DD296286A5 - METHOD FOR PRODUCING NITROGEN-BASED LUBRICATING OIL COMPOSITIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung stickstoffhaltiger Schmieroelzusaetze, die als Korrosionsinhibitoren, Diespergent-Dispersantadditives und Viskositaetsindexverbesserer eingesetzt werden. Beim erfindungsgemaeszen Verfahren werden die epoxidierten Polymere mit primaeren oder sekundaeren Aminen in Substanz bzw. in polaren Loesungsmitteln oder Loesungsmittelgemischen mit polaren Komponenten bei einer Temperatur von 50 bis 200C umgesetzt.{stickstoffhaltige Schmierstoffzusaetze; epoxidierte Polymere; primaere oder sekundaere Amine; Loesungsmittelgemische}The invention relates to a process for the preparation of nitrogen-containing lubricating oil additives which are used as corrosion inhibitors, dispersants dispersants and Viskositaetsindexverbesserer. In the process according to the invention, the epoxidized polymers are reacted with primary or secondary amines in substance or in polar solvents or solvent mixtures with polar components at a temperature of 50 to 200 ° C. {nitrogen-containing lubricant additives; epoxidized polymers; primary or secondary amines; Dissolvents mixtures}
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stickstoffhaltigen Polymeren, die als Korrosionsinhibitoren, Dispergent-Dispersantadditives und Viskositätsindexverbesserer eingesetzt werden.The invention relates to a process for the preparation of nitrogen-containing polymers which are used as corrosion inhibitors, dispersant dispersant additives and viscosity index improvers.
Die Herstellung von stickstoffhaltigen Polymeren, die als multifunktionelle Schmierölzusätze verwendet werden, ist bekannt. Sie werden im wesentlichen auf zwei verschiedenen Wegen hergestellt:The preparation of nitrogen-containing polymers used as multifunctional lubricating oil additives is known. They are manufactured in two main ways:
a) durch Copolymerisation von höheren Methacrylaten mit verschiedenen stickstoffhaltigen Monomerena) by copolymerization of higher methacrylates with various nitrogen-containing monomers
b) durch Pfropfcopolymerisation von Vinylpyridinen bzw. anderen stickstoffhaltigen Monomeren auf Ethylen/Propylen-Copolymere, Ethylen/Propylen/Dien-Terpolymere bzw. Dien-Copolymere.b) by graft copolymerization of vinylpyridines or other nitrogen-containing monomers on ethylene / propylene copolymers, ethylene / propylene / diene terpolymers or diene copolymers.
So wird in der EP 164.807 ein multifunktionelles Schmieröladditive beschrieben, welches aus einem Basis-Copolymer aus C1^- und Cio-18-Alkylmethacrylaten und verschiedenen pfropfbaren stickstoffhaltigen Monomeren (N-Vinylimidazol, N-Vinylpyrrolidon, Vinylpyridine, Ν,Ν-Dialkylaminoethylmethacrylate) hergestellt wird.Thus, EP 164.807 describes a multifunctional lubricating oil additive which comprises a base copolymer of C 1 - and C 18 -alkyl methacrylates and various graftable nitrogenous monomers (N-vinylimidazole, N-vinylpyrrolidone, vinylpyridines, N, N-dialkylaminoethyl methacrylates). will be produced.
Ähnlich ist die Vorgehensweise in der U.S.P. 4.161.392. Dort kommen Butylmethacrylat, C12-2o-Alkylmethacrylate und Dimethylaminoethylmethacrylat zum Einsatz.Similarly, the procedure is in USP 4,161,392. There are butyl methacrylate, C 12 -2o alkyl methacrylates and dimethylaminoethyl methacrylate used.
Auch in den U.S.P. 4.183.732, SUP 783.337 und GBP 985.019 wird die Herstellung derartiger Schmierölzusätze beschrieben.Also in U.S.P. 4,183,732, SUP 783,337 and GBP 985,019 describe the preparation of such lubricating oil additives.
In der DE-OS 2.634.033 ist die Pfropfung von 2-Vinylpyridin auf Ethylen/Propylen/Dien-Co- bzw. Terpolymere oder auf hydrierte Butadien-Styren-Copolymere beschrieben.DE-OS 2,634,033 describes the grafting of 2-vinylpyridine onto ethylene / propylene / diene-co- or terpolymers or onto hydrogenated butadiene-styrene copolymers.
In der EP 29.622 wird 2-Vinylpyridin auf ein Divinylbenzen/Polyisopren-Copolymeres gepfropft.In EP 29622 2-vinylpyridine is grafted onto a divinylbenzene / polyisoprene copolymer.
Weniger gebräuchlich sind Verfahren, die auf Stickstoffunktionalisierung von Polybutadienen basieren, wie in der DE-OS 2.554.093 beschrieben. Hier wurden mittels Li-Butyl hergestellte Polybutadiene partiell hydriert, epoxidiert und anschließend mit H -aciden Verbindungen umgesetzt.Less commonly used are processes based on nitrogen functionalization of polybutadienes, as described in DE-OS 2,554,093. Here, polybutadienes prepared by means of Li-butyl were partially hydrogenated, epoxidized and then reacted with H-acid compounds.
Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß aufwendige Polymerisationsreaktionen zur Herstellung der gewünschten Zielprodukte durchgeführt werden müssen.All of these processes have the disadvantage that complex polymerization reactions must be carried out to prepare the desired target products.
Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von stickstoffhaltigen Schmierölzusätzen zu finden, bei dem der Stickstoffgehalt des Reaktionsproduktes in weiten Grenzen variiert werden kann.It is an object of the invention to find a process for the preparation of nitrogen-containing lubricating oil additives in which the nitrogen content of the reaction product can be varied within wide limits.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von stickstoffhaltigen Schmierölzusätzen zu entwickeln.The invention has for its object to develop a process for the preparation of nitrogen-containing lubricating oil additives.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die epoxidierten Polymere mit primären oder sekundären Aminen in Substanz bzw. in polaren Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen mit polaren Komponenten bei einer Temperatur von 50 bis 2000C umgesetzt werden.According to the invention the object is achieved by a method in which the epoxidized polymers are reacted with primary or secondary amines in substance or in polar solvents or solvent mixtures with polar components at a temperature of 50 to 200 0 C.
Die epoxidierten Polybutadiene werden mit einer mittleren Molmasse < 10000g/mol eingesetzt.The epoxidized polybutadienes are used with an average molecular weight <10000 g / mol.
Als Amine werden offenkettige oder cyclische, verzweigte und unverzweigte Amine mit 4 bis 20 C-Atomen in reiner Form oder als Gemisch eingesetzt.The amines used are open-chain or cyclic, branched and unbranched amines having 4 to 20 carbon atoms in pure form or as a mixture.
Lösungsmittel, die polare Komponenten enthalten, sind beispielsweise Gemische aus halogenierten Kohlenwasserstoffen und Alkoholen, wie z.B. ein Gemisch aus Chloroform und Ethanol.Solvents containing polar components are, for example, mixtures of halogenated hydrocarbons and alcohols, e.g. a mixture of chloroform and ethanol.
Polyolefine können ζ. B. epoxidierte Polyisobutene oder Polydiene unterschiedlicher Molmasse und struktureller Zusammensetzung, mit einer oder mehreren Epoxidstrukturen im Molekül sein, oder partiell hydrierte Polydiene, deren nach der Hydrierung verbleibende Doppelbindungen teilweise oder vollständig epoxidiert werden oder reaktive Kohlenwasserstoffharze, deren olefinisch ungesättigte Struktureinheiten teilweise oder vollständig epoxidiert werden.Polyolefins can ζ. Example, epoxidized polyisobutenes or polydienes of different molecular weight and structural composition, with one or more epoxide structures in the molecule, or partially hydrogenated polydienes, which are partially or completely epoxidized after the hydrogenation double bonds or reactive hydrocarbon resins whose olefinically unsaturated structural units are partially or completely epoxidized ,
Als offenkettige und cyclische, verzweigte und unverzweigte Amine mit 4 bis 20C-Atomen können z. B. n-Butylamin, Diisobutylamin, Dioctylamin, Dodecylamin, n-Hexadecylamin oder Benzylamin in reiner Form oder als Gemisch eingesetzt werden. Im Vergleich zur Herstellung multifunktioneller Schmierstoffzusätze aus höheren Alkylmethacrylaten bzw. Ethylen/ Propylen/Dien-Co- und -Terpolymeren und stickstoffhaltigen Monomeren lassen sich bei dem hier dargelegten Verfahren Handelsprodukte durch relativ einfache Verfahrensschritte in die gewünschten Zielprodukte überführen.As open-chain and cyclic, branched and unbranched amines having 4 to 20C atoms, for. For example, n-butylamine, diisobutylamine, dioctylamine, dodecylamine, n-hexadecylamine or benzylamine can be used in pure form or as a mixture. In comparison with the production of multifunctional lubricant additives from higher alkyl methacrylates or ethylene / propylene / diene copolymers and terpolymers and nitrogen-containing monomers, commercial products can be converted into the desired target products by relatively simple process steps in the process set forth here.
Ausführungsbeispieleembodiments
1. In einem mit Rührer und Rückflußkühler versehenen Glasgefäß wird die Lösung eines epoxidierten Polybutadiens, welches nach einem „in situ "-Verfahren mit Ameisensäure/Wasserstoffperoxid epoxidiert wurde (EÄG = 690g/mol Sauerstoff), mit der entsprechenden Menge Diisobutylamin zur Reaktion gebracht. Das verwendete Polybutadien hat eine Molmasse von 5600g/mol und eine strukturelle Zusammensetzung von 36% 1,4-und 64% 1,2-Struktureinheiten, von denen lediglich die 1,4-Einheiten epoxidiert werden. Das epoxidierte Polybutadien wird in einer Konzentration von ca. 100g/l in einem Gemisch aus gleichen Volumenanteilen Ethanol und Chloroform gelöst und mit zweifachem Überschuß an Amin, bezüglich der Epoxidgruppen, umgesetzt. Die Reaktion wird solange unter Rückfluß geführt, bis durch quantitative Umsatzverfolgung mittels Titration keine weitere Reaktion festgestellt werden kann (ca. 6 bis 8 h). Das Lösungsmittel sowie überschüssiges Amin entfernt man mittels eines Rotationsdünnschichtverdampfers. Man erhält ein hochviskoses aminfunktionalisiertes Polybutadien mit einem Stickstoffgehalt von 0,70%, welches als 5%ige Lösung in einem Mineralöl (ZETRII) eine stabile Lösung bildet.1. In a glass vessel provided with a stirrer and reflux condenser, the solution of an epoxidized polybutadiene, which was epoxidized according to an "in situ" process with formic acid / hydrogen peroxide (EEG = 690 g / mol of oxygen), is reacted with the appropriate amount of diisobutylamine. The polybutadiene used has a molecular weight of 5600 g / mol and a structural composition of 36% 1,4- and 64% 1,2-structural units, of which only the 1,4-units are epoxidized The epoxidized polybutadiene is used in a concentration of 100 g / l are dissolved in a mixture of equal volumes of ethanol and chloroform and reacted with a twofold excess of amine with respect to the epoxide groups The reaction is refluxed until no further reaction can be detected by quantitative monitoring of the turnover by means of titration (approx 6 to 8 h) The solvent and excess amine are removed by means of a rotation thin-film evaporator. This gives a highly viscous amine-functionalized polybutadiene having a nitrogen content of 0.70%, which forms a stable solution as a 5% solution in a mineral oil (ZETRII).
2. Anstelle des epoxidierten Polybutadiens in Beispiel 1 kommt ein Polybutadien gleicher mikrostruktureller Zusammensetzung, aber mit geringfügig höherer Epoxidgruppenkonzentration zum Einsatz (EÄG = 630g/mol Sauerstoff). Das Polybutadienepoxid wird in einer Konzentration von etwa 50g/l in Dioxan gelöst und mit der äquimolaren Menge an Dioctylamin zur Reaktion gebracht. Nach beendeter Reaktion wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt und unumgesetztes Dioctylamin mit Alkohol ausgewaschen. Man erhält ein stickstoffhaltiges Polybutadien mit einem Stickstoffgehalt von 1,10%.2. Instead of the epoxidized polybutadiene in Example 1, a polybutadiene of the same microstructural composition but with a slightly higher epoxide group concentration is used (EAG = 630 g / mol of oxygen). The polybutadiene epoxide is dissolved in dioxane at a concentration of about 50 g / l and reacted with the equimolar amount of dioctylamine. After completion of the reaction, the solvent is removed on a rotary evaporator and washed unreacted dioctylamine with alcohol. This gives a nitrogen-containing polybutadiene having a nitrogen content of 1.10%.
3. Anstelle des in Beispiel 2 verwendeten Dioctylamins wird Octadecylamin als Aminkomponente eingesetzt. Auf diese Weise erhält man ein in Mineralöl (ZETRII) lösliches Produkt mit einem Stickstoffgehalt von 1,12%.3. Instead of the dioctylamine used in Example 2, octadecylamine is used as the amine component. In this way a product soluble in mineral oil (ZETRII) with a nitrogen content of 1.12% is obtained.
4. Anstelle des niedrig epoxidierten Polybutadien in Beispiel 1 kommt ein Polyisobuten, das mittels Ameisensäure/ Wasserstoffperoxid epoxidiert wurde (EÄG = 2040g/mol Sauerstoff), zum Einsatz. Unter Verwendung eines zweifachen Überschusses bezüglich der Epoxidgruppen an Diisobutylamin erhält man ein Produkt mit einem Stickstoffgehalt von 0,82 %.4. Instead of the low epoxidized polybutadiene in Example 1 is a polyisobutene, which was epoxidized by means of formic acid / hydrogen peroxide (EÄG = 2040g / mol of oxygen) is used. Using a two-fold excess of the epoxide groups on diisobutylamine gives a product with a nitrogen content of 0.82%.
5. Anstelle des epoxidierten Polybutadiens in Beispiel 3 wird ein epoxidiertes Polybutadien (EÄG = 730g/mol Sauerstoff) mit einer Molmasse von 2000g/mol und der folgenden mikrostrukturellen Zusammensetzung verwendet: 56% 1,4-und 44% 1,2-Struktureinheiten. Bei Verwendung von Dioctylamin als Aminkomponente erhält man ein stickstoffhaltiges Polybutadien mit einem Stickstoffgehalt von 1,37%.5. Instead of the epoxidized polybutadiene in Example 3, an epoxidized polybutadiene (EAG = 730 g / mol of oxygen) having a molecular weight of 2000 g / mol and the following microstructural composition is used: 56% 1,4- and 44% 1,2-structural units. When dioctylamine is used as the amine component, a nitrogen-containing polybutadiene having a nitrogen content of 1.37% is obtained.
6. Anstelle des epoxidierten Polybutadiens in Beispiel 1 wird ein epoxidiertes Polybutadien (EÄG = 520g/mol Sauerstoff) mit einer Molmasse von 1800g/mol und der folgenden mikrostrukturellen Zusammensetzung verwendet: 99% 1A- und 1 % 1,2-Struktureinheiten. Als Aminkomponente wird Dodecylamin verwendet. Vereinfachend zu der in den Beispielen 1 bis 5 beschriebenen Vorgehensweise wird ohne Lösungsmittel bei einer Temperatur von 1800C gearbeitet. Das Molverhältnis Epoxidgruppen/Amin beträgt 1:2. Nach einer Reaktionszeit von 10h und nachfolgender Abtrennung des unumgesetzten Amins durch Extraktion mit Ethanol erhält man ein öllösliches Reaktionsprodukt mit einem Stickstoffgehalt von 1,63%.6. Instead of the epoxidized polybutadiene in Example 1, an epoxidized polybutadiene (EAG = 520 g / mol of oxygen) having a molecular weight of 1800 g / mol and the following microstructural composition is used: 99% 1 A and 1% 1,2-structural units. The amine component used is dodecylamine. To simplify the procedure described in Examples 1 to 5 is carried out without solvent at a temperature of 180 0 C. The molar ratio epoxide groups / amine is 1: 2. After a reaction time of 10 h and subsequent separation of the unreacted amine by extraction with ethanol to obtain an oil-soluble reaction product having a nitrogen content of 1.63%.
7. Anstelle der Verfahrensweise in Beispiel 6wird bei 1000C gearbeitet. Man erhält ein Reaktionsprodukt mit einem Stickstoffgehalt von 0,99%.7. Instead of the procedure in Example 6 is worked at 100 0 C. A reaction product having a nitrogen content of 0.99% is obtained.
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