DE102008017144A1

DE102008017144A1 - Schmierfettzusammensetzung auf Basis von ionischen Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE102008017144A1
Application number: DE102008017144A
Authority: DE
Inventors: Marin Schmidt-Amelunxen; Dieter Dr. Sohn; Stefan Grundei; Andrea HÖPKE
Original assignee: Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Current assignee: Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2009-10-15
Also published as: EP2260091B1; US20110092399A1; US8455407B2; HK1150621A1; JP2011518897A; JP5532265B2; CN101983231B; EP2260091A1; WO2009121494A1; CN101983231A

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten zur Herstellung von wasserbeständigen Schmierfettzusammensetzungen, die in einem Temperaturbereich von mindestens -30°C bis mindestens 180°C einsetzbar sind und gute Korrosionsschutzeigenschaften aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine wasserbeständige, oxidations- und korrosionsinhibierende Schmierfettzusammensetzung auf der Basis von ionischen Flüssigkeiten, die in einem Temperaturbereich von mindestens –30°C bis mindestens 180°C einsetzbar ist.
Die Entwicklung neuer Schmierfettzusammensetzungen muß mit der allgemeinen Weiterentwicklung der Technik einhergehen, die neue und höhere Anforderungen an die Schmierfettzusammensetzungen stellt. Diesen Anforderungen sind die bekannten Zusammensetzungen nicht mehr gewachsen. Insbesondere sind die Anforderungen bei der Anwendung als Betriebsflüssigkeiten in Prozeß- und Arbeitsmaschinen im Hinblick auf die extremen Betriebsbedingungen, wie hohe und niedrige Temperaturen, hohe Drehzahlen enorm.
Die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten in der Schmierungstechnik, nachfolgend als IL (= lonic Liquid) bezeichnet, ist in den letzten Jahren intensiv untersucht worden. Ionische Flüssigkeiten sind definiert als Materialien, die aus Kationen und Anionen zusammengesetzt sind und Schmelzpunkte kleiner als 100°C aufweisen. Manche IL's weisen deutlich niedrigere Schmelzpunkte auf, so dass sie bei Raumtemperatur als Flüssigkeiten, nachfolgend als RTIL (= Room Temperature lonic Liquid) bezeichnet, vorliegen. Im Bereich der Tribologie sind vor allem RTIL als Basisöle interessant, da salzartige Verbindungen eine besonders geringe bis nicht vorhandene Verdampfung zeigen, solange keine chemische Veränderung durch Zersetzungsprozesse auftritt. Ionische Flüssigkeiten besitzen einen extrem niedrigen Dampfdruck, sind nicht brennbar und häufig bis über 260°C thermisch stabil und darüber hinaus auch noch schmierfähig.
Chenggeng Ye, Weimin Liu, Yunxia Chen, Laigui Yu (Chem. Commun. 2001, 2244–2245) haben Reibungs- und Verschleißuntersuchungen zu ionischen Flüssigkeiten vorgestellt. Tribologische Untersuchungen wurden mit 1-Methyl-3-hexylimidazoliumtetrafluorborat und 1-Ethyl-3-hexylimidazoliumtetrafluorborat durchgeführt. Es zeigte sich, daß die untersuchten Verbindungen eine gute Verminderung der Reibung, gute Antiverschleißeigenschaften und eine hohe Belastbarkeit aufweisen.
Die Japanische Patentanmeldung Nr. 2005-185718 beschreibt eine Schmierfettzusammensetzung, die als Basisfett eine Mischung aus einer ionischen Flüssigkeit, einem Verdickungsmittel und weiteren Zusätzen enthält. Dieses Schmierfett wird für Wälz- oder Kugellager verwendet.
Die Japanische Patentanmeldung Nr. 2005-112597 offenbart eine Schmierfettzusammensetzung, die bei elektronischen Vorrichtungen eingesetzt wird und eine ionischen Flüssigkeit als Basisöl, und ein Verdickungsmittel mit einem Tropfpunkt von 260°C enthält.
Die Japanische Patentanmeldung Nr. 2003-376010 betrifft eine halbfeste Schmierfettzusammensetzung, die als einen Teil eines Basisöls eine ionische Flüssigkeit und Verdickungsmittel enthält. Diese Schmierfettzusammensetzung ist für Anwendungen im Vakuum geeignet.
Die Japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-197958 bezieht sich auf eine Schmierfettzusammensetzung für Wälzlagermaschinen, die als einen Teil eines Basisöls eine ionische Flüssigkeit enthält.
Die Japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-294405 beschreibt ein elektrisch leitfähiges Lagerfett, das in einem Drucker oder einem Kopierer verwendet wird und aus einem kohlenstoffhaltigen Verdickungsmittel und einem Basisöl, das eine ionischen Flüssigkeit enthält, besteht.
In den oben genannten Veröffentlichungen werden also Fette vorgeschlagen, die zur Ableitung von elektrischen Strömen, zur Anwendung bei hohen Temperaturen und/oder im Vakuum, geeignet sein sollen.
Die oben beschriebenen bekannten Schmierfettzusammensetzungen haben aus tribologischer Sicht die nachfolgenden Nachteile. Aufgrund des salzartigen Grundaufbaus der ionischen Flüssigkeiten sind Schmierstoffadditive, wie Antioxidantien, Reibungsschutzmittel, Korrosionsschutzadditive, Antiverschleißmittel, Extrem Pressure Additive und dergleichen, in den meisten Fällen in ionischen Flüssigkeiten unlöslich. Viele tribologische Anwendungen erfordern aber, dass ionische Flüssigkeiten mit solchen Additiven zur Verbesserung der Eigenschaften versehen werden. Die Entwicklung neuer Additive stellt aber einen hohen technischen Aufwand dar, so dass es auch aus Kostengründen wünschenswert ist, dass in ionischen Flüssigkeiten Standardadditive eingesetzt werden können.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Schmierfettzusammensetzungen ist die Tendenz zur Wasseraufnahme und/oder Reaktion mit Wasser durch die ionischen Flüssigkeiten. Wenn Anionen wie Sulfat, Chlorid, Bromid oder Tetrafluorborat in den ionischen Flüssigkeiten vorhanden sind, führt dies in der Regel zu wasserlöslichen ionischen Flüssigkeiten. Darüber hinaus können Tetrafluorborat und Hexafluorphosphat unter Wassereinfluß Flußsäure bilden, was zu einer starken Korrosionsneigung führen kann. Diese trifft auch zu, wenn Chlorid vorhanden sind.
Ein noch weiterer Nachteil ist, dass auch die Verwendung von als hydrophob bezeichneten Anionen wie Bis(trifluormethylsulfonyl)imid nicht ausreichend ist, um aus tribologischer Sicht ausreichend wasserstabile Fette bereitzustellen.
Außerdem wird bei den bekannten Schmierfettzusammensetzungen den Tieftemperatureigenschaften der verwendeten Ionischen Flüssigkeiten nur unzureichend Rechnung getragen. Es werden beispielsweise in der JP 2003-376010 Bis(trifluormethylsulfonyl)imid-haltige ionische Flüssigkeiten mit N-Alkylpyridiniumkationen oder N,N'Dialkylimidazoliumkationen genannt, die stark zur Bildung von unterkühlten Schmelzen neigen. 1-Ethyl-3-methylimidazoliumbis(trifluormethylsulfonyl)imid ist beispielsweise eine ionische Flüssigkeit mit niedriger Viskosität und starker Neigung zur Unterkühlung; der für tribologische Anwendungen relevante Schmelzpunkt liegt aber bei –16°C (Tieftemperatur DSC-Messungen). Für viele tribologische Anwendungen ist es aber erforderlich, dass bis –30°C und weniger, eine gute Fließfähigkeit vorhangen ist. Ionische Flüssigkeiten, wie 1-Ethyl-3-methylimidazoliumbis-(trifluormethylsulfonyl)imid, haben außerdem den Nachteil, dass sie sich bei tiefen Temperaturen spontan verfestigen können, was zum Ausfall des geschmierten Bauteiles führen kann.
Ionische Flüssigkeiten, die beispielsweise das Anion Tris(perfluorethyl)trifluorphosphat enthalten, zeigen in der Regel ein geringeres Aufnahmevermögen für Wasser als Ionische Flüssigkeiten mit dem Bis(trifluormethylsulfonyl)imid als Anion, allerdings sind die Schmelzpunkte höher. Daher sind diese Tris(perfluorethyl)trifluorphosphat enthaltenden IL's in der Regel vom Tieftemperaturverhalten nicht geeignet, um als alleiniges Basisöl für Schmierstoffe mit guten Tieftemperaturverhalten verwendet zu werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wasserbeständige, oxidations- und korrosionsinhibierende Schmierfettzusammensetzung bereitzustellen, die über einen weiten Anwendungstemperaturbereich einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Schmierfettzusammensetzung gelöst, die aus einer ionischen Flüssigkeit als Basisöl, geeigneten Standardadditiven und Verdickungsmitteln besteht. Durch die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten, bei denen die hydrophoben Anionen mit Kationen kombiniert sind, die einen hohen Anteil an Kohlenwasserstoffgruppen enthalten, wird ein ausgezeichneter Korrosionsschutz und eine hervorragende Wasserbeständigkeit erreicht.
Mit dieser Kombination wird erreicht, dass Standardadditive in der ionischen Flüssigkeit löslich sind. Der hohe Anteil an Kohlenwasserstoffgruppen setzt die Beständigkeit gegenüber Oxidation herab. Als Gegenmaßnahme kann man Antioxidantien einsetzen. Die Verwendung von Standard-Antioxidantien erhöht die thermisch/oxidative Beständigkeit der Schmierfettzusammensetzung. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Fette trotz teilweiser starker Oxidation der ionischen Flüssigkeit bei Lebensdauerprüfungen in einem gut schmierfähigen Zustand bleiben. Die erfindungsgemäß eingesetzten ionischen Flüssigkeiten haben bei Tieftemperatur-DSC Experimenten keine Schmelzpunkte oder Glasübergänge oder andere Phasenübergänge, die zu einer starken Erhöhung der Viskosität der Ionischen Flüssigkeit führen.
Zu diesen ionischen Flüssigkeiten, die in der Schmierfettzusammensetzung eingesetzt werden, gehören die ionischen Flüssigkeiten, die als Kationen ein quaternäres Ammoniumkation, ein Phosphoniumkation, ein Imidazoliumkation, ein Pydridiniumkation, ein Pyrazoliumkation, ein Oxazoliumkation, ein Pyrrolidiniumkation, ein Piperidiniumkation, ein Thiazoliumkation, ein Guanidiniumkation, ein Morpholiniumkation, ein Trialkylsulfoniumkation oder ein Triazoliumkation enthalten, die mit einem Anion, das Fluor enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bis(trifluormethylsulfonyl)imid, Bis(perfluroalkylsulfonyl)imid, Perfluoralkylsulfonat, Tris(perfluoralkyl)methiden, Bis(perfluoralkyl)imiden, Bis(perfluoraryl)imiden, Perfluorarylperfluoralkyl-sulfonylimiden und Tris(perfluoralkyl)trifluorphosphate kombiniert wird.
Bei den vorgenannten Anionen können einzelne Fluoratome gegen Wasserstoff ausgetauscht sein. Die Kationen weisen eine ausreichend lange hydrophobe Alkylkette, Arylgruppe oder Alkylarylgruppe mit mindestens 8 bis 25 Kohlenstoffatomen auf, wobei die Anzahl an solchen hydrophobierenden Gruppen des Kations mindestens 15 bis 60 Kohlenstoffatome umfassen muß. Vergleichbare unpolare Gruppen wie Aryl- oder alkylierte Arylgruppen sind ebenfalls denkbar. Darüber hinaus haben die erfindungsgemäß verwendeten ionischen Flüssigkeiten keine die Viskosität verändernden Phasenübergänge bis unter –40°C. Dies wird unter anderem dadurch erzielt, dass die Kationen geringe Symmetrie aufweisen, d. h. es werden lange und kurze Substitutenten kombiniert.
Besonders bevorzugt sind Ionische Flüssigkeiten mit hochfluorierten Anionen, da diese in der Regel hohe thermische Stabilitäten aufweisen. Auch die Fähigkeit zur Wasseraufnahme kann durch solche Anionen deutlich reduziert werden, beispielsweise beim Bis(trifluormethylsulfonyl)imidanion.
Die erfindungsgemäßren Schmierfettzusammensetzungen können eine einzelne ionische Flüssigkeit oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren ionischen Flüssigkeiten aufweisen, wobei die zweite ionische Flüssigkeit nicht notwendigerweise wasserbeständig sein muß.
Darüber hinaus enthalten die erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzungen übliche Additive oder Additivgemische, die ausgewählt werden aus Korrosionsschutzmitteln, wie Oxaline, Tiazole, Bernsteinsäurehalbester, Zinkcarboxylate, Natriumsulfonate, Calziumsulfonate, Bariumsulfonate, Oxidationsschutzmitteln, wie aromatische Amine, aromatische Phenole, Phosphite, schwefelhaltige Verbindungen, wie Dialkyldithiophosphate, Verschleißschutzmittel und Extrem Pressure Additive, wie phosphor- und schwefelhaltige Verbindungen, z. B. Zinkdialkyldithiophosphat, geschwefelte Fettsäuren und Fettsäureester, Dialkylsulfid und Dialkyloligo- und- polysulfide, Borsäureester Mittel zur Reibungsminderung, wie Glycerin mono- und di-ester, Mittel zum Schutz gegen Metalleinflüsse, die als Chelatverbindungen, Radikalfänger, UV-Stabilisatoren, Reaktionsschichtbildner vorhanden sind, Viskositätsverbesserer, wie Polyisobutylen, Polymethacrylat, sowie anorganische oder organische Festschmierstoffe, wie beispielsweise Polyimid, Polytetrafluorethylen (PTFE), Graphit, Metalloxide, Bornitrid, Molybdändisulfid und Phosphat.
Als Verdickungsmittel werden PTFE, Bentonit, Aerosole, wasserunlösliche Carbonsäuresalze und deren Mischungen, wasserunlösliche Sulfonsäuresalze und deren Gemische, Harnstoffe, Ruße, Graphite, Metalloxide, wie Titan und Zinkoxid und deren Gemische.
Insbesondere werden Additive in Form von phosphor- und schwefelhaltigen Verbindungen z. B. Zinkdialkyldithiophosphat, Dithiocarbamate geschwefelte Kohlenwasserstoffe und Fettsäuren, phosphor- und schwefelfreie Substanzen, wie Borsäureester als Verschleißschutzmittel und Mittel zur Reibungsverminderung eingesetzt; Metallsalze, Ester, Phenole, stickstoffhaltige Verbindungen, wie aromatische Amine, aromatische heterocyclische Verbindungen, Sulfonatsalze, organische Säure und Salze werden als Mittel zur Korrosionsverhinderung eingesetzt, Glycerinmono- oder -diester als Reibungsschutzmittel sowie Polyisobutylen, Polymethacrylat als Viskositätsverbesserer verwendet.
Die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen enthalten 40 bis – 95 Gewichts-% ionische Flüssigkeit, 5 bis 60 Gewicht-% wasserbeständiges Verdickungsmittel und 0,1 bis 10 Gewichts-% Additive. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung 60 bis 90 Gewichts-% ionische Flüssigkeit, 10 bis 40 Gewichts-% wasserbeständiges Verdickungsmittel und 0,1 bis 10 Gewichts-% Additive. Bevorzugte Additive sind aminische und phenolische Antioxidantien, Korrosionsschutzadditive, wie Aminphosphate, heterocyclische Verbindungen, Bernsteinsäurehalb ester, Zinkdialkyldithiophosphate und Extrem Pressure/Anti-wear Additive wie Phosphor und/oder Schwefelträger.
Durch die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten können die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen bei hohen Temperaturen von mindestens 180°C eingesetzt werden, sie können außerdem durch die Senkung des elektrischen Widerstandes der Öle in Bereichen eingesetzt werden, bei denen es durch fließenden Strom immer wieder durch Stromdurchschläge, wie bei Eisenbahnradlagern, Wälzlagern mit Stromdurchgang, im Automobilbereich oder bei Elektromotoren zu Schäden kommt.
Eine besonders bevorzugte ionische Flüssigkeit ist Trihexyltetradecyphosphoniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid, nachfolgend als HDPimid bezeichnet, die durch die folgende Formel (I) dargestellt wird:
Formel (I)
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzung werden anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert.
Beispiele
Im folgenden werden zwei Ionische Flüssigkeiten und deren Fettformulierungen miteinander verglichen.
Die Schmierfettzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält als ionische Flüssigkeit Trihexyltetradecylphosphoniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid.
In einem Vergleichsbeispiel enthält eine Schmierfettzusammensetzung eine ionische Flüssigkeit mit dem identischen Anion, die als Butylmethylpyrrolidiniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid bezeichnet wird, nachfolgend als MBPimid bezeichnet, die durch die folgende Formel (II) dargestellt wird
Formel (II)
Bis(trifluormethylsulfonyl)imid wird zu den hydrophoben Anionen gezählt. MBPimid besitzt im Gegensatz zu HDPimid keine langen Alkylketten.
MBPimid kann bei einfachem Abkühlen bis zu Temperaturen von –40°C flüssig bleiben, der nach DSC bestimmte Schmelzpunkt liegt aber bei –6°C. MBPimid hat also eine starke Tendenz, eine unterkühlte Schmelze zu bilden.
Anhand einer weiteren Ionischen Flüssigkeit, die als Methyltrioctylammoniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid bezeichnet wird, nachfolgend Moimid genannt, die ein Ammoniumkation und lange Kohlenwasserstoffketten aufweist, wird des weiteren gezeigt, dass die vorteilhaften Eigenschaften der Schmierfettzusammensetzung nicht auf die Verwendung von Phosphoniumkationen beschränkt ist, sondern auch mit Ammoniumkationen erreicht werden kann. Die Verbindung ist durch. die folgende Formel (III) dargestellt:
Formel (III)

Die physikalischen Daten dieser drei Verbindungen sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

	HDPimid	MBPimid	Moimid
V 20 [mm²/sec]	-	-	640
V 40 [mm²/sec]	139,62	30,7	-
V 100 [mm²/sec]	17,2	6,47	-
VI	135	171	-
Dichte 15°C [g/ml]	1,0724	1,4076	-
Dichte 20°C [g/ml]	-	-	1,109
Schmelzpunkt (DSC)	–69°C	–6°C	–50°C
Oxidationsbeginn DSC, reiner Sauerstoff, 1 k/min	168°C	> 200°C*	163°C

* eine erste, geringfügige Oxidation startet etwas oberhalb 200°C, aber erst ab ca. 240°C setzt eine deutlichere Oxidation ein.

Beispiel 1
Wasserbeständigkeit nach DIN 51807 Teil 1 von Fetten basierend auf MBPimid und HDPimid im Vergleich
Die beiden IL's werden mit PTFE Pulver zu einer Fettkonsistenz eingedickt (Einrühren, Walzen) und entsprechend DIN 51807 Teil 1 bei 3 h/90°C geprüft. Das Fettmuster mit HDPimid weist keine Anzeichen von Auf- oder Ablösung auf und wird mit 0 (= sehr gut) bewertet.
Bei dem Fettmuster mit MBPimid tritt eine Ablösung des Streifens auf. Nach Abkühlen des Prüfmediums Wasser ist eine Trübung zu beobachten, die auf ein teilweises Lösen des MBPimid bei hohen Temperaturen zurückzuführen ist. Die Prüfung wird deshalb mit 3 (= schlecht) bewertet.
Beispiel 2
Löslichkeit von Standardadditiven in MBPimid und HDPimid
Folgende drei Korrosionsschutzadditive wurden bezüglich Löslichkeit in den genannten IL's untersucht:
Ein Bernsteinsäurehalbester, ein Oxazolinderivat und ein Essigsäurederivat. In HDPimid sind alle Substanzen zu 1% bei Raumtemperatur löslich. In MBPimid löst sich nur das Oxazolinderivat nach Erhitzen auf etwa 150°C, trennt sich aber beim Abkühlen wieder ab.
Beispiel 3
Wirksamkeit von Standardadditiven in HDPimid am Beispiel eines Antioxidanten
In HDPimid wird 1% eines p,p'-Dialkyl-diphenylamins als Antioxidant gelöst. Die Mischung bleibt auch nach längerem Stehen bei Raumtemperatur klar. Bei einem DSC Lauf unter Sauerstoff unter Bedingungen wie in Tabelle 1 angegeben, liegt der Oxidationsbeginn bei 223°C. Damit liegt eine Steigerung um 55°C vor, wenn dieser Wert mit HDPimid ohne Additiv verglichen wird.
Beispiel 4
Wirksamkeit einer Schmierfettzusammensetzung auf der Basis von HDPimid

In HDPimid werden übliche Additive zur Verbesserung von Korrosionsschutzeigenschaften und Oxidationsstabilität gelöst. Dabei handelt es sich um ein zinkhaltiges Korrosionsschutzadditiv und um einen aminischen Antioxidanten. Zusätzlich wird ein unlösliches zinkhaltiges Korrosionsschutzpigment verwendet. Die Mischung wird mit PTFE Pulver nach üblichen Verfahren zu einer Fettkonsistenz eingedickt. Die Mischung lieferte die in Tabelle 2 gezeigten Prüfergebnisse: Tabelle 2

Schmierfettzusammensetzung	HDPimid, (ca. 65%) PTFE Pulver (ca. 32%) Additive (ca. 3%)
Penetration, ¼ Konus, DIN ISO 2137	Ruhe 73, Walk 60 DT 73
Tropfpunkt DIN ISO 2176	> 300°C
Ölabscheidung 30 h/150°C (FTMS 791 C 321)	2,2%
scheinbare dynamische Zähigkeit bei 300 1/sec nach 60 sec	3200 mPas
Verdampfungsverlust n. DIN 58397 T 1	100 h/150°C 1,44% 24 h/200°C: 2,1%
Tieftemperatur Drehmoment nach ASTM D 1478	–30°C Start 53 Nmm, Lauf 27 Nmm –35°C: Start 53 Nmm, Lauf 53 Nmm
Fließdruck bei –40°C DIN 51805	175 mbar
Emcor, dest. Wasser DIN ISO 51802	0
Kupfer Korrosion 24 h/150°C; DIN 51811	1
VKA Schweißkraft, DIN 51350 Teil 4	5500 N
Shell Roll Test 50 h/80°C In Anlehnung ASTM D 1831	+56 Einheiten
FEG FE 9, 180°C, 6000 rpm, 1500 N, Einbau A DIN 51821	L10 > 300 h L50 > 400 h
FEG FE 9, 200°C, 6000 rpm, 1500 N, Einbau A DIN 51821	L 10 = 92 h L 50 = 101 h
Wasserbeständigkeit DIN 51807 Teil 1, 3 h/90°C	0
Wasserbeständigkeit DIN 51807 Teil 2, 1 h/80°C	Verlust 2%

Die Tabelle 2 zeigt, dass die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung gute Hoch- und Tieftemperatureigenschaften, gute Korrosionsschutzeigenschaften für Stahl und Kupfer mit einer Beständigkeit gegen Wasser sowohl im statischen als auch dynamischen Experiment erreicht.
Mit der vorstehend genannten Schmierfettzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein Wasserbeständigkeitstest nach DIN 51807 Teil 2 durchgeführt, mit dem Ergebnis, das das Fett sehr gut im Lager haftet.
Beispiel 5
Wasserbeständige Fettformulierung mit einem Ammoniumkation

Moimid wird mit PTFE zu einer Fettkonsistenz nach üblichen Verfahren eingedickt, die Prüfergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

Schmierfettzusammensetzung	Moimid PTFE Pulver
Penetration, ¼ Konus, DIN ISO 2137	59
Wasserbeständigkeit DIN 51807 Teil 1, 3 h/90°C	0
Wasserbeständigkeit DIN 51807 Teil 2, 1 h/80°C	Verlust 2,25%

Die Tabelle 3 zeigt, dass nicht nur ionische Flüssigkeiten mit Phosphonium als Kation, sondern auch Ammonium wasserbeständige Formulierungen ermöglichen.
Ein weiterer Vorteil der Schmierfettzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung mit den hier verwendeten ionischen Flüssigkeiten besteht in der durch die Kohlenwasserstoffgruppen abgesenkte Dichte, die zu einem geringeren Preis pro Volumen Schmierstoff führt und damit zu geringeren Kosten pro zu schmierendem Bauteil.
Beispiel 6
Verhalten von Mischungen von Ionischen Flüssigkeiten bezüglich Wasserbeständigkeit

Aus HDPimid und MBPimid werden Mischungen mit unterschiedlichen Gehalten bezüglich der beiden IL's hergestellt. Die Mischungen werden mit ca. 30% PTFE Pulver eingedickt und durch Walzen homogenisiert, sodass sich Fette mit Penetrationen entsprechend eines Konsistenzgrades 2 ergeben. Die Fette werden bezüglich Ihrer statischen Wasserbeständigkeit und teilweise bezüglich dynamischer Wasserbeständigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4

Muster	1	2	3	4	5
Verhältnis MBPimid:HDPimid ca.	9:1	3:1	1:1	1:3	1:9
Wasserbeständigkeit DIN 51807 Teil 1, 3 h/90°C	2	2	2	2	0
Wasserbeständigkeit DIN 51807 Teil 2, 1 h/80°C, Massenverlust	nicht bestimmt	nicht bestimmt	45%	6,5%	9%

Bei der Wasserbeständigkeit nach DIN 51807 Teil 2 werden Massenverluste bis zu 10% mit 1 = sehr gut bewertet. Ergebnisse mit Verlusten größer 30% werden mit 3 (schiechte Beständigkeit) bewertet.
Die Tabelle 4 zeigt, dass eine Schmierfettzusammensetzung gemäß der Erfindung, bei der eine Kombination von Ionischen Flüssigkeiten verwendet wird, die aus tribologischer Sicht, wie MBPimid, eine unzureichende Wasserbeständigkeit zeigen, möglich ist. In vorliegendem Beispiel können mindestens 10% der unzureichend hydrophobe IL MBPimid bezogen auf den Grundölanteil unter Erhalt der sehr guten Wasserbeständigkeit eingesetzt werden. Bis 25% Grundölanteil ist eine teilweise Wasserbeständigkeit gegeben. Eine Abmischung von gleichen Teilen der Ionischen Flüssigkeiten ist nicht mehr wasserbeständig. Die kritischen bzw. akzeptablen Mischungsverhältnisse hängen von den eingesetzten Ionischen Flüssigkeiten ab und können daher nicht verallgemeinert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-185718 [0005]
- JP 2005-112597 [0006]
- JP 2003-376010 [0007, 0014]
- JP 2005-197958 [0008]
- JP 2005-294405 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Chenggeng Ye, Weimin Liu, Yunxia Chen, Laigui Yu (Chem. Commun. 2001, 2244–2245) [0004]
- DIN 51807 [0037]
- DIN ISO 2137 [0041]
- DIN ISO 2176 [0041]
- DIN 58397 [0041]
- ASTM D 1478 [0041]
- DIN 51805 [0041]
- DIN ISO 51802 [0041]
- DIN 51811 [0041]
- DIN 51350 [0041]
- ASTM D 1831 [0041]
- DIN 51821 [0041]
- DIN 51821 [0041]
- DIN 51807 [0041]
- DIN 51807 [0041]
- DIN 51807 [0043]
- DIN ISO 2137 [0044]
- DIN 51807 [0044]
- DIN 51807 [0044]
- DIN 51807 [0047]
- DIN 51807 [0047]
- DIN 51807 [0048]

Claims

Wasserbeständige, oxidations- und korrosionsinhibierende Schmierfettzusammensetzung bestehend aus 40 bis 95 Gew.-% einer ionischen Flüssigkeit, 0,1 bis 10 Gew.-% löslichen schmierstoffüblichen Additiven und 5 bis 60 Gew.-% wasserbeständigem Verdickungsmittel, die von mindestens –30°C bis mindestens 180°C einsetzbar ist.
Wasserbeständige, oxidations- und korrosionsinhibierende Schmierfettzusammensetzung bestehend aus 60 bis 90 Gewichts-% einer ionischen Flüssigkeit, 0,1 bis 10 Gewichts-% löslichen schmierstoffüblichen Additiven und 10 bis 40 Gewichts-% wasserbeständigem Verdickungsmittel, die von mindestens –30°C bis mindestens 180°C einsetzbar ist.
Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die ionischen Flüssigkeit ausgewählt wird aus einer ionischen Flüssigkeit mit einem Kation aus einem quaternären Ammoniumkation, einem Phosphoniumkation, einem Imidazoliumkation, einem Pyridiniumkation, einem Pyrazoliumkation, einem Oxazoliumkation, einem Pyrrolidiniumkation, einem Piperidiniumkation, einem Thiazoliumkation, einem Guanidiniumkation, einem Morpholiniumkation, einem Trialkylsulfoniumkation oder einem Triazoliumkation, das mit einem Anion, das Fluor enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bis(trifluormethylsulfonyl)imid, Bis(perfluroalkylsulfonyl)imid, Perfluoralkyl-sulfonaten, Tris(perfluoralkyl)methiden, Bis(perfluoralkyl)imiden,, Perfluorarylperfluoralkylsulfonylimiden, Bis(perfluoraryl)imiden, Tris(per-fluoralkyl)trifluorphosphaten kombiniert ist, wobei bei den Anionen ein Teil der Fluoratome gegen Wasserstoff ersetzt sein kann.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Kation der ionischen Flüssigkeit eine lange hydrophobe Alkylkette, Arylgruppe oder Alkylarylgruppe mit mindestens 8 bis 25 Kohlenstoffatomen aufweist und alle hydrophobierenden Alkyl-, Aryl- oder Alkylarylgruppen des Kations mindestens 15 bis 60 Kohlenstoffatome umfassen und der Schmelzpunkt < –30°C ist.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die als ionische Flüssigkeit eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe Trihexyltetradecylphosphoniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid (HDPimid), Methyltrioctylammoniumbis(trifluormethylsulfonyl)imid (Moimid), Trihexyltetradecylphosphoniumtris(perfluorethyl)trifluorphophat verwendet wird.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine einzelne ionische Flüssigkeit oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren ionischen Flüssigkeiten aufweist wobei die zweite ionische Flüssigkeit nicht notwendigerweise wasserbeständig sein muß.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Additive ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzmitteln, Oxidationsschutzmitteln, Verschleißschutzmitteln, Extrem Pressure Additiven, Mittel zur Reibungsminderung, Mittel zum Schutz gegen Metalleinflüsse, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Festschmierstoffe, ausgewählt aus Polyimid, Polytetrafluorethylen (PTFE), Graphit, Metalloxide, Bornitrid, Molybdändisulfid und Phosphat.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Antioxidanten aus der Gruppe der aromatischen Amine, Phenole, Schwefelträger ausgewählt werden.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Korrosionsschutzmittel ausgewählt werden aus der Gruppe der aromatischen Heterocyclen, Sulfonatsalze, organische Säuren und organischen Salze.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Hochdruck, Antiverschleiß- und Reibungsverminderungsmittel (Antiwear/Friction modifier) ausgewählt werden aus der Gruppe Phosphate, Schwefelträger, phosphor- und schwefelhaltige Verbindungen, borhaltige Verbindungen, heterocyclische Verbindungen.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Verdickungsmittel ausgewählt wird aus PTFE, Bentonit, Aerosile, wasserunlösliche Carbonsäuresalze und/oder deren Mischungen, wasserunlösliche Sulfonsäuresalze und deren Gemische, Harnstoffe, Ruße, Graphite, Metalloxide wie Titan und Zinkoxid und/oder deren Gemische.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die Gemische von Feststoffen als Verdickungsmittel und Additive aufweist.
Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die als ionische Flüssigkeit eine Verbindung aus Trialkyltetra decylphosphoniumkationen und hochfluorierte Anionen enthält, die in Kombination mit wasserunlöslichen Verdickungsmitteln und Additiven verwendet wird.
Verwendung der Schmierfettzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Betriebsflüssigkeit in Prozeß- und Arbeitsmaschinen.