[发明专利]用于粘度指数改进剂的星形聚合物，其制法和含有它的润滑油组合物或浓缩物

说明书

本发明涉及星形聚合物，其制备方法，和含该聚合物的润滑油组合物以及润滑油浓缩物。

润滑油组合物的粘度随温度变化。一般来说，润滑油组合物的特征是粘度指数，它是在给定低温和给定高温下润滑油组合物粘度的函数。给定的低温和给定的高温多年来在变化，但在ASTM试验方法(ASTM D2270)中固定在给定时间。当前，在该试验中规定的低温是40℃，而高温是100℃。对于两种于100℃具有相同运动粘度的内燃机润滑油组合物，于40℃具有较低运动粘度的组合物将具有较高粘度指数。具有较高粘度指数的润滑油组合物在40℃-100℃之间发生较小的运动粘度变化。一般来说，加到内燃机润滑油组合物中的粘度指数改进剂提高了粘度指数以及运动粘度。

由美国专利4,116,917已知，粘度指数改进剂是含有共轭二烯共聚物的氢化聚合臂的氢化星形聚合物，包括由高的丁二烯的1,4一加成制得的聚丁二烯在内。在所述文献中，介绍了丁二烯和异戊二烯的阴离子聚合以制备具有氢化的聚(丁二烯／异戊二烯)锥形臂的聚合物，其中在与二乙烯基苯偶合制备非氢化的星形聚合物之前，氢化聚丁二烯嵌段含有向着偶合核外的氢化聚丁二烯嵌段。由于当用仲丁基锂引发阴离子聚合时丁二烯最初比异戊二烯反应的快，所以先形成聚丁二烯嵌段。随着聚合的进行，丁二烯浓度下降，异戊二烯开始加到活性聚合物中，结果当聚合反应完毕时，链是由聚丁二烯嵌段、含丁二烯和异戊二烯加聚产物的锥形链段以及聚异戊二烯嵌段构成，得到活性锥形聚合物；当与二乙烯基苯偶合时，生成聚丁二烯成为主要部分并远离二乙烯基苯偶合核的星形聚合物。由于聚合条件有利于高的丁二烯1,4-加成而不是1,2-加成，最大限度地降低了连到直链的碳-碳主链上的乙烯基侧基，由此在氢化后，远离核的臂的外位形同聚乙烯状嵌段。然后，如果存在丁二烯的90％1,4-加成和10％1,2-加成，则在偶合和氢化后，聚乙烯状链段将含有每个-(CH₂-CHR)-18个亚乙基〔-(CH₂CH₂)-〕链段，其中R代表侧链乙基侧基。所以，所用的聚合方法导致在远离偶合核的星形聚合物氢化臂的外位有聚乙烯状链段。

本发明涉及为高效内燃机配制的润滑油组合物中用作粘度指数改进剂的星形聚合物。这类星形聚合物具有聚(异戊二烯-丁二烯-异戊二烯)的特定的三嵌段共聚物臂，当a)星形聚合物包括低于15wt．％具有至少85％丁二烯的1,4-聚合的聚丁二烯嵌段时以及当b)外聚异戊二烯嵌段与内聚异戊二烯嵌段的数均分子量比为0.75∶1-7．5∶1时，显著改进了作为粘度指数改进剂的聚合物的低温性能。本发明的星形聚合物与具有嵌段比低于0.75∶1或高于7．5∶1的星形聚合物(包括二嵌段臂)相比(按照对泵唧粘度较低的贡献测定)提供了低温下低粘度，且在TP1-MRV中没有屈服应力。本发明的星形聚合物在低温下提供了低粘度，同时倾点浓度比可比的高丁二烯含量的聚(异戊二烯-丁二烯)星形聚合物，即(EP-EB)_n星形聚合物的低。

因此，本发明提供了一种可用作粘度指数(VI)改进剂的星形聚合物，它包括以具有(EP-EB-EP＇)_n-X结构的分子结合的聚异戊二烯嵌段和聚丁二烯嵌段，其中EP是数均分子量(MW1)为6,500-85,000的聚异戊二烯外嵌段，EB是具有至少85％丁二烯的1，4-聚合且数均分子量(MW2)为1,500-15,000的聚丁二烯嵌段，EP＇是数均分子量(MW3)为1,500-55,000的聚异戊二烯内嵌段，其中该星形聚合物包括低于15wt.％聚丁二烯，EP/EP＇比为0.75∶1-7.5∶1，X是聚链烯基偶合剂核，且n是由每摩尔臂2或以上摩尔的聚链烯基偶合剂反应形成的每星形分子的(EP-EB-Ep＇)平均数。

在偶合之前，臂具有聚异戊二烯-聚丁二烯-聚异戊烯＇-Li(I-B-I＇-Li)的结构。活性聚合物分子与聚链烯基偶合剂如二乙烯基苯偶合，其中二乙烯基苯与活性聚合物分子的摩尔比为至少2∶1，优选至少3∶1。然后，星形聚合物可选择性地至少部分地被氢化，以饱和异戊二烯和丁二烯单元。合适地，至少98wt.％异戊二烯和丁二烯单元被氢化，优选至少95wt.％。按照加拿大专利716,645和美国专利号Re27,145中介绍的方法类型制备星形聚合物，该专利在此并入本文作参考。