JP7050754B2 - 高められた抗乳化性能を有する官能性ポリアルキル(メタ)アクリレート - Google Patents
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Description
モノマー(b)は、HEMAであってよく、かつ10~約30質量%の量で存在していなければならない。
グラフトポリマーが、1種以上の(C1~C24)アルキル(メタ)アクリレートモノマーに由来するポリマー主鎖92~98質量%および1種以上のヒドロキシル(C1~C8)アルキル(メタ)アクリレートに由来しているグラフト枝2~8質量%を含むことが記載されている。HEMAおよびHPMAは、好ましいモノマーとして挙げられる。
(a)0質量%~10質量%、好ましくは0質量%~8質量%、およびより好ましくは2質量%~8質量%のメチル(メタ)アクリレート;
(b)1.5質量%~4.5質量%、好ましくは1.9質量%~4.0質量%の、ヒドロキシル置換C2~4アルキル(メタ)アクリレート、好ましくはヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(HEMA)またはヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(HPMA)、より好ましくはヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA);および
(c)85.5質量%~98.5質量%、好ましくは87.5質量%~98.5質量%、およびより好ましくは88.0質量%~96.1質量%の、C6~30アルキル(メタ)アクリレート、好ましくはC12~18アルキル(メタ)アクリレートを含み、ここで、
該ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーの質量平均分子量Mwは、30000~130000g/molの範囲内である。
“高VI”は、該ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーを包含する潤滑油組成物が、150~250の範囲内、好ましくは170~200の範囲内のVIを有することを意味する。
(A)無極性基油、および
(B)ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーを含み、該ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーは、
(a)0質量%~10質量%、好ましくは0質量%~8質量%、およびより好ましくは2質量%~8質量%の、メチル(メタ)アクリレート;
(b)1.5質量%~4.5質量%、好ましくは1.9質量%~4.0質量%の、ヒドロキシル置換C1~4アルキル(メタ)アクリレート、好ましくはヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(HEMA)またはヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(HPMA)、より好ましくはヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA);および
(c)85.5質量%~98.5質量%、好ましくは87.5質量%~98.5質量%、およびより好ましくは88.0質量%~96.1質量%の、C6~30アルキル(メタ)アクリレート、好ましくはC12~18アルキル(メタ)アクリレートを含み、
ここで、該ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーの質量平均分子量Mwは、30000~130000g/molの範囲内である。
グループII基油は、主に水素化処理された鉱油であり、グループI基油に比べて、向上された揮発性および酸化安定性を典型的に提供する。
グループIII基油は、高度水素化処理された鉱油であるか、またはそれらは、ワックスまたはパラフィン異性化によって製造することができる。それらは、グループIおよびII基油よりも良好な酸化安定性および揮発性を有するが、しかし商業的に入手可能な粘度の限られた範囲を有することが知られている。
グループII基油は、80~120のASTM D2270に従う粘度指数、少なくとも90%のASTM D 2007に従う飽和化合物の割合および0.03%以下の規格ASTM D1552、D2622、D3120、D4294およびD4927のうちの1つに従う硫黄含量を有する。それらは、水素化分解によりしばしば製造される。グループIII油は、少なくとも120のASTM D2270に従う粘度指数、少なくとも90のASTM D 2007に従う飽和化合物の割合および0.03%以下の規格ASTM D1552、D2622、D3120、D4294およびD4927のうちの1つに従う硫黄含量を有する。グループIV基油は、ポリα-オレフィン(PAO)である(API 1509、附属書E - API Base Oil Interchangeability Guidelines for Passenger Car Motor Oils and Diesel Engine Oils、2011年9月)。
該潤滑剤配合物を製造するのに使用される適切な無極性基油の100℃での動粘度(KV100)は、ASTM D445に従い、好ましくは3mm2/s~10mm2/sの範囲内、より好ましくは4mm2/s~8mm2/sの範囲内である。
フィッシャー-トロプシュ由来の基油は、当該技術において公知である。用語“フィッシャー-トロプシュ由来の”は、基油が、フィッシャー-トロプシュ法の合成生成物であるか、またはそれに由来していることを意味する。フィッシャー-トロプシュ由来の基油は、GTL(ガス液化)基油ということもある。本発明の潤滑組成物中の基油として好都合に使用されうる、適したフィッシャー-トロプシュ由来の基油は、例えば、欧州特許出願公開第0776959号明細書(EP 0 776 959)、欧州特許出願公開第0668342号明細書(EP 0 668 342)、国際公開第97/21788号(WO 97/21788)、国際公開第00/15736号(WO 00/15736)、国際公開第00/14188号(WO 00/14188)、国際公開第00/14187号(WO 00/14187)、国際公開第00/14183号(WO 00/14183)、国際公開第00/14179号(WO 00/14179)、国際公開第00/08115号(WO 00/08115)、国際公開第99/41332号(WO 99/41332)、欧州特許出願公開第1029029号明細書(EP 1 029 029)、国際公開第01/18156号(WO 01/18156)、国際公開第01/57166号(WO 01/57166)および国際公開第2013/189951号(WO 2013/189951)に開示されたようなものである。
無極性基油は、APIグループII、IIIおよびIV基油を含む。
(A)無極性基油84質量%~97質量%;
(B)以下のものを含む、ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー3質量%~16質量%:
(a)0質量%~10質量%、好ましくは0質量%~8質量%、およびより好ましくは2質量%~8質量%の、メチル(メタ)アクリレート;
(b)1.5質量%~4.5質量%、好ましくは1.9質量%~4.0質量%の、ヒドロキシル置換C1~4アルキル(メタ)アクリレート、好ましくはヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(HEMA)またはヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(HPMA)、より好ましくはヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA);および
(c)85.5質量%~98.5質量%、好ましくは88.0質量%~96.1質量%の、C6~30アルキル(メタ)アクリレート、好ましくはC12~18アルキル(メタ)アクリレート、
ここで、該ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーは、30000~130000g/molの範囲内の質量平均分子量Mwを有する;および
(C)任意に1種以上のさらなる添加剤を含む。
省略形
KV ASTM D445に従い測定される動粘度
KV40 ASTM D445に従い40℃で測定される動粘度
KV100 ASTM D445に従い100℃で測定される動粘度
HEMA ヒドロキシエチルメタクリレート
HPMA ヒドロキシプロピルメタクリレート
MMA メチルメタクリレート
NB 3020 Nexbase(登録商標) 3020、2.2cStのKV100を有するNesteのグループIII基油
NB 3043 Nexbase(登録商標) 3043、4.3cStのKV100を有するNesteのグループIII基油
NB 3080 Nexbase(登録商標) 3080、7.9cStのKV100を有するNesteのグループIII基油
100R 4.1cStのKV100を有するChevronのグループII基油
220R 6.4cStのKV100を有するChevronのグループII基油
Esso 100 Sentinel(登録商標) 619、Univarから入手されるグループI基油
Esso 150 Sentinel(登録商標) 847、Univarから入手されるグループI基油
Esso 600 Sentinel(登録商標) 876、Univarから入手されるグループI基油
DDM ドデカンチオール
DPMA 合成C12~15混合物から製造されたメタクリレート、C12 21%、C13 29%、C14 29%、C15 21%;76% 線状
CEMA セチル-エイコシルメタクリレート、C16 52%、C18 31%、C20 13%、その他 4%;全て線状
LMA ラウリルメタクリレート、C12 73%、C14 27%;全て線状
SMA ステアリルメタクリレート、C16 33%、C18 67%;全て線状
Sty スチレン
Mw 質量平均分子量
PDI 多分散指数
Hitec(登録商標) 521 Aftonから商業的に入手可能なDIパッケージ
VPL 1-333 VISCOPLEX(登録商標) 1-333、Evonikから商業的に入手可能な流動点降下剤
本発明および比較例によるポリマーを、それらの分子量およびPDIに関してキャラクタリゼーションした。
分子量を、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により、商業的に入手可能なポリメタクリル酸メチル(PMMA)標準を用いて決定した。該決定は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより、THFを溶離液として用いて実施される(流量:1mL/min;注入体積:100μl)。
HEMA 3.5%およびMMA 8%を有する生成物についての例(例2)
ガラス撹拌棒、窒素入口、還流冷却器および温度計を備えた丸底フラスコに、Nesteにより供給されるグループIII油218.07g、C12/C14-メタクリレート511.2g、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)20.2g、メチルメタクリレート46.2gおよび連鎖移動剤(DDM)3.75gを装入した。この混合物を、撹拌しながら、かつ不活性化のための窒素バブリングをしながら、110℃まで加熱した。ついで、tert-ブチルペルヘキサノエート1.44gおよびNesteにより供給されるグループIII油4.33gからなる混合物の3時間にわたるフィードの3段階フィードを開始した。該フィード終了後に、該混合物をさらに60分間撹拌した。tert-ブチルペルヘキサノエート1.16gの添加後に、該混合物をさらに60分間撹拌した。
生じるポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーの正味組成およびそれらの特徴的な質量平均分子量Mwならびにそれらの多分散指数は、次の第2表に示される。
ポリマー例21~30は、比較例であり、かつ本発明において特定されるような範囲の外側である量のヒドロキシル置換C1~4アルキル(メタ)アクリレート(HEMAまたはHPMA)および/またはメチルメタクリレートを含む。
次の第3表は、配合物A1~A20の組成を示し、これらはそれぞれ、第2表に示されたようなポリアルキル(メタ)アクリレートのうち1つと基油とを含み、これらを配合して、約46mm2/sのKV40にした。無極性基油として、NB 3043(4.3cStのKV100を有するグループIII基油)およびNB 3080(7.9cStのKV100を有するグループIII基油)の混合物を使用した。
配合物A12~A20は、比較例である。それというのも、それらは、組成が本発明に開示され、かつ請求の範囲に記載されたような範囲の外側であるポリアルキル(メタ)アクリレート(ポリマー例21~30)を含むからである。
溶液中で、たいていのポリマーは球状コイルを形成する。PAMAの優れたVI性能は、温度に伴う該コイルの流体力学的半径の変化の結果である。高極性の該主鎖は、低温で難溶性であり、その結果、相対的に小さいポリマーコイルとなる。温度が増大するにつれて、該油の溶解力が増大し、該主鎖はより良好に溶解され、かつ該コイルはより大きくなる。流体力学的半径のこの変化は、該ポリマーの増粘への寄与と相関する。この作用を増加させ、かつ所望の温度ウィンドウへ移動させるために、該ポリマーの極性を調節することができる。極性モノマー、例えばMMA、BMAならびにHEMAは、該主鎖の溶解性を低下させ、ひいてはより収縮されたポリマー主鎖に寄与する。
該VI作用はより顕著になるので、極性モノマーは、所定のVI(粘度指数)レベルに達するのに必要なポリマーの量を低下させる、すなわちそれらは、該VI向上剤の処理率を低下させる。第3表は、少量の極性モノマーを含むポリマーの処理率が、極めて無極性のPAMA、例えば、ポリマー例21を含む配合物A12よりも低い処理率を有する(配合物A1~A11:処理率は7.7~9.2%である)ことを示す。
抗乳化剤は本発明による例では使用されない。それというのも、その抗乳化性能は、該ポリマー組成物によって制御されるからである。
それらは、その抗乳化作用が、所定量のヒドロキシル官能基により引き起こされることを実証する。前記のように、極性モノマーにより引き起こされる高い主鎖極性が望ましい。HEMAが本発明に従って使用される場合には、MMAと組み合わせて該ポリマーのVI向上剤としての性能を向上させることができる。2つの高MMAポリマーのうち1つを含む配合物である配合物A2(HEMA 3.5%およびMMA 8%)および配合物A6(HEMA 1.9%およびMMA 8%)と、ポリマー例25(HEMA 1%およびMMA 8%)を含む配合物である配合物A16、およびポリマー例27(HEMA 3%およびMMA 10%)を含む配合物である配合物A18との比較は、MMAおよびHEMAの細心のバランスのみが最適な結果をもたらすことを示す。配合物A2(ポリマー例2を有する)およびA6(ポリマー例8を有する)は双方とも、2.0および2.3分の極めて低い水層と油層とに分離する時間を示すのに対し、配合物A16(ポリマー例25を有する)およびA18(ポリマー例27を有する)は双方とも、>30分の水層と油層とに分離する時間を示し、これは該試験手順における不合格に等しい。
本発明によるポリアルキル(メタ)アクリレートの、APIグループIIおよび/またはグループIII油への作用が、グループI油とは異なり優れていることを実証するために、異なる油混合物を有する潤滑油組成物Bを製造する。詳細は、次の第5表に概説される。
本発明によるポリアルキル(メタ)アクリレートの、APIグループIIおよび/またはグループIII油配合物への優れた作用は、異なる処理率に関しても示すことができる。
そのために、潤滑油組成物Cが製造される。
異なる組成物を配合して、32mm2/s、46mm2/sまたは68mm2/sのKV40にしたが、これは、作動液のための最も重要なISO粘度クラスに関係するものである。
驚くべきことに、高分子量ポリマー例10、11および13のより低い処理率(配合物C1~C5およびC9~C11)も類似の作用を示し、かつ抗乳化性能は、より高いVIに達するようにより多くのポリマーが添加される場合には向上されさえする。配合物C17(ポリマー例28を用いる)で示されるように、より低いポリマー処理率をより高いHEMA含量により相殺することは不可能である(水層と油層とに分離する時間>30分)。このことは、該作用の起源が、該ポリマー鎖内の極性部分と無極性部分とのバランスに見出すことができることを示している。
例(b)は、欧州特許出願公開第0569639号明細書(EP 0 569 639 A1)に開示された例3に相当し、その中に開示されたプロトコルに従って製造した(p.9、l.13-32参照)。
例(c)は、米国特許第5851967号明細書(US 5,851,967)に開示された例1に相当し、その中に開示されたプロトコルに従って製造した(第5および6欄参照)。
例(d)は、米国特許第5851967号明細書(US 5,851,967)に開示された例2に相当し、その中に開示されたプロトコルに従って製造した(第5および6欄参照)。
例(e)は、米国特許第6409778号明細書(US 6,409,778)に開示された例1に相当し、その中に開示されたプロトコルに従って製造した(第5および6欄参照)。
例(f)は、欧州特許出願公開第0569639号明細書(EP 0569639 A1)の例6で開示されたポリマーCに相当する(p.11参照)。これを、欧州特許出願公開第0569639号明細書(EP 0569639 A1)の例1で示されたプロトコルに従って製造した(p.8参照)。その中で、パラフィン系油の基油、100N油を溶剤として使用した。
生じるポリマー(f)の質量平均分子量は、140000g/molであり、かつPDIは2.87である。
類似の方法で製造されるポリマー(a)を含有する配合物(a1)は、既に濁っていたが、しかしそのより高い分子量のために、該配合物中の必要な処理率は著しく低くなり、かつその濁りは澄まなかった。ヒドロキシ官能性メタクリレートは、その遊離ヒドロキシ官能基のエステル化によって生じる一定の量のジメタクリレートを含有することが知られている。これらのジメタクリレートは、ゲル化されたポリマーの形成を助長する。
本発明において請求の範囲に記載されたような範囲内のHPMAの量にもかかわらず、配合物(c1)および(d1)は、該抗乳化性試験において相分離の徴候を示さなかったが、これはおそらく、該極性モノマーHPMAおよびスチレンに関して該組成物の不十分なバランスによるものと考えられる。
ポリマー(e)の油相溶性は優れている一方で、そのHEMA含量は高すぎて、良好な抗乳化性能に達しない。
Claims (17)
- ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーであって、
(a)0質量%~8質量%のメチル(メタ)アクリレート;
(b)1.5質量%~4.5質量%のヒドロキシル置換C2~4アルキルメタアクリレート;および
(c)87.5質量%~98.5質量%のC12~18アルキルメタアクリレートからなり、ここで、
前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーは、30000~130000g/molの範囲内の質量平均分子量Mwを有する、前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー。 - (a)2質量%~8質量%のメチル(メタ)アクリレート;
(b)1.9質量%~4.0質量%のヒドロキシル置換C2~4アルキルメタアクリレート;および
(c)88.0質量%~96.1質量%のC12~18アルキルメタアクリレート
からなる、請求項1に記載のポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー。 - 前記ヒドロキシル置換C~42 アルキルメタアクリレートが、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)またはヒドロキシプロピルメタクリレート(HPMA)であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー。
- 40000~95000g/molの範囲内の質量平均分子量Mwを有することを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー。
- 添加剤組成物であって、
(A)APIグループII油およびAPIグループIII油およびそれらの混合物からなる群から選択される、無極性基油、および
(B)ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーを含み、前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーは、
(a)0質量%~8質量%のメチル(メタ)アクリレート;
(b)1.5質量%~4.5質量%のヒドロキシル置換C2~4アルキルメタアクリレート;および
(c)87.5質量%~98.5質量%のC12~18アルキルメタアクリレートからなり、
ここで、前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーが、30000~130000g/molの範囲内の質量平均分子量Mwを有する、
前記添加剤組成物。 - 前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー(B)が、
(a)2質量%~8質量%のメチル(メタ)アクリレート;
(b)1.9質量%~4.0質量%のヒドロキシル置換C2~4アルキルメタアクリレート;および
(c)88.0質量%~96.1質量%のC12~18アルキルメタアクリレート
からなる、請求項5に記載の添加剤組成物。 - 前記組成物の全質量を基準として、成分(A)が、20質量%~45質量%の量で存在し、かつ前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー(B)が、55質量%~80質量%の量で存在する、請求項5または6に記載の添加剤組成物。
- 前記組成物の全質量を基準として、成分(A)が、25質量%~40質量%の量で存在し、かつ前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー(B)が、60質量%~75質量%の量で存在する、請求項5または6に記載の添加剤組成物。
- 成分(b)の前記ヒドロキシル置換C2~4アルキルメタアクリレートが、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)またはヒドロキシプロピルメタクリレート(HPMA)であることを特徴とする、請求項5~8のいずれか1項に記載の添加剤組成物。
- 潤滑油組成物であって、
(A)APIグループII油およびAPIグループIII油およびそれらの混合物からなる群から選択される、無極性基油84質量%~97質量%;
(B)次のものからなる、ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー3質量%~16質量%:
(a)0質量%~8質量%のメチル(メタ)アクリレート;
(b)1.5質量%~4.5質量%のヒドロキシル置換C2~4アルキルメタアクリレート;および
(c)87.5質量%~98.5質量%のC12~18アルキルメタアクリレート、
ここで、前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーは、30000~130000g/molの範囲内の質量平均分子量Mwを有する;および
(C)任意に1種以上のさらなる添加剤
を含む、前記潤滑油組成物。 - 前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマー(B)が、
(a)2質量%~8質量%のメチル(メタ)アクリレート;
(b)1.9質量%~4.0質量%のヒドロキシル置換C2~4アルキルメタアクリレート;および
(c)88.0質量%~96.1質量%のC12~18アルキルメタアクリレート
からなる、請求項10に記載の潤滑油組成物。 - 成分(b)の前記ヒドロキシル置換C2~4アルキルメタアクリレートが、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)またはヒドロキシプロピルメタクリレート(HPMA)であることを特徴とする、請求項10または11に記載の潤滑油組成物。
- 前記の1種以上のさらなる添加剤(C)が、流動点降下剤、分散剤、消泡剤、清浄剤、抗乳化剤、酸化防止剤、耐摩耗添加剤、極圧添加剤、摩擦調整剤、腐食防止剤、色素およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項10~12のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 無極性基油をベースとする高VI潤滑油組成物の抗乳化性能を同時に向上させる粘度指数(VI)向上剤としての、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーの使用。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載のポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーを適用することによって、無極性基油をベースとする潤滑油組成物のVIおよび抗乳化性能を向上させる方法。
- 無極性基油をベースとする高VI潤滑油組成物の抗乳化性能を同時に向上させる粘度指数(VI)向上剤としての、請求項5~9のいずれか1項に記載の添加剤組成物の使用。
- 請求項5~9のいずれか1項に記載の添加剤組成物を適用することによって、無極性基油をベースとする潤滑油組成物のVIおよび抗乳化性能を向上させる方法。
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