KR100196659B1 - 중합체 점도 지수 개량제, 그 제조 방법 및 그것을 포함하는 오일 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 125,000-275,000 범위의 수 평균 분자량, 최소한 85% 이소프렌 단위가 1, 4-배열을 가지는 90-98중량% 이소프렌 함량 및 10-2중량%의 모노알케닐 방향족 탄화수소 함량을 가지고; A가 이소프렌의 단일중합체 블럭이고 A/B가 이소프렌 및 모노알케닐 방향족 탄화수수소의 공중합체 블럭이고, 만일 중합체 블럭 A가 최소한 60중량% 공중합체를 포함하는 블럭 구조 A-A/B로 구성되는 공중합체를 음이온 중합에 의해 제조하고; (b) 최소한 95% 이소프렌 및 최소한 5% 모노알케닐 방향족 탄화수소를 수소처리하는 단계로 구성되는, 방법에 의해 생성된, 사이클론-가공성 중합체 점도 지수 계량제, 그 제조 방법 및 그것을 포함하는 오일 조성물을 제공한다.

Description

중합체 점도 지수 계량제, 그 제조 방법 및 그것을 포함하는 오일 조성물
본 발명은 점도 지수 계량제로서 유용한, 중합체 특히 모노알케닐 방향족 탄화수소 및 이소프렌의 수소첨가 공중합체, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 오일 조성물에 관한 것이다.
공지된 바와 같이, 윤활유의 점도는 온도에 따라 다른데, 저온에서 너무 점도가 높지(농후)않고 고온에서 너무 유동(묽음)하지 않는 것이 중요하다. 오일의 점도-온도 관계의 변형은 소위 점도 지수(Ⅵ)에 의해 지시된다. 점도 지수가 높을수록, 온도에 따르는 점도 변화가 적다. 일반적으로 점도 지수는 주어진 더 낮은 온도 및 더 높은 온도에서 오일 점도의 기능이다. 윤활유에 대해 주어진 더 낮은 온도 및 더 높은 온도는 수년간 변화되어 왔지만 ASTM 테스트 과정(ASTM D2270)의 주어진 시간에서 고정된다. 현재 테스트에 명시된 더 낮은 온도는 40℃이고 더 높은 온도는 100℃이다.
중합체 VI 개량제의 농후 효율은 증요하고, 오일 조성물에의 용도를 선택하는 것이 중요하게 고려된다. 낮은 온도 동점도를 증가시키지 않으면서 고온 동점도를 증가시키는 중합체 Ⅵ 개량제가 바람직하다. 주어진 중합체 Ⅵ 개량제의 농후 효율은 중합체 조성 및 구조에 따라 변화될 것이지만 분자량이 증가할수록 증가될 것이다. 기계적 진단을 받은 후에라도 점도를 증가시키는 Ⅵ개량제의 능력; 점도 지수 개량제를 포함하는 오일 조성물의 고온, 고전단 속도(HTHSR) 점도 반응; 점도 지수 개량제를 포함하는 오일의 저온 점도 반응; 점도 지수 개량제를 포함하는 윤활유 조성물의 엔진 펌퍼빌리티(pumpability); 및 윤활유 조성물을 포함하는 엔진이 저온 시동성을 포함하는 기타 성질들이 중요하다.
고체이고 상온류를 나타내지 않는 점도 증진 개량제가 포장 및 처리 용이에 특히 바람직함이 주목된다. 이린 형태의 중합체가 항상은 아니지만 대개 사이클론-가공 기술 수단에 의해 제조시 용매로 부터 분리 가능하다.
미합중국 특허 제3,772,196호에는 모노알케닐 방향족 탄화수소 화합물의 단일 중합체 블럭 및 점도 증진 개량 성질의 양호한 균형을 제공하는 이소프렌의 단일 중합체 블럭으로 구성되는 블럭 공중합체가 기재되었다. 그러나 이들 중합체는 유사 분자량 및 더 낮은 모노알케닐 방향족 탄화수소 함량을 가지는 중합체보다 더 낮은 ETHSR 반응을 제공하는 상대적으로 높은 함량의 모노알케닐 방향족 탄화수소로 구성된다.
상대적으로 소량의 모노알케닐 방향족 탄화수소를 가지는 점도 증진 개량제는 이소프렌 및 모노알케닐 방향족 탄화수소 단량체의 레이퍼드 공중합체가 기재된 미합중국 특허 제3,775,329호에 개시되었다. 미합중국 특허 제3,775,239호에서는 랜더마이저(randomisor)의 사용을 배제하였지만, 테이퍼드 공중합체는 이소프렌 또는 모노알케닐 방향족 탄화수소의 단일중합체 블럭을 가지지 않는다고 주장되었다. 기재된 Ⅵ 개량제는 비-사이클론 가공 Ⅵ 개량제, 다등급 오일에 낮은 HTHSR 반응을 제공하는 Ⅵ 개량제 및 낮은 농후 효율을 가지는 Ⅵ 개량제를 포함한다.
미합중국 특허 제4,418,234호에는 높은 비닐 함량을 가지고 양호한 고 전단 속도 반응을 제공하는 디엔 블럭 공중합체가 기재되었다. 혹종의 분자량에 대해, 비닐 함량이 증가하면 Ⅵ 개량제의 농후 효율을 낮춘다. 미합중국 특허 제4,418,234호에는, 모노알케닐 방향족 탄화수소의 단일중합체 블럭의 총량이 약 5중량%, 바람직하게 약 2중량% 이하라면 랜더마이저가 사용가능하다고 주장되었다.
본 발명에 따라서, (a) 125,000-275,000 범위의 수 평균 분자량, 최소한 85%, 바람직하게 최소한 93%의 이소프렌 단위가 1, 4-배열을 가지는 90-98중량% 이소프렌 함량 및 10-2중량%의 모노알케닐 방향족 탄화수소 함량을 가지고; A가 이소프렌의 단일중합체 블럭이고 A/B가 이소프렌 및 모노알케닐 방향족 탄화수수소의 공중합체 블럭이고, 만일 중합체 블럭 A가 최소한 60중량% 공중합체를 포함하는 블럭 구조 A-A/B로 구성되는 공중합체를 음이온 중합에 의해 제조하고; (b) 최소한 95%, 바람직하게 최소한 98%의 이소프렌 및 최소한 5% 모노알케닐 방향족 탄화수소를 수소첨가시키는 단계로 구성되는 방법에 의해 제조된 사이클론-가공성 중합체 점도 지수 계량제가 제공된다.
본 발명의 수소첨가된 공중합체는 고체 중합체 조각으로 사이클론 가공되고 상온류를 보이지 않는다. 수소첨가된 공중합체를 포함하는 오일 조성물은 고온, 고전단 속도 점도 반응 사이의 양호한 균형; 저온 점도 반응; 엔진 오일 펌퍼빌러리 및 저온 시동성을 가진다.
본 발명은 또한 (a) 125,000-275,000 범위의 수 평균 분자량, 최소한 85% 이소프렌 단위가 1, 4-배열을 가지는 90-98중량% 이소프렌 함량 및 10-2중량%의 모노알케닐 방향족 탄화수소 함량을 가지고; A가 이소프렌의 단일중합체 블럭이고 A/B가 이소프렌 및 모노알케닐 방향족 탄화수수소의 공중합체 블럭이고, 만일 중합체 블럭 A가 최소한 60중량% 공중합체를 포함하는 블럭 구조 A-A/B로 구성되는 공중합체를 제조하기 위해 이소프렌 및 또는 모노알케닐 방향족 탄화수소를 음이온 중합시키고; (b) 최소한 95% 이소프렌 및 최소한 5% 모노알케닐 방향족 탄화수소를 수소첨가시키는 단계로 구성되는, 본 방법에 따르는 사이클론-가공성 중합체 점도 지수 계량제의 제조방법을 제공한다.
공중합체는 최소한 두 다른 방법으로 제조될 수 있다. 소기 양의 이소프렌을 반응 용기에 놓고, 단일중합체 블럭으로서 이소프렌 60-90%을 중합시킴에 의해 중합은 완결될 수 있고, 소기 양의 모노알케닐 방향족 탄화수소 단량체가 부가될 수 있다. 랜더마이징 시약 부재시 이소프렌 및 모노알케닐 방향족 탄화수소의 혼합물은 레이퍼드 공중합체 블럭을 초기의 이소프렌 블럭에 부가한다. 테이퍼드 공중합체 블럭을 제조하는 공정 조건은 미합중국 특허 제3,775,329호에 기재된 테이퍼드 공중합체 제조 조건과 동일하다. 또한 온입될 양의 이소프렌을 반응 용기내 이소프렌 단일중합체 블럭에 놓고 공중합체 블럭을 중합시키기 위해 랜더마이징 시약의 부재하에 모노알케닐 방향족 탄화수소 단량체 및 이소프렌을 부가하기 전에 이소프렌의 반응을 실질적으로 완결시킴에 의해 중합이 개시될 수 있다. 한 경우에, 중합 말기의 모노알케닐 방향족 탄화수소의 부가로 사이클론 가공될 모노알케닐 방향족 탄화수소의 충분한 단편을 가지는 공중합체 블럭에 연결된 이소프렌의 큰 단일중합체 블럭이 된다. 더 높은 총 분자량을 가지는 수소첨가된 공중합체는 일반적으로 중합체 조각으로서 사이클론 가공될 모노알케닐 방향족 탄화수소 소량을 필요로 한다.
수소첨가전에, 공중합체는 125,000-275,000, 바람직하게 150,000-240,000 범위의 수 평균 분자량을 가진다. 수소첨가된 이소프렌 단일중합체 블럭은 75,000-250,000, 바람직하게 90,000-225,000 범위의 수 평균 분자량을 가진다. 본 원에 사용된 바와같이 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 기술을 사용하는 피크 값으로 부터 결정된 분자량이다.
미합중국 특허 제3,772.,196호에는 높은 1,4함량을 가지는 이소프렌 중합체를 제조하기 위해, 유기 금속 화합물, 특히 리튬 화합물을 사용하는 것이 기재되었고 이들 화합물들은 본 발명에 따르는 점도 지수 개량제 제조에 사용하는데 특히 바람직하다. 하나 또는 그 이상의 리튬 원자를 포함하는 적당한 유기 금속 화합물은 일반적으로 n이 1 또는 2일 수 있는 RLin식을 만족시키는 화합물을 포함한다. 본 발명의 점도 지수 개량제를 제조하는데 유용한 단일 리튬 원자를 포함하는 적당한 유기 금속 화합물은 이 알릴리튬 또는 메탈릴 리튬 같이 불포화된 것인 화합물; R이 페닐 리튬, 톨일 리튬, 질릴 리튬 또는 나프릴 리튬 같은 방향족인 화합물; 및 R이 메틸 리튬, 에틸 리튬, 프로필 리튬, 부틸 리튬, 아밀 리튬, 헥실 리튬, 2-에틸헥실 리튬 또는 n-헥사데실 리튬 같은 알킬 부분인 화합물을 포함한다. 2차 부틸 리튬은 본 발명의 Ⅵ 개량제 제조에 사용하는데 가장 바람직한 개시제이다.
공중합체를 제조하는 모노알케닐 방향족 탄화수소 단량체 및 이소프렌의 중합은 공액 디올레핀 및 모노알케닐 방향족 탄화수소 단량체를 포함하는 블럭 공중합체의 제조에 유용한 적당한 용매내에서 완결될 것이다. 적당한 용매는 탄화수소 용매, 예를들면 파라핀, 사이클로파라핀, 알킬 치환 사이클로파라핀, 분자당 4-10개 탄소원자를 포함하는 방향족 및 알킬-치환 방향족, 벤젠, 톨루엔, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, n-부탄, n-헥산 및 n-헵탄을 포함한다. 사이클로헥산이 바람직하다.
본 발명의 Ⅵ 개량제 제조에 유용한 적당한 모노알케닐 방향족 탄화수소 단량체는 스티렌, 알킬-치환 스티렌, 알콕시-치환 스티렌, 비닐 나프탈렌 및 알킬-치환 비닐 나프탈렌을 포함한다. 스티렌이 특히 바람직하다.
공중합체의 제조는 20-100℃, 바람직하게 50-70℃ 범위 온도에서 완결될 수 있다. 중합 반응은 불활성 대기, 바람직하게 질소 블랭킷에서 수행되고, 중합은 압력하에, 예를들면 0.5-10bar(50-1000kPa) 범위 압력에서 수행될 것이다. 중합시 개시제의 농도는 넓은 범위로 변화될 수 있지만 소기 분자량을 가지는 공중합체내의 블럭을 제조하기 위해 단량체 농도와 조합하여 조절될 것이다.
공중합체는 최소한 95% 이소프렌 단위 및 최소한 5% 모노알케닐 방향족 탄화수소 단위를 수소첨가 시키기에 충분한 조건에서 수소첨가된다. 바람직하게 방향족 불포화도의 10-30%, 더욱 바람직하게 10-20%가 수소첨가 된다. 이들 수준에서 수소첨가는 방향족 양성자의 핵 자기 공명(NMR) 합계에 의해 결정된 바와 같이 10-2중량% 모노알케닐 방향족 탄화수소 단위를 가지는 공중합체로 재생산된다. 그러나 방향족 불포화도의 35% 이상의 수소첨가로 중합체 조각으로 사이클론 가공되지 못하는 수소첨가된 공중합체가 생성됨을 발견하였다.
공중합체를 선택적으로 수소첨가하는데 특히 바람직한 방법은 미합중국 특허 제3,700,633호에 기재된다. 미합중국 특허 제3,700,633호의 방법에서, 블럭 공중합체의 수소첨가는 알루미늄 알킬 및 니켈 또는 코발트 카복실레이트 또는 알콕사이드의 반을 생성물로 구성되는 수소첨가 촉매로 사용하는 중합시 사용된 동일 용매내에서 수행된다. 일반적으로, 수소첨가는 최소한 50psig(344-74kPa) 및 대개 250-1500psig(1723.69-10, 342.14kPa) 범위의 수소 부분 압력하에 25-175℃ 범위의 온도에서 수행된다. 일반적으로 5분-8시간 범위의 접촉 시간이 소기 정도의 수소첨가를 수행하는데 충분할 것이다. (선택적으로) 수소첨가된 공중합체는 공지 기술을 사용하여 중합체 조각으로 회수 가능하다.
또한 본 발명은 높은 비율의 오일 및 낮은 비율의 본 발명에 따르는 중합체 점도 지수 개량제로 구성되는 오일 조성물을 제공한다. 예를들면, 본 발명의(선택적으로) 수소 첨가된 공중합체는 원유, 광유 및 합성유, 윤활유, 디젤유, 작동유 및 자동 전동유를 포함하는 여러 오일에 부가될 수 있다. 일반적으로 그러한 오일에서(선택적으로) 수소 첨가된 공중합체의 농도는 보통 0.2-3중량% 범위 양으로 넓은 제한내에서 변화될 수 있다.
0.4-2중량% 범위의 농도가 바람직하고 0.5-1.5중량% 범위의 농도가 가장 바람직하다. 본 발명의 (선택적으로) 수소 첨가된 공중합체로 제조된 윤활유 조성물은 내식성 부가제, 산화방지제, 세제, 유동점 강하제, 내마모/국-가압체 및 하나 또는 그 이상의 부가적인 Ⅵ 개량제 같은 기타 부가제를 포함할 수 있다. 본 발명의 윤활유 조성물에 사용되는 전형적인 부가제는 예를 들면 미합중국 특허 제3,772,196호 및 제3,835,083호에 기재된 것들이다.
수소첨가된 전에 바람직한 점도 지수 개량제는 공중합체의 수 평균 분자량이 150,000-240,000 범위이고, 모노알케닐 방향족 탄화수소, 바람직하게 스티렌 함량이 7-3중량%이고, 이소프렌의 단일중합체 블럭 A가 최소한 75중량% 공중합체로 구성되고, B가 최소한 4,000, 가장 바람직하게 최소한 6,000의 수 평균 분자량이 가지는 모노알케닐 방향족 탄화수소, 바람직하게 스티렌인 구조 A-(A/B)-B를 가진다.
바람직한 공중합체는 용액이 15-50중량% 공중합체를 포함할 때까지 사이클로헥산 용액내의 음이온 중합체 의해 제조된다. 0.5-2bar(50-200kPa) 범위의 질소 부분 입력에서 질소 블랭킷하에 중합된다.
중합 반응이 완결된 후에, 바람직한 공중합체는 드리에틸 알루미늄 및 니켈 2-에릴헥사노에이트를 결합시킴에 의해 제조된 촉매 존재하에 수소첨가된다. 수소첨가로 이하여 공중합체내에 원래 포함된 에틸렌성 불포화도가 2% 이하까지의 이소프렌 불포화도로 감소되고 10-30% 모노알케닐 방향족 탄화수소로부터 포화되어 190,000-210,000 범위의 수 평균 분자량을 가지는 수소첨가된 공중합체에 대해 6-4중량%의 총 모노알케닐 방향족 탄화수소 함량을 준다.
본 발명은 다음의 실시예에 의해 더 잘 이해될 것인데, 실시예 1-6은 본 발명에 따르는 실시예이고 실시예 7-9는 비교 실시예이다.
명세서 및 실시예에서 다른 언급이 없는 한 %는 중량%이다.
[실시예 1]
리빙(lving) 이소프렌 블럭은 사이클로헥산내 67.39 lbe(30.57%)의 초기 충전물 약 85%를 음이온 중합시켜 제조되었다. 중합 반응은 랜더마이징 화합물의 부재하에 2차-부틸 리튬에 의해 촉진되었다. 리빙 이소프렌 블럭은 최소한 93% 1, 4-중합된 이소프렌 단위를 가졌다. GPC에 의해 공중합체의 수 평균 분자량이 189,100가 될 때까지 4.64 lbe(2.1kg) 스티렌을 부가한 후에 중합을 계속하였다. 공중합체는 NMR에 의해 6.5%의 폴리스티렌 함량 및 수소 첨가전 공중합체의 오존 분해후 회수된 고체 물질상에서 GPC에 의해 측정된 말단 폴리스티렌 블럭의 총 분자량 7,800을 가졌다.
공중합체는 2.1:2.5 Al/Ni비를 가지는 니켈 및 트리에틸 알루미늄으로 구성되는 촉매 조성물로 수소첨가되었다. 촉매 조성물은 주뱃치로 제조되고 모든 실시예에 사용되었다. 수소첨가로 폴리스티렌 함량이 5.1%로 감소되었다. 수소첨가된 공중합체는 상온류를 보이지 않는 고체 중합체 조각으로 회수되었다.
수소첨가된 공중합체는 9.1중량% 실험적인 부가제 패키지, 유동점 강하제인 0.3% Hitec 623 (상표) 및 나머지인 40℃에서 20.0-21.0mm2/s(ASTM D445)의 점도, 88-93(ASTM D2270)의 점도 지수 및 190.6-196℃(ASTM D92)의 최소 인화점을 가지는 HVI 100N 오일, 투명하고 맑은 높은 점도 지수의 기재 오일을 포함하는 오일 조성물에 부가되었다. 오일조성물은 100℃에서 11선 티스토크(11mm2/s)의 동 점도 및 5W-30의 SAE 등급을 주기 위해 효과적인 양의 수소첨가된 공중합체를 포함한다.
수소첨가된 공중합체는 31중량% HVI 250N(DP) 오일(40℃에서 50.7-51.5mm2/s(ASTM D445)의 점도, 89-92(ASTM D2270)의 점도 지수 및 221℃(ASTM D92)의 최소 인화점을 가지는 투명하고 맑은 고 점도 지수 기재 오일), Lubrizol 7573A(상표)로 시판되는 7.75 중량% 부가제 페키지, 0.3% Acryloid 160(상표) 유동점 강하제 및 나머지인 HVI 100N 오일을 포함하는 오일 조성물에 부가되었다. 오일 조성물은 100℃에서 14센티스토크(14mm2/s)의 동 점도 및 10W-40의 SAE 등급을 제공하기에 효과적인 양의 수소첨가된 공중합체를 포함한다.
오일 조성물의 저온 점도는 ASTM D-4684에 따라 측정되었고 다음의 실시예와 비교하기 위해 표에 결과가 기록되었다.
[실시예 2]
리빙 이소프렌 블럭은 사이클로헥산내에 14.76 1bs(6.7kg) 이소프렌이 초기 충전물 약 85%을 음이온 중합시켜 제조되었다. 중합 반응은 랜더마이징 화합물 부재하의 2차-부틸리튬에 의해 촉진되었다. 리빙 이소프렌 블럭은 최소한 93% 1, 4-중합된 이소프렌 단위를 가졌다. 201, 400의 공중합체의 수 평균 분자량이 얻어질 때까지 1, 02 lbs(0.46kg) 스티렌을 부가한 후에 중합을 계속하였다. 공중합체는 NMR에 의해 6.2%의 폴리스티렌 함량 및 실시예 1에 따라 GPC에 의해 측정된 9, 100 총분자량을 가졌다.
공중합체는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수소첨가되었다. 수소첨가로 폴리스티렌 함량이 5.4%로 감소되었다. 수소첨가된 공중합체는 상온류를 보이지 않는 고체 중합체 조각으로 회수되었다.
수소첨가된 공중합체는 실시예 1에 기재된 바와 같이 오일 조성물에 부가되었다. 오일 조성물의 저온 점도는 ASTM D-4684에 따라 측정되었고 결과는 다음 표에 기록되었다.
[실시예 3]
리빙 이소프렌 블럭은 사이클로헥산내 이소프렌 18.71 lbs(8.49kg)의 초기 충전물 약 85%를 음이온 중합시킴에 의해 제조되었다.
중합 반응은 랜더마이징 화합물 부재시 2차-부틸리튬에 의해 촉진되었다. 리빙 이소프렌 블럭은 최소한 93% 1, 4-중합된 이소프렌 단위를 가졌다. 중합체 수 평균 분자량이 231,000가 될 때까지 1.27 lbs(0.58kg) 스티렌 부가 후에 중합을 계속하였다.
공중합체는 6.4% 폴리스티렌 함량을 가졌고 블럭 폴리스티렌의 총 분자량은 실시예 1에 따르는 수소 첨가전에 GPC에 의해 측정한 10,800이었다.
공중합체는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수소첨가되었다. 수소첨가로 폴리스티렌 함량이 4.5%로 감소되었다. 수소첨가된 공중합체는 상온류를 보이지 않는 고체 중합체 조각으로 회수되었다.
수소첨가된 공중합체는 실시예 1에 기재된 바와같이 오일 조성물에 부가되었다. 오일 조성물의 저온 점도는 ASTM D-4684에 따라 측정되었고 결과들은 다음표에 기록되었다.
[실시예 4]
리빙 이소프렌 블럭은 사이클로헥산내의 초기 충전물 56.20 lbs(25.49kg) 이소프렌의 약 85%를 음이온 중합시킴에 의해 제조되었다. 중합 반응은 랜더마이징 화합물 부재시 2차-부틸리튬에 의해 촉진되었다. 리빙 이소프렌 블럭은 최소한 93% 1, 4-중합된 이소프렌 단위를 가졌다. 공중합체 수 평균 분자량 262,400이 얻어질 때까지 3.89 lbs(1.76kg) 스티렌을 부가시킨 후에 중합을 계속하였다. 공중합체는 6.3% 폴리스티렌 함량을 가지고 블럭 폴리스티렌의 총 분자량은 실시예 1에 따르는 수소첨가전에 GPC에 의해 측정된 9,900이었다.
공중합체는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수소첨가되었지만 수소첨가된 양은 측정되지 않았다. 수소 첨가된 공중합체는 상온류를 보이지 않는 고체 중합체 조각으로 회수되었다.
수소첨가된 공중합체는 실시예 1에 기재된 바와같이 오일 조성물에 부가되었다. 오일 조성물의 저온 점도는 ASTM D-4684에 따라 측정되었고 결과는 다음 표에 기록되었다.
[실시예 5]
리빙 이소프렌 블럭은 사이클로헥산내 15.44 lbs(7.0kg) 이소프렌의 초기 충전물 약 85%를 음이온 중합시킴에 의해 제조되었다. 중합 반응은 랜더마이징 화합물 부재시 2차-부틸리튬에 의해 촉진되었다. 리빙 이소프렌 블럭은 최소한 93% 1, 4-중합된 이소프렌 단위를 가졌다. 공중합체 수 평균 분자량 204,800가 될때까지 1.060 lbs(0.48kg) 스티렌을 부가한 후에 중합을 계속하였다. 공중합체는 6.8% 폴리스티렌 함량을 가졌고 블럭 폴리스티렌의 총 분자량은 실시예 1에 따르는 수소첨가전에 GPC에 의해 측정된 10,200이었다.
공중합체는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수소첨가하였다. 수소첨가에 의해 폴리이스티렌 함량이 5.8%로 감소되었다. 수소첨가된 공중합체는 상온류를 보이지 않는 고체 중합체 조각으로 회수되었다.
수소첨가된 공중합체는 실시예 1에 기재된 바와같이 오일 조성물에 부가되었다. 오일 조성물의 저온 점도는 ASTM D-4684에 따라 측정되었고 결과는 다음 표에 기록되었다.
[실시예 6]
리빙 이소프렌 블럭은 사이클로헥산내 이소프렌 13.66 lbs(6.2kg) 초기 충전물 약 85%를 음이온 중합시킴에 의해 제조되었다. 중합 반응은 랜더마이징 화합물 부재시 2차-부틸리튬에 의해 촉진되었다. 리빙 이소프렌 블럭은 최소한 93% 1, 4-중합된 이소프렌 단위를 가졌다. 공중합체의 수 평균 분자량 216,400가 될때까지 0.97 lbs (0.44kg) 스티렌을 부가한 후에 중합을 계속하였다. 공중합체의 폴리스티렌 함량은 6.9%이었고 블럭 폴리스티렌의 총 분자량은 실시예 1에 따르는 수소첨가전에 GPC에 의해 측정된 11,300이었다.
공중합체는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수소첨가하였다. 수소첨가로 폴리스티렌 함량이 6.5%로 감소되었다. 수소첨가된 공중합체는 상온류를 보이지 않는 고체 중합체 조각으로 회수되었다.
수소첨가된 공중합체는 실시예 1에 기재된 바와같이 오일 조성물에 부가되었다. 오일 조성물의 저온 점도는 ASTM D-4684에 따라 측정되었고 결과는 다음 표에 기록되었다.
[실시예 7(비교)]
리빙 이소프렌 블럭은 사이클로헥산내 18.76 lbs(8.51kg) 이소프렌 초기 충전물의 약 85%를 음이온 중합시킴에 의해 제조되었다. 중합 반응은 랜더마이징 화합물 부재시 2차-부틸리튬에 의해 촉진되었다. 리빙 이소프렌 블럭은 최소한 93% 1, 4-중합된 이소프렌 단위를 가졌다. 공중합체 수 평균 분자량 181,200가 될때까지 1.28 lbs(0.58kg) 스티렌 부가한 후에 중합을 계속하였다. 공중합체의 5.6%의 폴리스티렌 함량을 가졌고 블럭 폴리스티렌의 총 분자량은 실시예 1에 따르는 수소 첨가전에 GPC에 의해 측정된 7,100이었다.
공중합체는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수소첨가하였다. 수소첨가로 폴리스티렌 함량이 3.6%로 감소되었다. 수소첨가된 공중합체는 중합체 조각으로 사이클로 가공되지 았았다.
수소첨가된 공중합체는 실시예 1에 기재된 바와같이 오일 조성물에 부가되었다. 오일 조성물의 저온 점도는 ASTM D-4684에 따라 측정되었고 결과는 다음 표에 기록되었다.
[실시예 8(비교)]
리빙 이소프렌 블럭은 사이클로헥산내 이소프렌 14.04 lbs(6.37kg) 초기 충전물 약 100%를 음이온 중합시킴에 의해 제조되었다. 중합 반응은 랜더마이징 화합물의 부재시 2차-부틸리튬에 의해 촉진되었다. 리빙 이소프렌 블럭은 최소한 93% 1, 4-중합된 이소프렌 단위를 가졌다. 공중합체 수 평균 분자량 189,700가 될때까지 0.97 lbs(0.44kg) 스티렌을 부가 후에 중합을 계속하였다. 공중합체는 수소첨가 전에 표준 GPC에 의해 측정된 분자량 13,000을 가지는 폴리스티렌 블럭 및 6.4% 폴리스티렌 함량을 가졌다.
공중합체는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수소첨가하였다. 수소첨가로 폴리스티렌 함량이 6.2%로 감소되었다. 수소첨가된 공중합체는 상온류를 보이지 않는 고체 중합체 조각으로 회수되었다.
수소첨가된 공중합체는 실시예 1에 기재된 바와같이 오일 조성물에 부가되었다. 오일 조성물의 저온 점도는 ASTM D-4684에 따라 측정되었고 결과는 다음 표에 기록되었다.
[실시예 9(비교)]
리빙 이소프렌 블럭은 사이클로헥산내 28.50 lbs(12.93kg) 이소프렌 초기 충전물 약 100%를 음이온 중합시킴에 의해 제조되었다. 중합 반응은 랜더마이징 화합물 부재시 2차-부틸리튬에 의해 촉진되었다. 리빙 이소프렌 블럭은 최소한 93% 1, 4-중합된 이소프렌 단위를 가졌다. 공중합체 수 평균 분자량 207,000가 될때까지 1.50 lbs(0.68kg) 스티렌을 부가 후에 중합을 계속하였다. 공중합체는 5.9%의 폴리스티렌 함량 및 수소첨가 전에 표준 GPC에 의해 측정된 분자량 14,000을 가지는 폴리스티렌 블럭을 가졌다.
공중합체는 실시예 1에 기재된 바와 같이 수소첨가 되었지만 수소첨가 점도는 측정되지 않았다. 수소첨가된 공중합체는 상온류를 보이지 않는 고체 중합체 조각으로 사이클론 가공되어다.
수소첨가된 공중합체는 실시예 1에 기재된 바와같이 오일 조성물에 부가되었다. 오일 조성물의 저온 점도는 ASTM D-4684에 따라 측정되었고 결과는 다음 표에 기록되었다.
a 수소첨가는 폴리스티렌 약 3% 손실을 주면서 공중합체 중량을 증가시킨다. 그러므로 실시예 8은 스티렌 단위가 수소첨가되지 않은 것을 나타낸다.
b 분리된 스티렌 단위 또는 말단 스티렌 단위가 제외된 오존 분해 전에, GPC에 의해 수소첨가 전에 폴리스티렌의 총 블럭 단편이 측정되었다.
c 300 이하의 점도는 오일 조성물이 항복 응력을 나타내지 않는다면 허용 가능하다. 항복 응력은 나타나지 않았다.
d 고체 중합체 조각으로 사이클론 가공되지 않았다.
e 공중합체 블럭을 가지지 않는 디블럭.
실시예 1-6은 사이클론-가공성 및 양호한 저온 점도를 제공하기 위해 A-(A/B)-B 공중합체의 충분한 수소첨가를 예시하였다. 비교 실시예 7은 고체 중합체 조각으로 사이클론 가공될, 너무 많은 수소첨가된 스티렌 단위(약 36%)의 결과로서, 작은 폴리스티렌 단편을 가지는 수소첨가된 A-(A/B)-B 공중합체를 나타낸다.
현 엔진에 허용가능한 저온 점도는 300poise(30Pas) 이하인데 값이 낮을수록 바람직하다. 실시예 1 및 3은 본 발명의 수소첨가된 공중합체와 관련하여 5W-30 오일 및 10W-40 오일에 대한 가장 낮은 점도를 나타낸다. 실시예 6은 5W-30 오일에 대해 300poise(30Pas) 이상의 한계 점도를 가지지만 10W-40 오일에 대해서는 상당히 낮은 300poise(30Pas) 이하의 점도를 가졌다. 비교 실시예 7은 10W-40 호일에 대해 낮은 점도를 가지지만, 수소첨가된 공중합체는 상기된 바와 같이 고체 중합체 조각으로 사이클론-가공될 수 없다. 비교 실시예 8 및 9에서는 수소첨가된 공중합체내 폴리스티렌의 더 많은 양이 극도로 낮은 온도 점도를 가지도록 한다고 확인되었다.

Claims (10)

  1. (a) 125,000-275,000 범위의 수 평균 분자량, 최소한 85% 이소프렌 단위가 1, 4-배열을 가지는 90-98중량% 이소프렌 함량 및 10-2중량%의 모노알케닐 방향족 탄화수소 함량을 가지고; A가 이소프렌의 단일중합체 블럭이고 A/B가 이소프렌 및 모노알케닐 방향족 탄화수소의 공중합체 블럭이고, 단일중합체 블럭 A가 최소한 60중량% 공중합체를 포함하는 블럭 구조 A-A/B로 구성되는 공중합체를 음이온 중합에 의해 제조하고; (b) 최소한 95% 이소프렌 및 최소한 5% 모노알케닐 방향족 탄화수소를 수소처리하는 단계로 구성되는, 방법에 의해 생성된, 사이클론-가공성 중합체 점도 지수 계량제.
  2. 제1항에 있어서, 10-30% 모노알케닐 방향족 탄화수소가 수소첨가되는 점도 지수 개량제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소 첨가후에 단일중합체 블럭 A가 90,000-225,000 범위의 수 평균 분자량을 가지는 점도 지수 개량제.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소첨가전에, 공중합체가, 150,000-240,000 범위의 수평균 분자량을 가지고, 이소프렌 함량이 93-97중량%이고, 모노알케닐 방향족 탄화수소 함량이 7-3중량%이고, 단일중합체 블럭 A가 최소한 75중량% 공중합체로 구성되고, B가 최소한 40,000, 바람직하게 최소한 6,000의 수 평균 분자량을 가지는 모노알케닐 방향족 탄화수소의 단일중합체 블럭인, 구조 A-(A/B)-B를 가지는 점도 지수 개량제.
  5. 제4항에 있어서, 수소첨가후에, 공중합체는 190,000-210,000 범위의 수 평균 분자량을 가지고, 모노알케닐 방향족 탄화수소 함량이 6-4중량%인 점도 지수 개량제.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모노알케닐 방향족 탄화수소가 스티렌인 점도 지수 개량제.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최소한 93%의 이소프렌 단위가 1, 4-배열을 가지는 점도 지수 개량제.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최소한 98%의 이소프렌이 수소첨가되는 점도 지수 개량제.
  9. (a) 125,000-275,000 범위의 수 평균 분자량, 최소한 85% 이소프렌 단위가 1, 4-배열을 가지는 90-98중량% 이소프렌 함량 및 10-2중량%의 모노알케닐 방향족 탄화수소 함량을 가지고; A가 이소프렌의 단일중합체 블럭이고 A/B가 이소프렌 및 모노알케닐 방향족 탄화수소의 공중합체 블럭이고, 단일중합체 블럭 A가 최소한 60중량% 공중합체를 포함하는 블럭 구조 A-A/B로 구성되는 공중합체를 제조하기 위해 이소프렌 및 모노알케닐 방향족 탄화수소를 음이온 중합시키고; (b) 최소한 95% 이소프렌 및 최소한 5% 모노알케닐 방향족 탄화수소를 수소첨가시키는 단계로 구성되는, 제1항에서 제8항까지의 어느 한 항에 따르는 사이클론-가공성 중합체 점도 지수 계량제를 제조하는 방법.
  10. 제1항에서 제8항까지의 어느 한 항에 따르는 중합체 점도 지수 개량제 낮은 비율 및 오일 높은 비율로 구성되는 오일 조성물.
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