CH423060A - Als Schmiermittel, Hydrauliköl oder Dichtungsfett geeignete fliessfähige Mischung mit verbesserten Viskositätseigenschaften - Google Patents
Als Schmiermittel, Hydrauliköl oder Dichtungsfett geeignete fliessfähige Mischung mit verbesserten ViskositätseigenschaftenInfo
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- C10M2229/05—Siloxanes with specific structure containing atoms other than silicon, hydrogen, oxygen or carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Als Schmiermittel, Hydrauliköl oder Dichtungsfett geeignete fliessfähige 1VIischung mit verbesserten Viskositätseigenschaften Die als Schmiermittel, Hydrauliköle und Dich tungsfette geeigneten und allgemein verwendeten Öle und Fette haben den Nachteil, dass ihre Viskosität mit steigender Temperatur abnimmt. Bei diesen Ölen und Fetten wird jedoch besonderer Wert auf die viscostatischen. Eigenschaften gelegt, also auf eine verringerte Viskositätsabhängigkeit von der Temperatur. Durch Zusätze von öllöslichen, linear gebauten makromolekularen Stoffen konnte das Vis- kositäts-Temperatur-Verhalten bereits verbessert werden. Derart verbesserte öle zeigen, verglichen mit dem Ausgangsöl, mit steigender Temperatur eine zwar geringere, aber immer noch sehr starke Visko- sitätsabnahme. Durch einen Zusatz gemäss der vor liegenden Erfindung lässt sich dieses meist nachteilige Viskositäts-Temperatur-Verhalten in dem praktisch in Frage kommenden Temperaturbereich nicht nur vorteilhaft verändern, sondern sogar umkehren. Fer ner kann der Zusatz Strukturviskosität und bei hö herer Dosierung das Auftreten einer Fliessgrenze herbeiführen; das bedeutet, dass die Viskosität mit zunehmender Schubspannung abnimmt bzw. die Mi schung erst bei einer bestimmten Schubspannung zu fliessen beginnt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind als Schmiermittel, Hydrauliköl oder Dichtungsfett ge eignete fliessfähige Mischungen mit verbesserten Vis- kositätseigenschaften, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine dreidimensional quellbare, makro molekulare Substanz in gequollenem Zustand und in fein verteilter Form enthalten, deren Quellgrad in der zu verbessernden Mischung bei Raumtempe ratur mindestens 1 beträgt. Schwach vernetzte makromolekulare Substanzen lassen sich in üblicher Weise durch Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition oder durch Umwand- lung von Naturstoffen herstellen. Auf rein synthe tischem Weg hergestellte, schwach vernetzte Makro molekulare werden auf Grund der zweckentsprechen den Steuerbarkeit der Herstellungsreaktionen bevor zugt; ferner ist von Vorteil, dass sie sehr gleichmässig anfallen. Die schwache Vernetzung kann durch Mit verwendung polyfunktioneller Verbindungen bei der Herstellung des makromolekularen Stoffes oder durch nachträgliche Umsetzung mit polyfunktionellen Sub stanzen erzielt werden. Der Grad der Vernetzung kann durch die Menge der eingebauten polyfunktio nellen Substanzen beliebig eingestellt werden. Er ist so zu wählen, dass der maximale Quellungsgrad der makromolekularen Substanz in der betreffenden Flüs sigkeit mindestens 1 beträgt. Der maximale Quel- lungsgrad gibt an, wieviele Gewichtsteile Quellmittel 1 Gewichtsteil lösungsmittelfreie makromolekulare Substanz aufnehmen kann. Er wird gemessen, indem man eine bestimmte Menge der betreffenden Sub stanz bis zur Einstellung eines Gleichgewichtes quel len lässt, überschüssiges Quellmittel abtrennt und dann die Gewichtszunahme bestimmt. Statt über den maximalen Quellungsgrad kann die optimale Konzentration an schwach versetzten makromolekularen Substanzen auch aus der Kurve ermittelt werden, die durch Aufzeichnen des Loga rithmus der Viskosität gegen den Logarithmus der Konzentration entsteht. Diese Kurve ist S-förmig. Auf der Abszisse, an der die Kurve nach anfäng licher positiver Krümmung die grösste negative Krüm mung aufweist, liegt die optimale Konzentration. Die schwach vernetzten makromolekularen Stoffe können vorzugsweise durch Polymerisation oder Co- polymerisation von olefinisch ungesättigten Verbin dungen in Gegenwart von Vernetzungsmitteln herge stellt werden. Geeignete olefinisch ungesättigte Ver- bindungen sind z. B. Olefine wie Äthylen, Propylen, Butylen, Butadien, Isopren; Styrol, Alkylstyrole, Vi- nytoluol, Vinylester, Vinyläther, Ester ungesättigter Carbonsäuren wie z. B. der Acrylsäure, Methacryl- säure, Crotonsäure, Fumarsäure oder der Malein- säure. Als Vernetzungsmittel eignen sich Verbindun gen mit mindestens zwei polymerisierbaren Doppel bindungen, z. B. Divinylbenzol, Acryl- und Metha- crylsäurederivate mehrwertiger oder ungesättigter Al kohole oder Amine wie Glykoldimethacrylat, Allyl- methacrylat, Methylen-bis acrylamid, ss Allyloxy äthylacrylat, ss-Vinyloxy-äthylacrylat, Anhydride un gesättigter Carbonsäuren oder deren Salze mit mehr wertigen Metallen, ferner Polymere mit olefinisch ungesättigten Gruppen, z. B. die Polymerisate und Mischpolymerisate des Butadiens oder Isoprens mit hohem Gehalt an Vinylgruppen, oder ungesättigte Polyester z. B. aus Glykol und Maleinsäure, oder die Polymerisate, die durch anionische oder kationi- sche Polymerisation von Allyl-acrylat, Vinyl-acrylat, ss-Vinyloxy-äthyl-acrylat oder -methacrylat entste hen. Unter bestimmten, an sich bekannten Polyme- risationsbedingungen können auch monomere kon jugierte Diolefine wie z. B. Butadien und Isopren als Vernetzungsmittel wirksam sein. Auch durch Verwendung polyfunktioneller und ungesättigter Star ter und/oder übertragungsregler kann in gewissen Fällen eine schwache Vernetzung erzielt werden. Weiterhin ist Vernetzung möglich durch chemische Nachbehandlung oder energiereiche Strahlung. Neben dem geeigneten Vernetzungsgrad sollen die makro molekularen Substanzen gute Alterungsbeständigkeit aufweisen. Die erforderlichen feinen Partikel können beliebig hergestellt werden. In einfacher Weise werden sie z. B. durch Vermahlen von Stückpolymerisaten er halten. Das Mahlen kann auch in gequollenem Zu stand in einer Kolloidmühle erfolgen. Auch kann die fertige Zusammensetzung durch Lösungspolyme- risation in dem schwerflüchtigen Quellungsmittel und anschliessendes Mahlen hergestellt werden. Durch Emulsionspalymerisation oder Perlpolymeris.ation entstehen die Polymerisate unmittelbar in der erfor derlichen Teilchengrösse. Wässrige Polymerisat Disper sionen können als solche mit dem schwerflüchtigen Quellungsmittel vermischt werden, während man gleichzeitig oder anschliessend das Wasser abdampft. Oder die Polymerisate werden zuerst durch Ausfällen oder Trocknen isoliert und dann dem Quellungsmittel zugesetzt. Besonders geeignet und daher bevorzugt sind Polymerisate in Form sphärischer Teilchen, wie sie zum Beispiel durch Emulsions-, Perl- oder Fällungspolymerisation erhalten werden; derartige Teilchen besitzen auf Grund ihrer Kugelge stalt eine bessere Stabilität gegen mechanischen Abbau und rufen ferner eine gesteigerte Schmier wirkung hervor. Bei der Wahl des Polymerisations- verfahrens ist zu beachten, dass bei der Lösungspo lymerisation grössere Mengen Vernetzungsmittel als bei der Block- oder Perlpolymerisation erforderlich sind, um eine gleich starke Quellung der vernetzten Polymerisate zu erhalten. Die durchschnittliche Teilchengrösse der makro molekularen Substanz sollte kleiner als etwa 0,1 mm sein. Besonders günstig sind Teilchengrössen von 0,01 bis 10 ,u. Ein gewisser Anteil an grösseren Partikeln ist im allgemeinen nicht schädlich, zumal diese während der Anwendung weiter zerkleinert werden. Als Quellmittel eignen sich mit besonderem Vor teil schwerflüchtige Stoffe oder Stoffgemische, die für sich allein schon eine gute Schmierwirkung oder gute Eigenschaften als Hydrauliköle oder Dichtungs fette und ausserdem gute Alterungsbeständigkeit auf weisen, insbesondere aliphatische, cycloaliphatische und aromatische öle und Fette sowie Ester von Fettsäuren oder Polycarbonsäuren, Polyäther und Siliconöle. Die Eigenschaften dieser öle und Fette können durch Zusätze wie Antioxydantien, Disper- giermittel und Detergentien, Seifen, Rostschutzmittel, lineare (lösliche) Polymerisate, Graphit oder Molyb- dänsulfid weiter verbessert werden. Die Wahl der schwach vernetzten Makromoleku laren richtet sich nach dem zur Anwendung gelan genden Quellungsmittel. Die Kombinationen sind so zu wählen, dass die verwendeten Makromolekularen stark angequollen werden. Die Auswahl kann auf Grund einfacher Versuche oder an Hand des be kannten Löslichkeitsverhaltens der unvernetzten ma kromolekularen Substanzen erfolgen. Besonders interessante Eigenschaften zeigen Kombinationen, bei welchen das Quellmittel ein sogenanntes schlechtes Lösungsmittel für die betref fende makromolekulare Substanz darstellt. In diesem Fall nimmt die Quellung der schwach vernetzten makromolekularen Substanz mit steigender Tempe ratur stark zu, und es resultiert ein dem bisher be kannten umgekehrtes Viskositäts-Temperatur-Verhal- ten. Optimale viskostatische Wirkungen werden er zielt, wenn die schwach vernetzte makromolekulare Substanz mit ungesfähr der Menge, die einer maxima len Quellung entspricht, oder mit weniger Quellungs- mittel gequollen wird. Mit der Zugabe von mehr Quellungsmittel nimmt die viskostatische Wirkung allmählich ab. <I>Präparat 1</I> Herstellung von vernetztem Polystyrol durch Perlpolymerisation In 2875 ml dest. Wasser, das 2 g eines Netz mittels (sek. Alkylsulfat) und 25 g eines hochmo lekularen Mischpolymerisats aus Natriummethacrylat und Methylmethacrylat gelöst enthält, wird die Mi schung von 750 g Styrol, 3,75 g Butandiol-dimetha- crylat und 7, 5 g Benzoylperoxyd mit einer hochtou rigen Mischsirene innig dispergiert. Die Mischung wird sofort unter Rühren auf 45 erwärmt. Im Ver lauf einer Stunde wird die Temperatur auf 90 ge steigert und auf dieser Höhe 7 Stunden belassen. Danach wird abgekühlt, mit Salzsäure angesäuert und das sehr feinkörnige Perlpolymerisat abgesaugt und getrocknet. Ausbeute 685 g. Das etwas zu sammengebackene Polymerisat wird in einer Kugel mühle zerkleinert. <I>Präparat 2</I> Herstellung von vernetztem Polystyrol durch Emulsionspolymerisation In einem Rührgefäss wrden 100 g Stearinsäure in 3000 g dest. Wasser und 24 g 25%igem Ammoniak unter Erwärmen gelöst. Nach vollständigem Lösen setzt man 8 g Kaliumpersulfat, 12 g Natriumhydro- gencarbonat und ein Gemisch aus 1996 g Styrol und 4 g Glykoldimethacrylat zu und polymerisiert die Mischung unter Stickstoff 8 Stunden bei 60 . Man erhält eine sehr feindisperse Dispersion mit einem Trockenrückstand von 40 %. Für die Wei terverarbeitung kann das Polymerisat durch Trock nen der Dispersion isoliert und gemahlen werden. <I>Präparat 3</I> Herstellung von vernetztem Polynonylmethacrylat durch Emulsionspolymerisation Eine Mischung von 150 g dest. Wasser, 5 g Na- triumstearat, 0,2 g Kaliumpersulfat, 0,3 g Natrium- hydrogencarbonat, 99,8 g Nonylmethacrylat und 0, 2 g Glykoldimethacrylat wird in einem Rührgefäss unter Stickstoff erwärmt. Man hält die Temperatur 18 Stunden auf 50 , 1 Stunde auf 60 , 5 Stunden auf 70 und 3 Stunden auf 95 . Es entsteht eine sehr feindisperse Dispersion mit 41 % Trockengehalt. <I>Beispiel 1</I> Das als Präparat 1 hergestellte Perlpolymerisat wurde in Konzenrationen von 5, 9 und 15 Gew.% in Shell-Dutrex 3 gequollen. ( Dutrex 3 ist ein aro matischer Mineralöl-extrakt; Flammpunkt 157 , Stockpunkt -35 , Anilinpunkt -9,2 .) Zum vollstän digen Quellen des- Polymerisats wurden die Mischun gen unter Rühren auf 120 erwärmt. Die Visko sität der Mischungen wurde bei 20, 50, 100 und 150 mit einem Brookfield-Viscosimeter Typ HBT bei verschiedener Drehzahl gemessen. Die Ergebnisse sind aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich. Fig. 1 zeigt die Viskosität des reinen Öls. <I>Beispiel 2</I> Das als Präparat 1 hergestellte Polymerisat wurde in Mischungen von Dutrex 3 und Shell Carnea Oel 31 (spez. Gewicht 0,937, Flammpunkt 187 , Stockpunkt -30 , Viskosität bei 50 4,5 Engler) gemäss folgender Tabelle wie in Beispiel 1 gequollen und gemessen. Die Ergebnisse der Viskositätsmes- sungen sind in den Fig. 5 bis 8 wiedergegeben. EMI0003.0048 <I>Zusammensetzung <SEP> (Gew.%)</I> <tb> Dutrex <SEP> 3 <SEP> Carnea <SEP> öl <SEP> 31 <SEP> Polystyrol <SEP> Fig. <tb> 90 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 5 <tb> 85 <SEP> 10 <SEP> 5 <SEP> 6 <tb> 81 <SEP> 10 <SEP> 9 <SEP> 7 <tb> 76 <SEP> 10 <SEP> 14 <SEP> 8 <I>Beispiel 3</I> In 90 Gew. Teile Shell Dutrex 3 wurden bei etwa 130 25 Gew.-Teile der als Präparat 2 hergestellten Polystyrol-Dispersion unter Rühren ein getropft. Das in der Dispersion enthaltene Wasser dampft sofort unter starkem Aufschäumen ab. Das gequollene Polymerisat verteilt sich äusserst fein in dem Öl. Anschliessend wird noch kurze Zeit auf 180 aufgeheizt. Die homogene Mischung hat einen Polymerisat- gehalt von 10%. Eine Probe wird durch Verdünnen mit Petroläther ausgefällt und getrocknet. Das iso lierte Polymerisat zeigt in Benzol bei 20 eine ma ximale Quellung von 20 bis 21 g Benzol/g Polyme- risat. 10 % des Polymerisats sind in Benzol löslich. Die Viskositäten der Mischung mit Dutrex 3 wurden bei 20, 40, 60, 80 und 100 mit dem Brook- field-Viscosimeter HBT, Spindel 4, gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 9 enthalten. <I>Beispiel 4</I> In 200 Teile Shell Vitrea-Oel 27 (mit Lösungs mitteln raffiniertes paraffinisches Schmieröl, spez. Gewicht 0,870, Flammpunkt 2211, Stockpunkt -12 , Viskosität bei 50 4,5 Engler) werden bei 120 82 Teile der als Präparat 3 hergestellten Polynonyl- methacrylat-Dispersion eingerührt. Man erhält eine homogene Mischung mit einem Polymerisatgehalt von 14%. Durch weiteren Zusatz von Vitrea-Oel 27 wird diese auf Polymerisatgehalte von 2 bis 12% verdünnt. Die Viskositätsmessungen mit dem Broökfield-Viscosimeter HBT bei 20 und 100 ergaben folgende Werte: EMI0003.0081 Polymerisat gehalt <SEP> Messkörper <SEP> U/min <SEP> Viskosität <SEP> Poise <tb> o/ <SEP> 20 <SEP> 100 <tb> <U>0</U> <tb> 14 <SEP> T-A* <SEP> 1 <SEP> 450 <SEP> 450 <tb> 2,5 <SEP> 320 <SEP> 320 <tb> 5 <SEP> 230 <SEP> 180 <tb> 14 <SEP> Spindel <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 280 <SEP> 310 <tb> 10 <SEP> 180 <SEP> 170 <tb> 20 <SEP> 130 <SEP> 100 <tb> 12 <SEP> T-A <SEP> 1 <SEP> 130 <SEP> 160 <tb> 2,5 <SEP> 96 <SEP> 96 <tb> 5 <SEP> 80 <SEP> 64 <tb> 12 <SEP> Spindel <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 90 <SEP> 110 <tb> 10 <SEP> 64 <SEP> 68 <tb> 20 <SEP> 48 <SEP> 43 <tb> 10 <SEP> T-A <SEP> 1 <SEP> 32 <SEP> 24 <tb> 2, 5 <SEP> 25 <SEP> 20 <tb> 5 <SEP> 22 <SEP> 16 <tb> 10 <SEP> Spindel <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 29 <SEP> 29 <tb> 10 <SEP> 23 <SEP> 20 <tb> 20 <SEP> 19 <SEP> 13 EMI0004.0001 Polymerisat gehalt <SEP> Messkörper <SEP> U/min <SEP> Viskosität <SEP> Poise <tb> 20 <SEP> 100 <tb> <U>0</U> <tb> 8 <SEP> Spindel <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 4 <tb> 10 <SEP> 8,6 <SEP> 3,5 <tb> 20 <SEP> 7,8 <SEP> 2,6 <tb> 6 <SEP> Spindel <SEP> t <SEP> 5 <SEP> 3,6 <SEP> 10 <SEP> 3,5 <SEP> 0,6 <tb> 20 <SEP> 3,2 <SEP> 0,6 <tb> 50 <SEP> 3,2 <SEP> 0,7 <tb> 4 <SEP> Spindel <SEP> t <SEP> 5 <SEP> 1,2 <SEP> 10 <SEP> 1,9 <SEP> 20 <SEP> 1,8 <SEP> 50 <SEP> 1,8 <SEP> 100 <SEP> 1,8 <SEP> 4 <SEP> Spindel <SEP> <B>1</B> <SEP> 5 <SEP> 2,4 <SEP> 0,32 <tb> 10 <SEP> 2,4 <SEP> 0,24 <tb> 20 <SEP> 2,3 <SEP> 0,28 <tb> 50 <SEP> 2,2 <SEP> 0,33 <tb> 100 <SEP> 2,3 <SEP> 0, 42 <tb> 2 <SEP> Spindel <SEP> t <SEP> 10 <SEP> 0,6 <SEP> 20 <SEP> 0,8 <SEP> 50 <SEP> 1,0 <SEP> 0,32 <tb> 100 <SEP> 1,05 <SEP> 0,45 <tb> 2 <SEP> Spindel <SEP> l <SEP> 5 <SEP> 0,96 <SEP> 10 <SEP> 1,12 <SEP> 20 <SEP> 1,12 <SEP> 0,08 <tb> 50 <SEP> 1,20 <SEP> 0,19 <tb> 100 <SEP> 1,20 <SEP> 0,28 <tb> T-A <SEP> ist <SEP> ein <SEP> kreuzförmiger <SEP> Rührer, <SEP> dessen <SEP> Querbalken <tb> 48 <SEP> cm <SEP> lang <SEP> ist.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH I Als Schmiermittel, Hydrauliköl oder Dichtungs fett geeignete fliessfähige Mischung mit verbesserten Viskositätseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine dreidimensional quellbare, makromole kulare Substanz in gequollenem Zustand und in fein verteilter Form enthält, deren Quellgrad in der zu verbessernden Mischung bei Raumtemperatur min destens 1 beträgt. UNTERANSPRÜCHE 1.Mischung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass sie ein schwach vernetztes, fein- teiliges Polymerisat oder Mischpolymerisat einer ole- finisch ungesättigten Verbindung enthält. 2. Mischung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass sie als schwach vernetzte makro molekulare Substanz ein Polymerisat enthält. 3.Mischung nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass sie ein schwach vernetztes, fein- teiliges Polymerisat oder Mischpolymerisat eines Acryl- oder Methaerylsäureesters enthält. 4. Mischung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Basis einen bereits selbst als Schmiermittel geeigneten fliessfähigen Stoff oder ein als Schmiermittel geeignetes Stoffgemisch enthält. 5.Mischung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass sie eine schwach vernetzte makro molekulare Substanz enthält, deren maximaler Quel- lungsgrad mit steigender Temperatur zunimmt, wobei die Quellungszunahme reversibel ist. 6. Mischung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens soviel Quellmittel enthält, dass die schwach vernetzte makromolekulare Substanz in vollständig gequollenem Zustand vorliegt. 7. Mischung nach Unteransprüchen 5 und 6.PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung einer als Schmiermittel geeigneten Mischung gemäss Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man eine Flüssigkeit in ein Gemisch mit feinteiligen, schwach vernetzten, dreidimensional quellbaren makromolekularen Sub stanzen überführt. UNTERANSPRÜCHE B. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man die schwach vernetzte makromolekulare Substanz in der Flüssigkeit in feinverteiltem Zustand zur Quellung bringt. 9.Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man als Flüssigkeit einen als Schmiermittel geeigneten Stoff verwendet. 10. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man solche schwach vernetzten makromolekularen Substanzen verwendet, deren ma ximaler Quellungsgrad mit steigender Temperatur zu nimmt, wobei die Quellungszunahme reversibel ist.
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