專利名稱：用于潤(rùn)滑劑組合物的含磷抗磨化合物的制備的制作方法
用于潤(rùn)滑劑組合物的含磷抗磨化合物的制備
背景技術(shù)：
所公開(kāi)的技術(shù)涉及抗磨劑及其潤(rùn)滑組合物，和制備抗磨劑的改進(jìn)方法。本發(fā)明進(jìn)一步提供通過(guò)使用含有抗磨劑的潤(rùn)滑組合物潤(rùn)滑傳動(dòng)體系裝置或潤(rùn)滑脂應(yīng)用的方法。該潤(rùn)滑組合物還用于工業(yè)潤(rùn)滑和金屬加工應(yīng)用中。傳動(dòng)體系動(dòng)力傳遞裝置(例如齒輪或變速器(transmission)，尤其是軸流體和手動(dòng)變速器流體(MTF))和潤(rùn)滑脂應(yīng)用提出高挑戰(zhàn)性技術(shù)問(wèn)題和滿足多種且通常相沖突的潤(rùn)滑要求，同時(shí)提供耐久性和清潔度的解決方法。關(guān)于這些應(yīng)用如齒輪油的新抗磨化學(xué)的發(fā)展受到要提供滿足現(xiàn)代潤(rùn)滑要求，提供熱氧化穩(wěn)定性和清潔度且具有非討厭氣味的化學(xué)的需求的推動(dòng)。許多目前的磷抗磨或特壓添加劑含有硫。由于提高的環(huán)境顧慮，抗磨或特壓添加劑中硫的存在變得更不理想。另外，許多含硫抗磨或特壓添加劑離析出揮發(fā)性硫物種，導(dǎo)致含有抗磨或特壓添加劑的潤(rùn)滑組合物具有氣味，其也可能對(duì)環(huán)境有害或離析出可能高于日益更嚴(yán)格的健康和安全法律規(guī)定的排放物。近年來(lái)解決一些這些問(wèn)題的一個(gè)發(fā)展公開(kāi)于2008年8月7日的PCT公開(kāi)W02008/094759中，其報(bào)告了具有潤(rùn)滑粘度的油和如下組分的無(wú)硫胺鹽的潤(rùn)滑組合物:(i)磷酸的羥基取代二酯，或(ii)磷酸的磷酸化羥基取代二酯或三酯。在一個(gè)實(shí)施方案中，磷酸的羥基取代二酯的鹽可通過(guò)包括如下步驟的方法制備:(i)使磷酸化劑與醇反應(yīng)以形成單-和/或二磷酸酯；使磷酸酯與烯化氧反應(yīng)以形成磷酸的羥基取代二酯；和將磷酸的羥基取代二酯用胺和/或金屬進(jìn)行鹽化。然而，仍需要改進(jìn)制備材料如W02008/094759所述那些的方法。特別是，需要使不理想的氧化丙烯低聚最小化并導(dǎo)致以較短反應(yīng)時(shí)間轉(zhuǎn)化成所需產(chǎn)物的較高轉(zhuǎn)化率的方法。

因此，所公開(kāi)的技術(shù)通過(guò)使用如下文所述的方法解決一個(gè)或多個(gè)上文確定的問(wèn)題。發(fā)明概沭所公開(kāi)的技術(shù)提供制備磷酸的羥基取代酯的鹽的方法，其包括:(a)使磷酸二酯與烯化氧反應(yīng)，(b)使步驟(a)的產(chǎn)物混合物與磷酸鹽化劑反應(yīng)；和(C)使步驟(b)的產(chǎn)物混合物與胺反應(yīng)；其中步驟(a)的磷酸二酯與烯化氧在基本不存在磷酸單酯下反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述磷酸單酯的量為存在的總磷酸單酯和二酯的0-10重量％。所公開(kāi)的技術(shù)還提供通過(guò)上述方法制備的產(chǎn)物，和包含具有潤(rùn)滑粘度的油和所制備的產(chǎn)物的潤(rùn)滑劑。該技術(shù)還提供潤(rùn)滑齒輪、軸或變速器的方法，其包括向其中供入這種潤(rùn)滑劑。發(fā)明詳沭下面通過(guò)非限定性闡述描述各優(yōu)選特征和實(shí)施方案。所公開(kāi)的技術(shù)提供制備磷酸的羥基取代酯的鹽的方法，其包括:(a)使磷酸二酯與烯化氧反應(yīng)，(b)使步驟(a)的產(chǎn)物混合物與磷酸鹽化劑反應(yīng)；和(C)使步驟(b)的產(chǎn)物混合物與胺反應(yīng)；其中步驟(a)的磷酸二酯與烯化氧在基本不存在磷酸單酯下反應(yīng)。
步驟(a)中所用的第一反應(yīng)物包含磷酸二酯。這為可由式(R0)2P(=0)-0H表示的材料，其中R各自獨(dú)立地為具有1-30個(gè)碳原子的烴基，或通常具有4-20個(gè)碳原子，例如
6-18或6-12或6-10或12-18或14-18個(gè)碳原子的烴基。在某些實(shí)施方案中，烴基可以為碳?xì)浠衔锘鶊F(tuán)或烷基。一元醇可以為線性或支化的；它也可以為飽和或不飽和的。在一個(gè)實(shí)例中，R基團(tuán)為烷基并可包含2-乙基己基。如本說(shuō)明書(shū)中所用，術(shù)語(yǔ)“烴基取代基”或“烴基”以其本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常用意義使用。具體而言，它指具有直接連接在分子其余部分上(在醇的情況下，直接連接在醇的-OH基團(tuán)上)的碳原子且主要具有烴性質(zhì)的基團(tuán)。烴基的實(shí)例包括:烴取代基，即脂族(例如烷基或鏈烯基)、脂環(huán)族(例如環(huán)烷基、環(huán)烯基)取代基，和芳族_、脂族-和脂環(huán)族取代的芳族取代基，以及其中環(huán)通過(guò)該分子的其它部分完成(例如兩個(gè)取代基一起形成環(huán))的環(huán)狀取代基；取代的烴取代基，即含有在本發(fā)明上下文中不改變?cè)撊〈闹饕獰N性質(zhì)的非烴基團(tuán)(例如齒素(尤其是氣和氣)、輕基、燒氧基、疏基、燒基疏基、硝基、亞硝基和亞硫酸基(sulfoxy))的取代基；雜取代基，即在本發(fā)明上下文中，在具有主要烴性質(zhì)的同時(shí)在否則由碳原子組成的環(huán)或鏈中含有不同于碳的原子的取代基，且包括取代基如吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基。雜原子包括硫、氧和氮。一般而言，對(duì)于每10個(gè)碳原子，在烴基中存在不多于2，或不多于I個(gè)非烴取代基；或者，烴基中不存在非烴取代基。合適的磷酸二酯為市售的。它們可通過(guò)磷鹵化物如氯化磷PC13與醇，通常一元醇反應(yīng)，其后氯化并水解而制備 。合適的一元醇包括辛醇的各種異構(gòu)體，例如明顯地，2-乙基己醇。合適醇的其它實(shí)例包括丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十二烷醇、十三烷醇、十四烷醇、十五烷醇、十六烷醇、十七烷醇、十八烷醇、十八碳烯醇(油醇)、十九烷醇、二十烷醇及其混合物，例如，各種這類醇的1-異構(gòu)體。合適醇的實(shí)例包括例如4-甲基-2-戊醇、2-乙基己醇、異辛醇及其混合物。可使用的市售醇的實(shí)例包括Monsanto的Oxo A丨€0丨10丨# 7911、Oxo Alcohol*7900 和 Oxo Alcohol 1100 ;ICI 的 Alphanol 79 ;Condea(現(xiàn)今 Sasoi)的 Nafol 1620、Alfol 610 和 Alfol 810 ；Afton Corporation 的 Epal 610 和Epal 810 ；ShellAG 的 Linevor) 79、Linevor 911 ^11Dobanor 25L ；Condea Augusta，MiIan 的 Lial⑩125 ；Henkel KGaA (現(xiàn)今 Cognis)的 Dehydad#:和 Lorol'以及 Ugine Kuhlmann 的LinopoI i 7-11 和 Acropori 91。步驟(a)的反應(yīng)中使用的磷酸二酯基本不含磷酸單酯，即R0-P(=0) (OH)20此外，步驟(a)的反應(yīng)在基本不存在磷酸單酯下進(jìn)行。這意指磷酸單酯總體上不存在于反應(yīng)混合物中，或它可以僅以雜質(zhì)的特性量存在，或它可以以足夠低的量存在使得它不妨礙本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。合適的磷酸單酯的量可包括0-10重量％，或0-8或0-4，或0-2，或0-1，或0-0.5，或0.1-2,或0.1-0.5重量％,或這些上限和下限量的不同組合。這些量表示為存在的磷酸單酯和二酯的總量的百分?jǐn)?shù)。
使磷酸二酯與烯化氧反應(yīng)。烯化氧可含有例如1-16，或1-10，或2-6，或2-4個(gè)碳原子。烯化氧包括其中氧原子橋聯(lián)相鄰碳原子的那些，例如1，2-烯化氧。實(shí)例包括氧化乙烯、1，2-氧化丙烯和1，2-氧化丁烯。也可預(yù)期C5和更高烯化氧。烯化氧因此可含有例如
2-10或2-6，或2-4，或3個(gè)碳原子。在一個(gè)實(shí)施方案中，烯化氧包含1,2-氧化丙烯。盡管1，2烯化氧，即環(huán)氧化物是最常見(jiàn)的這類氧化物，但1，3烯化氧，即4元環(huán)醚也是已知并可使用。實(shí)例為氧雜環(huán)丁烷，即三亞甲基氧化物。步驟(a)的反應(yīng)，即磷酸二酯與烯化氧之間的反應(yīng)在適于進(jìn)行磷酸二酯的酸性部分與烯化氧的反應(yīng)以由其形成酯的條件下，通常通過(guò)烯化氧的開(kāi)環(huán)進(jìn)行。如果需要的話，該反應(yīng)可在升高的溫度，例如30-70°C或40-60°C或45_55°C下進(jìn)行足以容許所需反應(yīng)完成程度的時(shí)間階段。合適的時(shí)間隨所用溫度變化，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。典型的反應(yīng)時(shí)間可包括0.5-4小時(shí)，或1-3小時(shí)，或1.5-2.5小時(shí)，即約2小時(shí)。上文描述為步驟(a)的反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)物混合物，所述產(chǎn)物混合物通常包含至少一些由下式表示的分子:
權(quán)利要求
1.制備磷酸的羥基取代酯的鹽的方法，其包括: (a)使磷酸二酯與烯化氧反應(yīng)， (b)使步驟(a)的產(chǎn)物混合物與磷酸鹽化劑反應(yīng)；和 (C)使步驟(b)的產(chǎn)物混合物與胺反應(yīng)； 其中步驟(a)的磷酸二酯與烯化氧在基本不存在磷酸單酯下反應(yīng)，所述磷酸單酯的量為所存在總磷酸單酯和二酯的0-10重量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中如果有的話，存在于步驟(a)的反應(yīng)中的磷酸單酯的量基于存在的磷酸單酯和二酯的總量為0-2重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中磷酸二酯由式(R0)2P(=0)-0H表示，其中R各自獨(dú)立地為具有4至約20個(gè)碳原子的烴基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中R基團(tuán)包含2-乙基己基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中烯化氧包含1，2-氧化丙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中步驟(a)的反應(yīng)在約40至約60°C下進(jìn)行約0.5至約4小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)步驟(a)制備的產(chǎn)物混合物包含由下式表不的分子:
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其中步驟(b)的磷酸鹽化劑包含五氧化二磷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其中步驟(b)的產(chǎn)物包含含有至少一個(gè)酸基團(tuán)的磷酸酯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)步驟(b)制備的產(chǎn)物混合物包含由下式表不的分子:
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法，其中步驟(C)的胺包含至少一種具有約10至約22個(gè)碳原子的仲胺。
12.通過(guò)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的方法制備的產(chǎn)物。
13.包含具有潤(rùn)滑粘度的油和權(quán)利要求12的產(chǎn)物的潤(rùn)滑劑。
14.潤(rùn)滑 齒輪、軸或變速器的方法，其包括向其中供入權(quán)利要求13的潤(rùn)滑劑。
全文摘要
提供制備磷酸的羥基取代酯的鹽的方法，其包括(a)使磷酸二酯與烯化氧反應(yīng)，(b)使步驟(a)的產(chǎn)物混合物與磷酸鹽化劑反應(yīng)；和(c)使步驟(b)的產(chǎn)物混合物與胺反應(yīng)；其中步驟(a)的磷酸二酯與烯化氧在基本不存在磷酸單酯下反應(yīng)。產(chǎn)物用作抗磨劑。
文檔編號(hào)C07F9/09GK103180330SQ201180051766
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者D·J·納普頓, T·A·柯南特 申請(qǐng)人:盧布里佐爾公司