JP6184505B2 - 摩擦調整剤及びその製造方法 - Google Patents
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Description
以下の用語は明細書を通して用い、特段の指示がない限り以下の意味を有するものとする。
一実施形態では、潤滑油添加剤は、(1)多段階合成プロセスから誘導された窒素含有反応物と;(2)ホウ酸などのホウ素の源と;(3)グリセロールとの反応生成物である。
一実施形態では、窒素含有反応物は、多段階合成プロセスから誘導される。
一実施形態では、三酸化ホウ素や、多様な形態のメタホウ酸、オルトホウ酸、四ホウ酸を含むホウ酸、モノ、ジ、又はトリC1〜C6アルキルボラートを含むホウ酸アルキルなどのホウ素の源が反応において使用される。好ましくは、ホウ酸をホウ素の源として使用する。ホウ酸は、当該技術分野において周知の方法により調製することができる。また、Aldrich、Fisher Scientificなどの供給業者から購入することもできる。
潤滑油添加剤組成物は、容器にジエタノールアミンなどのアルカノールアミン、及び水酸化カリウムなどの塩基を装入することにより調製される。反応の副生物である水を、蒸留により除去する。ヤシ油などのトリグリセリドを、次いで容器に加え、混合する。得られた生成物は窒素含有性であり、典型的には、ジエタノールアミドなどのアルカノールアミドである。ホウ酸などのホウ素の源を次いで容器に加える。得られた混合物を、水が実質的に除去されて反応が完了するまで還流した後、その混合物にグリセロールを添加する。
多くの場合、キャリア液中に本発明の油溶性添加剤組成物の濃縮物を形成することが有利であり得る。これらの添加剤濃縮物は、取扱い、輸送、及び最終的には潤滑剤基油へ配合して最終の潤滑剤を得る便利な方法をもたらす。一般に、本発明の油溶性添加剤濃縮物は、それ自体では最終の潤滑剤として使用可能でないか、適していない。むしろ、油溶性添加剤濃縮物は、潤滑剤基油原液と配合されて、最終の潤滑剤を提供するものである。キャリア液は、本発明の油溶性添加剤を容易に溶液化させて、潤滑剤基油原液中に容易に溶解する油添加剤濃縮物をもたらすことが望ましい。さらに、キャリア液は、例えば、高揮発性、高粘度、ヘテロ原子などの不純物を含むいかなる望ましくない特徴も潤滑剤基油原液に、したがって、究極的には最終の潤滑剤に導入しないことが望ましい。したがって、本発明は、不活性キャリア流体及び、総濃縮物に基づいて2.0重量%から90重量%までの、本発明による油溶性添加剤組成物を含む油溶性添加剤濃縮物組成物をさらに提供する。この不活性キャリア流体は、潤滑油とすることもできる。
本発明の一実施形態では、本発明の油溶性添加剤組成物を潤滑粘度の基油と混合して、潤滑油組成物を形成することができる。潤滑油組成物は、成分中最大の量の潤滑粘度の基油及び少量の上述した本発明の油溶性添加剤組成物を含む。
所望の場合、その他の添加剤を、本発明の潤滑油及び潤滑油濃縮組成物に含ませてもよい。こうした添加剤には、抗酸化剤又は酸化防止剤、分散剤、さび止め剤、抗腐食剤などが含まれる。また、消泡剤、安定化剤、防汚剤、粘着性付与剤、チャター防止剤(anti−chatter agent)、滴点向上剤、スクウォーク防止剤(anti−squawk agent)、極圧剤、賦香剤などを含ませてもよい。
本発明において使用することができる清浄剤には、アルキル又はアルケニル芳香族スルホナート、サリチラート、カルシウムフェナート、ホウ酸化スルホナート、多ヒドロキシアルキル又はアルケニル芳香族化合物の硫化又は未硫化金属塩、アルキル又はアルケニルヒドロキシ芳香族スルホナート、硫化又は未硫化アルキル又はアルケニルナフテナート、アルカン酸の金属塩、アルキル又はアルケニル多酸の金属塩、並びにこれらの化学的及び物理的混合物が含まれる。
その名前が示すように、こうした剤は可動性金属部品の摩耗を低減する。そのような剤の例には、亜鉛ジチオホスファート、カルバマート(carbarmate)、エステル、及びモリブデン錯体が含まれるが、これらに限定されるものではない。
抗さび剤は、通常は腐食を受ける物質の腐食を低減する。抗さび剤の例には、非イオン性ポリオキシエチレン界面活性剤、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビトール、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビトール、及びモノオレイン酸ポリエチレングリコールが含まれるが、これらに限定されるものではない。抗さび剤として有用なその他の化合物には、ステアリン酸及びその他の脂肪酸、ジカルボン酸、金属石ケン、脂肪酸アミン塩、重質スルホン酸の金属塩、多価アルコールのカルボン酸部分エステル、及びリン酸エステルが含まれるが、これらに限定されるものではない。
抗乳化剤は、エマルションの分離を促進するために使用される。抗乳化剤の例には、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロックコポリマー、ポリエトキシル化アルキルフェノール、ポリエステルアミド、エトキシル化アルキルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリビニルアルコール誘導体及びカチオン性又はアニオン性高分子電解質が含まれるが、これらに限定されるものではない。異なる種類のポリマーの混合物も使用することができる。
追加の摩擦調整剤を本発明の潤滑油に添加してもよい。摩擦調整剤の例には、脂肪族アルコール、脂肪酸、アミン、エトキシル化アミン、ホウ酸化エステル、その他のエステル、ホスファート、ホスファイト及びホスホナートが含まれるが、これらに限定されるものではない。
抗酸化及び耐摩耗特性などの複数の特性を有する添加剤もまた、本発明の潤滑油に添加することができる。多機能性添加剤の例には、硫化オキシモリブデンジチオカルバマート、硫化オキシモリブデンオルガノホスホロジチオアート、オキシモリブデンモノグリセリド、オキシモリブデンジエチラートアミド、アミン−モリブデン錯体、及び硫黄含有モリブデン錯体が含まれるが、これらに限定されるものではない。
粘度調整剤としても知られる粘度指数向上剤は、潤滑油の粘度−温度特性を向上させ、油温が変化しても油の粘度をより安定にする一類の添加剤を含む。粘度指数向上剤を本発明の潤滑油組成物に添加してもよい。粘度指数向上剤の例には、ポリメタクリラート系ポリマー、エチレン−プロピレンコポリマー、スチレン−イソプレンコポリマー、ホスホ硫化ポリイソブチレンのアルカリ土類金属塩、水和スチレン−イソプレンコポリマー、ポリイソブチレン、及び分散剤型粘度指数向上剤が含まれるが、これらに限定されるものではない。
流動点降下剤は、潤滑油中のワックス結晶形成を制御して、流動点低下及び低温流動性能向上をもたらすように設計されたポリマーである。流動点降下剤の例には、ポリメチルメタクリラート、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレンポリマー、及びアルキル化ポリスチレンが含まれるが、これらに限定されるものではない。
発泡防止剤は、潤滑油の発泡傾向を低減させるために使用される。発泡防止剤の例には、アルキルメタクリラートポリマー、アルキルアクリラートコポリマー、及びジメチルシロキサンポリマーなどの高分子オルガノシロキサンが含まれるが、これらに限定されるものではない。
金属不活性化剤は金属表面上に膜を形成し、金属が油を酸化させるのを防止する。金属不活性化剤の例には、ジサリチリデンプロピレンジアミン、トリアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ビスイミダゾールエーテル、及びメルカプトベンゾイミダゾールが含まれるが、これらに限定されるものではない。
分散剤は、スラッジ、カーボン、すす、酸化生成物、及びその他の沈着物前駆体を拡散させて、これらが凝固するのを防止し、沈着物形成の低減、油酸化の低減、及び粘度増加の低減をもたらす。分散剤の例には、アルケニルスクシンイミド、他の有機化合物で修飾されたアルケニルスクシンイミド、エチレンカーボネート若しくはホウ酸での後処理により変性されたアルケニルスクシンイミド、アルカリ金属若しくは混合アルカリ金属、アルカリ土類金属ボラート、水和アルカリ金属ボラートの分散物、アルカリ土類金属ボラートの分散物、ポリアミド無灰分散剤など、又はこのような分散剤の混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。
抗酸化剤は、金属表面上のスラッジやワニス様沈着物などの酸化生成物の形成を抑制することにより、鉱油が劣化する傾向を低減させる。本発明において有用な抗酸化剤の例には、フェノール型(フェノール)酸化防止剤、例えば4,4’−メチレン−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−イソプロピリデン−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−ノニルフェノール)、2,2’−イソブチリデン−ビス(4,6−ジメチルフェノール)、2,2’−5−メチレン−ビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチル−フェノール、2,6−ジ−tert−l−ジメチルアミノ−p−クレゾール、2,6−ジ−tert−4−(N,N’−ジメチルアミノメチルフェノール)、4,4’−チオビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−10−ブチルベンジル)−スルフィド、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)などが含まれるが、これらに限定されるものではない。ジフェニルアミン型酸化防止剤には、アルキル化ジフェニルアミン、フェニル−アルファ−ナフチルアミン、及びアルキル化アルファ−ナフチルアミンが含まれるが、これらに限定されるものではない。その他の種類の酸化防止剤には、金属ジチオカルバマート(例えば、亜鉛ジチオカルバマート)、及びメチレンビス(ジブチルジチオカルバマート)が含まれる。モリブデンスクシンイミドなどのモリブデン含有抗酸化剤もまた含まれる。
本明細書において開示された油溶性添加剤組成物を含有する潤滑油組成物は、潤滑油の摩擦特性を調整するための流体及びグリース組成物のどちらとしても効果的であり、その潤滑油をクランクケース潤滑剤として使用すると、本発明の潤滑油で潤滑されている車両の単位燃料当たり走行可能距離の向上をもたらす。
フラスコにヤシ油50.65グラム、ジエタノールアミン22.2グラムを入れ、150℃に2時間加熱した。温度を110℃に下げ、次いでホウ酸13.5グラム及びグリセロール12.9グラムをフラスコに加えた。トリグリセリド、ジエタノールアミン、添加したグリセロール及び添加したホウ酸の合計比はそれぞれ、1.0:2.7:1.8:2.7当量である。その反応混合物を110℃で3時間加熱した。ディーンスタークトラップを使用して水を収集した。
ジエタノールアミン(42.7g)及びKOH(4.49g)を、撹拌棒、熱電対、窒素ガス流及びディーンスタークトラップを備えた500mL断熱4ツ口丸底フラスコに入れた。高真空をかけながら、撹拌モーター及びマントルを使用して反応混合物を120℃で50分間撹拌した。弱い窒素流を押圧し、より効果的に水を除去した。温度を次いで60℃に冷却し、トリオレイン酸グリセロール120gを2.5時間の期間にわたって滴加した。赤外線スペクトルにより、ジエタノールアミドが主要な生成物であり、ごく少量のエステルを含有していることが確認された。ホウ酸(25.2g)及びグリセロール(24.9g)をその反応フラスコに入れ、高真空及び窒素ブランケットで温度を120℃に上昇させ、水を留去した。生成物は薄茶色の粘稠液体であった。その生成物をMazda Screenerで試験した。
同一のフラスコ中でビス−エトキシコカミド、ホウ酸及びグリセロールを加熱することにより、ビス−エトキシコカミドの共ホウ酸化を実施し;生成物から水を留去した。ビス−エトキシコカミド:グリセロール:ホウ酸の比をいくつか変えて合成した。1:1:1投入モル比における(1:1:1のホウ酸及びグリセロール)ビス−エトキシコカミド共ホウ酸化生成物を比較例AとしてMazdaエンジンで試験した。平均の正味燃料消費率は−1.5%である。
ジエタノールアミン21.37グラム(0.20mol、3当量)を丸底フラスコに入れ、室温で撹拌した。これに、MeOH中25%NaOMe溶液8.6グラム(0.04mol、20mol%)を丸底フラスコに加えた。この反応混合物を強いN2流で60℃に加熱し、同じ条件下で30分間保持した。トリオレイン酸グリセリル60グラム(0.068mol、1eq.)を添加ろうとに装入し、丸底フラスコに加えた。反応を30分間維持した。温度を強いN2流で維持した。グリセロール12.45グラム(0.14mol、2eq)及びトリメチルボラート21.17グラム(0.20mol、3eq)を分割して丸底フラスコに入れた。温度を強いN2流で70℃に上昇させて、メタノール副生物を留去した。反応を同じ条件下で2時間保持した。得られた生成物を試験し、赤外線スペクトルを使用して分析した。
例1及び3並びに比較例Aにおいて調製した潤滑油添加剤を、Mazda Screenerで燃料節約特性について評価した。
表1
正味燃料消費率
潤滑油組成物
Claims (11)
- 潤滑油添加剤組成物を調製する方法であって、
A.アルカノールアミンを塩基と反応させて得られた第1反応生成物をトリグリセリドと反応させることにより得られ、3当量の窒素含有化合物及び1当量のグリセロールを含み、10質量パーセント未満のグリセロールアルキルエステルを含有する窒素含有反応物と;
B.ホウ酸又はその均等物と;
C.グリセロールと
を反応させることを含む方法。 - (a)アルカノールアミンを塩基と反応させて得られた第1反応生成物をトリグリセリドと反応させることにより得られ、3当量の窒素含有化合物及び1当量のグリセロールを含み、10質量パーセント未満のグリセロールアルキルエステルを含有する窒素含有反応物と;
(b)ホウ酸又はその均等物と、
(c)グリセロールと
の反応生成物を含む潤滑油添加剤組成物。 - 窒素含有反応物がアルカノールアミドである、請求項2に記載の潤滑油添加剤組成物。
- アルカノールアミドがジエタノールアミドである、請求項3に記載の潤滑油添加剤組成物。
- ホウ酸又はその均等物がホウ酸である、請求項2に記載の潤滑油添加剤組成物。
- A.成分中最大の量の潤滑粘度の油及び
B.(i)アルカノールアミンを塩基と反応させて得られた第1反応生成物をトリグリセリドと反応させることにより得られ、3当量の窒素含有化合物及び1当量のグリセロールを含み、10質量パーセント未満のグリセロールアルキルエステルを含有する窒素含有反応物と;
(ii)ホウ酸又はその均等物と、
(iii)グリセロールと
の反応生成物を含む潤滑油添加剤組成物
を含む潤滑油組成物。 - 窒素含有反応物がアルカノールアミドである、請求項6に記載の潤滑油添加剤組成物。
- アルカノールアミドがジエタノールアミドである、請求項7に記載の潤滑油添加剤組成物。
- ホウ酸又はその均等物がホウ酸である、請求項6に記載の潤滑油組成物。
- 内燃機関において摩擦を低減させるための方法であって、請求項6に記載の潤滑油添加剤組成物を含む潤滑油組成物で前記機関を潤滑させることを含む、上記方法。
- 90重量%から10重量%までの有機液体希釈剤及び10重量%から90重量%までの請求項2に記載の潤滑油添加剤組成物を含む潤滑油添加剤濃縮物。
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