KR20180126477A

KR20180126477A - 폴리알킬렌 글리콜계 윤활 조성물

Info

Publication number: KR20180126477A
Application number: KR1020187026763A
Authority: KR
Inventors: 로라 브루탱; 니콜라 오브헤; 나제 켈리즈-수드마이어
Original assignee: 토탈 마케팅 서비스; 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2018-11-27
Also published as: US20190078036A1; JP2019508561A; KR102336568B1; BR112018068689A2; WO2017157892A1; MX2018011050A; FR3048977B1; EP3430110A1; FR3048977A1; CN109072120A

Abstract

본 출원은 다음을 포함하는 윤활 조성물에 관한 것이다: - 폴리알킬 글리콜(PAG 또는 폴리알킬렌 글리콜)로부터 선택된 오일, 및 - 하기 화학식 (I)의 화합물로부터 선택된 마모 방지 첨가제:

(I)
여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 2 내지 7개의 탄소 원자, 바람직하게는 3 내지 6개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 2차 알킬기를 독립적으로 나타낸다. 이러한 윤활 조성물은 차량 엔진의, 바람직하게는 원동기 차량의, 윤활에 특히 유용하다.

Description

폴리알킬렌 글리콜계 윤활 조성물

본 출원은 윤활 조성물 분야에 관한 것이며, 특히, 차량 엔진을 위한, 특히 원동기 차량 엔진(motor vehicle engine)을 위한, 윤활 조성물 분야에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 차량 엔진의, 특히 원동기 차량 엔진의, 윤활을 위한 폴리알킬화 글리콜(polyalkylated glycols: PAG, 또는 폴리알킬렌 글리콜)에 기초한 윤활 조성물에 관한 것이다.

자동차 엔진의 에너지 효율 및 감소된 연료 소비에 대한 관심은 점점 더 커지고 있다. 자동차에 사용되는 엔진 윤활유는 이러한 점에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

경제적인 연료 윤활유 또는 연료 절약제(fuel economizer)를 제형화하는 것은, 사용되는 윤활 기유(lubricating base)의 점도에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 또한, 점도 지수(viscosity index: VI)를 향상시키는 폴리머를 사용하거나, 또는 마찰 조정제(friction modifier)(MF)를 사용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 점도 지수를 개선시키는 폴리머는 이들이 사용되는 윤활 조성물의 엔진 청결도를 저하시키는 단점을 갖는다. 그러나, 현재의 엔진은 상당한 퇴적 현상을 일으키는 높은 열 응력을 갖는다. 퇴적물은 연소실에 가장 가까운 부분(따라서, 가장 뜨거운 부분)에서의 윤활유의 화학적 변형과 관련이 있다.

PAG에 기초한 연료 경제성 윤활 조성물(fuel economy lubricating composition)은 문헌 WO 2013/164449에 기재되어 있으며, 이 조성물은 또한, 엔진을 위한 우수한 특성을 갖는다.

그러나, 이들 PAG의 사용은 때때로 엔진의 기계 부품의 마모를 증가시킬 수 있고, 따라서, 상기 엔진의 수명의 저하를 야기할 수 있다.

따라서, 선행 기술의 단점의 전부 또는 일부를 극복하기 위한 윤활 조성물, 특히 원동기 차량 엔진용 윤활 조성물을 제공하는 것이 중요하다.

본 발명의 하나의 목적은 개선된 내마모 특성을 제공하는 PAG에 기초한 윤활 조성물, 특히 원동기 차량 엔진용 PAG에 기초한 윤활 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 개선된 내마모 특성 및 만족스러운 연비 특성을 둘 다 제공하는 PAG에 기초한 윤활 조성물, 특히 원동기 차량 엔진용 PAG에 기초한 윤활 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 개선된 내마모 특성을 제공할 뿐만 아니라 엔진 청결도를 저하시키지 않는 PAG에 기초한 윤활 조성물, 특히 원동기 차량 엔진용 PAG 윤활 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 개선된 내마모 특성 및 만족스러운 연비 특성을 제공하면서도 엔진 청결을 저하시키지 않는 PAG에 기초한 윤활 조성물, 특히 원동기 차량 엔진용 PAG 윤활 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 개선된 내마모성을 제공하고 제형화하기 쉬운 PAG에 기초한 윤활 조성물, 특히 원동기 차량 엔진용 PAG에 기초한 윤활 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하고 선행 기술에서 인용된 단점을 극복하기 위해, 본 발명은 다음을 포함하는 윤활 조성물을 제안한다:

- 폴리알킬 글리콜(PAG 또는 폴리알킬렌 글리콜)로부터 선택된 오일, 및

- 하기 화학식 (I)의 화합물로부터 선택된 마모 방지 첨가제:

(I)

여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 2 내지 7개의 탄소 원자, 바람직하게는 3 내지 6개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 2차 알킬기를 독립적으로 나타낸다.

본 발명의 맥락에서, 용어 "2 내지 7개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 2차 알킬"은 이것이 부착되는 O와 함께 2차 알코올을 형성하도록 선택된 알킬을 의미하는 것으로 이해된다.

특히 유리하게는, 본 발명의 윤활 조성물은 엔진, 바람직하게는 차량, 더욱 바람직하게는 원동기 차량을 위한 윤활 조성물이다.

본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 윤활 조성물의 PAG는 블록 폴리머 또는 랜덤 폴리머일 수 있다.

본 발명에 따른 PAG는 탄화수소 사슬의 길이가 다양한 알킬기를 포함한다. 본 발명에 따르면, 탄화수소 사슬의 길이는 탄소 원자 개수의 평균값에 의해 정의된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물의 PAG는 하기 화학식 (II)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (II)의 랜덤 폴리머이다:

(II)

여기서,

R3은 선형 또는 분지형 C₁-C₃₀ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기를 나타내고,

n은 2 내지 60, 바람직하게는 5 내지 30, 또는 7 내지 15 범위의 수를 나타내며;

R4 및 R5는 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소 원자 또는 C₁-C₂ 알킬기를 나타낸다.

본 발명에 따른 PAG의 경우, n은 2 내지 60 범위, 바람직하게는 5 내지 30 범위, 또는 7 내지 15 범위의 수를 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 PAG에 있어서, R3은 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기를 나타내고, R4 및 R5는 상이하고 독립적으로 수소 원자 또는 선형 C₁-C₂ 알킬기를 나타내며, n은 7 내지 15 범위의 수이다.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물의 PAG는 하기 화학식 (IIA)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (IIA)의 랜덤 폴리머이다:

(IIA)

여기서,

R3은 선형 또는 분지형 C₁-C₃₀ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기를 나타내며;

m은 2 내지 60, 바람직하게는 5 내지 30, 또는 7 내지 15 범위의 수를 나타내며;

R6 및 R7은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R6은 수소 원자를 나타내고 R7은 메틸기를 나타내거나, 또는 R6은 메틸기를 나타내고 R7은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R6 및 R7은 메틸기를 나타내거나, 또는 R6은 에틸기를 나타내고 R7은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R6은 수소 원자를 나타내고 R7은 에틸기를 나타낸다.

본 발명에 따른 PAG의 경우, m은 2 내지 60 범위, 바람직하게는 5 내지 30 범위, 또는 7 내지 15 범위의 수를 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 PAG에 있어서, R3은 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기를 나타내고, R6 및 R7은 상이하고 독립적으로 수소 원자, 메틸기 또는 에틸기를 나타내며, m은 7 내지 15 범위의 수를 나타낸다.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물의 PAG는 하기 화학식 (IIB)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (IIB)의 랜덤 폴리머이다:

(IIB)

여기서,

R3은 선형 또는 분지형 C₁-C₃₀ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기, 더욱 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₈-C₁₂ 알킬기를 나타내며,

p 및 q는 독립적으로 1 내지 30, 바람직하게는 2 내지 15, 또는 2 내지 8 범위의 수를 나타내며;

R8 및 R9는 수소 원자를 나타내거나, 또는 R8은 수소 원자를 나타내고 R9는 메틸기를 나타내거나, 또는 R8은 메틸기를 나타내고 R9는 수소 원자를 나타내거나, 또는 R8 및 R9는 메틸기를 나타내거나, 또는 R8은 에틸기를 나타내고 R9는 수소 원자를 나타내거나, 또는 R8은 수소 원자를 나타내고 R9는 에틸기를 나타내며,

R10 및 R11은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R10은 수소 원자를 나타내고 R11은 메틸기를 나타내거나, 또는 R10은 메틸기를 나타내고 R11은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R10 및 R11은 메틸기를 나타내거나, 또는 R10은 에틸기를 나타내고 R11은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R10은 수소 원자를 나타내고 R11은 에틸기를 나타낸다.

본 발명에 따른 PAG의 경우, p 및 q는 독립적으로 1 내지 30, 바람직하게는 2 내지 15, 또는 2 내지 8 범위의 수를 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 구체적인 PAG로서, 다음이 언급될 수 있다:

- R8, R9, R10 및 R11이 수소 원자를 나타내는 PAG; 또는

- R8 및 R10이 수소 원자를 나타내고, R9 및 R11이 메틸기를 나타내는 PAG; 또는

- R8 및 R10이 수소 원자를 나타내고, R9 및 R11이 에틸기를 나타내는 PAG; 또는

- R8 및 R10은 수소 원자를 나타내고, R9는 메틸기를 나타내고, R11은 에틸기를 나타내는 PAG; 또는

- R8 및 R10이 수소 원자를 나타내고, R9가 에틸기를 나타내고, R11이 메틸기를 나타내는 PAG; 또는

- R8, R9 및 R11이 수소 원자를 나타내고, R10이 메틸기를 나타내는 PAG; 또는

- R8, R10 및 R11이 수소 원자를 나타내고, R9가 메틸기를 나타내는 PAG.

본 발명에 따른 바람직한 PAG에 있어서, R3은 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기를 나타내고, R8, R10 및 R11은 수소 원자를 나타내고, R9는 메틸기를 나타내며, p는 3 내지 5 범위의 수, 예를 들면 4.5를 나타내고, q는 1 내지 3 범위의 수, 예를 들면 2를 나타낸다.

본 발명에 따른 더욱 바람직한 PAG에 있어서, R3은 선형 또는 분지형 C₈-C₁₂ 알킬기를 나타내고, R8은 수소 원자를 나타내고, R9는 메틸기를 나타내고, R10은 수소 원자를 나타내고, R11은 에틸기를 나타낸다. p는 3 내지 8 범위의 수, 예를 들어 5를 나타내고, q는 3 내지 8 범위의 수, 예를 들어 4를 나타낸다.

더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물의 PAG는 하기 화학식 (III)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (III)의 랜덤 폴리머이다:

(III)

여기서,

R3은 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄ 알킬기를 나타내며,

p는 1 내지 30, 바람직하게는 2 내지 15, 또는 2 내지 8 범위의 수를 나타내며,

q는 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 10 범위의 수를 나타낸다.

화학식 (III)의 PAG의 예로서, Dow Chemical에 의해 시판되는 Synalox 50-B^® 계열의 제품이 언급될 수 있다.

더욱 특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물의 PAG는 하기 화학식 (IV)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (IV)의 랜덤 폴리머이다:

(IV)

여기서,

R3은 선형 또는 분지형 C₈-C₁₂ 알킬기를 나타내며,

p는 2 내지 6 범위의 수를 나타내며,

q는 2 내지 5 범위의 수를 나타낸다.

본 발명에 따른 조성물에 사용되는 PAG는 다음 단계에 의해 제조될 수 있다: 1 내지 30개의 탄소 원자를 포함하는 적어도 하나의 알코올 유형 개시제를 하나 이상의 알킬렌 옥사이드의 에폭시 결합과 반응시키는 단계; 및, 그 다음, 이들 폴리머를 얻기 위해 이 반응을 성장시키는 단계. 바람직한 알킬렌 옥사이드는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드이다. 화학식 (IV)의 PAG의 제조 방법은 국제 특허출원 WO 2012/070007 또는 국제 특허출원 WO 2013/164449에 기재되어 있다.

더욱 특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물의 PAG는 하기 화학식 (V)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (V)의 랜덤 폴리머이다:

(V)

여기서,

R3은 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄ 알킬기를 나타내며;

r은 2 내지 60, 바람직하게는 5 내지 30, 또는 7 내지 15 범위의 수를 나타낸다.

화학식 (III)의 PAG의 예로서, Dow Chemical에 의해 시판되는 Synalox 100-B^® 계열의 제품이 언급될 수 있다.

더욱 바람직하게, PAG는 하기 화학식 (Ⅵ)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (Ⅵ)의 랜덤 폴리머이다:

(VI)

여기서,

R12는 선형 또는 분지형 C₁-C₃₀ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₈-C₁₅ 알킬기를 나타내며;

s 및 t는 독립적으로 1 내지 5 범위의 평균 수를 나타낸다.

본 발명에 따른 바람직한 PAG의 경우, R12는 다음 중에서 선택된 기를 나타낸다: 선형 C₈ 알킬기; 분지형 C₈ 알킬기; 선형 C₉ 알킬기; 분지형 C₉ 알킬기; 선형 C₁₀ 알킬기; 분지형 C₁₀ 알킬; 선형 C₁₁ 알킬기; 분지형 C₁₁ 알킬기; 선형 C₁₂ 알킬기; 분지형 C₁₂ 알킬기; 선형 C₁₃ 알킬기; 분지형 C₁₃ 알킬기; 선형 C₁₄ 알킬기; 분지형 C₁₄ 알킬기; 선형 C₁₅ 알킬기; 분지형 C₁₅ 알킬기.

본 발명에 따른 바람직한 PAG의 경우:

- s는 t보다 크거나 같거나; 또는

- s는 2 내지 4.5 범위의 평균 수를 나타내거나; 또는

- t는 1.5 내지 4 범위의 평균 수를 나타낸다.

본 발명에 따른 바람직한 PAG의 경우:

- s는 2.5 내지 3.5 범위의 평균 수를 나타내거나; 또는

- t는 2 내지 3 범위의 평균 수를 나타낸다.

본 발명에 따른 바람직한 PAG의 경우:

- s는 2.5와 동일한 평균 수를 나타내고, t는 2와 동일한 평균 수를 나타내거나; 또는

- s는 3.5와 동일한 평균 수를 나타내고, t는 2.8과 동일한 평균 수를 나타낸다.

본 발명에 따른 바람직한 PAG의 경우:

- ASTM D445 표준에 따라 100℃에서 측정된 그것의 동점도는 2.5 내지 4.5 mm².s^-1의 범위이거나; 또는

- 그것의 점도 지수(viscosity index)는 160보다 크거나 또는 160 내지 210이거나; 또는

- 그것의 유동점(pour point)은 -40 ℃ 미만이거나; 또는

ASTM D5293 표준에 따라 측정된 -35℃에서의 그것의 동점도(dynamic viscosity)(CCS)는 1,200 mPaㆍs 미만이다.

화학식 (VI)의 PAG의 제조 방법은 출원 WO 2016/016362에 기재되어 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 PAG는 적어도 하나의 부틸렌 옥사이드 단위를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 1 내지 99.5 wt%의 PAG를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은, 1 내지 99.5 wt%, 바람직하게는 5 내지 80 wt%, 예를 들어 5 내지 70 wt%, 5 내지 60 wt%, 5 내지 50 wt%, 5 내지 40 wt%, 바람직하게는 10 내지 80 wt%, 예를 들어 10 내지 70 wt%, 10 내지 60 wt%, 10 내지 50 wt%, 10 내지 40 wt%, 바람직하게는 20 내지 80 wt%, 예를 들어 20 내지 70 wt%, 20 내지 60 wt%, 20 내지 50 wt%, 20 내지 40 wt%, 바람직하게는 30 내지 80 wt%, 예를 들어 30 내지 70 wt%, 30 내지 60 wt%, 30 내지 50 wt%, 30 내지 40 wt%의 PAG를 포함한다.

더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 1 내지 30 wt%, 바람직하게는 1 내지 20 wt%, 더욱 바람직하게는 1 내지 15 wt%의 PAG를 포함한다.

또 다른 바람직한 방식으로, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 40 내지 99.5 wt%, 바람직하게는 50 내지 99.5 wt%, 더욱 바람직하게는 60 내지 99.5 wt%, 더욱더 바람직하게는 70 내지 99.5 wt%, 유리하게는 80 내지 99.5 wt%의 PAG를 포함한다.

PAG와 더불어, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 하기 화학식 (I)의 화합물로부터 선택된 마모 방지 첨가제를 포함한다:

(I)

여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 2 내지 7개의 탄소 원자, 바람직하게는 3 내지 6개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 2 급 알킬기를 독립적으로 나타낸다.

바람직한 방식으로, 마모 방지 첨가제는 하기 화학식 (I)의 화합물로부터 선택된다:

(I)

여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 2차 C₃ 알킬기 또는 2차 C₆ 알킬기를 나타낸다.

더욱 바람직하게는, 동일하거나 상이할 수 있는 R1 및 R2 기는 디메틸 부틸기 또는 이소프로필기를 나타낸다.

더욱더 바람직하게는, R1 및 R2 기는 동일하며, 디메틸 부틸기 또는 이소프로필기를 나타낸다.

또 다른 더욱 바람직한 방식으로, 마모 방지 첨가제는 다음의 혼합물을 포함한다:

- R1이 2차 C₃ 알킬기를 나타내고 R2가 2차 C₆ 알킬기를 나타내는 화학식 (I)의 적어도 하나의 화합물,

- R1 및 R2가 동일하고 2차 C₆ 알킬기를 나타내는 화학식 (I)의 적어도 하나의 화합물.

더욱더 바람직한 또 다른 방식에서, 마모 방지 첨가제는 다음의 혼합물을 포함한다:

- R1이 2차 C₆ 알킬기를 나타내고 R2가 2차 C₃ 알킬기를 나타내는 화학식 (I)의 적어도 하나의 화합물,

화학식 (I)의 화합물의 예로서, 루브리졸(Lubrizol)에 의해 시판되는 루브리졸(Lubrizol) 1371^® 제품이 언급될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 0.1 내지 3 wt%, 바람직하게는 0.1 내지 2 wt%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 wt%의 화학식 (I)의 화합물을 포함한다.

PAG 및 화학식 (I)의 화합물과 더불어, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 기유를 포함할 수 있다.

일반적으로, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 그 사용에 적합한 임의의 유형의 윤활 기유(미네랄, 합성 또는 천연, 동물성 또는 식물성)를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 윤활 조성물에 사용되는 기유는, API 분류에 정의된 클래스에 따른 I 내지 V 그룹에 속하는 미네랄 또는 합성 유래의 오일들(또는, ATIEL 분류에 따른 그 균등물)(표 3), 또는 그들의 혼합물일 수 있다.

바람직하게는, 기유는 PAG와 다르다.

	포화 함량	황 함량	점도 지수 (VI)
그룹 I 미네랄 오일	< 90　%	> 0,03　%	80 ≤ VI < 120
그룹 II 수소첨가분해 오일	≥ 90　%	≤0,03　%	80 ≤ VI < 120
그룹 III 수소첨가분해 또는 수소첨가이성질화 오일	≥ 90　%	≤ 0,03　%	≥ 120
그룹 IV	폴리알파올레핀(PAO)
그룹 V	에스테르, 및 그룹 I 내지 IV에 포함되지 않는 다른 기유

본 발명에 따른 윤활 조성물에 사용될 수 있는 미네랄 기유는, 원유의 대기압 및 진공 증류, 및, 그 다음의, 용매 추출, 탈염, 용매에 의한 탈왁스, 수소처리, 수소첨가 분해, 수소첨가 이성질화 및 하이드로피니싱(hydrofinishing)과 같은 정제 공정에 의해 얻어진 임의의 유형의 기유를 포함한다. 합성 오일과 미네랄 오일의 혼합물도 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 윤활 조성물을 제조하기 위한 다양한 윤활 기유의 사용에 일반적으로 제한이 없으나, 다만, 이것들은 엔진 또는 차량 트랜스미션에 특히 적합한 특성(특히 점도, 점도 지수, 황 함량 및 내산화성)을 가져야 한다.

본 발명에 따른 윤활 조성물의 기유는 또한, 합성 오일(예를 들어 특정 카르복실산 에스테르 및 알코올)로부터, 뿐만 아니라 폴리알파올레핀으로부터 선택될 수 있다. 기유로 사용되는 폴리알파올레핀은, 예를 들어 4 내지 32개의 탄소 원자를 포함하는 모노머로부터, 예를 들어 옥텐 또는 데센으로부터, 얻어지며, 100 ℃에서의 그것의 점도는 ASTM D445에 따라 1.5 내지 15 mm².s^-1이다. 이들의 평균 분자량은 ASTM D5296에 따라 일반적으로 250 내지 3000이다.

본 발명에 따라 유리하게는, 기유는 그룹 III 오일, 그룹 IV 오일 및 그룹 V 오일 중에서 선택될 수 있다.

유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은, 조성물의 총 질량을 기준으로 하여, 적어도 50 wt%의 기유를 포함할 수 있다. 더욱 유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은, 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 60 wt%, 또는 적어도 70 wt%의 기유를 포함할 수 있다. 더욱 특히 유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은, 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 50, 60 또는 70 내지 99.9 wt%, 또는 50, 60 또는 70 내지 90 wt%의 하나 이상의 기유를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 윤활 조성물은 또한, 하나 이상의 추가적인 첨가제를 포함할 수 있다. 많은 추가적인 첨가제가 본 발명에 따른 윤활 조성물에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 윤활 조성물에 바람직한 추가의 첨가제는 청정제, 화학식 (I)의 화합물로부터의 다양한 마모 방지 첨가제, 마찰 조정 첨가제, 극압 첨가제, 분산제, 유동점 개선제, 소포제, 증점제, 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 에스테르로부터, 바람직하게는 폴리올의 모노-에스테르로부터, 더욱 바람직하게는 글리세롤 모노-에스테르로부터 선택된 하나 이상의 유기 마찰 조정제를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 유기 마찰 조정제는 글리세롤과, 적어도 10개의 탄소 원자, 바람직하게는 10 내지 20개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 15 내지 20개의 탄소 원자, 유리하게는 15 내지 18개의 탄소 원자를 포함하는 포화 또는 불포화 카르복실산과의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 글리세롤 모노-에스테르로부터 선택된다.

본 발명에 따른 유기 마찰 조정제의 예로서, 글리세롤 모노-올레에이트가 언급될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 0.1 내지 2 wt%, 바람직하게는 0.1 내지 1.5 wt%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.5 wt%의 유기 마찰 조정제를 포함한다.

화학식 (I)의 화합물로부터의 다양한 다른 마모 방지 첨가제가 있다.

아민 포스페이트 또한, 본 발명에 따른 윤활 조성물에 사용될 수 있는 마모 방지 첨가제이다. 그러나, 이러한 첨가제가 제공하는 인은 자동차의 촉매 시스템에 독으로 작용할 수 있는데, 이는, 이러한 첨가제는 회분 생성제이기 때문이다. 이러한 효과는 아민 포스페이트를 비인(non-phosphorus) 첨가제, 예를 들어 폴리술피드, 특히 황 함유 올레핀으로 부분적으로 치환함으로써 최소화될 수 있다.

유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은, 윤활 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 0.01 내지 6 wt%, 바람직하게는 0.05 내지 4 wt%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 wt%의 마모 방지 첨가제를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 윤활 조성물은 하나 이상의 무기 마찰 조정제 첨가제를 포함할 수 있다. 무기 마찰 조정 첨가제는 금속 원소를 제공하는 화합물, 및 회분 무함유 화합물 중에서 선택될 수 있다. 금속 원소를 제공하는 화합물 중에서, Mo, Sb, Sn, Fe, Cu 및 Zn과 같은 전이금속 착물이 언급될 수 있으며, 이때, 이 착물의 리간드는 산소, 질소, 황 또는 인을 포함하는 탄화수소 화합물일 수 있다.

유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 적어도 하나의 산화 방지제를 포함할 수 있다. 산화 방지제는 일반적으로, 사용 중에 윤활 조성물의 열화를 지연시키는 역할을 한다. 이러한 열화는 특히, 퇴적물의 형성, 슬러지의 존재, 또는 윤활 조성물의 점도 증가를 초래할 수 있다.

산화 방지제는 특히, 라디칼 억제제 또는 하이드로퍼옥사이드 파괴제로서 작용한다. 일반적으로 사용되는 산화 방지제 중에서, 페놀계 산화 방지제, 아민계 산화 방지제, 산화 방지 포스포-황 첨가제가 언급될 수 있다. 이러한 산화 방지제 중 일부(예를 들어, 포스포-황 산화 방지제)는 회분 생성제일 수 있다. 페놀계 산화 방지제는 회분-무함유일 수 있거나, 또는 중성 또는 염기성 금속염의 형태일 수 있다. 산화 방지제는 특히 다음 중에서 선택될 수 있다: 입체장애 페놀, 입체장애 페놀 에스테르 및 티오에테르 가교를 포함하는 입체장애 페놀, 디페닐아민, 적어도 하나의 C₁-C₁₂ 알킬기로 치환된 디페닐 아민, 및 N,N'-디알킬-아릴 디아민, 및 이들의 혼합물,

바람직하게는, 본 발명에 따르면, 입체장애 페놀은, 알코올 작용기를 갖는 탄소의 하나 이상의 인접한 탄소가 하나 이상의 C₁-C₁₀ 알킬기(바람직하게는, C₁-C₆ 알킬기, 바람직하게는 C₄ 알킬기, 바람직하게는 tert-부틸기)로 치환된 페놀기를 포함하는 화합물로부터 선택된다.

아미노 화합물은, 선택적으로(optionally) 페놀계 산화 방지제 첨가제와 조합하여, 사용될 수 있는 또 다른 부류의 산화 방지제이다. 아민 화합물의 예는 방향족 아민, 예를 들어 화학식 NR^aR^bR^c의 방향족 아민이며, 여기서, R^a는 선택적으로(optionally) 치환된 지방족 또는 방향족기를 나타내고, R^b는 선택적으로(optionally) 치환된 방향족기를 나타내고, R^c는 수소 원자, 알킬기, 아릴기 또는 화학식 R^dS(O)_zR^e의 기를 나타내며, 여기서, R^d는 알킬렌기 또는 알케닐렌기를 나타내고, R^e는 알킬기, 알케닐이기, 또는 아릴기를 나타내고, z는 0, 1 또는 2를 나타낸다.

또한, 황화 알킬페놀 또는 이들의 알칼리 및 알칼리토 금속염이 산화 방지제로서 사용될 수 있다.

산화 방지제의 또 다른 종류는 구리 화합물(예를 들어, 구리 티오- 또는 디티오-포스페이트, 구리 및 카르복실산 염, 디티오카바메이트, 술포네이트, 페네이트, 구리 아세틸아세토네이트)이다. 구리 염 I 및 II, 숙신산 또는 무수물 염도 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 윤활 조성물은 통상의 기술자에게 알려진 모든 유형의 산화 방지제를 함유할 수 있다.

또한, 유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은, 윤활 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 0.5 내지 2 wt%의 적어도 하나의 산화 방지제를 포함한다.

본 발명에 따른 윤활 조성물은 또한 적어도 하나의 청정제(detergent additive)를 포함할 수 있다. 청정제는 일반적으로, 2차 산화 및 연소 생성물을 용해시킴으로써, 금속 부품의 표면 상의 퇴적물의 형성을 감소시키는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 윤활 조성물에 사용될 수 있는 청정제는 긴 친유성 탄화수소 사슬 및 친수성 헤드를 포함하는 음이온성 화합물일 수 있다. 결합된 양이온은 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속의 금속 양이온일 수 있다. 청정제는 바람직하게는, 카르복실산의 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속염, 술포네이트, 살리실레이트, 나프테네이트 및 페네이트 염으로부터 선택된다. 알칼리 및 알칼리토 금속은 바람직하게는 칼슘, 마그네슘, 소듐 또는 바륨이다. 이들 금속염은 일반적으로, 화학양론적 양으로 또는 과량으로(따라서, 화학양론적 양보다 많은 양으로) 금속을 포함한다. 그러면, 이들은 다음 과염기화 청정제(overbased detergent additive)이다; 이때, 과염기화 특성을 세정제에 부여하는 과량의 금속은 일반적으로, 오일에 불용성인 금속염(예를 들어, 카보네이트, 하이드록사이드, 옥살레이트, 아세테이트, 글루타메이트, 바람직하게는 카보네이트)의 형태이다.

유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은, 윤활 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 2 내지 4 wt%의 청정제를 포함할 수 있다.

또한, 유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 하나 이상의 유동점 개선제를 포함할 수 있다.

파라핀 결정의 형성을 지연시킴으로써, 유동점 개선제는 일반적으로 본 발명에 따른 윤활 조성물의 저온 거동을 개선시킨다.

유동점 개선제의 예로서, 알킬 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아릴아미드, 폴리알킬페놀, 폴리알킬나프탈렌 및 알킬화 폴리스티렌이 언급될 수 있다

유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 또한, 하나 이상의 분산제를 포함할 수 있다. 분산제는 만니히 염기, 숙신이미드 및 이들의 유도체로부터 선택될 수 있다.

또한, 유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은, 윤활 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 0.2 내지 10 wt%의 분산제를 포함할 수 있다.

유리하게는, 윤활 조성물은 또한, 점도 지수를 개선시키는 하나 이상의 폴리머를 포함할 수 있다. 점도 지수를 개선시키는 폴리머의 예는 스티렌, 부타디엔 및 이소프렌의 폴리머성 에스테르(수소화 또는 비수소화된 호모폴리머 또는 코폴리머), 폴리메타크릴레이트(PMA)를 포함한다.

또한, 유리하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은, 윤활 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 점도 지수를 개선시키는 폴리머를 1 내지 15 wt% 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 윤활 조성물은 엔진, 바람직하게는 차량, 더욱 바람직하게는 원동기 차량의 윤활을 위해 사용된다.

따라서, 본 발명은 또한, 엔진, 바람직하게는 차량, 더욱 바람직하게는 원동기 차량의 윤활을 위한 본 발명에 따른 윤활 조성물의 용도에 관한 것이다.

더욱 바람직하게는, 본 발명은 또한, 차량 엔진, 더욱 바람직하게는 원동기 차량의 윤활을 위한 본 발명에 따른 윤활 조성물의 용도에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 원동기를 본 발명에 따른 윤활 조성물과 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 원동기 차량, 바람직하게는 원동기 차량의 윤활 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한, PAG로부터 선택된 오일을 포함하는 윤활 조성물의 내마모성을 개선시키기 위한, 화학식 (I)의 질소 화합물의 용도에 관한 것이다.

앞에서 언급된 화학식 (I)의 화합물 및 상기 PAG에 관련된 모든 특성 및 바람직한 사항이 이 용도에 적용된다.

본 발명은 이제 비제한적인 실시예를 사용하여 예시될 것이다.

실시예 1: 본 발명에 따른 윤활 조성물

본 발명에 따른 윤활 조성물은 하기 표 1에 따라 제조된다(조성은 중량(g) 기준으로 주어진다).

하기 조성물에서:

- PAG 1: 프로필렌 옥사이드 단위 및 부틸렌 옥사이드 단위 및 OH 말단을 포함하는 PAG(p ≒ 2.8 및 q ≒ 2.2의 화학식 (Ⅳ)에 해당함)

- PAG 2: 프로필렌 옥사이드 단위 및 부틸렌 옥사이드 단위 및 -OCH₃ 말단을 포함하는 PAG(s ≒ 3.5 및 t ≒ 2.8 인 화학식 (Ⅵ)에 해당함)

- 마모 방지 첨가제 1 (LUBRIZOL이 판매하는 Lubrizol 1371^®): R1 및 R2가 디메틸 부틸기인 화학식 (I)의 화합물과, R1 및 R2가 이소프로필기인 화학식 (I)의 화합물의 혼합물

- 마모 방지 첨가제 2 (RheinChemie에서 판매하는 RC3045^®): R1 및 R2가 펜틸기인 화학식 (I)의 화합물과, R1 및 R2가 부틸기인 화학식 (I)의 화합물의 혼합물

- 마모 방지 첨가제 3 (Kangtai Lubricant Additives에서 판매하는 KT2203^® ): R1 및 R2가 1차 C₈ 알킬기를 나타내는 화학식 (I)의 화합물

- 마찰 조정제 1: 글리세롤 모노-올레에이트

- 마찰 조정제 2 (Adeka 사에서 판매하는 Sakuralube 525^®): 몰리브덴 디티오카바메이트

조성물	1	비교 1	비교 2	2	3	4
PAG 1	99.5	99.5	99.3	98.5
PAG 2					98.5	99
마모 방지 첨가제 1	0.5			0.5	0.5	0.5
마모 방지 첨가제 2		0.5
마모 방지 첨가제 3			0.7
마찰 조정제 1				1	1
마찰 조정제 2						0.5

실시예 2: 내마모 특성의 평가

이 평가는 FALEX 마찰계의 사용을 필요로 하는 ASTM D2670 표준에 기초한 절차에 기초하고 그 시험 조건은 하기에 기술된다.

- 시험편: FALEX 강

- 침입 시간(break-in time): 300 초

- 시험 기간: 180 분

- 침입 하중: 445 N

- 시험 하중: 1335 N

- 속도: 290 rpm

- 주위 온도

결과를 표 2에 나타내었고 μm 단위로 표현하였다; 얻어진 값이 낮을수록, 평가된 조성물의 내마모 특성이 우수하다.

조성물	1	비교 1	비교 2	2	3	4
총 마모 (μm)	63	102	136	26	5	11

이 결과는 본 발명에 따른 윤활 조성물(조성물 1, 2, 3 및 4)이 비교예 윤활 조성물(비교 조성물 1 및 2)과 비교하여 개선된 내마모성을 갖는다는 것을 보여준다.

Claims

폴리알킬 글리콜(PAG 또는 폴리알킬렌 글리콜)로부터 선택된 오일 1 내지 99.5 wt%, 및 하기 화학식 (I)의 화합물로부터 선택된 마모 방지 첨가제를 포함하는 조성물:

(I)
여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 2 내지 7개의 탄소 원자, 바람직하게는 3 내지 6개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 2차 알킬기를 나타낸다.
제 1 항에 있어서, 상기 PAG는 하기 화학식 (II)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (II)의 랜덤 폴리머인, 조성물:

(II)
여기서,
- R3은 선형 또는 분지형 C₁-C₃₀ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기를 나타내고;
- n은 2 내지 60, 바람직하게는 5 내지 30, 또는 7 내지 15의 수를 나타내며;
- R4 및 R5는 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소 원자 또는 C₁-C₂ 알킬기를 나타낸다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 PAG는 다음 중에서 선택되는, 조성물:
- 하기 화학식 (IIA)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (IIA)의 랜덤 폴리머로서,

(IIA)
여기서,
R3은 선형 또는 분지형 C₁-C₃₀ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기를 나타내고,
m은 2 내지 60, 바람직하게는 5 내지 30, 또는 7 내지 15 범위의 수를 나타내며,
- R6 및 R7은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R6은 수소 원자를 나타내고 R7은 메틸기를 나타내거나, 또는 R6은 메틸기를 나타내고 R7은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R6 및 R7은 메틸기를 나타내거나, 또는 R6은 에틸기를 나타내고 R7은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R6은 수소 원자를 나타내고 R7은 에틸기를 나타내는,
상기 화학식 (IIA)의 블록 폴리머 또는 상기 화학식 (IIA)의 랜덤 폴리머; 및
- 하기 화학식 (IIB)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (IIB)의 랜덤 폴리머로서,

(IIB)
여기서,
R3은 선형 또는 분지형 C₁-C₃₀ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기, 더욱 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₈-C₁₂ 알킬기를 나타내고,
p 및 q는 독립적으로 1 내지 30, 바람직하게는 2 내지 15, 또는 2 내지 8의 수를 나타내고,
R8 및 R9는 수소 원자를 나타내거나, 또는 R8은 수소 원자를 나타내고 R9는 메틸기를 나타내거나, 또는 R8은 메틸기를 나타내고 R9는 수소 원자를 나타내거나, 또는 R8 및 R9는 메틸기를 나타내거나, 또는 R8은 에틸기를 나타내고 R9는 수소 원자를 나타내거나, 또는 R8은 수소 원자를 나타내고 R9는 에틸기를 나타내며;
R10 및 R11은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R10은 수소 원자를 나타내고 R11은 메틸기를 나타내거나, 또는 R10은 메틸기를 나타내고 R11은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R10 및 R11은 메틸기를 나타내거나, 또는 R10은 에틸기를 나타내고 R11은 수소 원자를 나타내거나, 또는 R10은 수소 원자를 나타내고 R11은 에틸기를 나타내는,
상기 화학식 (IIB)의 블록 폴리머 또는 상기 화학식 (IIB)의 랜덤 폴리머.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 PAG는 다음 중에서 선택되는 조성물:
- 하기 화학식 (III)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (III)의 랜덤 폴리머로서,

(III)
여기서,
R3은 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄ 알킬기를 나타내고,
p는 1 내지 30, 바람직하게는 2 내지 15, 또는 2 내지 8 범위의 수를 나타내며,
q는 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 10 범위의 수를 나타내는,
상기 화학식 (III)의 블록 폴리머 또는 상기 화학식 (III)의 랜덤 폴리머;
- 하기 화학식 (IV)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (IV)의 랜덤 폴리머로서,

(IV)
여기서,
R3은 선형 또는 분지형 C₈-C₁₂ 알킬기를 나타내고,
p는 2 내지 6 범위의 수를 나타내며,
q는 2 내지 5 범위의 수를 나타내는,
상기 화학식 (IV)의 블록 폴리머 또는 상기 화학식 (IV)의 랜덤 폴리머; 및
- 하기 화학식 (V)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (V)의 랜덤 폴리머로서,

(V)
여기서,
R3은 선형 또는 분지형 C₄-C₁₂ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₄ 알킬기를 나타내고,
r은 2 내지 60, 바람직하게는 5 내지 30 또는 7 내지 15 범위의 수를 나타내는,
상기 화학식 (V)의 블록 폴리머 또는 상기 화학식 (V)의 랜덤 폴리머.
제 1 항에 있어서, 상기 PAG는 하기 화학식 (Ⅵ)의 블록 폴리머 또는 하기 화학식 (Ⅵ)의 랜덤 폴리머인, 조성물:

(VI)
여기서,
R12는 선형 또는 분지형 C₁-C₃₀ 알킬기, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C₈-C₁₅ 알킬기를 나타내고,
s 및 t는 독립적으로 1 내지 5 범위의 평균 수를 나타낸다.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 1 내지 99.5 wt%의 PAG를 포함하는 조성물.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 1 내지 30 wt%, 바람직하게는 1 내지 20 wt%, 더욱 바람직하게는 1 내지 15 wt%의 PAG를 포함하는 조성물.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 40 내지 99.5 wt%, 바람직하게는 50 내지 99.5 wt%, 더욱 바람직하게는 70 내지 99.5 wt%의 PAG를 포함하는 조성물.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 5 내지 80 wt%, 바람직하게는 10 내지 80 wt%, 예를 들어 10 내지 70 wt%, 예를 들어 20 내지 60 wt%, 바람직하게는 30 내지 50 wt%의 PAG를 포함하는 조성물.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마모 방지 첨가제는 하기 화학식 (I)의 화합물로부터 선택되는, 조성물:

(I)
여기서, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 2차 C₃ 알킬기 또는 2차 C₆ 알킬기를 나타낸다.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 0.1 내지 3 wt%, 바람직하게는 0.1 내지 2 wt%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 wt%의 상기 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 조성물.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 기유(lubricating base)를 포함하는 조성물.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 에스테르, 바람직하게는 폴리올의 모노-에스테르, 더욱 바람직하게는 글리세롤의 모노-에스테르로부터 선택된 유기 마찰 조정제를 더 포함하는 조성물.
차량 엔진, 바람직하게는 원동기 차량의 윤활을 위한 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 윤활 조성물의 용도.