KR100814149B1

KR100814149B1 - 생분해성 폴리네오펜틸 폴리올계 합성 에스테르 혼합물 및윤활제

Info

Publication number: KR100814149B1
Application number: KR1020037009062A
Authority: KR
Inventors: 에이. 메켄리마이클; 디. 카르데일; 피. 스타이어제레미
Original assignee: 하트코 코포레이션
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2008-03-14
Also published as: DE60232640D1; KR20030074698A; ATE434028T1; EP1356013B1; AU2002234196B2; IL156747A; WO2002053688A3; WO2002053688A2; US20020193260A1; CA2433575A1; HK1063060A1; JP4094953B2; EP1356013A2; US6551968B2; IL156747A0; NZ526838A; JP2004527592A

Abstract

디카복실산 에스테르 커플링제와 혼합된 PNP 에스테르를 포함하는 신규한 생분해성 폴리네오펜틸 폴리올(PNP) 에스테르계 합성 에스테르 베이스스톡이 제공된다. 상기 PNP 에스테르-커플링제 혼합물은 추가의 고분자량 직쇄 또는 분지쇄 에스테르 단일물 또는 혼합물 소량과 추가로 혼합된다. 최종 베이스스톡은 표준 윤활제 첨가제 패키지와 화합성이 있고, 가솔린과 혼화성이 있어서, 개선된 점도 특성, 우수한 저온성, 및 2-스트로크 엔진 윤활제 용으로 개선된 윤활성을 갖는 생분해성 윤활제를 제공한다.

Description

생분해성 폴리네오펜틸 폴리올계 합성 에스테르 혼합물 및 윤활제{BIODEGRADABLE POLYNEOPENTYL POLYOL BASED SYNTHETIC ESTER BLENDS AND LUBRICANTS}

본 발명은 일반적으로 폴리네오펜틸 폴리올("PNP") 에스테르계 합성 에스테르 베이스스톡(basestock) 혼합물, 더욱 구체적으로 표준 윤활제 첨가제 패키지와의 화합성(compatibility)을 증가시켜 2-스트로크 엔진에 사용하기 적합한 고 생분해성 윤활제 제제를 제공하는 커플링제와 혼합된 PNP 에스테르를 포함하는 베이스스톡에 관한 것이다.

고 생분해성이며 가솔린과 완전 혼화성인 윤활제 조성물의 제공에 대한 계속적인 필요가 있어 왔다. 이러한 필요는 2-스트로크 엔진용 윤활제와 관련하여 특히 절실하다. 이러한 2-스트로크 엔진은 통상 모터보트, 수상 스키(mono-skis for water use), 설상차 등의 휴양용 운송 수단 및 잔디 설비에 사용되는 소형 가솔린 엔진이다. 따라서, 그러한 모든 사용은 민감한 환경을 오염시키기 쉽다. 허용될 수 있는 생분해성 수준의 부재, 및 윤활제와 혼합된 연료의 배출 및 누설은 삼림, 강, 호수 및 기타 수로를 오염시키는 경향이 있다.

허용될 수 있는 2-스트로크 엔진용 윤활제를 위하여, 그들은 고 점도, 허용 될 수 있는 생분해성 및 가솔린과의 혼화성을 제공하여야만 하고, 표준 윤활제 첨가제 패키지와의 화합성이 있어야 한다. 적당한 점성도(viscometric)는 우수한 저온 유동성, 예컨대, 약 -40 ℃ 이하의 유동점, -40 ℃에서 36,000 cps 이하의 점도(viscosity) 및 약 240 ℃ 이상의 적당하게 높은 인화점을 포함한다.

1979년 OECD(Organization for Economic Cooperation Development)에 의하여 채택된, 용인된 개질된 스텀 시험(Modified Sturm test)과 유사한 ASTM-5864에 따라 생분해성을 측정한다. 이러한 생분해성 시험은 상기 시험 화합물에 의하여 생성된 CO₂의 양을 측정하는 것을 포함하는데, 상기 시험 화합물에 의하여 생성된 CO₂의 양은 이론적 CO₂ 화합물의 퍼센트로서 표시되고, 이는 그 시험 화합물의 탄소 함량으로부터 계산될 수 있다. 상기 시험은 방출되어 BaCO₃로서 포획되는 CO₂를 측정하여 수행하는데, 이는 당업자에게 주지되어 있는 것이므로 본 명세서에서 상세하게 언급하지 않을 것이다. 그러나, 일반적으로 용인된 ASTM 시험 과정은 본 명세서에 참고 인용된다.

일반적으로, ASTM-5864 또는 개질된 스텀 시험에 따라 60 % 이상의 생분해성을 갖는 윤활제는 허용될 수 있는 생분해 특성을 갖는 것으로 고려된다.

분지쇄 합성 에스테르계 생분해성 베이스스톡 및 그것으로부터 형성된 윤활제는 미국 특허 제5,681,800호에 개시되어 있다. 여기에서, 분지쇄 지방산은 소정 점성도, 저온성, 윤활성, 생분해성 및 그 안의 첨가제의 가용성을 제공한다.

그러한 생분해성 제품이 시판되고 있으나, 직쇄 산계 에스테르와 같이 용이 하게 생분해될 수 없는 분지쇄 산의 에스테르를 상당량 사용하지 않고도, 상기 모든 바람직한 성질들을 제공하는 합성 에스테르 베이스스톡의 제공에 대한 요구가 계속되고 있다.

발명의 개요

일반적으로 말하면, 본 발명은 개선된 합성 생분해성 폴리네오펜틸 폴리올("PNP")계 에스테르 베이스스톡 및 그 안에 용해되는 종래의 첨가제 패키지를 포함하는 윤활제를 제공한다. 상기 합성 에스테르 베이스스톡은 그 베이스스톡 중의 표준 윤활제 첨가제 패키지의 가용성에 도움을 주는 커플링제와 혼합된 PNP 에스테르를 포함한다. 그 다음, 상기 PNP 에스테르 및 커플링제는 보다 적은 양의 1종 이상의 추가의 고분자량 직쇄 또는 분지쇄 에스테르와 추가로 혼합할 수 있다. 상기 추가의 고분자량 합성 에스테르는 직쇄 또는 분지쇄 모노카복실산의 폴리올 에스테르, 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 디카복실산 에스테르, 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산 에스테르, 또는 그들의 혼합물일 수 있다.

상기 베이스스톡의 PNP 에스테르-커플링제 성분은 폴리펜타에리트리톨 에스테르("폴리 PE 에스테르")와 같은 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 및 커플링제의 혼합물이다. 상기 커플링제는, 산소 함량이 약 4 내지 16 중량%, 바람직하게는 약 7 내지 13 중량%인 에스테르와 같은, 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 및 탄화수소 사이의 중간 극성의 화합물이다. 본 발명의 바람직한 실시 태양에 있어서, 상기 커 플링제는 약 18 내지 36 개의 탄소원자를 갖는 디카복실산 및 약 6 내지 14 개의 탄소원자를 갖는 모노-알콜의 반응 생성물인 에스테르이다. 상기 커플링제는 2-에틸헥산올과 같은 모노알콜과 이합체 산의 에스테르화에 의하여 형성된 반응 생성물인 이합체 산 에스테르인 것이 가장 바람직하다.

상기 PNP 에스테르는 PNP 에스테르-커플링제 혼합물 중에 약 55 내지 80 중량%의 양으로 존재한다. 바람직한 윤활제 베이스스톡은 또한 상기 PNP 에스테르 및 커플링제 혼합물과 혼합된 추가의 에스테르를 포함한다. 상기 추가의 에스테르를 첨가함으로써 상기 베이스스톡의 점성도를 조정하고 그 혼합물의 윤활성 및 유동성을 개질시킨다. 통상적으로, 상기 윤활제 베이스스톡은 PNP 에스테르-커플링제 혼합물 약 65 내지 85 중량%와, 필요에 따라, 직쇄 및/또는 분지쇄 알콜-디카복실산 에스테르, 폴리올-직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산 에스테르, 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산-모노알콜 에스테르, 또는 그들의 혼합물인 추가의 에스테르를 포함한다. 그 다음, 상기 조성물에 기초한 합성 에스테르 혼합물을 표준 윤활제 첨가제 패키지와 혼합시켜 생분해성 2-스트로크 윤활제를 형성한다.

따라서, 본 발명의 목적은 2-스트로크 윤활제 제제에 사용하기에 적당한 개선된 생분해성을 갖는 합성 에스테르 베이스스톡을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폴리네오펜틸 폴리올계 합성 에스테르에 기초한 개선된 2-스트로크 윤활제 베이스스톡을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 혼합물 내의 표준 윤활제 첨가제 패키지의 가용성을 증가시키는 커플링제 및 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 포함하는 개선된 2-스 트로크 윤활제 베이스스톡을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 윤활제의 점성도를 조정하기 위한 추가의 고분자량 에스테르와 혼합된 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 및 커플링제를 포함하는 개선된 2-스트로크 윤활제 베이스스톡을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 소정 점성도, 저온성, 윤활성, 가솔린과의 혼화성 및 최종 제제 중의 첨가제의 가용성을 제공하는 개선된 생분해성 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르계 합성 에스테르 혼합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 부분적으로는 명백하고, 부분적으로는 본 명세서로부터 명백할 것이다.

따라서, 본 발명은 하기하는 조성물에서 예시될 것인 성분들의 관계, 성질 및 특성을 갖는 조성물을 포함하며, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 지시될 것이다.

바람직한 실시 태양의 설명

본 발명에 따라 제조한 생분해성 2-스트로크 합성 에스테르 베이스스톡 및 윤활제는 2 이상의 합성 에스테르를 포함하는 혼합물이다. 이들 에스테르는 커플링제와 혼합된 폴리네오펜틸 폴리올(PNP) 에스테르이다. 상기 커플링제는 PNP 에스테르계 윤활제 중의 표준 윤활제 첨가제 패키지의 가용성을 증가시키는 분자이다. 상기 커플링제는, 산소 함량이 약 4 내지 16 중량%, 바람직하게는 약 7 내지 13 중량%인 에스테르와 같은, 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 및 탄화수소 사이의 중간 극성의 화합물이다. 소정 점도, 유동점, 인화점 및 최종 베이스스톡 혼합물 의 기타 성질을 얻기 위하여, 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산의 폴리올 에스테르, 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 디카복실산 에스테르, 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산 에스테르, 또는 그들의 혼합물과 같은 1종 이상의 추가의 에스테르를 상기 PNP 에스테르-커플링제 혼합물에 추가로 첨가한다.

본 발명의 바람직한 실시 태양에 있어서, 상기 베이스스톡은 PNP 에스테르-커플링제 혼합물 및 하기 (1) 내지 (3)에서 선택된 1종 이상의 에스테르의 혼합물이다:

(1) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산의 폴리올 에스테르,

(2) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 디카복실산 에스테르, 및

(3) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산 에스테르.

직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산의 폴리올 에스테르를 형성시키는 폴리올은 3 내지 8 개의 탄소원자를 갖는 것이다. 사용되는 모노알콜은 약 6 내지 22 개의 탄소원자를 갖는 것이다. 상기 모노카복실산은 6 내지 20 개의 탄소원자를 갖고, 상기 디카복실산은 6 내지 18 개의 탄소원자를 갖는다.

상기 PNP 에스테르-커플링제 혼합물은 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 50 중량% 이상 포함한다. 본 발명에 따른 조성물을 제조하기 위하여 사용하는 네오펜 틸 폴리올은 하기 구조식으로 표시되는 1종 이상의 네오펜틸 폴리올이다:

상기 식에서, 각각의 R은 CH₃, C₂H₅ 및 CH₂OH로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된다. 그러한 네오펜틸 폴리올의 예로는 펜타에리트리톨, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 네오펜틸 글리콜 등이 있다. 본 발명의 몇몇 실시 태양에 있어서, 네오펜틸 폴리올은 상기 네오펜틸 폴리올을 단 하나만 포함한다. 다른 실시 태양에 있어서, 네오펜틸 폴리올은 상기 네오펜틸 폴리올을 2 이상 포함한다.

상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르는 네오펜틸 폴리올의 부분 에스테르 (partial ester)의 혼합물과 적당한 모노카복실산(들)의 반응 생성물인 것이 바람직하다. 사용되는 네오펜틸 폴리올이 펜타에리트리톨인 경우에, 상기 반응 생성물의 폴리펜타에리트리톨 부분("폴리 PE")은 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 테트라펜타에리트리톨 등이다. 상기 반응 생성물은, 카복실기에 비하여 과량의 하이드록실기의 존재 하에, 약 5 내지 18 개의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 모노카복실산과 펜타에리트리톨을 반응시켜 형성한다. 이어서, 상기 부분 에스테르를 과량의 모노카복실산(들)과 반응시켜 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 얻는다. 상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 중의 산 부분은 7 내지 10 개의 탄소원자를 갖는 직쇄인 것이 가장 바람직하다. 본 발명의 가장 바람직한 양태에 있어서, 상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르의 산 성분은 약 5 중량% 이하의 분지 쇄 산을 함유하는 직쇄 모노카복실산 또는 직쇄 모노카복실산의 혼합물이다.

상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 형성하기에 적당한 산으로는 발레르산, 오에난쓰산(oenanthic acid), 카프릴산, 펠라곤산, 카프르산 및 이소스테아르산 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 직쇄 산은 헵탄산(C₇) 및 카프릴-카프르산(C₈-C₁₀)의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 카프릴-카프르산은 통상 8 내지 10 개의 탄소원자 산의 혼합물로서 확인되나, 실제로, 미량의 C₆(일반적으로 약 5 중량% 이하) 및 약 2 % 이하의 C₁₂를 비롯한 C₆내지 C₁₂를 포함한다. 직쇄 산만을 사용하여 상기 에스테르를 제조하는 경우에, 생성되는 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르의 생분해성 및 점도가 증가한다.

상기 PNP 에스테르를 형성하는 반응의 초기 단계는 미국 특허 제3,670,013(Leibfried) 및 일반 양도된 미국 특허 제5,895,778호에 기재된 방식으로 수행한다. 상기 두 개의 특허의 기재 내용은 본 명세서에 참고 인용된다. 여기에서, 펜타에리트리톨이 네오펜틸 폴리올인 경우에, 펜타에리트리톨(272 w) 및 발레르산(217 v)의 반응 혼합물을 여분의 발레르산(38 v)을 갖는 반응기에 넣어 상기 반응 혼합물 중의 발레르산의 일정 수준을 확보한다. 상기 혼합물을 171 ℃의 온도로 가열하고, 물(2 v)로 희석된 농축 황산(1.0 w)을 첨가한다. 상기 반응 혼합물을 192 ℃로 가열하고, 약 1.4 시간 후 물 50.5 v이 제거될 때까지 유지시킨다. 상기 생성물의 Leibfried 분석에서 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨 및 테트라펜타에리트리톨의 중량비가 34:38:19:8인 것으로 나타난 다.

본 케이스에 있어서, 카복실기 대 하이드록실기의 초기 몰비가 약 0.25:1 내지 약 0.5:1인 펜타에리트리톨 및 7 내지 12 개의 탄소원자를 갖는 직쇄 모노카복실산의 반응 혼합물 및 유효량의 산 촉매 물질을 반응 영역에 도입함으로써 폴리펜타에리트리톨 부분 에스테르를 제조한다(상기 Leibfried의 특허에서 기술된 내용 참조).

상기 PNP 에스테르를 본 발명에 따른 혼합물 중에 사용하기 위해 제조하는 경우에, 상기 네오펜틸 폴리올 및 선택된 산 또는 산 혼합물을 강산 촉매의 존재하에 혼합하여 가열한다. 상기 반응은 상기 반응 혼합물이 소정 점도에 도달할 때까지 계속한다. 이 시점에서, 상기 출발 네오펜틸 폴리올이 펜타에리트리톨인 경우에, 상기 혼합물은 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 테트라펜타에리트리톨 등의 부분 에스테르를 포함한다. 상기 부분 에스테르의 에스테르화를 완결시키기 위하여, 과량의 산 또는 산 혼합물을 상기 반응 혼합물에 첨가한 다음, 가열하고, 반응수(water of reaction)를 제거하며, 산을 상기 반응기로 되돌린다.

상기 산 촉매는 1종 이상의 산 에스테르화 촉매이다. 산 에스테르화 촉매의 예로는 무기산, 바람직하게, 황산, 염산 등, 산 염, 예를 들어, 중황산 나트륨, 중아황산 나트륨 등, 술폰산, 예를 들어, 벤젠술폰산, 톨루엔술폰산, 폴리스티렌 술폰산, 메틸술폰산, 에틸술폰산 등이 있다. 산 증기 및 수증기를 제거하면서, 상기 반응 혼합물을 약 150 내지 200 ℃로 가열하여 폴리(펜타에리트리톨) 부분 에스테 르 생성물을 수득한다.

상기 부분 에스테르를 에스테르화하기 전에, 중간 생성물은 네오펜틸 폴리올의 다양한 축합 생성물을 포함할 것이다. 펜타에리트리톨이 네오펜틸 폴리올인 경우에, 상기 반응 혼합물은 시판 디펜타에리트리톨 중에 일반적으로 존재하는 10 내지 15 중량% 보다 상당히 많은 펜타에리트리톨을 포함할 것이다. 카복실기 대 하이드록실기의 초기 비율 및 반응 조건의 선택에 따라, 상기 부분 에스테르 생성물은 하기 표에 열거한 중량 범위의 하기 성분들을 함유할 수 있다.

펜타에리트리톨 부분 중량%

펜타에리트리톨 30 내지 45

디펜타에리트리톨 30 내지 45

트리/테트라펜타에리트리톨 20 내지 35

기타 3 내지 15

상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 제조하기에 바람직한 헵탄산 및 카프릴-카프르산 혼합물의 양은 매우 광범위할 수 있다. 초기에, 과량의 하이드록실기 대 카복실산기가 존재하여, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 테트라펜타에리트리톨 등의 부분 에스테르와 같은 네오펜틸 폴리올의 부분 에스테르를 형성시킨다. 과량의 하이드록실기는 상기 부분 에스테르의 중합을 촉진하기 위하여 필요하다. 산 혼합물 대 폴리올의 몰비는 소정 축합 정도 및 윤활제의 최종 목적 점도에 따라 달라질 수 있다. 상기 부분 에스테르의 형성 후에, 일 반적으로 하이드록실기에 대하여 10 내지 25 % 과량의 헵탄산 및 C₈-C₁₀ 산의 혼합물을 상기 반응 용기에 첨가하고 가열한다. 반응 중에 반응수를 수집하고, 상기 산은 상기 반응기로 되돌린다. 진공을 사용하면 상기 반응을 촉진시킬 것이다. 상기 하이드록실 값이 충분히 낮은 수준으로 감소되는 경우에, 상기 과량의 산 대부분을 진공 증류에 의하여 제거시킨다. 임의의 잔류 산은 알칼리로 중화시킨다. 하기 실시예 1에서 기술하는 바와 같이, 생성된 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 건조 및 여과한다.

상기 PNP 에스테르에 첨가되어 PNP 에스테르-커플링제 혼합물을 형성하는 커플링제는, 산소 함량이 약 4 내지 16 중량%, 바람직하게는 약 7 내지 13 중량%인 에스테르와 같은, 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 및 탄화수소 사이의 중간 극성의 화합물이다. 본 발명의 바람직한 실시 태양에 있어서, 상기 커플링제는 약 18 내지 36 개의 탄소원자를 갖는 디카복실산 및 약 6 내지 14 개의 탄소원자를 갖는 모노알콜의 반응 생성물인 에스테르이다. 상기 커플링제는 2-에틸헥산올과 같은 모노알콜과 이합체 산의 에스테르화에 의하여 형성된 반응 생성물인 이합체 산 에스테르인 것이 가장 바람직하다. 상기 디카복실산은 올레산으로부터 제조된 이합체 산인 것이 바람직한데, 상기 이합체 산은 올레산을 가열하여 디엘스-앨더 반응 (Diels-Alder type reaction)으로부터 얻어지는 36 개 탄소의 이산(diacid)인 이합체를 형성함으로써 얻어진다. 그 다음, 상기 36 개 탄소 이합체는 6 내지 13 개의 탄소원자, 바람직하게는 6 내지 10 개의 탄소원자를 갖는 분지쇄 모노알콜과 에스 테르화시킨다. 가장 바람직한 실시 태양에 있어서, 상기 모노알콜은 하기 실시예 2에 기술된 바와 같이 디-2-에틸헥실 다이머레이트를 형성하는 2-에틸헥산올이다.

베이스스톡을 위한 초기 PNP 에스테르-커플링제 혼합물은 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 이합체 산 에스테르와 같은 커플링제와 함께 혼합하여 형성한다. 일반적으로 50 중량% 이상, 바람직하게는 55 내지 80 중량%의 폴리네오펜틸 폴리올 에스테를 약 20 내지 45 중량%의 디카복실산 에스테르와 혼합하여 PNP 에스테르-커플링제 혼합물을 형성시킨다. 본 발명의 가장 바람직한 양태에서, 상기 초기 PNP 에스테르-커플링제 혼합물은 디카복실산 에스테르 1 중량부에 대하여 약 1 내지 3 중량부, 가장 바람직하게는 약 2 중량부의 PNP 에스테르를 포함한다. 종래의 윤활제 첨가제 패키지는 일반적으로 상기 PNP계 에스테르 혼합물에 가용성이다. 그러나, 추가의 에스테르를 상기 혼합물과 혼합하여 소정 윤활제 성질을 제공할 수 있다.

상기 초기 PNP 에스테르-커플링제 혼합물과 혼합된 추가의 에스테르는 소정 점성도 성질을 갖는 베이스스톡을 산출한다. 상기 추가의 에스테르는 (1) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산의 폴리올 에스테르, (2) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 디카복실산 에스테르, (3) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산 에스테르, 또는 (4) 그들의 혼합물이다. 일반적으로, 상기 PNP 에스테르-커플링제 혼합물은 베이스스톡 혼합물 중에 그 베이스스톡의 총 중량을 기준으로 약 60 내지 90 중량%의 양으로 존재하며, 상기 추가의 에스테르는 약 10 내지 40 중량%의 양으로 존재한다. 본 발명의 가장 바람직한 양태에서, 상기 베이 스스톡은 약 65 내지 85 중량%, 가장 바람직하게는 약 70 내지 80 중량% 양의 PNP 에스테르-커플링제 혼합물 및 잔량의 추가 에스테르를 포함한다.

상기 추가의 에스테르는 단일 에스테르 또는 에스테르의 혼합물일 수 있다. 상기 추가의 에스테르는 폴리올 및 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산의 에스테르일 수 있다. 상기 폴리올은 전술한 바와 같은 네오펜틸 폴리올일 수 있고, 상기 모노카복실산은 약 5 내지 20 개, 바람직하게는 6 내지 18 개의 탄소원자를 포함할 것이다. 상기 폴리올의 바람직한 예는 트리에틸올프로판이고, 상기 산의 바람직한 예는 올레산인데, 이들은 TMP트리올레에이트 에스테르를 생성한다.

상기 추가의 에스테르는 또한 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜 및 디카복실산의 에스테르일 수 있는데, 이는 목적하는 특정 성질에 따라 달라질 수 있다. 상기 에스테르를 형성하기 위하여 사용하는 분지쇄 모노알콜은 약 9 내지 15 개의 탄소원자를 가질 것이며, 세바스산(sebacic acid) 및 아디프산과 같이 5 내지 12 개의 탄소원자를 갖는 디카복실산으로 에스테르화될 것이다. 바람직한 에스테르의 예로는 디이소트리데실 세바세이트 및 디이소데실 아디페이트가 있다.

상기 추가의 에스테르가 디이소트리데실 세바세이트 및 디이소데실 아디페이트의 혼합물인 경우에, 상기 디이소트리데실 세바세이트는 추가의 에스테르 혼합물의 약 50 내지 70 중량%, 바람직하게는 약 55 내지 65 중량%, 가장 바람직하게는 약 60 중량%의 양으로 존재할 것이다. 잔량은 상기 추가의 에스테르 혼합물의 약 30 내지 50 중량%, 바람직하게는 약 35 내지 45 중량%, 가장 바람직하게는 약 40 중량%의 디이소데실 아디페이트이다.

상기 에스테르가 모노알콜 및 모노카복실산으로부터 형성되는 경우에, 상기 모노알콜은 약 6 내지 20 개의 탄소원자를 가질 것이며, 상기 모노카복실산은 약 6 내지 22 개의 탄소원자를 가질 것이다. 가장 바람직한 실시 태양에 있어서, 상기 알콜은 2-에틸헥산올이고, 상기 산은 올레산인데, 이들은 2-테틸헥실올레이트 에스테르를 생성한다.

상기 윤활제 베이스스톡은 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 및 커플링제 혼합물을 추가의 에스테르 또는 에스테르 혼합물과 혼합함으로써 제조한다. 상기 추가의 에스테르는 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 약 20 내지 30 중량%의 양으로 존재할 것이다. 본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 전형적인 조성은 다음과 같을 것이다:

에스테르 중량%

폴리펜타에리트리톨 C_7-10 에스테르 50

2-에틸헥실 다이머레이트 25

디이소트리데실 세바세이트 15

디이소데실 아디페이트 10

본 발명의 다른 바람직한 실시 태양에 있어서, 추가의 에스테르는 16 내지 20 개의 탄소원자를 갖는 고분자량 모노카복실산 및 5 내지 10 개의 탄소원자를 갖는 분지쇄 알콜 또는 폴리올의 에스테르이다. 본 발명의 바람직한 실시 태양에 있 어서, 상기 추가의 에스테르는 2-에틸헥실 올레에이트 및 트리메틸올프로판 트리올레에이트의 혼합물이다. 이들 바람직한 에스테르를 상기 추가의 에스테르로서 사용하는 경우에, 상기 트리메틸올프로판 트리올레에이트 에스테르는 상기 추가의 에스테르의 약 45 내지 75 중량%, 바람직하게는 60 내지 70 중량%의 양으로 존재하고, 상기 2-에틸헥실 올레에이트는 약 25 내지 55 중량%, 바람직하게는 30 내지 40 중량%의 양으로 존재한다. 본 발명의 상기 양태의 가장 바람직한 실시 태양에 있어서, 베이스스톡은 하기 성분을 포함할 것이다:

폴리올 에스테르 중량%

폴리펜타에리트리톨 C_7-10 에스테르 50

2-에틸헥실 다이머레이트 25

2-에틸헥실 올레에이트 10

트리메틸올프로판 트리올레에이트 15

본 발명에 따라 제조한 상기 에스테르 베이스스톡을 포함하는 생분해성 2-스트로크 윤활제는 종래의 농축물 중의 합성 에스테르 베이스스톡 중에 종래의 첨가제 패키지를 혼합시킴으로써 제조한다. 적당한 윤활제 첨가제 패키지는 본 명세서에 참고 인용되는 미국 특허 제5,674,822호에 상세하게 기술되어 있다. 그러한 첨가제들은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 일반적으로 약 1 내지 15 중량% 범위의 양으로 첨가된다.

2-스트로크 윤활제용 베이스스톡으로서 허용될 수 있도록 하기 위하여, 상기 베이스스톡은 하기 전형적인 명세에 부합되어야 한다:

소정 성질 명세

물 함량, ppm 550 max

외관 투명하고 침전물 없음

점도, cSt (100 ℃에서) 8.5∼10.0

점도, cSt (40 ℃에서) 45∼65

점도, cSt (-40 ℃에서) 35,000 max

유동점, ℃ -35 max

인화점, ℃ 240 min

밀도 (15.6 ℃에서), lbs/gal 7.75∼8.00

총 산가, mgKOH/g 0.25 max

2-스트로크 엔진용 베이스스톡 및 윤활제의 중요 특징은 생분해성이다. 전술한 바와 같이, ASTM-5864에 의하여 측정한 생분해성이 약 60 % 이상이 되는 경우에 일반적으로 허용될 수 있는 것으로 고려된다. 모든 경우에 있어서, 표준 윤활제 첨가제 패키지는 에스테르 베이스트톡 혼합물 중에서 화합성이 있어야 하고, 또한 이는 가솔린과 혼화성이 있어야만 한다. 전형적인 윤활제 첨가제 패키지는 일반적으로 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르와 완전히 화합성이 있는 것이 아니다. 그러나, 디카복실산 에스테르와 같은 커플링제와 초기 PNP 에스테르를 적절히 혼합하 는 경우에, 상기 첨가제 패키지는 상기 혼합물과 그래서 상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르와 충분히 화합성이 있고, 그래서 그들은 상기 2-스트로크 윤활제 제제 중에 높은 퍼센트로 사용될 수 있다. 상기 PNP 에스테르-커플링제 혼합물과 함께 혼합되는 상기 추가의 에스테르 혼합물을 첨가하여 조정함으로써, 소정 점성도, 예컨대, 고 점도, 및 저 유동점, 고 인화점을 제공할 수 있고, 또한 고 윤활도, 우수한 생분해성 및 윤활제 첨가제 패키지와의 화합성을 제공할 수 있다.

본 발명은 하기 실시예를 참고로 더욱 잘 이해될 것이다. 몰량이 지시된 경우를 제외하고는 모든 퍼센트가 중량%로 언급된다. 이들 실시예는 단지 설명을 위하여 제시되는 것이며, 이에 의해 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하는 것이 아니다.

각 예비 실시예에서 반응기는 기계적 교반기, 열전쌍, 열조절기, 딘 스탁 트랩(Dean Stark trap), 응축기, 질소 스퍼저 및 진공원을 구비한다. 에스테르화는 당업계에 주지된 에스테르화 촉매의 존재하에 수행하거나 수행하지 않을 수 있다.

실시예 1

전술한 반응기에, 펜타에리트리톨(1.68 몰), 헵탄산(2.46 몰), C₈-C₁₀ 산(0.34 몰) 및 강산 촉매(Leibfried 특허에 기술되어 있는 바와 같은 것)를 적하하였다.

상기 혼합물을 약 190 ℃의 온도로 가열하고, 반응수를 제거하고 상기 트랩 에 수집하였다. 온도에 진공을 적용하여 환류를 얻음으로써 물을 제거하고 상기 트랩에 수집된 산을 상기 반응기로 되돌렸다.

상기 반응 혼합물의 점도를 모니터하고, 소정 점도가 얻어졌을 때, 알칼리 량을 상기 반응기에 첨가하여 상기 산 촉매를 중화시켰다. 이 시점에서, 상기 반응 혼합물은 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 테트라펜타에리트리톨 등의 부분 에스테르로 구성된다.

초기 적하량과 동일한 비율 + 잔류 하이드록실 함량에 10∼15 % 과량의 헵탄산 및 C₈-C₁₀ 산을 상기 반응기에 첨가하였다. 그 다음, 상기 반응 용기를 약 230 ℃로 가열하였다. 상기 반응 중에 반응수를 트랩에 수집하면서, 상기 산은 상기 반응기로 되돌렸다. 진공을 적용하여 반응을 촉진시켰다. 하이드록실 값이 충분히 낮은 값으로 떨어졌을 때, 과량의 산 대부분을 진공 증류에 의하여 제거하였다. 잔류 산은 알칼리로 중화시켰다. 결과 생성물을 건조시키고 여과하였다.

카복실기 대 하이드록실기의 초기 비율 및 반응 조건의 선택에 따라, 상기 PNP 에스테르 생성물은 하기 표에서 언급한 범위의 중량%로 하기 성분들을 포함할 수 있다.

펜타에리트리톨 부분 중량%

펜타에리트리톨 30 내지 45

디펜타에리트리톨 30 내지 45

트리/테트라펜타에리트리톨 20 내지 35

기타 펜타에리트리톨 3 내지 15

표준 첨가제 패키지를 상기 PNP 에스테르와 혼합하는 경우에, 상기 첨가제 패키지는 65 ℃에서 화합성이 있었고, 상온 및 6 ℃에서 흐려졌으며, 6 ℃에서 2 주 후에 광 침전이 발생하였다.

실시예 2

이합체 산을 2-에틸헥산올과 반응시켜 2-에틸헥실 다이머레이트 에스테르 커플링제를 형성하였다. 상기 이합체 산 및 약 10∼15 % 과량의 2-에틸헥산올을 반응 용기에 적하하였다. 상기 반응 용기를 가열하고, 반응수를 트랩에 수집하고, 미반응 알콜을 상기 반응기로 되돌렸다. 진공을 적용하여 반응을 유지시켰다. 상기 산가가 충분히 낮은 수준으로 감소되었을 때, 진공 증류 및/또는 스팀 스트리핑을 통하여 상기 과량의 알콜 대부분을 제거하였다. 생성된 에스테르 생성물을 건조시키고 여과하였다.

상기 2-에틸헥실 다이머레이트 에스테르 커플링제를 실시예 1의 PNP 에스테르와 1:2 중량부의 비로 혼합하였다. 그 다음, 2-에틸헥실 다이머레이트 에스테르 및 PNP 에스테르의 혼합물을 실시예 1에서 사용한 바와 같은 표준 첨가제 패키지와 혼합하였다. 실시예 1에서와 같이 시험하였을 때, 상기 에스테르 혼합물은 상기 첨가제 패키지와 완전히 화합성이 있었다.

실시예 3

세바스산을 이소트리데실 알콜과 반응시켜 디이소트리데실 세바세이트 에스 테르를 형성하였다. 상기 세바스산 및 약 10∼15 % 과량의 이소트리데실 알콜을 반응 용기에 적하하였다. 상기 반응 용기를 가열하고, 반응수를 트랩에 수집하고, 미반응 알콜을 상기 반응기로 되돌렸다. 진공을 적용하여 반응을 유지시켰다. 상기 산가가 충분히 낮은 수준으로 감소되었을 때, 진공 증류 및/또는 스팀 스트리핑을 통하여 상기 과량의 알콜 대부분을 제거하였다. 잔류 산을 알칼리로 중화시켰다. 생성된 에스테르 생성물을 건조시키고 여과하였다.

실시예 4

아디프산을 이소데실 알콜과 반응시켜 디이소데실 아디페이트 에스테르를 형성하였다. 상기 아디프산 및 약 10∼15 % 과량의 이소데실 알콜을 반응 용기에 적하하였다. 상기 반응 용기를 가열하고, 반응수를 트랩에 수집하고, 미반응 알콜을 상기 반응기로 되돌렸다. 진공을 적용하여 반응을 유지시켰다. 상기 산가가 충분히 낮은 수준으로 감소되었을 때, 진공 증류 및/또는 스팀 스트리핑을 통하여 상기 과량의 알콜 대부분을 제거하였다. 잔류 산을 알칼리로 중화시켰다. 생성된 에스테르 생성물을 건조시키고 여과하였다.

실시예 5

올레산을 2-에틸헥산올과 반응시켜 2-에틸헥실 올레에이트 에스테르를 형성하였다. 상기 올레산 및 약 10∼15 % 과량의 2-에틸헥산올을 반응 용기에 적하하였다. 상기 반응 용기를 가열하고, 반응수를 트랩에 수집하고, 미반응 알콜을 상기 반응기로 되돌렸다. 진공을 적용하여 반응을 유지시켰다. 상기 산가가 충분히 낮은 수준으로 감소되었을 때, 진공 증류 및/또는 스팀 스트리핑을 통하여 상기 과 량의 알콜 대부분을 제거하였다. 생성된 에스테르 생성물을 건조시키고 여과하였다.

실시예 6

올레산을 과량의 트리메틸올프로판(TMP)과 반응시켜 트리메틸올프로판 트리올레에이트 에스테르를 형성하였다. 상기 폴리올 및 산을 약 1 대 2.6의 몰비(즉, 하이드록실기 약 3 당량 대 카복실기 2.6 당량)로 반응 용기에 적하하였다. 상기 반응 용기를 가열하고, 반응 중에 반응수를 트랩에 수집하였다. 진공을 적용하여 반응을 유지시켰다. 상기 산가가 충분히 낮은 수준으로 감소되었을 때, 생성된 폴리올 에스테르 생성물을 건조시키고 여과하였다.

실시예 7

실시예 1에서 제조한 PNP 에스테르 2부를 실시예 2에서 제조한 이합체 산 1부와 혼합하여 초기 PNP-이합체 산 혼합물을 제조하였다. 이 초기 혼합물로부터 하기 중량의 조성을 갖는 베이스스톡 혼합물 2 가지를 제조하였다. 이들을 각각 적당한 첨가제 패키지와 혼합한 후, ASTM-5864에 따라 생분해성을 평가하였다. 상기 베이스스톡 혼합물의 조성 및 상기 베이스스톡으로부터 제조한 최종 2-스트로크 윤활제의 생분해성 결과는 다음과 같다.

에스테르 혼합물 A 혼합물 B

폴리네오펜타에리트리톨 C_7-10 에스테르 50 50

2-에틸헥실 다이머레이트 25 25

디이소트리데실 세바세이트 15 -

디이소데실 아디페이트 10 -

2-에틸헥실 올레에이트 - 10

트리메틸올프로판 트리올레에이트 - 15

성질

생분해성 73.6 % 65.9 %

전술한 바와 같은 혼합물 A 및 혼합물 B의 조성을 갖는 2-스트로크 윤활제 양자 모두는 가솔린에 첨가하여 2-스트로크 엔진에 사용했을 때 완전히 만족스러웠다. 나타낸 바와 같이, 상기 베이스스톡 혼합물 양자 모두는 2-스트로크 윤활제용으로 허용될 수 있는 것으로 고려되는 60 % 이상의 우수한 생분해성을 나타낸다.

따라서, 전술한 사항에서 명백한 것들 중에서 전술한 목적이 효율적으로 달성되며, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남 없이 상기 조성물을 일정하게 변화시킬 수 있기 때문에, 전술한 기재 내용에 포함된 모든 사항은 예시적인 것으로 해석되어야 하고 본 발명의 범위를 감축하려는 의도로 기재된 것이 아니라는 점은 명백할 것이다.

또한, 하기 청구범위는 본 명세서에 기술된 발명의 속성 및 구체적 특성, 및 언어의 문제로서 그들 중에 포함되는 본 발명의 범위의 모든 언급의 모두를 커버하는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다.

특히, 청구범위에 있어서 단수로 언급된 성분 또는 화합물은 어디서든지 그 문맥이 허용하는 그러한 성분들의 호환성 혼합물을 포함하는 것으로 의도된다는 점이 이해되어야 한다.

Claims

(a) 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 약 40 내지 60 중량%,

(b) 종래의 2-스트로크 윤활제 첨가제와 최종 에스테르 베이스스톡과의 화합성(compatibility)을 증진시키는 디카복실산 에스테르 커플링제로서, 18 내지 36 개의 탄소원자를 갖는 디카복실산을 6 내지 14 개의 탄소원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 모노알콜과 반응시킴으로써 형성되는 것인 디카복실산 에스테르 커플링제 약 15 내지 35 중량%, 및

(c) 상기 윤활제의 물리적 성질을 조정하기 위한 1종 이상의 추가의 에스테르로서, (1) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산의 폴리올 에스테르, (2) 약 5 내지 12 개의 탄소원자를 갖는 디카복실산 및 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 디카복실산 에스테르, (3) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산 에스테르, 및 (4) 그들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 1종 이상의 추가의 에스테르 잔량

을 포함하는 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물(상기에서, 모든 중량%는 상기 베이스스톡 중의 에스테르의 총 중량을 기준으로 한 것임).
제1항에 있어서, 상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르가 (ⅰ) 산 촉매 및 반응 혼합물 중의 카복실기 대 하이드록실기의 몰비가 약 0.25:1 내지 약 0.50:1 범위인 과량의 하이드록실기의 존재 하에 네오펜틸 폴리올을 5 내지 18 개의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산과 반응시킴으로써 부분 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 형성하고, (ⅱ) 상기 부분 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 5 내지 18개의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 직쇄 모노카복실산 과량과 반응시킴으로써 최종 에스테르 생성물을 수득함에 의하여 형성되는 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르가 하기 구조식으로 표시되는 네오펜틸 폴리올로부터 형성되는 폴리네오펜틸 폴리올 부분 에스테르로부터 형성되는 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물:

상기 식에서, 각각의 R은 -CH₃, -C₂H₅ 및 -CH₂OH로 구성된 군으로부터 선택된다.
제3항에 있어서, 상기 네오펜틸 폴리올이 펜타에리트리톨, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 네오펜틸 글리콜 및 그들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리올인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제3항에 있어서, 상기 네오펜틸 폴리올이 펜타에리트리톨인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르가 약 45 내지 55 중량%의 양으로 존재하고, 상기 커플링제가 약 20 내지 30 중량%의 양으로 존재하는 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제1항에 있어서, 상기 커플링제를 형성하기 위하여 반응시키는 모노알콜이 6 내지 10 개의 탄소원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 모노알콜인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제1항에 있어서, 상기 커플링제를 형성하기 위하여 반응시키는 디카복실산이 이합체 산인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제1항에 있어서, 상기 커플링제를 형성하기 위하여 반응시키는 모노알콜이 2-에틸헥산올인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제1항에 있어서, 상기 커플링제가 디-2-에틸헥실 다이머레이트인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제1항에 있어서, 상기 추가의 에스테르가 직쇄 모노카복실산의 폴리올 에스테르인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제11항에 있어서, 상기 산이 6 내지 20 개의 탄소원자를 갖는 포화 또는 불포화 모노카복실산인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제11항에 있어서, 상기 폴리올 에스테르가 네오펜틸 폴리올을 에스테르화함으로써 형성된 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제13항에 있어서, 상기 네오펜틸 폴리올이 트리메틸올프로판인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제13항에 있어서, 상기 에스테르가 트리메틸올프로판 트리올레에이트인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제1항에 있어서, 상기 추가의 에스테르가 1종 이상의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 디카복실산 에스테르인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제16항에 있어서, 상기 추가의 에스테르를 형성하기 위하여 반응시키는 모노알콜이 6 내지 22 개의 탄소원자를 갖는 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제17항에 있어서, 상기 추가의 에스테르를 형성하기 위하여 반응시키는 모노알콜이 이소트리데실 알콜 및 이소데실 알콜로부터 선택되고, 상기 에스테르가 디이소트리데실 세바세이트, 디이소데실 아디페이트 및 그들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제1항에 있어서, 상기 추가의 에스테르가 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산 및 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 반응 생성물인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제19항에 있어서, 상기 모노알콜이 6 내지 10 개의 탄소원자를 갖는 분지쇄 모노알콜인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제20항에 있어서, 상기 분지쇄 모노알콜이 2-에틸헥산올인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제19항에 있어서, 상기 모노카복실산이 6 내지 20 개의 탄소원자를 갖는 포화 또는 불포화 모노카복실산인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제22항에 있어서, 상기 산이 올레산인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제19항에 있어서, 상기 모노카복실산이 올레산이고, 상기 반응 생성물이 2-에틸헥실 올레에이트인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
(a) (ⅰ) 산 촉매 및 반응 혼합물 중의 카복실기 대 하이드록실기의 몰비가 약 0.25:1 내지 약 0.50:1 범위인 과량의 하이드록실기의 존재 하에 네오펜틸 폴리올을 7 내지 12 개의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 직쇄 모노카복실산과 반응시킴으로써 부분 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 형성하고, (ⅱ) 상기 부분 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 7 내지 12 개의 탄소원자를 갖고 분지쇄 산이 약 5 중량% 이하인 1종 이상의 직쇄 모노카복실산 과량과 반응시킴으로써 에스테르화를 완결시킴에 의하여 형성되는 것인 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 약 40 내지 60 중량%,

(b) 18 내지 36 개의 탄소원자를 갖는 디카복실산을 6 내지 14 개의 탄소원자를 갖는 모노알콜과 반응시킴으로써 형성되는 것인 커플링제 약 15 내지 35 중량%, 및

(c) 조성물의 물리적 성질을 조정하기 위한 1종 이상의 추가의 에스테르로서, (1) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산의 폴리올 에스테르, (2) 약 5 내지 12 개의 탄소원자를 갖는 디카복실산 및 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 디카복실산 에스테르, (3) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산 에스테르, 및 (4) 그들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 1종 이상의 추가의 에스테르 약 15 내지 40 중량%

를 포함하는 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물(상기에서, 중량%는 상기 에스테르 베이스스톡 조성물의 총 중량을 기준으로 한 혼합물 중의 에스테르의 중량%임).
제25항에 있어서, 상기 커플링제를 형성하기 위하여 반응시키는 모노알콜이 6 내지 10 개의 탄소원자를 갖는 모노알콜인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제25항에 있어서, 상기 디카복실산 에스테르 커플링제가 이합체 산 에스테르인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
제25항에 있어서, 상기 커플링제가 디-2-에틸헥실 다이머레이트인 것인 생분해성 2-스트로크 엔진 윤활제 에스테르 베이스스톡 조성물.
윤활 처리될 2-스트로크 엔진의 이동 성분들을,

(a) 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르 약 40 내지 60 중량%,

(b) 종래의 2-스트로크 윤활제 첨가제와 최종 에스테르 베이스스톡과의 화합성을 증진시키는 에스테르 커플링제로서, 18 내지 36 개의 탄소원자를 갖는 디카복실산을 6 내지 14 개의 탄소원자를 갖는 모노알콜과 반응시킴으로써 형성되는 것인 에스테르 커플링제 약 15 내지 35 중량%, 및

(c) 상기 윤활제의 물리적 성질을 조정하기 위한 1종 이상의 추가의 에스테르로서, (1) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산의 폴리올 에스테르, (2) 약 5 내지 12 개의 탄소원자를 갖는 디카복실산 및 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 디카복실산 에스테르, (3) 직쇄 및/또는 분지쇄 모노알콜의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산 에스테르, 및 (4) 그들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 1종 이상의 추가의 에스테르 잔량

을 포함하는 에스테르 베이스스톡(상기에서, 모든 중량%는 상기 에스테르 베이스스톡의 총 중량을 기준으로 한 것임)을 포함하는 합성 윤활제 유효량과 접촉시키는 단계를 포함하는 2-스트로크 엔진의 윤활 처리 방법.
제29항에 있어서, 상기 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르가 (ⅰ) 산 촉매 및 반응 혼합물 중의 카복실기 대 하이드록실기의 몰비가 약 0.25:1 내지 약 0.50:1 범위인 과량의 하이드록실기의 존재 하에 네오펜틸 폴리올을 5 내지 18 개의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 직쇄 및/또는 분지쇄 모노카복실산과 반응시킴으로써 부분 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 형성하고, (ⅱ) 상기 부분 폴리네오펜틸 폴리올 에스테르를 5 내지 18개의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 직쇄 모노카복실산 과량과 반응시킴으로써 에스테르화를 완결시킴에 의하여 형성되는 것인 2-스트로크 엔진의 윤활 처리 방법.
제29항에 있어서, 상기 베이스스톡이 대략 하기 중량%의 하기 성분을 포함하는 것인 2-스트로크 엔진의 윤활 처리 방법:

에스테르 중량%

폴리펜타에리트리톨 C_7-10 에스테르 50

2-에틸헥실 다이머레이트 25

디이소트리데실 세바세이트 15

디이소데실 아디페이트 10
제29항에 있어서, 상기 베이스스톡이 대략 하기 중량%의 하기 성분을 포함하는 것인 2-스트로크 엔진의 윤활 처리 방법:

에스테르 중량%

폴리펜타에리트리톨 C_7-10 에스테르 50

2-에틸헥실 다이머레이트 25

2-에틸헥실 올레에이트 10

트리메틸올프로판 트리올레에이트 15
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