(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）少なくとも１種の炭化水素カルボン酸由来の部分と、
（ｉｉ）少なくとも１種のポリオール又は部分エステル化ポリオール由来の部分と、
（ｉｉｉ）二価酸及び環式酸無水物からなる群より選択される少なくとも１種のアミンキャリア由来の部分と、
（ｉｖ）１０個までの窒素原子を有する少なくとも１種のポリアミン由来の部分
とを含む１種以上の化合物からなる潤滑油用の分散剤であり、該（ｉ）炭化水素カルボン酸由来の部分と該（ｉｉ）ポリオール又は部分エステル化ポリオール由来の部分とはエステル結合で連結しており、該（ｉｉ）ポリオール又は部分エステル化ポリオール由来の部分と該（ｉｉｉ）アミンキャリア由来の部分とはエステル結合で連結しており、該（ｉｉｉ）アミンキャリア由来の部分と該（ｉｖ）ポリアミン由来の部分とはアミド結合で連結している、上記分散剤。
【請求項２】
前記（ｉｉ）ポリオール又は部分エステル化ポリオールは、構造式
【化１】
0004554164.tif 000013
（式中、ｘ及びｙは、独立に０又は１であり、ｎは２、３又は４であり
Ｒ1及びＲ2は、独立にヒドロカルビル基であり、
ただし、ｎが３の場合、Ｒ2は構造式中に存在せず、
ｎが４の場合、Ｒ1及びＲ2は構造式中に存在しない）
を有する、請求項１に記載の分散剤。
【請求項３】
前記（ｉｉ）少なくとも１種のポリオールは、ネオペンチルグリコール、２，２−ジメチロールブタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、モノ−ペンタエリスリトール、ジ−ペンタエリスリトール、トリ−ペンタエリスリトール及びこれらの混合物からなる群より選択される請求項１に記載の分散剤。
【請求項４】
前記（ｉｖ）少なくとも１種のポリアミンは、２〜５個の窒素原子を含むポリアミン類、ピペラジン類、モルフォリン類、アニリン類、ピペリジン類、ピロリジン類及びこれらの混合物からなる群より選択される請求項１に記載の分散剤。
【請求項５】
前記（ｉｖ）少なくとも１種のポリアミンは、環式アミンを含む請求項１に記載の分散剤。
【請求項６】
前記（ｉｖ）少なくとも１種のポリアミンは、２又は３個の窒素原子を含む請求項１に記載の分散剤。
【請求項７】
前記（ｉｖ）少なくとも１種のポリアミンは、１−メチルピペラジン、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、１，４−ビス（３−アミノプロピル）ピペラジン、４−（２−アミノエチル）モルフォリン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン及びこれらの混合物から成る群より選択される請求項１に記載の分散剤。
【請求項８】
前記（ｉ）少なくとも１種の炭化水素カルボン酸は、１８個までの炭素原子を有する直鎖、分枝、環式、芳香族の酸及びこれらの混合物からなる群より選択される請求項１に記載の分散剤。
【請求項９】
前記（ｉ）少なくとも１種の炭化水素カルボン酸は、２，２−ジメチルプロピオン酸、ネオヘプタン酸、ネオオクタン酸、ネオノナン酸、ヘキサノン酸、イソヘキサノン酸、ネオデカン酸、２−エチルヘキサン酸、イソヘプタン酸、イソオクタン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、酢酸、プロピオン酸、ペンタノン酸、ヘプタノン酸、オクタノン酸、ノナン酸、デカン酸、ステアリン酸、吉草酸、イソ吉草酸、カプロン酸、シクロヘキサン酸、安息香酸及びこれらの混合物から成る群より選択される請求項１に記載の分散剤。
【請求項１０】
前記（ｉｉｉ）少なくとも１種のアミンキャリアは、無水琥珀酸、無水マレイン酸、無水グルタール酸、マロン酸、琥珀酸、マレイン酸、グルタール酸及びこれらの混合物から成る群より選択される請求項１に記載の分散剤。
【請求項１１】
前記化合物が、式
【化２】
0004554164.tif 000014
（式中、Ｒaは、５０個までの炭素原子を有する少なくとも１種のヒドロカルビル基であり；Ｒbは、水素ではない少なくとも１種のヒドロカルビル基であり；Ｒcは、水素ではない少なくとも１種のヒドロカルビル基であり；Ｙは１０個までの窒素原子を有するポリアミンである）
を有する１種以上の化合物を含む請求項１に記載の分散剤。
【請求項１２】
前記化合物は、式
【化３】
0004554164.tif 000015
（式中、Ｒaは、置換基を有していてもよい50個までの炭素原子を含むヒドロカルビル基；Ｒbは、置換基を有していてもよい水素以外のヒドロカルビル基；Ｒcは、置換基を有していてもよい水素以外のヒドロカルビル基；Ｘは、16個までの炭素原子を有するヒドロカルビル基；Ｙは、10個までの窒素原子を有するアミン基である）
を有する、請求項１に記載の分散剤。
【請求項１３】
Ｒaは、
【化４】
0004554164.tif 000016
からなる群より選択される請求項１２に記載の分散剤。
【請求項１４】
Ｒb及びＲcは、独立に、
【化５】
0004554164.tif 000017
及びこれらのエステル類、
【化６】
0004554164.tif 000018
及びこのエステル類、
【化７】
0004554164.tif 000019
及びこのエステル類、及びこれらの混合物
からなる群より選択される請求項１２に記載の分散剤。
【請求項１５】
Ｒb及びＲcは、独立に、脂肪族基、環式脂肪族基、芳香族基及びこれらの混合物から成る群より選択される請求項１２に記載の分散剤。
【請求項１６】
Ｒb、または、Ｒb及びＲcは、さらに塩素、窒素及び酸素のヘテロ原子の少なくとも１種を含む請求項１２に記載の分散剤。
【請求項１７】
前記化合物は、少なくとも１種のオキシアルキレン基を含む請求項１２に記載の分散剤。
【請求項１８】
前記（ｉｉ）少なくとも１種のポリオール又は部分エステル化ポリオール由来の部分は、ポリエーテルポリオールである請求項１２に記載の分散剤。
【請求項１９】
Ｙは、
【化８】
0004554164.tif 000020
からなる群より選択される請求項１２に記載の分散剤。
【請求項２０】
Ｙは、
【化９】
0004554164.tif 000021
からなる群より選択される請求項１２に記載の分散剤。
【請求項２１】
Ｘは、
【化１０】
0004554164.tif 000022
から成る群より選択される請求項１２に記載の分散剤。
【請求項２２】
前記化合物は、
（ａ）前記（ｉ）少なくとも１種の炭化水素カルボン酸を前記（ｉｉ）少なくとも１種のポリオール又は部分エステル化ポリオールと反応させて、エステル／アルコール反応生成物を形成させる工程；
（ｂ）該エステル／アルコール反応生成物を前記（ｉｉｉ）アミンキャリアと反応させて、エステル／アルコール反応生成物及びアミンキャリアの間にエステル結合を形成させる工程；
（ｃ）前記（ｉｖ）ポリアミンを前記（ｉｉｉ）アミンキャリアと反応させて、ポリアミン及びアミンキャリアの間にアミド結合を形成させる工程
を含む反応により製造される請求項１に記載の分散剤。
【請求項２３】
前記化合物は、
（ａ）前記（ｉ）少なくとも１種の炭化水素カルボン酸を前記（ｉｉ）ポリオール又は部分エステル化ポリオールと反応させて、エステル／アルコール反応生成物を形成させる工程；
（ｂ）前記（ｉｖ）ポリアミンを前記（ｉｉｉ）アミンキャリアと反応させて、ポリアミン及びアミンキャリアの間にアミド結合を形成させ、少なくとも１個の遊離カルボン酸基を有するアミド反応生成物を形成させる工程；
（ｃ）該エステル／アルコール反応生成物を該アミド反応生成物の遊離カルボン酸基と反応させて、エステル／アルコール反応生成物及びアミンキャリアの間にエステル結合を形成させる工程
を含む反応により製造される請求項１に記載の分散剤。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれかに記載の分散剤であって、（ａ）合成エステルベースストックに添加されると、合成エステルベースストックの清浄度を高め、（ｂ）230℃を超える温度で安定であり、（ｃ）合成エステルベースストック中に10％までの処理率（treat rate）で可溶性である、上記分散剤。
【請求項２５】
２〜５個の窒素原子を含む請求項２４に記載の分散剤。
【請求項２６】
主要部分のポリオールエステルベースストックと、少量の請求項１〜２４のいずれかに記載の分散剤と、を含む潤滑剤組成物。
【請求項２７】
前記分散剤における前記化合物と、前記ポリオールエステルベースストックとは、同じポリオール官能基を有する請求項２６に記載の潤滑剤組成物。
【請求項２８】
前記ポリオールエステルベースストックは、（ｉ）4〜7個の炭素原子及び（ｉｉ）2〜4個のエステル化可能な水酸基を含む少なくとも１種のポリオールと、Ｃ5〜Ｃ10酸の混合物とのエステル／アルコール反応生成物を形成する反応の生成物である請求項２６に記載の潤滑剤組成物。
【請求項２９】
前記Ｃ5〜Ｃ10酸の混合物は、Ｃ5酸、ｉ−Ｃ9酸、直鎖Ｃ7酸、直鎖Ｃ8酸及び直鎖Ｃ10酸を含む酸の混合物である請求項２８に記載の潤滑剤組成物。
【請求項３０】
前記分散剤は、0.5wt.%〜10wt.%の量で存在し、前記ポリオールエステルベースストックは、90wt.%〜99.5wt.%の量で存在する請求項２６に記載の潤滑剤組成物。
【請求項３１】
前記分散剤は、1wt.%〜5wt.%の量で存在する請求項２６に記載の潤滑剤組成物。
【請求項３２】
さらに、抗酸化剤、抗摩耗剤、極圧添加剤、消泡剤、洗剤、加水分解安定剤、金属不活剤、腐食防止剤、流動点降下剤、粘度及び粘度指数改良剤からなる群より選択される少なくとも１種の添加剤を含む請求項２６に記載の潤滑剤組成物。
【請求項３３】
請求項１〜２４のいずれかに記載の分散剤を、ポリオールエステルベースストック中に0.5〜10wt.%の量で可溶化させることを含む、潤滑剤組成物の製造方法。
【請求項３４】
前記分散剤を、1〜5wt.%の量で可溶化させる請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
さらに、抗酸化剤、抗摩耗剤、極圧添加剤、消泡剤、洗剤、加水分解安定剤、金属不活剤、腐食防止剤、流動点降下剤、粘度及び粘度指数改良剤からなる群より選択される少なくとも１種の添加剤を前記ポリオールエステルベースストックに添加する工程を含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
請求項１〜２４のいずれかに記載の分散剤と、
抗酸化剤、抗摩耗剤、極圧添加剤、消泡剤、洗剤、加水分解安定剤、金属不活剤、及び腐食防止剤からなる群より選択される１種以上の添加剤と、
を含む潤滑油用添加剤パッケージ。
【請求項３７】
請求項１に記載の分散剤を製造する方法であって、
（ａ）前記（ｉ）少なくとも１種の炭化水素カルボン酸を前記（ｉｉ）少なくとも１種のポリオール又は部分エステル化ポリオールと反応させて、エステル／アルコール反応生成物を形成させる工程；
（ｂ）該エステル／アルコール反応生成物を前記（ｉｉｉ）少なくとも１種のアミンキャリアと反応させて、少なくとも２個のエステル結合を有する反応生成物を形成させる工程；
（ｃ）該少なくとも２個のエステル結合を有する反応生成物を前記（ｉｖ）ポリアミンと反応させて、前記分散剤を形成させる工程
を含む方法。
【請求項３８】
前記工程（ａ）は、触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下で行われる請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
さらに、前記工程（ｃ）の前に、少なくとも２個のエステル結合を有する前記反応生成物を活性化させる工程を含む請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記活性化工程においてエチルクロロフォルメートが用いられ、前記反応生成物をエチルクロロフォルメートで処理することにより行われる請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
請求項１に記載の分散剤を製造する方法であって、
（ａ）前記（ｉｉｉ）少なくとも１種のアミンキャリアを前記（ｉｖ）少なくとも１種のポリアミンと反応させて、遊離カルボン酸基を有するアミド反応生成物を形成させる工程；
（ｂ）前記（ｉ）少なくとも１種の炭化水素カルボン酸を前記（ｉｉ）ポリオール又は部分エステル化ポリオールと反応させ、エステル／アルコール反応生成物を形成させる工程；
（ｃ）前記エステル／アルコール反応生成物を前記アミド反応生成物と反応させて分散剤を形成させる工程
を含む方法。
【請求項４２】
前記工程（ｂ）は、触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下で行われる請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記工程（ｃ）は、触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下で行われる請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記（ｉｉｉ）少なくとも１種のアミンキャリアは無水琥珀酸であり、前記（ｉｉ）少なくとも１種のポリオールは、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びこれらの混合物から成る群より選択される請求項３７又は４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記（ｉｖ）少なくとも１種のポリアミンは、２〜５個の窒素原子を有するポリアミン類、ピペラジン類、モルフォリン類、アニリン類、ピペリジン類、ピロリジン類及びこれらの混合物から成る群より選択される請求項３７又は４１に記載の方法。
【請求項４６】
前記（ｉｖ）少なくとも１種のポリアミンは、１−メチルピペラジン、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、１，４−ビス（３−アミノプロピル）ピペラジン、４−（２−アミノエチル）モルフォリン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン及びこれらの混合物から成る群より選択される請求項３７又は４１に記載の方法。
【請求項４７】
前記（ｉｉ）少なくとも１種のポリオールは、ネオペンチルグリコール、２，２−ジメチロールブタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、モノ−ペンタエリスリトール、ジ−ペンタエリスリトール、トリ−ペンタエリスリトール及びこれらの混合物から成る群より選択される請求項３７又は４１に記載の方法。
【請求項４８】
前記（ｉ）炭化水素カルボン酸は、１８個までの炭素原子を有する直鎖、分枝、環式及び芳香族の酸及びこれらの混合物から成る群より選択される請求項３７又は４１に記載の方法。
【請求項４９】
前記（ｉ）少なくとも１種の炭化水素カルボン酸は、イソノナン酸を含む請求項３７に記載の方法。
【請求項５０】
前記（ｉ）少なくとも１種の炭化水素カルボン酸はステアリン酸を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項５１】
主要部分のポリオールエステルベースストックと、少量部分の請求項３７又は４１に記載の方法により製造された分散剤とを含む、高められた清浄度を示す潤滑剤組成物。
【請求項５２】
請求項３７又は４１に記載の方法により製造された分散剤を有効量で合成エステル系ターボオイルに添加することにより、合成エステル系ターボオイルの清浄度を高める方法。
【請求項５３】
ポリオールエステルベースストック中で請求項１に記載の分散剤を製造することにより、ポリオールエステルベースストックの清浄度を高める方法であって、ポリオールエステルベースストック中に、
（ｉｉ）二価酸及び環式酸無水物からなる群より選択される少なくとも１種のアミンキャリア；及び
（ｉｉｉ）１０個までの窒素原子を有する少なくとも１種のポリアミンを添加し、
ポリオールエステルベースストックにおける一部のポリオールエステルと前記（ｉｉ）アミンキャリアとの間にエステル結合を形成させ、かつ、前記（ｉｉ）アミンキャリアと前記（ｉｉｉ）ポリアミンとの間にアミド結合を形成させることにより、ポリオールエステルベースストック中に請求項１に記載の分散剤を形成させることを含む、上記方法。
【請求項５４】
前記ポリオールエステルベースストックにおけるポリオールエステルは、37の水酸基数を有する請求項５３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、新規なポリアミン類のポリオールエステル誘導体及び合成エステル系ターボオイルと互換性のある分散剤添加剤としての使用に関する。合成分散剤添加剤を含む航空機タービンオイルは、堆積制御性能を改良することにより、優れた清浄度を示す。
【０００２】
【従来技術】
鉱物油及び潤滑剤組成物などの有機組成物は、酸化により劣化し、特に空気の存在下で高温にさらされることによりこのような劣化を受ける。この劣化は、しばしば、エンジンパーツを汚染し、性能を減衰させ、メンテナンスを増加させる不溶性堆積物を蓄積させる。これは、特に、広い温度範囲及び極度の運転条件に遭遇しやすいジェット機に用いられる潤滑油の場合に多く見られる。例えば、航空機ガスタービンの正確な潤滑には、-60℃程度の低温から230〜280℃程度の高温に至るバルクオイル温度にて機能する性能が要求される。このような極度の温度範囲は、潤滑剤の特性に特異な要求をする。航空機ジェットタービン潤滑剤には、優れた熱安定性及び酸化安定性、良好な粘度−温度特性（高いVI）、低い揮発性及び低い流動点が要求される。有機炭化水素系オイルは、典型的にはこれらの要求を満足するほど十分に頑強ではない。よって、航空機用途は、合成エステル潤滑剤の優れた性能特性に依存している。
【０００３】
ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン又はペンタエリスリトールなどのポリオール類及び脂肪酸の混合物から調製され、所定の添加剤の組み合わせを含むエステルベース潤滑油組成物は、周知である。これらの潤滑剤は、広い温度範囲にわたって機能し、良好な熱安定性及び酸化安定性を示す。しかし、より厳しい条件下で作用するエステルベース潤滑剤組成物が、潤滑剤製造者の主要な目標である。本発明は、合成エステルベースストックと互換性があり、潤滑剤の堆積制御性能を改良する分散剤を合成することにより、この継続する必要性を解決するものである。
【０００４】
慣用の分散剤は、オイル中に堆積物形成前駆体を懸濁させることにより潤滑剤の堆積制御性能を改良する油溶性添加剤である。これらの添加剤は、典型的には、窒素及び／又は酸素含有官能基からなる極性ヘッド基に結合した大きな非極性炭化水素部分からなる分子構造を有する。分散剤は、堆積物形成前駆体をミセルに組み入れることにより、分散剤の極性成分を堆積物と相互反応させ、非極性部分を周囲のオイルと相互反応させて、堆積物形成前駆体を安定化させる。この相互反応は、潜在的に有害な堆積物前駆体を懸濁状態に維持する。
【０００５】
分散剤は、ガソリン及びディーゼルクランクケース潤滑剤中の堆積物制御に重要であり、しばしばPIBSA-PAMタイプ分散剤（PolyIsoButenyl Succinic Anhydride-PolyAMine；ポリイソブテニル無水琥珀酸ポリアミン）と呼ばれる。多くの特許が、PIBSA-PAMタイプ分散剤化学の使用を含む。
【０００６】
Exxon Research and Engineeringの米国特許U. S. Patent No.4,655,946は、海水耐性ターボオイル中に非常に少量のPIBSA-PAM分散剤を使用することを開示する。
【０００７】
BPの米国特許U. S. Patent No. 3,914,179は、ポリオールタイプの合成エステルベースストックにおける24個までの炭素原子を有するアミンの使用を開示する。
【０００８】
Texacoの米国特許U. S. Patent No. 4,253,980は、エステル上のピリジニウム官能基を有するジカルボン酸エステルラクトンを開示する。ピリジニウム官能基は、４級アンモニウム塩を製造するカウンターイオンとして、ハライド、カルボネート、サルフェート、ボレート、カルボキシレート又はフォスフェートの塩を用いる。
【０００９】
Exxon Research and Engineeringの米国特許U. S. Patent No. 4,239,636は、硫黄を含有する極性官能基を組み入れる官能基化ペンタエリスリトールエステル類を開示する。
【００１０】
慣用の分散剤は、鉱物油ベースストック中で合成されるので、航空機タービン潤滑剤配合物において実用的ではない。鉱物油ベースストックは、本来的に安定性に劣り、航空機タービンオイル製品を汚染する。加えて、これらは、エステルベースストックとの貧弱な混和性を示す。よって、本出願人は、エステルベースストックと互換性がある分散剤添加剤を設計し合成した。これらの分散剤添加剤は、合成エステルベースストックタービンオイルに添加されると、ターボイルの清浄度を高める。
【００１１】
【特許文献１】
米国特許U. S. Patent No. 4,655,946
【特許文献２】
米国特許U. S. Patent No. 3,914,179
【特許文献３】
米国特許U. S. Patent No. 4,253,980
【特許文献４】
米国特許U. S. Patent No. 4,239,636
【特許文献５】
米国特許U. S. Patent No. 6,043,199
【００１２】
【特許文献６】
米国特許U. S. Patent No. 5,856,280
【特許文献７】
米国特許U. S. Patent No. 5,698,502
【００１３】
【非特許文献１】
"Lubricants anf Related Products" Dieter Klamann, Verlag Chemie, Deerfield, Fla., 1984
【非特許文献２】
"Lubricant Additives" C. Ｖ. Smalheer and R. Kennedy Smith, 1967, pp. 1-11
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、合成エステルベースストックと互換性がある新規な分散剤添加剤、及びこの添加剤を含み高められた清浄度を示すターボオイル組成物である。より熱く、より効率的なタービンエンジンの導入により、より厳しい条件下で作用する航空機タービンオイルが要求される。改良された高温清浄度を有するタービンオイルは、これらのより効率的なエンジン内で作用することが必要である。本発明の新規な分散剤添加剤は、商業的なタービンオイル組成物に添加されると、溶液中に堆積物形成前駆体を懸濁させ、必要な改良された高温清浄度性能を与える。
【００１５】
本発明の新規な分散剤添加剤の基本的な構造は、炭化水素酸と、ポリオールと、二価酸又は環式無水物などのアミンキャリアと、ポリアミンと、を含む。二価酸又は環式無水物は、アミド結合を介して極性ポリアミンを分散剤構造に取り付ける手段を提供する。以後、二価酸又は環式無水物をアミンキャリアと称す。炭化水素酸及びポリオールと、ポリアミンの性質とを変えることによって、異なる分散剤構造が得られる。互換性を高めるために、分散剤エステル中で用いられるポリオールは、合成エステルベースストック中で典型的に用いられるポリオール類の１種、すなわち、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン又はペンタエリスリトールであることが好ましい。
【００１６】
本発明により得られる種々の分散剤添加剤構造は、合成エステルベースストック、場合によっては他の添加剤とブレンドされてもよく、改良された清浄度を有するターボオイル組成物を提供する。
【００１７】
【発明の詳細な記載】
本発明の分散剤は、潤滑油を含むエステル流体中、特に航空機から派生したタービンエンジンオイル用途に有用なエステル流体中で有用である。分散剤は、傾斜パネル堆積テストにより測定された際に改良された堆積阻害機能を示す。これらの分散剤を含む潤滑油の総酸価（ＴＡＮ）及び粘度の増加分も改良される。
【００１８】
本発明の分散剤添加剤は、炭化水素カルボン酸と、ネオペンチルグリコール又はペンタエリスリトールなどのポリオールと、無水琥珀酸などのアミンキャリアと、ポリアミンと、を含む。概略的に示した下記図は、本発明の一般的な実施形態を表す。
【００１９】
【化１６】
0004554164.tif 000002
【００２０】
炭化水素カルボン酸と、ポリオールと、ポリアミンとを変えることにより、異なる分散剤構造も得られる。加えて、全体の分散剤分子の溶解性に影響を与えない限り、任意の二価酸又は環式無水物はアミンキャリアとして作用し得る。
【００２１】
好ましくは、β原子上に水素原子を持たない２−４ＯＨ基を含む任意のポリオール、すなわち下記構造
【００２２】
【化１７】
0004554164.tif 000003
【００２３】
（式中、ｘ及びｙは独立に、０又は１であり、ｎは４−（ｘ＋ｙ）、Ｒ1及びＲ2は、独立に適切なヒドロカルビル基、特に任意の芳香族ヒドロカルビル基、脂肪族ヒドロカルビル基又は環式脂肪族ヒドロカルビル基であり、好ましくはアルキルである）
を有する任意の化合物を用いることができる。ヒドロカルビル基は、１〜２０個又はそれ以上の炭素原子を有するものでもよく、ヒドロカルビル基も塩素原子、窒素原子及び／又は酸素原子などの置換基を含むものでもよい。ヒドロカルビル基は、１個以上のオキシアルキレン基を含むものでもよく、よって、ポリオール化合物は、ポリエーテルポリオール類などの化合物（多数のエーテル結合及び多数のヒドロカルビル基を有する化合物）を含む。カルボン酸エステルを形成するために用いる炭素原子の数（すなわち、炭素数、なお、本明細書において炭素数とは酸又はアルコールのいずれかにおける炭素原子の総数をいう）及びポリオール化合物中に含まれる水酸基の数（すなわち、ヒドロキシル数）は、広範囲に変えることができる。
【００２４】
ポリオールとして以下のアルコールが特に有用である。ネオペンチルグリコール、２，２−ジメチロールブタン、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、モノ−ペンタエリスリトール、工業用ペンタエリスリトール、ジ−ペンタエリスリトール、トリ−ペンタエリスリトール。最も好ましいアルコールは、工業用（例えば、約８８％モノ−ペンタエリスリトール、１０％ジ−ペンタエリスリトール、１〜２％トリ−ペンタエリスリトール）ペンタエリスリトール、モノペンタエリスリトール、ジ−ペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール及びトリメチロールプロパンである。
【００２５】
分散剤構造中のポリオールの選択は、分散剤がブレンドされるポリオールベースストックと等価であることが好ましいが必要ではない。より好ましくは、分散剤構造中のポリオールの選択は、２個の因子、コスト及び高温安定性の必要性により定められる。優れた高温性能は、ポリオール中のアルコール基のすべてに関するβ位置における炭素原子がいかなる水素原子にも取り付けられない場合に、達成される。航空機タービンオイル（ＡＴＯ）ベースストックにて用いられる好ましいポリオールは、ネオペンチルグリコール（ＮＰＧ）（ｎ＝２；Ｒ1＝ＣＨ3；Ｒ2＝ＣＨ3）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）（ｎ＝３、Ｒ1＝ＣＨ2ＣＨ3）、及びペンタエリスリトール（ＰＥ）（ｎ＝４）である。これらのポリオールのすべては、β水素原子を持たず、市販されており、コスト効果的であり、本発明の最も好ましいポリオールである。ネオペンチルグリコールだけは、２個のＯＨ基を有し、極性分散基と反応し及び／又は炭化水素酸鎖でエステル化される。トリメチロールプロパンは、３個のＯＨ基を有し、これらはアミンキャリア、次いで極性ポリアミンと反応でき、及び／又は炭化水素酸でエステル化され得て分散剤構造を形成する。ペンタエリスリトールは、４個のＯＨ基を有し、これらはアミンキャリア、次いで極性ポリアミンと反応することができ、及び／又は炭化水素酸でエステル化され得て分散剤構造を形成する。これらの炭化水素酸は、同一の酸でも異なる酸でもよい。
【００２６】
しかし、全体の配合において、分散剤を含む化合物の混合物が存在しやすい。
例えば、ポリオールとしてペンタエリスリトール（ＰＥ）を用いる場合には、一つのＰＥ分子中、全４種の水酸基が炭化水素酸鎖と反応することができ、別の場合には、全４種のヒドロキシル基のおそらく２個又は３個だけが炭化水素酸鎖と反応し、他は極性分散剤（アミンキャリア／アミン）基と反応するであろう。ゆえに、本発明の別の側面は、ＴＭＰ、ＰＥ、ＮＰＧ又は他の任意の適切なポリオールのいずれかであるポリオールが、部分的にエステル化して、アミンキャリア及びアミン基と反応することができる任意の数の遊離水酸基との混合エステルを達成することができる、ことである。換言すれば、多量の若しくは少量の未転化水酸基を有する態様で、ポリオールと炭化水素酸混合物からポリオールエステル組成物を合成することができる。未転化水酸基の数は計算することができ、混合エステルにはヒドロキシル数が与えられる。次いで、ポリオールエステル、アミンキャリア及びアミン基から分散剤化合物を合成する。ゆえに、分散剤は、化合物のアミン部分と反応し得る広範囲なヒドロキシル数を有する混合エステルから、合成することができる。少ないヒドロキシル数を有するポリオールエステルは、アミン部分と反応し得る非常に少ない未転化水酸基を有する。これは、結果的に、非常に少ない数のアミン基及び非常に少ない数の分散剤活性窒素原子を有する分散剤化合物を生じる。分散剤混合物が、高いヒドロキシル数を有するポリオールエステル（より一般的には、高級水酸基エステルすなわちHHEとして知られている）から合成される場合には、より多数の水酸基がアミン基と反応し得、用いられるアミン基に応じて、製造された分散剤化合物は、より優れた分散剤特性を有することができる。特定のヒドロキシル数のポリオールエステルで開始することで、特定の用途に対する最適量の分散剤活性に対する分散剤添加剤をテーラーメードできるように、自由度を与える。あるいは、本発明は、分散剤特性を有するポリオールエステルベースストックを合成するために用いることができる。
これは、低いヒドロキシル数を有するポリオールエステルベースストックで開始し、このベースストックを適量のアミンキャリア及びアミン基と反応させて、別個の分散剤添加剤を必要としないように全体として分散剤効果を有する完全なベースストックを形成することにより達成することができる。
【００２７】
ベースストック中の溶解度は、任意の添加剤の設計において考慮しなければならない重要な因子である。ATOのエステルベースストックは、中程度の極性であり、本発明の分散剤添加剤は、好ましくは、合理的な溶解度を得る同程度の極性を有するように合成される。分子の炭化水素酸部分における炭素原子の数の増加は、分子をより非極性にする傾向があり、アミン中の極性基の数の増加は、最終的な分子の全体の極性を増加させるであろう。これらの因子の双方とも、所望の溶解度特性を有する分散剤分子を設計するために相前後して考慮しなければならない。
【００２８】
よって、直鎖成分、分枝成分、及び／又は環式成分又は芳香族成分を有する約50個までの炭素原子を含む任意の炭化水素カルボン酸を用いることができる。18個までの炭素原子を有する直鎖、分枝、環式又は芳香族の酸を用いることが好ましい。なぜなら、これらは、合理的なコストで商業的に入手可能だからである。
分枝酸の例としては、２，２−ジメチルプロピオン酸（ネオペンタン酸）、ネオヘプタン酸、ネオオクタン酸、ネオノナン酸、ヘキサン酸、イソヘキサン酸、ネオデカン酸、２−エチルヘキサン酸（2EH）、イソヘプタン酸、イソオクタン酸、イソノナン酸、イソデカン酸を挙げることができる。直鎖酸の例としては、酢酸、プロピオン酸、ペンタン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、及びデカン酸を挙げることができる。選択されたポリ塩基酸としては、任意のＣ2〜Ｃ12ポリ塩基酸、例えばアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオ酸（dodecanndioic acid）を挙げることができる。最も好ましくは、ステアリン酸、イソノナン酸、吉草酸、イソ吉草酸、カプロン酸、シクロヘキサン酸、安息香酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸及びデカン酸を用いる。容易に入手可能であった２個の炭化水素カルボン酸、ステアリン酸（18個の炭素原子）及びイソノナン酸（９個の炭素原子）をネオペンチルグリコール中で以下の実施例１〜１４において用いた。
【００２９】
分散剤分子を合成する場合に、種々のポリアミン類を用いることができる。アミン部位は、アミンキャリアに対するアミド結合を介して、分散剤の分子構造に結合する。よって、10個までの窒素原子を含む１級アミン又は２級アミンを分散剤構造におけるポリアミンとして用いることができる。好ましくは、２〜５個の窒素原子を含むアミンは、アミン基ポリアミン、ピペラジン、モルフォリン、アニリン、ピペラジン及びピロリジンから選択する。最も好ましくは、１−メチルピペラジン、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、１，４−ビス（３−アミノプロピル）ピペラジン、４−（２−アミノエチル）モルフォリン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンである。
【００３０】
しかし、本発明により合成されたすべての分子について、最終的な分散剤にふさわしく組み込まれ得る活性窒素原子の数に対する上限がある。最終的な分子の極性は、分散剤がエステルベースストック中にて互換できず、十分な溶解度が得られないポイントまで、極性基の数の増加と共に増加するであろう。
【００３１】
極性窒素含有官能基は、アミンキャリアにより介在されるポリオールのＯＨ基の一つに対するアタッチメントを介して、全体の分散剤分子に組み込まれる。一般に、任意の二価酸又は環式無水物は、潜在的にアミンキャリアとして用いることができる。好ましくは、16個までの炭素原子を有する商業的に入手可能な二価酸又は環に４〜５個の炭素原子を有する環式無水物が用いられる。最も好ましくは、無水琥珀酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、マロン酸、琥珀酸、マレイン酸、グルタル酸を用いる。
【００３２】
本発明の新規な分散剤を合成するために、合成手順を考案した。開示された分散剤（上記に示した）の一般的な構造を与える分散剤を合成するために３つの主要な工程を必要とした。（１）カルボン酸を少なくとも１個の遊離ＯＨ基を有するポリオールにエステル化する（２）ポリオール中の遊離ＯＨ基を二価酸又は環式無水物（アミンキャリア）でエステル化する（３）ポリアミンを二価酸又は環式無水物からのカルボン酸基にアミド結合を介して付加する。
【００３３】
よって、所望の分散剤化合物の分子骨格のブロック組み立ては、下記一般的スキームによって表すことができる。
【００３４】
【化１８】
0004554164.tif 000004
【００３５】
異なる態様で分散剤分子を合成することができるが、当業者には、３種の分子を合成する２種の可能な経路が予想されるであろう。１つのスキームにおいて、触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下で、選択されたカルボン酸をポリオールでエステル化した（工程１）。第２工程において、工程１からのエステル／アルコール生成物をアミンキャリア、琥珀酸無水物と反応させて、１末端でカルボン酸基との第２のエステル結合を形成させた。最後の工程において、低温でエチルクロロフォルメートを用いる混合無水物の形成を介して、カルボン酸基を活性化した。混合無水物を所望の極性アミン要素と反応させて、アミド結合及び最終生成物を形成させた。
【００３６】
【化１９】
0004554164.tif 000005
【００３７】
第２の可能な合成スキームにおいて、アミン基をアミンキャリア、無水琥珀酸と反応させて、１末端に遊離カルボン酸基を有するアミドを形成させた。ポリオールにおける遊離水酸基によるエステル化は、所望の生成物を与えた。
【００３８】
【化２０】
0004554164.tif 000006
【００３９】
第１のスキームは、イソノナン酸基を含む分子に対して好ましく、第２のスキームはステアリン酸基を含む構造の合成に好ましい。
本発明の分散剤添加剤は、ポリオールエステルベースストックと組み合わせられて、本発明の潤滑剤組成物を形成する。好ましくは、ベースストックを合成するポリオールは、４〜７個の炭素原子と２〜４個のエステル化可能な水酸基とを含む。脂肪族ポリオールは、ネオペンチルグリコール、２，２−ジメチロールブタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、モノ−ペンタエリスリトール、工業用ペンタエリスリトール、ジ−ペンタエリスリトール、トリ−ペンタエリスリトール、及びネオペンチルグリコールから選択することができる。好ましいポリオールは、工業用のペンタエリスリトール（例えば、約88%のモノペンタエリスリトール、約10%のジ−ペンタエリスリトール及び約１〜２％のトリ−ペンタエリスリトール）、モノペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン及びトリペンタエリスリトールから選択される。より好ましいポリオールは、トリメチロールプロパン、工業用ペンタエリスリトール、モノペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール及びトリペンタエリスリトールから選択される。さらにより好ましいポリオールは、工業用のペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン及びネオペンチルグリコールから選択される。
【００４０】
好ましいポリオールは、工業用ペンタエリスリトール（TechPE）である。工業用ペンタエリスリトールは、約85〜92wt％のモノペンタエリスリトールと、８〜15wt%のジペンタエリスリトールと、を含む混合物である。典型的な市販の工業用ペンタエリスリトールは、約88wt%のモノペンタエリスリトールと約12wt%のジペンタエリスリトールを含む。工業用ペンタエリスリトールは、さらに、典型的には工業用ペンタエリスリトールの製造中に副産物として形成されるいくらかのトリペンタエリスリトールとテトラペンタエリスリトールとを含むことができる。
【００４１】
好ましいポリオールエステルベースストックは、Ｃ5〜10酸の混合物を含む。より好ましくは、酸は、Ｃ5酸、ｉ−Ｃ9酸及び直鎖Ｃ7〜10酸の混合物である。Ｃ7〜10酸は、Ｃ7酸、Ｃ8酸、Ｃ9酸及びＣ10酸を表すことに留意されたい。好ましくは、この混合物は、直鎖Ｃ7、直鎖Ｃ8及び直鎖Ｃ10を含む。さらに好ましくは、酸は、Ｃ5酸、ｉ−Ｃ9酸及び直鎖Ｃ7酸（例えばｎ−ヘプタン酸）、直鎖Ｃ8酸（例えばｎ−オクタン酸）及び直鎖Ｃ10酸（例えばｎ−デカン酸）を含む。
【００４２】
本発明の潤滑剤組成物は、好ましくは、下記用途：クランクケースエンジンオイル、ツーサイクルエンジンオイル、カタパルトオイル、油圧作動油、掘穿泥水、タービンオイル（例えば、航空機タービンオイル）、グリース、コンプレッサーオイル、ギアオイル及び機能流体、の少なくとも１を有する。好ましくは、本発明の潤滑剤組成物は、航空機派生のガスタービンエンジン（例えば、ジェットエンジン、船用機関、及び発電用途）において用いられる。
【００４３】
本発明による潤滑剤組成物は、好ましくは、約90〜99.5wt.%のポリオールエステルベースストックと、約0.5〜10wt.%、好ましくは約１〜５wt.%の新規な分散剤添加剤と、を含む。
【００４４】
合成された分散剤添加剤に加えて、本発明の潤滑剤組成物は、さらに、他の慣用の潤滑剤添加剤をも含み得る。潤滑油添加剤は、本明細書に参照として組み込まれるDieter Klamannによる「Lubricants anf Related Products」Verlag Chemie, Deerfield, Fla., 1984及びC. Ｖ. Smalheer及びR. Kennedy Smithによる「Lubricant Additives」1967, pp. 1-11に一般的に記載されている。潤滑油添加剤は、本明細書に参照として組み込まれる米国特許U. S. Patent No. 6,043,199、5,856,280及び5,698,502にも記載されている。
【００４５】
慣用の潤滑剤は、好ましくは、約０〜15wt.%、好ましくは２〜10wt.%、最も好ましくは３〜８wt.%の潤滑剤添加剤パッケージを含む。ゆえに、本発明による潤滑剤組成物は、約85〜97wt.%のポリオールエステルベースストック、約２〜10wt.%の慣用の添加剤パッケージ、及び約１〜５wt.%の本発明の新規な分散剤添加剤を含む。
【００４６】
よって、完全に配合されたタービンオイルは、本発明の分散剤に加えて、以下の分類：抗酸化剤、抗摩耗剤、極圧添加剤、消泡剤、洗剤、加水分解安定剤、金属不活剤及び他の防錆剤などの１種以上の添加剤を含み得る。このような他の添加剤の総量は、完全に配合された潤滑剤の0.5〜15wt.%の範囲、好ましくは２〜10w.%の範囲、最も好ましくは３〜８wt.%の範囲であり得る。
【００４７】
用いることができる抗酸化剤としては、アリールアミン類、例えばフェニルナフチルアミン類、ジアルキルジフェニルアミン類及びこれらの混合物、ヒンダードフェノール類、フェノチアジン類、及びこれらの誘導体を挙げることができる。抗酸化剤は、典型的には、完全に配合された潤滑剤の１〜５wt.%の範囲の量で用いられる。
【００４８】
抗摩耗剤／極圧添加剤としては、ヒドロカルビルラジカルがアリールラジカル又はアルカリルラジカル又はこれらの混合物であるヒドロカルビルフォスフェートエステル類、特にトリヒドロカルビルフォスフェートエステル類を挙げることができる。特に、抗摩耗剤／極圧添加剤としては、トリクレシルフォスフェート、トリアリールフォスフェート及びこれらの混合物を挙げることができる。他の又は追加の抗摩耗剤／極圧添加剤を用いてもよい。抗摩耗剤／極圧添加剤は、典型的には、完全に配合された潤滑剤の０〜４wt.%の範囲、好ましくは１〜３wt.%の範囲の量で用いられる。
【００４９】
工業用スタンダード防錆剤は、ターボオイル中に含まれているものでもよい。
このような公知の防錆剤としては、種々のトリアゾール類、例えば、トリルトリアゾール、1,2,4ベンゾトリアゾール、1,2,3ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、アリレート化ベンゾトリアゾールを挙げることができる。工業用スタンダード防錆剤は、完全に配合した潤滑剤の0.02〜0.5wt.%、好ましくは0.05〜0.25wt.%の範囲の量で用いることができる。工業上一般的な他の防錆剤は、種々のヒドロカルビルアミンフォスフェート及び／又はアミンフォスフェートを含む。
【００５０】
ポリシロキサンタイプ、例えばシリコンオイル又はポリジメチルシロキサンの消泡剤を含む多数の化合物により泡を制御することができる。
用いることができる他の添加剤は、抗堆積・酸化剤である。典型的な抗堆積・酸化剤は、米国特許U. S. Patent No. 5,856,280に記載されているような硫黄含有カルボン酸（SCCA）である。SCCA誘導体は、100〜2000ppmの範囲、好ましくは200〜1000ppmの範囲、より好ましくは300〜600ppmの範囲の量で用いられる。
【００５１】
前述したように、加水分解安定剤、流動点降下剤、消泡剤、粘度及び粘度指数改良剤を含む他の添加剤、並びに潤滑油組成物に有用な他の添加剤を用いることもできる。
【００５２】
任意の慣用の態様で、現存する潤滑剤組成物に個々の添加剤を組み入れることもできる。ゆえに、所望レベルの濃度で、ベースストック中に分散又は溶解させることにより、各成分を直接ベースストックに添加することもできる。このようなブレンドは、大気温度又は昇温された温度にて生じ得る。好ましくは、粘度改質剤及び流動点降下剤を除くすべての添加剤を濃縮物又は添加剤パッケージにブレンドし、続いてベースストックにブレンドして最終的な潤滑剤を作る。このような濃縮物の使用は、慣用のものである。濃縮物を所定量のベース潤滑剤と組み合わせる場合に、濃縮物は、典型的には、正確な量で添加剤を含むように配合されて、最終的な配合での所望の濃度を与える。濃縮物は、好ましくは、本明細書に参照としてその内容が組み入れられている米国特許U. S. Patent No. 4,938,880に記載されている方法に従って作られる。この特許は、少なくとも約100℃の温度であらかじめブレンドされる無灰（ashless）分散剤及び金属洗剤の予備混合物を作ることを記載する。その後、予備混合物を少なくとも85℃まで冷却して、追加の成分を添加する。
【００５３】
以下の非制限的な実施例により、本発明をさらに説明する。これらの実施例は、単に説明のためであり、本発明を何ら限定するものではない。本発明を完全に理解するために、特定のポリオール類、炭素酸類及びポリアミン類並びに合成手順を用いて、新規な分散剤を合成する。しかし、当業者には、これらの特定の実施例とは異なる他の実施形態も本発明によって実施可能であることは自明であろう。実施例は、可能なグリコールとしてネオペンチルグリコール及びペンタエリスリトールを用い、ネオペンチルグリコール分散剤用の可能な炭化水素酸としてステアリン酸及びイソノナン酸を用い、ペンタエリスリトール分散剤用の種々のＣ5〜Ｃ10カルボン酸を用い、Table 1に示す７種の異なるポリアミン類を用いる。
【００５４】
【表１】
0004554164.tif 000007
【００５５】
ネオペンチルグリコール分散剤の合成
ネオペンチルグリコール分散剤分子に対して、２個のカルボン酸を合成用に選択した。ステアリン酸（直鎖１８個炭素酸）及びイソノナン酸（3,5,5-トリメチルヘキサン酸、分枝）、これらの２種の炭化水素部分になり得る部分を、Table 1に示す７種の可能な極性ポリアミン基を組み合わせて、１４種の可能性のある候補を得た。これらのすべてを下記実施例に記載する。
【００５６】
実施例１
ネオペンチルグリコール、無水琥珀酸、4-(2-アミノエチル)モルフォリン及びステアリン酸のポリオールエステル誘導体の合成
手順：触媒としてp-トルエンスルホン酸を用いて、トルエン中で、ネオペンチルグリコール0.15モルをステアリン酸0.15モルでエステル化した。装置にデーンアンドスターク（Dean and Stark）トラップを固定し、８時間、沸点まで加熱して、その後、室温まで放冷した。
【００５７】
反応混合物を沸点まで再加熱して、熱溶液に無水琥珀酸0.15モルを添加し、３時間、還流して、その後、室温まで放冷して、一晩静置した。
溶液を飽和塩水／氷浴で冷却して、撹拌しながら、トリエチルアミン0.15モルを滴下した。冷却した溶液に、撹拌しながら、15分間で、メチレンクロライド20mL中エチルクロロフォルメート0.15モルを滴下した。反応物を２時間、冷却、撹拌及び静置させた。この時間中、溶液は明るい紫色に変色した。冷却した溶液に、撹拌しながら、数分間で、メチレンクロライド20mL中4-(2-アミノエチル)モルフォリン0.15モルを滴下し、２時間かけて、混合物を撹拌及び冷却した。混合物を吸引濾過し、溶剤を捨てた。高真空ポンプ及びドライアイス／アセトントラップに接続させたロータリーエバポレータを用いて、固体を濾液から取り除いた。
残りの粘性液体を室温まで冷却して一晩放置して、固化させた。固体のサンプルをIR分析にかけた。分析結果は、上述の提案された概略構造と一致した。以後、構造１と称す。
【００５８】
実施例２〜１４
合計で１４種類のネオペンチルグリコール分散剤を作るために、同様の手順を用いた。１４種類の構造を下記Table 2に示す。ネオペンチルグリコール添加剤の溶解度を試験するために、Air BPからの市販のジェットタービン潤滑剤BPTO 2197中各個々の添加剤の1.5wt%混合物50gを調製して、撹拌しながら、80℃近辺まで加熱した。次いで、混合物／溶液を室温まで放冷して、蓋をして静置し、２４時間かけて静置した。次いで、溶液を清浄度及び不溶性粒子の実験に供した。
【００５９】
２４時間の静置後、過剰の曇り度又は不溶性粒子が観察された場合には、分散剤添加剤は、市販の潤滑剤に不溶性であるとみなし、添加剤をさらなる試験には供さなかった。合成された分散剤が市販の潤滑剤に可溶性である場合には、傾斜パネル堆積テスト（IPDT）の目的物として構造番号を付与した。ほとんどの部分に対して、これらの処理速度にて不溶性であると観察された化合物は、４個又は５個の窒素原子を有する長鎖直鎖ポリアミン類を含有するものであった。分子構造中に多数の極性窒素含有官能基を含むものは、合成エステルベースストック中に溶解するには極性があり過ぎる化合物を生じさせやすかった。
【００６０】
【表２】
0004554164.tif 000008
【００６１】
ペンタエリスリトール分散剤の合成
ペンタエリスリトール分散剤候補を、Exxon Chemicalから入手した高級ヒドロキシペンタエリスリトールエステルベースストックから合成した。高級ヒドロキシエステル（HHE）において、ほとんどの水酸基は、種々のカルボン酸の配合でエステル化したが、いくつかの水酸基は未反応のまま残った。未反応水酸基の数を、HEEベースストックのヒドロキシル数（有効mgKOH／gエステル）により示す。これらの遊離水酸基は、極性アミン基で官能基化されて、下記一般式
【００６２】
【化２１】
0004554164.tif 000009
【００６３】
のペンタエリスリトール分散剤を形成することができる。
ペンタエリスリトールエステルを形成するために用いたカルボン酸分散剤におけるものとは異なる２種のHHEベースストックをExxon Chemicalから入手した。一方のベースストック（HHE1と称す）は、n-吉草酸84.9モル％と、イソノナン酸15.1モル％とからなり、ヒドロキシル数37.7を有していた。第２のHHEベースストック(HHE2)のカルボン酸分散剤は、n-吉草酸51.56モル％と、n-ヘキサン酸0.74モル％と、n-ヘプタン酸25.20モル％と、n-オクタン酸8.71モル％と、n-デカン酸5.39モル％と、イソノナン酸8.40モル％とからなり、ヒドロキシル数37.5を有していた。
【００６４】
実施例１５
高級ヒドロキシルエステル（ペンタエリスリトール：n-吉草酸／イソノナン酸87.9モル％；15.1モル％；ヒドロキシル＃：37.7）、無水琥珀酸及び1-(2-アミノエチル)ピペラジンからの高級ヒドロキシルエステル分散剤の合成
手順：高級ヒドロキシルエステル30.0gを、トルエン50mLを含む丸底フラスコ中に置いて、撹拌しながら100℃まで加熱した。無水琥珀酸2.02gを熱溶液に添加し、次いで４時間かけて還流し、その後、室温まで放冷して一晩放置した。溶液を飽和塩水／氷浴で冷却し、撹拌しながら、トリエチルアミン2.8mL（0.020モル）を滴下した。冷却した溶液に、撹拌しながら、５分間でメチレンクロライド10mL中エチルクロロフォルメート1.9mL（0.020モル）を滴下した。反応物を２時間、冷却、撹拌及び静置させた。この間、溶液は明るい紫色に変色した。メチレンクロライド50mL中1-(2-アミノエチル)ピペラジン2.6mL（0.020モル）を別個の冷却された丸底フラスコ中に置いた。冷却した1-(2-アミノエチル)ピペラジン溶液に、エチルクロロフォルメート／トリエチルアミン混合物をゆっくりと添加し、混合物を２時間、撹拌及び冷却した。混合物を吸引濾過して、固体を捨てた。高真空ポンプ及びドライアイス／アセトントラップに取り付けられたロータリーエバポレーターを用いて、溶剤を濾液から取り除いた。幾らかの固体が、得られるオレンジ色の液体から出てくるので、濾過して捨てた。濾液のサンプルをIR分析にかけた。分析結果は、提案された構造に一致した。以後、構造１１と称す。
【００６５】
実施例１６〜２０
一連のペンタエリスリトール分散剤候補をHHE1及びHHE2ベースストック並びにTable 1及び3に挙げた幾つかのポリアミンの両者から合成した。これらの分散剤化合物を調製するために用いた合成手順は、上述の手順と非常に似ていた。ペンタエリスリトール分散剤に対して、詳細な計算により、テスト溶液中の分散剤の等価モル数を維持する点において、ペンタエリスリトール分散剤の4.5wt%溶液がネオペンチルグリコール分散剤の1.5wt%溶液とほぼ同じであることが明らかになった。したがって、溶解性テストは、ネオペンチルグリコール分散剤に関して上述した手順と同じ手順を用いて、Air BPからの市販のジェットタービン潤滑剤中の各ペンタエリスリトール分散剤の4.5wt%混合物について行った。
【００６６】
２４時間の静置後、テスト溶液中に、過剰の曇り度又は不溶性粒子が観察された場合には、用いた市販のジェットタービン潤滑剤中で分散剤添加剤は不溶性である、とみなし、さらなるテストに供しなかった。合成した分散剤が市販の潤滑在中に可溶性である場合には、傾斜パネル堆積テスト（IPDT）の目的物として、構造番号を付与した。殆どの部分に対して、不溶性であると観察された化合物は、４個又は５個の窒素原子を有する長鎖直鎖ポリアミンを含むものであった。分子構造中に、多数の極性窒素含有官能基を含むものは、合成エステルベースストック中に溶解するには極性があり過ぎる化合物を生じさせやすかった。
【００６７】
【表３】
0004554164.tif 000010
【００６８】
実施例２１
傾斜パネル堆積テスト（IPDT）
IPDTは、エンジンのオイル洗浄領域における圃場性能（field performance）を予測するために一般に用いられ、より高価なベアリングリグテスト（bearing rig test）と成功裡に一致する。IPDTは、典型的にはベースストック中及び完全に配合された潤滑剤中の添加剤に対するスクリーナーテストとして用いられる。
テスト手順
IPDTの間、水平に対して４度の角度で傾斜している加熱パネル（ステンレススチール304）全体に、60mL/hの速度で、テストオイルを流す。テスト中、12L/hの速度で、系に連続的に湿潤空気を流す。パネルを特定の温度（600゜Ｆまで）に加熱して、２４時間の全体のテスト期間中、一定に保持する。パネルから外れて流れるオイルを油だめに集めて、容積式ポンプにより連続的に再循環させる。
【００６９】
テストが完了すると、テスト中にパネル上に形成された堆積物を減点評価スケール（demerit rating scale）を用いて評価する。IPDTは、高温ベアリングテストと同じ堆積減点（demerit）システムを用いる。評価プロセス中、堆積のひどさの程度に応じて、総堆積物を異なる堆積タイプに区分する。堆積物の各タイプに、堆積のひどさの程度に関連した減点（demerit）因子を割り当てた。減点（demerit）因子を堆積物タイプの面積に乗じて、特定の堆積物タイプに関する減点（demerit）を得る。次いで、各堆積物タイプに対する減点（demerit）を一緒に加えて、減点（demerit）の総数を得る。減点（demerit）の総数を堆積物の総面積で除して、最終的な堆積減点（demerit）パネル評価を与える。パネルのオイル湿潤面積だけを評価した。
【００７０】
テストの最後に用いたオイルを、総酸数（TAN）及び粘度分析に供した。TANは、ASTM D664に従って行い（ただし、最終点はpH=11.0とする）、粘度測定はASTM D445に従って40℃で行う。
【００７１】
溶解性ネオペンチルグリコール分散剤化合物に対して、市販の潤滑剤に添加剤1.5wt%を溶解させて、別個のテスト配合物を調製した。各ブレンドが市販の潤滑剤中に分散剤化合物を4.5wt%含む点を除いて、可溶性ペンタエリスリトール分散剤添加剤から、同様の配合物を調製した。
【００７２】
３種類の別個の温度：560゜F、580゜F及び590゜FにおいてIPDTにより、各実験配合物の堆積制御能をテストした。特定の温度における各テストを２回行って、最終的な結果を平均した。
【００７３】
Air BPから市販のタービンオイルBPTO 2197中にブレンドされた分散剤添加剤構造１〜１５に対するIPDTの結果は、Table 4に示されている。この結果を分散剤添加剤なしのBPTO 2197に対して得られたIPDTの結果と比較する。図１及び２は、BPTO 2197単独の性能を1.5wt%の分散剤添加剤構造３を有する場合と比較する２種のプロットである。図１は、IPDTパネル減点評価（demerit rating）データを比較し、図２はテストの最後に用いたオイルのTAN分析及び粘度分析の結果を比較する。
【００７４】
Table 4に示すIPDT結果は、新規な分散剤配合物のすべてについて、560゜F及び580゜Fにおいて、市販の潤滑剤よりも改良された堆積制御が得られたことを示し、590゜Fにおいては２種だけが改良された堆積制御を示す。構造３、４、８、１２、１３及び１５を含む分散剤ブレンドは、市販の潤滑剤単独の場合に比較して、総ての温度で、非常に改良された清浄度の利点を示す。図１及び２は、構造３に対する改良された堆積評価、粘度及びTAN制御を示すグラフである。
【００７５】
【表４】
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【００７６】
Table 4は、どれも総てほぼ等しく、分散剤構造中「活性」分散窒素原子の数の増加が堆積制御における優れた改良と一致するように見えることを大まかに示す。
【００７７】
加えて、Table 2及び3は、エステルベースストック中の分散剤の溶解度に影響しない最終的な分散剤にふさわしく組み込むことができる活性窒素原子の数に対する上限がある。最終分散剤分子の極性は、分散剤がエステルベースストックと互換不能であるかもしれず、溶解性が生じないかもしれないポイントまで、極性基の数が増加することに伴って増加するであろう。
【００７８】
実施例２２
コーカーミスター（Coker Mister）実験
IPDTは、伝統的にスクリーナーテストとして用いられる。タービンオイルの堆積形成傾向のより厳格で高価な評価は、コーカーミスターテストにより与えられる。このテストは、ジェットエンジンベアリングコンパートメントの熱区域（hot section）を模擬するように設計されている。合成航空機オイルの液相及び気相での堆積形成傾向を評価する。
テスト手順
コーカーミキサーテストの間、テストオイルのサンプルを、特定の温度に設定されているホットチューブ内に所望時間（通常20時間）スプレイする。チューブの温度は、特定の実験中、一定であり、典型的には500゜F〜600゜F超過の範囲に設定されている。系を貫通する空気流は、９L/minに維持され、オイル流速は20mL/minである。テストの最後に、コーカーミキサーチューブの液体、蒸気及び端板湿潤部分を、IPDTに対して用いたと同じ減点（demerit）スケールを用いて各個々に評価した。用いたオイルを40℃で粘度測定（ASTM D445準拠）及びTAN分析（ASTM D664準拠、ただしpH＝11.00最終点）に供した。
【００７９】
分散剤添加剤配合物構造６をコーカーミキサーテストによりテストした。配合物は、BPTO 2380中に溶解したこの分散剤添加剤の1.5wt%を含みブレンドされた。分散剤添加剤の有無でBPTO 2380を比較して、結果をTable 5に示す
【００８０】
【表５】
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【００８１】
両方の温度にて分散剤配合物中で、総てのカテゴリーにおける清浄度の改良が観察される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、BPTO 2197単独の性能を1.5wt%の分散剤添加剤構造３を有する場合と比較する２種のプロットであり、IPDTパネル減点評価（demerit rating）データを表す。
【図２】図２は、BPTO 2197単独の性能を1.5wt%の分散剤添加剤構造３を有する場合と比較する２種のプロットであり、テストの最後に用いたオイルのTAN分析及び粘度分析の結果を表す。
【図１】
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【図２】
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