<Desc/Clms Page number 1>
Schmiermittel
Es ist allgemein bekannt, dass die gangbaren Schmieröle immer Zusatzstoffe enthalten, damit sie insbesondere den hohen Anforderungen, die die modernen Automobilmotore an sie stellen, entsprechen.
Besondere Zusatzstoffe für die Beeinflussung der Eigenschaften der Schmieröle sind solche, die den Tropfpunkt erniedrigen, die Viskosität verbessern und den Schlamm beseitigen. In manchen Fällen werden Schmieröle so zusammengestellt, dass ihre Leistung in bezug auf eine dieser Eigenschaften, z. B. als Tropfpunkterniedriger, als Viskositätsverbesserungs- oder Schlammreinigungsmittel, besonders gut ist.
Es gibt Zusatzstoffe, die zwei von diesen Eigenschaften hervorbringen, wie z. B. bestimmte höhere Copolymere von Polymethylacrylaten, die sowohl den Tropfpunkt erniedrigen als auch die Viskosität verbessern. Einige dieser Copolymeren können hervorragende Tropfpunkterniedriger und andere hervorragende Viskositätsverbesserer sein, während noch andere sowohl zur Erniedrigung des Tropfpunktes als auch zur Verbesserung der Viskosität in hervorragender Weise beitragen.
Es wurde gefunden, dass die Copolymeren von N-Vinyl-2-Pyrrolidon und seiner Derivate und/oder Homologen, wie z. B. N-Vinyl-3-methylpyrrolidon mit Acryl-, Methacryl-, Itacon-, Fumar-, Malein-, Alkyl- und Vinylestern Zusatzstoffe ergeben, die wertvolle Eigenschaften besitzen als anhaftende Überzuge, Tropfpunkterniedriger, Viskositätsverbesserer, Schlammreiniger, Emulgatoren, Reinigungsmittel und Plastizierungsmittel. Unter diesen ragen besonders hervor die Copolymeren aus N-Vinylpyrrolidon und seinen Derivaten mit den höheren Methacrylsäureestern. Diese Copolymeren haben die besonders wertvolle Eigenschaft, frei von Asche zu sein, während praktisch alle der gebräuchlichen Schlammreinigungsmittel Metallsulfate enthalten.
Das Verhältnis von N-Vinylpyrrolidon zu den höheren Methylacrylsäureestern in dem imerfindungsgemässen Schmiermittel enthaltenen Copolymerisat kann beträchtlich schwanken. Die Verwendung von 5-500/0 N-Vinylpyrrolidon bei der Copolymerisation ergibt wertvolle Produkte. Mit bis zu 80je N-Vinyl'- pyrrolidon und Laurylmyristylmethacrylat in dem Copolymerisationsprozess erhält man öllösliche Produkte, die brauchbare Zusatzstoffe für Schmieröle sind. Copolymere jedoch, die 7-20 Gew. -0 ; 0 von N-Vinylpyrrolidon enthalten, sind im allgemeinen am besten brauchbar.
Typische N-Vinylpyrrolidone, die für den erfindungsgemässen Zweck geeignet sind, sind N-Vinyl-2pyrrolidon, 3-Methyl-, 5,5-Dimethyl-, 3,3, 5-Trimethyl-, 3,5, 5-Trimethyl-, 3,3-Dimethyl-5-alkyl-, 3, 3-Dimethyl-5-alkenyl-, und 3,3-Dimethyl-5-methoxy-N-vinylpyrrolidon.
Wenn man ein öllösliches Copolymerisat wünscht, so müssen die zur Verwendung kommenden Ester eine genügend-lange Kette haben. So ist im allgemeinen eine durchschnittliche Länge von 6 bis 18, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen des oleophilen Alkohols oder der Säure des Esters erforderlich. Die Kettenlänge der einzelnen Komponenten kann zwischen 1 und 24 Atomen schwanken, vorausgesetzt, dass der Durchschnitt der benutzten Komponenten in den obengenannten Bereich fällt und die erhaltenen Copolymeren in dem Öl löslich sind, das behandelt werden soll.
Ein Ausgleich zwischen langen und kurzen Ketten ist für die Erniedrigung des Tropfpunktes vorteilhaft.
Die reinen oder relativ reinen Monomeren Lauryl-, Myristyl-, Cetyl- und Stearylmethacrylate oder ihre Mischungen sind geeignete Komponenten für die Copolymerisation mit N-Vinyl-2-pyrrolidon und seinen Derivaten. Gleichfalls gute Ergebnisse erhält man, wenn man die beträchtlich billigeren technischen Produkte, nämlich Laurylmyristylmethaerylat und das Cetylstearylmethacrylat verwendet, die auf dem im Handel zur Verfügung stehenden verhältnismässig billigen Laurylmyristylalkohol und Cetylstearyl-
<Desc/Clms Page number 2>
alkohol basieren. Zusätzliche Komponenten, wie N-Butylmethacrylat, können ebenfalls als Teil der moT. oireren Mischlmg benutzt werden.
Die Copolymerisati) n kann in einem inerten flüchtigen Lösungsmittel, wie Toluol, in einem inerten nichtflüchtigen Lostmgsmittel, wie schweren Kohlenwasserstoffölen, oder chlorierten Kohlenwasserstoffen durchgeführt werden. Bei Verwendung des zu gewinnenden Copolymeren als Ölzusatzstoff ist es nicht nötig, das schwere Öl, das als Polymerisationsmedium verwendet worden ist, abzutrennen, vielmehr kann es zu dem Schmieröl zusammen mit dem Copolymeren zugesetzt werden. Das Öl, in dem die Polymeri- : ti -n ausgeführt wird, kann ein gereinigter Schmierölverschnitt oder sogar ein hochgereinigtes Weissöl sein, da Verunreinigungen die Polymerisation beeinflussen können.
Die Copolymerisation der im erfindungsgemässen Schmiermittel enthaltenen Zusätze wird gewöhnlich wie folgt durchgeführt : Man mischt das N-Vinyl-2-pyrrolidon mit dem Ester bei gewöhnlicher Temperatur zusammen mit einem Katalysator, wie z. B. Benzoylperoxyd, Laurylperoxyd usw. Sodann gibt man die Mischung allmählich in einen mit einem Mantel versehenen Reaktor bei einer Temperatur, die die Copolymerisation in Gang setzt, und lässt genügend Zeit bis zum Eintritt des gewünschten Grades der Copolymerisation. Sodann kühlt man das Reaktionsgemisch durch Zusatz eines Lösungsmittels, wie z. B. eines Verschnittöles, ab. Wenn ein Öl zum Kühlen benutzt wird, gibt man soviel Öl zu, dass es 25-40% des Copolymeren mit Ausnahme der flüchtigen Teile enthält.
Die Masse wird dann von den flüchtigen Teilen im Vakuum befreit. Die flüchtige" Telle können, falls ein inertes Lösungsmittel benutzt wird, Toluol sein und können in jedem Falle nicht in Reaktion getretene Monomere enthalten.
Die Konzentration der Katalysatoren schwankt entsprechend dem Molekulargewicht des gewünschten Copolymeren und der zur Verwendung kommenden Menge zwischen 0, 05-1 Gel.-%, vorzugsweise 0, 1-0, 5 Gew.-% der Mischung aus N-Vinyl-2-pyrrolidonverbindung und Ester, die copolymerisiert werden sollen.
Copolymere von Laurylmyristylmethylacrylat und andern Methylacrylaten oder Mischungen, die weniger als 5% von N-Vinyl- 2-pyrrolidon enthalten, zeigen keine wahrnehmbare reinigende Wirkung, wäh-
EMI2.1
die 35% und mehr N-Vinyl-2-pyrrolidon enthalten, sind in Öl unlöslich. Copolymere, die annähernd 100/0 N-Vinyl-2-pyrrolidon enthalten, ergebtn in den gebräuchlichen Schmierölen das maximmum der gewünschten Eigenschaften für die Tropfpunkterniedrigung, Viskositätsverbesserung und Reinigung und sind ausserdem aschfrei.
Die für die erfindungsgemässen Schmiermittel zur Verwendung kommenden Copolymeren werden bis zu einer Konzentration von wenigstens 0,025 Gew. -0/0 zugegeben. Eine Vorratslosung für die Verdünnung mit zusätzlichem Öl kann bis 40 Gew.-% des Zusatzstoffes enthalten, bei der tatsächlichen Verwendung jedoch soll der Zusatzstoff etwa 10 Grew.-% der Zusammensetzung ausmachen.
Unter den Begriff Schmierole im Sinne der Erfindung fallen Öle sowohl auf Pl troleumbasis als auch gehärtete flüssige Fette, Talg u. dgl., u. zw. natürlicher oder synthetischer Herkunft.
Beispiel : Die Eigenschaften eines Zusatzstoffes, hergestellt aus Cetylstearylmethacrylat, Lauryl-
EMI2.2
tor wurden in bezug auf die Verbesserung des Viskositätsindexes und der Tropfpunktcmiedrigung wie folgt bestimmt : a) Verbesserung des Viskositätsindexes :
Die Copolymerlösung wurde mit einem typischen Neutralöl V. 1. 100 im folgenden Verhältnis gemischt und ergab folgende Viskosität :
EMI2.3
<tb>
<tb> Zusatzstofflösung <SEP> in <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> V. <SEP> !. <SEP>
<tb>
0, <SEP> 0 <SEP> 98
<tb> 1,0 <SEP> 121
<tb> 2,0 <SEP> 131
<tb> 3,0 <SEP> 141
<tb> 5, <SEP> 0 <SEP> 143 <SEP>
<tb>
b) Tropfpunkterniedrigung : Die Copolymerlösung, gelöst in demselben Öl wie bei a), gibt die Ca- s-
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<tb>
<tb> Zusatzstofflösung <SEP> in <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> ASTM <SEP> Tropfpunkt <SEP> in <SEP> Oe <SEP>
<tb> 0, <SEP> 0 <SEP> -13,3
<tb> 0, <SEP> 1-14, <SEP> 4
<tb> 0, <SEP> 2-16, <SEP> 7
<tb> 0, <SEP> 3-19, <SEP> 4
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 21, <SEP> 7
<tb> 1, <SEP> 0-24, <SEP> 4
<tb> 3, <SEP> 0-28, <SEP> 3
<tb> 5, <SEP> 0-30, <SEP> 6
<tb> 6, <SEP> 0-31, <SEP> 7
<tb>
c) Streuung :
1) Indiana-Oxydationstest
Der Indiana-Oxydationstest dient dazu, die oxydierenden und korrodierenden Eigenschaften von Schmierölen zu bestimmen. Danach wird das Öl für 24 Stunden auf 1750 C erhitzt, wobei ein gebräuchliches Vorratsöl als Lösungsmittel für den Zusatzstoff, der getestet werden soll, benutzt wird. Es wurde gefunden, dass, wenn Mischungen, die den unbekannten, zu testenden Stoff enthalten, oxydiert werden und eine klare Lösung (keinen ölunlöslichen Stoff) ergeben, diese Mischungen beständige und unbedeutende Mengen von pentanunlöslichem Schlamm enthalten. Demgemäss werden die Resultate für die reinigende Wirkung wie folgt ausgedrückt : Wenn die Mischung trübe oder schlammig erscheint, ist der Zusatzstoff unbrauchbar, und wenn sie klar ist, is : er gut.
Die Beobachtung wird durchgeführt, indem man einen Lichtstrahl durch einen dünnen Ölfilm schickt und feststellt, ob der Lichtstrahl zerstreut wird. Die Wirkung wird beurteilt durch einen geringfügigen Zusatz des Copolymeren, der für eine klare oxydierte Mischung erforderlich ist. Auf dieser Basis gibt der Zusatz des Beispieles, aufgelöst in einem Neutralöl (midcontinent 100 neutral oil) die folgenden Resultate :
EMI3.2
<tb>
<tb> Oxydation <SEP> bei <SEP> 1750 <SEP> C <SEP> in <SEP> 20 <SEP> Stunden <SEP> Aussehen
<tb> 10/0 <SEP> Copolymer <SEP> klar <SEP> (gut)
<tb> 0, <SEP> 5% <SEP> Copolymer <SEP> klar <SEP> (gut)
<tb>
2) Asphalt-Dispersion
Wenn eine Mischung des im Beispiel beschriebenen Zusatzmittels unter Zusatz von 4% dieses Stoffes zu einem Neutralöl (midcontinent 100 neutral oil) hergestellt und diese Mischung einem Shell Wood River Detergency Test (Industrial and Engineering Chemistry 1945 Vol. 15, S. 91-95) unterworfen worden ist, ergeben sich folgende Werte :
EMI3.3
<tb>
<tb> Zusatzstofflösung <SEP> in <SEP> Grew.-% <SEP> Dispergierter <SEP> Asphalt <SEP> in <SEP> Gew.-)
<tb> 0, <SEP> 0 <SEP> 35
<tb> 4, <SEP> 0 <SEP> 37
<tb>
In dem oben genannten Fall war das betreffende Öl, das für die Mischung benutzt wurde, ein "mid- continent 100 neutral"-Öl.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, dass ein übliches Schmieröl 0, 025 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmiermittels, eines oder mehrere, in dem üblichen Schmiermittel lösliche Copolymerisationsprcdukte enthält, welche als öliges Copolymerisat durch Copolymerisation von N-Vinylpyrrolidonen, insbesondere von N-Vinyl-2-pyrrolidon, seiner Derivate und Homologen mit einem oder mehreren olefinisch ungesättigten Estern erhalten wurden, wobei von diesen Estern mindestens einer eine längere, oleophile Kohlen wasserstoffkette enthält und bei der Herstellung des Copolymerisats die Mengen der Copolymerisationskomponenten so gewählt werden, dass das Copolymerisat etwa 5 bis 50, zweckmässig 7 bis 20 Gew.-% N-Vinylpyrrolidon enthält.