DE1594522B2

DE1594522B2 - Mittel zur verhinderung von kavitationsschaeden

Info

Publication number: DE1594522B2
Application number: DE19661594522
Authority: DE
Inventors: Frank Henry St Louis Mo Langenfeld (V St A)
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1965-12-23
Filing date: 1966-11-23
Publication date: 1973-03-01
Also published as: DE1594522A1; CH487238A; GB1170291A; NL6614183A; IL26587A; ES334658A1; BE687635A; SE342829B

Description

synthetische Kohlenwasserstofföle, und gebenenfalls,

Alkylenoxydpolymerisate und gegebenenfalls,

Dialkylbenzole und gegebenenfalls,
Polyphenyle und gegebenenfalls,
halogeniertes Benzol und gegebenenfalls,
halogeniertes, niederes Alkylbenzol und gegebenenfalls,

monohalogenierter Diphenyläther und gegebenenfalls,
chloriertes Diphenyl.

Diese Erfindung betrifft die Verwendung von einer zur Schadensinhibierung ausreichenden Menge von Wasser als Zusatzstoff in funktionellen Flüssigkeiten zum Zwecke der Verhinderung von Kavitationsschäden an mechanischen Teilen, mit denen die funktionellen Flüssigkeiten in Berührung kommen. Die erfindungsgemäße Verwendung von Wasser als Zusatz zu der funktioneilen Flüssigkeit bewirkt gleichzeitig auch eine Schadensinhibierung dieser Flüssigkeiten.

Es werden sehr unterschiedliche Materialarten als funktioneile Flüssigkeiten und die funktioneilen Flüssigkeiten als solche auf sehr unterschiedlichen Anwendungsgebieten verwendet. So werden solche Flüssigkeiten als elektronische Kühlmittel, Atomreaktorkühlmittel, Diffusionspumpenfiüssigkeiten, Schmiermittel, Dämpfungsflüssigkeiten, Grundlagen für Fette, Kraftübertragungs- und hydraulische Flüssigkeiten und als Luftfiltermedien für Klimaanlagen verwendet. Bei vielen dieser Verwendungsarten treten während der Verwendung Schäden an der Flüssigkeit und an mechanischen Teilen, besonders an solchen Metallteilen auf, die mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen. Die betreffenden Teile erleiden dann einen Gewichtsverlust. Solche Schäden sind bei hydraulischen Systemen von Luftfahrzeugen, Gasturbinenlagern, Kontrollsystemen von Düsenturbinen, Dampfturbinenlagern und Steuerungssystemen von Dampfturbinen bekannt. Ebenso wurden Schäden bei Materialien wie Glas, Teflon, Mylar, Plexiglas und anderen Teilen, die aus Materialien ohne Metallverwendung hergestellt sind, beobachtet.

Ein besonders unerwünschter Schaden, der während der Verwendung einer funktionellen Flüssigkeit auftritt und weitere Schäden verursachen kann, ist die Kavitation (Aushöhlung). Diese kann als eine Erscheinung beschrieben werden, die sich beim übergang einer Flüssigkeit von einem gegebenen Druck zu einem niedereren Druck ergibt, wobei der niederere Druck durch eine Zunahme der Flüssigkeitsgeschwindigkeit bei einem bestimmten Punkt oder einer Zone in dem Drucksystem erhalten wird. Die Druckverringerung ist von einer solchen Größe, daß sie eine Kavitation verursacht, die ausreichend stark ist, um mechanische Teile und die Flüssigkeit schädigen zu können. Obwohl viele unerwünschte Wirkungen durch den Schaden verursacht werden, ist die Schadenswirkung auf hydraulische Systeme und Flüssigkeiten ein bedeutender Aspekt des Schadensproblems. Beispielsweise weisen die mechanischen Konstruktionsteile in einem hydraulischen System, wie Pumpen und Ventile, eine bemerkenswerte Abnahme in der Festigkeit auf, und die geometrischen Ausmaße der Teile werden verändert. Solche Veränderungen verursachen im Falle von Pumpen eine Abnahme der Wirksamkeit der Arbeitsabläufe, und im Falle von Ventilen können sie fehlerhafte Ergebnisse ausgedehnte Undichtigkeit oder sogar gefährliche Bedingungen schaffen.

Im Ergebnis macht der Schaden ein frühzeitiges aufwendiges überholen der mechanischen Teile notwendig. Zusätzlich in dem Ausmaß, in dem der Schaden auftritt, verunreinigt das von den mechanischen mit der funktionellen Flüssigkeit in Kontakt kommenden Metallteilen stammende Metall die funktionellen Flüssigkeiten. Es erfolgt eine Filteryerschmutzung; ein vorzeitiges Ablassen der Flüssigkeiten aus dem System wird erforderlich, wenn eine Änderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften sich einstellt. Ebenso können die Metallverunreinigungen die oxydative Stabilität einer Flüssigkeit verringern und dadurch nachteilig auf das Flüssigkeitsverhalten einwirken. Der an der Flüssigkeit eingetretene Schaden zeigt sich in verschiedener Weise, unter anderem (a) in der Viskositätsänderung, (b) in der Zunahme der Säurezahl, (c) in der Bildung von unlöslichen Materialien, (d) in der erhöhten chemischen Reaktionsfähigkeit und (e) in der Verfärbung.

Aus der USA.-Patentschrift 2 470 792 ist es bekannt, aus Triäthylphosphat bestehenden hydraulischen Flüssigkeiten zum Zweck der Korrosionsverhinderung Diisobutylketon zuzusetzen, das bei Verwendung in Magnesium enthaltenden Gußstücken zur Passivierung des Magnesiums nicht mehr als 2% Wasser enthalten darf.

Die USA.-Patehtschrift 2 751 356 betrifft hydraulische Bremsflüssigkeiten, die nicht mehr als 8% Wasser enthalten. Aus der USA.-Patentschrift 3 280 029 sind Schmiermittelzubereitungen auf Basis einer Wasserin-Öl-Emulsion bekannt.

Es sind demnach hydraulische Flüssigkeiten bekannt, die Wasser enthalten können. Es ist bislang jedoch nicht vorgeschlagen worden, Wasser in hydraulischen Flüssigkeiten als Kavitationsschäden verhinderndes Mittel zu verwenden. Dies gilt im besonderen für hydraulische Flüssigkeiten auf der Grundlage von Phosphorsäureester, bei denen die Anwesenheit von Wasser als ausgesprochen schädlich galt.

Es ist daher ein Gegenstand der Erfindung, funktioneile Flüssigkeiten mit der Fähigkeit zur Schadensinhibierung und -kontrolle unter Beibehalten der gewünschten Eigenschaften der verwendeten funktionellen Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen.

Es wurde nun gefunden, daß die Schädigung, die begrifflich den Schaden an der funktionellen Flüssigkeit selbst und an den mechanischen Teilen, mit wel-

chen die bezeichnete Flüssigkeit in Kontakt kommt, einschließt, in wirksamer Weise bei vielen funktionellen Flüssigkeitssystemen — wie sie bereits beschrieben wurden — durch die Einverleibung von Wasser in eine funktioneile Flüssigkeit verringert oder inhibiert werden kann. Im Rahmen dieser Erfindung ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß die Einverleibung von Wasser in funktionell Flüssigkeiten ein funktionelles Flüssigkeitsgemisch schafft, welches die Fähigkeit der Schadensinhibierung besitzt, ohne eine nachteilige Einwirkung auf die anderen Eigenschaften solcher Flüssigkeiten, wie auf die Viskosität, auf die oxydative und thermische Stabilität, sowie auf die Korrosionswiderstandsfähigkeit in Gegenwart von Metallteilen und auf die Schmiereigenschaften zu erfahren.

Die funktionellen Flüssigkeiten, denen Wasser zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zubereitungen zugegeben wird, werden nachfolgend als Basismaterialien bezeichnet. Sie schließen ein, Ester und Amide einer Phosphorsäure, Mineralöl und synthetische Kohlenwasserstofföl-Basismaterialien, Hydrocarbylsilikate, Silikone, aromatische Äther- und Thioäther-Verbindungen, chloriertes Biphenyl, Monoester, Dicarbonsäureester und Ester mehrwertiger Verbindungen. Die Wasserkonzentration wird in der funktionellen Flüssigkeit im Hinblick auf das besondere System und die verwendete funktionelle Flüssigkeit in diesem System jeweils eingestellt. Die funktionellen Flüssigkeitszubereitungen enthalten nach Einstellung die zur Schadensinhibierung ausreichenden additiven Wassermengen. Es wurde gefunden, daß die Wasserkonzentration, die zur Schadensinhibierung und -kontrolle erforderlich ist, je nach Beschaffenheit des Basismaterials oder des Gemisches der Basismaterialien wechselt. So liegt für Ester einer Phosphorsäure die Konzentration von Wasser im Bereich von ungefähr 0,30 bis ungefähr 10 Volumprozent. Hierbei ist die besondere Konzentration die Menge, die wirksam den Schaden inhibiert oder kontrolliert.

Durch das Hinzufügen von Wasser zur Flüssigkeit können die Fließeigenschaften der Flüssigkeit geändert werden. Wie sich gezeigt hat, liegen im Hinblick darauf die bevorzugten Wasseradditivmengen im Bereich von 0,30 bis 5 Volumprozent, obgleich eine Wasserkonzentration von 10 Volumprozent wirksam ist und in den Erfindungsbereich eingeschlossen wird. Für Amide einer Phosphorsäure, Mineralöl und synthetische Kohlenwasserstofföle, Hydroxarbylsilikate, Silikone, aromatische Äther- und Thioäther-Verbindungen, Monoester, Dicarbonsäureester und Ester von mehrwertigen Verbindungen liegt die Wasserkonzentration im Bereich von ungefähr 0,08 bis ungefähr 10 Volumprozent, wobei die bevorzugte Konzentration die Menge ist, die in wirksamer Weise Schäden inhibiert und kontrolliert. Die bevorzugte Additivkonzentration liegt im Bereich von 0,10 bis 5 Volumprozent Wasser, obgleich eine Konzentration von 0,08 bis 10 Volumprozent zur Schadensinhibierung und -kontrolle als zufriedenstellend gefunden wurden. Die funktionellen Flüssigkeiten im Rahmen der Erfindung können nach einer Technik hergestellt werden, wie sie für die Einverleibung eines Additivs in ein Basismaterial bekannt ist, beispielsweise durch Zugeben von Wasser zu dem Basismaterial unter Rühren, bis eine homogene Flüssigkeitszubereitung erhalten wird.

Die Ester und Amide einer Phosphorsäure, die als Basismaterialien für die funktionellen Flüssigkeiten im Rahmen der Erfindung geeignet sind, sind solche der allgemeinen Formel

Il

R-(Y)₀-P-(Yi)₆-R₂

worin Y Sauerstoff, Schwefel und/oder

R₃

— N —

ist, worin Y₁ Sauerstoff, Schwefel und/oder

— N —

ist und Y₂ Sauerstoff, Schwefel und/oder

R₅
—N —

ist, worin die Reste R, R₁, R₂, R₃, R₄ und R₅ jeder Alkyl, Aryl, substituiertes Aryl und/oder substituiertes Alkyl sind, wobei R, R₁, R₂, R₃, R₄. und R₅ jeder im Hinblick auf irgendeinen anderen Rest gleich oder verschieden sein kann und a, b und c ganze Zahlen von O bis 1 sind und die Summe von a + b + c 1 bis 3 beträgt.

Typische Beispiele für Alkylreste sind: Methyl, Äthyl, normales Propyl, Isopropyl, normales Butyl-, Isobutyl, sek.-Butyl, tert.-Butyl, normales Amyl, Isoamyl, 2-Methyl-butyl, 2,2-Dimethylpropyl, 1-Methylbutyl, Diäthylmethyl, 1,2-Dimethylpropyl, tert.-Amyl, normales Hexyl, 1-Methylamyl, 1-Äthylbutyl, 1,2,2-Trimethylpropyl, 3,3 - Dimethylbutyl, 1,1,2 - Trimethylpropyl, 2-Melhylamyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1-Äthyl-2 - methylpropyl," 1,3 - Dimethylbutyl, Isohexyl, 3-Methylamyl, 1,2-Dimethylbutyl, 1-Methyl -1 - äthylpropyl, 2 - Äthylbutyl, normales Heptyl, 1,1,2,3 - Tetramethylpropyl, 1,2 - Dimethyl - 1 - äthylpropyl, 1,1,2 - Trimethylbutyl, 1 - Isopropyl - 2 - Methylpropyl, 1 - Methyl - 2 - äthylbutyl, 1,1 - Diäthylpropyl, 2 - Methylhexyl, 1,1 - Dimethylamyl, 1 - Isopropylbutyl, 1 - Äthyl - 3 - methylbutyl, 1,4 - Dimethylamyl, Isoheptyl, 1 - Methyl -1 - äthylbutyl, 1 -Äthyl - 2 - methylbutyl, 1 - Methylhexyl, 1 - Propylbutyl, normales Octyl, 1 - Methylheptyl, 1,1 - Diäthyl - 2 - Methylpropyl, 1,1,3,3-Tetramethylbutyl, 1,1 - Diäthylbutyl, 1,1 - Dimethylhexyl, 1 - Methyl-1-äthylamyl, 1-Methyl -1 - propyl - butyl, 2 -Äthylhexyl, 6 - Methylheptyl (Iso-octyl), normales Nonyl, 1-Methyl-octyl, 1-Äthylheptyl, 1,1-Dimethylheptyl, 1 -Äthyl-1-propyl-butyl, 1,1 - Diäthyl - 3 - methylbutyl, Diisobutylmethyl, 3,5,5 - Trimethylhexyl, 3,5 - Dimethylheptyl, normales Decyl, l-PropylheptyU.l-Diäthylhexyl, 1,1-Dipropylbutyl, 2 - Isopropyl - 5 - methylhexyl und C₁ [ _₁₈ - Alkylgruppen.

Typische Beispiele substituierter Alkylreste sind Haloalkylreste der Formel

R₆

QHaI₂ „₊₁__mH_mC (HaI)₂C R₇ R₆

CF₃(CF₂J₂(C₄H₉)C- CF₃(CF₂J₂(C₅H₁₁)C 5 R₆ R₆

CF₃(CF₂J₂(QH₁₃)C - CF₃(CF₂)₂(QH₁₅)C -

worin Hal ein Halogenatom, m weniger als oder gleich R₆ R₆

2n + 1 ist, η einen Wert von 0 bis 18 haben kann und _Io | |

R₆ und R₇ Wasserstoff, Halogen oder Alkylreste CF₃(CF₂)₂(QH₁₇)C — CF₃(CF₂)₃(QH₅)C —

sein können. Bevorzugte Reste sind solche, worin

Hai Fluor ist:

R₆

CF₃C-R₇

R₆

R₇

R₆ CF₃(CF₂), C-

R₇

R₆

CF₃(CF₂J₅C-R₇

R₆ CF₃(QH₅)C-

R₆ CF₃(C₄H₉)C-

R₆

CF₃(C₆H₁₃)C

R₆

R₆ CF₃CF₂(QH₇)C

R₆

■ R₆

CF₃(C₆H₁₅)C

R₆ , ■ R₆

R_{6 I5} CF₃(CF₂J₃(QH₇)C- CF₃(CF₂J₃(C₄H₉)C-

CF₃CF₂C- R₆ R₆

R₇ CF₃(CF₂J₃(QH₁₁)C- CF₃(CF₂)₃(C₆H₁₃)C-

R₆ R₆ R₆

CF₃(CF₂J₂C- CF₃(CF₂J₃(QH₁₅)C- CF₃(CFj)₃(C₈H₁₇)C-

R₇ 25 R₆ R₆

R₆ CF₃(CF₂J₄(QH₅)C- CF₃(CF₂J₄(QH₇)C-

CF₃(CF₂)₄C— R₆ R₆

R₇ 30

CF₃(CF₂J₄(C₄H₉)C

CF₃(CF₂WC₅H₁₁)C-

R₆ R₆

CF₃(CF₂J₄(QH₁₃)C- CF₃(CF₂J₊(C₇H₁₃)C-

R₆

CF₃(CF₂J₄(QH₁₇)C - CF₃(CF₂)₅(QH₅)C -

40

CF₃(CF₂)₆C-R₇

R₆

CF₃(QH₇)C-

R₆ CF₃(CF₂)₅(QH₇)C- CF₃(CF₂J₃(C₄H₉)C-

CF₃(C₅H₁₁)C- 45 R₆ R₆

R₆ CF₃(CF₂J₅(QH₁₁)C- CF₃(CF₂)₅(QH₁₃)C-

CF₃(QH₁₅)C- R₆

R₆

CF₃(QH₁₇)C — CF₃CF₂(QH₅)C —

R₆

CF₃(CF₂J₅(QH₁₅)C - CF₃(CF₂)₅(QH₁₇)C CF₃C(QH₇J₂ — CF₃C(C₄H₉J₂ -

R₆ 55 CF₃C(CH₃J₂-

CF₃C(QH₅J₂-

CF₃CF₂(C₄H₉)C — R₆ und R₇ haben die vorausbezeichnete Bedeutung.

Die halogenierten Alkylreste können primär, se-R₆ kundär oder tertiär sein.

I I 60 Andere geeignete Fluor enthaltende Reste schließen

CF₃CF₂(C₅H₁₁)C CF₃CF₂(C₆H₁₃)C— fluorierte Alkoxyalkylreste ein, besonders solche der

j? nachfolgenden Formeln .

CF₃CF₂(QH₁₇)C-65

CF₃(CF₂), (C₂H₅)C - CF₃(CF₂)₂(QH₇)C ■

R₆ R₆

QH₅OCH₂CF₂CF₂C- C₃H₇ OCH₂CF₂CF₂C-R₇ R₇

309 509/459

ίο

R₆
C₆H₁₃OCH₁CF₂CF₂C-

R₆ R₆ schließen Tetraalkyl-Orthosilikate wie Tetra(Octyl)-

I I Orthosilikate, Tetra(2 - äthylhexyl) - Orthosilikate und

C₄H₉OCH₂CF₂CF₂C — C₅H₁₁OCH₂CF₂CF₂C — Tetra(isooctyl)-Orthosilikate ein. Ferner können auch

I I solche Orthosilikate im Rahmen der Erfindung ver-

R₇ R₇ 5 wendet werden, die Isooctylreste aus einem Oxover-

fahren herrührenden Isooctylalkohol enthalten. Ebenso werden von den im Rahmen der Erfindung eingesetzten Orthosilikaten die (Trialkoxysilico)trialkyl-Orthosilikate umfaßt, die auch als Hexa(alkoxy)disiloxane bezeichnet werden können [z. B. Hexa(2-äthylbutoxy)disiloxan und Hexa(2-Äthylhexa)disiloxan].

Die bevorzugten Tetraalkyl-Orthosilikate und Hexa(alkoxy)disiloxane enthalten Alkyl- oder Alkoxyreste mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen. Die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in dem Orthosilikat beträgt 16 bis 60.

Zusätzlich können zu den oben bezeichneten Hexa-(alkoxy)disiloxanen andere Hexa(alkoxy)disiloxane verwendet werden, in welchen der aliphatische Rest der Alkoxygruppen beispielsweise 1 - Äthylpropyl, 1,3 - Dimethylbutyl, 2 - Methylpentyl, 1 - Methylhexyl, 1 - Äthylpentyl, 2 - Butylhexyl und 1 - Methyl-4-Äthyloctyl ist.

Die Orthosilikate und Alkoxypolysiloxane können dargestellt werden durch die allgemeine Formel

C₂H₅ OCH₂CF₂CF₂CF₂C —

R₇

Rs

C₃H₇OCH₂CF₂CF₂CF₂C —
R₇

C₄H₉ OCH₂CF₂CF₂CF₂C —
R₇

R₆

C₅H₁₁OCH₂CF₂CF₂CF₂C —
R₇

30

35 R₉
ο

R₈ — O — Si - ·
O
Rio

' R11

(O)_n,
0-X-I-(OL-R₁₃

R₁₂.

40

Rs R₅

C₆H₁₃ OCH₂CF₂CF₂CF₂C — C₂H₅ 0CH₂(CF₂)₄C — R₇ R₇

Rs Rs

C3H₇OCH₂(CF₂)₄C— C₄H9 0CH(CF₂)₄C—

R₇

Rs

C₅H₁₁0CH₂(CF₂)₄C — C₆H₁₃OCH₂(CF₂)^C R₇ R₇

worin R₆ und R₇ ihre vorausbezeichnete Bedeutung haben.

Erfindungsgemäß können Wasserstoff und Fluor in den vorausgehend beschriebenen Haloalkylresten auch durch Chlor und Brom ersetzt werden.

Typische Beispiele für Aryl und substituierte Arylreste sind Phenyl-, Cresyl- und Xylylreste, halogeniertes Phenyl, -Cresyl und -XyIyI, in welchem der an dem Aryl oder substituierten Aryl verfügbare Wasserstoff teilweise oder ganz durch ein Halogen ersetzt ist, wie o-, m- und p-Trirluor-Methylphenyl, o-, m- und p-2,2,2-Trifluoräthylphenyl, o-, m- und p-3,3,3-Trifluorpropylphenyl und o-, m- und p-4,4,4-Trifluorbutylphenyl.

Die als Basismaterialien brauchbaren Orthosilikate in welcher die ResteR₈, R₉ und R₁₀ jeder Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl, substituiertes Aryl und jeder im Hinblick auf den anderen Rest gleich oder verschieden sein können, in welchen O Sauerstoff, Si Silicium, X Kohlenstoff und/oder Silicium, m eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 oder 1, π eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis etwa 200 oder mehr ist, und wenn X Kohlenstoff ist, ist m = 0, η = 1, und die Reste R₁₁, R₁₂ und R₁₃ können jeder Wasserstoff-, Alkyl-, substituierte Alkyl-, Aryl- und substituierte Arylreste sein, und wenn X Silicium ist, ist m = 1, η eine-ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis ungeführt 200 oder mehr, und die Reste R₁₁, R₁₂ und R₁₃ können jeder Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl und substituiertes Aryl sein.

Typische Beispiele substituierter Arylreste sind o-, m- und p-Chlorphenyl, o-, m- und p-Bromphenyl, o-, m- und p-Fluorphenyl, α,α,α-Trichlorcresyl, α,α,α-Trifluorcresyl, Xylyl und o-, m- und p-Cresyl. Typische Beispiele für Alkyl- und Haloalkylreste sind die vorausgehend beschriebenen.

Die als Basismaterialien brauchbaren Siloxane oder Silikone werden dargestellt durch die allgemeine Formel

Ri₅

Si-O-R16

-Si-R₁₉

η Rl8

worin die Reste R₁₄, R₁₅, R₁₆, R₁₇, R₁₈ und R₁₉ jeder Alkyl-, substituierte Alkyl-, Aryl- und substituierte

Arylreste sein können und wobei η eine ganze Zahl von 0 bis 2000 oder mehr ist. Typische Beispiele für Alkyl- und Haloalkyireste sind die vorausgehend beschriebenen. Typische Beispiele für Siloxane sind Poly(methyl)siloxan, Poly(methyl,phenyl)siloxan, Poly(methyl,chlorphenyl)siloxan und Poly(methyl,3,3,3-trifluorpropyl)siloxan.

Typische Beispile substituierter Arylreste sind o-, m- und p-Chlorphenyl, o-, m- und p-Bromphenyl, o-, m- und p-Fluorphenyl, α,α,α-Trichlorcresyl, α,α,α-Trifiuorcresyl, o-, m- und p-Cresyl und Xylyl.

Die als Basismaterialien geeigneten Dicarbonsäureester werden dargestellt durch die allgemeine Formel Im Sinne der Erfindung als Basismaterialien ebenfalls geeignete Verbindungen entsprechen der allgemeinen Formel

R₂O O

Il

-R₂₁-C-O-R

■22

worin R₂₀ und R₂₂ Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl und/oder substituiertes Aryl sind und R₂₁ ein zweiwertiger Rest ist aus Alkylen und/oder substituiertem Alkylen. Diese Verbindungen werden hergestellt durch Veresterung von Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Azelainsäure, Suberinsäure, Sebacinsäure, Hydroxybernsteinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure usw. mit Alkoholen wie Butylalkohol, Hexylalkohol, 2-Äthylhexylalkohol, Dodecylalkohol, 2,2-Dimethylheptanol, l-Methyl-cyclohexyl-methanol, usw.

Typische Beispiele für Alkyl-, Aryl- und substituierte Alkyl- und Arylreste sind die oben angegebenen.

Als Basismaterialien geeignete Polyester werden dargestellt durch die allgemeine Formel

C Oj₀ - CH₂ C CH

worin R₂₃ Wasserstoff und/oder Alkyl ist und die Reste R₂₄. und R₂₅ Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl und substituiertes Aryl sind, α eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis 1, Z eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 2 ist, und wenn Z gleich 1 ist, ist R₂₆ Wasserstoff, Alkyl, Acyloxy und substituiertes Acyloxy, und wenn Z gleich 2 ist, ist R₂₆ Sauerstoff. Die Polyester werden hergestellt durch Veresterung von Polyalkoholen, wie Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan und Neopentylglycol mit Säuren wie Propion-, Butter-, Isobutter-, n-Valerian-, Capron-, n-Heptyl-, Capryl-, 2Athylhexan-, 2,2-Dimethylheptan- und Pelargonsäure.

Typische Beispiele für Alkyl-, substituierte Alkyl-, Aryl- und substituierte Arylreste sind die oben angegebenen.

Andere Ester, die als Basismaterialien ebenso geeignet sind, sind die Monoester.

15 worin A, A₁, A₂ und A₃ jeweils Chalkogene mit einer Atomzahl von 8 bis 16 sind, WOrUiX₅X₁ ,X₂,X₃ undX₄ Wasserstoff, Alkyl, Haloalkyl, Halogen, Arylalkyl und/oder substituiertes Arylalkyl sind, m, η und ο ganze Zahlen sind, jede mit einem Wert von 0 bis 8, und α eine ganze Zahl von 0 bis 1 ist, unter der Voraussetzung, daß, wenn a = 0, η einen Wert von 1 bis 2 haben kann. Typische Beispiele für Alkyl- und substituierte Alkylreste sind die oben angegebenen. Typische Beispiele solcher Basismaterialien sind die ortho-, meta- und para-Polyphenyläther mit 2 bis 7 Ringen und Gemische derselben, ortho-, meta- und para-Polyphenyl-thioäther mit 2 bis 7 Ringen und Gemische derselben, gemischte Polyphenyläther-Thioäther-Verbindungen, in welchen wenigstens eines der Chalkogene, dargestellt durch A, A₁, A₂ und A₃, verschieden ist im Hinblick auf eines der anderen Chalkogene, dihalogenierte Diphenyläther wie ^Brom^'-chlordiphenyläther und Bisphenoxy-biphenyl-Verbindungen und Gemische derselben.

Kohlenwasserstofföle einschließlich Mineralöle aus natürlichen Petroleumquellen und synthetische Kohlenwasserstofföle sind als Basismaterialien geeignet.

Die physikalischen Eigenschaften der von einem Mineralöl herrührenden funktioneilen Flüssigkeiten werden ausgewählt auf der Grundlage der Erfordernisse der Flüssigkeitssysteme, und daher schließt diese Erfindung als Basismaterialien Mineralöle ein, die einen weiten Bereich von Viskositäten und Flüchtigkeiten haben, wie Naphthenbasis-, Paraffinbasis- und gemischte Basismineralöle.

Die synthetischen Kohlenwasserstofföle schließen solche öle ein, die von der Oligomerisierung von Olefinen herrühren. Beispielsweise werden Polybutene und öle, die aus a-Olefinen mit 8bis 20 Kohlenstoffatomen durch säurekatalysierte Dimerisierung und durch Oligomerisierung unter Verwendung von Trialuminiumalkylen als Katalysatoren hergestellt worden sind, verwendet.

Chlorierte Biphenyle sind ebenso als Basismaterilien brauchbar.

Es liegt ebenso im Bereich dieser Erfindung, daß Gemische von zwei und mehr der vorausbezeichneten Basismaterialien als Basismaterialien verwendet werden können.

Die Erfindung kann auf Grund der nachfolgenden Beispiele gewürdigt werden. In den Beispielen 1 und 2, wie in der Tabelle I angegeben, wurden Schadens-Untersuchungen durchgeführt unter Verwendung von Flußstahlproben in ungefähr 750 bis ungefähr 1000 cm³ Flüssigkeit bei einer Flüssigkeitstemperatur von ungefähr 58,3° C. Die Metallprobe ließ man in der Flüssig-

keit mit 15 Kilocyclen bei einer Amplitude von 0,00508 mm für eine Zeitdauer von 4 Stunden vibrieren. In den Beispielen 3 bis 23 wurde eine Nickelprobe in die Flüssigkeit eingetaucht und eine 20 KiIocyclus-Vibrierung angrenzend an die Probe verursacht. Die Temperatur der Flüssigkeit betrug 85° C, und die Versuchsdauer betrug 45 Minuten.

Im Beispiel 2 wurde ein Mineralöl, nachfolgend als Flüssigkeit A bezeichnet, als Testflüssigkeit verwendet. Es hatte die nachfolgenden Eigenschaften.

Eigenschaft	Wert
Viskosität in Centistokes bei 54,4°C(min.) Viskosität in Centistokes bei -4O⁰C (max.)	10,0 500

Eigenschaft

Viskosität in Centistokes bei
-54°C (max.)

Fließpunkt (max.)

Flammpunkt (min.)

Säure- oder Basenzahl (max.)

Wert

3000 -59,4⁰C 93,3⁰C 0,20

Jedes Basismaterial ist in der Tabelle I als getrenntes Beispiel aufgeführt. Relativer Gewichtsverlust bedeutet den Gesamtgewichtsverlust der Metallprobe, wenn diese in einer Flüssigkeit geprüft wurde, die das vorliegende Additiv enthielt, geteilt durch den Gewichtsverlust der Metallprobe, wenn die unverdünnte Flüssigkeit ohne irgendein vorhandenes Additiv geprüft wird, mal 100.

Tabelle I

Ucispiel Nr.	Flüssigkeitszubereitungen	Ablauf	Volumprozent Wasser in der Flüssigkeit	Relativer Gewichtsverlust
1	11% Acryloid VI Verbesserer	(1)	0,50	71
	1% epoxydiertes Soyabohnenöl	(2)	0,75	40
	50% Bis(l,2-phenylmercapto)äthan	(3)	1,25	17
		(4)	2,25	10
2	Flüssigkeit A	(1)	0,50	70,5
3	4,2% Acryloid VI Verbesserer	(1)	0,39	47
	47,8% 2-Äthylhexyldiphenylphosphat	(2)	0,64	29
	47,8% Isooctyldiphenylphosphat	(3)	1,14	23 .
	10 Teile pro Million Silikon
4	Dibutylphenylphosphat	(1)	0,71	80
		(2)	1,21	62
		(3)	2,21	36
5	Tributylphosphat	(1)	0,69	84
		(2)	1,19	49
		(3)	2,19	32
		(4) ,	5,19	4
6	Tricresylphosphat	(1) "	0,5	47
7	2:1 Tributylphosphattricresylphosphat	(1)	1,0	71
S	1:1 Tributylphosphattricresylphosphat	(D	1,0	81
9	Tri(2-butoxyäthyl)phosphat	(1)	1,0	50
IO	Dioctylsebacat	(D	0,29	59
U	Pentaerythritol-Tetravalerat	(1)	0,45	44
12	70% Tributylphosphat	(1)	1,0	68
	22,5% Tricresylphosphat
	7,5% 2-Äthylhexylsebacat
13	68% Tributylphosphat	(D	1,06	40
	20% Tricresylphosphat
	7,5% 2-Äthylhexylsebacat
	4,5% Acryloid VI Verbesserer
14	2-Äthylhexyldiphenylphosphat	(1)	1,05	18
'Jl	Isooctyldiphenylphosphat	(1)	1,04	16

Fortsetzung

Beispiel Nr.	Flüssigkeitszubereitungen	Ablauf	Volumprozent Wasser in der Flüssigkeit	Relativer Gewichtsverlust
16	Chloriertes Biphenyl mit einem annähernden Chlorgehalt von 32 Gewichtsprozent	(1)	0,25	61
17	Tetra-2-Äthylhexylsilikat	(1)	0,27	68
18	5-Ring Polyphenyläther-Mischung 65% m-Bis(m-phenoxyphenoxy)benzol 33% m-(m-Phenoxyphenoxy)phenyl-p-phenoxy- phenyläther	(I)-	0,30	68
19	49,9 % m-Bisthiophenoxybenzol 49,9% Gemisch von 4-Ring Thioäthern und ge mischten Thiooxyäthern	(1)	0,28	15
20	N-Methyl-N-butyl-N'-methyl-N'-butyl-p-phosphor- diamidat	(1)	1,02	54
21	75% 3-Chlor-4'-bromdiphenyläther 25% 3-Chlordiphenyläther	(1)	0,55	61
22	Mineralöl	(1)	0,30	22
23	Olefinoligomer (synthetisches Kohlenwasserstoff- basisöl	(I)-	0,31	52

Es wurde gefunden, daß das zur Bestimmung des relativen Schadens verwendete Testverfahren voll zufriedenstellend den tatsächlichen Testabläufen bei simulierten hydraulischen Systemtestständen, wie dem Fairey-Teststand, entsprach. Zusätzlich entsprachen die hydraulischen Systemteststände zur Bestimmung des Schadens voll zufriedenstellend dem hydraulischen System von im Handel erhältlichen Flugzeugen, wobei die Schadenshöhen bestimmt wurden. Die im Rahmen der Erfindung verwendeten funktioneilen Flüssigkeiten mit zur Schadensinhibierung und -Kontrolle ausreichenden Wasserkonzentrationen wurden in tatsächlichen hydraulischen Systemen in Testständen und Flugzeugen bewertet. Hierbei wurde festgestellt, daß sie in wirksamer Weise Schaden inhibieren und den unverdünnten Flüssigkeiten ohne zusätzliche Mengen von Wasser weit überlegen sind.

Die Zahlen der vorausgehenden Beispiele erläutern die bedeutende Schadensinhibierung, die durch die Einverleibung von Wasser in ein Basismaterial erreicht wird. Zusätzlich wurden die physikalischen Eigenschaften und die Verhaltenseigenschaften, wie die Schmierfähigkeit, Feuerwiderstandsfähigkeit und Viskosität im wesentlichen durch das Additiv nicht beeinträchtigt, was von wesentlicher Bedeutung ist, weil ein Basismaterial für ein gegebenes Flüssigkeitssystem wegen seiner physikalischen Eigenschaften und Charakteristika ausgesucht wird und Abweichungen von diesen Eigenschaften und Charakteristika ein den technischen Erfordernissen nicht gerecht werdendes Flüssigkeitsverhalten mit sich bringen kann.

Als Ergebnis der ausgezeichneten Schadensinhibierung und -Kontrolle bei Verwendung der funktioneilen Flüssigkeiten innerhalb dieses Erfindungsbereichs können verbesserte hydraulische Druckvorrichtungen hergestellt werden. Diese enthalten eine Flüssigkeitskammer und eine sich darin bewegende Flüssigkeitszubereitung. Die Flüssigkeit besteht aus einem Gemisch von einem oder mehreren der vorausgehend beschriebenen Basismaterialien und von einer kleineren für die Schadensinhibierung ausreichenden Menge Wasser. Von dieser hydraulischen Flüssigkeit werden die Teile, die zu dem hydraulischen System gehören, auch gleichzeitig geschmiert. Es handelt sich um folgende Teile: die reibenden Oberflächen der Kraftquelle, nämlich die Pumpenventile, Arbeitskolben und Zylinder, die Flüssigkeitsmotoren und in manchen Fällen um die Maschineninstrumente, die Wege, die Flächen und die Gleitflächen. Das hydraulische System kann sowohl ein System mit konstantem Volumen als auch mit variablem Volumen sein.

Die Pumpen können verschiedenen Typen angehören. Es seien beispielsweise die folgenden Typen genannt: Die Zentrifugalpumpen, Strahlpumpen, Turbinen, Schaufelturbinen, die flüssigen Kolbengaskompressoren, Kolbentyppumpen, insbesondere die variablen Kolbenhubpumpen, die variablen Entleerungsoder variablen Verdrängungskolbenpumpen, die Radialkolbenpumpen, die Axialkolbenpumpen, in welchen ein pivotierter Zylinderblock mit verschiedenen Winkeln auf die Kolbenanordnung eingestellt wird, beispielsweise die Vickers-Axial-Piston-Pumpen, oder in welchem der Mechanismus, der die Kolben treibt, in einem einstellbaren Winkel zu dem Zylinderblock angeordnet ist, Pumpen des Getriebetyps, die schneckenförmige oder grätenförmige Getriebe antreiben, Abänderungen der Innengetriebe oder eine Schraubenpumpe oder Schraubenplattpumpen. Die Ventile können Verschlußventile, Schaltventile, Steuerventile, Drosselventile, Sequenzventile, Entlastungsventile, Servoventile, Nichtrücklaufventile, Tellerven- tile oder Überdruckventile sein. Flüssigkeitsmotoren sind gewöhnlich konstante oder variable Verdrängungskolbenpumpen, die zum Rotieren veranlaßt werden durch den Druck der hydraulischen Flüssigkeit des Systems mit der Kraft, die durch eine Pumpenkraftquelle zugeführt wird. Solch ein hydraulischer Motor kann zusammen mit einer veränderlichen Verdrängungspumpe zur Bildung einer veränderlichen Geschwindigkeitsübertragung verwendet werden. Es

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ist daher von besonderer Bedeutung, daß die reibenden Teile des Flüssigkeitssystems, die durch die funktionelle Flüssigkeit geschmiert werden, gegenüber Schaden geschützt werden. Solch ein Schaden kann ein Festfressen der bewegenden Teile, übermäßige Abnutzung und vorzeitigen Ersatz der Teile bewirken.

Die genannten Flüssigkeiten können, wenn sie als funktioneile Flüssigkeiten verwendet werden, auch Farbstoffe, Fließpunkterniedriger, Metalldeaktivatoren, Säureabfangmittel, Antioxydationsmittel, Entschäumer in einer Konzentration, die ausreicht, Antischaumeigenschaften zu entwickeln, wie beispielsweise in einer Konzentration von 10 bis 100 Teilen pro Million, Viskositätsindex-Verbesserer, wie PoIyalkylacrylate, Polyalkylmethacrylate, polycyclisch^ Polymerisate, Polyurethane, Polyalkyloxyde und Polyester, Schmiermittel und ähnliche enthalten.

Es liegt ebenso im Bereich dieser Erfindung, daß die vorausbezeichneten Basismaterialien einzeln oder als Flüssigkeitszubereitung mit dem Gehalt von zwei oder mehr Basismaterialien in verschiedenen Anteilen verwendet werden können. Die Basismaterialien können ebenso "noch andere Flüssigkeiten enthalten, z. B. synthetische öle, wie Alkylenpolymerisate (Propylen-, Butylenpolymerisate. und Gemische derselben), Alkylenoxyd - Polymerisate, (Propylenoxydpolymerisate und Derivate) einschließlich Alkylenoxydpolymerisate, die hergestellt worden sind durch Polymerisierung des Alkylenoxyds in Gegenwart von Wasser oder Alkoholen, wie Äthylalkohol, Alkylbenzol (Monoalkylbenzol wie Dodecylbenzol, Tetradecylbenzol usw.) und Dialkylbenzole (z. B. n-Nonyl-2-äthylhexylbenzoij, Polyphenyle (z. B. Biphenyle und ter-Phenyle) halogeniertes Benzol, halogeniertes niederes Alkylbenzol und monohalogenierte Diphenyläther herrühren.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von Wasser als Kavitationsschäden verhinderndes Mittel in funktionellen Flüssigkeiten, einschließlich Schmiermitteln, insbesondere in Wärme- und Kraftübertragungsflüssigkeiten, die als Basismittel enthalten:

1. (a) eine Phosphorverbindung, dargestellt durch die allgemeine Formel
O

(I)

(Y₂)

₂),

worin Y Sauerstoff, Schwefel und/oder

— N —
ist, Y₁ Sauerstoff, Schwefel und/oder

— N —
ist, Y₂ Sauerstoff, Schwefel und/oder

R₅

IN

30

ist, die Reste R, Rj, R₂, R₃, R₄ und R₅ Alkyl, Aryl, substituiertes Alkyl, substituiertes Aryl sind, und worin a, b und c ganze Zahlen sind mit einem Wert von O bis 1 und die Summe von a, b und c 1 bis 3 beträgt und (b) Gemische derselben und/oder

2. (a) ein Orthosilikat der allgemeinen Formel

R9 O

R.

■10

R,'

(0)„

R₈-O-Si-O-X- (O)_n-R₁₃-

(O)_n,

R,

■12 η

(Π)

worin jeder der Reste R₈, R₉ und R₁₀ Alkyl, Aryl, substituiertes Alkyl und substituiertes Aryl, O Sauerstoff, Si Silicium, X Kohlenstoff und/oder Silicium, m eine ganze Zahl mit einem Wert von O bis 1, η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 200 ist und worin, sofern X Kohlenstoff ist, m — 0, η = 1 ist und worin jeder der Reste R₁₁, R₁₂ und R₁₃ Wasserstoff, Alkyl, Aryl, substituiertes Alkyl und/oder substituiertes Aryl ist und sofern X Silicium ist, m = 1, η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 200 ist und R_n, R₁₂ und R₁₃ Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl und/oder substituiertes Aryl sind, und
(b) Gemische derselben und/oder

3. (a) ein Polysilikon und

(b) Gemische derselben und/oder

4. (a) eine aromatische Ätherverbindung, dargestellt durch die allgemeine Formel

A₂ -+ ^-

(III)

worin A, A₁, A₂ und A₃ jeweils Chalkogen mit einer Atomzahl von 8 bis 16, X, X₁, X₂, X₃ und X₄ Wasserstoff, Alkyl, HaIoalkyl, Halogen, Arylalkyl und/oder substituiertes Arylalkyl, m, η und 0 ganze Zahlen, jede mit einem Wert von 0 bis 8 sind, und a eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis 1 ist, vorausgesetzt, daß, wenn a = 0, η einen Wert von 1 bis 2 haben kann, und
(b) Gemische derselben und/oder

Rest aus Alkylen und/oder substituiertem Alkylen bedeuten, und
(b) Gemische derselben und/oder

6. (a) einen Polyester, dargestellt durch die Formel

5. (a) einen Diester der allgemeinen Formel

60

R₂₀-O-C-R₇₁-C-O-R-

\22

worin R₂₀ und R₂₂ Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl und/oder substituiertes Aryl bedeuten und worin R₂₁ einen zweiwertigen

65

^v ₂3

i^? ) -C-O₁

1 T)

K,.

PTT

CH₂

C = O

9.
10.
11.
12.

13.
14.

worin der Rest R₂₃ Wasserstoff und/oder Alkyl ist, die Reste R₂₄ und R₂₅ Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl und/oder substituiertes Aryl sind, α eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis 1, Z eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 2 ist und, wenn Z=I, R₂₆ Wasserstoff, Alkyl, Acyloxy und/oder substituiertes Acyloxy ist, und wenn Z = 2, R₂₆ Sauerstoff ist, und
(b) Gemische derselben und/oder