特開 2024-47010 潤滑剤の製造方法および潤滑剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024047010

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】潤滑剤の製造方法および潤滑剤

(51)【国際特許分類】

   C10M 177/00 20060101AFI20240329BHJP

   C08F 2/46 20060101ALI20240329BHJP

   C10N 70/00 20060101ALN20240329BHJP

   C10N 30/06 20060101ALN20240329BHJP

   C10N 30/00 20060101ALN20240329BHJP

【ＦＩ】

C10M177/00

C08F2/46

C10N70:00

C10N30:06

C10N30:00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152419

(22)【出願日】2022-09-26

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ．ｊｐ／ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ＿ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／２１ｍａｔｓｕｅ／ｐｏｒｔａｌ／ｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔｓ／ｐｒｏｇｒａｍ／ｄａｔａ／ｊａｓｔ２０２１ｍａｔｓｕｅ．ｚｉｐ， 令和３年１０月１４日 トライボロジー会議２０２１ 秋 松江，令和３年１０月２９日 ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｗｔｃ－２０２２．ｏｒｇ／ａｂｓｔｒａｃｔ／ｅｘｐｏｒｔ／ａｂｓｔｒａｃｔ－Ａ１０２１７０ＹＫ．ｐｄｆ， 令和４年６月２９日 ＷＴＣ ２０２２ － ７ｔｈ Ｗｏｒｌｄ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ， ＣＩＴＥ ＣＥＮＴＲＥ ＤＥ ＣＯＮＧＲＥＳ （５０ Ｑｕａｉ Ｃｈａｒｌｅｓ ｄｅ Ｇａｕｌｌｅ， ６９００６ Ｌｙｏｎ， Ｆｒａｎｃｅ）， 令和４年７月１１日 ＷＴＣ ２０２２ － ７ｔｈ Ｗｏｒｌｄ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ， 令和４年７月１２日

(71)【出願人】

【識別番号】391002487

【氏名又は名称】学校法人大同学園

(71)【出願人】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100126170

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 義之

(72)【発明者】

【氏名】杣谷 啓

(72)【発明者】

【氏名】小林 優馬

(72)【発明者】

【氏名】岡部 貴雄

【テーマコード（参考）】

4H104

4J011

【Ｆターム（参考）】

4H104BE04A

4H104BE05A

4H104BE27A

4H104BE29A

4H104BG06A

4H104BG12A

4H104BH11A

4H104JA01

4H104LA03

4H104LA20

4J011AC04

4J011PA36

4J011PA45

4J011PB33

4J011PC02

4J011PC08

4J011QA08

4J011QA13

4J011QA32

4J011SA04

4J011SA16

4J011SA84

4J011VA05

4J011WA10

(57)【要約】

【課題】粒子をイオン液体中に分散させた潤滑剤をより容易に製造する技術を提供する。
【解決手段】潤滑剤２２の製造方法は、少なくとも１種のモノマーを含む液状の原料モノマーおよび光重合開始剤とからなる、モノマー混合液１０を調製する工程と、調製されたモノマー混合液１０を、予め準備されたイオン液体２０に添加して、イオン液体中２０にモノマー混合液を分散あるいは溶解させた、含モノマーイオン液体２１を調製する工程と、調製された含モノマーイオン液体２１に、光重合開始剤が感度を有し、かつ、イオン液体２０を透過する波長の光を照射して、原料モノマーを重合させることにより、ポリマー粒子を生成する工程と、を有している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

潤滑剤の製造方法であって、
（ａ）少なくとも１種のモノマーを含む液状の原料モノマーおよび光重合開始剤とからなる、モノマー混合液を調製する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）において調製された前記モノマー混合液を、予め準備されたイオン液体に添加して、前記イオン液体中に前記モノマー混合液を分散あるいは溶解させた、含モノマーイオン液体を調製する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）において調製された前記含モノマーイオン液体に、前記光重合開始剤が感度を有し、かつ、前記イオン液体を透過する波長の光を照射して、前記原料モノマーを重合させることにより、ポリマー粒子を生成する工程と、
を備える、
潤滑剤の製造方法。

【請求項2】

前記原料モノマーは、２種のモノマーを含んでいる、請求項１記載の潤滑剤の製造方法。

【請求項3】

前記２種のモノマーの少なくとも一方は、フッ素含有モノマーである、請求項２記載の潤滑剤の製造方法。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか記載の潤滑剤の製造方法によって製造された潤滑剤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、潤滑剤に関し、特に、イオン液体を利用した潤滑剤に関する。

【背景技術】

【0002】

常温付近で液体の塩であるイオン液体は、電気伝導性、化学的安定性、難燃性および不揮発性等の種々の特性を有している。特に、化学的安定性や難燃性は、潤滑剤として好ましい特性であり、また、不揮発性は、高真空環境下における潤滑剤として望ましい特性である。そこで、このように優れた特性を有しているイオン液体を潤滑剤として利用することが、種々提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

【0003】

このように潤滑剤として期待されるイオン液体には、極めて多くの種類が存在するものの、潤滑剤として好適な物性を有するイオン液体の多くは、フッ素をはじめとするハロゲンを含んでいる。ハロゲンを含むイオン液体を金属部材の潤滑剤として使用した場合、摺動面（摩擦面）において発生するトライボケミカル反応によって、イオン液体に由来するハロゲンと摩擦面の金属材料とが反応し、摩擦面の近傍で金属材料が腐食する虞がある。また、イオン液体を金属以外の材料で形成された部材の潤滑剤として使用した場合、腐食等は発生しないものの、イオン液体が分解して、潤滑剤としての特性が劣化し、あるいは、分解生成物がアウトガスとして放出される等の問題が生じる可能性がある。

【0004】

ところで、イオン液体に粒子を分散させることによって、潤滑性が改善可能であることが知られている。例えば、非特許文献２では、官能基を付与したカーボンナノチューブをイオン液体に分散させることにより、潤滑性が向上することが報告されている。このことから、イオン液体中に粒子を分散させることによって、トライボケミカル反応を抑制し、良好な特性を有する潤滑剤を実現することが期待される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Y. Kondou, T. Koyama, S. Sasaki, Journal of the Vacuum Society of Japan Vol. 56 (2013), 77

【非特許文献2】B. Wang, X. Wang, W. Lou, J. Hao, Journal of Physical Chemistry C Vol. 114 (2010), 8749

【非特許文献3】T. Okabe,.D. Moritaka, M. Miyatake, Y. Kondo, S. Sasaki, SYoshimoto, Precision Engineering, Vol. 47 (2017), 97

【非特許文献4】T. Torimoto, K. Okazaki, T. Kiyama, K. Hirahara, N.Tanaka, S. Kuwabata, Applied Physics Letters Vol. 89 (2006), 243117

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、イオン液体に粒子を分散させることは、必ずしも容易ではない。イオン液体に粒子を分散させる方法としては、非特許文献２に記載された方法のほか、図７（ａ）に示すように、分散させる粒子ＰＴＤの表面を界面活性剤ＳＦＴで修飾し、界面活性剤ＳＦＴで表面修飾された粒子ＰＴＤをイオン液体ＩＬａに添加する方法が知られている（例えば、非特許文献３参照）。

【0007】

界面活性剤ＳＦＴは、通常、粒子ＰＴＤと親和性のある官能基部ＦＮＧと、イオン液体ＩＬａと親和性のある長鎖部ＬＣＳで構成される。しかしながら、イオン液体ＩＬａは、イオン液体ＩＬａを構成するカチオンやアニオンが異なると、その化学的性質も大きく変化する。そのため、イオン液体ＩＬａの種類に応じて適切な長鎖部ＬＣＳを有する界面活性剤ＳＦＴを選択することが困難であり、場合によっては、新たに界面活性剤ＳＦＴを設計・合成する必要が生じる。

【0008】

また、粒子ＰＴＤに表面修飾する手順は、非特許文献２に記載された方法と同様に煩雑であり、さらに、表面修飾された粒子ＰＴＤには、表面修飾に使用されなかった界面活性剤ＳＦＴ等が残存するため、表面修飾された粒子ＰＴＤをイオン液体ＩＬａに添加した潤滑剤には、多くの不純物が混入する。

【0009】

加えて、表面修飾は、イオン液体ＩＬａの外部で行う必要があるため、粒子ＰＴＤの粒径は、粒子ＰＴＤを単独で取り扱うことが可能な程度よりも小さくすることができない。そのため、粒子ＰＴＤの粒径を十分に小さくして、粒子ＰＴＤをイオン液体ＩＬａ中に安定して分散させることは、必ずしも容易ではない。

【0010】

また、イオン液体に粒子を分散させるさらに別の方法として、図７（ｂ）に示すように、スパッタリングによりイオン液体ＩＬｂ中において粒子ＰＴＳを生成することも提案されている（例えば、非特許文献４参照）。スパッタリングによる粒子ＰＴＳの生成は、Ａｒ^＋等の不活性ガスのイオンＩＩＧをターゲットＴＧＴに衝突させて原子ＡＭＳを離脱させ、離脱した原子ＡＭＳをイオン液体ＩＬｂ中で凝集させることにより行われる。この方法によれば、スパッタリングの条件を適宜設定することにより、粒子ＰＴＳの粒径を十分に小さくすることができるので、粒子ＰＴＳをイオン液体ＩＬｂ中に安定して分散させることができる。

【0011】

しかしながら、スパッタリングにより粒子ＰＴＳを生成した場合、イオン液体ＩＬｂにイオンＩＩＧや原子ＡＭＳが衝突することにより、イオン液体ＩＬｂを構成するカチオンやアニオンが分解あるいは変質し、潤滑剤としての特性が低下する虞がある。

【0012】

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、粒子をイオン液体中に分散させた潤滑剤をより容易に製造する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

【0014】

［適用例１］
潤滑剤の製造方法であって、（ａ）少なくとも１種のモノマーを含む液状の原料モノマーおよび光重合開始剤からなる、モノマー混合液を調製する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）において調製された前記モノマー混合液を、予め準備されたイオン液体に添加して、前記イオン液体中に前記モノマー混合液を分散あるいは溶解させた、含モノマーイオン液体を調製する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）において調製された前記含モノマーイオン液体に、前記光重合開始剤が感度を有し、かつ、前記イオン液体を透過する波長の光を照射して、前記原料モノマーを重合させることにより、ポリマー粒子を生成する工程と、を備える、潤滑剤の製造方法。

【0015】

この適用例によれば、含モノマーイオン液体に、光重合開始剤が感度を有し、かつ、イオン液体を透過する波長の光を照射することにより、イオン液体中に分散した状態で原料モノマーが重合し、ポリマー粒子が生成される。そのため、この適用例を適用することにより、粒子をイオン液体中に分散させた潤滑剤を、より容易に製造することが可能となる。そして、照射した光の波長や強度と、照射時間とを適宜設定することにより、ポリマー粒子の粒径を調整することができるので、ポリマー粒子がイオン液体中において分散状態を維持できるようにすることがより容易となる。

【0016】

［適用例２］
前記原料モノマーは、２種のモノマーを含んでいる、適用例１記載の潤滑剤の製造方法。

【0017】

この適用例によれば、光の照射によるモノマーの重合がより容易になるとともに、モノマー毎の反応性の違いが重合に与える影響を低減することができるので、さらに容易に、粒子をイオン液体中に分散させた潤滑剤を製造することができる。

【0018】

［適用例３］
前記２種のモノマーの少なくとも一方は、フッ素含有モノマーである、適用例２記載の潤滑剤の製造方法。

【0019】

この適用例によれば、生成されるポリマー粒子が摩擦係数の低いフッ素系のポリマーで構成されるので、得られる潤滑剤を用いた際の摩擦係数をより低くすることができる。

【0020】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、潤滑剤の製造方法、その製造方法で製造された潤滑剤等の態様で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態としての潤滑剤の製造工程を示す工程図。

【図2】モノマーＡおよびモノマーＢにより生成されるポリマーの構造例を示す構造式。

【図3】実施形態に示した方法により生成された固形物の光学顕微鏡写真。

【図4】潤滑特性の評価として行った摩擦摩耗試験の様子を示す説明図。

【図5】摩擦摩耗試験後の試験片の表面状態を示す説明図。

【図6】摩擦摩耗試験後の試験片の表面粗さの評価結果を示す説明図。

【図7】イオン液体中に粒子を分散するための従来技術を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明を実施するための形態を以下の順序で説明する。
Ａ．実施形態：
Ｂ．実施例：
Ｂ１．ポリマー粒子の生成確認：
Ｂ２．潤滑特性の評価：
Ｂ３．異なる条件でのポリマー粒子の生成確認：
Ｃ．変形例：

【0023】

Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としての潤滑剤の製造工程を示す工程図である。本実施形態では、まず、図１（ａ）に示すように、ポリマーナノ粒子（後述する）の生成原料となる常温付近において液体（以下、単に「液体」と呼び、同様に常温付近において固体であるものを単に「固体」と呼ぶ）の２種類のモノマー（原料モノマー）と、光重合開始剤とを混合し、モノマー混合液１０を調製する。

【0024】

具体的には、２種類のモノマーおよび光重合開始剤を適宜秤量し、秤量したモノマーおよび光重合開始剤を容器内に装入する。そして、容器内においてモノマーと光重合開始剤との攪拌を行うことにより、モノマー混合液１０が得られる。

【0025】

なお、上述の通り、モノマーとしては液状のものを使用しているが、光重合開始剤としては、液体のものや固体（粉体）のものを使用することができる。粉体の光重合開始剤を使用する場合、光重合開始剤がモノマーに溶解するように、必要に応じて、モノマーおよび光重合開始剤を容器内に装入した後に、重合が開始しない程度の温度で湯煎を行う。

【0026】

混合される２種類のモノマーのうち、第１のモノマーとしては、例えば、次の構造式で表される１，６－ビス（アクリロイルオキシ）－２，２，３，３，４，４，５，５－オクタフルオロヘキサン（1,6-Bis(acryloyloxy)-2,2,3,3,4,4,5,5-octafluorohexane：以下、「モノマーＡ」とも呼ぶ）が使用される。

【化1】

【0027】

また、第２のモノマーとしては、例えば、次の式で表される１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ－ヘプタデカフルオロ－１－デセン（1H,1H,2H-Heptadecafluoro-1-decene：以下、「モノマーＢ」とも呼ぶ）が使用される。

【化2】

【0028】

なお、本実施形態では、原料モノマーとして上述のモノマーＡおよびモノマーＢを使用しているが、原料モノマーとしては、常温付近において液体で、ラジカル重合が可能な炭素－炭素不飽和二重結合を有する種々のフッ素含有モノマーを使用することができる。

【0029】

２種類のモノマーの割合は、使用するモノマーに応じて適宜設定される。原料モノマーとして上述のモノマーＡおよびモノマーＢを使用する場合、モノマーＡおよびモノマーＢの割合は、例えば、それぞれ５０重量％に設定される。

【0030】

光重合開始剤としては、種々のものを使用することが可能であるが、例えば、アシルフォスフィンオキシド系の光重合開始剤や、アルキルフェノン系の光重合開始剤を用いることができる。アシルフォスフィンオキシド系の光重合開始剤としては、フェニルビス（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide：以下、「開始剤Ａ」とも呼ぶ）等が挙げられる。この光重合開始剤は、Ｏｍｎｉｒａｄ ８１９（Ｏｍｎｉｒａｄは、ＩＧＭ Ｒｅｓｉｎｓ Ｂ．Ｖ．の登録商標）等として、商業的に入手可能である。また、アルキルフェノン系の光重合開始剤としては、Ｏｍｎｉｒａｄ １１７３等として上市されている２－ヒドロキシ－２－メチルプロピオフェノン（2-Hydroxy-2-methylpropiophenone：以下、「開始剤Ｂ」とも呼ぶ）等が挙げられる。

【0031】

モノマー混合液１０における光重合開始剤の分量は、使用するモノマーや光重合開始剤の種類に応じて適宜設定される。原料モノマーとして上述のモノマーＡおよびモノマーＢを使用し、光重合開始剤として上述の開始剤Ａを使用する場合、光重合開始剤の分量は、例えば、モノマー混合液の全重量に対して２重量％に設定される。

【0032】

調製されたモノマー混合液１０は、図１（ｂ）に示すように、あらかじめ準備されたイオン液体２０に滴下される。イオン液体２０は、カチオン（陽イオン）とアニオン（陰イオン）との少なくとも一方が有機化合物からなる、常温付近で液体の塩であり、化学的安定性および難燃性に優れているため、潤滑剤として好適に使用できる。イオン液体２０は、また、不揮発性であり、真空中においてもほとんど蒸発しないため、特に高真空環境下における潤滑剤として好適に使用できる。

【0033】

イオン液体２０を構成するカチオンとしては、次の式で表されるＮ，Ｎ－ジエチル－Ｎ－メチル－Ｎ－（２－メトキシエチル）アンモニウム（ＤＥＭＥ：N,N-Diethyl-N-methyl-n-(2-methoxyethyl)ammonium）が使用される。

【化3】

【0034】

また、アニオンとしては、次の式で表されるビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド（ＴＦＳＩ：Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide）が使用される。

【化4】

【0035】

なお、ＤＥＭＥおよびＴＦＳＩからなるイオン液体（［ＤＥＭＥ］［ＴＦＳＩ］）は、高い熱安定性を有しており、また、粘度が比較的低い（２５℃で６７ｍＰａ・ｓ）ため、潤滑剤に好適に使用できるが、イオン液体としては、［ＤＥＭＥ］［ＴＦＳＩ］をはじめとするアンモニウム系のイオン液体のほか、イミダゾリウム系、コリン系、スルホニウム系、ピラゾリウム系、ピリジニウム系、ピロリジニウム系、あるいは、ホスホニウム系の種々のイオン液体を使用することができる。また、複数種類のイオン液体を混合して使用することも可能である。使用するイオン液体は、これらの種々のイオン液体から、温度範囲等の使用環境や、目標とする粘度等の物性値に基づいて、適宜選択することができる。

【0036】

イオン液体２０に滴下されるモノマー混合液１０の分量は、イオン液体２０の種類や、モノマー混合液１０に使用されたモノマーの種類に応じて、適宜設定される。イオン液体２０として上述の［ＤＥＭＥ］［ＴＦＳＩ］を使用し、原料モノマーとして上述のモノマーＡおよびモノマーＢを使用する場合、例えば、２０重量部のイオン液体２０に対して、１重量部のモノマー混合液１０が滴下される。

【0037】

モノマー混合液１０が滴下されたイオン液体２０には、物理攪拌と超音波攪拌（図１（ｃ））とが施される。これにより、モノマー混合液が分散あるいは溶解したイオン液体（含モノマーイオン液体）２１が得られる。このように、モノマー混合液１０をイオン液体２０に分散あるいは溶解させることにより、含モノマーイオン液体２１中には、原料モノマーと光重合開始剤と略均一に含まれる。

【0038】

このように得られた含モノマーイオン液体２１に、図１（ｄ）に示すように、波長が４７０ｎｍの青色光を照射する。これにより、含モノマーイオン液体２１中に含まれる光重合開始剤からラジカルが放出され、放出されたラジカルにより、原料モノマーである２種類のモノマーがラジカル共重合する。そして、２種類のモノマーがラジカル共重合することによって、粒子径がナノサイズ（約１０～１００ｎｍ）のフッ素系のポリマー粒子（ポリマーナノ粒子）が生成され、生成されたポリマーナノ粒子がイオン液体中に分散した潤滑剤２２が得られる。

【0039】

なお、本実施形態においては、波長が４７０ｎｍの青色光を含モノマーイオン液体２１に照射しているが、含モノマーイオン液体２１に照射する光の波長は、光重合開始剤に感度があり、かつ、イオン液体２０に吸収されない波長であれば、適宜変更できる。例えば、波長が４７０ｎｍの青色光に換えて、波長が３６５ｎｍの紫外光を含モノマーイオン液体２１に照射することも可能である。

【0040】

含モノマーイオン液体２１への光の照射時間は、照射光の強度および波長、使用するモノマーや光重合開始剤の種類、および、目標とするポリマー粒子の粒子径に応じて適宜設定される。原料モノマーとして上述のモノマーＡおよびモノマーＢを使用し、光重合開始剤として上述の開始剤Ａを使用する場合において、波長が４７０ｎｍで強度が３Ｗの青色光を照射する場合、例えば、照射時間を１２０秒とすることにより、粒子径がナノサイズのポリマー粒子が生成される。

【0041】

このように、本実施形態によれば、イオン液体中にポリマーナノ粒子が分散した潤滑剤２２が得られる。この潤滑剤２２を２つの摺動部材の摺動部分に導入することにより、イオン液体中に分散したポリマーナノ粒子が、各摺動部材の摺動面の間に入り込む。これにより、摺動面間に隙間が生じ、摺動面の接触部の近傍で生じるトライボケミカル反応が抑制されるので、イオン液体に由来する元素（特にフッ素等のハロゲン）によって各摺動部材の摺動面に腐食等が発生することを抑制することができる。

【0042】

また、上述の通り、ポリマーナノ粒子の生成原料として、フッ素含有モノマーを使用することにより、生成されるポリマーナノ粒子は、フッ素系のポリマーで構成される。一般的に、フッ素系のポリマーは摩擦係数が低いため、摺動面の間に入り込んだポリマーナノ粒子によって、摺動部材間の摩擦係数が上昇することを抑制することができる。

【0043】

図２は、モノマーＡおよびモノマーＢにより生成されるポリマーの構造例を示す構造式である。上述のように、モノマーＡおよびモノマーＢを使用した場合、図２において構造の一例を示すように、モノマーＡの両端の炭素－炭素不飽和二重結合と、モノマーＢの炭素－炭素不飽和二重結合とにおいて重合反応が発生する。そのため、モノマーＡに由来する構造ＡとモノマーＢに由来する構造Ｂとが結合したフッ素系のポリマーが生成される。

【0044】

なお、図２では、構造Ａと構造Ｂとが交互に結合した例を示しているが、実際に生成されるポリマーにおいては、必ずしも図２に示すように構造Ａと構造Ｂとが交互に結合するとは限らない。そして、生成されるポリマーは、構造Ａを含むモノマーＡに由来する構造と、構造Ｂを含むモノマーＢに由来する構造とが多数結合した状態となっている。そのため、生成されたポリマーの構造を特定することが極めて困難であるため、構造によって決まるポリマーの特性を直接特定することができない。また、異なる複数のモノマーを使用しているため、それらの割合や重合反応の条件の変化により、得られるポリマーの特性が大きく変化するため、特性で表現することも極めて困難である。

【0045】

Ｂ．実施例：
Ｂ１．ポリマー粒子の生成確認：
実施形態において示した方法によって、潤滑剤を製造し得ることを確認するため、イオン液体中において、２種類のモノマーが光共重合され、ポリマー粒子が生成されることを確認した。

【0046】

具体的には、モノマーＡおよびモノマーＢの割合を各５０重量％とし、全重量の２重量％の開始剤Ａを含むモノマー混合液を調製した。次いで、０．１ｇのモノマー混合液を２ｇの［ＤＥＭＥ］［ＴＦＳＩ］に滴下し、攪拌することにより含モノマーイオン液体を調製した。そして、調製した含モノマーイオン液体に３Ｗの青色光（波長：４７０ｎｍ）を照射して、粒子観察用試料を得た。なお、粒子観察用試料の作製にあたっては、生成されるポリマー粒子が光学顕微鏡で観察可能となるように、青色光の照射時間を１０分とした。青色光の照射の後、得られた粒子観察用試料を濾過して生成された固形物（生成固形物）を取り出し、取り出した生成固形物をアセトンにて超音波洗浄した。そして、洗浄した生成固形物を光学顕微鏡で観察した。

【0047】

図３は、粒子観察用試料に含まれていた生成固形物の光学顕微鏡写真である。図３に示すように、生成固形物は、粒径が約２０～５０μｍの球状の白色粒子であった。この結果から、モノマーを分散したイオン液体に青色光を照射することにより、モノマーがラジカル共重合し、ポリマー粒子が生成されることが確認できた。

【0048】

Ｂ２．潤滑特性の評価：
実施形態において示した方法によって作成された潤滑剤の潤滑特性を評価した。具体的には、上記粒子観察用試料の作成の際と同様に、含モノマーイオン液体を調製し、調製した含モノマーイオン液体に３Ｗの青色光（波長：４７０ｎｍ）を照射して、実施例としての潤滑剤を得た。なお、実施例としての潤滑剤の作成にあたっては、ポリマー粒子がナノサイズとなるように、照射時間を１２０秒とした。また、イオン液体［ＤＥＭＥ］［ＴＦＳＩ］を、比較例としての潤滑剤として準備した。

【0049】

次いで、実施例および比較例としての潤滑剤の試料を用いて、摩擦摩耗試験により潤滑特性の評価を行った。図４は、潤滑特性の評価として行った摩擦摩耗試験の様子を示す説明図である。図４（ａ）は、具体的な摩擦摩耗試験の方式を示し、図４（ｂ）は、摩擦摩耗試験の結果を示している。

【0050】

図４（ａ）に示すように、摩擦摩耗試験は、円盤状の試験片ＴＰＣの上に配置されたボールＢＬＬを往復動して摺動させるボールオンディスク方式で行った。ボールＢＬＬとしては、耐摩耗性が高い高炭素クロム軸受鋼鋼の一種であるＳＵＪ２で形成された直径１０ｍｍの鋼球を使用し、試験片ＴＰＣとしては、ＳＵＪ２で形成された直径２４ｍｍ、厚さ７．８ｍｍの鋼製のディスクを使用した。なお、摩擦摩耗試験に先立って、試験片ＴＰＣの表面にアルミナを砥粒としてバフ研磨を施し、試験片ＴＰＣの表面を鏡面状態に仕上げた。

【0051】

そして、３０μｌの潤滑剤をボールＢＬＬと試験片ＴＰＣとの間に滴下し、摩擦摩耗試験を行った。なお、ボールＢＬＬを試験片ＴＰＣに押しつける垂直荷重は４．５Ｎとし、験摺動距離は１０ｍｍとし、摺動速度は分速３１４０ｍｍとした。また、摩擦摩耗試験は、室温（ＲＴ）環境下で、３０分（１８００秒）行った。

【0052】

摩擦摩耗試験を行った結果、図４（ｂ）に示すように、比較例の潤滑剤を使用した場合、動摩擦係数μは、約０．０６～０．０７となった。一方、実施例の潤滑剤を使用した場合、動摩擦係数μは、試験の開始から３００秒までは約０．０７～０．０９と比較例と比べて高かったものの、その後徐々に低下し、最終的に比較例よりもやや低い約０．０５～０．０７となった。この結果から、ポリマーナノ粒子を含まない比較例と、ポリマーナノ粒子を含む実施例とで、潤滑剤を使用した際の動摩擦係数μは、略同等であることが判った。

【0053】

次いで、摩擦摩耗試験を行った後の試験片について、表面状態の評価を行った。具体的には、摩擦摩耗試験を行った後の試験片をアセトンにて超音波洗浄し、洗浄した試験片の電子顕微鏡による観察と、表面粗さの評価を行った。

【0054】

図５は、摩擦摩耗試験後の試験片の表面状態を示す説明図である。図５（ａ）および図５（ｃ）は、それぞれ、比較例および実施例の潤滑剤を使用したときの、試験片表面の電子顕微鏡写真を示している。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）の白枠部分を拡大した写真を示している。

【0055】

図５（ａ）から判るように、比較例としての潤滑剤を使用した場合、試験片の表面には明確な摩耗痕が現れた。また、摩耗痕の他、図５（ｂ）に示すように、試験片の表面には、大きさが約１０μｍの粒状物と、大きさが約２μｍの暗色の領域が存在していた。なお、粒状物は、トライボケミカル反応によってイオン液体を構成するカチオン（ＴＦＳＩ）から発生したフッ素と、試験片の素材であるＳＵＪ２とが反応した反応生成物と考えられる。また、暗色の領域は、フッ素による腐食によって生じた腐食痕と考えられる。

【0056】

一方、図５（ｃ）から判るように、実施例としての潤滑剤を使用した場合、試験片の表面に、摩擦痕や腐食痕がほとんど現れなかった。この結果から、上記実施形態で示した方法で生成された実施例の潤滑剤を使用することにより、ポリマーナノ粒子によって摺動面が保護され、摺動する部材の耐摩耗性を向上させることが可能であることが確認できた。

【0057】

図６は、摩擦摩耗試験後の試験片の表面粗さの評価結果を示す説明図である。図６（ａ）および図６（ｃ）は、それぞれ、比較例および実施例の潤滑剤を使用したときの、試験片表面の電子顕微鏡写真を示している。図６（ｂ）および図６（ｄ）は、図６（ａ）および図６（ｃ）のそれぞれに描かれた白線上における表面粗さの評価結果を示している。

【0058】

図６（ｂ）に示すように、比較例の潤滑剤を使用した場合、摩耗痕による振幅が約０．５μｍの高さの変動に加え、反応生成物と思われる１μｍを超える凸部や、腐食痕と思われる約２～４μｍの凹部が存在していることが判った。

【0059】

一方、図６（ｄ）に示すように、実施例の潤滑剤を使用した場合、摩耗痕による極めて小さい高さの変動が見られたものの、試験片の表面は、略平坦となっていることが判った。この結果からも、上記実施形態に示した方法で生成された実施例の潤滑剤を使用することにより、ポリマーナノ粒子によって摺動面が保護され、摺動する部材の耐摩耗性を向上させることが可能であることが確認できた。

【0060】

Ｂ３．異なる条件でのポリマー粒子の生成確認：
上述の通り、イオン液体中において、モノマーが光共重合され、ポリマー粒子が生成されることを確認したが、ポリマー粒子の原料となるモノマーの種類、光重合開始剤の種類、あるいは、照射光の波長等のポリマー粒子の生成条件を変更しても、イオン液体中においてポリマー粒子が生成されることを確認した。

【0061】

具体的には、上記モノマーＡおよびモノマーＢに加え、これらのモノマーとは異なるモノマーとして、次の構造式で表されるアクリル酸１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ヘプタデカフルオロデシル（1H,1H,2H,2H-Heptadecafluorodecyl acrylate：以下、「モノマーＣ」とも呼ぶ）を準備した。

【化5】

【0062】

次いで、次の表１に示す分量で５種類のモノマー混合液（モノマー混合液１～５）を調製した。なお、表１から判るように、モノマー混合液１～５において、光重合開始剤の分量は、モノマー混合液の全重量の約３．２３重量％とした。

【表1】

【0063】

このように調製したモノマー混合液１～５のそれぞれ０．１ｇを、２ｇの［ＤＥＭＥ］［ＴＦＳＩ］に滴下し、攪拌することにより、５種の含モノマーイオン液体を調製した。なお、５種の含モノマーイオン液体の調製は、それぞれ２つずつ行い、２群５種の含モノマーイオン液体を得た。

【0064】

２群の含モノマーイオン液体のうち、一方の群の含モノマーイオン液体には、波長が４７０ｎｍで強度が３Ｗの青色光を照射し、他方の群の含モノマーイオン液体には、波長が３６５ｎｍで強度が３Ｗの紫外光を照射した。また、青色光の照射時間は、１０分とし、紫外光の照射時間は５分とした。青色光あるいは紫外光の照射の後、上述の例と同様に、生成固形物を取り出し、洗浄後に生成固形物を光学顕微鏡で観察した

【0065】

観察の結果、いずれの試料においても、図３と同様に球状の白色粒子が確認できた。この結果から、モノマーの種類、光重合開始剤の種類、あるいは、照射光の波長を変えても、ポリマー粒子が生成されることが確認できた。また、ポリマー粒子の粒径は、照射光の照射時間を調整することにより、適宜設定可能である。従って、モノマーの種類、光重合開始剤の種類、あるいは、照射光の波長を種々変更しても、イオン液体中にポリマーナノ粒子が分散した潤滑剤を製造できることが判った。

【0066】

Ｃ．変形例：
本発明は上記実施形態および上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0067】

Ｃ１．変形例１：
上記実施形態および上記実施例では、ポリマー粒子の原料となる原料モノマーとして、２種のフッ素含有モノマーを使用しているが、２種のモノマーの一方がフッ素含有モノマーであれば良い。このようにしても、生成されるポリマー粒子はフッ素系のポリマーで構成されるので、ポリマー粒子の摩擦係数を低くすることができる。但し、生成されるポリマー粒子の摩擦係数をより低くすることができるので、原料モノマーとしては、２種のフッ素含有モノマーを使用するのが好ましい。

【0068】

さらに、２種のモノマーは、フッ素を含まないモノマーとしても良い。このようにしても、摺動面の間に入り込んだポリマーナノ粒子によって、摺動面間に隙間が生じ、摺動面の接触部の近傍で生じるトライボケミカル反応が抑制されるので、各摺動部材の摺動面に腐食等が発生することを抑制することができる。但し、この場合、生成されるポリマー粒子がフッ素系ではなくなるため、ポリマー粒子の摩擦係数の上昇により、摺動部材間の摩擦係数が上昇する可能性がある。

【0069】

Ｃ２．変形例２：
上記実施形態および上記実施例では、２種のモノマーの共重合によりポリマー粒子を生成しているが、ポリマー粒子は、単一のモノマーの重合により生成することも可能であり、３種以上のモノマーの共重合により生成することも可能である。但し、光重合がより容易となる点で、ポリマー粒子の生成は、２種以上のモノマーの共重合で行うのが好ましい。また、３種以上のモノマーを使用した場合、モノマー毎の反応性の違いにより共重合を良好に行うことが難しくなるので、ポリマー粒子の生成は、２種のモノマーの共重合により行うのが好ましい。

【0070】

Ｃ３．変形例３：
上記実施形態および上記実施例では、粒径がナノサイズのポリマーナノ粒子を潤滑剤２２に分散させているが、潤滑剤に分散させるポリマー粒子の粒径は、必ずしもナノサイズである必要はない。但し、ポリマー粒子の粒径は、潤滑剤中においてポリマー粒子が安定して分散されるように設定される。なお、ポリマー粒子が安定して分散されているか否かは、潤滑剤を静置してから、実際の使用状況に基づいて決定された静置時間（例えば、１週間や１ヶ月）が経過した際に、ポリマー粒子が沈殿しているか否かで判断することができる。

【符号の説明】

【0071】

１０…モノマー混合液
２０…イオン液体
２１…含モノマーイオン液体
２２…潤滑剤
ＡＭＳ…原子
ＢＬＬ…ボール
ＦＮＧ…官能基部
ＩＩＧ…イオン
ＩＬａ，ＩＬｂ…イオン液体
ＬＣＳ…長鎖部
ＰＴＤ，ＰＴＳ…粒子
ＳＦＴ…界面活性剤
ＴＧＴ…ターゲット
ＴＰＣ…試験片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】