JP7084794B2 - イオン液体、及び潤滑剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、イオン液体、及び潤滑剤組成物に関する。

低摩擦化によるエネルギー損失削減は、自動車分野をはじめ、あらゆる産業分野において重要である。例えば、自動車では全エネルギーの１割がエンジンの摩擦損失によるものであり燃費に直結する。燃費を向上することは、化石燃料消費の削減及び二酸化炭素排出量の削減にもつながる。

低摩擦化により燃費を向上する方法として、（ｉ）基油の低粘度化による流体潤滑領域の摩擦損失の低減、及び（ｉｉ）摩擦調整剤の開発と配合による境界領域の摩擦損失の低減がある。しかし、低粘度化は基油の低分子量を伴い蒸発しやすくなるので限界がある。

そこで、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）のような摩擦調整剤を用いた潤滑油組成物が提案されている（特許文献１参照）。しかし、ＭｏＤＴＣを用いることは、摩擦低減には有効であるが耐久性に乏しいという課題がある。

このような状況のため、熱安定性に優れ低摩擦化する潤滑剤を開発することは、機械の経済的運用と環境負荷の低減の観点から大いに期待されている。

イオン液体は、アニオンとカチオンの組合せからなり１００℃もしくは１５０℃以下の融点をもつものと定義される。低蒸気圧、高い熱安定性といったユニークな基本物性をもつため、潤滑剤への適用が検討されており、ガスターピンなどの２００℃を超える高温環境や宇宙等の高真空環境でも使用可能な潤滑剤として期待されている（非特許文献１及び２参照）。

また、イオン液体は構成元素にフッ素、リン、硫黄を含む場合が多い。これらの元素は一般的な極圧剤や摩耗低減剤にも含まれており、摩擦により化学反応を起こし反応膜を形成し高い境界潤滑機能を発揮することが期待される。非特許文献３、４には、鋼鉄同士の摩擦によりイオン液体のアニオン構造によるトライボ化学反応により最表面にフッ化鉄、及び硫化鉄の複合膜を形成し、良好な摩擦特性、及び耐摩耗性を発揮する旨が記載されている。

特許文献２には、アルミニウム（ＡＡ２０２４）と鋼鉄（１００Ｃｒ６）のボールオンディスク型摩擦試験において、ボレート系イオン液体〔ビス（マンデラト）ボレート、ビス（オキサラト）ボレート等をアニオンとするイオン液体〕は流通しているエンジンオイル（５Ｗ３０）を超える摩擦特性を示す旨が記載されている。また、非特許文献５には同じくボレート系イオン液体〔ビス（サリシレート）ボレートアニオン〕をＰＥＧに添加すると摩擦係数が低減される旨が記載されている。
ビス（オキサラト）ボレートやビス（マンデラト）ボレートをアニオンとするホスホニウム塩は低荷重条件下では優れた特性を示す。しかし、高荷重の摩擦条件で行うと、試験開始直後は低摩擦係数を示すものの、その後の摺動において摩擦係数が上昇してしまい、ごく短時間の低摩擦・低磨耗化にしか使えない。

一方で、自動車のエンジンオイルやギアの潤滑油等においては、高圧条件（高荷重条件）下で長期に渡って低摩擦性を示すことが求められている。

したがって、高荷重条件下でも低摩擦性を長く維持できる潤滑剤が求められているのが現状である。

特開２０１２－１９７３９３号公報 特許第５９２０９００号公報

Ｃｈｅｎｇｆｅｎｇ Ｙｅ， Ｗｅｉｍｉｎ Ｌｉｕ， Ｙｕｎａｘｉａ Ｃｈｅｎ ａｎｄ Ｌａｉｇｕｉ， "Ｒｏｏｍ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄ： ａ ｎｏｖｅｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ" Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．， ２００１，Ｐ．２２４４－２２４５ Ａｋｉｈｉｔｏ Ｓｕｚｕｋｉ， Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ Ｓｈｉｎｋａ， Ｍａｓａｂｕｍｉ Ｍａｓｕｋｏ， "Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ－ｂａｓｅｄ Ｒｏｏｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄｓ Ｕｎｄｅｒ Ｈｉｇｈ Ｖａｃｕｕｍ" Ｔｒｉｂｏｌ Ｌｅｔｔ（２００７） ２７ Ｐ．３０７－３１３ Ｑｉｍｉｎｇ Ｌｕ， Ｈａｉｚｈｏｎｇ Ｗａｎｇ， Ｃｈｅｎｇｆｅｎｇ Ｙｅ， Ｗｅｉｍｉｎ Ｌｉｕ ， Ｑｕｎｊｉ Ｘｕｅ "Ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄ １－ｅｔｈｙｌ－３－ｈｅｘｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ－ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｎｙｌ）－ｉｍｉｄｅ ａｓ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ ｆｏｒ ｓｔｅｅｌ－ｓｔｅｅｌ ｃｏｎｔａｃｔ" Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ３７ （２００４） ５４７－５５２ 上村秀人、千葉尊、久保朋生、七尾英孝、南一郎、森誠之"イミダゾリウム系イオン液体の潤滑特性とイオン構造の関係" トライボロジスト 第５１巻 第１１号（２００６） Ｐ．８２６－８３４ Ｒａｓｈｉ Ｇｕｓａｉｎ， Ｒａｇｈｕｖｉｒ Ｓｉｎｇｈ， Ｋ． Ｌ． Ｎ． Ｓｉｖａｋｕｍａｒ ａｎｄ Ｏｍ Ｐ． Ｋｈａｔｒｉ "Ｈａｌｏｇｅｎ－ｆｒｅｅ ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ／ａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｉｓ（ｓａｌｉｃｙｌａｔｏ）ｂｏｒａｔｅ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ ａｓ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ" ＲＳＣ Ａｄｖ．， ２０１４， ４， １２９３－１３０１

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、高荷重条件下でも低摩擦性を長く維持できるイオン液体、及び前記イオン液体を用いた潤滑剤組成物を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 下記一般式（Ａ）で表されるカチオン及び下記一般式（Ｂ）で表されるカチオンのいずれかと、下記一般式（Ｃ）で表されるアニオンとを有することを特徴とするイオン液体である。

ただし、前記一般式（Ａ）中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数４～１８のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（Ｂ）中、Ｒ^５、Ｒ^６、及びＲ^７は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。Ｒ^８は、直鎖若しくは分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基、又は－Ｃ_ｎＨ_２ｎ－ＯＨ（ｎは、１～２２の整数を表す）を表す。
ただし、前記一般式（Ｃ）中、Ｒ^９は、直鎖又は分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。Ｒ^１０は、水素原子、又は直鎖若しくは分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。
＜２＞ 前記一般式（Ｃ）で表されるアニオンが、下記一般式（Ｃ－１）で表されるアニオンである前記＜１＞に記載のイオン液体である。

ただし、前記一般式（Ｃ－１）中、Ｒ^９は、直鎖又は分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。
＜３＞ 前記一般式（Ｃ－１）で表されるアニオンが、下記構造式（Ｃ－２）で表されるアニオンである前記＜２＞に記載のイオン液体である。

＜４＞ 潤滑剤である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のイオン液体である。
＜５＞ 前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のイオン液体を含有することを特徴とする潤滑剤組成物である。
＜６＞ 更に基油を含有する前記＜５＞に記載の潤滑剤組成物である。
＜７＞ 前記基油が、ポリ－α－オレフィン、及びポリオールエステルの少なくともいずれかである前記＜６＞に記載の潤滑剤組成物である。

本発明によれば、高荷重条件下でも低摩擦性を長く維持できるイオン液体、及び前記イオン液体を用いた潤滑剤組成物を提供することができる。

図１は、実施例１及び２、並びに比較例１～５の物質の摩擦試験結果を表すグラフである。 図２は、実施例２及び３、並びに比較例１及び４の物質の摩擦試験結果を表すグラフである。 図３は、実施例１のイオン液体をベースオイルと混合した際の摩擦試験結果を表すグラフである。

（イオン液体）
本発明のイオン液体は、下記一般式（Ａ）で表されるカチオン及び下記一般式（Ｂ）で表されるカチオンのいずれかと、下記一般式（Ｃ）で表されるアニオンとを有する。

＜一般式（Ａ）で表されるカチオン＞

ただし、前記一般式（Ａ）中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数４～１８のアルキル基を表す。

前記炭素数４～１８のアルキル基としては、例えば、ｎ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基などが挙げられる。

前記一般式（Ａ）におけるＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４の組合せとしては、例えば、以下の組合せが挙げられる。
Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３が、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数４～１０のアルキル基であり、Ｒ^４が、直鎖又は分岐構造である炭素数１１～１８のアルキル基である組合せ。
また、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３が、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数４～８のアルキル基であり、Ｒ^４が、直鎖又は分岐構造である炭素数１２～１６のアルキル基である組合せが好ましい。

＜一般式（Ｂ）で表されるカチオン＞

ただし、前記一般式（Ｂ）中、Ｒ^５、Ｒ^６、及びＲ^７は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。Ｒ^８は、直鎖若しくは分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基、又は－Ｃ_ｎＨ_２ｎ－ＯＨ（ｎは、１～２２の整数を表す）を表す。

前記一般式（Ｂ）としては、例えば、下記一般式（Ｂ－１）などが挙げられる。

ただし、前記一般式（Ｂ）中、Ｒ^５、Ｒ^６、及びＲ^７は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。ｎは、１～２２の整数を表す。

前記炭素数１～２２の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、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘンエイコシル基、ドコシル基などが挙げられる。

ｎとしては、１～２２であり、１～１８が好ましく、２～１５がより好ましく、２～１０が更により好ましく、２～８が特に好ましい。
前記－Ｃ_ｎＨ_２ｎ－ＯＨ中の－Ｃ_ｎＨ_２ｎ－基は、直鎖構造であってもよいし、分岐構造であってもよい。

Ｒ^８における直鎖若しくは分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基としては、直鎖若しくは分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基が好ましく、直鎖若しくは分岐構造である炭素数１～１８のアルキル基がより好ましく、直鎖若しくは分岐構造である炭素数２～１０のアルキル基が更により好ましく、直鎖若しくは分岐構造である炭素数２～８のアルキル基が特に好ましい。

前記一般式（Ｂ）におけるＲ^５、Ｒ^６、及びＲ^７の組合せとしては、例えば、以下の組合せが挙げられる。
Ｒ^５、及びＲ^６が、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数１～１０のアルキル基であり、Ｒ^７が、直鎖又は分岐構造である炭素数１１～２２のアルキル基である組合せ。
また、Ｒ^５、及びＲ^６が、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数１～６のアルキル基であり、Ｒ^７が、直鎖又は分岐構造である炭素数１４～２２のアルキル基である組合せが好ましい。
また、Ｒ^５、及びＲ^６が、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数１～３のアルキル基であり、Ｒ^７が、直鎖又は分岐構造である炭素数１６～２０のアルキル基である組合せがより好ましい。

＜一般式（Ｃ）で表されるアニオン＞

ただし、前記一般式（Ｃ）中、Ｒ^９は、直鎖又は分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。Ｒ^１０は、水素原子、又は直鎖若しくは分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。

前記一般式（Ｃ）としては、例えば、下記一般式（Ｃ－１）などが挙げられる。

ただし、前記一般式（Ｃ－１）中、Ｒ^９は、直鎖又は分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。

前記アルキル基としては、炭素数１～２２であり、炭素数１～１５が好ましく、炭素数２～１０がより好ましく、炭素数３～９が更により好ましい。

前記炭素数１～２２の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、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘンエイコシル基、ドコシル基などが挙げられる。

前記一般式（Ｃ）で表されるアニオンとしては、下記構造式（Ｃ－２）で表されるアニオンが特に好ましい。

前記イオン液体は、高荷重条件下でも低摩擦性を長く維持できるため、それ自体で潤滑剤として使用することができる。

（潤滑剤組成物）
本発明の潤滑剤組成物は、本発明のイオン液体を少なくとも含有し、好ましくは基油を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。

＜イオン液体＞
前記潤滑剤組成物における前記イオン液体の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記基油に対して、０．１質量％以上１００質量％以下が好ましく、１質量％以上７０質量％以下がより好ましく、５質量％以上７０質量％以下がさらに好ましく、７質量％以上７０質量％以下が特に好ましい。

＜基油＞
前記基油（ベースオイル）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、植物油、鉱物油、合成炭化水素油、エステル系合成油、エーテル系合成油、グリコール系合成油などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、合成炭化水素油は汎用的なベースオイルである点、及びエステル系合成油は前記イオン液体を溶解しやすい点から、好ましい。

＜＜植物油＞＞
前記植物油としては、例えば、ナタネ油、大豆油、ひまし油、パーム油、ヒマワリ油、サフラワー油、とうもろこし油、メドウフォーム油、米ぬか油、オリーブ油、ホホバ油などが挙げられる。

＜＜鉱物油＞＞
前記鉱物油の種類は精製方法によって分類されるが、例えば、０．５～１０％のワックス分を含む鉱物油が挙げられる。好ましくは、流動点が低く、粘度指数の高い鉱物油が挙げられ、より具体的には、例えば、水素分解精製法により製造された高度精製油（主成分イソパラフィン）などが挙げられる。

＜＜合成炭化水素油＞＞
前記合成炭化水素油としては、例えば、ポリ－α－オレフィン（ＰＡＯ）、エチレン－α－オレフィン共重合体、ポリブテン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンなどが挙げられる。

前記ポリ－α－オレフィンとしては、例えば、炭素数８～１２のオレフィンの低分子量オリゴマーが挙げられる。このようなポリ－α－オレフィンは、例えば、チーグラー触媒、ルイス酸などを触媒としたカチオン重合、熱重合、ラジカル重合など、公知の方法によって製造することができる。

前記エチレン・α－オレフィン共重合体としては、例えば、エチレンとプロピレンとを、チーグラー触媒やメタロセン触媒などにより重合させて得られるエチレン・プロピレンオリゴマーが挙げられる。

前記アルキルベンゼン及び前記アルキルナフタレンとしては、例えば、炭素数６～１４のジアルキルベンゼン及びジアルキルナフタレンが挙げられ、このようなアルキルベンゼン及びアルキルナフタレンは、例えば、ベンゼン又はナフタレンと、オレフィン（線状オレフィン、分岐状オレフィン及びこれらの組み合わせ）とのフリーデルクラフトアルキル化反応によって製造することができる。

＜＜エステル系合成油＞＞
前記エステル系合成油としては、例えば、ジエステル、ポリオールエステル、芳香族エステルなどが挙げられる。

前記ジエステルは、例えば、二塩基酸とアルコールとから製造される、又はジオールと一塩基酸または酸混合物とから製造される合成油である。

前記ポリオールエステルは、例えば、多価アルコール〔ジオール、トリオール（例えば、トリメチロールプロパン）、テトラオール（例えば、ペンタエリスリトール）、ヘキサオール（例えば、ジペンタエリスリトール）など〕と一塩基酸または酸混合物とから製造される合成油である。
前記ポリオールエステルとしては、例えば、トリメチロールプロパントリヘプタノエート、トリメチロールプロパントリペラルゴナート、ペンタエリスリトールテトラヘプタノエート、ペンタエリスリトールテトラオレエートネオペンチルポリオールなどの脂肪族ポリオールエステルが挙げられる。

＜＜エーテル系合成油＞＞
前記エーテル系合成油としては、アルキルジフェニルエーテルなどが挙げられる。

＜＜グリコール系合成油＞＞
前記グリコール系合成油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。

＜その他の成分＞
前記その他の成分としては、例えば、固体潤滑剤、酸化防止剤、極圧剤、防錆剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤、油性剤などが挙げられる。

前記固体潤滑剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、セバシン酸ナトリウム、カーボンブラック、グラファイト、二硫化モリブデン、有機モリブデン、グラファイト、窒化ホウ素、窒化シランなどが挙げられる。

前記酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤〔例えば、２，６－ジ－ｔ－ブチル－４－メチルフェノール、４，４’－メチレンビス（２，６－ジ－ｔ－ブチルフェノール）等〕、アミン系酸化防止剤〔例えば、アルキルジフェニルアミン（アルキル基は炭素数４～２０のもの）、トリフェニルアミン、フェニル－α－ナフチルアミン、フェノチアジン、アルキル化フェニル－α－ナフチルアミン、フェニチアジン、アルキル化フェノチアジン等〕などが挙げられる。

前記極圧添加剤としては、例えば、リン系化合物（例えば、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステルアミン塩等）、硫黄系化合物（例えば、スルフィド類、ジスルフィド類等）、塩素系化合物（例えば、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル等）、金属有機化合物〔例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）等〕などが挙げられる。

前記防錆剤としては、例えば、脂肪酸、脂肪酸石けん、アルキルスルホン酸塩、脂肪酸アミン、酸化パラフィン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどが挙げられる。

前記腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾールやベンゾイミダゾール、チアジアゾールなどが挙げられる。

前記粘度指数向上剤としては、例えば、ポリメタクリレート、エチレン－プロピレン共重合体、ポリイソブチレン、ポリアルキルスチレン、スチレン－イソプレン共重合体水素化物などが挙げられる。

前記油性剤としては、例えば、脂肪酸、高級アルコール、多価アルコール、多価アルコールエステル、脂肪族エステル、脂肪族アミン、脂肪酸モノグリセライドなどが挙げられる。

前記潤滑剤組成物は、油系潤滑剤組成物であってもよいし、水系分散媒体中に潤滑剤が分散してなるエマルション型水溶性潤滑剤組成物であってもよい。

前記エマルション型水溶性潤滑剤組成物は、水系分散媒体中に上記した潤滑剤が公知の方法で分散されることにより調製される。

前記水系分散媒体としては、例えば、水（精製水）、アルコール、及びそれらの混合液などが挙げられる。

前記潤滑剤組成物は、各種産業分野において広範に用いることができ、具体的な用途としては、例えば、ギヤー油、作動油、エンジン油（２サイクルエンジン油、ガソリンエンジン油、ディーゼルエンジン油など）、グリース、切削油、研削油、打ち抜き油、絞り加工油、プレス油、引き抜き油、圧延油、鍛造油、摺動面油、電気絶縁油、タービン油、ギヤー油、エアーコンプレッサー油、圧縮機油、真空ポンプ油、軸受け油、熱媒体油、ミスト油、冷凍機油、ロックドリル油などが挙げられ、好ましくは、自動車または工業用に用いられるギヤー油、作動油、エンジン油、工業的に金属製品の加工において用いられる金属加工油、切削油、圧延油、チェーンソー油、さらには、グリースが挙げられる。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
＜ビス（２－ヒドロキシオクタノエート）ボレート・トリヘキシルテトラデシルホスホニウム塩の合成＞

冷却管、温度計、及び攪拌子を備えた２００ｍｌ三つ口フラスコ中に、ホウ酸（和光純薬工業工業株式会社製）１．２４ｇ（２０ｍｍｏｌ）、炭酸リチウム（和光純薬工業株式会社製）０．７４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、及び蒸留水１００ｇを入れ、均一になるまで攪拌した。その後、粉末状の２－ヒドロキシオクタン酸（東京化成工業株式会社製）６．４０ｇ（４０ｍｍｏｌ）を少しずつ先ほどの水溶液に加え、加えた後に６０℃で２時間攪拌することで、リチウムビス（２－ヒドロキシオクタノエート）ボレートの分散溶液を調製した。前記分散溶液を室温まで冷却後、前記分散溶液中にトリヘキシルテトラデシルホスホニウムブロミド（アルドリッチ社製）６．７７ｇを加え、１８時間常温にて攪拌した。反応終了後、塩化メチレン５０ｍＬを加え、有機層を水で１０回洗浄した。得られた有機層をエバポレートし、８０℃の真空オーブンで２４時間乾燥させ、淡褐色透明の目的イオン液体が９．６ｇ（収率９９％）で得られた。
合成後のサンプルは重ＤＭＳＯ中でＨ－ＮＭＲ（Ｐｒｏｔｏｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を測定し、３．９ｐｐｍ（ｍ，２Ｈ）， １．７～１．２ｐｐｍ（ｍ，６４Ｈ）， ０．８５ｐｐｍ（ｔ，１８Ｈ）となり、同溶媒中でのＢ－ＮＭＲ（Ｂｏｒｏｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）が１０．９ｐｐｍとなっていたことから目的イオン液体の構造を確認し、イオンクロマトグラフィーにより臭化物イオンが原料ホスホニウム塩に比べ１％未満と大幅に低減したことで合成を確認した。

（実施例２）
＜ビス（２－ヒドロキシオクタノエート）ボレート・ジメチルオクタデシル（６－ヒドロキシ）ヘキシルアンモニウム塩＞

冷却管、温度計、及び攪拌子を備えた１００ｍｌ三つ口フラスコに１－ブロモオクタデカン（東京化成工業株式会社製）１０．２ｇ（３０．６ｍｍｏｌ）、６－ジメチルアミノ－１－ヘキサノール（東京化成工業株式会社製）３．５８ｇ（２４．６ｍｍｏｌ）、及びアセトニトリル１４ｇ（和光純薬工業株式会社製）を入れ、８０度で６時間攪拌した。反応後、ヘキサン中にて再沈殿を行い、濾過し、さらに２回ヘキサンで洗浄し、４０度で１２時間減圧乾燥を行い、ジメチルオクタデシル（６－ヒドロキシ）ヘキシルアンモニウムの臭化物塩１１ｇを収率９２％で得た。
これを、実施例１と同様の条件で調製したリチウムビス（２－ヒドロキシオクタノエート）ボレートの分散溶液に、ボレートが１．２当量過剰になるように加え、同様の条件で塩交換反応・精製を行うことで、ビス（２－ヒドロキシオクタノエート）ボレート・ジメチルオクタデシル（６－ヒドロキシ）ヘキシルアンモニウム塩を収率９９％で得た。
合成後のサンプルは重ＤＭＳＯ中でＨ－ＮＭＲ（Ｐｒｏｔｏｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を測定し、３．９ｐｐｍ（ｍ，２Ｈ）， ３．２ｐｐｍ（ｍ，４Ｈ）， ２．９～３ｐｐｍ（ｓ，６Ｈ）， １．７～１．２ｐｐｍ（ｍ，６０Ｈ）， ０．８５ｐｐｍ（ｔ，９Ｈ）となり、同溶媒中でのＢ－ＮＭＲ（Ｂｏｒｏｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）が１０．９ｐｐｍとなっていたことから目的イオン液体の構造を確認した。

（実施例３）
＜ビス（２－ヒドロキシオクタノエート）ボレート・ジメチルヘキシルオクタデシルアンモニウム塩＞

冷却管、温度計、及び攪拌子を備えた１００ｍｌ三つ口フラスコに１－ブロモオクタデカン（東京化成工業株式会社製）４０．０ｇ、ジメチルヘキシルアミン（東京化成工業株式会社製）１２．９ｇ、及びアセトニトリル５３ｇ（和光純薬工業株式会社製）を入れ、８０度で３時間攪拌した。反応後、ヘキサン中にて再沈殿を行い、濾過し、さらに２回ヘキサンで洗浄し、５０度で１２時間減圧乾燥を行い、ジメチルオクタデシルヘキシルアンモニウムの臭化物塩３２．８ｇを収率７１％で得た。
冷却管、温度計、及び攪拌子を備えた２００ｍｌ三つ口フラスコ中にホウ酸（和光純薬工業株式会社製）１．５５ｇ、炭酸リチウム（和光純薬工業株式会社製）０．９２ｇ、及び蒸留水１００ｇを入れ、均一になるまで攪拌した。その後、粉末状の２－ヒドロキシエチルオクタン酸（東京化成工業株式会社製）８．０１ｇを少しずつ加え、加えた後に６０℃で２時間攪拌することで、リチウムビス（２－ヒドロキシオクタノエート）ボレートの分散溶液を調製した。
前記分散溶液を室温まで冷却後、前記分散溶液中に合成したジメチルオクタデシルヘキシルアンモニウムの臭化物塩９．２７ｇを加え、１８時間常温にて攪拌した。反応終了後、塩化メチレン５０ｍＬを加え、有機層を水で１０回洗浄した。得られた有機層をエバポレートし、８０℃の真空オーブンで１２時間乾燥させ、無色透明の目的イオン液体が１３．５ｇ（収率９５％）で得られた。
合成後のサンプルは重ＤＭＳＯ中でＨ－ＮＭＲ（Ｐｒｏｔｏｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を測定し、４．０～３．９ｐｐｍ（ｍ，２Ｈ）， ３．２ｐｐｍ（ｍ， ４Ｈ）， ３～２．９ｐｐｍ（ｓ，６Ｈ）， １．７～１．２ｐｐｍ（ｍ， ６０Ｈ）， ０．８５ｐｐｍ（ｍ， １２Ｈ）となっていたことから目的イオン液体の構造を確認した。さらにイオンクロマトグラフィーにより臭化物イオンが原料アンモニウム塩に比べ１％未満と大幅に低減したことで合成を確認した。

（比較例１）
＜ビス（オキサラト）ボレート・トリヘキシルテトラデシルホスホニウム＞
特許第５９２０９００号公報の実施例８を参照して、下記構造式で表されるビス（オキサラト）ボレート・トリヘキシルテトラデシルホスホニウムを合成した。

（比較例２）
＜ビス（マンデラト）ボレート・トリヘキシルテトラデシルホスホニウム＞
特許第５９２０９００号公報の実施例３を参照して、下記構造式で表されるビス（マンデラト）ボレート・トリヘキシルテトラデシルホスホニウムを合成した。

（比較例３）
＜１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムトリフルオロ（トリフルオロメチル）ボラート＞
下記構造式で表される１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムトリフルオロ（トリフルオロメチル）ボラート（東京化成工業株式会社製）を用いた。

（比較例４）
＜ＰＡＯ（ポリ－α－オレフィン）＞
ベースオイルである、エクソンモービル社製のＳｐｅｃｔｒａＳｙｎ Ｐｌｕｓ６〔ＰＡＯ（ポリ－α－オレフィン）を用いた。

（比較例５）
＜ＰＯＥ（ポリオールエステル）＞
ベースオイルである、ｏｌｅｏｎ社製のＲａｄｉａｌｕｂｅ ７３６４〔ＰＯＥ（ポリオールエステル）〕を用いた。

〔評価〕
実施例１～３、及び比較例１～５の物質を以下の試験に供した。

＜摩擦試験（高荷重条件）＞
高荷重での摩擦試験は、Ｏｐｔｉｍｏｌ社製振動摩擦試験機（商品名：ＳＲＶ５）を用いて行った。シリンダーオンディスクで行い、シリンダー（材質：ＳＵＪ２、φ１５ｍｍ ｔ２２ｍｍ）、ディスク（材質：ＳＵＪ２、φ２４ｍｍ）を用いた。摩擦試験条件は、荷重４００Ｎ（ヘルツ圧力：０．３ＧＰａ）、測定温度８０℃、摺動距離１，０００μｍ、振動数５０Ｈｚである。

結果を図１及び図２に示した。
カチオンがホスホニウム塩である実施例１を測定したところ、測定当初から低摩擦係数を示し、１，８００秒経過までの間、摩擦係数の上昇は見られなかった。
カチオンがヒドロキシル基を有するアンモニウム塩である実施例２を測定したところ、実施例１よりも低摩擦係数を示し、１，８００秒経過までの間、摩擦係数の上昇は見られなかった。
カチオンが４つのアルキル基を有するアンモニウム塩である実施例３を測定したところ、実施例１よりも低摩擦係数を示し、１，８００秒経過までの間、摩擦係数の上昇は見られなかった。
実施例１～３は、低摩擦化後の摩擦係数が安定していた。
また、実施例３は、実施例２よりも、試験開始後の短い時間で低摩擦化が起こった。
実施例１のボレート構造におけるヘキシル基をカルボニル基に代えた比較例１は、８００秒経過前においては、良好な低摩擦係数を示した。しかし、８００秒経過後では摩擦係数が実施例１～３を超えて大きく上昇した。すなわち、低摩擦の維持ができず、長期の使用には不向きであることが分かった。
実施例１のボレート構造におけるヘキシル基をフェニル基に代えた比較例２は、評価開始直後から摩擦係数が大きく、その状態を維持した。
一般的なイオン液体である比較例３は、比較例２同様に、価開始直後から摩擦係数が大きく、その状態を維持した。
ＰＡＯ（比較例４）は、比較例１～３よりも更に摩擦係数が大きかった。
一般的なベースオイルである比較例５のベースオイルを測定したところ、実施例１～３より大きな摩擦係数を示した。一方、比較例２、３とは同程度であった。
以上より、本発明のイオン液体は比較例２～３よりも低摩擦係数を示し、ベースオイルである比較例４及び５よりも低摩擦係数であり、ベースオイルに用いる低摩擦化のための潤滑剤として有用であることが分かった。
また、本発明のイオン液体は、比較例１のイオン液体と比較して、高荷重条件下において長期に渡り低摩擦係数を維持できることが分かった。

＜熱物性・溶解性＞
実施例１～３及び比較例１～３の物質の熱物性・溶解性等を表１に纏めた。
全ての物質は、室温で液体であり、その化学構造からイオン液体である。実施例１～３において、熱分解温度（５％重量減少温度）は全て２００℃以上であり、実用的な範囲である。また、一般的に、粘度は摩耗耐性と両立できる範囲で低いほど好ましい。本実施例は実用範囲内である。また、全ての実施例はベースオイルであるＰＯＥ（＝比較例５）に対し、溶解性を示し、さらに、実施例１はベースオイルＧｐＩに溶解性を示し、実施例３はベースオイルＧｐＩＶに溶解性を示した。

＊１：溶解性は、それぞれのベースオイル（ＰＯＥ、ＧｐＩ、ＧｐＩＶ）１００質量部に対して１質量部添加して評価した。「○」は溶解したことを示し、「×」は溶解しなかったことを示す。
＊２：ベースオイルＧｐＩ、ＧｐＩＶは、ＡＰＩ規格で定められたものである。
＊３：ベースオイルＧｐＩＶとして、ＳｐｅｃｔｒａＳｙｎ４（スペクトラシン４、エクソンモービル社）を使用した。

５％熱分解温度は、ＴＧ／ＤＴＡ測定により求めた。
ＴＧ／ＤＴＡ測定では、セイコーインスツルメント社製ＥＸＳＴＡＲ６０００を使用し、２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で空気中を導入しながら、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で３０℃－６００℃の温度範囲で測定を行った。

＜ＰＯＥへの添加＞
摩擦低減効果のあった実施例１のイオン液体を、ベースオイルである比較例５のオイルに混合し、摩擦係数の経時変化を評価した。結果を図３に示した。今回評価をした１０質量％～５０質量％％の範囲において、摩擦の低減効果が確認でき、かつ評価した１，８００秒までの間で、その効果を維持することが出来た。
なお、図３における１０質量％とは、ベースオイル９０質量部に対して実施例１のイオン液体を１０質量部添加したことを意味する。

本発明のイオン液体は、高荷重条件下でも低摩擦性を長く維持できることから、潤滑剤として好適に用いることができる。
また、本発明の潤滑剤組成物は、自動車分野、工業分野などの各種産業分野において広範用いることができる。

Claims (3)

1. 下記一般式（Ａ）で表されるカチオン及び下記一般式（Ｂ）で表されるカチオンのいずれかと、下記一般式（Ｃ－１）で表されるアニオンとを有するイオン液体を含有することを特徴とする潤滑剤組成物。
   

   

   ただし、前記一般式（Ａ）中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数４～１８のアルキル基を表す。
   ただし、前記一般式（Ｂ）中、Ｒ^５、Ｒ^６、及びＲ^７は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基を表す。Ｒ^８は、直鎖若しくは分岐構造である炭素数１～２２のアルキル基、又は－Ｃ_ｎＨ_２ｎ－ＯＨ（ｎは、１～２２の整数を表す）を表す。
   ただし、前記一般式（Ｃ－１）中、Ｒ^９は、直鎖又は分岐構造である炭素数３～９のアルキル基を表す。
2. 更に基油を含有する請求項１に記載の潤滑剤組成物。
3. 前記基油が、ポリ－α－オレフィン、及びポリオールエステルの少なくともいずれかである請求項２に記載の潤滑剤組成物。

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