JP7597461B2 - Lubricant composition, its manufacturing method and machine - Google Patents
Lubricant composition, its manufacturing method and machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP7597461B2 JP7597461B2 JP2020176793A JP2020176793A JP7597461B2 JP 7597461 B2 JP7597461 B2 JP 7597461B2 JP 2020176793 A JP2020176793 A JP 2020176793A JP 2020176793 A JP2020176793 A JP 2020176793A JP 7597461 B2 JP7597461 B2 JP 7597461B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lubricant composition
- fullerene derivative
- composition according
- producing
- base oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Description
本発明は、潤滑剤組成物、その製造方法及び機械装置に関する。 The present invention relates to a lubricant composition, its manufacturing method, and a mechanical device.
シリコーン油は、耐熱耐酸化性や耐薬品性、低温特性、粘度温度特性、剪断抵抗性、電気特性、高真空性等に優れるため、非常に有用なオイルとして種々の分野で利用されている。 Silicone oil is used in a variety of fields as a very useful oil because it has excellent heat and oxidation resistance, chemical resistance, low temperature characteristics, viscosity temperature characteristics, shear resistance, electrical properties, and high vacuum properties.
特許文献1には、シリコーン油にフラーレンの1種または2種以上を0.001~5重量%の割合で溶解または分散してなり、250℃での24時間加速試験における粘度増加の割合が60%以下であることを特徴とする耐熱性シリコーン組成物が開示されている。 Patent Document 1 discloses a heat-resistant silicone composition that is made by dissolving or dispersing one or more types of fullerene in silicone oil at a ratio of 0.001 to 5% by weight, and that is characterized by a viscosity increase rate of 60% or less in a 24-hour accelerated test at 250°C.
特許文献2には、耐摩耗性を低下することなく、増ちょう剤、基油としてシリコーン油、添加剤として摩擦調整剤を含み、摩擦調整剤が硫黄-窒素系添加剤を含む高摩擦性を向上させたシリコーングリース組成物が開示されている。 Patent Document 2 discloses a silicone grease composition that contains a thickener, a silicone oil as a base oil, and a friction modifier as an additive, and that improves high friction properties without reducing wear resistance, with the friction modifier containing a sulfur-nitrogen additive.
特許文献3には、芳香核を含有するシリコーン油と含フッ素芳香族化合物とからなる潤滑剤組成物が提案されている。 Patent Document 3 proposes a lubricant composition consisting of a silicone oil containing an aromatic nucleus and a fluorine-containing aromatic compound.
また、シリコーン油は使用されていないが、フラーレンが利用された例として特許文献4および5が挙げられる。 Patent documents 4 and 5 are examples in which silicone oil is not used, but fullerene is used.
特許文献4には、潤滑基油に、鉱物油、ポリαオレフィン油、フェニルエーテル油、エステル油を用いて、フラーレンとしてC60及び/又はC70を用いて、有機溶媒、粘度指数向上剤、摩擦調整剤、清浄分散剤を配合したことを特徴とするエンジンオイル用添加剤組成物が提案されている。 Patent Document 4 proposes an additive composition for engine oil, which is characterized by using mineral oil, poly-α-olefin oil, phenyl ether oil, and ester oil as a lubricating base oil, using C60 and/or C70 as fullerene, and blending an organic solvent, a viscosity index improver, a friction modifier, and a detergent dispersant.
特許文献5には、液状媒体中にナノカーボン材料と界面活性が含有する離型剤組成物が提案されている。 Patent Document 5 proposes a release agent composition that contains a nanocarbon material and a surfactant in a liquid medium.
特許文献6には、フラーレン誘導体としてマロン酸ジ-tert-ブチル多付加体等のメタノフラーレンの製造方法が開示されている。 Patent Document 6 discloses a method for producing methanofullerenes such as di-tert-butyl malonate polyadducts as fullerene derivatives.
特許文献7には、フラーレン誘導体としてマロン酸ジエチル多付加体及びマロン酸-ジ-tert-ブチル多付加体が開示され、用途としてレジスト下層膜形成組成物が提案されている。 Patent Document 7 discloses a diethyl malonate polyadduct and a di-tert-butyl malonate polyadduct as fullerene derivatives, and suggests a use thereof as a resist underlayer film forming composition.
しかしながら、シリコーン油は前述の優れた特性があるものの潤滑性が悪いため、潤滑油としての用途は限定されていた。さらに、シリコーン油では、極圧添加剤や摩耗防止剤などの潤滑性改良剤が効きにくいため、潤滑性の改良が困難であった。また、フラーレンはシリコーン油に溶解しないため、フラーレンのシリコーン油への適用は困難であった。 However, although silicone oil has the excellent properties mentioned above, its lubricity is poor, so its use as a lubricant is limited. Furthermore, lubricity improvers such as extreme pressure additives and anti-wear agents are not very effective in silicone oil, making it difficult to improve its lubricity. Also, fullerenes are not soluble in silicone oil, so it is difficult to apply fullerenes to silicone oil.
本発明の目的は、潤滑性能を向上させたシリコーン油の潤滑剤組成物、それらの製造方法並びに機械装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a silicone oil lubricant composition with improved lubricating performance, a method for producing the same, and a machine device.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。 To solve the above problems, the present invention provides the following means.
[1] 基油とフラーレン誘導体とを含み、
前記基油はシリコーン油であり、
前記フラーレン誘導体は下記一般式(1)
で表される化合物である、
潤滑剤組成物。
[2] 前記nは、1~5である前項[1]に記載の潤滑剤組成物。
[3] 前記R1及びR2は、tert-ブトキシ基である前項[1]または[2]に記載の潤滑剤組成物。
[4] 前記基油を構成する分子構造の一部を有する付加基が前記フラーレン誘導体に付加した付加体を更に含む前項[1]~[3]のいずれかに記載の潤滑剤組成物。
[5] さらに、増ちょう剤を含むグリース組成物である前項[1]~[4]のいずれかに記載の潤滑剤組成物。
[6] 前記増ちょう剤がリチウム石けんである前項[5]に記載の潤滑剤組成物。
[7] 基油にフラーレン誘導体を溶解する溶解工程を有し、
前記基油はシリコーン油であり、
前記フラーレン誘導体は前記式(1)で表される化合物である、
潤滑剤組成物の製造方法。
[8] 非酸化性雰囲気下、溶解工程で得られたフラーレン誘導体の溶液中で、前記基油を構成する分子構造の一部を有する付加基を、前記フラーレン誘導体に付加する付加反応工程を更に含む前項[7]に記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[9] 前記非酸化性雰囲気中の酸素分圧が、10パスカル以下である前項[8]に記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[10] 付加反応工程は、前記溶液中のフラーレン誘導体の濃度が、付加反応工程前のフラーレン誘導体の濃度に対して0.1~0.7倍となるまで行なわれる前項[8]または[9]に記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[11] 付加反応工程の処理時間が、5分以上24時間以下である前項[8]~[10]のいずれかに記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[12] 付加反応工程が、溶解工程で得られたフラーレン誘導体の溶液を熱処理する工程である前項[8]~[11]のいずれかに記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[13] 熱処理の温度が、前記基油の使用上限温度を超え、且つ前記使用上限温度+250℃以下の範囲、または、200~350℃の範囲である前項[12]に記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[14] 付加反応工程が、溶解工程で得られたフラーレン誘導体の溶液に放射線照射を行う工程であり、前記放射線が紫外線又は電離放射線である前項[8]~[11]のいずれかに記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[15] 前記放射線が、波長190nm~365nmの紫外線である前項[14]に記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[16] 付加反応工程で照射される放射線のエネルギーが、前記フラーレン誘導体の溶液1mLあたり1J~100Jである前項[14]または[15]に記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[17] フラーレン誘導体を含む溶液から不溶成分を除去する不溶成分除去工程を更に有する前項[8]~[16]のいずれかに記載の潤滑剤組成物の製造方法。
[18] 前項[1]~[6]のいずれかに記載の潤滑剤組成物を摺動部に使用した機械装置。
[19] 前記摺動部が真空下で摺動する前項[18]に記載の機械装置。
[20] 前項[5]または[6]に記載の潤滑剤組成物を摺動部に使用した機械装置。
[21] 前記摺動部が摩擦板である前項[20]に記載の機械装置。
[1] A composition comprising a base oil and a fullerene derivative,
The base oil is a silicone oil,
The fullerene derivative is represented by the following general formula (1):
The compound represented by the formula:
Lubricant composition.
[2] The lubricant composition according to the above item [1], wherein n is 1 to 5.
[3] The lubricant composition according to the above item [1] or [2], wherein R 1 and R 2 are tert-butoxy groups.
[4] The lubricant composition according to any one of the above items [1] to [3], further comprising an adduct in which an additional group having a part of the molecular structure constituting the base oil is added to the fullerene derivative.
[5] The lubricant composition according to any one of the above items [1] to [4], which is a grease composition further comprising a thickener.
[6] The lubricant composition according to the above item [5], wherein the thickener is a lithium soap.
[7] A dissolving step of dissolving a fullerene derivative in a base oil,
The base oil is a silicone oil,
The fullerene derivative is a compound represented by formula (1).
A method for producing a lubricant composition.
[8] The method for producing the lubricant composition according to the above item [7], further comprising an addition reaction step of adding an additional group having a part of a molecular structure constituting the base oil to the fullerene derivative in a solution of the fullerene derivative obtained in the dissolving step under a non-oxidizing atmosphere.
[9] The method for producing a lubricant composition according to the above [8], wherein the oxygen partial pressure in the non-oxidizing atmosphere is 10 Pa or less.
[10] The method for producing a lubricant composition according to the above item [8] or [9], wherein the addition reaction step is carried out until the concentration of the fullerene derivative in the solution becomes 0.1 to 0.7 times the concentration of the fullerene derivative before the addition reaction step.
[11] The method for producing a lubricant composition according to any one of the above items [8] to [10], wherein the treatment time of the addition reaction step is 5 minutes or more and 24 hours or less.
[12] The method for producing a lubricant composition according to any one of the above items [8] to [11], wherein the addition reaction step is a step of heat-treating the solution of the fullerene derivative obtained in the dissolving step.
[13] The method for producing a lubricant composition according to the above item [12], wherein the heat treatment temperature exceeds the upper limit use temperature of the base oil and is in the range of the upper limit use temperature + 250°C or less, or in the range of 200 to 350°C.
[14] The method for producing a lubricant composition according to any one of the above items [8] to [11], wherein the addition reaction step is a step of irradiating the solution of the fullerene derivative obtained in the dissolving step with radiation, and the radiation is ultraviolet radiation or ionizing radiation.
[15] The method for producing a lubricant composition according to the above [14], wherein the radiation is ultraviolet light having a wavelength of 190 nm to 365 nm.
[16] The method for producing a lubricant composition according to the above [14] or [15], wherein the energy of the radiation irradiated in the addition reaction step is 1 J to 100 J per mL of the solution of the fullerene derivative.
[17] The method for producing a lubricant composition according to any one of items [8] to [16], further comprising an insoluble component removing step of removing insoluble components from the solution containing the fullerene derivative.
[18] A mechanical device using the lubricant composition according to any one of the above items [1] to [6] in a sliding part.
[19] The mechanical device according to the above item [18], wherein the sliding part slides under a vacuum.
[20] A mechanical device using the lubricant composition according to the above item [5] or [6] in a sliding part.
[21] The mechanical device according to the above item [20], wherein the sliding portion is a friction plate.
シリコーン油を基油とする潤滑特性が優れた潤滑剤組成物、その製造方法及びそれらを使用した機械装置が提供される。 The present invention provides a lubricant composition having excellent lubricating properties and based on silicone oil, a method for producing the same, and a machine device using the same.
以下、本発明の実施形態に係る潤滑剤組成物、それらの製造方法及び機械装置について説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更、付加、省略、置換等が可能である。 The lubricant composition, its manufacturing method, and machine device according to the embodiment of the present invention will be described below. Note that this embodiment is specifically described to provide a better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified. Modifications, additions, omissions, substitutions, etc. are possible within the scope of the gist of the present invention.
(潤滑剤組成物)
本実施形態に係る潤滑剤組成物は、基油とフラーレン誘導体とを含み、前記基油はシリコーン油であり、前記フラーレン誘導体は前記式(1)で表される化合物である。このような潤滑剤組成物は、一般に、潤滑油組成物と称されるが、後述する添加剤として増ちょう剤を含む場合はグリース組成物と称される。
(Lubricant composition)
The lubricant composition according to the present embodiment contains a base oil and a fullerene derivative, the base oil being a silicone oil, and the fullerene derivative being a compound represented by the formula (1). Such a lubricant composition is generally called a lubricating oil composition, but when it contains a thickener as an additive, which will be described later, it is called a grease composition.
(基油)
本実施形態の潤滑剤組成物に含まれる基油は、シリコーン油である。基油には、揮発成分が含まれていないことが、真空または減圧環境下で使用する場合および長期安定性の観点から好ましい。基油の蒸気圧は、具体的には、25℃の蒸気圧が1パスカル以下であることが好ましく、0.1パスカル以下であることがさらに好ましく、特に好ましくは、0.01パスカル以下であることが好ましい。
(Base oil)
The base oil contained in the lubricant composition of this embodiment is silicone oil.It is preferable that the base oil does not contain volatile components, in terms of use in vacuum or reduced pressure environment and long-term stability.The vapor pressure of the base oil is preferably 1 Pa or less at 25°C, more preferably 0.1 Pa or less, and particularly preferably 0.01 Pa or less.
シリコーン油としては、例えば、ジメチルシリコーン油、メチルフェニルシリコーン油(フェニル変性シリコーン油)、メチルハイドロジェンシリコーン油、ポリエーテル変性シリコーン油、アラルキル変性シリコーン油、フロロアルキル変性シリコーン油、アルキル変性シリコーン油、脂肪酸エステル変性シリコーン油等が挙げられる。好ましくはジメチルシリコーン油、メチルフェニルシリコーン油などが好ましく挙げられる。さらに、これらを複数混合したシリコーン油でも良い。 Examples of silicone oils include dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil (phenyl modified silicone oil), methylhydrogen silicone oil, polyether modified silicone oil, aralkyl modified silicone oil, fluoroalkyl modified silicone oil, alkyl modified silicone oil, fatty acid ester modified silicone oil, etc. Preferred examples include dimethyl silicone oil and methylphenyl silicone oil. Furthermore, silicone oils that are a mixture of two or more of these may also be used.
(フラーレン誘導体)
本実施形態の潤滑剤組成物に含まれるフラーレン誘導体は、前述の式(1)で表される化合物である。
(Fullerene derivatives)
The fullerene derivative contained in the lubricant composition of this embodiment is a compound represented by the above formula (1).
フラーレン誘導体中のフラーレン骨格の種類としては、例えば、C60やC70、さらに高次のフラーレンでもよい。原料となるフラーレンの入手性の観点から、フラーレン骨格部分が、C60やC70の誘導体が好ましく、C60の誘導体がより好ましい。また、フラーレン誘導体はこれらフラーレン骨格部分が異なる混合物であってもよい。この場合、フラーレン骨格部分がC60の誘導体が主成分であることが好ましい。このフラーレン誘導体としては、市販品を用いてもよいが、特許文献6または7の方法あるいは後述する実施例の方法で得てもよい。 The type of fullerene skeleton in the fullerene derivative may be, for example, C60 , C70 , or higher fullerene. From the viewpoint of availability of the raw fullerene, a derivative having a fullerene skeleton of C60 or C70 is preferred, and a derivative having a C60 is more preferred. The fullerene derivative may also be a mixture of these fullerene skeleton parts. In this case, it is preferred that the main component is a derivative having a fullerene skeleton of C60 . The fullerene derivative may be a commercially available product, or may be obtained by the method of Patent Document 6 or 7 or the method of the Examples described below.
前記式(1)中のnは、1以上の整数であり、フラーレン誘導体の基油への溶解性の観点から2以上が好ましい。また、nは、フラーレン骨格の大きさが大きいほど大きくできるが、フラーレン骨格の安定性の観点から5以下とすることが好ましい。 In the formula (1), n is an integer of 1 or more, and is preferably 2 or more from the viewpoint of the solubility of the fullerene derivative in the base oil. In addition, n can be increased as the size of the fullerene skeleton increases, but is preferably set to 5 or less from the viewpoint of the stability of the fullerene skeleton.
前記式(1)中のアルコキシ基は、フラーレン誘導体の基油へ溶解性の観点から炭素数2~24であり、炭素数3~8がより好ましい。なお、前記式(1)中のR1及びR2は、それぞれ異なるアルコキシ基であってもよく同じであってもよいが、製造のしやすさの観点から同じであることが好ましい。 From the viewpoint of solubility of the fullerene derivative in the base oil, the alkoxy group in the formula (1) has a carbon number of 2 to 24, and more preferably a carbon number of 3 to 8. Note that R 1 and R 2 in the formula (1) may be different alkoxy groups or may be the same, but from the viewpoint of ease of production, they are preferably the same.
潤滑剤組成物中のフラーレン誘導体濃度は、基油への飽和溶解度未満であれば任意に選択できる。前記濃度は、基油に対して潤滑特性を改善する観点から0.001μmol/g以上が好ましく、宇宙線や真空中でも残存する酸素分子などでフラーレン誘導体が消費される過酷な環境下で長期間使用する観点から0.01μmol/g以上がより好ましく、0.1μmol/g以上がさらに好ましい。また、前記濃度は、フラーレン誘導体の析出を防ぐ観点から、使用環境下で飽和溶解度未満であることが好ましく、経済的観点から1μmol/g以下がより好ましく、0.1μmol/g以下がさらに好ましい。これら上限及び下限は目的に応じて任意に組み合わせることができる。なお、前記各濃度は、後述する付加体が存在する場合は、フラーレン誘導体と付加体との合計濃度を表す。 The fullerene derivative concentration in the lubricant composition can be selected as desired as long as it is less than the saturated solubility in the base oil. The concentration is preferably 0.001 μmol/g or more from the viewpoint of improving the lubricating properties with respect to the base oil, and more preferably 0.01 μmol/g or more from the viewpoint of long-term use in a harsh environment in which the fullerene derivative is consumed by cosmic rays or oxygen molecules remaining in a vacuum, and even more preferably 0.1 μmol/g or more. In addition, the concentration is preferably less than the saturated solubility in the usage environment from the viewpoint of preventing precipitation of the fullerene derivative, and from the economic viewpoint, it is more preferably 1 μmol/g or less, and even more preferably 0.1 μmol/g or less. These upper and lower limits can be combined as desired depending on the purpose. In addition, when an adduct described later is present, each of the above concentrations represents the total concentration of the fullerene derivative and the adduct.
(付加体)
本実施形態の潤滑剤組成物は、前記基油を構成する分子構造の一部が前記フラーレン誘導体に付加した付加体(本実施形態では、単に「付加体」と言うことがある。)を含んでもよい。付加体は、フラーレン誘導体の溶液に、後述の熱処理または放射線照射を行うことにより、基油を構成する分子構造の一部が開裂し、その結果、反応性の高い分子(以下、「開裂分子」という。)が生成し、これがフラーレン誘導体に付加したものである。付加体は、付加体となっていないフラーレン誘導体(本実施形態では、単に「フラーレン誘導体」ということがある。)に比べ、後述する実施例で示す通り潤滑特性が改善され、また、基油に対する溶解度が高くなるのでより様々な環境下で析出の心配なく使用できるようになる。そのため、前記式(1)のnを大きくしなくても付加体とすれば、溶解性も改善できる。
(adduct)
The lubricant composition of this embodiment may contain an adduct (sometimes simply referred to as "adduct" in this embodiment) in which a part of the molecular structure constituting the base oil is added to the fullerene derivative. The adduct is formed by subjecting a solution of a fullerene derivative to a heat treatment or radiation irradiation described below, which cleaves a part of the molecular structure constituting the base oil, resulting in the generation of a highly reactive molecule (hereinafter referred to as "cleaved molecule"), which is then added to the fullerene derivative. Compared with a fullerene derivative that is not an adduct (sometimes simply referred to as "fullerene derivative" in this embodiment), the adduct has improved lubricating properties as shown in the examples described below, and has higher solubility in base oil, so that it can be used in a wider variety of environments without worrying about precipitation. Therefore, the solubility can be improved by forming an adduct without increasing n in the formula (1).
(添加剤)
本実施形態の潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物としての効果を損なわない範囲で添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば、市販の酸化防止剤、粘度指数向上剤、極圧添加剤、清浄分散剤、流動点降下剤、腐食防止剤、固体潤滑剤、油性向上剤、防錆剤、抗乳化剤、消泡剤、加水分解抑制剤、増ちょう剤等が挙げられる。これらの添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Additives)
The lubricant composition of the present embodiment may contain additives within a range that does not impair the effect of the lubricant composition. Examples of additives include commercially available antioxidants, viscosity index improvers, extreme pressure additives, detergent dispersants, pour point depressants, corrosion inhibitors, solid lubricants, oiliness improvers, rust inhibitors, antiemulsifiers, antifoaming agents, hydrolysis inhibitors, thickeners, etc. These additives may be used alone or in combination of two or more.
酸化防止剤としては、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)、ジアルキルジフェニルアミン等が挙げられる。 Examples of antioxidants include butylhydroxytoluene (BHT), butylhydroxyanisole (BHA), and dialkyldiphenylamine.
粘度指数向上剤としては、例えば、ポリアルキルスチレン、スチレン-ジエンコポリマーの水素化物添加剤等が挙げられる。 Examples of viscosity index improvers include polyalkylstyrene and styrene-diene copolymer hydride additives.
極圧添加剤としては、例えば、ジベンジルジサルファイド、アリルリン酸エステル、アリル亜リン酸エステル、アリルリン酸エステルのアミン塩、アリルチオリン酸エステル、アリルチオリン酸エステルのアミン塩等が挙げられる。 Examples of extreme pressure additives include dibenzyl disulfide, allyl phosphate, allyl phosphite, amine salts of allyl phosphate, allyl thiophosphate, and amine salts of allyl thiophosphate.
清浄分散剤としては、例えば、ベンジルアミンコハク酸誘導体、アルキルフェノールアミン類等が挙げられる。
流動点降下剤としては、塩素化パラフィン-ナフタレン縮合物、塩素化パラフィン-フェノール縮合物、ポリアルキルスチレン系等が挙げられる。
Examples of detergent dispersants include benzylamine succinic acid derivatives, alkylphenol amines, and the like.
Examples of pour point depressants include chlorinated paraffin-naphthalene condensates, chlorinated paraffin-phenol condensates, polyalkylstyrenes, and the like.
抗乳化剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩等が挙げられる。 Examples of demulsifiers include alkylbenzene sulfonates.
腐食防止剤としては、例えば、ジアルキルナフタレンスルホン酸塩等が挙げられる。 Examples of corrosion inhibitors include dialkylnaphthalene sulfonates.
増ちょう剤としては、例えば、リチウム石けんや複合リチウム石けんに代表される石けん系増ちょう剤、ジウレアに代表されるウレア系増ちょう剤、有機化クレイやシリカに代表される無機系増ちょう剤、ポリテトラフルオロエチレン及びメラミンシアヌレートに代表される有機系増ちょう剤等が挙げられる。これらの中でも、シリカ、リチウム石けん、複合リチウム石けん及びウレア化合物が好ましく、リチウム石けんがより好ましい。リチウム石けんとしては、ステアリン酸リチウム又は12-ヒドロキシステアリン酸リチウムが好ましく、ステアリン酸リチウムがさらに好ましい。 Examples of thickeners include soap-based thickeners such as lithium soap and lithium complex soap, urea-based thickeners such as diurea, inorganic thickeners such as organo-clay and silica, and organic thickeners such as polytetrafluoroethylene and melamine cyanurate. Among these, silica, lithium soap, lithium complex soap, and urea compounds are preferred, and lithium soap is more preferred. As the lithium soap, lithium stearate or lithium 12-hydroxystearate is preferred, and lithium stearate is even more preferred.
(潤滑剤組成物の製造方法)
本実施形態の潤滑剤組成物の製造方法は、上記基油に上記フラーレン誘導体を溶解し、フラーレン誘導体の溶液を得る溶解工程を有する。さらに、溶解工程の前に、例えば、フラーレン誘導体を100℃で10パスカル以下の環境に放置しておくなどして、フラーレン誘導体から揮発成分を除去する工程を設けることが好ましい。
(Method of producing lubricant composition)
The method for producing the lubricant composition of the present embodiment includes a dissolving step of dissolving the fullerene derivative in the base oil to obtain a solution of the fullerene derivative. Furthermore, it is preferable to provide a step of removing volatile components from the fullerene derivative, for example, by leaving the fullerene derivative in an environment at 100° C. and 10 Pascal or less, prior to the dissolving step.
前記溶解工程における溶解は任意に選択する方法で行うことができ、例えば、機械攪拌や超音波照射などで行うことが好ましい。基油が室温で低粘性の液体である場合は、室温で攪拌してよい。一方、基油が室温で高粘性の液体あるいは固体の場合は、加温し、低粘度な液体状態にして攪拌して溶解することが好ましい。 The dissolution in the dissolution step can be carried out by any method selected, and is preferably carried out by, for example, mechanical stirring or ultrasonic irradiation. If the base oil is a low-viscosity liquid at room temperature, stirring may be carried out at room temperature. On the other hand, if the base oil is a high-viscosity liquid or solid at room temperature, it is preferable to heat it to a low-viscosity liquid state and dissolve it by stirring.
フラーレン誘導体の濃度は、溶解工程でのフラーレン誘導体の溶解量で調整することができる。あるいは、溶解工程では所望するより濃い濃度(ただし、飽和溶解度未満)に調整し、後の工程のいずれかで、基油で希釈して所望する濃度に調整することが、扱う溶液量を減らせる観点から好ましい。後述する除去工程を行う場合は、前記希釈を除去工程の後に行うことが、より正確な濃度に調整しやすく好ましい。なお、フラーレン誘導体の濃度は、実施例に記載の紫外線吸収スペクトルや高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いた手法により測定することができる。 The concentration of the fullerene derivative can be adjusted by the amount of fullerene derivative dissolved in the dissolving step. Alternatively, it is preferable to adjust the concentration to a higher concentration than desired (but less than the saturated solubility) in the dissolving step, and then dilute with base oil in one of the subsequent steps to adjust to the desired concentration, from the viewpoint of reducing the amount of solution to be handled. When performing the removal step described below, it is preferable to perform the dilution after the removal step, since this makes it easier to adjust the concentration more accurately. The concentration of the fullerene derivative can be measured by a method using ultraviolet absorption spectrum or high performance liquid chromatography (HPLC) as described in the examples.
(除去工程)
溶解工程で得られたフラーレン誘導体の溶液には、不溶性の成分が含まれることがある。その場合、これら不溶成分を除去することが好ましい。すなわち、上記潤滑剤組成物の製造方法は、上記溶解工程の後に、上記フラーレン誘導体の溶液から不溶成分を除去する除去工程を更に有していてもよい。不溶成分を除去する方法としては任意に選択できるが、例えば、メンブランフィルターを用いて濾過する方法、遠心分離器を用いて沈降除去する方法、及びそれら方法の両方を組み合わせて用いる方法等が挙げられる。
(Removal process)
The solution of the fullerene derivative obtained in the dissolving step may contain insoluble components. In this case, it is preferable to remove these insoluble components. That is, the manufacturing method of the lubricant composition may further include a removing step of removing insoluble components from the solution of the fullerene derivative after the dissolving step. The method of removing insoluble components can be selected arbitrarily, and examples thereof include a method of filtering using a membrane filter, a method of sedimentation removal using a centrifuge, and a method of using both of these methods in combination.
溶解工程で得られたフラーレン誘導体の溶液をそのまま潤滑剤組成物としてもよいが、後述する付加反応工程を行い、このフラーレン誘導体の溶液をさらに加工したものを潤滑剤組成物とすることが好ましい。 The solution of the fullerene derivative obtained in the dissolving step may be used as the lubricant composition as it is, but it is preferable to carry out the addition reaction step described below and further process the solution of the fullerene derivative to obtain the lubricant composition.
(付加反応工程)
付加体は、前記フラーレン誘導体の溶液を、酸素分圧を下げるなどした非酸化性雰囲気下で熱処理または放射線照射を行うことにより得られる。すなわち、前記潤滑剤組成物の製造方法は、前記溶解工程の後に、前記フラーレン誘導体の溶液を非酸化性雰囲気下で熱処理し、前記付加体を生成させる付加反応工程を更に有していてもよい。また、前記溶解工程の後に、前記フラーレン誘導体の溶液を非酸化性雰囲気下で、放射線の照射を行って前記付加体を生成する付加反応工程を更に有していてもよい。
(Addition reaction process)
The adduct is obtained by subjecting the solution of the fullerene derivative to heat treatment or radiation irradiation in a non-oxidizing atmosphere in which the oxygen partial pressure is reduced, etc. That is, the method for producing the lubricant composition may further include, after the dissolving step, an addition reaction step of heat treating the solution of the fullerene derivative in a non-oxidizing atmosphere to generate the adduct. Also, after the dissolving step, the method may further include an addition reaction step of irradiating the solution of the fullerene derivative with radiation in a non-oxidizing atmosphere to generate the adduct.
なお、熱処理及び放射線照射の一方または両方を行って付加体を得てもよく、あるいは、両方を同時に行って付加体を得てもよい。 The adduct may be obtained by performing either or both of the heat treatment and the radiation exposure, or by performing both simultaneously.
本工程によって得られる付加体は、前記基油を構成する分子構造の一部を有する付加基が上記フラーレン誘導体に付加した構造を有する。 The adduct obtained by this process has a structure in which an additional group having a part of the molecular structure constituting the base oil is added to the fullerene derivative.
フラーレン誘導体が付加体に変化したことは、処理前後のフラーレン誘導体の溶液について質量スペクトル測定を行うことで確認することができる。例えば、フラーレン骨格がC60の誘導体を用いた場合、熱処理または放射線処理を行う前のフラーレン誘導体の溶液では、前記nが2、3、4、5のフラーレン誘導体に相当するm/z=1148、1362,1576,1790のピークが確認される。これに対して、処理後の潤滑剤組成物では、1148、1362,1576,1790のピークが減少し、付加体のピークが複数出現する。主なピークとしては、フラーレン誘導体に鎖長が異なる複数のアルキル基が付加したものに相当するピーク1148+N、1148+2N、1362+N、1362+2N,1576+N,1576+2N,1790+N,1790+2Nなどが確認できる。Nは基油を構成する分子の分子量以下の自然数である。これは、基油の開裂で生じたアルキルラジカルの分子2個がフラーレン誘導体に付加したものと考えられる。 The change of the fullerene derivative into an adduct can be confirmed by performing mass spectrometry on the solution of the fullerene derivative before and after the treatment. For example, when a derivative with a fullerene skeleton of C60 is used, the solution of the fullerene derivative before the heat treatment or radiation treatment has peaks of m/z=1148, 1362, 1576, and 1790 corresponding to the fullerene derivatives with n=2, 3, 4, and 5. In contrast, in the lubricant composition after the treatment, the peaks of 1148, 1362, 1576, and 1790 are reduced, and multiple peaks of the adduct appear. As the main peaks, peaks 1148+N, 1148+2N, 1362+N, 1362+2N, 1576+N, 1576+2N, 1790+N, and 1790+2N, etc., corresponding to the fullerene derivative to which multiple alkyl groups with different chain lengths are added, can be confirmed. N is a natural number equal to or less than the molecular weight of the molecules constituting the base oil. This is believed to be due to the addition of two molecules of alkyl radicals generated by the cleavage of the base oil to the fullerene derivative.
なお、上記基油の分子は必ずしも特定の箇所で開裂しないため、通常、付加体は、単一種の分子にならず、その分析は難しくなる。そのため、付加体が生成する反応の進行状況は、残存するフラーレン誘導体の濃度を測定し、下記式で表される残存率を目安にするとよい。
(残存率)=[処理後のフラーレン誘導体濃度]/[処理前のフラーレン誘導体濃度]
上記式中、処理とは、熱処理及び放射線照射の一方又は双方を示す。なお、処理中の残存率を求める場合は、上記「処理後のフラーレン誘導体濃度」を「処理中のフラーレン誘導体濃度」に読み変えればよい。
なお、生成される付加体の濃度は下記式で推定してもよい。
[付加体濃度]=[処理前のフラーレン誘導体濃度]-[処理後のフラーレン誘導体濃度]
In addition, since the molecules of the base oil are not necessarily cleaved at specific positions, the adducts do not usually become a single type of molecule, making their analysis difficult. Therefore, the progress of the reaction to produce the adducts can be determined by measuring the concentration of the remaining fullerene derivative and using the remaining rate represented by the following formula as a guide.
(Residual rate)=[Concentration of fullerene derivative after treatment]/[Concentration of fullerene derivative before treatment]
In the above formula, the treatment refers to one or both of a heat treatment and radiation exposure. When determining the residual rate during the treatment, the above "fullerene derivative concentration after the treatment" may be read as "fullerene derivative concentration during the treatment."
The concentration of the adduct produced may be estimated by the following formula:
[Adduct concentration] = [Fullerene derivative concentration before treatment] - [Fullerene derivative concentration after treatment]
前述の式で求めた残存率は、0.1~0.7であることが好ましく、0.2~0.5であることがより好ましい。前記残存率が、0.1~0.7であると、潤滑剤組成物の潤滑性が使用初期からより安定に発現し、機械装置の摺動部の摩擦摩耗が抑制し、基油劣化に伴う揮発成分の発生を抑制しやすい。 The residual ratio calculated by the above formula is preferably 0.1 to 0.7, and more preferably 0.2 to 0.5. When the residual ratio is 0.1 to 0.7, the lubricating properties of the lubricant composition are more stable from the beginning of use, friction wear of the sliding parts of mechanical devices is suppressed, and the generation of volatile components due to base oil deterioration is easily suppressed.
よって本実施形態では、付加反応工程中、フラーレン誘導体の溶液のフラーレン誘導体濃度をモニタリングし、フラーレン誘導体の濃度が、上記熱処理前又は前記放射線照射処理前のフラーレン誘導体の濃度に対して0.1以上0.7以下となるまで行うことが好ましい。また、前記熱処理又は放射線照射処理の処理時間は5分以上24時間以下となるようにするのが好ましく、これにより熱処理あるいは放射線処理の操作が行いやすくなる。処理時間の調整として、例えば、熱処理温度を上げるか、放射線照射強度を上げると、処理時間を短くでき、逆に、熱処理温度を下げるか、放射線照射強度を下げると、処理時間を長くすることができる。また、放射線照射では、例えば、放射線をある程度高い放射線強度で短時間(0.1秒以上3分以下程度)照射することを2~10回程度繰り返すなど、照射回数を調整することにより、前記フラーレン誘導体濃度の範囲とする方法も操作しやすく好ましい。 Therefore, in this embodiment, it is preferable to monitor the fullerene derivative concentration of the fullerene derivative solution during the addition reaction process, and perform the process until the fullerene derivative concentration becomes 0.1 to 0.7 relative to the concentration of the fullerene derivative before the heat treatment or radiation irradiation treatment. In addition, it is preferable to set the processing time of the heat treatment or radiation irradiation treatment to 5 minutes to 24 hours, which makes it easier to operate the heat treatment or radiation treatment. For example, the processing time can be shortened by increasing the heat treatment temperature or the radiation irradiation intensity, and conversely, the processing time can be lengthened by decreasing the heat treatment temperature or the radiation irradiation intensity. In addition, in radiation irradiation, for example, a method of irradiating radiation with a relatively high radiation intensity for a short time (approximately 0.1 seconds to 3 minutes) 2 to 10 times, by adjusting the number of irradiations, is also preferable, as it is easy to operate, to set the fullerene derivative concentration in the range.
通常、フラーレン誘導体の溶液は大気中で扱われる。このため、同溶液中の酸素ガス濃度は大気中の酸素ガスと平衡状態になっている。また、酸素分子は、開裂分子と反応してしまい、付加体の生成を抑制する。そのため、可能な限りフラーレン誘導体の溶液中の酸素分子を除去し、非酸化性雰囲気下で、熱処理または放射線処理を行うことが好ましい。熱処理工程または放射線照射における前記非酸化性雰囲気としては、フラーレン誘導体の溶液と平衡にある気相で、前記非酸化性雰囲気中の酸素分圧が10パスカル以下であることが好ましく、5パスカル以下であることがより好ましく、2パスカル以下であることがさらに好ましい。1パスカル以下や、0.1パスカル以下であっても良い。また非酸化性雰囲気の例としては、下記に述べるような不活性ガス雰囲気が好ましく挙げられる。熱処理の具体例として、下記の2つの方法、放射線照射の具体例として、下記の1つの方法が挙げられる。 Usually, a solution of a fullerene derivative is handled in the air. Therefore, the oxygen gas concentration in the solution is in equilibrium with the oxygen gas in the air. In addition, oxygen molecules react with the cleavage molecules, suppressing the formation of adducts. Therefore, it is preferable to remove as many oxygen molecules as possible from the solution of the fullerene derivative, and perform the heat treatment or radiation treatment in a non-oxidizing atmosphere. The non-oxidizing atmosphere in the heat treatment step or radiation irradiation is a gas phase in equilibrium with the solution of the fullerene derivative, and the oxygen partial pressure in the non-oxidizing atmosphere is preferably 10 Pascals or less, more preferably 5 Pascals or less, and even more preferably 2 Pascals or less. It may be 1 Pascal or less or 0.1 Pascal or less. In addition, an inert gas atmosphere as described below is preferably used as an example of a non-oxidizing atmosphere. The following two methods are specific examples of heat treatment, and the following one method is specific example of radiation irradiation.
・熱処理
前記熱処理の温度は、基油の使用温度の上限を超える温度で行うことが好ましい。基油の使用上限温度を超えることにより、開裂分子が発生しやすくなる。さらに、温度が高くなると、開裂分子がより多く発生し、その結果、熱処理時間は短くて済む。操作のしやすい熱処理時間の観点から、本熱処理における熱処理の温度は、基油の使用上限温度を超え、且つ基油の使用上限温度+250℃以下の範囲であることが好ましい。なお基油の使用上限温度とは、基油の製造会社のカタログなどから知ることができる。基油の使用上限温度が不明な場合は、目安として、熱処理温度は200℃以上350℃以下が好ましく、250℃以上300℃以下がより好ましい。熱処理の時間は、操作性の観点から5分~24時間であることが好ましく、扱える設備等の事情によっては前記観点から、5分から30分や、30分から1時間や、1時間から5時間や、5時間から24時間などであってよい。
Heat treatment The heat treatment is preferably performed at a temperature exceeding the upper limit of the use temperature of the base oil. Exceeding the upper limit of the use temperature of the base oil makes it easier for cleaved molecules to occur. Furthermore, as the temperature increases, more cleaved molecules are generated, and as a result, the heat treatment time can be shortened. From the viewpoint of heat treatment time that is easy to operate, the heat treatment temperature in this heat treatment is preferably in the range of exceeding the upper limit of the use temperature of the base oil and not exceeding the upper limit of the use temperature of the base oil + 250 ° C. The upper limit of the use temperature of the base oil can be known from the catalog of the base oil manufacturer. If the upper limit of the use temperature of the base oil is unknown, the heat treatment temperature is preferably 200 ° C. or more and 350 ° C. or less, and more preferably 250 ° C. or more and 300 ° C. or less, as a guideline. The heat treatment time is preferably 5 minutes to 24 hours from the viewpoint of operability, and may be 5 minutes to 30 minutes, 30 minutes to 1 hour, 1 hour to 5 hours, or 5 hours to 24 hours from the viewpoint of the above, depending on the circumstances of the equipment that can be handled.
非酸化性雰囲気とする方法としては、任意に選択できるが、例えば、気密可能なステンレス等の金属製容器内に、フラーレン誘導体の溶液を収容した後、容器を密閉する。次いで、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスで容器内を置換するか、さらに容器内のフラーレン誘導体の溶液を不活性ガスでバブリングする。このようにして、フラーレン誘導体の溶液を不活性ガスと平衡状態にし、前記酸素分圧を10パスカル以下とする。 The method for creating a non-oxidizing atmosphere can be selected arbitrarily, but for example, a solution of the fullerene derivative is placed in an airtight metal container such as stainless steel, and the container is then sealed. Next, the inside of the container is replaced with an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, or the solution of the fullerene derivative in the container is bubbled with an inert gas. In this way, the solution of the fullerene derivative is brought into equilibrium with the inert gas, and the oxygen partial pressure is set to 10 Pa or less.
あるいは、非酸化性雰囲気とする方法として、気密可能な容器内を減圧する方法も挙げられる。例えば、容器内を10パスカル以下に減圧すれば、気相の酸素分圧を10パスカル以下、通常2パスカル以下とすることができる。このように容器内を減圧によって非酸化性雰囲気とし、その状態を保ったまま容器を加熱することにより、フラーレン誘導体の溶液を熱処理することができる。 Alternatively, a method of creating a non-oxidizing atmosphere can be to reduce the pressure inside an airtight container. For example, by reducing the pressure inside the container to 10 Pascals or less, the partial pressure of oxygen in the gas phase can be reduced to 10 Pascals or less, usually 2 Pascals or less. In this way, a non-oxidizing atmosphere can be created inside the container by reducing the pressure, and the container can be heated while maintaining this state, thereby heat-treating the solution of the fullerene derivative.
フラーレン誘導体の溶液の加熱は、任意に選択される方法で行うことができる。例えば、外部から油浴などで加温するか、赤外線を照射するか、あるいはマイクロウェーブを照射する方法、などで行うことができる。 The fullerene derivative solution can be heated by any method. For example, it can be heated from the outside in an oil bath, irradiated with infrared rays, or irradiated with microwaves.
・放射線照射処理
前記放射線照射処理に用いる放射線は、開裂分子を生成させるエネルギーを有する放射線である。具体的には紫外線又は電離放射線であり、好ましくは紫外線である。より好ましくは波長190nm以上365nm以下の紫外線であり、さらに好ましくは波長250mn以上360nm以下の紫外線であり、特に好ましくは波長330mn以上350nm以下の紫外線である。例えば、C-C単結合は、波長341nm以下の紫外線で開裂する。また、常温で放射線照射処理を行う場合、熱振動が重畳されるため、C-C単結合は、341nmよりも多少長い波長を有する紫外線でも開裂する。よって、波長190nm以上365nm以下の紫外線を照射することで、開裂分子を十分に生成させることができる。また、開裂分子を生成させられる限り、低エネルギーの放射線の方が、基油分子中で開裂する結合個所が限られる。そのため、比較的元の基油の分子の部分形状を保った大きな開裂分子となりやすく、得られる付加体の基油との親和性が向上すると考えられる。
Radiation Irradiation Treatment The radiation used in the radiation irradiation treatment is radiation having energy that generates cleaved molecules. Specifically, it is ultraviolet light or ionizing radiation, and preferably ultraviolet light. More preferably, ultraviolet light with a wavelength of 190 nm or more and 365 nm or less, even more preferably, ultraviolet light with a wavelength of 250 nm or more and 360 nm or less, and particularly preferably, ultraviolet light with a wavelength of 330 nm or more and 350 nm or less. For example, a C-C single bond is cleaved by ultraviolet light with a wavelength of 341 nm or less. In addition, when radiation irradiation treatment is performed at room temperature, thermal vibrations are superimposed, so that a C-C single bond is cleaved even by ultraviolet light with a wavelength slightly longer than 341 nm. Therefore, by irradiating with ultraviolet light with a wavelength of 190 nm or more and 365 nm or less, cleaved molecules can be sufficiently generated. In addition, as long as cleaved molecules can be generated, low-energy radiation has a limited number of bond sites in the base oil molecule that are cleaved. Therefore, it is relatively easy to obtain large cleaved molecules that retain the partial shape of the original base oil molecule, and it is considered that the affinity of the resulting adduct with the base oil is improved.
放射線照射処理は、前記熱処理と同様に、非酸化性雰囲気下で処理を行うことが好ましい。ただし、放射線照射する時には、容器内に紫外線ランプ等の放射線源を挿入するか、又は、容器の外部から照射する為に、容器の少なくとも一部が、使用する放射線が透過する材料で構成されているものを用いる。例えば、紫外線照射をする場合、前記ステンレス容器の全体あるいは一部を、石英ガラス等の紫外線が透過する材料のものに置き換える。 As with the heat treatment, radiation irradiation is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere. However, when irradiating with radiation, a radiation source such as an ultraviolet lamp is inserted into the container, or the container is irradiated from outside, so that at least a part of the container is made of a material that is transparent to the radiation used. For example, when irradiating with ultraviolet light, the stainless steel container is replaced in whole or in part with a material that is transparent to ultraviolet light, such as quartz glass.
放射線照射処理で照射される放射線のエネルギー量は、フラーレン誘導体の溶液1mLあたり、1J以上100J以下が好ましく、1.5J以上60J以下がより好ましく、2J以上20J以下がさらに好ましい。この範囲であれば、前述の式から得られる処理後のフラーレン誘導体の濃度の範囲を、すなわち残存率を、0.1以上0.7以下に調整しやすい。上述したように、照射は例えば、1回の照射のみを行っても良いし、照射を2回以上に分けて複数回行っても良い。照射を複数回に分ける場合、各回の照射条件は同じであっても異なってもよいが、照射した放射線の総エネルギー量が上記範囲内にあることが好ましい。照射回数は、例えば、1~10回の範囲や、2~5回の範囲であってもよい。また、照射を行う毎に残存率を確認し、目的の残存率が得られるまで、照射を1回以上繰り返すことも好ましい。 The amount of energy of the radiation irradiated in the radiation irradiation process is preferably 1 J or more and 100 J or less, more preferably 1.5 J or more and 60 J or less, and even more preferably 2 J or more and 20 J or less per 1 mL of the fullerene derivative solution. Within this range, the concentration range of the fullerene derivative after the treatment obtained from the above formula, i.e., the residual rate, can be easily adjusted to 0.1 or more and 0.7 or less. As described above, the irradiation may be performed, for example, only once, or may be performed multiple times by dividing the irradiation into two or more times. When the irradiation is divided into multiple times, the irradiation conditions for each time may be the same or different, but it is preferable that the total energy amount of the irradiated radiation is within the above range. The number of irradiations may be, for example, in the range of 1 to 10 times or in the range of 2 to 5 times. It is also preferable to check the residual rate every time irradiation is performed, and repeat the irradiation one or more times until the desired residual rate is obtained.
紫外線照射の場合は、通常の低圧水銀ランプ、UVオゾンランプ、紫外LED、エキシマランプ、キセノンランプなど用いることができる。紫外線の照射量としては、あらかじめ紫外線光度計を用いて、紫外線の照射光のエネルギー密度(mW/cm2)を測定しておき、次に照射時間(秒)と照射範囲(cm2)を規定する。これらのことにより、照射する紫外線のエネルギー量(J)を決定することができる。照射時間は、取扱いがしやすい範囲で選択すればよく、例えば、5分以上24時間以下が好ましい。あるいは、LEDのようの明滅が容易なランプやシャッター設備を用いることができる場合などでは、0.1秒~1時間や、0.2秒~30分や、0.3秒~3分や、0.5秒から60秒や、1秒から30秒であってもよい。 In the case of ultraviolet irradiation, a normal low pressure mercury lamp, UV ozone lamp, ultraviolet LED, excimer lamp, xenon lamp, etc. can be used. As the amount of ultraviolet irradiation, the energy density (mW/cm 2 ) of the ultraviolet irradiation light is measured in advance using an ultraviolet photometer, and then the irradiation time (seconds) and irradiation area (cm 2 ) are specified. By these, the energy amount (J) of the ultraviolet ray to be irradiated can be determined. The irradiation time may be selected within a range that is easy to handle, and is preferably, for example, 5 minutes or more and 24 hours or less. Alternatively, in cases where a lamp or shutter equipment that is easy to blink such as an LED can be used, the irradiation time may be 0.1 seconds to 1 hour, 0.2 seconds to 30 minutes, 0.3 seconds to 3 minutes, 0.5 seconds to 60 seconds, or 1 second to 30 seconds.
(添加剤の添加)
前記添加剤の添加は、上記いずれの工程で行ってもよい。ただし、除去工程を行う場合、フラーレン誘導体の溶液の取扱いのしやすさの観点から、増ちょう剤のように不要成分を含む添加剤や増粘効果のある添加剤の添加は、除去工程後に行うことが好ましく、出来るだけ後工程で行うことが好ましい。また、付加反応工程を行う場合、添加剤への熱や放射線の影響を避ける観点から、付加反応工程後に添加剤を添加することが好ましい。
なお、添加剤の添加量は、所望する添加剤の効果に合わせて添加量を加減すればよい。例えば、増ちょう剤の添加量は、得られるグリース組成物に対して5~20質量%程度が好ましいが、グリース組成物のちょう度を指標に添加量を加減することがより好ましい。
(Addition of additives)
The additives may be added in any of the above steps. However, when the removal step is performed, from the viewpoint of ease of handling of the fullerene derivative solution, it is preferable to add additives containing unnecessary components such as thickeners or additives having a thickening effect after the removal step, and it is preferable to add them as late as possible. Also, when the addition reaction step is performed, it is preferable to add the additives after the addition reaction step from the viewpoint of avoiding the effects of heat and radiation on the additives.
The amount of the additives added may be adjusted according to the desired effect of the additives. For example, the amount of the thickener added is preferably about 5 to 20 mass% of the resulting grease composition, but it is more preferable to adjust the amount added using the consistency of the grease composition as an index.
本実施形態の潤滑剤組成物によれば、摩擦抵抗低減や耐摩耗性等の潤滑特性に優れるだけでなく、低蒸気圧を有することができ、更には、基油劣化に伴う揮発成分の発生が抑制されて、潤滑剤組成物の蒸気圧上昇を抑制することができる。 The lubricant composition of this embodiment not only has excellent lubricating properties such as reduced frictional resistance and wear resistance, but also has a low vapor pressure. Furthermore, the generation of volatile components associated with base oil deterioration is suppressed, and an increase in the vapor pressure of the lubricant composition can be suppressed.
本実施形態の潤滑剤組成物は、各種用途に使用することができるが、特に、潤滑剤組成物を真空下で摺動する摺動部に使用した機械装置に好ましく適用できる。このような機械装置は真空容器内や宇宙空間での使用に適している。 The lubricant composition of this embodiment can be used for various purposes, but is particularly suitable for use in mechanical devices in which the lubricant composition is used in sliding parts that slide under vacuum. Such mechanical devices are suitable for use in vacuum containers and in outer space.
また、本実施形態のグリース組成物(増ちょう剤を含む潤滑剤組成物)を用いると、後述する実施例で示すように高温(140℃)でも摩擦係数が低下しにくいので、例えば、クラッチ、ブレーキまたはトルクリミッタ等の装置の摩擦板にも好ましく適用できる。 In addition, when the grease composition of this embodiment (lubricant composition containing a thickener) is used, the friction coefficient is unlikely to decrease even at high temperatures (140°C), as shown in the examples described below, so it can be preferably used, for example, for friction plates of devices such as clutches, brakes, or torque limiters.
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The above describes in detail the preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to a specific embodiment, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention as described in the claims.
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[合成例]
反応容器に窒素気流下マロン酸-ジ-t-ブチル(東京化成工業社製)9.80gを入れ、さらに1,2,4-トリメチルベンゼン150mlとジアザビシクロ-7-ウンデセン6.50gを加えて攪拌しながら温度を4℃で、保持した。さらに、この溶液に、ヨウ素(東京化成工業社製)10.9gを130mlの1,2,4-トリメチルベンゼンに溶解した溶液を滴下して、11℃に保持するように滴下した。滴下後、室温に戻した。その後、フラーレン(フロンティアカーボン社製、nanom(登録商標) mix ST。C60を主成分とするフラーレン混合物である。)5.00gを1,2,4-トリメチルベンゼン350mlに溶解した溶液を攪拌しながら加えた。その後、反応液にジアザビシクロ-7-ウンデセン6.90gを5mlの1,2,4-トリメチルベンゼンで希釈した溶液を攪拌しながらゆっくり滴下し、滴下後、室温で7時間攪拌反応した。得られた反応液に、飽和亜硫酸ナトリウム水溶液で、4回洗浄する。有機層を希硫酸(1N)100mlで2回洗浄し、純水200mlで3回洗浄し、有機層を減圧下で留去して、9.4gの赤褐色の固体が得られた。さらに、シリカゲルカラムクロマトグラフでヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒で、分離精製して、高真空下100℃で乾燥することで、フラーレン誘導体(マロン酸-ジ-t-ブチルエステルがフラーレンに1~5個付加した化合物の混合物)を得た。
[実施例1]
(潤滑剤組成物の調製)
[Synthesis Example]
In a reaction vessel, 9.80 g of di-t-butyl malonate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added under a nitrogen stream, and 150 ml of 1,2,4-trimethylbenzene and 6.50 g of diazabicyclo-7-undecene were added and the temperature was maintained at 4°C while stirring. Furthermore, a solution in which 10.9 g of iodine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 130 ml of 1,2,4-trimethylbenzene was added dropwise to this solution so as to maintain the temperature at 11°C. After the dropwise addition, the temperature was returned to room temperature. Then, a solution in which 5.00 g of fullerene (manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd., nanom (registered trademark) mix ST. A fullerene mixture mainly composed of C 60 ) was dissolved in 350 ml of 1,2,4-trimethylbenzene was added while stirring. Thereafter, a solution of 6.90 g of diazabicyclo-7-undecene diluted with 5 ml of 1,2,4-trimethylbenzene was slowly dropped into the reaction solution while stirring, and after dropping, the reaction was stirred at room temperature for 7 hours. The reaction solution obtained was washed four times with a saturated aqueous sodium sulfite solution. The organic layer was washed twice with 100 ml of dilute sulfuric acid (1N), washed three times with 200 ml of pure water, and the organic layer was distilled under reduced pressure to obtain 9.4 g of a reddish brown solid. Furthermore, the solid was separated and purified using a mixed solvent of hexane and ethyl acetate by silica gel column chromatography, and dried at 100° C. under high vacuum to obtain a fullerene derivative (a mixture of compounds in which 1 to 5 malonic acid di-t-butyl esters were added to fullerene).
[Example 1]
(Preparation of Lubricant Composition)
合成例で得られたフラーレン誘導体0.001gと、基油としてシリコーン油(信越化学工業社製、KF-96-100。以下、「シリコーン油A」と言うことがある。)10gとを混合した。得られた混合物を、室温でスターラーを用いて36時間撹拌した。次に、これを孔径0.1μmのメンブランフィルターで濾過して、フラーレン誘導体の溶液を得た。得られたフラーレン誘導体の溶液のフラーレン誘導体濃度を測定した結果、0.1μmol/gであった。得られたフラーレン誘導体の溶液を潤滑剤組成物とした。 0.001 g of the fullerene derivative obtained in the synthesis example was mixed with 10 g of silicone oil (KF-96-100, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; hereinafter, sometimes referred to as "silicone oil A") as a base oil. The resulting mixture was stirred at room temperature for 36 hours using a stirrer. This was then filtered through a membrane filter with a pore size of 0.1 μm to obtain a solution of the fullerene derivative. The fullerene derivative concentration of the resulting solution of the fullerene derivative was measured and found to be 0.1 μmol/g. The resulting solution of the fullerene derivative was used as a lubricant composition.
なお、上記フラーレン誘導体の濃度の測定は、紫外線吸収スペクトルグラフ(島津製作所社製 UV2400PCシリーズ)を用いた。具体的には、この装置において、石製セルで、吸光度(波長295nm)で測定することにより、潤滑剤組成物等の試料中のフラーレン誘導体の量を定量した。また、検量線は、上記のフラーレン誘導体により作成した。 The concentration of the fullerene derivative was measured using an ultraviolet absorption spectrograph (Shimadzu Corporation UV2400PC series). Specifically, the amount of fullerene derivative in a sample such as a lubricant composition was quantified by measuring absorbance (wavelength 295 nm) in a stone cell using this device. A calibration curve was also created using the fullerene derivative.
(摩擦抵抗および耐摩耗性の評価)
得られた潤滑剤組成物について、摩擦摩耗試験機(Anton Paar社製、ボールオンディスクトライボメーター)を用いて、平均摩擦抵抗および耐摩耗性を評価した。
先ず、基板およびボールを用意し、これらの材質は、高炭素クロム軸受鋼鋼材SUJ2とした。ボールの直径は6mmとした。基板の一主面に潤滑剤組成物を塗布し、基板を25℃にした。次に、潤滑剤組成物を介して、基板の一主面上にて、ボールが基板上で円状の軌道を描くように、基板を回転させて、固定されたボールを摺動させた。基板の一主面上におけるボールの速度を0.55cm/秒、ボールによる基板の一主面に対する荷重を5Nとした。基板の前記一主面上におけるボールの摺動時間が30分の時のボール面の擦り面(円形)を光学顕微鏡で観察した。ボールに形成された擦り面の直径を測定し、この数値を耐摩耗性とした。擦り面の直径が小さいほど、耐摩耗性が優れるといえる。平均摩擦抵抗および耐摩耗性の評価結果を表1に示す。
(Evaluation of friction resistance and abrasion resistance)
The average friction resistance and wear resistance of the obtained lubricant composition were evaluated using a friction and wear tester (ball-on-disk tribometer, manufactured by Anton Paar).
First, a substrate and a ball were prepared, and the materials were high carbon chromium bearing steel SUJ2. The diameter of the ball was 6 mm. A lubricant composition was applied to one main surface of the substrate, and the substrate was heated to 25°C. Next, the substrate was rotated so that the ball drew a circular orbit on the one main surface of the substrate through the lubricant composition, and the fixed ball was slid. The speed of the ball on the one main surface of the substrate was 0.55 cm/sec, and the load of the ball on the one main surface of the substrate was 5 N. The rubbing surface (circular) of the ball surface when the sliding time of the ball on the one main surface of the substrate was 30 minutes was observed with an optical microscope. The diameter of the rubbing surface formed on the ball was measured, and this value was taken as the wear resistance. It can be said that the smaller the diameter of the rubbing surface, the better the wear resistance. The evaluation results of the average friction resistance and wear resistance are shown in Table 1.
(耐焼き付き性の評価)
得られた潤滑剤組成物について、摩擦摩耗試験機(Anton Paar社製、ボールオンディスクトライボメーター)を用いて、耐焼き付き性を評価した。
先ず、基板およびボールを用意し、これらの材質は、高炭素クロム軸受鋼鋼材SUJ2とした。ボールの直径は6mmとした。基板の一主面に潤滑剤組成物を塗布し、基板を30℃に一定とした。次に、潤滑剤組成物を介して、基板の一主面上にて、ボールが基板上で円状の軌道を描くように、基板を回転させて、固定されたボールを摺動させた。基板の一主面上におけるボールの速度を0.55cm/秒、ボールによる基板の一主面に対し表1に記載の荷重をかけて、ボールの摺動時間が30分まで稼働したときは耐焼き付き性が良好と判断し、そうでないときは不良と判断した。結果を表1に示す。
(Evaluation of seizure resistance)
The resulting lubricant composition was evaluated for seizure resistance using a friction and wear tester (ball-on-disk tribometer, manufactured by Anton Paar).
First, a substrate and a ball were prepared, and the materials were high carbon chromium bearing steel SUJ2. The diameter of the ball was 6 mm. A lubricant composition was applied to one main surface of the substrate, and the substrate was kept at a constant temperature of 30°C. Next, the substrate was rotated and the fixed ball was slid on one main surface of the substrate through the lubricant composition so that the ball drew a circular orbit on the substrate. The ball was moved at a speed of 0.55 cm/sec on one main surface of the substrate, and the load shown in Table 1 was applied to the one main surface of the substrate by the ball. When the sliding time of the ball was operated for 30 minutes, the seizure resistance was judged to be good, and when it was not, the seizure resistance was judged to be poor. The results are shown in Table 1.
(安定性の評価)
昇温脱離ガス分析装置(リガク社製、TPDtype V)を用いて、高真空下での潤滑剤組成物から揮発する成分の有無を測定した。潤滑剤組成物0.01gについて、気圧10-5パスカルでの脱離ガス度を測定した。脱離ガス度は、炭酸ガス(分子量44)よりも分子量の小さい分子の影響を排除するため、分子量46以上200以下のピークの積算値とした。比較品として、シリコーン油Aに揮発成分としてトリメチルベンゼン(TMB)(東京化成社製)を1質量ppm添加したものを用いて、同様の測定をした。TMBを添加したMAC油では、TMBに起因するピークが検出された。このピークの積算値を1(基準値)とした。この基準値に対する、計測された潤滑剤組成物の脱離ガスに起因するピークの積算値の割合を脱離ガス度とした。脱離ガス度が小さいほど、高真空下での安定性が優れるといえる。
(Stability Evaluation)
A temperature programmed desorption gas analyzer (manufactured by Rigaku Corporation, TPD type V) was used to measure the presence or absence of components volatilizing from the lubricant composition under high vacuum. The degree of desorption of gas was measured at an atmospheric pressure of 10 −5 Pascal for 0.01 g of the lubricant composition. The degree of desorption of gas was determined as the integrated value of the peak with a molecular weight of 46 or more and 200 or less in order to eliminate the influence of molecules with a molecular weight smaller than that of carbon dioxide gas (molecular weight 44). As a comparative product, a similar measurement was performed using silicone oil A to which 1 ppm by mass of trimethylbenzene (TMB) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added as a volatile component. In the MAC oil to which TMB was added, a peak due to TMB was detected. The integrated value of this peak was set to 1 (reference value). The ratio of the integrated value of the peak due to the desorbed gas of the measured lubricant composition to this reference value was set to the degree of desorption of gas. It can be said that the smaller the degree of desorption of gas, the better the stability under high vacuum.
脱離ガス度は、耐摩耗性試験前と耐摩耗性試験後との2点を測定した。前記耐摩耗性の試験では、金属が直接接触し、また発熱し、これにより基油の分子鎖が切断され、劣化する。劣化の結果、切断された分子の一部は揮発成分として先の方法で検出される。つまり、耐摩耗性に劣る潤滑油では、基油の劣化が進行するために、脱離ガス成分の量が大きくなり、好ましくない。結果を表1に示す。 The degree of gas release was measured at two points, before and after the wear resistance test. In the wear resistance test, the metals come into direct contact and heat is generated, which causes the molecular chains of the base oil to break and deteriorate. As a result of the deterioration, some of the broken molecules are detected as volatile components by the above method. In other words, in lubricating oils with poor wear resistance, the deterioration of the base oil progresses, resulting in a large amount of gas release components, which is undesirable. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
フラーレン誘導体に代えて、フラーレン(フロンティアカーボン社製、nanom(登録商標) mix ST)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして潤滑剤組成物を得ようとしたが、シリコーン油Aにフラーレンは溶解せず、フラーレンを含む潤滑剤組成物は得られなかった。
[Comparative Example 1]
An attempt was made to obtain a lubricant composition in the same manner as in Example 1, except that fullerene (nanom (registered trademark) mix ST, manufactured by Frontier Carbon Corp.) was used instead of the fullerene derivative. However, fullerene did not dissolve in silicone oil A, and a lubricant composition containing fullerene was not obtained.
[比較例2]
シリコーン油Aにフラーレン誘導体を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして潤滑剤組成物を得た。得られた潤滑剤組成物について実施例1と同様に測定および評価を行った。結果を、表1に示す。
[Comparative Example 2]
A lubricant composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that no fullerene derivative was added to the silicone oil A. The obtained lubricant composition was measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
表1より、実施例1の潤滑剤組成物は、比較例2のものと比べると平均摩擦抵抗、耐焼き付き性および耐摩耗性のいずれにも優れ、また、耐摩耗性試験後における脱離ガス度が低く高真空下での安定性に優れることが分かった。 From Table 1, it can be seen that the lubricant composition of Example 1 is superior in average friction resistance, seizure resistance, and wear resistance compared to that of Comparative Example 2, and also has a low degree of gas desorption after the wear resistance test, and is excellent in stability under high vacuum.
[実施例2]
実施例1で得られたフラーレン誘導体の溶液(実施例1の潤滑剤組成物)に、紫外線照射を行い、潤滑剤組成物を得た。得られた潤滑剤組成物について実施例1と同様に測定および評価を行った。結果を、表1に示す。
[Example 2]
The solution of the fullerene derivative obtained in Example 1 (lubricant composition of Example 1) was irradiated with ultraviolet light to obtain a lubricant composition. The obtained lubricant composition was measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
実施例2での紫外線照射は、次の手順で行った。先ず、セプタムキャップ付き石英セル(東京硝子器械社製、S15-UV-10)に上記フラーレン誘導体の溶液3mlを入れた。
次に、石英セルのセプタムキャップに注射針を2本差し込み、一方から純度99.99体積%以上の窒素ガス(常圧での窒素以外のガス分圧は10パスカル以下)を毎分60mLで10分間流した。次に、石英セルに入れたフラーレン誘導体の溶液に間欠に紫外照射を行った。
The ultraviolet irradiation in Example 2 was carried out according to the following procedure: First, 3 ml of the above-mentioned fullerene derivative solution was placed in a quartz cell with a septum cap (Tokyo Glass Instruments Co., Ltd., S15-UV-10).
Next, two injection needles were inserted into the septum cap of the quartz cell, and nitrogen gas with a purity of 99.99% by volume or more (partial pressure of gas other than nitrogen at normal pressure was 10 Pa or less) was flowed from one side at 60 mL per minute for 10 minutes. Next, the solution of the fullerene derivative placed in the quartz cell was intermittently irradiated with ultraviolet light.
紫外線照射には、紫外照射装置(サンエイテック社製、オムニキュアS2000)を用いた。具体的には、フィルターを近紫外線域の250nm-450nmとし、照射範囲2cm2とし、紫外線照度計(波長230nm-390nm)を用いて計測しながら、出力を1W/cm2に調整し、照射タイマーを1秒に設定し、一回の照射で2J(フラーレン誘導体の溶液1mLあたり0.7J)のエネルギーを照射することができるように設定した。 For ultraviolet irradiation, an ultraviolet irradiation device (Omnicure S2000, manufactured by Sanei Tech Co., Ltd.) was used. Specifically, the filter was set to 250 nm to 450 nm in the near ultraviolet range, the irradiation area was set to 2 cm2, the output was adjusted to 1 W/ cm2 while measuring with an ultraviolet illuminance meter (wavelength 230 nm to 390 nm), the irradiation timer was set to 1 second, and the settings were made so that an energy of 2 J (0.7 J per mL of fullerene derivative solution) could be irradiated in one irradiation.
次に、紫外線照射後ごとに、注射器を用いて、石英セル内部からフラーレン誘導体の溶液約0.1mlを抜き取り、UVスペクトルを用いてフラーレン誘導体濃度を測定し、残存率を決定した。8回の紫外線照射(フラーレン誘導体の溶液1mLあたり5.3J)で残存率が0.25となった。このために、紫外線照射を中止し、石英セルから内容物を取り出し、潤滑剤組成物を得た。この潤滑剤組成物のフラーレン誘導体濃度を測定した結果、0.030μmol/gであり、残存率は0.30であった。結果を表1に記した。 Next, after each UV irradiation, about 0.1 ml of the fullerene derivative solution was extracted from the inside of the quartz cell using a syringe, and the fullerene derivative concentration was measured using the UV spectrum to determine the residual ratio. After eight UV irradiations (5.3 J per mL of fullerene derivative solution), the residual ratio was 0.25. For this reason, the UV irradiation was stopped, and the contents were removed from the quartz cell to obtain a lubricant composition. The fullerene derivative concentration of this lubricant composition was measured to be 0.030 μmol/g, and the residual ratio was 0.30. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、実施例2の潤滑剤組成物は、実施例1のものよりさらに良好な平均摩擦抵抗、耐摩耗性及び脱離ガス度を示し、特に、耐摩耗性試験前後での脱離ガス度の上昇も少なく高真空下での安定性がより優れることが分かった。 As shown in Table 1, the lubricant composition of Example 2 exhibited better average friction resistance, wear resistance, and gas release rate than those of Example 1. In particular, the increase in gas release rate before and after the wear resistance test was small, and the composition was found to have better stability under high vacuum.
また、紫外線照射前のフラーレン誘導体の溶液、及び紫外線照射後に得られた潤滑剤組成物について、質量分析装置(アジレント・テクノロジー社製、LC/MS、6120)を用いて、分子量720以上5000以下の成分分析を行った。紫外線照射前のフラーレン誘導体の溶液では、主にフラーレン誘導体のピーク934、1054、1148、1268、1362、1484,1576,1696,1790,1910などと、それ以外に基油に起因すると考えられる複数のピークが見られた。前記潤滑剤組成物では、前述のピークが小さくなり、多くのピークが新たに確認された。これらのことから、紫外線照射後のフラーレン誘導体の溶液(潤滑剤組成物)には、フラーレンと生成したフラーレン付加体とが存在することを確認した。なお、他の実施例・比較例でも同様に熱処理又は放射線処理前後のフラーレン誘導体の溶液を分析した。その結果、熱処理又は放射線処理前のフラーレン誘導体の溶液には付加体が確認されなかったが、これら処理後には付加体が確認された。 In addition, the fullerene derivative solution before UV irradiation and the lubricant composition obtained after UV irradiation were subjected to component analysis of molecular weights of 720 to 5000 using a mass spectrometer (Agilent Technologies, LC/MS, 6120). In the fullerene derivative solution before UV irradiation, the main peaks of the fullerene derivative were 934, 1054, 1148, 1268, 1362, 1484, 1576, 1696, 1790, 1910, etc., and several other peaks thought to be due to the base oil were observed. In the lubricant composition, the above-mentioned peaks became smaller, and many new peaks were confirmed. From these, it was confirmed that fullerenes and the generated fullerene adducts were present in the fullerene derivative solution (lubricant composition) after UV irradiation. In other examples and comparative examples, the fullerene derivative solutions before and after heat treatment or radiation treatment were also analyzed in the same manner. As a result, no adducts were found in the fullerene derivative solution before heat treatment or radiation treatment, but adducts were found after these treatments.
[実施例3]
紫外線照射の代わりに、石英セルに入れたフラーレン誘導体の溶液を250℃のオイルバスに浸漬して加熱した。紫外線照射の代わりに加熱した以外は、実施例2と同様にして、潤滑剤組成物を得た。得られた潤滑剤組成物について実施例2と同様に測定および評価を行った。結果を、表1に示す。
[Example 3]
Instead of irradiating with ultraviolet light, a solution of the fullerene derivative in a quartz cell was immersed in an oil bath at 250° C. and heated. A lubricant composition was obtained in the same manner as in Example 2, except that heating was used instead of irradiating with ultraviolet light. The obtained lubricant composition was measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.
実施例3の加熱では、注射器を用いて、5分ごとに、石英セル内部からフラーレン誘導体の溶液約0.1mlを抜き取り、UVスペクトルを用いてフラーレン誘導体濃度を測定し、フラーレン残存率を決定した。測定開始から15分でフラーレン残存率が0.2となった。このために、石英セルを油浴から取り合出し、室温にまで冷却し、潤滑剤組成物を得た。潤滑剤組成物のフラーレン誘導体濃度を測定した結果、0.015μmol/gであり、残存率は0.15であった。 During the heating of Example 3, about 0.1 ml of the fullerene derivative solution was extracted from the inside of the quartz cell using a syringe every 5 minutes, and the fullerene derivative concentration was measured using UV spectrum to determine the fullerene residual rate. 15 minutes after the start of the measurement, the fullerene residual rate reached 0.2. For this reason, the quartz cell was removed from the oil bath and cooled to room temperature to obtain a lubricant composition. The fullerene derivative concentration of the lubricant composition was measured to be 0.015 μmol/g, and the residual rate was 0.15.
表1に示すように、付加反応工程として熱処理を行った実施例3の潤滑剤組成物においても、紫外線照射を行った実施例2のものと同様に優れた平均摩擦抵抗、耐摩耗性及び脱離ガス度を示した。また、これらは耐摩耗性が優れているので、基油の分解が生じにくく、揮発成分の生成量が抑えられたと推察される As shown in Table 1, the lubricant composition of Example 3, which was subjected to heat treatment as an additional reaction step, also showed excellent average friction resistance, wear resistance, and gas release rate, similar to that of Example 2, which was subjected to ultraviolet irradiation. In addition, because these have excellent wear resistance, it is presumed that the decomposition of the base oil is less likely to occur and the amount of volatile components produced is suppressed.
[実施例4]
放射線の線源として、低圧水銀UVランプ(セン特殊光源社製、型式UVL20PH-6、光波長成分として遠紫外線域の185nmと近紫外線域の254nmの紫外線を含む)を用いて、20秒間照射を用いたこと以外は実施例2と同様にして、潤滑剤組成物を得た。ここで、照射範囲は5cm2、出力は0.2W/cm2であった。すなわち、20秒間の照射により、潤滑剤組成物に20J(フラーレン誘導体の溶液1mLあたり7J)の紫外線を照射した。潤滑剤組成物のフラーレン誘導体濃度を測定した結果、0.022μmol/gであり残存率は0.22であった。得られた潤滑剤組成物について実施例2と同様に測定および評価を行った。結果を、表1に示す。
[Example 4]
A lubricant composition was obtained in the same manner as in Example 2, except that a low-pressure mercury UV lamp (manufactured by Sen Special Light Sources, model UVL20PH-6, containing ultraviolet rays of 185 nm in the far ultraviolet range and 254 nm in the near ultraviolet range as light wavelength components) was used as a radiation source, and irradiation was performed for 20 seconds. Here, the irradiation area was 5 cm 2 and the output was 0.2 W/cm 2. That is, the lubricant composition was irradiated with 20 J of ultraviolet rays (7 J per mL of fullerene derivative solution) by irradiation for 20 seconds. The fullerene derivative concentration in the lubricant composition was measured to be 0.022 μmol/g, and the residual rate was 0.22. The obtained lubricant composition was measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.
[実施例5]
放射線の線源として、X線照射装置(トーレック社製、RIX-250C-2)を用いて、480秒間X線照射を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、潤滑剤組成物を得た。得られた潤滑剤組成物のフラーレン誘導体濃度を測定した結果、0.020μmol/gであり残存率は0.20であった。得られた潤滑剤組成物について実施例2と同様に測定および評価を行った。結果を、表1に示す。
[Example 5]
A lubricant composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that X-ray irradiation was performed for 480 seconds using an X-ray irradiation device (Torec Corporation, RIX-250C-2) as a radiation source. The fullerene derivative concentration in the obtained lubricant composition was measured to be 0.020 μmol/g, and the residual rate was 0.20. The obtained lubricant composition was measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.
実施例5と実施例4とを比較すると、耐摩耗性及び耐摩耗性試験後の脱離ガス度が実施例5よりも実施例4の方が優れていた。また、実施例4と実施例2とを比較すると、耐摩耗性及び耐摩耗性試験後の脱離ガス度が実施例4よりも実施例2の方が優れていた。
これらのことから、放射線処理では、付加体が生成する程度に低エネルギーの放射線、すなわち近紫外線で処理することが好ましいことが分かった。
Comparing Example 5 with Example 4, the wear resistance and the degree of gas release after the wear resistance test were superior to Example 5. Comparing Example 4 with Example 2, the wear resistance and the degree of gas release after the wear resistance test were superior to Example 4.
From these findings, it was found that in radiation treatment, it is preferable to use low-energy radiation that produces adducts, that is, near-ultraviolet rays.
[実施例6]
シリコーン油(信越化学工業社製、KF-50-100。以下、「シリコーン油B」と言うことがある。)を基油としたこと以外は、実施例1と同様にして潤滑剤組成物を得た。得られた潤滑剤組成物について実施例1と同様に測定および評価を行った。結果を、表1に示す。
[Example 6]
A lubricant composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that silicone oil (KF-50-100, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; hereinafter, sometimes referred to as "silicone oil B") was used as the base oil. The obtained lubricant composition was measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例3]
フラーレン誘導体に代えて、フラーレン(フロンティアカーボン社製、nanom(登録商標) mix ST)を用いたこと以外は、実施例6と同様にして潤滑剤組成物を得ようとしたが、シリコーン油Bにフラーレンは溶解せず、フラーレンを含む潤滑剤組成物は得られなかった。
[Comparative Example 3]
An attempt was made to obtain a lubricant composition in the same manner as in Example 6, except that fullerene (manufactured by Frontier Carbon Corp., nanom (registered trademark) mix ST) was used instead of the fullerene derivative. However, fullerene did not dissolve in silicone oil B, and a lubricant composition containing fullerene was not obtained.
[比較例4]
シリコーン油Bにフラーレン誘導体を添加しなかったこと以外は、実施例6と同様にして潤滑剤組成物を得た。得られた潤滑剤組成物について実施例1と同様に測定および評価を行った。結果を、表1に示す。
[Comparative Example 4]
A lubricant composition was obtained in the same manner as in Example 6, except that no fullerene derivative was added to the silicone oil B. The obtained lubricant composition was measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[実施例7]
シリコーン油Bを基油としたこと以外は、実施例3と同様にして潤滑剤組成物を得た。潤滑剤組成物のフラーレン誘導体濃度を測定した結果、0.012μmol/gであり残存率は0.12であった。得られた潤滑剤組成物について実施例2と同様に測定および評価を行った。結果を、表1に示す。
[Example 7]
A lubricant composition was obtained in the same manner as in Example 3, except that silicone oil B was used as the base oil. The fullerene derivative concentration in the lubricant composition was measured to be 0.012 μmol/g, and the residual ratio was 0.12. The obtained lubricant composition was measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.
[実施例8]
シリコーン油Bを基油としたこと以外は、実施例4と同様にして潤滑剤組成物を得た。潤滑剤組成物のフラーレン誘導体濃度を測定した結果、0.035μmol/gであり残存率は0.35であった。得られた潤滑剤組成物について実施例2と同様に測定および評価を行った。結果を、表1に示す。
[Example 8]
A lubricant composition was obtained in the same manner as in Example 4, except that silicone oil B was used as the base oil. The fullerene derivative concentration in the lubricant composition was measured to be 0.035 μmol/g, and the residual ratio was 0.35. The obtained lubricant composition was measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.
実施例6と比較例4との比較結果は、前述の実施例1と比較例2との比較結果と同様の傾向を示した。さらに、実施例7及び8と実施例6との比較結果は、前述の実施例2及び3と実施例1との比較結果と同様の傾向を示した。 The results of the comparison between Example 6 and Comparative Example 4 showed a similar tendency to the results of the comparison between Example 1 and Comparative Example 2 described above. Furthermore, the results of the comparison between Examples 7 and 8 and Example 6 showed a similar tendency to the results of the comparison between Examples 2 and 3 and Example 1 described above.
[実施例9]
実施例1の潤滑剤組成物にステアリン酸リチウムを20質量%となるように添加し、加熱溶解して混合後、急冷したものをベースグリースとした。これをミルで処理しながら実施例1の潤滑剤組成物を加え、ちょう度が300となるように調整し、グリース組成物を得た。なお、ちょう度はJISK2220:2013の方法で測定した。得られたグリース組成物について、下記条件で摩擦係数を測定し、摩擦係数比を求めた。結果を表2に示す。
(摩擦係数比の測定)
日本建設機械化協会/建設機械用油圧作動油-摩擦特性試験方法(JCMAS P 047:2004)のマイクロクラッチ試験機による摩擦試験方法(JCMAS P 047 4)にてグリース組成物の摩擦係数の測定を行なった。ただし、試験条件は下記の通りとした。
[Example 9]
Lithium stearate was added to the lubricant composition of Example 1 to a concentration of 20% by mass, and the mixture was heated, dissolved, mixed, and then rapidly cooled to obtain a base grease. The lubricant composition of Example 1 was added while processing the mixture in a mill, and the consistency was adjusted to 300 to obtain a grease composition. The consistency was measured according to the method of JIS K2220:2013. The friction coefficient of the obtained grease composition was measured under the following conditions to obtain the friction coefficient ratio. The results are shown in Table 2.
(Measurement of Friction Coefficient Ratio)
The friction coefficient of the grease composition was measured by the friction test method using a micro clutch tester (JCMAS P 047 4) in the Japan Construction Mechanization Association's Construction Machinery Hydraulic Oil - Friction Property Test Method (JCMAS P 047:2004), under the following test conditions:
試験条件:
試料油:実施例9または比較例5で得られたグリース組成物
クラッチディスクフェーシング材質:SD1795-S プレート材質:SS400
試料油温度:40℃,140℃
面圧:392kPa
滑り速度:30mm/s 摩擦時間:5min
上記で得られた、試料油温度140℃で測定した摩擦係数を試料油温度40℃で測定した摩擦係数で除した値を摩擦係数比とした。また、ディスク上の摩耗について、摩耗痕の有無を確認した。
Test conditions:
Sample oil: Grease composition obtained in Example 9 or Comparative Example 5 Clutch disc facing material: SD1795-S Plate material: SS400
Sample oil temperature: 40°C, 140°C
Surface pressure: 392 kPa
Sliding speed: 30 mm/s Friction time: 5 min
The friction coefficient ratio was determined by dividing the friction coefficient measured at a sample oil temperature of 140° C. by the friction coefficient measured at a sample oil temperature of 40° C. In addition, the presence or absence of wear marks on the disks was confirmed.
[比較例5]
実施例1の潤滑剤組成物に代えて、フラーレン誘導体を添加していない比較例2の潤滑剤組成物を用いたこと以外は、実施例9と同様にしてグリース組成物を得た。結果を表2に示す。
[Comparative Example 5]
A grease composition was obtained in the same manner as in Example 9, except that the lubricant composition of Comparative Example 2, which did not contain a fullerene derivative, was used instead of the lubricant composition of Example 1. The results are shown in Table 2.
本発明の潤滑剤組成物は、シリコーン油の各種用途に使用することができるが、特に、潤滑剤組成物を真空下で摺動する摺動部に使用した機械装置に好ましく適用できる。このような機械装置は、例えば、真空容器内、高高度領域または宇宙空間で使用される装置、機器類が挙げられ、より具体的には、鍛造や接合などを行う真空冶金装置、化学反応などを行う真空化学装置、蒸着やスパッタリングなどを行う真空薄膜形成・加工装置、電子顕微鏡などの分析装置、曲げ・引張り・圧縮試験などを行う真空試験装置、航空機、ロケット、人工衛星、等が挙げられる。 The lubricant composition of the present invention can be used for various applications of silicone oils, but is particularly suitable for use in mechanical devices in which the lubricant composition is used in sliding parts that slide under vacuum. Examples of such mechanical devices include devices and equipment used in vacuum vessels, high altitude regions, or outer space, and more specifically, examples of such devices include vacuum metallurgy devices that perform forging and joining, vacuum chemical devices that perform chemical reactions, vacuum thin film formation and processing devices that perform deposition and sputtering, analytical devices such as electron microscopes, vacuum test devices that perform bending, tensile, and compression tests, aircraft, rockets, and artificial satellites.
また、本発明のグリース組成物は、シリコーングリースの各種用途に使用することができるが、上記機械装置にも好ましく適用できる。さらに、湿式クラッチや湿式ブレーキのように摩擦板を用いる機械装置に好ましく適用できる。例えば、湿式クラッチ装置ではAT車のトルコンに搭載されるロックアップクラッチなどが挙げられ、湿式ブレーキ装置では農業機械や建設機械等の旋回装置の回転軸に制動力を付与する多板式ディスクブレーキなどが挙げられる。
In addition, the grease composition of the present invention can be used for various applications of silicone grease, but can also be preferably applied to the above-mentioned machinery.Furthermore, it can be preferably applied to machinery that uses friction plates, such as wet clutches and wet brakes.For example, the wet clutch device can be the lock-up clutch mounted on the torque converter of AT vehicles, and the wet brake device can be the multi-plate disc brake that applies braking force to the rotating shaft of a turning device of agricultural machinery, construction machinery, etc.
Claims (21)
前記基油はシリコーン油であり、
前記フラーレン誘導体は下記一般式(1)
で表される化合物である、
潤滑剤組成物。 Contains a base oil and a fullerene derivative,
The base oil is a silicone oil,
The fullerene derivative is represented by the following general formula (1):
The compound represented by the formula:
Lubricant composition.
前記基油はシリコーン油であり、
前記フラーレン誘導体は下記一般式(1)
で表される化合物である、
潤滑剤組成物の製造方法。 A dissolving step of dissolving a fullerene derivative in a base oil,
The base oil is a silicone oil,
The fullerene derivative is represented by the following general formula (1):
The compound represented by the formula:
A method for producing a lubricant composition.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020176793A JP7597461B2 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Lubricant composition, its manufacturing method and machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020176793A JP7597461B2 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Lubricant composition, its manufacturing method and machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022067924A JP2022067924A (en) | 2022-05-09 |
| JP7597461B2 true JP7597461B2 (en) | 2024-12-10 |
Family
ID=81455890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020176793A Active JP7597461B2 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Lubricant composition, its manufacturing method and machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7597461B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2025065621A (en) * | 2023-10-10 | 2025-04-22 | 協同油脂株式会社 | Conductive composition comprising silicone oil and carbon nanotubes |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010229021A (en) | 2009-03-03 | 2010-10-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing fullerene film, and fullerene film |
| US20110015106A1 (en) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Reduced Friction Lubricating Oils Containing Functionalized Carbon Nanomaterials |
| US20120165104A1 (en) | 2009-09-10 | 2012-06-28 | Franck Bardin | Grease composition |
| WO2019082917A1 (en) | 2017-10-25 | 2019-05-02 | 昭和電工株式会社 | LUBRICATING COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6995281B2 (en) * | 2019-04-24 | 2022-02-04 | 昭和電工株式会社 | Lubricating oil composition and its manufacturing method |
-
2020
- 2020-10-21 JP JP2020176793A patent/JP7597461B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010229021A (en) | 2009-03-03 | 2010-10-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing fullerene film, and fullerene film |
| US20110015106A1 (en) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Reduced Friction Lubricating Oils Containing Functionalized Carbon Nanomaterials |
| US20120165104A1 (en) | 2009-09-10 | 2012-06-28 | Franck Bardin | Grease composition |
| JP2013504649A (en) | 2009-09-10 | 2013-02-07 | トータル・ラフィナージュ・マーケティング | Grease composition |
| WO2019082917A1 (en) | 2017-10-25 | 2019-05-02 | 昭和電工株式会社 | LUBRICATING COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
| US20200339904A1 (en) | 2017-10-25 | 2020-10-29 | Showa Denko K.K. | Lubricating oil composition and method of producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022067924A (en) | 2022-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6995279B2 (en) | Lubricating oil composition, its manufacturing method and vacuum equipment | |
| JP7005650B2 (en) | Lubricating oil composition and its manufacturing method | |
| JP6362049B2 (en) | Lubricating oil composition | |
| JP6623503B2 (en) | Lubricating oil composition and method for producing the same | |
| JP7508729B2 (en) | Method for producing lubricating oil composition | |
| JP7597461B2 (en) | Lubricant composition, its manufacturing method and machine | |
| Zhu et al. | Tribological characteristics of bisphenol AF bis (diphenyl phosphate) as an antiwear additive in polyalkylene glycol and polyurea grease for significantly improved lubrication | |
| Yu et al. | Resistance to space atomic oxygen radiation of MAC-based supramolecular gel lubricant containing POSS | |
| JP7384175B2 (en) | Lubricating oil composition and method for producing the same | |
| Totolin et al. | Tribochemistry and thermo-oxidative stability of halogen-free ionic liquids | |
| JP7597460B2 (en) | Lubricating oil composition, its manufacturing method and machinery | |
| Gu et al. | Tribological properties of fluorine-containing additives of silicone oil | |
| JP6995280B2 (en) | Lubricating oil composition manufacturing method and lubricating oil composition | |
| JPH10140169A (en) | Lubricant composition | |
| JP7367334B2 (en) | Method for producing nanodiamond composition | |
| JP7399468B2 (en) | organic friction modifier | |
| JP7223987B2 (en) | Lubricant composition and bearing containing it | |
| JP2019206728A (en) | Lubricant composition for assembly of machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20230201 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20230202 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231003 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20240501 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240626 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240723 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240917 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241029 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241126 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7597461 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |