JPH0447720B2 - - Google Patents
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- JPH0447720B2 JPH0447720B2 JP58118046A JP11804683A JPH0447720B2 JP H0447720 B2 JPH0447720 B2 JP H0447720B2 JP 58118046 A JP58118046 A JP 58118046A JP 11804683 A JP11804683 A JP 11804683A JP H0447720 B2 JPH0447720 B2 JP H0447720B2
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Description
本発明の背景
高温度において長時間に亘つて適切な潤滑を行
いうるグリース組成物に対する要求は次第に重要
になつて来ている。この理由により、多重ウレイ
ド(multiple ureido)または尿素官能基を含有
する増粘剤(thickening agents)のような各種
の有機増粘剤が開発されている。例えば、米国特
許第3242210号、同第3243372号および同第
3401027号は、モノアミン、ジアミンおよびジイ
ソシアネートまたはモノイソシアネート、ジイソ
シアネートおよびジアミンから成る三成分反応体
混合物を反応させることによつて得られるポリ尿
素グリース増粘剤を開示している。概して、その
反応生成物は、種々の鎖長、尿素含量の化合物の
混合物を含んでいる。しかし、例えば、使用する
反応体の相対的の量、その反応温度、反応体混合
の速度および順序のような反応変数の慎重な制御
によつて一種類のポリ尿素化合物が優勢を占める
生成物を順当に製造することができる。このポリ
尿素反応を好ましくはそのグリースキヤリヤー中
において行い、そしてその反応生成物をグリース
増粘剤として直接使用することもできる。
ポリ尿素増粘剤で増粘したグリースは、苛酷な
使用条件で多くの点で、特に高温度におけるグリ
ース稠度(consistency)維持の点で比較的古い
潤滑剤よりすぐれているが、かようなグリースも
実際の使用条件下でそれらの有用性が限定される
幾つかの不利な点がある。例えば、ポリ尿素増粘
のグリースは、高温度(70℃またはそれ以上)お
よび高剪断における機械的性質の保留はすぐれて
いるが、これらが低剪断を受けるとき稠度が軟化
する傾向がある。実際に、低剪断下で軟化する傾
向は相当大きく、そのためこれらの条件下で機械
的作用を受けたときそのグリースは針入度グレー
ド(penetration grade)の変化、例えばNo.
2NLGI針入度グレードからNo.1NLGI針入度グレ
ードへの変化を起こすほどである。低剪断下にお
ける針入度グレードにおけるこの変化は、初めの
輸送容器からそのグリースを移すときまたは攪拌
または取扱いのときのような実際の使用条件下で
起る可能性があるので特にやつかいである。その
結果、最終消費者がそのグリースを使用できるよ
うにするための普通の取扱いでも意図した適用に
合つた所望の針入度グレードではない程度にその
稠度が変化する可能性がある。軟化したグリース
を高剪断処理をすると元の稠度に戻すことができ
るように稠度の変化は可逆的ではあるが、この戻
しにはしばしば加工用に配合業者のところへその
軟化したグリースを返送する必要がある。
従来技術の説明
米国特許第4104177号および同第4111822号に
は、式、
(式中、Aは2〜4個の炭素原子のアルキレン
基であり、そしてnは0〜3の整数であり、Xは
HまたはZであり、YはH、12〜22個の炭素原子
を有するアルキル基から選ばれ、そしてZはアシ
ル基である)で示されるある種のアクリル化アル
キレンポリアミンを含有するポリ尿素−増粘のグ
リースが開示されている。これらの添加剤は、周
囲温度における機械的安定性の向上およびポリ尿
素増粘グリースにおける防錆の向上の役目をする
ものと開示されている。等業界の熟練者には容易
に理解されることであるが、上記のポリアミン
は、その低分子量およびモノマー単位の限定され
た数5のためにポリマーではない。
本発明の概要
主要量の潤滑油基剤ビヒクル(Lubricating
oil base Vehicle)、その基剤ビヒクルをあるグ
リース稠度にまで増粘するのに十分な量のポリ尿
素ゲル化剤(gellant)および5.0以上のpKa値を
有する少量のポリマーから成ることを特徴とする
グリース組成物である。
本発明の詳細な説明
本発明のグリース組成物は、(1)潤滑油基剤ビヒ
クル、(2)ポリ尿素ゲル化剤および(3)ポリマーの少
なくとも三成分の組合せから成る。その他の添加
剤もまた存在できるが上記の三成分は絶対に本質
的のものである。
その潤滑油基剤ビヒクルおよびそのポリ尿素ゲ
ル化剤は、当業者において周知である。グリース
に普通に使用されている任意の潤滑油基剤ビヒク
ルが使用できる。一般的に、その基剤ビヒクル
は、最終のグリース組成物の50〜99重量%を構成
するであろう。その基剤ビヒクルは、最も普通に
は石油または合成基油である。
この組合せに使用するためのポリ尿素ゲル化剤
もまた当グリース業界において周知のものであ
り、そして常法によつて製造できる。例えば、米
国特許第3242210号には、本発明の組合せ用とし
て好適なポリ尿素−増粘のグリースの製法が記載
されているのでその開示を本明細書の参照とされ
たい。このポリ尿素は、その基剤ビヒクルをグリ
ース稠度にまで増粘するのに十分な量で使用され
る。ゲル化剤として使用するときは、そのポリ尿
素は通常少なくとも約0.5重量%そしてさらに通
常には約1〜25またはそれ以上の重量%の量で存
在する。
本発明のグリース中の第三の本質的な成分は、
5.0以上のpKa値を有するあるポリマー(ポリ尿
素ゲル化剤とは異なる)である。本発明において
使用する〔ポリマー〕(polymer)の語は、例え
ばダイマー、トリマー、テトラマーなどのような
極く少数のモノマー単位から成るオリゴマー
(oligomer)とは区別されるモノマーの不定数か
ら成る巨大分子を称する。本発明において明確を
期するために本明細書において〔オリゴマー〕の
語は、6個未満のモノマー単位を含有する分子で
あり、そして〔ポリマー〕とは6個またはそれ以
上のモノマー単位を含有する分子であると定義す
る。一般に、本発明において有用なポリマーは、
1000以上そして好ましくは2000〜5000000または
それ以上、そして最も好ましくは5000〜100000の
範囲内の分子量を有する高分子量ポリマーであろ
う。
このポリマーを、ポリ尿素グリース組成物に添
加するとその組成物の低剪断安定性を有意に向上
させる。このポリマーが何故ポリ尿素増粘のグリ
ースの低剪断安定性を向上させるかは完全には理
解されていない。しかし、そのポリ尿素分子また
は繊維とそのポリマーとの間の水素結合の交互作
用が低剪断安定性に関与しているものと信んじら
れている。従つて、そのポリ尿素分子と水素結合
交互作用をすることができるポリマーを使用する
のが好ましい。一般にこれらのポリマーは5.0以
上そして好ましくは7.0以上のpKa値を有するで
あろう。〔pKa〕は、当業界で周知の酸解離定数
の−logを称する。かようなポリマーは、水素結
合ドーナー(donor)基および/または水素結合
アクセプター(acceptor)基の存在が特徴となる
であろう。最も普通のかようなポリマーは、一般
に酸素および/または窒素を含有するであろう。
本発明において使用するポリマーの代表的な種
類には、ポリアミド、ポリウレタン、ポリオキサ
イド、ポリサルフアイドおよびポリアミンが含ま
れる。
代表的なポリアミドには、ポリグリシン、ポリ
(β−アラニン),またはポリ(3−アミノプロピ
オン酸)、ポリ(4−アミノ酪酸)、ポリ(5−ア
ミノ吉草酸),ポリ(6−アミノカプロン酸)、ポ
リ(7−アミノエナント酸)、ポリ(8−アミノ
カプリル酸)、ポリ(9−アミノペラルゴン酸)、
ポリ(10−アミノカプリン酸)、ポリ(11−アミ
ノデカン酸)およびポリ(12−アミノラウリン
酸)が含まれる。
代表的なポリウレタンには、ポリ(トリメチレ
ン エチレン−ウレタン)が含まれる。
代表的なポリオキサイドには、ポリホルムアル
デヒド、ポリアセトアルデヒド、ポリ(エチレン
オキサイド)、ポリ(プロピレンオキサイド)お
よびポリ(トリメチレンオキサイド)が含まれ
る。
代表的なポリサルフアイドには、ポリ(エチレ
ントリメチレンサルフアイド)、およびポリエチ
レンサルフアイドが含まれる。
代表的なポリアミンには、ポリ(エチレントリ
メチレンアミン)およびポリビニルアミンが含ま
れる。
本発明に使用するためのその他の代表的のポリ
マーには、ポリビニルアルコール、エチレン/ビ
ニルアセテートコポリマー、ポリビニルピロリド
ンおよびポリアクリルアミドが含まれる。特に好
ましいのはエチレン/ビニルアセテートコポリマ
ーである。
このポリ尿素増粘のグリースの低剪断安定性
(low shear stability)を向上させるために少量
ではあるが有効量のポリマーが使用される。一般
に、その最終グリース組成物の0.1〜20重量%ま
たはそれ以上のポリマーを含み、そして好ましく
は、1〜10重量%で最も好ましくは2〜6重量%
であろう。
本発明をさらに十分に説明するために次の実施
例を参照にする。
実施例
実施例 1〜4
ポリビニルピロリドンを含有するポリ尿素グリー
ス
85.76g(0.32モル)のオレイルアミン〔アルミ
ーン(Armeen)O〕および750.0gの油の混合物
を3ステンレスビーカー中において加熱、攪拌
して75℃にした。次いで9.6g(0.16モル)のエチ
レンジアミンを添加し、そして次いで250gの油
中の55.68g(0.32モル)のトルエンジイソシアネ
ート混合物を添加した。この反応混合物を、75℃
において30分間維持した。最小量の水に溶解させ
た7.67gのNaNO2を、次いで添加し、その反応混
合物の温度を上昇させた。120℃において75gの
ポリビニルピロリドンおよび3.1gの芳香族アミン
酸化防止剤を添加し、150℃にまで加熱した。次
いでその反応混合物を150℃において30分維持し、
次いで100℃にまで冷却した。4.43gの二番目の普
通の酸化防止剤を添加し、その混合物を100℃に
おいて15分間攪拌し、そして70℃に冷却させた。
78.22gの普通の防錆剤を添加し、そして追加の油
を加えて添加油の合計を1200gにした。冷却した
グリースは3−ロールミルを3回通して練つた。
使用した油は、普通の鉱油〔シエブロンニユート
ラル油115(Chevron Neutral oil 115)〕であつ
た。
そのグリースの低剪断安定性を、60ストローク
(strokes)後(ASTMD−1403)および100000ス
トローク後(ASTM D−217)のASTM混和針
入度(Worked Penetration)を使用して軟化率
を測定することによつて試験した。このグリース
をまたシエルロール試験(Shell Roll Test)
(ASTM D−1831)を使用して試験した。低剪
断安定性の向上は、比較的低い軟化率によつて証
明されている。この結果を第I表に示す。第I表
にはまた、第I表において基剤グリース“A”と
称する前記のポリ尿素増粘のグリース基剤と共に
その他の重合体添加剤を使用した結果も示す。
実施例 5〜12
合成炭化水素基剤を使用して製造したポリ尿素グ
リース
1500gのオレイルアミン〔アドゲン(Adogen)
172〕および10750gのモービル(Mobil)MCP−
151合成基油の混合物を加熱、攪拌して75℃にし
た。この混合物が75℃に達したとき、168gのエ
チレンジアミンを添加した。その温度が75℃にお
いて一定になつたとき、3750gのモービルMCP−
151中の836gのトルエンジイソシアネートを添加
した。次いで500gのモービルMCP−151を追加添
加して、その混合物を攪拌し、そして75℃におい
て1/2時間保持した。1425gのこの混合物単独ま
たは第I表に示したポリマーを75gを含む混合物
を、後で攪拌しながら150℃にまで加熱し、その
温度に30分間保ち、次いで室温まで冷却した。こ
の組成物を、3−ロールミルを3回通した。種々
のポリマー添加剤と共にこのグリースの試験結果
を第I表に示す。上記で製造した基剤グリースを
第I表において基剤グリース“B”と称する。
実施例 13
従来技術
米国特許第4104177号における特定添加剤A(第
I表)であるアクリル化アルキレンアミンを含有
するポリ尿素グリースを製造した。この添加剤
は、前記の特許に指定されている方法に基づいて
デユオミーン(Duomeen)Tとオレイン酸とを
190℃において反応させて製造した。この添加剤
を、実施例5〜12において使用したと同じ基剤グ
リースを含有する同じポリ尿素中で5重量%の濃
度において低剪断安定性の試験をした。この結果
を第I表に示す。
BACKGROUND OF THE INVENTION The need for grease compositions capable of providing adequate lubrication at elevated temperatures for extended periods of time is becoming increasingly important. For this reason, various organic thickening agents have been developed, such as thickening agents containing multiple ureido or urea functional groups. For example, U.S. Patent Nos. 3,242,210, 3,243,372 and
No. 3401027 discloses polyurea grease thickeners obtained by reacting monoamines, diamines and diisocyanates or ternary reactant mixtures consisting of monoisocyanates, diisocyanates and diamines. Generally, the reaction product contains a mixture of compounds of various chain lengths and urea contents. However, by careful control of reaction variables such as, for example, the relative amounts of reactants used, the reaction temperature, the rate and order of reactant mixing, a product in which one type of polyurea compound predominates can be obtained. It can be manufactured properly. The polyurea reaction is preferably carried out in the grease carrier and the reaction product can also be used directly as a grease thickener. Greases thickened with polyurea thickeners are superior to older lubricants in many ways under severe service conditions, particularly in maintaining grease consistency at high temperatures; They also have several disadvantages that limit their usefulness under actual conditions of use. For example, polyurea-thickened greases have excellent mechanical property retention at high temperatures (70° C. or higher) and high shear, but tend to soften in consistency when they are subjected to low shear. In fact, the tendency to soften under low shear is considerable, so that when subjected to mechanical action under these conditions the grease exhibits a change in penetration grade, e.g.
This is enough to cause a change from 2NLGI penetration grade to No.1NLGI penetration grade. This change in penetration grade under low shear is particularly tricky as it can occur under actual use conditions, such as when transferring the grease from its original shipping container or during agitation or handling. . As a result, normal handling to make the grease available to the end consumer can change its consistency to an extent that it is not the desired penetration grade for the intended application. Although the change in consistency is reversible, as high-shear treatment of softened grease can return it to its original consistency, this often requires returning the softened grease to the compounder for processing. There is. Description of the Prior Art US Pat. No. 4,104,177 and US Pat. No. 4,111,822 disclose the formula, (wherein A is an alkylene group of 2 to 4 carbon atoms, n is an integer of 0 to 3, X is H or Z, and Y is H, 12 to 22 carbon atoms. Polyurea-thickening greases are disclosed that contain certain acrylated alkylene polyamines selected from the group consisting of alkyl groups having an acyl group and Z being an acyl group. These additives are disclosed to serve to improve mechanical stability at ambient temperatures and to improve rust protection in polyurea thickened greases. As will be readily appreciated by those skilled in the art, the polyamines described above are not polymers due to their low molecular weight and limited number of monomer units. SUMMARY OF THE INVENTION A major amount of the lubricating oil base vehicle
oil base vehicle), characterized in that it consists of an amount of a polyurea gellant sufficient to thicken the base vehicle to a certain grease consistency and a small amount of a polymer having a pKa value of 5.0 or more. It is a grease composition. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The grease compositions of the present invention consist of a combination of at least three components: (1) a lubricating oil base vehicle, (2) a polyurea gelling agent, and (3) a polymer. Other additives may also be present, but the three components mentioned above are absolutely essential. The lubricant-based vehicles and the polyurea gelling agents are well known to those skilled in the art. Any lubricating oil base vehicle commonly used in greases can be used. Generally, the base vehicle will constitute 50-99% by weight of the final grease composition. The base vehicle is most commonly a petroleum or synthetic base oil. Polyurea gelling agents for use in this combination are also well known in the grease industry and can be prepared by conventional methods. For example, U.S. Pat. No. 3,242,210 describes a method for making polyurea-thickened greases suitable for use in the combination of the present invention, the disclosure of which is incorporated herein by reference. The polyurea is used in an amount sufficient to thicken the base vehicle to a grease consistency. When used as a gelling agent, the polyurea is usually present in an amount of at least about 0.5% by weight and more usually from about 1 to 25 or more percent by weight. The third essential component in the grease of the invention is:
Certain polymers (different from polyurea gelling agents) have pKa values of 5.0 or higher. The term "polymer" as used in the present invention refers to a large molecule consisting of an indeterminate number of monomers, as distinguished from oligomers consisting of a very small number of monomer units, such as dimers, trimers, tetramers, etc. is called. For purposes of clarity in the present invention, the term "oligomer" is used herein to mean a molecule containing less than 6 monomer units, and the term "polymer" refers to a molecule containing 6 or more monomer units. Define it as a molecule. Generally, polymers useful in the present invention include:
It will be a high molecular weight polymer having a molecular weight of 1000 or more and preferably 2000 to 5000000 or more and most preferably within the range of 5000 to 100000. Addition of this polymer to polyurea grease compositions significantly improves the low shear stability of the compositions. It is not completely understood why this polymer improves the low shear stability of polyurea thickened greases. However, it is believed that the interaction of hydrogen bonds between the polyurea molecules or fibers and the polymer is responsible for the low shear stability. It is therefore preferable to use polymers that are capable of hydrogen bonding interactions with the polyurea molecules. Generally these polymers will have pKa values of 5.0 or higher and preferably 7.0 or higher. [pKa] refers to the -log acid dissociation constant, which is well known in the art. Such polymers will be characterized by the presence of hydrogen bond donor and/or hydrogen bond acceptor groups. The most common such polymers will generally contain oxygen and/or nitrogen. Representative types of polymers used in the present invention include polyamides, polyurethanes, polyoxides, polysulfides, and polyamines. Typical polyamides include polyglycine, poly(β-alanine), or poly(3-aminopropionic acid), poly(4-aminobutyric acid), poly(5-aminovaleric acid), poly(6-aminocaproic acid). ), poly(7-aminoenantoic acid), poly(8-aminocaprylic acid), poly(9-aminopelargonic acid),
Included are poly(10-aminocapric acid), poly(11-aminodecanoic acid) and poly(12-aminolauric acid). Representative polyurethanes include poly(trimethylene ethylene-urethane). Representative polyoxides include polyformaldehyde, polyacetaldehyde, poly(ethylene oxide), poly(propylene oxide) and poly(trimethylene oxide). Representative polysulfides include poly(ethylene trimethylene sulfide) and polyethylene sulfide. Representative polyamines include poly(ethylene trimethyleneamine) and polyvinylamine. Other representative polymers for use in the present invention include polyvinyl alcohol, ethylene/vinyl acetate copolymers, polyvinylpyrrolidone and polyacrylamide. Particularly preferred are ethylene/vinyl acetate copolymers. A small but effective amount of polymer is used to improve the low shear stability of this polyurea thickened grease. Generally comprises 0.1 to 20% or more of the polymer by weight of the final grease composition, and preferably 1 to 10% and most preferably 2 to 6%.
Will. Reference is made to the following examples to more fully explain the invention. Examples Examples 1 to 4 Polyurea grease containing polyvinylpyrrolidone A mixture of 85.76 g (0.32 mol) oleylamine [Armeen O] and 750.0 g oil was heated and stirred in 3 stainless steel beakers to 75°C. I made it. Then 9.6 g (0.16 moles) of ethylene diamine was added, and then a mixture of 55.68 g (0.32 moles) of toluene diisocyanate in 250 g of oil was added. This reaction mixture was heated at 75°C.
The temperature was maintained for 30 minutes. 7.67 g of NaNO 2 dissolved in a minimum amount of water was then added and the temperature of the reaction mixture was increased. At 120°C 75g polyvinylpyrrolidone and 3.1g aromatic amine antioxidant were added and heated to 150°C. The reaction mixture was then maintained at 150°C for 30 minutes,
Then it was cooled to 100°C. 4.43g of a second common antioxidant was added and the mixture was stirred at 100°C for 15 minutes and allowed to cool to 70°C.
78.22g of conventional rust inhibitor was added and additional oil was added for a total of 1200g of added oil. The cooled grease was milled through a 3-roll mill three times.
The oil used was common mineral oil (Chevron Neutral oil 115). The low shear stability of the grease was determined by measuring the softening rate using ASTM Worked Penetration after 60 strokes (ASTMD-1403) and after 100,000 strokes (ASTM D-217). Tested by. This grease was also subjected to a Shell Roll Test.
(ASTM D-1831). Improved low shear stability is evidenced by relatively low softening rates. The results are shown in Table I. Table I also shows the results of using other polymeric additives with the polyurea thickened grease base described above, designated Base Grease "A" in Table I. Examples 5-12 Polyurea greases made using synthetic hydrocarbon bases 1500 g of oleylamine (Adogen)
172] and 10750g Mobil MCP−
The mixture of 151 synthetic base oils was heated and stirred to 75°C. When the mixture reached 75°C, 168g of ethylenediamine was added. When its temperature becomes constant at 75°C, 3750g Mobil MCP−
836g of toluene diisocyanate in 151 was added. An additional 500 g of Mobil MCP-151 was then added and the mixture was stirred and held at 75°C for 1/2 hour. 1425 g of this mixture alone or a mixture containing 75 g of the polymers listed in Table I were subsequently heated with stirring to 150 DEG C., kept at that temperature for 30 minutes and then cooled to room temperature. This composition was passed through a 3-roll mill three times. Test results for this grease with various polymer additives are shown in Table I. The base grease prepared above is designated as base grease "B" in Table I. Example 13 Prior Art A polyurea grease containing an acrylated alkylene amine, specific additive A (Table I) in US Pat. No. 4,104,177, was prepared. This additive combines Duomeen T and oleic acid based on the method specified in the aforementioned patent.
Produced by reaction at 190°C. This additive was tested for low shear stability at a concentration of 5% by weight in the same polyurea containing the same base grease used in Examples 5-12. The results are shown in Table I.
【表】【table】
【表】
当業界の熟練者には認識されるであろうが、第
I表の結果はポリ尿素含有グリースの低剪断安定
性の向上に対する本発明のポリマーの有効性が証
明されている。
実施例9および10は、5未満のpKa値を有する
ポリマーがそのグリースの低剪断安定性の向上に
有効であることを証明している。
実施例13は、本発明のポリマーは、そのグリー
スの低剪断安定性の向上において米国特許第
4104177号のアクリル化アルキレンアミンよりす
ぐれていることをさらに示している。TABLE As those skilled in the art will appreciate, the results in Table I demonstrate the effectiveness of the polymers of the present invention in improving the low shear stability of polyurea-containing greases. Examples 9 and 10 demonstrate that polymers with pKa values less than 5 are effective in improving the low shear stability of the grease. Example 13 shows that the polymers of the present invention have been shown to improve the low shear stability of their greases.
It further shows that it is superior to the acrylated alkylene amine of No. 4104177.
Claims (1)
するのに十分な量のポリ尿素ゲル化剤、および
5.0以上のpKa値を有する少量の、ポリアミド、
ポリウレタン、ポリアミン、ポリオキサイド、ポ
リアクリルアミド、ポリビニル アルコール、エ
チレン−ビニルアセテートコポリマー及びポリビ
ニルピロリドンから成る群から選ばれるポリマー
から成ることを特徴とするグリース組成物。 2 前記のグリースが、0.1〜20重量%の前記の
ポリマーを含有する前記第1項に記載のグリース
組成物。 3 前記のポリマーが、1000以上の分子量を有す
る前記第2項に記載のグリース組成物。 4 前記のポリマーが、2000〜5000000の範囲内
の分子量および7.0以上のpKa値を有する前記第
3項に記載のグリース組成物。 5 前記のグリースが、1〜10重量%の前記ポリ
マーを含有する前記第3項又は第4項に記載のグ
リース組成物。Claims: 1. a major amount of a lubricating oil base vehicle, an amount of a polyurea gelling agent sufficient to thicken the base vehicle to a grease consistency, and
small amounts of polyamides, with pKa values greater than or equal to 5.0;
A grease composition comprising a polymer selected from the group consisting of polyurethane, polyamine, polyoxide, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl acetate copolymer and polyvinylpyrrolidone. 2. The grease composition according to item 1 above, wherein the grease contains 0.1 to 20% by weight of the polymer. 3. The grease composition according to item 2 above, wherein the polymer has a molecular weight of 1000 or more. 4. The grease composition according to item 3 above, wherein the polymer has a molecular weight within the range of 2,000 to 5,000,000 and a pKa value of 7.0 or more. 5. The grease composition according to item 3 or 4, wherein the grease contains 1 to 10% by weight of the polymer.
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