JPH04504269A - 高粘度指数ポリα―オレフィンの硫化物アダクト - Google Patents

高粘度指数ポリα―オレフィンの硫化物アダクト

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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】 殺菌性3−イミノ−1,4−オキサチイン〔技術分野〕 本発明は、ポリα−オレフィンの硫黄アダクト、並びに作動油、歯車油その他の 潤滑系統のための抗摩粍添加剤及び(又は)抗酸化剤としてのその使用に間する 。これらの組成物は、高粘度指数及び好ましい流動点指数を示し、これがこれら の組成物を含む処方物によフて保持される。これらの組成物は亜鉛及び燐を含ま な本発明は、潤滑剤に改善された潤滑特性を付与する硫黄官能基を含有する新規 なポリα−オレフィン潤滑剤に間する。特に、本発明は、潤滑剤添加化学薬品の 典型的な特性、例えば極端な圧力抗摩耗、抗さび、抗酸化特性が硫化物機能化に よって潤滑剤分子構造中に組み入れられる潤滑剤の新規なアダクトに間する。
本発明は又、すぐれた潤滑特性、例えば高い粘度指数を示す新規な潤滑剤組成物 に関する。更に詳細には、本発見は、硫合物機能化型高粘度指数ポリα−オレフ ィン(本発明中ときにHVI−PAO″と称する)のベースストック、添加剤、 並びに常用の潤滑剤、例えば酸触媒型Cse+fi体ポリオレフィン合成潤滑油 及び(又は)鉱油潤滑剤ベースストックとのブしンドを提供する。
合成油は、石油系油の性質の欠点を克服するため潤滑剤として生産された。 k irk−Oth+*erにおいて、1929年に重合オレフィンが石油系油の性 質を改善するため商業生産された最初の合成油てあフたことが報告されている0 合成油の最大の利用性は極端な温度の場合であった。約100〜125℃より高 温ては、石油系油は迅速に酸化される。高い粘度及びワックスの分離により一2 特表千4−504269 (2) 0〜−30℃の低温限界となる。この範囲外では、合成品がほとんど必要になる 6石油系油について述べられたものと同じ型の添加剤が通常使用される。合成油 の独自の性質の中には耐火性、低い粘度一温度係数及び水溶性がある。に1「臥 −叶t+a+er、ENCVCLOPEDIAOF CHEMICAL TEC HNOLOGV、r潤滑化及び潤滑剤」、14巻、496頁(1ss1)参=、 代表的な合成潤滑剤としてkirk−Othmerの参考文献は、Mobill 、SHC824及びSHC629(同じ<Mobil Oil Corpora tionの製品)、並びにシリコン、有機エステル、ホスフェート、ポリグリコ ール、ポリフェニルエーテル、シリケート及びフルオロケミカルスを挙げている (Kirk−Othmer 、 14巻、497頁)。
潤滑剤の処方は、典型的には特定の状況への応用、特に内燃機間及び機械的応用 において潤滑剤の特性を改善又は保護するために種々の化学薬品を配合する添加 剤パッケージを含む、比較的普通に使用される添加剤は、酸化抑制剤、さび抑制 剤、抗摩耗剤、流動点降下剤、洗浄剤−分散剤、粘度指数(VI)改善剤、発泡 抑制剤等を含む、潤滑剤技術のこの態様は、Kirk−叶hmerENCVCL OPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY 、 34版、 14巻、477−526頁に特定して記載されている。典型的な潤滑剤処方物中 配合される添加剤の大群によって表わされる化学構造の多様性及びそれらが添加 される量を考慮すると、潤滑剤処方技術分野の技術者は、在庫中及び使用中安定 であるか又は溶液状態である均質な処方物を提供するため実質的な挑戦に直面し ている。潤滑剤、特に本発明において興味がある型の合成潤滑剤は通常水素添加 オレフィンである。それらの炭化水素構造のために、それらは大部分極性添加剤 、例えば抗酸化剤、抗さU剤、及び抗摩耗剤等と相溶性てない。したがって、潤 滑剤を極性添加剤と相溶性にするために処方物に大量の高価な極性有機エステル を添加しなければならない。有用な商業上の処方物は、潤滑剤と添加剤との完全 に均質の潤滑剤ブレンドを得るためにのみ20%又はそれ以上のビス−トリデカ ノールアジベート等のエステルを含有してよい。
有機エステル等の可溶化剤を用いて潤滑剤の溶媒特性を改質し、一方潤滑剤添加 剤との安定なブレンドをll製する問題を解決することは、製品のコストに対す る負担の付加を越えて他の性能関係の問題を生み出すか又は強める。したがって 、この分野における従事者は、通常の物理的及びコストの負担を蒙ることなしに 、潤滑剤中に添加剤の所望の特性を組み入れる必要性の挑戦を受けている。
本発明において特に興味がある潤滑剤の1つの類は、オレフィン、特にC6〜C 2eオレフインの低重合によフて得られる合成潤滑剤である。オレフィンの接触 低重合は広範に研究されている。
この領域において有用な多くの触媒、特に配位触媒及びルイス酸触媒が記述され ている。既知のオレフィン低重合触媒は、チーグラー−ナツタ型触媒及び助触媒 添加触媒、例えばBF3又はAlCl3触媒を含む、例えば米国特許4,613 .712は、チーグラー型触媒の存在下アイソタクチックα−オレフィンの製造 を教示している。WEの配位触媒、特にシリカ支持体上クロムがWe i 8S らによりJour、 Catalysis fl旦、424〜430 (19B 4)中及び0ffen、DE3,427.319中記述されている。
文献中報告されているか又は既存の潤滑油ベースストック中使用されているポリ α−オレフィン(PAO)オリゴマーは、原料α−オレフィンの二重結合異性化 が容易におこるルイス酸触媒によフて通常得られる。その結果、このオレフィン オリコマ−は、比較的短い側鎖分枝及び内部オレフィン結合を有している。これ らの側鎖分枝はその潤滑特性を劣化させる。最近、規則的なヘッドルチール構造 をもち、かつ末端オレフィン結合を有する合成オリゴマーポリα−オレフィン潤 滑剤の1つの類が発見された。これらの潤滑剤は、著しく高い粘度指数(VT) を示し、低い流動点を有し、後に定義されるとおり、低い分校比を有することを 特に特徴とする。
作動油、歯車油及び種々の他の潤滑系中ジチオ燐酸亜鉛を亜鉛/燐を含まない抗 摩耗添加剤に置換えることは、環境を考慮するときわめて望ましい、その外、奥 、汚染、揮発性の問題を解消する硫黄含有添加剤もきわめて望ましい。最後に、 抗酸化活性及び鋼パッシベーションと合わせて抗摩耗活性を示す添加剤系又は流 体も重要である。
本発明によれば、クロム触媒型(chromium−catalyzed)ポリ α−オレフィン、例えば還元型クロムチーグラー触媒を用いて1−デセンを重合 させることによってIl造されろ1−デセンオリゴマーの硫化物との反応生成物 は、低い臭、うすい色、非汚染性、非腐食性、極度の圧力/抗摩粍及び抗酸化特 性と共にすぐれた潤滑特性を示す、クロム低重合オレフィンの骨格中への硫黄の 組込は、改善された極度の圧力/抗摩耗活性、熱安定性及び潤滑性の基礎となる 。潤滑剤そのものとして又は鉱物性もしくは合成潤滑剤中潤滑剤添加剤としてこ れらの反発生FIi物を使用することは独特のものであり、固有の内部相乗作用 のために予期されない性能の利点を生じる0本発明は又、鉱物性か又は合成潤滑 剤へのこれらの反応生成物の添加による潤滑特性の増強に間する。
その外、前述した反応生成物と少なくとも1つの遊離アミン基を有するアミン又 は窒素含有ポリマーとの反応により、独特な多官能性潤滑剤及び潤滑剤添加剤が 得られる。
図面中、1171は、l−へキサンからのHVl−PAOについてC−13NM Rスペクトルを示す。
!I!J2は、1−デセンからの5m52/S HV 1−PAOのC−13N MRスペクトルを示す。
図3は、1−デセンからの505m2/s HVI−PAOのC−13NMRス ペクトルを示す。
図4は、1−デセンからの145+a*2/ s HV I −PAOのC−1 3NMRスペクトルを示す。
図5は、1−デセンのHVI−PAO3量体のC−C−13Nスペクトルを示す 。
図6は、PAO及びHVI−PAO製造の比較である。
図7は、HVI−PAO1−デセン3量体についてC−C−13Nの化学シフト の計算値対観測値を示す。
オリゴマーの硫化物誘導体は、α−オしフィン及び硫黄又は硫黄源から形成され る、0.19未満のメチル対メチレン分校比をもつα−オレフィンオリゴマーの 反応生成物である。
1並Jヱ二 高程度指数ポリα−オレフィンに対して略称HVI−PAOにより下に示される α−オレフィンオリゴマーは、液体炭化水素である。この略称は、常用のポリα −オレフィンをいうPAOから差別されるへきである。HV I−PAOは、な かんずく下に論じられるメチル基メチレン比についてPAOから差別される。
オリゴマー中CH3基対CH2の比と定義される分枝比(branchrati o )は、Analytical Che+1istry 25巻、10号、1 466頁(1953)中公表されている、赤外法によって得られたメチル基の重 量フラクションから計算される。
メチル基の重量フラクション 本明細書に述べられている新[HVI−PAOオリゴマーの製法は、300〜4 5.000の重量平均分子量及び300〜18゜000の数平均分子量を有する オリゴマーを得るようにコントロールすることができることが見出された。炭素 数で測定して分子量はC3S〜Cl311e及び100℃において750+*+ w2/ s までの粘度の範囲であり、好ましい!!囲はCge−C+ @s@ 及び100℃において500 m*2/ s の粘度である0重量平均分子量対 数平均分子量と定義される分子量分布(MWD)は、1.00〜5のHA囲てあ り、好ましい範囲は1.01〜3、更に好ましいMWDは約2゜5である。1− アルケンのBF3又はA I CI 3触媒型重合から誘導される常用のPAO と比較して、本発明のHV I−PAOは、生成物中高い割合の高分子量水リマ ー分子を有することが見出された。
100℃において測定された新規なHVI−PAOオリゴマーの粘度は、3II I12/s〜5000ml12/sの範囲である。この新しいポリα−オレフィ ンについて粘度指数は、次の式によって定義される: V I =129.8+4.ssx (V+ee℃)O15(式中V+all’ Cは、1III2/s(センナストーク)単位の動粘IiTある)。
本発明中間示された新規オリゴマー組成物を検査して既述の分岐比及び分子量の 重要な特性−m2/c の以外その独特な構造を定めた。蒸留によって2量体及 び3量体フラクションを分離し・、その成分をガスクロマトグラフィーによって 更に分離した。HVI−PAOオリゴマーの全反応混合物と共にこれらの低級オ リゴマー及び成分を赤外スペクトル法及びC−13NMRを使用して研究した。
これらの研究によって、本発明の生成物のきわめて均一な構造組成(特にBF= 、AlCl3又はチーグラー型触媒によって得られる常用のポリα−オレフィン と比較される時)が確認された。C−13NMHの構造異性体を同定する独特な 能力によって低級オリゴマーフラクション中割々の化合物の同定が得られ、低い 分校比及びすぐれた粘度指数の知見と矛盾しない、比較的高分子量のオリゴマー 中に存在する比較的均一な異性体ミックスfe確認することができた。
本発明中使用されるオリゴマーは、2〜約20の炭素原子を有するオレフィン、 例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1− オクテン、1−デセン、1−1デセン及び1−テトラデセン、並びに分枝鎖異性 体、例えば4−メチル−1−ペンテンから形成される。オレフィン含有精油所1 輯も使用するのに適当である。しかし、本発明において使用されるオレフィンは 、好ましくはα−オレフィン系、例えば1−ヘプテンないし1−へキサデセン、 更に好ましくは1−オクテンないし1−テトラデセン、又はこのようなオレフィ ンのiH合物である。
本発明によるα−オレフィンのオリゴマーは、0.19未満の低い分数比及び既 知の商業上の方法によフて得られる高い分枝比をもつα−オレフィンオリゴマー に比してすぐれた潤滑特性を有する。
この新しい類のα−オレフィンオリゴマーは、α−オレフィンの二重結合の大部 分が異性化しない低重合反応によって製造される。これらの反応は、支持型金属 酸化物触媒例えばシリカ上Cr化合物又は他の支持型I UPACff1期律表 VIB族化合物によるα−オレフィン低重合を包含する。最も好ましい触媒は、 不活性支持体上低原子価VIB族金属酸化物である。好ましい支持体は、シリカ 、アルミナ、チタニア、シリカ−アルミナ、マグネシア等を包含する。支持材料 は、金属酸化物触媒を結合する。少なくとも40X1(1’+nmの孔口を有す る多孔性基材が好ましい。
支持材料は、通常高い表面積及び大きい孔容積を有し、平均孔径は40X10− ’m+w〜350X10−”ta覆である。高い表面積は、大量の高分散性活性 クロム金属中心を支持し、そして最大の金属利用効率を得、その結果きわめて高 い活性の触媒を生じるために有刊である。支持体は、少なくとも40X10−7 mmの大きい平均孔口を有すべきてあり、約60X10−7mmより大きい平均 孔口が望ましい。この大きい孔口によって活性触媒金属中心へ、又それからの拡 散の制限はなくなるので触媒の生産性が最適となる。又、この触媒が固定床又は スラリ反応器中使用され、そして多数回再循環、再生される場合には、取扱い又 は反応の間の触媒粒子の損耗又は崩壊を防止するため良好な物理的強度を持つシ リカ支持体が好ましい。
支持型金属酸化物触媒は、好ましくは支持体上に水又は有機溶媒中金属塩を含浸 させることによプて製造される。いずれの当該技術に知られている溶媒でも、例 えばエタノール、メタノール又は酢酸を使用することができる0次にこの固体触 媒プレカーサーを乾燥し、空気その他の酸素含有ガスによつて200〜900℃ において焼成する。その後いくつかの種々の周知の還元剤のいずれか、例えばC o、H2,NH3,H2S、SC2,CH3SCH3゜Rsk l 、RaB  s R2M g 、RL I* R2Z n (ただしRはアルキル、アルコキ シ、アリール等である)等の金属アルキル含有化合物によって還元される。
別法として、VIB族金属を還元形、例えばCr(n)化合物で基材に施用する ことができる。得られた触媒は、室温未満〜約250℃の範囲の温度において1 3Pa (0,1気圧)〜34800Pa (500ps i)の圧力でオレフ ィンを低重合させる場合きわめて活性である。オレフィンと触媒との接触時間は 、1秒から24時間まで変えることができる。この触媒は、バッチ型反動器中又 は固定床連続流反応器中使用することができる。
一般に金属化合物、例えば酢酸塩又は硝酸塩等の溶液に支持材料を添加してよく 、次にこの混合物を混合し、室温において乾燥する。乾燥固体ゲルを約600℃ まで順次高温において約16〜20時間パージする。その後触媒を不活性雰囲気 下250−450℃の温度まで冷却し、それと純還元剤の流れを、輝橙色から淡 青色への明らかな色の変化によって示されるような触媒を還元するのに十分なC Oが通過する間接触させる。典型的には、触媒を低原子価CrII状態に還元す る2倍の化学量論的過剰と均等な量のCOで触媒は処理される。最後に触媒を室 温に冷却すると、いつでも使用できる。
生成物オリゴマーは、きわめて広い範囲の粘度を有し、高性能潤滑用途に適した 高い粘度指数である。生成物オリゴマーは又、大部分均一なヘッド−テール連結 のアタクチックな分子構造を有し、構造中若干のヘッド−ヘッド連結がある。こ れらの低い分校比のオリゴマーは、均等な粘度の先行技術のオリゴマーより少な くとも15〜20単位、そして典型的には30〜40単位高い高粘度指数を有す る(先行技術のオリゴマーの方が高い分校比、そして対応して低い粘度指数を有 するのが晋通である)。これらの低い分校比のオリゴマーの方がよいか又は比肩 し得る流動点を有する。
本明細書中前述したとおり、種々の酸化状態の支持型Cr金属酸化物は、シリカ 上CrO3によって製造される触媒を使用してC3〜C211のα−オレフィン を重合させることが知られている(H,L、 kraussのDE342731 9及びJournal of Catalysis88.424〜430.19 84)、この参考開示は、通常100℃未満の、低い温度において重合が起こっ て接着性ポリマーを生じること、又高温においては、触媒は異性化、クラッキン グ及び水素移動反応を促進することが教示している0本発明によって反応条件下 、そして副反応、例えば1−オレフィン異性化、クラッキング、水素移動及び芳 香化を最小にする触媒を使用して低分子量オリゴマー生成物が得られる。i4滑 油ベースストックとじてか又は他の潤滑油ベーススト・ンクとのブレンド用スト ックとして使用するのに適した新規な低分子量生成物を得るため、本発明の反応 は、高分子量ポリα−オレフィンを得るのに遇した温度より高い温度(90〜2 50℃)において実施される。本発明中使用される触媒は、オリゴマーの低分子 量流体が得られる時高温においてさえ有意な量の副反応を起こさない。
即ち、本発明の場合触媒は、すべての副反応を最小にするが、α−オレフィンを 低重合させて高い効率で低分子量水リマーを生しる。クロム酸化物、特に+3酸 化状態をもつクロミアは、純粋か又は支持型で、二重結合異性化、脱水素、クラ ッキングを触媒作用することが先行技術において周知である。支持型酸化クロム の正確な種別を決定することは困難であるが、本発明の触媒はシリカ上支持され たCr(If)を多く含むと考えられており、これは有意な童の異性化、クラッ キング又は水素添加反応等を起こすことなしに高い反応温度においてα−オレフ ィン低重合の触媒作用の活性が高い。しかし、引用文献中製造された触媒は、C r(m>を多く含む可能性がある。それらは、低い反応温度においてα−オレフ ィンの重合を触媒作用して高分子量のポリマーが得られる。しかし、参考文献が 教示するとおり、望ましくない異性化、クラッキング及υ水素添加反応が高温に おいて起こる。対照的に、本発明においては潤滑剤生成物を得るのに高温が必要 である。先行技術は又、Cr(m)を多く含む又は高酸化状態の支持型Cr触媒 が1−ブテンの重合より103倍高い活性で】−ブテン異性化を触媒作用するこ とを教示する。触媒の品質、製法、処理及び反応条件は、触媒の性能及び生成物 の組成に対して決定的てあり、本発明を先行技術から差別化する。
本発明においては、供給原料を基にしてきわめて低い触媒濃度、10重量%〜0 .01重量%を使用してオリゴマーを得る。一方、引用文献においては供wiI 原料に対して1:1の触媒比を使用して高ポリマーを製造する。本発明において 比較的低い分子量の材料を得るのに比較的低い触媒濃度によることは、引用文献 中の結果と比較して、通常の重合理論と逆になっている。
本発明中製造される1−オレフィンのオリゴマーは、高い分子量をもつ、半固体 である先行技術によりて得られるポリマーよりはるかに低い分子量を通常有する 。高分子量のポリマーは潤滑剤ベースストックとして適していない、これらの高 ポリマーは、合成からの検出し得る量の2量体又はsji体(C+5−Cse) 成分を冑しない、これらの高ポリマーは又きわめて倣い不飽和を有する。
しかし、本発明における生成物は、室温において自由流動性であり、潤滑油ベー スストックとして適しており、有意な量の2量体又は3量体を含有し、高い不飽 和を有している。
硫黄は、液相の不飽和材料とその融点を越える温度において反応し、そこにおい て溶液−分散液が形成される。オリゴマーは、それ自体使用の前に水素添加され てよいが、本明細書中に記載される反応に先立ってオリゴマーは水素添加されな い。実用的には、反応の温度は140℃〜180℃である。一般に、硫化物、二 硫化物、ポリ硫化物及びそれらの混合物が形成される。
クロム触媒型ポリα−才しフィンの硫黄含有異項環化合物、例えばジメルカプト チアジアゾール、メルカブトーヘンズイミダゾール、メルカプトベンゾチアゾー ルの存在下の確黄及U(又は)硫化水嚢による硫化は、硫黄含量が増強された低 腐食性の生成物を生成することができる。硫黄含量はオリゴマーを基にして0゜ O1〜5、好ましくは0.1〜1モルの範囲である。他の用語で表現すると、本 発明の硫黄アダクトは0.01〜10M量%の硫黄、好ましくは0.1〜5重量 %の硫黄を含有することができる。
これらのアダクトは、良好な抗摩耗及び抗酸化特性を持つべきである。これらの アダクトは高い分子量を有するので、揮発性は問題にはならない、その外、低分 子量オレフィンの使用の場合によく遭遇する色及び奥は問題ではない。クロム触 媒型オレフィン及び硫化燐から誘導されるアダクトは、硫黄と燐との闇の相乗作 用から抗酸化抗摩耗特性が増強されているべきである。ハロゲン化硫黄(例えば 、32C1,52C12等)を用いる硫化は、更に化学作用を受けることができ るスルホクロル化中間体を生成する。
例えば、スルホクロル化中間体は、上述したとおり、いずれのメルカプタン又は 異項環化合物とも反応することができ、又は脱ヒドロハロゲン化を受けることが できる。これら中間体は又、所望の特性、例えば、被分散性、洗浄性、極度の圧 力/抗摩耗、乳化、脱乳化、腐食抑制、抗さび阻害、抗汚染、摩擦低減等を達成 するためにアミン、官能型アミン、燐含有化合物と反応させてもよい。
これらの独特な硫化型(Sυ1furized)オレフィンのスカヘンジャーオ レフィンとの後反応は、匹敵するもののない低い腐食性、並ひに改善された溶解 性及び性能をもつ生成物を生成することができる。
クロム触媒型ポリα−オレフィン及び種々の異なフた硫黄源の反応から得られる 生成物は、組成及び構造だけでなく、利用度においても独特である。この独特な ことの一部は、クロム触媒型オレフィンオリゴマー自体から由来する。一般に、 それらはある程度において比較的高いVlを有し、慣用の高VTil滑油オレフ ィンより増強された反応性を有する。その外、クロム触媒型オレフィンオリゴマ ーは、比肩し得るポリイソブチレンオレフィンより改善された略安定性を有する 。これらのオレフィンの骨格上への硫黄の繍込みは、慣用の硫化オレフィン、例 えば硫化イソブチレンより若干の独特かつはるかに望ましい特性、例えば増強さ れた溶解性、低い腐食性、すぐれた極度の圧力/耐摩耗特性、良好な抗酸化特性 、低い色、低い臭及び非汚染性を付与する。上の特性の外に、これらの材料は、 良好な熱安定性及びすぐれた潤滑性を定するものではない。
!!■ 下の実施例A−H中記載される本発明の硫黄誘導体を製造する際、以下述べる合 成によって2種のHVI−PAOが用いられた。
100℃において20−−2/s の公称粘度を有するHVI−PAOは、次の 操作によフて製造された。窒素スバージング及び4A分子ふるい上に通すことに よって精製された1−デセン100重量部を乾燥窒素プランケラティングされた 反応器に仕込んだ。
次に185℃にこのデセンを加熱し、反応温度を185℃に保ワて、7.0時間 にわたって連続的に更に精製1−デセン500重量部と共にシリカ上前還元した 1%クロム触媒3.0重量部を添加した。1−デセン及び触媒添加完了後反応剤 を185℃において更に5.0時間保存して反応を完了させた0次に生成物を濾 過して触媒を除き、270℃及び267Pa (2mmHg)の圧力にストリッ ピングして未反応の1−デセン及び不要の低分子量オリゴマーを除去した。
100℃において149IIllI2/Sノ公称粘度を有するHV I−PAO は、1−デセン/触媒添加時間が9.0時間てあり、1−デセン/触媒添加後保 持時間が2.0時間であり、そして反応温度が123℃であったことを除いて、 上と同様の操作によって製造された。
K芝伍Δ 20 m*2/ s 潤滑性オレフィン100g (0,100モル)及び硫黄 3.2g (0,100モル)の懸濁液を、ガラス反応話中窒素スバージング下 に撹拌下140℃に加熱した。この反応混合物を2.5時間140℃に保持した 0次に反応混合物を室温まで冷却し、その時ヘキサン1001を添加し、0.5 時閉撹拌した。
反応混合物を濾過して未反応の硫黄(1,82g)を除去した。
次に生成物を珪藻土を通して真空i!過し、揮発分を真空下除去して透明黄色の 油(94,5g)を得た。
この生成物は次の元素分析を有していた:裏激■ 1見■ 5% 1.10 3.1 左胤一旦 2011112/Sl滑油オレフイン100.0g (0,100モル)及び硫 黄1−6g (0,05モル)を使用して実施例1の操作をくり返した。生成物 は透明黄色の油(92,3g)であり、次の元素分析を有していた: 裏五皿 1罠皿 5% 0.92 1.57 友胤叢旦 20mm2/5ill滑油オレフイン100.0g (0,100%ル)及び硫 黄0.32g (0,01モル)を使用して実施例1の操作をくり返した。生成 物は透明黄色の油(95,34g)であり、次の元素分析を有していた: 11皿 11皿 5% 0.3 0.32 !胤叢旦 20+s2/5i18滑油オレフィン30g (0,030モル)、硫黄0.4 8g (0,015モル)及び2,5−ジメルカプト−1゜3.4−チアジアゾ ール0.45g (0,003モル)を使用して実施例1の操作をくり返した。
生成物は透明黄色の油(26゜95g)であり、次の元素分析を有していた:i 五M FitL1!IL S% 0.5 1.0 i胤阻旦 145sa@2/s m滑油オレフィン100g (0,03モル)及び硫黄1 .0g (0,03モル)を使用して実施例1の操作をくり返した。生成物は透 明黄色の油(97,46g)であり、次の元素分析を有していた: !Lf!LliL裏I 5% 0.5 1.0 大Ji!411 145s雪27s 111滑油オレフィン10g (0,03モル)及び硫黄0 .5g (0,0115モル)を使用して実施Mlの操作をくり返した。生成物 は透明淡黄色の油(99,73g)であり、次の元素分析を有していた: !應1 1罠逼 8% 0.5 0.5 尤さ阻旦 145■■27s 潤滑油オレフィン100.0g (0,03モル)及び硫黄 0.1g (0,003モル)を使用して実施例1の操作をくり返した。生成物 は透明無色の油(94,96g)であり、次の元素分析を有していた: !Jj[1lt1皿 8% 0. 1 0.1 に息阻旦 145ms+2/ s m滑油オレ’フィン30g (0,0094モル)、硫 黄0.15g (0,0046モル)及び2,6−ジメルカブトー1.3.4− チアジアゾール0.14g (0,00094モル)を使用して実施例1の操作 をくり返した。生成物は透明黄色の油(26,55g)であった。
、パ 上の実施例の生成物を初めに機能化流体として評価した。結果を全合成級自動車 エンジン油及び非機能化潤滑油オレフィンと比較した。これらのデータは4ボー ル摩耗装置(Four−Ball讐earApparatus ) (20Or  pm、 93℃(200″F)、60Kg)で得られた。
試験油 上の実施例の生成物を標準試験鉱油中2重量%の濃度においても評価した。結果 を添加剤のない試験油と比較した。これらのデータは4ボール摩耗装置t(20 Orpm、93℃(200°F)、60 Kg)で得られた。
試験油 0 2.4 550.に れらのデータは、本発明の化合物が鉱物性ムースストック中有効な抗摩耗添加剤 として機能することを例示する。
ジチオ燐酸亜鉛の適当な代替物として無亜鉛抗摩耗添加剤を使用することが非常 に望ましい。例えば、ジチオ燐*Znを用いて処方された作動油は、環境上許容 されなくなって来ている。現在無亜鉛抗摩耗添加剤は、合成自動車エンジン油中 使用するために要求されている。
高■■濶滑油オレフィンから由来する硫化型添加剤は、きわめてうすい色及び慣 用の硫化型オレフィンと比べてよい奥を有する。
この新しい年代の抗摩耗添加剤は、合成ペースストック、例えば超高Vlベース ストック中良好な溶解性及び低い腐食性を有することが期待される。WL化型多 機能濶滑油は、多面にわたる初期相乗作用の結果性能像がすぐれていることが期 待される。
次の実施例は、他のHAT−PAOの製造及びその性質を記述する。
!胤土1 酢酸クロム(Iり(Crg(OCOCH3)J2H20)1.9g(5,58モ ル)(市販)を熱酢酸501に溶解する0次に8−12メツシユ径、300+w 2/gの表面積及び1 ml/ gの孔容積のシリカゲル50gも添加する。溶 液の大部分はシリカゲルによって吸着される。この最終混合物をロータパップ( rot、avaEl) 上室温において半時間混合し、オーブン−ディツシュ中 室温において乾燥する。最初に、乾燥固体(20g)をチューブ炉中250℃に おいてN2てパージする。次に炉の温度を2時間400℃に上げる。次に温度を 600℃にセットし、乾燥空気で16時間パージする。この時点て触媒をN2気 流中冷却して300℃の温度とする0次に純CO(Mathesonから99. 99%)の気流を1時間導入する。最後に、触媒をN2気流中冷却して室温とし 、使用てきる状態とする。
i息叢2 実施例1中製造された触媒(3,2g)をN2ブランケツテイングした乾燥箱の 内側で9.5mm(3/8”)のステンレススチール管状反応器中に詰める。N 2雰囲気中反応器を次に単一帯域Lindberg炉によって150℃に加熱す る。予備精製したl−J\キセンを965KPa (140ps i)及び20 +al/時閏において反応器中にポンプ送入する。液体流出物を集め、未反応の 出発物質及び低沸点物質を7Pa (0,05m+iHg)においてストリッピ ングする。残留する透明無色の液体は、潤滑剤ペースストックとして適している 粘度及びVlを有する。
寡患■旦 実施例2と同様に、新しい触媒試料を反応器中に仕込み、1−ヘキセンを101 KPa(1気圧)及び毎時10s+Iにおいて反応器にポンプ送入する。下に示 すように、高粘度及び高vIの潤滑油が得られる。これらの実験は、異なった反 応条件において、高い粘度の潤滑油生成物を得ることができることを示す。
罰 −a−f 100℃ 620 1048 Vl 217 263 案遊LfL4− 大孔容合成シリカゲル上1%Crを含有する市販のクロム/シリカ触媒を使用す る。触媒をまず800℃において16時間空気で焼成し、300℃において1. 5時閉COて還元する。次にこの触W3.5gを管状反応器中に詰め、N2雰囲 気下に100℃に加熱する。1−ヘキセンを毎時28−1の割合でl気圧におい てポンプ送入する。生成物が集められ、次のとおり分析される740℃ 254 8 2429 3315 9031100℃ +02 151 197 437 Vl 108 164 174 199これらの実験は、異なったシリカ上Cr 触媒もオレフィンを低重合させて潤滑油生成物を得るのに有効であることを示す 。
1立叢旦 実施例4におけるように、精製した1−ヘキセンを1720〜2210KPa  (250〜320ps i)において反応器にポンプ送入する。生成物を周期的 に集め、沸点343℃(650°F)未満の軽質生成物をストリッピングする。
高いV 1を持つ高品質の潤滑油が得られる(次の表弁明)。
反応 WHSV 潤滑油生成物特性 !芝阻旦 異なった温度における1−ヘキセン低重合を試験するに当って同様な触媒を使用 する。1−ヘキセンを281部時間及び101Kpa (1気圧)において供給 する。
40℃ 3512 3760 100℃ 206 47 V I 174 185 犬胤叢ヱ 実施例4において製造されたものと同様な触媒1.5gをN2雰囲気下に2頚フ ラスコに添加した0次に1−ヘキセン25gを添加した。このスラリをN2雰囲 気下に2時間55℃に加熱した。
次に若干のへブタン溶媒を添加し、触媒を濾過によって除去した。
溶媒及び未反応の出発物質をストリッピング・オフじて61%の収量で粘稠な液 体を得た。この粘稠な液体はそれぞれ100℃及び40℃において1536及び 51B21開2/s の粘度を有していた。この実施例は、この反応をバッチ操 作で実施することができることを示した。
下に述べる1−デセンオリゴマーは、精製した1−デセンをシリカ上活性化クロ ム触媒と反応させることによって合成された。
この活性化触媒は、シリカゲル上酢酸クロム(Crl又は3%)を500〜80 0℃において16時間焼成し・、続いて触媒を300〜350℃において1時間 COて処理することによって製造された。1−デセンをこの触媒と混合し、16 〜21時間反応温度に加熱した。次に触媒を除き、粘稠な生成物を蒸留して20 0℃及び13Paにおいて低沸点成分を除いた。
HVI−PAOのこの潤滑油合成について反応条件及び結果を下に要約する。
8 3重量% 700℃ 350℃ 4090〜 − し 1 1ゴマ−゛ 8 0.14 +50.5 22.8 1819 0.15 301.4 4( 1,+ 186+0 0.16 1205.9 128.3 .212II O ,155238,0483,1271′−−!r リ − ゛ リプマー ( 表−−9 120,2428,95,21136 130,19424゜6 41.5 14814 0.19 1250 too  16815 0.19 1247.4 98.8 16にれらの試料は市場か ら得られる。それらは、表2中の試料より高い分校比を有する。又、それらは以 前の試料より低いvlを有している。
これらの2組の潤滑剤の比較は0.19未満、好ましくは0゜13〜0.18の 分校比を持つα−オレフィン、例えばl−デセンのオリゴマーがより高いvlを 有し、よりよい潤滑剤であることを明らかに示す。本発明によって製造される例 は、0.14〜0.16の分枝比を青し、すぐれた品質の潤滑油を生じ、それら は100℃において3〜483 、1 mm?/ s の広い範囲の粘度を有し 、粘度指数は130〜280である。
左胤阻上旦 大孔容シリカゲル上1%Crを含有する市販のシリカ上Cr触媒を使用する。ま ず触媒を700℃において空気で16時間焼成し、350℃においてCOて2時 間還元する。適当な反応器中1−デセン200重量部にこの活性化触媒1.0重 量部を添加し、185℃に加熱する8反応器に2〜3.5部/分において1−デ センを連続的に添加し、1−デセン100部の供給毎に触媒0゜5重量部を添加 する。1−デセン1200部及び触媒6部を仕込んで後、スラリを8時間撹拌す る。触媒を濾過し、(13Paにおいて)150℃未溝の沸点の軽質生成物をス トリッピングする。
残留する生成物を珪藻土上N】触媒を用いて200℃において水緊添加する。! 終生酸物は100℃において粘度18.5m*2/s、V116!5及び流動点 −55℃を有する。
!息叢1ヱ 実施例16と同様、ただし反応温度は125℃である。最終生成物は100℃に おいて粘度145mw2/s 、VI214、流動点−40℃を有する。
!隻五1旦 実施例16と同様、ただし反応温度は100℃である。最終生成物は100℃に おいて粘度298g+m2/s 、V I 246及び流動点−32℃を有する 。
実施例16〜18における最終潤滑油生成物は、次の量の2量体及び3!体、並 びに異性体分V(分布)を有する。
流動点、℃ −55℃ −40℃ −322量体重量% 0.01 0.0!  0.027n−エイコサン 51% 28% 73%9−メチルノナコサン 4 9% 72% 27%31i体重量% 5.53 0,79 0.27n−オク チルトコサン 55 48 449−メチル、11−オクチル ヘネイコサン 35 49 40 その他 10 13 1に れらの3実施例は、広い粘度の新し・いHVI−P、AOが種々の割合て独特な 構造の2を体及び3!体を含有することを示す。
分子量及び分子量分布は、Milton Roy Co、からのCon5tan +etr i c■高圧、二元ピストンポンプ及びTracor 945 L  Cデテクターより構成される高圧液体クロマトグラフィーによフて分析される。
分析の間、系の圧力は4500KPa (650ps i)であり、THF溶媒 (HPLC級)配送速度は毎分1alである。デテクターブロック温度は145 ℃にセットされる。THF溶媒m1中Pぺ01gft溶解することによって調製 された試料1がクロマトグラフ中に注入される。この試料は、シリーズて次のカ ラム(すへてWaters As5ociatesから)上溶離される: Ul tratyragel l05A。
P/N 10574、Ultratyragel IO’A、、P/N 105 73、Ultratyragel 103A。
P/N 10572、Ultratyragel 500A、 P/N 105 71゜分子量は、MobilChemical Co、からの市販のPAOSM obil 5HF−61及び5HF−81及び5HF−401に対して較正され る。
次の表は、実施例16〜18の分子量及び分布を要約する。
同様な条件下に、:3ea+2/sの低粘度段U300m■2/Sの高粘度を持 ち、Vlが130〜280である)(VT−PAO生成物を得ることができる。
触媒として支持型VIB族酸化物を使用してオレフィンを低重合させ、低流動点 を有する低分枝比潤滑油生成物を得ることは従来知られていなかった。腐食性の 助触媒を使用せずそして広い範囲の粘度及び良好なVlを有する潤滑油を生しる 。低い分校比を有する構造をもつオリゴマーを触媒で得ることも従来知られてお らず、更に特定すると、約0.19未満の分枝比を有する潤滑油の製造も従来知 られていなか)た。
i1五1旦 本発明の1−ヘキセンHV I−PA○オリゴマーは、きわめて均一な線状CA 分分校有し、規則的なヘット−テールの連結を含有することが示された。規則的 なヘット−テール連結からの構造の外に、骨格構造は若干のヘッド−ヘッド連結 を有し、NMRによって確認される次の構造が示される:H(CHCH2) − (−CHa CH) vH(CH2) a (CH2) 3 CH3CH= 宜遊」12カー NMRポリ(]−ヘキセン)スペクトルを図1に示す。
還元原子価状態の支持型クロムによる1−デセンの低重合も、1−ヘキセンオリ ゴマーと類似の構造を持つHVI−PA○を生し・る。軽質フラクションを除去 するため蒸留し、水素添加して後の潤滑剤生成物は、特徴的なC−13NMRス ペクトルを有する0図2,3及び4は、100℃において5ITIII2/S、 50nn2/S及び145 mm2/ s の粘度をもつ典型的なHVI−PA O潤滑油生成物のC−13NMRスペクトルである。
次の表、表Aは図2についてNMRデータを示し、表Bは図3についてNMRデ ータを示し、表Cは図4についてNMRデータを示す。
表A(図2) ’ ts H ll 36.788 153096. 18412 36.593 14568 ]、 18613 36.447 132292. 18914 36.057  152778. 18415 35.619 206141. 18416  35.082 505413. 26.817 34.351 741424.  14.318 34.059 1265077、 7.6519 32.20 7 5351568. 1.4820 30.403 3563751. 4. 3421 29.965 82947?3. 2.5622 29.623 4 7+4955. 3.6723 28.356 369728. 10.424  28.161 305878. 13.225 26.991 148126 0. 4.8826 22.897 4548162. 1.7627 20. 265 227694. 1.9928 14.221 4592991. 1 .62表B(図3) 凰 な旦江ルΩ 擾ツ 組U 1 1198.98 79.147 18562 1157.95 77.00 4 +0403 1126.4B 74.910 10254 559.57  37.211 49+5 526.61 35.019 8056 514.8 9 34.240 +2987 509.76 33.899 1140B 4 91.45 32.681 8979 482.86 32.097 9279 IQ 456.29 30.344 49721+ 488.24 29.80 8 97+112 444.58 29.564 746315 342.77  22.794 978216 212.40 14.124 8634+7  0.00 0.000 315 表C(図4) 1 76.903 627426. 2.922 40.811 901505 . 22.83 40.568 865686. 23.14 40.324  823178. 19.55 37.158 677621. 183゜6 3 6.915 705894. 181゜? 36.720 669037. 1 83゜8 36.428 691870. 183゜9 36.233 696 323. 18+。
10 35.259 +315574. 155゜11 35.015 147 1226. 152゜+2 34.333 1901096. +21゜13  32.726 1990364. 120゜14 32.141 203191 10. 2.8115 3]、362 1661594. 148゜16 30 .388 95+6199. 19.617 29.901 17778892 . 9.6418 29.609 18706236. 9.1719 28゜ 39] 1869681. 122゜20 27.514 1117864.  173゜21 26−735 2954012. 14.022 22゜839  20895526. 2.1723 14.169 16670130. 2 .06一般に、この新規なオリゴマーは、nが3〜17であることができる次の 規則的なヘット−テール構造:(CH2CH)−一 (CH2)、 CR3 を有し、若干のへラド−ヘッド構造がある。
1−デセンHVI−PAOオリゴマーの3量体は、短径路装置中165〜210 ℃の範囲で0. 1〜0.2torrにおいて20sn2/s の合成されたま まのHVl−PAOから蒸留によってオリゴマー混合物から分離される。水素添 加されていない3量体は、次の粘度特性を示した: ■(40℃)=14.88+u2/s : V(100℃)=3.67+n2/ s : V T =137この3量体を珪藻土上N:水素添加触媒を用いて23 5℃及び4200KPaのR2において水素添加して次の特性を有する水素添加 HVI−PAO3量体を得る: ■(40℃)=16.66 : V(100℃)=3.91 V T =133 流動点=−45℃未満 この3量体は、ガスクロマトグラフ分析によって、次の条件下1810秒及び1 878秒の滞留時間をもつ2種の成分より本質的に構成されることが示される。
GCカラム−60m毛細管カラム、0.32m5id%os 25gnのフィル ム厚さをもつ固定相5PB−1でコーティング、5upel。
クロマトグラフィーサブライズから市販、カタログNo、2−4046゜ 分離条件−Varianガスクロマトグラフ、モデルNo、3700、フレーム イオン化デテクター及びスプリット比約50をもつ毛細管注入器口を備える。N 2キャリヤーカスフロー速度は2.51/分である。注入器口温度300℃:デ テクター口温度330℃、カラム温度は、初期45℃に6分間セットされ、プロ グラムは、15℃/分において300℃の最終温度まで加熱そして最終温度にお いて60分間保持である。試料注入サイズは1マイクロリツトルである。これら の条件下では、GCC標準−ドデカンの滞留時間は968秒である。
蒸留されたC30生成物のC−13NMRスペクトル(図5)により化学構造が 確認される。表りは図5についてC−C−13Nデータを列挙する。
表D(図5) パ 官 R 342,38816612,263゜ 4 37.80? 40273. 5.905 37.319 +2257.  16.26 36.539 11374. 12.17 35.418 116 3+、 35.38 35、+26 33099. 3.149 34.638  3927?、 14.6In 34.054 110899. 3.3211  33.615 +2544. 34.912 33.469 13698.  34.213 32.981 11278. 5.69+4 32.835 1 3785. 57.415 32.201 256181. 1.4116 3 1.811 17867、 24.6!7 3+、470 13327. 57 .4+8 30.398 261859. 3.3619 29.959 54 3993. 1.8920 29.618 317314. 1.192+ 2 8.838 11325. 15.122 28.351 24926. 12 .423 28、+56 29663. 6.1724 27.230 440 24. 11.725 26.986 125437. −0.26126 2 2.892 271278. 1.1527 20.260 +7578. − 22.12B 14.+67 201979. 2.01このC−13スペクト ルの個々のピークの帰属はI!!5に示される。これらの構造に基づいて、計算 された化学シフトは観察された化学シフトに細かくマツチした。炭化水素の化学 シフトの計算は、G−C1Levy及びG、L、 Ne1son ”Carbo n−13NMR4or OrganicChemists″、1972、Joh nいley d 5ons、 Inc、13m、38〜41頁に記載されている とおり実施される。これらの成分は、赤外及びC−13NMR分析によって9− メチル、11−オクチルヘネイコサン及び11−オクチルトコサンと同定され、 1:lO〜10:1のヘネイコサン対トコサンの比で存在することが見出された 。本発明の方法によって得られる水素添加1−デセン3量体は、60℃において 1.4396の屈折率を有する。
本発明の方法は、商業的に実施されているBF3又はA I Cl sによる1 −アルケン低重合によって得られる2量体に比して賢くべき単純かつ有用な2量 体を生じる。典型的には、本発明においては有意な割合の水素添加されていない 2量体化1−アルケンは、次のとおりビニリゾニル構造: CH2:CRIR2 (ただしR1及びR2は、1−アルケン分子のへフドーテール付加からの残留分 を表わすアルキル基である)を有している。例えば、本発明の1−デセン2量体 は、GCによって決定される場合、3種の主成分のみを含有していることが見出 された。C10NMR分析を基にして、水素添加されていない成分は、8−エイ コセン、9−エイコセン、2−オクチルドデセン及び9−メチル−8又は9−メ チル−9−ノナデセンであることが見出された。水素添加された2量体成分は、 n−エイコサン及び9−メチル、ナコサンであることが見出された。
浄8(内容に変更なし) 圀 1 匝 ダ 四 6 手続補正書 平成2年12月28日

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.a−オレフィンから形成される不飽和オリゴマー組成物の液液体硫黄アダク トであって、該オリゴマーが0.19未満のメチル基対メチレン基分枝比を有し 、硫黄アダクトが硫化物、二硫化物、ポリ硫化物及びそれらの混合物から選択さ れる硫黄アダクト。
  2. 2.a−オレフィンが2〜20の炭素原子を有する請求項1記載の硫黄アダクト 。
  3. 3.誘導体がオリゴマーのモル数基準で0.01〜5モルの硫黄含量を有する請 求項1記載の硫黄アダクト。
  4. 4.誘導体がオリブマーのモル数基準で0,1〜1モルの範囲の硫黄含量を有す る請求項1記載の硫黄アダクト。
  5. 5.a−オレフィンが1−デセンである請求項1記載の硫黄アダクト。
  6. 6.a−オレフィンが1−デセンであり、オリゴマーが図2のC−13 NMR を示す請求項1記載の硫黄アダクト。
  7. 7.該オリゴマーが30〜1500の炭素原子を有する請求項1記載の硫黄アダ クト。
  8. 8.アダクトが亜鉛及び燐を含まない請求項1記載の硫黄アダクト。
  9. 9.オリゴマーが3mm2/s〜5000mm2/sの100℃における粘度の 特性を持つ請求項1記載の硫黄アダクト。
  10. 10.潤滑性の油及び抗摩耗添加剤として請求項1記載の硫黄アダクトよりなる 潤滑剤。
  11. 11.潤滑性の油が鉱油又は合成潤滑性油である請求項10記載の潤滑剤。
  12. 12.合成潤滑性油が1−デセンのオリゴマーである請求項11記載の潤滑剤。
  13. 13.a−オレフィンが2〜20の炭素原子を有する請求項11記載の潤滑剤。
  14. 14.アダクトがオリゴマーのモル基準で0.01〜5モルの硫黄含量を有する 請求項10記載の潤滑剤。
  15. 15.オリゴマーが図2のC−13 NMRを示す請求項12記載の潤滑剤。
  16. 16.オリゴマーが部分構造 (CH2−CH)− (CH2)7 (CH3) を含む請求項12記載の潤滑剤。
  17. 17.亜鉛を含まず、かつ燐を含まない請求項10記載の潤滑剤。
  18. 18.潤滑性の油が鉱油、合成潤滑剤、グリース、粘稠化潤滑剤及びそれらの混 合物から選択される請求項10記載の潤滑剤。
  19. 19.アダクトが潤滑剤50〜100%よりなる請求項10記載の潤滑剤。
  20. 20.分散剤、洗浄剤、極度の圧力/抗摩耗剤、抗酸化剤、乳化剤、脱乳化剤、 腐食抑制剤、抗さび抑制剤、抗汚染剤、摩擦低下剤及びそれらの混合物よりなる 群から選択される請求項19記載の潤滑剤。
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