DE1493388A1 - Verwendung von Dicarbonsaeuredialkylester als Schmiermittel - Google Patents

Description

Dr. Hans-Heinridi Willrath β2 Wiesbaden 19. sept.

Dr. Dieter Weber £££·£ Dr .w. /ei PATENTANWÄLTE Tekfo» (oem) sinn Tdegaaautem: WILLPATENT 1 493388

PbmdMtk: Fnakfert/Maln er 4t Buk· Dirrfiir Buk AG. Wiesbaden tarnte Nr.

P 14 93 388.1 (U 11 972 ITb/12o)

Universal Oil Products Company 30 Algonquin Road, Do3 Piaines / Illinois, USA

Verwendung von Dicarbonsäuredialkylester als Schmiermittel

Priorität: vom 24. August 1964 unter der Serial Nummer 391 411 in USA

Es ist "bekannt, daß die Viskosität eines Schmieröles mit der Temperatur variiert und daß öle verschiedener Zusammensetzung in unterschiedlichem Maße ihre Viskosität mit Ansteigen und Abfallen der Temperatur verändern. Das Verhältnis zwischen Viskosität und Temperatur wird als Vislcositätsindex des Öles ausgedrückt, öle, deren Viskositätsänderung mit dem Temperaturwechsel klein ist, "besitzen einen höheren Viskositätsindex als öle, deren Viskosität durch Temperaturveränderungen stark "beeinflußt wird. Die

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Viskositäts-Temperatureigenschaften von Schmierölen für Gebiete, wo große Änderungen der Temperatur vorkommen, wie für AutomoMlkurbelgehau.se oder Flugzeugturbinentriebwerke, sind von großer Wichtigkeit, und Schmieröle mit hohen Viskositätsindices sind sehr erwünscht. Bei Schmierölen für Automobilkurbelgehäuse ist die Viskosität "bei sehr niedrigen !Temperaturen nicht kritisch, und die jüngsten Bemühungen zielten darauf, die Hochtemperaturviskosität für das Arbeiten bei 99° C zu erhöhen, ohne die Viskosität im Hledertemperaturbsreich entsprechend zu erhöhen. Speziell sind Viskositäten bei 99° C von 5 bis 7 Centistokes erwünscht. Diese Ziele können teilweise durch Einschluß eines "Verdickungsmittels" oder "Viskositätsindexverbesserers" in Schmieröle erreicht werden. Viskositätsindexverbesserer, die ausgedehnte Verwendung finden, sind Polymere von Isobutylen und ähnlichen aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Alky!methacrylate, Polyester usw.. Diese Zusätze modifizieren Schmieröle derart, daß Viskositätsänderungen bei Temperaturänderungen so klein wie möglich gehalten werden. Schmieröle mit solchen Zusatzstoffen sind "bei höheren Temperaturen, die normalerweise im Betrieb der Maschine vorliegen, etwas eingedickt, während gleichzeitig die erwünschte Niedrigtemperaturfließfähigkeit bei kalten Ausgangstemperaturen erhaltenj6leibt.

Schmieröle mit geringer oder ohne Abhängigkeit von Zusätzen, wie Eindickungsmittel·!!, sind natürlich erwünscht. Synthetische Schmieröle, die aus der Veresterung langkettiger Di-

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carbonsäuren mit langen, verzweigtkettigen primären Alkoholen stammen, "besitzen allgemein hohe Viskositätsindices. Sie werden jedoch aus AlkoholZwischenprodukten gewonnen, die durch indirekte Oxydationsmethoden erhältlich sind, welche die Gesamtkosten des Endproduktes erhöhen. Beispielsweise sind Alkohole, die bei der Herstellung der Diester-Schmiermittel "benutzt werden, allgemein Produkte des bekannten Oxo-Verfahrens oder der ebenfalls bekannten Alkoholkondensation. In ersterem Falle werden die Alkohole durch Umsetzung von Kohlenmonoxyd, Wasserstoff und einem geeigneten Olefin und nachfolgende Hydrierung des resultierenden Aldehyde bereitet und besitzen normalerweise verzweigt kett ige s Struktur. Die Aldolkondensation erfordert eine Kondensation eines geeigneten Aldehyde und nachfolgende Dehydratisierung und Hydrierung.

Es ist ein Ziel der Erfindung, synthetische Schmiermittel mit verbesserten Hochtemperaturviskositätseigenschaften zu liefern, die zweibasieche Säureester sind,aus Reaktionsprodukten aliphatischer Dicarbonsäuren und Alkohole bestehen und bei bekannten direkten Oxidationsmethoden anfallen.

Gegenstand der Erfindung ist deshalb die Verwendung eines Dialkylestergemisches einer mit isomeren sekundären geradkettigen Alkoholen mit wenigstens fünf Kohlenstoffatomen je Molekül veresterten aliphatischen Uiearbonsaure als Schmiermittel.

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Vorzugsweise verwendet man ein Dialkylestergeeisch einer mit Alkoholen mit 8 bis 15 Kohlenstoffatomen veresterten Dicarbonsäure als Schmiermittel. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines Dialkylestergemisch.es einer mit isomeren sekundären Octylalkoholen, Decylalkoholen, Dodecyl· alkoholen und/oder Tetradecylalkoholen vereeterten Dicarbonsäure.

Das gemäß der Erfindung zu verwendende Dialkylestergemiseh besteht vorzugsweise aus einer veresterten gesättigten geradkettigen Dicarbonsäure mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen je Molekül. Als besonders geeignet hat sich die Verwend-ung j eines Dialkylestergemisches der Sebacinsäure erwiesen.

Grundsätzlich kommt jedoch bei dem gemäß der Erfindung zu ₍ verwendenden Dialkylestergemisoh eine beliebige aliphatische

Dicarbonsäure in Betracht, die in der Technik als Bestandteil synthetischer Diester-Schmiernrittel bekannt ist, wie geradkettige und verzweigtkettige Säuren, beispielsweise

Oxalsäure, Malonsäure, Suocinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, 1,9-Nonandicarbonsäure, 1,10-Decandicarbonsäure, 1,11-Undecandicarbonsäure und 1,12-Dodecandicarbonsäure sowie die entsprechenden Isosäuren, beispielsweise 2- Methyladipinsäure, 2-Äthyladipinsäure, 2,2-Dimethyladipinsäure oder 2,3-Dimethyladipinsäure. Die gesättigten geradkettigen Dicarbonsäuren und speziell jene, die etwa 6 bis 12 Kohlen-

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stoffatome enthalten, wie z.B. Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, 1,9-Nonandicarbonsäure und 1,10-Decandicarbonsäure sind bevorzugt.

Die sekundären geradkettigen Alkohole in dem Dialkylestergemisch sind einwertige Alkohole mit wenigstens 5 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Ootylalkohol, Nonylalkohol, Deoylalkohol, Undeoylalkohol, Dodecylalkohol, Trideoylalkohol, Tetradeoylalkohol, Pentadecylalkohol usw. Jedooh ist die Erfindung nicht avf die Verwendung von Alkoholen mit 8 bis 15 Kohlenstoffatomen beschränkt, da hooh wirksame synthetische Sohmieröle auch aus sekundären geradkettigen Alkoholen mit 5 hie 8 Kohlenstoffatomen und ebenso aus sekundären geradkettigen Alkoholen mit mehr als 15 Kohlenstoffatomen, d.h. bis zu etwa 18 Kohlenstoffatomen bestehen können. Obwohl diese Produkte nicht notwendigerweise die optimalen Viskositätseifensohaften in sich selbst tragen, sind sie nichtsdestoweniger erwünschte Schmieröle, die für die Kombination mit anderen Sohmierölen verwendet werden können, um in einigen Fällen diesen verbesserte Hoohtemperaturviskositätseigenschaften zu verleihen und in einigen Fällen diesen verbesserte Tieftemperaturvlskositätseigensohaften zu erteilen.

Die sekundären geradkettigen Alkohole, die in den neuen Dlester-Sohmierölen nach dieser Erfindung verwandt werden können, werden leicht durch direkte Oxidation eines geradkettigen Paraffinkohlenwasserstoffes hergestellt. Geeignet'

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sind z.B. solche aus einer Petroleumfraktion eines Straight-Rum-Petroleum-Destillates mit einem ungefähren Siedebereich beispielsweise von etwa 125 bis 275°C in einem Falle, wo

C₀ - C₁--Kohlenwasserstoffe erwünscht sind. 8 15

Obwohl die nach der Erfindung verwendeten Schmiermittel als •in Gemisch von Diestern beschrieben wurden, die durch Veresterung einer aliphatischen Dicarbonsäure mit einem Gemisch sekundärer Isomerer eines speziellen Alkohols gebildet worden sind, können auch synthetische Schmieröle mit für spezielle Anwendungsgebiete geeigneten Eigenschaften verwendet werden, die aus Estern einer aliphatischen Dicarbonsäure mit einem Gemisoh sekundärer Isomerer von zwei oder mehr sekundären geradkettigen Alkoholen bestehen.

Beispiel ;

Die Versuche dienen dem Nachweis, daß Isomerengemische von Sebacinsäuredialkylestern mit sekundären Alkylgruppen einzelnen gleiohaxtLg aufgebauten Sebacinsäureestern und Sebaoinsäureestern mit primären Alkylgruppen der gleiohen Kohlenstoffzahl je Molekül als Schmiermittel überlegen sind.

Sebacinsäure wurde unter Verwendung von n-Ootanol, 2-Octanol und einem Gemisch von sekundären Ootanolen ver-estert, welches gemäß ohromatographischer Gas-FlUs.sigkeitsanalyse aus etwa gleichen Anteilen von 2-j3- und 4-Octanol bestand. Außerdem wurde Sebacinsäure mit n-Dodeoanol und einem Gemisch sekun-

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därer Dodeoanole verestert, das gemäß massenspektroskopischer Analyse etwa zu gleichen Teilen aus 2-, 3-, 4-, 5- und 6-Dodeoanol bestand. Bei der Veresterung wurde folgende Laboratoriumsmethode angewendet. 202 g (I₁O Mol) Sebacinsäure, 2,5 Mol Alkohol und NaHSO^ als Katalysator (0,25 Gewichts-% Gesamtbeschickung des Reaktionsgefäßes) wurden in ein 2-Liter-Reaktionsgefäß mit Magnetrührer, Heizmantel und RUckflußkUhler gegeben. Unter starkem Rühren wurde 1-4 Stunden auf 140 bis etwa 240⁰C erhitzt. Nach Beendigung der Veresterungsreaktion wurde das Reaktionsgemisch auf etwa 70⁰C gekühlt, worauf 5,3 g (0,05 Mol) Na₃CO- in 175 Millilitern Wasser langsam zugesetzt wurden. Die Temperatur fiel auf etwa 50⁰C, worauf 750 Milliliter Äther zugegeben wurden. Die Temperatur wurde unter Rühren eine halb· Stunde auf etwa 50°C gehalten. Dann ließ man sich die Schichten voneinander trennen und entfernte dl« wässrige Sohicht. Der verbleibende Rohester wurde unter Rühren mit Wasser in Anteilen von 175 Millilitern bis zu einem pH-Wert von etwa 7,0 gewasohen. Der Äther wurde unter Wasserdampfvakuum bei etwa 70⁰C entfernt. Der überschüssige Alkohol wurde unter hohem Vakuum beim Siedpunkt des für die Veresterung verwendeten Alkohols entfernt. Dann wurde der Ester mit Natriumsulfat getrocknet, filtriert und unter Stiokstoffdruok durch eine Aluminiumoxydsäule geschickt. Als Antioxydationsmittel wurden 0,5 Gewichtsteile Phenotiazin zugesetzt. Das Produkt wurde unter Stickstoff atmosphäre aufbewahrt. Die Ausbeuten betrugen 76 - 95 % der Theorie. Sämtliche Ester wurden nach Standardmethoden hinsichtlich der nachfolgend aufgeführten physikalischen Eigen-

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schäften untersucht.

I. Sebacinsäure-di-isec-octylJ-ester

II. Sebacinsäure-di-(2-octyl)-ester III.Sebacinsäure-di-(n-octyl)-ester

IV. Sebacinsäure-di-isec-dodecyl)-ester

V. Sebacinsäure-di-(n-dodecyl)-ester

II III IV

Viskosität (Centistoekes)

) 17	,9	12	,9	12	,8	27,1	11	.96a
3	,9	3	,3	3	,6		VJI	,6
138		149		183		143	198
-51		-18		+18		-46	+41

bei 38°C bei 99°C

Viskositätsindex Fließpunkt, ⁰C a) bei 63°C

Die obige Zusammenstellung zeigt, daß die isomeren Gemische nach der vorliegenden Erfindung wesentlich günstigere Viskositätsindices und niedrigere Gießpunkte besitzen als die entsprechenden Sebacinsäureester mit gleicher Kohlenstoffatomzahl und daher als Schmiermittel wesentlich überlegen sind.

Wenn erwünscht, können verschiedene Zusatzstoffe in die Ester der vorliegenden Erfindung zum Zwecke einer Verbesserung von deren Eigenschaften für ihre Verwendung als Schmiermittel eingearbeitet werden. Z.B. kann man Antioxydationsmittel,

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Viskositätsindexverbesserer, Mittel zur Herabsetzung des Fließpunktes usw. zusetzen.

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Claims (3)

- 10 PATENTANSPRÜCHE

1. Verwendung eines Dialkylestergemisches einer mit isomeren sekundären geradkettigen Alkoholen mit wenigstens fünf Kohlenstoffatomen je Molekül veresterten aliphatischen Dicarbonsäure als Schmiermittel.

2. Verwendung eines Dialkylestergemisches einer mit Alkoholen mit 8-15 Kohlenstoffatomen veresterten Dicarbonsäure nach Anspruch 1.

3. Verwendung eines Dialkylestergemisches einer mit isomeren sekundären Ootylalkoholen, Decylalkoholen, Dodecylalkoholen und/oder Tetradecylalkoholen veresterten Dicarbonsäure nach Anspruch 1 und 2.

h. Verwendung eines Dialkylestergemisches einer gesättigten geradkettigen Dioarbonsäure mit 6-12 Kohlenstoffatomen je Molekül nach Anspruch 1-3.

5« Verwendung eines Dialkylestergemisches der Sebacinsäure nach Anspruoh 1-4.

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Neue Unterlagen (Art 7 § I Abs. 2 Nr. I Sate 3 des Xnderungagto V, 4. S. 1967)