典型的な亜鉛ビス（ジチオホスフェート）錯体の配位子（L）付加体の構造。このような亜鉛ジチオホスフェート錯体は通常五配位である。[ 1 ] ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ ZDDP と呼ばれることが多い）は、遷移金属ジチオリン酸錯体 に分類される配位化合物 のファミリーです。これらの化合物は、1940 年代にオイル添加剤 として導入されました。これらは電荷を持たない化合物であり、塩ではありません。非極性 溶媒に溶解し、より長い鎖の誘導体は、潤滑剤 として使用される鉱物油 や合成油に容易に溶解します。CAS 番号 68649-42-3に分類されます。アフターマーケットのオイル添加剤では、ZDDP の割合は約 2 ～ 15% です。[ 2 ]
アプリケーション ZDDPの主な用途は、グリース 、作動油 、エンジンオイル などの潤滑油 の耐摩耗添加剤 としてです。ZDDPは腐食抑制剤 および酸化防止剤 としても機能します。潤滑油中の濃度は、現代の省エネルギー低粘度オイルでは600 ppmから、一部のレーシングオイルでは3000 ppmまでです。[ 3 ]
亜鉛とリンの排出物が触媒コンバーター を損傷する可能性があることが報告されており、API が 新しい API SM および SN オイルにおけるこの添加剤の濃度を制限したため、ガソリン エンジン用潤滑油の標準配合では添加剤の量が削減されています。ただし、これは 20 および 30 グレードの「ILSAC」オイルにのみ影響します。グレード 40 以上には ZDDP の濃度に関する規制はありませんが、API CJ-4 規格を満たすディーゼル オイルでは ZDDP のレベルがわずかに削減されています。ただし、ほとんどのディーゼル大型エンジン オイルでは、この添加剤の濃度が依然として高くなっています。[ 4 ] カムシャフト /フォロワーは 、現代のエンジンでカムシャフトローブの摩擦を低減するためによく使用されます。[ 5 ] STPオイルトリートメント などの添加剤や、 PurOl、PennGrade 1、Valvoline VR-1、Kixx Hydraulic Oilなどのレーシングオイルは、バルブスプリング 圧力を高めたエンジンに必要な量のZDDPを配合して小売市場で入手可能です。
ZDDPが固体表面に保護摩擦膜 を形成するメカニズムについては、さまざまな説が提唱されている。 [ 6 ] 原子間力顕微鏡 （AFM）実験では、ZDDP摩擦膜の成長は印加圧力と温度の両方に対して指数関数的に増加することが示されており、これは応力促進熱活性化反応速度モデルと一致する。[ 7 ] せん断応力 に依存することが実証された。[ 8 ]
合成と構造 式 Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 で表されるジチオリン酸亜鉛は、多様な R 基を有しています。通常、R は 1 ～ 14 個の炭素原子からなる分岐または直鎖アルキル基です。例としては、2-ブチル、ペンチル、ヘキシル、1,3-ジメチルブチル、ヘプチル、オクチル、イソオクチル (2-エチルヘキシル)、6-メチルヘプチル、1-メチルプロピル、ドデシルフェニルなどがあります。CAS 番号付きの例の一覧は、こちらにあります。
ジチオリン酸亜鉛は、多くの場合、2 段階で製造されます。まず、五硫化リンを適切な アルコール (ROH)とともに加熱してジチオリン酸 を得ます。さまざまなアルコールを使用できるため、最終的な亜鉛製品の親油性を微調整できます。次に、得られたジチオリン酸を、例えばアンモニアまたは酸化亜鉛 を加えることによって中和します。[ 9 ] [ 10 ]
P 2 S 5 + 4 ROH → 2 (RO) 2 PS 2 H + H 2 S 2 (RO) 2 PS 2 H + ZnO → Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 + H 2 O 単量体Zn [ (S 2 P(OR) 2 ] 2 [ 9 ] −2 Mです。 [ 11 ]
[ Zn [ (S 2 P(OR) 2 ] 2 ] 2 ⇌ 2 Zn [ (S 2 P(OR) 2 ] 2 二量体は、供与溶媒（エタノール）中、またはルイス塩基 処理によって解離し、付加物を形成する。
[ Zn [ (S 2 P(OR) 2 ] 2 ] 2 + 2 L → 2 LZn [ (S 2 P(OR) 2 ] 2 ポリマー[Zn[(S 2 P(OR) 2 ] 2 ] n (n > 1)も特性評価されている。例えば、ジエチルジチオリン酸亜鉛、Zn[(S 2 P(OEt) 2 ] 2 は、線状鎖からなるポリマーとして結晶化する。[ 12 ] 2 P(OR) 2 ] 2 と追加の酸化亜鉛との反応により、酸素中心クラスター、Zn 4 O[(S 2 P(OR) 2 ] 6が生じ、これは 塩基性酢酸亜鉛 に見られる構造をとる。[ 9 ]
ジエチルジチオリン酸亜鉛鎖の一部をボールアンドスティックモデルで示したもの。カラーコード：黄色＝S
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