特許 5920900 イオンを含んでなるイオン液体をベースとする潤滑剤および潤滑添加剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5920900

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】イオンを含んでなるイオン液体をベースとする潤滑剤および潤滑添加剤

(51)【国際特許分類】

   C10M 105/78 20060101AFI20160428BHJP

   C10M 105/74 20060101ALI20160428BHJP

   C10M 105/62 20060101ALI20160428BHJP

   C10M 105/70 20060101ALI20160428BHJP

   C10N 30/06 20060101ALN20160428BHJP

   C10N 40/25 20060101ALN20160428BHJP

【ＦＩ】

   C10M105/78

   C10M105/74

   C10M105/62

   C10M105/70

   C10N30:06

   C10N40:25

【請求項の数】20

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2014-501041(P2014-501041)

(86)(22)【出願日】2012年3月22日

(65)【公表番号】特表2014-508847(P2014-508847A)

(43)【公表日】2014年4月10日

(86)【国際出願番号】SE2012050317

(87)【国際公開番号】WO2012128714

(87)【国際公開日】20120927

【審査請求日】2015年2月20日

(31)【優先権主張番号】1150255-6

(32)【優先日】2011年3月22日

(33)【優先権主張国】SE

(73)【特許権者】

【識別番号】513235821

【氏名又は名称】アンツトキン，オレク エヌ．

【氏名又は名称原語表記】ＡＮＴＺＵＴＫＩＮ，Ｏｌｅｇ Ｎ．

(73)【特許権者】

【識別番号】513235832

【氏名又は名称】シャー，ファイズ ウラア

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＨ，Ｆａｉｚ Ｕｌｌａｈ

(73)【特許権者】

【識別番号】513235843

【氏名又は名称】グラヴァトスキフ，セルゲイ

【氏名又は名称原語表記】ＧＬＡＶＡＴＳＫＩＫＨ，Ｓｅｒｇｅｉ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】アンツトキン，オレク エヌ．

(72)【発明者】

【氏名】シャー，ファイズ ウラア

(72)【発明者】

【氏名】グラヴァトスキフ，セルゲイ

【審査官】 馬籠 朋広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０７４９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２０３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１８７８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０００７６９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２３４９６６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｍ １０１／００−１７７／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ）マンデラトボレートアニオン、サリチラトボレートアニオン、オキサラトオキサラトボレートアニオン、マロナトボレートアニオン、スクシナトボレートアニオン、グルタラトボレートアニオンおよびアジパトボレートアニオンからなる群から選択される少なくとも１種のアニオンと、
ｂ）テトラアルキルホスホニウムカチオン、コリンカチオン、イミダゾリウムカチオンおよびピロリジニウムカチオンからなる群から選択される少なくとも１種のカチオンと
を含んでなる潤滑剤成分において、前記少なくとも１種のカチオンが、一般式ＣｎＨ２ｎ＋１（式中、１≦ｎ≦８０）を有する少なくとも１個のアルキル置換基を有することを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項2】

請求項１に記載の潤滑剤成分において、１≦ｎ≦６０であることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項3】

請求項１または２に記載の潤滑剤成分において、前記アニオンが、ビス（マンデラト）ボレートアニオン、ビス（サリチラト）ボレートアニオンおよびビス（マロナト）ボレートアニオンからなる群から選択され、前記カチオンがテトラアルキルホスホニウムカチオンであることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項4】

請求項１または２に記載の潤滑剤成分において、前記アニオンがビス（オキサラト）ボレートであり、前記カチオンがテトラアルキルホスホニウムカチオンであることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項5】

請求項１または２に記載の潤滑剤成分において、前記アニオンがビス（スクシナト）ボレートアニオンであり、前記カチオンがテトラアルキルホスホニウムカチオンであることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項6】

請求項１または２に記載の潤滑剤成分において、前記アニオンが、ビス（グルタラト）ボレートアニオンおよびビス（アジパト）ボレートアニオンからなる群から選択され、前記カチオンがテトラアルキルホスホニウムカチオンであることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか１項に記載の潤滑剤成分において、前記唯一のカチオンが、一般式ＰＲ’Ｒ３＋（式中、Ｒ’およびＲはＣｎＨ２ｎ＋１である）を有するテトラアルキルホスホニウムであることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項8】

請求項７に記載の潤滑剤成分において、Ｒ’がＣ８Ｈ１７およびＣ１４Ｈ２９からなる群から選択され、ＲがＣ４Ｈ９およびＣ６Ｈ１３からなる群から選択されることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項9】

請求項１または２に記載の潤滑剤成分において、前記潤滑剤成分が、トリブチルオクチルホスホニウムビス（マンデラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（マンデラト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マンデラト）ボレート、トリブチルオクチルホスホニウムビス（サリチラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（サリチラト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（サリチラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（オキサラト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（オキサラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（マロナト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マロナト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（スクシナト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（スクシナト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（グルタラト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（グルタラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（アジパト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（アジパト）ボレート、コリンビス（サリチラト）ボレート、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムビス（サリチラト）ボレート、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムビス（マンデラト）ボレート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムビス（マンデラト）ボレート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムビス（サリチラト）ボレート、１−メチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ２ビス（マンデラト）ボレート、１，２−ジメチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ２ビス（マンデラト）ボレート、１−メチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ２ビス（サリチラト）ボレートおよび１，２−ジメチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ２ビス（サリチラト）ボレートからなる群から選択される少なくとも１種を含んでなることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項10】

請求項１または２に記載の潤滑剤成分において、前記潤滑剤成分が、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マンデラト）ボレートを含んでなることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項11】

請求項１または２に記載の潤滑剤成分において、前記潤滑剤成分が、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（サリチラト）ボレートを含んでなることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項12】

請求項１または２に記載の潤滑剤成分において、前記潤滑剤成分が、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（オキサラト）ボレートを含んでなることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項13】

請求項１または２に記載の潤滑剤成分において、前記潤滑剤成分が、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マロナト）ボレートを含んでなることを特徴とする潤滑剤成分。

【請求項14】

０．０５〜１００重量％の請求項１乃至１３の何れか１項に記載の潤滑剤成分を含んでなることを特徴とする潤滑剤。

【請求項15】

０．０５〜２０重量％の請求項１乃至１３の何れか１項に記載の潤滑剤成分を含んでなることを特徴とする潤滑剤。

【請求項16】

０．１〜５重量％の請求項１乃至１３の何れか１項に記載の潤滑剤成分を含んでなることを特徴とする潤滑剤。

【請求項17】

０．５〜５重量％の請求項１乃至１３の何れか１項に記載の潤滑剤成分を含んでなることを特徴とする潤滑剤。

【請求項18】

請求項１乃至１３の何れか１項に記載の潤滑剤成分の使用において、摩耗低減および摩擦低減から選択される少なくとも１つを目的とすることを特徴とする使用。

【請求項19】

請求項１乃至１３の何れか１項に記載の潤滑剤成分を含む潤滑剤の使用を含んでなることを特徴とする摩擦を低減する方法。

【請求項20】

請求項１乃至１３の何れか１項に記載の潤滑剤成分を含む潤滑剤の使用を含んでなることを特徴とする摩耗を低減する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、選択されたイオン液体を含んでなる耐摩耗および摩擦低減潤滑剤成分、ならびに上記潤滑剤成分を含んでなる潤滑剤に関する。

【背景技術】

【0002】

不適切な潤滑は高い摩擦および摩耗損失をもたすことがあり、これは続いて、燃費、エンジンの耐久性、環境および人の健康に悪影響を及ぼすおそれがある。軽量非鉄材料、有害性のより低い燃料、制御された燃料燃焼プロセスまたはより効率的な排ガス後処理の使用などの新しい技術的解決策を開発することは、機械の経済的および環境的影響を低減させるために可能な方法である。商業的に入手可能な潤滑剤は、今のところ、軽量非鉄材料には不適切である。

【0003】

イオン液体（ＩＬ）は、純粋にイオン性の塩様物質であり、通常、低温（１００℃未満）で液体である。０℃未満の融点を有するＩＬもある。ＩＬは、触媒、液晶、有機合成におけるグリーン溶媒、金属イオンの分離、電気化学、光化学、ＣＯ_２貯蔵デバイスなどの多様な用途がすでに見出されている。ＩＬには、揮発性が無視できる程度である、可燃性が無視できる程度である、熱および化学安定性が高い、融点が低い、ならびに有機化合物および基油との混和性が制御可能であるなどの多くの魅力的な特性がある。最近、ＩＬが、様々な滑り対偶のための基油およびグリースにおいて用途の広い潤滑剤および潤滑剤成分として作用することが可能であることがわかった。米国特許第３，２３９，４６３号明細書、米国特許出願公開第２０１０／０２２７７８３Ａ１号明細書、米国特許出願公開第２０１０／０１８７４８１Ａ１号明細書、米国特許第７，７５４，６６４Ｂ２号明細書（２０１０年７月１３日）、米国特許出願公開第２０１０／０１０５５８６Ａ１号明細書を参照のこと。それらの分子構造および電荷のため、ＩＬは摩擦対の滑り面に容易に吸収されることが可能であり、それによって、境界トライボフィルムが形成される。これによって、低負荷および高負荷における摩擦および摩耗の両方が低減する。

【0004】

カチオンの選択は、ＩＬの特性に影響を及ぼし、そして常にではないが、しばしばそれらの安定性を決定する。ＩＬの官能性は、一般に、カチオンおよびアニオンの両方の選択によって制御される。広範囲の既知のカチオンおよびアニオンの様々な組み合わせによって、１０^１８の数が導かれることが理論的に可能である。現在、約１０００のみのＩＬが文献に記載されており、そしてそれらのうちの約３００が商業的に入手可能である。カチオンイミダゾリウム、アンモニウムおよびホスホニウムならびにハロゲン含有アニオン、テトラフルオロボレートおよびヘキサフルオロホスフェートを有するＩＬがトライボロジー研究において最も一般に使用されている。アルキルイミダゾリウムテトラフルオロボレートおよびヘキサフルオロホスフェートは、様々な接触のための基油として有望な潤滑特性を示す。しかしながら、それらの構造にハロゲン原子、例えば、テトラフルオロボレートおよび／またはヘキサフルオロホスフェートを有するＩＬのいくつかは非常に反応性であるため、鉄および非鉄との接触時にトライボ腐食（ｔｒｉｂｏｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）のリスクが増加し得る。

【0005】

イミダゾリウムおよび他のＢＦ_４アニオンを有するＩＬ：文献調査によると、過去１０年間で様々な鉄および非鉄トライボロジー接触に良好に利用されるＩＬ潤滑剤のほとんどが、ホウ素をベースとするアニオン、テトラフルオロボレート［ＢＦ_４］⁻をベースとすることが示されている［Ｙｅ，Ｃ．，Ｌｉｕ，Ｗ．，Ｃｈｅｎ，Ｙ．，Ｙｕ，Ｌ．：Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ：ａ ｎｏｖｅｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ．Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ．２２４４−２２４５（２００１）．Ｌｉｕ，Ｗ．，Ｙｅ，Ｃ．，Ｇｏｎｇ，Ｑ．，Ｗａｎｇ，Ｈ．，Ｗａｎｇ，Ｐ．：Ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ ａｓ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ．Ｔｒｉｂｏｌ．Ｌｅｔｔ．１３（２００２）８１−８５．Ｃｈｅｎ，Ｙ．Ｘ．，Ｙｅ，Ｃ．Ｆ．，Ｗａｎｇ，Ｈ．Ｚ．，Ｌｉｕ，Ｗ．Ｍ．：Ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｎ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ａｓ ａ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ ｆｏｒ ｓｔｅｅｌ／ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｃｏｎｔａｃｔｓ．Ｊ．Ｓｙｎｔｈ．Ｌｕｂｒｉ．２０（２００３）２１７−２２５．Ｊｉｍｅｎｅｚ，Ａ．Ｅ．，Ｂｅｒｍｕｄｅｚ，Ｍ．Ｄ．，Ｉｇｌｅｓｉａｓ，Ｐ．，Ｃａｒｒｉｏｎ，Ｆ．Ｊ．，Ｍａｒｔｉｎｅｚ−Ｎｉｃｏｌａｓ，Ｇ．：１−Ｎ−ａｌｋｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ ａｓ ｎｅａｔ ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ ａｎｄ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｓｔｅｅｌ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｎｔａｃｔｓ．Ｗｅａｒ ２６０（２００６）７６６−７８２．Ｙｕ，Ｇ．，Ｚｈｏｕ，Ｆ．，Ｌｉｕ，Ｗ．，Ｌｉａｎｇ，Ｙ．，Ｙａｎ，Ｓ．：Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ ａｎｄ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｕｌｔｒａ−ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ．Ｗｅａｒ ２６０（２００６）１０７６−１０８０．］。

【0006】

Ｚｈａｎｇらは、ＢＦ_４⁻アニオンを有するニトリル官能化ＩＬが、ＮＴｆ_２⁻およびＮ（ＣＮ）_２⁻アニオンを有するＩＬよりも鋼鉄−鋼鉄および鋼鉄−アルミニウム接触において著しく良好なトライボロジー性能を有することを報告している［Ｑ．Ｚｈａｎｇ，Ｚ．Ｌｉ，Ｊ．Ｚｈａｎｇ，Ｓ．Ｚｈａｎｇ，Ｌ．Ｚｈｕ，Ｊ．Ｙａｎｇ，Ｘ．Ｚｈａｎｇ，Ｙ．Ｊ．Ｄｅｎｇ．Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎｉｔｒｉｌｅ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００７，１１１，２８６４−２８７２］。ＢＦ_４⁻アニオンが優れたトライボロジー性能を有することが示唆されているが、残念ながら、詳細な機構については記載されていない。

【0007】

小型けん引機（ＭＴＭ）を使用しての、鉄鋼−鉄鋼の回転−滑り接触におけるＢＦ_４⁻およびＰＦ_６⁻アニオンをベースとするイミダゾリウムＩＬのフィルム形成特性の比較によって、ＢＦ_４⁻アニオンはより厚いトライボフィルムを生じ、ＰＦ_６⁻（μ＝０．０３）と比較して、より低い摩擦（μ＝０．０１）をもたらすことが明らかとなった［Ｈ．Ａｒｏｒａ，Ｐ．Ｍ．Ｃａｎｎ．Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ ｆｉｌｍ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｌｋｙｌ ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ ａｎｄ ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ．Ｔｒｉｂｏｌ．Ｉｎｔ．４３（２０１０）１９０８−１９１６．］。チタン−鉄鋼接触における同族のＩＬでは、ＢＦ_４⁻アニオンをベースとするＩＬは室温より高い温度では不合格であるが、ＰＦ_６⁻アニオンをベースとするＩＬは２００℃まで良好に機能することが示された［Ａ．Ｅ．Ｊｉｍｅｎｅｚ，Ｍ．Ｄ．Ｂｅｒｍｕｄｅｚ．Ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ ａｓ ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ−ｓｔｅｅｌ ｃｏｎｔａｃｔ．ｐａｒｔ ２：ｆｒｉｃｔｉｏｎ，ｗｅａｒ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ａｔ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｒｉｂｏｌ．Ｌｅｔｔ．３７（２０１０）４３１−４４３．］。鉄鋼−アルミニウム接触においては、ＢＦ_４⁻アニオンをベースとするホスホニウムＩＬは、ＰＦ_６⁻アニオンを有する従来のイミダゾリウムＩＬと比較して、摩擦低減、耐摩耗および負荷容量を含むより優れたトライボロジー特性を示した［Ｘ．Ｌｉｕ，Ｆ．Ｚｈｏｕ，Ｙ．Ｌｉａｎｇ，Ｗ．Ｌｉｕ．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｕｍ ｂａｓｅｄ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ ｆｏｒ ａｎ ａｌｕｍｉｎｕｍ−ｏｎ−ｓｔｅｅｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｏｐｉｎｉｏｎｓ ｏｎ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｗｅａｒ ２６１（２００６）１１７４−１１７９．］。同様に、ＢＦ_４⁻アニオンを有するホスホニウムＩＬは、イミダゾリウム−ＰＦ_６⁻ならびにＸ−ＩＰおよびペルフルオロポリエーテルＰＦＰＥなどの従来の高温潤滑剤と比較して、鉄鋼−鉄鋼接触において、２０℃および１００℃で優れたトライボロジー性能を示した［Ｌ．Ｗｅｎｇａ，Ｘ．Ｌｉｕ，Ｙ．Ｌｉａｎｇ，Ｑ．Ｘｕｅ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｔｒａａｌｋｙｌｐｈｏｓｐｈｏｎｉｕｍ ｂａｓｅｄ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ ａｓ ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ｓｔｅｅｌ−ｏｎ−ｓｔｅｅｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｒｉｂｏｌ．Ｌｅｔｔ．２６（２００７）１１−１７．］。

【0008】

しかしながら、水分に対する［ＢＦ_４］⁻アニオンの感応性のため、そのようなＩＬはトライボロジーおよび他の工業用途において望ましくないものとなっている。過去数年間、研究者によって、性能が改善された、加水分解安定性のハロゲンを含まないホウ素をベースとするＩＬを設計および合成する努力がなされてきた。

【0009】

ハロゲン化アニオンを有するピロリジニウムＩＬ：［ＢＦ_４］⁻アニオンを有するピロリジニウムＩＬの潤滑特性はまだ報告されていない。しかしながら、他のハロゲン化アニオンを有するピロリジニウムＩＬは、様々なトライボロジー用途のための優れた潤滑剤および潤滑剤成分として文献に報告されている。最近、ハロゲン化アニオンを有するピロリジニウムＩＬによって、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）における優れた潤滑性能が示された［Ｊ．Ｊ．Ｎａｉｎａｐａｒａｍｐｉｌ，Ｋ．Ｃ．Ｅａｐｅｎ，Ｊ．Ｈ．Ｓａｎｄｅｒｓ，Ａ．Ａ．Ｖｏｅｖｏｄｉｎ．Ｉｏｎｉｃ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｌｉｄｉｎｇ ＭＥＭＳ Ｃｏｎｔａｃｔｓ：Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ＡＦＭ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｅｌｌ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ−Ｌｅｖｅｌ Ｔｅｓｔｓ．Ｊ．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ １６（２００７）８３６−８４３］。

【0010】

１−ブチル−１−メチルピロリジニウムトリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェートは、ＴｉＮ、ＣｒＮおよびＤＬＣなどの非鉄接触界面における有望な潤滑特性を有することが知られている［Ｒ．Ｇｏｎｚａｌｅｚ，Ａ．Ｈ．Ｂａｔｔｅｚ，Ｄ．Ｂｌａｎｃｏ，Ｊ．Ｌ．Ｖｉｅｓｃａ，Ａ．Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ−Ｇｏｎｚａｌｅｚ．Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＴｉＮ，ＣｒＮ ａｎｄ ＤＬＣ ＰＶＤ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｉｔｈ １−Ｂｕｔｙｌ−１−Ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ ｔｒｉｓ（ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌ）ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ．Ｔｒｉｂｏｌ．Ｌｅｔｔ．４０（２０１０）２６９−２７７．］。

【0011】

ハロゲン化アニオンを有するコリニウムＩＬ：コリンは、ホスファチジルコリン（リポソーム）の形態の生体分子であり、滑液表面活性リン脂質の主要成分であり、これはヒトの軟骨潤滑剤のための天然添加剤である［Ｇ．Ｖｅｒｂｅｒｎｅ，Ａ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ，Ｇ．Ｈａｌｐｅｒｉｎ，Ｙ．Ｂａｒｅｎｈｏｌｚ，Ｉ．Ｅｔｓｉｏｎ，Ｌｉｐｏｓｏｍｅｓ ａｓ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｂｉｏｌｕｂｒｉｃａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｆｏｒ ｗｅａｒ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｓｙｎｏｖｉａｌ ｊｏｉｎｔｓ．Ｗｅａｒ ２６８（２０１０）１０３７−１０４２．］。これらの分子は、ヒト滑膜関節の摩擦および摩耗低減のための有効な生体潤滑剤において広範囲に使用されている［Ｓ．Ｓｉｖａｎ，Ａ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ，Ｇ．Ｖｅｒｂｅｒｎｅ，Ｙ．Ｍｅｒｋｈｅｒ，Ｄ．Ｄｉｍｉｎｓｋｙ，Ａ．Ｐｒｉｅｖ，Ａ．Ｍａｒｏｕｄａｓ，Ｇ．Ｈａｌｐｅｒｉｎ，Ｄ．Ｎｉｔｚａｎ，Ｉ．Ｅｔｓｉｏｎ，Ｙ．Ｂａｒｅｎｈｏｌｚ．Ｌｉｐｏｓｏｍｅｓ ａｃｔ ａｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｂｉｏｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ ｆｏｒ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｓｙｎｏｖｉａｌ ｊｏｉｎｔｓ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ ２６（２０１０）１１０７−１１１６．］。

【0012】

コリニウムＩＬ、塩化コリンは、最近、鉄鋼−鉄鋼接触における優れた摩擦低減性能を示し、これは、完全に調合されたエンジンオイル（ＳＡＥ ５Ｗ３０グレード）に匹敵した［Ｓ．Ｄ．Ａ．Ｌａｗｅｓ，Ｓ．Ｖ．Ｈａｉｎｓｗｏｒｔｈ，Ｐ．Ｂｌａｋｅ，Ｋ．Ｓ．Ｒｙｄｅｒ，Ａ．Ｐ．Ａｂｂｏｔｔ．Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ／ｓｔｅｅｌ ｃｏｎｔａｃｔｓ ｂｙ ｃｈｏｌｉｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ．Ｔｒｉｂｏｌ．Ｌｅｔｔ．３７（２０１０）１０３−１１０．］。これらのＩＬは、グリーン潤滑剤と考えられ、優れた腐食抑制特性を有することが知られている［Ｃ．Ｇａｂｌｅｒ，Ｃ．Ｔｏｍａｓｔｉｋ，Ｊ．Ｂｒｅｎｎｅｒ，Ｌ．Ｐｉｓａｒｏｖａ，Ｎ．Ｄｏｅｒｒ，Ｇ．Ａｌｌｍａｉｅｒ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｂａｓｅｄ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂｙ ＳＥＭ−ＥＤＸ，ＸＰＳ ａｎｄ ＩＣＰ−ＯＥＳ．Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍ．１３（２０１１）２８６９−２８７７．］。

【0013】

米国特許出願公開第２００９／０１６３３９４号明細書には、多くのイオン液体、例えば、メチル−ｎ−ブチルビス（ジエチルアミノ）−ホスホニウムビス（オキサラト）ボレートが開示されている。上記特許出願公開には単に、イオン液体の一般用途としての潤滑油が記載されている。開示された化合物の１つの欠点は、記載されたホスホニウムベースのイオン液体のカチオン中の直接Ｐ−Ｎ結合が加水分解に感応的であり、このことは、微量の水の存在を避けることのできない商用の潤滑剤のほとんどを含む多くの重要な用途において重大である。Ｐ−Ｎ結合を有する化合物は加水分解に非常に感応的であり、加水分解して反応種を生じ得る。したがって、１つまたはそれ以上のＰ−Ｎ化学結合を有するホスホニウムカチオンは、潤滑剤中の微量の水の存在下で加水分解する傾向があるであろう。水との接触下の潤滑剤の安定性は非常に重要な技術的特徴である。

【0014】

トライボロジー用途において最も広く研究されているイオン液体は、通常、テトラフルオロボレート（ＢＦ_４⁻）およびヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ_６⁻）アニオンを含有する。おそらく、その理由は、ホウ素およびリン原子の両方が、界面において高圧および高温下で優れたトライボロジー特性を示すことである。しかしながら、ＢＦ_４⁻およびＰＦ_６⁻アニオンは、高い極性を有し、系において水を吸収する。これらのアニオンは水分に非常に感応的であり、加水分解して、中でもフッ化水素を生じ得る。これらの生成物は、様々なトライボ化学反応によって腐食を引き起こし、それによって機械システム中の基板に損傷が引き起こされるおそれがある。加えて、ハロゲン含有ＩＬは、周囲環境に毒性かつ腐食性のハロゲン化水素を放出し得る。

【0015】

潤滑目的に関して既知のイオン液体の主要な欠点の一つは、ハロゲンのため、例えば環境的観点から望ましくないものとなることである。いくつかの現在使用されているイオン液体、特に親水性イオン液体に関して、さらなる腐食も課題であり得る。

【0016】

したがって、疎水性でハロゲンを含まないアニオンを含有する新規ＩＬの開発が非常に望まれている。

【発明の概要】

【0017】

本発明の目的の一つは、従来技術における不利益の少なくともいくつかを防ぐことであり、改良された潤滑剤成分ならびに上記成分を含んでなる潤滑剤を提供することである。

【0018】

第１の態様において、ａ）マンデラトボレートアニオン、サリチラトボレートアニオン、オキサラトボレートアニオン、マロナトボレートアニオン、スクシナトボレートアニオン、グルタラトボレートアニオンおよびアジパトボレートアニオンからなる群から選択される少なくとも１種のアニオンと、ｂ）テトラアルキルホスホニウムカチオン、コリンカチオン、イミダゾリウムカチオンおよびピロリジニウムカチオンからなる群から選択される少なくとも１種のカチオンとを含んでなる潤滑剤成分において、上記少なくとも１種のカチオンが、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１（式中、１≦ｎ≦８０）を有する少なくとも１個のアルキル置換基を有することを特徴とする潤滑剤成分が提供される。

【0019】

一実施形態において、１≦ｎ≦６０である。

【0020】

一実施形態において、アニオンは、ビス（マンデラト）ボレートアニオン、ビス（サリチラトボレート）アニオンおよびビス（マロナト）ボレートアニオンからなる群から選択され、カチオンはテトラアルキルホスホニウムカチオンである。

【0021】

一実施形態において、アニオンはビス（オキサラト）ボレートであり、カチオンはテトラアルキルホスホニウムカチオンである。

【0022】

一実施形態において、アニオンはビス（スクシナト）ボレートアニオンであり、カチオンはテトラアルキルホスホニウムカチオンである。

【0023】

一実施形態において、アニオンは、ビス（グルタラト）ボレートアニオンおよびビス（アジパト）ボレートアニオンからなる群から選択され、カチオンはテトラアルキルホスホニウムカチオンである。

【0024】

一実施形態において、唯一のカチオンが、一般式ＰＲ’Ｒ_３^＋（式中、Ｒ’およびＲはＣ_ｎＨ_２ｎ＋１である）を有するテトラアルキルホスホニウムである。

【0025】

一実施形態において、Ｒ’はＣ_８Ｈ_１７およびＣ_１４Ｈ_２９からなる群から選択され、ＲはＣ_４Ｈ_９およびＣ_６Ｈ_１３からなる群から選択される。

【0026】

一実施形態において、潤滑剤成分は、トリブチルオクチルホスホニウムビス（マンデラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（マンデラト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マンデラト）ボレート、トリブチルオクチルホスホニウムビス（サリチラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（サリチラト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（サリチラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（オキサラト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（オキサラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（マロナト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マロナト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（スクシナト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（スクシナト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（グルタラト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（グルタラト）ボレート、トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（アジパト）ボレート、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（アジパト）ボレート、コリンビス（サリチラト）ボレート、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムビス（サリチラト）ボレート、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムビス（マンデラト）ボレート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムビス（マンデラト）ボレート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムビス（サリチラト）ボレート、１−メチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ_２ビス（マンデラト）ボレート、１，２−ジメチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ_２ビス（マンデラト）ボレート、１−メチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ_２ビス（サリチラト）ボレートおよび１，２−ジメチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ_２ビス（サリチラト）ボレートからなる群から選択される少なくとも１種を含んでなる。

【0027】

一実施形態において、潤滑剤成分は、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マンデラト）ボレートを含んでなる。

【0028】

一実施形態において、潤滑剤成分は、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（サリチラト）ボレートを含んでなる。

【0029】

一実施形態において、潤滑剤成分は、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（オキサラト）ボレートを含んでなる。

【0030】

一実施形態において、潤滑剤成分は、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マロナト）ボレートを含んでなる。

【0031】

第２の態様において、０．０５〜１００重量％の本明細書に記載の潤滑剤成分を含んでなる潤滑剤が提供される。潤滑剤成分は、純粋な形態で、および他の潤滑剤への添加剤としての両方で使用可能である。潤滑剤成分が純粋な形態で使用される場合、潤滑剤成分自体が単一の潤滑剤である。

【0032】

一実施形態において、潤滑剤は、０．０５〜２０重量％の本明細書に記載の潤滑剤成分を含んでなる。一実施形態において、潤滑剤は、０．１〜５重量％の潤滑剤成分を含んでなる。一実施形態において、潤滑剤は、０．５〜５重量％の潤滑剤成分を含んでなる。

【0033】

第３の態様において、摩耗低減および摩擦低減から選択される少なくとも１つのための、本明細書に記載の潤滑剤成分の使用が提供される。

【0034】

第４の態様において、本明細書に記載の潤滑剤成分を有する潤滑剤の使用を含んでなる摩擦低減のための方法が提供される。

【0035】

本明細書に記載の潤滑剤成分を有する潤滑剤の使用を含んでなる摩耗低減のための方法も提供される。

【発明の効果】

【0036】

本発明の利点としては、ＢＦ_４⁻、ＰＦ_６⁻およびハロゲン含有イオンを、より疎水性かつハロゲンを含まないアニオンと置き換えることによって、腐食および毒性を防ぐであろうことが挙げられる。

【0037】

これらの新規のハロゲンを含まないホウ素をベースとするアニオンを有する、ハロゲンを含まないホウ素をベースとするイオン液体（＝ｈｆ−ＢＩＬ）によって、潤滑剤は加水分解的に安定となる。このことは、機械利用時における潤滑剤中でのフッ化水素酸（ＨＦ）形成を防ぐ助けとなる。ＨＦは、ＩＬ中で最も一般的に使用されるアニオン（ＢＦ_４⁻）および（ＰＦ_６⁻）によって生じる。ＨＦは金属に対して非常に腐食性であるため、イオン液体からのＨＦの形成は、そのような潤滑剤の主要な限界の１つである。本発明による新規ｈｆ−ＢＩＬにはそのような限界がない。

【0038】

（カチオンとして）イミダゾリウム、ピロリジニウムおよびコリニウムならびにハロゲンをベースとするアニオンを有するイオン液体のトライボロジー研究に基づき、本発明によるイオン液体、すなわち、（カチオンとして）テトラアルキルホスホニウム、イミダゾリウム、ピロリジニウムおよびコリニウムならびにハロゲンを含まないオルトボレートアニオンを有するイオン液体は、ハロゲンを含まないという利点に加えて、良好なトライボロジー性能を有するであろうことが示唆される。これらのハロゲンを含まないオルトボレートアニオンのいくつかの例は、ビス（マンデラト）ボレート、ビス（サリチラト）ボレート、ビス（オキサラト）ボレート、ビス（マロナト）ボレート、ビス（スクシナト）ボレート、ビス（グルトラト）ボレートおよびビス（アジパト）ボレートである。オルトボレートをベースとするテトラアルキルホスホニウムイオン液体に関して、鉄鋼−アルミニウム接触に対する極めて優れた耐摩耗および摩擦低減硬化が証明されており、その「重要な」役割は、これらの技術的効果に関して、潤滑剤としてのＩＬ中のオルトボレートアニオンである。

【図面の簡単な説明】

【0039】

添付の図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。

【0040】

【図1】図１は、新規のハロゲンを含まないホウ素をベースとするイオンｈｆ−ＢＩＬ液体のＤＳＣサーモグラムを示す。

【図2】図２は、新規のハロゲンを含まないホウ素をベースとするイオン液体（ｈｆ−ＢＩＬ）の温度の関数としての密度を示す。

【図3】図３は、選択されたｈｆ−ＢＩＬに関する温度の関数としての粘度のアレニウスプロットを示す。

【図4】図４は、１５Ｗ−５０エンジンオイルと比較して、ｈｆ−ＢＩＬによって潤滑されたＡＡ２０２４アルミニウムに対する１００Ｃｒ６鉄鋼に関して４０Ｎ負荷時の摩耗量を示す。

【図5】図５は、１５Ｗ−５０エンジンオイルと比較して、ｈｆ−ＢＩＬによって潤滑されたＡＡ２０２４アルミニウムに対する１００Ｃｒ６鉄鋼に関して４０Ｎ負荷時の摩擦係数を示す。

【図6】図６は、１５Ｗ−５０エンジンオイルと比較して、ｈｆ−ＢＩＬによって潤滑されたＡＡ２０２４アルミニウムに対する１００Ｃｒ６鉄鋼に関して２０Ｎ負荷時の摩擦係数曲線を示す。

【図7】図７は、１５Ｗ−５０エンジンオイルと比較して、ｈｆ−ＢＩＬによって潤滑されたＡＡ２０２４アルミニウムに対する１００Ｃｒ６鉄鋼に関して４０Ｎ負荷時の摩擦係数曲線を示す。

【発明を実施するための形態】

【0041】

テトラアルキルホスホニウムカチオンのＲ、Ｒ’＝Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１中のｎに関して、より短い（直鎖および分枝鎖の両方の）アルキル鎖を有するボレートは油（特に鉱油）中で混和性が低いが、より長鎖のアルキル基（直鎖および分枝鎖の両方）は鉱油に対してより高い混和性を有することに留意する。したがって、アルキル基（ｎ）の長さの増加によって、より均質な潤滑剤がもたらされることが予期される。しかしながら、アルキル鎖が長すぎる場合、潤滑剤中の添加剤の移動性が低下し、したがって、添加剤の耐摩耗および摩擦低減効果が低下するため、ＲおよびＲ’の長さは、潤滑剤のそれぞれ特定の油の種類および最適温度間隔に関して最適化されるはずである。したがって、ｎは少なくとも１であり、本発明の化合物の性能に悪影響を及ぼすことなく約８０までとり得る。

【0042】

それぞれ４０および６０炭素原子の炭素鎖長を有するＰＯＡ４０およびＰＯＡ６０（Ｓｔａｔｏｉｌ）などの現在のエンジンオイルとの混和性が良好であるために、ｎの値は、それぞれ、４０以上および６０以上であるべきである。したがって、一実施形態において、ｎ≦６０である。限界ｎ≦８０は、おそらく少なくともｎ＝８０までであるなおより長いアルキル鎖を有する潤滑油の今後もたらされ得る製品によってもたらされる。

【0043】

当業者は、本記載を考慮して、通常の最適化実験を行って、テトラアルキルホスホニウム、イミダゾリウムおよびピロリジニウムカチオン中のアルキル基のｎの適切な値ならびに分枝鎖または／および非分枝鎖特性を決定することができる。

【0044】

金属および非金属の両方の多数の様々な材料における摩擦低減および摩耗低減のための潤滑剤成分の使用が考えられる。非金属の例としては、限定されないが、ＤＬＣ（ダイアモンド様コーティング）または／およびグラフェンをベースとするコーティングを含む／含まないセラミックが含まれる。金属の例としては、限定されないが、ＤＬＣ（ダイアモンド様コーティング）または／およびグラフェンをベースとするコーティングを含む／含まない合金、鉄鋼およびアルミニウムが含まれる。

【0045】

ｈｆ−ＢＩＬの新しい族を、以下の改善された手順に従って合成および精製し、そして熱特性、密度および粘度を含むそれらのトライボロジーおよび物理化学的特性の詳細な研究を実行した。トライボロジー特性は、回転ピンオンディスク試験で、ＡＡ２０２４アルミニウムディスク上の１００Ｃｒ６鉄鋼ボールを用いて研究した。

【0046】

この新しい種類のｈｆ−ＢＩＬからの試験された全ての化合物は、完全に調合されたエンジンオイルと比較して、著しく優れた耐摩耗ならびに摩擦性能を有する。

【0047】

本発明によるハロゲンを含まないホウ素をベースとするイオン液体に関する合成スキームを以下に示す。

【実施例】

【0048】

合成
変更した文献方法を使用して、全ての新規のハロゲンを含まないホウ素をベースとするイオン液体（ｈｆ−ＢＩＬ）を合成および精製した。

【0049】

実施例１：トリブチルオクチルホスホニウムビス（マンデラト）ボレート（［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］）

５０ｍＬの水中の炭酸リチウム（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）およびホウ酸（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）の水溶液に、マンデル酸（３．０４３ｇ、２０ｍｍｏｌ）をゆっくり添加した。この溶液を約６０℃まで２時間加熱した。反応物を室温まで冷却して、トリブチルオクチルホスホニウムクロリド（３．５０９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を室温で２時間攪拌した。形成した反応生成物の有機層を８０ｍＬのＣＨ_２Ｃｌ_２で抽出した。ＣＨ_２Ｃｌ_２有機層を６０ｍＬの水で３回洗浄した。ＣＨ_２Ｃｌ_２を減圧下、ロータリーエバポレーションで蒸発させ、生成物を６０℃の真空オーブン中で２日間乾燥させた。粘性の無色イオン液体が８４％の収率（５．３０ｇ）で得られた。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：３１１．０［ＢＭＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：３１５．３［Ｐ４４４８］^＋。

【0050】

実施例２：トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（マンデラト）ボレート（［Ｐ４４４１４］［ＢＭＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（３．０４３ｇ、２０ｍｍｏｌ）のマンデル酸およびトリブチルテトラデシルホスホニウムクロリド（４．３４９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が８１％の収率（５．７５ｇ）で得られた。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：３１０．９［ＢＭＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：３９９．２［Ｐ４４４１４］^＋。

【0051】

実施例３：トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マンデラト）ボレート（［Ｐ６６６１４］［ＢＭＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（３．０４３ｇ、２０ｍｍｏｌ）のマンデル酸およびトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド（５．１８９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が９１％の収率（７．２５ｇ）で得られた。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：３１１．０［ＢＭＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：４８３．３［Ｐ６６６１４］^＋。

【0052】

実施例４：トリブチルオクチルホスホニウムビス（サリチラト）ボレート（［Ｐ４４４８］［ＢＳｃＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．７６２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のサリチル酸およびトリブチルオクチルホスホニウムクロリド（３．５０９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が８８％の収率（５．２８ｇ）で得られた。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：２８３．１［ＢＳｃＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：３１５．３［Ｐ４４４８］^＋。

【0053】

実施例５：トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（サリチラト）ボレート（［Ｐ４４４１４］［ＢＳｃＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．７６２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のサリチル酸およびトリブチルテトラデシルホスホニウムクロリド（４．３４９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が９４％の収率（６．４４ｇ）で得られた。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：２８３．０［ＢＳｃＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：３９９．４［Ｐ４４４１４］^＋。

【0054】

実施例６：トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（サリチラト）ボレート（［Ｐ６６６１４］［ＢＳｃＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．７６２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のサリチル酸およびトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド（５．１８９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が９５％の収率（７．３０ｇ）で得られた。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：２８３．０［ＢＳｃＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：４８３．５［Ｐ６６６１４］^＋。

【0055】

実施例７：トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（オキサラト）ボレート（［Ｐ４４４１４］［ＢＯＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（１．８０ｇ、２０ｍｍｏｌ）のオキサル酸およびトリブチルテトラデシルホスホニウムクロリド（４．３４９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。

【0056】

実施例８：トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（オキサラト）ボレート（［Ｐ６６６１４］［ＢＯＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（１．８０ｇ、２０ｍｍｏｌ）のオキサル酸およびトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド（５．１８９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：［ＢＯＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：４８３．５［Ｐ６６６１４］^＋。

【0057】

実施例９：トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（マロナト）ボレート（［Ｐ４４４１４］［ＢＭＬＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．０８１ｇ、２０ｍｍｏｌ）のマロン酸およびトリブチルテトラデシルホスホニウムクロリド（４．３４９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。

【0058】

実施例１０：トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（マロナト）ボレート（［Ｐ６６６１４］［ＢＭＬＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．０８１ｇ、２０ｍｍｏｌ）のマロン酸およびトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド（５．１８９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：［ＢＭＬＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：４８３．５［Ｐ６６６１４］^＋。

【0059】

実施例１１：トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（スクシナト）ボレート（［Ｐ４４４１４］［ＢＳｕＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．３６２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のコハク酸およびトリブチルテトラデシルホスホニウムクロリド（４．３４９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。

【0060】

実施例１２：トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（スクシナト）ボレート（［Ｐ６６６１４］［ＢＳｕＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．３６２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のコハク酸およびトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド（５．１８９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。

【0061】

実施例１３：トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（グルタラト）ボレート（［Ｐ４４４１４］［ＢＧｌＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．６４２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のグルタル酸およびトリブチルテトラデシルホスホニウムクロリド（４．３４９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。

【0062】

実施例１４：トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（グルタラト）ボレート（［Ｐ６６６１４］［ＢＧｌＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．６４２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のグルタル酸およびトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド（５．１８９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。

【0063】

実施例１５：トリブチルテトラデシルホスホニウムビス（アジパト）ボレート（［Ｐ４４４１４］［ＢＡｄＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．９２３ｇ、２０ｍｍｏｌ）のアジピン酸およびトリブチルテトラデシルホスホニウムクロリド（４．３４９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。

【0064】

実施例１６：トリヘキシルテトラデシルホスホニウムビス（アジパト）ボレート（［Ｐ６６６１４］［ＢＡｄＢ］）

手順は、［Ｐ４４４８］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．９２３ｇ、２０ｍｍｏｌ）のアジピン酸およびトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド（５．１８９ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性の無色イオン液体が得られた。

【0065】

実施例１７：コリンビス（サリチラト）ボレート（［Ｃｈｏｌｉｎｅ］［ＢＳｃＢ］）

４０ｍＬの水中の炭酸リチウム（０．７３８ｇ、１０ｍｍｏｌ）およびホウ酸（１．２３６ｇ、２０ｍｍｏｌ）の水溶液に、サリチル酸（５．５２４ｇ、４０ｍｍｏｌ）をゆっくり添加した。この溶液を約６０℃まで２時間加熱した。反応物を室温まで冷却して、コリンクロリド（２．７９２ｇ、２０ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を室温で２時間攪拌した。形成した反応生成物の有機層を８０ｍＬのＣＨ_２Ｃｌ_２で抽出した。ＣＨ_２Ｃｌ_２有機層を８０ｍＬの水で３回洗浄した。ＣＨ_２Ｃｌ_２を減圧下、ロータリーエバポレーションで蒸発させ、生成物を６０℃の真空オーブン中で２日間乾燥させた。ＣＨ_２Ｃｌ_２から白色固体イオン液体を再結晶化した（５．４４ｇ、収率７０％）。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：２８３．０［ＢＳｃＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：１０３．９［Ｃｈｏｌｉｎｅ］^＋。

【0066】

実施例１８：Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムビス（サリチラト）ボレート（［ＥＭＰｙ］［ＢＳｃＢ］）

４０ｍＬの水中の炭酸リチウム（０．７３８ｇ、１０ｍｍｏｌ）およびホウ酸（１．２３６ｇ、２０ｍｍｏｌ）の水溶液に、サリチル酸（５．５２４ｇ、４０ｍｍｏｌ）をゆっくり添加した。この溶液を約６０℃まで２時間加熱した。反応物を室温まで冷却して、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムヨージド（４．８２２ｇ、２０ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を室温で２時間攪拌した。形成した反応生成物の有機層を８０ｍＬのＣＨ_２Ｃｌ_２で抽出した。ＣＨ_２Ｃｌ_２有機層を８０ｍＬの水で３回洗浄した。ＣＨ_２Ｃｌ_２を減圧下、ロータリーエバポレーションで蒸発させ、生成物を６０℃の真空オーブン中で２日間乾燥させた。ＣＨ_２Ｃｌ_２から白色固体イオン液体を再結晶化した（６．１６７ｇ、収率７８％）。ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（−）：２８３．０［ＢＳｃＢ］⁻；ｍ／ｚ ＥＳＩ−ＭＳ（＋）：１１３．９［ＥＭＰｙ］^＋。

【0067】

実施例１９：Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムビス（マンデラト）ボレート（［ＥＭＰｙ］［ＢＭＢ］）

手順は、［ＥＭＰｙ］［ＢＳｃＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（３．０４３ｇ、２０ｍｍｏｌ）のマンデル酸およびＮ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムヨージド（２．４１ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。粘性のイオン液体が６７％の収率（２．８５ｇ）で得られた。ＭＳ（ＥＳＩ） ［Ｃ_６Ｈ_１６Ｎ］^＋の理論値 ｍ／ｚ １１４．２；実測値 ｍ／ｚ １１４．１；［Ｃ_１６Ｈ_１２Ｏ_６Ｂ］⁻の理論値 ｍ／ｚ ３１１．０；実測値 ｍ／ｚ ３１１．０。

【0068】

実施例２０：１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムビス（マンデラト）ボレート（［ＥＭＩｍ］［ＢＭＢ］）

５０ｍＬの水中の炭酸リチウム（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）およびホウ酸（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）の水溶液に、マンデル酸（３．０４３ｇ、２０ｍｍｏｌ）をゆっくり添加した。この溶液を約６０℃まで２時間加熱した。反応物を室温まで冷却して、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヨージド（２．５２ｇ、１０ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を室温で２時間攪拌した。形成した反応生成物の下層を８０ｍＬのＣＨ_２Ｃｌ_２で抽出した。ＣＨ_２Ｃｌ_２有機層を１００ｍＬの水で３回洗浄した。ＣＨ_２Ｃｌ_２を減圧下、ロータリーエバポレーションで蒸発させ、最終生成物を６０℃の真空オーブン中で２日間乾燥させた。粘性のイオン液体が７８％の収率（３．４０ｇ）で得られた。ＭＳ（ＥＳＩ） ［Ｃ_７Ｈ_１３Ｎ_２］^＋の理論値 ｍ／ｚ １２５．２；実測値 ｍ／ｚ １２５．２；［Ｃ_１６Ｈ_１２Ｏ_６Ｂ］⁻の理論値 ｍ／ｚ ３１１．０；実測値 ｍ／ｚ ３１１．１。

【0069】

実施例２１：１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムビス（サリチラト）ボレート（［ＥＭＩｍ］［ＢＳｃＢ］）

手順は、［ＥＭＩｍ］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．７６２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のサリチル酸および１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヨージド（２．５２ｇ、１０ｍｍｏｌ）を使用して反応を開始した。白色固体生成物が８３％の収率（３．３８ｇ）で得られた。ＭＳ（ＥＳＩ） ［Ｃ_７Ｈ_１３Ｎ_２］^＋の理論値 ｍ／ｚ １２５．２；実測値 ｍ／ｚ １２５．１；［Ｃ_１４Ｈ_８Ｏ_６Ｂ］⁻の理論値 ｍ／ｚ ２８３．０；実測値 ｍ／ｚ ２８３．０。

【0070】

実施例２２：１−メチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ_２ビス（マンデラト）ボレート（［ＭＩｍＮ１１１ＢＨ_２］［ＢＭＢ］）
５０ｍＬの水中の炭酸リチウム（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）およびホウ酸（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）の水溶液に、マンデル酸（３．０４３ｇ、２０ｍｍｏｌ）をゆっくり添加した。この溶液を約６０℃まで２時間加熱した。反応物を室温まで冷却して、１−メチルイミダゾールトリメチルアミンＢＨ_２ヨージド（２．８１ｇ、１０ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を室温で２時間攪拌した。形成した反応生成物の下層を８０ｍＬのＣＨ_２Ｃｌ_２で抽出した。ＣＨ_２Ｃｌ_２有機層を１００ｍＬの水で３回洗浄した。ＣＨ_２Ｃｌ_２を減圧下、ロータリーエバポレーションで蒸発させ、最終生成物を６０℃の真空オーブン中で２日間乾燥させた。

【0071】

実施例２３：１，２−ジメチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ_２ビス（マンデラト）ボレート（［ＭＭＩｍＮ１１１ＢＨ_２］［ＢＭＢ］）
手順は、［ＭＩｍＮ１１１ＢＨ_２］［ＢＭＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．７６２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のサリチル酸を使用して反応を開始し、１，２−ジメチルイミダゾールトリメチルアミンＢＨ_２ヨージド（２．８４１ｇ、１０ｍｍｏｌ）を添加した。液体生成物が得られた。

【0072】

実施例２４：１−メチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ_２ビス（サリチラト）ボレート（［ＭＩｍＮ１１１ＢＨ_２］［ＢＳｃＢ］）
４０ｍＬの水中の炭酸リチウム（０．７３８ｇ、１０ｍｍｏｌ）およびホウ酸（１．２３６ｇ、２０ｍｍｏｌ）の水溶液に、サリチル酸（５．５２４ｇ、４０ｍｍｏｌ）をゆっくり添加した。この溶液を約６０℃まで２時間加熱した。反応物を室温まで冷却して、１−メチルイミダゾールトリメチルアミンＢＨ_２ヨージド（５．６２ｇ、２０ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を室温で２時間攪拌した。形成した反応生成物の有機層を８０ｍＬのＣＨ_２Ｃｌ_２で抽出した。ＣＨ_２Ｃｌ_２有機層を８０ｍＬの水で３回洗浄した。ＣＨ_２Ｃｌ_２を減圧下、ロータリーエバポレーションで蒸発させ、生成物を６０℃の真空オーブン中で２日間乾燥させた。液体生成物が得られた。

【0073】

実施例２５：１，２−ジメチルイミダゾール−トリメチルアミン−ＢＨ_２ビス（サリチラト）ボレート（［ＭＭＩｍＮ１１１ＢＨ_２］［ＢＳｃＢ］）
手順は、［ＭＩｍＮ１１１ＢＨ_２］［ＢＳＢ］の合成において使用されたものと同様である。（０．３６９ｇ、５ｍｍｏｌ）の炭酸リチウム、（０．６１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）のホウ酸、（２．７６２ｇ、２０ｍｍｏｌ）のサリチル酸を使用して反応を開始し、１，２−ジメチルイミダゾールトリメチルアミンＢＨ_２ヨージド（２．８４１ｇ、１０ｍｍｏｌ）を添加した。液体生成物が得られた。

【0074】

本発明で使用された器具
ＮＭＲ実験は、３０℃において、Ｚ勾配で、５ｍｍ広帯域オートチューナブルプローブによって、Ｂｒｕｋｅｒ Ａｖａｎｃｅ ４００（９．４ Ｔｅｓｌａ ｍａｇｎｅｔ）において収集した。ＮＭＲスペクトルを収集し、分光計「Ｔｏｐｓｐｉｎ」２．１ソフトウェアを使用して処理した。^１Ｈおよび^１３Ｃスペクトルは、内部ＴＭＳおよびＣＤＣｌ_３を基準とした。^３１Ｐ（８５％Ｈ_３ＰＯ_４）および^１１Ｂ（Ｅｔ_２Ｏ・ＢＦ_３）においては外部基準を利用した。

【0075】

Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ Ｐｌａｔｆｏｒｍ ２ ＥＳＩ−ＭＳ計測器を用いて、陽イオンおよび陰イオンエレクトロスプレー質量分析スペクトルを得た。

【0076】

ｈｆ−ＢＩＬの熱挙動を研究するために、示差走査熱量（ＤＳＣ）測定には、Ｑ１００ＴＡ計測器を使用した。平均重量５〜１０ｍｇの各試料をアルミニウムパンに密封し、１０．０℃／分の走査速度で−１２０℃まで冷却し、次いで５０℃まで加熱した。

【0077】

密封したサンプル管を使用して、２０〜９０℃の温度範囲で、ＡＭＶｎ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍｉｃｒｏｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒを用いて、これらのｈｆ−ＢＩＬの粘度を測定した。

【0078】

直径４５ｍｍのＡＡ２０２４アルミニウムディスク上で６ｍｍの１００Ｃｒ６ボールを使用して、ＡＳＴＭ Ｇ９９に従って、Ｎａｎｏｖｅａピンオンディスク試験機上、室温（２２℃）において摩耗試験を実行した。鉄鋼ボールおよびアルミニウムディスクの組成、Ｖｉｃｋｅｒ硬度および平均粗度Ｒ_ａを表１に示す。ディスクを０．１ｍＬの潤滑剤で潤滑した。１０００ｍの距離で２０Ｎおよび４０Ｎの負荷下、直径２０ｍｍの摩耗痕跡および０．２ｍ／秒の速度で実験を行った。実験を通して摩擦係数を記録した。摩耗試験の終了時に、Ｄｅｋｔａｋ １５０スタイラスプロフィロメーターを使用して摩耗量を測定した。

【0079】

本発明の結果および考察
ｈｆ−ＢＩＬの熱挙動
図１に、検討中のｈｆ−ＢＩＬの示差走査熱量計（ＤＳＣ）のトレースを示す。これらのｈｆ−ＢＩＬは全て室温で液体であり、室温より低いガラス転移温度（−４４℃〜−７３℃）を示す。これらのｈｆ−ＢＩＬのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）は表２にも作表されている。オルトボレートイオン液体のＴ_ｇは、フッ素化アニオンの相当する塩に関するものよりも高いことが知られている。カチオンＰ６６６１４^＋および様々なアニオンによるオルトボレートイオン液体のＴ_ｇは、ＢＭＢ⁻＞ＢＳｃＢ⁻＞ＢＯＢ⁻＞ＢＭＬＢ⁻の順番で低下し、ＢＭＢ⁻およびＢＳｃＢ⁻によるｈｆ−ＢＩＬは、ＢＯＢ⁻およびＢＭＬＢ⁻によるｈｆ−ＢＩＬのものと比較して著しく高いＴ_ｇ値を有する。これはおそらく、前者のアニオン（ＢＭＢ⁻およびＢＳｃＢ⁻）の構造に存在するフェニル環によるものである。

【0080】

様々なホスホニウムカチオンとの一般的なオルトボレートアニオンに関して、カチオン中のアルキル鎖のサイズの増加に伴ってＴ_ｇの低下が観察される。この傾向はＢＳｃＢ⁻アニオンおよび様々なホスホニウムカチオンによるｈｆ−ＢＩＬにおいてより容易に見られ、Ｔ_ｇは、Ｐ４４４８^＋（−４９℃）＞Ｐ４４４１４^＋（−５４℃）＞Ｐ６６６１６^＋（−５６℃）の順で低下した（表２を参照のこと）。Ｄｅｌ Ｓｅｓｔｏらは、ビストリフィルアミド（ＮＴｆ_２）およびジチオマレオニトリル（ｄｔｍｎ）アニオンとのホスホニウムカチオンのイオン液体に関しても同様の傾向があることを観察している。ｈｆ−ＢＩＬの最も低いＴ_ｇ値（Ｐ６６６１４−ＢＭＬＢに関して−７３℃まで）は、カチオンとしてＰ６６６１６^＋を用いた時に達し、これはおそらく、このカチオンのサイズがより大きいこと、対称性がより低いこと、および充填効率が低いことによるためである。

【0081】

ｈｆ−ＢＩＬの密度測定
図２に、ｈｆ−ＢＩＬの温度に対する密度の線形変化を示す。ｈｆ−ＢＩＬの密度に及ぼすアニオンの効果を比較すると、密度は、ＢＳｃＢ⁻＞ＢＭＢ⁻＞ＢＯＢ⁻＞ＢＭＬＢ⁻の順番で低下する。同一アニオンに関して、ｈｆ−ＢＩＬの密度は、Ｐ４４４８^＋＞Ｐ４４４１４^＋＞Ｐ６６６１６^＋のようにカチオンのサイズの増加に伴って低下する。Ｐ４４４１４−ＢＭＢおよびＰ４４４１４−ＢＳｃＢの密度値は、全ての測定温度において非常に類似している。ｈｆ−ＢＩＬの密度は、ファンデルワールス相互作用が低下し、イオンのより効率的ではない充填が導かれるため、カチオンのアルキル鎖の長さの増加に伴って低下する。温度の関数としてこれらのｈｆ−ＢＩＬの密度を特徴づけるパラメーターを表２に作表する。＋２０℃〜＋９０℃の温度増加に関して、ｈｆ−ＢＩＬの密度は線形に低下する。このような挙動はイオン液体では通常である。

【0082】

ｈｆ−ＢＩＬの動的粘度
図３に、ｈｆ−ＢＩＬの粘度の温度依存性を示す。研究された全温度範囲において、これらの依存性を粘度のアレニウス方程式、η＝η_ｏ（Ｅ_ａ（η）／ｋ_ＢＴ)に当てはめることができる。式中、η_ｏは一定であり、Ｅ_ａ(η）は粘性流の活性エネルギーである。様々なｈｆ−ＢＩＬの活性エネルギーＥ_ａ(η）を表２に作表する。

【0083】

新規ｈｆ−ＢＩＬのうちのいくつかは、２０〜３０℃の温度範囲において非常に高い粘度を示し、これは本研究で使用した粘度計では測定不可能であった。しかしながら、ｈｆ−ＢＩＬの粘度は、温度の増加とともに著しく低下した（約２０℃で約１０００ｃＰから約９０℃で約２０ｃＰ、図３を参照のこと）。イオン液体の粘度は、静電気力およびファンデルワールス相互作用、水素結合、イオンの分子量、カチオンおよびアニオンの形状（立体配座的自由度、対称性およびアルキル鎖の柔軟性）、電荷の非局在化、置換基の性質ならびに配位能力に依存する。所与のカチオン、Ｐ６６６１６^＋に関して、粘度は、ＢＭＢ⁻（Ｅ_ａ＝１１．６ｋｃａｌｍｏｌ^−１）＞ＢＯＢ⁻（Ｅ_ａ＝１１．６ｋｃａｌｍｏｌ^−１）＞ＢＳｃＢ⁻（Ｅ_ａ＝１０．６ｋｃａｌｍｏｌ^−１）＞ＢＭＬＢ⁻（Ｅ_ａ＝１０．０ｋｃａｌｍｏｌ^−１）の順番で低下する（表２を参照のこと）。

【0084】

ｈｆ−ＢＩＬのトライボロジー性能
図４では、１０００ｍの滑り距離で、２０Ｎおよび４０Ｎ負荷での、ｈｆ−ＢＩＬの耐摩耗性能と、１５Ｗ−５０エンジンオイルの耐摩耗性能を比較する。１５Ｗ−５０エンジンオイルの摩耗量は、２０Ｎおよび４０Ｎ負荷において、それぞれ、１．３６９μｍおよび８．６８６μｍであった。ｈｆ−ＢＩＬでは、本研究において使用されたアルミニウムの摩耗が、特に高負荷（４０Ｎ）において著しく減少した。例えば、Ｐ６６６１４−ＢＭＢで潤滑したアルミニウムでは、摩耗量は、２０Ｎおよび４０Ｎ負荷において、それぞれ、０．８４２μｍおよび１．９８４μｍであった。

【0085】

選択されたｈｆ−ＢＩＬの平均摩擦係数を、１５Ｗ−５０エンジンオイルと比較して、図５に示す。１５Ｗ−５０エンジンオイルの摩擦係数は、２０Ｎおよび４０Ｎ負荷において、それぞれ０．０９３および０．１０２であった。試験したｈｆ−ＢＩＬの全ては、１５Ｗ−５０エンジンオイルと比較して、より低い平均摩擦係数を有した。例えば、Ｐ６６６１４−ＢＭＢの摩擦係数は、２０Ｎおよび４０Ｎ負荷において、それぞれ０．０６６および０．０６７であった。

【0086】

図６および７には、１０００ｍの滑り距離間の２０Ｎ（図６）および４０Ｎ（図７）での選択されたｈｆ−ＢＩＬおよび１５Ｗ−５０エンジンオイルの摩擦係数の時間トレースを示す。摩擦係数は、２０Ｎにおいては１５Ｗ−５０エンジンオイルおよびｈｆ−ＢＩＬの両方で一定である。本明細書で試験された潤滑剤の全てに関して、試験終了まで、摩擦係数における増加はない。全試験時間において、ｈｆ−ＢＩＬの摩擦係数は、１５Ｗ−５０エンジンオイルの摩擦係数よりも低かった（図３を参照のこと）。

【0087】

４０Ｎ負荷時では、１５Ｗ−５０エンジンオイルの摩擦係数は、滑り距離において著しく変化した。試験開始時、摩擦係数は一定であったが、約２００ｍの滑り距離において突然増加し、４００ｍ滑り距離で高いままであった。試験開始時には、薄いトライボフィルムが表面を分離し、そして直接金属−金属接触を防いでいた。摩擦係数の突然の増加は、１５Ｗ−５０エンジンオイルに存在する標準添加剤によって形成されたトライボフィルムがアルミニウム表面において安定ではない証拠である。

【0088】

対照的に、本発明による新規ｈｆ−ＢＩＬは、１５Ｗ−５０エンジンオイルとは異なる傾向を示す。Ｐ６６６１４−ＢＭＢおよびＰ６６６１４−ＢＭＬＢの場合、トライボロジー試験の全期間において摩擦係数の増加はなかった。（Ｐ６６６１４−ＢＳｃＢおよびＰ６６６１４−ＢＯＢに関しては）試験の極めて初期に摩擦係数が増加したが、５０ｍの滑り距離の後、安定化した。したがって、新規ｈｆ−ＢＩＬによって潤滑されたアルミニウム表面では、短い滑り距離の後、安定なトライボフィルム（少なくとも１０００ｍ滑り距離まで）がすでに形成している。

【0089】

安定性研究
Ｐ−Ｃ結合のみを含有するホスホニウムカチオンをベースとする本発明によるテトラアルキルホスホニウム−オルトボレートは、例えば、Ｐ−Ｎ結合を含んでなる化合物の例と比較して、加水分解に対して著しく安定している。新規ｈｆ−ＢＩＬの加水分解安定性を実験的に証明した。［Ｐ_{６，６，６，１４}］［ＢＳｃＢ］の少量の液滴を蒸留水に加え、１０日間水中に入れたままにしておき、これらのｈｆ−ＢＩＬの加水分解安定性を確認した。見掛け上は変化はなかった。ＥＳＩ−ＭＳによって試料を分析したところ、ＥＳＩ−ＭＳスペクトルには、それぞれ、［Ｃ_３２Ｈ_６８Ｐ］^＋および［Ｃ_１４Ｈ_８Ｏ_６Ｂ］⁻に対するｍ／ｚ ４８３．５およびｍ／ｚ ２８３．０におけるピークがあり、他のピークはなかったことから、これらのｈｆ−ＢＩＬの加水分解安定性が確認された。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】