Многофункциональный привитой полимер

Многофункциональный привитой полимер

Реферат

Данная заявка имеет дату приоритета на основании предварительной патентной заявки США № 60/661205, поданной 11 марта 2005 года, которая во всей своей полноте включается в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к новым многофункциональным привитым полимерам, имеющим полиолефиновые основные цепи. На полиолефины прививают мономеры, ассоциирующиеся с диспергирующей способностью, которые демонстрируют способность по предотвращению образования отложений шламов и лаков, а также мономеры, ассоциирующиеся со свойствами модификатора трения и противоизносными свойствами, с целью получения привитого полимера, демонстрирующего несколько эксплуатационных характеристик.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу получения данных новых многофункциональных привитых полимеров.

И кроме того, изобретение относится к композициям смазочных масел, содержащим данные новые многофункциональные полимеры в качестве присадки, которая демонстрирует эксплуатационные характеристики диспергатора, а также фрикционные и противоизносные свойства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Композиции смазочных масел, используемые для смазывания двигателей внутреннего сгорания, содержат базовое масло, характеризующееся вязкостью смазочного масла, или смесь таких масел и присадки, используемые для улучшения эксплуатационных характеристик масла. Например, присадки используют для улучшения моющего действия, уменьшения износа двигателя, обеспечения стойкости к воздействию тепла и окисления, уменьшения расходования масла, ингибирования коррозии, исполнения функции диспергатора и уменьшения потерь на трение. Некоторые присадки позволяют добиться получения нескольких преимуществ, таких как в случае диспергатора/модификатора вязкости. Другие присадки при улучшении одной характеристики смазочного масла одновременно оказывают неблагоприятное воздействие на другие характеристики. Таким образом, для получения смазочного масла, демонстрирующего оптимальные совокупные эксплуатационные характеристики, необходимо охарактеризовать и понять все воздействия, обусловленные присутствием различных доступных присадок, и тщательно сбалансировать уровни содержания присадок в смазке. Кроме того, каждая из присадок представляет собой отдельный компонент рецептуры смазочного масла и приводит к увеличению стоимости. Таким образом, было бы выгодно иметь многофункциональную присадку, которая определяла бы более чем одну эксплуатационную характеристику смазочного масла.

Для придания улучшенных характеристик износа рецептуры обычно используемых смазок составляют с использованием противоизносной присадки. Основной противоизносной присадкой, используемой в смазочных маслах для двигателей внутреннего сгорания, являются гидрокарбилдитиофосфаты металлов, в особенности диалкилдитиофосфаты цинка (ДДФЦ). ДДФЦ обеспечивает достижение превосходной защиты от износа при сравнительно низкой стоимости, а также исполняет функцию антиоксиданта. Однако существуют определенные свидетельства того, что фосфор в смазках может привести к сокращению срока эксплуатации катализаторов, регулирующих автомобильные выбросы. В соответствии с этим в промышленности ограничили количество фосфора, которое могут содержать смазки. Предшествующая промышленная категория (ILSAC GF-3) предписывала предельный уровень содержания фосфора в смазке, равный 1000 ч/млн. Современная категория масел, применяемых для сервисного обслуживания, в Соединенных Штатах (ILSAC GF-4) предписала еще более жесткие величины пределов в виде максимального уровня содержания фосфора, не большего чем 800 ч/млн. Будущие стандарты могут потребовать использования еще более жестких величин пределов, таких как максимальный уровень содержания фосфора, не больший чем 500 ч/млн.

Поэтому для удовлетворения возникающих данных требований было бы выгодно получить смазочные масла, в особенности смазочные масла, рецептуры которых составлены с использованием базовых масел, характеризующихся относительно высокими индексами вязкости, и малолетучих веществ для обеспечения улучшенной экономии топлива, что также позволит добиться получения превосходных эксплуатационных характеристик по низкотемпературному износу клапанных механизмов и характеристик антиоксиданта при пониженных количествах фосфорсодержащих противоизносных присадок.

В патентах США № 5346635 и 5439605 описывают смазочные масла, абсолютно не содержащие фосфорсодержащих противоизносных присадок и содержащие сложную смесь беззольных понизителей трения, беззольных противоизносных/противозадирных присадок, антиоксидантов, металлсодержащих моющих присадок, полимерных модификаторов вязкости и улучшителей текучести, где композиции предположительно обеспечивают достижение приемлемых свойств. Данные композиции также могут содержать и молибденсодержащую присадку в качестве модификатора трения.

В патенте США № 5523008 (патенте '008), который во всей свой полноте включается в настоящий документ посредством ссылки, описывают полиолефины, содержащие азотсодержащие и/или кислородсодержащие мономеры, предназначенные для использования в качестве диспергаторов-улучшителей индекса вязкости. Привитой полиолефин содержит, по меньшей мере, приблизительно 13 молей N-винилимидазола (аналогично известного под наименованием 1-винилимидазола) или других азотсодержащих и/или кислородсодержащих мономеров с ненасыщенностью этиленового типа на один моль основной цепи привитого полиолефина. Кроме того, описывают смазочное масло, содержащее базовое масло смазки и описанный выше привитой полиолефин, а также способ получения диспергатора-улучшителя индекса вязкости. N-Винилимидазол или другие азотсодержащие и/или кислородсодержащие мономеры с ненасыщенностью этиленового типа и подвергаемый прививке полиолефин вводят в реакцию с количеством инициатора, достаточным для прививки, по меньшей мере, приблизительно 13 молей мономера на каждый моль полиолефина.

Изобретатели настоящего изобретения в настоящее время обнаружили новый многофункциональный привитой полимер, подходящий для использования в качестве присадки для композиций смазочных масел. Многофункциональный привитой полимер исполняет функцию диспергатора-улучшителя индекса вязкости, а также противоизносной присадки, не оказывая неблагоприятного воздействия на свойства антиоксиданта.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одним аспектом изобретения является многофункциональный полимер, содержащий привитой полимер, образованный из полиолефина, азотсодержащего этиленненасыщенного алифатического или ароматического мономера, содержащего от 2 до приблизительно 50 атомов углерода, и металлоорганического соединения, способного вступать в реакцию с упомянутым полиолефином.

В общем случае азотсодержащие этиленненасыщенные алифатические или ароматические мономеры, содержащие от 2 до приблизительно 50 атомов углерода, и их комбинации предусматриваются для использования в качестве прививаемых мономеров, придающих диспергирующую способность (прививаемые амины), которая ассоциируется с обработкой шлама и лака.

Металлоорганическими соединениями, подходящими для использования при придании противоизносных свойств, являются те из них, которые способны вступать в реакцию с полиолефином. Металлоорганические соединения включают карбоксилаты металлов и оксиды металлов и, кроме того, включают металлический элемент, выбираемый из группы, состоящей из молибдена, кобальта, титана, кальция, магния, марганца, висмута, вольфрама и меди. В некоторых аспектах изобретения металлоорганическими соединениями являются соединения молибдена.

Многофункциональный привитой полимер содержит от приблизительно 8 молей привитого аминового мономера до приблизительно 16 молей привитого аминового мономера и от приблизительно 2 молей противоизносного мономера до приблизительно 5 молей противоизносного мономера. Многофункциональный полимер характеризуется среднемассовой молекулярной массой в диапазоне от приблизительно 20000 до приблизительно 500000, полидисперсностью в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 15 и молярным соотношением между привитым мономером и полимером, соответствующим, по меньшей мере, приблизительно 13:1.

Еще одним аспектом изобретения является многофункциональный полимер, содержащий привитой полимер, образованный из i. полиолефина, характеризующегося среднемассовой молекулярной массой в диапазоне от приблизительно 20000 до приблизительно 500000 и полидисперсностью в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 15; ii. азотсодержащего этиленненасыщенного алифатического или ароматического мономера, содержащего от 2 до приблизительно 50 атомов углерода, выбираемого из группы, состоящей из 1-винилимидазола, 1-винил-2-пирролидинона, N-аллилимидазола, 1-винилпирролидинона, 2-винилпиридина, 4-винилпиридина, N-метил-N-винилацетамида, диаллилформамида, N-метил-N-аллилформамида, N-этил-N-аллилформамида, N-циклогексил-N-аллилформамида, 4-метил-5-винилтиазола; N-аллилдиизооктилфенотиазина; 2-метил-1-винилимидазола, 3-метил-1-винилпиразола, N-винилпурина, N-винилпиперазинов, винилпиперидинов, винилморфолинов и их комбинаций; и iii. металлоорганического соединения, способного вступать в реакцию с упомянутым полиолефином и выбираемого из группы, состоящей из борнеодеканоата молибдена, 2-этилгексаноата-4-нонилоксибензоата молибдена, (изостеарата) (4-нонилоксибензоата) молибдена, додецилбензолсульфоната молибдена, разветвленного-линейного С₁₈ карбоксилата молибдена, линейного С₃₆ карбоксилата молибдена, разветвленного-линейного С₃₆₊-С₁₈ карбоксилата молибдена, разветвленного-линейного С₃₆ карбоксилата молибдена, линейного С₃₆/С₃₆₊ карбоксилата молибдена, разветвленного С₃₆₊ алкилкарбоксилата/трет-бутилбензоата молибдена, разветвленного С₁₈ алкилкарбоксилата/трет-бутилбензоата молибдена, олеата молибдена, линейного С₁₈ алкилкарбоксилата/трет-бутилбензоата молибдена, октаноата молибдена, ацетилацетоната молибдена и их комбинаций. В одном аспекте изобретения металлоорганические соединения могут содержать, по меньшей мере, один С₆-С₄₀ карбоксилатный фрагмент, который может быть линейным и/или разветвленным. В еще одном аспекте металлоорганические соединения могут представлять собой карбоксилаты молибдена, содержащие, по меньшей мере, один линейный и/или разветвленный карбоксилатный фрагмент, содержащий С₆-С₄₀ атомов углерода.

Еще одним аспектом данного изобретения является многофункциональный полимер, содержащий привитой полимер, образованный из соединения молибдена, выбираемого из группы, состоящей из борнеодеканоата молибдена, октаноата молибдена, ацетилацетоната молибдена и их комбинаций, и полиолефина, включающего продукт реакции прививки в виде азотсодержащего этиленненасыщенного алифатического или ароматического мономера, содержащего от 2 до приблизительно 50 атомов углерода, привитого на полимер, при этом упомянутый привитой полимер характеризуется среднемассовой молекулярной массой в диапазоне от приблизительно 20000 до приблизительно 500000 и молярным соотношением между привитым мономером и полимером, соответствующим, по меньшей мере, приблизительно 13:1.

Еще одним аспектом изобретения является способ получения многофункционального привитого полимера. Способ включает стадии обеспечения наличия полиолефина, инициатора и азотсодержащего этиленненасыщенного алифатического или ароматического мономера, содержащего от 2 до приблизительно 50 атомов углерода, способного вступать в реакцию с упомянутым полиолефином. Полиолефин растворяют в растворителе до получения раствора, а мономер в упомянутом растворе диспергируют. К упомянутому раствору добавляют инициатор, при этом упомянутую стадию проводят при температуре, превышающей температуру инициирования для упомянутого инициатора, до получения, таким образом, полимерного диспергатора. Раствор выдерживают при упомянутой температуре и добавляют металлоорганическое соединение до получения, таким образом, упомянутого многофункционального полимера.

Еще одним аспектом изобретения является способ получения многофункционального полимера, содержащий стадии: i. получения полиолефина, характеризующегося среднемассовой молекулярной массой в диапазоне от приблизительно 20000 до приблизительно 500000, инициатора и азотсодержащего этиленненасыщенного алифатического или ароматического мономера, содержащего от 2 до приблизительно 50 атомов углерода, выбираемого из группы, состоящей из 1-винилимидазола, 1-винил-2-пирролидинона, N-аллилимидазола, 1-винилпирролидинона, 2-винилпиридина, 4-винилпиридина, N-метил-N-винилацетамида, диаллилформамида, N-метил-N-аллилформамида, N-этил-N-аллилформамида, N-циклогексил-N-аллилформамида, 4-метил-5-винилтиазола; N-аллилдиизооктилфенотиазина; 2-метил-1-винилимидазола, 3-метил-1-винилпиразола, N-винилпурина, N-винилпиперазинов, винилпиперидинов, винилморфолинов и их комбинаций, способного вступать в реакцию с упомянутым полиолефином; ii. растворения упомянутого полиолефина в растворителе до получения раствора; iii. диспергирования упомянутого мономера в упомянутом растворе; iv. добавления к упомянутому раствору упомянутого инициатора, при этом упомянутую стадию проводят при температуре, превышающей температуру инициирования для упомянутого инициатора, до получения, таким образом, полимерного диспергатора; и v. выдерживания раствора при упомянутой температуре и добавления металлоорганического соединения, выбираемого из группы, состоящей из борнеодеканоата молибдена, 2-этилгексаноата-4-нонилоксибензоата молибдена, (изостеарата) (4-нонилоксибензоата) молибдена, додецилбензолсульфоната молибдена, разветвленного-линейного С₁₈ карбоксилата молибдена, линейного С₃₆ карбоксилата молибдена, разветвленного-линейного С₃₆₊-С₁₈ карбоксилата молибдена, разветвленного-линейного С₃₆ карбоксилата молибдена, линейного С₃₆/С₃₆₊ карбоксилата молибдена, разветвленного С₃₆₊ алкилкарбоксилата/трет-бутилбензоата молибдена, разветвленного С₁₈ алкилкарбоксилата/трет-бутилбензоата молибдена, олеата молибдена, линейного С₁₈ алкилкарбоксилата/трет-бутилбензоата молибдена, октаноата молибдена, ацетилацетоната молибдена и их комбинаций, до получения, таким образом, упомянутого многофункционального полимера.

Еще одним аспектом изобретения является композиция смазочного масла, включающая базовое масло смазки, по меньшей мере, приблизительно 0,1 мас.%, в расчете на массу композиции многофункционального полимера, и от 0% до приблизительно 4%, в расчете на массу композиции, других диспергаторов. Многофункциональный привитой полимер исполняет функцию противоизносной присадки-диспергатора-улучшителя индекса вязкости (УИВ), предотвращая образование отложений шламов, лака, а также придавая противоизносные свойства. В таком смазочном масле используют превосходные как диспергирующую способность, так и противоизносные свойства многофункционального привитого полимера, что, таким образом, требует наличия меньшего количества присадок.

В еще одном аспекте изобретения многофункциональный привитой полимер исполняет функцию только противоизносной присадки-улучшителя индекса вязкости (УИВ).

Еще один аспект изобретения включает многофункциональный полимер, содержащий привитой полимер, образованный из:

а. полиолефина и

b. металлоорганического соединения, способного вступать в реакцию с упомянутым полиолефином.

Еще один аспект изобретения включает способ получения многофункционального полимера, содержащий стадии:

а. получения полиолефина, инициатора и металлоорганического соединения, способного вступать в реакцию с упомянутым полиолефином;

b. растворения упомянутого полиолефина в растворителе до получения раствора;

с. диспергирования упомянутого металлоорганического соединения в упомянутом растворе;

d. добавления к упомянутому раствору упомянутого инициатора, при этом упомянутую стадию проводят при температуре, превышающей температуру инициирования для упомянутого инициатора, до получения, таким образом, многофункционального полимера.

Еще один аспект изобретения включает смазочное масло, содержащее:

а. базовое масло смазки;

b. по меньшей мере, приблизительно 0,1 мас.%, в расчете на массу композиции, многофункционального полимера, содержащего привитой полимер, образованный из полиолефина и металлоорганического соединения, способного вступать в реакцию с упомянутым полиолефином, и

с. от 0% до приблизительно 4%, в расчете на массу композиции, других диспергаторов.

Использование настоящих привитых полимеров обеспечивает достижение многих значительных преимуществ при составлении рецептуры. В значительной степени может быть устранен высокий уровень содержания серы и фосфора, обычно обусловленный присутствием обычно используемых противоизносных присадок. Данное изобретение позволяет промышленности удовлетворить ограничения по уровню содержания серы и фосфора для последующей категории масел, применяемых для сервисного обслуживания, в Соединенных Штатах, характеризующейся более жесткими величинами пределов, такими как максимальный уровень содержания фосфора, не больший чем 800 ч/млн или даже 500 ч/млн. Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что композиции смазки, в которых используют привитой полимер, в общем случае являются намного менее дорогостоящими в сопоставлении с композициями смазок, в которых используют обычные противоизносные присадки. Это значит то, что рецептуры настоящего изобретения являются более экономичными в сопоставлении с предшествующими рецептурами смазок, в которых используют в меньшей степени привитые полимеры и в большей степени обычные противоизносные присадки. Дополнительное преимущество изобретения заключается в получении привитых полимеров, которые в минимальной степени требуют использования присадок, которые увеличивают низкотемпературную вязкость смесей масел, что поэтому делает возможным использование более высоковязкого базового компонента, что обеспечивает достижение улучшенного смазывания при высоких рабочих температурах. Кроме того, при использовании настоящего изобретения обеспечивается достижение преимуществ в отношении износа, и уменьшается или исключается количество обычно используемых противоизносных присадок, и улучшаются свойства антиоксиданта.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Несмотря на то, что изобретение будет описываться в связи с одним или несколькими конкретными вариантами реализации, необходимо понимать то, что данными вариантами реализации изобретение не ограничивается. В противоположность этому изобретение включает все альтернативы, модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в объем и сущность прилагаемой формулы изобретения.

Новый многофункциональный полимер, соответствующий настоящему изобретению, получают в результате проведения реакции между полиолефином, растворенным в углеводородном базовом компоненте, и этиленненасыщенными алифатическими или ароматическими мономерами, содержащими от 2 до приблизительно 50 атомов углерода и содержащими кислород и/или азот, в присутствии инициатора до получения полимерного диспергатора. После этого в реакцию с полимерным диспергатором вводят мономер, ассоциирующийся с фрикционными и противоизносными свойствами, до получения многофункционального привитого полимера.

Материалы для реакции

Далее следуют примеры полиолефинов, прививаемых аминов, которые придают диспергирующую способность, инициаторов и металлоорганических соединений, способных координироваться с прививаемым амином, предусматриваемых для использования в настоящем изобретении при получении настоящего многофункционального привитого полимера.

Полиолефины

Для использования в настоящем изобретении в качестве основной цепи для прививки предусматривается широкий ассортимент полиолефинов (имеющих и не имеющих ненасыщенность в боковых группах). Примеры полимеров, предусматриваемых для использования в настоящем изобретении, включают полиолефины, предлагаемые в патенте США № 4092255, который во всей своей полноте включается в настоящий документ посредством ссылки, в столбце 1, в строках 29-32: полиизобутен, полиалкилстиролы, частично гидрированные полиолефины, образованные из бутадиена и стирола, и аморфные полиолефины, образованные из этилена и пропилена. Для использования в настоящем изобретении предусматриваются также и каучуки EPDM (этилен/пропилен/диеновый мономер).

Конкретные материалы, предусматриваемые для использования в настоящем изобретении, включают этилен/пропиленовые полиолефины, содержащие от приблизительно 30% до приблизительно 80% этиленовых и от приблизительно 70% до приблизительно 20% пропиленовых фрагментов в расчете на количество, необязательно модифицированные за счет использования от 0% до приблизительно 9% диеновых мономеров. Примерами диеновых мономеров являются 1,4-бутадиен, изопрен, 1,4-гексадиен, дициклопентадиен, 2,5-норборнадиен, этилиденнорборнен, диены, перечисленные в патенте США № 4092255, в столбце 2, в строках 36-44 (что включается в настоящий документ посредством ссылки), или комбинации, образованные из более чем одного представителя из них.

Полиолефины, предусматриваемые в настоящем изобретении, могут характеризоваться среднемассовыми молекулярными массами в диапазоне от приблизительно 20000 до приблизительно 500000 и полидисперсностями в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 15.

Конкретные материалы, которые предусматриваются для использования в настоящем изобретении, включают полимеры Mitsui VISNEX, которые представляют собой терполимеры, образованные из этилена, пропилена и этилиденнорборнена, CAS No. 25038-36-2, продаваемые в компании Mitsui Petrochemical Industries, Ltd., Токио, Япония; этилен/пропиленовые полиолефины VISTALON, продаваемые в компании Exxon Chemical Americas, Хьюстон, Техас; этилен-пропиленовые полимеры, CAS No. 9010-79-1, и терполиолефины (EPDM), CAS No. 25038-36-2, продаваемые под наименованием DUTRAL в компании Polimeri Europa, Феррара, Италия.

Прививаемый амин

Для использования в качестве прививаемых мономеров, придающих диспергирующую способность, предусматриваются амины, подходящие для использования при придании диспергирующей способности, которые ассоциируются с обработкой шлама и лака и в очень широком смысле представляют собой этиленненасыщенные алифатические или ароматические мономеры, содержащие от 2 до приблизительно 50 атомов углерода и содержащие кислород и/или азот, а также комбинации таких мономеров. Конкретные прививаемые мономеры, предусматриваемые для использования в настоящем изобретении, включают нижеследующее: N-винилимидазол (1-винилимидазол), 1-винил-2-пирролидинон, С-винилимидазол, N-аллилимидазол, 1-винилпиррролидинон, 2-винилпиридин, 4-винилпиридин, N-метил-N-винилацетамид, диаллилформамид, N-метил-N-аллилформамид, N-этил-N-аллилформамид, N-циклогексил-N-аллилформамид, 4-метил-5-винилтиазол; N-аллилдиизооктилфенотиазин; 2-метил-1-винилимидазол, 3-метил-1-винилпиразол, N-винилпурин, N-винилпиперазины, винилпиперидины, винилморфолины, а также комбинации данных материалов или других подобных материалов. Более полное описание прививаемых аминов, предусматриваемых для использования в настоящем изобретении, можно отыскать в патенте '008, в столбце 5, в строках 3-43 (что включается в настоящий документ посредством ссылки).

Свободнорадикальные инициаторы

В широком смысле для использования предусматривается любой свободнорадикальный инициатор, способный исполнять свою функцию в условиях проведения реакций. Представительные инициаторы описываются в патенте США № 4146489, который во всей свой полноте включается в настоящий документ посредством ссылки, в столбце 4, в строках 45-53. Конкретные предусматриваемые «перокси»-инициаторы включают алкил-, диалкил- и арилпероксиды, например ди-трет-бутилпероксид (в настоящем документе сокращенно обозначаемый как ДТБП), дикумилпероксид, трет-бутилкумилпероксид, бензоилпероксид, 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексан и 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексин-3. Кроме того, предусматриваются инициаторы на основе сложного пероксиэфира и пероксикеталя, например трет-бутилпероксибензоат, трет-амилпероксибензоат, трет-бутилпероксиацетат, трет-бутилпероксибензоат, ди-трет-бутилдипероксифталат и трет-бутилпероксиизобутират. Кроме того, предусматриваются гидропероксиды, например гидропероксид кумола, трет-бутилгидропероксид и перекись водорода. Кроме того, предусматриваются азоинициаторы, например 2-трет-бутилазо-2-цианопропан, 2-трет-бутилазо-1-цианоциклогексан, 2,2'-азобис(2,4-диметилпентаннитрил), 2,2'-азобис(2-метилпропаннитрил), 1,1'-азобис(циклогексанкарбонитрил) и азоизобутиронитрил (АИБН). Кроме того, предусматриваются и другие подобные материалы, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только ими: диацилпероксиды, пероксиды кетона и пероксидикарбонаты. Кроме того, предусматривается и возможность использования комбинаций, образованных из более чем одного инициатора, в том числе комбинаций различных типов инициаторов.

Каждый инициатор обычно отличается характеристической минимальной температурой, выше которой он легко инициирует реакцию, а ниже которой инициирование будет протекать медленнее или вообще протекать не будет. Следовательно, минимальная температура реакции обычно соотносится с эффективной характеристической минимальной температурой инициирования для инициатора.

Противоизносный мономер

В общем случае для использования в настоящем изобретении предусматривается любое металлоорганическое соединение, включающее нижеследующее, но не ограничивающееся только им: карбоксилаты металлов, такие как ацетилацетонаты металлов, и оксиды металлов, которые могут вступать в реакцию с основной цепью полиолефина. Например, в реакцию с полиолефином и/или полиолефином, привитым амином, могут вступать металлоорганические соединения, образованные из оксида металла, вступившего в реакцию с кислотным лигандом, описывающимся приведенной далее структурой А. Металлоорганические соединения включают металлический элемент, выбираемый из группы, состоящей из молибдена, кобальта, титана, кальция, магния, марганца, висмута, вольфрама и меди. В одном аспекте изобретения для использования в настоящем изобретении необязательно предусматривается молибденовая кислота, металлоорганические соединения могут содержать один или несколько С₆-С₄₀ карбоксилатных фрагментов, которые могут быть линейными и/или разветвленными. В еще одном аспекте металлоорганическое соединение может представлять собой карбоксилат молибдена, содержащий один или несколько линейных и/или разветвленных карбоксилатных фрагментов, содержащих С₆-С₄₀ атомов углерода.

Предпочтительно металлоорганические соединения представляют собой соединения молибдена. Металлоорганические соединения, подходящие для использования в настоящем изобретении, также включают борнеодеканоат молибдена (иногда также называемый боратом-неодеканоатом молибдена), 2-этилгексаноат-4-нонилоксибензоат молибдена, (изостеарат) (4-нонилоксибензоат) молибдена, додецилбензолсульфонат молибдена, разветвленный-линейный С₁₈ карбоксилат молибдена, линейный С₃₆ карбоксилат молибдена, разветвленный-линейный С₃₆₊-С₁₈ карбоксилат молибдена, разветвленный-линейный С₃₆ карбоксилат молибдена, линейный С₃₆/С₃₆₊ карбоксилат молибдена, разветвленный С₃₆₊ алкилкарбоксилат/трет-бутилбензоат молибдена, разветвленный С₁₈ алкилкарбоксилат/трет-бутилбензоат молибдена, олеат молибдена, линейный С₁₈ алкилкарбоксилат/трет-бутилбензоат молибдена, октаноат висмута, неодеканоат висмута, натриевую соль вольфрам/2-этилгексановой кислоты, что можно получить в компании Shepherd Chemical Company, 4900 Beech Street, Norwood, Ohio 45212-2398.

В одном предпочтительном варианте реализации используют ацетилацетонат молибдена. В еще одном предпочтительном варианте реализации используют борнеодеканоат молибдена. В еще одном предпочтительном варианте реализации используют октаноат молибдена.

Условия проведения реакции в растворе

В общем случае для получения многофункционального привитого полимера, который демонстрирует свойства диспергатора-улучшителя индекса вязкости и противоизносной присадки, на основную цепь полимера прививают прививаемый амин, а после этого в реакцию с прививаемым амином вводят противоизносный мономер. Для достижения хороших эксплуатационных характеристик в отношении диспергирующей способности и противоизносных свойств на полимер сначала прививают прививаемый амин, такой как N-винилимидазол (ВИМА), при использовании свободнорадикального инициатора, что приводит к получению диспергатора-улучшителя индекса вязкости, как это излагается и заявляется в патенте '008. После этого подают и вводят в реакцию с прививаемым амином мономер или группу мономеров, ассоциирующихся с противоизносными свойствами, например ацетилацетонат молибдена. Таким образом, реагенты включают полимер, прививаемый амин, свободнорадикальный инициатор для стимулирования прохождения реакции прививки и соединение молибдена.

Говоря более конкретно, получение многофункционального привитого полимера проводят следующим образом. Обеспечивают наличие полимера, подвергаемого прививке, в форме текучей среды. Например, полимер можно растворить в растворителе, который может представлять собой углеводородное базовое масло для композиции смазки или другой подходящий для использования растворитель.

Таким образом полученную реакционную смесь размещают в подходящем для использования реакторе, таком как реактор для получения смолы с продувкой над поверхностью реакционной смеси при помощи СО₂, и раствор нагревают до желательной температуры реакции. Как минимум температура реакции должна быть достаточной для расходования по существу всего количества выбранного инициатора в течение времени, выделенного на прохождение реакции. Например, если в качестве инициатора используют ди-трет-бутилпероксид (ДТБП), то тогда температура реакции должна быть большей, чем приблизительно 165°С, в альтернативном варианте большей, чем приблизительно 170°С, в альтернативном варианте большей, чем 175°С. При заданной температуре реакции различные инициаторы работают с различными скоростями. Поэтому выбор конкретного инициатора может потребовать регулирования температуры или времени реакции.

К раствору полимера добавляют прививаемый амин и проводят его растворение. Предусматриваемые соотношения между количествами прививаемого амина и полимера выбирают таким образом, чтобы прививка проходила непосредственно на основную цепь полимера до получения эффективного процентного содержания. Минимальные молярные содержания прививаемого амина в расчете на полимер составляют, по меньшей мере, приблизительно 13 молей. Альтернативные молярные содержания прививаемого амина, приходящиеся на один моль исходного полимера, описываются в патенте '008, в столбце 8, в строках 1-55.

Прививаемый амин можно вводить в реактор весь сразу, несколькими дискретными загрузками, или со стационарной скоростью в течение продолжительного периода времени. Желательная минимальная скорость добавления прививаемого амина в реакционную смесь составляет, по меньшей мере, приблизительно 0,1%, а максимальная скорость добавления составляет 100% от необходимой загрузки прививаемого амина в минуту.

Инициатор можно добавлять перед, вместе с или за прививаемым амином. Инициатор можно добавлять дискретными загрузками или весь сразу. В одном варианте реализации инициатор добавляют вместе с прививаемым амином в течение периода времени продолжительностью в один час. Желательная скорость добавления инициатора к реакционной смеси составляет, по меньшей мере, приблизительно 0,1%, в альтернативном варианте, по меньшей мере, приблизительно 5% и в альтернативном варианте, по меньшей мере, приблизительно 20% от необходимой загрузки инициатора в минуту. Альтернативные скорости добавления прививаемого амина и инициатора описываются в патенте '008, во фрагменте столбец 8, строка 56 - столбец 11, строка 10.

Несмотря на то, что инициатор можно добавлять в беспримесном виде, его предпочтительно разбавляют растворителем во избежание получения высоколокализованных концентраций инициатора при его поступлении в реактор. В предпочтительном варианте реализации его существенно разбавляют растворителем реакционной смеси. Инициатор можно разбавлять, по меньшей мере, в 5 раз, в альтернативном варианте, по меньшей мере, приблизительно в 10 раз, в альтернативном варианте, по меньшей мере, приблизительно в 20 раз, исходя из его массы или объема, при помощи подходящих для использования растворителя или дисперсионной среды.

После окончания добавления инициатора и прививаемого амина реакционную смесь предпочтительно перемешивают при нагревании в течение еще 2-120 минут до завершения реакции. Время, необходимое для завершения реакции, можно установить экспериментально в результате определения того момента, когда содержание азота или прививаемого амина в растворе достигнет значения, равного минимальной предварительно установленной величине или приближающегося к ней, или когда вязкость приблизится к значению, близкому к постоянному. Метод испытания, используемый для определения процентного содержания азота, можно отыскать в патенте '008, во фрагменте от столбца 11, строки 35, до столбца 12, строки 67.

Выдерживают значение температуры реакции и вводят металлоорганическое соединение, ассоциирующееся с противоизносными свойствами. Предусматриваемые соотношения между количествами металлоорганического соединения и прививаемого амина выбирают таким образом, чтобы обеспечить прохождение координации или реакции с амином до получения эффективного процентного содержания. Металлоорганическое соединение в реактор можно вводить все сразу, несколькими дискретными загрузками или со стационарной скоростью в течение продолжительного периода времени. Желательная минимальная скорость добавления металлоорганического соединения к реакционной смеси составляет, по меньшей мере, приблизительно 0,1%, а максимальная скорость добавления составляет 100% от необходимой загрузки металлоорганического соединения в минуту.

Раствор тщательно перемешивают для введения металлоорганического соединения в реакционную смесь. После окончания добавления металлоорганического соединения реакционную смесь предпочтительно перемешивают при нагревании и продувке при помощи СО₂ еще в течение 2-120 минут до завершения реакции.

В альтернативном варианте инициатор можно добавлять перед, вместе с или за металлоорганическим соединением, таким как молибденсодержащий мономер. Инициатор можно добавлять дискретными загрузками или весь сразу. В одном варианте реализации инициатор добавляют в течение периода времени продолжительностью в один час после тщательного перемешивания молибденсодержащего мономера с реакционной смесью.

Предусматривается нахождение рабочего диапазона для совокупной концентрации прививаемых мономеров в пределах от 2 молей прививаемого мономера на один моль полимера до приблизительно 20 молей прививаемого мономера на один моль полимера. В одном варианте реализации многофункциональный привитой полимер содержит от приблизительно 8 молей до приблизительно 16 молей прививаемого амина на один моль полимера и от приблизительно 2 молей до приблизительно 5 молей молибденсодержащего мономера на один моль полимера.

В альтернативном варианте настоящее изобретение можно проводить в результате подачи расплавленной композиции реагентов в экструдер или другой смеситель полимеров, например смес