JP7261906B2 - 潤滑油添加剤としての低腐食性有機化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、低腐食性で、高性能な有機モリブデン化合物の開発に係るものであり、当該有機モリブデン化合物は潤滑油中の添加剤として用いられる。これらの化合物を含有する潤滑油は、摩擦低減、摩耗保護、ならびに銅及び鉛の腐食の観点において向上された性能を示した。具体的には、本発明に係る化合物は、Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－アルコキシプロピル）アミノ］プロピル］アルキルアミド、及び不飽和又は分岐のＮ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］アルキルアミドである。
クレームされた化合物は、従来の添加剤の摩擦性能及び摩耗性能を満たすか、又は上回ることができる新しいクラスの添加剤であると同時に、観察される銅及び鉛の腐食の深刻さを大幅に軽減することができる。本発明に係るクラスの化合物は、酸化的及び加水分解的安定性の観点から、高性能でより耐久性がある摩擦調整剤及び／又は耐摩耗剤が必要とされる、乗用車用モーターオイル及び高負荷ディーゼルエンジンオイルの両方の用途において特に有用である。
先行技術の説明
先行技術であるDE１０６１９６６及びＪP３５０１２０９７は、一般的に本発明に係るクラスの化合物に関連している。しかしながら、不飽和及び分岐のN－［２－［（２，３－ジヒドロキシ－プロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］アルキルアミドの例のいずれについても予期しておらず、また、N－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－アルコキシプロピル）アミノ］プロピル］アルキルアミドについての開示も無い。さらに、DE１０６１９６６及びＪP３５０１２０９７のいずれも、本発明に係るクラスの化合物を、摩擦調整又は摩耗保護のための添加剤として潤滑油中で使用することを予期していない。
DE１０６１９６６は、関係する２，３－ジヒドロキシ化合物の調製に関して中間体アルキルアミド、Ｎ－［２－［（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］－をα－クロロヒドリン又はエピクロロヒドリンと反応させることを開示している。この工程は、苛性塩基の使用を必要とする場合があり、ハロゲン化された廃棄物を生成する。ここに開示される発明では、中間体アルキルアミドアミンは、代わりにエタノール存在下でグリシドールと反応させられる。これらの反応は、完全に原子的に経済的であり、廃棄物を生成しないという利点がある。エタノールは、簡単な蒸留により反応系から回収でき、工程に再利用できる。
US５３９７４８６は、本発明に係る化合物を形成する反応において使用されるグリシドール付加体が異なる反応を開示している。この文献では、Xが酸素、硫黄、又は窒素であり、Ｒが４～５０個の炭素原子を含むヒドロカルビルラジカルである以下の式で示されるグリシドール付加物を用いている。
Figure 0007261906000001
本発明に係る化合物のクラスは、US５３９７４８６に開示されるクラスとは化学的に全く異なる。さらに、US５３９７４８６には、特に銀表面のエンジン部品を有するディーゼルエンジンでの銀摩耗防止添加剤の用途として、上記クラスの化合物を含む潤滑油組成物が開示されている。US９４６４２５２は、グリシドール付加体を開示してはいるが、摩擦調整剤の性能、一般的な摩耗保護、あるいは銅及び鉛の腐食に対する影響の観点から、その役割を予期していない。
米国特許US５５６０８５３、US５６７２７２７、US９３２１９７６、US９４６４２５２は、本発明に係る化合物を形成する反応において使用されるグリシドール付加体が異なる反応を開示している。本発明に係るクラスの化合物は、これらの特許に開示されるクラスとは化学的に全く異なる。
DE１０６１９６６（Ｂ） 特許第３５０１２９７号 米国特許第５３９７４８６号 米国特許第５５６０８５３号 米国特許第５６７２７２７号 米国特許第９３２１９７６号 米国特許第９４６４２５２号
本発明のクラスの化合物は、式I：
Figure 0007261906000002
［式中、R1は炭化水素鎖であり、R2は水素原子又は炭化水素鎖である］で示される。R1基は、１～２１個の炭素原子を含有する不飽和の、及び／又は飽和の、及び／又は直鎖状の、及び／又は分岐の炭化水素鎖からなる。R1基は、不飽和であるか、又は分岐していることが好ましい。R1基は、飽和であり、且つ分岐していることがさらに好ましい。R1基が、１１～２１個の炭素原子を含有する炭化水素鎖からなることも好ましい。R２基は、水素原子であるか、又は１～２０個の炭素原子を含有する、直鎖状の、環状の、又は分岐の炭化水素鎖であり得る。メチレンスペーサ基の数（ｎ及びｍ）は、それぞれ独立に１～５である。好ましくは、メチレンスペーサ基の数（ｎ及びｍ）は、それぞれ独立に２又は３である。
本発明のクラスの化合物は、一般的な反応スキームＩにより調製され得る。
Figure 0007261906000003
第一のステップにおいて、カルボン酸、カルボン酸エステル、又はトリグリセリドのようなカルボニル含有化合物を、１級／２級アミン含有化合物の混合物と反応させて、２級アミドを得る。第二のステップにおいて、２級アミド中間体をさらにグリシドールと反応させて式Iで示される最終生成物を提供する。第二のステップは、メタノール又はエタノールのようなプロトン性溶媒の存在下で実施し、反応効率を向上させてもよい。
上述のように、本発明のクラスの化合物は、（ａ）カルボン酸又はエステル又はトリグリセリド、（ｂ）１級／２級アミン含有化合物の混合物、及び（ｃ）グリシドールの反応生成物として記述することができる。本発明に係る化合物の非限定的な例は、以下のものを含む。
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］ラウラミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］ミリストアミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］パルミタミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］ステアラミド
N－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］イソステアラミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］ミリストアミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］パルミトオレアミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］オレアミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］リノレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ラウラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ミリストアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］パルミタミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］イソステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ミリストアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］パルミトオレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］オレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］リノレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ブチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ラウラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ブチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ミリストアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ブチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］パルミタミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ブチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ブチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］イソステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ブチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ミリストアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ブチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］パルミトオレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ブチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］オレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ブチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］リノレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－オクチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ラウラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－オクチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ミリストアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－オクチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］パルミタミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－オクチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－オクチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］イソステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－オクチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ミリストアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－オクチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］パルミトオレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－オクチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］オレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－オクチルオキシプロピル）アミノ］プロピル］リノレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ラウラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ミリストアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］パルミタミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］イソステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ミリストアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］パルミトオレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］オレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］リノレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］エチル］オレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－デシルオキシエチル）アミノ］プロピル］オレアミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ヒドロキシプロピル）アミノ］エチル］オレアミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］プロピル］オレアミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－デシルオキシプロピル）アミノ］エチル］イソステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－デシルオキシエチル）アミノ］プロピル］イソステアラミド
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－ヒドロキシプロピル）アミノ］エチル］イソステアラミド
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］プロピル］イソステアラミド
発明の詳細な説明
以下の２ステップの手順は、本発明に記載されているクラスの化合物を調製するための代表的な例である。温度プローブ、メカニカルスターラー、コンデンサー付き蒸留トラップを備えた３口フラスコに、６６４mmolのオレイン酸を加える。フラスコに６６４mmolの２－アミノエチル－エタノールアミンを加え、反応系を窒素雰囲気下とする。反応系を１５０℃に加熱し、生成する水を蒸留トラップで回収する。約６時間加熱した後、反応系を冷却し、アミド生成物を精製することなく次のステップで直接使用する。
前のステップの生成物２７１mmolを、温度プローブ及びメカニカルスターラーを備えた３口フラスコに加える。フラスコに、２７５mLのエタノールを加え、還流冷却器を取り付ける。７０mLのエタノール中の２５８mmolのグリシドールからなる溶液を調製し、還流冷却器の上部に取り付けた窒素導入口付きの添加漏斗に移す。反応系を、窒素雰囲気下に置き、還流まで加熱する（約８０℃）。グリシドールの溶液を、３０分かけてフラスコに滴下する。添加が完了した後、反応系をさらに６時間還流させる。反応系を、ロータリーエバポレーターにより全てのエタノールが除かれるまで濃縮して、所望の生成物を得る。
上述の反応を実施するに際し、一般的な反応スキームＩに記載されているあらゆる出発原料を使用できる。第一のステップにおいて、カルボン酸、カルボン酸エステル、又はトリグリセリドのようなカルボニル含有化合物が用いられ得る。カルボン酸において、１～２１個の炭素原子からなるR1基は、直鎖状の、環状の、又は分岐した飽和の炭化水素、あるいは不飽和の、及び／又は多価不飽和の炭化水素、あるいはこれらの混合物であってもよい。カルボン酸エステルにおいて、１～２１個の炭素原子からなるR1基は、直鎖状の、環状の、又は分岐した飽和の炭化水素、あるいは不飽和の、及び／又は多価不飽和の炭化水素、あるいはこれらの混合物であってもよい。トリグリセリドにおいて、１～２１個の炭素原子からなるR1基は、直鎖状の、環状の、又は分岐した飽和の炭化水素、あるいは不飽和の、及び／又は多価不飽和の炭化水素、あるいはこれらの混合物であってもよい。カルボン酸又はカルボン酸エステルと１級アミン含有化合物との反応において、反応量論比は、典型的には１．０モルのカルボン酸又はカルボン酸エステルに対して１．０モルの１級アミン含有化合物であり、所望の２級アミドを生成する。僅かに過剰なカルボン酸又はカルボン酸エステル、あるいは１級アミン含有化合物を用いることが可能であるが、一般的には必要ではなく、また好ましくもない。好ましいカルボン酸エステルは、脂肪酸メチルエステル（FAME’s）及び脂肪酸エチルエステルであり、これらはバイオディーゼルとも称される。バイオディーゼル源は、以下に記載される脂肪油である。トリグリセリドと１級アミン含有化合物との反応において、反応量論比は、１．０モルのトリグリセリドに対して１．０～３．０モルの１級アミン含有化合物の範囲で変化させることができ、所望の２級アミド及び／又は所望の２級アミドと対応するモノ－及びジアルキルグリセラートとの混合物を生成する。上述のカルボニル含有化合物の例における炭素鎖は、ヤシ油、水素添加ヤシ油、魚油、水素添加魚油、獣脂、水素添加獣脂、コーン油、菜種油、綿実油、オリーブ油、パーム油、ピーナッツ油、サフラワー油、ゴマ油、ヒマワリ油、キャノーラ油、大豆油などの脂肪油に由来する。１級／２級アミン含有化合物の混合物において、R2基は水素原子であるか又は１～２０個の炭素原子を含有する、直鎖状の、環状の、又は分岐の炭化水素鎖であり、メチレンスペーサ基の数（ｎ及びｍ）は、１～５の範囲で変化し得る。
以下の実施例は、上述の代表的な手順により調製された。
実験例１（Ｅｘ．１）
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］－エチル］オレアミドの調製手順は、代表的な手順と同一であった。
実験例２（Ｅｘ．２）
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］オレアミドの調製手順は、２－アミノエチルエタノールアミンの代わりにイソトリデシルオキシプロピル－１，３－ジアミノプロパンを用いた点以外は代表的な手順と同一であった。
実験例３（Ｅｘ．３）
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］ココアミドの調製手順は、オレイン酸の代わりにヤシ油メチルエステルを用いた点以外は代表的な手順と同一であった。
実験例４（Ｅｘ．４）
Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－イソトリデシルオキシプロピル）アミノ］プロピル］ココアミドの調製手順は、オレイン酸の代わりにヤシ油メチルエステルを用い、２－アミノエチルエタノールアミンの代わりにイソトリデシルオキシプロピル－１，３－ジアミノプロパンを用いた点以外は代表的な手順と同一であった。
実験例５（Ｅｘ．５）
Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］イソステアラミドの調製手順は、オレイン酸の代わりにイソステアリン酸を用いた点以外は代表的な手順の最初の二つのステップと同一であった。
以下の化合物は、本明細書に開示された発明に対する比較例として含まれる。
比較実験例１（CＥｘ．１）
グリセロールモノオレート（Afton Chemical社のHiTEC 7133（登録商標））
比較実験例２（CＥｘ．２）
１２以上の炭素原子を有する脂肪油１．０モルと、ジエタノールアミン１．０～２．５モルとの反応による生成物を含む市販の有機摩擦調整剤
発明に係るクラスの分子の個々の化合物は、摩擦低減及び／又は追加の摩耗保護用の潤滑油中の添加剤として、全潤滑性組成物の一部として重量パーセントで約０．０１～５．００ｗｔ％、好ましくは約０．１０～３．００％、さらに好ましくは約０．２０～２．００％、さらにより好ましくは約０．４０～１．００％の添加割合で使用できる。さらに、これらの化合物は、例えば分散剤、洗浄剤、粘度調整剤、酸化防止剤、その他の摩擦調整剤、摩耗防止剤、腐食抑制剤、防錆剤、脂肪酸の塩（石鹸）、及び極圧添加剤のような他の添加剤と組み合わせて使用することもできる。
使用できる分散剤には、ポリイソブチレンモノ－スクシンイミド分散剤、ポリイソブチレンジ－スクシンイミド分散剤、ポリプロピレンモノ－スクシンイミド分散剤、ポリプロピレンジ－スクシンイミド分散剤、エチレン／プロピレンコポリマーモノ－スクシンイミド分散剤、エチレン／プロピレンコポリマージ－スクシンイミド分散剤、マンニッヒ分散剤、分散剤・酸化防止剤・オレフィン共重合体、低分子量エチレン・プロピレン・スクシンイミド分散剤、カルボキシル分散剤、アミン分散剤、ホウ素分散剤、モリブデン含有分散剤が含まれる。
使用できる洗浄剤には、中性スルホン酸カルシウム洗浄剤、中性スルホン酸マグネシウム洗浄剤、オーバーベーススルホン酸カルシウム洗浄剤、オーバーベーススルホン酸マグネシウム洗浄剤、中性フェネートカルシウム洗浄剤、中性フェネートマグネシウム洗浄剤、オーバーベースフェネートカルシウム洗浄剤、オーバーベースフェネートマグネシウム洗浄剤、中性サリチル酸カルシウム洗浄剤、中性サリチル酸マグネシウム洗浄剤、オーバーベースサリチル酸カルシウム洗浄剤、オーバーベースサリチル酸マグネシウム洗浄剤、スルホン酸ナトリウム洗浄剤、スルホン酸リチウム洗浄剤が含まれる。
任意のタイプの高分子粘度指数改質剤が使用できる。高分子粘度指数改質剤の例としては、オレフィンコポリマー（ОＣＰ）、ポリアルキルメタクリレート（ＰＡＭＡ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、スチレンブロックポリマー（スチレン・イソプレン、スチレン・ブタジエンなど）、エチレン・α－オレフィンコポリマーなどをベースにしたポリマーが挙げられる。
モリブデンベースの摩擦調整剤は、本発明のクラスの化合物の全体的な性能を補完又は強化するために使用することができる。使用可能な代替摩擦調整剤の例には、脂肪油、ジエタノールアミン、及びモリブデン源を反応させて調製されるモリブデン錯体、モリブデン酸エステル、単核モリブデンジチオカルバメート、二核モリブデンジチオカルバメート、三核モリブデンジチオカルバメート、硫化オキシモリブデンジチオカルバメート、硫黄及びモリブデン含有化合物、アミン及びモリブデン含有化合物、モリブデンホスホロジチオエート、硫化オキシモリブデンジチオホスフェート、テトラアルキルアンモニウムチオモリブデート、モリブデンカルボキシレート、モリブデンキサンテート、モリブデンチオキサンテート、イミダゾリウムオキシチオモリブデート、４級アンモニウムオキシチオモリブデートが含まれる。モリブデンベースの摩擦調整剤の典型的な添加割合は、完成した潤滑油の配合剤に対してモリブデンが５０ppm～８００ppmの範囲で添加される。
脂肪油由来のグリセロールモノオレート及び有機摩擦調整剤、ならびにジエタノールアミンのような添加剤は存在しないことが好ましい。なぜなら、後述するように、これらの種類の有機摩擦調整剤は、高温腐食ベンチテスト（HTCBT、ASTM D6594）で判定されるように、銅や鉛に対して高い腐食性を示すからである。したがって、本発明は、脂肪油由来のグリセロールモノオレート及び有機摩擦調整剤を含有しない潤滑性組成物をも含む。
使用可能な好ましい耐摩耗剤には、第一級及び／又は第二級ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺＤＤＰ）、トリフェニルホスホロチオエート、ジアルキルリン酸アミン塩、モノアルキルリン酸アミン塩、ジアルキルジチオリン酸スクシナート、ジチオリン酸エステル又はカルボン酸、トリアルキルボレートエステル、脂肪酸誘導体のボレートエステル、メチレンビス（ジブチルジチオカルバメート）が含まれる。
使用可能な好ましい酸化防止剤には、ジノニルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミン、ジオクチルジフェニルアミン、モノオクチルジフェニルアミン、ブチルオクチルジフェニルアミン、モノブチルジフェニルアミン、ジブチルジフェニルアミン、ノニル化フェニル－α－ナフチルアミン、オクチル化フェニル－α－ナフチルアミン、ドデシル化フェニル－α－ナフチルアミン、２，６－ジ－tert－ブチルフェノール、ブチル化ヒドロキシトルエン、４，４－メチレンビス（２，６－ジ－tert－ブチルフェノール）、オクタデシル－３－［３，５－ジ－tert－ブチル－４－ヒドロキシフェニル］プロピオネート、イソトリデシル－３－［３，５－ジ－tert－ブチル－４－ヒドロキシフェニル］プロピオネート、２－エチルヘキシル－３－［３，５－ジ－tert－ブチル－４－ヒドロキシフェニル］プロピオネート、イソオクチル－３－［３，５－ジ－tert－ブチル－４－ヒドロキシフェニル］プロピオネート、チオジエチレンビス［３－（３，５－ジ－tert－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート］が含まれる。
使用可能な好ましい腐食及び錆防止剤には、エトキシル化フェノール、アルケニルコハク酸、ポリアルキレングリコール、ベンゾトリアゾールの誘導体、トルトリアゾールの誘導体、トリアゾールの誘導体、ジメルカプトチアジアゾールの誘導体、４，５－ジヒドロ－１Ｈ－イミダゾールの脂肪酸誘導体、中性カルシウムジノニルナフタレンスルホン酸塩、中性亜鉛ジノニルナフタレンスルホン酸塩、中性アルカリ土類スルホン酸塩が含まれる。
使用可能な好ましい極圧添加剤には、硫化イソブチレン、硫化α－オレフィン、脂肪族アミンリン酸塩、芳香族アミンリン酸塩、ジメルカプトチアジアゾール誘導体、亜鉛ジアルキルジチオカルバメート、ジアルキルアンモニウムジアルキルジチオカルバメート、アンチモンジアルキルジチオカルバメートが含まれる。
上述の全ての添加剤の添加量は、用途、添加剤の溶解性、ベース液の種類、及び完成した溶液の要求性能に応じて大きく変化し得る。典型的な添加量は、開発される潤滑油の種類に応じて通常０．０５ｗｔ％～１０．００ｗｔ％の間で変化し得る。ベースとなる液体には、APIのベースストック分類であるグループI、グループII、グループIII、グループIV、グループVに該当するあらゆる液体を含む、石油系又は合成のストックが含まれる。合成の液体には、ポリ－α－オレフィン、ポリオール、エステル、バイオベースの潤滑油、及びこれらの任意の組み合わせが含まれる。潤滑性ベースオイルは、潤滑性組成物全体の少なくとも約８０％の量で存在する。
本発明に係る実施例及び比較例の性能評価の結果を実験例６～９に記載する。実験例６～８では、SAE 0W-20の乗用車用モーターオイル（0W-20 PCMO）に、０．４０～１．００重量％の添加割合で本発明にかかる実施例及び比較例を配合した。このオイルは、有機又は有機金属の摩擦調整剤（FM）を含まない点を除いて完全に配合されていた。実験例９では、本発明にかかる実施例及び比較例を、０．７５重量％の添加割合で、市販のCK-4相当のSAE 15W-40高負荷ディーゼルエンジンオイル（15W-40 HDDEO）にブレンドした。
実験例６
ＳＲＶによるトライボロジー性能試験
ASTM D5707（Standard Test Method for Measuring Friction and Wear Properties of Lubricating Grease Using a High-Frequency, Linear-Oscillation (SRV) Test Machine）に規定される試験方法に従って、表１に記載される性能データを取得した。表１に示されるデータは、本発明に係る実施例及び比較例の両方が、付加的な摩耗保護を与えることを明確に示しており、これはＦＭを含有しない0W-20 PCMO基準オイルと比較して摩耗量が減っていることから理解される。本発明に係る実施例による向上は、摩耗量の４０～５６％の減少を与える。さらに、本発明に係るＥｘ．２及びＥｘ．４は、0W-20 PCMO基準オイルと比較して摩擦係数の小幅な向上を与えた。
Figure 0007261906000004
実験例７
四球試験によるトライボロジー性能試験
ASTM D4172 B（Standard Test Method for Wear Preventive Characteristics of Lubricating Fluid (Four-Ball Method)）に記載されている試験方法に従って、表２に示す性能データを作成した。これらの条件下において、本発明に係る４つの実施例の全てが、ＦＭを含有しない0W-20 PCMO基準オイルと比較して低い平均摩擦係数を与えた。さらに、Ｅｘ．２及びＥｘ．４は、摩耗痕の直径の減少により示されるように、改善された摩耗保護を与えた。
Figure 0007261906000005
実験例８
小型牽引機（ＭＴＭ）によるトライボロジー性能試験
小型牽引機（ＭＴＭ）を使用して、「ボールオンディスク」構成により境界潤滑領域及び混合潤滑領域における潤滑油の摩擦特性を評価した（ストリベック曲線）。ＭＴＭは、回転する52100スチールボールを、潤滑油に浸された独立して回転する52100スチールディスクに押し付けることで構成されている。ボールとディスクを駆動するシャフトの回転速度を個別に制御して動作条件を設定することにより、転がり速度とスライド／ロール比の特定の組み合わせを得た。また、接触力とオイルバスの温度を制御することで動作条件を設定した。小型牽引機（ＭＴＭ）により、表３～６に記載されている摩擦性能データを得るために使用した試験方法のパラメータは以下のとおりである。３５Ｎの荷重（～１ＧＰａ）、スライドとロールの比率５０％、３０００mm/s～１０mm/sの速度、52100スチール。各配合について、４０℃、６０℃、８０℃、１００℃、１２０℃、１４０℃において３本のストリベック曲線を作成した。各温度において、３回の実施による平均値を得た。
表３は、ＦＭを含有しない0W-20 PCMO基準オイルと比較した、本発明に係る実施例における境界摩擦係数の向上を示している。特に、温度が８０℃以上となると、本発明に係る５つの実施例全てが、より低い境界係数を与えた。中でも注目すべきことには、本発明に係るＥｘ．１は、評価した全ての添加剤について６０℃以上において最も低い境界摩擦係数を与えた。表４は、各温度において、オイルについて得られたストリベック係数の結果を示している。１００℃以上の温度では、本発明に係るすべての実施例が、ＦＭを含有しない組成物と比較して、オイルの摩擦性能が有意に改善された。注目すべきは、本発明に係るＥｘ．１及びＥｘ．５の両方が、摩擦調整剤を含有しない基準オイル及びいずれかの比較例を含有するオイルと比較して低いストリベック係数を６０℃以上において与えたことである。境界潤滑領域における摩擦性能データと同様に、評価した８０～１４０℃において、本発明に係るＥｘ．１を含有するオイルは、他の各摩擦調整剤と比較して顕著に低いストリベック係数を与えた。これらの結果は，本発明に係るＥｘ．１が境界潤滑領域だけでなく、混合領域や弾性流体領域においても摩擦性能を向上させることを示している。
Figure 0007261906000006
Figure 0007261906000007
表５は、摩擦調整剤を含有しない0W-20 PCMO基準オイルと比較した本発明に係る実施例の境界摩擦係数の向上を示している。これらの研究において、本発明に係る実施例又は比較例のいずれかを含有する組成物を、３つの異なる添加割合において評価した。表５に示されるデータより、８０℃以上の温度において本発明に係る実施例３つの全てが、最も少ない添加割合（０．４０ｗｔ％）においてさえも、ＦＭを含有しない基準オイルと比較して低い境界係数を与えたことが理解される。表６は、各温度と添加割合のオイルで得られたストリベック係数の結果を示している。ここでも、８０℃以上の温度において、本発明に係る実施例３つの全てが、各添加割合についてより低いストリベック係数から示唆されるように、ＦＭを含有しない0W-20 PCMO基準オイルと比較して摩擦性能が向上されていることが理解される。上記の表４に示されるデータから理解されるように、本発明に係るＥｘ．１は、格別な摩擦低減を特により高い実施温度及び添加割合において与える。特に、本発明に係るＥｘ．１は、評価した１００～１４０℃において、最も高い添加割合について最も低いストリベック係数を与えた。表５及び６中のこれらのデータは、ここにおいても、本発明に係るＥｘ．１が境界潤滑領域だけでなく，混合領域や弾性流体領域においても特定の範囲の添加割合に渡って摩擦性能を向上させることを示している。
Figure 0007261906000008
Figure 0007261906000009
実験例９
高温腐食ベンチテスト（HTCBT）による銅及び鉛の腐食試験
ASTM D6594（Standard Test Method for Evaluation of Corrosiveness of Diesel Engine Oil at 135 °C）に記載された試験方法に従い、表７に示す銅及び鉛の腐食データを作成した。API CK-4カテゴリー及びこれと同様のオイルについては、HTCBTに合格するための基準は、銅が最大２０ppm、鉛が最大１２０ppm、銅のレーティングが最大で３である。表７に示されたデータから、本発明に係る実施例は、比較例と比べて、銅及び鉛の腐食に関し顕著に向上されていることが理解される。このデータから、15W-40 HDDEO中にＦＭ添加剤としてＣＥｘ．１を配合すると、銅及び鉛の腐食の両方の腐食が有意な量で発生することが明らかになった。純粋なエステル系添加剤であるＣＥｘ．１を含む配合物は、銅の腐食については合格には不十分な性能であり、鉛の腐食については合格には大幅に性能が不十分であった。これに対して、ＣＥｘ．２は、アミド－及びエステル－系の化合物両方の混合物である。ＣＥｘ．２では、銅の腐食に対しては合格となり得る性能であった。ＣＥｘ．２を含有するオイルは依然として鉛の腐食において合格には大幅に性能が不十分であったが、鉛について観測された値は７０％以上減少していた。本発明に係る実施例は、純粋なアミド系材料である。Ｅｘ．１は、配合物は銅の腐食については合格であるが、鉛の腐食については合格ラインに達しなかった。しかしながら、本発明に係るＥｘ．２又はＥｘ．５のいずれかを含有する組成物は、銅及び鉛の腐食の両方について合格し得る性能を有し、また、比較対象である15W-40 HDDEOと同等の銅レーティングであった。本発明に係るＥｘ．２及びＥｘ．５は、ＣＥｘ．１と比較して、銅の腐食については７５％の減少、鉛の腐食については９０％近い減少を与えた。さらに、本発明に係るＥｘ．２及びＥｘ．５は、ＣＥｘ．２と比較して鉛の腐食について６０％より減少するという利点がある。
Figure 0007261906000010
摩擦性能、摩耗保護、及び腐食試験の結果から、本発明に係る実施例は、従来の添加剤の摩擦性能および耐摩耗性を満たすか、それを上回ることができる新しいクラスの添加剤であると同時に、観察された銅及び鉛の腐食の深刻さを大幅に軽減することができることが示される。

Claims (4)

  1. 少なくとも８０％の潤滑性ベースオイルと、０．０１～５重量％の添加剤化合物を含有する潤滑性組成物であって、前記添加剤化合物が、下記式：
    Figure 0007261906000011
     ［式中、R1は不飽和又は分岐の炭化水素鎖であり、R2は水素原子又は炭化水素鎖であり、ｍ及びｎはそれぞれ独立に１～５である］で示される、潤滑性組成物。
  2. 前記添加剤化合物が、
    （ａ）カルボン酸又はエステル、
    （ｂ）（ｉ）２－アミノエチルエタノールアミン、（ｉｉ）アルキルオキシプロピル－１，３－ジアミノプロパン、（ｉｉｉ）アルキルオキシエチル－１，３－ジアミノプロパン、及び（ｉｖ）アルキルオキシプロピル－１，２－ジアミノエタンのいずれか一つ、及び
    （ｃ）グリシドール
    の反応生成物である、請求項１に記載の潤滑性組成物。
  3. 前記添加剤化合物が、約０．２０～２．００重量％で含有される、請求項１に記載の潤滑性組成物。
  4. 前記添加剤化合物が、以下：
    Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］アルカンアミド；
    Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］イソステアラミド；
    Ｎ－［２－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（２－ヒドロキシエチル）アミノ］エチル］オレアミド；
    Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－アルキルオキシプロピル）アミノ］プロピル］アルカンアミド；
    Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－アルキルオキシプロピル）アミノ］プロピル］イソステアラミド；及び
    Ｎ－［３－［（２，３－ジヒドロキシプロピル）（３－アルキルオキシプロピル）アミノ］プロピル］オレアミド
    のいずれか一つである、請求項１に記載の潤滑性組成物。
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