专利名称：：合成润滑油的制作方法合成润滑油技术区域本发明涉及合成润滑油，其含有离子液体，该离子液体由有机阳离子和双(氟磺酰)亚胺阴离子形成；合成润滑油，其含有离子液体组合物，该离子液体组合物混合2种以上含有1,3-取代咪唑鐵离子的离子液体。
背景技术：
：目前，作为应用于机械装置、动力传输装置、金属加工油、油脂等的润滑油，是从聚a-烯烃、二酯、多元醇酯、硅酮等基油中选择最接近目标物性的种类的基油，并根据需要组合，再添加适当的添加剂等来应用。可是，这些润滑油在高温、高真空度的特殊环境下存在引火或者蒸发的危险性，期望有更合适的润滑油。另外，伴随着装置的高性能化、高效率化，追求具有如下特征的润滑油其为具有更优异的耐氧化性、耐蒸发性、经过长时间也具有优异润滑性能的润滑油。作为解决这些问题的方法例如在R.A.Reichetal.，JournaloftheSocietyofTribologistsandLubricationEngineers,July2003,p.16-21中报告了由有机阳离子和无才几阴离子组合而成的化合物(离子液体、常温溶融盐)可适用作润滑油，现在公知的是离子液体不仅具有不挥发性、在宽的温度范围内具有优异的稳定性和阻燃性，而且粘度指数高，具有对于润滑剂所要求的摩擦系数、痕迹半径也满足的物性，所以可作为润滑油的材料。可是，通常的离子液体多为高粘度，为了制作实用化的润滑油，有必要找到粘度低的液体，进行更深入的开发。并且，日本特开2005-89667号公报中例举了一种离子液体作为低粘度的离子液体，该离子液体具有双(三氟曱烷磺酰)亚胺阴离子作为阴离子，但与该阴离子组合形成的离子液体不能说具有充分的粘度降低率。
发明内容因此，在这样的背景下，本发明的目的是提供合成润滑油，其在宽的温度范围内具有稳定的润滑性能。然而，本发明人等鉴于上述情况进行了反复深入讨论，结果发现在使用选自咪唑鐺阳离子、吡啶鑰阳离子、季铵阳离子和季鱗阳离子所组成的组中的有机阳离子的离子液体中，通过使用双(氟磺酰)亚胺阴离子作为其阴离子物种，可令人惊奇地得到非常低的粘度且也具有优异粘度稳定性的离子液体，并适合于合成润滑油。再者，发现通过离子液体为具有如下咪唑鑰阳离子的离子液体、且含有2种以上在混合时显示出低共熔点的化合物，其中所述咪唑鐵阳离子带有烷基链较短的特定烷基，由此，可得到低粘度且有优异粘度稳定性，比单独使用具有更低的熔,泉的离子液体组合物，并完成了本发明。即，本发明涉及合成润滑油，其含有离子液体，该离子液体由选自咪唑鑰阳离子、吡啶鏺阳离子、季铵阳离子和季鳞阳离子所组成的组中的有机阳离子以及双(氟石黄酰)亚胺阴离子形成；以及，合成润滑油，其含有离子液体组合物，该离子液体组合物由具有l-乙基-3-曱基咪唑鎗阳离子的离子液体(A)、具有l-甲基-3-丙基咪唑鎗阳离子的离子液体(Bl)和/或具有l-曱基-3-异丙基咪唑鑰阳离子的离子液体(B2)形成。在本发明中使用的离子液体和离子液体组合物作为合成润滑油来应用，该合成润滑油具有优异的耐磨耗性，还显示出稳定的流动性，具有润滑油所需的粘度特性，且在宽的温度范围、使用条件下具有稳定的润滑性能。具体实施例方式以下，详细；也i兌明本发明。另外，本发明中的离子液体是指在常温下(25°C)为溶融状态的离子性物质。本发明涉及合成润滑油，其由离子液体形成，该离子液体由选自咪唑鎗阳离子、吡啶鎗阳离子、季铵阳离子和季鳞阳离子所组成的组中的有机阳离子以及双(氟磺酰)亚胺阴离子形成；合成润滑油，其含有离子液体组合物，该离子液体组合物由具有l-乙基-3-甲基咪唑鎗阳离子的离子液体(A)、具有l-曱基-3-丙基咪唑鏺阳离子的离子液体(Bl)和/或具有1-甲基-3-异丙基咪唑鏺阳离子的离子液体(B2)形成。首先，对由离子液体形成的合成润滑油进行说明，该离子液体由选自咪唑鐵阳离子、吡啶鎗阳离子、季铵阳离子和季辚阳离子所组成的组中的有机阳离子以及双(氟磺酰)亚胺阴离子形成。作为本发明中应用的有机阳离子可列举咪唑鐵阳离子、吡啶鏺阳离子、季铵阳离子和季鳞阳离子。通过将这些有机阳离子与双(氟磺酰)亚胺阴离子组合，可大大降低作为合成润滑油的离子液体的粘度。作为咪唑鑰阳离子，没有特别的限定，例如可列举具有下述通式(1)的结构的物质。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(式(1)中，取代基RRS各自独立地为氢原子、卤素原子、碳原子数为116的直链或支链烷基、烯基、炔基、烷氧基、酰基、酰胺基、氰基、硝基、氨基，在烷基、烯基、炔基、烷氧基、酰基中可包含选自N、S、O的杂原子，也可包含共轭或独立双键或三键。)取代基R匸RS为烷基、烯基、炔基、烷氧基、酰基时，碳原子数优选为116、更优选为112、最优选为16。这些取代基可以具有直链结构、也可以具有支链结构，碳原子数超过上限值时，有由于侧链的分子间相互作用而引起粘度增加的倾向，故不优选。上述烷基、烯基、炔基、烷氧基、酰基可以包含选自N、S和O的杂原子，含有的杂原子的个数没有特别的限定。另外，可包含共轭或者独立的双键或三键，这些不饱和#:的个数也没有特别的限定。作为这样的烷基，具体来说，例如可列举曱基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、环丙基、环戊基、环己基等。另外，作为烯基例如可列举乙烯基、烯丙基、l-丙烯基、异丙烯基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、2-戊烯基、2-己烯基等。进一步，作为炔基例如可列举乙炔基、l-丙炔基、2-丙炔基等，作为烷氧基例如可列举曱氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、叔丁氧基等，作为酰基例如可列举乙酰基、丙酰基、丁酰基、苯曱酰基等，作为氨基例如可列举N，N-二曱氨基、N，N-二乙氨基等。从工业上的有用性考虑，容易因酶而分解以提高生物分解性是有效的，从该观点出发，可列举烷氧基、酰基、酰胺基、氰基、硝基、氨基等。从易合成的观点出发，作为上述式(1)所示的咪唑鐵阳离子优选使用1，3-取代咪唑鑰阳离子、1，2,3-取代咪唑鑰阳离子。这些衍生物中的取代基可以相同、也可以不同，优选具有多重键或者支链的取代基。前述取代基与上述通式(1)中的取代基相同，可从这些中适当选择来使用。另外，除上述咪唑鏺阳离子外，本发明中还可列举吡啶鐵阳离子、季铵阳离子和季辚阳离子，作为吡啶鑰例如可列举N-曱基吡啶鐵、N-乙基吡啶鑰、N-丁基吡啶鑰、N-丙基吡啶鑰等通过碳原子数为l-16的烷基取代的吡啶鏺阳离子等。作为季铵阳离子例如可列举四甲基铵、四乙基铵、四丁基铵等通过碳原子数为1~16的烷基取代的铵阳离子等。作为季辚阳离子例如可列举四曱基磷、四乙基磷、四丁基磷等通过碳原子数为卜l6的烷基取代的季辚阳离子等。并且，在本发明中，作为构成离子液体的阴离子部分，与上述有机阳离子共用的阴离子是双(氟磺酰)亚胺阴离子，通过使用该阴离子，可得到非常低的粘度且具有优异粘度稳定性的离子液体。作为本发明的离子液体的制造方法没有特别的限定，可应用离子交换法或者置换反应等公知的方法。例如，可通过使用所使用的有机阳离子的卣化盐和双(氟磺酰)亚胺阴离子的碱金属盐进行阴离子交换反应而得到。作为卣化盐的卤素可列举氯或溴，作为碱金属盐的碱金属可列举钠、钾等。在前述反应中所应用的有^/L阳离子的卣化盐和双(氟石黄酰)亚胺阴离子的碱金属盐的配合量，没有特别的限定，但相对于有机阳离子的卣化盐，双(氟磺酰)亚胺阴离子的碱金属盐优选为0.52当量、更优选为0.81.2当量。即4吏超过上限值时，也不影响反应收率，所以有经济性恶化的倾向，不足下限值时，未反应的原料大量残留，有反应收率降低的倾向。含有由上述有机阳离子和双(氟磺酰)亚胺阴离子形成的离子液体的合成润滑油中，除上述离子液体外，也可包含通常应用的润滑油基油，另外，还可根据需要使用防锈剂、降凝剂等添加剂。这些添加剂的使用量在不妨碍本发明效果的程度下，没有特别的限定，但为了发挥离子液体本身具有的特性，相对于上述离子液体优选为0.001~50重量％。接着，说明含有离子液体组合物的合成润滑油，该离子液体组合物由具有l-乙基-3-曱基咪唑鑰阳离子的离子液体(A)、和具有l-曱基-3-丙基咪唑鑰阳离子的离子液体(Bl)和/或具有l-曱基-3-异丙基咪唑鑰阳离子的离子液体(B2)形成。调查具有各种咪唑鐵阳离子的离子液体的组合，其结果发现了该离子液体组合物。发现组合这些离子液体的组合物不但低粘度且具有优异粘度稳定性，而且具有比各单独的离子液体都低的熔点，作为润滑油使用时可以在低温区域的更宽范围内使用。关于本发明所应用的离子液体(A)、(Bl)、(B2)的阴离子部分，没有特别的限定，可使用通常的离子液体所使用的阴离子。其中，使用疏水性的有机阴离子或者无机阴离子时在出于确保疏水性的目的中优选，作为疏水性有机阴离子优选使用双(三氟曱烷磺酰)亚胺阴离子、(氟磺酰)(三氟曱烷磺酰)亚胺阴离子、(三氟乙酰)(三氟甲烷磺酰)亚胺阴离子，作为疏水性无机阴离子优选使用六氟磷酸盐阴离子、双(氟磺酰)亚胺阴离子。这些当中特别优选使用双(氟磺酰)亚胺阴离子、(氟磺酰)(三氟曱烷磺酰)亚胺阴离子，进一步最优选使用双(氟磺酰)亚胺阴离子。另外，在本发明中，构成离子液体组合物的各离子液体的阴离子部分互相可以为相同的种类、也可以为不同的种类，但阴离子部分相同的情况与具有其他种类的阴离子部分的情况相比较，在制造上也有利，所以特别优选为相同种类的阴离子部分。关于本发明所使用的离子液体(A)与离子液体(Bl)和/或离子液体(B2)的混合比(重量比)，可根据目标粘度和低温区域的使用温度选择适当的范围。通常优选(A):(Bl)和/或(B2)=8:2~2:8。离子液体(A)的混合量超过上限值时有溶点变高的倾向，不足下限值时有粘度变高的倾向。特别地，含有离子液体(A)和离子液体(B1)的情况，其混合比(重量比)优选(A):(B1)=7:32:8。另夕卜，含有离子液体(A)和离子液体(B2)的情况，其混合比(重量比)优选(A):(B2)=8:26:4。离子液体(A)的混合量超过上限值时有溶点变高的倾向，不足下限值时有粘度变高的倾向。本发明所使用的离子液体组合物中，可将离子液体(A)和(B1)组合使用、可将离子液体(A)和(B2)组合使用、可将离子液体(A)、(Bl)、(B2)组合使用，进一步，除离子液体(A)、(Bl)、(B2)外，在不阻碍本发明的效果的范围内，还可配合任意的离子液体(C)。作为该任意的离子液体(C),例如可列举具有l-烯丙基-3-烷基咪唑鑰阳离子的离子液体、具有l,3-二烯丙基咪唑鐵阳离子的离子液体、具有l，3-二曱基咪唑鐵阳离子的离子液体等。但不限定于这些。另外，作为该离子液体(C)的配合量通常优选为020重量％、更优选为0~10重量％。作为本发明的离子液体(A)、(Bl)、(B2)、还有(C)的制造方法，没有特别的限定，可使用阴离子交换法、酸酯法、中和法等公知的方法。例如在使用N-烷基咪唑、和烷基囟化物等烷基化剂进行烷基化后，使用双(氟磺酰)亚胺的烷基金属盐进行阴离子交换反应的方法来制造。关于含有该离子液体组合物的合成润滑油，除上述离子液体成分外，也可包含通常应用的润滑油基油，另外，根据需要可使用防锈剂、降凝剂等添加剂。这些添加剂的使用量在不妨碍本发明的程度下，没有特别的限定，但为了发挥离子液体成分本身具有的特性，相对于上述离子液体优选为0.00150重量%。这样，可由上述制造含有本发明的离子液体或者离子液体组合物的合成润滑油。本发明的合成润滑油在25。C下的粘度通常优选为30mPa-s以下、更优选为20mPa's以下。该粘度超过上限值时，产生起因于润滑油本身粘度的能量损失，故不优选。另外，作为该粘度的下限值通常为2mPa.s，不足下限值时，因为具有低粘度而有易飞散的倾向。另外，本发明的合成润滑油的动力粘度在40。C下优选为2~20mm2/sec、更优选为4~10mm2/sec。另夕卜，前述动力粘度在100°C下优选为l~13mm2/sec、更优选为27mm2/sec。在各自的温度下，动力粘度超过上限值时，有产生起因于润滑油本身粘度的能量损失的倾向，不足下限值时，因为具有低粘度而有易飞散的倾向。合成润滑油的粘度指数优选为180以上、更优选为200以上、最优选为220以上。再者，作为粘度指数的上限通常为700。在此，粘度指数是指表示温度与粘度的关系的指数，粘度指数的计算方法由日本工业规j各(JIS)K2283(原油和石油制品的动力粘度试验方法以及石油制品粘度指数计算方法)所规定。再者，粘度指数越高，说明由温度引起的粘度变化越小，作为润滑油越优异。润滑油根据用途可考虑绝对粘度的高低重要的情况、还可考虑比起绝对粘度更重视与金属的接触角等其他物性的用途。此时，根据所必需的物性，从咪唑鐵阳离子、吡啶鐵阳离子、季铵阳离子、季辚阳离子中选择有机阳离子，进一步如果有必要则改变取代基来调节物性。此时，上述粘度指数为受重视的物性。粘度指数在不足下限值的情况下，存在由温度引起的粘度的变化率过高的倾向。本发明的合成润滑油具有低粘度、在高温下也具有优异的粘度特性、具有优异的不挥发性、热稳定性等诸物性，因此可广泛作为用于汽车、电气产品等的机械装置、动力传输装置、精密机械的润滑油、金属加工油、特殊环境下的润滑油使用。实施例以下，例举实施例来更具体地说明本发明，但本发明只要不超出其主旨，就不限定于以下的实施例。再者，例中"份"、"％"如没有特殊说明指重量基准。另外，关于粘度由下述方法求得。粘度的测定条件如下。4吏用仪器AR-1000型旋转流变仪(TAInstruments制)测定方法将装置设定在25。C,将0.6ml样品放在样品台上，设置锥体，读取在一定的力(20Pa)下使该锥体旋转时的粘度值。另外，在40°C和10(TC下的动力粘度是通过使用上述仪器、测定方法来测定各温度的粘度值后，从该值计算而求得。另夕卜，使用这些动力粘度的值，通过计算求得粘度指数。合成例1在装有回流管的烧瓶中添加19.1g(O.lOmol)l-乙基-3-曱基咪唑鎗溴化物和20ml水后，再添加21.9g(O.lOmol)双(氟磺酰)亚胺的钾盐，在40。C下搅拌5小时。反应结束后，添加80ml二氯曱烷进行充分搅拌、分液。再用40ml水将二氯曱烷层水洗5次后，减压下浓缩二氯曱烷层，得到23.8g(0.08mo1、收率81.8%)1-乙基-3-甲基咪唑鑰双(氟磺酰)亚胺。合成例2将上述合成例l的19.1gl-乙基-3-曱基咪唑鑰溴化物变更为20.5gl-曱基-3-丙基咪唑鐵溴化物，实施与上述合成例1同样的操作，得到27.5g(0.09mo1、收率90.1%)1-甲基-3-丙基咪唑鑰双(氟磺酰)亚胺。本化合物单独的粘度为29mPa.s(25°C)。合成例3将上述合成例l的19.1gl-乙基-3-曱基咪唑鏺溴化物变更为20.5gl-曱基-3-异丙基咪唑鐵溴化物，实施与上述合成例1同样的操作，得到27.1g(0.09mo1、收率88.8%)1-曱基-3-异丙基咪唑鑰双(氟磺酰)亚胺。本化合物单独的粘度为27mPa.s(25。C)。实施例1测定合成例l的l-乙基-3-曱基咪唑鎗双(氟磺酰)亚胺的各种物性，结果如表l所示。比4交例1将通过与实施例1同样的方法得到的11.6g(60.6mmo1)1-乙基—3-甲基咪唑鑰溴化物和20.3g(63.7mmol)双(三氟曱烷磺酰)亚胺阴离子的钾盐在20g水-二氯甲烷中，40°C下反应4小时后，用分液漏斗分液除去水层后、水洗有机层，通过减压干燥得到22.5g(57.6mmo1、收率95.0%)1-乙基-3-曱基咪唑鑰双(三氟曱烷磺酰)亚胺。与实施例1同样地测定所得到的1-乙基-3-曱基咪唑鑰双(三氟曱烷磺酰)亚胺的物性。其结果如表l所示。比较例2(聚a-烯烃)4吏用聚a-蹄经(Synfluid801(Chevron-Philips制)，与实施例1同样地进行物性的测定。其结果如表l所示。比较例3(二酯)使用二酯(二辛基.己二酸酯PlasthallDOA(TheC.P.Hall制))，与实施例l同样地进行物性的测定。其结果如表l所示。比较例4(多元醇酯)使用多元醇酯(多元醇酯(3元)力才一/^一/190(日本花王公司制))，与实施例l同样地进行物性的测定。其结果如表l所示。比较例5(流体石蜡)使用流体石蜡(〕7乇二二一卜y150:(CosmoOilLubricants制))，与实施例1同样地进行物性的测定。其结果如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>EMIFSI:l-乙基-3-甲基咪唑鏺双(氟磺酰)亚胺MPIFSI:l-曱基-3-丙基咪唑鎗双(氟磺酰)亚胺实施例8、9使用合成例l的l-乙基-3-曱基咪唑鑰双(氟磺酰)亚胺作为离子液体(A)、使用合成例3的l-甲基-3-异丙基咪唑鑰双(氟磺酰)亚胺作为离子液体(B2)，制造离子液体组合物，测定其物性，结果如表3所示。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>EMIFSI:l-乙基-3-曱基咪唑鎿双(氟石黄酰)亚胺MiPIFSI:l-曱基-3-异丙基咪唑鑰双(氟磺酰)亚胺从表1表3的结果可看出本发明的含有离子液体的合成润滑油，该离子液体由特定的有机阳离子和双(氟磺酰)亚胺阴离子形成；以及含有离子液体组合物的合成润滑油，其中离子液体组合物混合有2种以上含有1，3-取代咪唑鐵离子的离子液体，这些合成润滑油与已知粘度低的由双(三氟曱烷磺酰)亚胺阴离子形成的离子液体、其它现有的基油的情况相比，显示出低的粘度和高的粘度指数，作为合成润滑油的特性是非常优异的。另外，若引入用于提高生物分解性的取代基而使阳离子具有易分解性，则残留的阴离子成为无机化合物，所以没有必要考虑阴离子的生物分解性，这在环境方面也是适合的。工业上的可利用性本发明的合成润滑油可以作为用于汽车、船舶、电气产品等的机械装置、动力传输装置、精密机械的润滑油、金属加工油、特殊环境下的润滑油使用。权利要求1.合成润滑油，其特征在于，其含有离子液体，该离子液体由选自咪唑鎓阳离子、吡啶鎓阳离子、季铵阳离子和季鏻阳离子所组成的组中的有机阳离子以及双(氟磺酰)亚胺阴离子形成。2.根据权利要求l所述的合成润滑油，其特征在于，有机阳离子为咪唑鎗阳离子。3.根据权利要求2所述的合成润滑油，其特征在于，咪唑鏺阳离子为1,3-取代咪唑鑰阳离子，其1位和3位的取代基可以相同、也可以不同；或者为1,2,3-取代咪唑鑰阳离子，其1位、2位、3位的取代基可以相同、也可以不同。4.合成润滑油，其特征在于，其含有离子液体组合物，该离子液体组合物由具有l-乙基-3-甲基咪唑鑰阳离子的离子液体(A)、和具有l-曱基-3-丙基咪唑鐵阳离子的离子液体(Bl)和/或具有l-曱基-3-异丙基咪唑鑰阳离子的离子液体(B2)形成。5.根据权利要求4所述的合成润滑油，其特征在于，离子液体(A)的阳离子部分与离子液体(Bl)和/或离子液体(B2)的阴离子部分是相同的。6.根据权利要求4或5所述的合成润滑油，其特征在于，离子液体(A)与离子液体(Bl)和/或离子液体(B2)的阴离子部分为双(氟磺酰)亚胺、或者为(氟磺酰)(三氟曱烷磺酰)亚胺。7.根据权利要求46任一项述的合成润滑油，其特征在于，离子液体(A)与离子液体(Bl)和/或离子液体(B2)的混合比(重量比)为(A):(Bl)和/或(B2)=8:2~2:8。全文摘要本发明的目的是提供合成润滑油，该合成润滑油具有低粘度且在高温下的粘度特性优异，在宽的温度范围内具有稳定的润滑性能。合成润滑油，其含有离子液体，该离子液体由选自咪唑鎓阳离子、吡啶鎓阳离子、季铵阳离子和季鏻阳离子所组成的组中的有机阳离子以及双(氟磺酰)亚胺阴离子形成；以及，合成润滑油，其含有离子液体组合物，该离子液体组合物由具有1-乙基-3-甲基咪唑鎓阳离子的离子液体(A)、具有1-甲基-3-丙基咪唑鎓阳离子的离子液体(B1)和/或具有1-甲基-3-异丙基咪唑鎓阳离子的离子液体(B2)形成。文档编号C10N30/00GK101310003SQ20068004239公开日2008年11月19日申请日期2006年11月10日优先权日2005年11月14日发明者川田成利,本田洋申请人:日本合成化学工业株式会社