CH299372A - Organopolysiloxan-Schmiermittel. - Google Patents

Description

      Organopolysiloxan.Schmiermittel.       Die vorliegende Erfindung betrifft ein       Organopolysiloxan-Schmiermittel,    welches da  durch gekennzeichnet ist, dass es flüssiges       Organopolysiloxan    und in kleinerer Gewichts  menge als dieses mindestens eine     aliphatische          Chlor-Fluor-Verbindung,    welche sich von  einem     aliphatischen    Kohlenwasserstoff mit  mindestens 2     C-Atomen    durch mindestens  teilweisen Ersatz der Wasserstoffatome durch  Chlor- und     Fluoratome    ableitet, enthält.  



  Obwohl     Organopolysiloxan-Sehmiermittel,     beispielsweise die in den amerikanischen Pa  tenten     Nrn.    2469888, 2469890 und 2483158.  beschriebenen     Organopolysiloxane    bei zahlrei  chen Anwendungen ein gutes Schmiervermö  gen aufweisen, hat es sich gezeigt, dass bei  Verwendung der Schmiermittel in Lagern,  deren Flächen schwer belastet sind, das       Organopolysiloxan        herausgepresst    wird. Es  ist dies ein schwerwiegender Nachteil, da un  ter diesen     Umständen    ein Mangel an Schutz  gegen die Abnützung der Lagerbestandteile  auftreten kann.

   Als Folge dieses Mangels an  Schutz kann das sogenannte  Anfressen  des  durch die Lager getragenen, rotierenden Be  standteils bzw. der Welle auftreten. Im all  gemeinen tritt bei Verwendung von Petroleum  ölen mit ähnlichen     Viskositäten    diese Erschei  nung nicht auf. Dieses abweichende Verhalten  der     Organopolysiloxane    bezüglich der Schmier  eigenschaften tritt dann besonders in Er  scheinung, wenn beide     Reibungsflächen    aus  Stahl bestehen.

      Es     wurde        niin    überraschenderweise gefun  den, dass die Reibungseigenschaften von flüs  sigen     Organopolysiloxanen    bedeutend verbes  sert werden können, indem dem     Polysiloxan     eine     aliphatisehe        Chlor-Fluor-Verbindung    der  oben genannten Art in einer bezüglich der  Gewichtsmenge des     Polysiloxans    kleineren       Gewiehtsmenge    zugesetzt wird.  



  Die oben definierten     aliphatischen        Chlor-          Fluor-Verbindungen    können bis zu 20 oder  sogar mehr     Kohlenstoffatome    besitzen, die  entweder in einem     Ring;    einer geraden Kette  oder einer     verzweigten    Kette angeordnet sind;  die Chlor- und     Fluoratome    können an das  gleiche oder an verschiedene     IKohlenstoff-          atome        gebunden    sein, während die übrigen       Valenzen    der     Kohlenstoffatome    durch Was  serstoffatome     abgesättigt    , sind.

   Für , viele  Zwecke ist es vorteilhaft, solche     aliphatisehe          Chlor-Fluor-Verbindungen    zu verwenden,  welche ausser     Kohlenstoffatomen    nur     Chlor-          und        Fluoratome    enthalten. Es sei jedoch ver  merkt, dass einige     Valenzen    der Kohlenstoff  atome auch durch Wasserstoff     abgesättigt    sein  können.  



  Als Beispiele von brauchbaren     aliphati-          schen        Chlor-Fluor-Verbindungen    sind zu     nsn-          aien     Die     Dichlordifluoräthane    (z.

   B. das     1,1-          Dichlor-2,2-difluoräthan),    die     Trichlortri-          fliioräthane        (1,1,1-Trichlor-2;2,2-triflixoräthan     und     CF2C1CC12F),    die Pentachlortrifluor-           propane    (beispielsweise     CFC12CC12CC1F2),     die     I-Iexachlordifluorpropane,    die     Triehlortri-          fluorpropane    (beispielsweise     1,1,2-Trichlor-          3,3,3    -     trifluorpropan),

          CFIC12    -     CC1FCCIF_,,          CH2CICF.CH2C1,        CCIFXC12CCIF2,    die     Te-          trachlordifluorpropene    (beispielsweise     1,2,3,3-          Tetrachlor-1,1-difliiorpropen-2),    die     Trichlor-          trifluorpropene    (beispielsweise     1,1,1-Trifluor-          2,3,3-trichlorpropen-2),    die     Dichlorhexafluor-          butene    (beispielsweise     1,1,1,4,4,4-Hexafluor-          2,3-dichlorbuten-2),

      die     Dichlorhexafliiorcyclo-          butane,        1,2-Dichlor-3,3,4,4,5,5-hexafluorcyclo-          penten-1,    die     Trichlorpentafluorcyclohexa-          diene,            CF2CICFCICFCICF2C1,          CHF2CF2CF2CF2CF2C1,          C7C1F15,        C7CI3F13,        C7H4F1QC12,          CF2H(CF2)6CF2C1,    USW,    Unter den     aliphatischen        Chlor-Fluor-Ver-          bindungen,

      die sich für den angestrebten  Zweck als besonders geeignet erwiesen haben,  befindet sich eine Gruppe von chlorierten     Lind          fluorierten    Polymeren mit niederem Mole  kulargewicht, die     unter    der     Bezeichnung           Fluorolube     bekannt sind.     Diese    Substanzen  können nach verschiedenen Verfahren herge  stellt werden. Eines dieser Verfahren besteht  darin,     ChIortrifluoräthylen    in Gegenwart klei  ner Mengen Chloroform unter Verwendung  eines     Katalysators,    wie z.

   B.     Benzoylperoxyd,     zu polymerisieren, um sogenannte      nicht-sta-          bilisierte    niedermolekulare Polymere>  zu er  zeugen, die     Benzoylreste    und     Trichlormethyl-          reste    als     Kettenendgruppen    enthalten. Diese  nichtstabilisierten Polymere werden hierauf  mit     Kobalttrifluorid    behandelt, wodurch die  unstabilen endständigen Gruppen entfernt  und durch     Trifluormethylgruppen        ersetzt     werden.

   Dieses stabilisierte Polymer, das die  sich wiederholende Struktureinheit    -CC'F-CF2-    enthält, bildet     eine    Quelle für technische        Fluorolube .    Durch Destillation dieses hete  rogenen     Polymers    erhält man mehrere Pro  dukte, nämlich ein als      Foreshot     bezeichne  tes, zwischen 50 und 100  C     bei_1    mm siedendes    Produkt, normales      Fluorolube     mit     einem     Siedepunkt von     100-200     C bei 1 mm und  als Rückstand      Fluorolube     mit der Konsi  stenz eines Schmierfettes.  



  Die Menge des Zuschlagstoffes, die dem  flüssigen     Organopalysiloxan    zugesetzt wer  den kann, schwankt innerhalb weiter Grenzen.  Allgemein wird eine     bezüglielr    der Gewichts  menge des flüssigen     Organopolysiloxans    klei  nere     Clewichtsmenge    und vorzugsweise eine  solche Menge des Zuschlagstoffes verwendet,  die bei normalen Temperaturen im flüssigen       Organopolysiloxan    löslich ist.

   Ein brauch  barer Mengenbereich liegt zwischen etwa 0,5       Lind        25%,        vorzugsweise        zwischen    1     und        10%,     bezogen auf das Gewicht des flüssigen     Organo-          polysiloxans.       Die niedermolekularen Zuschlagsstoffe kön  nen im allgemeinen wegen ihrer besseren Lös  lichkeit in den     Organopolysiloxan-Sehmier-          mitteln    in grösseren Mengen verwendet. wer  den.

   Ein weiterer Punkt, der bei der Wahl  des Zuschlagsstoffes eine Rolle spielt, ist der  Zweck, für welchen das Gemisch von flüssigem       Organopolysiloxan    und Zuschlagsstoff ver  wendet werden soll. Wenn man die dem flüs  sigen     Organopolysiloxan    bei tiefen Tempera  turen eigenen Eigenschaften auszunützen  wünscht, so ist es vorteilhaft, niedermolekulare  Zuschlagsstoffe mit niederen Siedepunkten  zu verwenden. Soll das Gemisch bei hohen  Temperaturen verwendet werden, so ist es  zweckmässiger,     höhermolekulare        aliphatische          Chlor-Fluor-Verbindungen    zu verwenden, um  Verluste an Zuschlagsstoff bei den erhöhten  Temperaturen klein zu halten.

   In dieser Be  ziehung sind die oben genannten      Fluorolube      wegen ihrer Eigenschaft, bei erhöhten Tem  peraturen praktisch     inert    zu sein,     und    wegen  ihrer geringen Flüchtigkeiten ganz besonders  geeignet.  



  In den folgenden Beispielen, in welchen  Teile Gewichtsteile bedeuten, sind Schmier  mittel beschrieben, die durch Zugabe ver  schiedener Zuschlagsstoffe, die aus     aliphati-          schen        Chlor-Fluor-Verbindungen    bestehen,  zu verschiedenen flüssigen Organopolysiloxa-           lien    erhalten werden. Diese Gemische wurden  in einem     Abnützungsprüfgerät    mit 4 Kugeln       auf    ihr Schmiervermögen geprüft. Dieses Ge  rät weist eine Vorrichtung zum Festhalten  von 3 Metallkugeln von 12,7 mm Durchmesser  auf, die in einem Schmiermittel     in    einem.  Metallbehälter untergetaucht sind.

   Eine vierte,  rotierende Kugel von gleichem Durchmesser  wird mittels eines verstellbaren Belastungs  armes gegen die drei ortsfesten Kugeln ge  drückt und während 1 Stunde an den letzteren  reiben gelassen. Die Berührungspunkte auf  den drei ortsfesten Kugeln verwandeln sich  mit     fortsehreitender    Abnützung allmählich in  kreisrunde Abnützungsstellen. Der mittlere  Durchmesser dieser Stellen in Millimetern  nach     @    einer Stunde Versuchsdauer bei einer  gegebenen Geschwindigkeit der rotierenden  Kugel und einer gegebenen Belastung wird  als Mass für die Abnützung genommen. Es  können Kugeln aus verschiedenen Metallen  verwendet werden.

      <I>Beispiel 1:</I>    Ein     Methylpölysiloxanöl    (Viskosität 70       Centistoke)    aus     einem.    linearen     Dimethylpoly-          siloxan    mit     Trimethylsilylgruppen    als     Ket-          tenendgruppen,    das in den oben genannten  amerikanischen Patenten     Nrn.    2469888 und  2469890 eingehender beschrieben ist, wurde  mit verschiedenen     chlorierten    und     fluorierten,          aliphatischen        Kohlenwasserstoffen    in einem  bestimmten Mengenverhältnis vermischt,

   wor  auf die Gemische mittels des oben beschriebe  nen Prüfgerätes geprüft wurden. In der Ta  belle I sind die Resultate angeführt, die erzielt  wurden, indem die drehbare Kugel mit einer  Geschwindigkeit von etwa 600 Umdrehungen  pro Minute während einer Stunde rotieren  gelassen und am Belastungsarm eine     Belastung     von etwa 10 kg angewendet wurde.

   Die in  der Tabelle angeführten Werte beziehen sich  auf Abnützungsstellen, die bei der Reibung  von Stahl- auf Stahl- und von Stahl- auf Mes  singflächen, d. h. bei     Verwendung    einer rotie  renden Stahlkugel und von drei ortsfesten  Messingkugeln, entstanden,  
EMI0003.0022     
  
    <I>Tabelle <SEP> I:</I>
<tb>  Zuschlagsstoff <SEP> 3 <SEP>  /o <SEP> Stahl <SEP> Messing
<tb>  keiner <SEP> 0,48 <SEP> mm <SEP> 2,26 <SEP> mm
<tb>  CFCI2CFC12 <SEP> 0,32 <SEP> mm <SEP> 0,54 <SEP> mm
<tb>  CF2C1CC12F <SEP> 0,28 <SEP> mm <SEP> 0,52 <SEP> mm
<tb>  CFC12CC12CC1F2 <SEP> 0,30 <SEP> mm <SEP> 0;

  44 <SEP> mm
<tb>  CFC12CC12CFC12 <SEP> 0,32 <SEP> mm. <SEP> 0,55 <SEP> min
<tb>  CF2C1CC1= <SEP> CCl2 <SEP> 0,26 <SEP> mm <SEP> 0,51 <SEP> mm
<tb>  CF3CC1= <SEP> CC12 <SEP> 0,24 <SEP> mm <SEP> 0,52 <SEP> mm
<tb>  CF3CCl <SEP> = <SEP> CC1CF3 <SEP> 0,26 <SEP> mm <SEP> 0,57 <SEP> mm
<tb>  CHC12CC12CC1F2 <SEP> 0,27 <SEP> mm <SEP> 0,51 <SEP> mm       <I>Beispiel 2:

  </I>    Ein dem im Beispiel 1 genannten     Poly-          siloxanöl    gleiches     Methylpolysiloxanöl    mit       Kettenendgruppen,    das jedoch eine Visko  sität von etwa 40     Centistoke    aufwies, wurde  mit 10     Gew.-Proz.    eines niedrig siedenden        Fluorolubes ,    das oben als      Foreshot     be  zeichnet ist, vermischt.     Eine    andere Probe des  gleichen     Methylpolysiloxanöls    wurde mit etwa  5     Gew.-Proz.    normalem -      Fluorolube     ver  mischt.

   Die Schmiermittel wurden im Ab  nützungsprüfgerät bei Raumtemperatur und  unter einer Belastung von 10 kg mit und ohne  Zuschlagsstoff geprüft; wobei die Geschwin  digkeit der rotierenden Kugel, bei welcher die  einzelnen     Produkte    geprüft     wurden,    variiert  wurde. In der folgenden Tabelle     sind    die  Resultate dieser     Prüfungen    zusammengestellt.  Ein Versuch mit Petroleumöl allein wurde zu  Vergleichszwecken     durchgeführt.    Das Resultat  dieses Versuches ist in Tabelle     II    ebenfalls  angeführt.

    
EMI0003.0041     
  
    <I>Tabelle <SEP> II:</I>
<tb>  Umdrehungen <SEP> Stahl <SEP> Stahl
<tb>  Zuschlagsstoff <SEP> pro <SEP> mute <SEP> auf <SEP> auf
<tb>  Stahl <SEP> Messing
<tb>  keiner <SEP> 600 <SEP> 0,46 <SEP> mm <SEP> 2,10 <SEP> mm
<tb>   Fluorolube 
<tb>  (10 <SEP> %) <SEP> Foreshot <SEP> 600 <SEP> 0,27 <SEP> mm <SEP> 0,84 <SEP> mm
<tb>  keiner <SEP> 1200 <SEP> 0,56 <SEP> mm <SEP> 2,4 <SEP> mm
<tb>   Fluorolube 
<tb>  (5 <SEP> %). <SEP> normal <SEP> 1200 <SEP> 0,47 <SEP> mm <SEP> 0,56 <SEP> mm       
EMI0004.0001     
  
    Umdrehungen <SEP> Stahl <SEP> Stahl
<tb>  Zuschlagsstoff <SEP> pro <SEP> <U>Min</U>ute <SEP> auf <SEP> auf
<tb>  Stahl.

   <SEP> Messing
<tb>  a) <SEP> Petroleumöl <SEP> 600 <SEP> 0,53 <SEP> mm <SEP>   a) <SEP>  Fluorolube 
<tb>  (5 <SEP> %) <SEP> normal <SEP> 600 <SEP> 0,55 <SEP> mm <SEP>   b) <SEP>  Fluorolube 
<tb>  (5 <SEP> %) <SEP> normal <SEP> 600 <SEP> 0,68 <SEP> mm <SEP>   a) <SEP> bei <SEP> 150  <SEP> C
<tb>  b) <SEP> bei <SEP> 150  <SEP> C <SEP> mit <SEP> 30 <SEP> kg <SEP> Belastung.       Es     wurde    beobachtet,     dass    in jedem Fall, in  welchem      Fluorolube     verwendet wurde, die  Abnützungsstelle     rund    und glatt war, wäh  rend bei Fehlen eines Zuschlagstoffes die Ab  nützungsstelle     längjicli    und tief gefurcht war.

      <I>Beispiel 3:</I>  Einem     Methyl-phenyl-polysiloxanöl    mit       endständigen        Trimethyl-silylgruppen    wurden  5     Gew.-Proz.         Fluorolube        Foreshot     zugesetzt.  Diesem Öl wurden ausserdem 1     Gew.-Proz.     einer     Thiofettsäure    der Formel       CH3        (CH2)        i5SCH-,C00H     und 2     Gew.-Proz.;    bezogen auf das Öl, eines  Esters der     phosphorigen    Säure, z.

   B. des     Tri-          phenylesters    der     phosphorigen    Säure, zuge  setzt. Die beiden letztgenannten Zuschlags  stoffe     wurden    zugesetzt, um das Schmierver  mögen des Gemisches von     Polysiloxanöl    und        Fluorolube     noch weiter zu verbessern. Die  Prüfung dieses Gemisches im     Abnützungs-          prüfgerät    unter     einer    Belastung von 15 kg bei  normalen Temperaturen und einer Geschwin  digkeit von 1200 Umdrehungen pro Minute  ergab, dass bei Reibung von Stahl auf Stahl  der Durchmesser der Abnützungsstelle 0,66 mm  betrug.

   Unter ähnlichen Bedingungen ergab  die Prüfung des Öls, welchem die beiden letzt  genannten Zuschlagsstoffe,     Letter    Ausschluss  des      Fluorolubes ,    zugesetzt worden waren,.  bei Reibung von Stahl auf Stahl einen Durch  messer von 2,13 mm für die Abnützungsstelle.  <I>Beispiel 4:</I>  Einem     Methylpolysiloxanöl    (40     Centi-          stoke),    mit     Kettenendgruppen,        das    dem ge-         mäss    Beispiel 2 verwendeten Öl gleich war,       wurden    variierende Mengen des oben genann  ten      Fluorolube        Foreshot     zugesetzt.

   Die Ge  mische von     Methylpolysiloxan    und      Fluoro-          lube     wurden im     Abnützungsprüfgerät    ge  prüft, indem die Versuche bei Raumtempe  ratur unter Anwendung einer Geschwindig  keit von 600 Umdrehungen pro Minute wäh  rend 1 Stünde unter variierenden Belastun  gen, die in der folgenden Tabelle angeführt  sind, durchgeführt wurden. Alle Kugeln des  Prüfgerätes waren Stahlkugeln.

    
EMI0004.0044     
  
    <I>Tabelle <SEP> III:</I>
<tb>   /o <SEP> des <SEP> Belastung <SEP> Abnützungs  Zusc"Fluorosube  -hlagsstoffes <SEP> <B>(11:9)</B> <SEP> stelle <SEP> (mm)
<tb>  0,0 <SEP> 50 <SEP> 1,88
<tb>  1,0 <SEP> 50 <SEP> <B>1,65</B>
<tb>  2,0 <SEP> 50 <SEP> 1,40
<tb>  2,8 <SEP> 50 <SEP> 1,20
<tb>  3,0 <SEP> 50 <SEP> 0,52
<tb>  5,0 <SEP> 50 <SEP> 0,55
<tb>  10,0 <SEP> 50 <SEP> 0,75
<tb>  0,0 <SEP> 25 <SEP> <B>0,77</B>
<tb>  2,5 <SEP> 25 <SEP> 0,44
<tb>  5,0 <SEP> 25 <SEP> 0,48       Aus den obigen Daten ist ersichtlich, dass  dieser besondere Zuschlagsstoff sich für die  Verminderung der Abnützung bei hohen Be  lastungen und bei Konzentrationen von etwa  1-5     Gew.-Proz.    besonders gut eignet.  



  Die Verwendung der Zuschlagsstoffe ge  mäss der vorliegenden Erfindung eignet sich  besonders für folgende     Organopolysiloxane:     1. flüssige, mit     Methyl-,    Äthyl-,     Propyl-,          Butyl-    oder     Isopropylgruppen    substituierte       Polysiloxane;    2. flüssige, mit     Arylgruppen     substituierte     Polysiloxane,    beispielsweise mit       Phenylgruppen    substituierte     Polysiloxane;

       3. flüssige     Organopolysiloxane    mit verschie  denen     Kohlenwasserstoffsubstituenten    an den       Siliciumatomen,    beispielsweise mit     Methyl-          und        Phenylgruppen    substituierte     Polysiloxane,     wie sie z. B. durch Hydrolyse eines Gemisches           ton        Dimethyldichlorsilan    und     Diphenyldichlor-          silan    erhalten werden.  



  Die erfindungsgemässen Produkte können  zur Herstellung verschiedener Schmierfette  unter Verwendung zahlreicher Verdickungs  mittel, wie z. B. Seifen, die für diesen Zweck  gewöhnlich als Verdickungsmittel zur Anwen  dung kommen, verwendet werden. Als Ver  dickungsmittel kommen     beispielsweiseLithium-          stearat    und     Lithium-oxy-stearat    in Frage. Zur  Verbesserung gewisser Eigenschaften kann  man dem Schmierfett auch noch andere Zu  schlagsstoffe zusetzen, beispielsweise verschie  dene oxydationshemmende Substanzen, orga  nische     Diester    zur     Verbesserung    der Eigen  schaften bei niederen Temperaturen, wie z. B.       Sebacinsäure-di-(2-äthylhexyl)-ester.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Organopolysiloxan-Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, dass es flüssiges Organopoly- siloxan und in kleinerer Gewichtsmenge als dieses mindestens eine aliphatische Chlor- Fluor-Verbindung, welche sich von einem ali.- phatischen Kohlenwasserstoff mit mindestens 2 C-Atomen durch mindestens teilweisen Er satz der Wasserstoffatome durch Chlor- und Fluoratome ableitet, enthält. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Schmiermittel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die aliphatische Chlor-Fluor-Verbindung ein niedermolekula res Polymer ist, das eine sich wiederholende Struktureinheit der Formel -CCI:F-CF2- aufweist. 2. Schmiermittel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die aliphatische Chlor-Fluor-Verbindung drei Kohlenstoff atome besitzt. 3.

   Schmiermittel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Gewichtsmenge der aliphatischen Chlor-Fluor-Verbindung 0,5 -25% der Gewichtsmenge des flüssigen Organopolysiloxans beträgt.