DE1218644B

DE1218644B - Stabilisiertes Organopolysiloxanschmierfett

Info

Publication number: DE1218644B
Application number: DEG33457A
Authority: DE
Inventors: John Harold Wright
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1960-10-31
Filing date: 1961-10-30
Publication date: 1966-06-08
Also published as: US3103491A; GB998658A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

ClOm

Deutsche KL: 23 c-1/01

Nummer: 1218 644

Aktenzeichen: G 33457IV c/23 c

Anmeldetag: 30. Oktober 1961

Auslegetag: 8. Juni 1966

Organopolysiloxanschmierfette, bestehend aus einem Siliconöl, feinzerteiltem Siliciumdioxyd als Dickungsmittel und einem Stabilisator, sind bekannt. Sie zeichnen sich durch gute Wärmebeständigkeit, Wasserfestigkeit und günstige dielektrische Eigenschaften aus.

Lagert man ein aus Siliconölen und feinzerteiltem Silicondioxyd bestehendes Schmierfett bei Raumtemperatur und unterwirft es im Laufe der Zeit immer wieder einer mechanischen Beanspruchung, dann verliert das Schmierfett allmählich seine Konsistenz und wird flüssig. Um dies zu vermeiden, setzt man bekanntlich Stabilisatoren zu, beispielsweise Metallsalze oder 2-Alkyl-4-alkoxyphenole, oder behandelt das Schmierfett mit Bleicherde, gegebenenfalls bei höherer Temperatur. Mit Hilfe der bekannten Stabilisatoren läßt sich zwar eine ausreichende Stabilisierung bei Zimmertemperatur erreichen, jedoch nicht bei erhöhten Temperaturen in der Größenordnung von 150 bis 250° C. Die Stabilität eines Schmiermittels fettartiger Konsistenz wird dadurch gemessen, indem man die Durchdringung des gelagerten Schmiermittels nach mechanischer Bearbeitung feststellt. In den USA. wird dabei entsprechend der Vorschrift des ASTM-Testes Nr. D 217-52 T gemessen. Die bekannten stabilisierten Organopolysiloxanschmiermittel fettartiger Konsistenz weisen darüber hinaus auch nur einen unzureichenden elektrischen Verlustfaktor auf.

Es wurde gefunden, daß ein stabilisiertes Organopolysiloxanschmierfett, bestehend aus Siliconölen, feinzerteiltem Siliciumdioxyd als Dickungsmittel und Stabilisator, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es als Stabilisatoren Borsäure, Trimethoxyboroxin oder Trialkylborate mit Alkylresten mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen enthält, sich durch eine verbesserte Stabilität bei erhöhten Temperaturen und durch verbesserten elektrischen Verlustfaktor, Dielektrizitätskonstante sowie spezifischen Widerstand auszeichnet.

Bei der Herstellung der Organopolysiloxanschmierfette werden entweder die einzelnen Bestandteile miteinander vermischt, oder das feinzerteilte Siliciumdioxyd wird zunächst mit der Borverbindung und dann erst mit dem Siliconöl vermischt.

Der Hauptanteil des stabilisierten Organopolysiloxanschmierfetts besteht aus Siliconöl, z. B. solchen nach den USA.-Patentschriften 2 469 890, 2 469 888 und 2 689 859.

Vorzugsweise verwendet man flüssige Organopolysiloxane der Formel:

in der R einwertige, gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste darstellt und η einen Wert Stabilisiertes Organopolysiloxanschmierfett

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Licht und Dr. R. Schmidt,
Patentanwälte, München 2, Theresienstr. 33

Als Erfinder benannt:

John Harold Wright, Waterford, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Oktober 1960 (65 899)

zwischen 2,004 und 2,4 besitzt und R Alkylreste, Arylreste, Aralkylreste, Alkenylreste, cycloaliphatische Reste, halogenierte aliphatische Reste und halogenierte Arylreste sind, vorzugsweise einwertige, olefinisch gesättigte Kohlenwasserstoffreste. Die durch R in der Formel dargestellten Reste sollen zu wenigstens 50 % Methylreste sein. Die Organopolysiloxane der Formel können sowohl lineare als auch verzweigte Organopolysiloxane mit durch Triorganosilyl gestoppter Kette sein. Es wird ein flüssiges Organopolysiloxan bevorzugt, das eine Viskosität von 10 bis 100000 cSt bei 25° C besitzt.

Die flüssigen Organopolysiloxane der Formel können Siloxaneinheiten der verschiedensten Art und Zusammensetzung enthalten, z. B. Triorgano- und Diorganosiloxaneinheiten allein oder in Verbindung mit Monoorganosiloxaneinheiten. Das Verhältnis der verschiedenen verwendeten Siloxaneinheiten muß jedoch so sein, daß die durchschnittliche Zusammensetzung des flüssigen Mischpolymerisats der Formel entspricht. Das als Dickungsmittel verwendete Siliciumdioxyd weist eine verhältnismäßig große Oberfläche je Volumeinheit auf. Üblicherweise hat ein derartiges Siliciumdioxyd eine Oberfläche von wenigstens 1 m² je Gramm.

Doch kann auch ein Siliciumdioxyd mit einer Oberfläche von etwa 4 bis 400 m² je Gramm verwendet werden. Besonders geeignet ist Siliciumdioxyd—Aerogel als Verdicker.
Gewöhnlich werden zwischen 5 und 17 Gewichtsteile Siliciumdioxyd auf 100 Teile Siliconöl gegeben. Diese Menge reicht aus, um die gewünschte Konsistenz des Fettes zu erhalten.

609 578/494

Die erfindungsgemäß verwendeten Borverbindungen sind bekannt. Die bevorzugt verwendete Borverbindung ist Trimethoxyboroxin, auch als Methylmetaborat bekannt, und besitzt die Formel:

CH₃OB :

-O-

,BOCHo

B-OCH₃

Zu den Trialkylboraten gehören beispielsweise Trimethylborat, Triäthylborat, Tributylborat, Triamylborat, Methyldiamylborat und andere Trialkylborate der Formel:

(RO)₃B

15

in der R' einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt.

Die Menge der Borverbindung, die als stabilisierender Zusatz in das stabilisierte Schmierfett gegeben wird, kann in weiten Grenzen variieren, jedoch muß die Borverbindung in geringerer Menge in der Masse vorhanden sein, als das Siliconöl oder auch das Siliciumdioxyd. Vorzugsweise werden wenigstens 0,001 bis etwa 1,0 Teil Bor auf 100 Gewichtsteile Siliconöl zugefügt. Eine größere Menge Bor ist wirkungslos. Es tritt sogar eine gewisse Verdampfung oder Verflüchtigung der Borverbindung auf, wenn das Schmierfett erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird. Diese Verdampfung beeinträchtigt zwar die Verwendbarkeit des Schmierfettes nicht, ist aber unerwünscht, wenn die stabilisierten Schmierfette in geschlossenen Systemen, insbesondere in evakuierten, geschlossenen Systemen Verwendung finden.

Nach dem Mischen der einzelnen Bestandteile ist das Schmierfett sofort verwendungsfähig. Die mechanische Stabilität des Schmierfetts kann jedoch noch verbessert werden, wenn das Schmierfett kurz erwärmt wird. Wieso eine derartige Erwärmung eine Verbesserung der Eigenschaften bringt, ist ungeklärt, da keine Veränderung in der Zusammensetzung des Stoffes oder eine Reaktion zwischen den verschiedenen Bestandteilen des Schmiermittels festzustellen ist. Die Erwärmung wird durch Erhitzen auf Temperaturen zwischen etwa 100 und 250⁰C über 1 bis 6 Stunden oder länger durchgeführt. Vorzugsweise erhitzt man etwa 3 Stunden auf eine Temperatur zwischen 150 und 200⁰C.

In der folgenden Tabelle sind zum Vergleich die nach dem ASTM-Test Nr. D 217-52 T gemessene Durchdringung vor und nach dem Wärmealtern, der Verlustfaktor, die Dielektrizitätskonstante und der spezifische Widerstand von zwei erfindungsgemäß stabilisierten Schmierfetten und eines in bekannter Weise mit einem Glycoläther stabilisierten Schmierfettes angeführt.

Die beiden erfindungsgemäß stabilisierten Schmierfette B und C und das in bekannter Weise stabilisierte Schmierfett D wiesen folgende Zusammensetzung auf:

B = 90 Teile Siliconöl (Dimethylpolysiloxan mit durch Trimethylsilyl gestoppter Kette, Viskosität: 35OcSt bei 25°C); 10 Teile Siliciumdioxyd—Aerogel; 1,8 Teile Trimethylborat (entspricht 0,18 Teile Bor).

C = Gleiche Zusammensetzung wie B, jedoch an Stelle von Trimethylborat l,2Teüe Borsäure (0,19 Teile Bor).

D = Gleiche Zusammensetzung wie B, jedoch an Stelle von Trimethylborat 0,9 Teile eines Monobutyläthers von einem gemischten Polyäthylen—Polypropylenglycol (Viskosität 248 cSt bei 38°C).

Nach dem Vermischen ließ man die Schmierfette B, C und D 48 Stunden bei Zimmertemperatur stehen, worauf die Durchdringung gemessen sowie der Verlustfaktor, die Dielektrizitätskonstante und der spezifische Widerstand bestimmt wurde. Die Schmierfette wurden dann 30 Stunden auf einer Temperatur gehalten. Nach Abkühlung wurde die Durchdringung erneut gemessen.

	237	Schmierfett	248	D	272
B	248	C	248	370
0,93	0,55	1,5
2,85	2,82	2,95
3,15-10¹³	1,2-10¹⁴	5,1-1O¹²

Durchdringung vor dem Wärmealtern..
Durchdringung nach dem Wärmealtern

Verlustfaktor, %

Dielektrische Konstante

Spezifischer Widerstand (Ω · cm)

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß Schmierfette B und C nach der Erfindung eine höhere thermische Stabilität aufweisen als das Schmierfett D, da sich bei B und C die Durchdringung durch das Wärmealtern überhaupt nicht bzw. nur um 5% ändert, während bei D eine Änderung von 36% auftritt. Außerdem weisen B und C einen günstigeren Verlustfaktor, eine günstigere Dielektrizitätskonstante und einen günstigeren spezifischen Widerstand auf als D.

Claims

60 Patentanspruch:

Stabilisiertes Organopolysiloxanschmierfett, bestehend aus Siliconölen, feinzerteiltem Siliciumdioxyd als Dickungsmittel und einem Stabilisator, dadurch gekennzeichnet, daß es als Stabilisatoren Borsäure, Trimethoxyboroxin oder Trialkylborate mit Alkylresten mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 517 536, 2 754 313,

2 851439;
Andreas H u η g a r, »Chemie der Silikone«,

VEB-Verlag Technik, Berlin, S. 217;

Chemisches Zentralblatt, 1952, S. 6164; 1956,

S. 1161; 1953, S. 9654; 1951, S. 2514.

609 578/494 5.66 © Bundesdruckerei Berlin