DE1276272B

DE1276272B - Schmier- und Korrosionsschutzoel

Info

Publication number: DE1276272B
Application number: DEG38653A
Authority: DE
Inventors: Joseph Paul Copes; Stanley Hall Hesse
Original assignee: General Aniline and Film Corp
Current assignee: GAF Chemicals Corp
Priority date: 1962-09-12
Filing date: 1963-09-11
Publication date: 1968-08-29
Also published as: US3254141A; GB997165A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

ClOm

Deutsche Kl.: 23 c -1/01

Nummer: 1276 272

Aktenzeichen: P 12 76 272.0-43 (G 38653)

Anmeldetag: 11. September 1963

Auslegetag: 29. August 1968

Phosphatester sind als Schmierölzusätze bekannt. Es wurde nun gefunden, daß neutralisierte Phosphatester von 3-Pentadecylphenol besonders wirksame Korrosionsinhibitoren sind.

Erfindungsgegenstand ist danach ein Schmieröl bzw. Korrosionsschutzöl, enthaltend einen mit einer anorganischen oder organischen Base neutralisierten Phosphatester, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es einen Phosphatester aus einer Polyphosphorsäure und gegebenenfalls oxäthylierten 3-Pentadecylphenol enthält.

Die erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel finden besondere Verwendung beim Korrosionsschutz von Leitungen oder anderen Vorrichtungsteilen, die mit einem ein korrodierendes Öl enthaltenden Medium in Berührung stehen, wie in Bohrtürmen, die korrodierende Öle oder Öl-Salzsole-Mischungen produzieren, in Raffinerien usw. Die erfindungsgemäßen Schmieröle bzw. Korrosionsschutzmittel können jedoch auch in anderen Systemen oder für andere Zwecke verwendet werden, wie zum Korrosionsfestmachen von Metallen gegen viele korrodierende Mittel, wie Wasser, Salzsolen, schwache anorganische Säuren, organische Säuren, Kohlendioxyd, Schwefelwasserstoff.

Die erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel können hergestellt werden, indem Pentadecylphenol oder ein oxäthyliertes Produkt desselben und eine Polyphosphorsäure (s. dazu »Merck-Index«, S. 833) in Abwesenheit eines Lösungsmittels auf 115° C erhitzt werden. Die so gebildete Mischung von Phosphatestern kann mit einem Alkalihydroxyd, einem Erdalkalihydroxyd oder einer organischen Base, wie Cyclohexylamin, einem aliphatischen Amin oder einem aromatischen Amin neutralisiert werden. Die neutralisierte, erfindungsgemäße Mischung von Verbindungen kann gegebenenfalls auch, z. B. durch Erhitzen der Mischung in einem Dampfbad unter Vakuum, wasserfrei gemacht werden.

Die neutralisierte Mischung der erfindungsgemäßen Phosphatester ist ein wirtschaftliches und wirksames Korrosionsschutzmittel, d. h., sie ist geeignet zur Vermeidung einer Rostbildung in wäßrigen Lösungen, wenn sie in von Petroleum hergeleitete Kohlenwasserstoffe, wie Schmieröle, oder in Mischungen aus Methanol und Wasser zugesetzt wird. Lösungen, die 0,5 bis 2,0% der neutralisierten Phosphatester von Pentadecylphenol enthalten, erzielen, wie festgestellt wurde, optimale Ergebnisse.

Eine der wünschenswertesten und wichtigsten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbindungen ist ihre Löslichkeit in von Petroleum hergeleiteten Schmier- und Korrosionsschutzöl

Anmelder:

General Aniline & Film Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

6000 Frankfurt, Große Eschenheimer Str. 39

Als Erfinder benannt:

Stanley Hall Hesse, Bethlehem, Pa.;

Joseph Paul Copes, Easton, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. September 1962
(223 236)

as Kohlenwasserstoffen und die Leichtigkeit, mit der sie wasserlöslich gemacht werden können. Die Vorteile eines solchen Löslichkeitsbereiches sind offensichtlich.

Die erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel

können in geringer Menge in einem flüssigen korrodierenden Medium gelöst und so mit der zu schützenden Metalloberfläche in Berührung gehalten werden. Die Korrosionsschutzmischung kann auch per se oder als Lösung in einer Trägerflüssigkeit auf die zu schützende Metalloberfläche aufgebracht werden. Die kontinuierliche Anwendung des Korrosionsschutzmittels in Mischung mit der korrodierenden Lösung wird jedoch als Verwendungsweise bevorzugt.

Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet zum Schutz von Metallgegenständen von Bohrtürmen und Systemen, durch welche ständig Wasser fließt. Zum Schutz von Bohrturmanlagen wird das erfindungsgemäße Korrosionsschutzpräparat in üblicher Weise durch den Kreisring der Bohranlage zwischen dem Gehäuse und der geförderten Flüssigkeit im Turm abwärts geführt und mit diesen Flüssigkeiten aus dem Turm gepumpt oder fließen gelassen, wodurch die Innenwand des Gehäuses, die Außen- und Innenwand der Rohrleitung und die innere Oberfläche aller Anschlüsse, Verbindungen und Leitungen des Bohrkopfes, die mit der korrodierenden Flüssigkeit in Kontakt kommen, mit dem erfindungsgemäßen Mittel in Berührung stehen.

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Die erfindungsgemäße Korrosionsschutzverbindung wurde in Wasser, einen niedrigsiedenden Kohlenwasserstoff oder einen hochsiedenden Kohlenwasserstoff gegeben, worauf Metallspäne, so wie sie gebildet wurden, in die Mischung fallen gelassen wurden. Dann wurden die Späne abtropfen gelassen und bei einer Temperatur von etwa 55° C 6 oder mehr Tage einer relativen Feuchtigkeit von 100 °/o ausgesetzt.

Die durch die erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel geschützten Späne zeigten unter diesen stark rostenden Bedingungen keinerlei Anzeichen einer Rostbildung, während eisenhaltige Späne, die zu unbehandelten Flüssigkeiten, d. h. Wasser, niedrig- oder hochsiedende—Kohlenwasserstoffe ohne erfindungsgemäße Korrosionsschutzmittel, fast sofort, d. h. innerhalb weniger Minuten bis einer Stunde, Rostflecken zeigten.

Beispiel 1

144,3 g (0,5 Mol) 3-Pentadecylphenol wurde 5 Stunden mit 20,0 g Polyphosphorsäure auf 115° C erhitzt und die Reaktionsmischung dann durch Zugabe von 35,5 ecm 8,19 n-Kaliumhydroxyd auf einen pH-Wert von 7,7 neutralisiert. Die neutralisierte Mischung wurde durch Erhitzen auf einem Dampfbad unter Vakuum, bis ein Vakuum von 13 mm aufrechterhalten wurde, wasserfrei gemacht. Eine geringe Menge des amorphen Niederschlages wurde entfernt, indem durch einen Buchner-Trichter aus gefrittetem Glas mit mittlerer Porösität filtriert wurde. Das so erhaltene Produkt war bei einer Konzentration von 30% in Mineralleichtöl löslich. gestellt und diese Lösungen gemäß Beispiel 3 behandelt.

Testergebnisse

Die in den unbehandelten Petroläther gegebenen Späne rosteten innerhalb weniger Stunden, während die Späne in der auf 2% behandelten Petrolätherlösung über 6 Tage keine Rostspuren zeigten; die Späne in der 0,5%igen, behandelten Petrolätherlösung zeigten mehr als 4 Tage keine Rostspuren.

Beispiel 5

Zum Lösen des Korrosionsschutzmittels vom Beispiel 1 wurde eine 50:50-Mischung aus Methanol und Wasser verwendet und 2%ige und 0,5%ige Lösungen hergestellt. Diese Lösungen wurden gemäß Beispiel 3 behandelt.

Testergebnisse

Die nicht behandelten Späne rosteten innerhalb weniger Stunden, während die Späne in der 2%igen und 0,5%igen Lösung über 6 Tage lang keine Rostspuren zeigten.

Beispiel 6 Beispiel 2

Es wurde eine 2%ige Lösung von Verbindung gemäß Beispiel 1 in einem Öl, wie es zum Schmieren von Kurbelgehäusen von Ottomotoren verwendet wird, hergestellt. Die, Lösung sowie ein nicht behandeltes Öl, d. h. das kein Korrosionsschutzmittel enthielt, wurden dem obenerwähnten ständigen Tropftest von Baker u. a. in »Industrial and Engineering Chemistry«, Bd. 41, S. 137 bis 144 (1949), unter worfen. Mit dem nicht behandelten Öl bildete sich innerhalb weniger Stunden Rost, während das behandelte Öl den Stahl tagelang schützte.

Beispiel 3

Aus dem Korrosionsschutzmittel vom Beispiel 1 wurden eine 2°/oige und eine 0,5%ige Lösung in einem hochsiedenden Kohlenwasserstoff (anfänglicher Siedepunkt 375° C) hergestellt und in diese Lösungen Stahlspäne fallen gelassen; weiterhin wurden Stahlspäne in eine nicht behandelte Kohlenwasserstoffprobe fallen gelassen.

Testergebnisse

Die in den unbehandelten Kohlenwasserstoff gegebenen Späne rosteten innerhalb weniger Stunden, während die Späne sowohl in dem auf eine Konzentration von 2% als auch von 0,5% behandelten hochsiedenden Kohlenwasserstoff bis zwei Wochen nach der Behandlung keine Rostspuren zeigten; dann waren die Rostspuren nur gering.

Beispiel 4

Aus dem Korrosionsschutzmittel vom Beispiel 1 wurden eine 2%ige und eine 0,5%ige Lösung in einem Petroläther (Siedepunkt 90 bis 100° C) her-1443 g (5,0 Mol) 3-Pentadecylphenol wurde 5 Stunden mit 200 g Polyphosphorsäure auf 115° C erhitzt und die Reaktionsmischung durch Zugabe von 300 ecm 40%igem wäßrigem Kaliumhydroxyd auf einen pH-Wert von 7,1 neutralisiert. Die neutralisierte Mischung wurde durch 30 Minuten langes Erhitzen auf einem Dampfbad unter Vakuum auf 95° C erhitzt, nachdem alles Schäumen der Reaktionsmischung aufgehört hatte. Das wasserfreie Material wurde bei 95 bis 100° C durch einen Buchner-Trichter aus gefrittetem Glas mit mittlerer Porosität filtriert und lieferte 91% des Produktes.

Beispiel 7

Es wurden eine 2%ige und eine 0,5%ige Lösung von Verbindung gemäß Beispiel 6 in Petroläther (Siedepunkt 90 bis 100° C) hergestellt und gemäß Beispiel 3 getestet. Die Späne im unbehandelten Petroläther rosteten innerhalb weniger Stunden, während bei den Spänen der 2%igen und der 0,5%igen Lösung über 6 Tage lang keine Rostbildung erfolgte. Dieselben Ergebnisse wurden mit 2%igen und 0,5%-igen Lösungen in einem hochsiedenden Kohlenwasserstoff erzielt.

Es wurde eine 2%ige Lösung in Schmieröl hergestellt und gemäß Beispiel 2 getestet; das behandelte Öl schützte den Stahl tagelang.

Beispiel 8

104,9 g (0,2 Mol) des Reaktionsproduktes aus 3-Pentadecylphenol mit 5MoI Äthylenoxyd wurde 5 Stunden mit Polyphosphorsäure auf 115° C erhitzt und die Reaktionsmischung durch Zugabe von 11,3 ecm 8,19 n-Kaliumhydroxyd auf einen pH-Wert von 7,7 neutralisiert und durch Erhitzen unter einem Vakuum wasserfrei gemacht. Das so erhaltene, filtrierte Material war eine klare, tief bernsteinfarbene, viskose Flüssigkeit.

Beispiel 9

Es wurden eine 2%ige und eine 0,5%ige Lösung von Verbindung gemäß Beispiel 8 in Petroläther (Siedepunkt 90 bis 100° C) hergestellt und gemäß

Beispiel 3 getestet. Bei den Spänen in den behandelten Lösungen erfolgte eine Rostbildung in weniger als einem Tag. Dieselben Ergebnisse wurden bei Spänen in 2%iger und 0,5%iger Lösung eines hochsiedenden Kohlenwasserstoffes erzielt.

Beispiel 10

Beispiel 6 wurde wiederholt, wobei jedoch an Stelle von Kaliumhydroxyd eine Mischung aus langkettigen aliphatischen Aminen verwendet wurde. Es wurden eine 2°/oige und eine O,5°/oige Lösung dieses Neutralisationsproduktes in Petroläther (Siedepunkt 90 bis 100° C) hergestellt und gemäß Beispiel 3 getestet. Die mit der 2%igen Lösung geschützten Plättchen rosteten nach 1 bis 2 Tagen, während die 0,5%ige Lösung einen Rotschutz für weniger als einen Tag lieferte. Dieselben Ergebnisse wurden mit einem behandelten, hochsiedenden Kohlenwasserstofflösungsmittel erzielt. Wurde jedoch eine 0,5%ige Lösung der Verbindung in Schmieröl hergestellt und gemäß Beispiel 2 getestet, so schützte das behandelte öl den Stahl tagelang.

xydlösung auf einen pH-Wert von 7,0 neutralisiert und dann durch Erhitzen unter Vakuum wasserfrei gemacht. Das neutralisierte Produkt wurde auf 120 bis 130° C erhitzt und durch die eigene Schwerkraft durch Papier in einem mit Dampfmantel versehenen Trichter filtriert, wodurch ein klares Produkt in 97%iger Ausbeute erhalten wurde.

Beispiel 12

IO

Es wurde eine 2%>ige und eine 0,5%ige Lösung der Verbindung vom Beispiel 11 in Wasser hergestellt und diese behandelten Lösungen gemäß Beispiel 3 getestet. Beide Lösungen schützten den zugefügten Stahl weniger als einen Tag gegen Rost. Die Verbindung vom Beispiel 11 war in Petroläther und in einem hochsiedenden Kohlenwasserstofflösungsmittel unlöslich; eine 2°/oige und eine 0,5%ige Lösung in Schmieröl schützte im Test gemäß Beispiel 2 den Stahl überhaupt nicht gegen Rosten.

Die Addition von Äthylenoxyd zu Pentadecylphenol verringert die korrosionsschützende Wirkung der Verbindung wesentlich.

Beispiel 11

Dieses Beispiel zeigt eine dem erfindungsgemäßen Korrosionsinhibitor verwandte, jedoch unwirksame Verbindung. 4 kg (6,5MoI) des Reaktionsproduktes von Nonylphenol mit 9 Mol Äthylenoxyd wurden 5 Stunden mit 260 g Polyphosphorsäure auf 115° C erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde durch Zugabe von 435 ecm einer 40%igen wäßrigen Kaliumhydro-

Claims

P atentanspruch:

Schmieröl bzw. Korrosionsschutzöl, enthaltend einen mit einer anorganischen oder organischen Base neutralisierten Phosphatester, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Phosphatester aus einer Polyphosphorsäure und gegebenenfalls oxäthyliertem 3-Pentadecylphenol enthält.

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