が起こり得る環境で使用するための潤滑性基剤原料及び潤滑性オイル製剤、例えば、内燃機関及び蒸気及びガスタービンのための潤滑性オイルを安定化するのに極めて有効であることが見出された。
特に、蒸気及びガスタービン装置での使用に潜在的に適している、優れた酸化安定性及び磨耗防止特性を有するタービンR&O循環油が提供される。製剤したオイルは、APIグループI基剤原料中に、アルキル化ジフェニルアミン、ヒンダードフェノール、及び有機ホスファイトの相乗作用混合物に加え、腐食抑制剤、金属不動態化剤、消泡剤を含むことができる。
より詳細には、本発明は、鉄で触媒される酸化反応が起こり得る環境で使用するための、安定化された潤滑性オイル組成物に関するものであり、該組成物は、
(A)少なくとも1種の潤滑基油
(B)(i)下記構造の二置換ホスファイト
Figure 0004966196

(ii)下記構造の三置換ホスファイト
Figure 0004966196

(iii)下記構造の置換ジホスファイト
Figure 0004966196

(iv)下記構造の置換ジホスファイト
Figure 0004966196

(v)下記構造の置換トリホスファイト
Figure 0004966196

(vi)下記構造のペンタエリスリトールテトラホスファイト
Figure 0004966196

及び
(vii)下記構造の三置換チオホスファイト
Figure 0004966196

(式中、R〜R、R10、R15、R16、及びR22〜R24は、1〜100個の炭素原子を有するヒドロカルビル基からなる群から独立に選択され、R〜R、R11〜R14、及びR17〜R21は、水素、及び1〜100個の炭素原子を有するヒドロカルビル基からなる群から独立に選択されるか、RとR、RとR、RとR、R11とR12、R13とR14、R17とR18、R20とR21、R22とR23のいずれかが、一緒に縮合して、2〜10個、好ましくは3〜6個の炭素原子からなり、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、又はアルコキシ基でさらに置換されていてもよい環を形成してもよい)からなる群から選択される少なくとも1種の有機ホスファイト化合物、並びに
(C)次式
Figure 0004966196

(式中、R25及びR26は、独立に、6〜約40個の炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基である)、
Figure 0004966196

(式中、オルト位の基の少なくとも1つが、好ましくはイソ−又はtert−構造を有するアルキルを含むことを条件として、R27、R28及びR29は、独立に、水素、又は1〜100個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である)で表される、第二級芳香族アミン、置換フェノール、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の酸化防止剤を含む。
本明細書中で使用する場合、用語「ヒドロカルビル」には、炭化水素及び実質的炭化水素基が含まれる。「実質的炭化水素」は、該基の炭化水素的性質を顕著に改変しないヘテロ原子置換基を含む基を記述する。ヒドロカルビル基の例には次のものが含まれる、すなわち、
(1)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、芳香族置換基、芳香族−、脂肪族−及び脂環式−で置換された芳香族置換基など、並びに分子の他の部分を通して環が完結している環状置換基(つまり、例えば、任意の2つの指定置換基が一緒になって脂環式基を形成できる)、
(2)置換されている炭化水素置換基、すなわち、本発明の文脈中では、該置換基の炭化水素的性質を顕著に改変せず、当業者がそのような基として認識している非炭化水素基(例えば、ハロ、ヒドロキシ、メルカプト、ニトロ、ニトロソ、スルホキシ、シアノなど)を含む炭化水素置換基、
(3)ヘテロ原子置換基、すなわち、本発明の文脈内で顕著な炭化水素的性質を有しながら、それ以外は炭素原子から構成される環又は鎖中に存在する炭素以外の原子を含む置換基(例えばアルコキシ又はアルキルチオ)。適切なヘテロ原子は、当業者にとって明らかであり、例えば、硫黄、酸素、窒素、及びピリジル、フリル、チエニル、イミダゾリルなどの置換基が含まれる。好ましくは、ヒドロカルビル基中の10個の炭素原子毎に、約2を超えない、より好ましくは1を超えないヘテロ置換基が存在する。ヒドロカルビル基中にこのようなヘテロ置換基が存在しない、すなわちヒドロカルビル基が純粋な炭化水素であるのが最も好ましい。
より詳細には、本発明は、鉄で触媒される酸化反応が起こり得る環境で使用するための安定化された潤滑油組成物を対象とし、該組成物は、
(A)少なくとも1種の潤滑性基油
(B)少なくとも1種の前述の有機ホスファイト化合物、及び
(C)前述の第二級芳香族アミン、置換フェノール、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の酸化防止剤を含む。
他の実施形態において、本発明は、鉄で触媒される酸化反応に抵抗して潤滑油を安定化する方法を対象とし、該方法は、潤滑油に対して、安定化する量の
(A)少なくとも1種の潤滑性基油
(B)少なくとも1種の前述の有機ホスファイト化合物、及び
(C)前述の第二級芳香族アミン、置換フェノール、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の酸化防止剤を含む組成物を添加することを含む。
極めて好ましい実施形態において、本発明は、
(A)少なくとも1種の潤滑性基油
(B)(i)下記構造の二置換ホスファイト
Figure 0004966196

(ii)下記構造の三置換ホスファイト
Figure 0004966196

(iii)下記構造の置換ジホスファイト
Figure 0004966196

(式中、R〜Rは、1〜100個の炭素原子、好ましくは5〜40個の炭素原子を有するヒドロカルビル基からなる基から独立に選択される)からなる群から選択される少なくとも1種の有機ホスファイト化合物、及び
(C)前述の第二級芳香族アミン、置換フェノール、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の酸化防止剤を含む安定化されたタービン油を対象とする。
一般式(I)〜(VII)で表される有機ホスファイトは、ヒドロカルビル基に広範な変形体がある。ヒドロカルビル基中の炭素原子の総数は、該化合物を基油(A)に対して可溶性にするのに十分でなければならない。一般に、ヒドロカルビル基中の炭素原子の総数は、少なくとも8個であり、実際上約100個でもよい。好ましくは、ヒドロカルビル基は、1〜約100個の炭素原子、より好ましくは1〜約50個の炭素原子、最も好ましくは1〜約40個の炭素原子、特に5〜40個の炭素原子を有する。好ましくは、炭素原子の総数は、少なくとも8個である。有用なヒドロカルビルの特に好ましい例には、それに限定はされないが、
(A)限定はされないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、オレイル、ノナデシル、エイコシル、ヘネイコシル、ドコシル、トリコシル、テトラコシル、ペンタコシル、トリアコンチル、これらの異性体などを含む、1〜50個の炭素原子を含む直鎖又は分枝鎖のアルキル又はアルケニル基、
(B)限定はされないが、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロドデシルなどを含む、環状アルキル基、
(C)非置換フェニル、
(D)限定はされないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、これらの異性体などを含む、1つ又は複数のアルキル基で置換されたフェニル、
(E)限定はされないが、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシ、オクトキシ、ノノキシ、デコキシ、これらの異性体などを含む、1つ又は複数のアルコキシ基で置換されたフェニル、
(F)1つ又は複数のアルキルアミノ又はアリールアミノ基で置換されたフェニル、及び
(G)ナフチル、及びアルキルで置換されたナフチルが含まれる。
本発明により有用な若干の有機ホスファイト化合物は、Crompton Corporation(コネティカット州、Middlebury)から市販されており、本発明にとってより好ましい特別のホスファイトである。
一般式(I)で表される二置換ホスファイトの例には、商標名がWeston DPPのジフェニルホスファイト、及び商標名がWeston DLPのジラウリルホスファイトが含まれる。
一般式(II)で表される三置換ホスファイトの例には、商標名がWeston TIOPのトリイソオクチルホスファイト、商標名がWeston TDPのトリイソデシルホスファイト、商標名がWeston TLPのトリラウリルホスファイト、商標名がWeston TPP及びWeston EGTPPのトリフェニルホスファイト、商標名がWeston PDDPのフェニルジイソデシルホスファイト、商標名がWeston DPDPのジフェニルイソデシルホスファイト、商標名がWeston TNPP及びWeston 399のトリス(ノニルフェニル)ホスファイト、商標名がWeston PNPGのフェニルネオペンチレングリコールホスファイト、及び商標名がWeston 430のトリス(ジプロピレングリコール)ホスファイトが含まれる。
一般式(III)及び(IV)で表される置換ジホスファイトの例には、商標名がWeston 600のジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、商標名がWeston 618F及び619Fのジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、商標名がWeston THOPのテトラフェニルジプロピレングリコールジホスファイト、商標名がWeston 437の4,4’−イソプロピリデンジフェノールビスデシルホスファイト、商標名がWeston 439の、イソプロピリデンジフェノールビスドデシルホスファイトとイソプロピリデンジフェノールビスペンタデシルホスファイトの混合物が含まれる。
一般式(V)で表される置換トリホスファイトの例は、商標名がWeston PTPのヘプタキスジプロピレングリコールトリホスファイトである。
一般式(VI)で表されるペンタエリスリトールテトラホスファイトの例は、テトラフェニルテトラトリデシルペンタエリスリトールテトラホスファイトなどである。
一般式(VII)で表される三置換トリチオホスファイトの例は、商標名がWeston TLTTPのトリラウリルトリチオホスファイトなどである。
成分(C)に関して、芳香族第二級アミンは、潤滑油用の広く知られた酸化防止剤であり、本発明の実施で酸化防止剤として使用できる芳香族第二級アミンの型に関して特定の制限はない。好ましくは、芳香族第二級アミン系酸化防止剤は、対応する式(VIII)(式中、R25及びR26は、それぞれ独立に、6〜約40個の炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基を表す)を有するものである。アリール部分の置換基の例は、炭素原子が1〜40個のアルキルなどの脂肪族炭化水素、ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、N−アルキルアミノ、N−アリールアミノ、N,N−ジアルキルアミノ、ニトロ、又はシアノである。アリール部分は、好ましくは、置換又は非置換のフェニル又はナフチルであり、特に、アリール部分の一方又は双方が、4〜24個の炭素原子を有するようなアルキルで置換されている。1〜40個の炭素原子からなってよいアルキル置換基は、完全飽和又は部分不飽和の炭化水素鎖でよい直鎖又は分枝鎖、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、オレイル、ノナデシル、エイコシル、ヘネイコシル、ドコシル、トリコシル、テトラコシル、ペンタコシル、トリアコンチル、ペンタトリアコンチル、テトラコンチルなど、並びにこれらの異性体及び混合物を有することができる。
本発明の実施で有用である若干の第二級ジアリールアミンの例には、限定はされないが、ジフェニルアミン、モノアルキル化ジフェニルアミン、ジアルキル化ジフェニルアミン、トリアルキル化ジフェニルアミン、又はこれらの混合物、3−ヒドロキシジフェニルアミン、4−ヒドロキシジフェニルアミン、モノ−及び/又はジ−ブチルジフェニルアミン、モノ−及び/又はジ−オクチルジフェニルアミン、モノ−及び/又はジ−ノニルジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、フェニル−β−ナフチルアミン、ジヘプチルジフェニルアミン、モノ−及び/又はジ−(α−メチルスチリル)ジフェニルアミン、モノ−及び/又はジ−スチリルジフェニルアミン、4−(p−トルエンスルホンアミド)ジフェニルアミン、4−イソプロポキシジフェニルアミン、t−オクチル化N−フェニル−1−ナフチルアミン、モノ−及びジ−アルキル化t−ブチル−t−オクチルジフェニルアミンの混合物、N−フェニル−1,2−フェニレンジアミン、N−フェニル−1,4−フェニレンジアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ(ナフチル−2−)−p−フェニレンジアミン、N−イソプロピル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、N−(1−メチルヘプチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、及びN−シクロヘキシル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミンが含まれる。次のもの、すなわち、Naugalube(登録商標)438、Naugalube 438L、Naugalube 640、Naugalube 635、Naugalube 680、Naugalube AMS、Naugalube APAN、Naugard PANA、Naugalube 403、Naugalube 410、及びNaugalube 420は、すぐ上で規定した芳香族第二級アミン系酸化防止剤の例であり、Crompton Corporationから市販されている。
式(IX)で表される置換フェノールは、潤滑油用のよく知られた酸化防止剤であり、その上、本発明の実施で酸化防止剤として使用できる置換フェノールの型に関して特定の制限はない。ヒドロカルビル要素の組成は広範に変化し、本発明の実施で有用な式(IX)で表されるフェノール系酸化防止剤としては、アルキル化モノフェノール、アルキル化ヒドロキノン、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、アルキリデンビスフェノール、アシルアミノフェノール、(β−)3,5−ジ−tert−4−ヒドロキシベンゼンプロピオン酸とモノ−又は多価アルコールとのエステル、(β−)5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−3−メチルベンゼンプロピオン酸とモノ−又は多価アルコールとのエステル、β(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸のアミドを挙げることができる。本発明を実施するのに有用である若干のフェノール系酸化防止剤の例は、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2−tert−ブチル−4,6−ジメチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−イソブチルフェノール、2,6−ビス(α−メチルベンジル)−4−メチルフェノール及び2−α−メチルベンジル−4−メチルフェノールなど、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メトキシフェノール、2,5−ジ−tert−ブチル−ヒドロキノンなど、メタノール、オクタノール、オクタデカノール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、チオジエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリスリトールなどでエステル化された3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゼン−3−プロピオン酸などである。次のもの、すなわち、Naugard(登録商標)BHT、Antioxidant 431、及びNaugalube 531は、Crompton Corporationから市販されているより好ましいフェノール系酸化防止剤の例である。
本発明の実施では、前記一般式(I)〜(VII)を有する群から選択される少なくとも1種の有機ホスファイト化合物を含む成分(B)を、本発明の潤滑性オイル組成物に約0.01重量%〜約10重量%、好ましくは約0.1重量%〜約5重量%の範囲でブレンドすることができる。前記一般式(VIII)を有する少なくとも1種の芳香族第二級アミン系酸化防止剤、又は前記一般式(IX)を有するフェノール系酸化防止剤、或いはそれらの混合物を含む成分(C)を、本発明の潤滑性オイル組成物に約0.01重量%〜約10総重量%、好ましくは約0.1重量%〜約5重量%の範囲でブレンドすることができる。
混合物の場合、2つの酸化防止剤の含有比率は、決定的ではないが、好ましくは重量部で約80:20〜約20:80である。本発明の潤滑性オイル組成物で採用される、有機ホスファイトと酸化防止剤又は酸化防止剤混合物との含有比率は実際上すべての比率でよい。しかし、好ましくは、その比率は、重量部で1:99〜99:1、より好ましくは重量部で約80:20〜約20:80の範囲である。
必要であれば温和な加熱(50℃)及び機械的撹拌の援助で、成分(B)及び(C)を事前混合し、次いで本発明の潤滑性オイル組成物に添加してもよいし、或いは成分(B)及び成分(C)を別々に添加してもよい。
本発明の組成物がタービン潤滑油として使用される好ましい実施形態において、主要酸化防止剤(C)とホスファイト(B)の重量比は、式(I)又は(III)で表されるホスファイトの場合は75/25以上、式(II)で表されるホスファイトの場合は50/50以下であるのが好ましい。本発明のタービン油中の酸化防止剤とホスファイトの総量は、好ましくは0.25重量%〜5.0重量%、より好ましくは0.5重量%〜1.0重量%の範囲である。
本発明の有機ホスファイトと酸化防止剤(群)の組合せは、その他の酸化防止剤に加え、潤滑油中に典型的に見出されるその他の添加剤と共同して使用できる。潤滑油中に典型的に見出される添加剤は、例えば、分散剤、清浄剤、磨耗防止剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、シール膨潤剤、抗乳化剤、VI(粘度指数)向上剤、流動点降下剤などである。このような添加剤は、当業者にとって周知であり、本発明のためのこれら添加剤の型に関して特定の制限はない。米国特許第5,498,809号は、有用な潤滑性オイル組成物用添加剤を開示しており、その開示を参照によりそのすべてで本明細書に組み込む。
分散剤の例には、ポリイソブチレンコハク酸イミド、ポリイソブチレンコハク酸エステル、マンニッヒ塩基無灰分散剤などが含まれる。
清浄剤の例には、金属系及び無灰アルキルフェネート、金属系及び無灰硫化アルキルフェネート、金属系及び無灰アルキルスルホネート、金属系及び無灰アルキルサリチレート、金属系及び無灰サリゲニン誘導体などが含まれる。
酸化防止剤の例には、アルキル化ジフェニルアミン、N−アルキル化フェニレンジアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン、ジメチルキノリン、トリメチルジヒドロキノリン、及びそれらから誘導されるオリゴマー組成物、ヒンダードフェノール類、アルキル化ヒドロキノン、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、アルキリデンビスフェノール、チオプロピオネート、金属系ジチオカルバメート、1,3,4−ジメルカプトチアジアゾール及び誘導体、油溶性銅化合物などが含まれる。中でも、次のもの、すなわち、Naugalube 438、Naugalube 438L、Naugalube 640、Naugalube 635、Naugalube 680、Naugalube AMS、Naugalube APAN、Naugard PANA、Naugalube TMQ、Naugalube 531、Antioxidant 431、Naugard BHT、Naugalube 403、及びNaugalube 420が、このような添加剤の例であり、Crompton Corporationから市販されている。
本発明の添加剤と組み合わせて使用できる磨耗防止添加剤の例には、有機ボレート、有機ホスファイト、有機ホスフェート、有機含硫化合物、硫化オレフィン、硫化脂肪酸誘導体(エステル)、塩素化パラフィン、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチオリン酸エステル、ジアリールジチオリン酸エステル、リン硫化炭化水素などが含まれる。中でも、次のもの、すなわち、The Lubrizol Corporationから市販されているLubrizol 677A、Lubrizol 1095、Lubrizol 1097、Lubrizol 1360、Lubrizol 1395、Lubrizol 5139、及びLubrizol 5604、並びにCiba Corporationから市販されているIrgalube 353が、このような添加剤の例である。
摩擦調整剤の例には、脂肪酸のエステル及びアミド、有機モリブデン化合物、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、二硫化モリブデン、ジアルキルジチオカルバミン酸三モリブデンクラスター、非硫黄モリブデン化合物などが含まれる。次のもの、すなわち、中でも、Molyvan A、Molyvan L、Molyvan 807、Molyvan 856B、Molyvan 822、Molyvan 855は、モリブデン添加剤の例であり、R.T.Vanderbilt Company,Inc,から市販されている。次のもの、すなわち、中でも、SAKURA−LUBE 100、SAKURA−LUBE 165、SAKURA−LUBE 300、SAKURA−LUBE 310G、SAKURA−LUBE 321、SAKURA−LUBE 474、SAKURA−LUBE 600、SAKURA−LUBE 700も、このような添加剤の例であり、Asahi Denka Kogyo K.K.から市販されている。次のもの、すなわち、中でも、Ketjen−Ox 77M、Ketjen−Ox 77TSも、このような添加剤の例であり、Akzo Nobel Chemicals GmbHから市販されている。Naugalube MolyFMも、このような添加時の例であり、Crompton Corporationから市販されている。
消泡剤の例は、ポリシロキサンなどである。錆抑制剤の例は、ポリオキシアルキレンポリオール、ベンゾトリアゾール誘導体などである。V.I.向上剤の例には、オレフィンコポリマー及び分散剤オレフィンコポリマーなどが含まれる。流動点降下剤の例は、ポリメタクリレートなどである。
潤滑油組成物
組成物は、これらの添加剤を含む場合、基油中に、典型的には、その中の添加剤がそれらの通常の付随作用を提供するのに有効な量でブレンドされる。このような添加剤の代表的な有効量を表1に例示する。
Figure 0004966196
他の添加剤を採用する場合、必須ではないが、前記のその他の添加剤の1つ又は複数と一緒に本発明の主題添加物の濃厚溶液又は分散液を含む添加剤濃縮物(前記濃縮物が添加剤混合物を構成する場合、それを本明細書中で添加剤パッケージと呼ぶ)を調製することが望ましい場合があり、それによって、いくつかの添加剤を基油に同時に添加して潤滑性オイル組成物を形成することできる。添加剤濃縮物の潤滑性オイルへの溶解は、溶媒によって、及び温和な加熱を伴う混合によって促進できるが、このことが必須ではない。濃縮物又は添加剤パッケージは、典型的には、添加剤パッケージを前以て定めた量のベース潤滑油と組み合わせた場合に、最終製剤に所望の濃度を提供するのに適切な量で添加剤を含むように処方される。従って、本発明の主題添加物を、少量の基油又はその他の相溶性溶剤にその他の望ましい添加剤と一緒に添加して、これらの適切な比率の添加剤の全体量で典型的には約2.5重量%〜約90重量%、好ましくは約15重量%〜約75重量%、より好ましくは約25重量%〜約60重量%の有効成分を含み、残りが基油である添加剤パッケージを形成できる。典型的には、最終製剤に約1重量%〜20重量%の添加剤パッケージを使用することができ、残りは基油である。
本明細書中で示される重量パーセントは、(特記しない限り)すべて、添加剤中の有効成分(AI)含有量、及び/又は任意の添加剤パッケージ、又は各添加剤の有効成分(AI)重量の和にすべてのオイル又は希釈剤の重量を加算した製剤の総重量を基準にしている。
一般に、本発明の添加剤は、各種の潤滑性オイル基剤原料中で有用である。潤滑性オイル基剤原料は、100℃で約2〜約200cSt、より好ましくは約3〜約150cSt、最も好ましくは約3〜約100cStの動粘度を有する、任意の天然又は合成の潤滑性オイル基剤原料画分である。潤滑性オイル基剤原料は、天然潤滑性オイル、合成潤滑性オイル、又はそれらの混合物から得ることができる。適切な潤滑性オイル基剤原料には、合成ワックス及びワックスの異性化によって得られる基剤原料、並びに原油中の芳香族及び極性成分を(溶剤抽出よりはむしろ)水素化分解することによって製造される水素化分解基剤原料が含まれる。天然の潤滑性オイルには、動物油(豚脂、獣脂など)、植物油(例えば、カノーラ油、ヒマシ油、ヒマワリ油)、石油オイル、鉱油、及び石炭又は頁岩に由来するオイルが含まれる。
合成油には、重合及びインターポリマー化オレフィン、フィッシャー−トロプシュ技術で調製された気−液体、アルキルベンゼン、ポリフェニル、アルキル化ジフェニルエーテル、アルキル化ジフェニルスルフィド、及びそれらの誘導体、類似体、同族体などの炭化水素油及びハロ置換炭化水素油が含まれる。合成の潤滑性オイルには、また、アルキレンオキシドポリマー、インターポリマー、コポリマー、及びその末端ヒドロキシル基が、エステル化、エーテル化などによって修飾されたそれらの誘導体が含まれる。
合成潤滑性オイルの他の適切な部類には、ジカルボン酸と各種アルコールの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〜C18のモノカルボン酸及びポリオール及びポリオールエーテルから作製されるものが含まれる。合成油として有用なその他のエステルには、α−オレフィン、及び短又は中鎖長アルコールでエステル化されたジカルボン酸のコポリマーから作製されるものが含まれる。
ケイ素をベースにしたオイル、例えば、ポリアルキル−、ポリアリール−、ポリアルコキシ−、又はポリアリールオキシ−シロキサン油及びシリケート油は、もう1つの有用な部類の合成潤滑性オイルを構成する。その他の合成潤滑性オイルには、リン含有酸、高分子性テトラヒドロフラン、ポリα−オレフィンなどの液状エステルが含まれる。
潤滑性オイルは、未精製、精製、再精製油、又はこれらの混合物から得ることができる。未精製油は、天然供給源又は合成供給源(例えば、石炭、頁岩、又はタール及びビチューメン)から、さらなる精製又は処理なしに直接的に得られる。未精製油の例には、乾留操作から直接得られる頁岩油、蒸留から直接得られる石油オイル、又はエステル化工程から直接得られるエステル油が含まれ、次いで、そのそれぞれをさらなる処理なしで使用する。精製油は、1つ又は複数の特性を改善するために1又は複数の段階で処理されることを除けば、未処理油と同様である。適切な精製技術には、蒸留、水素化処理、脱蝋、溶剤抽出、酸又は塩基抽出、濾過、浸出などが含まれ、そのすべては、当業者にとって周知である。再精製油は、精製油を、精製油を得るのに使用されるのと同様の方法で精製油を処理することによって得られる。これらの再精製油は、再生又は再処理油としても知られており、効力の無くなった添加剤及びオイルの分解生成物を除去するための技術によってさらに処理されることが多い。
ワックスの水素化異性化から得られる潤滑性オイル基剤原料は、単独で又は前述の天然及び/又は合成基剤原料と組み合わせて使用することもできる。このようなワックス異性化油は、水素化異性化触媒上で天然若しくは合成のワックス、又はそれらの混合物を水素化異性化することによって製造される。天然ワックスは、典型的には、鉱油の溶剤脱蝋によって回収される粗蝋であり、合成ワックスは、典型的には、フィッシャー−トロプシュ法により生成するワックスである。得られる異性化生成物は、典型的には、溶剤脱蝋及び特定の粘度範囲を有する各種画分を回収するための分留にかけられる。ワックス異性化物は、極めて高い粘度指数を所持することでも特徴付けられ、一般に、少なくとも130、好ましくは少なくとも135以上のV.I.を、脱蝋後に−20℃以下の流動点を有する。
本発明の実施で使用される潤滑性オイルは、米国石油協会(API)基油互換性指針で大まかに指定されているグループ1〜Vの基油のいずれかから選択できる。5つの基油グループを表2に記載する。
Figure 0004966196
本発明の添加剤は、多くの各種潤滑性オイル組成物の成分として特に有用である。該添加剤は、天然及び合成の潤滑性オイル及びそれらの混合物を始めとする、潤滑性粘度を有する各種のオイルに含めることができる。該添加剤は、火花点火及び圧縮点火の内燃機関のためのクランクケース潤滑性オイルに含めることができる。組成物は、また、ガス機関潤滑油、蒸気及びガスタービンの潤滑油、自動変速機流体、歯車潤滑油、コンプレッサー潤滑油、金属加工潤滑油、油圧作動液体、並びにその他の潤滑性オイル及びグリース組成物中で使用できる。
該添加剤は、自動車燃料組成物を安定化するのにも使用できる。
本発明の利点及び重要な特徴を次の実施例で立証する。
加圧示差走査熱量法の結果
表4の加圧示差走査熱量法(PDSC)データは、各ブレンド物の酸化誘導時間(OIT)の測定値である。使用したPDSC装置はMettler−Toledo,Inc.製のMettler DSC27HPである。PDSC法は、各ランを通して一定酸素圧力下の鋼鉄セルを使用する。該装置は、200分のOITに関して95%の信頼性で±5.0分の代表的再現性を有する。PDSC試験条件を表3に示す。試験製剤は、すべて、窒素雰囲気下で15分間ブレンドした。PDSC試験に先立って、オイル中50ppmの鉄とするため、調製した試験ブレンド物の50g毎に40μLの油溶性ナフテン酸第一鉄(6重量%鉱油溶液)を添加した。PDSC実行の開始時に、PDSCの鋼鉄セルを、酸素で加圧し、1分間に40℃の速度で、結果一覧表に挙げた等温温度まで加熱した。誘導時間を、試料がその等温温度に到達する時間からエンタルピー変化が観察されるまで測定する。酸化誘導時間が長い程、オイルの酸化安定性が優れている。各データ点は、1つの試験ブレンド物に関する2回の実行の平均である。
Figure 0004966196
表4に挙げたデータは、グループIの基油(Exxon 100LP、ExxonMobil Corporation)で得られた。本発明による有機ホスファイト、芳香族第二級アミン、及び/又は置換フェノールを含む、加えられた添加剤の総量は、各ブレンド物中1.0重量%とした。試験で使用した芳香族第二級アミンは、Naugalube 438Lの商標名で現在販売されているモノ−、ジ−及びトリ−ノニルジフェニルアミンの複合混合物であり、使用した置換フェノールは、Naugalube 531の商標名で現在販売されている3−[3,5−ジ(tert−ブチル)−4−ヒドロキシフェニル]プロパン酸オクチルである。採用したホスファイトには、Weston TPPの商標名で現在販売されているトリフェニルホスファイト、Weston TDPの商標名のトリイソデシルホスファイト、Weston 600の商標名のジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、及びジラウリルホスファイトが含まれる。成分は、すべて、Crompton Corporationから市販されている。各ブレンド物を、データ表で指定した165℃又は185℃で表3に記載したPDSC条件の下に試験した。
データ表中のOIT結果は、本発明による有機ホスファイト及び酸化防止剤の適切な混合物を含む潤滑性オイル組成物が、高温及び鉄で触媒される酸化反応に対して優れた酸化安定性を有することを立証している。相乗作用効果は、それぞれジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト(Weston 600)、ジラウリルホスファイトとアルキル化ジフェニルアミンをベースにしたNaugalube 438Lとの混合物を含むブレンド16及び20で特に強い。
Figure 0004966196
表5に、本発明のタービン油を調合するのに使用した成分の商標名及び化学名を示す。金属不活性化剤(Irgamet 39)、腐食抑制剤(K−Corr 100A2)、及び消泡剤(MS−575)を、Exxon 100LP基油と共にそれぞれ0.05重量%、0.03重量%、及び0.005重量%で予備混合し、後に続く本発明による酸化防止剤及びホスファイトのブレンド備えた原液を作製した。試験したホスファイトは、それぞれ式(I)、(II)、及び(III)で表される一般構造を有するWeston DLP、TPP、及び600である。完成したブレンド物を、加圧示差走査熱量計(PDSC)、回転ボンベ式酸化試験(RBOT、ASTM D2272)、及び4球式磨耗装置(ASTM D2266)を使用し、表6に要約した試験条件で試験した。
Figure 0004966196

Figure 0004966196
表7に示した試験結果は、本発明による有機ホスファイト及び酸化防止剤の適切な混合物を含むタービン油ブレンド物は、優れた酸化安定性及び耐磨耗特性を有することを立証している。相乗作用効果は、対照ブレンド物(5)に比較した場合にそれらの極めて長いOITによって立証されるようにブレンド物8、9、及び10のRBOT試験で特に強い。
Figure 0004966196

各場合の原液は、Exxon 100LP中に0.05重量%のK−Corr 100A2、0.03重量%のIrgamet39、及び0.005重量%のMS−575を含む。
Aは、Naugalube 438Lである。
Bは、Naugalube 531である。
Cは、Weston DLPである。
Dは、Weston W600である。
Eは、Weston TPPである。
本発明の根底にある原理から逸脱しないでなし得る多くの変更及び修正を考慮して、本発明に与えられる保護の範囲を理解するために添付の特許請求の範囲を参照されたい。

Claims (12)

  1. 鉄で触媒される酸化反応が起こり得る環境で使用するための安定化された潤滑油組成物であって、
    (A)少なくとも1種の潤滑油基油、
    (B)ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、テトラフェニルジプロピレングリコールジホスファイト、4,4’−イソプロピリデンジフェノールビスデシルホスファイト、イソプロピリデンジフェノールビスドデシルホスファイトとイソプロピリデンジフェノールビスペンタデシルホスファイトの混合物から成る群から選択される少なくとも1種の有機ホスファイト化合物、及び、
    (C)次式
    Figure 0004966196
    (式中、R25及びR26は、独立に、6〜40個の炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基である)で表される、第二級芳香族アミンからなる群から選択される少なくとも1種の酸化防止剤
    を含む潤滑油組成物。
  2. 0.01重量%〜10重量%の少なくとも1つの有機ホスファイト、及び0.01重量%〜10重量%の式(VIII)で表される少なくとも1つの第二級芳香族アミン酸化防止剤を含む、請求項1に記載の組成物。
  3. 下記式(IX)で表される置換フェノール系酸化防止剤を含み、
    Figure 0004966196
    (式中、R27、R28及びR29は、オルト位の基の少なくとも1つがアルキルを含むことを条件として、独立に、水素、又は1〜100個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である)
    0.01重量%〜10重量%の少なくとも1つの有機ホスファイト、及び0.01重量%〜10重量%の式(VIII)で表される少なくとも1つの第二級芳香族アミン酸化防止剤及び式(IX)で表される置換フェノール系酸化防止剤の混合物を含む、請求項1に記載の組成物。
  4. 有機ホスファイトと酸化防止剤の含有比率が、1:99〜99:1である、請求項2または3に記載の組成物。
  5. 分散剤、清浄剤、錆抑制剤、金属不活性化剤、磨耗防止剤、消泡剤、摩擦調整剤、シール膨潤剤、抗乳化剤、粘度指数向上剤、及び流動点降下剤からなる群から選択される少なくとも1種のさらなる添加剤をさらに含む、請求項1−4のいずれか1項に記載の組成物。
  6. 鉄で触媒される酸化反応に抵抗して潤滑油を安定化する方法であって、潤滑油に対して、安定化する量の、
    (A)ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、テトラフェニルジプロピレングリコールジホスファイト、4,4’−イソプロピリデンジフェノールビスデシルホスファイト、イソプロピリデンジフェノールビスドデシルホスファイトとイソプロピリデンジフェノールビスペンタデシルホスファイトの混合物から成る群から選択される少なくとも1種の有機ホスファイト化合物、及び、
    (B)次式
    Figure 0004966196
    (式中、R25及びR26は、独立に、6〜40個の炭素原子を有する置換又は非置換のアリール基である)で表される、第二級芳香族アミンからなる群から選択される少なくとも1種の酸化防止剤
    を含む組成物を添加することを含む方法。
  7. 0.01重量%〜10重量%の少なくとも1つの有機ホスファイト、及び0.01重量%〜10重量%の式(VIII)で表される少なくとも1つの第二級芳香族アミン酸化防止剤を含む、請求項6に記載の方法。
  8. 下記式(IX)で表される置換フェノール系酸化防止剤を含み、
    Figure 0004966196
    (式中、R27、R28及びR29は、オルト位の基の少なくとも1つがアルキルを含むことを条件として、独立に、水素、又は1〜100個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である)
    0.01重量%〜10重量%の少なくとも1つの有機ホスファイト、及び0.01重量%〜10重量%の式(VIII)で表される少なくとも1つの第二級芳香族アミン酸化防止剤及び式(IX)で表される置換フェノール系酸化防止剤の混合物を含む、請求項7に記載の方法。
  9. 有機ホスファイトと酸化防止剤の含有比率が、1:99〜99:1である、請求項7または8に記載の方法。
  10. 分散剤、清浄剤、錆抑制剤、金属不活性化剤、磨耗防止剤、消泡剤、摩擦調整剤、シール膨潤剤、抗乳化剤、粘度指数向上剤、及び流動点降下剤からなる群から選択される少なくとも1種のさらなる添加剤をさらに含む、請求項7−9のいずれか1項に記載の方法。
  11. (A)少なくとも1種の潤滑油基油、
    (B)ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、及び
    (C)モノ−、ジ−及びトリ−ノニルジフェニルアミン
    を含む安定化されたタービン油組成物。
  12. タービン潤滑油を安定化する方法であって、該潤滑油に対して、安定化する量の、
    (A)ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、及び
    (B)モノ−、ジ−及びトリ−ノニルジフェニルアミン
    を含む組成物を添加することを含む方法。
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