JP7341979B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、潤滑油組成物に関する。
近年、石油資源の有効活用、及び二酸化炭素の排出削減を目的とし、自動車等の車両の省燃費化は強く求められている。そのため、自動車等の車両のエンジンに用いられる潤滑油組成物に対しても、省燃費化の要望が強くなってきている。
例えば、特許文献1には、潤滑油基油に、無灰分散剤及び永久せん断安定指数(PSSI)が10~100である粘度指数向上剤と、金属系清浄剤、酸化防止剤、摩耗防止剤、及び摩擦調整剤から選ばれる少なくとも1種を含み、組成物の粘度指数と100℃における高温高せん断粘度(HTHS粘度)との比を32以上とした、内燃機関用潤滑油組成物が開示されている。
特許文献1によれば、当該潤滑油組成物は、省燃費性、更にはスラッジ抑制やエンジン清浄性に優れるとされている。
特開2007-217494号公報
例えば、一般的な自動車等の車両に搭載されるエンジンは、高速運転時には非常に高温となり、エンジン油も100℃近くまで上昇する反面、エンジンの実用領域でのエンジン油の温度は80℃程度となる。
また、ハイブリッドカーに使用されるエンジン油は、エンジン始動時には加熱されて高温となるが、モーター作動時には、エンジンが低速となり、40~50℃程度と低温になる。
つまり、エンジンの種類や運転条件によって、エンジン油は、40℃程度と低温になる場合もあれば、100℃程度と高温になる場合もある。このような広範な温度領域においても、省燃費性能に優れたエンジン油が求められている。
特許文献1では、このような観点で、当該文献に記載された内燃機関用潤滑油組成物に対する省燃費性能についての検討は行われておらず、また、当該内燃機関用潤滑油組成物は、省燃費性の向上の観点で更なる改良の余地がある。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであって、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用においても、優れた省燃費性を安定して発現することができる潤滑油組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、基油と共に、油中で温度による構造変化が大きいことを示す特定のパラメータを満たす粘度指数向上剤を含有する潤滑油組成物が、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち本発明は、下記[1]を提供する。
[1]基油(A)と、下記操作(i)~(iii)を経て算出された、Δ|α(40)|とΔ|α(100)|との比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕が1.5以上となる粘度指数向上剤(B)とを含む、潤滑油組成物。
・操作(i):粘度指数向上剤(B)を鉱油に溶解してなる試料油を調製し、40℃及び100℃のそれぞれの温度条件下で、X線小角散乱測定を行い、X線小角散乱スペクトル(x軸:散乱ベクトルq(nm-1)、y軸;散乱強度Iの常用対数log(I))を取得する。
・操作(ii):操作(i)で得た、40℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(40)|を算出する。
・操作(iii):操作(i)で得た、100℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(100)|を算出する。
本発明の潤滑油組成物は、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用においても、優れた省燃費性を安定して発現することができる。
本明細書において、動粘度及び粘度指数は、JIS K2283:2000に準拠して測定された値を意味する。
本明細書において、各成分の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定される標準ポリスチレン換算の値であり、具体的には実施例に記載の方法により測定された値を意味する。
本明細書において、例えば、「アルキル(メタ)アクリレート」とは、「アルキルアクリレート」及び「アルキルメタクリレート」の双方を示す語として用いており、他の類似用語や同様の標記についても、同じである。
〔潤滑油組成物〕
本発明の潤滑油組成物は、基油(A)と、下記操作(i)~(iii)を経て算出された、Δ|α(40)|とΔ|α(100)|との比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕が1.5以上となる粘度指数向上剤(B)とを含む。
・操作(i):粘度指数向上剤(B)を鉱油に溶解してなる試料油を調製し、40℃及び100℃のそれぞれの温度条件下で、X線小角散乱測定を行い、X線小角散乱スペクトル(x軸:散乱ベクトルq(nm-1)、y軸;散乱強度I(q)の常用対数log(I(q)))を取得する。
・操作(ii):操作(i)で得た、40℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(40)|を算出する。
・操作(iii):操作(i)で得た、100℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(100)|を算出する。
なお、上記操作(i)~(iii)の具体的な方法は、後述の実施例に記載のとおりである。
また、本発明の潤滑油組成物に含まれる基油(A)と、上記操作(i)で試料油の調製に使用する鉱油とは、同一であってもよく、異なるものであってもよい。
つまり、本発明の潤滑油組成物に含まれる基油(A)は、上記操作(i)で試料油の調製に使用する鉱油に限定されるわけではない。
操作(i)~(iii)を経て算出される、Δ|α(40)|及びΔ|α(100)|の値は、40℃及び100℃の試料油中にて分散している粘度指数向上剤(B)の形状を数値により表現したものである。
Δ|α(40)|及びΔ|α(100)|の値が小さくなる程、粘度指数向上剤(B)を構成する高分子鎖が基油に分散溶解し、細い棒状もしくは薄い円板状といった広がった形状となる。
粘度指数向上剤(B)が細い棒状もしくは薄い円板状といった広がった形状となる場合、試料油中で粘度指数向上剤(B)が広範囲で分散した状態となるため、試料油の粘性は上昇するものと考えられる。
一方で、Δ|α(40)|及びΔ|α(100)|の値が大きくなる程、粘度指数向上剤(B)はナノメートルレベルの球状に凝集した形状となる。
粘度指数向上剤(B)が球状に凝集した形状となる場合、試料油中での粘度指数向上剤(B)の分散が抑えられているため、試料油の粘性は低下するものと考えられる。
ところで、粘度指数向上剤は、潤滑油組成物に粘性の上昇の効果を付与することを目的に配合されるものである。
そして、粘度指数向上剤は、基油の粘性が低下する高温領域下では、粘性上昇の効果が十分発揮されることが求められる一方で、基油の粘性が上昇する低温領域下では、潤滑油組成物の粘性が上がり過ぎないように、その粘性上昇がある程度抑制される性質が望ましい。
つまり、粘度指数向上剤は、高温領域下では、基油中に広範囲で分散した状態となることが望ましいため、高温領域である100℃における粘度指数向上剤(B)の形状を数値化したΔ|α(100)|の値は、より小さいほど好ましい。
一方、粘度指数向上剤は、低温領域下では、潤滑油組成物の粘性が上がり過ぎないように、その粘性上昇がある程度抑制される性質が望ましいため、低温領域である40℃における粘度指数向上剤の形状を数値化したΔ|α(40)|の値は、より大きいほど好ましい。
そして、Δ|α(40)|とΔ|α(100)|との比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕は、試料油中で分散している粘度指数向上剤(B)の形状について、40℃及び100℃での形状の差異の度合いを示したパラメータであるともいえる。
つまり、当該比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕が大きい粘度指数向上剤は、温度依存性が高いものといえ、温度ごとに形状を変化させて、潤滑油組成物の粘性を適切な範囲に保持することができるものといえる。
なお、本発明の一態様の潤滑油組成物は、さらに有機モリブデン系化合物(C)を含有することが好ましい。
また、本発明の一態様の潤滑油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、粘度指数向上剤(B)以外の潤滑油用添加剤をさらに含有してもよい。
本発明の一態様の潤滑油組成物において、成分(A)及び(B)の合計含有量としては、当該潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは60~100質量%、より好ましくは70~100質量%、更に好ましくは80~100質量%、より更に好ましくは85~100質量%である。
以下、本発明の一態様の潤滑油組成物に含まれる各成分の詳細について説明する。
<基油(A)>
本発明の一態様の潤滑油組成物に含まれる基油(A)としては、鉱油であってもよく、合成油であってもよく、鉱油と合成油との混合油を用いてもよい。
鉱油としては、例えば、パラフィン系原油、中間基系原油、ナフテン系原油等の原油を常圧蒸留して得られる常圧残油;これらの常圧残油を減圧蒸留して得られる留出油;当該留出油を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製等の精製処理を1つ以上施して得られる鉱油;天然ガスからフィッシャー・トロプシュ法等により製造されるワックス(GTLワックス(Gas To Liquids WAX))を異性化することで得られる鉱油(GTL)等が挙げられる。
これらの鉱油は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
合成油としては、例えば、α-オレフィン単独重合体、又はα-オレフィン共重合体(例えば、エチレン-α-オレフィン共重合体等の炭素数8~14のα-オレフィン共重合体)等のポリα-オレフィン;イソパラフィン;二塩基酸エステル(例えば、ジトリデシルグルタレート等)、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、芳香族エステル(例えば、トリメリット酸2-エチルヘキシル、ピロメリット酸2-エチルヘキシル)、リン酸エステル等の各種エステル;ポリアルキレングリコール、ポリフェニルエーテル等の各種エーテル;アルキルベンゼン;アルキルナフタレン;等が挙げられる。
これらの合成油は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の一態様で用いる基油(A)は、粘度指数向上剤(B)の分散性向上の観点から、鉱油を含むことが好ましい。
当該鉱油としては、API(米国石油協会)の基油カテゴリーでグループ2又はグループ3に分類される鉱油が好ましく、グループ3に分類される鉱油がより好ましい。
本発明の一態様で用いる基油(A)中、鉱油の含有量としては、基油(A)の全量(100質量%)基準で、好ましくは50~100質量%、より好ましくは65~100質量%、更に好ましくは80~100質量%、より更に好ましくは90~100質量%である。
本発明の一態様で用いる基油(A)の40℃における動粘度としては、好ましくは5~80mm/s、より好ましくは10~60mm/s、更に好ましくは12~40mm/s、より更に好ましくは14~30mm/sである。
本発明の一態様で用いる基油(A)の100℃における動粘度としては、好ましくは1.0~7.0mm/s、より好ましくは2.0~6.0mm/s、更に好ましくは3.0~5.0mm/s、より更に好ましくは3.5~4.5mm/sである。
また、本発明の一態様で用いる基油(A)の粘度指数としては、温度変化による粘度変化を抑えると共に、省燃費性の向上の観点から、好ましくは80以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは110以上、より更に好ましくは120以上である。
なお、本発明の一態様の潤滑油組成物において、2種以上の基油を組み合わせた混合油を用いる場合、当該混合油の動粘度及び粘度指数が上記範囲であることが好ましい。
本発明の一態様の潤滑油組成物において、基油(A)の含有量は、当該潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは55質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは65質量%以上、より更に好ましくは70質量%以上であり、また、好ましくは99質量.5%以下、より好ましくは99質量%以下、更に好ましくは95質量%以下である。
<粘度指数向上剤(B)>
本発明の潤滑油組成物は、前記操作(i)~(iii)を経て算出された、Δ|α(40)|とΔ|α(100)|との比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕が1.5以上となる粘度指数向上剤(B)を含有する。
粘度指数向上剤(B)の前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕が1.5未満である場合、温度ごとの形状の変化の度合いが小さく、潤滑油組成物の温度に応じた適切な粘度に調整され難く、省燃費性の低下の要因ともなる。
一方で、前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕が1.5以上の粘度指数向上剤(B)を含有する潤滑油組成物とすることで、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用においても、粘性を適切な範囲に保持することが可能であるため、優れた省燃費性を安定して発現することができる。
上記観点から、本発明の一態様の潤滑油組成物において、粘度指数向上剤(B)の前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕としては、好ましくは1.55以上、より好ましくは1.58以上、更に好ましくは1.6以上、より更に好ましくは1.65以上、更になお好ましくは1.7以上、一層好ましくは1.8以上である。
本発明の一態様で用いる粘度指数向上剤(B)のΔ|α(40)|の値としては、低温領域下で、潤滑油組成物の粘性が上がり過ぎないように、その粘性上昇がある程度抑制し得る粘度指数向上剤とする観点から、好ましくは2.3(1/(nm-1))以上、より好ましくは2.5(1/(nm-1))以上、更に好ましくは2.8(1/(nm-1))以上、より更に好ましくは3.2(1/(nm-1))以上であり、また、好ましくは6.0(1/(nm-1))以下である。
本発明の一態様で用いる粘度指数向上剤(B)のΔ|α(100)|の値としては、高温領域下で、基油中に広範囲で分散した状態となり、粘性上昇の効果が十分発揮され得る粘度指数向上剤とする観点から、好ましくは3.5(1/(nm-1))以下、より好ましくは3.2(1/(nm-1))以下、更に好ましくは3.0(1/(nm-1))以下、より更に好ましくは2.7(1/(nm-1))以下であり、また、好ましくは1.2(1/(nm-1))以上である。
本発明の一態様において、粘度指数向上剤(B)は、1種からなる重合体から構成されたものであってもよく、2種以上の重合体から構成されたものであってもよい。
粘度指数向上剤(B)が2種以上の重合体から構成されたものである場合、それぞれの重合体の前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕、Δ|α(40)|の値、及びΔ|α(100)|の値が上記範囲に属していればよい。
また、2種以上の重合体のうち、一部の重合体の前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕、Δ|α(40)|の値、及びΔ|α(100)|の値が上記範囲外であっても、他の重合体も含む、粘度指数向上剤(B)の全体として、上記範囲内に属していればよい。
本発明の一態様の潤滑油組成物において、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用においても、優れた省燃費性を安定して発現し得る潤滑油組成物とする観点から、粘度指数向上剤(B)の樹脂分換算での含有量は、当該潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは0.5~8.0質量%、より好ましくは0.7~5.0質量%、更に好ましくは1.0~4.0質量%、より更に好ましくは1.0~3.5質量%である。
なお、ハンドリング性や基油(A)との溶解性を考慮し、粘度指数向上剤(B)は、粘度指数向上剤を構成する樹脂分が、鉱油や合成油等の希釈油により溶解された溶液の形態で市販されていることが多い。
本明細書において、上記「粘度指数向上剤(B)の樹脂分換算での含有量」は、粘度指数向上剤を構成する樹脂分に換算した含有量であって、希釈油の質量は除外したものである。
また、上記の「樹脂分」とは、重量平均分子量(Mw)が1000以上で、一定の繰り返し単位を有する重合体を意味する。
本発明の一態様の潤滑油組成物において、粘度指数向上剤(B)の重量平均分子量(Mw)は、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用においても、優れた省燃費性を安定して発現し得る潤滑油組成物とする観点から、好ましくは10万~90万、より好ましくは20万~80万、更に好ましくは30万~75万、より更に好ましくは35万~70万である。
また、上記と同様の観点から、粘度指数向上剤(B)の分子量分布(Mw/Mn)(但し、Mwは粘度指数向上剤(B)の重量平均分子量、Mnは粘度指数向上剤(B)の数平均分子量を示す)としては、好ましくは6.00以下、より好ましくは3.00以下、更に好ましくは2.00以下、より更に好ましくは1.95以下、更になお好ましくは1.90以下である。
なお、粘度指数向上剤(B)の分子量分布が小さくなる程、基油(A)と共に含有した潤滑油組成物の省燃費性能がより向上する傾向にある。
また、粘度指数向上剤(B)の分子量分布(Mw/Mn)は、下限値としては特に制限はないが、通常1.05以上、好ましくは1.10以上、より好ましくは1.15以上である。
ところで、粘度指数向上剤(B)の前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕、Δ|α(40)|の値、及びΔ|α(100)|の値は、粘度指数向上剤(B)を構成する重合体の構成単位の種類及び含有量、並びに、重合体の構造によって調製することが可能である。
例えば、粘度指数向上剤(B)が、ブタジエン及び水素化ブタジエンから選ばれるモノマーに由来する構成単位(β1)を有する重合体(B1)を含むことが好ましい。
当該重合体(B1)を含む粘度指数向上剤(B)は、Δ|α(40)|の値を大きくなる一方で、Δ|α(100)|の値を小さくなり易く、前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕を大きく調製することが容易となる。
上記観点から、本発明の一態様で用いる重合体(B1)において、構成単位(β1)の含有量としては、重合体(B1)の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは0.1~70モル%、より好ましくは0.3~60モル%、更に好ましくは0.5~50モル%である。
また、重合体(B1)は、構成単位(β1)と共に、水酸基含有ビニル単量体に由来する構成単位(β2)を含むことがより好ましい。
本発明の一態様で用いる重合体(B1)において、構成単位(β2)の含有量としては、重合体(B1)の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは0.1~30モル%、より好ましくは0.5~20モル%、更に好ましくは1.0~15モル%、より更に好ましくは1.5~10モル%である。
なお、水酸基含有ビニル単量体としては、後述のとおりである。
本発明の一態様で用いる粘度指数向上剤(B)中の重合体(B1)の含有量としては、粘度指数向上剤(B)の全量(100質量%)基準で、好ましくは70~100質量%、より好ましくは80~100質量%、更に好ましくは90~100質量%、より更に好ましくは95~100質量%である。
本発明の一態様で粘度指数向上剤(B)として用いる重合体(B1)としては、前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕を上述の範囲に調整する観点から、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合体(B11)及び櫛形ポリマー(B12)から選ばれる1種以上であることが好ましい。
以下、成分(B11)及び(B12)について、前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕を上述の範囲に調整する観点から、好適な態様について説明する。
<スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合体(B11)>
本発明の一態様で用いるスチレン-イソプレン-ブタジエン共重合体(B11)は、スチレン、イソプレン、及びブタジエンに由来する構成単位をそれぞれ有する共重合体であればよい。
なお、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合体(B11)において、ブタジエンに由来する構成単位は、その一部もしくは全部が、水素化ブタジエンに由来する構成単位に置き換えられたものであってもよい。
また、成分(B11)の共重合体の形態としては、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。
成分(B11)の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)の好適範囲は、上述の成分(B)として規定の好適範囲と同じである。
成分(B11)において、ブタジエン及び水素化ブタジエンから選ばれるモノマーに由来する構成単位(β1)の含有量としては、成分(B11)の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは2.5~30モル%、より好ましくは3.0~25モル%、更に好ましくは3.5~20モル%、より更に好ましくは4.0~15モル%である。
成分(B11)において、スチレンに由来する構成単位(p1)の含有量としては、成分(B11)の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは1~50モル%、より好ましくは3~40モル%、更に好ましくは5~30モル%、より更に好ましくは7~25モル%である。
成分(B11)において、イソプレンに由来する構成単位の含有量(p2)としては、成分(B11)の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは10~95モル%、より好ましくは25~90モル%、更に好ましくは40~85モル%、より更に好ましくは55~80モル%である。
なお、成分(B11)は、スチレン、イソプレン、及びブタジエン(水素化ブタジエンも含む)以外のモノマーに由来する構成単位を有していてもよい。
ただし、成分(B11)において、構成単位(β1)、(p1)及び(p2)の合計含有量は、成分(B11)の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは80~100モル%、より好ましくは85~100モル%、更に好ましくは90~100モル%、より更に好ましくは95~100モル%である。
<櫛形ポリマー(B12)>
本明細書において、櫛形ポリマーとは、高分子量の側鎖が出ている三叉分岐点を主鎖に数多くもつ構造を有するポリマーを指す。
本発明で用いる櫛形ポリマー(B12)としては、マクロモノマー(x1)に由来する構成単位(X1)を有する重合体であって、マクロモノマー(x1)がブタジエン及び水素化ブタジエンから選ばれるモノマーに由来する構成単位(β1)を有する高分子量モノマーであることが好ましい。
つまり、櫛形ポリマー(B12)が有するマクロモノマー(x1)が、上述の「高分子量の側鎖」に該当する。
なお、本発明において、上記の「マクロモノマー」とは、重合性官能基を有する高分子量モノマーのことを意味し、末端に重合性官能基を有する高分子量モノマーであることが好ましい。
側鎖が長い櫛形ポリマーほど、高温領域下では広範囲で分散し易くなる一方で、低温領域下では凝集し易くなるため、前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕を大きくなり易い。
つまり、櫛形ポリマー(B12)のマクロモノマー(x1)の分子量が大きい程、前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕を大きい値に調整し易い。
特に、櫛形ポリマー(B12)が有するマクロモノマー(x1)が、ブタジエン及び水素化ブタジエンから選ばれるモノマーに由来する構成単位(β1)を有する高分子量モノマーであることで、前記比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕をより大きい値に調整し易くなる。
マクロモノマー(x1)の数平均分子量(Mn)としては、上記観点から、好ましくは300以上、より好ましくは500以上、更に好ましくは1,000以上、より更に好ましくは2,000以上、更になお好ましくは3,000以上、一層好ましくは4,000以上であり、また、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは20,000以下、より更に好ましくは10,000以下である。
上記観点から、本発明の一態様で用いる櫛形ポリマー(B12)において、構成単位(X1)の含有量としては、櫛形ポリマー(B12)の構成単位の全量(100モル%)基準で、好ましくは0.1~20モル%、より好ましくは0.3~10モル%、更に好ましくは0.5~5モル%である。
マクロモノマー(x1)が有する重合性官能基としては、例えば、アクリロイル基(CH=CH-COO-)、メタクリロイル基(CH=CCH-COO-)、エテニル基(CH=CH-)、ビニルエーテル基(CH=CH-O-)、アリル基(CH=CH-CH-)、アリルエーテル基(CH=CH-CH-O-)、CH=CH-CONH-で表される基、CH=CCH-CONH-で表される基等が挙げられる。
マクロモノマー(x1)中のブタジエン及び水素化ブタジエンから選ばれるモノマーに由来する構成単位(β1)の含有量としては、マクロモノマー(x1)の構成単位の全量(100モル%)に対して、好ましくは0.5~100モル%、より好ましくは1~100モル%、更に好ましくは1~50モル%、より更に好ましくは1~20モル%、更になお好ましくは1~5モル%である。
マクロモノマー(x1)は、構成単位(β1)以外に、例えば、以下の一般式(i)~(iii)で表される繰り返し単位を1種以上有していてもよい。
なお、マクロモノマー(x1)が共重合体である場合、共重合の形態としては、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。
Figure 0007341979000001
上記一般式(i)中、Rb1は、炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示し、具体的には、メチレン基、エチレン基、1,2-プロピレン基、1,3-プロピレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、及び2-エチルヘキシレン基等が挙げられる。
上記一般式(ii)中、Rb2は、炭素数2~4の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示し、具体的には、エチレン基、1,2-プロピレン基、1,3-プロピレン基、1,2-ブチレン基、1,3-ブチレン基、及び1,4-ブチレン基等が挙げられる。
上記一般式(iii)中、Rb3は、水素原子又はメチル基を示す。
また、Rb4は炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、イソペンチル基、t-ペンチル基、イソヘキシル基、t-ヘキシル基、イソヘプチル基、t-ヘプチル基、2-エチルヘキシル基、イソオクチル基、イソノニル基、及びイソデシル基等が挙げられる。
なお、上記一般式(i)~(iii)で表される繰り返し単位をそれぞれ複数有する場合には、Rb1、Rb2、Rb3、及びRb4は、それぞれ同一であってもよく、互いに異なるものであってもよい。
本発明の一態様で用いる櫛形ポリマー(B12)は、1種類のマクロモノマー(x1)に由来する構成単位(X1)のみからなる単独重合体でもよく、2種類以上のマクロモノマー(x1)に由来する構成単位(X1)を含む共重合体であってもよい。
また、本発明の一態様で用いる櫛形ポリマー(B12)は、マクロモノマー(x1)に由来する構成単位と共に、マクロモノマー(x1)以外の他のモノマー(x2)に由来する構成単位(X2)を含む共重合体であってもよい。
このような櫛形ポリマーの具体的な構造としては、モノマー(x2)に由来する構成単位(X2)を含む主鎖に対して、マクロモノマー(x1)に由来する構成単位(X1)を含む、側鎖を有する共重合体が好ましい。
モノマー(x2)としては、例えば、下記一般式(a1)で表される単量体(x2-a)、アルキル(メタ)アクリレート(x2-b)、窒素原子含有ビニル単量体(x2-c)、水酸基含有ビニル単量体(x2-d)、脂肪族炭化水素系ビニル単量体(x2-e)、脂環式炭化水素系ビニル単量体(x2-f)、ビニルエステル類(x2-g)、ビニルエーテル類(x2-h)、ビニルケトン類(x2-i)、エポキシ基含有ビニル単量体(x2-j)、ハロゲン元素含有ビニル単量体(x2-k)、不飽和ポリカルボン酸のエステル(x2-l)、(ジ)アルキルフマレート(x2-m)、及び(ジ)アルキルマレエート(x2-n)等が挙げられる。
モノマー(x2)としては、下記一般式(a1)で表される単量体(x2-a)、アルキル(メタ)アクリレート(x2-b)、及び水酸基含有ビニル単量体(x2-d)から選ばれる1種以上を含むことが好ましく、水酸基含有ビニル単量体(x2-d)を少なくとも含むことがより好ましい。
水酸基含有ビニル単量体(x2-d)は、上述の構成単位(β2)の構成モノマーとなる。
本発明の一態様で用いる櫛形ポリマー(B12)において、水酸基含有ビニル単量体(x2-d)に由来する構成単位(β2)の含有量としては、櫛形ポリマー(B12)の構成単位の全量(100モル%)基準で、好ましくは0.1~30モル%、より好ましくは0.5~20モル%、更に好ましくは1.0~15モル%、より更に好ましくは1.5~10モル%である。
(下記一般式(a1)で表される単量体(x2-a))
Figure 0007341979000002
上記一般式(a1)中、Rb11は、水素原子又はメチル基を示す。
b12は、単結合、炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基、-O-、もしくは-NH-を示す。
b13は、炭素数2~4の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。また、nは1以上の整数(好ましくは1~20の整数、より好ましくは1~5の整数)を示す。なお、nが2以上の整数の場合、複数のRb13は、同一であってもよく、異なっていてもよく、さらに、(Rb13O)部分は、ランダム結合でもブロック結合でもよい。
b14は、炭素数1~60(好ましくは10~50、より好ましくは20~40)の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。
上記の「炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基」、「炭素数2~4の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基」、及び「炭素数1~60の直鎖又は分岐鎖のアルキル基」の具体的な基としては、上述の一般式(i)~(iii)に関する記載で例示した基と同じものが挙げられる。
(アルキル(メタ)アクリレート(x2-b))
アルキル(メタ)アクリレート(x2-b)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、2-t-ブチルヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、及び3-イソプロピルヘプチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
アルキル(メタ)アクリレート(x2-b)が有するアルキル基の炭素数としては、好ましくは1~30、より好ましくは1~24、更に好ましくは1~18である。
なお、当該アルキル基は、直鎖アルキル基でもよく、分岐鎖アルキル基でもよい。
(窒素原子含有ビニル単量体(x2-c))
窒素原子含有ビニル単量体(x2-c)としては、例えば、アミド基含有ビニル単量体(x2-c1)、ニトロ基含有単量体(x2-c2)、1級アミノ基含有ビニル単量体(x2-c3)、2級アミノ基含有ビニル単量体(x2-c4)、3級アミノ基含有ビニル単量体(x2-c5)、及びニトリル基含有ビニル単量体(x2-c6)等が挙げられる。
アミド基含有ビニル単量体(x2-c1)としては、例えば、(メタ)アクリルアミド;N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-n-ブチル(メタ)アクリルアミド、及びイソブチル(メタ)アクリルアミド等のモノアルキルアミノ(メタ)アクリルアミド;N-メチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N-エチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピルアミノ-n-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-n-ブチルアミノ-n-ブチル(メタ)アクリルアミド、イソブチルアミノ-n-ブチル(メタ)アクリルアミド等のモノアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド;N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジイソプロピル(メタ)アクリルアミド、及びN,N-ジ-n-ブチル(メタ)アクリルアミド等のジアルキルアミノ(メタ)アクリルアミド;N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、及びN,N-ジ-n-ブチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド;N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、N-ビニル-n-プロピオニルアミド、N-ビニルイソプロピオニルアミド、及びN-ビニルヒドロキシアセトアミド等のN-ビニルカルボン酸アミド;等が挙げられる。
ニトロ基含有単量体(x2-c2)としては、例えば、ニトロエチレン、3-ニトロ-1-プロペン等が挙げられる。
1級アミノ基含有ビニル単量体(x2-c3)としては、例えば、(メタ)アリルアミン及びクロチルアミン等の炭素数3~6のアルケニル基を有するアルケニルアミン;アミノエチル(メタ)アクリレート等の炭素数2~6のアルキル基を有するアミノアルキル(メタ)アクリレート;等が挙げられる。
2級アミノ基含有ビニル単量体(x2-c4)としては、例えば、t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のモノアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;ジ(メタ)アリルアミン等の炭素数6~12のジアルケニルアミン;等が挙げられる。
3級アミノ基含有ビニル単量体(x2-c5)としては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;モルホリノエチル(メタ)アクリレート等の窒素原子を有する脂環式(メタ)アクリレート;及びこれらの塩酸塩、硫酸塩、リン酸塩又は低級アルキル(炭素数1~8)モノカルボン酸(酢酸及びプロピオン酸等)塩;等が挙げられる。
ニトリル基含有ビニル単量体(x2-c6)としては、例えば、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。
(水酸基含有ビニル単量体(x2-d))
水酸基含有ビニル単量体(x2-d)としては、例えば、ヒドロキシル基含有ビニル単量体(x2-d1)、及びポリオキシアルキレン鎖含有ビニル単量体(x2-d2)等が挙げられる。
ヒドロキシル基含有ビニル単量体(x2-d1)としては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、及び2-又は3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の炭素数2~6のアルキル基を有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;N,N-ジヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジ-2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド等の炭素数1~4のアルキル基を有するモノ-又はジ-ヒドロキシアルキル置換(メタ)アクリルアミド;ビニルアルコール;(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1-オクテノール及び1-ウンデセノール等の炭素数3~12のアルケノール;1-ブテン-3-オール、2-ブテン-1-オール及び2-ブテン-1,4-ジオール等の炭素数4~12のアルケンモノオール又はアルケンジオール;2-ヒドロキシエチルプロペニルエーテル等の炭素数1~6のアルキル基及び炭素数3~10のアルケニル基を有するヒドロキシアルキルアルケニルエーテル;グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、ジグリセリン、糖類、及び蔗糖等の多価アルコールに、アルケニル基やマクロモノマー(x1)が有する上述の重合性官能基等の不飽和基を導入した化合物;グリセリン酸やグリセリン脂肪酸エステルに、アルケニル基やマクロモノマー(x1)が有する上述の重合性官能基等の不飽和基を導入した化合物;等が挙げられる。
これらの中でも、2つ以上の水酸基を有するヒドロキシル基含有ビニル単量体が好ましく、多価アルコール又はグリセリン酸に不飽和基を導入した化合物がより好ましい。
ポリオキシアルキレン鎖含有ビニル単量体(x2-d2)としては、例えば、ポリオキシアルキレングリコール(アルキレン基の炭素数2~4、重合度2~50)、ポリオキシアルキレンポリオール(上述の多価アルコールのポリオキシアルキレンエーテル(アルキレン基の炭素数2~4、重合度2~100))、ポリオキシアルキレングリコール又はポリオキシアルキレンポリオールのアルキル(炭素数1~4)エーテルのモノ(メタ)アクリレート[ポリエチレングリコール(Mn:100~300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(Mn:130~500)モノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(Mn:110~310)(メタ)アクリレート、ラウリルアルコールエチレンオキサイド付加物(2~30モル)(メタ)アクリレート、及びモノ(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレン(Mn:150~230)ソルビタン等]等が挙げられる。
(脂肪族炭化水素系ビニル単量体(x2-e))
脂肪族炭化水素系ビニル単量体(x2-e)としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、及びオクタデセン等の炭素数2~20のアルケン;ブタジエン、イソプレン、1,4-ペンタジエン、1,6-ヘプタジエン及び1,7-オクタジエン等の炭素数4~12のアルカジエン;等が挙げられる。
脂肪族炭化水素系ビニル単量体(x2-e)の炭素数としては、好ましくは2~30、より好ましくは2~20、更に好ましくは2~12である。
(脂環式炭化水素系ビニル単量体(x2-f))
脂環式炭化水素系ビニル単量体(x2-f)としては、例えば、シクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ピネン、リモネン、ビニルシクロヘキセン、及びエチリデンビシクロヘプテン等が挙げられる。
脂環式炭化水素系ビニル単量体(x2-f)の炭素数としては、好ましくは3~30、より好ましくは3~20、更に好ましくは3~12である。
(ビニルエステル類(x2-g))
ビニルエステル類(x2-g)としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、及びオクタン酸ビニル等の炭素数2~12の飽和脂肪酸のビニルエステル等が挙げられる。
(ビニルエーテル類(x2-h))
ビニルエーテル類(x2-h)としては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、及び2-エチルヘキシルビニルエーテル等の炭素数1~12のアルキルビニルエーテル;ビニル-2-メトキシエチルエーテル、及びビニル-2-ブトキシエチルエーテル等の炭素数1~12のアルコキシアルキルビニルエーテル;等が挙げられる。
(ビニルケトン類(x2-i))
ビニルケトン類(x2-i)としては、例えば、メチルビニルケトン、及びエチルビニルケトン等の炭素数1~8のアルキルビニルケトン;等が挙げられる。
(エポキシ基含有ビニル単量体(x2-j))
エポキシ基含有ビニル単量体(x2-j)としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート及びグリシジル(メタ)アリルエーテル等が挙げられる。
(ハロゲン元素含有ビニル単量体(x2-k))
ハロゲン元素含有ビニル単量体(x2-k)としては、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、及び塩化(メタ)アリル等が挙げられる。
(不飽和ポリカルボン酸のエステル(x2-l))
不飽和ポリカルボン酸のエステル(x2-l)としては、例えば、不飽和ポリカルボン酸のアルキルエステル、不飽和ポリカルボン酸のシクロアルキルエステル、及び不飽和ポリカルボン酸のアラルキルエステル等が挙げられ、不飽和カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、及びイタコン酸等が挙げられる。
((ジ)アルキルフマレート(x2-m))
(ジ)アルキルフマレート(x2-m)としては、例えば、モノメチルフマレート、ジメチルフマレート、モノエチルフマレート、ジエチルフマレート、メチルエチルフマレート、モノブチルフマレート、ジブチルフマレート、ジペンチルフマレート、及びジヘキシルフマレート等が挙げられる。
((ジ)アルキルマレエート(x2-n))
(ジ)アルキルマレエート(x2-n)としては、例えば、モノメチルマレエート、ジメチルマレエート、モノエチルマレエート、ジエチルマレエート、メチルエチルマレエート、モノブチルマレエート、及びジブチルマレエート等が挙げられる。
なお、モノマー(x2)としては、リン原子含有単量体を及び芳香族炭化水素系ビニル単量体以外の単量体が好ましい。
つまり、リン原子含有単量体に由来する構成単位の含有量、及び、芳香族炭化水素系ビニル単量体に由来する構成単位の含有量は、極力少ないほど好ましい。
リン原子含有単量体に由来する構成単位の含有量としては、櫛形ポリマー(B12)の構成単位の全量(100モル%)基準で、好ましくは0.01モル%未満、より好ましくは0.001モル%未満、更に好ましくは0モル%である。
なお、リン原子含有単量体としては、リン原子を含有するモノマーを指し、具体的には、(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート及び(メタ)アクリロイロキシイソプロピルホスフェート等の(メタ)アクリロイロキシアルキルリン酸エステル;リン酸ビニル、リン酸アリル、リン酸プロペニル、リン酸イソプロペニル、リン酸ブテニル、リン酸ペンテニル、リン酸オクテニル、リン酸デセニル、及びリン酸ドデセニル等のリン酸アルケニルエステル;(メタ)アクリロイロキシエチルホスホン酸等の(メタ)アクリロイロキシアルキルホスホン酸;ビニルホスホン酸、アリルホスホン酸、及びオクテニルホスホン酸等のアルケニルホスホン酸;等が挙げられる。
芳香族炭化水素系ビニル単量体に由来する構成単位の含有量としては、櫛形ポリマー(B12)の構成単位の全量(100モル%)基準で、好ましくは0.01モル%未満、より好ましくは0.001モル%未満、更に好ましくは0モル%である。
芳香族炭化水素系ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、α-エチルスチレン、ビニルトルエン、2,4-ジメチルスチレン、4-エチルスチレン、4-イソプロピルスチレン、4-ブチルスチレン、4-フェニルスチレン、4-シクロヘキシルスチレン、4-ベンジルスチレン、p-メチルスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、トリブロモスチレン、テトラブロモスチレン、4-クロチルベンゼン、インデン、及び2-ビニルナフタレン等が挙げられる。
<有機モリブデン系化合物(C)>
本発明の一態様の潤滑油組成物は、摩擦調整剤として、有機モリブデン系化合物(C)を含有することが好ましい。
本発明の一態様の潤滑油組成物において、有機モリブデン系化合物(C)のモリブデン原子換算での含有量は、当該潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは400~1000質量ppm、より好ましくは400~950質量ppm、更に好ましくは400~900質量ppm、より更に好ましくは400~850質量ppmである。
なお、本明細書において、モリブデン原子の含有量は、JPI-5S-38-92に準拠して測定した値を意味する。
本発明の一態様で用いる有機モリブデン系化合物(C)としては、モリブデン原子を有する有機化合物であれば用いることができるが、摩擦低減効果の向上の観点から、ジチオリン酸モリブデン(MoDTP)及びジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)から選ばれる1種以上が好ましい。
なお、有機モリブデン系化合物(C)は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ジチオリン酸モリブデン(MoDTP)としては、下記一般式(c1-1)で表される化合物、又は、下記一般式(c1-2)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007341979000003
上記一般式(c1-1)及び(c1-2)中、R~Rは、それぞれ独立に、炭化水素基を示し、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
~Xは、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を示し、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。ただし、式(c1-1)中のX~Xの少なくとも二つは硫黄原子である。
なお、本発明の一態様においては、前記一般式(c1-1)中、X及びXが酸素原子であり、X~Xが硫黄原子であることが好ましい。
上記一般式(c1-1)において、溶解性を向上させる観点から、X~X中の硫黄原子と酸素原子とのモル比〔硫黄原子/酸素原子〕が、好ましくは1/4~4/1、より好ましくは1/3~3/1である。
また、前記一般式(c1-2)中、X及びXが酸素原子であり、X及びXが硫黄原子であることが好ましい。
上記一般式(c1-2)において、上記と同様の観点から、X~X中の硫黄原子と酸素原子とのモル比〔硫黄原子/酸素原子〕が、好ましくは1/3~3/1、より好ましくは1.5/2.5~2.5/1.5である。
~Rとして選択し得る炭化水素基の炭素数は、好ましくは1~20、より好ましくは5~18、更に好ましくは5~16、より更に好ましくは5~12である。
~Rとして選択し得る具体的な当該炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、及びオクタデシル基等のアルキル基;オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基等のアルケニル基;シクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、プロピルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基、及びヘプチルシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ビフェニル基、及びターフェニル基等のアリール基;トリル基、ジメチルフェニル基、ブチルフェニル基、ノニルフェニル基、メチルベンジル基、及びジメチルナフチル基等のアルキルアリール基;フェニルメチル基、フェニルエチル基、及びジフェニルメチル基等のアリールアルキル基等が挙げられる。
ジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)としては、一分子中に2つのモリブデン原子を含む二核のジチオカルバミン酸モリブデン、及び一分子中に3つのモリブデン原子を含む三核のジチオカルバミン酸モリブデンが挙げられ、二核のジチオカルバミン酸モリブデンが好ましい。
二核のジチオカルバミン酸モリブデンとしては、下記一般式(c2-1)で表される化合物、及び、下記一般式(c2-2)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0007341979000004
上記一般式(c2-1)及び(c2-2)中、R11~R14は、それぞれ独立に、炭化水素基を示し、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
11~X18は、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を示し、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
ただし、式(c2-1)中のX11~X18の少なくとも一つは硫黄原子である。
なお、本発明の一態様においては、式(c2-1)中のX11及びX12が酸素原子であり、X13~X18が硫黄原子であることが好ましい。
上記一般式(c2-1)において、基油(A)との溶解性を向上させる観点から、X11~X18中の硫黄原子と酸素原子とのモル比〔硫黄原子/酸素原子〕が、好ましくは1/4~4/1、より好ましくは1/3~3/1である。
また、式(b2-2)中のX11~X14が酸素原子であることが好ましい。
上記一般式(c2-1)及び(c2-2)中、R11~R14として選択し得る炭化水素基の炭素数は、好ましくは1~20、より好ましくは5~18、更に好ましくは5~16、より更に好ましくは5~13である。
11~R14として選択し得る具体的な当該炭化水素基としては、前記一般式(c1-1)及び(c1-2)中のR~Rとして選択し得る炭化水素基と同じものが挙げられる。
<潤滑油用添加剤>
本発明の一態様の潤滑油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、更に成分(B)及び(C)以外の潤滑油用添加剤(以下、単に「潤滑油用添加剤」ともいう)を含有してもよい。
このような潤滑油用添加剤としては、例えば、流動点降下剤、金属系清浄剤、分散剤、耐摩耗剤、極圧剤、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、及び金属不活性化剤等が挙げられる。
なお、当該潤滑油用添加剤として、API/ILSAC SN/GF-5規格等に適合した、複数の添加剤を含有する市販品の添加剤パッケージを用いてもよい。
また、上記の添加剤としての機能を複数有する化合物(例えば、耐摩耗剤及び極圧剤としての機能を有する化合物)を用いてもよい。
さらに、各潤滑油用添加剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの潤滑油用添加剤のそれぞれの含有量は、本発明の効果を損なわない範囲内で、適宜調整することができるが、潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、それぞれの添加剤ごとに独立して、通常0.001~15質量%、好ましくは0.005~12質量%、より好ましくは0.01~10質量%である。
本発明の一態様の潤滑油組成物において、これらの潤滑油用添加剤の合計含有量は、当該潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは0~40質量%、より好ましくは0~30質量%、更に好ましくは0~20質量%、より更に好ましくは0~15質量%である。
〔潤滑油組成物の各種物性〕
本発明の一態様の潤滑油組成物の40℃における動粘度としては、好ましくは12.0~45.0mm/s、より好ましくは15.0~40.0mm/s、更に好ましくは20.0~37.0mm/sである。
本発明の一態様の潤滑油組成物の80℃における動粘度としては、好ましくは5.0~15.0mm/s、より好ましくは6.5~14.0mm/s、更に好ましくは8.0~13.0mm/sである。
本発明の一態様の潤滑油組成物の100℃における動粘度としては、好ましくは2.0~12.0mm/s、より好ましくは3.0~10.0mm/s、更に好ましくは5.0~9.0mm/sである。また、好ましくは6.1mm/s以上12.5mm/s未満、より好ましくは6.1mm/s以上11.5mm/s以下、更に好ましくは6.1mm/s以上11.0mm/s以下である。
本発明の一態様の潤滑油組成物の粘度指数としては、好ましくは120以上、より好ましくは140以上、更に好ましくは170以上、より更に好ましくは190以上である。
本発明の一態様の潤滑油組成物の80℃におけるHTHS粘度(高温高せん断粘度)としては、エンジンの実用領域を想定した80℃付近での温度環境下での使用において、省燃費性が良好な潤滑油組成物とする観点から、好ましくは4.0~8.2mPa・s、より好ましくは4.3~8.0mPa・s、更に好ましくは4.7~7.8mPa・sである。
なお、HTHS粘度は、TBS粘度とも呼ばれる。
本発明の一態様の潤滑油組成物の150℃におけるHTHS粘度としては、高温運転時における省燃費性が良好な潤滑油組成物とする観点から、好ましくは2.4~5.5mPa・s、より好ましくは2.5~5.0mPa・s、更に好ましくは2.6~4.5mPa・sである。また、好ましくは2.3mPa・s以上2.9mPa・s未満、より好ましくは2.3mPa・s以上2.8mPa・s以下、更に好ましくは2.3mPa・s以上2.7mPa・s以下である。
なお、本明細書において、HTHS粘度は、ASTM D4683に準拠して測定された値を意味する。
〔潤滑油組成物の製造方法〕
本発明の潤滑油組成物の製造方法としては、特に制限は無いが、下記工程(1)を有する製造方法であることが好ましい。
工程(1):基油(A)に、下記操作(i)~(iii)を経て算出された、Δ|α(40)|とΔ|α(100)|との比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕が1.5以上となる粘度指数向上剤(B)を配合する工程。
・操作(i):粘度指数向上剤(B)を鉱油に溶解してなる試料油を調製し、40℃及び100℃のそれぞれの温度条件下で、X線小角散乱測定を行い、X線小角散乱スペクトル(x軸:散乱ベクトルq(nm-1)、y軸;散乱強度Iの常用対数log(I))を取得する。
・操作(ii):操作(i)で得た、40℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(40)|を算出する。
・操作(iii):操作(i)で得た、100℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(100)|を算出する。
上記工程(1)において、基油(A)及び粘度指数向上剤(B)は、上述のとおりであり、好適な成分、各成分の含有量も上述のとおりである。
なお、本工程において、基油(A)及び粘度指数向上剤(B)以外の上述の潤滑油用添加剤を配合してもよい。
粘度指数向上剤(B)は、希釈油に溶解した溶液の形態で配合してもよい。当該溶液の固形分濃度としては、通常10~50質量%である。
各成分を配合した後、公知の方法により、撹拌して均一に分散させることが好ましい。
〔潤滑油組成物の用途〕
本発明の潤滑油組成物は、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用においても、優れた省燃費性を安定して発現することができる。
そのため、本発明の潤滑油組成物は、エンジン油として使用されることが好ましい。
本発明の潤滑油組成物の使用に適したエンジンとしては、自動車、電車、航空機等の車両用エンジン等が挙げられるが、自動車用エンジンが好ましく、ハイブリッド機構やアイドリングストップ機構を搭載した自動車用エンジンがより好ましい。
なお、本発明の一態様の潤滑油組成物は、自動車、電車、航空機等の車両等に使用される内燃機関用潤滑油組成物(内燃機関用エンジンオイル)としての用途が好適であるが、他の用途にも適用し得る。
〔エンジン〕
本発明は、上述の本発明の潤滑油組成物を含むエンジンも提供する。
当該エンジンは、上述のとおりである。
本発明の潤滑油組成物は、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用においても、優れた省燃費性を安定して発現することができる。したがって、本発明のエンジンによれば、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用においても、優れた省燃費性を安定して発現し得る。
〔エンジンの潤滑方法〕
本発明は、上述の本発明の潤滑油組成物を用いて、エンジンを潤滑する、エンジンの潤滑方法も提供する。
当該エンジンは、上述のとおりである。
本発明の潤滑油組成物は、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用においても、優れた省燃費性を安定して発現することができる。したがって、本発明のエンジンの潤滑方法によれば、低温領域から高温領域の広範な温度環境下において、優れた省燃費性を安定してエンジンに付与し得る。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。なお、各種物性の測定法又は評価法は、下記のとおりである。
(1)40℃、80℃、100℃における動粘度、粘度指数
JIS K2283:2000に準拠して測定及び算出した。
(2)重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)
ゲル浸透クロマトグラフ装置(アジレント社製、「1260型HPLC」)を用いて、下記の条件下で測定し、標準ポリスチレン換算にて測定した値を用いた。
(測定条件)
・カラム:「Shodex LF404」を2本、順次連結したもの。
・カラム温度:35℃
・展開溶媒:クロロホルム
・流速:0.3mL/min
(3)モリブンデン原子の含有量
JPI-5S-38-92に準拠して測定した。
(4)80℃、150℃におけるHTHS粘度(高温高せん断粘度)
ASTM D4683に準拠し、TBS高温粘度計(Tapered Bearing Simulator Viscometer)を用いて、80℃又は150℃の所定の温度条件下、せん断速度10/sにて測定した。
また、以下の実施例及び比較例で使用した粘度指数向上剤(1)~(5)は、以下のとおりである。
・粘度指数向上剤(1):メチルアクリレート、水素化ポリブタジエン(マクロモノマー(x1)に相当し、構成単位(β1)を構成するモノマーでもある、Mn=4000以上)、2-エチルヘキシルアクリレート、及びグリセリン酸に不飽和基を導入した化合物(水酸基含有ビニル単量体(x2-d)に相当)に由来の構成単位を有する櫛形ポリマー。当該櫛形ポリマーの構成単位の全量(100モル%)に対する、水素化ポリブタジエンに由来の構成単位の含有量=1モル%、Mw=55万、Mw/Mn=1.8。
・粘度指数向上剤(2):スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合体(スチレン/イソプレン/ブタジエン=18/73/9(モル%))。Mw=64万、Mw/Mn=1.2。
・粘度指数向上剤(3):メチルアクリレート、及び水素化ポリブタジエン(マクロモノマー(x1)に相当し、構成単位(β1)を構成するモノマーでもある、Mn=2000以上)に由来の構成単位を有する櫛形ポリマー。当該櫛形ポリマーの構成単位の全量(100モル%)に対する、水素化ポリブタジエンに由来の構成単位の含有量=1モル%、Mw=45万、Mw/Mn=5.2。
・粘度指数向上剤(4):スチレン-イソプレン共重合体(スチレン/イソプレン=27/73(モル%))。Mw=13万、Mw/Mn=1.0。
・粘度指数向上剤(5):ポリメチルアクリレート(メチルアクリレートからなる単独重合体)。Mw=40万、Mw/Mn=2.0。
これらの粘度指数向上剤(1)~(5)を、鉱油(パラフィン系鉱油、APIの基油カテゴリーのグループ3に分類される鉱油、40℃動粘度=17.9mm/s、100℃動粘度=4.16mm/s、粘度指数=134)に溶解し、試料油を調製した。なお、粘度指数向上剤は、各試料油の100℃動粘度が7.8~8.2mm/sの範囲に入るように配合した。
そして、小角X線散乱装置(Anton Paar社製、製品名「SAXSPACE」)を用いて、試料油を入れた石英キャピタリーを、当該小角X線散乱装置の温調機があるサンプルフォルダに設置し、40℃及び100℃までそれぞれ加熱した後、X線小角散乱測定を行い、X線小角散乱スペクトル(x軸:散乱ベクトルq(nm-1)、y軸;散乱強度Iの常用対数log(I))を得た。
そして、40℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(40)|を算出した。
また、同様に、100℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(100)|も算出した。
最後に、Δ|α(40)|とΔ|α(100)|との比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕を算出した。これらの値は、表1のとおりであった。
Figure 0007341979000005
実施例1~3、比較例1~2
基油に、粘度指数向上剤(1)~(5)のいずれか、流動点降下剤、摩擦調整剤、及びエンジン油用添加剤パッケージを、表2に示す配合量にて添加し、潤滑油組成物をそれぞれ調製した。
なお、表2に記載の、粘度指数向上剤(1)~(5)、流動点降下剤、摩擦調整剤、及びエンジン油用添加剤パッケージの含有量は、希釈油で希釈されている場合には、希釈油を除いた有効成分換算(樹脂分換算)での含有量である。
また、使用した基油、流動点降下剤、摩擦調整剤、エンジン油用添加剤パッケージの詳細は以下のとおりであり、粘度指数向上剤(1)~(5)の詳細は、上述のとおりである。
・基油:パラフィン系鉱油、APIの基油カテゴリーのグループ3に分類される鉱油、40℃動粘度=17.9mm/s、100℃動粘度=4.16mm/s、粘度指数=134。
・流動点降下剤:Mw=7万のポリメタクリレート。
・摩擦調整剤:アデカサクラルーブ515(株式会社ADEKA製)、モリブデン原子の含有量=10.0質量%、硫黄原子の含有量=11.5質量%。下記式で表される二核ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)。
Figure 0007341979000006

(上記式中、Rは、それぞれ独立に、炭素数が8又は13の炭化水素基である。)
・エンジン油用添加剤パッケージ:API/ILSAC規格、及びSN/GF-5規格に適合した添加剤パッケージであり、以下の各種添加剤を含む。
金属系清浄剤:カルシウムサリチレート
分散剤:高分子ビスイミド、ホウ素変性モノイミド
耐摩耗剤:第1級のZnDTP、及び第2級のZnDTP
酸化防止剤:ジフェニルアミン系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤
金属不活性化剤:ベンゾトリアゾール
消泡剤:シリコーン系消泡剤
調製した潤滑油組成物について、上述の方法に準拠して、動粘度、粘度指数、HTHS粘度を測定又は算出すると共に、下記に示す方法に基づいて、それぞれの潤滑油組成物の油温40℃及び80℃における駆動トルク改善率を評価した。これらの結果を表2に示す。
[駆動トルク改善率の測定]
排気量1.5Lの直列4気筒エンジン(動弁機構:ローラー動弁型)のクランクシャフトをモーターで駆動し、その際にクランクシャフトにかかるトルクを測定した。クランクシャフトの回転数は、1600rpm、油温は40℃及び80℃のそれぞれの場合について測定した。
比較例2の潤滑油組成物を用いたときのトルクの測定値を基準にして、下記式から、比較例2以外の潤滑油組成物を用いた際の駆動トルク改善率(%)を算出した。
・[駆動トルク改善率](%)=([比較例2の潤滑油組成物を用いたときのトルクの測定値]-[対象の潤滑油組成物を用いたときのトルクの測定値])/[比較例2の潤滑油組成物を用いたときのトルクの測定値]×100
なお、上記式から算出がされる駆動トルク改善率の値がプラスになる場合は、比較例2の潤滑油組成物に比べて省燃費性が高いことを示し、一方、駆動トルク改善率の値がマイナスになる場合は、比較例2の潤滑油組成物に比べて省燃費性が劣ることを示している。
つまり、上記式から算出される駆動トルク改善率の値が大きいほど駆動トルクが改善され、測定対象の潤滑油組成物の省燃費性が高いといえる。
本実施例においては、40℃での駆動トルク改善率としては、0.5%以上を合格とするが、好ましくは1.0%以上、より好ましくは2.0%以上である。
また、80℃での駆動トルク改善率としては、0.1%以上を合格とし、好ましくは0.12%以上、より好ましくは0.14%以上である。
Figure 0007341979000007

実施例1~3で調製した潤滑油組成物は、比較例1~2の潤滑油組成物に比べて、エンジンの初動領域を想定した40℃付近での温度環境下で、及び、エンジンの実用領域を想定した80℃付近での温度環境下での使用において、省燃費性に優れている結果となった。

Claims (6)

  1. 基油(A)と、下記操作(i)~(iii)を経て算出された、Δ|α(40)|とΔ|α(100)|との比〔Δ|α(40)|/Δ|α(100)|〕が1.5以上となる粘度指数向上剤(B)とを含み、該粘度指数向上剤(B)が、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合体(B11)及び櫛形ポリマー(B12)から選ばれる1種以上であり、該スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合体(B11)の構成単位の全量に対する、ブタジエン及び水素化ブタジエンから選ばれるモノマーに由来する構成単位(β1)の含有量が2.5~30モル%であり、スチレンに由来する構成単位(p1)の含有量が7~25モル%であり、イソプレンに由来する構成単位(p2)の含有量が55~80モル%であり、該櫛形ポリマー(B12)は、マクロモノマー(x1)に由来する構成単位(X1)と、他のモノマー(x2)に由来する構成単位(X2)とを有する重合体であり、該マクロモノマー(x1)は、ブタジエン及び水素化ブタジエンから選ばれるモノマーに由来する構成単位(β1)を有し、該他のモノマー(x2)はメチルアクリレートと、不飽和基を導入したグリセリン酸とを含む、潤滑油組成物。
    ・操作(i):粘度指数向上剤(B)を鉱油に溶解してなる試料油を調製し、40℃及び100℃のそれぞれの温度条件下で、X線小角散乱測定を行い、X線小角散乱スペクトル(x軸:散乱ベクトルq(nm-1)、y軸;散乱強度Iの常用対数log(I))を取得する。
    ・操作(ii):操作(i)で得た、40℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(40)|を算出する。
    ・操作(iii):操作(i)で得た、100℃でのX線小角散乱スペクトルにおいて、x軸である散乱ベクトルqの0.1nm-1~1nm-1の範囲で、最小二乗法により、直線の傾きの絶対値Δ|α(100)|を算出する。
  2. 基油(A)が、鉱油を含む、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  3. 前記鉱油が、API(米国石油協会)の基油カテゴリーでグループ2又はグループ3に分類される鉱油である、請求項2に記載の潤滑油組成物。
  4. 粘度指数向上剤(B)の重量平均分子量が、10万~90万である、請求項1~のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  5. 粘度指数向上剤(B)の樹脂分換算での含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、0.5~8.0質量%である、請求項1~のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  6. エンジンに用いられる、請求項1~のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
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