(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024025697
(43)【公開日】2024-02-26
(54)【発明の名称】潤滑剤における粘度指数向上剤としての硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマー
(51)【国際特許分類】
C08F 290/06 20060101AFI20240216BHJP
C10M 145/14 20060101ALI20240216BHJP
C10L 1/196 20060101ALI20240216BHJP
C09K 5/10 20060101ALI20240216BHJP
C08F 279/02 20060101ALI20240216BHJP
C10N 30/02 20060101ALN20240216BHJP
C10N 30/00 20060101ALN20240216BHJP
C10N 30/12 20060101ALN20240216BHJP
C10N 40/04 20060101ALN20240216BHJP
C10N 40/16 20060101ALN20240216BHJP
【FI】
C08F290/06
C10M145/14
C10L1/196
C09K5/10 E
C08F279/02
C10N30:02
C10N30:00 A
C10N30:12
C10N40:04
C10N40:16
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023125849
(22)【出願日】2023-08-01
(31)【優先権主張番号】P 2022127944
(32)【優先日】2022-08-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】519414848
【氏名又は名称】エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】Evonik Operations GmbH
【住所又は居所原語表記】Rellinghauser Strasse 1-11, 45128 Essen, Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】由岐 剛
(72)【発明者】
【氏名】荒井 靖夫
(72)【発明者】
【氏名】岸田 伸宏
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 建吾
(72)【発明者】
【氏名】松田 智博
(72)【発明者】
【氏名】シュテファン ヒルフ
【テーマコード(参考)】
4H013
4H104
4J026
4J127
【Fターム(参考)】
4H013CC01
4H104BA02A
4H104CB08C
4H104DA02A
4H104DA06A
4H104LA01
4H104LA06
4H104LA11
4H104LA20
4H104PA02
4H104PA12
4J026AA68
4J026AA76
4J026AC10
4J026AC22
4J026AC33
4J026BA05
4J026BA27
4J026BB04
4J026DB15
4J026DB25
4J026DB26
4J026FA07
4J026GA06
4J026GA07
4J026GA09
4J127AA03
4J127AA04
4J127BA041
4J127BA042
4J127BB041
4J127BB042
4J127BB111
4J127BB112
4J127BB221
4J127BB222
4J127BC021
4J127BC022
4J127BC151
4J127BC152
4J127BD071
4J127BD072
4J127BE111
4J127BE112
4J127BE11Y
4J127BE261
4J127BE262
4J127BE26X
4J127BF141
4J127BF142
4J127BF14X
4J127BG031
4J127BG032
4J127BG03X
4J127BG171
4J127BG172
4J127BG17Y
4J127CB061
4J127CB142
4J127CB153
4J127CB154
4J127CC013
4J127CC014
4J127DA61
4J127EA05
4J127EA21
4J127FA58
(57)【要約】
【課題】硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーおよび同ポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーを含む組成物ならびに粘度指数を向上させるため、および銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止するための、前記ポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーの使用、ならびに銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止する方法。
【解決手段】前記ポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーは、少なくともポリブタジエン系マクロモノマーを含むモノマー組成物のラジカル重合により得られる。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
50ppm未満の硫黄含有率および10000~200000g/molの重量平均分子量(M
w)を有し、かつ以下:
(a)500~10000g/molの数平均分子量を有するポリブタジエン系マクロモノマー、またはそれらの混合物 10~50重量%、
(b)線状または分岐状のC
1~C
6アルキル(メタ)アクリレート、スチレン、側鎖中にアルキル置換基を有し、かつ炭素原子8~17個を有する置換スチレン、またはそれらの混合物から選択されるモノマー 10~90重量%、および
(c)線状または分岐状のC
7~C
30アルキル(メタ)アクリレート、またはそれらの混合物から選択されるモノマー 0~30重量%
を、それぞれモノマー組成物の全重量を基準として含む、モノマー組成物のラジカル重合により得ることができる、硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーであって、
前記モノマー組成物のラジカル重合が、以下:
(i)テルペノイド、
(ii)15000g/mol未満の重量平均分子量(M
w)を有するメタクリレートまたはメタクリル酸のオリゴマー、
(iii)1000g/mol未満の重量平均分子量(M
w)を有するスチレンオリゴマー、
(iv)Co(II)錯体、
(v)化学式(I)
【化1】
[式中、Aは、-O-または-CH
2-であり、Xは、C
1~C
4アルキル、ペルオキシC
1~C
6アルキル、ペルオキシC
6~C
10アラルキル、-CH
2Ph、または-COOR
1(ここで、R
1は、C
1~C
4アルキルである)であり、かつZは、Ph、-CN、-OR
1(ここで、R
1は、C
1~C
4アルキルである)、COOR
1(ここで、R
1は、C
1~C
4アルキルである)、または-CONH
2である]により表される付加-開裂連鎖移動剤、
(vi)キノン、
(vii)炭素原子4~14個を有するエチレン性不飽和炭化水素、
(viii)イソプロパノール、
またはそれらの混合物
から選択される硫黄フリー連鎖移動剤の存在下で実施される、前記硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマー。
【請求項2】
前記モノマー組成物がさらに、エーテルアルコールの(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリルアミドまたはそれらの混合物からなる群から選択されるモノマー(d)を含む、請求項1に記載の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマー。
【請求項3】
前記モノマー組成物中の前記モノマー(a)、(b)、(c)、および(d)の全量が、前記モノマー組成物の全重量を基準として、合計が少なくとも80重量%になるように選択される、請求項2に記載の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマー。
【請求項4】
前記硫黄フリー連鎖移動剤が、
(i)リモネン、ミルセン、α-テルピネン、β-テルピネン、γ-テルピネン、テルピノレン、α-ピネン、β-ピネン、ジペンテン、またはそれらの混合物からなる群から選択される、テルペノイド(i)、
(ii)C
1~C
36アルキルメタクリレート、酸素官能化および/または窒素官能化された分散性メタクリレート、複素環式メタクリレート、芳香族メタクリレート、およびメタクリル酸またはそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーを重合することにより得ることができる、オリゴマー(ii)、
(iii)α-メチルスチレンダイマー、およびスチレンダイマーからなる群から選択される、スチレンオリゴマー(iii)、
(iv)Co(II)と、式(II)~(VII)
【化2】
[式中、各Rは独立して、PhまたはC
1~C
12アルキルを表すか、または隣接する炭素原子上の2個のRが一緒になって、C
5~C
8アルキレンを表し、各R
1は、独立して、H、-OHまたはC
1~C
12アルキルであり、各R
2は、独立して、-OHまたは-NHであり、各R
3は、独立して、H、Ph、C
1~C
12アルキル、ヒドロキシフェニル、またはC
1~C
4アルコキシフェニルであり、かつ各nは、独立して、2または3の整数である]による少なくとも1種の配位子とを含む、Co(II)錯体(iv)、
(v)α-ベンジルオキシスチレン、α-ベンジルオキシアクリロニトリル、メチル=α-ベンジルオキシアクリレート、α-ベンジルオキシアクリルアミド、ケテンジエチルアセタール、メチル=α-ベンジルオキシビニルエーテル、α-イソプロポキシスチレンまたはそれらの混合物からなる群から選択される、式(I)により表される付加-開裂連鎖移動剤(v)、
(vi)1,4-ナフトキノン、2-メチル-1,4-ナフトキノン、および2-ヒドロキシ-1,4-ナフトキノンからなる群から選択される、キノン(vi)、
(vii)1,4-シクロヘキサジエン、2-メチル-1,4-シクロヘキサジエン、1,2-ジヒドロナフタレン、9,10-ジヒドロフェナントレン、オクタヒドロフェナントレン、9,10-ジヒドロアントラセン、オクタヒドロアントラセン、テトラリン、インデン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセンからなる群から選択される、エチレン性不飽和炭化水素(vii)、
(viii)イソプロパノール、
またはそれらの混合物
から選択される、請求項1から3までのいずれか1項に記載の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレート。
【請求項5】
前記ラジカル重合のための前記硫黄フリー連鎖移動剤の量が、前記モノマー組成物の全重量を基準として、0.1~20重量%、より好ましくは0.1~10重量%、よりいっそう好ましくは0.2~5重量%である、請求項1から4までのいずれか1項に記載の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレート。
【請求項6】
以下:
(A)50ppm未満の硫黄含有率を有する基油、および
(B)請求項1から5までのいずれか1項に記載の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマー
を含む、組成物。
【請求項7】
硫黄フリー流動点降下剤をさらに含む、請求項6に記載の組成物。
【請求項8】
銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止するための、請求項6または7に記載の組成物。
【請求項9】
前記硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーの含有率が、前記組成物の全重量を基準として、20~99.5重量%である、請求項6から8までのいずれか1項に記載の組成物。
【請求項10】
粘度指数向上剤としての、請求項9に記載の組成物。
【請求項11】
前記硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーの含有率が、前記組成物の全重量を基準として、0.1~30重量%である、請求項6から8までのいずれか1項に記載の組成物。
【請求項12】
潤滑剤、誘電流体、冷却剤または燃料としての、請求項11に記載の組成物。
【請求項13】
粘度指数を改善するため、および銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止するための、請求項1から4までのいずれか1項に記載の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーまたは請求項6から10までのいずれか1項に記載の組成物の使用。
【請求項14】
銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止する方法であって、請求項1から4までのいずれか1項に記載の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーまたは請求項6から11までのいずれか1項に記載の組成物を、添加剤として、前記金属と接触する流体に添加する、前記方法。
【請求項15】
前記金属が、車両のパワートレイン、より好ましくはエンジン、電動機、バッテリー、変速機、シャフトまたはギヤの部品である、請求項14に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくともポリブタジエン系マクロモノマーを含むモノマー組成物のラジカル重合により得ることができる、硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーおよび同ポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーを含む組成物に関する。本発明は、粘度指数を向上させるため、および銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止するための前記ポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーの使用、ならびに銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止する方法にも関する。
【背景技術】
【0002】
ポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーは、優れた粘度指数(VI)向上特性と、せん断安定化特性と、基油への溶解性とを有する粘度指数向上剤(VII)または流動点降下剤(PPD)として広く使用されている。それに応じて、ポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーを含有する、潤滑剤、誘電流体、冷却剤、燃料等は、優れた粘度指数およびせん断安定性を示し、ひいては燃料を節約することが知られている。それらは長い実用寿命も有する。
【0003】
粘度指数向上剤(VII)は、少なくとも基油または炭化水素を含む流体、例えば潤滑剤、誘電流体、冷却剤、燃料等の温度依存特性を改善するのに使用される添加剤である。粘度指数(VI)はしばしば、40℃での動粘度(KV40)および100℃での動粘度(KV100)から計算される。流体のVIが高ければ高いほど、その流体の粘度の温度依存性はより低くなる、すなわち、VIが高い場合には、温度に依存した粘度変化の範囲は狭い。
【0004】
VIの向上は、乗物、例えば自動車における燃料消費量およびCO2排出量の減少をもたらし、そのため、優れたVI向上特性を有する多くのポリアルキル(メタ)アクリレートがこのために開発された。
【0005】
そのうえ、潤滑剤、誘電流体、冷却剤、燃料等として使用される流体のせん断抵抗は、極めて重要である:一方では、前記流体の寿命を、そのせん断抵抗が高い(その粘度損失が低いことを意味する)場合に延ばすことができ、かつ他方では、前記せん断抵抗の改善は、金属部品の破損を引き起こしうるせん断損失を低下させる。さらに、せん断損失による前記流体の一部の成分の分解は、前記の流体中の不溶性成分またはフラグメントの形成をまねくことがあり、これらは、例えば、フィルターまたは他の機械部品を閉塞させることがあり、かつそのような流体が使用される機械装置または電気装置、例えば変速機の故障をまねくことがある。
【0006】
流体、例えばDL(ドライブライン)流体の高いせん断安定性を達成するには、連鎖移動剤(CTA)、例えばドデシルメルカプタンの存在下でのラジカル重合により得られるポリマーがしばしば使用される。なぜなら、ドデシルメルカプタンの使用は、より低分子量のポリマーをもたらすからである。しかし、そのようなCTA中の硫黄分は、前記ポリマー中に残留し、かつ金属、殊に銅からなるか、または銅を含有する金属の腐食を引き起こす。
【0007】
欧州特許出願公開第3498808号明細書(EP3498808A1)には、せん断後に改善されたせん断安定性および溶解性を有する粘度指数向上剤が開示されている。欧州特許出願公開第3498808号明細書には、前記ポリマーによる腐食抑制または腐食低減について何も記載されていない。
【0008】
他方では、機械装置または電気装置、例えば乗物の変速機、エンジン、バッテリーおよびパワートレインの金属部品に直接適用されるか、またはこれらにおいて使用される流体、殊にドライブライン流体、例えば潤滑剤、誘電流体、冷却剤または燃料において使用することができる、向上したVIIへの高まる需要が常にある。
【0009】
殊に、電気車両およびハイブリッド車両の成長市場のためには、上記の流体、好ましくはe-DL流体のVIおよびせん断抵抗を改善するだけではなく、前記流体と直接接触する金属部品、例えば銅からなるか、または銅を含む金属部品に腐食を生じさせないVIIが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】欧州特許出願公開第3498808号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
したがって、本発明の目的は、多様な基油への優れた溶解性、優れた粘度指数向上特性およびせん断抵抗改善特性を有するだけではなく、乗物、例えば自動車、列車または航空機における機械装置または電気装置における金属部品の銅腐食も防止または低減する粘度指数向上剤として使用することができる、新規なポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
硫黄フリー連鎖移動剤(CTA)を用いて合成されるポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーが、粘度指数向上剤(VII)として極めて良好な特性を有し、かつ高いせん断安定性を有することが驚くべきことに見出された。そのようなコポリマーは、上記の技術的課題を解決する。なぜなら、それらのコポリマーは、銅からなるか、または銅を含有する金属部品の銅腐食を防止または低減する一方で、前記の流体への添加剤として使用される際に、優れた粘度指数向上特性およびせん断安定性を維持するからである。
【0013】
それに応じて、第1の態様において、本発明は、請求項1に定義されるとおり、50ppm未満の硫黄含有率を有する硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーに関する。
【0014】
第2の態様において、本発明は、以下:
(A)基油、および
(B)本発明の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレート
を含む、組成物に関する。
【0015】
第3の態様において、本発明は、粘度指数を向上させるため、および銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止するための、前記の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーの使用に関する。
【0016】
第4の態様において、本発明は、銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止する方法に関する。
【0017】
発明の詳細な説明
本発明による硫黄フリーのコポリマー
本発明は、50ppm未満の硫黄含有率および10000~200000g/molの重量平均分子量(M
w)を有し、かつ以下:
(a)500~10000g/molの数平均分子量(M
n)を有する1種以上のポリブタジエン系マクロモノマー 10~50重量%、
(b)線状または分岐状のC
1~C
6アルキル(メタ)アクリレート、スチレンおよび側鎖中にアルキル置換基を有し、かつ炭素原子8~17個を有する置換スチレンからなる群から選択される、1種以上のモノマー 10~90重量%、および
(c)線状または分岐状のC
7~C
30アルキル(メタ)アクリレートからなる群から選択される、1種以上のモノマー 0~30重量%
を、それぞれモノマー組成物の全重量を基準として含む、モノマー組成物のラジカル重合により得ることができる、硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーに関するものであって、
前記モノマー組成物のラジカル重合が、以下:
(i)テルペノイド、
(ii)15000g/mol未満の重量平均分子量(M
w)を有する、メタクリレートまたはメタクリル酸のオリゴマー、
(iii)1000g/mol未満の重量平均分子量(M
w)を有する、スチレンオリゴマー、
(iv)Co(II)錯体、
(v)化学式(I)
【化1】
[式中、Aは、-O-または-CH
2-であり、Xは、C
1~C
4アルキル、ペルオキシC
1~C
6アルキル、ペルオキシC
6~C
10アラルキル、-CH
2Ph、または-COOR
1(ここで、R
1はC
1~C
4アルキルである)であり、かつZは、Ph、-CN、-OR
1(ここで、R
1はC
1~C
4アルキルである)、COOR
1(ここで、R
1はC
1~C
4アルキルである)、または-CONH
2である]により表される付加-開裂連鎖移動剤、
(vi)キノン、
(vii)炭素原子4~14個を有するエチレン性不飽和炭化水素、
(viii)イソプロパノール、
またはそれらの混合物
から選択される硫黄フリー連鎖移動剤の存在下で実施される。
【0018】
本発明のポリアルキル(メタ)アクリレート((以下に単に「ポリマー」または「コポリマー」とも呼ばれる)は、以下において、ポリブタジエン含有PAMAポリマー、ポリブタジエン含有PAMA、またはポリブタジエン系マクロモノマーをベースとするポリアルキル(メタ)アクリレートと呼ばれることもある。
【0019】
本発明に関連してポリブタジエン含有PAMAポリマーは、骨格または主鎖とも呼ばれる第1のポリマーと、側鎖と呼ばれ、かつ前記骨格に共有結合される多数のさらなるポリマーとを含む。この場合に、前記ポリマーの骨格は、前記(メタ)アクリル酸エステルの連結された不飽和基により形成される。前記(メタ)アクリル酸エステルのアルキル基と水素化ポリブタジエン鎖とが、前記ポリマーの側鎖を形成する。(メタ)アクリル酸の1種のエステルと1種のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンとの反応生成物または1種の(メタ)アクリル酸と1種のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンとの反応生成物は、モノマー(a)に相当し、かつ本発明においてマクロモノマーまたはポリブタジエン系マクロモノマーとも呼ばれる。
【0020】
本明細書において使用される用語「(1種以上の)ポリブタジエン系マクロモノマー」は、(メタ)アクリル酸のエステルとヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンとのエステル交換による反応生成物、または(メタ)アクリル酸とヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンとの直接エステル化による反応生成物のいずれかである、(メタ)アクリル酸のエステルをいう。以下において、本発明の(1種以上の)ヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンは、MA(Macro Alcohol)と呼ばれることもあり、かつ本発明の(1種以上の)ポリブタジエン系マクロモノマーは、MM(Macro Monomer)と呼ばれることもある。
【0021】
本明細書において使用される用語「(メタ)アクリレート」は、1種以上のアクリル酸のエステル、1種以上のメタクリル酸のエステルまたはアクリル酸およびメタクリル酸のエステルの混合物をいう。本明細書において使用される用語「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸、メタクリル酸およびアクリル酸とメタクリル酸との混合物をいう。そのため、用語「アルキル(メタ)アクリレート」は、アルキルメタクリレート、ならびにアルキルアクリレートモノマーを含む。
【0022】
好ましくは、本発明の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートは、以下:
(a)500~10000g/molの数平均分子量(Mn)を有する1種以上のポリブタジエン系マクロモノマー 15~45重量%、より好ましくは20~45重量%、
(b)線状または分岐状のC1~C6アルキル(メタ)アクリレート、スチレンおよび側鎖中にアルキル置換基を有し、かつ炭素原子8~17個を有する置換スチレン置換スチレンからなる群から選択される、1種以上のモノマー 30~85重量%、より好ましくは40~84.9重量%、よりいっそう好ましくは40~79.9重量%、および
(c)線状または分岐状のC7~C30アルキル(メタ)アクリレートからなる群から選択される、1種以上のモノマー 0~20重量%、より好ましくは0.1~15重量%
を、それぞれモノマー組成物の全重量を基準として含む、モノマー組成物のラジカル重合により得られる。
【0023】
好ましくは、本発明によるモノマー(a)、(b)、および(c)の全量は、前記モノマー組成物の全重量を基準として、合計が少なくとも80重量%になるように選択され、より好ましくは合計が少なくとも85重量%、よりいっそう好ましくは合計が90重量%~100重量%、最も好ましくは合計が95重量%~100重量%になる。
【0024】
本発明のモノマー組成物は、前記モノマー(a)、(b)および(c)以外の、さらなるモノマーをさらに含んでいてよい。
【0025】
本発明の好ましい実施態様によれば、本発明によるポリマーを製造するのに使用されるモノマー組成物はさらに、エーテルアルコールの(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリルアミドからなる群から選択される、モノマー(d)を含む。最も好ましいモノマー(d)は、2-(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、N-(3-ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミドまたはそれらの混合物である。より好ましくは、前記モノマー組成物は、前記モノマー組成物の全重量を基準として、モノマーd) 0~5重量%、よりいっそう好ましくは0.1~3.5重量%を含む。
【0026】
好ましくは、本発明によるモノマー(a)、(b)、(c)および(d)の全量は、前記モノマー組成物の全重量を基準として、合計が少なくとも80重量%になるように選択され、より好ましくは合計が少なくとも85重量%、よりいっそう好ましくは合計が少なくとも90重量%、最も好ましくは合計が98重量%~100重量%になる。
【0027】
本発明によるポリアルキル(メタ)アクリレートは、10000~200000g/mol、好ましくは20000~180000g/mol、より好ましくは30000~150000g/mol、よりいっそう好ましくは40000~120000g/mol、および最も好ましくは50000~100000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する。
【0028】
前記ポリマーの重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ポリメチルメタクリレート校正標準を使用して以下の測定条件を用いるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により決定される:
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
操作温度:40℃
カラム:カラムセットは、4本のカラム:PSS-SDV 100 Å 10μm 8.0×50mm、PSS-SDV Linear XL 10μm 8.0×300mm×2本、PSS-SDV 100 Å 10μm 8.0×300mmからなり、全てのカラムが10μmの平均粒度を有する。
流量:1mL/min
注入体積:100μL
機器:オートサンプラー、ポンプおよびカラムオーブンからなるShodex GPC101
検出装置:Shodexからの屈折率検出器。
【0029】
前記ポリアルキル(メタ)アクリレートの適切な重量平均分子量(Mw)および前記数平均分子量(Mn)は、当業者により自らの技術知識に基づいて、かつ本発明のコポリマーを含む(1種以上の)組成物の用途に応じて、調整または選択することができる。
【0030】
好ましくは、本発明によるポリマーの多分散指数(PDI)は、1.0~6.0、より好ましくは2.5~4.0の範囲内である。前記多分散指数は、重量平均分子量の、数平均分子量に対する比(Mw/Mn)として定義される。
【0031】
本発明によるポリブタジエン含有PAMAポリマーは、それらのモル分岐度(「f-分岐」)により特性決定することもできる。前記モル分岐度は、前記モノマー組成物中の前記の全てのモノマーの全モル量を基準として、マクロモノマー(モノマー(a))のmol%でのパーセンテージをいう。使用されるマクロモノマーのモル量は、前記マクロモノマーの数平均分子量Mnを基準にして計算される。前記モル分岐度の計算は、本明細書で明示的に参照される国際公開第2007/003238号(WO 2007/003238 A1)に、殊にp.13およびp.14に詳細に記載されている。
【0032】
好ましくは、前記ポリブタジエン含有PAMAポリマーは、0.1~5mol%、より好ましくは1.5~4mol%および最も好ましくは1.5~2.5mol%のモル分岐度f分岐を有する。
【0033】
本発明によるラジカル重合のための前記硫黄フリーCTAの量は、前記モノマー組成物の全重量を基準として、好ましくは0.1~20重量%、より好ましくは0.1~10重量%、よりいっそう好ましくは0.2~5重量%である。前記硫黄フリーCTAのさらなる詳細は、以下に示される。
【0034】
モノマー(a):
本発明のモノマー(a)は、ポリブタジエン系マクロモノマーであり、かつ1種以上のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンおよび1種以上の(メタ)アクリル酸エステルのエステル交換反応によるか、または1種以上のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンの、1種以上の(メタ)アクリル酸での直接エステル化により、得ることができる。言い換えれば、本発明のポリブタジエン系マクロモノマー(a)は、1種以上のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンと、1種以上の(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリル酸との反応生成物である。
【0035】
エステル交換反応は広く知られている。例えば、このためには、不均一系触媒系、例えば水酸化リチウム/酸化カルシウム混合物(LiOH/CaO)、純粋な水酸化リチウム(LiOH)、リチウムメトキシド(LiOMe)またはナトリウムメトキシド(NaOMe)または均一系触媒系、例えばイソプロピルチタネート(Ti(OiPr)4)またはジオクチルスズオキシド(Sn(Oct)2O)を使用することが可能である。前記反応は平衡反応である。したがって、前記反応から放出される低分子量アルコールは、例えば蒸留により、典型的に除去される。
【0036】
そのうえ、前記マクロモノマーは、直接エステル化反応により、例えば、(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリル酸無水物から、好ましくはp-トルエンスルホン酸またはメタンスルホン酸を用いる酸触媒作用下で、または遊離メタクリル酸からDCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)法により、得ることができる。
【0037】
さらに、このヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンは、酸塩化物、例えば塩化(メタ)アクリロイルとの反応により、エステルに変換することができる。
【0038】
好ましくは、前記エステルの上記の製造において、重合防止剤、例えば4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジノオキシルラジカルおよび/またはヒドロキノンモノメチルエーテルが使用されてよい。
【0039】
本明細書において使用される用語「ヒドロキシル化された水素化ポリブタジエン」は、1個以上のヒドロキシル基を含む水素化ポリブタジエンをいう。前記のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンは、さらに、さらなる構造単位、例えばアルキレンオキシドのポリブタジエンへの付加に由来するポリエーテル基または無水マレイン酸のポリブタジエンへの付加に由来する無水マレイン酸基を含んでいてよい。これらのさらなる構造単位は、前記ポリブタジエンがヒドロキシル基で官能化される際に前記ポリブタジエン中へ導入されることがある。
【0040】
好ましいのは、モノヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンである。より好ましくは、前記のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンは、ヒドロキシエチルまたはヒドロキシプロピルを末端基とする水素化ポリブタジエンである。特に好ましいのは、ヒドロキシプロピルを末端基とするポリブタジエンである。
【0041】
これらのモノヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンは、最初にブタジエンモノマーをアニオン重合によりポリブタジエンに変換することにより、製造することができる。引き続き、前記ポリブタジエンモノマーと、アルキレンオキシド、例えばエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドとの反応により、ヒドロキシ官能化されたポリブタジエンを製造することができる。前記ポリブタジエンは、1個を超えるアルキレンオキシド単位と反応して、末端ヒドロキシル基を有するポリエーテル-ポリブタジエンブロックコポリマーを生じることもできる。前記のヒドロキシル化されたポリブタジエンは、適した遷移金属触媒の存在下で水素化することができる。
【0042】
これらのモノヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンは、末端二重結合を有する(コ)ポリマーのヒドロホウ素化により得られる生成物(例えば米国特許第4316973号明細書に記載されたもの)、アミノアルコールとの、末端二重結合を有する(コ)ポリマーと無水マレイン酸とのエン反応により得られる無水マレイン酸-エン-アミノアルコール付加物、および末端二重結合を有する(コ)ポリマーのヒドロホルミル化、引き続き水素化により得られる生成物(例えば特開昭63-175096号公報に記載されたもの)から選択することもできる。
【0043】
好ましくは、前記モノマー(a)の出発物質としての前記のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンは、少なくとも99%の水素化レベルを有する。本発明のポリマーに関して決定することができる水素化レベルの代替的な尺度は、ヨウ素価である。前記ヨウ素価は、ポリマー100gへ付加することができるヨウ素のグラム数をいう。好ましくは、本発明のポリマーは、ポリマー100gあたりヨウ素5g以下のヨウ素価を有する。前記ヨウ素価は、ウイス法によりDIN 53241-1:1995-05に従って決定される。
【0044】
好ましいヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンは、英国特許出願公開第2270317号明細書(GB 2270317)に従って得ることができる。
【0045】
本発明によれば、前記ポリブタジエン系マクロモノマー(a)は、前記モノマー組成物中の前記モノマーの全重量を基準として、10~50重量%、好ましくは15~45重量%、より好ましくは20~45重量%の量で前記モノマー組成物中に含まれる。
【0046】
本発明のポリブタジエン系マクロモノマー(a)は、500~10000g/mol、好ましくは1000~6000g/mol、より好ましくは1000~5500g/mol、よりいっそう好ましくは1500~5000g/molの数平均分子量(Mn)を有する。
【0047】
前記ポリブタジエン系マクロモノマー(a)は、500~10000g/molの数平均分子量(Mn)を有する1種のポリブタジエン系マクロモノマーまたはそれらの混合物に相当する。
【0048】
好ましくは、前記ポリブタジエン系マクロモノマー(a)は、2種のポリブタジエン系マクロモノマーの混合物、より好ましくは、1000~3000g/mol、より好ましくは1500~3000g/molの数平均分子量(Mn)を有する第1のポリブタジエン系マクロモノマーと、3500~5500g/mol、より好ましくは3500~5000g/molの数平均分子量(Mn)を有する第2のポリブタジエン系マクロモノマーとの混合物に相当する。
【0049】
より好ましくは、前記ポリブタジエン系マクロモノマー(a)は、以下:
- 1000~3000g/mol、より好ましくは1500~3000g/molの数平均分子量(Mn)を有するポリブタジエン系マクロモノマー、
- 3500~5500g/mol、より好ましくは3500~5000g/molの数平均分子量(Mn)を有するポリブタジエン系マクロモノマー、
- またはそれらの混合物
からなる群から選択される。
【0050】
前記マクロモノマー(a)の数平均分子量(Mn)は、ポリブタジエン校正標準を使用してDIN 55672-1に従って以下の測定条件を用いてゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により決定される:
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
操作温度:35℃
カラム:カラムセットは、1本のプレカラム(PSS-SDV、10μ、8×50mm)、300×8mmのサイズおよび10μmの平均粒度を有する4本のPSS-SDVカラム(SDV-LXL、SDV-LinL、2本のカラムSDV 100Å(PSS Standards Service GmbH、マインツ、ドイツ))、および8×100mmのサイズを有する1本の溶剤ピーク分離カラム(Shodex社製KF-800D)からなる
流量:1mL/min
注入体積:100μL
機器:オートサンプラー、ポンプおよびカラムオーブンからなるAgilent 1100シリーズ
検出装置:Agilent 1100シリーズからの屈折率検出器。
【0051】
モノマー(b):
本発明のモノマー(b)は、線状または分岐状のC1~C6アルキル(メタ)アクリレート、スチレンおよび側鎖中にアルキル置換基を有し、かつ炭素原子8~17個を有する置換スチレンからなる群から選択される。
【0052】
前記の線状または分岐状のC1~C6アルキル(メタ)アクリレートの例は、メチルメタクリレート(MMA)、メチルアクリレートおよびエチルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート(BMA)およびブチルアクリレート(BA)、イソブチルメタクリレート(IBMA)、ヘキシルメタクリレートおよびシクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレートおよびそれらの組合せであるが、これらに限定されない。
【0053】
前記の側鎖中にアルキル置換基を有し、かつ炭素原子8~17個を有する置換スチレンの例は、α-メチルスチレンおよびα-エチルスチレン、環上にアルキル置換基を有する置換スチレン、例えばビニルトルエンおよびp-メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、例えばモノクロロスチレン、ジクロロスチレン、トリブロモスチレンおよびテトラブロモスチレン、ニトロスチレンであるが、これらに限定されない。
【0054】
前記モノマー(b)は、単一モノマー、例えば前記の線状または分岐状のC1~C6アルキル(メタ)アクリレートまたはスチレンまたはスチレン誘導体から選択される1種であってよいか、または前記モノマー(b)は、前記の線状または分岐状のC1~C6アルキル(メタ)アクリレート、スチレンおよび置換スチレンの上記の群から選択される2種以上のモノマーの混合物であってよい。
【0055】
前記モノマー(b)が、単一モノマーであるか、または2種以上のモノマーの混合物であるかにかかわらず、前記モノマー組成物中のその含有率は、前記モノマー組成物中の前記モノマーの全重量を基準として、10~90重量%、好ましくは30~85重量%、より好ましくは40~84.9重量%、よりいっそう好ましくは40~79.9重量%である。
【0056】
前記モノマー(b)が、前記C1~C6アルキル(メタ)アクリレートとスチレンおよび/または置換スチレンとの混合物である場合に、前記の線状または分岐状のC1~C6アルキル(メタ)アクリレートの、スチレンおよび/または置換スチレンに対する比は、1:99~99:1の広い範囲から選択されてよい。
【0057】
前記モノマー(b)が、数種類のモノマーからなる場合に、当業者であれば、前記の線状または分岐状のC1~C6アルキル(メタ)アクリレート、スチレンおよび側鎖中にアルキル置換基を有し、かつ炭素原子8~17個を有する置換スチレンの比を、当業者の技術知識に基づき、かつその用途を考慮して、上記の範囲内で調整または選択することができる。好ましいモノマーb)は、メチルメタクリレート(MMA)、ブチルメタクリレート(BMA)、スチレンまたはそれらの混合物である。
【0058】
モノマー(c):
本発明のモノマー(c)は、線状または分岐状のC7~C30アルキル(メタ)アクリレートからなる群から選択される、1種以上のモノマーである。
【0059】
用語「線状または分岐状のC7~C30アルキル(メタ)アクリレート」は、(メタ)アクリル酸と、炭素原子7~30個を有する線状または分岐状のアルコールとのエステルをいう。前記用語は、特定の長さのアルコールとの個々の(メタ)アクリル酸エステル、および同様に異なる長さのアルコールとの(メタ)アクリル酸エステルの混合物を含む。
【0060】
前記C7~C30アルキル(メタ)アクリレートの例は、2-ブチルオクチル(メタ)アクリレート、2-ヘキシルオクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、2-ブチルデシル(メタ)アクリレート、2-ヘキシルデシル(メタ)アクリレート、2-オクチルデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、5-メチルウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、2-メチルドデシル(メタ)アクリレート、2-ヘキシルドデシル(メタ)アクリレート、2-オクチルドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、5-メチルトリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、2-デシルテトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、2-メチルヘキサデシル(メタ)アクリレート、2-ドデシルヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、5-イソプロピルヘプタデシル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルオクタデシル(メタ)アクリレート、5-エチルオクタデシル(メタ)アクリレート、3-イソプロピルオクタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、2-デシルオクタデシル(メタ)アクリレート、2-テトラデシルオクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、セチルエイコシル(メタ)アクリレート、ラウリルメタクリレート(LMA)、ステアリルメタクリレート(SMA)、ドコシル(メタ)アクリレート、エイコシルテトラトリアコンチル(メタ)アクリレート、2-デシル-テトラデシル(メタ)アクリレート、2-デシルオクタデシル(メタ)アクリレート、2-ドデシル-1-ヘキサデシル(メタ)アクリレート、1,2-オクチル-1-ドデシル(メタ)アクリレート、2-テトラデシルオクタデシル(メタ)アクリレート、1,2-テトラデシル-オクタデシル(メタ)アクリレートおよび2-ヘキサデシル-エイコシル(メタ)アクリレート、n-テトラコシル(メタ)アクリレート、n-トリアコンチル(メタ)アクリレートおよび/またはn-ヘキサトリアコンチル(メタ)アクリレートを含むが、これらに限定されない。
【0061】
好ましくは、モノマー(c)は、線状または分岐状のC7~C22アルキル(メタ)アクリレートからなる群から選択され、より好ましくは線状または分岐状のC12~C15アルキル(メタ)アクリレート、線状または分岐状のC16~C18アルキル(メタ)アクリレートまたはそれらの混合物からなる群から選択される。
【0062】
本明細書において使用される用語「線状または分岐状のC7~C22アルキル(メタ)アクリレート」は、(メタ)アクリル酸と、炭素原子7~22個を有する線状または分岐状のアルコールとのエステルをいう。前記用語は、特定の長さのアルコールとの個々の(メタ)アクリル酸エステル、および同様に異なる長さのアルコールとの(メタ)アクリル酸エステルの混合物を含む。
【0063】
同様に、本明細書において使用される「線状または分岐状のC12~C15アルキル(メタ)アクリレート」は、(メタ)アクリル酸と、炭素原子12~15個を有する線状または分岐状のアルコールとのエステルをいう。前記用語は、特定の長さのアルコールとの個々の(メタ)アクリル酸エステル、および同様に異なる長さのアルコールとの(メタ)アクリル酸エステルの混合物を含む。
【0064】
同様に、本明細書において使用される「線状または分岐状のC16~C18アルキル(メタ)アクリレート」は、(メタ)アクリル酸と、炭素原子16~18個を有する線状または分岐状のアルコールとのエステルをいう。前記用語は、特定の長さのアルコールとの個々の(メタ)アクリル酸エステル、および同様に異なる長さのアルコールとの(メタ)アクリル酸エステルの混合物を含む。
【0065】
前記C16~C18アルキル(メタ)アクリレートの例は、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、2-メチルヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、5-イソプロピルヘプタデシル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルオクタデシル(メタ)アクリレート、5-エチルオクタデシル(メタ)アクリレート、3-イソプロピルオクタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、セチルエイコシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート(SMA)、ドコシル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、エイコシルテトラトリアコンチル(メタ)アクリレート、シクロアルキル(メタ)アクリレート、2,4,5-トリ-t-ブチル-3-ビニルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、および2,3,4,5-テトラ-t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含むが、これらに限定されない。特に好ましいC16~18アルキル(メタ)アクリレートは、ステアリルメタクリレート(SMA)である。
【0066】
特に好ましいモノマー(c)は、ラウリルメタクリレート(LMA)、ステアリルメタクリレート(SMA)またはそれらの混合物である。
【0067】
本発明によれば、モノマー(c)は、前記モノマー組成物中の前記モノマーの全重量を基準として、0~30重量%、好ましくは0~20重量%、より好ましくは0.1~15重量%の量で前記モノマー組成物中に含まれる。
【0068】
本発明のモノマー組成物は、前記モノマー(a)、(b)および(c)以外の1種以上の他のモノマーを含んでいてよく、ここで、前記モノマー(a)、(b)、(c)および前記の(1種以上の)他のモノマーの量は、前記モノマー組成物中の前記モノマーの全量を基準として、合計が少なくとも85重量%になるように選択され、好ましくは合計が少なくとも90重量%、より好ましくは合計が95~100重量%、最も好ましくは合計が98~100重量%になる。
【0069】
好ましくは、前記モノマー組成物中に含まれていてよい前記モノマー(a)、(b)および(c)以外のさらなるモノマーは、次のようなモノマー(d)および(e)である。
【0070】
モノマー(d):
本発明の好ましい実施態様によれば、本発明によるモノマー組成物はさらに、エーテルアルコールの(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリルアミドから選択される、1種以上のモノマー(d)を含む。
【0071】
モノマー(d)が前記モノマー組成物中に含まれる場合には、前記モノマー組成物中の前記モノマー(d)の量は、前記モノマー組成物中の前記モノマーの全重量を基準として、0~5重量%、好ましくは0.1~3.5重量%であってよい。より好ましくは、前記モノマー組成物中の前記モノマー(d)の量は、前記モノマー組成物中の前記モノマーの全重量を基準として、0~5重量%、好ましくは0.1~3.5重量%であってよく、ここで、前記モノマー(a)、(b)、(c)および(d)の全量は、前記モノマー組成物の全重量を基準として、合計が85~100重量%、よりいっそう好ましくは合計が90~100重量%になる。
【0072】
特に好ましいモノマー(d)は、2-(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート(DMAEMA)、N-(3-ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド(DMAPMAM)、またはそれらの混合物から選択される。
【0073】
モノマー(e):
本発明の別の好ましい実施態様において、前記モノマー組成物は、前記モノマー(a)~(c)、および任意に(d)に加えて、1種以上のさらなるモノマー(e)をさらに含んでいてよい。
【0074】
好ましくは、そのような(1種以上の)さらなるモノマーは、アシル基中に炭素原子1~11個を有するビニルエステル、アルコール基中に炭素原子1~10個を有するビニルエーテル、酸素官能化された分散性モノマー、複素環式(メタ)アクリレート、複素環式ビニル化合物、共有結合されたリン原子を含有するモノマーおよびエポキシ基を含有するモノマーからなる群から選択され、より好ましくは1種以上のモノマー(e)は、エーテルアルコールの(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、芳香族基を含有するビニルモノマーからなる群から選択されてよい。
【0075】
アシル基中に炭素原子1~11個を有する好適なビニルエステルは、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルからなる群から選択され、好ましくはアシル基中に炭素原子2~9個、より好ましくは2~5個を含むビニルエステルであり、ここで、前記アシル基は、線状または分岐状であってよい。
【0076】
アルコール基中に炭素原子1~10個を有する好適なビニルエーテルは、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル、ビニルブチルエーテルからなる群から選択され、好ましくはアルコール基中に炭素原子1~8個、より好ましくは1~4個を含むビニルエーテルであり、ここで、前記アルコール基は、線状または分岐状であってよい。
【0077】
酸素官能化された分散性モノマーに由来する好適なモノマーは、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、例えば3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3,4-ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,5-ジメチル-1,6-ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオール(メタ)アクリレート、p-ヒドロキシスチレン、ビニルアルコール、アルケノール(炭素原子3~12個を有する(メチル)アリルアルコール)、多価(3~8価)アルコール(グリセリン、ペンタエリトリトール、ソルビトール、ソルビタン、ジグリセリド、糖類)エーテルまたは(メタ)アクリレート、C1~8-アルキルオキシ-C2~4-アルキル(メタ)アクリレート、例えばメトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシヘプチル(メタ)アクリレート、メトキシヘキシル(メタ)アクリレート、メトキシペンチル(メタ)アクリレート、メトキシオクチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシプロピル(メタ)アクリレート、エトキシブチル(メタ)アクリレート、エトキシヘプチル(メタ)アクリレート、エトキシヘキシル(メタ)アクリレート、エトキシペンチル(メタ)アクリレート、エトキシオクチル(メタ)アクリレート、プロポキシメチル(メタ)アクリレート、プロポキシエチル(メタ)アクリレート、プロポキシプロピル(メタ)アクリレート、プロポキシブチル(メタ)アクリレート、プロポキシヘプチル(メタ)アクリレート、プロポキシヘキシル(メタ)アクリレート、プロポキシペンチル(メタ)アクリレート、プロポキシオクチル(メタ)アクリレート、ブトキシメチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシプロピル(メタ)アクリレート、ブトキシブチル(メタ)アクリレート、ブトキシヘプチル(メタ)アクリレート、ブトキシヘキシル(メタ)アクリレート、ブトキシペンチル(メタ)アクリレートおよびブトキシオクチル(メタ)アクリレートからなる群から選択され、エトキシエチル(メタ)アクリレートおよびブトキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
【0078】
適した複素環式(メタ)アクリレートは、2-(1-イミダゾリル)エチル(メタ)アクリレート、2-(4-モルホリニル)エチル(メタ)アクリレート、1-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2-ピロリドン、N-メタクリロイルモルホリン、N-メタクリロイル-2-ピロリジノン、N-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2-ピロリジノン、N-(3-メタクリロイルオキシプロピル)-2-ピロリジノンからなる群から選択される。
【0079】
好適な複素環式ビニル化合物は、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、2-メチル-5-ビニルピリジン、3-エチル-4-ビニルピリジン、2,3-ジメチル-5-ビニルピリジン、ビニルピリミジン、ビニルピペリジン、9-ビニルカルバゾール、3-ビニルカルバゾール、4-ビニルカルバゾール、1-ビニルイミダゾール、2-メチル-1-ビニルイミダゾール、N-ビニルピロリドン、N-ビニルピロリジン、3-ビニルピロリジン、N-ビニルカプロラクタム、N-ビニルブチロラクタム、ビニルオキソラン、ビニルフラン、ビニルオキサゾールおよび水素化ビニルオキサゾールからなる群から選択される。
【0080】
共有結合されたリン原子を含有するモノマーは、2-(ジメチルホスファト)プロピル(メタ)アクリレート、2-(エチレンホスフィト)プロピル(メタ)アクリレート、ジメチルホスフィノメチル(メタ)アクリレート、ジメチルホスホノエチル(メタ)アクリレート、ジエチル(メタ)アクリロイルホスホネート、ジプロピル(メタ)アクリロイルホスフェート、2-(ジブチルホスホノ)エチル(メタ)アクリレート、ジエチルホスファトエチル(メタ)アクリレート、2-(ジメチルホスファト)-3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(エチレンホスフィト)-3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピルジエチルホスホネート、3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピルジプロピルホスホネート、3-(ジメチルホスファト)-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-(エチレンホスフィト)-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシ-3-ヒドロキシプロピルジエチルホスホネート、2-(メタ)アクリロイルオキシ-3-ヒドロキシプロピルジプロピルホスホネートおよび2-(ジブチルホスホノ)-3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートからなる群から選択される。
【0081】
エポキシ基を含有する好適なモノマーは、例えば、グリシジル(メタ)アクリレートおよびグリシジル(メタ)アリルエーテル等である。
【0082】
前記モノマー組成物中の前記のさらに(1種以上の)さらなるモノマー(e)の量は、前記モノマー組成物中の前記モノマーの全重量を基準として、0~10重量%、好ましくは0.1~5重量%、より好ましくは0.5~3重量%であってよい。
【0083】
好ましくは、前記モノマー(a)、(b)、(c)、任意にモノマー(d)および任意に(1種以上の)モノマー(e)の全量は、前記モノマー組成物の全重量を基準として、合計が90~100重量%、より好ましくは合計が100重量%になるように選択される。
【0084】
硫黄フリー連鎖移動剤(CTA):
本発明によれば、前記ポリアルキル(メタ)アクリレートは、少なくとも1種の硫黄フリー連鎖移動剤(CTA)の存在下での前記モノマー組成物のラジカル重合により得られ、かつ前記の1種以上の硫黄フリーCTAは、以下:
(i)テルペノイド、
(ii)15000g/mol未満の重量平均分子量(M
w)を有するメタクリレートのオリゴマーまたはメタクリル酸オリゴマー、
(iii)1000g/mol未満の重量平均分子量(M
w)を有するスチレンオリゴマー、
(iv)Co(II)錯体、
(v)化学式(I)
【化2】
(I)
[式中、Aは、-O-または-CH
2-であり、Xは、C
1~C
4アルキル、ペルオキシC
1~C
6アルキル、ペルオキシC
6~C
10アラルキル、-CH
2Ph、または-COOR
1(ここで、R
1はC
1~C
4アルキルである)であり、かつZは、Ph、-CN、-OR
1(ここで、R
1はC
1~C
4アルキルである)、COOR
1(ここで、R
1はC
1~C
4アルキルである)、または-CONH
2である]により表される付加-開裂連鎖移動剤、
(vi)キノン、
(vii)炭素原子4~14個を有するエチレン性不飽和炭化水素、
(viii)イソプロパノール、
またはそれらの混合物
からなる群から選択される。
【0085】
好ましくは、前記硫黄フリーCTA(i)は、リモネン、ミルセン、α-テルピネン、β-テルピネン、γ-テルピネン、テルピノレン、α-ピネン、β-ピネン、およびジペンテンからなる群から選択されるが、これらの化合物に限定されない。
【0086】
好ましくは、前記硫黄フリーCTA(ii)は、C1~C36アルキルメタクリレート、酸素官能化および/または窒素官能化された分散性メタクリレート、複素環式メタクリレート、芳香族メタクリレート、およびメタクリル酸からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーを重合することにより得ることができるが、前記の方法により得られる化合物に限定されない。
【0087】
好ましくは、前記硫黄フリーCTA(iii)は、α-メチルスチレンダイマー、およびスチレンダイマーからなる群から選択される。
【0088】
好ましくは、前記硫黄フリーCTA(iv)は、Co(II)と、式(II)~(VII):
【化3】
[式中、各Rは独立して、PhまたはC
1~C
12アルキルを表すか、または隣接する炭素原子上の2個のRは一緒になって、C
5~C
8アルキレンを表し、各R
1は、独立して、H、-OHまたはC
1~C
12アルキルであり、各R
2は、独立して、-OHまたは-NHであり、各R
3は、独立して、H、Ph、C
1~C
12アルキル、ヒドロキシフェニル、またはC
1~C
4アルコキシフェニルであり、かつ各nは、独立して、2または3の整数である]による少なくとも1種の配位子とを含む、Co(II)錯体である。
【0089】
上記のCo(II)錯体は、例えば、国際公開第2014/106589号(WO2014/106589A1)から、公知である。
【0090】
好ましくは、前記硫黄フリーCTA(v)は、好ましくは、α-ベンジルオキシスチレン、α-ベンジルオキシアクリロニトリル、メチル=α-ベンジルオキシアクリレート、α-ベンジルオキシアクリルアミド、ケテンジエチルアセタール、メチル=α-ベンジルオキシビニルエーテル、α-イソプロポキシスチレン、またはそれらの混合物からなる群から選択される。
【0091】
好ましくは、前記硫黄フリーCTA(vi)は、1,4-ナフトキノン、2-メチル-1,4-ナフトキノン、2-ヒドロキシ-1,4-ナフトキノン、またはそれらの混合物からなる群から選択される。
【0092】
好ましくは、前記硫黄フリーCTA(vii)は、1,4-シクロヘキサジエン、2-メチル-1,4-シクロヘキサジエン、1,2-ジヒドロナフタレン、9,10-ジヒドロフェナントレン、オクタヒドロフェナントレン、9,10-ジヒドロアントラセン、オクタヒドロアントラセン、テトラリン、インデン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、および1-ドデセン、またはそれらの混合物からなる群から選択される。
【0093】
本発明によれば、前記ポリアルキル(メタ)アクリレート中の硫黄分は好ましくない。しかしながら、前記モノマー組成物中の(1種以上の)硫黄含有連鎖移動剤の含有率が、前記モノマー組成物の全重量を基準として0.05重量%未満に維持される限り、必要に応じて、1種以上の従来の硫黄含有CTAが使用されてよい。
【0094】
本発明による硫黄フリーのコポリマーの製造
本発明によれば、前記の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーは、少なくとも以下の工程:
(i)上記のモノマー組成物を用意する工程、および
(ii)前記モノマー組成物中でラジカル重合を開始する工程
を含む方法により製造される。
【0095】
本発明のラジカル重合は、上記の1種以上の硫黄フリー連鎖移動剤の存在下で実施される。
【0096】
標準のフリーラジカル重合は、とりわけ、Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 第6版に詳述されている。一般に、重合開始剤および任意に連鎖移動剤がこのために使用される。
【0097】
原子移動ラジカル重合(ATRP)法はそれ自体として公知である。これが「リビング」フリーラジカル重合であることが推定されるが、しかしながら、その機構の説明により限定することを意図するものではない。これらの方法において、遷移金属化合物は、移動可能な原子団を有する化合物と反応される。これは、前記の移動可能な原子団の、前記遷移金属化合物への移動を含み、その結果として前記金属は酸化される。この反応は、フリーラジカルを形成し、これがエチレン基へ付加する。しかしながら、前記原子団の、前記遷移金属化合物への移動は可逆的であり、こうして前記原子団は、前記の成長するポリマー鎖に移動して戻り、その結果として制御重合系を形成する。それに応じて、前記ポリマーの形成、その分子量および分子量分布を制御することが可能である。
【0098】
この反応様式は、例えば、J.-S. Wang, et al., J. Am. Chem. Soc, vol. 117, p. 5614-5615 (1995)、Matyjaszewski, Macromolecules, vol. 28, p. 7901-7910 (1995)に記載されている。そのうえ、国際公開第96/30421号(WO 96/30421)、国際公開第97/47661号(WO 97/47661)、国際公開第97/18247号(WO 97/18247)、国際公開第98/40415号(WO 98/40415)および国際公開第99/10387号(WO 99/10387)の特許出願公開明細書には、上記で説明されたATRPの変法が開示されている。そのうえ、本発明のポリマーは、例えば、可逆付加-開裂連鎖移動(RAFT)法によって得ることもできる。この方法は、例えば、国際公開第98/01478号(WO 98/01478)および国際公開第2004/083169号(WO 2004/083169)に詳細に記載されている。
【0099】
前記重合は、標準圧力、減圧または高めた圧力下で実施することができる。その重合温度も決定的ではない。しかしながら、一般に、前記重合温度は、-20~200℃、好ましくは50~150℃およびより好ましくは80~130℃の範囲内である。
【0100】
好ましくは、工程(i)において用意される前記モノマー組成物を、油の添加により希釈して、反応混合物を用意する。前記モノマー組成物の量、すなわちモノマーの全量は、前記反応混合物の全重量に対して、好ましくは20~90重量%、より好ましくは40~80重量%、最も好ましくは50~70重量%である。
【0101】
好ましくは、前記モノマー組成物を希釈するのに使用される油は、APIグループII、III、IVまたはV油、またはそれらの混合物である。より好ましくは、APIグループII油、APIグループIII油またはそれらの混合物が、前記モノマー組成物を希釈するのに使用される。
【0102】
本発明によれば、1種以上のラジカル開始剤が、前記モノマー組成物の前記ラジカル重合に使用されてよい。
【0103】
好ましくは、前記工程(ii)は、ラジカル開始剤の添加を含む。
【0104】
好適なラジカル開始剤は、例えば、アゾ開始剤、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2′-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(AMBN)および1,1-アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、およびペルオキシ化合物、例えばメチルエチルケトンペルオキシド、アセチルアセトンペルオキシド、ジラウリルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、ケトンペルオキシド、tert-ブチルペルオクトエート、メチルイソブチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシベンゾエート、tert-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、2,5-ビス(2-エチルヘキサノイルペルオキシ)-2,5-ジメチルヘキサン、tert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルペルオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、ジクミルペルオキシド、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(tert-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、クミルヒドロペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシドおよびビス(4-tert-ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネートである。
【0105】
好ましくは、前記ラジカル開始剤は、2,2′-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2-ビス(tert-ブチルペルオキシ)ブタン、tert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、1,1-ジ-tert-ブチルペルオキシ-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、tert-ブチルペルオキシベンゾエートおよびtert-ブチルペルオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエートからなる群から選択される。特に好ましい開始剤は、tert-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、2,2-ビス(tert-ブチルペルオキシ)ブタン(BTPB)およびtert-ブチル=2-エチルペルオキシヘキサノエート(tBPO)である。
【0106】
好ましくは、前記モノマー組成物の全重量に対するラジカル開始剤の全量は、0.01~20重量%、より好ましくは0.02~15重量%である。
【0107】
前記のラジカル開始剤の全量が単一工程において添加されてよく、または前記ラジカル開始剤は、前記重合反応の過程で数工程において添加されてもよい。好ましくは、前記ラジカル開始剤は、数工程において添加される。例えば、前記ラジカル開始剤の一部分が、ラジカル重合を開始させるために添加されてよく、かつ前記ラジカル開始剤の第2の部分が、初期添加の0.5~3.5時間後に添加されてよい。
【0108】
本発明によれば、前記ポリアルキル(メタ)アクリレートは、好ましくは硫黄含有連鎖移動剤を全く使用せずに製造される。しかしながら、硫黄含有CTA、例えばn-ドデシルメルカプタンまたは2-メルカプトエタノールが、前記モノマー組成物の前記ラジカル重合に使用される場合には、その含有率は、前記モノマー組成物の全重量を基準として、0.05重量%未満であるべきである。好ましくは、硫黄含有連鎖移動剤は、本発明のモノマー組成物中に含まれないか、または本発明の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートを得るための前記モノマー組成物の前記ラジカル重合において使用されないか、または添加されない。
【0109】
本発明による硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートを含む組成物
本発明は、以下:
(A)基油、および
(B)上記で詳細に記載された硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマー
を含む、組成物にも関する。
【0110】
本発明の組成物は、希釈剤としての前記基油(A)と、本発明による硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマー(B)とを含む、添加剤組成物であってよい。前記添加剤組成物は、例えば、粘度指数向上剤(VII)または流動点降下剤(PPD)として、ならびに腐食抑制剤として、機械装置または電気装置の金属または金属部品と直接接触する流体に添加されてよい。典型的には、前記添加剤組成物は、比較的多量の本発明によるポリマーを含む。
【0111】
本発明の組成物は、希釈剤として1種以上の基油(A)と、本発明によるポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマー(B)とを含み、機械装置または電気装置の金属または金属部品と直接接触する、流体組成物、例えば潤滑剤、誘電流体、冷却剤または燃料であってもよい。前記の流体としての本発明の組成物は、任意に、以下に詳細に説明されるような、さらなる添加剤を含んでいてよい。前記組成物は、例えば、変速機油またはエンジン油として、乗物、例えば自動車、列車、航空機等の機械装置および電気装置用の潤滑油または冷却剤として、または燃料として使用することができる。前記組成物は、この場合に、上記の添加剤組成物と比較して、より少量の本発明によるポリマーを含む。
【0112】
そのため、上記の組成物中の本発明によるポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーの濃度(処理率とも呼ぶ)は、それらの使用目的に応じて、例えば0.1~99.5重量%、または0.5~99.5重量%の広い範囲にわたっていてよい。
【0113】
前記組成物が添加剤組成物として使用される場合には、それぞれ前記添加剤組成物の全重量を基準として、前記の1種以上の基油(成分(A))の量は、好ましくは0.5~80重量%、より好ましくは50~80重量%であり、かつポリマー(成分(B))の量は、好ましくは20~99.5重量%、より好ましくは20~50重量%である。
【0114】
前記組成物が、潤滑剤、誘電流体、冷却剤として、または燃料として使用される場合には、それぞれ前記組成物の全重量を基準として、基油(成分(A))の量は、好ましくは70~99.9重量%、より好ましくは80~99.9重量%、よりいっそう好ましくは85~99.5重量%であり、かつコポリマー(成分(B))の量は、好ましくは前記ポリマー0.1~30重量%、より好ましくは0.1~20重量%、よりいっそう好ましくは0.5~15重量%である。
【0115】
好ましくは、(A)および(B)の量は、合計が95~100重量%になる。残部は従来の添加剤であってよい。
【0116】
基油:
前記組成物において使用されうる基油(A)は好ましくは、適切な粘度の油を含む。そのような油は、天然油および合成油、水素化分解、水素化、および水素化仕上げに由来する油、未精製油、精製油、再生油またはそれらの混合物を含むが、これらに限定されない。
【0117】
前記基油は、アメリカ石油協会(API)に従って定義することもできる(“Appendix E-API Base Oil Interchangeability Guidelines for Passenger Car Motor Oils and Diesel Engine Oils”の2008年4月版、節1.3、副見出し1.3.“Base Stock Categories”参照)。
【0118】
APIは現在、潤滑剤ベースストックの5つのグループを定義する(API 1509, Annex E - API Base Oil Interchangeability Guidelines for Passenger Car Motor Oils and Diesel Engine Oils、2011年9月)。グループI、IIおよびIIIは、それらが含有する飽和分および硫黄の量と、それらの粘度指数とにより分類される鉱油であり、グループIVは、ポリアルファオレフィンであり、かつグループVは、例えばエステル油を含めた、その他全てからなる。以下の第1表は、これらのAPI分類を説明する。
【0119】
第1表:グループ油API分類(重量%での含有率)
【表1】
【0120】
好ましくは、本発明のためには、0.03重量%よりも多い量で硫黄を含有するAPIグループI油は、前記組成物から除かれる。
【0121】
本発明による潤滑剤組成物を製造するのに使用される適切な基油の100℃での動粘度(KV100)は、ASTM D7042に従って、好ましくは、1mm2/s~10mm2/sの範囲内、より好ましくは1mm2/s~8mm2/s、よりいっそう好ましくは1mm2/s~5mm2/sの範囲内である。
【0122】
本発明により使用できるさらなる基油は、グループII~IIIフィッシャー-トロプシュ由来基油である。
【0123】
フィッシャー-トロプシュ由来基油は、当該技術分野において公知である。用語「フィッシャー-トロプシュ由来」は、基油が、フィッシャー-トロプシュ法の合成物であるか、または前記合成物に由来することを意味する。フィッシャー-トロプシュ由来基油は、GTL(ガス・ツー・リキッド)基油と呼ばれることもある。本発明の潤滑組成物における基油として好都合に使用されうる好適なフィッシャー-トロプシュ由来基油は、例えば、欧州特許出願公開第0776959号明細書(EP0776959)、欧州特許出願公開第0668342号明細書(EP0668342)、国際公開第97/21788号(WO97/21788)、国際公開第00/15736号(WO00/15736)、国際公開第00/14188号(WO00/14188)、国際公開第00/14187号(WO00/14187)、国際公開第00/14183号(WO00/14183)、国際公開第00/14179号(WO00/14179)、国際公開第00/08115号(WO00/08115)、国際公開第99/41332号(WO99/41332)、欧州特許出願公開第1029029号明細書(EP1029029)、国際公開第01/18156号(WO01/18156)、国際公開第01/57166号(WO01/57166)および国際公開第2013/189951号(WO2013/189951)に開示されたものである。
【0124】
殊に変速機油配合物のためには、APIグループIIIの基油および様々なグループIII油の混合物が使用される。
【0125】
好ましくは、前記の1種以上の基油(A)は、APIグループII基油、APIグループIII基油またはそれらの混合物からなる群から選択される。
【0126】
前記組成物は好ましくは、150超、より好ましくは180超の粘度指数を有する。前記粘度指数は、ASTM D2270に従って測定される。
【0127】
本発明による組成物は、摩擦調整剤、分散剤、消泡剤、清浄剤、酸化防止剤、流動点降下剤、耐摩耗添加剤、極圧添加剤、銅腐食抑制剤以外の防食添加剤、着色剤およびそれらの混合物からなる群から選択される、さらなる添加剤を含有していてもよい。
【0128】
適切な分散剤は、ポリ(イソブチレン)誘導体、例えば、ホウ酸化PIBSIを含めたポリ(イソブチレン)スクシンイミド(PIBSI)、およびN/O官能基を有するエチレン-プロピレンオリゴマーを含む。
【0129】
分散剤(ホウ酸化分散剤を含む)は、前記潤滑剤組成物の全量を基準として、好ましくは0~5重量%の量で使用される。
【0130】
適した消泡剤は、シリコーン油、フルオロシリコーン油およびフルオロアルキルエーテルである。
【0131】
前記消泡剤は、前記組成物の全量を基準として、0.005~0.1重量%の量で好ましくは使用される。
【0132】
好ましい清浄剤は、金属含有化合物、例えばフェノキシド、サリチレート、チオホスホネート、殊にチオピロホスホネート、チオホスホネートおよびホスホネート、スルホネートおよびカーボネートを含む。金属として、これらの化合物は、殊にカルシウム、マグネシウムおよびバリウムを含有していてよい。これらの化合物は、好ましくは中性または過塩基性の形で使用されてよい。
【0133】
清浄剤は、前記組成物の全量を基準として、0.2~1重量%の量で好ましくは使用される。
【0134】
好適な酸化防止剤は、例えば、フェノール系酸化防止剤およびアミン系酸化防止剤を含む。
【0135】
フェノール系酸化防止剤は、例えば、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、4,4′-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、4,4′-ビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノール)、4,4′-ビス(2-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2′-メチレンビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2′-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、4,4′-ブチリデンビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、4,4′-イソプロピリデンビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノール)、2,2′-メチレンビス(4-メチル-6-ノニルフェノール)、2,2′-イソブチリデンビス(4,6-ジメチルフェノール)、2,2′-メチレンビス(4-メチル-6-シクロヘキシルフェノール)、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、2,6-ジ-t-ブチル-4-エチル-フェノール、2,4-ジメチル-6-t-ブチルフェノール、2,6-ジ-t-アミル-p-クレゾール、2,6-ジ-t-ブチル-4-(N,N′-ジメチルアミノメチルフェノール)、4,4′-チオビス(2-メチル-6-t-ブチルフェノール)、4,4′-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2′-チオビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルベンジル)スルフィド、ビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)スルフィド、n-オクチル-3-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル)プロピオネート、n-オクタデシル-3-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル)プロピオネート、2,2′-チオ[ジエチル-ビス-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を含む。それらのうち、殊に好ましいのは、ビスフェノール系酸化防止剤およびエステル基含有フェノール系酸化防止剤である。
【0136】
前記アミン系酸化防止剤は、例えば、モノアルキルジフェニルアミン、例えばモノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミン、ジアルキルジフェニルアミン、例えば4,4′-ジブチルジフェニルアミン、4,4′-ジペンチルジフェニルアミン、4,4′-ジヘキシルジフェニルアミン、4,4′-ジヘプチルジフェニルアミン、4,4′-ジオクチルジフェニルアミン、4,4′-ジノニルジフェニルアミン、ポリアルキルジフェニルアミン、例えばテトラブチルジフェニルアミン、テトラヘキシルジフェニルアミン、テトラオクチルジフェニルアミン、テトラノニルジフェニルアミン、ナフチルアミン類、具体的にはα-ナフチルアミン、フェニル-α-ナフチルアミンおよびさらにアルキル置換フェニル-α-ナフチルアミン、例えばブチルフェニル-α-ナフチルアミン、ペンチルフェニル-α-ナフチルアミン、ヘキシルフェニル-α-ナフチルアミン、ヘプチルフェニル-α-ナフチルアミン、オクチルフェニル-α-ナフチルアミン、ノニルフェニル-α-ナフチルアミンを含む。それらのうち、ジフェニルアミン類は、その抗酸化作用の見地から、ナフチルアミン類よりも好ましい。
【0137】
好適な酸化防止剤は、さらに、硫黄およびリンを含有する化合物、例えば金属ジチオホスフェート、例えば亜鉛ジチオホスフェート(ZnDTP)、「OOSトリエステル」=ジチオリン酸と、オレフィン、シクロペンタジエン、ノルボルナジエン、α-ピネン、ポリブテン、アクリル酸エステル、マレイン酸エステルからの活性化二重結合との反応生成物(燃焼時に無灰)、有機硫黄化合物、例えばジアルキルスルフィド、ジアリールスルフィド、ポリスルフィド、変性チオール、チオフェン誘導体、キサンテート、チオグリコール、チオアルデヒド、硫黄含有カルボン酸、複素環式硫黄/窒素化合物、殊にジアルキルジメルカプトチアジアゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、亜鉛ビス(ジアルキルジチオカルバメート)およびメチレンビス(ジアルキルジチオカルバメート)、有機リン化合物、例えばトリアリールおよびトリアルキルホスフィット、有機銅化合物および過塩基性カルシウムおよびマグネシウムをベースとするフェノキシドおよびサリチレートからなる群から選択されてよい。
【0138】
酸化防止剤は、前記組成物の全量を基準として、0~15重量%、好ましくは0.1~10重量%、より好ましくは0.5~5重量%の量で使用される。
【0139】
前記流動点降下剤は、エチレン-酢酸ビニルコポリマー、塩素化パラフィン-ナフタレン縮合物、塩素化パラフィン-フェノール縮合物、ポリアルキル(メタ)アクリレート、ポリアルキルスチレンを含む。好ましいのは、5000~200000g/molの重量平均分子量を有するポリアルキル(メタ)アクリレートである。
【0140】
前記流動点降下剤の量は、前記組成物の全量を基準として、好ましくは0.1~5重量%である。
【0141】
好ましい耐摩耗添加剤および極圧添加剤は、硫黄含有化合物、例えば亜鉛ジチオホスフェート、亜鉛ジ-C3~12-アルキルジチオホスフェート(ZnDTP)、亜鉛ホスフェート、亜鉛ジチオカルバメート、モリブデンジチオカルバメート、モリブデンジチオホスフェート、ジスルフィド、硫化オレフィン、硫化油脂、硫化エステル、チオカーボネート、チオカルバメート、ポリスルフィド、リン含有化合物、例えばホスフィット、ホスフェート、例えばトリアルキルホスフェート、トリアリールホスフェート、例えばトリクレジルホスフェート、アミン中和モノアルキルおよびジアルキルホスフェート、エトキシル化モノアルキルおよびジアルキルホスフェート、ホスホネート、ホスフィン、それらの化合物のアミン塩または金属塩、硫黄およびリン含有耐摩耗剤、例えばチオホスフィット、チオホスフェート、チオホスホネート、それらの化合物のアミン塩または金属塩を含む。
【0142】
前記耐摩耗剤は、前記組成物の全量を基準として、0~3重量%、好ましくは0.1~1.5重量%、より好ましくは0.5~0.9重量%の量で存在していてよい。
【0143】
好ましい摩擦調整剤は、機械的に活性な化合物、例えば二硫化モリブデン、グラファイト(フッ化グラファイトを含む)、ポリ(トリフルオロエチレン)、ポリアミド、ポリイミド、吸着層を形成する化合物、例えば長鎖カルボン酸、脂肪酸エステル、エーテル、アルコール、アミン、アミド、イミド、摩擦化学反応による層を形成する化合物、例えば飽和脂肪酸、リン酸およびチオリン酸エステル、キサントゲネート、硫化脂肪酸、ポリマー様層を形成する化合物、例えばエトキシル化ジカルボン酸部分エステル、ジアルキルフタレート、メタクリレート、不飽和脂肪酸、硫化オレフィンおよび有機金属化合物、例えばモリブデン化合物(モリブデンジチオホスフェートおよびモリブデンジチオカルバメートMoDTC)およびそれらとZnDTPとの組合せ、銅含有有機化合物を含んでいてよい。
【0144】
上記で列挙した化合物の一部は、複数の機能を満足しうる。例えば、ZnDTPは、主として耐摩耗添加剤および極圧添加剤であるが、酸化防止剤および腐食抑制剤(ここでは:金属不動態化剤/不活性化剤)の特性も有する。
【0145】
上記で詳述した添加剤は、とりわけ、T. Mang, W. Dresel (eds.):“Lubricants and Lubrication”, Wiley-VCH, Weinheim 2001、R. M. Mortier, S. T. Orszulik (eds.):“Chemistry and Technology of Lubricants”に詳細に記載されている。
【0146】
好ましくは、前記の1種以上の添加剤の全濃度は、前記組成物の全重量を基準として、20重量%まで、より好ましくは0.05重量%~15重量%、より好ましくは5重量%~15重量%である。
【0147】
好ましくは、本発明によるポリマー、前記基油または燃料および任意に1種以上の添加剤の量は、前記組成物の全重量を基準として、合計が95~100重量%、好ましくは合計が100重量%になる。
【0148】
本発明のポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーまたはその組成物の使用
本発明は、粘度指数を向上させるため、および/または銅からなるか、または銅を含有する金属の銅腐食を防止するための、上記の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーの使用または前記の硫黄フリーのコポリマーを含む組成物の使用にも関する。
【0149】
本発明の硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーは、乗物、例えば自動車、列車または航空機における機械装置または電気装置、例えばパワートレイン、変速機、エンジンおよび電動機およびバッテリーにおける金属部品と接触する流体、例えばドライブライン(DL)流体用の添加剤として使用することができる。
【0150】
優れた粘度指数向上特性およびせん断抵抗特性に加えて、本発明のポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーは、銅からなるか、または銅を含有する金属部品の銅腐食を効果的に防止し、そのため、添加剤として、好ましくは銅腐食抑制効果を有する粘度指数向上剤(VII)として、好適に使用することができる。
【0151】
本発明による組成物を使用して銅腐食を抑制または低減する方法
さらなる態様において、本発明は、銅からなるか、または銅を含有する少なくとも1つの金属部品の銅腐食を抑制または低減する方法にも関し、本発明による硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーまたは上記に詳細に定義された組成物が、添加剤として、前記金属と接触する流体に添加される。
【0152】
好ましくは、前記金属部品は、乗物のパワートレイン、より好ましくはエンジン、電動機、バッテリー、変速機、シャフトまたはギヤの部品である。
【0153】
前記銅腐食は、以下に実験の部において詳細に記載されるASTM D130、銅腐食試験に従って測定される。
【0154】
本発明の組成物は、硫黄フリーまたは実質的に硫黄フリー(硫黄含有率50ppm未満)であり、ひいては機械装置または電気装置の金属部品と直接接触する流体として使用される際に、銅腐食を生じないか、またはごくわずかに生じるのみである。
【0155】
それに応じて、少なくとも1種以上の基油(A)と、粘度指数向上剤または流動点降下剤として本発明の1種以上のポリアルキル(メタ)アクリレート(B)とを含む組成物は、優れた粘度指数向上効果およびせん断安定性改善効果を達成するだけではなく、金属、好ましくは銅からなるか、または銅を含有する金属の腐食も防止し、ひいては機械装置または電気装置における変速機、エンジン、バッテリー、パワートレイン、ギヤ等を潤滑および冷却するために好適に使用することができる。
【0156】
本発明のコポリマー、それらの添加剤組成物および本発明によるポリマーを含む組成物、例えば潤滑剤、誘電流体、冷却剤または燃料は、駆動システム潤滑油(例えば手動変速機油、ディファレンシャルギヤ油、自動変速機油およびベルト式無段変速機油、アクスルフルード配合物、デュアルクラッチ変速機油、およびハイブリッド専用変速機油)に、電気車両およびハイブリッド車両用のE-ドライブを冷却および潤滑するため、冷却剤および燃料において、または工業用油配合物において(例えばギヤ油に)、有利に使用される。
【0157】
実験の部
本発明は、以下に、例および比較例を参照して詳細にさらに説明されるが、本発明の範囲を限定することを何ら意図するものではない。
【0158】
省略形
CTA 連鎖移動剤
init. 開始剤
BO 基油
MA-1 水素化ポリブタジエンのマクロアルコール(Mn=2000g/mol)
MA-2 水素化ポリブタジエンのマクロアルコール(Mn=4750g/mol)
MM-1 メタクリレート官能基を有する水素化ポリブタジエンのマクロモノマー(Mn=2000g/mol)
MM-2 メタクリレート官能基を有する水素化ポリブタジエンのマクロモノマー(Mn=4750g/mol)
MMA メチルメタクリレート
St スチレン
BMA ブチルメタクリレート
LMA ラウリルメタクリレート、C12 73%、C14 27%、全て線状
SMA ステアリルメタクリレート、C16 34%、C18 66%、全て線状
DMAEMA 2-(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート
DMAPMAM N-(3-ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド
DDM n-ドデシルメルカプタン
tBPO tert-ブチル=2-エチルペルオキシヘキサノエート
BTPB 2,2-ビス(t-ブチルペルオキシ)ブタン
Mn 数平均分子量
Mw 重量平均分子量
NB3020 Nexbase(登録商標)3020、2.2mm2/sのKV100を有するNesteからのグループII基油
NB3043 Nexbase(登録商標)3043、4.3mm2/sのKV100を有するNesteからのグループIII基油
Yubase 2 2.576mm2/sのKV100を有するSKからのグループII基油
Yubase 3 3.12mm2/sのKV100を有するSKからのグループII基油
Yubase 4 4.244mm2/sのKV100を有するSKからのグループIII基油
Berylane 230SPP 1.01mm2/sのKV100を有するTOTALからのグループII/III基油
DOS DUB Green DOS、ビス(2-エチルヘキシル)セバケート
PDI 多分散指数、Mw/Mnにより計算される分子量分布
VI 粘度指数、ASTM D2270に従って測定。
【0159】
方法:
前記動粘度は、ASTM D7042に従って測定される。好ましくは、前記動粘度は、100℃(KV100)および40℃(KV40)の温度で測定される。
【0160】
前記せん断抵抗は、前記潤滑剤をJASO M347に従ってせん断にかける前後に、前記潤滑剤の特性を測定することにより、好ましくは評価される。せん断は、超音波せん断安定性試験機を使用してJASO M347 - 4.5.1(1時間法)に従って測定される。
【0161】
ヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンMA-1およびMA-2の合成
前記のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンを、20~45℃でブチルリチウムを用いる1,3-ブタジエンのアニオン重合により合成した。所望の重合度に達した際に、この反応を、プロピレンオキシドを添加することにより停止させ、かつメタノールを用いた沈殿によりリチウムを除去した。引き続き、前記ポリマーを、水素雰囲気下で、貴金属触媒の存在下で、最大140℃の温度および圧力200barで水素化した。前記水素化が終了した後に、前記貴金属触媒を除去し、かつ有機溶剤を減圧下で除去した。
【0162】
こうして得られたMA-1を、基油NB3020で97重量%のポリマー含有率に希釈した。こうして得られたMA-2を、基油NB3020で70重量%のポリマー含有率に希釈した。第2表に、MA-1およびMA-2の特性データをまとめる。NB 3020の硫黄含有率は、JIS K 2541-6により測定して2ppm未満である。
【0163】
【0164】
ポリブタジエン系マクロモノマーMM-1およびMM-2の合成
サーベル撹拌機、空気導入管、制御器を備えた熱電対、加熱マントル、3mmワイヤスパイラルの不規則充填物を有するカラム、蒸気分配器、頂部温度計、還流冷却器および冷却板を備えた2L撹拌装置中で、上記のMA-1およびMA-2 1000gを、それぞれメチルメタクリレート(MMA)中に、60℃で撹拌することにより溶解させた。前記溶液に添加されるのは、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルラジカル20ppmおよびヒドロキノンモノメチルエーテル200ppmである。安定化のために空気を通しながら、MMA還流温度(底部温度 約110℃)に加熱した後に、MMA 約20mLを共沸乾燥のために留去した。95℃に冷却した後に、LiOCH3を添加し、かつこの混合物を加熱還流した。約1時間の反応時間後に、前記頂部温度は、メタノール形成のために、約64℃に低下していた。形成されたメタノール/MMA共沸混合物を、約100℃の一定の頂部温度が再び確立されるまで、絶えず留去した。この温度で、この混合物をさらに1時間反応させた。さらなる後処理のために、MMAの大半を減圧下で除去した。不溶性の触媒残留物を、加圧ろ過(Seitz T1000デプスフィルター)により除去した。
【0165】
第3表に、前記のヒドロキシル化された水素化ポリブタジエンのタイプ、およびマクロモノマーMM-1およびMM-2の合成に使用されたMMAおよびLiOCH3の量をまとめる。
【0166】
【0167】
本発明のポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーP1~P4および比較例の比較P1~比較P3の合成
前記ポリアルキル(メタ)アクリレートポリマーの以下の合成において、第4表に示される原料および開始剤混合物1~3をそれぞれ使用した。
【0168】
【0169】
ポリアルキル(メタ)アクリレートP1およびP2の合成:
凝縮器、撹拌機および熱電対を備えた4つ口ガラス製丸底フラスコに、第4表に示された原料を装入した。窒素下で90℃に加熱した後に、第4表の開始剤混合物1を前記フラスコに添加した。ついで、第4表に示された原料のフィード混合物を、前記フラスコに180分間にわたって添加した。90℃で60分間保持した後に、第4表の開始剤混合物2を前記フラスコに添加した。90℃で120分間保持した後に、第4表の開始剤混合物3を前記フラスコに添加した。90℃で120分間保持した後に、最終的にポリアルキル(メタ)アクリレートP2およびP3が得られた。
【0170】
ポリアルキル(メタ)アクリレートP3およびP4の合成
凝縮器、撹拌機および熱電対を備えた4つ口ガラス製丸底フラスコに、第4表に示された原料を装入した。窒素下で90℃に加熱した後に、第4表の開始剤混合物1を、前記フラスコに添加した。ついで、第4表に示された原料のフィード混合物を、前記フラスコに180分間にわたって添加した。90℃で60分間保持した後に、第4表の開始剤混合物2を前記フラスコに添加した。90℃で120分間保持した後に、第4表の開始剤混合物3を前記フラスコに添加した。90℃で120分間保持した後に、第4表の希釈油混合物を前記フラスコに添加した。90℃で30分間保持した後に、最終的にポリアルキル(メタ)アクリレートP4およびP5が得られた。
【0171】
ポリアルキル(メタ)アクリレート比較P1の合成
凝縮器、撹拌機および熱電対を備えた4つ口ガラス製丸底フラスコに、第4表に示された原料を装入した。窒素下で115℃に30分間加熱した後に、第4表の開始剤混合物1の全量の15重量%を、前記フラスコに60分間にわたって添加した。ついで、開始剤混合物1の全量の25重量%を、前記フラスコに60分間にわたって添加した。その後、残りの開始剤混合物1を、前記フラスコに60分間にわたって添加した。115℃で30分間保持した後に、第4表の開始剤混合物2を前記フラスコに添加した。115℃で180分間保持した後に、第4表の開始剤混合物3を前記フラスコに添加した。115℃で180分間保持した後に、第4表の希釈油混合物を、前記フラスコに添加した。115℃に30分間保持した後に、最終的にポリアルキル(メタ)アクリレート比較P1が得られた。
【0172】
ポリアルキル(メタ)アクリレート比較P2の合成
凝縮器、撹拌機および熱電対を備えた4つ口ガラス製丸底フラスコに、第4表に示された原料を装入した。窒素下で115℃に30分間加熱した後に、開始剤混合物1の全量の33重量%を、前記フラスコに60分間にわたって添加した。ついで、開始剤混合物1の全量の33重量%を、前記フラスコに60分間にわたって添加した。その後、残りの開始剤混合物1を、前記フラスコに60分間にわたって添加した。115℃で120分間保持した後に、第4表の開始剤混合物2を前記フラスコに添加した。115℃で120分間保持した後に、第4表の希釈油混合物を前記フラスコに添加した。115℃で30分間保持した後に、最終的にポリアルキル(メタ)アクリレート比較P2が得られた。
【0173】
ポリアルキル(メタ)アクリレート比較P3の合成
凝縮器、撹拌機および熱電対を備えた4つ口ガラス製丸底フラスコに、第4表に示された原料を装入した。窒素下で90℃に加熱した後に、第4表の開始剤混合物1を前記フラスコに添加した。ついで、第4表に示される原料を、前記フラスコに180分間にわたって添加した。90℃で60分間保持した後に、第4表の開始剤混合物2を、前記フラスコに180分間にわたって添加した。90℃で120分間保持した後に、第4表の開始剤混合物3を前記フラスコに添加する。90℃で120分間保持した後に、第4表の希釈油混合物を前記フラスコに添加した。90℃で30分間保持した後に、最終的にポリアルキル(メタ)アクリレート比較P3が得られた。
【0174】
第5表は、前記ポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーP1~P4、ならびに比較コポリマー比較P1~比較P3を製造するために使用されたモノマー組成物、およびこれらのコポリマーの特性を示す。これらの成分の量は、重量%で示され、かつ合計100%になる。開始剤および連鎖移動剤CTAの量は、前記モノマーの全量に対して示される。
【0175】
第5表:前記ポリマーのモノマー組成および特性
【表5】
【0176】
銅板試験:ASTM D130に従う実験の詳細
前記ポリマーP1~P4および比較P1~比較P3を基油中にそれぞれ溶解させて、前記銅板試験をASTM D130に従って165.5℃で72時間実施した。
【0177】
これらの例において使用される基油およびJIS K 2541-6に従って測定されたそれらの硫黄含有率は、以下の第6表に示される。
【0178】
【0179】
銅板試験
磨きたての銅板を、通気性の栓をしたガラスビーカー中の本発明の試料油または比較用の試料油35mL中に浸漬し、所定の温度条件下で所定の期間にわたって加熱した。加熱期間の終了時に、前記銅板を取り出し、石油エーテルで洗浄し、かつその色および変色レベルを、ASTM銅板腐食標準に対して評価した。この腐食の評価のためのASTM D130に従う分類は、第7表に定義されている。
【0180】
第7表:ASTM D130に従う銅板分類
【表7】
【0181】
前記ASTM D130銅板腐食標準は、前記の変色の状態に示す特徴を持つ板で作られている。
【0182】
前記基油のタイプおよびそれらの量、前記コポリマーのタイプおよびそれらの量、ならびに前記基油と前記コポリマーとを含む組成物の特性は、以下の第8表にまとめられている(全ての量の単位は重量%である)。
【0183】
第8表:本発明のポリマーおよび比較ポリマーを含む配合物
【表8】
【0184】
第8表からは、本発明のポリアルキル(メタ)アクリレートP1~P4をそれぞれ含む流体1~4が、実質的な銅腐食を引き起こさず、かつ前記銅板が、前記試験後に磨きたての銅板(変色番号1aまたは1b)とほぼ同じであることが明らかである。そのうえ、流体1~4は、前記表中の粘度損失におけるそれらの低い値により示されるように、優れたせん断安定性を示す。
【0185】
他方では、硫黄含有CTA、n-ドデシルメルカプタンの存在下で製造された前記ポリアルキル(メタ)アクリレート比較P1および比較P2をそれぞれ含む流体5および流体6は、前記銅板の中程度の変色を引き起こしたが、前記粘度損失が低い。
【0186】
前記ポリアルキル(メタ)アクリレート比較P3を含む流体7は、せん断安定性が極めて劣悪であることを示す約30%の著しい粘度損失を示す。したがって、流体7は、本発明のために有用ではなく、ひいては前記銅板試験を実施しなかった。
【0187】
まとめると、本発明による硫黄フリーのポリアルキル(メタ)アクリレートコポリマーは、前記比較コポリマーに比較して、生じる銅腐食がはるかに少ない一方で、優れており、かつバランスの取れたVI向上効果およびせん断安定性改良効果が維持される。
【外国語明細書】