JPH07268373A - 粘度指数向上剤および潤滑油 - Google Patents

粘度指数向上剤および潤滑油

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JPH07268373A
JPH07268373A JP8243794A JP8243794A JPH07268373A JP H07268373 A JPH07268373 A JP H07268373A JP 8243794 A JP8243794 A JP 8243794A JP 8243794 A JP8243794 A JP 8243794A JP H07268373 A JPH07268373 A JP H07268373A
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Toshiro Suzuki
敏郎 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粘度指数向上能、低温粘度特性に優れると共
に耐酸化性にも優れた粘度指数向上剤の提供。 【構成】 構成単位として、エチレンと、アルキル(メ
タ)アクリレートおよび/または(メタ)アクリルアル
キルアミドと、ポリオキシアルキレン基を有する(メ
タ)アクリレート、N−ビニルピロリドン、4ービニル
ピリジン、ビニルイミダゾール、N,Nジメチルアミノ
エチル(メタ)アクリレート、モルフォリノエチル(メ
タ)クリレート等からなる群から選ばれる1種以上、と
を含有する共重合体からなる粘度指数向上剤、およびそ
れを含有する潤滑油。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粘度指数向上剤および
潤滑油に関する。特に、粘度指数向上能、低温粘度特性
向上能および耐酸化特性に優れた粘度指数向上剤および
このものが添加された潤滑油に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリアルキル(メタ)アクリレートから
なる粘度指数向上剤を潤滑油に添加することは知られて
いる。例えば、米国特許第2628225号には、ポリ
アルキルメタクリレートを潤滑油に粘度指数向上剤とし
て添加することが開示されている。同様に、エチレンと
αーオレフィン、特にプロピレンとの非晶性ランダム共
重合体からなる粘度指数向上剤を潤滑油に添加すること
は知られている。例えば、公告特許公報昭48−278
83号公報にはプロピレン含量20〜70%のエチレン
/プロピレン共重合体を潤滑油に溶解してなる潤滑油組
成物が開示されている。ポリアルキル(メタ)アクリレ
ートは粘度指数向上能、低温粘度特性および併せ持つ流
動点降下能が優れていることから広く使われており、一
方、エチレン/プロピレン共重合体は流動点降下能がな
く粘度指数向上能および低温粘度特性においてポリアル
キル(メタ)アクリレート比較し劣るが、増粘性に優れ
経済的であり、スラッジの発生が少ないことから各種エ
ンジン油用潤滑油に使われている。公告特許公報昭48
−22962号公報には、エチレン/不飽和一塩基性カ
ルボン酸エステル共重合体、もしくは、エチレン/不飽
和多塩基性カルボン酸エステル共重合体を粘度指数向上
剤として使用することが開示されている。しかし、その
低温粘度特性は満足すべき性能レベルではない。また、
公開特許公報平4−100896号公報にはエチレン/
アクリル酸エステルなどからなるブロック共重合体を潤
滑油に添加すことが開示されている。しかし、粘度指数
向上能、低温粘度特性向上能、増粘性全てにおいて優
れ、且つ耐酸化性に優れスラッジ発生が少ないとは言い
がたい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】最近のCAFE規制強
化とこれに呼応し新たに設定される潤滑油規格に対応す
るため、特に乗用車用潤滑油は、低温粘度特性および耐
酸化性の向上に対する要望が強くなってきている。しか
し、従来のポリアルキル(メタ)アクリレートは、耐酸
化性において、一方エチレン/プロピレン共重合体では
低温粘度特性等において、問題があり、要望に対応でき
なくなってきている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題に対し鋭意検討した結果、構成単位として、エチレ
ンと、アルキル(メタ)アクリレートおよび/または
(メタ)アクリルアルキルアミドと、(ポリ)アルキレ
ングリコール基を有する(メタ)アクリル酸エステルも
しくは特定の窒素含有モノマーをランダム共重合または
グラフト重合した共重合体からなる粘度指数向上剤が粘
度指数向上能、低温粘度特性に優れると共に耐酸化性に
も優れていることを見い出した。
【0005】すなわち本発明は、構成単位として、エチ
レン(a1)と、アルキル(メタ)アクリレートおよび
/または(メタ)アクリルアルキルアミド(a2)と、
オキシアルキレン繰り返し単位1個当たりの炭素数が2
〜4の(ポリ)オキシアルキレン基を有する(メタ)ア
クリル酸エステル(a3−1)、Nービニルピロリド
ン、NN−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレー
ト、ビニルピリジン、モルフォリノエチルメタクリレー
ト、ビニルイミダゾールからなる群から選ばれる1種以
上の化合物(a3)、とを含有する共重合体(A)から
なる粘度指数向上剤;並び上記粘度指数向上剤を添加し
てなる潤滑油である。
【0006】(a2)のうちアルキル(メタ)アクリレ
ートの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、
エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレ
ート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル
(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレー
ト、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アク
リレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、オクタ
デシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アク
リレートなどのアルキル(メタ)アクリル酸エステル類
が挙げられる。(a2)のうち(メタ)アクリルアルキ
ルアミドの具体例としては、(ジ)メチル(メタ)アク
リルアミド、(ジ)エチル(メタ)アクリルアミド、
(ジ)ブチル(メタ)アクリルアミド、(ジ)ヘキシル
(メタ)アクリルアミド、(ジ)シクロヘキシル(メ
タ)アクリルアミド、(ジ)オクチル(メタ)アクリル
アミド、(ジ)ノニル(メタ)アクリルアミド、(ジ)
デシル(メタ)アクリルアミド、(ジ)テトラデシル
(メタ)アクリルアミド、(ジ)オクタデシル(メタ)
アクリルアミド、(ジ)エイコシル(メタ)アクリルア
ミドなどの(ジ)アルキル(メタ)アクリルアミド類
[ジアルキル(メタ)アクリルアミドの場合、アルキル
基の炭素数は同じであっても、異なっていても良い]が
挙げられる。これらの中で、アルキル(メタ)アクリレ
ートが好ましい。また、(a2)のアルキル基の炭素数
は、1〜50、好ましくは4〜18であり、直鎖のもの
側鎖を有するものいずれであっても良い。特に好ましく
は、直鎖で炭素数4〜14であり、その平均炭素数が6
〜12のアルキル(メタ)アクリレートである。これら
の範囲から外れると粘度指数向上、低温粘度特性、耐酸
化性に問題を生じる場合がある。
【0007】(a3)はオキシアルキレン繰り返し単位
1個当たりの炭素数が2〜4の(ポリ)オキシアルキレ
ン基を有する(メタ)アクリル酸エステル(a3−
1)、Nービニルピロリドン、NN−ジメチルアミノエ
チル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、モルフォ
リノエチルメタクリレート、ビニルイミダゾールからな
る群から選ばれる1種以上の化合物である。(a3−
1)の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、平均分子量5
00のポリエチレングリコール、平均分子量2000の
ポリエチレングリコール、平均分子量4000のポリエ
チレングリコール等のポリエチレンオキイドの(メタ)
アクリル酸のモノエステル、同じくポリプロピレンオキ
サイドの(メタ)アクリル酸モノエステル、同じくポリ
ブチレンオキサイドの(メタ)アクリル酸モノエステル
等が挙げられる。また、炭素数1〜50のアルコールお
よび炭素数1〜50のアルキルフェノールのエチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイ
ド、およびこれらの混合物の付加物の(メタ)アクリル
酸エステル、炭素数1〜50のカルボン酸および炭素数
1〜50のアルキル安息香酸のエチレンオキサイド、プ
ロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドおよびこれら
の混合物の付加物の(メタ)アクリル酸エステルが挙げ
られる。(a3)の内、清浄分散性並びに鉱物油への溶
解性から炭素数1〜50のアルコールのエチレンオキサ
イド1〜5モル付加物の(メタ)アクリル酸エステルお
よび炭素数1〜50のカルボン酸のエチレンオキサイド
1〜5モル付加物の(メタ)アクリル酸エステル、N−
ビニルピロリドンおよびN,Nジメチルアミノエチル
(メタ)アクリレートが好ましく、N−ビニルピロリド
ンが特に好ましい。
【0008】(a1)と(a2)のモル比は、45:5
5〜95:5であり、好ましくは、70:30〜90:
10である。特に75:25〜85:15にある時が好
ましい。(a1)が45:55より少ないと増粘性が不
足し、また、(a1)が90:10より多くなると溶解
性に問題が発生する。
【0009】(a3)は重合体(A)の1〜10重量%
の量が好ましく、特に1〜7重量%が好ましい。10重
量%を超えると溶解性に問題を生じる場合があり、1重
量%未満では大きな清浄分散性を示さない。
【0010】本発明における重合体(A)は公知の方法
で製造することが出来る。例えば溶媒を使用してあるい
は使用せずにエチレン(a1)とアルキル(メタ)アク
リレートおよび/または(メタ)アクリルアルキルアミ
ド(a2)と(a3)の配合物を、バナジューム化合物
とアルミニウム化合物を触媒として重合することにより
製造することが出来る。溶媒としては、ベンゼン、トル
エン等の芳香族系溶剤、ヘキサン、ヘプタン等炭化水素
系溶剤が使用できる。また、上記と同じ触媒により(a
1)と(a2)との共重合体を作成したのち,(a3)
を過酸化物触媒を使用しグラフト重合させることにより
(A)が得られる。さらに、エチレンとエチルメタアク
リレートを上記と同じ触媒並びに溶剤系で重合させた
後、炭素数8〜30の高級アルコールでエステル交換反
応を行わせたり、長鎖アルキルアミンでアミド化反応を
行わせた後、得られた重合体に(a3)を過酸化物を触
媒にグラフト重合を行い(A)を作成することができ
る。
【0011】本発明における重合体(A)の重量平均分
子量は通常10,000〜900,000であり、好ま
しく30,000〜600,000である。重量平均分
子量が10,000未満であると十分な増粘効果が得ら
れない。また、900,000を越えるとせん断安定性
が悪く実用上、問題になる場合がある。なお、本重量平
均分子量は、GPCによって測定され、ポリスチレンを
検量線として得られる値である。
【0012】本発明の粘度指数向上剤は通常重合体
(A)が鉱物油、パラフィンを水素化分解した異性化パ
ラフィンを含有する高粘度指数鉱物油、炭化水素系合成
潤滑油、エステル系合成潤滑油およびこれらの2種以上
の混合物から選ばれる油類に希釈溶解されたものとして
得られる。本発明の粘度指数向上剤中の重合体(A)の
濃度は通常5〜80重量%であり、好ましくは10〜7
0重量%である。5重量%未満では充分な増粘効果並び
に粘度指数向上能を示さないことがあり、80重量%を
超えると添加剤の粘度が高くなり取扱が困難になる。
【0013】本発明の粘度指数向上剤中に、更に流動点
降下剤(B)を配合するのが好ましい。流動点降下剤
(B)としては、通常のアルキルメタクリレート系流動
点降下剤(例えば、n−テトラデシルメタクリレートを
主成分とする重合体など)や塩素化パラフィン/ナフタ
レン縮合物などが使用できる。重合体(A)と流動点降
下剤(B)の配合比は好ましくは80:20〜99:1
(重量比)、特に90:10〜95:5である。80:
20より流動点降下剤の量が多くなると増粘性が不足し
たり、重合体(A)と流動点降下剤が相溶せず分離する
ことがあり、また、99:1より少なくなると流動点降
下能が不足する場合がある。
【0014】本発明の粘度指数向上剤は、該潤滑油基油
(C)に、目的の粘度に成るよう配合、溶解し本発明の
潤滑油として使用される。(C)のうち鉱物油として
は、通常の50ニュートラル油〜500ニュートラル油
の様な粘度範囲にあるもので、具体的な例としては通常
の鉱物油、パラフィン分を水素化触媒にて水素化分解し
た異性化パラフィンを含有する高粘度指数鉱物油など
が;炭化水素系合成潤滑油としてはαーオレフィンオリ
ゴマーからなる炭化水素系合成潤滑油などが;エステル
系合成潤滑油としてはジオクチルアジペート、脂肪酸と
トリメチロールプロパンとのエステルなどが各々挙げら
れる。(C)は以上例示したものの2種以上の混合物で
もよい。特に、低温粘度特性に優れ、抗酸化性もよく経
済性にも優れる異性化パラフィン含有の高粘度指数油単
独、またはこれに通常の鉱物油が70重量%以下で配合
された混合物が好ましい。潤滑油基油(C)に対し、本
発明の粘度指数向上剤を通常0.5〜30重量%添加さ
れ、本発明の潤滑油として使用される。本発明の潤滑油
がエンジン油の場合には0.5〜10重量%、ギヤ油や
自動変速機油の場合は、2〜25重量%添加された場合
に好ましい結果を与える。
【0015】本発明の潤滑油は、他の公知の添加剤を含
有していても良い。これらの公知の添加剤としては、他
の粘度指数向上剤{例えば、エチレン・プロピレン共重
合体やスチレン・イソプレン共重合体の水添物などの公
知のもの、さらにはこれらオレフィン系粘度指数向上剤
中にN原子を含有させた公知の清浄分散性を付与したも
の、公知のポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤
など}、極圧添加剤、清浄剤、分散剤、酸化防止剤、摩
擦低減剤、流動点降下剤などが挙げられる。
【0016】本発明の潤滑油の対象とする用途は、ガソ
リンエンジン油、ジーゼルエンジン油、ギヤ油、自動変
速機油、作動油、トラクター油、パワーステアリング
油、ショックアブソーバー油、コンプレッサー油などが
挙げられる。
【0017】
【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0018】実施例1 攪拌器、温度計、窒素吹き込み管等を取り付けた耐圧反
応容器にトルエン100ml、ドデシルメタクリレート
0.09モル、および、ジエチルアルミニウム50ミリ
モルと三塩化オキシバナジウム5ミリモルをトルエン1
5mlに溶解・混合しアンプル中に密封したものを入れ
密閉し、−78℃に冷却する。エチレン0.11モルを
耐圧反応容器中に送入した後、25℃に昇温し攪拌器を
動かし、アンプルを破壊することにより重合を行わせ
た。5時間反応後メチルアルコールを加え触媒を不活性
化し反応を停止させる。生成物を10%塩酸メタノール
中で再沈殿させ触媒を除き、さらにメタノールで洗浄、
乾燥し重合物を得た。得られた重合物のポリスチレンを
標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ー法による重量平均分子量は15万であり、NMR法に
より測定したエチレン含量は54モル%であった。得ら
れた重合物9.5gを水素化精製した100ニュ−トラ
ル9.5gに濃度50重量%で溶解させた溶液に、t−
ブチルパ−ベンゾエイト0.05g、N−ビニルピロリ
ドン0.5gを水素化精製された100ニュートラル油
5gに溶解した溶液を、攪拌下、温度130℃で、30
分間で滴加し、さらに、2時間反応させた。反応後、1
00ニュートラル油18.8gを加え30重量%に希釈
し粘度指数向上剤(1)を得た。
【0019】実施例2 ドデシルメタクリレートを0.03モル、エチレンを
0.17モルに変更する以外は実施例1と同様の方法で
重合を行い、重量平均分子量14万、エチレン含量82
モル%の重合物を得た。さらに、実施例1と同じ方法に
よりNービニルピロリドンをグラフト重合し、粘度指数
向上剤(2)を得た。
【0020】実施例3 ドデシルメタクリレートをエチルメタクリレートに変更
する以外は実施例1と同様の方法で重合を行い、重量平
均分子量14.5万、エチレン含量53モル%の重合物
を得た。得られた重合物30gをキシレンに50重量%
の濃度で溶解させ、オクチルアルコール21g、エステ
ル化触媒としてパラトルエンスルホン酸0.2gを加え
キシレンの加熱環流下、エステル交換反応を行った。オ
クチルアルコールの消費量基準で反応率は95%であっ
た。キシレン溶剤から100ニュートラル油へ置換を行
った後、実施例1と同じ方法によりN−ビニルピロリド
ンをグラフト重合させ粘度指数向上剤(3)を得た
【0021】実施例4 オクチルアルコールをオクチルアミン21.0gに変更
し、キシレンを加熱環流下アミド化を行った。オクチル
アミンの消費量基準で反応率は90%であった。実施例
3と同様キシレン溶剤から100ニュートラル油へ置
換、N−ビニルピロリドンをグラフト重合させ粘度指数
向上剤(4)を得た。
【0022】実施例5 実施例1においてN−ビニルピロリドンをドデシルアル
コールのエチレンオキサイド3モル付加物のアクリル酸
エステルに変更する以外は同じ方法により粘度指数向上
剤(5)を得た。
【0023】実施例6 エチレン0.11モル、ドデシルメタクリレート0.0
9モル、デカン酸のプロピレンオキサイド2モル付加物
のメタクリル酸エステル0.002モルを実施例1と同
様の方法により共重合させた。得られた重合物の重量平
均分子量は13万、エチレン含量は54モル%であっ
た。この重合体を100ニュートラル油に30重量%の
濃度で溶解し粘度指数向上剤(6)を得た。
【0024】実施例7 実施例1〜6で得られた粘度指数向上剤100部に対し
ポリメタクリレート系流動点降下剤としてアクルーブ1
33〔三洋化成工業(株)製〕を7部配合し、粘度指数
向上剤組成物(7)〜(12)とした。
【0025】比較例1 ドデシルメタクリレート0.08モル、エチレン0.1
2モルに変更する以外は実施例1と同様の方法で重合を
行い、分子量14.5万、エチレン含量59モル%の重
合物を得た。この重合物を100ニュートラル油に30
重量%の濃度で溶解し粘度指数向上剤(比較1)を作成
した。さらに、添加剤100部に対し流動点降下剤アク
ルーブ133を7部配合し粘度指数向上剤組成物(比較
2)を得た。
【0026】試験例 (粘度指数の評価方法)粘度指数向上剤(1)〜
(6)、粘度指数向上剤組成物(7)〜(12)、(比
較1)〜(比較2)を各々10部、100ニュートラル
の鉱物油90部に均一に溶解させた。そして、JIS−
K2283に従い、100℃および40℃での動粘度を
測定し、定法により算出した。 (低温粘度試験の方法)粘度指数向上剤(1)〜
(6)、粘度指数向上剤組成物(7)〜(12)、(比
較1)〜(比較2)を各々10部、100ニュートラル
の鉱物油90部に均一に溶解させた。そして、日本石油
学会で定められている低温粘度試験方法(JPI−5S
−26−85)に従い、−30℃で低温粘度の測定を行
った。
【0027】(耐酸化性試験の方法)100ニュートラ
ルの鉱物油90部に、粘度指数向上剤(1)〜(6)、
粘度指数向上剤組成物(7)〜(12)、(比較1)〜
(比較2)を各々10部均一に溶解させ、JIS−K2
514に従い、165.5℃で98時間耐酸化性試験を
行ない、B法によるスラッジ発生量を測定した。ここで
B法とは、試験後の潤滑油にスラッジ凝集剤を加え遠心
分離し沈降するスラッジ量を測定したものであり、B法
によるスラッジ量が耐酸化性を示す。
【0028】
【表1】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 検体 粘度 粘度指数 −30℃の粘度 スラッジ量 (添加剤) (100℃) (cP) (%) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (1) 13.6 191 7800 0.34 (2) 16.0 177 11600 0.43 (3) 13.2 184 8200 0.51 (4) 13.2 186 7400 0.29 (5) 13.3 183 6800 0.62 (6) 13.6 184 9000 0.70 (7) 13.2 190 5600 0.40 (8) 15.4 175 8400 0.38 (9) 12.8 182 6000 0.44 (10) 12.9 184 5800 0.32 (11) 13.1 181 5200 0.73 (12) 13.4 183 7600 0.69 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (比較1)10.9 190 7400 1.01 (比較2)10.4 189 4800 1.33 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【0029】
【発明の効果】本発明の粘度指数向上剤は、従来のメタ
クリレート重合体系粘度指数向上剤の優れた粘度指数向
上能、低温粘度特性向上能と、OCP系VIIの優れた
増粘性と耐酸化特性を併せ持つ。従って、本発明の添加
剤を使用した本発明の潤滑油は、添加量が少なく、低温
での流動特性や高温時の酸化安定性に優れ、過酷な環境
でも使用することができる。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構成単位として、エチレン(a1)と、
    アルキル(メタ)アクリレートおよび/または(メタ)
    アクリルアルキルアミド(a2)と、オキシアルキレン
    繰り返し単位1個当たりの炭素数が2〜4の(ポリ)オ
    キシアルキレン基を有する(メタ)アクリル酸エステル
    (a3−1)、Nービニルピロリドン、NN−ジメチル
    アミノエチル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、
    モルフォリノエチルメタクリレート、ビニルイミダゾー
    ルからなる群から選ばれる1種以上の化合物(a3)、
    とを含有する共重合体(A)からなる粘度指数向上剤。
  2. 【請求項2】 (a2)のアルキル基の炭素数が1〜5
    0である請求項1記載の粘度指数向上剤。
  3. 【請求項3】 (a1)と(a2)とのモル比が45:
    55〜95:5である請求項1または2記載の粘度指数
    向上剤。
  4. 【請求項4】 (a3−1)中のオキシアルキレン繰り
    返し単位の数が1〜50である請求項記載1〜3のいず
    れか記載の粘度指数向上剤。
  5. 【請求項5】 (a3−1)が、(ポリ)アルキレング
    リコールモノアルキルエーテルの(メタ)アクリル酸エ
    ステルである請求項1〜4のいずれか記載の粘度指数向
    上剤。
  6. 【請求項6】 (a3−1)が、(ポリ)アルキレング
    リコールモノカルボン酸エステルの(メタ)アクリル酸
    エステルである請求項1〜4のいずれか記載の粘度指数
    向上剤。
  7. 【請求項7】 構成単位として、(a3)を(A)の1
    〜10重量%含有する請求項1〜6のいずれか記載の粘
    度指数向上剤。
  8. 【請求項8】 (A)が(a1)単位と(a2)単位か
    らなる幹重合体に(a3)をグラフト重合した共重合体
    である請求項1〜7のいずれか記載の粘度指数向上剤。
  9. 【請求項9】 更に流動点降下剤(B)を含有する請求
    項1〜8のいずれか記載の粘度指数向上剤。
  10. 【請求項10】 (A)と(B)の重量比が80:20
    〜99:1である請求項9記載の粘度指数向上剤。
  11. 【請求項11】 ガソリンエンジン油用またはディーゼ
    ルエンジン油用である請求項1〜10のいずれか記載の
    粘度指数向上剤。
  12. 【請求項12】 鉱物油、異性化パラフィンを含有する
    高粘度指数鉱物油、炭化水素系合成潤滑油、エステル系
    合成潤滑油およびこれらの2種以上の混合物から選ばれ
    る潤滑油基油(C)に請求項1〜11のいずれか記載の
    粘度指数向上剤を添加してなる潤滑油。0
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