JP6710780B2 - 潤滑油組成物、潤滑油用粘度調整剤、および潤滑油用添加剤組成物 - Google Patents
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Description
(A−1)炭素原子数20以下のα−オレフィンから導かれる構成単位を含む重合体である。
本発明の潤滑油組成物(D1)は、樹脂(A)と、基油(B)とを含む。以下に各構成成分につき詳述する。
潤滑油組成物を構成する成分の一つである樹脂(A)は、下記要件(A−1)〜(A−4)を満たす。
炭素原子数20以下のα−オレフィンおよびエチレンから導かれる構成単位のうち2種以上の構成単位を含む重合体である。
本発明に係る樹脂(A)は、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.01〜5.0dl/gの範囲にある。好ましくは0.05〜4.0dl/g、より好ましくは0.1〜2.5dl/gの範囲にある。さらに好ましくは1.3〜2.0dl/gの範囲にある。
本発明に係る樹脂(A)は、示差走査熱量分析(DSC)において、融点(Tm)が110℃未満であるかまたは検出されない。より好ましくは融点(Tm)が検出されない。すなわち樹脂(A)は非晶性もしくは低結晶性樹脂であり、そのため低温下における貯蔵安定性において優れるといえる。
本発明に係る樹脂(A)は、示差走査熱量分析(DSC)においてガラス転移温度(Tg)が−10〜50℃の範囲にある。好ましくは、1.0〜50℃の範囲にある。ガラス転移温度(Tg)が上記範囲にあることで、ガラス転移温度(Tg)以下の低温領域において樹脂(A)がガラス化し、分子の凝集力が増すことにより、潤滑油組成物中においてポリマー分子の占有する体積が低減することが期待できる。
本発明に係る樹脂(A)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定して得られるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、好ましくは10000〜500000の範囲にあり、より好ましくは50000〜450000、さらに好ましくは200000〜400000の範囲にある。樹脂(A)の重量平均分子量が上記範囲にあることは、得られる潤滑油用粘度調整剤の添加量が基油に対して適当な比率になりうる点において好ましい。
本発明に係る樹脂(A)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定して得られる重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との割合(分子量分布:Mw/Mn)がは、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.2以上、更に好ましくは1.5以上であって、好ましくは3.5以下、より好ましくは3.0以下、更に好ましくは2.8以下である。前記Mw/Mnが3.5以下であることで、高分子量成分に起因するせん断安定性の悪化が抑制されることにより好ましい。
本発明に係る樹脂(A)は、密度(ASTM D 1505にて測定)が、好ましくは830kg/m3以上であって、好ましくは870kg/m3以下、より好ましくは865kg/m3以下、更に好ましくは855kg/m3以下である。本発明に係る樹脂(A)の密度は要件(A−1)における構成単位の比率によって適宜調整される。密度が上記範囲にあることは得られる潤滑油組成物の低温下での貯蔵安定性の維持において好ましい。
本発明に係る樹脂(A)の製造方法は、上記所定の要件を満たすものを得ることができるものである限り、特に限定されない。樹脂(A)が、4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(ここでα−オレフィンとはエチレンおよび炭素原子数20以下のα−オレフィンを指す)である場合、4−メチル−1−ペンテンとα−オレフィンとを適当な重合触媒存在下で重合することにより得ることができる。
本発明に係る基油(B)は、下記要件(B−1)を満たす。
100℃動粘度が1〜50mm2/sの範囲にある。
本発明の潤滑油組成物において、樹脂(A)と基油(B)との含有比率は、樹脂(A)と基油(B)の合計を100質量部としたときに樹脂(A)が0.1〜50質量部の範囲にある。
本発明の潤滑油組成物は、さらに流動点降下剤(C)を含有してもよい。流動点降下剤(C)の含有量は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、潤滑油組成物100質量%中に通常0.05〜5質量%、好ましくは0.05〜3質量%、より好ましくは0.05〜2質量%、さらに好ましくは0.05〜1質量%の量で含有される。
また、本発明の潤滑油組成物は、上記樹脂(A)および基油(B)以外の他の成分(添加剤)が含まれていてもよい。他の成分としては、後述する材料のいずれか1以上が任意に挙げられる。
本発明の潤滑油組成物は、従来公知の方法で、任意に他の所望する成分とともに、樹脂(A)および基油(B)を混合することにより調製することができる。樹脂(A)は、取扱いが容易なため、基油(B)中の濃縮物として任意に供給してもよい。
本発明の潤滑油用粘度調整剤は前記樹脂(A)を含み、前記樹脂(A)が、下記要件(A−1)〜(A−4)を満たす重合体を含む。
(A−1)炭素原子数20以下のα−オレフィンおよびエチレンから導かれる構成単位のうち2種以上の構成単位を含む重合体である。
(A−2)135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.01〜5.0dl/gの範囲にある。
(A−3)示差走査熱量分析(DSC)において融点(Tm)が110℃未満であるかまたは検出されない。
(A−4)示差走査熱量分析(DSC)においてガラス転移温度(Tg)が−10〜50℃の範囲にある。
本発明に係る重合体(A)は、4−メチル−1−ペンテン由来の構造単位の含有量が50〜100モル%、好ましくは65〜99モル%、より好ましくは80〜98モル% であり、さらに好ましくは90〜98モル%であるエチレンおよび炭素原子数3〜20の4−メチル−1−ペンテン以外のα−オレフィン(以下、単に、エチレンおよび炭素原子数3〜20のα−オレフィンともいう)から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位の含有量が0〜50モル%、好ましくは1〜35モル%、より好ましくは2〜20モル%、さらに好ましくは2〜10モル%の範囲にある。
本発明に係る重合体(A)は、13C−NMRで測定したアイソタクチックダイアッド分率が40〜95%の範囲にある。好ましくは、50〜90%の範囲にある。アイソタクチックダイアッド分率が上記範囲にあることで低温下における貯蔵安定性や、基油への溶解性において好ましい。
4−メチル−1−ペンテン系重合体のダイアドタクティシティー(m分率)は、ポリマー鎖中、任意の2個の頭尾結合した4−メチル−1−ペンテン単位連鎖を平面ジグザグ構造で表現した時、そのイソブチル分岐の方向が同一である割合と定義し、13C−NMRスペクトルから下記式(1)により求めた。
式(1)中、m、rは以下で表される頭−尾で結合している4−メチル−1−ペンテン単位の主鎖メチレンに由来する吸収強度を示す。
本発明に係る重合体(A)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定される重量平均分子量(Mw)が50000〜500000の範囲にある。好ましくは60000〜450000、より好ましくは70000〜400000の範囲にある。前述のとおり、本発明において、重量平均分子量という用語は、GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を示す。GPCの測定方法は実施例の項で詳述する。該重量平均分子量(Mw)は、4−メチル−1−ペンテン重合体(A)の重合時の重合温度、水素などの分子量調節剤などを制御することで上記範囲内とすることができる。
本発明に係る重合体(A)は、GPCにより測定される重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との割合(分子量分布、Mw/Mn)が、2.0〜20.0の範囲にある。好ましくは、3.0〜15.0、より好ましくは5.0〜12.0の範囲にある。分子量分布が、上記範囲にあることで低温流動性やせん断安定性指数の再現性において優れる。製造工程において重合時の重合温度、水素などの分子量調節剤などを調整することで上記範囲内にすることができる。
示差走査熱量分析(DSC)によって測定される融点(Tm)が観測されないか、220℃未満の範囲にある。好ましくは観測されないか、0℃以上220℃未満の範囲にある。より好ましくは観測されないか、0℃以上200℃未満の範囲にある。さらに好ましくは観測されないか、0℃以上180℃未満の範囲にある。上記上限値以下にあることにより低温下における貯蔵安定性に優れる。なお、示差走査熱量分析(DSC)によって測定された融解ピークが2個以上存在する場合には、最大のピークを有するものをTmとする。
示差走査熱量分析(DSC)によって測定される融解熱量(ΔH)が0〜20J/gの範囲にある。好ましくは0〜18J/g、より好ましくは0〜16J/gの範囲にある。上記上限値以下にあることで低温下における貯蔵安定性に優れる。
本発明の潤滑油用粘度調整剤に含まれる上記4−メチル−1−ペンテン系重合体(A)は、下記製造方法により4−メチル−1−ペンテン重合体(A)を製造する工程を含む方法にて製造可能である。
以下に、本発明の4−メチル−1−ペンテン系重合体(A)の製造方法について詳述する。
本発明で使用する重合触媒としては、たとえば、いわゆるチーグラー触媒、メタロセン触媒などを用いることができるが、中でも、(a)マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を必須成分とする高立体規則性チタン触媒成分、(b)有機アルミニウム化合物触媒成分、および(c)電子供与体成分から形成される触媒が好ましく用いられる。
本発明の潤滑油用添加剤組成物は、本発明の上記4−メチル−1−ペンテン系重合体(A)を含む潤滑油用粘度調整剤1〜50質量部と、油(B2)50〜99質量部(ただし、潤滑油用粘度調整剤と、油(B2)の合計を100質量部とする)を含む。好ましくは潤滑油用粘度調整剤を2〜40質量部、油(B2)を60〜98質量部の範囲で、より好ましくは潤滑油用粘度調整剤を3〜30質量部、油(B2)を70〜97質量部の範囲で含む。
このような添加剤の一つが清浄剤である。エンジン潤滑の分野で用いられる従来の清浄剤の多くは、塩基性金属化合物(典型的にはカルシウム、マグネシウムやナトリウムなどのような金属をベースとする、金属水酸化物、金属酸化物や金属炭酸塩)が存在することによって、潤滑油に塩基性またはTBNを付与する。このような金属性の過塩基性清浄剤(過塩基性塩や超塩基性塩ともいう)は、通常、金属と、該金属と反応する特定の酸性有機化合物との化学量論に従って中和のために存在すると思われる量を超える金属含有量によって特徴づけられる単相(single phase)均一ニュートン系(homogeneous Newtonian systems)である。過塩基性の材料は、酸性の材料(典型的には、二酸化炭素などのような無機酸や低級カルボン酸)を、酸性の有機化合物(基質ともいう)および化学量論的に過剰量の金属塩の混合物と、典型的には、酸性の有機基質にとって不活性な有機溶媒(例えば鉱物油、ナフサ、トルエン、キシレンなど)中で、反応させることによって、典型的には調製される。フェノールやアルコールなどの促進剤が、任意に少量存在する。酸性の有機基質は、通常、ある程度の油中の溶解性を付与するために、充分な数の炭素原子を有するだろう。
添加剤の他のもう一つは分散剤である。分散剤は潤滑油の分野では周知であり、主に、無灰型分散剤、ポリマー分散剤として知られるものが挙げられる。無灰型分散剤は、比較的分子量の大きい炭化水素鎖に付いた極性基によって特徴付けられる。典型的な無灰分散剤として、スクシンイミド分散剤としても知られる、N置換長鎖アルケニルスクシンイミドなどのような窒素含有分散剤が挙げられる。スクシンイミド分散剤は米国特許第4,234,435号および第3,172,892号にさらに充分に記載されている。無灰分散剤の他のもう一つのクラスは、グリセロール、ペンタエリスリトールやソルビトールなどの多価脂肪族アルコールとヒドロカルビルアシル化剤との反応によって調製される高分子量エステルである。このような材料は米国特許第3,381,022号により詳細に記載されている。無灰分散剤の他のもう一つのクラスはマンニッヒ塩基である。これらは、高分子量のアルキル置換フェノール、アルキレンポリアミン、およびホルムアルデヒドなどのようなアルデヒドの縮合によって形成される材料であり、米国特許第3,634,515号により詳細に記載されている。他の分散剤としては多価分散性添加剤が挙げられ、一般的に、上記ポリマーに分散特性を付与する極性の官能性を含む、炭化水素をベースとしたポリマーである。
別の成分としては抗酸化剤である。抗酸化剤はフェノール性の抗酸化剤を包含し、これは、2〜3個のt−ブチル基を有するブチル置換フェノールを含んでいてもよい。パラ位は、ヒドロカルビル基または2個の芳香環を結合する基によって占有されてもよい。後者の抗酸化剤は米国特許第6,559,105号により詳細に記載されている。抗酸化剤は、ノニレート化された[nonylated]ジフェニルアミンなどのような芳香族アミンも含む。他の抗酸化剤としては、硫化オレフィン類、チタン化合物類、およびモリブデン化合物類が挙げられる。例えば米国特許第4,285,822号には、モリブデンと硫黄を含む組成物を含む潤滑油組成物が開示されている。本発明に係る潤滑油用添加剤組成物中の抗酸化剤の典型的な量は、具体的な抗酸化剤およびその個々の有効性にもちろん依存するだろうが、例示的な合計量は、0.01〜5質量%、好ましくは0.15〜4.5質量%、より好ましくは0.2〜4質量%となり得る。さらに、1以上の抗酸化剤が存在していてもよく、これらの特定の組合せは、これらを組み合わせた全体の効果に対して、相乗的でなり得る。
本発明に係る潤滑油用添加剤組成物には、増粘剤(ときに粘度指数改良剤または粘度調整剤ともいう)が含まれてもよい。増粘剤は通常ポリマーであり、ポリイソブテン類、ポリメタクリル酸エステル類、ジエンポリマー類、ポリアルキルスチレン類、エステル化されたスチレン−無水マレイン酸共重合体類、アルケニルアレーン共役ジエン共重合体類およびポリオレフィン類が挙げられる。分散性および/または抗酸化性も有する多機能性増粘剤は公知であり、任意に用いてもよい。
添加剤の他のもう一つは、極圧剤である。極圧剤の例として、スルフィド類、スルホキシド類、スルホン類、チオホスフィネート類、チオカーボネート類、硫化油脂、硫化オレフィン等のイオウ系極圧剤;リン酸エステル、亜リン酸エステル、リン酸エステルアミン塩、亜リン酸エステルアミン類等のリン酸類;塩素化炭化水素等のハロゲン系化合物などが挙げられる。特定の態様において、極圧剤は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、本発明に係る潤滑油用添加剤組成物中に、通常0.01〜5.0質量%、好ましくは0.015〜3.0質量%、より好ましくは0.02〜2.0質量%、さらに好ましくは0.025〜1.0質量%で存在してもよい。
添加剤の他のもう一つは、磨耗防止剤である。磨耗防止剤の例として、チオリン酸金属塩類、リン酸エステル類およびそれらの塩類、リン含有のカルボン酸類・エステル類・エーテル類・アミド類;ならびに亜リン酸塩などのようなリン含有磨耗防止剤/極圧剤が挙げられる。特定の態様において、リンの磨耗防止剤は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、本発明に係る潤滑油用添加剤組成物中に、通常0.01〜0.2質量%、好ましくは0.015〜0.15質量%、より好ましくは0.02〜0.1質量%、さらに好ましくは0.025〜0.08質量%のリンを与える量で存在してもよい。
また、本発明の潤滑油組成物は、本発明に係る上記潤滑油用粘度調整剤0.1〜5質量部と、潤滑油基剤(BB)95〜99.9質量部と、(ただし、潤滑油用粘度調整剤と、潤滑油基材(BB)の合計を100質量部とする)を含む。本発明の潤滑油組成物には、潤滑油用粘度調整剤が、好ましくは0.2〜4質量部、より好ましくは0.4〜3質量部、さらに好ましくは0.6〜2質量部、潤滑油基材(BB)が好ましくは96〜99.8質量部、より好ましくは97〜99.6質量部、さらに好ましくは98〜99.4質量部の割合で含有される。本発明に係る潤滑油用粘度調整剤は、一種を単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
鉱物油は、一般に脱ワックスなどの精製工程を経て用いられ、精製の仕方により幾つかの等級がある。一般に0.5〜10質量%のワックス分を含む鉱物油が使用される。例えば、水素分解精製法で製造された流動点の低い、粘度指数の高い、イソパラフィンを主体とした組成の高度精製油を用いることもできる。40℃における動粘度が10〜200mm 2 /sの鉱物油が一般的に使用される。
実施例1〜9または比較例1〜4で製造する樹脂を、インジウム標準にて較正したSII社製示差走査型熱量計(X−DSC7000)を用いて、DSC測定を行う。
重合体の極限粘度[η]は、デカリン溶媒を用いて、135℃で測定した。具体的には、重合体のパウダー、ペレットまたは樹脂塊約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求めた(下式参照)。
[密度]
実施例1〜9または比較例1〜4で製造または使用する樹脂の密度は、JIS K7112に記載の方法に従い、測定する。
実施例1〜9または比較例1〜4で製造または使用する共重合体の重量平均分子量および分子量分布は、以下の方法により測定する。
実施例1〜9または比較例1〜4で製造または使用する共重合体30mgをo−ジクロロベンゼン20mlに145℃で溶解した後、その溶液を孔径が1.0μmの焼結フィルターで濾過したものを分析試料とする。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)および分子量分布曲線を求める。計算はポリスチレン換算で行う。求めた重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)からMw/Mnを算出する。
ゲル浸透クロマトグラフHLC−8321 GPC/HT型(東ソー社製)
(解析装置)
データ処理ソフトEmpower2(Waters社、登録商標)
(測定条件)
カラム:TSKgel GMH6−HTを2本、およびTSKgel GMH6−HTLを2本(いずれも直径7.5mm×長さ30cm、東ソー社)
カラム温度:140℃
移動相:o−ジクロロベンゼン(0.025%BHT含有)
検出器:示差屈折率計
流速:1mL/分
試料濃度:0.15%(w/v)
注入量:0.4mL
サンプリング時間間隔:1秒
カラム較正:単分散ポリスチレン(東ソー社)
分子量換算:PS換算/標品換算法
[構成単位の含有量]
実施例1〜9または比較例1〜4で製造または使用する共重合体のエチレンおよびα−オレフィン由来の構成単位(モル%)については、13C−NMRスペクトルの解析により求める。
ブルカーバイオスピン社製AVANCEIII500CryoProbe Prodigy型核磁気共鳴装置
(測定条件)
測定核:13C(125MHz)、測定モード:シングルパルスプロトンブロードバンドデカップリング、パルス幅:45°(5.00μ秒)、ポイント数:64k、測定範囲:250ppm(−55〜195ppm)、繰り返し時間:5.5秒、積算回数:512回、測定溶媒:オルトジクロロベンゼン/ベンゼン−d6(4/1 v/v)、試料濃度:ca.60mg/0.6mL、測定温度:120℃、ウインドウ関数:exponential(BF:1.0Hz)、ケミカルシフト基準:ベンゼン−d6(128.0ppm)。
潤滑油用粘度調整剤を含むエンジンオイル(潤滑油組成物)を調製する。該潤滑油組成物は下記の成分を含む:
APIグループIII 基油 90.40〜90.94(質量%)
添加剤* 8.15(質量%)
流動点降下剤(ポリメタクリレート)0.3(質量%)
共重合体 0.49〜1.15(表3に示すとおり)(質量%)
合計 100.0(質量%)
注:* 添加剤=CaおよびNaの過塩基性清浄剤、N含有分散剤、アミン性[aminic]およびフェノール性の抗酸化剤、ジアルキルジチオリン酸亜鉛類、摩擦調整剤、および消泡剤を含む従来のエンジン潤滑油パッケージ。
実施例1〜9または比較例1〜4で調製する鉱物油配合系潤滑油組成物のSSIを、JPI−5S−29−88規定を参考にした超音波法で測定する。潤滑油組成物に超音波を照射し、照射前後の動粘度低下率からSSIを測定する。SSIは潤滑油中の共重合体成分が摺動下でせん断力を受け分子鎖が切断することによる動粘度の低下の尺度である。SSIが大きい値であるほど、動粘度の低下が大きいことを示す。
US−300TCVP型超音波せん断安定度試験装置(プリムテック製)
(測定条件)
発振周波数:10KHz
試験温度:40℃
照射ホーン位置:液面下2mm
(測定方法)
試料容器に試料を30ml採取し、4.2Vの出力電圧により超音波を30分間照射する。超音波照射前後の試料油の100℃における動粘度を測定し、以下に示す式により、SSIを求める。
Vo:超音波照射前の100℃動粘度(mm2/s)
Vs:超音波照射後の100℃動粘度(mm2/s)
Vb:潤滑油用粘度調整剤の成分量を0質量%として調整したエンジンオイル(潤滑油組成物)の100℃動粘度(mm2/s)
[動粘度(KV)]
実施例1〜9または比較例1〜4で調製する潤滑油組成物の100℃における動粘度を、ASTMD446に基づき測定する。
実施例または比較例で調製する鉱物油配合系潤滑油組成物のCCS粘度(−30℃)を、ASTM D2602に基づいて測定する。CCS粘度は、クランク軸における低温での摺動性(始動性)の評価に用いられる。値が小さい程、潤滑油の低温粘度(低温特性)が優れることを示す。
実施例1〜9または比較例1〜4で調製する合成油配合系潤滑油組成物のMR粘度(−35℃)を、ASTM D4648に基づいて測定する。
充分窒素置換した容量1.5リットルの攪拌翼付SUS製オートクレーブに、23℃で4−メチル−1−ペンテンを750ml装入した。このオートクレーブに、トリイソブチルアルミニウム(TIBAL)の1.0mmol/mlトルエン溶液を0.75ml装入し攪拌機を回した。
充分窒素置換した容量1.5リットルの攪拌翼付SUS製オートクレーブに、23℃で4−メチル−1−ペンテンを750ml装入した。このオートクレーブに、トリイソブチルアルミニウム(TIBAL)の1.0mmol/mlトルエン溶液を0.75ml装入し攪拌機を回した。
充分窒素置換した容量1.5リットルの攪拌翼付SUS製オートクレーブに、23℃で4−メチル−1−ペンテンを750ml装入した。このオートクレーブに、トリイソブチルアルミニウム(TIBAL)の1.0mmol/mlトルエン溶液を0.75ml装入し攪拌機を回した。
国際公開第2014/050817号の合成例4に従い、(8‐オクタメチルフルオレン-12'-イル-(2-(アダマンタン-1-イル)-8-メチル-3,3b,4,5,6,7,7a,8-オクタヒドロシクロペンタ[a]インデン))ジルコニウムジクロライドを合成した。この化合物を「触媒(a)」とも記載する。
充分に乾燥し窒素置換したシュレンク管に磁気攪拌子を入れ、メタロセン化合物として触媒(a)10.8μmolを入れ、修飾メチルアルミノキサンの懸濁液を触媒(a)に対して300当量分(n−ヘキサン溶媒、アルミニウム原子換算で3.24mmol)、攪拌しながら室温で加え、次いで触媒(a)が1μmol/mLとなる量のヘプタンを加えて、触媒液を調製した。
充分に乾燥し窒素置換したシュレンク管に磁気攪拌子を入れ、メタロセン化合物として触媒(a)33.6μmolを入れ、修飾メチルアルミノキサンの懸濁液を触媒(a)に対して300当量分(n−ヘキサン溶媒、アルミニウム原子換算で10.1mmol)、攪拌しながら室温で加え、次いで触媒(a)が1μmol/mLとなる量のヘプタンを加えて、触媒液を調製した。
充分に乾燥し窒素置換したシュレンク管に磁気攪拌子を入れ、メタロセン化合物として触媒(a)9.3μmolを入れ、修飾メチルアルミノキサンの懸濁液を触媒(a)に対して300当量分(n−ヘキサン溶媒、アルミニウム原子換算で2.78mmol)、攪拌しながら室温で加え、次いで触媒(a)が1μmol/mLとなる量のヘプタンを加えて、触媒液を調製した。
充分に乾燥し窒素置換したシュレンク管に磁気攪拌子を入れ、メタロセン化合物として触媒(a)10.8μmolを入れ、修飾メチルアルミノキサンの懸濁液を触媒(a)に対して300当量分(n−ヘキサン溶媒、アルミニウム原子換算で3.24mmol)、攪拌しながら室温で加え、次いで触媒(a)が1μmol/mLとなる量のヘプタンを加えて、触媒液を調製した。
充分に乾燥し窒素置換したシュレンク管に磁気攪拌子を入れ、メタロセン化合物として触媒(a)10.8μmolを入れ、修飾メチルアルミノキサンの懸濁液を触媒(a)に対して300当量分(n−ヘキサン溶媒、アルミニウム原子換算で3.24mmol)、攪拌しながら室温で加え、次いで触媒(a)が1μmol/mLとなる量のヘプタンを加えて、触媒液を調製した。
国際公開第2000/60032号に記載されている重合例6の方法を基に、水素仕込み量を90mLから150mLに、重合時間を5分間から4分間に変更しエチレン/プロピレン共重合体(EPR1)を得た。
水素仕込み量を150mLから200mLに変更した以外は、製造例7と同様の方法でエチレン/プロピレン共重合体(EPR2)を得た。
触媒として使用した下記式で示される化合物(1)は公知の方法によって合成した。
充分に窒素置換された容積136Lの攪拌翼付加圧連続重合反応器の一つの供給口に、脱水精製したn−ヘキサンを21.0L/時の流量で、また、メチルアルミノキサン(MMAO−3A:東ソー・ファインケム社製)を2.0mmol/Lの濃度で、[ジメチル(t-ブチルアミド)(テトラメチル-η5-シクロペンタジエニル)シラン]チタンジクロリドを0.3mmol/Lの濃度で、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを0.05mmol/Lの濃度で調製したヘキサン溶液をそれぞれ5.0L/時、0.15L/時、1.0L/時の流量で連続的に供給する(合計:6.15L/時)。同時に連続重合反応器の別の供給口に、エチレンを6.1kg/時の流量で、プロピレンを5.6kg/時の流量で、水素を40NL/時の流量で連続的に供給する。そして、重合温度120℃、全圧3.4MPa−G(G=ゲージ圧力)、攪拌回転数256rpmの条件下で連続溶液重合を行う。重合反応器外周に設けられたジャケットに冷媒を流通させる。また、別に設置されたガスブロワを用いて気相部を強制的に循環させ、これを熱交換器で冷却することにより、重合反応熱の除去を行う。
上記の製造例で得られた各共重合体を潤滑油用粘度調整剤として用いて、潤滑油組成物を調製した。潤滑油組成物は、100℃動粘度が10mm2/s付近、具体的には10±0.2mm2/sになるように、共重合体等の添加量を調整した。評価結果を表3に示す。
上記の製造例で得られた各共重合体を潤滑油用粘度調整剤として用いて、潤滑油組成物を調製した。まず、共重合体と油とを10:90の質量比率で配合していわゆるコンセントレイトを作製した。次に、「鉱物油配合系潤滑油組成物の調製」の項に記載の処方で基油、添加剤、流動点降下剤を加えて希釈することにより、100℃動粘度が10mm2/s付近の潤滑油組成物を得た。最終的に得られた潤滑油組成物は、実施例1〜9と同等の物性であることを確認した。
実施例は比較例に対して、MRVが小さい(低温時のオイルポンピング性に優れる)ことが分かる。特に、樹脂(A)のTgが好ましい範囲にある実施例1〜3および7は、MRVに特に優れる。また、CCSにおいても、従来の非晶性ポリマーを用いた比較例1、2に比べて小さい(低温始動性に優れる)傾向にあることが分かる。さらに、実施例は非晶性であることから低温貯蔵安定性に優れることが期待できる。
実施例19または比較例5,6で用いた重合体を、インジウム標準にて較正したSII社製示差走査型熱量計(X−DSC7000)を用いて、DSC測定を行う。
実施例19または比較例5,6で用いた重合体の重量平均分子量および分子量分布は、以下の方法により測定する。
実施例19または比較例5,6で用いた重合体30mgをo−ジクロロベンゼン20mlに145℃で溶解した後、その溶液を孔径が1.0μmの焼結フィルターで濾過したものを分析試料とする。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)および分子量分布曲線を求める。計算はポリスチレン換算で行う。求めた重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)からMw/Mnを算出する。
ゲル浸透クロマトグラフHLC−8321 GPC/HT型(東ソー社製)
(解析装置)
データ処理ソフトEmpower2(Waters社、登録商標)
(測定条件)
カラム:TSKgel GMH6−HTを2本、およびTSKgel GMH6−HTLを2本(いずれも直径7.5mm×長さ30cm、東ソー社)
カラム温度:140℃
移動相:o−ジクロロベンゼン(0.025%BHT含有)
検出器:示差屈折率計
流速:1mL/分
試料濃度:0.15%(w/v)
注入量:0.4mL
サンプリング時間間隔:1秒
カラム較正:単分散ポリスチレン(東ソー社)
分子量換算:PS換算/標品換算法
[構造単位の含有量およびアイソタクチックダイアッド分率の評価]
実施例19または比較例5,6で用いた重合体の4−メチル−1−ペンテンおよびエチレンおよびα−オレフィン由来の構造単位(モル%)およびアイソタクチックダイアッド分率については、13C−NMRスペクトルの解析により求める。
ブルカーバイオスピン社製AVANCEIII500CryoProbe Prodigy型核磁気共鳴装置
(測定条件)
測定核:13C(125MHz)、測定モード:シングルパルスプロトンブロードバンドデカップリング、パルス幅:45°(5.00μ秒)、ポイント数:64k、測定範囲:250ppm(−55〜195ppm)、繰り返し時間:5.5秒、積算回数:512回、測定溶媒:オルトジクロロベンゼン/ベンゼン−d6(4/1 v/v)、試料濃度:ca.60mg/0.6mL、測定温度:120℃、ウインドウ関数:exponential(BF:1.0Hz)、ケミカルシフト基準:ベンゼン−d6(128.0ppm)。
実施例19または比較例5,6で得られた潤滑油用粘度調整剤を含むエンジンオイル(潤滑油組成物)を調製する。該潤滑油組成物は下記の成分を含む:
APIグループIII 基油 90.22〜90.94(質量%)
添加剤* 8.15(質量%)
流動点降下剤(ポリメタクリレート)0.3(質量%)
共重合体 0.61〜1.33(表4に示すとおり)(質量%)
合計 100.0(質量%)
注:* 添加剤=CaおよびNaの過塩基性清浄剤、N含有分散剤、アミン性[aminic]およびフェノール性の抗酸化剤、ジアルキルジチオリン酸亜鉛類、摩擦調整剤、および消泡剤を含む従来のエンジン潤滑油パッケージ。
実施例19または比較例5,6で調製する鉱物油配合系潤滑油組成物のSSIを、JPI−5S−29−88規定を参考にした超音波法で測定する。潤滑油組成物に超音波を照射し、照射前後の動粘度低下率からSSIを測定する。SSIは潤滑油中の共重合体成分が摺動下でせん断力を受け分子鎖が切断することによる動粘度の低下の尺度である。SSIが大きい値であるほど、動粘度の低下が大きいことを示す。
(測定条件)
発振周波数:10KHz
試験温度:40℃
照射ホーン位置:液面下2mm
(測定方法)
試料容器に試料を30ml採取し、4.2Vの出力電圧により超音波を30分間照射する。超音波照射前後の試料油の100℃における動粘度を測定し、以下に示す式により、SSIを求める。
Vo:超音波照射前の100℃動粘度(mm2/s)
Vs:超音波照射後の100℃動粘度(mm2/s)
Vb:潤滑油用粘度調整剤の成分量を0質量%として調整したエンジンオイル(潤滑油組成物)の100℃動粘度(mm2/s)
一般的に、SSIが小さい潤滑油組成物は、動粘度の低下は相対的に小さくなるが、配合比率に占める粘度調整剤の割合が相対的に高くなる傾向を示す。一方、SSIが大きい潤滑油組成物は、動粘度の低下は相対的に大きいが、配合比率に占める粘度調整剤の割合が相対的に低くなる傾向を示す。
実施例19または比較例5,6で調製する潤滑油組成物の100℃における動粘度を、ASTM D446に基づき測定する。
実施例19または比較例5,6で調製する鉱物油配合系潤滑油組成物のCCS粘度(−30℃)を、ASTM D2602に基づいて測定する。CCS粘度は、クランク軸における低温での摺動性(始動性)の評価に用いられる。値が小さい程、潤滑油の低温粘度(低温特性)が優れることを示す。
実施例19または比較例5,6で調製する鉱物油配合系潤滑油組成物のMR粘度(−35℃)を、ASTM D4648に基づいて測定する。
WO2006/109631号公報の実施例1の重合方法に準じて、4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体を得た。α−オレフィンとしては1−ヘキサデセンと1−オクタデセンの57:43混合物を用いた。次に、得られた重合体を精製した。具体的には、得られた重合体30gにn−ヘキサン270mLを加え、60℃で1時間加熱溶解した。その後、不溶解分をろ別した。ろ液を約3倍量のアセトン中に入れ、n−ヘキサン中に溶解していた成分を析出させた。析出物をろ別し、その後乾燥し重合体(A−1)を得た。分析結果およびこの重合体(A−1)を潤滑油用粘度調整剤として用いた潤滑油組成物を評価した結果を表4に示す。
国際公開第2000/60032号に記載されている重合例6の方法を基に、水素仕込み量を90mLから200mLに、重合時間を5分間から4分間に変更しエチレン・プロピレン共重合体(EPR−1)を得た。得られた重合体およびこの重合体を潤滑油用粘度調整剤として用いた潤滑油組成物を評価した結果を表4に示す。
水素仕込み量を200mLから150mLに変更した以外は、比較例1と同様の方法でエチレン/プロピレン共重合体(EPR−2)を得た。得られた重合体およびこの重合体を潤滑油用粘度調整剤として用いた潤滑油組成物を評価した結果を表4に示す。
実施例19は比較例5,6に比べてCCS粘度(−30℃)およびMR粘度(−35℃)の値が低く、すなわち低温特性に優れていることがわかる。
Claims (22)
- 重合体(A)と、基油(B)とを含む潤滑油組成物であって、重合体(A)が、下記要件(A−1)を満たし、重合体(A)と基油(B)との含有比率が、重合体(A)と基油(B)の合計を100質量部としたときに重合体(A)が0.1〜50質量部の範囲にある、潤滑油組成物。
(A−1)炭素原子数20以下のα−オレフィンから導かれる構成単位を含む重合体であって、全構成単位に対して、4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位を30〜90モル%、および、プロピレンから導かれる構成単位を10〜70モル%の範囲で含む重合体である。 - 請求項1に記載の重合体(A)を含む樹脂(A1)と、基油(B)とを含む潤滑油組成物であって、樹脂(A1)が、下記要件(A−2)〜(A−4)を満たし、基油(B)が、下記要件(B−1)を満たし、樹脂(A1)と基油(B)との含有比率が、樹脂(A1)と基油(B)の合計を100質量部としたときに樹脂(A1)が0.1〜50質量部の範囲にある、潤滑油組成物。
(A−2)135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.01〜5.0dl/gの範囲にある。
(A−3)示差走査熱量分析(DSC)において融点(Tm)が110℃未満であるかまたは検出されない。
(A−4)示差走査熱量分析(DSC)においてガラス転移温度(Tg)が−10〜50℃の範囲にある。
(B−1)100℃動粘度が1〜50mm2/sの範囲にある。 - 前記要件(A−2)において、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.1〜2.5dl/gの範囲にある、請求項2に記載の潤滑油組成物。
- 前記要件(A−4)において、示差走査熱量分析(DSC)においてガラス転移温度(Tg)が1〜50℃の範囲にある、請求項2に記載の潤滑油組成物。
- 前記樹脂(A1)と基油(B)との含有比率が、樹脂(A1)と基油(B)の合計を100質量部としたときに樹脂(A1)が1〜50質量部である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の、潤滑油組成物。
- 前記樹脂(A1)と基油(B)との含有比率が、樹脂(A1)と基油(B)の合計を100質量部としたときに樹脂(A1)が0.1〜5質量部である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の、潤滑油組成物。
- 重合体(A)と、基油(B)とを含む潤滑油組成物であって、
重合体(A)が、炭素原子数20以下のα−オレフィンから導かれる構成単位を含む重合体であって、かつ、4−メチル−1−ペンテン由来の構造単位65〜99モル%と、炭素原子数4〜20の4−メチル−1−ペンテン以外のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種に由来の構造単位1〜35モル%とからなり、
重合体(A)と基油(B)との含有比率が、重合体(A)と基油(B)の合計を100質量部としたときに重合体(A)が0.1〜50質量部の範囲にある、潤滑油組成物。 - 上記重合体(A)を含む潤滑油用粘度調整剤を含む潤滑油組成物であって、当該重合体(A)が、下記要件(I)〜(III)を満たし、
また、上記基油(B)が潤滑油基材(BB)であり、
上記潤滑油用粘度調整剤を0.1〜5質量部と、該潤滑油基材(BB)95〜99.9質量部と(ただし、潤滑油用粘度調整剤と、潤滑油基材(BB)の合計を100質量部とする)を含む、請求項7に記載の潤滑油組成物。
(I)13C−NMRで測定したアイソタクチックダイアッド分率が40〜95%の範囲にある。
(II)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した、重量平均分子量(Mw)が50000〜500000の範囲にある。
(III)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)が2.0〜20.0の範囲にある。 - 請求項8に記載の潤滑油用粘度調整剤0.1〜5質量部と、潤滑油基材(BB)95〜99.9質量部と(ただし、潤滑油用粘度調整剤と、潤滑油基材(BB)の合計を100質量部とする)を含む、潤滑油組成物。
- さらに、流動点降下剤(C)を、該潤滑油組成物100質量%中に、0.05〜5質量%の量で含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記基油(B)が鉱物油である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記基油(B)が合成油である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 下記要件(A−1)を満たす重合体(A)を含む、潤滑油用粘度調整剤。
(A−1)炭素原子数20以下のα−オレフィンを含む重合体であって、全構成単位に対して、4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位を30〜90モル%、および、プロピレンから導かれる構成単位を10〜70モル%の範囲で含む重合体である。 - 請求項13に記載の重合体(A)が、炭素原子数20以下のα−オレフィンおよびエチレンから導かれる構成単位のうち2種以上の構成単位を含み、且つ下記要件(A−2)〜(A−4)を満たす、潤滑油粘度調整剤。
(A−2)135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.01〜5.0dl/gの範囲にある。
(A−3)示差走査熱量分析(DSC)において融点(Tm)が110℃未満であるかまたは検出されない。
(A−4)示差走査熱量分析(DSC)においてガラス転移温度(Tg)が−10〜50℃の範囲にある。 - 前記要件(A−2)において、135℃のデカリン中で測定した極限粘度[η]が0.1〜2.5dl/gの範囲にある、請求項14に記載の潤滑油粘度調整剤。
- 前記要件(A−4)において、示差走査熱量分析(DSC)においてガラス転移温度(Tg)が1〜50℃の範囲にある、請求項14に記載の潤滑油粘度調整剤。
- 炭素原子数20以下のα−オレフィンを含む重合体であって、4−メチル−1−ペンテン由来の構造単位65〜99モル%と、炭素原子数4〜20の4−メチル−1−ペンテン以外のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種に由来の構造単位1〜35モル%とからなる重合体(A)を含む、潤滑油用粘度調整剤。
- 上記重合体(A)を含む潤滑油用粘度調整剤であって、当該重合体(A)が、下記要件(I)〜(III)を満たす、請求項17に記載の潤滑油用粘度調整剤。
(I)13C−NMRで測定したアイソタクチックダイアッド分率が40〜95%の範囲にある。
(II)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した、重量平均分子量(Mw)が50000〜500000の範囲にある。
(III)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)が2.0〜20.0の範囲にある。 - 前記重合体(A)が、4−メチル−1−ペンテン由来の構造単位と、炭素原子数6〜18の4−メチル−1−ペンテン以外のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種に由来の構造単位とからなる、請求項17または18に記載の潤滑油用粘度調整剤。
- 前記要件(I)において、アイソタクチックダイアッド分率が50〜90%の範囲にある、請求項17〜19のいずれか一項に記載の潤滑油用粘度調整剤。
- 前記重合体(A)が、下記要件(IV)および(V)を満たす、請求項17〜20のいずれか一項に記載の潤滑油用粘度調整剤。
(IV)示差走査熱量分析(DSC)によって測定される融点(Tm)が観測されないか、220℃未満の範囲にある。
(V)示差走査熱量分析(DSC)によって測定される融解熱量(ΔH)が0〜20J/gの範囲にある。 - 請求項17〜21のいずれか一項に記載の潤滑油用粘度調整剤1〜50質量部と、油(B2)50〜99質量部と(ただし、潤滑油用粘度調整剤と、油(B2)の合計を100質量部とする)を含む、潤滑油用添加剤組成物。
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