JPH01501946A - ホウ素塩化されたオーバーベース化学質 - Google Patents

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】 Ｍ」 ■列理」 この発明は、ホウ素塩化されたオーバーベース化物質を記述する。これは、潤滑 油中で有用である。

例えば、自動車用の潤滑油中にて、適当な形状でホウ素を含有させることが、長 く望まれている。ホウ素塩は、水溶性の高い物質である。この物質は、保存中ま たは使用中のいずれかにて、水にさらすとすぐに分配する傾向にある。生成物に おける。このようなホウ素の損失や不活性化を最小にすることが、望ましい。典 型的には、水に対してホウ素塩を安定化する試みにて、ホウ素は有機分子の一部 として混合されるか、または有機分子と会合される。

潤滑油中でのホウ素の使用は、潤滑油に、適当な耐酸化特性、耐さび特性、摩擦 特性および極圧特性を与えるためである。このホウ素は、典型的には、１種また は２種の金属表面に対する化学引力によって、金属加工部分の間にバリヤ一層を 形成することにより１機能する。潤滑油と接触している金属表面の全てがうまく 保護されるように、このホウ素は、できるだけ生成物中に分散されるのが望まし い。この発明は。

ホウ素が潤滑油中に実質的にいつでも分配されるように、有機分子中にて、極端 に小さな粒子サイズでホウ素を得る方法に関する。

アル、カリ金属ホウ素塩は、ホウ酸と、アルカリ金属炭酸塩オーバーベース化金 属スルホン酸塩とを、親油性で液状の反応媒体に接触させることにより、調製さ れ得ることが、米国特許第３．９２９，６５０号（これは、　Ｋｉｎｇらにより 、　１９７５年１２月３０日に発行された）により公知である。また、米国特許 第３，９０７．６９１号（これは、　Ｋｉｎｇらにより、　１９７５年９月２３ 日に発行された）により、混合された金属ホウ素塩は、ホウ酸と、アルカリ土類 金属炭酸塩オーバーベース化金属スルホン酸塩とを、潤滑油中またはグリース媒 体中にて反応させて中間体を形成し。

その後、この中間体をアルカリ金属塩基と反応させて、混合されたアルカリ金属 およびアルカリ土類金属ホウ素塩分散剤を形成することにより得られることが、 公知である。

Ｈｅｌｌｍｕｔｈは、米国特許第３，６７９．５８４号（これは、　１９７２年 ７月２５日に発行された）にて、以下のようにして、アルカリ土類金属炭酸塩の オーバーベース化アルカリ土類金属スルホン酸塩潤滑油組成物のアルカリ土類金 属比を増す方法を記述している：この方法は、潤滑油媒体（これは、アルカリ土 類金属炭酸塩のオーバーベース化アルカリ土類金属スルホン酸塩。

アルカリ土類金属水酸化物、およびホウ酸のコロイド様分散を含有する）を導入 し、続いて、得られた混合物を二酸化炭素と接触させることである。米国特許第 ３，８４６．３１３号（これは、　５１ｍ５により、　１９７４年１１月５日に 発行された）では、以下のことが開示されている：微粒子状の水和したアルカリ 金属ホウ素塩は、脂肪族炭化水素アルコールと混合され、そしてこの混合物は、 潤滑粘性のあるオイル中で分散され得る。

Ａｄａｍｓは、米国特許第４．１００．０８０号（これは、　１９７８年７月１ １日に発行された）にて、有機グリース増粘剤と、細かく分割されたホウ素塩の 分散とを、極圧剤として含有するグリースを記述している。ＬｅＳｕｅｒは、米 国特許第３，８２９．３８１号（これは、　１９７４年８月１３日に発行された ）にて、ホウ素化カルシウムオーバーベース化生成物を記述している。

従って、ホウ素の非常に細かい粒子サイズの有機原料（これは、潤滑油またはグ リース中で容易に分散し得る）を得るのが望ましい、この生成物は、また、生成 物への有機ホウ素原料の分散性を促進するために、比較的高い割合で二酸化炭素 を含有するべく、処方されるべきである。

本発明の生成物を得る方法は、ホウ素成分を混合する際の実質的な泡立ちを避け るように９行われるべきである。この生成物はまた１反応中に温度を交互に上げ 下げするのを避けることにより、好都合に得られる。

上記目的は、ここで記述の生成物を製造することにより。

満たされる。この明細書および請求の範囲を通じて、他ζ指示がなければ、パー セントおよび比は重量基準であり、温度は摂氏であり、そして圧力はＫＰａゲー ジである。ここで示した参考文献が本発明に通用可能な範囲まで、それらの内容 はここに示されている。

主里皇！１ この発明は、炭酸塩含量の高いホウ素化生成物を得るための方法を記述し、この 方法は以下を包含する：（ａ）オーバーベース化スルホン酸塩と、ある必要な不 活性の液状媒体とを混合すること。

（ｂ）混合物（ａ）を、実質的に泡立ちを起こす温度より低い温度にて、ホウ素 塩化剤でホウ素堪化すること。

（ｃ）混合物（ｂ）の温度を、混合物（ｂ）内の水の沸点を越える温度まで上げ ること。

（ｄ）混合物（ｃ）内の実質的に全ての炭酸塩を保持しつつ。

反応混合物（ｃ）から実質的に全ての水を分離すること。

（ｅ）炭酸塩含量の高いホウ素塩生成物として、生成物（ｄ）を回収すること。

炭酸塩含量の高いオーバーベース化ホウ素塩生成物（これは、少なくとも約５重 量％の二酸化炭素を含有する）を得るための方法では、生成物は、以下のように 得られる：（ａ）オーバーベース化成分と、ある必要な不活性の液状媒体とを混 合すること。

（ｂ）ホウ素塩化剤の存在下にて、ホウ素含量が生成物の少なくとも約３重量％ になるまで、成分（ａ）を反応させる仁と。

（ｃ）生成物（ｂ）の水分含量を、約３重量％を越えない範囲まで、Ｓ少させる こと。

（ｄ）炭酸塩含量の高いオーバーベース化ホウ素塩生成物を回収すること。

上の方法の生成物に加えて、約９ミクロンを越えない平均粒子径を有するオーバ ーベース化ホウ素塩生成物もまた。記述される。

１ｊｂ１謀ｍｌＬ咀 Ａ、オーバーベース ここで利用されるオーバーベース化成分は、潤滑油またはグリースに対して典型 的に利用される物質のいずれかである。

このオーバーベース化成分のアニオンは、典型的には、スルホ、ン酸塩、フェネ ート、カルボン酸塩、リン酸塩、または類憤物質である。ここでは、アニオン部 分がスルホン酸塩の物質が特に好ましい、典型的には、有用なスルホン酸塩は、 モノ−またはジ−ヒドロカルビル置換の芳香族化合物である。

このような物質は、典型的には、洗浄剤の製造の副生成物から得られる。この生 成物は、好都合には、モノ−またはジ−スルホン化されている。この芳香族化合 物のヒドロカルビル置換部分は、典型的には、約１０個〜３０個の炭素原子、好 ましくは約１４個〜２８個の炭素原子を含有するアルキルである。

このオーバーベース化物質のカチオン部分は、典型的には。

アルカリ金属またはアルカリ土類金属である。通常用いられるアルカリ金属には 、リチウム、カリウムおよびナトリウムがあり、ナトリウムがより好ましい、典 型的に用いられるアルカリ土類金属成分は、マグネシウム、カルシウムおよびバ リウムであり、カルシウムおよびマグネシウムがより好ましい物質である。

このオーバーベース化は、アルカリ土類金属またはアルカリ金属の水酸化物を用 いて行われる。このオーバーベース化る酸を用いて行われる０本発明の成分をオ ーバーベース化するための、より好ましい酸性物質は、二酸化炭素である。二酸 化炭素は、生成物に炭酸塩の原料を提供するからである。

本発明は、従来得られたオーバーベース化物質を利用することが示されるので、 このことに関して、これ以上は述べない。

より好ましいオーバーベース化カチオンはナトリウムであり、全体的により好ま しい生成物は、ホウ素塩化炭酸ナトリウムオーバーベース化スルホン酸ナトリウ ムである。ここで２番目により好ましい生成物は、ホウ素塩化炭酸ナトリウムオ ーバーベース化スルホン酸カルシウムである。

このオーバーベース化は、一般に、金属比が約１．０５：１〜約５０＝１．好ま しくは２：ｌ〜約３０：１．最も好ましくは約４：１〜約２５：１となるように １行われる。この金属比とは。

オーバーベース化物質のアニオン部分に対する。当量ベースにした金属性イオン の比である。

Ｂ、玉皿立星藍歌墓監 不活性な液状媒体は、このホウ素塩生成物を得るべく利用されるとき、成分の混 合を容易にする。すなわち、特にアルカリ土類金属成分が用いられるとき、この オーバーベース化物質は、かなり粘稠になる傾向がある。−それゆえ、生成物を 分散させ、そして成分の混合を容易にするために、不活性な液状媒体が供される 。この不活性な液状媒体は、典型的には。

水の沸点よりもずっと高い温度で沸騰する物質であり１本発明が意図する最終生 成物中で有用である。

典型的には、この不活性な液状媒体は、芳香族、脂肪族。

アルカノールおよび鉱油、およびそれらの混合物からなる群から選択される部分 である。利用される芳香族は、約６個〜約６００個の炭素原子を有する物質であ るものの、典型的には。

この芳香族はベンゼンまたはトルエンである。このアルカノールは、モノ−また はジ−アルカノールとされ得、好ましくは、一定範囲の水溶性を有する物質であ る。典型的には、１０個またはそれ以下の炭素原子を含有するアルカノールが、 ここで有用である。鉱油は、不活性な液状媒体として用いられるとき、典型的に は、　ＡＳＴ？！標準で定義されるようなものである。

この不活性な液状媒体は９例えば、生成物が押し出される場合には、省略される 。このような場合には、溶媒の必要性に代えて５機械的な混合が用いられる。

Ｃ０，＝酸部ＪＪ１え分 生成物（ｄ）の二酸化炭素成分は、典型的には、約５重量％を越える。生成物（ ｄ）の二酸化炭素成分は、５．５重量％と１２重量％の間が望ましい。ここで示 される重量は、不活性媒体を含む全生成物の重量基準である。生成物のこの二酸 化炭素含量は、この生成物を酸性化して、生成物中の全てのＣＯ□を遊離するこ とにより、得られる。ここでの目的のために、用語“二酸化炭素”と“炭酸塩” とは同一である。すなわち。

この炭酸塩は、二酸化炭素が化学的に組み込まれた形状であり、後者は、生成物 中の炭酸塩の量を特定するために、用いられる化合物である。それゆえ、ここで 表される比は、二酸化炭素の分子量（４４）を用いている。

Ｄ、　このホウ素塩化剤は、好都合には、オルトホウ酸である。ハロゲン化ホウ 素（例えば三フッ化ホウ素）、ホウ酸の重合体、ホウ素無水物、ホウ素エステル 、および類領物質もまた。ここで有用である０本発明の生成物のホウ素含量は。

典型的には、生成物の重量基準で、３％を越え、好ましくは４％を越え、最も好 ましくは５％を越える。生成物（ｄ）中の二酸化炭素の重量％は、生成物（ｄ） 中のホウ素の少なくとも５０重量％であるのが、また望ましい、好ましくは、ホ ウ素％に対する二酸化炭素％は、ホウ素の重量基準で、７５％を越え。

最も好ましくは１００％を越える。

Ｅ、生成物の水分含量は、それが得られたとき、典型的には、３重量％を越えな い、２重量％をはるかに越えるレベルで、実質的な量のホウ素が、ホウ素化合物 を形成することにより、失われ得る。このホウ素化合物は、水溶性であり９分離 される。この分離が、処理中に起こらないなら、保存中において、生成物中の水 分レベルが好ましくないほど高くなって、ホウ素含量が減少する。より好ましく は、生成物の水分含量は１重量％を越えず、最も好ましくは、　０．７５重量％ を越えない。

Ｆ、１１　ここでの生成物は、好都合には、ホウ素の取り込みが起こる時点まで 、得られる。すなわち、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のオーバーベース 化スルホン酸塩を得るための、ホウ素塩化の局面は、炭酸化設備の下流側にある 。望ましくは、炭酸化は連続してなされ得る；しかしながら、このような炭酸化 は必須ではなく、生成物の価格を上昇させるうえに、ホウ素塩化を妨げる。

混合物（ａ）は１発明の要旨にて定義されているように、（ｂ）実質的な泡立ち が起こる温度を越えない温度にて、処理される。このような温度は、典型的には 、１１０°Ｃを越えず、より好ましくは９９°Ｃを越えず、そして最も好ましく は６６℃と８８℃の間である。この温度は、ホウ素塩化の間に上げられるが。

実質的な泡立ちを起こすほど、急速には上げられない、この泡立ちにより１反応 容器の上部空間が失われ、それに伴って反応部位が阻害されるだけでなく、二酸 化炭素が急速に遊離するなら、生成物は同一物とは考えられなくなる。すなわち 。

このオーバーベース化物質の二酸化炭素部分と、ホウ素塩化剤との間に交換反応 が起こる。ここで、ホウ素重合体は、オーバーベース化物質に組み込まれる。そ れゆえ、このホウ素塩化は、実質的にそれ以上のホウ素がオーバーベース化物質 により消費されなくなる時点まで、実質的な泡立ちなしで行われる。

ホウ素が、このオーバーベース化物質に、実質的で化学的に組み込まれる時点で 、温度は、混合物（ｂ）中の水の沸点を大きく越える点まで、上昇する。このよ うな温度は、典型的には、１００℃を越える。水は、その温度にて９反応塊から 急速に分離する傾向にあるからである。好都合には、水を除去するための温度は 、約１２０°Ｃと１８０°Ｃの間である。ホウ素塩化が実質的に完結し、そして 生成物の二酸化炭素含量が安定すると、水が生成物から取り出される時点で、実 質的な泡立ちが避けられる。それゆえ、二酸化炭素は１段階（ｃ）と段階（ｄ） の間では、はとんど遊離されない。この温度条件は、典型的には９段階（ｃ）お よび／または段階（ｄ）の間、特に段階（ｃ）の間にて、実質的に低くはされな い。

この生成物は、典型的には、生成物を冷却することにより。

炭酸塩含量の高いホウ素塩生成物として回収され、続いて。

適当に梱包される。もちろん、この生成物は、無機物含量が高いため、わずかに 吸湿性であり、それゆえ、保護のための梱包が推薦される。生成物（ｄ）もまた 、以下により回収される：この生成物を、追加の物質（例えば、潤滑粘性のある オイル、または潤滑剤やグリースのための他の望ましい成分）との混合といった 下流側の工程に移すこと０本発明を実施する際に著しく有利な点は、特にホウ素 塩化剤を分割して添加している間に、温度を交互に上げ下げすることなく、ホウ 素塩化が行われることである。

ここで得られる生成物の平均粒子径は、９ミクロンを越えず、好ましくは８ミク ロンを越えず、最も好ましくは５ミクロンを越えないのが、望ましい、好ましく は１粒子サイズの分布は、実質的に全ての粒子が９ミクロンを越えない、より好 ましくは８ミクロンを越えない、最も好ましくは５ミクロンを越えないようにさ れる。それゆえ、ここで得られる生成物は、当該技術分野で公知の生成物と、以 下の点で異なっている：ここで得られる微細な粒子サイズにより、オイルやグリ ース中で効果的な分散がなされ、それにより、生成物が接触している金属表面が 効果的に保護される。ここで粒子サイズを決定する際の一般的な手引は、　Ｔｅ ｘｔｂｏｏｋ　ｏｆ　ＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ　（４版、　１９６６年３ 月、議会のカタログカードの蔵書Ｎｏ、６２−１８３５０　）に見いだされる。

以下は１本発明で提案された実施例である。

災患皿土 炭酸ナトリウムでオーバーベース化された（２０＝１の当量）スルホン酸ナトリ ウムを、適当な反応容器にて、希釈油と混合する。この希釈油は鉱油である。こ の炭酸ナトリウムオーバーベース化スルホン酸ナトリウムと希釈油との混合物を 。

７５℃まで加熱する。次いで、この混合物の温度を実質的に変えることなく、ホ ウ酸をゆっくりと加える。

この反応混合物を１次いで、約１時間にわたって１００°Ｃまでゆっくりと加熱 する。この間、実質的に全ての蒸留物を除去する。次いで、この生成物を、約３ 時間にわたって、１５０℃までさらに加熱する。この間、全ての蒸留物を除去す る。

後者の温度では、実質的に全ての水が除去され、はんのわずかの二酸化炭素が生 成物から発生するにすぎないことが、認められる。この生成物を、生成物の水含 量が約０．３％を越えなくなるまで、１５０°Ｃでさらに１時間維持する。

この生成物を、１００°Ｃ−１２０℃に冷却し、続いて、濾過することにより９ 回収する。この回収された透明性の高いろ過動が、生成物である。

尖施■エ トルエン８００部、およびホウ酸４００部の充填物を１反応容器に加える。この 充填物を８５℃まで加熱し、そして炭酸マグネシウムオーバーベース化スルホン 酸マグネシウム（スルホン酸塩に対する金属の当量比は、１５：１である）を加 える。

冷たい成分を加えたために、温度が７０°Ｃまで低下するのが認められる。次い で、温度を１０２°Ｃまで上げ９．３時間維持する。

トルエンの還流状態で、水を共沸的に除去する。次いで、１６０°Ｃにて揮発成 分を取り除き、トルエンを除去する。この生成物は、　７．３５％のマグネシウ ム含量（理論値８．７３％）、３．９４％のホウ素含量（理論値４．２％）、そ して３６９の全塩基数（理論値３７６）を有する。

実五■旦 トルエン８００部、およびホウ酸４００部の充填物を２反応容の１６００部を加 える。得られた混合物を、８８℃まで加熱し、２時間維持する。次いで、任意の 成分として、ポリイソブテニル無水コハク酸１００部を加える。次いで、実施例 ■のように。

生成物を得る。カルシウム成分１３％、ホウ素３．１５％、そして全塩基数は３ ４９である。理論値は、それぞれ、　１３．３％、　３．８３％、そして３４３ である。

炭酸ナトリウムオーバーベース化スルホン酸ナトリウムを使用したときも、実質 的に類似の結果が得られる。

国際調査報告 −−””””””＝　ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０３４０６国際調査報告

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．炭酸塩含量の高いホウ素塩生成物を得るための方法であって，該方法は以下 を包含する： （ａ）オーバーベース化スルホン酸塩と，必要な不活性の液状媒体とを混合する こと， （ｂ）該混合物（ａ）を，実質的に泡立ちを起こす温度より低い温度にて，ホウ 素塩化剤でホウ素塩化すること，（ｃ）該混合物（ｂ）の温度を，この混合物（ ｂ）中の水の沸点を越える温度まで上げること， （ｄ）該混合物（ｃ）中の実質的に全ての炭酸塩を保持しつつ，反応混合物（ｃ ）から実質的に全ての永を分離すること，そして （ｅ）該生成物（ｄ）を，炭酸塩含量の高いホウ素塩生成物として，回収するこ と。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の方法であって，ここで，前記スルホン酸塩は，ス ルホン酸塩に対する金属の比が，約１．０５：１〜約５０：１にてオーバーベー ス化される。
3. ３．請求の範囲第１項に記載の方法でありて，ここで，前記オーバーベース化ス ルホン酸塩はオーバーベース化スルホン酸ナトリウムである。
4. ４．請求の範囲第１項に記載の方法であって，ここで，前記生成物（ｄ）の炭酸 塩含量は約５重量％を上まわる。
5. ５．請求の範囲第１項に記載の方法であって，ここで，前記生成物（ｄ）の炭酸 塩含量は生成物（ｄ）中のホウ素の少なくとも５０重量％である。
6. ６．請求の範囲第１項に記載の方法であって，ここで，前記オーバーベース化ス ルホン酸塩はナトリウムオーバーベース化スルホン酸カルシウムである。
7. ７．請求の範囲第１項に記載の方法であって，ここで，実質的に全ての粒子は９ ミクロンより小さい。
8. ８．請求の範囲第１項に記載の方法であって，ここで，前記不活性の液状媒体は ，芳香族，脂肪族，アルカノールおよび鉱油，そしてそれらの混合物からなる群 から選択される。
9. ９．請求の範囲第１項に記載の方法であって，ここで，前記生成物（ｄ）の炭酸 塩含量は約５．５重量％と１２重量％の間である。
10. １０．請求の範囲第３項に記載の方法であって，ここで，前記スルホン酸ナトリ ウムは炭酸ナトリウムオーバーベース化スルホン酸ナトリウムである。
11. １１．請求の範囲第１項に記載の方法であって，ここて，前記温度は，段階（ｃ ）および／または段階（ｄ）の間にて，実質的に低下しない。
12. １２．少なくとも約５重量％の二酸化炭素を含有する，炭酸塩含量の高いオーバ ーベース化ホウ素塩生成物を得るための方法てあって，ここで，該生成物は以下 により得られる：（ａ）オーバーベース化成分と，必要な不活性の液状媒体とを 混合すること， （ｂ）ホウ素塩化剤の存在下にて，生成物が少なくとも約３重量％のホウ素含量 となるまで，成分（ａ）を反応させること，（ｃ）該生成物（ｂ）の水分含量を ，約３重量％を下まわる範囲まで減少させること，そして （ｄ）炭酸塩含量の高いオーバーベース化ホウ素塩生成物を回収すること。
13. １３．請求の範囲第１２項に記載の方法であって，ここで，前記（ａ）のオーバ ーベース成分はスルホン酸塩である。
14. １４．請求の範囲第１２項に記載の方法であって，ここで，前記生成物（ｂ）の 水分含量は約２重量％を下まわる。
15. １５．請求の範囲第１２項に記載の方法であって，ここで，前記不活性の液状媒 体は，芳香族，脂肪族，アルカノールおよび鉱油，そしてそれらの混合物からな る群から選択される。
16. １６．請求の範囲第１２項に記載の方法であって，ここで，前記オーバーベース 化生成物は炭酸ナトリウムオーバーベース化生成物である。
17. １７．請求の範囲第１２項に記載の方法であって，ここで，前記オーバーベース 化生成物の実質的に全ての粒子は約９ミクロンより小さい。
18. １８．請求の範囲第１２項に記載の方法であって，ここで，前記炭酸塩含量は， 約５．５重量％と約１２重量％の間である。
19. １９．請求の範囲第１２項に記載の方法であって，ここで，前記生成物（ｂ）の 水分含量は，約１００℃〜約２００℃の温度にて，減少する。
20. ２０．請求の範囲第１２項に記載の方法であって，ここで，前記温度は，段階（ ｃ）および／または段階（ｄ）の間に，実質的に低下しない。
21. ２１．請求の範囲第１項に記載の方法から得られる生成物。
22. ２２．請求の範囲第１２項に記載の方法から得られる生成物。
23. ２３．約９ミクロンより小さな平均粒子径を有するオーバーベース化ホウ素塩生 成物。
24. ２４．請求の範囲第２３項に記載の生成物であって，ここで，前記オーバーベー ス化生成物はナトリウムオーバーベース化生成物である。
25. ２５．請求の範囲第２３項に記載の生成物であって，ここで，前記オーバーベー ス化生成物はスルホン酸カルシウムである。
26. ２６．請求の範囲第２３項に記載の生成物であって，ここで，前記生成物の炭酸 塩含量は少なくとも約５重量％である。
27. ２７．炭酸ナトリウムオーバーベース化スルホン酸カルシウムである，請求の範 囲第２３項に記載の生成物。
28. ２８．請求の範囲第２３項に記載の生成物，および液状媒体。
29. ２９．請求の範囲第２３項に記載の生成物であって，ここで，前記平均粒子径は 約５ミクロンより小さい。
30. ３０．炭酸ナトリウムオーバーベース化スルホン酸ナトリウムである，請求の範 囲第２３項に記載の生成物。