JP3056530B2 - 耐摩耗性を有するペルフルオロポリエーテル潤滑剤 - Google Patents
耐摩耗性を有するペルフルオロポリエーテル潤滑剤Info
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Description
フルオロポリエーテル化合物を基剤とする組成物に関す
る。イタリヤ国特許出願第20,322 A/86号公
報から、動粘度が20℃で8,000〜40,000c
Stの流動性ペルフルオロポリエーテルを潤滑油または
過フッ化潤滑グリースの成分として使用し、摩擦係数の
低い潤滑剤を得ることが知られている。該特許出願明細
書には、動粘度が低く例えば30〜250cStである
直鎖型のペルフルオロポリエーテルからは低摩擦係数を
得ることは出来ないことが示されている。一方、ペルフ
ルオロポリエーテルの耐摩耗性は、粘度増加によって改
善されないので、摩擦係数との直接の相関はないことが
わかっている。
A/86号公報からは、ペルフルオロポリエーテル化
合物を基剤とした潤滑剤に対する数種類の添加剤であっ
て、このペルフルオロポリエーテルに防錆性を付与する
ものが知られている。また、この場合には、これらの添
加剤はペルフルオロポリエーテル潤滑剤に特別な耐摩耗
性を付与しないものと思われ、したがってこの耐摩耗性
と防錆性とは直接相関しないことが明らかである。一
方、ペルフルオロポリエーテル潤滑剤の耐摩耗性は鉱油
の耐摩耗性と同様であり、潤滑剤を実際に適用するほと
んどの場合に完全に満足のいくものではない。
(I) のフルオロポリエーテルを添加剤として含む下記に
定義するペルフルオロポリエーテルを基剤とした組成物
が一層良好な耐摩耗性を示すことを見出した。
を有するペルフルオロオキシアルキレン単位は鎖に沿っ
てランダムに分布している。式(I) の構造における係数
m、n、sおよびpは、この構造から成る生成物の平均
分子量が1,000〜100,000、好ましくは2,
000〜5,000となるような整数である。これらの
係数のいずれもが0でないときには、s/pの比は約1
0であり、s/nの比は0.5〜1.5であり、n/m
の比は約10である。nが0であるときには、s/pは
約10であり、s/mは約20であり、sとpが0であ
るときには、n/mは0.6〜2である。式(−CF2
−CF2−CF2O)および/または(−CF2CF2
CF2CF2O−)のペルフルオロオキシアルキレン単
位も、式(I) の構造に含まれることができる。
または異なるものであり、式CF2X−、C2F4X
−、C3F6X−の不活性末端基の群、およびカルボン
酸性、アルコール性、アミド性、ケトン性、アミン性、
アルコキシル性の基を含むフッ素化された反応性末端基
の群、例えば式
あるかまたは異なるものであり、Hまたはアルキル、ア
ルキルアリール、アリール基であって、所望により−O
H、ハロゲンのような置換基を含むかまたはNと共にヘ
テロ環状基を形成することができ、これはO、S、Pの
ような他のヘテロ原子を含むこともでき、Aは第一級、
第二級または第三級アミンまたはヘテロ環状基であって
所望によりO、S、Pのような他のヘテロ原子を含むこ
ともでき、Y=−OCH3、−NH2、−NR1R2で
ある)を有するものが挙げられ、但し、TとT′の少な
くとも一方は上記反応性基の一つであるか、またはsと
pが0であるときには、TとT′は同じであるかまたは
互いに異なるものであり、基−CF2−CH2OH、−
CF2−COOH、または−CF2−CNである。
し、LおよびL′は互いに同じであるかまたは異なるも
のであり、式−CXF2、−C2XF4、−C3XF6
(但し、X=F、cl)の不活性末端基の群の中の基で
あるか、式
なくとも一方は上記反応性末端基の一つである。)の前
駆体から得ることができる。
F2CF2O−)および/または(−CF2CF2CF
2CF2O−)も存在し得る。式(II)の前駆体は、既知
の手法にしたがって溶媒の存在下または不存在下にて、
−80°〜+40℃の温度で、紫外線照射の存在下にて
テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、ク
ロロトリフルオロエチレンのような1種類以上のペルハ
ロオレフィンを酸素と反応させた後、このようにして得
られる生成物を200〜250℃で熱処理することによ
り、その中に存在し得る過酸化物基(−O−O−)を分
解することによって調製することができる。式(II)の構
造では、nが0であるときにはXはFであり、sとpが
0であるときには、反応性末端基は−CF2COFによ
って構成され、XはFまたはClである。
ら直接に、または後者に含まれる反応性末端基とH2O
またはアミンNHR1R2のような適当な試薬との反応
によって、または生成する基を更に転換してアルコール
性基を生成させることによって、または対応するカルボ
ン酸基、ニトリル基の還元によって、カルボン酸基をア
ミンで処理することによる対応する第一級アミド基およ
び第四級アンモニウムカルボキシル化基の脱水によっ
て、得ることができる。
とができるほか、下記の群の一つに属するペルフルオロ
ポリエーテルにおける耐摩耗性を向上する添加剤として
用いることができる。
は互いに同じであるかまたは異なるものであり、−CF
3、C2F5、C3F7であることができる。単位(C
F2CF(CF3)O)および(CFXO)はペルフル
オロポリエーテル鎖に沿ってランダムに分布し、mとn
はm/nの比が20〜1,000の範囲となり、ペルフ
ルオロポリエーテルの粘度が10〜4,000cStと
なるような整数である。)これらのペルフルオロポリエ
ーテルは英国特許第1,104,482号公報に記載の
方法にしたがってヘキサフルオロプロペンの光酸化反応
によって、および英国特許第1,226,566号公報
に記載の方法にしたがって末端基を引き続き不活性基に
変換することによって得られる。
き、mは生成物の粘度が1群について上記した値の範囲
にあるようにする正の整数である)。これらの化合物は
米国特許第2,242,218号公報に記載の方法に従
うヘキサフルオロプロペンエポキシドのイオンオリゴマ
ー化および引き続くアシルフルオリド(COF)のフッ
素による処理により調製される。
である)。これらの生成物は米国特許第3,214,4
78号公報に記載の方法による、ヘキサフルオロプロペ
ンエポキシドのイオンテロマー化および引き続くアシル
フルオリドの光化学二量体化によって得られる。
−(C2F4O)n(CFXO)qA(式中、Aおよび
A′は互いに同じであるかまたは異なるものであり、−
CF3、−C2F5、−C3F7であることができ、X
は−F、−CF3であり、m、nおよびqは整数であり
0であることもできるが、それらはペルフルオロポリエ
ーテルの粘度が前記範囲となるようにするものであ
る)。これらの生成物は米国特許第3,665,041
号公報に記載の方法によってC3F6とC2F4との混
合物の光酸化および引き続くフッ素による処理によって
得られる。
O)q−CF3 (式中、qおよびpは互いに同じであるかまたは異なる
ものであり、p/qの比が0.1〜5であり、粘度が前
記の範囲になるようにする整数である)。これらのペル
フルオロポリエーテルは米国特許第3,715,378
号公報によるC2F4の光化学酸化の後に米国特許第
3,665,041号公報に記載の方法によって光酸化
生成物をフッ素で処理することによって調製される。
2O)m−A′ (式中、AおよびA′は互いに同じであるかまたは異な
るものであり、−C2F5、−C3F7であることがで
き、mは生成物粘度が前記の値の範囲になるようにする
整数である)。これらの生成物は、欧州特許第148,
482号公報によって得られる。
であり、−CF3、−C2F5であることができ、rは
生成物粘度が前記範囲の値となるような整数である)。
これらの生成物は米国特許第4,523,039号公報
にしたがって調製される。
なくとも8であり、RfはFまたはペルフルオロアルキ
ルである)。これらのペルフルオロポリエーテルはPC
T特許出願WO 87/00538号明細書に記載され
ている。
のベース流体としては、前記のものの外に、パラフィン
および/または芳香族鉱油、ポリオレフィン、シリコー
ンおよびフッ化シリコーン系流体およびポリホスファゼ
ンを挙げることができる。前記の1〜8の群のペルフル
オロポリエーテルはペルフルオロアルキル不活性末端基
を有し、蒸気圧が極めて低い液体であり、20℃での粘
度が一般的には50〜100,000cSt、好ましく
は100〜2,000cStである。式(I) の前記生成
物はこれらの流体に可溶性である。したがって、本発明
の目的は、前記式(I) のポリエーテル100〜0.1重
量%、好ましくは10〜0.5重量%と、前記群1〜8
の少なくとも1つに属するペルフルオロポリエーテル
(ベース流体)0〜99.9%、好ましくは90〜9
9.5重量%とを含んで成る組成物の耐摩耗性潤滑剤と
しての使用である。
り、本発明の範囲を制限するものではない。下記実施例
は、前記群1〜8のペルフルオロポリエーテルおよび/
または一般式(I) のフルオロポリエーテルを含んでなる
潤滑油の特性決定に関するものである。前記式(I) のペ
ルフルオロポリエーテルから成る、またはこれを含み或
いは含まないこれらの実施例の潤滑油は、混合潤滑が起
こる操作条件下で4ボール摩耗試験機を用いるASTM
D 4172B法によって、それらの耐摩耗性につい
て特性決定した。
固定して、評価する潤滑剤をコーティングした。これら
のボールと同じ型の4番目のボールをこれらのボールの
上に置いて3点で接触するようにし、所定の負荷を加え
て、所定時間回転させた。潤滑剤は所定の温度で温度調
節した。潤滑剤の挙動を、固定したボールの平均摩耗直
径に基づいて比較した。
ことができるプーリー系とから成っている。鋼製ボール
(直径0.5インチ)から成る上部試験片を含むスピン
ドルは、被動軸と一体になっている。容器中、回転する
ボールの付近に、前記のボールと直径および材質が同じ
更に3個のボールが配置され、潤滑剤中に固定され、浸
漬されている。下から上に加えられる可変負荷は、スピ
ンドルと一体になっているボールに対し下になっている
ボールを押す。負荷は水準装置によって加えられる。誘
導加熱装置によって容器の内部の潤滑部の温度を一定に
保つ。熱電対がその中に配置されている。所定の潤滑剤
温度に達し、所定の負荷を加え、回転の軸速度を選択し
たならば、試験を開始して、所定の時間行った。
ものである。 負荷: 40kg、 温度: 75℃、 回転速度: 1200rpm、 時間: 60分間。
製のボールで、直径が0.5インチであり、グレードが
25 EP(Extra Polish)のものを、最初にn−ヘキ
サン中(15分間)に、次いでデリフレン(Delifrene)
HP(トリクロムトリフルオロエタン)中(15分
間)に浸漬することによって洗浄および脱脂した後、最
後に乾燥空気で乾燥した。
ボールを取り出さずに、0.01mmの感度を有する顕
微鏡によってそれぞれのボールについて摩耗を測定し、
ハウジングから油を15分間滴らせることによって除去
し、特に摩耗部分をデリフレンHPで洗浄した後、それ
ぞれボールについて回転の結果表面に生じた摩耗の窪み
の2つの直径(一つの直径は回転の方向であり、他の直
径は前者に垂直な方向である)を測定し(6回測定)、
次いでこれらの値の平均を採り、平均摩耗直径(mm)
である試験の結果を得た。
F5またはC3F7、m/n=20)を有する群1に属
するペルフルオロポリエーテルをベース流体として用
い、様々な平均分子量を有する式
ルオロポリエーテルを添加剤として用いることによって
組成物を調製した。これらの組成物は、ベース流体を添
加剤と混合することによって調製した。それぞれのベー
ス流体と添加剤の特性、組成物中のそれらの量、および
それぞれの組成物に関する平均摩耗直径の値を、表1に
示す。
実施例1の添加剤についてだけ行った。平均摩耗直径は
0.65mmであった。
ス流体との混合物に対して6重量%の量で用いて、繰り
返した。平均摩耗直径は0.48mmであった。
た。組成物の特性および摩耗試験の結果を表2に示す。
て用いた群1のペルフルオロポリエーテルの耐摩耗性を
評価した。実測した平均摩耗直径はそれぞれ0.85、
0.78および0.73mmであった。
=15、AおよびA′は互いに同じであるかまたは異な
るものであり、−CF3および/または−C2F5およ
び/または−C3F7)を有し、20℃での動粘度が、
250cStであり、平均分子量が4,000であるも
の、および CF3O(CF2CF2O)p(CF2O)qCF3 (式中、p/q=1)であって動粘度が20℃で150
cStであり、平均分子量が7,850であるものと、
実施例1と同じ添加剤5重量%とからなる組成物の耐摩
耗性をそれぞれ測定した。2種類の組成物に対する摩耗
試験では、平均直径がそれぞれ0.53および0.70
mmとなった。
95重量%と、20℃での動粘度が80cStであり、
式 HOCH2−CF2−Rf−CF2−CH2OH を有する化合物97重量%と、式 HOOC−CF2−Rf−CF2−COOH (式中、Rf=平均分子量が2,000であり、構造が O(−CF2CF2O)n(CF2O)m であり、n/m=0.7であるペルフルオロポリエーテ
ル鎖)を有する化合物3重量%とから成る添加剤混合物
5重量%とから成る組成物の耐摩耗性を測定した。平均
摩耗直径は0.64mmであった。
体として用いたペルフルオロポリエーテル(それぞれ群
4および5)の耐摩耗性を評価した。平均摩耗直径は、
それぞれ0.90および0,92mmであった。
ある群5の型のペルフルオロポリエーテルに、式
ル用の通常の安定剤)2重量%を加えたもの、および同
じペルフルオロポリエーテルで添加剤を加えなかったも
のの耐摩耗性を測定した。第一の実施例では、平均摩耗
直径は1.52mmであり、第二の実施例では、平均摩
耗直径は0.94mmであった。
体97重量%と、式 NC−CF2−Rf−CF2−CN を有する化合物97重量%および式 HOOC−CF2−Rf−CF2−COOH (式中、Rf=平均分子量が2,000で、実施例15
に定義された構造を有するペルフルオロポリエーテル
鎖)を有する化合物3重量%からなる添加剤混合物3重
量%とを含んで成る組成物を調製した。この添加剤混合
物は、本実施例のペルフルオロポリエーテルに防錆性を
付与することができる混合物として、本出願人によるイ
タリヤ国特許出願第20,183 A/88号公報に記
載されている。得られた平均摩耗直径は、1.04mm
であった。
=CF2−COOH)を有し、平均分子量が約5,00
0の化合物を添加剤としてベース流体との混合物に対し
て2重量%の量で用いて、実施例1を繰り返した。平均
摩耗直径が0.69mmであった。
して用いている組成物の耐摩耗性を評価した。混合物に
対する添加剤2重量%および4重量%をベース流体と共
に含む組成物を評価したところ、平均摩耗直径は検討を
行った両添加剤濃度について0.49mmであった。
て調製したグリースであって、ベース流体として実施例
1〜5に記載した群1のペルフルオロポリエーテルであ
って動粘度が20℃で1,500cStのもの(66.
5重量%)と、添加剤として実施例1〜5に記載の添加
剤で、平均分子量が2,250のもの(3.5重量%)
と、増粘剤としてアルゴフロン(Algoflon)L206(本
出願人が製造)のようなポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)(30重量%)とを含むものの耐摩耗性を
測定した。平均摩耗直径は0.98mmであった。
て実施例23に用いた添加剤(70重量%)と増粘剤と
してPTFE型アルゴフロンL206(30重量%)を
用いることによってグリースを調製した。このグリース
について、耐摩耗性および平均摩耗直径(0.70m
m)を測定した。
3に用いたのと同じペルフルオロポリエーテル(67.
8%)と、添加剤として実施例15に記載したのと同じ
添加剤(2.2重量%)を含むグリースを調製した。こ
のグリースの配合のための増粘剤として、PTFE型ア
ルゴフロンL206を用いた。このようにして調製した
グリースについて行った摩耗試験から、平均直径の値
0.96mmが得られた。
ベース流体として実施例23と同じペルフルオロポリエ
ーテルを、また増粘剤としてPTFE型アルゴフロンL
206を含むものの耐摩耗性を測定した。平均摩耗直径
は1.4mmであった。
Claims (4)
- 【請求項1】 A. 一般式 【化1】 (式中、TおよびT′は互いに同じであるかまたは異な
るものであり、式−CF2X、−C2F4X、−C3F
6Xの不活性末端基、およびカルボン酸性および/また
はアルコール性および/またはケトン性および/または
アミド性および/またはアミン性および/またはアルコ
キシル性の基を含むフッ素化された反応性末端基であ
り、但しTとT′の少なくとも一方は前記反応性末端基
の一つであり、 X=F、Clであり、 m、n、s、およびpはポリエーテルの平均分子量が
1,000〜100,000になるような整数であり、
但しこれらの係数がいずれも0でないときには、s/p
は約10であり、s/nは0.5〜1.5の範囲であ
り、且つn/mは約10であり、nが0であるときに
は、s/pは約10であり、s/mは約20であり、s
とpが0であるときには、n/mは0.6〜2の範囲で
あり、前記反応性末端基は下記式を有するものから選択
されたものである。 【化2】 (式中、 R1およびR2は互いに同じであるかまたは異なるもの
であり、Hまたはアルキル、アルキルアリール、アリー
ル基であって、所望により−OH、ハロゲンのような置
換基を含むかまたはNと共にヘテロ環状基を形成するこ
とができ、これはO、S、Pのような他のヘテロ原子を
含むこともでき、 Aは第一級、第二級または第三級アミンまたはヘテロ環
状基であって所望によりO、S、Pのような他のヘテロ
原子を含むこともでき、 Y=−OCH3、−NH2、−NR1R2である)) を有するポリエーテル0.5〜10重量%と、 B. 下記の群1〜8の少なくとも一つに属するペルフ
ルオロポリエーテル99.5〜90重量%、とを含んで
成る耐摩耗性潤滑剤組成物。 【化3】 (式中、Xは−Fまたは−CF3であり、AおよびA′
は互いに同じであるかまたは異なるものであり、−CF
3、C2F5、C3F7であることができる。単位(C
F2CF(CF3)O)および(CFXO)はペルフル
オロポリエーテル鎖に沿ってランダムに分布し、mとn
はm/nの比が20〜1,000の範囲となり、ペルフ
ルオロポリエーテルの粘度が10〜4,000cStと
なるような整数である。) 【化4】 (式中、Bは−C2F5、−C3F7であることがで
き、mは生成物の粘度が1群について上記した値の範囲
にあるようにする正の整数である。) 【化5】 (式中、mは生成物の粘度が前記範囲となるような整数
である。) 4.A′O[CF2CF(CF3)O]m−(C2F4
O)n(CFXO)q−A(式中、AおよびA′は互い
に同じであるかまたは異なるものであり、−CF3、−
C2F5、−C3F7であることができ、Xは−F、−
CF3であり、m、nおよびqは整数であり0であるこ
ともできるが、それらはペルフルオロポリエーテルの粘
度が前記範囲となるようにするものである。) 5. CF3O(C2F4O)p(CF2O)q−CF
3 (式中、pおよびqは互いに同じであるかまたは異なる
ものであり、p/qの比が0.1〜5であり、粘度が前
記の範囲になるようにする整数である。) 6. AO−(CF2−CF2−CF2O)m−A′ (式中、AおよびA′は互いに同じであるかまたは異な
るものであり、−C2F5、−C3F7であることがで
き、mは生成物粘度が前記の値の範囲になるようにする
整数である。) 7. DO−(CF2−CF2O)rD′ (DおよびD′は互いに同じであるかまたは異なるもの
であり、−CF3、−C2F5であることができ、rは
生成物粘度が前記範囲の値となるような整数である。) 【化6】 (式中、R′fはペルフルオロアルキルであり、nは少
なくとも8であり、RfはFまたはペルフルオロアルキ
ルである。) - 【請求項2】 一般式(I) のポリエーテルの平均分子量
が2,000〜5,000である、請求項1に記載の組
成物。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の組成物と増粘
剤とを含んで成る耐摩耗性潤滑剤グリース組成物。 - 【請求項4】増粘剤がポリテトラフルオロエチレンから
成る、請求項3に記載の潤滑剤がグリース組成物。
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