[发明专利]低粘度聚合物的制备

说明书

技术领域

本发明涉及制备基于极性和非极性结构单元的混合物的适合作为润滑剂的基础流体的低粘度聚合物的方法。该方法包括使1-链烯和烯键式不饱和单体的反应混合物在钴催化链转移剂存在下聚合。

本发明涉及润滑领域。润滑剂通常含有基础流体和变化量的添加剂。良好的润滑剂应该具有高沸点和低凝固点、高粘度指数、良好的热稳定性、低易腐蚀性和高抗氧化性。这些性质明显取决于所用添加剂。因此，需要可支持多种多样的添加剂的基础流体以改进润滑剂的综合性能。

背景技术

依据美国石油学会(American Petroleum Institute)(API)，润滑剂基础流体细分成不同类别。第I至III类包括以它们的饱和度、硫含量和粘度指数区分的不同矿物油。第IV类包括聚α烯烃。第V类包括所有其它基础流体，包括环烷烃类，聚烷撑二醇油，和酯。润滑剂的基础流体尤其可以是具有3至100mm²/s，优选13至65mm²/s的根据ASTM D 445在40℃下测得的运动粘度的油。

术语“矿物油”通常是指衍生自原油馏分的油。第I至III类的矿物油因此被视为天然油。相反，第IV和V类的基础流体被视为合成基础流体。

合成基础流体越来越受关注并由于它们的更高氧化稳定性和化学稳定性、改进的粘度指数和降低的倾点而优于矿物油。此外，可在合成过程中系统地控制它们的性质以优化基础流体的结构-性质状况。由于它们由相对较纯的原材料合成，合成基础流体还含有较少的具有有害作用的不合意副产物。

聚α烯烃(PAO)是1-链烯(α烯烃)，例如1-癸烯的聚合物。PAO在聚合物骨架的每隔一个碳原子上具有柔性烷基侧链。由于烷基侧链的大数量和高构象可变性，PAO不容易结晶或凝固并且甚至在低温下也仍为粘性液体。此外，PAO提供高氧化稳定性和化学稳定性并可通过成熟的合成方法制造。因此，PAO广泛用于发动机油、传动油、工业齿轮油和液压油应用。但是，PAO固有地是非极性的，因此与极性添加剂，如粘度改进剂不相容。

酯油是与PAO相比可具有优异的可溶性、添加剂相容性和粘度测量值的第V类基础流体。但是，酯油易水解，产生具有更高的引发腐蚀的潜力的流体。

基于极性和非极性结构单元，如甲基丙烯酸和α烯烃的混合物的聚合物有可能兼具PAO和酯油的益处。甲基丙烯酸酯组分可以为该聚合物提供极性，而α烯烃组分可能有助于保持与普通矿物油和非极性合成油的混溶性。

Gosh等人已经证实由甲基丙烯酸异癸酯和1-癸烯合成高分子量聚合物(P.Gosh等人,Indian Journal of Chemical Technology,1998,第5卷,第371-375页)。这些聚合物使用标准自由基引发剂(例如AIBN)和溶剂将最多13％的1-癸烯引入骨架中。该聚合物经表明在以低浓度用作发动机油的添加剂时适合作为粘度改进剂。但是，由于这些聚合物具有高分子量和高粘度，它们在机械剪切时容易发生显著的粘度损失。因此，它们的高粘度阻止它们用作溶解其它粘度改进剂的基础流体。此外，由于这些聚合物以低浓度使用，它们不提供调节制剂中的流体极性的能力。

US 5,691,284公开了由(甲基)丙烯酸酯和α烯烃合成聚合物。但是，US 5,691,284中公开的方法没有得到根据ASTM D 445在100℃下的运动粘度低于25mm²/s的聚合物。考虑到需要低粘度基础流体作为发动机油以实现燃烧发动机中的高燃料效率的事实，需要更低的粘度。此外，US 5,691,284中公开的低粘度聚合物的合成需要至少4％的自由基引发剂。这样高量的自由基引发剂导致潜在腐蚀性的副产物的 高浓度。另一不利之处是需要大量烯烃以实现低粘度。如此大量引入α烯烃抵消了获得可通过引入不同的(甲基)丙烯酸酯调节其极性的流体的益处。最后，由于(甲基)丙烯酸酯和α烯烃的不同反应性，需要长反应时间。这导致在标准制造工艺内生成基础流体的方法不切实际。

催化链转移(CCT)是涉及将催化链转移剂添加到自由基聚合反应中以实现对所得聚合物的长度的更高控制的方法。已知可以使用钴卟啉作为甲基丙烯酸甲酯聚合中的催化链转移剂以降低所得聚甲基丙烯酸甲酯的分子量(N.S.Enikolopyan等人,Journal of Polymer Science:Polymer Chemistry Edition,1981,第19卷,第879-889页)。