JP2019157034A - 摩擦調整用添加剤及び潤滑油組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】新規な摩擦調整用添加剤を提供すること。【解決手段】一般式（１）又は特定の化学式で表される化合物からなる摩擦調整用添加剤。［式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ１、Ｒ２又はＲ３のいずれか１つがメチル基である場合、その他２つは水素原子である。Ｒ４及びＲ５は水素原子又はアルキル基を示し、Ｒ４又はＲ５の少なくとも１つはアルキル基であり、Ｒ４及びＲ５におけるアルキル基の炭素原子の合計数は８以上である。］【選択図】なし

Description

本発明は、摩擦調整用添加剤及び潤滑油組成物に関する。

油圧機械、圧縮機械、タービン、歯車要素、軸受等の機械要素を有する産業機械には、潤滑油が使用されている。このような潤滑油には、摩擦を減少させることを目的として、摩擦調整用添加剤が用いられる場合がある。摩擦調整用添加剤としては、例えば、モリブデンジチオカーバメート、モリブデンジチオホスフェート等のモリブデン系摩擦調整用添加剤が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１７９１５７号公報

ところで、本発明者らは、各種化合物の摩擦調整能を検討したところ、特定の化合物が、摩擦調整用添加剤として作用し得ることを見出した。そこで、本発明は、新規な摩擦調整用添加剤を提供することを主な目的とする。

本発明の一側面は、下記一般式（１）又は下記一般式（２）で表される化合物からなる摩擦調整用添加剤を提供する。

式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を示す。ただし、Ｒ^１、Ｒ^２又はＲ^３のいずれか１つがメチル基である場合、その他２つは水素原子である。Ｒ^４及びＲ^５は、それぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示す。ただし、Ｒ^４又はＲ^５の少なくとも１つはアルキル基であり、Ｒ^４及びＲ^５におけるアルキル基の炭素原子の合計数は８以上である。

式（２）中、Ｒ^６及びＲ^７は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を示す。ただし、Ｒ^６又はＲ^７のいずれか１つがメチル基である場合、その他１つは水素原子である。Ｒ^８及びＲ^９は、それぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示す。ただし、Ｒ^８又はＲ^９の少なくとも１つはアルキル基であり、Ｒ^８及びＲ^９におけるアルキル基の炭素原子の合計数は８以上である。

上記化合物が摩擦調整用添加剤として作用する理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは、摺動部材等の金属表面において、当該誘導体が吸着層を形成し易い傾向にあり、摺動部材同士の摩擦が低減されるためと考えている。一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物からなる摩擦調整用添加剤は、トリアゾール環の部位が金属表面と相互作用しやすい傾向にあり、特に金属表面が鉄である場合に、その表面に吸着層を形成し易い傾向にある。そのため、当該摩擦調整用添加剤は、対向して相対的に運動する一対の鉄系材料で構成された摺動部材の潤滑に好適に用いられる添加剤であり得る。

本発明は、一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物の、摩擦調整用添加剤としての使用（応用）又は摩擦調整用添加剤の製造のための使用（応用）に関してもよい。

別の側面において、本発明は、潤滑油基油と、上述の摩擦調整用添加剤と、を含有し、摩擦調整用添加剤の含有量が、潤滑油組成物全量を基準として、２００〜４００質量ｐｐｍである、潤滑油組成物を提供する。当該潤滑油組成物は、従来の摩擦調整用添加剤を実質的に含有しない場合においても、一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物が摩擦調整用添加剤として作用し得ることから、摺動部材同士の摺動面の摩擦係数を低減することが可能となる。そのため、当該潤滑油組成物は、対向して相対的に運動する一対の鉄系材料で構成された摺動部材の潤滑に好適に用いられ得る。

本発明によれば、新規な摩擦調整用添加剤が提供される。また、本発明によれば、このような摩擦調整用添加剤を用いた潤滑油組成物が提供される。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［摩擦調整用添加剤］
一実施形態に係る摩擦調整用添加剤は、一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物（ベンゾトリアゾール誘導体）からなる。一般式（１）で表される化合物と一般式（２）で表される化合物とは異性体の関係にある。一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物は油溶性に優れる傾向にある。摩擦調整用添加剤は、一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物であれば、１種を単独で使用してもよく、２種以上を任意の割合で組み合わせて使用してもよい。また、摩擦調整用添加剤は、一般式（１）で表される化合物と一般式（２）で表される化合物とを組み合わせて使用してもよい。

式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を示す。ただし、Ｒ^１、Ｒ^２又はＲ^３のいずれか１つがメチル基である場合、その他２つは水素原子である。Ｒ^４及びＲ^５は、それぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示す。ただし、Ｒ^４又はＲ^５の少なくとも１つはアルキル基であり、Ｒ^４及びＲ^５におけるアルキル基の炭素原子の合計数は８以上である。

Ｒ^１、Ｒ^２又はＲ^３のいずれか１つがメチル基である場合、その他２つは水素原子である。すなわち、一般式（１）で表される化合物は、下記一般式（１Ａ）で表される化合物（Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３が水素原子）、下記一般式（１Ｂ）で表される化合物（Ｒ^１がメチル基、Ｒ^２及びＲ^３が水素原子、４−メチル−ベンゾトリアゾール誘導体（１Ｈ−置換体））、下記一般式（１Ｃ）で表される化合物（Ｒ^２がメチル基、Ｒ^１及びＲ^３が水素原子、５−メチル−ベンゾトリアゾール誘導体（１Ｈ−置換体））、又は下記一般式（１Ｄ）で表される化合物（Ｒ^３がメチル基、Ｒ^１及びＲ^２が水素原子、６−メチル−ベンゾトリアゾール誘導体（１Ｈ−置換体））である。これらのうち、摩擦調整用添加剤として優れることから、一般式（１）で表される化合物は、一般式（１Ａ）で表される化合物であってよい。

Ｒ^４及びＲ^５としてのアルキル基は、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基であってよい。また、Ｒ^４及びＲ^５は、互いに同一であっても異なっていてもよい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｓｅｃ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの中で、Ｒ^４及びＲ^５は、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数２〜１６のアルキル基、炭素数３〜１４のアルキル基、又は炭素数４〜１２のアルキル基であってもよい。

Ｒ^４又はＲ^５の少なくとも１つはアルキル基である。Ｒ^４及びＲ^５におけるアルキル基の炭素原子の合計数は８以上であり、１０以上、１２以上、又は１４以上であってもよい。Ｒ^４及びＲ^５におけるアルキル基の炭素原子の合計数が８以上であると、油溶性に優れる傾向にある。Ｒ^４及びＲ^５におけるアルキル基の炭素原子の合計数の上限は、２４以下、２０以下、又は１６以下であってよい。Ｒ^４及びＲ^５におけるアルキル基の炭素原子の合計数の上限が２４以下であると、金属表面において、吸着層をより形成し易い傾向にある。

一般式（１）で表される化合物は、市販品をそのまま用いることができる。なお、市販品には、後述の一般式（２）で表される化合物が異性体として含まれることがあり得る。

式（２）中、Ｒ^６及びＲ^７は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を示す。ただし、Ｒ^６又はＲ^７のいずれか１つがメチル基である場合、その他１つは水素原子である。Ｒ^８及びＲ^９は、それぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示す。ただし、Ｒ^８又はＲ^９の少なくとも１つはアルキル基であり、Ｒ^８及びＲ^９におけるアルキル基の炭素原子の合計数は８以上である。

Ｒ^６又はＲ^７のいずれか１つがメチル基である場合、その他１つは水素原子である。すなわち、一般式（２）で表される化合物は、下記一般式（２Ａ）で表される化合物（Ｒ^６及びＲ^７が水素原子）、下記一般式（２Ｂ）で表される化合物（Ｒ^６がメチル基、Ｒ^７が水素原子、４−メチル−ベンゾトリアゾール誘導体（２Ｈ−置換体））、又は下記一般式（１Ｃ）で表される化合物（Ｒ^７がメチル基、Ｒ^６が水素原子、５−メチル−ベンゾトリアゾール誘導体（２Ｈ−置換体））である。これらのうち、摩擦調整用添加剤として優れることから、一般式（２）で表される化合物は、一般式（２Ａ）で表される化合物であってよい。

Ｒ^８及びＲ^９としてのアルキル基の態様並びにＲ^８及びＲ^９におけるアルキル基の炭素原子の合計数の態様は、上述のＲ^４及びＲ^５と同様であってよい。

一般式（２）で表される化合物は、市販品をそのまま用いることができる。なお、市販品には、上述の一般式（１）で表される化合物が異性体として含まれることがあり得る。

一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物からなる摩擦調整用添加剤は、当該化合物におけるトリアゾール環の部位が金属表面と相互作用しやすい傾向にあり、特に金属表面が鉄である場合に、その表面に吸着層を形成し易い傾向にある。そのため、当該摩擦調整用添加剤は、対向して相対的に運動する一対の鉄系材料で構成された摺動部材の潤滑に好適に用いられる添加剤であり得る。

鉄系材料としては、高純度の鉄だけでなく、例えば、炭素、ニッケル、銅、亜鉛、クロム、コバルト、モリブデン、鉛、ケイ素、チタン又はこれら２種以上を任意の割合で鉄と組み合わせた各種鉄系合金であってもよい。より具体的には、浸炭鋼ＳＣＭ４２０、ＳＣｒ４２０（ＪＩＳ）等が挙げられる。

［潤滑油組成物］
一実施形態に係る潤滑油組成物は、潤滑油基油と、上述の摩擦調整用添加剤と、を含有し、摩擦調整用添加剤の含有量が、潤滑油組成物全量を基準として、２００〜４００質量ｐｐｍである。当該潤滑油組成物は、従来の摩擦調整用添加剤を実質的に含有しない場合においても、一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物が摩擦調整用添加剤として作用し得ることから、特に、鉄系材料で構成された摺動部材同士の摺動面の摩擦係数を低減することが可能となる。当該潤滑油組成物は、対向して相対的に運動する一対の鉄系材料で構成された摺動部材の潤滑に好適に用いられ得る。

潤滑油基油は、通常の潤滑油分野で使用される潤滑油基油を使用することができる。ここで、潤滑油基油としては、具体的には、鉱油系基油、合成系基油、又は両者の混合物が挙げられる。

鉱油系基油としては、例えば、パラフィン系、ナフテン系、又は芳香族系の原油の蒸留により得られる灯油留分；灯油留分からの抽出操作等により得られるノルマルパラフィン；及びパラフィン系、ナフテン系、又は芳香族系の原油の蒸留により得られる潤滑油留分、あるいは潤滑油脱ろう工程により得られる、スラックワックス等のワックス及び／又はガストゥリキッド（ＧＴＬ）プロセス等により得られる、フィッシャートロプシュワックス、ＧＴＬワックス等の合成ワックスを原料とし、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、水素化異性化、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理を１つ又は２つ以上適宜組み合わせて精製したパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、ノルマルパラフィン系基油、イソパラフィン系基油、芳香族系基油等が挙げられる。これらの鉱油系基油は単独で使用してもよく、２種以上を任意の割合で組み合わせて使用してもよい。

合成系基油としては、例えば、ポリα−オレフィン又はその水素化物；プロピレンオリゴマー、イソブチレンオリゴマー、ポリブテン、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー、エチレン−プロピレンオリゴマー等のオレフィンオリゴマー又はその水素化物；アルキルベンゼン；アルキルナフタレン；ジエステル（ジトリデシルグルタレート、ジ−２−エチルヘキシルアジペート、ジ−２−エチルヘキシルアゼレート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート等）；ポリオールエステル（トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、トリメチロールプロパンオレート、ペンタエリスリトール２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等）；ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル等が挙げられる。これらの合成系基油は単独で使用してもよく、２種以上を任意の割合で組み合わせて使用してもよい。

摩擦調整用添加剤の含有量は、潤滑油組成物全量を基準として、２００〜４００質量ｐｐｍである。ここで、摩擦調整用添加剤の含有量は、一般式（１）で表される化合物及び一般式（２）で表される化合物の総量の含有量を意味する。摩擦調整用添加剤の含有量は、２００質量ｐｐｍ以上又は２５０質量ｐｐｍ以上であってもよい。摩擦調整用添加剤の含有量が２００質量ｐｐｍ以上であると、摩擦低減性に優れる傾向にある。摩擦調整用添加剤の含有量は、４００質量ｐｐｍ以下又は３５０質量ｐｐｍ以下であってもよい。摩擦調整用添加剤の含有量が４００質量ｐｐｍ以下であると、酸化安定性に優れ、不溶分の生成を低減できる傾向にある。

潤滑油組成物は、一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物からなる摩擦調整用添加剤以外のその他の摩擦調整用添加剤を含有していてもよいが、一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物からなる摩擦調整用添加剤が充分な摩擦調整能（摩擦低減能）を有することから、その他の摩擦調整用添加剤を含有していないことが好ましい。その他の摩擦調整用添加剤としては、例えば、脂肪酸エステル系、脂肪酸アミド系等の無灰摩擦調整用添加剤、モリブデンジチオカーバメート、モリブデンジチオホスフェート等の金属系摩擦調整用添加剤等が挙げられる。例えば、炭素数６〜３０のアルキル基又はアルケニル基、特に炭素数６〜３０の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を分子中に少なくとも１個有する、イミド化合物、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸金属塩等を好ましく用いることができる。これら摩擦調整用添加剤の含有量は、特に制限されないが、一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物からなる摩擦調整用添加剤が充分な摩擦調整能（摩擦低減能）を有することから、潤滑油組成物全量を基準として、１０００質量ｐｐｍ以下、５００質量ｐｐｍ以下、１００質量ｐｐｍ以下、５０質量ｐｐｍ以下、又は１０質量ｐｐｍ以下であってよい。

潤滑油組成物は、その目的に応じて、一般的に使用されている任意の添加剤をさらに含有することができる。このような添加剤としては、例えば、粘度調整剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、摩耗防止剤（極圧剤）、酸化防止剤、防錆剤、流動点降下剤、抗乳化剤、消泡剤等を挙げることができる。

粘度調整剤は、具体的には非分散型又は分散型エステル基含有粘度調整剤である。粘度調整剤としては、例えば、非分散型又は分散型ポリ（メタ）アクリレート系粘度調整剤、非分散型又は分散型オレフィン−（メタ）アクリレート共重合体系粘度調整剤、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体系粘度調整剤及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でも非分散型若しくは分散型ポリ（メタ）アクリレート系粘度調整剤又は非分散型若しくは分散型ポリメタクリレート系粘度調整剤であってよい。

粘度調整剤としては、その他に、非分散型若しくは分散型エチレン−α−オレフィン共重合体又はその水素化物、ポリイソブチレン又はその水素化物、スチレン−ジエン水素化共重合体、ポリアルキルスチレン等を挙げることができる。

金属系清浄剤としては、例えば、スルホネート系清浄剤、サリチレート系清浄剤、フェネート系清浄剤等が挙げられ、アルカリ金属又はアルカリ土類金属との正塩、塩基性塩、過塩基性塩のいずれをも配合することができる。使用に際してはこれらの中から任意に選ばれる１種類又は２種類以上を配合することができる。

無灰分散剤としては、潤滑油に用いられる任意の無灰分散剤が使用でき、例えば、炭素数４０以上４００以下の直鎖若しくは分枝状のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも１個有するモノ又はビスコハク酸イミド、炭素数４０以上４００以下のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも１個有するベンジルアミン、炭素数４０以上４００以下のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも１個有するポリアミン、これらのホウ素化合物、カルボン酸、リン酸等による変成品などが挙げられる。使用に際してはこれらの中から任意に選ばれる１種類又は２種類以上を配合することができる。

摩耗防止剤（極圧剤）としては、例えば、硫黄系、リン系、硫黄−リン系の極圧剤等が使用でき、具体的には、亜リン酸エステル類、チオ亜リン酸エステル類、ジチオ亜リン酸エステル類、トリチオ亜リン酸エステル類、リン酸エステル類（ホスフェート）、チオリン酸エステル類（チオホスフェート）、ジチオリン酸エステル類（ジチオホスフェート）、トリチオリン酸エステル類（トリチオホスフェート）、これらのアミン塩、これらの金属塩、これらの誘導体、ジチオカーバメート、亜鉛ジチオカーバメート、ジサルファイド類、ポリサルファイド類、硫化オレフィン類、硫化油脂類等が挙げられる。

酸化防止剤としては、例えば、フェノール系、アミン系等の無灰酸化防止剤、銅系、モリブデン系等の金属系酸化防止剤などが挙げられる。具体的には、例えば、フェノール系無灰酸化防止剤としては、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）等が、アミン系無灰酸化防止剤としては、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルフェニル−α−ナフチルアミン、ジアルキルジフェニルアミン、ジフェニルアミン等が挙げられる。

防錆剤としては、例えば、石油スルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、ジノニルナフタレンスルホネート、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル等が挙げられる。

流動点降下剤としては、例えば、使用する潤滑油基油に適合するポリメタクリレート系のポリマー等が使用できる。

抗乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン系界面活性剤などが挙げられる。

消泡剤としては、例えば、２５℃における動粘度が１０００ｍｍ^２／ｓ以上１０００００ｍｍ^２／ｓ以下のシリコーンオイル、アルケニルコハク酸誘導体、ポリヒドロキシ脂肪族アルコールと長鎖脂肪酸とのエステル、メチルサリチレートとｏ−ヒドロキシベンジルアルコールとのエステル等が挙げられる。

これらの添加剤を潤滑油組成物に含有させる場合には、それぞれの含有量は組成物全量を基準として、０．０１〜２０質量％であってもよい。

以下、本発明について実施例を挙げてより具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［摩擦係数の測定］
（試験油の調製）
表１に示すように、摩擦係数の測定のための試験油をそれぞれ調製した。表１の各成分の詳細は、以下のとおりである。なお、比較例１は、摩擦調整用添加剤を含有しないブランク試験である。比較例２及び実施例１、２のヘキサデカンの項目の残部は、摩擦調整用添加剤以外がヘキサデカンであることを意味する。

＜試験用基油＞
・ｎ−ヘキサデカン（東京化成工業株式会社製）
＜摩擦調整用添加剤＞
・ＢＴ−１２０（城北化学工業株式会社製、１，２，３−ベンゾトリアゾール）

・ＢＴ−ＬＸ（城北化学工業株式会社製、１−［Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール（一般式（１Ａ）で表される化合物、７５モル％）と２−［Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール（一般式（１Ｂ）で表される化合物、２５モル％）との混合物）

（摩擦係数の測定）
曽田式振子型油性試験機（神鋼造機株式会社製）を用いて摩擦係数を測定した。摩擦係数の測定は、振子支点の摩擦部分（材質：ＳＵＪ２）に試験油を加えて、振子を２０回振動させ、振動の減衰から摩擦係数を求めた。結果を表１に示す。

一般式（１）又は一般式（２）で表される化合物からなる摩擦調整用添加剤を含有する実施例１、２の試験油は、摩擦調整用添加剤を含有しない比較例１の試験油及び一般式（１）又は一般式（２）に該当しない化合物を含有する比較例２の試験油に比べて、摩擦係数が低減されていた。これらの結果から、特定の化合物が、摩擦調整用添加剤として作用することが確認された。

Claims (2)

1. 下記一般式（１）又は下記一般式（２）で表される化合物からなる摩擦調整用添加剤。
   

   

   
   ［式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を示す。ただし、Ｒ^１、Ｒ^２又はＲ^３のいずれか１つがメチル基である場合、その他２つは水素原子である。Ｒ^４及びＲ^５は、それぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示す。ただし、Ｒ^４又はＲ^５の少なくとも１つはアルキル基であり、Ｒ^４及びＲ^５におけるアルキル基の炭素原子の合計数は８以上である。］
   

   

   
   ［式（２）中、Ｒ^６及びＲ^７は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を示す。ただし、Ｒ^６又はＲ^７のいずれか１つがメチル基である場合、その他１つは水素原子である。Ｒ^８及びＲ^９は、それぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示す。ただし、Ｒ^８又はＲ^９の少なくとも１つはアルキル基であり、Ｒ^８及びＲ^９におけるアルキル基の炭素原子の合計数は８以上である。］
2. 潤滑油基油と、請求項１に記載の摩擦調整用添加剤と、を含有し、
   前記摩擦調整用添加剤の含有量が、潤滑油組成物全量を基準として、２００〜４００質量ｐｐｍである、潤滑油組成物。