JP2015129219A - フラーレン含有溶液および潤滑剤 - Google Patents
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Abstract
Description
非特許文献1(Karl M.Kadish,FULLEREENES Chemistry, Physics, and Technology,P53−90)において、フラーレンを溶かす溶媒について200種類以上の溶媒の溶解度のデータが整理されている。その中に脂肪酸エステルについての記述はなく、脂肪酸エステルに溶けるという報告は現在まで見当たらない。
本発明の課題は、芳香族化合物以外で、一定以上のフラーレンを溶解することのできる溶媒を提供することである。
また、フラーレンには摩擦低減効果があり、潤滑油の添加剤として有望である。しかし、フラーレンは微粉体であるため、そのまま添加するには取扱いが不便であった。フラーレンを溶解可能な溶媒として知られているトルエン等の溶液にして、鉱物油と混合しても、溶媒の分離が生じ、うまく混和させることが困難であった。
そこで、フラーレンを溶解し、かつ潤滑油との混合性に優れた溶媒を提供することを課題の一つとする。
すなわち、本発明は下記(1)〜(5)に関する。
(1)フラーレンが溶解していることを特徴とするイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
(2)前記フラーレンの濃度が0.01〜0.5質量%である(1)に記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
(3)前記フラーレンが、フラーレンC60である(1)または(2)に記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液を含む潤滑剤。
(5)前記潤滑剤の全量に対して、フラーレンを0.001〜0.1質量%含む(4)に記載の潤滑剤。
さらに、本発明のフラーレン含有溶液は、例えば、潤滑油に添加することにより、常温時および高温時の摩擦軽減効果が向上された潤滑剤を提供する。
フラーレンの濃度は、0.02〜0.3質量%がより好ましく、0.03〜0.1質量%がより好ましい。
なお、本発明における濃度は、25℃、1気圧条件下で測定したものである。
潤滑剤は、潤滑剤の全量に対してフラーレンを0.001〜0.1質量%含む。好ましくは0.002〜0.07質量%であり、より好ましくは0.002〜0.05質量%である。フラーレンの濃度が上記範囲であれば、分子レベルで溶解することが可能であり、長時間静置しても沈殿が生じることがなく、極圧添加剤としての明確な効果が期待できる。
フラーレンの濃度が0.1質量%以上の場合、フラーレンは凝集粒子として存在し、長時間放置すると沈殿が生じるため好ましくない。
一方フラーレンは、高度な対称性から、電子受容体として非常に優れた特性を示し、ラディカルトラップとしての働きが顕著であり、広い用途で添加効果が確認されている。
このため、イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルにフラーレンを溶解させた本発明の溶液は、食用オイル、化粧品等の添加剤として用いることで、劣化や変質の防止、安定化の効果がある。特に、潤滑剤の極圧添加剤として用いれば、摩擦軽減効果の増大、耐熱性・機械的特性の向上等の効果が期待される。
イソステアリルアルコール(日産化学製 FO−180、[CH3C(CH3)2CH2CH(CH3)CH2CH2]CH[(CH3C(CH3)2CH2CH(CH3)]CH2OH)とイソステアリン酸(日産化学製 [CH3C(CH3)2CH2CH(CH3)CH2CH2]CH[(CH3C(CH3)2CH2CH(CH3)]COOH)とを共に1molずつ用意して混合し、濃硫酸0.1molを添加し、150℃で反応させた。反応後、得られた溶液にトルエン1Lを添加し、トルエンに溶解した溶液を分取して、この溶液をシリカゲルの通過時間の違いを用いて精製してイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルを得た。
上記で得たイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル10gに、フラーレンC60を0.05g添加し、超音波分散機で3分間処理して0.4975質量%のフラーレン含有溶液を得た。
<比較例1>
フラーレンC60の添加量を0.1gとしたこと以外は実施例1と同様にして、0.9909質量%のフラーレン含有溶液を得た。
比較例1のフラーレン含有溶液では、一部のフラーレンが溶解せずに沈殿した。この溶液において、上澄みにおけるフラーレンC60の濃度が0.5質量%であったことから、フラーレンの溶解度は0.5g/100g−(イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル)であると判断した。
なお、濃度の測定は、不溶解物をブフナー漏斗により真空濾過し、アセトンでケーキを5回洗浄した後、150℃で加熱して乾燥させ、重量を測定して、溶解しているフラーレンを算出することにより求めた。
上記で得たイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルにフラーレンC60を0.01質量%になるよう添加し、超音波分散機で3分間処理して得られた溶液(0.5g)を、空気中、昇温速度2℃/分で熱天秤(理学 Thermo plus EVO II)にかけたところ、重量減少が始まる温度が290℃であった。
<比較例2>
フラーレンを添加しなかったこと以外は実施例2と同様にして溶液を得、この溶液を実施例2と同様に評価したところ、重量減少が始まる温度は250℃であった。
上記で得たイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルにフラーレンC60を0.1質量%になるよう添加した溶液を、ミシンオイル(JUKI DEFRIX(登録商標) OIL No.1)に対して10質量%になるよう添加し、超音波分散機で3分間処理して実施例3の潤滑剤を得た。
この潤滑剤に対し、摩耗試験機(新東科学株式会社製 HEIDON Type 14DR)を用いて、板材(表面粗さRa=0.5μm)に直径2mmの鋼球をスライドさせ、摩擦係数を測定した。測定結果を表1に示す。
<比較例3〜5>
摩擦係数を測定する際に、潤滑剤を用いなかったこと(比較例3)、潤滑剤として、ミシンオイルのみ(比較例4)、ミシンオイルにイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルを10質量%になるよう添加した溶液(比較例5)用いたこと以外は実施例3と同様にして、摩擦係数を測定した。測定結果を表1に示す。
摩耗試験機の板材を250℃に加熱したこと以外は、実施例3と同様にして摩擦係数の測定を行った。加えて、摩擦係数の継時変化も測定した。測定結果を表2に示す。
<比較例6〜9>
摩擦係数を測定する際に、潤滑剤を用いなかったこと(比較例6)、潤滑剤として、イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル(比較例7)、イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルに酸化防止剤TTBP(2,4,6,−トリ−tert−ブチルフェノール)を0.1質量%になるよう添加した溶液(比較例8)、フラーレンC60を0.1質量%含有するトルエン溶液を、ミシンオイルに対して10質量%含有する溶液(比較例9)を用いたこと以外は実施例4と同様にして、摩擦係数の継時変化を測定した。測定結果を表2に示す。
なお、上記表2において、比較例6においては測定開始当初から焼きついてしまい、測定ができなかった。また、比較例9においては加熱する前から黒い析出物が観察されたため、測定を行わなかった。
一方実施例4では、本発明のフラーレン含有溶液が潤滑剤の極圧添加剤として有効であることを実証しており、本発明の優位性を確認することができた。
Claims (5)
- フラーレンが溶解していることを特徴とするイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
- 前記フラーレンの濃度が0.01〜0.5質量%である請求項1に記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
- 前記フラーレンが、フラーレンC60である請求項1または2に記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液を含む潤滑剤。
- 前記潤滑剤の全量に対して、フラーレンを0.001〜0.1質量%含む請求項4に記載の潤滑剤。
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