包括α-烯烃共聚物的润滑剂组合物的制作方法_4

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浅黄色产物的产率为至少85%。通 过使用l,504.85g1-癸烯(10.73mol)、197.70g9-DAME(1.07mol)和 400mL二叔戊基过 氧化物(1. 88mol)在5L烧瓶中实施反应将该实施例放大。通过使用3, 762. 12g1-癸烯 (26. 82mol)、494. 25g9-DAME(2. 68mol)和 1L二叔戊基过氧化物(4. 69mol)在 12L烧瓶中 实施反应将该实施例进一步放大。
[0091] 实施例2:1-癸烯和9-DAME的共聚-过氧化物类型、温度和引发剂添加的影响
[0092] 进行设计实验(D0E)以研究过氧化物类型、过氧化物的添加模式和温度的变量对 于1-癸烯和9-DAME的10:1摩尔比率的共聚的影响。使用五种不同的过氧化物一二叔丁 基过氧化物、二叔戊基过氧化物、二枯基过氧化物、过氧化二苯甲酰、和过氧化二月桂酰。引 发剂在各共聚中的量为8. 3摩尔%过氧化物,作为过氧化物摩尔数/(过氧化物摩尔数+单 体摩尔数)计算。三种反应温度对应于各过氧化物的30、60和120分钟半寿命。三种不同 的添加模式定义为:a)模式1 一以30分钟间隔添加10%的过氧化物,具有4. 5小时的总添 加时间;b)模式2 -以60分钟间隔添加10%的过氧化物,具有9小时的总添加时间;c)模 式3 -初始添加30%的过氧化物,随后以30分钟间隔添加10%的过氧化物,具有3. 5小时 的总添加时间。所有反应在250ml的烧瓶中进行。
[0093] 表1列出了反应变量、反应产率、产物的100°C下的运动粘度(KV)和颜色。使用 JMP软件分析数据。全部共聚物具有在100°C下低于21cSt的KV。
[0094] 轰1:对于1-癸烯和9-DAME的共聚的反应变量和结果
[0095]
[0096] 引发剂二叔戊基过氧化物提供最高的共聚物产率(55-70% ),同时提供12_16cSt 的运动粘度。引发剂二叔丁基过氧化物提供45-57 %的共聚物产率和15-30cSt的运动粘 度。引发剂二枯基过氧化物提供45-55%的共聚物产率和10-20cSt的运动粘度。引发剂过 氧化二苯甲酰提供40-45%的共聚物产率和7-15cSt的运动粘度。引发剂过氧化二月桂酰 提供25-30 %的共聚物产率和5-lOcSt的运动粘度。
[0097] 通过单独地或与水组合地使用二叔丁基过氧化物引发剂、和使用氢过氧化物引发 剂,研究水对1-癸烯和9-DAME的共聚的影响。用包含10:1摩尔比率的1-癸烯对9-DAME 的反应混合物、和155. 4°C的反应温度如上所述地进行聚合反应。引发剂为叔丁基氢过氧 化物溶液(在水中70重量% )、与水混合的二叔丁基过氧化物、或纯的二叔丁基过氧化物。 各共聚中的引发剂的量为13. 7摩尔%过氧化物,作为过氧化物摩尔数八过氧化物摩尔数 +单体摩尔数)计算,且假定在叔丁基氢过氧化物溶液中的过氧化物含量为70重量%。表 2列出了共聚反应的引发剂类型、反应产率、和在KKTC下的运动粘度(KV)。将水添加到反 应混合物中看起来降低共聚物的产率和运动粘度两者。
[0098] 轰1:水对1-癸烯和9-DAME的共聚的影响
[0099]
[0100] 通过比较用二叔丁基过氧化物引发剂、或用二叔戊基过氧化物引发剂、或用二叔 丁基过氧化物和二叔戊基过氧化物的1:1组合实施的共聚的结果,研究在1-癸烯和9-DAME 的共聚中组合过氧化物引发剂的影响。用包含10:1摩尔比率的1-癸烯对9-DAME的反应 混合物、和13. 7摩尔%过氧化物的总引发剂装载,如上所述地进行共聚反应。基于各引发 剂的30分钟半寿命选择反应温度,其中采用1:1二叔丁基过氧化物和二叔戊基过氧化物的 共聚的反应温度基于两种引发剂的半寿命的平均值计算。表3列出了用于共聚反应的各引 发剂的类型和量、反应温度、反应产率和在l〇〇°C下的运动粘度(KV)。组合引发剂提供与二 叔戊基过氧化物相关的更高的产率,并提供与二叔丁基过氧化物相关的运动粘度。
[0101] 轰1:组合引发剂对1-癸烯和9-DAME的共聚的影响
[0102]
[0103]实施例3:1-癸烯和9-DAME的共聚-过氧化物装载量的影响 [0104] 通过用不同量的二叔戊基过氧化物或二叔丁基过氧化物作为引发剂,使作为 a-烯烃单体的1-癸烯和作为a-酯烯单体的9-DAME反应而形成共聚物。用包含 10:1摩尔比率的1-癸烯对9-DAME的反应混合物、对于使用二叔戊基过氧化物的共聚的 149. 5°C的反应温度、和对于使用二叔丁基过氧化物的共聚的155°C的反应温度,如实施例 1中描述地进行共聚反应。表4列出了用于共聚反应的引发剂的量、反应产率、和在KKTC 下的运动粘度(KV)。当引发剂装载量增加时,反应产率和运动粘度两者都增加。另外,引发 剂的类型影响共聚物的粘度。二叔戊基过氧化物比二叔丁基过氧化物引发剂在提供低粘度 共聚物方面是更有效的。
[0105] 轰4:采用不同的过氧化物引发剂的1-癸烯和9-DAME的共聚
[0106]
[0107] 通过用不同量的二叔戊基过氧化物引发剂使1-癸烯和9-DAME反应形成共聚物。 使用包含10:1摩尔比率的1-癸烯对9-DAME的反应混合物、对于引发剂的"模式1"添加方 案和149. 5°C的反应温度,如实施例1中描述地进行共聚反应。二叔戊基过氧化物引发剂的 量从2. 2摩尔%至15. 5摩尔%变化。测量所得共聚物的运动粘度、分子量和元素组成。
[0108] 表5列出了引发剂的量、反应产率、在100°C下的运动粘度(KV)和通过GPC测量 的共聚物的分子量。多分散指数(PDI)以重均分子量(Mw)除以数均分子量(Mn)计算。此 外,通过元素分析分析共聚物,其表明在各共聚物中的氧含量高于理论值。氧含量未看出与 引发剂的装载量相关。
[0109] ^5:对于1-癸烯和9-DAME的共聚的反应变量和结果
[0110]
[0111]图3是作为二叔戊基过氧化物引发剂装载量的函数的共聚物分子量和多分散性 的图,其中数据点来自表5。将二叔戊基过氧化物引发剂的量升高到高于8. 4摩尔%提供更 高分子量的共聚物。
[0112] 图4是作为二叔戊基过氧化物引发剂装载量的函数的反应产率和共聚物粘度 的图,其中数据点来自表5。反应产率随着引发剂装载量的增加而增加。各共聚物具 有在100°C下低于19cSt的KV。对于使用8. 4-13. 8摩尔%引发剂制备的聚合物,测得 15. 02-15. 91cSt的相对窄范围的粘度。
[0113] 实施例4:9_DAME与不同于1-癸燔的a-烯烃的共聚
[0114] 通过使用二叔戊基过氧化物引发剂使a-酯稀单体(9-DAME)和一种、两种 或三种不同的a-烯烃单体(1-辛烯、1-癸烯和/或1-十二碳烯)反应形成共聚物。在各 共聚中a-烯烃对9-DAME的摩尔比率为10:1,且所述引发剂以13. 7摩尔%的装载量存在。 虽然在回流的情况下进行共聚反应,但是反应温度取决于共聚单体的身份。表6列出了用 于共聚反应的单体的类型和量、各单体的沸点、反应产率和在l〇〇°C下的运动粘度(KV)
[0115] ^6:不同a-烯烃和9-DAME的共聚
[0116]
[0117] *在1托压力下的沸点。
[0118] **反应温度限于125_130°C?
[0119] 1-辛烯的低沸点看上去阻止10:1的1-辛烯/9-DAME共聚反应达到149. 5°C的典 型反应温度。该较低的反应温度看上去提供所得共聚物的较低的产率和较低的运动粘度。 其中1-辛烯与另外的a-烯烃组合的共聚能够维持149. 5°C的反应温度,且所得共聚物的 产率和运动粘度与10:1的1-辛烯/9-DAME共聚物的类似。因此,当与具有较高沸点的其 他a-烯烃组合时,1-辛烯是有用的共聚单体。
[0120] 通过使a-酯烯单体(9-DAME)和作为a-烯烃单体的1-癸烯或1-十二碳 烯反应形成共聚物。以10:1、3:1或1:1的比率改变<1-烯烃对9-041^的摩尔比率。过氧 化物引发剂为二叔戊基过氧化物或二叔丁基过氧化物,且所述引发剂的装载量为13. 7摩 尔%或约8. 4摩尔%。表7列出了用于共聚反应的单体、单体比率、引发剂的类型、引发剂 装载量、反应产率、和在l〇〇°C下的运动粘度(KV)。另外,仅在a-烯烃的身份不同的可比 较的共聚反应之间的产率和运动粘度的差异列于表中。在共聚中用1-十二碳烯代替1-癸 烯的影响取决于使用的过氧化物、过氧化物的量、和a-烯烃对9-DAME的摩尔比率。
[0121] 表7:9-DAME与1-癸烯或1-十二碳烯的共聚
[0122]
[0124] *a-烯烃对 9-DAME。
[0125] 实施例5:9-DAME与1_癸烯的共聚_ 9-DAME装载量的影响
[0126] 通过使a-烯烃单体(1-癸烯)和a-酯烯单体(9-DAME)反应形成共聚物, 其中单体混合物中9-DAME的摩尔百分数从0摩尔%至9. 1摩尔%变化。所述引发剂是二 叔戊基过氧化物,其以8. 4摩尔%的装载量存在于反应混合物中。在所述引发剂的最后添 加后,将所述反应在149. 5°C下保持4小时,和分离产物,如上所述。表8列出了用于共聚反 应的各单体的量、反应产率和在l〇〇°C下的运动粘度(KV)。
[0127] H1-癸烯与不同量的9-DAME的共聚
[0128]
[0129] 产率和在100°C下的运动粘度基本上不受从0至9. 1摩尔%变化的9-DAME的量的 影响。因此,在这些单体引入水平下,运动粘度基本上不受共聚物极性差异的影响。此外, 如通过iH-NMR测定的共聚物中源自9-DAME的共聚单体的百分数与单体混合物中9-DAME的 百分数一致。因此,1-癸烯和9-DAME在这些共聚反应中具有基本上相当的反应性。
[0130] 实施例6:1-癸烯、9-DAME和9-DA的共聚。
[0131] 通过使用二叔戊基过氧化物引发剂使1-癸烯、a-酯烯单体(9-DAME)和/ 或a-(羧酸)-?-烯单体(9-癸烯酸;9-DA)反应形成共聚物。在各共聚中a-烯烃对 9-DAME和/或9-DA的摩尔比率为10:1,表9中列出了用于共聚反应的单体的类型和量、反 应产率和在l〇〇°C下的运动粘度(KV)。
[0132] 表9:1-癸燔与9-DAME和/或9-DA的共聚
[0133]
[0134] 这三种聚合物可提供关于水解对a_烯烃和a_酯-co-烯单体的共聚物的潜在 影响的信息。酯基团的水解可由于在共聚或气提过程期间不注意的引入水而发生,和也可 在使用含有所述共聚物的润滑剂组合物期间发生。羧酸基团在共聚物中存在的一个效果是 升高粘度。
[0135]实施例7:1-十二碳烯和9-DAME的共聚-过氧化物类型和装载量的影响
[0136] 用1-十二碳烯作为a_烯烃单体代替1-癸烯进行共聚。a_酯烯单体为 9-DAME,且通过用不同量的二叔丁基过氧化物引发剂使1-十二碳烯和9-DAME反应形成共 聚物。用包含10:1摩尔比率的1-十二碳烯对9-DAME的反应混合物和155°C的反应温度, 如实施例1中所述地进行聚合反应。二叔丁基过氧化物引发剂的量从4. 0摩尔%至13. 7 摩尔%变化。表10列出了用于共聚反应的引发剂的量、反应产率、和在l〇〇°C下的运动粘度 (KV)〇
[0137] 表10:1-十二碳烯和9-DAME的共聚
[0138]
[0139] 通过使用不同的过氧化物引发剂使摩尔比率10:1的1-十二碳烯和9-DAME反 应形成共聚物。除二叔丁基过氧化物和二叔戊基过氧化物之外,还使用2, 5-二(叔丁 基过氧)_2, 5-二甲基己烷和过氧化苯甲酸叔丁酯作为聚合引发剂。2, 5-二(叔丁基过 氧)-2, 5-二甲基己烷引发剂可每分子产生两当量的自由基,理论上在共聚中需要一半的 引发剂。表11列出了用于共聚反应的引发剂的类型和量、反应产率、和在l〇〇°C下的运动粘 度(KV)。
[0140] 图5为作为引发剂装载量的函数的反应产率和共聚物粘度的图,其中数据点来自 表11。当引发剂装载量增加时,反应产率和运动粘度两者都增加。另外,引发剂的类型影 响共聚物的粘度。如图5中所示,与使用二叔戊基过氧化物形成的共聚物相比,使用二叔 丁基过氧化物形成的共聚物具有随着引发剂装载量的增加的更急剧的运动粘度(KV)增加 率。因此,^叔丁基过氧化物在提供尚粘度共聚物方面更有效,而^叔戊基过氧化物在提供 低粘度共聚物方面更有效。
[0141] 表11:1-十二碳烯和9-DAME的共聚
[0142]
[0144] *引发剂的当量=2X摩尔% ;即分别为4当量%、4当量%和8当量%。
[0145] 使用2, 5-二(叔丁基过氧)_2, 5-二甲基己烷引发剂的共聚具有比使用二叔丁基 过氧化物的那些稍低的产率,但是两种类型的共聚都产生具有类似的在100°c下的运动粘 度的共聚物。过氧化苯甲酸叔丁酯引发剂也具有较低的产率,且所得共聚物具有浅黄色。另 外,对使用过氧化苯甲酸叔丁酯形成的共聚物进行分离比在其它共聚中困难,因为反应的 苯甲酸副产物可在蒸馏冷凝器中凝固。
[0146] 实施例8:1-十二碳烯和9-DAME的共聚-共聚单体比率的影响
[0147] 通过以变化的比率使a-烯烃单体(1-十二碳烯)和a-酯烯单体(9-DAME) 反应形成共聚物。通过将1-十二碳烯和9-DAME以95-25摩尔%的1-十二碳烯和5-75摩 尔%的9-DAME的摩尔百分数组合形成共聚反应混合物。此外,通过将二叔丁基过氧化物加 入到没有任何a-烯烃共聚单体的9-DAME中形成聚合反应混合物。二叔丁基过氧化物聚 合引发剂在各反应中的量为8. 3-8. 4摩尔%且反应温度为150-155°C。表12列出了用于聚 合和共聚反应的各单体的量、引发剂的量、反应产率和在l〇〇°C下的运动粘度(KV)。
[0148] 表12:1-十二碳烯和9-DAME的共聚、和9-DAME的聚合
[0149]
[0151] 图6是对于采用8. 4摩尔%的二叔丁基过氧化物的反应的作为9-DAME单体百分 数的函数的反应产率和共聚物粘度的图,其中数据点来自表12。反应产率在不同的反应之 间是相似的。运动粘度看起来对于由含有25-50摩尔%的9-DAME的单体混合物形成的共 聚物是最低的,其中对于用35摩尔%的9-DAME形成的共聚物观察到最小运动粘度。粘度 指数看起来随着9-DAME水平的升高而降低。表13列出了对应于表12条目(分别为95% 的1-十二
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