JPWO2019004162A1 - メタクリル系共重合体及びそれを含む溶液 - Google Patents

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Abstract

本発明は、メタクリル酸メチル単位(A)25〜35質量%と炭素数10〜36のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステル単位(B)75〜65質量%とを含むメタクリル系共重合体(C)であって、(a)重量平均分子量が10,000〜500,000であり(b)分子量分布(Mw/Mn)=1.01〜1.60であり、(c)三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)が65%以上であり、且つ(d)0℃でAPI群III、III+及びIVからなる群から選ばれる少なくとも1種の潤滑油基油(D)に5.0質量%以上溶解することを特徴とするメタクリル系共重合体を提供するものである。

Description

本発明は、メタクリル系共重合体及びそれを含む溶液、潤滑油組成物並びに粘度指数向上剤に関する。
近年、地球環境保護の観点から、潤滑油による省エネルギー化や潤滑油の長寿命化が重要な課題である。これらの課題を解決するには、潤滑油の粘度指数、せん断安定性等の性能向上が欠かせない。
これまでに、潤滑油基油に添加される粘度指数向上剤として、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比で表される分子量分布(Mw/Mn)の小さい狭分散(メタ)アクリレート系重合体(特許文献1〜4参照)や、三連子シンジオタクティシティの高い(メタ)アクリレート系共重合体(特許文献5)が知られている。
特許文献1および2はアニオン重合によって得られるMw/Mnの小さい狭分散(メタ)アクリル系共重合体を含む潤滑油組成物を、また特許文献3は原子移動ラジカル重合(ATRP)によって得られるMw/Mnの小さい狭分散(メタ)アクリル共重合体を含む潤滑油組成物を、それぞれ開示している。しかし、特許文献1〜3には、粘度指数向上剤としての性能について具体的な記載はない。
また、特許文献4には可逆付加フラグメント化連鎖移動重合(RAFT)によって得られるMw/Mnの小さい狭分散(メタ)アクリル系共重合体を粘度指数向上剤として使用する例が開示されているが、せん断安定性は不十分である。
特許文献5は、有機アルミニウム化合物とフェノール類およびビスオキサゾリン化合物からなる触媒系を用いた重合によって得られ、三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)が88〜95%である(メタ)アクリル系共重合体からなる粘度指数向上剤を開示しているが、せん断安定性の効果については記載されていない。
特開平11−286520号公報 特開平11−302333号公報 特表2003−515630号公報 特表2008−518051号公報 特開2009−074068号公報
本発明は、特定の潤滑油基油に可溶な分子量分布の狭いメタクリル系共重合体の提供を目的とする。
また、本発明は、例えば粘度指数向上剤として使用した場合に、優れた粘度指数向上能とせん断安定性を示すメタクリル系共重合体の提供を目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
〔1〕
メタクリル酸メチル単位(A)25〜35質量%と炭素数10〜36のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステル単位(B)75〜65質量%とを含むメタクリル系共重合体(C)であって、
(a)重量平均分子量が10,000〜500,000であり
(b)分子量分布(Mw/Mn)=1.01〜1.60であり、
(c)三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)が65%以上であり、且つ
(d)0℃でAPI群III、III+及びIVからなる群から選ばれる少なくとも1種の潤滑油基油(D)に5.0質量%以上溶解することを特徴とするメタクリル系共重合体。
〔2〕
メタクリル酸メチル単位(A)を30〜35質量%を含む、〔1〕に記載のメタクリル系共重合体。
〔3〕
重量平均分子量が20,000〜450,000である、〔1〕または〔2〕に記載のメタクリル系共重合体。
〔4〕
炭素数10〜36のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステル単位(B)としてアルキル基の炭素数が14〜30であるメタクリル酸アルキルエステル単位(B1)とアルキル基の炭素数が10〜13であるメタクリル酸アルキルエステル単位(B2)を併用し、メタクリル酸アルキルエステル単位(B1)/メタクリル酸アルキルエステル単位(B2)の質量比が、10/90〜90/10である、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体。
〔5〕
分子量分布(Mw/Mn)=1.01〜1.40である、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体。
〔6〕
有機アルミニウム化合物の存在下で、メタクリル酸メチルと炭素数10〜36のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステルを含むモノマー混合物をアニオン重合する工程を含む、〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体の製造方法。
〔7〕
〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体と有機溶剤とを含むメタクリル系共重合体溶液。
〔8〕
有機溶剤が、API群III、III+及びIVからなる群から選ばれる少なくとも1種の潤滑油基油である〔7〕に記載のメタクリル系共重合体溶液。
〔9〕
有機溶剤が、塗料用有機溶剤である〔7〕に記載のメタクリル系共重合体溶液。
〔10〕
有機溶剤が、インク用有機溶剤である〔7〕に記載のメタクリル系共重合体溶液。
〔11〕
〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体とAPI群III、III+及びIVからなる群から選ばれる少なくとも1種の潤滑油基油(D)を含む潤滑油組成物。
〔12〕
メタクリル系共重合体を10〜50質量%含む、〔11〕に記載の潤滑油組成物。
〔13〕
潤滑油基油(D)が鉱油又はポリα−オレフィン系合成油である、〔11〕または〔12〕に記載の潤滑油組成物。
〔14〕
〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体を含む粘度指数向上剤。
本発明によれば、特定の潤滑油基油に可溶な分子量分布の狭いメタクリル系共重合体を得ることができ、潤滑油の高粘度指数化が達成可能である。
また、本発明によれば、例えば粘度指数向上剤として使用した場合に、優れた粘度指数向上能とせん断安定性を示すメタクリル系共重合体を提供することができる。
本発明のメタクリル系共重合体は、 メタクリル酸メチル単位(A)25〜35質量%と炭素数10〜36のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステル単位(B)75〜65質量%とを含み、
(a)重量平均分子量が10,000〜500,000であり
(b)分子量分布(Mw/Mn)=1.01〜1.60であり、
(c)三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)が65%以上であり、且つ
(d)0℃でAPI群III、III+及びIVからなる群から選ばれる少なくとも1種の潤滑油基油(D)に5.0質量%以上溶解するものである。
以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明のメタクリル系共重合体中のメタクリル酸メチル単位(A)の含有量は、25〜35質量%、好ましくは30〜35質量%である。メタクリル酸メチル単位(A)の含有量が上記の範囲であることにより、粘度指数向上剤として使用する際に重要な潤滑油基油への溶解性が良好となり、良好な粘度指数向上能が得られる。
本発明のメタクリル系共重合体中のメタクリル酸アルキルエステル単位(B)の含有量は、65〜75質量%であり、好ましくは65〜70質量%である。メタクリル酸アルキルエステル単位(B)の含有量が上記の範囲であることにより、潤滑油基油への溶解性と良好な粘度指数向上能が得られる。
本発明のメタクリル系共重合体に含まれるアルキル基の炭素数が10〜36であるメタクリル酸アルキルエステル単位(B)としては、例えばメタクリル酸n−デシル、メタクリル酸n−ウンデシル、メタクリル酸n−ドデシル(慣用名:メタクリル酸ラウリル)、メタクリル酸n−トリデシル、メタクリル酸n−テトラデシル、メタクリル酸n−ペンタデシル、メタクリル酸n−ヘキサデシル、メタクリル酸n−ヘプタデシル、メタクリル酸n−オクタデシル(慣用名:メタクリル酸ステアリル)、メタクリル酸n−ノナデシル、メタクリル酸n−エイコシル、メタクリル酸n−ヘンエイコシル、メタクリル酸n−ドコシル、メタクリル酸n−トリコシル、メタクリル酸n−テトラコシル、メタクリル酸n−ペンタコシル、メタクリル酸n−ヘキサコシル、メタクリル酸n−ヘプタコシル、メタクリル酸n−オクタコシル、メタクリル酸n−ノナコシル、メタクリル酸n−トリアコンチル、メタクリル酸n−ヘントリアコンチル、メタクリル酸n−ドトリアコンチル、メタクリル酸n−トリトリアコンチル、メタクリル酸n−テトラトリアコンチル、メタクリル酸n−ペンタトリアコンチル、メタクリル酸n−ヘキサトリアコンチル等の炭素数が10〜36の直鎖アルキル基を含有するメタクリル酸アルキルエステル;
メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸2,4,6−トリメチルヘプチル、メタクリル酸2−ブチルオクチル、メタクリル酸2−エチル−n−ドデシル、メタクリル酸2−メチル−n−テトラデシル、メタクリル酸イソヘキサデシル、メタクリル酸2−n−オクチル−n−ノニル、メタクリル酸イソオクタデシル、メタクリル酸1−n−ヘキシル−n−トリデシル、メタクリル酸2−エチル−n−ヘプタデシル、メタクリル酸イソイコシル(別名:メタクリル酸2−n−オクチル−n−ドデシル)、メタクリル酸1−n−オクチル−n−ペンタデシル、メタクリル酸2−n−デシル−n−テトラデシル、メタクリル酸2−n−ドデシル−n−ペンタデシル、メタクリル酸イソトリアコンチル、メタクリル酸2−n−テトラデシル−n−ヘプタデシル、メタクリル酸2−n−ヘキサデシル−n−ヘプタデシル、メタクリル酸2−n−ヘキサデシル−n−イコシル、メタクリル酸2−n−テトラデシル−n−ドコシル等の炭素数が10〜36の分岐アルキル基を含有するメタクリル酸アルキルエステル;
などが挙げられる。
アルキル基の炭素数が10〜36であるメタクリル酸アルキルエステル単位(B)のうち、潤滑油基油への溶解性の観点から、アルキル基の炭素数が14〜30であるメタクリル酸アルキルエステル単位がより好ましく、アルキル基の炭素数が16〜28であるメタクリル酸アルキルエステル単位がさらに好ましく、アルキル基の炭素数が16〜24であるメタクリル酸アルキルエステル単位が特に好ましい。本発明のメタクリル系共重合体は、上記アルキル基の炭素数が10〜36であるメタクリル酸アルキルエステル単位の1種のみを使用してもよく、2種以上を使用してもよい。2種以上を使用する場合、上記アルキル基の炭素数が14〜30であるメタクリル酸アルキルエステル単位(B1)にアルキル基の炭素数が10〜13であるメタクリル酸アルキルエステル単位(B2)を併用することができ、メタクリル酸アルキルエステル単位(B1)/メタクリル酸アルキルエステル単位(B2)の質量比は、アルキル基の結晶化を防ぎ低温での溶解性を高める観点から、10/90〜90/10であるのが好ましく、40/60〜49/51であるのがより好ましい。
メタクリル系共重合体(C)は、API群III以上(III、III+、IV)、且つ、粘度指数120以上の潤滑油基油に5.0質量%以上溶解することが好ましい。ここで、5.0質量%以上溶解するとは、メタクリル系共重合体(C)5質量部を潤滑油基油(D)95質量部に添加したときにメタクリル系共重合体(C)の不溶解物がなく、0〜80℃の温度範囲において外観が均一であることである。
本発明に使用する潤滑油基油(D)は、米国石油協会のAPI規格で分類された基油(API群I〜V)のうち、API群III以上である。
API群I:硫黄分0.03%以上 及び/又は 飽和分90%未満、粘度指数80〜120(鉱物油、ミネラルオイル)
API群II:硫黄分0.03%以下 及び 飽和分90%以上、粘度指数80〜120(ハイドロクラック)
API群III:硫黄分0.03%以下 及び 飽和分90%以上、粘度指数120以上(VHVI)
API群III+:硫黄分0.03%以下 及び 飽和分90%以上、粘度指数135以上(VHVI)
API群IV:ポリα−オレフィン(化学合成油)
API群V:API群I〜IVに属さないもの(植物油、エステル、アルキルナフタレン、PAG)
潤滑油基油(D)は、API群III、API群III+、API群IV及びAPI群Vからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。好ましい潤滑油基油(D)はAPI群III、API群III+、API群IVであり、より好ましくはAPI群III、API群III+、さらに好ましくはAPI群IIIである。
API群III〜Vの潤滑油基油(D)の製品としては、以下のものが挙げられる。
API群III:YUBASE 2・3・4・6・8、PHAZOL 7・35(以上、エクソンモービル社製)
API群III+:YUBASE 4・6 Plus(以上、エクソンモービル社製)
API群IV:SpectraSyn, SpectraSynPlus, SpectraSynUltra(以上、エクソンモービル社製)
さらに、ダイアナフレシアシリーズ(出光興産社製)、Ultra-Sシリーズ(S-oil corporation社製)なども使用できる。
本発明のメタクリル系共重合体の三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)は65〜100%であり、好ましくは70〜100%であり、より好ましくは75〜100%であり、さらに好ましくは75〜85%である。三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)の高い重合体分子鎖は一般に剛直であることから高温でも溶液粘度を高く維持することができ、良好な粘度指数向上効果が得られる。シンジオタクティシティは重合温度が低い程高くすることができ、重合温度は好ましくは50℃以下であり、より好ましくは30℃以下であり、さらに好ましくは20℃以下である。
ここで、三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)(以下、単に「シンジオタクティシティ(rr)」と称することがある。)は、連続する3つの構造単位の連鎖(3連子、triad)が有する2つの連鎖(2連子、diad)が、ともにラセモ(rrと表記する)である割合である。なお、ポリマー分子中の構造単位の連鎖(2連子、diad)において立体配置が同じものをメソ(meso)、逆のものをラセモ(racemo)と称し、それぞれm、rと表記する。
本発明のメタクリル系共重合体は、潤滑油基油に可溶である。本明細書において潤滑油基油に可溶であるとは、メタクリル系共重合体5質量部を鉱油(API群I〜III+)、ポリ−α−オレフィン(API群IV)の合成油、またはエステル油(API群V)のいずれかの潤滑油基油95質量部に添加して5.0質量%溶液とした時に0℃でメタクリル系共重合体の不溶解物が無く、0〜80℃の温度範囲において外観が均一であることであり、具体的操作は後述の実施例に記載の方法による。潤滑油基油への溶解性は、メタクリル系共重合体中のメタクリル酸メチル単位(A)の含有量、選択するメタクリル酸アルキルエステル単位(B)の種類によって調整することができる。
メタクリル系共重合体(C)には、上記メタクリル酸アルキルエステル以外の他の(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する単位が含有されていてもよい。かかる他の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位としては、例えば(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸トリシクロドデシル等の脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ナフチル、(メタ)アクリル酸ビフェニル等の芳香族炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸メトキシメチル、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシプロピル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシポリプロピレングリコール等のエーテル基を有する(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)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、N,N−ジ−n−ブチル(メタ)アクリルアミド等のN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド;(メタ)アクリル酸グリシジル等のエポキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステル;1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリル酸エステル;炭素数2〜9の直鎖または分岐のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル;アクリル酸メチル;などからなる単位;メタクリル酸アルキルエステル単位(B)に対応するアクリル酸アルキルエステル単位;などが挙げられる。
本発明のメタクリル系共重合体の重量平均分子量(Mw)は10,000〜500,000である。好ましい実施形態において、重量平均分子量(Mw)の下限は、好ましくは20,000以上であり、より好ましくは100,000以上であり、さらに好ましくは150,000以上であり、特に好ましくは200,000以上である。上限は、好ましくは450,000以下であり、より好ましくは400,000以下であり、さらに好ましくは370,000以下である。
メタクリル系共重合体(C)の数平均分子量(Mn)は好ましい実施形態において、下限は、好ましくは6300以上であり、より好ましくは13,000以上であり、さらに好ましくは62,000以上であり、特に好ましくは125,000以上である。上限は、好ましくは490,000以下であり、より好ましくは390,000以下であり、さらに好ましくは360,000以下である。
重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)が上記の範囲であることにより、良好な粘度指数向上能とせん断安定性が得られる。
本発明のメタクリル系共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は1.01〜1.60である。1つの好ましい実施形態において、分子量分布は好ましくは1.01〜1.50であり、より好ましくは1.01〜1.40である。他の好ましい実施形態において、分子量分布は好ましくは1.01〜1.4であり、より好ましくは1.02〜1.4、さらに好ましくは1.05〜1.4、特に好ましくは1.05〜1.3である。分子量分布(Mw/Mn)が上記の範囲であることにより、良好な粘度指数向上能とせん断安定性が得られる。MwおよびMnは、例えば、メタクリル系共重合体の製造の際に使用するメタクリル酸アルキルエステル単量体を含む原料中の水酸基を有する化合物、重合禁止剤の量に依存する。MwおよびMnは、GPC測定から求められたポリスチレン換算分子量の値である。
本発明のメタクリル系共重合体の製造方法は、原子移動ラジカル重合(ATRP)、可逆付加フラグメント化連鎖移動重合(RAFT)、ニトロキシド介在重合(NMP)、ヨウ素移動重合、(有機テルル、アンチモン、ビスマス等の)高周期ヘテロ元素を用いる重合、硼素介在重合、触媒移動重合(CCT)、およびコバルトやチタンなどの金属と炭素結合をドーマント種とする重合系(OMRP)などの精密ラジカル重合、ならびにアニオン重合(典型的にはリビング性の高いアニオン重合)が好ましい。さらに、熱安定性が高いメタクリル系共重合体が得られることから、アニオン重合がより好ましい。かかるアニオン重合法としては、例えば、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩などの鉱酸塩の存在下でアニオン重合する方法(特公平7−25859号参照)、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用い有機アルミニウム化合物の存在下でアニオン重合する方法(特開平11−335432号参照)、有機希土類金属錯体やメタロセン型金属錯体を重合開始剤としてアニオン重合する方法(特開平6−93060号参照)などが挙げられる。中でも、Mw/Mnのより小さい重合体が得られ、粘度指数向上剤として使用した場合のせん断粘度が安定であること、シンジオタクティシティの高い重合体が得られるために粘度指数向上剤として使用した場合の粘度指数向上能が高くなることから、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用い、有機アルミニウム化合物の存在下でアニオン重合する方法が特に好ましい。
メタクリル系共重合体(C)を製造するための方法として好ましく採用される、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用い有機アルミニウム化合物の存在下でのアニオン重合する方法は、例えば、有機アルカリ金属化合物としての有機リチウム化合物と、下記の一般式(1):
AlR123 (1)
(一般式(1)中、R1、R2およびR3はそれぞれ独立して置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアルコキシル基、置換基を有してもよいアリールオキシ基またはN,N−二置換アミノ基を表すか、またはR1が前記したいずれかの基を表し、R2およびR3は一緒になって置換基を有していてもよいアリーレンジオキシ基を表す。)
で表される有機アルミニウム化合物の存在下に、必要に応じて、反応系内に、ジメチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、12−クラウン−4などのエーテル;トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N'',N''−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、ピリジン、2,2'−ジピリジルなどの含窒素化合物を更に存在させて(メタ)アクリル酸エステルを重合させることにより行なわれる。
上記アニオン重合する方法で用いられる有機リチウム化合物としては、例えば、メチルリチウム、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、イソブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、n−ペンチルリチウム、n−ヘキシルリチウム、テトラメチレンジリチウム、ペンタメチレンジリチウム、ヘキサメチレンジリチウムなどのアルキルリチウムおよびアルキルジリチウム; フェニルリチウム、m−トリルリチウム、p−トリルリチウム、キシリルリチウム、リチウムナフタレンなどのアリールリチウムおよびアリールジリチウム; ベンジルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、トリチルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム、α−メチルスチリルリチウム、ジイソプロペニルベンゼンとブチルリチウムの反応により生成するジリチウムなどのアラルキルリチウムおよびアラルキルジリチウム;リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジイソプロピルアミドなどのリチウムアミド;メトキシリチウム、エトキシリチウム、n−プロポキシリチウム、イソプロポキシリチウム、n−ブトキシリチウム、sec−ブトキシリチウム、tert−ブトキシリチウム、ペンチルオキシリチウム、ヘキシルオキシリチウム、ヘプチルオキシリチウム、オクチルオキシリチウム、フェノキシリチウム、4−メチルフェノキシリチウム、ベンジルオキシリチウム、4−メチルベンジルオキシリチウムなどのリチウムアルコキシドの1種または2種以上を用いることができる。
また、上記一般式(1)で表される有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリn−オクチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム;ジメチル(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジメチル(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ) アルミニウム、ジエチル(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジエチル(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウムなどのジアルキルフェノキシアルミニウム;メチルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、メチルビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エチル〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、エチルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エチルビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エチル〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウムなどのアルキルジフェノキシアルミニウム;メトキシビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシ〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシ〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ) アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシ〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウムなどのアルコキシジフェノキシアルミニウム; トリス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、トリス(2,6−ジフェニルフェノキシ)アルミニウムなどのトリフェノキシアルミニウムなどの1種または2種以上を用いることができる。中でも、イソブチルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウムなどが、取り扱いが容易であり、しかも比較的緩和な温度条件下で失活なく(メタ)アクリル酸エステルの重合を進行させることができる点から特に好ましく用いられる。
メタクリル系共重合体(C)は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体、スター型共重合体のいずれであってもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。
本発明のメタクリル系共重合体は、例えば、重合後の反応液に、重合停止剤を添加し重合反応を停止させることによって得ることができる。重合停止剤としては、アニオン重合の場合、例えば水、メタノール、酢酸、塩酸などのプロトン性化合物などが挙げられる。重合停止剤の使用量は特に限定されないが、通常、使用する重合開始剤に対して1〜100倍モルの範囲である。
アニオン重合停止後のメタクリル系共重合体(C)の溶液中に、使用した有機アルミニウム化合物に由来するアルミニウムが残存していると、メタクリル系共重合体(C)や、それを用いた材料の物性低下を生じる場合があるので、有機アルミニウム化合物に由来するアルミニウムを重合終了後に除去することが好ましい。該アルミニウムの除去方法としては、重合停止剤を添加した後の重合反応液を、酸性水溶液を用いて洗浄処理する方法、イオン交換樹脂などの吸着剤を用いた吸着処理などに付する方法、沈殿させて分離する方法などが有効である。
本発明に用いる有機溶剤としては、例えばn−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、鉱油等の脂肪族系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族系溶剤、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸第二ブチル等のエステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル,3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール等のグリコールエーテル系溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、PMA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル系溶剤等が挙げられ、単独もしくは2種以上の混合物として用いることができる。上記の有機溶剤は、塗料用及びインク用の有機溶剤として好ましく使用できる。
塗料用、インク用などに用いられる本発明のメタクリル系共重合体溶液の全質量における本発明のメタクリル系共重合体の含有率は0.1〜 10.0質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5〜 5.0質量%である。
上記有機溶剤で溶解した溶液は、チクソ性を示す。本発明において、チクソ性の度合いを示すものとしてTI値を用いる。TI値というのは、Thixotropic Indexのことで、E型粘度計などの回転粘度計を用いて、回転数を変えて粘度を測定し、高速回転の時の数値で低速回転の時の数値を割った値であり、具体的には、6rpm/60rpmの数値として算出する。この値が、1より大きい場合、チクソ性を示す。
TI値はE型回転粘度計(TOKISANGYO社製、VISCOMETER TVE−25L) を用いて前述の通り、下記式より求める。
TI値=6rpmでの粘度/60rpmでの粘度
ローターNo.R01、測定温度:25℃
本発明のメタクリル系共重合体は、例えばAPI規格の潤滑油基油と混合して粘度指数向上剤として好適に用いることができる。本発明の粘度指数向上剤には、API規格の潤滑油基油であれば特に制限なく用いることができ、鉱油またはポリアルファオレフィン系合成油に好ましく用いられ、鉱油により好ましく用いられる。鉱油としては、例えばSKオイルルブリカンツ製YUBASE4(API群III、粘度指数122)、YUBASE4プラス(API群III+、粘度指数136)、YUBASE6(API群III、粘度指数131)、YUBESE6プラス(API群III+、粘度指数145)、YUBASE8(API群III、粘度指数128)など、合成油としては、例えばエクソンモービル製スペクトラシン4(API群IV、粘度指数126)、スペクトラシン5(API群IV、粘度指数138)、スペクトラシン6(API群IV、粘度指数138)、スペクトラシン8(API群IV、粘度指数139)、スペクトラシン10(API群IV、粘度指数147)、スペクトラシン100(API群IV、粘度指数170)などの潤滑油基油として市販されるものを用いることができる。
本発明のメタクリル共重合体(C)は、潤滑油基油(D)に溶解した質量比5:95の溶液として、0℃で24時間静置後に不溶分が認められないものをいう。潤滑油基油(D)にメタクリル系共重合体(C)を溶解したメタクリル系共重合体溶液中におけるメタクリル系共重合体(C)の質量は、得られる潤滑油基油溶液の取扱性の観点からは、好ましくは10質量%以上50質量%以下、より好ましくは15質量%以上25%質量%以下である。
本発明のメタクリル系共重合体(C)を含む潤滑油基油溶液は、さらに他の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、他の粘度指数向上剤、酸化防止剤、分散剤、抗酸化剤、熱劣化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、高分子加工助剤、帯電防止剤、難燃剤、染顔料、光拡散剤、有機色素、艶消し剤、耐衝撃性改質剤、蛍光体、極圧剤、油性向上剤、摩擦摩耗調整剤、腐食防止剤、清浄剤、防錆剤、流動点降下剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤、無灰摩擦調整剤などが挙げられる。
本発明のメタクリル系共重合体は、分子量分布が狭くせん断安定性等の力学特性に優れる。そのため、潤滑油の粘度指数向上剤の他、ポリオレフィン改質剤、粘着剤、接着剤、プライマー、ハードコートなどの表面機能化コート剤、タイヤの改質剤、塗料用及びインク用の粘度調整剤などの様々な用途に使用できる。
本発明の粘度指数向上剤を含む潤滑油組成物は、エンジン油(ガソリン用、ディーゼル用等)、駆動系油〔ギア油(マニュアルトランスミッション油、デファレンシャル油等)、自動変速機油[ATF(Automatic Transmission Fluid)、CVTF(Continuously Variable Transmission Fluid)]〕、作動油(パワーステアリング油、ショックアブソーバー油)等に好適に用いることができる。これらの中で好ましい用途はエンジン油、駆動系油、作動油であり、特に好ましくはエンジン油である。
本発明の粘度指数向上剤を含む潤滑油組成物の全質量における本発明のメタクリル系共重合体の含有率は0.1〜 30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5〜20質量%であり、さらに好ましくは1〜10% 質量%である。含有率が上記範囲であると、特に優れた粘度指数向上能とせん断安定性効果を発揮する。
以下、実施例および比較例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。また、以下の実施例および比較例において使用した薬品は、常法により乾燥精製して使用した。
また、以下の実施例および比較例において、重合体の分析に使用した測定機器、および、重合体の潤滑油添加剤としての評価方法について記す。
(1)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)の測定
GPC装置:東ソー株式会社製、HLC−8320
検出器 :示差屈折率検出器
カラム :東ソー株式会社製のTSKgel SuperMultipore HZM−Mの2本とSuperHZ4000を直列に繋いだものを用いた。
溶離剤 : テトラヒドロフラン
溶離剤流量: 0.35ml/分
カラム温度: 40℃
検量線 :標準ポリスチレン10点のデータを用いて作成
(2)ガスクロマトグラフィー(GC)によるモノマーの転化率の測定
機器 : 島津製作所製ガスクロマトグラフGC−14A
検出器 :水素炎イオン化型検出器(FID)
キャリアガス:ヘリウム
スピリット比:30.0
流量 :全流量78.9mL/分、カラム流量2.54mL/分、線速度37.0/秒、パージ流量0.3mL/分
カラム :GL Sciences社製INERTCAP1(df=0.4μm、内径0.25mm×長さ60m)
分析条件 : injection240℃、detecter300℃、50℃(0分保持 )→ 10℃/分→280℃(7分保持)
(3)三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)の算出
各実施例及び比較例で得られたメタクリル系共重合体について13C−NMR測定を実施した。TMSを0ppmとした際の44.2〜44.8ppmの領域の積分値(X)、44.8〜45.3ppmの領域の積分値(Y)、45.4〜46.0ppmの領域の積分値(Z)とを計測し、式:(X/(X+Y+Z))×100にて算出した値を三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)(%)とした。
測定装置:核磁気共鳴装置(Bruker社製 ULTRA SHILED 400 PLUS)
測定溶媒:重クロロホルム
測定核種:13
測定試料:試料100mgを0.5mLの重クロロホルムに溶解したもの積算回数:5120回
測定温度:室温
(4)動粘度測定、粘度指数の算出
JIS K2283−1993に準じて行った。
(5)せん断粘度の測定
ASTM D−4683に準じて行った。
(6)溶解性の評価
5質量部のメタクリル系共重合体と95質量部の潤滑油基油(エクソンモービル社製YUBASE4)を、窒素雰囲気下、120℃にて24時間混合することにより、潤滑油組成物を調整した。80℃、1時間後と0℃、24時間後のメタクリル系共重合体を含む潤滑油組成物について、目視による不溶物の有無を観察し、不溶分が認められない場合を「○」、不溶分が認められる場合を「×」と評価した。
(7)せん断粘度低下率の算出
せん断安定性の指標として、JPI−5S−29に準じてせん断粘度低下率を算出した。
(製造例1A)
十分乾燥した1Lの三口フラスコに三方コックを取り付け、内部を窒素にて置換した後、室温にて、トルエン623g、1,2−ジメトキシエタン16g、イソブチルビス(2 ,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムの0.45Mトルエン溶液10gを入れ、さらに、sec−ブチルリチウム0.48mmolを含有するシクロヘキサンとn−ヘキサンの混合溶液0.4gを加えた。続いてメタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル30質量%、メタクリル酸ステアリル30質量%、および、メタクリル酸ラウリル40質量%を含む混合物を原料として110g加え、20℃にて12時間攪拌した。反応液は、当初黄色に着色していたが、12時間攪拌後には無色となった。この時点で、分析用に反応液0.5 gを少量のメタノールの入ったサンプリング用容器に採取した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られた溶液に、室温で30%酢酸水25.7gを入れ、重合を停止させた。溶液を95℃で2時間加熱処理を行い、金属塩を析出させた。当該溶液を1晩静置した後、上澄みを回収し、メタクリル系共重合体の濃度が15質量%のトルエン溶液を得た。得られた反応液をメタノール5000 mLが入ったビーカーに注ぎ、沈澱物を得た。これを80℃にて24時間真空乾燥して、餅状の重合物110gを得た。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は298,000であり、数平均分子量(Mn)は244,300であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.22であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は75%であった。
(製造例2A)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル31質量%、メタクリル酸ステアリル30質量%、および、メタクリル酸ラウリル39質量%を含む混合物を原料とした以外は製造例1Aと同様に反応を実施した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は295,000であり、数平均分子量(Mn)は245,800であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.20であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は75%であった。
(製造例3A)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル32質量%、メタクリル酸ステアリル30質量%、および、メタクリル酸ラウリル38質量%を含む混合物を原料とした以外は製造例1Aと同様に反応を実施した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は298,000であり、数平均分子量(Mn)は244,300であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.22であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は75%であった。
(製造例4A)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル34質量%、メタクリル酸ステアリル32質量%、および、メタクリル酸ラウリル34質量%を含む混合物を原料とした以外は製造例1Aと同様に反応を実施した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は295,000であり、数平均分子量(Mn)は243,800であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.21であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は75%であった。
(製造例5A)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル34質量%、メタクリル酸ステアリル31質量%、および、メタクリル酸ラウリル35質量%を含む混合物を原料とした以外は製造例1Aと同様に反応を実施した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は292,000であり、数平均分子量(Mn)は237,400であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.23であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は75%であった。
(製造例6A)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル40質量%、メタクリル酸ステアリル32質量%、および、メタクリル酸ラウリル28質量%を含む混合物を原料とした以外は製造例1Aと同様に反応を実施した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は290,000であり、数平均分子量(Mn)は237,700であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.22であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は75%であった。
(製造例7A)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル37質量%、メタクリル酸ステアリル32質量%、および、メタクリル酸ラウリル31質量%を含む混合物を原料とした以外は製造例1Aと同様に反応を実施した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は296,000であり、数平均分子量(Mn)は246,700であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.20であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は75%であった。
(製造例8A)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル37質量%、メタクリル酸ステアリル28質量%、および、メタクリル酸ラウリル35質量%を含む混合物を原料とした以外は製造例1Aと同様に反応を実施した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は296,000であり、数平均分子量(Mn)は242,600であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.22であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は75%であった。
(製造例9A)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル37質量%、メタクリル酸ステアリル35質量%、および、メタクリル酸ラウリル28質量%を含む混合物を原料とした以外は製造例1Aと同様に反応を実施した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は296,000であり、数平均分子量(Mn)は242,600であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.22であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は75%であった。
<実施例1A>
製造例1Aのメタクリル系共重合体(C)15質量%とトルエン85質量%を窒素雰囲気下、80℃にて24時間混合する事によりトルエン溶液を調整後、更に、市販潤滑油基油(YUBASE4、SKオイルルブリカンツジャパン(株)製、API群III、粘度指数122)をメタクリル系共重合体に対して85質量%加え希釈した。希釈後のメタクリル系共重合体溶液をロータリーエバポレーターにより80℃、1torr、2時間の条件でトルエン脱揮した。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。結果を表1に示す。
<実施例2A>
製造例2Aのメタクリル系共重合体(C)を使用した以外は実施例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。結果を表1に示す。
<実施例3A>
製造例3Aのメタクリル系共重合体(C)を使用した以外は実施例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。結果を表1に示す。
<実施例4A>
製造例4Aのメタクリル系共重合体(C)を使用した以外は実施例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。結果を表1に示す。
<実施例5A>
製造例5Aのメタクリル系共重合体(C)を使用した以外は実施例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。結果を表1に示す。
<実施例6A>
製造例2Aのメタクリル系共重合体(C)を使用し、基油を95%、樹脂を5%使用した以外は実施例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。さらに、チクソ性(TI値)を測定した。結果を表1に示す。
<比較例1A>
製造例6Aのメタクリル系共重合体(C)を使用した以外は実施例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物が発生した。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物が発生した。結果を表1に示す。
<比較例2A>
製造例7Aのメタクリル系共重合体(C)を使用した以外は実施例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物が発生した。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物が発生した。結果を表1に示す。
<比較例3A>
製造例8Aのメタクリル系共重合体(C)を使用した以外は実施例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物が発生した。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物が発生した。結果を表1に示す。
<比較例4A>
製造例9Aのメタクリル系共重合体(C)を使用した以外は実施例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物が発生した。結果を表1に示す。
<参考例1A>
製造例5Aのメタクリル系共重合体(C)15質量%とトルエン85質量%を窒素雰囲気下、80℃にて24時間混合する事によりトルエン溶液を調整後、更に、市販潤滑油基油(YUBASE2、SKオイルルブリカンツジャパン(株)製、API群II、粘度指数100)をメタクリル系共重合体に対して85質量%加え希釈した。希釈後のメタクリル系共重合体溶液をロータリーエバポレーターにより80℃、1torr、2時間の条件でトルエン脱揮した。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。結果を表1に示す。
<参考例2A>
製造例9Aのメタクリル系共重合体(C)を使用した以外は参考例1Aと同様に反応を行った。脱揮後のメタクリル系共重合体溶液GC測定の結果、該潤滑油基油溶液中に含まれるトルエン量は0.1質量%であった。80℃、1時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。0℃、24時間静値後の溶液を目視観察したところ、析出物は無かった。同じく製造例9Aのメタクリル系共重合体を用い、粘度指数の高いAPI群IIIの潤滑油基油に析出物の生じた比較例4に対して、粘度指数の低いAPI群IIの潤滑油基油であったため溶解したものである。結果を表1に示す。
<参考例3A>
メタクリル系共重合体(C)を使用せず、基油を100%使用してTIを測定した。結果を表1に示す。
Figure 2019004162
(製造例1B)
十分乾燥した1Lの三口フラスコに三方コックを取り付け、内部を窒素にて置換した後、室温にて、トルエン453g、1,2−ジメトキシエタン9g、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムの0.45Mトルエン溶液11gを入れ、さらに、sec−ブチルリチウム2.8mmolを含有するシクロヘキサンとn−ヘキサンの混合溶液1.8gを加えた。続いてメタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル30質量%、メタクリル酸ステアリル30質量%、および、メタクリル酸ラウリル40質量%を含む混合物を原料として80g加え、15℃にて12時間攪拌した。反応液は、当初黄色に着色していたが、12時間攪拌後には無色となった。この時点で、分析用に反応液0.5 gを少量のメタノールの入ったサンプリング用容器に採取した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られた溶液に、室温で30%酢酸水17.9gを入れ、重合を停止させた。溶液を95℃で2時間加熱処理を行い、金属塩を析出させた。当該溶液を1晩静置した後、上澄みを回収し、メタクリル系共重合体の濃度が15質量%のトルエン溶液を得た。得られた反応液をメタノール5000 mLが入ったビーカーに注ぎ、沈澱物を得た。これを80℃にて24時間真空乾燥して、餅状の重合物80gを得た。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は30,000であり、数平均分子量(Mn)は28,600であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.05であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は80%であった。
(製造例2B)
sec−ブチルリチウム0.87mmolを含有するシクロヘキサンとn−ヘキサンの混合溶液0.56gを加えた以外は、製造例1Bと同様に反応を実施した。反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は100,000であり、数平均分子量(Mn)は91,700であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.09であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は80%であった。
(製造例3B)
sec−ブチルリチウム0.46mmolを含有するシクロヘキサンとn−ヘキサンの混合溶液0.29gを加えた以外は、製造例1Bと同様に反応を実施した。反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は200,000であり、数平均分子量(Mn)は173,900であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.15であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は80%であった。
(製造例4B)
sec−ブチルリチウム0.33mmolを含有するシクロヘキサンとn−ヘキサンの混合溶液0.21gを加えた以外は、製造例1Bと同様に反応を実施した。反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は300,000であり、数平均分子量(Mn)は243,900であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.23であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は80%であった。
(製造例5B)
sec−ブチルリチウム0.27mmolを含有するシクロヘキサンとn−ヘキサンの混合溶液0.17gを加えた以外は、製造例1Bと同様に反応を実施した。反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は400,000であり、数平均分子量(Mn)は294,100であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.36であった。
同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は80%であった。
(製造例6B)
反応温度55℃で行った以外は、製造例1Bと同様に反応を実施して得られた反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は30,000であり、数平均分子量(Mn)は28,600であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.05であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は60%であった。
(製造例7B)
300mLの三口フラスコ型ガラス製反応容器に三方コックを付け、内部を窒素で置換した後、室温にてトルエン87.0g、メタクリル酸メチル26.1g、メタクリル酸ステアリル26.1g、メタクリル酸ラウリル34.8g、2,2’−アゾビス( イソブチロニトリル)0.183g(1.11mmol)、1−ドデカンチオール0.345g(1.71mmol)を加えた。続いて、反応器内の反応液を30分間窒素バブリングした後、50℃ にて24時間攪拌し重合を行った。この時点で、分析用に反応液0.5gを少量のメタノールの入ったサンプリング用容器に採取した。該反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は57%、メタクリル酸ラウリルの転化率は57%、メタクリル酸メチルの転化率は57%であった。反応液温度を25℃に冷却後、メタクリル系共重合体の濃度が28.5質量%のトルエン溶液を得た。得られた反応液をメタノール5000 mLが入ったビーカーに注ぎ、沈澱物を得た。これを110℃にて24時間真空乾燥して、餅状の重合物87gを得た。
得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は400,000であり、数平均分子量(Mn)は186,000であり、分子量分布(Mw/Mn)は2.15であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は80%であった。
(製造例8B)
sec−ブチルリチウム0.19mmolを含有するシクロヘキサンとn−ヘキサンの混合溶液0.12gを加えた以外は、製造例1Bと同様に反応を実施した。
反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は600,000であり、数平均分子量(Mn)は431,700であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.39であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は80%であった。
(製造例9B)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸メチル60質量%、メタクリル酸ステアリル20質量%、および、メタクリル酸ラウリル20質量%を含む混合物を原料として80g加えた以外は、製造例1Bと同様に反応を実施した。反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は30,000であり、数平均分子量(Mn)は28,600であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.05であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は80%であった。
(製造例10B)
メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリル50質量%、および、メタクリル酸ラウリル50質量%を含む混合物を原料として80g加えた以外は、製造例1Bと同様に反応を実施した。反応液のGC測定の結果、メタクリル酸アルキルエステル単量体であるメタクリル酸ステアリルの転化率は100%、メタクリル酸ラウリルの転化率は100%であった。得られたメタクリル系共重合体のGPC測定を行った結果、重量平均分子量(Mw)は30,000であり、数平均分子量(Mn)は28,600であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.05であった。同共重合体の13C−NMR測定を行った結果、三連子シンジオタクティシティ(rr)は80%であった。
<実施例1B>
2.5gの製造例1Bで得られた樹脂 と47.5gの鉱油(YUBASE4)を混合して調整した潤滑油組成物について、80℃、1時間静値後と0℃、24時間静値後の溶液の目視観察、動粘度測定および粘度指数算出を実施した。また、せん断粘度測定を行いせん断粘度低下率を求めた。結果を表2に示す。
<実施例2B〜5B、比較例1B〜5B>
製造例2B〜10Bで得られた樹脂を使用した以外は実施例1Bと同様に反応を行った。結果を表2に示す。
Figure 2019004162
本発明のメタクリル系共重合体は、エンジン油(ガソリン用、ディーゼル用等)、駆動系油〔ギア油( マニュアルトランスミッション油、デファレンシャル油等)、自動変速機油[ATF(Automatic Transmission Fluid)、CVTF(Continuously Variable Transmission Fluid)]〕、作動油(パワーステアリング油、ショックアブソーバー油)等に粘度指数向上剤として好適に用いることができる。
また、塗料用及びインク用の粘度調整剤、ポリオレフィン改質剤、粘着剤、接着剤、プライマー、ハードコートなどの表面機能化コート剤、タイヤの改質剤等、様々な用途に使用できる。

Claims (14)

  1. メタクリル酸メチル単位(A)25〜35質量%と炭素数10〜36のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステル単位(B)75〜65質量%とを含むメタクリル系共重合体(C)であって、
    (a)重量平均分子量が10,000〜500,000であり
    (b)分子量分布(Mw/Mn)=1.01〜1.60であり、
    (c)三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)が65%以上であり、且つ
    (d)0℃でAPI群III、III+及びIVからなる群から選ばれる少なくとも1種の潤滑油基油(D)に5.0質量%以上溶解することを特徴とするメタクリル系共重合体。
  2. メタクリル酸メチル単位(A)を30〜35質量%を含む、請求項1に記載のメタクリル系共重合体。
  3. 重量平均分子量が20,000〜450,000である、請求項1または2に記載のメタクリル系共重合体。
  4. 炭素数10〜36のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステル単位(B)としてアルキル基の炭素数が14〜30であるメタクリル酸アルキルエステル単位(B1)とアルキル基の炭素数が10〜13であるメタクリル酸アルキルエステル単位(B2)を併用し、メタクリル酸アルキルエステル単位(B1)/メタクリル酸アルキルエステル単位(B2)の質量比が、10/90〜90/10である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体。
  5. 分子量分布(Mw/Mn)=1.01〜1.40である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体。
  6. 有機アルミニウム化合物の存在下で、メタクリル酸メチルと炭素数10〜36のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステルを含むモノマー混合物をアニオン重合する工程を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体の製造方法。
  7. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体と有機溶剤とを含むメタクリル系共重合体溶液。
  8. 有機溶剤が、API群III、III+及びIVからなる群から選ばれる少なくとも1種の潤滑油基油である請求項7に記載のメタクリル系共重合体溶液。
  9. 有機溶剤が、塗料用有機溶剤である請求項7に記載のメタクリル系共重合体溶液。
  10. 有機溶剤が、インク用有機溶剤である請求項7に記載のメタクリル系共重合体溶液。
  11. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体とAPI群III、III+及びIVからなる群から選ばれる少なくとも1種の潤滑油基油(D)を含む潤滑油組成物。
  12. メタクリル系共重合体を10〜50質量%含む、請求項11に記載の潤滑油組成物。
  13. 潤滑油基油(D)が鉱油又はポリα−オレフィン系合成油である、請求項11または12に記載の潤滑油組成物。
  14. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のメタクリル系共重合体を含む粘度指数向上剤。
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