JP5301078B2 - 圧力媒体油 - Google Patents

Description

本発明は圧力媒体油に関し、詳しくは、固化圧力が高く超高圧に使用できる圧力媒体油に関する。

物質に超高圧を印加し、その物質の新しい機能を発掘する研究は、世界的に広く行われている。
例えば、有機伝導体の研究において、有機超伝導体、（ＴＭＦＳＦ‐ＴＴＦ）₂ＰＦ₆は、金属非金属転移圧力依存性の研究からヒントを得て発見され、β‐（ＢＥＤＴ‐ＴＴＦ）_2/3の８Ｋの超伝導体は該物質の圧力依存性の研究の結果発見されたものであることが知られている（非特許文献１、２参照）。
このように、有機超伝導体、さらには酸化物伝導体などの固体物質について、温度（極低温）や磁場等と共に、圧力の変化による物性の変化を追究し解明することによって新物質の開発が行われている。

このような場合、物質に超高圧を印加する手段として、通常圧力媒体、特に液状の圧力媒体が使用され、この圧力媒体を介して対象物質を印加する。印加対象物質に、静水圧力、すなわち穏やかにかつ均一に圧力を加える必要があるからである。
したがって、圧力媒体には、広い圧力範囲に亘って液状であることが要求される。実際の印加状態で固化すれば、一軸性圧縮となり、均一な圧縮ができなくなるからである。つまり、圧力媒体には、室温での固化圧力が高いことが第一に要求される。また、圧力媒体は、通常極低温で実験することが多いことからその流動点が低いことも要求される。さらに、それ例外に実験に用いる試料や実験装置の材質と適合できることももちろん必要である。

ところで、常温液体の超高圧用圧力媒体としては、従来特定の石油留分（ナフテン系鉱油など）、イソペンタンなどの炭化水素類、メタノールとエタノールの混合液や水とグリコールの混合液などのアルコール類などが知られている。しかしながら、ナフテン系鉱油やイソペンタンはでは、固化圧力が低い。またメタノールとエタノールの混合液は固化圧力は高いが、測定試料に用いる電気抵抗の端子（伝導ペースト）などを溶かすため不適当であり、水とグリコールの混合液は固化圧力が低いため好ましくない。
したがって、室温における固化圧力が高く、かつ実験に用いる試料や実験装置の材質と適合できる圧力媒体の開発が要望されていた。

Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌｅｔｔｅｒ，ｖｏｌ４０，Ｌ‐３８５（１９７９） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｏｃｉｅｔｙ ｊｐｎ．，ｖｏｌ５４，（１９８５）２０８４

本発明は、このような状況下でなされたものであり、超高圧、例えば１．５ＧＰａ以上においても固化せず、流動点が低く、かつ実験に用いる試料や実験装置の材質と適合性が優れる圧力媒体油を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、特定の性状を有する炭化水素化合物やエーテル化合物が超高圧下でも固化しにくいことを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。

すなわち、本発明は、
１．下記の（１）〜（４）の条件を満たす炭化水素化合物及び／又はエーテル化合物からなる圧力媒体油、
（１）４０℃における動粘度が２〜３０ｍｍ²／ｓ
（２）粘度指数が１１０以上
（３）１５℃における密度が０．８６ｇ／ｃｍ³以下
（４）流動点が−５０℃以下
２．４０℃における動粘度が２〜１５ｍｍ²／ｓである前記１に記載の圧力媒体油、
３．炭化水素化合物が炭素数６〜１４の１−オレフィンのオリゴマー又はその水素化物である前記１又は２に記載の圧力媒体油、
４．エーテル化合物が、一般式（１）
Ｒ¹−Ｏ−（Ｒ³−Ｏ）ｍ−Ｒ² ・・・・・（１）
（式中、Ｒ¹、Ｒ²は、炭素数２〜１０の一価の炭化水素基、Ｒ³は、炭素数２〜１０の二価の炭化水素基、ｍは１〜３の整数を示し、総炭素数が１０〜３０であると共に、分子中に分岐鎖を２以上有する。）
で表されるエーテル化合物である前記１又は２に記載の圧力媒体油、及び
５．室温（２５℃）における固化圧力が２．３ＧＰａ以上である前記１〜４のいずれかに記載の圧力媒体油、
を提供するものである。

本発明の圧力媒体油は、室温（２５℃）で１．５ＧＰａ以上の超高圧においても固化せず、流動点が低く、また実験に用いる試料や実験装置の材質と適合性が優れる。従って、超高圧発生装置の圧力媒体油として用いると、１．５ＧＰａ、さらには２．３ＧＰａ以上を超える超高圧で物質を印加する場合でも、その物質に均一に圧力を伝えることができるとともに、実験に用いる試料や実験装置に使用される材料に対する適合性も良好である。

本願発明の圧力媒体油は、下記の（１）〜（４）の条件を満たす炭化水素化合物及び／又はエーテル化合物からなる圧力媒体油である。
（１）本願発明における圧力媒体油は、４０℃における動粘度が２〜３０ｍｍ²／ｓであることを要し、２〜１５ｍｍ²／ｓであることがより好ましい。圧力媒体油の４０℃における動粘度が２ｍｍ²／ｓ未満では、圧力媒体油の蒸発による損失や引火の恐れがあって不適当であり、一方４０℃における動粘度が３０ｍｍ²／ｓを超えると、圧力媒体油の固化圧力が低下することがある。

（２）本願発明の圧力媒体油は、粘度指数が１１０以上であることを要し、好ましくは１２０以上、特に好ましくは１２５以上である。粘度指数が１１０未満であると固化圧力が低下することがあり不都合である。

（３）本願発明の圧力媒体油は、１５℃における密度が０．８６ｇ／ｃｍ³以下であることを要する。１５℃における密度が０．８６ｇ／ｃｍ³を越えると固化圧力が低下する。従って１５℃における密度は０．８５ｇ／ｃｍ³以下であることがより好ましく、特に０．７８〜０．８３ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。

（４）本願発明の圧力媒体油は、流動点が−５０℃以下であることを要する。流動点が−５０℃を超えると、固化圧力が低下し、また低温実験での実験操作が困難になる欠点がある。

本願発明の圧力媒体油は、上記（１）〜（４）の条件を満たす炭化水素化合物及び／又はエーテル化合物からなる圧力媒体油である。
ここで、炭化水素化合物としては、例えば炭素数６〜１４、好ましくは８〜１４の１−オレフィン（α−オレフィン）のオリゴマー及びこれらの水素化物が挙げられる。この１−オレフィンのオリゴマーの代表例としては、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー、１−ドデセンオリゴマー及びこれらの水素化物が挙げられ、特に１−デセンオリゴマー及びその水素化物が好ましい。

一方、エーテル化合物としては、エーテル結合を２以上有するものが好ましく、例えば、一般式（１）
Ｒ¹−Ｏ−（Ｒ³−Ｏ）ｍ−Ｒ² ・・・・・（１）
（式中、Ｒ¹、Ｒ²は、炭素数２〜１０の一価の炭化水素基、Ｒ³は、炭素数２〜１０の二価の炭化水素基、ｍは１〜３の整数を示し、総炭素数が１０〜３０であると共に、分子中に分岐鎖を２以上有する。）
で表されるエーテル化合物を用いることができる。

前記一般式（１）において、Ｒ¹、Ｒ²で表される炭素数２〜１０の一価の炭化水素基としては、炭素数２〜１０、好ましくは３〜１０の直鎖状又は分岐鎖を有するアルキル基が好ましく、中でも、分岐鎖を１以上有するアルキル基が好ましい。また、一般式（１）におけるＲ³で表される二価の炭化水素基としては、炭素数２〜１０、好ましくは３〜１０の直鎖状又は分岐鎖を有するアルキレン基が好ましい。
一般式（１）表されるエーテル化合物の代表例としては、オクタンジオールとトリメチルヘキサノールとのジエーテル、トリメチロールプロパンと３，７−ジメチルオクタノールとのジエーテル、トリプロピレングリコールとデカノールとのジエーテルなどが挙げられる。

本願発明においては、炭化水素化合物とエーテル化合物は前記（１）〜（４）の条件を満たす限り、それらを単独で用いても良いし、２種以上を混合して用いてもよい。炭化水素化合物とエーテル化合物を混合して用いる場合の混合比についても任意に選定することができる。

また本発明の圧力媒体油においては、さらに本発明の目的に反しない範囲で公知の添加剤を配合できる。そのような添加剤としては、例えば、こはく酸イミド、ボロン系こはく酸イミドなどの清浄分散剤、フェノール系、アミン系などの酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系、チアゾール系などの腐食防止剤、金属スルホネート系、こはく酸エステル系などの錆止め剤、シリコン系、フッ素化シリコン系などの消泡剤、ポリメタアクリレート系、オレフィンコーポリマー系などの粘度指数向上剤などが挙げられる。これらの添加剤の配合量は、目的に応じて適宜選定すればよいが、通常これらの添加剤の合計が組成物を基準にして１０質量％以下になるように配合する。

次に、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。圧力媒体油の性能は次の方法によって求めた。

圧力媒体油の固化圧力の測定
室温（２５℃）に保ったシリンダー状の加圧容器内に試料である圧力媒体油を充填し、縦方向に圧縮することにより、圧力を上げる。この際縦横２方向の歪を試料中に置いたストレインゲージで測定し、横方向の歪がなくなった圧力を固化圧力とした。圧力定点にはフッ化アンモニウム（０．３６１、１．１５ＧＰａ）とビスマスＢｉ（２．５５、２．７７ＧＰａ）を用いた。

圧力媒体油の性状の測定
・動粘度 ：ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準拠して測定した。
・粘度指数 ：ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準拠して測定した。
・密度 ：ＪＩＳ Ｋ ２２４９に準拠して測定した。
・流動点 ：ＪＩＳ Ｋ ２２６９に準拠して測定した。
・アニリン点 ：ＪＩＳ Ｋ ２２５６に準拠して測定した。
・引火点 ：ＪＩＳ Ｋ ２２６５に準拠して測定した。

実施例１〜４、比較例１〜５
下記に示す化合物１〜９からなる圧力媒体油について、固化圧力及び動粘度、粘度指数などの性状を測定した。測定結果を第１表に示す。
化合物１：１−オレフィンオリゴマ‐１
化合物２：１−オレフィンオリゴマ‐２
化合物３：１−オレフィンオリゴマ‐３
化合物４：オクタンジオールとトリメチルヘキサノールとのジエーテル）
化合物５：市販品（フッ素化油）
化合物６：ポリブテン
化合物７：ハード型アルキルベンゼン

第１表によれば、実施例１〜３の１−オレフィンオリゴマーからなる圧力媒体油の室温（２５℃）における固化圧力は、各２．２、２.７及び，２．５ＧＰａと高い。特に実施例２及び３の４０℃における動粘度が１５ｍｍ²／ｓ以下の１−オレフィンオリゴマーは、固化圧力が２．５ＧＰａを超える。また、実施例４のジエーテルからなる圧力媒体油も固化圧力が１．７ＧＰａと高い。これに対して比較例１〜３の市販品、ポリブテン及びハード型アルキルベンゼンからなる圧力媒体油の固化圧力は低く、１．５ＧＰａを超えないことが分る。

本発明の圧力媒体油によれば、室温（２５℃）で１．５ＧＰａ以上の超高圧においても固化せず、また種々の物質に対しても反応性を有しない。従って超高圧発生装置の圧力媒体油として用いると、１．５ＧＰａ、さらには２．０ＧＰａ、特に２．５ＧＰａを超える超高圧で物質を印加する場合でも、その物質に均一に圧力伝えることができるとともに、実験に用いる試料や実験装置に使用される材料に対する適合性も良好であり、各種の超高圧実験、及び超高圧装置に利用できる。

Claims (5)

1. 下記の（１）〜（５）の条件を満たす１−デセンオリゴマー又はその水素化物からなる、固体物質に超高圧を印加するための圧力媒体油。
   （１）４０℃における動粘度が２〜３０ｍｍ²／ｓ
   （２）粘度指数が１１０以上
   （３）１５℃における密度が０．８６ｇ／ｃｍ³以下
   （４）流動点が−５０℃以下
   （５）室温（２５℃）における固化圧力が１．５ＧＰａ以上
2. ４０℃における動粘度が２〜１５ｍｍ²／ｓであり、かつ、粘度指数が１２５以上である請求項１に記載の圧力媒体油。
3. 下記の（１）〜（４）の条件を満たすエーテル化合物からなる圧力媒体油であって、
   該エーテル化合物が、一般式（１）
   Ｒ¹−Ｏ−（Ｒ³−Ｏ）ｍ−Ｒ² ・・・・・（１）
   （式中、Ｒ¹、Ｒ²は、炭素数２〜１０の一価の炭化水素基、Ｒ³は、炭素数２〜１０の二価の炭化水素基、ｍは１を示し、総炭素数が１０〜３０であると共に、分子中に分岐鎖を２以上有する。）
   で表されるエーテル化合物である圧力媒体油。
   （１）４０℃における動粘度が２〜３０ｍｍ²／ｓ
   （２）粘度指数が１１０以上
   （３）１５℃における密度が０．８６ｇ／ｃｍ³以下
   （４）流動点が−５０℃以下
4. 前記エーテル化合物が、オクタンジオールとトリメチルヘキサノールとのジエーテルである、請求項３に記載の圧力媒体油。
5. 室温（２５℃）における固化圧力が２．３ＧＰａ以上である請求項１〜４のいずれかに記載の圧力媒体油。