JP2005314467A - 潤滑剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱安定性が高く、低温流動性に優れ、かつ高温揮発性が小さい。潤滑性能及び耐摩損性能に優れ、境界潤滑性能が高い。高温下での腐食性がなく、添加剤に対する溶解性に優れる。
【解決手段】本潤滑剤は、１種又は２種以上のイオン性液体を主成分とし、イオン性液体がカチオン及びアニオンを有し、カチオンが、［Ｒ-ＮＣ5Ｈ5］+、［Ｒ-ＮＣ4Ｈ8］+、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+、［ＮＲXＨ4-X］+及び［ＰＲXＨ4-X］+からなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンであり、アニオンが、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンであり、カチオン中のＲ及びＲ'が炭素数１〜１６のアルキル基又は水素であり、カチオン中のＸが１〜３の整数であり、特にカチオンがリン酸エステルを官能基として有する［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種である。
【選択図】なし
【解決手段】本潤滑剤は、１種又は２種以上のイオン性液体を主成分とし、イオン性液体がカチオン及びアニオンを有し、カチオンが、［Ｒ-ＮＣ5Ｈ5］+、［Ｒ-ＮＣ4Ｈ8］+、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+、［ＮＲXＨ4-X］+及び［ＰＲXＨ4-X］+からなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンであり、アニオンが、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンであり、カチオン中のＲ及びＲ'が炭素数１〜１６のアルキル基又は水素であり、カチオン中のＸが１〜３の整数であり、特にカチオンがリン酸エステルを官能基として有する［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種である。
【選択図】なし
Description
本発明は、宇宙技術や航空技術、機械技術、電子技術、情報技術等様々な分野に使用される潤滑剤に関するものである。
宇宙技術や航空技術などの発展に伴い、潤滑剤の性能、特に高熱安定性、高温潤滑性、高温揮発性、低温流動性において高い性能が要求されてきている。このため、従来より使用されている石油系潤滑剤では、過酷な条件下での材料の潤滑や保護を十分に満足する結果が得られなくなってきた。従って、高性能の液体潤滑剤の開発が益々重要になってきている。
従来より使用されている石油系潤滑剤としては、パーフルオロポリエーテル（ＣＨ3ＣＦ2-(ＣＨ3ＣＦＣＦ2Ｏ)n-ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ3、以下、ＰＦＰＥという。）や環状フォスファゼン（(ＣＦ3Ｃ6Ｈ4Ｏ)4-Ｎ3Ｐ3-(ＦＣ6Ｈ4Ｏ)2、以下、Ｘ１Ｐという。）等が挙げられる。ＰＦＰＥは境界潤滑性能が弱く、高温下でのＦｅやＴｉ類の合金に対して腐食性を有し、潤滑剤自身の接触デグラデーション（degradation）が起こりやすい問題を有している。また、従来の添加剤に対する溶解性が乏しい。このようなＰＦＰＥの腐食性を抑制する技術として、フルオロポリエーテル化合物の１種類以上からなり、ＰＦＰＥ潤滑剤中の溶解度が潤滑剤に対して少なくとも１重量％以上であるペルフルオロポリエーテルを基材とした潤滑剤用の防錆添加剤が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。上記特許文献１に示される防錆添加剤を添加したＰＦＰＥ潤滑剤は、高い防錆性のみならず製品を商品化する上で絶対に必要な高い「貯蔵寿命」を付与することができる。
特許第２９２２２１５号公報（請求項１、明細書３ページ左欄２８行〜３４行目）
従来より使用されている石油系潤滑剤としては、パーフルオロポリエーテル（ＣＨ3ＣＦ2-(ＣＨ3ＣＦＣＦ2Ｏ)n-ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ3、以下、ＰＦＰＥという。）や環状フォスファゼン（(ＣＦ3Ｃ6Ｈ4Ｏ)4-Ｎ3Ｐ3-(ＦＣ6Ｈ4Ｏ)2、以下、Ｘ１Ｐという。）等が挙げられる。ＰＦＰＥは境界潤滑性能が弱く、高温下でのＦｅやＴｉ類の合金に対して腐食性を有し、潤滑剤自身の接触デグラデーション（degradation）が起こりやすい問題を有している。また、従来の添加剤に対する溶解性が乏しい。このようなＰＦＰＥの腐食性を抑制する技術として、フルオロポリエーテル化合物の１種類以上からなり、ＰＦＰＥ潤滑剤中の溶解度が潤滑剤に対して少なくとも１重量％以上であるペルフルオロポリエーテルを基材とした潤滑剤用の防錆添加剤が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。上記特許文献１に示される防錆添加剤を添加したＰＦＰＥ潤滑剤は、高い防錆性のみならず製品を商品化する上で絶対に必要な高い「貯蔵寿命」を付与することができる。
しかしながら上記特許文献１に示される添加したＰＦＰＥ潤滑剤を使用したとしても、十分な潤滑特性を有するものではなかった。また、Ｘ１Ｐを潤滑剤として使用した場合は、高温での揮発性が高く、低温での流動性が良くないという問題があった。
本発明の第１の目的は、熱安定性が高く、低温流動性に優れ、かつ高温揮発性が小さい潤滑剤を提供することにある。
本発明の第２の目的は、潤滑性能及び耐摩損性能に優れ、境界潤滑性能が高い潤滑剤を提供することにある。
本発明の第３の目的は、高温下での腐食性がなく、添加剤に対する溶解性に優れる潤滑剤を提供することにある。
本発明の第１の目的は、熱安定性が高く、低温流動性に優れ、かつ高温揮発性が小さい潤滑剤を提供することにある。
本発明の第２の目的は、潤滑性能及び耐摩損性能に優れ、境界潤滑性能が高い潤滑剤を提供することにある。
本発明の第３の目的は、高温下での腐食性がなく、添加剤に対する溶解性に優れる潤滑剤を提供することにある。
請求項１に係る発明は、１種又は２種以上のイオン性液体を主成分とする潤滑剤であって、イオン性液体がカチオン及びアニオンを有し、カチオンが、［Ｒ-ＮＣ5Ｈ5］+、［Ｒ-ＮＣ4Ｈ8］+、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+、［ＮＲXＨ4-X］+及び［ＰＲXＨ4-X］+からなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンであり、アニオンが、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンであり、カチオン中のＲ及びＲ'が炭素数１〜１６のアルキル基又は水素であり、カチオン中のＸが１〜３の整数であることを特徴とする潤滑剤である。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+であって、カチオン中のＲが炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ'が炭素数４〜８のアルキル基である潤滑剤である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明であって、カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種であり、上記カチオン中のＲ又はＲ'にリン酸エステル官能基を有する潤滑剤である。
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、アニオンがＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である潤滑剤である。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+であって、カチオン中のＲが炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ'が炭素数４〜８のアルキル基である潤滑剤である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明であって、カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種であり、上記カチオン中のＲ又はＲ'にリン酸エステル官能基を有する潤滑剤である。
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、アニオンがＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である潤滑剤である。
請求項５に係る発明は、１種又は２種以上のイオン性液体を主成分とし、潤滑剤に所定の割合で添加する潤滑添加剤であって、イオン性液体がカチオン及びアニオンを有し、カチオンが、［Ｒ-ＮＣ5Ｈ5］+、［Ｒ-ＮＣ4Ｈ8］+、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+、［ＮＲXＨ4-X］+及び［ＰＲXＨ4-X］+からなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンであり、アニオンが、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンであり、カチオン中のＲ及びＲ'が炭素数１〜１６のアルキル基又は水素であり、カチオン中のＸが１〜３の整数であることを特徴とする潤滑添加剤である。
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+であって、カチオン中のＲが炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ'が炭素数４〜８のアルキル基である潤滑添加剤である。
請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明であって、カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種であり、上記カチオン中のＲ又はＲ'にリン酸エステル官能基を有する潤滑添加剤である。
請求項８に係る発明は、請求項５に係る発明であって、アニオンがＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である潤滑添加剤である。
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+であって、カチオン中のＲが炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ'が炭素数４〜８のアルキル基である潤滑添加剤である。
請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明であって、カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種であり、上記カチオン中のＲ又はＲ'にリン酸エステル官能基を有する潤滑添加剤である。
請求項８に係る発明は、請求項５に係る発明であって、アニオンがＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である潤滑添加剤である。
本発明の潤滑剤は、１種又は２種以上のイオン性液体を主成分とする潤滑剤であり、イオン性液体が上記構造を有することで、以下のような効果を有する。また、本発明の潤滑添加剤は、１種又は２種以上のイオン性液体を主成分とし、潤滑剤に所定の割合で添加する潤滑添加剤であり、イオン性液体が上記構造を有することで、以下のような効果を有する。
(1) 熱安定性が高く、低温流動性に優れ、かつ高温揮発性が小さい。
(2) 潤滑性能及び耐摩損性能に優れ、境界潤滑性能が高い。
(3) 高温下での腐食性がなく、添加剤に対する溶解性に優れる。
(1) 熱安定性が高く、低温流動性に優れ、かつ高温揮発性が小さい。
(2) 潤滑性能及び耐摩損性能に優れ、境界潤滑性能が高い。
(3) 高温下での腐食性がなく、添加剤に対する溶解性に優れる。
次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の潤滑剤は、１種又は２種以上のイオン性液体を主成分とする。本発明におけるイオン性液体は、カチオン及びアニオンを有し、−１００℃〜４００℃までの幅広い温度でも結晶化せずに溶融している有機酸塩である。このように幅広い温度範囲において液体状態を保つにも係わらず、蒸気圧がないため、揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds；ＶＯＣ）のような石油系の化合物を潤滑剤として利用した場合の不具合である環境汚染を防止することができる。また、イオン性液体は揮発せず、高温における揮発性が小さいため、潤滑剤として利用したときに損失が少ない利点がある。イオン性液体は液体状態を保持する温度範囲が広いため、イオン性液体を潤滑剤の主成分として使用すると、熱安定性が高く、かつ低温流動性に優れた潤滑剤を供給できる。またイオン性液体は有機酸塩であるため、化学的に安定であり、また非燃性であるため取扱いが極めて容易である。また、イオン性液体を主成分とする潤滑剤は、潤滑性能及び耐摩損性能に優れ、境界潤滑性能が高いという優れた効果を有する。更に、従来より使用されてきたＰＦＰＥ潤滑剤のような高温下での腐食性がなく、添加剤に対する溶解性に優れる。
本発明の潤滑剤は、１種又は２種以上のイオン性液体を主成分とする。本発明におけるイオン性液体は、カチオン及びアニオンを有し、−１００℃〜４００℃までの幅広い温度でも結晶化せずに溶融している有機酸塩である。このように幅広い温度範囲において液体状態を保つにも係わらず、蒸気圧がないため、揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds；ＶＯＣ）のような石油系の化合物を潤滑剤として利用した場合の不具合である環境汚染を防止することができる。また、イオン性液体は揮発せず、高温における揮発性が小さいため、潤滑剤として利用したときに損失が少ない利点がある。イオン性液体は液体状態を保持する温度範囲が広いため、イオン性液体を潤滑剤の主成分として使用すると、熱安定性が高く、かつ低温流動性に優れた潤滑剤を供給できる。またイオン性液体は有機酸塩であるため、化学的に安定であり、また非燃性であるため取扱いが極めて容易である。また、イオン性液体を主成分とする潤滑剤は、潤滑性能及び耐摩損性能に優れ、境界潤滑性能が高いという優れた効果を有する。更に、従来より使用されてきたＰＦＰＥ潤滑剤のような高温下での腐食性がなく、添加剤に対する溶解性に優れる。
本発明の潤滑剤の主成分であるイオン性液体を構成するカチオンとしては、［Ｒ-ＮＣ5Ｈ5］+（Ｎ-アルキルピリジウム）、［Ｒ-ＮＣ4Ｈ8］+（Ｎ-アルキルピロリジウム）、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+（１,３-Ｎ,Ｎ'-ジアルキルイミダゾリウム）、［ＮＲXＨ4-X］+（アルキルアンモニウム）及び［ＰＲXＨ4-X］+（アルキルフォスフォニウム）からなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンが挙げられる。上記カチオン中のＲ及びＲ'は、炭素数１〜１６のアルキル基又は水素であり、カチオン中のＸは１〜３の整数である。特に好ましいカチオンは、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+であって、カチオン中のＲが炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ'が炭素数４〜８のアルキル基である。更に、この中でもカチオンがホスホネートを官能基として有する［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種を用いたイオン性液体を主成分とする潤滑剤は、摩耗体積（Wear Volume）が更に低減でき、耐摩損性能を向上できる。具体的には、１-(Ｏ,Ｏ-ジメチル,フォスフォリル)-３-ヘプチルイミダゾール（［(ＯＣＨ3)2ＰＯ-Ｃ3Ｈ3Ｎ2-Ｃ7Ｈ15］+、以下、[ＰＯ(ＯＭｅ)2ＨｅＩｍ]+という。）が挙げられる。
また、本発明の潤滑剤の主成分であるイオン性液体を構成するアニオンとしては、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンが挙げられる。特に好ましいアニオンは、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である。
また、本発明の潤滑剤の主成分であるイオン性液体を構成するアニオンとしては、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンが挙げられる。特に好ましいアニオンは、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である。
カチオンとして［Ｃ2Ｈ5-Ｎ2Ｃ3Ｈ3-Ｃ7Ｈ15］+（以下、[ＨｅＥｔＩｍ]+という。）を、アニオンとしてＢＦ4 -をそれぞれ有するイオン性液体[ＨｅＥｔＩｍ][ＢＦ4]を主成分とする潤滑剤を製造する方法を以下に説明する。
先ず有機溶媒とアニオン前駆体とカチオン前駆体をそれぞれ用意する。使用する有機溶媒としては、ＣＨ3ＣＮ、ＣＨ3ＯＨ等が挙げられる。アニオン前駆体には[ＨｅＥｔＩｍ]Ｃｌを、カチオン前駆体にはＮＨ4ＢＦ4を用いる。次いで、有機溶媒を室温で攪拌しながら、[ＨｅＥｔＩｍ]ＣｌとＮＨ4ＢＦ4を所定の割合でそれぞれゆっくり有機溶媒中に添加する。次に有機溶媒混合液を所定時間攪拌し続け、アニオン前駆体とカチオン前駆体との反応を進行させることにより、イオン性液体である[ＨｅＥｔＩｍ][ＢＦ4]を合成できる。
先ず有機溶媒とアニオン前駆体とカチオン前駆体をそれぞれ用意する。使用する有機溶媒としては、ＣＨ3ＣＮ、ＣＨ3ＯＨ等が挙げられる。アニオン前駆体には[ＨｅＥｔＩｍ]Ｃｌを、カチオン前駆体にはＮＨ4ＢＦ4を用いる。次いで、有機溶媒を室温で攪拌しながら、[ＨｅＥｔＩｍ]ＣｌとＮＨ4ＢＦ4を所定の割合でそれぞれゆっくり有機溶媒中に添加する。次に有機溶媒混合液を所定時間攪拌し続け、アニオン前駆体とカチオン前駆体との反応を進行させることにより、イオン性液体である[ＨｅＥｔＩｍ][ＢＦ4]を合成できる。
また本発明の潤滑添加剤は、１種又は２種以上のイオン性液体を主成分とし、潤滑剤に所定の割合で添加する潤滑添加剤である。本発明の潤滑添加剤を添加する潤滑剤としては、ＰＦＰＥやフォンブリン(Fomblin)Ｙ２５、Ｘ１Ｐ等が挙げられるが、これらの潤滑剤に限定されるものではない。潤滑剤に添加する潤滑添加剤の割合は、潤滑剤１００重量％に対して潤滑添加剤１〜１０重量％の割合が好ましい。本発明の潤滑添加剤は前述した本発明のイオン性液体を主成分とする潤滑剤と同様の種類のイオン性液体を使用する。
即ち本発明の潤滑添加剤の主成分であるイオン性液体を構成するカチオンとしては、［Ｒ-ＮＣ5Ｈ5］+、［Ｒ-ＮＣ4Ｈ8］+、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+、［ＮＲXＨ4-X］+及び［ＰＲXＨ4-X］+からなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンが挙げられる。上記カチオン中のＲ及びＲ'は、炭素数１〜１６のアルキル基又は水素であり、カチオン中のＸは１〜３の整数である。特に好ましいカチオンは、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+であって、カチオン中のＲが炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ'が炭素数４〜８のアルキル基である。更に、カチオンがリン酸エステルを官能基として有する［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種を用いたイオン性液体を主成分とする潤滑剤は、摩耗体積（Wear Volume）が更に低減でき、耐摩損性能を向上できる。具体的には、１-(Ｏ,Ｏ-ジメチル,フォスフォリル)-３-ヘプチルイミダゾール（［(ＯＣＨ3)2ＰＯ-Ｃ3Ｈ3Ｎ2-Ｃ7Ｈ15］+、以下、[ＰＯ(ＯＭｅ)2ＨｅＩｍ]+という。）が挙げられる。
また、本発明の潤滑添加剤の主成分であるイオン性液体を構成するアニオンとしては、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンが挙げられる。特に好ましいアニオンは、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である。
即ち本発明の潤滑添加剤の主成分であるイオン性液体を構成するカチオンとしては、［Ｒ-ＮＣ5Ｈ5］+、［Ｒ-ＮＣ4Ｈ8］+、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+、［ＮＲXＨ4-X］+及び［ＰＲXＨ4-X］+からなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンが挙げられる。上記カチオン中のＲ及びＲ'は、炭素数１〜１６のアルキル基又は水素であり、カチオン中のＸは１〜３の整数である。特に好ましいカチオンは、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+であって、カチオン中のＲが炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ'が炭素数４〜８のアルキル基である。更に、カチオンがリン酸エステルを官能基として有する［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種を用いたイオン性液体を主成分とする潤滑剤は、摩耗体積（Wear Volume）が更に低減でき、耐摩損性能を向上できる。具体的には、１-(Ｏ,Ｏ-ジメチル,フォスフォリル)-３-ヘプチルイミダゾール（［(ＯＣＨ3)2ＰＯ-Ｃ3Ｈ3Ｎ2-Ｃ7Ｈ15］+、以下、[ＰＯ(ＯＭｅ)2ＨｅＩｍ]+という。）が挙げられる。
また、本発明の潤滑添加剤の主成分であるイオン性液体を構成するアニオンとしては、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンが挙げられる。特に好ましいアニオンは、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である。
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
室温で、有機溶媒ＣＨ3ＣＮ７０ｍｌを容積１００ｍｌの攪拌器付きの容器に入れ、攪拌しながら塩化１-ヘプチル-３-エチルイミダゾール（［Ｃ2Ｈ5-Ｎ2Ｃ3Ｈ3-Ｃ7Ｈ15］Ｃｌ、以下、[ＨｅＥｔＩｍ]Ｃｌという。）固体２３ｇとＮＨ4ＢＦ4固体１０．５ｇをゆっくり容器中に添加して反応させた。攪拌を１時間維持し、イオン性液体である[ＨｅＥｔＩｍ][ＢＦ4]を合成した。この[ＨｅＥｔＩｍ][ＢＦ4]を潤滑剤Ａとした。
＜実施例２＞
室温で、有機溶媒(ＣＨ3)2ＣＯ７０ｍｌを容積１００ｍｌの攪拌器付きの容器に入れ、攪拌しながら[ＨｅＥｔＩｍ]Ｃｌ固体２３ｇとＮａＰＦ6固体１６．８ｇをゆっくり容器中に添加して反応させた。攪拌を１時間維持し、イオン性液体である[ＨｅＥｔＩｍ][ＰＦ6]を合成した。この[ＨｅＥｔＩｍ][ＰＦ6]を潤滑剤Ｂとした。
＜実施例３＞
室温で、水７０ｍｌを容積１００ｍｌの攪拌器付きの容器に入れ、攪拌しながら[ＨｅＥｔＩｍ]Ｂｒ固体２３ｇとＬｉＮ(ＳＯ2ＣＦ3)2固体２８．７ｇをゆっくり容器中に添加して反応させた。攪拌を１時間維持し、イオン性液体である[ＨｅＥｔＩｍ][Ｎ(ＳＯ2ＣＦ3)2]を合成した。この[ＨｅＥｔＩｍ][Ｎ(ＳＯ2ＣＦ3)2]を潤滑剤Ｃとした。
＜実施例１＞
室温で、有機溶媒ＣＨ3ＣＮ７０ｍｌを容積１００ｍｌの攪拌器付きの容器に入れ、攪拌しながら塩化１-ヘプチル-３-エチルイミダゾール（［Ｃ2Ｈ5-Ｎ2Ｃ3Ｈ3-Ｃ7Ｈ15］Ｃｌ、以下、[ＨｅＥｔＩｍ]Ｃｌという。）固体２３ｇとＮＨ4ＢＦ4固体１０．５ｇをゆっくり容器中に添加して反応させた。攪拌を１時間維持し、イオン性液体である[ＨｅＥｔＩｍ][ＢＦ4]を合成した。この[ＨｅＥｔＩｍ][ＢＦ4]を潤滑剤Ａとした。
＜実施例２＞
室温で、有機溶媒(ＣＨ3)2ＣＯ７０ｍｌを容積１００ｍｌの攪拌器付きの容器に入れ、攪拌しながら[ＨｅＥｔＩｍ]Ｃｌ固体２３ｇとＮａＰＦ6固体１６．８ｇをゆっくり容器中に添加して反応させた。攪拌を１時間維持し、イオン性液体である[ＨｅＥｔＩｍ][ＰＦ6]を合成した。この[ＨｅＥｔＩｍ][ＰＦ6]を潤滑剤Ｂとした。
＜実施例３＞
室温で、水７０ｍｌを容積１００ｍｌの攪拌器付きの容器に入れ、攪拌しながら[ＨｅＥｔＩｍ]Ｂｒ固体２３ｇとＬｉＮ(ＳＯ2ＣＦ3)2固体２８．７ｇをゆっくり容器中に添加して反応させた。攪拌を１時間維持し、イオン性液体である[ＨｅＥｔＩｍ][Ｎ(ＳＯ2ＣＦ3)2]を合成した。この[ＨｅＥｔＩｍ][Ｎ(ＳＯ2ＣＦ3)2]を潤滑剤Ｃとした。
＜比較例１＞
ＰＦＰＥを用意し、このＰＦＰＥを潤滑剤Ｄとした。
＜比較例２＞
Ｘ１Ｐを用意し、このＸ１Ｐを潤滑剤Ｅとした。
ＰＦＰＥを用意し、このＰＦＰＥを潤滑剤Ｄとした。
＜比較例２＞
Ｘ１Ｐを用意し、このＸ１Ｐを潤滑剤Ｅとした。
＜比較試験１＞
実施例１〜３及び比較例１，２の潤滑剤Ａ〜Ｅを用いて、次のようなトライボロジー性能評価試験を行った。
先ず、図１に示すような、ＳＡＥ５２１００鋼製のプレートと、このプレート上にφ１０ｍｍのＳＡＥ５２１００鋼球が配置されたＳＲＶ摩擦試験機を用意した。プレートは表面が平滑であり、その表面で鋼球が所定幅の往復動が可能な大きさを有している。次に、このプレート上に潤滑剤を５０μｌ供給し、供給した潤滑剤の上に鋼球を載せて、鋼球とプレートの間に潤滑剤が配置されるように配置した。続いて、往復動摩擦試験法により、潤滑剤Ａ〜Ｅにおけるトライボロジー性能をそれぞれ測定した。試験条件は、プレートの振幅を１ｍｍ、その振幅速度を５０Ｈｚ、試験温度を１００℃、総摩擦時間を４０分間とし、鋼球にかかる荷重を１００Ｎ、３００Ｎ及び５００Ｎに変化させた。潤滑剤Ａ〜Ｅにおいてそれぞれ測定した摩擦係数の結果を図２に、摩耗体積の結果を図３にそれぞれ示す。
実施例１〜３及び比較例１，２の潤滑剤Ａ〜Ｅを用いて、次のようなトライボロジー性能評価試験を行った。
先ず、図１に示すような、ＳＡＥ５２１００鋼製のプレートと、このプレート上にφ１０ｍｍのＳＡＥ５２１００鋼球が配置されたＳＲＶ摩擦試験機を用意した。プレートは表面が平滑であり、その表面で鋼球が所定幅の往復動が可能な大きさを有している。次に、このプレート上に潤滑剤を５０μｌ供給し、供給した潤滑剤の上に鋼球を載せて、鋼球とプレートの間に潤滑剤が配置されるように配置した。続いて、往復動摩擦試験法により、潤滑剤Ａ〜Ｅにおけるトライボロジー性能をそれぞれ測定した。試験条件は、プレートの振幅を１ｍｍ、その振幅速度を５０Ｈｚ、試験温度を１００℃、総摩擦時間を４０分間とし、鋼球にかかる荷重を１００Ｎ、３００Ｎ及び５００Ｎに変化させた。潤滑剤Ａ〜Ｅにおいてそれぞれ測定した摩擦係数の結果を図２に、摩耗体積の結果を図３にそれぞれ示す。
図２及び図３より明らかなように、比較例１及び２の潤滑剤Ｄ及びＥを用いた場合では、摩擦係数や摩耗体積が大きく、特に、荷重が５００Ｎでの試験では、潤滑が失効してしまっており、潤滑剤として機能することができない結果となった。一方、実施例１〜３の潤滑剤Ａ〜Ｃを用いた場合、摩擦係数や摩耗体積が小さく、荷重負荷能力が高いことが判った。特に、潤滑剤Ｂにおける摩擦係数は荷重１００Ｎが０．０７３、荷重３００Ｎでは０．０７２、荷重５００Ｎでも０．０７１となり、摩耗体積は荷重１００Ｎが０ｍｍ3、荷重３００Ｎでは０．５６×１０-5ｍｍ3、荷重５００Ｎでも０．８１×１０-5ｍｍ3と非常に優れた結果が得られた。
＜実施例４＞
室温で、有機溶媒アセトン７０ｍｌを容積１００ｍｌの攪拌器付きの容器に入れ、攪拌しながら塩化１-(Ｏ,Ｏ-ジメチル,フォスフォリル)-３-ヘプチルイミダゾール（［(ＯＣＨ3)2ＰＯ-Ｃ3Ｈ3Ｎ2-Ｃ7Ｈ15］Ｃｌ、以下、[ＰＯ(ＯＭｅ)2ＨｅＩｍ]Ｃｌという。）固体３２．３ｇとＮＨ4ＰＦ6固体１０．５ｇをゆっくり容器中に添加して反応させた。攪拌を１時間維持し、イオン性液体である[ＰＯ(ＯＭｅ)2ＨｅＩｍ][ＰＦ6]を合成した。この[ＰＯ(ＯＭｅ)2ＨｅＩｍ][ＰＦ6]を潤滑剤Ｆとした。
室温で、有機溶媒アセトン７０ｍｌを容積１００ｍｌの攪拌器付きの容器に入れ、攪拌しながら塩化１-(Ｏ,Ｏ-ジメチル,フォスフォリル)-３-ヘプチルイミダゾール（［(ＯＣＨ3)2ＰＯ-Ｃ3Ｈ3Ｎ2-Ｃ7Ｈ15］Ｃｌ、以下、[ＰＯ(ＯＭｅ)2ＨｅＩｍ]Ｃｌという。）固体３２．３ｇとＮＨ4ＰＦ6固体１０．５ｇをゆっくり容器中に添加して反応させた。攪拌を１時間維持し、イオン性液体である[ＰＯ(ＯＭｅ)2ＨｅＩｍ][ＰＦ6]を合成した。この[ＰＯ(ＯＭｅ)2ＨｅＩｍ][ＰＦ6]を潤滑剤Ｆとした。
＜比較試験２＞
実施例２，４及び比較例２の潤滑剤Ｂ、Ｅ及びＦを用いて、次のようなトライボロジー性能評価試験を行った。
先ず、図１に示すような、プレートと、このプレート上にφ１０ｍｍのＳＡＥ５２１００鋼球が配置されたＳＲＶ摩擦試験機を用意した。プレートにはＡｌ２０２４合金製プレートを用いた。プレートは表面が平滑であり、その表面で鋼球が所定幅の往復動が可能な大きさを有している。次に、このプレート上に潤滑剤を５０μｌ供給し、供給した潤滑剤の上に鋼球を載せて、鋼球とプレートの間に潤滑剤が配置されるように配置した。続いて、往復動摩擦試験法により、潤滑剤Ｂ、Ｅ及びＦにおけるトライボロジー性能をそれぞれ測定した。試験条件は、プレートの振幅を１ｍｍ、その振幅速度を５０Ｈｚ、試験温度を５０℃、総摩擦時間を４０分間とし、鋼球にかかる荷重を１０Ｎ、３０Ｎ、５０Ｎ、７０Ｎ及び９０Ｎに変化させた。潤滑剤Ｂ、Ｅ及びＦにおいてそれぞれ測定した摩耗体積の結果を図４に示す。
実施例２，４及び比較例２の潤滑剤Ｂ、Ｅ及びＦを用いて、次のようなトライボロジー性能評価試験を行った。
先ず、図１に示すような、プレートと、このプレート上にφ１０ｍｍのＳＡＥ５２１００鋼球が配置されたＳＲＶ摩擦試験機を用意した。プレートにはＡｌ２０２４合金製プレートを用いた。プレートは表面が平滑であり、その表面で鋼球が所定幅の往復動が可能な大きさを有している。次に、このプレート上に潤滑剤を５０μｌ供給し、供給した潤滑剤の上に鋼球を載せて、鋼球とプレートの間に潤滑剤が配置されるように配置した。続いて、往復動摩擦試験法により、潤滑剤Ｂ、Ｅ及びＦにおけるトライボロジー性能をそれぞれ測定した。試験条件は、プレートの振幅を１ｍｍ、その振幅速度を５０Ｈｚ、試験温度を５０℃、総摩擦時間を４０分間とし、鋼球にかかる荷重を１０Ｎ、３０Ｎ、５０Ｎ、７０Ｎ及び９０Ｎに変化させた。潤滑剤Ｂ、Ｅ及びＦにおいてそれぞれ測定した摩耗体積の結果を図４に示す。
図４より明らかなように、比較例２の潤滑剤Ｅを用いた場合では、どの荷重に対しても非常に高い摩耗体積となっており、荷重重量が高まるにつれて、摩耗体積が高まっていく傾向がみられた。一方、実施例２，４の潤滑剤Ｂ及びＦを用いた場合、摩耗体積はどの荷重に対しても非常に優れた結果が得られた。特に、リン酸エステルを官能基として有する実施例４の潤滑剤Ｆは、摩耗体積が非常に小さい結果が得られた。
１１ 鋼球
１２ 鋼プレート
１３ 潤滑剤
１２ 鋼プレート
１３ 潤滑剤
Claims (8)
- １種又は２種以上のイオン性液体を主成分とする潤滑剤であって、
前記イオン性液体がカチオン及びアニオンを有し、
前記カチオンが、［Ｒ-ＮＣ5Ｈ5］+、［Ｒ-ＮＣ4Ｈ8］+、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+、［ＮＲXＨ4-X］+及び［ＰＲXＨ4-X］+からなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンであり、
前記アニオンが、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンであり、
前記カチオン中のＲ及びＲ'が炭素数１〜１６のアルキル基又は水素であり、
前記カチオン中のＸが１〜３の整数である
ことを特徴とする潤滑剤。 - カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+であって、
前記カチオン中のＲが炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ'が炭素数４〜８のアルキル基である請求項１記載の潤滑剤。 - カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種であり、前記カチオン中のＲ又はＲ'にリン酸エステル官能基を有する請求項２記載の潤滑剤。
- アニオンがＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である請求項１記載の潤滑剤。
- １種又は２種以上のイオン性液体を主成分とし、潤滑剤に所定の割合で添加する潤滑添加剤であって、
前記イオン性液体がカチオン及びアニオンを有し、
前記カチオンが、［Ｒ-ＮＣ5Ｈ5］+、［Ｒ-ＮＣ4Ｈ8］+、［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+、［ＮＲXＨ4-X］+及び［ＰＲXＨ4-X］+からなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンであり、
前記アニオンが、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、(ＣＨ3ＳＯ2)3Ｃ-及び(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンであり、
前記カチオン中のＲ及びＲ'が炭素数１〜１６のアルキル基又は水素であり、
前記カチオン中のＸが１〜３の整数である
ことを特徴とする潤滑添加剤。 - カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+であって、
前記カチオン中のＲが炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ'が炭素数４〜８のアルキル基である請求項５記載の潤滑添加剤。 - カチオンが［Ｒ,Ｒ'-Ｎ2Ｃ3Ｈ3］+の一種であり、前記カチオン中のＲ又はＲ'にリン酸エステル官能基を有する請求項６記載の潤滑添加剤。
- アニオンがＢＦ4 -、ＰＦ6 -又は(ＣＨ3ＳＯ2)2Ｎ-である請求項５記載の潤滑添加剤。
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-
2004
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