JPH10511128A - 星状ポリマー組成物の製造方法 - Google Patents
星状ポリマー組成物の製造方法Info
- Publication number
- JPH10511128A JPH10511128A JP8519526A JP51952696A JPH10511128A JP H10511128 A JPH10511128 A JP H10511128A JP 8519526 A JP8519526 A JP 8519526A JP 51952696 A JP51952696 A JP 51952696A JP H10511128 A JPH10511128 A JP H10511128A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer
- star
- polymerized
- methacrylate
- arm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M149/00—Lubricating compositions characterised by the additive being a macromolecular compound containing nitrogen
- C10M149/02—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M149/06—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing monomers having an unsaturated radical bound to an amido or imido group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/30—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
- C08F8/32—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups by reaction with amines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M143/00—Lubricating compositions characterised by the additive being a macromolecular hydrocarbon or such hydrocarbon modified by oxidation
- C10M143/10—Lubricating compositions characterised by the additive being a macromolecular hydrocarbon or such hydrocarbon modified by oxidation containing aromatic monomer, e.g. styrene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M143/00—Lubricating compositions characterised by the additive being a macromolecular hydrocarbon or such hydrocarbon modified by oxidation
- C10M143/12—Lubricating compositions characterised by the additive being a macromolecular hydrocarbon or such hydrocarbon modified by oxidation containing conjugated diene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2205/00—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions
- C10M2205/04—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions containing aromatic monomers, e.g. styrene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2205/00—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions
- C10M2205/06—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions containing conjugated dienes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2217/00—Organic macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2217/02—Macromolecular compounds obtained from nitrogen containing monomers by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C10M2217/024—Macromolecular compounds obtained from nitrogen containing monomers by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing monomers having an unsaturated radical bound to an amido or imido group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2217/00—Organic macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2217/06—Macromolecular compounds obtained by functionalisation op polymers with a nitrogen containing compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/25—Internal-combustion engines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/25—Internal-combustion engines
- C10N2040/251—Alcohol-fuelled engines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/25—Internal-combustion engines
- C10N2040/255—Gasoline engines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/25—Internal-combustion engines
- C10N2040/255—Gasoline engines
- C10N2040/28—Rotary engines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Polyethers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
本発明は、水素化された共役ジエンのポリマーアームと、それより実質的に小さいアルキルメタクリレートのポリマーアームとを有し、潤滑油中のポリマー濃厚物を作成した後に、前記アルキルメタクリレートのポリマーアームがアミンと効率的に反応して分散剤粘度指数向上剤を形成するような窒素含有星状ポリマー組成物の製造方法を提供する。
Description
【発明の詳細な説明】
星状ポリマー組成物の製造方法
本発明は、星状ポリマー組成物の製造方法および油組成物の粘度指数向上剤と
してのその使用に関するものである。
油および潤滑剤の粘度指数向上剤として有用である星状ポリマーはヨーロッパ
特許出願第0603955 A2号に記載されている。これら星状ポリマーは:
それぞれのアームが、重合し且つ水素化された共役ジエンを含むと共に10,0
00〜200,000のピーク分子量を有する、少なくとも3個の第1アームと
;
それぞれのアームが、重合したメタクリレートおよび/またはそのアミドもしく
はイミド誘導体を含むと共に500〜10,000のピーク分子量を有する、少
なくとも3個の第2アームと;
重合したビス不飽和モノマーを含む中心コア(この中心コアは第1アーム及び第
2アームと星状配置にて接続する)と
で構成される。
アミドもしくはイミド誘導体は典型的には、ベースポリマーをアミンの存在下
に250℃の温度で押出すことにより製造さ
れる。
しかしながら、ポリマーにおけるブタジエンおよびイソプレン単位はこのよう
な高温度にて熱分解することに注目すべきである。さらに、この種の押出法はポ
リマーを過度の剪断応力に露呈させる。したがって押出法は、過度の熱および応
力に耐えうるポリマーに限定される。
驚くことに今回、ベースポリマーを上記のような過度の熱および応力に露呈す
ることなく、酸触媒を添加すると共にその後に潤滑油中のベースポリマーの濃厚
物にアミンを添加することにより、窒素含有星状ポリマー誘導体を有利に製造し
うることを突き止めた。
したがって本発明は、
(a) 星状ポリマーを潤滑油中に50重量%未満のポリマー濃度にて溶解し(
ここで、前記星状ポリマーは、重合し且つ水素化された共役ジエン単位を含むと
共に10,000〜200,000のピーク分子量を有する少なくとも3個の第
1アームと;重合したメタクリレート単位を含むと共に500〜10,000の
ピーク分子量を有する少なくとも3個の第2アームと;
重合したビス不飽和モノマーを含む中心コア(この中心コアは第1アーム及び第
2アームを星状配置にて接続する)と
を含有する);
(b) 溶解した星状ポリマーを酸触媒と反応させ;
(c) 溶解した星状ポリマーをアミンと反応させる、
工程を含む、窒素含有星状ポリマー組成物の製造方法に関するものである。
本発明により使用される星状ポリマーは、参考のためここに引用するヨーロッ
パ特許出願第0603955 A2号に記載されている。好ましくは星状ポリマ
ーを潤滑油中に3〜30重量%のポリマー濃度にて溶解させる。
本発明によれば、好適には重合したアルキルメタクリレート単位の75%より
多くをアミド基に変換させる。好ましくは重合したメタクリレート単位の少なく
とも80%、より好ましくは少なくとも90%をアミド基に変換させる。これは
、たとえば第2アームが重合したt−ブチルメタクリレートを含めば容易に達成
することができる。
本発明の星状ブロックポリマーは、共役ジエン単位を含む第1アームを作成し
、これら第1アームをビス不飽和モノマーの
重合により結合させ、アルキルメタクリレート単位を含む第2アームを重合した
ビス不飽和モノマーから成長させ、重合した共役ジエン単位を水素化することに
より製造される。共役ジエン単位、好ましくはイソプレンもしくはブタジエン単
位は開始剤(好ましくはアルキルリチウム)によりアニオン重合させる。第2級
アルキル基を有するアルキルリチウム開始剤が好適である。sec−ブチルリチ
ウムが特に好適である。
ビス不飽和モノマーは共役ジエンアームと結合して、重合したビス不飽和化合
物を含む中心コアから放射状に伸びる複数の第1ポリマーアーム(polymeric ar
ms)を有する「星状」分子となる。結合の後、該分子のコアは残留リチウム部位
を含んで、第2ポリマーアームの成長を開始させる。
第1ポリマーアームの1個もしくはそれ以上は、重合したビニルアレーン単位
を単独で或いは重合した共役ジエン単位と共にテーパーもしくはブロック配置に
て含むことができる。好適ビニルアレーンはスチレンであり、星状ポリマーの好
適スチレン含有量は10%未満である。
第1ポリマーアームを作成するための重合は、モノマーと重合開始剤とを適す
る反応溶剤中で緩和な反応条件下に接触させ
る慣用の方法によって行われる。炭化水素反応溶剤、特にたとえばシクロヘキサ
ンのような脂環式炭化水素溶剤が反応溶剤として適している。或る場合にはより
極性の高い反応溶剤を用いるのが有用であり、この種の場合は混合溶剤、しばし
ばシクロヘキサンと極性助溶剤(たとえばエーテル助溶剤、たとえばジエチルエ
ーテルもしくはテトラヒドロフラン)との混液を使用する。反応溶剤としてシク
ロヘキサンまたはシクロヘキサン/ジエチルエーテルの使用が好適である。重合
温度は中庸であり、たとえば10〜約80℃であり、しばしばこの重合を周囲温
度にて行うのが有用である。反応圧力は、反応混合物を液相に維持するのに充分
な圧力である。典型的な反応圧力は0.8〜5気圧である。
第1ポリマーアームの分子量の調節は、たとえば開始剤とモノマーとの比を調
節するような慣用方法によって達成される。ポリマーアームは、そこに有機金属
部位が存在するためリビングポリマーと従来称されている。好ましくは第1ポリ
マーアームは10,000〜200,000、特に好ましくは20,000〜1
00,000のピーク分子量を有する。
第1ポリマーアームは、星状ポリマー分子の中心コアを形成
するよう架橋するビス不飽和モノマーの重合開始剤として作用する。各種のビス
不飽和モノマーが、本発明による星状ブロックポリマーのコアの作成に有用であ
る。好適ビス不飽和モノマーは20個までの炭素原子と2個までの芳香族環とを
有するジ(アルケニル)芳香族化合物であってジビニルベンゼン、ジビニルトル
エン、ジビニルビフェニル、ジビニルナフタレン、ジイソプロペニルベンゼン、
ジイソプロペニルビフェニルおよびジイソブテニルベンゼンを包含する。ジビニ
ルベンゼンが最も好適である。
ビス不飽和モノマーと第1ポリマーアームとの架橋は、好ましくはビス不飽和
モノマーを第1ポリマーアームを含有する反応混合物に添加することにより行わ
れる。同一もしくは同様な反応条件および溶剤の使用が、星状ブロックポリマー
のコアを形成する架橋反応に適している。
架橋したビス不飽和モノマーのコアは比較的小さい第2ポリマーアームを形成
するメタクリレートの重合開始剤として作用する複数の有機金属部位を有する。
アルキルメタクリレートが好適であり、構造式
[式中、Rは1〜30個の炭素原子、好ましくは1〜20個の炭素原子を有する
アルキル基である]
を有する。アルキルメタクリレートは、メタクリレート基のエチレン性不飽和を
介して重合される。本発明により重合されるアルキルメタクリレートモノマーは
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタ
クリル酸t−ブチル、メタクリル酸sec−アミル、メタクリル酸オクチル、メ
タクリル酸デシル、メタクリル酸ドデシルおよびメタクリル酸オクタデシルを包
含する。好ましくは重合は、中心コアに有機金属部位を有する星状分子を含有し
た反応混合物にて行われる。
アルキルメタクリレートの選択は部分的に、所望の星状ブロックポリマーの特
定の性質に依存する。しかしながら、アルキルが第1級アルキルであると共に少
数の炭素原子である重合アルキルメタクリレート分枝の作成は、重合したアルキ
ルメタクリレート分枝を作成するのに要するかなり低い反応温度のため
比較的困難である。あるいは、アルキル部分が高級アルキル成分であるような重
合したアルキルメタクリレート分枝の作成も、この種のアルキルメタクリレート
の比較的不活性な特性および所望のアルキルメタクリレートモノマーを容易に得
ることが困難であるという理由により困難である。メタクリレート含有分枝の星
状ブロックポリマーを形成させるのに好適なアルキルメタクリレートは分枝ブチ
ルメタクリレート、すなわちメタクリル酸sec−ブチルもしくはメタクリル酸
t−ブチルまたはその組合せである。これらメタクリレートを使用して得られる
星状ブロックポリマーが、その望ましい性質および比較的製造が容易なため好適
な化合物である。他のアルキルメタクリレート成分を含む星状ブロックポリマー
は対応のアルキルメタクリレートから直接に作成されるが、先ず最初に分枝ブチ
ルメタクリレートを用いて分枝ブチルメタクリレート分枝を有する星状ブロック
ポリマーを生成させ、次いで初期の星状ブロックポリマー生成物をエステル交換
して所望のアルキル成分を組込むことにより、前記ポリマーを作成するのがしば
しば望ましい。
分枝ブチルメタクリレート含有ポリマーの製造において、適する反応条件は典
型的には−80〜+80℃の反応温度を含み、
この範囲の下方部分がメタクリル酸sec−ブチルの重合につき好適であり、こ
の範囲の上方部分はメタクリル酸t−ブチルにつき好適である。重合圧力は、反
応混合物を液相に維持するのに充分な圧力、典型的には5気圧までである。
星状ポリマーを水素化して、ポリマーの脂肪族部分における不飽和の程度を減
少させる。多数の触媒(特に遷移金属触媒)は星状ポリマーの脂肪族不飽和を水
素化することができる。可溶性ニッケル化合物とトリアルキルアルミニウムとか
ら作成された「均質」触媒を用いるのが好適である。ナフテン酸ニッケルもしく
はオクタン酸ニッケルが好適なニッケル塩である。この触媒系は芳香族基の存在
下における選択的水素化につき慣用される触媒の1種であるが、エステル含有ポ
リマーにおける共役アルカジエンの水素化については他の「慣用」触媒は適して
いない。
水素化過程において、ベースポリマーはインシトゥで反応させ、或いは単離す
る場合はたとえばシクロヘキサンもしくはシクロヘキサン/エーテル混液のよう
な適する溶剤に溶解させ、得られた溶液を均質ニッケル触媒の存在下に水素ガス
と接触させる。水素化は好適には25〜150℃の温度および2〜69
気圧の水素圧力にて行われる。水素化は、ベースポリマーにおける脂肪族部分の
炭素−炭素不飽和の少なくとも90%、好ましくは少なくとも98%が核磁気共
鳴分光法により測定して飽和された際に完結したと考えられる。
次いで水素化された星状ポリマーは、たとえば触媒残留物を除去する酸水溶液
での洗浄、溶剤除去またはポリマーを凝集させる非溶剤の添加など慣用手順によ
って回収される。この目的につき典型的な非溶剤は水性メタノールである
潤滑油における星状ポリマーの酸性化濃厚物を形成させた後、星状ポリマーを
アミンと反応させる。ポリマー粘度指数向上剤の濃厚物は、しばしば市販の潤滑
油の処方を単純化させるべく販売される。酸性化濃厚物の形成後における星状ポ
リマーのアミド化は、任意の適合性アミンを用いて、潤滑油の製造業者により容
易に実施され得る。
好適には星状ポリマーを120℃もしくはそれ以上の温度で潤滑油に溶解させ
て、星状ポリマーを3〜30重量%含む濃厚物を形成させる。次いでメタクリレ
ート単位のエステル基を、酸触媒(たとえばp−トルエンスルホン酸または他の
適する強有機酸)との反応によりカルボン酸基まで鹸化させる。
好適には使用する酸触媒の量は、メタクリル酸エステル基の75%より多くが
カルボン酸基まで鹸化されるような量である。好ましくはエステル基の少なくと
も50%、より好ましくは少なくとも90%をカルボン酸基まで鹸化させる。一
般に当業者には了解されるように、極く少量の酸触媒を使用すれば十分である。
カルボン酸基は次いで高められた温度(たとえば120℃)にてアミンと容易に
反応してアンモニウム塩を生成する。次いで濃厚物を140〜180℃の温度ま
で0.1〜45分間にわたり加熱して、アンモニウム塩をアミドもしくはイミド
に変換させる。好ましくはアミンを160〜180℃の温度にて0.1〜30分
間にわたり反応させる。
カルボン酸基の少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%がアミド基も
しくはイミド基まで確実に変換されるように充分なアミンを濃厚物に添加する。
適するアミンは、少なくとも1個の第1級もしくは第2級アミン部位を有する
1〜10個の窒素原子を持ったアルキルもしくはアリールアミンである。好適ア
ミンは、ここに参考のため引用する米国特許第4,246,374号の第3欄、
第32〜62行に記載されたような構造R−NH2を有する第1級アミ
ンである。特に好適な第1級アミンはN,N−ジエチルアミノプロピルアミン(
DAP)である。
好適アミンは第2級もしくは第3級アミンをも含みうる。限定はされないが、
好適アミンは、更に、N,N−ジメチルプロピルアミン、トリエチレンテトラミ
ン、アニリンおよびテトラエチレンペンタミンを包含する。
本発明に使用するのに好適なポリマーは、少なくとも90重量%の重合し且つ
水素化されたイソプレン単位よりなる10〜50個の第1アーム(この第1アー
ムは10,000〜100,000のピーク分子量を有する)と、少なくとも2
0重量%の重合したt−ブチルメタクリレート単位よりなる少なくとも10〜5
0個の第2アーム(この第2アームは1,000〜10,000のピーク分子量
を有する)と、1分子当たり1個の中心コア(このコアは重合したジビニルベン
ゼンを含む)とを平均して1分子当たりに有し、前記中心コアは第1および第2
ポリマーアームと星状配置にて接続する。好ましくは星状ポリマーを潤滑油中に
3〜30重量%のポリマー濃度まで溶解し、酸触媒によりエステルから酸に変換
させ、次いでアミン(特に好ましくはN,N−ジエチル−アミノプロピル
アミン)と反応させる。
本発明における好適星状ポリマーの分子量は、反応条件、反応溶剤およびモノ
マー反応体の相対比率の選択に応じて変化し、さらに官能化された分枝がホモポ
リマーであるか或いは重合したアニオン重合性モノマーの内部部分を含有するか
によって部分的に決定される。特に興味ある星状ポリマーは33,000〜5.
5×106、特に好ましくは100,000〜3×106のピーク分子量を有する
。正確なピーク分子量は分子毎に変動し、上記数値は平均値である。しかしなが
ら、本発明の星状ポリマーの特徴は、ポリマーがかなり狭い分子量分布を有する
ことである。
好適星状ポリマーは式:
(A)tC(M)s (I)
[式中、Cは架橋したジビニルベンゼンからなるコアを示し、Aは少なくとも9
0重量%の重合し且つ水素化されたイソプレン単位よりなる第1アームを示し、
Mは少なくとも20重量%の重合したt−ブチルメタクリレート単位よりなる第
2アームを示し、sは10〜50であり、tは10〜50であり、tはsに等し
く或いはそれより大である]
により示される。
記号C、AおよびMにより示される成分の比率は分子毎に若干変化するが、中
心コアCに寄与しうる分子の分子量の比率は10%以下、好ましくは2%以下で
ある。
好適星状ポリマーにおける各Aブロックもしくはセグメントは、好ましくは少
なくとも90重量%の重合し且つ水素化されたイソプレン単位で構成される。好
適Aブロックにおいて、高い1,4−付加を有する水素化ブタジエンもしくはス
チレンの1個もしくはそれ以上のブロックを入れて、ポリマーの物理的性質を向
上させ得る。
各Mは好ましくは少なくとも20重量%の重合したt−ブチルメタクリレート
で構成される。ホモポリマーMセグメントもしくはブロックが最も好適である。
t−ブチルメタクリレートのモノマーは、ミツビシ・レーヨン社(日本国)から
高純度で市販されている。より純度の低いt−ブチルメタクリレートはモノマー
・ポリマー・アンド・ダジャック(Monomer,Polymer,and Dajac)から入手す
ることができ、アルミナおよび13Xゼオライトのカラムに通過させてメタクリ
ル酸およびt−ブチルアルコールを除去すれば使用することができる。好
適ゼオライトは10オングストローム以上の気孔寸法を有するもの、たとえばゼ
オライト13X(Zeolite 13X)であって式
Na86(AlO2)86(SiO2)106267H2O
を有する。
本発明により使用される星状ポリマーは、アルキルメタクリレートの重合に際
し2個もしくはそれ以上の分子の結合が殆どまたは全く生じないという利点を有
する。
好適にはアミンを、メタクリル酸エステルが120〜130℃の温度にてカル
ボン酸に露呈された後に添加し、次いで温度を140〜180℃まで約0.1〜
45分間にわたり上昇させてアミドもしくはイミドへの変換を行う。
本発明により製造される星状ポリマー組成物は、モーター油における分散剤お
よび粘度指数向上剤として極めて有用である。
したがって本発明は、さらに、本発明により製造された星状ポリマー組成物の
いずれか1種を含む潤滑油組成物をも提供する。
本発明の星状ポリマー組成物に存在させるのに適する潤滑油は天然、鉱物質も
しくは合成の潤滑油である。
天然潤滑油は動物油および植物油、たとえばヒマシ油を包含
する。鉱油は原油、石炭もしくはシェールから得られた潤滑油フラクションを包
含し、これらフラクションはたとえば粘土−酸、溶剤もしくは水素化処理のよう
な或る種の処理にかけ得る。合成潤滑油はたとえばポリα−オレフィンのような
炭化水素の合成ポリマー;改質酸化アルキレンポリマー;およびエステル潤滑剤
を包含する。これら潤滑油は好ましくは火花点火および圧縮点火式エンジンのた
めのクランクケース潤滑油であるが、液圧潤滑剤、金属加工用液および自動トラ
ンスミッション液をも包含する。
好ましくは、本発明による組成物の潤滑ベース油成分はポリα−オレフィン油
もしくは鉱物質潤滑油または鉱物質潤滑油の混合物であり、たとえばロイヤル・
ダッチ/シェル・グリープの各社により「HVI」もしくは「XHVI」(商標
)の名称で販売されている。
本発明による組成物に存在させる潤滑ベース油の粘度は広範囲に変化すること
ができ、一般に100℃にて3〜35mm2/sである。
本発明の潤滑油組成物はさらに多数の他の添加剤、たとえば酸化防止剤、金属
洗浄剤、たとえば(過塩基性)アルカリ土類
金属フェナート、スルホナートおよびサリチラート、無灰分分散剤、たとえばポ
リオレフィン置換スクシンイミド、たとえばGB−A−2,231,873号に
記載されたもの、抑泡剤、腐食抑制剤、流動点降下剤、摩擦改質剤および極圧/
耐磨耗添加剤、たとえばジチオ燐酸亜鉛もしくはジチオ燐酸ナトリウムを含有す
ることができる。
以下、限定はしないが実施例により本発明をさらに説明する。星状ポリマー合成
第1反応器に122.47kgのシクロヘキサンと13.61kgのスチレン
モノマーとを充填した。撹拌混合物に2.95kgのsec−ブチルリチウムを
添加し、スチレンを60℃にて完全にポリスチレンに変換させた。
第2反応器にて123.83kgのシクロヘキサンと22.68kgのイソプ
レンモノマーにsec−ブチルリチウムを滴状に加えて不純物を除去した。次い
で工程1からの12.25kgのリビングホモポリスチレンをイソプレンに添加
し、イソプレンを60℃にて完全にポリイソプレンに変換させた。次いで200
mLのジビニルベンゼン(55%dvb)をリビング スチレン−イソプレン
ポリマーアームに添加し、80℃で
30分間にわたり反応させてリビング星状ポリマーを生成させた。
星状ポリマー混合物の温度を35℃まで低下させ、0.54kgのt−ブチル
メタクリレート(tBMA)を反応物に添加した。tBMAを35℃にて30分
間にわたり重合させて第2ポリマーアームを形成させ、19mLのメタノールに
より反応を停止させた。
星状ポリマーを、トリエチルアルミニウムで還元されたオクタン酸ニッケルで
構成される触媒を用いて水素化した。この特定例につきニッケルとアルミニウム
との比は1:2.3であった。全触媒充填量を定期的に増大させて、残留不飽和
の少ない生成物を得た。実施例1Aおよび1B
360gのエクソン(Exxon)100N LP潤滑油と0.2gのイルガノック
ス(Irganox)1010酸化防止剤と0.1gのp−トルエンスルホン酸とを含
有するビーカーを125℃まで加熱した。次いで40gの上記星状ポリマーを添
加して溶解させた。FT−IRによる分析は、ポリマーが完全に溶解した時点で
メタクリレート基がカルボン酸基に変換されたことを
確認した。次いで1.9gのジエチルアミノプロピルアミン(DAP)をエクソ
ン100N LPベース油におけるアミンの50重量%溶液として添加した。次
いで油濃厚物の温度を180℃まで上昇させ、溶液を熱から外した(実施例1A
)。FT−IRによる分析は、酸基がアミド基まで完全に変換されたことを示し
た。実施例1−Bは、元のままのメタクリル酸エステル基を有する出発無改変ポ
リマーの濃厚物である。実施例2
360gのエクソン100N LP潤滑油と0.2gのイルガノックス101
0酸化防止剤とを含有するビーカーを125℃まで加熱した。次いで40gの上
記星状ポリマーを添加して溶解させた。次いで0.1gのp−トルエンスルホン
酸を混合物に添加し、30分間にわたり反応させてメタクリレート基を酸基に変
換させた。FT−IRによる分析は、メタクリレート基がカルボン酸に変換した
ことを確認した。次いで1.9gのジエチルアミノプロピルアミン(DAP)を
エクソン100N LPベース油におけるアミンの50重量%溶液として添加し
た。次いで油濃厚物の温度を180℃まで上昇させ、溶液を熱から外した。FT
−IRによる分析は、酸基がアミド基まで完
全に変換されたことを示した。実施例3A〜3E
実施例1および2の手順を用い、DAPの代わりに以下の種々のアミンを用い
て表に示したような別の分散剤粘度指数向上剤を作成した:エチレンジアミン(
EDA)(実施例3A)、ジエチレントリアミン(DETA)(実施例3B)、
トリエチレンテトラミン(TETA)(実施例3C)、テトラエチレンペンタミ
ン(TEPA)(実施例3D)および線状アルキルアミンの混合物(実施例3E
)。濃厚物を180℃に保持した時間は、アミドへの変換のFT−IR分析に基
づき0.1〜30分間の範囲で変化させた。実施例4
実施例1、2、3A〜Eの油濃厚物を用いてSAE 5W−30、10W−4
0および15W−40の各完成モータ油を配合した。実施例5(比較例A)
星状ポリマーから分散剤粘度指数向上剤への変換を押出機で行った。この特定
例につきブラベンダー(Brabender)溶融ミキサーを用いた。ブラベンダー溶融
ミキサーを250℃まで加
熱し、混合羽根を100rpmで作動させながら60gのポリマーを添加した。
溶融物を均一に混合した後、N,N−ジエチルアミノプロピルアミン(DAP)
とペンリコ油(Penrico oil)との混合物を3分間かけて添加した(油はDAP
がポリマー溶融物と混合する前にブラベンダー溶融ミキサーから気化するのを防
止するよう作用する)。試料をさらに3分間にわたり混合し、次いでブラベンダ
ー溶融ミキサーから取出した。
FT−IR分析はアミドへの変換を示し、1726cm-1におけるエステルの
ピークは1667cm-1におけるアミドのピークにより置換される。FT−IR
による分析は、アミドへの変換がカルボニル吸光度とアミドカルボニル吸光度と
の比に基づき少なくとも80%であることを示した。次いで生成物を油に溶解さ
せて、完成モーター油をさらに配合する際に使用する濃厚物を生成させた。実施例6(比較例B)
実施例5からの分散剤VI向上剤をモーター油と配合してSAE 5W−30
および10W−40の各処方物を作成した。第1〜4表における油をエクソン1
00N LPにて配合し、DIパッケージは実験用ルブリゾール(Lubrizol)添
加剤とし、
アクリロイド(ACRYLOID)155流動点降下剤(ACRYLOIDは商標である)をポリ
マー濃厚物の0.5重量%で添加して、100℃で約11mm2/sの動粘度を
得た。低温クランク・シュミレータ(cold cranking simulator:CCS)粘度
を−25℃にて測定した。
TBMA官能化ポリマーをアミンと共に押出して有用な分散剤VI向上剤を作
成するが、これには余計な工程(押出器を通過させる)を必要とし、ポリマーを
過度の熱および剪断応力に露呈する。したがって、押出法は熱および剪断に耐え
うるポリマーに限定されるのに対し、本発明の油濃厚物法はこの点に関し制限さ
れない。すなわち、本発明による方法は低分子量および中程度の分子量のポリマ
ー、並びに溶融粘度が高過ぎて劣化なしには押出しえないような高分子量ポリマ
ーについても用いることができる。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1996年12月19日
【補正内容】
星状ポリマー組成物の製造方法
本発明は、星状ポリマー組成物の製造方法および油組成物の粘度指数向上剤と
してのその使用に関するものである。
油および潤滑剤の粘度指数向上剤として有用である星状ポリマーはヨーロッパ
特許出願第0603955 A2号に記載されている。これら星状ポリマーは:
それぞれのアームが、重合し且つ水素化された共役ジエンを含むと共に10,0
00〜200,000のピーク分子量を有する、少なくとも3個の第1アームと
;
それぞれのアームが、重合したメタクリレートおよび/またはそのアミドもしく
はイミド誘導体を含むと共に500〜10,000のピーク分子量を有する、少
なくとも3個の第2アームと;
重合したビス不飽和モノマーを含む中心コア(この中心コアは第1アーム及び第
2アームと星状配置にて接続する)とで構成される。
アミドもしくはイミド誘導体は典型的には、ベースポリマーをアミンの存在下
に250℃の温度で押出すことにより製造さ
れる。
しかしながら、ポリマーにおけるブタジエンおよびイソプレン単位はこのよう
な高温度にて熱分解することに注目すべきである。さらに、この種の押出法はポ
リマーを過度の剪断応力に露呈させる。したがって押出法は、過度の熱および応
力に耐えうるポリマーに限定される。
驚くことに今回、ベースポリマーを上記のような過度の熱および応力に露呈す
ることなく、酸触媒を添加すると共にその後に潤滑油中のベースポリマーの濃厚
物にアミンを添加することにより、窒素含有星状ポリマー誘導体を有利に製造し
うることを突き止めた。
したがって本発明は、
(a) 星状ポリマーを潤滑油中に50重量%未満のポリマー濃度にて溶解し(
ここで、前記星状ポリマーは、重合し且つ水素化された共役ジエン単位を含むと
共に10,000〜200,000のピーク分子量を有する少なくとも3個の第
1アームと;重合したメタクリレート単位を含むと共に500〜10,000の
ピーク分子量を有する少なくとも3個の第2アームと;
重合したビス不飽和モノマーを含む中心コア(この中心コアは第1アーム及び第
2アームを星状配置にて接続する)と
を含有する);
(b) 溶解した星状ポリマーを酸触媒と反応させ;
(c) 溶解した星状ポリマーをアミンと反応させる、
工程を含む、窒素含有星状ポリマー組成物の製造方法に関するものである。
本発明により使用される星状ポリマーは、ヨーロッパ特許出願第060395
5 A2号に記載されている。好ましくは星状ポリマーを潤滑油中に3〜30重
量%のポリマー濃度にて溶解させる。
本発明によれば、好適には重合したアルキルメタクリレート単位の75%より
多くをアミド基もしくはイミド基に変換させる。好ましくは重合したメタクリレ
ート単位の少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%をアミド基もし
くはイミド基に変換させる。これは、たとえば第2アームが重合したt−ブチル
メタクリレートを含めば容易に達成することができる。
本発明の星状ブロックポリマーは、共役ジエン単位を含む第1アームを作成し
、これら第1アームをビス不飽和モノマーの
重合により結合させ、アルキルメタクリレート単位を含む第2アームを重合した
ビス不飽和モノマーから成長させ、重合した共役ジエン単位を水素化することに
より製造される。共役ジエン単位、好ましくはイソプレンもしくはブタジエン単
位は開始剤(好ましくはアルキルリチウム)によりアニオン重合させる。第2級
アルキル基を有するアルキルリチウム開始剤が好適である。sec−ブチルリチ
ウムが特に好適である。
ビス不飽和モノマーは共役ジエンアームと結合して、重合したビス不飽和化合
物を含む中心コアから放射状に伸びる複数の第1ポリマーアーム(polymeric ar
ms)を有する「星状」分子となる。結合の後、該分子のコアは残留リチウム部位
を含んで、第2ポリマーアームの成長を開始させる。
第1ポリマーアームの1個もしくはそれ以上は、重合したビニルアレーン単位
を単独で或いは重合した共役ジエン単位と共にテーパーもしくはブロック配置に
て含むことができる。好適ビニルアレーンはスチレンであり、星状ポリマーの好
適スチレン含有量は10%未満である。
第1ポリマーアームを作成するための重合は、モノマーと重合開始剤とを適す
る反応溶剤中で緩和な反応条件下に接触させ
る慣用の方法によって行われる。炭化水素反応溶剤、特にたとえばシクロヘキサ
ンのような脂環式炭化水素溶剤が反応溶剤として適している。或る場合にはより
極性の高い反応溶剤を用いるのが有用であり、この種の場合は混合溶剤、しばし
ばシクロヘキサンと極性助溶剤(たとえばエーテル助溶剤、たとえばジエチルエ
ーテルもしくはテトラヒドロフラン)との混液を使用する。反応溶剤としてシク
ロヘキサンまたはシクロヘキサン/ジエチルエーテルの使用が好適である。重合
温度は中庸であり、たとえば10〜約80℃であり、しばしばこの重合を周囲温
度にて行うのが有用である。反応圧力は、反応混合物を液相に維持するのに充分
な圧力である。典型的な反応圧力は81.1〜506.6KPa(0.8〜5気
圧)である。
第1ポリマーアームの分子量の調節は、たとえば開始剤とモノマーとの比を調
節するような慣用方法によって達成される。ポリマーアームは、そこに有機金属
部位が存在するためリビングポリマーと従来称されている。好ましくは第1ポリ
マーアームは10,000〜200,000、特に好ましくは20,000〜1
00,000のピーク分子量を有する。
第1ポリマーアームは、星状ポリマー分子の中心コアを形成
するよう架橋するビス不飽和モノマーの重合開始剤として作用する。各種のビス
不飽和モノマーが、本発明による星状ブロックポリマーのコアの作成に有用であ
る。好適ビス不飽和モノマーは20個までの炭素原子と2個までの芳香族環とを
有するジ(アルケニル)芳香族化合物であってジビニルベンゼン、ジビニルトル
エン、ジビニルビフェニル、ジビニルナフタレン、ジイソプロペニルベンゼン、
ジイソプロペニルビフェニルおよびジイソブテニルベンゼンを包含する。ジビニ
ルベンゼンが最も好適である。
ビス不飽和モノマーと第1ポリマーアームとの架橋は、好ましくはビス不飽和
モノマーを第1ポリマーアームを含有する反応混合物に添加することにより行わ
れる。同一もしくは同様な反応条件および溶剤の使用が、星状ブロックポリマー
のコアを形成する架橋反応に適している。
架橋したビス不飽和モノマーのコアは比較的小さい第2ポリマーアームを形成
するメタクリレートの重合開始剤として作用する複数の有機金属部位を有する。
メタクリレート含有分枝の星状ブロックポリマーを形成させるのに好適なアルキ
ルメタクリレートは分枝ブチルメタクリレート、すなわちメタクリル酸sec−
ブチルもしくはメタクリル酸t−ブチルまたはその組合せである。これらメタク
リレートを使用して得られる星状ブロックポリマーが、その望ましい性質および
比較的製造が容易なため好適な化合物である。他のアルキルメタクリレート成分
を含む星状ブロックポリマーは対応のアルキルメタクリレートから直接に作成さ
れるが、先ず最初に分枝ブチルメタクリレートを用いて分枝ブチルメタクリレー
ト分枝を有する星状ブロックポリマーを生成させ、次いで初期の星状ブロックポ
リマー生成物をエステル交換して所望のアルキル成分を組込むことにより、前記
ポリマーを作成するのがしばしば望ましい。
分枝ブチルメタクリレート含有ポリマーの製造において、適する反応条件は典
型的には−80〜+80℃の反応温度を含み、この範囲の下方部分がメタクリル
酸sec−ブチルの重合につき好適であり、この範囲の上方部分はメタクリル酸
t−ブチルにつき好適である。重合圧力は、反応混合物を液相に維持するのに充
分な圧力、典型的には506.6KPa(5気圧)まで
である。
星状ポリマーを水素化して、ポリマーの脂肪族部分における不飽和の程度を減
少させる。多数の触媒(特に遷移金属触媒)は星状ポリマーの脂肪族不飽和を水
素化することができる。可溶性ニッケル化合物とトリアルキルアルミニウムとか
ら作成された「均質」触媒を用いるのが好適である。ナフテン酸ニッケルもしく
はオクタン酸ニッケルが好適なニッケル塩である。この触媒系は芳香族基の存在
下における選択的水素化につき慣用される触媒の1種であるが、エステル含有ポ
リマーにおける共役アルカジエンの水素化については他の「慣用」触媒は適して
いない。
水素化過程において、ベースポリマーはインシトゥで反応させ、或いは単離す
る場合はたとえばシクロヘキサンもしくはシクロヘキサン/エーテル混液のよう
な適する溶剤に溶解させ、得られた溶液を均質ニッケル触媒の存在下に水素ガス
と接触させる。水素化は好適には25〜150℃の温度および202.6〜69
91.1KPa(2〜69気圧)の水素圧力にて行われる。水素化は、ベースポ
リマーにおける脂肪族部分の炭素−炭素不飽和の少なくとも90%、好ましくは
少なくと
も98%が核磁気共鳴分光法により測定して飽和された際に完結したと考えられ
る。
次いで水素化された星状ポリマーは、たとえば触媒残留物を除去する酸水溶液
での洗浄、溶剤除去またはポリマーを凝集させる非溶剤の添加など慣用手順によ
って回収される。この目的につき典型的な非溶剤は水性メタノールである
潤滑油における星状ポリマーの酸性化濃厚物を形成させた後、星状ポリマーを
アミンと反応させる。ポリマー粘度指数向上剤の濃厚物は、しばしば市販の潤滑
油の処方を単純化させるべく販売される。酸性化濃厚物の形成後における星状ポ
リマーのアミド化は、任意の適合性アミンを用いて、潤滑油の製造業者により容
易に実施され得る。
好適には星状ポリマーを120℃もしくはそれ以上の温度で潤滑油に溶解させ
て、星状ポリマーを3〜30重量%含む濃厚物を形成させる。次いでメタクリレ
ート単位のエステル基を、酸触媒(たとえばp−トルエンスルホン酸または他の
適する強有機酸)との反応によりカルボン酸基まで鹸化させる。溶解した星状ポ
リマーを、好ましくは100〜130℃の温度にて酸触媒と反応させる。
好適には使用する酸触媒の量は、メタクリル酸エステル基の75%より多くが
カルボン酸基まで鹸化されるような量である。好ましくはエステル基の少なくと
も50%、より好ましくは少なくとも90%をカルボン酸基まで鹸化させる。一
般に当業者には了解されるように、極く少量の酸触媒を使用すれば十分である。
カルボン酸基は次いで高められた温度(たとえば120℃)にてアミンと容易に
反応してアンモニウム塩を生成する。次いで濃厚物を140〜180℃の温度ま
で0.1〜45分間にわたり加熱して、アンモニウム塩をアミドもしくはイミド
に変換させる。好ましくはアミンを160〜180℃の温度にて0.1〜30分
間にわたり反応させる。
カルボン酸基の少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%がアミド基も
しくはイミド基まで確実に変換されるように充分なアミンを濃厚物に添加する。
適するアミンは、少なくとも1個の第1級もしくは第2級アミン部位を有する
1〜10個の窒素原子を持ったアルキルもしくはアリールアミンである。好適ア
ミンは、米国特許第4,246,374号の第3欄、第32〜62行に記載され
たような構造R−NH2を有する第1級アミンである。特に好適
な第1級アミンはN,N−ジエチルアミノプロピルアミン(DAP)である。
好適アミンは第2級もしくは第3級アミンをも含みうる。限定はされないが、
好適アミンは、更に、N,N−ジメチルプロピルアミン、トリエチレンテトラミ
ン、アニリンおよびテトラエチレンペンタミンを包含する。
本発明に使用するのに好適なポリマーは、1分子当たり平均して、少なくとも
90重量%の重合し且つ水素化されたイソプレン単位よりなる10〜50個の第
1アーム(この第1アームは10,000〜100,000のピーク分子量を有
する)と、少なくとも20重量%の重合したt−ブチルメタクリレート単位より
なる少なくとも10〜50個の第2アーム(この第2アームは1,000〜10
,000のピーク分子量を有する)と、1分子当たり1個の中心コア(このコア
は重合したジビニルベンゼンを含む)とを含有し、
好適星状ポリマーは式:
(A)tC(M)s (I)
[式中、Cは架橋したジビニルベンゼンからなるコアを示し、Aは少なくとも9
0重量%の重合し且つ水素化されたイソプレン単位よりなる第1アームを示し、
Mは少なくとも20重量%の重合したt−ブチルメタクリレート単位よりなる第
2アームを示し、sは10〜50であり、tは10〜50であり、tはsに等し
く或いはそれより大である]
により示される。
記号C、AおよびMにより示される成分の比率は分子毎に若干変化するが、中
心コアCに寄与しうる分子の分子量の比率は10%以下、好ましくは2%以下で
ある。
好適星状ポリマーにおける各Aブロックもしくはセグメントは、好ましくは少
なくとも90重量%の重合し且つ水素化されたイソプレン単位で構成される。好
適Aブロックにおいて、高い1,4−付加を有する水素化ブタジエンもしくはス
チレンの1個もしくはそれ以上のブロックを入れて、ポリマーの物理的性質を向
上させ得る。
各Mは好ましくは少なくとも20重量%の重合したt−ブチ
ルメタクリレートで構成される。ホモポリマーMセグメントもしくはブロックが
最も好適である。t−ブチルメタクリレートのモノマーは、ミツビシ・レーヨン
社(日本国)から高純度で市販されている。より純度の低いt−ブチルメタクリ
レートはモノマー・ポリマー・アンド・ダジャック(Monomer,Polymer and Daj
ac)から入手することができ、アルミナおよび13Xゼオライトのカラムに通過
させてメタクリル酸およびt−ブチルアルコールを除去すれば使用することがで
きる。好適ゼオライトは10-6mm(10オングストローム)以上の気孔寸法を
有するもの、たとえばゼオライト13X(Zeolite 13X)であって式
Na86(AlO2)86(SiO2)106267H2O
を有する。
本発明により使用される星状ポリマーは、アルキルメタクリレートの重合に際
し2個もしくはそれ以上の分子の結合が殆どまたは全く生じないという利点を有
する。
好適にはアミンを、メタクリル酸エステルが120〜130℃の温度にてカル
ボン酸に露呈された後に添加し、次いで温度を140〜180℃まで約0.1〜
45分間にわたり上昇させ
てアミドもしくはイミドへの変換を行う。
本発明の潤滑油組成物はさらに多数の他の添加剤、たとえば酸化防止剤、金属
洗浄剤、たとえば(過塩基性)アルカリ土類金属フェナート、スルホナートおよ
びサリチラート、無灰分分散剤、たとえばポリオレフィン置換スクシンイミド、
たとえばGB−A−2,231,873号に記載されたもの、抑泡剤、腐食抑制
剤、流動点降下剤、摩擦改質剤および極圧/耐磨耗添加剤、たとえばジチオ燐酸
亜鉛もしくはジチオ燐酸ナトリウムを含有することができる。
以下、限定はしないが実施例により本発明をさらに説明する。星状ポリマー合成
第1反応器に122.47kgのシクロヘキサンと13.61kgのスチレン
モノマーとを充填した。撹拌混合物に2.95kgのsec−ブチルリチウムを
添加し、スチレンを60℃にて完全にポリスチレンに変換させた。
第2反応器にて123.83kgのシクロヘキサンと22.68kgのイソプ
レンモノマーにsec−ブチルリチウムを滴状に加えて不純物を除去した。次い
で工程1からの12.25kgのリビングホモポリスチレンをイソプレンに添加
し、イソプレンを60℃にて完全にポリイソプレンに変換させた。次
いで200mLのジビニルベンゼン(55%dvb)をリビング スチレン−イ
ソプレン ポリマーアームに添加し、80℃で30分間にわたり反応させてリビ
ング星状ポリマーを生成させた。
星状ポリマー混合物の温度を35℃まで低下させ、0.54kgのt−ブチル
メタクリレート(tBMA)を反応物に添加した。tBMAを35℃にて30分
間にわたり重合させて第2ポリマーアームを形成させ、19mLのメタノールに
より反応を停止させた。
星状ポリマーを、トリエチルアルミニウムで還元されたオクタン酸ニッケルで
構成される触媒を用いて水素化した。この特定例にっきニッケルとアルミニウム
との比は1:2.3であった。全触媒充填量を定期的に増大させて、残留不飽和
の少ない生成物を得た。実施例1Aおよび1B
360gのエクソン(Exxon)100N LP潤滑油と0.2gのイルガノッ
クス(Irganox)1010酸化防止剤と0.1gのp−トルエンスルホン酸とを
含有するビーカーを125℃まで加熱した。次いで40gの上記星状ポリマーを
添加して溶
解させた。FT−IRによる分析は、ポリマーが完全に溶解した時点でメタクリ
レート基がカルボン酸基に変換されたことを確認した。次いで1.9gのジエチ
ルアミノプロピルアミン(DAP)をエクソン100N LPベース油における
アミンの50重量%溶液として添加した。次いで油濃厚物の温度を180℃まで
上昇させ、溶液を熱から外した(実施例1A)。FT−IRによる分析は、酸基
がアミド基まで完全に変換されたことを示した。実施例1−Bは、元のままのメ
タクリル酸エステル基を有する出発無改変ポリマーの濃厚物である。実施例2
360gのエクソン100N LP潤滑油と0.2gのイルガノックス101
0酸化防止剤とを含有するビーカーを125℃まで加熱した。次いで40gの上
記星状ポリマーを添加して溶解させた。次いで0.1gのp−トルエンスルホン
酸を混合物に添加し、30分間にわたり反応させてメタクリレート基を酸基に変
換させた。FT−IRによる分析は、メタクリレート基がカルボン酸に変換した
ことを確認した。次いで1.9gのジエチルアミノプロピルアミン(DAP)を
エクソン100NL Pベース油におけるアミンの50重量%溶液として添加し
た。次いで油濃厚物の温度を180℃まで上昇させ、溶液を熱から外した。FT
−IRによる分析は、酸基がアミド基まで完全に変換されたことを示した。実施例3A〜3E
実施例1および2の手順を用い、DAPの代わりに以下の種々のアミンを用い
て表に示したような別の分散剤粘度指数向上剤を作成した:エチレンジアミン(
EDA)(実施例3A)、ジエチレントリアミン(DETA)(実施例3B)、
トリエチレンテトラミン(TETA)(実施例3C)、テトラエチレンペンタミ
ン(TEPA)(実施例3D)および線状アルキルアミンの混合物(実施例3E
)。濃厚物を180℃に保持した時間は、アミドへの変換のFT−IR分析に基
づき0.1〜30分間の範囲で変化させた。実施例4
実施例1、2、3A〜Eの油濃厚物を用いてSAE 5W−30、10W−4
0および15W−40の各完成モータ油を配合した。実施例5(比較例A)
星状ポリマーから分散剤粘度指数向上剤への変換を押出機で
行った。この特定例につきブラベンダー(Brabender)溶融ミキサーを用いた。
ブラベンダー溶融ミキサーを250℃まで加熱し、混合羽根を100rpmで作
動させながら60gのポリマーを添加した。溶融物を均一に混合した後、N,N
−ジエチルアミノプロピルアミン(DAP)とペンリコ油(Penrico oil)との
混合物を3分間かけて添加した(油はDAPがポリマー溶融物と混合する前にブ
ラベンダー溶融ミキサーから気化するのを防止するよう作用する)。試料をさら
に3分間にわたり混合し、次いでブラベンダー溶融ミキサーから取出した。
FT−IR分析はアミドへの変換を示し、1726cm-1におけるエステルの
ピークは1667cm-1におけるアミドのピークにより置換される。FT−IR
による分析は、アミドへの変換がカルボニル吸光度とアミドカルボニル吸光度と
の比に基づき少なくとも80%であることを示した。次いで生成物を油に溶解さ
せて、完成モーター油をさらに配合する際に使用する濃厚物を生成させた。実施例6(比較例B)
実施例5からの分散剤VI向上剤をモーター油と配合してSAE 5W−30
および10W−40の各処方物を作成した。
第1〜4表における油をエクソン100N LPにて配合し、DIパッケージは
実験用ルブリゾール(Lubrizol)添加剤とし、アクリロイド(ACRYLOID)155
流動点降下剤(ACRYLOIDは商標である)をポリマー濃厚物の0.5重量%で添加
して、100℃で約11mm2/sの動粘度を得た。低温クランク・シュミレー
タ(cold cranking simulator:CCS)粘度を−25℃にて測定した。
TBMA官能化ポリマーをアミンと共に押出して有用な分散剤VI向上剤を作
成するが、これには余計な工程(押出器を通過させる)を必要とし、ポリマーを
過度の熱および剪断応力に露呈する。したがって、押出法は熱および剪断に耐え
うるポリマーに限定されるのに対し、本発明の油濃厚物法はこの点に関し制限さ
れない。すなわち、本発明による方法は低分子量および中程度の分子量のポリマ
ー、並びに溶融粘度が高過ぎて劣化なしには押出しえないような高分子量ポリマ
ーについても用いることができる。
請求の範囲
1. 窒素含有星状ポリマー組成物の製造方法であって、
(a) 星状ポリマーを潤滑油中に50重量%未満のポリマー濃度にて溶解し(
ここで、前記星状ポリマーは、重合し且つ水素化された共役ジエン単位を含むと
共に10,000〜200,000のピーク分子量を有する少なくとも3個の第
1アームと;
重合したメタクリレート単位を含むと共に500〜10,000のピーク分子量
を有する少なくとも3個の第2アームと;
重合したビス不飽和モノマーを含む中心コア(この中心コアは第1アーム及び第
2アームを星状配置にて接続する)と
を含有する);
(b) 溶解した星状ポリマーを酸触媒と反応させ;
(c) 溶解した星状ポリマーをアミンと反応させる、
工程を含む方法。
2. 第1アームの1個もしくはそれ以上が重合したビニルアレーンをさらに含
むことを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の方法。
3. アミンを160〜180℃の温度にて0.1〜30分間にわたり反応させ
ることを特徴とする、請求の範囲第1項または第2項に記載の方法。
4. 共役ジエンがイソプレンもしくは1,3−ブタジエンであることを特徴と
する、請求の範囲第1〜3項のいずれか一項に記載の方法。
5. メタクリレートがt−ブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレ
ートまたはその組合せであることを特徴とする、請求の範囲第4項に記載の方法
。
6. 酸触媒がp−トルエンスルホン酸であることを特徴とする、請求の範囲第
1〜5項のいずれか一項に記載の方法。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
C10N 40:25
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 窒素含有星状ポリマー組成物の製造方法であって、 (a) 星状ポリマーを潤滑油中に50重量%未満のポリマー濃度にて溶解し( ここで、前記星状ポリマーは、重合し且つ水素化された共役ジエン単位を含むと 共に10,000〜200,000のピーク分子量を有する少なくとも3個の第 1アームと; 重合したメタクリレート単位を含むと共に500〜10,000のピーク分子量 を有する少なくとも3個の第2アームと; 重合したビス不飽和モノマーを含む中心コア(この中心コアは第1アーム及び第 2アームを星状配置にて接続する)と を含有する); (b) 溶解した星状ポリマーを酸触媒と反応させ; (c) 溶解した星状ポリマーをアミンと反応させる、 工程を含む方法。 2. 第1アームの1個もしくはそれ以上が重合したビニルアレーンをさらに含 むことを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の方法。 3. アミンを160〜180℃の温度にて0.1〜30分間にわたり反応させ ることを特徴とする、請求の範囲第1項または第2項に記載の方法。 4. 共役ジエンがイソプレンもしくは1,3−ブタジエンであることを特徴と する、請求の範囲第1〜3項のいずれか一項に記載の方法。 5. メタクリレートがt−ブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレ ートまたはその組合せであることを特徴とする、請求の範囲第4項に記載の方法 。 6. 酸触媒がp−トルエンスルホン酸であることを特徴とする、請求の範囲第 1〜5項のいずれか一項に記載の方法。 7. ビス不飽和モノマーがジビニルベンゼンであることを特徴とする、請求の 範囲第1〜6項のいずれか一項に記載の方法。 8. 重合したメタクリレート単位の少なくとも80%がアミド基もしくはイミ ド基に変換されていることを特徴とする、請求の範囲第1〜7項のいずれか一項 に記載の方法。 9. 溶解した星状ポリマーを100〜130℃の温度にて酸触媒と反応させる ことを特徴とする、請求の範囲第1〜8項のいずれか一項に記載の方法。 10. 第1アームが少なくとも90重量%の水素化されたイソプレンよりなる ことを特徴とする、請求の範囲第1〜9項のいずれか一項に記載の方法。 11. ポリマー分子1個当たりの第1アームの平均数が10〜50であり、ポ リマー分子1個当たりの第2アームの平均数が10〜50であることを特徴とす る、請求の範囲第1〜10項のいずれか一項に記載の方法。 12. 請求の範囲第1〜11項のいずれか一項に記載の方法により作成された 窒素含有星状ポリマー組成物を含む潤滑油組成物。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/359,806 US5486563A (en) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | Process for making dispersant viscosity index improvers |
| US08/359,806 | 1994-12-20 | ||
| PCT/EP1995/005129 WO1996019505A1 (en) | 1994-12-20 | 1995-12-18 | Process for preparing star polymer compositions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10511128A true JPH10511128A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=23415359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8519526A Pending JPH10511128A (ja) | 1994-12-20 | 1995-12-18 | 星状ポリマー組成物の製造方法 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5486563A (ja) |
| EP (1) | EP0799251B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10511128A (ja) |
| CN (1) | CN1170416A (ja) |
| AU (1) | AU692660B2 (ja) |
| BR (1) | BR9510252A (ja) |
| CA (1) | CA2207611A1 (ja) |
| DE (1) | DE69515512T2 (ja) |
| ES (1) | ES2143091T3 (ja) |
| WO (1) | WO1996019505A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA9510734B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012021100A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Univ Of Tokushima | イオン性高分岐ポリマー及び炭素ナノ材料分散剤 |
| JP2023081646A (ja) * | 2021-12-01 | 2023-06-13 | 三菱ケミカル株式会社 | 潤滑油添加剤 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100572411C (zh) * | 2004-05-31 | 2009-12-23 | 日本曹达株式会社 | 丙烯酸类星形聚合物 |
| US8980804B2 (en) * | 2006-07-28 | 2015-03-17 | Afton Chemical Corporation | Alkyl acrylate copolymer dispersants and uses thereof |
| US8815971B2 (en) | 2008-12-22 | 2014-08-26 | ATRP Solutions, Inc. | Control over controlled radical polymerization processes |
| US8822610B2 (en) | 2008-12-22 | 2014-09-02 | ATRP Solutions, Inc. | Control over controlled radical polymerization processes |
| US8173750B2 (en) | 2009-04-23 | 2012-05-08 | ATRP Solutions, Inc. | Star macromolecules for personal and home care |
| WO2010123574A1 (en) * | 2009-04-23 | 2010-10-28 | Atrp Solutions Inc | Star macromolecules for personal and home care |
| US9783628B2 (en) | 2009-04-23 | 2017-10-10 | ATRP Solutions, Inc. | Dual-mechanism thickening agents for hydraulic fracturing fluids |
| US8999905B2 (en) | 2010-10-25 | 2015-04-07 | Afton Chemical Corporation | Lubricant additive |
| US9587064B2 (en) | 2010-12-08 | 2017-03-07 | ATRP Solutions, Inc. | Salt-tolerant star macromolecules |
| JP5735827B2 (ja) * | 2011-03-23 | 2015-06-17 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 粘度指数向上剤、潤滑油用添加剤および潤滑油組成物 |
| EP2890760A4 (en) | 2012-08-30 | 2016-10-12 | Atrp Solutions Inc | DOUBLE MECHANISM THICKENERS FOR HYDRAULIC FRACKING FLUIDS |
| EP2951220B1 (en) | 2013-02-04 | 2020-11-25 | Pilot Polymer Technologies, Inc. | Salt-tolerant star macromolecules |
| MX385886B (es) | 2014-07-03 | 2025-03-18 | Pilot Polymer Tech Inc | Macromoleculas estrellas compatibles con tensoactivos. |
| CN110499206B (zh) * | 2019-08-14 | 2020-10-16 | 深圳昆油石化技术有限公司 | 含有星型sep共聚物润滑油粘度指数改性剂及其制备方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4160739A (en) * | 1977-12-05 | 1979-07-10 | Rohm And Haas Company | Polyolefinic copolymer additives for lubricants and fuels |
| US4246374A (en) * | 1979-04-23 | 1981-01-20 | Rohm And Haas Company | Imidized acrylic polymers |
| EP0029622B1 (en) * | 1979-11-16 | 1984-07-25 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Modified hydrogenated star-shaped polymer, its preparation and a lubricating oil composition containing the polymer |
| US4735736A (en) * | 1985-07-08 | 1988-04-05 | Exxon Chemical Patents Inc. | Viscosity index improver-dispersant additive |
| CA1339430C (en) * | 1985-12-19 | 1997-09-02 | Katsumi Hayashi | Graft copolymers prepared from solvent-free reactions and dispersant derivatives thereof |
| US4857599A (en) * | 1988-02-08 | 1989-08-15 | The Dow Chemical Company | Modified dense star polymers |
| KR910020056A (ko) * | 1990-05-29 | 1991-12-19 | 요하네스 아르트 반 주트펜 | 성상 블록 중합체 및 이의 제조 방법 |
| US5356999A (en) * | 1990-10-29 | 1994-10-18 | Texaco Inc. | Multifunctional viscosity index improvers based on polymers containing sulfonamides |
| EP0541178B1 (en) * | 1991-11-07 | 1996-03-20 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Secondary amines and a process for their preparation |
| US5264139A (en) * | 1992-06-01 | 1993-11-23 | Texaco Inc. | Antioxidant dispersant antiwear VI improver additive and lubricating oil composition containing same |
| US5338802A (en) * | 1992-12-21 | 1994-08-16 | Shell Oil Company | Low temperature conversion of polymerized esters |
| US5272211A (en) * | 1992-12-21 | 1993-12-21 | Shell Oil Company | Block copolymers of dienes, vinylarenes, and alkylmethacrylates as modified viscosity index improvers |
| US5344887A (en) * | 1992-12-21 | 1994-09-06 | Shell Oil Company | Star polymers of dienes, vinylarenes and alkyl methacrylates as modiied viscosity index improvers |
| CA2087377C (en) * | 1993-01-15 | 1998-03-31 | William Brian Dougan | Method of and apparatus for suspending christmas lights from eaves on a house |
| US5360564A (en) * | 1993-07-30 | 1994-11-01 | Shell Oil Company | Dispersant viscosity index improvers |
-
1994
- 1994-12-20 US US08/359,806 patent/US5486563A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-12-18 ES ES95943208T patent/ES2143091T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-18 CA CA002207611A patent/CA2207611A1/en not_active Abandoned
- 1995-12-18 ZA ZA9510734A patent/ZA9510734B/xx unknown
- 1995-12-18 CN CN95196947A patent/CN1170416A/zh active Pending
- 1995-12-18 BR BR9510252A patent/BR9510252A/pt not_active Application Discontinuation
- 1995-12-18 WO PCT/EP1995/005129 patent/WO1996019505A1/en not_active Ceased
- 1995-12-18 JP JP8519526A patent/JPH10511128A/ja active Pending
- 1995-12-18 DE DE69515512T patent/DE69515512T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-18 AU AU44344/96A patent/AU692660B2/en not_active Ceased
- 1995-12-18 EP EP95943208A patent/EP0799251B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012021100A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Univ Of Tokushima | イオン性高分岐ポリマー及び炭素ナノ材料分散剤 |
| JP2023081646A (ja) * | 2021-12-01 | 2023-06-13 | 三菱ケミカル株式会社 | 潤滑油添加剤 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1170416A (zh) | 1998-01-14 |
| EP0799251A1 (en) | 1997-10-08 |
| WO1996019505A1 (en) | 1996-06-27 |
| ES2143091T3 (es) | 2000-05-01 |
| EP0799251B1 (en) | 2000-03-08 |
| AU4434496A (en) | 1996-07-10 |
| US5486563A (en) | 1996-01-23 |
| AU692660B2 (en) | 1998-06-11 |
| CA2207611A1 (en) | 1996-06-27 |
| ZA9510734B (en) | 1996-06-20 |
| DE69515512T2 (de) | 2000-09-14 |
| DE69515512D1 (de) | 2000-04-13 |
| BR9510252A (pt) | 1997-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0603955B1 (en) | Viscosity-index improvers | |
| US4141847A (en) | Star-shaped polymer reacted with dicarboxylic acid and amine as dispersant viscosity index improver | |
| CN1048506C (zh) | 制备改进的粘度调节剂聚合物的方法 | |
| EP0799251B1 (en) | Process for preparing star polymer compositions | |
| AU637656B2 (en) | Block copolymer of alkyl methacrylate and conjugated alkadiene | |
| US4073737A (en) | Hydrogenated copolymers of conjugated dienes and when desired a vinyl aromatic monomer are useful as oil additives | |
| US4358565A (en) | Lube oil additive | |
| JP4234325B2 (ja) | 油組成物用星形ポリマー粘度指数向上剤 | |
| JP2857179B2 (ja) | 分散剤/▲vi▼向上剤の製造方法 | |
| GB1575507A (en) | Hydrogenated star-shaped polymers and oil compositions thereof | |
| CN1065073A (zh) | 改进的粘度调节剂聚丁二烯聚合物 | |
| US4427834A (en) | Dispersant-VI improver product | |
| KR100386215B1 (ko) | 윤활유조성물을위한성상중합체점도지수개량제 | |
| CA2111789C (en) | Viscosity-index improver | |
| JP2905611B2 (ja) | 分散剤/粘度指数向上剤の製造方法 | |
| FR2550207A1 (fr) | Procede de preparation de polymeres etoiles modifies hydrogenes solubles dans l'huile | |
| US4970009A (en) | Modified VI improvers | |
| AU650713B2 (en) | Polymeric viscosity index improvers | |
| EP0082574B1 (en) | Dispersant-viscosity index improver product | |
| JP3037460B2 (ja) | 官能基導入ポリマーを含むオイル組成物 |