トライボ化学反応の解析法の開発とフリクションポリマータイプ添加剤の作用機構の解明

• 研究課題/領域番号: 63550115
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械要素
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 岡部 平八郎 東京工業大学, 工学部・化学工学科, 教授 (00016403)
• 研究分担者: 南 一郎 東京工業大学, 工学部・化学工学科, 助手 (00183111)
• 研究期間 (年度): 1988
• 研究課題ステータス: 完了 (1988年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1988年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: トライボ化学反応 / フリクションポリマー / 表面膜 / メカノケミカル効果 / 熱反応 / スラッジ / 摩擦低減能 / 2-ヒドロキシカルボン酸

研究概要

1.ヒドロキシフェニルオクタデカン酸添加油の摩擦試験では多量のスラッジが生じた。このスラッジの機器分析によりトライボ化学反応の機構解明を試みた。赤外吸収分析の結果1710〓_<-1>付近の吸収が消失しており、脱炭酸反応が起こることがわかった。さらに活性なベンジル水素を持たない化合物ではスラッジを生じないことから、ベンジル位に生じるラジカルのカップリング反応によりスラッジが生じることを明らにかした。
2.2-ヒドロキシカルボン酸は顕著な摩耗低減能を持つ事を明らかにした。その摩擦特性は摩擦時間の経過とともに現れ、長時間持続する。さらにごく低能度の添加量から摩擦低減能を発揮する。基本構造が同じでありながらこれらの点において長鎖カルボン酸の潤滑挙動とは異る事がわかった。作用機構の違いをトライボ化学反応の観点から明らかにするため、摩擦面で生じる化合物の解析を試みた。2-ヒドロキシカルボン酸の場合スラッジ生成はほとんど見られなかったので、摩擦面の赤外吸収分析を行なった。摩擦前後ともに試験片表面には1720cm^<-1>の吸収が見られた。2-ヒドロキシカルボン酸の摩擦低減挙動が長鎖カルボン酸と異なる点を加味してフリクションポリマー型表面膜の形成が裏ずけらた。
3.トライボ化学反応を解析するために、摩擦面の温度上昇を除外してメカノケミカル効果だけを見る反応器としてボールミル振動型反応器を試作した。この反応器では単純な熱反応が進行しない事を確認した上でヒドロキシカルボン酸のトライボ化学反応を解析を試みた。ヒドロキシフェニルオクタデカン酸、2-ヒドロキシカルボン酸ともに本反応器では化学変化を起こさなかった。これより前者からスラッジが生成する反応、並びに後者からフリクションポリマーが生成する反応の主な推進力は摩擦面の温度上昇であり、副次的にメカノケミカル効果が作用していることとが判明した。