DE1246921B

DE1246921B - Schmieroele fuer Hochgeschwindigkeitsflugzeuge mit Duesen- oder Gasturbinenantrieb

Info

Publication number: DE1246921B
Application number: DER37837A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Friedr Engelhardt
Original assignee: Rheinpreussen AG fuer Bergbau und Chemie
Current assignee: Rheinpreussen AG fuer Bergbau und Chemie
Priority date: 1964-05-05
Filing date: 1964-05-05
Publication date: 1967-08-10
Also published as: NL6504915A; GB1099716A; BE663454A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

ClOm

>'<y fvt

C 1OM 169/OOB 20

Deutsche Kl:: 23 c-1/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1246 921
R 37837IV c/23 c
5. Mai 1964
10. August 1967

Für Flugzeuge hoher Geschwindigkeiten mit Düsenoder Gasturbinenantrieb werden Schmieröle von besonderen Eigenschaften benötigt. Diese Spezialschmieröle müssen ein gutes Viskositätsverhalten sowohl bei extrem niedrigen als auch bei erhöhten Temperaturen, einen tiefen Stockpunkt sowie eine gute Stabilität bei hohen Temperaturen aufweisen.

Gewisse Ester oder Estergemische, die diese Eigenschaften besitzen, sind seit einiger Zeit als Schmiermittel unter der Bezeichnung »Esteröle« bekanntgeworden. Die Ausgangsstoffe zur Herstellung solcher Ester sind jedoch bisher auf einen relativ kleinen Bereich begrenzt. So ist es bekannt, daß Ester bestimmter Polyalkohole mit bestimmten Monocarbonsäuren, wie das Tripelargonat des Trimethylolpropans, als Esteröle brauchbar sind, während entsprechende Ester unter Verwendung anderer Polyalkohole, wie beispielsweise Glycerin oder Pentaerythrit, die Anforderungen nicht erfüllen. Es ist ferner bekannt, Ester oder Estergemische aus bestimmten Dicarbonsäuren mit einwertigen Alkoholen der Kettenlänge von C₈ bis Ci₀, gegebenenfalls unter Mitverwendung zweiwertiger Alkohole, als Schmiermittel zu verwenden. Als Dicarbonsäure kommt hierbei im wesentlichen die langkettige Sebacinsäure, ferner die Azelainsäure und die Adipinsäure in Betracht, wobei die beiden letzteren jedoch bezüglich der geforderten Eigenschaften als Schmiermittel zunehmend abfallen. Ester der Bernsteinsäure schließlich hatten sich als völlig unbrauchbar erwiesen, weil sie einen viel zu hohen Stockpunkt haben xind außerdem wegen der starken Tendenz dieser Säure zur Ausbildung des Anhydridringes thermisch instabil sind.

In der französischen Patentschrift 990 983 werden Komplexester beschrieben, die aus aliphatischen Dicarbonsäuren, Polyäthylenglykolen, aliphatischen Alkoholen und Fettsäuren hergestellt werden und folgenden Aufbau haben:

Alkohol — Dicarbonsäure — PolyäthyJenglykol — Fettsäure.

Als brauchbare Dicarbonsäuren werden Dicarbonsäuren, HOOC — (CHs)_n — COOH, beschrieben, bei denen η = 0 bis 24 ist, ferner Alkenylbernsteinsäuren mit 4 bis 24 C-Atomen im Alkenylrest, die durch Kondensation von Olefinen mit Maleinsäureanhydrid hergestellt werden. Die Glykole können bis zu 18 C-Atomen, die Polyäthylenglykole 4 bis 54 C-Atome und die Polypropylenglykole 6 bis 63 C-Atome aufweisen. Die Alkohole können einwertige Alkohole von Methanol bis zu den Fettalkoholen sowie Monoäther von Mono-, Di- und Trialkylenglvkolen sowie Schmieröle für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge
mit Düsen- oder Gasturbinenantrieb

Anmelder:

Rheinpreussen Aktiengesellschaft

für Bergbau und Chemie, Homberg (Ndrh.)

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Dr. Friedrich Engelhardt,

Hamburg-Blankenese

analoge Thioalkohole sein. Die verwendbaren Fettsäuren umfassen die Essigsäure und ihre Homologen bis zur Stearinsäure, ferner die Ölsäure sowie /?-Akloxypropionsäuren und ihre Thioderivate, wie /8-tert.-Dodecylmercaptopropionsäure. Die Tabelle 1 auf Seite 4 der französischen Patentschrift zeigt jedoch, daß die Stockpunkte der Komplexester mit einer Alkenylbernsteinsäure mit 10 bis 18 C-Atomen als Baustein so wenig niedrig sind, daß sie der Norm MiL-L-7808 B bei weitem nicht entsprechen. Die Stockpunktangaben beweisen jedoch die Unbrauchbarkeit dieser Komplexester als Schmiermittel für Turboprop- und Turbojetflugzeuge.

Es wurde nun gefunden, daß man Ester von Alkylbernsteinsäuren mit 4 bis 10 C-Atomen im Alkylrest und aliphatischen geradkettigen bzw. verzweigten Alkoholen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen bzw. deren Gemische gegebenenfalls mit anderen Dicarbonsäureestern oder Dicarbonsäureestergemischen als Schmiermittel für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge mit Düsen- oder Gasturbinenantrieb verwenden kann.

Der Alkylrest kann geradkettig oder verzweigt sein.

Die günstigen Eigenschaften der erfindungsgemäß

verwendeten Ester sind überraschend und waren nicht zu erwarten, da, wie bereits erwähnt, Bernsteinsäureester nicht als Esteröle brauchbar sind. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei der Modifizierung der Bernsteinsäure durch Alkylgruppen einerseits der Stockpunkt ihrer Ester stark absinkt und andererseits die Tendenz zur Rückbildung des Anhydridringes sehr stark gehemmt wird, wodurch die Stabilität der Ester auch bei hohen Temperaturen gewährleistet ist. Demgegenüber war man bisher der Ansicht, daß man ein solches Verhalten bei Dicarbonsäureestern nur dann erreicht, wenn die Carboxylgruppen einen genügenden Abstand voneinander haben.

709 620/475

An Stelle oder zusammen mit Alkylbernsteinsäurediestern lassen sich auch Mischester oder gemischte Ester der Alkylbernsteinsäure verwenden. So ist es möglich, Mischester aus einer Alkylbernsteinsäure mit einem Alkoholgemisch oder Mischester aus einem einzigen Alkohol mit einem Alkylbernsteinsäuregemisch oder aber auch Mischester aus einem Gemisch von Alkoholen und einem Gemisch von Alkylbernsteinsäuren zu verwenden.

Man kann auch andere bekannte Esteröle im Gemisch mit den Alkylbernsteinsäurediestern verwenden, wie Trimethylolpropantripelargonat oder Sebazinsäuredioctylester.

Die Herstellung der Ester oder Estergemische der Alkylbernsteinsäureester, auf die hier kein Schutz beansprucht wird, kann nach bekannten Verfahren durch katalytische Hydrierung der entsprechenden Alkenylbernsteinsäuren, z. B. unter Verwendung von Wasserstoff und Raney-Nickel, oder nach sonst bekannten Methoden erfolgen, die danach nach bekannten Verfahren ohne oder in Gegenwart von sauren Katalysatoren, gegebenenfalls unter Mitverwendung von ScbJeppmitteln, für das Reaktionswasser mit den entsprechenden Alkoholen verestert werden.

Im folgenden werden einige Beispiele der erfindungsgemäß verwendeten Ester gegeben.

Beispiel 1

1 Mol Isobutylbernsteinsäureanbydrid, das durch katalytische Hydrierung der C = C-Doppelbindung von lsobutenylbernsteinsäureanhydrid mittels Wasserstoff und Raney-Nickel als Katalysator nach bekannten Methoden erhalten wird, und 2,2 Mol n-Octano! Averden in Gegenwart von 0,5 Gewichtsprozent p-Toluolsulfolsäure, bezogen auf die angewandte Menge Isobutylbernsteinsäureanhydrid, im Temperaturbereich von 140 bis 180° C verestert. Durch Zugabe von Xylol wird dabei das Reaktionswasser durch azeotrope Destillation entfernt, bis die Säurezahl des Esters auf 0,3 gesunken ist. Das Reaktionsprodukt wird mit verdünnter Lauge gewaschen und mehrmals mit Wasser nachgewaschen. Alsdann wird der überschüssige Alkohol im Vakuum abdestilliert. Der erhaltene Isobutylbernsteinsäuredi-n-octylester hat folgende Eigenschaften: Stockpunkt:

unterhalb —65 C.

Kinematische Viskosität:

Temperatur .. 90 60 30 -54 ⁰C

Bei spiel 2

Durch katalytische Hydrierung der olefinischen Doppelbindung des aus Maleinsäureanhydrid und Diisobutylen leicht zugänglichen Isooctenylbernsteinsäureanhydrids erhält man das Isooctylbernsteinsäureanhydrid. Der analog dem Beispiel 1 aus diesem Dicarbonsäureanhydrid und 2-Äthyl-hexanol hergestellte lsooctylbernsteinsäuredi-(2-äthyl-hexyl)-ester hat folgende Eigenschaften:

Stockpunkt :

Kinematische Viskosität:
Temperatur .. 90

30

-54 ^CC

4,4 9,6 32,5 1150OcSt

Da der Stockpunkt dieses Ester Öls die obere zuao gelassene Grenze nicht ganz erreicht, ist es trotz des guten Viskositätsverhaltens angebracht, dieses Esteröl im Verschnitt mit anderen Esterölen von tieferem Stockpunkt, wie dem Isobutylbernsteinsäuredi-n-octylester, zu verwenden, der einen Stockpunkt unterhalb --65C hat. Es zeigte sich, daß bereits ein 20°/_oiger Zusatz dieses zweiten Esters ausreicht, um eine Esterölmischung von geeignetem Stockpunkt (-56⁰C) zu erhalten.

B e i s ρ i e 1 3

Nach der Methode des Beispiels 1 wird ein Mischester aus Isooctylbernsteinsäureanhydrid und einem Alkobolgemisch von n-Hexylalkohol und n-Octylalkohol im Molverhältnis 1:1 hergestellt. Der Mischester Isooctylbernsteinsäure-n-hexyl-n-octylester hat folgende Eigenschaften:

Stockpunkt:

unterhalb -65^rC.
Kinematische Viskosität:

Temperatur ..90 60 30 -54 ⁰C

2,8 5,0 11,5 1250OcSt

Stabilität:

Nach Erhitzen des Esters auf 280^ C für 12 bzw. 24 Stunden beträgt die Viskositätsänderung bei 60^cC

nach 12 Stunden +2,8%

nach 24 Stunden +4,3 °/₀

Diese physikalischen Daten entsprechen den in der USA.-Specification MiL-L-78O8D festgelegten Bedingungen.

3,5 7,1 17,5 1200OcSt

Auch dieser Ester entspricht den Bedingungen der US-Specification.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von Estern aus Alkylbernsteinsäuren mit 4 bis 10 C-Atomen im Alkylrest und aliphatischen geradkettigen bzw. verzweigten Alkoholen mit 6 bis 10 C-Atomen oder deren Gemischen, gegebenenfalls zusammen mit anderen Dicarbonsäureestern oder Dicarbonsäureestergemischen als Schmieröle für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge mit Düsen- oder Gasturbinenantrieb.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 031 917,1 056 314; britische Patentschriften Nr. 722 634, 821 941; französische Patentschriften Nr. 990 983,1 275 283; USA.-Patentschrift Nr. 2 937 993.

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