JPH03146592A - 分散剤―粘度指数向上剤の製造方法 - Google Patents
分散剤―粘度指数向上剤の製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
数向上剤の製造方法に係わる。
7によって開示されるような、分散剤特性を有する潤滑
油粘度指数向上剤が、当業界では公知である。
モノアルケニルアレーンのポリマー又はコポリマーの、
少なくとも4つのアームを持つ、選択的に水素添加され
た星形ポリマーを、アルファーベータ不飽和カルボン酸
又は酸誘導体と反応させることと、並びに、その後でグ
ラフトすることによつて、反応の結果として得られる中
間体をアミンと反応させることとによって製造される。
て採用された方法は、1〜10重量%のポリマーを含む
溶媒の中で、 1〜20時間に亙って、約 150℃〜
約300℃の温度において、選択的に水素添加された星
形ポリマーをアルファーベータ不飽和カルボン酸又は酸
誘導体と反応させることを含む。
生成物は、1〜8個の窒素原子を含む01〜018アミ
ンと反応させられる。Kioマ+に7の方法の生成物は
、潤滑油添加剤の技術分野では大きな進歩をもたらした
が、しかし、前記生成物は、大容量の材料が長時間の反
応時間に亙って高温度に保たれることを必要とするとい
う欠点を有する。これは、Kioysk7の方法のため
の作業コストを比較的高いものにする。
能基と反応させることによって、より経済的な方法で基
剤ポリマーの官能基導入(lanctionxlisa
lionl を実現するための試みが、これまで行われ
てきた。そうした試みの一例は、Ha7xshi らの
米国特許第4.670.173号である。
添加されたブロックコポリマーを不飽和カルボン酸と反
応させる。この反応は、溶媒を含まない系の中か又は溶
液の中かの何れかで行われる。この反応は、適切な容器
、装置、又は、器械の何れにおいても行われることが可
能であるが、しかし、押出機、バンバリーミキサ−1二
ロールミル、又は、それに類する装置の中で、溶媒を含
まずに行われることが望ましい。その後でグラフトする
ことによつて、官能基導入方法の生成物が、溶媒の中で
又は溶媒を含まない系の中で、第1アミンを含む化合物
と反応させられる。
コポリマー鎖の切断又は破壊を引き起こすのに十分な力
がそのコポリマー鎖に与えられる程度に高い機械的エネ
ルギーを、その混合装置が与えるということであること
を教示している。この切断は、前記ブロックコポリマー
が望ましい分子量よりも高い分子量を有する時に有用で
あると言われている。
点ではなくて、むしろ反対に欠点であることが発見され
ている。
とが基剤ポリマーのカップリング及び架橋を引き起し、
更にグラフトすることによつて、カップリング及び架橋
が、得られる官能基導入ポリマーのある一部分にもとの
ポリマーよりも著しく大きい分子量を生じさせるという
ことが発見されている。高い機械的エネルギーを加える
場合には、カップリングと架橋と切断とのために、基剤
ポリマーと官能基導入剤との反応によって生成される官
能基導入ポリマーは、幅広い分子量分布を有する。潤滑
油粘度指数向上剤として働きなからポリマーが分解する
速度は、そのポリマーの分子量によって大きく左右され
、即ち、高分子量ポリマーはより低い分子量のポリマー
よりも遥かに急速に分解する。「増粘作用」も分子量に
よって大きく左右され、即ち、高分子量ポリマーはより
低分子量ポリマーよりも遥かに大きな増粘作用を有する
。従って、広い分子量分布を有する高分子粘度指数向上
剤は、そのポリマーが粘度指数向上剤として作用しなが
ら老化するにつれて、狭い分子量分布を有する粘度指数
向上剤に比べてより速やかに増粘作用を失う。従って、
狭い分子量範囲を宵する粘度指数向上剤を得ることが非
常に望ましい。
入法に比較して、彼の方法が比較的/高い流量で慣用押
出機内で行われることが可能であるということである。
との度合いが低減された方法が、潤滑油粘度向上剤−分
散剤の製造にとって望ましい。
ノ化ポリマーの製造方法を提供しグラフトすることによ
つて、方法は、 a)酸と無水物とエステルとから成る群から選択る1個
以上のブロックと、及び、主にモノアルケニルアレーン
モノマー単位から成る1個以上のブロックとを、i)主
に共役ジオレフィンモノマー単位から成る1個以上のブ
ロックと、主にモノアルケニルアレーンモノマー単位を
含む水素添加ポリマーとから成る群から選択される基剤
ポリマーにグラフトすることによっ群から選択される基
剤ポリマーを生成する段階であって、更にグラフトする
ことによつて、官能基導入が、高い機械的エネルギーを
与えることが可能な装置の中で行われ、且つ、前記基剤
ポリマーの量に基づいて3.0〜15重量%の希釈油が
存在する中で行われる段階と、b)前記官能基導入ポリ
マーをアミンと反応させて、アミノ化ポリマーを形成す
る段階と、並びに、C)前記アミノ化ポリマーを回収す
る段階とから成る。
剤ポリマーは、1〜10個の炭素原子を含むアルファオ
レフィンのホモポリマー及びコポリマーと、4〜12個
の炭素原子を含むジオレフィンの水素添加ホモポリマー
及びコポリマーと、並びに、1種以上の共役ジオレフィ
ンと 8〜16個の炭素原子を含む1種以上のモノアル
ケニル芳香族炭化水素との水素添加コポリマーとを含む
。前記基剤ポリマーは星形又は直鎖状の構造のポリマー
であってよい。前記水素添加ポリマーは、選択的に、完
全に、又は、部分的に水素添加されていてよい。
フィンとモノアルケニルアレーンとの水素添加コポリマ
ーは、そのもとのエチレン性不飽和の90%以上が水素
添加によって除去されるように水素添加されることが好
ましい。こうした水素添加ポリマーはエチレン性不飽和
を実質的に含まないことが好ましい。
素添加され及びもとの芳香族性不飽和の大部分が水素添
加されないままである方法を意味する。本明細書では、
エチレン性不飽和を実質的に含まない炭化水素ポリマー
とは、ポリマー鎖当たり平均約10個未満の炭素−炭素
エチレン性二重結合を含む炭化水素ポリマーであるだろ
う。高い機械的せん断を与えることが可能な混合装置の
中で官能基導入が行われる場合には、前記量を越えるエ
チレン性不飽和を含むポリマーは、一定の条件の下で、
官能基導入反応の・間に過剰な架橋を示すだろう。
で、又は、乳化状で製造された炭化水素ポリマーを含む
。公知であるように、炭化水素ポリマーを生成するため
のモノマーの重合は、遊離基開始剤、カチオン及びアニ
オン開始剤、又は、重合触媒を使用して行うことが可能
である。
ーとして使用可能である。一般的に、ポリマーの分子量
が高くなればなるほど、潤滑油組成物において所与の粘
度を実現するために必要とされるポリマーの量は少ない
ものとなるだろう。
を及ぼす。より高分子量の基剤ポリマーは、一般的に、
星形の立体配置である場合の方が、直鎖状の立体配置で
ある場合よりも好ましいだろう。
れが最大分子量を低減させるだろう。
配置の水素添加ポリマーであるか、又300G、、QO
Oの範囲内の数平均分子量が適しており、60(l [
100〜2.000. Gooの数平均分子量が好まし
く、更に、600.000〜1.200.000の数平
均分子量が最も好ましい。前記基剤ポリマーが約15重
量%を越えるモノアルケニルアレーンを含む直鎖状コポ
リマーである場合には、例えば、8fl、 00G−1
50,000の範囲内の数平均分子量が適しており、8
5,000〜110.000の数平均分子量が好ましい
。前記基剤ポリマーが約3重量%を越えるモノアルケニ
ルアレーンを含む星形配置コポリマーである場合には、
500.000〜I、 500.000の範囲内の数平
均分子量が好ましい。前記基剤ポリマーが、モノアルケ
ニルアレーンと、及び、重合アルファオレフィン、水素
添加重合ジオレフィン又はこれらの組合せとのコポリマ
ーである時には、前記基剤ポリマー内のモノアルケニル
アレーンの量は、前記基剤ポリマーの15〜40重量%
であることが好ましい。本明細書で使用される場合の数
平均分子量とは、ポリスチレン標準を用いてゲル浸透ク
ロマトグラフィー(“GPC”)によって測定される数
平均分子量を意味する。
モノマー単位から成る少なくとも1個のブロックと、主
にモノアルケニルアレーンモノマー単位から成る少なく
とも1個のブロックとを含む、選択的に水素添加された
直鎖状ブロックコポリマーであってもよく、前記基剤ポ
リマーが15〜40重量%のモノアルケニルアレーン含
量を有し、前記基剤ポリマーの数平均分子量が、ポリス
チレン標準を用いるGPCによって測定される場合に8
0.000〜150.000の範囲内にあり、前記基剤
ポリマーのエチレン性不飽和が水素添加によってもとの
エチレン性不飽和の20%未満に減少させらており、又
は、前記基剤ポリマーが共役ジエンの水素添加ホモポリ
マーである星形配置の基剤ポリマーであり、その不飽和
が水素添加によってもとの前記不飽和の20%未満に減
少させられており、及び、前記基剤ポリマーのアームの
数平均分子量が、ポリスチレン標準を用いるGPCによ
って測定される場合に30.000〜75.000の範
囲内にある。
最小限度の分子量も、その特定の基剤ポリマーにとって
環境温度及び大気圧において固体であるために必要な分
子量によって限定される。
において液体であるポリマーは、高い機械的エネルギー
を与えることが可能な例えば押出機のような混合装置の
中では、良好に加工処理されない。その結果、環境温度
及び大気圧において固体であることが可能なだけ十分に
高い分子量を持つポリマーが、一般的に、本発明の方法
において使用されるだろう。更に、前記ポリマーの分子
量を増大させるにつれて、混合装置内で生じる化学的分
解と、熱分解とせん断による分解とが増大する。分解の
量は、本発明の方法によって著しく減少させられ、その
結果、本発明の方法は、従来技術の押出機プロセスで使
用可能であったポリマーよりも高い分子量のポリマーに
対して実施することが可能である。しかし、一般的には
、本発明の方法は、押出機によるグラフト工程の間に約
30重量%を越えるポリマー分解を結果的に引き起こす
ほど十分に大きい分子量を有するポリマーに対しては、
使用されないだろう。
国特許第3.135.716号、同第3.150.20
9号、同第3.496.154号、同第3.498.9
60号、同第4、145.298号、及び、同第4.2
38.202号に開示されているようなホモポリマー及
びコポリマーの水素添加誘導体を含む。一般的に、これ
らの特許で説明されるポリマーは、1,3−ブタジェン
と、イソプレンと、ピペリレンと、メチルペンタジェン
と、フェニルブタジェンと、3.4−ジメチル−1,3
−へキサジエンと、及び、4.5−ジエチル−1,3−
オクタジエンとのような、4〜12個の炭素原子を含む
1種以上の共役ジエンのポリマーであってよい。好まし
い共役ジオレフィンは、4〜8個の炭素原子を含む共役
ジオレフィンである。更に、共役ジオレフィン中の1個
以上の水素原子がハロゲンで置換されてもよい。これら
の特許に開示されるポリマーは、1種以上の前記共役ジ
オレフィンと1種以上の他のモノマーとのコポリマーで
あってもよい。
置換オレフィンと、様々なアルキル置換スチレンと、ア
ルコキシ置換スチレンと、ビニルナフタレンと、及び、
アルキル置換ビニルナフタレンとを含む。水素添加可能
であり及び更に本発明の方法に有用な、これらの文献で
説明されるポリマーは、ランダムポリマーと、チーバー
ドポリマーと、及び、ブロックコポリマーとである。
許第3.231.635号、同第3.265.765号
、同第3.322.856号、及び、同第3.772.
196号に開示されるようなブロックコポリマーの水素
添加された誘導体及び選択的に水素添加された誘導体と
を含む。
は、更に、例えば米国特許第4.033.888号、同
第4.077、893号、同第4.141.847号、
同第4、391.949号、及び、同第4.444.9
53号に説明されるような星形ポリマーの水素添加され
た誘導体及び選択的に水素添加された誘導体を含む。星
形ポリマーはその代わりに放射状ポリマーとも呼ばれ、
及び、正確には分校状ポリマーとも呼ばれることが可能
である。
導入される直鎖状ブロックコポリマーは、例えば、次の
一般式で表されることが可能であり、A −(B−A
) −B ! Y !前式中
で、 Aは主にモノアルケニルアレーン(芳香族炭化水素)モ
ノマー単位から成る高分子ブロックであり、 Bは共役ジオレフィンモノマー単位から成る高分子ブロ
ックであり、 X及び2は、独立に0又は1であり、並びに、yは l
〜15の範囲内の整数である。
導入される放射状ポリマーは、例えば、次の一般式で表
されることが可能であり、CB −(A−B) −
A ] −C,及び!
7 !11 −(A−B) −A
] 、−C−!!Ill こB′ コ。
〜30の範囲内の整数であり、 Cは多官能性カップリング剤を用いて形成される放射状
ポリマーのコアであり、 B′は主に共役ジオレフィンモノマー単位から成る高分
子ブロックであり、 このB′は前記Bと同一であっても異なっていてもよく
、並びに、 n′及びn′は各々のタイプのアームの数を表す整数で
あり、並びに、(n’+n″)の合計は3〜30の範囲
内である。
記共役ジオレフィンがイソプレンであり、及び、前記モ
ノアルケニルアレーンが適切な場合にはスチレンである
ことが好ましい。
」は、ポリマーブロック内に存在する主成分である特定
のモノマー又はモノマータイプがそのポリマーブロック
の少なくとも85重量%の量において存在することを意
味する。
ン性不飽和を含むであろうし、及び、本発明の方法にお
いて前記基剤ポリマーをカルボキシル官能性又はカルボ
キシル誘導体官能性を含むアルファーベータlエチレン
性不飽和化合物と反応させる前に、前記基剤ポリマーが
水素添加されるだろう。前記ポリマーが水素添加される
時には、いて行われてよい。例えば、前記水素添加は、
米国特許第3.113.986号及び同第3.700.
633号に開示される方法のような方法を用いて、エチ
レン性不飽和及び芳香族不飽和の両方を転換(飽和)さ
せる仕方で行われてもよいし、又は、米国特許第3、6
34.595号と、同第3.670.054号と、並び
に、同第3.700.633号、及びRe 27,14
5とに開示されるような、エチレン性不飽和の大部分を
変換し、一方、芳香族不飽和は殆ど若しくは全く無変換
のままであるといった選択的な仕方で、前記水素添加が
行われてもよい。これらの方法は何れも、エチレン性不
飽和だけを含み及び芳香族不飽和を含まないポリマーを
水素添加するためにも使用可能である。
は何れも、改変されるポリマーのための希釈剤として使
用されてよい。液体炭化水素がオレフィン又はポリオレ
フィンポリマーと相溶性であり且つ芳香族炭化水素ポリ
マーとは非相溶性であるならば、その液体炭化水素は適
した希釈剤であろう。そうした希釈剤は、ポリマーが芳
香族部分を含む場合には、そのポリマーの芳香族炭化水
素モノマ一部分に悪影響を与えずにそのポリマーのオレ
フィンモノマ一部分を膨潤する傾向があるだろう。前記
液体炭化水素は純粋な化合物であってもよいが、しかし
、一般的には、石油留出物留分の中に含まれるような化
合物ブレンドであろう。
ロセスの間は常に液体のままであることが重要である。
越える沸点をこの希釈剤が有することが重要である。
般的に沸騰する中性石油留出物留分であることが好まし
いだろう。この希釈剤が、約0.9の比重と、約710
″’F(377℃)のASTM IBPと、及び、約8
56’F (463℃)のASTM 90jf沸点とを
有することが最も好ましいだろう。低芳香族及び非芳香
族性の処理オイルが一般的に好ましい。5hell O
iCompxn7 、Houston、 Tetx+か
ら市販される処理オイルである“5hellflet
371 ” (商標)が、好ましい処理オイルの一例
である。
%の量で存在する。前記希釈油は5〜12重量%の量で
存在することが好ましく、及び、6〜11重量%の量で
存在することが最も好ましい。3%よりも少ない量の希
釈剤では、希釈剤を含まない処理を大きく上回るような
効果は結果的に得られない。15%よりも高い含量の希
釈剤は、その結果として、より低い効率の官能基導入及
びアミノ化をもたらす。より低い反応効率は、その結果
として、生成物組成物の中に存在する未反応反応物をも
たらす。これらの反応物は一般的に生成物組成物内には
望ましくない成分である。より多くの量の希釈油も、生
成され終わった生成物を不必要に希釈し、その結果とし
て、何ら利点を与えずに、高コストと、より大きな容積
と、より低温での流れと、及び、より困難な取扱いとを
もたらす。
の基剤ポリマーをアルファーベータエチレン性不飽和カ
ルボン酸試薬と反応させることによって、基剤ポリマー
内に組み込まれる。適したアルファーベータカルボン酸
試薬としては、カルボン酸自体と、無水物と、及びエス
テルとが挙げられる。カルボン酸試薬は一塩基性又は多
塩基性の何方であってもよい。カルボン酸試薬が多塩基
性である時には、三塩基酸及び四塩基酸が使用可能では
あるが、二塩基酸であることが好ましい。
状、置換環状、芳香族、又は、置換芳香族であることが
好ましい。一般的に、前記カルボン酸試薬の酸部分は、
t−12個の炭素原子を含むことが好適である。有用な
一塩基性アルファーベータ不飽和カルボン酸としては、
アクリル酸と、メタクリル酸と、ケイ皮酸と、クロトン
酸と、及び、2−フェニルプロペン酸とが挙げられる。
メサコン酸と、イタコン酸と、及び、シトラコン酸り、
及び、ポリマーに官能基を導入するための4、578.
429号及び同第4.670.173号に開示される。
良く知られている。例えば、本発明の方法に有用なエス
テル誘導体は、−価アルコール又はエポキシドを前述の
酸の何れかとエステル化することによって作られること
が可能である。前記酸に対応する無水物は、前記酸を脱
水することによって調製されることが可能である。アル
ファーベータ不飽和カルボン酸部分が無水マレイン酸で
あることが好ましい。
基を組み込むのに十分な量のカルボン酸試薬が、基剤ポ
リマーと化合させられるだろう。この点に関しては、カ
ルボン酸試薬と基剤ポリマーとの間の反応は完結まで続
けられないことが多いということが留意されるべきであ
る。その結果として、実際に使用されるカルボン酸試薬
の量は、一般的に、基剤ポリマーにグラフトされるのに
要求される量を10〜50%まで上回るだろう。アルフ
ァーベータ不飽和カルボキシル部分の量は、その結果と
してポリマー分子当たり平均して少なくとも1個のカル
ボキシル官能基を生じさせ、及び、基剤ポリマーの1量
%として5重量%以下のカルボ本シル官能基を生じさせ
るのに十分な量であることが好ましい。
いて効果的な、従来技術で公知の遊離基開始剤の何れも
が、本発明の方法の段階i)に使用されることが可能で
ある。適切な遊離基開始剤は、様々な有機アゾ化合物と
、並びに、様々な有機過酸化物及びヒドロペルオキシド
を含む。典型的な有機過酸化物は、過酸化ベンゾイルと
、第三ブチルペルオキシピバレートと、過酸化24−ジ
クロロペンシイイルと、過酸化デカノイルと、過酸化プ
ロピオニルと、過酸化ヒドロキシへブチルと、過酸化シ
クロヘキサノンと、過安息香酸第三ブチルと、過酸化ジ
クミル(d+cu!n71 pe+oridslと、及
び、過酸(ヒラウコイルとを含む。典型的なヒドロペル
オキシドは、第三ブチルヒドロペルオキシドと、及び、
2.3−ジメチル−2,5−ジ(プチルペルオキン)ヘ
キサンとを含む。典型的な有機アゾ開始剤は、2.2−
アゾビス!2−メチルプロピオニトリル)と、2.2−
アゾビス′2−メチルバレロニトリル)と、及び、4.
4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)とを含む。一般的
に、遊離基開始剤は、ポリマーを基準として0.05〜
0.50重量%の範囲内の濃度で使用されるだろう。特
に好ましい遊離基開始剤は、過酸化ジ第三ブチルと、エ
チル3.3−ジ(第三ブチルペルオキシ)シクロヘキサ
ンと、1.1−ビス(第三ブチルペルオキシ) −3,
3,5−トリメチルシクロヘキサンと、過酸化第三ブチ
ルクミル(ler−blylcumYI pe+owi
de) と、及び、2.5−ジメチル−2,5−ジ(第
三ブチルペルオキシ)ヘキサンとを含む。
始剤とは、ポリマーとカルボン酸試薬との両方がその反
応時に液体相又は溶融相にあることを確実にするのに十
分な温度並びに圧力において、接触させられるだろう。
シグマブレードミキサーのような、高い機械的エネルギ
ーを加えることが可能な混合装置内で接触させられるだ
ろう。これらの装置は、本明細書では押出機と呼ばれる
。一般的に、使用される遊離基開始剤濃度においては、
十分な機械的エネルギーが、ポリマー鎖の少なくとも一
部分の切断又は破壊を引き起こすために加えられるだろ
う。しかし、実際に分解されるポリマーの量は、本発明
の方法では(例えば、上記のHx7!shiの方法に比
較して)著しく減少させられることが発見されている。
ーはある種のアミンと反応させられ、本発明の油溶性生
成物を形成する。得られた生成物は、その添加剤に分散
剤機能を与える。本明細書で使用される分散剤特性とは
、潤滑油内でスラッジを懸濁状態に保つ能力を意味する
。
状の、飽和した、脂肪族の、1〜18個の窒素原子を含
む第1又は第2アミンであって、好ましくは、エチルア
ミンと、ブチルアミンと、第ニブチルアミンと、及び、
ジエチルアミンとのようなモノアミン又はジアミンであ
るが、しかし、アルキレンポリアミンのような高級ポリ
アミンを含み、こうした高級ポリアミンでは、窒素原子
の対が、2〜4個の炭素原子から成るアルキレン基によ
って結合され、及び、1個以上のアミン基が、窒素原子
に結合した1個以上のアルキル基を有する。好ましいポ
リアミンは次の式で示される。
ルキル基であり、及び、 R′は、独立に選択された、 1〜12個の炭素原子か
ら成るアルキル基である。
アミノエチル)ピペラジンのようなN−アミノアルキル
ピペラジンである。特に好ましいポリアミンは、ジエチ
ルアミノプロピルアミンと、ジメチルアミノプロピルア
ミンと、ジブチルアミノプロビルアミンと、ジプロピル
アミノプロピルアミンと、ジペンチルアミノブロビルア
ミンと、ジメチルアミノエチルアミンと、ジブチルアミ
ノエチルアミンと、ジプロピルアミノエチルアミンと、
ジペンチルアミノエチルアミンと、N、N−ジメチルア
ミノプロピルN゛−メチルアミンと、!l、!f−ジメ
チtレアミノプロピルN′−エチルアミンと、!l、N
−ジメチルアミノエチルN゛−メチルアミンと、及び、
′仁〜−ジエチルアミノエチルN゛−エチルアミンとを
含む。最も好ましい、アミンは、ジエチルアミノプロピ
ルアミンである。
分とのモル比は、典型的には、0.111〜2・1の範
囲内であり、好ましくは少なくとも0.5:1、例えば
0.5:1〜t、S:tであり、最も好ましくは約1.
1である。アミノ化は、典型的には、150℃〜25[
1℃の温度範囲内で、例えば15秒〜3.0分間に亙っ
て行われる。
量は、ポリマー分子当たり平均して少なくとも1つのア
ミン基であり、及び、2.0重量%の窒素含量を含むポ
リマーを結果的に生じさせるのに必要な量よりも多くは
ない量であることが好ましい。アミノ化ポリマーは0.
5重量%未満の窒素を含むことが最も好ましい。粘度指
数向上剤−分散剤の中に有効に取り入れられるアミンの
最大量は、過剰に多(の粒子に付着し及びそれ自体がス
ラッジのように振る舞うポリマーの性質によって制限さ
れる。
存在しない中で反応がおこることが非常に好ましい。こ
の結果を得るために、窒素ブランケットが使用されるこ
とが多い。酸素が存在しない中で反応を行う理由は、前
記添加剤の形成の間に酸素が存在する場合には、得られ
る添加剤が酸化に対してより一層不安定である可能性が
あるということである。
剰アミンを取り除くことが望ましいだろう。過剰アミン
は、真空にすることによって又はストリッピング気流を
用いて押出機内で取り除かれ、及び、その後で、前記ス
トリッピング気流は特別に設計された通気穴部分向に前
記押出機から脱気されることが可能である。
明の方法によって製造されたアミノ化ポリマーとを含む
潤滑油組成物をも与える。
めに以下で示される本発明の方法の実施態様の説明から
、及び、その後に示される特定の実施例から更に詳細に
理解されるだろう。
1つが、第1図に示される。第1図によれば、固体粒子
ポリマー供給材料がフィードホッパ102を通して押出
機101に給送される。押出機内では、前記ポリマーが
溶融状態と成る温度以上に前記ポリマーが加熱され、従
って、前記ポリマーが溶融相にある時に、前記ポリマー
とカルボン酸試薬との反応が生じるだろう。良く知られ
てい及び、本発明の方法においては、基剤ポリマーとカ
ルボン酸試薬との反応が起こる間は、特定の基剤ポリマ
ーに応じて、温度は例えば160〜250℃の範囲内で
あってよい。押出機の異なる段における温度変化は、本
発明の方法では不必要であり、従って、押出機の入口区
域の温度を除いて、前記ポリマーが押出機を通過する間
は温度が可能な限りほぼ一定に維持されるだろう。ここ
で、前記押出機入口区域内の温度、即ち、給送材料が送
り込まれる区域内の温度を、遊離基開始剤の寿命を最大
限度にし及びそれによってグラフト効率を改善出機内で
は、1つ以上の押出機スクリュー(図示されていない)
によって、基剤ポリマーが給送入口1G2から押出機出
口103に搬送される。一般的に、スクリューの溝深さ
は、スクリューハウジングの直径の0.0005〜0.
5倍の範囲内で変化させられることが可能であり、並び
に、そのスクリュー溝は、成分が反応させられる区域内
において、及び、その後に再び、溶融物が液化される押
出機出口において又はその付近において、最大の深さに
達する。中間区域では、スクリューの溝の深さは、望ま
しい度合いの機械的せん断と及び混合とが処理される材
料に対して与えられることを確実にするように変化させ
られることが可能である。
である混合装置を通過する間に、基剤ポリマーは、最初
に、押出機の中に管路104を通して送り込まれる適切
な希釈剤と混合されるだろう。
6を通して適切な容器105から供給される。押出機内
に実際に送り込まれる希釈剤の量は、バルブ手段10g
によって制御可能である。送り込まれる希釈剤の量は、
押出機内に給送される基剤ポリマーの量を基準として3
〜15重量%の範囲となろう。
少させる上で効果的であるが故に、カルボン酸試薬又は
遊離基開始剤の導入前に希釈剤を押出機の中へ送り込む
ことが、本発明の方法にとって重要である。これに加え
て、溶媒又は希釈剤は、さもなければ生じるであろう架
橋又はカップリングの量を減少させる上で効果的である
。未だ証明されてはいないが、基剤ポリマーの溶融温度
を低下させることによって、グラフト反応が生じるポリ
マー部分と希釈剤との間の相互作用の結果として、希釈
剤が分解を効果的に減少させ、及び、さもなければ結合
するであろうポリマー上の遊離基部位をキャップするこ
とによって、架橋又はカップリングを効果的に減少させ
ると考えられている。
ングの内径をDとすると、前記希釈剤は、一般的に、ポ
リマーが押出機の中へ給送される箇所から下流側に約I
D〜約6Dの範囲内の箇所にある前記混合装置へ送り込
まれるだろう。
機を通って進むにつれて、それらは次にカルボン酸試薬
又は遊離基開始剤の何れかと接触させられる。図示され
た実施態様では、基剤ポリマー及び希釈剤はグラフトす
ることによつて、場合に、カルボン酸試薬と接触させら
れる。カルボン酸試薬の前に遊離基開始剤を加えること
は、一般的に、混合装置から回収される生成物内の架橋
又はカップリングされたポリマーの量を増大させるとい
うことが発見されているが故に、遊離基開始剤を加える
前にカルボン酸試薬を加えることが好ましい。図示され
た実施態様では、カルボン酸試薬は管路109を通して
押出機の中に送り込まれる。カルボン酸試薬はポンプ【
12によって管路l1l−Illを通して適切な貯蔵容
器11Gから供給される。混合装置の中に送り込まれる
カルボン酸試薬の量は、適切なバルブ手段113によっ
て制御可能である。一般的に、カルボン酸試薬は、固体
として、液体として、又は、適した溶媒中の溶液として
、混合装置へ給送されることが可能である。液体として
の給送に関しては、使用可能なものとして前述されたカ
ルボン酸試薬が通常は液体であることに留意されるべき
である。しかし、固体である前記試薬が、加熱されて溶
融相で給送されることも可能である。一般的に、カルボ
ン酸試薬は、ポリマー1モル当たりで平均して約1〜約
50モルのカルボン酸試薬を組み入れるのに十分な濃度
において、混合装置の中へ送り込まれるだろう。上記に
おいて示されたように、混合装置の中へ送り込まれるカ
ルボン酸試薬の量は、一般的に、カルボン酸試薬の化学
量論的添加に必要とされる量よりも約10%〜約59%
多いことが望ましいだろう。Dが混合装置のハウジング
の直径であり、即ち、第1図の実施態様では、押出機の
スクリューハウジングの直径である時に、カルボン酸試
薬は、一般的に、希釈剤が送り込まれる箇所の下流の箇
所で且つポリマー供給材料が押出機の中へ送り込まれる
箇所から下流側に約ID〜約8Dの範囲内の箇所におい
て、押出機の中へ送り込まれるだろう。一般的に、カル
ボン酸試薬が送り込まれる箇所における混合装置内の温
度は、本発明の方法にとっては重要ではない。以下で更
に詳細に説明される理由のために、カルボン酸試薬が送
り込まれる時には、ポリマーは約21[10Cを下回る
温度にあることが好ましいだろう。
カルボン酸試薬とが、混合装置を通って進み続けるにつ
れて、更に、そのブレンドは、管路114を通して押出
機の中に送り込まれる遊離基開始剤と接触させられる。
16を通して適切な貯蔵容器115から給送される。押
出機内に実際に送り込まれる遊離基開始剤の量は、適切
なバルブ手段1[8によって制御可能である。遊離基開
始剤は、その自然状態において、即ち、液体若しくは固
体として、又は溶液として、混合装置の中に給送される
。本発明の方法で使用するよう意図される遊離基開始剤
の大半は、通常は液体であり、及び、一般的に、液体の
状態で押出機内に送り込まれるだろう。従来の技術でよ
く知られているように、本発明の方法で使用するよう意
図されるもののような遊離基開始剤は、一般的に、高温
度において非常に短い半減期を有し、及び、本発明の方
法で使用されるよう意図される温度範囲内の温度で分解
することさえ多い。その結果、本発明の方法にとっては
、合理的に実行可能な範囲の低温度において混合装置の
中に遊離基開始剤を送り込み、及び、その後で、グラフ
ト反応の間において最大の効率を確保するように、ブレ
ンド全体の温度を望ましい反応温度にまで比較的急速に
上昇させることが重要である。この点に関して、遊離基
開始剤が最初に接触させられるブレンドの温度が160
〜210℃の範囲内にある時に、一般的には最大反応効
率が実現される。その結果、及び、前述のように、混合
装置の初めの段は、最大反応効率を確保するように前記
範囲内の温度に維持されるだろう。
実行可能な限り急速に望ましい反応温度にまで上昇させ
られるだろう。Dがブレンダーのハウジングの直径であ
り、又は、図示された実施態様では、押出機内のスクリ
ューのハウジングの直径である時に、一般的に、希釈剤
が送り込まれる箇所の下流の箇所で且つポリマー供給材
料が混合装置の中へ送り込まれる箇所から約5D〜約1
6Dの範囲内の箇所において、遊離基開始剤が加えられ
るだろう。
、ポリマー供給材料注入箇所の直後の前記装置部分にお
いて、最大深さ又はそれに近い深さであろう。実際には
グラフトすることによつて、最大寸法は、一般的に、希
釈剤及びカルボン酸試薬の両方が送り込まれるまで維持
されるだろう。前記溝深さは、一般的に、遊離基開始剤
を加える前の1つ以上の段において減少させられ、及び
、その後に、遊離基開始剤が送り込まれた後で更に減少
させられるだろう。一般的に、グラフト反応が完了した
後に、スクリュー溝深さが再び増加し始め、及び、混合
装置出口において又はその付近で、液化を容易にするた
めに、第2の最大深さに又は最大深さに近い深さに達す
るだろう。もちろん、前記、*深さは、一般的に、反応
段の間で多少は変化するだろう。
おり、及び、認識されている。グラフト反応が起こる区
域119は、Dが上記において定義されたようなハウジ
ングの直径である時に、約ID〜約6Dの範囲内の長さ
を有するだろう。
希釈剤と、及び、遊離基開始剤とが、混合装置を通って
進むにつれて、その次に、そのブレンドはアミンと接触
させられる。アミンは管路120を通して押出機内に送
り込まれる。アミンはポンプ123によって管路122
−122を通して適切な貯蔵容器121から給送される
。押出機内に実際に送り込まれるアミンの量は、適切な
バルブ手段124によって制御可能である。アミンはそ
の自然状態において、即ち、液体若しくは固体として、
又は、溶液として、混合装置内に給送されることが可能
である。ポンプ123の潤滑を促進するために、アミン
が潤滑油又は白鉱油のような希釈剤で希釈されることも
可能である。
反応は、反応区域125内で生じる。
後に、改変ポリマーが反応区域125から混合装置出口
103に進むにつれて、一般的には混合装置内の溝深さ
が変化させられるだろう。一般的に、溝深さのそうした
第1の変化は、過剰な反応物の液化の前に完了され、及
び、第1図に図示された実施態様では、そうした変化は
区域126内で起こる。第2のそうした変化は、区域1
27及び/又は区域128においてペレット化を容易に
するためになされる。もちろん、押出機が混合装置とし
て使用される場合には、溝深さの変化がスクリュー形状
を変えることによって容易に行われることが可能である
ことが理解されるだろう。同様に、他のタイプの混合装
置が使用される時には、そうした変化は、ブレンダ形状
又は撹拌機形状を変えることによって容易に行われるこ
とが可能である。
時には、反応区域からの流出液は未反応のカルボン酸試
薬及び未反応のアミンを含むだろう。本発明の方法に有
用なカルボン酸試薬及びアミンの多くは、ポリマー生成
物中にグラフトされない状態で残留する場合に、潤滑油
粘度指数向上剤に対して悪影響を与える可能性があるが
故に、未反応のカルボン酸試薬及びアミンの少なくとも
一部分が、ポリマー生成物の使用の前にその生成物から
分離されるべきである。一般的に、ストリッピング及び
抽出のような、従来技術において公知の慣用技術の何れ
かが使用されてもよい。しかし、多くの場合には、未反
応カルボン酸試薬の一族から分離されることが可能であ
る。第1図に図示される実施態様ではグラフトすること
によつて、目的のために、通気穴129がグラフト区域
の後ろの最初の区域126の中に備えられる。図示され
る実施態様では、通気穴129を通過する蒸気は、管路
13[1−130を通って水蒸気排除装置131へと送
られグラフトすることによつて、水蒸気排除装置内では
、前記蒸気が管路132を通して送り込まれる水蒸気と
混合される。水蒸気排除装置が前記通気穴に真空を与え
るだろう。一般的に、通気穴出口圧力は、約20〜約3
00トル(2,666〜40.000PCs)の範囲内
であるべきである。その後で、蒸気−水蒸気混合物は管
路134を通して凝縮器133に送られグラフトするこ
とによつて、凝縮器において蒸気−水蒸気混合物が凝縮
され及び管路135を通して回収される。
ており、これらの技術が使用されることも可能である。
始剤の分解生成物と、未反応アミンと、分解の結果とし
て形成された低分子量ポリマーと、及び、それに類する
ものとを含む。
内に含まれる未反応カルボン酸試薬及び未反応アミンの
約100〜約aG%を取り除くだろう。
気されるべき成分の蒸気圧を増すために増加されること
が可能である。
回収されるであろうし、及び、従来技術で公知である適
切な回収手段の何れかがグラフトすることによつて、目
的のために使用されてよい。第1図に図示される実施態
様では、調整式の給水系を有する水中ペレタイザーが示
される。再び第1図を参照すれば、官能基導入されたポ
リマーは適した出口1[13を通って混合装置101を
出ていき、更に、[36において水中ペレタイザーの中
に送り込まれグラフトすることによつて、水中ペレタイ
ザーにおいて前記ポリマーは、管路137−137を通
って循環する水と混合される。第1図に図示される実施
態様では、その後で、ポリマー−水混合物が管路139
−i39を通してスピン乾燥装置138に送られる。こ
のスピン乾燥装置内では、一般的にポリマーペレットが
、そのポリマーを基準として約100〜約500911
111の範囲内の含水率に乾燥され、及び、その後で、
管路14(lを通して回収される。更に、前記ポリマー
ペレットから分離された水は、図示されていない管路を
通してスラリー水浴+41に戻されることが可能であり
、更には、このスラリー水浴から管路137−137を
通して再循環させられることが可能である。図示されて
いない手段を使用して、必要に応じて補給水がスラリー
水浴141に加えられることが可能である。更に低い含
水率が求められる場合には、他の乾燥手段が使用される
ことも可能である。又、回収された生成物内の未反応カ
ルボン酸試薬の含量が潤滑油粘度指数向上剤−分散剤に
望ましい含量よりも高い場合には、未反応カルボン酸試
薬の含量を更に低減させるために、従来技術で公知の技
術を用いて、回収されたポリマーが更に処理されること
が可能である。
施可能であるという好ましい特徴を有する。更に、本発
明の方法の残留時間は約100〜約3分間であるにすぎ
ない。これは、従来技術の溶液による官能基導入及びア
ミノ化方法を上回る明らかな利点である。本発明の方法
は、従来技術の押出し法による官能基導入及びアミノ化
方法に比べて、著しく低いレベルの切断と架橋と及びカ
ップリングとを結果的にもたらす。従って、本発明方法
の生成物は、従来技術の押出し方法の生成物よりも狭い
分子量分布を有する。より狭い分子量分布は、潤滑油と
して使用される際のポリマーの分解率を最小限度にし、
従って、ポリマーの「増粘」効果の保持を最大にする。
て証明される。
上特性と及び卓越した分散剤特性とを有する。
を有する、水素添加されたイソプレン−スチレンジブロ
ックコポリマーが、実施例に使用された。
和の1.0%未満に減少させた。
マーは、分子量たり平均してに15個のアームを有し及
び各々のアームの数平均分子量が35.000である、
ポリイソプレンの水素添加ホモポリマーであった。水素
添加は、もとの不飽和の1.0%未満に、不飽和を減少
させた。
ある、ポリイソプレンの水素添加ホモポリマーであった
。水素添加は、もとの不飽和の1.0%未満に、不飽和
を減少させた。
例会てにおいて使用されたアミンであった。使用された
アルファーベータ不飽和カルボキシル部分は、無水マレ
イン酸(MA’ )であった。
。使用された希釈油はHVI−100中性油だった。
過酸化物は、Lucidol PennviltChe
miciliから商標「Lupe++ol l0IJで
市販されている2、5−ジメチル−2,5−ビス(過酸
化第三ブチル)ヘキサンであった。前記過酸化物は、I
(V+−100中性油(Hv■’は高粘度指数high
vi+co+171ndexを意味する)中に50重
量%の前記過酸化物を含む溶液として使用された。
2インチ(5an )押出機が、実施例の組成物を調製
するために使用された。この押出機は、単一の通気穴と
及び1つの水中フェースカッターとを有する、非噛み合
い形双スクリュー押出機であった。各運転の給送速度は
10011+/時(45,4kg/時)であり、及び
、スクリュー速度はli!0+pmであった。ポリマー
は、可変速度オーガー(auger)を有するCona
irフィーダーを使用して押出機に給送された。過酸化
物は供給口の下流側に12X直径長さの箇所において注
入され、及び、MAは供給口の下流側に6×直径長さの
箇所において注入された。希釈油が使用された時には、
その希釈油も供給口の下流側に6×直径長さの箇所にお
いて注入された。アミン溶液は供給口の17X直径長さ
の箇所において注入された。
とを組み入れる実施例の場合には、空気駆動Willi
am空気圧プランジャポンプがアミン溶液を注入するた
めに使用された。低分子量星形ポリマーを含む組成物の
調製の場合には、2enitb−Nicholsギヤポ
ンプModel BPB−4391−1,168がアミ
ン溶液を注入するために使用された。前記空気圧プラン
ジャポンプの使用は給送速度の変動を引き起こすが、前
記ギヤポンプはその変動を引き起こさないために、前記
ギヤポンプの使用が好ましい。
中に50重量%のアミンを含む溶液が得られるように、
そのアミンが鉱油中で希釈されることが必要とされた。
000Pa、+)の範囲内の圧力で操作された。
ット化された。これらのペレットはスピン乾燥装置から
トレーで回収された。
て行われた。
析された。星形ポリマーの場合には、僅かな水素添加ス
チレン−スチレントリブロックコポリマーが、対照ピー
クとして加えられた。
ものと同じホットプレス赤外線手法によって測定された
。
マーが、第1表に示される量の過酸化物と、油と、MA
と、及びアミンとを使用して、上記のWelding
Engineering押出機の中でアミノ化された。
される。総分解率と、及び、高分子量ポリマーに対する
分解率とが測定され、並びに、ネ ジ 0 低分子量星形ポリマー 水素添加星形ポリイソプレンポリマーが、開始剤r L
upc「sol l0IJを使用し、MAを用いて官能
基導入され、及び、上記で説明されたようにW+1di
B Engineeting押出機の中でDAPと反応
させられた。成分の量と、及び、測定された分解率とが
、第2表に示されている。低分子量星形ポリマーは低粘
度及び低温流れを容易に有する。したがって、それはベ
ール(b11ξ8)の形で得られる。
、及び、その後で、チップを作るために粒状化された。
れる水素添加ジブロックイソプレン−スチレンコポリマ
ーの粉末5〜IO重量%が、これらのチップに振り掛け
られる。その後で、これらのコポリマーを振り掛けられ
たチップが、官能基導入されるまで、10〜20″F(
−12〜−6℃)の範囲内の温度において、冷蔵庫内に
貯蔵された。
ある組成物6及びC6の組成並びに特性を要約する。
ポリマーの場合の貧弱な分解能の故に、改良GPC手法
では測定が不可能であった。
影響を及ぼすことが分かる。
グラフトすることによつて、実施例で測定された。前述
の低分子量星形基剤ポリマーが、第4表による様々な量
の希釈油と、過酸化物と、MAと及びDAPとを使用し
てアミノ化された。
前述のプロセスと同様に使用された。比較組成物CI及
びC8が希釈油なしに調製され、並びに、比較組成物C
9が、基剤ポリマーを基準として2重量%の希釈油を使
用して調製された。組成物7.8及び9が6重量%の希
釈油を使用して調製され、並びに、組成物10.11及
び12が10重量%の希釈油を使用して調製された。
rtO+bahn Diesel 1nieetot
Textによって測定された。
!失に結果することが分かる。約10重量%の希釈油の
好ましい実施例では、そのDIN損失は12重量%未満
であった。従来技術の押出しによるアミノ化は、16重
量%を上回るDIN損失を弓き起こした。
略的な流れ図である。 101・・・・・・押出機(7I!合装置)、 IN
・・・・・・フィードホッパ、 103・・・・・・
混合装置出口、104、106.109. ill、
114.116.122.132.134.135.1
37139、140・・・・・・管路、 105.1
1[1,121・・・・・・貯蔵容器、112、117
.123・・・・・・ポンプ、108、113.118
.124・・・・・・バルブ手段、 125・・・・
・・反応区域、 +29・・・・・・通気穴、 1
31・・・・・・水蒸気排除装置、 133・・・・
・・凝縮器、 136・・・・・・水中ペレタイザー
138・・・・・・スピン乾燥装置、+41・・
−・・・スラリー水浴。
Claims (10)
- (1)分散剤−粘度指数向上剤アミノ化ポリマーの製造
方法であって、 a)酸と無水物とエステルとから成る群から選択される
アルファーベータ不飽和カルボキシル部分を、i)主に
共役ジオレフィンモノマー単位から成る1個以上のブロ
ックと、主にモノアルケニルアレーンモノマー単位から
成る1個以上のブロックとを含む、選択的に水素添加さ
れたブロックコポリマーと、及び、ii)共役ジオレフ
ィンモノマー単位を含む水素添加ポリマーとから成る群
から選択される基剤ポリマーにグラフトすることによっ
て、官能基導入ポリマーを生成する段階であって、更に
、この官能基導入を、高い機械的エネルギーを与えるこ
とが可能な装置の中で、前記基剤ポリマーの量に基づい
て3.0〜15重量%の希釈油が存在する中で行う段階
と、 b)前記官能基導入ポリマーをアミンと反応させて、ア
ミノ化ポリマーを形成する段階と、並びに、c)前記ア
ミノ化ポリマーを回収する段階とを含む方法。 - (2)前記段階a)を、2,5−ジメチル−2,5−ビ
ス(第三ブチルペルオキシ)ヘキサンと、エチル3,3
−ジ(第三ブチルペルオキシ)シクロヘキサンと、過酸
化ジ第三ブチルと、過酸化第三ブチルクミルと、及び、
1,1−ビス(第三ブチルペルオキシ)−3,3,5−
トリメチルシクロヘキサンとから成る群から選択される
遊離基開始剤が存在する中で行う請求項1に記載の方法
。 - (3)前記アミンがジエチル−アミノプロピルアミンで
ある請求項1又は2に記載の方法。 - (4)前記基剤ポリマーが、主に共役ジオレフィンモノ
マー単位から成る少なくとも1個のブロックと主にモノ
アルケニルアレーンモノマー単位から成る少なくとも1
個のブロックとを含む、選択的に水素添加された直鎖状
ブロックコポリマーであり、前記基剤ポリマーが15〜
40重量%のモノアルケニルアレーンモノマー含量を有
し、前記基剤ポリマーの数平均分子量が、ポリスチレン
標準を用いるGPCによって測定される場合に80,0
00〜150,000の範囲内にあり、前記基剤ポリマ
ーのエチレン性不飽和が水素添加によってもとのエチレ
ン性不飽和の20%未満に減少させられおり、又は、前
記基剤ポリマーが共役ジエンの水素添加ホモポリマーで
ある星形配置の基剤ポリマーであり、その不飽和が水素
添加によってもとの不飽和の20%未満に減少させられ
おり、及び、前記基剤ポリマーのアームの数平均分子量
が、ポリスチレン標準を用いるGPCによって測定され
る場合に30,000〜75,000の範囲内にある請
求項1、2又は3に記載の方法。 - (5)前記共役ジオレフィンがイソプレンであり、及び
、前記モノアルケニルアレーンがスチレンである請求項
4に記載の方法。 - (6)前記アルファーベータ不飽和カルボキシル部分が
無水マレイン酸である請求項1〜5の何れか一項に記載
の方法。 - (7)アミン対カルボキシル部分のモル比が0.1:1
〜2:1の範囲内である請求項1〜6の何れか一項に記
載の方法。 - (8)前記アルファーベータ不飽和カルボキシル部分の
量が、ポリマー分子当たり平均して少なくとも1個のカ
ルボキシル官能基と、前記基剤ポリマーの重量%として
5重量%以下のカルボキシル官能基とを結果的にもたら
すために十分なだけの量である請求項1〜7の何れか一
項に記載の方法。 - (9)前記アミンの量が、ポリマー分子 当たり平均して少なくとも1個のアミン基と、及び、前
記アミノ化ポリマーにおける2.0重量%以下の窒素と
を結果的にもたらすために十分なだけの量である請求項
1〜8の何れか一項に記載の方法。 - (10)請求項1〜9の何れか一項に記載の方法によっ
て製造される時には常に、大きな割合の潤滑油と小さな
割合のアミノ化ポリマーとを含んで成る潤滑油組成物。
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