WO2022244665A1 - 冷凍機用組成物および冷凍機用組成物キット - Google Patents

冷凍機用組成物および冷凍機用組成物キット Download PDF

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WO2022244665A1
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composition
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oil
dispersant
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訓弘 木本
久義 伊藤
浩一 梅本
健 柏木
大輔 城
秀一 竹内
秀樹 松浦
将吾 諸江
ありさ 川江
勝 田中
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株式会社ダイセル
ダイキン工業株式会社
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    • C10N2040/00Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/30Refrigerators lubricants or compressors lubricants

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigerator composition and a refrigerator composition kit. More specifically, the present disclosure relates to a composition for refrigerator containing refrigerator oil, and a composition kit for refrigerator, which is a kit for obtaining the composition for refrigerator.
  • This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2021-082882 filed in Japan on May 27, 2021, the contents of which are incorporated herein.
  • a refrigerating machine such as a compression type refrigerating machine generally consists of a compressor, a condenser, an expansion mechanism (expansion valve, etc.), and an evaporator. (composition for refrigerator) is circulated.
  • Refrigerator oil is used in compressors for refrigerators to reduce the friction that occurs between various sliding members. Refrigerating machine oil is sealed in the compressor together with refrigerant, and lubricates sliding members such as connecting rods and pistons.
  • composition for a refrigerator for example, a lubricating oil composition containing a specific base oil and a specific nanodiamond is known (see Patent Document 1). It is described that the lubricant composition has excellent frictional properties.
  • Patent Document 2 discloses an initial break-in lubricant composition containing nanocarbon particles. Further, Patent Document 3 discloses a dispersion liquid in which specific surface-modified nanodiamonds are dispersed in an organic solvent.
  • Patent Document 2 does not disclose a test that imitates the friction that occurs in a refrigerator compressor (for example, a ring-on-disk friction test).
  • Patent Document 3 does not disclose that the above-mentioned dispersion is effective as a lubricant for sliding members in a refrigerator.
  • Patent Literatures 2 and 3 do not disclose the use of the lubricant composition or the dispersion liquid as a refrigerating machine oil or a composition for a refrigerating machine in combination with a refrigerant.
  • an object of the present disclosure is to provide a composition for a refrigerator capable of reducing the coefficient of friction in friction between sliding members in the refrigerator, and a composition kit for the refrigerator for obtaining the composition for the refrigerator. to do.
  • the inventors of the present disclosure have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, according to a refrigerator composition containing a refrigerator oil, nanodiamond particles dispersed in the refrigerator oil, and a dispersant, , the coefficient of friction in the friction between sliding members in the refrigerator can be reduced.
  • the present disclosure relates to what was completed based on these findings.
  • the present disclosure provides a refrigerator composition
  • a refrigerator composition comprising a refrigerator oil, nanodiamond particles dispersed in the refrigerator oil, and a dispersant.
  • the above refrigerator oil preferably contains polyvinyl ethers, polyol esters, polyalkylene glycols, alkylated aromatic hydrocarbon compounds, or mineral oil.
  • the dispersant preferably contains a dispersant (I) having a mass average molecular weight of 500 or more and an amine value of 15 mgKOH/g or more and/or a fatty acid ester-based dispersant (II).
  • the SP value of the refrigerating machine oil is preferably 6.0 to 12.0 (cal/cm 3 ) 1/2 .
  • the composition for a refrigerator preferably has a coefficient of friction of 0.08 or less when used as a lubricant in a ring-on-disk friction test under conditions of a surface pressure of 2 MPa and a speed of 1.5 m/s.
  • composition for a refrigerator is preferably for a compressor of a refrigerator.
  • the refrigerator is preferably an air conditioner.
  • the present disclosure provides a refrigerator composition kit containing a refrigerant (B) and a refrigerator oil (A) containing a base oil and nanodiamond particles dispersed in the base oil.
  • the refrigerating machine oil (A) preferably has a coefficient of friction of 0.08 or less when used as a lubricant in a ring-on-disk friction test under conditions of a surface pressure of 2 MPa and a speed of 1.5 m/s.
  • the composition for a refrigerator of the present disclosure it is possible to reduce the coefficient of friction in the friction between sliding members in the refrigerator. Further, according to the composition for a refrigerator of the present disclosure, the coefficient of friction can be reduced early. Further, according to the composition kit for a refrigerator of the present disclosure, the composition for a refrigerator can be obtained by mixing the refrigerator oil and the refrigerant.
  • . 1 is a graph showing friction coefficients measured in a ring-on-disk friction test (in air, sliding speed 0.5 m/s) when the compositions for refrigerators of Example 1 and Comparative Example 1 were used as lubricants.
  • . 1 is a graph showing friction coefficients measured in a ring-on-disk friction test (in air, at a sliding speed of 1.5 m/s) when the compositions for refrigerators of Example 1 and Comparative Example 1 were used as lubricants.
  • . 1 is a graph showing friction coefficients measured in a ring-on-disk friction test (in air, at a sliding speed of 2.5 m/s) when the compositions for refrigerators of Example 1 and Comparative Example 1 were used as lubricants. .
  • FIG. 4 is a graph showing the amount of wear measured in a ring-on-disk friction test (in air) when the compositions for refrigerators of Example 1 and Comparative Example 1 were used as lubricants.
  • 1 is a graph showing friction coefficients measured in a ring-on-disk friction test (sliding speed in refrigerant: 0.5 m/s) when the compositions for refrigerators of Example 1 and Comparative Example 1 were used as lubricants.
  • . 1 is a graph showing friction coefficients measured in a ring-on-disk friction test (sliding speed in refrigerant: 1.5 m/s) when the compositions for refrigerators of Example 1 and Comparative Example 1 were used as lubricants. .
  • 1 is a graph showing friction coefficients measured in a ring-on-disk friction test (sliding speed of 2.5 m/s in refrigerant) when the compositions for refrigerators of Example 1 and Comparative Example 1 were used as lubricants.
  • . 4 is a graph showing the amount of wear measured in a ring-on-disk friction test (in refrigerant) when the compositions for refrigerators of Example 1 and Comparative Example 1 were used as lubricants.
  • 1 is a graph showing friction coefficients measured in a ring-on-disk friction test (sliding speed in refrigerant: 0.5 m/s) when the compositions for refrigerators of Example 2 and Comparative Example 1 were used as lubricants. .
  • . 4 is a graph showing friction coefficients measured in a ring-on-disk friction test (sliding speed in refrigerant: 1.5 m/s) when the compositions for refrigerators of Example 2 and Comparative Example 1 were used as lubricants.
  • . 2 is a graph showing friction coefficients measured in a ring-on-disk friction test (sliding speed of 2.5 m/s in refrigerant) when the compositions for refrigerators of Example 2 and Comparative Example 1 were used as lubricants.
  • . 4 is a graph showing the amount of wear measured in a ring-on-disk friction test (in refrigerant) when the compositions for refrigerators of Example 2 and Comparative Example 1 were used as lubricants.
  • composition for a refrigerator includes at least a refrigerator oil, nanodiamond particles dispersed in the refrigerator oil, and a dispersant.
  • the composition for a refrigerator is used by being filled inside the refrigerator.
  • the nanodiamond particles are dispersed at least in the refrigerator oil.
  • refrigerating machine oil As the refrigerating machine oil, known or commonly used refrigerating machine oils such as synthetic oils and mineral oils used in conventional refrigerating machine compositions can be used. Examples of the refrigerating machine oils include polyvinyl ethers (PVE), polyol esters (POE), polyalkylene glycols (PAG), polyesters, polycarbonates, hydrides of ⁇ -olefin oligomers, and alicyclic hydrocarbon compounds. , alkylated aromatic hydrocarbon compounds such as alkylbenzene (AB), and mineral oil.
  • PVE polyvinyl ethers
  • POE polyol esters
  • PAG polyalkylene glycols
  • polyesters polyesters
  • polycarbonates hydrides of ⁇ -olefin oligomers
  • alicyclic hydrocarbon compounds alkylated aromatic hydrocarbon compounds
  • alkylated aromatic hydrocarbon compounds such as alkylbenzene (AB), and mineral oil.
  • the mineral oil for example, the lubricating oil fraction obtained by vacuum distillation of the atmospheric residual oil obtained by atmospheric distillation of crude oil such as paraffinic crude oil, intermediate crude oil, naphthenic crude oil, and solvent Oils refined by deasphalting, solvent extraction or hydrocracking, solvent dewaxing or catalytic dewaxing, hydrorefining, etc.; oils produced by isomerizing mineral oil waxes; GTL with Fischer-Tropsch process, etc. and oils produced by hydroisomerization dewaxing residual WAX (gas-to-liquid wax) in the process.
  • crude oil such as paraffinic crude oil, intermediate crude oil, naphthenic crude oil, and solvent Oils refined by deasphalting, solvent extraction or hydrocracking, solvent dewaxing or catalytic dewaxing, hydrorefining, etc.
  • oils produced by isomerizing mineral oil waxes GTL with Fischer-Tropsch process, etc.
  • polyvinyl ethers, polyol esters, polyalkylene glycols, alkylated aromatic hydrocarbon compounds, and mineral oils are preferable from the viewpoint of excellent dispersibility of nanodiamond particles, compatibility with refrigerants, and hydrolysis resistance. Only one type of the refrigerating machine oil may be used, or two or more types may be used.
  • the above polyvinyl ethers are polymers containing structural units derived from vinyl ethers. Among them, from the viewpoint of obtaining better stability, a polymer containing a constitutional unit derived from a vinyl ether having an alkyl group of 1 to 4 carbon atoms in the side chain is preferable.
  • the SP value [solubility parameter ( ⁇ ) according to Hildebrand, unit: (cal/cm 3 ) 1/2 at 25° C.] of the refrigerating machine oil is preferably 6.0 to 12.0, more preferably. is 6.0 or more and less than 11.0.
  • the SP value of the refrigerating machine oil is within the above range, the dispersibility of the nanodiamond particles is excellent, and the compatibility with the refrigerant is excellent.
  • the content of the refrigerating machine oil in the refrigerating machine composition is not particularly limited, but is, for example, 1 to 99% by mass, preferably 20 to 95% by mass, relative to the total amount of the refrigerating machine composition. .
  • the nanodiamond particles are not particularly limited, and known or commonly used nanodiamond particles can be used.
  • the nanodiamond particles may be surface-modified nanodiamond particles (surface-modified nanodiamond) particles, or may be surface-unmodified nanodiamond particles.
  • the surface-unmodified nanodiamond particles have hydroxyl groups (--OH) and carboxy groups (--COOH) on their surfaces. Only one type of nanodiamond particles may be used, or two or more types may be used.
  • the nanodiamond particles preferably contain primary particles of nanodiamonds.
  • secondary particles in which a plurality of primary particles are agglomerated may be included.
  • nanodiamond particles for example, detonation method nanodiamonds (i.e., nanodiamonds produced by detonation method) or high temperature and high pressure method nanodiamonds (i.e., nanodiamonds produced by high temperature and high pressure method) can be used.
  • detonation nanodiamonds are preferable because they are more excellent in dispersibility in the composition for refrigerators, that is, because the particle diameter of the primary particles is one digit nanometer.
  • the above detonation nanodiamonds include air-cooled detonation nanodiamonds (i.e., nanodiamonds produced by an air-cooled detonation method) and water-cooled detonation nanodiamonds (i.e., nanodiamonds produced by a water-cooled detonation method). diamonds) are included. Among them, air-cooled detonation nanodiamonds are preferable in that primary particles are smaller than water-cooled detonation nanodiamonds.
  • Examples of the compound or functional group that modifies the surface of the nanodiamond particles in the surface-modified nanodiamonds include silane compounds, phosphonate ions or phosphonate residues, vinyl group-terminated surface modification groups, amide groups, and cationic surfactants. Examples include cations of agents, groups containing polyglycerol chains, groups containing polyethylene glycol chains, and the like.
  • the compound or functional group that modifies the surface of the nanodiamond particles in the surface-modified nanodiamond preferably contains an organic group.
  • the above organic group is more preferably an organic group having 4 or more carbon atoms (eg 4 to 25), more preferably an organic group having 6 or more (eg 6 to 22) carbon atoms, particularly preferably 8 or more carbon atoms (eg 8 to 20).
  • the surface-modifying compound or functional group contains an organic group (in particular, an organic group having 4 or more carbon atoms)
  • the hydrophobic interaction between the organic group and the refrigerating machine oil causes the formation of nanodiamond particles in the refrigerating machine oil. Better dispersibility.
  • organic group examples include a substituted or unsubstituted hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted heterocyclic group, and a group in which two or more of the above hydrocarbon groups and/or two or more of the above heterocyclic groups are bonded.
  • organic groups include the organic groups in the monovalent organic groups exemplified and described as R in formula (I) below.
  • the surface modifying group is preferably a group represented by formula (I) below. That is, the nanodiamond particles are preferably surface-modified nanodiamonds (nanodiamond particles) in which a group represented by the following formula (I) modifies the surface of the nanodiamond particles.
  • -X-R (I) [In formula (I), X represents a linking group, and a bond extending to the left from X binds to the nanodiamond. R represents a monovalent organic group, and the atom bonded to X is a carbon atom. ]
  • R a represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • Examples of the monovalent organic group for R a include those exemplified and explained as the monovalent organic group for R above.
  • the monovalent organic group for R includes, for example, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group (monovalent hydrocarbon group), a substituted or unsubstituted heterocyclic group (monovalent heterocyclic group), Examples thereof include groups in which two or more monovalent hydrocarbon groups and/or the above monovalent heterocyclic groups are bonded.
  • the above bonded groups may be directly bonded or may be bonded via a linking group.
  • linking group examples include amino group, ether bond, ester bond, phosphinic acid group, sulfide bond, carbonyl group, organic group-substituted amide group, organic group-substituted urethane bond, organic group-substituted imide bond, thiocarbonyl group, siloxane A bond, a group in which two or more of these are bonded, and the like are included.
  • hydrocarbon group in the monovalent organic group examples include an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and groups in which two or more of these are bonded.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon group include alkyl groups, alkenyl groups, and alkynyl groups.
  • alkyl groups include C 1-22 alkyl groups (preferably C 2- 20 alkyl group, more preferably C 3-18 alkyl group) and the like.
  • alkenyl groups include vinyl, allyl, methallyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, C 2-22 alkenyl groups (preferably C 4-20 alkenyl groups, more preferably C 8-18 alkenyl groups) such as 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 5-hexenyl group, and oleyl group are included.
  • alkynyl groups include C2-22 alkynyl groups (preferably C4-20 alkynyl groups, more preferably C8-18 alkynyl groups) such as ethynyl and propynyl groups.
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon group include C 3-12 cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and cyclododecyl group; C 3-12 cycloalkenyl groups such as cyclohexenyl group; a C4-15 bridged cyclic hydrocarbon group such as a bicycloheptanyl group and a bicycloheptenyl group;
  • aromatic hydrocarbon group examples include C 6-14 aryl groups (especially C 6-10 aryl groups) such as phenyl group and naphthyl group.
  • the heterocycles forming the heterocyclic group include aromatic heterocycles and non-aromatic heterocycles.
  • Such a heterocyclic ring includes a 3- to 10-membered ring (preferably a 4- to 6-membered ring) having carbon atoms and at least one heteroatom (e.g., oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, etc.) in the atoms constituting the ring. ), and condensed rings thereof.
  • a heterocyclic ring containing an oxygen atom as a heteroatom e.g., 3-membered ring such as oxirane ring; 4-membered ring such as oxetane ring; furan ring, tetrahydrofuran ring, oxazole ring, isoxazole ring, ⁇ -butyrolactone ring
  • 5-membered ring such as; 4-oxo-4H-pyran ring, tetrahydropyran ring, 6-membered ring such as morpholine ring; benzofuran ring, isobenzofuran ring, 4-oxo-4H-chromene ring, chroman ring, isochroman ring Condensed ring; 3-oxatricyclo[4.3.1.1 4,8 ]undecan-2-one ring, 3-oxatricyclo[4.2.1.0 4,8 ]nonan-2-one ring etc.), a heterocyclic ring a
  • Examples of groups in which an aliphatic hydrocarbon group and an alicyclic hydrocarbon group are bonded include a cyclohexylmethyl group and a methylcyclohexyl group.
  • Examples of the group in which an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group are bonded include a C 7-18 aralkyl group (especially a C 7-10 aralkyl group) such as a benzyl group and a phenethyl group, a C 6-10 aryl-C 2-6 alkenyl group, C 1-4 alkyl-substituted aryl group such as tolyl group, C 2-4 alkenyl-substituted aryl group such as styryl group, and the like.
  • the above monovalent hydrocarbon group and/or the above monovalent heterocyclic ring a formula group, an alkoxy group, an alkenyloxy group, an alkynyloxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, an acyloxy group, an alkylthio group, an alkenylthio group, an arylthio group, an aralkylthio group, an acyl group, an alkenylcarbonyl group, an arylcarbonyl group; , an aralkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkenyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an aralkyloxycarbonyl group, a dialkylamino group, an acylamino group, an oxetanyl group-containing group,
  • the monovalent organic group may have a substituent.
  • substituents include halogen atoms such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom; a cyano group; an isocyanate group; an isothiocyanate group; a hydroxy group; a carboxy group; thiol group; phosphate group;
  • a group represented by the above formula (I) and a group containing a polyglycerol chain are preferable.
  • R 1 represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, and the atom bonded to X 1 is a carbon atom.
  • the number of carbon atoms in R 1 is preferably 4-25, more preferably 6-22, still more preferably 8-20.
  • the number of carbon atoms is 4 or more, the steric hindrance between the surface modifying groups becomes sufficient and the particles are easily dispersed in the refrigerating machine oil.
  • the number of carbon atoms is 25 or less, the entanglement of the surface modification groups is suppressed, and the surface modification groups are easily dispersed in the refrigerating machine oil.
  • the monovalent hydrocarbon group for R 1 may have the substituents described above. Moreover, the monovalent hydrocarbon group preferably does not have a functional group containing active hydrogen (hydroxy group, carboxy group, amino group, monosubstituted amino group, thiol group, phosphoric acid group, etc.).
  • R 1 contains a straight-chain hydrocarbon group having 4 or more consecutive carbon atoms.
  • hydrocarbon groups include linear alkylene groups such as tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, heptamethylene, octamethylene, nonamethylene and decamethylene; 2-ethylhexamethylene and the like; Branched alkylene group; 1-butenylene group, 2-butenylene group, 1-pentenylene group, 2-pentenylene group, linear alkenylene group such as 3-pentenylene group; branched chain such as 2-methyl-2-butenylene group alicyclic hydrocarbon groups having 4 or more carbon atoms such as cyclohexyl groups; aromatic hydrocarbon groups having 6 or more carbon atoms such as phenyl groups.
  • the molar ratio of carbon atoms to the total amount of heteroatoms selected from the group consisting of nitrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms, and silicon atoms is preferably 4.5 or more, more preferably 5 or more, more preferably 5.5 or more.
  • the molar ratio is not particularly limited, but may be, for example, 22 or less, or 20 or less.
  • surface-modified nanodiamonds with excellent dispersibility in refrigerator oil can be more easily produced.
  • R 1 is the number of carbon atoms 8 to 20 linear or branched hydrocarbon groups are more preferred.
  • R 1 is preferably a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group containing 8 to 20 carbon atoms, more preferably a substituted or unsubstituted is an unsaturated aliphatic hydrocarbon group. Further, when X is -NH-, R 1 is preferably a monovalent hydrocarbon group containing a hydrocarbon group having 4 or more consecutive carbon atoms in a straight chain.
  • the group containing the polyglycerol chain includes a group having a polyglyceryl group and a group in which hydrogen atoms of at least part of the hydroxy groups in the polyglyceryl group are substituted with monovalent organic groups.
  • the polyglycerin chain-containing group is preferably a polyglycerin chain-containing surface modification group represented by the following formula (2).
  • X 2 represents a divalent group, and a bond extending leftward from X 2 in [X 2 C 3 H 5 ] binds to the nanodiamond.
  • [X 3 R 2 ] represents the end of a polyglycerin chain, X 3 represents a single bond or a divalent group, and R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. ]
  • [X 2 C 3 H 5 ] in the above formula (2) is represented by [-X 2 -CH 2 -C(-)H-CH 2 -].
  • X 2 in [X 2 C 3 H 5 ] is bound to the nanodiamond, and the two Cs are each bound to O in [OC 3 H 5 ] or X 3 in [X 3 R 2 ]. .
  • X 2 in the above [X 2 C 3 H 5 ] represents a divalent group.
  • the divalent group includes the divalent groups exemplified and described as X in formula (I) above.
  • X in formula (I) above.
  • [OC 3 H 5 ] with p in the above formula (2) is a structure derived from glycerin represented by [--O--CH 2 --C(-)H--CH 2 --], and [ X 2 C 3 H 5 ] to form a polyglycerol chain.
  • p represents a repeating unit of [OC 3 H 5 ] and is an integer of 1 or more, preferably 3-20, more preferably 5-15. p may be the same or different in the group containing the plurality of polyglycerol chains.
  • [X 3 R 2 ] represents the end of the polyglycerol chain and binds to C in [X 2 C 3 H 5 ] or C in [OC 3 H 6 ].
  • R2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • X 2 in [X 2 C 3 H 6 ] and X 3 in [X 3 R 2 ] may be the same or different.
  • the plurality of [X 3 R 2 ] may be the same or different.
  • X 3 in the above [X 3 R 2 ] may be the same or different in the group containing the plurality of polyglycerin chains.
  • q may be the same or different in the group containing a plurality of polyglycerol chains.
  • R 2 is a monovalent organic group
  • the plurality of R 2 in the above formula (2) are preferably the same.
  • the monovalent organic group include those exemplified and explained as the monovalent organic group for R in the formula (1). Among them, substituted or unsubstituted hydrocarbon groups (monovalent hydrocarbon groups), substituted or unsubstituted heterocyclic groups (monovalent heterocyclic groups), groups in which two or more of these are bonded, and the like can be mentioned.
  • the monovalent organic group may have an ionic form.
  • the above bonded groups may be directly bonded or may be bonded via a linking group.
  • the hydrocarbon group in the substituted or unsubstituted hydrocarbon group is preferably an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably an ethyl group, a propyl group, a butyl group, or a hexyl group.
  • [X 3 R 2 ] include OH, NH 2 , CH 3 , alkoxy group, acyl group, mono- or di-alkylamino group, mono- or dialkenylamino group, alkylamide group, alkenylamide group and quaternary ammonium.
  • Examples include substituted alkoxy groups, chlorine-substituted alkoxy groups, and polyalkylene oxide groups.
  • the number average degree of polymerization of glycerin in the polyglycerin chain is preferably 1-100, more preferably 2-40, still more preferably 3-20.
  • the number average degree of polymerization is large, the mutual repulsive force between the nanodiamonds acts sufficiently, and the dispersibility of the nanodiamonds in the composition for a refrigerator can be further improved.
  • the number average degree of polymerization is 100 or less, entanglement of the polyglycerol chains between the nanodiamond particles can be suppressed, and the dispersibility of the nanodiamond particles in the composition for a refrigerator can be further enhanced.
  • the number average degree of polymerization is defined by the number of glycidol units constituting the polyglycerin chain in the group bonded to the surface functional group 1 of the raw nanodiamond, and the number of surface functional groups of the raw nanodiamond is the number of the surface functional groups of the raw nanodiamond. It can be determined by measuring an elemental analysis value, measuring an acid value, or measuring a combination of both.
  • the mass ratio of nanodiamonds to the surface-modifying groups is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 1.0, more preferably 0.6 to 0. .8.
  • the mass ratio is 0.5 or more (especially 0.6 or more)
  • the properties of the nanodiamond are less likely to be impaired.
  • the mass ratio is 1.0 or less (especially 0.8 or less)
  • the degree of modification of the surface modification group is sufficient, and the dispersibility in refrigerating machine oil is excellent.
  • the above mass ratio is determined based on the weight loss rate measured by thermogravimetric analysis, with the reduced weight as the mass of the surface modifying group.
  • nanodiamond particles are dispersed in the refrigerator oil.
  • the nanodiamond particles are preferably dispersed on the order of nanometers.
  • the average dispersed particle diameter (D50, median diameter) of the nanodiamond particles in the composition for a refrigerator is preferably 2 to 240 nm, more preferably 4 to 200 nm, even more preferably 5 to 100 nm, still more preferably 6 to 70 nm. , more preferably 10 to 60 nm, more preferably 10 to 40 nm, and particularly preferably 11 to 30 nm.
  • the average dispersed particle size can be measured by a dynamic light scattering method. When the average dispersed particle size of the nanodiamond particles is within the above range, the nanodiamond particles are excellent in dispersibility in the composition for a refrigerator, and the coefficient of friction can be sufficiently reduced.
  • the content of nanodiamond particles in the composition for a refrigerator is preferably 1 to 10000 ppm by mass, more preferably 5 to 1000 ppm by mass, more preferably 10 to 500 ppm by mass relative to the total amount of the refrigerator oil. be.
  • the content is 1 ppm by mass or more, the coefficient of friction in the friction between sliding members in the refrigerator can be sufficiently reduced.
  • the content ratio is within the above range, the dispersibility of the nanodiamond particles is more excellent.
  • the composition for a refrigerator may be a concentrated liquid that is diluted at the time of use so that the content of nanodiamond particles is low. Therefore, the above content may be more than 10000 ppm by mass, or may be 2% by mass or more.
  • the composition for a refrigerator has excellent dispersibility of nanodiamond particles, even if the content ratio is more than 10000 ppm by mass, the nanodiamond particles can be dispersed with a small dispersed particle diameter while suppressing the amount of dispersant added. can be done.
  • the above content is preferably 10% by mass or less.
  • the content ratio of the nanodiamond particles can be calculated from the absorbance at 350 nm.
  • the compound surface-modifying the nanodiamond particles by high-frequency inductively coupled plasma emission spectrometry can also be detected and determined based on the detected amount.
  • the composition for a refrigerator contains a dispersant.
  • a dispersant By adding a dispersant, the dispersibility of the nanodiamond particles in the refrigerator oil is improved.
  • the dispersant include a dispersant having a mass average molecular weight of 500 or more and an amine value of 15 mgKOH/g or more (sometimes referred to as "dispersant (I)"), a fatty acid ester dispersant (“dispersant agent (II)”) is preferred.
  • the dispersibility of the nanodiamond particles in the composition for a refrigerator is particularly excellent. Only one kind of the dispersant may be used, or two or more kinds thereof may be used.
  • the mass average molecular weight of the dispersant (I) is 500 or more, preferably 650 or more, more preferably 950 or more. Moreover, the mass average molecular weight is preferably 20,000 or less, more preferably 10,000 or less. As used herein, the weight average molecular weight is a molecular weight in terms of standard polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the amine value of the dispersant (I) is 15 mgKOH/g or more, preferably 18 mgKOH/g or more, more preferably 20 mgKOH/g or more, still more preferably 30 mgKOH/g or more. Further, the amine value is preferably 100 mgKOH/g or less, more preferably 90 mgKOH/g or less, still more preferably 60 mgKOH/g or less.
  • a compound having a structure derived from a polyalkylene glycol monoalkyl ether in particular, a structure derived from a polyethylene glycol monoalkyl ether or a structure derived from a polypropylene glycol monoalkyl ether
  • a compound having a carbamate structure a compound having a structure derived from polycaprolactone is preferred.
  • Each of the above compounds may contain only one type, or may contain two or more types. Also, one compound may have one or more of the above structures.
  • a commercially available product can also be used as the dispersant (I).
  • Commercially available products of the dispersant (I) include, for example, the trade name “DISPERBYK-2008”, the trade name “BYK-9076”, the trade name “BYK-9077”, and the trade name “ANTI-TERRA-U”. ⁇ Chemie) and the like.
  • the acid value of the dispersant (II) is preferably 40 mgKOH/g or less, more preferably 35 mgKOH/g or less, still more preferably 30 mgKOH/g or less, still more preferably 20 mgKOH/g or less, particularly preferably 6 mgKOH/g. It is below. Further, the acid value may be, for example, 0.1 mgKOH/g or more, 0.3 mgKOH/g or more, or 0.5 mgKOH/g or more. When the acid value is 40 mgKOH/g or less (especially 30 mgKOH/g or less), the dispersibility in refrigerating machine oil tends to be more excellent.
  • the amine value of the dispersant (II) is preferably 5 mgKOH/g or less, more preferably 1 mgKOH/g or less, still more preferably 0.5 mgKOH/g or less, still more preferably 0.1 mgKOH/g or less, and particularly preferably is 0 mg KOH/g.
  • the dispersant (II) preferably has an average molecular weight Mp of 300 or more, more preferably 1,000 or more (eg, 1,000 to 100,000), still more preferably 3,000 or more (eg, 3,000 to 10,000).
  • Mp average molecular weight
  • the average molecular weight Mp is a standard polystyrene-equivalent molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the dispersant (II) preferably has a mass loss rate of 30% or less when maintained in an air atmosphere at a temperature of 200°C for 180 minutes (sometimes referred to as "200°C 180 minute mass loss rate"). It is more preferably 25% or less, still more preferably 20% or less, and particularly preferably 15% or less.
  • the mass reduction rate is 30% or less, the composition for a refrigerator has excellent heat resistance and excellent dispersion stability in a high-temperature environment.
  • the mass reduction rate can be measured by simultaneous differential thermogravimetry (TG-DTA).
  • the dispersant (II) may have an acidic functional group.
  • the acidic functional group include carboxylic acid, sulfonic acid, and salts thereof.
  • Examples of the fatty acid that constitutes the fatty acid ester-based dispersant that is the dispersant (II) include carboxylic acid, sulfonic acid, and salts thereof.
  • Examples of the carboxylic acid include aliphatic mono- carboxylic acid; aromatic monocarboxylic acid such as benzoic acid and p-(t-butylbutyl)benzoic acid;
  • Examples of the sulfonic acid include naphthalenesulfonic acid.
  • the above fatty acid is preferably a higher fatty acid. That is, the dispersant (II) is preferably a higher fatty acid ester dispersant. Only 1 type may be used for the said fatty acid, and 2 or more types may be used for it.
  • Examples of the compound constituting the ester component of the fatty acid ester-based dispersant that is the dispersant (II) include cyclic ester compounds such as propiolactone, valerolactone, and caprolactone; condensates of glycol and dibasic acid; glycerin, and the like. mentioned.
  • the polyester in the fatty acid ester dispersant preferably has a molecular weight of about 300-9000, more preferably 400-6000.
  • Specific examples of the dispersant (II) include glycerol monooleate.
  • a commercially available product can also be used as the dispersant (II).
  • Commercially available fatty acid ester-based dispersants include, for example, the trade name "Ajisper PA111", the trade name “Ajisper PN411” (manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd.), the trade name “Rheodol MO-60” (manufactured by Kao Corporation). ) and the like.
  • the dispersant (II) has high heat resistance, it is difficult to decompose due to heat. Therefore, even when the temperature of the composition for a refrigerator rises during use or when the composition for a refrigerator is used in a high-temperature environment, the composition for a refrigerator has excellent dispersion stability in a high-temperature environment and discolors. is also unlikely. Furthermore, since the dispersant (II) is commercially available and readily available, it does not need to be produced through a complicated production process, and is excellent in ease of production.
  • the content of the dispersant in the composition for a refrigerator is preferably 100 to 10,000 parts by mass, more preferably 200 to 5,000 parts by mass, and still more preferably 400 to 2,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of nanodiamond particles. part by mass.
  • the refrigerator oil composition may further contain a refrigerant.
  • a refrigerant known or commonly used refrigerants used in conventional compositions for refrigerators can be used.
  • the refrigerant include fluorinated hydrocarbon refrigerants, hydrocarbon (HC) refrigerants that are natural refrigerants, carbon dioxide, and ammonia.
  • HC hydrocarbon
  • the refrigerator oil composition contains a refrigerant, part of the nanodiamond particles may be dispersed in the refrigerant. Only one kind of the refrigerant may be used, or two or more kinds thereof may be used.
  • fluorine-based hydrocarbon refrigerants are preferable.
  • fluorinated hydrocarbon refrigerant include saturated fluorine-based hydrocarbon refrigerants and unsaturated fluorine-based hydrocarbon refrigerants.
  • saturated fluorocarbon compounds include alkane fluorides.
  • the alkane is preferably an alkane having 1 to 4 carbon atoms, more preferably an alkane having 1 to 3 carbon atoms, and still more preferably an alkane having 1 to 2 carbon atoms.
  • Specific examples of the above-mentioned alkane fluorides include trifluoromethane, difluoromethane, 1,1-difluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane, 1,1,2-trifluoroethane, 1,1 , 1,2-tetrafluoroethane, 1,1,2,2-tetrafluoroethane, 1,1,1,2,2-pentafluoroethane and the like.
  • Examples of the unsaturated fluorine-based hydrocarbon refrigerant include fluorinated products of linear or branched chain olefins, fluorinated products of cyclic olefins, and the like.
  • a linear or branched chain olefin having 2 to 6 carbon atoms is preferable as the linear or branched chain olefin.
  • the fluorinated chain olefin include ethylene into which 1 to 3 fluorine atoms are introduced, propene into which 1 to 5 fluorine atoms are introduced, and butene into which 1 to 7 fluorine atoms are introduced. , pentene into which 1 to 9 fluorine atoms have been introduced, and hexene into which 1 to 11 fluorine atoms have been introduced.
  • cyclic olefin a cyclic olefin having a hydrocarbon ring with 4 to 6 carbon atoms is preferable.
  • fluorinated cyclic olefins include cyclobutene having 1 to 5 fluorine atoms introduced, cyclopentene having 1 to 7 fluorine atoms introduced, and cyclohexene having 1 to 9 fluorine atoms introduced. is mentioned.
  • the HC-based refrigerant is preferably a hydrocarbon having 1 to 8 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, and still more preferably a hydrocarbon having 3 to 5 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms in the hydrocarbon is 8 or less, the boiling point of the refrigerant does not become too high, which is preferable as a refrigerant.
  • Specific examples of the HC-based refrigerants include methane, ethane, ethylene, propane, cyclopropane, propylene, n-butane, isobutane, 2-methylbutane, n-pentane, isopentane, cyclopentaneisobutane, and normal butane.
  • the content of the refrigerant in the composition for a refrigerator is, for example, 1 to 99% by mass, preferably 2 to 95% by mass, relative to the total amount of the composition for a refrigerator.
  • the composition for a refrigerator may contain components other than the components described above.
  • the above-mentioned other components include known or commonly used components that can be contained in conventional refrigerator oils, refrigerants, and compositions for refrigerators.
  • the other components include antioxidants, oiliness improvers, extreme pressure agents, acid scavengers, oxygen scavengers, metal deactivators, rust inhibitors, antifoaming agents, and the like.
  • the content of the other additive is preferably 0.05 to 5% by mass, more preferably 0.05 to 5% by mass, based on the total amount of the composition for a refrigerator. is 0.1 to 3% by mass, more preferably 0.2 to 2% by mass. Only one kind of each of the other components may be used, or two or more kinds thereof may be used.
  • extreme pressure agent known or commonly used extreme pressure agents that can be contained in conventional compositions for refrigerators can be used. Among them, phosphorus-based extreme pressure agents, metal salts of carboxylic acids, and sulfur-based extreme pressure agents are preferred.
  • Examples of the phosphorus-based extreme pressure agents include phosphates, acid phosphates, phosphites, acid phosphites, and amine salts thereof.
  • Specific examples of the phosphorus-based extreme pressure agent include tricresyl phosphate (TCP), trithiophenyl phosphate, tri(nonylphenyl) phosphite, dioleyl hydrogen phosphite, and 2-ethylhexyldiphenyl phosphite. be done.
  • metal salts of carboxylic acids include metal salts of carboxylic acids having 3 to 60 carbon atoms (preferably 3 to 30 carbon atoms). Among them, metal salts of fatty acids having 12 to 30 carbon atoms and metal salts of dicarboxylic acids having 3 to 30 carbon atoms are preferable.
  • the metal constituting the metal salt is preferably an alkali metal or an alkaline earth metal, more preferably an alkali metal.
  • sulfur-based extreme pressure agents examples include sulfurized fats and oils, sulfurized fatty acids, sulfurized esters, sulfurized olefins, dihydrocarbyl polysulfides, thiocarbamates, thioterpenes, and dialkylthiodipropionates.
  • the content of the extreme pressure agent is preferably 0.0005 to 3% by mass, more preferably 0.0005 to 3% by mass, based on the total amount of the refrigerator composition, from the viewpoint of further reducing the coefficient of friction and the amount of wear. 002 to 2% by mass.
  • composition for a refrigerator preferably has a haze value of 5 or less, more preferably 3 or less, and still more preferably 1 or less. Since the composition for a refrigerator has excellent dispersibility of the nanodiamond particles, the composition for a refrigerator having the above haze value can be obtained.
  • the haze value can be measured according to JIS K7136.
  • the composition for a refrigerator preferably has a coefficient of friction of 0.08 or less, more preferably, when used as a lubricant in a ring-on-disk friction test under conditions of a surface pressure of 2 MPa and a speed of 1.5 m / s. is 0.05 or less, more preferably 0.04 or less, and particularly preferably 0.03 or less.
  • the friction coefficient is 0.08 or less, the friction coefficient and wear amount of the sliding member tend to be further reduced.
  • the composition for a refrigerator is obtained, for example, by mixing a refrigerant (B) with a refrigerator oil (A) containing a refrigerator oil and nanodiamond particles dispersed in the refrigerator oil.
  • a refrigerating machine oil (A) and the refrigerant (B) may be combined to form a refrigerating machine composition kit, and the above-mentioned refrigerating machine composition may be prepared by mixing them before use.
  • composition kit for refrigerator includes at least a refrigerator oil (A) and a refrigerant (B) (refrigerant described above).
  • the refrigerating machine oil (A) contains a base oil, nanodiamond particles dispersed in the base oil, and the dispersant. Examples of the base oil include those exemplified and explained as the refrigerating machine oil contained in the refrigerating machine composition.
  • the refrigerating machine oil (A) and the refrigerant (B) may each contain the components exemplified and explained as the other components above.
  • the content of the base oil in the refrigerating machine oil (A) is not particularly limited, but is, for example, 80 to 98% by mass, preferably 90 to 95% by mass, relative to the total amount of the refrigerating machine oil (A).
  • the nanodiamond particles are preferably dispersed in the refrigerating machine oil (A) on the order of nanometers.
  • the average dispersed particle diameter (D50, median diameter) of the nanodiamond particles in the refrigerator oil (A) is preferably 2 to 240 nm, more preferably 4 to 200 nm, more preferably 5 to 100 nm, still more preferably 10 to 70 nm, Especially preferred is 12 to 40 nm.
  • the average dispersed particle size can be measured by a dynamic light scattering method.
  • the content of nanodiamond particles in the refrigerator oil (A) is preferably 1 to 10000 ppm by mass, more preferably 5 to 1000 ppm by mass, more preferably 10 to 500 mass ppm, relative to the total amount of the refrigerator oil (A). ppm.
  • the content is 1 ppm by mass or more, the coefficient of friction in the friction between sliding members in the refrigerator can be sufficiently reduced.
  • the content ratio is within the above range, the dispersibility of the nanodiamond particles is more excellent.
  • the refrigerating machine oil (A) may be a concentrated liquid that is diluted at the time of use so that the content of nanodiamond particles is low.
  • the above content may be more than 10000 ppm by mass, or may be 2% by mass or more. Since the refrigerating machine oil (A) has excellent dispersibility of nanodiamond particles, even if the content ratio is more than 10000 ppm by mass, it is possible to disperse the nanodiamond particles with a small dispersed particle diameter while suppressing the amount of dispersant added. can. From the viewpoint of better dispersibility of the nanodiamond particles, the above content is preferably 10% by mass or less.
  • the content ratio of the nanodiamond particles can be calculated from the absorbance at 350 nm.
  • the compound surface-modifying the nanodiamond particles by high-frequency inductively coupled plasma emission spectrometry can also be detected and determined based on the detected amount.
  • the content of the dispersant in the refrigerating machine oil (A) is preferably 100 to 10000 parts by mass, more preferably 200 to 5000 parts by mass, and still more preferably 400 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of nanodiamond particles. Department.
  • the content of the extreme pressure agent is preferably 0.001 to 5% by mass, more preferably 0.001 to 5% by mass, based on the total amount of the refrigerating machine oil (A), from the viewpoint of further reducing the coefficient of friction and the amount of wear. 005 to 3% by mass.
  • the refrigerating machine oil (A) preferably has a friction coefficient of 0.08 or less, more preferably, when used as a lubricant in a ring-on-disk friction test under conditions of a surface pressure of 2 MPa and a speed of 1.5 m / s. It is 0.07 or less, more preferably 0.05 or less, and particularly preferably 0.03 or less. When the friction coefficient is 0.08 or less, the friction coefficient and wear amount of the sliding member tend to be further reduced.
  • Refrigerating machine oil (A) can be produced, for example, by mixing nanodiamond particles, a dispersant, and, if necessary, other components into the base oil to disperse the nanodiamond particles.
  • Refrigerating machine oil (A) using surface-modified nanodiamond particles can also be produced through a step (modification step) of reacting the nanodiamond particles with a compound to be surface-treated in the base oil.
  • the solvent used in the modification step can be directly used as the base oil in the refrigerating machine oil (A).
  • the solvent used in the modification step may be used as the base oil in the refrigerating machine oil (A) as it is, or the solvent may be exchanged after the modification step.
  • the modification step if the nanodiamond particles contain nanodiamond particle agglomerates in which the nanodiamond particles adhere to form secondary particles, the reaction between the compound to be subjected to the surface treatment and the nanodiamond particles is allowed to proceed.
  • the nanodiamond particles are pulverized or dispersed.
  • the nanodiamond particle aggregates can be crushed into primary particles, the surface of the primary nanodiamond particles can be modified, and the dispersibility of the nanodiamond particles in the refrigerating machine oil (A) can be improved. This is because
  • Methods for pulverizing or dispersing nanodiamond particles include, for example, a high shear mixer, high shear mixer, homomixer, ball mill, bead mill, high-pressure homogenizer, ultrasonic homogenizer, colloid mill, jet mill, and the like. be done. Among them, it is preferable to perform ultrasonic treatment in the presence of crushing media (for example, zirconia beads, etc.).
  • the composition for a refrigerator can be produced, for example, by mixing the refrigerator oil (A) prepared as described above and the refrigerant (B) while maintaining the state in which the nanodiamond particles are dispersed. can.
  • the refrigerating machine oil (A) in which the nanodiamond particles are dispersed in the base oil and the composition for a refrigerating machine are obtained.
  • the above composition kit for a refrigerator can be obtained by combining the refrigerator oil (A) and the refrigerant (B).
  • compositions for refrigerators and the composition kit for refrigerators are compositions used in refrigerators.
  • the composition for a refrigerator in a refrigerator it is possible to reduce the coefficient of friction in the friction between sliding members in the refrigerator.
  • the composition for a refrigerator containing a refrigerant is required to have the performance of promoting lubrication between sliding members under pressure in a decompressed condition when used in a refrigerator. Sufficient lubrication performance under certain conditions is required.
  • the composition for a refrigerator of the present disclosure can reduce the coefficient of friction between sliding members even when used under such severe conditions.
  • it is conceivable to lower the viscosity of the composition for refrigerators used as a lubricant. tends to be easier.
  • seizure of the sliding member can be suppressed, and the amount of wear of the sliding member can be reduced.
  • the above-mentioned refrigerator includes, for example, a compressor, a condenser, an expansion mechanism (expansion valve, etc.), an evaporator, a dryer, and the like. Therefore, the composition for a refrigerator can be used in such various devices that the refrigerator can be equipped with.
  • the composition for a refrigerator is used, for example, as a lubricant for lubricating sliding parts provided in a compressor.
  • the composition for a refrigerator can be used as a working fluid for a refrigerator.
  • the lubricant may be an initial running-in lubricant used to form a low-friction surface (run-in surface) at the initial stage of use of a refrigerator having sliding members.
  • the lubricant for initial break-in smoothes the unevenness of the surface of the sliding member, for example, or forms a modified surface.
  • the lubricant for initial running-in is removed by washing or the like, and sliding using the lubricant for main lubrication is performed.
  • the term “lubricant for main lubrication” refers to a lubricant that is not removed and continues to exist in the sliding portion during normal operation of the sliding member (while the refrigerator is in use).
  • the initial running-in lubricant can be used as a lubricant for main lubrication by supplying the lubricant as it is without removing it after forming the running-in surface, or after removing it, supplying it again to the sliding portion.
  • a refrigerating machine oil (A) which will be described later, may be used as an initial break-in lubricant.
  • Examples of the refrigerator include air conditioners, refrigerators, vending machines, showcases, refrigeration systems, hot water supply systems, and heating systems.
  • Examples of the air conditioner include car air conditioners such as open type car air conditioners and electric car air conditioners; gas heat pump (GHP) air conditioners; indoor air conditioners and the like.
  • GTP gas heat pump
  • Example 1 (Preparation of surface nanodiamond particles) First, the process of producing nanodiamonds by the detonation method was carried out. In this step, first, a molded explosive to which an electric detonator was attached was placed inside a pressure-resistant container for detonation, and the container was sealed. The container is made of iron and has a volume of 15 m 3 . As explosive, 0.50 kg of a mixture of TNT and RDX was used. The mass ratio of TNT and RDX (TNT/RDX) in this explosive is 50/50. Next, the electric detonator was detonated to detonate the explosive in the container (production of nanodiamonds by the detonation method).
  • the temperature of the container and its inside was lowered by leaving it at room temperature for 24 hours. After this cooling, the crude nanodiamond product adhering to the inner wall of the container (including the aggregate of nanodiamond particles and soot generated by the detonation method) is scraped off with a spatula. Crude product was collected.
  • an acid treatment step was performed on the nanodiamond crude product obtained by performing the above-described production steps multiple times. Specifically, a slurry obtained by adding 6 L of 10% by mass hydrochloric acid to 200 g of the crude nanodiamond product was heat-treated under reflux under normal pressure conditions for 1 hour. The heating temperature in this acid treatment is 85 to 100.degree. After cooling, the solid content (including nanodiamond aggregates and soot) was washed with water by decantation. The solid content was repeatedly washed with water by decantation until the pH of the precipitate reached 2 from the low pH side.
  • the oxidation treatment process was performed. Specifically, 6 L of 98% by mass sulfuric acid and 1 L of 69% by mass nitric acid are added to a precipitation liquid (including nanodiamond aggregates) obtained through decantation after acid treatment to form a slurry. This slurry was heat-treated for 48 hours under reflux under normal pressure conditions. The heating temperature in this oxidation treatment is 140 to 160.degree. Next, after cooling, the solid content (including the nanodiamond aggregate) was washed with water by decantation. Since the supernatant liquid at the beginning of washing with water was colored, washing of the solid content with water by decantation was repeated until the supernatant liquid became visually transparent.
  • 0.3 g of nanodiamond particles obtained in the above drying step was weighed into a reaction vessel, 13.5 g of MIBK and 1.2 g of hexyltrimethoxysilane as a silane compound were added and stirred for 10 minutes.
  • zirconia beads manufactured by Tosoh Corporation, registered trademark "YTZ", diameter 30 ⁇ m
  • an ultrasonic disperser model “UP-400s”, manufactured by Hielscher
  • the nanodiamond particles were reacted with the silane compound by sonication. At first, it was gray, but gradually the particle size became smaller and the dispersion state improved, and finally it became a uniform black liquid.
  • MIBK dispersion a nanodiamond dispersion
  • composition for nanodiamond dispersion refrigerator After adding a dispersing agent (trade name “BYK-9077”, manufactured by BYK-Chemie) to the surface-modified nanodiamond dispersion obtained above and stirring, MIBK is distilled off by a rotary evaporator, and refrigerating machine oil (trade name name “Daphne Hermetic Oil FVC68D”, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) was added.
  • a nanodiamond-dispersed refrigerator composition nanodiamond concentration: 10 mass ppm, dispersant concentration: 100 mass ppm
  • the nanodiamond concentration was obtained from the absorbance at 350 nm.
  • Example 2 preparation of composition for nanodiamond dispersion refrigerator
  • a dispersing agent trade name “Ajisper PN411”, manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc.
  • MIBK was distilled off using a rotary evaporator, and the refrigerating machine oil ( A product name "Daphne Hermetic Oil FVC68D” manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) was added.
  • a nanodiamond-dispersed refrigerator composition nanodiamond concentration: 10 mass ppm, dispersant concentration: 50 mass ppm
  • the nanodiamond concentration was obtained from the absorbance at 350 nm.
  • Comparative example 1 A product name "Daphne Hermetic Oil FVC68D” (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) was used as the refrigerating machine oil.
  • Example 1 shows graphs at a sliding speed of 0.5 m/s
  • FIG. 2 shows graphs at a sliding speed of 1.5 m/s
  • FIG. 3 shows graphs at a sliding speed of 2.5 m/s.
  • black squares ( ⁇ ) indicate examples (with nanodiamond particles)
  • black circles ( ⁇ ) indicate comparative examples (without nanodiamond particles).
  • Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 5 to 7 (friction coefficient) and FIG. 8 (wear amount), and the comparison results of Example 2 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 9 to 11 (friction coefficient) and FIG. (amount of wear), respectively.
  • 5 and 9 show graphs at a sliding speed of 0.5 m/s
  • FIGS. 6 and 10 show graphs at a sliding speed of 1.5 m/s
  • FIGS. 7 and 11 show graphs at a sliding speed of 2.5 m/s, respectively.
  • black squares ( ⁇ ) indicate examples (with nanodiamond particles)
  • black circles ( ⁇ ) indicate comparative examples (without nanodiamond particles).
  • the test conditions in the ring-on-disk friction test of (1) and (2) were changed stepwise to 0.5 m / s, 1.5 m / s, and 2.5 m / s, while each sliding A step formula was adopted in which the speed was changed stepwise from 0.5 MPa to 1.0 MPa, 2.0 MPa, 3.0 MPa, 4.0 MPa, and 5.0 MPa. Specifically, first, while maintaining the sliding speed at 0.5 m / s, the contact pressure between the surfaces was changed from 0.5 MPa to 1.0 MPa, 2.0 MPa, 3.0 MPa, 4.0 MPa, and 5.0 MPa. and change step by step.
  • the contact pressure between surfaces is returned to 0.5 MPa, and similarly, while maintaining the sliding speed, the contact pressure between surfaces is changed stepwise up to 5.0 MPa. Furthermore, after that, while changing the sliding speed to 2.5 m / s, the interfacial contact pressure was returned to 0.5 MPa, and similarly, while maintaining the sliding speed, the interfacial contact pressure was changed stepwise up to 5.0 MPa. do. The retention time for each step was 5 minutes.
  • the amount of ring and disk wear was the difference in mass between the ring and disk before and after the ring-on-disk test.
  • FIGS. 1 to 3 As shown in FIGS. 1 to 3, FIGS. 5 to 7, and FIGS. 9 to 11, when a composition for a refrigerator in which nanodiamond particles are dispersed is used as a lubricant (Example), nanodiamond particles are included. It was judged that the coefficient of friction tended to be lower than when a composition for a refrigerator without any lubricant was used (comparative example). In addition, the friction coefficient was particularly reduced when the contact pressure between surfaces was 4 MPa or less. Further, as shown in FIGS.
  • [Appendix 1] A composition for a refrigerator comprising a refrigerator oil, nanodiamond particles dispersed in the refrigerator oil, and a dispersant.
  • Appendix 2 The refrigerator composition according to Appendix 1, wherein the refrigerator oil contains polyvinyl ethers, polyol esters, polyalkylene glycols, alkylated aromatic hydrocarbon compounds, or mineral oil.
  • the dispersant contains a dispersant (I) having a mass average molecular weight of 500 or more and an amine value of 15 mgKOH/g or more, and/or a fatty acid ester-based dispersant (II). 3. or the composition for a refrigerator according to 2.
  • [Appendix 4] The composition for a refrigerator according to Appendix 3, wherein the dispersant (I) has a mass average molecular weight of 650 or more (preferably 950 or more).
  • [Appendix 5] The composition for a refrigerator according to Appendix 3 or 4, wherein the dispersant (I) has a mass average molecular weight of 20,000 or less (preferably 10,000 or less).
  • [Appendix 6] The refrigerator according to any one of Appendices 3 to 5, wherein the dispersant (I) has an amine value of 18 mgKOH/g or more (preferably 20 mgKOH/g or more, more preferably 30 mgKOH/g or more). Composition.
  • Dispersant (I) is a compound having a polyalkylene glycol monoalkyl ether-derived structure (in particular, a polyethylene glycol monoalkyl ether-derived structure or a polypropylene glycol monoalkyl ether-derived structure), a compound having a carbamate structure. , and a compound having a polycaprolactone-derived structure.
  • the acid value of the dispersant (II) is 40 mgKOH/g or less (preferably 35 mgKOH/g or less, more preferably 30 mgKOH/g or less, still more preferably 20 mgKOH/g or less, particularly preferably 6 mgKOH/g or less).
  • Dispersant (II) has an acid value of 0.1 mgKOH/g or more (preferably 0.3 mgKOH/g or more, more preferably 0.5 mgKOH/g or more). A refrigerator composition as described.
  • the amine value of the dispersant (II) is 5 mgKOH/g or less (preferably 1 mgKOH/g or less, more preferably 0.5 mgKOH/g or less, still more preferably 0.1 mgKOH/g or less, particularly preferably 0 mgKOH/g or less).
  • Appendix 12 Any of Appendices 3 to 11, wherein the average molecular weight Mp of the dispersant (II) is 300 or more (preferably 1000 or more (eg, 1000 to 100000), more preferably 3000 or more (eg, 3000 to 10000)) or a composition for a refrigerator according to any one of the above.
  • the dispersant (II) has a mass reduction rate of 30% or less (preferably 25% or less, more preferably 20% or less, further preferably 15% or less when maintained in an air atmosphere at a temperature of 200 ° C. for 180 minutes. % or less).
  • [Appendix 16] The composition for a refrigerator according to any one of Appendices 1 to 15, wherein the SP value of the refrigerant oil is 6.0 to 12.0 (cal/cm 3 ) 1/2 .
  • [Appendix 17] The composition for a refrigerator according to any one of Appendices 1 to 16, wherein the nanodiamond particles are surface-modified nanodiamonds having a surface modification group containing an organic group that modifies the surface of the nanodiamond particles. thing.
  • the organic group is an organic group having 4 or more carbon atoms (eg, 4 to 25), 6 or more (eg, 6 to 22), or 8 or more carbon atoms (eg, 8 to 20).
  • -X-R (I) [In formula (I), X represents a linking group, and a bond extending to the left from X binds to the nanodiamond. R represents a monovalent organic group, and the atom bonded to X is a carbon atom.
  • Appendix 20 The composition for a refrigerator according to Appendix 19, wherein the group represented by the formula (I) is a group represented by the following formula (1) or a group containing a polyglycerol chain.
  • R 1 represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, and the atom bonded to X 1 is a carbon atom.
  • [Appendix 21] A refrigerator composition according to appendix 20, wherein the number of carbon atoms in R 1 is 4 to 25 (preferably 6 to 22, more preferably 8 to 20).
  • [Appendix 22] The composition for a refrigerator according to any one of Appendices 1 to 21, wherein the nanodiamond particles are dispersed on the order of nanometers.
  • the average dispersed particle diameter (D50, median diameter) of the nanodiamond particles in the composition for a refrigerator is 2 to 240 nm (preferably 4 to 200 nm, more preferably 5 to 100 nm, further preferably 6 to 70 nm, more preferably 10 to 60 nm, more preferably 10 to 40 nm, particularly preferably 11 to 30 nm).
  • the content of nanodiamond particles in the composition for refrigerator is 1 to 10000 ppm by mass (preferably 5 to 1000 ppm by mass, more preferably 10 to 500 ppm by mass with respect to the total amount of refrigerating machine oil) ), the composition for a refrigerator according to any one of Appendices 1 to 23.
  • the content of the dispersant in the composition for a refrigerator is 100 to 10000 parts by mass (preferably 200 to 5000 parts by mass, more preferably 400 to 10000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of nanodiamond particles 2000 parts by mass).
  • Appendix 26 Any one of Appendices 1 to 25 further comprising an extreme pressure agent (preferably a phosphorus-based extreme pressure agent, a metal salt of a carboxylic acid, a sulfur-based extreme pressure agent, more preferably a phosphorus-based extreme pressure agent) A refrigerator composition as described.
  • an extreme pressure agent preferably a phosphorus-based extreme pressure agent, a metal salt of a carboxylic acid, a sulfur-based extreme pressure agent, more preferably a phosphorus-based extreme pressure agent
  • the content of the extreme pressure agent is 0.0005 to 3% by mass (preferably 0.002 to 2% by mass) relative to the total amount of the refrigerator composition.
  • Appendix 28 The composition for a refrigerator according to any one of Appendices 1 to 27, which has a haze value of 5 or less (preferably 3 or less, more preferably 1 or less).
  • Appendix 29 Any one of Appendices 1 to 28, wherein the friction coefficient when used as a lubricant in a ring-on-disk friction test under conditions of a surface pressure of 2 MPa and a speed of 1.5 m / s is 0.08 or less. refrigerating composition.
  • Appendix 30 The composition for a refrigerator according to any one of Appendixes 1 to 29, which is used for a compressor of a refrigerator.
  • Appendix 31 The composition for a refrigerator according to any one of appendices 1 to 30, wherein the refrigerator is an air conditioner.
  • a composition kit for a refrigerator comprising a refrigerator oil (A) containing a base oil and nanodiamond particles dispersed in the base oil, and a refrigerant (B).
  • the content of the base oil in the refrigerating machine oil (A) is 80 to 98% by mass (preferably 90 to 95% by mass) relative to the total amount of the refrigerating machine oil (A). refrigerating composition kit.
  • the refrigerator oil contains polyvinyl ethers, polyol esters, polyalkylene glycols, alkylated aromatic hydrocarbon compounds, or mineral oil.
  • the dispersant contains a dispersant (I) having a mass average molecular weight of 500 or more and an amine value of 15 mgKOH/g or more, and/or a fatty acid ester-based dispersant (II).
  • the composition kit for refrigerator according to any one of 1 to 34.
  • composition kit The refrigerating machine according to any one of Appendices 35 to 37, wherein the dispersant (I) has an amine value of 18 mgKOH/g or more (preferably 20 mgKOH/g or more, more preferably 30 mgKOH/g or more).
  • composition kit The refrigerating machine according to any one of Appendices 35 to 38, wherein the dispersant (I) has an amine value of 100 mgKOH/g or less (preferably 90 mgKOH/g or less, more preferably 60 mgKOH/g or less). composition kit.
  • Dispersant (I) is a compound having a structure derived from polyalkylene glycol monoalkyl ether (especially a structure derived from polyethylene glycol monoalkyl ether or a structure derived from polypropylene glycol monoalkyl ether), a compound having a carbamate structure , and a compound having a polycaprolactone-derived structure.
  • the acid value of the dispersant (II) is 40 mgKOH/g or less (preferably 35 mgKOH/g or less, more preferably 30 mgKOH/g or less, still more preferably 20 mgKOH/g or less, particularly preferably 6 mgKOH/g or less).
  • Dispersant (II) has an acid value of 0.1 mgKOH/g or more (preferably 0.3 mgKOH/g or more, more preferably 0.5 mgKOH/g or more). Refrigerator composition kit as described.
  • the amine value of the dispersant (II) is 5 mgKOH/g or less (preferably 1 mgKOH/g or less, more preferably 0.5 mgKOH/g or less, still more preferably 0.1 mgKOH/g or less, particularly preferably 0 mgKOH/g or less). 43.
  • the composition kit for a refrigerator according to any one of Appendices 35 to 42 which is g).
  • the dispersant (II) has a mass reduction rate of 30% or less (preferably 25% or less, more preferably 20% or less, further preferably 15% or less when maintained in an air atmosphere at a temperature of 200 ° C. for 180 minutes. % or less).
  • dispersant (II) is a higher fatty acid ester dispersant.
  • Appendix 48 The composition kit for refrigerator according to any one of Appendices 32 to 47, wherein the SP value of the refrigerant oil is 6.0 to 12.0 (cal/cm 3 ) 1/2 .
  • [Appendix 49] The composition for a refrigerator according to any one of Appendices 32 to 48, wherein the nanodiamond particles are surface-modified nanodiamonds having a surface modification group containing an organic group that modifies the surface of the nanodiamond particles.
  • things kit. [Appendix 50]
  • the organic group is an organic group having 4 or more carbon atoms (for example, 4 to 25), 6 or more (for example, 6 to 22), or 8 or more carbon atoms (for example, 8 to 20).
  • Refrigerator composition kit as described.
  • Appendix 51 The composition kit for refrigerator according to Appendix 49 or 50, wherein the surface modification group is a group represented by the following formula (I).
  • R 1 represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, and the atom bonded to X 1 is a carbon atom.
  • [Appendix 53] The composition kit for refrigerator according to appendix 52, wherein the number of carbon atoms in R 1 is 4 to 25 (preferably 6 to 22, more preferably 8 to 20).
  • [Appendix 54] The composition kit for a refrigerator according to any one of Appendices 32 to 53, wherein the nanodiamond particles are dispersed in the refrigerator oil (A) on the order of nanometers.
  • the average dispersed particle diameter (D50, median diameter) of the nanodiamond particles in the refrigerator oil (A) is 2 to 240 nm (preferably 4 to 200 nm, more preferably 5 to 100 nm, and still more preferably 10 to 70 nm. , particularly preferably 12 to 40 nm).
  • the content of nanodiamond particles in the refrigerating machine oil (A) is 1 to 10000 ppm by mass (preferably 5 to 1000 ppm by mass, more preferably 10 to 500 ppm by mass) relative to the total amount of the refrigerating machine oil (A). mass ppm), the composition kit for a refrigerator according to any one of appendices 32 to 55.
  • the content of the dispersant in the refrigerating machine oil (A) is 100 to 10000 parts by mass (preferably 200 to 5000 parts by mass, more preferably 400 to 2000 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the total amount of nanodiamond particles. 57.
  • composition kit for a refrigerator according to any one of Appendices 32 to 56, which is a part by mass).
  • Appendix 58 The refrigerator composition kit according to any one of Appendices 32 to 57, wherein the refrigerator oil (A) contains an extreme pressure agent.
  • Appendix 59 The refrigerator according to appendix 58, wherein the content of the extreme pressure agent is 0.001 to 5% by mass (preferably 0.005 to 3% by mass) with respect to the total amount of the refrigerator oil (A). composition kit for.
  • the refrigerating machine oil (A) has a friction coefficient of 0.08 or less when used as a lubricant in a ring-on-disk friction test under conditions of a surface pressure of 2 MPa and a speed of 1.5 m / s. 53.
  • Appendix 62 The composition kit for refrigerator according to any one of Appendices 32 to 61, wherein the refrigerator is an air conditioner.
  • composition for refrigerators of the present disclosure can be used in refrigerators and air conditioning equipment using refrigerators.

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Abstract

冷凍機内の摺動部材同士の摩擦における摩擦係数を低減することができる冷凍機用組成物および当該冷凍機用組成物を得るための冷凍機用組成物キットを提供する。本開示の冷凍機用組成物は、冷凍機油と、前記冷凍機油中に分散しているナノダイヤモンド粒子と、分散剤とを含む。前記冷凍機油はポリビニルエーテル類、ポリオールエステル類、ポリアルキレングリコール類、アルキルベンゼン類、または鉱油を含むことが好ましい。また、本開示の冷凍機用組成物キットは、基油と前記基油中に分散しているナノダイヤモンド粒子とを含む冷凍機油(A)と、冷媒(B)とを含む。

Description

冷凍機用組成物および冷凍機用組成物キット
 本開示は、冷凍機用組成物および冷凍機用組成物キットに関する。より詳細には、本開示は、冷凍機油を含む冷凍機用組成物、および、当該冷凍機用組成物を得るためのキットである冷凍機用組成物キットに関する。本願は、2021年5月27日に日本に出願した特願2021-082882号の優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 例えば圧縮型冷凍機等の冷凍機は、一般的に、圧縮機(コンプレッサー)、凝縮器、膨張機構(膨張弁等)、蒸発器などで構成され、密閉された系内を冷媒と冷凍機油との混合物(冷凍機用組成物)が循環する構造となっている。
 冷凍機用の圧縮機では、各種の摺動部材間において生じる摩擦を軽減するために冷凍機油が使用されている。冷凍機油は、圧縮機内に冷媒とともに封入され、例えばコンロッドやピストンなどの摺動部材を潤滑する。
 上記冷凍機用組成物としては、例えば、特定の基油と、特定のナノダイヤモンドとを含有する潤滑油組成物が知られている(特許文献1参照)。上記潤滑剤組成物によれば、摩擦特性に優れると記載されている。
特開2020-180248号公報 特開2020-76044号公報 国際公開第2020/026790号
 冷凍機用の圧縮機等において、従来、リン酸エステル等の摩耗防止剤や油性向上剤が使用されているが、施工状態や運転条件により発生する混合潤滑状態で、摩耗や焼き付きが発生し装置が破損するおそれがあった。特許文献1に記載の潤滑剤組成物は、摩擦特性に優れることが記載されているものの、基油中のナノダイヤモンド粒子の分散性に懸念があり、摩擦係数の低減が不充分であるおそれがあった。
 なお、特許文献2には、ナノ炭素粒子を含む初期なじみ用潤滑剤組成物が開示されている。また、特許文献3には、特定の表面修飾ナノダイヤモンドが有機溶媒に分散した分散液が開示されている。
 しかしながら、特許文献2には、冷凍機用の圧縮機内において生じる摩擦を摸した試験(例えばリングオンディスク摩擦試験)に関する開示はない。また、特許文献3には、上記分散液が冷凍機内の摺動部材同士の潤滑剤として効果を奏することの開示はない。このように、特許文献2および3には、上記潤滑剤組成物や上記分散液を、冷凍機油として用いることや、冷媒と組み合わせて冷凍機用組成物として用いることは開示されていない。
 従って、本開示の目的は、冷凍機内の摺動部材同士の摩擦における摩擦係数を低減することができる冷凍機用組成物および当該冷凍機用組成物を得るための冷凍機用組成物キットを提供することにある。
 本開示の発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、冷凍機油と、上記冷凍機油中に分散しているナノダイヤモンド粒子と、分散剤とを含む冷凍機用組成物によれば、冷凍機内の摺動部材同士の摩擦における摩擦係数を低減することができることを見出した。本開示はこれらの知見に基づいて完成させたものに関するである。
 本開示は、冷凍機油と、前記冷凍機油中に分散しているナノダイヤモンド粒子と、分散剤とを含む冷凍機用組成物を提供する。
 上記冷凍機油はポリビニルエーテル類、ポリオールエステル類、ポリアルキレングリコール類、アルキル化芳香族炭化水素化合物、または鉱油を含むことが好ましい。
 上記分散剤は、質量平均分子量が500以上であり且つアミン価が15mgKOH/g以上である分散剤(I)、および/または、脂肪酸エステル系分散剤(II)を含むことが好ましい。
 上記冷凍機油のSP値は6.0~12.0(cal/cm31/2であることが好ましい。
 上記冷凍機用組成物は、面圧2MPa、速度1.5m/sの条件におけるリングオンディスク摩擦試験において潤滑剤として用いた際の摩擦係数が0.08以下であることが好ましい。
 上記冷凍機用組成物は、冷凍機の圧縮機用であることが好ましい。
 上記冷凍機は空調機器であることが好ましい。
 また、本開示は、基油と上記基油中に分散しているナノダイヤモンド粒子とを含む冷凍機油(A)と、冷媒(B)とを含む冷凍機用組成物キットを提供する。
 上記冷凍機油(A)は、面圧2MPa、速度1.5m/sの条件におけるリングオンディスク摩擦試験において潤滑剤として用いた際の摩擦係数が0.08以下であることが好ましい。
 本開示の冷凍機用組成物によれば、冷凍機内の摺動部材同士の摩擦における摩擦係数を低減することができる。また、本開示の冷凍機用組成物によれば、上記摩擦係数を早期に低減し得る。また、本開示の冷凍機用組成物キットによれば、冷凍機油と冷媒とを混合して上記冷凍機用組成物を得ることができる。
実施例1および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(大気中、すべり速度0.5m/s)で測定された摩擦係数を示すグラフである。 実施例1および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(大気中、すべり速度1.5m/s)で測定された摩擦係数を示すグラフである。 実施例1および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(大気中、すべり速度2.5m/s)で測定された摩擦係数を示すグラフである。 実施例1および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(大気中)で測定された摩耗量を示すグラフである。 実施例1および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(冷媒中、すべり速度0.5m/s)で測定された摩擦係数を示すグラフである。 実施例1および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(冷媒中、すべり速度1.5m/s)で測定された摩擦係数を示すグラフである。 実施例1および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(冷媒中、すべり速度2.5m/s)で測定された摩擦係数を示すグラフである。 実施例1および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(冷媒中)で測定された摩耗量を示すグラフである。 実施例2および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(冷媒中、すべり速度0.5m/s)で測定された摩擦係数を示すグラフである。 実施例2および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(冷媒中、すべり速度1.5m/s)で測定された摩擦係数を示すグラフである。 実施例2および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(冷媒中、すべり速度2.5m/s)で測定された摩擦係数を示すグラフである。 実施例2および比較例1の冷凍機用組成物を潤滑剤として用いたときの、リングオンディスク摩擦試験(冷媒中)で測定された摩耗量を示すグラフである。
[冷凍機用組成物]
 本開示の一実施形態に係る冷凍機用組成物は、冷凍機油と、上記冷凍機油中に分散しているナノダイヤモンド粒子と、分散剤とを少なくとも含む。上記冷凍機用組成物は、冷凍機内部に充填して使用されるものである。上記ナノダイヤモンド粒子は、少なくとも上記冷凍機油中に分散している。
(冷凍機油)
 上記冷凍機油は、従来の冷凍機用組成物に用いられている合成油、鉱油などの公知乃至慣用の冷凍機油を使用することができる。上記冷凍機油としては、例えば、ポリビニルエーテル(PVE)類、ポリオールエステル(POE)類、ポリアルキレングリコール(PAG)類、ポリエステル類、ポリカーボネート類、α-オレフィンオリゴマーの水素化物、脂環式炭化水素化合物、アルキルベンゼン(AB)等のアルキル化芳香族炭化水素化合物、鉱油などが挙げられる。鉱油としては、例えば、パラフィン系原油、中間基系原油、ナフテン系原油等の原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対して、溶剤脱れき、溶剤抽出または水素化分解、溶剤脱ろうまたは接触脱ろう、水素化精製などを行って精製した油;鉱油系ワックスを異性化することによって製造される油;フィシャートロプシュプロセス等を有するGTLプロセスにおける残渣WAX(ガストゥリキッド ワックス)を水素化異性化脱ろうすることによって製造される油などが挙げられる。中でも、ナノダイヤモンド粒子の分散性、冷媒との相溶性、および耐加水分解性に優れる観点から、ポリビニルエーテル類、ポリオールエステル類、ポリアルキレングリコール類、アルキル化芳香族炭化水素化合物、鉱油が好ましい。上記冷凍機油は、一種のみを使用してもよく、二種以上を使用してもよい。
 上記ポリビニルエーテル類は、ビニルエーテルに由来する構成単位を含む重合体である。中でも、より良好な安定性を得る観点から、側鎖に炭素数1~4のアルキル基を有するビニルエーテルに由来する構成単位を含む重合体が好ましい。
 上記冷凍機油のSP値[ヒルデブラントによる溶解性パラメーター(δ)、25℃における、単位:(cal/cm31/2]は、6.0~12.0であることが好ましく、より好ましくは6.0以上11.0未満である。上記冷凍機油のSP値が上記範囲内であると、ナノダイヤモンド粒子の分散性に優れ、また、冷媒との相溶性に優れる。
 上記冷凍機用組成物中の上記冷凍機油の含有割合は、特に限定されないが、冷凍機用組成物の総量に対して、例えば1~99質量%であり、好ましくは20~95質量%である。
(ナノダイヤモンド粒子)
 上記ナノダイヤモンド粒子は、特に限定されず、公知乃至慣用のナノダイヤモンド粒子を用いることができる。上記ナノダイヤモンド粒子は、表面修飾されたナノダイヤモンド(表面修飾ナノダイヤモンド)粒子であっていてもよいし、表面修飾されていないナノダイヤモンド粒子であってもよい。なお、表面修飾されていないナノダイヤモンド粒子は、表面にヒドロキシ基(-OH)やカルボキシ基(-COOH)を有する。ナノダイヤモンド粒子は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 上記ナノダイヤモンド粒子は、ナノダイヤモンドの一次粒子を含むことが好ましい。その他、上記一次粒子が複数個凝集した二次粒子を含んでいてもよい。
 上記ナノダイヤモンド粒子としては、例えば、爆轟法ナノダイヤモンド(すなわち、爆轟法によって生成したナノダイヤモンド)や、高温高圧法ナノダイヤモンド(すなわち、高温高圧法によって生成したナノダイヤモンド)を使用することができる。中でも、冷凍機用組成物中の分散性がより優れる点で、すなわち一次粒子の粒子径が一桁ナノメートルである点で、爆轟法ナノダイヤモンドが好ましい。
 上記爆轟法ナノダイヤモンドには、空冷式爆轟法ナノダイヤモンド(すなわち、空冷式爆轟法によって生成したナノダイヤモンド)と水冷式爆轟法ナノダイヤモンド(すなわち、水冷式爆轟法によって生成したナノダイヤモンド)が含まれる。中でも、空冷式爆轟法ナノダイヤモンドが水冷式爆轟法ナノダイヤモンドよりも一次粒子が小さい点で好ましい。
 上記表面修飾ナノダイヤモンドにおいてナノダイヤモンド粒子を表面修飾する化合物または官能基としては、例えば、シラン化合物、ホスホン酸イオン若しくはホスホン酸残基、末端にビニル基を有する表面修飾基、アミド基、カチオン界面活性剤のカチオン、ポリグリセリン鎖を含む基、ポリエチレングリコール鎖を含む基などが挙げられる。
 上記表面修飾ナノダイヤモンドにおいてナノダイヤモンド粒子を表面修飾する化合物または官能基は、有機基を含むことが好ましい。上記有機基は、より好ましくは炭素原子数が4以上(例えば4~25)の有機基、さらに好ましくは6以上(例えば6~22)の有機基、特に好ましくは炭素数8以上(例えば8~20)の有機基である。上記表面修飾する化合物または官能基が有機基(特に、炭素原子数が4以上の有機基)を含むと、上記有機基と冷凍機油との疎水性相互作用により、冷凍機油中のナノダイヤモンド粒子の分散性がより良好となる。上記有機基としては、例えば、置換または無置換の炭化水素基、置換または無置換の複素環式基、上記炭化水素基および/または上記複素環式基が2以上結合した基などが挙げられる。上記有機基の具体例としては、後述の式(I)におけるRとして例示および説明された一価の有機基における有機基が挙げられる。
 上記表面修飾基は下記式(I)で表される基であることが好ましい。すなわち、上記ナノダイヤモンド粒子は、下記式(I)で表される基がナノダイヤモンド粒子表面を修飾した表面修飾ナノダイヤモンド(ナノダイヤモンド粒子)であることが好ましい。
 -X-R   (I)
[式(I)中、Xは連結基を示し、Xから左に伸びる結合手はナノダイヤモンドに結合する。Rは、一価の有機基を示し、Xと結合する原子が炭素原子である。]
 上記式(I)中、Xは、連結基を示し、例えば、アミノ基(-NRa-)、エーテル結合(-O-)、エステル結合(-C(=O)O-)、ホスフィン酸基(-PH(=O)O-)、ホスフォン酸基(-P(-OH)(=O)O-)、リン酸エステル(-O-P(=O)(OH)-O-)、スルフィド結合(-S-)、カルボニル基(-C(=O)-)、アミド基(-C(=O)-NRa-)、ウレタン結合(-RaH-C(=O)-O-)、イミド結合(-C(=O)-NRa-C(=O)-)、チオカルボニル基(-C(=S)-)、シロキサン結合(-Si-O-)、硫酸エステル基(-O-S(=O)2-O-)、スルホニル基(-S(=O)2-O-)、スルホン基(-S(=O)2-)、スルホキシド(-S(=O)-)、これらの2以上が結合した基などが挙げられる。非対称な二価の基においては、ナノダイヤモンド側およびR側に対する二価の基の方向は特に制限しない。また、上記Raは、水素原子または一価の有機基を示す。上記Raにおける一価の有機基としては、上記Rにおける一価の有機基として例示および説明されたものが挙げられる。
 上記Rにおける一価の有機基としては、例えば、置換または無置換の炭化水素基(一価の炭化水素基)、置換または無置換の複素環式基(一価の複素環式基)、上記一価の炭化水素基および/または上記一価の複素環式基が2以上結合した基などが挙げられる。上記結合した基は、直接結合していてもよいし、連結基を介して結合していてもよい。上記連結基としては、例えば、アミノ基、エーテル結合、エステル結合、ホスフィン酸基、スルフィド結合、カルボニル基、有機基置換アミド基、有機基置換ウレタン結合、有機基置換イミド結合、チオカルボニル基、シロキサン結合、これらの2以上が結合した基などが挙げられる。
 上記一価の有機基における炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが2以上結合した基などが挙げられる。
 上記脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基などが挙げられる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基等のC1-22アルキル基(好ましくはC2-20アルキル基、より好ましくはC3-18アルキル基)などが挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、1-プロペニル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、5-ヘキセニル基、オレイル基等のC2-22アルケニル基(好ましくはC4-20アルケニル基、より好ましくはC8-18アルケニル基)などが挙げられる。アルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基等のC2-22アルキニル基(好ましくはC4-20アルキニル基、より好ましくはC8-18アルキニル基)などが挙げられる。
 上記脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基等のC3-12シクロアルキル基;シクロヘキセニル基等のC3-12シクロアルケニル基;ビシクロヘプタニル基、ビシクロヘプテニル基等のC4-15架橋環式炭化水素基などが挙げられる。
 上記芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等のC6-14アリール基(特に、C6-10アリール基)などが挙げられる。
 上記複素環式基を形成する複素環としては、芳香族性複素環、非芳香族性複素環が挙げられる。このような複素環としては、環を構成する原子に炭素原子と少なくとも一種のヘテロ原子(例えば、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等)を有する3~10員環(好ましくは4~6員環)、これらの縮合環が挙げられる。具体的には、ヘテロ原子として酸素原子を含む複素環(例えば、オキシラン環等の3員環;オキセタン環等の4員環;フラン環、テトラヒドロフラン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、γ-ブチロラクトン環等の5員環;4-オキソ-4H-ピラン環、テトラヒドロピラン環、モルホリン環等の6員環;ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、4-オキソ-4H-クロメン環、クロマン環、イソクロマン環等の縮合環;3-オキサトリシクロ[4.3.1.14,8]ウンデカン-2-オン環、3-オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン-2-オン環等の橋かけ環)、ヘテロ原子として硫黄原子を含む複素環(例えば、チオフェン環、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環等の5員環;4-オキソ-4H-チオピラン環等の6員環;ベンゾチオフェン環等の縮合環等)、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環(例えば、ピロール環、ピロリジン環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環等の5員環;イソシアヌル環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の6員環;インドール環、インドリン環、キノリン環、アクリジン環、ナフチリジン環、キナゾリン環、プリン環等の縮合環等)などが挙げられる。
 脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した基としては、例えば、シクロへキシルメチル基、メチルシクロヘキシル基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等のC7-18アラルキル基(特に、C7-10アラルキル基)、シンナミル基等のC6-10アリール-C2-6アルケニル基、トリル基等のC1-4アルキル置換アリール基、スチリル基等のC2-4アルケニル置換アリール基などが挙げられる。
 上記一価の炭化水素基および/または上記一価の複素環式基が連結基を介して2以上結合した基としては、例えば、上記一価の炭化水素基および/または上記一価の複素環式基と、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アルケニルカルボニル基、アリールカルボニル基、アラルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルケニルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、ジアルキルアミノ基、アシルアミノ基、オキセタニル基含有基、カルバモイル基、またはこれらの2以上が結合した基とが結合した基などが挙げられる。
 上記一価の有機基は置換基を有していてもよい。上記置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;シアノ基;イソシアナート基;イソチオシアナート基;ヒドロキシ基;カルボキシ基;アミノ基;モノ置換アミノ基;チオール基;リン酸基などが挙げられる。
 上記式(I)で表される基としては、中でも、下記式(1)で表される基、ポリグリセリン鎖を含む基が好ましい。
 -X1-R1   (1)
[式(1)中、X1は、-O-Si-、-Si-、-NH-、-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-、-C(=O)-NH-、または-S-を示し、X1から左に伸びる結合手はナノダイヤモンドに結合する。R1は、置換または無置換の一価の炭化水素基を示し、X1と結合する原子が炭素原子である。]
 上記R1における炭素原子数は、4~25であることが好ましく、より好ましくは6~22、さらに好ましくは8~20である。上記炭素原子数が4以上であると、表面修飾基同士の立体障害が充分となり冷凍機油中で分散しやすい。上記炭素原子数が25以下であると、表面修飾基同士が絡まり合うのを抑制し、冷凍機油中で分散しやすい。
 上記R1における一価の炭化水素基は上記置換基を有していてもよい。また、上記一価の炭化水素基は、活性水素を含む官能基(ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、モノ置換アミノ基、チオール基、リン酸基など)を有しないことが好ましい。
 上記R1は、直鎖状に炭素原子が4以上連続した炭化水素基を含むことが好ましい。このような炭化水素基としては、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基等の直鎖状アルキレン基;2-エチルヘキサメチレン基等の分岐鎖状アルキレン基;1-ブテニレン基、2-ブテニレン基、1-ペンテニレン基、2-ペンテニレン基、3-ペンテニレン基等の直鎖状アルケニレン基;2-メチル-2-ブテニレン基等の分岐鎖状アルケニレン基;シクロヘキシル基等の炭素数4以上の脂環式炭化水素基;フェニル基等の炭素数6以上の芳香族炭化水素基などが挙げられる。
 式(1)中、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、およびケイ素原子からなる群より選択されるヘテロ原子の総量に対する炭素原子のモル比は、4.5以上であることが好ましく、より好ましくは5以上、さらに好ましくは5.5以上である。上記モル比が4.5以上であると、冷凍機油に対する分散性により優れる。上記モル比は、特に限定されないが、例えば、22以下であってもよく、20以下であってもよい。
 上記式(1)中、X1は、-O-Si-、-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、または-NH-であることが好ましい。この場合、冷凍機油に対する分散性が優れる表面修飾ナノダイヤモンドをより容易に作製することができる。
 上記式(1)中、X1が-O-Si-、-O-、-O-C(=O)-、または-C(=O)-O-である場合、R1は、炭素数8~20の直鎖状または分岐鎖状炭化水素基であることがより好ましい。
 上記式(1)中、X1が-NH-である場合、R1は、8~20個の炭素原子を含む置換または無置換の脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくは置換または無置換の不飽和脂肪族炭化水素基である。また、Xが-NH-である場合、R1は、直鎖状に炭素原子が4以上連続した炭化水素基を含む一価の炭化水素基であることが好ましい。
 上記ポリグリセリン鎖を含む基としては、ポリグリセリル基を有する基、および、上記ポリグリセリル基における少なくとも一部のヒドロキシ基の水素原子が一価の有機基に置換した基が挙げられる。
 上記ポリグリセリン鎖を含む基は、下記式(2)で表されるポリグリセリン鎖含有表面修飾基であることが好ましい。
 -(X235)-(OC35)p-(X32)q   (2)
[式(2)中、pは1以上の整数を示し、qはq=p+2を満たす整数を示す。X2は、二価の基を示し、[X235]中のX2から左に伸びる結合手はナノダイヤモンドに結合する。[X32]は、ポリグリセリン鎖の末端を示し、X3は単結合または二価の基を示し、R2は水素原子または一価の有機基を示す。]
 上記式(2)中の[X235]は[-X2-CH2-C(-)H-CH2-]で表される。上記[X235]中のX2はナノダイヤモンドに結合し、2つのCは、それぞれ、[OC35]中のOまたは[X32]中のX3に結合する。上記[X235]中のX2は、二価の基を示す。
 上記二価の基としては、上記式(I)中のXとして例示および説明された二価の基が挙げられる。上記二価の基としては、中でも、-NRa-、-O-、-C(=O)O-、-PH(=O)O-、-S-が好ましく、より好ましくは-NRa-、-O-、または-C(=O)O-である。
 上記式(2)中のpが付された[OC35]は、[-O-CH2-C(-)H-CH2-]で表されるグリセリンに由来する構造であり、[X235]と共にポリグリセリン鎖を形成する。pは、[OC35]の繰り返し単位を示し、1以上の整数であり、好ましくは3~20、より好ましくは5~15である。pは、上記複数のポリグリセリン鎖を含む基において、同一であってもよいし異なっていてもよい。
 上記式(2)中、[X32]は、ポリグリセリン鎖の末端を示し、[X235]中のCまたは[OC36]中のCに結合する。R2は水素原子または一価の有機基を示す。
 上記[X32]中のX3は、単結合または二価の基を示し、当該二価の基としては上述の[X235]におけるX2として例示および説明された二価の基が挙げられる。X3は、中でも、-NRa-、-O-、-C(=O)O-、-O-C(=O)-、-PH(=O)O-、-O-P(=O)(OH)-O-、-S-、-O-S(=O)2-O-、-O-S(=O)2-が好ましく、より好ましくは-NRa-または-O-である。上記[X236]中のX2と上記[X32]中のX3とは、同一であってもよいし異なっていてもよい。上記複数の[X32]は、同一であってもよいし異なっていてもよい。また、上記[X32]中のX3は、上記複数のポリグリセリン鎖を含む基において、同一であってもよいし異なっていてもよい。qは3以上の整数を示し、その値はpの値に依存し、q=p+2を満たす。qは、上記複数のポリグリセリン鎖を含む基において、同一であってもよいし異なっていてもよい。
 上記R2が一価の有機基である場合、上記式(2)における複数のR2は、同一であることが好ましい。上記一価の有機基としては、上記式(1)中のRにおける一価の有機基として例示および説明されたものが挙げられる。中でも、置換または無置換の炭化水素基(一価の炭化水素基)、置換または無置換の複素環式基(一価の複素環式基)、これらが2以上結合した基などが挙げられる。また、上記一価の有機基は、イオンの形態を有していてもよい。
 上記結合した基は、直接結合していてもよいし、連結基を介して結合していてもよい。上記置換または無置換の炭化水素基における炭化水素基は、アルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数1~18のアルキル基、さらに好ましくは炭素数1~6のアルキル基、特に好ましくはエチル基、プロピル基、ブチル基、またはヘキシル基である。
 [X32]の具体例としては、OH、NH2、CH3、アルコキシ基、アシル基、モノまたはジアルキルアミノ基、モノまたはジアルケニルアミノ基、アルキルアミド基、アルケニルアミド基、4級アンモニウム置換アルコキシ基、塩素置換アルコキシ基、ポリアルキレンオキシド基などが挙げられる。
 上記ポリグリセリン鎖におけるグリセリンの数平均重合度は、1~100が好ましく、より好ましくは2~40、さらに好ましくは3~20である。上記数平均重合度が大きいと、ナノダイヤモンド間相互の反発力が充分に作用し、冷凍機用組成物中のナノダイヤモンドの分散性をよりいっそう高くすることができる。上記数平均重合度が100以下であると、ナノダイヤモンド粒子間でポリグリセリン鎖同士が絡み合うのを抑制し、冷凍機用組成物中のナノダイヤモンド粒子の分散性をより高くすることができる。なお、上記数平均重合度は、原料ナノダイヤモンドの表面官能基1に対し結合した基におけるポリグリセリン鎖を構成するグリシドール単位の数で定義され、該原料ナノダイヤモンドの表面官能基数は原料ナノダイヤモンドの元素分析値測定若しくは酸価の測定、またはこれら両方を組み合わせて測定することにより求めることができる。
 上記表面修飾ナノダイヤモンドにおける、上記表面修飾基に対するナノダイヤモンドの質量比[ナノダイヤモンド/表面修飾基]は、特に限定されないが、0.5~1.0が好ましく、より好ましくは0.6~0.8である。上記質量比が0.5以上(特に、0.6以上)であると、ナノダイヤモンドとしての特性を損ないにくい。上記質量比が1.0以下(特に、0.8以下)であると、上記表面修飾基の修飾度が充分となり、冷凍機油に対する分散性により優れる。上記質量比は、熱重量分析により測定される重量減少率に基づき、減少した重量を表面修飾基の質量として求められる。
 上記冷凍機用組成物では、上記冷凍機油中にナノダイヤモンド粒子が分散している。上記冷凍機用組成物中において、ナノダイヤモンド粒子はナノメートルオーダーで分散していることが好ましい。上記冷凍機用組成物中におけるナノダイヤモンド粒子の平均分散粒子径(D50、メディアン径)は、2~240nmが好ましく、より好ましくは4~200nm、さらに好ましくは5~100nm、さらに好ましくは6~70nm、さらに好ましくは10~60nm、さらに好ましくは10~40nm、特に好ましくは11~30nmである。上記平均分散粒子径は、動的光散乱法によって測定することができる。ナノダイヤモンド粒子の平均分散粒子径が上記範囲内であると、冷凍機用組成物におけるナノダイヤモンド粒子の分散性に優れ、摩擦係数を充分に低減できる。
 上記冷凍機用組成物中のナノダイヤモンド粒子の含有割合は、冷凍機油の総量に対して、1~10000質量ppmが好ましく、より好ましくは5~1000質量ppm、さらに好ましくは10~500質量ppmである。上記含有割合が1質量ppm以上であると、冷凍機内の摺動部材同士の摩擦における摩擦係数をより充分に低減することができる。上記含有割合が上記範囲内であると、ナノダイヤモンド粒子の分散性がより優れる。また、上記冷凍機用組成物は、ナノダイヤモンド粒子の含有割合が低くなるよう使用時に希釈される濃縮液であってもよい。このため、上記含有割合は、10000質量ppm超であってもよく、2質量%以上であってもよい。上記冷凍機用組成物は、ナノダイヤモンド粒子の分散性に優れるため、含有割合が10000質量ppm超であっても、分散剤の添加量を抑えつつナノダイヤモンド粒子を小さい分散粒子径で分散させることができる。上記含有割合は、ナノダイヤモンド粒子の分散性により優れる観点から、10質量%以下が好ましい。
 上記ナノダイヤモンド粒子の含有割合は、350nmにおける吸光度より算出することができる。なお、表面修飾ナノダイヤモンド粒子の含有割合が低濃度(例えば2000質量ppm以下)である場合、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP発光分光分析法)によりナノダイヤモンド粒子を表面修飾している化合物を検出し、その検出量に基づき求めることもできる。
(分散剤)
 上記冷凍機用組成物は分散剤を含む。分散剤を配合することにより、冷凍機油中のナノダイヤモンド粒子の分散性が向上する。上記分散剤としては、質量平均分子量が500以上であり、且つアミン価が15mgKOH/g以上である分散剤(「分散剤(I)」と称する場合がある)、脂肪酸エステル系分散剤(「分散剤(II)」と称する場合がある)が好ましい。このような分散剤を用いることで、上記冷凍機用組成物中のナノダイヤモンド粒子の分散性が特に優れる。上記分散剤は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 分散剤(I)の質量平均分子量は500以上であり、好ましくは650以上、より好ましくは950以上である。また、上記質量平均分子量は、20000以下が好ましく、より好ましくは10000以下である。本明細書において、質量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により測定される標準ポリスチレン換算の分子量である。
 分散剤(I)のアミン価は15mgKOH/g以上であり、好ましくは18mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、さらに好ましくは30mgKOH/g以上である。また、上記アミン価は、100mgKOH/g以下が好ましく、より好ましくは90mgKOH/g以下、さらに好ましくは60mgKOH/g以下である。
 分散剤(I)としては、中でも、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル由来の構造(特に、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル由来の構造、またはポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル由来の構造)を有する化合物、カーバメート構造を有する化合物、ポリカプロラクトン由来の構造を有する化合物が好ましい。上記化合物は、それぞれ、一種のみを含んでいてもよいし、二種以上を含んでいてもよい。また、1つの化合物が単独で上記構造のうちの一種または二種以上を有していてもよい。
 分散剤(I)は、市販品を用いることもできる。分散剤(I)の市販品としては、例えば、商品名「DISPERBYK-2008」、商品名「BYK-9076」、商品名「BYK-9077」、商品名「ANTI-TERRA-U」(以上、ビック・ケミー社製)などが挙げられる。
 分散剤(II)の酸価は、40mgKOH/g以下であることが好ましく、より好ましくは35mgKOH/g以下、さらに好ましくは30mgKOH/g以下、さらに好ましくは20mgKOH/g以下、特に好ましくは6mgKOH/g以下である。また、上記酸価は、例えば0.1mgKOH/g以上、0.3mgKOH/g以上、0.5mgKOH/g以上であってもよい。上記酸価が40mgKOH/g以下(特に30mgKOH/g以下)であると、冷凍機油中の分散性により優れる傾向がある。
 分散剤(II)のアミン価は、5mgKOH/g以下であることが好ましく、より好ましくは1mgKOH/g以下、さらに好ましくは0.5mgKOH/g以下、さらに好ましくは0.1mgKOH/g以下、特に好ましくは0mgKOH/gである。
 分散剤(II)は、平均分子量Mpが300以上であることが好ましく、より好ましくは1000以上(例えば、1000~100000)、さらに好ましくは3000以上(例えば、3000~10000)である。上記平均分子量Mpが300以上であると、冷凍機油中の分散性により優れる傾向がある。なお、上記平均分子量Mpは、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により測定される標準ポリスチレン換算の分子量である。
 分散剤(II)は、温度200℃の空気雰囲気下で180分間維持したときの質量減少率(「200℃180分質量減少率」と称する場合がある)が30%以下であることが好ましく、より好ましくは25%以下、さらに好ましくは20%以下、特に好ましくは15%以下である。上記質量減少率が30%以下であると、上記冷凍機用組成物は耐熱性により優れ、高温環境下における分散安定性に優れる。上記質量減少率は、示差熱熱重量同時測定(TG-DTA)により測定することができる。
 分散剤(II)は、酸性官能基を有していてもよい。上記酸性官能基としては、例えば、カルボン酸、スルホン酸、およびこれらの塩が挙げられる。
 分散剤(II)である脂肪酸エステル系分散剤を構成する脂肪酸としては、例えば、カルボン酸、スルホン酸、およびこれらの塩が挙げられる。上記カルボン酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、カプリル酸、ノナン酸、カプリン酸、オクチル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、イソノナン酸、アラキン酸等の脂肪族モノカルボン酸;安息香酸、p-(t-ブチルブチル)安息香酸等の芳香族モノカルボン酸などが挙げられる。上記スルホン酸としては、例えば、ナフタレンスルホン酸などが挙げられる。上記脂肪酸は高級脂肪酸であることが好ましい。すなわち、分散剤(II)は高級脂肪酸エステル分散剤であることが好ましい。上記脂肪酸は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 分散剤(II)である脂肪酸エステル系分散剤のエステル成分を構成する化合物としては、例えば、プロピオラクトン、バレロラクトン、カプロラクトン等の環状エステル化合物;グリコールと二塩基酸の縮合物;グリセリンなどが挙げられる。また、脂肪酸エステル系分散剤におけるポリエステルは、分子量が約300~9000であることが好ましく、より好ましくは400~6000である。分散剤(II)としては、具体的には、例えばグリセロールモノオレエートが挙げられる。
 分散剤(II)は、市販品を用いることもできる。脂肪酸エステル系分散剤の市販品としては、例えば、商品名「アジスパー PA111」、商品名「アジスパー PN411」(以上、味の素ファインテクノ株式会社製)、商品名「レオドール MO-60」(花王株式会社製)などが挙げられる。
 分散剤(II)は耐熱性が高いため、熱による分解が起こりにくい。このため、上記冷凍機用組成物が使用中に昇温した場合や、高温環境下で使用された場合にも、上記冷凍機用組成物は高温環境下における分散安定性にも優れ、また変色も起こりにくい。さらに、分散剤(II)は市販されており入手も容易であるため、煩雑な製造工程を経て製造する必要はなく、製造容易性に優れる。
 上記冷凍機用組成物中の分散剤の含有量は、ナノダイヤモンド粒子の総量100質量部に対して、100~10000質量部が好ましく、より好ましくは200~5000質量部、さらに好ましくは400~2000質量部である。
(冷媒)
 上記冷凍機油組成物は、さらに冷媒を含んでいてもよい。上記冷媒は、従来の冷凍機用組成物に用いられている公知乃至慣用の冷媒を使用することができる。上記冷媒としては、例えば、フッ化炭化水素冷媒、自然系冷媒であるハイドロカーボン(HC)系冷媒、二酸化炭素、アンモニアなどが挙げられる。上記冷凍機油組成物が冷媒を含む場合、ナノダイヤモンド粒子の一部は上記冷媒中に分散していてもよい。上記冷媒は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 上記冷媒としては、中でも、フッ素系炭化水素冷媒が好ましい。上記フッ素化炭化水素冷媒としては、飽和フッ素系炭化水素冷媒および不飽和フッ素系炭化水素冷媒が挙げられる。
 上記飽和フッ化炭化水素化合物としては、アルカンのフッ化物が挙げられる。上記アルカンとしては、炭素数1~4のアルカンが好ましく、より好ましくは炭素数1~3のアルカン、さらに好ましくは炭素数1~2のアルカンである。上記アルカンのフッ化物としては、具体的には、例えば、トリフルオロメタン、ジフルオロメタン、1,1-ジフルオロエタン、1,1,1-トリフルオロエタン、1,1,2-トリフルオロエタン、1,1,1,2-テトラフルオロエタン、1,1,2,2-テトラフルオロエタン、1,1,1,2,2-ペンタフルオロエタンなどが挙げられる。
 上記不飽和フッ素系炭化水素冷媒としては、直鎖状または分岐状の鎖状オレフィンのフッ素化物、環状オレフィンのフッ素化物などが挙げられる。
 上記直鎖状または分岐状の鎖状オレフィンとしては、炭素数2~6の直鎖状または分岐状の鎖状オレフィンが好ましい。上記鎖状オレフィンのフッ素化物としては、例えば、1~3個のフッ素原子が導入されたエチレン、1~5個のフッ素原子が導入されたプロペン、1~7個のフッ素原子が導入されたブテン、1~9個のフッ素原子が導入されたペンテン、1~11個のフッ素原子が導入されたヘキセンなどが挙げられる。
 上記環状オレフィンとしては、炭素数4~6の炭化水素環を有する環状オレフィンが好ましい。上記環状オレフィンのフッ素化物としては、例えば、1~5個のフッ素原子が導入されたシクロブテン、1~7個のフッ素原子が導入されたシクロペンテン、1~9個のフッ素原子が導入されたシクロヘキセンなどが挙げられる。
 上記HC系冷媒としては、炭素数1~8の炭化水素が好ましく、より好ましくは炭素数1~5の炭化水素、さらに好ましくは炭素数3~5の炭化水素である。炭化水素の炭素数が8以下であると、冷媒の沸点が高くなり過ぎず冷媒として好ましい。上記HC系冷媒の具体例としては、メタン、エタン、エチレン、プロパン、シクロプロパン、プロピレン、n-ブタン、イソブタン、2-メチルブタン、n-ペンタン、イソペンタン、シクロペンタンイソブタン、ノルマルブタンなどが挙げられる。
 上記冷凍機用組成物中の冷媒の含有割合は、冷凍機用組成物の総量に対して、例えば1~99質量%であり、好ましくは2~95質量%である。
(その他の成分)
 上記冷凍機用組成物は、上述の各成分以外のその他の成分を含有していてもよい。上記その他の成分としては、従来の冷凍機油、冷媒、および冷凍機用組成物が含み得る公知乃至慣用の成分が挙げられる。上記その他の成分としては、例えば、酸化防止剤、油性向上剤、極圧剤、酸捕捉剤、酸素捕捉剤、金属不活性化剤、防錆剤、消泡剤などが挙げられる。上記冷凍機用組成物が上記その他添加剤を含有する場合、上記その他の添加剤の含有割合は、上記冷凍機用組成物の総量に対して、0.05~5質量%が好ましく、より好ましくは0.1~3質量%、さらに好ましくは0.2~2質量%である。上記その他の成分は、それぞれ、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
 上記極圧剤としては、従来の冷凍機用組成物が含み得る公知乃至慣用の極圧剤を使用することができる。中でも、リン系極圧剤、カルボン酸の金属塩、硫黄系極圧剤が好ましい。
 上記リン系極圧剤としては、例えば、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステル、これらのアミン塩などが挙げられる。上記リン系極圧剤としては、具体的には、トリクレジルホスフェート(TCP)、トリチオフェニルホスフェート、トリ(ノニルフェニル)ホスファイト、ジオレイルハイドロゲンホスファイト、2-エチルヘキシルジフェニルホスファイトなどが挙げられる。
 上記カルボン酸の金属塩としては、例えば、炭素数3~60(好ましくは3~30)のカルボン酸の金属塩などが挙げられる。中でも、炭素数12~30の脂肪酸の金属塩、炭素数3~30のジカルボン酸の金属塩が好ましい。上記金属塩を構成する金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属が好ましく、より好ましくはアルカリ金属である。
 上記硫黄系極圧剤としては、例えば、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、チオカーバメート類、チオテルペン類、ジアルキルチオジプロピオネート類などが挙げられる。
 上記極圧剤の含有割合は、摩擦係数および摩耗量をより低減することができる観点から、冷凍機用組成物の総量に対して、0.0005~3質量%が好ましく、より好ましくは0.002~2質量%である。
(冷凍機用組成物)
 上記冷凍機用組成物は、ヘイズ値が5以下であることが好ましく、より好ましくは3以下、さらに好ましくは1以下である。上記冷凍機用組成物はナノダイヤモンド粒子の分散性に優れるため、上記ヘイズ値の冷凍機用組成物を得ることができる。上記ヘイズ値は、JIS K 7136に基づいて測定することができる。
 上記冷凍機用組成物は、面圧2MPa、速度1.5m/sの条件におけるリングオンディスク摩擦試験において潤滑剤として用いた際の摩擦係数が、0.08以下であることが好ましく、より好ましくは0.05以下、さらに好ましくは0.04以下、特に好ましくは0.03以下である。上記摩擦係数が0.08以下であると、摺動部材の摩擦係数および摩耗量がより低減される傾向がある。
 上記冷凍機用組成物は、例えば、冷凍機油と上記冷凍機油中に分散しているナノダイヤモンド粒子とを含む冷凍機油(A)と、冷媒(B)とを混合することにより得られる。また、冷凍機油(A)と冷媒(B)とを組み合わせて冷凍機用組成物キットとし、使用前に混合等して上記冷凍機用組成物を作製してもよい。
[冷凍機用組成物キット]
 上記冷凍機用組成物キットは、冷凍機油(A)と冷媒(B)(上記冷媒)とを少なくとも含む。冷凍機油(A)は、基油と上記基油中に分散しているナノダイヤモンド粒子と、上記分散剤とを含む。上記基油としては、上記冷凍機用組成物に含まれる冷凍機油として例示および説明されたものが挙げられる。冷凍機油(A)および冷媒(B)は、それぞれ、上述のその他の成分として例示および説明された成分を含んでいてもよい。
 冷凍機油(A)中の上記基油の含有割合は、特に限定されないが、冷凍機油(A)の総量に対して、例えば80~98質量%であり、好ましくは90~95質量%である。
 冷凍機油(A)中において、ナノダイヤモンド粒子はナノメートルオーダーで分散していることが好ましい。冷凍機油(A)中におけるナノダイヤモンド粒子の平均分散粒子径(D50、メディアン径)は、2~240nmが好ましく、より好ましくは4~200nm、より好ましくは5~100nm、さらに好ましくは10~70nm、特に好ましくは12~40nmである。上記平均分散粒子径は、動的光散乱法によって測定することができる。
 冷凍機油(A)中のナノダイヤモンド粒子の含有割合は、冷凍機油(A)の総量に対して、1~10000質量ppmが好ましく、より好ましくは5~1000質量ppm、さらに好ましくは10~500質量ppmである。含有割合が1質量ppm以上であると、冷凍機内の摺動部材同士の摩擦における摩擦係数をより充分に低減することができる。上記含有割合が上記範囲内であると、ナノダイヤモンド粒子の分散性がより優れる。また、冷凍機油(A)は、ナノダイヤモンド粒子の含有割合が低くなるよう使用時に希釈される濃縮液であってもよい。このため、上記含有割合は、10000質量ppm超であってもよく、2質量%以上であってもよい。冷凍機油(A)は、ナノダイヤモンド粒子の分散性に優れるため、含有割合が10000質量ppm超であっても、分散剤の添加量を抑えつつナノダイヤモンド粒子を小さい分散粒子径で分散させることができる。上記含有割合は、ナノダイヤモンド粒子の分散性により優れる観点から、10質量%以下が好ましい。
 上記ナノダイヤモンド粒子の含有割合は、350nmにおける吸光度より算出することができる。なお、表面修飾ナノダイヤモンド粒子の含有割合が低濃度(例えば2000質量ppm以下)である場合、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP発光分光分析法)によりナノダイヤモンド粒子を表面修飾している化合物を検出し、その検出量に基づき求めることもできる。
 冷凍機油(A)中の分散剤の含有量は、ナノダイヤモンド粒子の総量100質量部に対して、100~10000質量部が好ましく、より好ましくは200~5000質量部、さらに好ましくは400~2000質量部である。
 上記極圧剤の含有割合は、摩擦係数および摩耗量をより低減することができる観点から、冷凍機油(A)の総量に対して、0.001~5質量%が好ましく、より好ましくは0.005~3質量%である。
 冷凍機油(A)は、面圧2MPa、速度1.5m/sの条件におけるリングオンディスク摩擦試験において潤滑剤として用いた際の摩擦係数が、0.08以下であることが好ましく、より好ましくは0.07以下、さらに好ましくは0.05以下、特に好ましくは0.03以下である。上記摩擦係数が0.08以下であると、摺動部材の摩擦係数および摩耗量がより低減される傾向がある。
 冷凍機油(A)は、例えば、上記基油中にナノダイヤモンド粒子、分散剤、さらに必要に応じてその他の成分を混合して、ナノダイヤモンド粒子を分散させることで製造することができる。また、表面修飾ナノダイヤモンド粒子を用いた冷凍機油(A)は、基油中において、表面処理を施す化合物をナノダイヤモンド粒子に反応させる工程(修飾化工程)を経て製造することもできる。この場合、修飾化工程に用いた溶媒をそのまま冷凍機油(A)における基油とすることができる。また、修飾化工程に用いた溶媒をそのまま冷凍機油(A)における基油としてもよいし、修飾化工程の後に溶媒交換を行ってもよい。
 上記修飾化工程において、ナノダイヤモンド粒子中にナノダイヤモンド粒子が凝着して二次粒子を形成したナノダイヤモンド粒子凝集体が含まれる場合には、表面処理を施す化合物とナノダイヤモンド粒子との反応を、ナノダイヤモンド粒子を解砕若しくは分散化しつつ行うことが好ましい。これにより、ナノダイヤモンド粒子凝集体を一次粒子にまで解砕することができ、ナノダイヤモンド一次粒子の表面を修飾することができ、冷凍機油(A)中のナノダイヤモンド粒子の分散性を向上することが可能となるからである。
 ナノダイヤモンド粒子を解砕若しくは分散化する方法としては、例えば、高剪断ミキサー、ハイシアーミキサー、ホモミキサー、ボールミル、ビーズミル、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミル、ジェットミルなどにより処理する方法が挙げられる。中でも、解砕メディア(例えば、ジルコニアビーズなど)の存在下で超音波処理を施すことが好ましい。
 上記冷凍機用組成物は、例えば上述のようにして作製された冷凍機油(A)と、冷媒(B)とを、ナノダイヤモンド粒子が分散した状態を維持しつつ混合することで製造することができる。以上のようにして、ナノダイヤモンド粒子が基油中に分散した冷凍機油(A)および上記冷凍機用組成物が得られる。また、冷凍機油(A)と冷媒(B)とを組み合わせることで上記冷凍機用組成物キットが得られる。
 上記冷凍機用組成物および上記冷凍機用組成物キット冷凍機用組成物は、冷凍機に使用される組成物である。上記冷凍機用組成物を冷凍機に用いることにより、冷凍機内の摺動部材同士の摩擦における摩擦係数を低減することができる。また、冷媒を含む冷凍機用組成物は、冷凍機に用いられる態様において、減圧条件において圧力がかかった状態で摺動部材同士の潤滑を促進させるという性能が求められ、大気中よりも過酷な条件下での充分な潤滑性能が求められる。これに対し、本開示の冷凍機用組成物は、このような過酷な条件で用いられた場合であっても摺動部材同士の摩擦係数を低減することができる。さらに、冷凍機内の摺動部材同士の摩擦係数を低下させるには、潤滑剤として用いられる冷凍機用組成物の粘度を下げることが考えられるが、粘度を下げると摺動部材の焼き付きが発生しやすくなる傾向がある。これに対し、本開示の冷凍機用組成物によれば、摺動部材の焼き付きを抑制し、摺動部材の摩耗量を低減し得る。
 上記冷凍機は、例えば、圧縮機、凝縮器、膨張機構(膨張弁等)、蒸発器、乾燥器などを備える。このため、上記冷凍機用組成物は、上記冷凍機が備え得るこのような各種機器に使用することができる。上記冷凍機用組成物は、例えば、圧縮機(コンプレッサー)等に設けられる摺動部分を潤滑するための潤滑剤として使用されるものである。また、この場合、上記冷凍機用組成物は、冷凍機用作動流体として使用することができる。
 上記潤滑剤は、摺動部材を有する冷凍機の使用初期において、低摩擦面(なじみ面)を形成するために用いられる初期なじみ用潤滑剤であってもよい。初期なじみ用潤滑剤により、例えば摺動部材表面の凹凸をならして平滑化したり、あるいは改質面を形成する。なじみ面の形成後には、初期なじみ用潤滑剤は洗浄などにより取り除かれ、本潤滑を行う潤滑剤を用いた摺動が行われる。ここで、本潤滑を行う潤滑剤とは、通常摺動部材の稼働中(冷凍機の使用中)において除去されず摺動部に存在し続ける潤滑剤をいう。なお、上記初期なじみ用潤滑剤は、なじみ面の形成後、除去せずにそのまま若しくは一旦除去した後再度摺動部に供給して、本潤滑を行う潤滑剤として使用することもできる。例えば、後述の冷凍機油(A)を初期なじみ用潤滑剤として用いてもよい。
 上記冷凍機としては、例えば、空調機器、冷蔵庫、自動販売機、ショーケース、冷凍システム、給湯システム、暖房システムなどが挙げられる。上記空調機器としては、開放型カーエアコン、電動カーエアコン等のカーエアコン;ガスヒートポンプ(GHP)エアコン;室内用エアコンなどが挙げられる。
 本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本開示に係る各発明は、実施形態や以下の実施例によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
 以下に、実施例に基づいて本開示の一実施形態をより詳細に説明する。
 実施例1
(表面ナノダイヤモンド粒子の作製)
 まず、爆轟法によるナノダイヤモンドの生成工程を行った。本工程では、まず、成形された爆薬に電気雷管が装着されたものを爆轟用の耐圧性容器の内部に設置して容器を密閉した。容器は鉄製で、容器の容積は15m3である。爆薬としては、TNTとRDXとの混合物0.50kgを使用した。この爆薬におけるTNTとRDXの質量比(TNT/RDX)は、50/50である。次に、電気雷管を起爆させ、容器内で爆薬を爆轟させた(爆轟法によるナノダイヤモンドの生成)。次に、室温での24時間の放置により、容器及びその内部を降温させた。この放冷の後、容器の内壁に付着しているナノダイヤモンド粗生成物(上記爆轟法で生成したナノダイヤモンド粒子の凝着体と煤を含む)をヘラで掻き取る作業を行い、ナノダイヤモンド粗生成物を回収した。
 上述のような生成工程を複数回行うことによって取得されたナノダイヤモンド粗生成物に対し、次に、酸処理工程を行った。具体的には、当該ナノダイヤモンド粗生成物200gに6Lの10質量%塩酸を加えて得られたスラリーに対し、常圧条件での還流下で1時間の加熱処理を行った。この酸処理における加熱温度は85~100℃である。次に、冷却後、デカンテーションにより、固形分(ナノダイヤモンド凝着体と煤を含む)の水洗を行った。沈殿液のpHが低pH側から2に至るまで、デカンテーションによる当該固形分の水洗を反復して行った。
 次に、酸化処理工程を行った。具体的には、酸処理後のデカンテーションを経て得た沈殿液(ナノダイヤモンド凝着体を含む)に、6Lの98質量%硫酸と1Lの69質量%硝酸とを加えてスラリーとした後、このスラリーに対し、常圧条件での還流下で48時間の加熱処理を行った。この酸化処理における加熱温度は140~160℃である。次に、冷却後、デカンテーションにより、固形分(ナノダイヤモンド凝着体を含む)の水洗を行った。水洗当初の上澄み液は着色しているところ、上澄み液が目視で透明になるまで、デカンテーションによる当該固形分の水洗を反復して行った。
 次に、上述の水洗処理を経て得られたナノダイヤモンド含有液1000mLを、噴霧乾燥装置(商品名「スプレードライヤー B-290」、日本ビュッヒ株式会社製)を使用して噴霧乾燥に付した(乾燥工程)。これにより、50gのナノダイヤモンド粉体を得た。
 上記乾燥工程で得られたナノダイヤモンド粒子0.3gを反応容器に量り取り、MIBK13.5g及びシラン化合物としてヘキシルトリメトキシシラン1.2gを添加し10分間撹拌した。
 撹拌後、ジルコニアビーズ(東ソー株式会社製、登録商標「YTZ」、直径30μm)36gを添加した。添加後、氷水中で冷やしながら超音波分散機(型式「UP-400s」、ヒールッシャー社製)を用い、超音波分散機の振動子の先端を反応容器内の溶液に浸けた状態で20時間超音波処理して、ナノダイヤモンド粒子とシラン化合物を反応させた。最初は灰色であったが、徐々に小粒径化し分散状態もよくなり最後は均一で黒い液体となった。これは、ナノダイヤモンド粒子凝集体から順次にナノダイヤモンド粒子が解かれ(解砕)、解離状態にあるナノダイヤモンド粒子にシラン化合物が作用して結合し、表面修飾されたナノダイヤモンド粒子がMIBK中で分散安定化しているためであると考えられる。このようにしてナノダイヤモンド分散液(MIBK分散液)が得られた。
(ナノダイヤモンド分散冷凍機用組成物の作製)
 上記で得られた表面修飾ナノダイヤモンド分散液に、分散剤(商品名「BYK-9077」、ビック・ケミー社製)を加えて撹拌した後、ロータリーエバポレーターによりMIBKを留去し、冷凍機油(商品名「ダフニーハーメチックオイル FVC68D」、出光興産株式会社製)を加えた。このようにして、ナノダイヤモンド分散冷凍機用組成物(ナノダイヤモンド濃度:10質量ppm、分散剤濃度:100質量ppm)を作製した。なお、ナノダイヤモンド濃度は、350nmにおける吸光度より求めた。
 実施例2
(ナノダイヤモンド分散冷凍機用組成物の作製)
 実施例1で作製した表面修飾ナノダイヤモンド分散液に、分散剤(商品名「アジスパー PN411」、味の素ファインテクノ株式会社製)を加えて撹拌した後、ロータリーエバポレーターによりMIBKを留去し、冷凍機油(商品名「ダフニーハーメチックオイル FVC68D」、出光興産株式会社製)を加えた。このようにして、ナノダイヤモンド分散冷凍機用組成物(ナノダイヤモンド濃度:10質量ppm、分散剤濃度:50質量ppm)を作製した。なお、ナノダイヤモンド濃度は、350nmにおける吸光度より求めた。
 比較例1
 商品名「ダフニーハーメチックオイル FVC68D」(出光興産株式会社製)を冷凍機油とした。
<評価>
 実施例および比較例で得られた各ナノダイヤモンド分散冷凍機用組成物について以下の通り評価した。
(1)リングオンディスク摩擦試験(大気中)
 実施例1および比較例1で得られた各ナノダイヤモンド分散冷凍機用組成物を潤滑油サンプルとした。摩擦試験は、リングオンディスク型のスラスト摩擦磨耗試験機(ディスク接面方式)(装置名「AT-800」、株式会社エーアンドディ製)を用いて行った。試験片であるリングおよびディスクとして、接面における外径44mm、内径32mmの鋳鉄製のリング、および、接面における直径50mmの鋳鉄のディスクを用い、いずれも平面研磨加工(Ra=0.3μm以下)が施されたものである。試験開始時にディスクを冷凍機用組成物に浸漬し、室温にて試験を行った。
 実施例1および比較例1の対比結果を図1~3(摩擦係数)および図4(摩耗量)に示す。図1はすべり速度0.5m/s、図2はすべり速度1.5m/s、図3はすべり速度2.5m/sにおけるグラフをそれぞれ示す。図中、黒四角(■)は実施例(ナノダイヤモンド粒子あり)、黒丸(●)は比較例(ナノダイヤモンド粒子なし)をそれぞれ示す。
(2)リングオンディスク摩擦試験(冷媒中)
 実施例1,2および比較例1で得られたナノダイヤモンド分散冷凍機用組成物を潤滑油サンプルとした。摩擦試験は、リングオンディスク型のスラスト摩擦磨耗試験機(ディスク接面方式)(装置名「AT-800」、株式会社エーアンドディ製)を用いて行った。試験片であるリングおよびディスクとして、接面における外径44mm、内径32mmの鋳鉄製のリング、および、接面における直径50mmの鋳鉄のディスクを用い、いずれも平面研磨加工(Ra=0.3μm以下)が施されたものである。試験開始時にディスク表面の摺動面に潤滑油サンプルを300mL投入し、真空ポンプで減圧した状態で冷媒0.2kgを投入し、その後加圧した状態で試験を行った。なお、上記冷媒は、実施例1および比較例1の対比試験ではR32を、実施例2および比較例1の対比試験ではR410Aをそれぞれ使用した。
 実施例1および比較例1の対比結果を図5~7(摩擦係数)および図8(摩耗量)に、実施例2および比較例1の対比結果を図9~11(摩擦係数)および図12(摩耗量)に、それぞれ示す。図5および図9はすべり速度0.5m/s、図6および図10はすべり速度1.5m/s、図7および図11はすべり速度2.5m/sにおけるグラフをそれぞれ示す。図中、黒四角(■)は実施例(ナノダイヤモンド粒子あり)、黒丸(●)は比較例(ナノダイヤモンド粒子なし)をそれぞれ示す。
 上記(1)および(2)のリングオンディスク摩擦試験における試験条件は、すべり速度を0.5m/s、1.5m/s、および2.5m/sに段階的に変更しつつ、各すべり速度において面間接触圧力を0.5MPaから、1.0MPa、2.0MPa、3.0MPa、4.0MPa、および5.0MPaへと段階的に変更するステップ式を採用した。具体的には、まず、すべり速度0.5m/sで維持しつつ、面間接触圧力を0.5MPaから、1.0MPa、2.0MPa、3.0MPa、4.0MPa、および5.0MPaへと段階的に変更していく。その後、すべり速度1.5m/sに変更すると同時に面間接触圧力を0.5MPaに戻し、同様にして、すべり速度を維持しつつ、面間接触圧力を5.0MPaまで段階的に変更する。さらに、その後、すべり速度2.5m/sに変更すると同時に面間接触圧力を0.5MPaに戻し、同様にして、すべり速度を維持しつつ、面間接触圧力を5.0MPaまで段階的に変更する。各段階の保持時間は5分とした。
 リングおよびディスクの磨耗量は、リングオンディスク試験の前後におけるリングおよびディスクの質量差とした。
 図1~3、図5~7および図9~11に示されているように、ナノダイヤモンド粒子が分散した冷凍機用組成物を潤滑剤として用いた場合(実施例)、ナノダイヤモンド粒子を含まない冷凍機用組成物を潤滑剤として用いた場合(比較例)に対して、摩擦係数が低い傾向があると判断された。また、面間接触圧力が4MPa以下である範囲では摩擦係数が特に軽減される結果となった。また、図4、図8、および図12に示されるように、ナノダイヤモンド粒子が分散した冷凍機用組成物を潤滑剤として用いた場合(実施例)、ナノダイヤモンド粒子を含まない冷凍機用組成物を潤滑剤として用いた場合(比較例)に対して、摩耗量が同等であるか、または摩耗が大幅に軽減された。
 以下、本開示に係る発明のバリエーションを記載する。
[付記1]冷凍機油と、前記冷凍機油中に分散しているナノダイヤモンド粒子と、分散剤とを含む冷凍機用組成物。
[付記2]前記冷凍機油はポリビニルエーテル類、ポリオールエステル類、ポリアルキレングリコール類、アルキル化芳香族炭化水素化合物、または鉱油を含む付記1に記載の冷凍機用組成物。
[付記3]前記分散剤は、質量平均分子量が500以上であり且つアミン価が15mgKOH/g以上である分散剤(I)、および/または、脂肪酸エステル系分散剤(II)を含む、付記1または2に記載の冷凍機用組成物。
[付記4]分散剤(I)の質量平均分子量は650以上(好ましくは950以上)である付記3に記載の冷凍機用組成物。
[付記5]分散剤(I)の質量平均分子量は20000以下(好ましくは10000以下)である付記3または4に記載の冷凍機用組成物。
[付記6]分散剤(I)のアミン価は18mgKOH/g以上(好ましくは20mgKOH/g以上、より好ましくは30mgKOH/g以上)である付記3~5のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記7]分散剤(I)のアミン価は100mgKOH/g以下(好ましくは90mgKOH/g以下、より好ましくは60mgKOH/g以下)である付記3~6のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記8]分散剤(I)はポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル由来の構造(特に、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル由来の構造、またはポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル由来の構造)を有する化合物、カーバメート構造を有する化合物、およびポリカプロラクトン由来の構造を有する化合物から選択される1以上の化合物である付記3~7のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記9]分散剤(II)の酸価は40mgKOH/g以下(好ましくは35mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、さらに好ましくは20mgKOH/g以下、特に好ましくは6mgKOH/g以下)である付記3~8のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記10]分散剤(II)の酸価は0.1mgKOH/g以上(好ましくは0.3mgKOH/g以上、より好ましくは0.5mgKOH/g以上である付記3~9のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記11]分散剤(II)のアミン価は5mgKOH/g以下(好ましくは1mgKOH/g以下、より好ましくは0.5mgKOH/g以下、さらに好ましくは0.1mgKOH/g以下、特に好ましくは0mgKOH/g)である付記3~10のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記12]分散剤(II)の平均分子量Mpは300以上(好ましくは1000以上(例えば、1000~100000)、より好ましくは3000以上(例えば、3000~10000))である付記3~11のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記13]分散剤(II)は、温度200℃の空気雰囲気下で180分間維持したときの質量減少率が30%以下(好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは15%以下)である付記3~12のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記14]分散剤(II)は酸性官能基を有する付記3~13のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記15]分散剤(II)は高級脂肪酸エステル分散剤である付記3~14のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記16]前記冷凍機油のSP値は6.0~12.0(cal/cm31/2である付記1~15のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記17]前記ナノダイヤモンド粒子は、ナノダイヤモンド粒子を表面修飾する、有機基を含有する表面修飾基を有する表面修飾ナノダイヤモンドである付記1~16のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記18]前記有機基は、炭素原子数が4以上(例えば4~25)、6以上(例えば6~22)、または炭素数8以上(例えば8~20)の有機基である付記17に記載の冷凍機用組成物。
[付記19]前記表面修飾基は下記式(I)で表される基である付記17または18に記載の冷凍機用組成物。
 -X-R   (I)
[式(I)中、Xは連結基を示し、Xから左に伸びる結合手はナノダイヤモンドに結合する。Rは、一価の有機基を示し、Xと結合する原子が炭素原子である。]
[付記20]前記式(I)で表される基は、下記式(1)で表される基またはポリグリセリン鎖を含む基である付記19に記載の冷凍機用組成物。
 -X1-R1   (1)
[式(1)中、X1は、-O-Si-、-Si-、-NH-、-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-、-C(=O)-NH-、または-S-を示し、X1から左に伸びる結合手はナノダイヤモンドに結合する。R1は、置換または無置換の一価の炭化水素基を示し、X1と結合する原子が炭素原子である。]
[付記21]前記R1における炭素原子数は、4~25(好ましくは6~22、より好ましくは8~20)である付記20に記載の冷凍機用組成物。
[付記22]前記ナノダイヤモンド粒子はナノメートルオーダーで分散している付記1~21のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記23]前記冷凍機用組成物中におけるナノダイヤモンド粒子の平均分散粒子径(D50、メディアン径)は、2~240nm(好ましくは4~200nm、より好ましくは5~100nm、さらに好ましくは6~70nm、さらに好ましくは10~60nm、さらに好ましくは10~40nm、特に好ましくは11~30nm)である、付記1~22のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記24]前記冷凍機用組成物中のナノダイヤモンド粒子の含有割合は、冷凍機油の総量に対して、1~10000質量ppm(好ましくは5~1000質量ppm、より好ましくは10~500質量ppm)である付記1~23のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記25]前記冷凍機用組成物中の分散剤の含有量は、ナノダイヤモンド粒子の総量100質量部に対して、100~10000質量部(好ましくは200~5000質量部、より好ましくは400~2000質量部)である付記1~24のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記26]さらに極圧剤(好ましくはリン系極圧剤、カルボン酸の金属塩、硫黄系極圧剤、より好ましくはリン系極圧剤)を含む付記1~25のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記27]前記極圧剤の含有割合は、前記冷凍機用組成物の総量に対して、0.0005~3質量%(好ましくは0.002~2質量%)である付記26に記載の冷凍機用組成物。
[付記28]ヘイズ値が5以下(好ましくは3以下、より好ましくは1以下)である付記1~27のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記29]面圧2MPa、速度1.5m/sの条件におけるリングオンディスク摩擦試験において潤滑剤として用いた際の摩擦係数が0.08以下である付記1~28のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記30]冷凍機の圧縮機用である付記1~29のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記31]前記冷凍機は空調機器である付記1~30のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物。
[付記32] 基油と前記基油中に分散しているナノダイヤモンド粒子とを含む冷凍機油(A)と、冷媒(B)とを含む冷凍機用組成物キット。
[付記33]冷凍機油(A)中の前記基油の含有割合は、冷凍機油(A)の総量に対して、80~98質量%(好ましくは90~95質量%)である付記32に記載の冷凍機用組成物キット。
[付記34]前記冷凍機油はポリビニルエーテル類、ポリオールエステル類、ポリアルキレングリコール類、アルキル化芳香族炭化水素化合物、または鉱油を含む付記32または33に記載の冷凍機用組成物キット。
[付記35]前記分散剤は、質量平均分子量が500以上であり且つアミン価が15mgKOH/g以上である分散剤(I)、および/または、脂肪酸エステル系分散剤(II)を含む、付記32~34のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記36]分散剤(I)の質量平均分子量は650以上(好ましくは950以上)である付記35に記載の冷凍機用組成物キット。
[付記37]分散剤(I)の質量平均分子量は20000以下(好ましくは10000以下)である付記35または36に記載の冷凍機用組成物キット。
[付記38]分散剤(I)のアミン価は18mgKOH/g以上(好ましくは20mgKOH/g以上、より好ましくは30mgKOH/g以上)である付記35~37のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記39]分散剤(I)のアミン価は100mgKOH/g以下(好ましくは90mgKOH/g以下、より好ましくは60mgKOH/g以下)である付記35~38のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記40]分散剤(I)はポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル由来の構造(特に、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル由来の構造、またはポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル由来の構造)を有する化合物、カーバメート構造を有する化合物、およびポリカプロラクトン由来の構造を有する化合物から選択される1以上の化合物である付記35~39のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記41]分散剤(II)の酸価は40mgKOH/g以下(好ましくは35mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、さらに好ましくは20mgKOH/g以下、特に好ましくは6mgKOH/g以下)である付記35~40のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記42]分散剤(II)の酸価は0.1mgKOH/g以上(好ましくは0.3mgKOH/g以上、より好ましくは0.5mgKOH/g以上である付記35~41のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記43]分散剤(II)のアミン価は5mgKOH/g以下(好ましくは1mgKOH/g以下、より好ましくは0.5mgKOH/g以下、さらに好ましくは0.1mgKOH/g以下、特に好ましくは0mgKOH/g)である付記35~42のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記44]分散剤(II)の平均分子量Mpは300以上(好ましくは1000以上(例えば、1000~100000)、より好ましくは3000以上(例えば、3000~10000))である付記35~43のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記45]分散剤(II)は、温度200℃の空気雰囲気下で180分間維持したときの質量減少率が30%以下(好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは15%以下)である付記35~44のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記46]分散剤(II)は酸性官能基を有する付記35~45のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記47]分散剤(II)は高級脂肪酸エステル分散剤である付記35~46のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記48]前記冷凍機油のSP値は6.0~12.0(cal/cm31/2である付記32~47のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記49]前記ナノダイヤモンド粒子は、ナノダイヤモンド粒子を表面修飾する、有機基を含有する表面修飾基を有する表面修飾ナノダイヤモンドである付記32~48のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記50]前記有機基は、炭素原子数が4以上(例えば4~25)、6以上(例えば6~22)、または炭素数8以上(例えば8~20)の有機基である付記49に記載の冷凍機用組成物キット。
[付記51]前記表面修飾基は下記式(I)で表される基である付記49または50に記載の冷凍機用組成物キット。
 -X-R   (I)
[式(I)中、Xは連結基を示し、Xから左に伸びる結合手はナノダイヤモンドに結合する。Rは、一価の有機基を示し、Xと結合する原子が炭素原子である。]
[付記52]前記式(I)で表される基は、下記式(1)で表される基またはポリグリセリン鎖を含む基である付記51に記載の冷凍機用組成物キット。
 -X1-R1   (1)
[式(1)中、X1は、-O-Si-、-Si-、-NH-、-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-、-C(=O)-NH-、または-S-を示し、X1から左に伸びる結合手はナノダイヤモンドに結合する。R1は、置換または無置換の一価の炭化水素基を示し、X1と結合する原子が炭素原子である。]
[付記53]前記R1における炭素原子数は、4~25(好ましくは6~22、より好ましくは8~20)である付記52に記載の冷凍機用組成物キット。
[付記54]冷凍機油(A)中において、ナノダイヤモンド粒子はナノメートルオーダーで分散している付記32~53のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記55]冷凍機油(A)中におけるナノダイヤモンド粒子の平均分散粒子径(D50、メディアン径)は、2~240nm(好ましくは4~200nm、より好ましくは5~100nm、さらに好ましくは10~70nm、特に好ましくは12~40nm)である付記32~54のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記56]冷凍機油(A)中のナノダイヤモンド粒子の含有割合は、冷凍機油(A)の総量に対して、1~10000質量ppm(好ましくは5~1000質量ppm、より好ましくは10~500質量ppm)である付記32~55のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記57]冷凍機油(A)中の分散剤の含有量は、ナノダイヤモンド粒子の総量100質量部に対して、100~10000質量部(好ましくは200~5000質量部、より好ましくは400~2000質量部)である付記32~56のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記58]冷凍機油(A)は極圧剤を含む付記32~57のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記59]極圧剤の含有割合は、冷凍機油(A)の総量に対して、0.001~5質量%(好ましくは0.005~3質量%)である付記58に記載の冷凍機用組成物キット。
[付記60]前記冷凍機油(A)は、面圧2MPa、速度1.5m/sの条件におけるリングオンディスク摩擦試験において潤滑剤として用いた際の摩擦係数が0.08以下である、付記32~53のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記61]冷凍機の圧縮機用である付記32~60のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
[付記62]前記冷凍機は空調機器である付記32~61のいずれか1つに記載の冷凍機用組成物キット。
 本開示の冷凍機用組成物は冷凍機や冷凍機を使用した空調設備に使用することができる。

Claims (9)

  1.  冷凍機油と、前記冷凍機油中に分散しているナノダイヤモンド粒子と、分散剤とを含む冷凍機用組成物。
  2.  前記冷凍機油はポリビニルエーテル類、ポリオールエステル類、ポリアルキレングリコール類、アルキル化芳香族炭化水素化合物、または鉱油を含む請求項1に記載の冷凍機用組成物。
  3.  前記分散剤は、質量平均分子量が500以上であり且つアミン価が15mgKOH/g以上である分散剤(I)、および/または、脂肪酸エステル系分散剤(II)を含む、請求項1または2に記載の冷凍機用組成物。
  4.  前記冷凍機油のSP値は6.0~12.0(cal/cm31/2である請求項1~3のいずれか1項に記載の冷凍機用組成物。
  5.  面圧2MPa、速度1.5m/sの条件におけるリングオンディスク摩擦試験において潤滑剤として用いた際の摩擦係数が0.08以下である請求項1~4のいずれか1項に記載の冷凍機用組成物。
  6.  冷凍機の圧縮機用である請求項1~5のいずれか1項に記載の冷凍機用組成物。
  7.  前記冷凍機は空調機器である請求項1~6のいずれか1項に記載の冷凍機用組成物。
  8.  基油と前記基油中に分散しているナノダイヤモンド粒子とを含む冷凍機油(A)と、冷媒(B)とを含む冷凍機用組成物キット。
  9.  前記冷凍機油(A)は、面圧2MPa、速度1.5m/sの条件におけるリングオンディスク摩擦試験において潤滑剤として用いた際の摩擦係数が0.08以下である、請求項8に記載の冷凍機用組成物キット。
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