本发明涉及含有富勒烯的润滑油组合物及其制造方法。
本申请基于在2017年10月25日在日本申请的特愿2017-206646号来主张优先权，将其内容援用到本文中。
背景技术：
近年来，随着高速化、高效率化、节能，强烈要求汽车、家电、工业机械等所使用的润滑油的性能提高。为了以适于其用途的方式改善特性，在润滑油中配合抗氧化剂、极压添加剂、防锈添加剂、腐蚀防止剂等各种添加剂。另一方面，在安全性上，要求具有高闪点的润滑剂。
已知为了应对这些要求，同时改善低摩擦、转矩升高、省燃耗化这样的多个性能，因此在矿物油、酯油等润滑基油中配合了作为纳米碳粒子的富勒烯、有机溶剂、粘度指数改进剂、摩擦调节剂、清洁分散剂的发动机润滑油用添加剂组合物(例如，参照专利文献1)。
此外，也已知通过在使冷却介质压缩机的滑动部润滑的冷冻机油中添加直径为100pm～10nm的富勒烯，从而抑制冷却介质压缩机的摩擦、磨损的技术(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-266501号公报
专利文献2：国际公开第2017/141825号
技术实现要素：
发明所要解决的课题
富勒烯在润滑基油中几乎不溶解，此外为纳米尺寸的粒子，因此易于凝集。因此，在使富勒烯分散于润滑基油的状态下，粒子悬浮、凝集而沉降，因此包含富勒烯和润滑基油的组合物的性能变得不均匀。因此，在专利文献2所记载的发明中，通过使用有机溶剂作为富勒烯的分散介质，从而在组合物中，使富勒烯粒子基本上均匀地分散。
上述组合物需要在实际的使用条件下稳定地降低摩擦阻力。然而，如专利文献2所记载的发明那样，仅仅使用了有机溶剂作为分散介质，得不到充分的效果。
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供降低使用时的摩擦阻力的含有富勒烯的润滑油组合物及其制造方法。
用于解决课题的方法
[1]一种含有富勒烯的润滑油组合物，其包含基油、和富勒烯，在组合物中，上述富勒烯是溶解的，并且浓度为1质量ppm以上且50质量ppm。
[2]根据[1]所述的含有富勒烯的润滑油组合物，上述基油为矿物油或合成油。
[3]根据[1]或[2]所述的含有富勒烯的润滑油组合物，上述富勒烯为包含c60和c70的混合物。
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的含有富勒烯的润滑油组合物，其还包含添加剂。
[5]一种含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法，是[1]～[4]中任一项所述的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法，其包含下述工序：将基油与富勒烯原料混合，将上述富勒烯原料的溶解成分溶解在上述基油中，获得上述基油与富勒烯的混合物的工序；以及将上述混合物所包含的不溶成分除去的工序。
[6]根据[5]所述的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法，其进一步，在上述将不溶成分除去的工序后，包含下述工序：将上述在将不溶成分除去的工序中获得的含有富勒烯的润滑油组合物用上述基油稀释的工序。
发明的效果
根据本发明，可以提供降低使用时的摩擦阻力的含有富勒烯的润滑油组合物及其制造方法。
附图说明
图1为表示实施例1～实施例6和比较例1～比较例6中的平均摩擦系数与富勒烯的浓度的关系的图。
具体实施方式
以下，对应用了本发明的含有富勒烯的润滑油组合物及其制造方法的实施方案进行说明。
另外，本实施方案是为了使发明的宗旨更好地理解而具体说明的，只要没有特别指定，就不限定本发明。
[含有富勒烯的润滑油组合物]
本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物包含基油、和富勒烯，在组合物中，上述富勒烯是溶解的，并且浓度为1ppm以上且小于50ppm。
(基油)
本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物所包含的基油没有特别限定，适合使用通常作为润滑油的基油而广泛使用的矿物油和合成油。
作为润滑油使用的矿物油一般为将内部所包含的碳-碳双键通过加氢进行饱和，转变为饱和烃的物质。作为这样的矿物油，可举出石蜡系基油、环烷系基油等。
作为合成油，可举出合成烃油、醚油、酯油等。具体而言，适合使用聚α-烯烃、二酯、聚亚烷基二醇、聚α烯烃、聚烷基乙烯基醚、聚丁烯、异链烷烃、烯烃共聚物、烷基苯、烷基萘、二异癸基己二酸酯、单酯、二元酸酯、三元酸酯、多元醇酯(三羟甲基丙烷辛酸酯、三羟甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇2-乙基己酸酯、季戊四醇壬酸酯等)、二烷基二苯基醚、烷基二苯硫醚、聚苯基醚、有机硅润滑油(二甲基有机硅等)、全氟聚醚等。它们之中，更适合使用聚α-烯烃、二酯、多元醇酯、聚亚烷基二醇、聚烷基乙烯基醚。
这些矿物油、合成油可以单独使用1种，也可以以任意比例混合使用选自它们中的2种以上。
(富勒烯)
本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物所包含的富勒烯的结构、制造法没有特别限定，可以使用各种物质。作为富勒烯，可举出例如，比较易于获得的c60、c70、更高级的富勒烯、或它们的混合物。在富勒烯中，从在润滑油中溶解性高方面考虑，优选为c60和c70，从对润滑油的着色少方面考虑，更优选为c60。在混合物的情况下，优选包含c6050质量％以上。
本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物在富勒烯为浓度1质量ppm(0.0001质量％)以上且小于50质量ppm(0.005质量％)的范围溶解，优选在5质量ppm以上且25质量ppm以下的范围溶解，更优选在7.5质量ppm以上且20质量ppm以下的范围溶解。
如果富勒烯的浓度为上述范围，则通过富勒烯的添加，可以期待摩擦阻力降低的效果，并且在使用时也可以维持摩擦阻力低的状态。如果富勒烯的浓度小于1质量ppm，则不能期待摩擦阻力降低的效果。另一方面，如果富勒烯的浓度变为50质量ppm以上，则在使用时摩擦阻力可能上升。
所谓在使用时摩擦阻力高是，例如，在含有富勒烯的润滑油组合物内存在富勒烯的凝集物，其进入到机械等的滑动部，使该部分的机械等的金属部分损伤、磨损。由此，机械等的动作发生振动、破损等不良状况。这样的不良状况可以通过摩擦阻力变高来检测。
如果预先使汽车、家电、工业机械等的滑动部存在含有富勒烯的润滑油组合物，使机械装置为进行了动作的状态，则在滑动部的界面那样的压力极端高的区域存在含有富勒烯的润滑油组合物的情况下，在其中溶解的富勒烯变为凝集物而慢慢析出，具有在含有富勒烯的润滑油组合物内漂浮的可能性。在含有富勒烯的润滑油组合物中是否存在凝集物可以通过用0.1μm网眼的膜滤器进行过滤，将过滤前后的富勒烯浓度进行比较来判断。在过滤后的富勒烯浓度相对于过滤前的富勒烯浓度减少了的情况下，其减少部分可以说是凝集物的浓度。相反，用0.1μm网眼的膜滤器进行了过滤的富勒烯润滑油组合物中的富勒烯视为溶解了。
即，为了抑制这样的富勒烯的凝集物的生成，避免机械等的不良状况的发生，可以通过使富勒烯不作为凝集物析出，相对于富勒烯的饱和浓度，使富勒烯的浓度充分低的含有富勒烯的润滑油组合物来实现。
另外，在含有富勒烯的润滑油组合物存在的机械等的滑动部中，所谓摩擦阻力高表示含有富勒烯的润滑油组合物的润滑性差。另一方面，在含有富勒烯的润滑油组合物存在的机械等的滑动部中，所谓摩擦阻力低表示含有富勒烯的润滑油组合物的润滑性优异。
(添加剂)
本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物除了基油和富勒烯以外，也可以在不损害本实施方式的效果的范围含有添加剂。
配合于本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物的添加剂没有特别限定。作为添加剂，可举出例如，市售的抗氧化剂、粘度指数改进剂、极压添加剂、清洁分散剂、倾点下降剂、腐蚀防止剂、固体润滑剂、油性改进剂、防锈添加剂、抗乳化剂、消泡剂、水解抑制剂等。这些添加剂可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
作为添加剂，更优选为具有芳香族环的添加剂。
作为具有芳香族环的抗氧化剂，可举出例如，二丁基羟基甲苯(bht)、丁基羟基茴香醚(bha)、2,6-二-叔丁基-对甲酚(dbpc)、3-芳基苯并呋喃-2-酮(羟基羧酸的分子内环状酯)、苯基-α-萘胺、二烷基二苯基胺、苯并三唑等。
作为具有芳香族环的粘度指数改进剂，可举出例如，聚烷基苯乙烯、苯乙烯-二烯共聚物的氢化物添加剂等。
作为具有芳香族环的极压添加剂，可举出二苄二硫、磷酸烯丙酯、亚磷酸烯丙酯、磷酸烯丙酯的胺盐、硫代磷酸烯丙酯、硫代磷酸烯丙酯的胺盐、环烷酸等。
作为具有芳香族环的清洁分散剂，可举出苄基胺琥珀酸衍生物、烷基苯酚胺类等。
作为具有芳香族环的倾点下降剂，可举出氯化石蜡-萘缩合物、氯化石蜡-苯酚缩合物、聚烷基苯乙烯系等。
在具有芳香族环的抗乳化剂中，可举出烷基苯磺酸盐等。
作为具有芳香族环的腐蚀防止剂，可举出二烷基萘磺酸盐等。
本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物为通过后述的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法制造的润滑油组合物。
根据本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物，通过包含基油、和富勒烯，上述富勒烯溶解，并且浓度为1质量ppm以上且小于50质量ppm，从而可以期待摩擦阻力降低的效果，并且在使用时也可以维持摩擦阻力低的状态。
本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物可以使用于工业用齿轮油；液压工作油；压缩机油；冷冻机油；切削油；轧制油、压制油、锻造油、拉深加工油、拉拔油、冲裁油等塑性加工油；热处理油、放电加工油等金属加工油；滑动引导面油；轴承油；防锈油；热介质油等各种用途。
(制造方法)
本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法是上述本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法，其包含下述工序：将基油与富勒烯原料混合，将富勒烯原料的溶解成分在基油中溶解，获得基油与富勒烯的混合物的工序(以下，称为“第一工序”。)；以及将混合物所包含的不溶成分除去，获得含有富勒烯的润滑油组合物的工序(以下，称为“第二工序”。)。进一步，本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法在将不溶成分除去的工序后，可以包含下述工序：为了获得所希望的富勒烯浓度的含有富勒烯的润滑油组合物，将所得的含有富勒烯的润滑油组合物用基油稀释的工序(以下，称为“第三工序”。)。
以下，详细说明本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法。
(第一工序)
将富勒烯原料投入到基油中使用搅拌机等分散机构，在室温附近或根据需要一边加温一边实施3小时～48小时的分散处理。
关于富勒烯原料的加入量，例如，考虑最终想要调制的含有富勒烯的润滑油组合物的富勒烯浓度，在计算上为相对于基油获得所希望的富勒烯浓度的富勒烯量的1.2倍～5倍，更优选为1.2倍～3倍。如果为该范围，则易于在短时间满足所希望的富勒烯浓度，并且，在第二工序中将不溶成分除去的负担轻。
作为上述分散机构，可举出例如，搅拌机、超声波分散装置、均化器、球磨机、珠磨机等。
(第二工序)
在第一工序中获得的混合物中，作为不溶成分，包含作为来源于富勒烯原料的不溶物的富勒烯的凝集物、未溶解的富勒烯、基油的杂质、在制造过程中混入的粒子等。因此，如果直接使用其混合物，则有时与含有富勒烯的润滑油组合物接触的滑动部等发生磨损等不良状况。因此，在第一工序后，设置将不溶成分除去的第二工序。
作为第二工序，可举出例如，(1)使用了膜滤器的除去工序、(2)使用了离心分离器的除去工序、(3)将膜滤器与离心分离器组合使用的除去工序等。这些除去工序中，从过滤时间方面考虑，在获得少量的含有富勒烯的润滑油组合物的情况下优选为(1)使用了膜滤器的除去工序，在获得大量的含有富勒烯的润滑油组合物的情况下优选为(2)使用了离心分离器的除去工序。
在(1)使用了膜滤器的除去工序中，例如，将在第一工序中获得的基油与富勒烯的混合物，使用网眼小的网眼的过滤器(例如，0.1μm～1μm网眼的膜滤器)进行过滤，作为杂质除去后的含有富勒烯的润滑油组合物而回收。为了实现过滤时间的缩短，例如，优选进行抽滤。
在(2)使用了离心分离器的除去工序中，例如，对在第一工序中获得的基油与富勒烯的混合物实施离心分离处理，将上清液作为不溶物除去后的润滑油组合物而回收。
(第三工序)
进一步，在第二工序后，测定在第二工序中获得的含有富勒烯的润滑油组合物的富勒烯浓度，为了获得所希望的富勒烯浓度的含有富勒烯的润滑油组合物，也可以包含将在第二工序中获得的含有富勒烯的润滑油组合物用基油稀释的第三工序。
作为在第三工序中使用的基油，可举出与在第二工序中获得的含有富勒烯的润滑油组合物所包含的基油同种类的基油或不同种类的基油。
根据本实施方式的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法，获得可以期待摩擦阻力降低的效果，并且在使用时也可以维持摩擦阻力低的状态的含有富勒烯的润滑油组合物。
以上，对本发明的优选的实施方案进行了详述，但本发明不限定于特定的实施方案，在专利权利要求所记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形、变更。
实施例
以下，通过实施例和比较例进一步具体地说明本发明，但本发明不限定于以下实施例。
[比较例1]
(润滑油组合物的调制)
将作为基油的矿物油(制品名：ダイアナフレシア，出光兴产株式会社制)100g、与富勒烯原料(フロンティアカーボン株式会社制nanomtm是mixstc60：60质量％、c70：25质量％、剩余部分为其它的高级富勒烯的混合物。)70mg进行混合，在室温下使用搅拌器搅拌36小时。
接下来，通过0.1μm网眼的膜滤器进行过滤，获得了含有富勒烯的润滑油组合物。关于所得的润滑油组合物，测定富勒烯的浓度，从而确认了含有富勒烯500质量ppm。
另外，通过uv法进行了富勒烯的浓度测定。即，使用紫外可见分光光度计(制品名：uv-1700，株式会社岛津制作所制)，将润滑油组合物等试样用甲苯稀释成易于进行吸光度的测定的浓度，以吸光度(381nm)进行检测，从而求出试样中的富勒烯的浓度。另外，标准曲线使用上述富勒烯原料的甲苯溶液作为试样而制作。
(润滑性的评价)
关于润滑油组合物，使用摩擦磨损试验机(制品名：ボールオンディスクトライボメーター，antonpaar社制)，评价了润滑性。
使基板和球的材质为高碳铬轴承钢钢材suj2。使球的直径为6mm。
在基板的一主面涂布润滑油组合物。
接下来，隔着润滑油组合物，在基板的一主面上，以球描绘同心圆状的轨道的方式使球滑动。使基板的一主面上的球的速度为50cm/秒，使球引起的对基板的一主面的荷重为25n。测定基板的一主面上的球的滑动距离为500m～1500m之间的摩擦系数，算出其间的平均摩擦系数。通过该平均摩擦系数，评价了润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[比较例2]
取出比较例1的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯250质量ppm的、比较例2的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了比较例2的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[比较例3]
取出比较例2的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯125质量ppm的、比较例3的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了比较例3的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[比较例4]
取出比较例3的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯63质量ppm的、比较例4的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了比较例4的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[实施例1]
取出比较例4的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯31质量ppm的、实施例1的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了实施例1的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[实施例2]
取出实施例1的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯16质量ppm的、实施例2的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了实施例2的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[实施例3]
取出实施例2的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯7.8质量ppm的、实施例3的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了实施例3的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[实施例4]
取出实施例3的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯3.9质量ppm的、实施例4的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了实施例4的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[实施例5]
取出实施例4的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯2.0质量ppm的、实施例5的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了实施例5的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[实施例6]
取出实施例5的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯1.0质量ppm的、实施例6的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了实施例6的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[比较例5]
取出实施例6的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯0.5质量ppm的、比较例5的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了比较例5的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[比较例6]
取出比较例5的润滑油组合物10ml，将其用与比较例1同样的基油10ml稀释成2倍，调制出含有富勒烯0.2质量ppm的、比较例6的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了比较例6的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表1中。
[表1]
此外，将表1的结果示于图1中。在图1中，纵轴表示平均摩擦系数，横轴表示富勒烯的浓度。
由表1和图1的结果可知，如果富勒烯的浓度为1质量ppm以上且小于50质量ppm，则富勒烯保持溶解状态，润滑油组合物的润滑性优异。此外，如果富勒烯的浓度小于1质量ppm则溶解的富勒烯的效果不能充分获得，因此润滑油组合物的润滑性变低。如果富勒烯的浓度为50质量ppm以上，则有溶解的富勒烯变为凝集物的可能性，实际上，润滑油组合物的润滑性变低。
[比较例7]
(润滑油组合物的调制)
将作为基油的聚-α-烯烃(pao)(制品名：spectrasyn(注册商标)，exxonmobil社制)100g、与富勒烯原料(フロンティアカーボン株式会社制nanomtm是mixstc60：60质量％、c70：25质量％、剩余部分为其它的高级富勒烯的混合物。)14mg进行混合，在室温下使用搅拌器搅拌30小时。
接下来，通过0.1μm网眼的膜滤器进行过滤，获得了含有富勒烯的润滑油组合物。关于所得的润滑油组合物，与比较例1同样地操作，通过uv法测定富勒烯的浓度，从而确认了含有富勒烯100质量ppm。
与比较例1同样地操作，评价了比较例7的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表2中。
[实施例7]
取出比较例7的润滑油组合物10ml，将其用与比较例7同样的基油10ml稀释成10倍，调制出含有富勒烯10质量ppm的、实施例7的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了实施例7的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表2中。
[表2]
由表2的结果可知，富勒烯的浓度为10质量ppm的实施例7的润滑油组合物的润滑性优异。与此相对可知，富勒烯的浓度为100质量ppm的比较例7的润滑油组合物的润滑性低。
[比较例8]
(润滑油组合物的调制)
将作为基油的多元醇酯(poe)(制品名：ユニスター(注册商标)hr32，日油株式会社制)100g、与富勒烯原料(フロンティアカーボン株式会社制nanomtm是mixstc60：60质量％、c70：25质量％、剩余部分为其它的高级富勒烯的混合物。)14mg进行混合，在室温下使用搅拌器搅拌38小时。
接下来，通过0.1μm网眼的膜滤器进行过滤，获得了含有富勒烯的润滑油组合物。关于所得的润滑油组合物，与比较例1同样地操作，通过uv法测定富勒烯的浓度，从而确认了含有富勒烯100质量ppm。
与比较例1同样地操作，评价了比较例8的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表3中。
[实施例8]
取出比较例8的润滑油组合物10ml，将其用与比较例8同样的基油10ml稀释成10倍，调制出含有富勒烯10质量ppm的、实施例8的润滑油组合物。
与比较例1同样地操作，评价了实施例8的润滑油组合物的润滑性。将结果示于表3中。
[表3]
由表3的结果可知，富勒烯的浓度为10质量ppm的实施例8的润滑油组合物的润滑性优异。与此相对可知，富勒烯的浓度为100质量ppm的比较例8的润滑油组合物的润滑性低。
产业可利用性
本发明通过在包含基油、和富勒烯的含有富勒烯的润滑油组合物中，富勒烯溶解，并且浓度为1质量ppm以上且小于50质量ppm，从而可以降低使用时的摩擦阻力。因此，本发明对于在汽车、家电、工业机械等的滑动部中，抑制金属部分损伤、或磨损是有效的。
1.一种含有富勒烯的润滑油组合物，其包含基油和富勒烯，
在组合物中所述富勒烯是溶解的，并且浓度为1质量ppm以上且小于50质量ppm。
2.根据权利要求1所述的含有富勒烯的润滑油组合物，所述基油为矿物油或合成油。
3.根据权利要求1或2所述的含有富勒烯的润滑油组合物，所述富勒烯为包含c60和c70的混合物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的含有富勒烯的润滑油组合物，其还包含添加剂。
5.一种含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法，是权利要求1～4中任一项所述的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法，其包含下述工序：
将基油与富勒烯原料混合，将所述富勒烯原料的溶解成分溶解在所述基油中，从而获得所述基油与富勒烯的混合物的工序；以及
将所述混合物所包含的不溶成分除去的工序。
6.根据权利要求5所述的含有富勒烯的润滑油组合物的制造方法，其进一步在所述将不溶成分除去的工序后，包含下述工序：将在所述将不溶成分除去的工序中获得的含有富勒烯的润滑油组合物用所述基油稀释的工序。
技术总结