DE1242315B - Mineralschmieroelmischung - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL: ClOm -έ-^&τα
Deutsche Kl.: 23 c-1/01
Nummer: 1242 315
Aktenzeichen: S 88746IV c/23 c
Anmeldetag: 16. Dezember 1963
Auslegetag: 15. Juni 1967
Es ist bekannt, daß nicht aschebildende, stickstoffhaltige Polymere, wie die im Handel erhältlichen
Mischpolymerisate aus langkettigen Alkylacrylaten und polymerisierbaren Verbindungen, die eine basische
Aminogruppe oder Amidogruppe enthalten, z. B. Mischpolymerisate aus langkettigen Methacrylsäurealkylestern
und Aminoalkylmethacrylaten bzw. Vinylpyrrolidon, gute reinigende Wirkung besitzen.
In Schmierölmischungen, die stark wechselnden Temperatur- und Druckbedingungen unterworfen
werden, haben sie jedoch geringe Beständigkeit und ungünstige Abnutzungseigenschaften, und in Anwesenheit
von Metallsalzen, wie Metallsulfonaten, neigen sie zur Komplex- und Schlammbildung.
Versuche zur Verbesserung dieser Polymerisate durch Modifizieren ihrer Struktur oder mit Hilfe von
Hilfszusatzstoffen waren erfolglos.
Gegenstand der Erfindung ist eine Mineralschmierölmischung mit einem Gehalt an drei als Einzelkomponenten
an sich bekannten Schmierölzusatzstoffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein
Gemisch aus
a) stickstoffhaltigen, nicht aschebildenden, polymeren Reinigungsmitteln,
b) einem Bisphenol der Formel
Mineralschmierölmischung
Anmelder:
Shell Internationale Research Maatschappij N. V., Den Haag
Vertreter:
Dr. E. Jung, Patentanwalt,
München 23, Siegesstr. 26
München 23, Siegesstr. 26
Als Erfinder benannt:
Bennett Morris Henderson,
Edwardsville, JH. (V. St. A.)
Bennett Morris Henderson,
Edwardsville, JH. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Dezember 1962
1(245 378)
V. St. v. Amerika vom 18. Dezember 1962
1(245 378)
CH2
in welcher R gleiche oder verschiedene Ci-8-tertiäre
Alkylreste sind, und
c) einem Amin der Formel
(RO2N
y χ
S V
in welcher X Sauerstoff, Schwefel oder ein Methylenrest, und R' gleiche oder verschiedene
Ci -8-Alkylreste sind, enthält.
überraschenderweise wurde festgestellt, daß Schmieröle, die eine untergeordnete Menge der
Komponente (a) enthalten, bezüglich Schlammbildung und Abnutzungswiderstandsvermögen sowie
bezüglich Beständigkeit verbessert werden können durch Zusatz untergeordneter Mengen der Komponenten
b) und c). Die Komponenten b) und c) wirken synergistisch in Kombination mit Komponente
a).
Die Komponente a) kann abgeleitet sein von Monomeren, die primäre, sekundäre oder tertiäre
(die beiden letztgenannten werden bevorzugt) Aminogruppen, einschließlich heterocyclischer Aminogruppen
enthalten, welche eine äthylenisch ungesättigte polymerisieribare Gruppe aufweisen. Diese
Polymeren werden erhalten durch Polymerisation vinylsubstituierter, heterocyclischer, aminostickstoffhaltiger
Monomeren wie Vinylpyridin oder Polyamine, mit polymerisjerbaren ungesättigten Alkoholen,
Säuren oder Estern, wie Acrylaten und Methacrylaten langkettiger Alkohole.
Die bevorzugten polymeren Aminoverbindungen enthalten tertiäre Aminogruppen und insbesondere
die heterocyclischen Aminogruppen. Sie werden erhalten durch Mischpolymerisation einer polymerisierbaren,
heterocyclischen, stickstoffbasischen Verbindung mit einer polymerisierbaren ungesättigten
Verbindung, die frei ist von heterocyclischen, stickstoffhaltigen Resten, z. B. Mischpolymerisate von
Stearylmethacrylat, Laurylmethacrylat und 2-Methyl-5-vinylpyridin;
und solche, welche zusätzliche Cj _j-Alkylmethacrylate
im Polymerisat enthalten, wie Mischpolymerisate von Stearylmethacrylat, Laurylmethacrylat,Methylmethacrylatund2-Methyl-5-vinyl-
pyridin, und ähnliche Mischpolymerisate, in welchen
709 590/269
das Vinylmethacrylat durch Butylmethacrylat und 2-Methyl-5-vinylpyridin ersetzt ist durch 5-Äthyl-2-vinylpyridin.
Andere geeignete Polymere sind Mischpolymerisate von Ce 18-Alkylacrylaten, z. B. Laurylmethacrylat
und Aminoalkylacrylate, wie Diäthylaminoäthylmethacrylat.
Ebenfalls geeignet sind vinylpyrrolidonhaltige Polymere oder ähnliche Mischpolymere, wie in der
belgischen Patentschrift 550442 und der britischen Patentschrift 808 664 beschrieben, sowie Gemische
derselben. Acrylat-Vinylpyrrolidon -Mischpolymerisate sind im Handel erhältlich und stellen Mischpolymerisate
dar von N-Vinylpyrrolidon und Laurylmethacrylat mit wechselnden Molekulargewichten.
Eine weitere Klasse von stickstoffhaltigen nicht aschebildenden polymeren Reinigungsmitteln sind
N-Dialkylaminoalkylalkenylbernsteinsäureimide^.B.
N - Dimethylaminopropylpolybutenylbernsteinsäureimid oder Tetraäthylenpentaminderivate von PoIybutenylbernsteinsäureanhydrid.
Die Herstellung bevorzugter stickstoffhaltiger, nicht aschebildender polymerer Reinigungsmittel
wird nachstehend erläutert. Hierfür wird kein Patentschutz beansprucht.
Ein Gemisch von 25% 2-Methyl-5-vinylpyridin und 75% Stearylmethacrylat wurde in einem 50 : 50-Gemisch
von Benzol und leichtem Mineralöl (Ost-Texas 100 SUS bei 38'C, neutral) auf etwa 120 C
erhitzt, und dann wurden 0,25 Gewichtsprozent Ditert.-butylperoxyd zugesetzt. Das Reaktionsgemisch
wurde während etwa 6 Stunden auf dieser Temperatur gehalten.
Nach beendeter Reaktion wurde das Lösungsmittel abgestreift und das Polymerisat mit Neutralöl auf
einen Polymergehalt von etwa 30 Gewichtsprozent verdünnt und bei 100 bis 120 C filtriert. Das Mischpolymerisat
hatte ein Molekulargewicht von etwa 200 000 und einen Stickstoffgehalt von 2,94%.
30% Stearylmethacrylat, 51% Laurylmethacrylat, 14% Methylmethacrylat und 5,0% 2-Methyl-5-vinylpyridin
wurden in einen 11361 fassenden Autoklav aus rostfreiem Stahl gebracht. Dann wurde ein
Gemisch 50 : 50 von Benzol und neutralem Erdöl in den Autoklav gegeben, so daß der Autoklav
1 Teil des Gemisches auf 3 Teile des gesamten Monomeren enthielt. Dann wurden 0,25% Ditert.-butylperoxyd
zugesetzt, und das Gemisch wurde etwa 7 Stunden auf 120' C erhitzt.
Nach beendeter Reaktion wurde das Benzol bis zu einer Temperatur von 120 C/10 Torr im Stickstoffstrom
abgestreift. Das benzolfreie Produkt wurde dann mit Neutralöl zu einem Polymergehalt
von etwa 30 Gewichtsprozent verdünnt und bei 100 bis 120 C filtriert. Das Polymere hatte ein Molekulargewicht
von etwa 600 000 und einem Stickstoffgehalt von 0,54%.
Beispiel 3
(Zwischenprodukt)
(Zwischenprodukt)
Ein Gemisch aus 1000 g (1 Mol) eines Polybutens mit einem Molekulargewicht von etwa 1000 und
98 g (1 Mol) Maleinsäureanhydrid wurde in Stickstoffatmosphäre unter Rühren 24 Stunden auf 210QC
erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 66C abgekühlt, dann wurden 700 ml Hexan zugesetzt,
worauf das Gemisch filtriert wurde. Nach Vakuumdestillation zur Entfernung des Hexans aus dem
Filtrat wurde das Produkt bei einem absoluten Druck von 10 Torr während 1 Stunde auf 177 C gehalten,
um Spuren von Maleinsäureanhydrid zu entfernen, ίο Das so erhaltene rohe Polybutenylbernsteinsäureanhydrid
hatte eine Verseifungszahl von 79.
Beispiel 3 A
Herstellung von Tetraäthylenpentaminderivat
des Polybutenylbernsteinsäureanhydrids
nach Beispiel 3
des Polybutenylbernsteinsäureanhydrids
nach Beispiel 3
Ein Gemisch von 84 g (0,45 Mol) Tetraäthylenpentamin
und 702 g (0,45 Mol) des Polybutenylbernsteinsäureanhydrids von Beispiel 3 wurde unter
Rühren bei 52°C in Stickstoffatmosphäre vermischt. Die Temperatur wurde während 1 Stunde auf 204' C
erhöht, worauf der absolute Druck während eines Zeitraums von 30 Minuten auf etwa 200 Torr herabgesetzt
wurde, um die Entfernung von Wasser zu erleichtern. Das Reaktionsgemisch wurde dann
bei diesem Druck auf Raumtemperatur abkühlen gelassen.
B e i s ρ i e 1 4
Ein Gemisch von 21,3 g (0,21 Mol) Dimethylaminopropylamin
und 150 g (0,09 Mol) des PoIybutenylbernsteinsäureanhydrids nach Beispiel 3 wurde
unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre vermischt, und das Gemisch wurde 1 Stunde lang
auf 260 C erhitzt, worauf der absolute Druck während eines Zeitraums von 30 Minuten auf etwa
200 Torr bei der genannten Temperatur gehalten wurde, um die Entfernung von Wasser und überschüssigem
Amin zu erleichtern. Dann ließ man das Reaktionsgemisch bei diesem Druck auf Raumtemperatur
abkühlen.
Polyisobutylenbernsteinsäureanhydrid wurde hergestellt durch Umsetzen eines Polybutylens (Molekulargewicht
850) und Maleinsäureanhydrid bei etwa 204 C. Etwa 500 g des so gebildeten Polyisobutylenbernsteinsäureanhydrids
wurden bei Raumtemperatur mit 50 g Diäthylentriamin in Toluol vermischt. Das Amin wurde in Teilmengen zugesetzt
und die Temperatur so geregelt, daß sie nicht über etwa 50 C anstieg. Die Reaktion verlief in 15 bis
30 Minuten, worauf das Lösungsmittel entfernt und das Endprodukt isoliert wurde.
Tetraäthylenpentamindiimid von Mono-(poly
isob u tylen )-bern stei η säure
Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 1185 und einer Bromzahl 21 wurde auf 100 C
erhitzt, und eine äquivalente Menge Maleinsäureanhydrid wurde langsam während eines Zeitraums
von etwa 30 Minuten zugesetzt. Die Reaktions-
komponenten wurden auf 199 bis 2040C erhitzt
und 16 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Nach dem Abkühlen wurde Mono-(polyisobutylen)-bernsteinsäureanhydrid
gewonnen durch Auflösen in 1,51 Petroläther (Siedepunkt 60 bis 8O0C) und
Isolieren des Produktes durch Filtrieren. Etwa 2 Mol dieses Produktes wurden vermischt mit
1 Mol Tetraäthylenpentamin und zu der Lösung des Petroläthers zugesetzt. Der Petroläther wurde
abdestilliert und ersetzt durch 1 1 Toluol, das zur Entfernung von Wasser ebenfalls azeotrop abdestilliert
wurde. Der Rückstand wurde auf 199 bis 2040C erhitzt und 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten.
Das gewonnene Produkt war das Tetraäthylentriamindiimid der Mono-(polyisobutylen)-bernsteinsäure.
Andere typische Mischpolymerisate, die in Mineralschmierölmischungen
gemäß der Erfindung brauchbar sind, umfassen die nachstehend angegebenen, in welchen die Monomereinheiten vorliegen im Molverhältnis
1:1, 1:2, 1:4, 1:6, 1:8, 1 : 10 und 1 : 20 zwischen dem Monomer, welches die
oleophile Einheit darstellt, und der aminostickstoffhaltigen, polymerisierbaren Verbindung, wobei diese
Mischpolymerisate ein Molekulargewicht über 50 000 haben, wie Laurylmethacrylat—Styrol—2-Methyl-
2 - vinylpyridin, N - Vinylpyrrolidon—Stearylacrylat,
N-Vinyl-3,3-dimethylpyrrolidon—Laurylmethacrylat,
N-Vinylpyrrolidon—Stearylmethacrylat—Cetylmethacrylat
und Mischungen derselben.
Ein Beispiel für die Komponente b) ist 1,1-Bis-(3,5-ditert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-methan.
Beispiele für die Komponente c) sind N,N'-Bis-(dialkylaminophenyl)-methan
und N,N'-Bis-dialkylaminophenyläther oder -thioäther.
Die Diphenylmethanderivate können z. B. durch Umsetzen von Ν,Ν-Dialkylanilin in saurem Medium
mit Formaldehyd zunächst bei einer Temperatur unter 400C und dann für einige Stunden bei 60
bis 15O0C hergestellt werden. Bei dieser Reaktion wird vorzugsweise ein Überschuß von 40 bis 100°/o
des Amins angewandt. Zum Beispiel wurde N,N'-Bis-(dimethylaminophenyl)-methan
hergestellt durch Zusatz von 3 Mol Ν,Ν'-Dimethylanilin und 1 Mol
Formaldehyd (10%ige Lösung) zu Salzsäure bei 60 bis 75°C und Erhitzen des Gemisches während
1 bis 2 Stunden. Andere Beispiele sind Ν,Ν'-Bis-(diäthylaminophenyl)
- methan, N,N' - Bis - (dipropylaminophenyl) - methan, N,N' - Bis - (dibutylaminophenyl)-methan,
N,N'-Bis-(ditert. -butylaminophenyl)-methan, N,N'-Bis-(diamylaminophenyl)-methan
und N,N'-Bis-(dioctylaminophenyl)-methan.
Die Äther- oder Thioätherderivate umfassen N,N'-Bis-(dimethylaminophenyl)-äther, N,N'-Bis-(dipropylaminophenyl-äther,
N,N'-Bis-(ditert.-butylaminophenyl)-äther, N,N'-Bis-(dioctylaminophenyl)-äther und ihre Thioätherderivate. Bevorzugte Verbindungen
sind N,N'-Bis-(ditert.-butylphenyl)-äther und N,N'-Bis-(ditert.-butylphenyl)-methan.
Die Komponente a) wird in Mengen von 0,5 bis 15%, vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsprozent, und
die Komponenten b) und c) werden jeweils in Mengen von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent angewandt.
Das Mengenverhältnis von b) : c) kann variieren von 5 : 95 bis 95 : 5 und vorzugsweise von 40 : 60
bis 60 : 40.
Gewünschtenfalls kann der Mineralschmierölmischung eine geringe Menge eines bekannten hochsulfurierten
Kohlenwasserstoffs einverleibt werden, um die Abnutzung zu verhindern und die Hochdruckeigenschaften
zu verbessern, insbesondere wenn sie extrem hohen Drücken und erhöhten Temperatüren
ausgesetzt wird, wie bei schwer belasteten Motoren.
Den Mineralschmierölmischungen können auch noch andere !bekannte Zusatzstoffe einverleibt werden,
z. B. Mittel gegen Fressen, schaumhindernde
ίο Mittel, wie Siliconpolymere, Viskositätsindexverbesserer,
wie polymere Acrylester, Hochdruckzusätze, wie Dibenzyldisulfid, Rostverhinderer, wie Sorbitanmonooleat,
oder Butylstearat und Mittel zur Verbesserung der öligkeit, wie säurefreier Talg und
ölsäure.
Die Mineralschmieröle können die verschiedensten Herkünfte haben. Vorzugsweise sind sie von paraffinischem
und/oder naphthenischem Charakter. Sie können auch wesentliche Anteile von Kohlenwasserstoffen
mit aromatischem Charakter enthalten. Die Viskosität kann innerhalb weiter Grenzen schwanken,
so daß die öle beispielsweise zu den SAE-Klassen 5 W, 10 W, 20 W, 20, 30, 40, 50, 60 oder 70 gehören.
Geeignete öle können von hochparaffinischem Erdöl abgeleitet sein, in welchem Fall Destillation
und/oder Entparaffinieren ausreichen kann, um ein geeignetes Ausgangsmaterial zu erhalten. Chemische
Behandlung oder eine solche mit selektiven Lösungsmitteln kann gewünschtenfalls angewendet werden,
wird aber aus wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise auf ein Minimum beschränkt. Gemischtbasische
Erdöle und selbst hocharomatische Erdöle welche paraffinische Kohlenwasserstoffe enthalten,
liefern ebenfalls geeignete Ausgangsöle nach Raffination gemäß den bekannten Methoden, wie Abtrennung
von Destillatfraktionen von geeignetem Siedebereich und nachfolgende Extraktion mit selektiven
Lösungsmitteln, z. B. Furfurol oder Phenol, um Raffinatfraktionen zu erzeugen, sowie Entparaffinieren
und chemische Behandlung, z. B. Schwefelsäurebehandlung.
Beispiele von Mineralschmierölmischungen gemäß der Erfindung sind folgende:
Gemisch A Gewichtsprozent
Polymerisat aus Beispiel 2 5
N,N'-Bis-(ditert.-butylaminophenyl)-äther 0,5
l,l-Bis-(3,5-ditert.-butyl-4-hydroxy-
phenyl)-methan 0,5
P2Ss-Terpenreaktionsprodukt
(4,7% P, 13% S) 1,28
(4,7% P, 13% S) 1,28
Mineralschmieröl (SAE 30) Rest
Gemisch B Gewichtsprozenl Polymerisat aus Beispiel 2 5
N,N'-Bis-(ditert.-butylaminophenyl)-methan
0,5
l,l-Bis-(3,5-ditert.-butyl-4-hydroxy-
phenyl)-methan 0,5
PaSä-Terpenreaktionsprodukt
(4,7% P, 13% S) 1,28
(4,7% P, 13% S) 1,28
Mineralschmieröl (SAE 30) Rest
Gemisch C Gewichtsprozent
Polymerisat aus Beispiel 3A 5
N,N'-Bis-(ditert.-butylaminophenyl)-
äther 0,5
l,l-Bis-(3,5-ditert.-butyl-4-hydroxy-
phenyl)-methan 0,5
P2S5-Terpenreaktionsprodukt
(4,7% P, 13% S) 1,28
Mineralschmieröl (SAE 30) Rest
Gemisch D Gew.chtsprozent
Polymerisat aus Beispiel 2 5
N,N'-Bis-(ditert.-butylaminophenyl)-
thioäther 0,5
1,1 -Bis-( 3.5-d i tert. -butyl-4-hydroxy-
phenyl)-methan 0,5
Mineralschmieröl (SAE 30) Rest
Gemisch E Gewichtsprozent
Polymerisat aus Beispiel 1 3,5
N.N'-Bis-(ditert.-butylaminophenyl)-
methan 0,4
Gewichtsprozent 1,1 -Bis-( 3,5-ditert. -butyl-4-hyd roxyphenyl)-methan
0,2
P-2Sä-Terpenreaktionsprodukt 1,0
Mineralschmieröl (lOW-30) Rest
Die Überlegenheit von Mineralschmierölmischungen gemäß vorliegender Erfindung zeigt sich beim
Betrieb eines Benzinmotors während 110 Stunden bei einer öltemperatur von 132 C und anschließende
ίο Beurteilung des Zustandes des Motors und Vergleichen desselben mit bekannten Mineralschmierölmischungen
X und Y:
X: Mineralschmieröl + 5% Mischpolymerisat aus
Beispiel 2
+0,5% Bis-(3,5-ditert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-
+0,5% Bis-(3,5-ditert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-
methan
i-1,28% PaSs-Terpenreaktionsprodukt.
i-1,28% PaSs-Terpenreaktionsprodukt.
Y: Mineralschmieröl -τ- 5,5% Mischpolymerisat von
N-Vinylpyrrolidon—Laurylmethacrylat
+ l%Ca-Erdölsulfonat
+ 0,5% Zink-diamyldithiocarbamat ± 0,83% P^Sö-Terpenreaktionsprodukt.
+ 0,5% Zink-diamyldithiocarbamat ± 0,83% P^Sö-Terpenreaktionsprodukt.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammen-'gestellt.
Schlammbildung (10 = sehr gut)
Dispersionsvermögen (Stunden)
Viskosität des Öls SUS bei 38l C nach 110 Stunden
Prüfungen unter Stadtverkehrsbedingungen in Automobilmotoren, z. B. Ford- und Chevrolet-Wagen,
ergeben nach 25 000 Meilen mit den vorstehenden Mischungen A oder B saubere Motoren,
die in vorzüglichem Zustand waren und keinerlei Anzeichen von Abnutzung oder Korrosion zeigten,
während die Mischung X nach 10 000 Meilen Schlammbildung und Motorablagerungen zeigte.
Claims (1)
- Patentanspruch:Mineralschmierölmischung mit einem Gehalt an drei als Einzelkomponenten an sich bekannten Schmierölzusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gemisch ausa) stickstoffhaltigen, nicht aschebildenden, polymeren Reinigungsmitteln, Gemisch A9,4
110
499Gemisch B9,4
110
499Gemisch X8,0 75 1 680Gemisch Y8,9 100 1 680b) einem Bisphenol der Formel R RHOCH2OHR Rin welcher R gleiche oder verschiedene Cj -s-tertiäre Alkylreste sind, undc) einem Amin der Formel(RO2N// VN(R'>2in welcher X Sauerstoff, Schwefel oder ein Methylenrest und R' gleiche oder verschiedene Ci -8-Alkylreste sind, enthält.709 590/269 6.67 © Bundesdruckerei Berlin
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