JPH086112B2 - スピロジホスフェート含有作動組成物 - Google Patents

スピロジホスフェート含有作動組成物

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JPH086112B2 JP61315959A JP31595986A JPH086112B2 JP H086112 B2 JPH086112 B2 JP H086112B2 JP 61315959 A JP61315959 A JP 61315959A JP 31595986 A JP31595986 A JP 31595986A JP H086112 B2 JPH086112 B2 JP H086112B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には、スピロジホスフエートを含む液
状、半液状および増粘化された作動組成物および、特に
スピロジホスフエートを含む、グリース、潤滑油、伝達
油、ブレーキ油および油圧液に関するものである。
作動組成物は、与えられた系の中で果たす他の機能の
ほかに、それらが用いられる系の中の運動部分間の摩擦
を減らす役目をする物質である。従つて、作動組成物は
ベアリングおよび自在継手へ適用されるようなグリー
ス、湿式クラツチ用の減摩用潤滑油、および金属加工作
業用の極圧切削油、を含む。作動組成物はまた、摩擦接
触にある伝達部品の磨耗を減らす伝達液、および、作動
物質が用いられている油圧系のポンプを潤滑する二重機
能をしばしば果たす油圧液を含む。
潤滑性、粘度、および、系成分との相容性のような多
くの因子が特定の応用のための作動組成物を選択する際
に重要であるかもしれない。しかし、そのような組成物
は高温において特に、酸化防止剤性質をもつことが特に
望ましく、なぜならば、使用条件下の作業物質の酸化が
潤滑のような好ましい性質を少くとも一部には破壊し、
潜在的に重大な付随的結果をもたらすからである。
莫大な数の各種の作動組成物が当業において知られて
いるが、これらの組成物の多くは、それらが使用される
系にとつて適切である酸化防止特性または減摩特性を提
供するものではない。
いくつかのスピロジホスフエートに関する記述はアル
ブライトの米国特許No.3,978,167;ラツツの米国特許お
よびビルムの米国特許4,086,205、並びにケミカルアブ
ストラクツの各種の部分において見出すことができる。
これらの化合物は難燃剤、特に各種ポリマー組成物用
に、あるいは、塗料のような各種塗膜の安定剤または発
泡性防炎剤として、有用であることが開示されている。
その他の燐ベース化合物が潤滑剤組成物用の添加剤と
して知られている。ガグリアニの米国特許No.3,192,243
は潤滑油への添加剤としてペンタリスリトールジホスフ
アイト誘導体を開示している。これらの化合物は3価ホ
スフアイト基の存在に基いて、酸化防止剤として機能す
るものとして開示されている。
シムの米国特許No.4,248,291およびリンツエニツヒの
米国特許3,846,317はアルケニルホスホルアミド、およ
びトリアゾールのホスホルアミドをそれぞれ、極圧添加
剤として開示している。しかし、ホスホルアミドは他の
添加剤または非変性潤滑剤よりすぐれたいくらかの改善
を提供するけれども、ホスホルアミドはある種の応用に
おいて望まれるほどによくは機能しないかもしれない。
ホスホルアミドおよびその他の作動物質の不適切な機
能に関する問題はシールされた自在継手のようなある種
の応用において特に切実であり、その場合には、作動物
質の置換また全取換は困難であるか非実際的であり、早
期破壊は設備損傷をもたらす。それゆえ、改善された耐
摩耗性あるいは酸化防止性を示す作動物質は当業におい
て知られている多くの組成物よりすぐれた顕著な実際的
利点を提供する。
本発明は、担持媒体と一般式 によつて好ましくは記述されるスピロジホスフエートか
ら成る作動組成物へ向けられており、式中XとX′は独
立に、酸素および硫黄から成る基から選ばれ、ZとZ′
は独立に、アルコオキシ、アルケニルオキシ、アリール
オキシ、オキシアルキレン、ポリオキシアルキレン、ア
ルキルチオ、アルケニルチオ、アリールチオ、チオアル
キレン、アルキルチオ、アルケニルチオ、アリールチ
オ、チオアルキレン、置換アミノ、アルカリール、およ
び脂肪族の成分から成る基から選ばれる。
好ましくは、ZとZ′は式 −NRR′ によつて一般的に記述されるアミノ成分から成る群から
選ばれ、式中、RとR′はC6−C30の脂肪族、オキシ脂
肪族、ポリオキシ脂肪族、および脂環族の成分、および
C7−C30の脂肪族置換アリール成分から成る群から選ば
れ、そしてR′は水素から成る群から別途に選ばれる。
本発明は以下の詳細説明と付属図面を考慮して例証的
特定具体化とを参照することによつて容易に理解し得
る。
本発明は担持媒体とスピロジホスフエート化合物から
成る作動組成物である。このスピロジホスフエートは好
ましくは一般式 によつて記述される。
本発明によると、XとX′は酸素および硫黄から成る
群から選ばれる。XとX′は、Xが硫黄であつてX′が
酸素であるときのように相互に独立に選ばれてもよい
が、XとX′は通常は同じであるように選ばれる。さら
に、XとX′は、3,9−ビス(2,3−ジブロモプロポオキ
シ)2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスフアスピロ
(5.5)ウンデカン−3,9−ジオキサイドにおいてのよう
に、各々が酸素であることができるが、XとX′がとも
に、スピロジホスフエートがスピロジチオホスフエート
であるように硫黄であることが好ましい。
ZとZ′は独立に、オキシプロピルおよびオキシペン
チルのようなオキシアルキル、ポリオキシエチレンのよ
うなオキシアルキル、オキシブテニルおよびオキシオレ
イルのようなオキシアルケニル、フエノキシ、p−エチ
ルフエノキシおよびフエノキシ−フエノキシのようなオ
キシアリール、チオブチル、チオエチルおよびチオペン
チルのようなチオアルキル、チオペンテニルのようなチ
オアルケニル、チオフエニルおよびp−メチルフエニル
チオのようなチオアリール、ジエチルアミノ、ピペリジ
ルおよびオレイルアミノのような置換アミノ、p−ノニ
ルフエニルのようなアルカリール、および、ブチル、ペ
ンチル、イソペンチル、4−メチルペンチル、ステアリ
ル、オレイル、シクロヘキシル、ラウリル、パルミチル
およびリノレニルのような脂肪族成分、から成る群から
選ばれる。オキシアルキル成分またはポリオキシアルキ
ル成分は水中溶解性が望まれるある種の作動組成物にと
つて好ましいかもしれない。
ZまたはZ′が脂肪族、オキシアルキルまたはチオア
ルキル、オキシアルケニルまたはチオアルケニル置換ア
ミノまたはアルカリールであるときには、オレイルアミ
ノ、アラキドニル、p−ノニルフエニル、ポリオキシプ
ロピレンおよびステアリルのような約8個から約35個の
炭素をもつ基がさらに一層好ましく、約10個から約20個
の炭素原子をもつ基が特に好ましい。ZとZ′は、Zが
ステアリルであつてZ′がオレイルであるときのように
異なるものであつてもよいが、ZとZ′はスピロジホス
フエート化合物の製造を簡単にするために同一であるこ
とが好ましい。
しかし、ZとZ′がチオアルキル、チオアリール、お
よびアミノの成分から成る群から選ばれることが通常は
一層好ましい。最も好ましいのは次式 −NRR′ によつて一般的に記述されるアミノ成分であり、その式
において、RとR′は脂肪族、オキシ脂肪族、ポリオキ
シ脂肪族、脂環族、およびアリールの成分から成る群か
ら選ばれ、R′が別途に水素から選ばれる。水溶性が望
ましいときには、RとR′の少くとも一つは好ましくは
オキシエチルのようなオキシ脂肪族成分、あるいはポリ
オキシプロピレンまたはポリオキシエチレンのようなポ
リオキシ脂肪族成分である。しかし、通常は、少くとも
Rと恐らくはR′が、ヘキシル、オクチル、オレイル、
シクロヘキシルおよびステアリルのような炭素原子数が
約6個から30個の脂肪族成分および脂環族成分、並び
に、p−トルイルおよびノニルフエニルのような7個か
ら約30個の炭素原子の脂肪族置換アリール成分、から成
る群から選ばれることが好ましい。しかし好ましくは、
R′は水素であるよう選ばれる。R′が水素であるとき
には、Rはオクタデシル、オレイルおよびミリスチルの
ようなC13−C24の脂肪族成分から成る群から選ばれるこ
とが好ましい。より好ましくは、Rはオレイル、ステア
リル、リグノセリル、リノレイル、およびアラキドニル
のようなC16およびそれより大きい脂肪族成分から成る
群から選ばれる。アルケニル成分が特に好ましい。
本発明の組成物はまたスピロジホスフエートが分散、
懸濁または溶解される担持媒体を含む。選ばれる具体的
担持媒体は少くとも一部にはその組成物について考えら
れる応用に依存する。例えば、組成物が機構装置中では
じめの位置を維持することを必要とされるときには、グ
リースを選んでよい。水または低粘度非水液は、組成物
を機能液体として使用したいとき、あるいは組成物を切
削油の場合に通常であるように冷却および清浄化機能を
また果たせたいときに、選んでよい。しかしたいていの
応用には、担持媒体は、たいていのスピロジホスフエー
トを水性媒体中で溶媒和する際に遭遇する困難のため
に、合成油または天然油またはグリースである。
非水性担持媒体は、綿実油、牛脂、シリコーン油、弗
素化油、ジエステル、パラフイン、ホスフアゼン、ポリ
グリコール、ナフテン油、燐酸エステルおよびアルキル
ベンゼンのような植物性、動物性、合成または鉱産性の
物質をベースとしてもよい。しかし、ナフテン油、パラ
フイン油またはナフテン系/パラフイン系の混合ベース
油のような鉱油が通常は好ましい。
別の具体化においては、必ずしも好ましくないが、担
持媒体はグリースを形成するよう増粘剤を含んでいてよ
い。この増粘剤は親油性粘土ベントナイトのような無機
質ゲル化剤、あるいは、ポリウレア、テフロン、ポリエ
チレンまたはテレフタラミツク酸のような非石鹸有機性
増粘剤、であつてよい。そのほかに、あるいは別途に、
増粘剤は石鹸であつてよい。石鹸増粘剤は一般的にはミ
リスチン酸塩、リノール酸塩、リノレン酸塩、ラウリル
酸塩、ステアリン酸塩、オレイン酸塩、安息香酸塩、ア
ゼライン酸塩およびパルミチン酸塩のような比較的大き
い有機酸の金属塩であつてよく、ただし酢酸塩のような
比較的小さい有機酸が含まれてもよい。異なる塩の混合
物もまた使用してよい。例えば、多くの石鹸が牛脂から
誘導され、牛脂はステアリン、パルミチンおよびオレイ
ンのような脂肪族分子の混合物を含む。有機成分中の炭
素原子の数およびそれの飽和度は石鹸の増粘性質に影響
を及ぼし、12個から約18個の炭素原子をもつ脂肪族石鹸
がたいていのグリース応用について適切な増粘性を与え
る。
各種の異なる金属を石鹸増粘剤をつくるのに使用して
よく、例えば、アルミニウム、モリデン、バリウム、カ
ルシウム、ナトリウムおよびリチウムである。これらの
金属の性質はまた増粘剤の性質およびそれらが用いられ
る潤滑用グリースの性質に影響を及ぼす。
石鹸増粘剤はまた、単独金属イオンが二つまたは二つ
以上の異なる有機成分と複合化され、あるいは、多数の
ベース有機酸成分を使用して1個より多くの金属を複合
化させた、複合石鹸であつてもよい。例えば、12−ヒド
ロキシステアリン酸のような長鎖成分および酢酸のよう
な比較的短鎖の成分が、ステアリン酸−酢酸カルシウム
におけるように、同一金属で以て複合化される。別法と
して、アゼライン酸のようなジ−またはトリ−塩基性成
分を、アゼライン酸ジリチウムにおけるように、1個よ
り多くの金属イオンで以て複合化してよい。異なる石鹸
の混合物はまた同じ潤滑グリース組成物の中で使用して
よい。
組成物中のスピロジホスフエートの割合は組成物の使
用目的と組成物中の他物質の存在と性質に応じて変動さ
せてよい。しかし、たいていの使用目的については、ス
ピロジホスフエートが組成物合計重量の25重量%以下を
構成することが好ましい。スピロジホスフエートが組成
物の重量で10%に等しいかそれより少ない量で存在する
組成物がより好ましく、約0.01から約5重量%の組成物
が一層好ましい。これらの範囲の上の方がスピロジホス
フエートが耐磨耗剤として機能するよう望まれるとき
に、通常好ましく、約0.1から2.5重量%のスピロジホス
フエートがこの目的のために最も好ましい。スピロジホ
スフエートが耐磨耗性剤より酸化防止剤として機能する
ことが望まれるときには、より少量のスピロジホスフエ
ートが好ましく、約0.1から約0.5重量%のスピロジホス
フエートが酸化防止剤目的にとつて最も好ましい。
組成物は既知の酸化防止剤、防蝕剤、消泡剤、耐磨耗
剤および極圧添加剤のような添加剤を組成物について考
えられている特定用途に応じて含んでいてもよい。その
ような添加剤の例はトリクレジルホスフエート、スルホ
ン酸カルシウムおよびジ−t−ブチル−p−クレゾール
を含む。
本発明の組成物と方法において有用であるスピロジホ
スフエートは以下の実施例1において例証する方法によ
つてつくることができる。あるいはまた、ビス−アルキ
ルスピロジホスフエートとビス−アルキルスピロジチオ
ホスフエートはアルキルジクロロホスフエートまたはチ
オホスフエートをペンタエリスリトールで反応させるこ
とによつてつくつてよい。そのような化合物はまたアル
キルジクロロホスホナイトをペンタエリスリトールと反
応させ、続いてその生成物を酸素または他の酸化剤、あ
るいは硫黄と反応させることによつてつくることもでき
る。その他のスピロジホスフエートは、これらの反応に
おけるアルキルジクロロ化合物について類似化合物で置
換することにより、あるいは当業において既知の各種の
手段によつて、つくつてもよい。
本発明の組成物中で有用であるスピロジホスフエート
の製造は実施例1において以下に記述される。
実施例1 ジクロロペンタエリスリトールスピロジホスフアイト
(0.5M)をトルエン中にとかした。この溶液を滴状で撹
拌しながら、236gのオレイルアミン(1.0M)と94.7gの
トリエチルアミン(0.95M)の混合物へ0〜5℃におい
て1時間にわたつて添加した。この混合物を一晩室温で
撹拌し、生成スラリーを窒素下で過した。固体残留物
を完全にトルエンで以て洗滌し、トルエン液は組合わ
せた。31P核磁気共鳴分光分析法(NMR)による分析は
液中のペンタエリスリトールスピロジホスホ−ビス−オ
レイルアミダイトの存在を確認した。
液溶液を精製することなく、トルエン中のペンタエ
リスリトールスピロジホスホビス−オレイルアミダイド
(0.25M)を3mlのトリエチルアミンへ添加した。元素状
硫黄16g(0.5M)を撹拌しながら添加した。温度を41℃
へ上げ1時間保つた。混合物を過し、トルエン溶剤を
真空下で除いた。残留する化合物の構造は赤外分光、31
P NMR,1H NMRおよび元素分析により、主としてペンタエ
リスリトールスピロジチオホスホノビス−オレイルアミ
デートであることが確認された。
実施例2と比較実施例C3の組成物の試料(25ml)を
「フアビル・ラ・バレー」低速摩擦試験機で、SD175摩
擦物質(外径1.125インチ、内径0.875インチ、平均直径
1.00インチの環状体)を使用し、SAF1035回転スチール
(直径1.500インチ、10−16マイクロインチの表面仕上
げ)へ向けて827キロパスカル(kPa)(120psi)におい
て走行させて、評価した。摩擦表面ははじめに16 1/2時
間ならされた(break in)。ならしと加熱のシーケンス
の間、滑り速度(sliding speed)を0.2775m/秒(50フ
イート/分)で保つた。
実施例2 シトゴー(Citgo)150中性油である担持媒体と実施例
1で記述した手順によつてつくつた化合物の0.25重量%
とから成る組成物の低速摩擦特性、酸化防止特性および
熱安定特性を上述のとおりにテストした。
組成物は0−0.5m/秒(0−100フイート/分)の滑り
速度にわたつて31℃,98℃および160℃の流体温度におい
てテストし、摩擦を測定した。
この試験の結果を第1図に次にグラフ的に描いてい
る。これらのデーターは低速における摩擦低下を示し、
組成物の性能を損うことになる高温での酸化の著しい増
加がないことを示した。低速での摩擦低下は機構装置始
動に必要とされるトルクを減らす点においてしばしば重
要である。静止摩擦減はまた湿式クラツチの円滑でカタ
カタいわない噛み合せを可能とし、クラツチが円滑な高
速移動を可能にするかどうかの臨界的要因であるかもし
れない。
熱的劣化に基づく実施例1の組成物の摩擦特性の変化
を160℃において、組成物を160℃において0.2,1,2,4お
よび6時間保つた後の速度の関数として摩擦を測定する
ことによつて、また試験した。この試験の結果は第3図
に描かれている。これらのデーターはまた、いくらかの
初期酸化ののちにおいては、それ以上の顕著な酸化がお
こらなかつたことを示している。
比較例1 本発明を具体化するものではない作動組成物を実施例
2について上述した手順に従つて試験した。比較例1の
組成物はスピロジホスフエート添加剤を含まないシトゴ
ー150中性油であつた。31℃,98℃および160℃における
比較例1の試験の結果を以下の第2図にグラフ的に示し
た。これらのデーターは、この比較用組成物が低速度に
おいてより高い摩擦をもち、恐らくは酸化のために、高
温においてそれの性質のいくらかの劣化をうけることを
示している。
比較例1の組成物を、それを160℃において0.2,1,2,4
および6時間保つたのちに試験した結果は第4図にグラ
フ的に描かれている。これらのデーターはまた実施例2
の組成物より高い摩擦を低速において示している。
比較例1について試験に使つた試料はあとで分析しな
かつたけれども、この試料によつて示された摩擦増が試
験条件下で生成される極性酸化生成物の存在に基づいて
いたと仮定される。
実施例3,4 本発明による組成物をそれらの極圧、耐摩耗および摩
擦改善の性質を評価するために試験した。実施例4およ
び実施例5の各々について、組成物中の担持媒体はシト
ゴー150中性油であつた。実施例4においては、組成物
はまたスピロジホスホビス−オレイルアミデートを添加
剤として含み、一方、実施例5の組成物は添加剤として
スピロジチオホスホビス−ラウリルアミデートを含んで
いた。これらのスピロジホスフエートの構造は表1に示
されている。
極圧特性は「フアレツクス法」、ASTM No. D−3233−
73(「液状潤滑剤の極圧性質の標準測定方法」)によつ
て測定した。組成物の耐摩耗特性は四球摩耗試験、ASTM
No. D−2783によつてテストした。これらのテストの各
々について、組成物中のスピロジチオホスホアミデート
の量はシトゴー中性油100重量部を基準に、スピロジチ
オホスホアミデートからの0.1重量%の燐であつた。静
止および動的摩擦におよぼす組成物の効果は98℃におい
て「低速摩擦テスト」について上述した手順に従つて試
験した。静的摩擦はスロー・クリープ速度(slow creep
speed)において測定される最小値であつた。動的摩擦
は0.5m/秒(100フイート/分)で測定される最大値であ
つた。「低速摩擦テスト」については、各組成物中のス
ピロジチオホスアミデートの量はシトゴー中性油100重
量部を基準に、0.25重量%のスピロジチオホスアミデー
ト化合物であつた。この試験の結果は表1に示す。
比較例2 本発明を具体化しているものではないが、しかしシト
ゴー150中性油およびチオホスホオレイルアミデートの
代りに構成されている組成物を実施例4および5につい
て上述したとおりに試験した。この「フアレツクス極圧
テスト」および四球摩耗テストにおいて使用した組成物
中のチオホスホオレイルアミデートの割合はチオホスホ
オレイルアミデート中の燐を基準にして0.1重量%の燐
であつた。「低速摩擦テスト」について使用した組成物
中のチオホスホオレイルアミデートの量は組成物中に存
在するチオホスホオレイルアミデート化合物の量を基準
にして0.25重量%であつた。結果を表1に示す。
比較例3 スピロジチオホスフエート添加剤なしの、シトゴー15
0中性油だけの組成物を実施例3および4について上述
したとおりに試験した。この試験の結果は表1に示す。
各種の変更と修正は上述具体化の中で本発明の精神か
ら外れることなくなし得ることは当然であり、本発明は
それら等価物と変形のすべを含み、特許請求の範囲によ
つてのみ制扼されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例2について31℃,98℃および160℃におい
て試験した結果を描いている。 第2図は比較例1について31℃,98℃および160℃につい
て試験した結果を描いている。 第3図は実施例2について、160℃における0.2,1,2,4お
よび6時間後に試験した結果を描いている。 第4図は比較例1について、160℃における0.2,1,2,4お
よび6時間後に試験した結果を描いている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10N 40:04 40:08 (72)発明者 ロジャー・ケイス・ナイバート アメリカ合衆国イリノイ州60056,マウン ト・プロスペクト,サウス・ウィリアム・ ストリート 423 (56)参考文献 特開 昭54−143460(JP,A) 特開 昭52−42891(JP,A)

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】担持媒体と一般式 によって記述されるスピロジホスフェートとから成る作
    動組成物であって、式中、 XとX′は独立に酸素および硫黄から成る群から選ば
    れ;そして ZとZ′は独立に、オキシアルキル、ポリオキシアルキ
    ル、オキシアルケニル、オキシアリール、チオアルキ
    ル、チオアルケニル、チオアリール、置換アミノ、アル
    カリール、および脂肪族の成分から成る群から選ばれ
    る; 作動組成物。
  2. 【請求項2】XとX′が硫黄である、特許請求の範囲第
    1項に記載の作動組成物。
  3. 【請求項3】ZとZ′が、チオアルキル、チオアリール
    および置換アミノの成分から成る群から選ばれる、特許
    請求の範囲第1項に記載の作動組成物。
  4. 【請求項4】ZとZ′が式、−NRR′によって一般的に
    記述されるアミノ成分から成る群から選ばれ、式中、 RとR′は独立に、脂肪族、オキシ脂肪族、ポリオキシ
    脂肪族、脂環族、およびアリールの成分から成り、又は
    R′が水素から成る群から選ばれる、特許請求の範囲第
    3項に記載の作動組成物。
  5. 【請求項5】R′が水素である、特許請求の範囲第4項
    に記載の作動組成物。
  6. 【請求項6】RがC6−C30脂肪族成分と脂環族成分、お
    よび、C7−C30脂肪族置換アリール成分から成る群から
    選ばれる、特許請求の範囲第4項に記載の作動組成物。
  7. 【請求項7】RがC13−C24脂肪族成分から成る群から選
    ばれる、特許請求の範囲第5項に記載の作動組成物。
  8. 【請求項8】Rがアルケニル成分である、特許請求の範
    囲第7項に記載の作動組成物。
  9. 【請求項9】Rがオイキシ脂肪族成分またはポリオキシ
    脂肪族成分である、特許請求の範囲第4項に記載の作動
    組成物。
  10. 【請求項10】上記の担持媒体が、鉱油および鉱油ベー
    スのグリースから成る群から選ばれる、特許請求の範囲
    第1項に記載の作動組成物。
  11. 【請求項11】上記のスピロジホスフェートが、上記組
    成物の重量で10%以下の量で存在する、特許請求の範囲
    第1項に記載の作動組成物。
  12. 【請求項12】上記スピロジホスフェートが、上記組成
    物の重量で0.01から5%に等しい量で存在する、特許請
    求の範囲第11項に記載の作動組成物。
  13. 【請求項13】上記のスピロジホスフェートが、重量で
    0.1から2.5%に等しい量で存在する、特許請求の範囲第
    12項に記載の作動組成物。
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