DD228723A1

DD228723A1 - Verfahren zur herstellung synthetischer schmier- und kraftuebertragungsoele

Info

Publication number: DD228723A1
Application number: DD23119881A
Authority: DD
Inventors: Friedrich Lohrmann
Original assignee: Zentrale Pruef Und Entwicklung
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1985-10-23

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schmier- und Kraftuebertragungsoele, insbesondere Verfahren zu ihrer Herstellung. Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung synthetischer Schmieroele mit guenstigen schmierstofftechnischen Kennwerten. Es wurde die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu finden, nach dem synthetische Schieroele aus guenstig zur Verfuegung stehenden Ausgangsstoffen hergestellt werden koennen, deren Eigenschaften im Syntheseprozess zielgerichtet den voraussichtlichen Anforderungen angepasst werden koennen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass durch alkalisch gesteuerte Polymerisation aus Triaethanolamin und Alkylenoxiden in ausgewaehlten Masseverhaeltnissen und nachfolgender Entgasung Produkte mit ausserordentlich guenstigen schmierstofftechnischen Kennwerten erhalten werden, deren Eigenschaften durch nachfolgende Veretherung, Veresterung, Salzbildung oder quartaere Ammoniumsalzbildung noch speziellen Anforderungen angepasst werden koennen.

Description

Verfahren zur Herstellung synthetischer Schmier- und Kraftübertragungsöle

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von syn-5thetischen Schmier» und Kraftübertragungsölen durch Polymerisation von Monomeren mit gegebenenfalls anschließender gezielter Umsetzung zur Erzielung spezieller Eigenschaften,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Als Schmieröle und Hydraulikflüssigkeiten werden heute noch in

IOweitaus überwiegender Menge Kohlenwasserstoffgemische, die meist aus Erdölen durch Destillation und Raffination gewonnen werden, Verwendet. Als bedeutenden Portschritt kann man die heute gebräuchlichen legierten Schmieröle einschätzen, das sind Kohlenwasserstoffgemische, die in kleineren Mengen ausgewählte

15weitgehend definierte organische oder auch anorganisch-organische Stoffe zur Erzielung spezieller Eigenschaften enthalten. Synthetische Schmieröle, die durch spezielle chemische Reaktionsverfahren gewonnen werden, wurden bisher nur in Ausnahmefällen hergestellt bzw. in Schutzrechten für ausgewählte An-

20wendungsfälle vorgeschlagen, so nach 3RD-Offeniegungsschrift 2 123 827 auf Basis von Polyalkylenglykolen als Kältemaschinenöl, nach BRD-Offenlegungsschrift 2 263 243 auf der gleichen Stoffgruppenbasis zur Zwei-Takt-Motorenschmierung. Verfahren zur Herstellung solcher Produkte sind nach BRD-Auslegungs-

25schrift 2 246 598 und nach USA-Patent 4 111 820 bekannt. Nach DDR WP 130 357 wird ein Gemisch aus Polyalkylenglykole und Dicarbonsäureester als Zwei-Takt-Motorenöl vorgeschlagen. Annähernd alle bekannt gewordenen Vorschläge und Produkte beruhen auf Glykole oder Polymerisationsprodukte aus Alkylen-

30oxiden, gegebenenfalls mit nachfolgenden Reaktionen am Produkt

oder mit Zusätzen.

Ziel der Erfindung,

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung synthetischer Schmieröle, insbesondere mit tiefem Stockpunkt und 35gutem Viskositäts-Temperaturverhalten aus einfach gewinnbaren Monomeren, zu finden, wobei durch gezielte Synthese die Eigenschaften der Produkte variierbar sein sollen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die ständig steigenden Anforderungen an die Qualität der Schmier-40stoffe und die wachsende Verknappung und Verteuerung von Rohstoffen für die Herstellung von Schmierölen auf Kohlenwasserstoffbasis führen zielgerichtet zur Forderung nach synthetischen Schmierölen auf der Basis in großen Mengen herstellbarer Ausgangsstoffe.

45Ss wurde gefunden, daß synthetische Schmier- und Kraftübertragungsöle durch Polymerisation aus Triäthanolamin und Alkylenoxiden unter Verwendung von alkalischen Katalysatoren, wie Natriumhydroxid oder Natriummethylat bei Temperaturen bis 150 ⁰C und bei Normaldruck oder nur bei äußerst geringem Überdruck er-

50halten werden, wenn man in 1 Masseäquivalent Triäthanolamin unter starker Durchmischung beispielsweise mit einem Rührwerk und Temperaturen zwischen 80 ⁰C und 150 ⁰C mindestens 0,9 Masseäquivalente Äthylenoxid und danach mindestens 2,3 Masseäquivalente Propylenosid einleitet· Die Reaktionspartner werden

55vorteilhaft als Gas gegebenenfalls unter Mitwirkung eines Innert-. gasstromes möglichst direkt in die Flüssigphase, des Triethanolamine in der Geschwindigkeit eingeleitet, daß 3ie annähernd vollständig von der Reaktionslösung aufgenommen werden und kein zusätzlicher Überdruck entsteht, Nach Abschluß der Reaktion

60wird die Temperatur im Reaktionsproaukt auf ca. 100 ⁰C eingeregelt und bei einem Vakuum von kleiner als 10 kPa entgast. Durch Variation der eingesetzten Masse an Äthylenoxid bis 9>0

Masseäquivalente und 35 >0 Masseäquivalente bei Propylenozid, bezogen auf die Masse an eingesetztem Triäthanolamin, können

65die Eigenschaften des Reaktionsproduktes, insbesondere das Viskositäts-Temperaturverhalten und der Stockpunkt vorausschaubar beeinflußt werden. So kann man zielgerichtet die Grundeigenschaften des entstehenden synthetischen Schmieröls je nach gewünschtem Einsatzsweck variieren.

7QJ?ür bestimmte Einsatzzwecke, z. B. hohe Alterungsbeständigkeit, ist es vorteilhaft, daß in dem synthetischen Schmieröl keine freien Hydroxylgruppen enthalten sind, das kann man erreichen, wenn man nach einem bekannten Reaktionsverfahren, beispielsweise durch Zugabe berechneter Mengen Natrium zum Produkt und Um-

75setsong mit organischen Halogenverbindungen, freie Hydroxylgruppen vollständig veräthert· Durch diese Umsetzung beeinflußt man auch gleichseitig das Kälteverhalten meist in Richtung eines tieferen Stockpunktes auch die Viskositäts-Temperatureigenschaften werden meist vorteilhaft verändert. Es ist

80auch möglich, die freien Hydroxylgruppen mit Verbindungen sauren Charakters nach bekannten Reaktionsverfahren zu verestern. Neben der Erhöhung der Alterungsstabilität wird durch diese Veränderung den erfindungsgeznäßen Produkten eine Verbesserung der Schmierfilmfestigkeit im Misch- und Grenzreibungsgebiet ver-

85iiehen. Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte haben ,auf „Grund der Amingruppierung im Molekül alkalische Eigenschaften.

Durch Zuführung von Verbindungen sauren Charakters kann man diese Alkaiität durch Salzbildung teilweise oder vollständig

^neutralisieren. Durch Auswahl geeigneter Säuren, die beispielsweise auch in Additiven für Mineralöle verwendet werden, wie Dialkyldithiophosphorsäuren oder Alkylarylsulfonsäuren einzeln oder im Gemisch, kann man den Produkten besondere Eigenschaften, wie die Dispergierung von Ruß und Alterungsprodukten, ver-

95schleißmindernde Wirkung unter Grenzreibungsbedingungen usw., verleihen.

Es kann auch vorteilhaft sein, die Alkalität durch Umwandlung der Amingruppierung in den erfindungsgemäßen Produkten in eine Ammoniumgruppierung zu verstärken und diese mit Verbindungen lOOsauren Charakters zu neutralisieren. Durch diese Variation ist es möglich, die korrosionsschützenden Eigenschaften zu verbessern«

Ausführungsbeispiele

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend an einigen Ausfüh-105ro2igsbeispielen erläutert werden.

Beispiel 1

In einem Reaktionskolben mit Rührer, Gaseinleitungsrohr unter der Flüssigkeitsoberflache und Blasenzähler als Überdrucksicherung wurden 150 g Triäthanolamin gegeben, mit Stickstoff luft-

110frei gespült, 1 g Natriumhydroxid gelöst und auf 100 ⁰G erwärmt, unter starkem Rühren wurden 135 g getrocknetes Äthylenoxid in der Geschwindigkeit eingeleitet, daß kein Überdruck entstand und die Reaktionstemperatur nicht über 140 ⁰G steigt. Danach wurde die Reaktionslösung auf 150 ⁰C erwärmt und 350 g Propy-

115lenoxid gasförmig unter den gleichen Bedingungen wie das Alkylenoxid eingeleitet. Nach Abschluß der Einleitung wurde das Reaktionsprodukt noch 30 min bei 150 ⁰C gerührt, auf 100 ⁰C abgekühlt und unter Stickstoffatmosphäre bei einem Vakuum von ca. 1,5 kPa entgast, lach diesem Verfahren, nur mit unterschiedli-

120chen Einsätzmengen an Äthylenoxid und Propylenoxid, wurden die in tabelle 1 zusammengesteilten Produkte synthetisiert. An Hand der Kenndaten ist au erkennen, daß die Produkte zielgerichtet . in ihren für Schmierstoffe und.Hydraulikflüssigkeiten wichtigen Kenndaten variiert werden können und Produkte mit ausgezeich-

125-netem. Kälteverhaltsn und Viskositäts-Temperatureigenschaften entstehen«

Beispiel 2

In den nach Beispiel 1 gewonnenen Produkten wurden unter Rühren und Erwärmen auf 100 ⁰G eine auf die theoretisch vorhandenen

130Hydroxylgruppen berechnete Menge Natrium aufgelöst und nach völliger Auflösung des Natriums Butylbromid in einer Menge zugetropft, die 10 Masse-% höher lag als theoretisch für die Veretherung der theoretisch vorhandenen Hydroxylgruppen erforderlich wäre. Nach dsm Zutropfen des Butylbromids wurde das Reak-

135tionsgemisch noch ca. 60 min bei der Reaktionstemperatur gerührt. Das erhaltene Produkt wurde mit Wasser verdünnt, die organische Phase abgetrennt, mit Wasser nachgewaschen und bei ca« 100 ⁰C und einem Vakuum von ca. 1,5 ^Ps unter Stickstoffatmosphäre entgast. Die Produkte wurden zwischen 40 % und

14080 % der theoretischen Ausbeute erhalten. Nach diesem Verfahren wurden die in Tabelle 2 zusammengestellten Produkte hergestellt. Die Kenndaten zeigen, daß hier insbesondere für dünnflüssige Schmier- und Kraftübertragungsöle günstige Werte erzielt werden«

Tabelle 1; Hergestellte Versuchsmuster nach Eeispiel 1

145Versuchsmuster	1	2	3	4	5
Masse- Äthylenoxid äquivalente ProDylenoxid	0,9 2,3	0,9 4,7	0,9 9,3	2,7 2,3	2,7 9,3
Viskosität 50 °C Γωπζ/β? Viskosität 100 C 7~mm²/s7	58,0 10,7	51,5 11,3	94,0 20,7	59,5 12,5	73,1 16,7
150Viskositätsindex	89,4	114,7	128,9	115,4	128,9
Stockpunkt l~°97	-36	-40	-32	-37	-40
Flammpunkt f°97	276	378	294	290	364
Verkokung /~M.-§7	1,50	2,66	3,37	2,19	2,32

Tabelle 2; Tri-n-butyläther der in Tabelle 1 zusammengestellten 155 Versuchsmuster

Versuchsmuster	7~"nim /	1	2	3	4	5
Viskosität 50 ⁰C Viskosität 100 ⁰C		's7 20,0 17 5,6	23,2 7,6	29,0 8,0	22,0 7,3	52,0 13,1
Viskositätsindex	/-°c7	144,8	157,1	132,6	150,5	131,1
i60Stockpunkt	C⁰ 07	-51	-57	-50	-56	-42
Plammp unkt		239	235	220	216	252
Verkokung	7 0,73	2,47	1,09	2,26	2,16

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung von synthetischen Schmier- und Kraftübertragungsölen nach bekannten Polymerisationsverfahren aus Triäthanolamin und Alkylenoxiden unter Verwendung alkalischer Katalysatoren, wie Uatriumhydrosid oder. Uatriummethylat, bei Temperaturen bis 150 ⁰C gekennzeichnet dadurch, daß in 1 Masseäquivalent Triäthanolamin bei Temperatureh zwischen 80 ⁰C und 150 ⁰C und starker Durchmischung zunächst mindestens 0,9 Masseäquivalente Alkylenoxid und danach mindestens 2,3 Masseäquivalente Propylenoxid in der Geschwindigkeit eingeleitet werden, daß sie von der Reaktionsmischung aufgenommen werden und das Reaktionsprodukt nach Ab- Schluß der Umsetzung unter Schutzgasatmosphäre bei ca. 100 ⁰C und einem Vakuum von kleiner als 10 kPa entgast wird«

2. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadruch, daß auf 1 Masseäquivalent Triäthanolamin zwischen 0,9 und 9,0 Masseäquivalente Äthylenosid und zwischen 2,3 und 35,0 Massen äquivalente Propylenoxid eingesetzt werden,

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, daß nach einem bekannten Reaktionsverfahren freie Hydroxylgruppen im Reaktionsprodukt vollständig verethert werden.

4« Verfahren nach Punkt 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, daß nach einem bekannten Reaktionsverfahren freie Hydroxylgruppen im Reaktionsprodukt vollständig verestert werden,

5· Verfahren nach Punkt 1 bis 4 gekennzeichnet dadurch, daß

das Reaktionsprodukt durch Zugabe von Verbindungen sauren

Charakters teilweise oder vollständig in ein Aminsalz überführt wird«

6. Verfahren nach Punkt 1 bis 4 gekennzeichnet dadurch, daß nach einem bekannten Verfahren das Reaktionsproaukt in eine quartäre Ammoniumverbindung und daran anschließend durch Verbindungen sauren Charakters in quartäre Ammoniumsalze überführt wird.