DE1520891B2

DE1520891B2 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE1520891B2
Application number: DE19641520891
Authority: DE
Inventors: Aart Amsterdam ClOm 7 48 Strang
Original assignee: Shell Internationale Research Maat schappij N V , Den Haag (Niederlande)
Priority date: 1963-10-29
Filing date: 1964-10-27
Publication date: 1973-05-17
Also published as: DE1520891C3; DE1520891A1; NL146530B; GB1027410A; NL299870A

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel, welches einen speziellen aschefreien Schmierölzusatzstoff enthält.

Es ist an sich bekannt, daß die Schmierung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Schmiermittel, welches einen metallhaltigen Zusatzstoff enthält, gewisse Nachteile bietet, weil beim Verbrennen des Schmiermittels Aschebestandteile zurückbleiben. Es ist daher bereits empfohlen worden, den Schmiermitteln an Stelle solcher metallhaltiger Substanzen aschefreie Zusatzstoffe einzuverleiben.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich demgemäß auf ein Schmiermittel, bestehend aus

1) Mineralschmierölen, synthetischen Schmierölen, fetten Ölen oder Schmierfetten,

2) einem aschefreien Schmierölzusatzstoff, welcher eine oleophile Kohlenwasserstoffgruppe und außerdem eine polare Gruppe enthält und aus gegebenenfalls

3) üblichen Zusatzstoffen, "' "'
welches, dadurch gekennzeichnet ist, daß als Komponente 2) in dem Schmiermittel ein Umsetzungsprodukt einer aliphatischen Monocarbonsäure mit 40 bis 700 Kohlenstoffatomen im Molekül oder eines Derivates einer solchen Säure mit einem Amin, welches wenigstens 2 Hydroxylgruppen im Molekül aufweist, enthalten ist..

Als Ausgangsmaterial für die Komponente 2) der erfindungsgemäßen Schmiermittel kann die Carbonsäure selbst oder das entsprechende Säurechlorid oder Säureanhydrid verwendet werden.

Die als Ausgangsmaterial für die Komponente 2), eingesetzte aliphatische Monocarbonsäure kann erhalten werden, indem man ein α- oder /J-Olefm mit CO und H₂ in Anwesenheit von Kobaltcarbonyl (Oxo-Reaktion) umsetzt und anschließend das Aldehyde und Alkohole enthaltende Reaktionsgemisch oxydiert. Eine andere Herstellungsweise besteht in der Oxydation eines Olefins mit einem Oxydationsmittel, wie Salpetersäure oder Sauerstoff, gewünschtenfalls in Anwesenheit eines Katalysators. Als Ausgangsmaterial geeignete aliphatische Monocarbonsäuren kann man aber auch durch Anlagerung von Formaldehyd an ein Olefin (Reaktion nach Prins) und anschließende Oxydation des entstehenden Adduktes oder durch Anlagerung von Halogen an ein Olefin und anschließende hydrolysierende Oxydation der Dihalogenverbindung erhalten. -— -

Bei der Herstellung der betreffenden aliphatischen Monocarbonsäuren aus Kohlenwasserstoffen verbleiben in der als Endprodukt erhaltenen Säure oft noch Anteile des nicht umgewandelten Kohlenwasserstoffs. Diese kohlenwasserstoffhaltigen Gemische können ohne weitere Reinigung als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Schmiermittelkomponente 2) verwendet werden.

Vorzugsweise werden für diesen Zweck Monocarbonsäuren mit 50 bis 300 Kohlenstoffatomen verwendet.

Außerdem werden als Ausgangsmaterialien für die Komponente 2) aliphatische Monocarbonsäuren mit einer verzweigten Kohlenwasserstoffkette vorzugsweise verwendet.

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Ein Beispiel hierfür ist die Monocarbonsäure, wel- einverleibt wird. Dieses Öl kann auch schon vor ehe bei der direkten Oxydation eines Olefins mit Durchführung der Reaktion den Reaktionskompoeiner endständigen Doppelbindung gebildet wird, das nenten beigemischt werden.

seinerseits bei der Mischpolymerisation von Äthylen Die Komponente 2) eignet sich für erfindungsge-

und Propylen in einem molaren Verhältnis von 2:3 5 mäße Schmiermittel der verschiedensten Art. Insbeentsteht. sondere für erfindungsgemäße Schmiermittel, die

Besonders als Ausgangsmaterial für die Kompo- Mineralschmieröle als Komponente 1) enthalten. Sie nente 2) geeignet sind Monocarbonsäuren mit einer eignen sich aber auch für erfindungsgemäße Schmier-Polyisobutenylgruppe im Molekül, beispielsweise die mittel, die synthetische Schmieröle sowie auch noch Carbonsäure, welche bei der direkten Oxydation, vor- io fette Öle enthaltende Schmieröle als Komponente 1) zugsweise mittels Salpetersäure, eines Polyisobutylene enthalten. Weiterhin eignet sich Komponente 2) für mit Doppelbindungen in a- und /3-Stellung erhalten erfindungsgemäße Schmiermittel, die Schmierfette als wird. Komponente a) enthalten.

Als Reaktionskomponenten geeignete Amine sind Die Komponente 2) kann den erfindungsgemäßen

geradkettige primäre Amine und ihre höheren Homo- 15 Schmiermitteln in den verschiedensten Mengenverlogen, wie l-Amino-2,3-dihydroxypropan und hältnissen einverleibt werden. Im allgemeinen wird l-Amino-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexan, sowie ver- die gewünschte Verbesserung des erfindungsgemäßen zweigtkettige primäre Amine, beispielsweise Bis- Schmierrnittels bereits erzielt, wenn die Kompo-(hydroxymethyl)aminomethan und Tris-(hydroxyme- nente 2) im fertigen Schmiermittel in einer Konzenthyl)aminomethan. Auch sekundäre Amine können 20 tration von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent und insbesonals Reaktionspartner eingesetzt werden, z. B. Diätha- dere von 1 bis 3 Gewichtsprozent vorliegt. In besonnolamin, Diisopropanolamin und deren Homologe deren Fällen kann sie aber auch in höheren Konzensowie Alkyl(polyhydroxyalkyl)amine. Beispiele für trationen angewendet werden, beispielsweise von geeignete tertiäre Amine sind Bis(2-hydroxyäthyl)- 10 Gewichtsprozent oder selbst 20 Gewichtsprozent, äthylamin, Triäthanolamin und deren Homologe. 25 beispielsweise bei Dieselmotoren, die zu einer starken Im allgemeinen kann bei der Reaktion mit dem Verschmutzung neigen.

Amin ein Teil der Monocarbonsäure öder des Säure- Die Komponenter2) kann im erfindungsgemäßen

derivates unter Bildung eines Amids mit der Amino- Schmiermittel auch in Kombination miteinander bzw. gruppe und ein anderer Teil unter Bildung eines in Kombination mit weiteren Zusatzstoffen zur An-' Esters mit der Hydroxylgruppe reagieren. Es können 30 wendung kommen, wie Antioxydationsmittel, Reinibei der Umsetzung aber auch gemischte Amidester gungsmittel, Mittel zur Verbesserung des Viskositätsgebildet werden. Falls tertiäre Amine angewendet index, Antikorrosionsmittel, Antischaummittel, Mittel werden, ist jedoch eine Amidbildung nicht möglich. zur Herabsetzung des Fließpunktes, Mittel zur Ver-

Vorzugsweise werden Amine und insbesondere besserung der Schmierwirkung sowie ganz allgemein primäre Amine mit mindestens 3 Hydroxylgruppen 35 Substanzen, welche üblicherweise Schmiermitteln zuim Molekül angewendet, beispielsweise Tris(hydroxy- gesetzt werden.
methyl)aminomethan, Glycamin und Triäthanolamin. . ; Ausführungsbeispiel ■

Die Reaktionspartner können in den verschiedensten Mengenverhältnissen eingesetzt werden. Bei- Herstellung der Komponente 2) aus Polyisobutespielsweise kann ein Mol der Monocarbonsäure oder 40 nylcarbonsäure und Tris(hydroxymethyl)aminomeeine äquivalente.Menge eines Säurederivates mit 0,5 than. . ' :

bis 8 Mol des Amins zur Umsetzung gebracht wer- . Die als Reaktionskomponente eingesetzte Polyisoden. Überschüssiges Amin kann nach Beendigung der butenylcarbonsäure wurde wie folgt erhalten: /'

Reaktion entfernt werden. Zu 100 Gewichtsteilen Polyisobutylen mit einem

Bei Anwendung eines primären Amins wird vor- 45 Molekulargewicht von 1150 wurden 72 Gewichtsteile zugsweise eine Komponente 2) hergestellt, welche einer 65 °/oigen Salpetersäure und 30 Gewichtsteile zur Hauptsache aus dem entsprechenden Amin und Wasser zugesetzt. Diese Mischung wurde 4 Stunden dem Ester besteht. Die Komponente 2) kann bei- lang am Rückfluß erhitzt, wobei die Rückflußtempespielsweise bei einer Reaktionstemperatur zwischen ratur 111° C betrug.

180 und 250° C, vorzugsweise ohne Anwesenheit 50 Das Reaktionsprodukt wurde dann mit 300 Geeines Lösungsmittels, erhalten werden, wobei das wichtsteilen Pentan verdünnt und anschließend mit während der Reaktion gebildete Wasser entfernt einer Mischung aus Isopropylalkohol und Wasser wird. Für eine solche Reaktion wird ein Überschuß (Volumenverhältnis 3:1) gewaschen, bis die Waschdes primären Amins verwendet, der nach Beendigung flüssigkeit säurefrei war. Lösungsmittel und Wasser der Reaktion wieder entfernt wird, beispielsweise 55 wurden dann bei einem Druck von 4 cm Hg abdestildurch eine Extraktionsbehandlung. liert, bis eine Bodentemperatur von 84° C erreicht

Die Komponente 2) des erfindungsgemäßen war. Die Ausbeute an dem Oxydationsprodukt beSchmiermittels ist in der Schmieröl(fett)kompo- trug 95 Gewichtsteile. Es hatte einen Säurewert von nente 1) vollständig löslich. Gewünschtenfalls kann 0,44 Milliäquivalent/g.

sie in einem niedrigsiedenden Lösungsmittel, wie 60 2000 Gewichtsteile dieses Oxydationsproduktes Hexan, aufgenommen werden, worauf man die Lö- wurden mit 800 Gewichtsteilen Tris(hydroxymethyl)-sung zwecks Entfernung unlöslicher Verunreinigun- aminomethan vermischt, und die Mischung wurde gen filtriert und anschließend das Lösungsmittel ab- unter Rühren 17 Stunden lang auf eine Temperatur streift, wobei gewünschtenfalls Dampf verwendet wer- von 190⁰C erhitzt. Das gebildete Reaktionswasser den kann. 65 wurde entfernt. Das Reaktionsprodukt wurde dann

Man kann zur Komponente 2) auch eine kleine mit 200 Gewichtsteilen Pentan verdünnt und an-Menge öl zugeben, so daß ein Konzentrat entsteht, schließend mit einem Gemisch aus Isopropanol und welches dann den erfindungsgemäßen Schmiermitteln Wasser (Volumen-Verhältnis 1:1) gewaschen, bis die

Waschflüssigkeit eine neutrale Reaktion zeigte. Die Lösungsmittel wurden in einem Filmverdampfer bei einem Druck von 15 mm Hg und einer von 80 auf 100° C ansteigenden Temperatur entfernt. Man erhielt so 1860 Gewichtsteile Reaktionsprodukt mit einem Stickstoffgehalt von 0,74 Gewichtsprozent.

Motorenprüfungen

Die gemäß Ausführungsbeispiel erhaltene Komponente 2) wurde in einem Gardner-Diesel-Motor, einem Petter-Benzin-Motor und einem Peugeot-Benzin-Motor geprüft. Die Konzentration der Komponente 2) im fertigen erfindungsgemäßen Schmiermittel betrug 1,5 bzw. 3,0 Gewichtsprozent. Als Komponente 1) wurde ein lösungsmittelraffiniertes paraffinisches Schmieröldestillat verwendet.

Die Viskosität der Komponente 1) betrug 7,2 cS bei 98,9° C, ausgenommen bei der Prüfung in dem Dieselmotor, wo ein öl mit einer Viskosität von ll,5cS bei einer Temperatur von 98,9° C verwendet wurde.

Gardner-Diesel-Motor

Wassergekühlter, Einzylinder-Viertakt-Motor: Zylinderbohrung 108 mm, Hubhöhe 152,4 mm, Hubvolumen 1,41, Leistung 11 PS bei 1200 Upm (60 mg Treibstoff je Leistungshub). Die Testdauer betrug 17 Stunden.

Als Treibstoff wurde ein Dieselöl mit einem Schwefelgehalt von . 0,9 Gewichtsprozent verwendet. Die Temperatur des Kühlwassers betrug 80° C. Bei dieser Motorprüfung wurde die Kolbenverschmutzung bewertet.

Petter-Benzin-Motor

Wassergekühlter Einzylinder-Viertakt-Motor: Zylinderbohrung 85 mm, Hubhöhe 82,5 mm, Hubvolumen 468 ml, Kompressionsverhältnis 10,0 :1. Die Prüfung wurde unter variierenden Bedingungen durchgeführt, nämlich wechselweise 55 Minuten lang bei 1500 Upm (einer Belastung von 3,5 PS und bei einem Mischungsverhältnis von 1,0 und dann 5 Minuten lang bei 1200 Upm, einer Belastung von 2PS und einem Mischungsverhältnis von 1,9. Insgesamt betrug die Testdauer 48 Stunden. Als Treibstoff wurde ein Premiumbenzin mit einem Schwefelgehalt von 0,10 Gewichtsprozent verwendet, welches je Liter einen Zusatz von 0,4 ml TEL enthielt (unter TEL wird die handelsübliche Äthylflüssigkeit verstanden, welche 61,48 Gewichtsprozent Tetraäthylblei, 18,81 Gewichtsprozent Dichloräthan, 17,8 Gewichtsprozent Dibromäthan, Rest: Farbstoff und Kerosin enthält), ίο Der Treibstoff hatte eine F-I-Oktanzahl von etwa 100. Die Temperatur des Zylinderkühlwassers betrug 80° C, diejenige des Kühlwassers für die Abdekkung der Steuerung 25° C. Bei dieser Motorprüfung wurde die Schlammbildung bewertet.

Peugeot-Benzin-Motor

Wassergekühlter Vierzylinder-Viertakt-Motor: Zylinderbohrung 75,0 mm, Hubhöhe 73,0 mm, Hubvolumen insgesamt 1,29 1. Die Motorprüfung wurde unter variierenden Bedingungen durchgeführt, entsprechend der wechselnden Belastung im Stadt- und Überlandverkehr. Die Testdauer betrug 150 Stunden. Als Treibstoff wurde ein Premiumbenzin mit· einem Schwefelgehalt von 0,10 Gewichtsprozent-verwendet, dem je Liter 0,4 ml TEL zugesetzt worden waren. "Die F-1-Octanzahl des Treibstoffes betrug etwa 100. Die Temperatur des Zylinderkühlwassers betrug wechselweise 40 und 80° C.

Bei dieser Prüfung wurde die Schlammbildung bewertet.

Die bei den Motorenprüfungen erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt. ^!

Konzentration der Komponente 2)	Kolben- Reinheit (10 = rein)	Schlammbildung (10 = rein) Petter \| Peugeot	7,5 8,3
40 0 1,5 3,0	5,0 8,2 8,4	5,6 6,9 8,3

Claims

Patentansprüche:

1. Schmiermittel, bestehend aus

3) üblichen Zusatzstoffen,

dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente 2) in dem Schmiermittel ein Umsetzungsprodukt einer aliphatischen Monocarbonsäure mit 40 bis 700 Kohlenstoffatomen im Molekül oder eines Derivates einer solchen Säure mit einem Amin, welches wenigstens 2 Hydroxylgruppen im Molekül aufweist, enthalten ist.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 2) ein Um-Setzungsprodukt einer aliphatischen Monocarbonsäure mit 50 bis 300 Kohlenstoffatomen im Molekül oder eines Derivates einer solchen Säure mit einem Amin, welches wenigstens 2 Hydroxylgruppen im Molekül aufweist, enthält.

3. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 2) ein Umsetzungsprodukt einer aliphatischen Monocarbonsäure mit einer verzweigten Kohlenstoffkette im Molekül oder eines Derivates einer solchen Säure mit einem Amin, welches wenigstens 2 Hydroxylgruppen im Molekül aufweist, enthält.

4. Schmiermittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 2) ein Um-Setzungsprodukt einer aliphatischen Monocarbonsäure mit einer Polyisobutenylgruppe im Molekül oder eines Derivates einer solchen Säure mit einem Amin, welches wenigstens 2 Hydroxylgruppen im Molekül aufweist, enthält.

5. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 2) ein Umsetzungsprodukt einer aliphatischen Monocarbonsäure, die durch direkte Oxydation eines Polyisobutylene mit Salpetersäure erhalten worden ist, mit einem Amin, welches wenigstens 2 Hydroxylgruppen im Molekül aufweist, enthält.

6. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 2) ein Umsetzungsprodukt enthält, dessen Aminkomponente 3 oder mehr Hydroxylgruppen aufweist.

7. Schmiermittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 2) ein Umsetzungsprodukt eines primären Amins enthält.

8. Schmiermittel nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 2) ein Umsetzungsprodukt von Tris(hydroxymethyl)aminomethan enthält.

9. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 2) ein hauptsächlich aus Amiden und Estern bestehendes Reaktionsprodukt enthält.

10. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komponente 2) ein Umsetzungsprodukt aus einem Mol der aliphatischen Monocarbonsäure und 0,5 bis 8 Mole des Amins enthält.