JP6811006B2 - 水素結合による会合体及び該会合体を含む潤滑剤組成物 - Google Patents
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Description
摩擦を低減する摩擦調整剤や摩耗を防止する耐摩耗剤は、通常、重金属やリンを含むため、環境負荷の立場からはこれらの成分を低減することが望まれている。
本発明者は、これまでに、液晶(アルキルシアノビフェニル)が厚い油膜を形成し、かつ低摩擦係数を示すことを発見している(非特許文献1)。その理由として、分子内の平面構造が潤滑面に平行に配向し、分子間で滑りやすくなっていることを明らかにしている。
他方、水素結合による会合体を用いて、摩擦係数を上げることのできるトラクションドライブ用流体組成物が知られている(特許文献1)。
1.式(1)又は式(1’)で表される化合物と、式(2)で表される化合物との会合体。
A−X (1)
A−Y−A’ (1’)
B−Z (2)
(式中、A、A’及びBは、同一でも異なっていても良く、置換又は無置換のフェニル基或いは窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれるヘテロ原子を少なくとも一つ有する炭素数4〜6の芳香族複素環を表す。
X及びZは、同一でも異なっていても良く、X,Y及びZは、YとZとの間で或いはXとZとの間で水素結合を形成できる官能基を表す。)
2.式(1)で表される化合物が、式中Aが、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基により置換されているか又は無置換のベンゼンであり、式中Xが、-OH、-COOH及びピリジル基からなる群から選ばれる化合物である前記1項記載の会合体。
3.式(1)で表される化合物が、安息香酸、2-メチル安息香酸、p-ペンチル安息香酸及び2-ヒドロキシピリジンからなる群から選ばれる前記1又は2項記載の会合体。
4.前記1〜3のいずれか1項記載の会合体を含む、摩擦低減剤かつ耐摩耗剤。
5.前記1〜3のいずれか1項記載の会合体を含む潤滑剤。
6.前記1〜3のいずれか1項記載の会合体と、基油とを含む潤滑剤組成物。
7.さらに添加剤を含有する、前記6項記載の潤滑剤組成物。
如何なる理論にも拘束されるものではないが、分子内に平面構造を有する化合物が、潤滑場で平面構造が分子配向することにより、相対的に滑ることで低摩擦係数を得る。水素結合により2つ以上の分子が会合体を作り、その中に平面構造を得る。接触場は1GPa程度の高圧になっており、水素結合が高圧場で安定になること、すなわち会合体は接触場で安定になる(Takiwatari, Nanao, Mori, Lubrication Science, 26巻,1号(2014) 54-59.)。
本発明の会合体は、式(1)又は式(1’)で表される化合物と、式(2)で表される化合物との会合体である:
A−X (1)
A−Y−A’ (1’)
B−Z (2)
(式中、A、A’及びBは、同一でも異なっていても良く、置換又は無置換のフェニル基或いは窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれるヘテロ原子を少なくとも一つ有する炭素数4〜6の芳香族複素環を表す。芳香族複素環としては、チエニル、フリル、ピリジル等があげられる。
X及びYは、同一でも異なっていても良く、X,Y及びZは、YとZとの間で或いはXとZとの間で水素結合を形成できる官能基を表す。)
式中Xは、-OH、-COOH及びピリジル基からなる群から選ばれるのが好ましい。
式(1)で表される化合物が、安息香酸、2-メチル安息香酸、p-ペンチル安息香酸及び2-ヒドロキシピリジンからなる群から選ばれるのが特に好ましい。なかでも、p-ペンチル安息香酸が好ましい。
式中Yは、-NHCO-であるのが好ましい。
式中Zは、-OH、-COOH及びピリジル基からなる群から選ばれるのが好ましい。
式(2)で表される化合物が、炭素数1〜20の飽和又は不飽和の直鎖又は分岐脂肪酸であるのが好ましい。なかでも、オレイン酸が好ましい。
本発明の会合体はまた、摩擦低減と耐摩耗の二重の作用を有する添加剤として用いることができる。前記会合体を添加剤として基油に含ませて潤滑剤組成物とすることもできる。このとき、潤滑剤組成物の全質量に対し、前記会合体を10〜60質量%含ませるのが好ましい。含有量に依存して摩擦係数は変化するが、10質量%未満では低摩擦及び耐摩耗効果が十分でない場合があり、60質量%を超えても効果を発揮するが経済的でない。30〜50質量%含ませるのがより好ましい。
本発明の潤滑剤組成物に使用できる基油としては、鉱油のほか合成炭化水素油であるポリαオレフィンやポリブテン、エーテル系合成油であるアルキルジフェニルエーテルやポリプロピレングリコール、エステル系合成油であるジエステル、ポリオールエステル、その他シリコーン油やフッ素油など各種合成油が挙げられる。このうち、合成炭化水素油が好ましく、ポリαオレフィンがより好ましい。
本発明の潤滑剤組成物中の基油の含有量は、70〜95質量%であるのが好ましく、75〜90質量%であるのがより好ましい。
下記表に示す会合体原料を用い、上記A法により会合体を調製した。
・実施例3〜6、比較例3,4
下記表に示す基油に、実施例1〜4及び比較例1〜3の会合体を添加し、混合することにより潤滑剤組成物を得た。
PAO:ポリαオレフィン (46.7Pa・s×10-3@25℃)
回転粘度計を使用して、実施例及び比較例の会合体及び潤滑剤組成物の粘度を測定することにより、油膜厚さを評価した。
(試験条件)
・25℃
また、PCS Instruments社EHL極薄膜計測システムを使用して、光干渉法により実施例5及び比較例1の油膜厚を実測した。
(試験条件)
荷重:20N
滑り率:0%
温度:25℃
ボール速度:0.29m/s
(試験結果)
実施例5の膜厚は108.4nmであった。
比較例1の膜厚は65.1nmであった。
参考のためPAO単独での油膜厚さを測定したところ、95.8nmであった。
ボールオンディスク型潤滑試験機を使用して、実施例及び比較例の会合体及び潤滑剤組成物のトラクション係数を測定した。
(試験条件)
ボール:SUJ2
ディスク:サファイア
荷重:20N
ボール速度:0.27m/s
滑り率:99%
温度:25℃
Claims (5)
- 混合比がモル比にして1:1であるp-ペンチル安息香酸とオレイン酸との水素結合による会合体。
- 請求項1記載の会合体を含む、摩擦低減剤かつ耐摩耗剤。
- 請求項1記載の会合体を含む潤滑剤。
- 組成物の全質量を基準にして、30〜50質量%の請求項1記載の会合体と、基油とを含む潤滑剤組成物。
- さらに添加剤を含有する、請求項4記載の潤滑剤組成物。
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