TWI431018B - 甲基丙烯酸酯共聚物之流動點抑制劑 - Google Patents
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Description
本發明係關於具有優異低溫特性的聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物。本發明亦關於這些共聚物在低溫下,作為潤滑油之流動點抑制劑或黏度改進劑上的用途。
聚甲基丙烯酸烷基酯流動點抑制劑在潤滑工業中為已知的。已經多次嘗試以生產改良各種潤滑組成物之低溫黏度測定的聚甲基丙烯酸烷基酯流動點抑制劑。
流動點抑制劑(PPD)添加物藉著修改蠟結晶製程,以改良油的低溫性能。可利用各式各樣的化學藥品類型,並包括聚甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯化聚酯、烷基化聚苯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯-反丁烯二酸酯、酯化烯烴聚合物、苯乙烯順丁烯二酸酐和烷基化的萘。
本發明係針對展現出想要之低溫特性的甲基丙烯酸烷基酯聚合物。更明確的說,本發明係針對在潤滑油應用上,如自動傳動液、手動傳動液、液壓液、潤滑脂、齒輪液、金屬加工液、發動機油應用、曲軸箱機油和避震液,顯示優異低溫特性的PPDs。對於油類而言,越來越需要獲得在低濃度下最佳低溫效能的PPDs。本發明解決了對於改良PPD的需求。
特定而言,本發明解決了對於流動點抑制劑的需求,其可以較低的處理比例被使用於各種油類中,展現與油中的其他組份,如分散劑和抑制劑,較低的交互作用,顯示在剪切場中的穩定性,並在與基油有關聯之某些情況下,
比先前流動點聚甲基丙烯酸烷基酯具更低的膠凝指數。亦為重要的是PPD是可溶的並可與基油相容,且在低溫下維持適當的布魯克菲爾德(Brookfield)黏度。將教示以併入本發明之聚甲基丙烯酸烷基酯。在低溫下添加本發明之聚甲基丙烯酸烷基酯,提供了改善的黏度,同時仍維持可接受的流動點抑制劑活性。
美國專利第2,655,479號揭示流動點抑制劑組成物,其由兩個共聚物的摻合物組成,第一個共聚物具有大約12.7的平均側鏈長度,而第二個共聚物具有大約11.2的平均側鏈長度。
英國專利第1 559 953號揭示兩種油溶性聚甲基丙烯酸烷基酯的混合物,作為流動點抑制劑。
美國專利第4,146,492號揭示潤滑油組成物,其包括具有在大約0.5到30.0重量%之間明確定義的乙烯-丙烯共聚物,以及在大約0.005到10.0重量%之間的(A)丙烯酸C1
-C15
烷基酯和(B)丙烯酸C16
-C22
烷基酯的純共聚體聚丙烯酸烷基酯,其具有在大約90:10到50:50之間的A:B重量比,從1000到25000的分子量,和在大約11到16個碳原子之間的平均烷基側鏈長度。
美國專利第4,867,894號揭示用於礦物油的流動點改良添加物,其包括從10到30莫耳%的甲基丙烯酸甲酯、10到70莫耳%的甲基丙烯酸直鏈C16
-C30
烷基酯、從10到80莫耳%的甲基丙烯酸直鏈C4
-C15
烷基酯及/或甲基丙烯酸支
鏈C4
-C40
烷基酯,以及從0到30莫耳%具有分散作用的自由基可聚合之含氮單體。
美國專利第5,312,884號和5,368,761號,揭示可用來作為潤滑油之流動點抑制劑的共聚物,其包括15-67莫耳%的(甲基)丙烯酸C8
-C15
烷基酯、3-40莫耳%的(甲基)丙烯酸C16
-C24
烷基酯和30-65莫耳%的甲基丙烯酸C1
-C4
烷基酯。這些專利文獻沒有教示本發明所需之按特定比例含有特定單體的共聚物。
美國專利第5,281,329號揭示可用來作為油之流動點抑制劑的共聚物,其含有至少兩種聚(甲基)丙烯酸烷基酯,一種具有在15℃以上的初始結晶溫度,而另一種具有低於15℃的初始結晶溫度。
美國專利第5,534,175號揭示衍生自12-20重量%的(甲基)丙烯酸C1
-C3
烷基酯、45-72重量%的(甲基)丙烯酸C11
-C15
烷基酯和14-30質量%的(甲基)丙烯酸C16
-C25
烷基酯之不飽和脂肪酯的共聚物。
歐洲專利-A-236 844號揭示衍生自甲基丙烯酸甲酯的流動點改進劑。
美國專利第6,255,261號揭示由5至60重量%之(甲基)丙烯酸C11
-C15
烷基酯和95至40重量%之(甲基)丙烯酸C16
-C30
烷基酯形成的共聚物,用以作為流動點抑制劑。
本發明係針對聚甲基丙烯酸烷基酯及其作為潤滑油之流動點抑制劑的用途。
本發明之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物包括由:(A)大約60.0到大約96.0重量%之甲基丙烯酸C12
-C16
烷基酯;和(B)大約40.0到大約4.0重量%之甲基丙烯酸C18
-C30
烷基酯形成的單體單元。
聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物可具有任何結構,如直鏈、交聯結構、輕結構(lightly structured)或支鏈。
將聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物加至具有潤滑黏度的油中,形成潤滑油組成物。
本發明更進一步的具體事實,係關於潤滑油組成物,其包括:(i)具有潤滑黏度的油;(ii)如申請專利範圍第1項之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物;可視需要還有(iii)其他的添加物。
此外,亦使用上述之組成物改善潤滑油的低溫特性。
片語”由…形成的單體單元”意指在單體反應之後形成之聚合物的單體單元。例如,甲基丙烯酸C12
-C16
烷基酯單體聚合,得到聚合物,其具有衍生自甲基丙烯酸C12
-C16
烷基酯的單元。
名詞單體本身意指未聚合的甲基丙烯酸烷基酯。
除非另行指定,否則百分比正常是以總重量為基準。
共聚物一詞意指由衍生自(A)和(B)之單體單元形成的聚甲基丙烯酸烷基酯。
本發明之共聚物具有範圍從大約5000到大約250000的相對重量平均分子量。典型地,重量平均值可在從大約10000到大約200000、從大約15000到大約150000的範圍內,而最典型地是從大約20000到大約130000。分子量分布經常是低於2.5,且通常是在從大約1.5到大約2.5的範圍內。
藉著凝膠滲透層析法(GPC),使用聚甲基丙烯酸甲酯標準物,判定分子量。因此所判定之平均分子量是相對於標準物,而不是絕對的。
甲基丙烯酸的長鏈烷基酯可以是直鏈或支鏈的。
交聯劑為例如聚乙烯系不飽和交聯劑。
實例為亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺、聚乙二醇二丙烯酸酯;聚乙二醇二甲基丙烯酸酯;N-乙烯基丙烯醯胺;二乙烯基苯;四(乙二醇)二丙烯酸酯;二烯丙基辛基醯胺;三甲基丙烷乙氧基化三丙烯酸酯;N-烯丙基丙烯醯胺;N-甲基烯丙基丙烯醯胺;新戊四醇三丙烯酸酯及其組合。可使用其他的交聯系統代替或添加之。例如,可經由側基達成共價交聯,例如藉著使用在乙烯系不飽和的環氧單體,或藉著使用多官能交聯劑的其他已知之交聯系統。
組份(A)可佔所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的例如從大約65.0變化到大約95.0重量%,或大約70.0到大約95.0,大約80.0到大約95.0,大約88.0到大約95.0重量%。
組份(B)可佔所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的例
如從大約35.0變化到大約5.0重量%,或大約30.0到大約5.0,大約20.0到大約5.0,大約15.0到大約5.0,大約12.0到大約5.0重量%。
藉著將組份(A)或(B)之總重除以所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的總重,再乘以100,以計算所形成之甲基丙烯酸烷基酯之組份(A)和(B)的重量百分比。所形成之共聚物的基本重量是共聚物本身,並不含稀釋劑。
甲基丙烯酸C12
-C16
烷基酯一詞意指甲基丙烯酸的烷基酯,其具有含12至16個碳原子之直鏈或分支的酯烷基基團,如甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸肉荳蔻酯、甲基丙烯酸鯨蠟酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯及其混合物。
甲基丙烯酸C12
-C16
烷基酯的較佳來源是甲基丙烯酸月桂酯,其含有由C12
-C16
烷基醇之混合物形成之甲基丙烯酸酯的混合物。例如大約60.0到大約96.0重量%的甲基丙烯酸月桂酯,大約65.0到大約95.0重量%甲基丙烯酸月桂酯構成所形成之聚甲基丙烯酸酯共聚物。
或者,組份(A)的重量百分比可根據上文關於甲基丙烯酸月桂酯的描述而改變。
在其中使用甲基丙烯酸月桂酯構成聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物之組份(A)的情況下,月桂酯係衍生自直鏈或分支分布的C12
-C16
長鏈醇。包括甲基丙烯酸月桂酯之組成物的重量百分比範圍可能如下:
甲基丙烯酸月桂酯分布
在甲基丙烯酸月桂酯中,各種同系物的定義重量百分比意指以甲基丙烯酸月桂酯之總重為基準的重量百分比。若甲基丙烯酸月桂酯部分的總量為100克,而C12貢獻68克,則C12-組份的重量百分比為佔甲基丙烯酸月桂酯總量的68重量%。
較佳的是,組份(A)的烷基鏈實質上是直鏈。
較佳的是,C12
C16
烷基酯僅含有偶數酯鏈長(C12、C14和C16),但偶數和奇數酯鏈長(C12、C13、C14、C15和C16)亦是可能的。在其中僅使用偶數鏈長的情況下,組份(A)主要含有C12
-、C14
-和C16
-烷基酯。
(A)基本上可由大約60.0到大約96重量%的甲基丙烯酸C12
-、C14
-和C16
-烷基酯組成。
C12和C14同系物典型地佔(A)部分的主要部分。例如,至少大約80.0重量%的(A)部分為C12和C14。典型地至少85.0到88重量%的(A)部分為C12和C14。
“基本上由‥組成”一詞意指可能有少量可與甲基丙烯酸烷基酯聚合的其他單體存在,只要它們不會對已完全調配的液體之低溫特性有不利的影響即可。
組份(A)之甲基丙烯酸C12
-C16
烷基酯的平均鏈長度,從大約12變化到大約13個碳原子。
甲基丙烯酸C18
-C30
烷基酯一詞意指甲基丙烯酸的烷基
酯,其具有每個基團含18至30個碳原子之直鏈或分支的烷基基團,如甲基丙烯酸硬脂基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十七烷基酯、甲基丙烯酸十九烷基酯、甲基丙烯酸二十烷基酯、甲基丙烯酸二十一烷基酯、甲基丙烯酸二十二烷基酯、甲基丙烯酸二十三烷基酯、甲基丙烯酸二十四烷基酯、甲基丙烯酸二十五烷基酯、甲基丙烯酸二十六烷基酯、甲基丙烯酸二十八烷基酯、甲基丙烯酸二十九烷基酯、甲基丙烯酸三十烷基酯、甲基丙烯酸山萮酯及其混合物。
甲基丙烯酸C18
-C30
烷基酯的可能來源為甲基丙烯酸山萮酯。在本實例中使用的甲基丙烯酸山萮酯含有一系列的長鏈甲基丙烯酸酯,其中酯鏈的長度範圍是從C18
到C22
。例如,大約40.0到大約4.0重量%的甲基丙烯酸山萮酯構成所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物。例如,35.0到大約5.0重量%,大約30到大約5.0或大約20到大約5.0重量%的所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物是由甲基丙烯酸山萮酯形成的。
在其中使用甲基丙烯酸山萮酯構成聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物之組份(B)的情況下,山萮酯可衍生自C18
-C22
分布的長鏈醇。甲基丙烯酸山萮酯之組成物的重量百分比範圍可能如下:
甲基丙烯酸山萮酯分布
當提到在甲基丙烯酸山萮酯中,特定酯的重量百分比分布時,該重量百分比是以甲基丙烯酸山萮酯的總重為基準。
以甲基丙烯酸山萮酯的總重為基準,甲基丙烯酸山萮酯基本上可由大約40.0到大約50.0,較佳的是42.0到大約48.0重量%的甲基丙烯酸C18
烷基酯,大約5.0到大約15.0,較佳的是6.5到大約12.0重量%的甲基丙烯酸C20
烷基酯和大約40.0到大約50.0,較佳的是42.0到大約48.0重量%的甲基丙烯酸C22
烷基酯組成。
甲基丙烯酸山萮酯實質上為直鏈,且主要含有甲基丙烯酸C18
-C22
烷基酯。甲基丙烯酸山萮酯可含有少量的C16
烷基。例如,甲基丙烯酸山萮酯正常將含有低於0.8重量%的C16
烷基或低於0.5重量%的C16
烷基。
甲基丙烯酸C16
-和C18
-烷基酯在所形成之共聚物中的累積重量百分比,通常不會超過大約22.0-23.0重量%。例如,C16
-烷基和C18
-烷基部分的混合重量百分比可能是從組份(A)和(B)形成之甲基丙烯酸烷基酯的大約15.0、16.0、17.0、18.0、19.0或21.0重量%,而甲基丙烯酸C16
-烷基和C18
-烷基酯的累積重量百分比最少有至少7.0、8.0或9.0重量%。例如,進一步將(A)和(B)組份定義為包括甲基丙烯酸C16
-烷基酯和C18
-烷基酯的混合重量百分比,以聚甲基丙烯酸酯共聚物的總重為基準,該混合重量範圍是從大約最少7.0重量%到大約最多23.0重量%。
此外,等於或大於C20之組份(B)中的甲基丙烯酸烷
基酯構成所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的至少大約2.0到大約40.0重量%。例如,最少大約2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0或8.0重量%的所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物係衍生自甲基丙烯酸C20
到C30
烷基酯。所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物將是由最多大約10.0、20.0、30.0或40.0重量%的甲基丙烯酸C20
到C30
烷基酯形成的。
進一步將組份(B)定義為包括甲基丙烯酸C20
到C30
烷基酯的混合重量百分比,以聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的總重為基準,其重量範圍是從大約最少2.0重量%到大約最多大約40.0重量%。
C20
到C24
烷基同系物係較佳的,且C20
到C22
烷基同系物是組份(B)的最佳同系物。例如,C20
到C22
烷基同系物可構成所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的大約2.0到大約40.0,大約4.0到大約40.0或大約4.0到大約30.0重量%。C20
到C24
烷基同系物的典型重量範圍,是所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的大約4.0到大約40.0,大約4.0到大約30.0或大約5.0到大約20.0重量%。
組份(B)之甲基丙烯酸烷基酯的平均鏈長度,從大約20變化至大約22個碳原子,或大約20到大約21個碳原子。
在較佳的具體事實中,(A)和(B)的總和等於所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的100.0重量%。
根據本發明之聚甲基丙烯酸酯PPD共聚物可視需要含有甲基丙烯酸C1
-C10
烷基酯,或其他可聚合的甲基丙烯酸
非-烷基酯單體。
聚甲基丙烯酸烷基酯基本上可由單體(A)和(B)組成。例如(A)和(B)的總和等於100%。
甲基丙烯酸烷基酯共單體(comonomer),在烷基酯基團中含有12或更多個碳原子,通常使用工業級的長鏈脂肪醇,藉著標準酯化程序製備。這些市售的醇為在烷基基團中含有在12到30個碳原子之間各種鏈長之醇的混合物。因此,為本發明之目的,甲基丙烯酸烷基酯共單體企圖包括除各別命名的甲基丙烯酸烷基酯,還包括與其他甲基丙烯酸烷基酯的混合物。
可使用自由基聚合的傳統方法以製備本發明之共聚物。可在各種條件下發生甲基丙烯酸烷基酯單體的聚合作用,包括總體聚合、溶液聚合,通常在有機溶劑中,較佳的是礦物油。
在溶液聚合中,反應混合物包括稀釋劑、甲基丙烯酸烷基酯單體、聚合起始劑,通常還有鏈轉移劑,可視需要還有交聯劑。
稀釋劑可以是任何惰性的碳氫化合物液體。稀釋劑對總單體用量的重量比可在從大約90:10到大約60:40的範圍內。總單體用量一詞意指所有單體最初的混合數量,即尚未反應的反應混合物。
在藉著自由基聚合以製備本發明之共聚物時,可同時或連續聚合甲基丙烯酸烷基酯單體,或可在一段時間內將單體送進反應容器中。例如,可在一段時間內將甲基丙烯
酸C12
-C30
烷基酯單體的摻合物連同起始劑一起送進反應容器內。
適當的聚合起始劑包括加熱分解以產生自由基的起始劑,例如過氧化物化合物,如過氧化苯甲醯、過氧苯甲酸第三-丁酯、過氧辛酸第三-丁酯和氫過氧化異丙苯;或偶氮化合物,如偶氮異丁二腈和2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈)。混合物包括相對於總單體混合物,從大約0.01重量%到大約5.0重量%的起始劑。例如,預見0.02重量%到大約4.0重量%、0.02重量到大約3.5重量%。典型地使用大約0.02重量%到大約2.0重量%。
適當的鏈轉移劑包括在技術領域中慣用者,如硫醇和醇類。可使用例如十三烷硫醇、十二烷硫醇和乙硫醇作為鏈轉移劑。以欲合成之聚合物所欲的分子量,以及該聚合物之剪切穩定性所欲的程度為基礎以選擇欲使用之鏈轉移劑用量,即若想要剪切較穩定的聚合物,便可將較多的鏈轉移劑加至反應混合物中。以相對於單體混合物0.01到3.0重量%的量,將鏈轉移劑加至反應混合物或單體原料中。
舉例說明而非加以限制,將所有組份裝入配置有攪拌器、溫度計和迴流冷凝器反應容器中,並在氮氣覆蓋層下利用攪拌加熱至從大約50℃到大約125℃的溫度,持續大約0.5小時到大約15小時,以完成聚合反應。
獲得在稀釋劑中之本發明共聚物的黏稠溶液,為上述製程的產物。
欲形成本發明之潤滑油,以傳統方式利用本發明之共
聚物處理基油,即藉著將該共聚物加至基油中以提供具所欲低溫特性的潤滑油組成物。在每100重量份基油中,潤滑油含有從大約0.01到大約5.0重量份,例如大約0.01到大約2.0,更典型地是大約0.02到大約0.5的淨共聚物(即不包括稀釋油)。較佳的劑量當然將視基油而定。
在特佳的具體事實中,以共聚物在稀釋劑中相對較濃縮之溶液的形式,將共聚物加至基油中。稀釋油可以是任何在下文中所提及適合用來作為基油的油。
較佳的基油包括礦物油、聚-α-烯烴合成油及其混合物。適當的基油亦包括藉著合成蠟和疏鬆石蠟之異構化作用獲得的基礎油料,以及藉著將原油之芳香族和極性組份加氫裂解(而不是溶劑萃取)而產生的基礎油料。通常,礦物和合成基油兩者分別具有在100℃下範圍從大約1到大約40cSt的運動黏度,雖然典型的應用將需要在100℃下分別具有黏度範圍從大約2到大約20cSt的油。
可用在本發明中之礦物油包括所有常見的礦物油基礎油料。這將包含在化學結構上為脂環烴、石蠟烴或芳香族的油。
脂環烴油是由排列成環狀的亞甲基基團所構成,有石蠟烴的側鏈附接在環上。流動點通常比石蠟烴油的流動點更低。石蠟烴油包括飽和的、直鏈或分支的碳氫化合物。高分子量的直鏈石蠟使油的流動點升高,且經常可藉著脫蠟以移除。芳香族油是具有半-不飽和特徵之密閉碳環的碳氫化合物,並可能有附接的側鏈。該油比石蠟烴和脂環烴
油更容易被分解,導致腐蝕性的副產物。
基礎油料正常會含有具有全部三者(石蠟烴、脂環烴和芳香族的)的某種比例之化學組成物。關於基礎油料類型的討論,參見A. Schilling的Motor Oils and Engine Lubrication, Scientific Publications, 1968,第2.2-2.5節。
聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物可用在石蠟烴、脂環烴和芳香族類型的油中。例如,可在第I-V組的基油中使用聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物。這些組別為熟諳此藝者已知的。此外,聚甲基丙烯酸酯共聚物亦可用在氣液油中。
氣液油(GTL)為技術領域中已知的。氣體來源包括各式各樣的材料,如天然氣、甲烷、C1
-C3
鏈烷、掩埋氣以及類似者。可藉著氣液(GTL)製程將這類氣體轉變為適合用來當做潤滑基油的液體烴產物,如在美國專利第6,497,812號中描述的製程。
衍生自氣體來源的基油,在後文中稱為”GTL基油”,典型地具有超過大約130之黏度指數,低於大約0.3重量%的硫含量,含有超過大約90重量%的飽和烴(異石蠟),典型地從大約95.0到大約100.0重量%的支鏈脂肪族烴,具有低於-15到20℃的流動點。
可按照American Petrol Institute的詳細陳述,將GTL基油與較傳統的基油混合,如第I-V組的基油。例如,潤滑組成物的基油組份可包括1-100重量%的GTL基油。
潤滑油組成物至少可部分衍生自氣體來源,並含有本發明之聚甲基丙烯酸酯,作為流動點抑制劑。
可藉著傳統的方法使用酸、鹼和黏土,或其他製劑,如氯化鋁來精鍊油類,或它們可能是藉著溶劑萃取,利用諸如酚、二氧化硫、呋喃甲醛、二氯二乙醚等等的溶劑,所產生的萃取油。可將其加氫處理或加氫精鍊,藉著急冷卻或催化脫蠟製程將其脫蠟,或加氫裂解。礦物油可從天然的原始來源產生,或由異構化之蠟材料或其他精練製程的殘餘物所構成。較佳的合成油為α-烯烴的寡聚物,特別是1-癸烯的低聚物,亦稱為聚-α烯烴(PAO)。
基油可衍生自經過精鍊、再生油或其混合物。沒有進一步純化或處理的未精鍊油可從天然來源或合成來源(例如煤、油頁岩或油砂瀝青中直接獲得。未精鍊油之實例包括直接獲自乾餾(retorting)操作的頁岩油、直接獲自蒸餾的石油,或直接獲自酯化製程的酯油,然後分別使用它們,不需進一步處理。精鍊油類似未精鍊油,除了已經在一或多個純化步驟中處理的精鍊油以改善一或多個特性。適當的純化技術包括蒸餾、加氫處理、脫蠟、溶劑萃取、酸或鹼萃取、過濾和滲濾,這些全都是熟諳此藝者已知的。藉著在類似用以獲得精練油的製程中處理使用過的油,而獲得再生油。亦將這些再生油稱為再生油或再製油,且經常藉著移除用過之添加物和油裂解產物的技術額外地處理。
可能在組成物中添加至少一種額外的慣用油添加物。所提及之潤滑組成物,例如潤滑脂、齒輪液、金屬加工液和液壓液,可額外包括更多的添加物,將其加入以便進一步改善其基本特性。這類添加物包括:更多的抗氧化劑、
金屬鈍化劑、防鏽劑、黏度指數促進劑、額外的流動點抑制劑、分散劑、除垢劑、更多的極壓添加劑和抗磨添加劑。
以其分別慣用的量加入這類添加物,在每個情況下範圍大約是從0.01-10.0%,較佳的是0.1-1.0重量%。在下文中提供了更多添加物的實例:1.酚系抗氧化劑的實例:1.1.烷基化的一元酚:2,6-二-第三-丁基-4-甲基酚、2-丁基-4,6-二甲基酚、2,6-二-第三-丁基-4-乙基酚、2,6-二-第三-丁基-4-正-丁基酚、2,6-二-第三-丁基-4-異-丁基酚、2,6-二環戊基-4-甲基酚、2-(α-甲基環己基)-4,6-二甲基酚、2,6-二(十八烷基)-4-甲基酚、2,4,6-三環己基酚、2,6-二-第三-丁基-4-甲氧甲基酚、直鏈壬基酚或以側鏈分支的壬基酚,如2,6-二壬基-4-甲基酚、2,4-二甲基-6-(1'-甲基-十一烷-1'-基)-酚、2,4-二甲基-6-(1'-甲基十七烷-1'-基)-酚、2,4-二甲基-6-(1'-甲基十三烷-1'-基)-酚及其混合物;1.2.烷硫基甲基酚:2,4-二辛硫基甲基-6-第三-丁基酚、2,4-二辛硫基甲基-6-甲基酚、2,4-二辛硫基甲基-6-乙基酚、2,6-二(十二烷硫基)甲基-4-壬基酚;1.3.氫醌和烷基化氫醌:2,6-二-第三-丁基-4-甲氧基酚、2,5-二-第三-丁基氫醌、2,5-二-第三-戊基氫醌、2,6-二苯基-4-十八烷氧基酚、2,6-二-第三-丁基氫醌、2,5-二-第三-丁基-4-羥基茴香醚、3,5-二-第三-丁基-4-羥基茴香醚、3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基硬脂酸酯、雙-(3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基)己二酸酯;
1.4.生育酚:α-、β-、γ-或δ-生育酚及其混合物(維生素E);1.5.羥基化的硫代二苯醚:2,2'-硫代-雙(6-第三-丁基-4-甲基酚)、2,2'-硫代-雙(4-辛基酚)、4,4'-硫代-雙(6-第三-丁基-3-甲基酚)、4,4'-硫代-雙(6-第三-丁基-2-甲基酚)、4,4'-硫代-雙(3,6-二-第二-戊基酚)、4,4'-雙(2,6-二甲基-4-羥苯基)二硫化物;1.6.亞烷基雙酚:2,2'-亞甲基-雙(6-第三-丁基-4-甲基酚)、2,2'-亞甲基-雙(6-第三-丁基-4-乙基酚)、2,2'-亞甲基-雙[4-甲基-6-(α-甲基環己基)酚]、2,2'-亞甲基-雙(4-甲基-6-環己基酚)、2,2'-亞甲基-雙(6-壬基-4-甲基酚)、2,2'-亞甲基-雙(4,6-二-第三-丁基酚)、2,2'-亞乙基-雙(4,6-二-第三-丁基酚)、2,2'-亞乙基-雙(6-第三-丁基-4-異丁基酚)、2,2'-亞甲基-雙[6-(α-甲苄基)-4-壬基酚]、2,2'-亞甲基-雙[6-(α,α-二甲苄基)-4-壬基酚]、4,4'-亞甲基-雙(2,6-二-第三-丁基酚)、4,4'-亞甲基-雙(6-第三-丁基-2-甲基酚)、1,1-雙(5-第三-丁基-4-羥基-2-甲苯基)丁烷、2,6-雙(3-第三-丁基-5-甲基-2-羥苄基)-4-甲基酚、1,1,3-三(5-第三-丁基-4-羥基-2-甲苯基)丁烷、1,1-雙(5-第三-丁基-4-羥基-2-甲苯基)-3-正-十二烷基巰基丁烷、乙二醇雙[3,3-雙(3'-第三-丁基-4'-羥苯基)丁酸酯]、雙(3-第三-丁基-4-羥基-5-甲苯基)二環戊二烯、雙[2-(3'-第三-丁基-2'-羥基-5'-甲苄基)-6-第三-丁基-4-甲苯基]對苯二甲酸酯、1,1-雙(3,5-二甲基-2-羥苯基)丁烷、2,2-雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基)丙烷、2,2-雙-(5-第三-
丁基-4-羥基-2-甲苯基)-4-正-十二烷基巰基丁烷、1,1,5,5-四(5-第三-丁基-4-羥基-2-甲苯基)戊烷;1.7.O-,N-和S-苄基化合物:3,5,3',5'-四-第三-丁基-4,4'-二羥基二苄基醚、十八烷基-4-羥基-3,5-二甲苄基-巰基乙酸酯、十三烷基-4-羥基-3,5-二-第三-丁苄基-巰基乙酸酯、三(3,5-二-第三-丁基-4-羥苄基)胺、雙(4-第三-丁基-3-羥基-2,6-二甲苄基)二硫代對苯二甲酸酯、雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥苄基)硫化物、異辛基-3,5-二-第三-丁基-4-羥苄基-巰基乙酸酯;1.8.羥苄基化的丙二酸酯:二(十八烷基)-2,2-雙(3,5-二-第三-丁基-2-羥苄基)丙二酸酯、二(十八烷基)-2-(3-第三-丁基-4-羥基-5-甲苄基)丙二酸酯、二(十二烷基)-巰乙基-2,2-雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥苄基)丙二酸酯、二[4-(1,1,3,3-四甲丁基)-苯基]-2,2-雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥苄基)丙二酸酯;1.9.羥苄基芳香族化合物:1,3,5-三(3,5-二-第三-丁基-4-羥苄基)-2,4,6-三甲基苯、1,4-雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥苄基)-2,3,5,6-四甲基苯、2,4,6-三(3,5-二-第三-丁基-4-羥苄基)酚;1.10.三化合物:2,4-雙-辛巰基-6-(3,5-二-第三-丁基-4-羥基苯胺基)-1,3,5-三、2-辛巰基-4,6-雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥基苯胺基)-1,3,5-三、2-辛巰基-4,6-雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥基苯氧基)-1,3,5-三、2,4,6-三(3,5-二-第三-丁基-4-羥基苯氧基)-1,2,3-三、1,3,5-三(3,5-二-第三-
丁基-4-羥苄基)異三聚氰酸酯、1,3,5-三(4-第三-丁基-3-羥基-2,6-二甲苄基)異三聚氰酸酯、2,4,6-三(3,5-二-第三-丁基-4-羥基苯乙基)-1,3,5-三、1,3,5-三(3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基丙醯基)六氫-1,3,5-三、1,3,5-三(3,5-二環己基-4-羥苄基)異三聚氰酸酯;1.11.醯胺基酚:4-羥基月桂酸醯苯胺、4-羥基硬脂酸醯苯胺、N-(3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基)-胺基甲酸辛酯;1.12.β-(5-第三-丁基-4-羥基-3-甲苯基)丙酸的酯類:與多元醇,例如與1,6-己二醇、1,9-壬二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、硫代二甘醇、二甘醇、三甘醇、新戊四醇、三(羥乙基)異三聚氰酸酯、N,N'-雙(羥乙基)草酸二醯胺、3-噻十一烷醇、3-噻十五烷醇、三甲基己二醇、三甲醇丙烷、4-羥甲基-1-磷-2,6,7-三二環[2.2.2]辛烷;1.13.β-(3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基)丙酸、γ-(3,5-二環己基-4-羥苯基)丙酸、3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基乙酸的酯類:具單-或多元醇,例如與甲醇、乙醇、正-辛醇、異辛醇、十八烷醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、硫代二甘醇、二甘醇、三甘醇、新戊四醇、三(羥乙基)異三聚氰酸酯、N,N'-雙-羥乙基草酸二醯胺、3-噻十一烷醇、3-噻十五烷醇、三甲基己二醇、三甲醇丙烷、4-羥甲基-1-磷-2,6,7-三二環[2.2.2]辛烷;1.14.β-(3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基)丙酸的醯胺:N,N'-雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基丙醯基)六亞甲基二胺、N,N'-雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基丙醯基)三亞甲基
二胺、N,N'-雙(3,5-二-第三-丁基-4-羥苯基丙醯基)肼;1.15.抗壞血酸(維生素C);1.16.胺抗氧化劑:N,N'-二異丙基-對-苯二胺、N,N'-二-第二-丁基-對-苯二胺、N,N'-雙(1,4-二甲戊基)-對-苯二胺、N,N'-雙(1-乙基-3-甲戊基)-對-苯二胺、N,N'-雙(1-甲庚基)-對-苯二胺、N,N'-二環己基-對-苯二胺、N,N'-二苯基-對-苯二胺、N,N'-二(萘-2-基)-對-苯二胺、N-異丙基-N'-苯基-對-苯二胺、N-(1,3-二甲丁基)-N'-苯基-對-苯二胺、N-(1-甲庚基)-N'-苯基-對-苯二胺、N-環己基-N'-苯基-對-苯二胺、4-(對-甲苯胺磺醯基)-二苯胺、N,N'-二甲基-N,N'-二-第二-丁基-對-苯二胺、二苯胺、N-烯丙基二苯胺、4-異丙氧基二苯胺、4-正-丁胺基酚、4-丁醯胺基酚、4-壬醯胺基酚、4-十二碳醯胺基酚、4-十八碳醯胺基酚、二(4-甲氧苯基)胺、2,6-二-第三-丁基-4-二甲胺基甲基酚、2,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基甲烷、N,N,N',N'-四甲基-4,4'-二胺基二苯基甲烷、1,2-二[(2-甲苯基)胺基]乙烷、1,2-二(苯胺基)丙烷、(鄰-甲苯基)二胍、二[4-(1',3'-二甲丁基)苯基]胺、第三-辛基化的N-苯基-1-萘胺,單-和二-烷基化之第三-丁基/第三-辛基二苯胺的混合物、單-和二-烷基化之壬基二苯胺的混合物、單-和二-烷基化之十二烷基二苯胺的混合物、單-和二-烷基化之異丙基/異己基-二苯胺的混合物、單-和二-烷基化之第三-丁基二苯胺的混合物、2,3-二氫-3,3-二甲基-4H-1,4-苯并噻、酚噻、單-和二-烷基化之第三-丁基/第三-辛基-酚噻的混合物、單-和二-
烷基化之第三-辛基酚噻的混合物、N-烯丙基酚噻、N,N,N',N'-四苯基-1,4-二胺基丁-2-烯、N,N-雙(2,2,6,6-四甲基六氫吡啶-4-基)六亞甲基二胺、雙(2,2,6,6-四甲基六氫吡啶-4-基)癸二酸酯、2,2,6,6-四甲基六氫吡啶-4-酮、2,2,6,6-四甲基六氫吡啶-4-醇。
2.更多抗氧化劑的實例:脂肪族或芳香族亞磷酸酯、硫代二丙酸或硫代二乙酸的酯類或二硫代胺基甲酸的鹽類、2,2,12,12-四甲基-5,9-二羥基-3,7,11-三噻十三烷和2,2,15,15-四甲基-5,12-二羥基-3,7,10,14-四噻十六烷。
3.金屬鈍化劑的實例,例如對於銅:3.1.苯并三唑及其衍生物:2-巰基苯并三唑、2,5-二巰基苯并三唑、4-或5-烷基苯并三唑(例如甲苯并三唑)及其衍生物、4,5,6,7-四氫苯并三唑、5,5'-亞甲基-雙-苯并三唑;苯并三唑或甲苯并三唑的曼尼希(Mannich)鹼,如1-[二(2-乙己基)胺甲基]甲苯并三唑和1-[二(2-乙己基)胺甲基]苯并三唑;烷氧烷基-苯并三唑,如1-(壬氧基-甲基)苯并三唑、1-(1-丁氧乙基)-苯并三唑和1-(1-環己氧丁基)-甲苯并三唑;3.2.1,2,4-三唑及其衍生物:3-烷基-(或-芳基-)1,2,4-三唑、1,2,4-三唑的曼尼希鹼,如1-[二(2-乙己基)胺甲基]-1,2,4-三唑;烷氧烷基-1,2,4-三唑,如1-(1-丁氧乙基)-1,2,4-三唑;醯基化的3-胺基-1,2,4-三唑;3.3.咪唑衍生物:4,4'-亞甲基-雙(2-十一烷基-5-甲基)咪唑和雙[(N-甲基)咪唑-2-基]甲醇基-辛基醚;
3.4.含硫的雜環化合物:2-巰基苯并噻唑、2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑、2,5-二巰基苯并噻二唑及其衍生物;3,5-雙[二(2-乙己基)胺甲基]-1,3,4-噻二唑啉-2-酮;3.5.胺基化合物:亞柳基-丙二胺、柳胺胍及其鹽類。
4.防鏽劑的實例:4.1.有機酸、其酯類、金屬鹽類、胺鹽和酐:烷基-和烯基-琥珀酸及其與醇類、二醇或羥基羧酸的偏酯、烷基-和烯基-琥珀酸、4-壬基苯氧乙酸、烷氧基-和烷氧乙氧基-羧酸的偏醯胺,如十二烷氧基乙酸、十二烷氧基(乙氧基)乙酸及其胺鹽類,還有N-油醯基-肌胺酸、脫水山梨糖醇單油酸酯、環烷酸鉛、烯基琥珀酸酐,例如十二碳烯基琥珀酸酐、2-(2-羧乙基)-1-十二烷基-3-甲基甘油及其鹽類,特別是其鈉和三乙醇胺鹽。
4.2.含氮化合物:4.2.1.三級脂肪族或環脂肪族胺,以及有機和無機酸的胺鹽,例如油溶性的羧酸烷基銨酯和1-[N,N-雙(2-羥乙基)胺基]-3-(4-壬苯氧基)丙-2-醇;4.2.2.雜環化合物:經取代之咪唑啉和唑啉,例如2-十七碳烯基-1-(2-羥乙基)-咪唑啉;4.2.3.含硫化合物:二壬基萘磺酸鋇、石油磺酸鈣、經烷硫基-取代之脂肪族羧酸、脂肪族2-磺基羧酸的酯類及其鹽類。
5.黏度指數增進劑之實例:聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、含氮之聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯基吡咯烷酮/甲基丙
烯酸酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚丁烯、聚異丁烯、烯烴共聚物,如乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物、水合的苯乙烯-異戊二烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物和聚醚。亦具有分散劑及/或抗氧化特性的多功能黏度改進劑是已知的,並可視需要添加於本發明之產物中使用。
6.流動點抑制劑之實例:聚甲基丙烯酸酯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、烷基聚苯乙烯、反丁烯二酸酯共聚物、烷基化的萘衍生物。
7.分散劑/表面活性劑之實例:聚丁烯基琥珀酸醯胺或醯亞胺、聚丁烯基膦酸衍生物、鹼式磺酸鎂、鈣和鋇,以及酚鹽。
8.極高壓和抗磨添加劑之實例:含硫和含鹵素的化合物,例如氯化的石蠟、硫化的烯烴或植物油(大豆油、菜油)、烷基-或芳基-二-或三-硫化物、苯并三唑或其衍生物,如雙(2-乙己基)胺甲基甲苯并三唑、二硫代胺基甲酸鹽類,如亞甲基-雙-二丁二硫代胺基甲酸鹽、2-巰基苯并三唑的衍生物,如1-[N,N-雙(2-乙己基)胺甲基]-2-巰基-1H-1,3-苯并三唑、2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑的衍生物,如2,5-雙(第三-壬基二硫代)-1,3,4-噻二唑。
9.摩擦係數減黏劑的實例:豬油、油酸、動物脂、菜油、硫化脂、醯胺、胺。在歐洲專利-A-0 565 487中提供了更多的實例。
10.用在水/油金屬加工液和液壓液中之特定添加物的實例:乳化劑:石油磺酸鹽、胺,如聚氧乙烯化的脂肪胺、
非-離子表面-活性物質;緩衝劑:如烷醇胺;殺生物藥劑:三、噻唑啉酮、三-硝甲烷、嗎福啉、亞吡啶硫醇(pyridenethiol)鈉;加工速度改進劑:磺酸鈣和鋇。
可在潤滑劑中將本發明之流動點抑制劑與上述的直接混合。亦可能先製備濃縮物或是所謂的”添加物包裝”,可將其稀釋而得到預期之潤滑劑的工作濃度。
可在許多不同的應用中,使用含有本發明之共聚物的潤滑油,包括自動傳動液、手動傳動液、液壓液、潤滑脂、齒輪液、金屬加工液、發動機潤滑油應用和避震液。
本發明更進一步的具體事實係關於改善潤滑油之低溫特性的方法,其包括將上文定義之甲基丙烯酸聚烷基酯共聚物加至具有潤滑黏度的油中。
將140克高溫的油(中性加氫處理的油)裝入反應器中,並在氮氣下加熱至95℃。將在7.7克油中的0.406克過辛酸第三-丁酯加至在反應器中已經加熱的油中。為了裝入反應器內,建立兩個分開的平行進料。第一個進料由252.0克甲基丙烯酸月桂酯、28克甲基丙烯酸山萮酯、1.12克十二烷硫醇(DDM)和235.2克高溫油的混合物構成,並在2小時期間內裝完。第二個進料包括在23.14克油中的1.22克過辛酸第三-丁酯,並在3小時的期間內進料。第一和第
二個進料同時開始。在進料2小時結束時,將起始劑的第二進料速率加倍。在95℃下將反應混合物保持另外的1小時,隨後將另一批在10.64克油中0.56克的起始劑,加至該反應混合物中,並保持在95℃下再1小時。甲基丙烯酸月桂酯的平均鏈長度為大約12.6個碳原子。甲基丙烯酸山萮酯的平均碳鏈長度為大約20.3個碳原子。在實施例1中形成的聚甲基丙烯酸烷基酯(聚甲基丙烯酸月桂酯/山萮酯90/10)具有大約13.4個碳原子的平均鏈長度。
將100.0克高溫的油(中性加氫處理的油)裝入反應器中,並在氮氣下加熱至95℃。將在4.05克油中的0.213克過辛酸第三-丁酯加至在反應器中已經加熱的油中。為了裝入反應器內,建立兩個分開的平行進料。第一個進料由180.1
克甲基丙烯酸月桂酯、31.48克甲基丙烯酸C30
-烯基酯、1.46克十二烷硫醇(DDM)和175.8克高溫油的混合物構成,並在2小時期間內裝完。亦攪拌第一個進料,並適度地加熱,因為甲基丙烯酸C30
-烷基酯在室溫下不會完全溶解於基油中。第二個進料包括在12.14克油中的0.64克過辛酸第三-丁酯,並在3小時的期間內進料。第一和第二個進料同時開始。在2小時結束時,將起始劑的第二進料速率加倍。在95℃下將反應混合物保持額外1小時,隨後將另一批在3.61克油中0.29克的起始劑,加至該反應混合物中,並保持在95℃下再1小時。甲基丙烯酸C30
烷基酯的平均鏈長度為大約30.4個碳原子。實施例2形成之聚甲基丙烯酸酯共聚物(90/10月桂酯/C30
烷基酯)的平均鏈長度為14.4。
流動點抑制劑的應用數據:在低溫下比較黏度。
分別將實施例1的共聚物和市售的流動點抑制劑各別地加至加氫處理之第Ⅱ組礦物油中。在表3中記錄流動點和黏度。
在括弧中的流動點代表進行第二次相同的測試。決定市售的甲基丙烯酸聚烷基酯共聚物以作為主要的甲基丙烯酸C12
-C18
烷基酯之分布。藉由熱分解的GC/MS,偵測出沒有甲基丙烯酸C22
烷基酯。藉由ASTM D2983決定低溫布魯克菲爾德黏度。藉著ASTM D445以決定運動黏度。藉著ASTM D5950以決定流動點。表3顯示在低溫下,實施例1(本發明)具有明顯比市售之甲基丙烯酸聚烷基酯更低的黏度。
Claims (8)
- 一種聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物,其包括由下列形成的單體單元:(A)大約60到大約96重量%的甲基丙烯酸C12 -C16 烷基酯;和(B)大約40到大約4重量%的甲基丙烯酸C18 -C30 烷基酯;其中以組份(B)的總重為基準,組份(B)包含大約40到大約50重量%的甲基丙烯酸C18 烷基酯,大約5到大約15重量%的甲基丙烯酸C20 烷基酯和大約40到大約50重量%的甲基丙烯酸C22 烷基酯。
- 如申請專利範圍第1項之共聚物,其中該共聚物具有從5000到250000的重量平均分子量。
- 如申請專利範圍第1項之共聚物,其中該組份(A)佔所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的65.0-95.0重量%。
- 如申請專利範圍第1項之共聚物,其中該組份(B)佔所形成之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物的35.0-5.0重量%。
- 如申請專利範圍第1項之共聚物,其中如申請專利範圍第1項之組份(A)為直鏈或支鏈的甲基丙烯酸烷基酯,其係選自由甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸肉荳蔻酯、甲基丙烯酸鯨蠟酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯及其混合物所組成之群組。
- 如申請專利範圍第1項之共聚物,其中該組份(A)為 甲基丙烯酸月桂酯。
- 一種潤滑油組成物,其包括:(i)具有潤滑黏度的油;(ii)如申請專利範圍第1項之聚甲基丙烯酸烷基酯共聚物;可視需要還有(iii)其他的添加物。
- 如申請專利範圍第7項之潤滑油組成物,其中該組份(ii)按每100重量份油計,以從0.01到大約5重量份的量的活性共聚物存在。
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