JP4686444B2 - 良好な摩擦特性を有する潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、良好な摩擦特性を有する潤滑油組成物、この潤滑油組成物の製造法並びに使用に関する。
現在の駆動装置、モーター又は油圧ポンプの効率は、機械部材の状態と並んで、使用潤滑剤の摩擦特性にも著しく依存する。このような潤滑剤の開発のためには、使用潤滑剤成分の膜形成及び摩擦に関する作用についての知識を有することが特に重要であり、この際、適当な添加剤の選択により、例えば乗物の平均的燃料消費率を数パーセント低下させることができる。ここで、潤滑剤の特別重要な成分として、特に低い粘度及びそれに伴う低い固有摩擦を有する基油並びに有機減摩剤(摩擦変性剤:Friction Modifiers)が挙げられる。この傾向の例は、マニュアル及びオートマチックギヤの油においても同様に存在しうる、SAEクラス5W−20、SAE 5W−30又はSAE OW−20のいわゆる燃費節約−エンジンオイルの最新の産出である。
燃料節約性潤滑剤に平行する開発により、減摩性添加剤の使用もなお重要になってきており:最近のギヤボックス及びポンプケーシングは、その寸法が明らかに小さく、これらは、冷却性が悪く、歯車も軸も高い負荷を負わされる。これによって、過去におけるよりも運転温度が格段に高くなっている。この結果として、二つの対向して運動する表面の間の摩擦接点は低減された膜厚を有し、かつ、潤滑剤及びその中に含有している添加剤がこの混合摩擦条件下で低い摩擦損失を保証し、かつ摩耗に対して表面を保護することができるべきである。
現在の技術水準によれば、典型的な油溶性の減摩性潤滑剤添加物は、摩擦接点の金属表面で吸着するか又はいわゆる反応層を形成すると思われている。前者は、通常、長鎖カルボン酸及びその塩、エステル、エーテル、アルコール、アミン、アミド及びイミドから成っている。このような減摩剤の作用方式として、極性基の配列及びそれに結びつく摩擦接点内での表面上の膜形成が考えられる。このような膜によって、次いで、特有の油膜の破壊時に固体物質の接触が阻止される。極性相互作用、例えば双極子−双極子相互作用又は水素橋形成の実際のメカニズム及び影響は、いずれにせよ確定的には解明されていない。
典型的な反応層を形成する減摩剤は、例えば飽和脂肪酸エステル、燐酸エステル及び三燐酸エステル、キサントゲン酸塩又は硫黄含有脂肪酸である。摩擦負荷の下に、摩擦接点内で、高い耐荷重性を有する固体ではなく液状の反応生成物を形成する化合物もこの群に数えられる。この例として、不飽和脂肪酸、ジカルボン酸からの部分エステル、ジアルキルフタル酸エステル及びスルホン化されたオレフィン混合物が挙げられる。このような減摩性添加剤の機能は、いわゆるEP−添加剤のそれと非常に類似しており、この際、潤滑油間隙(Schmierspalt)中の「反応層」の形成が温和な混合摩擦条件で既に進行するはずである。
更に、有機金属化合物、例えばモリブデンジチオホスホネート及び−ジカルバメート、有機銅化合物並びにいくつかの固体潤滑剤、例えばグラファイト及びMoSも減摩性添加物として潤滑剤中で作用することができる。
これら化合物の欠点は、それらのかなり高い価格である。更に、多くの化合物は非常に極性であり、従ってこれらは完全合成潤滑油中には溶解しない。
油溶性ポリマーを含有する潤滑剤の摩擦特性は、多くの特許文献及び刊行物の内容である。この場合に、固有の摩擦特性とポリマー又はVI−向上剤の存在又はそれらの構造との間の関係に関しては僅かなケースで記載されているだけである:
JP05271331は、ポリマーの製造及び潤滑剤中でのその使用を請求している。α−オレフィンと二塩基性エステルとのコポリマー及びそれとアルカノールアミン、シクロアルカノールアミン、ヘテロ環式アミン及びポリアルキレン−ポリアミンとの反応が記載されている。このランダムコポリマーを含有する潤滑剤は、参照物と比べて0.1104から0.07134まで減少された摩擦係数を有し、このことは、Falex−摩擦試験(ASTM D2714)の例で示されている。これらのポリマーの欠点は、殊にそれらの複雑な製造である。
JP2000355695(US6426323)は、分散性VI−向上剤を含有する連続的オートマチックギヤ(CVT’s)用の潤滑剤組成物を記載している。この場合に有利に、ポリアルキルメタクリレートが分散性コモノマー、例えばジメチルアミノエチルメタクリレート、2−メチル−5−ビニルピリジン及びN−ビニルピロリドンと共に、改良された酸化安定性を得るためのVI−向上剤として使用されている。これら潤滑剤での摩擦実験は例示されているが、いずれにせよ前記VI−向上剤の影響に関する情報はない。
EP570073は、同時にVIIの及び減摩剤(摩擦変性剤)の作用を有する潤滑剤添加物としての硼素含有ポリアルキルアクリレート及び−メタクリレートを記載している。この場合に、減摩成分として公知の環状硼素化合物が官能基として通常のPAMA−VI−向上剤の側鎖中にランダムに取り込まれている。重要な試験として、SRV(Schwing-Reib-Verschleiss)及びLFW−1 トリボメーター(ASTM D2714=Falex Test)摩擦試験の結果が、市販のPAMA VI−向上剤と比較して記載されている。これらのコポリマーの欠点は、それらのかなり費用のかかる製造にあり、従ってこのような製品は今日までは大規模には市場で使用されていない。
EP286996(US5064546)は、摩擦変性剤0.015%を含有し、特にオートマチック及び連続駆動のために好適である、特定のナフテンベースの基油組成の潤滑剤組成物を請求している。VI−向上剤、殊にPAMA’sが付加的成分として記載されているが、そのタイプは、処方物の摩擦特性に関して重要でないと評価されている。
US4699723は、エチレン−プロピレン−コポリマー(OCP’s)から構成されており、その上に分散性の、抗酸化作用をする官能基がグラフトされている、分散性の多官能−VI−向上剤を記載している。生じる潤滑剤の摩擦特性へのこのVIIの影響は記載されていない。この場合には一般的に、摩擦改良特性を有しないランダムコポリマーが得られる。
US6444622及びUS6303547は、摩擦変性された潤滑剤を記載しており、この場合に、摩擦特性は、改良された典型的な減摩剤(この場合にC〜C60カルボン酸及びアミン)の組み合わせによって影響される。ポリアルキルメタクリレート−VI−向上剤の添加は、潤滑油粘度(SAE ユニット)の調節と剪断安定性との関係でのみ共に請求されている。
EP0747464は、オートマチックギヤボックス中で使用するための長時間持続性の抗震(anti-shudder)摩擦特性を有する潤滑剤組成物を記載している。この組成物はアルコキシル化された脂肪酸アミン並びに他の減摩性添加剤(摩擦変性剤)の混合物を含有している。分散性及び非分散性VI−向上剤は、その請求の範囲に単に潤滑剤の更なる成分として記載されているだけであり、この潤滑剤の摩擦特性への影響は記載されていない。
WO00/58423は、高効率−エンジンオイル及び高いVIを有するポリアルファオレフィン(HIV−PAO)と高分子量増粘剤(典型的には水素化されたポリ(スチレン−コ−イソプレン)、HSI、エチレン−プロピレンコポリマー(OCP)又は10000〜100000g/モルの重量平均分子量Mを有するポリイソブチレン(PIB)との混合物をベースとする他の潤滑剤を記載している。請求されている潤滑剤に、技術水準に比べて高められた潤滑油膜厚及び良好な摩耗保護を与えることが言及されている。
著者は、通常の高分子量VI−向上剤の使用が、生じる油の非ニュートン特性に基づき著しい欠点を有することを強調している。従って、殊に摩擦接点内の潤滑油膜の厚さは、高い剪断負荷及びこのような添加剤の一次的な低い剪断安定性に基づき減少されるはずである。ポリマーを含有している潤滑剤のこの特性は、本発明によれば否定される。
US6358896は、ケト−アミド及び−エステルをベースとする、改良された燃料効率を有するエンジンオイル組成物用の減摩剤を記載している。ポリマー粘度指数向上剤が、この特許明細書中にこのような潤滑剤の成分としてあげられている。分散性VII’sは、分散剤としてのその作用への関連においてのみ記載されている。
WO9524458(US5622924)は、10を超えない炭素原子数を有するアルキルメタアクリレート少なくとも70質量%分を有する粘度指数向上剤を請求している。このようなVI−向上剤の処方されている油は、良好な低温特性と共に、それがモリブデン含有摩擦変性剤と組み合わせて使用される場合には、改良された低い摩擦特性をも有する。
JP08157855は、モリブデンをベースとする摩擦変性剤の作用を最大にするVI−向上剤を含有する潤滑剤を記載している。WO9524458中に記載されていると同じポリマーが請求されている。
US3925217は、1個又は2個のシクロヘキシル環を有し、ロール軸の摩擦接点で改良された膜厚を調達する化合物から成っている潤滑剤を請求している。
注:この特許明細書は、いわゆる牽引液体(Traktionsfluessigkeiten)、即ちその摩擦特性に基づき流体力学的範囲(高い速度の場合)で摩擦接点を介して力を転送することができる潤滑剤を基礎としている。ここで、力転送をできるだけ有効に具体化するために、特に高い牽引−又は摩擦係数が望まれている。
これから、ポリマー、ポリアルキルアクリレート又は−メタクリレート又は環状構造を有する他のVI−向上剤をも記載している一連の特許が派生している。例えば、
・WO8902911/EP339088
・JP61044997
・JP61019697
が挙げられる。
しかしながら、これらの特許の内容は、前記の流体力学的条件(ここでは、摩擦接点が完全に潤滑油膜によって分離されている)下でのできるだけ高い摩擦−/牽引係数の達成に関連している。液体への摩擦特性の影響が重要である場合にも、油、添加剤及び殊にVI−向上剤の作用効果は混合摩擦の範囲で摩擦減少性に作用するものに対立している。例えば、ポリマー溶液の牽引特性がKyotani等により研究され、環状側鎖を有するポリマーが高すぎる摩擦−/牽引係数の傾向を示すことが発見された(Kyotani,T.;Yamada ,Y.;Tezuka,T.;Yamamoto, H.;Tamai, Y.:Sekiyu Gakkaishi (1987), 30(5),353-8)。
科学文献中に、潤滑剤の摩擦特性へのポリマーの影響に関する部分的論戦を見つけることができる:
Kugimiyaは、オートマチックギヤボックス用の潤滑油での摩擦実験から、粘度指数向上剤−ポリアルキルメタクリレートもオレフィンコポリマーも−が油の摩擦特性への影響を有しないと結論を出している(Kugimiya.T.;Toraiborojisuto(2000), 45(5), 387-395)。
Rodgers等は、オートマチックギヤボックス用の潤滑剤使用で、ポリアルキルメタクリレート、そのN−ビニルピロリドンコポリマー及びポリイソブチレンに関して類似の結果に至っている(Rodgers, John J.;Gallopoulos, Nicholas E; ASLE Trans.(1967), 10(1), 102-12,discussion 113-14)。ポリアルキルメタクリレートもPIBも、摩擦特性の変化(摩擦曲線)を示していない。PMA−N−ビニルピロリドンコポリマーは、ランダムな摩擦係数に関してむしろ低下をもたらしているだけである。しかしながら、この特性は、ポリマーの構造に帰因するのではなく、単にこの研究で検査されたVI−向上剤を有する油の高い粘度に帰因しただけである。
Gunsel等は、摩擦接点で20nmまでの厚さの膜を形成し、それによって限界摩擦範囲の達成を緩徐な潤滑−及び回転速度にシフトすることができる、いくつかのVI−向上剤について記載している(Gunsel,S.; Smeeth,M.;Spikes,H.;Society of Automotive Engineers,(1996),SP-1209(Subjects in Engine Oil Rheology and Tribology),85-109)。この場合に、ポリマーの構造と潤滑剤混合物の実際の摩擦特性へのその影響との間の関連は記載されていない。
これとは反対に、Sharma等は、粘度指数向上剤、殊にPAO中のポリアルキルメタクリレートが摩擦接点での潤滑剤の膜厚に有意義に寄与しないことを見出している(Sharma,S.-K.;Forster,N.-H.;Gschwender,L.-J.;Tribol.Trans.(1993), 36(4), 555-64)。
Yoshidaは、その比較実験から、むしろ摩擦接点の特有の潤滑油間隙の前の高い負荷の場合にポリアルキルメタクリレートが富化し、油貧化をもたらし、これに伴い潤滑油間隙内の高い摩擦をもたらすと結論した(Yoshida, K.;Tribol. Trans.(1990),33(20), 229-37)。
従って、公知の摩擦変性剤の問題は、その価格にある。更に、新種の完全合成油中での多くの公知の減摩性添加剤の溶解性は低い。
更に、記載の多くの添加剤は、摩擦変性剤として作用するだけである。しかしながら、1種の添加剤が基油に更なる好適な特性を与えることが望ましい。これによって、添加剤の全添加量を減少させることができ、これによって更に経費を節約することができる。
技術水準を考慮すると、本発明の課題は、特に価格的に好適に製造することができる高有効性の減摩性添加剤を提供することである。更に、本発明の課題は、酸化及び熱的負荷に対する高い安定性並びに高い剪断強度を有する添加剤を提供することであった。更に、この添加剤は非常に非極性の潤滑油、例えば完全合成油中にも多量に溶解すべきである。更に、本発明の課題は、減摩作用と共に付加的に潤滑油の流動特性を改良する、即ち粘度指数改良作用を有する、添加剤を提供することであった。
これらの並びに更なる説明されていない課題(但し、先に記載の関連から直ちに推測可能又は結論可能である)は、特許請求の範囲1の全ての特徴を有する潤滑油組成物によって解決される。本発明による潤滑油組成物の有利な変更は、請求項1に従属している請求項中で保護される。
潤滑油中で減摩特性を有する添加剤としてブロックコポリマーを使用する{この際、このブロックコポリマーは、疎水性セグメントP及び極性セグメントDを包含し、
この際、疎水性セグメントは、
a)式(I):
Figure 0004686444
[式中、Rは水素又はメチルを表し、Rは炭素原子数1〜5を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル基を表し、R及びRは独立して、水素又は式−COOR’の基を表し、ここで、R’は水素又は炭素原子数1〜5を有するアルキル基を表す]のエチレン系不飽和エステル化合物1種以上 0〜40質量%
b)式(II):
Figure 0004686444
[式中、Rは水素又はメチルを表し、Rは炭素原子数6〜30を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル基を表し、R及びRは独立して、水素又は式−COOR”の基を表し、ここで、R”は水素又は炭素原子数6〜30を有するアルキル基を表す]のエチレン系不飽和エステル化合物1種以上 50〜100質量%
c)コモノマー 0〜50質量%
から成るモノマー組成物の重合によって得られており、かつ、この際、
極性セグメントは、式(III):
Figure 0004686444
[式中、Rは独立して、水素又はメチルを表し、Rは独立して、少なくとも1個のヘテロ原子を有する炭素原子数2〜1000を有する基を表し、Xは独立して、硫黄原子又は酸素原子又は式NRの基を表し、ここで、Rは独立して、水素又は炭素原子数1〜20を有する基を表し、nは3以上の整数を表す]によって表示可能である}ことによって、特に良好な摩擦特性を有する価格的に好適な潤滑剤組成物を提供することが成功した。
更に、本発明のブロックコポリマーを含有する潤滑剤組成物は、粘度指数向上剤として優れた特性を示す。この粘度指数向上作用は、例えばASTM D2270による40℃及び100℃での運動粘度に基づき明らかである。
更に、本発明による潤滑剤組成物は優れた低温特性を有する。この低温特性は、ASTM D4684により得ることのできるミニ回転粘度計測定値(MRV)及びASTM D5133で得られるような走査ブルックフィールドの結果によって明らかにすることができる。本発明により潤滑油中で使用できるブロックコポリマーの凝固点改良作用は、例えばASTM D97によって測定することができる。
所定の温度で特定の流動特性を得るべき場合には、添加剤の量を本発明によって減少させることができる。
同時に、本発明による潤滑剤組成物によって、一連の更なる利点を得ることができる。特に次のことがこれに属する:
⇒本発明による潤滑剤組成物は、価格的に好適に製造することができる、
⇒本発明による潤滑剤組成物は、所定の特性プロフィルにおいて特別低い全添加剤含分を有することができる、
⇒本発明による潤滑剤組成物は、非常に多量の合成油を含有することができる、それというのも、本発明により減摩性添加剤として使用されるブロックコポリマーは非常に非極性の油中にも可溶であるからである、
⇒本発明による潤滑剤組成物中に含有されるブロックコポリマーは、高い酸化安定性を示し、かつ化学的に非常に安定である。
ブロックコポリマーとは、少なくとも2つのブロックを有するコポリマーを称する。ここでブロックは、1以上のモノマーユニットからの一定の組成を有するコポリマーのセグメントである。
本発明により減摩性添加剤として使用できるブロックコポリマーは、殊に(メタ)アクリレート、マレエート及び/又はフマレートを有していてよく、種々のアルコール基を有していてよいモノマー組成物の重合によって得られる疎水性セグメントを包含している。
用語(メタ)アクリレートには、メタアクリレート及びアクリレート並びに双方の混合物が包含される。更に、これらのモノマーは公知である。ここでアルキル基は、直鎖、環状又は分枝鎖であってよい。
それからブロックコポリマーの疎水性セグメントが得られる混合物は、疎水性セグメント製造用モノマー組成物の質量に対して0〜40質量%、殊に0.5〜20質量%の式(I)のエチレン系不飽和エステル化合物1種以上を含有することができる:
Figure 0004686444
[式中、Rは水素又はメチルを表し、Rは炭素原子数1〜5を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル基を表し、R及びRは独立して、水素又は式−COOR’の基を表し、ここで、R’は水素又は炭素原子数1〜5を有するアルキル基を表す]。
成分a)の例は、特に、飽和アルコールから生じる(メタ)アクリレート、フマレート及びマレエート、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソ−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート及びペンチル(メタ)アクリレート;
シクロアルキル(メタ)アクリレート、例えばシクロペンチル(メタ)アクリレート;
不飽和アルコールから生じる(メタ)アクリレート、例えば2−プロピニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート及びビニル(メタ)アクリレートである。
疎水性セグメントの製造のために重合すべき組成物は、更なる成分として、疎水性セグメント製造用モノマー組成物の質量に対して50〜100質量%、殊に55〜95質量%の式(II)のエチレン系不飽和エステル化合物1種以上を含有することができる:
Figure 0004686444
[式中、Rは水素又はメチルを表し、Rは炭素原子数6〜30を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル基を表し、R及びRは独立して、水素又は式−COOR”の基を表し、ここで、R”は水素又は炭素原子数6〜30を有するアルキル基を表す]。
特に次のものがこれに属する:
飽和アルコールから生じる(メタ)アクリレート、フマレート及びマレエート、例えばヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、2−t−ブチルヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、3−イソ−プロピルヘプチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、5−メチルウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、2−メチルドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、5−メチルトリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、2−メチルヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、5−イソ−プロピルヘプタデシル(メタ)アクリレート、4−t−ブチルオクタデシル(メタ)アクリレート、5−エチルオクタデシル(メタ)アクリレート、3−イソ−プロピルオクタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、セチルエイコシル(メタ)アクリレート、ステアリルエイコシル(メタ)アクリレート、ドコシル(メタ)アクリレート及び/又はエイコシルテトラトリアコニチル(メタ)アクリレート;
シクロアルキル(メタ)アクリレート、例えば2,4,5−トリ−t−3−ビニルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2,3,4,5−テトラ−t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート;
不飽和アルコールから生じる(メタ)アクリレート、例えばオレイル(メタ)アクリレート;
シクロアルキル(メタ)アクリレート、例えば3−ビニルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート;並びに相応するフマレート及びマレエート。
長鎖アルコール基を有するエステル化合物、殊に成分(b)の化合物は、例えば、(メタ)アクリレート、フマレート、マレエート及び/又は相応する酸と長鎖脂肪アルコールとの反応により得ることができ、この際、一般にエステルの混合物、例えば種々の長さの鎖のアルコール基を有する(メタ)アクリレートが生じる。これらの脂肪アルコールには、特に次のものが属する:MonsantoのOxo Alcohol(R)7911及びOxo Alcohol(R)7900、Oxo Alcohol(R)1100;ICIのAlphanol(R)79;CondeaのNafol(R)1620、Alfol(R)610及びAlfol(R)810;Ethyl CorporationのEpal(R)610及びEpal(R)810;Shell AGのLinevol(R)79、Linevol(R)911及びDobanol(R)25L;Augusta(R)MailandのLial 125;Henkel KGaAのDehydad(R)及びLorol(R)並びにUgine KuhlmannのLinopol(R)7−11及びAcropol(R)91。
本発明の特別な1態様によれば、疎水性セグメント製造用の混合物は、疎水性セグメント製造用モノマー組成物の質量に対して少なくとも60質量%、有利には少なくとも70質量%の式(II)のモノマーを含有する。
エチレン系不飽和エステル化合物の内、マレエート及びフマレートに比べて(メタ)アクリレートが特に有利である、即ち、特に有利な実施形においては、式(I)及び(II)のR、R、R及びRは水素を表すのが有利である。一般に、メタアクリレートがアクリレートよりも有利である。
本発明の特別な1態様によれば、有利に成分b)による長鎖アルキル(メタ)アクリレートの混合物が使用され、この際この混合物は、アルコール基中に炭素原子数6〜15を有する(メタ)アクリレート少なくとも1種及びアルコール基中に炭素原子数16〜30を有する(メタ)アクリレート少なくとも1種を含有する。アルコール基中に炭素原子数6〜15を有する(メタ)アクリレートの割合は、疎水性セグメント製造用のモノマー組成物の質量に対して20〜95質量%の範囲内にあるのが有利である。アルコール基中に炭素原子数16〜30を有する(メタ)アクリレートの割合は、疎水性セグメント製造用のモノマー組成物の質量に対して0.5〜60質量%の範囲内にあるのが有利である。
疎水性セグメント製造のために使用すべき組成物の成分c)は、殊に、式(I)及び/又は(II)のエチレン系不飽和エステル化合物と共重合することのできるエチレン系不飽和モノマーを包含する。
しかしながら、次式に相当する、本発明による重合のためのコモノマーが特に好適である:
Figure 0004686444
[式中、R1*及びR2*は独立して、次の群から選択される:水素、ハロゲン、CN、炭素原子数1〜20、有利に1〜6、特に好ましくは1〜4を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル基(これらはハロゲン原子1〜(2n+1)個で置換されていてよく、ここで、nはアルキル基の炭素原子の数である)(例えばCF)、炭素原子数2〜10、有利に2〜6、特に好ましくは2〜4を有するα,β−不飽和の直鎖又は分枝鎖のアルケニル−又はアルキニル基(これらはハロゲン原子、有利に塩素1〜(2n−1)個で置換されていてよく、ここで、nはアルキル基の炭素原子の数である)(例えばCH=CCl−)、炭素原子数3〜8を有するシクロアルキル基(これらはハロゲン原子、有利に塩素1〜(2n−1)個で置換されていてよく、ここで、nはシクロアルキル基の炭素原子の数である);C(=Y)R5*、C(=Y)NR6*7*、YC(=Y)R5*、SOR5*、SO5*、OSO5*、NR8*SO5*、PR5* 、P(=Y)R5* 、YPR5* 、YP(=Y)R5* 、NR8* (これらは、付加的なR8*−、アリール−又はヘテロ環−基で四級化されていてよく、この際、YはNR8*、S又はO、有利にOであってよく;R5*は炭素原子数1〜20を有するアルキル基、炭素原子数1〜20を有するアルキルチオ、OR15(R15は水素又はアルカリ金属である)、炭素原子数1〜20を有するアルコキシ、アリールオキシ又はヘテロシクリルオキシであり;R6*及びR7*は独立して、水素又は炭素原子数1〜20を有するアルキル基であるか、又はR6*及びR7*は一緒になって炭素原子数2〜7、有利に2〜5を有するアルキレン基を形成していてよく、この際、これらは3〜8員の、有利には3〜6員の環を形成し、かつR8*は水素、炭素原子数1〜20を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル−又はアリール基である);R3*及びR4*は独立して、水素、ハロゲン(有利に弗素又は塩素)、炭素原子数1〜6を有するアルキル基及びCOOR9*(ここで、R9*は水素、アルカリ金属又は炭素原子数1〜40を有するアルキル基である)の群から選択されているか、又はR1*とR3*は一緒になって、式(CHn’の基(これは1〜2n’個のハロゲン原子又はC〜C−アルキル基で置換されていてよい)又は式C(=O)−Y−C(=O)の基(ここで、n’は2〜6、有利に3又は4であり、Yは前記と同様に定義されている)を形成していてよく;かつこの際、基R1*、R2*、R3*及びR4*の少なくとも2個は水素又はハロゲンである]。
特に次のものがこれに属する:
アリール(メタ)アクリレート、例えばベンジルメタクリレート又は
フェニルメタクリレート(この際、アリール基はそれぞれ非置換であるか又は4個までの置換基を有していてよい);
ハロゲン化されたアルコールのメタアクリレート、例えば2,3−ジブロムプロピルメタクリレート、4−ブロムフェニルメタクリレート、1,3−ジクロル−2−プロピルメタクリレート、2−ブロムエチルメタクリレート、2−ヨードエチルメタクリレート、クロルメチルメタクリレート;
ビニルハロゲニド、例えば塩化ビニル、弗化ビニル、塩化ビニリデン及び弗化ビニリデン;
ビニルエステル、例えば酢酸ビニル;
スチレン、側鎖中にアルキル置換基を有する置換スチレン、例えばα−メチルスチレン及びα−エチルスチレン、環に1個のアルキル置換基を有する置換スチレン、例えばビニルトルエン及びp−メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、例えばモノクロルスチレン、ジクロルスチレン、トリブロムスチレン及びテトラブロムスチレン;
ヘテロ環式ビニル化合物、例えば2−ビニルピリジン、3−ビニルピリジン、2−メチル−5−ビニルピリジン、3−エチル−4−ビニルピリジン、2,3−ジメチル−5−ビニルピリジン、ビニルピリミジン、ビニルピペリジン、9−ビニルカルバゾール、3−ビニルカルバゾール、4−ビニルカルバゾール、1−ビニルイミダゾール、2−メチル−1−ビニルイミダゾール、N−ビニルピロリドン、2−ビニルピロリドン、N−ビニルピロリジン、3−ビニルピロリジン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルブチロラクタム、ビニルオキソラン、ビニルフラン、ビニルチオフェン、ビニルチオラン、ビニルチアゾール及び水素化されたビニルチアゾール、ビニルオキサゾール及び水素化されたビニルオキサゾール;ビニル−及びイソプレニルエーテル;マレイン酸及びマレイン酸誘導体、例えばマレイン酸のモノ−及びジエステル、無水マレイン酸、無水メチルマレイン酸、マレインイミド、メチルマレインイミド;フマル酸及びフマル酸誘導体、例えばフマル酸のモノ−及びジエステル;
ジエン、例えばジビニルベンゾール。
疎水性セグメントの製造のために全く特別に好ましい混合物は、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル及び/又はスチレンを含有する。
これらの成分は、個々に又は混合物として使用することができる。
更に、本発明により減摩性添加剤として潤滑剤組成物中に含有されるブロックコポリマーは、式(III)により表わすことができる極性セグメントDを包含する:
Figure 0004686444
[式中、Rは独立して、水素又はメチルを表し、Rは独立して、少なくとも1個のヘテロ原子を有する炭素原子数2〜1000を有する基を表し、Xは独立して、硫黄原子又は酸素原子又は式NRの基を表し、ここで、Rは独立して、水素又は炭素原子数1〜20を有する基を表し、nは3以上の整数を表す]。
種々異なる基X、R及びRは、極性セグメント中の異なる繰り返し単位に基づき、同じ又は異なっていてよい。
基Rは、2〜1000個、殊に2〜100個、有利には2〜20個の炭素原子を有する基を表す。用語「2〜1000個の炭素原子を有する基」とは、炭素原子数2〜1000を有する有機化合物の基を特徴付ける。これには、芳香族及びヘテロ芳香族基、例えばアルキル−、シクロアルキル−、アルコキシ−、シクロアルコキシ−、アルケニル−、アルカノイル−、アルコキシカルボニル基並びにヘテロ脂肪族基が包含される。この場合に、挙げられている基は分枝又は非分枝であってよい。更にこれらの基は、通常の置換基を有していてもよい。置換基は、例えば炭素原子数1〜6を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、2−メチルブチル又はヘキシル;シクロアルキル基、例えばシクロペンチル及びシクロヘキシル;芳香族基、例えばフェニル又はナフチル;アミノ基、エーテル基、エステル基並びにハロゲニドである。
本発明によれば、芳香族基とは、有利に6〜20、殊に6〜12個のC−原子を有する多員の芳香族化合物の基を称する。ヘテロ芳香族基とは、その中の少なくとも1個のCH−基がNで置換されており及び/又は少なくとも2個の隣接CH−基がS、NH又はOで置換されているアリール基を特徴付けており、この際、ヘテロ芳香族基は炭素原子数3〜19を有する。
本発明により好ましい芳香族又はヘテロ芳香族基は、次のものから生じる:ベンゾール、ナフタリン、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルメタン、ジフェニルジメチルメタン、ビスフェノン、ジフェニルスルフォン、チオフェン、フラン、ピロール、チアゾール、オキサゾール、イミダゾール、イソチアゾール、イソオキサゾール、ピラゾール、1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ジフェニル−1,3,4−オキサジアゾール、1,3,4−チアジアゾール、1,3,4−トリアゾール、2,5−ジフェニル−1,3,4−トリアゾール、1,2,5−トリフェニル−1,3,4−トリアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、1,2,4−トリアゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,3,4−テトラゾール、ベンゾ[b]チオフェン、ベンゾ[b]フラン、インドール、ベンゾ[c]チオフェン、ベンゾ[c]フラン、イソインドール、ベンズオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンズイミダゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンズイソチアゾール、ベンゾピラゾール、ベンゾチアジアゾール、ベンゾトリアゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、ピリジン、ビピリジン、ピラジン、ピラゾール、ピリミジン、ピリダジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,2,4,5−トリアジン、テトラジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、1,8−ナフチリジン、1,5−ナフチリジン、1,6−ナフチリジン、1,7−ナフチリジン、フタラジン、ピリドピリミジン、プリン、プテリジン又はキノリジン、4H−キノリジン、ジフェニルエーテル、アントラセン、ベンゾピロール、ベンゾオキサチアジアゾール、ベンゾオキサジアゾール、ベンゾピリジン、ベンゾピラジン、ベンゾピラジジン、ベンゾピリミジン、ベンゾトリアジン、インドリジン、ピリドピリジン、イミダゾピリミジン、ピラジノピリミジン、カルバゾール、アクリジン、フェナジン、ベンゾキノリン、フェノキサジン、フェノチアジン、アクリジン、ベンゾプテリジン、フェナントロリン及びフェナンスレン、これらは場合により置換されていてもよい。
好ましいアルキル基には、メチル−、エチル−、プロピル−、イソプロピル−、1−ブチル−、2−ブチル−、2−メチルプロピル−、t−ブチル基、ペンチル−、2−メチルブチル−、1,1−ジメチルプロピル−、ヘキシル−、ヘプチル−、オクチル−、1,1,3,3−テトラメチルブチル、ノニル−、1−デシル−、2−デシル−、ウンデシル−、ドデシル−、ペンタデシル−及びエイコシル−基が属する。
好ましいシクロアルキル基には、シクロプロピル−、シクロブチル−、シクロペンチル−、シクロヘキシル−、シクロヘプチル−及びシクロオクチル−基が属し、これらは場合により分枝又は非分枝のアルキル基で置換されている。
好ましいアルケニル基には、ビニル−、アリル−、2−メチル−2−プロペン−、2−ブテニル−、2−ペンテニル−、2−デセニル−及び2−エイコシル−基が属する。
好ましいアルキニル基には、エチニル−、プロパルギル−、2−メチル−2−プロピン−、2−ブチニル−、2−ペンチニル−及び2−デシニル−基が属する。
好ましいアルカノイル基には、ホルミル−、アセチル−、プロピオニル−、2−メチルプロピオニル−、ブチリル−、バレロイル−、ピバロイル−、ヘキサノイル−、デカノイル−及びドデカノイル−基が属する。
好ましいアルコキシカルボニル基には、メトキシカルボニル−、エトキシカルボニル−、プロポキシカルボニル−、ブトキシカルボニル−、t−ブトキシカルボニル−基、ヘキシルオキシカルボニル−、2−メチルヘキシルオキシカルボニル−、デシルオキシカルボニル−又はドデシルオキシカルボニル−基が属する。
好ましいアルコキシ基には、その炭化水素基が前記の好ましいアルキル基であるアルコキシ基が属する。
好ましいシクロアルコキシ基には、その炭化水素基が前記の好ましいシクロアルキル基であるシクロアルコキシ基が属する。
基R中に含有されている好ましいヘテロ原子には、特に酸素、窒素、硫黄、硼素、珪素及び燐がこれに属する。
本発明の特別な1実施形によれば、式(III)中の基Rは、少なくとも1個の式−OH又は−NRの基(ここで、Rは独立して、水素又は炭素原子数1〜20を有する基を表す)を有する。
式(III)中の基Xは、有利に式NHによって表わすことができる。
式(III)の基R中のヘテロ原子と炭素原子との数値割合は、広い範囲内にあってよい。この割合は有利に1:1〜1:10、殊に1:1〜1:5、特に好ましくは1:2〜1:4の範囲内にある。
式(III)の基Rは炭素原子2〜1000個を有する。特別な1態様によれば、基Rは最大10個の炭素原子を有する。
極性セグメントDは、殊に相応する(メタ)アクリレートの重合によって製造することができる。
これには、特に次のものが属する:
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、例えば3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3,4−ジヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2,5−ジメチル−1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオール(メタ)アクリレート;
カルボニル含有メタクリレート、例えば2−カルボキシエチルメタクリレート、カルボキシメチルメタクリレート、オキサゾリジニルエチルメタクリレート、N−(メタクリロイルオキシ)ホルムアミド、アセトニルメタクリレート、N−メタクリロイルモルホリン、N−メタクリロイル−2−ピロリジノン、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−ピロリジノン、N−(3−メタクリロイルオキシプロピル)−2−ピロリジノン、N−(2−メタクリロイルオキシペンタデシル)−2−ピロリジノン、N−(3−メタクリロイルオキシヘプタデシル)−2−ピロリジノン;
グリコールジメタクリレート、例えば1,4−ブタンジオールメタクリレート、2−ブトキシエチルメタクリレート、2−エトキシエトキシメチルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート;
エーテルアルコールのメタクリレート、例えばテトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルオキシエトキシエチルメタクリレート、メトキシエトキシエチルメタクリレート、1−ブトキシプロピルメタクリレート、1−メチル−(2−ビニルオキシ)エチルメタクリレート、シクロヘキシルオキシメチルメタクリレート、メトキシメトキシエチルメタクリレート、ベンジルオキシメチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、2−ブトキシエチルメタクリレート、2−エトキシエトキシメチルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、アリロキシメチルメタクリレート、1−エトキシブチルメタクリレート、メトキシメチルメタクリレート、1−エトキシエチルメタクリレート、エトキシメチルメタクリレート及び好ましくは1〜20、殊に2〜8個のエトキシ基を有するエトキシル化された(メタ)アクリレート;
アミノアルキル(メタ)アクリレート及びアミノアルキル(メタ)アクリレートアミド、例えばN−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、2−ジメチルアミノエチルメタクリレート、3−ジエチルアミノペンチルメタクリレート、3−ジブチルアミノヘキサデシル(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリル酸のニトリル及び他の窒素含有メタクリレート、例えばN−(メタクリロイルオキシエチル)ジイソブチルケチミン、N−(メタクリロイルオキシエチル)ジヘキサデシルケチミン、メタクリロイルアミドアセトニトリル、2−メタクリロイルオキシエチルメチルシアナミド、シアノメチルメタクリレート;
ヘテロ環式(メタ)アクリレート、例えば2−(1−イミダゾリル)エチル(メタ)アクリレート、2−(4−モルホリニル)エチル(メタ)アクリレート及び1−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−ピロリドン;
オキシラニルメタクリレート、例えば2,3−エポキシブチルメタクリレート、3,4−エポキシブチルメタクリレート、10,11−エポキシウンデシルメタクリレート、2,3−エポキシシクロヘキシルメタクリレート、10,11−エポキシヘキサデシルメタクリレート;
グリシジルメタクリレート;
硫黄含有メタクリレート、例えばエチルスルフィニルエチルメタクリレート、4−チオシアナトブチルメタクリレート、エチルスルホニルエチルメタクリレート、チオシアナトメチルメタクリレート、メチルスルフィニルメチルメタクリレート、ビス(メタクリロイルオキシエチル)スルフィド;
燐−、硼素−及び/又は珪素−含有メタクリレート、例えば2−(ジメチルホスファト)プロピルメタクリレート、2−(エチレンホスフィト)プロピルメタクリレート、ジメチルホスフィノメチルメタクリレート、ジメチルホスホノエチルメタクリレート、ジエチルメタクリロイルホスホネート、ジプロピルメタクリロイルホスフェート、2−(ジブチルホスホノ)エチルメタクリレート、2,3−ブチレンメタクリロイルエチルボレート、メチルジエトキシメタクリロイルエトキシシラン、ジエチルホスファトエチルメタクリレート。
これらのモノマーは、個々に又は混合物として使用することができる。
極性セグメントDの製造のために使用可能なエトキシル化(メタ)アクリレートは、例えばアルキル(メタ)アクリレートと特に好ましくはエトキシ基1〜20、殊に2〜8個を有するエトキシル化アルコールとの反応によって得ることができる。エトキシル化アルコールの疎水性基は、有利に炭素原子数1〜40、殊に4〜22を有していてよく、この際、直鎖アルコール基も分枝鎖アルコール基も使用できる。もう一つの有利な実施形によれば、このエトキシル化(メタ)アクリレートは1個のOH末端基を有する。
エトキシル化(メタ)アクリレートの製造のために利用されうる市販のエトキシレートの例は、次のものである:Lutensol(R)A−ブランドのエーテル、殊にLutensol(R)A3N、Lutensol(R)A4N、Lutensol(R)A7N及びLutensol(R)A8N、Lutensol(R)TO−ブランドのエーテル、殊にLutensol(R)TO2、Lutensol(R)TO3、Lutensol(R)TO5、Lutensol(R)TO6、Lutensol(R)TO65、Lutensol(R)TO69、Lutensol(R)TO7、Lutensol(R)TO79、Lutensol(R)8及びLutensol(R)89、Lutensol(R)AO−ブランドのエーテル、殊にLutensol(R)AO3、Lutensol(R)AO4、Lutensol(R)AO5、Lutensol(R)AO6、Lutensol(R)AO7、Lutensol(R)AO79、Lutensol(R)AO8及びLutensol(R)AO89、Lutensol(R)ON−ブランドのエーテル、殊にLutensol(R)ON30、Lutensol(R)ON50、Lutensol(R)ON60、Lutensol(R)ON65、Lutensol(R)ON66、Lutensol(R)ON70、Lutensol(R)ON79及びLutensol(R)ON80、Lutensol(R)XL−ブランドのエーテル、殊にLutensol(R)XL300、Lutensol(R)XL400、Lutensol(R)XL500、Lutensol(R)XL600、Lutensol(R)XL700、Lutensol(R)XL800、Lutensol(R)XL900及びLutensol(R)XL1000、Lutensol(R)AP−ブランドのエーテル、殊にLutensol(R)AP6、Lutensol(R)AP7、Lutensol(R)AP8、Lutensol(R)AP9、Lutensol(R)AP10、Lutensol(R)AP14及びLutensol(R)AP20、IMBENTIN(R)−ブランドの、殊にIMBENTIN(R)−AG−ブランドの、IMBENTIN(R)−U−ブランドの、IMBENTIN(R)−C−ブランドの、IMBENTIN(R)−T−ブランドの、IMBENTIN(R)−OA−ブランドの、IMBENTIN(R)−POA−ブランドの、IMBENTIN(R)−N−ブランドの並びにIMBENTIN(R)−O−ブランドのエーテル並びにMarlipal(R)−ブランドのエーテル、殊にMarlipal(R)1/7、Marlipal(R)1012/6、Marlipal(R)1618/1、Marlipal(R)24/20、Marlipal(R)24/30、Marlipal(R)24/40、Marlipal(R)O13/20、Marlipal(R)O13/30、Marlipal(R)O13/40、Marlipal(R)O25/30、Marlipal(R)O25/70、Marlipal(R)O45/30、Marlipal(R)O45/40、Marlipal(R)O45/50、Marlipal(R)O45/70及びMarlipal(R)O45/80。
これらの内、アミノアルキル(メタ)アクリレート及びアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、例えばN−(3−ジメチルアミノプロピル)メタアクリルアミド(DMAPMAM)及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、例えば2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)が特に好ましい。
ジブロックコポリマーと並んで少なくとも3個の好ましくは4個のブロックを有するマルチブロックコポリマーも本発明の目的物である。これらのブロックコポリマーは、交互のブロックを有することができる。更に、これらブロックコポリマーは、櫛形ポリマーとして又は星形ポリマーとして存在することもできる。
相応して、疎水性セグメントP及び極性セグメントDを有する好ましいブロックコポリマーは、次式:
−D (V)
[式中、m及びnは独立して、1〜40、殊に1〜5の範囲の整数、有利には1又は2を表す]によって表わすことができるが、これによって限定されるものではない。m=1及びn=5では、例えば櫛形−又は星形ポリマーを生じることができる。m=2及びn=2では、例えば星形ポリマー又は交互ブロックP−D−P−Dを有するブロックコポリマーを生じることができる。
疎水性及び極性のセグメントの長さは、広範に変えることができる。有利に、この疎水性セグメントPは、重量平均重合度少なくとも10、殊に少なくとも50を有する。この疎水性セグメントの重量平均重合度は、20〜5000、殊に60〜2000の範囲内にあるのが有利である。
極性セグメントDの長さは、少なくとも3、有利には少なくとも5、特に好ましくは少なくとも10個のモノマー単位を有し、この際、この数は、式(III)中の指数xによって表されている。
有利に、極性セグメントDは、10〜1000の範囲の重量平均重合度を有する。
特別な1態様によれば、極性セグメントDと疎水性セグメントPとの質量割合は、1:1〜1:100、有利に1:2〜1:30の範囲内にある。
本発明の有利な1実施形によれば、コポリマーの疎水性セグメントと極性セグメントとの長さは、10対1〜1対10の範囲、有利に5対1〜1対2、特に好ましくは3対1〜1対1の範囲内の割合を示すが、ブロックの他の相互の長さ割合も本発明に包含されるべきである。
当業者にとって、ブロックコポリマー並びにそれぞれのセグメントの多分散性は知られている。記載の値はそれぞれの分子量の重量平均に関連する。
減摩作用をするブロックコポリマーは、例えば重合すべきモノマー混合物の組成を重合の間に変えることによって得ることができる。このことは、連続的又は非連続的に行うことができ、この際、それぞれ疎水性又は極性のセグメントが製造される。
このために、種々のモノマー又はモノマーの混合物を回分法で反応混合物に添加することができる。この場合に、ATRP−法の活発な特徴を考慮すべきであり、従って反応を、種々のモノマー又はモノマーの混合物の添加の間に長時間に渡り中断することができる。類似の結果は、モノマーの連続的添加の場合にその組成を特定の時点で飛躍的に変えることによって得ることもできる。
前記のモノマーを、転移可能な原子団を有する開始剤を用いて重合させることができる。一般に、これらの開始剤は、式Y−(X)(ここで、Yは、ラジカルを生成すると認められる核分子を表し、Xは転移可能な原子又は転移可能な原子団を表し、mは、基Yの官能性に依存する1〜10の範囲の整数を表す)で記載することができる。m>1である場合には、種々の転移可能な原子団Xは種々の意味を有することができる。開始剤の官能性が>2である場合には、星形ポリマーが得られる。有利な転移可能な原子又は原子団は、ハロゲン、例えばCl、Br及び/又はJである。
前記のように、基Yにより、それが開始分子としての作用をするラジカルを生成し、この際、このラジカルがエチレン系不飽和モノマーに付加することが考えられる。従って、基Yは有利に、ラジカルを安定化することができる置換基を有する。この置換基には、特に−CN、−COR及び−COR(ここで、Rはそれぞれアルキル−又はアリール基を表す)、アリール−及び/又はヘテロアリール−基が属する。
アルキル基は、炭素原子数1〜40を有する飽和又は不飽和の、分枝鎖又は直鎖の炭化水素、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、2−メチルブチル、ペンテニル、シクロヘキシル、ヘプチル、2−メチルヘプテニル、3−メチルヘプチル、オクチル、ノニル、3−エチルノニル、デシル、ウンデシル、4−プロペニルウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、セチルエイコシル、ドコシル及び/又はエイコシルテトラトリアコニチルである。
アリール基は、芳香環中に炭素原子6〜14個を有する環状の芳香族基である。これらの基は置換されていてもよい。置換基は、例えば炭素原子数1〜6を有する直鎖及び分枝鎖のアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、2−メチルブチル又はヘキシル;シクロアルキル基、例えばシクロペンチル及びシクロヘキシル;芳香族基、例えばフェニル又はナフチル;アミノ基、エーテル基、エステル基並びにハロゲニドである。
芳香族基には、例えばフェニル、キシリル、トルイル、ナフチル又はビフェニルが属する。
用語「ヘテロアリール」は、その中の少なくとも1個のCH−基がNにより又は2個の隣り合っているCH−基がS、O又はNHにより置換されているヘテロ芳香族環系、例えば、チオフェン、フラン、ピロール、チアゾール、オキサゾール、ピリジン、ピリミジン及びベンゾ[a]フランの基を特徴付けており、これらは同様に前記の置換基を有していてもよい。
本発明により使用可能な開始剤は、重合条件下にラジカル的に転移可能である原子又は原子団1個以上を有する化合物であってよい。
好適な開始剤には、次式のものが包含される:
Figure 0004686444
{式中、Xは、次の群:Cl、Br、I、OR10[この際、R10は、炭素原子数1〜20を有するアルキル基(ここで、各々の水素原子は独立して、ハロゲニド、有利に弗素又は塩素で置換されていてよい)、炭素原子数2〜20のアルケニル、有利にビニル、炭素原子数2〜10のアルキニル、有利にアセチレニル、フェニル(これはハロゲン原子1〜5で又は炭素原子数1〜4を有するアルキル基で置換されていてよい)又はアラルキル(中のアリール基はフェニル又は置換フェニルであり、アルキル基は炭素原子数1〜6を有するアルキル基であるアリール置換アルキル、例えばベンジル)を表す;]、SR14、SeR14、OC(=O)R14、OP(=O)R14、OP(=O)(OR14、OP(=O)OR14、O−N(R14、S−C(=S)N(R14、CN、NC、SCN、CNS、OCN、CNO及びN(ここで、R14はアリール基又は炭素原子数1〜20、有利に1〜10を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル基を表し、2個のR14−基が存在する場合には、これらは一緒になって、5、6又は7−員のヘテロ環を形成してよい)から選択されており;かつ
11、R12及びR13は独立して、次の群から選択されている:水素、ハロゲン、炭素原子数1〜20、有利に1〜10、特に好ましくは1〜6を有するアルキル基、炭素原子数3〜8を有するシクロアルキル基、R8* Si、C(=Y)R5*、C(=Y)NR6*7*(ここで、Y、R5*、R6*及びR7*は前記と同様に定義されている)、COCl、OH(基R11、R12及びR13の1つはOHが有利である)、CN、炭素原子数2〜20、有利に炭素原子数2〜6を有するアルケニル−又はアルキニル基、特に有利にはアリル又はビニル、オキシラニル、グリシジル、炭素原子数2〜6を有するアルキレン−又はアルケニレン基[これらは、オキシラニル又はグリシジル、アリール、ヘテロシクリル、アラルキル、アラルケニル(アリール置換アルケニル、ここで、アリールは前記と同様に定義されており、アルケニルはビニルであり、これはC〜C−アルキル基及び/又はハロゲン原子1個又は2個で、有利に塩素で置換されている)で置換されている]、その中の水素原子の1個又は全て、有利には1個が、ハロゲンで(1個以上の水素原子が置換されている場合には、有利に弗素又は塩素で、かつ1個の水素原子が置換されている場合には有利に弗素、塩素又は臭素で)置換されている炭素原子数1〜6を有するアルキル基、群:C〜C−アルコキシ、アリール、ヘテロシクリル、C(=Y5*)(ここで、R5*は前記と同様に定義されている)、C(=Y)NR6*7*(ここで、R6*及びR7*は前記と同様に定義されている)、オキシラニル及びグリシジルから選択される置換基1〜3個(有利には1個)で置換されている炭素原子数1〜6を有するアルキル基;(基R11、R12及びR13の2個より多くは水素ではないのが有利であり、特に好ましくは基R11、R12及びR13の最大1個が水素である);
m=0又は1であり;m=0、1又は2である}。
特に好ましい開始剤には、次のものが属する:ベンジルハロゲニド、例えばp−クロルメチルスチレン、α−ジクロルキシレン、α,α−ジクロルキシレン、α,α−ジブロムキシレン及びヘキサキス(α−ブロムメチル)ベンゼン、塩化ベンジル、臭化ベンジル、1−ブロム−1−フェニルエタン及び1−クロル−1−フェニルエタン;
α−位置でハロゲン化されているカルボン酸誘導体、例えばプロピル−2−ブロムプロピオネート、メチル−2−クロルプロピオネート、エチル−2−クロルプロピオネート、メチル−2−ブロムプロピオネート、エチル−2−ブロムイソブチレート;
トシルハロゲニド、例えばp−トルエンスルホニルクロリド;
アルキルハロゲニド、例えばテトラクロルメタン、トリブロム(メタ)アン、1−ビニルエチルクロリド、1−ビニルエチルブロミド;及び
燐酸エステルのハロゲン誘導体、例えばジメチル燐酸クロリド。
開始剤は、一般に、10−4モル/L〜3モル/Lの範囲、有利には10−3モル/L〜10−1モル/Lの範囲、特に好ましくは5*10−2モル/L〜5*10−1モル/Lの範囲の濃度で使用されるが、これによって限定されるべきものではない。開始剤とモノマーとのこの割合から、全モノマーが反応される場合に、このポリマーの分子量が得られる。この割合は、10−4対1〜0.5対1の範囲、殊に好ましくは5*10−3対1〜5*10−2対1の範囲内にあるのが有利である。
重合の実施のために、少なくとも1個の遷移金属を有する触媒が使用される。この場合に、開始剤又は転移可能な原子団を有するポリマー連鎖によってレドックス−サイクルを形成することのできる任意の遷移金属化合物を使用することができる。このサイクルにおいて、転移可能な原子団及び触媒が可逆的に化合物を形成し、この際、遷移金属の酸化数は上昇又は低下される。この場合に、ラジカルが遊離されるか又は捕捉されて、ラジカル濃度が非常に低く留まることから出発する。いずれにせよ、転移可能な原子団への遷移金属化合物の付加によって、結合Y−X又はY(M)−X中へのエチレン系不飽和モノマーの挿入を可能にするか又は容易にすることも可能であり、この際、Y及びXは前記のものを表し、Mはモノマーを意味し、zは重合度を表す。
この場合に、有利な遷移金属は、適当な酸化数で使用されうるCu、Fe、Cr、Co、Ne、Sm、Mn、Mo、Ag、Zn、Pd、Pt、Re、Rh、Ir、In、Yd及び/又はRuである。これらの金属は、単独でも混合物としても使用することができる。これらの金属は、重合のレドックス−サイクルに触媒作用をし、この際、例えばレドックス対Cu/Cu2+又はFe2+/Fe3+が有効であると思われる。相応して、金属化合物は、ハロゲニド、例えばクロリド又はブロミドとして、アルコキシド、ヒドロキシド、オキシド、スルフェート、ホスフェート又はヘキサフルオロホスフェート、トリフルオロメタンスルフェートとして反応混合物に添加される。これらの有利な金属化合物には、CuO、CuBr、CuCl、CuI、CuN、CuSCN、CuCN、CuNO、CuNO、CuBF、Cu(CHCOO)、Cu(CFCOO)、FeBr、RuBr、CrCl及びNiBrが属する。
しかしながら、高い酸化数の化合物、例えばCuBr、CuCl、CuO、CrCl、Fe及びFeBrを使用することもできる。この場合には反応を、典型的なラジカル生成剤、例えばAlBNを用いて開始させることができる。ここで、遷移金属化合物は差し当たり還元される、それというのも、これら化合物は、典型的なラジカル生成剤から生じるラジカルと反応されるからである。ここで、これは、Wang及びMatyjaszewskiniによってMacromolekules(1995)、Bd.28,7572−7573頁に記載されていたような可逆−ATRPである。
更に遷移金属は、例えばWO98/40415に記載されているように、酸化数0の金属として、殊に前記の化合物と混合して、触媒反応のために使用することができる。この場合に、この反応の反応速度を高めることができる。高い酸化数の金属遷移金属が遷移金属と均合する(komproportionieren)ことによって、触媒作用有効な遷移金属化合物の濃度が高められると考えられる。
遷移金属と開始剤とのモル比は、一般に0.0001:1〜10:1の範囲、有利には0.001:1〜5:1の範囲、特に好ましくは0.01:1〜2:1の範囲内にあるが、これによって限定されるべきものではない。
重合は、金属触媒を用いて配位化合物を形成することができるリガンドの存在下に行われる。リガンドは、特に遷移金属化合物の溶解性を高める作用をする。リガンドのもう一つの重要な機能は、安定な有機金属化合物の形成を避けることにある。このことは特に重要である、それというのも、これら安定な化合物は選択される反応条件では重合されないはずであるからである。更に、リガンドは転移可能な原子団の引き抜き(Abstraktion)を容易にすると思われる。
これらのリガンドは自体公知であり、例えばWO97/18247、WO98/40415中に記載されている。これら化合物は、一般に1個以上の窒素−、酸素−、燐−及び/又は硫黄原子を有し、これらを介して金属原子を結合することができる。これらリガンドの多くは一般に、式 R16−Z−(R18−Z)−R17で表示することができ、ここで、R16及びR17は独立して、H、C〜C20−アルキル、アリール、ヘテロ環式基を表し、これらは場合により置換されていてよい。これらの置換基には、特にアルコキシ基及びアルキルアミノ基が挙げられる。R16及びR17は、場合により飽和、不飽和の又はヘテロ環式の環を形成していてもよい。Zは、O、S、NH、NR19又はPR19を表し、ここで、R19はR16と同じものを表す。R18は独立して、C−原子1〜40個、有利にC−原子2〜4個を有する直鎖、分枝鎖又は環状であってよい、2価の基、例えばメチレン−、エチレン−、プロピレン−又はブチレン基を表す。アルキル及びアリールの意味は以前に記載したものを表す。ヘテロ環式基は、炭素原子数4〜12を有する環式基であり、ここで、環のCH−基の1個以上は、ヘテロ原子基、例えばO、S、NH及び/又はNRで置換されていてよく、この際、基RはR16と同じものを表す。
好適なリガンドのもう一つの基は、次式によって表すことができる:
Figure 0004686444
[式中、R、R、R及びRは独立して、H、C〜C20−アルキル−、アリール−、ヘテロ環式−及び/又はヘテロアリール基を表し、この際、基RとR又はRとRは一緒になって、飽和又は不飽和の環を形成してもよい]。
この場合に好ましいリガンドは、N−原子を含有するキレートリガンドである。
好ましいリガンドには、特にトリフェニルホスファン、2,2−ビピリジン、アルキル−2,2−ビピリジン、例えば4,4−ジ−(5−ノニル)−2,2−ビピリジン、4,4−ジ−(5−ヘプチル)−2,2−ビピリジン、トリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)、N,N,N’,N’,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン及び/又はテトラメチルエチレンジアミンがこれに属する。更なる好ましいリガンドは、例えばWO97/47661中に記載されている。リガンドは、個々に又は混合物として使用することができる。
これらのリガンドは、その場で金属化合物と配位化合物を形成することができるか、又はこれらが差し当たり配位化合物として製造され、引き続き反応混合物中に加えることができる。
リガンドと遷移金属との比は、リガンドの配座性及び遷移金属の配位数に依存する。一般にこのモル比は、100:1〜0.1:1の範囲、有利に6:1〜0.1:1の範囲、特に好ましくは3:1〜0.5:1の範囲内にあるが、これによって限定されるべきものではない。
所望のポリマー溶液に応じて、モノマー、遷移金属触媒、リガンド及び開始剤が選択される。遷移金属−リガンド−錯体と転移可能な原子団との間の反応の高い速度定数が、狭い分子量分布のために重要であると考えられる。この反応の速度定数が低すぎる場合には、ラジカルの濃度は高すぎることになり、広い分子量分布に寄与する典型的な連鎖停止反応が起こる。交換率は、例えば遷移金属化合物の転移可能な原子団、遷移金属、リガンド及びアニオンに依存する。当業者は、これら要素の選択のための重要な情報を、例えばWO98/40415中に見出す。
先に説明したATRP−法と並んで、本発明によるブロックコポリマーは、例えばRAFT−法(可逆的付加フラグメント化連鎖移動:Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer)により得ることもできる。この方法は、例えばWO98/01478に記載されており、開示の目的で明らかにこれが参照される。
この方法では、モノマー配合が連鎖移動試薬の存在下に実施されるので、活発なラジカル重合が行われる。この場合に、殊にジチオカルボン酸エステルが使用され、この際、ポリマージチオカルボン酸エステルも公知である。
この好ましい連鎖移動試薬には、殊に次式のジチオカルボン酸エステルが属する:
Figure 0004686444
[式中、基Rは、水素、ハロゲン又は炭素原子数1〜20を有する基を表し、基Zは炭素原子数1〜20を有する基を表す]。基R及び/又はZがラジカル安定化基を有するのが有利である。ラジカル安定化基の概念は、ATRP−法との関連で説明された。
好ましいジチオカルボン酸エステルには、特にクミルジチオホルミエート(2−フェニルプロピ−2−イル ジチオホルミエート)、クミルジチオベンゾエート(2−フェニルプロピ−2−イル ジチオベンゾエート)、ベンジルジチオベンゾエート及びベンジルジチオアセテートがこれに属する。
RAFT−重合は、一般に典型的なラジカル生成剤により開始される。これには、特に当業者に公知の下記のアゾ開始剤が属する:例えばAIBN及び1,1−アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、並びにペルオキシ化合物、例えばメチルエチルケトンペルオキシド、アセチルアセトンペルオキシド、ジラウリルペルオキシド、t−ブチルペル−2−エチルヘキサノエート、ケトンペルオキシド、t−ブチルペルオクトエート、メチルイソブチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシベンゾエート、t−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、2,5−ビス(2−エチルヘキサノイル−ペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、ジクミルペルオキシド、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、クミルヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート、前記化合物2種以上の相互の混合物並びに前記化合物と挙げられていないが同様にラジカルを生成することができる化合物との混合物。
重合は、常圧、減圧又は加圧下に実施することができる。重合温度も厳密ではない。しかしながら一般に、これは−20℃〜200℃、有利には0℃〜130℃、特に好ましくは60℃〜120℃の範囲内にある。
重合は、溶剤を用いて又は用いないで実施することができる。ここで、溶剤の概念は広く理解すべきである。
重合を非極性溶剤中で実施するのが有利である。炭化水素溶剤、例えば芳香族溶剤、例えばトルエン、ベンゼン及びキシレン、飽和炭化水素、例えばシクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカンがこれに属し、これらは分枝しいてもよい。これら溶剤は、個々にも混合物としても使用することができる。特に好ましい溶剤は、鉱油及び合成油並びにこれらの混合物である。これらの内、鉱油が全く特別に好ましい。
鉱油は自体公知であり、市場で入手可能である。これらは、一般に石油又は原油から、蒸留及び/又は精留及び場合によっては更なる精製−及び仕上げ法によって得られ、この際、鉱油の概念には、殊に原油又は石油の高沸点フラクシヨンがこれに該当する。一般に鉱油の沸点は、50ミリバールの場合に200℃より高い、有利に300℃より高い。頁岩油の乾留、石炭のコークス化、褐炭の空気遮断下での蒸留並びに石炭又は褐炭の水素化による製造が同様に可能である。僅かな割合で、鉱油は、植物(例えばホホバ油、菜種油)又は動物(例えば牛脚油)源の原料からも製造される。相応して、鉱油は、起源に応じて種々の割合の芳香族、環状の、分枝鎖及び直鎖の炭化水素を含有する。
一般に、原油又は鉱油中のパラフィンベース、ナフテン系及び芳香族系のフラクシヨンは区別され、ここで、概念「パラフィンベースフラクション」は、長鎖又は著しく分枝されたイソ−アルカンを意味し、「ナフテン系フラクシヨン」は、シクロアルカンを意味する。更に、鉱油は、起源及び仕上げ法に応じて種々の割合のn−アルカン、低い分枝度を有するイソ−アルカン、いわゆるモノメチル分枝パラフィン及びヘテロ原子、殊にO、N及び/又はS(これらに極性特性が帰因する)を有する化合物を含有する。好ましい鉱油中で、n−アルカンの割合は、3質量%より低く、O、N及び/又はS−含有化合物の割合は6質量%より低い。芳香族化合物及びモノメチル分枝パラフィンの割合は、一般にそれぞれ0〜30質量%の範囲内にある。重要な1態様によれば、鉱油は主として、一般に13個より多い、好ましくは18個より多い、全く特別好ましくは20個より多い炭素原子を有するナフテン系及びパラフィンベースのアルカンを含有する。これら化合物の割合は、一般に≧60質量%、有利には≧80質量%であるが、これによって限定されるべきものではない。
慣用の方法、例えば尿素分離及びシリカゲルでの液体クロマトグラフィを用いて行われた特に好ましい鉱油の分析の結果は、例えば次の成分を示している(この際、百分率数値は、それぞれ使用された鉱油の全質量に対する):
C−原子数約18〜31を有するn−アルカン:0.7〜1.0%、
C−原子数約18〜31を有する僅かに分枝したアルカン:1.0〜8.0%、
C−原子数約14〜32を有する芳香族化合物:0.4〜10.7%、
C−原子数約20〜32を有するイソ−及びシクロ−アルカン:60.7〜82.4%、
極性化合物:0.1〜0.8%、
残分:6.9〜19.4% 。
鉱油の分析に関する重要な情報並びに異なる組成を有する鉱油のリストは、例えばUllmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition on CD-ROM, 1997, Stichwort "lubricants and related products"中に存在する。
合成油は、特に有機エステル、有機エーテル、例えばシリコン油及び合成炭化水素、殊にポリオレフィンである。これらは、大抵は鉱油よりいくらか高価であるが、その性能に関して利点を有する。説明のために、なお基油タイプの5API−クラス(API:American Petroleum Institute)を参照すべきであり、この際、この基油は、特に好ましい溶剤として使用することができる。
これらの溶剤は、特に混合物の全質量に対して1〜99質量%、好ましくは5〜95質量%、特に好ましくは5〜60質量%、全く特別好ましくは10〜50質量%の量で使用することができるが、これによって限定されるべきものではない。
こうして製造されたブロックコポリマーは、一般に1000〜1000000g/モルの範囲、有利には10*10〜500*10g/モルの範囲及び特に好ましくは20*10〜300*10g/モルの範囲の分子量を有するが、これによって限定されるべきものではない。これらの値は、組成物中の多分散性ポリマーの重量平均分子量に関連している。
慣用のラジカル重合法に比べたATRP又はRAFTの特別な利点は、狭い分子量分布を有するポリマーを製造することができることにある。これによって限定されるべきではないが、本発明によるポリマーは、1〜12、有利には1〜4.5、特に好ましくは1〜3、全く特別好ましくは1.05〜2の範囲のM/Mにより表わされる多分散性を有する。
重量平均分子量M及び数平均分子量Mは、公知方法により、例えばゲルパーミエーシヨンクロマトグラフィ(GPC)によって測定することができる。
本発明による潤滑剤組成物は、ブロックコポリマーと共に基油を含有する。
基油としては原則的に、高い温度でも裂けない充分な潤滑油膜を調達する任意の化合物が好適である。この特性の測定のために、例えばエンジンオイルに対してSAE−規格で規定されているような粘度を使用することができる。このために好適な化合物には、特に天然油、鉱油及び合成油並びにこれらの混合物がこれに属する。
天然油は、動物油又は植物油、例えば牛脚油又はホホバ油である。鉱油は、先に溶剤として詳細に記載されている。これらは、殊にその好適な価格に関して利点を有する。合成油は、特に有機エステル、合成炭化水素、殊に前記の要求を満足するポリオレフィンである。これらは、大抵、鉱油よりいくらか高価であるが、その性能に関して利点を有する。
これらの基油は、混合物としても使用でき、屡々市場で入手可能である。
本発明による潤滑剤は、殊にグリース及び潤滑油として好適であり、特にエンジンオイル、トランスミッションオイル、タービン油、作動油、ポンプ油、伝熱油、絶縁油、切削油及びシリンダー油がこれに属する。
本発明による潤滑剤組成物は、記載の成分と共に1種以上の添加剤(これらは当業界では公知である)を含有することができる。
特に粘度指数向上剤、酸化防止剤、老化防止剤、腐食防止剤、界面活性剤、分散剤、EP−添加剤、消泡剤、減摩剤、流動点降下剤、染料、脱臭剤及び/又は解乳化剤がこの添加剤に属する。
添加剤は、低い及び高い温度で好適な流動性に作用し(粘度指数の向上)、これらは固体を懸濁させ(界面活性剤−分散剤−特性)、酸性反応生成物を中和し、かつシリンダー表面上に保護膜を形成する(超高圧用EP−添加剤)。当業者は、更に重要な情報を、Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition auf CD-ROM, Ausgabe 1998 中に見出す。
これら添加剤の使用量は、潤滑剤の使用分野に依存して決まる。しかしながら一般に、基油の割合は、25〜90質量%、好ましくは50〜75質量%である。本発明による潤滑剤中の減摩性ブロックコポリマーの割合は、有利に0.01〜50質量%の範囲、特に好ましくは0.01〜25質量%の範囲内にある。しかしながら、基油の添加を省略することができる場合もある。例えばブロックコポリマーの分子量を、基油の添加なしでも良好に流動性である(例えばオリゴマーブロックコポリマーの場合のように)ように低く選択する場合には、本発明による潤滑剤中の減摩性ブロックコポリマーの割合は、0.01〜100質量%であってもよい。
以下に本発明を実施例及び比較例により詳述するが、本発明はこれら実施例に限定されるべきものではない。
例1〜4
サーベル攪拌機、ホットプレート、窒素ブランケッチング(Stickstoffueberleitung)、急速冷却器及び滴下ロートを備えている丸底フラスコ中で、RAFT−重合実験を行った。この場合に、LIMA−混合物(LIMA:メタクリル酸メチルとSasolの(R)LIAL 125;C12〜C15脂肪アルコールとの反応で得られた長鎖メタクリレートの混合物)608.0gを、ジチオ安息香酸クミル2.90g、tBPO(t−ブチルペルオクトエート)1.22g及び鉱油160gと一緒に反応フラスコ中に装入し、ドライアイス添加及び窒素で覆うことにより不活性化させた。引き続き、混合物を撹拌下に85℃まで加熱した。
約5時間の反応時間の後に、分散性モノマー32.0gを添加した。2.5時間後にtBPO 0.64gを添加し、かつ反応混合物を85℃で一晩撹拌した。油中のポリマーの澄明で粘稠性の溶液が得られる。使用分散性モノマーは、第1表中に記載されている。
VI−向上剤の構造を、クロマトグラフィ分析法、例えばサイズエクスクルージヨンクロマトグラフィ(SEC)、勾配−高圧−液体クロマトグラフィ(勾配HPLC)及び二次元液体−クロマトグラフィを用いて分析した。得られた結果が第1表中に挙げられている。
比較例1〜4及び9
LIMA 855.0gを、分散性モノマー45.0g及びドデシルメルカプタン(DDM)27.0gと混合した。この混合物11.1gを鉱油100.0gと一緒に、サーベル攪拌機、撹拌モーター、冷却器、温度計、流入ポンプ及び不活性ガス導管を備えた2リットル撹拌装置の反応フラスコ中に充填した。この装置を不活性化させ、油浴を用いて100℃まで加熱する。生じるモノマー混合物に、tBPO(t−ブチルペルオクトエート)1.78gを加える。反応フラスコが所望の100℃の内部温度に達したら、tBPO 0.33gを加え、同時にポンプを用いてモノマー供給を開始した。モノマー添加を、一様に210分の時間に渡って、前記の温度で行った。供給終了2時間後になお、tBPO 1.80gを加え、100℃で更に2時間後撹拌した。油中の前記ポリマーの澄明で低粘度の溶液が得られた。
油中のポリマーの澄明で粘稠性の溶液が得られた。使用分散性モノマーは、第1表中の記載から知ることができる。
VI−向上剤の構造を、クロマトグラフィ分析法、例えばサイズエクスクルージヨンクロマトグラフィ(SEC)、勾配−高圧−液体クロマトグラフィ(勾配HPLC)及び二次元液体−クロマトグラフィを用いて分析した。得られた結果が、第1表中に挙げられている。
Figure 0004686444
第1表中の記載内容は、次の意味を有する:
DMAPMAM: N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド
HEMA: 2−ヒドロキシエチルメタクリレート
エトキシル化メタクリレート: メタクリル酸メチルとFirma Sasol社の
(R)Marlipal O13/120との反応により得られるメタクリレート
DMAEMA: ジメチルアミノエチルメタクリレート。
例5〜8及び比較例5〜8、10及び11
種々のVI−向上剤を、SN150パラフィン基油中に、ASTM D445による120℃での比較可能な動粘度が得られるような量で溶かした。更に比較として、2種の基油をVI−向上剤なしで、同様に同じ動粘度を得るように相互に混合させた。こうして得られた組成物が、第2表中にまとめられている。使用処方物の特徴的粘度データが第3表中にまとめられている。
Figure 0004686444
Figure 0004686444
こうして得られた潤滑油の特性を、摩擦実験により測定した。
この摩擦実験を、次の条件下に、ミニ牽引装置(Mini Traction Machine(PCS Instruments))で実施した:
Figure 0004686444
摩擦実験の結果として、図1〜4中に示されているようなストライベック曲線(ローリング−/スライディング速度の関数としての摩擦係数)が得られた。
図1は、二つの相互に対向して運動する表面の平均速度の関数として、比較例10によるパラフィンベースの基油混合物の摩擦性能特性を示している。得られたデータは、線として表される。これに比べて、比較例11による非分散性VI−向上剤を有する潤滑油の摩擦曲線は、絶対的に僅かな減少性の摩擦係数を示しているが、改良を示していない(これは、低い速度まで低下する摩擦性能特性に該当する)。得られたデータは中実円(●)として図示されている。この曲線の曲率は、測定精度の範囲内で殆ど同じである、即ち混合−及び限界摩擦範囲が、不変の高い速度で既に達成されている。ここで、ポリマー含有処方物の場合の摩擦プロフィルの絶対的な低下は、潤滑剤組成物中の基油成分のVI−向上剤分による置換に帰因している。
図2は、例5、比較例5及び比較例11による潤滑剤混合物のストライベック曲線を示している。例5による潤滑剤混合物のデータは空白四角(□)として、比較例5及び比較例11の潤滑剤混合物のデータは中実四角(■)又は中実円(●)として図示されている。
図2は、例1によるVI−向上剤を含有する潤滑剤が、0.4m/sの速度から明らかに低下された摩擦値を有することを示している。この場合に、ストライベック曲線の摩擦プロフィルは、0.0056m/sまでのミニ牽引装置の測定可能性の範囲内で、摩擦係数の顕著な上昇を観察することができない程度の低い速度までシフトしている。0.4〜0.04m/sの速度範囲内では、むしろ降下性速度で摩擦係数の僅かな低下が達成される。
図3は、例6、比較例6及び比較例11による潤滑剤混合物のストライベック曲線を示している。例6による潤滑剤混合物のデータは空白四角(□)として、比較例6及び比較例11の潤滑剤混合物のデータは中実四角(■)又は中実円(●)として図示されている。
図4は、例7、比較例7及び比較例11による潤滑剤混合物のストライベック曲線を示している。例7による潤滑剤混合物のデータは空白四角(□)として、比較例7及び比較例11の潤滑剤混合物のデータは中実四角(■)又は中実円(●)として図示されている。
図5は、例8、比較例8及び比較例11による潤滑剤混合物のストライベック曲線を示している。例8による潤滑剤混合物のデータは空白四角(□)として、比較例8及び比較例11の潤滑剤混合物のデータは中実四角(■)又は中実円(●)として図示されている。
図1は、比較例10によるパラフィンベースの基油混合物の摩擦性能特性を示しているストライベック曲線を示す 図2は、例5、比較例5及び比較例11による潤滑剤混合物のストライベック曲線を示す 図3は、例6、比較例6及び比較例11による潤滑剤混合物のストライベック曲線を示す 図4は、例7、比較例7及び比較例11による潤滑剤混合物のストライベック曲線を示す 図5は、例8、比較例8及び比較例11による潤滑剤混合物のストライベック曲線を示す

Claims (17)

  1. 基油及び減摩特性を有する添加剤少なくとも1種を含有する良好な摩擦特性を有する潤滑剤組成物において、減摩特性を有する添加剤はブロックコポリマーであり、この際、このブロックコポリマーは、疎水性セグメントP及び極性セグメントDを包含し、この際、
    疎水性セグメントは、
    a)式(I):
    Figure 0004686444
    [式中、Rは水素又はメチルを表し、Rは炭素原子数1〜5を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル基を表し、R及びRは独立して、水素又は式−COOR’の基を表し、ここで、R’は水素又は炭素原子数1〜5を有するアルキル基を表す]のエチレン系不飽和エステル化合物1種以上 0.5〜40質量%
    (疎水性セグメント製造用モノマー組成物の質量に対して)
    b)式(II):
    Figure 0004686444
    [式中、Rは水素又はメチルを表し、Rは炭素原子数6〜30を有する直鎖又は分枝鎖のアルキル基を表し、R及びRは独立して、水素又は式−COOR"の基を表し、ここで、R"は水素又は炭素原子数6〜30を有するアルキル基を表す]のエチレン系不飽和エステル化合物1種以上 50〜100質量%
    (疎水性セグメント製造用モノマー組成物の質量に対して)
    c)コモノマー 0〜50質量%
    (疎水性セグメント製造用モノマー組成物の質量に対して)
    を包含するモノマー組成物の重合によって得られており、かつ、この際、
    極性セグメントは、式(III):
    Figure 0004686444
    [式中、Rは独立して、水素又はメチルを表し、Rは独立して、少なくとも1個のヘテロ原子を有する炭素原子数2〜1000を有する基を表し、Xは独立して、硫黄原子又は酸素原子又は式NRの基を表し、ここで、Rは独立して、水素又は炭素原子数1〜20を有する基を表し、nは3以上の整数を表す]によって表すことができ、かつさらにブロックコポリマーの疎水性セグメントと極性セグメントとの長さの比が5対1〜1対2の範囲であることを特徴とする、良好な摩擦特性を有する潤滑剤組成物。
  2. 式(III)中の基Rは、式−OH又は−NRの基(ここで、基Rは独立して、水素又は炭素原子数1〜20を有する基である)少なくとも1個を有することを特徴とする、請求項1に記載の潤滑剤組成物。
  3. 式(III)中の基Xは、式NHによって表すことができることを特徴とする、請求項1又は2に記載の潤滑剤組成物。
  4. 式(III)の基R におけるヘテロ原子と炭素原子との数比は、1:1〜1:5の範囲内にあることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
  5. 基Rは、最大10個の炭素原子を有することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
  6. 極性セグメントDは、アミノアルキル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレートアミド及び/又はヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの重合によって得られることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
  7. 極性セグメントDは、2−ヒドロキシエチルメタクリレート及び/又はN−(3−ジメチルアミノプロピル)メタアクリルアミドの重合によって得られることを特徴とする、請求項6に記載の潤滑剤組成物。
  8. ブロックコポリマーは、ジブロックコポリマー、トリブロックコポリマー、マルチブロックコポリマー、櫛形コポリマー及び/又は星形コポリマーであることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
  9. ブロックコポリマーがジブロックコポリマー、トリブロックコポリマー又はテトラブロックコポリマーであることを特徴とする、請求項8に記載の潤滑剤組成物。
  10. 疎水性セグメントPは、20〜5000の範囲の重量平均重合度を有することを特徴とする、請求項8又は9に記載の潤滑剤組成物。
  11. 極性セグメントDは、10〜1000の範囲の重量平均重合度を有することを特徴とする、請求項8又は9に記載の潤滑剤組成物。
  12. 極性セグメントDと疎水性セグメントPとの質量比は1:1〜1:100の範囲内にあることを特徴とする、請求項8から11までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
  13. 潤滑油組成物は、粘度指数向上剤、酸化防止剤、腐食防止剤、界面活性剤、分散剤、EP−添加剤、消泡剤、減摩剤及び/又は解乳化剤を含有することを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
  14. セグメントP及びDを有するブロックコポリマーが、0.01〜50質量%の範囲内の量で存在することを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
  15. 潤滑油中で、1種以上の金属触媒と配位化合物を形成することができるリガンドの存在下に、転移可能な原子団を有する開始剤及び少なくとも1個の遷移金属を有する触媒1種以上を用いて、モノマー組成物を重合させ、この際、重合の間のモノマー組成の変動によって、相互に別々に疎水性及び極性のセグメントを形成させることを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物を製造する方法。
  16. 潤滑油中で、モノマー組成物を、ジチオカルボン酸エステルの存在下に重合させ、この際、重合の間のモノマー組成の変動によって、相互に別々に疎水性及び極性のセグメントを形成させることを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物を製造する方法。
  17. トランスミッションオイル、エンジンオイル、作動油又はグリースとしての、請求項1から14までのいずれか1項に記載の潤滑剤組成物の使用。
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