JPH03505342A - 極性基含有合成潤滑剤 - Google Patents

極性基含有合成潤滑剤

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JPH03505342A
JPH03505342A JP1507439A JP50743989A JPH03505342A JP H03505342 A JPH03505342 A JP H03505342A JP 1507439 A JP1507439 A JP 1507439A JP 50743989 A JP50743989 A JP 50743989A JP H03505342 A JPH03505342 A JP H03505342A
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alkyl
lubricating fluid
hydrogen
enophile
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チエン,キヤサリン シーハウ ハサ
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モービル オイル コーポレーシヨン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 極性基含有合成潤滑剤 本発明は極性官能基をもつ潤滑剤として有用な新規組成物に間する。特に本発明 は新規潤滑剤組成物および該組成物の潤滑剤範囲のオレフィンおよびエノフィル からの製造方法に間する。
潤滑剤の配合には一般に特定の用途、特に内燃気エンジンおよび機械用途におけ る潤滑性改良又は保護のために種々薬品を併せた一括添加物がある。より普通に 使われる添加物には酸化防止剤、錆防止剤、摩耗防止剤、流動点低下剤、清浄剤 分散剤、粘度指数(Vl)改良剤、発泡防止剤等がある。潤滑剤技術概要につい てはキルクーオドマーの“Encyclopedia of Chemical  Technology”3版14巻477−526ページに詳記されている0 代表的潤滑剤組成物中に加えられる多数の添加剤およびその量によって示される 化学構造の多様性を考えると潤滑剤製造技術者は在庫および使用中安定又は液状 である均質調合物の製造を研究することが要請されている。潤滑剤、特に本発明 で対象とする型の潤滑油は普通水素添加されたオレフィン類である。該炭化水素 の構造が原因してこれらは酸化防止剤、防錆剤、および摩耗防止剤等の様な極性 添加物と極めて適合しない。したがって潤滑剤を極性添加物と適合させるために 大量の高価な極性有機エステルを調合物に添加する必要がある0便利な商業用調 合物は潤滑剤と添加剤の十分均質な混合潤滑剤とするため例えばビス−トリデカ ノール アジペートの様なエステルを20%又はそれ以上含んでいる。
潤滑剤の溶媒性を有機エステルの様な可溶化剤で改良しながら潤滑剤添加物との 安定混合物の製造問題を解決することは製品の追加経費以上に他の性能関連問題 を生じ又は強いる。可溶化剤の酸化変質してタールおよびゴム生成を促進する弱 点は計算に入れねばならない、シール膨張性は変更できる。シール膨張は潤滑剤 のシールを膨潤させてそのシール性能向上能力を測定するのである。可溶化剤は 材料の粘度および粘度指数の様な性質に影響する。
これらの性質に悪影響ある材料が大量に加えられると潤滑剤効果は損なわれるで あろう。これらの複雑な間係を考えると性質的妥協なく又は余り製品の追加経費 なく添加剤を加えて潤滑剤を改良又は製造する新規方法が要望されていることは 明白である。
潤滑剤の添加剤との相溶性改良の1方法は潤滑剤構造への極性基の付加である。
潤滑剤、特に合成潤滑剤はあるオレフィン系不飽和をもつと知られており本発明 においてはこの不飽和が潤滑剤分子への極性官能性を加える極性基との反応に有 効に利用できることが判った。潤滑剤中に加えられた極性基はアジペートエステ ルの様な可溶化剤を添加せずに一括添加物をうまく溶解するに十分な可溶化特性 をもつ0本発明において必要な官能性、即ち官能基、は潤滑剤オレフィン基を電 気的に負のエノフイルと反応させて潤滑剤に付加できることが判明した。
アリル系水素をもつ不飽和C2@十潤滑剤範囲の炭化水素はC21+不飽和潤滑 剤がアリル系水素1又は2以上をもつ構造:RI−C” C−C−RJ (但しR+、R2,R3,RaおよびRsは水素、アルキル又はアルケニルても よく合計炭素原子は少なくとも17である)をもつ場合電気的に負の基に対しア ルファ、ベータ位置にオレフィン不飽和をもつアルケンに添加することによって 熱的又は触媒的に反応することが判明した。
本発明に有用なアルファ、ベータ不飽和アルケンにはすべて構造式: %式%: (上式のRs、Ry、RaおよびR9の少なくとも1は電気的に負の基でありあ とのものは水素、アルキル、アルケニル、アルキナルキル、アリール又はアラル キルを表わす)をもつものがある、これらの構造式はエノフィルと称する。
特に極性澗滑潰体が製造されているが、この液体には上記不飽和潤滑剤と不飽和 アルケンの付加物があり次の構造式:%式% (上式のR8又はR9の少なくとも1は電気的負性基であり残りのRs、Rt、 RaおよびR9は電気的負性基又は水素、アルキル、アルケニル、アルキナルキ ル、アリール又はアラルキルでありかっR+、Rt、Rs、RaおよびR5は水 素、アルキル又はアルケニルであり、それらの少なくとも1はC+y+アルキル 又はアルケニル基である)をもつ、不飽和C2@十潤滑剤分子がアリル系基を多 数もつ場合1モルを越えるエノフィルは潤滑剤と反応してlの電気的に負の基又 は多極性サイトをもつ付加物を生成する0本発明による付加物のオレフィン結合 の水素添加は分散剤の性質をもつ極性潤滑剤を生ずる。
C2@+オレフイン系潤滑剤とエフフィル間の付加物は本発明において混合物の 高温加熱又はBFs又はA I CI sの様なルイス塩による触媒反応によっ て製造できる。
エノフィルとの付加物生成において本発明に有用なオレフィン系潤滑剤には炭素 原子20乃至5000をもち不飽和基の1又は2以上がアリル系不飽和である不 飽和潤滑剤がある。これらには鉱油からの天然潤滑剤並びに炭素原子20乃至5 000をもつ合成潤滑剤がある0本発明で有用であるにはすべて潤滑剤分子は次 の構造式: %式% (上式のR+ + R2@ R3* RaおよびRsは水素、アルキル又はアル ケニルを表わしかつR+、R2,Rs、RaおよびR5の炭素原子の合計が少な くとも17である)をもつオレフィン基1又は2以上をもつ必要がある。オレフ ィン結合はアルファ位置、即ちR1とR2が水素であるビニル構造中にあっても よく又は結合はRI+R2−Rs、RaおよU(又は)Rsが脂肪族炭化水素で ある様な内部オレフィンであってもよい、潤滑剤は普通広範囲の分子量をもつ分 子混合物より成るのである分子はアルファオレフィンおよびアリル性構造をもつ 内部オレフィンを含んでlを越えるオレフィン結合をもっている。したがっであ る潤滑剤分子は本発明により不飽和潤滑剤分子中の多数オレフィンサイトにおけ る反発後特定のエノフィルとの多数の付加物をもフて生成できる。
潤滑剤技術によく知られた方法が本発明供給原料として必要な不飽和潤滑剤の製 造に用いられる。鉱油の分離は天然オレフィン系不飽基をもつCHI十潤浸潤滑 剤基本原料成する、又は他の石油留分は分解又は脱水素化してオレフィン不飽和 をもっC2・+潤滑剤基本原料を生成できる0本発明の供給原料として特に興味 あるのは合成潤滑剤、特にC3+オレフインからの誘導体又はポリアルファオレ フィンである。
合成ポリアルファオレフィン(PAO)は潤滑剤分野において鉱油主体潤滑剤よ り優るため広い利用性と商業的有用性が知られている。PAOはB F sの様 な代表的ルイス酸触媒、塩化アルミニウム又はチーグラー−ナツタ触媒を用いl −デセンの様なc6Cam  1−アルケンの重合によって製造される。これら の製造法と性質はJ、プレンナンにより Ind、 Eng、 Chew、 P rod、 Res。
Dev、1981,19.2−6ページに記載されている。PAO添加改良され た潤滑剤性質もJ、A、プレンナンの米国特許3゜382.291号、3,74 2.082号および3,789.363号およU4.041,098号に記載さ れている。これら文献によればCs−Csオレフィンはアルミノシリケートの様 な酸性中孔、形状選択性メタロシリケート触媒との接触状態でオリゴマー化され る。アルミノシリケート触媒表面はバルキーアミン又はホスフィンの様な表面失 活化剤によって失活される。上記方法でオリゴマー化されるとPAOはエノフィ ルと反応性のオレフィン不飽和をもつ。
本明細書において驚異的高粘度指数をもつ)IVI−PAOと称するPAO潤滑 剤組成物の新種が製造される。この新規HVI−PAO澗滑剤は特にメチル対メ チレン基の低比率、即ち低枝分れ比および一15℃以下の低流動点を特徴として いる。この低枝分れ比に間しては下に詳述する。一般に100℃で3乃至600 ■■2 / S の粘度および130以上の極めて高いVIをもつHVI−PA O潤滑剤基本原料はシリカ上に支持された還元原子価状態の活性化クロム触媒上 でアルファオレフィン、CsC2m1−アルケン単独又は混合物いづれかから製 造される。 HV 1−PAOは更に0.19より小さい枝分れ比を特徴として いる。オリゴマー化工程から製造されるとPAOおよびHVI/PAOの両方は オレフィン系不飽和をもち本発明に使用できる。
枝分れ比とは潤滑油のCHs基対C)12基比として定められ、An   ’     *i   、25巻No、10.1466 (1953)に出版された赤 外線方法によってえられるメチル基重量割合から計算される。
1−(メチル基重量割合) HVI−PAOの製造法はオリゴマー化製品を水素添加することなく本発明を使 用する下記実施例に記載されている。
!1阻1 大孔容積シリカゲル上1%Crを含むシリカ上市販Cr触媒を用いた。触媒を7 00℃で16時間か焼しcoを使用、350’Cで1−2時間還元した0反応機 中の1−デセン200重量部に対し活性化触媒1重量部を加え185℃に加熱し た。l−デセンは2−3.5部/分の割合で反応機に連続供給しまたl−デセン 供給100部毎に触媒0.5部を加えた。l−デセン1200部および触媒6部 装装入ススラリ−8時間撹拌した。触媒を濾別し13Pa(Hg0. 1+w■ )において沸点150℃以下の軽製品を除去した。残留物をけいそう土触媒上N iを用い200℃で水素添加した。仕上り製品は100℃において18 、5m *2/ s の粘度、165のVlおよび一55℃の流動点をもっていた。
実11汁2一 実施例1を反復したが反応温度は185℃とした。仕上り製品は100℃におい て145mm2/s の粘度、214のVlおよび一40℃の流動点をもってい た。
火芝医旦 実施例1を反復したが、反応温度は100℃とした。仕上り製品は100℃にお いて298m+*2/ s の粘度、246のVlおよび一32℃の流動点をも っていた。
ZSM−5の様な酸性、形状選択性メタロシリケート触媒と接触させるC3 C sオレフィンの様な低級オレフィンのオリゴマー化からえられたアリル性基をも つ不飽和潤滑剤も本発明において便利である。これらの潤滑剤は一般に100℃ において2乃至12mm2/s の粘度をもつ、米国特許4,588.786号 はプロピレンのオリゴマー化による低分子量潤滑剤オレフィンを記載しているが 、これは本発明により反応して新規付加物を生成する。
本発明に便利なオレフィン潤滑剤製造の他のゼオライト接触方法はいづれもC, S、H,チェンの米国特許4,520.221号と4.658.786号に記載 されている。
本発明に便利なアルファ、ベータ子飽和アルケンにはすべて構造式: %式% (上式のRs、Ry、R@およびR9の少なくとも1は電気的負性基であり、残 りのものは水素、アルキル、アルケニル、アリール又はアラルキルをあられす) をもつものがある。これらの構造式をもつものは本明細書ではエノフィルという 、構造式(II)をもつエノフィルに便利な電気的に負の基には(上式のAはO ,NH,RがアルキルであるNRをあられす)ニル、ベンジルをあられす)およ び−〇N−NO2、アリール、ベンジル、−CH2CN、 CH2X(但しXは ハロゲンをあられす)、−C−OQ(但しQはアルキル、アリール又はベンジル をあられす)の様な基がある0本発明で特に便利なエノフィルには無水マレイン 酸、マレイミド、アクリロニトリル、スチレン、4−カルボエトキシスチレン、 エチルアクリレート、アクリルアミド、アクロレイン、メチルビニルケトン、フ ェニルビニルケトン、シンナミルクロライド、4−スルファミルスチレン、メタ クリル酸、エチルビニルカーボネート、2−ヒドロキシエチルアクリレート等が ある。
本発明の新規潤滑剤は不飽和潤滑剤と上記エノフィルを熱的に又は触媒接触にお いて反応させて不飽和付加物とする既知の“Ene”反応により製造されるa” Ene”反応はB、B、スナイダーによる“Account of Chemi cal Re5earch”198ON 13.426−432に記載されてい る++”Ene”反応完了および付加物製造後付加物は水素添加されて本発明の 極性潤滑剤を生成する。付加物(III)および極性飽和潤滑剤(IV)は構造 式:%式% (上式および式■においてR1からR5までは各々水素、アルキル又はアルケニ ルであり、R1からRもまでの基の炭素原子合計は少なくとも17であり、R@ とR9の少なくとも1方は電気的負性基であり、R6からR9までの残りの基は 電気的負性基又は水素、アルキル、アルケニル、アルキナルキル、アリール又は アラルキルである)および R4R3R2R?R8 +1111 (IV)   R5−C−C−C−C−C−Hllll1 HHR+RaR5 をもち、この場合不飽和潤滑剤供給原料がアリル性不飽和サイトが多数ある分子 をもつときはEne反応は特に向上した極性をもつ潤滑剤分子より成る多数エノ フィル部分をもつ付加物を生成するであろう。
上記のとおり不飽和潤滑剤分子とエノフィル閏のEne反応付加物の製造はその まま又は溶媒中で100乃至400℃に加熱して行なわれつる。方法は連続又は バッチ方式で行なうことができる。触媒を使うならばBF3、A I CI s 、(CH3) 2A I CI。
5nC14、C2H5Al CI2の様な触媒が好ましい。
本発明の範囲には本発明の方法により製造された水素添加付加物の極性官能基を 更に反応させて一般に潤滑性能を向上し更に有用製品とする反応が含まれる。例 えばアクリロニトリルから製造された付加物のニトリル官能基はこの分野に既知 の方法によって酸又はアミドに加水分解され又はエステル化できる。不飽和潤滑 剤と無水マレイン酸閏で生成された付加物の水素添加は置換された無水こはく酸 を生成しこれは更に知られた方法によりアルコールと反応して無水物(Vl)か らの構造式(V):+11111 RRRCHOR官 ハ 0R1 RRHH (Vl)  R−C−C−C−C−C−Hllll  1 RRCC (上式のVと■のRは水素、アルキル又はアルケニルであり、全R基の炭素原子 合計数は少なくとも17であり、潤滑剤部分の少なくともIR基の潤滑剤部分炭 素原子はC+v  C1g5s、好ましくはC3@Ce日であることが好ましく 、式VのR1はC+  Csaアルキル、例えばメチル、エチル、2−ヒドロキ シエチル、プロビル、オクチル、ラウリル等である)をもつジエステルを生成す る。
下記実施例において本発明の方法および製品を新規潤滑剤の特徴的な性質と共に 記載する。
!良医盈 前記J、ブレンナンの米国特許3.382.291号、3,742.082号、 a、769.a6a号および4,041.098号に記載の方法でデセン−1の オリゴマー化によりえられたCs@およびC4@オレフイン含有オレフイン混合 物297gおよび無水マレイン酸44.5gをガス入口、撹拌器、試料出口付き 4501パ一ル反応機に装入した0反応機を閉じ混合物を窒素でパージした後反 応生試料採取に便利のため窒素圧294KPa  (28psi g)を残した 。混合物を撹拌しながら175℃に加熱すると圧力は793KPa  (100 psig)に上昇しこの温度に14日間保フた0反応中試料を定朋的にとり反応 混合物の全沸点範囲および構造的変化についてGC,FTIRおよびプロトンN MRによって分析した。GC結果は時間と共に無水マレイン酸およびC3@の相 対量の漸減および高沸点物質量の対応する増加を示した。FTIRとプロトンN MRの両結果はオレフィンと無水マレイン酸の対応する無水こはく酸付加物の漸 進的生成反応を示した0反応は175℃で14日間行なわれたが、分析結果は9 日目後は目立った変化のなかったことを示した。
反応混合物を室温まで冷却し反応機を開き反応混合物をとり出して短絡蒸留して 未反応無水マレイン酸を全部除去した。IRおよびNMRスペクトルによって構 造が確認された。製品は出発オレフィン混合物よりも相当高粘度をもフていたが 、なおも表Iに示すとおり高粘度指数を保フていた。
表−」− し    ゛  ・       條こ出発オレフィン   104   29 .6   132212   5.43 生成物       104   75.19  122212   10.3 5 爽胤■互 実施例4でえた無水こはく酸付加物227gをパール反応機中でニッケル触媒( ハーシャウ5132−P)上140℃で水素完全吸収まで水素添加した。ニッケ ル触媒濾別後水添した無水こはく酸付加物をエステル化触媒としてHzSM−5 B触媒を用いて過剰エタノール中で1夜還流させた。触媒と過剰エタノール除去 後の生成物はTRによりジエチルこはく酸エステルと同定され種々の極性有機化 合物に可溶性とわかった。
裏胤脛旦 Csa  Cae混合物305gおよび実施例4に記載の無水マレイン酸48g の閏でEne反応を行なわせた。但し反応温度は190℃に上昇した0反応は5 日で本質的に完了した。
支胤医ヱ 実施例6でえた無水こはく酸付加物100gをエタノール100g中木炭上lO %パラジウム1gと共に50℃で水素添加した。
触媒濾別後混合物を実施例■記載のとおり)iZsM−5B上でエステル化した 。
支胤阻旦 米国特許4,568.786号記載の2段階ゼオライト接触法によりプロピレン のオリゴマー化でえた低分子量潤滑オレフィン100gおよび無水マレイン酸2 0gを実施例4のとおり反応させ30時部下本質的に完了した。出発物質から生 成物までの沸点範囲増加は表■に実質的に示されている。
表−」− 糎 旺1Ω止藍 <1515 (>C+s=)    99,8    98.2<1785 ( >Ca*=)    89.4   92.4<2160 (>Ca5=)      6.0    40.0本発明の好ましい態様について記載したが、本発 明の真意と範囲から逸脱しないならばこの分野の経験者が容易に諒解するとおり 本方法の修正法および変更法もできるのである。この修正法および変更法は特許 請求の範囲に包含されるものと考えている。
手続補正書 平成3年1月8日 特許庁長官 植 松   敏 殿 1、事件の表示 PCT/US8910284B 2、発明の名称 極性基含有合成潤滑剤 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称 モービル オイル コーポレーション4、代理人 明細書、請求の範囲の翻訳文の浄書(内容に変更なし)国際調査報告 、、、、、、、、、、、、 、、、、、、、、、、、 、、 pc″:/υS  E9102B4B国際調査報告 US 8902848 SA    29781

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.エノフィルおよび炭素原子少なくとも20をもつオレフィン炭化水素より生 成された構造式: ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔上式中R1,R2,R3,R4およびR5は水素、アルキル又はアルケニルを あらわし、R1からR5までの基の合計炭素原子数は少なくとも17であり、ま たR8とR9の少なくとも1方は▲数式、化学式、表等があります▼ (但しAは0、N、又はRがアルキルであるNRをあらわす);▲数式、化学式 、表等があります▼(但しZはH、OH、NH2、ハロゲン、アルキル、アリー ル、ベンジルをあらわす);−CN;−NO2;−CH2CN;−CH2X(X がハロゲンである);▲数式、化学式、表等があります▼(Qはアルキル、アリ ール又はベンジルをあらわす)より成る群からえらばれた電気的に負の基であり ;R6,R7,R8およびR9は電気的に負の基又は水素、アルキル、アルケニ ル、アルキナルキル、アリール又はアラルキルからえらばれたものをあらわす〕 をもつ付加物より成ることを特徴とする極性潤滑用流体。
  2. 2.付加物が水素添加されている請求項1に記載の極性潤滑用流体。
  3. 3.エノフィルが構造式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中R6,R7,R9およびR9の少なくとも1が電気的負性基であり残り の基が水素、アルキル、アルケニル、アルキナルキル、アリール又はアラルキル である)をもつ請求項1に記載の潤滑用流体。
  4. 4.オレフィンが0.3より小さい枝分れ比および280乃至20,000の分 子量をもつC2■+アルファオレフィンより成る請求項1に記載の潤滑用流体。
  5. 5.オレフィンがC38−C48オレフィンより成る請求項4に記載の潤滑用流 体。
  6. 6.構造式: ▲数式、化学式、表等があります▼ をもつ化合物およびそれと水、アンモニア又はアミンとの酸性又はアミド反応生 成物(Rは水素、アルキル又はアルケニルであり、また全R基の炭素原子合計数 は少なくとも17である)である請求項2に記載の潤滑用流体。
  7. 7.構造式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中Rは水素、アルキル又はアルケニルをあらわし、全R基の合計炭素原子 数は少なくとも17でありかつR1がC1−C38アルキル、メチル、エチル、 2−ヒドロキシエチル、プロピル、オクチル、ラウリル又はアリールをあらわす )をもつ請求項2に記載の潤滑用流体。
  8. 8.オレフィンがC6−C20アルファオレフィンとルイス酸又はチーグラー− ナッタ型触媒の接触によりえられた80以上のVIをもつオリゴマー化生成物よ り成る請求項1に記載の潤滑用流体。
  9. 9.オレフィンが酸性中孔形状選択性メタロシリケート触媒との接触によりオリ ゴマー化されたC3−C5オレフィン生成物より成る請求項1に記載の潤滑用流 体。
  10. 10.メタロシリケートがアルミノシリケートである請求項9に記載の潤滑用流 体。
  11. 11.アルミノシリケートがバルキーアミン又はホスフィンより成る表面失活剤 により表面失活されている請求項10に記載の潤滑用流体。
  12. 12.水素添加された付加物が104℃において75mm2/sの粘度および1 22のVIをもつ請求項2に記載の潤滑用流体。
  13. 13.アルファ位置にC20+炭化水素置換基をもつこはく酸より成る請求項6 に記載の潤滑用流体。
  14. 14.付加物中のエノフィル部分対オレフィン炭化水素部分比率が1よりも大き い請求項1に記載の潤滑用流体。
  15. 15.エノフィルとオレフィンを密閉反応域中加温下において反応させた後反応 域から流出液を分離して付加物を生成することを特徴とするエノフィルとC20 +オレフィンの付加物より成る極性潤滑用流体の製法。
  16. 16.オレフィンとエノフィルをルイス酸触媒と接触反応させる請求項15に記 載の方法。
  17. 17.更に付加物を水素添加用触媒および水素と20乃至300℃の温度におい て接触させ水素添加して水添された極性潤滑用流体を生成する工程を含む請求項 15に記載の方法。
  18. 18.温度が40乃至400℃である請求項15に記載の方法。
  19. 19.エノフィルが無水マレイン酸より成りかつオレフィンが1−デセンのオリ ゴマー化からえられたC30−C40炭化水素より成る請求項15に記載の方法 。
  20. 20.上記エノフィルとC20+オレフィンをエノフィル対C20+オレフィン モル比1より大きい比率で反応させる請求項15に記載の方法。
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