(57)【要約】【課題】芳香族化合物以外で、一定量以上のフラーレンを溶解することのできる溶媒を提供することである。また、フラーレンを溶解し、かつ潤滑剤との混合性に優れた溶媒を提供することを課題の一つとする。【解決手段】イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルにフラーレンを溶解させたフラーレン含有溶液、および当該溶液を含む潤滑剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラーレンが溶解していることを特徴とするイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
【請求項２】
前記フラーレンの濃度が０．０１〜０．５質量％である請求項１に記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
【請求項３】
前記フラーレンが、フラーレンＣ６０である請求項１または２に記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液を含む潤滑剤。
【請求項５】
前記潤滑剤の全量に対して、フラーレンを０．００１〜０．１質量％含む請求項４に記載の潤滑剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラーレン含有溶液および潤滑剤に関する。より具体的には、フラーレンが溶解したイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液に関連し、食品、化粧品、薬品、潤滑剤、その他の油脂、天然樹脂、合成樹脂類の分野で有効である。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特表２００８−５４６４２０号公報）において、フラーレンＣ６０がサケ油に０．０５質量％まで溶解することが記述されている。これは、ホスホグリセリド・レシチンとフラーレンの特異的なπ−π相互作用に関連があるとされている。
非特許文献１（Ｋａｒｌ  Ｍ．Ｋａｄｉｓｈ，ＦＵＬＬＥＲＥＥＮＥＳ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｐ５３−９０）において、フラーレンを溶かす溶媒について２００種類以上の溶媒の溶解度のデータが整理されている。その中に脂肪酸エステルについての記述はなく、脂肪酸エステルに溶けるという報告は現在まで見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５４６４２０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋａｒｌ  Ｍ．Ｋａｄｉｓｈ，ＦＵＬＬＥＲＥＥＮＥＳ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｐ５３−９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フラーレンは、炭素の同素体としては唯一、溶媒への溶解が可能である。しかし、フラーレンを実質的に溶解できる溶媒は、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼンのようなベンゼン環を有する溶媒に限られている。石油、石炭の石留成分、脂肪酸エステルには溶解しないとされており、溶解が可能な場合でも溶解度はきわめて低い値である。
本発明の課題は、芳香族化合物以外で、一定以上のフラーレンを溶解することのできる溶媒を提供することである。
また、フラーレンには摩擦低減効果があり、潤滑油の添加剤として有望である。しかし、フラーレンは微粉体であるため、そのまま添加するには取扱いが不便であった。フラーレンを溶解可能な溶媒として知られているトルエン等の溶液にして、鉱物油と混合しても、溶媒の分離が生じ、うまく混和させることが困難であった。
そこで、フラーレンを溶解し、かつ潤滑油との混合性に優れた溶媒を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題について鋭意検討した結果、従来技術ではフラーレンを溶解しないとされている、脂肪酸エステルの一種であるイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルが、フラーレンを一定以上溶解することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は下記（１）〜（５）に関する。
（１）フラーレンが溶解していることを特徴とするイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
（２）前記フラーレンの濃度が０．０１〜０．５質量％である（１）に記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
（３）前記フラーレンが、フラーレンＣ６０である（１）または（２）に記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液。
（４）（１）〜（３）のいずれかに記載のイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル溶液を含む潤滑剤。
（５）前記潤滑剤の全量に対して、フラーレンを０．００１〜０．１質量％含む（４）に記載の潤滑剤。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来技術ではフラーレンを溶解しないとされている、脂肪酸エステルの一種であるイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルにフラーレンを溶解させることができる。
さらに、本発明のフラーレン含有溶液は、例えば、潤滑油に添加することにより、常温時および高温時の摩擦軽減効果が向上された潤滑剤を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のフラーレン含有溶液は、イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルにフラーレンが溶解していることを特徴とする。
【０００９】
本発明に用いるフラーレンとしては、フラーレンＣ６０、フラーレンＣ７０、フラーレンＣ８４などが挙げられる。フラーレンＣ６０を用いることが好ましいが、フラーレンＣ７０またはフラーレンＣ８４との混合物、もしくはより高次なものとの混合物でも同様の効果が得られる。
【００１０】
本発明のフラーレン含有溶液中、フラーレンの濃度は０．０１〜０．５質量％が好ましい。フラーレンの濃度が上記範囲であれば、分子レベルで溶解することが可能であり、フラーレン添加による明確な効果が期待できる。フラーレンの濃度が０．５質量％以上の場合、溶解しないフラーレンが凝集粒子として存在し、機械的特性に悪影響を与えるため、好ましくない。
フラーレンの濃度は、０．０２〜０．３質量％がより好ましく、０．０３〜０．１質量％がより好ましい。
なお、本発明における濃度は、２５℃、１気圧条件下で測定したものである。
【００１１】
本発明では、フラーレンを溶解させる溶媒としてイソステアリン酸イソアリルアルコールエステルを挙げているが、イソステアリン酸イソアリルアルコールエステル以外の脂肪酸エステルも同様にフラーレンを溶解することが可能であると考えられる。イソステアリン酸イソアリルアルコールエステル以外の脂肪酸エステルとしては、例えば、炭素数１６〜１８の脂肪酸エステルが挙げられ、具体的には、イソパルミチン酸イソアリルアルコールエステル、イソオレイン酸イソアリルアルコールエステル、リノール酸イソアリルアルコールエステル、リノレイン酸イソアリルアルコールエステル、エレオステアリン酸イソアリルアルコールエステルなどが挙げられる。
【００１２】
本発明のフラーレン含有溶液において、フラーレンをイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルに溶解させる際には、超音波分散機、ウルトラディスパーザー等が使用できる。粘度の高いものについてはプラネタリーミキサー等が使用できる。ビーズミルのような媒体式粉砕機により微粉砕を行うと、フラーレンは凝集力が大きいため、逆に粒径が大きくなる場合あり、好ましくない。
【００１３】
本発明のフラーレン含有溶液は、潤滑剤に加えることにより、極圧添加剤として用いることができる。潤滑剤としては、潤滑油として鉱物合成油、一般のポリオールエステル、シリコン系合成油などが挙げられる。
潤滑剤は、潤滑剤の全量に対してフラーレンを０．００１〜０．１質量％含む。好ましくは０．００２〜０．０７質量％であり、より好ましくは０．００２〜０．０５質量％である。フラーレンの濃度が上記範囲であれば、分子レベルで溶解することが可能であり、長時間静置しても沈殿が生じることがなく、極圧添加剤としての明確な効果が期待できる。
フラーレンの濃度が０．１質量％以上の場合、フラーレンは凝集粒子として存在し、長時間放置すると沈殿が生じるため好ましくない。
【００１４】
フラーレンを溶解させることができる溶媒として、トルエンがあることが従来技術より知られていた。しかし、フラーレンのトルエン溶液を極圧添加剤として潤滑剤に加えた場合、トルエンは揮発性が高いため、潤滑剤を高温条件で用いるとトルエンが蒸発してフラーレンが析出することが懸念される。一方、本発明のフラーレン含有溶液の溶媒であるイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルを用いた場合、高温条件においても蒸発の心配がなく、極圧添加剤としての効果をより持続することができる。
【００１５】
本発明潤滑剤において、本発明のフラーレン含有溶液を潤滑剤に溶解させる際には一般の攪拌機が使用できるが、粘度が高い場合はプラネタリーミキサーなどが適当である。
【００１６】
イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルは、工業用品、食品、化粧品等に非常に広く使われている脂肪酸エステルの一種である。
一方フラーレンは、高度な対称性から、電子受容体として非常に優れた特性を示し、ラディカルトラップとしての働きが顕著であり、広い用途で添加効果が確認されている。
このため、イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルにフラーレンを溶解させた本発明の溶液は、食用オイル、化粧品等の添加剤として用いることで、劣化や変質の防止、安定化の効果がある。特に、潤滑剤の極圧添加剤として用いれば、摩擦軽減効果の増大、耐熱性・機械的特性の向上等の効果が期待される。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００１８】
（イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルの調製）
イソステアリルアルコール（日産化学製  ＦＯ−１８０、［ＣＨ３Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２］ＣＨ［（ＣＨ３Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ3)］ＣＨ２ＯＨ）とイソステアリン酸（日産化学製  ［ＣＨ３Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２］ＣＨ［（ＣＨ３Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）］ＣＯＯＨ）とを共に１ｍｏｌずつ用意して混合し、濃硫酸０．１ｍｏｌを添加し、１５０℃で反応させた。反応後、得られた溶液にトルエン１Ｌを添加し、トルエンに溶解した溶液を分取して、この溶液をシリカゲルの通過時間の違いを用いて精製してイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルを得た。
【００１９】
＜実施例１＞
上記で得たイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル１０ｇに、フラーレンＣ６０を０．０５ｇ添加し、超音波分散機で３分間処理して０．４９７５質量％のフラーレン含有溶液を得た。
＜比較例１＞
フラーレンＣ６０の添加量を０．１ｇとしたこと以外は実施例１と同様にして、０．９９０９質量％のフラーレン含有溶液を得た。
【００２０】
実施例１のフラーレン含有溶液の日本分光株式会社製  Ｖ６６０を用いて測定した３００ｎｍ〜９００ｎｍの紫外可視光分光曲線と、フラーレンＣ６０を０．１質量％含有するトルエン溶液の同分光曲線を比較したところ、両者の形状が一致することを確認した。従来技術より、フラーレンＣ６０はトルエンに対して０．１質量％溶解することが知られているため、実施例１でもフラーレンＣ６０が溶解したものと判断できる。
比較例１のフラーレン含有溶液では、一部のフラーレンが溶解せずに沈殿した。この溶液において、上澄みにおけるフラーレンＣ６０の濃度が０．５質量％であったことから、フラーレンの溶解度は０．５ｇ／１００ｇ−（イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル）であると判断した。
なお、濃度の測定は、不溶解物をブフナー漏斗により真空濾過し、アセトンでケーキを５回洗浄した後、１５０℃で加熱して乾燥させ、重量を測定して、溶解しているフラーレンを算出することにより求めた。
【００２１】
＜実施例２＞
上記で得たイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルにフラーレンＣ６０を０．０１質量％になるよう添加し、超音波分散機で３分間処理して得られた溶液（０．５ｇ）を、空気中、昇温速度２℃／分で熱天秤（理学  Ｔｈｅｒｍｏ  ｐｌｕｓ  ＥＶＯ  ＩＩ）にかけたところ、重量減少が始まる温度が２９０℃であった。
＜比較例２＞
フラーレンを添加しなかったこと以外は実施例２と同様にして溶液を得、この溶液を実施例２と同様に評価したところ、重量減少が始まる温度は２５０℃であった。
【００２２】
実施例２、比較例２の比較により、フラーレンの添加によりイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルの耐酸化性が向上することが確認できた。
【００２３】
＜実施例３＞
上記で得たイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルにフラーレンＣ６０を０．１質量％になるよう添加した溶液を、ミシンオイル（ＪＵＫＩ  ＤＥＦＲＩＸ（登録商標）  ＯＩＬ  Ｎｏ．１）に対して１０質量％になるよう添加し、超音波分散機で３分間処理して実施例３の潤滑剤を得た。
この潤滑剤に対し、摩耗試験機（新東科学株式会社製  ＨＥＩＤＯＮ  Ｔｙｐｅ  １４ＤＲ）を用いて、板材（表面粗さＲａ＝０．５μｍ）に直径２ｍｍの鋼球をスライドさせ、摩擦係数を測定した。測定結果を表１に示す。
＜比較例３〜５＞
摩擦係数を測定する際に、潤滑剤を用いなかったこと（比較例３）、潤滑剤として、ミシンオイルのみ（比較例４）、ミシンオイルにイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルを１０質量％になるよう添加した溶液（比較例５）用いたこと以外は実施例３と同様にして、摩擦係数を測定した。測定結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2015129219.tif 000002
【００２５】
表１より、摩擦係数の低下にミシンオイルの添加が効果的であるのは当然であるが、イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルの添加によっても効果が向上しフラーレンＣ６０を加えることによりさらに効果があることが確認できた。
【００２６】
＜実施例４＞
摩耗試験機の板材を２５０℃に加熱したこと以外は、実施例３と同様にして摩擦係数の測定を行った。加えて、摩擦係数の継時変化も測定した。測定結果を表２に示す。
＜比較例６〜９＞
摩擦係数を測定する際に、潤滑剤を用いなかったこと（比較例６）、潤滑剤として、イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステル（比較例７）、イソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルに酸化防止剤ＴＴＢＰ（２，４，６，−トリ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）を０．１質量％になるよう添加した溶液（比較例８）、フラーレンＣ６０を０．１質量％含有するトルエン溶液を、ミシンオイルに対して１０質量％含有する溶液（比較例９）を用いたこと以外は実施例４と同様にして、摩擦係数の継時変化を測定した。測定結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
2015129219.tif 000003
【００２８】
表２より、フラーレンを溶解させたイソステアリン酸イソステアリルアルコールエステルの有効性を確認することができた。
なお、上記表２において、比較例６においては測定開始当初から焼きついてしまい、測定ができなかった。また、比較例９においては加熱する前から黒い析出物が観察されたため、測定を行わなかった。
【００２９】
比較例９の溶液は、静置するとこれらは全て沈殿した。この析出物を濾別してＸ線回折により解析したところ、析出物がフラーレンであることがわかった。よって、フラーレンを溶解させる溶媒としてトルエンを用いた場合、極圧添加剤としての効果が期待できない。
一方実施例４では、本発明のフラーレン含有溶液が潤滑剤の極圧添加剤として有効であることを実証しており、本発明の優位性を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のフラーレン含有溶液は、例えば、潤滑剤に添加することにより、常温時および高温時の潤滑剤の摩擦係数をより低下させることができる。