JPH01319460A - ポリ弗化物と、その製造方法と、その潤滑添加剤としての使用 - Google Patents

ポリ弗化物と、その製造方法と、その潤滑添加剤としての使用

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JPH01319460A
JPH01319460A JP15209388A JP15209388A JPH01319460A JP H01319460 A JPH01319460 A JP H01319460A JP 15209388 A JP15209388 A JP 15209388A JP 15209388 A JP15209388 A JP 15209388A JP H01319460 A JPH01319460 A JP H01319460A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、弗素化生成物および潤滑剤に関するものであ
る。さらに詳細には、潤滑剤の耐摩耗用添加剤として使
用可能な新規な弗素化合物に関するものである。
従来の技術 耐摩耗性を改善する目的で潤滑剤に有機弗素誘導体を添
加することはすでに知られている。例えば、フランス国
特許第2.520.377号には、ポリ化1、チェーン
を有するアミンまたはアミノアルコールを添加すること
が提案されている。確かに、これら化合物により非常に
優れた耐摩耗性と優れた減摩能力が得られるが、揮発性
が高いので、時間の経過と共に効果が減少するため、こ
れら化合物の使用は制限されることが多い。
課題を解決するための手段 本発明者達は、下記−形式(I)に対応する化合物を弗
素化耐摩耗添加剤として用いることにより上記の問題を
ほぼ解消することができるということを発見した: /CH2CH0H RF −X−N                (I
>\CH2−CH−C−○R3 II ここで、 RF はペルフルオロ基を表し、さらに好ましくは2〜
20個の炭素原子を含む線状または枝分れしたペルフル
オロアルキル基を表し、Xは−(CH2CF2)−(C
H2)b−1−CF=CHCH2−または−CF HC
H2CH2−結合を表し、 aは0〜10、さらに好ましくは0〜3の整数を表し、 bは1〜4の整数を示すが、aが0以外のときは2に等
しく、 R1は水素原子または1〜12個の炭素原子を含む線状
または分岐したアルキル基を表し、R2は水素原子また
はメチル基を表し、R3は1〜24個の炭素原子を含む
線状または分枝したアルキル基を表す。
式(I)の化合物のうち、特に、R1が6〜16個の炭
S原子を含む線状ペルフルオロアルキル基であり、Xが
−CH2CH2、CF = CHCH2またハCF H
CH2CH2〜結合であり、R,とR2が水素原子であ
り、Roが8〜18個の炭素原子を有するアルキル基で
ある化合物が好ましい。
本発明では、弐N)の単一化合物またはこれら化合物の
混合物を用いることが可能である。経済的な理由から、
異なる基RF、Xおよび/またはR3を有する種々の化
合物の工業的混合物を用いるのが特に有利である。
一般に、式(I)の化合物は、式(■):CH2=C−
C−OR3(II[) (ここで、上記の2つの式において記号RF 、X。
R+ 、R2およびR2は前記定義のものを表す)で表
されるアクリルエステルとの縮合によって得られる。
α、β−不飽和エステルまたはアミドに弗素化されてい
ないアミンを添加することはかなり前から知られている
〔例えば、J、Chem、 Soc、 (1970年)
343および469ページおよびJ、Amer、 Ch
em、 Soc。
(1949) 2533ページ参照〕。これら公知の方
法は式(n)のアミノアルコールと式(III)のエス
テルとの縮合に適用することができる。この縮合は特に
20〜120℃、好ましくは20〜80℃の温度下で行
う。溶剤なしで行うこともできるが、使用するエステル
およびアミノアルコール用の溶剤中で行うことが望まし
い。溶剤としては低級(CI−C< )アルコールが好
ましいが、エーテル、二) IJルおよびこれらの混合
物(特にエーテル/アセトニトリル混合物)の中から選
択することもできる。縮合は触媒なしでも充分行うこと
ができるが酢酸または硫酸等の酸触媒を添加することに
より反応を加速してもよい。
弗素化アミノアルコール(II)およびエステル(II
I>は一般にほぼ等モル堡用いられる。しがし、沸点の
低いエステル(III)  (例えば、アクリル酸メチ
ル)の場合には、反応溶剤として過剰量のエステルを用
いれば有利である。この過剰量は、アミノアルコール1
モルに対して5モルまでとし、反応後には大気圧または
真空下で蒸留により除去する。
R3が長鎖(Cs−C2,)のアルキル基である場合に
は、式(1)の化合物は低級(C1〜C4)アルキル基
であるR3を有する式(Hの化合物から、長鎖アルコー
ルを用いてエステル交換を行うことにより製造すること
もできる。
本発明の特殊な態様によれば、アミノアルコール(I[
)とエステル(III)との縮合をエステル(III)
が不足な状態で行うことができ、この不足分は理論量の
半分までとする。これにより化合物(I)の他に出発ア
ミノアルコールを50%まで含む混合物が得られる。こ
のような混合物は潤滑剤用の耐摩耗添加剤として使用す
ることができ、従って本発明に含まれる。これは、アミ
ノアルコール(n)の工業的混合物および/またはエス
テル(III)の工業的混合物から得られるより複雑な
混合物に応用される。
式(III)のエステルとしては、例えば、メチル、n
−ブチノベ 2−エチルヘキシル、n−ドデシル、n−
テトラデシル、n−ヘキサデシル、アクリル酸−n−オ
クタデシルおよびメククリル酸n−オクタデシルが挙げ
られるが、特にアクリレートが望ましい。
Xが−CHCH2CH2−結合を示すものを除いて、ア
ミノアルコール(II)は公知の物質(例えば、フラン
ス国特許第1.532.284号およびその追加特許第
93.170号、第95.059号、第2.102.7
53号、ならびにアメリカ合衆国特許第3.535.3
81号を参照)であり、式: %式%() で表される沃素化誘導体を、式: H2N−CH2CH−OH R,(V) (ただし、上記2つの式において、RF N 8% b
およびR1は前記定義と同じものである)で表されるア
ミノアルコールと縮合することにより得ることができる
。RF   CH2CH2Iタイプの沃化物を用いる場
合には、一般に縮合により、式: %式% (ただし、R1,は基R4より炭素原子が1個少ないペ
ルフルオロ基である) でそれぞれ表される弗素化アミノアルコールの混合物が
得られることを明記しておく。しかし、所望であれば、
ガスクロマトグラフィーによりこれら2つのアミノアル
コールを分離することも可能である。また、大量過剰の
アミノアルコール(V)を用いて選択的に飽和アミノア
ルコール(II−a)を製造することも可能である。同
様に、アミノアルコール(V)を前記のアメリカ合衆国
特許第3、535.381号による弗素化オレフィンR
F −CH=CH2と縮合することにより選択的に不飽
和アミノアルコール(II−b)を製造することもでき
る。
Xが−CF HCH2CH2”a合を示ス弗素化アミノ
アルコール(II)は弗素化アミノアルコール(II−
b)の水素化により得られる。
この水素化は、例えば、水素圧力が200バール以下、
望ましくは5〜100バール、温度が25〜250℃(
望ましくは50〜150℃)で、ラネーニッケルまたは
炭素上のパラジウム等の触媒を用いてアルコール(望ま
しくはメタノールまたはエタノール)中で行うことがで
きる。
水素化反応はまた、弗素化アミノアルコール<”;h−
a>と(I[−b)の混合物、あるいは飽和弗素化アミ
ノアルコールの混合物を得るために応用してもよい。
最良の耐摩耗効率を得るために潤滑油中に添加すべき式
(I)の化合物の量は、潤滑油の重量に対して少な(と
も0.01%、特に0.05〜0.5%が望ましい。
潤滑油は、鉱油、合成炭化水素またはグリコール類、グ
リコールエーテル類、グリコールエステル類、ポリオキ
シアルキレングリコール類、これらのエーテル類および
エステル類、ならびにモノカルボン酸またはポリカルボ
ン酸のエステル、−価または多価エステルに属する合成
油でよいが、ここに挙げたものに限られるわけではない
エンジンオイルの製造を目的とする“ニュートラル・ソ
ルベント(Neutral 5olvent)″をベー
スとした石油留分を潤滑剤のベースとして用いる場合に
は、本発明の有機弗素誘導体と、カルシウムまたはバリ
ウムアルキルフェネートおよびスルホン酸アルキルアリ
ール等の従来の分散−洗浄添加剤または琥珀誘導体のよ
うな“灰分のない”分散剤とを併用すれば有利である。
分散−洗浄添加剤により、弗素化添加剤の耐摩耗性を損
わず、しかも分散−洗浄添加剤自体の能力を失うことな
く、弗素化添加剤の可溶化を促進することができる。
本発明に従う弗素化誘導体をアルキルジチオ燐酸亜鉛等
の添加剤をすでに含有している配合油に添加することに
より、例えば、分散性、洗浄力、耐蝕性等の他の添加剤
によって与えられる特性と干渉することなく、耐摩耗性
の実質的な改善およびこれら油の耐力向上がもたらされ
る。
内燃機関用油配合物に耐摩耗添加剤として用いられるジ
チオ燐酸亜鉛の全部または一部の代わりに、本発明に従
う有機弗素化合物を0.1〜0.2%使用することによ
り、前記の従来の添加剤と同じかまたはそれより優れた
摩耗に対する保護レベルを達成することができる。
従って、本発明に従う弗素化添加剤は、石油またはディ
ーゼルエンジン用の潤滑油中のアルキルジチオ燐酸亜鉛
の代用あるいは、このような潤滑油−1の別の添加剤と
して使用することができる。
以下に示す実施例および試験により、本発明をさらに詳
しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。尚、下記の百分率は特に指示のない限り重量%で
ある。
実施例1 冷却器を備えた100m1の丸底フラスコ中で、−定の
撹拌を維持しながら、弗素化アミノアルコール(、F、
、−CH2CH2−NH−CH2CH20HとC7F 
+ s CF = CHCH2N HCH2CH20H
(それぞれ65および35モル%)の混合物20gをエ
タノール10g中に溶かした溶液にアクリル酸メチル4
gを添加する。この混合物を10時間還流した後、エタ
ノールと過剰のアクリル酸メチルを真空下で蒸発させて
除去する。
残留物(22g )を赤外分光光度法(エステル帯域:
  1,730cm−’)により分析した結果、下記の
エステルに対応していることを確認した:Ce F I
 7 C2H4N  C2H4COOCH3C2H40
H および、 この生成物はオレンジ色の液体で、室温で少し濁ってい
るが、60℃では完全に均質である。
実施例2 実施例1と同じ弗素化アミノアルコール混合物20gと
、アクリル酸n−ブチル5.55 gと、n−ブタノー
ル10gとを含む溶液の温度を10時間100℃に維持
する。次に、この反応混合物を濾過した後、溶剤と過剰
のアクリル酸ブチルを真空下で蒸発させる。
得られた生成物(23g )は、式: %式% のエステルに対応し、オレンジ色の液体でアリ、室温で
濁っている。
実施例3 実施例2を繰返すが、酢酸0.1gを加え、反応混合物
を6時間だけ加熱した。
その結果、上記と同じ生成物が91%の収率で得られた
実施例4 実施例1と同じ装置中で、n−ブタノール10gに実施
例1と同じ弗素化アミノアルコール混合物23.72 
gを溶かした溶液に一定の撹拌を行いなからアクリル酸
ラウリル11.4gを添加する。この混合物を100℃
に10時間加熱した後、n−ブタノールを真空下で除去
し、残留物をジクロロメタンに溶解させる。この溶液を
濾過し、ジクロロメタンを蒸発により除去する。
これにより、式: %式% のエステル混合物が得られる。これは透明のオレンジ色
の液体である(32.7g:収率93%)。
実施例5 アクリル酸メチル20gと、式: %式% (ただし、nは6.8.10.12および14で、それ
ぞれの重量%が56.2%、27.2%、12.3%、
3.7%および0.6%である)の弗素化アミノアルコ
ールの工業的混合物20gとを撹拌しながら80℃で8
時間加熱する。上記工業的混合物は平均分子量が466
であり、飽和アミノアルコール約65モル%と不飽和ア
ミノアルコール35モル%とを含んでいる。
過剰なアクリル酸メチルを蒸発させた後、式:%式% のエステル混合物が91.3%の収率で得られる。これ
は透明の黄色い液体であった。この生成物の特性決定を
赤外分光光度法により行った(エステル帯域: 1,7
30Cm −’ )。
実施例6 実施例2と同様に操作を行うが、Cl1F+7およびC
7FI5のアミノアルコールの代わりに、実施例5に記
載した弗素化アミノアルコールの工業的混合物20gを
用い、さらにアクリル酸ブチル6gを用いる。
24、05 gの透明な液体が得られ、これは式=CI
、F20.1C2H4N  C2H4COOC4H9C
2H,OH および C,、F2n−ICF=CHCH2−N−C2H,C0
0C,H9C2H,OH のエステルに対応する。
実施例7 冷却器を備えた100m1の三角フラスコ中で、実施例
5で定義した弗素化アミノアルコールの工業的混合物2
0gをn−ブタノール1Og中に溶かした溶液に、アク
リル酸−2−エチルへ4’zルア、9gを撹拌しながら
添加し、この混合物を80℃で8時間加熱する。
真空下の蒸発によりn−ブタノールを除去した後、下記
の式で表されるエステルから成る透明の黄色い液体が9
5%の収率で得られた:および Cn−+ F 2+−−I CF = CHCH2N−
■ C2H,OH C2H4C00CH2CHC−H9 C2Hs 実施例8 実施例4と同様に操作を行うが、Cl1F+7およびC
’y F 、sのアミノアルコールの代わりに実施例5
で定義した弗素化アミノアルコールの工業的混合物20
gを用いる。
その結果、式: %式% で表されるエステルから成る混合物が収率92%で得ら
れた。
実施例9 実施例5で定義された弗素化アミノアルコールの工業的
混合物6.18 gを収容したフラスコ中に、不足量に
相当するアクリル酸n−ブチル(1,09gすなわち、
約0.65モル当壷に相当)と、メタノール9gを添加
する。この混合物を撹拌しながら室温で96時間放置す
る。
メタノールの蒸発後、室温で濁っているが、約60℃で
均質となる生成物を得た。この生成物は、約60モル%
が式: %式% で表されるエステル混合物で、また約40モル%が未反
応の弗素化アミノアルコール混合物である。
実施例10 実施例9を繰返すが、アクリル酸n−ブチルを1、42
 g (0,847モル当量)を用いた。その結果、類
似した生成物が90%の収率で得られた。
実施例11 (a)  磁石駆動の撹拌器を備えた41のステンレス
鋼製オートクレーブ中に、弗素化アミノアルコール: CaF17  CH2CH2NHCH2CH20H(6
7モル%)と、 C7F、5−CH=CH−CH2−NH−CH2CH2
0H(33モル%)との混合物2.000 gを加え、
次に、99%の純粋エタノール1.2pと、99%の純
粋エタノール中に約60%のラネーニッケル懸濁液32
gを加えた。
このオートクレーブを30バールの窒素で3回パージし
、さらに30バールの水素で3回パージを行う。この混
合物を2. OOOrpmの速度で撹拌し、かつ圧力を
20バールに維持しながら、70℃で6時間45分間水
素化する。オートクレーブを冷却し、圧力を開放し、さ
らにパージした後、触媒を濾過し、エタノールを蒸発に
より除去する。
この結果、融点51℃の薄い黄色の固体1.940 g
が得られ、GC分析により下記のような構成であること
がわかった。
C,F、l−CH2CH2−NH− CH2CH20H:’65.6% C7F、5−CFH−CH2CH2−NH−CH2CH
20H: 25.4% C7F ls  CH2CH2CH2N H−−CH2
CH20H: 8.9% ら)冷却器を備えた100−の三角フラスコ中において
、n−ブタノール10g中に上記の飽和弗素化アミノア
ルコール混合物6.27 gを溶かした溶液に、一定の
撹拌を行いながら、アクリル酸n−ブチル1.87gを
添加する。この混合物を100℃で10時間加熱した後
、n−ブタノールおよび過剰のアクリル酸ブチルを蒸発
により除去する。黄色い残留物をジクロロメタン中に溶
解させ、この溶液を濾過し、ジクロロメタンを蒸発させ
る。
その結果、式: %式% で表される黄色い液体状のエステル混合物が96%の収
率で得られ、この特性決定を赤外分光光度法により行っ
た(エステル帯域:  1,725cm−’)。
実施例12 (a)  実施例IHa)と同様に、式:%式% (ただし、弗素鋼の重量分布は、 ユ       5 6      55、7 8      27、2 10      10、15 12       3、9 ≧14       2.9 である)゛ で表される弗素化アミノアルコールの工業的混合物20
00 gを80℃で9時間水素化する。
触媒を濾過し、エタノールを蒸発して除去した後、薄い
黄色の半液体、半固体の生成物(45℃で完全な液体と
なる) 1.990 gが得られ、GC分析により、次
のような分析結果を得た。
C1,F21.ヤ、−CH2CH2−NH−−CH2C
H20H:69.3% Cn−I F 2.、−I  CF HCH2CH2−
−NH−CH2CH20H:18.6%C,1F2h−
1CH2CH2CH2−−NH−CH,CH20H: 
 9.8%(b)  上記飽和弗素化アミノアルコール
の混合物5.5gにアクリル酸2−エチルヘキシル2.
05 g 全添加し、これを8時間100℃に加熱する
その結果、式: %式% で表されるエステルから成る透明のオレンジ色の液体が
93%の収率で得られる。
実施例13 実施例12(b)を繰返すが、アクリル酸2−エチルヘ
キシルの代わりにアクリル酸ラウリル3.3gと、実施
例12(a)で得られた飽和弗素化アミノアルコール混
合物6.87 gを用いた。
このようにして得られたラウリルエステル混合物(収率
:92%)は、透明の黄色い液体状であった。
実施例14 冷却器を備えた250rd!の三角フラスコ中において
、エーテル/アセトニトリル混合物(3: 1)12g
中に実施例12 (a)で得られた飽和弗素化アミノア
ルコール混合物6.73 gを溶かした溶液中に、アク
リル酸n−ブチル1.56g (0,85モル当量)を
添加する。この混合物を撹拌しながら96時間室温下で
放置する。その後、溶剤を真空下の蒸留により除去する
この結果、透明の黄色い液体7.5gが回収され、これ
は出発飽和弗素化アミノアルコール約20モル%と、こ
れらアミノアルコールのブチルエステル約80モル%と
で構成されていた。
耐摩耗試験 ベースオイルとしての鉱油200ニユートラル・ソルベ
ント(Neutral 5olvent)  と、添加
剤としての本発明に従う弗素チェーンを有する化合物と
を含む潤滑剤組成物の耐摩耗能力をシェル(SHELL
)のEP4ボール試験機を用いて測定した。尚、この試
験機については、“ASTM規格年報(AnnualB
ook  of  八ST!J  5tandards
)”  パート24  (1979)680〜688ペ
ージに記載されている。
この試験は、直径12mmの1個のボールを回転速度1
.500rpmで、試験対象の潤滑剤を塗布した他の3
個の固定ボール上で回転させるというものである。40
または7QdaNの荷重をレバー機構により加えながら
、チャック中に収納されている上方の回転ボールに向け
て3個の固定ボールを押す。
潤滑剤の耐摩耗効率は、1時間の操作後の3個の固定ボ
ール上に付いた摩耗痕の直径の平均値より定める。
下記の第1表はFxで表される本発明に従う種々の弗素
化添加剤の試験結果をまとめたものである。ここでXは
、弗素化添加剤の製法を記載した各実施例の番号に対応
し、この添加剤はすべてのケースにおいて0.1重量%
の比率で試験されている。
第1表 熱安定度試験 実際のエンジンと同様の条件下で添加剤の性能を試験す
るため、本発明に従う弗素化合物を大気下で重量熱分析
した。この試験は、試料を空気流1042/ hで加熱
(2℃/分)し、200. 250および300℃での
重量損失率(%)を記録するというものである。
下記の第2表に得られた結果をまとめた。比較のため、
従来技術(フランス国特許第2.520.377号)に
記載された下記の弗素化合物の性能を第2表の初めに示
しである。
P 1 :  CeF+t  C2H4NHC2H40
HP2:CI、F2゜や+  C2H4N HC2H4
0H(ただし、nは実施例5で定義のもの)第2表 特許出願人  ソシエテ  アトケム

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (ここで、 R_Fはペルフルオロ基を表し、 Xは−(CH_2CF_2)_a(CH_2)_b−、
    −CF=CHCH_2−または−CFHCH_2−二価
    結合を表し、ここで、aは0〜10の整数を表し、bは
    1〜4の整数を表すが、aが0以外のときは2に等しく
    、 R_1は水素原子または1〜12個の炭素原子を含む線
    状または分枝したアルキル基を表し、 R_2は水素原子またはメチル基を表し、 R_3は1〜24個の炭素原子を含む線状または分枝し
    たアルキル基を表す) で表されることを特徴とするポリ弗素化化合物。
  2. (2)上記R_Fが2〜20個の炭素原子を含む線状ま
    たは分枝したペルフルオロアルキル基であり、R_2が
    水素原子であることを特徴とする請求項1記載の化合物
  3. (3)R_Fが6〜16個の炭素原子を含む線状ペルフ
    ルオロアルキル基であり、Xが−CH_2CH_2−、
    −CF=CHCH_2−または−CFHCH_2CH_
    2−結合であり、R_1とR_2が水素原子であり、R
    _3が8〜18個の炭素原子を有するアルキル基である
    ことを特徴とする請求項1記載の化合物。
  4. (4)上記のR_F、Xおよび/またはR_3が互いに
    異なることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に
    記載の化合物の混合物。
  5. (5)請求項1〜3のいずれか一項に記載の1種または
    2種以上の化合物に、式: ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (ただし、記号R_F、XおよびR_1の定義は請求項
    1と同じである) で表される1種以上のアミノアルコールを50%まで含
    むことを特徴とする混合物。
  6. (6)式: ▲数式、化学式、表等があります▼(II) で表されるアミノアルコールまたはこれらアミノアルコ
    ールの混合物を、式: ▲数式、化学式、表等があります▼(III) (ただし、上記2つの式において記号R_F、X、R_
    1、R_2およびR_3の定義は請求項1と同じである
    ) で表されるアクリルエステルと縮合することを特徴とす
    るポリ弗素化化合物またはこれら化合物の混合物の製造
    方法。
  7. (7)上記縮合が、20〜100℃、望ましくは20〜
    80℃の温度下で、低級(C_1〜C_4)アルコール
    中で行われることを特徴とする請求項6記載の方法。
  8. (8)R_3が長鎖(C_5〜C_2_4)アルキル基
    である請求項1に記載の化合物の製造方法において、R
    _3が低級(C_1〜C_4)アルキル基である請求項
    1記載の化合物を長鎖アルコールとエステル交換するこ
    とを特徴とする方法。
  9. (9)請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリ弗素化
    化合物およびその混合物よりなる潤滑剤用の耐摩耗添加
    剤。
  10. (10)請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリ弗素
    化化合物またはポリ弗素化化合物混合物を含むことを特
    徴とする潤滑剤。
  11. (11)上記ポリ弗素化化合物の含有率が少なくとも0
    .01重量%であり、望ましくは0.05〜0.5重量
    %であることを特徴とする請求項10記載の潤滑剤。
  12. (12)1種または複数のポリ弗素化化合物と従来の添
    加剤が併用されることを特徴とする請求項10または1
    1記載の潤滑剤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005170936A (ja) * 2003-11-21 2005-06-30 Dainippon Ink & Chem Inc フッ素化アルキル基含有(メタ)アクリレートの製造方法

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