DE1594515C3 - Verwendung von Phosphorsäureamiden als funktioneile Flüssigkeiten - Google Patents
Verwendung von Phosphorsäureamiden als funktioneile FlüssigkeitenInfo
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Description
oder
(b) einem Diamid einer Phosphorsäure der allgemeinen Formel
10
20
X R4
Il I
R—O—P—N—R5
R2—N—R3
oder
(c) Gemischen aus Monoamiden und Diamiden einer Phosphorsäure (a) und (b), wobei in den
allgemeinen Formeln R und R1 Alkylreste mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, Arylreste und
substituierte Arylreste mit 1 bis 4 Substituenten bedeuten, von denen jeder Halogen, Alkyl,
Halogenalkyl, Phenoxy, Thiophenoxy, Phenyl oder Ν,Ν'-Dialkylamino sein kann, R2 und R4
jeweils geradkettige Alkylreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen sind, R3 und R5 ein von R2
und R4 verschiedener Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist und X Schwefel oder
Sauerstoff bedeutet, als funktionelle Flüssigkeiten, insbesondere als Wärme-, Kraftübertragungs-
und Schmiermittel.
Diese Erfindung betrifft die Verwendung gewisser Phosphorsäuremonoamide und/oder Phosphorsäurediamide
als funktionelle Flüssigkeiten, insbesondere als Wärme-, Kraftübertragungs- und Schmiermittel.
Es werden bereits viele unterschiedliche Stoffe und Materialien als funktionelle Flüssigkeiten auf den
unterschiedlichsten Anwendungsgebieten eingesetzt, beispielsweise als elektronische Kühlmittel, Atomreaktorkühlmittel,
Diffusionspumpenflüssigkeiten, synthetische Schmiermittel, Dämpfungsflüssigkeiten, Fettgrundlagen,
Kraftübertragungsflüssigkeiten (hydraulische Flüssigkeiten), Wärmeübertragungsflüssigkeiten, Formentrennmittel
bei Metallstrangpreßverfahren und Filtermedien für Klimaanlagen. Wegen des weiten
Anwendungsbereiches und der Vielzahl der Bedingungen, bei welchen funktionelle Flüssigkeiten verwendet
werden, sind die gewünschten Eigenschaften je nach der besonderen Anwendung, für die sie vorgesehen sind,
verschieden. Es sind daher funktionelle Flüssigkeiten mit spezifischen Eigenschaften je nach dem Verwendungsgebiet
und -zweck erforderlich.
Aus dem vorstehend Gesagten ergibt sich, daß die Verwendung von funktionellen Flüssigkeiten als Warmeübertragungsmittel
und hydraulische Flüssigkeit, insbesondere als hydraulische Flüssigkeit für Flugzeuge,
einen besonders schwierigen Anwendungsbereich darstellt. So werden an ein Wärmeübertragungsmittel
folgende Anforderungen gestellt: Die Flüssigkeit soll über einen weiten Temperaturbereich hinweg flüssig
sein und im allgemeinen einen niedrigen Dampfdruck haben, so daß sie bei atmosphärischem Druck
verwendet werden kann.
Eine solche Flüssigkeit soll als Wärmeübertragungsmittel bei gegebenen Temperaturen lange Zeit betriebsfähig
bleiben und außerdem nichtentflammbar und ungiftig sein sowie einen hohen Grad an thermischer
und hydrolytischer Stabilität aufweisen.
Die Erfordernisse für eine, als hydraulische Flüssigkeit für Flugzeuge verwendbare funktionelle Flüssigkeit
sind folgende: Die hydraulischen Kraftsysteme eines Flugzeugs zum Bedienen der verschiedenen Mechanismen
desselben stellen harte Anforderungen an eine hydraulische Flüssigkeit. Das als hydraulische Flüssigkeit in Flugzeugen eingesetzte Material muß nicht nur
unter erschwerenden Bedingungen arbeiten, sondern soll außerdem möglichst nichtentflammbar sein. Das
Ausmaß ihrer Nichtentflammbarkeit muß derart sein, daß es den Erfordernissen der Feuerbeständigkeit bei
Flugzeugen genügt. Auch die Viskositätseigenschaften der Flüssigkeit müssen derart sein, daß sie über einen (
weiten Temperaturbereich verwendet werden kann, d. h. sie soll eine adäquat hohe Viskosität bei hohen
Temperaturen, eine niedrige Viskosität bei tiefen Temperaturen und niedrige Änderungsgeschwindigkeiten
der Viskosität mit der Temperatur aufweisen. Ein derartiger Temperaturbereich liegt im allgemeinen
zwischen -400C und 177°C. Ihr Fließpunkt soll niedrig
sein. Ihre Flüchtigkeit soll bei erhöhten Verwendungstemperaturen niedrig und ausgeglichen sein, d. h., es soll
keine selektive Verdampfung oder Verflüchtigung einer wichtigen Komponente bei höheren Verwendungstemperaturen
stattfinden. Die Flüssigkeit muß ferner eine ausreichende Schmierfähigkeit und mechanische Stabilität
aufweisen, um ihre Verwendung in den selbstschmierenden Pumpen, Ventilen, usw. der hydraulischen
Systeme von Flugzeugen unter den harten Bedingungen, denen die verwendeten Flüssigkeiten dort ausgesetzt
sind, zu ermöglichen. Sie soll außerdem thermisch und chemisch stabil sein, um der Oxidation und der
Zersetzung zu widerstehen, so daß sie unter den Betriebsbedingungen unverändert bleibt. Sie soll ferner
imstande sein, die gewünschten Eigenschaften auch bei hohen und plötzlichen Änderungen von Druck und
Temperatur, bei hohen Scherbeanspruchungen und im Kontakt mit verschiedenen Metallen, wie beispielsweise
Aluminium, Bronze, Kupfer und Stahl, beizubehalten. Sie darf auch die Dichtungen oder Packungen des
hydraulischen Systems nicht angreifen und nicht nachteilig auf die Materialien einwirken, aus welchen
das System besteht. Im Falle des unerwünschten Austritts der Flüssigkeit, z. B. infolge eines Lecks, soll
diese auf die verschiedenen Teile des Flugzeugs, mit denen sie zufällig in Berührung gelangt, wie z. B.
elektrische Leitungsisolationen und Anstriche, nicht nachteilig einwirken. Außerdem darf sie für das
Bedienungspersonal weder toxisch noch gefährlich sein.
Aus der DT-AS 10 21 526 sind Schmiermittelzusätze bekannt, die sich von N-mono- oder N-disubstituierten
Triamidophosphorsäureverbindungen ableiten. Ferner wurden in der DT-AS i 1 26 056 Schmiermittel auf Basis
flüssiger Diester beschrieben. Diese Schmiermittel enthalten geringe Mengen von z. B. 0,1 bis 5 Gew.-%
der Gesamtmischung eines Aminophosphonates, das unter anderem am Stickstoffatom auch zwei Alkylreste
enthalten kann. Aus der US-PS 27 65 276 ist ein
Schmieröl bekannt, das als Hochdruckzusatz eine Verbindung enthält, in der das Phosphoratom direkt mit
einem Kohlenstoffatom eines chlorierten Alkylrestes verbunden ist und die keine Alkoxygruppen aufweist.
Alle diese Verbindungen werden nur als Additive und in geringen Mengen eingesetzt.
Hs war nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verwendung von bestimmten Verbindungen, die
feuerresistente Eigenschaften und einen weiten Flüssigkeitsbereich haben, als funklionelle Flüssigkeiten,
insbesondere als hydraulische Flüssigkeiten für Flugzeuge und als Wärme-, Kraftübertragungs- und Schmiermittel
vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch Verwendung von
(a) einem oder mehreren Monoamiden einer Phosphorsäure
der allgemeinen Formel
X
R—O—P —() —R1
R—O—P —() —R1
R2—N—R1
oder
(b) einem Diamid einer Phosphorsäure der allgemeinen
Formel
X R4
R—O— P — N—R5
R—O— P — N—R5
R2—N—R3
oder
(c) Gemischen aus Monoamiden und Diamiden einer Phosphorsäure (a) und (b), wobei in den allgemeinen
Formeln R und R1 Alkylreste mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, Arylreste und substituierte
Arylreste mit 1 bis 4 Substituenten bedeuten, von denen jeder Halogen, Alkyl, Halogenalkyl, Phenoxy,
Thiophenoxy, Phenyl oder N,N-Dialkylamino sein kann, R2 und R4 jeweils geradkettige Alkylreste
mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen sind, R1 und R'' ein von R2 und R4 verschiedener Alkylrest mit 1 bis 12
Kohlenstoffatomen ist und X Schwefel oder Sauerstoff bedeutet, als funktioneile Flüssigkeiten,
insbesondere als Wärme-, Kraftübertragungs- und Schmiermittel,
gelöst.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Monoamide einer Phosphorsäure können durch Umsetzen von
(a) einer Hydroxyverbindung der allgemeinen Formel
R'-OH
mit
(b) Phosphoroxychlorid (POCIj) oder
(c) Thiophosphorylchlorid (PSCh) zu einer Dichlorzwischenverbindung
der allgemeinen Formel
p _nl
i tv
Cl
weiteres Umsetzen der so erhaltenen Dichlorzwischenverbindung mit
(d) einer \ lydroxyverbindung der allgemeinen Formel
ROH
zu einer Monochlorzwischenverbindung der allgemeinen
Formel
X
R—O—P—O—R1
R—O—P—O—R1
Cl
die ihrerseits mit
(e) einem Aminder aligemeinen Formel
R2—N—R3
zum Endprodukt umgesetzt wird,
zum Endprodukt umgesetzt wird,
hergestellt werden, wobei die Reste R, R1, R2 und Rj die
oben angegebene Bedeutung besitzen.
Bei der Herstellung der Monochlorzwischenverbindung ist das Molverhältnis von (a):(b):(d) bzw. von
(a) :(c) :(d) im allgemeinen 1:1:1:1. Man geht so vor, daß man die Verbindungen (a), (b) und (d) oder (a), (c)
und (d) ungefähr 1 Stunde bis ungefähr 8 Stunden, vorzugsweise ungefähr 2 bis ungefähr 4 Stunden, auf
eine Temperatur von ungefähr 0 bis ungefähr 150°C, vorzugsweise von ungefähr 40 bis ungefähr 80°C,
erhitzt. Die Reaktion kann durch gleichzeitiges Mischen der Reaktionspartner (a) und (b) bzw. (a) und (c) mit (d)
oder durch Zugeben eines der Reaktionspartner zu einem Gemisch der verbleibenden Reaktionspartner
durchgeführt werden, wobei die Reihenfolge der Zugabe der Reaktionspartner nicht entscheidend ist.
Bevorzugterweise gibt man ein Gemisch von (a) und (d) zu (b) bzw. (c) hinzu, wobei während der Zugabe auf
einer konstanten Temperatur gehalten wird. Wenn (a) und (d) bei der Umsetzung von (a) mit (b) bzw. (c) mit (d)
verschieden sind, kann eine zweistufige Reihenfolge der Zugabe erfolgen. So kann man (a) zu (b) oder zu (c)
zugeben, gefolgt von einer weiteren Zugabe von (d) zu (a) und (b) bzw. (c). Das letztere Zugabeverfahren macht
die fraktionierte Destillation des Reaktionsgemisches zur Gewinnung der erfindungsgemäß zu verwendenden
Verbindungen, wojin R und R1 verschieden sind,
überflüssig. Bei der Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen können auch statistische
Gemische hergestellt werden, wenn (a) und (d) verschieden sind. So können, wenn (a), (b) bzw. (c) und
(d) gleichzeitig gemischt werden oder ein Gemisch von (a) und (d) zu (b) bzw. (c) oder (b) bzw. (c) zu einer
Mischung von (a) und (d) zugegeben wird, statistische Gemische der Monocnlorzwischenverbindungen der
allgemeinen Formeln
X
R—O—P—O—R
R—O—P—O—R
Cl
R1—O—P—O—R1
Cl
Il
R—Ο—Ρ—Ο—R1
Cl
erhalten werden, worin die Reste R, R1 und X die oben
angegebene Bedeutung haben. Diese Verbindungen können zur Herstellung der reinen, erfindungsgemäß zu
verwendenden Verbindungen selektiv destilliert wer- κι den. Jedoch können die Gemische selbst zur Herstellung
von Verbindungsgemischen verwendet werden, die für die hier offenbarten Zwecke ebenso brauchbar sind.
Zur Erleichterung der Reaktion kann ein Katalysator verwendet werden, jedoch kann die Reaktion auch in r>
situ ohne einen Katalysator durchgeführt werden. Typische einsetzbare Katalysatoren sind wasserfreies
Aluminiumchlorid, Aluminiumbromid, Bortrifluorid und Zinkchlorid. Falls man einen Katalysator verwendet, ist
er gewöhnlich in einer Menge von 0,50% bis 5% pro Mol der Summe des Reaktionspartners (a) oder der
Reaktionspartner (a) und (d), die zur Herstellung der Monochlorzwischenverbindung verwendet werden,
vorhanden. Die Reaktion kann ohne Lösungsmittel oder in einem chlorierten oder inerten, aliphatischen
Lösungsmittel als Reaktionsmedium durchgeführt werden.
Die Monochlorzwischenverbindung wird im allgemeinen vor der Reaktion mit dem Amin destilliert, um
reine, erfindungsgemäß zu verwendende Verbindungen w herzustellen. Das Molverhältnis der Monochlorzwischenverbindung
zu dem Reaktionspartner (e) beträgt im allgemeinen ungefähr 1:1 bis ungefähr 1 :2 bzw.
vorzugsweise 1 :1 bis 1 : 1,5. Die Reaktion wird durch Zugeben der Monochlorzwischenverbindung zu dem
Reaktionspartner (e) durchgeführt, jedoch kann die Reihenfolge der Zugabe auch umgekehrt sein. Wegen
der exothermen Natur der Reaktion wird es vorgezogen, die Monochlorzwischenverbindung allmählich zu
dem Reaktionspartner (e) zuzugeben, um eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten. Zur Erleichterung des
Reaktionsablaufs kann ein Säureakzeptor, wieTriäthylamin
und Pyridin, oder ein basisches Medium zur Neutralisation des als Nebenprodukt anfallenden
Chlorwasserstoffs verwendet werden. Geeignete basisehe Medien sind wässeriges Natriumhydroxid oder
wässeriges Kaliumhydroxid. Es wird im allgemeinen zur Neutralisation des gebildeten Chlorwasserstoffs eine
wässerige Lösung, die ungefähr 10 bis 40 Gew.-% Base enthält, verwendet. Üblicherweise sollte wenigstens 1
Mol Base pro Mol an während der Reaktion frei werdendem Chlorwasserstoff zur Sicherstellung der
vollständigen Neutralisation vorhanden sein. Man kann jedoch auch ohne Säureakzeptor arbeiten und den
flüchtigen Chlorwasserstoff unmittelbar aus dem Reaktionssystem entfernen, beispielsweise durch Arbeiten
bei einem geeigneten Unterdruck.
Bevorzugterweise arbeitet man bei der Umsetzung der Monochlorzwischenverbindung mit dem Reaktionspartner (e) in Gegenwart von wässerigem Natriumhy- eo
droxid als basischem Medium, wobei dieses unmittelbar zu dem sekundären Amin (e) zugegeben wird. Bei
Verwendung der vorstehend beschriebenen, bevorzugten Reihenfolge der Zugabe der Reaktionspartner wird
eine einheitliche Reaktionstemperatur in dem basischen Medium erzielt.
Die Temperatur der Reaktion wird im allgemeinen innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0 bis ungefähr
80"C, vorzugsweise von ungefähr 20 bis 40"C gehallen.
Die Reaktionszeit beträgt im allgemeinen ungefähr I Stunde bis zu 8 Stunden, vorzugsweise ungefähr 2 bis 4
Stunden.
Die bevorzuglerwcise erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen sind solche, in denen der liest X
Sauerstoff und wenigstens einer der Substituenlcn R und R' Aryl oder substituiertes Aryl ist. Diese
Verbindungen und Verbindungsgemische werden hier als Phosphoramidate bezeichnet. Die unüblichen und
völlig unerwarteten Eigenschaften der Phosphoramidate
bestehen in ihrem weilen Flüssigkeitsbereich, den Viskositätseigenschaften bei den gegebenen Temperaturen
und ihrer hydrolytischen und thermischen Stabilität.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Diamidc einer Phosphorsäure können durch Umsetzen von
(a) einer Verbindung der allgemeinen Formel
R—O—P—Cl
Cl
Cl
nachfolgend als Dichlorzwischcnverbindung bezeichnet,
mit
(b) einem Amin der allgemeinen Formel
H
R2—N-R3
R2—N-R3
und
(c) einem Amin der allgemeinen Formel
(c) einem Amin der allgemeinen Formel
H
R4—N—R5
R4—N—R5
worin die Reste R, R2. R1, R4, R5 und X die oben
angegebene Bedeutung haben,
hergestellt werden.
hergestellt werden.
Die Dichlorzwischenverbindung kann durch Erhitzen von Phosphoroxychlorid oder Thiophosphorylchlorid
mit einer Verbindung der allgemeinen Formel ROH, worin R die oljen angegebene Bedeutung hat, bei einer
Temperatur von ungefähr 30 bis ungefähr 1500C, vorzugsweise von ungefähr 80 bis 115°C, und einer
Reaktionszeit von ungefähr 1 Stunde bis ungefähr 7 Stunden, vorzugsweise von ungefähr 2 bis 4 Stunden,
hergestellt werden. Die Reaktion kann durch gleichzeitiges Mischen der oben angegebenen Reaktionspartner
oder durch Zugabe eines Reaktionspartners zu dem verbleibenden Reaktionspartner durchgeführt werden,
wobei die Reihenfolge der Zugabe der Reaktionspartner nicht entscheidend ist. Ein Katalysator kann zur
Erleichterung des Reaktionsablaufs verwendet werden, jedoch kann die Reaktion ebenso auch ohne Katalysator
durchgeführt werden. Typische brauchbare Katalysatoren sind wasserfreies Aluminiumchlorid, wasserfreies
Aluminiumbromid, Bortrifluorid und Zinkchlorid.
Falls man einen Katalysator verwendet, beträgt dessen Menge von 0,50 bis 5% pro Mol der in der obigen
Reaktion eingesetzten Menge an der Verbindung der allgemeinen Formel ROH. Die Reaktion kann ohne
Lösungsmittel oder in einem chlorierten oder inerten.
aliphatischen Lösungsmittel als Reaktionsmedium
durchgeführt werden.
Die Dichlorzwischenvcrbindung wird im allgemeinen
vor der Reaktion mit den Reaktionspartnern (b) und (c) destilliert, um reine, erfindungsgemäß zu verwendende
Verbindungen herzuzustellen. Das Molverhältnis der Dichlorzwischenverbindung zu den Reaktionspartnern
(b) und (c) beträgt im allgemeinen von ungefähr 1:1:1
bis ungefähr 1 : 1,25 : 1,25 bzw. vorzugsweise von 1:1:1 bis 1:1,15:1,15. Die Reaktion wird durch
Zugabe der Dichlorzwischenverbindung zu einem Gemisch der Reaktionsteilnchmer (b) und (c) durchgeführt,
jedoch kann die Reihenfolge der Zugabe auch umgekehrt sein. Wegen der exothermen Natur der
Reaktion wird es zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur vorgezogen, die Dichlorzwischenverbindung
dem Gemisch der Reaktionspartner (b) und (c) allmählich zuzugeben.
Wenn (b) und (c) unterschiedlich sind, kann die Zugabe zweistufig erfolgen. So kann die Dichlorzwischenverbindung
zu (b) oder (c) zugegeben werden, wonach die weitere Zugabe des verbleibenden Reaktionspartners
(b) oder (c) zu dem Reaktionssystem erfolgt. Das letztere Verfahren schafft selektiv reine,
erfindungsgemäß zu verwendende Verbindungen. Wird die Dichlorzwischenverbindung unmittelbar zu (b) und
(c) zugegeben, werden, sofern (b) und (c) unterschiedlich sind, die reinen, erfindungsgemäß zu verwendenden
Verbindungen durch selektive Destillation der Verbindungen isoliert. Durch unmittelbare Zugabe der
Dichlorzwischenverbindung zu einem Gemisch von (b) und (c), in dem (b) und (c) unterschiedlich sind, können
statische Gemische erhalten werden, wobei die einzelnen Komponenten die nachfolgenden allgemeinen
Formeln besitzen:
35
40
45
50
X R2
R—O—P—N—R3
R2—N—R3
XR4
R2—N—R3
XR4
R—O—P—N—R5
R4—N—R5
X R4
R4—N—R5
X R4
R—O—P—N—R5
R2—N—R3
R2—N—R3
Diese Gemische von Verbindungen können zur Herstellung reiner, erfindungsgemäß zu verwendender
Verbindungen selektiv destilliert werden. Jedoch können auch ebenso Gemische derselben erfindungsgemäß
verwendet werden.
Zur Erleichterung des Reaktionsablaufs kann ein Säureakzeptor, wie Triäthylamin und Pyridin, oder ein
basisches Medium zur Neutralisation des als Nebenprodukt gebildeten Chlorwasserstoffs eingesetzt werden.
Ein geeignetes basisches Medium ist wässeriges Natriumhydroxid, wobei im allgemeinen eine wässerige
Lösung mit ungefähr 10 bis 40 Gew.-% Base zur Neutralisation des gebildeten Chlorwasserstoffs verwendet
wird. Es sollte zur Sicherstellung der vollständigen Neutralisation wenigstens 1 Mol Base pro Mol
während der Reaktion frei werdendem Chlorwasserstoff vorhanden sein. Man kann jedoch auch ohne
Säureakzeptor arbeiten und den flüchtigen Chlorwasserstoff aus dem Reaktionsmedium, beispielsweise
durch Anlegen eines geeigneten Vakuums, abziehen.
Bevorzugterweise verwendet man bei der Umsetzung der Dichlorzwischenverbindung mit dem Gemisch der
Reaktionspartner (b) und (c) ein basisches Medium, bevorzugt wässeriges Natriumhydroxid. Das letztere
wird zu dem Gemisch der Reaktionspartner (b) und (c) unmittelbar zugegeben, wodurch man eine einheitliche
Reaktionstemperatur erzielt.
Die Reaktionstemperatur wird im allgemeinen in einem Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 8O0C,
vorzugsweise von ungefähr 20 bis 40°C gehalten. Die Reaktionszeit liegt im allgemeinen im Bereich von
ungefähr 1 Stunde bis ungefähr 8 Stunden, vorzugsweise von ungefähr 2 Stunden bis ungefähr 4 Stunden.
Die bevorzugterweisc erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen sind solche, in denen der Rest X
Sauerstoff ist. Diese Verbindungen werden hier als Phosphordiamidate bezeichnet. Die unüblichen und
völlig unerwarteten Eigenschaften der Phosphordiamidate sind ihr weiter Flüssigkeitsbereich, die Viskositätseigenschaften bei den angegebenen Temperaturen und
ihre hydrolytische und thermische Stabilität.
Die aromatischen Hydroxyverbindungen, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen
geeignet sind, sind
Phenol, 0-K.resol, m-Kresol, p-KresoI und
Gemische derselben, o-Chlorphenol, m-Chlorphenol, p-Chlorphenol, o-Bromphenol,
m-Bromphenol, p-Bromphenol, 3,4-Dichlorphenol,
3,4-Dibromphenol, o-Fluorphenol, m-Fluorphenol,
p-Fluorphenol, 3,4-DifluorphenoI, oc,<x,oc -Trifluor-p-kresol.aAA-Trifluor-o-kresol,
α,Α,α-Trifluor-m-kresol,
m-N-Methyl-n-butylaminophenol, 2,4-Dimethylphenol, 3,4-Dirriethylphenol, 2,4-Dimethylphenol, 3,5-Dimethylphenol, 2,4,6-Trichlorphenol, 2,4,6-Tribromphenol, 2,4,6-Trifluorphenol, 2,4,6-Trichlor-m-kresol, 2,4,6-Tribrom-m-kresol, 2,4,6-Trifluor-m-kresol, 2-Brom-, 3-Chlor-, 4-Bromphenol, 2-Brom-, 3-Fluor-, 4-Brom-, 5-Methylphenol, 3-Chlor-, 4-Brom-o-kresol,'"2,3>4-Phenoxyphenolund 2,3,4-Thiophenoxyphenol.
m-N-Methyl-n-butylaminophenol, 2,4-Dimethylphenol, 3,4-Dirriethylphenol, 2,4-Dimethylphenol, 3,5-Dimethylphenol, 2,4,6-Trichlorphenol, 2,4,6-Tribromphenol, 2,4,6-Trifluorphenol, 2,4,6-Trichlor-m-kresol, 2,4,6-Tribrom-m-kresol, 2,4,6-Trifluor-m-kresol, 2-Brom-, 3-Chlor-, 4-Bromphenol, 2-Brom-, 3-Fluor-, 4-Brom-, 5-Methylphenol, 3-Chlor-, 4-Brom-o-kresol,'"2,3>4-Phenoxyphenolund 2,3,4-Thiophenoxyphenol.
Die aliphatischen Hydroxyverbindungen, die zur Herstellung der Verbindungen dieser Erfindung geeignet
sind, sind
Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, η-Amylalkohol, n-Hexylalkohol,
n-Heptylalkohol.n-Octylalkohol, Isobutanol,
Isoamylalkohol, sek.-Butylalkohol, tert-Butylalkohol, tert.-Amylalkohol,
Isooctylalkohol, Isohexylalkohol, Isoheptylalkohol, n-Decylalkohol, n-Laurylalkohol und Alkohole,
die durch Reaktion von Kohlenmonoxid und Wasserstoff mit einem Olefin hergestellt und allgemein als
Oxoalkohole bezeichnet werden.
Typische Beispiele von Aminen, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen verwendet werden
können, sind
809 507/13
ID
9
N-Methyl-n-äthylamin, N-Methyl-n-propylamin,
N-Methyl-n-butylamin, N-Methyl-n-amylamin,
N-Methyl-n-hexylamin, N-Äthyl-n-propylamin,
N-Äthyl-n-butylamin, N-Propyl-n-butylamin,
N-Butyl-n-amylamin, N-Butyl-n-hexylamin,
N-Methyl-isobutylamin, N-Methyl-isoamylamin,
N-lsopropyl-n-butylamin und ähnliche.
N-Methyl-n-butylamin, N-Methyl-n-amylamin,
N-Methyl-n-hexylamin, N-Äthyl-n-propylamin,
N-Äthyl-n-butylamin, N-Propyl-n-butylamin,
N-Butyl-n-amylamin, N-Butyl-n-hexylamin,
N-Methyl-isobutylamin, N-Methyl-isoamylamin,
N-lsopropyl-n-butylamin und ähnliche.
Wenn die oben angegebenen sekundären Amine in handelsüblichen Formen eingesetzt werden, ist die
Anwesenheit von geringen Mengen an Aminen unschädlich.
In den nachfolgenden Beispielen und Tabellen werden Herstellung und Eigenschaften der erfindungsgemäü
zu verwendenden Verbindungen erläutert. i>
In einen 4-Halskolben mit 500 ml Fassungsvermögen,
der mit Heizmantel und Rührwerk versehen war, wurden 153,35 g (1 Mol) Phosphoroxychlorid und 0,40 g >o
Aluminiumchlorid eingebracht. Das Reaktionsgemisch wurde auf 95°C erhitzt und 94 g(l Mol) flüssiges Phenol
allmählich im Verlauf von 3 Stunden zugetropft. Nach beendeter Phenolzugabe wurde die Temperatur auf
110"C erhöht und auf diesem Wert I Stunde lang 2"> gehalten. Dann wurde ein Vakuum von 12 mm Hg
angelegt und das reine Phenylphosphordichloridat bei einer Temperatur von M7"C abdestilliert. Der Brechungsindex
ri*S des reinen Phenylphosphordichloridats betrug 1,5208. jo
In einen 4-Halskolben mit einem Fassungsvermögen
von 1 Liter wurden 153,35 g (1 Mol) Phosphoroxychlorid und 0,82 g Aluminiumchlorid eingefüllt. Die Tempe-
ratur wurde auf 93"C gebracht und 188 g (2MoI)
geschmolzenes Phenol im Verlaufe von 3,5 Stunden zugegeben. Die Temperatur wurde dann im Verlaufe
von 1,5 Stunden auf 110°C erhöht. Das Diphenylphosphorchloridat
wurde aus dem Reaktionskolben bei einer Temperatur von 1 300C abdestilliert.
In einen 4-Halskolben mit einem Fassungsvermögen von 500 ml wurden 153,35 g (I Mol) Phosphoroxychlorid
und I g Aluminiumchlorid eingefüllt. Die Temperatur wurde auf 100"C gebracht und 128 g (1 Mol)
m-Chlorphenol im Verlaufe von 2 Stunden zugegeben. Die Reaktionstemperatur wurde nach der Zugabe von
m-Chlorphenol auf 110"C erhöht und noch 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten. m-Chlorphenylphosphordichloridat
wurde aus dem Kolben bei einem Vakuum von 0,8 mm Hg abdestilliert; Siedepunkt 93 bis
94UC
Zusätzliche Beispiele für die Herstellung von Phosphordichloridaten und den zu ihrer Herstellung
verwendeten Ausgangsstoffen sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben. In diesen zusätzlichen
Beispielen wurden Phosphoroxychlorid und Aluminiumchlorid-Katalysator in den Reaktionskolben eingebracht
und die Temperatur erhöht, und dann die Hydroxyverbindung zugegeben. Während der Zugabe
der Hydroxyverbindung (a) wurde eine Temperatur von ungefähr 90° bis ungefähr 100°C eingehalten, und die
Zugabezeit der Hydroxyverbindung (a) betrug ungefähr 2,5 bis ungefähr 3,5 Stunden. Nach der Zugabe der
Hydroxyverbindung (a) wurde weiter erwärmt und die Temperatur noch ungefähr 1,5 bis ungefähr 2,5 Stunden
lang bei ungefähr 1000C bis ungefähr 1100C gehalten.
Tabelle I
Phosphordichloridate
Phosphordichloridate
Hydroxyverbindung (a)
(a) Molverhältnis AICI3
Phosphoroxy-(g) chlorid/(a) (g)
Verbindung
4 5 6 |
m-Bromphenol m-Fluorphenol ur,a,a-Trifluor-m-kresol |
173 112 162 |
1 : 1 : 1 : |
1 1 1 |
1,38 0,90 1,28 |
7 8 9 |
Ν,Ν'-Dimethyl-p-amino- phenol N-Methyl-n-butyl-p-amino- phenol a^tf-Trifluor-p-kresol |
135 178 161 |
1 : 1 : 1 : |
1 1 1 |
2,40 2,90 1,26 |
10 11 12 |
p-Chlorphenol p-Bromphenol p-Fluorphenol |
128 172 113 |
1 : 1 : 1 : |
1 1 1 |
1,05 1,35 0,95 |
m-Bromphenylphosphordichloridat m-Fluorphenylphosphordichloridat
^,ff-Trifluor-m-kresyl-phosphordichloridat
Ν,Ν'-Dimethyl-p-aminophenylphosphordichloridat
N-Methyl-n-butyl-p-aminophenylphosphordichloridat
^,«,a-Trifluor-p-kresyl-phosphordichloridat
p-Chlorphenylphosphordichloridat
p-Bromphenylphosphordichloridat p-Fluorphenylphosphordichloridat
Beispiel 13
In einen Reaktionskolben mit 500 ml Inhalt, der mit einem Rührwerk, Heizmantel und Rückflußkühler
ausgestattet war, wurden 153 g (1 Mol) Phosphoroxychlorid und 3 g Zinkchlorid eingebracht. Die Temperatür
wurde auf 65° C erhöht und ein Gemisch von 94 g Phenol (1 Mol) und 32 g Methylalkohol (1 Mol) bei einer
Temperatur von 45°C allmählich im Verlaufe von 2 Stunden zugegeben. Dann wurde die Temperatur
erhöht und etwas Rückfluß beobachtet. Nach weiteren 30 Minuten wurde eine Temperatur von 98"C erreicht
und weitere 2 Stunden lang gehalten. Das Phenylmethylphosphorchloridat wurde selektiv durch Destillation
aus dem Reaktionskolben im Vakuum bei 20 mm Hg ~> unter Verwendung eines Fraktionssammler gewonnen.
Beispiel 14
In einen 4-Halskolben mit einem Fassungsvermögen
von I Liter wurden 154 g Phosphoroxychlorid (1 Mol) und 2,7 g Aluminiumchlorid eingebracht. Die Temperatur
wurde auf 97"C erhöht und ein Gemisch von 94 g Phenol (IMoI), 54 g p-Kresol (0,5 Mol) und 54 g
m-Kresol (0,5 Mol) bei 50 C im Verlaufe von 3 Stunden i-->
zugegeben. Die Temperatur wurde nach beendeter Zugabe auf 1080C erhöht und 2 Stunden lang gehalten.
Es wurde ein Gemisch erhalten, das bei der Analyse eine Hauptmenge eines Gemisches von Phenyl-p-kresylphosphorchloridat
und Phenyl-m-kresylphosphorchloridat enthielt.
B e i s ρ i e1 15
Das Verfahren von Beispiel 14 wurde wiederholt, wobei an Stelle von Phenol und m- und p-Kresol 108 g 2,
m-Kresol (1 Mol) und 107,5 g p-Kresol (1 Mol) verwendet
wurden, die man zu 154 g Phosphoroxychlorid (1 Mol) und 3 g Aluminiumchlorid zufügte. Es wurde ein
Gemisch erhalten, welches nach Analyse Di-p-kresylphosphorchloridät,
Di-m-kresylphosphorchloridat und ni-Kresyl-p-kresy !phosphorchloride t enthielt.
B e is ρ i e1 16
Zu einem Gemisch von 250 g Triäthylamin und 90 g j>
(1 Mol) N-Methyl-n-butylamin und 150 ml Chloroform wurden 105,5 g (0,5 Mol) Phenylphosphordichloridat
zugegeben. Das letztere wurde tropfenweise im Verlaufe von ungefähr 1 Stunde zugegeben, wobei die
Reaktionstemperatur durch Außenkühlung auf einer Temperatur von unterhalb 500C gehalten wurde. Nach
beendeter Zugabe wurde das Reaktionsgemisch bei Zimmertemperatur 6 Stunden lang gerührt. Die Aufarbeitung
wurde unter Zugabe von 400 ml Wasser zur Lösung der Aminhydrochloride bewirkt. Die organische
Schicht wurde zur Entfernung der freien Amine mit zusätzlichen Anteilen verdünnter Salzsäure gewaschen.
Nach der letzten Wasserwäsche wurden die Verdünnungsmittel und das Wasser unter vermindertem Druck
entfernt und das zurückbleibende Phenyl-N-methyl-N-n-butyl-N'-methyl-N'-n-butylphosphordiamidat
(140 g, ungefähr 98%ige Reinheit nach GLC-Analyse) im Ölpumpenvakuum abdestiliiert. Man erhielt ungefähr
125 g farbloses Diamidat; Siedepunkt 144 bis 145°C/ 0,3 mm Hg; Brechungsindex n! D s =1,4914.
Beispiel 17
Zu einem Gemisch von 100 g (1,15 Mol) N-Methyl-nbutylamin, 44 g Natriumhydroxyd und 150 ml Wasser
wurden unter gutem Rühren 105,5 g wie in Beispiel 1 hergestelltes Phenylphosphordichloridat (0,50 Mol) zugegeben.
Die Zugabe wurde so geregelt, daß die Reaktionstemperatur bei guter Außenkühlung auf
einem Wert von unterhalb 400C gehalten werden
konnte. Nach beendeter Zugabe des Dichloridats, die ungefähr 30 Minuten beanspruchte, wurde der Ansatz
1 Stunde lang bei 25 bis 300C gerührt. Zur leichteren Abtrennung des Produktes von der Wasserschicht
wurden anschließend ungefähr 100 ml Hexan zugegeben. Die organische Schicht wurde zweimal mit einem
gleichen Volumen Wasser gewaschen und das Lösungsmittel und die flüchtigen Produkte unter Wasserstrahlpumpenvakuum
entfernt. Das zurückbleibende Öl war Phenyl-N-methyl-N-n-butyl-N'-methyl-N'-n-butylphosphordiamidat
(135 g, 98%ig).
Beispiel 18
In einen Reaklionskolben von 500 ml Fassungsvermögen
wurden 45 g (0,5 Mol) N-Methyl-n-butylamin, 60 g Triäthylamin und 125 ml Chloroform eingebracht.
Der Kolben wurde mit Stickstoff gespült und 134,3 g (0,5 Mol) wie in Beispiel 2 hergestelltes Diphenylphosphorchloridat
tropfenweise im Verlaufe von 40 Minuten zugegeben. Die Temperatur wurde während der Zugabe
und weitere 3,5 Stunden auf 500C gehalten. Das Diphenyl-N-methyl-N-n-butylphosphoramidat wurde
nach Verdünnen mit Hexan mit Wasser gewaschen und die Lösungsmittel abgetrieben. Brechungsindex n" =
1.5270.
Beispiel 19
In einen Reaktionskolben von 12 Liter Inhalt wurden 1163 g (21 Mol) N-Methyl-n-butylamin, 1470 ml Wasser
und 550 g Natriumhydroxid eingefüllt. Zu diesem Gemisch wurden über einen Zugabetrichter im Verlaufe
von 45 Minuten 1337,5 g eines Gemisches von 72,6% Diphenylphosphorchloridat und 24,4% Phenylphosphordichloridat
zugegeben. Die Temperatur betrug während der Zugabe 400C, und es wurde die Reaktion
noch zusätzlich 1 Stunde lang bei 400C fortgesetzt. Das
Produkt wurde mit Hexan verdünnt und mit Wasser gewaschen. Das erhaltene Produkt wurde in zwei
Schnitte fraktioniert, wobei der erste Schnitt in einem Vakuum von 0,55 mm Hg bei 177 bis 188°C und der
zweite Schnitt in einem Vakuum von 0,5 bis 0,9 mm Hg bei 188 bis 2040C abgenommen wurde. Die Ergebnisse
waren folgende:
Schnitt 1:50g
77% Phenyl-N-methyl-N-n-butyl-N'-methyl-
n-butylphosphordiamidat
23% Diphenyl-N-methyl-N-n-butylphosphor-
23% Diphenyl-N-methyl-N-n-butylphosphor-
amidat
Schnitt 2:1083 g
61% Diphenyl-N-methyl-N-n-butylphosphor-
amidat
39% Phenyl-N-methyl-N-n-butyl-N'-methyl·
39% Phenyl-N-methyl-N-n-butyl-N'-methyl·
N'-n-butylphosphordiamidat
Zusätzliche Beispiele zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Phosphoramidate und der
hierzu verwendeten Materialien sind in der Tabelle II angegeben. In den nachfolgenden Beispielen wurde als
Base 1,1 Mol Natriumhydroxid in 150 ml Wasser gelöst verwendet und dem Reaktionspartner (b) zugegeben.
Die Temperatur während der Zugabe von (a) zu dem Gemisch (b) und wässerigem Natriumhydroxid war
ungefähr 25 bis ungefähr 400C und die Zugabezeit von (a) betrug ungefähr 25 bis ungefähr 35 Minuten. Das
Molverhältnis von (a): (b) war ungefähr 1:1 bis ungefähr 1 :1,25. Nach der Zugabe des Reaktionspartners
(a) zu (b) wurde die Reaktion noch 1 Stunde lang bei 400C weitergeführt.
14
Tabellen
Phosphoramidate
Phosphoramidate
Beispiel
Nr.
Nr.
Reaktionspartner Phosphorchloridat (a) O
R —O—P—O—R1 Amin R2—N—R3
Cl
Verbindung
R1
20 | m-Bromphenyl | Phosphordichloridat | m-Bromphenyl | Amine | H I |
N-Mcthyl-n-butyl | Di-m-bromphenyl-N-mcthyl-N-n-butyl- phosphoramidat |
21 | m-Chlorphenyl | O Il |
m-Chlorphenyl | I R2—N—R3 |
N-Methyl-n-butyl | Di-m-chlorphenyl-N-methyl-N-n-butyl- phosphoramidat |
|
22 | α,α,α-Trifluor- m-kresyl |
Il R —O—P—Cl ι |
Λί,Λ,α-Trifluor- m-kresyl |
(b) | N-Methyl-n-butyl | Di-a^o-trifluor-m-kresyl-N-methyl- N-n-butylphosphoramidat |
|
23 | p-Bromphenyl | I Cl |
p-Bromphenyl | R2 R3 | N-Methyl-isoamyl | Di-p-bromphenyl-N-methyl-N-n-isoamyl- phosphoramidat |
|
24 | p-Chlorphenyl | p-Chlorphenyl | N-Methyl-isoamyl | Di-p-chlorphenyl-N-methyl-N-n-isoamyl- phosphoramidat |
|||
25 | m-Bromphenyl | m-Chlorphenyl | N-Methyl-isoamyl | p-Chlorphenyl-m-bromphenyl-N-mcthyl- N-n-isoamylphosphoramidat |
|||
Tabelle III | |||||||
Phosphordiamidate | |||||||
Beispiel | Reaktionspartner | Verbindung | |||||
Nr. | |||||||
H r |
|||||||
I R4—N—R5 |
|||||||
(C) | |||||||
R4 R5 |
26 m-Chlorphenyl Methyl
27 m-Bromphenyl Methyl
28 α,α,α-Trifluor- Methyl
m-kresyl
29 p-Chlorphenyl Methyl
30 p-Bromphenyl Methyl
η-Butyl Methyl n-Butyl
η-Butyl Methyl n-Butyl
η-Butyl Methyl n-Butyl ,
Isobutyl Methyl Isoamyl
Isobutyl Methyl Isoamyl
m-Chlorphenyl-N-methyl-N-n-butyl-N'-n-butylphosphordiamidat
m-Bromphenyl-N-methyl-N-n-butyl-
N'-methyi-N'-n-butylphosphor-
diamidat
α,Λ,α-Trifluor-m-kresyl-N-methyl-'
N-n-butyl-N'-methyl-N'-n-butylphosphordiamidat
p-Chlorphenyl-N-methyl-N-isobutyl-
N'-methyl-N'-isoamylphosphor-
diamidat
p-Bromphenyl-N-methyl-N-isobutyl-
N'-methyl-N'-isoamylphosphor-
diamidat
Weitere Beispiele zur Herstellung von Phosphordiamidaten
dieser Erfindung sind in der vorstehenden t,o Tabelle III angegeben. In den nachfolgenden Beispielen
der Tabelle III wurde dem Gemisch der Reaktionspart-(b) und (c) 1,1 Mol Natriumhydroxid in 150 ml
Wasser zugegeben. Die Temperatur während der Zugabe von (a) zu dem Gemisch von (b), (c) und dem
wässerigen Natriumhydroxid war von ungefähr 30°C bis ungefähr 45°C und die Zugabezeit von (a) betrug
ungefähr 30 bis ungefähr 45 Minuten. Das Molverhältnis von (a): (b): (c) war ungefähr 0,50 :0,50 : 0,48 bis
ungefähr 0,50 :0,55 :0,55. Nach der Zugabe von (a) zu
dem Gemisch von (b) und (c) wurde die Reaktion zusätzlich 1,5 Stunden bei einer Temperatur von 40°C
fortgesetzt.
In einen mit Stickstoff gespülten 2-Liler-Reaktionskolben
wurden 290 g (3MoI) N-Butyl-N-methylamin
und 202 g (2MoI) Triäthylamin eingebracht. 195 g
(1 Mol) Phcnylphosphonyldichlorid wurden langsam bei
einer Temperatur von ungefähr 65"C zugegeben. Infolge der Konsistenz der Reaktionsmasse wurde das
Rühren erschwert, und daher Chloroform zur Verdünnung der. Reaktionspartner zugegeben. Während der
Zugabe von Dichlorid wurden 400 ml Chloroform zugegeben. Der Reaktionskolben wurde 2 Stunden lang
bei 24°C gerührt, das Produkt mit Wasser gewaschen und die Lösungsmittel abgestreift. Man erhielt nach
NMR-Analyse Phenyl-N-methyl-N-butyl-N'-methyl-N'-butylphosphonyldiamid.
B c i s ρ i e I 32
In einen mit Stickstoff gespülten 1-Liter-Reaktionskolben
wurden 87 g (1 Mol) N-Methyl-N-butylamin und K)Og (1 Mol) Triethylamin eingebracht. Dann wurde
in
tropfenweise Butylphosphonyldichlorid bei einer Temperatur von ungefähr 50 bis 60°C und zur Erleichterung
des Rührens etwas Chloroform zugegeben. Die Reaktion wurde noch ungefähr 2 Stunden lang bei
Raumtemperatur weitergeführt. Das Produkt wurde mit einer verdünnten Base, dann zur Entfernung von Spuren
der Base mit Wasser gewaschen. Die Lösungsmittel wurden über Kopf entfernt und Butyl-N-methyl-N-butyl-N'-methyl-N'-butylphosphonyldiamid
nach NMR-Analyse erhalten.
Typische Eigenschaften der oben hergestellten Verbindungen sind in der nachfolgenden Tabelle IV
angegeben. Die zur Untersuchung bzw. Messung der verschiedenen Eigenschaften der erfindungsgemäß zu
verwendenden Flüssigkeiten und der Komponenten derselben verwendeten Verfahren waren folgende:
Viskosität
Hitze-Vielfach-Test
(»Hot Manifold Test«)
Autogene Entzündungstemperatur ASTM D-445-61
AMS 3150C
ASTMD-2155-63T
ASTMD-2155-63T
Zusätzlich wurden auch die Flamm- und Zündpunkte der erfindungsgemäß zu verwendenden Zubereitungen
gemessen.
Die thermische Stabilität der Komponenten und der erfindungsgemäß zu verwendenden Zubereitungen
wurden unter Verwendung eines Isoteniskops nach dem Verfahren von Blake et al., J. Chem. Eng. Data, 6, 87
(1961), bestimmt. Dieses Verfahren beruht im wesentlichen auf dem Prinzip, daß eine in dem Isoteniskop
erhitzte Flüssigkeit einen Dampfdruck ausübt, der leicht gemessen werden kann. Wenn man den Logarithmus
des Drucks gegen den reziproken Wert der absoluten Temperatur aufträgt, nimmt der Dampfdruck mit
steigender Temperatur geradlinig zu. Die Dampfdruckkurve weicht jedoch von einer geraden Linie ab, wenn
Zersetzung unter Bildung flüchtiger Produkte auftritt.
Die Temperatur, bei welcher dies erfolgt, wird die Zersetzungstemperatur (To)genannt.
Es wurden verschiedene Prüfverfahren zur Messung der Feuerbeständigkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden
Flüssigkeiten durchgeführt, da es kein generelles Verfahren gibt, mittels welchem man alle
Flüssigkeitstypen unter allen zu erwartenden Verwendungsbedingungen prüfen kann. Der Grad der Feuerbeständigkeit
in irgendeinem gegebenen Prüfverfahren wird durch die Eigenschaften der Flüssigkeit, durch den
Flammentyp oder durch die Art der Entflammung, durch die Gesamtmenge an Energie, die im Verhältnis
zur Menge der Flüssigkeit verfügbar ist, durch den physikalischen Zustand der Flüssigkeit und viele andere
Faktoren bestimmt.
Prod. Physikalische Eigenschaften
des
des
Viskosität (cSt.) G£schmolz.
Siedep. Fließp. Flammp. Zündp. Therm. AIT -40 C 37,8 C 99 C Metall-Test bei
Be.sp. stab 677 C
Nr. T
H)
Hitze-Vielfach-Test
16
Schnitt
Schnitt
204
282
13,43 3,15
<-40 210 232 301 388 3,480 9,17 2,18
<-40 223
247
393 6,417 10,49 2,32 Kein Ziind. Kein Brennen,
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Kein Zünd. Kein Brennen,
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Kein Zünd. Kein Brennen,
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Kein Zünd. Kein Brennen,
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Zünd. Intermittieren
des Brennen
593"C Kein Brennen
649 C-Brennen
649 C-Brennen
538 C Kein Brennen
593 C Brennen
593 C Brennen
593 C Kein Brennen
649 C Brennen
649 C Brennen
809 507/13
l'rod. Physikalische Eigenschaften Viskosität (cSt.)
?es Siedep. FlielJp. Flammp. Zündp. Therm. /MT -40 C 37,8 C 99 f
■eis"·
( C'/mm) ( C) ( C)
Stab.
C) ( C) (
C) ( C) (
Geschniol/. I litze-Viell'ach- Test
Metall-Test bei
677 C
677 C
Schnitt
2
2
<-40 177 207 200
216 277 315
26,102 12,86 2,54
1,085 5,01 1,53
12,14 2,97 Kein Zünd. Kein Brennen,
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Kein Zünd. Kein Brennen,
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Kein Zünd. Kein Brennen,
Zünd. Intermittieren
des Brennen
Zünd. Intermittieren
des Brennen
593 C Kein Brennen
649 C" Brennen
649 C" Brennen
538 C-Kein Brennen
593 C Brennen
593 C Brennen
593 C Kein Brennen
649 C
Brennen
649 C
Brennen
Die technischen Untcrsuchungsstellen, welche die Prüfvorschriften für feuerbeständige hydraulische Flüssigkeiten
für Flugzeuge festlegen, haben festgestellt, daß jo viele Faktoren zur Bewertung der Feuerbeständigkeit
beitragen. Demgemäß verwenden die Prüfvorschriften, die von SAE und den militärischen Prüfstellen
entwickelt wurden, unterschiedliche Prüfverfahren /ur Untersuchung der Entflammbarkeit der erfindungsge- jj
maß zu verwendenden Produkte.
Diese Prüfverfahren umfassen den gleichen allgemeinen Typ von Feuerbeständigkeitsuntersuchungen. Die
Untersuchung wurde entwickelt, um die Bedingungen in einem Flugzeug zu simulieren, die vorherrschen, wenn
eine hydraulische Flüssigkeit aus einer unterbrochenenen Leitung in verschiedene Entzündungsquellen
sprüht. Dieses Prüfverfahren ist als »Hot Manifold Test« (Hitze-Vielfach-Test) bekannt. Ein zusätzliches, oftmals
angewandtes Prüfverfahren, das auf einer schmaleren Basis arbeitet, ist der Tropftest auf geschmolzenes
Metall. Bei dieser Prüfung wird die zu untersuchende Flüssigkeit aus einem medizinischen Tropfer oder aus
einem geeichten Untersuchungsröhrchen auf die Oberfläche der geschmolzenen Aluminiumlegierung, die
vorher auf ungefähr 677°C erhitzt worden war, getropft bzw. gegossen. Wenn keine spontane Entzündung
erfolgt, wird eine Flamme an die Dämpfe herangebracht, um deren Zündfähigkeit zu überprüfen.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen besitzen auch gute Schmiereigenschaften, wie dies
aus den Ergebnissen zu ersehen ist, die bei der Untersuchung der Verbindungen in der Vier-Kugel-Maschine
erhalten wurden. Die typischen Ergebnisse sind in Tabelle V angegeben.
Verbindung Temperatur des Beispiels
Nr.
CC)
Narbendurchmesser (mm)
Stahl auf Stahl auf
Stahl Bronze
130
0,43 0,61
(Untersuchungsbedingungen: 40 kg, 600 Umdrehungen pro Minute über 1 Stunde bei der angegebenen Temperatur.)
Die in den Tabellen IV und V niedergelegten Ergebnisse zeigen die hervorragenden physikalischen
Eigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen. Die Einzigartigkeit dieser Verbindungen
ergibt sich aus ihren Viskositäts-, Feuerbeständigkeitsund Antiabrieb-Schmiereigenschaften. Diese Eigenschäften
sind mit einer einzigen Verbindung erreichbar, so daß die Verwendung eines Vielkomponentensystems
überflüssig ist.
65 Darüber hinaus zeigt die Tabelle IV deutlich die
ausgezeichneten Tieftemperatureigenschaften, wie Fließpunkt und Viskosität, wenn die Reste R2, R3, R4 und
R5 verschieden sind. Diese Tieftemperatureigenschaften machen die Verwendung der Verbindungen besonders
als hydraulische Flüssigkeiten in Flugzeugen und als Wärmeaustauscherflüssigkeiten geeignet.
Zusätzlich zu den oben angegebenen Eigenschaften sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindun-
gen scherstabil und neigen nicht zur Schaumbildung. Hin
einmal gebildeter Schaum · ist nicht stabil. Darüber hinaus zeigen die Verbindungen sogar bei Temperaturen
von 2J2"C und in Gegenwart von Sauerstoff eine gute Stabilität und gegenüber Metallen, wie Aluminium,
> Aluminiumbronze, Eisen, Silber und Titan, keine korrosiven Angriffe. Ein weiterei· Vorteil dieser
Verbindungen ist ihre hervorragende hydrolytische Stabilität.
Auf Grund der hervorragenden physikalischen i<>
Eigenschaften der eiTindungsgemüß zu verwendenden
Verbindungen und tieren Gemischen können Wärmeaustauschersysteme entwickelt werden, in welchen
flüssiges Wärmeaustauschmedium zum Austauschen von Wärme auf einen anderen Körper verwendet und i'>
dieser auf einer vorbestimmten Temperatur gehallen wird.
Die ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften der in den vorstehenden Beispielen beschriebenen
Verbindungen ermöglichen die Herstellung verbesserter hydraulischer Druckvorrichtungen. In einer derartigen
hydraulischen Vorrichtung, in welcher ein beweglicher Teil durch die erfindungsgemäß zu verwendenden
funktioneilen Flüssigkeiten bewegt wird, sind gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Arbeitsleistungen 2r>
zu erzielen.
Wegen der ausgezeichneten Feuerbeständigkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen,
ihrer außergewöhnlich niedrigen Fließpunkte und der guten Schmiereigenschaften können sie in solchen
hydraulischen Systemen eingesetzt werden, in denen Kräfte übertragen und die der Reibung unterliegenden
Teile des Systems durch die verwendete hydraulische Flüssigkeit geschmiert werden müssen. So finden die
erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen r> Verwendung bei der Kraftübertragung in einem
hydraulischen System, das eine kraftliefernde Pumpe aufweist. In einem solchen System werden Teile, wie
aneinander gleitende Flächen der Pumpe, Ventile, Arbeitskolben und Zylinder, Flüssigkeitsmotore und in
manchen Fällen, wie bei Maschinenwerkzeugen, die Wege und Führungen geschmiert. Das hydraulische
System kann ein solches mit konstantem oder variablem Volumen sein.
Die Pumpen können verschiedenen Typen angehören. Sie können Kolbenpumpen, insbesondere solche
mit veränderlichem Hub, veränderlichem Durchsatz oder veränderlichem Hubvolumen, Radialkolbenpumpen oder Axialkolbenpumpen, in welchen ein drehbar
gelagerter Zylinderblock in verschiedenen Winkeln in bezug auf die Kolbenanordnung einstellbar ist, z. B.
Vickers-Axialkolbenpumpen, oder in welchen der Kolbenantriebsmechanismus im Winkel in bezug auf
den Zylinderblock einstellbar ist, sein. Sie können Zahnradpumpen mit Stirnverzahnung, Schraubenverzahnung
oder Pfeilverzahnung oder Variationen von innen verzahnten Zahnrädern, Schraubenpumpen oder
Flügelpumpen sein. Die Ventile können Absperrventile, Umsteuerventile, Steuerventile, Drosselventile, Folgeventile
oder Überströmventile sein. Motoren für tropfbare oder gasförmige Flüssigkeiten sind normalerweise
Kolbenpumpen mit konstantem oder veränderbarem Durchsatz, welche durch den Druck der hydraulischen
Flüssigkeit des Systems in Drehung versetzt werden, wobei die Energie von der Pumpenkraftquelle
geliefert wird. Ein derartiger hydraulischer Motor kann im Zusammenhang mit einer Pumpe mit veränderbarem
Durchsatz verwendet werden, um ein Übertragungssystem mit veränderbarer Geschwindigkeit zu bilden.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen können, wenn sie als funktionell Flüssigkeiten
eingesetzt werden, auch Farbstoffe, Fließpunkterniedriger, Antioxidationsmittel, Entschäumungsmittel und
Schmiermittel, wie Diisopropylhydrogenphosphit und ähnliche, enthalten.
Zusätzlich können die erfindungsgemäß als funktioneile Flüssigkeiten zu verwendenden Verbindungen
auch Viskositätsindexverbesserer, wie Polyalkylmethacrylate und Polyalkylacrylate, enthalten. Der Viskositätsindexverbesserer
ist im allgemeinen in einer Konzentration zugegen, die ausreichend ist, die Viskositätseigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden
Flüssigkeit zu ändern, im allgemeinen in einer Konzentration von ungefähr 0,5 bis ungefähr 25%.
In der nachfolgenden Tabelle VI werden die Viskositätscigenschaften
einer funktioneilen Flüssigkeit mit einem Polyalkylmethacrylat, in welchem die Alkylgruppe 4 bis
12 Kohlenstoffatome besitzt und welches ein durchschnittliches Molekulargewicht von ungefähr 8000 bis
12 000 hat, angegeben. Die untersuchte Verbindung ist N-Methyl-N-n-butyl-N'-methyl-N'-n-butylphenylphosphordiamidat.
Viskositätsindex | Viskosität bei | Viskositätszunahme | Viskosität bei | Viskositäts |
verbesserer— | 37,8 C | 99ÜC | zunahme | |
Konzentration | (%> | (%) | ||
4,98 | 1,53 | |||
3 | 8,21 | 64,8 | 2,78 | 81,7 |
6 | 12,86 | 158,1 | 4,34 | 183,4 |
9,17 | 2,18 | |||
3 | 21,15 | 130,5 | 4,86 | 122,7 |
Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen spezifischen
Anforderungen, wie hinsichtlich der Viskosität, infolge ihres hohen Grades an Aufnahmefähigkeit von Viskositätsindexverbesserern,
angepaßt werden können.
Claims (1)
- Patentanspruch:
Verwendung von(a) einem oder mehreren Monoamiden einer Phosphorsäure der allgemeinen FormelIlR—O—P—O—R1 R2—N—R3
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