JP2012056873A - 2塩基酸エステル化合物および該化合物を含む潤滑油基油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】式(1)及び/又は式(2)で表される化合物
R1OCO−A−O−A−COOR2 (1)
R1−O−(A−COO−)n−R2 (2)
ここで、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基である。nは、1以上の整数を示す。
【選択図】なし
Description
1.式(1)で表される化合物
R1OCO−A−O−A−COOR2 (1)
ここで、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基である。
2.式(2)で表される化合物
R1−O−(A−COO−)n−R2 (2)
ここで、nは、1以上の整数をあらわし、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって、炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基である。
3.式(1)で表される化合物及び/又は式(2)で表される化合物を含有する組成物
R1OCO−A−O−A−COOR2 (1)
R1−O−(A−COO−)n−R2 (2)
ここで、nは、1以上の整数をあらわし、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって、炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基である。
4.式(1)で表される化合物及び/又は式(2)で表される化合物を含有する軸受用潤滑流体
R1OCO−A−O−A−COOR2 (1)
R1−O−(A−COO−)n−R2 (2)
ここで、nは、1以上の整数をあらわし、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって、炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基である。
5.流体軸受を上記に記載の軸受用潤滑流体を用いて潤滑することを特徴とする流体軸受の潤滑方法。
また本発明は式(2)で表される化合物を提供する。
更に、本発明は式(1)で表される化合物及び/又は式(2)で表される化合物を含有する組成物を提供する。
R1OCO−A−O−A−COOR2 (1)
R1−O−(A−COO−)n−R2 (2)
ここで、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基であり、nは、1以上の整数を表す。
炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基としては、例えばヘキシル、イソヘキシル、エチルヘキシル、ヘプチル、イソヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、イソデシル等を挙げることができる。なかでも2−エチルヘキシルまたはn−オクチル基が好ましく、R1、R2が同一であっても異なっていてもよい。
−CH2CH2CH2−
−CH2CH2CH2CH2−
−CH2CH2CH2CH2CH2−
が例示できる。直鎖の基としては、低温における粘度の点から、−CH2CH2CH2−が好ましい。
また、分岐の基Aとしては、
酸素側 ―CH(CH3)CH2CH2− カルボニル側
酸素側 ―CH(CH2CH3)CH2CH2− カルボニル側
酸素側 ―CH(CH3)CH2CH2CH2− カルボニル側
が例示できる。
即ち、式(3)で表されるラクトン化合物と、R1−OHおよび/またはR2−OHで示されるアルコールとを開環カップリング反応させることにより、式(1)と式(2)を含む混合物を得る。さらに、前記混合物から、式(2)の化合物をエステル交換・留去することにより、式(1)の化合物を得る。
γ−ブチロラクトン(テトラヒドロフラン−2−オン)、γ−バレロラクトン(5−メチルテトラヒドロフラン−2−オン)、γ−カプロラクトン(5−エチルテトラヒドロフラン−2−オン)、δ−バレロラクトン(テトラヒドロピラン−2−オン)、δ−カプロラクトン(6−メチルテトラヒドロピラン−2−オン)、ε−カプロラクトン(オキセパン−2−オン)などが好適に用いられる。アルキル置換基を有しないラクトンを用いると上記式(1)および(2)においてAとして、直鎖のアルキレン基を導入でき、アルキル置換基を有するラクトンを用いるとAとして分岐のアルキレン基を導入できる。
式(1)の化合物のみを得る場合、通常の反応後、触媒を中和せず低沸点物を留去し、これに式(2)の化合物に対し過剰等量のアルコールを加え加熱し、式(1)以外の低沸物を留去すれば良い。
式(3)のラクトン化合物と先に例示したアルコールに触媒を加え、通常100〜140℃、好ましくは115〜135℃で約10〜200時間、好ましくは50〜170時間の共沸脱水で水を分離する。引続いて減圧濃縮により未反応原料を回収し、冷却後、アルカリを添加し触媒を中和し、続いて炭酸で過剰のアルカリを中和した後、析出した結晶を濾別して濾過物を得る。
この濾過物を濃縮後、蒸留塔を用いて分留し、更に精留し、場合により得られた留分を活性炭と活性白土で吸着精製し高純度の式(1)の化合物及び式(2)の化合物の混合物を得る。
この濾過物を濃縮後、蒸留塔を用いて分留し、更に精留し、場合により得られた留分を活性炭と活性白土で吸着精製し高純度の式(1)の化合物を得る。
ラクトン化合物がγ−ブチロラクトン、アルコールが2−エチルへキサノールの場合の反応スキームを以下に示す。
式(1)の化合物と式(2)の化合物は構成元素組成および分子量ならびに官能基組成と個数も同じの構造異性体である。然るに、沸点や親和性ならびに粘性等の物理的性質も酷似しており、蒸留法や吸着法で2つの物質を分離する事は非常に困難である。この為、両化合物の混合による諸特性の差は小さく、前記エステル交換を生じるような条件下で使用される場合を除き、その混合割合は任意の比率で用いる事ができる。
逆に前記エステル交換を生じるような条件下で使用される場合は式(2)の化合物の割合が少ないほど良く、式(1)の化合物単独使用が好ましい。
発明品1及び発明品2の製造
発明品1:式(1a)の化合物(2−エチルへキシルオキシカルボニルプロピルエーテル)
発明品2:式(1a)の化合物及び式(2a)の化合物[4−(2−エチルへキシルオキシ)ブタン酸−3−(2−エチルへキシルオキシカルボニル)プロピルエステル]の混合物
10リットルのガラス製反応器にガンマーブチロラクトン4670g、2−エチルへキサノール4530g、パラトルエンスルホン酸1水和物40gを仕込み、減圧調整をしつつ125〜135℃で約50時間の共沸脱水で約750gの水を分離した。引続いてダイヤフラムポンプを用いた減圧濃縮により未反応原料5870gを回収した。30℃以下に冷却後、25%KOH水溶液56gを添加し1時間の攪拌でパラトルエンスルホン酸を中和し、続いて炭酸ガスで過剰のKOHを中和した後、析出した結晶を濾過助剤を用いて濾別して濾過物2700gを得た。
この濾過物を0.1〜0.3torrで蒸留塔を用いて分留し、目的物585gを得た。この物を精留して180〜190℃/約0.1torrの留分480gを得た。更にこの留分を活性炭と活性白土で吸着精製し、ガスクロマトグラフィーによる純度99.6%の発明品2を455g得た(収率13.7%)。図−1にそのガスクロマトグラフィーチャートを示す。
ガスクロマトグラフィーでは図1の如く単一ピークであるが、プロトンNMRでは図2の如く式(1)の化合物と式(2)の化合物に由来するスペクトルが観られ、両者の混合物である事が判る。このスペクトルのピーク積分値より算出した式(1)と式(2)の化合物の存在比は凡そ3:2であった。
この混合物(発明品2)のキャノンフェンスケ粘度計による測定値は、40℃動粘度が9.786mm2/secで、100℃動粘度は2.755mm2/secであり、粘度指数は132であった。
更に、この発明品2を用いて以下の処理を行い、発明品1を得た。
500mlのガラス製四つ口フラスコに本発明品2を315g秤取し、これに2−エチルへキサノール80gとパラトルエンスルホン酸1水和物1.15gを添加して、128〜134℃で91時間加熱した。30℃以下に冷却後、20%KOH水溶液2.0gを添加し1時間攪拌してパラトルエンスルホン酸を中和し、続いて炭酸ガスで過剰のKOHを中和した後、析出結晶を濾別して濾過物393gを得た。この物を蒸留塔を用いて分留し、161〜189℃/約0.1torrの目的留分177gを得た。
これを精留して168〜190℃/約0.1torrの留分165gを得、この留分を活性炭と活性白土で吸着精製し、ガスクロマトグラフィーによる純度99.2%の発明品1を158g得た(回収率85.5%)。図3にそのガスクロマトグラフィーチャートを示す。
この物のプロトンNMRは図4の如く、式(2)の化合物に由来する3.3ppm及び4.1ppmのスペクトルが微小となっており、このスペクトルの3.2から4.5ppmのピーク積分比より、式(2)の化合物の残存率は1%未満と算定した。
発明品1の製造
実施例1と同様に、ガンマーブチロラクトン4275g、2−エチルへキサノール4226g、パラトルエンスルホン酸1水和物40gを用いて、125〜135℃で約90時間の共沸脱水を行った。引続いてダイヤフラムポンプを用いた減圧濃縮で未反応原料3685gを回収し、濃縮物4300gを得た。
この濃縮物のプロトンNMR積分値から求めた式(2)の化合物の含有量が2.3モルであったことから、3倍当量の2−エチルへキサノール900gを添加して120〜130℃?で約65時間の式(2)の化合物の除去反応を行った。引続いてダイヤフラムポンプを用いた減圧濃縮により残存原料1330gを回収した。30℃以下に冷却後、15%KOH水溶液95gを添加し1時間の攪拌でパラトルエンスルホン酸を中和し、続いて炭酸ガスで過剰のKOHを中和した後、水層を分液除去し、水洗・芒硝脱水・濾過の後、濾過物2930gを得た。この濾過物を0.1〜0.3torrで蒸留塔を用いて分留し、目的物662gを得た。この物を精留して183〜192℃/約0.1torrの留分511gを得た。更にこの留分を活性炭と活性白土で吸着精製し、ガスクロマトグラフィーによる純度99.5%の発明品1を464g得た。(収率10.5%)
この物は図5の1H−NMRスペクトルの3.2から4.5ppmのピーク積分比より、式(2)の化合物の残存率は約3%と算定した。
発明品3(2エチルへキシル+nオクチル)の製造
2リットルのガラス製反応器に、ガンマーブチロラクトン660g、2−エチルへキサノール250g、n−オクタノール250g、パラトルエンスルホン酸1水和物2.8gを用い、下記フローの如く125〜132℃で約100時間の共沸脱水反応を行った。
この濾過物を蒸留塔を用いて分留し、収率約19%で167〜174℃/0.05torrの目的留分66gを得た。図6の如く、この物のガスクロマトグラフィーによる純度は約94%で、低沸点物0.9%と高沸点物4.5%を含んでいた。又、この主成分はnが2の下記6成分の混合物と考えられるが、前記の発明品2の場合と同様に、1と6、2と5、3と4が夫々重なって3本のピークと成っているものと思われる。
この物は、図7の1H−NMRスペクトルの3.2から4.2ppmのピーク積分比より、式(1)と式(2)の化合物の比率が48:52の混合物と算定した。
この物の40℃動粘度は10.30mm2/secであった。
発明品4:式(1b)の化合物及び式(2b)の化合物の混合物の製造
式(1b)の化合物:2−エチルへキシルオキシカルボニルペンチルエーテル
式(2b)の化合物:6−(2−エチルへキシルオキシ)ヘキサン酸−5−(2−エチルへキシルオキシカルボニル)ペンチルエステル
1リットルのガラス製反応器で、ε−カプロラクトン270gと2−エチルへキサノール330g及びパラトルエンスルホン酸1水和物0.9gを用い、125〜132℃で約3.5時間の下記フローの第一工程の反応を行った後、200℃で15時間の第二工程の反応を行った。
その後、実施例3と同様に処理と濃縮ならびに蒸留を行い、200〜210℃/120〜135Paの目的留分75gを得た。図8の如く、この物のGC純度は約90%wで、低沸物と高沸物をそれぞれ約3%ずつ含んでいた。
この物は、図9のプロトンNMRスペクトルの3.2から4.2ppmのピーク積分比より、式(1)と式(2)の化合物の比率が凡そ4:1の混合物であった。
この混合物の40℃動粘度は13.03mm2/secであった。
発明品5:式(2c)の化合物の製造
式(2c)の化合物:4−(2−エチルへキシルオキシ)ブタン酸−5−(2−エチルへキシルオキシカルボニル)ペンチルエステル
1リットルのガラス製反応器を用い、ε−カプロラクトン233gと実施例1及び2で副生する4−(2−エチルへキシルオキシ)ブタン酸2−エチルへキシルエステル627g及びパラトルエンスルホン酸1水和物1.9gを用い、190〜210℃で24時間の上記フローの反応を行った。続いて重曹水洗浄と脱水の後、減圧蒸留により185〜205℃/70〜80Paの主留分160g(収率18.7%)と206〜220℃/90〜100Paの後留分106g(収率12.3%)を得た。
主留分は図10、図11のプロトンNMRとGC分析から、上記フローの目的物(n=1)を主成分(含有率75%)とする物であり、その40℃動粘度は13.77mm2/secであった。
後留分は図12、図13のプロトンNMRとGC分析から、上記フローのn=2を主成分としn=3を約15%含む物である事が判った。また、この物の40℃動粘度は23.51mm2/secであった。
発明品1、発明品2、発明品3 およびセバシン酸ジ2−エチルヘキシル(以下DOSと略す)を比較例1として用い、以下の試験項目を測定して物性と潤滑油としての特性を評価した。物性測定及び性能評価試験は、次の方法で行った。
1) 40℃動粘度:JIS K 2283に準じ、キャノン−フェンスケ粘度計を用いて動粘度を測定した。
2) 100℃動粘度:JIS K 2283に準じ、キャノン−フェンスケ粘度計を用いて動粘度を測定した。
3) −40℃絶対粘度:ASTM D 5133に準じ、回転式粘度計を用い絶対粘度を測定した。
4) 蒸発性試験:9mlガラス瓶に、試料2gを量りとり、120℃、Air雰囲気下で72時間後及び260時間後の蒸発量(%)を観察した。
5) 酸化防止剤としてジオクチルジフェニルアミンを使用した。
物性測定、熱安定性の評価結果を表1、表2に示す。
次に、本発明の潤滑油組成物を用いる一実施形態である動圧流体軸受について説明する。図14は本発明に関わる動圧流体軸受が記録ディスク駆動用のスピンドルモーターと一体化された一例の概略断面図である。
動圧流体軸受は静止体のスリーブと回転体のシャフトに一体化されたスラスト軸受の上下でしっかりと支える構造となっている。動圧流体軸受は回転体と静止体のとの隙間に充填された本発明の潤滑流体が回転体と共に回転方向に流れると、隙間に設けられた溝が動圧上昇部分を作り、回転体が浮上する。溝はシャフトとスラスト軸受上下に設けられており、V字形で、それぞれ回転方向に対して等間隔に並んでいる。
当該動圧流体軸受は軸を浮上させて軸方向を支えるスラスト軸受と、軸の振れを抑えて径方向を支えるジャーナル軸受で構成されている。
本構造のスピンドルモーターは、効果的なメカニカルシールの作用で2万rpm超の高速回転に対しても潤滑流体の飛散が無く、安定した回転を実現する事ができる。
軸受性能の指標となるNRRO(Non−repeatable Runout:繰り返し位置決め精度)試験には分解能1nmの静電容量型非接触変位計を用い、2.5インチハードディスク周辺部の変位測定を行った結果、軸方向の変位は100nm未満の良好なものであった。
更に、体積抵抗率がDOSの1/1000の109オーダーである事から、油剤自身で帯電防止能を有しており、静電気問題に敏感なハードディスクドライブ等の精密電気・電子機器用の潤滑剤として有用なものである。
Claims (5)
- 式(1)で表される化合物
R1OCO−A−O−A−COOR2 (1)
ここで、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基である。 - 式(2)で表される化合物
R1−O−(A−COO−)n−R2 (2)
ここで、nは、1以上の整数をあらわし、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって、炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基である。 - 式(1)で表される化合物及び/又は式(2)で表される化合物を含有する組成物
R1OCO−A−O−A−COOR2 (1)
R1−O−(A−COO−)n−R2 (2)
ここで、nは、1以上の整数をあらわし、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって、炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基である。 - 式(1)で表される化合物及び/又は式(2)で表される化合物を含有する軸受用潤滑流体
R1OCO−A−O−A−COOR2 (1)
R1−O−(A−COO−)n−R2 (2)
ここで、nは、1以上の整数をあらわし、R1およびR2は、同一又は異なって炭素数6〜10の直鎖または分岐のアルキル基であり、Aは同一又は異なって、炭素数3〜5の直鎖または分岐のアルキレン基である。 - 流体軸受を請求項4に記載の軸受用潤滑流体を用いて潤滑することを特徴とする流体軸受の潤滑方法。
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