DE1093506B

DE1093506B - Schmieroel auf Organopolysiloxanbasis

Info

Publication number: DE1093506B
Application number: DEF28106A
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Simmler
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1959-04-03
Filing date: 1959-04-03
Publication date: 1960-11-24
Also published as: FR1252532A; GB899686A; US3122507A

Description

Schmieröl auf Organopolysiloxanbasis Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel aus einer Mischung von Organopolysiloxanen, die auf wirtschaftlich vorteilhafte Weise ein hervorragendes Schmiermittel ergibt. Bekanntlich haben Organopolysiloxane wohl die für ein Schmiermittel günstigen Eigenschaften weitgehender Wärme- und Kältebeständigkeit und geringer Temperaturabhängigkeit ihrer Viskosität, erreichen aber, sobald es sich um halogenfreie, kohlenwasserstoffsubstituierte Polysiloxane handelt, nicht die Festigkeit der Schmierschicht guter rein organischer Öle in einem unter hohem Anpreßdruck stehenden Schmierspalt.
Es ist auch bekannt, daß solche Organopolysiloxane, die unter ihren Kohlenwasserstoffsubstituenten zu einem Teil halogenierte Arylreste enthalten, ein bedeutend besseres Schmiervermögen aufweisen; mit vermehrtem Anteil solcher Reste steigt zugleich aber auch die Viskosität der Siloxanöle schließlich über den für ihre Verwendbarkeit tragbaren Bereich hinaus.
Es ist ferner bekannt, daß eine besondere Art von halogenierten Organosiloxanen mit ausnehmend großer Schmierfähigkeit durch eine einfache Additionsreaktion von Vinylsilanderivaten mit Hexahalogencyclopentadien gewonnen werden kann. Bei dieser Reaktion verwandelt sich der Vinylrest durch Anlagerung von z. B. Hexachlorcyclopentadien in den Hexachlorbicycloheptenylrest der Formel welcher im folgenden kurz als »Chlorheptenyl« bezeichnet werden soll. Zu den so erhaltenen bekannten Verbindungen gehören beispielsweise das Heptamethyl-(chlorheptenyl)-trisiloxan wie auch längerkettige Siloxane, z. B. zusammengesetzt aus Einheiten der Formel und Einheiten der Formel R'ySiO4y 2 worin R und R' Kohlenwasserstoffreste, x eine Zahl zwischen 0 und 2, y eine Zahl zwischen 1 und 3 bedeuten.
Durch Kopolymerisation von Siloxaneinheiten dieser beiden Formeln in geeigneten Zahlenverhältnissen ist es nun wohl möglich, Polysiloxane von der jeweils für die Anwendung erforderlichen Viskosität herzustellen; liegt diese aber in dem technisch wichtigen Bereich zwischen 10 und 300 cSt, so enthalten die Siloxanketten nur einen geringen Anteil von Chlorheptenylsiloxaneinheiten, und das Schmiervermögen eines solchen Öles, gemessen an der zulässigen Druckbelastung eines Schmierfilms, erweist sich als nur wenig erhöht gegenüber analogen Polysiloxanen, welche den Chlorheptenylsubstituenten nicht enthalten.
Es wurde gefunden, daß sich Gemische aus kleineren Mengen von solchen Siloxane, die unter ihren an Silicium gebundenen Resten einen relativ großen Anteil des Chlorheptenyls enthalten, und größeren Mengen von bestimmten chlorfreien phenyl- und methylsubstituierten Polysiloxanen überraschenderweise entscheidend anders verhalten als jeweils ein im wesentlichen einheitliches Öl aus einem kopolymeren Siloxan von gleicher durchschnittlicher Zusammensetzung wie jene Gemische. Gegenstand der Erfindung ist ein Schmiermittelgemisch aus 20 bis 5 Gewichtsprozent Heptamethyl-(hexachlorbicycloheptenyl)-trisiloxan der Formel und 80 bis 95 Gewichtsprozent eines flüssigen Phenylmethylpolysiloxans, das aus durch Trimethylsiloxaneinheiten abgeschlossenen Ketten von solchen Siloxaneinheiten besteht, die einer der beiden Formeln entsprechen, wobei jedes R der zweiten Formel Methyl oder Phenyl mit der Maßgabe bedeutet, daß innerhalb einer jeden Siloxankette das Verhältnis von Phenykesten zu Methylresten mehr als 1: 5 und vorzugsweise ungefähr 1:1 bis 1:2 beträgt.
Die Verwendung der unter II genannten Siloxane als Schmiermittel ist bekannt; die Herstellung der unter 1 genannten Siloxane ist aus der deutschen Auslegeschrift 1046049 bekannt, nicht aber deren Verwendung als Schmiermittel bzw. Schmiermittelbestandteil.
Die Schmierfilmfestigkeit der erfindungsgemäßen Gemische ist von nahezu gleicher Größe wie die der erstgenannten Mischungskomponente für sich allein und größer als diejenige der bekannten Mischkondensationsprodukte von gleicher Durchschnittszusammensetzung wie die erfindungsgemäß durch bloßes Mischen erhaltene Kombination. Nur mit letzterer wird also die Aufgabe gelöst, ein Schmieröl herzustellen, das drei wesentliche Forderungen zugleich erfüllt, nämlich daß erstens das Öl die den Organopolysiloxanen allgemein eigentümliche geringe Abhängigkeit seines Flüssigkeitszustandes von der Temperatur aufweist, wodurch es sich vor den rein organischen Ölen auszeichnet, daß es zweitens die für Organosiloxane ungewöhnlich große Schmierfilmfestigkeit ergibt, welche, wie an sich bekannt, die Hexachlorbicycloheptenylsilylgruppe hervorzurufen vermag, so daß sein Schmiervermögen dasjenige von Mineralölzubereitungen erreicht, und daß es sich drittens auf eine in weitem Bereich beliebige, den jeweiligen Anwendungsbedingungen anzumessende Viskosität einstellen läßt, dies außerdem auf einfache und daher wirtschaftlich vorteilhafte Weise.
Beispiele Gemische aus 10 Gewichtsprozent HeptamethyI-(hexachlorbicycloheptenyl)-trisiloxan von der vorangehend definierten Struktur und 90 Gewichtsprozent eines offenkettigen Phenylmethylpolysiloxans, dessen Kettenglieder jeweils aus den nachfolgend bezeichneten Siloxaneinheiten bestanden und dessen Kettenenden im übrigen durch Trimethylsiloxaneinheiten abgeschlossen waren, werden in der bekannten Almen-Wieland-Maschine auf die Belastbarkeit der Schmierschicht geprüft und ergeben die im folgenden aufgeführten maximalen Belastungen, bei denen es zum Anfressen der Elemente des Prüflagers kam; die angegebenen Viskositätswerte sind bei 20"C gemessen.
Diese Mischungskomponente für sich allein hat 10 cSt Viskosität und eine Belastbarkeit von maximal 150 kg; das Gemisch ergibt 13 cSt Viskosität und 1300 kg Maximalbelastung.
2. (C6H5)2SiO und (CH3)2SiO im Verhältnis 1:1.
Diese Mischungskomponente für sich allein hat 300 cSt Viskosität und trägt maximal 250 kg; das Gemisch ergibt 260 cSt Viskosität und 1050 kg Maximalbelastung.
3. (C6H5)2SiO und (CH3)2SiO im Verhältnis 1:1,5.
Die Maximalbelastung des Gemisches beträgt 1000 kg, die übrigen Werte sind annähernd die gleichen wie unter 2.
Die angegebene Chlorheptenylkomponente allein hat bei 20"C eine Viskosität von 100 cSt und trägt in der Almen-Wieland-Maschine eine Maximalbelastung von 1000 kg. Dieses an sich bekannte gute Schmiervermögen verliert man weitgehend, wenn man durch Mischkondensation solcher Chlorheptenylsiloxaneinheiten mit anderen difunktionellen Organosiloxaneinheiten die Viskosität des Öles an die jeweiligen Anwendungserfordernisse anzupassen sucht. Daß statt einer Mischkondensation ein einfaches Mischen erst zum Ziel führt, daß sich dazu als zweite Mischungskomponente nur ein Phenylmethylpolysiloxan aus einer eng umgrenzten Gruppe eignet und daß durch diese Zumischung einer selbst nur wenig tragfähigen Komponente in der fünf- bis zwanzigfachen Menge kein merklicher Verlust an Schmierfähigkeit eintritt, ist ein nicht zu erwartender Effekt, der sich vielleicht erklären läßt, wenn man annimmt, daß die aktive Komponente der erfindungsgemäßen Gemische an der Phasengrenze des Siloxanöles zum Lagermetall adsorbiert wird.
Zum Vergleich wird eine Reihe von nicht erfindungsgemäß zusammengesetzten Siloxanölen geprüft, wobei sich Belastbarkeitsgrenzen von weniger als der Hälfte der vorangehend aufgeführten Beträge ergeben. Im einzelnen zeigt sich folgendes: 4. Ein den vorangehend unter 2 und 3 aufgeführten erfindungsgemäßen Mischungen analoges Gemisch, das sich von diesen beiden im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß das Verhältnis der Diphenylsiloxaneinheiten zu den Dimethylsiloxaneinheiten 1: 5 beträgt, ergibt 350 kg Maximalbelastung.
5. Ein weiteres analoges Gemisch von 10 cSt Viskosität, in welchem eine dünnflüssige Phenylmethylpolysiloxankomponente mit einem Verhältnis Diphenylsiloxan- zu Dimethylsiloxangruppen von 1:3 verwendet wird, läßt nur eine Belastung von 250 kg zu.
6. Analoge Gemische mit phenylfreien Dimethylsiloxanölen von 10 und 300 cSt Viskosität ergeben Maximalbelastungen von 150 bzw. 250 kg.
7. Ein in bekannter Weise durch Hydrolyse eines Gemisches von Trimethylchlorsilan, Dimethyldichlorsilan, Diphenyldichlorsilan und Methyl- (hexachlorbicycloheptenyl) - dichlorsilan hergestelltes Mischkondensat, in welchem das Verhältnis der verschiedenen Substituenten des Silans annähernd das gleiche ist wie in dem vorangehend unter 2 aufgeführten erfindungsgemäßen Gemisch und dessen Viskosität ebenfalls 300 cSt beträgt, ergibt eine Maximalbelastung von 400 kg.
8. Ein im ganzen gleichartig zusammengesetztes Polysiloxan von 300 cSt Viskosität wird in bekannter Weise durch Hydrolyse eines Gemisches von Trimethylchlorsilan, Dimethyldichlorsilan, Diphenyldichlorsilan und Vinylmethyldichlorsilan und nachfolgende Anlagerung von Hexachlorcyclopentadien hergestellt. Die maximale Belastbarkeit beträgt 250 kg.
9. Einem Phenylmethylpolysiloxan, wie vorangehend unter 2 aufgeführt, wird statt des Heptamethyl-(hexachlorbicycloheptenyl)-trisiloxans ein Mischungsanteil von 10 Gewichtsprozent eines Trisiloxandiols der Formel worin A den Hexachlorbicycloheptenylrest bedeutet, zugesetzt. Die Maximalbelastung beträgt auch hier nur 300 kg.

Claims

PATENTANSPRUCH: Schmieröl auf Organopolysiloxanbasis, bestehend aus einer Mischung von 80 bis 95 Gewichtsprozent Phenylmethylpolysiloxanen, die aus durch Trimethylsiloxaneinheiten abgeschlossenen Ketten von solchen Siloxaneinheiten bestehen, die einer der beiden Formeln entsprechen, wobei jedes R der zweiten Formel Methyl oder Phenyl mit der Maßgabe bedeutet, daß innerhalb einer jeden Siloxankette das Verhältnis der Anzahl der Phenylreste zur Anzahl der Methylreste mehr als 1: 5, vorzugsweise ungefähr 1:1 bis 1: 2 beträgt, und 20 bis 5 Gewichtsprozent eines Heptamethyl - (hexachlorbicycloheptenvl) - trisiloxans der Formel In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 046049; britische Patentschrift Nr. 776 706.