JP2012508807A - 冷却システム用の潤滑剤 - Google Patents
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Abstract
Description
本ポリオールエステルを製造するために用いる少なくとも1種の多価アルコールは、少なくとも2つの第一級ヒドロキシル基を有し、通常、式
を有する脂肪族多価アルコールである。ここで、各Rは、独立に、CH3、C2H5、及びCH2OHから成る群から選択され、nは0〜10の数、例えば0〜5である。
本複合ポリオールエステルを製造するために用いる少なくとも1種のモノカルボン酸は、約2〜約15の炭素原子を有し、通常は一般式:
R1C(O)OH
に従う。ここで、R1は、C1〜C12のアルキル、アリール、アラルキル、又はアルカリール基、例えばC4〜C10アルキル基、例えばC5〜C9アルキル基である。アルキル鎖R1は、結果物の潤滑剤の粘度、粘度指数、及び冷媒との混和性の程度に対する要求に応じて、分枝であっても良いし直鎖であっても良い。実際には、異なる一塩基酸のブレンドを用いて、最終的な潤滑剤における最適な特性を達成することができる。
本ポリオールエステルを製造するために用いる少なくとも1種のポリカルボン酸は、2〜15の炭素原子、例えば4〜10の炭素原子、例えばの4〜8炭素原子を有し、通常は、一般構造:
R2(CO2H)m
を有している。ここで、R2は、原子価mのポリラジカルであり、mは2〜4の数であり、好ましくは2である。
本ポリオールエステルは、単一ステップで又は2段階反応により、生成することができる。
本ポリオールエステルは特に、冷却及び空気調節システム用の作動流体中で潤滑剤として用いることを対象としており、エステルを、熱伝達流体、一般的に、フルオロ含有有機化合物、例えばヒドロフルオロカーボン又はフルオロカーボン;2つ又はそれ以上のヒドロフルオロカーボン又はフルオロカーボンの混合物;又は前述のいずれかを炭化水素と組み合わせたものと組み合わせる。適したフルオロカーボン及びヒドロフルオロカーボン化合物の非限定的な例としては、以下のものが挙げられる。四フッ化炭素(R−14)、ジフルオロメタン(R−32)、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R−134a)、1,1,2,2−テトラフルオロエタン(R−134)、ペンタルフルオロエタン(R−125)、1,1,1−トリフルオロエタン(R−143a)及びテトラフルオロプロペン(R−1234yf)。ヒドロフルオロカーボン、フルオロカーボン、及び/又は炭化水素の混合物の非限定的な例としては、以下のものが挙げられる。R−404A(1,1,1−トリフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、及びペンタルフルオロエタンの混合物)、R−410A(50重量%ジフルオロメタン及び50重量%ペンタルフルオロエタンの混合物)、R−410B(45重量%ジフルオロメタン及び55重量%ペンタルフルオロエタンの混合物)、R−417A(1,1,1,2−テトラフルオロエタン、ペンタルフルオロエタン、及びn−ブタンの混合物)、R−422D(1,1,1,2−テトラフルオロエタン、ペンタルフルオロエタン、及びイソ−ブタンの混合物)、R−427A(ジフルオロメタン、ペンタルフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン、及び1,1,1,2−テトラフルオロエタンの混合物)、並びにR−507(ペンタルフルオロエタン及び1,1,1−トリフルオロエタンの混合物)。
ネオペンチルグリコール(NPG)(0.5モル;1.0モル当量のヒドロキシル)を、丸底フラスコにメカニカルスターラー、ディーンスタークトラップ及び垂直型水冷凝縮器、熱電対/加熱マントル/温度コントローラ、及び窒素パージを装備したものに、0.634モルのn−ヘプタン酸、0.185モルのアジピン酸、及び0.2グラムのシュウ酸スズ触媒とともに装填した。その結果、反応混合物の酸成分に関しては、酸性基の63%がヘプタン酸から得られ、酸性基の37%がアジピン酸から得られた。
これらの実施例において、実施例1としての手順を繰り返すが、一部のヘプタン酸の代わりにイソ−ペンタン酸を使用し、一塩基酸から得られる酸性基と多塩基酸から得られる酸性基とのモル比が2.63:1(実施例4)〜1.5:1(実施例3)で変化し、実施例2では比率は2.57である。実施例1の場合と同様に、ネオペンチルグリコール(NPG)の量を、1.0モル当量のヒドロキシル基が得られるように用意した。また一塩基酸及び二塩基酸の混合装填物を、合計で1.0当量の酸性基が得られるように用意した。この場合も結果を表1にまとめる。表1から分かるように、実施例2の濾過されたエステル基油は、40°Cにおける動粘度が16cStで粘度指数が143であり、実施例3の濾過されたエステル基油は、40°Cにおける動粘度が19cStで粘度指数が148であった。実施例4の濾過した生成物は、40°Cにおける動粘度が17cStで、粘度指数が151であった。
実施例1の処理を繰り返した。ただし、酸混合物は66.7モル%ヘプタン酸、及び33.3モル%アジピン酸からなっていた。その結果、一塩基酸から得られる酸性基と多塩基酸から得られる酸性基とのモル比は1:1であった。やはり、全装填物は、NPGに由来する1.0モル当量のヒドロキシル基と、1.1当量の酸性基とを含んでいた。結果をやはり表1にまとめる。表1から分かるように、濾過したエステル基油は、40°Cにおける動粘度が32cStで、粘度指数が155であった。
実施例2の処理を繰り返した。ただし多塩基酸としてセバシン酸を使用し、酸混合物は、0.375モルのイソ−ペンタン酸、0.375モルのヘプタン酸、及び0.125モルのセバシン酸からなっていた。その結果、一塩基酸から得られる酸性基と多塩基酸から得られる酸性基とのモル比は3:1であった。やはり全装填物は、NPGに由来する1.0モル当量のヒドロキシル基と、1.1当量の酸性基とを含んでいた。結果をやはり表2にまとめる。表2から分かるように、濾過したエステル基油は、40°Cにおける動粘度が28cStで、粘度指数が160であった。けれども、R−410A冷媒との混和性は最適を下回っていた。
比較例2〜4の調製は、実施例1の手順を用いて、1.0モル当量のヒドロキシル(NPGに対して0.5モル、0.TMPに対して0.33モル、及びPEに対して0.25モル)を与えるポリオールの装填物と、合計で1.1当量の酸を与える表2に示す割合の一塩基酸及び二塩基酸の混合装填物とを用いて行った。表2に結果を示す。表2には、2つの市販のポリオールエステルに対した得られたデータ−比較例5及び6と標示する−も含まれている。
これらの実施例では、本明細書で生成された低粘度、高粘度指数エステルを種々の高粘度エステルとブレンドして、本エステルを用いて広範囲のISO等級を有する合成潤滑剤を実現することを実証した。表3に結果をまとめる。
Claims (18)
- 潤滑剤又は潤滑剤基油としての使用に適したポリオールエステルであって、
前記エステルは40°Cにおける動粘度が22cSt以下であり、及び粘度指数が140以上であり、並びに、
前記エステルは(a)少なくとも2つの第一級ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の多価アルコール、(b)2〜15の炭素原子を有する少なくとも1種のモノカルボン酸、及び(c)2〜15の炭素原子を有する少なくとも1種のポリカルボン酸、の反応生成物を含み、
ポリカルボン酸から得られる酸性基の数は、モノカルボン及びポリカルボン酸から得られる酸性基の総数の少なくとも25%である、
エステル。 - 前記少なくとも1種のモノカルボン酸は、5〜11の炭素原子、好ましくは6〜10の炭素原子を有する、請求項1に記載のエステル。
- (b)は少なくとも1種の直鎖モノカルボン酸を含む、請求項1又は2に記載のエステル。
- (b)は、少なくとも1種の直鎖モノカルボン酸及び少なくとも1種の分枝モノカルボン酸の混合物を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエステル。
- 潤滑剤又は潤滑剤基油としての使用に適したポリオールエステルであって、
前記エステルは40°Cにおける動粘度が32cSt以下であり、及び粘度指数が140以上であり、並びに、
前記エステルは、(a)少なくとも2つの第一級ヒドロキシル基を有する少なくとも1種の多価アルコール、(b)2〜15の炭素原子を有する少なくとも1種の直鎖モノカルボン酸、(c)2〜15の炭素原子を有する少なくとも1種の分枝モノカルボン酸、及び(d)2〜15の炭素原子を有する少なくとも1種のポリカルボン酸、の反応生成物を含み、
ポリカルボン酸から得られる酸性基の数は、モノカルボン及びポリカルボン酸から得られる酸性基の総数の少なくとも25%である、
エステル。 - 直鎖モノカルボン酸が、直鎖及び分枝モノカルボン酸の総量の約25モル%〜約75モル%を構成する、請求項4又5に記載のエステル。
- 前記少なくとも1種の直鎖モノカルボン酸は、n−ペンタン酸、n−ヘプタン酸、n−オクタン酸、n−ノナン酸、n−デカン酸、及びこれらの混合物から選択される、請求項4〜6のいずれか一項に記載のエステル。
- 前記少なくとも1種の分枝モノカルボン酸は、分枝C5モノカルボン酸、分枝C9モノカルボン酸、又はそれらの混合物を含む、請求項4〜7のいずれか一項に記載のエステル。
- ポリカルボン酸から得られる酸性基の数は、モノカルボン及びポリカルボン酸から得られる酸性基の総数の25〜50%である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のエステル。
- 前記少なくとも1種の多価アルコールは、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、及びこれらの混合物から選択される、請求項1〜11のいずれか一項に記載のエステル。
- 前記少なくとも1種のポリカルボン酸はアジピン酸を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載のエステル。
- 40°Cにおける動粘度が20cSt以下である、請求項1〜13のいずれか一項に記載のエステル。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載のポリオールエステルと、前記初めに述べたポリオールエステルとは動粘度が異なるさらなるポリオールエステルとの混合物を含む潤滑剤ブレンド。
- 前記さらなるポリオールエステルは、40°Cにおける動粘度が40cSt以上である、請求項15に記載のブレンド。
- ハロゲン化炭化水素冷媒と請求項1〜14のいずれかに記載のポリオールエステルとを含む作動流体。
- 前記冷媒は、ヒドロフルオロカーボン、フルオロカーボン、又はそれらの混合物である、請求項17に記載の作動流体。
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