(57)【要約】【課題】低粘性及び高粘度指数を示し低温流動性に優れ、かつ、低揮発性で高温安定性に優れた新規な常温溶融塩を提供。また、従来のものよりも安定性に優れ、広い温度範囲で長時間使用可能な潤滑剤を提供。【解決手段】下記一般式１で表される常温溶融塩。及び該常温溶融塩を使用する潤滑剤。【化１】2007297287.tif 000013（１式中、Ｒ１は水素原子又は炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｒ２〜Ｒ４はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜６のアルキル基を表す。Ａは、酸成分を表す。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式１で表されることを特徴とする常温溶融塩。
【化１】
2007297287.tif 000010
（式中、Ｒ１は水素原子又は炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｒ２〜Ｒ４はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜６のアルキル基を表す。Ａは、酸成分を表す。）
【請求項２】
酸成分Ａがテトラフルオロホウ酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、下記一般式２で表されるイミドアニオン及び下記一般式３で表されるメチドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の常温溶融塩。
【化２】
2007297287.tif 000011
（式中、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ独立して、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表し、また、Ｒ５、Ｒ６の２つの基により環構造を形成していても良い。）
【化３】
2007297287.tif 000012
（式中、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、はそれぞれ独立して、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表す。）
【請求項３】
酸成分Ａが、ＢＦ４、ＰＦ６、Ｎ（ＣＮ）２、Ｃ（ＣＮ）３、Ｎ（ＦＳＯ２）２、ＣＦ３ＳＯ３、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２、Ｎ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、Ｃ（ＣＦ３ＳＯ２）３及びＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３からなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の常温溶融塩。
【請求項４】
請求項第１〜３のいずれか１つに記載の常温溶融塩を含む潤滑剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な常温溶融塩及びそれを利用し、宇宙、航空、電子、機械、自動車等の分野において、様々な潤滑用途に使用される潤滑剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
常温溶融塩はイオン性液体とも呼ばれ、室温付近で液状を呈し、広い温度範囲で蒸気圧が低く、さらにイオンのみで構成され高い電気伝導性を示すことから、電気化学デバイスの電解質、電解液、又は有機合成用溶媒としての応用が検討されている。
【０００３】
常温溶融塩のカチオン種としては、これまで、イミダゾリウム系カチオンや、ピリジニウム系カチオン（例えば、特許文献１参照）、テトラアルキルアンモニウム型カチオン（例えば、特許文献２参照）などが開示されている。
【０００４】
一方で、近年、宇宙空間で使用する機器等の潤滑用途に用いられる潤滑剤に対し、高温安定性、低温流動性、低揮発性等、より高い性能をもつものが求められている。従来使用されている石油系潤滑剤では満足する特性が得られなくなってきており、より優れた潤滑剤が要望されている。
【０００５】
潤滑用途に使用されている石油系潤滑剤には、様々なものが開示されているが、上記高温安定性、低温流動性、低揮発性のすべてを充分に満足するものは知られていない。例えばポリ−α−オレフィン（例えば、特許文献３参照）は、高温安定性に優れるが、低温時粘度上昇し、流動抵抗が大きいため低温流動性が不十分である。また、パーフルオロポリエーテル（例えば、特許文献４参照）は高温安定性、低温流動性に優れる。しかし、全ての石油系潤滑剤に当てはまることであるが、高温時揮発性が十分ではない。
【０００６】
上述した常温溶融塩を潤滑剤として用いることが提案されている。これは、常温溶融塩が不揮発性、難燃性、高い粘度指数を有する等の特徴をもつため、より安定性の高い潤滑剤に適用できると考えられているためである。
【０００７】
これらの潤滑用途の常温溶融塩としては、第四級アルキルアンモニウム塩等が提案されている。その中で、もっとも低粘性で優れたものとしてＮ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウム塩型常温溶融塩（例えば、非特許文献１参照）が挙げられる。
【０００８】
しかし、提案されている常温溶融塩は粘性が大きく、低温時粘度上昇し、流動抵抗が大きく低温流動性を満足していない。
【０００９】
また、常温溶融塩型潤滑剤は石油系潤滑剤よりも高い粘度指数をもつが、各産業においては、さらに高い粘度指数をもつより安定性の高い潤滑剤を要望されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−３０７１２１号公報
【特許文献２】特開平１１−２９７３５５号公報
【特許文献３】特表２００４−５３２３２８号公報
【特許文献４】特開平０５−２４０２５１号公報
【非特許文献１】上村、他２名，「イオン液体のトライボロジーへの展開」，機能材料，シーエムシー出版，２００４年１１月，第２４巻，第１１号，ｐ．６３−６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の第１の目的は、上記問題点を解決し、低粘性及び高粘度指数を示し低温流動性に優れ、かつ、低揮発性で高温安定性に優れた新規な常温溶融塩を提供することであり、第２の目的は、従来のものよりも安定性に優れ、広い温度範囲で長時間使用可能な潤滑剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、新規化合物であるイソオキサゾリウムカチオンと特定アニオンとからなる化合物塩が、広い温度範囲で液状を呈し、かつ低粘性を示す常温溶融塩となることを見出した。また、該常温溶融塩を含んだ潤滑剤は、上記課題を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明は以下の（１）〜（４）に記載するものである。
【００１４】
（１）下記一般式１で表されることを特徴とする常温溶融塩。
【００１５】
【化１】
2007297287.tif 000002
【００１６】
上記１式中、Ｒ１は水素原子又は炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｒ２〜Ｒ４はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜６のアルキル基を表す。Ａは、酸成分を表す。
【００１７】
（２）酸成分Ａがテトラフルオロホウ酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、下記一般式２で表されるイミドアニオン及び下記一般式３で表されるメチドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする（１）に記載の常温溶融塩。
【００１８】
【化２】
2007297287.tif 000003
【００１９】
上記２式中、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ独立して、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表し、また、Ｒ５、Ｒ６の２つの基により環構造を形成していても良い。
【００２０】
【化３】
2007297287.tif 000004
【００２１】
上記３式中、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、はそれぞれ独立して、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表す。
【００２２】
（３）酸成分Ａが、ＢＦ４、ＰＦ６、Ｎ（ＣＮ）２、Ｃ（ＣＮ）３、Ｎ（ＦＳＯ２）２、ＣＦ３ＳＯ３、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２、Ｎ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、Ｃ（ＣＦ３ＳＯ２）３及びＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３からなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の常温溶融塩。
【００２３】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の常温溶融塩を含む潤滑剤。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の常温溶融塩は広い温度範囲で低粘性の液状を呈し、ほとんど揮発性がない。さらに従来の常温溶融塩と比べ粘性が低く、高粘度指数を示す。従って、本発明の常温溶融塩を潤滑に用いた場合、広い温度範囲にわたって安定性に優れ、良好な潤滑特性を示す潤滑剤となる。また、本発明の潤滑剤は少なくとも−４０℃から２００℃の温度範囲に渡って優れた特性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２６】
本発明の常温溶融塩は、下記一般式１で示すことができるイソオキサゾリウム化合物であり、不飽和ヘテロ単環内にＮ−Ｏ結合を有することから低粘度であり、なおかつ高い粘度指数を示す。また、上記一般式１の構造を有するイソオキサゾリウム化合物塩は、安定した塩であるため低揮発性である。
【００２７】
【化４】
2007297287.tif 000005
【００２８】
上記１式で示されるイソオキサゾリウム化合物塩は、以下の製造方法により得られる。
【００２９】
まず、溶媒中にて、イソオキサゾール誘導体にハロゲン化アルキルを作用させてイソオキサゾリウム誘導体のハロゲン化物を得、続いて該ハロゲン化イソオキサゾリウム水溶液に、上記酸成分Ａを等当量添加して複分解させた後、副生成物を除去後、減圧下で乾燥させて目的とするイソオキサゾリウム化合物塩が得られる。
【００３０】
上記一般式１中、Ｒ１は水素原子または炭素数１〜１８のアルキル基を、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ独立して水素原子または炭素数１〜６のアルキル基からなる群から選ばれる置換基を表し、Ａは、酸成分を表す。これらの中でも、合成の容易性及び経済性を考慮すると、Ｒ１は水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、水素原子または炭素数１〜３のアルキル基が好ましい。
【００３１】
本発明におけるイソオキサゾリウム化合物のカチオンとして好ましい具体例としては２，３−ジメチルイソオキサゾリウム、２−エチル−３−メチルイソオキサゾリウム、２−プロピル−３−メチルイソオキサゾリウム、２−ブチル−３−メチルイソオキサゾリウム、２−ペンチル−３−メチルイソオキサゾリウム、２−ヘキシル−３−メチルイソオキサゾリウム、２，５−ジメチルイソオキサゾリウム、２−エチル−５−メチルイソオキサゾリウム、２−プロピル−５−メチルイソオキサゾリウム、２−ブチル−５−メチルイソオキサゾリウム、２−ペンチル−５−メチルイソオキサゾリウム、２−ヘキシル−５−メチルイソオキサゾリウム、２，３，５−トリメチルイソオキサゾリウム、２−エチル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウム、２−プロピル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウム、２−ブチル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウム、２−ペンチル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウム、２−ヘキシル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウム、２，３，４，５−テトラメチルイソオキサゾリウム、２−エチル−３，４，５−トリメチルイソオキサゾリウム、２−プロピル−３，４，５−トリメチルイソオキサゾリウム、２−ブチル−３，４，５−トリメチルイソオキサゾリウム、２−ペンチル−３，４，５−トリメチルイソオキサゾリウム、２−ヘキシル−３，４，５−トリメチルイソオキサゾリウムなどが挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、これらのカチオンは、２種以上混合されてもよい。
【００３２】
上記一般式１で表されるイソオキサゾリウム化合物において、好ましい酸成分Ａとしては、テトラフルオロホウ酸アニオン（ＢＦ４−）、ヘキサフルオロリン酸アニオン（ＰＦ６−）、下記一般式２で表されるイミドアニオン及び下記一般式３で表されるメチドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。これらのアニオンを選択することで、常温で液状を呈し、低粘度で、かつ高い粘度指数を示し、低揮発性で安定した塩が得られる。
【００３３】
【化５】
2007297287.tif 000006
【００３４】
上記２式中、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ独立して、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表し、また、Ｒ５、Ｒ６の２つの基により環構造を形成していても良い。
【００３５】
【化６】
2007297287.tif 000007
【００３６】
上記３式中、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、はそれぞれ独立して、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表す。
【００３７】
これらの中で、より好ましい酸成分ＡとしてはＢＦ４、ＰＦ６、Ｎ（ＣＮ）２、Ｃ（ＣＮ）３、Ｎ（ＦＳＯ２）２、ＣＦ３ＳＯ３、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２、Ｎ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、Ｃ（ＣＦ３ＳＯ２）３及びＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３からなる群から選ばれるものが好ましい。それらの中でも、低温流動性、高温安定性、環境安定性を考慮すると、Ｎ（ＣＮ）２、Ｃ（ＣＮ）３、Ｎ（ＦＳＯ２）２、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２が特に好ましい。なお、これらのアニオンは、２種以上混合されてもよい。
【００３８】
本発明の常温溶融塩は、極めて広い温度範囲で液状を呈し、低粘性であり、なおかつ溶融塩であるためほとんど揮発性がない。ここで言う、極めて広い温度範囲とは、具体的には、およそ−４０℃〜２００℃に至る範囲である。
【００３９】
また、潤滑剤の粘度−温度変化特性を示す尺度として粘度指数が用いられており、粘度指数が大きいほど温度による粘度変化が小さく潤滑油として優れている。粘度指数はＪＩＳ  Ｋ  ２２８３規格による試験方法により測定することが出来る。該常温溶融塩は高い粘度指数を示すため、潤滑剤としての安定性も高い。
【００４０】
潤滑剤として使用する際に、上記常温溶融塩を単独で用いても良いが、その高温安定性、低揮発性、低粘性といった上記利点を損なわない程度に、該常温溶融塩と石油系潤滑油とを併用して用いてもよい。石油系潤滑油としては、鉱物油、動植物油、ポリブテン、ポリ−α−オレフィン、有機酸エステル、シリコーン、パーフルオロポリエーテル等の単独またはそれら２種以上の混合物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００４１】
また、本発明の潤滑剤は、必要に応じ、酸化防止剤、摩擦防止剤、極圧剤、金属不活性剤、防錆剤、粘度指数向上剤、消泡剤、流動点降下剤等の添加剤を単独またはそれら２種以上混合して使用することも可能である。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明について実施例を挙げ詳述する。なお、本発明は実施例によりなんら限定されるものでない。
【００４３】
実施例１（２−プロピル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドの合成）
室温で２−プロピル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウムアイオダイドとリチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドを水に添加し、２時間攪拌すると二層分離するので、下層を取り出し、水洗浄後、真空乾燥することにより、一般式１で表されるイソオキサゾリウム塩において、Ｒ１＝３、Ｒ２、Ｒ４＝１、Ｒ３＝０である２−プロピル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（以下、「発明品１」とする。）を合成した。諸物性を表１に示す。
【００４４】
実施例２（２−エチル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウムビス（フルオロスルホニル）イミドの合成）
室温で２−エチル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウムアイオダイドとカリウムビス（フルオロスルホニル）イミドを水に添加し、２時間攪拌すると二層分離するので、下層を取り出し、水洗浄後、真空乾燥することにより、一般式１で表されるイソオキサゾリウム塩において、Ｒ１＝２、Ｒ２，Ｒ４＝１、Ｒ３＝０である２−エチル−３，５−ジトリメチルイソオキサゾリウムビス（フルオロスルホニル）イミド（以下、「発明品２」とする。）を合成した。諸物性を表１に示す。
【００４５】
実施例３（２−プロピル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウムビス（フルオロスルホニル）イミドの合成）
室温で２−プロピル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウムアイオダイドとカリウムビス（フルオロスルホニル）イミドを水に添加し、２時間攪拌すると二層分離するので、下層を取り出し、水洗浄後、真空乾燥することにより、一般式１で表されるイソオキサゾリウム塩において、Ｒ１＝３、Ｒ２，Ｒ４＝１、Ｒ３＝０である２−プロピル−３，５−ジメチルイソオキサゾリウムビス（フルオロスルホニル）イミド（以下、「発明品３」とする。）を合成した。諸物性を表１に示す。
【００４６】
【表１】
2007297287.tif 000008
【００４７】
比較例１
市販のポリ−α−オレフィン（１−デセン三量体）を準備し、これを比較品１とした。
【００４８】
比較例２
市販のパーフルオロポリエーテル（平均分子量：２７００）を準備し、これを比較品２とした。
【００４９】
比較例３
市販の１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドを準備し、これを比較品３とした。
【００５０】
評価試験１
動粘度、粘度指数はＪＩＳ  Ｋ  ２２８３規定の試験方法で測定した。結果を表２に示す。
【００５１】
評価試験２
流動点はＪＩＳ  Ｋ  ２２６９規定の試験方法で測定した。結果を表２に示す。
【００５２】
評価試験３
蒸発率はφ９００ｍｍのシャーレに各試料２０ｇ入れ、恒温槽で２００℃、１００時間加熱する。そのとき試験前後の試料の質量を秤取り、蒸発率（％）＝（試験前の試料質量）−（試験後の試料質量）／（試験前の試料質量）×１００により算出した。結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2007297287.tif 000009
【００５４】
表２より明らかなように、発明品は高い粘度指数を示し潤滑性に優れ、流動点、動粘度なども低いことから低温流動性にも優れている。また、溶融塩であるため蒸発率が非常に小さく熱安定性が高い。これに対し、石油系潤滑剤である比較品１，２ともに粘度指数が低く、また、蒸発率が劣っている。
【００５５】
また、発明品は常温溶融塩型潤滑剤でありもっとも優れた特性をもつ比較品３より高粘度指数を示し、広い温度範囲で安定性があり、流動点、動粘度なども低いことから低温流動性にも優れている。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の常温溶融塩を利用する潤滑剤は、高い粘度指数を示し、広い温度範囲で低粘性であり、なおかつ溶融塩でありほとんど揮発性がないため長期間安定して使用できる。従って、宇宙、航空、電子、機械、自動車等の分野において、様々な潤滑用途に使用される潤滑剤に好適に利用することができる。また、本発明の常温溶融塩は上記特性を有することから、電気化学デバイスの電解質、電解液、又は有機合成用溶媒にも好適に利用可能である。