導電性潤滑脂組合物的製作方法

2023-06-18 18:16:41 1

專利名稱：導電性潤滑脂組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有高導電性和滑動構件的磨損抑制作用的導電性潤滑脂組合物。
背景技術：
利用數字式PPC、彩色PPC等靜電轉印複印機的印刷方法首先從在感光鼓上形成靜電潛像，使調色劑附著，通過轉印電極帶電而將形成在感光鼓上的可視圖像轉印到印刷紙上開始。接著，從感光鼓上脫離的印刷紙被送至定影部輥，通過加熱以及加壓將調色劑定影於紙面。在這樣的印刷過程中，因印刷紙經過而在例如定影部輥產生靜電。作為將該靜電釋放到外部的機構，一般設置有將輥軸端接地(earth)而進行放電的機構。但是，如果像這樣在輥軸端設置靜電的放電機構，則零件數増加，所以一直以來都通過採用使輥軸承本身具備導電性的所謂通電軸承來實現零件數的削減。通電軸承已知在軸承內部封入了導電性潤滑脂的通電軸承或者在該軸承上安裝了通電密封或通電構件的通電軸承。其中，封入了導電性潤滑脂的軸承不必使用特殊的構成零件和材料，也於成本有利，所以多用於要求 釋放靜電的軸承部位。另ー方面，因為上述靜電轉印複印機的定影部是將帶電並附著於印刷紙的調色劑在超過100°C的高溫下進行加壓，使其定影於印刷紙，所以定影部輥的支承軸承在高溫下運轉。特別是在該定影部輥中，加熱輥(heat roll)也是在中空軸的內部配設加熱器而從內部進行加熱的結構，對其進行旋轉支承的軸承的溫度有時達到200°C以上的高溫。因此，這樣的支承定影部輥的軸承不僅要具備具有導電性而釋放靜電的功能，而且要求高溫下運轉的長潤滑壽命。目前，要求放電功能的導電性潤滑脂一般使用添加了炭黑、石墨等導電性賦予物質的潤滑脂(專利文獻I)。但是，使用現有的導電性賦予物質的情況下，觀察到導電性隨時間劣化的傾向。為了解決該問題，作為導電性賦予物質，採用直徑O. 7 30nm、長度O. 5 30 μ m的碳納米管，由此能夠提供比現有產品穩定的導電性(專利文獻2)。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特公昭63 — 24038號公報專利文獻2 日本專利第4178806號公報

發明內容
但是，在專利文獻2中，作為基礎油使用具有特定結構的氟油，在使用具有上述特性的碳納米管的情況下，摩擦特性不充分。因此，本發明所要解決的課題是提供因良好的導電性而能夠釋放靜電、並且具有良好的摩擦特性的潤滑脂組合物。本發明人反覆深入研究，結果著眼於碳納米管的直徑及配合率與潤滑脂組合物的摩擦特性的關係，通過使用全氟聚醚作為基礎油、以及、使用碳納米管作為導電性賦予物質，將上述碳納米管的直徑為40 200nm的上述碳納米管在潤滑脂整體中配合O. I 20重量％，從而成功創製出了因良好的導電性而能夠釋放靜電、並且具有良好的摩擦特性的潤滑脂組合物，完成了本發明。S卩，本發明涉及以下的(I) (5)。(I) 一種導電性潤滑脂組合物，其特徵在於，含有全氟聚醚作為基礎油，以及含有碳納米管作為導電性賦予劑，上述碳納米管的直徑為40 200nm，並且上述碳納米管在潤滑脂整體中配合O. I 20重量％。(2)如(I)所述的導電性潤滑脂組合物，其特徵在於，上述碳納米管的直徑為70 120nm,並且上述碳納米管在潤滑脂整體中配合O. I 20重量％。(3)如(I)或(2)所述的導電性潤滑脂組合物，其特徵在幹，上述全氟聚醚具有[CF (CF3) CF2O]結構單元，並且上述碳納米管在潤滑脂整體中配合I 10重量％。(4)如(I) (3)中的任一項所述的導電性潤滑脂組合物，其特徵在於，上述碳納米管在潤滑脂整體中配合3 10重量％。(5)如(I) (4)中的任一項所述的導電性潤滑脂組合物，其特徵在於，上述導電性潤滑脂組合物被用於金屬滑動部。本發明的導電性潤滑脂組合物顯示良好的導電性，並且具有良好的摩擦特性，所以能夠用作滾動軸承、滑動軸承等的潤滑剤。特別是能夠優選用於靜電轉印複印機的感光鼓和定影輥的旋轉軸承。
具體實施例方式以下，結合實施方式詳細說明本發明。(關於導電性潤滑脂組合物)本發明的導電性潤滑脂組合物作為基礎油使用全氟聚醚(以下記作PFPE)，作為導電性賦予物質，使用碳納米管。根據需要，配合增稠劑、各種添加剤。(關於PFPE )作為基礎油使用的PFPE的耐熱性優異。作為PFPE，具體使用通式⑴ (IV)這樣的物質。應予說明，Rf是全氟甲基、全氟こ基等碳原子數為I 5的全氟低級烷基。(I) Rf O [CF (CF3) CF2O]此處，Rf與上述定義相同，i = 2 200。通過將六氟丙烯光氧化聚合生成的前體完全氟化而製得，或者通過在氟化銫催化劑下使六氟丙烯陰離子聚合，用氟氣處理得到的具有末端CF (CF3) COF基的醯基氟化合物而製得。(II) RfO [CF (CF3) CF2O] x (CF2O)mRf此處,Rf與上述定義相同，按I + m = 3 200、I m = 10 :90無規則地鍵合,它是通過將六氟丙烯光氧化聚合生成的前體完全氟化而製得的。(III) RfO (CF2CF2O) j (CF2O) kRf此處，Rf與上述定義相同，按j + k = 3 200、j k = 10 :90 90 :10無規則地
鍵合，它是將四氟こ烯光氧化聚合生成的前體完全氟化而製得的。(IV)F (CF2CF2CF2O)2^100CF2CF3它是在氟化銫催化劑的存在下使2，2，3，3 —四氟氧雜環丁烷進行陰離子聚合，將得到的含氟聚醚(CF2CF2CF2O)n* 160 300°C的紫外線照射下進行氟氣處理而製得的。PFPE優選具有[CF (CF3) CF2O]結構單元的PFPE。具有[CF (CF3) CF2O]結構單元的PFPE與直鏈結構的PFPE相比，在與碳納米管組合時能夠進ー步低摩擦化這一方面是優異的。例如為通式(I) (II)。另外，從性能價格比方面考慮，也優選通式(I) (II)。本發明的PFPE可以單獨或者混合使用。用作潤滑油時，優選40°C時的動粘度(基於JIS K2283進行測定)約為5 2000mm2/s。更優選動粘度為100 800mm2/s。動粘度在5mm2/s以下的PFPE的蒸發量大，不滿足作為耐熱用潤滑脂標準的JIS滾動軸承用潤滑脂3種所規定的蒸發量(I. 5%以下)的條件。另外，動粘度在2000mm2/s以上的PFPE的流點(JIS K-2283)變高，對於通常的方法，在低溫起動時軸承不旋轉。所以，為了能使用該潤滑 脂必須進行加熱，不適合用作一般的潤滑脂。本發明的導電性潤滑脂組合物中的PFPE的配合率為50 99. 9重量％，優選為80 99. 9重量％。不足50重量％時，組合物變硬，欠缺流動性，所以變得無法獲得充分的潤滑性。另外，超過99. 9重量％時，難以成為半固體狀，油分離變多，難以保持穩定的導電性。(關於碳納米管)碳納米管是將石墨烯這樣的碳六角網面捲成具有納米等級直徑的圓筒而得的中空狀管。由一片石墨烯形成的碳納米管分類為單層碳納米管，將多片石墨烯捲成的直徑不同的筒製成套管狀結構而得的碳納米管分類為多層碳納米管。本發明的碳納米管的直徑優選為40 200nm，進ー步優選為70 120nm。直徑不足40nm時，容易進入滑動面，所以難以被排除，妨礙油膜形成。另外，直徑大於200nm吋，難以進入滑動面，所以不適合用作固體潤滑剤。應予說明，碳納米管的直徑是在利用SEM放大為I萬 6萬倍的電子顯微鏡照片上進行計測，算出算木平均值而求得的。本發明的碳納米管的纖維長度優選為5 15 μ m。本發明的碳納米管可以作為市售品而得到。例如為昭和電エ社制的、通過氣相生長法合成的VGCF (直徑150nm、纖維長度8 μ m)、VGCF 一 S (直徑80nm、纖維長度10 μ m)、NAN0AM0R社制的直徑40 60nm、纖維長度5 15 μ m的碳納米管。在本發明的導電性潤滑脂組合物中，為了提供良好的導電性、油分離特性，進而確保適度的稠度，碳納米管的配合率為O. I 20重量％，優選為I 10重量％，更優選為3 10重量％。不足0.1重量％時，無法得到充分的導電性、油分離特性。另外，超過20重量％吋，組合物變得過硬而無法發揮適合用途的特性。(關於增稠劑)本發明的導電性潤滑脂組合物可以根據需要配合增稠劑。作為增稠劑，可以舉出鋰皂、鈉皂、鉀皂、鈣皂、鋁皂、鋇皂之類金屬皂或金屬複合皂，脂肪族、脂環狀或芳香族的ニ脲、三脲、四脲、聚脲等脲系化合物，膨潤土、ニ氧化矽、有機顔料、聚こ烯、聚丙烯、聚醯胺等非氟系增稠劑和聚四氟こ烯樹脂粉末、四氟こ烯-六氟丙烯共聚物(FEP )粉末、全氟烷撐樹脂粉末等氟系增稠劑。在非氟系增稠劑中，從耐熱性、潤滑性方面考慮，優選ニ脲、三脲、四脲、ニ氧化矽
坐寸ο在氟系增稠劑中，優選聚四氟こ烯。聚四氟こ烯使用如下得到的物質通過四氟こ烯的乳液聚合、懸浮聚合、溶液聚合等方法製造數均分子量Mn約為1000 1000000左右的聚四氟こ烯，利用熱分解、電子射線照射分解、Y射線照射、物理粉碎等方法對其進行處理，使數均分子量Mn約為1000 500000左右。應予說明，分子量的控制也可以在共聚反應時使用鏈轉移劑來進行。得到的粉末狀聚四氟こ烯一般具有約500 μ m以下的平均一次粒徑。對於本目的所使用的粒徑，使用具有Iym以下的平均一次粒徑的粉末狀聚四氟こ烯。如果使用一次粒徑在Iym以上的粉末狀聚四氟こ烯，則招致高溫時的油分離惡化，無法充分期待耐飛散·洩漏性的提高、長壽命、穩定的導電特性。增稠劑的配合率為導電性潤滑脂組合物整體的O 20重量％，優選為O 7重量％。過剩地添加增稠劑時，有油分離和導電性惡化的傾向。(關於各種添加剤)本發明的導電性潤滑脂組合物可以根據需要進ー步配合抗氧化劑、防鏽劑、防腐蝕劑、極壓添加剤、油性劑、固體潤滑劑、導電性提高劑等添加剤。 作為抗氧化劑，例如可以舉出2，6 —二叔丁基一 4 一甲基苯酚、4，4' 一亞甲基雙(2，6-ニ叔丁基苯酚)等酚系抗氧化劑、烷基ニ苯基胺、三苯基胺、苯基-α-萘基胺、吩噻嗪、烷基化苯基-α-萘基胺、烷基化吩噻嗪等胺系抗氧化劑，進而可以舉出磷酸系抗氧化齊U、硫系抗氧化劑等。作為防鏽劑，例如可以舉出脂肪酸、脂肪酸胺、烷基磺酸金屬鹽、烷基磺酸胺鹽、氧化石蠟、聚氧こ烯烷基醚等。作為防腐蝕劑，例如可以舉出苯並三唑、苯並咪唑、噻ニ唑等。作為極壓添加剤，例如可以舉出磷酸酯、亞磷酸酷、磷酸酯胺鹽等磷系化合物，硫化物類、ニ硫化物類等硫化合物，ニ烷基ニ硫代磷酸金屬鹽、ニ烷基ニ硫代氨基甲酸金屬鹽等硫系金屬鹽，氯化石蠟、氯化聯苯等含氯化合物等。作為油性劑，例如可以舉出脂肪酸或其酷、高級醇、多元醇或其酷、脂肪族酷、脂肪族胺、脂肪酸單甘油酷、褐煤蠟、醯胺系蠟等。作為固體潤滑劑，例如可以舉出ニ硫化鑰、炭黑、石墨、氮化硼、氮化矽烷、三聚氰胺氰脲酸酯等。DBP吸油量(通過鄰苯ニ甲酸ニ丁基酯吸油試驗法測定)優選為150ml/100g以下。如果使用DBP吸油量在150ml/100g以上的固體潤滑劑，則導致潤滑脂組合物變硬，無法得到良好的油分離性。(導電性潤滑脂組合物的製造方法)本發明的導電性潤滑脂組合物通過在作為基礎油的PFPE中配合規定量的碳納米管、增稠劑以及添加剤，用三輥磨或高壓均化器充分混煉而得到。作為用於混煉的三輥磨，一般使用油壓式的三輥磨。實施例以下說明本發明的實施例。(實施例I 4、比較例I 4)在PFPE (40 V動粘度400mm2/s )中添加導電性賦予劑，用三輥磨混煉2次進行調製。三棍磨的油壓為IMPa,第I個通道(pass)的入口以及出ロ為20 μ m,第2個通道的入ロ以及出口為100 μ m，第3個通道的入口以及出口為20 μ m。按表I的配合率調製上述PFPE、導電性賦予劑，得到各潤滑脂組合物。作為PFPE，具體使用結構式(I)、(III)、(IV)。結構式(I)CF3CF2CF2O [CF (CF3) CF2O] ,,CF2CF340°C 動粘度400mm2/s結構式(III)RfO (CF2CF2O)j (CF2O)kRf40°C 動粘度310mm2/s結構式(IV)F (CF2CF2CF2O)nCF2CF3
40°C 動粘度200mm2/s按以下各種試驗方法評價該潤滑脂組合物的性質。基於JIS K2220，儘可能不拌合地將試樣從容器取出到規定的混合器中，於25°C測定稠度(潤滑脂的硬度)。試驗機器SRV試驗機頻率50Hz載荷50N滑動距離I謹溫度室溫時間30分鐘(正常完成時)〈體積電阻率〉體積電阻率的測定可以在(plOcm的2個電極間夾持厚度Imm的潤滑脂組合物，由30分鐘後的電阻值、試樣厚度和電極面積用Pv = RvXS/t(p V :體積電阻率(Ω -cm)、Rv 電阻值(Q)、S :電極面積(cm2)、t =試樣厚度(cm))的式子進行計算。測定使用絕緣電阻計 3224(HIOKI)。測定結果示於表I。CB是指炭黑的簡稱。另外，摩擦係數超過O. 35吋，轉矩大，試驗在中途中斷，所以比較例I 3的摩擦係數表示為> O. 35。表I
實施例I 實施例2 實施例3 實施鐧4 實施例5 實施例β Λ較倒I 出較例2 Ns較倒3 慮較例4PFFE法結構式(I)配合率(> 90 97959597 992 7781
結籍式(Hi}95
結構式(IV) ___&Β_
導電性賦予粥種類碳納米管碳納米管CB
合率10 [ 3 T 5 ] 5 Γ 5 Γ 53 [ °-8 23 1S
直徑(TUB) 150 80 805080 80 3015 350 66
長度 <!im) —B — 10 —10 —_ 5-15 _ IQ —10__5-15 _ 3 數·!00 —■—
不混合稠度197 197 157 230 1 52 148 230 223 219 219
摩擦係數__0.19 —0.22 _ 0.20 0.28 0.33 0.30 >0.35 >0.35 >0.35 0.2
摩擦痕直徑(bid) 0.41 0.39 0.35 0,50 0.56 0.54--0.61
體積電 Pt 率(IflifCVcB)__0,70__045 0.37 0.40 0,59 0.48 0.31 QM 1.85 1.18由表I可知，包含直徑小於40nm或大於200nm的碳納米管的潤滑脂組合物(比較例I 3)的摩擦係數高，摩擦特性差。另外，可知作為導電性賦予劑包含炭黑的潤滑脂組合物(比較例4)的體積電阻率顯示I. 18Χ104Ω ·_的高值，導電性差。另ー方面，可知包含直徑為40 200nm的碳納米管的潤滑脂組合物(實施例I 6)的摩擦係數顯示為O. 19 O. 33，具有良好的摩擦特性。特別是可知作為PFPE油使用結構式(I)的實施例I 4的摩擦係數低，摩擦特性更優異。進而可知實施例I 6的潤滑脂組合物還顯示良好的導電性，所以是兼具摩擦特性和導電性的非常優異的潤滑脂組合物。產業上的可利用性本發明的導電性潤滑脂組合物可用於要求耐熱性、潤滑性、耐久壽命的潤滑用途。例如汽車中，能夠用於電動散熱扇馬達、風扇偶合器、電子控制EGR、電子控制節流閥、交流發電機、空轉輪、電動制動器、輪轂單元、水泵、自動窗、刮水器、電動動カ轉向裝置等的要求耐熱性、耐載荷性、抗剪切穩定性的滾動軸承、滑動軸承或齒輪部分。另外，可用於自動變速機用控制開關、槓桿控制開關·按鈕開關等的要求耐熱性、抗剪切穩定性、耐磨性的觸點部分、同樣地汽車用途的粘液偶合器的X形環部分、排氣制動的O形環等的要求耐熱性、抗剪切穩定性的橡膠密封部分。在樹脂製造裝置中，可用於膜拉幅機、膜層壓裝置、班伯裡式混煉機的要求耐熱 性·耐載荷性的滾動軸承、滑動軸承、栓銷、油封、齒輪等，在製紙裝置中可用於製造兩面波紋紙板機的要求耐熱性、耐載荷性的滾動軸承、滑動軸承、栓銷、油封、齒輪等。在木材加工裝置中，可以用於連續壓光定型機(contipress)等的要求耐熱性、耐載荷性的滾動軸承、滑動軸承、栓銷、油封、齒輪等。在食品用機械中，可用於麵包機、烤箱等的直線導軌、要求耐熱性、耐磨性的滾動軸承等。除此之外，可用於半導體製造裝置、液晶製造裝置、電子顯微鏡等的真空泵中的滾動軸承、齒輪等·功率控制裝置的斷路器的滾動軸承、汽車的前大燈、座椅、ABS、門鎖、門鉸鏈折頁·離合器式增カ機構、雙瓣飛輪、車窗調節器、球鉸、離合器式增カ機構等的滾動軸承、滑動軸承、齒輪、搖動部等、個人電腦的冷卻風扇、除塵器、洗衣機等的滾動軸承、滑動軸承、油封等家電·信息機器、工作機器的主軸、或、副馬達等的滾動軸承、滑動軸承等、手機、個人電腦的鉸鏈折頁搖動部等。
權利要求
1.一種導電性潤滑脂組合物，其特徵在於，作為基礎油包含全氟聚醚，以及作為導電性賦予劑包含碳納米管，所述碳納米管的直徑為40 200nm，並且所述碳納米管在潤滑脂整體中配合O. I 20重量％。
2.如權利要求I所述的導電性潤滑脂組合物，其特徵在於，所述碳納米管的直徑為70 120nm，並且所述碳納米管在潤滑脂整體中配合O. I 20重量％。
3.如權利要求I或2所述的導電性潤滑脂組合物，其特徵在於，所述全氟聚醚具有CF(CF3) CF2O結構單元，並且所述碳納米管在潤滑脂整體中配合I 10重量％。
4.如權利要求I 3中的任一項所述的導電性潤滑脂組合物，其特徵在於，所述碳納米管在潤滑脂整體中配合3 10重量％。
5.如權利要求I 4中的任一項所述的導電性潤滑脂組合物，其特徵在幹，該導電性潤滑脂組合物被用於金屬滑動部。
全文摘要
本發明涉及一種導電性潤滑脂組合物。本發明提供顯示良好的導電性並且具有良好的摩擦特性的潤滑脂組合物。一種導電性潤滑脂組合物，其特徵在於，作為基礎油包含全氟聚醚，以及作為導電性賦予劑包含碳納米管，上述碳納米管的直徑為40～200nm，並且上述碳納米管在潤滑脂整體中配合0.1～20重量％。
文檔編號C10N40/02GK102827673SQ201210169519
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月28日 優先權日2011年6月17日
發明者谷義人, 志村明彥, 新田敏夫 申請人:Nok克魯勃株式會社