JP7347494B2 - 潤滑剤溶液、潤滑剤塗膜付き基材の製造方法 - Google Patents
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Description
地球環境への影響が小さく、かつ潤滑剤の溶解性に優れる溶剤として、例えば1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zd)、1-クロロ-2,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233yd)等のハイドロクロロフルオロオレフィンが提案されている(特許文献1、2)。
一方、フッ素系の潤滑剤として、ペルフルオロポリエーテル鎖を有する含フッ素エーテル化合物が知られている。
そこで本発明は、地球環境への影響が小さく、上記含フッ素エーテル化合物の溶解性に優れた溶剤組成物を用いて、均一な塗膜を形成できる潤滑剤溶液、および潤滑剤塗膜付き基材の製造方法の提供を目的とする。
ペルフルオロポリエーテル鎖を有し、両末端にCF3基を有する含フッ素エーテル化合物であって、上記ペルフルオロポリエーテル鎖が分岐構造を有さない含フッ素エーテル化合物と、を含む潤滑剤溶液。
[2]上記溶剤組成物の全量に対するハイドロクロロフルオロオレフィンの含有割合が70~99質量%であり、上記溶剤組成物の全量に対する1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン、ノナフルオロブチルメチルエーテル、ノナフルオロブチルエチルエーテルおよび3-メトキシ-4-トリフルオロメチル-1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタンの合計の含有割合が1~30質量%である、[1]に記載の潤滑剤溶液。
[3]上記ハイドロクロロフルオロオレフィンが、1-クロロ-2,3,3-トリフルオロプロペン、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、1-クロロ-2,3,3,4,4,5,5-ヘプタフルオロ-1-ペンテンおよび1,3-ジクロロ-2,3,3-トリフルオロプロペンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、[1]または[2]に記載の潤滑剤溶液。
[4]上記含フッ素エーテル化合物が下記式(I)で表される化合物である、[1]~[3]のいずれかに記載の潤滑剤溶液。
Z1-Y-X-Z2・・・(I)
Xは*-(CF2O)k-(C2F4O)l-(C3F6O)m-(C4F8O)n-k,l,m,nはそれぞれ0~200の整数であり、k+l+m+nは5~200である。なお、*はY側の結合位置を表す。
Yは単結合または酸素原子であり、Z1はフッ素原子または炭素数1~3のペルフルオロアルキル基であって、Z1がフッ素原子である場合にはYは単結合である。Z2は炭素数1~3のペルフルオロアルキル基である。
[5]上記式(I)で表される化合物が式(I-a)または式(I-b)で表される化合物である、[4]に記載の潤滑剤溶液。
F-(C3F6O)p-C2F5・・・(I-a)
式(I-a)中、pは10~60の整数である。
CF3O-(CF2O)q(CF2CF2O)r-CF3・・・(I-b)
式(I-b)中、q+r=40~180、q/r=0.5~2である。
[6]上記潤滑剤溶液の全量に対する前記含フッ素エーテル化合物の含有割合が0.1~50質量%である、[1]~[5]のいずれかに記載の潤滑剤溶液。
[7][1]~[6]のいずれかに記載の潤滑剤溶液を基材に塗布した後、溶剤組成物を蒸発させて、基材の表面に含フッ素エーテル化合物の塗膜を形成させる、潤滑剤塗膜付き基材の製造方法。
[8]前記溶剤組成物を20~100℃の温度で蒸発させる、[7]に記載の製造方法。
本発明の潤滑剤塗膜付き基材の製造方法は、地球環境への影響が小さく、均一な潤滑剤塗膜を有する潤滑剤塗膜付き基材を製造できる。
本発明の潤滑剤溶液は、ハイドロクロロフルオロオレフィンと、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン、ノナフルオロブチルメチルエーテル、ノナフルオロブチルエチルエーテルおよび3-メトキシ-4-トリフルオロメチル-1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタンからなる群(以下、これらを総称して溶剤(B)ともいう。)から選ばれる少なくとも1種とを含む溶剤組成物と、ペルフルオロポリエーテル鎖を有し、両末端にCF3基を有する含フッ素エーテル化合物であって、ペルフルオロポリエーテル鎖が分岐構造を有さない含フッ素エーテル化合物(以下、含フッ素エーテル化合物(A)ともいう。)と、を含む。
本発明の潤滑剤溶液は、含フッ素エーテル化合物(A)を含む。含フッ素エーテル化合物は液体であっても固体であってもよいが、通常は液体のものを用いる。
含フッ素エーテル化合物(A)としては、下記式(I)で表される化合物が好ましい。Z1-Y-X-Z2・・・(I)
Xは*-(CF2O)k-(C2F4O)l-(C3F6O)m-(C4F8O)n-k,l,m,nはそれぞれ0~200の整数であり、k+l+m+nは5~200である。なお、*はY側の結合位置を表す。
Yは単結合または酸素原子であり、Z1はフッ素原子または炭素数1~3のペルフルオロアルキル基であって、Z1がフッ素原子である場合にはYは単結合である。Z2は炭素数1~3のペルフルオロアルキル基である。
なお、Xの各繰り返し単位は、ブロック、交互、ランダムのいずれで存在していてもよい。
F-(C3F6O)p-C2F5・・・(I-a)
式(I-a)中、pは10~60の整数である。
CF3O-(CF2O)q(CF2CF2O)r-CF3・・・(I-b)
式(I-b)中、q+r=40~180、q/r=0.5~2である。
化合物(I-b)の市販品としては、フォンブリンM潤滑剤であるM03、M07、M15、M30、M60、M100(ソルベイスペシャリティーポリマーズ社製)等が挙げられる。
含フッ素エーテル化合物(A)の含有割合が上記範囲内であれば、含フッ素エーテル化合物(A)の塗膜の厚さを適正範囲に調整しやすい。
本発明で用いる溶剤組成物は、HCFOと、溶剤(B)とを含む。本発明で用いる溶剤組成物は、HCFO、溶剤(B)以外の成分を本発明の効果を損なわない範囲で含んでいてもよい。
HCFOは、炭素-炭素原子間に二重結合を有するオレフィンであるため、大気中での寿命が短く、地球温暖化係数(GWP)が小さい。本発明の潤滑剤溶液は、HCFOを含むことで、地球環境への影響が小さい。
HCFOの具体例としては、1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HCFO-1224yd)、2-クロロ-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HCFO-1224xe)、1-クロロ-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HCFO-1224zb)、2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233xf)、1-クロロ-2,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233yd)、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zd)、1-クロロ-1,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zb)、2-クロロ-1,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233xe)、2-クロロ-1,1,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233xc)、3-クロロ-1,2,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233ye)、3-クロロ-1,1,2-トリフルオロプロペン(HCFO-1233yc)、1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1223xd)、2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO-1232xf)、1,2,3-トリクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO-1222xd)、2,3-ジクロロ-1,1-ジフルオロプロペン(HCFO-1232xc)、2,3,3-トリクロロ-3-フルオロプロペン(HCFO-1231xf)、1,3-ジクロロ-2,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1223yd)、1-クロロ-2,3,3,4,4,5,5-ヘプタフルオロ-1-ペンテン(HCFO-1437dycc)等が挙げられる。
例えば、HCFOとして1233zdを用いる場合、1233zd(Z)と1233zd(E)の質量比(1233zd(Z)/1233zd(E))は、95/5~100/0であることが好ましい。
例えば、HCFOとして1233ydを用いる場合、1233yd(Z)と1233yd(E)の質量比(1233yd(Z)/1233yd(E))は、90/10~100/0であることが好ましい。
例えば、HCFOとして1437dyccを用いる場合、1437dycc(Z)と1437dycc(E)の質量比(1437dycc(Z)/1437dycc(E))は、95/5~100/0であることが好ましい。
本発明で用いる溶剤組成物の全量に対するHCFOの含有割合は、70~99質量%であることが好ましく、75~98質量%がより好ましく、80~97質量%がさらに好ましい。
溶剤(B)は、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン、ノナフルオロブチルメチルエーテル、ノナフルオロブチルエチルエーテル、3-メトキシ-4-トリフルオロメチル-1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタンである。溶剤(B)として上記のうち1種の化合物を用いてもよく、2種以上の化合物を組合せて用いてもよい。本発明の潤滑剤溶液が溶剤(B)を含むことで、含フッ素エーテル化合物(A)の溶解性が向上する。
HCFO、溶剤(B)以外の成分の好ましい例としては、炭化水素類(ただしHFC類は除く)、アルコール類、ケトン類、エーテル類(ただしHFE類は除く)、エステル類、クロロカーボン類、HFC類、HFE類(ただし、溶剤(B)を除く)等が挙げられる。
炭化水素類としては、n-ペンタン、2-メチルブタン、n-ヘキサン、2-メチルペンタン、2,2-ジメチルブタン、2,3-ジメチルブタン、n-ヘプタン、2-メチルヘキサン、3-メチルヘキサン、2,4-ジメチルペンタン、n-オクタン、2-メチルヘプタン、3-メチルヘプタン、4-メチルヘプタン、2,2-ジメチルヘキサン、2,5-ジメチルヘキサン、3,3-ジメチルヘキサン、2-メチル-3-エチルペンタン、3-メチル-3-エチルペンタン、2,3,3-トリメチルペンタン、2,3,4-トリメチルペンタン、2,2,3-トリメチルペンタン、2-メチルヘプタン、2,2,4-トリメチルペンタン、n-ノナン、2,2,5-トリメチルヘキサン、n-デカン、n-ドデカン、2-メチル-2-ブテン、1-ペンテン、2-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ビシクロヘキサン、シクロヘキセン、α-ピネン、ジペンテン、デカリン、テトラリン、アミルナフタレン等が挙げられ、n-ペンタン、シクロペンタン、n-ヘキサン、シクロヘキサン、n-ヘプタンが好ましい。
アルコール類としては、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、1-エチル-1-プロパノール、2-メチル-1-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、3-メチル-2-ブタノール、ネオペンチルアルコール、1-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-エチル-1-ブタノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、1-ノナノール、3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノール、1-デカノール、1-ウンデカノール、1-ドデカノール、アリルアルコール、プロパルギルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、1-メチルシクロヘキサノール、2-メチルシクロヘキサノール、3-メチルシクロヘキサノール、4-メチルシクロヘキサノール、α-テルピネオール、2,6-ジメチル-4-ヘプタノール、ノニルアルコール、テトラデシルアルコール等が挙げられ、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが好ましい。
ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、2-ペンタノン、3-ペンタノン、2-ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、ジイソブチルケトン、メシチルオキシド、ホロン、2-オクタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、イソホロン、2,4-ペンタンジオン、2,5-ヘキサンジオン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン等が挙げられ、アセトン、メチルエチルケトンが好ましい。
エーテル類としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、アニソール、フェネトール、メチルアニソール、フラン、メチルフラン、テトラヒドロフラン等が挙げられ、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフランが好ましい。
エステル類としては、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸ペンチル、酢酸メトキシブチル、酢酸sec-ヘキシル、酢酸2-エチルブチル、酢酸2-エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ベンジル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸ブチル、イソ酪酸イソブチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、安息香酸ベンジル、γ-ブチロラクトン、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジブチル、シュウ酸ジペンチル、マロン酸ジエチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、酒石酸ジブチル、クエン酸トリブチル、セバシン酸ジブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル等が挙げられ、酢酸メチル、酢酸エチルが好ましい。
クロロカーボン類としては、塩化メチレン、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、1,1,1,2-テトラクロロエタン、1,1,2,2-テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、1,1-ジクロロエチレン、cis-1,2-ジクロロエチレン、trans-1,2-ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、1,2-ジクロロプロパン等が挙げられ、塩化メチレン、trans-1,2-ジクロロエチレン、トリクロロエチレンがより好ましい。
HFC類としては、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタン、1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロヘキサン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン等が挙げられ、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタン、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロヘキサン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサンが好ましい。
潤滑剤溶液の全量に対する溶剤組成物の含有割合は、50~99.9質量%であることが好ましく、60~99.9質量%であることがより好ましく、70~99.9質量%であることがより好ましい。
溶剤組成物の全量に対するHCFOと溶剤(B)との合計量の割合は、本発明の効果を発現できる点から80~100質量%が好ましく、90~100質量%がより好ましく、95~100質量%がさらに好ましい。
本発明の潤滑剤塗膜付き基材の製造方法は、本発明の潤滑剤溶液を基材に塗布した後、溶剤組成物を蒸発させて、基材の表面に含フッ素エーテル化合物(A)の塗膜を形成させる。
潤滑剤溶液の塗布方法としては、例えば刷毛による塗布、スプレーによる塗布、基材を潤滑剤溶液に浸漬することによる塗布等が挙げられる。基材に塗布する際、本発明の潤滑剤溶液をそのまま用いてもよいし、溶媒でさらに希釈したものを用いてもよい。
蒸発方法としては、例えば風乾、加熱による乾燥等が挙げられる。乾燥温度は20~100℃が好ましい。
本発明の潤滑剤塗膜付き基材の製造方法は、地球環境への影響が小さく、上記含フッ素エーテル化合物(A)の溶解性に優れた溶剤組成物を用いているため、均一な潤滑剤塗膜を形成できる。
撹拌機、ジムロート冷却器を設置した0.2リットル四つ口フラスコに、448occcの100.7g、相間移動触媒としてのテトラ-n-ブチルアンモニウムブロミド(TBAB)の1.0gを入れ、フラスコを10℃に冷却した。反応温度を10℃に維持し、34質量%水酸化カリウム(KOH)水溶液の153.9gを30分かけて滴下した。その後、38時間撹拌を続けた。得られた反応液を有機相と水相に二相分離し、有機相を回収した。
回収した有機相を精製して、純度99.5%の1437dycc(Z)と1437dycc(E)の異性体混合物を78.6g得た。なお、異性体混合物中の1437dycc(Z)と1437dycc(E)の質量比(1437dycc(Z)/1437dycc(E))は、99/1であった。
1233ydは、国際公開第2018/092780号に記載の方法で製造した、1233yd(Z)と1233yd(E)の質量比が95/5の異性体混合物を用いた。
以下、含フッ素エーテル化合物(A)の溶解性試験について説明する。例2~5、7~18、20~27、29~45は実施例であり、例1、6、19、28は比較例である。 含フッ素エーテル化合物(A)および溶剤組成物を、室温(25℃)で所定の割合で混合し、潤滑剤溶液を調製した。評価に供した潤滑剤溶液の詳細を表1および表2に示す。なお、表1および表2に示す含フッ素エーテル化合物(A)、HCFO、溶剤(B)は以下の通りである。また、表1および表2における含フッ素エーテル化合物(A)の割合は、潤滑剤溶液の全量に対する含フッ素エーテル化合物(A)の含有割合のことである。
fоmblin M03:フォンブリンM潤滑剤M03(ソルベイスペシャリティーポリマーズ社製)fоmblin M15:フォンブリンM潤滑剤M15(ソルベイスペシャリティーポリマーズ社製)
1437dycc:1437dycc(Z)と1437dycc(E)の質量比(1437dycc(Z)/1437dycc(E)が99/1の異性体混合物
1233zd(Z):「1233Z」(セントラル硝子社製)
AC-2000:「AC-2000」(AGC株式会社製)
AC-6000:「AC-6000」(AGC株式会社製)
HFE-7100:「Novec7100」(3M社製)
HFE-7200:「Novec7200」(3M社製)
鉄製の板にアルミニウムを蒸着させたアルミニウム蒸着板の表面に、例11の潤滑剤溶液を平均厚さ約0.4mmで塗布し、25℃(室温)の条件下で風乾することによって、アルミニウム蒸着板の表面に潤滑剤塗膜を形成した。潤滑剤塗膜を目視で観察したところ、ムラなく均一に塗布できていた。
なお、2019年2月27日に出願された日本特許出願2019-034417号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (7)
- ハイドロクロロフルオロオレフィンと、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン、ノナフルオロブチルメチルエーテル、ノナフルオロブチルエチルエーテルおよび3-メトキシ-4-トリフルオロメチル-1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを含む溶剤組成物と、
ペルフルオロポリエーテル鎖を有し、両末端にCF3基を有する含フッ素エーテル化合物であって、前記ペルフルオロポリエーテル鎖が分岐構造を有さない含フッ素エーテル化合物と、を含み、
前記ハイドロクロロフルオロオレフィンが、1-クロロ-2,3,3-トリフルオロプロペン、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、1-クロロ-2,3,3,4,4,5,5-ヘプタフルオロ-1-ペンテン、1,3-ジクロロ-2,3,3-トリフルオロプロペンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、潤滑剤溶液。 - 前記溶剤組成物の全量に対する前記ハイドロクロロフルオロオレフィンの含有割合が70~99質量%であり、前記溶剤組成物の全量に対する1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン、ノナフルオロブチルメチルエーテル、ノナフルオロブチルエチルエーテルおよび3-メトキシ-4-トリフルオロメチル-1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタンの合計の含有割合が1~30質量%である、請求項1に記載の潤滑剤溶液。
- 前記含フッ素エーテル化合物が下記式(I)で表される化合物である、請求項1または2に記載の潤滑剤溶液。
Z1-Y-X-Z2・・・(I)
Xは*-(CF2O)k-(C2F4O)l-(C3F6O)m-(C4F8O)n-k,l,m,nはそれぞれ0~200の整数であり、k+l+m+nは5~200である。
なお、*はY側の結合位置を表す。
Yは単結合または酸素原子であり、Z1はフッ素原子または炭素数1~3のペルフルオロアルキル基であって、Z1がフッ素原子である場合にはYは単結合である。Z2は炭素数1~3のペルフルオロアルキル基である。 - 前記式(I)で表される化合物が下記式(I-a)または下記式(I-b)で表される化合物である、請求項3に記載の潤滑剤溶液。
F-(C3F6O)p-C2F5・・・(I-a)
式(I-a)中、pは10~60の整数である。
CF3O-(CF2O)q(CF2CF2O)r-CF3・・・(I-b)
式(I-b)中、q+r=40~180、q/r=0.5~2である。 - 前記潤滑剤溶液の全量に対する前記含フッ素エーテル化合物の含有割合が0.1~50質量%である、請求項1~4のいずれか一項に記載の潤滑剤溶液。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の潤滑剤溶液を基材に塗布した後、前記溶剤組成物を蒸発させて、前記基材の表面に前記含フッ素エーテル化合物の塗膜を形成させる、潤滑剤塗膜付き基材の製造方法。
- 前記溶剤組成物を20~100℃の温度で蒸発させる、請求項6に記載の製造方法。
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