JPS585234B2 - ゴウセイタンカスイソジユンカツザイソセイブツノ セイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成炭化水素潤滑剤組成物およびその製造方法
に関する。

更に詳しくは、本発明は二段階アルキル化法による２個
の長鎖アルキル基で置換された芳香族炭化水素の製造方
法に関する。

線状でありしかも炭素原子６〜１８個、好ましくは１１
〜１４個のアルキル置換基を含むジアルキルベンゼンを
合成潤滑剤として使用することは公知である。

この化合物のかかる性質に関する最も早い文献のひとつ
に米国特許第３１７３９６５号がある。

また、芳香族部分がフェニル、トルイル、またはキシリ
ルであって２個の長鎖アルキル置換基で置換された芳香
族炭化水素を多量に含む組成物は低温潤滑剤として有用
であることが知られている。

一般に合成炭化水素潤滑剤は物理特性、特に流動点、粘
度指数、低温粘度の組み合せを有し、これによって低温
潤滑剤として有用になるのである。

米国特許第３１７３９６５号は、潤滑剤として好適なジ
アルキルベンセンはベンゼンの一段または二段のアルキ
ル化により製造されることを開示している。

この特許によると好適なアルキル化剤にはα−オレフィ
ンが含まれる。

また好適な触媒はＡ Ｉ Ｃ１３、Ａ Ｉ Ｂ ｒ ３
、Ｆ ｅ Ｃ１３、Ｓ ｎ Ｃ１４、Ｂ Ｆ ３、Ｈ
Ｆ。

Ｈ２ＳＯ４、Ｐ２Ｏ５およびＨ３ＰＯ４であることを開
示している。

しかし、この特許には、最初のアルキル化は触媒として
ＨＦを使用しておこない、第二段階で触媒としてＡｌＣ
ｌ３またはＡｌＢｒ３を使用してアルキル化をおこなう
ことにより改良された物理特性、特に改良された低温粘
度特性を有する生成物を得る旨の記載ないし示唆は含ま
れていない。

本発明は２個の長鎖アルキル基で置換された芳香族炭化
水素より実質的になる合成炭化水素潤滑剤組成物の改良
された製造方法を提供する。

この改良された方法はベンゼンまたはアルキルベンゼン
を線状モノオレフィンでアルキル化する二段階アルキル
化方法であって、第一段階では触媒としてフッ化水素を
使用し、第二段階では触媒として塩化アルミニウムまた
は臭化アルミニウムを使用する点が改良された点である
。

更に詳しくは、本発明はアルキル化剤として線状モノオ
レフィンを使用し、第一段階のアルキル化では触媒とし
てフッ化水素を使用し、第二段階のアルキル化では触媒
として塩化アルミニウムまたは臭化アルミニウムを使用
する二段階アルキル化方法により、アルキル基が実質的
に線状であるジ−Ｃ６〜Ｃ１８アルキルベンゼンを製造
する方法を提供する。

この改良された方法によれば、生成物に関して一層良好
な低温粘度特性が得られ、この生成物は低温潤滑剤とし
て特に有用である。

本方法において使用される芳香族炭化水素はベンゼン、
並びにトルエン、キシレン、およびエチルベンゼン等の
アルキルベンゼンであり、ベンゼンが特に好ましい。

本方法において使用される好適な線状モノオレフィンは
炭素原子約６〜１８個、好ましくは約１０〜１４個を含
む。

所望の炭素原子数を含む純物質または該物質の混合物も
使用できる。

このオレフィンはすぐれた線状の物質であるが、少量（
例えば、約２〜１５重量％）の分枝鎖オレフィンを含ん
でもよい。

このオレフィンはα−オレフィンでも内部に二重結合を
有するオレフィンでもよい。

分枝鎖オレフィンは生成物の物理特性を劣下させるよう
である。

更に、オレフィンアルキル化剤はほぼ同分子量のパラフ
ィンを含むことができ、このパラフィンは蒸留によって
アルキル化生成物から分離されうる。

本発明の第二段アルキル化に使用される原料は典型的に
は次の組成を有する。

第二段階のアルキル化に使用される好適な触媒は塩化ア
ルミニウム、臭化アルミニウム、およびそれらの混合物
である。

この中で塩化アルミニウムが相対的に価格の点で好まし
い。

触媒として塩化アルミニウムまたは臭化アルミニウムを
使用する場合には水または塩化水素のような水素供与体
促進剤を使用する必要があることはアルキル化の技術分
野において良く知られている。

多くの場合、十分な量の水が使用される物質の中に存在
している。

この促進剤の型および量は過度の実験によらなくても当
業者が容易に定めることができる。

触媒としてフッ化水素を使用する第一段階のアルキル化
は西該分野において良く知られており、本発明の核心で
はない。

しかし、本発明の一層完全な理解を得るために、このア
ルキル化段階を簡単に説明する。

芳香族炭化水素に対する線状オレフィンのモル比は１：
１〜１：１５、好ましくは１：２〜１：１０である。

フッ化水素の量は芳香族炭化水素の１モルに対して約１
〜３０モル、好ましくは約１〜１０モルである。

反応は約り℃〜約１００℃の温度範囲にておこなわれ、
反応時間は１０〜６０分の範囲である。

反応時間が終了したとき、反応混合物からＨＦを分離す
ることにより反応を停止させる。

その後。反応混合物をＮａＯＨ溶液で洗浄し、続いて過
剰の芳香族炭化水素を蒸留により除去する。

第二段階のアルキル化では第一段階でＨＦを触媒とし線
状オレフィンを原料として製造されたモノー長鎖アルキ
ル置換芳香族炭化水素を使用する３モノ−長鎖アルキル
置換芳香族炭化水素に対するオレフィンのモル比は１：
ｌ〜１：１０、好ましくはｌ：２〜ｌ：５である。

改良された本方法においては、この第二段階に苛酷な反
応条件を使用することが望ましい。

このことは触媒量の増加または高い反応温度の使用、好
ましくはその両方の使用によって達成することができる
。

オレフィンの単位素箔りの塩化アルミニウムまたは臭化
アルミニウムの量として表示した場合、塩化アルミニウ
ムまたは臭化アルミニウムの量は約２〜１０重量％、好
ましくは約３〜６重量％である。

都合よくは、この反応は約６０〜９０℃の範囲内の温度
を使用しておこなう。

反応温度は好ましくは約７０〜８０℃である。

反応温度は１００℃程度の高さであっても十分に使用す
ることができる。

低温（例えば、５０℃まで）の使用は、特に同等の触媒
レベルにおいては、生成物の低温物理特性が劣るのであ
まり望ましくない。

前記の触媒量および反応温度の範囲を知ることによって
、当業者は必要な反応時間を決定することができる。

適当な反応時間は約５〜３６０分、好ましくは約１５〜
９０分の範囲である。

必要な反応時間が経過したとき、反応を停止させる。

アルキル化反応の生成物は触媒スラッジを除去するため
の適箔な分離装置に導かれる。

その後、触媒の含まれていないアルキル化生成物を処理
して残留酸性成分および不純物を除く。

この処理は水および／または苛性溶液で洗浄し、あるい
はボーキサイト床を通して浸透させることにより容易に
達成することができる。

このアルキル化反応の粗生成物を精製する方法は当業者
に良く知られている。

上記の反応生成物を前記のごとく処理した後、所望の生
成物を得るために分別蒸留をおこなう。

所望の生成物は底留分である。

所望の底留分を分離するためのカットポイントは出発原
料の分子量および底留分に要求される物理的性質によっ
て決定される。

好ましい生成物においては、５ｍｍＨｇで約１６５〜２
２０℃のカットポイントが使用できることを見出した。

最も好ましい生成物においては、５ｍ、Ｈｇで約１７５
〜１９０℃のカットポイントが使用される。

本発明の生成物は本質的にジー長鎖アルキル置換芳香族
炭化水素よりなり、ここでアルキル基および芳香族部分
は第二段アルキル化に使用される原料に関する記載中に
先に定義したとおりであ本誤解をさけるために、ジー長
鎖アルキル置換芳香族炭化水素の一般式を芳香族部分が
トルエンであるものを例にとって示せば次のとおりであ
る。

（式中、ＲおよびＲ１は実質的に線状のアルキル基であ
り、炭素原子約６〜１８個、好ましくは約１０〜１４個
を含む）。

推察されるとおり、用語「長鎖」とは炭素原子を約６〜
１８個の範囲で含む実質的に線状のアルキル基を意味す
る。

本発明の生成物は好適には約８５重量％以上のジー長鎖
アルキル置換芳香族炭化水素を含み、より好ましくは約
９０重量％以上のジー長鎖アルキル置換芳香族炭化水素
を含む。

本発明の生成物はまた約８重量％までのトリアルキル置
換テトラヒドロナフタレンを含んでもよい。

従来、非常に良好な低温特性、特に非常に良好な一４０
°Ｆ粘度を得るためにはトリアルキル置換テトラヒドロ
ナフタレンを８〜２５重量％、通常１０〜１５重量％含
有することが望ましいと考えられていた。

しかし、本発明の生成物は非常に良好な低温特性を得る
ためにトリアルキル置換テトラヒドロナフタレンを必要
としないことが見出された。

本発明の生成物はジアルキル置換芳香族炭化水素の構造
的性質のために非常に良好な低温特性を有するものであ
ると確信する。

背景として、芳香族部分としてフェニルを使用スレば、
ベンゼンと線状モノオレフィンとのアルキル化によって
アルキルベンゼンの異性体混合物が製造される。

Ｃ１□線状モノオレフインを使用した場合、フェニルラ
ジカルはモノオレフィンの第２番目から第１１番目まで
の任意の炭素原子上に置換されうる。

２−フェニルＣ１２アルキルベンゼンは次のように表わ
すことができる。

同様Ｋ、３−フェニルＣ０２アルキルベンセンは第３番
目の炭素原子上にフェニルラジカルを有するであろう。

本発明の方法により、大量のジアルキルベン十ン（また
は芳香族）を有する生成物が得られるのであるが、その
１個のアルキル基は多量の２−フェニル置換を有し、他
のアルキル基は少量の２−フェニル置換を有する。

多量とは２０重量％以上を、少量とは２０重量％以下を
意味する。

本発明の生成物は通常１５０００ｃｓ またはそれ以
下の一４０″Ｆ粘度を有する。

好ましくは、−４０１粘度は１２０００ｃｓ またはそ
れ以下である。

更に好ましくは、−４０’Ｆ粘度は１００００ｅｓ を
超えない値である。

従って、本発明の生成物の一４０’Ｆ粘度の範囲として
は１５０００ｃｓ以下、好ましくは１２０００ｃｓ以下
、一層好ましくは１００００ｃｓ以下と定めることがで
きる本発明の生成物はまた次の物理的性質、即ち粘度指
数少なくとも１００、好ましくは少なくとも１１０、流
動点食なくとも一５０°Ｆ、好ましくは少なくとも−６
０１を有する。

前記したような床温粘度特性を有する生成物が本発明の
方法により提供されることは予期されなかったことであ
る。

生成物が約８重量％以下のトリアルキル置換テトラヒド
ロナフタレンを含む場合に特にそれが言える。

本発明をさらに明確に説明するために以下の実施例をあ
げる。

しかし、本発明は以下の実施例によって何ら制御を受け
るものではない。

実施例 １ この実施例は第一段アルキル化にＨＦを使用し第二段ア
ルキル化にＡｌＣｌ３を使用して得られた結果を示す。

Ａ−ＨＰアルキル化 攪拌器、滴下漏斗および通気孔を備えたポリエチレン反
応器にベンゼン８０００ｇを加えた。

このベンゼンを水浴中で５℃に冷却し、反応器中にＨＦ
４０００ ｇを凝縮させた。

この混合物を攪拌し且つ５℃に保持する一方１−ドデセ
ン３０００ｇを約１時間かけて添加した。

オレフィンの添加完了後、水浴を取り除き、ＨＦを一晩
中蒸発させた。

反応系中に肝が存在しなくなったら粗製のアルキル化物
を約９０℃にて５％ＮａＯＨ水溶液で洗浄し、沈降させ
、過剰の苛性溶液を除いた。

その後、粗製のアルキル化物をベンゼンから分離した。

Ｂ−ＡＩＣ１３アルキル化 攪拌器、温度計、凝縮器、および滴下ロートを備えたフ
ラスコに上記Ａ段階にて得られたモノアルキルベンゼン
６モルを加えた。

このフラスコに促進剤としての微量のＨＣＩ とＡｌ
Ｃ１５（使用するオレフィンを基準にして５重量％）と
を加えた。

その後、温度を５０℃に保ちながら１−ドデセン１モル
を約１時間かけて加えた。

オレフィン付加が完了した後、混合物を更に３０分間攪
拌し、沈降させ、スラッジを取り除いた。

粗製のアルキル化物を５％ＮａＯＨ水溶液で洗浄し、そ
の後未反応のモノアルキル化ベンセンを除去するために
蒸留した。

底留分が所望の生成物であった。この生成物の性質は第
１表に示した。

実施例 ２（比較例） この例は比較のためであり、第１段階および第二段階と
も触媒としてＨＦを使用して得られた結果を示す。

第一段階のアルキル化は実施例１と同じであった。

第二段階のアルキル化はベンゼンの代りに第一段階のモ
ノアルキル化物を使用したことを除き第一段階のアルキ
ル化と同様であった。

その量はモル量で同量であった 洗浄後、粗製のアルキ
ル化物を蒸留して所望の生成物を底留分として回収した
。

この生成物の性質は第１表に示した。

粘度指数および一４０°Ｆ粘度から、第二段階において
ＡｌＣｌ３を使用する事により優れた性質を有する生成
物が得られることが容易にわかるであろう。

実施例 ３ この実施例は本発明を説明するためのものであり、実施
例１の方法を使用するが第二段階のアルキル化に異なる
原料を使用して得られた結果を示した。

この原料は触媒としてＨＦを使用してベンゼンをＣｔＯ
〜Ｃ１４のα−オレフィン混合物でアルキル化すること
により製造された混合ＣＩＯ〜Ｃ１４アルキル化ベンゼ
ンであった。

モノアルキル化ベンセンは次の同族体分布を有していた
。

生成物はモノアルキルベンゼンと共に３．０ 重量％の
アルキル置換テトラヒドロナフタレンを含有していた。

使用した方法はα−オレフィンに対するモノアルキル化
物のモル比４：１および２：１を使用したことを除き実
施例１０Ｂにおける方法と同じであった。

操作（Ａ）においては４：１の比を、操作（Ｂ）におい
ては２：１の比を使用した。

トルアルキル置換テトラヒドロナフタレン含有量および
底留分の物理的性質を第■表に示した。

実施例 ４ この実施例は第二段階アルキル化における温度変化およ
びＡｌＣｌ３触媒量の効果を説明する。

使用するモノアルキル化物は２−フェニル異性体を少量
含有するＣ１４モノアルキルベンゼンであった。

操作条件および生成物の性質を第■表に示した。

第■表から、（ａ）操作Ｂ、 ＣおよびＤの生成物はＡ
の生成物よりもすぐれた物理的性質をもつこと、および
（ｂ）操作Ｂ、 ＣおよびＤは操作Ａよりも厳しい反応
条件下でおこなわれたことがわかる。

尚、本発明の精神および範囲から逸脱せずに本発明の変
更および改良をおこなうことができることを理解すべき
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ジー長鎖アルキル置換芳香族炭化水素から本質的に
   なる合成炭化水素潤滑剤組成物の製造方法において、第
   一段階では触媒としてフッ化水素を使用してベンゼン又
   はアルキルベンゼンをＣ６〜Ｃ１８線状モノオレフイン
   でアルキル化してモノー長鎖アルキルベンゼンまたはモ
   ノー長鎖アルキル着換アルキルベンゼンを得、第二段階
   では触媒として塩化アルミニウムまたは臭化アルミニウ
   ムを使用してこのモノー長鎖アルキルベンゼンまたはモ
   ノー長鎖アルキル置換アルキルベンゼンをＣ６〜ＣＩ８
   線状モノオレフインでアルキル化する二段階アルキル化
   法を特徴とする、上記の合成炭化水素潤滑剤組成物の製
   造方法。