JP6490086B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
当然、潤滑油中に用いられる基材の剪断安定性が優れれば、潤滑油の寿命を長くでき、潤滑油の初期粘度を上げる必要がなくなり、結果ギアに対する潤滑油の撹拌抵抗を下げることができるため、燃費向上を図ることができる。
更には、近年の燃費向上策として、ディファレンシャルギア油、または変速機油の粘度を従来よりも下げることによって、潤滑油による撹拌抵抗の低減が実現されており、益々ギアにおける金属接触の危険性が高まっているため、粘度低下を生じさせない極めて剪断安定性の高い材料が求められている。
この性能向上要求に基づき、通常20時間の試験時間にて行われるCRC L−45−T−93剪断試験について、通常の5倍にあたる試験時間100時間においてもJ306同様、駆動油毎に試験後の最低粘度を規定し、これを維持することが求められ始めている。
100℃における動粘度が20mm2/s以下であり、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて、標準ポリスチレン換算により得られた分子量3,000〜10,000の範囲にピークトップを有し、
このピークトップを与える分子量以上の高い分子量を有する成分において、標準ポリスチレン換算により得られた分子量20,000以上の成分の重量分率が1〜10%である潤滑油組成物。
(B1)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した分子量において、標準ポリスチレン換算により得られたピークトップ分子量が3,000〜10,000である。
(B2)示差熱熱量計(DSC)による融解ピークを有さない。
(B3)下記式[1]
で表されるB値が、1.1以上である。
(B4)100℃における動粘度が140〜500mm2/sである。
〔3〕前記エチレン−α−オレフィン共重合体(B)のα−オレフィンがプロピレンである項〔1〕または項〔2〕に記載の潤滑油組成物。
〔4〕自動車用潤滑油組成物である項〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の潤滑油組成物。
〔5〕100℃動粘度が7.5mm2/s以下である項〔4〕に記載の潤滑油組成物からなる自動車用変速機油。
<(A)潤滑油基油>
潤滑油基油(A)としては、100℃における動粘度が1〜10mm2/sである以外は特に制限はなく、通常の潤滑油に使用される鉱油系潤滑油基油及び/又は合成系潤滑油基油(以下「合成炭化水素油」ともいう。)が用いられる。
また、フィッシャー・トロプシュ法によって得られたガス・トゥー・リキッド(GTL)基油も好適に用いることのできる潤滑油基油である。このようなGTL基油は、例えば、EP0776959、EP0668342、WO97/21788、WO00/15736、WO00/14188、WO00/14187、WO00/14183、WO00/14179、WO00/08115、WO99/41332、EP1029029、WO01/18156およびWO01/57166に記載されている。
潤滑油基油(A)の100℃における動粘度はJIS K2283に記載の方法に従い測定された場合に、1〜10mm2/sであり、好ましくは2〜7mm2/sである。これよりも高粘度であると潤滑油組成物の温度粘度特性が劣り、低粘度であると潤滑油組成物の高温下における蒸発減量が増加する。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)は下記(B1)、(B2)、(B3)および(B4)の特性を有する、エチレンとα-オレフィンとの共重合体である。
(B1)分子量
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって後述する方法に従い測定し、標準ポリスチレン換算により得られたピークトップ分子量が3,000〜10,000であり、好ましくは5,000〜9,000、さらに好ましくは6,000〜8,000である。ここでピークトップ分子量とは、分子量分布曲線におけるdw/dLog(M)(Mは分子量、wは対応する分子量を有する成分の重量分率である。)の最も高い極大値を与える分子量を指す。当該分子量が複数存在する場合は、より大きい分子量をピークトップ分子量とする。ピークトップ分子量がこの範囲よりも低いと後述する潤滑油組成物の粘度温度特性、並びに低温粘度特性が悪化し、この範囲よりも高いと潤滑油組成物の剪断安定性が悪化する。
なお、本明細書において、「分子量分布曲線」あるいは「GPCチャート」とは、微分分子量分布曲線を指す。
(B2)融点
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)は示差熱熱量計(DSC)による融解ピークを有さない。融解ピークを有さないとは、DSC測定において融解熱量ΔHが実質的に観測されず、共重合体が融点を有さないことを意味し、すなわち共重合体が非晶質の重合体であることを意味する。融解熱量(ΔH)が実質的に計測されないとは、DSC測定においてピークが観測されないか、あるいは観測された融解熱量が1J/g以下であることである。エチレン−α−オレフィン共重合体が結晶性を有すると、潤滑油組成物の低温粘度特性が悪化する。DSCの測定条件は実施例に記載した通りである。
(B3)B値
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)は下記式[1]で表されるB値が、1.1以上、好ましくは1.2以上である。
B値の測定条件は実施例に記載した通りである。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)は、JIS K2283に記載の方法により測定した100℃における動粘度が140〜500mm2/sであり、好ましくは250〜450mm2/s、より好ましくは250〜380mm2/sである。エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の100℃における動粘度が上記範囲内であると、潤滑油組成物の低温粘度特性の点で好ましい。
一方、メタロセン系触媒を用いる方法では、実質的に塩素を残存させないため、内燃機関、機械等における金属部分の腐食の可能性を考慮する必要がなくなる。また、プロピレンの2,1−挿入低減は、共重合体分子内のエチレン連鎖をより低減することが可能になり、粘度温度特性、低温粘度特性を向上させることができる。
架橋メタロセン化合物(a)は、上記式[I]で表される。上記式[I]で表される架橋メタロセン化合物は、ブロック的連鎖の短い、すなわちB値の大きな共重合体を与える。式[I]中のY、M、R1〜R14、Q、nおよびjを以下に説明する。
Yは、第14族原子であり、例えば、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子およびスズ原子が挙げられ、好ましくは炭素原子またはケイ素原子であり、より好ましくは炭素原子である。
Mは、チタン原子、ジルコニウム原子またはハフニウム原子であり、好ましくはジルコニウム原子である。
ハロゲン含有基としては、上述した炭素数1〜20の炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基または酸素含有基において、水素原子がハロゲン原子によって置換された基であるトリフルオロメチル基、トリブロモメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基などが例示される。
nは1〜4の整数であり、好ましくは1または2であり、さらに好ましくは1である。
R13およびR14は水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、アリール基、置換アリール基、ケイ素含有基、窒素含有基、酸素含有基、ハロゲン原子およびハロゲン含有基からなる群より選ばれる原子または置換基であり、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また、R13およびR14は互いに結合して環を形成していてもよく、互いに結合していなくてもよい。
[ジメチルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−フルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジメチルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジメチルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジメチルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジメチルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−テトラメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、
[シクロヘキシリデン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−フルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[シクロヘキシリデン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[シクロヘキシリデン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[シクロヘキシリデン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[シクロヘキシリデン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−テトラメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、
[ジフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−フルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、ジフェニルメチレン(η5−2−メチル−4−t−ブチルシクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−テトラメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、
[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−フルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−テトラメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、
[メチル(3−メチルフェニル)メチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−フルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[メチル(3−メチルフェニル)メチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[メチル(3−メチルフェニル)メチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[メチル(3−メチルフェニル)メチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[メチル(3−メチルフェニル)メチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−テトラメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、
[ジフェニルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−フルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジフェニルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジフェニルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジフェニルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジフェニルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−テトラメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、
[ビス(3−メチルフェニル)シリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−フルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ビス(3−メチルフェニル)シリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ビス(3−メチルフェニル)シリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ビス(3−メチルフェニル)シリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ビス(3−メチルフェニル)シリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−テトラメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、
[ジシクロヘキシルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−フルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジシクロヘキシルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジシクロヘキシルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジシクロヘキシルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[ジシクロヘキシルシリレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−テトラメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、
[エチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−フルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[エチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[エチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[エチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、[エチレン(η5シクロペンタジエニル)(η5−テトラメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド、
等が挙げられる。
本発明で使用される重合触媒は、上記の架橋メタロセン化合物(a)、ならびに有機金属化合物(b−1)、有機アルミニウムオキシ化合物(b−2)および架橋メタロセン化合物(a)と反応してイオン対を形成する化合物(b−3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(b)を含む。
(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜15、好ましくは1〜4の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示し、mは0<m≦3、nは0≦n<3、pは0≦p<3、qは0≦q<3の数であり、かつm+n+p+q=3である)で表される有機アルミニウム化合物。
上記のイオン性化合物(b−3)は、1種単独で用いてもよく2種以上を混合して用いでもよい。
本発明では、オレフィン重合触媒の構成成分として、必要に応じて担体(c)を用いてもよい。
本発明の潤滑油組成物は、前記潤滑油基油(A)および前記エチレン−α−オレフィン共重合体(B)を含有する。
なお、「潤滑油組成物(またはある成分)が特定の分子量の範囲にピークトップを有する」とは、潤滑油組成物(またはある成分)を測定して得られた分子量分布曲線における当該範囲にdw/dLog(M)(Mは分子量、wは対応する分子量を有する成分の重量分率である。)の極大値が存在することを意味する。この極大値を与える分子量(以下「ピークトップを与える分子量」ともいう。)は、ピークトップ分子量(すなわち、分子量分布曲線全体におけるdw/dLog(M)の最も高い極大値を与える分子量)と一致するとは限らない。
極圧剤は、必要に応じて潤滑油組成物100質量%に対して0〜10質量%の範囲で用いられる。
上記の添加剤以外にも、抗乳化剤、着色剤、油性剤(油性向上剤)などを必要に応じて用いることができる。
本発明の潤滑油組成物は、工業用潤滑油(ギア油、作動油)およびグリース用基油として用いることが可能であり、自動車用潤滑油として好適である。また、ディファレンシャルギア油のような自動車用ギア油、または手動変速機油、自動変速機油、無段変速機油、デュアルクラッチ変速機油などのような自動車用駆動油にも好適に使用できる。さらには自動車エンジン油、船舶シリンダ油にも使用することができる。本発明の潤滑油組成物は、特に自動車用低粘度変速機油として、100℃における動粘度を7.5mm2/s以下に調整することが可能である。この動粘度を、さらに6.5mm2/s以下、さらに好ましくは5.5mm2/s以下に調整した場合、優れた省燃費性能を発揮することも可能である。
[評価方法]
下記実施例および比較例等において、エチレン−α−オレフィン共重合体および潤滑油組成物の物性等は以下の方法で測定した。
<エチレン含有量(mol%)>
日本分光社製フーリエ変換赤外分光光度計FT/IR−610またはFT/IR−6100を用い、長鎖メチレン基の横揺れ振動に基づく721cm-1付近の吸収とプロピレンの骨格振動に基づく1155cm-1付近の吸収との吸光度比(D1155cm-1/D721cm-1)を算出し、予め作成しておいた検量線(ASTM D3900での標準試料を使って作成)よりエチレン含有量(重量%)を求めた。次に、得られたエチレン含有量(重量%)を用い、下記式に従ってエチレン含有量(mol%)を求めた。
o−ジクロロベンゼン/ベンゼン−d6(4/1[vol/vol%])を測定溶媒とし、測定温度120℃、スペクトル幅250ppm、パルス繰り返し時間5.5秒、パルス幅4.7・sec(45°パルス)測定条件下(100MHz、日本電子ECX400P)、または測定温度120℃、スペクトル幅250ppm、パルス繰り返し時間5.5秒、パルス幅5.0・sec(45°パルス)測定条件下(125 MHz、ブルカー・バイオスピンAVANCEIIIcryo−500)にて13C−NMRスペクトルを測定し、下記式[1]に基づき算出した。
GPC測定は、東ソー株式会社HLC−8320GPCを用いて以下のようにして測定した。分離カラムとして、TSKgel SuperMultiporeHZ−M(4本)を用い、カラム温度を40℃とし、移動相にはテトラヒドロフラン(和光純薬社製)を用い、展開速度を0.35ml/分とし、試料濃度を5.5g/Lとし、試料注入量を20マイクロリットルとし、検出器として示差屈折計を用いた。標準ポリスチレンとしては、東ソー社製(PStQuick MP−M)のものを用いた。汎用校正の手順に従い、標準ポリスチレン分子量換算として得られた分子量分布曲線(GPCチャートともいう)から、エチレン−α−オレフィン共重合体のピークトップ分子量、および潤滑油組成物の、分子量3,000〜10,000の範囲にピークトップを与える分子量を算出した。
また、(B)エチレン−α−オレフィン共重合体、ポリ−α−オレフィン、および潤滑油組成物における分子量20,000以上の成分の重量分率については、得られたGPCチャートとベースラインとの間に形成される領域を分画することにより、分画された領域の面積に基づいて、検出した分子量3,000〜10,000におけるピークトップを与える分子量以上の高い分子量を有する成分における分子量20,000以上の成分の重量分率を算出した。
o−ジクロロベンゼン−d4を測定溶媒とし、測定温度120℃、スペクトル幅20ppm、パルス繰り返し時間7.0秒、パルス幅6.15μsec(45°パルス)測定条件下にて、1H−NMRスペクトル(400 MHz、日本電子ECX400P)を測定し、ケミカルシフト基準には、溶媒ピーク(オルトジクロロベンゼン 7.1ppm)を用い、0〜3ppmに観測されるメインピークと、4〜6ppmに観測される二重結合由来のピークの積分値の比率より、炭素原子1000個当たりの二重結合量(本明細書において「分子鎖二重結合量」という。)(個/1000C)を算出した。
セイコーインスツルメント社X−DSC−7000を用い、簡易密閉できるアルミサンプルパンに約8mgのエチレン−α−オレフィン共重合体を入れてDSCセルに配置し、DSCセルを窒素雰囲気下にて室温から150℃まで10℃/分で昇温し、次いで、150℃で5分間保持した後、10℃/分で降温し、DSCセルを−100℃まで冷却した(降温過程)。次いで、100℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温し、双方の過程で得られるエンタルピー曲線から、吸熱または発熱ピークの有無を確認した。ピークが観測されないか、融解熱量(ΔH)の値が1J/g以下の場合、融点(Tm)は観測されないとみなした。融点(Tm)、および融解熱量(ΔH)の求め方はJIS K7121に基づいた。
サーモフィッシャーサイエンティフィック社ICS−1600を用い、試料ボートにエチレン−α−オレフィン共重合体を入れてAr/O2気流中、燃焼炉設定温度900℃にて燃焼分解した。このときの発生ガスを吸収液に吸収させ、イオンクロマトグラフ法にて定量した。
100℃動粘度、および粘度指数は、JIS K2283に記載の方法により、測定、算出した。
潤滑油組成物の剪断安定性は、CRC L−45−T−93に記載の方法に準拠し、KRL剪断試験機を用いて評価した。ただし、試験時間は記載の20時間ではなく100時間とし、試験温度60℃、ベアリング回転数1450rpmの剪断条件下にて、下式で表される剪断試験粘度低下率を評価した。
剪断試験粘度低下率(%)=(剪断前の100℃動粘度−剪断後の100℃動粘度)/剪断前の100℃動粘度×100
低温粘度特性として、ASTM D2983に準拠し、−40℃にてブルックフィールド粘度計により−40℃粘度を測定した。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)は以下の重合例に従い製造した。なお、得られたエチレン−α−オレフィン共重合体(B)について、必要に応じて、下記方法で水添操作を実施した。
内容積1Lのステンレス製オートクレーブに0.5質量%Pd/アルミナ触媒のヘキサン溶液100mLおよびエチレン−α−オレフィン共重合体の30質量%ヘキサン溶液500mLを加え、オートクレーブを密閉した後、窒素置換を行なった。次いで、撹拌をしながら140℃まで昇温し、系内を水素置換した後、水素で1.5MPaまで昇圧して15分間水添反応を実施した。
ビス(η5−1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドは、特公平6−62642号公報に記載の方法で合成した。
(i)6−メチル−6−フェニルフルベンの合成
窒素雰囲気下、200mL三口フラスコにリチウムシクロペンタジエン7.3g (101.6mmol)および脱水テトラヒドロフラン100mLを加えて攪拌した。溶液をアイスバスで冷却し、アセトフェノン15.0g(111.8mmol)を滴下した。その後、室温で20時間攪拌し、得られた溶液を希塩酸水溶液でクエンチした。ヘキサン100mLを加えて可溶分を抽出し、この有機層を水、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、溶媒を留去し、得られた粘性液体をカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で分離し、目的物(赤色粘性液体)を得た。
窒素雰囲気下、100mL三口フラスコに2,7−ジ−t−ブチルフルオレン2.01g(7.20mmol)および脱水t−ブチルメチルエーテル50mLを添加した。氷浴で冷却しながらn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液 (1.65 M) 4.60mL(7.59mmol)を徐々に添加し、室温で16時間攪拌した。6−メチル−6−フェニルフルベン1.66g(9.85mmol)を添加した後、加熱還流下で1時間攪拌した。氷浴で冷却しながら水50mLを徐々に添加し、得られた二層の溶液を200mL分液漏斗に移した。ジエチルエーテル50mLを加えて数回振った後水層を除き、有機層を水50mLで3回、飽和食塩水50mLで1回洗った。無水硫酸マグネシウムで30分間乾燥した後、減圧下で溶媒を留去した。少量のヘキサンを加えて得た溶液に超音波を当てたところ固体が析出したので、これを採取して少量のヘキサンで洗浄した。減圧下で乾燥し、白色固体としてメチル(シクロペンタジエニル)(2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)(フェニル)メタン2.83gを得た。
窒素雰囲気下、100mLシュレンク管にメチル(シクロペンタジエニル)(2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)(フェニル)メタン1.50g(3.36mmol)、脱水トルエン50mLおよびTHF 570μL(7.03mmol)を順次添加した。氷浴で冷却しながらn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(1.65M)4.20mL(6.93mmol)を徐々に添加し、45℃で5時間攪拌した。減圧下で溶媒を留去し、脱水ジエチルエーテル40mLを添加して赤色溶液とした。メタノール/ドライアイス浴で冷却 しながら四塩化ジルコニウム 728mg(3.12mmol)を添加し、室温まで徐々に昇温しながら16時間攪拌したところ、赤橙色スラリーが得られた。減圧下で溶媒を留去して得られた固体をグローブボックス内に持ち込み、ヘキサンで洗浄した後、ジクロロメタンで抽出した。減圧下で溶媒を留去して濃縮した後、少量のヘキサンを加え、−20℃で放置したところ赤橙色固体が析出した。この固体を少量のヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥することにより、赤橙色固体として[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド1.20 gを得た。
充分に窒素置換した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘプタン760ml、プロピレン120gを装入し、系内の温度を150℃に昇温した後、水素0.85MPa、エチレン0.19MPaを供給することにより全圧を3MPaGとした。次に、トリイソブチルアルミニウム0.4mmol、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド0.0002mmol、及びN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.002mmolを窒素で圧入し、撹拌回転数を400rpmにすることにより重合を開始した。その後、エチレンを連続的に供給することにより全圧を3MPaGに保ち、150℃で5分間重合を行った。少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止した後、未反応のエチレン、プロピレン、水素をパージした。得られたポリマー溶液は、0.2mol/Lの塩酸1000mlで3回、次いで蒸留水1000mlで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーは80℃の減圧下で10時間乾燥した。次いで、水添操作により、重合体1が得られた。
重合体1の分子鎖二重結合量は0.1個/1000C未満、塩素含量は0.1ppm未満であった。重合体1のエチレン含有量は48.5mol%、ピークトップ分子量は5,218、ピークトップ分子量以上の高い分子量を有する成分における分子量20,000以上の成分の重量分率は1.22%、B値は1.2、100℃動粘度は155mm2/sであり、融点(融解ピーク)は観測されなかった。
充分に窒素置換した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘプタン750mLおよびプロピレン125gを装入し、系内の温度を150℃に昇温した後、水素0.69MPa、エチレン0.23MPaを供給することにより全圧を3MPaGとした。次にトリイソブチルアルミニウム0.4mmol、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド 0.0001mmolおよびN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.001mmolを窒素で圧入し、攪拌回転数を400rpmにすることにより重合を開始した。その後、エチレンのみを連続的に供給することにより全圧を3MPaGに保ち、150℃で5分間重合を行った。少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止した後、未反応のエチレン、プロピレン、水素をパージした。得られたポリマー溶液を、0.2mol/lの塩酸1000mLで3回、次いで蒸留水1000mLで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーを80℃の減圧下で一晩乾燥し、エチレン−プロピレン共重合体52.2gを得た。次いで、水添操作により、重合体2が得られた。
重合体2の分子鎖二重結合量は0.1個/1000C未満、塩素含量は0.1ppm未満であった。重合体2のエチレン含有量は49.7mol%、ピークトップ分子量は6,186、ピークトップ分子量以上の高い分子量を有する成分における分子量20,000以上の成分の重量分率は2.92%、B値は1.2、100℃動粘度は281mm2/sであり、融点(融解ピーク)は観測されなかった。
充分に窒素置換した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘプタン710ml、プロピレン145gを装入し、系内の温度を150℃に昇温した後、水素0.43MPa、エチレン0.26MPaを供給することにより全圧を3MPaGとした。次に、トリイソブチルアルミニウム0.4mmol、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)( η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド0.0001mmol、及びN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.001mmolを窒素で圧入し、撹拌回転数を400rpmにすることにより重合を開始した。その後、エチレンを連続的に供給することにより全圧を3MPaGに保ち、150℃で5分間重合を行った。少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止した後、未反応のエチレン、プロピレン、水素をパージした。得られたポリマー溶液は、0.2mol/Lの塩酸1000mlで3回、次いで蒸留水1000mlで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーは80℃の減圧下で10時間乾燥した。次いで、水添操作により、重合体3が得られた。
重合体3の分子鎖二重結合量は0.1個/1000C未満、塩素含量は0.1ppm未満であった。重合体3のエチレン含有量は50.4mol%、ピークトップ分子量は7,015、ピークトップ分子量以上の高い分子量を有する成分における分子量20,000以上の成分の重量分率は5.24%、B値は1.2、100℃動粘度は411mm2/sであり、融点(融解ピーク)は観測されなかった。
充分に窒素置換した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘプタン910mLおよびプロピレン45gを装入し、系内の温度を130℃に昇温した後、水素2.24MPa、エチレン0.09MPaを供給することにより全圧を3MPaGとした。次にトリイソブチルアルミニウム0.4mmol、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド 0.0006mmolおよびN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.006mmolを窒素で圧入し、攪拌回転数を400rpmにすることにより重合を開始した。その後、エチレンのみを連続的に供給することにより全圧を3MPaGに保ち、130℃で5分間重合を行った。少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止した後、未反応のエチレン、プロピレン、水素をパージした。得られたポリマー溶液を、0.2mol/lの塩酸1000mLで3回、次いで蒸留水1000mLで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーを80℃の減圧下で一晩乾燥した後、さらに神鋼パンテック製2−03型薄膜蒸留装置を用いて、減圧度を400Paに保持し、設定温度180℃、流量3.1ml/minにて薄膜蒸留を行い、エチレン−プロピレン共重合体22.2gを得た。次いで、水添操作により、重合体4が得られた。
重合体4の分子鎖二重結合量は0.1個/1000C未満、塩素含量は0.1ppm未満であった。重合体4のエチレン含有量は51.9mol%、ピークトップ分子量は2,572、ピークトップ分子量以上の高い分子量を有する成分における分子量20,000以上の成分の重量分率は0.05%、B値は1.2、100℃動粘度は40mm2/sであり、融点(融解ピーク)は観測されなかった。
充分窒素置換した容量2リットルの攪拌翼付連続重合反応器に、脱水精製したヘキサン1リットルを張り、96mmol/Lに調整した、エチルアルミニウムセスキクロリド(Al(C2H5)1.5・Cl1.5)のヘキサン溶液を500ml/hの量で連続的に1時間供給した後、更に触媒として16mmol/lに調整したVO(OC2H5)Cl2のヘキサン溶液を500ml/hの量で、ヘキサンを500ml/hの量で連続的に供給した。一方重合器上部から、重合液器内の重合液が常に1リットルになるように重合液を連続的に抜き出した。次にバブリング管を用いてエチレンガスを35L/hの量で、プロピレンガスを35L/hの量で水素ガスを80L/hの量で供給した。共重合反応は、重合器外部に取り付けられたジャケットに冷媒を循環させることにより35℃で行った。上記条件にて得られたエチレン−プロピレン共重合体を含む重合溶液を、0.2mol/lの塩酸100mLで3回、次いで蒸留水100mLで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーを130℃の減圧下で一晩乾燥した。
以上の操作により得られた重合体5(エチレン−プロピレン共重合体)のエチレン含有量は54.9mol%、ピークトップ分子量は4,031、ピークトップ分子量以上の高い分子量を有する成分における分子量20,000以上の成分の重量分率は0.32%、B値は1.2、100℃動粘度は102mm2/sであり、融点(融解ピーク)は観測されなかった。また、分子鎖二重結合量は0.1個/1000Cであり、塩素含量は15ppmであった。
充分に窒素置換した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘプタン710mLおよびプロピレン145gを装入し、系内の温度を150℃に昇温した後、水素0.40MPa、エチレン0.27MPaを供給することにより全圧を3MPaGとした。次にトリイソブチルアルミニウム0.4mmol、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド 0.0001mmolおよびN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.001mmolを窒素で圧入し、攪拌回転数を400rpmにすることにより重合を開始した。その後、エチレンのみを連続的に供給することにより全圧を3MPaGに保ち、150℃で5分間重合を行った。少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止した後、未反応のエチレン、プロピレン、水素をパージした。得られたポリマー溶液を、0.2mol/lの塩酸1000mLで3回、次いで蒸留水1000mLで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーを80℃の減圧下で一晩乾燥し、エチレン−プロピレン共重合体52.2gを得た。次いで、水添操作により、重合体6が得られた。
重合体6の分子鎖二重結合量は0.1個/1000C未満、塩素含量は0.1ppm未満であった。重合体6のエチレン含有量は53.1mol%、ピークトップ分子量は8,250、ピークトップ分子量以上の高い分子量を有する成分における分子量20,000以上の成分の重量分率は12.90%、B値は1.2、100℃動粘度は608mm2/sであり、融点(融解ピーク)は観測されなかった。
充分窒素置換した容量2リットルの攪拌翼付連続重合反応器に、脱水精製したヘキサン1リットルを張り、96mmol/Lに調整した、エチルアルミニウムセスキクロリド(Al(C2H5)1.5・Cl1.5)のヘキサン溶液を500ml/hの量で連続的に1時間供給した後、更に触媒として16mmol/lに調整したVO(OC2H5)Cl2のヘキサン溶液を500ml/hの量で、ヘキサンを500ml/hの量で連続的に供給した。一方重合器上部から、重合液器内の重合液が常に1リットルになるように重合液を連続的に抜き出した。次にバブリング管を用いてエチレンガスを47L/hの量で、プロピレンガスを47L/hの量で水素ガスを20L/hの量で供給した。共重合反応は、重合器外部に取り付けられたジャケットに冷媒を循環させることにより35℃で行った。上記条件にて得られたエチレン−プロピレン共重合体を含む重合溶液を、0.2mol/lの塩酸100mLで3回、次いで蒸留水100mLで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーを130℃の減圧下で一晩乾燥した。
以上の操作により得られた重合体7(エチレン−プロピレン共重合体)のエチレン含有量は54.9mol%、ピークトップ分子量は12,564、ピークトップ分子量以上の高い分子量を有する成分における分子量20,000以上の成分の重量分率は44.15%、B値は1.2、100℃動粘度は2,040mm2/sであり、融点(融解ピーク)は観測されなかった。また、分子鎖二重結合量は0.1個/1000Cであり、塩素含量は8ppmであった。
充分に窒素置換した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘプタン190ml、プロピレン405gを装入し、系内の温度を80℃に昇温した後、水素100Nml、エチレン0.20MPaを供給することにより全圧を3MPaGとした。次に、トリイソブチルアルミニウム0.4mmol、ビス(η5−1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド0.0003mmol、及びN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.003mmolを窒素で圧入し、撹拌回転数を400rpmにすることにより重合を開始した。その後、エチレンを連続的に供給することにより全圧を3MPaGに保ち、80℃で5分間重合を行った。少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止した後、未反応のエチレン、プロピレン、水素をパージした。得られたポリマー溶液は、0.2mol/Lの塩酸1000mlで3回、次いで蒸留水1000mlで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーは80℃の減圧下で10時間乾燥した。次いで、水添操作により、重合体8が得られた。
重合体8の分子鎖二重結合量は0.1個/1000C未満、塩素含量は0.1ppm未満であった。重合体8のエチレン含有量は52.2mol%、ピークトップ分子量は6,401、ピークトップ分子量以上の高い分子量を有する成分における分子量20,000以上の成分の重量分率は12.97%、B値は1.2、100℃動粘度は408mm2/sであり、融点(融解ピーク)は観測されなかった。
以下の潤滑油組成物の調製において用いられたエチレン−α−オレフィン共重合体(B)以外の成分は以下のとおりである。
100℃動粘度が5.8mm2/sである合成炭化水素油PAO(NESTE社製NEXBASE2006、PAO−6)、
100℃動粘度が3.0mm2/sであるAPI(American Petroleum Institute)Group II鉱油(NESTE社製NEXBASE3030、鉱油−A)、ならびに
脂肪酸エステルである大八化学社製ジイソデシルアジペート(DIDA)。
流動点降下剤;BASF社製IRGAFLO 720P(PPD)。
ポリ−α−オレフィンとして以下のものを用いた。
PAO−100:炭素数6以上のα−オレフィンをモノマーとし、100℃動粘度が100mm2/s、ピークトップ分子量は4,325、ピークトップ以上の高分子量成分における分子量20,000以上の重量分率は0.20%である、酸触媒を用いて得られたPAO(ExxonMobil Chemical社製Spectrasyn 100)。
mPAO−100:1−デセンをモノマーとし、100℃動粘度が100mm2/s、ピークトップ分子量は5,202、ピークトップ以上の高分子量成分における分子量20,000以上の重量分率は0.22%である、メタロセン系触媒を用いて得られたPAO(Ineos Oligmers社製Durasyn 180R)。
mPAO−300:1−オクテンをモノマーとし、100℃動粘度が302mm2/s、ピークトップ分子量は7,229、ピークトップ以上の高分子量成分における分子量20,000以上の重量分率は5.45%である、メタロセン系触媒を用いて得られたPAO。WO2011/142345号パンフレットの重合例1に記載の方法に従って得た。融点(融解ピーク)は観測されなかった。
実施例1〜3では、Sciety of Automobile Engineers(SAE)によるギア油粘度規格90に合わせ、100℃動粘度が約14mm2/sとなるよう配合調整を行った。下記実施例および比較例で得られた潤滑油組成物の配合および潤滑油特性を表2に示す。この粘度規格は自動車用ディファレンシャルギア油、並びにトラック、バス用手動変速機油等に好適に用いられる粘度規格である。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)として重合例1で得られた共重合体を28.0質量%、潤滑油基油(A)としてDIDAを15.0質量%、極圧剤パッケージ(EP)を6.5質量%となるように配合し、これにさらに潤滑油基油(A)としてPAO−6を、潤滑油組成物の全体が100質量%となるように加え、潤滑油組成物を調製した。
重合体1を18.4質量%の重合体2に置き換えた以外は、実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。
重合体1を17.0質量%の重合体3に置き換えた以外は、実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。
重合体1を44.7質量%の重合体4に置き換えた以外は、実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。得られた潤滑油組成物の分子量を測定したところ、GPCチャートには分子量3,000〜10,000の範囲にピークは存在しなかった。なお、分子量2,670の重合体4に由来すると推定される極大値が認められ、分子量2,670以上の高い分子量を有する成分において分子量20,000以上の成分の重量分率0.06%を表2の「分子量20,000以上の成分の重量分率」の欄に示した。
重合体1を29.8質量%の重合体5に置き換えた以外は、実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。
重合体1を14.2質量%の重合体6に置き換えた以外は、実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。
重合体1を10.7質量%の重合体7に置き換えた以外は、実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。得られた潤滑油組成物の分子量を測定したところ、分子量3,000〜10,000の範囲にピークは存在せず、分子量13,030に重合体7に基づくと推定される極大値を有していた。分子量13,030以上の高い分子量を有する成分において分子量20,000以上の成分の重量分率44.07%を表2の「分子量20,000以上の成分の重量分率」の欄に示した。
重合体1を17.2質量%の重合体8に置き換えた以外は、実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)である重合体1の代わりにPAO−100を30.7質量%配合した以外は実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)である重合体1の代わりにmPAO−100を35.6質量%配合した以外は実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)である重合体(1)の代わりにmPAO−300を24.7質量%配合した以外は、実施例1と同様に潤滑油組成物を調製した。
実施例4〜6では、100℃動粘度を約6mm2/sとなるよう配合調製を行った。下記実施例および比較例で得られた潤滑油組成物の潤滑油特性を表3に示す。本配合は自動車用手動変速機油、自動変速機油、無段変速機油、並びにデュアルクラッチ変速機油等に好適に用いられる粘度範囲内の配合である。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)として重合体1を13.5質量%、流動点降下剤(PPD)を0.5質量%、これに潤滑油基油(A)として鉱油−Aを、潤滑油組成物全体が100質量%となるように加え、潤滑油組成物を調整した。
重合体1を11.6質量%の重合体2に置き換えた以外は、実施例4と同様に潤滑油組成物を配合調製した。
重合体1を10.4質量%の重合体3に置き換えた以外は、実施例4と同様に潤滑油組成物を配合調製した。
重合体1を16.1質量%の重合体5に置き換えた以外は、実施例4と同様に潤滑油組成物を配合調製した。
重合体1を9.3質量%の重合体6に置き換えた以外は、実施例4と同様に潤滑油組成物を配合調製した。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)である重合体1の代わりにPAO−100を18.4質量%配合した以外は実施例4と同様に潤滑油組成物を配合調製した。
エチレン−α−オレフィン共重合体(B)である重合体1の代わりにmPAO−100を21.4質量%配合した以外は実施例4と同様に潤滑油組成物を配合調製した。
また、本発明の潤滑油組成物は、従来技術の潤滑油と比べて、製造時の粘度(初期粘度)をさらに下げることができるので、省燃費の観点からも優れている。
Claims (5)
- (A)100℃における動粘度が1〜10mm2/sである潤滑油基油と、(B)以下の(B1)〜(B4)の特徴を有するエチレン−α−オレフィン共重合体を含有し、
100℃における動粘度が20mm2/s以下であり、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて、標準ポリスチレン換算により得られた分子量が3,000〜10,000の範囲にピークトップを有し、
このピークトップを与える分子量以上の高い分子量を有する成分において、標準ポリスチレン換算により得られた分子量20,000以上の成分の重量分率が1〜10%である潤滑油組成物。
(B1)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した分子量において、標準ポリスチレン換算により得られたピークトップ分子量が3,000〜10,000である。
(B2)示差熱熱量計(DSC)による融解ピークを有さない。
(B3)下記式[1]
で表されるB値が、1.1以上である。
(B4)100℃における動粘度が140〜500mm2/sである。 - 前記エチレン−α−オレフィン共重合体(B)のエチレンモル含有率が30〜70mol%の範囲にある請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記エチレン−α−オレフィン共重合体(B)のα−オレフィンがプロピレンである請求項1または請求項2に記載の潤滑油組成物。
- 自動車用潤滑油組成物である請求項1〜3のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 100℃動粘度が7.5mm2/s以下である請求項4に記載の潤滑油組成物からなる自動車用変速機油。
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