JPH05221880A - 不活性担体上のフルオロカーボンスルホン酸重合体を用いる長鎖オレフィンのオリゴマー化方法 - Google Patents

不活性担体上のフルオロカーボンスルホン酸重合体を用いる長鎖オレフィンのオリゴマー化方法

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JPH05221880A
JPH05221880A JP4057299A JP5729992A JPH05221880A JP H05221880 A JPH05221880 A JP H05221880A JP 4057299 A JP4057299 A JP 4057299A JP 5729992 A JP5729992 A JP 5729992A JP H05221880 A JPH05221880 A JP H05221880A
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JP
Japan
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oligomerization
olefin
sulfonic acid
catalyst
acid polymer
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Pending
Application number
JP4057299A
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English (en)
Inventor
John Ronald Sanderson
ジョン・ロナルド・サンダーソン
Yu-Hwa E Sheu
ユ−ホワ・エドワード・シェウ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huntsman Corp
Original Assignee
Texaco Chemical Co
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

(57)【要約】 【構成】 10〜24個の炭素原子を有する直鎖状オレ
フィンを、不均一系触媒と接触させてオリゴマー化する
方法であって、該触媒が不活性担体上のフルオロカーボ
ンスルホン酸重合体であることを特徴とするオリゴマー
化方法、ならびに、このようにして得られた二量体に富
むオリゴマーを水素化して、合成潤滑油の原料油を製造
する方法。 【効果】 危険性のない不均一触媒を用いて、長鎖オレ
フィンを転化率よく、しかも二量体の選択率よくオリゴ
マー化することができる。このようにして得られた二量
体に富むオレフィンオリゴマーを水素化して、低粘度で
低温特性の優れた合成潤滑剤用原料油を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は合成潤滑剤の原料油の合
成に用いるオリゴマーの製造方法に関し、より詳細に
は、長鎖直鎖状オレフィンより二量体に富むオリゴマー
を製造する方法に関する。さらに本発明は、そのような
オリゴマー化を経て合成潤滑剤の原料油を製造する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】合成潤滑油は、一様の分子構造を有し、
またそれゆえに、特定の用途のために仕立てることので
きる、明確に規定された性質を有する人造原料油から調
製される。一方、鉱油系原料油は原油より調製され、天
然に由来する炭化水素の複雑な混合物からなる。合成潤
滑油に見出される高度の一様性は、結果として一般に卓
越した実用性をもたらす。たとえば、合成潤滑油は優れ
た熱安定性を特徴とする。重量と燃料を節約するために
自動車エンジンが寸法を減らすにつれて、より高い温度
で運転され、それゆえ、熱に安定なオイルを必要として
いる。合成原料油から作られた潤滑剤は、優れた酸化・
熱安定性、非常に低い揮発性、及び広い温度範囲で良好
な粘度指数などの性質を有するので、より良い潤滑性を
提供し、オイル交換の間のオイルの揮発損失がより少な
く、より長い排出間隔を可能にする。
【0003】一般に、合成原料油は、内部オレフィンや
α−オレフィンモノマーをオリゴマー化して、二量体、
三量体、四量体及び五量体の、少量の重合度のより高い
オリゴマーを伴う混合物を形成することによって、合成
される。不飽和のオリゴマー生成物は、ついで、その酸
化安定性を増すために水素化される。その結果として得
られる合成原料油は、高品質のパラフィン系鉱油ベース
に類似の一様のイソパラフィン炭化水素構造を有してい
るが、その高度な一様性に由来する卓越した性質を有す
る。
【0004】合成潤滑油は広範囲の粘度の種類のものが
製造される。原料油を100℃のセンチストークス(cS
t)で測定した粘度で区分することが、一般に行われてい
る。約4cSt 又はそれ以下の粘度の原料油は、通常、
「低粘度」原料油といわれ、それに対して約40〜10
0cSt の範囲の粘度を有する原料油は、通常、「高粘
度」原料油といわれる。約4〜8cSt の粘度を有する原
料油は「中粘度」原料油といわれる。低粘度原料油は一
般に低温の用途に推奨される。モータ油、自動車トラン
スミッション油、タービン潤滑油及び他の工業用潤滑剤
のような高温の用途には、中粘度原料油(すなわち4〜
8cSt グレード)から調製されるような、より高い粘度
が一般に求められる。高粘度原料油は、ギヤー油及び調
合用原料油して用いられる。
【0005】原料油の粘度は、オリゴマー化反応の間に
形成されるオリゴマー分子の長さによって決まる。オリ
ゴマー化の度合は、オリゴマー化反応の間に用いられる
触媒と反応条件との影響を受ける。モノマー出発物質の
炭素鎖の長さもまたオリゴマー生成物の性質に直接の影
響を与える。長鎖モノマーから合成されたオイルは、適
度に低い流動点と、より高い粘度指数を有するのに対し
て、短鎖モノマーから合成されたオイルは、低い流動点
と、適度に低い粘度指数を有する傾向がある。長鎖モノ
マーから合成されたオイルは、より短い鎖のモノマーか
ら合成されたオイルよりも、合成潤滑剤の中粘度原料油
として用いるのに、より適している。
【0006】合成潤滑剤の原料油を合成するための長鎖
オレフィンのオリゴマー化に対するひとつの公知の方法
は、オレフィンのオリゴマー化を生ずるのに十分な反応
温度で、オレフィンを促進剤とともに三フッ化ホウ素と
接触させることである。たとえば共有する米国特許第
4,400,565号、同第4,420,646号、同
4,420,647号及び同4,434,308号明細
書を参照されたい。しかし、三フッ化ホウ素ガス(BF
3 )は肺に刺激性があり、ガスを、又はガスが空気中の
湿気と水和して形成する霧を、呼吸することがもたらす
危険を避けるのが好ましい。それに加えて、半合成油の
ような、又は低温特性が重要ないくつかの用途には、こ
のような従来のオリゴマー化触媒を用いて得られるより
も、二量体の三量体に対する比率が高いことが好まし
い。
【0007】危険のより少ない触媒を用いて長鎖オレフ
ィンを二量化する方法は、Watts,Jr. らに与えられた共
有する米国特許第4,367,352号明細書に教示さ
れている。該特許は長鎖α−オレフィンを二量化するの
にペルフルオロスルホン酸樹脂を用いることを開示して
いる。該特許の第3欄には、ペルフルオロスルホン酸樹
脂が二量体の三量体に対する高い比率を生み、たとえば
二量体の含有率と三量体の含有率との比が約4.77:
1の試料を与えることを教示している。発明者らは、予
期しないことに、供給オレフィンを不活性担体上のフル
オロカーボンスルホン酸ポリマーを含む触媒と接触させ
ることにより、かなり高い二量体/三量体比が得られる
ことを発見した。上記の特許の樹脂のように、担持され
たフルオロカーボンスルホン酸重合体もまた、三フッ化
ホウ素に比べてより危険性が少なく、より容易に取り扱
われる。担持されたフルオロカーボンスルホン酸重合体
は、すでにある種の炭化水素の転化に用いられるといは
いえ(米国特許第4,038,213号を参照)、非常
に高い二量体の含有率を有する合成潤滑剤の原料油を合
成するのにこの物質を用いる技術は、これまでに知られ
ていないと、発明者らは信じている。反応生成物中の三
量体及び重合度のより高いオリゴマーの含有率をより低
く保つことによって、長鎖モノマーを供給原料として用
いながら、優れた低温特性を有する原料油を得ることが
可能になった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、危険
性のない不均一系触媒を用いて、長鎖オレフィンを転化
率よく、しかも二量体の選択率よくオリゴマー化する方
法を提供することである。本発明のもうひとつの目的
は、そのようなオリゴマー化工程を含む方法によって、
低温特性の優れた合成潤滑剤用原料油を得ることであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、10〜24個
の炭素原子を含有する直鎖状オレフィンを、不活性担体
の表面のフルオロカーボンスルホン酸重合体を含む不均
一系触媒と接触させることを含む、二量体の三量体に対
する高い比率を有するオリゴマーを合成する方法、なら
びにそのようなオリゴマー化を経て合成潤滑剤用原料油
を製造する方法に関する。
【0010】本発明に用いられるオレフィンモノマー供
給原料は、(1)一般式R”CH=CH2 (式中、R”
は炭素原子8〜22個のアルキル基である)を有するα
−オレフィン、及び(2)一般式RCH=CHR’(式
中、R及びR’は、オレフィンの全炭素数が10〜24
個を包含する範囲であるという条件で、同一又は相異な
る炭素原子1〜21個のアルキル基である)を有する内
部オレフィンを含む化合物から選ばれてよい。オレフィ
ン分子の好ましい全炭素数は14〜20個を包含し、特
に好ましい範囲は15〜18個を包含する。オレフィン
の全炭素数が10〜24個を包含する範囲であるという
条件で、異なる炭素数を有するオレフィンの混合物を用
いてもよく、同様に内部オレフィンとα−オレフィンの
混合物を用いてもよい。本発明によって二量化に用いる
α−オレフィン及び内部オレフィンは、当業者に公知の
方法で得ることができ、商業的に入手できる。
【0011】供給されたオレフィンが触媒と接触すると
き、いろいろな反応が生じ得る。最初にオレフィンモノ
マーは他のオレフィンモノマーと反応して、二量体を形
成する。二量化反応は次の一般式で表わされる。
【0012】
【化2】
【0013】(式中、mはモノマーの炭素原子数を表わ
す。)形成された二量体のあるものは、既存技術の触媒
を用いて観察されるよりは非常に限定された量ではある
が、他のオレフィンモノマーと反応して三量体などを形
成する。このようにして、先行技術の触媒によって得ら
れるよりもかなり高い二量体/三量体比をもつ原料を得
ることができる。一般に、結果として得られる二量体又
はそれより重合度の高いオリゴマーは、それぞれ1個の
二重結合を含有する。
【0014】この反応を生み出すのに用いられる触媒
は、スルホン酸基を含有するフルオロカーボン重合体で
ある。一般に、これらはテトラフルオロエチレンと、フ
ルオロスルホニル基を含有するフッ素化ビニルエーテル
との共重合体である。重合体は加水分解によってスルホ
ン酸又はスルホナートの形に変換される。代表的なフル
オロカーボンスルホン酸重合体の反覆構造は、次のよう
に表わすことができる。
【0015】
【化3】
【0016】フルオロカーボンスルホン酸重合体のスル
ホン酸基は、フルオロカーボンマトリックス中に埋没し
ているので、酸サイトの多くは、反応物に近づきやすく
はない。J. D. Weaverらの「担持されたフルオロカーボ
ンスルホン酸重合体不均一系酸触媒」Catalysis,198
7年、483〜489頁に記述されているように、触媒
の表面積を増加させる効果的な方法は、多孔性担体、た
とえばアルミナや炭化ケイ素の上に、薄いコーティング
のように重合体を担持することである。好ましい触媒
は、米国Dow Chemical社の、XUS−40036.01
及びXUS−40036.02という商品名のフルオロ
カーボンスルホン酸重合体であり、担体として酸化アル
ミニウム及び炭化ケイ素をそれぞれ用いている。
【0017】二量化反応は、撹拌スラリー反応器でも、
又は固定床連続流反応器で実施してもよい。触媒の濃度
は、望まれる触媒効果を与えるのに十分でなければなら
ない。二量化反応を実施する温度は約50〜200℃の
間であり、好ましい範囲は約140〜180℃、とくに
好ましい範囲は約160℃である。反応は0.1〜7MP
a の圧力で行われる。
【0018】二量化反応に続いて、不飽和な二量体及び
存在する重合度のより高いオリゴマーは、その熱安定性
を増やすため、また潤滑剤として用いる間の酸化分解を
防ぐために、水素化することができる。当業者に公知の
水素化方法を、二量体に富む塔底液の水素化に用いてよ
い。ニッケル、白金、パラジウム、銅及びラネーニッケ
ルを包含する多くの金属が、水素化反応を促進するのに
好適である。これらの金属は、けいそう土、アルミナ又
は木炭のような各種の多孔性物質に担持させてもよく、
あるいはバルクの金属触媒にしてもよい。この水素化に
とくに好ましい触媒は、米国特許第3,152,998
号明細書に記載されている。公知の水素化の手順を開示
している他の米国特許は、米国特許第4,045,50
8号、同4,013,736号、同3,997,622
号及び同3,997,621号明細書を包含する。
【0019】未反応モノマーは、水素化段階の前、又は
後に除去される。任意的に、反応生成物から水素化の前
に未反応モノマーをストリップして、二量化のために触
媒床に再循環させてもよい。未反応モノマーの除去又は
再循環、あるいは水素化後であれば二量化していないア
ルカンの除去は、当業者に公知の減圧蒸留の手順を用い
て、ゆるやかな条件で実施しなければならない。250
℃を越える温度での蒸留は、いろいろなあり方で二量体
を分解して、揮発物として留去される原因となることが
ある。それゆえ、好ましくは、モノマーをストリップす
るときのリボイラー温度又は釜温は約225℃又はそれ
以下に保たねばならない。当業者に公知の方法は、未反
応成分を二量体に富む塔底生成物より分離するのにも、
減圧蒸留を用いることである。
【0020】各種の100℃の粘度をもつ生成物を得る
のに、水素化を実施した後に蒸留の工程を含めることは
知られているが、本発明においては、モノマーのフラッ
シュ蒸留以外には、それ以上の蒸留を行わないことが好
ましい。換言すれば、モノマーをストリップし、水素化
した塔底生成物は、望ましい合成潤滑剤成分である。こ
のように、本発明の方法は、コスト高な、習慣的な蒸留
の工程を必要とせず、しかも、予期しないことに、優れ
た性質を有し、卓越したあり方で性能を発揮する合成潤
滑剤成分を生み出す。しかし、ここまでのいくつかの記
述から、当業者は本発明の実行にあたり、有用な引続い
ての蒸留を見出すであろう。
【0021】
【発明の効果】本発明によって、危険性のない不均一触
媒を用いて、長鎖オレフィンを転化率よく、しかも二量
体の選択率よくオリゴマー化することができる。このよ
うにして得られた二量体に富むオレフィンオリゴマーを
水素化して、低粘度で低温特性の優れた合成潤滑剤用原
料油を得ることができる。本発明によって得られる原料
油は、とくに低温特性の優れた潤滑剤を調製するのに用
いられる。
【0022】
【実施例】以下の実施例によって、本発明をさらに詳細
に説明する。以下に詳述する実施例では、次のような方
法を用いた。
【0023】オレフィンの二量化 上方からの撹拌器、温度計、加熱マントル及び水冷凝縮
器(窒素パージ)を備えた三つ口フラスコに、反応原料
と触媒を仕込んだ。混合物を激しく撹拌し、希望する温
度に、希望する時間、加熱した。ついで混合物を周囲温
度に冷却し、吸引ろ過した。結果は表1に詳細に示す。
【0024】
【表1】
【0025】水素化 結果として得られた潤滑剤原料油の性質を決定するため
に、いくつかの混合物を水素化した(条件:200℃で
4時間、13.9MPa のH2 、5重量%のニッケル触
媒)。反応後、混合物を周囲温度に冷却し、過剰の水素
を放出して、混合物をニッケル触媒からろ別した。モノ
マーを減圧(133Pa) でストリップした。水素化物の
性質を表2に示す。
【0026】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08F 216/14 MKZ 6904−4J (72)発明者 ユ−ホワ・エドワード・シェウ アメリカ合衆国、テキサス 78746、オー スチン、タートル・ポイント・ドライブ 6210

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 10〜24個の炭素原子を有する直鎖状
    オレフィンを、不均一系触媒と接触させてオリゴマー化
    する方法であって、該触媒が不活性担体上のフルオロカ
    ーボンスルホン酸重合体であることを特徴とするオリゴ
    マー化方法。
  2. 【請求項2】 フルオロカーボンスルホン酸重合体が、
    式 【化1】 の反覆単位を有する請求項1記載のオリゴマー化方法。
  3. 【請求項3】 不活性担体が炭化ケイ素又は酸化アルミ
    ニウムである請求項1又は2記載のオリゴマー化方法。
  4. 【請求項4】 直鎖状オレフィンが15〜18個の炭素
    原子を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のオリ
    ゴマー化方法。
  5. 【請求項5】 オレフィンを温度140〜180℃で触
    媒と接触させる請求項1〜4のいずれか一項に記載のオ
    リゴマー化方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか一項に記載のオ
    リゴマー化方法によって、該直鎖状オレフィンを触媒と
    接触させた後に、残存する未反応のオレフィンを分離し
    て、二量体の三量体に対する比率が5:1又はそれ以上
    のオリゴマーを回収し、得られたオリゴマーを水素化す
    ることを特徴とする合成潤滑剤の原料油の製造方法。
JP4057299A 1992-02-12 1992-02-12 不活性担体上のフルオロカーボンスルホン酸重合体を用いる長鎖オレフィンのオリゴマー化方法 Pending JPH05221880A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043952A1 (fr) * 1997-03-31 1998-10-08 Daikin Industries, Ltd. Procede de production de derives d'acide ethersulfonique de perfluorovinyle et copolymere correspondant
JP2014514401A (ja) * 2011-04-06 2014-06-19 トータル・マーケティング・サービシーズ 特殊流体組成物およびその使用

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