DE1082259B

DE1082259B - Verfahren zur Herstellung von als Schmiermittel geeigneten Dicarbonsaeureestern des 2-Methyl-2-norcamphanmethanols

Info

Publication number: DE1082259B
Application number: DEE16994A
Authority: DE
Inventors: Kent Combs Brannock
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1958-01-24
Filing date: 1959-01-10
Publication date: 1960-05-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum -Herstellen einer neuen Klasse von Verbindungen, von denen sich gezeigt hat, daß sie als Schmiermittel besonders geeignet sind.

Kohlenwasserstoffe und Mineralöle sind als Schmiermittel weit verbreitet. Sie haben aber auch eine Reihe von Nachteilen, die ihre Verwendung für manche Zwecke nicht ratsam erscheinen lassen. Insbesondere erleiden Öle mit Kohlenwasserstoffstruktur ausgeprägte Viskösitätsänderungen in Abhängigkeit von der Temperatur und haben außerdem, soweit sie bei hohen Temperaturen eine brauchbare Viskosität aufweisen, ziemlich hohe Stockpunkte. Schmieröle auf Kohlenwasserstoffbasis, die niedrige Stockpunkte aufweisen, enthalten gewöhnlich einen erheblichen Anteil flüchtiger Substanzen, der bei hohen Temperaturen verlorengeht-. Sehmieröle auf Kohlenwasserstoffbasis leiden außerdem unter extremen Temperaturbedingungen sehr* Hohe Temperaturen sind aber wegen der größeren Wirksamkeit in manchen Motoren erwünscht. Bei hohen Temperaturen erleiden übliche Kohlenwasserstoffschmieröle thermische und oxydative Zersetzung in unerwünschtem Ausmaß.

Es sind bereits eine Reihe synthetischer Esterschmiermittel vorgeschlagen worden um gewisse Nachteile der Kohlenwasserstoffschmieröle zu überwinden.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zür Herstellung einer neuen Klasse von synthetischen Estern, die als Schmiermittel besonders brauchbar sind und die viele der mit Kohlenwasserstoffschmierölen verbundenen Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere sind sie gegen thermischen Abbau besonders widerstandsfähig und so auch bei hohen Temperaturen als Schmiermittel anwendbar. Sie eignen sich besonders zum Schmieren von Düsenmotoren·.

Verfahren zur Herstellung

von als Schmiermittel

geeigneten Dicarbonsäureestern

des 2-Methyl-2-nöreämphanmethanols

Anmelder:

Eastman Kodak Company, Rochester, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Wolff, Patentanwalt, Stuttgart N, Lange StT. 51

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 24. Januar 1958

Kent GOmbs Brannocki Kingsport, Tenn. (V. St. ist als fiffinder genannt Worden

Solche vorteilhaften Eigenschaften weisen, wie sich gezeigt hat, Ester des 2-Methyl-2-norcamphanmethanols mit der allgemeinen Formel

ca,

H₂G'

H₂C.

GH,

— C HgO C (CH₂)^COH₂C- C'

CH* H, C.

XH.

CH,

auf, worin ti eine ganze Zahl von 5 bis 10 bedeutet.

Diese Ester können erfindungsgemäß durch übliches Verestern von 2 Molen 2-Methyl-2-norcamphanmethanol mit einem Mol einer gesättigten Dicarbonsäure mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Nonandicärbonsäure und Decandiearbonsäure, erhalten werden. Das zur Herstellung der Ester verwendete 2-Methyl-2-norcamphanmethanol erhält man dutch Umsetzen von Cyclopentadien mit Methacrylsäuremethylester nach Diels-Alder, Hydrieren des dabei gebildeten Produktes in Gegenwart von Raney-Nickel zu Methyl^methyl^-nofcamphancarbonsäure und anschließend weitere Hydrierung über Kupferchromit.

009 527B38

Die oben definierten Ester sind als Schmiermittel sehr gut brauchbar. Durch entsprechende Auswahl der Dicarbonsäure, mit der das 2-Methyl-2-norcamphanmethanol verestert wird, kann man Schmiermittel verschiedener Viskositäten und Stockpunkte erhalten. Die erfindungsgemäß hergestellten Ester können entweder selbst als Schmiermittel verwendet oder mit anderen Schmiermitteln gemischt werden. Nach Wunsch kann man untergeordnete Mengen üblicher Zusätze, wie Antioxydantien, Zusätze für extreme Drücke, Verbesserungsmittel für den Viskositätsindex, Verdickungsmittel oder Korrosionsschutzmittel, zusetzen.

Die Viskositäts- und Stockpunktswerte typischer erfindungsgemäß hergestellter Esterschmiermittel sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Für Vergleichszwecke sind auch entsprechende Werte von Kohlenwasserstoffölen niedrigerer Viskosität aufgenommen.

Tabelle 1 Tabelle 3

Schmiermittel	Kinematische Viskosität in Centistokes 37,8° C I 98,9° C	2,6 11,96 12,18	Stock punkt °C
Typisches Kohlenwasser stofföl Azelainsäure-bis-(2-methyl- 2-norcamphanmethyl)- ester	13 106,6 106,5	— 34,4 — 40 — 40
Sebacinsäure-bis- (2-methyl-2-norcamphan- methyl)-ester

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, hat das gezeigte Kohlenwasserstofföl eine wesentlich geringere Viskosität als die beiden als Beispiele gewählten Esterschmiermittel gemäß der Erfindung und außerdem einen höheren Stockpunkt als diese. Die Viskositätsdaten der Tabelle 1 wurden nach der ASTM-Methode D-88-44, die Bestimmung des Stockpunktes nach der ASTM-Vorschrift D-97-47 ermittelt.

Die folgende Tabelle 2 zeigt weitere physikalische Eigenschaften typischer gemäß der Erfindung hergestellter Esterschmiermittel.

Tabelle ί	Schmiermittel	Z	Gewichts
			prozent Verlust
		Temperatur	durch Ver
	koeffizient	dampfung
Azelainsäure-bis-(2-methyl-	der Viskosität	(6V₂ Stunden
2-norcamphanmethyl)-ester		bei 204⁰C)
Sebacinsäure-bis-(2-methyl-
2-norcamphanmethyl) -ester		5,7
0,67
	4,2
0,66

Ester	% Zer- Setzung pro Stunde bei 302⁰C	Prozen tuale Änderung der Visko sität bei 37,8° C nach 8stün- digem Er hitzen auf 302⁰C
Azelainsäure-bis- (2-methyl-2-nor- camphanmethyl)-ester Sebacinsäure-bis-(2-methyl-2-nor- camphanmethyl)-ester Sebacinsäure-bis-(2-propyl-2-nor- camphanmethyl)-ester Sebacinsäure-bis-(2-äthylhexyl)- ester	0,06 0,08 0,11 0,59 1,09* 1,6 **	- 1,4 - 1,8 — 9,3 —17 —16* ^g **
Dipelargonsäureester des 2,2,4-Tri- methyl-l,3-pentandiols Diester von 1,1-Cyclohexandiessig- säure mit einem 8 Kohlenstoff atome aufweisenden Alkohol aus der Oxo-Synthese

15

20 25 * bei 285° C;
** bei 315° C.

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, weisen die Ester des 2-Methyl-2-norcamphanmethanols wesentlich bessere Widerstandsfähigkeit gegen thermischen Abbau auf als andere Esterschmiermittel und, was besonders bemerkenswert ist, auch verglichen mit nahe verwandten Estern des 2-Propyl-2-norcamphanmethanols. Die die prozentuelle Zersetzung der Ester pro Stunde betreffenden Daten der Tabelle 3 sind durch Bestimmung der beim Erhitzen von Proben der Ester gebildeten Säuremenge durch 8 stündiges Erhitzen unter Stickstoff errechnet. Die Viskositätsbestimmungen für Tabelle 3 wurden nach der ASTM-Vorschrift D-88-44 vorgenommen.

Die folgenden Beispiele zeigen die Herstellung typischer Ester des 2-Methyl-2-norcamphanmethanols.

Beispiel 1

In einem mit Wasserabscheidezapfen versehenen Reaktionsgefäß erhitzt man eine Mischung von 308 g (2,2MoI) 2-Methyl-2-norcamphanmethanol und 202 g 1 Mol) Sebacinsäure in 50 ml Xylol 14 Stunden unter Rückfluß. Bei der Reaktion bilden sich 36 ml Wasser. Die Reaktionsmischung wird nun einmal mit 100 ml 5°/₀iger Natriumhydroxydlösung und einmal mit 100 ml Wasser gewaschen. Überschüssiges 2-Methyl-2-norcamphanmethanol wird aus dem gewaschenen Reaktionsprodukt durch Destillation entfernt und der Rückstand einer Molekulardestillation unterworfen, wobei man in im wesentlichen quantitativer Ausbeute Sebacinsäurebis-(2-methyl-2-norcamphanmethyl)-ester mit einem Siedepunkt Kp._x 117 bis 126° C und n*8 = 1,4883 erhält.

Die erfindungsgemäß hergestellten synthetischen Esterschmiermittel zeichnen sich durch besonders gute thermische Stabilität aus. Dies wird durch die folgende Tabelle 3 belegt. Für Vergleichszwecke sind Daten für bekannte synthetische Esterschmiermittel sowie chemisch verwandte Ester mit aufgenommen worden.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 setzt man 2,2 Mol 2-Methyl-2-norcamphanmethanol mit 1 Mol Azelainsäure in im wesentlichen quantitativer Ausbeute zu Azelainsäure-bis-(2-methyl-2-norcamphanmethyl)-ester mit einem Siedepunkt Kp.₂_3 130 bis 134° C und n%° = 1,4893 um.

Erfindungsgemäß erhält man also neue, äußerst brauchbare, synthetische Esterschmiermittel mit verbesserten physikalischen Eigenschaften, die sowohl an Stelle bisher verwendeter Kohlenwasserstoffschmieröle als auch strukturell ähnlich gebauter Esterschmieröle verwendet werden können. Sie sind insbesondere auch bei hohen Temperaturen verwendbar, bei denen die bekannten Kohlenwasserstoffschmieröle unbrauchbar sind. Infolge der erhöhten thermischen Stabilität sind die erfindungsgemäß hergestellten Esterschmiermittel besonders für solche Düsenflugzeugmotoren geeignet, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von als Schmiermitteln geeigneten Dicarbonsäureestern des 2-Methyl-2-norcamphanmethanols, dadurch gekennzeichnet, daß man 2-Methyl-2-norcamphanmethanol in an sich bekannter Weise mit einer aliphatischen Dicarbonsäure der allgemeinen Formel

HOOC- (CH₂)_m — COOH
in der η = 5 bis 10 bedeutet, verestert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als aliphatische Dicarbonsäure Azelainsäure oder Sebacinsäure verwendet.