[发明专利]聚α-烯烃组合物和制备聚α-烯烃组合物的方法

说明书

要求的优先权

本申请要求了2011年10月10日提交的US申请61/545,386、2011年10月10日提交的US申请61/545,393以及2011年10月10日提交的US申请61/545,398的优先权。

发明领域

本发明公开涉及用作润滑剂基础原料的低粘度聚α-烯烃(PAO)组合物和用作合成的润滑剂基础原料的中间体和最终PAO组合物的制备的改进方法。

发明背景

在石油工业中通过烃类流体的低聚合改进润滑剂基础原料的性能的努力已经进行了50多年。这些努力导致了大量合成润滑剂基础原料的市场导入。包括合成在内的许多研究都指向开发在宽的温度范围内表现出有用粘度但仍然保持润滑性、热和氧化稳定性且凝点等于或高于无机润滑剂的倾点的流体。

润滑剂的粘度-温度关系是选择用于特殊应用的润滑剂时一个必须加以考虑的关键性标准。粘度指数(VI)是表明在给定的温度范围内油类粘度的变化速率的经验值。在升高的温度下高VI的油比低VI的油将变稀更慢。在大部分的润滑剂应用中，期望的是高VI油，这是因为在较高的温度下保持的更高的粘度转化为更好的润滑性。

在30年的时间内，PAO被认为是例外的用作高性能合成润滑剂基础原料的一类物质。它们在低温下具有优良的流动性质，良好的热和氧化稳定性，在高温下低的蒸发损失，高粘度指数，良好的摩擦行为，良好的水解稳定性乙基良好的耐腐蚀性。PAO可以与矿物油、其他烃类液体、流体和酯混溶。因此，PAO适合用于发动机机油、压缩机机油、水力油、齿轮油、油脂和功能性流体。

PAO可以通过使用弗瑞德-克来福特催化剂制备，例如三氯化铝或三氟化硼，以及质子促进剂。通常用作原料物料的α-烯烃是在C₆到C₂₀范围内的那些，更优选1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二碳烯和1-十四碳烯。在目前使用弗瑞德-克来福特催化剂制备低粘度PAO的方法中，二聚体部分典型的通过蒸馏分离。这一部分可以加氢并且作为润滑剂基础原料出售，但是与产品物流中的其他部分相比它的价值较低，这是因为它高的挥发性和差的低温性质。

多年来对高品质PAO的需求一直在增加，这推动了选择性的对弗瑞德-克来福特方法进行研究。茂金属催化剂体系是这种替代方案中的一种。大多数基于茂金属的关注都在高粘度指数PAO(HVI-PAO)和用于工业和商业应用的更高粘度的油上。其实例包括US6,706,828，其公开了一种从某些茂金属催化剂的meso-形式和甲基铝氧烷(MAO)制备PAO的方法。其他人使用并不是典型的已知制备具有任何特殊立构规整性的聚合物或低聚物的多种茂金属催化剂制备了多种PAO，例如聚癸烯。其实例包括US5,688,887、US6,043,401、WO2003/020856、US5,087,788、US6,414,090、US6,414,091、US4,704,491、US6,133,209和US6,713,438。ExxonMobil-Chemical-Company在该领域中是活跃的并且在使用多种桥状和非桥状茂金属催化剂上有多个已审未决的专利申请。其实例包括公开的申请WO2007/011832、WO2008/010865、WO2009/017953和WO2009/123800。

虽然大部分在茂金属基PAO上的研究集中在较高粘度的油上，最近的研究致力于制备用于汽车应用的低粘度PAO。目前的趋势在于汽车工业指向延长换油期并且改进染料经济。这一趋势推动了对润滑剂迫切增加的性能需求。新的具有改进性质，例如高粘度指数、低凝点、高剪切稳定性、改进的磨损性能、增加的热和氧化稳定性和/或更宽的粘度范围的PAO需要满足这些新的性能需求。还需要制备这些PAO的新方法。US2007/0043248公开了一种使用茂金属催化剂用于制备低粘度(4到10cSt)PAO基础原料的方法。这种技术具有吸引力，因为茂金属基低粘度PAO具有优良的润滑性质。

低粘度茂金属催化的方法的一个缺点在于形成了显著量的二聚体。这种二聚体作为润滑剂基础原料是没有用的，因为它具有非常差的低温和挥发性质。最近的工业研究致力于在后续的低聚合过程中再循环茂金属催化的方法中形成的二聚体部分。