JPS62220593A - 潤滑油用粘度指数向上剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は潤滑油の粘度指数向上剤に関し、更に詳しくは
優れた清浄分散作用及び熱安定性を有する潤滑油の粘度
指数向上剤に関する。

〔従来の技術およびその問題点〕

粘度指数向上剤は、潤滑油の粘度特性を調節する添加剤
として重要であり、高温下でも潤滑油の粘性を保つこと
によって潤滑作用を保持するため、エンジン油には不可
欠のものとなっている。従来、潤滑油の粘度指数向上剤
としては、油溶性のポリメタクリレート、ポリアクリレ
ート、ポリイソブチレン、エチレンープロピレン共重合
体などが知られているが、これらの中でも、ポリメタク
リレート及び／又はポリアクリレート　（以下ポリ　（
メタ）アクリレートと略す）は粘度指数向上効果が最も
優れており、且つそれ自体が流動点降下能をも兼ね備え
ていることから、潤滑油の粘度指数向上剤として・現在
多用されている。

カッリンエンジン油、ディーゼルエンジン油等の潤滑油
は２００〜３００℃もの高温下にあるエンジンと直接接
触することから、熱及び酸化に対して高度な安定性が要
求される。このような過酷な条件下では種々の添加剤に
由来するスラッジの発生が不可避であり、特にポリマー
の熱分解によりスラッジが生じやすいとされている。

これらのスラッジは、エンジン内壁への沈着を起こし、
ひどい場合はピストンのリング膠着を引き起こす原因と
なる。このようなスラッジを潤滑油に分散させ、エンジ
ン内壁への沈着を防止するため、種々の清浄分散剤が開
発され、実際に使用されてきた。近年、この清浄分散作
用を粘度指数向上剤に併せ持たせようという試みがなさ
れ、その重合体中に極性基を導入するこ−とにより、活
性型粘度指数向上剤として開発されているが、実際には
その効果はまだ不十分で、市場には不活性型のものが大
半を占めている。

例えば、特公昭３４−４９９２号、特公昭４４−５７０
７号、特公昭５１−４０８８３号、ＵＳＰ２７３７４９
６なトニ見られるように、極性モノマーとアルキル（メ
タ）アクリレートを単に共重合したものが見られる。

これらは清浄分散効果は多少上昇するものの、極性モノ
マーの導入部分からのポリマーの熱分解が促進され、実
用上は、エンジン内壁へのデポジットが多く、清浄分散
効果、熱安定性共に十分なものとは言えない。

これに対して、特公昭５１−２０２３７号や特公昭５３
−２８８３号に見られるように、アルキル（メタ）アク
リレートの基幹ポリマーに極性モノマーを２次的に導入
し、いわゆるグラフト的な構造によって清浄分散性を改
良しようという試みがなされている。これによって清浄
分散性に関しては確かに上昇するが、この場合もアルキ
ル（メタ）アクリレートの熱安定性が不十分であるとい
う欠点は改良し得ていない。

更に、熱安定性を改良するため、特開昭５９−１７９６
９８号、特開昭５７−１３７３９１号に見られるように
、基幹ポリマー中に多量のスチレンを導入する方法が提
案されている。しかしながらこの方法では本来アルキル
（メタ）アクリレートの有する優れた粘度指数向上能を
損なってしまうばかりでなく、油溶性が極端に下がって
しまうため、増粘効果も望めず、更には流動点降下能さ
え失われてしまう。

又、多量のスチレンはアルキル（メタ）アクリレートの
重合の際、分子量を抑制する効果があり、実際に必要な
比粘度を有する目的物を得るためには非常に高濃度単量
体溶液で重合する必要があり、粘度が極端に上昇してし
まう結果、実用的製造法とは言えない。

本発明の目的は、清浄分散作用及び熱安定性共に優れた
粘度指数向上剤を提供することにある。本発明の他の目
的は上記欠点を改良し、アルキル（メタ）アクリレート
の特性を生かした粘度指数向上剤を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上述の欠点を改良するために、鋭意研究
を行った結果、アルキル（メタ）アクリレートと特定量
のスチレンを共重合させて基礎重合体とした後、該基礎
重合体の存在下に特定の極性モノマーをラジカル重合さ
せることによって、清浄分散作用及び熱安定性共に優れ
た粘度指数向上剤を、アルキル（メタ）アクリレートの
粘度特性及び流動点降下能を損なうことなく得ることが
できることを見出し、本発明に到った。

即ち、本発明は、（ａ）炭素数８〜２０のアルキル基を
有する高級アルキル（メタ）アクリレート５０〜９５重
量部（（ａ）〜（ｄｌの合計１００重量部に対する値、
以下同様）、山）炭素数１〜４のアルキル基を有する低
級アルキル（メタ）アクリレート０〜２０重量部、及び
（ｃ）スチレン３〜２０重量部から構成される共重合体
の存在下に、（ｄ１分子中に窒素原子を有する単量体２
〜１０重量部をラジカル重合させて得られる重合体を必
須成分とする潤滑油用粘度指数向上剤を提供するもので
ある。

本発明は更に好ましい実施の態様として、共重合体が、
炭素数８〜２０のアルキル基を有する高級アルキル（メ
タ）アクリレート５０〜９５重量部、炭素数１〜４のア
ルキル基を有する低級アルキル（メタ）アクリレート０
〜２０重量部、及びスチレン５〜１０重量部から構成さ
れるものであるような上記粘度指数向上剤を提供するも
のであり、また分子中に窒素原子を有する単量体がＮ−
ビニル−２−ピロリドンであるような上記粘度指数向上
剤を提供するものであり、また、ラジカル重合の際の重
合開始剤が過酸化物系の開始剤であるような上記粘度指
数向上剤を提供するものである。

本発明において、上記（ｂ）低級アルキル（メタ）アク
リレートは０〜２０重量部の範囲内で用いることができ
る。２０重量部を越えると、共重合体の油溶性がなくな
ったり、また濁りが生じる等の不都合が生じるので好ま
しくない。

本発明において、スチレンの量は、化合物を構成するモ
ノマー（（ａ）〜（ｄ））１００重量部に対して３〜２
０重量部の範囲で用いられる。スチレンの量が３重量部
より少ない場合には、重合体に十分な熱安定性を付与す
ることができず、また、２０重量部よりも多い場合には
、重合体自身の油溶性が低下してしまい、本来のアルキ
ル（メタ）アクリレートの特性である粘度指数向上能を
十分に発揮することができず、また流動点降下能も損な
われてしまう。

本発明で用いることのできる、分子中に窒素原子を有す
る単量体としては、例えば、Ｎ−ビニル−２−ピロリド
ン、Ｎ−ビニル−５−アルキルピロリドン、Ｎ−ビニル
ピペリドン、Ｎ−ビニル−６−アルキルピペリドン、Ｎ
−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニル−７−アルキルカ
プロラクタムなどのＮ−ビニル環状アミド、Ｎ。

Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルメタク
リルアミドなどのジアルキル（メタ）アクリルアミド、
ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノ
エチルアクリレート、ジエチルアミノメチルメタクリレ
ート、ジメチルアミノプロピルアクリレートなどのジア
ルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、ジメチル
アミノプロピルメタクリルアミドなどのジアルキルアミ
ノアルキル（メタ）アクリルアミドなどが挙げられるが
、このうち、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンが特に好まし
い。

本発明において、分子中に窒素原子を有する単量体は、
２〜１０重量部、好ましくは３〜５重量部の範囲で使用
される。２部より少ない場合は重合体に十分な清浄分散
作用を与えることができず、また１０部より多い場合は
重合体自身の油溶性を低下させ、また残存モノマー量が
多くなり、実用的とは言えなくなる。

本発明における、高級アルキル（メタ）アクリレート、
低級アルキル（メタ）アクリレート、及びスチレンから
構成される共重合体は、通常行われている重合方法、例
えば各単量体を混合し、アゾ系開始剤または過酸化物系
開始剤などの重合開始剤を用いて、ラジカル重合法等に
よって製造することができる。これらはトルエン、ヘキ
サン等の油溶性溶媒中で重合してもよいし、直接鉱油中
で重合し、基礎重合体として１０〜７０重量％含む鉱油
溶液として得ても良い。

上記の共重合体の存在下に、分子中に窒素原子を有する
単量体をラジカル重合させる際に使用する開始剤として
は過酸化物系開始剤が好ましく、通常用いられるハイド
ロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ケトン
パーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオ
キサイドを挙げることができるが、より好ましくは次の
ようなものを挙げることができる。

即ち、ベンゾイルパーオキサイド、ジー１−ブチルパー
オキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、ジクミルパ
ーオキサイドなどである。

本発明においては、前記基礎重合体の存在下に窒素原子
を有する単量体をラジカル重合させる際、他の共重合可
能な単量体を少量添加してもよい。このような共重合可
能な単量体としては次の様なものを挙げることができる
。即ち、メチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メ
、り）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アク
リレート、ラウリル（メタ）アクリレート等のアルキル
（メタ）アクリレート、ジメチルフマレート、ジ−ｎ−
ブチルフマレート等のジアルキルフマレート、酢酸ビニ
ル、ラウリン酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステル、ラウ
リルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のア
ルキルビニルエーテル、エチレン、イソブチレン、！素
８８〜３２のα−オレフィン、スチレン、ビニルトルエ
ン等の芳香族ビニル単量体等が挙げられる。

本発明の重合体は、通常数平均分子量５０００〜ｓｏｏ
、ｏｏｏ　、好ましくは１０．０００〜２００，０００
　、分子量分布１０以下好ましくは５以下を有するが、
これに限定されるものではない。

本発明の粘度指数向上剤は、天然または合成の潤滑油に
適用できる。本発明の粘度指数向上剤は、ガソリンエン
ジン油、ディーゼルエンジン油、ギヤー油、トルクコン
バータ油、オートマチイックトランスミッションフルー
ド（＾ＴＦ）作動油等の潤滑油に添加して使用すること
ができる。この場合、潤滑油に対して通常１〜３０重量
％添加される。この他、金属系清浄分散剤、無灰清浄分
散剤、酸化防止剤、極圧剤等と併用しても良い。

〔作用〕

本発明における作用機構は、必ずしも明らかではないが
、おそらくスチレンを基体共重合体中に組み入れること
によって、スチレンがいわゆる（さびの役割を果たし、
重合体の熱によるジッパ−型の解重合を防止するため熱
安定性が増すものと考えられる。また、分子中にＮ原子
を含む単量体を局在化させることによってスラッジに対
する吸着力が増し、よりスラッジを分散させる効果を向
上させているものと推察される。

一方、ポリアルキル（メタ）アクリレートの特長である
流動点降下能は、潤滑油中のワックス分に高級アルキル
部分が低温で共晶してワックスの成長を抑えることによ
って発現し、スチレンが多すぎる場合は、この共晶の場
を乱すために流動点降下能がなくなるものと推察される
。

更にもう一つのポリアルキル（メタ）アクリレートの特
長である粘度指数向上能は、重合体自身の油溶性及びフ
レキシビリティ−が重要な因子で、高温・低温時の重合
体の伸縮により、その効果を発現している。スチレンが
特定量以上になると重合体自身の油溶性がなくなり、ま
たリジッドな構造となるためこのような伸縮が行えなく
なる結果、粘度指数向上能が低下してしまう。

従って本発明によるスチレンの特定の範囲内であれば、
これらのアルキル（メタ）アクリレートの特性を生かし
つつ清浄分散性及び熱安定性が得られるものと推察され
る。

〔実施例〕

以下に実施例によって本発明を詳述するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。尚、例中の「部」は「重
量部」である。

実施例１ メチルメタクリレート８部、０１□〜ＣＩｌ＋の直鎖及
び分枝の混合アルキル基を有するアルキルメタクリレー
ト８０部及びスチレン８部を鉱油（１５Ｑニユートラル
油）　１００部中にてアゾビスイソブチロニトリルを重
合開始剤として８０℃、８時間重合した。更に、このポ
リマー溶液にＮ−ビニル−２−ピロリドン４部とｔ−ブ
チルパーベンゾエート０．５部の混合物を１１０℃にて
１時間かけて滴下した。その後１１０℃にて８時間重合
を行い、黄色粘稠透明液体を得た。

得られた粘稠液体を、粘度指数１００　、流動点−１２
，５℃を有するニュートラル油で希釈し、ポリマー分５
％に調製した。この希釈溶液の粘度指数を測定したとこ
ろ、１８５で、優れた粘度指数向上能を示じた。また、
この希釈溶液の流動点は一３５℃以下であった。

更にこの希釈溶液について、清浄分散性及び熱安定性を
パネルコーキングテスト１′にて評価した。清浄分散性
については評点９．５で十分な性能を示した。また、熱
安定性についてもデポジット量２５ｍｇと非常に良好な
結果であった。

リバネルコーキングテスト 本実施例及び比較例で得られた粘度指数向上剤を通常の
エンジン油濃度まで鉱油で希釈したものを作成し、この
ものの清浄分散性及び熱安定性をパネルコーキングテス
ターにて評価した。

テスト条件は下記の通りである。

（１）　　清浄分散性評価 １、パネル温度；２５０℃ ２、油　　温；１００℃ ３、試験方法　；１０時間連続はねかけ４、配合油処方
； ５、試料重量　；、２５０ｇ パネル評点は、アルミ製テスト、＜ネルカ（試験前と変
わらない場合を１０点とし、）＜ネル表面全体がスラッ
ジ付着により、おおわれた場合を０点とし、その間を０
．５きざみでｔＦ価した。

（２）熱安定性評価 １、パネル温度；２８０℃ ２、油　　温；１００℃ ３、試験方法　；１５秒はねかけ、４５秒停止の連続サ
イクル３時間 ４、配合油処方； ５、試料重量　；２５０ｇ ＊カロナイト化学製 評価は、アルミテストパネル上に付着した炭化物の量（
デポジット）を測定し、ｍｇ数で表した。即ち、少ない
程熱安定性が良好であることを示す。

比較例−１ メチルメタクリレート８部、Ｃ１□〜Ｃ０の直鎖及び分
枝の混合アルキル基を有するアルキルメタクリレート８
８部とＮ−ビニル−２−ピロリドン４部を鉱油（１５０
ニユートラル油）１００部中にてアゾビスイソブチロニ
トリルを重合開始剤として８０℃、８時間重合し、黄色
粘稠液体を得た。

このものについて実施例−１と同様にして粘度指数を測
定したところ、１８２で、優れた粘度指数向上能を示し
た。また、流動点は一３５℃以下であった。更にパネル
コーキングテスターにて評価したところ、清浄分散性の
評点は５．５であり、熱安定性評価においてデポジット
１２抛ｇで清浄分散性、熱安定性共に不十分であった。

比較例−２ スチレンを無（し、代わりにＣ１□〜Ｃ１ａの直鎖及び
分枝の混合アルキル基を有するアルキルメタクリレート
を増加させる以外は、実施例−１と全く同様にして粘稠
液体を得た。

このものについて同様に粘度指数を測定したところ、１
８７で、優れた粘度指数向上能を示した。また、流動点
は一３５℃以下であった。更にパネルコーキングテスタ
ーにて評価したところ、清浄分散性は評点は９．０で優
れていたが、熱安定性において、デポジット１０５＋＋
＋ｇで、不十分であった。

比較例−３ メチルメタクリレート８部、ＣＩ　ｔ　”　ＣＩ　ＩＩ
の直鎖及び分枝の混合アルキル基を有するアルキルメタ
クリレート４３部、スチレン４５部を鉱油（１５０ニユ
ートラル油）中にてアゾビスイソブチロニトリルを重合
開始剤として８０℃、８時間重合した。以下実施例−１
と同様にＮ−ビニル−２−ピロリドンを重合させて、黄
色粘稠液体を得た。

このものは白っぽく濁っていた。この粘稠液体を鉱油で
希釈したところ、はとんど増粘効果を示さず、また粘度
指数は１１５であった。更に希釈溶液の流動点を測定し
たところ、−１２，５℃で１、を油のそれと全く変わら
ず、流動点降下能を示さなかった。このように、ポリア
ルキルメタクリレートの特性が失われていることがわか
った。

実施例−２ ｎ−ブチルメタクリレート１０部、Ｃｌ１ｌ〜ＣＩｌ＋
の直鎖アルキル基を有するアルキルメタクリレート７７
部、スチレン１０部を鉱油（１５０ニユートラル油）１
００部中にてラウロイルパーオキサイドを重合開始剤と
して８５℃、６時間重合した。

更にこのポリマー溶液にＮ−ビニル−２−ピロリドン３
部とｔ−ブチルパーベンゾエート０．５部の混合物を１
１０℃にて１時間かけて滴下した。

その後１１０℃にて８時間重合を行い、黄色粘稠透明液
体を得た。

実施例−１と同様にして、粘度指数を測定したところ、
１９２を示し、良好な粘度指数向上能を示した。また、
流動点は一３５℃以下であった。

更にパネルコーキングテスターで清浄分散性を評価した
ところ、評点９．０であった。また、熱安定性評価では
デポジット１８ＩＩ１ｇで、共に優れていた。

実施例−３ ｔ−ブチルパーベンゾエート０．５部の代わりに、ジ−
ｔ−ブチルパーオキサイド０．５部に変える以外は実施
例−２と全く同様にして重合を行った。

得られた重合物について実施例−１と同様にして粘度指
数を測定したところ、１９０で優れていた。また、流動
点は一３５℃以下であった。更にパネルコーキングテス
ターで清浄分散性を評価したところ、評点９．５で、ま
た熱安定性評価ではデポジット２３ｍｇで共に優れてい
た。

実施例−４ ＣＩ　１　”’　ＣＩ　ＩＩの直鎖及び分岐の混合アル
キル基を有するアルキルメタクリレート８４部、スチレ
ン１０部を鉱油（１５０ニユートラル油）１００部中に
て実施例１と同様にして重合した。更にＮ−ビニル−２
−ピロリドン４部とラウリルメタクリレート２部、ｔ−
ブチルパーベンゾエート０．５部の混合物を実施例１と
同様にして滴下、重合し、黄色粘稠液体を得た。このも
のについて同様に粘度指数を測定したところ、１８０で
あった。

また、流動点は一３５℃以下を示し、アルキルメタクリ
レートの特性を有していた。更にパネルコーキングテス
ターで評価したところ、清浄分散性は評点９．０、熱安
定性評価ではデポジット２５−ｇで、共に優れていた。

尚、実施例及び比較例で得られた評価結果を第１表にま
とめて記した。

第　　　１　　　表 〔発明の効果〕 以上、詳細に説明した通り、本発明においてはアルキル
（メタ）アクリレートと特定量のスチレンを共重合させ
て基礎重合体とし、該基礎重合体の存在下に、特定の極
性モノマーをラジカル重合させることによって、清浄分
散作用及び熱安定性に優れ、しかもアルキル（メタ）ア
クリレートの優れた粘度特性及び流動点降下能をそのま
ま生かした粘度指数向上剤及びその製造方法を提供する
ことができた。これによって、ガソリンエンジン油、デ
ィーゼルエンジン油などの潤滑剤に求められている性能
が満足される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）炭素数８〜２０のアルキル基を有する高級ア
   ルキル（メタ）アクリレート５０〜９５重量部（（ａ）
   〜（ｄ）の合計量１００重量部に対する値、以下同様）
   、（ｂ）炭素数１〜４のアルキル基を有する低級アルキ
   ル（メタ）アクリレート０〜２０重量部、及び（ｃ）ス
   チレン３〜２０重量部から構成される共重合体の存在下
   に、（ｄ）分子中に窒素原子を有する単量体２〜１０重
   量部をラジカル重合させて得られる化合物を必須成分と
   する潤滑油用粘度指数向上剤。 ２、共重合体が、（ａ）炭素数８〜２０のアルキル基を
   有する高級アルキル（メタ）アクリレート５０〜９５重
   量部、（ｂ）炭素数１〜４のアルキル基を有する低級ア
   ルキル（メタ）アクリレート０〜２０重量部、及び（ｃ
   ）スチレン５〜１０重量部から構成されるものである特
   許請求の範囲第１項記載の潤滑油用粘度指数向上剤。 ３、（ｄ）分子中に窒素原子を有する単量体がＮ−ビニ
   ル−２−ピロリドンである特許請求の範囲第１項記載の
   潤滑油用粘度指数向上剤。 ４、ラジカル重合の際の重合開始剤が過酸化物系開始剤
   である特許請求の範囲第１項記載の潤滑油用粘度指数向
   上剤。