WO1997017417A1 - Additif pour ameliorer l'indice de viscosite, procede pour le preparer et composition d'huile lubrifiante - Google Patents

Additif pour ameliorer l'indice de viscosite, procede pour le preparer et composition d'huile lubrifiante Download PDF

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Shuji Suyama
Yoshiki Higuchi
Hidefumi Tochigi
Hiroshi Ohmura
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    • C10N2060/06Chemical after-treatment of the constituents of the lubricating composition by epoxydes or oxyalkylation reactions
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2070/00Specific manufacturing methods for lubricant compositions

Definitions

  • Viscosity index improver method for producing the same, and lubricating oil composition
  • the present invention relates to a viscosity index improver added to lubricating oils such as engine oil, gear oil, transmission oil, and hydraulic oil, a method for producing the same, and a lubricating oil composition. More specifically, a viscosity index improver that has good viscosity index improving properties, viscosity, low-temperature fluidity and shear stability, does not separate in power and lubricating oil, its manufacturing method and viscosity index improver It relates to the lubricating oil contained therein.
  • the viscosity of a lubricating oil used as an engine oil, a hydraulic oil or the like does not change as much as possible over a wide range from low to high temperatures.
  • the viscosity index is used as this measure, and the larger the viscosity index, the higher the stability against temperature changes. It is known that the viscosity index can be improved by ⁇ JD of certain polymers. Examples of such a polymer include polymethacrylate (PMA) (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-62372), an olefin copolymer (OCP) (Japanese Patent Publication No.
  • PMA polymethacrylate
  • OCP olefin copolymer
  • SDC Hydrogenated styrene-gen copolymer
  • PIB polyisobutylene
  • Lubricating oils to which these polymers have been added have characteristics.
  • PMA is excellent in improving the viscosity index and has a pour point depressing action, but is inferior in the viscosity effect. ⁇
  • PIB has a large viscosity effect, but is poor in improving the viscosity index.
  • OCP and SDC have large viscous effects and low viscosity at low temperatures, but their viscosity index improvement is inferior to PMA.
  • PMA also copolymerizes polar monomers to form a sludge that disperses sludge in lubricating oil compared to other types. Purification sensitivity can be easily imparted (Japanese Patent Publication No. 51-22073, Japanese Patent Publication No. 5-222239).
  • the method for producing each of the above graft copolymers involves graft polymerization of a methacrylate monomer in the presence of an oil-soluble olefin copolymer using a usual radical polymerization initiator.
  • the polymerization proceeds from the radical polymer chain radical formed by the radical polymerization initiator extracting hydrogen from the copolymer.
  • a large amount of a methacrylate-based single Jfc homopolymer is produced, so that the grafting efficiency is low.
  • Such a graft copolymer has a short period of time while its properties as a viscosity index improver such as a thickening effect and a viscosity change in a lubricating oil are not sufficient.
  • a viscosity index improver such as a thickening effect and a viscosity change in a lubricating oil are not sufficient.
  • lubricating oil will separate, according to Zhao. Therefore, development of a high-performance viscosity index improver is desired in order to meet the strict demands for lubricants expected in the future.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem existing in the prior art.
  • the objectives are: a viscosity index improver, a viscosity effect, a low-temperature fluidity and a good shear stability, and a viscosity index improver which is not likely to be separated in a lubricating oil; To provide things.
  • the viscosity index improver of the present invention comprises a structural unit formed from an oil-soluble polymer (a) composed of an olefin polymer, a polymer (b) having a peroxide bond, or a peroxide. A polymer having a bond and a predetermined functional group. (C) A polymer having a structural unit to be formed.
  • Each of these oil-soluble polymers (a), (b) and (c) is preferably a polymer shown below.
  • Peroxide bond-containing monomers (meth) acrylates, unsaturated dicarboxylates, bier esters of fatty acids having 2 to 18 carbon atoms, and aromatic monomers having 8 to 12 carbon atoms
  • Peroxide-containing monomers (meth) acrylates, unsaturated dicarboxylates, vinyl esters of fatty acids having 2 to 18 carbon atoms and aromatics having 8 to 12 carbon atoms
  • One or more mono-S-isomers selected from the group of monomers, and one or more selected from the group of monomers containing 30-nitrogen-containing monomers and hydroxyl groups or ether bonds alone or both
  • acryl and methacryl are collectively referred to as (meth) acryl, and aryl and metal are referred to as (meth) aryl.
  • the viscosity index improver of the present invention contains a graft copolymer represented by the following (i) and a polymer represented by the following (ii) or a polymer represented by the following (iii) alone or both: Is what you do.
  • the copolymer derived from (b) or (c) means a copolymer that has not been grafted with the oil-soluble polymer of (a).
  • the method for producing a viscosity index improver of the present invention may further comprise: A mixture of a polymer and a copolymer having a peroxide bond represented by the above (b) or (c) is grafted by heating to a temperature at which the peroxide bond is decomposed.
  • the method for producing a viscosity index improver comprises the steps of: adding a single S-body mixture represented by the following (d) or (e) and a radical cane polymerization initiator to a lubricating base oil; After decomposing and copolymerizing the single S-isomer mixture at a temperature at which the peroxide bond of the strong peroxide-bonding single S-isomer does not substantially ⁇ , the oil-soluble polymer represented by (a) is converted to In addition, after dissolving, grafting is performed by heating to a temperature at which a peroxide bond derived from the peroxide bond-containing monomer is formed.
  • a peroxide bond-containing monomer (d) a peroxide bond-containing monomer, a (meth) acrylate, an unsaturated dicarboxylate, a vinyl ester of a fatty acid having 2 to 18 carbon atoms, and an aromatic monomer having 8 to 12 carbon atoms
  • a monomer mixture comprising one or more monomers selected from the group of bodies.
  • a single S-isomer mixture comprising one or more monomers selected from the group consisting of:
  • the method for producing a viscosity index improver is as follows: an oil-soluble polymer represented by the above (a), a monomer mixture represented by the above (d) or (e), and a radical polymerization initiator are added to a lubricating base oil.
  • the radical polymerization initiator is decomposed and the monomer mixture is copolymerized with fi ⁇ in which the peroxide bond of the peroxide bond-containing monomer is not substantially decomposed, the peroxide bond-containing monomer is copolymerized. It is grafted by heating to the temperature at which peroxide bonds derived from the S-isomer decompose.
  • the method for producing a viscosity index improver includes the steps of: adding an aqueous suspension of particles comprising the oil-soluble polymer represented by (a) to a monomer mixture represented by (d) or (e); The polymerization is carried out, and the mixture is heated under the condition that radical polymerization does not substantially occur.
  • the mixture of the monomer a and the radical polymerization initiator are impregnated into the particles of the oil-soluble polymer (a). Radical polymerization initiator decomposes the suspension and peroxide
  • the grafting precursor is obtained by raising the temperature at which the peroxide bond of the bond-containing monomer does not substantially decrease, and copolymerizing the monomer mixture in the particles of the oil-soluble polymer (a).
  • the lubricating oil composition of the present invention contains the aforementioned viscosity index improver in the lubricating oil.
  • the viscosity index improver comprises a structural unit formed from an oil-soluble polymer (a) composed of an olefin polymer, a polymer (b) having a peroxide bond, or a peroxide bond and a predetermined functional group. And a structural unit formed from the polymer (c).
  • the oil-soluble polymer ( a ) has a thickening property
  • the polymer (b) or the polymer (c) has a pour point depressing property and a viscosity index improving property.
  • the viscosity index is calculated according to, for example, JIS K-2 283. The larger the value, the less the change in viscosity with temperature is desired.
  • the structural unit formed from the oil-soluble polymer (a) forms a main chain
  • the structural unit formed from the polymer (b) or (c) forms a side chain
  • the structural unit formed from the polymer (b) or (c) force forms a main chain
  • the structural unit formed from the oil-soluble polymer (a) forms a side chain.
  • the viscosity index improver is composed of a graft copolymer, the main chain remains even if the side chain of the graft copolymer is cut, the viscosity is hardly reduced, and the stability due to shear force is improved. It is considered something.
  • the viscosity index improver is composed of an oil-soluble polymer composed of a olefin-based polymer having poor compatibility, (a) a structural unit formed by force, and a polymer composed of a polymer such as poly (meth) acrylate. (B) or a polymer (c) because a structural unit formed from a force is chemically bonded as a graft copolymer
  • phase separation does not occur in lubricating oil.
  • the viscosity index improver has an important feature in that it is formed from a polymer having a peroxide bond. In other words, it is considered that a polymer radical formed by cleavage of a peroxide bond by a method such as heating or particle transfer is bonded with an oil-soluble polymer with high efficiency to form a graft copolymer. As a result, excellent performance can be obtained as a viscosity index improver. This point is different from the technology using a graphene copolymer of an olefin polymer and a poly (meth) acrylate polymer obtained using a usual radical polymerization initiator as a viscosity index improver. is there.
  • the oil-soluble polymer (a) is an ethylene / ⁇ -olefin copolymer, a styrene-dihydrogen copolymer, a hydrogenated polybutadiene, a hydrogenated polyisoprene, a polybutene, an ethylene (meth) atalinoleate ester copolymer, / Bull ester One or more polymers selected from the group consisting of copolymers. These polymers are substantially oil-soluble, and preferably have a weight fi: average molecular weight of 50,000 to 100,000. When the weight average molecular weight is less than 500, the viscosity index improver obtained has a small viscosity effect, and when it exceeds 100,000, the shear stability is reduced. In addition, as the oil solubility, those which are particularly soluble in lubricating oil are desirable.
  • ⁇ -olefin of the ethylene- ⁇ -olefin copolymer those having 3 to 20 carbon atoms per monomer molecule are preferred because they are easily available.
  • provylene and 1-butene are most preferred because they are easily available and inexpensive.
  • the content of ethylene in the graft copolymer is not particularly limited.
  • the styrene / hydrogenated copolymer is a copolymer of styrene and a gen compound such as butadiene or isoprene, in which unsaturated bonds in the gen portion of the polymer are substantially hydrogenated.
  • a gen compound such as butadiene or isoprene
  • Specific examples include a random copolymer, a block copolymer, and a star copolymer.
  • Styrene content in copolymer! Is not particularly limited, but if it is too large, it is difficult to dissolve in lubricating oil, so 70% by weight or less is preferable.
  • polystyrene segments (S ) And the hydrogenated polygen segment (D) are alternately bonded, and are a S-D dibloc copolymer, a S-DS-S and a D-S-D triblock copolymer. And the like.
  • polydivinylol benzene nuclei are used as the star copolymer. Examples include a hydrogenated polymer chain of gen or a polymer having a styrene polymer chain. Examples of polybutene include poly (1-butene) and polyisobutylene.
  • Ethylene Z (meth) acrylate copolymers are disclosed, for example, in JP-A-7-268
  • alkyl (meth) acrylates of 1-22 specifically, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl ( Meth) acrylate and the like.
  • Ethylene / vinyl ester copolymers are disclosed, for example, in JP-A-64-488.
  • vinylinole ester an ester of a fatty acid having 2 to 18 carbon atoms is preferable, and specific examples thereof include vinylinole acetate and vinyl brobionate.
  • oil-soluble polymers (a) ethylene / ⁇ -olefin copolymers or styrene / hydrogen gen copolymers are preferred because of their good thickening performance.
  • the copolymer (b) having a peroxide bond is composed of a single S-isomer having a peroxide bond (component ⁇ ), a (meth) acrylate, an unsaturated dicarboxylic acid ester, and a C 2 -C 2 ester. It is formed by copolymerization with one or more monomers (component 3) selected from the group consisting of 18 fatty acid vinyl esters and aromatic monomers having 8 to 12 carbon atoms. It is a copolymer.
  • each component of the copolymer having a peroxide bond (b), the components ⁇ 0. 0 5-5 0% by weight, component 0 5 0-9 9.9 5 weight 0 /. It is preferred that Component ⁇
  • the content is more than 50% by weight, the molecular weight of the viscosity index improver obtained becomes too large, so that the shear stability is deteriorated, and a gel component insoluble in lubricating oil may be formed. Also 0.05 heavy! : If less than%, the grafting efficiency may be low and Pu lubricating oil may be separated into two phases.
  • the copolymer having a peroxide bond (c) may further include a tertiary nitrogen-containing monomer, a hydroxyl group or an ether bond alone or in addition to the monomers constituting the copolymer having a peroxide bond (b). It is a copolymer obtained by copolymerizing one or more monomers (component 7) selected from the group consisting of simple S-isomers containing both. '
  • the amount of each component of the copolymer (c) having a peroxide bond is 0.05 to 50% by weight for the same reason as in the case of the copolymer (b) having a peroxide bond. %, Component / 3 50-99.95 weight 0 /. Les, which is preferred. If the content of the component 7 is too large, the performance as a viscosity index improver is reduced, and the component 7 becomes insoluble in lubricating oil. Therefore, the content of component 7 is preferably 20% by weight or less.
  • the peroxide bond of the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond is usually located on the side chain.
  • (meth) acrylic acid esters are preferable because of their performance as a viscosity index improver, particularly good low-temperature fluidity.
  • the copolymers (b) and (c) may be copolymerized with other copolymerizable monomers other than the above components.
  • the weight average molecular weight of the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond is preferably 5,000 to 10,000, more preferably 10,000 to 500,000.
  • any known monomer containing a peroxide bond can be used, and preferably, a monomer represented by the following general formulas (1) to (3) is preferably used. Body. These monomers are used alone or in combination of two or more.
  • CH 2 C-CO- (CH a -CH-O) n -COO-CR, (1)
  • Ri is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 3 and R 4 are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 5 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, 3 to 12 cycloalkyl groups, phenyl groups, and alkyl-substituted phenyl groups
  • n represents 1 to 5
  • R 6 is a hydrogen atom or a methynole group
  • Rr is a hydrogen atom or a methynole group
  • R s and R 9 are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R is an alkynole group having 1 to 12 carbon atoms
  • RnOC-CH CH-COO-C-Ria (3)
  • R tl is a hydrogen atom or a methyl group, R l2, R 13 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R "is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, 3 carbon: I 2 cycloalkyl Group, phenyl group, alkyl-substituted phenyl group)
  • the monomer having a peroxide bond represented by the general formula (1) include t-butylperoxy (meth) acryloyloxyshetylcarbonate and t-butylperoxy (meth) a. Cryloyloxetixhetil carbonate
  • the monomer having a peroxide bond represented by the general formula (2) include t-butylperoxy (meth) aryl carbonate and t-butylperoxy (meth) aryloxyshetyl carbonate. , T-butylphenoloxy (meth) aryloxyethoxyshetyl carbonate, t-amylberoxy (meth) aryl carbonate, t-hexylperoxy (meth) aryl carbonate, t-octylperoxy (meth) aryl carbonate, Cumyl (meth) aryl carbonate and the like.
  • the single ft-form containing a peroxide bond represented by the general formula (3) include t-butyl phenoloxymethyl fumarate, t-butyl peroxyshethyl fumarate, and t-butyl Noreperoxy n-brovir fumarate, t-butyl peroxy isopropinole fumarate, t-butyl peroxy n-butinole fumarate, t-butylin peroxy t-butyl fumarate, t -Butyl peroxy mono-n-octynolefmalate, t-butynoleno-leoxy-1-ethylhexynolef-male, t-butynoleno-norexoxy-phenylene-maleate, t-butynoleno-lenoleoxy-in-t-butynoleno-le-xole-in-tonolate / le-fum
  • preferred monomers are t-butyl peroxyattaliloyloxetyl carbonate, t-butylperoxymethacryloyloxetyl carbonate Tert-butylbenzyloxyaryl carbonate, tert-butylperoxymethallyl carbonate and tert-butylperoxyisopropyl fumarate. This is because these peroxide-containing monomers have a heat / temperature of 80 or more, are easily available, and are economical.
  • the (meth) acrylate ester has an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms.
  • (Meth) acrylates are preferred.
  • examples of such (meth) acrylic esters include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth) acrylate.
  • These (meth) acrylate esters may be of one kind, but are preferably alkyl. Those having 1 to 6 carbon atoms in the group have 1 to 40 weight 0 /. It is preferable to use a mixture obtained by mixing 30 to 90 weight% of an alkyl group having 7 to 15 carbon atoms and 1 to 40% by weight of an azolyl group having 16 to 22 carbon atoms. The use of such a combined mixture improves the viscosity index improver's low-temperature fluidity, viscosity index and solubility in lubricating oil.
  • unsaturated dicarboxylic acid esters unsaturated dicarboxylic acid esters having an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms are preferable.
  • unsaturated dicarboxylic acid esters include dimethyl maleate, dibutyl maleate, dihexyl fumarate, dioctadecyl fumarate, dilauryl itaconate, and the like.
  • Examples of the vinylinestenoles of fatty acids having 2 to 18 carbon atoms include vinyl sulphate, butyl propionate, vinyl 2-ethylhexanoate, butyl decanoate, and butyl dodecanoate.
  • T is styrene, ⁇ -methylstyrene, ⁇ -ethynolestyrene, bininoletonolene, dimethy ⁇ styrene, t-butyl / ⁇ styrene, chlorostyrene, bromostyrene And the like.
  • the tertiary nitrogen-containing monomers include vinyl vinyl acetate, vinyl pyridine, vinyl imidazole, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminobutyrate butyl (meth) acrylate, and getyl aminoethyl (meth) atari. Rate, dimethylaminoethyl (meth) acrylamide, dimethinole (meth) acrylamide, (meth) acrylonitrile, and the like.
  • the hydroxyl group or ether bond-containing monomer is an alkyl (meth) acrylate containing a hydroxyl group or an ethereol bond represented by the following general formula (4).
  • R 1 S is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 16 is an alkyl group having at least one hydroxyl group and having 1 to 6 carbon atoms, or the following group (5)
  • R l 7 R la is an alkyl group having at least one hydroxyl group and having 1 to 6 carbon atoms, or the following group (5)
  • R 17 and R represent a hydrogen atom or a methyl group, represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and n represents an integer of 1 to 60.
  • alkyl (meth) acrylates examples include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyrate (meth) acrylate, 1-methyl-2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2- Hydroxyalkyl such as hydroxybutyl (meth) acrylate and glycerol mono (meth) acrylate
  • (Meth) acrylates polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, octyloxy polypropylene glycol mono (meth) acrylate, and the like.
  • the tertiary nitrogen-containing monomer and the hydroxyl group or ether bond-containing monomer have a function of cleaning and dispersing, that is, an action of keeping sludge particles suspended in lubricating oil.
  • the weight ratio of the structural unit derived from the oil-soluble polymer) in the viscosity index improver) to the structural unit derived from the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond is not particularly limited. From the viewpoint of typical lubricating oil performance, the range of 5 to 95 to 95 to 5 is preferable. In this case, the thickening effect increases as the number of units derived from the oil-soluble polymer (a) increases, and the viscosity increases as the number of units derived from the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond increases. The index increases.
  • heavy S-average molecule of polymer! Is preferably 1000 to 2000, more preferably 2000 to 5000, in view of the viscosity effect and shear stability.
  • the viscosity index improver is used together with the oil-soluble polymer (a) together with the graft copolymer formed from the oil-soluble polymer (a) and the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond. ) Or a copolymer containing a linear polymer derived from the copolymer (b) or (c). This linear polymer may be by-produced during the production, or may be added after the production.
  • the viscosity index improver containing such a linear polymer is based on the graft copolymer or a synergistic combination of the graft copolymer and the linear polymer. Based on the effect and the effect of each linear polymer, the desired thickening effect, viscosity index improving effect, shear stability effect, and the like can be obtained.
  • the amount of the linear polymer in the polymer mixture is not particularly limited, but if it is too large, the good performance of the graphitic polymer is lost, and furthermore, the lubricating oil composition containing the same becomes two-phase. Less than 90% by weight, especially 50 weights, due to the possibility of separation! :% Or less is preferred.
  • the method for producing the viscosity index improver is as follows: a mixture of the oil-soluble polymer (a) and the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond is ripened to a temperature at which the peroxide bond is decomposed. This is a method of grafting.
  • the method for producing a viscosity index improver is characterized in that the monomer mixture represented by the above (d) or (e) is polymerized to form a copolymer (b) or (c) having a peroxide bond. It comprises one step and a second step of grafting a mixture of the oil-soluble polymer (a) and the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond.
  • Examples of the method for forming the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond in the first step include a method for producing by a usual radical polymerization using a radical polymerization initiator.
  • the polymerization method may be any of a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method and an emulsion polymerization method, but a solution polymerization method or a suspension polymerization method is preferred.
  • the oil-soluble polymer (a) may coexist.
  • the solvent in the case of the solution polymerization method is not particularly limited, and various solvents such as saturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, ketones, fatty acid esters, and carbonate esters, and mineral oils and synthetic lubricating oils
  • the lubricating base oil is used.
  • a lubricating base oil such as a mineral oil is preferable because a solution obtained after the production can be used as a lubricating oil composition as it is.
  • the oil-soluble polymer (a) can be polymerized by impregnating the radical polymerization initiator with the monomer mixture (d) or (e).
  • the shape of the oil-soluble polymer (a) is preferably powder or pellet-like particles having a particle size of about 1 to 1 Onun.
  • the impregnation is preferably carried out at as high a temperature as possible. If the temperature is too high, the amount of copolymer generated without impregnation increases, The grafting efficiency in the second step is reduced. Therefore, generally carried out at 5 or lower temperatures than the 1 0 hours Metsugo temperature of the radical polymerization initiator used, or One impregnation rate 5 0 weight 0 /. It is preferable to make the above.
  • water is used as a medium, and ordinary dispersants, emulsifiers and the like are used.
  • concentration of the aqueous suspension is optional, but generally the reaction is carried out at a ratio of 5 to 150 parts by weight to 100 parts by weight of water.
  • the monomer mixture (d) or (e) may have a composition and an amount capable of forming the above-mentioned copolymer (b) or (c) having a peroxide bond, respectively. Specifically, it is a monomer composition similar to the composition described for the above-mentioned copolymer (b) or (c).
  • the polymerization can be carried out using a radical polymerization initiator, and is not particularly limited, but it is preferable to use a polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 100 ° C. or less.
  • Specific examples of the polymerization initiator include, for example, t-butyl peroxybivalate, t-hexyl peroxybivalate, t-butyl peroxy neodecanoate, and t-octyl peroxy neodecanoate.
  • the polymerization temperature and the polymerization time must be selected so that the peroxide bond of the peroxide bond-containing single S-form is not decomposed, and preferably the polymerization temperature is 50 to 80 and the polymerization time is 3 to 1 0 hours.
  • Weight of the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond produced in the first step It is preferable that the average molecular weight is adjusted to be in the range of 5,000 to 100,000, preferably 10,000 to 500,000.
  • a chain transfer agent may be used for adjusting the molecular weight during the polymerization.
  • the second step as a method for grafting a mixture of the oil-soluble polymer (a) and the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond, heating is performed in a solvent such as mineral oil.
  • a solvent such as mineral oil.
  • Preferred is a method of melting or kneading by heating without using a solvent or the like.
  • the oil-soluble polymer (a) may be added from the first step or may be added at the beginning of the second step.
  • the temperature at which the grafting is carried out is a temperature at which the peroxide bond derived from the peroxide-bonded copolymer (b) or (c) having a peroxide bond is decomposed. It is preferably from 300 to 300, and more preferably from 100 to 200.
  • Examples of the method of melt kneading include a method using a commonly used kneading machine such as a Banbury mixer, a pressurized eder, a connecting extruder, a twin screw extruder, and a mixing roll.
  • a commonly used kneading machine such as a Banbury mixer, a pressurized eder, a connecting extruder, a twin screw extruder, and a mixing roll.
  • the weight ratio of the oil-soluble polymer (a) to the copolymer (b) or (c) having a peroxide bond is not particularly limited, but is preferably in a range of 5 to 95 to 95/5. preferable.
  • the weight-average molecule 5 of the obtained polymer is adjusted so as to be preferably in the range of 1,000 to 20,000, more preferably 20,000 to 500,000.
  • the first method is as follows. That is, the monomer mixture (d) or (e) and the radical polymerization initiator are added to the lubricating base oil, the radical polymerization initiator is decomposed, and the peroxide bond of the peroxide bond-containing monomer is added. The monomer mixture is copolymerized at a temperature at which the temperature does not substantially decrease. Thereafter, the oil-soluble polymer (a) is added to and dissolved therein, and then the mixture is heated to a temperature at which a peroxide bond derived from the peroxide bond-containing monomer is bonded to perform grafting.
  • the second method is as follows. That is, an oil-soluble polymer (a), a mixture of units i (d) or (e), and a radical polymerization initiator are added to a lubricating base oil.
  • the monomer mixture is copolymerized at a temperature at which the dical polymerization initiator is decomposed and the peroxide bond of the peroxide bond-containing monomer is not substantially decomposed.
  • the grafting is performed by heating to a temperature at which the peroxide bond is decomposed.
  • the third method is as follows. That is, the kagurimer mixture (d) or (e) and the radical polymerization initiator are added to the aqueous suspension solution of particles composed of the oil-soluble polymer (a), and the radical polymerization initiator is substantially decomposed. The mixture is heated under non-existent conditions to impregnate the monomer mixture and the radical polymerization initiator into the particles of the oil-soluble polymer. Thereafter, the aqueous suspension is decomposed by radical polymerization, and the temperature is raised to a temperature at which the peroxide bond of the monomer containing the peroxide bond is not substantially decomposed. A graft precursor is obtained by copolymerizing the mixture in the particles of the oil-soluble polymer (a) (first step). The pre-graft is melted and kneaded at a temperature at which a peroxide bond is formed, and grafted (second step).
  • the first and second methods have an advantage that the graft copolymer can be efficiently obtained and the viscosity index improver can be obtained as a solution, so that it is not necessary to dissolve the polymer.
  • the third method in addition to obtaining a graft copolymer having higher graft efficiency, a pure polymer can be obtained, so that there is an advantage that the transport cost can be reduced.
  • the polymer obtained by the third method can be dissolved in a solvent such as mineral oil as needed to obtain a lubricating oil.
  • the viscosity index improver may be synthesized, if necessary, to a higher molecular weight than desired for the intended end use, and then may be mechanically or thermally degraded by conventional methods in the art to reduce the molecular weight to the desired range. Can also be adjusted within.
  • a monomer having clean dispersibility can be graft-polymerized by a conventional method.
  • the amount of the graft copolymer contained in the viscosity index improver can be measured by an ordinary fractional precipitation method, and is represented by the graft efficiency.
  • the graft efficiency of the copolymer (b) or (c) to the oil-soluble polymer (a) is preferably 20% or more, and more preferably 50% or more.
  • the number of branched chains per polymer measured by an apparatus such as a gel permeation chromatograph (GPC-LALLS) equipped with a light scattering detector can also be represented by The higher the number of branches, the higher the degree of grafting.
  • the number of branches is preferably one or more.
  • the lubricating oil composition contains the viscosity index improver in the lubricating base oil, but may contain other components such as a lubricating oil additive generally added to the lubricating oil.
  • a lubricating oil additive generally added to the lubricating oil.
  • Such other components include oily agents such as long-chain fatty acids, phosphate esters, antiwear agents such as metal dithiophosphonates, extreme pressure agents such as organic sulfur compounds and organic molybdenum compounds, carboxylic acids, and sulfones.
  • Inhibitors such as acid salts and phosphates, purifiers such as metal salts such as sulfonates, phenates and phosphonates, dispersants such as succinimide, poly (meth) acrylate, chlorinated paraffins and naphthalene or pheno Pour point depressants such as condensates of cellulose, antioxidants such as amines and phenols, and other known viscosity index improvers such as poly (meth) acrylate.
  • purifiers such as metal salts such as sulfonates, phenates and phosphonates
  • dispersants such as succinimide, poly (meth) acrylate, chlorinated paraffins and naphthalene or pheno
  • Pour point depressants such as condensates of cellulose, antioxidants such as amines and phenols, and other known viscosity index improvers such as poly (meth) acrylate.
  • a lubricating oil composition containing a high viscosity index improver in a high concentration is a lubricating oil solution containing only a viscosity index improver as a component type lubricating oil-added JJD agent, and a lubricating oil solution containing various additives is a package type lubricating oil solution. Used as a lubricating oil additive. Finally, lubricating oil compositions containing various additives in desired cocoons are used in gasoline engine oil, diesel engine oil, gear oil, transmission oil, hydraulic oil, power steering oil, shock absorber oil, etc. ⁇ Used as lubricating oil.
  • lubricating base oil examples include common mineral oils obtained by refining crude oils, for example, paraffinic and naphthenic neutral oils, hydrocarbon synthetic lubricating oils, ester synthetic lubricating oils, ML DW oils, Examples include high viscosity index mineral oils containing isomerized paraffin. Furthermore, even a mixture of these is good. Preferably, it is Neutra / Le oil.
  • the amount of the itna viscosity index improver in the lubricating oil composition should be handled as a concentrate, and the viscosity range should be easy to handle! :, Specifically, 10 to 60% by weight is preferable.
  • the amount of the viscosity index improver in the lubricating oil actually used is adjusted to obtain a desired viscosity grade, and specifically, in the range of 0.5 to 20% by weight, for example, 2 to 4 times! :%.
  • the viscosity index improver in the embodiment and the method for producing the same are described below. It has the following advantages.
  • a viscosity index improver is a graft copolymer comprising a structural unit formed from a specific oil-soluble polymer (a) and a structural unit formed from a copolymer (b) or (c) force.
  • a specific oil-soluble polymer a
  • a structural unit formed from a copolymer b
  • c a copolymer
  • the polymer structure is a graft, and the main chain remains even if the side chain of the graft copolymer is cut off from the main chain, and the viscosity is maintained at a predetermined value. Excellent in nature.
  • a viscosity index improver containing the above graft copolymer can be easily produced with high graft efficiency.
  • the molecular weight is a weight-average molecular S (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as a developing solvent.
  • Mw weight-average molecular S
  • GPC gel permeation chromatography
  • VAc acetate acetate
  • NVP N-Bulle-2-pyrrolidone
  • PE 350 Polyethylene Dalicol Monomethacrylate (trade name made by NOF Corporation) (Blemmer PE—350 J)
  • SDC 1 [polystyrene monohydrogenated polyisoprene] diblock copolymer (polystyrene
  • Rib-opening copolymer (styrene content 30%, molecular weight 170000)
  • SDC3 [Polystyrene-monohydrogenated polyisoprene-polystyrene]
  • Copolymer (styrene content 40%, molecular weight 110,000)
  • SDC4 [Polystyrene monohydrogenated polybutadiene monostyrene] Triblock copolymer (styrene content 20%, molecule S90000)
  • OCP 1 Ethylene Z propylene random copolymer
  • OCP 2 Ethylene Z1-butene random copolymer
  • HPB hydrogenated polybutadiene (molecular weight 95000)
  • HP I hydrogenated polyisoprene (molecular weight 85000)
  • SP I Star-shaped copolymer with an average of eight hydrogenated polyisoprene chains bonded to the polydivinylbenzene nucleus (molecular weight of hydrogenated polyisoprene chains: 85,000)
  • PIB Polyisobutylene (Molecular weight 53000)
  • the polymer was was maintained at 100 e C in order to examine the stability of 100 neutral oil solution containing 40% did not even phase separation after more than 100 days.
  • 100 neutral oil (kinematic viscosity at 100, 4.4 cSt, viscosity index 101) was added to the obtained polymer solution to adjust the kinematic viscosity at 100 to about 11.5 cSt.
  • the polymer-containing S in this solution was 2.9%.
  • the polymer content represents a thickening effect, and a smaller content indicates a larger sticking effect.
  • the following tests were performed using this solution. The results are summarized in Table 1.
  • Kinematic viscosities of 40 and 1001 were measured according to JIS K-2283, and a viscosity index was calculated from the kinematic viscosities. The larger the viscosity index, the smaller the change in viscosity of the lubricating oil with respect to, indicating that the stability is higher.
  • the pour point was measured according to JISK-1 2269. The lower the pour point, the better the fluidity of the lubricating oil at low temperatures. Shear stability
  • Vu is the viscosity before shearing
  • V. is the viscosity after shearing
  • V. Represents the viscosity of the base oil. The smaller the shear stability index, the better the stability of the lubricating oil under the shearing force.
  • Example 1 was repeated except that the monomer composition of the copolymer (B) having a peroxide bond and the addition amount of the oil-soluble polymer (A) were changed to those shown in Tables 1 and 2.
  • a graft copolymer was synthesized according to the method, and the same stability test as described in Example 1 was carried out, and 100 neutron oil was added to adjust the kinematic viscosity of 100 to about 11.5 cSt. A performance test of the solution was performed. The polymerization results and test results are shown in Tables 1-4.
  • Example 1 2 3 4 5 EC 2 1 4 30 5 Single UMA 10 5 16 10 Quantity B A 15 20 15 Body IDMA 61 40
  • Base oil 150 150 150 150 Solid content (%) 40 40 40 40 40 40 40 40 40
  • Base oil 150 150 150 150 Solid content (%) 40 40 40 40 40 40 40 40 40
  • this solution was reacted at 120 at 120 ° C. for 6 hours with stirring under a nitrogen gas flow to obtain a homogeneous, transparent and viscous graft copolymer solution.
  • Polymer concentration in solution is 40%, heavy! : The average molecular weight was 136,000.
  • the number of branches per polymer molecule by GFC-LALL S was 2.2.
  • the content of daraft copolymer in the polymer by fractionated sedimentation! was 48%.
  • a graft copolymer was synthesized according to the method described in Example 21 except that the monomer composition of the copolymer (B), the oil-soluble polymer (A), and the amount added were changed to those described in Table 3. Then, the same test as described in Example 21 was performed. The results of the polymerization and the test results are shown in Tables 5 and 6. 5 Example 2 1 22 23 24 25
  • the temperature was raised to 60 under nitrogen gas aeration, and the oil-soluble polymer was impregnated with the radical polymerization initiator and vinylene monomer while stirring for 1 hour. Next, the temperature was raised to 70 t, and stirring was continued at that temperature for 6 hours to complete the polymerization, thereby obtaining a grafting precursor in which a copolymer having a peroxide bond was present in the oil-soluble polymer.
  • the grafting precursor was collected, washed with water, dried, and then kneaded at 140 ° C. for 1 hour at a rotation speed of 100 RPM using a Banbury mixer (manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.) to obtain a graft copolymer.
  • the weight average molecular weight was 130,000.
  • the number of branches per polymer molecule by GPC-LALLS was 3.1.
  • the content fi of the graft copolymer in the polymer by fractional precipitation was 68 ° /. Met.
  • a graft copolymer was synthesized according to the method described in Example 31 except that the monomer composition of the copolymer (B), the oil-soluble polymer (A), and the addition were changed to those described in Table 4. The same test as described in Example 31 was performed. The results of the polymerization and the test results are shown in Tables 7 and 8. 7 Example 31 32 33 34 35
  • Example 1 The performance test described in Example 1 was performed using each of SDC1 (Comparative Example 4), OCP 1 (Comparative Example 5), ⁇ (Comparative Example 6), and ⁇ I ⁇ (Comparative Example 7). The results are shown in Table 9.
  • Example 5 For the solution obtained by diluting the copolymer solution obtained in Example 5 and Example 36 with 100 neutral oil so that the concentration of the polymer becomes 3%, the test specified in JIS K-2514 was conducted for 72 hours. The amount of sludge was measured. The amounts of sludge were 0.2% and 0.3%, respectively.
  • Example 41 The amount of sludge was measured by the method described in Example 41 for the polymer solution obtained in Comparative Example 1 and a solution obtained by diluting SDC 1 with 100 Neutral oil so that the polymer concentration was 3%. As a result, they were 4.5% and 5.2%, respectively.
  • the viscosity index improvers of Examples 1 to 40 are excellent in solution stability, viscosity index improvement, thickening effect, low-temperature fluidity, and shear stability. I have. Furthermore, Example 1 has a greater thickening effect than Comparative Example 1 in which only polymethacrylate having the same composition is used, and is also advantageous in shear stability.
  • the viscosity index improver of each Example is more convenient in viscosity index X and low-temperature fluidity than the oil-soluble polymers of Comparative Examples 4 to 7 alone.
  • the viscosity index improver of the present invention is excellent in viscosity index improvement, viscosity effect, low temperature fluidity and shear stability, and can be added to a small amount of lubricating oil such as engine oil and gear oil by adding Since high-performance lubricating oil can be obtained, it is suitably used as a lubricating oil additive.

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Description

明細書 粘度指数向上剤、 その製造方法及び潤滑油組成物 技術分野
この発明は、 エンジン油、 ギア油、 トランスミッション油、 作動油等の潤搰油 に添加される粘度指数向上剤、 その製造方法及び潤滑油組成物に関するものであ る。 さらに詳しくは、 粘度指数向上性、 增粘性、 低温流動性及び剪断安定性が良 好で、 力、つ潤滑油中で分離しない粘度指数向上剤、 その製造方法及び粘度指数向 上剤を潤滑油中に含有させた潤滑油 物に関するものである。
背景技術
エンジン油、 作動油等として使用される潤滑油は、 低温から高温まで広い範囲 にわたつて粘度ができるだけ変化しないことが実用上望ましい。 この尺度として 粘度指数が用いられ、 粘度指数が大きいほど温度変化に対する安定性が高い。 粘 度指数は、 ある種の重合体を^ JDすることにより向上できることが知られている 。 そのような重合体としては、 例えばポリメタクリレート (PMA) 〔特開平 7 - 6 2 3 7 2号公報〕 、 ォレフィン共重合体 (O C P ) 〔特公昭 4 6 - 3 4 5 0 8号公報〕 、 水素化スチレン ジェン共重合体 (S D C) 〔特公昭 4 8— 3 9 2 0 3号公報〕 、 ポリイソプチレン (P I B) 等が使用されている。 S D Cにおけ る重合形態としては、 ランダム共重合体の他に、 ブロック共重合体 〔特開昭 4 9 - 4 7 4 0 1号公報〕 や星型重合体 〔特開昭 5 2 _ 9 6 6 9 5号公報〕 が開発さ れている。
これらの重合体を添加した潤滑油にはそれぞれ特徴がある。 すなわち、 P MA は粘度指数向上性に優れていて流動点降下作用もあるが、 增粘効果が劣る。 增粘 効果を向上させるためには分子量を大きくすれば良いが、 この^、 潤滑油の慢 拌などに伴う剪断力に対する安定性が極端に悪くなる。 P I Bは增粘効果が大き いが、 粘度指数向上性に劣る。 O C P及び S D Cは增粘効果が大きく、 低温にお ける粘度も低いが、 粘度指数向上性は P MAに劣る。 また、 PMAは極性単量体 を共重合することにより、 他のものに比べてスラッジを潤滑油中に分散させる清 浄分敏性鲔を容易に付与することができる 〔特公昭 5 1— 2 0 2 7 3号公報、 特 開平 5— 2 2 2 3 8 9号公報〕 。
現在、 澗滑油としては粘度指数向上性能の便れたマルチグレード油が一般に用 いられている力;、 最近燃費向上等の要求から、 さらに高性能な粘度指数向上剤が 望まれるようになつてきた。 この要求を満足させる組成物として、 PMAと O C P又は S D Cを混合して用いることが考えられる。 しかし、 これらを単純に混合 しただけでは相溶性が恶いため、 潤滑油は二相に分離してしまう。 そこで、 この 分離を防ぐために、 異なる 2種の重合体のグラフト共 S合体が提案されている 〔 特公昭 5 9— 4 0 1 9 4号公報、 特公昭 6 2— 1 6 9 9 7号公報、 特公平 4一 5 0 3 2 8号公報、 特開平 6— 3 4 6 0 7 8号公報など〕 。
ところ力;、 上記した各グラフト共重合体を製造する方法は、 通常のラジカル直 合開始剤を用い、 油溶性ォレフイン共重合体の存在下でメタタリレート系単量体 をグラフト重合するものである。 この場合のグラフト重合は、 ラジカル重合開始 剤がォレフィン共重合体から水素を引き抜いてできるォレフィン共重合体鎖ラジ カルから重合が進行するものである。 し力 し、 このグラフト重合と同時にメタク リレート系単 Jfc体の単独重合体も多量に生成してしまうため、 グラフト効率が低 い。
このようなグラフト共重合体は、 潤滑油における增粘効果や粘度举動などの粘 度指数向上剤としての特性が十分でないという間 Sがあった。 さらに、 グラフト 効率が極端に低い場合は、 潤滑油 物が分離するといぅ問趙があった。 このた め、 今後予想される潤滑油の厳しい要求に応えるために、 高性能な粘度指数向上 剤の開発が望まれている。
この発明は、 このような従来技術に存在する問題に着目してなされたものであ る。 その目的とするところは、 粘度指数向上性、 增粘効果、 低温流動性及び剪断 安定性が良好で、 かつ潤滑油中で分離するおそれのない粘度指数向上剤、 その製 造方法及び潤滑油組成物を提供することにある。
発明の開示
この発明の粘度指数向上剤は、 ォレフィン系重合体よりなる油溶性重合体 (a ) から形成される構造単位と、 過酸化物結合を有する重合体 (b ) 又は過酸化物 結合及び所定の官能基を有する重合体 (c) 力 形成される構造単位とを有する グラフト共重合体を含有するものである。
これら油溶性重合体 (a) 、 重合体 (b) 又は重合体 (c) は、 それぞれ下記 に示される重合体であることが好ましい。
(a) エチレン /α—才レフイン共重合体、 スチレン Ζ水素化ジェン共重合体 、 水素化ポリブタジエン、 水素化ポリイソプレン、 ポリブテン、 エチレン (メ タ) アクリル酸エステル共重合体、 エチレン Ζビエルエステル共重合体の群から 選ばれる 1種又は 2種以上の油溶性重合体。
(b) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビエルエステル及び炭素数 8〜1 2の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体とを共重合して得 られる共重合体。
(c) 過酸化物結^^有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニルエステル及び炭素数 8〜1 2の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単 S体と、 三极窒素含有 単量体及び水酸基又はエーテル結合の単独又は双方を含有する単量体の群から選 ばれる 1種又は 2種以上の単量体とを共重合して得られる共重合体。
なお、 この発明においては、 アクリルとメタクリルを (メタ) アクリル、 ァリ ノレとメタリノレを (メタ) ァリノレと総称する。
また、 この発明の粘度指数向上剤は、 下記 (i) で示されるグラフト共重合体と 、 下記 (ii) で示される重合体又は下記 (iii) で示される重合体の単独又は双方 とを含有するものである。
(i) 前記 (a) で示される油溶性重合体と、 前記 (b) 又は (c) で示され る過酸ィヒ物結合を有する共重合体とから形成されるグラフト共重合体。
(ii) 前記 (a) で示される油溶性重合体。
(iii) 前記 (b) 又は (c) から由来する共重合体。
なお、 この (b) 又は (c) から由来する共重合体は、 (a) の油溶性重合体 とグラフト化されていない共重合体を意味する。
また、 この発明の粘度指数向上剤の製造方法は、 前記 (a) で示される油溶性 重合体と、 前記 (b ) 又は (c ) で示される過酸化物結合を有する共重合体との 混合物を、 過酸化物結合が分解する温度に加熱してグラフト化するものである。 さらに、 この発明の粘度指数向上剤の製造方法は、 潤滑油基油中に、 下記 (d ) 又は (e ) で示される単 S体混合物とラジカノレ重合開始剤を加え、 ラジカル重 合開始剤が分解し、 力つ過酸化物結合含有単 S体の過酸化物結合が実質的に^^ しない温度で単 S体混合物を共重合させた後に、 前記 ( a ) で示される油溶性重 合体を加えて溶解させてから、 過酸化物結合含有単量体に由来する過酸化物結合 が する温度に加熱してグラフト化するものである。
( d ) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニルエステル及び炭素数 8〜1 2の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体とからなる単量体 混合物。
( e ) 過酸化物結合含有単 S体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニルエステル及び炭素数 8〜
1 2の芳香族単 S体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体と、 三級窒素含 有単量体及び水酸基又はエーテル結合の単独又は双方を含有する単量体の群から 選ばれる 1種又は 2種以上の単量体とカ らなる単 S体混合物。
また、 粘度指数向上剤の製造方法は、 潤滑油基油中に、 前記 (a ) で示される 油溶性重合体、 前記 (d ) 又は (e ) で示される単 体混合物及びラジカル重合 開始剤を加え、 ラジカル重合開始剤が分解し、 かつ過酸化物結合含有単量体の過 酸化物結合が実質的に分解しない fi^で単量体混合物を共重合させた後に、 過酸 化物結合含有単 S体に由来する過酸化物結合が分解する温度に加熱してグラフト 化するものである。
また、 粘度指数向上剤の製造方法は、 前記 (a ) で示される油溶性重合体から なる粒子の水性懸 »液に、 前記 ( d ) 又は (e ) で示される単量体混合物及びラ ジカル重合開 を加え、 ラジカル重合開 ½¾0の が実質的に起こらない条件 下で加熱し、 単 a体混合物とラジカル重合開始剤を油溶性重合体 (a ) の粒子中 に含浸させた後、 この水性懸渴液をラジカノレ重合開始剤が分解し、 かつ過酸化物 結合含有単量体の過酸化物結合が実質的に^?しない温度に上昇させ、 単量体混 合物を油溶性重合体 (a ) の粒子中で共重合させたグラフト化前駆体を得る第 1 の工程と、 該グラフト化前駆体を過酸ィ匕物結合含有単量体に由来する過酸化物結 合が分解する温度で溶融下、 混練してグラフト化する第 2の工程とからなるもの である。
加えて、 この発明の潤滑油組成物は、 潤滑油中に前述した粘度指数向上剤を含 有するものである。
以下に、 この発明の実施形態について、 詳細に説明する。
まず、 この発明の粘度指数向上剤について説明する。
粘度指数向上剤は、 ォレフィン系重合体よりなる油溶性重合体 (a ) から形成 される構造単位と、 過酸化物結合を有する重合体 (b ) 又は過酸化物結合及び所 定の官能基を有する重合体 (c ) から形成される構造単位とがグラフト化した構 造のグラフト共重合体を含有している。 油溶性重合体 (a ) は増粘性能を有し、 重合体 (b ) 又は重合体 (c ) は流動点降下性能と粘度指数向上性能を有する。 そして、 これらの重合体 (a ) と、 (b ) 又は (c ) から形成される構造単位を 有するグラフト共重合体は、 それぞれの性能を相乗的に発揮するとともに、 剪断 安定性をも有している。
なお、 粘度指数は例えば J I S K— 2 2 8 3に従って算出され、 その値が大 きいほど温度に対する粘度の変化が少なく望ましレ、。
上記グラフト共重合体において、 油溶性重合体 (a ) から形成される構造単位 が主鎖を形成し、 重合体 (b ) 又は (c ) から形成される構造単位が側鎖を形成 する。 あるいは、 重合体 (b ) 又は (c ) 力 形成される構造単位が主鎖を形成 し、 油溶性重合体 (a ) から形成される構造単位が側鎖を形成する。
剪断安定性は、 粘度指数向上剤がグラフト共重合体よりなることから、 グラフ ト共重合体の側鎖が切れても主鎖が残り、 粘度が低下しにくく、 剪断力による安 定性が向上するものと考えられる。 さらに、 粘度指数向上剤は、 相溶性が悪いォ レフイン系重合体よりなる油溶性重合体 (a ) 力 形成される構造単位と、 例え ばポリ (メタ) アタリレート等の重合体よりなる重合体 (b ) 又は重合体 (c ) 力 >ら形成される構造単位とがグラフト共重合体として化学的に結合しているため 、 潤滑油中で相分離しないという特徴を併せ持つている。
粘度指数向上剤は、 過酸化物結合を有する重合体から形成されているという点 に重要な特徴を有する。 すなわち、 過酸化物結合が加熱や ®子移動などの方法に より開裂して生成する重合体ラジカルが、 油溶性重合体と高い効率で結合するこ とによりグラフト共重合体が形成されていると考えられ、 その結果粘度指数向上 剤として優れた性能を発現できる。 この点は、 通常のラジカル重合開始剤を使用 して得られるォレフィン系重合体とポリ (メタ) アタリレート系重合体とのグラ フト共重合体を粘度指数向上剤として使用する技術と異なる点である。
油溶性重合体 (a ) は、 エチレン/ α—ォレフイン共重合体、 スチレン Ζ水素 化ジェン共重合体、 水素化ポリブタジエン、 水素化ポリイソプレン、 ポリブテン 、 エチレン (メタ) アタリノレ酸エステル共重合体、 エチレン/ビュルエステル 共重合体よりなる群から選ばれる重合体の 1種又は 2種以上である。 これらの重 合体は実質的に油溶性であり、 重 fi:平均分子量が 5 0 0 0〜 1 0 O 0 O 0 0のも のが好ましい。 この重量平均分子量が 5 0 0 0より小さいと得られる粘度指数向 上剤の增粘効果が小さく、 1 0 0 0 0 0 0を越えると剪断安定性が低下する。 ま た、 油溶性としては、 特に潤滑油に溶解するものが望ましい。
エチレンノ α—才レフイン共重合体の α—ォレフィンとしては、 単量体分子当 たりの炭素数 3〜2 0のものが入手が容易であるため好ましレ、。 特に、 プロビレ ン、 1—ブテンが、 入手が容易でコストが安いため最も好ましい。 グラフト共重 合体中のエチレンの含有 は特に限定はされないが、 低温流動性の点から 2 0〜
8 0重量%が好ましい。
スチレン/水素化ジェン共重合体は、 スチレンとブタジエン又はィソプレンな どのジェン化合物との共重合体であり、 重合体のジェン部分の不飽和結合が実質 的に水素化されているものである。 具体的には、 ランダム共重合体、 ブロック共 重合体、 星型共重合体等が挙げられる。 共重合体中のスチレンの含有!:は、 特に 限定されないが、 多すぎると■滑油に溶解しにくくなるため、 7 0重量%以下が 好ましい。
ブロック共重合体としては、 例えば特開昭 4 9一 4 7 4 0 1号公報、 特開平 1 —1 4 9 8 9 9号公報等に記載されているように、 ポリスチレンセグメント (S ) と水素化ポリジェンセグメント (D) が交互に結合しているものであり、 S— Dのジブ口ック共重合体、 S— D— S及び D— S— Dのトリブロック共重合体等 が挙げられる。 また、 星型共重合体としては、 例えば特開昭 5 2— 9 6 6 9 5号 公報、 特開平 7— 2 6 8 0 4 7号公報等に記載されているように、 ポリジビニノレ ベンゼン核にジェンの水素化重合体鎖又はスチレンの重合体鎖を有する重合体等 が举げられる。 ポリブテンとしては、 ポリ (1ーブテン) やポリイソブチレン等 が挙げられる。
エチレン Z (メタ) アクリル酸エステル共重合体は、 例えば特開平 7— 2 6 8
3 7 3号公報等に 1E載されているように、 エチレンと (メタ) アクリル酸エステ ノレとのランダム共重合体である。 (メタ) アクリル酸エステルとしては、 炭素数
1〜2 2のアルキルの (メタ) ァクリ 酸エステルが好ましく、 具体的にはメチ ル (メタ) ァクリ レート、 ェチル (メタ) ァクリレート、 ブチル (メタ) ァクリ レート、 ラウリル (メタ) アタリレート、 ステアリル (メタ) ァクリ レート等が 挙げられる。 エチレン/ビニルエステル共重合体は、 例えば特開昭 6 4— 4 8 8
9 2号公報等に記載されているように、 エチレンとビニルエステノレとのランダム 共重合体であり、 さらに第 3の単量体が共重合していても良い。 ビニノレエステル としては、 炭素数 2〜: 1 8の脂肪酸のエステルが好ましく、 具体的には酢酸ビニ ノレ、 ブロビオン酸ビニル等が挙げられる。
これらの油溶性重合体 (a ) のうち、 エチレン/ α—才レフイン共重合体又は スチレン /水素化ジェン共重合体が、 増粘性能に便れている点から好ましい。
次に、 過酸化物結合を有する共重合体 (b ) は、 過酸化物結合を含有する単 S 体 (成分 α ) と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニルエステル及び炭素数 8〜1 2の芳香族単量体よ りなる群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体 (成分3 ) との共重合により形 成される共重合体である。
この過酸化物結合を有する共重合体 (b ) の各成分の Sは、 成分 αが 0 . 0 5 〜5 0重量%、 成分 0が 5 0〜9 9 . 9 5重量0/。であるのが好ましい。 成分 α
5 0重量%より多いと得られる粘度指数向上剤の分子量が大きくなりすぎて剪断 安定性が悪くなり、 また潤滑油に不溶なゲル分が生成するおそれもある。 また 0. 05重!:%より少ないとグラフト効率が低くなつて濮滑油が二相に分離して しまうおそれがある。
過酸化物結合を有する共重合体 (c) は、 過酸化物結合を有する共重合体 (b ) を構成する単量体にさらに、 三級窒素含有単量体、 水酸基又はエーテル結合の 単独又は双方を含有する単 S体よりなる群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量 体 (成分 7) を共重合して得られる共重合体である。 '
この過酸化物結合を有する共重合体 (c) の各成分の量は、 過酸化物結合を有 する共重合体 (b) の場合と同様の理由で、 成分 aが 0. 05〜50重量%、 成 分 /3が 50〜99. 95重量0/。であるのが好ましレ、。 また、 成分 7は、 多すぎる と粘度指数向上剤としての性能を低下させるとともに、 潤滑油に不溶になってし まうため、 20重量%以下が好ましい。
過酸化物結合を有する共重合体 (b) 又は (c) の過酸化物結合は、 通常側鎖 に位度する。 成分 の中で好ましくは、 粘度指数向上剤としての性能、 特に低温 流動性が良いことから、 (メタ) アクリル酸エステルが好ましい。 共重合体 (b ) 及び (c) は、 上記成分以外にさらに共重合可能な他の単量体と共重合してい ても良い。
過酸化物結合を有する共重合体 (b) 又は (c) の重 i平均分子量は、 大きす ぎると得られる粘度指数向上剤の剪断安定性が悪くなり、 小さすぎると增粘効果 が恶くなる。 従って、 その重量平均分子量は、 好ましくは 5000〜 10000 00、 さらに好ましくは 10000〜500000である。
過酸化物結合を含有する単量体としては、 公知の過酸化物結合を含有する単量 体は全て使用可能であるが、 好ましくは下記一般式 (1) 〜 (3) で示される単 i体が挙げられる。 これらの単量体は、 単独で又は 2種以上を混合して用いられ る。
一般式 ( 1 )
R! Ra O R3
I I I! I
CH2 =C-CO- (CHa -CH-O) n -COO-C-R, · · · (1)
II I
o R5 (式中、 Ri は水素原子又はメチノレ基、 R2 は水素原子又はメチル基、 R3 、 R 4 は炭素数 1〜4のアルキル基、 R5 は炭素数 1〜12のアルキル基、 炭素数 3 〜12のシクロアルキル基、 フエニル基、 アルキル基置換フエ二ノレ基を表し、 n は 1〜 5を表す)
一般式 (2)
CHa Re · · · (2)
Figure imgf000011_0001
(式中、 R6 は水素原子又はメチノレ基、 Rr は水素原子又はメチノレ基、 Rs 、 R 9 は炭素数 1〜4のアルキル基、 R,。は炭素数 1〜12のアルキノレ基、 炭素数 3 〜1 2のシクロアルキル基、 フヱニル基、 アルキル基置換フエ二ル基を表し、 n は 0〜 4を表す)
—般式 (3)
O O R12
II II I
RnOC-CH = CH-COO-C-Ria · · · (3)
(式中、 Rtlは水素原子又はメチル基、 Rl2、 R13は炭素数 1〜4のアルキル基 、 R"は炭素数 1〜12のアルキル基、 炭素数 3〜: I 2のシクロアルキル基、 フ ェニル基、 アルキル基置換フエ二ル基を表す)
前記一般式 (1 ) で示される過酸化物結合を含有する単量体としては、 具体的 には、 t一ブチルペルォキシ (メタ) ァクリロイルォキシェチルカ一ボネート、 t一ブチルペルォキシ (メタ) ァクリロイルォキシェトキシェチルカーボネート
、 t—ブチルペルォキシ (メタ) アタリロイルォキシィソプロピ カーボネート 、 t—アミノレペルォキシ (メタ) ァクリロイルォキシェチルカーボネート、 t一 ァミルペルォキシ (メタ) ァクリロイルォキシイソブロピルカーボネート、 t _ へキシルぺノレォキシ (メタ) ァクリロイルォキシェチルカーボネ一ト、 t一^ "キ シルペルォキシ (メタ) アタリロイルォキシイソプロビ ^カーボネート、 t一才 クチルベルォキシ (メタ) ァクリロイルォキシェチルカーボネート、 クミルベル ォキシ (メタ) アタリロイルォキシェチルカーボネート、 p—イソブロビルクミ ノレペルォキシ (メタ) ァクリロイルォキシェチルカーボネート、 p—メンチルぺ ルォキシ (メタ) ァクリロイルォキシェチルカーボネート、 1ーシクロへキシル 一 1一メチルェチルペルォキシ (メタ) ァクリロイルォキシェチルカーボネート 等が举げられる。
前記一般式 (2 ) で示される過酸化物結合を含有する単量体としては、 具体的 には、 t—ブチルペルォキシ (メタ) ァリルカーボネート、 tーブチルベルォキ シ (メタ) ァリルォキシェチルカーボネート、 t—ブチルぺノレォキシ (メタ) ァ リルォキシエトキシェチルカーボネート、 t --アミルベルォキシ (メタ) ァリル カーボネート、 t一へキシルペルォキシ (メタ) ァリルカーボネート、 t—オタ チルペルォキシ (メタ) ァリルカーボネート、 クミル (メタ) ァリルカ一ボネ一 ト等が挙げられる。
前記一般式 (3 ) で示される過酸化物結合を含有する単 ft体としては、 具体的 には、 tーブチルぺノレオキシメチルフマレート、 t—ブチルペルォキシェチルフ マレート、 t—ブチノレペルォキシ一 n—ブロビルフマレート、 t一ブチルペルォ キシィソブロピノレフマレ一ト、 t—ブチルペルォキシ一 n—ブチノレフマレ一ト、 t—ブチノレペルォキシ一 tーブチルフマレート、 t—ブチルペルォキシ一 n—ォ クチノレフマレ—ト、 tーブチノレぺノレオキシ一 2—ェチルへキシノレフマレ一ト、 t —ブチノレぺノレォキシフエニノレフマレー ト、 t—ブチノレべノレォキシ一in—トノレイ/レ フマレー ト- t—ブチノレぺノレオキシシクロへキシノレフマレー ト、 t—アミノレペル ォキシ一n—ブロビルフマレート、 t—アミルベルォキシイソプロピルフマレー ト、 tーァミルペルォキシ一 n—ブチルフマレー ト、 t—ァミルペルォキシフエ ニノレフマレ一ト、 t一へキシノレぺノレオキシェチノレフマレート、 t—へキシノレべノレ ォキシィソブロピノレフマレ一ト、 t一へキシノレべノレォキシ一 tーブチノレフマレー ト、 t一^ ^キシノレべノレォキシ一 2—ェチノレへキシノレフマレート、 t—ォクチルぺ ノレォキシメチルフマレート、 tーォクチルぺルォキシィソブロビルフマレ一ト、 t—ォクチルペルォキシ一 n—ォクチルフマレ一ト、 t—ォクチルベルォキシシ クロへキシルフマレート、 クミルペルォキシイソプロピノレフマレート、 p—メン チルペルォキシィソブロビルフマレート等が挙げられる。
これらの過酸化物結合を含有する単量体の中で好ましい単量体は、 t一ブチル ペルォキシアタリロイルォキシェチルカ一ボネート、 t—ブチルベルォキシメタ クリロイルォキシェチルカーボネート、 t—プチルベルォキシァリルカーボネー ト、 t—ブチルペルォキシメタリルカーボネー卜及び t—ブチルペルォキシィソ プロピルフマレートである。 これらの過酸化物結合を含有する単量体は、 その熱 ^温度が 8 0で以上で、 また入手が容易で、 経済的だからである。
次に、 (メタ) アクリル酸エステルは、 炭素数 1〜 2 2のアルキル基を有する
(メタ) アクリル酸エステルが好ましい。 そのような (メタ) アクリル酸エステ ルとしては、 メチル (メタ) ァクリレート、 ェチル (メタ) アタリレート、 n— プロピル (メタ) アタリレート、 イソブロピル (メタ) アタリレート、 n—ブチ ノレ (メタ) ァクリ レート、 イソブチル (メタ) ァクリ レート、 t一プチノレ (メタ
) アタリレー卜、 へキシノレ (メタ) ァクリレート、 シクロへキシノレ (メタ) ァク リ レート、 ヘプチル (メタ) ァクリ レ一ト、 ォクチル (メタ) ァクリ レート、 2 —ェチルへキシル (メタ) アタリレート、 デシル (メタ) アタリレート、 イソデ シル (メタ) ァクリレート、 ラウリル (メタ) アタリレート、 トリデシル (メタ ) アタリレート、 ミリスチル (メタ) ァクリレート、 ペンタデシル (メタ) ァク リレート、 セチル (メタ) ァクリレート、 ステアリル (メタ) ァクリレート、 ェ ィコシノレ (メタ) ァクリレート、 ベへニル (メタ) ァクリレート等が举げられる これらの (メタ) ァクリノレ酸エステルは 1種でも良いが、 好ましくはアルキル 基の炭素数 1〜6のものを 1〜4 0重量0/。、 アルキル基の炭素数 7〜1 5のもの を 3 0〜9 0重 i%、 ァゾレキル基の炭素数 1 6〜2 2のものを 1〜4 0重量%混 合した混合物が好ましい。 このように組み合わせた混合物を使用することにより 、 粘度指数向上剤の低温流動性、 粘度指数及び潤滑油に対する溶解性が向上する からである。
不飽和ジカルボン酸エステル類としては、 炭素数 1〜2 2のアルキル基を有す る不飽和ジカルボン酸エステルが好ましい。 そのような不飽和ジカルボン酸エス テルとしては、 ジメチルマレート、 ジブチルマレ—ト、 ジへキシルフマレート、 ジォクタデシルフマレート、 ジラウリルイタコネ—ト等が挙げられる。
炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニノレエステノレ類としては、 醉酸ビニル、 プロビォ ン酸ビュル、 2—ェチルへキサン酸ビニル、 デカン酸ビュル、 ドデカン酸ビュル 等が挙げられる。
炭素数 8〜1 2の芳香族単量体とし Tは、 スチレン、 α—メチルスチレン、 α —ェチノレスチレン、 ビニノレトノレェン、 ジメチ^^スチレン、 t—ブチ /^スチレン、 クロロスチレン、 ブロモスチレン等が挙げられる。
三級窒素含有単量体としては、 ビニルビ口リ ドン、 ビニルビリジン、 ビニルイ ミダゾ一ノレ、 ジメチルアミノエチル (メタ) アタリレート、 ジメチルアミノブ口 ビル (メタ) ァクリレート、 ジェチルアミノエチル (メタ) アタリレート、 ジメ チルアミノエチル (メタ) アクリルアミ ド、 ジメチノレ (メタ) アクリルアミ ド、 (メタ) アクリロニトリル等が挙げられる。
水酸基又はエーテル結合含有単量体は、 下記一般式 (4 ) で示される水酸基又 はエーテノレ結合含有アルキル (メタ) ァクリ レートである。
I
CHS = C一 C— O— R 1 6 · · · ( 4 )
II
o
〔式中、 R 1 Sは水素原子又はメチル基、 R 1 6は少なくとも 1つの水酸基を有する 炭素数 1〜6のアルキル基又は下記基 (5 ) R l 7 R l a
- (CH S — C H— O) n — R 1 9 · · · ( 5 )
(式中、 R 1 7、 R は水素原子又はメチル基、 。は水素原子又は炭素数 1〜3 0のアルキル基、 nは 1〜6 0の整数を表す) を表す〕
このようなアルキル (メタ) アタリレートとしては、 2—ヒドロキシェチル ( メタ) アタリレート、 2—ヒドロキシブ口ビル (メタ) アタリレート、 1ーメチ ルー 2—ヒ ドロキエチル (メタ) アタリレート、 2—ヒドロキシブチル (メタ) アタリレート、 グリセロールモノ (メタ) アタリレート等のヒドロキシアルキル
(メタ) ァクリレート類、 ポリエチレングリコールモノ (メタ) アタリレート、 ポリプロピレングリコールモノ (メタ) アタリレート、 メ トキシポリエチレング リコールモノ (メタ) アタリレート、 ォクチルォキシポリプロピレングリコール モノ (メタ) ァクリレート等が挙げられる。
これらの三級窒素含有単 i体と、 水酸基又はエーテル結合含有単量体とは、 清 浄分散性能、 つまりスラッジ粒子を潤滑油中に懸濯させた状態に保持する作用を 有する。
粘度指数向上剤における油溶性重合体 ) に由来する構造単位と、 過酸化物 結合を有する共重合体 (b ) 又は (c ) に由来する構造単位との重量比は、 特に 限定されないが、 総合的な潤滑油の性能からみて 5ノ 9 5〜9 5ノ 5の範囲が好 ましい。 この場合、 油溶性重合体 (a ) に由来する単位が多いほど増粘効果が大 きくなり、 過酸化物結合を有する共重合体 (b ) 又は (c ) に由来する単位が多 いほど粘度指数が大きくなる。
また、 重合体の重 S平均分子!:は、 增粘効果及び剪断安定性の面から 1 0 0 0 0〜2 0 0 0 0 0 0、 特には 2 0 0 0 0〜5 0 0 0 0 0が好ましい。
また、 粘度指数向上剤は、 油溶性重合体 (a ) と、 過酸化物結合を有する共重 合体 (b ) 又は (c ) とから形成されるグラフト共重合体と共に、 油溶性重合体 ( a ) 、 共重合体 (b ) 又は (c ) に由来する直鎖状の重合体を含有している混 合物でも良い。 この直鎖状重合体は、 製造時に副生するものでもよく、 また製造 後に添加してもよい。 このような直鎖状の重合体を含有する粘度指数向上剤は、 グラフト共重合体に基づいて、 あるいはグラフト共重合体と直鎖状重合体の相乗 効果や各直鎖状重合体の効果に基づいて、 目的とする增粘効果、 粘度指数向上効 果、 剪断安定性効果などを得ることができる。
重合体混合物中の直鎖状重合体の量は、 特に限定されないが、 多すぎるとグラ フト重合体の良好な性能が失われ、 さらにはこれを含有してなる潤滑油組成物が 二相に分離するおそれもあるため、 9 0重量%以下、 特には 5 0重!:%以下が好 ましレ、。
次に、 粘度指数向上剤の製造方法について説明する。
粘度指数向上剤の製造方法は、 油溶性重合体 (a ) と、 過酸化物結合を有する 共重合体 (b ) 又は (c ) との混合物を、 過酸化物結合が分解する温度に加熟し てグラフト化する方法である。
さらに、 粘度指数向上剤の製造方法は、 前記 ( d ) 又は (e ) で示される単量 体混合物を重合して過酸化物結合を有する共重合体 (b ) 又は (c ) を形成する 第 1工程と、 油溶性重合体 (a ) と過酸化物結合を有する共重合体 (b ) 又は ( c ) との混合物をグラフト化する第 2工程とからなるものである。
第 1工程の過酸化物結合を有する共重合体 (b ) 又は (c ) を形成する方法と しては、 ラジカル重合開始剤を用いる通常のラジカノレ重合により製造する方法が 举げられる。 重合方法は、 塊状重合法、 溶液重合法、 懸獨重合法、 乳化重合法の 何れでも良いが、 溶液重合法又は懸濁重合法が好ましい。 重合を行う際に油溶性 重合体 (a ) を共存させても良い。
溶液重合法の場合の溶剤としては、 特に限定はされず、 飽和炭化水素類、 芳香 族炭化水素類、 ケトン類、 脂肪酸エステル類、 炭酸エステル類などの各種溶剤、 及び鉱物油、 合成潤滑油等の潤滑油基油などが使用される。 これらの中では、 製 造後に得られる溶液をそのまま潤滑油組成物として使用できるので、 鉱物油など の潤滑油基油が好ましい。
懸獨重合法の場合には、 油溶性重合体 (a ) にラジカル重合開始剤と単量体混 合物 ( d ) 又は (e ) とを含浸させて重合することもできる。 この懸滞重合法の 場合、 油溶性重合体 (a ) の形状は、 粒径 1〜1 O nun程度のパウダー又はべ レット状の粒子であることが好ましい。 含浸は、 できるだけ高温で行うことが好 ましい。 温度が高すぎると含浸せずに生じる共重合体が多くなつてしまい、 次の 第 2工程におけるグラフト効率が悪くなつてしまう。 このため、 一般には使用さ れるラジカル重合開始剤の 1 0時間半滅期温度より 5 以上低い温度で行い、 か つ含浸率が 5 0重量0 /。以上になるようにするのが好ましい。
衝重合法は、 水を媒体とし、 通常の分散剤、 乳化剤等が使用される。 水性懸 濁液の濃度は任意であるが、 一般に水 1 0 0重量部に対して反応成分が 5〜1 5 0重量部の割合で行われる。
単量体混合物 (d ) 又は (e ) は、 それぞれ前述の過酸化物結合を有する共重 合体 (b ) 又は (c ) を形成できる組成及び量であれば良い。 具体的には、 前述 の共重合体 ( b ) 又は (c ) について説明した組成と同様の単量体の組成物であ る。
重合はラジカル重合開始剤を用いて行うことができ、 特に限定されないが 1 0 時間半滅期温度が 1 0 0 ¾以下の重合開始剤を用いるのが好ましい。 具体的な重 合開始剤としては、 例えば、 t一ブチルペルォキシビバレート、 t—へキシルぺ ルォキシビバレート、 t一ブチルペルォキシネオデカノエート、 tーォクチルぺ ルォキシネオデカノエート、 t一ブチルペルォキシ一2—ェチルへキサノエ一ト 、 t—アミルベルォキシ一 2 _ェチルへキサノエート、 t一へキノレぺノレオキシ一 2一ェチルへキサノエ一ト、 tーォクチルベルォキシ一 2—ェチルへキサノエ一 ト、 t—ブチルペルォキシイソブチレ一ト、 ラウロイルベルォキシド、 ベンゾィ ノレペルォキシド、 3 , 5, 5—トリメチルへキサノィルペルォキシド、 ジィソブ チリルペルォキシド、 ジイソプロピルペルォキシジカーボネート、 ジ 2—ェチル へキシルペルォキシジカーボネ^ト、 1 , 1一ビス ( t一ブチルペルォキシ) シ クロへキサン、 1 , 1—ビス (t—ブチルペルォキシ) 3 , 3 , 5—トリメチノレ シクロへキサン、 2 , 2 ,一ァゾビスイソブチロニトリ/レ等が挙げられる。 ラジ カル重合開始剤の使用量は、 生成する重合体が所望の分子!:になるように選択さ れる必要があるが、 通常は単 fit体に対して 0 . 0 1〜5重: ft0ノ。が好ましい。
重合温度及び重合時間は、 過酸化物結合含有単 S体の過酸化物結合が分解しな いように選択する必要があり、 好ましくは、 重合温度 5 0〜8 0で、 重合時間 3 〜 1 0時間である。
第 1工程で製造される過酸化物結合を有する共重合体 (b ) 又は (c ) の重量 平均分子量は、 前述の 5000〜1000000、 好ましくは 10000〜50 0000の範囲になるように翻整されるのが好ましい。 また、 重合の際に分子量 を碉整するために連鎖移動剤を使用しても良い。
第 2工程の、 油溶性重合体 (a) と過酸化物結合を有する共重合体 (b) 又は (c) との混合物をグラフト化する方法としては、 鉱物油などの溶剤中で加熱す る方法、 又は溶剤などを用いないで加熱して溶融、 混練する方法が好ましい。 油 溶性重合体 (a) は、 第 1工程から添加されていても良く、 また第 2工程の初め に添加されても良い。
グラフト化を行う際の温度は、 過酸化物結合を有する共重合体 (b) 又は (c ) の過酸化物結合含有単 S体に由来する過酸化物結合が分解する温度であり、 8 0〜300でが好ましく、 100〜200でがさらに好ましい。
溶融混練する方法としては、 バンバリ一ミキサー、 加圧エーダー、 混楝押出機 、 二軸押出機、 ミキシングロール等の通常用いられる混練機により行う方法が挙 げられる。
第 2工程において、 油溶性重合体 (a) と過酸化物結合を有する共重合体 (b ) 又は (c) との重量比は、 特に限定されないが、 5ノ 95〜95ノ5の範囲が 好ましい。 また、 得られる重合体の重量平均分子 5は、 前述の好ましくは 100 00〜 2000000、 さらに好ましくは 20000〜 500000の範囲にな るように調整される。
粘度指数向上剤を製造する方法として、 具体的には、 次の 3種の方法が好まし い。
第 1の方法は、 次のような方法である。 すなわち、 潤滑油基油中に単量体混合 物 (d) 又は (e) とラジカル重合開始剤を加え、 ラジカル重合開始剤が分解し 、 かつ過酸化物結合含有単量体の過酸化物結合が実質的に^ しない温度で単量 体混合物を共重合させる。 その後、 これに油溶性重合体 (a) を加えて溶解させ てから、 過酸化物結合含有単量体に由来する過酸ィヒ物結合が する温度に加熱 してグラフト化する。
第 2の方法は、 次のような方法である。 すなわち、 潤滑油基油中に、 油溶性重 合体 (a) 、 単 i体混合物 (d) 又は (e) 及びラジカル重合開始剤を加え、 ラ ジカル重合開始剤が分解し、 かつ過酸化物結合含有単量体の過酸化物結合が実質 的に分解しない温度で単量体混合物を共重合させる。 その後、 過酸化物結合が分 解する温度に加熱してグラフト化する。
第 3の方法は、 次のような方法である。 すなわち、 油溶性重合体 ( a ) からな る粒子の水性懸箱液に、 舉量体混合物 (d ) 又は (e ) 及びラジカル重合開始剤 を加え、 ラジカル重合開^の分解が実質的に起こらない条件下で加熱し、 単量 体混合物とラジカル重合開始剤を油溶性重合体 ) の粒子中に含浸させる。 その後、 この水性懸 ί¾液をラジカル重合開^ Jが分解し、 カゝっ過酸化物結合含 有単量体の過酸ィ匕物結合が実質的に分解しない温度に上昇させ、 単量体混合物を 油溶性重合体 (a ) の粒子中で共重合させたグラフト化前駆体を得る (第 1のェ 程) 。 このグラフト化前 体を過酸化物結合が する温度で溶融下、 混練して グラフト化する (第 2の工程) 。
第 1及び第 2の方法では、 効率よくグラフト共重合体が得られることに加えて 、 粘度指数向上剤が溶液として得られるため、 重合体を溶解する手間が省けると いう利点がある。 また、 第 3の方法では、 よりグラフト効率の良いグラフト共重 合体が得られることに加えて、 重合体の純品が得られるため、 輪送コストを低減 することができるという利点がある。 第 3の方法で得られる重合体は、 必要によ り鉱物油などの溶剤に溶解させて潤滑油 物とすることができる。
また、 粘度指数向上剤は、 必要に応じて意図する最終用途に所望されるよりも 大きい分子量に合成され、 次いでこの分野における常法により機械的又は熱的に 滅成し、 分子量を所望の範囲内に調整することもできる。
また、 必要に応じて粘度指数向上剤を製造後に、 さらに常法により清浄分散性 能を有する単量体をグラフト重合することもできる。
粘度指数向上剤の中に含まれるグラフト共重合体の量は、 通常の分別沈澱法に より測定することができ、 グラフト効率で表される。 油溶性重合体 (a ) に対す る共重合体 (b ) 又は (c ) のグラフト効率は、 それぞれ 2 0 %以上が好ましく 、 5 0 %以上がさらに好ましい。
また、 光散乱検出器を備えたゲルパ一ミエーシヨンクロマトグラフ (G P C— L A L L S ) 等の装置で測定される重合体 1分子当たりの分岐鎖の数 (分岐数) で表すこともできる。 この分岐数が大きいほどグラフト化の度合いが多いことを 表す。 分岐数は 1以上が好ましい。
次に、 潤滑油組成物について説明する。
潤滑油組成物は、 涠滑油基油中に前記粘度指数向上剤を含有するものであるが 、 一般に润滑油に添加される潤滑油添加剤等の他の成分を含んでいても良い。 そのような他の成分としては、 長销脂肪酸などの油性剤、 リン酸エステル、 金 属ジチォホスフ-一トなどの耐摩耗剤、 有機硫黄化合物、 有機モリブデン化合物 などの極圧剤、 カルボン酸、 スルホン酸塩、 リン酸塩などの防銪剤、 スルホネー ト、 フエネート、 ホスホネート等の金属塩などの淸浄剤、 コハク酸イミドなどの 分散剤、 ポリ (メタ) ァクリ レート、 塩素化パラフィンとナフタレン又はフエノ 一ルの縮合物などの流動点降下剤、 チォリン酸亜船、 アミン類、 フエノーノレ類な どの酸化防止剤、 ボリ (メタ) ァクリレートなどの他の公知の粘度指数向上剤な どが挙げられる。
粘度指数向上剤を高濃度に含有する潤滑油組成物は、 粘度指数向上剤のみの潤 滑油溶液はコンポーネント型潤滑油添 JJD剤として、 また各種添加剤を配合した潤 滑油溶液はパッケージ型潤滑油添加剤として使用される。 そして、 最終的に各種 添加剤を所望の澳度に繭整した潤滑油組成物は、 ガソリンエンジン油、 ディーゼ ノレエンジン油、 ギア油、 トランスミッション油、 作動油、 パワーステアリング油 、 ショックアブソーバー油等の涠滑油として使用される。
上記潤滑油基油としては、 原油を精製して得られる一般的な鉱物油、 例えば、 パラフィン系及びナフテン系のニュートラル油、 炭化水素系合成潤滑油、 エステ ル系合成潤滑油、 ML DW油、 異性化パラフィンを含有する高粘度指数鉱物油な どが举げられる。 さらには、 これらの混合物でも良レ、。 好ましくは、 ニュートラ /レ油である。
潤滑油組成物中の itna粘度指数向上剤の量は、 濃縮物として扱う は、 取扱 レ、易い粘度範囲になる!:、 具体的には 1 0〜6 0重量%が好ましい。 実際に使用 される潤滑油中の粘度指数向上剤の量は、 所望の粘度グレードになるように調整 され、 具体的には 0. 5〜2 0重量%の範囲、 例えば 2〜4重!:%である。 以上のように、 実施形態における粘度指数向上剤及びその製造方法は、 以下に 示す利点を有する。
(1) 粘度指数向上剤は、 特定の油溶性重合体 (a) から形成される構造単位 と、 共重合体 (b) 又は (c) 力ら形成される構造単位とからなるグラフト共重 合体を含有していることから、 粘度指数向上性能及び增粘効果に俵れており、 こ の粘度指数向上剤を潤滑油に少量添加することにより高性能な潤滑油を得ること ができる。
(2) 重合体の構造がグラフト体であり、 グラフト共重合体の側鎖が主鎖から 切れても主鎖が残り、 粘度が所定値に維持されることから、 高剪断時における剪 断安定性に優れている。
(3) 各重合体がグラフト構造で化学的に結合されているので、 潤滑油中で相 分離を生ずることがなく、 長期間安定である。
(4) 主に、 過酸化物結合を有する共重合体 (b) 及び (c) に基づいて、 流 動点降下性能、 すなわち優れた低温流動性を有している。
(5) 過酸化物結合を有する共重合体 (c) に基づいて、 スラッジ粒子を潤滑 油中に分散させる清浄分散性能を付与することがきる。
(6) この発明の粘度指数向上剤の製造方法によれば、 上記のグラフト共重合 体を含有する粘度指数向上剤を容易に、 しかも高いグラフト効率で製造すること ができる。
発明を実施するための最良の形態
次に、 実施例によりこの発明を具体的に説明するが、 この発明はこれらの実施 例により限定されるものではない。 なお、 本文及び表中の%は重!:%を表す。 ま た、 分子量はゲルパーミエーシヨンクロマ卜グラフ (GPC) によりテトラヒ ド 口フランを展開溶剤として使用して測定した重量平均分子 S (Mw) である。 なお、 文中及び表中の略号は以下のとおりである。
MEC: tーブチルベルォキシメタタリロイルォキシェチルカーボネート
AC : t一ブチルペルォキシァリルカーボネ一ト
I PF : t—ブチルペルォキシイソプロピルフマレ一ト
MMA:メチノレメタクリレ一ト
B A:ブチノレメタクリ レート
I DMA:ィソデシルメタクリレート
LMA: ラウリルメタタリレート
CMA:セチルメタクリレート
SMA: ステアリルメタクリレート
EMA:エイコシルメタクリレート
ST:スチレン
DMF :ジメチルフマレート
DBF :ジブチノレフマレート
DD F :ジドデシルフマレー卜
DMM: ジメチルマレート
DB :ジブチルマレート
DDM:ジドデシノレマレ一ト
VAc :酢酸ビュル
VD: ドデカン酸ビュル
NVP : N-ビュル一 2—ピロリ ドン
DMA EMA:ジメチルアミノエチルメタクリレート
HEMA: ヒ ドロキシェチルメタクリレート
PE 350 :ポリエチレンダリコールモノメタクリレート (日本油脂製の商品名 「ブレンマー PE— 350 J )
THPO : 3, 5, 5—トリメチルへキサノィルペルォキシド
L P O: ラウロイルベルォキシド
B PO:ベンゾィノレペルォキシド
NDM: n-ドデシルメルカプタン
SDC 1 : [ポリスチレン一水素化ポリイソプレン] ジブロック共重合体 (スチ
レン含 35 %、 分子量 1 30000)
SDC2 : [水素化ポリイソプレン—ボリスチレン一水素化ボリイソプレン] ト
リブ口ック共重合体 (スチレン含量 30%、 分子量 1 70000) SDC3 : [ポリスチレン一水素化ポリイソプレン一ポリスチレン] トリブロッ
ク共重合体 (スチレン含量 40%、 分子量 110000)
SDC4 : [ポリスチレン一水素化ポリブタジエン一ポリスチレン] トリブロッ ク共重合体 (スチレン含量 20%、 分子 S90000) OCP 1 :エチレン Zプロピレンランダム共重合体
(エチレン含: £55%、 分子量 80000)
OCP 2 :エチレン Z1—ブテンランダム共重合体
(エチレン含量 47 %、 分子量 130000)
HPB :水素化ポリブタジェン (分子量 95000)
HP I :水素化ポリイソプレン (分子量 85000)
SP I : ポリジビニルベンゼン核に水素化ポリイソプレン鎖が平均 8個結合した 星型共重合体 (水素化ポリイソプレン鎖の分子量 85000)
P I B : ポリイソプチレン (分子量 53000)
EDMA :エチレン Zドデシルメタクリレート共重合体
(エチレン含!:55%、 分子 fil 05000)
EVD:エチレン Zドデカン酸ビエル共重合体
(エチレン含量 60%、 分子量 140000)
(実施例 1 )
攪拌機、 滴下ロート、 温度計、 パージガス導入口、 水冷冷却コンデンサーを備 えた 1リットル反応容器に、 100ニュートラル油 (日本石油製 「スーパーオイ ル AL」 、 石油の最終留出分を精製したもの) 150 gを仕込み、 窒素ガス通気 下、 70 に加熱後、 攬拌しながら ME C 2 g、 MM A 10 g、 I DMA 61 g 、 CMA 15 g、 SMA8 g、 EMA4 g、 及び、 THPO 1 gの混合物を 2時 間かけて滴下した。 滴下終了後、 そのまま 6時間撹拌を続け重合を完結し、 過酸 化物結合を有する共重合体を得た。 溶液中の重合体の濃度は 40%、 重合体の重 量平均分子量 (Mw) は 149000であった。
次に、 この溶液に、 油溶性重合体である SDC 110 gを 100ニュートラル 油 15 gに溶解した混合液を添加し、 窒素ガス通気下、 撹拌しながら 120 で 6時間反応させ、 均一透明で粘稠なグラフト共重合体の溶液を得た。 重合体の重 量平均分子量は 238000、 溶液中の重合体の濃度は 40%であった。 また、 GPC-LALL S (束ソ一製) により重合体 1分子当たりの分岐数を測定した 結果、 1. 6であった。 さらに、 石油エーテルを抽出溶媒として用いたゴム膜透 析法により単離した重合体をトルエンに溶解後、 徐々にメテルエチルケトンを添 加して分別沈澱を行った結果、 重合体中のグラフト共重合体の含有量は 36%で あった。
得られた重合体を 40%含有する 100ニュートラル油溶液の安定性を調べる ために 100eCに維持したところ、 100日以上経っても相分離しなかった。 得られた重合体溶液に 100ニュートラル油 (100での動粘度 4. 4 c S t、 粘度指数 101) を加えて 100 の動粘度が約 11. 5 c S tになるように調 製した。 この溶液中の重合体含有 Sは 2. 9%であった。 重合体含有量は增粘効 果を表し、 少ないほど增粘効果が大きいことを示す。 また、 この溶液を用いて以 下の試験を行った。 結果を表 1にまとめて示す。
動粘度及び粘度指数
J I S K— 2283に従って 40 及び 1001の動粘度を測定し、 その 動粘度から粘度指数を算出した。 この粘度指数が大きい方が に対する澗滑油 の粘度変化が少なく、 安定性が高いことを示す。
流動点
J I S K一 2269に従って流動点を測定した。 この流動点が低い方が、 低温における潤滑油の流動性が良いことを示す。 剪断安定性
ASTM D— 3945に従って 100¾において測定し、 下記に示す式に より剪断安定指数 (SS I) を算出した。
S S I = 〔 (Vu -V. ) / (Vu — V。 ) 〕 X 100
但し、 Vu は剪断前の粘度、 V. は剪断後の粘度、 V。 は基油の粘度を表す。 この剪断安定指数が小さい方が、 剪断力に る潤滑油の安定性が良いことを 示す。
(実施例 2〜20)
過酸化物結合を有する共重合体 (B) の単量体組成、 油溶性重合体 (A) の添 加量を表 1及び表 2に記載したものに代える以外は、 実施例 1に記載の方法に準 じてグラフト共重合体を合成し、 実施例 1に記載と同様の安定性試験及び 100 ニュートラノレ油を加えて 100 の動粘度が約 11. 5 c S tになるように調製 した溶液の性能試験を行った。 重合の結果及び試験結果を表 1〜 4に併せて示す
実施例 1 2 3 4 5 EC 2 1 4 30 5 単 UMA 10 5 16 10 量 B A 15 20 15 体 IDMA 61 40
LMA 60 10 35 40 添 CMA 15 12 10 12 共 加 SMA 8 7 20 10 6 重 量 E A 4 '" '圍 5 2 合 ―
体 NVP — 5 — g ― — —
B ^ '
DMAEMA 5 関 THP0 1 1 2 1.5 始 LPO 0.5 剤 BP0
基油 150 150 150 150 150 固形分 (%) 40 40 40 40 40
MwXlO'4 14.9 15.5 9.8 23.3 14.1 添 SDC1 10 ― ― 20 重 加 SDC2 10
α 量 OCP1 ― 一 10 一 体 OCP2 20
A
基油 15 15 15 30 30 サ 擴度 (%) 40 40 40 40 40 ら重
れ合 MwXlO一4 23.8 25.4 16.4 33.3 21.9 た体
安定性 (曰) >100 >100 >100 >100 〉100 重合体含有 fi: (%) 2.9 2.7 3.4 2.2 2.5 粘度指数 231 225 222 219 212 流動点 ( ) -40 -42.5 -40 - 35 -42.5
S S I 29 28 25 32 31 2 実施例 6 7 8 9 10 EC 5 5 5
IPF 5 10
10 10 5 10 10 15 10 10
55 55 単 40 40 40
量 12 15 15 15 11 共 添 体 6 6 重 加 2 10 10 10 3 ム 量 10
体 5
Β g
VP 10 _ 5 5 DMAEMA 一 5 5 ― ― 開 THP0 1 1.3 1 始 LP0 1 2
剤 BP0
基油 150 150 150 150 150 固形分 (%) 40 40 40 40 40
MwX 10"4 16.8 17.4 13.5 11.4 16.1
HPB 15 — — 重 添 HPI 15
口 加 PIB 10 一 体 量 EDMA = ―
20
A EVD 一 ― ― ― 20 g
油 22.5 22.5 15 30 30 得共 溏度 (%) 40 40 40 40 40 ら重
れ合 MwX 10— 4 25.6 26.7 19.5 19.7 20.4 た体
安定性 (曰) >100 >100 >100 >100 〉100 重合体含有 fi (%) 2.7 2.7 3.1 2.6 2.7 粘度指数 231 228 211 216 210 流動点 (で) -35 -40 -40 -32.5 - 32.5
S S I 29 30 31 27 26 3
Figure imgf000028_0001
4 実施例 1 6 1 7 18 19 20
MEC 2 3 1 5
AC 4
IPF 3 3 脇 6 3 腿 10 3
IDMA 57 49 50
CMA 10 15 15 共 添 単 SHA 10 6 7 8 8 重 力 D 量 EMA 7 4 3 4 4 量 体 ST 4 体 10 10
B g DBF 10 20 3
DDF 45 48
NVP 5 5 DMAEMA 15 5 5 HEMA 2 5 PE350 ― ― 一 8 一 開娜 LPO 1 1 1 2 2 基油 100 150 150 67 67 固形分 (%) 50 40 40 60 60 lO-" 22.9 17.7 16.5 24.4 23.5
SDC1 20 10 添 SDC2 一 20 10 口 加 SDC3 20
体 & 0CP2 一 一 20 一
A HPB 10
HPI 10 一 一 一 10 基油 10 60 60 13 13 得共 濃度 (%) 60 40 40 60 60 ら重
れ合 MwXlO-" 29.6 18.1 19.5 23.3 22.1 た体
安定性 (日) 〉100 >100 >100 〉100 〉100 重合体含有量 (%) 2.7 1.9 1.8 2.3 2.4 粘度指数 219 196 194 225 223 流動点 -32.5 -40 -40 - 40 -40
S S I 28 20 18 25 24 (実施例 21 )
撹押機、 滴下ロート、 温度計、 パージガス導入口、 水冷冷却コンデンサーを備 えた 1リットル容器に、 100ニュートラル油 36 g、 油溶性重合体として SD C 1を 43 g、 MEC 2 g, MMA10 g、 I DMA 61 g、 CMA 15 g、 S A8 g, EMA4 gを仕込み、 窒素ガス通気下、 70 に加熱、 攪拌して溶解 した。 撹拌しながらそこへ、 THP02 gと 100ニュートラル油 178. 5 g との混合物を 2時間かけて滴下した。 滴下終了後、 そのまま 6時間攬拌を続け重 合を完結し、 過酸化物結合を有する共重合体と油溶性重合体の混合物の 40%溶 液を得た。
さらに、 この溶液を窒素ガス通気下、 撹拌しながら 120でで 6時間反応させ、 均一透明で粘稠なグラフト共重合体の溶液を得た。 溶液中の重合体の濃度は 40 %、 重!:平均分子量は 136000であった。 GFC— LALL Sによる重合体 1分子当たりの分岐数は 2. 2であった。 また、 分別沈 ®による重合体中のダラ フト共重合体の含有!:は 48%であった。
得られた重合体を 40%含有する 100ニュートラル油溶液を用いて実施例 1 に記載と同様に、 安定性試 SRび 100ニュートラル油を加えて 100 の動粘 度が約 1 1. 5 c S tになるように赒製した溶液の性能試験を行った。 結果を表 5にまとめて示す。
(実施例 22〜30)
共重合体 (B) の単量体組成、 油溶性重合体 (A) 、 添加量を表 3に記載した ものに代える以外は、 実施例 21に記載の方法に準じてグラフト共重合体を合成し, 実施例 21に記載と同様の試験を行った。 重合の結果及び試験結果を表 5及び表 6に併せて示す。 5 実施例 2 1 22 23 24 25
MEC 2 3 4 30
IPF 5
MA 10 10 6
腿 20
共 添 単 IDMA 61 60 40
重 加 量 LMA 10 15
合 & 15 15 10 10 体 SMA 8 8 20 10
B g EMA 4 4 . 5 5
ST 10 20
D F 一 10
DBF ― 10
DDF 50
NVP 5 DMAEMA 5 開 THPO 2 2 2 1.5 始 LPO 0.5 剤 BPO
添 ― 一
43 _ 重 加 一 —
合 量 25
体 ― ― 67 A g
一 ― 43
一 25 ― 基油 214.5 214.5 187.5 187.5 250 濃度 (%) 40 40 40 40 40 ら重
れ合 Mw IO"4 19.8 18.4 22.4 23.3 16.9 た体
安定性 (B) 〉100 >100 >100 >100 〉100 重合体含有 i (%) 2.9 2.7 3.4 2.2 2.5 粘度指数 211 205 222 219 198 流動点 (で) -42.5 -37.5 -35 -35 - 30
S S I 19 21 25 27 14 6 合共重体重合得れ体 Aた Bら 実施例 26 27 28 29 30 合共重体
加添量 MEC 10
AC
剤単量体始開
M A 10 5 10 10
BMA 15 10 10
IDMA 55
LMA 42 43 40
C A 15 15 15 11
S A 6
EMA 10 10 10 3
ST 10
DMM 5
匪 5
DD 10
g VAc 30
VD 35
NVP 10
DMAEMA
HEMA 10
PE350
THPO 1.3
LPO
BPO
HPB 11
添加量 HPI 15
(g) PIB 10
ED A 20
EVD 20 基油 (g) 167 115 257 180 180 濃度 (%) 40 50 30 40 40
Mw IO"4 28.6 24.7 20.5 18.9 19.1 安定性 (曰) 〉100 〉100 >100 >100 >100 重合体含有 S (%) 2.7 2. 3.1 2.9 2.8 粘度指数 208 221 210 219 221 流動点 ( ) -30 -40 -37.5 -40 -40 S S I 29 27 27 25 26 (実施例 31 )
撹拌機、 滴下ロート、 温度計、 パージガス導入口、 水冷冷却コンデンサーを備 えた内容積 2リットルの反応容器に、 水 550 gを入れ、 さらに懸濁剤としてポ リビニルアルコール 0. 6 gを溶解させた。 これに油溶性重合体として S DC 1 の粒子 (粒径:!〜 2賺) 100 gを;U^、 撹样して分散させた。 これに、 MEC 1 g、 MMA 10 g、 I DMA 62 g、 CMA 15 g、 SMA8 g、 EMA4 g 、 n—ドデシノレメルカブタン 0. 5 g、 THPO 1 gを加えて撹拌した。 窒素ガ ス通気下、 60でに畀温し、 1時間撹拌しながら、 ラジカル重合開始剤及びビニ メレ単量体を油溶性重合体中に含浸させた。 次いで、 温度を 70tに上げ、 その温 度で 6時間撹拌を続けて重合を完結し、 過酸化物結合を有する共重合体が油溶性 重合体中に存在するグラフト化前駆体を得た。
グラフト化前駆体を據取、 水洗浄、 乾燥後、 バンバリ一ミキサー (株式会社東 洋精機製作所製) を用い、 140¾において回転数 100RPMで 1時間混練し て、 グラフト共重合体を得た。 重惫平均分子量は 130000であった。 GPC 一 LALLSによる重合体 1分子当たりの分岐数は 3. 1であった。 また、 分別 沈波による重合体中のグラフト共重合体の含有 fiは 68°/。であった。
得られた重合体 10 gを 100ニュートラル油 90 gに加えて加熱したところ、 完全に溶解し、 均一透明な粘稠な液体が得られた。
得られた溶液を用いて実施例 1に記載と同様に、 安定性試験及び 100ニュー トラル油を加えて 100 の動粘度が約 11. 5 c S tになるように調製した溶 液の性能試験を行った。 結果を表 7にまとめて示す。
(実施例 32〜40)
共重合体 (B) の単量体組成、 油溶性重合体 (A) 、 添加 を表 4に記載した ものに代える以外は、 実施例 31に記載の方法に準じてグラフト共重合体を合成 し、 実施例 31に記載と同様の試験を行った。 重合の結果及び試験結果を表 7及 び表 8に併せて示す。 7 実施例 31 32 33 34 35
MEC 1 2
AC 2 10
IPF 2
MMA 10 5 18
腿 14 10
I腿 62 40 10 単 LMA 60 10 45 共 添 惫 C A 15 12 10 10 8 重 加 体 SUA 8 7 20 10
口 量 EMA 4 5 5 体 ST 10
B g DMF 10
DBF 10
DDF 一 - 一 ― ― 50 VP 5 開 THPO 1 2 2 始 LPO
剤 BPO 2 1 3 匪 0.5 0.5 0.3 0.7 添 SDC1 100 ― ― ― ― 重 加 SDC2
σ 量 SDC3 ― 100 ― ― ― 体 SDC4 50
A 0CP1 一 一 300 一
0CP2
SPI 一 一 ― 100 一 得た合 MwXlO-4 13.0 15.8 8.8 14.1 9.6 ら共体
れ重 安定性 (曰) >100 >100 >100 >100 >100 重合体含有 ft (%) 2.2 1.5 1.9 2.7 2.9 粘度指数 188 182 178 189 193 流動点 (で) -40 - 35 -40 -30 -32.5
S S I 14 21 16 18 25 8
Figure imgf000035_0001
(比較例 1 )
撹拌機、 滴下ロート、 度計、 パージガス導入口、 水冷冷却コンデンサーを備 えた 1リツトル反応容器に、 100二ユートラル油 150 gを仕込み、 窒素ガス通 気下、 70 に加熱後、 撹拌しながら MMA 10 g、 I DMA 63 g、 CM A 15 g, SMA 8 g, E A 48、 及び、 丁1^?0 l gの混合物を 2 時間かけて滴下した。 滴下終了後、 そのまま 6時間撹拌を続け重合を完結し、 共 重合体を得た。 溶液中の重合体の濃度は 40 «½、 重合体の重量平均分子量は 15 8000であった。
この溶液の安定性及び得られた重合体溶液に 100ニュートラル油を加えて 1 0 の動粘度が約 11. 5 c S tになるように翻製した溶液の性能試験を実施 例 1に記載した方法と同様に行った。 その結果を表 9に示す。
(比較例 2 )
比較例 1で得られた重合体 40%の溶液 100 gに、 SDC1を 8 g、 100 ニュートラル油 12 g、 t一ブチルパーォキシベンゾエート 1 gを添加し、 窒素 気流下、 120*Cで 6時間反応させた。 重合体の重量平均分子最 Mwは 1020 00であった。 重合体 1分子当たりの分岐数は 0. 3であった。 また、 重合体中 のグラフト共重合体の含有量は 5%であった。
得られた重合体溶液について実施例 1と同様に性能試联を行った。 その結果を 表 9に示す。
(比較例 3 )
撹拌機、 滴下ロート、 温度計、 パージガス導入口、 水冷冷却コンデンサーを備 えた 1リットル反応容器に、 100ニュートラノレ油1808と0〇? 1 20 g を仕込み溶解後、 窒素ガス通気下、 7 に加熱して、 撹拌しながら MM A 1 0 g、 I DMA 61 g、 CMA 15 g、 SMA 8 g、 EMA 4 g及び T HPO 1 gの混合物を 2時間かけて滴下した。 滴下終了後、 そのまま 6時間撹 拌を続けた。 次いで、 t一ブチルパーォキシベンゾエート 0. 5 gを添加後、 1 30 に畀温し、 途中の 1時間後と 3時間後に t一ブチルパーォキシベンゾエー ト 0. 5 gを添加しながら 6時間攪拌を続け、 共重合体を得た。 溶液中の重合体 の濃度は 40 %、 重合体の重量平均分子量は 178000であった。 重合体 1分 子当たりの分岐数は 0· 8であった。 また、 重合体中のグラフト共重合体の含有 量は 1 2%であった。
得られた重合体溶液について実施例 1と同様に性能試験を行った。 結果を表 9 に示す。
(比較例 4 ~ 7)
SDC1 (比較例 4) 、 OCP 1 (比較例 5) 、 ΗΡΒ (比較例 6) 及び Ρ I Β (比較例 7) をそれぞれ単独に用いて、 実施例 1に記載した性能試験を行った 。 その結果を表 9に併せて示す。
表 9
Figure imgf000037_0001
(実施例 41及び 42)
実施例 5及び実施例 36で得られた共重合体の溶液をそれぞれ 100ニュート ラル油で重合体の濃度が 3%になるように希釈した溶液について J I S K- 2 514に規定の試験を 72時間行いスラッジ量を測定した。 スラッジ量はそれぞ れ 0. 2%、 0. 3%であった。
(比較例 8及び 9)
比較例 1で得られた重合体の溶液及び S DC 1をそれぞれ 100ニュートラノレ 油で重合体の濃度が 3%になるように希釈した溶液について、 実施例 41に記載 の方法でスラッジ量を測定した結果、 それぞれ 4. 5%、 5. 2%であった。 表 1〜 8に示した結果から明らかなように、 実施例 1〜 40の粘度指数向上剤 は、 溶液の安定性、 粘度指数向上性、 増粘効果、 低温流動性、 剪断安定性に優れ ている。 さらに、 実施例 1は、 同様の組成のポリメタクリレートのみである比較 例 1に比べて増粘効果が大きく、 剪断安定性にも便れている。 P T/JP 6/03251 また、 表 9に示したように、 重合体の混合物を通常のラジカル重合開始剤でグ ラフト化した比較例 2、 3に比べ、 各実施例の粘度指数向上剤は、 溶液の安定性 ゃ增粘効果が良好である。 これは、 従来公知の方法による粘度指数向上剤に比べ て、 各実施例の粘度指数向上剤の方がグラフト共重合体を多く含有しているため である。
さらに、 比較例 4〜 7の油溶性重合体 独に比べ、 各実施例の粘度指数向上剤 は、 粘度指 ¾ Xび低温流動性が便れている。
加えて、 実施例 4 1、 4 2の粘度指数向上剤には淸 分 ¾性能を容易に付与で きることがわかる。
なお、 この発明は前記各実施例に限定されるものではなく、 この発明の趣旨か ら逸脱しない範囲で任意に変更が可能である。
産業上の利用可能性
以上のように、 この発明の粘度指数向上剤は、 粘度指数向上性、 增粘効果、 低 温流動性及び剪断安定性に優れ、 エンジン油、 ギヤ油等の潤滑油に少量添加する ことにより、 高性能の潤滑油を得ることができることから、 潤滑油添加剤として 好適に利用される。

Claims

請求の範囲
1 . ォレフィン系重合体よりなる油溶性重合体 (a ) から形成される構造単 位と、 過酸化物結合を有する重合体 (b ) 又は過酸化物結合及び所定の官能基を 有する重合体 (C ) 力^形成される構造単位とを有するグラフト共重合体を含有 する粘度指数向上剤。
2. 前記油溶性重合体 (a ) 、 重合体 (b ) 及び重合体 (c ) は、 それぞれ 下 12に示される重合体である蹐求の範囲第 1項に記載の粘度指数向上剤。
( a ) エチレンノ α—才レフイン共重合体、 スチレン 水素化ジェン共重合体 、 水素化ポリブタジエン、 水素化ポリイソプレン、 ポリブテン、 エチレンノ (メ タ) アクリル酸エステル共重合体及びエチレン Ζビニルエステル共重合体の群か ら選ばれる 1種又は 2種以上の油溶性重合体。
( b ) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニルエステノレ及び炭素数 8〜1 2の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単 S体とを共重合して得 られる共重合体。
( c ) 過酸化物結合含有単 ft体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜 1 8の脂肪酸のビニルエステノレ及び炭素数 8〜 1 2の芳香族単: &体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体と、 三級窒素含有 単量体及び水酸基又はエーテル結合の単独又は双方を含有する単量体の群から選 ばれる 1種又は 2種以上の単量体とを共重合して得られる共重合体。
3 . 前記重合体 (c ) 中の三級窒素含有単量体及び水酸基又はエーテル結合 の単独又は双方を含有する単!:体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体の 含有量を 2 0重量%以下に設定した請求の範囲第 2項に記載の粘度指数向上剤。
4. 前記油溶性重合体 (a ) 、 重合体 (b ) 及び重合体 (c ) は、 それぞれ 下記に示される重合体である請求の範囲第 1項に記載の粘度指数向上剤。
( a ) エチレン —ォレフィン共重合体、 スチレンノ水素化ブタジエン又は 水素化イソプレン共重合体、 水素化ポリブタジエン、 水素化ポリイソプレン及び ポリブテンの群から遷ばれる 1種又は 2種以上の油溶性重合体。
( b ) 過酸化物結^有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステルとを共重合し て得られる共重合体。
(c) 過酸化物結合含有単!:体と、 (メタ) アクリル酸エステルと、 三級窒素 含有単 S体、 水酸基又はエーテノレ結合の単独又は双方を含有する単量体、 不飽和 ジカルボン酸エステル、 炭素数 1〜 5の脂肪酸のビニルエステル及び炭素数 8〜 10の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体とを共重合して 得られる共重合体。
5. 前記油溶性重合体 (a) 、 重合体 (b) 及び重合体 (c) は、 それぞれ 下記に示される重合体である睹求の範囲第 2項に記載の粘度指数向上剤。
(a) エチレン —ォレフイン共重合体又はスチレンノ水素化ジェンである 油溶性重合体。
(b) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) ァクリ エステルとを共重合し て得られる共重合体。
(c) 過酸化物結合含有単:!:体と、 (メタ) ァクリノ V®エステノレと、 三級窒素 含有単量体及び水酸基又はエーテル結合の単独又は双方を含有する単量体の祥か ら選ばれる 1種又は 2種以上の単 fit体とを共重合して得られる共重合体。
6. 下記 (i) で示されるグラフト共重合体と、 下記 (ii)で示される重合体又 は下記(iii) で示される重合体の単独又は双方とを含有する粘度指数向上剤。
(i) 下記 (a) で示される油溶性重合体と、 下記 (b) 又は (c) で示され る過酸化物結合を有する共重合体とをグラフト化して得られるグラフト共重合体
(ii) 下記 (a) で示される油溶性重合体。
(iii) 下記 (b) 又は (c) 力 1ら由来する共重合体。
(a) エチレン/ α—ォレフイン共重合体、 スチレン Ζ水素化ジェン共重合体 、 水素化ポリブタジエン、 水素化ボリイソプレン、 ポリブテン、 エチレン/ (メ タ) ァクリル酸エステル共重合体及びエチレンノビニルエステル共重合体の群か ら選ばれる 1種又は 2種以上の油溶性重合体。
(b) 過酸化物結合含有単!:体と、 (メタ) アクリル酸エステノレ、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜18の脂肪酸のビニルエステル及び炭素数 8〜1 2の芳香族単鼉体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単 fi体とを共重合して得 られる共重合体。
( c ) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニルエステル及び炭素数 8〜1 2の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体と、 三級窒素含有 単量体及び水酸基又はエーテル結合の単独又は双方を含有する単量体の群から選 ばれる 1種又は 2種以上の単量体とを共重合して得られる共重合体。
7 . 前記油溶性重合体 ( a ) は、 エチレン プロピレン共重合体、 スチレン ノ水素化ジェンジブロック共重合体又はスチレン/水素化ジェンノスチレントリ プロック共重合体である請求の範囲第 2項、 第 4項又は第 6項に記載の粘度指数 向上剤。
8 . 前記重合体 (c ) 中の三級窒素含有単量体及び水酸基又はエーテル結合 の単独又は双方を含有する単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体の 含有量を 2 0重量%以下に設定した請求の範囲第 6項に記載の粘度指数向上剤。
9 . 下記 (a ) で示される油溶性重合体と下記 (b ) 又は (c ) で示される 過酸化物結合を有する共重合体との混合物を、 過酸化物結合が分解する温度に加 熱してグラフト化する請求の範囲第 2項又は第 6項に記載の粘度指数向上剤の製 造方法。
( a ) エチレン "ーォレフィン共重合体、 スチレン/水素化ジェン共重合体 、 水素化ポリブタジエン、 水素化ポリイソプレン、 ポリブテン、 エチレンノ (メ タ) ァクリル酸エステル共重合体及びエチレン Zビニルエステル共重合体の群か ら選ばれる 1種又は 2種以上の油溶性重合体。
( b ) 過酸化物結合含有単!:体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビュルエステル及び炭素数 8〜1 2の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体とを共重合して得 られる共重合体。
( c ) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニルエステル及び炭素数 8〜1
2の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体と、 三級窒素含有 単量体及び水酸基又はエーテル結合の単独又は双方を含有する単量体の群から選 ばれる 1種又は 2種以上の単量体とを共重合して得られる共重合体。
1 0. 潤滑油基油中に、 下記 ( d ) 又は (e ) で示される単!:体混合物とラ ジカノレ重合開始剤を加え、 ラジカノレ重合開始剤が分解し、 力》つ過酸化物結合含有 単 S体の過酸化物結合が実質的に分解しなレ、温度で該単泄体混合物を共重合させ た後に、 下記 ( a ) で示される油溶性重合体を加えて溶解させ、 次いで過酸化物 結合含有単量体に由来する過酸化物結合が^^する に加熱してグラフト化す る請求の範囲第 2項又は第 6項に記載の粘度指数向上剤の製造方法。
( a ) エチレン —ォレフィン共重合体、 水素化スチレン ジェン共重合体
、 水素化ポリブタジエン、 水素化ボリイソプレン、 ポリプテン、 エチレンノ (メ タ) ァクリル酸エステル共重合体及びエチレン Ζビュルエステル共重合体の群か ら選ばれる 1 « ^は 2種以上の油溶性重合体。
( d ) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビエルエステル及び炭素数 8〜1 2の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体とよりなる単 fi体 混合物。
( e ) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニルエステル及び炭素数 8〜1 2の芳香族単 S体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単鼉体と、 三級窒素含有 単量体及び水酸基又はエーテル結合の単独又は双方を含有する単量体の群から選 ばれる 1種又は 2種以上の単量体とよりなる単量体混合物。
1 1 . 潤滑油基油中に、 下記 (a ) で示される油溶性重合体、 下記 (d ) 又 は (e ) で示される単量体混合物及びラジカル重合開始剤を加え、 ラジカル重合 開始剤が分解し、 かつ過酸化物結合含有単量体の過酸化物結合が実質的に分解し なレ ^iS で該举 i体 合物を共重合させた後に、 過酸化物結合含有単量体に由来 する過酸化物結合が分解する温度に加熱してグラフト化する請求の範囲第 2項又 は第 6項に記載の粘度指数向上剤の製造方法。
( a ) エチレン/ α—才レフイン共重合体、 スチレンノ水素化ジェン共重合体 、 水素化ポリブタジエン、 水素化ボリイソプレン、 ポリブテン、 エチレン (メ タ) アクリル酸エステル共重合体及びエチレン/ビュルエステル共重合体の群か ら選ばれる 1種又は 2種以上の油溶性重合体。
( d ) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) ァクリノ^エステル、 不飽和ジカ ルボン酸ェステル、 炭素数 2〜: I 8の脂肪酸のビニルェステル及び炭素数 8〜 1 2の芳香族単量体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体とよりなる単量体 混合物。
( e ) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜 1 8の脂肪酸のビニルエステル及び炭索数 8〜 1 2の芳香族単 ft体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体と、 三极窒素含有 単 S体及び水酸基又はエーテル結合の単独又は双方を含有する単量体の群から選 ばれる 1種又は 2種以上の単量体とよりなる単量体混合物。
1 2. 下記 (a ) で示される油溶性重合体からなる粒子の水性懸滞液に、 下 記 (d ) 又は (e ) で示される単 i体混合物及びラジカル重合開 ί ^を加え、 ラ ジカル重合開 の分解が実質的に起こらない条件下で加熱し、 該単 体混合物 とラジカル重合開始剤を油溶性重合体 (a ) の粒子中に含浸させた後、 この水性 懸《液をラジカル重合開始剤が分解し、 力つ過酸化物結合含有単 S体の過酸化物 結合が実質的に分解しない温度に上昇させ、 前記単量体混合物を油溶性重合体 ( a ) の粒子中で共重合させたグラフト化前駆体を得る第 1の工程と、 前記グラフ ト化前駆体を過酸化物結合含有単置体に由来する過酸化物結合が分解する温度で 溶融下、 混練してグラフト化する第 2の工程とからなる請求の範面第 2項又は第 6項に記載の粘度指数向上剤の製造方法。
( a ) エチレン / α—ォレフィン共重合体、 スチレン 水素化ジェン共重合体 、 水素化ポリブタジエン、 水素化ボリイソプレン、 ポリブテン、 エチレン (メ タ) ァクリル酸エステル共重合体及びエチレンノビニルエステル共重合体の群か ら選ばれる 1種又は 2種以上の油溶性重合体。
( d ) 過酸化物結合含有単 i体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステノレ、 炭素数 2〜 1 8の脂肪酸のビュルエステノレ及び炭素数 8〜 1 2の芳香族単 i体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体とよりなる単 fi体 混合物。 ( e ) 過酸化物結合含有単量体と、 (メタ) アクリル酸エステル、 不飽和ジカ ルボン酸エステル、 炭素数 2〜1 8の脂肪酸のビニルエステノレ及び炭素数 8〜1 2の芳香族単 i体の群から選ばれる 1種又は 2種以上の単量体と、 三极窒素含有 単量体及び水酸基又はエーテル結合の単独又は双方を含有する単 S体の群から選 ばれる 1種又は 2種以上の単悬体とよりなる単量体混合物。
1 3. 潤滑油中に蹐求の範囲第 1項〜第 8項のいずれかに記載の粘度指数向 上剤を含有する潤滑油組成物。
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