JPH0873876A - エステル系潤滑油 - Google Patents

エステル系潤滑油

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JPH0873876A
JPH0873876A JP21288094A JP21288094A JPH0873876A JP H0873876 A JPH0873876 A JP H0873876A JP 21288094 A JP21288094 A JP 21288094A JP 21288094 A JP21288094 A JP 21288094A JP H0873876 A JPH0873876 A JP H0873876A
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JP
Japan
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fatty acid
ester
alkyl group
lubricating oil
mixture
Prior art date
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JP21288094A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Shiokawa
善弘 塩川
Shunichi Matsumoto
春一 松本
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】耐加水分解性、熱安定性の優れたポリオールエ
ステル系の潤滑油を提供する 【構成】カルボニル基のα位炭素が二級または三級に分
岐し、該カルボニル基のα位炭素に付いているアルキル
基が直鎖の脂肪酸残基を複数個有するエステル化合物の
脂肪酸異性体混合物を基油とする潤滑油。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエステル系潤滑油に関
し、詳しくは特に冷凍機油として好適に用いられる耐加
水分解性ならびに熱安定性に優れたエステル系潤滑油に
関する。
【0002】
【従来の技術】冷凍機に使用される冷媒フロンには、塩
素を含有するクロロフルオロアルカン類、ハイドロクロ
ロフルオロアルカン類が広く使用されてきている。しか
し、近年フロンに含まれる塩素が成層圏のオゾン層を破
壊するとして世界的にフロンの使用規制が厳しくなりつ
つある。そのため新規冷媒として塩素を含有しないハイ
ドロフルオロアルカン類の使用が有力になってきてい
る。
【0003】一方、これまで使用されてきた鉱油系なら
びにアルキルベンゼン系の冷凍機油は、上記の新規冷媒
との相溶性が悪いため使用できない。そこで代替冷凍機
油として新規冷媒との相溶性が良好なポリオールエステ
ル系の冷凍機油が検討されており、耐加水分解性、熱安
定性の優れている代替冷凍機油として、特開平4−31
4793号、特開平5−1291号、特開平5−177
87号、特開平5−17789号および特開平5−20
9171号などに、カルボニル基のα位炭素が二級また
は三級に分岐したカルボン酸およびその酸誘導体より得
られるエステルを用いた冷凍機油が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の如きポリオール
エステル系の冷凍機油は新規冷媒のハイドロフルオロア
ルカン類との相溶性が良好であるが、エステル類は水分
の存在により加水分解を起こすので、更に耐加水分解性
の良いエステルの開発が急がれている。また熱安定性に
おいても、更に改善が要請されている。本発明の目的は
特に冷凍機に適した耐加水分解性および熱安定性の優れ
たポリオールエステル系の潤滑油を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明者等は上記の如き課
題を有するポリオールエステル系の潤滑油について鋭意
検討した結果、オレフィン、一酸化炭素、フッ化水素か
ら分岐脂肪酸フロライドを合成し、該分岐脂肪酸フロラ
イドと多価アルコールを反応させて得られるポリオール
エステル系潤滑油、すなわちカルボニル基のα位炭素が
二級または三級に分岐し、このカルボニル基のα位炭素
に付いている各アルキル基が全て直鎖であるエステル基
を、複数個有するエステル化合物の異性体混合物が、極
めて優れた耐加水分解性と熱安定性を有することを見出
し本発明に到達した。なお上記の従来技術の引用文献に
おいて、カルボニル基のα位炭素が二級または三級に分
岐したカルボン酸およびその酸誘導体より得られるエス
テルが記載されているが、例えば2-エチル-2,3,3- トリ
メチルブタン酸や2,2,4,4-テトラメチルペンタン酸 (特
開平5−1291号、特開平5−209171号) のよ
うに、実際に用いられているのはカルボニル基のα位炭
素に付いているアルキル基には分岐したアルキル基が含
まれているものが多く、また本願の脂肪酸異性体混合物
とは異なるものである。
【0006】即ち本発明は、一般式(I)で示される分
岐脂肪酸残基を複数個有するエステル化合物の脂肪酸異
性体混合物を基油とすることを特徴とするエステル系潤
滑油である。
【化2】 (R1 は炭素原子数1〜10の直鎖アルキル基、R2
炭素原子数1〜20の直鎖アルキル基、R3 は水素また
は炭素原子数1〜10の直鎖アルキル基)。
【0007】上記の如く本発明の潤滑油は、オレフィ
ン、一酸化炭素、フッ化水素から分岐脂肪酸フロライド
を合成し、該分岐脂肪酸フロライドと多価アルコールを
反応させて得られる。その反応式は次のように表され
る。
【化3】 なお上記の反応式におけるR01、R02、R03は、R1
2 、R3 に対応するアルキル基または水素基である
が、カルボニル化工程で異性化反応も起こるので両者は
必ずしも一致しない。Rはn価のアルコールの炭化水素
残基または含酸素炭化水素残基、nは2以上の整数であ
る。
【0008】一般式(I)においてR1 は炭素原子数1
〜10のアルキル基、R2 は炭素原子数1〜20のアル
キル基、R3 は水素または炭素原子数1〜10のアルキ
ル基であり、好ましくはR1 は炭素原子数1〜3のアル
キル基、R2 は炭素原子数2〜8のアルキル基、R3
水素または炭素原子数1〜3のアルキル基である。上記
のカルボニル化工程において原料に用いるオレフィンと
しては、ブチレン、ペンテン、ヘキセン、オクテン等が
挙げられる。たとえばヘキセンを原料に用いる場合に
は、2,2-ジメチルペンタン酸、2-エチル-2- メチルブタ
ン酸、2-エチルペンタン酸、2-メチルヘキサン酸の4種
の異性体の脂肪酸フロライドが得られ、これとアルコー
ルとを反応させることにより、対応するエステル化合物
の脂肪酸異性体混合物が得られる。
【0009】またエステル化工程において用いられるア
ルコールとしては、ネオペンチルグリコール、トリメチ
ロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリス
リトール、ジトリメチロールエタン、ジトリメチロール
プロパン、ジペンタエリスリトール等のヒンダードアル
コールあるいはエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、グリセロール等の多価アルコール等が挙げられ
る。アルコールの供給量は、オレフィン1モル当り2モ
ル当量以下(アルコールのOH基のモル数基準)であ
り、好ましくは0.7〜1.5モルである。アルコール
の使用量が多すぎる場合には、エステルの水酸基価が高
くなり加水分解を受け易くなるので好ましくない。
【0010】カルボニル化工程において得られる分岐脂
肪酸フロライドはオレフィン、一酸化炭素、フッ化水素
より合成されるが、フッ化水素の酸触媒効果によってカ
ルボニル基のα位炭素は二級または三級に分岐し、多種
の脂肪酸異性体からなる脂肪酸フロライドの混合物とな
る。更に該分岐脂肪酸フロライドと多価アルコールを反
応させることによりエステルが得られるが、本発明にお
いては特にカルボニル基のα位炭素に付いているアルキ
ル基は全て直鎖であることと、上記の如く多種脂肪酸異
性体の脂肪酸フロライド混合物とアルコールが反応して
多種脂肪酸異性体エステル化合物の混合物が得られるこ
とから、耐加水分解性ならびに熱安定性に極めて優れた
エステルが得られる。
【0011】上記反応により得られるエステル化合物の
混合物(以下、単にエステルとも言う)は、エステル化
反応後アルカリ洗浄、蒸留精製、吸着処理、水素化処理
などの一般的な方法により精製することができる。なお
本発明のエステル系潤滑油を冷凍機として用いる場合に
は、従来冷凍機に使用されている酸化防止剤、摩耗防止
剤、エポキシ化合物等の添加剤を該エステル化合物の混
合物に必要に応じ添加することができる。また本発明に
よるエステル系潤滑油は、上記のカルボニル化工程にお
ける反応条件により動粘度を調整することができ、また
得られた数種の異性体混合物を混合することにより要求
される動粘度に調整することもできる。
【0012】本発明によりオレフィンを原料に用いて上
記の如き方法でエステルを製造した場合に、耐加水分解
性ならびに熱安定性に極めて優れたエステル混合物が得
られる。すなわちエステルに1級脂肪酸の酸残基が含有
されていたり、カルボニル基のα位炭素に分岐アルキル
基が付いている場合には、耐加水分解性ならびに熱安定
性に悪影響を及ぼして性能が低下し易い。またエステル
化合物の多種脂肪酸異性体混合物は各異性体混合物が相
互に関連して優れた耐加水分解性と熱安定性が得られる
ものと見られる。
【0013】
【実施例】次に実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし本発明は、これらの実施例により限定される
ものではない。次の方法により各実施例および比較例に
おいて得られたエテスルの耐加水分解試験を行い、結果
を表1に示す。表1において、試験前酸価は製造直後の
エテスルの酸価、試験後酸価は14日間加熱後の該エテ
スルの酸価である。なお耐加水分解試験法においては1
75℃で長期間の加熱が行われているので、この結果は
熱安定性をも示すものである。
【0014】(耐加水分解試験法)ガラス製試験管に試
料のエステルと、触媒として鉄、銅、アルミニウムを入
れ、水分を1000ppmに調整した潤滑油10g、冷
媒(R−134а、ダイキン工業製)2gを注入後密閉
し、密封ガラス管を175℃、14日間加熱後の酸価を
測定する。
【0015】実施例1 ナックドライブ式攪拌機と上部に3個の入口ノズル、底
部に1個の出口ノズルを備え、ジャケットにより内部温
度を制御できるステンレス製オートクレーブを用いてエ
ステルの製造を行った。まずオートクレーブの内部を一
酸化炭素で置換した後、フッ化水素を導入し温度−20
℃に冷却し、一酸化炭素で20 kg/cm2 まで加圧した。
反応温度を−20℃に調節し且つ反応圧力を20 kg/cm
2 に保持するように一酸化炭素を供給しながら、1−オ
クテンをオートクレーブの気相部より供給し脂肪酸フロ
ライドの合成を行った。1−オクテン供給終了後、一酸
化炭素の吸収が見られなくなるまで約20分間攪拌を継
続した。オートクレーブ内の温度を−10℃とし圧力を
常圧まで落圧した後、反応で吸収された一酸化炭素と等
モル量(水酸基のモル数基準)のネオペンチルグリコー
ルをオートクレーブへ供給して2時間反応させた。反応
液を氷水へ抜液しアルカリ洗浄後オイル層と水層を分離
した。オイル層を蒸留精製しジエステルを取得した。こ
れをガスクロマトグラフ−質量分析計(GC−MS)で
分析した結果、6種の脂肪酸異性体のジエステルの混合
物であることが確認された。
【0016】実施例2 脂肪酸フロライドの合成温度を−5℃に、ネオペンチル
グリコールの代わりにトリメチロールプロパンを用いた
以外は実施例1と同様の方法でエステルの合成を行いト
リエステルを取得した。これをGC−MSで分析した結
果、6種の脂肪酸異性体のトリエステルの混合物である
ことが確認された。
【0017】実施例3 トリメチロールプロパンの代わりにペンタエリスリトー
ルを用いた以外は、実施例2と同様の方法でエステルの
合成を行い、テトラエステルを取得した。これをGC−
MSで分析した結果、6種の脂肪酸異性体のテトラエス
テルの混合物であることが確認された。
【0018】実施例4 実施例1において1−オクテンの代わりに1−ヘキセン
を、ネオペンチルグリコールの代わりにトリメチロール
プロパンを用いた以外は同様の方法でエステルの合成を
行い、トリエステルを取得した。GC−MSで分析した
結果、4種の脂肪酸異性体のトリエステルの混合物であ
ることが確認された。
【0019】実施例5 実施例4において1−ヘキセンの代わりに1−ブテンを
用いた以外は同様の方法でエステルの合成を行い、トリ
エステルを取得した。GC−MSで分析した結果、2種
の脂肪酸異性体のトリエステルの混合物であることが確
認された。
【0020】比較例1 攪拌機、窒素ガス吹き込み管、温度計、冷却器を備えた
4ツ口フラスコに2−エチルヘキサン酸とネオペンチル
グリコールをモル比で等量(ネオペンチルグリコールは
水酸基のモル数基準)になる割合で仕込み、窒素気流下
230℃で8時間生成する水を系外へ留去しながらエス
テル化反応を行った。引き続き減圧(2〜3torr)にし
て同温度で2時間反応させジエステルを取得した。この
エステルはα炭素に直鎖アルキル基を持った分岐脂肪酸
残基により構成されるジエステルであるが、脂肪酸の異
性体を含む混合物ではない。
【0021】比較例2 比較例1と同様の4ツ口フラスコに 2,2−ジメチルブタ
ン酸、 2,2−ジメチルペンタン酸、 3,5,5−トリメチル
ヘキサン酸を2:2:1のモル比で、トリメチロールプ
ロパンを水酸基とカルボキシル基のモル比で1.0:
1.5となるように仕込み、またP−トルエンスルホン
酸をエステル化触媒として脂肪酸とトリメチロールプロ
パンの重量に対し0.3%になるように加え、200℃
で20時間反応させた。反応液をアルカリ洗浄し、90
℃、20torrで2時間脱水後トリエステルを得た。この
エステルは分岐アルキル基脂肪酸残基により構成される
トリエステルであり、脂肪酸の異性体を含む混合物では
ない。
【0022】比較例3 攪拌機、温度計、冷却管、滴下ロートを備えた4ツ口フ
ラスコに 2,2−ジメチルブタン酸を入れ、三塩化リンを
2,2−ジメチルブタン酸の1.35倍モル量となるよう
に40℃、1時間かけて滴下ロートより均等に滴下した
後、40℃で3時間反応させた。反応生成物を1時間静
置後上層を分離し、蒸留により脂肪酸クロライドを得
た。上記と同じ4ツ口フラスコへ得られた脂肪酸クロラ
イドを仕込み、脂肪酸クロライドに対し水酸基ベースで
0.77倍モル量のトリメチロールプロパンを70℃で
1時間にわたって滴下し、同温度で3時間反応させた。
反応後アルカリ洗浄し90℃、20torrで脱水してトリ
エステルを得た。このエステルはα炭素に直鎖アルキル
基を持った分岐脂肪酸残基により構成されるトリエステ
ルであるが、脂肪酸の異性体を含む混合物ではない。
【0023】
【表1】 試験前酸価 試験後酸価 実施例1 0.01 0.01 実施例2 0.01 0.01 実施例3 0.01 0.01 実施例4 0.01 0.01 実施例5 0.01 0.01 比較例1 0.01 0.03 比較例2 0.01 0.17 比較例3 0.01 0.08
【0024】
【発明の効果】本発明の潤滑油は実施例より明らかなよ
うに、高温での長期間テストにおいても酸価上昇が見ら
れず、極めて優れた耐加水分解性と熱安定性を有してい
る。また従来のエステル系潤滑油は各種の有機カルボン
酸とアルコールのエステル化反応によって得られ、高温
下で長時間の反応が必要であるが、本発明の潤滑油は、
オレフィン、一酸化炭素、フッ化水素およびアルコール
との反応により低温下で短時間に得られるので、工業的
に極めて有利に得ることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年12月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】上記の如く本発明の潤滑油は、オレフィ
ン、一酸化炭素、フッ化水素から分岐脂肪酸フロライド
を合成し、該分岐脂肪酸フロライドと多価アルコールを
反応させて得られる。その反応式は次のように表され
る。
【化3】 なお上記の反応式におけるR01、R02、R03は、R1
2 、R3 に対応するアルキル基または水素基である
が、カルボニル化工程で異性化反応も起こるので両者は
必ずしも一致しない。Rはn価のアルコールの炭化水素
残基または含酸素炭化水素残基、nは2以上の整数であ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I)で示される分岐脂肪酸残基
    を複数個有するエステル化合物の脂肪酸異性体混合物を
    基油とすることを特徴とするエステル系潤滑油、 【化1】 (R1 は炭素原子数1〜10の直鎖アルキル基、R2
    炭素原子数1〜20の直鎖アルキル基、R3 は水素また
    は炭素原子数1〜10の直鎖アルキル基)。
  2. 【請求項2】 オレフィン、一酸化炭素、フッ化水素よ
    り合成される分岐脂肪酸フロライドの脂肪酸異性体混合
    物と多価アルコールを反応させて得られる請求項1記載
    のエステル系潤滑油。
JP21288094A 1994-09-06 1994-09-06 エステル系潤滑油 Pending JPH0873876A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0730020A3 (en) * 1995-03-01 1997-04-02 Mitsubishi Gas Chemical Co Lubricants based on polyol esters and process for their production
WO1997021782A1 (de) * 1995-12-11 1997-06-19 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Nichttoxische wärmeträgeröle
EP0801129A3 (en) * 1996-04-09 1997-12-29 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Polyol ester based-lubricant

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WO1997021782A1 (de) * 1995-12-11 1997-06-19 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Nichttoxische wärmeträgeröle
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