冷冻机油组合物的制作方法

文档序号:5128590阅读:197来源:国知局
专利名称:冷冻机油组合物的制作方法
技术领域
本发明涉及冷冻机油组合物。
背景技术
根据蒙特利尔议定书,由臭氧层破坏型氟里昂类制成的致冷剂的替代工作正在进行之中,人们对于适用于替代致冷剂的冷冻机油进行了研究。已知的有,例如作为氢氟烃(HFC)致冷剂用冷冻机油,使用相对于HFC致冷剂具有相容性的多元醇酯或醚系等的合成油(例如参见专利文献1~3)。
专利文献1特表平3-505602号公报专利文献2特开平3-128992号公报专利文献3特开平3-200895号公报发明内容但是,当使用以往的含有含氧系合成油的上述冷冻机油时,由于冷冻机油自体的润滑性比矿物油系冷冻机油低,而且共用的替代致冷剂的润滑性也低于臭氧层破坏型氟烃类,因而容易引起制冷空调设备运行的不稳定化和装置寿命的减少。
因而,本发明者们对通过使用油剂改善冷冻机油组合物的摩擦特性进行了研究。但是,以往通常采用的将一元醇、酸等油剂添加到冷冻机油组合物中的方法不能得到充分的提升摩擦特性的效果。此外,这些油剂的使用除了提升摩擦特性的效果不充分以外,还容易引起冷冻机油组合物的热、氧化稳定性的降低或在致冷剂氛围下和低温下析出物的产生等。
基于上述情况,本发明旨在提供一种能够在使用HFC等各种致冷剂的制冷空调设备中发挥优良的润滑性、使制冷空调设备能够长期稳定运行的冷冻机油组合物。
为了实现上述的目的,本发明的第1种冷冻机油组合物的特征在于含有规定的基油、选自碳原子数12以上的一元脂肪酸与碳原子数1~24的一元醇形成的单酯以及链状二元酸与一元醇形成的酯中的至少1种酯系添加剂。
本发明的第1种冷冻机油组合物中,通过使用选自碳原子数12以上的一元脂肪酸与碳原子数1~24的一元醇形成的单酯以及链状二元酸与一元醇形成的酯中的至少1种酯系添加剂,可以使冷冻机油组合物的热、氧化稳定性或在致冷剂氛围下和低温下的析出防止性能等维持在较高水准,充分提高冷冻机油组合物的摩擦特性,因而即使与HFC等各种致冷剂并用时,也可以使制冷空调设备长期稳定地运行。
此外,由本发明的第1种冷冻机油组合物带来的提升摩擦特性的效果还可以有助于提高制冷空调设备的能量效率,因而从节省能源、进而从减少制冷空调设备的生产成本的角度出发是非常有利的。即,对以往的制冷空调设备,在通过冷冻机油减少摩擦方面没有进行充分的研究,另外,考虑到通过上述油剂等的使用而带来的不良影响,一般还是通过压缩机等硬件方面的改良以实现摩擦特性的改善。与之相对,通过本发明的第1种冷冻机油组合物,借助其优良的摩擦特性,充分地降低了压缩机内部滑动的负荷,因而即使不进行压缩机、热交换机等硬件方面的改良也可以提高制冷空调设备的能量效率。进而,通过本发明的第1种冷冻机油组合物和改善了摩擦特性的压缩机等的组合,可以大幅提升能量效率。
另外,本发明的第2种冷冻机油组合物的特征在于含有规定的基油、选自下述(A1)~(A6)中的至少1种含氧化合物。
(A1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物(A2)聚亚烷基二醇(A3)(A1)之外的碳原子数3~20的三元醇(A4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇(A5)(A1)~(A4)的烃基醚(A6)(A1)~(A4)的烃基酯。
根据本发明的第2种冷冻机油组合物,通过在规定的基油中含有选自上述(A1)~(A6)中的至少1种含氧化合物(以下有时将这些含氧化合物称为(A1)~(A6)成分),可以充分地提升摩擦特性、耐磨耗性和稳定性并保持良好地平衡。因而,通过本发明的第2种冷冻机油组合物,制冷制热设备可以同时实现省能量化和长寿命化。特别是本发明的第2种冷冻机油组合物与上述本发明的第1种冷冻机油组合物相比,在耐磨耗性方面更好。
另外,本发明的第3种冷冻机油组合物的特征在于含有规定的基油和选自下述(A1)、(A2)、(A4)、(A7)和(A8)中的至少1种含氧化合物。
(A1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物(A2)聚亚烷基二醇(A4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇(A7)(A1)、(A2)或(A4)的烃基醚(A8)(A1)、(A2)或(A4)的烃基酯。
根据本发明的第3种冷冻机油组合物,通过在规定的基油中含有选自上述(A1)、(A2)、(A4)、(A7)和(A8)中的至少1种含氧化合物(以下有时将这些含氧化合物称为(A1)成分、(A2)成分、(A4)成分、(A7)成分和(A8)成分),可以充分地提升摩擦特性、耐磨耗性和稳定性并保持良好地平衡。因而,通过本发明的第2种冷冻机油组合物,制冷制热设备可以同时实现省能量化和长寿命化。特别是本发明的第2种冷冻机油组合物与上述本发明的第1种冷冻机油组合物相比,在耐磨耗性方面更好。
发明效果通过本发明,可以提供一种能够在使用HFC等各种致冷剂的制冷空调设备中发挥优良的润滑性、使制冷空调设备能够长期稳定运行的冷冻机油组合物。
本发明的最佳实施方式以下详细地说明本发明的优选实施方式。
本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物中使用的基油可以是任一种矿物油或合成油,也可以是矿物油和合成油的混合基油。
作为矿物油,可以列举例如,对通过常压蒸馏和减压蒸馏石蜡基原油、中间基原油或环烷基原油而得到的润滑油馏分,适宜地组合选自溶剂脱沥青、溶剂萃取、氢解、溶剂脱蜡、接触脱蜡、氢化精炼、硫酸清洗、粘土处理中的1种或2种以上的精炼手段而得到的石蜡系矿物油或环烷系矿物油。
在这些矿物油中,从热稳定性更好的角度出发,优选使用高度精炼的矿物油(以下称为“高度精炼矿物油”)。作为高度精炼矿物油的具体例子,可以列举,常压蒸馏石蜡基原油、中间基原油或环烷基原油,或者减压蒸馏常压蒸馏的残渣油而得到的馏出油,用通常方法精炼而得的精炼油;精炼后进一步进行深脱蜡处理而得的深脱蜡油;通过氢化处理而得的加氢处理油等。
另外,上述精炼工艺中的精炼法没有特别的限制,可以使用以往公知的方法,可以列举例如,单独地进行(a)氢化处理、(b)脱蜡处理(溶剂脱蜡或加氢脱蜡)、(c)溶剂萃取处理、(d)碱液清洗或硫酸清洗处理、(e)粘土处理中的任一种处理的方法,或者以适当顺序组合2种以上而进行的方法。此外,将上述处理(a)~(e)中的任一种处理分成多段并重复进行也是有效的。更具体地可以列举,(i)氢化处理馏出油的方法、或氢化处理后再进行碱液清洗或硫酸清洗处理的方法;(ii)氢化处理馏出油后、脱蜡处理的方法;(iii)溶剂萃取处理馏出油后,氢化处理的方法;(iv)对馏出油进行二段或三段氢化处理、或者在其后进行碱液清洗或硫酸清洗处理的方法;(v)在上述处理(i)~(iv)之后,再次脱蜡处理形成深脱蜡油的方法等。
通过上述精炼方法得到的高度精炼矿物油中,环烷系矿物油和通过深脱蜡处理得到的矿物油在低温流动性、低温时不析出蜡等方面较好。该深脱蜡处理一般可以通过在严苛条件下的溶剂脱蜡处理法或使用沸石催化剂的接触脱蜡处理法等而进行。
此外,该高度精炼矿物油的非芳香族不饱和成分(不饱和度)优选10质量%以下,更优选5质量%以下,进一步优选1质量%以下,特别优选0.1质量%以下。若非芳香族不饱和成分超过10质量%,容易产生淤渣,结果使得构成致冷剂循环系统的毛细管等膨胀机构具有容易闭塞的倾向。
另一方面,作为本发明中使用的合成油,烯烃聚合物、萘化合物、烷基苯等烃系油;酯、聚亚烷基二醇、聚乙烯基醚、酮、聚苯醚、硅氧烷、聚硅氧烷、全氟代醚等含氧合成油等。
作为烯烃聚合物,可以列举碳原子数2~12的烯烃聚合得到的化合物、以及对通过该聚合得到的化合物进行氢化处理的化合物等,优选使用聚丁烯、聚异丁烯、碳原子数5~12的α-烯烃的低聚物(聚α烯烃)、乙烯-丙烯共聚物以及对其进行氢化处理而得的化合物等。
烯烃聚合物的制备方法没有特别的限制,可以通过各种公知的方法制备。例如聚α烯烃可以以由乙烯制成的α烯烃为原料,通过齐格勒催化法、自由基聚合法、氯化铝法、氟化硼法等公知的聚合方法进行处理而制备。
作为萘化合物,只要具有萘骨架则没有特别的限定,从对致冷剂相容性优良的角度出发,优选具有1~4个碳原子数1~10的烷基、且烷基的合计碳原子数为1~10的萘化合物,更优选具有1~3个碳原子数1~8的烷基、且烷基的合计碳原子数为3~8的萘化合物。
作为萘化合物所具有的碳原子数1~10的烷基,具体可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、直链状或支链状的丁基、直链状或支链状的戊基、直链状或支链状的己基、直链状或支链状的庚基、直链状或支链状的辛基、直链状或支链状的壬基、直链状或支链状的癸基等。
另外、当使用萘化合物时,可以单独地使用单一结构的化合物,也可以组合使用2种以上结构不同的化合物。
此外,上述萘化合物的制备方法没有特别的限制,可以通过各种公知的方法制备。作为例子,可以列举例如,在硫酸、磷酸、硅钨酸、氢氟酸等无机酸、酸性粘土、活性粘土等固体酸性物质或作为氯化铝、氯化锌等卤化金属的弗里德尔一克拉夫茨催化剂等酸催化剂的存在下,在萘中加合碳原子数1~10的烃的卤化物、碳原子数2~10的烯烃类或碳原子数8~10的苯乙烯类的方法等。
作为本发明中所述的烷基苯,没有特别限定,从对致冷剂相容性优良的角度出发,优选具有1~4个碳原子数1~40的烷基、且烷基的合计碳原子数为1~40的烷基苯,更优选具有1~4个碳原子数1~30的烷基、且烷基的合计碳原子数为3~30的烷基苯。
作为烷基苯所具有的碳原子数1~40的烷基、具体可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、直链状或支链状的丁基、直链状或支链状的戊基、直链状或支链状的己基、直链状或支链状的庚基、直链状或支链状的辛基、直链状或支链状的壬基、直链状或支链状的癸基、直链状或支链状的十一烷基、直链状或支链状的十二烷基、直链状或支链状的十三烷基、直链状或支链状的十四烷基、直链状或支链状的十五烷基、直链状或支链状的十六烷基、直链状或支链状的十七烷基、直链状或支链状的十八烷基、直链状或支链状的十九烷基、直链状或支链状的二十烷基、直链状或支链状的二十一烷基、直链状或支链状的二十二烷基、直链状或支链状的二十三烷基、直链状或支链状的二十四烷基、直链状或支链状的二十五烷基、直链状或支链状的二十六烷基、直链状或支链状的二十七烷基、直链状或支链状的二十八烷基、直链状或支链状的二十九烷基、直链状或支链状的三十烷基、直链状或支链状的三十一烷基、直链状或支链状的三十二烷基、直链状或支链状的三十三烷基、直链状或支链状的三十四烷基、直链状或支链状的三十五烷基、直链状或支链状的三十六烷基、直链状或支链状的三十七烷基、直链状或支链状的三十八烷基、直链状或支链状的三十九烷基、直链状或支链状的四十烷基(包括所有的异构体)等。
上述烷基可以是直链状、支链状的任一种,从与致冷剂循环系统中使用的有机材料的适应性的角度出发,优选直链状烷基。另一方面、从致冷剂相容性、热稳定性、润滑性等角度出发,优选支链状烷基、特别是从可获得性的角度出发,更优选由丙烯、丁烯、异丁烯等烯烃的低聚物衍生的支链状烷基。
另外当使用烷基苯时,可以单独地使用单一结构的化合物,也可以组合使用2种以上结构不同的化合物。
上述烷基苯的制备方法可以是任意的,没有任何的限定,例如可以通过以下所示的合成法制备。
作为原料的芳香族化合物,具体地可以使用苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、甲基乙基苯、二乙基苯及其混合物等。此外烷基化试剂可以使用乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯等低级单烯烃(优选丙烯)的聚合而得的碳原子数6~40的直链状或支链状的烯烃;通过蜡、重质油、石油馏分、聚乙烯、聚丙烯等的热分解而得到的碳原子数6~40的直链状或支链状的烯烃;从煤油、轻油等石油馏分中分离正链烷烃、通过催化剂使其烯烃化而得的碳原子数9~40的直链状烯烃,及其混合物等。
此外,当上述芳香族化合物与烷基化试剂反应时,可以使用氯化铝、氯化锌等弗里德尔一克拉夫茨催化剂、硫酸、磷酸、硅钨酸、氢氟酸、活性粘土等酸性催化剂等以往公知的烷基化催化剂。
作为酯,可以列举例如芳香族酯、二元酸酯、多元醇酯、混合酯、碳酸酯及其混合物等。
作为该芳香族酯,可以列举1~6元、优选1~4元、更优选1~3元的芳香族羧酸与碳原子数1~18、优选1~12的脂肪醇的酯等。作为1~6元的芳香族羧酸,具体可以列举苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、均苯四酸及其混合物等。此外,作为碳原子数1~18的脂肪醇,可以是直链状或支链状的,具体可以列举甲醇、乙醇、直链状或支链状的丙醇、直链状或支链状的丁醇、直链状或支链状的戊醇、直链状或支链状的己醇、直链状或支链状的庚醇、直链状或支链状的辛醇、直链状或支链状的壬醇、直链状或支链状的癸醇、直链状或支链状的十一醇、直链状或支链状的十二醇、直链状或支链状的十三醇、直链状或支链状的十四醇、直链状或支链状的十五醇、直链状或支链状的十六醇、直链状或支链状的十七醇、直链状或支链状的十八醇及其混合物等。
作为使用上述芳香族化合物和脂肪醇得到的芳香族酯,具体列举邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二癸酯、邻苯二甲酸二(十二烷基)酯、邻苯二甲酸二(十三烷基)酯、偏苯三酸三丁酯、偏苯三酸三(2-乙基己基)酯、偏苯三酸三壬酯、偏苯三酸三癸酯、偏苯三酸三(十二烷基)酯、偏苯三酸三(十三烷基)酯等。此外,当然地,当使用2元以上的芳香族羧酸时,可以使用由1种脂肪醇形成的单一酯,也可以使用由2种以上脂肪醇形成的复合酯。
作为二元酸酯,优选使用戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,2-环己烷二羧酸、4-环己烯-1,2-二羧酸等碳原子数5~10的链状或环状脂肪族二元酸与甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇等直链或支链的碳原子数1~15的一元醇的酯及其混合物,更具体地,可以列举戊二酸二(十三烷基)酯、己二酸二(2-乙基己基)酯、己二酸二(异癸基)酯、己二酸二(十三烷基)酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、1,2-环己烷二羧酸与碳原子数4~9的一元醇的二酯、4-环己烯-1,2-二羧酸与碳原子数4~9的一元醇的二酯及其混合物等。
此外,作为多元醇酯,优选使用二醇或具有3~20个羟基的多元醇与碳原子数6~20的脂肪酸形成的酯。其中二醇具体可以列举乙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2一甲基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、1,7-庚二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇等。作为多元醇,具体可以列举,三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、二-(三羟甲基丙烷)、三-(三羟甲基丙烷)、季戊四醇、二-(季戊四醇)、三-(季戊四醇)、甘油、聚甘油(甘油的2~20聚物)、1,3,5-戊三醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、山梨糖醇甘油缩合物、核糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、甘露糖醇等多元醇、木糖、阿拉伯糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、山梨糖、纤维二糖、麦芽糖、异麦芽糖、海藻糖、蔗糖、棉子糖、龙胆三糖、松三糖等糖类及其部分醚化物,以及甲基糖苷(配糖物)。其中作为多元醇,优选新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、二-(三羟甲基丙烷)、三-(三羟甲基丙烷)、季戊四醇、二-(季戊四醇)、三-(季戊四醇)等受阻醇。
多元醇酯中所用的脂肪酸的碳原子数没有特别的限制,通常,使用碳原子数1~24的脂肪酸。碳原子数1~24的脂肪酸中,从润滑性的角度出发,优选碳原子数3以上,更优选碳原子数4以上,进一步优选碳原子数5以上,特别优选碳原子数10以上。此外,从与致冷剂的相容性的角度出发,优选碳原子数18以下,更优选碳原子数12以下,进一步优选碳原子数9以下。
此外,所述脂肪酸可以是任一种直链状脂肪酸、支链状脂肪酸,从润滑性的角度出发,优选直链状脂肪酸,从水解稳定性的角度出发,优选支链状脂肪酸。进而,所述脂肪酸也可以是任一种饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸。
作为脂肪酸,具体可以列举戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸、十三酸、十四酸、十五酸、十六酸、十七酸、十八酸、十九酸、二十酸、油酸等,这些脂肪酸可以是任一种直链状脂肪酸、支链状脂肪酸,进而还可以是α碳原子为季碳原子的脂肪酸(新酸)。其中,优选使用戊酸(正戊酸)、己酸(正己酸)、庚酸(正庚酸)、辛酸(正辛酸)、壬酸(正壬酸)、癸酸(正癸酸)、油酸(顺-9-十八碳烯酸)、异戊酸(3-甲基丁酸)、2-甲基己酸、2-乙基戊酸、2-乙基己酸和3,5,5-三甲基己酸。
另外,本发明中所述的多元醇酯在具有2个以上酯基的条件下,可以是多元醇所具有的羟基中的一部分羟基未酯化而残留下来的部分酯,也可以是所有羟基都被酯化的完全酯,进而还可以是部分酯和完全酯的混合物,优选完全酯。
混合酯是指脂肪酸和二元酸与一元醇和多元醇的酯,作为脂肪酸、二元酸、一元醇、多元醇,可以使用上述二元酸酯和多元醇酯的说明中所列举的脂肪酸、二元酸、一元醇和多元醇。
此外,作为碳酸酯,是指分子内具有下述式(1)-O-CO-O-(1)所示的碳酸酯键的化合物。另外,每一分子内上述式(1)所示的碳酸酯键的个数可以是1个,也可以是2个以上。
作为构成碳酸酯的醇,可以使用上述二元酸酯和多元醇酯的说明中所列举的一元醇、多元醇等、以及在聚二醇或多元醇中加合聚二醇得到的醇。此外,也可以使用由碳酸与脂肪酸和/或二元酸得到的化合物。
此外,当然地,当使用酯时,可以单独地使用单一结构的化合物,也可以组合使用2种以上结构不同的化合物。
上述的酯中,由于与致冷剂的相容性优良,优选二元酸酯、多元醇酯和碳酸酯。
进而,在二元酸酯中,从与致冷剂的相容性和热、水解稳定性的角度出发,更优选1,2-环己烷二羧酸、4-环己烯-1,2-二羧酸等脂环式二羧酸酯。
作为本发明中优选使用的二元酸酯的具体例子,可以列举选自丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇和壬醇中的至少1种一元醇与选自1,2-环己烷二羧酸、4-环己烯-1,2-二羧酸中的至少1种二元酸反应得到的二元酸酯,及其混合物。
本发明所述的二元酸酯具有提升冷冻机油组合物的低温特性、与致冷剂的相容性的倾向,因而优选构成该二元酸酯的一元醇为2种以上。此外,由2种以上的一元醇构成的二元酸酯包括二元酸与1种醇的酯的2种以上的混合物,以及二元酸和2种以上的混合醇的酯。
此外,在多元醇酯中,由于水解稳定性更好,更优选新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、二-(三羟甲基丙烷)、三-(三羟甲基丙烷)、季戊四醇、二-(季戊四醇)、三-(季戊四醇)等受阻醇的酯,进一步优选新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷和季戊四醇的酯,由于与致冷剂的相容性和水解稳定性特别好,最优选季戊四醇的酯。
作为本发明中优选使用的多元醇酯的具体例子,可以列举由选自戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、油酸、异戊酸、2-甲基己酸、2-乙基戊酸、2-乙基己酸和3,5,5-三甲基己酸中的至少1种脂肪酸与选自新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷和季戊四醇中的至少1种醇反应得到的二酯、三酯、四酯及其混合物。
本发明所述的多元醇酯具有提升冷冻机油组合物的低温特性和与致冷剂的相容性的倾向,因而优选构成该多元醇酯的脂肪酸为2种以上。此外,由2种以上的脂肪酸构成的多元醇酯包括多元醇与1种脂肪酸的酯的2种以上的混合物,以及多元醇和2种以上的混合脂肪酸的酯。
此外,碳酸酯优选具有下述通式(2)所示的结构。
(X1O)b-B-[O-(A1O)c-CO-O-(A2O)d-Y1]a(2)[式(2)中,X1为氢原子、烷基、环烷基或下述通式(3)Y2-(OA3)e- (3)(式(3)中,Y2为氢原子、烷基或环烷基,A3为碳原子数2~4的亚烷基,e为1~50的整数)所示的基,A1和A2可相同或不同,分别为碳原子数2~4的亚烷基,Y1为氢原子、烷基或环烷基,B为具有3~20个羟基的化合物的残基,a为1~20、b为0~19且a+b为3~20的整数,c为0~50的整数,d为1~50的整数]在上述式(2)中,X1为氢原子、烷基、环烷基或上述式(3)所示的基。此处所谓的烷基的碳原子数没有特别的限制,通常为1~24、优选1~18、更优选1~12。此外,该烷基也可以是直链状、支链状的任一种。
作为碳原子数1~24的烷基,具体可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、直链或支链的戊基、直链或支链的己基、直链或支链的庚基、直链或支链的辛基、直链或支链的壬基、直链或支链的癸基、直链或支链的十一烷基、直链或支链的十二烷基、直链或支链的十三烷基、直链或支链的十四烷基、直链或支链的十五烷基、直链或支链的十六烷基、直链或支链的十七烷基、直链或支链的十八烷基、直链或支链的十九烷基、直链或支链的二十烷基、直链或支链的二十一烷基、直链或支链的二十二烷基、直链或支链的二十三烷基、直链或支链的二十四烷基等。
此外,作为环烷基,具体可以列举环戊基、环己基、环庚基等。
作为上述式(2)中A3所示的碳原子数2~4的亚烷基,具体可以列举亚乙基、亚丙基、三亚甲基、亚丁基、四亚甲基、1-甲基三亚甲基、2-甲基三亚甲基、1,1-二甲基亚乙基、1,2-二甲基亚乙基等。
上述式(2)中的Y2为氢原子、烷基或环烷基。此处所谓的烷基的碳原子数没有特别的限制、通常为1~24、优选1~18、更优选1~12。此外,该烷基也可以是直链状、支链状的任何一种。作为碳原子数1~24的烷基,可以列举在上述X1的说明中所列举的烷基。
此外,作为环烷基,具体可以列举例如环戊基、环己基、环庚基等。
上述Y2所示的基中,优选氢原子或碳原子数1~12的烷基,更优选氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、正壬基、异壬基、正癸基、异癸基、正十一烷基、异十一烷基、正十二烷基或异十二烷基中的任一个。此外,e为1~50的整数。
此外,作为X1所示的基,优选氢原子、碳原子数1~12的烷基或上述通式(3)所示的基,更优选氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、正壬基、异壬基、正癸基、异癸基、正十一烷基、异十一烷基、正十二烷基、异十二烷基或通式(3)所示的基中的任一个。
B作为残基的具有3~20个羟基的化合物,具体可以列举前述的多元醇。
此外,A1和A2可相同或不同,分别为碳原子数2~4的亚烷基。作为该亚烷基,具体可以列举亚乙基、亚丙基、三亚甲基、亚丁基、四亚甲基、1-甲基三亚甲基、2-甲基三亚甲基、1,1-二甲基亚乙基、1,2-二甲基亚乙基等。
此外,Y1为氢原子、烷基或环烷基。此处所谓的烷基的碳原子数没有特别的限制,通常为1~24、优选1~18、更优选1~12。此外,该烷基也可以是直链状、支链状的任何一种。作为碳原子数1~24的烷基,具体可以列举在上述X1的说明中所列举的烷基。
此外,作为环烷基,具体可以列举例如环戊基、环己基、环庚基等。
其中作为Y1所示的基,优选氢原子或碳原子数1~12的烷基,更优选氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、正壬基、异壬基、正癸基、异癸基、正十一烷基、异十一烷基、正十二烷基或异十二烷基中的任一个。
上述式(2)和(3)中,c、d和e表示聚氧化亚烷基链的聚合度,分子中的聚氧化亚烷基链可相同或不同。此外,上述式(2)所示的碳酸酯具有多个不同的聚氧化亚烷基链时,氧化亚烷基的聚合形式没有特别的限制,无规共聚或嵌段共聚均可。
本发明中所用的碳酸酯的制法可以是任意的,例如、在多元醇化合物中加合环氧烷制备聚亚烷基二醇多元醇醚,使其与氯甲酸酯在氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物、甲醇钠、乙醇钠等碱金属醇盐或金属钠等碱的存在下、于0~30℃反应而得。或使聚亚烷基二醇多元醇醚与碳酸二酯、碳酰氯等碳酸的供应源在氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物、甲醇钠、乙醇钠等碱金属醇盐或金属钠等碱存在下、于80~150℃反应而得。然后,必要时醚化游离的羟基。
由上述原料制得的产物可以在精炼后除去副产物、未反应物,在不损害本发明的润滑油的优良性能的范围内,存在少量的副产物、未反应物也不会有影响。
当使用本发明的碳酸酯时,可以单独地使用单一结构的化合物,也可以组合使用2种以上结构不同的化合物。本发明中该碳酸酯的分子量没有特别的限定,从进一步提高压缩机的密封性的角度出发,数均分子量优选200~4000,更优选300~3000。进而,本发明所述的碳酸酯的动粘度优选在100℃为2~150mm2/s、更优选4~100mm2/s。
作为本发明的润滑油中使用的聚氧化亚烷基二醇,可以列举例如下述通式(4)所示的化合物。
R1-〔(OR2)f-OR3〕g(4)[式(4)中,R1为氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数2~10的酰基或具有2~8个羟基的化合物的残基,R2为碳原子数2~4的亚烷基,R3为氢原子、碳原子数1~10的烷基或碳原子数2~10的酰基,f为1~80的整数,g为1~8的整数]上述通式(4)中,R1、R3所示的烷基可以是直链状、支链状、环状中的任一种。作为烷基的具体例子,可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、直链状或支链状的丁基、直链状或支链状的戊基、直链状或支链状的己基、直链状或支链状的庚基、直链状或支链状的辛基、直链状或支链状的壬基、直链状或支链状的癸基、环戊基、环己基等。若该烷基的碳原子数超过10,则与致冷剂的相容性降低,具有容易产生相分离的倾向。优选烷基的碳原子数为1~6。
此外,R1、R3所示的酰基的烷基部分可以是直链状、支链状、环状的任一种。作为酰基的烷基部分的具体例子,可以列举作为上述烷基的具体例子所列举的烷基中碳原子数1~9的烷基。若该酰基的碳原子数超过10,则与致冷剂的相容性降低,有时会产生相分离。优选酰基的碳原子数为2~6。
当R1、R3所示的基同为烷基或酰基时,R1、R3所示的基可相同或不同。进而当g为2以上时,同一分子中多个R1、R3所示的基可相同或不同。
当R1所示的基为具有2~8个羟基的化合物的残基时,该化合物可以是链状,也可以是环状。作为具有2个羟基的化合物,具体可以列举乙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2一甲基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、1,7-庚二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇等。
此外,作为具有3~8个羟基的化合物,具体可以列举三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、二-(三羟甲基丙烷)、三-(三羟甲基丙烷)、季戊四醇、二-(季戊四醇)、三-(季戊四醇)、甘油、聚甘油(甘油的2~6聚物)、1,3,5一戊三醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、山梨糖醇甘油缩合物、核糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、甘露糖醇等多元醇、木糖、阿拉伯糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、山梨糖、纤维二糖、麦芽糖、异麦芽糖、海藻糖、蔗糖、棉子糖、龙胆三糖、松三糖等糖类及其部分醚化物、以及甲基糖苷(配糖物)等。
上述通式(4)所示的聚氧化亚烷基二醇中,从与致冷剂的相容性的角度出发,优选R1、R3中至少1个为烷基(更优选碳原子数1~4的烷基),特别优选甲基。进而,从热、化学稳定性的角度出发,优选R1和R3双方都为烷基(更优选碳原子数1~4的烷基)、特别优选双方都为甲基。此外,从易于制备和成本的角度出发,优选R1或R3中任一方为烷基(更优选碳原子数1~4的烷基),另一方为氢原子,特别优选一方为甲基,另一方为氢原子。
上述通式(4)中的R2为碳原子数2~4的亚烷基,作为这种亚烷基,具体可以列举亚乙基、亚丙基、亚丁基等。此外,作为OR2所示的重复单元的氧化亚烷基,可以列举氧化亚乙基、氧化亚丙基、氧化亚丁基。同一分子中的氧化亚烷基可以相同,或者也可以包含2种以上的氧化亚烷基。
上述通式(4)所示的聚氧化亚烷基二醇中,从与致冷剂的相容性和粘度-温度特性的角度出发,优选含有氧化亚乙基(EO)和氧化亚丙基(PO)的共聚物,这时,从烧结负荷、粘度-温度特性的角度出发,氧化亚乙基和氧化亚丙基的总和中所占的氧化亚乙基的比例(EO/(PO+EO))优选在0.1~0.8的范围内,更优选在0.3~0.6的范围内。
此外,从吸湿性和热氧化稳定性的角度出发,EO/(PO+EO)的值优选在0~0.5的范围内,更优选在0~0.2的范围内,最优选为0(即环氧丙烷的均聚物)。
上述通式(4)中的f为1~80的整数、g为1~8的整数。例如当R7为烷基或酰基时,g为1。此外,当R7为具有2~8个羟基的化合物的残基时,g为该化合物所具有的羟基的数目。
此外,f和g的积(f×g)没有特别的限制,为了满足作为前述冷冻机用润滑油所要求的性能并保持良好的平衡,f×g的平均值优选为6~80。
从经济性和前述效果的角度出发,在具有上述结构的聚氧化亚烷基二醇中,优选下述通式(5)CH3O-(C3H6O)h-CH3(5)(式中,h为6~80的数)所示的聚丙二醇二甲醚和下述通式(6)CH3O-(C2H4O)i-(C3H6O)j-CH3(6)(式中,i和j分别为1以上且i和j的合计为6~80的数)所示的聚乙二醇聚丙二醇二甲醚,此外,从经济性等的角度出发,优选下述通式(7)C4H9O-(C3H6O)k-H (7)(式中,k为6~80的数)所示的聚丙二醇一丁醚,还有下述通式(8)CH3O-(C3H6O)1-H (8)
(式中,1为6~80的数)所示的聚丙二醇一甲醚,下述通式(9)CH3O-(C2H4O)m-(C3H6O)n-H(9)(式中,m和n分别为1以上且m和n的的合计为6~80的数)所示的聚乙二醇聚丙二醇一甲醚、下述通式(10)C4H9O-(C2H4O)m-(C3H6O)n-H (10)(式中,m和n分别为1以上、且m和n的合计为6~80的数)所示的聚乙二醇聚丙二醇一丁醚、下述通式(11)CH3COO-(C3H6O)1-COCH3(11)(式中,1为6~80的数)所示的聚丙二醇二乙酸酯。
此外,本发明中,作为上述聚氧化亚烷基二醇,可以使用具有至少一个如通式(12) [式(12)中,R4~R7可相同或不同,分别为氢原子、碳原子数1~10的1价烃基或下述通式(13) (式(13)中,R8和R9可相同或不同,分别为氢原子、碳原子数1~10的1价烃基或碳原子数2~20的烷氧基烷基,R10为碳原子数2~5的亚烷基、被烷基取代的总碳原子数为2~5的取代亚烷基或被烷氧基烷基取代的总碳原子数为4~10的取代亚烷基,r为0~20的整数,R13为碳原子数1~10的1价烃基)所示的基,R8~R11中的至少1个为如通式(13)所示的基]所示结构单元的聚氧化亚烷基二醇衍生物。
上述式(12)中,R4~R7分别为氢原子、碳原子数1~10的1价烃基或上述通式(13)所示的基,作为碳原子数1~10的1价烃基,具体可以列举碳原子数1~10的直链状或支链状的烷基、碳原子数2~10的直链状或支链状的烯基、碳原子数5~10的环烷基或烷基环烷基、碳原子数6~10的芳基或烷基芳基,碳原子数7~10的芳烷基等。在这些1价烃基中,优选碳原子数6以下的1价烃基,特别优选碳原子数3以下的烷基,具体地例如甲基、乙基、正丙基、异丙基。
此外,上述通式(13)中,R8和R9分别为氢原子、碳原子数1~10的1价烃基或碳原子数2~20的烷氧基烷基,其中优选碳原子数3以下的烷基或碳原子数6以下的烷氧基烷基。作为碳原子数3以下的烷基,具体可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基等。此外,作为碳原子数2~6的烷氧基烷基,具体可以列举甲氧基甲基、乙氧基甲基、正丙氧基甲基、异丙氧基甲基、正丁氧基甲基、异丁氧基甲基、仲丁氧基甲基、叔丁氧基甲基、戊氧基甲基(包括所有的异构体)、甲氧基乙基(包括所有的异构体)、乙氧基乙基(包括所有的异构体)、丙氧基乙基(包括所有的异构体)、丁氧基乙基(包括所有的异构体)、甲氧基丙基(包括所有的异构体)、乙氧基丙基(包括所有的异构体)、丙氧基丙基(包括所有的异构体)、甲氧基丁基(包括所有的异构体)、乙氧基丁基(包括所有的异构体)、甲氧基戊基(包括所有的异构体)等。
上述通式(13)中,R10为碳原子数2~5的亚烷基、被烷基取代的总碳原子数为2~5的取代亚烷基或被烷氧基烷基取代的总碳原子数为4~10的取代亚烷基,优选碳原子数2~4的亚烷基和总碳原子数6以下的取代亚乙基。作为碳原子数2~4的亚烷基,具体可以列举亚乙基、亚丙基、亚丁基等。此外,作为总碳原子数6以下的取代亚乙基,具体可以列举1-(甲氧基甲基)亚乙基、2-(甲氧基甲基)亚乙基、1-(甲氧基乙基)亚乙基、2-(甲氧基乙基)亚乙基、1-(乙氧基甲基)亚乙基、2-(乙氧基甲基)亚乙基、1-甲氧基甲基-2-甲基亚乙基、1,1-双(甲氧基甲基)亚乙基、2,2-双(甲氧基甲基)亚乙基、1,2-双(甲氧基甲基)亚乙基、1-甲基-2-甲氧基甲基亚乙基、1-甲氧基甲基-2-甲基亚乙基、1-乙基-2-甲氧基甲基亚乙基、1-甲氧基甲基-2-乙基亚乙基、1-甲基-2-乙氧基甲基亚乙基、1-乙氧基甲基-2-甲基亚乙基、1-甲基-2-甲氧基乙基亚乙基、1-甲氧基乙基-2-甲基亚乙基等。
上述通式(13)中,R11为碳原子数1~10的1价烃基,作为该烃基,具体可以列举碳原子数1~10的直链状或支链状的烷基、碳原子数2~10的直链状或支链状的烯基、碳原子数5~10的环烷基或烷基环烷基、碳原子数6~10的芳基或烷基芳基、碳原子数7~10的芳烷基等。其中,优选碳原子数6以下的1价烃基,特别优选碳原子数3以下的烷基,具体的例如甲基、乙基、正丙基、异丙基。
上述通式(12)中,R4~R7中的至少1个为上述通式(13)所示的基。特别优选R4或R6中的任一个为上述通式(13)所示的基,且R4或R6中余下的一个和R5、R7各为氢原子或碳原子数1~10的1价烃基。
本发明中优选使用的具有上述通式(12)所示结构单元的聚氧化亚烷基二醇大致分为仅由通式(12)所示的结构单元构成的均聚物;通式(12)所示且结构不同的2种以上结构单元构成的共聚物、和通式(12)所示的结构单元与其它结构单元例如下述通式(14) [式(14)中,R12~R15可相同或不同,分别为氢原子或碳原子数1~3的烷基]所示的结构单元构成的共聚物这三种。上述均聚物的优选例子可以列举,具有1~200个通式(12)所示的结构单元A、同时末端基分别为羟基、碳原子数1~10的酰氧基、碳原子数1~10的烷氧基或芳氧基的均聚物。另一方面,共聚物的优选例子可以列举分别具有1~200个通式(12)所示的二种结构单元A、B、或具有1~200个通式(12)所示的结构单元A和1~200个通式(12)所示的结构单元C、同时末端基分别为羟基、碳原子数1~10的酰氧基、碳原子数1~10的烷氧基或芳氧基的共聚物。这些共聚物可以是由结构单元A与结构单元B(或结构单元C)的交叉共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物或在结构单元A的主链中接枝结构单元B的接枝共聚物中的任一种聚合方式。
此外,作为本发明中使用的聚乙烯基醚,可以列举例如,具有下述通式(15) [式(15)中,R16~R18可相同或不同,分别为氢原子或碳原子数1~8的烃基,R19为碳原子数1~10的2价烃基或碳原子数2~20的2价含醚键氧的烃基,R20为碳原子数1~20的烃基,s是平均值为0~10的数,R16~R20在每个结构单元中可相同或不同,此外,当通式(15)所示的结构单元具有多个R19O时,多个R19O可相同或不同]所示的结构单元的聚乙烯基醚系化合物。
此外,也可以使用由具有上述通式(15)所示的结构单元和下述通式(16) [式(16)中,R21~R24可相同或不同,分别为氢原子或碳原子数1~20的烃基,R21~R24在每个结构单元中可相同或不同]所示的结构单元的嵌段共聚物或无规共聚物所组成的聚乙烯基醚系化合物。
上述通式(15)中的R16~R18分别为氢原子或碳原子数1~8的烃基(优选1~4的烃基),其互相之间可相同或不同。作为该烃基,具体可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、各种戊基、各种己基、各种庚基、各种辛基等烷基;环戊基、环己基、各种甲基环己基、各种乙基环己基、各种二甲基环己基等环烷基、苯基、各种甲基苯基、各种乙基苯基、各种二甲基苯基等芳基;苄基、各种苯基乙基、各种甲基苄基等芳烷基等,作为R22~R24优选素原子。
另一方面,上述通式(15)中的R19表示碳原子数1~10(优选2~10)的2价烃基或碳原子数2~20的2价含醚键氧的烃基。作为碳原子数1~10的2价烃基,具体可以列举亚甲基、亚乙基、苯基亚乙基、1,2-亚丙基、2-苯基-1,2-亚丙基、1,3-亚丙基、各种亚丁基、各种亚戊基、各种亚己基、各种亚庚基、各种亚辛基、各种亚壬基、各种亚癸基等2价脂肪族链烃基;在环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷、二甲基环己烷、丙基环己烷等脂环式烃中具有2个成键部位的脂环式烃基;各种亚苯基、各种甲基亚苯基、各种乙基亚苯基、各种二甲基亚苯基、各种亚萘基等2价芳香族烃基;甲苯、二甲苯、乙苯等烷基芳香族烃的烷基部分与芳香族部分上分别具有1价成键部位的烷基芳香族烃基;在二甲苯、二乙苯等多烷基芳香族烃的烷基部分上具有成键部位的烷基芳香族烃基等。其中特别优选碳原子数2~4的脂肪族链烃基。
此外,作为碳原子数2~20的2价含醚键氧的烃基的具体例子,优选可以列举甲氧基亚甲基、甲氧基亚乙基、甲氧基甲基亚乙基、1,1-二甲氧基甲基亚乙基、1,2-二甲氧基甲基亚乙基、乙氧基甲基亚乙基、(2-甲氧基乙氧基)甲基亚乙基、(1-甲基-2-甲氧基)甲基亚乙基等。另外,上述通式(15)中s为R19O的重复数,其平均值为0~10、优选0~5范围内的数。当同一结构单元内有多个R19O时,多个R19O可相同或不同。
进而,上述通式(15)中R20为碳原子数1~20、优选1~10的烃基,作为该烃基,具体可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、各种戊基、各种己基、各种庚基、各种辛基、各种壬基、各种癸基等的烷基;环戊基、环己基、各种甲基环己基、各种乙基环己基、各种丙基环己基、各种二甲基环己基等环烷基;苯基、各种甲基苯基、各种乙基苯基、各种二甲基苯基、各种丙基苯基、各种三甲基苯基、各种丁基苯基、各种萘基等芳基;苄基、各种苯基乙基、各种甲基苄基、各种苯基丙基、各种苯基丁基等芳烷基等。另外,每个结构单元中R22~R26可相同或不同。
当本发明中所述的聚乙烯基醚为仅由上述通式(15)所示的结构单元形成的均聚物时,其碳/氧摩尔比优选在4.2~7.0的范围内。若该摩尔比不足4.2则吸湿性过高,此外,若超过7.0则具有与致冷剂的相容性降低的倾向。
在上述通式(16)中,R21~R24可相同或不同,分别为氢原子或碳原子数1~20的烃基。其中,作为碳原子数1~20的烃基,可以列举在上述通式(15)中R20的说明中所列举的烃基。另外,每个结构单元中R21~R24可相同或不同。
当本发明中所述聚乙烯基醚为含有通式(15)所示的结构单元和通式(16)所示的结构单元的嵌段共聚物或无规共聚物时,其碳/氧摩尔比优选在4.2~7.0的范围内。若该摩尔比不足4.2则吸湿性过高,此外,若超过7.0则具有与致冷剂的相容性降低的倾向。
进一步地,在本发明中还可以使用仅由上述通式(15)所示的结构单元形成的均聚物和由上述通式(15)所示的结构单元与上述通式(16)所示的结构单元形成的嵌段共聚物或无规共聚物的混合物。这些均聚物和共聚物可以分别由对应的乙烯基醚系单体的聚合、以及具有对应的烯属性双键的烃单体与对应的乙烯基醚系单体的共聚而制备。
作为本发明中使用的聚乙烯基醚,优选具有下述结构的物质,即其一端的末端结构具有如下述通式(17)或(18) [式(17)中,R25~R27可相同或不同,分别为氢原子或碳原子数1~8的烃基,R28为碳原子数1~10的2价烃基或碳原子数2~20的2价含醚键氧的烃基,R29为碳原子数1~20的烃基,t是平均值为0~10的数,当上述通式(17)所示的末端结构具有多个R28O时,多个R28O可分别相同或不同] [式(18)中,R30~R31可相同或不同,分别为氢原子或碳原子数1~20的烃基]所示的结构,且另一端具有如下述通式(19)或(20) [式(19)中,R34~R36可相同或不同,分别为氢原子或碳原子数1~8的烃基,R37为碳原子数1~10的2价烃基或碳原子数2~20的2价含醚键氧的烃基,R38为碳原子数1~20的烃基,t是平均值为0~10的数,当上述通式(19)所示的末端结构具有多个R37O时,多个R37O可相同或不同] [式(20)中,R39~R42可相同或不同,分别为氢原子或碳原子数1~20的烃基]所示结构的物质;以及其一端的末端具有如上述通式(17)或(18)所示的结构,且另一端具有如下述通式(21) [式(21)中,R43~R45可相同或不同、分别为氢原子或碳原子数1~8的烃基]所示结构的物质。在这些聚乙烯基醚中,特别优选下面所列举的。
(1)一端的末端具有如通式(17)或(18)所示的结构,另一端具有通式(19)或(20)所示的结构,通式(15)中R16~R18均为氢原子,s为0~4的数,R19为碳原子数2~4的2价烃基,且R20为碳原子数1~20的烃基;(2)仅具有通式(15)所示的结构单元,其一端的末端具有如通式(17)所示的结构,另一端具有通式(18)所示的结构,通式(15)中R16~R18均为氢原子,s为0~4的数,R19为碳原子数2~4的2价烃基,且R20为碳原子数1~20的烃基;(3)一端的末端具有通式(17)或(18)所示的结构,另一端具有通式(19)所示的结构,通式(15)中R16~R18均为氢原子,s为0~4的数,R19为碳原子数2~4的2价烃基,且R20为碳原子数1~20的烃基;(4)仅具有通式(15)所示的结构单元,其一端的末端具有如通式(17)所示的结构,另一端具有通式(20)所示的结构,通式(15)中R16~R18均为氢原子,s为0~4的数,R19为碳原子数2~4的2价烃基,且R20为碳原子数1~20的烃基。
此外,在本发明中,也可以使用具有上述通式(15)所示的结构单元、其一端的末端具有如通式(17)所示的结构、且另一端具有下述通式(22) [式(22)中,R46~R48可相同或不同,分别为氢原子或碳原子数1~8的烃基,R49和R51可相同或不同,分别为碳原子数2~10的2价烃基,R50和R52可相同或不同,分别为碳原子数1~10的烃基,u和v可相同或不同,分别是平均值为0~10的数,当上述通式(22)所示的末端结构具有多个R49O或R51O时,多个R49O或R51O可相同或不同]所示结构的聚乙烯基醚系化合物。
进一步地,在本发明中,还可以使用由下述通式(23)或(24)
[式(23)中,R53为碳原子数1~8的烃基] [式(24)中,R54为碳原子数1~8的烃基]所示的结构单元构成的、且重均分子量为300~5,000、一端的末端具有下述通式(25)或(26) [式(25)中,R55为碳原子数1~3的烷基,R56为碳原子数1~8的烃基]-CH=CHOR57(26)[式(26)中,R57为碳原子数1~8的烃基]所示结构的烷基乙烯基醚的均聚物或共重合物组成的聚乙烯基醚系化合物。
本发明中,可以从上述矿物油和合成油中选择1种单独使用,或者也可以组合2种类以上使用。当本发明的第1种、第2种和第3种冷冻机油组合物用于采用HFC致冷剂的车载空调等开放型压缩机时,上述矿物油和合成油中,优选聚氧化亚烷基二醇、酯、聚乙烯基醚、酯聚乙烯基醚。此外,当本发明的第1种、第2种和第3种冷冻机油组合物用于冰箱、空调器等密闭型压缩机时,优选烷基苯、酯、聚乙烯基醚。特别是本发明的第2种冷冻机油组合物,由于(A1)~(A6)成分添加效果更高,因而最优选脂环式二羧酸酯。此外,本发明的第3种冷冻机油组合物由于(A1)、(A2)、(A4)、(A7)、(A8)成分添加效果更高,因而也最优选脂环式二羧酸酯。
本发明的第1种冷冻机油组合物,在上述的基油中加入选自碳原子数12以上的一元脂肪酸与碳原子数1~24的一元醇形成的单酯和由链状二元酸与一元醇形成的酯中的至少1种酯系添加剂。另外,在以下的说明中,为了方便起见,将前者称为“本发明的单酯”、后者称为“本发明的二元酸酯”。
从摩擦特性和热、氧化稳定性的角度出发,构成本发明的单酯的一元脂肪酸的碳原子数如前所述必须在12以上、优选14以上。此外,一元脂肪酸的碳原子数的上限值没有特别的限制,从在致冷剂氛围下和低温下的析出防止性能的角度出发,一元脂肪酸的碳原子数优选28以下,更优选26以下,进一步优选24以下。
该一元脂肪酸可以是直链的或支链的,此外也可以是饱和或不饱和的。具体可以列举例如,直链状或支链状的十二酸、直链状或支链状的十三酸、直链状或支链状的十四酸、直链状或支链状的十五酸、直链状或支链状的十六酸、直链状或支链状的十七酸、直链状或支链状的十八酸、直链状或支链状的羟基十八酸、直链状或支链状的十九酸、直链状或支链状的二十酸、直链状或支链状的二十一酸、直链状或支链状的二十二酸、直链状或支链状的二十三酸、直链状或支链状的二十四酸等饱和脂肪酸、直链状或支链状的十二烯酸、直链状或支链状的十三烯酸、直链状或支链状的十四烯酸、直链状或支链状的十五烯酸、直链状或支链状的十六烯酸、直链状或支链状的十七烯酸、直链状或支链状的十八烯酸、直链状或支链状的羟基十八烯酸、直链状或支链状的十九烯酸、直链状或支链状的二十烯酸、直链状或支链状的二十一烯酸、直链状或支链状的二十二烯酸、直链状或支链状的二十三烯酸、直链状或支链状的二十四烯酸等不饱和脂肪酸及其混合物等。
此外,构成本发明的单酯的一元醇如前所述,为碳原子数1~24的一元醇。该一元醇可以是直链的或支链的,此外也可以是饱和或不饱和的。具体可以列举例如,甲醇、乙醇、直链状或支链状的丙醇、直链状或支链状的丁醇、直链状或支链状的戊醇、直链状或支链状的己醇、直链状或支链状的庚醇、直链状或支链状的辛醇、直链状或支链状的壬醇、直链状或支链状的癸醇、直链状或支链状的十一醇、直链状或支链状的十二醇、直链状或支链状的十三醇、直链状或支链状的十四醇、直链状或支链状的十五醇、直链状或支链状的十六醇、直链状或支链状的十七醇、直链状或支链状的十八醇、直链状或支链状的十九醇、直链状或支链状的二十醇、直链状或支链状的二十一醇、直链状或支链状的二十三醇、直链状或支链状的二十四醇及其混合物等。其中,从在致冷剂氛围下和低温下的析出防止性能的角度出发,优选碳原子数1~12的一元醇,更优选碳原子数1~8的一元醇。
从摩擦特性的角度出发,本发明的单酯优选为直链一元酸的酯。
此外,构成本发明的二元酸酯的链状二元酸可以是直链状、支链状的任一种,而且也可以是饱和或不饱和的任一种。作为该链状二元酸,优选碳原子数2~16的二元酸,具体可以列举例如,乙二酸、丙二酸、直链状或支链状的丁二酸、直链状或支链状的戊二酸、直链状或支链状的己二酸、直链状或支链状的庚二酸、直链状或支链状的辛二酸、直链状或支链状的壬二酸、直链状或支链状的癸二酸、直链状或支链状的十一烷二酸、直链状或支链状的十二烷二酸、直链状或支链状的十三烷二酸、直链状或支链状的十四烷二酸、直链状或支链状的十五烷二酸、直链状或支链状的十六烷二酸、直链状或支链状的己烯二酸、直链状或支链状的庚烯二酸、直链状或支链状的辛烯二酸、直链状或支链状的壬烯二酸、直链状或支链状的癸烯二酸、直链状或支链状的十一烯二酸、直链状或支链状的十二烯二酸、直链状或支链状的十三烯二酸、直链状或支链状的十四烯二酸、直链状或支链状的十七烯二酸、直链状或支链状的十六烯二酸及其混合物等。
此外,从在致冷剂氛围下和低温下的析出防止性能的角度出发,作为构成本发明的二元酸酯的一元醇,通常使用碳原子数为1~24、优选1~12、更优选1~8的一元醇,这些醇可以是直链的或支链的,此外也可以是饱和或不饱和的。作为碳原子数1~24的醇,具体可以列举例如甲醇、乙醇、直链状或支链状的丙醇、直链状或支链状的丁醇、直链状或支链状的戊醇、直链状或支链状的己醇、直链状或支链状的庚醇、直链状或支链状的辛醇、直链状或支链状的壬醇、直链状或支链状的癸醇、直链状或支链状的十一醇、直链状或支链状的十二醇、直链状或支链状的十三醇、直链状或支链状的十四醇、直链状或支链状的十五醇、直链状或支链状的十六醇、直链状或支链状的十七醇、直链状或支链状的十八醇、直链状或支链状的十九醇、直链状或支链状的二十醇、直链状或支链状的二十一醇、直链状或支链状的二十三醇、直链状或支链状的二十四醇及其混合物等。
本发明的二元酸酯可以是链状二元酸的2个羧基均被酯化的完全酯,或者也可以是残留一个羧基的部分酯,从对致冷剂氛围下的析出性能的影响更小的角度出发,优选完全酯。
本发明的第1种冷冻机油组合物通过使用上述特定的酯系添加剂,可以得到优良的效果。例如,本发明的二元酸酯(链状二元酸酯)与环状二元酸酯(芳香族二羧酸酯等)相比,其冷冻机油组合物的稳定性较好。此外,本发明的二元酸酯与3元以上的多元酸酯(偏苯三酸酯等)相比,其在致冷剂氛围下和低温下的析出防止性能较好。
此外,本发明的单酯和二元酸酯与多元醇的酯相比,在致冷剂氛围下和低温下析出防止性能较好。进而,本发明的单酯和二元酸酯与多元醇的完全酯相比,在减小摩擦效果方面较好。
另外,本发明的单酯和二元酸酯与油醇等醇类、甘油醚等醚类、或硬脂酸等羧酸类相比,其在减小摩擦效果方面较好。进而,本发明的单酯和二元酸酯与醇类和醚类相比,其在析出防止性能方面较好,与羧酸类相比在稳定性方面较好。
本发明的单酯和二元酸酯中,特别优选月桂酸甲酯、肉豆蔻酸丙酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸甲酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸异丙酯、己二酸二异丁酯、己二酸二异癸酯、己二酸二异壬酯。
此外,本发明的单酯和二元酸酯中,从摩擦特性更好的角度出发,优选使用本发明的单酯。
本发明的单酯和二元酸酯可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。这些酯的含量是任意的,从有利于摩擦特性的提升效果的角度出发,以组合物总量为基准,单酯和二元酸酯的总含量优选在0.01质量%以上,更优选0.05质量%以上,进一步优选0.1质量%以上。此外,从致冷剂氛围下和低温下的析出防止性能、冷冻机油组合物的热、氧化稳定性更好的角度出发,以组合物总量为基准,该含量优选在10质量%以下,更优选7.5质量%以下,进一步优选5质量%以下。
此外,本发明的第2种冷冻机油组合物,在上述的基油中加入选自(A1)~(A6)成分中的至少1种。
(A1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物(A2)聚亚烷基二醇(A3)(A1)之外的碳原子数3~20的三元醇(A4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇(A5)(A1)~(A4)的烃基醚(A6)(A1)~(A4)的烃基酯。
其中(A5)成分中含有下述(A5-1)~(A5-4)成分。
(A5-1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物的烃基醚(A5-2)聚亚烷基二醇的烃基醚(A5-3)(A1)之外的碳原子数3~20的三元醇的烃基醚(A5-4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇的烃基醚。
此外,(A6)成分中含有下述(A6-1)~(A6-4)。
(A6-1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物的烃基酯(A6-2)聚亚烷基二醇的烃基酯(A6-3)(A1)之外的碳原子数3~20的三元醇的烃基酯(A6-4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇的烃基醚。
进而,本发明的第3种冷冻机油组合物,在上述的基油中加入选自下述(A1)、(A2)、(A4)、(A7)和(A8)中的至少1种含氧化合物。
(A1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物(A2)聚亚烷基二醇(A4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇(A7)(A1)、(A2)或(A4)的烃基醚
(A8)(A1)、(A2)或(A4)的烃基酯。
其中,第3种冷冻机油组合物中的(A1)、(A2)和(A4)成分分别与第2种冷冻机油组合物中的(A1)、(A2)和(A4)成分相同,此外,第3种冷冻机油组合物中的(A7)和(A8)成分分别被包含在第2种冷冻机油组合物中的(A5)和(A6)成分中。因此,下面将详细地阐述第2种冷冻机油组合物中的(A1)~(A6)成分。
(A1)成分为具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物。作为构成(A1)成分的多元醇,只要具有3~6个羟基则没有特别的限制,可以使用如下所示的多元醇和糖类。
作为多元醇,可以列举甘油、聚甘油(甘油的2~4聚物,例如二甘油、三甘油、四甘油)、三羟甲基烷烃(例如三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷)及其2~4聚物、季戊四醇、二季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,3,5-戊三醇、1,2,6-己三醇、1,2,3,4-丁四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、山梨糖醇甘油缩合物、核糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、甘露糖醇、艾杜糖醇、塔罗糖醇、卫矛醇、阿洛糖醇等。
作为糖类,可以列举木糖、阿拉伯糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、山梨糖、纤维二糖、麦芽糖、异麦芽糖、海藻糖、蔗糖等。
其中,从润滑性优良的角度出发,优选甘油、三羟甲基烷烃、山梨糖醇。
此外,作为构成(A1)成分的环氧烷烃,优选碳原子数2~6的环氧烷烃,更优选碳原子数2~4的环氧烷烃。作为碳原子数2~6的环氧烷烃,可以列举环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷(α-环氧丁烷)、2,3-环氧丁烷(β-环氧丁烷)、1,2-环氧-1-甲基丙烷、1,2-环氧庚烷、1,2-环氧己烷等。其中,从润滑性更好的角度出发,优选环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷,更优选环氧乙烷、环氧丙烷。
另外,当使用2种以上环氧烷烃时,氧化亚烷基的聚合形式没有特别的限制,可以无规共聚,也可以嵌段共聚。此外,当在具有3~6个羟基的多元醇上加合环氧烷烃时,可以在所有的羟基上加合,也可以仅在部分的羟基上加合。其中,从润滑性更好的角度出发,优选在所有的羟基上加合。
(A1)成分的数均分子量(Mn)没有特别的限制,从电绝缘性的角度出发,优选100以上,更优选125以上,进一步优选150以上。此外,从稳定性的角度出发,(A1)成分的Mn优选3000以下,更优选2000以下,进一步优选1000以下,更进一步优选750以下,特别优选400以下。另外、本发明中所述的Mn是通过凝胶渗透色谱法(GPC)的标准聚苯乙烯的换算的数均分子量(下同)。
当使用数均分子量满足上述条件的物质作为(A1)成分时,当进行在具有3~6个羟基的多元醇内加合环氧烷烃的反应时,可以预先选择环氧烷烃的种类、聚合度,以调整所需的数均分子量。此外,也可以从通过任意方法得到的具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物的混合物或市售的具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物的混合物中,通过蒸馏或色谱法分离数均分子量满足上述条件的成分。进而,也可以单独地使用这些成分,或混合使用其2种以上的混合物,以作为(A1)成分。
另外,作为(A1)成分,多元醇所具有的羟基上可以全部地加合环氧烷烃,或者在部分的羟基上加合环氧烷烃。
作为(A2)成分的聚亚烷基二醇,是通过由1种环氧烷烃均聚或由2种以上共聚而得到的聚合物。作为构成聚亚烷基二醇的环氧烷烃,优选碳原子数2~6的环氧烷烃,更优选2~4的环氧烷烃。作为碳原子数2~6的环氧烷烃,可以列举在(A1)成分的说明中所列举的环氧烷烃。其中,从润滑性优良的角度出发,优选环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷,更优选环氧乙烷、环氧丙烷,最优选环氧丙烷。环氧烷烃的聚合度根据所使用的环氧烷烃的碳原子数的不同而异,优选5以下,更优选4以下。
另外,当在聚亚烷基二醇制备中使用2种以上的环氧烷烃时,氧化亚烷基的聚合方式没有特别的限制,可以是无规共聚,也可以是嵌段共聚。
进而,(A2)成分的数均分子量(Mn)没有特别的限制,从电绝缘性的角度出发,优选100以上,更优选125以上,进一步优选150以上。此外,从稳定性的角度出发,(A2)成分的Mn优选在3000以下,更优选2000以下,进一步优选1000以下,更进一步优选750以下,特别优选400以下。
当使用数均分子量满足上述条件的物质作为(A2)成分时,当聚合环氧烷烃时,可以预先选择环氧烷烃的种类、聚合度,以调整所需的数均分子量。此外,也可以从通过任意方法得到的聚亚烷基二醇或市售的聚亚烷基二醇(包括混合物)中,通过蒸馏或色谱法分离数均分子量满足上述条件的成分。进而,也可以单独地使用这些成分,或混合使用其2种以上的混合物,以作为(A2)成分。
(A3)成分为(A1)成分之外的碳原子数3~20的三元醇,优选(A1)成分之外的碳原子数3~18的三元醇。即,作为(A3)成分的三元醇,在其分子中不具有氧化亚烷基结构(-O-R-;R为亚烷基)。
作为所述碳原子数3~20的三元醇,可以列举甘油、1,2,3-丁三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、1,3,5-戊三醇、1,2,3-戊三醇、1,2,4-戊三醇、1,2,6-己三醇、1,2,3-己三醇、1,2,4-己三醇、1,2,5-己三醇、1,3,4-己三醇、1,3,5-己三醇、1,3,6-己三醇、1,4,5-己三醇、1,2,7-庚三醇、1,2,8-辛三醇、1,2,9-壬三醇、1,2,10-癸三醇、1,2,11-十一烷三醇、1,2,12-十二烷三醇、1,2,13-十三烷三醇、1,2,14-十四烷三醇、1,2,15-十五烷三醇、1,2,16-十六烷三醇、1,2,17-十七烷三醇、1,2,18-十八烷三醇、1,2,19-十九烷三醇、1,2,20-二十烷三醇等。其中,从润滑性优良的角度出发,优选1,2,12-十二烷三醇、1,2,13-十三烷三醇、1,2,14-十四烷三醇、1,2,15-十五烷三醇、1,2,16-十六烷三醇、1,2,17-十七烷三醇、1,2,18-十八烷三醇。本发明中,可以单独地使用这些化合物,或混合使用其2种以上的混合物,以作为(A3)成分。
(A4)成分为(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇,优选(A2)成分之外的碳原子数3~18的二元醇。即,作为(A4)成分的二元醇,在其分子中不具有氧化亚烷基结构(-O-R-;R为亚烷基)。
作为所述碳原子数2~20的二元醇,可以列举乙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,7-庚二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,15-十五烷二醇、1,16-十六烷二醇、1,17-十七烷二醇、1,18-十八烷二醇、1,19-十九烷二醇、1,20-二十烷二醇等。其中,从润滑性优良的角度出发,优选1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇等。另外,可以单独地使用这些化合物,或混合使用其2种以上的混合物,以作为(A4)成分。
(A5)成分为(A1)~(A4)成分的烃基醚。另外,本发明中所述的烃基醚是指(A1)~(A4)成分所具有的羟基的氢原子被烃基(从烃中去掉1个氢原子后的残基)取代的醚化合物。另外,作为(A5)成分,可以是(A1)~(A4)成分所具有的部分羟基被烃基醚化的部分醚化物,或者也可以是所有羟基被烃基醚化的完全醚化物,从润滑性的角度出发,优选部分醚化物。
作为烃基,优选碳原子数1~24的1价烃基,具体可以列举碳原子数1~24的烷基、碳原子数2~24的烯基、碳原子数5~7的环烷基、碳原子数6~11的烷基环烷基、碳原子数6~10的芳基、碳原子数7~18的烷基芳基、碳原子数7~18的芳烷基等。
作为碳原子数1~24的烷基,可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、直链或支链的戊基、直链或支链的己基、直链或支链的庚基、直链或支链的辛基、直链或支链的壬基、直链或支链的癸基、直链或支链的十一烷基、直链或支链的十二烷基、直链或支链的十三烷基、直链或支链的十四烷基、直链或支链的十五烷基、直链或支链的十六烷基、直链或支链的十七烷基、直链或支链的十八烷基、直链或支链的十九烷基、直链或支链的二十烷基、直链或支链的二十一烷基、直链或支链的二十二烷基、直链或支链的二十三烷基、直链或支链的二十四烷基等。
作为碳原子数2~24的烯基,可列举乙烯基、直链或支链的丙烯基、直链或支链的丁烯基、直链或支链的戊烯基、直链或支链的己烯基、直链或支链的庚烯基、直链或支链的辛烯基、直链或支链的壬烯基、直链或支链的癸烯基、直链或支链的十一碳烯基、直链或支链的十二碳烯基、直链或支链的十三碳烯基、直链或支链的十四碳烯基、直链或支链的十五碳烯基、直链或支链的十六碳烯基、直链或支链的十七碳烯基、直链或支链的十八碳烯基、直链或支链的十九碳烯基、直链或支链的二十碳烯基、直链或支链的二十一碳烯基、直链或支链的二十二碳烯基、直链或支链的二十三碳烯基、直链或支链的二十四碳烯基等。
作为碳原子数5~7的环烷基,可以列举环戊基、环己基、环庚基等。作为碳原子数6~11的烷基环烷基,可列举甲基环戊基、二甲基环戊基(包括所有的结构异构体。)、甲基乙基环戊基(包括所有的结构异构体。)、二乙基环戊基(包括所有的结构异构体。)、甲基环己基、二甲基环己基(包括所有的结构异构体。)、甲基乙基环己基(包括所有的结构异构体。)、二乙基环己基(包括所有的结构异构体。)、甲基环庚基、二甲基环庚基(包括所有的结构异构体。)、甲基乙基环庚基(包括所有的结构异构体。)、二乙基环庚基(包括所有的结构异构体。)等。
作为碳原子数6~10的芳基,可以列举苯基、萘基等。作为碳原子数7~18的烷基芳基,可以列举甲苯基(包括所有的结构异构体。)、二甲苯基(包括所有的结构异构体。)、乙基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的丙基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的丁基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的戊基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的己基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的庚基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的辛基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的壬基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的癸基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的十一烷基苯基(包括所有的结构异构体。)、直链或支链的十二烷基苯基(包括所有的结构异构体。)等。
作为碳原子数7~12的芳烷基,可以列举苄基、苯基乙基、苯基丙基(包括丙基的异构体。)、苯基丁基(包括丁基的异构体。)、苯基戊基(包括戊基的异构体。)、苯基己基(包括己基的异构体。)等。
上述的烃基中,从润滑性优良的角度出发,优选碳原子数2~18的直链或支链的烷基、碳原子数2~18的直链或支链的烯基,更优选碳原子数3~12的直链或支链的烷基、油基(从油醇中除去羟基的残基)。
(A5)成分中含有下述(A5-1)~(A5-4)成分。
(A5-1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物的烃基醚(A5-2)聚亚烷基二醇的烃基醚(A5-3)(A1)之外的碳原子数3~20的三元醇的烃基醚(A5-4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇的烃基醚。
对于(A5-1)成分、(A5-2)成分和(A5-4)成分,由于来自于(A1)成分、(A2)成分和(A4)成分的结构的具体例子和优选方案分别和(A1)成分、(A2)成分和(A4)成分的情形相同,因而以下省略这些重复说明的部分。
此外,作为(A5-3)成分中的三元醇,可以列举在(A3)成分的说明中所列举的三元醇,其中优选甘油、1,2,3-丁三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、1,3,5-戊三醇、1,2,3-戊三醇、1,2,4-戊三醇、1,2,6-己三醇、1,2,3-己三醇、1,2,4-己三醇、1,2,5-己三醇、1,3,4-己三醇、1,3,5-己三醇、1,3,6-己三醇和1,4,5-己三醇的烃基醚或部分酯。
本发明中,作为(A5)成分,可以单独使用上述(A5-1)~(A5-4)成分中的1种,或者也可以组合2种以上使用。
(A6)成分为(A1)~(A4)成分的烃基酯。另外,本发明中所述烃基酯是指(A1)~(A4)成分所具有的羟基的氢原子被含有烃基的酰基取代而得的酯化合物。另外,作为(A6)成分,可以是(A1)~(A4)成分所具有的部分羟基被烃基酯化的部分酯化物,或者也可以是所有羟基被烃基酯化的完全酯化物,从润滑性的角度出发,优选部分酯化物。
烃基酯化时一般使用羧酸。作为该羧酸,可以是一元酸或多元酸,优选一元酸,更优选碳原子数6~24的脂肪酸。一元酸可以是直链状或支链状的。此外,作为一元酸,可以是饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸或其混合物。
作为饱和脂肪酸,可以列举直链或支链的己酸、直链或支链的辛酸、直链或支链的壬酸、直链或支链的癸酸、直链或支链的十一酸、直链或支链的十二酸、直链或支链的十三酸、直链或支链的十四酸、直链或支链的十五酸、直链或支链的十六酸、直链或支链的十八酸、直链或支链的羟基十八酸、直链或支链的十九酸、直链或支链的二十酸、直链或支链的二十一酸、直链或支链的二十二酸、直链或支链的二十三酸、直链或支链的二十四酸等。
作为不饱和脂肪酸,可以列举直链或支链的己烯酸、直链或支链的庚烯酸、直链或支链的辛烯酸、直链或支链的壬烯酸、直链或支链的癸烯酸、直链或支链的十一烯酸、直链或支链的十二烯酸、直链或支链的十三烯酸、直链或支链的十四烯酸、直链或支链的十五烯酸、直链或支链的十六烯酸、直链或支链的十八烯酸、直链或支链的羟基十八烯酸、直链或支链的十九烯酸、直链或支链的二十烯酸、直链或支链的二十一烯酸、直链或支链的二十二烯酸、直链或支链的二十三烯酸、直链或支链的二十四烯酸等。
其中,特别优选碳原子数8~20的饱和脂肪酸、碳原子数8~20的不饱和脂肪酸及其混合物。另外,这些羧酸可以单独使用1种,也可以使用2种以上的混合物。
(A6)成分中含有下述(A6-1)~(A 6-4)成分。
(A6-1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物的烃基酯(A6-2)聚亚烷基二醇的烃基酯(A6-3)(A1)之外的碳原子数3~20的三元醇的烃基酯(A6-4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇的烃基酯。
对于(A6-1)成分、(A6-2)成分和(A6-4)成分,由于来自于(A1)成分、(A2)成分和(A4)成分的结构的具体例子和优选方式分别和(A1)成分、(A2)成分和(A4)成分的情形相同,因而以下省略这些重复说明的部分。
此外,作为(A6-3)成分中的三元醇,可以列举在(A3)成分的说明中所列举的三元醇,其中优选甘油、1,2,3-丁三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、1,3,5-戊三醇、1,2,3-戊三醇、1,2,4-戊三醇、1,2,6-己三醇、1,2,3-己三醇、1,2,4-己三醇、1,2,5-己三醇、1,3,4-己三醇、1,3,5-己三醇、1,3,6-己三醇和1,4,5-己三醇的烃基醚或部分酯。
本发明中,作为(A6)成分,可以单独使用上述(A6-1)~(A6-4)成分中的1种,或者也可以组合2种以上使用。
在本发明中,可以单独使用选自上述(A1)~(A6)成分中的1种,也可以组合2种以上使用。(A1)~(A6)成分中,从润滑性优良的角度出发,优选(A2)成分、(A4)成分和(A5)成分,更优选(A2)成分和(A4)成分。
此外,(A1)~(A6)成分在本发明的第2种冷冻机油组合物中所占的含量(当含有2种以上时为其合计的含量)以组合物总量为基准,优选在0.01质量%以上,更优选0.05质量%以上,进一步优选0.1质量%以上。若该含量不足0.01质量%,则具有润滑性不足的倾向。另一方面,(A1)~(A6)成分的含量以组合物总量为基准,优选在3.0质量%以下,更优选2.5质量%以下,进一步优选2.0质量%以下。若该含量超过3.0质量%,则得不到含量所对应的效果,此外,在空气氛围下的氧化稳定性具有降低的倾向。
本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物可以分别由上述基油和添加剂组成,优选进一步含有(B)硫代磷酸酯。作为硫代磷酸酯,优选使用下述通式(27)所示的化合物。
式中,R58、R59和R60可相同或不同、分别为碳原子数1~24的烃基。作为R58~R60所示的碳原子数1~24的烃基,具体可以列举烷基、环烷基、烯基、烷基环烷基、芳基、烷基芳基、芳烷基等。
作为烷基,可以列举例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基等烷基(这些烷基可以是直链状或支链状)。
作为环烷基,可以列举例如环戊基、环己基、环庚基等碳原子数5~7的环烷基。此外作为上述烷基环烷基,例如甲基环戊基、二甲基环戊基、甲基乙基环戊基、二乙基环戊基、甲基环己基、二甲基环己基、甲基乙基环己基、二乙基环己基、甲基环庚基、二甲基环庚基、甲基乙基环庚基、二乙基环庚基等碳原子数6~11的烷基环烷基(烷基在环烷基上的取代位置是任意的)。
作为烯基,例如可以列举丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基等烯基(这些烯基可以是直链状或支链状的,且双键的位置是任意的)。
作为芳基,可以列举例如苯基、萘基等芳基。作为上述烷基芳基,可列举例如甲苯基、二甲苯基、乙基苯基、丙基苯基、丁基苯基、戊基苯基、己基苯基、庚基苯基、辛基苯基、壬基苯基、癸基苯基、十一烷基苯基、十二烷基苯基等碳原子数7~18的烷基芳基(烷基可以是直链状或支链状,且芳基上的取代位置是任意的)。
作为芳烷基,可以列举例如苄基、苯基乙基、苯基丙基、苯基丁基、苯基戊基、苯基己基等碳原子数7~12的芳烷基(这些烷基可以是直链状或支链状)。
上述58~60所示的碳原子数1~24的烃基优选是烷基、芳基、烷基芳基,更优选碳原子数4~18的烷基、碳原子数7~24的烷基芳基、苯基。
作为通式(27)所示的硫代磷酸酯,具体可以列举硫代磷酸三丁酯、硫代磷酸三戊酯、硫代磷酸三己酯、硫代磷酸三庚酯、硫代磷酸三辛酯、硫代磷酸三壬酯、硫代磷酸三癸酯、硫代磷酸三(十一烷基)酯、硫代磷酸三(十二烷基)酯、硫代磷酸三(十三烷基)酯、硫代磷酸三(十四烷基)酯、硫代磷酸三(十五烷基)酯、硫代磷酸三(十六烷基)酯、硫代磷酸三(十七烷基)酯、硫代磷酸三(十八烷基)酯、硫代磷酸三(油基)酯、硫代磷酸三苯酯、硫代磷酸三(甲苯基)酯、硫代磷酸三(二甲苯基)酯、硫代磷酸甲苯基二苯基酯、硫代磷酸二甲苯基二苯基酯、硫代磷酸三(正丙基苯基)酯、硫代磷酸三(异丙基苯基)酯、硫代磷酸三(正丁基苯基)酯、硫代磷酸三(异丁基苯基)酯、硫代磷酸三(仲丁基苯基)酯、硫代磷酸三(叔丁基苯基)酯等。此外,也可以使用其混合物。
本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物中的(B)硫代磷酸酯的含量以组合物总量为基准,优选在0.01~5质量%以下。通过使硫代磷酸酯含量位于上述范围内,可以进一步提高冷冻机油组合物的耐磨耗性和稳定性(特别是热、氧化稳定性)。更具体地,从得到高水准的耐磨耗性的角度出发,硫代磷酸酯的添加量优选0.01质量%以上,更优选0.1质量%以上。此外,即使含量高于该范围,也不能得到与含量相应的减少磨耗效果,相反会导致稳定性的降低或腐蚀磨耗的发生,因而硫代磷酸酯的含量优选5质量%以下、更优选3质量%以下、进一步优选1质量%以下。
此外,本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物中,还可以进一步含有(C)上述硫代磷酸酯之外的磷系添加剂(以下称为(C)磷系添加剂)。作为(C)磷系添加剂,优选选自磷酸酯、酸性磷酸酯、酸性磷酸酯的胺盐、氯化磷酸酯和亚磷酸酯中的至少一种磷化合物。这些磷化合物为磷酸或亚磷酸与烷醇、聚醚型醇的酯或其衍生物。
作为磷酸酯,可以列举磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三庚酯、磷酸三辛酯、磷酸三壬酯、磷酸三癸酯、磷酸三(十一烷基)酯、磷酸三(十二烷基)酯、磷酸三(十三烷基)酯、磷酸三(十四烷基)酯、磷酸三(十五烷基)酯、磷酸三(十六烷基)酯、磷酸三(十七烷基)酯、磷酸三(十八烷基)酯、磷酸三(油基)酯、磷酸三苯酯、磷酸三(甲苯基)酯、磷酸三(二甲苯基)酯、磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸二甲苯基二苯基酯等;作为酸性磷酸酯,可列举酸式磷酸一丁酯、酸式磷酸一戊酯、酸式磷酸一己酯、酸式磷酸一庚酯、酸式磷酸一辛酯、酸式磷酸一壬酯、酸式磷酸一癸酯、酸式磷酸一(十一烷)酯、酸式磷酸一(十二烷)酯、酸式磷酸一(十三烷)酯、酸式磷酸一(十四烷)酯、酸式磷酸一(十五烷)酯、酸式磷酸一(十六烷)酯、酸式磷酸一(十七烷)酯、酸式磷酸一(十八烷)酯、酸式磷酸一(油基)酯、酸式磷酸二丁酯、酸式磷酸二戊酯、酸式磷酸二己酯、酸式磷酸二庚酯、酸式磷酸二辛酯、酸式磷酸二壬酯、酸式磷酸二癸酯、酸式磷酸二(十一烷)酯、酸式磷酸二(十二烷)酯、酸式磷酸二(十三烷)酯、酸式磷酸二(十四烷)酯、酸式磷酸二(十五烷)酯、酸式磷酸二(十六烷)酯、酸式磷酸二(十七烷)酯、酸式磷酸二(十八烷)酯、酸式磷酸二(油基)酯等;作为酸性磷酸酯的胺盐,可以列举前述酸性磷酸酯与甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、二辛胺、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺等胺的盐等;作为氯化磷酸酯,可以列举磷酸三(二氯丙)酯、磷酸三(氯乙)酯、磷酸三(氯苯)酯、聚环氧烷烃·双[二(氯烷基)]磷酸酯等;作为亚磷酸酯,可列举亚磷酸二丁酯、亚磷酸二戊酯、亚磷酸二己酯、亚磷酸二庚酯、亚磷酸二辛酯、亚磷酸二壬酯、亚磷酸二癸酯、亚磷酸二(十一烷基)酯、亚磷酸二(十二烷基)酯、亚磷酸二(油基)酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸二甲苯酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三戊酯、亚磷酸三己酯、亚磷酸三庚酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三壬酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三(十一烷基)酯、亚磷酸三(十二烷基)酯、亚磷酸三(油基)酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三甲苯酯等。此外,也可以使用其混合物。
本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物中(C)磷系添加剂的含量以组合物总量为基准,优选0.01~5质量%以下。通过使酯系添加剂的含量位于上述范围内,可以进一步提升耐磨耗性和稳定性(特别是热、氧化稳定性)。更具体地,从得到高水准的耐磨耗性的角度出发,磷系添加剂的添加量优选0.01质量%以上,更优选0.1质量%以上。此外,即使含量高于该范围,也不能得到与含量相应的减少磨耗效果,相反会导致稳定性的降低或腐蚀磨耗的发生,因而磷系添加剂含量为5质量%以下,优选4质量%以下,进一步优选3质量%以下。
本发明的冷冻机油组合物中,优选第2和第3种冷冻机油组合物含有(B)硫代磷酸酯和(C)磷系添加剂这两者。通过(B)硫代磷酸酯和(C)磷系添加剂的联用,可以进一步提升冷冻机油组合物的耐磨耗性。
此外,本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物优选进一步含有(D)苯并三唑和/或其衍生物。通过含有苯并三唑和/或其衍生物,可以进一步提高耐磨耗性和摩擦特性的提升效果。
苯并三唑为下述式(28)所示的化合物。
此外,作为苯并三唑衍生物,可以列举例如,下述通式(29)所示的烷基苯并三唑、下述通式(30)所示的(烷基)氨基烷基苯并三唑等。
上述式(29)中,R61为碳原子数1~4的直链状或支链状的烷基,优选甲基或乙基,此外x为1~3的数,优选1或2。作为R61,可以列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基等。作为通式(14)所示的烷基苯并三唑,特别是从氧化防止性能优良的角度出发,优选R75为甲基或乙基,x为1或2的化合物,例如甲基苯并三唑(甲苯基三唑)、二甲基苯并三唑、乙基苯并三唑、乙基甲基苯并三唑、二乙基苯并三唑或其混合物等。
上述式(30)中,R62为碳原子数1~4的直链状或支链状的烷基,优选甲基或乙基,R63为亚甲基或亚乙基,R64和R65可相同或不同,为氢原子或碳原子数1~18的直链状或支链状的烷基,优选碳原子数1~12的直链状或支链状的烷基,此外y是0~3的数,优选0或1。作为R62,可以列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基等。作为R64和R65,分别可以列举例如氢原子、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、直链或支链的戊基、直链或支链的己基、直链或支链的庚基、直链或支链的辛基、直链或支链的壬基、直链或支链的癸基、直链或支链的十一烷基、直链或支链的十二烷基、直链或支链的十三烷基、直链或支链的十四烷基、直链或支链的十五烷基、直链或支链的十六烷基、直链或支链的十七烷基、直链或支链的十八烷基等烷基。
作为上述式(30)所示的(烷基)氨基苯并三唑,特别是从氧化防止性能优良的角度出发,优选使用R62为甲基,y是0或1,R63为亚甲基或亚乙基、R64和R65为碳原子数1~12的直链状或支链状的烷基的二烷基氨基烷基苯并三唑或二烷基氨基烷基甲苯基三唑或其混合物等。作为这些二烷基氨基烷基苯并三唑,可以列举例如二甲氨基甲基苯并三唑、二乙氨基甲基苯并三唑、二(直链或支链)丙胺基甲基苯并三唑、二(直链或支链)丁胺基甲基苯并三唑、二(直链或支链)戊胺基甲基苯并三唑、二(直链或支链)己胺基甲基苯并三唑、二(直链或支链)庚胺基甲基苯并三唑、二(直链或支链)辛胺基甲基苯并三唑、二(直链或支链)壬胺基甲基苯并三唑、二(直链或支链)癸胺基甲基苯并三唑、二(直链或支链)十一烷胺基甲基苯并三唑、二(直链或支链)十二烷胺基甲基苯并三唑;二甲氨基乙基苯并三唑、二乙氨基乙基苯并三唑、二(直链或支链)丙胺基乙基苯并三唑、二(直链或支链)丁胺基乙基苯并三唑、二(直链或支链)戊胺基乙基苯并三唑、二(直链或支链)己胺基乙基苯并三唑、二(直链或支链)庚胺基乙基苯并三唑、二(直链或支链)辛胺基乙基苯并三唑、二(直链或支链)壬胺基乙基苯并三唑、二(直链或支链)癸胺基乙基苯并三唑、二(直链或支链)十一烷胺基乙基苯并三唑、二(直链或支链)十二烷胺基乙基苯并三唑;二甲氨基甲基甲苯基三唑、二乙氨基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)丙胺基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)丁胺基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)戊胺基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)己胺基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)庚胺基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)辛胺基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)壬胺基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)癸胺基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)十一烷胺基甲基甲苯基三唑、二(直链或支链)十二烷胺基甲基甲苯基三唑;二甲氨基乙基甲苯基三唑、二乙氨基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)丙胺基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)丁胺基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)戊胺基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)己胺基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)庚胺基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)辛胺基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)壬胺基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)癸胺基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)十一烷胺基乙基甲苯基三唑、二(直链或支链)十二烷胺基乙基甲苯基三唑或其混合物等。
本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物中(D)苯并三唑和/或其衍生物的含量是任意的,以组合物总量为基准,优选0.001质量%以上,更优选0.005质量%以上。当不足0.001质量%时,加入苯并三唑和/或其衍生物所产生的耐磨耗性和摩擦特性的提升效果可能不够。此外,苯并三唑和/或其衍生物的含量以组合物总量为基准,优选1.0质量%以下,更优选0.5质量%以下。当超过1.0质量%时,可能会得不到与含量相对应的耐磨耗性和摩擦特性的提升效果,在经济方面是不利的。
此外,为了进一步改善本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物的热、水解稳定性和摩擦特性,优选进一步加入(E)环氧化合物。作为(E)环氧化合物的优选示例,可以列举如下述(E1)~(E8)所示的化合物。
(E1)苯基缩水甘油醚型环氧化合物(E2)烷基缩水甘油醚型环氧化合物(E3)缩水甘油酯型环氧化合物(E4)烯丙基环氧乙烷化合物(E5)烷基环氧乙烷化合物(E6)脂环式环氧化合物(E7)环氧化脂肪酸单酯(E8)环氧化植物油。
作为(E1)苯基缩水甘油醚型环氧化合物,具体可以列举苯基缩水甘油醚或烷基苯基缩水甘油醚。这里所谓的烷基苯基缩水甘油醚可列举具有1~3个碳原子数1~13的烷基的烷基苯基缩水甘油醚,其中优选可以列举具有1个碳原子数4~10的烷基的烷基苯基缩水甘油醚,例如正丁基苯基缩水甘油醚、异丁基苯基缩水甘油醚、仲丁基苯基缩水甘油醚、叔丁基苯基缩水甘油醚、戊基苯基缩水甘油醚、己基苯基缩水甘油醚、庚基苯基缩水甘油醚、辛基苯基缩水甘油醚、壬基苯基缩水甘油醚、癸基苯基缩水甘油醚等。
作为(E2)烷基缩水甘油醚型环氧化合物,具体可以列举癸基缩水甘油醚、十一烷基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、十三烷基缩水甘油醚、十四烷基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、聚亚烷基二醇单缩水甘油醚、聚亚烷基二醇二缩水甘油醚等。
作为(E3)缩水甘油酯型环氧化合物,具体可以列举如下述通式(31) [式中,R66为碳原子数1~18的烃基]所示的化合物。
上述式(31)中,R66为碳原子数1~18的烃基,作为所述烃基,可以列举碳原子数1~18的烷基、碳原子数2~18的烯基、碳原子数5~7的环烷基、碳原子数6~18的烷基环烷基、碳原子数6~10的芳基、碳原子数7~18的烷基芳基、碳原子数7~18的芳烷基等。其中,优选碳原子数5~15的烷基、碳原子数2~15的烯基、苯基和具有碳原子数1~4的烷基的烷基苯基。
作为优选的(E3)缩水甘油酯型环氧化合物,具体可以列举例如,2,2-二甲基辛酸缩水甘油酯、苯甲酸缩水甘油酯、叔丁基苯甲酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等。
作为(E4)烯丙基环氧乙烷化合物,具体可以列举1,2-环氧苯乙烯、烷基-1,2-环氧苯乙烯等。
作为(E5)烷基环氧乙烷化合物,具体可以列举1,2-环氧丁烷、1,2-环氧戊烷、1,2-环氧己烷、1,2-环氧庚烷、1,2-环氧辛烷、1,2-环氧壬烷、1,2-环氧癸烷、1,2-环氧十一烷、1,2-环氧十二烷、1,2-环氧十三烷、1,2-环氧十四烷、1,2-环氧十五烷、1,2-环氧十六烷、1,2-环氧十七烷、1,2-环氧十八烷、1,2-环氧十九烷、1,2-环氧二十烷等。
作为(E6)脂环式环氧化合物,可以列举如下述通式(32) 所示的化合物那样的构成环氧基的碳原子形成直接脂环式环的化合物。
作为(E6)脂环式环氧化合物,具体可以列举1,2-环氧环己烷、1,2-环氧环戊烷、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、外-2,3-环氧降冰片烷、双(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、2-(7-氧杂二环[4.1.0]庚-3-基)-螺(1,3-二噁烷-5,3’-[7]氧杂二环[4.1.0]庚烷、4-(1’-甲基环氧乙基)-1,2-环氧-2-甲基环己烷、4-环氧乙基-1,2-环氧环己烷等。
作为(E7)环氧化脂肪酸单酯,具体可以列举由环氧化的碳原子数12~20的脂肪酸与碳原子数1~8的醇或酚、烷基酚所形成的酯等。特别优选使用环氧硬脂酸的丁酯、己酯、苄酯、环己酯、甲氧基乙酯、辛酯、苯酯和丁基苯酯。
作为(E8)环氧化植物油,具体可以列举大豆油、亚麻子油、棉籽油等植物油的环氧化合物等。
作为(E)环氧化合物,可以单独使用上述(E1)~(E8)成分中的1种,或者也可以组合2种以上使用。本发明中,从可以进一步提高热、水解稳定性和摩擦特性的角度出发,优选(E1)苯基缩水甘油醚型环氧化合物、(E3)缩水甘油酯型环氧化合物、(E6)脂环式环氧化合物、(E7)环氧化脂肪酸单酯,更优选(E3)缩水甘油酯型环氧化合物、(E6)脂环式环氧化合物。
当在本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物中加入(E)环氧化合物时,其加入量没有特别的限制,一般加入环氧化合物,使其含量以冷冻机油组合物总量为基准(基油和所有加入的添加剂的总量为基准),优选达到0.1~5.0质量%,更优选0.2~2.0质量%。
更进一步地,本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物中,还可以加入(F)油剂。作为(F)油剂的优选示例,可以列举(F1)一元醇油剂、(F2)羧酸油剂等。
作为(F1)一元醇油剂,通常使用碳原子数为1~24、优选1~12、更优选1~8的一元醇油剂,作为所述醇可以是直链或支链的,而且也可以是饱和或不饱和的。作为碳原子数1~24的一元醇,具体可以列举例如甲醇、乙醇、直链状或支链状的丙醇、直链状或支链状的丁醇、直链状或支链状的戊醇、直链状或支链状的己醇、直链状或支链状的庚醇、直链状或支链状的辛醇、直链状或支链状的壬醇、直链状或支链状的癸醇、直链状或支链状的十一醇、直链状或支链状的十二醇、直链状或支链状的十三醇、直链状或支链状的十四醇、直链状或支链状的十五醇、直链状或支链状的十六醇、直链状或支链状的十七醇、直链状或支链状的十八醇、直链状或支链状的十九醇、直链状或支链状的二十醇、直链状或支链状的二十一醇、直链状或支链状的二十三醇、直链状或支链状的二十四醇及其混合物等。
从提升摩擦特性和磨耗特性的角度出发,(F1)一元醇油剂的碳原子数优选6以上,更优选8以上,特别优选10以上。此外,若碳原子数过多则可能在致冷剂氛围下容易析出,因而碳原子数优选20以下,更优选18以下,特别优选16以下。
作为(F2)羧酸油剂,一元酸或多元酸均可。作为所述羧酸,可以列举例如在酯油剂的说明中所列举的一元酸和多元酸。其中,从提升摩擦特性和磨耗特性的角度出发,优选一元酸。
从提升摩擦特性和磨耗特性的角度出发,(F2)羧酸油剂的碳原子数优选6以上,更优选8以上,特别优选10以上。此外,若羧酸油剂的碳原子数过多则可能在致冷剂氛围下容易析出,因而碳原子数优选20以下,更优选18以下,特别优选16以下。
本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物中,作为(F)油剂,可以单独使用(F1)一元醇油剂和(F2)羧酸油剂中的1种,或者也可以组合2种以上使用。
(F)油剂的含量是任意的,从耐磨耗性和摩擦特性的提升效果优良的角度出发,以组合物合计的总量为基准,优选在0.01质量%以上,更优选0.05质量%以上,进一步优选0.1质量%以上。此外,从在致冷剂氛围下和低温下的析出防止性能、以及冷冻机油组合物的热、氧化稳定性更好的角度出发,以组合物总量为基准,该含量优选在10质量%以下,更优选7.5质量%以下、进一步优选5质量%以下。
进而,为了进一步提高本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物的性能,必要时还可以单独地或组合多种地加入目前公知的冷冻机油添加剂,例如二叔丁基-对-甲酚、双酚A等酚系的抗氧化剂、苯基-α-萘胺、N,N-二(2-萘基)-对苯二胺等胺系抗氧化剂、二硫代磷酸锌等抗磨剂、氯化石蜡、硫化合物等极压剂、硅酮等消泡剂、粘度指数提升剂、流动点下降剂、清洁分散剂等添加剂。这些添加剂总添加量没有特别的限制,以冷冻机油组合物总量为基准(基油和所有加入的添加剂的总量为基准),优选在10质量%以下,更优选5质量%以下。
本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物的体积电阻率没有特别的限制,优选1.0×109Ω·cm以上。特别是用于密闭型冷冻机时,有高电绝缘性变得必要的倾向。另外,这里所谓的体积电阻率是根据JIS C 2101“电绝缘油试验方法”而测定的在25℃下的值(Ω·cm)。
进而,本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物的水分含量没有特别的限制,以冷冻机油组合物总量为基准,优选在200ppm以下,更优选100ppm以下,最优选50ppm以下。特别是用于密闭型的冷冻机时,从对油的热、水解稳定性和电绝缘性的影响的角度出发,要求水分含量较少。
更进一步地,本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物的酸值没有特别的限定,为了防止对用于冷冻机或管路的金属的腐蚀,优选在0.1mgKOH/g以下、更优选0.05mgKOH/g以下。另外,这里所谓的酸值是根据JIS K 2501“石油产品和润滑油-中和价试验方法”而测定的值(mgKOH/g)。
再进一步地,本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物的含灰量没有特别的限定,为了提高冷冻机油组合物的热、水解稳定性,抑制淤渣等的产生,优选在100ppm以下,更优选50ppm以下。另外,本发明中含灰量是指根据JIS K 2272“原油和石油产品的含灰量和硫酸含灰量试验方法”测定的值(ppm)。
使用本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物的冷冻机中所用的致冷剂是HFC致冷剂、全氟代醚类等含氟醚系致冷剂、二甲醚等非含氟醚系致冷剂和二氧化碳或氨、烃等自然系致冷剂,其可以分别单独使用,也可以使用2种以上的混合物。
作为HFC致冷剂,可以列举碳原子数1~3、优选1~2的氢氟烃。具体可以列举例如二氟甲烷(HFC-32)、三氟甲烷(HFC-23)、五氟乙烷(HFC-125)、1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)、1,1-二氟乙烷(HFC-152a)等HFC或其2种以上的混合物等。这些致冷剂可以根据用途和需要的性能而适当地选择,作为优选的例子可以列举例如,HFC-32单独;HFC-23单独;HFC-134a单独;HFC-125单独;HFC-134a/HFC-32=60~80质量%/40~20质量%的混合物;HFC-32/HFC-125=40~70质量%/60~30质量%的混合物;HFC-125/HFC-143a=40~60质量%/60~40质量%的混合物;HFC-134a/HFC-32/HFC-125=60质量%/30质量%/10质量%的混合物;HFC-134a/HFC-32/HFC-125=40~70质量%/15~35质量%/5~40质量%的混合物;HFC-125/HFC-134a/HFC-143a=35~55质量%/1~15质量%/40~60质量%的混合物等。更具体地可以列举HFC-134a/HFC-32=70/30质量%的混合物;HFC-32/HFC-125=60/40质量%的混合物;HFC-32/HFC-125=50/50质量%的混合物(R410a);HFC-32/HFC-125=45/55质量%的混合物(R410B);HFC-125/HFC-143a=50/50质量%的混合物(R507C);HFC-32/HFC-125/HFC-134a=30/10/60质量%的混合物;HFC-32/HFC-125/HFC-134a=23/25/52质量%的混合物(R407C);HFC-32/HFC-125/HFC-134a=25/15/60质量%的混合物(R407E);HFC-125/HFC-134a/HFC-143a=44/4/52质量%的混合物(R404A)等。
此外,作为自然系致冷剂,可以列举二氧化碳或氨、烃等。其中,作为烃致冷剂,优选使用在25℃、1大气压下为气体的烃。具体可以列举碳原子数1~5、优选1~4的烷烃、环烷烃、烯烃或其混合物。具体可以列举例如甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、环丙烷、丁烷、异丁烷、环丁烷、甲基环丙烷或其2种以上的混合物等。其中,优选丙烷、丁烷、异丁烷或其混合物。
本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物一般在冷冻机中是以与上述致冷剂混合的冷冻机用流体组合物的形态存在。该流体组合物中冷冻机油与致冷剂的配比没有特别限制,相对于100重量份致冷剂,冷冻机油优选为1~500重量份、更优选2~400重量份。
本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物可以充分满足润滑性、与致冷剂的相容性、低温流动性、稳定性等需要的性能,并且保持良好的平衡,可以很好地用于具有往复式或旋转式的开放型、半密闭型或密闭型压缩机的冷冻机器或热泵等中。特别是当用于采用铝系材料的冷冻机器中时,可以高水准地兼顾铝系材料的抗磨性和热、化学稳定性两方面。作为该冷冻机器,更具体地,可以列举汽车用空调、除湿器、冰箱、冷冻冷藏仓库、自动贩卖机、陈列柜、化工厂等的冷却装置、住宅用空调、空调箱、热水供应用热泵等。进而,本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物可以用于往复式、旋转式、离心式等任一种形式的压缩机。
作为可以较好地应用本发明的第1、第2和第3种冷冻机油组合物的致冷剂循环系统的构成,代表性的可以列举,将致冷剂压缩机、凝缩器、膨胀机构、蒸发器顺次分别通过流路连接起来,必要时在该流路中设置干燥器的系统。
作为致冷剂压缩机,可以列举例如,在贮存冷冻机油的密闭容器内容纳了由转子和定子组成的电机、嵌入安装在转子上的转轴、通过该转轴与电机连接的压缩机部,由压缩机部喷出的高压致冷剂气体滞留在密闭容器内的高压容器方式的压缩机;在贮存冷冻机油的密闭容器内容纳了由转子和定子组成的电机、嵌入安装在转子上的转轴、通过该转轴与电机连接的压缩机部,由压缩机部喷出的高压致冷剂气体直接排出到密闭容器外的低压容器方式的压缩机等。
作为电机部的电机绝缘系统材料的绝缘膜,为玻璃化转变温度50℃以上的结晶性塑料膜,具体可以列举例如,选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚萘二甲酸乙二酯、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺中的至少一种绝缘膜,或玻璃化转变温度低的膜上覆盖玻璃化转变温度高的树脂层的复合膜难以产生拉伸强度特性、电绝缘特性的劣化现象,因此优选使用。此外,作为电机部使用的磁线,优选使用具有玻璃化转变温度120℃以上的搪瓷复合,例如、聚酯、聚酯酰亚胺、聚酰胺和聚酰胺-酰亚胺等单一层,或具有在下层复合玻璃化转变温度低的层、在上层复合玻璃化转变温度高的层而被覆的搪瓷涂层的磁线。作为复合涂层的搪瓷线,可以列举在下层涂敷聚酯酰亚胺、在上层涂敷聚酰胺-酰亚胺的搪瓷线(AI/EI),在下层涂敷聚酯、在上层涂敷聚酰胺-酰亚胺的搪瓷线(AI/PE)等。
作为干燥器内填充的干燥剂,优选使用由细孔直径3.3埃以下、25℃的二氧化碳气体分压250mmHg下的二氧化碳气体吸收容量为1.0%以下的硅酸、铝酸碱金属复合盐形成的合成沸石。具体可以列举例如,ュニオン昭和(株)制造的商品名XH-9,XH-10,XH-11,XH-600等。
实施例1以下,通过实施例和比较例进一步更具体地说明本发明,但是本发明不受到以下实施例的任何限定。
实施例1~120和比较例1~20中,分别使用如下所示的基油和添加剂,配制具有表1~22所示组成的冷冻机油组合物。
(基油)基油1季戊四醇与2-乙基己酸和3,5,5-三甲基己酸的等摩尔混合物的四酯(40℃下的动粘度68.5mm2/s、流动点-25℃)基油2∶1,2-环己烷二羧酸和2-乙基己醇的二酯(40℃下的动粘度15mm2/s、流动点-40℃)基油3乙烯基乙醚和乙烯基异丁醚的无规共聚物(乙烯基乙醚和乙烯基异丁醚的摩尔比7/1、数均分子量900、40℃下的动粘度68.5mm2/s、100℃下的动粘度8mm2/s、流动点-40℃)基油4环烷系矿物油(40℃下的动粘度56.6mm2/s、流动点-30℃)基油5聚丙二醇一甲醚(数均分子量1000、40℃下的动粘度46mm2/s、100℃下的动粘度10mm2/s、流动点-40℃)。
(酯系添加剂)A1月桂酸甲酯A2肉豆蔻酸丙酯A3硬脂酸丁酯A4己二酸二异丁酯A5己二酸二异癸酯。
(比较用油剂)B12-乙基己酸甲酯B2油醇
B3硬脂酸。
(其它添加剂)C1DBPCC22,2’-二甲基辛酸缩水甘油酯C3苯并三唑。
下面,对实施例1~120和比较例1~20的各冷冻机油组合物进行如下所示的评价试验。表1~22中的“致冷剂”栏中,表示用于评价试验的致冷剂的种类。
向冷冻机油组合物中吹入致冷剂的同时,在下述条件下实施FALEX试验(ASTM D2670)。
试验开始温度25℃试验时间30分荷重500N致冷剂的吹入量10L/h。
从FALEX试验开始后每过1秒测定摩擦系数及,求出其平均值(以下称为“平均摩擦系数1”)。所得结果如表1~22所示。
首先测定基油1~5和规定致冷剂的二层分离温度。所得结果如下。
基油1和R410A10℃基油2和R134a-35℃基油3和R410A-50℃基油4和R228℃基油5和R134a-45℃。
然后,根据JIS K 2211进行析出防止性能评价试验。具体地说,配制20体积%冷冻机油组合物、80体积%致冷剂的样品溶液,冷却样品溶液,使其达到比该组合物所含基油的二层分离温度高2℃的温度,通过目视观察组合物的外观。所得的结果如表1~22所示。表中“A”表示溶液是透明的,“B”表示浑浊。
将50g含水率调整为500ppm的冷冻机油组合物和15g致冷剂放入200ml高压釜中,测定在175℃下保存2周后的酸值(mgKOH/g)。以在各冷冻机油组合物中所含基油仅使用基油1~5时(比较例1、8、15、22、29)的酸值为基准,评价稳定性。例如,实施例1~17和比较例2~7的情况,在这些组合物中所含基油为基油1。因而,对于这些实施例和比较例,以仅使用基油1的比较例1的酸值为基准,将显示出小于比较例1的酸值和显示出大于比较例1的酸值且其差在0.2mgKOH/g以下的记做“A”、将显示出大于比较例1的酸值且其差超过0.2mgKOH/g的记做“B”。所得结果如表1~22所示。
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表22

使用实施例2、16、19、33、36、50、53、67、70和84的各冷冻机油组合物,将FALEX试验机(ASTM D2714)的滑动部设在耐压容器内,向容器内导入致冷剂,在下述条件下进行FALEX试验。
试验材料钢环、钢块试验开始温度80℃试验时间1小时滑动速度0.5m/s
负荷1250N致冷剂氛围的压力500kPa。
从FALEX试验开始后每过1秒测定摩擦系数和油温,求出其平均值(以下称为“平均摩擦系数2”和“平均油温2”)。此外,求出试验结束后钢块的磨耗量作为体积减少量(以下称为“磨耗体积2”)。所得结果如表23~24所示。
表23


表24

实施例121~502和比较例36~42中,使用如下所示的基油和添加剂,分别配制具有如表25~108所示组成的冷冻机油组合物。
(基油)基油1季戊四醇与2-乙基己酸和3,5,5-三甲基己酸的等摩尔混合物的四酯(40℃下的动粘度68.5mm2/s、流动点-25℃)基油2∶1,2-环己烷二羧酸和2-乙基己醇的二酯(40℃下的动粘度15mm2/s、流动点-40℃)基油3乙烯基乙醚和乙烯基异丁醚的无规共聚物(乙烯基乙醚和乙烯基异丁醚的摩尔比7/1、数均分子量900、40℃下的动粘度68.5mm2/s、100℃下的动粘度8mm2/s、流动点-40℃)基油4环烷系矿物油(40℃下的动粘度56.6mm2/s、流动点-30℃)基油5聚丙二醇一甲醚(数均分子量1000、40℃下的动粘度46mm2/s、100℃下的动粘度10mm2/s、流动点-40℃)基油6直链型烷基苯(40℃下的动粘度27mm2/s、流动点-45℃以下)基油7高度精炼石蜡系矿物油(40℃下的动粘度12mm2/s、流动点-20℃)基油8二季戊四醇和季戊四醇的1∶1混合物与2-乙基己酸和3,5,5-三甲基己酸的1∶1混合物的完全酯化物(40℃下的动粘度195mm2/s,流动点-30℃)基油9石蜡系矿物油(40℃下的动粘度92mm2/s,流动点-15℃)。
(添加剂)A6甘油的环氧丙烷加合物(数均分子量500)A7甘油的环氧丙烷加合物的三丁酯(甘油的环氧丙烷加合物的平均分子量500)A8聚丙二醇(数均分子量300)A9聚乙二醇二油酸酯A101,5-戊二醇
A11新戊二醇二油酸酯与一油酸酯重量比1∶1的混合物A12甘油A13甘油一油酸酯A14油基甘油基醚A15甘油三油酸酯B2油醇B3硬脂酸C4磷酸三甲苯酯C5硫代磷酸三苯酯C32,2-二甲基辛酸缩水甘油酯。
下面,对实施例121~502和比较例21~27的各冷冻机油组合物进行如下的评价。
将FALEX试验机(ASTM D2714)的滑动部设在耐压容器内,向容器内导入致冷剂,在下述条件下进行FALEX试验。测定FALEX试验结束前后的钢块重量,以重量的减少量作为磨耗量(以下称为“磨耗量3”)。所得结果如表25~108所示。另外,本试验中,冷冻机油组合物的基油的种类和致冷剂的种类如表25~108所示进行组合。
试验开始温度25℃试验时间30分钟荷重556N致冷剂吹入量10L/h[润滑性评价试验4]使用Optimol公司制造的SRV试验机,测定1/2英寸SUJ2钢球和SUJ2圆盘(φ10mm)间的摩擦系数。试验条件为负荷100N、振幅1mm、频率25Hz,从试验开始到20分钟结束的过程中,每过1秒记录摩擦系数,将其平均化后作为平均摩擦系数(以下称为“平均摩擦系数3”)。此外,滑动部上以10L/h的流量流动致冷剂。所得结果如表25~108所示。另外,本试验中,冷冻机油组合物的基油的种类和致冷剂的种类如表25~108所示进行组合。
将50g冷冻机油组合物放入200ml高压釜中,用真空泵将体系内的空气完全除去,然后放回空气使其达到常压(760mmHg)的一半(380mmHg),向其中封入15g致冷剂,在175℃下放置2周后,评价有无淤渣和催化剂的外观。所得结果如表25~108所示。另外,本试验中,冷冻机油组合物的基油的种类和致冷剂的种类如表25~108所示进行组合。此外,在表“耐淤渣性”栏中,A表示没有淤渣,B表示极微量的淤渣,C表示大量的淤渣。此外,表的“催化剂外观变化”栏中,A表示催化剂没有变化,B表示催化剂有少许变色,×表示催化剂腐蚀。
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实施例503~633中,分别使用上述的基油和添加剂,配制具有下述表109~134所示组成的冷冻机油组合物。这些冷冻机油组合物含有磷酸三甲苯酯(C4)和硫代磷酸三苯酯(C5)这两者作为必需成分。
下面对实施例503~633的各冷冻机油组合物进行以下的评价。
将FALEX试验机(ASTM D2714)的滑动部设置于耐压容器内,向容器内导入致冷剂,在下述条件下进行FALEX试验。测定FALEX试验结束前后的钢块重量,以重量的减少量作为磨耗量(以下称为“磨耗量3”)。所得结果如表109~134所示。另外,本试验中,冷冻机油组合物的基油的种类和致冷剂的种类如表109~134所示进行组合。
试验开始温度25℃试验时间30分钟负荷556N致冷剂吹入量10L/h[润滑性评价试验4]使用Optimol公司制造的SRV试验机,测定1/2英寸SUJ2钢球和SUJ2圆盘(φ10mm)间的摩擦系数。试验条件为负荷100N、振幅1mm、频率25Hz,从试验开始到20分钟结束的过程中,每过1秒记录摩擦系数,将其平均化后作为平均摩擦系数(以下称为“平均摩擦系数3”)。此外,滑动部上以10L/h的流量流动致冷剂。所得结果如表109~134所示。另外,本试验中,冷冻机油组合物的基油的种类和致冷剂的种类如表109~134所示进行组合。
将50g冷冻机油组合物放入200ml高压釜中,用真空泵将体系内的空气完全除去,然后放回空气使其达到常压(760mmHg)的一半(380mmHg),向其中封入15g致冷剂,在175℃下放置2周后,评价有无淤渣和催化剂的外观。所得结果如表109~134所示。另外,本试验中,冷冻机油组合物的基油的种类和致冷剂的种类如表109~134所示进行组合。此外,在表“耐淤渣性”栏中,A表示没有淤渣,B表示极微量的淤渣,C表示大量的淤渣。此外,表的“催化剂外观变化”栏中,A表示催化剂没有变化,B表示催化剂有少许变色,×表示催化剂腐蚀。
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权利要求
1.冷冻机油组合物,其特征在于含有规定的基油、选自碳原子数12以上的一元脂肪酸与碳原子数1~24的一元醇形成的单酯以及链状二元酸与一元醇形成的酯中的至少1种酯系添加剂。
2.权利要求1记载的冷冻机油组合物,其特征在于前述酯系添加剂的含量以组合物总量为基准计,为0.01~10质量%。
3.权利要求1或2记载的冷冻机油组合物,其特征在于前述基油含有选自多元醇与一元脂肪酸的酯以及脂肪族环式二元酸与一元醇的酯中的至少1种。
4.冷冻机油组合物,其特征在于含有规定的基油、选自下述(A1)~(A6)中的至少1种含氧化合物,(A1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物(A2)聚亚烷基二醇(A3)(A1)之外的碳原子数3~20的三元醇(A4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇(A5)(A1)~(A4)的烃基醚(A6)(A1)~(A4)的烃基酯。
5.权利要求4记载的冷冻机油组合物,其特征在于还含有磷系添加剂。
6.权利要求4或5记载的冷冻机油组合物,其特征在于还含有硫代磷酸酯和该硫代磷酸酯以外的磷系添加剂。
7.冷冻机油组合物,其特征在于含有规定的基油和选自下述(A1)、(A2)、(A4)、(A7)和(A8)中的至少1种含氧化合物,(A1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物,(A2)聚亚烷基二醇(A4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇(A7)(A1)、(A2)或(A4)的烃基醚(A8)(A1)、(A2)或(A4)的烃基酯。
8.权利要求7记载的冷冻机油组合物,其特征在于还含有磷系添加剂。
9.权利要求7或8记载的冷冻机油组合物,其特征在于还含有硫代磷酸酯和该硫代磷酸酯以外的磷系添加剂。
全文摘要
本发明的第1种冷冻机油组合物含有规定的基油、选自碳原子数12以上的一元脂肪酸与碳原子数1~24的一元醇形成的单酯以及链状二元酸与一元醇形成的酯中的至少1种酯系添加剂。此外,本发明的第2种冷冻机油组合物含有规定的基油、选自下述(A1)~(A6)中的至少1种含氧化合物。此外,本发明的第3种冷冻机油组合物含有规定的基油、选自下述(A1)、(A2)、(A4)、(A7)和(A8)中的至少1种含氧化合物。(A1)具有3~6个羟基的多元醇的环氧烷烃加合物(A2)聚亚烷基二醇(A3)(A1)之外的碳原子数3~20的三元醇(A4)(A2)之外的碳原子数2~20的二元醇(A5)(A1)~(A4)的烃基醚(A6)(A1)~(A4)的烃基酯(A7)(A1)、(A2)或(A4)的烃基醚(A8)(A1)、(A2)或(A4)的烃基酯。
文档编号C10M169/00GK1826400SQ20048002069
公开日2006年8月30日 申请日期2004年7月29日 优先权日2003年8月1日
发明者田川一生, 下村裕司, 小幡寿之, 泷川克也 申请人:新日本石油株式会社
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