JPH07508783A

JPH07508783A - 高粘度指数および改良された低温挙動を有するベースオイル

Info

Publication number: JPH07508783A
Application number: JP6502904A
Authority: JP
Inventors: ボンガート、フランク; ヴィントゲス、ニコル
Original assignee: ヘンケル・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェン
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-09-28
Also published as: DE59302760D1; US5503762A; EP0649457B1; EP0649457A1; DE4222341A1; ATE138681T1; ES2087751T3; WO1994001516A1

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】高粘度指数および改良された低温挙動を有するベースオイル本発明は、複合エステルおよび非分岐の１価アルコールのアジピン酸エステルを含んでなる、高粘度指数および改良された低温挙動を有するベースオイル、これらベースオイルの製造方法、および圧媒油、コンプレッサーオイルおよびモータオイルとしてのそれらの使用に関する。

合成エステルがベースオイルとして、および潤滑剤の添加剤として使用できることは長く知られている。より安価であるが環境的により安全性の低い鉱物油と比較して、合成エステルは、航空機のタービンオイルのように、粘度／温度挙動が厳格な要求を満足することが期待され、低い流動点が必要である場合にベースオイルとして主として用いられていた。最近、オレオケミカルズをベースにしたエステルは、それらが高レベルの性能と生分解性を合わせ持つので重要な意味を獲得しつつある。オレオケミカルズをベースにしたエステルは５つのグループ、すなわち、モノエステル、グリセロールエステル、ジカルボン酸エステル、ポリオールエステルおよび複合エステルに一般に分類される。技術的および経済的理由により、ジカルボン酸エステルは特にアジピン酸、トリメチルアジピン酸、セパノン酸、アゼライン酸、ドデカンジオイック酸およびブラシル酸から誘導され、Ｃ６〜１２ノ力ルホン酸誘導体が特に、それらが非常に良好な粘度／温度挙動を示すので、意義を獲得しつつある。潤滑油の分野においては、粘度／温度比は、ＤＩＮ５１５６２に従って４０および１００℃で測定され、ＤＩＮ　ＩＳＯ２９０９に従って計算される、いわゆる粘度指数（Ｖｌ）により一般的に特徴づけられる。大きいｖｉ値は、粘度の小さい変動が様々な温度で認められることを示す。

上記のジカルボン酸エステルの大部分は大きいＶｌ値を有する。かくして、特に２００以上の〜′■値を有する、アジピン酸の直鎮ジカルボン酸エステルは、粘度の非常に小さい温度依存性を示す。しかしながら、アジピン酸の上記ジカルボン酸エステルの欠点は、その低粘度であり、それ故それらはすべての分野の利用には適していない。

多塩基性カルボン酸およびポリオールおよびモノカルボン酸から作られる複合エステルは、アジピン酸エステルより大きい粘度を示す。しかしながら不幸にも、これらの複合エステルはそのような良好な粘度／温度挙動を示さず、従って、アジピン酸のジカルボン酸エステルより小さいＶｌ値を有する。

アンピン酸エステルおよび複合エステルは、流動点、すなわちサンプルが冷却後に流動しなくなった温度に３℃を加えた温度が、−３０℃のオーダーである限りにおいて許容できる低温挙動を示すが、ベースオイルがもっと低い流動性を有することはいくつかの用途に有利である。

本発明の取り扱う問題は、改良された低温挙動（流動点）を示し、さらに公知のアジピン酸エステルより大きい粘度を有するベースオイルを提供することであうた。さらに、これらのベースオイルは非常に良好な粘度／ａｉ度挙動を示し、２００以上のＶｌ値を有するであろう。

驚くべきことに、ある複合エステルおよびアジピン酸のジカルボン酸エステル　。

よりなるベースオイルは、大きい粘度指数と共により良い低温挙動を示す。

本発明は、１、ａ）２〜３６個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式および／または芳香族ジカルボン酸、ｂ）２〜６個のヒドロキシル基を有する脂肪族ポリオール、ｃ）６〜２２個の炭素原子を有する脂肪族モノカルボン酸の複合エステル、およびＩｌ、非分岐脂肪族１価アルコールのアジピン酸エステルを含んでなるベースオイルに関する。

本発明によるベースオイルは、室温（２０〜２５℃）で液体である。本発明によるベースオイル中に存在する複合エステルおよびアジピン酸エステルはいわゆる完全エステルである。換言すれば、これらのエステルは分子に遊離のヒドロキシル基またはカルボキシル基を含まない。複合エステルおよびアジピン酸エステルはヒドロキシル価または酸価を有するべきでない。あるいは、エステル化は実際には完全でないので、小さいヒドロキシル価または酸価、好ましくは３以下を有するべきである。

本発明によるベースオイル中に存在するアジピン酸エステルは、アジピン酸の非分岐の脂肪族１価アルコールによるエステル化により形成される公知の化合物である。飽和アルコールから誘導されるアジピン酸エステルが好ましい。アジピン酸エステルは液体であるべきなので、１〜４個の炭素原子を有する飽和アルコール、特にはメタノール、エタノール、プロパツールおよび／またはブタノールから誘導されるエステルが特に好ましい。このグループ内でアジピン酸ジブチルは、優れたＶｌを有するので、特に重要である。

本発明によるベースオイル中に存在する複合エステルも、公知の化合物である。

例えば、ドイツ特許Ｃ−１９０７７６８号は、熱可塑性プラスチック用潤滑剤としてのそのような複合エステルの使用を記載する。これらの複合エステルも、ジカルボン酸、ポリオールおよびモノカルボン酸のエステル化により容易に製造される。適当な脂肪族、脂環式、または芳香族ジカルボン酸は、ンユウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンカルボン酸、エイコサンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、／トラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、ンクロプロパンー、ンクロブタンーおよびンクロペンクンジカルボン酸、ショウノウ酸、ヘキサヒドロフタル酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタリン酸、ジフェニル− 〇。

０°−ジカルボン酸およびダイマー脂肪酸である。本発明においてダイマー脂肪酸とは、モノまたはポリ不飽和のモノカルボン酸を触媒存在下に２量化することにより製造されるジカルボン酸である。好ましいダイマー脂肪酸は、モノ不飽和Ｃ３２〜２２モノカルボン酸の２量化により製造されたもの、特にオレイン酸の２量化により製造されたものである。脂肪族ジカルボン酸の中で、６〜１０個の炭素原子を有するものが特に好ましく、その飽和の代表物が特に好ましい。芳香族ジカルボン酸のグループ内では、フタル酸が特に適している。ジカルボン酸ではな（、その無水物も複合エステルを製造するのに用いてもよい。全体として６〜１０個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸、フタル酸および／またはダイマー脂肪酸が、複合エステル用の好ましいジカルボン酸であり、ダイマー脂肪酸はモノ不飽和ＣＩ２〜２□モノカルボン酸の２量化により製造される。

複合エステルのベースになる適当な脂肪族ポリオールは、例えば、エチレングリコール、１．２−プロピレングリコール、１．３−プロピレングリコール、ブタン−１，４−ジオール、ブタン−２，３−ジオール、ペンタン−１，５−ジオール、ヘキサン−１，６−ジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、エリスリトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、キシリトール、マンニトールおよび／またはソルビトールである。これらのポリオールの特に好ましい代表は、１級ヒドロキシル基に隣接する３級炭素原子（すなわち、水素原子を有しない炭素原子）を好ましくは有する分岐ポリオール、例えば、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール、ジペンタエリスリトールおよび／またはそれらの混合物である。

複合エステルが合成される脂肪族のＣ６〜２！のモノカルボン酸の例は、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ラウロレイン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ミリストオレイン酸、ペンタデカン酸、バルミチン酸、パルミトレイン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸、ペトロセリン酸、ペトロセライジン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノエライジン酸、リルン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、エルカ酸およびブラシル酸を含む。

本発明によるベースオイル中に存在する複合エステルは、統計的平均でポリオールの２〜６個のヒドロキシル基の２５〜７５％がジカルボン酸でエステル化され、７５〜２５％がモノカルボン酸でエステル化されるような方法で、好ましくは合成される。エステル化されたヒドロキシル基のパーセントの計算は、複合エステル形成する反応混合物中に存在するヒドロキシル基の数、およびこの反応混合物の２５％または７５％がジカルボン酸またはモノカルボン酸によりエステル化されるという事実に基づく。従って、生成した複合エステルに関する限り、ジカルボン酸が１つのポリオール中の２つのカルボキシル基をエステル化するか、あるいは橋様配置で２つのポリオールの２つのヒドロキシル基をエステル化するかどうかは統計的平均では完全に重要でない。

本発明によるベースオイルは、ベースオイルを基準として、２５〜７５重量％の複合エステルおよび７５〜２５重量％のアジピン酸エステルを好ましくは含む。

特に好ましいベースオイルは、２５〜７５重量％のアジピン酸ジブチル、および２５〜７５重量にの、ａ）ダイマー脂肪酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸および／またはフタル酸、およびｂ）ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールおよび／またはその混合物、およびＣ）カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸および／またはオレイン酸の複合エステルを含む。

本発明によるベースオイルは、個別の複合エステルおよびアジピン酸エステルの流動点より明瞭に低い流動点を有する。それ故、それらの明瞭に低い流動点のため、本発明によるベースオイルの低温挙動は非常に良好である。何故なら、そのベースオイルがその流動能力を失うのは比較的低温においてのみであるからである。従って、本発明のベースオイルは、今日まで個々の複合エステルおよびアンピン酸エステルに閉ざされていた利用分野を開ける。さらに、本発明のベースオイルは、純粋なアジピン酸エステルより明瞭に大きい粘度を有する。その結果、それらは低粘度のアジピン酸エステルより、より広い利用範囲に適することになる。さらに、本発明によるベースオイルは、純粋な複合エステルより良好な粘度／温度挙動を示す。その結果、その利用分野はこの点に関してもより広い。複合エステルとアンビン酸エステルが広い量比で互いに混合でき、改良された低温挙動（流動点）を示すという事実は、本発明のベースオイルの他の特に好ましい側面である。ベースオイルはかくして、異なった粘度の複合エステルおよびアジピン酸エステルを用いて任意の粘度に調節することができる。かくして、低粘度アジピン酸エステルの多量添加により、非常に大きい粘度指数を有し、全体として比較的低粘度のベースオイルを得ることが可能である。

本発明は大きい粘度指数および改良された低温挙動を有するベースオイルの製造方法にも関し、その方法はａ）２〜３６個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式および／または芳香族ジカルボン酸、ｂ）２〜６個のヒドロキシル基を有する脂肪族ポリオール、ｃ）６〜２２個の炭素原子を有する脂肪族モノカルボン酸よりなる複合エステルを、非分岐の脂肪族の１価アルコールのアジピン酸エステルと混合することに特徴がある。

所望により、本発明のベースオイルは、モノエステル、グリセロールエステルおよび／またはポリオールエステル、または鉱物油さえさらに含んでもよい。これらの付加的なエステルまたは鉱物油の量は意図する個々の利用により決める。

さらに、本発明のベースオイルはそれらの個別の利用へのさらなる最適化のための添加剤を含んでもよい。適当な添加剤は、例えば硫黄、リン、フェノール誘導体またはアミン等の酸化防止剤：ナフチネート、ステアレート、スルホネート、フェルレート、ホスフェート、ホスホネート、またはメタクリレートコポリマー等の洗浄剤；硫黄および塩素化合物等の極圧添加剤；乳化破壊剤、腐食防止剤、および摩擦係数減少剤である。所望なら、ポリアルキルスチレン、ポリオレフィン、ポリメタクリレート、ポリイソブチンおよびジエンポリマー等の公知の粘度指数改良剤も本発明によるベースオイルに加えてもよいが、これはそれらを剪断作用に対し、より敏感にする。概して、本発明のベースオイルは、粘度指数改良剤を添加する必要のない好ましい粘度／温度挙動を示す。か（して、本発明のベースオイルの他の長所は、粘度指数改良剤を加えねばならない鉱物油はど剪断作用に敏感でないということである。

本発明によるベースオイルは広範な用途に使用される。しかしながら、その品質面から、それらは圧媒油、コンプレッサーおよびモーターオイルとして好ましい。

寒礁撚Ａ）複合エステルの製造１）トリメチロールプロパン、オレイン酸、ダイマー脂肪酸よりなる複合エステル１．４２モルに対応する１７１．８４ｇのトリメチロールプロパン、２．４モルに対応する６　８５．２ｇの工業用オレイン酸（重量にでの組成：　Ｃｐｓ、５；　Ｃｐｓ、ＬＣｈｉ、２；　Ｃ＋ｓ’、６７；　Ｃｕ”、１２；　ｃ１ｍ’” 、１；　＞Ｃｐｓ、２＋　ＤＩＮ５３４０２ニヨル酸価ＡＶ＝１９８）、１．１モルｌ：対応ｔル３２７．７７ｇ（７）Ｃ＋ａタイ７　Ｍｌ肪酸（ＡＶ＝１９３）を、０．３３ｇのンユウ酸スズの存在下に、２４０℃に上げた温度で互いにエステル化した。エステル化は得られた複合エステルの酸価が１以下になった時終了した。複合エステルを９０℃で漂白用粘土で漂白し、濾過した。

特性： ’ｒン（ｔＪｆ６ｓＶ（ＤＩＮ５３４０１によ６）　１８５ヨウ素価ＩＶ（ＤＧＦ−Ｃ−Ｖ　１１６による）８５Ｖｌ（ＤＩＮ５１５６２１１：よりＤＩＮ　ｌ５Ｏ２９０９により計算）　１８６流動点（ＤＩＮ　ＩＳＯ３０１６による）　−３１℃２）トリメチロールプロパン、オレイン酸およびダイマー脂肪酸よりなる複合エステル１３２５モルに相当する１５９．０５ｇのトリメチロールプロパン、２モルに相当する５７０ｇの工業用オレイン酸（酸価１９８）および１．３モルに相当する４１１、０ｇのＣ１Ｍダイマー脂肪酸（酸価１８３）を反応させて、実施例１と同様にワークアップした。次の特性値を有する複合エステルを得た。

５Ｖ＝１８０；　ＩＶ＝８５；　ＶＩ＝２００；流動点＝−３２℃３）ジペンタエリスリトール、イソノナン酸、Ｃ＠／＋ｏ脂肪酸およびフタル酸よりなる複合エステル１．２６モルに相当する３２０．２５ｇのジペンタエリスリトール、１．１モルに相当する１　７２．５ｇのイソノナン酸、４．２モルに相当する６　４６．５ｇのＣｍ／ｌ。

脂肪酸（重量％での組成：　６９〜７８　Ｃａ；２３〜２７　Ｃｏｏ；残りＣ６およびＣ１１，酸価３６８）、および０．８モルに相当する１２１．７５ｇの無水フタル酸を反応させ、実施例１と同様に反応させた。得られた複合エステルは次の特性値を有Ｌ１：い、？、：。５Ｖ＝３６０；　ＩＶ＜１；　ＶＩ＝１００；流動点＝−１５℃Ｂ）ベースオイルの製造ＡＩ）〜Ａ３）の複合エステルを様々な量のアジピン酸ジブチル（Ｖｌ＞２５０；流動点＝−３１℃）と混合した。混合比、■４゜およびベースオイルの流動点を表１に示す。エステルの量は重量部（Ｐ）で示す。

表トベースオイルおよび特性＊ＤＢＡ＝アジピン酸ジブチル低粘度アジピン酸ジブチルと高粘度の複合エステルを含んだベースオイルは一方では純粋なアンピン酸ジブチルより大きい粘度を有し、他方では、純粋な出発物質よりずっと低い流動点を有することが表１から分かる。

フロントページの続き（５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，６識別記号　庁内整理番号Ｃｌ０Ｎ　３０：０８７０：００Ｉ

Claims

【特許請求の範囲】

１．Ｉ．ａ）２〜３６個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式および／または芳香族ジカルボン酸、ｂ）２〜６個のヒドロキシル基を有する脂肪族ポリオール、ｃ）６〜２２個の炭素原子を有する脂肪族モノカルボン酸の複合エステル、およびＩＩ．非分岐脂肪族１価アルコールのアジピン酸エステル、を含んでなるベースオイル。
２．好ましくは、１〜４個の炭素原子を有する飽和アルコールのアジピン酸エステルを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のベースオイル。
３．ポリオールのヒドロキシル基の２５〜７５％がジカルボン酸によりエステル化され、ポリオールのヒドロキシル基の７５〜２５％がモノカルボン酸でエステル化された複合エステルを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のベースオイル。
４．ベースオイルが、６〜１０個の炭素原子を含む脂肪族ジカルボン酸、フタル酸および／またはダイマー脂肪酸の複合エステルを含み、ダイマー脂肪酸はモノ不飽和Ｃ１２〜２２モノカルボン酸の２量化により得られることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のベースオイル。
５．ベースオイルが、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールおよび／またはそれらの混合物等の１級ヒドロキシル基に隣接する３級炭素原子を好ましくは有する分岐ポリオールの複合エステルを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のベースオイル。
６．直鎖のモノカルボン酸の複合エステルを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のベースオイル。
７．ベースオイルを基準にして、２５〜７５重量％の複合エステルおよび７５〜２５重量％のアジピン酸エステルを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のベースオイル。
８．ａ）２〜３６個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式および／または芳香族ジカルボン酸、ｂ）２〜６個のヒドロキシル基を有する脂肪族ポリオール、ｃ）６〜２２個の炭素原子を有する脂肪族モノカルボン酸の複合エステルを、非分岐の脂肪族１価アルコールのアジピン酸エステルと混合することを特徴とする、大きい粘度指数および改良された低温挙動を有するベースオイルの製造方法。
９．圧媒油、コンプレツサーオイルおよびモーターオイルとしての請求の範囲第１項に記載のベースオイルの使用。