DE102013201971A1 - Use of thiocarbamate salt or its dimers, as corrosion inhibitors or as additives for reducing the wear at equipment parts - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung die Verwendung von Salzen der Formel I worin Ra und Rb unabhängig voneinander für eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen stehen oder Ra und Rb zusammen ein Ringsystem mit maximal 20 C-Atomen ausbilden und K+ für ein organisches Kation steht, oder von Dimeren der Salze der Formel I als Korrosionsinhibitoren oder als Additive zur Verminderung des Verschleißes an Apparateteilen.The invention the use of salts of the formula I. wherein R a and R b are independently an organic group having 1 to 20 carbon atoms or R a and R b together form a ring system having a maximum of 20 carbon atoms and K + is an organic cation, or of dimers of the salts of the formula I as corrosion inhibitors or as additives for reducing the wear on equipment parts.
Ionische Flüssigkeiten eignen sich z.B. als Schmiermittel, Hydraulikflüssigkeit oder sonstiges Arbeitsmittel und kommen bei derartigen Verwendungen in Kontakt mit Anlagen oder Analagenteilen aus Metallen. Ionic liquids are useful e.g. as a lubricant, hydraulic fluid or other work equipment and come in such uses in contact with equipment or analagen parts of metals.
Viele Metalle und Legierungen zeigen in Gegenwart von ionischen Flüssigkeiten Korrosionserscheinungen. Korrosionen in problematischem Ausmaß können insbesondere bei einfachen Stählen auftreten, welche häufig als Werkstoff im Anlagen- und Maschinenbau eingesetzt werden. Many metals and alloys show signs of corrosion in the presence of ionic liquids. Corrosion in problematic extent can occur in particular in simple steels, which are often used as a material in plant and machinery.
Zur Vermeidung oder Verminderung von Korrosionserscheinungen ist der Zusatz von sogenannten Korrosionsinhibitoren bekannt. Korrosionsinhibitoren, welche in ionischen Flüssigkeiten Verwendung finden, sind in
An Korrosionsinhibitoren für ionische Flüssigkeiten werden besondere Anforderungen gestellt, insbesondere sollen sie sich in den ionischen Flüssigkeiten gut lösen, mit den ionischen Flüssigkeiten verträglich sein und unter den Bedingungen der späteren Verwendung der ionischen Flüssigkeiten im System verbleiben und nicht verdampfen, ausgewaschen werden oder sonst wie aus dem System entweichen. Particular demands are placed on corrosion inhibitors for ionic liquids, in particular they should dissolve well in the ionic liquids, be compatible with the ionic liquids and remain in the system under the conditions of later use of the ionic liquids and not evaporate, be washed out or otherwise escape the system.
Generell sind Korrosionsinhibitoren vorteilhaft, welche keine Metalle enthalten. Bei Verwendung von Metallsalzen als Korrosionsinhibitoren kommt es leicht zur Bildung von Ablagerungen oder Feinstaub, z. B. in Form von Metalloxiden. In general, corrosion inhibitors which contain no metals are advantageous. When using metal salts as corrosion inhibitors, it is easy to form deposits or particulate matter, eg. B. in the form of metal oxides.
Dithiocarbamate sind bereits als Korrosionsinhibitoren bekannt. In
Im Handel sind Metallsalze oder Ester der Dithiocarbamidsäure als Korrosioninhibitoren erhältlich, z. B. unter den Handelsnamen Additin® der RheinChemie.Commercially, metal salts or esters of dithiocarbamic acid are available as corrosion inhibitors, e.g. B. under the trade name Additin ® the RheinChemie.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung waren Korrosionsinhibitoren, welche keine Metalle enthalten und daher nicht die mit einem Gehalt an Metallen verbundenen Nachteile haben. Des Weiteren sollen sich die Korrosionsinhibitoren insbesondere auch als Korrosionsinhibitoren in ionischen Flüssigkeiten eignen.Object of the present invention were corrosion inhibitors, which contain no metals and therefore do not have the disadvantages associated with a content of metals. Furthermore, the corrosion inhibitors should be particularly suitable as corrosion inhibitors in ionic liquids.
Demgemäß wurden die Salze gemäß Formel I und ihre Verwendung als Korrosionsinhibitoren gefunden.Accordingly, the salts according to formula I and their use as corrosion inhibitors were found.
Zu den SalzenTo the salts
Bei den erfindungsgemäß verwendeten Salzen handelt es sich um organische, metallfrei Salze der Dithiocarbamidsäure.The salts used according to the invention are organic, metal-free salts of dithiocarbamic acid.
In Formel I stehen Ra und Rb unabhängig voneinander für eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen oder Ra und Rb bilden zusammen ein Ringsystem mit maximal 20 C-Atomen aus.In formula I, R a and R b independently of one another represent an organic group having 1 to 20 C atoms or R a and R b together form a ring system having a maximum of 20 C atoms.
Ra und Rb können ein Ringsystem mit oder ohne weitere Heteroatome, wie Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff ausbilden; das Ringsystem kann aromatisch oder nicht-aromatisch sein. Bevorzugte Ringsysteme bestehen insgesamt aus 4 bis 8 ringbildenden Atomen (Kohlenstoffatome und Heteroatome). Besonders bevorzugt sind Ringsysteme aus 5 oder 6 ringbildenden Atomen. Als Ringsystem genannt seien Pyrrol, Pyrrolin, Pyrrolidin, Pyridin, Piperidin (mit nur dem N-Atom der Thiocarbamidgruppe als Heteroatom), Pyrazol, Imidazol, Pyrazolin, Imidazolin, Pyrimidin, Pyrazin, Piperazin (mit insgesamt zwei N-Atomen als Heteroatome) und Oxazol, Oxazolin, Oxazolidin, Morpholin (mit einem N-Atom und einem O-Atom als Heteroatome). Die Ringsysteme können an den Ringatomen gegebenenfalls durch organische Gruppen, vorzugsweise Kohlenwasserstoffgruppen, insbesondere Alkylgrupppen substituiert sein. Die Gesamtzahl aller C-Atome des Ringsystems, inklusive der C-Atome in den Substituenten, bleibt jedoch maximal 20, insbesondere maximal 10. R a and R b may form a ring system with or without further heteroatoms, such as oxygen, sulfur or nitrogen; the ring system may be aromatic or non-aromatic. Overall, preferred ring systems consist of 4 to 8 ring-forming atoms (carbon atoms and heteroatoms). Ring systems of 5 or 6 ring-forming atoms are particularly preferred. Pyrrole, pyrroline, pyrrolidine, pyridine, piperidine (with only the N-atom of the thiocarbamide as heteroatom), pyrazole, imidazole, pyrazoline, imidazoline, pyrimidine, pyrazine, piperazine (with a total of two N atoms as heteroatoms) and Oxazole, oxazoline, oxazolidine, morpholine (with one N atom and one O atom as heteroatoms). The ring systems may optionally be substituted on the ring atoms by organic groups, preferably hydrocarbon groups, in particular alkyl groups. However, the total number of all C atoms of the ring system, including the C atoms in the substituents, remains a maximum of 20, in particular a maximum of 10.
Ra und Rb stehen vorzugsweise für eine organische Gruppe mit 1 bis 16 C-Atomen, wobei die organische Gruppe auch Heteroatome, z.B. Sauerstoff oder Stickstoff, vorzugsweise in Form einer Hydroxylgrupe, Ethergruppe, primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe enthalten kann.R a and R b are preferably an organic group having 1 to 16 carbon atoms, wherein the organic group may also contain heteroatoms, for example oxygen or nitrogen, preferably in the form of a hydroxyl group, ether group, primary, secondary or tertiary amino group.
Insbesondere stehen Ra und Rb in Formel I für eine organische Gruppe, welche ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht und keine sonstigen Heteroatome enthält, das heißt für eine Kohlenwasserstoffgruppe. Dabei kann es sich um eine aliphatische oder eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe handeln, es kann sich auch um eine Kohlenwasserstoffgruppe handeln, welche sowohl aus aliphatischen als auch aromatischen Gruppen besteht.In particular, R a and R b in formula I are an organic group which consists exclusively of carbon and hydrogen and contains no other heteroatoms, ie for a hydrocarbon group. It may be an aliphatic or an aromatic hydrocarbon group, it may also be a hydrocarbon group consisting of both aliphatic and aromatic groups.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei Ra und Rb unabhängig voneinander um eine C1- bis C20-Alkylgruppe, insbesondere eine C1- bis C16-, ganz besonders bevorzugt eine C1- bis C8-Alkylgruppe.R a and R b are particularly preferably, independently of one another, a C 1 - to C 20 -alkyl group, in particular a C 1 - to C 16 -alkyl, very particularly preferably a C 1 - to C 8 -alkyl group.
K+ steht für ein organisches Kation.K + stands for an organic cation.
Geeignete organische Kationen sind insbesondere organische Verbindungen mit Heteroatomen, wie Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff oder Phosphor; zum Beispiel handelt es sich bei den organische Kationen um Verbindungen mit einer Oxonium-Gruppe (Oxonium-Kationen), einer Sulfonium-Gruppe (Sulfonium-Kationen) oder einer Phosphonium-Gruppe (Phosphonium-Kationen) oder Verbindungen mit mindestens einem Stickstoffatom.Suitable organic cations are, in particular, organic compounds containing heteroatoms, such as nitrogen, sulfur, oxygen or phosphorus; For example, the organic cations are compounds having an oxonium group (oxonium cations), a sulfonium group (sulfonium cations) or a phosphonium group (phosphonium cations) or compounds having at least one nitrogen atom.
K+ steht vorzugsweise für ein organisches Kation mit mindestens einem Stickstoffatom.K + is preferably an organic cation having at least one nitrogen atom.
Insbesondere enthält das organische Kation ein bis drei Stickstoffatome.In particular, the organic cation contains one to three nitrogen atoms.
Bei dem organischen Kation kann es sich um
- – eine Verbindungen mit lokalisierter positiver Ladung an einem Stickstoffatom mit 4 Substituenten (quaternäre Ammoniumverbindungen) oder
- – eine Verbindung mit lokalisierter positiver Ladung an einem Stickstoffatom mit drei Substituenten, wobei ein Substituent durch eine Doppelbindung gebunden ist, oder
- – aromatische Verbindungen mit delokalisierter positiver Ladung und mindestens einem, vorzugsweise ein bis drei Stickstoffatomen im aromatischen Ringsystem
- A compound with localized positive charge on a nitrogen atom with 4 substituents (quaternary ammonium compounds) or
- A compound having localized positive charge on a nitrogen atom having three substituents, wherein one substituent is bound by a double bond, or
- - aromatic compounds with delocalized positive charge and at least one, preferably one to three nitrogen atoms in the aromatic ring system
Als quaternäre Ammoniumverbindungen kommen vorzugsweise solche mit aliphatischen Substituenten in Betracht, besonders bevorzugt solche mit drei aliphatischen Substituenten und einem H-Atom als Substituent oder solche mit vier aliphatischen Substituenten. Bei den aliphatischen Substituenten handelt es sich insbesondere um C1- bis C12-Alkylgruppen, welche gegebenenfalls durch eine oder mehrere Hydroxylgruppen, vorzugsweise durch maximal eine Hydroxylgruppe substituiert sein können.As quaternary ammonium compounds are preferably those having aliphatic substituents, particularly preferably those having three aliphatic substituents and an H atom as a substituent or those having four aliphatic substituents. The aliphatic substituents are, in particular, C 1 - to C 12 -alkyl groups which may optionally be substituted by one or more hydroxyl groups, preferably by at most one hydroxyl group.
Als organisches Kation mit lokalisierter positiver Ladung an einem Stickstoffatom mit drei Substituenten, wobei ein Substituent durch eine Doppelbindung angebunden ist, sei z.B. ein Guanidinium-Kation oder nicht-aromatische Ringsysteme mit mindestens einem N- Atom als Bestandteil des Ringsystems genannt.As an organic cation having located positive charge on a nitrogen atom having three substituents, wherein a substituent is attached through a double bond, e.g. a guanidinium cation or non-aromatic ring systems with at least one N atom as part of the ring system called.
Bevorzugte organische Kationen sind quaternäre Ammoniumverbindungen, das Guanidiniumkation und Kationen, die ein heterocyclisches Ringsystem mit ein bis drei Stickstoffatomen als Bestandteil des Ringsystems enthalten. In Betracht kommen als letztere monocyclische, bicyclische, aromatische oder nicht-aromatische Ringsysteme.Preferred organic cations are quaternary ammonium compounds, the guanidinium cation and cations containing a heterocyclic ring system having one to three nitrogen atoms as part of the ring system. The latter may be monocyclic, bicyclic, aromatic or non-aromatic ring systems.
Genannt seien z.B. bicyclische Systeme, wie sie in
Als heterocyclische Kationen in Betracht kommen weiterhin z.B. Pyridinium-Kationen, Pyridazinium-Kationen, Pyrimidinium-Kationen, Pyrazinium-Kationen, Imidazolium-Kationen, Pyrazolium-Kationen, Pyrazolinium-Kationen, Imidazolinium-Kationen, Thiazolium-Kationen, Triazolium-Kationen, Pyrrolidinium-Kationen und Imidazolidinium-Kationen. Diese Kationen sind z.B. in
Auch die Kohlenstoffatome des Ringsystems können durch organische Gruppen mit im Allgemeinen nicht mehr als 20 C-Atomen, vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffgruppe, insbesondere eine C1 bis C16 Alkylgruppe, insbesondere eine C1 bis C10, besonders bevorzugt eine C1 bis C4 Alkylgruppen substituiert sein.The carbon atoms of the ring system can also be substituted by organic groups having generally not more than 20 C atoms, preferably a hydrocarbon group, in particular a C1 to C16 alkyl group, in particular a C1 to C10, particularly preferably a C1 to C4 alkyl groups.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kation um
ein Imidazoliumkation der Formel II ein Pyridiniumkation der Formel III ein Pyrazoliumkation der Formel IV oder ein Guanidiniumkation der Formel V wobei R und R1 bis R5 unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, besonders bevorzugt für ein Wasserstoffatom oder eine C1- bis C20, insbesondere eine C1- bis C12-Alkylgruppe, stehen.Most preferably, the cation is um
an imidazolium cation of the formula II a pyridinium cation of the formula III a pyrazolium cation of formula IV or a guanidinium cation of the formula V where R and R 1 to R 5 independently of one another represent a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 C atoms, particularly preferably a hydrogen atom or a C 1 to C 20, in particular a C 1 to C 12 alkyl group.
In den Imidazoliumkationen der Formel II stehen R und R1 vorzugsweise unabhängig voneinander für eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, insbesondere mit 1 bis 12 C-Atomen. Bevorzugt handelt es sich bei der organischen Gruppe um eine Kohlenwasserstoffgruppe ohne weitere Heteroatome, insbesondere handelt es sich bei R und R1 unabhängig voneinander um eine C1 bis C20 Alkylgruppe, besonders bevorzugt um eine C1 bis C12 Alkylgruppe, ganz besonders bevorzugt um eine C1 bis C4 Alkylgruppe.In the imidazolium cations of the formula II, R and R 1 are preferably, independently of one another, an organic group having 1 to 20 C atoms, in particular having 1 to 12 C atoms. The organic group is preferably a hydrocarbon group without further heteroatoms, in particular R and R 1 independently of one another are a C 1 to C 20 alkyl group, particularly preferably a C 1 to C 12 alkyl group, very particularly preferably a C 1 to C 4 alkyl group ,
Die Reste R2 bis R4 stehen in Formel II unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, insbesondere 1 bis 12 C-Atomen, wobei es sich im Falle einer organischen Gruppe als Rest wiederum bevorzugt um eine Kohlenwasserstoffgruppe ohne weitere Heteroatome, insbesondere eine C1 bis C20 Alkylgruppe, besonders bevorzugt um eine C1 bis C12 Alkylgruppe, ganz besonders bevorzugt um eine C1 bis C4 Alkylgruppe handelt. Die Reste R2 bis R4 in Formel II stehen besonders bevorzugt für ein Wasserstoffatom oder eine C1 bis C4 Alkylgruppe. Ganz besonders bevorzugt stehen die Reste R2 bis R4 in Formel II für ein Wasserstoffatom.The radicals R 2 to R 4 in formula II independently of one another represent a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 C atoms, in particular 1 to 12 C atoms, wherein in the case of an organic group the remainder is again preferably a hydrocarbon group without further heteroatoms, in particular a C1 to C20 alkyl group, more preferably a C1 to C12 alkyl group, most preferably a C1 to C4 alkyl group. The radicals R 2 to R 4 in formula II are particularly preferably a hydrogen atom or a C 1 to C 4 alkyl group. Most preferably, the radicals R 2 to R 4 in formula II are a hydrogen atom.
In den Pyridiniumkationen der Formel III steht R vorzugsweise für eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, insbesondere mit 1 bis 12 C-Atomen. Bevorzugt handelt es sich bei der organischen Gruppe um eine Kohlenwasserstoffgruppe ohne weitere Heteroatome, insbesondere handelt es sich bei R um eine C1 bis C20 Alkylgruppe, besonders bevorzugt um eine C1 bis C12 Alkylgruppe, ganz besonders bevorzugt um eine C1 bis C4 Alkylgruppe.In the pyridinium cations of the formula III, R preferably represents an organic group having 1 to 20 C atoms, in particular having 1 to 12 C atoms. The organic group is preferably a hydrocarbon group without further heteroatoms, in particular R is a C1 to C20 alkyl group, particularly preferably a C1 to C12 alkyl group, very particularly preferably a C1 to C4 alkyl group.
Die Reste R1 bis R5 stehen in Formel III unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, insbesondere 1 bis 12 C-Atomen, wobei es sich im Falle einer organischen Gruppe als Rest wiederum bevorzugt um eine Kohlenwasserstoffgruppe ohne weitere Heteroatome, insbesondere eine C1 bis C20 Alkylgruppe, besonders bevorzugt um eine C1 bis C12 Alkylgruppe, ganz besonders bevorzugt um eine C1 bis C4 Alkylgruppe handelt. Die Reste R1 bis R5 in Formel III stehen besonders bevorzugt für ein Wasserstoffatom oder eine C1 bis C4 Alkylgruppe. Ganz besonders bevorzugt stehen die Reste R1 bis R5 in Formel III für ein Wasserstoffatom.The radicals R 1 to R 5 in formula III independently of one another represent a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 C atoms, in particular 1 to 12 C atoms, wherein in the case of an organic group the remainder is again preferably a hydrocarbon group without further heteroatoms, in particular a C1 to C20 alkyl group, more preferably a C1 to C12 alkyl group, most preferably a C1 to C4 alkyl group. The radicals R 1 to R 5 in formula III are particularly preferably a hydrogen atom or a C 1 to C 4 alkyl group. Most preferably, the radicals R 1 to R 5 in formula III are a hydrogen atom.
In den Pyrazoliumkationen der Formel IV stehen R und R1 vorzugsweise für eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, insbesondere mit 1 bis 12 C-Atomen. Bevorzugt handelt es sich bei der organischen Gruppe um eine Kohlenwasserstoffgruppe ohne weitere Heteroatome, insbesondere handelt es sich bei R und R1 unabhängig voneinander um eine C1 bis C20 Alkylgruppe, besonders bevorzugt um eine C1 bis C12 Alkylgruppe, ganz besonders bevorzugt um eine C1 bis C4 Alkylgruppe.In the pyrazolium cations of the formula IV, R and R 1 preferably represent an organic group having 1 to 20 C atoms, in particular having 1 to 12 C atoms. The organic group is preferably a hydrocarbon group without further heteroatoms, in particular R and R 1 independently of one another are a C 1 to C 20 alkyl group, particularly preferably a C 1 to C 12 alkyl group, very particularly preferably a C 1 to C 4 alkyl group ,
Die Reste R2 bis R4 stehen in Formel IV unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, insbesondere 1 bis 12 C-Atomen, wobei es sich im Falle einer organischen Gruppe als Rest wiederum bevorzugt um eine Kohlenwasserstoffgruppe ohne weitere Heteroatome, insbesondere eine C1 bis C20 Alkylgruppe, besonders bevorzugt um eine C1 bis C12 Alkylgruppe, ganz besonders bevorzugt um eine C1 bis C4 Alkylgruppe handelt. Die Reste R2 bis R4 in Formel IV stehen besonders bevorzugt für ein Wasserstoffatom oder eine C1 bis C4 Alkylgruppe. Ganz besonders bevorzugt stehen die Reste R2 bis R4 in Formel IV für ein Wasserstoffatom.The radicals R 2 to R 4 in formula IV independently of one another represent a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 C atoms, in particular 1 to 12 C atoms, wherein in the case of an organic group the radical is again preferably a hydrocarbon group without further heteroatoms, in particular a C1 to C20 alkyl group, more preferably a C1 to C12 alkyl group, most preferably a C1 to C4 alkyl group. The radicals R 2 to R 4 in formula IV are particularly preferably a hydrogen atom or a C 1 to C 4 alkyl group. Very particularly preferably, the radicals R 2 to R 4 in formula IV are a hydrogen atom.
In den Guanidiniumkationen der Formel V stehen R und R1 bis R5 vorzugsweise unabhängig voneinander für ein H-Atom oder eine organische Gruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, insbesondere mit 1 bis 12 C-Atomen. Bevorzugt handelt es sich im Falle einer organischen Gruppe um eine Kohlenwasserstoffgruppe ohne weitere Heteroatome, insbesondere handelt es sich bei R um eine C1 bis C20 Alkylgruppe, besonders bevorzugt um eine C1 bis C12 Alkylgruppe, ganz besonders bevorzugt um eine C1 bis C4 Alkylgruppe.In the guanidinium cations of the formula V, R and R 1 to R 5 are preferably, independently of one another, an H atom or an organic group having 1 to 20 C atoms, in particular having 1 to 12 C atoms. In the case of an organic group, preference is given to a hydrocarbon group without further heteroatoms, in particular R is a C1 to C20 alkyl group, particularly preferably a C1 to C12 alkyl group, very particularly preferably a C1 to C4 alkyl group.
Vorzugsweise stehen mindestens 2, insbesondere mindestens 4, der Reste R und R1 bis R5 für eine organische Gruppe und die verbleibenden Reste für ein H-Atom. Besonders bevorzugt stehen alle Reste R und R1 bis R5 für eine organische Gruppe, d.h. Verbindungen der Formel V enthalten dann kein H-Atom als Substituent an einem N-Atom.Preferably, at least 2, in particular at least 4, of the radicals R and R 1 to R 5 are an organic group and the remaining radicals are an H atom. Most preferably, all of R and R 1 to R 5 are an organic group, i. Compounds of the formula V then contain no H atom as a substituent on an N atom.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kation K+ in Formel I um ein Imidazolium-kation der Formel II.The cation K + in formula I is particularly preferably an imidazolium cation of the formula II.
Als besonders bevorzugte Imidazolium-Kationen genannt, seien z.B.:
1-Methyl-3-methylimdazolium (R und R1 = Methyl, R2, R3, R4 = H), kurz MMIM
1-Ethyl-3-methylimdazolium (R = Ethyl und R1 = Methyl, R2, R3, R4 = H), kurz EMIM
1-Ethyl-3-ethylimdazolium (R und R1 = Ethyl, R2, R3, R4 = H), kurz EEIM
1-Butyl-3-methylimdazolium (R = Butyl und R1 = Methyl, R2, R3, R4 = H), kurz BMIM
1-Butyl-3-ethylimdazolium (R = Butyl und R1 = Ethyl, R2, R3, R4 = H), kurz BEIM
1-Butyl-3-butylimdazolium (R und R1 = Butyl, R2, R3, R4 = H), kurz BBIM
1-Octyl-3-methylimidazolium (R = Octyl und R1 = Methyl, R2, R3, R4 = H), kurz OMIM Examples of particularly preferred imidazolium cations include:
1-methyl-3-methylimidazolium (R and R 1 = methyl, R 2, R 3, R 4 = H), short MMIM
1-ethyl-3-methylimidazolium (R = ethyl and R 1 = methyl, R 2, R 3, R 4 = H), in short EMIM
1-ethyl-3-ethylimidazolium (R and R1 = ethyl, R2, R3, R4 = H), short EEIM
1-butyl-3-methylimidazolium (R = butyl and R 1 = methyl, R 2, R 3, R 4 = H), abbreviated to BMIM
1-Butyl-3-ethylimidazolium (R = butyl and R 1 = ethyl, R 2, R 3, R 4 = H), short BEIM
1-Butyl-3-butylimidazolium (R and R 1 = butyl, R 2, R 3, R 4 = H), BBIM for short
1-octyl-3-methylimidazolium (R = octyl and R 1 = methyl, R 2, R 3, R 4 = H), OMIM for short
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können statt der Salze der Formel I Dimere dieser Salze verwendet werden. Unter Dimeren werden hier zweiwertige Salze der Strukturen Ia oder Ib verstanden, wobei R1a und R1 b die obige Bedeutungen von Ra und Rb haben, mit der Ausnahme, dass R1a und R1 b divalent sind.In a further embodiment of the invention, dimers of these salts can be used instead of the salts of the formula I. Among dimers, divalent salts of structures Ia or Ib wherein R 1 a and R 1 b have the above meanings of Ra and Rb except that R 1 a and R 1 b are divalent.
Als Verbindung der Formel Ib in Betracht kommt z.B. die Verbindung IcAs the compound of the formula Ib is suitable, e.g. the compound Ic
Herstellung der SalzePreparation of the salts
Die erfindungsgemäßen Salze können nach verschiedenen bekannten Methoden hergestellt werden.The salts according to the invention can be prepared by various known methods.
Insbesondere können die erfindungsgemäßen Salze aus anderen Salzen des organischen Kations hergestellt werden, z.B. aus den Alkylcarbonatsalzen oder Hydroxydsalzen.In particular, the salts according to the invention can be prepared from other salts of the organic cation, e.g. from the alkyl carbonate salts or hydroxy salts.
Salze aus den oben genannten Kationen und einem Alkylcarbonat als Anion und die Herstellung derartiger Salze sind z.B. aus
Entsprechend der Lehre der
Bevorzugte Ausgangsverbindung ist das Imidazolium-methylcarbonat als Ausgangsstoff.Preferred starting compound is the imidazolium methyl carbonate as starting material.
Als Dithiocarbamidsäure wird die entsprechende Säure mit den gewünschten Resten Ra und Rb gewählt. As dithiocarbamic acid, the corresponding acid with the desired radicals Ra and Rb is selected.
Die Umsetzung des Alkylcarbonats mit der Dithiocarbamidsäure kann z.B. bei 0 bis 100°C, insbesondere 10 bis 80°C und Normaldruck, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösemittels erfolgen.The reaction of the alkyl carbonate with the dithiocarbamic acid may be e.g. at 0 to 100 ° C, in particular 10 to 80 ° C and atmospheric pressure, optionally in the presence of a solvent.
Geeignete Lösemittel sind insbesondere Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropanol. Besonders bevorzugt ist Methanol als Lösemittel. Suitable solvents are, in particular, alcohols, such as methanol, ethanol, isopropanol. Particularly preferred is methanol as a solvent.
Das Alkylcarbonat und die Dithiocarbamidsäure können jeweils im Überschuss eingesetzt werden. Bevorzugt ist ein Molverhältnis von 1 zu 0,8 bis 0,8 zu 1.The alkyl carbonate and the dithiocarbamic acid can each be used in excess. Preferred is a molar ratio of 1 to 0.8 to 0.8 to 1.
Ganz besonders bevorzugt werden das Alkylcarbonat und die Dithiocarbamidsäure in ca. stöchiometrischem Verhältnis eingesetzt.The alkyl carbonate and the dithiocarbamic acid are very particularly preferably used in an approximately stoichiometric ratio.
Alternativ können die Verbindungen der Formel I auch das dem Hydroxid-salz der oben genannten Kationen hergestellt werden. Hier erfolgt die Umsetzung mit der Dithiocarbamidsäure unter Abspaltung von Wasser.Alternatively, the compounds of formula I may also be prepared from the hydroxide salt of the above-mentioned cations. Here, the reaction takes place with the dithiocarbamic acid with elimination of water.
Weiterhin sind zur Herstellung der erfindungsgemäßen Salze beliebige Metathese-reaktionen, d.h. Anionenautausch-reaktionen, möglich, ausgehend von einem beliebigen Salz eines oben genannten Kations und Austausch des Anions gegen das entsprechende Anion der Dithiocarbamidsäure. Als Ausgangs-Salz für den Anionenaustausch sind Halogenide und insbesondere Chloride in Anbetracht der späteren Verwendung und eines möglichen Restgehaltes an Chlorid im Allgemeinen unerwünscht.Furthermore, for the preparation of the salts according to the invention, any metathesis reactions, i. Anion exchange reactions, possible starting from any salt of a cation mentioned above and exchange of the anion for the corresponding anion of the dithiocarbamic acid. As the starting salt for anion exchange, halides, and especially chlorides, are generally undesirable in view of later use and possible residual chloride content.
Ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung der Salze der Formel I ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Salz der Formel K+ Y– mit Schwefelkohlenstoff (CS2) und einem Amin der Formel VIII umgesetzt wird.A particularly suitable process for the preparation of the salts of the formula I is characterized in that a salt of the formula K + Y - with carbon disulfide (CS 2 ) and an amine of the formula VIII is implemented.
K+, Ra und Rb haben dabei die obige Bedeutung und das Anion Y– steht für eine Hydroxygruppe, eine Alkoholatgruppe oder eine Thiolatgruppe. Als Alkoholat- oder Thiolatgruppe kommen insbesondere Gruppen OZ– oder SZ– in Betracht, in denen Z für eine organische Gruppe mit 1 bis 10 C-Atomen, vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffgruppe und besonders bevorzugt für eine C1- bis C4-Alkylgruppe steht. Besonders bevorzugt steht Y– für eine Hydroxygruppe (OH–).K + , R a and R b have the above meaning and the anion Y - represents a hydroxy group, an alcoholate group or a thiolate group. Suitable alkoxide or thiolate groups are in particular groups OZ - or SZ - into consideration, in which Z is an organic group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a hydrocarbon group and particularly preferably a C1 to C4 alkyl group. Particularly preferably, Y - represents a hydroxy group (OH -).
Imidazolium-dithiocarbamate der Formel I können z.B. durch Umsetzung von Aminen der Formel VIII, CS2 und Imidazolium-hydroxyd erhalten werden. Imidazolium dithiocarbamates of the formula I can be obtained, for example, by reacting amines of the formula VIII, CS 2 and imidazolium hydroxide.
Die Umsetzung wird vorzugsweise in einem Lösemittel, insbesondere Wasser oder einem mit Wasser mischbaren, hydrohilen Lösemittel durchgeführt. Besonders bevorzugte Lösemittel sind Wasser oder Alkohole, insbesondere Wasser oder Methanol.The reaction is preferably carried out in a solvent, in particular water or a water-miscible, hydrophilic solvent. Particularly preferred solvents are water or alcohols, in particular water or methanol.
Die Umsetzung kann vorzugsweise bei Normaldruck und Temperaturen von 0 bis 50°C erfolgen. Die Umsetzung mit CS2 ist exotherm, daher wird gegebenenfalls gekühlt. Bei diesem Verfahren werden sehr hohe Umsätze erreicht, im Allgemeinen ist der Umsatz vollständig.The reaction can preferably be carried out at atmospheric pressure and temperatures of 0 to 50 ° C. The reaction with CS 2 is exothermic, therefore it is optionally cooled. In this process, very high sales are achieved, in general, the turnover is complete.
Die erfindungsgemäßen Salze enthalten in einer bevorzugten Ausführungsform weniger als 100 ppm, insbesondere weniger als 20 ppm Halogenide. Besonders bevorzugt sind sie frei von Halogeniden.In one preferred embodiment, the salts according to the invention contain less than 100 ppm, in particular less than 20 ppm of halides. Most preferably, they are free of halides.
Als bevorzugte Salze der Formel I seien exemplarisch
EMIM-diethyldithiocarbamat
EMIM-dibutyldithiocarbamat
EMIM-di-2-ethylhexyldithiocarbamat
MMIM-diethyldithiocarbamat
MMIM-dibutyldithiocarbamat
MMIM-di-2-ethylhexyldithiocarbamat
genannt.As preferred salts of the formula I are exemplary
EMIM diethyldithiocarbamate
EMIM dibutyldithiocarbamate
EMIM di-2-ethylhexyldithiocarbamat
MMIM diethyldithiocarbamate
MMIM dibutyldithiocarbamate
MMIM-di-2-ethylhexyldithiocarbamat
called.
Das Salz der Formel I ist vorzugsweise eine ionische Flüssigkeit, d.h. das Salz hat einen Schmelzpunkt kleiner 100° C, insbesondere kleiner 20° C bei Normaldruck (1bar). Nach Abtrennung des Lösemittels können die Salze daher als Flüssigkeiten transportiert, gelagert und in einfacher Weise verwendet werden.The salt of formula I is preferably an ionic liquid, i. the salt has a melting point less than 100 ° C, especially less than 20 ° C at atmospheric pressure (1bar). After separation of the solvent, the salts can therefore be transported as liquids, stored and used in a simple manner.
Verwendung use
Die Salze der Formel I bzw. deren Dimere können als Korrosionsinhibitoren in beliebigen Zusammensetzungen verwendet. Sie vermindern die Korrosion an Vorrichtungen oder sonstigen Formkörpern, die ganz oder teilweise aus Metallen bestehen und mit denen die Zusammensetzung in Kontakt kommt. Bei den vorstehenden Metallen kann es sich um beliebige Metalle, z.B. um Eisen, Edelstahl oder Kupfer handeln.The salts of the formula I or their dimers can be used as corrosion inhibitors in any desired compositions. They reduce the corrosion of devices or other moldings, which consist entirely or partially of metals and with which the composition comes into contact. The above metals may be any metals, e.g. to trade iron, stainless steel or copper.
Die Salze der Formel I bzw. deren Dimere wirken auch als Additive zur Verminderung des Verschleißes (anti wear Additive) an Apparateteilen und Vorrichtungen, insbesondere aus Metall.The salts of the formula I or their dimers also act as additives for reducing the wear (anti-wear additives) on apparatus parts and devices, in particular of metal.
Bevorzugt sind im Rahmen dieser Erfindung und den vorstehenden Verwendungen grundsätzlich Salze der Formel I.In the context of this invention and the above uses, preference is given in principle to salts of the formula I.
Die Salze können dazu in verschiedensten, technisch verwendeten Zusammensetzungen Verwendung finden; es kann sich bei den Zusammensetzungen z. B. um Schmiermittel, Hydraulik-Flüssigkeit, Dämpfungsflüssigkeiten oder Kraftübertragungsmittel handeln.The salts can be used in a variety of technically used compositions; it may be in the compositions z. As to lubricants, hydraulic fluid, damping fluids or power transmission means act.
Im Allgemeinen werden die Salze als Korrosionsinhibitoren oder anti wear Additive in Zusammensetzungen verwendet, die bei ihrer Verwendung flüssig sind. Besonders bevorzugt in Zusammensetzungen, die bei 20°C flüssig sind.In general, the salts are used as corrosion inhibitors or antiwear additives in compositions which are liquid when used. Especially preferred in compositions that are liquid at 20 ° C.
In Betracht kommen beliebige flüssige Zusammensetzungen. Es kann sich z.B. um Zusammensetzungen handeln, die Wasser enthalten oder zum großen Teil, z.B. zu mehr als 50 Gew. %, insbesondere auch zu mehr als 70 % bzw. z mehr als 90 Gew. % aus Wasser bestehen. Derartige Zusammensetzungen sind z. B. als Kühlschmierstoffe von Bedeutung.Possible are any liquid compositions. It can be e.g. be compositions containing water or in large part, e.g. to more than 50 wt.%, In particular also more than 70% or z more than 90 wt.% Consist of water. Such compositions are for. B. as coolants of importance.
Die Salze der Formel I, bzw. deren Dimere sind in den Zusammensetzungen vorzugsweise in Mengen von 0,05 bis 10 Gew. %, besonders bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew. %, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten. Die Salze der Formel I können zusammen mit anderen Korrosionsinhibitoren verwendet werden, sie können aber auch als einzige Korrosionsinhibitoren in Zusammensetzungen eingesetzt werden.The salts of the formula I or their dimers are preferably present in the compositions in amounts of from 0.05 to 10% by weight, more preferably from 0.1 to 5% by weight, based on the composition. The salts of formula I can be used with other corrosion inhibitors, but they can also be used as sole corrosion inhibitors in compositions.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Zusammensetzungen neben dem Salz der Formel I mindestens eine ionische Flüssigkeit, welche von den Salzen der Formel I verschieden ist.In a preferred embodiment, the compositions contain, in addition to the salt of the formula I, at least one ionic liquid which is different from the salts of the formula I.
Unter einer ionischen Flüssigkeit wir, wie auch oben bereits ausgeführt ein Salz mit einem kleiner 100°C, insbesondere kleiner 20°C bei Normaldruck 1 bar) verstanden.Under an ionic liquid we, as already stated above a salt with a small 100 ° C, especially less than 20 ° C at atmospheric pressure 1 bar) understood.
Als von Salzen der Formel I verschiedene ionische Flüssigkeit kommen insbesondere Salze mit einem Kation K+, wie es in Formel I definiert ist, und einem anderen Anion als das Thiocarbamid-Anion in Betracht. In particular, salts having a cation K + , as defined in formula I, and an anion other than the thiocarbamide anion come into consideration as the ionic liquid other than salts of the formula I.
Besonders bevorzugt handelt es sich auch hier wieder um ein Kation gemäß einer der Formeln II bis VII, ganz besonders bevorzugt um eine ionische Flüssigkeit mit einem Imidazoliumkation gemäß Formel II. Again, it is particularly preferable that this is again a cation according to one of the formulas II to VII, very particularly preferably an ionic liquid with an imidazolium cation of the formula II.
Als Anion der ionischen Flüssigkeit kommen übliche Anionen, welche mir den vorstehenden Kationen eine ionische Flüssigkeit bilden, in Betracht. Insbesondere handelt es sich bei dem Anion um solche aus der Gruppe
der Alkylsulfate
RcOSO3-,
wobei Rc für eine C1- bis C12 Alkylgruppe, vorzugsweise für eine C1–C6 Alkylgruppe steht, der Alkylsulfonate
RcSO3-;
wobei Rc für eine C1- bis C12 Alkylgruppe, vorzugsweise für eine C1–C6 Alkylgruppe steht,
der Halgenide, insbesondere Chlorid und Bromid und
der Pseudohalogenide, wie Thiocyanat, Dicyanamid,
der Carboxylate RcCOO-;
wobei Rc für eine C1- bis C20 Alkylgruppe, vorzugsweise für eine C1–C8 Alkylgruppe steht, insbesondere Acetat,
der Phosphate,
insbesondere der Dialkylphosphate der Formel RcRdPO4-, wobei Rc und Rd unabhängig voneinander für eine C1 bis C6 Alkylgruppe stehen; insbesondere stehen Rc und Rd für die gleiche Alkylgruppe, genannt seien Dimethylphosphat und Diethylphosphat
und der Phosphonate, insbesondere der Monoalkylphosphonsäureester der Formel RcRdPO3-, wobei Rc und Rd unabhängig voneinander für eine C1 bis C6 Alkylgruppe stehen
und das TFSI-Anion der Formel N(-SO2CF3)2- und Tricyanomethamid der Formel (CN)3 C– sowie fluorierte Anionen, insbesondere vorstehende Anionen, in denen Wasserstoff ganz oder teilweise durch Fluor ersetzt ist. As the anion of the ionic liquid, conventional anions which form an ionic liquid with the above cations are suitable. In particular, the anion is one of the group
the alkyl sulfates
R c OSO3,
wherein R c is a C1 to C12 alkyl group, preferably a C1-C6 alkyl group, the alkyl sulfonates
R c SO3-;
wherein R c is a C 1 to C 12 alkyl group, preferably a C 1 -C 6 alkyl group,
the halides, in particular chloride and bromide and
the pseudohalides, such as thiocyanate, dicyanamide,
the carboxylates R c COO-;
wherein R c is a C 1 to C 20 alkyl group, preferably a C 1 -C 8 alkyl group, in particular acetate,
the phosphates,
in particular the dialkyl phosphates of the formula R c R d PO 4 -, wherein R c and R d independently of one another represent a C 1 to C 6 alkyl group; in particular, R c and R d represent the same alkyl group, which may be mentioned dimethyl phosphate and diethyl phosphate
and the phosphonates, in particular the monoalkylphosphonic esters of the formula R c R d PO 3 -, where R c and R d independently of one another represent a C 1 to C 6 alkyl group
and the TFSI anion of the formula N (-SO 2 CF 3) 2 - and tricyanomethamide of the formula (CN) 3 C - and fluorinated anions, in particular the above anions, in which hydrogen is wholly or partly replaced by fluorine.
Als Anionen genannt seinen z.B. Chlorid, Bromid, Hydrogensulfat, Tetrachloroaluminat, Thiocyanat, Dicyanamid, Methylsulfat, Ethylsulfat, Methansulfonat, Formiat, Acetat, Dimethylphosphat, Diethylphosphat, p-Tolylsulfonat, Tetrafluoroborat und Hexafluorophosphat, Methylmethylphosphonat und Methylphosphonat, das TFSI-Anion, Tricyanomethamid und Trifluormethansulfonat.As anions called his e.g. Chloride, bromide, hydrogensulfate, tetrachloroaluminate, thiocyanate, dicyanamide, methylsulfate, ethylsulfate, methanesulfonate, formate, acetate, dimethylphosphate, diethylphosphate, p-tolylsulfonate, tetrafluoroborate and hexafluorophosphate, methylmethylphosphonate and methylphosphonate, the TFSI anion, tricyanomethamide and trifluoromethanesulfonate.
Besonders bevorzugt sind Zusammensetzungen, welche zu mehr als 10 Gew. % aus ionischen Flüssigkeiten, bestehen, welche von Salzen der Formel I verschieden sind. Particular preference is given to compositions which consist of more than 10% by weight of ionic liquids which are different from salts of the formula I.
Insbesondere können die Zusammensetzungen von Formel I verschiedene ionische Flüssigkeiten in Mengen von mindestens 30, insbesondere mindestens 50 und besonders bevorzugt mindestens 70 Gew. %, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten. Die Zusammensetzungen können nur aus Salzen der Formel I und davon verschiedenen ionischen Flüssigkeiten bestehen. In particular, the compositions of formula I may contain various ionic liquids in amounts of at least 30, in particular at least 50 and more preferably at least 70% by weight, based on the composition. The compositions may consist only of salts of formula I and various ionic liquids.
Im Allgemeinen enthalten die Zusammensetzungen jedoch weitere Bestandteile, wie Wasser oder organische Lösemittel, insbesondere mit ionischen Flüssigkeiten mischbare organische Lösemittel, z.B. Alkohole, und Zusatzstoffe wie Verdicker, Stabilisatoren oder Entschäumer.In general, however, the compositions will contain other ingredients such as water or organic solvents, especially organic solvents miscible with ionic liquids, e.g. Alcohols, and additives such as thickeners, stabilizers or defoamers.
Die vorstehenden Zusammensetzungen werden z. B. als Schmiermittel, Hydraulik-Flüssigkeit, Dämpfungsflüssigkeit oder Kraftübertragungsmittel verwendet.The above compositions are e.g. B. used as a lubricant, hydraulic fluid, damping fluid or power transmission means.
Die Salze der Formel I bzw. deren Dimere eignen sich insbesondere auch als Korrosinsinhibitoren und anti-wear Additive in bei 20°C (1 bar) flüssigen Schmiermitteln, welche zu mehr als 50 Gew. % aus tierischen Ölen, pflanzlichen Ölen, Mineralölen oder synthetischen Ölen oder deren Gemische bestehen. Synthetische Öle können aus verschiedensten Ausgangsverbindungen, insbesondere auch aus den vorstehenden tierischen, pflanzlichen Ölen oder Mineralölen hergestellt werden.The salts of the formula I or their dimers are particularly suitable as corrosion inhibitors and anti-wear additives in at 20 ° C (1 bar) liquid lubricants, which contain more than 50 wt.% Of animal oils, vegetable oils, mineral oils or synthetic Oils or mixtures thereof exist. Synthetic oils can be prepared from a wide variety of starting compounds, in particular also from the above animal, vegetable oils or mineral oils.
Bei den Ölen, z.B. Mineralölen, kann es sich um azyklische und/oder zyklische gesättigte und/oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe handeln, die gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome wie z.B. O, F, P, N, S enthalten können. For the oils, e.g. Mineral oils may be acyclic and / or cyclic saturated and / or unsaturated hydrocarbons, optionally containing one or more heteroatoms, e.g. O, F, P, N, S may contain.
Als Öle ohne Heteroatome seien beispielsweise Alkylbenzole, Cycloalkane, Polyalphaolefine und Copolymere aus ungesättigten Kohlenwasserstoffen genannt;
als Öle, welche Sauerstoff als Heteroatom enthalten, seien Alkohole, Ester, Ketone, Furane, Polyether und Copolymere aus Olefinen und z.B. Acrylaten, Maleinaten oder Fumaraten genannt;
als Öle, welche Fluor und Sauerstoff als Heteroatome enthalten, seien Perfluorether oder -ester genannt;
als Öle, welche Phosphor und Sauerstoff als Heteroatome enthalten, seien Phosphorsäureester genannt;
als Öle, welche Phosphor und Stickstoff als Heteroatome enthalten, seien Phosphazene genannt;
als Öle, welche Schwefel oder Stickstoff als Heteroatome enthalten, seien Thiophene genannt.As oils without heteroatoms, for example, alkylbenzenes, cycloalkanes, polyalphaolefins and copolymers of unsaturated hydrocarbons may be mentioned;
as oils which contain oxygen as heteroatom, alcohols, esters, ketones, furans, polyethers and copolymers of olefins and, for example, acrylates, maleinates or fumarates may be mentioned;
oils containing fluorine and oxygen as heteroatoms are perfluoro ethers or esters;
as oils which contain phosphorus and oxygen as heteroatoms may be mentioned phosphoric esters;
as oils which contain phosphorus and nitrogen as heteroatoms are called phosphazenes;
Thiophenes may be mentioned as oils which contain sulfur or nitrogen as heteroatoms.
Die Schmiermittel sind vorzugsweise im Temperaturbereich der Anwendung, welche im Bereich von –80°C bis +450°C liegen kann, flüssig (1013mbar), müssen dies aber bei bestimmten Anforderungen nicht sein (z.B. Gleitlacke). Die Schmiermittel enthalten die Öle z.B. in einer Menge von 1 bis 99,9 Gew.-%. Die Schmiermittel können je nach Bedarf Additive enthalten, die z.B. folgende Aufgaben erfüllen: Alterungsschutz, Verschleißschutz, Extreme Pressure Additive, Korrosionsschutz, Detergents, Dispersants, Demulgierung, Emulgierung, Antischaummittel sowie weitere in der Literatur beschriebene Aufgaben, (s.a. in
Tierische oder pflanzliche Öle sind z.B. Rapsöl, Rizinusöl oder Fischöl.Animal or vegetable oils are e.g. Rapeseed oil, castor oil or fish oil.
Als Mineralöle kommen z.B. Erdölfraktionen von Spindelölen bis zu Schmierölen SAE 30, 40 oder 50 in Betracht.As mineral oils are e.g. Petroleum fractions of spindle oils to lubricating oils SAE 30, 40 or 50 into consideration.
Synthetische Öle sind insbesondere Öle, die durch Veresterung oder Veretherung geeigneter Ausgangsstoffe, z.B. auch der vorstehenden tierischen oder pflanzlichen Öle oder Mineralöle erhältlich sind. Genannt seien z.B. Diester, wie sie durch Veresterung von Dicarbonsäuren wie Adipinsäure oder Sebacinsäure mit einwertigen Alkoholen erhält oder Oligoester, welche durch Veresterung von Gemischen aus Di- oder Oligocarbonsäuren, Di- oder Oligoalkoholen und Monoalkoholen erhältlich sind, z.B. Oligoester aus Sebacinsäüre oder Adipinsäure, einem Polyglykol und einem einwertigen Alkohol wie 2-Ethylhexanol. Synthetic oils are in particular oils which are obtainable by esterification or etherification of suitable starting materials, for example also the above animal or vegetable oils or mineral oils. Examples include diesters, such as by esterification of dicarboxylic acids such as adipic acid or sebacic acid obtained with monohydric alcohols or oligoesters which are obtainable by esterification of mixtures of di- or oligocarboxylic acids, di- or oligoalcohols and monoalcohols, for example oligoesters of sebacic or adipic acid, a polyglycol and a monohydric alcohol such as 2-ethylhexanol.
Synthetische Öle sind z.B. auch bei Normalbedingungen (20°C, 1 bar) flüssige Oligomere, welche durch Polymerisation, sei es eine radikalische Polymerisation, Polykondensation oder sonstige Polyadduktbildung, von Monomeren erhältlich sind. In Betracht kommen z.B. Oligomere auf Basis von Ethylenoxid, Propylenoxid, Alkenen oder iso-Alkenen, wie Polyethylenglykole, Polypropylenglykole, Polyisobutylene oder durch radikalische Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren erhältliche Polymere und Copolymere, z.B. auf Basis von Vinylethern, Vinylestern, Acrylestern, Maleaten, Fumaraten etc..Synthetic oils are e.g. also at normal conditions (20 ° C, 1 bar) liquid oligomers, which are obtainable by polymerization, be it a free-radical polymerization, polycondensation or other Polyadduktbildung of monomers. Consider, for example, Oligomers based on ethylene oxide, propylene oxide, alkenes or iso-alkenes, such as polyethylene glycols, polypropylene glycols, polyisobutylenes or polymers and copolymers obtainable by radical polymerization of ethylenically unsaturated monomers, e.g. based on vinyl ethers, vinyl esters, acrylic esters, maleates, fumarates etc.
Die Schmiermittel finden z.B. Verwendung als Motorenöle (Otto- und Dieselmotoren) Getriebeöle oder Kettenschmiermittel.The lubricants find e.g. Use as engine oils (petrol and diesel engines) Transmission oils or chain lubricants.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Salze der Formel I sehr gut als Korrosionsinhibitoren und als anti wear Additive wirken. Diese Wirkung zeigt sich in besonderem Maße in Zusammensetzungen mit einem hohen Gehalt an ionischen Flüssigkeiten sowie in Schmiermitteln. Insbesondere wirken die Salze der Formel I als Korrosionsinhibitoren. Sie verhindern Korrosion insbesondere auch an Zinn enthaltenden Apparateteilen und Vorrichtungen.In summary, it can be stated that the salts of the formula I work very well as corrosion inhibitors and as anti-wear additives. This effect is particularly evident in compositions with a high content of ionic liquids and in lubricants. In particular, the salts of the formula I act as corrosion inhibitors. They prevent corrosion especially on equipment parts and devices containing tin.
BeispieleExamples
Herstellungmanufacturing
1) Herstellung von 1-Ethyl-3-methylimidazolium dibutyl-dithiocarbamat1) Preparation of 1-ethyl-3-methylimidazolium dibutyl dithiocarbamate
Das EMIM-Chlorid (1.11 mol) wird in Methanol (60mL) vorgelegt und anschließend bei 60°C langsam das Kalium-dibutyl-dithiocarbamat (1.11 mol, gelöst in 50 ml Methanol, leicht trüb) zugetropft. Beim Zutropfen fallen Kristalle (Kaliumchlorid) aus, die Reaktion ist nicht exotherm. Anschließend wird der Ansatz 4 Stunden unter Rückfluss (67°C) nachgerührt. Am nächsten Tag wird der Feststoff über eine Fritte abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfertrocken gezogen. Das Produkt wird in Acetonitril aufgenommen und im Anschluss der nicht gelöste Feststoff (Kaliumchlorid) abgesaugt. Das Filtrat wird am Rotationsverdampfer trocken gezogen.The EMIM chloride (1.11 mol) is initially charged in methanol (60 mL) and then slowly added dropwise at 60 ° C, the potassium dibutyl dithiocarbamate (1.11 mol, dissolved in 50 ml of methanol, slightly cloudy). During the dropping, crystals (potassium chloride) precipitate, the reaction is not exothermic. The mixture is then stirred for 4 hours under reflux (67 ° C). The next day, the solid is filtered off with suction through a frit and the filtrate is pulled dry on a rotary evaporator. The product is taken up in acetonitrile and then the undissolved solid (potassium chloride) is suctioned off. The filtrate is drawn dry on a rotary evaporator.
2) Herstellung von 1-Ethyl-3-methylimidazolium diethyl-dithiocarbamat2) Preparation of 1-ethyl-3-methylimidazolium diethyl dithiocarbamate
Das EMIM-Chlorid (1.2 mol) wird in Methanol (250mL) vorgelegt und anschließend bei 60°C langsam das Natrium-diethyl-dithio-carbamat (1.2 mol, gelöst in ca. 350 mL Methanol) zugetropft. Beim Zutropfen fallen Kristalle (Natriumchlorid) aus, der Ansatz wird 6 Stunden unter Rückfluss (67°C) nachgerührt. Die ausgefallenen Kristalle werden abgesaugt, mit Methanol gewaschen und anschließend das Filtrat am Rotationsverdampfer trocken gezogen. Der Rückstand (Suspension) wird in Acetonitril aufgenommen und anschließend die nicht gelösten Kristalle (Natriumchlorid) abgesaugt und das Filtrat trocken gezogen.The EMIM chloride (1.2 mol) is initially charged in methanol (250 mL) and then slowly added dropwise at 60 ° C, the sodium diethyl-dithio-carbamate (1.2 mol, dissolved in about 350 mL of methanol). When added dropwise, crystals (sodium chloride) precipitate, the mixture is stirred for 6 hours under reflux (67 ° C). The precipitated crystals are filtered off with suction, washed with methanol and then the filtrate is drawn dry on a rotary evaporator. The residue (suspension) is taken up in acetonitrile and then sucked the undissolved crystals (sodium chloride) and the filtrate was drawn dry.
3) Herstellung von 1-Ethyl-3-methylimidazolium di-2-ethylhexyl-dithiocarbamat3) Preparation of 1-ethyl-3-methylimidazolium di-2-ethylhexyl dithiocarbamate
Ausgangsverbindungen
EMIM-hydroxyd wird vorgelegt und bei 10°C (Eisbadkühlung) wird das Bis-(2-ethylhexyl)amin zugetropft (wird zweiphasig – nicht exotherm). Im Anschluss wird bei Raumtemperatur langsam der Schwefelkohlenstoff (Eisbadkühlung – exotherm – nach Zugabe von 2/3 des Schwefelkohlenstoffes wird der Ansatz einphasig) zugetropft und über Nacht bei Raumtemperatur nachgerührt. Am nächsten Tag wird der Ansatz am Rotationsverdampfer trocken gezogen. Die Suspension wird in 200 ml Acetonitril aufgenommen, der Feststoff abgesaugt, mit Acetonitril gewaschen und das Filtrat am Rotationsverdampfer getrocknet. Beim Filtrat handelt es sich gemäß H-NMR um 1-Ethyl-3-methylimidazolium di-2-ethylhexyl-dithiocarbamat (Ausbeute 213,6 g, ca. 100%).EMIM-hydroxide is introduced and at 10 ° C (ice bath cooling), the bis (2-ethylhexyl) amine is added dropwise (becomes two-phase - not exothermic). The carbon disulfide is then slowly added at room temperature (ice bath cooling - exothermic - after addition of 2/3 of the carbon disulfide, the mixture is added dropwise in one phase) and stirred overnight at room temperature. The next day, the batch is drawn dry on a rotary evaporator. The suspension is taken up in 200 ml of acetonitrile, the solid is filtered off with suction, washed with acetonitrile and the filtrate is dried on a rotary evaporator. The filtrate acts according to H-NMR to 1-ethyl-3-methylimidazolium di-2-ethylhexyl-dithiocarbamate (yield 213.6 g, about 100%).
Anwendungstechnische PrüfungApplication testing
Ein Metallkörper (ca. 15 Gramm) wurde 120 Stunden in 20 Gramm einer ionischen Flüssigkeit (kurz IL) bei 90°C unter Argon gelagert. Es handelte sich um eine ionische Flüssigkeit mit EMIM als Kation und einem schwefelhaltigen Anion. Die ionische Flüssigkeit enthielt vor der Lagerung keinerlei Metalle oder Metallverbindungen.A metal body (about 15 grams) was stored for 120 hours in 20 grams of an ionic liquid (IL for short) at 90 ° C under argon. It was an ionic liquid with EMIM as a cation and a sulfur-containing anion. The ionic liquid did not contain any metals or metal compounds prior to storage.
Der Versuch wurde ohne Zusatz eines Korrosionsinhibitors, mit Zusatz von 1 Gew. teil Benzotriazol (auf 100 Gew. IL) und 1 Gew. teil Benzotriazol + 1 Gew. teil EMIM-diethyldithiocarbamat (auf 100 Gew. IL) durchgeführt. Nach der Lagerung wurde der Gehalt an Metall in der ionischen Flüssigkeit bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt. Metallgehalt in der ionischen Flüssigkeit nach Lagerung in ppm
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