KR20170120676A - 방향족 세제 및 이의 윤활 조성물 - Google Patents

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카말라쿠마리 쿤치타파탐 살렘
데이비드 제이. 모어튼
모하메드 지. 파흐마이
개리 엠. 왈커
제임스 피. 로스키
아담 콕스
더블유. 프레스턴 반즈
에완 이. 델브리지
제이슨 이. 멀빈
로버트 디. 두라
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Abstract

본원에 개시된 기술은 윤활 점도의 오일 및 0.2 wt % 내지 10 wt %의 하이드록실 작용성 방향족 화합물의 염을 포함하는 윤활 조성물을 제공한다. 본원에 개시된 기술은 추가로 윤활제 조성물로 기계적 장치를 윤활시키는 방법에 관한 것이다.

Description

방향족 세제 및 이의 윤활 조성물
본원에 개시된 기술은 윤활 점도의 오일(oil of lubricating viscosity) 및 0.2 wt % 내지 10 wt %의 방향족 화합물의 염을 포함하는 윤활 조성물을 제공한다. 본원에 개시된 기술은 추가로 윤활제 조성물로 기계적 장치를 윤활시키는 방법에 관한 것이다.
페놀-기반 세제는 공지되어 있다. 이들 중에는 포름알데하이드로부터 유래된 메틸렌 연결(linkage)과 같은 황 브릿지(bridge) 또는 알킬렌 브릿지로 연결된 페놀계 모노머를 기반으로 한 페네이트가 있다. 페놀계 모노머 자체는 전형적으로 유용성(oil solubility)의 척도를 제공하기 위해 지방족 하이드로카빌 기로 치환된다. 하이드로카빌 기는 알킬 기일 수 있고, 전형적으로, 도데실페놀 (또는 프로필렌 테트라머-치환된 페놀)이 폭넓게 사용되고 있다. 염기성 황화 다가 금속 페네이트에 대한 종래의 참조 문헌으로는 1954년 6월 1일자 Walker 등의 미국 특허 제2,680,96호가 있으며; 또한 1968년 3월 6일자 Meinhardt의 미국 특허 제3,372,116호를 참조하라.
그러나, 최근에, 특정 알킬페놀 및 이로부터 제조된 생성물은 잠재적인 내분비계 교란 물질로서의 이들의 연관성 때문에 철저한 검토가 증가되었다. 특히, 프로필렌의 올리고머, 특히 프로필렌 테트라머(또는 테트라프로페닐)로 알킬화된 페놀을 기반으로 한 알킬페놀 세제는 잔여의 알킬 페놀 화학종을 함유할 수 있다. 따라서, 감소되거나 제거된 양의 도데실 페놀 성분 및 10 내지 15개의 탄소 원자의 프로필렌 올리고머 치환체를 지니는 다른 치환된 페놀을 함유하는, 윤활제, 연료에서, 및 공업용 첨가제로서의 사용을 위한 알킬-치환된 페놀 세제를 개발하는 것이 관심을 받고 있다. 그럼에도 불구하고, 제품은 C10-15 프로필렌 올리고머로부터 제조된 페네이트와 유사한 유용성 파라미터를 가져야하는 것이 바람직하다.
프로필렌의 올리고머로부터 유래된 Cn 알킬 페놀을 함유하지 않는 페네이트 세제를 제조하려는 여러 시도가 이루어지고 있다.
미국 출원 제2011/0190185호(Sinquin 등, 2011년 8월 4일)에는 올리고머화된 알킬하이드록시방향족 화합물의 과염기화 염이 개시되어 있다. 알킬 기는 적어도 약 195℃의 초기 비점 및 325℃ 초과의 최종 비점을 지니는 프로필렌 올리고머를 포함하는 올레핀 혼합물로부터 유래된다. 프로필렌 올리고머는 적어도 약 50중량%의 C 14 내지 C20 탄소 원자를 포함하는 탄소 원자들의 분포를 함유할 수 있다.
미국 출원 제2011/0124539호(Sinquin 등, 2011년 5월 26일)에는 알킬화된 하이드록시방향족 화합물의 과염기화된 황화 염이 개시되어 있다. 알킬 치환체는 15 내지 약 99wt. %의 분지를 지니는 적어도 하나의 이성질화된 올레핀의 잔기이다. 하이드록시방향족 화합물은 페놀, 크레졸, 자일레놀, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
미국 출원 제2011/0118160호(Campbell 등, 2011년 5월 19일)에는 내분비계 교란 화학물질을 실질적으로 함유하지 않는 알킬화된 하이드록시방향족 화합물이 개시되어 있다. 알킬화된 하이드록시방향족 화합물은 약 20 내지 약 80개의 탄소 원자를 지니는 적어도 하나의 분지화된 올레핀계 프로필렌 올리고머와 하이드록시방향족 화합물을 반응시킴으로써 제조된다. 적합한 하이드록시방향족 화합물은 페놀, 카테콜, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 피로갈롤, 및 크레졸 등을 포함한다.
미국 출원 제2010/0029529호(Campbell 등, 2010년 2월 4일)에는 올리고머화된 알킬하이드록시방향족 화합물의 과염기화 염이 개시되어 있다. 알킬 기는 적어도 약 195℃의 초기 비점 및 약 325℃ 이하의 최종 비점을 지니는 프로필렌 올리고머를 포함하는 올레핀 혼합물로부터 유래된다. 적합한 하이드록시방향족 화합물은 페놀, 카테콜, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 피로갈롤, 및 크레졸 등을 포함한다.
미국 출원 제2008/0269351호(Campbell 등, 2008년 10월 30일)에는 하이드록시방향족 화합물을 약 20 내지 약 80개의 탄소 원자를 지니는 분지형 올레핀계 올리고머와 반응시킴으로써 제조되는 내분비계 교란 화학물질을 실질적으로 함유하지 않는 알킬화된 하이드록시방향족 화합물이 개시되어 있다.
국제 출원 WO 2013/059173호(Cook 등, 2013년 4월 25일)에는 올리고머화된 알킬하이드록시방향족 화합물의 과염기화 염이 개시되어 있다. 알킬 기는 매우 짧은 하이드로카빌 기(즉, 1 내지 8개의 탄소 원자)와 긴 하이드로카빌 기(적어도 약 25개의 탄소 원자)의 조합이다. 적합한 화합물은 파라-크레졸과 폴리이소부틸렌-치환된 페놀의 혼합물로부터 제조된 것들을 포함한다.
다른 일반적인 기술은 하기 일반 구조식의 염이 개시된 미국 특허 제6,310,009호(Carrick 등, 2001년 10월 30일)의 것을 포함한다:
Figure pct00001
상기 식에서, R은 1 내지 60개의 탄소 원자, 예를 들어, 9 내지 18개의 탄소 원자의 알킬 기일 수 있다. R1은 다양한 사슬 길이들의 혼합을 포함할 것이고, 그에 따라서 상기 수들은 R1 기에서 탄소 원자의 평균 개수(수 평균)를 나타낼 것으로 이해된다.
US 2007/0049508호(Stonebraker 등, 2008년 10월 14일)에는 내분비계 교란 화학물질을 실질적으로 함유하지 않는 선형 알킬페놀 유래된 세제가 개시되어 있다. 이는 (1) 적어도 10개의 탄소 원자를 지니는 올레핀으로서, 올레핀의 90몰% 초과가 선형 C20-C30 n-알파 올레핀이고, 올레핀의 10 몰% 미만이 20개 미만의 탄소 원자의 선형 올레핀이고, 올레핀의 5 몰% 미만이 18개 또는 그 미만의 탄소의 분지쇄 올레핀인 올레핀, 및 (2) 하이드록시방향족 화합물의 반응 생성물의 염을 포함한다. 하이드록시방향족 화합물은 페놀, 카테콜, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 및 피로갈롤로 이루어진 군으로부터 선택된다는 것이 교시되어 있다.
US 20050288194호(Small 등, 2005년 12월 29일)에는 C2 내지 C6 알킬렌 글리콜 및 C2 내지 C4 카복실산의 존재에서 유용성 알킬페놀을 알칼리 토금속 염기, 알파 아미노산, 및 C1 내지 C6 알데하이드와 접촉시키고; 약 150℃ 내지 약 225℃의 온도에서 반응성 조건하에 반응시킴을 포함하는 올리고머 페놀계 세제 조성물을 제조하기 위한 공정이 개시되어 있다. 문단 [0030]에는 알킬 페놀이 벤젠 고리 상에 2개의 하이드록시 기를 지니고, 그에 따라서 알킬 카테콜, 알킬 레조르시놀, 및 알킬 하이드로퀴논으로부터 선택될 수 있음이 교시되어 있다.
US 6,235,688호(Small 등, 2001년 5월 22일)에는 10% 내지 50%의 액체 유기 희석제 및 30% 내지 90%의 치환된 하이드로카바릴 금속 염을 지니는 비-요변성 나트륨-비함유 윤활제 첨가제가 개시되어 있다. 금속 염에서 금속의 적어도 30몰%는 리튬이고, 염은 나트륨을 본질적으로 함유하지 않는다. 리튬에 기인한 비-요변성 윤활제 첨가제의 BN은 150 미만이다. 이러한 첨가제는 흑색 슬러지 침착물 및 피스톤 침착물을 감소시키는데 유용하다.
US 2004/077507호(Lange 등, 2004년 4월 22일자 공개됨)에는 적어도 하나의 삼차 또는 사차 탄소 원자를 지니는 적어도 하나의 장쇄 알킬 라디칼을 지니는 알콕실화된 알킬페놀이 제조되고, 연료 및 윤활제 조성물에서 연료 또는 윤활제 첨가제로서 사용되는 것이 개시되어 있다. 알콕실화된 알킬페놀은 밸브의 스티킹(sticking)을 감소시키고, 밸브에서 폴리머 침착물로 인해 샤프트-스프링력이 밸브를 적절하게 폐쇄시키기에 더 이상 충분하지 않은 경우에 내부 연소 엔진의 하나 이상의 실린더에 대한 압축의 완전 손실을 감소시키는데 유용할 수 있다
US 2014/130767호(Marsh 등, 2014년 1월 8일자 공개됨)에는, 미반응된 알킬페놀 출발 물질로부터 옥시알킬화된 페놀계 작용 기를 지니는, 알킬페놀로부터 제조된 과염기화된 황화 칼슘 페네이트 세제 첨가제, 및 이를 포함하는 윤활 조성물이 개시되어 있다.
국제 특허 출원 WO/US2014/033323호(Zhang 등, 2014년 4월 8일자 출원됨)에는 윤활 점도의 오일, 및 옥시알킬화된 하이드로카빌 페놀을 포함하는 윤활 조성물로서, 옥시알킬화된 하이드로카빌 페놀이 40 내지 96개의 탄소 원자의 적어도 하나의 지방족 하이드로카빌 기로 치환되고, 옥시알킬화된 하이드로카빌 페놀이 방향족 하이드로카빌 기를 실질적으로 함유하지 않는 윤활 조성물이 개시되어 있다.
유럽 특허 공보 EP 2 374 866 A1호(Dambacher 등, 2011년 10월 12일자 공개됨)는 (A) 윤활 점도의 오일; 및 (B) 첨가제 성분으로서, 옥시알킬화된 하이드로카빌 페놀 축합물의 유용성 혼합물을 포함하는 윤활유 조성물로서, 옥시알킬 기가 화학식 -(R'O)n-(여기서 R'는 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌 기이고; n은 독립적으로 0 내지 10임)을 지니고; 혼합물에서 페놀계 하이드록실 기의 45 몰% 미만이 옥시알킬화되지 않고; 혼합물에서 옥시알킬 기의 55 몰% 이상이 화학식 -R'O-(여기서, n은 1임)인 윤활유 조성물을 사용함으로써 침착물을 감소시키는 것에 관한 것이다.
US 5,510,043호(Noue, 1996년 4월 23일자 공개됨)에는 황화 모노알킬카테콜의 알칼리 토금속 염을 포함하는 윤활유 첨가제가 개시되어 있다. 모노알킬카테콜의 알킬 기는 14 내지 30개의 탄소 원자를 지닌다. 염은 내부 연소 엔진에 고온에서의 항산화제, 마찰-감소 및 마모-방지제 특성을 제공하는 것으로 보고되어 있다.
US 4,221,673호(Robson 등, 1980년 9월 9일자 공개됨)에는 탁월한 녹 방지 특성을 지니는 윤활유 첨가제가 황화 또는 비-황화 페네이트의 생산에서 10 내지 50중량%의 알킬디하이드록시벤젠을 첨가함으로써 생산될 수 있다는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이 특허는 형성된 과염기화된 황화 페네이트의 점도가 노닐카테콜의 첨가량을 증가시키면 증가되고, 노닐카테콜의 양이 100%일 때에 윤활유 첨가제가 칼슘 하이드록사이드의 첨가에 의해 고화되는 것으로 보고되어 있다. 비황화 페네이트의 생산에서, 생성물은 알킬디하이드록시벤젠과 알킬페놀의 물리적 혼합물인 반면, 황화 페네이트의 생산에서 생성물은 알킬페놀 및 황 가교를 통해 상기 알킬페놀에 결합된 알킬디하이드록시벤젠을 포함하는 화합물이다. 따라서, 이 특허는 알킬카테콜 또는 이와 같은 황화 알킬카테콜의 사용을 고려하지 않는다.
US 4,643,838호(Liston 등, 1987년 9월 18일자 공개됨)에는 디젤 엔진에 적합한 유용한 윤활유 첨가제인 액체 C18 내지 C24 모노알킬 카테콜이 개시되어 있다. 특히, 액체 알킬 카테콜은 모노알킬 카테콜을 포함하고, 여기서 알킬 치환체는 상응하는 C18-C24 올레핀 혼합물로부터 유래된 C18, C19, C20, C21, C22, C23 및 C24 알킬 기 중 적어도 3개의 혼합물이고, 올레핀 혼합물이 적어도 30몰%의 분지형 올레핀을 함유함을 단서로 한다. C18 내지 C24 모노알킬 카테콜은 마찰 개질제로서 개시되어 있다. 세제의 제조를 위한 시약으로서 C18 내지 C24 모노알킬 카테콜을 사용한다는 것은 교시되어 있지 않다.
US 4,729,848호(Yamaguchi 등, 1988년 3월 8일자 공개됨)에는 오일 조성물에서 첨가제로서 적합한 디티오인산의 알킬 카테콜 에스테르의 금속 염이 개시되어 있다. 그러한 에스테르의 염을 함유하는 오일 조성물은 개선된 극압/항마모 및 항산화제 특성을 나타낸다. 금속은 아연을 포함하고, 알킬 기는 15 내지 18개의 탄소 원자를 지닐 수 있다. 세제로서 디티오인산의 알킬 카테콜 에스테르의 금속 염을 사용한다는 것은 교시되어 있지 않다.
솔티드 카테콜(salted catechol)은 US 4,058,472호, US 3,816,353호, 및 US 3,864,286호에 기재된 것들과 같은 비-윤활제 기술에 공지되어 있다.
US 4,058,472호(Kablaoui, 1976년 6월 28일자 공개됨)에는 표면 활성 성분으로서 약 0.01 내지 약 10중량%의, 설폰화된 C14-C18 알킬 카테콜 혼합물의 알칼리 금속 또는 암모늄 염, 약 40 내지 약 80-90중량%의 무기 빌더 물질, 0 내지 20중량%의 유기 빌더 물질, 및 약 0.5 내지 약 5%의 특수 용도 성분을 함유하는 세제 조성물로서, 상기 카테콜이 약 50 내지 70 부의 모노 (C14-C18) 알킬 카테콜 및 약 50 내지 30 부의 디 (C14-C18) 알킬 카테콜의 중량 비로 혼합물에 존재하고, 상기 특수 용도 성분이 가용화제, 표백제 및 광택제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원인 세제 조성물이 개시되어 있다.
US 3,816,353호(Sharman, 1970년 5월 5일자 공개됨)에는 패브릭으로부터 상당한 오염물 제거를 야기하는 시간 및 온도의 조건하에 소정량의 세제 활성 물질을 함유하는 수용액을 상기 패브릭과 접촉시킴에 의한 패브릭을 세척하는 방법으로서, 실질적으로 중성인 pH에서 그리고 포스페이트 빌더 샌드의 부재하에 세척을 수행하고, 세제 활성 물질로서 약 0.01 중량% 내지 약 0.10중량%의 소정 화학식의 폴리설폰화된 알킬페놀을 사용함을 포함하고, 화학식에서, R이 16 내지 22개의 탄소 원자의 선형 알킬이고, X가 H 또는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 암모늄, 또는 삼차 저급 하이드록시 알킬 아미노 양이온이고, n이 1.5 내지 2의 평균이고, 설폰화된 알킬페놀의 20몰% 이하가 OX에 대해 파라 위치에서 방향족 핵 상에 부착된 R을 지니는 방법이 개시되어 있다.
US 3,864,286호(Anderson, 1972년 11월 6일자 공개됨)에는 유기 수용성의 음이온성, 비이온성, 양쪽성 또는 쯔비터이온성 세제-활성 물질 및 조성물의 세정력을 향상시키기에 충분한 양의 빌더로서 특정 화학식의 카테콜 디설포네이트의 염을 포함하는 강력 세제(heavy-duty detergent)가 개시되어 있다.
본원에 개시된 기술은 적절한 유용성을 지니는 페놀계 물질을 제공하고, 마모방지 성능을 제공하고, 산화 성능, 점도 성능, 및 세정력(중간 사슬 길이의 알킬 기의 특징)을 제공하는 것 중 적어도 하나의 문제점을 해결할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 또한 C12 알킬 페놀 모이어티(moiety)를 함유하는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 본원에 개시된 기술은 C12 알킬 페놀 모이어티를 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않을 수 있다.
본원에서 사용되는 "~을 함유하는", 또는 "~을 특징으로 하는"과 동의어인 과도기적 용어 "~을 포함하는"은 포괄적이거나 제한이 없으며, 추가의 언급되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 그러나, 본원에서 "~을 포함하는"의 각각의 언급에서, 용어는 또한 대안적인 구체예로서 문구 "~을 필수적으로 포함하여 구성되는" 및 "~으로 구성되는"을 포함하는 것으로 의도되며, 여기서 "~으로 구성되는"은 명시되지 않은 어떠한 요소 또는 단계를 배제하며, "~을 필수적으로 포함하여 구성되는"은 고려 중인 조성물 또는 방법의 기본적이고 신규하며 본질적인 특징에 실질적으로 영향을 미치지 않는 추가의 언급되지 않은 요소 또는 단계의 포함을 허용한다.
본원에서 사용되는 용어 "방향족 화합물의 염"은 카테콜, 또는 피로갈롤, 또는 레조르시놀, 또는 나프탈렌 기반 등가물과 같이 방향족 기에 직접 결합된 하이드록실 기(휴켈 법칙(Hueckel Rule) 4π+2 전자의 규정 내에서)를 지니는 치환된 및 치환된 화합물을 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 방향족 화합물이 음이온 또는 컨쥬게이트 음이온이거나 염을 형성하는 것으로 기재되는 경우, 방향족 화합물은 추출가능한 수소, 즉, 이의 인접 산소로부터 제거되어 컨쥬게이트 음이온을 수득할 수소를 지니는 적어도 하나의 하이드록실 기를 지닐 것으로 이해된다.
본원에서 지칭되는 TBN는 ASTM D2986-11을 이용하여 측정된다.
본원에 개시된 기술은 윤활 점도의 오일 및 0.2 wt % 내지 10 wt %의 방향족 화합물(전형적으로, 방향족 폴리올 화합물 또는 옥시알킬화된 방향족 화합물로부터 선택됨)의 염을 포함하는 윤활 조성물로서, 염이
적어도 하나의 하이드록시 기; 및 적어도 하나의 추가의 하이드록시 기, 또는 알콕시 기(여기서, 알콕시 기는 하이드로카빌 기, 하이드록시-치환된 하이드로카빌 기, (폴리)에테르 기, 또는 이들의 혼합물로부터 선택됨)에 직접 결합된 방향족 기로부터 유래된 음이온, 및
적어도 10의 원자 중량을 지니는 양이온(전형적으로, 양이온은 금속성 양이온 또는 닉토겐(pnictogen) 양이온일 수 있음)을 포함하는 윤활 조성물을 제공한다.
본원에 개시된 기술을 위하여, 전형적으로 양이온은 금속성 양이온이다.
임의로, 음이온은 적어도 하나의 하이드로카빌 기를 지닐 수 있다.
한 가지 구체예에서, 음이온은 유용성일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 방향족 화합물의 염은 유용성일 수 있다.
한 가지 구체예에서, 음이온은 추가의 하이드로카빌 기를 지니지 않는다. 한 가지 구체예에서, 음이온은 추가의 하이드로카빌 기를 지닌다.
한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 윤활 점도의 오일 및 0.2 wt % 내지 10 wt %의 방향족 화합물의 염을 포함하는 윤활 조성물로서, 염이
적어도 하나의 하이드록시 기; 및 적어도 하나의 추가의 하이드록시 기, 또는 알콕시 기(여기서, 알콕시 기는 하이드로카빌 기, 하이드록시-치환된 하이드로카빌 기, (폴리)에테르 기, 또는 이들의 혼합물로부터 선택됨)에 직접 결합된 방향족 기로부터 유래된 음이온, 및
적어도 10의 원자 중량을 지니는 금속성 양이온(전형적으로, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 양이온)을 포함하는 윤활 조성물을 제공한다.
한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 윤활 점도의 오일 및 0.2 wt % 내지 10 wt %의 방향족 화합물의 염을 포함하는 윤활 조성물로서, 염이
적어도 하나의 하이드록시 기, 및 적어도 하나의 알콕시 기(여기서, 알콕시 기는 하이드로카빌 기, 하이드록시-치환된 하이드로카빌 기, (폴리)에테르 기, 또는 이들의 혼합물로부터 선택됨)에 직접 결합된 방향족 기로부터 유래된 음이온, 및
적어도 10의 원자 중량을 지니는 금속성 양이온(전형적으로, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 양이온)을 포함하는 윤활 조성물을 제공한다.
본원에 개시된 방향족 화합물의 염은 1 wt % 미만, 또는 0.5 wt % 미만, 또는 0.1 wt % 미만의 황을 함유할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 방향족 화합물의 염은 황-비함유이다.
한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 윤활 점도의 오일 및 0.2 wt % 내지 10 wt %의 방향족 화합물(전형적으로, 방향족 폴리올 화합물 또는 옥시알킬화된 방향족 화합물로부터 선택됨)의 황-비함유 염을 포함하는 윤활 조성물로서, 염이
적어도 하나의 하이드록시 기; 및 적어도 하나의 추가의 하이드록시 기, 또는 알콕시 기(여기서, 알콕시 기는 하이드로카빌 기, 하이드록시-치환된 하이드로카빌 기, (폴리)에테르 기, 또는 이들의 혼합물로부터 선택됨)에 직접 결합된 방향족 기로부터 유래된 음이온, 및
적어도 10의 원자 중량을 지니는 양이온(전형적으로, 양이온은 금속성 양이온 또는 닉토겐 양이온일 수 있음)을 포함하는 윤활 조성물을 제공한다.
금속성 양이온은 알칼리 토금속, 예컨대, 칼슘, 바륨 또는 마그네슘 (전형적으로, 칼슘 또는 마그네슘, 흔히 칼슘), 또는 알칼리 금속, 예컨대, 나트륨, 또는 칼륨 (전형적으로, 나트륨)으로부터일 수 있다. 전형적으로, 금속성 양이온은 알칼리 토금속, 예컨대, 칼슘, 또는 알칼리 금속, 예컨대, 나트륨으로부터의 것일 수 있다.
한 가지 구체예에서, 방향족 화합물의 염은 방향족 화합물을 금속 염기와 반응시킴으로써 수득되고/수득가능할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 방향족 화합물의 염은 (i) 방향족 화합물을 에폭사이드, 또는 (폴리)에테르와 반응시켜 중간체(또는 방향족 폴리올)를 형성시키고, (ii) 중간체를 금속 염기와 반응시킴으로써 수득되고/수득가능할 수 있다.
본원에 개시된 기술의 방향족 화합물의 염은 한 가지 구체예에서 설포네이트 작용 기를 함유하지 않는다.
본원에 개시된 기술의 방향족 화합물의 염은 한 가지 구체예에서 포스페이트 작용 기를 함유하지 않는다.
본원에 개시된 기술의 방향족 화합물의 염은 한 가지 구체예에서 보레이트 작용 기를 함유하지 않는다.
본원에 개시된 기술의 방향족 화합물의 염은 한 가지 구체예에서 보레이트 작용 기를 함유한다.
상술된 염은 당업자에게 알려진 공정에 의해 붕소화(boronation)될 수 있다. 붕소화는 과염기화 단계 전, 또는 그 후에 달성될 수 있다. 붕소화는 다수의 붕소화제에 의해 달성될 수 있고; 붕소화에 유용한 물질은 붕산, 메타붕산, 오르토붕산, 알킬 보레이트, 보론 할라이드, 붕소의 폴리머, 붕소의 에스테르 및 유사한 물질을 포함할 것이다. 염의 붕소 함량은, 존재 시에, 전형적으로 0.1 wt % 내지 5 wt %, 또는 1 wt % 내지 5 wt %, 또는 2 wt % 내지 4 wt %일 수 있다.
본원에 개시된 기술의 방향족 화합물의 염은 한 가지 구체예에서 탄소, 수소, 산소, 붕소 및 질소로 구성된 음이온; 및 금속성 양이온으로부터 형성될 수 있다.
본원에 개시된 기술의 방향족 화합물의 염은 한 가지 구체예에서 탄소, 수소, 산소, 및 질소로 구성된 음이온; 및 금속성 양이온으로부터 형성될 수 있다.
본원에 개시된 기술의 방향족 화합물의 염은 한 가지 구체예에서 탄소, 수소, 및 산소로 구성된 음이온; 및 금속성 양이온(전형적으로, 칼슘, 마그네슘 또는 나트륨, 흔히 칼슘)으로부터 형성될 수 있다.
여러 구체예에서, 본원에 개시된 기술의 방향족 화합물의 염은 윤활 조성물의 0.2 wt % 내지 10 wt %, 또는 0.3 내지 8 wt %, 또는 0.4 내지 5 wt % 범위의 양으로 존재할 수 있다. 전형적으로, 방향족 화합물은 윤활 조성물의 0.5 wt % 내지 3 wt %, 또는 1 wt % 내지 2 wt %의 양으로 존재할 수 있다.
본원에 개시된 기술은 한 가지 구체예에서 방향족 화합물을 금속 염기와 반응시킴을 포함하는 방향족 화합물의 염의 제조 공정을 제공한다.
본원에 개시된 기술은 한 가지 구체예에서 에폭사이드, 또는 (폴리)에테르로 중간체(또는 방향족 폴리올)을 형성시키고, 중간체를 금속 염기와 반응시키는 방향족 화합물의 염의 제조 공정을 제공한다.
중간체를 제조하는 공정은 70℃ 내지 175℃, 또는 90℃ 내지 160℃, 또는 95℃ 내지 150℃의 반응 온도에서 수행될 수 있다.
중간체의 형성은 용매의 존재 또는 부재에서 수행될 수 있다. 용매는 탄화수소, 예컨대, 톨루엔, 자일렌, 희석제 오일, 사이클로헥산, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 중간체를 제조하는 공정은 용매의 존재에서 수행된다.
임의로, 용매는 중간체를 금속 염기와 반응시키기 전에 제거된다.
염의 형성은 전형적으로 70℃ 내지 175℃, 또는 90℃ 내지 160℃, 또는 95℃ 내지 150℃의 반응 온도에서 중간체 또는 (방향족 폴리올)을 금속 염기와 반응시킴으로써 수행될 수 있다.
금속 염기는 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 마그네슘 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 소듐 옥사이드를 포함할 수 있다. 전형적으로, 금속 염기는 칼슘 하이드록사이드 또는 소듐 하이드록사이드일 수 있다.
본원에서 사용되는 표현 "닉토겐"(이 용어는 숨이 막히거나 질식한다는 그리스어 니게인(pnigein)으로부터 유래됨)은 질소가 선두인 족인 주기율표의 15족(또는 Va)의 원소를 포함한다. 비-금속성 닉토겐은 질소 및 인(전형적으로, 질소)을 포함한다.
닉토겐 양이온은 일차 아민, 이차 아민, 삼차 아민, 또는 이들의 혼합을 지니는 화합물로부터 수득가능할 수 있다. 전형적으로, 아민 염은 이차 또는 삼차 아민으로부터 유래될 수 있다.
방향족 화합물의 염은 중성 염, 또는 과염기화 염일 수 있다.
중성 염의 TBN은 오일-비함유 기준으로 50 내지 250, 또는 70 내지 165 mg KOH/g일 수 있다.
오일-함유 기준으로, 중성 염의 TBN은 130 내지 200 mg KOH/g, 또는 150 mg KOH/g일 수 있으며; 금속 염기는 0.7 내지 2 미만의 범위일 수 있다.
과염기화 염의 TBN은 오일-비함유 기준으로 200 내지 750, 또는 300 내지 600일 수 있다.
오일-함유 기준으로, 과염기화 염의 TBN은 200 초과 내지 400 (또는 200 내지 312), 또는 350 mg KOH/g 이하일 수 있고; 금속 비율은 2 내지 5, 또는 2 내지 4.7의 범위일 수 있다.
한 가지 구체예에서, 방향족 화합물의 염은 페네이트 및/또는 설포네이트 및/또는 살리실레이트 및/또는 황산 기재(substrate)를 포함하는 소량의 하나 이상의 다른 계면활성제 기재 시스템과 "혼성" 세제를 형성시킬 수 있다.
본원에 개시된 윤활 조성물은 XW-Y의 SAE 점도 등급을 지닐 수 있고, 여기서 X는 0, 5, 10, 또는 15일 수 있고; Y는 16, 20, 30, 또는 40일 수 있다.
윤활 점도의 오일은 API 그룹 I, II, III, IV, V, 또는 이들의 혼합의 베이스 오일을 포함할 수 있다.
윤활 점도의 오일은 API 그룹 I, II, III, IV, 또는 이들의 혼합의 베이스 오일을 포함할 수 있다.
윤활 점도의 오일은 API 그룹 II, III, IV, 또는 이들의 혼합의 베이스 오일을 포함할 수 있다.
윤활 점도의 오일은 API 그룹 II, III, 또는 이들의 혼합의 베이스 오일을 포함할 수 있다.
본원에 개시된 기술은 한 가지 구체예에서 본원에 개시된 윤활 조성물로 기계 장치를 윤활시키는 방법을 제공한다.
한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 내부 연소 엔진에 본원에 개시된 윤활의 윤활 조성물을 공급함을 포함하는 내부 연소 엔진을 윤활시키는 방법을 제공한다.
내부 연소 엔진은 실린더 보어(cylinder bore), 실린더 블록(cylinder block), 또는 피스톤 링(piston ring) 상에 스틸 표면을 지닐 수 있다.
내부 연소 엔진은 강력 디젤 내부 연소 엔진(heavy duty diesel internal combustion engine)일 수 있다.
강력 디젤 내부 연소 엔진은 3,500 kg 이상의 "기계적으로 허용가능한 최대 적하 질량(technically permissible maximum laden mass)"을 지닐 수 있다. 엔진은 압축 점화 엔진(compression ignition engine) 또는 포지티브 점화(positive ignition) 천연 가스(natural gas: NG) 또는 LPG (액화 석유 가스(liquefied petroleum gas)) 엔진일 수 있다. 내부 연소 엔진은 객차(passenger car) 내부 연소 엔진일 수 있다. 객차 엔진은 무연 가솔린에 대하여 작동될 수 있다. 무연 가솔린은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 영국 표준 BS EN 228:2008(명칭이 "Automotive Fuels - Unleaded Petrol - Requirements and Test Methods"임)에 의해 규정된다.
객차 내부 연소 엔진은 2610 kg를 초과하지 않는 기준 질량을 지닐 수 있다.
본원에 개시된 기술은 또한 엔진에 본원에 개시된 윤활 조성물을 공급함을 포함하는 4-행정(stroke) 압축 점화 엔진 또는 포지티브 점화 천연 가스 (NG) 또는 LPG 엔진에서 그을음 형성을 제어하는 방법을 제공할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 내부 연소 엔진에 본원에 개시된 윤활 조성물을 공급함을 포함하는 2-행정 또는 4-행정 해양용 디젤 내부 연소 엔진을 윤활시키는 방법을 제공한다. 윤활 조성물은 전형적으로 2-행정 해양용 디젤 실린더 라이너를 윤활시키는데 사용된다.
2-행정 해양용 디젤 엔진은 2-행정의 크로스-헤드 저속 압축-점화 엔진일 수 있고, 일반적으로 200 rpm 미만, 예컨대, 10-200 rpm 또는 60-200 rpm의 속도를 지닌다.
2-행정 해양용 디젤 엔진의 연료는 5000 ppm 이하, 또는 3000 ppm 이하, 또는 1000 ppm 이하의 황 함량으로 황을 함유할 수 있다. 예를 들어, 황 함량은 200 ppm 내지 5000 ppm, 또는 500 ppm 내지 4500 ppm, 또는 750 ppm 내지 2000 ppm일 수 있다.
본원에 개시된 기술은 또한 윤활제에 마모방지 성능, 산화 성능의 제공, 점도 성능, 및 세정력 중 적어도 하나를 제공하기 위한 윤활 조성물에서 본원에 개시된 세제의 용도를 제공한다.
한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 마모방지 성능, 산화 성능, 및 세정력 중 적어도 하나를 제공하기 위한 윤활 조성물에서 본원에 개시된 방향족 화합물의 염의 용도를 제공한다.
한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 마모방지 성능, 산화 성능, 및 세정력 중 적어도 하나를 제공하기 위한 내부 연소 엔진 윤활 조성물에서 본원에 개시된 방향족 화합물의 염의 용도를 제공한다.
본원에 개시된 기술은 윤활 조성물, 내부 연소 엔진을 윤활시키는 방법 및 상술된 바와 같은 용도를 제공한다.
방향족 화합물의 염
상기 개시된 바와 같이, 금속성 양이온은 알칼리 토금속, 또는 알칼리 금속으로부터의 것일 수 있다. 금속성 양이온은 또한 다른 1가 또는 2가 또는 3가 또는 4가 금속 또는 이들의 혼합물로부터의 것일 수 있다. 예를 들어, 금속성 양이온은 또한 구리, 또는 아연으로부터 유래될 수 있다.
전형적으로, 금속성 양이온은 칼륨, 나트륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨, 또는 이들의 혼합으로부터 유래될 수 있다. 예를 들어, 금속성 양이온은 나트륨 또는 칼슘으로부터 유래될 수 있다.
금속성 양이온은 하이드록사이드, 옥사이드, 카보네이트, 또는 바이카보네이트의 금속 염기와 같은 금속 염기로부터 유래될 수 있다. 전형적으로, 금속 염기는 하이드록사이드 또는 옥사이드일 수 있다. 예를 들어, 금속성 양이온은 칼슘 하이드록사이드, 칼슘 옥사이드, 소듐 하이드록사이드, 소듐 옥사이드, 마그네슘 하이드록사이드 또는 마그네슘 옥사이드로부터 유래될 수 있다.
한 가지 구체예에서, 염을 형성시키는 방향족 화합물은 방향족 디올 화합물, 방향족 트리올 화합물, 상기 방향족 디올 또는 트리올 화합물의 알킬에테르, 또는 이들의 조합물일 수 있다.
한 가지 구체예에서, 염을 형성시키는 방향족 화합물은 하기 화학식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00002
상기 식에서,
n은 1 또는 2일 수 있고,
x는 0 내지 2일 수 있고,
R1 또는 R2는 수소 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R3는 수소, 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는) 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 아실 기, -C(=O)XR6, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 5 내지 32개, 또는 6 내지 32개, 또는 6 내지 24개, 또는 8 내지 24개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8일 수 있고,
R5는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7일 수 있고,
R6은 1 내지 24개, 또는 1 내지 18개, 또는 3 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
R7은 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는)일 수 있고,
R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
X는 -O-, -NR9-일 수 있고,
R9는 수소, 또는 1 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
단, R1, R2 및 R3 중 적어도 하나가 수소가 아니고, R1, R2, R5 또는 R8 중 적어도 하나가 수소임을 단서로 한다.
특정 구체예에서, x가 2일 수 있는 경우, 각각의 R3는 5- 또는 6-원 하이드로카빌 고리를 형성시키도록 선택될 수 있고; 하이드로카빌 고리는 포화되거나, 부분 포화되거나, 불포화되어 두 번째 방향족 고리를 형성시킬 수 있다.
특정 구체예에서, n = 2일 경우, 각각의 R2는 함께 취해져 5원 또는 6원 고리를 형성시킬 수 있다.
한 가지 구체예에서, 염을 형성시키는 방향족 화합물은 하기 화학식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00003
상기 식에서,
n은 1 또는 2일 수 있고,
R1은 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R2는 수소일 수 있고,
R3는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는) 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 5 내지 32개, 또는 6 내지 32개, 또는 6 내지 24개, 또는 8 내지 24개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8일 수 있고,
R5는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7일 수 있고,
R7은 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는)일 수 있고,
R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이다.
전형적으로, R3가 수소일 수 있는 경우, R1은 수소가 아닐 수 있다.
전형적으로, R3가 하이드로카빌 기일 수 있는 경우, R1은 수소 또는 -(CH2CHR5-O-)mR6일 수 있다.
한 가지 구체예에서, R3는 수소일 수 있다.
한 가지 구체예에서, R3가 수소일 수 있는 경우, x는 1일 수 있고, n은 1일 수 있다.
한 가지 구체예에서, 염을 형성시키는 방향족 화합물은 하기 화학식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00004
상기 식에서,
x는 0, 1 또는 2일 수 있고,
R1은 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R2는 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R3는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는) 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 5 내지 32개, 또는 6 내지 32개, 또는 6 내지 24개, 또는 8 내지 24개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8일 수 있고,
R5는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7일 수 있고,
R7은 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는)일 수 있고,
R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
단, R1, R2 또는 R5 중 적어도 하나가 수소임을 단서로 한다.
한 가지 구체예에서, 염을 형성시키는 방향족 화합물은 하기 화학식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00005
상기 식에서,
R1은 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R2는 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R3는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 150개의 탄소 원자 또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자를 함유하는) 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 5 내지 32개, 또는 6 내지 32개, 또는 6 내지 24개, 또는 8 내지 24개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8일 수 있고,
R5는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7일 수 있고,
R7은 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는)일 수 있고,
R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
단, R1, R2 또는 R5 중 적어도 하나가 수소임을 단서로 한다.
상기 각각의 화학식에서, 한 가지 구체예에서 R3는 수소이다.
상기 각각의 화학식에서, 한 가지 구체예에서 R3는 상기에 개시된 하이드로카빌 기이다.
한 가지 구체예에서, 염을 형성시키는 방향족 화합물은 하기 화학식으로 표현되는 트리하이드록시 화합물일 수 있다:
Figure pct00006
상기 식에서,
R1은 수소일 수 있고,
각각의 R2는 독립적으로 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R3는 수소, 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는) 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 아실 기, -C(=O)XR6일 수 있고,
R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 5 내지 32개, 또는 6 내지 32개, 또는 6 내지 24개, 또는 8 내지 24개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8일 수 있고,
R5는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7일 수 있고,
R6는 1 내지 24개, 또는 1 내지 18개, 또는 3 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R7은 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는)일 수 있고,
R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
X는 -O-, -NR9-일 수 있고,
R9는 수소, 또는 1 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
단, R2 또는 R3 중 적어도 하나가 수소가 아님을 단서로 한다.
전형적으로, R3가 수소일 수 있는 경우, R2는 수소가 아닐 수 있다.
전형적으로, R3가 하이드로카빌 기일 수 있는 경우, R2는 수소 또는 -(CH2CHR5-O-)mR6일 수 있다.
한 가지 구체예에서, R3는 수소일 수 있다.
한 가지 구체예에서, R3는 수소일 수 있고, x는 1일 수 있고, n은 1일 수 있다.
피로갈롤 기반 방향족 화합물의 경우, -OR1 및 -OR2 기는 상기 나타나 있는 화학식에서 교체될 수 있다. 당업자는 피로갈롤의 알콕실화가 임의의 3개의 하이드록실 기에서 발생할 수 있음을 알 것이다.
한 가지 구체예에서, 트리하이드록시방향족 화합물은 갈산, 갈산의 에스테르, 갈산의 아미드 또는 이들의 혼합으로부터 유래될 수 있다. 본원에 개시된 기술의 갈산 유도체는 하기 화학식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00007
상기 식에서,
R1은 수소일 수 있고,
각각의 R2는 독립적으로 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 5 내지 32개, 또는 6 내지 32개, 또는 6 내지 24개, 또는 8 내지 24개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8일 수 있고,
R5는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7일 수 있고,
R6는 1 내지 24개, 또는 1 내지 18개, 또는 3 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R7은 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는)일 수 있고,
R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
X는 -O-, -NR9-일 수 있고,
R9는 수소, 또는 1 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이다.
한 가지 구체예에서, 염을 형성시키는 방향족 화합물은 하나 이상의 하이드록시 기 및 적어도 하나의 추가의 하이드록시 기, 또는 알콕시 기로 치환된 둘 이상의 에지 공유 고리(edge sharing ring)로 구성될 수 있으며, 여기서 알콕시 기는 하이드로카빌 기, 하이드록시-치환된 하이드로카빌 기, (폴리)에테르 기, 또는 이들의 혼합으로부터 선택될 수 있다.
한 가지 구체예에서, 둘 이상의 에지-공유 고리를 포함하는 염을 형성시키는 방향족 화합물은 하기 화학식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00008
상기 식에서,
R1은 수소일 수 있고,
각각의 R2는 독립적으로 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
각각의 R3는 독립적으로 수소, 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는) 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 아실 기 -C(=O)OR6일 수 있고,
R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개 또는 2 내지 16개, 또는 5 내지 32개, 또는 6 내지 32개, 또는 6 내지 24개, 또는 8 내지 24개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8일 수 있고,
R5는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7일 수 있고,
R6는 1 내지 24개, 또는 1 내지 18개, 또는 3 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5일 수 있고,
R7은 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는)일 수 있고,
R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
m + n = 1 이상이 되도록
m은 0, 1 또는 2일 수 있고,
n은 0, 1, 또는 2일 수 있고,
단, R2 또는 R3 중 적어도 하나가 수소가 아닐 수 있음을 단서로 한다.
한 가지 구체예에서, 염을 형성시키는 방향족 화합물은 카테콜 (즉, 피로카테콜); 레조르시놀; 하이드로퀴논; 피로갈롤; 갈산의 하이드로카빌 에스테르; 나프탈렌-2,3-디올; 나프탈렌-1,8-디올; 나프탈렌-1,5-디올; 나프탈렌-1,7-디올; 나프탈렌-2,6-디올; 이의 모노- 또는 디-알킬화된 유도체; 또는 이들의 혼합물로부터 유래될 수 있다.
염을 형성시키는 방향족 화합물은 임의로 염기 촉매의 존재에서 방향족 화합물을 알킬렌 옥사이드 (전형적으로, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 또는 부틸렌 옥사이드)와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 전형적으로, 반응은 염기 촉매의 존재에서 일어난다.
염기 촉매는 소듐 클로로아세테이트, 소듐 하이드라이드 소듐 하이드록사이드, 또는 포타슘 하이드록사이드를 포함할 수 있다.
하이드로카빌 기(또한 R3로 표현됨)는 선형 또는 전형적으로 적어도 하나의 분지점을 지니는 분지형일 수 있다. 지방족 하이드로카빌 기는 전형적으로 하나를 지니지만, 일부 구체예에서 R3 기를 지니는 것이 요망될 수 있다.
방향족 화합물 및 금속 염기의 금속은 방향족 기에 직접 결합된 -OH에 의해, 또는 옥시알킬화된 기를 따른 -OH 기를 통해 형성된 음이온과 양이온 금속의 상호작용에 의해 염을 형성시키는 것으로 사료된다.
m = 1인 경우, 알콕시 기는 방향족 화합물을 에폭사이드, 예컨대, 사이클릭 에테르와 또는 옥시란을 방향족 화합물의 하이드록실 기와 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 전형적으로, 옥시란은 8 내지 20개, 또는 12 내지 18개의 탄소 원자를 지니는 2-알킬옥시란일 수 있다. 2-알킬옥시란의 예는 2-옥틸옥시란, 2-노닐옥시란, 2-데실옥시란, 2-운데실옥시란, 2-도데실옥시란, 2-트리아데실옥시란, 2-테트라데실옥시란, 2-펜타데실옥시란, 2-헥사데실옥시란, 2-헵타데실옥시란, 2-옥타데실옥시란, 2-노나데실옥시란, 또는 2-에이코실옥시란, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
m = 2 이상인 경우, 알콕시 기는 폴리에테르, 또는 폴리알킬렌 글리콜을 방향족 화합물의 하이드록실 기와 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 폴리에테르 또는 폴리알킬렌 글리콜은 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 기, 또는 이들의 혼합물일 수 있는데, 이는 R1이 에틸렌 기를 포함하는 경우에 생성된 방향족 화합물이 에틸렌 글리콜 및 (i) 프로필렌 글리콜 또는 (ii) 부틸렌 글리콜로부터 유래되는 랜덤 또는 블록 코폴리머일 수 있음을 단서로 한다.
한 가지 구체예에서, 방향족 화합물의 염은 알파 아미노산, 및/또는 C1 내지 C6 알데하이드의 부재에서 형성된다.
닉토겐 양이온
닉토겐을 제조하는데 사용될 수 있는 아민은 당업자에게 알려져 있고, 양성자성 산와 염을 형성시킬 수 있는 아민을 포함하는 것으로 의도된다.
아민은 알킬 아민, 전형적으로 디- 또는 트리- 알킬 아민일 수 있다. 알킬 아민은 1 내지 30개, 또는 2 내지 20개, 또는 3 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알킬 기를 지닐 수 있다. 디알킬 아민의 예는 디에틸아민, 디프로필아민, 디부틸아민, 디펜틸아민, 디헥실아민, 디-(2-에틸헥실)아민, 디-데실아민, 디-도데실아민, 디-스테아릴아민, 디-올레일아민, 디-에이코실아민, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 트리알킬 아민의 예는 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리헥실아민, 트리-(2-에틸헥실)아민, 트리-데실아민, 트리-도데실아민, 트리-스테아릴아민, 트리-올레일아민, 트리-에이코실아민, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
아민은 또한 3차-지방족 일차 아민일 수 있다. 이러한 경우에 지방족 기는 2 내지 30개, 또는 6 내지 26개, 또는 8 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 기일 수 있다. 3차 알킬 아민은 모노아민, 예컨대, 3차-부틸아민, 3차-헥실아민, 1-메틸-1-아미노-사이클로헥산, 3차-옥틸아민, 3차-데실아민, 3차도데실아민, 3차-테트라데실아민, 3차-헥사데실아민, 3차-옥타데실아민, 3차-테트라코사닐아민, 및 3차-옥타코사닐아민을 포함한다.
한 가지 구체예에서, 인산 아민 염은 C11 내지 C14 3차 알킬 일차 기를 갖거나 이들이 혼합되어 있는 아민을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 아민 염은 C14 내지 C18 삼차 알킬 일차 아민을 갖거나 이들이 혼합되어 있는 아민을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 인산 아민 염은 C18 내지 C22 삼차 알킬 일차 아민을 갖거나 이들이 혼합되어 있는 아민을 포함한다.
한 가지 구체예에서, 아민 염은 사차 암모늄 염의 형태일 수 있다. 하이드록시알킬 기를 함유하는 사차 암모늄 염, 및 이들의 합성을 위한 방법의 예는 미국 특허 제3,962,104호에 개시되어 있고, 칼럼 1의 16줄 내지 칼럼 2의 49줄; 칼럼 8의 13줄 내지 49줄, 및 실시예를 참조하라. 특정 구체예에서, 사차 암모늄 화합물은 알킬화에 의해 모노아민으로부터, 즉, 단지 단일의 아미노 기를 지니는, 다시 말해, 삼차 아민 질소에 부착된 임의의 3개의 하이드로카빌 기 또는 치환된 하이드로카빌 기에서 추가의 아민 질소 원자를 지니지 않는 삼차 아민으로부터 유래된다. 특정 구체예에서, 사차 암모늄 이온에서 중앙 질소에 부착된 임의의 하이드로카빌 기 또는 치환된 하이드로카빌 기에서 추가의 아민 질소 원자는 존재하지 않는다. 테트라알킬암모늄 하이드록사이드는 1 내지 30개, 또는 2 내지 20개, 또는 3 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알킬 기를 함유할 수 있다. 테트라알킬암모늄 하이드록사이드는 테트라프로필암모늄 하이드록사이드, 테트라부틸암모늄 하이드록사이드, 테트라펜틸암모늄 하이드록사이드, 테트라헥실암모늄 하이드록사이드, 테트라-2-에틸헥실암모늄 하이드록사이드, 또는 테트라데실암모늄 하이드록사이드, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
아민은 사차화제(quaternising agent), 또는 이들의 혼합물로 사차화될 수 있다.
질소 또는 산소 함유 화합물은 추가로 아미노알킬 치환된 헤테로사이클릭 화합물, 예컨대, 1-(3-아미노프로필)이미다졸 및 4-(3-아미노프로필)모르폴린, 1-(2-아미노에틸)피페리딘, 3,3-디아미노-N-메틸디프로필아민, 또는 3,3-아미노비스(N,N-디메틸프로필아민)을 포함할 수 있다.
사차 암모늄 염 및 이를 제조하기 위한 방법의 다른 예는 본원에 참조로 포함되는 다음 특허들, 즉, US 4,253,980호, US 3,778,371호, US 4,171,959호, US 4,326,973호, US 4,338,206호, 및 US 5,254,138호에 기재되어 있다.
아민 염이 방향족 아민으로부터 얻어지는 경우, 방향족 아민은 피리디늄 이온, 또는 이미다졸륨 이온과 같은 이온을 형성시킬 수 있다. 특정 사차 포스포늄 염은 알데하이드 및 할라이드, 예를 들어, 테트라키스(하이드록시메틸)포스포늄 할라이드(전형적으로, 클로라이드)와 포스핀의 반응에 의해 제조될 수 있다.
사차 닉토겐 할라이드 화합물은 상업적으로 입수가능한 물질일 수 있거나, 이는 공지된 기술에 의해 하이드로카빌 할라이드와 삼차 아민의 반응에 의해 제조될 수 있다. 이러한 반응은 개별적인 용기에서 또는 동일한 용기에서 일어날 수 있으며, 용기에서 이는 순차적으로(또는 동시에) 유용성의 산성 화합물과 반응되고, 유용성의 산성 화합물은 이의 금속 중화된 형태로 미리(또는 동시에) 운반될 수 있다.
윤활 점도의 오일
윤활 조성물은 윤활 점도의 오일을 포함한다. 그러한 오일은 천연 및 합성 오일, 하이드로크래킹(hydrocracking), 수소화, 및 하이드로피니싱(hydrofinishing)으로부터 얻어진 오일, 비정련된, 정련된 및 재-정련된 오일 및 이들의 혼합물을 포함한다.
비정련된 오일은 일반적으로 추가의 정제 처리 없이(또는 거의 없이) 천연 또는 합성 공급원으로부터 직접적으로 얻어지는 것들이다.
정련된 오일은 하나 이상의 특성들을 개선시키기 위해 하나 이상의 정제 단계로 추가 처리된 점을 제외하고 비정련된 오일과 유사하다. 정제 기술은 당해 기술 분야에 알려져 있으며, 용매 추출, 이차 증류, 산 또는 염기 추출, 여과, 및 퍼콜레이션(percolation) 등을 포함한다.
재-정련된 오일은 또한 재생되거나 재가공된 오일로서 알려져 있으며, 정련된 오일을 얻는데 이용된 공정과 유사한 공정에 의해 얻어지며, 흔히 소비된 첨가제 및 오일 파괴 제품의 제거에 관한 기술에 의해 추가로 가공된다.
본 발명의 윤활제를 제조하는데 유용한 천연 오일은 동물성 오일, 식물성 오일(예, 피마자유), 액화 석유계 오일과 같은 미네랄 윤활 오일, 및 파라핀계, 나프텐계 또는 혼합된 파라핀계-나프텐계 유형의 용매-처리된 또는 산-처리된 미네랄 윤활 오일 및 석탄 또는 셰일(shale)로부터 얻어진 오일 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
합성 윤활 오일이 유용하고, 탄화수소 오일, 예컨대, 중합된 및 혼성중합된 올레핀(예, 폴리부틸렌, 폴리프로필렌, 프로필렌이소부틸렌 코폴리머); 폴리(1-헥센), 폴리(1-옥텐), 폴리(1-데센), 및 이들의 혼합물; 알킬-벤젠 (예, 도데실벤젠, 테트라데실벤젠, 디노닐벤젠, 디-(2-에틸헥실)-벤젠); 폴리페닐 (예, 바이페닐, 터페닐, 알킬화 폴리페닐); 디페닐 알칸, 알킬화 디페닐 알칸, 알킬화 디페닐 에테르 및 알킬화 디페닐 설파이드 및 이들의 유도체, 유사체 및 동족체 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
그 밖의 합성 윤활유는 폴리올 에스테르(예컨대, Priolube®3970), 디에스테르, 인-함유 산의 액체 에스테르(예, 트리크레실 포스페이트, 트리옥틸 포스페이트, 및 데칸 포스폰 산의 디에틸 에스테르), 또는 폴리머 테트라하이드로푸란을 포함한다. 합성 오일은 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응에 의해 생산될 수 있고, 전형적으로 수성이성화된(hydroisomerised) 피셔-트롭쉬 탄화수소 또는 왁스일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 오일은 피셔-트롭쉬 가스에서 액체로의 합성 과정뿐만 아니라 다른 가스에서 액체 오일로의 합성 과정에 의해 제조될 수 있다.
윤활 점도의 오일은 또한 미국 석유 협회(American Petroleum Institute: API)의 베이스 오일 변경에 대한 규정(Base Oil Interchangeability Guideline)에 명시된 바와 같이 규정될 수 있다. 5개의 베이스 오일 그룹은 다음과 같다: 그룹 I (황 함량 >0.03 wt %, 및/또는 <90 wt % 포화물, 점도 지수 80-120); 그룹 II (황 함량 ≤0.03 wt %, 및 ≥90 wt % 포화물, 점도 지수 80-120); 그룹 III (황 함량 ≤0.03 wt %, 및 ≥90 wt % 포화물, 점도 지수 ≥120); 그룹 IV (모두 폴리알파올레핀(polyalphaolefin: PAO)); 및 그룹 V (그룹 I, II, III, 또는 IV에 포함되지 않는 다른 모든 것들).
윤활 점도의 오일은 또한 SAE 간행물["Design Practice: Passenger Car Automatic Transmissions", 제 4회, AE-29, 2012, 12-9쪽]뿐만 아니라 US 8,216,448호(칼럼 1의 57줄)에 기재된 바와 같이 110 이상 및 120 미만의 점도 지수를 지니는 그룹 II 베이스 오일을 지칭하는 용어인 API 그룹 II+ 베이스 오일일 수 있다.
윤활 점도의 오일은 또한 130 이상의 점도 지수를 지니는 그룹 III+ 베이스 오일을 지칭하는 용어인 API 그룹 III+ 베이스 오일일 수 있다. 그룹 III+는 당해 분야에 공지되어 있으며, Nancy DeMarco에 의해 "SK Sees Group III Shortfall"라는 표제의 논문에서 2014년 2월 26일자의 "Lube Report"에 기재되어 있다. 이 논문은 http://www.aselube.com/media/11910/sk_sees_group_iii_shortfall.pdf로부터 입수가능할 수 있다.
윤활 점도의 오일은 API 그룹 IV 오일, 또는 이들의 혼합, 즉, 폴리알파올레핀일 수 있다. 폴리알파올레핀은 메탈로센 촉매작용된 공정에 의해 또는 비-메탈로센 공정으로부터 제조될 수 있다.
윤활 점도의 오일은 API 그룹 I, 그룹 II, 그룹 III, 그룹 IV, 그룹 V 오일 또는 이들의 혼합을 포함한다.
흔히, 윤활 점도의 오일은 API 그룹 I, 그룹 II, 그룹 II+, 그룹 III, 그룹 IV 오일 또는 이들의 혼합일 수 있다. 대안적으로, 윤활 점도의 오일은 흔히 API 그룹 II, 그룹 II+, 그룹 III 또는 그룹 IV 오일 또는 이들의 혼합일 수 있다. 대안적으로, 윤활 점도의 오일은 흔히 API 그룹 II, 그룹 II+, 그룹 III 오일 또는 이들의 혼합일 수 있다.
존재하는 윤활 점도의 오일의 양은 전형적으로 100 wt %로부터 상기 본원에 기재된 바와 같은 첨가제, 및 다른 성능 첨가제의 양의 합을 뺀 후 남아 있는 나머지일 수 있다.
윤활 조성물은 농축물 및/또는 완전 포뮬레이션된 윤활제의 형태일 수 있다. 본원에 개시된 기술의 윤활 조성물이 농축물(이는 추가의 오일과 조합되어 전부 또는 일부가 최종 윤활제를 형성시킬 수 있음)의 형태인 경우, 본원에 개시된 기술의 성분 대 윤활 점도의 오일 및/또는 대 희석제 오일의 비율은 1:99 내지 99:1 중량, 또는 80:20 내지 10:90 중량의 범위를 포함한다.
한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 수성 조성물이 아니다.
윤활 조성물은, ASTM D445-14에 의해 측정하는 경우, 100℃에서 2 cSt 내지 20 cSt의 동점도(kinematic viscosity)를 지닐 수 있다. 윤활 조성물은 주위 온도(5-30℃)에서 액체이다. 즉, 겔 또는 반고체가 아니다.
그 밖의 성능 첨가제
윤활 조성물은 임의로 다른 성능 첨가제(본원에서 후술되는 바와 같은)의 존재에서 본원에 기재된 방향족 화합물을 윤활 점도의 오일에 첨가함으로써 제조될 수 있다.
본원에 개시된 기술의 윤활 조성물은 추가로 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 분산제, 마모방지제, 분산제 점도 개질제, 마찰 개질제, 점도 개질제, 항산화제, 과염기화 세제, 포움 억제제(foam inhibitor), 해유화제(demulsifier), 유동점 강하제(pour point depressant), 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 윤활 조성물을 제공한다. 한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 폴리이소부틸렌 석신이미드 분산제, 마모방지제, 분산제 점도 개질제, 마찰 개질제, 점도 개질제 (전형적으로, 올레핀 코폴리머, 예컨대, 에틸렌-프로필렌 코폴리머), 항산화제 (페놀계 및 아민계 항산화제 포함), 과염기화 세제 (과염기화 설포네이트 및 페네이트 포함), 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 윤활 조성물을 제공한다.
본원에 개시된 윤활 조성물은 추가로 과염기화 세제를 포함할 수 있다. 과염기화 세제는 비-황 함유 페네이트, 황 함유 페네이트, 설포네이트, 실릭사레이트, 살리실레이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 한 가지 구체예에서 과염기화 세제는 비-황 함유 페네이트, 황 함유 페네이트, 설포네이트 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
전형적으로, 과염기화 세제는 페네이트, 황 함유 페네이트, 설포네이트, 실릭사레이트 및 살리실레이트의 나트륨, 칼슘 또는 마그네슘 (전형적으로, 칼슘) 염일 수 있다. 과염기화 페네이트 및 살리실레이트는 전형적으로 180 내지 450 TBN의 전염기가(total base number)를 지닌다. 과염기화 설포네이트는 전형적으로 250 내지 600, 또는 300 내지 500의 전염기가를 지닌다. 과염기화 세제는 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 한 가지 구체예에서, 설포네이트 세제는, 미국 특허 출원 제2005065045호(및 US 7,407,919호로 승인됨)의 문단 [0026] 내지 [0037]에 기재된 바와 같이, 적어도 8의 금속 비율을 지니는 주로 선형인 알킬벤젠 설포네이트 세제일 수 있다. 선형 알킬 벤젠은 일반적으로 2, 3, 또는 4 위치, 또는 이들의 혼합 위치에서 선형 사슬 상의 어디든 부착된 벤젠 고리를 지닐 수 있다. 주로 선형인 알킬벤젠 설포네이트 세제는 연료 경제를 개선시키는 것을 보조하는데 특히 유용할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 설포네이트 세제는 분지형 알킬벤젠 설포네이트 세제일 수 있다. 분지형 알킬벤젠 설포네이트는 이성질화된 알파 올레핀, 저분자량 올레핀의 올리고머, 또는 이들의 조합물로부터 제조될 수 있다. 전형적인 올리고머는 프로필렌과 부틸렌의 테트라머, 펜타머, 및 헥사머를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 설포네이트 세제는 미국 특허 출원 제2008/0119378호의 문단 [0046] 내지 [0053]에 개시된 바와 같은 하나 이상의 유용성 알킬 톨루엔 설포네이트 화합물의 금속 염일 수 있다.
과염기화 금속-함유 세제는 또한, 예를 들어, 미국 특허 제6,429,178호; 제6,429,179호; 제6,153,565호; 및 제6,281,179호에 기재된 바와 같이, 페네이트 및/또는 설포네이트 성분, 예를 들어, 페네이트/살리실레이트, 설포네이트/페네이트, 설포네이트/살리실레이트, 설포네이트/페네이트/살리실레이트를 포함하는 혼합된 계면활성제 시스템과 형성된 "혼성" 세제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 혼성 설포네이트/페네이트 세제가 사용될 수 있는 경우, 혼성 세제는 유사한 양의 페네이트 및 설포네이트 비누를 각각 도입한 등가량의 별개의 페네이트 및 설포네이트 세제로 여겨질 것이다.
한 가지 구체예에서, 상술된 방향족 화합물의 구현된 염은 또한 대안적인 통상적인 세제 기재, 예컨대, 설포네이트, 페네이트, 살리실레이트, 실릭사레이트, 살리제닌 및 황산 기재와 "혼성" 세제의 형태로 사용될 수 있다. 이에 따라서, 한 가지 구체예에서, 혼성 세제는 주요 부분의 상술된 방향족 화합물의 염 및 소수 부분(기재의 총 중량에 대해 약 20 wt% 미만, 또는 약 15 wt% 또는 10 wt% 또는 5 wt% 미만)의 제 2 기재를 포함할 수 있으며, 제 2 기재는 설포네이트, 페네이트, 살리실레이트, 실릭사레이트, 살리제닌 및 황산 기재 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
윤활 조성물은 페놀-기반 세제, 즉, 기재가 페놀 또는 알킬페놀을 포함하거나 이로부터 유래될 수 있는 세제를 함유할 수 있다. 이러한 유형의 세제는 황-커플링된 페네이트, 알킬렌-커플링된 페네이트, 살리실레이트 (즉, 카복실화된 페놀), 살릭사레이트, 및 살리제닌을 포함한다. 이러한 페놀-기반 세제는 중성 또는 과염기성일 수 있다.
한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 추가로 비-황 함유 페네이트, 또는 황 함유 페네이트, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 비-황 함유 페네이트 및 황 함유 페네이트는 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 비-황 함유 페네이트, 또는 황 함유 페네이트는 중성 또는 과염기성일 수 있다. 전형적으로, 과염기성 비-황 함유 페네이트, 또는 황 함유 페네이트는 180 내지 450 TBN의 전염기가 및 2 내지 15, 또는 3 내지 10의 금속 비율을 지닌다. 중성 비-황 함유 페네이트, 또는 황 함유 페네이트는 80 내지 180 미만의 TBN 및 1 내지 2 미만, 또는 0.05 내지 2 미만의 금속 비율을 지닐 수 있다.
비-황 함유 페네이트, 또는 황 함유 페네이트는 칼슘 또는 마그네슘 비-황 함유 페네이트, 또는 황 함유 페네이트 (전형적으로, 칼슘 비-황 함유 페네이트, 또는 황 함유 페네이트)의 형태일 수 있다. 비-황 함유 페네이트, 또는 황 함유 페네이트는, 존재 시, 윤활 조성물의 0.1 내지 10 wt %, 또는 0.5 내지 8 wt %, 또는 1 내지 6 wt %, 또는 2.5 내지 5.5 wt %로 존재할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 과염기성 페네이트를 함유하지 않을 수 있고, 상이한 구체예에서, 윤활 조성물은 비-과염기성 페네이트를 함유하지 않을 수 있다. 또 다른 구체예에서, 윤활 조성물은 페네이트 세제를 함유하지 않을 수 있다.
페네이트 세제는 전형적으로 p-하이드로카빌 페놀로부터 유래된다. 이러한 유형의 알킬페놀은 황과 커플링되고 과염기화되거나, 알데하이드와 커플링되고 과염기화되거나, 카복실화되어 살리실레이트 세제를 형성시킬 수 있다. 적합한 알킬페놀은 프로필렌의 올리고머, 즉, 테트라프로페닐페놀 (즉, p-도데실페놀 또는 PDDP) 및 펜타프로페닐페놀로 알킬화된 것들을 포함한다. 적합한 알킬페놀은 또한 부텐의 올리고머, 특히 n-부텐의 테트라머 및 펜타머로 알킬화된 것들을 포함한다. 다른 적합한 알킬페놀은 알파-올레핀, 이성질화된 알파-올레핀 및 폴리이소부틸렌과 같은 올리올레핀으로 알킬화된 것들을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 0.2 wt % 미만, 또는 0.1 wt % 미만, 또는 심지어 0.05 wt % 미만의 PDDP로부터 유래된 페네이트 세제를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 윤활제 조성물은 PDDP로부터 유래되지 않은 페네이트 세제를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 PDDP로부터 제조된 페네이트 세제를 포함하고, 여기서 페네이트 세제는 1.0 중량% 미만의 미반응된 PDDP, 또는 0.5 중량% 미만의 미반응된 PDDP를 함유하거나, PDDP를 실질적으로 함유하지 않는다.
한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 중성 또는 과염기성일 수 있는 살리실레이트 세제를 추가로 포함한다. 살리실레이트는 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 살리실레이트 세제는 50 내지 400, 또는 150 내지 350의 TBN, 및 0.5 내지 10, 또는 0.6 내지 2의 금속 비율을 지닐 수 있다. 적합한 살리실레이트 세제는 알킬화된 살리실산, 또는 알킬살리실산을 포함한다. 알킬살리실산은 살리실산의 알킬화 또는 알킬페놀의 카보닐화에 의해 제조될 수 있다. 알킬살리실산이 알킬페놀로부터 제조될 수 있는 경우, 알킬페놀은 상술된 페네이트와 유사한 방식으로 선택될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술의 알킬살리실레이트는 프로필렌의 올리고머, 즉, 테트라프로페닐페놀 (즉, p-도데실페놀 또는 PDDP) 및 펜타프로페닐페놀로 알킬화된 것들을 포함한다. 적합한 알킬페놀은 또한 부탄의 올리고머, 특히 n-부텐의 테트라머 및 펜타머로 알킬화된 것들을 포함한다. 다른 적합한 알킬페놀은 알파-올레핀, 이성질화된 알파-올레핀, 및 폴리이소부틸렌과 같은 폴리올레핀으로 알킬화된 것들을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 PDDP로부터 제조된 살리실레이트 세제를 포함하고, 여기서 페네이트 세제는 1.0 중량% 미만의 미반응된 PDDP, 또는 0.5 중량% 미만의 미반응된 PDDP를 함유하거나, PDDP를 실질적으로 함유하지 않는다.
살리실레이트는, 존재 시, 윤활 조성물의 0.01 내지 10 wt %, 또는 0.1 내지 6 wt %, 또는 0.2 내지 5 wt %, 0.5 내지 4 wt %, 또는 1 내지 3 wt %로 존재할 수 있다.
과염기화 세제는 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 달리 과염기화 또는 초염기화 염으로 지칭되는 과염기 물질은 일반적으로 금속 및 금속과 반응된 특정의 산성 유기 화합물의 화학량론에 따라 중화를 위해 존재할 과량의 금속 함량에 의해 특징화되는 단일 상의 균질한 뉴턴계(Newtonian system)이다. 과염기화 물질은 산성 물질(전형적으로, 무기 산 또는 저급 카복실산, 전형적으로 이산화탄소)을 산성 유기 화합물, 상기 산성 유기 물질을 위한 적어도 하나의 불활성 유기 용매(미네랄 오일, 나프타, 톨루엔, 자일렌 등)을 포함하는 반응 매질, 화학량론적 과량의 금속 염기, 및 촉진제(promoter), 예컨대, 염화칼슘, 아세트산, 페놀 또는 알코올을 포함하는 혼합물과 반응시킴으로써 제조된다. 산성 유기 물질은 일반적으로 오일 중의 가용성의 정도를 제공하기 위해 충분한 수의 탄소 원자를 지닐 것이다. "과도한" 금속의 양(화학량론적으로)은 일반적으로 금속 비율과 관련하여 표현될 수 있다. 용어 "금속 비율"은 산성 유기 화합물의 당량에 대한 금속의 총 당량의 비율이다. 중성 금속 염은 1의 금속 비율을 지닌다. 정상적인 염에 존재하는 금속의 4.5배 만큼 많은 금속을 지니는 염은 3.5 당량, 또는 4.5의 비율 초과의 금속을 지닐 것이다. 용어 "금속 비율"은 또한 "Chemistry and Technology of Lubricants"라는 표제의 표준 교과서[Third Edition, Edited by R. M. Mortier and S. T. Orszulik, Copyright 2010, page 219, sub-heading 7.25]에 설명되어 있다.
과염기화 세제는 0.1 wt % 내지 10 wt %, 또는 0.2 wt % 내지 8 wt %, 또는 0.2 wt % 내지 3 wt %로 존재할 수 있다. 예를 들어, 강력 디젤 엔진에서 세제는 윤활 조성물의 2 wt % 내지 3 wt %로 존재할 수 있다. 객차 엔진의 경우, 세제는 윤활 조성물의 0.2 wt % 내지 1 wt %로 존재할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 엔진 윤활 조성물은 적어도 3, 또는 적어도 8, 또는 적어도 15의 금속 비율을 지니는 적어도 하나의 과염기화 세제를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 과염기화 세제는 윤활 조성물에 적어도 3 mg KOH/g 또는 윤활 조성물에 적어도 4 mg KOH/g, 또는 적어도 5 mg KOH/g의 전염기가 (TBN)를 전달하는 양으로 존재할 수 있고; 과염기화 세제는 윤활 조성물에 3 내지 10 mg KOH/g, 또는 5 내지 10 mg KOH/g를 전달할 수 있다.
본원에서 지칭되는 TBN은 ASTM D2986-11을 이용하여 측정될 수 있다.
윤활 조성물은 분산제, 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다. 분산제는 석신이미드 분산제, 마니히(Mannich) 분산제, 석신아미드 분산제, 폴리올레핀 석신산 에스테르, 아미드, 또는 에스테르-아미드, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 분산제 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 분산제는 단일 분산제로서 존재할 수 있다. 분산제는 2개 이상(전형적으로, 2개 또는 3개)의 상이한 분산제들의 혼합물로서 존재할 수 있고, 이 중 적어도 하나는 석신이미드 분산제일 수 있다.
석신이미드 분산제는 지방족 폴리아민, 또는 이들의 혼합물로부터 얻어질 수 있다. 지방족 폴리아민은 지방족 폴리아민, 예컨대, 에틸렌폴리아민, 프로필렌폴리아민, 부틸렌폴리아민, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 지방족 폴리아민은 에틸렌폴리아민일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 지방족 폴리아민은 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 폴리아민 스틸 바틈(polyamine still bottom), 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
석신이미드 분산제는 방향족 아민, 방향족 폴리아민, 또는 이들의 혼합물의 유도체일 수 있다. 방향족 아민은 4-아미노디페닐아민 (ADPA) (N-페닐페닐렌디아민으로도 알려짐), ADPA의 유도체 (미국 특허 공보 제2011/0306528호 및 제2010/0298185호에 기재된 바와 같은), 니트로아닐린, 아미노카바졸, 아미노-인다졸리논, 아미노피리미딘, 4-(4-니트로페닐아조)아닐린, 또는 이들의 조합물일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 분산제는 방향족 아민의 유도체일 수 있고, 여기서 방향족 아민은 적어도 3개의 비-연속 방향족 고리를 지닌다.
석신이미드 분산제는 폴리에테르 아민 또는 폴리에테르 폴리아민의 유도체일 수 있다. 전형적인 폴리에테르 아민 화합물은 적어도 하나의 에테르 단위를 함유하고, 적어도 하나의 아민 모이어티로 종결된 사슬일 것이다. 폴리에테르 폴리아민은 C2-C6 에폭사이드, 예컨대, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 및 부틸렌 옥사이드로부터 유도된 폴리머를 기반으로 할 수 있다. 폴리에테르 폴리아민의 예는 Jeffamine® 상표하에 판매되고, 텍사스주 휴스턴에 위치된 Hunstman Corporation로부터 상업적으로 입수가능하다.
한 가지 구체예에서 분산제는 폴리올레핀 석신산 에스테르, 아미드, 또는 에스테르-아미드일 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀 석신산 에스테르는 펜타에리트리톨의 폴리이소부틸렌 석신산 에스테르, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 폴리올레핀 석신산 에스테르-아미드는 알코올(예컨대, 펜타에리트리톨) 및 아민(예컨대, 디아민, 전형적으로 디에틸아민)과 반응된 폴리이소부틸렌 석신산일 수 있다.
분산제는 N-치환된 장쇄 알케닐 석신이미드일 수 있다. N-치환된 장쇄 알케닐 석신이미드의 예는 폴리이소부틸렌 석신이미드일 수 있다. 전형적으로, 폴리이소부틸렌 석신산 무수물이 유래될 수 있는 폴리이소부틸렌은 350 내지 5000, 또는 550 내지 3000 또는 750 내지 2500의 수 평균 분자량을 지닌다. 석신이미드 분산제 및 이들의 제법은, 예를 들어, US 특허 제3,172,892호, 제3,219,666호, 제3,316,177호, 제3,340,281호, 제3,351,552호, 제3,381,022호, 제3,433,744호, 제3,444,170호, 제3,467,668호, 제3,501,405호, 제3,542,680호, 제3,576,743호, 제3,632,511호, 제4,234,435호, Re 26,433호, 및 제6,165,235호, 제7,238,650호 및 EP 특허 출원 제0 355 895 A호에 개시되어 있다.
분산제는 또한 임의의 다양한 제제와의 반응으로 통상적인 방법에 의해 후-처리될 수 있다. 이들 중에는 붕소 화합물(예컨대, 붕산), 우레아, 티오우레아, 디머캅토티아디아졸, 카본 디설파이드, 알데하이드, 케톤, 카복실산, 예컨대, 테레프탈산, 탄화수소-치환된 석신산 무수물, 말레산 무수물, 니트릴, 에폭사이드, 및 인 화합물이 있다. 한 가지 구체예에서, 후-처리된 분산제는 보레이트화될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 후-처리된 분산제는 디머캅토티아디아졸과 반응될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 후-처리된 분산제는 인산 또는 아인산과 반응될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 후-처리된 분산제는 테레프탈산 및 붕산(미국 특허 출원 US2009/0054278호에 기재된 바와 같은)과 반응될 수 있다.
한 가지 구체예에서, 분산제는 보레이트화되거나 비-보레이트화될 수 있다. 전형적으로, 보레이트화된 분산제는 석신이미드 분산제일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 무회 분산제는 붕소-함유일 수 있다. 즉, 붕소를 혼입하고, 윤활제 조성물에 상기 붕소를 전달한다. 붕소-함유 분산제는 윤활제 조성물에 적어도 25 ppm의 붕소, 적어도 50 ppm의 붕소, 또는 적어도 100 ppm의 붕소를 전달하는 양으로 존재할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 윤활제 조성물은 붕소-함유 분산제를 함유하지 않을 수 있다. 즉, 최종 포뮬레이션에 10 ppm 이하의 붕소를 전달한다.
분산제는 폴리올레핀으로서 고급 비닐리덴 폴리이소부틸렌, 즉, 50, 70, 또는 75% 초과의 말단 비닐리덴 기(알파 및 베타 이성질체)를 지니는 고급 비닐리덴 폴리이소부틸렌으로부터 얻어질 수 있다. 특정 구체예에서, 석신이미드 분산제는 직접적인 알킬화 경로에 의해 제조될 수 있다. 다른 구체예에서, 이는 직접적인 알킬화 및 염소-경로 분산제들의 혼합물을 포함할 수 있다. 분산제는 "직접적인 알킬화 공정"이라 지칭되는 것에 의해 "엔" 또는 "열" 반응에 의한 석신산 무수물의 반응으로부터 제조되고/수득되고/수득가능할 수 있다. "엔" 반응 메카니즘 및 일반적인 반응 조건은 문헌["Maleic Anhydride", pages, 147-149, Edited by B.C. Trivedi and B.C. Culbertson and Published by Plenum Press in 1982]에 요약되어 있다. "엔" 반응을 포함하는 공정에 의해 제조된 분산제는 분산제 분자의 50 몰 % 미만, 또는 0 내지 30 몰 % 미만, 또는 0 내지 20 몰 % 미만, 또는 0 몰 % 으로 존재하는 카보사이클릭 고리를 지니는 폴리이소부틸렌 석신이미드일 수 있다. "엔" 반응은 180℃ 내지 300℃ 미만, 또는 200℃ 내지 250℃, 또는 200℃ 내지 220℃의 반응 온도를 지닐 수 있다.
분산제는 또한 카보사이클릭 연결 형성을 야기하는 디엘스-올더(Diels-Alder) 화학이 수반되는 흔히 염소-보조 공정으로부터 수득되고/수득가능할 수 있다. 이러한 공정은 당업자에게 알려져 있다. 염소-보조 공정은 분산제 분자의 50 몰 % 이상, 또는 60 내지 100 몰 %로 존재하는 카보사이클릭 고리를 지니는 폴리이소부틸렌 석신이미드일 수 있는 분산제를 생성시킬 수 있다. 열 공정과 염소-보조 공정 둘 모두는 미국 특허 제7,615,521호의 칼럼 4-5 및 제조예 A 및 B에 보다 상세하게 기재되어 있다.
분산제는 5:1 내지 1:10, 2:1 내지 1:10, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:2의 카보닐 대 질소 비(CO:N 비)를 지닐 수 있다. 한 가지 구체예에서, 분산제는 2:1 내지 1:10, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 1:1.4 내지 1:0.6의 CO:N 비를 지닐 수 있다.
분산제는 윤활 조성물의 0 wt % 내지 20 wt %, 0.1 wt % 내지 15 wt %, 또는 0.5 wt % 내지 9 wt %, 또는 1 wt % 내지 8.5 wt %로 존재할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 몰리브데넘 화합물을 추가로 포함하는 윤활 조성물일 수 있다. 몰리브데넘 화합물은 마모방지제 또는 항산화제일 수 있다. 몰리브데넘 화합물은 몰리브데넘 디알킬디티오포스페이트, 몰리브데넘 디티오카바메이트, 몰리브데넘 화합물의 아민 염, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 몰리브데넘 화합물은 윤활 조성물에 0 내지 1000 ppm, 또는 5 내지 1000 ppm, 또는 10 내지 750 ppm, 5 ppm 내지 300 ppm, 또는 20 ppm 내지 250 ppm의 몰리브데넘을 제공할 수 있다.
항산화제는 황화 올레핀, 디아릴아민, 알킬화 디아릴아민, 장애 페놀, 몰리브데넘 화합물 (예컨대, 몰리브데넘 디티오카바메이트), 하이드록실 티오에테르, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 항산화제, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 항산화제는 윤활 조성물의 0 wt % 내지 15 wt %, 또는 0.1 wt % 내지 10 wt %, 또는 0.5 wt % 내지 5 wt %, 또는 0.5 wt % 내지 3 wt %, 또는 0.3 wt % 내지 1.5 wt %로 존재할 수 있다.
디아릴아민 또는 알킬화 디아릴아민은 페닐-α-나프틸아민 (PANA), 알킬화 디페닐아민, 또는 알킬화 페닐나프틸아민, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 알킬화 디페닐아민은 디-노닐화 디페닐아민, 노닐 디페닐아민, 옥틸 디페닐아민, 디-옥틸화 디페닐아민, 디-데실화 디페닐아민, 데실 디페닐아민 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 디페닐아민은 노닐 디페닐아민, 디노닐 디페닐아민, 옥틸 디페닐아민, 디옥틸 디페닐아민, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 알킬화 디페닐아민은 노닐 디페닐아민, 또는 디노닐 디페닐아민을 포함할 수 있다. 알킬화 디아릴아민은 옥틸, 디-옥틸, 노닐, 디-노닐, 데실 또는 디-데실 페닐나프틸아민을 포함할 수 있다.
장애 페놀 항산화제는 흔히 이차 부틸 및/또는 삼차 부틸 기를 입체 장애 기로서 함유한다. 페놀 기는 하이드로카빌 기(전형적으로, 선형 또는 분지형 알킬) 및/또는 제 2 방향족 기에 연결하는 브릿징 기(bridging group)로 추가로 치환될 수 있다. 적합한 장애 페놀 항산화제의 예는 2,6-디-3차-부틸페놀, 4-메틸-2,6-디-3차-부틸페놀, 4-에틸-2,6-디-3차-부틸페놀, 4 프로필-2,6-디-3차-부틸페놀 또는 4-부틸-2,6-디-3차-부틸페놀, 또는 4-도데실-2,6-디-3차-부틸페놀을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 장애 페놀 항산화제는 에스테르일 수 있고, 예를 들어, Ciba로부터의 Irganox™ L-135를 포함할 수 있다. 적합한 에스테르-함유 장애 페놀 항산화제 화학물질의 보다 상세한 설명은 미국 특허 제6,559,105호에서 찾아볼 수 있다.
항산화제로서 사용될 수 있는 몰리브데넘 디티오카바메이트의 예는 R. T. Vanderbilt Co., Ltd.로부터의 Vanlube 822™ 및 Molyvan™ A, 및 Adeka Sakura-Lube™ S-100, S-165, S 600 및 525, 또는 이들의 혼합물과 같은 상표명하에 판매되는 상업적 물질을 포함한다.
한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 추가로 점도 개질제를 포함한다. 점도 개질제는 당해 기술 분야에 공지되어 있으며, 수소화된 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 수소화된 스티렌-이소프렌 폴리머, 수소화된 디엔 폴리머, 폴리알킬 스티렌, 폴리올레핀, 말레산 무수물-올레핀 코폴리머의 에스테르(국제 출원 WO 2010/014655호에 기재된 것들), 말레산 무수물-스티렌 코폴리머의 에스테르, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
분산제 점도 개질제는 작용화된 폴리올레핀, 예를 들어, 알킬화제로 작용화된 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 예컨대, 말레산 무수물과 아민; 아민으로 작용화된 폴리메타크릴레이트, 또는 아민과 반응된 스티렌-말레산 무수물 코폴리머를 포함할 수 있다. 분산제 점도 개질제의 보다 상세한 설명은 국제 공보 WO2006/015130호 또는 미국 특허 제4,863,623호; 제6,107,257호; 제6,107,258호; 제6,117,825호; 및 US 제7,790,661호에 개시되어 있다. 한 가지 구체예에서, 분산제 점도 개질제는 미국 특허 제4,863,623호(칼럼 2의 15줄 내지 칼럼 3의 52줄 참조) 또는 국제 공보 WO2006/015130호(2쪽 문단 [0008] 참조, 제조예는 문단 [0065] 내지 [0073]에 기재됨)에 기재된 것들을 포함할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 분산제 점도 개질제는 미국 특허 US 제7,790,661호 칼럼 2의 48줄 내지 칼럼 10의 38줄에 기재된 것들을 포함할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술의 윤활 조성물은 추가로 분산제 점도 개질제를 포함한다. 분산제 점도 개질제는 윤활 조성물의 0 wt % 내지 5 wt %, 또는 0 wt % 내지 4 wt %, 또는 0.05 wt % 내지 2 wt %, 또는 0.2 wt % 내지 1.2 wt %로 존재할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 마찰 개질제는 아민의 장쇄 지방산 유도체, 장쇄 지방 에스테르, 또는 장쇄 지방 에폭사이드의 유도체; 지방 이미다졸린; 알킬인산의 아민 염; 지방 알킬 타르트레이트; 지방 알킬 타르트리미드; 지방 알킬 타르트라미드; 지방 글리콜레이트; 및 지방 글리콜아미드로부터 선택될 수 있다. 마찰 개질제는 윤활 조성물의 0 wt % 내지 6 wt %, 또는 0.01 wt % 내지 4 wt %, 또는 0.05 wt % 내지 2 wt %, 또는 0.1 wt % 내지 2 wt %로 존재할 수 있다.
마찰 개질제와 관련하여 본원에서 사용되는 용어 "지방 알킬" 또는 "지방"은 10 내지 22개의 탄소 원자를 지니는 탄소 사슬, 전형적으로 선형 탄소 사슬을 의미한다.
적합한 마찰 개질제의 예는 아민의 장쇄 지방산 유도체, 지방 에스테르, 또는 지방 에폭사이드; 지방 이미다졸린, 예컨대, 카복실산과 폴리알킬렌-폴리아민의 축합물; 알킬인산의 아민 염; 지방 알킬 타르트레이트; 지방 알킬 타르트리미드; 지방 알킬 타르트라미드; 지방 포스포네이트; 지방 포스파이트; 보레이트화된 인지질, 보레이트화된 지방 에폭사이드; 글리세롤 에스테르; 보레이트화된 글리세롤 에스테르; 지방 아민; 알콕실화 지방 아민; 보레이트화된 알콕실화 지방 아민; 삼차 하이드록시 지방 아민을 포함한 하이드록실 및 폴리하이드록시 지방 아민; 하이드록시 알킬 아미드; 지방 산의 금속 염; 알킬 살리실레이트의 금속 염; 지방 옥사졸린; 지방 에톡실화 알코올; 카복실산과 폴리알킬렌 폴리아민의 축합물; 또는 지방 카복실산과 구아니딘, 아미노구아니딘, 우레아, 또는 티오우레아 및 이들의 염과 지방산 카복실산으로부터의 반응 생성물을 포함한다.
마찰 개질제는 또한 황화 지방 화합물 및 올레핀, 몰리브데넘 디알킬디티오포스페이트, 몰리브데넘 디티오카바메이트, 폴리올의 해바라기유 또는 대두유 모노에스테르 및 지방족 카복실산과 같은 물질들을 포함할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 마찰 개질제는 장쇄 지방 산 에스테르일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 장쇄 지방 산 에스테르는 모노-에스테르일 수 있고, 또 다른 구체예에서, 장쇄 지방 산 에스테르는 트리글리세라이드일 수 있다.
윤활 조성물은 임의로 적어도 하나의 마모방지제를 추가로 포함한다. 적합한 마모방지제의 예는 티타늄 화합물, 타르타르산 유도체, 예컨대, 타르트레이트 에스테르, 아미드 또는 타르트리미드, 인 화합물의 유용성 아민 염, 황화 올레핀, 금속 디하이드로카빌디티오포스페이트 (예컨대, 아연 디알킬디티오포스페이트), 포스파이트 (예컨대, 디부틸 포스파이트), 포스페이트, 티오카바메이트-함유 화합물, 예컨대, 티오카바메이트 에스테르, 티오카바메이트 아미드, 티오카바믹 에테르, 알킬렌-커플링된 티오카바메이트, 및 비스(S-알킬디티오카바밀) 디설파이드를 포함한다.
마모방지제는 한 가지 구체예에서 국제 공보 WO 2006/044411호 또는 캐나다 특허 CA 1 183 125호에 개시된 바와 같은 타르트레이트 또는 타르트리미드를 포함할 수 있다. 타르트레이트 또는 타르트리미드는 알킬-에스테르 기를 함유할 수 있는데, 여기서 알킬 기에 대한 탄소 원자의 합은 적어도 8일 수 있다. 마모방지제는 한 가지 구체예에서 미국 특허 출원 제2005/0198894호에 개시된 바와 같은 시트레이트를 포함할 수 있다.
윤활 조성물은 추가로 인-함유 마모방지제를 포함할 수 있다. 전형적으로, 인-함유 마모방지제는 아연 디알킬디티오포스페이트, 포스파이트, 포스페이트, 포스포네이트, 및 암모늄 포스페이트 염, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 아연 디알킬디티오포스페이트는 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 마모방지제는 윤활 조성물의 0 wt % 내지 3 wt %, 또는 0.1 wt % 내지 1.5 wt %, 또는 0.5 wt % 내지 0.9 wt %로 존재할 수 있다.
또 다른 부류의 첨가제는 US 7,727,943호 및 US2006/0014651호에 개시된 바와 같은 유용성 티타늄 화합물을 포함한다. 유용성 티타늄 화합물은 마모방지제, 마찰 개질제, 항산화제, 침착 제어 첨가제, 또는 이러한 기능들 중 하나 이상으로서 기능할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 유용성 티타늄 화합물은 티타늄 (IV) 알콕사이드일 수 있다. 티타늄 알콕사이드는 일가 알코올, 폴리올 또는 이들의 혼합물로부터 형성될 수 있다. 일가 알콕사이드는 2 내지 16개, 또는 3 내지 10개의 탄소 원자를 지닐 수 있다. 한 가지 구체예에서, 티타늄 알콕사이드는 티타늄 (IV) 이소프로폭사이드일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 티타늄 알콕사이드는 티타늄 (IV) 2 에틸헥속사이드일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 티타늄 화합물은 비시날 1,2-디올 또는 폴리올의 알콕사이드를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 1,2-비시날 디올은 글리세롤의 지방산 모노-에스테르를 포함하고, 흔히, 지방산은 올레산일 수 있다.
한 가지 구체예에서, 유용성 티타늄 화합물은 티타늄 카복실레이트일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 티타늄 (IV) 카복실레이트는 티타늄 네오데카노에이트일 수 있다.
본원에 개시된 기술의 조성물에 유용할 수 있는 포움 억제제는 폴리실록산, 에틸 아크릴레이트와 2-에틸헥실아크릴레이트의 코폴리머 및 임의로 비닐 아세테이트; 불화 폴리실록산을 포함한 해유화제, 트리알킬 포스페이트, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 (에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드) 폴리머를 포함한다.
본원에 개시된 기술의 조성물에 유용할 수 있는 유동점 강하제는 폴리알파올레핀, 말레산 무수물-스티렌 코폴리머의 에스테르, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리아크릴레이트 또는 폴리아크릴아미드를 포함한다.
해유화제는 트리알킬 포스페이트, 및 본원에 개시된 기술의 비-하이드록시 종결된 아실화 폴리알킬렌 옥사이드와 상이한 에틸렌 글리콜, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 또는 이들의 혼합물의 다양한 폴리머 및 코폴리머를 포함한다.
금속 탈활성화제는 벤조트리아졸의 유도체(전형적으로, 톨릴트리아졸), 1,2,4-트리아졸, 벤즈이미다졸, 2-알킬디티오벤즈이미다졸 또는 2-알킬디티오벤조티아졸을 포함한다. 금속 탈활성화제는 또한 부식 억제제로서 기재될 수 있다.
밀봉물 팽윤제(seal swell agent)는 설폴렌 유도체 Exxon Necton-37™ (FN 1380) 및 Exxon Mineral Seal Oil™ (FN 3200)를 포함한다.
여러 구체예에서 엔진 윤활 조성물은 하기 표에 개시된 바와 같은 조성물을 지닐 수 있다:
Figure pct00009
산업적 적용
한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 내부 연소 엔진을 윤활시키는 방법을 제공한다. 엔진 부품은 스틸 또는 알루미늄의 표면을 지닐 수 있다.
알루미늄 표면은 공정(eutectic) 또는 과공정(hyper-eutectic) 알루미늄 합금일 수 있는 알루미늄 합금으로부터 얻어질 수 있다(예컨대, 알루미늄 실리케이트, 알루미늄 옥사이드, 또는 다른 세라믹 물질로부터 얻어진 것들). 알루미늄 표면은 알루미늄 합금, 또는 알루미늄 복합체를 지니는 실린더 보어, 실린더 블록, 또는 피스톤 링 상에 존재할 수 있다.
내부 연소 엔진은 배기 가스 재순환 시스템을 지닐 수 있거나 지니지 않을 수 있다. 내부 연소 엔진은 방출 제어 시스템 또는 터보차저(turbocharger)가 구비되어 있을 수 있다. 방출 제어 시스템의 예는 디젤 미립자 필터(diesel particulate filter: DPF), 또는 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction: SCR)을 이용하는 시스템을 포함한다.
한 가지 구체예에서, 내부 연소 엔진은 디젤 연료형 엔진(전형적으로, 강력 디젤 엔진), 가솔린 연료형 엔진, 천연 가스 연료형 엔진, 혼합 가솔린/알코올 연료형 엔진, 또는 수소 연료형 내부 연소 엔진일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 내부 연소 엔진은 디젤 연료형 엔진 및 또 다른 구체예에서 가솔린 연료형 엔진일 수 있다. 디젤 연료형 엔진은 통상적인 디젤 연료와 바이오-유래 디젤 연료(즉, 바이오=디젤)의 혼합으로 연료공급될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 디젤 엔진 연료는 5 부피 % 내지 100 부피 %의 바이오-디젤 (즉, B5 내지 b100)을 포함할 수 있고; 한 가지 구체예에서, 디젤 연료는 5 부피 % 내지 50 부피 %의 바이오-디젤 또는 8 부피 % 내지 30 부피 %의 바이오-디젤을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 디젤 연료는 바이오-디젤을 실질적으로 함유하지 않는다(즉, 1 부피 % 미만을 함유한다). 한 가지 구체예에서, 내부 연소 엔진은 강력 디젤 엔진일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 내부 연소 엔진은 가솔린 직접 주입 (gasoline direct injection: GDI) 엔진일 수 있다.
내부 연소 엔진은 2-행정 또는 4-행정 엔진일 수 있다. 적합한 내부 연소 엔진은 해양용 디젤 엔진, 항공용 피스톤 엔진, 저부하 디젤 엔진, 및 자동차 및 트럭 엔진을 포함한다. 해양용 디젤 엔진은 해양용 디젤 실린더 윤활제 (전형적으로, 2-행정 엔진에서), 시스템 오일 (전형적으로, 2-행정 엔진에서), 또는 크랭크케이스 윤활제 (전형적으로, 4-행정 엔진에서)로 윤활될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 내부 연소 엔진은 4-행정 엔진이고, 압축 점화 엔진 또는 포지티브 점화 천연 가스 (NG) 또는 LPG 엔진이다.
내부 연소 엔진을 위한 윤활제 조성물은 황, 인 또는 황산 회분(ASTM D-874) 함량과 관계없이 임의의 엔진 윤활제에 적합할 수 있다. 엔진 오일 윤활제의 황 함량은 1 wt % 이하, 또는 0.8 wt % 이하, 또는 0.5 wt % 이하, 또는 0.3 wt % 이하일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 황 함량은 0.001 wt % 내지 0.5 wt %, 또는 0.01 wt % 내지 0.3 wt %의 범위일 수 있다. 인 함량은 0.2 wt % 이하, 또는 0.12 wt % 이하, 또는 0.1 wt % 이하, 또는 0.085 wt % 이하, 또는 0.08 wt % 이하, 또는 심지어 0.06 wt % 이하, 0.055 wt % 이하, 또는 0.05 wt % 이하일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 인 함량은 0.04 wt % 내지 0.12 wt %일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 인 함량은 100 ppm 내지 1000 ppm, 또는 200 ppm 내지 600 ppm일 수 있다. 전체 황산 회분 함량은 윤활 조성물의 0.3 wt % 내지 1.2 wt %, 또는 0.5 wt % 내지 1.2 wt % 또는 1.1 wt %일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 황산 회분 함량은 윤활 조성물의 0.5 wt % 내지 1.2 wt %일 수 있다. 엔진 오일 윤활제의 TBN (ASTM D2896에 의해 측정하는 경우)은 5 mg KOH/g 내지 15 mg KOH/g, 또는 6 mg KOH/g 내지 12 mg KOH/g, 또는 7 mg KOH/g 내지 10 mg KOH/g일 수 있다.
한 가지 구체예에서, 윤활 조성물은 엔진 오일일 수 있고, 여기서 윤활 조성물은 윤활 조성물의 (i) 0.5 wt % 이하의 황 함량, (ii) 0.12 wt % 이하의 인 함량, 및 (iii) 0.5 wt % 내지 1.1 wt %의 황산 회분 함량 중 적어도 하나를 지니는 것으로 특징화될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "하이드로카빌 치환기" 또는 "하이드로카빌 기"는 당업자에게 잘 알려져 있는 이의 본래의 의미로 사용된다. 구체적으로, 그러한 기는 분자의 나머지에 직접적으로 부착된 탄소 원자를 지니고, 우세한 탄화수소 성질을 지니는 기로 지칭된다. 하이드로카빌 기의 예는 지방족, 지환족, 및 방향족 치환기를 포함한 탄화수소 치환기; 치환된 탄화수소 치환기, 즉, 본원에 개시된 기술의 문맥에서, 치환기의 우세한 탄화수소 성질을 변형시키지 않는 비-탄화수소 기를 함유하는 치환기; 및 헤테로 치환기, 즉, 유사하게 우세한 탄화수소 성질을 지니지만 고리 또는 사슬에 탄소가 아닌 기를 함유할 수 있는 치환기를 포함한다. 용어 "하이드로카빌 치환기" 또는 "하이드로카빌 기"의 보다 상세한 정의는 국제 공보 WO2008147704호의 문단 [0118] 내지 [0119], 또는 공개된 출원 US 2010-0197536호의 문단 [0137] 내지 [0141]에서의 유사한 정의에 기재되어 있다.
하기 실시예는 본원에 개시된 기술의 예시를 제공하는 것이다. 이러한 실시예는 비-배제적이고, 본원에 개시된 기술의 범위를 제한하고자 의도된 것이 아니다.
실시예
모든 반응물 및 첨가제는 달리 언급되지 않는 한 오일-비함유 기준으로 표시된다.
제조예 1 ( 실시예 1(EX1)); 2-((2- 하이드록시헥사데실 ) 옥시 )페놀: 딘 스타크(Dean Stark) 장치 및 질소 블랭킷(nitrogen blanket)(0.5 cfh)이 장착된 2 L 4-목 둥근 바닥 플라스크에 피로카테콜 (165 g), 소듐 하이드록사이드 (6.20 g), 및 톨루엔 (400 mL)을 교반하면서 충전시켰다. 반응 혼합물을 80℃로 가열하고, 2-테트라데실옥시란 (359.9 g)을 1시간에 걸쳐 첨가하고; 혼합물을 이후 3시간 동안 환류에서 가열하였다. 반응 혼합물을 95℃로 냉각시킨 후, 수성 염산 (10%, 200 mL)으로 켄칭시켰다. 반응 혼합물을 정치시키면서 주위 온도로 냉각시키고, 반응 혼합물을 고형물로서 혼합물로부터 분리하였다. 고형물을 액체로부터 분리하고, 세척하여 물을 제거하고, 진공하에 건조시켜 황갈색(tan) 고형물(313 g)을 제공하였다.
제조예 2; 2-((2- 하이드록시헥사데실 ) 옥시 )페놀의 중성 칼슘 염: 딘-스타크 및 질소 블랭킷이 장착된 1 L 둥근 바닥 플라스크에 2-((2-하이드록시헥사데실)옥시)페놀 (150.6 g), 톨루엔 (200 mL) 및 희석제 오일 (48.4 g)을 충전시키고; 혼합물을 교반하면서 68℃로 가열하였다. 메탄올 (20 g) 이어서 수화 석회 (21.3 g)를 서서히 첨가하고; 반응 혼합물의 온도를 74℃로 증가시켰다. 반응 혼합물을 환류에서 2시간 동안 가열하였다(74℃). 반응 혼합물을 130℃에서 스트립핑(stripping)시켜 용매를 제거하고, 필터 보조제(20 g)를 통해 여과하여 갈색 액체(200 g; 칼슘 3.42 wt %; TBN = 139 mg KOH/g)를 제공하였다.
제조예 3; 2-((2- 하이드록시헥사데실 ) 옥시 )페놀의 중성 칼슘 염: 응축기, 열전쌍(thermocouple), 첨가 펀넬 및 블랭킷이 장착된 1 L 둥근 바닥 플라스크에 피로카테콜 (100 g)을 충전시켰다. 카테콜을 100℃로 가열하였다. 포타슘 하이드록사이드 (2.52 g)를 다중 분획으로 첨가하여 135℃ 이하의 발열을 야기하였다. 생성된 적색 용액을 155℃로 가열하고, 2-테트라데실옥시란 (240 g)을 30분에 걸쳐 첨가하였고; 온도가 165℃로 증가되는 것을 관찰되었다. 반응 혼합물을 155℃에서 4시간 동안 유지시키고, 그 후에, 100℃로 냉각시키고, 톨루엔 (100 mL) 및 물 (100 mL)을 첨가하였다. 물을 반응 용기로부터 빼내고, 용기에 딘-스타크 트랩을 장착시켰다. 혼합물을 이후 가열하여(110℃) 물을 제거하였다. 45℃로 냉각시킨 후, 메탄올 (70 mL) 및 희석제 오일 (236.4 g)을 첨가하였다. 수화 석회 (67.2 g)를 분획으로 첨가하고, 생성된 혼합물을 70℃로 이후 115℃로 2시간 동안 가열하여 메탄올, 물 및 톨루엔을 제거하였다. 반응물을 실온으로 냉각시키고, 여과하여 암갈색 오일(591 g; 3.2 wt % 칼슘; TBN 89 mg KOH/g)을 제공하였다.
제조예 4; 2-((2- 하이드록시헥사데실 ) 옥시 ) 페놀의 과염기화 칼슘 염: 프레더릭 응축기(Frederick's condenser), 오버헤드 스터링(overhead stirring), 표면아래 유입구(subsurface inlet), 및 써모웰(thermowell)이 장착된 1 L 둥근 바닥 플라스크에 2-((2-하이드록시헥사데실)옥시)페놀 (100.4 g), 톨루엔 (200 mL), 및 메탄올 (20 mL)를 충전시키고; 혼합물을 55℃로 가열하였다. 수화 석회 (21.5 g)를 강한 교반 및 질소 살포 (0.5 cfh)하에서 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 혼합물을 65℃에서 20분 동안 환류로 가열하였다. 추가의 수화 석회 (41.6 g)를 첨가하고, 이산화탄소의 표면아래 첨가를 개시하였다(0.3 cfh). 100분 후, 탄산화를 중지하고, 반응 혼합물을 질소하에 130℃에서 스트립핑시켰다. 반응 혼합물을 100℃ 아래로 냉각시키고; 희석제 오일을 첨가하고(88.2 g); 생성물 혼합물(151 g; 9.85 wt % Ca; TBN 277 mg KOH/g)을 여과하여 갈색 오일을 제공하였다.
제조예 5; 알킬화된 피로카테콜: 오버헤드 스터러, 환류 응축기 및 첨가 펀넬이 장착된 3 L 둥근 바닥 플라스크에 톨루엔 (1 L) 및 피로카테콜 (500 g)을 충전시켰다. 온도를 110℃로 증가시키고, 그 후에 Amberlyst® 15 (100 g) 하나의 배치로 첨가하였다. 도데칸 (254.8 g)과 톨루엔 (100 mL)의 혼합물을 추가 펀넬을 통해 1시간의 과정에 걸쳐 적가하였다. 반응 혼합물을 110℃에서 4시간 동안 유지시키고, 실온으로 냉각시키고, 여과하고, 진공에서 건조시켜 톨루엔 및 미반응된 올레핀을 제거하였다.
제조예 6; 알킬화된 피로카테콜의 과염기화 칼슘 염: 오버헤드 스터링, 표면아래 가스 유입구, 프레더릭 응축기가 장착된 1 L 둥근 바닥 플라스크에 실시예 5의 알킬화 피로카테콜 (101.7 g), 데실 알코올 (35 g), 에틸렌 글리콜 (28 g), 및 희석제 오일 (123 g)을 충전시켰다. 반응 혼합물을 98℃로 가열하고, 수화 석회 (48 g)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 이후 166℃로 가열하고; 이 때 이산화탄소의 표면아래 살포(0.3 cfh)를 개시하였다. 1시간 후, CO2의 유량을 0.5 cfh로 15분 동안 증가시켰다. 반응 혼합물을 진공하에 스트립핑시키고, 온도를 220℃로 30분 동안 증가시켰다. 반응 혼합물을 필터 보조제 위에서 깨끗히 여과하여 생성물을 암갈색 오일(184 g; 칼슘 8.16 wt %; TBN 231 mg KOH/g)로서 제공하였다.
제조예 17; 옥시알킬화된 카테콜의 붕산화된 칼슘 염: 응축기, 오버헤드 스터링, 및 표면아래 유입구가 장착된 2 L 둥근 바닥 플라스크에 2-((2-하이드록시헥사데실)옥시)페놀 (300 g), 톨루엔 (400 g), 및 메탄올 (22 g)을 충전시키고; 혼합물을 55℃로 가열하였다. 수화 석회 (40 g)를 강한 교반 및 질소 살포(0.5 cfh)하에서 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 혼합물을 65℃에서 20 min 동안 환류로 가열하였다. 추가의 수화 석회 (70 g)를 첨가하고, 이산화탄소의 표면아래 첨가를 개시하였다(0.4 cfh). 120분 후, 탄산화를 중지하고, 반응 혼합물을 질소하에 125℃에서 스트립핑시켰다. 반응 혼합물을 100℃ 아래로 냉각시키고; 희석제 오일(177 g)을 첨가하고; 생성물 혼합물을 여과하여 갈색 오일(9.52% wt 칼슘; TBN 268.5 mg KOH/g)을 제공하였다. 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 과염화 칼슘 염 (100.9 g)을 충전시키고, 교반하면서 질소하에 70℃로 가온시켰다. 붕산(22 g)을 5분에 걸쳐 첨가하고, 반응 온도를 110℃로 증가시켰다. 반응 혼합물을 110℃에서 1.5시간 동안 유지시켰다. 톨루엔 (300 mL)을 반응 혼합물에 첨가하고, 그 온도에서 추가 30분 동안 유지시켰다. 반응 혼합물을 진공하에 140℃에서 스트립핑시키고, 여과하여 갈색 오일(7.48 % wt의 칼슘; 2.54 % wt의 붕소; TBN 217 mg KOH/g)을 수득하였다.
제조예 18; 붕산화 옥시알킬화된 카테콜과 과염기화 칼슘 설포네이트 세제 배합물의 제조; 응축기, 벤트 후크 스터러 (bent hook stirrer), 및 함침형 열전쌍이 장착된 1 L 둥근 바닥 플라스크에 C12/C14 글리시딜 에테르 카테콜 (200.1 g), 및 톨루엔 (254.2 g)을 충전시키고; 혼합물을 강한 교반 및 질소 살포 (0.5 cfh)하에 60℃로 가열하였다. 혼합물을 추가로 65℃로 가열하고, 붕산 (33.3 g)을 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 혼합물을 65℃에서 3.5시간 동안 환류로 가열하고, 그 동안 15.5 g의 물을 분리하였다. 반응 혼합물을 60℃로 냉각시키고, 메탄올 (4.7 mL)을 첨가하였다. 혼합물을 70℃로 가온시키고, 201.1 g의 400 TBN 과염화 칼슘 설포네이트 세제를 첨가하고, 혼합물을 70℃에서 3시간 동안 가열하였다. 생성물 혼합물을 여과하고, 톨루엔을 스트립핑시켜 388.3 g의 물질 (7.08 % wt의 칼슘; 1.23 % wt의 붕소; TBN 197 mg KOH/g)을 수득하였다.
다른 실시예들을 상술된 방식과 유사한 방식으로 제조하였다. 모든 본 발명의 실시예는 표 1에 요약되어 있다.
표 1 - 본 발명의 실시예
Figure pct00010
1. 방향족 폴리올은 금속 염이 제조되는 출발 폴리올을 지칭한다: cat = 카테콜, gall = 1,2,3-트리하이드록시벤젠 (즉, 피로갈롤), nap23 = 나프탈렌-2,3-디올.
2. 알킬레이트는 방향족 고리에 직접 부착된 하이드로카빌 기를 지칭한다: 1 x C12는 12개의 탄소 원자를 함유하는 1개의 알킬 기를 지칭하고, 2 x C12는 12개의 탄소 원자를 함유하는 2개의 알킬 기를 지칭하고, PIB322는 Mn = 322를 지니는 폴리이소부틸렌 알킬레이트를 지칭하고, 기타 등등이다.
3. 옥시알킬레이트 기는 방향족 폴리올의 산소 원자에 부착된 하이드로카빌, 하이드록시-치환된 하이드로카빌, 또는 폴리에테르 기이다.
4. 붕산화된 염, 2.54 중량%의 붕소.
5. 계산됨.
윤활 점도의 그룹 II 베이스 오일에서 일련의 15W-40 강력 디젤 엔진 윤활제를 상술된 첨가제뿐만 아니라 폴리머 점도 개질제를 포함한 통상적인 첨가제, 무회 석신이미드 분산제, 본원에 개시된 기술의 과염기화 세제와 상이한 과염기화 세제, 항산화제 (페놀계 에스테르, 디아릴아민, 및 황화 올레핀의 조합물), 아연 디알킬디티오포스페이트 (ZDDP), 뿐만 아니라 하기(표 2)와 같은 다른 성능 첨가제를 함유시켜 제조하였다.
표 2: 강력 디젤 윤활 조성물 1
Figure pct00011
1. 첨가제 처리 속도는 달리 언급되지 않는 한 오일 비함유 기준이고; 모든 제조예는 표 1에 기재된 바와 같은 오일을 함유함
2. 과염기화 칼슘 황-커플링된 페네이트; 255 TBN; 39% 오일
3. 중성 황-커플링된 페네이트; 145 TBN; 27% 오일
4. 과염기화 칼슘 알킬벤젠 설포네이트; 300 TBN; 42% 오일
5. 과염기화 칼슘 알킬벤젠 설포네이트; 85 TBN; 47% 오일
6. 폴리이소부틸렌 (2200 Mn)으로부터 제조된 석신이미드; 28 TBN; 50% 오일
7. 장애 페놀, 알킬화 디아릴아민, 및 황화 올레핀의 조합물
8. 방향족 아민으로 작용화된 에틸렌/프로필렌 코폴리머; Mn 9000
9. 다른 첨가제는 부식 억제제, 포움 억제제, 및 유동점 강하제를 포함함
윤활 점도의 그룹 III 베이스 오일에서 일련의 5W-30 객차 엔진 윤활제를 상술된 첨가제뿐만 아니라 폴리머 점도 개질제를 포함한 통상적인 첨가제, 무회 석신이미드 분산제, 본원에 개시된 기술의 과염기화 세제와 상이한 과염기화 세제, 항산화제 (페놀계 에스테르, 디아릴아민, 및 황화 올레핀의 조합물), 아연 디알킬디티오포스페이트 (ZDDP), 뿐만 아니라 하기(표 3)와 같은 다른 성능 첨가제를 함유시켜 제조하였다.
표 3: 윤활 조성물 1
Figure pct00012
1. 첨가제 처리 속도는 달리 언급되지 않는 한 오일 비함유 기준이고; 모든 제조예는 표 1에 기재된 바와 같은 오일을 함유함
2. 과염기화 칼슘 황-커플링된 페네이트; 255 TBN; 39% 오일
3. 중성 황-커플링된 페네이트; 145 TBN; 27% 오일
4. 과염기화 칼슘 알킬벤젠 설포네이트; 400 TBN; 42% 오일
5. 고급 비닐리덴 폴리이소부틸렌 (2000 Mn)으로부터 제조된 석신이미드; 12 TBN; 29% 오일
6. 장애 페놀, 알킬화 디아릴아민, 및 황화 올레핀의 조합물
7. 스티렌-부타디엔 블록 코폴리머
8. 다른 첨가제는 마찰 개질제, 부식 억제제, 유동점 강하제, 및 포움 억제제를 포함함
윤활제는 청정도(cleanliness), 즉, 침착물 형성을 방지하거나 감소하는 능력; 슬러지 취급; 그을음 취급; 항산화도; 및 마모 감소에 대하여 평가될 수 있다.
산화 제어를 윤활 조성물에 대하여 산화 유발 시간(oxidation induction time: OIT)을 결정하는 압력 시차 주사 열량계(pressure differential scanning calorimtery: PDSC)를 이용하여 평가하였다. 이는 CEC L-85 T-99를 기준으로 윤활 오일 산업에서 표준 시험 절차이다. 이러한 시험에서, 윤활 조성물을 승온, 전형적으로 시험될 샘플에 대한 평균 분해 온도보다 약 25℃ 아래의 온도(이러한 경우에 690 kPa에서 215℃)로 가열하고, 조성물이 분해되기 시작하는 시간을 측정하였다. 시험 시간(분으로 보고됨)이 길수록, 조성물 및 이 중에 존재하는 첨가제의 산화 안정성이 우수하다.
침착물 제어를 고마츠 핫 튜브(Komatsu Hot Tube: KHT) 시험에 의해 측정하였는데, 여기에는 가열된 유리 튜브가 사용되고, 튜브를 통해 샘플 윤활제는 약 5 mL의 전체 샘플, 전형적으로 연장된 기간, 예컨대, 16시간 동안 0.31 mL/시에서 10 mL/분의 공기 흐름으로 펌핑된다. 유리 튜브를 침착물에 대한 시험의 말미에 0 (매우 무거운 바니시) 내지 10 (바니시 없음)의 등급으로 등급화시켰다. 침착물 제어를 또한 TEOST 33C 벤치 시험(ASTM D6335에 따름)에서 평가하였다.
패널 코커(Panel Coker) 침착물 시험에서, 105℃의 샘플을 325℃에서 유지되는 알루미늄 패널 상에서 4시간 동안 스플래싱(splashing)하였다. 알루미늄 플레이트를 이미지 분석 기술을 이용함으로써 분석하여 유니버셜 등급(universal rating)을 얻었다. 등급 점수는 깨끗한 플레이트는 "100"으로, 침착물 중에 완전히 덮힌 플레이트는 "0"인 것을 기준으로 하였다.
마모방지 성능을 PCS Instruments로부터 입수가능한 프로그래밍된 온도 고주파수 왕복 고리(programmed temperature high frequency reciprocating rig: HFRR)에서 측정하였다. 평가를 위한 HFRR 조건은 200g 하중, 75분 기간, 1000 마이크로미터 행정, 20 헤르츠 주파수, 및 40℃에서 15분의 온도 프로파일 이어서 분당 2℃의 속도에서 160℃로의 온도 증가이다. 마이크로미터의 마모 흔적 및 % 필름 두께로서의 필름 형성을 이후 더 낮은 마모 흔적 값 및 더 높은 필름 형성 값으로 측정하였는데, 이는 개선된 마모 성능을 나타냈다.
객차 포뮬레이션과 강력 디젤 포뮬레이션 둘 모두에 대한 성능 시험은 하기에 요약되어 있다(표 5).
표 5: 산화 및 침착물 시험 결과
Figure pct00013
상기 제시된 데이터는 본원에 개시된 기술이 윤활 조성물에 적절한 유용성, 마모 방지 성능의 제공, 산화 성능의 제공, 점도 성능, 및 세정력 중 적어도 하나를 제공할 수 있다는 것을 나타낸다. 한 가지 구체예에서, 본원에 개시된 기술은 또한 C12 알킬 페놀 모이어티를 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않을 수 있는 윤활 조성물에서 본원에서 입증되는 적어도 하나의 효과를 제공할 수 있다.
상술된 어떠한 물질은 최종 포뮬레이션에서 상호작용할 수 있고, 따라서 최종 포뮬레이션의 성분들이 초기에 첨가되는 것들과 상이할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본원에 개시된 기술의 윤활제 조성물을 이의 의도된 용도로 사용하는 때에 형성되는 생성물을 포함하여 이에 의해 형성된 생성물은 쉽게 설명되지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 모든 그러한 변형 및 반응 생성물은 본원에 개시된 기술의 범위 내에 포함되며; 본원에 개시된 기술은 상술된 성분들을 혼합함으로써 제조된 윤활제 조성물을 포함한다.
상기 언급된 각각의 문헌은 전체가 본원에 참고로 포함된다. 실시예를 제외하고, 또는 달리 분명하게 지시된 경우를 제외하고, 물질, 반응 조건, 분자량, 탄소 원자의 수 및 기타 등등을 명시하는 본 명세서의 모든 수치적 양은 단어 "약"에 의해 변화되는 것을 이해해야 한다. 달리 지시되지 않는 한, 본원에서 지칭되는 각각의 화학 물질 또는 조성물은 이성질체, 부산물, 유도체 및 상업적 등급으로 존재하는 것으로 일반적으로 이해되는 다른 그러한 물질을 함유할 수 있는 상업적 등급 물질로 해석되어야 한다. 그러나, 달리 지시되지 않는 한, 각 화학 성분의 양은 상업적 물질에 통상적으로 존재할 수 있는 임의의 용매 또는 희석제 오일을 배제하고 제시된다. 본원에 기재된 양, 범위 및 비율의 상한치 및 하한치는 독립적으로 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 마찬가지로, 본원에 개시된 기술의 각 요소(element)에 대한 범위 및 양은 임의의 다른 요소에 대한 범위 또는 양과 함께 이용될 수 있다.
본원에 개시된 기술은 이의 바람직한 구체예와 관련하여 설명되었지만, 이의 다양한 변형이 명세서를 읽으면 당업자에게 명백해질 것임을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 기술은 첨부된 청구항의 범위 내에 속하는 그러한 변형을 포함하는 것으로 의도됨을 이해해야 한다.

Claims (42)

  1. 윤활 점도의 오일(oil of lubricating viscosity) 및 0.2 wt % 내지 10 wt %의 하이드록실 작용성 방향족 화합물의 유용성 염(oil soluble salt)을 포함하는 윤활 조성물로서, 염이
    (a) 하이드록실 작용성 방향족 화합물의 컨쥬게이트 음이온(conjugate anion); 및
    (b) 10 이상의 원자 중량을 지니는 양이온을 포함하는, 윤활 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 염이
    (a) (i) 하나 이상의 하이드록시 기, 및 (ii) -OR1 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5로 표현되는 하나 이상의 알콕시 기에 직접 결합된 방향족 기로부터 유래된 컨쥬게이트 음이온, 및
    (b) 금속성 양이온, 닉토겐(pnictogen) 양이온 및 이들의 혼합으로부터 선택된 10 이상의 원자 중량을 지니는 양이온을 포함하고,
    상기 화학식에서, R1이 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,
    m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
    R4가 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8이고,
    R5가 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7이고,
    R7이 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,
    R8이 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기인, 윤활 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 양이온이 금속성 양이온이고, 금속성 양이온의 금속이 칼슘, 바륨 또는 마그네슘, 또는 알칼리 금속, 예컨대, 나트륨, 또는 칼륨으로부터 선택되는, 윤활 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 화합물의 염이 (i) 하이드록실 작용성 방향족 화합물을 에폭사이드, 또는 폴리(에테르)와 반응시켜 중간체(또는, 방향족 폴리올)를 형성시키고, (ii) 중간체를 금속 염기와 반응시킴으로써 수득되고/수득가능할 수 있는, 윤활 조성물.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 염을 형성시키는 방향족 화합물이 하기 화학식으로 표현되는, 윤활 조성물:
    Figure pct00014

    상기 식에서,
    n은 1 또는 2이고,
    x는 0 내지 2이고,
    R1 또는 R2는 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R3는 수소, 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 아실 기, -C(=O)XR6, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8이고,
    R5는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7이고,
    R6은 1 내지 24개, 또는 1 내지 18개, 또는 3 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R7은 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
    단, R1, R2 또는 R3 중 하나 이상이 수소가 아니고, R1, R2, 또는 R5 중 하나 이상이 수소임을 단서로 한다.
  6. 제 5항에 있어서,
    x가 1 또는 2이고,
    각각의 R3가 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기인, 윤활 조성물.
  7. 제 5항에 있어서,
    x가 1이고,
    R1이 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R4가 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,
    R5가 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는)이고,
    m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18인, 윤활 조성물.
  8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 염을 형성시키는 방향족 화합물이 하기 화학식으로 표현되는, 윤활 조성물:
    Figure pct00015

    상기 식에서,
    n은 1 또는 2이고,
    R1은 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R2는 수소이고,
    R3는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는) 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,
    R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8이고,
    R5는 수소, 또는 하이드로카빌 기(전형적으로, 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는), 또는 -(C=O)R7이고,
    R7은 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
    단, R1 또는 R3 중 하나 이상은 수소가 아님을 단서로 한다.
  9. 제 1항 내지 제 5항 또는 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 염을 형성시키는 방향족 화합물이 하기 화학식으로 표현되는, 윤활 조성물:
    Figure pct00016

    상기 식에서,
    R1은 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R2는 수소이고,
    R3는 수소, 또는 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,
    R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8이고,
    R5는 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(C=O)R7이고,
    R7은 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
    단, R1 또는 R3 중 하나 이상은 수소가 아님을 단서로 한다.
  10. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 염을 형성시키는 방향족 화합물이 하기 화학식으로 표현되는, 윤활 조성물:
    Figure pct00017

    상기 식에서,
    R1은 수소이고,
    각각의 R2는 독립적으로 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R3는 수소, 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 아실 기 -C(=O)XR6이고,
    R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8이고,
    R5는 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(C=O)R7이고,
    R6는 1 내지 24개, 또는 1 내지 18개, 또는 3 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R7은 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    X는 -O-, -NR9-이고,
    R9는 수소, 또는 1 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,
    m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
    단, R2 또는 R3 중 하나 이상은 수소가 아님을 단서로 한다.
  11. 제 10항에 있어서, 염을 형성시키는 방향족 화합물이 하기 화학식으로 표현되는, 윤활 조성물:
    Figure pct00018

    상기 식에서,
    R1은 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R2는 수소이고,
    R3는 수소, 또는 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,
    R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8이고,
    R5는 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(C=O)R7이고,
    R7은 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
    단, R1 또는 R3 중 하나 이상은 수소가 아님을 단서로 한다.
  12. 제 6항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, R3가 수소인, 윤활 조성물.
  13. 제 1항에 있어서, 둘 이상의 에지-공유 고리(edge-sharing ring)를 포함하는 염을 형성시키는 방향족 화합물이 하기 화학식으로 표현되는, 윤활 조성물:
    Figure pct00019

    상기 식에서,
    R1은 수소이고,
    각각의 R2는 독립적으로 수소, 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    각각의 R3는 독립적으로 수소, 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 아실 기 -C(=O)OR6이고,
    R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8이고,
    R5는 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(C=O)R7이고,
    R6는 1 내지 24개, 또는 1 내지 18개, 또는 3 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,
    R7은 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    m + n = 1 이상이 되도록
    m은 0, 1 또는 2이고,
    n은 0, 1, 또는 2이고,
    단, R2 또는 R3 중 하나 이상은 수소가 아님을 단서로 한다.
  14. 제 1항에 있어서, 염을 형성시키는 방향족 화합물이 하기 화학식으로 표현되는, 윤활 조성물:
    Figure pct00020

    상기 식에서,
    R1는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R2는 -(CH2CHR4-O-)mR5이고,
    R3는 수소, 또는 1 내지 150개의 탄소 원자(또는 1 내지 80개, 10 내지 40개, 또는 30 내지 100개, 또는 40 내지 96개의 탄소 원자)를 함유하는 하이드로카빌 기 또는 6 내지 36개, 10 내지 30개 또는 12 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기이고,
    R4는 수소, 또는 1 내지 32개, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 16개, 또는 2 내지 16개, 또는 8 내지 16개, 또는 1 내지 4개(또는 1 내지 2개)의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 CH2OR8이고,
    R5는 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기, 또는 -(C=O)R7이고,
    R7은 1 내지 24개, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    R8은 수소, 또는 1 내지 24개, 또는 4 내지 20개, 또는 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 하이드로카빌 기일 수 있고,
    m = 1 내지 20, 또는 5 내지 18, 또는 1 내지 4(또는 1 내지 2, 또는 1)이고,
    단, R5 또는 R8 중 하나 이상은 수소임을 단서로 한다.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 화합물의 염이 (i) 설포네이트 작용 기, 또는 (ii) 황을 함유하지 않는, 윤활 조성물.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 화합물의 염이 포스페이트 작용 기를 함유하지 않는, 윤활 조성물.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 화합물의 염이 보레이트 작용 기를 함유하지 않는, 윤활 조성물.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 화합물의 염이 탄소, 수소, 산소 및 질소로 구성된 음이온; 및 금속성 양이온으로부터 형성되는, 윤활 조성물.
  19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 화합물의 염이 탄소, 수소, 및 산소로 구성된 음이온; 및 금속성 양이온(전형적으로, 칼슘, 마그네슘 또는 나트륨, 흔히 칼슘)으로부터 형성되는, 윤활 조성물.
  20. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 화합물이 중성이고, ASTM D2986-11에 의해 측정하는 경우, 130 내지 200 mg KOH/g, 또는 150 mg KOH/g의 TBN, 및 0.7 내지 2 미만의 금속 비율을 지니는, 윤활 조성물.
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 화합물이 과염기성이고, ASTM D2986-11에 의해 측정하는 경우, 200 내지 400, 또는 350 mg KOH/g 이하의 TBN, 및 2 내지 5, 또는 2 내지 4.7의 금속 비율을 지니는, 윤활 조성물.
  22. 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 점도의 오일이 API 그룹 I, II, III, IV, V, 또는 이들의 혼합의 베이스 오일을 포함할 수 있는, 윤활 조성물.
  23. 제 1항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 점도의 오일이 API 그룹 I, II, III, IV, 또는 이들의 혼합의 베이스 오일(base oil)을 포함할 수 있는, 윤활 조성물.
  24. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 점도의 오일이 API 그룹 II, III, IV, 또는 이들의 혼합의 베이스 오일을 포함할 수 있는, 윤활 조성물.
  25. 제 1항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 점도의 오일이 API 그룹 II, III, 또는 이들의 혼합의 베이스 오일을 포함할 수 있는, 윤활 조성물.
  26. 제 1항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 조성물이 XW-Y의 SAE 점도 등급을 지니고, 여기서 X가 0, 5, 10, 또는 15일 수 있고; Y가 16, 20, 30, 또는 40일 수 있는, 윤활 조성물.
  27. 제 1항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 본원에 개시된 기술의 방향족 화합물의 염이 윤활 조성물의 0.3 내지 8 wt %, 또는 0.4 내지 5 wt % 범위의 양으로 존재할 수 있는, 윤활 조성물.
  28. 제 1항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 조성물이 (i) 0.5 wt % 이하의 황 함량, (ii) 0.1 wt % 이하의 인 함량, 및 (iii) 0.5 wt % 내지 1.5 wt % 이하의 황산 회분 함량을 지니는 것으로 특징화되는 조성물.
  29. 제 1항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 조성물이 (i) 0.2 wt % 내지 0.4 wt % 이하의 황 함량, (ii) 0.08 wt % 내지 0.15 wt %의 인 함량, 및 (iii) 0.5 wt % 내지 1.5 wt % 이하의 황산 회분 함량을 지니는 것으로 특징화되는 조성물.
  30. 제 1항 내지 제 29항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 조성물이 0.5 wt % 내지 1.2 wt %의 황산 회분 함량을 지니는 것으로 특징화되는 조성물.
  31. 제 1항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 조성물이 5 mg KOH/g 이상의 전염기가 (total base number: TBN) 함량을 지니는 것으로 특징화되는 조성물.
  32. 제 1항 내지 제 31항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 조성물이 7 내지 10 mg KOH/g의 전염기가 (TBN) 함량을 지니는 것으로 특징화되는 조성물.
  33. 제 1항 내지 제 31항 중 어느 한 항의 윤활 조성물을 내부 연소 엔진에 공급함을 포함하는, 내부 연소 엔진을 윤활시키는 방법.
  34. 제 33항에 있어서, 내부 연소 엔진이 실린더 보어(cylinder bore), 실린더 블록(cylinder block), 또는 피스톤 링(piston ring) 상에 스틸 표면을 지니는 방법.
  35. 제 33항 또는 제 34항에 있어서, 내부 연소 엔진이 강력 디젤 내부 연소 엔진(heavy duty diesel internal combustion engine)인 방법.
  36. 제 33항 내지 제 35항 중 어느 한 항에 있어서, 강력 디젤 내부 연소 엔진이 3,500 kg 이상의 기술적으로 허용가능한 최대 적하 질량(technically permissible maximum laden mass)을 지니고, 엔진이 압축 점화 엔진(compression ignition engine) 또는 포지티브 점화(positive ignition) 천연 가스 (NG) 또는 LPG 엔진인 방법.
  37. 제 33항 내지 제 36항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 연소 엔진이 객차 내부 연소 엔진인 방법.
  38. 제 37항에 있어서, 객차 내부 연소 엔진이 2610 kg을 초과하지 않는 기준 질량을 지니는 방법.
  39. 금속 염기와 방향족 폴리올을 반응시킴을 포함하여 방향족 화합물을 반응시킴을 포함하는, 제 1항 내지 제 32항 중 어느 한 항의 방향족 화합물의 염을 제조하는 방법.
  40. (i) 방향족 화합물을 에폭사이드, 또는 (폴리)에테르와 반응시켜 중간체(또는 방향족 폴리올)을 형성시키고, (ii) 중간체를 금속 염기와 반응시킴을 포함하는 제 1항 내지 제 32항 중 어느 한 항의 방향족 화합물의 염을 제조하는 방법.
  41. 마모방지 성능,
    산화 성능, 및
    세정력 중 하나 이상을 제공하기 위한 윤활 조성물에서의, 제 1항 내지 제 32항 중 어느 한 항의 방향족 화합물의 염의 용도.
  42. 마모방지 성능,
    산화 성능, 및
    세정력 중 하나 이상을 제공하기 위한 내부 연소 엔진 윤활 조성물에서의, 제 1항 내지 제 32항 중 어느 한 항의 방향족 화합물의 염의 용도.
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