WO2015129400A1 - 潤滑剤組成物 - Google Patents

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WO2015129400A1
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児玉 邦彦
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富士フイルム株式会社
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    • C10N2030/08Resistance to extreme temperature

Definitions

  • the present invention relates to a lubricant composition. More specifically, the present invention relates to a lubricant composition containing a condensate having a specific structure and excellent in lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure.
  • Lubricants generally contain base oil and various additives.
  • Base oils include mineral oils obtained from crude oils, chemically synthesized ester oils, fluorine oils, polyalphaolefin oils, and the like.
  • ester oils are suitably used for jet aircraft, automobile engine oils, greases, and the like because of their low pour point, high viscosity index, high flash point, good lubricity, and biodegradability.
  • ester oil monoester obtained from reaction of aliphatic monocarboxylic acid and monohydric alcohol; diester obtained from reaction of aliphatic dibasic acid and monohydric alcohol; polyhydric alcohol and aliphatic carboxylic acid;
  • Various esters are disclosed (Patent Documents 1 to 9), such as esters obtained from the above reaction; and complex esters obtained from the reaction with polyols, polybasic acids, and aliphatic monocarboxylic acids.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a lubricant composition having excellent lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure.
  • a lubricant composition containing a condensate obtained by condensing a specific alcohol and a carboxylic acid is good even under severe conditions such as high temperature and / or high pressure. It has been found that it exhibits lubricity and can be suitably used as a low-friction lubricating oil or lubricating oil additive. That is, the said subject is solved by this invention of the following structures.
  • a lubricant composition obtained by adding alkylene oxide to at least one of hydroxyl groups of a trihydric or higher polyhydric alcohol, and a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 Or a condensate A in which at least one of a precursor of a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2, a monovalent carboxylic acid a3, a monovalent carboxylic acid a3 precursor and a monohydric
  • the alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol is trimethylolpropane, trimethylolethane, ditrimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, dipentaerythritol. It is preferable that an alkylene oxide is added to at least one hydroxyl group of at least one selected from [3]
  • the alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol is a hydroxyl group possessed by the trihydric or higher polyhydric alcohol. It is preferable that an independent alkylene oxide is added to all of these.
  • the monovalent carboxylic acid a3 preferably has 8 or more carbon atoms.
  • the monovalent carboxylic acid a3 preferably has a branched alkyl group.
  • the monohydric alcohol a4 preferably has a branched alkyl group.
  • the monohydric alcohol a4 preferably has an alkyleneoxy structure.
  • the lubricant composition according to any one of [1] to [8], wherein the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 or the precursor of the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 is a carbon number. It is preferable that it is 36 or more.
  • the condensate A described above has a structure derived from an alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol.
  • the structure derived from the precursor of the acid a2 or the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 is converted to the monovalent carboxylic acid a3 or the monovalent carboxylic acid via the structure derived from the alkylene oxide adduct a1 of the trihydric or higher polyhydric alcohol.
  • the condensate A is preferably a polymer.
  • the above-mentioned condensate A is preferably contained in an amount of 0.01 to 20% by mass in the entire lubricant composition.
  • the ratio of the condensate A described above is 0.1 to 20% by mass relative to the total lubricant composition, The ratio is preferably 70 to 99.9% by mass, and the ratio of the above-mentioned condensate A and other components other than the medium is preferably 0 to 29.9% by mass.
  • the medium is preferably at least one selected from mineral oil, polyolefin oil, ester oil, and ether oil.
  • the lubricant composition according to [13] or [14], wherein the component other than the condensate A and the medium has at least one of zinc, molybdenum, sulfur, and phosphorus as a constituent element It is preferable that
  • a lubricant composition having excellent lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure.
  • a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
  • the condensate refers to a reaction product obtained by a condensation reaction.
  • the reaction mixture refers to a composition obtained by reaction.
  • the “reaction mixture of condensation” refers to a composition obtained by a condensation reaction.
  • the condensation reaction mixture is a mixture of various condensates (including condensate A) such as polyesters, ester oligomers and low molecular weight esters obtained by condensation reaction of raw materials described later, unreacted alcohol raw materials, and carboxylic acid raw materials. May be included.
  • various condensates including condensate A
  • condensate A such as polyesters, ester oligomers and low molecular weight esters obtained by condensation reaction of raw materials described later, unreacted alcohol raw materials, and carboxylic acid raw materials. May be included.
  • the lubricant composition of the present invention comprises an alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol obtained by adding an alkylene oxide to at least one hydroxyl group of a trihydric or higher polyhydric alcohol, and a dihydric or higher polyhydric alcohol. At least one of the polyvalent carboxylic acid a2 or the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 and at least one of the monovalent carboxylic acid a3, the monovalent carboxylic acid a3 precursor, and the monohydric alcohol a4 is condensed. Condensate A is contained. Because of having such a configuration, the lubricant composition of the present invention is excellent in lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure.
  • An alkylene oxide is present in at least one of hydroxyl groups of the trihydric or higher polyhydric alcohol, which is a component used in the condensation reaction for obtaining the condensate A.
  • An alkylene oxide adduct a1 (hereinafter, also referred to as component (a1)) of a trihydric or higher polyhydric alcohol formed by addition will be described.
  • the trihydric or higher polyhydric alcohol is a compound containing three or more alcoholic hydroxyl groups and / or phenolic hydroxyl groups in the molecule, preferably a compound containing three or more alcoholic hydroxyl groups, A compound having 6 is more preferable.
  • a preferable trihydric or higher polyhydric alcohol is an alcohol represented by the following general formula (a1-1).
  • Formula (a1-1) In general formula (a1-1), Z represents an m1-valent linking group, and m1 represents an integer of 3 or more.
  • the alcohol represented by the general formula (a1-1) is an m1-valent alcohol.
  • Z is an m1-valent linking group.
  • Z means a polyhydric alcohol mother nucleus formed by removing m1 hydroxyl groups from an m1-valent alcohol.
  • Z is an m1-valent linking group containing at least one trivalent or higher linking group.
  • the trivalent or higher valent linking group is not particularly limited, and preferred examples thereof include a trivalent linking group containing a tertiary carbon atom and a quaternary carbon atom.
  • the trivalent linking group containing a tertiary carbon atom preferably has the following structure, and R c in the following structure represents a hydrogen atom or a substituent.
  • a quaternary carbon atom has the following structure: Z is preferably an alkylene group, an arylene group, and a plurality of these are a single bond or a divalent linking group (preferably —O—, —C ( ⁇ ) O—, —OC ( ⁇ ) O—, —S—, — SO 2 —, —C ( ⁇ O) —, —C ( ⁇ O) NR b — (R b : H, alkyl group, aryl group)) or a trivalent or higher linking group, and It is an m1-valent linking group containing at least one trivalent or higher linking group. Other substituents may be present on the divalent linking group.
  • Preferred Z is a residue obtained by removing a hydroxyl group from preferred examples of a trihydric or higher polyhydric alcohol described later.
  • M1 is an integer of 3 or more, preferably 3 to 6, and more preferably 3 or 4.
  • trihydric or higher polyhydric alcohol examples include glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,3-pentanetriol, 1,2,4-pentane.
  • Triol 2-methyl-1,2,3-propanetriol, 2-methyl-2,3,4-butanetriol, 2-ethyl-1,2,3-butanetriol, 2,3,4-pentanetriol, 3-methylpentane-1,3,5-triol, 2,4-dimethyl-2,3,4-pentanetriol, 2,3,4-hexanetriol, 4-propyl-3,4,5-heptanetriol, Trivalent alcohols such as 1,3,5-cyclohexanetriol, pentamethylglycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,2,3,4-butanetetra , Pentaerythritol, diglycerin, sorbitan, ribose, arabinose, xylose, ly
  • trimethylolethane trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, ditrimethylolethane, ditrimethylolpropane, di or tripentaerythritol are particularly preferable.
  • the alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol is a compound formed by adding an alkylene oxide to at least one hydroxyl group of a trihydric or higher polyhydric alcohol.
  • the added alkylene oxide ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide and a plurality of combinations thereof are preferable, and ethylene oxide and propylene oxide are more preferable.
  • the alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol is preferably formed by adding an independent alkylene oxide to all hydroxyl groups of the trihydric or higher polyhydric alcohol.
  • the number of added alkylene oxides is preferably 3 to 200 on average in the alkylene oxide adduct a1 of a polyhydric alcohol having a valence of 3 or more, and more preferably 6 to 100.
  • the alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol preferably has an average of 6 or more alkyleneoxy repeating units in the molecule from the viewpoint of lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure. More preferable addition number of alkylene oxide is an average of 1 to 20 times, more preferably 2 to 10 times the number of hydroxyl groups of a trihydric or higher polyhydric alcohol, particularly preferably. The number is 3-7 times.
  • the alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol is preferably a compound represented by the following general formula (a1-2).
  • Formula (a1-2) In general formula (a1-2), Z represents an m1-valent linking group, m1 represents an integer of 3 or more, R 11 represents an alkylene group, and n1 represents an integer of 1 to 100.
  • Z and m1 in the general formula (a1-2) have the same meanings as Z and m1 in the general formula (a1-1).
  • Preferred Z is a residue obtained by removing a hydroxyl group from a preferred example of a trihydric or higher polyhydric alcohol.
  • R 11 is an alkylene group, preferably an ethylene group, a propylene group or a butylene group, more preferably an ethylene group or a propylene group.
  • a plurality of R 11 may be the same or different.
  • n1 is 1 to 100, preferably 1 to 20, more preferably 2 to 10, and particularly preferably 3 to 7.
  • a plurality of n1 may be the same or different.
  • (A2) Divalent or higher polyvalent carboxylic acid or polyvalent carboxylic acid precursor
  • the precursor of carboxylic acid a2 (hereinafter also referred to as component (a2)) will be described.
  • the precursor of the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 or the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 is a compound having two or more carboxyl groups or carboxylic acid precursor structures, preferably a carboxyl group or carboxylic acid precursor.
  • the precursor represents a group capable of reacting with an alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol or an alcohol of a monohydric alcohol a4 to form an ester bond.
  • a carboxylic acid halide or a carboxylic acid ester preferably Methyl ester, ethyl ester
  • carboxylic acid anhydride preferably succinic anhydride
  • carboxylic acid and other acids preferably sulfonic acid such as methanesulfonic acid and toluenesulfonic acid, substituted carboxylic acid such as trifluoroacetic acid
  • Anhydrides are preferred.
  • the carboxyl group in the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 molecule is linked by a chain or cyclic divalent or higher aliphatic hydrocarbon or aromatic hydrocarbon.
  • One or more carbon atoms not adjacent to each other of the carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon or aromatic hydrocarbon linking group may be substituted with oxygen atoms.
  • the number of carbon atoms of the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 is preferably 4 or more, preferably 10 or more, more preferably 18 or more, still more preferably 22 or more, and 26 or more. Is particularly preferable, and it is particularly preferable that it is 36 or more.
  • the number of carbon atoms of the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 is preferably 70 or less, more preferably 66 or less, and even more preferably 59 or less.
  • the carbon number of the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 represents the carbon number including the carbon atoms constituting the carboxyl group.
  • divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 examples include terephthalic acid, phthalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, and dodecanedione.
  • Acid trimellitic acid, dimer acid (dimer of unsaturated carboxylic acid having 18 carbon atoms), hydrogenated dimer acid, trimer acid (trimer of unsaturated carboxylic acid having 18 carbon atoms), carbon number 22 dimers (for example, erucic acid dimer) of unsaturated carboxylic acid.
  • dimer acid dimer acid hydrogenated substance, trimer acid, dimer of unsaturated carboxylic acid having 22 carbon atoms, lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure, and base oil
  • dimer acid, a hydrogenated dimer acid, and a dimer of unsaturated carboxylic acid having 22 carbon atoms are more preferable.
  • the dimer acid is an aliphatic or alicyclic dicarboxylic acid produced by dimerization of an unsaturated fatty acid (usually 18 carbon atoms) by polymerization or Diels-Alder reaction (in addition to most dimers, Many of them contain trimers, monomers and the like of several mol%), and among them, those whose main components are trimers are defined as trimer acids.
  • dimer acid or trimer acid Tsunodim (registered trademark) 205, 216, 228, and 395 manufactured by Tsukino Food Industry Co., Ltd. can be exemplified as dimer acid, and tunodim 345 and the like can be exemplified as trimer acid.
  • products of Cognis and Unikema may be used.
  • divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 and the precursor of the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 that can be used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • a monovalent carboxylic acid or monovalent carboxylic acid precursor A monovalent carboxylic acid a3 or a precursor of a monovalent carboxylic acid a3 which is a component used in the condensation reaction for obtaining the condensate A (hereinafter referred to as (a3) (Also referred to as component).
  • Examples of the monovalent carboxylic acid a3 or the precursor of the monovalent carboxylic acid a3 in the present invention include aliphatic carboxylic acids, aromatic carboxylic acids and their carboxylic acid precursor structures, and aliphatic carboxylic acids and their carboxylic acid precursors.
  • a body structure is preferred.
  • the number of carbon atoms of the monovalent carboxylic acid a3 or the precursor of the monovalent carboxylic acid a3 is preferably 5 or more, and 8 or more is the lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure. It is more preferable from the viewpoint, and it is particularly preferable that the number of carbon atoms is 9 or more.
  • the monovalent carboxylic acid a3 or the precursor of the monovalent carboxylic acid a3 preferably has a branched alkyl group from the viewpoint of lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure.
  • More preferable monovalent carboxylic acid a3 or a precursor of monovalent carboxylic acid a3 is an aliphatic monovalent carboxylic acid or a monovalent carboxylic acid precursor having 9 or more carbon atoms and having a branched alkyl group, or carbon. It is an aliphatic monovalent carboxylic acid or a precursor of a monovalent carboxylic acid having a linear or branched alkyl group of several 13 or more.
  • the precursor represents a group capable of reacting with an alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol or an alcohol of a monohydric alcohol a4 to form an ester bond.
  • a carboxylic acid halide or a carboxylic acid ester (preferably Methyl ester, ethyl ester), carboxylic acid anhydride, and mixed anhydrides of carboxylic acid and other acids (preferably sulfonic acid such as methanesulfonic acid and toluenesulfonic acid, substituted carboxylic acid such as trifluoroacetic acid) are preferable.
  • carboxylic acid halide or a carboxylic acid ester preferably Methyl ester, ethyl ester
  • carboxylic acid anhydride preferably mixed anhydrides of carboxylic acid and other acids (preferably sulfonic acid such as methanesulfonic acid and toluenesulfonic acid, substituted carboxylic acid such as trifluoroacetic acid) are preferable.
  • the precursor is also included in the detailed description of the monovalent carboxylic acid a3.
  • preferable monovalent carboxylic acid a3 include linear alkyl groups such as butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, stearic acid, dodecanoic acid, lauric acid, tetradecanoic acid, and behenic acid.
  • branched alkyl group such as monovalent carboxylic acid having 2,3,4,8,10,10-hexamethylundecane-5-carboxylic acid, 2-ethylhexanoic acid, 2-heptylundecanoic acid (isostearic acid)
  • unsaturated fatty acids such as monovalent carboxylic acid, oleic acid, linoleic acid, erucic acid, and monomeric acid.
  • stearic acid, 2-ethylhexanoic acid, 2-heptylundecanoic acid (isostearic acid) are preferable, and 2- More preferred is heptyl undecanoic acid (isostearic acid).
  • the monohydric alcohol a4 (hereinafter also referred to as the component (a4)), which is a component used in the condensation reaction for obtaining the condensate A, will be described.
  • the monohydric alcohol a4 is a compound containing one hydroxyl group in one molecule.
  • the monohydric alcohol a4 is represented by R—OH.
  • R is a monovalent aliphatic, alicyclic or aromatic ring group, and one or more carbon atoms which are not adjacent to each other in R may be substituted with an oxygen atom.
  • R preferably has 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, particularly preferably 8 or more, and even more preferably 10 or more.
  • the monohydric alcohol a4 preferably has a branched alkyl group from the viewpoint of lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure.
  • the monohydric alcohol a4 preferably has an alkyleneoxy structure from the viewpoint of lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure. More preferably, the monohydric alcohol a4 has an alkyl group having 10 or more carbon atoms and / or has a branched alkyl group and / or has an alkyleneoxy structure.
  • Examples of the monohydric alcohol a4 suitable for the present invention include butanol, isobutanol, pentanol, propanol, hexanol, 2-ethylhexanol, heptanol, octanol, decanol, dodecanol, hexadecanol, octadecanol, 2-heptylun Examples include decanol, eicosadecanol, phytosterol, isostearyl alcohol, stearol, cetol, behenol, or alkylene oxide adducts (compounds having an alkyleneoxy structure) of these monohydric alcohols.
  • the monohydric alcohol a4 used in the present invention preferably has an alkyleneoxy structure, and more preferably is represented by the following general formula (3).
  • General formula (3)
  • Ra represents an alkyl group which may have a substituent, a cycloalkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or a substituent.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group part of the alkyl group which may have a substituent represented by Ra is preferably 2 to 25, more preferably 4 to 22, and more preferably 6 to 20. Is more preferable, and 8 to 18 is preferable.
  • the alkyl group represented by R a may be linear or branched, but branching is preferred from the viewpoint of lubricity under severe conditions such as high temperature and / or high pressure, and When used as an additive, it is preferable from the viewpoint of solubility.
  • R a may be a cycloalkyl group which may have a substituent.
  • the carbon number of the alkenyl group part of the alkenyl group which may have a substituent represented by Ra is preferably 3 to 22, more preferably 4 to 18, and more preferably 8 to 18. Is more preferable.
  • the alkyl group represented by R a may be linear, branched or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the aryl group part of the aryl group or heteroaryl group which may have a substituent represented by R a is preferably 6-17, and more preferably 6-12.
  • Examples of the aryl group represented by Ra include a phenyl group and a naphthyl group, and among them, a phenyl group is particularly preferable.
  • Examples of the heteroaryl group represented by Ra include imidazolyl, pyridyl, quinolyl, furyl, thienyl, benzoxazolyl, indolyl, benzimidazolyl, benzthiazolyl, carbazolyl, azepinyl Can be illustrated.
  • the hetero atom contained in the heteroaryl group is preferably an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom, and more preferably an oxygen atom.
  • Ra is an alkyl group which may have a substituent.
  • R a may have include a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, all of which are linear or branched, propyl, butyl, Pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, heneicosyl, docosyl, tricosyl, or tetracosyl); alkenyl having 2 to 35 carbon atoms Groups (eg, propenyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, heptenyl, octenyl, nonenyl,
  • substituents may further have one or more substituents.
  • substituents include alkoxy groups, alkoxycarbonyl groups, halogen atoms, ether groups, alkylcarbonyl groups, cyano groups. Group, thioether group, sulfoxide group, sulfonyl group, amide group and the like.
  • X a1 and X a2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the preferred range of the alkyl group represented by X a1 and X a2 is the same as the preferred range of the alkyl group portion of the alkyl group which may have a substituent represented by R a .
  • na1 represents an integer of 2 to 4, more preferably an integer of 2 or 3, and still more preferably 2.
  • Na2 represents an integer of 1 to 20, more preferably an integer of 1 to 15, more preferably an integer of 1 to 10, and particularly preferably an integer of 1 to 7.
  • the number of carbon atoms of the monohydric alcohol represented by the general formula (3) is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, particularly preferably 8 or more, and further preferably 10 or more. preferable.
  • components other than the components (a1) to (a4) may be further condensed.
  • examples of such components include dihydric alcohols (preferably aliphatic dihydric alcohols having 2 to 50 carbon atoms) and monovalent or other-valent amines that can be condensed with carboxylic acid to form an amide bond.
  • the condensate A may be a pure substance composed of one kind of compound or a mixture of two or more kinds of compounds.
  • a structure derived from an alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol is derived from a structure derived from a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 or a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 precursor.
  • a pure substance or a mixture containing a structure (a2-a1-a3) bonded to the structure derived from the monovalent carboxylic acid a3 or the precursor of the monovalent carboxylic acid a3 is preferable.
  • the condensate A has a polymer structure in which a plurality of the same or different structures including the above structure (a1-a2-a4) and / or the above structure (a2-a1-a3) are connected (in this specification, the polymer structure is (Including oligomer structure) is preferably formed. That is, the condensate A is preferably a polymer.
  • a condensate in which a plurality of the same or different structures including the above structure (a1-a2-a4) and / or the above structure (a2-a1-a3) are linked to form a polymer structure is further converted into a polyvalent or higher polyvalent
  • a structure in which two or more structures derived from an alkylene oxide adduct a1 of alcohol are bonded via a structure derived from a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 or a precursor of a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 (a1-a2 -A1) may be contained in part of the polymer structure.
  • the condensate A having such a structure can be synthesized by the production method shown below.
  • the condensate A is an alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol obtained by adding an alkylene oxide to at least one hydroxyl group of a polyhydric alcohol of at least a trihydric or higher, and a divalent or higher polyvalent carboxylic acid. Obtained by carrying out a condensation reaction between the acid a2 or the precursor of the divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2, and at least one of the monovalent carboxylic acid a3, the monovalent carboxylic acid a3 precursor and the monohydric alcohol a4. It is done.
  • the charging ratio in conducting the condensation reaction it is preferable to condense at least the components (a1) to (a4) at a molar ratio of carboxyl group / hydroxyl group of all carboxylic acids and all alcohols at 2/1 to 1/2. More preferably, the molar ratio is 1.5 / 1 to 1 / 1.5, still more preferably 1/1 to 1 / 1.3, and particularly preferably 1/1 to 1 / 1.2.
  • the alcohol is used in excess, the acid value of the condensate can be lowered, and damage to the member can be suppressed when used as a lubricant.
  • the ratio of component (a2) / component (a3) in the total carboxylic acid is preferably 1/0 to 1/20 in terms of the molar ratio of carboxyl groups.
  • the ratio of the component (a2) / (a3) is preferably 1.5 / 1 to 1/10, more preferably 1/1 to 1/5, in terms of the molar ratio of carboxyl groups.
  • the ratio of component (a1) / component (a4) in all alcohols is preferably 1/0 to 1/20 in terms of the molar ratio of hydroxyl groups.
  • the ratio of the (a1) component / (a4) component is preferably 1.5 / 1 to 1/10, more preferably 1.5 / 1 to 1/2, in terms of the molar ratio of hydroxyl groups.
  • the component (a3) and the component (a4) used in the production of the condensate A are not 0 simultaneously.
  • Condensate A is obtained by subjecting the mixture charged as described above to a condensation reaction in the presence of a catalyst or a condensing agent or without a catalyst. In the condensation, it is desirable to heat or to make an appropriate amount of a solvent azeotropic with water or a low molecular alcohol. Thereby, the reaction proceeds smoothly without coloring the product.
  • This solvent is preferably a hydrocarbon solvent having a boiling point of 100 to 200 ° C., more preferably a hydrocarbon solvent having a boiling point of 100 to 170 ° C., and most preferably a hydrocarbon solvent having a boiling point of 110 to 160 ° C. Examples of these solvents include toluene, xylene, mesitylene and the like.
  • the addition amount is preferably 1 to 25% by mass, more preferably 2 to 20% by mass, particularly preferably 3 to 15% by mass, and also preferably 5 to 12% by mass with respect to the total amount of raw materials.
  • the reaction is carried out at a liquid temperature of 120 to 250 ° C., preferably 130 to 230 ° C., more preferably 150 to 230 ° C., and particularly preferably 170 to 230 ° C.
  • a solvent containing water or a low molecular alcohol is azeotroped, cooled at the cooling site, and separated into a liquid. This water may be removed.
  • the reaction may be performed at a higher temperature.
  • the reaction time since the theoretically generated water amount is calculated from the number of moles charged, it is preferable to carry out the reaction until the water amount is obtained, but it is difficult to complete the reaction completely. Even when the reaction is terminated when the theoretical water generation amount is 60 to 90%, the resulting lubricant composition containing the condensate A has good lubricity.
  • the reaction time is 1 to 24 hours, preferably 3 to 18 hours, more preferably 5 to 18 hours, and most preferably 6 to 15 hours.
  • condensate A in which all of a1, a2, and a3 and / or a4 have reacted, other condensates other than condensate A (for example, only a1 and a2 only) May also be included, such as a condensate obtained by reacting only a1 and a3, a condensate obtained by reacting only a2 and a4, and the like.
  • the kinematic viscosity of the condensate A at 40 ° C. is preferably 50 to 2000 mm 2 / s.
  • the kinematic viscosity at 40 ° C. of the condensate A is preferably 50 mm 2 / s or more, more preferably 70 mm 2 / s or more, and further preferably 100 mm 2 / s or more.
  • the kinematic viscosity at 40 ° C. of the condensate A is preferably 2000 mm 2 / s or less, more preferably 1500 mm 2 / s or less, and further preferably 1000 mm 2 / s or less.
  • the coefficient of friction of the composition can be kept low, thereby improving the lubricity.
  • the kinematic viscosity at 40 ° C. of the condensate A is specifically a value measured in a constant temperature water bath at 40.0 ° C. using an Ubbelohde viscometer.
  • the molecular weight of the condensate A is preferably 1000 to 100,000, more preferably 2000 to 20000, and still more preferably 3000 to 10,000 in terms of weight average molecular weight in terms of standard polystyrene using gel permeation chromatography (GPC). By setting the molecular weight within an appropriate range, good lubricating characteristics can be obtained with low viscosity.
  • the polystyrene-converted weight average molecular weight of the condensate A is specifically a value measured under the following conditions. "HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation)" apparatus.
  • the columns are “TSKgel, SuperHZM-H (manufactured by Tosoh Corporation, 4.6 mm ID ⁇ 15 cm)”, “TSKgel, SuperHZ4000 (manufactured by Tosoh Corporation, 4.6 mmID ⁇ 15 cm)”, TSKgel, SuperHZ2000 (Tosoh Corporation) 3 ", 4.6 mm ID x 15 cm)” was used.
  • unreacted COOH may remain in the condensate A, or OH may exist, but when OH and COOH remain, the hydroxyl value and acid value increase, depending on the application. May not be preferred. In such a case, OH and COOH can be eliminated by separate acylation and / or esterification treatment, and the hydroxyl value and acid value can be reduced.
  • the ratio of the unreacted OH group of the condensate A can be determined by measuring 13 C-NMR. In the use of the lubricant, the residual ratio of OH groups in the condensate A is preferably 0 to 40%, more preferably 0 to 35%, and further preferably 0 to 30%.
  • the acid value of the condensate A (mg number of KOH required to neutralize 1 g of the sample) is preferably 0 to 50 mg KOH, and more preferably 0 to 30 mg KOH. 0 to 20 mg KOH is more preferable. However, it is not limited to this range. In this specification, the acid value of the condensate A (the number of mg of KOH required to neutralize 1 g of the sample) was specifically the value measured according to the JIS K2501 method.
  • the present invention relates to a lubricant composition containing at least condensate A.
  • condensate A other condensation reaction mixture other than condensate A and various additives and / or media can be added to the lubricant composition of the present invention.
  • the other condensation reaction mixture other than the condensate A is an addition of an alkylene oxide of a trihydric or higher polyhydric alcohol obtained by adding an alkylene oxide to at least one of hydroxyl groups of the polyhydric alcohol of a trihydric or higher valence.
  • At least one of a product a1, a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 or a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2, a monovalent carboxylic acid a3, a monovalent carboxylic acid a3 precursor and a monohydric alcohol a4 It refers to components other than the condensate A in the condensation reaction mixture obtained when a condensation reaction with one kind is performed. Examples of other reaction mixtures other than the condensate A include other condensates other than the condensate A. Condensate A is preferably 0.01 to 100% by mass, more preferably 0.01 to 20% by mass, particularly preferably 0.05 to 5% by mass, and 0.1 to 3% by mass in the total lubricant composition. Is more particularly preferred.
  • Condensate A exhibits good lubricating properties only by adding a small amount to the medium.
  • the ratio of the condensate A is 0.1 to 20% by mass
  • the ratio of the medium is 70 to 99.9% by mass
  • the condensate is based on the total lubricant composition.
  • a lubricant composition in which the ratio of components other than A and the medium is 0 to 29.9% by mass.
  • the preferable range of the ratio of the “condensation reaction mixture” to the lubricant composition of the present invention is the same as the preferable range of the ratio of the condensate A to the lubricant composition of the present invention. That is, in this case, as a preferred embodiment of the lubricant composition of the present invention, the proportion of the condensation reaction mixture is 0.1 to 20% by mass, the proportion of the medium is 70 to 99.9% by mass, and other than the condensation reaction mixture medium.
  • the lubricant composition has a ratio of other components of 0 to 29.9% by mass. Examples of other condensation reaction mixtures other than the condensate A include other condensates other than the condensate A.
  • additives include, for example, antiwear agents, viscosity index improvers (preferably polyalkyl (meth) acrylate, alkyl (meth) acrylate- (meth) acrylate copolymer having a polar group) ), Antioxidant (preferably phenol compound, amine compound), detergent (preferably Ca sulfonate, Ca phenate, Mg sulfonate, Ca salicylate, (boric acid modified) succinimide, succinate), dispersant, flow
  • antiwear agents preferably polyalkyl (meth) acrylate, alkyl (meth) acrylate- (meth) acrylate copolymer having a polar group
  • Antioxidant preferably phenol compound, amine compound
  • detergent preferably Ca sulfonate, Ca phenate, Mg sulfonate, Ca salicylate, (boric acid modified) succinimide, succinate
  • dispersant flow
  • agents curing agents, corrosion inhibitors, seal matching agents, anti
  • Preferred compounds as components other than the condensate A and the medium, that is, preferred additives to the lubricant composition of the present invention are compounds having at least one of zinc, molybdenum, sulfur and phosphorus. Such compounds have functions such as friction modifiers, antiwear agents, and antioxidants.
  • the compound having at least one of zinc, molybdenum, sulfur and phosphorus as a constituent element means a compound which may contain zinc, molybdenum, sulfur and phosphorus in any state. Specific examples include compounds containing zinc, molybdenum, sulfur, and phosphorus as simple substances (oxidation number 0), ions, complexes, and the like. Examples of such compounds include organic molybdenum compounds, inorganic molybdenum compounds, organic zinc compounds, phosphoric acid derivatives, and organic sulfur compounds. Of these, organic molybdenum compounds and organic zinc compounds are preferred.
  • the compound having at least one of zinc, molybdenum, sulfur and phosphorus as a constituent element only one kind may be added to the lubricant composition of the present invention. It may be added to the agent composition.
  • an organic molybdenum compound, an inorganic molybdenum compound, an organic zinc compound It is preferable to combine two or more of phosphoric acid derivatives and organic sulfur compounds, and it is more preferable to combine organic molybdenum compounds and organic zinc compounds.
  • organic molybdenum compound used as an additive in the lubricant composition
  • organic molybdenum compounds containing phosphorus such as molybdenum dithiophosphate (sometimes referred to as MoDTP).
  • organic molybdenum compound containing sulfur such as molybdenum dithiocarbamate (sometimes referred to as MoDTC) can be given.
  • organic molybdenum compound containing sulfur examples include sulfurized oxymolybdenum-N, N-di-octyldithiocarbamate (C 8 -Mo (DTC)), sulfurized oxymolybdenum-N, N-di-tridecyldithiocarbamate ( C 16 -Mo (DTC) and the like are preferable.
  • Examples of other organic molybdenum compounds containing sulfur include complexes with inorganic molybdenum compounds.
  • examples of the inorganic molybdenum compound used in the organic molybdenum compound that is a complex of an inorganic molybdenum compound and a sulfur-containing organic compound include molybdenum oxides such as molybdenum dioxide and molybdenum trioxide, orthomolybdic acid, paramolybdic acid, and (poly) sulfurization.
  • Molybdic acid such as molybdic acid, metal salts of these molybdic acids, molybdate such as ammonium salt, molybdenum disulfide, molybdenum trisulfide, molybdenum pentasulfide, molybdenum sulfide such as polysulfide molybdenum, molybdenum sulfide, molybdenum sulfide Examples thereof include metal salts or amine salts, and molybdenum halides such as molybdenum chloride.
  • Examples of the sulfur-containing organic compound used in the organic molybdenum compound that is a complex of an inorganic molybdenum compound and a sulfur-containing organic compound include alkyl (thio) xanthate, thiadiazole, mercaptothiadiazole, thiocarbonate, and tetrahydrocarbyl thiuram disulfide. Bis (di (thio) hydrocarbyl dithiophosphonate) disulfide, organic (poly) sulfide, sulfurized ester and the like.
  • Examples of other organic molybdenum compounds containing sulfur include complexes of sulfur-containing molybdenum compounds such as molybdenum sulfide and sulfurized molybdenum acid with alkenyl succinimides.
  • organic molybdenum compound an organic molybdenum compound that does not contain phosphorus or sulfur as a constituent element can be used.
  • organic molybdenum compounds that do not contain phosphorus or sulfur as constituent elements include molybdenum-amine complexes, molybdenum-succinimide complexes, molybdenum salts of organic acids, and molybdenum salts of alcohols. Amine complexes, molybdenum salts of organic acids and molybdenum salts of alcohols are preferred.
  • the inorganic molybdenum compound used as an additive in the lubricant composition is the same as that exemplified as the inorganic molybdenum compound used for the organic molybdenum compound that is a complex of the inorganic molybdenum compound and the sulfur-containing organic compound.
  • ZDTP zinc dithiophosphate
  • Q 1 , Q 2 , Q 3 and Q 4 may be the same or different, and are each independently isopropyl group, butyl group, isobutyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, hexyl.
  • An alkyl group having 8 to 20 carbon atoms such as a group, heptyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, mistyl group, palmityl group, stearyl group, etc.
  • zinc dithiophosphate represented by the general formula (4) examples include zinc n-butyl-n-pentyldithiophosphate (C 4 / C 5 ZnDTP) and zinc di-2-ethylhexyldithiophosphate (C 8 ZnDTP).
  • zinc isopropyl-1-ethylbutyldithiophosphate (C 3 / C 6 ZnDTP) is preferable.
  • the content thereof is preferably 10 to 1000 ppm, preferably 50 to 800 ppm, based on the total mass of the lubricant composition. Is more preferable, and 100 to 600 ppm is more preferable. Further, when an organic zinc compound is used, the content thereof is preferably 0.01 to 5% by mass and preferably 0.01 to 3% by mass with respect to the total mass of the lubricant composition. Is more preferable, and 0.01 to 1% by mass is still more preferable.
  • the stability of the lubricant composition can be increased, and the high temperature and / or Lubricity under severe conditions such as high pressure can be improved, and more excellent lubrication performance and wear suppression ability can be exhibited.
  • mineral oil for example, mineral oil, fat compound, polyolefin oil (for example, polyalphaolefin), silicone oil, perfluoropolyether oil, ester oil (for example, aromatic ester oil, monovalent fatty acid ester, divalent fatty acid diester, polyol) Ester lubricating oil) and one or more selected from diphenyl ether derivatives.
  • the “medium” means all the media generally called “fluid liquids”. However, it is not necessary to be liquid at room temperature or the temperature used, and any form of material such as solid and gel can be used in addition to liquid. There is no restriction
  • the kinematic viscosity at 40 ° C. of the medium is preferably from 1 ⁇ 500mm 2 / s, more preferably 1.5 ⁇ 200mm 2 / s, 2 ⁇ 50mm 2 / s is more preferable.
  • the viscosity index of the medium is preferably 90 or more, more preferably 105 or more, and still more preferably 110 or more. Moreover, it is preferable that it is 160 or less.
  • the viscosity index in the present invention means a viscosity index measured according to JIS K 2283-1993.
  • the lubricant composition of the present invention preferably has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 2000 mm 2 / s or less, more preferably 1000 mm 2 / s or less, and further preferably 200 mm 2 / s or less. 50 mm 2 / s or less is particularly preferable. Viscosity needs to be adjusted to an appropriate viscosity depending on the usage environment.
  • the kinematic viscosity at 40 ° C. of the lubricant composition is specifically a value measured in a constant temperature water bath at 40.0 ° C. using an Ubbelohde viscometer.
  • the constituent elements are preferably composed only of carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen, and more preferably composed only of carbon, hydrogen and oxygen.
  • various materials that are composed only of carbon, hydrogen, and oxygen as oil used as the oily medium By combining these, it is possible to prepare a lubricant composition whose constituent elements consist only of carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen.
  • the current lubricating oil usually contains phosphorus, sulfur and heavy metals.
  • Lubricating oil used in a two-stroke engine that also burns lubricating oil together with fuel does not include phosphorus and heavy metals in consideration of environmental impact, but sulfur is included in about half of the lubricating oil used in a four-stroke engine. Yes.
  • the lubricant composition of the present invention can be prepared by adding the condensate A in an oily medium or an aqueous medium and dissolving and / or dispersing it. Dissolution and / or dispersion may be performed under heating.
  • the lubricant composition of the present invention is useful as a lubricant. That is, the present invention also relates to a lubricant composition including the above-described condensate A or the above-described lubricant composition.
  • the lubricant composition of the present invention can be supplied, for example, between two sliding surfaces and used to reduce friction.
  • the lubricant composition of the present invention can form a film on the sliding surface.
  • the material of the sliding surface in steel, specifically, carbon steel for machine structure, alloy steel for structural machinery such as nickel chrome steel, nickel chrome molybdenum steel, chrome steel, chrome molybdenum steel, aluminum chrome molybdenum steel, Examples include stainless steel and multi-aged steel.
  • various metals other than steel, or inorganic or organic materials other than metals are widely used.
  • inorganic or organic materials other than metals include various plastics, ceramics, carbon, etc., and mixtures thereof.
  • examples of the metal material other than steel include cast iron, copper / copper-lead / aluminum alloy, castings thereof, and white metal.
  • the lubricant composition of the present invention can be used for various applications.
  • Lubricant, machine oil, turbine oil, bearing oil, hydraulic fluid, compressor / vacuum pump oil, refrigerator oil, metalworking lubricant, magnetic recording medium lubricant, micromachine lubricant, artificial bone lubricant It can be used as an agent, shock absorber oil or rolling oil. It is also used for air conditioners and refrigerators with reciprocating and rotary hermetic compressors, automotive air conditioners and dehumidifiers, freezers, refrigerated warehouses, vending machines, showcases, chemical plant and other cooling devices. .
  • a lubricant for metal processing that does not contain chlorine-based compounds, for example, when hot-rolling metal materials such as steel materials and Al alloys, or when performing processing such as cutting, cold rolling oil of aluminum, cutting Oil, grinding oil, drawing oil, metal working oil such as press working oil and metal plastic working oil, especially as a deterrent to wear, breakage and surface roughness during high speed and high load processing, broaching, gun drilling It is also useful as a metalworking oil composition that can be applied to low speed and heavy cutting. Further, it can be used for various grease lubricants, magnetic recording medium lubricants, micromachine lubricants, artificial bone lubricants, and the like.
  • the elemental composition of the composition can be a carbohydrate, for example, polyoxyethylene ether widely used in cake mix, salad dressing, shortening oil, chocolate, etc. as an emulsifying, dispersing or solubilizing agent is used.
  • a high-performance lubricating oil that is completely harmless to the human body can be used for lubrication of food production line manufacturing equipment and medical equipment members.
  • the lubricant composition of the present invention can be used as cutting oil or rolling oil by emulsifying and dispersing it in an aqueous system or by dispersing it in a polar solvent or a resin medium.
  • the lubricant composition of the present invention can be used for various applications as a release agent.
  • a release agent for example, polycarbonate resin, flame retardant polycarbonate resin, crystalline polyester resin which is the main component of image forming toner used in electrophotographic apparatus and electrostatic recording apparatus, various molding thermoplastic resin compositions and semiconductor encapsulating Used as a mold release agent for epoxy resin compositions.
  • One embodiment of the release agent is an embodiment containing 0.01 to 10 parts by mass (preferably 0.1 to 5 parts by mass) of condensate A with respect to 100 parts by mass of a resin such as a polycarbonate resin.
  • it can also be used as an antifouling agent that promotes the detachment of dirt adhering to the fiber product and prevents the fiber product from being soiled by being kneaded or applied in advance to a textile product such as clothing.
  • Pentaerythritol ethylene oxide adduct a1-3 (manufactured by Aldrich, average molecular weight 797) was added, and the mixture was stirred at a liquid temperature of 170 to 190 ° C. for 12 hours under a nitrogen stream of 0.3 L / min. During this time, toluene was refluxed, thereby removing water. The reaction system was depressurized to remove volatiles. The liquid temperature was brought to room temperature and filtered. Condensate A1 was obtained as a colorless and transparent oil.
  • the condensation reaction mixture obtained when synthesizing the condensate A2 is about 65%, and the dimer a2-1 of C22 unsaturated fatty acid is diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether. About 30% of diester reacted with a4-1 bimolecule and about 5% of unreacted diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether were contained.
  • each condensate A is A structure derived from an alkylene oxide adduct a1 of a trihydric or higher polyhydric alcohol is monovalent alcohol via a structure derived from a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 or a divalent or higher polyvalent carboxylic acid a2 precursor.
  • Examples c101 to c122 and comparative examples d101 to d108 The condensate A and the comparative compound satisfying the provisions of the present invention are mixed with the following medium in the ratio shown in Table 2 below, and 2.0 mass% of calcium sulfonate is added as a metallic detergent at 80 ° C. Stir well to prepare a lubricant composition.
  • B1 Mineral oil (Super Oil N46 manufactured by JX Nippon Oil & Energy Corporation)
  • B2 PAO oil (ANDEROL FGC 32 manufactured by ANDEROL)
  • B3 Ester oil (ANDEROL 495 manufactured by ANDEROL)
  • the obtained lubricant compositions were used as the lubricant compositions of Examples c101 to c122 and Comparative Examples d101 to d108.
  • Examples c101 and c111 without using a medium, Comparative Examples d104 and d108 have a kinematic viscosity at 40 ° C.
  • Test example Evaluation as a lubricating oil for internal combustion engines ⁇ Friction coefficient evaluation> About the lubricant composition of each Example and a comparative example, vibration frequency 50Hz, amplitude 1.0mm, and following Table 2 description using a vibration-type friction-and-wear tester (The product name: SRV3 by Optimol Instruments Prueftechnik GmbH) The friction coefficient at a test time of 30 minutes was measured under the load and temperature conditions. As the upper test piece, a 10 mm SUJ-2 ball and a lower test piece 24 mm SUJ-2 disk were used. The observed coefficient of friction was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 2 below. The higher the load and the higher the temperature, the more severe the conditions.
  • Friction coefficient ⁇ 0.12 B 0.12 ⁇ coefficient of friction ⁇ 0.15 C: 0.15 ⁇ friction coefficient ⁇ 0.18 D: 0.18 ⁇ friction coefficient ⁇ 0.20 E: Friction coefficient ⁇ 0.20
  • a lubricant composition using a condensate using x3 obtained by adding alkylene oxide to a divalent polyhydric alcohol having a lower valence of the polyhydric alcohol of the present invention as a condensing material is It was found that the lubricity under conditions was inferior.
  • Lubricant compositions of Examples c201 and c202 and Comparative Example d201 were prepared so as to have the compositions shown in Table 3 below.
  • the lubricant composition of the present invention was confirmed by the method described in this specification to have a kinematic viscosity at 40 ° C. of 30 mm 2 / s to 50 mm 2 / s.
  • the friction coefficient and wear scar diameter of the obtained lubricant compositions of Examples and Comparative Examples were also observed by a method. The results are shown in Table 3 below.
  • the lubricant composition of the present invention can further reduce wear by adding a compound having at least one of zinc, molybdenum, sulfur, and phosphorus as a constituent element, and lubricity under severe conditions. It was found to be excellent.
  • Comparative Example d201 a lubricant composition using only a medium and a compound having at least one of zinc, molybdenum, sulfur, and phosphorus as a constituent element without adding the condensate A is used under severe conditions. It was found that the lubricity was poor.
  • MoDTC represents sulfurized oxymolybdenum-N, N-dioctyl dithiocarbamate, and ZnDTP represents zinc isopropyl-1-ethylbutyldithiophosphate.

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Abstract

 本発明は高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性に優れる潤滑剤組成物の提供することを課題とする。本発明は、3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなる3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1と、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体と、1価カルボン酸a3、1価カルボン酸a3の前駆体および1価アルコールa4のうち少なくとも1種と、が少なくとも縮合した縮合物Aを含有する潤滑剤組成物に関する。

Description

潤滑剤組成物
 本発明は潤滑剤組成物に関する。より詳しくは、特定の構造の縮合物を含有する、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性に優れる潤滑剤組成物に関する。
 潤滑剤は、一般にベースオイルと種々の添加剤を含む。ベースオイルとしては、原油から得られる鉱物油、化学合成されるエステル系油、フッ素油、ポリαオレフィン系油などがある。これらの中でも、エステル系油は、低流動点、高粘度指数、高引火点、良好な潤滑性、生分解性などから、ジェット機、自動車エンジン油、グリースなどに好適に用いられる。
 エステル系油としては、脂肪族モノカルボン酸と一価アルコールとの反応から得られるモノエステル;脂肪族二塩基酸と一価アルコールとの反応から得られるジエステル;多価アルコールと脂肪族カルボン酸との反応から得られるエステル;及びポリオール、多塩基酸、脂肪族モノカルボン酸との反応から得られる複合エステル;等、様々なエステル類が開示されている(特許文献1~9)。
特開2002-097482号公報 特開2005-154726号公報 特開2005-232434号公報 特開2005-213377号公報 特開2005-232470号公報 特表2001-501989号公報 特表2001-500549号公報 特表2001-507334号公報 特開2011-89106号公報
 しかしながら、これらエステル潤滑油においても、高圧および/または高温といった過酷な状況での潤滑性は十分といえず、さらに良好な潤滑性、特に低摩擦を有し、潤滑剤の基油として又は添加剤として有用な化合物が求められている。
 本発明が解決しようとする課題は、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性に優れる潤滑剤組成物を提供することである。
 本発明者は、上記の課題を解決すべく、種々検討した結果、特定のアルコールとカルボン酸を縮合した縮合物を含有する潤滑剤組成物が、高温および/または高圧といった過酷条件においても良好な潤滑性を発現し、低摩擦の潤滑油または潤滑油添加剤として好適に用いることができることを見出した。
 すなわち、上記課題は、以下の構成の本発明によって解決される。
[1] 3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなる3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1と、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体と、1価カルボン酸a3、1価カルボン酸a3の前駆体および1価アルコールa4のうち少なくとも1種と、が少なくとも縮合した縮合物Aを含有する潤滑剤組成物。
[2] [1]に記載の潤滑剤組成物において、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1が、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ジトリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールから選ばれる少なくとも1種が有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなることが好ましい。
[3] [1]または[2]に記載の潤滑剤組成物において、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1が、アルキレンオキシ繰返し単位を分子内に平均で6個以上有することが好ましい。
[4] [1]~[3]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1が、3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の全てにそれぞれ独立なアルキレンオキサイドが付加してなることが好ましい。
[5] [1]~[4]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、1価カルボン酸a3が、炭素数8以上であることが好ましい。
[6] [1]~[5]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、1価カルボン酸a3が分岐アルキル基を有することが好ましい。
[7] [1]~[6]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、1価アルコールa4が分岐アルキル基を有することが好ましい。
[8] [1]~[7]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、1価アルコールa4がアルキレンオキシ構造を有することが好ましい。
[9] [1]~[8]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体が、炭素数36以上であることが好ましい。
[10] [1]~[9]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、上述の縮合物Aは、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1由来の構造が、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体由来の構造を介して、1価アルコールa4由来の構造と結合した構造、及び/又は2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体由来の構造が、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1由来の構造を介して、1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体由来の構造と結合した構造を含有する純物質または混合物であることが好ましい。
[11] [1]~[10]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、上述の縮合物Aがポリマーであることが好ましい。
[12] [1]~[11]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、上述の縮合物Aを全潤滑剤組成物中0.01~20質量%含有することが好ましい。
[13] [1]~[12]のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、全潤滑剤組成物に対し、上述の縮合物Aの割合が0.1~20質量%、媒体の割合が70~99.9質量%、上述の縮合物Aおよび媒体以外の他の成分の割合が0~29.9質量%であることが好ましい。
[14] [13]に記載の潤滑剤組成物において、媒体が鉱油、ポリオレフィン油、エステル油、エーテル油から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
[15] [13]または[14]に記載の潤滑剤組成物において、上述の縮合物Aおよび媒体以外の他の成分が亜鉛、モリブデン、硫黄およびリンのうち少なくとも1種を構成元素として有する化合物であることが好ましい。
 本発明によれば、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性に優れる潤滑剤組成物を提供することができる。
 以下、本発明の潤滑剤組成物について詳細に説明する。
 以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
 本明細書中、縮合物とは縮合反応によって得られる反応生成物(reaction product)のことを言う。
 本明細書中、反応混合物(reaction mixture)とは反応によって得られる組成物のことを言う。
 本明細書中、縮合反応混合物(reaction mixture of condensation)とは、縮合反応によって得られる組成物のことを言う。ここで、縮合反応混合物は、後述の原料の縮合反応により得られるポリエステル、エステルオリゴマー、低分子エステルなどの種々の縮合物(縮合物Aを含む)、未反応のアルコール原料、カルボン酸原料の混合物を含んでいてもよい。
[潤滑剤組成物]
 本発明の潤滑剤組成物は
 3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなる3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1と、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体と、1価カルボン酸a3、1価カルボン酸a3の前駆体および1価アルコールa4のうち少なくとも1種と、が少なくとも縮合した縮合物Aを含有する。
 このような構成を有するために本発明の潤滑剤組成物は、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性に優れる。
<縮合物A>
(縮合物Aの構造)
 縮合物Aの構造に関して、縮合物Aを得るための縮合反応に用いられる各成分a1、a2、a3およびa4、ならびに、その他の成分について説明する。
(a1)3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物
 縮合物Aを得るための縮合反応に用いられる成分である、3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなる3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1(以下、(a1)成分とも言う)について説明する。
 3価以上の多価アルコールとしてはアルコール性水酸基及び/又はフェノール性水酸基を分子内に3つ以上含有する化合物であり、アルコール性水酸基を3つ以上含有する化合物が好ましく、アルコール性水酸基を3~6個有する化合物がより好ましい。
 好ましい3価以上の多価アルコールとしては下記一般式(a1-1)で表されるアルコールである。
一般式(a1-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 一般式(a1-1)中、Zはm1価の連結基を表し、m1は3以上の整数を表す。
 一般式(a1-1)で表されるアルコールは、m1価のアルコールである。
 一般式(a1-1)中、Zはm1価の連結基であり、Zは言い換えるとm1価のアルコールからm1個のヒドロキシル基を取り去ることで形成される多価アルコール母核を意味する。
 Zは、少なくとも1つの3価以上の連結基を含むm1価の連結基である。3価以上の連結基としては特に制限はないが、例えば三級炭素原子を含む3価の連結基、四級炭素原子などを好ましく挙げることができる。
 三級炭素原子を含む3価の連結基としては、以下の構造が好ましく、下記構造中のRcは水素原子または置換基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 四級炭素原子は、以下の構造である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 Zとして好ましくはアルキレン基、アリーレン基およびこれらの複数が単結合、2価の連結基(好ましくは-O-、-C(=)O-、-OC(=)O-、-S-、-SO2-、-C(=O)-、-C(=O)NRb-(Rb:H、アルキル基、アリール基))または3価以上の連結基で結合した構造であり、かつ、少なくとも1つの3価以上の連結基を含むm1価の連結基である。
 2価の連結基上に他の置換基を有していてもよい。
 好ましいZは後述の3価以上の多価アルコールの好ましい例から水酸基を除いた残基である。
 m1は3以上の整数であり、好ましくは3~6であり、より好ましくは3または4である。
 3価以上の多価アルコールは、具体的には、グリセリン、1,2,3-ブタントリオール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ペンタントリオール、1,2,4-ペンタントリオール、2-メチル-1,2,3-プロパントリオール、2-メチル-2,3,4-ブタントリオール、2-エチル-1,2,3-ブタントリオール、2,3,4-ペンタントリオール、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、2,4-ジメチル-2,3,4-ペンタントリオール、2,3,4-ヘキサントリオール、4-プロピル-3,4,5-ヘプタントリオール、1,3,5-シクロヘキサントリオール、ペンタメチルグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンなどの3価のアルコール、1,2,3,4-ブタンテトラオール、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ソルビタン、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、ジトリメチロールエタン、ジトリメチロールプロパンなどの4価アルコール、アラビトール、キシリトール、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、アロース、グロース、イドース、タロースなどの5価アルコール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、ガラクチトール、マンニトール、アリトール、イジトール、タリトール、イノシトール、クエルシトールなどの6価アルコール、トリペンタエリスリトールなどの8価のアルコールが好ましい。
 これらの中でもトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールエタン、ジトリメチロールプロパン、ジまたはトリペンタエリスリトールが特に好ましい。
 3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1は3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなる化合物である。付加しているアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドおよびこれらの複数の組合せが好ましく、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドがより好ましい。
 3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1が、3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の全てにそれぞれ独立なアルキレンオキサイドが付加してなることが好ましい。
 付加したアルキレンオキサイドの数としては3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1中に平均で3~200が好ましく、6~100がより好ましい。3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1が、アルキレンオキシ繰返し単位を分子内に平均で6個以上有することが、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性の観点から好ましい。
 より好ましいアルキレンオキサイドの付加数としては3価以上の多価アルコールのヒドロキシル基の数に対して平均で1~20倍の数であり、更に好ましくは2~10倍の数であり、特に好ましくは3~7倍の数である。
 3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1として好ましくは下記一般式(a1-2)で表される化合物である。
一般式(a1-2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 一般式(a1-2)中、Zはm1価の連結基を表し、m1は3以上の整数を表し、R11はアルキレン基を表し、n1は1~100の整数を表す。
 一般式(a1-2)中におけるZ、m1は、一般式(a1-1)中におけるZ、m1と同義である。好ましいZは3価以上の多価アルコールの好ましい例から水酸基を除いた残基である。
 R11はアルキレン基であり、好ましくはエチレン基、プロピレン基、ブチレン基であり、より好ましくはエチレン基、プロピレン基である。複数存在するR11は同一でも異なっていてもよい。
 n1は1~100であり、好ましくは1~20、より好ましくは2~10、特に好ましくは3~7である。複数存在するn1は同一でも異なっていてもよい。
(a2)2価以上の多価カルボン酸または多価カルボン酸前駆体
 縮合物Aを得るための縮合反応に用いられる成分である、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体(以下、(a2)成分とも言う)について説明する。
 2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体としては、カルボキシル基またはカルボン酸前駆体構造を2個以上有する化合物であり、好ましくはカルボキシル基またはカルボン酸前駆体構造を2~4個、より好ましくは2又は3個、更に好ましくは2個有する化合物である。ここで前駆体とは、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1または1価アルコールa4のアルコールと反応してエステル結合を形成できる基を表し、カルボン酸ハライド、カルボン酸エステル(好ましくはメチルエステル、エチルエステル)、カルボン酸無水物(好ましくは無水コハク酸)、カルボン酸と他の酸(好ましくはメタンスルホン酸、トルエンスルホン酸などのスルホン酸、トリフロロ酢酸などの置換カルボン酸)の混合無水物が好ましい。以下、2価以上の多価カルボン酸a2の詳細な説明においてはその前駆体も含めることとする。
 2価以上の多価カルボン酸a2分子中のカルボキシル基は、鎖状もしくは環状の2価以上の脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素で連結されている。脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素連結基の炭素原子の互いに隣接しない1以上の炭素原子は酸素原子に置換されていてもよい。
 2価以上の多価カルボン酸a2の炭素数は、4以上であることが好ましく、10以上であることが好ましく、18以上であることがより好ましく、22以上であることがさらに好ましく、26以上であることが特に好ましく、36以上であることがより特に好ましい。また、2価以上の多価カルボン酸a2の炭素数は、70以下であることが好ましく、66以下であることがより好ましく、59以下であることがさらに好ましい。なお、本発明において、2価以上の多価カルボン酸a2の炭素数とは、カルボキシル基を構成する炭素原子も含めた炭素数を表すものとする。このように2価以上の多価カルボン酸a2の炭素数を上記範囲内とすることにより、潤滑性、ならびに、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性をより高めることができる。
 本発明で用いることができる2価以上の多価カルボン酸a2としては、例えば、テレフタル酸、フタル酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、トリメリット酸、ダイマー酸(炭素数18の不飽和カルボン酸の二量体)、及びダイマー酸の水添体、トリマー酸(炭素数18の不飽和カルボン酸の三量体)、炭素数22の不飽和カルボン酸の二量体(例えばエルカ酸ダイマー)等を挙げることができる。中でも、ダイマー酸、及びダイマー酸の水添体、トリマー酸、炭素数22の不飽和カルボン酸の二量体を用いることが、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性、ならびに、基油への溶解性の観点から好ましく、ダイマー酸、ダイマー酸の水添体、炭素数22の不飽和カルボン酸の二量体を用いることがより好ましい。
 ここでダイマー酸とは、不飽和脂肪酸(通常は、炭素数18)が重合またはDiels-Alder反応等によって二量化して生じる脂肪族または脂環族ジカルボン酸(大部分の2量体の他、3量体、モノマー等を数モル%含有するものが多い)をいい、そのうち、主成分が3量体のものをトリマー酸と定義する。
 ダイマー酸またはトリマー酸の具体例としては、築野食品工業株式会社製 ツノダイム(登録商標)205、216、228、395がダイマー酸として挙げられ、ツノダイム345などはトリマー酸の例として挙げられる。他にコグニス社、ユニケマ社の製品を用いてもよい。
 下記に本発明で用いることができる2価以上の多価カルボン酸a2および2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(a3)1価カルボン酸または1価カルボン酸前駆体
 縮合物Aを得るための縮合反応に用いられる成分である、1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体(以下、(a3)成分とも言う)について説明する。
 本発明における1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体としては、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸およびそれらのカルボン酸前駆体構造が挙げられ、脂肪族カルボン酸およびそのカルボン酸前駆体構造が好ましい。1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体の炭素数としては炭素数5以上であることが好ましく、炭素数8以上であることが高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性の観点からより好ましく、炭素数9以上であることが特に好ましい。
 1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体が分岐アルキル基を有することが、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性の観点から好ましい。
 更に好ましい1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体としては、炭素数9以上で且つ、分岐アルキル基を有する脂肪族の1価カルボン酸または1価カルボン酸の前駆体、あるいは、炭素数13以上の直鎖または分岐アルキル基を有する脂肪族の1価カルボン酸または1価カルボン酸の前駆体である。
 ここで前駆体とは、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1または1価アルコールa4のアルコールと反応してエステル結合を形成できる基を表し、カルボン酸ハライド、カルボン酸エステル(好ましくはメチルエステル、エチルエステル)、カルボン酸無水物、カルボン酸と他の酸(好ましくはメタンスルホン酸、トルエンスルホン酸などのスルホン酸、トリフロロ酢酸などの置換カルボン酸)の混合無水物が好ましい。以下、1価カルボン酸a3の詳細な説明においてはその前駆体も含めることとする。
 好ましい1価カルボン酸a3の具体例としては、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、デカン酸、ステアリン酸、ドデカン酸、ラウリン酸、テトラデカン酸、ベヘン酸などの直鎖アルキル基を有する1価カルボン酸、2,3,4,8,10,10-ヘキサメチルウンデカン-5-カルボン酸、2-エチルヘキサン酸、2-ヘプチルウンデカン酸(イソステアリン酸)などの分岐アルキル基を有する1価カルボン酸、オレイン酸、リノール酸、エルカ酸、モノマー酸などの不飽和脂肪酸が挙げられ、その中でもステアリン酸、2-エチルヘキサン酸、2-ヘプチルウンデカン酸(イソステアリン酸)が好ましく、2-ヘプチルウンデカン酸(イソステアリン酸)がより好ましい。
 下記に本発明で用いることができる1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(a4)1価アルコール
 縮合物Aを得るための縮合反応に用いられる成分である、1価アルコールa4(以下、(a4)成分とも言う)について説明する。
 1価アルコールa4は、一分子内に水酸基を1つ含む化合物である。1価アルコールa4は、R-OHで表される。Rは1価の脂肪族、脂環式又は芳香環基であり、R中の炭素原子の互いに隣接しない1以上の炭素原子が酸素原子に置換されていてもよい。Rの炭素数は4以上であることが好ましく、6以上であることがより好ましく、8以上であることが特に好ましく、10以上であることがさらに好ましい。1価アルコールの炭素数を上記範囲内とすることにより、各種基油への溶解性が向上し、さらに摩擦特性も改良され、縮合反応時に1価アルコールが揮散することを抑制することができる。
 1価アルコールa4が分岐アルキル基を有することが、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性の観点から好ましい。
 1価アルコールa4がアルキレンオキシ構造を有することが、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性の観点から好ましい。
 1価アルコールa4として更に好ましくは、炭素数10以上のアルキル基を有している及び/又は分岐アルキル基を有している、及び/又はアルキレンオキシ構造を有しているものである。
 本発明に適する1価アルコールa4としては、例えば、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、プロパノール、ヘキサノール、2-エチルヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール、2-ヘプチルウンデカノール、エイコサデカノール、フィトステロール、イソステアリルアルコール、ステアロール、セトール、ベヘノール、あるいはこれら1価アルコールのアルキレンオキサイド付加物(アルキレンオキシ構造を有する化合物)等が挙げられる。
 本発明で用いる1価アルコールa4は、アルキレンオキシ構造を有することが好ましく、下記一般式(3)で表されるものであることがより好ましい。
一般式(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 ここで、一般式(3)中、Raは置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよいヘテロアリール基であり、Xa1及びXa2はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。また、na1は2~4の整数を表し、na2は1~20の整数を表す。
 Raで表される置換基を有してもよいアルキル基のアルキル基部分の炭素数は、2~25であることが好ましく、4~22であることがより好ましく、6~20であることがさらに好ましく、8~18であることが好ましい。Raが表すアルキル基は直鎖であっても分岐であってもよいが、分岐であることが高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性の観点からも好ましく、また、基油への添加剤として用いる際、溶解性の観点から好ましい。
 また、Raは置換基を有してもよいシクロアルキル基であってもよい。
 Raで表される置換基を有してもよいアルケニル基のアルケニル基部分の炭素数は、3~22であることが好ましく、4~18であることがより好ましく、8~18であることがさらに好ましい。Raが表すアルキル基は直鎖であっても分岐であっても環状であってもよい。
 Raで表される置換基を有してもよいアリール基またはヘテロアリール基のアリール基部分の炭素数は、6~17であることが好ましく、6~12であることがより好ましい。Raが表すアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などを挙げることができ、その中でもフェニル基が特に好ましい。また、Raが表すヘテロアリール基としては、例えば、イミダゾリル基、ピリジル基、キノリル基、フリル基、チエニル基、ベンズオキサゾリル基、インドリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基、カルバゾリル基、アゼピニル基を例示することができる。ヘテロアリール基に含まれるヘテロ原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子であることが好ましく、中でも、酸素原子であることが好ましい。
 中でも、一般式(3)において、Raは置換基を有してもよいアルキル基であることがより好ましい。
 Raが有し得る置換基の例には、置換もしくは無置換の炭素数1~50のアルキル基(例えば、メチル、エチル、以後いずれも直鎖状もしくは分枝鎖状の、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、ヘンエイコシル、ドコシル、トリコシル、又はテトラコシル);炭素原子数2~35のアルケニル基(例えば、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル);炭素原子数3~10のシクロアルキル基(例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル);炭素原子数6~30の芳香族環基(例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、フェナントリル、アントラセニル)、複素環基(窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子から選ばれる少なくとも1個のヘテロ原子を含む複素環の残基であるのが好ましく、例えば、ピリジル、ピリミジル、トリアジニル、チエニル、フリル、ピロリル、ピラゾリル、イミダゾリル、トリアゾリル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアジアリル、オキサジアゾリル、キノリル、イソキノリル);又はそれらの組み合わせからなる基を表す。これらの置換基は、可能な場合はさらに1以上の置換基を有してもよく、置換基の例には、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、エ-テル基、アルキルカルボニル基、シアノ基、チオエ-テル基、スルホキシド基、スルホニル基、アミド基などが挙げられる。
 また、一般式(3)において、Xa1及びXa2はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表し、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。Xa1及びXa2が表すアルキル基の好ましい範囲は、Raで表される置換基を有してもよいアルキル基のアルキル基部分の好ましい範囲と同様である。
 一般的(3)において、na1は2~4の整数を表し、2又は3の整数であることがより好ましく、2であることがさらに好ましい。
 また、na2は、1~20の整数を表し、1~15の整数であることがより好ましく、1~10の整数であることがさらに好ましく、1~7の整数であることが特に好ましい。
 一般的(3)で表される1価アルコールの炭素数は、4以上であることが好ましく、6以上であることがより好ましく、8以上であることが特に好ましく、10以上であることがさらに好ましい。このような1価アルコールを用いることにより、各種基油への溶解性が向上し、さらに摩擦特性も改良され、縮合反応時に1価アルコールが揮散することを抑制することができる。
 下記に本発明で用いることができる1価アルコールa4の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 縮合物Aは更に(a1)~(a4)成分以外の成分が縮合していてもよい。このような成分としては、2価アルコール(好ましくは炭素数2~50の脂肪族2価アルコール)、カルボン酸と縮合してアミド結合を形成可能な1価または他価アミン類が挙げられる。
 縮合物Aは、1種類の化合物からなる純物質であっても、2種以上の化合物の混合物であってもよい。
 縮合物Aは、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1由来の構造が、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体由来の構造を介して、1価アルコールa4由来の構造と結合した構造(a1-a2-a4)、
及び/又は2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体由来の構造が、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1由来の構造を介して、1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体由来の構造と結合した構造(a2-a1-a3)を含有する純物質または混合物であることが好ましい。縮合物Aは、上記の構造(a1-a2-a4)および/又は上記の構造(a2-a1-a3)を含む同種または異種の複数の構造が連なりポリマー構造(本明細書中、ポリマー構造はオリゴマー構造を含む)を形成していることが好ましい。すなわち縮合物Aはポリマーであることが好ましい。
 上記の構造(a1-a2-a4)および/又は上記の構造(a2-a1-a3)を含む同種または異種の複数の構造が連なりポリマー構造を形成した縮合物が、さらに3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1由来の構造2つ以上が、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体由来の構造を介して結合した構造(a1-a2-a1)をポリマー構造の一部に含有していてもよい。
 このような構造の縮合物Aは、以下に示す製造方法などにより合成することができる。
(縮合物Aの製造方法、同定方法)
 縮合物Aは少なくとも3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなる3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1と、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体と、1価カルボン酸a3、1価カルボン酸a3の前駆体および1価アルコールa4のうち少なくとも1種との縮合反応を行うことによって得られる。
 縮合反応を行う際の仕込み比としては、少なくとも(a1)~(a4)成分を、全カルボン酸および全アルコールのカルボキシル基/水酸基のmol比で2/1~1/2で縮合させることが好ましく、より好ましくはmol比で1.5/1~1/1.5、更に好ましくは1/1~1/1.3、特に好ましくは1/1~1/1.2である。アルコールを過剰に用いた方が縮合物の酸価を低くすることができ、潤滑剤として用いた際に部材へのダメージを抑制できる。
 全カルボン酸中における(a2)成分/(a3)成分の比率はカルボキシル基のmol比で1/0~1/20が好ましい。(a4)が0の場合、(a2)成分/(a3)成分の比率はカルボキシル基のmol比で1.5/1~1/10が好ましく、1/1~1/5がより好ましい。
 全アルコール中における(a1)成分/(a4)成分の比率は水酸基のmol比で1/0~1/20が好ましい。(a3)が0の場合、(a1)成分/(a4)成分の比率は水酸基のmol比で1.5/1~1/10が好ましく、1.5/1~1/2がより好ましい。
 ただし、縮合物Aの製造に用いられる(a3)成分および(a4)成分が同時に0となることはない。
 上記のようにして仕込んだ混合物を、触媒または縮合剤存在下もしくは無触媒で、縮合反応をすることで、縮合物Aが得られる。
 縮合の際は、加熱するか、水または低分子アルコールと共沸する溶媒を適量存在させることが望ましい。これにより生成物が着色することなく、反応もスムーズに進行する。この溶媒は沸点100~200℃の炭化水素系溶媒が好ましく、100~170℃の炭化水素系溶媒がさらに好ましく、110~160℃の炭化水素系溶媒が最も好ましい。これらの溶媒として、例えばトルエン、キシレン、メシチレンなどがあげられる。添加する量は、多すぎると液温がその溶媒付近となり、縮合が進行しにくくなる。一方、少なすぎると、共沸がスムーズに行かない。したがって、添加量は、原料全量に対し、1~25質量%が好ましく、2~20質量%がさらに好ましく、3~15質量%が特に好ましく、5~12質量%も好ましい。
 触媒を用いることで、反応が加速されるが、触媒除去の後処理が煩雑であり、生成物の着色の原因となることから、用いないことが望ましい。しかし、用いる場合は、通常の触媒で通常の条件と操作が使用される。これに関しては、特表2001-501989号公報、特表2001-500549号公報、特表2001-507334号公報、及び特表2002-509563号公報中の参考文献を参照することができる。
 仕込み終了後、液温120~250℃、好ましくは130~230℃、さらに好ましくは150~230℃、特に好ましくは170~230℃で反応させる。これにより水または低分子アルコールを含む溶媒が共沸され、冷却部位で冷却され、液体となることで分離される。この水は除去されればよい。低温で反応した後に更に高温で反応させてもよい。
 反応時間は、仕込みのモル数より理論発生水量が計算されるので、この水量が得られる時点まで反応を行うことが好ましいが、完全に反応を完結させることは困難である。理論水発生量が60~90%の時点で反応を終了しても、得られた縮合物Aを含有する潤滑剤組成物の潤滑性は良好である。反応時間は1~24時間であり、好ましくは3~18時間、さらに好ましくは5~18時間、最も好ましくは6~15時間である。
 このようにして得られた縮合反応混合物中には、a1とa2とa3及び/又はa4の全てが反応した縮合物Aの他に、縮合物A以外のその他の縮合物(例えばa1とa2のみが反応した縮合物、a1とa3のみが反応した縮合物、a2とa4のみが反応した縮合物などの構成成分の一部のみが反応した縮合物)も含まれていてもよい。
 縮合物Aの40℃における動粘度は、50~2000mm2/sであることが好ましい。縮合物Aの40℃における動粘度は、50mm2/s以上であることが好ましく、70mm2/s以上であることがより好ましく、100mm2/s以上であることがさらに好ましい。また、縮合物Aの40℃における動粘度は、2000mm2/s以下であることが好ましく、1500mm2/s以下であることがより好ましく、1000mm2/s以下であることがさらに好ましい。縮合物Aの動粘度を上記範囲内とすることにより、組成物の摩擦係数を低く抑えることができ、これにより潤滑性を高めることができる。本明細書中、縮合物Aの40℃における動粘度は具体的には、ウベローデ粘度計を用い、40.0℃の恒温水槽中で測定した値を採用する。
 縮合物Aの分子量はゲルパミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量で1000~100000が好ましく、2000~20000がより好ましく、3000~10000が更に好ましい。分子量を適正範囲とすることで、低粘度で良好な潤滑特性が得られる。本明細書中、縮合物Aのポリスチレン換算の重量平均分子量は具体的には、以下の条件で測定した値を採用する。
 「HLC-8220GPC(東ソー(株)社製)装置」。カラムは「TSKgel、SuperHZM-H(東ソー(株)社製、4.6mmID×15cm)」、「TSKgel、SuperHZ4000(東ソー(株)社製、4.6mmID×15cm)」、TSKgel、SuperHZ2000(東ソー(株)社製、4.6mmID×15cm)」を3本用いた。
 GPCの条件としては、例えば、下記の条件を採用することができる。
・溶離液 THF
・流速 0.35ml/min
・測定温度  40℃(カラム、インレット、RI)
・分析時間  20分
・試料濃度  0.1%
・サンプル注入量  10μl
 本発明では、縮合物Aには未反応のCOOHが残存していてもよく、また、OHが存在していてもよいが、OH及びCOOHが残存すると、水酸基価と酸価が上がり、用途によっては好ましくない場合もある。このような場合、別途アシル化、及び/又はエステル化処理により、OH及びCOOHを消失させ、水酸基価と酸価を低減することもできる。
 縮合物Aの未反応のOH基の割合は、13C-NMRを測定することで判明する。潤滑剤の用途では、縮合物AのOH基の残存率は0~40%であることが好ましく、0~35%であることがより好ましく、0~30%であることがさらに好ましい。
 また、潤滑剤の用途では、縮合物Aの酸価(サンプル1gを中和するのに要するKOHのmg数)は、0~50mg KOHであることが好ましく、0~30mg KOHであることがより好ましく、0~20mg KOHであることがさらに好ましい。但し、この範囲に制限されるものではない。本明細書中、縮合物Aの酸価(サンプル1gを中和するのに要するKOHのmg数)は具体的には、JISK2501法に従い測定した値を用いた。
 反応及び反応後の処理が終了した後、ろ過を行い、ゴミなどを除去することが好ましい。なお、生成物が固体となった場合は、溶融してとりだすか、あるいは再沈殿により粉体として取り出すこともできる。
<潤滑剤組成物の縮合物A以外の成分>
 本発明は、縮合物Aを少なくとも含有する潤滑剤組成物に関するものである。例えば、本発明の潤滑剤組成物には、縮合物A、縮合物A以外のその他の縮合反応混合物と各種添加剤及び/または媒体を添加することができる。
 ここで縮合物A以外のその他の縮合反応混合物とは、少なくとも3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなる3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1と、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体と、1価カルボン酸a3、1価カルボン酸a3の前駆体および1価アルコールa4のうち少なくとも1種と、の縮合反応を行った場合に得られる縮合反応混合物のうち、縮合物A以外の成分のことを言う。縮合物A以外のその他の反応混合物としては、縮合物A以外のその他の縮合物などを挙げることができる。
 縮合物Aは全潤滑剤組成物中、0.01~100質量%が好ましく、0.01~20質量%がより好ましく、0.05~5質量%が特に好ましく、0.1~3質量%がより特に好ましい。縮合物Aは媒体に少量添加するだけで良好な潤滑特性を発現する。
 本発明の潤滑剤組成物の特に好ましい様態としては、全潤滑剤組成物に対し、縮合物Aの割合が0.1~20質量%、媒体の割合が70~99.9質量%、縮合物Aおよび媒体以外の他の成分の割合が0~29.9質量%である、潤滑剤組成物である。
 なお、縮合物Aと縮合物A以外のその他の縮合物を含む縮合反応混合物から、縮合物Aを精製せずに、縮合反応混合物の全体を本発明の潤滑剤組成物に用いてもよい。その場合における本発明の潤滑剤組成物に対する「縮合反応混合物」の割合の好ましい範囲は、本発明の潤滑剤組成物に対する縮合物Aの割合の好ましい範囲と同様である。すなわち、その場合における本発明の潤滑剤組成物の好ましい態様としては、縮合反応混合物の割合が0.1~20質量%、媒体の割合が70~99.9質量%、縮合反応混合物媒体以外の他の成分の割合が0~29.9質量%である、潤滑剤組成物である。
 なお、縮合物A以外のその他の縮合反応混合物としては、縮合物A以外のその他の縮合物を挙げることができる。
 媒体以外の他の成分、すなわち添加剤としては、例えば、摩耗防止剤、粘度指数向上剤(好ましくはポリアルキル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレート-極性基を有する(メタ)アクリレート共重合体)、酸化防止剤(好ましくはフェノール化合物、アミン化合物)、清浄剤(好ましくはCaスルホネート、Caフェネート、Mgスルホネート、Caサリチレート、(ホウ酸変性)コハク酸イミド、コハク酸エステル)、分散剤、流動剤、硬化剤、腐食防止剤、シール適合剤、消泡剤(好ましくはポリジメチルシリコーン)、錆防止剤、腐食防止剤、摩擦調整剤、及び増ちょう剤から選択される1種又は2種以上を挙げることができる。
 このような添加剤を添加することにより、摩耗抑制等の潤滑剤としての好ましい機能を付与することができる。本発明において用いることができる添加剤については、特開2011-89106号公報の段落〔0098〕~〔0165〕の記載を参照することができる。
 縮合物Aおよび媒体以外の他の成分として好ましい化合物、すなわち本発明の潤滑剤組成物への好ましい添加剤としては亜鉛、モリブデン、硫黄およびリンのうち少なくとも1種を有する化合物である。このような化合物は、摩擦調整剤、摩耗防止剤、酸化防止剤などの機能を有する。亜鉛、モリブデン、硫黄およびリンのうち少なくとも1種を構成元素として有する化合物とは、化合物中に亜鉛、モリブデン、硫黄およびリンをいかなる状態で含んでもよい化合物を意味する。具体的には亜鉛、モリブデン、硫黄およびリンが、単体(酸化数0)、イオン、錯体などとして含まれる化合物を挙げることができる。
 このような化合物としては、有機モリブデン化合物、無機モリブデン化合物、有機亜鉛化合物、リン酸誘導体、有機硫黄化合物などが挙げられる。その中でも有機モリブデン化合物および有機亜鉛化合物が好ましい。
 また、亜鉛、モリブデン、硫黄およびリンのうち少なくとも1種を構成元素として有する化合物は、1種のみを本発明の潤滑剤組成物に添加してもよく、2種以上を組み合わせて本発明の潤滑剤組成物に添加してもよい。亜鉛、モリブデン、硫黄およびリンのうち少なくとも1種を構成元素として有する化合物を2種以上を組み合わせて本発明の潤滑剤組成物に添加する場合は、有機モリブデン化合物、無機モリブデン化合物、有機亜鉛化合物、リン酸誘導体および有機硫黄化合物のうち2種以上を組み合わせることが好ましく、有機モリブデン化合物および有機亜鉛化合物を組み合わせることがより好ましい。
 以下、有機モリブデン化合物、無機モリブデン化合物、有機亜鉛化合物のそれぞれの好ましい態様について説明する。
 潤滑剤組成物に添加剤として用いられる有機モリブデン化合物としては、モリブデンジチオホスフェート(MoDTPと言われることもある)等のリンを含有する有機モリブデン化合物を挙げることができる。
 別の有機モリブデン化合物としては、モリブデンジチオカーバメート(MoDTCと言われることもある)等の硫黄を含有する有機モリブデン化合物を挙げることができる。硫黄を含有する有機モリブデン化合物としては、例えば、硫化オキシモリブデン-N,N-ジ-オクチルジチオカルバメート(C8-Mo(DTC))、硫化オキシモリブデン-N,N-ジ-トリデシルジチオカルバメート(C16-Mo(DTC)などが好ましい。
 その他の硫黄を含有する有機モリブデン化合物としては、無機モリブデン化合物との錯体を挙げることができる。無機モリブデン化合物と硫黄含有有機化合物との錯体である有機モリブデン化合物に用いられる無機モリブデン化合物としては、例えば、二酸化モリブデン、三酸化モリブデン等の酸化モリブデン、オルトモリブデン酸、パラモリブデン酸、(ポリ)硫化モリブデン酸等のモリブデン酸、これらモリブデン酸の金属塩、アンモニウム塩等のモリブデン酸塩、二硫化モリブデン、三硫化モリブデン、五硫化モリブデン、ポリ硫化モリブデン等の硫化モリブデン、硫化モリブデン酸、硫化モリブデン酸の金属塩またはアミン塩、塩化モリブデン等のハロゲン化モリブデン等を挙げることができる。また、無機モリブデン化合物と硫黄含有有機化合物との錯体である有機モリブデン化合物に用いられる硫黄含有有機化合物としては、例えば、アルキル(チオ)キサンテート、チアジアゾール、メルカプトチアジアゾール、チオカーボネート、テトラハイドロカルビルチウラムジスルフィド、ビス(ジ(チオ)ハイドロカルビルジチオホスホネート)ジスルフィド、有機(ポリ)サルファイド、硫化エステル等を挙げることができる。
 その他の硫黄を含有する有機モリブデン化合物としては、硫化モリブデン、硫化モリブデン酸等の硫黄含有モリブデン化合物とアルケニルコハク酸イミドとの錯体等を挙げることができる。
 有機モリブデン化合物としては、構成元素としてリンや硫黄を含まない有機モリブデン化合物を用いることができる。構成元素としてリンや硫黄を含まない有機モリブデン化合物としては、具体的には、モリブデン-アミン錯体、モリブデン-コハク酸イミド錯体、有機酸のモリブデン塩、アルコールのモリブデン塩などが挙げられ、中でも、モリブデン-アミン錯体、有機酸のモリブデン塩およびアルコールのモリブデン塩が好ましい。
 潤滑剤組成物に添加剤として用いられる無機モリブデン化合物としては、無機モリブデン化合物と硫黄含有有機化合物との錯体である有機モリブデン化合物に用いられる無機モリブデン化合物の例として挙げたものと同様である。
 潤滑剤組成物に添加剤として用いられる有機亜鉛化合物としては、下記一般式(4)で表わされるジンクジチオホスフェート(ZDTP)が好ましい。
一般式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 一般式(4)中、Q1、Q2、Q3、Q4は各々同じでも異なっていてもよく、それぞれ独立にイソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、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、イソトリデシル基、ミスチル基、パルミチル基、ステアリル基等の炭素数8~20のアルキル基を表す。
 一般式(4)で表わされるジンクジチオホスフェートとしては、具体的にはn-ブチル-n-ペンチルジチオリン酸亜鉛(C4/C5 ZnDTP)、ジ-2-エチルヘキシルジチオリン酸亜鉛(CZnDTP)又はイソプロピル-1-エチルブチルジチオリン酸亜鉛(C3/C6 ZnDTP)であることが好ましい。
 本発明の潤滑剤組成物において、有機モリブデン化合物を用いる場合、その含有量は、潤滑剤組成物全質量に対して、10~1000ppm含まれていることが好ましく、50~800ppm含まれていることがより好ましく、100~600ppm含まれていることがさらに好ましい。
 また、有機亜鉛化合物を用いる場合、その含有量は潤滑剤組成物全質量に対して、0.01~5質量%含まれていることが好ましく、0.01~3質量%含まれていることがより好ましく、0.01~1質量%含まれていることがさらに好ましい。
 本発明の潤滑剤組成物中の有機モリブデン化合物や有機亜鉛化合物などの有機金属化合物の含有量を上記範囲内とすることにより、潤滑剤組成物の安定性を高めることができ、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性を改善でき、より優れた潤滑性能、摩耗抑制能を発揮することができる。
 また、媒体としては、鉱物油、油脂化合物、ポリオレフィン油(例えばポリアルファオレフィン)、シリコーン油、パーフルオロポリエーテル油、エステル油(例えば芳香族エステル油、1価脂肪酸エステル、2価脂肪酸ジエステル、ポリオールエステル潤滑油)、ジフェニルエーテル誘導体から選択される1種又は2種以上を挙げることができる。
 本発明において、「媒体」とは、一般的に「流動性液体」とよばれる媒体の全てを意味するものである。但し、室温又は使用される温度において、液状であることは必要とせず、液体以外にも固体及びゲル等のいずれの形態の材料も利用することができる。本発明において利用する媒体については特に制限はなく、用途に応じて種々の液体から選択することができる。本発明において用いることができる媒体については、特開2011-89106号公報の段落〔0067〕~〔0096〕の記載を参照することができる。媒体の40℃における動粘度は1~500mm2/sが好ましく、1.5~200mm2/sがより好ましく、2~50mm2/sが更に好ましい。
 媒体の粘度指数は90以上であることが好ましく、より好ましくは105以上、更に好ましくは110以上である。また160以下であることが好ましい。粘度指数を上記範囲内とすることにより、粘度-温度特性および熱・酸化安定性、揮発防止性が良化し、摩耗防止性が向上する。
 なお、本発明でいう粘度指数とは、JIS K 2283-1993に準拠して測定された粘度指数を意味する。
<潤滑剤組成物の性質>
 本発明の潤滑剤組成物は、40℃での動粘度が2000mm2/s以下であるのが好ましく、1000mm2/s以下であることがより好ましく、200mm2/s以下であることがさらに好ましく、50mm2/s以下であることが特に好ましい。粘性は、使用環境により適正な粘性が求められるため、それに合わせることが必要である。本明細書中、潤滑剤組成物の40℃での動粘度は具体的には、ウベローデ粘度計を用い、40.0℃の恒温水槽中で測定した値を採用する。
 本発明の潤滑剤組成物は、構成元素が、炭素、水素、酸素及び窒素だけからなることが好ましく、炭素、水素及び酸素のみからで構成することがさらに好ましい。また、油性媒体として用いる油も、炭素、水素及び酸素のみから構成される材料は種々ある。これらを組み合わせることにより、構成元素が、炭素、水素、酸素及び窒素だけからなる潤滑剤組成物を調製することができる。
 なお、現行の潤滑油は、通常、リン、硫黄、重金属を含んでいる。燃料と共に潤滑油も燃焼する2ストロークエンジンに用いられる潤滑油は、環境負荷を配慮して、リンと重金属は含まれないが、硫黄は4ストロークエンジンに用いられる潤滑油の半分量程度含まれている。即ち、現行の潤滑技術では、最低でも硫黄分による境界潤滑膜の形成は必須であると推察されるが、硫黄元素を含んでいることによって、排気ガス浄化のための触媒への負荷は非常に大きい。この排気ガス浄化触媒には、プラチナやニッケルが使用されているが、リンや硫黄の被毒作用は大きな問題になっている。その点からも潤滑油の組成物を構成する元素が、炭素、水素、酸素及び窒素だけからなることのメリットは非常に大きい。さらに炭素、水素、酸素だけからなることはエンジンオイル以外の産業機械、特に食品製造関連機器の潤滑油には最適である。現行技術では、摩擦係数を犠牲にして環境に配慮した元素組成をとっている。これは、冷却のために大量の水を必要とする金属の切削・加工用潤滑油にも非常に好ましい技術である。
<潤滑剤組成物の調製方法>
 本発明の潤滑剤組成物は、縮合物Aを、油性媒体中もしくは水性媒体中に添加し、溶解及び/又は分散させることで調製することができる。溶解及び/又は分散は、加温下で行ってもよい。
<潤滑剤組成物の用途>
 本発明の潤滑剤組成物は、潤滑剤として有用である。すなわち、本発明は、上述した縮合物A又は上述した潤滑剤組成物を含む潤滑剤組成物に関するものでもある。
 本発明の潤滑剤組成物は、例えば、2つの摺動面間に供給され、摩擦を低減するために用いることができる。本発明の潤滑剤組成物は、摺動面に皮膜を形成し得る。摺動面の材質としては、鋼鉄では、具体的には、機械構造用炭素鋼、ニッケルクロム鋼材・ニッケルクロムモリブデン鋼材・クロム鋼材・クロムモリブデン鋼材・アルミニウムクロムモリブデン鋼材などの構造機械用合金鋼、ステンレス鋼、マルチエージング鋼などが挙げられる。
 摺動面の材質としては、鋼鉄以外の各種金属、又は金属以外の無機もしくは有機材料も広く用いられる。金属以外の無機もしくは有機材料としては、各種プラスチック、セラミック、カーボン等、及びその混合体などが挙げられる。より具体的には、鋼鉄以外の金属材料としては、鋳鉄、銅・銅-鉛・アルミニウム合金、その鋳物及びホワイトメタルが挙げられる。
 なお、摺動面の材質については、特開2011-89106号公報の段落〔0168〕~〔0175〕の記載を参照することができる。
 本発明の潤滑剤組成物は、種々の用途に利用できる。例えば、グリース用潤滑油、離型剤、内燃機関用エンジンオイル、金属加工用(切削用)オイル、軸受け用オイル、燃焼機関用燃料、車両エンジン油、ギヤ油、自動車用作動油、船舶・航空機用潤滑油、マシン油,タービン油、軸受用オイル、油圧作動油、圧縮機・真空ポンプ油、冷凍機油、金属加工用潤滑油剤、磁気記録媒体用潤滑剤、マイクロマシン用潤滑剤、人工骨用潤滑剤、ショックアブソーバ油又は圧延油として用いることができる。さらに、往復動式や回転式の密閉型圧縮機を有するエアコンや冷蔵庫、自動車用エアコンや除湿機、冷凍庫、冷凍冷蔵倉庫、自動販売機、ショーケース、化学プラント等の冷却装置などにも用いられる。
 塩素系化合物を含まない金属加工用潤滑油剤として、例えば鉄鋼材料やAl合金などの金属材料を熱間圧延したり、切削等の加工を行ったりする際に、またアルミニウムの冷間圧延油、切削油、研削油、引き抜き加工油、プレス加工油等の金属加工油や金属の塑性加工油として、特に高速、高負荷加工時の摩耗、破損、表面あれの抑止剤として、またブローチ加工、ガンドリル加工のような低速・重切削に適用可能な金属加工油組成物としても有用である。
 また各種グリース用潤滑油、磁気記録媒体用潤滑剤、マイクロマシン用潤滑剤や人工骨用潤滑剤等に利用することができる。また、組成物の元素組成を炭水化物とすることができるため、例えば、乳化、分散化、可溶化剤としてケーキミックス、サラダドレッシング、ショートニングオイル、チョコレート等に広く利用されている、ポリオキシエチレンエーテルを含むソルビタン脂肪酸エステルを食用油を基油とした組成物を潤滑油とすることで、全く人体に無害の高性能潤滑油を食品製造ラインの製造機器や医療機器部材の潤滑に用いることができる。
 さらに、本発明の潤滑剤組成物を水系に乳化して分散したり、極性溶媒中や樹脂媒体中に分散したりすることで、切削油や圧延油として用いることができる。
 また、本発明の潤滑剤組成物は離型剤としても、種々の用途に利用できる。例えば、ポリカーボネート樹脂、難燃性ポリカーボネート樹脂、電子写真装置や静電記録装置などで使用される画像形成用トナーの主成分である結晶性ポリエステル樹脂、各種成形用熱可塑性樹脂組成物及び半導体封し用エポキシ樹脂組成物などの離型剤として用いられる。離型剤の一態様は、ポリカーボネート樹脂等の樹脂100質量部に対して、縮合物Aを0.01~10質量部(好ましくは0.1~5質量部)含有する態様である。
 また、衣料などの繊維製品に予め練り込んだり、塗布したりすることにより、繊維製品に付着した汚れの離脱を促進して繊維製品の汚れを防止する防汚剤としても用いることができる。
 以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
[合成例]
(合成例1)縮合物A1の合成
 下記表1に示すmol比でトリエチレングリコールモノエチルエーテルa4-4(東京化成社製)、無水コハク酸a2-5(和光純薬社製)、及びトルエン(原料混合物に対して7質量%)をディーンシュターク脱水装置がついた反応容器に仕込んだ。液温120℃で加熱し、4時間攪拌した。ペンタエリスリトールのエチレンオキシド付加物a1-3(Aldrich社製、平均分子量797)を添加し、0.3L/minの窒素気流下、液温170~190℃で12時間攪拌した。この間トルエンが還流され、これにより水が除去された。反応系中を減圧とし、揮発分を除去した。液温を室温にし、ろ過した。無色透明のオイルとして縮合物A1を得た。
(合成例2)縮合物A2の合成
 トリメチロールプロパンのエチレンオキシド付加物a1-1(Aldrich社製、平均分子量450)、C22の不飽和脂肪酸の2量体a2-1(CRODA社製、PRIPOL1004)、ジエチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルa4-1(和光純薬工業社製)をmol比で1.17/3/3.5の比率でディーンスターク脱水装置がついた反応容器に仕込んだ。0.3L/minの窒素気流下190℃で5時間、更に220℃で4時間反応した。反応中に発生した水は除去した。室温まで放冷、黄色透明の液状物として縮合物A2を得た。縮合物A2を合成するときに得られた縮合反応混合物中には、縮合物A2を含むポリマー成分が約65%、C22の不飽和脂肪酸の2量体a2-1がジエチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルa4-1二分子と反応したジエステルが約30%、未反応のジエチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルが約5%含まれていた。
(合成例3)比較用化合物X1の合成
 ペンタエリスリトールのエチレンオキシド付加物a1-3のかわりにペンタエリスリトールx2を用いた以外は合成例1と同じ手法を用いて比較用化合物X1を得た。この比較用化合物X1は、特開2011-89106号公報の実施例1に記載の化合物である。
(合成例4)比較用化合物X2の合成
 トリメチロールプロパンのエチレンオキシド付加物の代わりにトリメチロールプロパンを用いた他は合成例2と同じ手法で比較用化合物X2を合成した。比較用化合物X2中には未反応のジエチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルが約5%含まれていた。
(他の縮合物A)
 他の縮合物Aについては下記表1に記載したa1~a4を、表1に記載したmol比となるように混合した他は合成例2と同じ手法で他の縮合物Aを合成した。
 このような合成方法を用いることで、各縮合物Aは、
 3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1由来の構造が、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体由来の構造を介して、1価アルコールa4由来の構造と結合した構造、
及び/又は
 2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体由来の構造が、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1由来の構造を介して、1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体由来の構造と結合した構造を含有する純物質または混合物となる。
 各縮合物Aのポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは3000~10000であり、酸価は20mgKOH/g以下であった。
 また、各縮合物Aの合成に用いた材料を以下に示す。
本発明に用いられる3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
a1-1は、平均Mn=450、y11+y12+y13=平均で7の化合物である。
a1-2は、平均Mn=1014、y21+y22+y23=平均で20の化合物である。
a1-3は、平均Mn=797、y31+y32+y33+y34=平均で15の化合物である。
a1-4は、平均Mn=725、Y1、Y2のいずれかがメチル基、y31+y32+y33+y34=平均で11の化合物である。
比較化合物用の多価アルコールまたは2価アルコールのアルキレンオキサイド付加物;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
x3は、平均Mn=450、y101+y102=平均で8の化合物である。
2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体;
a2-1は、C22不飽和カルボン酸の二量体、CRODA(株)製PRIPOL1004である。
a2-2は、ダイマー酸(C18不飽和カルボン酸の二量体)、築野食品(株)製ツノダイム395である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
1価カルボン酸a3、1価カルボン酸a3の前駆体;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
1価アルコールa4;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
a4-5は、y51=平均で5の化合物である。
a4-6は、y52=平均で5の化合物である。
a4-8は、y53=平均で5の化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
[実施例c101~c122および比較例d101~d108]
 本発明の規定を満たす縮合物Aおよび比較用化合物と、以下の媒体とを、下記表2の比率で混合し、更に金属系清浄剤としてカルシウムスルホネート2.0質量%を添加して80℃でよく攪拌し、潤滑剤組成物を調製した。
B1:鉱油(JX日鉱日石エネルギー社製スーパーオイルN46)
B2:PAO油(ANDEROL社製 ANDEROL FGC 32)
B3:エステル油(ANDEROL社製 ANDEROL 495)
 得られた潤滑剤組成物を実施例c101~c122および比較例d101~d108の潤滑剤組成物とした。
 なお、本発明の潤滑剤組成物は、媒体を用いない実施例c101、c111、比較例d104、d108は40℃での動粘度が100~1000mm2/sであり、媒体を用いたその他の実施例、比較例ではいずれも40℃での動粘度が30mm2/s~50mm2/sであることを、本明細書中に記載の方法で確認した。
[評価]
試験例:内燃機関用潤滑油としての評価
<摩擦係数評価>
 各実施例および比較例の潤滑剤組成物について、振動型摩擦摩耗試験機(Optimol Instruments Prueftechnik GmbH社製、商品名:SRV 3)を用いて、振動数50Hz、振幅1.0mm、下記表2記載の荷重、温度条件にて試験時間30分おける摩擦係数を測定した。上部試験片は10mmSUJ-2ボール、下部試験片24mmSUJ-2ディスクを用いた。観測した摩擦係数を以下の基準にしたがって評価した。その結果を下記表2に示した。
 荷重が高いほど、また、温度が高いほど過酷な条件となる。
 摩擦係数が小さいほど、良好な潤滑特性であることを表す。実用上、A、B、CまたはD評価であることが求められる。
A:摩擦係数<0.12
B:0.12≦摩擦係数<0.15
C:0.15≦摩擦係数<0.18
D:0.18≦摩擦係数<0.20
E:摩擦係数≧0.20
<摩耗痕径評価>
 また、200N/120℃での摩擦摩耗試験後の試験片として用いた10mmSUJ-2ボールの摩耗痕の直径を比較例d101の摩耗痕直径を100%として規格化し、以下の基準にしたがって評価した。その結果を下記表2に示した。
 値が小さいほど摩耗が少ないことを表す。a~cは摩耗痕が小さく改良が見られた。dは比較例d101同等またはそれ以下で改良が見られなかったと判断した。実用上、aまたはb評価であることが求められる。
a:50%未満
b:50%以上、70%未満
c:70%以上、95%未満
d:95%以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 上記表2より、本発明の潤滑剤組成物は、高温および/または高圧といった過酷条件での潤滑性に優れることがわかった。
 一方、比較例d101~d103より、縮合物Aを添加せずに媒体としてのベースオイルのみを用いた潤滑剤組成物は、過酷条件での潤滑性に劣ることがわかった。
 比較例d104、d105およびd107より、アルキレンオキサイドが付加していない点で本発明の範囲外である3価以上の多価アルコールx1またはx2を縮合材料として用いた縮合物を用いた潤滑剤組成物は、過酷条件での潤滑性に劣ることがわかった。
 比較例d106より、本発明の多価アルコールの価数の下限値を下回る2価の多価アルコールにアルキレンオキサイドが付加したx3を縮合材料として用いた縮合物を用いた潤滑剤組成物は、過酷条件での潤滑性に劣ることがわかった。
 比較例d108より、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体を縮合材料として含まない点で本発明の範囲外である縮合物を用いた潤滑剤組成物は、過酷条件での潤滑性に劣ることがわかった。
[実施例c201、c202および比較例d201]
 下記表3に記載の組成となるように実施例c201、c202および比較例d201の潤滑剤組成物を調製した。
 なお、本発明の潤滑剤組成物はいずれも40℃での動粘度が30mm2/s~50mm2/sであることを、本明細書中に記載の方法で確認した。
 得られた各実施例および比較例の潤滑剤組成物についても手法により摩擦係数、摩耗痕径を観測した。その結果を下記表3に示した。
 下記表3より、本発明の潤滑剤組成物は更に亜鉛、モリブデン、硫黄、リンのうち少なくとも1種を構成元素として有する化合物を添加することにより、更に摩耗を低減でき、過酷条件での潤滑性に優れることがわかった。
 一方、比較例d201より、縮合物Aを添加せずに、媒体ならびに亜鉛、モリブデン、硫黄およびリンのうち少なくとも1種を構成元素として有する化合物のみを用いた潤滑剤組成物は、過酷条件での潤滑性に劣ることがわかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 表3中、MoDTCは硫化オキシモリブデン-N,N-ジオクチルジチオカーバメートを表し、ZnDTPはイソプロピル-1-エチルブチルジチオリン酸亜鉛を表す。

Claims (15)

  1.  3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなる3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1と、
     2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体と、
     1価カルボン酸a3、1価カルボン酸a3の前駆体および1価アルコールa4のうち少なくとも1種と、
    が少なくとも縮合した縮合物Aを含有する潤滑剤組成物。
  2.  3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1が、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ジトリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールから選ばれる少なくとも1種が有するヒドロキシル基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドが付加してなる、請求項1に記載の潤滑剤組成物。
  3.  3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1が、アルキレンオキシ繰返し単位を分子内に平均で6個以上有する、請求項1または2に記載の潤滑剤組成物。
  4.  3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1が、3価以上の多価アルコールが有するヒドロキシル基の全てにそれぞれ独立なアルキレンオキサイドが付加してなる、請求項1~3のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  5.  1価カルボン酸a3が、炭素数8以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  6.  1価カルボン酸a3が分岐アルキル基を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  7.  1価アルコールa4が分岐アルキル基を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  8.  1価アルコールa4がアルキレンオキシ構造を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  9.  2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体が、炭素数36以上である、請求項1~8のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  10.  前記縮合物Aは、
     3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1由来の構造が、2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体由来の構造を介して、1価アルコールa4由来の構造と結合した構造(a1-a2-a4)、
    及び/又は
     2価以上の多価カルボン酸a2または2価以上の多価カルボン酸a2の前駆体由来の構造が、3価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物a1由来の構造を介して、1価カルボン酸a3または1価カルボン酸a3の前駆体由来の構造と結合した構造(a2-a1-a3)
    を含有する純物質または混合物である、請求項1~9のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  11.  前記縮合物Aがポリマーである、請求項1~10のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  12.  前記縮合物Aを全潤滑剤組成物中0.01~20質量%含有する、請求項1~11のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  13.  全潤滑剤組成物に対し、前記縮合物Aの割合が0.1~20質量%、媒体の割合が70~99.9質量%、前記縮合物Aおよび前記媒体以外の他の成分の割合が0~29.9質量%である、請求項1~12のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
  14.  前記媒体が鉱油、ポリオレフィン油、エステル油、エーテル油から選ばれる少なくとも1種である、請求項13に記載の潤滑剤組成物。
  15.  前記縮合物Aおよび前記媒体以外の他の成分が亜鉛、モリブデン、硫黄およびリンのうち少なくとも1種を構成元素として有する化合物である、請求項13または14に記載の潤滑剤組成物。
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