JP6902519B2 - エンジン油の摩耗保護を増強させるための分散剤粘度指数向上剤 - Google Patents
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Description
a)エンジン油組成物の総重量を基準として50重量%を超える潤滑粘度の基油であって、グループIII基油、グループIV基油、及びグループV基油、またはこれらの混合物からなる、基油と、
b)エンジン油組成物の総重量を基準として0.1〜10重量%の分散剤粘度指数向上剤であって、オレフィンコポリマー、アシル化剤及びポリアミンの反応生成物である、分散剤粘度指数向上剤と、
c)1つ以上のカルシウム含有洗剤であって、エンジン油組成物の総重量を基準として、約900ppmw〜約2500ppmwのカルシウムをエンジン油組成物に供給する、1つ以上のカルシウム含有洗剤と、
d)1つ以上のモリブデン含有化合物と、を含み、
前記エンジン油組成物が、両方ともエンジン油組成物の総重量を基準として、0W−Xまたは5W−XのSAE粘度グレード(ここで、X=16、20、30、または40である)と、約500ppmw〜約1000ppmwのリンと、ASTM D874で測定した際に1.2重量%以下の総硫酸化灰含有量と、を含む、エンジン油組成物に関する。
エンジン油組成物の総重量を基準として、50重量%超の潤滑粘度の基油と、
添加剤組成物であって、
a)エンジン油組成物の総重量を基準として、0.1〜20重量%の分散剤粘度指数向上剤であって、オレフィンコポリマー、アシル化剤及びポリアミンの反応生成物である、分散剤粘度指数向上剤と、
b)1つ以上のカルシウム含有洗剤であって、エンジン油組成物の総重量を基準として、少なくとも900ppmwのカルシウムをエンジン油組成物に提供する、1つ以上のカルシウム含有洗剤と、を含む、添加剤組成物と、を含み、
エンジン油組成物は、0Wまたは5WのSAE粘度グレードと、両方、エンジン油組成物の総重量を基準として、約50ppmw〜約1000ppmwのリン、及びASTM D874で測定した際に1.2重量%以下の合計硫酸化灰含有量を有する、方法に関する。
エンジン油組成物の総重量を基準として、50重量%超の潤滑粘度の基油と、
添加剤組成物であって、
a)エンジン油組成物の総重量を基準として、0.1〜20重量%の分散剤粘度指数向上剤であって、オレフィンコポリマーと、アシル化剤と、ポリアミンとの反応生成物である、分散剤粘度指数向上剤と、
b)1つ以上のカルシウム含有洗剤であって、エンジン油組成物の総重量を基準として、少なくとも900ppmwのカルシウムをエンジン油組成物に提供する、1つ以上のカルシウム含有洗剤と、を含む、添加剤組成物と、を含み、
エンジン油組成物は、0Wまたは5WのSAE粘度グレードと、両方とも、エンジン油組成物の総重量を基準として、約50ppmw〜約1000ppmwのリンと、ASTM D874で測定した際に1.2重量%以下の総硫酸化灰含有量と、を有する、添加剤組成物と、を含む、エンジン油組成物でエンジンを潤滑するステップと、
エンジンを動作させるステップと、を含む、方法に関する。
(a)炭化水素置換基、すなわち、脂肪族(例えば、アルキルまたはアルケニル)、脂環式(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)置換基、ならびに芳香族、脂肪族及び脂環式置換芳香族置換基、ならびに環が分子の別の部分を介して完成する(例えば、2つの置換基が一緒になって脂環式部分を形成する)環状置換基と、
(b)置換された炭化水素置換基、すなわち、本開示の文脈において、主として炭化水素置換基を変化させない非炭化水素基を含む置換基(例えば、ハロ(特にクロロ及びフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、アミノ、アルキルアミノ及びスルホキシ)と、
(c)ヘテロ置換基、すなわち、本開示の文脈において、主に炭化水素特性を有するが、さもなければ炭素原子からなる環または鎖中に炭素以外のものを含有する置換基と、を含む。ヘテロ原子は、硫黄、酸素、及び窒素を含み得、そしてピリジル、フリル、チエニル及びイミダゾリルのような置換基を包含する。一般に、ヒドロカルビル基中の10個の炭素原子ごとに2個以下、例えば1個以下の非炭化水素置換基が存在し、典型的には、ヒドロカルビル基に非炭化水素置換基は存在しない。
「本質的に含まない」という用語は、1つ以上のそのような元素または化合物の存在をもたらす可能性のある不可避的不純物などの少量の元素または化合物を含むことを意味するが、これらは、本開示の新規かつ基本的な特性に影響を及ぼす量では存在しない。
本開示の分散剤粘度指数向上剤は、アシル化剤で反応またはグラフト化され、1つの以上のポリアミンと反応した、エチレン及び1つ以上のC3−C28アルファオレフィンを含むオレフィンコポリマーである。
分散剤粘度指数向上剤を製作するために使用されるコポリマーは、エチレン及び少なくとも1つのC3−C28アルファオレフィンから調製してもよい。エチレン及びプロピレンのコポリマーが最も好ましい。コポリマーを形成するために、またはエチレン及びプロピレンと組み合わせて使用するためにプロピレンの代わりに使用するのに好適な他のアルファ−オレフィンには、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン及びスチレン、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエンなどのα、ω−ジオレフィン、4−メチルブテン−1,5−メチルペンテン−1及び6−メチルヘプテン−1などの分岐鎖アルファ−オレフィン類、及びこれらの混合物が含まれる。また、コポリマーは、エチレンとC3−C28アルファ−オレフィンの任意の数を含有してもよく、したがって、エチレン、プロピレン及び1つ以上のC4−C28アルファ−オレフィンのターポリマーを含んでいてもよい。
エチレン性不飽和カルボン酸材料をコポリマーに反応またはグラフト化して、アシル化エチレンコポリマーを形成する。エチレンコポリマーにグラフト化するのに好適なカルボン酸反応物は、少なくとも1つのエチレン結合及び少なくとも1つ、好ましくは2つのカルボン酸または無水物基、または酸化または加水分解によってカルボキシル基に変換可能な極性基を含有する。好ましくは、カルボン酸反応物は、アクリル酸、メタクリル酸、ケイ皮酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、及びイタコン酸反応物からなる群から選択される。より好ましくは、カルボン酸反応物は、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、またはこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される。無水マレイン酸またはその誘導体は、その商業的入手可能性及び反応の容易さのために、一般的に最も好ましい。不飽和エチレンコポリマーまたはターポリマーの場合には、フリーラジカルグラフト化プロセス中に架橋構造を形成する傾向の減少のために、イタコン酸またはその無水物が好ましい。
アシル化コポリマーは、油と組み合わされ、1つ以上のポリアミンと反応してもよい。1つ以上のポリアミン化合物は、
(b)アミノチアゾール、アミノベンゾチアゾール、アミノベンゾチアジアゾール及びアミノアルキルチアゾールからなる群から選択されるアミノチアゾールであってもよい。
(c)次式で表されるアミノカルバゾールであってもよい。
(d)次式で表されるアミノインドールであってもよい。
(e)次式で表されるアミノピロールであってもよい。
(f)次式で表されるアミノ−インダゾリノンであってもよい。
(g)次式で表されるアミノメルカプトトリアゾールであってもよい。
(h)次式で表されるアミノペリミジンであってもよい。
(i)1−(2−アミノエチル)イミダゾール、1−(3−アニノプロピル)イミダゾールのようなアミノアルキルイミダゾール、及び/または
(j)アミノアルキルモルホリン、例えば4−(3−アミノプロピル)モルホリンであってもよい。
ヒドロカルビル置換ポリ(オキシアルキレン)モノアミンは、式(I)によって表すことができる。
R13−(O−CHR14−CHR15)x−A
式中、R13は約1〜約35個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり、R14及びR15は、各々独立して、水素、メチルまたはエチルであり、各々のR14及びR5は、各々−O−CHR14−CHR15−単位において独立して選択され、Aは、約1〜約10個の炭素原子を有するアミノ、−CH2−アミノまたはN−アルキルアミノであり、xは約2〜約45の整数である。ヒドロカルビル置換ポリ(オキシアルキレン)モノアミンの製造方法は、US2013/0172220A1に開示されている。
本開示のN−アリールフェニレンジアミンは、式(I)によって表すことができる。
本明細書のエンジン油組成物に使用される基油は、American Petroleum Institute(API:アメリカ石油協会)の基油交換可能性指針に明記されているグループI〜Vの基油のいずれかから選択することができる。5つの基油グループは以下の通りである:
本明細書のエンジン油組成物は、任意選択で、1つ以上の酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤化合物は公知であり、例えばフェネート、フェネート硫化物、硫化オレフィン、ホスホ硫化テルペン、硫化エステル、芳香族アミン、アルキル化ジフェニルアミン(例えば、ノニルジフェニルアミン、ジノニルジフェニルアミン、オクチルジフェニルアミン、ジ−オクチルジフェニルアミン)、フェニル−アルファ−ナフチルアミン、アルキル化フェニル−アルファ−ナフチルアミン、ヒンダード非芳香族アミン、フェノール類、ヒンダードフェノール類、油溶性モリブデン化合物、高分子酸化防止剤、またはこれらの混合物を含む。酸化防止剤化合物は、単独でまたは組み合わせて使用することができる。
本明細書のエンジン油組成物はまた、任意選択で、1つ以上の耐摩耗剤を含むことができる。好適な耐摩耗剤の例としては、限定されないが、チオリン酸金属、ジアルキルジチオリン酸金属塩、リン酸エステルまたはその塩、ホスホン酸エステル(複数可)、ホスファイト、リン含有カルボン酸エステル、エーテル、またはアミド、硫化オレフィン、チオカルバメートエステル、アルキレン結合チオカルバメート及びビス(S−アルキルジチオカルバミル)2硫化物のようなチオカルバメート含有化合物、及びこれらの混合物を含む。好適な耐摩耗剤は、ジチオカルバミン酸モリブデンであってもよい。リン含有耐摩耗剤は、欧州特許第612839号により詳細に記載されている。ジアルキルジチオホスフェート塩の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、鉛、スズ、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、チタン、または亜鉛であってもよい。有用な耐摩耗剤は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛であり得る。ジヒドロカルビルジチオリン酸金属は、0〜6重量%、または0.1〜6重量%、または0.1〜4.0重量%の量で存在することができる。
本明細書のエンジン油組成物は、任意選択で、1つ以上のホウ素含有化合物を含有することができる。
エンジン油組成物は、任意選択で、1つ以上の中性、低塩基性、または過塩基性の洗剤、及びこれらの混合物をさらに含んでもよい。好適な洗剤基質には、フェネート、硫黄含有フェネート、スルホン酸、カリキサラート、サリキサレート、サリチル酸、カルボン酸、リン酸、モノ及び/もしくはジチオリン酸、アルキルフェノール、硫黄結合アルキルフェノール化合物、またはメチレン架橋フェノールが含まれる。好適な洗剤及びその調製方法は、US7,732,390及びそこに引用されている参考文献を含む多数の特許公報に、より詳細に記載されている。洗剤基質は、限定されないが、カルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、リチウム、バリウム、またはこれらの混合物などのアルカリ金属またはアルカリ土類金属で塩基化されてもよい。いくつかの実施形態では、洗剤は、バリウムを含まない。好適な洗剤は、石油スルホン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩、及び長鎖モノまたはジアルキルアリールスルホン酸を含み得、アリール基が、ベンジル、トリル、及びキシリルである。好適な洗剤の例には、限定されないが、カルシウムフェネート、カルシウム硫黄含有フェネート、スルホン酸カルシウム、カルシウムカリキサラート、カルシウムサリキサレート、サリチル酸カルシウム、カルボン酸カルシウム、リン酸カルシウム、カルシウムモノ及び/またはジチオリン酸、カルシウムアルキルフェノール、カルシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、カルシウムメチレン架橋フェノール、マグネシウムフェネート、マグネシウム硫黄含有フェネート、スルホン酸マグネシウム、マグネシウムカリキサラート、マグネシウムサリキサレート、サリチル酸マグネシウム、カルボン酸マグネシウム、マグネシウムリン酸、マグネシウムモノ及び/またはジチオリン酸、マグネシウムアルキルフェノール、マグネシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、マグネシウムメチレン架橋フェノール、ナトリウムフェネート、ナトリウム硫黄含有フェネート、スルホン酸ナトリウム、ナトリウムカリキサラート、ナトリウムサリキサレート、サリチル酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、モノ及び/またはジチオリン酸ナトリウム、ナトリウムアルキルフェノール、ナトリウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、またはナトリウムメチレン架橋フェノールを含む。
エンジン油組成物は、任意選択で、1つ以上の分散剤またはこれらの混合物をさらに含んでもよい。分散剤は、エンジン油組成物中で混合する前に、灰形成金属を含有せず、潤滑剤に添加したときに通常は灰分に寄与しないため、無灰系の分散剤としてよく知られている。無灰系の分散剤は、比較的高分子量の炭化水素鎖に結合した極性基を特徴とする。典型的な無灰分散剤には、N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドが含まれる。N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドの例には、ポリイソブチレン置換基の数平均分子量が約350〜約50,000、または約5,000〜約3,000のポリイソブチレンスクシンイミドが含まれる。スクシンイミド分散剤及びこれらの調製は、例えば、米国特許第7,897,696号または米国特許第4,234,435号に開示されている。ポリオレフィンは、約2〜約16個、または約2〜約8個、または約2〜約6個の炭素原子を含有する重合性モノマーから調製することができる。スクシンイミド分散剤は、典型的には、ポリアミン(複数可)、典型的にはポリ(エチレンアミン)から形成されるイミドである。
本明細書のエンジン油組成物はまた、任意選択で、1つ以上の摩擦調整剤を含むことができる。好適な摩擦調整剤は、金属含有及び金属を含有しない摩擦調整剤を含むことができ、これに限定されるものではないが、イミダゾリン類、アミド類、アミン類、スクシンイミド類、アルコキシル化アミン類、アルコキシル化エーテルアミン類、アミンオキシド類、アミドアミン類、ニトリル類、ベタイン類、第四級アミン類、イミン類、アミン塩類、アミノグアニジン類、アルカノールアミド類、ホスホン酸類、金属含有化合物類、グリセロールエステル類、硫化脂肪族化合物及びオレフィン類、ヒマワリ油その他の天然に存在する植物油または動物油、ジカルボン酸エステル、ポリオールと1種以上の脂肪族または芳香族カルボン酸とのエステルもしくは部分エステルなどを含むことができる。
本明細書のエンジン油組成物は、任意選択で、1つ以上のモリブデン含有化合物を含有してもよい。油溶性モリブデン化合物は、耐摩耗剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、またはこれらの混合物の機能的性能を有していてもよい。油溶性モリブデン化合物は、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、ジチオホスフィン酸モリブデン、モリブデン化合物のアミン塩、キサントゲン酸モリブデン、チオキサントンモリブデン、モリブデン硫化物、カルボン酸モリブデン、モリブデンアルコキシド、三核有機モリブデン化合物、及び/またはこれらの混合物を含んでもよい。モリブデン硫化物は、二硫化モリブデンが含まれる。二硫化モリブデンは、安定な分散液の形態であってもよい。一実施形態では、油溶性モリブデン化合物は、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、モリブデン化合物のアミン塩、及びこれらの混合物からなる群から選択されてもよい。一実施形態では、油溶性モリブデン化合物は、ジチオカルバミン酸モリブデンであってもよい。
別の実施形態において、油溶性化合物は、遷移金属含有化合物または半金属であってもよい。遷移金属は、チタン、バナジウム、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、タンタル、タングステンなどを含むが、これらに限定されない。好適なメタロイドは、ホウ素、ケイ素、アンチモン、テルルなどを含むが、これらに限定されない。
他の添加剤は、潤滑流体に要求される1つ以上の機能を実行するように選択されてもよい。さらに、上述の添加剤の1つ以上は、多機能性であり、本明細書で記述される機能に加えて、または機能以外の機能を提供し得る。
OM646LAエンジンの摩耗試験は、カムとタペットの摩耗、エンジンのボアポリッシュとシリンダ摩耗を評価する方法である。OM646LA摩耗試験では、2.2リットルのVTGターボチャージャ直噴4気筒ディーゼルエンジンが使用された。エンジンは、300時間の交互サイクルに供された。結果を上記の表3に示す。
Claims (18)
- エンジン油組成物であって、前記エンジン油組成物が、
a)前記エンジン油組成物の総重量を基準として、50重量%超の潤滑粘度の基油であって、前記基油が、グループIII基油、グループIV基油、グループV基油、およびこれらの混合物からなる群から選択される、基油と、
b)前記エンジン油組成物の総重量を基準として、0.5〜8.0重量%の分散剤粘度指数向上剤であって、前記分散剤粘度指数向上剤が、オレフィンコポリマーと、アシル化剤と、ポリアミンとの反応生成物であり、前記オレフィンコポリマーが、エチレンと1つ以上のC3−C28アルファオレフィンとのコポリマーであり、かつ前記オレフィンコポリマーが5,000g/mol〜150,000g/molの数平均分子量を有する、分散剤粘度指数向上剤と、
c)1つ以上のカルシウム含有洗剤であって、前記1つ以上のカルシウム含有洗剤が、前記エンジン油組成物の総重量を基準として、1000ppmw〜2200ppmwのカルシウムを前記エンジン油組成物に提供する、1つ以上のカルシウム含有洗剤と、
d)前記エンジン油組成物に1ppmw〜550ppmwのモリブデンを提供するのに十分な量の1つ以上のモリブデン含有化合物と、
e)0.1重量%〜10重量%の窒素含有分散剤であって、分散剤からの全窒素に対する洗剤からの全金属の比が、2.5未満である、窒素含有分散剤と、を含み、
前記エンジン油組成物が、0W−Xまたは5W−XのSAE粘度グレード(ここで、X=16、20、30、または40である)と、両方とも前記エンジン油組成物の総重量を基準として、500ppmw〜1000ppmwのリンと、ASTM D874で測定した際に1.2重量%以下の総硫酸化灰含有量と、を有し、
前記ポリアミンが、
(a’)式(I)で表されるN−アリールフェニレンジアミン:
(b’)アミノチアゾール、アミノベンゾチアゾール、アミノベンゾチアジアゾールおよびアミノアルキルチアゾールからなる群から選択されるアミノチアゾール、
(c’)次式で表されるアミノカルバゾール:
(d’)次式で表されるアミノインドール:
(e’)次式で表されるアミノピロール:
(f’)次式で表されるアミノ−インダゾリノン:
(g’)次式で表されるアミノメルカプトトリアゾール:
(h’)次式で表されるアミノペリミジン:
(i')アミノアルキルイミダゾール、
からなる群から選択される1つ以上のアミンである、エンジン油組成物。 - 分散剤からの全窒素に対する洗剤からの全金属の比が、2.0未満である、請求項1に記載のエンジン油組成物。
- 前記基油が、グループIII基油、グループIV基油、またはこれらの混合物を含む、請求項1〜2のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記アシル化剤が、少なくとも1つのカルボン酸基またはカルボン酸無水物基を有するエチレン性不飽和アシル化剤である、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記アシル化剤が、無水マレイン酸である、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記ポリアミンが、式IのN−アリールフェニレンジアミンであり、
- 前記ポリアミンが、N−フェニル−1,4−フェニレンジアミン、N−フェニル−1,3−フェニレンジアミン、およびN−フェニル−1,2−フェニレンジアミンからなる群から選択される、請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記エチレンと1つ以上のC3−C28アルファオレフィンとのコポリマーが、10〜80重量%のエチレンおよび20〜90重量%の前記1つ以上のC3−C28アルファオレフィンを含む、請求項1に記載のエンジン油組成物。
- 前記エチレンと1つ以上のC3−C28アルファオレフィンの前記コポリマーが、ポリマー骨格の1000数平均分子量単位当たり0.14〜6.86のカルボキシル基を含有する、請求項1に記載のエンジン油組成物。
- 摩擦調整剤、耐摩耗剤、酸化防止剤、消泡剤、プロセス油、および流動点降下剤からなる群から選択される1つ以上の成分をさらに含む、請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記エンジン油組成物が、請求項1に記載の前記分散剤粘度指数向上剤以外の追加の粘度指数向上剤を含有しない、請求項1〜10のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記エンジン油組成物が、摩擦調整剤を含有しない、請求項1〜11のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記カルシウム含有洗剤が、前記エンジン油組成物の総重量を基準として、1100ppmw〜2000ppmwのカルシウムを前記エンジン油組成物に提供する、請求項1〜12のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記カルシウム含有洗剤が、前記エンジン油組成物の総重量を基準として、少なくとも300ppmwのカルシウムを前記エンジン油組成物に送達するのに十分な量のカルシウムフェネートを含む、請求項1〜13のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記カルシウム含有洗剤が、カルシウム含有洗剤の混合物を含み、前記洗剤の混合物の50%超が、スルホン酸カルシウム洗剤である、請求項1〜14のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- 前記エンジン油組成物の総重量を基準として、1重量%〜5重量%の前記分散剤粘度指数向上剤を含む、請求項1〜15のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物。
- エンジンの摩耗保護を向上させる方法であって、請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物で前記エンジンを潤滑するステップを含む、方法。
- エンジンを動作させる方法であって、前記方法が、
請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載のエンジン油組成物で前記エンジンを潤滑するステップと、
前記エンジンを動作させるステップと、を含む、方法。
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