Смазочный материал с улучшенным индексом вязкости и способ его получения

Смазочный материал с улучшенным индексом вязкости и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Область техники

Настоящее изобретение относится к смазочному материалу на основе углеводородного масла, содержащему комбинацию полярного полиалкил(мет)акрилатного сополимера и сложноэфирного масла, и к способу его получения.

Описание уровня техники

На протяжении более 50 лет в смазочной промышленности искали эффективные способы модификации вязкости различных жидкостей с целью улучшения общей смазывающей способности жидкостей, применяемых в картерных жидкостях, трансмиссионных жидкостях, редукторных маслах и гидравлических маслах. Индекс вязкости (ИВ) жидкости характеризует способность жидкости сохранять вязкость и смазывающую способность в определенном диапазоне температур, наиболее часто от 40°С до 100°С. Повышение ИВ жидкости не только приводит к улучшению смазывающей способности, но также может обеспечивать дополнительные преимущества и полезные свойства, отличающие общую эффективность одной жидкости от другой. Такие преимущества могут включать снижение вязкости при более низких температурах, что повышает эффективность работы при низких температурах, и повышение эффективности работы гидронасоса для различных гидравлических систем, что в конечном итоге может снизить расход топлива.

Традиционные базовые жидкости для смазочных материалов представляют собой минеральные базовые масла (Группы I-III), синтетические масла, такие как полиальфа-олефины (Группа IV), или сложноэфирные масла (Группа V). В тексте настоящего изобретения под термином «углеводородные масла» следует понимать, что он описывает как минеральные масла (Групп I-III), так и поли-альфа-олефины (Группа IV). Индекс вязкости этих базовых жидкостей в целом повышается при изменении типа жидкости от Группы I до Группы V. Синтетические базовые жидкости (Группы IV-V) являются преимущественными ввиду их благоприятных свойств при низких температурах и высокого индекса вязкости.

Индекс вязкости смазочного материала можно модифицировать добавлением модификатора вязкости или изменением композиции базовой жидкости. Модификаторы вязкости обычно могут быть выбраны из полимеров, таких как полиолефины и полиметакрилаты. Поли(алкилметакрилаты) (ПАМА) традиционно используют в качестве средств для улучшения индекса вязкости, чтобы обеспечить благоприятные профили вязкости смазочных масел при высокой и низкой температуре. Химическая модификация поли(алкилметакрилатов), как, например, композиционные модификации, регулирование молекулярного веса/сдвиговой стабильности и выбор растворителя, может влиять на эффективность полимера в качестве средства для улучшения ИВ в смазочной композиции.

В связи с постоянно растущими потребностями в смазочных материалах, в частности в смазочных материалах на основе углеводородных масел, для достижения лучшей эффективности, которая способствует снижению потребления топлива и фрикционного износа, что увеличивает срок службы двигателя или насоса, в промышленности постоянно ведутся поиски новых способов и технологий для улучшения эффективности смазочных материалов и повышения ИВ смазочных материалов. Потребность в повышении индекса вязкости важна во многих областях применения, требующих применения смазки, где дополнительное повышение может приводить к внушительному росту производительности и эффективности.

В JP 2007031666 описаны средства для улучшения ИВ на основе метакрилатов, полученные в растворителе, таком как сложноэфирный синтетический растворитель, которые повышают ИВ синтетических жидкостей на основе сложных эфиров. Описанные средства для улучшения индекса вязкости содержат сополимер(А), включающий алкил(мет)акрилат(а1), выбранный из группы, состоящей из C_1-4 алкил и C_1-4 гидроксиалкил (мет)акрилатного эфира, C_11-15 алкил (мет)акрилатного эфира (а2) и C_16-24 алкил (мет)акрилатного эфира (а3). Растворитель (D) может представлять собой алифатический растворитель, ароматический растворитель или синтетическое масло на основе сложного эфира.

В JP 2007031666 не указано, что данные сополимеры могут использоваться для улучшения ИВ составов на основе углеводородного масла.

В JP 2006077119 сообщается об использовании различных сложноэфирных масел, которые применяются в качестве растворителей для синтетических базовых жидкостей. Описанные синтетические жидкости на основе сложного эфира обладают преимуществами вязкости при низкой температуре, обеспечения работы зубчатой передачи и гидравлического привода. Однако отсутствует описание или предположение улучшения индекса вязкости готовой жидкости.

В JP 2627725 описан синтез сополимеров на основе этилен-альфа-олефин-МА, которые могут содержать привитые боковые цепи, и средства для улучшения ИВ, содержащие данные сополимеры. Средства для улучшения индекса ИВ добавляют в смазочные масла на основе минерального масла, синтетических веществ, сложноэфирных синтетических веществ и их смесей.

В US 6303548 описано смазочное масло, которое представляет собой комбинацию минеральной нефтяной основы, поли-альфа-олефина и синтетического сложного эфира. Описан широкий ряд потенциальных средств для улучшения вязкости, которые получают в растворителе.

Потенциальные модификаторы вязкости для применения в картере двигателя включают алкилметакрилатные сополимеры, олефиновые сополимеры и поли-гидрированные бутадиены.

В EP 992570 A3 описано гидравлическое смазочное масло, содержащее в качестве базовой жидкости один из следующих компонентов: минеральное масло, поли-альфа-олефин или синтетическое вещество на основе сложного эфира. В EP 992570 A3 не обсуждается преимущество ИВ или заметное преимущество при низкой температуре, достигаемое добавлением сложноэфирного масла в качестве добавки.

Ни в одном из вышеуказанных патентов нет описания или предположения того, что улучшение ИВ смазочного материала на основе углеводородного масла может быть достигнуто за счет комбинации сополимера, имеющего полярный состав, и сложноэфирного масла.

Подробное описание изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка смазочной композиции, обладающей значительно улучшенной смазывающей способностью. Эта и другие задачи были решены в настоящем изобретении, первый вариант выполнения которого включает смазочный материал, содержащий:

сложноэфирное масло; и

полиалкил(мет)акрилатный сополимер, содержащий в сополимеризованной форме

С₁-С₄ алкил (мет)акрилат, предпочтительно С₁-С₃ алкил (мет)акрилат и

С₄-С₄₀₀₀ алкил (мет)акрилат.

Полиалкил(мет)акрилатные полимеры представляют собой полимеры, содержащие элементарные звенья, являющиеся производными алкил(мет)акрилатных мономеров. Термин «(мет)акрилаты» включает метакрилаты и акрилаты, а также их смеси. Эти мономеры хорошо известны в данной области техники.

В другом варианте выполнения в настоящем изобретении описан смазочный материал, содержащий:

сложноэфирное масло; и

полиалкил(мет)акрилатный сополимер, содержащий в сополимеризованной форме

C₁-С₃ алкил (мет)акрилат и

С₄-С₃₀ алкил (мет)акрилат.

В другом варианте выполнения в настоящем изобретении описан смазочный материал, содержащий:

сложноэфирное масло; и

полиалкилметакрилатный сополимер, содержащий в сополимеризованной форме

С₁-С₄ алкил метакрилат и

С₄-С₃₀ алкил метакрилат.

В другом варианте выполнения в настоящем изобретении описан смазочный материал, содержащий:

основу из углеводородного масла;

средство для улучшения индекса вязкости и

сложноэфирное масло;

где средство для улучшения индекса вязкости содержит полиалкилметакрилатный сополимер, который содержит в сополимеризованной форме

C₁-C₄ алкилметакрилат и

С₄-С₂₂ алкилметакрилат.

В одном варианте выполнения, вместо метакрилатов используют акрилаты или смеси метакрилатов и акрилатов. Если используют акрилаты, то применяют те же количества, которые указаны ниже для метакрилатов.

C₁-₃ алкилметакрилаты могут включать метилметакрилат, этилметакрилат, н-пропилметакрилат и изопропилметакрилат и их смеси. Метилметакрилат является особенно предпочтительным.

С₄-С₄₀₀₀ алкил (мет)акрилат, предпочтительно С₄-С₄₀₀ алкил (мет)акрилат, более предпочтительно С₄-С₃₀ алкилметакрилат, могут включать н-бутил (мет)акрилат, трет-бутил(мет)акрилат и пентил (мет)акрилат, гексил (мет)акрилат, 2-этилгексил (мет)акрилат, гептил (мет)акрилат, 2-трет-бутилгептил (мет)акрилат, октил (мет)акрилат, 3-изопропилгептил (мет)акрилат, нонил (мет)акрилат, децил (мет)акрилат, ундецил (мет)акрилат, 5-метилундецил (мет)акрилат, додецил (мет)акрилат, 2-метилдодецил (мет)акрилат, тридецил (мет)акрилат, 5-метилтридецил (мет)акрилат, тетрадецил (мет)акрилат, пентадецил (мет)акрилат, гексадецил (мет)акрилат, 2-метилгексадецил (мет)акрилат, гептадецил (мет)акрилат, 5-изопропилгептадецил (мет)акрилат, 4-трет-бутилоктадецил (мет)акрилат, 5-этилоктадецил (мет)акрилат, 3-изопропилоктадецил (мет)акрилат, октадецил (мет)акрилат, нонадецил (мет)акрилат, эйкозил (мет)акрилат, цетилэйкозил (мет)акрилат, стеарилэйкозил (мет)акрилат, докозил (мет)акрилат и/или эйкозилтетратриаконтил (мет)акрилат и их смеси. Предпочтительные С₄-С₃₀ алкилметакрилаты представляют собой н-бутил (мет)акрилат, додецил (мет)акрилат, 5-метилтридецил (мет)акрилат, тетрадецил (мет)акрилат и их смеси.

Кроме того, С₄-С₄₀₀₀ алкил (мет)акрилатные мономеры, предпочтительно С₄-С₄₀₀ алкил (мет)акрилатные мономеры включают макромономеры на основе полиолефинов. Макромономеры на основе полиолефинов содержат, по меньшей мере, одну группу, являющуюся производной полиолефинов. Полиолефины известны в области техники, и их можно получать путем полимеризации алкенов и/или алкадиенов, которые состоят из элементов углерода и водорода, например С₂-С₁₀-алкены, такие как этилен, пропилен, н-бутен, изобутен, норборнен, и/или С₄-С₁₀-алкадиены, такие как бутадиен, изопрен, норборнадиен. Макромономеры на основе полиолефинов содержат предпочтительно, по меньшей мере, 70 мас.%, и более предпочтительно, по меньшей мере, 80 мас.%, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 90 мас.%, групп, являющихся производными алкенов и/или алкадиенов, исходя из веса макромономеров на основе полиолефинов. Полиолефиновые группы могут, в частности, также присутствовать в гидрированной форме. Помимо групп, являющихся производными алкенов и/или алкадиенов, алкил (мет)акрилатные мономеры, являющиеся производными макромономеров на основе полиолефинов, могут также содержать другие группы. Данные группы занимают небольшую часть сополимеризуемых мономеров. Данные мономеры известны и включают, среди прочих мономеров, алкил (мет)акрилаты, стирольные мономеры, фумараты, малеаты, виниловые сложные эфиры и/или виниловые простые эфиры. Доля данных групп, имеющих в своей основе сополимеризуемые мономеры, составляет предпочтительно не более 30 мас.%, более предпочтительно не более 15 мас.%, из расчета на общий вес макромономеров на основе полиолефинов. Кроме того, макромономеры на основе полиолефинов могут содержать начальные группы и/или концевые группы, которые служат для функционализации или образуются при получении макромономеров на основе полиолефинов. Доля этих начальных групп и/или концевых групп составляет предпочтительно не более 30 мас.%, более предпочтительно не более 15 мас.%, из расчета на общий вес макромономеров на основе полиолефинов.

Среднечисловой молекулярный вес макромономеров на основе полиолефинов находится предпочтительно в диапазоне от 500 до 50000 г/моль, более предпочтительно от 700 до 10000 г/моль, в частности от 1500 до 8000 г/моль, и наиболее предпочтительно от 2000 до 6000 г/моль.

В случае получения гребенчатых полимеров путем сополимеризации низкомолекулярных и макромолекулярных мономеров указанные значения возникают благодаря свойствам макромолекулярных мономеров. В случае полимер-аналогичных реакций это свойство является результатом, например, применяемых макроспиртов и/или макроаминов с учетом конвертированных повторяющихся звеньев основной цепи. В случае графт-сополимеризации долю образованных полиолефинов, которые не были включены в основную цепь, можно использовать для определения распределения молекулярного веса полиолефина.

Макромономеры на основе полиолефинов предпочтительно имеют низкую температуру плавления, которую измеряют методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Температура плавления макромономеров на основе полиолефинов предпочтительно меньше или равна -10°С, особенно предпочтительно меньше или равна - 20°С, более предпочтительно меньше или равна -40°С. Наиболее предпочтительно, невозможно определить температуру плавления по ДСК для повторяющихся звеньев, являющихся производными макромономеров на основе полиолефинов, в составе полиалкил(мет)акрилатного сополимера.

Макромономеры на основе полиолефинов описаны в опубликованной заявке DE 102007032120 A1, поданной 09.07.2007 в Патентное Ведомство Германии (Deutsches Patentamt) под номером DE 102007032120.3; и в опубликованной заявке DE 102007046223 А1, поданной 26.09.2007 в Патентное Ведомство Германии (Deutsches Patentamt) под номером заявки DE 102007046223.0; данные документы включены в данное описание в виде ссылки.

Метакрилатные мономеры могут быть разветвленными или линейными.

Без намерения ввести какие-либо ограничения посредством последующего описания, алкил(мет)акрилатные полимеры демонстрируют полидисперсность, заданную соотношением средневесового молекулярного веса к среднечисловому молекулярному весу Mw/Mn, в диапазоне от 1 до 15, предпочтительно от 1.1 до 10, особенно предпочтительно от 1.2 до 5. Согласно частному варианту выполнения, полидисперсность предпочтительно имеет величину в диапазоне от 1.01 до 3.0, более предпочтительно от 1.05 до 2.0, особенно предпочтительно в диапазоне от 1.1 до 1.8, и наиболее предпочтительно в диапазоне от 1.15 до 1.6. Полидисперсность можно определять посредством гель-проникающей хроматографии (ГПХ).

Средневесовой молекулярный вес полиалкил(мет)акрилатного сополимера находится в диапазоне от 5000 до 1000000, предпочтительно от 20000 до 500000, более предпочтительно от 25000 до 160000.

Предпочтительно, полиалкил(мет)акрилатный сополимер может иметь величину кси-параметра (Chi parameter) в диапазоне от 0.28 до 0.65, более предпочтительно в диапазоне от 0.3 до 0.55, и наиболее предпочтительно в диапазоне от 0.35 до 0.5. Хи-параметр (χ) хорошо известен в данной области техники и характеризует растворимость полимеров. Вычисление хи-параметра основано на методе Хоя. Полезная информация представлена в Polymer Handbook (4^th Edition, Editors. Bransdrup, Immergut, Grulke, 1999, VII/675). Значения можно легко вычислить по следующим формулам, иллюстрирующим пример сополимера, содержащего два или три мономера:

Хи (А/В)=[масс.доля А (дельта А-дельта растворителя)²+масс.доля В (дельта В-дельта растворителя)²-масс.доля А×масс.доля В (дельта А-дельта В)²]/6

Хи (А/В/С)=[масс.доля А (дельта А-дельта растворителя)²+масс.доля В (дельта В-дельта растворителя)²+масс.доля С (дельта С-дельта растворителя)²-масс.доля А×масс.доля В (дельта А-дельта В)²-масс.доля А×масс.доля С (дельта А-дельта С)²-масс.доля В×масс.доля С (дельта В-дельта С)²]/6

Значения дельта для мономеров A, В и C, соответственно, приведены в указанной выше ссылке, или их можно легко вычислить с помощью правил групповых инкрементов, как, например, в способе Хоя, описанном в публикациях: Krevelen D.W. Van, Properties of Polymers, published by Elsevier, 3^rd completely revised edition, 1990; К.L.Hoy, J. Paint Technol. 42, 76 (1970) и PolymerHandbook (4^th Edition, Editors, Bransdrup, Immergut, Grulke, 1999, VII/675), особенно в Таблице 2, страница 684 (Ноу).

За значение параметра дельта для растворителя предпочтительно принимают значение дельта для изооктана и принимают равным 6.8 кал^1/2 см^-3/2. Упомянутый ранее параметр взаимодействия Хи (Chi) коррелирует с параметром растворимости Гильдебранда в соответствии с всесторонне и подробно доработанным уравнением:

Chi=V(δ_a-δ_s)²/RT

χ₁₂=V_εeg(δ_a-δ_b)²/RT

Параметр растворимости Гильдебранда можно использовать в качестве эффективного средства определения растворимости полимеров в определенной среде. Подробное описание данного параметра представлено в главе "Solubility Parameter Values", Е.A.Grulke в книге Polymer Handbook, Fourth Edition, ed. J. Brandrup, E.J.Immergut, and E.A.Grulke, John Wiley & Sons, New York, 1999.

В предпочтительном аспекте настоящего изобретения пригодные для настоящего изобретения полиалкил(мет)акрилатные полимеры могут содержать звенья, являющиеся производными одного или более алкил(мет)акрилатных мономеров формулы (I)

,

где R представляет собой атом водорода или метил, R¹ представляет собой линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток, содержащий 1-4 атома углерода, особенно 1-3, и предпочтительно 1-2 атома углерода.

Примеры мономеров формулы (I) представляют собой, среди прочих, (мет)акрилаты, являющиеся производными насыщенных спиртов, как, например, метил (мет)акрилат, этил (мет)акрилат, н-пропил (мет)акрилат, изопропил (мет)акрилат, н-бутил (мет)акрилат и трет-бутил(мет)акрилат. Предпочтительно, полимер содержит звенья, являющиеся производными метилметакрилата.

Полиалкил(мет)акрилатные полимеры, которые могут использоваться в настоящем изобретении, могут содержать от 0.1 до 40 мас.%, предпочтительно от 0.5 до 35 мас.%, в частности от 10 до 30 мас.% элементарных звеньев, являющихся производными одного или более алкил(мет)акрилатных мономеров формулы (I), из расчета на общий вес полимера.

В другом варианте выполнения, полиалкил(мет)акрилатные полимеры, которые могут использоваться по настоящему изобретению, могут предпочтительно содержать, по меньшей мере, 5 мас.%, в частности, по меньшей мере, 10 мас.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 15 мас.%, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 20 мас.% элементарных звеньев, являющихся производными одного или более алкил(мет)акрилатных мономеров, содержащих 1-4 атома углерода, особенно 1-3 и предпочтительно 1-2 атома углерода в алкильном остатке, предпочтительно метил (мет)акрилат.

Полиалкил(мет)акрилатный полимер можно получать, предпочтительно, посредством свободнорадикальной полимеризации. Соответственно, массовая доля элементарных звеньев полиалкил(мет)акрилатного полимера, как указано в данной заявке, является результатом массовых долей соответствующих мономеров, которые используются для получения полимера.

Предпочтительно, полиалкил(мет)акрилатный полимер содержит элементы одного или более алкил(мет)акрилатных мономеров формулы (II)

где R представляет собой атом водорода или метил, R² представляет собой линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток, содержащий 4-15, предпочтительно 5-15 и более предпочтительно 6-15 атомов углерода.

Примеры компонента (II) включают (мет)акрилаты, которые являются производными насыщенных спиртов, как указано выше.

Полиалкил(мет)акрилатный полимер предпочтительно содержит, по меньшей мере, 0.05 мас.%, в частности, по меньшей мере, 10 мас.%, особенно, по меньшей мере, 20 мас.% звеньев, являющихся производными одного или более алкил(мет)акрилатов формулы (II), из расчета на общий вес полимера. В предпочтительном аспекте настоящего изобретения полимер содержит предпочтительно около 25-99.5 мас.%, более предпочтительно около 70-95 мас.% элементарных звеньев, являющихся производными мономеров формулы (II).

Кроме того, полиалкил(мет)акрилатные полимеры, которые могут использоваться в настоящем изобретении, могут содержать элементарные звенья, являющиеся производными одного или более алкил(мет)акрилатных мономеров формулы (III)

,

где R представляет собой атом водорода или метил, R³ представляет собой линейный, разветвленный или циклический алкильный остаток, содержащий 16-4000 атомов углерода, предпочтительно 16-400 атомов углерода и более предпочтительно 16-30 атомов углерода.

Примеры компонента (III) включают (мет)акрилаты, которые являются производными насыщенных спиртов, как указано выше.

Полиалкил(мет)акрилатные полимеры, которые могут использоваться в настоящем изобретении, могут включать 0-99.9 мас.%, предпочтительно 0.1-80 мас.%, в частности 0.5-70 мас.% элементарных звеньев, являющихся производными одного или более алкил(мет)акрилатных мономеров формулы (III), из расчета на общий вес полимера.

В частном аспекте настоящего изобретения массовое соотношение сложноэфирных соединений формулы (II), которые содержат 7-15 атомов углерода в спиртовом радикале, к сложноэфирным соединениям формулы (III), которые содержат 16-4000 атомов углерода в спиртовом радикале, находится предпочтительно в диапазоне от 100:1 до 1:100, более предпочтительно в диапазоне от 50:1 до 2:1, особенно предпочтительно от 10:1 до 5:1.

Вариант выполнения с небольшим количеством длинноцепочечных алкильных остатков (16-4000) предпочтительно сочетают с небольшим количеством С1-С4 алкил(мет)акрилатов. Такой вариант выполнения обладает улучшенной эффективностью при низких температурах.

В другом аспекте настоящего изобретения массовое соотношение сложноэфирных соединений формулы (II), которые содержат 7-15 атомов углерода в спиртовом радикале, к сложноэфирным соединениям формулы (III), которые содержат 16-4000 атомов углерода в спиртовом радикале, находится предпочтительно в диапазоне от 1000:1 до 1:1000, более предпочтительно в диапазоне от 2:1 до 1:500, особенно предпочтительно от 1:2 до 1:100.

Вариант выполнения с большим количеством длинноцепочечных алкильных остатков (16-4000) предпочтительно сочетают с большим количеством С1-С4 алкил(мет)акрилатов. Такой вариант выполнения обладает улучшенным ИВ.

Сложноэфирные соединения с длинноцепочечным спиртовым остатком, особенно мономеры формул (II) и (III), можно получать, например, реакцией (мет)акрилатов и/или соответствующих кислот с длинноцепочечными жирными спиртами, где, в целом, в результате образуется смесь сложных эфиров, таких как (мет)акрилаты, с различными длинноцепочечными спиртовыми остатками. Указанные жирные спирты включают, среди прочих, Охо Alcohol® 7911 и Охо Alcohol ® 7900, Охо Alcohol® 1100 (Monsanto); Alphanol® 79 (ICI); Nafol® 1620, Alfol® 610 и Alfol® 810 (Sasol); Epal® 610 и Epal® 810 (Ethyl Corporation); Linevol® 79, Linevol® 911 и Dobanol® 25L (Shell AG); Lial 125 (Sasol); Dehydad® и Dehydad® и Lorol® (Cognis).

В качестве необязательного компонента полимер может содержать элементарные звенья, являющиеся производными сомономеров.

Указанные сомономеры включают гидроксиалкил (мет)акрилаты, такие как 3-гидроксипропил (мет)акрилат, 3,4-дигидроксибутил (мет)акрилат, 2-гидроксиэтил (мет)акрилат, 2-гидроксипропил (мет)акрилат, 2,5-диметил-1,6-гександиол (мет)акрилат, 1,10-декандиол (мет)акрилат;

аминоалкил (мет)акрилаты и аминоалкил (мет)акриламиды, такие как N-(3-диметиламинопропил)метакриламид, 3-диэтиламинопентил (мет)акрилат, 3-дибутиламиногексадецил (мет)акрилат;

нитрилы (мет)акриловой кислоты и другие азотосодержащие (мет)акрилаты, такие как М-(метакрилоилоксиэтил)диизобутилкетимин, N-(метакрилоилоксиэтил)дигексадецилкетимин, (мет)акрилоиламидоацето-нитрил, 2-метакрилоилоксиэтилметилцианамид, цианометил (мет)акрилат;

арил (мет)акрилаты, такие как бензил (мет)акрилат или фенил (мет)акрилат, где акриловый остаток в каждом случае может быть незамещенным или иметь до четырех заместителей;

карбонил-содержащие (мет)акрилаты, такие как 2-карбоксиэтил (мет)акрилат, карбоксиметил (мет)акрилат, оксазолидинилэтил (мет)акрилат, N-метакрилоилокси-формамид, ацетонил (мет)акрилат, N-метакрилоилморфолин, N-метакрилоил-2-пирролидинон, N-(2-метилакрилоксиоксиэтил)-2-пирролидинон, N-(3-метакрилоилоксипропил)-2-пирролидинон, N-(2-метилакрилоилоксипентадецил)-2-пирролидинон, N-(3-метакрилоилоксигептадецил)-2-пирролидинон;

(мет)акрилаты эфирных спиртов, такие как тетрагидрофурфурил (мет)акрилат, метоксиэтоксиэтил (мет)акрилат, 1-бутоксипропил (мет)акрилат, циклогексилоксиэтил (мет)акрилат, пропоксиэтоксиэтил (мет)акрилат, бензилоксиэтил (мет)акрилат, фурфурил (мет)акрилат, 2-бутоксиэтил (мет)акрилат, 2-этокси-2-этоксиэтил (мет)акрилат, 2-метокси-2-этоксипропил (мет)акрилат, этоксилированные (мет)акрилаты, 1-этоксибутил (мет)акрилат, метоксиэтил (мет)акрилат, 2-этокси-2-этокси-2-этоксиэтил (мет)акрилат, сложные эфиры (мет)акриловой кислоты и метоксиполиэтиленгликолей;

(мет)акрилаты галогенированных спиртов, такие как 2,3-дибромпропил (мет)акрилат, 4-бромфенил (мет)акрилат, 1,3-дихлор-2-пропил (мет)акрилат, 2-бромэтил (мет)акрилат, 2-йодэтил (мет)акрилат, хлорметил (мет)акрилат;

оксиранил (мет)акрилат, такой как 2,3-эпоксибутил (мет)акрилат, 3,4-эпоксибутил (мет)акрилат, 10,11-эпоксиундецил (мет)акрилат, 2,3-эпоксициклогексил (мет)акрилат, оксиранил (мет)акрилаты, такие как 10,11-эпоксигексадецил (мет)акрилат, глицидил (мет)акрилат;

гетероциклические (мет)акрилаты, такие как 2-(1-имидазолил)этил (мет)акрилат, 2-(4-морфолинил)этил (мет)акрилат и 1-(2-метакрилоилоксиэтил)-2-пирролидон;

малеиновая кислота и производные малеиновой кислоты, такие как моно- и диэфиры малеиновой кислоты, малеиновый ангидрид, метилмалеиновый ангидрид, малеинимид, метилмалеинимид;

фумаровая кислота и производные фумаровой кислоты, такие как, например, моно- и диэфиры фумаровой кислоты;

винилгалогениды, такие как, например, винилхлорид, винилфторид, винилиденхлорид и винилиденфторид;

виниловые эфиры, такие как винилацетат;

виниловые мономеры, содержащие ароматические группы, такие как стирол, замещенные стиролы с алкильным заместителем в боковой цепи, такие как α-метилстирол и α-этилстирол, замещенные стиролы с алкильным заместителем в кольце, такие как винилтолуол и п-метилстирол, галогенированные стиролы, такие как монохлорстиролы, дихлорстиролы, трибромстиролы и тетрабромстиролы;

гетероцилические винильные соединения, такие как 2-винилпиридин, 3-винилпиридин, 2-метил-5-винилпиридин, 3-этил-4-винилпиридин, 2,3-диметил-5-винилпиридин, винилпиримидин, винилпиперидин, 9-винилкарбазол, 3-винилкарбазол, 4-винилкарбазол, 1-винилимидазол, 2-метил-1-винилимидазол, N-винилпирролидон, 2-винилпирролидон, N-винилпирролидин, 3-винилпирролидин, N-винилкапролактам, N-винилбутиролактам, винилоксолан, винилфуран, винилтиофен, винилтиолан, винилтиазолы и гидрированные винилтиазолы, винилоксазолы и гидрированные винилоксазолы;

виниловые и изопрениловые эфиры;

метакриловая кислота и акриловая кислота.

Каждый из сомономеров и сложноэфирных мономеров формул (I), (II) и (III) можно использовать отдельно или в смесях.

Долю сомономеров можно варьировать в зависимости от области применения и профиля свойств полимера. В целом, эта доля может быть в диапазоне от 0 до 60 мас.%, предпочтительно от 0.01 до 20 мас.%, и более предпочтительно от 0.1 до 10 мас.%. Из-за свойств сгорания и по экологическим соображениям необходимо минимизировать долю мономеров, содержащих ароматические группы, гетероароматические группы, азотосодержащие группы, фосфорсодержащие группы и серосодержащие группы. Долю данных мономеров поэтому можно ограничить величиной 1 мас.%, в частности 0.5 мас.%, и предпочтительно 0.01 мас.%.

В одном варианте выполнения сополимер получают полимеризацией в присутствии сложноэфирного масла, минерального масла или их комбинации.

В одном варианте выполнения, неожиданно, комбинация небольшого количества сложноэфирного масла с полимером, содержащим полярные мономеры, как, например, ММА-содержащий ПАМА, демонстрирует в значительной степени более высокий ИВ в неполярном растворителе, таком как минеральное масло, чем такая же комбинация полимер-масло в отсутствие сложноэфирного масла. Кроме того, в одном варианте выполнения данное преимущество может быть достигнуто за счет использования сложноэфирного масла в качестве растворителя при получении полимера, который затем разбавляют при приготовлении смазочного материала.

В одном варианте выполнения в настоящем изобретении описано, как индекс вязкости полностью готового смазочного материала может быть улучшен за счет синергичного действия полярного сложноэфирного масла и средства для улучшения индекса вязкости, которое содержит полярные сомономерные элементарные звенья. Выражение «полярный» следует понимать таким образом, что гомополимер, полученный из полярного мономера одного типа, не будет растворим в смазочном масле.

В контексте настоящего изобретения все указанные ниже диапазоны в явном виде включают все подзначения между верхним и нижним пределами.

В одном варианте выполнения полиалкилметакрилатный сополимер получают в присутствии сложноэфирного масла, углеводородного масла или их смеси, предпочтительно полимер получают в присутствии сложноэфирного масла.

В отношении сложноэфирного масла нет специальных ограничений. Сложноэфирное масло включает, в частности, сложные эфиры фосфорной кислоты, сложные эфиры дикарбоновых кислот, сложные эфиры монокарбоновых кислот с диолами или полиалкиленгликолями, сложные эфиры неопентилполиолов с монокарбоновыми кислотами (см. Ullmann's Encyclopadie der Technischen Chemie [Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry], 3rd edition, Vol.15, pages 287-292, Urban & Schwarzenberg (1964)). Подходящие сложные эфиры дикарбоновых кислот представляют собой, во-первых, сложные эфиры фталевой кислоты, в частности сложные эфиры фталевой кислоты с С₄-С₈-спиртами, дибутилфталат и диоктилфталат, которые следует упомянуть особенно, и, во-вторых, сложные эфиры алифатических дикарбоновых кислот, в частности сложные эфиры линейных дикарбоновых кислот с разветвленными первичными спиртами. В частности, следует выделить сложные эфиры себациновой, адипиновой и азелаиновой кислот, и в особенности следует указать 2-этилгексиловые и изооктил-3,5,5-триметиловые эфиры и сложные эфиры с С₈-, C₉- и С₁₀-оксоспиртами.

Особенно важны сложные эфиры линейных первичных спиртов с разветвленными дикарбоновыми кислотами. Алкил-замещенная адипиновая кислота, например 2,2,4-триметиладипиновая кислота, может быть указана в качестве примера.

Предпочтительные сложные эфиры содержат (олиго)оксиалкильные группы в спиртовом радикале. Данные группы, в частности, включают этиленгликолевые и пропиленгликолевые группы.

Диэфиры с диэтиленгликолем, триэтиленгликолем, тетраэтиленгликолем, вплоть до декаметиленгликоля, а также с дипропиленгликолем в качестве спиртового компонента можно указать особо в качестве сложных эфиров монокарбоновых кислот с диолами или полиалкиленгликолями. Пропионовая кислота, (изо)масляная кислота и пеларгоновая кислота могут быть отдельно указаны в качестве монокарбоновых кислот, например, следует указать дипропиленгликоля пеларгонат, диэтиленгликоля дипропионат и диизобутират, и соответствующие сложные эфиры триэтиленгликоля, и тетраэтиленгликоля ди-2-этилгексаноат.

Предпочтительно, сложноэфирное масло включает сложные эфиры дикарбоновых кислот и их смеси, диалкил-адипаты и их смеси, диалкил-замещенные себацинаты и их смеси, алкилметакрилаты и их смеси. Сложноэфирное масло предпочтительно представляет собой диалкил дикарбоксилат, алкилметакрилат или их смесь. Диалкил дикарбоксилат представляет собой, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, состоящей из диалкиладипата, диалкилпимелата, диалкилсуберата, диалкилазелата, диалкилсебацината и их смесей.

Указанные сложные эфиры используются отдельно или в виде смеси.

Предпочтительно, массовое соотношение указанного полиалкил(мет)акрилатного сополимера к указанному сложноэфирному маслу находится в диапазоне от 10:1 до 1:10, более предпочтительно от 5:1 до 1:5.

Количество сложноэфирного масла составляет от 0.5 мас.% до 80 мас.% из расчета на общее количество смазочного материала, предпочтительно от 0.75 до 40 мас.%, более предпочтительно от 5 до 35 мас.%.

В одном варианте выполнения, смазочный материал содержит углеводородное масло, предпочтительно минеральное масло из Групп I, II или III или поли-альфа-олефин Группы IV из API групп, которые описаны ниже более подробно.

Количество углеводородного масла составляет от >0 до 99 мас.% из расчета на общий вес смазочного материала, предпочтительно от 0.5 до 95 мас.%. Количество полиалкил(мет)акрилата, предпочтительно полиалкилметакрилатного сополимера, составляет от 0.5 до 40 мас.% из расчета на общий вес указанного смазочного материала, предпочтительно от 5 до 35 мас.%.

Предпочтительно, массовое соотношение указанного полиалкил(мет)акрилатного сополимера к указанному углеводородному маслу находится в диапазоне от 1:1 до 1:100, более предпочтительно от 1:3 до 1:50.

В предпочтительном варианте выполнения массовое соотношение указанного сложноэфирного масла к указанному углеводородному маслу предпочтительно находится в диапазоне от 1:1 до 1:100, более предпочтительно от 1:3 до 1:20.

Количество смеси мономеров C₁-С₃ алкил метакрилата находится в диапазоне от 0.5 до 40% из расчета на общий вес смеси мономеров; и количество смеси мономеров С₄-С₂₂ алкил метакрилата находится в диапазоне от 60 до 99.5% из расчета на общий вес смеси мономеров. В одном варианте выполнения низший алкилметакрилат включает C₁-С₄ (в количестве, указанном выше для C₁-С₃), а высший алкилметакрилат включает С₄-С₃₀ (в количествах, указанных выше для С₄-С₃₀). С₄ в низшем алкилметакрилате и в высшем алкилметакрилате может быть одинаковым или разным.

Смесь мономеров может также содержать неполярный мономер, который может быть сополимеризован с C₁-C₃ (или C₁-C4) алкилметакрилатом и C₄-С₃₀ алкил метакрилатом.

В одном варианте выполнения сомономер представляет собой стирол, который может быть замещенным или незамещенным. Кроме того, можно использовать полимерные метакрилатные мономеры, такие как pHBD-метакрилат.

В одном варианте выполнения настоящего изобретения количество смеси мономеров C₁-С₄ алкил (мет)акрилата предпочтительно находится в диапазоне от 0.5 до 40% из расчета на общий вес смеси мономеров; и количество смеси мономеров С₄-С₄₀₀₀ алкил (мет)акрилата предпочтительно находится в диапазоне от 60 до 99.5% из расчета на общий вес смеси мономеров.

В другом варианте выполнения настоящего изобретения количество смеси мономеров С₁-С₄ алкил метакрилата предпочтительно находится в диапазоне от 0.5 до 40% из расчета на общий вес смеси мономеров; и количество смеси мономеров С₄-С₃₀ алкил метакрилата предпочтительно находится в диапазоне от 60 до 99.5% из расчета на общий вес смеси мономеров.

Архитектура полимеров, содержащих сложный эфир, не является критичной для многих областей применения по настоящему изобретению. Соответственно, данные сополимеры могут представлять собой статистические сополимеры, градиентные сополимеры, блок-сополимеры, графт-сополимеры или их смеси.

Блок-сополимеры и градиентные сополимеры можно получать, например, путем скачкообразного изменения состава мономера во время роста цепи.

В настоящем изобретении также описан способ получения смазочного материала, содержащий полимеризацию смеси мономеров, содержащей C₁-C₃ (или C₁-С₄) алкилметакрилат и С₄-C₂₂ (или С₄-С₃₀) алкилметакрилат, в присутствии сложноэфирного масла, углеводородного масла или их смеси.

Неожиданно, в одном варианте выполнения наблюдалось синергетическое улучшение смазывающей способности, на что указывало повышение Индекса Вязкости (ИВ) смазочного материала, когда смазочный материал на основе углеводородного масла содержит комбинацию вышеописанного сополимера, полученного из смеси мономеров, содержащей 0.5-40 мас.% C₁-С₄ алкилметакрилата относительно общего веса мономеров и сложноэфирное масло Группы V.

В одном варианте выполнения в настоящем изобретении описан состав, который может обладать высоким индексом вязкости при сохранении растворимости полимера в смазочном масле.

Предпочтительно, смазочный материал имеет в своей основе минеральное масло из API Групп I, II, III и/или IV или их смеси. Согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения, используют минеральное мас