WO2017170965A1 - ポリエーテル化合物、及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polyether compound, a viscosity index improver and a lubricating oil composition containing the polyether compound, and a method for producing the polyether compound.
- Polyether compounds such as polyalkylene glycols (hereinafter also referred to as PAG) are widely used as raw materials for polyurethane products such as elastomers, adhesives and sealants, and functional oils.
- PAG is produced, for example, by addition polymerization of oxirane monomers such as ethylene oxide and propylene oxide to an initiator having active hydrogen atoms such as various alcohols.
- an alkali metal alkoxide catalyst, a double metal cyanide complex, or the like is generally used (see, for example, Patent Document 1).
- these catalysts when these catalysts are used, unsaturated alcohols are produced by side reactions, and the alcohols serve as initiators, so that it is generally difficult to produce high molecular weight PAGs.
- Patent Document 2 in order to obtain a high molecular weight PAG in a short reaction, oxirane is polymerized in the presence of an alkali metal alkoxide catalyst and aluminum organyl, and crown ether and cryptand are used in the polymerization. It is disclosed not to do so.
- Patent Document 3 discloses a method using a trialkylaluminum and an onium salt initiator in order to obtain a polymer containing an oxirane monomer unit having a high molecular weight and a narrow molecular weight distribution.
- Patent Document 2 only discloses a PAG having a molecular weight of less than 70,000, and in order to obtain a high-performance viscosity index improver, further increase in the molecular weight is desired.
- Patent Document 3 a high molecular weight product having a molecular weight of about 100,000 is produced, but it is essential to use an oxirane monomer having at least one chlorine atom.
- a PAG having a chlorine atom has an effect on the ecosystem when released into the environment. Therefore, a polyether compound having a low chlorine atom content and a high molecular weight is required.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a polyether compound having a low halogen atom content and a high molecular weight.
- a halogen atom content in a polymer molecule measured by combustion ion chromatography is 0.1000% by mass or less, and a weight average molecular weight (Mw) is 140,000 or more and 1,000,000 or less.
- Ether compounds are examples of viscosity index improver comprising the polyether compound according to [1] above.
- a lubricating oil composition comprising the polyether compound according to [1] above and a lubricating base oil.
- An oxirane monomer is polymerized with a halogen-containing onium salt and a trialkylaluminum, and the halogen atom content in the polymer molecule measured by combustion ion chromatography is 0.1000% by mass or less, and the weight average molecular weight ( The manufacturing method of a polyether compound which manufactures the polyether compound whose Mw) is 140,000 or more and 1,000,000 or less.
- a lubricating oil composition comprising a step of blending the polyether compound according to [1] above or the polyether compound obtained by the production method according to [4] or [5] above into a lubricating base oil. Manufacturing method.
- a refrigerator filled with the lubricating oil composition according to the above [3].
- An internal combustion engine filled with the lubricating oil composition according to [3] above.
- An industrial device filled with the lubricating oil composition according to the above [3].
- a polyether compound having a low halogen atom content and a high molecular weight can be provided.
- the polyether compound according to an embodiment of the present invention has a halogen atom content in a polymer molecule measured by combustion ion chromatography of 0.1000 mass% (1,000 mass ppm) or less, and a weight average molecular weight ( Mw) is 140,000 or more and 1,000,000 or less.
- Mw weight average molecular weight
- the halogen atom content in the polymer molecule is preferably 0.0300 mass% (300 massppm) or less, more preferably 0.0100 mass% (100 massppm) or less.
- the halogen atom content in the polymer molecule is preferably 0.0001% by mass (1 mass ppm) or more, more preferably 0.0010% by mass (10 mass ppm) or more, and still more preferably 0. 0050 mass% (50 mass ppm) or more.
- the polyether compound is preferably a polyether compound having a halogen atom only at the molecular end.
- terminal halogens are less likely to be eliminated and the risk of acid generation can be reduced. Further, the risk of the polymer being decomposed by the acid can be reduced.
- the polyether compound has various characteristics due to its high molecular weight.
- the viscosity index of a lubricating oil composition can be improved by blending a high molecular weight polyether compound into the lubricating oil composition.
- the polyether compound has a weight average molecular weight (Mw) of 140,000 or more, preferably 160,000 or more, more preferably 180,000 or more, and further preferably 300,000 or more.
- Mw weight average molecular weight
- the polyether compound can more easily exhibit various characteristics obtained when it is made into a polymer.
- the viscosity index of the lubricating oil composition can be further increased.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyether compound is larger than 1,000,000, its production and handling may be difficult.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyether compound is preferably 800,000 or less, more preferably 750,000 or less, and still more preferably 700,000 or less.
- the number average molecular weight (Mn) of the polyether compound is preferably 14,000 or more, more preferably 45,000 or more, further preferably 70,000 or more, still more preferably 150,000 or more, and Preferably it is 500,000 or less, More preferably, it is 400,000 or less, More preferably, it is 300,000 or less.
- the polyether compound preferably has a molecular weight distribution (Mw / Mn) represented by a ratio of its weight average molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn), preferably 10.0 or less, more preferably 5. It is 0 or less, more preferably 3.0 or less, still more preferably 2.5 or less, and still more preferably 2.0 or less.
- Mw / Mn molecular weight distribution
- Mw weight average molecular weight
- Mn number average molecular weight
- the halogen atom content in the polymer molecule, and each molecular weight and molecular weight distribution can be measured by the method described in Examples.
- the polyether compound is preferably a polyether compound represented by the following general formula (1).
- X represents a halogen atom.
- R 1 O represents a structural unit derived from an oxirane monomer
- R 2 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or an oxygen-containing hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
- n represents an integer such that the weight average molecular weight (Mw) of the polyether compound is from 140,000 to 1,000,000.
- Mw weight average molecular weight
- Several R ⁇ 1 > may mutually be same or different.
- the halogen atom represented by X includes at least one halogen atom selected from the group consisting of a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, preferably a chlorine atom or a bromine atom. Preferably it is a chlorine atom.
- R 1 O represents a structural unit derived from an oxirane monomer, and R 1 is preferably a divalent hydrocarbon group having 2 to 27 carbon atoms or a divalent hydrocarbon group having 2 to 27 carbon atoms having an oxygen atom. These hydrocarbon groups are mentioned. Several R ⁇ 1 > may mutually be same or different, However, It is preferable that it is mutually the same.
- An oxirane monomer is a compound having a hetero 3-membered ring (hereinafter, also referred to as “3-membered ether structure”) composed of 2 carbon atoms and 1 oxygen atom.
- Preferred examples of the oxirane monomer include those having no halogen atom in the molecule.
- the oxirane monomer does not have a halogen atom, it becomes a polyether compound having a halogen atom only at the molecular end.
- oxirane monomer examples include ethylene oxide, alkylene oxide having a chain or branched alkyl group, alkylene oxide having a chain or branched alkenyl group, alicyclic epoxide, alkyl glycidyl ether, and aromatic epoxide. Can be mentioned.
- the alkylene oxide having a chain or branched alkyl group is not particularly limited as long as the alkyl group is a compound in which the alkyl group is bonded to a carbon atom of a three-membered ring ether structure.
- propylene oxide 1,2-epoxy Butane, 1,2-epoxyisobutane, 2,3-epoxybutane, 1,2-epoxypentane, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyheptane, 1,2-epoxyoctane, 1,2-epoxynonane 1,2-epoxydecane, 1,2-epoxyundecane, 1,2-epoxydodecane, 1,2-epoxytridecane, 1,2-epoxytetradecane, 1,2-epoxypentadecane, 1,2-epoxyhexadecane 1,2-epoxyheptadecane, 1,2-epoxyoctadecane, 1,2-epoxy
- the alkylene oxide having a chain or branched alkenyl group is not particularly limited as long as it is a compound in which the alkenyl group is bonded to a carbon atom of a 3-membered ring ether structure.
- 2-vinyloxirane, 2-allyl Examples include oxirane, 2-isopropenyloxirane, 2- (3-butenyloxirane), 2- (5-hexenyloxirane), and 2- (7-octenyloxirane).
- An alkylene oxide having a chain or branched alkyl group and an alkenyl group may be used, and examples thereof include 2-methyl-2-isopropenyloxirane and 2-methyl-2-allyloxirane.
- Examples of the alicyclic epoxide include compounds in which a cycloalkyl group is bonded to a carbon atom of a 3-membered ring ether structure.
- 1,2-epoxycyclopentane, 1,2-epoxycyclohexane, 1,2 -5 carbon atoms such as epoxycycloheptane, 1,2-epoxycyclooctane, 1,2-epoxycyclononane, 1,2-epoxycyclodecane, 1,2-epoxycycloundecane, 1,2-epoxycyclododecane, etc.
- the alicyclic epoxide of 12 or less is mentioned.
- alkyl glycidyl ether examples include methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, and butyl glycidyl ether
- aromatic epoxide examples include styrene oxide and phenyl glycidyl ether.
- ethylene oxide and alkylene oxide having a chain or branched alkyl group are preferable, and ethylene oxide and alkylene oxide having a chain alkyl group are more preferable.
- the alkylene oxide having a chain or branched alkyl group preferably has 3 to 12 carbon atoms, more preferably 3 to 4 carbon atoms.
- ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-epoxybutane, 1,2-epoxyisobutane and 2,3-epoxybutane are preferable, ethylene oxide, propylene oxide and 1,2-epoxybutane are more preferable, ethylene oxide, Propylene oxide is more preferred, and propylene oxide is even more preferred.
- the structural unit derived from the oxirane monomer represented by R 1 O is a structural unit derived from the various alkylene oxides described above, so that the polyether compound has a halogen atom only in the terminal structure. It becomes the structure which has, and can be suitably used in various fields. For example, in the lubricating oil field, it can be suitably used as a viscosity index improver.
- the oxirane monomer is preferably ethylene oxide or an alkylene oxide having a chain alkyl group.
- R 1 O is preferably —CR 11 2 CR 12 2 O— (wherein R 11 and R 12 each independently represents a hydrogen atom or a chain alkyl group) And a total carbon number of 2 or more and 27 or less, more preferably 2 or more and 20 or less, still more preferably 2 or more and 12 or less, and still more preferably. 2 or more and 4 or less.
- R 1 O include, for example, —CH 2 CH 2 O—, —CH 2 CH (CH 3 ) O—, —CH 2 CH (CH 2 CH 3 ) O—, —CH 2 C (CH 3 ) 2 O—, —CH (CH 3 ) CH (CH 3 ) O— can be mentioned.
- a viscosity index improver Is preferably used.
- the oxirane monomer may be an oxirane monomer having a halogen atom as long as the halogen atom content in the polymer is satisfied.
- the oxirane monomer having a halogen atom include a compound containing at least one halogen atom selected from the group consisting of a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom and a three-membered ring ether structure.
- epihalohydrins such as epifluorohydrin, epichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodohydrin, ⁇ -methylepichlorohydrin; p-chlorostyrene oxide, dibromophenylglycidyl ether, Tetrafluoroethylene oxide, hexafluoropropylene oxide, perfluorophenyl glycidyl ether and the like can be mentioned.
- epihalohydrin is preferable and epichlorohydrin is more preferable.
- the structural units derived from these oxirane monomers may be contained alone or in a combination of two or more in the molecular structure of the polyether compound represented by the general formula (1). Preferably, it is contained alone in the molecular structure of the polyether compound represented by the general formula (1).
- the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms in R 2 may be linear, branched or cyclic.
- the hydrocarbon group is preferably an alkyl group, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, a branched or linear butyl group, a branched or linear pentyl group, a branched or linear hexyl group, Examples thereof include a branched or linear heptyl group, a branched or linear octyl group, a branched or linear nonyl group, a branched or linear decyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
- Examples of the oxygen-containing hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms in R 2 include an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, a chain aliphatic group having an ether bond, and a cyclic aliphatic group having an ether bond (for example, , Tetrahydrofurfuryl group) and the like.
- the hydrocarbon group moiety of the acyl group having 2 to 10 carbon atoms may be linear, branched or cyclic.
- the hydrocarbon group portion of the acyl group is preferably an alkyl group, and examples thereof include those having 1 to 9 carbon atoms among the alkyl groups that can be selected as R 2 described above.
- R 2 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, still more preferably a hydrogen atom or a methyl group, and still more preferably a hydrogen atom. .
- n represents an integer such that the weight average molecular weight (Mw) of the polyether compound is 140,000 or more and 1,000,000 or less, preferably the weight average molecular weight (Mw) of the polyether compound is 160,000 or more, more preferably It is an integer that is 180,000 or more, more preferably 300,000 or more, and is preferably an integer that is 800,000 or less, more preferably 750,000 or less, and even more preferably 700,000 or less.
- Such n is preferably an integer of 2,500 or more, more preferably 2,700 or more, still more preferably 3,000 or more, still more preferably 5,000 or more, and preferably 15,000.
- it is an integer of 14,000 or less, more preferably 13,000 or less, and still more preferably 12,000 or less.
- polyether compound is more preferably a polyether compound represented by the following general formula (2).
- X represents a halogen atom.
- R 3 represents a single bond or a methylene group
- R 4 represents a hydrogen atom, a chlorine atom or an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms
- R 5 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms
- An oxygen-containing hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is shown.
- A represents a single bond or an oxygen atom.
- m shows the integer from which the weight average molecular weight (Mw) of a polyether compound will be 140,000 or more and 1,000,000 or less.
- Mw weight average molecular weight
- the halogen atom represented by X includes at least one halogen atom selected from the group consisting of a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, preferably a chlorine atom or a bromine atom. Preferably it is a chlorine atom.
- R 3 is preferably a single bond.
- R 4 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms.
- the alkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and still more preferably 1 to 3 carbon atoms.
- the alkyl group may be linear, branched, or cyclic, and is preferably linear.
- alkyl group having 1 to 24 carbon atoms examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, and a dodecyl group.
- they are a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group, More preferably, they are a hydrogen atom or a methyl group, More preferably, it is a methyl group.
- A is preferably a single bond.
- a plurality of A exist, but the plurality of A may be the same as or different from each other.
- the case where R 3 and A are both a single bond means that R 4 is directly bonded to the carbon atom in the main chain of the polyether compound represented by the general formula (2).
- a plurality of R 3 may be the same or different from each other, a plurality of R 4 may be the same or different from each other, and a plurality of A may be the same or different from each other.
- a plurality of R 3 are the same, a plurality of R 4 are the same, and a plurality of A are the same.
- R 5 is the same as R 2 in the above general formula (1), and the preferred embodiment thereof is also the same.
- m is the same as n in the general formula (1) described above, and the preferred embodiment thereof is also the same.
- a method for producing a polyether compound according to an embodiment of the present invention includes a method of polymerizing an oxirane monomer with a halogen-containing onium salt and an organic aluminum such as a trialkylaluminum, and measuring a halogen in a polymer molecule measured by combustion ion chromatography.
- a polyether compound having an atomic content of 0.1000% by mass or less and a weight average molecular weight (Mw) of 140,000 or more and 1,000,000 or less is obtained.
- the halogen-containing onium salt used in the method for producing a polyether compound according to an embodiment of the present invention is a salt having a halogen atom in the onium salt.
- the halogen-containing onium salt serves as a polymerization initiator in the polymerization reaction in the production method.
- the polyether compound obtained contains a halogen atom at the polymerization start terminal.
- halogen-containing onium salt examples include ammonium salts, and preferred examples thereof include compounds represented by the following general formula (3).
- X represents a halogen atom
- R 6 to R 9 each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
- the halogen atom represented by X includes at least one halogen atom selected from the group consisting of a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, preferably a chlorine atom or a bromine atom. Preferably it is a chlorine atom.
- the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 6 to R 9 is independently more preferably 1 to 5 carbon atoms, still more preferably 1 to 4 carbon atoms.
- the alkyl group may be linear, branched, or cyclic, and is preferably linear.
- alkyl group having 1 to 8 carbon atoms examples include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, isopropyl group, isobutyl group, sec-butyl group, Examples thereof include a tert-butyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a tert-pentyl group, a methylpentyl group, an isohexyl group, and a 2-ethylhexyl group.
- a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and an octyl group are preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group are more preferable.
- a plurality of R 6 to R 9 are preferably the same as each other.
- halogen-containing onium salt examples include, for example, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide, tetraoctylammonium chloride, tetraoctylammonium bromide, and preferably At least one selected from the group consisting of these, more preferably at least one selected from the group consisting of tetrabutylammonium bromide, tetraoctylammonium chloride, tetraoctylammonium bromide, and tetrabutylammonium chloride, more preferably tetrabutylammonium Chloride or tetrabutylammonium bromide.
- the halogen-containing onium salt may be used in an amount depending on the desired molecular weight, but is preferably 0.0002 mass relative to the total amount of all monomers in the reaction system and the halogen-containing onium salt.
- it is 0.0020 mass% (20 mass ppm) or more and 0.2000 mass% (2,000 mass ppm) or less, More preferably, it is 0.0040 mass% (40 mass ppm) or more and 0.1500 mass% (1, 500 ppm by mass) or less.
- the amount of the halogen-containing onium salt used By setting the amount of the halogen-containing onium salt used to be equal to or higher than these lower limit values, it becomes possible to appropriately proceed the polymerization reaction using the halogen-containing onium salt as an initiator. Moreover, the molecular weight of the polyether compound obtained becomes high enough by setting it as these upper limit values or less.
- the organoaluminum used in the method for producing a polyether compound according to an embodiment of the present invention is preferably a trialkylaluminum, more preferably a trialkylaluminum having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, still more preferably.
- the alkyl group contained in the trialkylaluminum may be branched or linear. Moreover, the alkyl group contained in 1 molecule may be the same, and may mutually differ.
- the trialkylaluminum preferably includes trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-butylaluminum, and triisobutylaluminum, and more preferably triisobutylaluminum.
- the said organic aluminum may be used individually by 1 type, may use 2 types together, and may use 2 or more types together. Moreover, you may use the said organic aluminum diluted with solvents, such as hexane and toluene.
- the said trialkylaluminum may be used individually by 1 type, may use 2 types together, and may use 2 or more types together.
- the trialkylaluminum may be diluted with a solvent such as hexane or toluene.
- the amount of the organoaluminum used is preferably 1 or more and 100 or less, more preferably 5 or more and 50 or less, in a molar ratio [organoaluminum / halogen-containing onium salt] with respect to the halogen-containing onium salt. More preferably, it is 40 or less. By making the usage-amount of organoaluminum into these ranges, it becomes possible to manufacture a higher molecular weight polyether compound. Further, the amount of the trialkylaluminum used is preferably 1 or more and 100 or less, and preferably 5 or more and 50 or less, in a molar ratio [trialkylaluminum / halogen-containing onium salt] with respect to the halogen-containing onium salt. More preferably, it is 11 or more and 40 or less. By making the usage-amount of a trialkylaluminum into these ranges, it becomes possible to manufacture a higher molecular weight polyether compound.
- oxirane monomer used in the method for producing a polyether compound according to an embodiment of the present invention examples include the same oxirane monomers described in the section of the polyether compound according to the above-described embodiment of the present invention. The preferred embodiments are also the same. Moreover, these oxirane monomers may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- the polyether compound is synthesized by ring-opening polymerization of the oxirane monomer in the presence of the halogen-containing onium salt and the organoaluminum (preferably trialkylaluminum).
- the polymerization reaction is usually performed by mixing these raw materials in the reaction system.
- the mixing of the raw materials is performed, for example, by adding an oxirane monomer to organoaluminum (preferably trialkylaluminum) previously charged in the reaction system and then further dissolving a halogen-containing onium salt dissolved in the oxirane monomer. Add and do.
- an oxirane monomer may be added to a mixture of organoaluminum (preferably trialkylaluminum) and halogen-containing onium salt previously charged in the reaction system, or halogen-containing onium salt and oxirane.
- organoaluminum preferably trialkylaluminum
- halogen-containing onium salt and oxirane preferably trialkylaluminum
- organic aluminum preferably trialkylaluminum
- the polymerization reaction is not particularly limited, but it is preferably performed in the presence of a solvent. By carrying out in the presence of a solvent, it becomes easy to control polymerization, and it becomes easy to produce a high molecular weight polyether compound.
- the solvent is not particularly limited as long as it is inert to the raw material.
- chain saturated hydrocarbon solvents such as n-pentane, n-hexane, n-heptane and n-octane; isooctane
- chain saturated hydrocarbon solvents such as cycloaliphatic saturated hydrocarbon solvents such as cyclopentane and cyclohexane
- saturated hydrocarbon solvents such as benzene and toluene
- aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and toluene
- monoethers Ether solvents such as diether, triether, tetraether, polyvinyl ether, and polyalkylene glycols.
- a saturated hydrocarbon solvent from the viewpoint of easily producing a higher molecular weight polyether compound.
- the “solvent” refers to a solvent added to the reaction system in order to synthesize the polyether compound by polymerizing the oxirane monomer.
- the solvent containing these additives is referred to herein as “ It is not included in the “solvent”.
- dialkyl ether etc. whose carbon number of an alkyl group is 1-12 are illustrated.
- a dialkyl diether having an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is used, such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol and the like.
- dialkyl ethers of alkanediols examples of the triether and tetraether include trivalent or tetravalent alcohol alkyl ethers such as glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, and pentaerythritol. These may be used alone or in combination of two or more.
- the molar amount of the monomer with respect to 1 L of the solvent is preferably 0.10 mol / L or more and 10.00 mol / L or less, more preferably 1.00 mol / L or more and 8.00 mol / L or less, More preferably, it is added to the reaction system so as to be 1.00 mol / L or more and 4.00 mol / L or less.
- the molar amount of the monomer with respect to 1 L of the solvent not more than these upper limit values, it becomes easy to produce a high molecular weight polyether compound.
- the molar amount of the monomer with respect to 1 L of the solvent is not less than these lower limit values, it is possible to prevent the reaction vessel from becoming unnecessarily large.
- the conditions for performing the polymerization reaction are not particularly limited, and may be set as appropriate according to the type of raw material used, the target molecular weight, and the like.
- the pressure during the polymerization reaction is usually atmospheric pressure.
- the temperature during the polymerization reaction is preferably ⁇ 30 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, more preferably ⁇ 20 ° C. or higher and 10 ° C. or lower, and further preferably ⁇ 15 ° C. or higher and 0 ° C. or lower.
- the polymerization time is preferably 0.5 hours or more and 24 hours or less, more preferably 1 hour or more and 15 hours or less, and further preferably 2 hours or more and 10 hours or less.
- the polymerization reaction may be stopped, for example, by adding water, alcohol, an acidic substance, or a mixture thereof to deactivate the catalyst. Moreover, after completion
- the hydrocarbon group includes an alkyl group
- the oxygen-containing hydrocarbon group includes an acyl group. Details of the hydrocarbon group and the oxygen-containing hydrocarbon group are as described in the general formula (1). It is the same as R 2 , and its preferred embodiment is also the same.
- a high molecular weight polyether compound can be obtained.
- a polyether compound having a weight average molecular weight (Mw) of 140,000 or more can be produced.
- Mw weight average molecular weight
- the polyether compound becomes useful in various fields, and for example, in the lubricating oil field, it is beneficially used as a viscosity index improver for improving the viscosity index. .
- the halogen atom content in the polyether compound obtained by the method for producing a polyether compound according to one embodiment of the present invention the weight average molecular weight (Mw), the number average molecular weight (Mn), and the molecular weight distribution (Mw / Mn)
- Mw weight average molecular weight
- Mn number average molecular weight
- Mw / Mn molecular weight distribution
- the lubricating oil composition includes a lubricating base oil and the polyether compound.
- the lubricating oil composition improves the viscosity index by containing a polyether compound having a high molecular weight as described above.
- the polyether compound is generally 0.01% to 50% by mass, preferably 0.1% to 30% by mass, more preferably 0.1% to 15% by mass. Contained.
- the lubricating base oil is not particularly limited as long as it is generally used as a base oil for lubricating oil, and examples thereof include mineral oil, synthetic oil, or a mixture thereof. Among them, oxygen-containing base oil is preferable.
- oxygen-containing base oil examples include aliphatic monoesters, aliphatic diesters, aliphatic triesters, polyol esters (POE), aliphatic monoethers, aliphatic diethers, aliphatic triethers, aliphatic And tetravinyl ether and aliphatic polyvinyl ether (PVE).
- the lubricating base oil is not particularly limited, but usually has a kinematic viscosity at 100 ° C. in the range of 0.5 mm 2 / s to 50 mm 2 / s, and in the range of 1 mm 2 / s to 25 mm 2 / s. Are preferred. The kinematic viscosity was measured using a glass capillary viscometer according to JIS K2283-2000.
- the lubricating oil composition is an antioxidant, an oily agent, an extreme pressure agent, a detergent / dispersant, a viscosity index improver other than the polyether compound, a rust preventive agent, a metal antibacterial agent as long as the effect of the polyether compound is not impaired.
- You may contain additives, such as an activator and an antifoamer. These may be used alone or in combination of two or more.
- the said lubricating oil composition may consist of the said lubricating base oil and the said polyether compound, without mix
- the lubricating oil composition may be composed of at least one selected from the group consisting of the above-mentioned lubricating base oil, polyether compound, and the aforementioned additives.
- the lubricating oil composition is preferably used as a refrigerating machine oil. That is, the lubricating oil composition is used by filling the inside of the refrigerator together with the refrigerant, and is used, for example, for lubricating a sliding portion such as a compressor provided in the refrigerator.
- the lubricating oil composition is used in internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines, transmissions, shock absorbers, various gear structures, various bearing mechanisms, and other various industrial devices. May be.
- an embodiment of the present invention includes a refrigerator filled with the lubricating oil composition.
- An embodiment of the present invention includes an internal combustion engine filled with the lubricating oil composition, and examples of the internal combustion engine include a gasoline engine and / or a diesel engine.
- the industrial apparatus with which the said lubricating oil composition was filled is mentioned.
- the industrial device include one or more selected from the group consisting of a transmission, a shock absorber, various gear structures, and various bearing mechanisms.
- the said lubricating oil composition mix blends the said various additives used as needed with the said polyether compound and the said lubricating base oil. That is, a method for producing a lubricating oil composition according to an embodiment of the present invention is a production method having a step of blending the polyether compound into a lubricating base oil, and preferably a polysilicic acid obtained by the production method.
- the lubricating oil composition obtained with the said manufacturing method is a refrigerator oil composition used for a refrigerator.
- the polyether compound is preferably used as an additive for improving the viscosity index of a lubricating oil composition, and more preferably used as a viscosity index improver for refrigerating machine oil. That is, an embodiment of the present invention is a method of adding the polyether compound to a lubricating oil composition to improve the viscosity index, and preferably the polyether compound obtained by the production method is used as a lubricating oil composition. It is a method of improving the viscosity index by adding to a product.
- the viscosity index improver may be composed of the polyether compound alone, but may contain other components in addition to the polyether compound.
- the viscosity index improver may contain a base oil for diluting the polyether compound in addition to the polyether compound.
- a base oil various base oils listed in the lubricating base oil can be used. That is, the method for producing a viscosity index improver according to an embodiment of the present invention is a production method having a step of diluting the polyether compound with a base oil, and preferably a polyether compound obtained by the production method. Is a production method having a step of diluting with a base oil.
- the viscosity index improver obtained with the said manufacturing method is used suitably for a lubricating oil composition, and is suitably used by a refrigerator oil composition.
- the polyether compound can be used in various applications other than the lubricating oil application, and can be used as a raw material for polymer materials such as urethane constituting elastomers, resins, rubbers and the like. Urethane is used for sealants, adhesives and the like, for example.
- the physical properties were determined according to the following procedure. [Weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), molecular weight distribution (Mw / Mn)] The weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) were measured using gel permeation chromatography (GPC). GPC uses two TSKgel SuperMultipore HZ-Ms manufactured by Tosoh Corporation as a column and uses tetrahydrofuran as an eluent and a refractive index detector as a detector, and polystyrene as a standard sample. Mw) and number average molecular weight (Mn) were determined. Moreover, molecular weight distribution (Mw / Mn) was computed using the value of the obtained weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn).
- Example 1 A 1 L separable flask was charged with 500 mL of n-heptane as a solvent, 8.3 mL of 1.0 M toluene solution of triisobutylaluminum as a polymerization catalyst, and 90 mL of propylene oxide as a monomer. After cooling the reaction system to ⁇ 15 ° C., 10 mL of propylene oxide charged in the dropping funnel and 0.077 g of tetrabutylammonium chloride as a polymerization initiator were added dropwise.
- the obtained polyether compound 1 had a weight average molecular weight (Mw) of 480,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 1.7. Moreover, chlorine atom content in a polymer was 0.0120 mass% (120 mass ppm).
- Example 2 A polyether compound 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of tetrabutylammonium chloride charged was changed to 0.11 g.
- the obtained polyether compound 2 had a weight average molecular weight (Mw) of 250,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 2.3.
- chlorine atom content in a polymer was 0.0170 mass% (170 mass ppm).
- Example 3 A polyether compound 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the solvent was changed to toluene.
- the obtained polyether compound 3 had a weight average molecular weight (Mw) of 140,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 2.4.
- the chlorine atom content in the polymer was 0.0210 mass% (210 mass ppm).
- the obtained polyether compound 4 had a weight average molecular weight (Mw) of 59,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 3.0.
- the halogen atom (chlorine atom) content in the polymer was 0.0000 mass% (0 mass ppm).
- the polyether compound according to one embodiment of the present invention is blended in a lubricating oil composition used for a refrigerator, an internal combustion engine, a gear structure, a bearing mechanism, a transmission, a shock absorber, and the like, for example, as a viscosity index improver. It is what is used. It can also be used as various raw materials such as urethane constituting adhesives and sealants.
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Abstract
Description
PAGを製造するための触媒としては、アルカリ金属アルコキシド触媒、複合金属シアン化物錯体等が一般的に使用されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、これら触媒を使用した場合には、副反応により不飽和アルコールが生成され、そのアルコールが開始剤となるため、高分子量のPAGを製造することは一般的に困難なことが多い。
また、特許文献3には、高い分子量と狭い分子量分布を兼ね備えた、オキシラン単量体単位を含む重合体を得るために、トリアルキルアルミニウム及びオニウム塩開始剤を用いる方法が開示されている。
一方で、特許文献3では、分子量10万程度の高分子量体が製造されているが、塩素原子を少なくとも1つ有するオキシラン単量体を用いることを必須としており、その場合には、ポリマー分子中に多量の塩素原子を含有する高分子量体が製造される。塩素原子を有するPAGは、環境中に放出されると生態系に影響を与えるため、塩素原子含有量が少なく、かつ高分子量であるポリエーテル化合物が求められている。
[1] 燃焼イオンクロマトグラフで測定されるポリマー分子中のハロゲン原子含有量が0.1000質量%以下であり、重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下である、ポリエーテル化合物。
[2]上記[1]に記載のポリエーテル化合物を含む粘度指数向上剤。
[3]上記[1]に記載のポリエーテル化合物と、潤滑油基油とを含む潤滑油組成物。
[4]ハロゲン含有オニウム塩及びトリアルキルアルミニウムによりオキシラン単量体を重合させ、燃焼イオンクロマトグラフで測定されるポリマー分子中のハロゲン原子含有量が0.1000質量%以下であり、重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下であるポリエーテル化合物を製造する、ポリエーテル化合物の製造方法。
[5]ハロゲン含有オニウム塩及び有機アルミニウムによりオキシラン単量体を重合させ、燃焼イオンクロマトグラフで測定されるポリマー分子中のハロゲン原子含有量が0.1000質量%以下であり、重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下であるポリエーテル化合物を製造する、ポリエーテル化合物の製造方法。
[6]上記[1]に記載のポリエーテル化合物又は上記[4]若しくは[5]に記載の製造方法で得たポリエーテル化合物を、基油で希釈する工程を有する、粘度指数向上剤の製造方法。
[7]上記[1]に記載のポリエーテル化合物又は上記[4]若しくは[5]に記載の製造方法で得たポリエーテル化合物を、潤滑油基油に配合する工程を有する、潤滑油組成物の製造方法。
[8]上記[1]に記載のポリエーテル化合物又は上記[4]若しくは[5]に記載の製造方法で得たポリエーテル化合物を、潤滑油組成物に添加し、粘度指数を向上させる方法。
[9]上記[3]に記載の潤滑油組成物を充填した冷凍機。
[10]上記[3]に記載の潤滑油組成物を充填した内燃機関。
[11]上記[3]に記載の潤滑油組成物を充填した工業用装置。
[ポリエーテル化合物]
本発明の一実施形態に係るポリエーテル化合物は、燃焼イオンクロマトグラフで測定されるポリマー分子中のハロゲン原子含有量が0.1000質量%(1,000質量ppm)以下であり、重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下である。
該ハロゲン原子含有量が0.1000質量%(1,000質量ppm)を超えると、環境に悪影響を与えるといった問題が起こる懸念がある。このような観点から、該ポリマー分子中のハロゲン原子含有量は、好ましくは0.0300質量%(300質量ppm)以下、更に好ましくは0.0100質量%(100質量ppm)以下である。そして、ハロゲン原子を含有しない場合には、重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下のポリエーテルの製造が困難になるといった問題が起こる懸念がある。このような観点から、該ポリマー分子中のハロゲン原子含有量は、好ましくは0.0001質量%(1質量ppm)以上、より好ましくは0.0010質量%(10質量ppm)以上、更に好ましくは0.0050質量%(50質量ppm)以上である。
また、当該ポリエーテル化合物は、好ましくは分子末端にのみ、ハロゲン原子を有するポリエーテル化合物である。分子内部のハロゲン(2級や3級)に比べて、末端ハロゲン(1級)は脱離しにくく、酸が発生する恐れを低減できる。また、その酸によりポリマーが分解する恐れも低減できる。
当該ポリエーテル化合物は、重量平均分子量(Mw)が140,000以上であり、好ましくは160,000以上、より好ましくは180,000以上、更に好ましくは300,000以上である。ポリエーテル化合物は、このように分子量を極めて高くすることで、高分子にしたときに得られる様々な特性をより発揮しやすくなる。例えば、前述の粘度指数向上剤として使用する場合には、潤滑油組成物の粘度指数を更に高くすることが可能である。
また、当該ポリエーテル化合物は、その重量平均分子量(Mw)が1,000,000より大きくなると、その製造や取り扱い性が難しくなることがある。製造や取り扱い性の観点からは、当該ポリエーテル化合物の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは800,000以下、より好ましくは750,000以下、更に好ましくは700,000以下である。
また当該ポリエーテル化合物の数平均分子量(Mn)は、好ましくは14,000以上、より好ましくは45,000以上、更に好ましくは70,000以上、より更に好ましくは150,000以上であり、そして、好ましくは500,000以下、より好ましくは400,000以下、更に好ましくは300,000以下である。
また、当該ポリエーテル化合物は、その重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)が、好ましくは10.0以下、より好ましくは5.0以下、更に好ましくは3.0以下、より更に好ましくは2.5以下、より更に好ましくは2.0以下である。
前記ポリマー分子中のハロゲン原子含有量、並びに各分子量と分子量分布は、実施例に記載の方法で測定することができる。
nはポリエーテル化合物の重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下となる整数を示す。
複数のR1は互いに同一であっても異なっていてもよい。
従来、一般式(1)で示される分子構造のポリエーテル化合物は、重量平均分子量(Mw)が140,000以上の高分子とすることが困難であったが、後述する本発明の一実施形態に係る製造方法によれば、製造することが可能になる。
オキシラン単量体とは、炭素2原子、酸素1原子からなる複素3員環(以下、「3員環エーテル構造」ともいう。)を有する化合物である。オキシラン単量体としては、好ましくは、分子内にハロゲン原子を有しないものが挙げられる。オキシラン単量体がハロゲン原子を有しない場合、分子末端にのみ、ハロゲン原子を有するポリエーテル化合物となる。
オキシラン単量体としては、例えば、エチレンオキシド、鎖状又は分岐状のアルキル基を有するアルキレンオキシド、鎖状又は分岐状のアルケニル基を有するアルキレンオキシド、脂環式エポキシド、アルキルグリシジルエーテル、芳香族エポキシドが挙げられる。
なお、鎖状又は分岐状のアルキル基及びアルケニル基を有するアルキレンオキシドであってもよく、例えば、2-メチル-2-イソプロペニルオキシラン、2-メチル-2-アリルオキシラン等が挙げられる。
また、アルキルグリシジルエーテルとしては、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテルなどが挙げられ、芳香族エポキシドとしては、スチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテルなどが挙げられる。
上記した中では、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-エポキシブタン、1,2-エポキシイソブタン、2,3-エポキシブタンが好ましく、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-エポキシブタンがより好ましく、エチレンオキシド、プロピレンオキシドが更に好ましく、プロピレンオキシドがより更に好ましい。
オキシラン単量体としては、上記のように、エチレンオキシド、鎖状のアルキル基を有するアルキレンオキシドが好ましい。したがって、一般式(1)において、R1Oは、好ましくは、-CR11 2CR12 2O-(ただし、R11及びR12は、それぞれ独立に、水素原子又は鎖状のアルキル基を表す)の構造を有し、かつ合計炭素数が2以上27以下の2価の基であり、当該合計炭素数は、より好ましくは2以上20以下、更に好ましくは2以上12以下、より更に好ましくは2以上4以下である。
なお、当該より更に好ましいR1Oの形態としては、例えば、-CH2CH2O-、-CH2CH(CH3)O-、-CH2CH(CH2CH3)O-、-CH2C(CH3)2O-、-CH(CH3)CH(CH3)O-が挙げられる。これらの中では、-CH2CH2O-、-CH2CH(CH3)O-、-CH2CH(CH2CH3)O-が挙げられる。R1Oの合計炭素数が、2以上4以下となることで前述したように、前記ポリエーテル化合物が、様々な分野で好適に使用されやすくなり、例えば、潤滑油分野では、粘度指数向上剤として好適に使用される。
当該ハロゲン原子を有するオキシラン単量体としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子からなる群より選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子と3員環エーテル構造とを含有する化合物であれば特に限定されず、例えば、エピフルオロヒドリン、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン、β-メチルエピクロロヒドリン等のエピハロヒドリン;p-クロロスチレンオキシド、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、テトラフルオロエチレンオキシド、ヘキサフルオロプロピレンオキシド、パーフルオロフェニルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、エピハロヒドリンが好ましく、エピクロロヒドリンがより好ましい。
これらのオキシラン単量体に由来する構成単位は、前記一般式(1)で表されるポリエーテル化合物の分子構造中に単独で含有されてもよいし、2種以上含有されてもよいが、好ましくは前記一般式(1)で表されるポリエーテル化合物の分子構造中に単独で含有される。
R2における炭素数1以上10以下の酸素含有炭化水素基としては、炭素数2以上10以下のアシル基、エーテル結合を有する鎖状の脂肪族基、エーテル結合を有する環状の脂肪族基(例えば、テトラヒドロフルフリル基)などが挙げられる。炭素数2以上10以下のアシル基が有する炭化水素基部分は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。該アシル基の炭化水素基部分は、アルキル基が好ましく、例えば、前述のR2として選択し得るアルキル基のうち炭素数1以上9以下のものが挙げられる。
R2は、前記した中では、好ましくは水素原子又はアルキル基、より好ましくは水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基、更に好ましくは水素原子又はメチル基、より更に好ましくは水素原子である。
このようなnとしては、好ましくは2,500以上、より好ましくは2,700以上、更に好ましくは3,000以上、より更に好ましくは5,000以上の整数であり、そして、好ましくは15,000以下、より好ましくは14,000以下、更に好ましくは13,000以下、より更に好ましくは12,000以下の整数である。
複数のR3は互いに同一であっても異なっていてもよく、複数のR4は互いに同一であっても異なっていてもよく、複数のAは互いに同一であっても異なっていてもよい。
R4は、好ましくは水素原子、又は前記炭素数1以上24以下のアルキル基である。当該アルキル基の炭素数は、好ましくは炭素数1以上15以下、より好ましくは炭素数1以上5以下、更に好ましくは炭素数1以上3以下である。また、当該アルキル基は直鎖状、分岐状、又は環状のいずれでもよく、好ましくは直鎖状である。
前記炭素数1以上24以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、メチルペンチル基、イソへキシル基、ペンチルヘキシル基、ブチルペンチル基、2-エチルヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの中では、好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基、より好ましくは水素原子又はメチル基、更に好ましくはメチル基である。
なお、R3及びAが共に単結合である場合とは、R4が一般式(2)で表されるポリエーテル化合物の主鎖中の炭素原子に直接結合することを表す。
複数のR3は互いに同一であっても異なっていてもよく、複数のR4は互いに同一であっても異なっていてもよく、複数のAは互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(2)中、好ましくは複数のR3が互いに同一であり、複数のR4が互いに同一であり、複数のAが互いに同一である。
mは前述の一般式(1)中のnと同様であり、その好適な態様も同様である。
本発明の一実施形態に係るポリエーテル化合物の製造方法は、ハロゲン含有オニウム塩及びトリアルキルアルミニウム等の有機アルミニウムによりオキシラン単量体を重合させ、燃焼イオンクロマトグラフで測定されるポリマー分子中のハロゲン原子含有量が0.1000質量%以下であり、重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下であるポリエーテル化合物を製造する、ポリエーテル化合物を得る方法である。
本発明の一実施形態に係るポリエーテル化合物の製造方法で用いるハロゲン含有オニウム塩は、オニウム塩中にハロゲン原子を有する塩である。ハロゲン含有オニウム塩は、前記製造方法における重合反応において、重合開始剤となるものである。前記製造方法では、重合開始剤となるオニウム塩がハロゲン原子を有するため、得られるポリエーテル化合物は、重合開始末端にハロゲン原子を含有する。
当該炭素数1以上8以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、メチルペンチル基、イソへキシル基、2-エチルヘキシル基等が挙げられる。これらの中では、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基である。
一般式(3)中、複数のR6~R9が互いに同一であることが好ましい。
本発明の一実施形態に係るポリエーテル化合物の製造方法で用いる有機アルミニウムとしては、好ましくはトリアルキルアルミニウムであり、より好ましくはアルキル基の炭素数が1以上18以下のトリアルキルアルミニウム、更に好ましくはアルキル基の炭素数が1以上8以下のトリアルキルアルミニウム、より更に好ましくはアルキル基の炭素数が2以上6以下のトリアルキルアルミニウムである。
当該トリアルキルアルミニウムに含有されるアルキル基は、分岐であってもよいし、直鎖であってもよい。また、1分子中に含まれるアルキル基は同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
当該トリアルキルアルミニウムとしては、好ましくはトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリn-ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムが挙げられ、より好ましくはトリイソブチルアルミニウムである。
当該有機アルミニウムは、1種単独で使用してもよいし、2種を併用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、当該有機アルミニウムは、ヘキサン、トルエンなどの溶剤で希釈されているものを使用してもよい。
当該トリアルキルアルミニウムは、1種単独で使用してもよいし、2種を併用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、当該トリアルキルアルミニウムは、ヘキサン、トルエンなどの溶剤で希釈されているものを使用してもよい。
有機アルミニウムの使用量をこれらの範囲とすることで、より高分子量のポリエーテル化合物を製造することが可能になる。
また、当該トリアルキルアルミニウムの使用量は、ハロゲン含有オニウム塩に対して、モル比〔トリアルキルアルミニウム/ハロゲン含有オニウム塩〕で1以上100以下であることが好ましく、5以上50以下であることがより好ましく、11以上40以下であることが更に好ましい。
トリアルキルアルミニウムの使用量をこれらの範囲とすることで、より高分子量のポリエーテル化合物を製造することが可能になる。
本発明の一実施形態に係るポリエーテル化合物の製造方法で用いるオキシラン単量体とは、前述の本発明の一実施形態に係るポリエーテル化合物の欄で説明したオキシラン単量体と同じものが挙げられ、その好適な態様も同様である。
また、それらのオキシラン単量体は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用しても良い。
また、反応系内に先に仕込んだ有機アルミニウム(好ましくはトリアルキルアルミニウム)、及びハロゲン含有オニウム塩の混合物に、オキシラン単量体を添加して行ってもよいし、ハロゲン含有オニウム塩、及びオキシラン単量体の混合物に、有機アルミニウム(好ましくはトリアルキルアルミニウム)を添加して行ってもよい。
当該重合反応は、特に限定されないが、溶媒の存在下で行うことが好ましい。溶媒の存在下で行うことで、重合を制御しやすくなり、高分子量のポリエーテル化合物が製造しやすくなる。
当該溶媒としては、原料に対して不活性なものであれば特に限定されないが、例えば、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-へプタン、n-オクタン等の鎖状飽和炭化水素系溶媒;イソオクタン等の分岐鎖状飽和炭化水素系溶媒;シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式飽和炭化水素系溶媒;などの飽和炭化水素系溶媒、また、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒;モノエーテル、ジエーテル、トリエーテル、テトラエーテル、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコール類などのエーテル系溶媒;が挙げられる。
これらの中では、より高分子量のポリエーテル化合物を製造しやすくなる観点から、飽和炭化水素系溶媒を用いることが好ましい。
これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
なお、当該「溶媒」とは、前記オキシラン単量体を重合してポリエーテル化合物を合成するために反応系に添加される溶媒のことをいう。例えば、重合開始剤や触媒等の前記オキシラン単量体以外の添加剤に予め含まれている溶剤又はこれら添加剤の取り扱い上の観点から、これら添加剤を含有する溶剤等は、ここでいう「溶媒」には含まないものとする。
これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
更に、得られるポリエーテル化合物の末端は、水酸基となるものであるが、その末端水酸基は変性剤により官能基を導入してもよい。例えば、ポリエーテル化合物の末端は、水酸基をエステル化、又はエーテル化等することで、炭素数1以上10以下の炭化水素基又は炭素数1以上10以下の酸素含有炭化水素基等を導入してもよい。なお、炭化水素基としてはアルキル基が挙げられ、酸素含有炭化水素基としてはアシル基が挙げられるが、これら炭化水素基及び酸素含有炭化水素基の詳細は、前述の一般式(1)中のR2と同様であり、その好適な態様も同様である。
なお、本発明の一実施形態に係るポリエーテル化合物の製造方法で得られるポリエーテル化合物中のハロゲン原子含有量、並びに重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)の好適範囲は、前述の本発明の一実施形態に係るポリエーテル化合物で記載したそれらの値及びそれらの好適範囲と同様である。
本発明の一実施形態に係る潤滑油組成物は、潤滑油基油と、前記ポリエーテル化合物を含むものである。当該潤滑油組成物は、前述のように分子量の高いポリエーテル化合物を含有することで、粘度指数が向上する。
当該潤滑油組成物において、ポリエーテル化合物は、通常0.01質量%以上50質量%以下、好ましくは0.1質量%以上30質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上15質量%以下で含有される。
前記潤滑油基油としては、一般に潤滑油の基油として用いられるものであればよく、特に制限はないが、鉱油、合成油、又はこれらの混合物が挙げられ、中でも含酸素基油が好ましい。該含酸素基油としては、脂肪族系モノエステル、脂肪族系ジエステル、脂肪族系トリエステル、ポリオールエステル(POE)、脂肪族系モノエーテル、脂肪族系ジエーテル、脂肪族系トリエーテル、脂肪族系テトラエーテル、脂肪族系ポリビニルエーテル(PVE)等が挙げられる。
当該潤滑油基油は、特に制限はないが、通常、100℃における動粘度が0.5mm2/s以上50mm2/s以下の範囲にあり、1mm2/s以上25mm2/s以下の範囲にあるものが好ましい。なお、動粘度はJIS K2283-2000に準じ、ガラス製毛管式粘度計を用いて測定したものである。
なお、当該潤滑油組成物は、用途によっては、前記ポリエーテル化合物以外の添加剤を配合せず、前記潤滑油基油と前記ポリエーテル化合物からなるものであってもよい。もちろん、当該潤滑油組成物は、前期潤滑油基油及びポリエーテル化合物、並びに前記の各添加剤からなる群より選ばれる1種以上からなるものであってもよい。
また、当該潤滑油組成物は、冷凍機以外にも、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関、変速機、ショックアブソーバー、各種歯車構造、各種軸受機構、その他の各種の工業用装置等において使用されてもよい。
前述のとおり、本発明の一実施形態としては、当該潤滑油組成物を充填した冷凍機が挙げられる。
また、本発明の一実施形態としては、当該潤滑油組成物を充填した内燃機関が挙げられ、当該内燃機関としては、例えば、ガソリンエンジン及び/又はディーゼルエンジンが挙げられる。
また、本発明の一実施形態としては、当該潤滑油組成物を充填した工業用装置が挙げられる。当該工業用装置としては、例えば、変速機、ショックアブソーバー、各種歯車構造、及び各種軸受機構からなる群より選ばれる1種以上が挙げられる。
なお、当該潤滑油組成物は、前記潤滑油基油に、前記ポリエーテル化合物、及びその他必要に応じて使用される前記各種添加剤を配合して製造されるものである。
すなわち、本発明の一実施形態である潤滑油組成物の製造方法としては、前記ポリエーテル化合物を、潤滑油基油に配合する工程を有する製造方法であり、好ましくは前記製造方法で得たポリエーテル化合物を、潤滑油基油に配合する工程を有する製造方法である。そして、前述のとおり、当該製造方法で得られる潤滑油組成物は、冷凍機に使用される冷凍機油組成物であることが好ましい。
前記ポリエーテル化合物は、前述のように、好ましくは潤滑油組成物の粘度指数を向上する添加剤として使用されるものであり、冷凍機油用の粘度指数向上剤として用いることがより好ましい。
すなわち、本発明の一実施形態としては、前記ポリエーテル化合物を、潤滑油組成物に添加し、粘度指数を向上させる方法であり、好ましくは前記製造方法で得たポリエーテル化合物を、潤滑油組成物に添加し、粘度指数を向上させる方法である。
粘度指数向上剤は、前記ポリエーテル化合物単体からなるものであってもよいが、前記ポリエーテル化合物に加えて他の成分を含有していてもよい。例えば、粘度指数向上剤は、前記ポリエーテル化合物に加えて、前記ポリエーテル化合物を希釈するための基油等を含有していてもよい。当該基油としては、前記潤滑油基油で列挙した各種の基油を使用可能である。
すなわち、本発明の一実施形態である粘度指数向上剤の製造方法としては、前記ポリエーテル化合物を、基油で希釈する工程を有する製造方法であり、好ましくは前記製造方法で得たポリエーテル化合物を、基油で希釈する工程を有する製造方法である。そして、前述のとおり、当該製造方法で得られる粘度指数向上剤は、潤滑油組成物に好適に使用されるものであり、冷凍機油組成物により好適に使用されるものである。
[重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)]
重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて測定した。GPCは、カラムとして東ソー株式会社製TSKgel SuperMultiporeHZ-Mを2本連結して用い、テトラヒドロフランを溶離液として、検出器に屈折率検出器を用いて測定を行い、ポリスチレンを標準試料として重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を求めた。
また、得られた重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)の値を用いて、分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
実施例及び比較例で合成したポリマー中のハロゲン原子(塩素原子)の含有量は、下記装置及び条件で燃焼イオンクロマトグラフ法により測定した。
(1)試料燃焼
・装置:製品名「AQF-100」、株式会社三菱化学アナリテック製
・燃焼条件
燃焼炉設定温度:前段800℃、後段1,000℃
ガス流量:燃焼管外管より、酸素=400mL/分
燃焼管内管より、アルゴン又は酸素=200mL/分
加湿用超純水供給量:0.1mL/分
(2)イオンクロマトグラフ
・装置:製品名「DX-120」、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製
・カラム:「Dionex(登録商標) IonPac(登録商標) AG12A」及び「Dionex(登録商標) IonPac(登録商標) AS12A」、いずれもサーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製
1Lセパラブルフラスコに、溶媒としてn-ヘプタンを500mL、重合触媒としてトリイソブチルアルミニウム1.0Mトルエン溶液を8.3mL、モノマーとしてプロピレンオキシドを90mL仕込んだ。反応系内を、-15℃に冷却した後、滴下ロートに仕込んだプロピレンオキシドを10mL、及び重合開始剤であるテトラブチルアンモニウムクロリドを0.077g滴下した。滴下終了後、4時間攪拌した後、エタノールを20mL及び5%炭酸水素ナトリウム水溶液を2mL添加して重合反応を終了させた。
得られた粗生成物に「セライト」(登録商標、Imerys Minerals California, Inc.製)を20g加え、加圧ろ過した後、減圧下、120℃で揮発成分を留去し、ポリエーテル化合物1得た。
得られたポリエーテル化合物1の重量平均分子量(Mw)は480,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.7であった。また、ポリマー中の塩素原子含有量は、0.0120質量%(120質量ppm)であった。
テトラブチルアンモニウムクロリドの仕込み量を0.11gに変更した以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリエーテル化合物2を得た。
得られたポリエーテル化合物2の重量平均分子量(Mw)は250,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.3であった。また、ポリマー中の塩素原子含有量は、0.0170質量%(170質量ppm)であった。
溶媒をトルエンに変更した以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリエーテル化合物3を得た。
得られたポリエーテル化合物3の重量平均分子量(Mw)は140,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.4であった。また、ポリマー中の塩素原子含有量は、0.0210質量%(210質量ppm)であった。
1Lセパラブルフラスコに、水素化ナトリウムを0.05g、シクロヘキサンを2.34mL仕込み、そこに、イソプロパノールを0.08mL加えて、重合開始剤であるナトリウムイソプロポキシドを合成した。そこに、溶媒としてシクロヘキサンを200mL、モノマーとしてプロピレンオキシドを90mL仕込んだ。反応系内を、-15℃に冷却した後、トリイソブチルアルミニウム1.0Mトルエン溶液を25mL滴下した。滴下終了後、4時間攪拌した後、エタノールを20mL及び5%炭酸水素ナトリウム水溶液を2mL添加して重合反応を終了させた。
得られた粗生成物を加圧ろ過した後、減圧下、120℃で揮発成分を留去し、ポリエーテル化合物4得た。
得られたポリエーテル化合物4の重量平均分子量(Mw)は59,000、分子量分布(Mw/Mn)は3.0であった。また、ポリマー中のハロゲン原子(塩素原子)含有量は、0.0000質量%(0質量ppm)であった。
Claims (14)
- 燃焼イオンクロマトグラフで測定されるポリマー分子中のハロゲン原子含有量が0.1000質量%以下であり、重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下である、ポリエーテル化合物。
- 以下の一般式(2)で表される、請求項1又は2に記載のポリエーテル化合物。
〔一般式(2)中、Xはハロゲン原子を示す。R3は単結合又はメチレン基を示し、R4は水素原子、塩素原子又は炭素数1以上24以下のアルキル基を示し、R5は水素原子、炭素数1以上10以下の炭化水素基、又は炭素数1以上10以下の酸素含有炭化水素基を示す。Aは単結合又は酸素原子を示す。mはポリエーテル化合物の重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下となる整数を示す。
複数のR3は互いに同一であっても異なっていてもよく、複数のR4は互いに同一であっても異なっていてもよく、複数のAは互いに同一であっても異なっていてもよい。〕 - 重量平均分子量(Mw)が160,000以上1,000,000以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリエーテル化合物。
- 分子末端にのみ、ハロゲン原子を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリエーテル化合物。
- 前記オキシラン単量体が、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-エポキシブタン、1,2-エポキシイソブタン、及び2,3-エポキシブタンからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項2に記載のポリエーテル化合物。
- 分子量分布(Mw/Mn)が10.0以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載のポリエーテル化合物。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のポリエーテル化合物を含有する粘度指数向上剤。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のポリエーテル化合物と、潤滑油基油とを含有する潤滑油組成物。
- ハロゲン含有オニウム塩及びトリアルキルアルミニウムによりオキシラン単量体を重合させ、燃焼イオンクロマトグラフで測定されるポリマー分子中のハロゲン原子含有量が0.1000質量%以下であり、重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下であるポリエーテル化合物を製造する、ポリエーテル化合物の製造方法。
- 前記オキシラン単量体が、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-エポキシブタン、1,2-エポキシイソブタン、及び2,3-エポキシブタンからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項10又は11に記載のポリエーテル化合物の製造方法。
- ポリエーテル化合物の製造時に用いる溶媒として、飽和炭化水素系溶媒を用いる、請求項10~12のいずれか1項に記載のポリエーテル化合物の製造方法。
- ハロゲン含有オニウム塩及び有機アルミニウムによりオキシラン単量体を重合させ、燃焼イオンクロマトグラフで測定されるポリマー分子中のハロゲン原子含有量が0.1000質量%以下であり、重量平均分子量(Mw)が140,000以上1,000,000以下であるポリエーテル化合物を製造する、ポリエーテル化合物の製造方法。
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