JP5069849B2 - 潤滑油添加剤組成物およびエステル系合成潤滑油組成物 - Google Patents

潤滑油添加剤組成物およびエステル系合成潤滑油組成物 Download PDF

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本発明は、粘度指数向上剤、詳しくは特定のポリ(メタ)アクリレート(以下PMAと略す)、およびそれを含むエステル系合成潤滑油組成物に関する。
近年、環境保護の気運が高まり、自動車の省燃費性がより一層要求されている。省燃費化の1つの手段として潤滑油の低粘度化による摩擦損失の低減が挙げられている。しかしながら、単に低粘度化すると液漏れや焼き付きといった問題が生じてくる。この問題を解決するためには、一般に粘度指数を上げることが必要とされ、高温での粘度を高く保持し、低温での粘度を低くする手段として粘度指数向上剤の添加が効果的であり、従来から多く用いられてきた。
しかし、潤滑油のうちのエステル系合成潤滑油に対しては従来の粘度指数向上剤では粘度指数向上効果が不十分であった。エステル系合成潤滑油に対して効果を示す粘度指数向上剤として提案されているものは例えば特許文献−1に記載のPMA系粘度指数向上剤があるが、その効果は不十分であった。
特開平10−77474号公報
本発明の課題は、エステル系合成潤滑油に対して粘度指数向上効果が十分な粘度指数向上剤を提供することである。
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の単量体からなり、特定の溶解性パラメーターを有する共重合体(A)からなる粘度指数向上剤がエステル系合成潤滑油において粘度指数向上効果に優れていることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、炭素数1〜4のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルおよび炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選ばれる1種以上の(メタ)アクリル酸エステル(a1)、炭素数11〜15のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a2)、並びに炭素数16〜24のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a3)を必須構成単量体とする共重合体であって、(a1)がメタクリル酸メチルを含有し、溶解性パラメーターが9.35〜11である共重合体(A)、並びに希釈剤(D)および必要により他の添加剤(E)を含有し、希釈剤(D)が、(A)を構成する全単量体の合計重量に対して0.2〜10倍重量のエステル系合成潤滑油を含む潤滑油添加剤組成物;該潤滑油添加剤組成物とエステル系合成潤滑油を含有するエステル系合成潤滑油組成物;並びに、炭素数1〜4のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルおよび炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選ばれる1種以上の(メタ)アクリル酸エステル(a1)、炭素数11〜15のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a2)、並びに炭素数16〜24のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a3)を必須構成単量体とする共重合体であって、(a1)がメタクリル酸メチルを含有し、溶解性パラメーターが9.35〜11である共重合体(A)、並びに希釈剤(D)および必要により他の添加剤(E)からなる潤滑油添加剤組成物の製造方法であって、単量体を重合触媒および希釈剤(D)の存在下に溶液重合する工程において、希釈剤(D)が、(A)を構成する全単量体の合計重量に対して0.2〜10倍重量のエステル系合成潤滑油を含むことを特徴とする潤滑油添加剤組成物の製造方法;である。
本発明の粘度指数向上剤は、従来のPMA系粘度指数向上剤と比べエステル系合成潤滑油に添加した場合、粘度指数向上能に優れる。
上記および以下において、本発明の潤滑油添加剤組成物中に含有する、共重合体(A)からなる粘度指数向上剤を、本発明の粘度指数向上剤と記載する。
本発明の潤滑油添加剤組成物の製造方法は、濁度の小さい潤滑油添加剤組成物を得ることができる。
本発明における共重合体(A)の溶解性パラメーター(以下SP値と略す)は、下限は通常9.3、好ましくは9.32、さらに好ましくは9.35であり、上限は通常11、好ましくは10.0、さらに好ましくは9.8である。
SP値は、Fedorsによる方法[Polym.Eng.Sci.14(2)152,(1974)]によって、使用した単量体の構造とそのモル比から計算できる。SP値が9.3未満では粘度指数向上能に乏しい。また、11を超えるとエステル系合成潤滑油への溶解性の観点から、好ましくない。
共重合体(A)の必須構成単量体であるとしては以下の(a1)〜(a3)が挙げられる。
(a1)は、炭素数1〜4のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルおよび炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選ばれる1種以上の(メタ)アクリル酸エステルである。
(a1)のうちの炭素数1〜4のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a11)としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−またはiso−プロピル、(メタ)アクリル酸n−、iso−またはsec−ブチルなどが挙げられ、好ましいのはメタクリル酸メチル、メタクリル酸n−ブチルであり、さらに好ましいのは粘度指数向上効果の観点からメタクリル酸メチル(以下、MMAと略記する)である。
(a1)のうちの炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル(a12)としては、例えば2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下HEMAと略す)、2または3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
(a2)は炭素数11〜15の直鎖または分岐アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルであり、例えば、(メタ)アクリル酸n−ウンデシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルウンデシル、(メタ)アクリル酸n−トリデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルドデシル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルトリデシル、(メタ)アクリル酸n−ペンタデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルテトラデシル、オキソ合成により製造されたアルコール[例えば、商品名「ネオドール23」(シェル化学製)、「トリデカノール」(協和発酵製)、「オキソコール1213」(日産化学製)、「ネオドール45」(シェル化学製)、「オキソコール1415」(日産化学製)との(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる(以下、「ネオドール23」とのメタクリル酸エステルをN23、「ネオドール45」とのメタクリル酸エステルをN45と略す)。これらのなかで好ましいのは、炭素数12〜15の直鎖または分岐アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルである。
(a3)は炭素数16〜24の直鎖または分岐のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルであり、例えばアクリル酸n−ヘキサデシル、メタクリル酸n−ヘキサデシル(以下HMAと略す)、アクリル酸n−オクタデシル、メタクリル酸n−オクタデシル(以下OMAと略す)、(メタ)アクリル酸n−エイコシル、(メタ)アクリル酸n−ドコシル、(メタ)アクリル酸2−メチルペンタデシル、(メタ)アクリル酸2−ヘキシルデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルヘキサデシル、(メタ)アクリル酸2−オクチルデシル、(メタ)アクリル酸2−ヘキシルドデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルヘプタデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルオクタデシル、(メタ)アクリル酸2−オクチルドデシル、(メタ)アクリル酸2−デシルテトラデシルなどが挙げられる。
(a3)のうちで好ましいのは低温特性の観点から、炭素数16〜18の直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルおよび(メタ)アクリル酸2−デシルテトラデシルである。
(A)の全構成単量体の合計重量に基づく(a1)〜(a3)のそれぞれの重量%の好ましい範囲は以下の通りである。
(a1)の割合は、粘度指数と溶解性の観点から、好ましくは15%(以下、特に断りのない限り、%は重量%を表す)〜65%、さらに好ましくは30〜60%、特に好ましくは40〜58%、とりわけ好ましくは40〜55%である。
(a2)の割合は、粘度指数と溶解性の観点から、好ましくは0.1〜39.9%、さらに好ましくは5〜38%、特に好ましくは10〜38%、とりわけ好ましくは20〜38%である。
(a3)の割合は、粘度指数と低温粘度の観点から、好ましくは10〜80%、さらに好ましくは15〜70%、特に好ましくは15〜60%、とりわけ好ましくは15〜55%である。
(a1)としては、(a11)のみを使用、(a12)のみを使用、および(a11)と(a12)を併用して使用の3種類の場合がある。
(a11)および(a12)の割合は、それぞれ単独で使用するか、併用するかによって(A)の全単量体の合計重量に基づくそれぞれの重量%の好ましい範囲が以下のようになる;
(a11)を単独で使用する場合は、好ましくは40〜65%、さらに好ましくは42〜60%、特に好ましくは45〜58%、とりわけ好ましくは47〜55%である。
(a12)を単独で使用する場合は、好ましくは15〜50%、さらに好ましくは17〜45%、特に好ましくは19〜40%、とりわけ好ましくは20〜35%である。
(a11)と(a12)を併用する場合は、(a11)と(a12)の合計重量は、好ましくは20〜65%、さらに好ましくは25〜55%、特に好ましくは30〜50%、とりわけ好ましくは35〜55%である。
(a11)と(a12)を併用する場合の比率は、溶解性パラメータの観点から任意に調整することができ、好ましくは(a11)/(a12)=0.1〜99.9%/0.1〜99.9%、さらに好ましくは10〜90%/10〜90%、特に好ましくは40〜85%/15〜60%、とりわけ好ましくは50〜80%/20〜50%である。
本発明における(A)を構成する単量体としては、(a1)〜(a3)以外に、その他の単量体(b)を構成単量体として使用できる。
(b1):(a11)以外のヒドロキシル基含有ビニル単量体
例えば、ヒドロキシル基含有芳香族ビニル単量体[p−ヒドロキシスチレンなど]、モノ−またはジ−ヒドロキシアルキル(炭素数1〜4)置換(メタ)アクリルアミド[N,N−ジヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ−2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミドなど]、ビニルアルコール(酢酸ビニル単位の加水分解により形成される)、炭素数3〜12のアルケノール[(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−オクテノール、1−ウンデセノールなど]、炭素数4〜12のアルケンジオール[1−ブテン−3−オール、2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオールなど]、ヒドロキシアルキル(炭素数1〜6)アルケニル(炭素数3〜10)エーテル[2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテルなど]、多価(3〜8価)アルコール(アルカンポリオール、その分子内もしくは分子間脱水物、糖類、例えばグリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、ジグリセリン、蔗糖)のアルケニル(炭素数3〜10)エーテルまたは(メタ)アクリレートなど[蔗糖(メタ)アリルエーテル]などが挙げられる。
(b2)窒素原子含有ビニル単量体
(b21)1〜3級アミノ基含有ビニル単量体:
1級アミノ基含有ビニル単量体、例えば、炭素数3〜6のアルケニルアミン[(メタ)アリルアミン、クロチルアミンなど]、アミノアルキル(炭素数2〜6)(メタ)アクリレート[アミノエチル(メタ)アクリレートなど]、2級アミノ基含有ビニル単量体、例えば、アルキル(炭素数1〜6)アミノアルキル(炭素数2〜6)(メタ)アクリレート[t−ブチルアミノエチルメタクリレート、メチルアミノエチル(メタ)アクリレートなど]、ジフェニルアミン(メタ)アクリルアミド[4−ジフェニルアミン(メタ)アクリルアミド、2−ジフェニルアミン(メタ)アクリルアミドなど]、炭素数6〜12のジアルケニルアミン[ジ(メタ)アリルアミンなど]、3級アミノ基含有ビニル単量体、例えば、ジアルキル(炭素数1〜4)アミノアルキル(炭素数2〜6)(メタ)アクリレート[ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートなど、ジアルキル(炭素数1〜4)アミノアルキル(炭素数2〜6)(メタ)アクリルアミド[ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなど]、3級アミノ基含有芳香族ビニル系単量体[N,N−ジメチルアミノスチレン、など]、含窒素複素環含有ビニル系単量体[モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、N−ビニルピロール、N−ビニルピロリドン、N−ビニルチオピロリドンなど]、
(b22)第4級アンモニウム塩基含有ビニル単量体:
例えば、前述の3級アミノ基含有ビニル単量体を、4級化剤(炭素数1から12のアルキルクロライド、ジアルキル硫酸、ジアルキルカーボネート、およびベンジルクロライド等)を用いて4級化したものなどが挙げられる。
(b23)ニトリル基含有ビニル単量体
(メタ)アクリロニトリルなど、
(b3)炭化水素系ビニル単量体:
(b31)脂肪族炭化水素系ビニル単量体
例えば、炭素数2〜20のアルケン[エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセンなど]、および炭素数4〜12のアルカジエン[ブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6ヘプタジエン、1,7−オクタジエンなど]、
(b32)脂環式炭化水素系ビニル単量体:
例えば、シクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ピネン、リモネン、インデン、ビニルシクロヘキセン、およびエチリデンビシクロヘプテンなど、
(b33)芳香族炭化水素系ビニル単量体:
例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、4−エチルスチレン、4−イソプロピルスチレン、4−ブチルスチレン、4−フェニルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ベンジルスチレン、4−クロチルベンゼン、および2−ビニルナフタレンなど、
(b4)ビニルエステル、ビニルエーテル、ビニルケトン類
例えば、炭素数2〜12の飽和脂肪酸のビニルエステル[酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、オクタン酸ビニルなど]、炭素数1〜12のアルキル、アリールもしくはアルコキシアルキルのビニルエーテル[メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、ビニル2−メトキシエチルエーテル、ビニル2−ブトキシエチルエーテルなど]、および炭素数1〜8のアルキルもしくはアリールのビニルケトン[メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、フェニルビニルケトンなど]、
(b5)エポキシ基含有ビニル単量体;
例えば、グリシジル(メタ)アクリレートグリシジル(メタ)アリルエーテルなど、
(b6)ハロゲン元素含有ビニル単量体;
例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、塩化(メタ)アリル、ハロゲン化スチレン(ジクロルスチレンなど)など、
(b7)不飽和ポリカルボン酸のエステル;
例えば、不飽和ポリカルボン酸のアルキル、シクロアルキルもしくはアラルキルエステルが挙げられ、このうち不飽和ジカルボン酸[マレイン酸、フマール酸、イタコン酸など]の炭素数1〜8のアルキルジエステル[ジメチルマレエート、ジメチルフマレート、ジエチルマレエート、ジオクチルマレエート]など、
(b8)ポリオキシアルキレン鎖含有ビニル単量体;
例えば、ポリオキシアルキレングリコール(アルキレン基の炭素数2〜4、重合度2〜50)、もしくはポリオキシアルキレンポリオール[上記3〜8価のアルコールのポリオキシアルキレンエーテル(アルキル基の炭素数2〜4、重合度2〜100)]、またはそれらのアルキル(炭素数1〜4)エーテルのモノ(メタ)アクリレート[ポリエチレングリコール(分子量100〜300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量130〜500)モノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(分子量110〜310)(メタ)アクリレート、ラウリルアルコールエチレンオキシド付加物(2〜30モル)(メタ)アクリレート、モノ(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレン(分子量150〜230)ソルビタン]など、
(b9)カルボキシル基含有ビニル単量体;
モノカルボキシル基含有ビニル単量体、例えば、不飽和モノカルボン酸[(メタ)アクリル酸、α−メチル(メタ)アクリル酸、クロトン酸、桂皮酸など]、不飽和ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数1〜8)エステル[マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステルなど];2個以上のカルボキシル基を含有するビニル単量体、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸などが挙げられる。
(b)のうち、好ましいものは(b1)および(b2)、さらに好ましいものは(b21)、特にジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート(以下DAEと略す)、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートおよびモルホリノエチル(メタ)アクリレートである。
(b)を使用する場合の、全単量体の重量に基づく(b)の割合は、(b)の種類によって好ましい範囲が以下のようになる。
(b1)は、粘度指数と溶解性の観点から、好ましくは30%以下、さらに好ましくは1〜25%、特に好ましくは1〜20%である。
(b2)は、スラッジ分散性の観点から、好ましくは10%以下、さらに好ましくは
0.1〜7%、特に好ましくは0.1〜5%である。
(b3)〜(b9)は、好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下である。
(b)は2種類以上の併用であってもよいが、全単量体の重量に基づく(b)の合計は、粘度指数向上効果の観点から好ましくは30%以下、さらに好ましくは0.1〜20%である。
共重合体(A)の重量平均分子量は、粘度指数向上効果の観点から好ましくは5,000〜1,000,000、さらに好ましくは50,000〜800,000、特に好ましくは200,000〜700,000であり、とりわけ好ましくは、300,000〜650,000である。
共重合体(A)は、公知の製造方法によって得ることができる。例えば前記の単量体を溶剤中で重合触媒存在下にラジカル重合することにより得られる。
重合溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、炭素数9〜10のアルキルベンゼン、メチルエチルケトン、後述のエステル系合成潤滑油などが使用できる。溶剤のうち好ましいのは、重合後にそのまま残存させても、透明性を維持しやすいという観点からエステル系合成潤滑油である。
重合触媒としては、アゾ系触媒(例えば、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(以下AMBNと略す)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(以下ADVNと略す)、ジメチル2,2−アゾビスイソブチレートなど)や過酸化物系(例えば、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシネオヘプタノエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、ジブチルパーオキシトリメチルアジペート、ベンゾイルパーオキシド、クミルパーオキシド、ラウリルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、クミルパーオキシド、ラウリルパーオキシドなど)を用いることができる。さらに、必要により連鎖移動剤を併用してもよく、このようなものとしては、例えばチオカルボン酸類(n−ラウリルメルカプタン(以下DMと略す)、メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール等)、チオール酸類(チオグリコール酸、チオリンゴ酸等)、アミン類(ジブチルアミン等)等を挙げることができ、連鎖移動剤の量は単量体の重量に対して、好ましくは0.001〜5%、さらに好ましくは0.05〜3%である。反応温度は、50〜140℃、好ましくは70〜120℃である。また、上記の溶液重合の他に、塊状重合、乳化重合または懸濁重合により得ることもできる。
仕上がり時の外観の観点から、単量体と混合する重合溶剤の量は初期仕込み重合溶剤の重量に対して、通常100〜1,000%、好ましくは250〜900%、さらに好ましくは300〜800%である。さらに、(A)の重合様式としては、ランダム付加重合または交互共重合のいずれでもよく、また、グラフト共重合またはブロック共重合のいずれでもよい。
重合時の温度、単量体濃度(溶媒濃度)、触媒量、連鎖移動剤量などにより(A)の重量平均分子量を調整できる。
本発明の潤滑油添加剤組成物は、共重合体(A)、並びに希釈剤(D)および/または他の添加剤(E)を含有する。
希釈剤(D)としては、脂肪族溶剤[炭素数6〜18の脂肪族炭化水素(ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、オクタン、デカリン、灯油など)];芳香族溶剤{炭素数7〜15の芳香族溶剤[トルエン、キシレン、エチルベンゼン、炭素数9の芳香族混合溶剤(トリメチルベンゼン、エチルトルエンなどの混合物)、炭素数10〜11の芳香族混合溶剤など]、および後述のエステル系合成潤滑油などであり、これらのうち好ましいものは潤滑油添加剤組成物の外観が透明になりやすいという観点からエステル系合成潤滑油である。
希釈剤(D)の使用量は、(A)の重量に基づいて、好ましくは10〜900%、さらに好ましくは30〜800%、特に好ましくは40〜600%である。
希釈剤の比率が高いほうが基油に容易に溶解する点で好ましいが、あまり多いのは経済的ではない。
希釈剤(D)は前述のように重合時の重合溶剤を除去せずにそのまま残存させたものであってもよい。
潤滑油添加剤組成物が含有することができる他の添加剤(E)としては、例えば流動点降下剤、清浄剤(スルフォネート系、サリシレート系、フェネート系、ナフテネート系等のCaやMg塩、炭酸カルシウム)、分散剤(コハク酸イミド系;ヒ゛スタイフ゜、モノタイフ゜、ホ゛レートタイフ゜、マンニッヒ縮合物系等)、抗酸化剤(ジンクジチオフォスフェート、アミン系;ジフェニルアミン、ヒンダードフェノール系、チオリン酸亜鉛、トリアルキルフェノール等)、油性向上剤(長鎖脂肪酸系;オレイン酸、長鎖脂肪酸エステル;オレイン酸エステル、長鎖アミン系:オレイルアミン等、長鎖アミド;オレアミド)、摩擦摩耗調整剤(モリブデンジチオフォスフェート、モリブデンカーバメイト、ジンクジアルキルジチオフォスフェート等)、極圧剤(硫黄リン系、硫黄系、リン系、クロル系等)、消泡剤(シリコーン油、金属石けん、脂肪酸エステル、リン酸エステル等)、、抗乳化剤(4級アンモニウム塩、硫酸化油、リン酸エステル)、腐食防止剤(ベンゾトリアゾールなどの窒素化合物、1,3,4−チオジアゾリル−2,5−ビスジアルキルジチオカルバメートなどの硫黄および窒素含有化合物)などが挙げられる。
他の添加剤(E)のうち好ましいものは流動点降下剤であり、流動点降下剤のうち好ましいのは、単量体のうちの少なくとも1種が炭素数12〜18のアルキル基を含む単量体から構成される共重合体であり、全構成単量体のアルキル基の平均炭素数が12〜16になるような共重合体である。
このような共重合体としては、例えばメタクリル酸ドデシル/メタクリル酸ヘキサデシル(10〜50%/50〜90%)共重合体[平均炭素数:12.3〜15.6]、メタクリル酸ドデシル/メタクリル酸テトラデシル(90〜70%/10〜30%)共重合体[平均炭素数:12.2〜12.6]、およびN23/HMA/OMA(30〜70%/5〜50%/3〜20%)共重合体[平均炭素数:13.7〜15.4]などが挙げられる。
他の添加剤(E)として流動点降下剤を使用する場合の好ましい添加量は、本発明における共重合体(A)との合計重量に基づいて、低温特性の観点から、1〜15%である。
他の添加剤(E)のうち、(A)の重量に基づく清浄剤の添加量は0〜20%、好ましくは0.1〜10%、分散剤の添加量はを0〜20%、好ましくは0.2〜10%、抗酸化剤の添加量は0〜5%、好ましくは0.1〜3%、油性向上剤の添加量は0〜5%、好ましくは0.1〜1%、摩擦摩耗調整剤の添加量はを0〜5%、好ましくは0.1〜3%、極圧剤の添加量は0〜20%、好ましくは0.1〜10%、消泡剤の添加量は2〜1000ppm、好ましくは10〜700ppm、抗乳化剤の添加量は0〜3%、好ましくは0〜1%、腐食防止剤の添加量は0〜3%、好ましくは0〜2%である。
本発明の潤滑油添加剤組成物は、(A)を好ましくは10〜90%、(D)を好ましくは10〜90%、及び(E)を好ましくは0〜20%含有する。
本発明の潤滑油添加剤組成物は、(A)並びに(D)および/または(E)を任意の順序で混合することによって得られるが、(D)を含む場合の好ましい製造方法は、単量体、重合触媒および(D)(重合溶剤として使用)の存在下に溶液重合する工程を含む製造方法であり、そのまま(D)を除去せずに残存させる方法である。特に(D)が全構成単量体の重量に対して0.2〜10倍重量のエステル系合成潤滑油を含む場合が好ましい。
具体的な重合方法としては、(1)重合槽に(D)を仕込み、単量体と重合触媒の混合液を滴下槽に仕込み、滴下する方法、および、(2)重合槽に(D)を仕込み、単量体と重合触媒および(D)の混合液を滴下槽に仕込み、滴下する方法があり、好ましくは(2)の重合方法である。
(2)の場合の(D)の仕込み割合は、重合槽/滴下槽=(10〜80)/(20〜90)、さらに好ましくは、(10〜60)/(40〜90)、特に好ましくは(10〜30)/(70〜90)である。(D)の割合がこの範囲であると、潤滑油添加剤組成物の外観の透明性が優れる。重合して得られた潤滑油添加剤組成物は、その後、ハンドリングの観点から、さらに(D)で希釈してもよい。
本発明のエステル系合成潤滑油組成物は、本発明の粘度指数向上剤とエステル系合成潤滑油を基油として含有する。
エステル系合成潤滑油としては、従来から潤滑油として使用されている潤滑機能のあるエステル系合成化合物であれば特に限定されない。
例えば、特開平11−172267号公報記載の二価カルボン酸とアルコールからなるエステル、特開2003−321691号公報記載の一価カルボン酸とジオールからなるエステル、特開平10−77494号公報記載のフォスフェートエステルなどが挙げられる。
これらのうち、本発明の粘度指数向上剤が特に効果的に粘度指数を向上させることができるという観点から好ましいのは、炭素数7〜16の脂肪族飽和二価カルボン酸と炭素数8〜24の脂肪族飽和一価アルコールのエステル、および炭素数8〜24の脂肪族飽和一価カルボン酸と炭素数7〜16の脂肪族飽和二価アルコールのエステルなどが挙げられる。
さらに、耐熱性および低温流動性の観点から、エステルの好ましい炭素数は15〜40、さらに好ましくは20〜40、特に好ましくは25〜35である。
具体例としては、n−ヘプタン二酸n−デシル、n−ヘプタン二酸n−ウンデシル、n−ヘプタン二酸n−ドデシル、n−ヘプタン二酸イソデシル、n−ヘプタン二酸イソウンデシル、n−ヘプタン二酸イソドデシル、n−ヘプタン二酸2−エチルヘキシル、n−オクタン二酸n−ノニル、n−オクタン二酸n−デシル、n−オクタン二酸n−ウンデシル、n−オクタン二酸イソノニル、n−オクタン二酸イソデシル、n−オクタン二酸2−エチルヘキシル、n−デカン酸イソウンデシル、n−ノナン二酸n−オクチル、n−ノナン二酸n−ノニル、n−ノナン二酸n−デシル、n−ノナン二酸イソオクチル、n−ノナン二酸イソノニル、n−ノナン二酸イソデシル、n−ノナン二酸2−エチルヘキシル、n−デカン二酸n−オクチル(以下、ジオクチルセバケート=DOSと略記する)、n−デカン二酸2−エチルヘキシル、n−デカン二酸n−ノニル、およびn−デカン二酸n−デシルなどが挙げられる。
これらのうち好ましいのは、粘度特性の観点からn−オクタン二酸n−デシル、n−オクタン二酸n−ウンデシル、n−オクタン二酸イソノニル、n−オクタン二酸イソデシル、n−オクタン二酸2−エチルヘキシル、およびDOSである。
エステル系合成潤滑油の流動点(JIS K2269−1993年)は−5℃以下が好ましい。さらに好ましくは−15℃〜−60℃である。流動点がこの範囲であると低温粘度が良好である。
エステル系合成潤滑油の100℃における動粘度は、1〜15mm2/s、好ましくは2〜5mm2/sであり、その粘度指数は通常80以上、好ましくは100以上、さらに好ましくは105〜180である。このようなエステル系合成潤滑油に本発明の粘度指数向上剤を配合した潤滑油組成物は、粘度指数がさらに高くなり省燃費性が良好となる。
本発明のエステル系合成潤滑油組成物は、上記の粘度指数向上剤およびエステル系合成潤滑油を含有し、共重合体(A)の含有量がエステル系潤滑油組成物の重量に基づいて0.5〜30%、好ましくは0.5〜15%であるエステル系合成潤滑油組成物である。
本発明のエステル系合成潤滑油組成物は、本発明の潤滑油添加剤組成物とエステル系合成潤滑油を配合して得ることができる。
また、本発明のエステル系合成潤滑油組成物は、本発明の粘度指数向上剤と前述の他の添加剤とエステル系合成潤滑油とを別々に配合して得ることもできる
エステル系合成潤滑油組成物がエンジン油の場合には、100℃の動粘度が3〜10mm2/sの基油に、(A)として0.5〜15%が添加されることが好ましい。
ギヤ油の場合には100℃の動粘度が3〜10mm2/sの基油に3〜30%が添加されることが好ましい。
自動変速機油(ATF、ベルトCVT油)の場合には100℃の動粘度が2〜6mm2/sの基油に2〜25%が添加されことが好ましい。
トラクション油の場合には100℃の動粘度が1〜5mm2/sの基油に0.5〜15%が添加されることが好ましい。
作動油の場合には100℃の動粘度が1〜10mm2/sの基油に0.5〜25%が添加されることが好ましい。
本発明の粘度指数向上剤を含有した潤滑油組成物は、輸送用機器、各種工作機器などのエンジン油、ギヤ油、自動変速機油(ATF、CVT油)、トラクション油、ショックアブソーバー油、パワーステアリング油などに使用される。
<実施例>
以下に実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定するものではない。なお、製造例、実施例、比較例中の%および部は質量%および質量部を表す。
(GPCによる重量平均分子量の測定)
装置 :東洋曹達製 HLC−802A
カラム :TSK gel GMH6 2本
測定温度 :40℃
試料溶液 :0.5質量%のTHF溶液
溶液注入量 :200μl
検出装置 :屈折率検出器
標準 :ポリスチレン
(粘度指数の試験方法)
JIS−K−2283の方法で行った。
実施例1〜3および比較例1、2;
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、滴下ロート、および窒素吹き込み管を備えた反応容器に、表1記載の重合溶剤[希釈剤(D)に相当]を仕込み、ガラス製ビーカーに、表1に記載の単量体を合計100部、単量体の希釈剤[希釈剤(D)に相当]を表1記載の部数、並びに重合触媒として2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル:ADVNと略記)0.04部および2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル:AMBNと略記)0.18部を仕込み、20℃で撹拌、混合して単量体−重合触媒の希釈剤溶液を調製し、滴下ロートに仕込んだ。
反応容器の気相部の窒素置換を行い、気相酸素濃度を500〜1,000ppmとした。密閉下に、75℃にて2時間かけて単量体−重合触媒の希釈剤溶液を滴下し、滴下終了から4時間、同温度で熟成した後、得られたポリマーを130℃、減圧度4kPa以下で2時間かけて低沸成分を留去し、表1に記載の重量平均分子量(以下Mwと記す)を有する共重合体および希釈剤(D)を含む潤滑油添加剤組成物を得た。
Figure 0005069849
実施例1〜3および比較例1,2で得られた潤滑油添加剤組成物における共重合体の濃度が20重量%となるように表2記載の量の追加の希釈剤(D)を加え、100℃で撹拌、混合し、それぞれを実施例4〜6、比較例3および4の潤滑油添加剤組成物とした。
これらの潤滑油添加剤組成物について、濁度測定を行った。結果を表2に示す。
(濁度の測定方法)
JIS K6714-1977及びK7105-1981に準拠。
装置 :日本精密光学株式会社製 ポイック積分球式濁度計 SEP−T−SB
吸収セル:液層の厚み10mm
測定温度:20±5℃
計算式 :濁度(%)=Td×100/Tt
Td:測定試料の散乱透過光量
Tt:測定試料の全透過光量
Figure 0005069849
実施例7〜9、比較例5、6;
潤滑油添加剤組成物(A'−1)〜(A'−3)、(X'−1)または(X'−2)を、基油(DOS;100℃の動粘度:3.206mm2/s、粘度指数:152)に表3記載の重量%溶解し、潤滑油組成物を作製した。得られた潤滑油組成物の粘度指数の測定結果を表3に示す。
Figure 0005069849
本発明の粘度指数向上剤は、従来のPMA系粘度指数向上剤に比べ、エステル系合成潤滑油に対して粘度指数向上効果に優れることから、今後の自動車の省燃費性の要求に対応出来る。従って、自動車用潤滑油、例えば、駆動系潤滑油(マニュアルトランスミッション油、デファレンシャルギヤ油、オートマチックトランスミッション油、ベルトCVT油、ギヤ油など)、作動油(機械の作動油、パワーステアリング油、ショックアブソーバー油など)、エンジン油(ガソリン用、ディーゼル用など)、ギヤ油、トラクション油、設備油などに好適に用いることができる。

Claims (6)

  1. 炭素数1〜4のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルおよび炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選ばれる1種以上の(メタ)アクリル酸エステル(a1)、炭素数11〜15のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a2)、並びに炭素数16〜24の直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a3)を必須構成単量体とする共重合体であって、(a1)がメタクリル酸メチルを含有し、溶解性パラメーターが9.35〜11である共重合体(A)、並びに希釈剤(D)および必要により他の添加剤(E)を含有し、希釈剤(D)が、(A)を構成する全単量体の合計重量に対して0.2〜10倍重量のエステル系合成潤滑油を含む潤滑油添加剤組成物。
  2. (A)が、全構成単量体の合計重量に基づき15〜65重量%の(a1)、0.1〜39.9重量%の(a2)、および10〜80重量%の(a3)から構成される共重合体である請求項1記載の潤滑油添加剤組成物。
  3. (a1)がメタクリル酸メチルである請求項1または2記載の潤滑油添加剤組成物。
  4. 共重合体(A)の重量平均分子量が、5,000〜1,000,000である請求項1〜3のいずれか記載の潤滑油添加剤組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれか記載の潤滑油添加剤組成物とエステル系合成潤滑油を含有するエステル系合成潤滑油組成物。
  6. 炭素数1〜4のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルおよび炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選ばれる1種以上の(メタ)アクリル酸エステル(a1)、炭素数11〜15のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a2)、並びに炭素数16〜24の直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a3)を必須構成単量体とする共重合体であって、(a1)がメタクリル酸メチルを含有し、溶解性パラメーターが9.35〜11である共重合体(A)、並びに希釈剤(D)および必要により他の添加剤(E)からなる潤滑油添加剤組成物の製造方法であって、単量体を重合触媒および希釈剤(D)の存在下に溶液重合する工程において、希釈剤(D)が、(A)を構成する全単量体の合計重量に対して0.2〜10倍重量のエステル系合成潤滑油を含むことを特徴とする潤滑油添加剤組成物の製造方法。
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