DE1594549A1 - Synthetic lubricants and lubricant additives based on diorthosilicic acid esters - Google Patents
Synthetic lubricants and lubricant additives based on diorthosilicic acid estersInfo
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- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2227/00—Organic non-macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2203/00, C10M2207/00, C10M2211/00, C10M2215/00, C10M2219/00 or C10M2223/00 as ingredients in lubricant compositions
- C10M2227/02—Esters of silicic acids
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Description
DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-I NG. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCHDR.-ING. BY KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-I NG. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH
Patentanmeldung P.15 94· 54-9.0-4-2 Köln, 14. 9. 19?0 Huhrchemie Aktiengesellschaft ; ESk/Se-i - K 1688 Heue Beschreibung ______ ■ ■ .Patent application P.15 94 · 54-9.0-4-2 Cologne, September 14, 19? 0 Huhrchemie Aktiengesellschaft; ESk / Se-i - K 1688 Today description ______ ■ ■.
Synthetische Schmiermittel und Schmiermittelzusätze auf Baals von DiorthokieselsäureesternSynthetic lubricants and lubricant additives on Baal's diorthosilicic acid esters
Als Schmieröle für Strahltriebwerke von !''lugzeugen sind bislier 3 'I'ypen von Estern, die sich von dibaSischen Carbonsäuren ableiten, im Gebrauch:As lubricating oils for jet engines of! '' Aircraft are bislier 3 'I types of esters that differ from dibasic carboxylic acids derive, in use:
Typ 1 (3 cSt-Öle, Viskosität über 3 cSt bei 98,9Ö) Ester von zweibasisehen Säuren und von primären verzweigten Alkoholen, die der ITormvorschrift "Military Specification Lubricating Oil, Aircraft Turbine Engine, Synthetic Base" vom 9. 11> 1959 i abgelcürzt ΜΏ-Ι-7808 D, entsprechen und für Turbinen-Luftstralil-Triebwerke mit Geschv/indigkeiten bis Hach 1 geeignet v/aren. . Type 1 (3 cSt oils, viscosity over 3 cSt at 98.9 O ) esters of two-base acids and of primary branched alcohols, which comply with the IT standard "Military Specification Lubricating Oil, Aircraft Turbine Engine, Synthetic Base" of November 9, 1959 i abbreviated ΜΏ-Ι-7808 D, correspond to and are suitable for turbine air jet engines with speeds up to Hach 1. .
2 (7,5 cSt-Öle) ' ' ■ 2 (7.5 cSt oils) '' ■
3 cSt-Öle rait Zusätzen von Komplezectern, die entxfeder durch Umsetzen von Halbestern zweibasischer Säuren und einwertiger Alkohole mit Polyolen (Polyglykolen) oder von Halbestern von G-lykolen und einbasischen Säuren mit zweibaoisohen Säuren hergestellt v/aren. Sie entsprechen der britischen Spezifikation "Dir ec.bi or ale of Engine He search and Develo£")ment Maberial Specif." vom 16. ' %: I960,", abgekürzt UEHU 248?. Sie v/erden für 'I'urboprop-Maschirion vorwendet.3 cSt oils contain additions of complexes which are produced by reacting half-esters of dibasic acids and monohydric alcohols with polyols (polyglycols) or half-esters of glycols and monobasic acids with dibasic acids. They correspond to the British specification "Dir ec.bi or ale of Engine He search and Development") ment Maberial Specif. "From 16. ' % : I960,", abbreviated UEHU 248 ?. They are used for turboprop machinery.
Ent or von I'lethylolen wie Noopentylglykol, Trimethyloipropan odor Ponbaoryfchrib, sogonannbe stabilisiorte Ευ bor. Sie könnenEnt or of I'lethylols such as noopentyl glycol, trimethyloipropane odor Ponbaoryfchrib, sogonannbe stabilisiorte Ευ bor. You can
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!594549! 594549
durch die erhöhte Wärme- und 03qrdätionnl)est;ändißkeit in'üborscliallflugzeugen bis su einer Flügge sc^-.rin&iGko it von etwa ' Mach 2 eingesetzt .-rerden.due to the increased heat and heat loss in airplanes to su a Flügge sc ^ -. rin & iGko it of about ' Mach 2 inserted.-Earth.
Die Schmieröle für Turbirient riebwerke in Flugzeugen nüor.en in einen sehr weiten Temperaturbereich gebrauchsfähig sein. Dieser Bereich wird durch die fortlaufende Entwicklung von Überschallflugzeugen mit IFliiggeschwindickeiteii über ilach 2 ο tändig ein/eitert. Schmieröle für Maschinen nit Fluggeschwindigkeit bis Hach 3 mit Üluralauite-EiTJeratitreii von 200 - 2G0° müscen einerseits bei -!35° fließfähig sein, im den !ffieftemperatur st art der Ülpumpen in großen Hohen zu ermöglichen ..und' müssen andererseits auch Temperaturen von 4-00° und höher,; die an heißen Steilen des '.Triebwerkes auftreten küimen, olme thermische" oder ouqycTative Zersetzung aushalten.The lubricating oils for Turbirient engines in aircraft nüor.en be usable in a very wide temperature range. This area is enhanced by the ongoing development of Supersonic planes with Iliiggeschwindickeiteii over ilach 2 ο constantly festers. Lubricating oils for aircraft at airspeed to Hach 3 with Üluralauite-EiTJeratitreii from 200 - 2G0 ° On the one hand, they must be able to flow at -! 35 °, in the open temperature start to enable oil pumps at great heights .. and ' on the other hand, temperatures of 4-00 ° and higher must also be used; the küimen, olme withstand thermal "or ouqycTative decomposition.
Einige der Ester von 1I1Jp 3 können zwar den in ühirbinenlagern auftretenden hohen Dauertemperaturen nocli standhalten, da ihr Anwendxmgsbaeicli 50 - 100° über dem der Öle von Typ 1 und 2 liegt, doch ist ihr Yiskositatstemperatuinrerlialten nit Viökositätsindizes unter 100 ungünstig. Es wurde bereits versucht ihre Viskosität st enrperatur abhängigkeit durch Susatz thermisch beständiger'Silikone' oder halogenierter Silikone zu verbessern, doch besitzen die ersteren zu geringe oclniiexieigenschaften und die letzteren können korrodierend wirken. Isetie hoclitemperaturfeste Schmierstoffe wie Polyphenyläthor oder substituierte' Pyrazine komnen für diesen Zweck ebenfalls nichb inf.rage, da sie unter 0° nicht mehr fließfähig sind. Es ergab sich somit die Hotwendigkeit, SchmieriadLbbol oder Zusatzstoffe zu Sclmiermitteln zu finden, die ein ausgezeichnetes Ilochtempei'aturvahalten mit einer fuigemestjaEn Ji'ließfähigkeit bei außerordeiiblicli niedrigen l'enipex'abui'en und einer p;uten Schmierfähigkeit über einen sehr uoifcen Boreich vereinen. Some of the esters of 1 I 1 Jp 3 can still withstand the high permanent temperatures that occur in hirbine bearings, since their application range is 50-100 ° above that of oils of types 1 and 2, but their viscosity indexes with viscosity indices below 100 are unfavorable. Attempts have been made, their viscosity st enrperatur dependence by Susatz thermally beständiger'Silikone 'or halogenated silicones to improve, but have the former to low oclniiex i properties and the latter can be corrosive. Isetie high temperature-resistant lubricants such as polyphenyl ether or substituted pyrazines are also not applicable for this purpose, as they are no longer flowable below 0 °. There was thus the need to find lubricants or additives to lubricants which combine excellent hold temperature with good fluidity at extraordinarily low levels of exposure and good lubricity over a very low temperature range.
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, spezielle Kiesel säureester als Schmierstoffe bzw. Schmierstoffausätze zu entwickeln, die diesen Anforderungen entsprechen und die Mangel bisheriger bekannt ei" Ortho- und Dikieselsäureester, a.B. die Abspaltung von Substanzen, bzw. von leicht siedenden Anteilen bei Einwirkung von Sauerstoff in der Wärme, Heiguiig. zur Pol^iierisation, ungenügende WafLoerverträglichkeit und-näßigec Druckaufnahmevermögen der Ölfilme bei img nicht besitzen.The invention has set itself the task of special pebbles acid esters as lubricants or lubricant additives develop which meet these requirements and the deficiencies of previously known "ortho and disilicic acid esters, away. the splitting off of substances or of low-boiling ones Proportions of exposure to oxygen in the heat, Heiguiig. for polishing, insufficient wafer loosening compatibility and -näßigec pressure absorption capacity of the oil films img do not own.
Es wurde' nun gefunden 5 daß dieses 2Jiel durch SchmiermittelIt was' now found that this 5 2Jiel by lubricants
auf Basis voijtiefjelsatireestern erreicht wird, die DiorthokieselGäureeöter der allgemeinen lOxrnielon the basis of voijtiefjelsatireestern is achieved, the DiorthokieselGäureöter the general lOxrniel
A(OOi)2(OE)6-^n+311-) (OE1 )n(0E" )m A (OOi) 2 (OE) 6- ^ n + 311 -) (OE 1 ) n (0E ") m
"allein oder im Genisch mit anderen an sich bekannten Schmierstoff en und Zusatsstoffen enthalten, worin A Pentaerythritdi-carbonsäureester- oder Dipentaerytlirit-tetra-carbonsäureeste.r-Eeste, E Folyo^cyalkylenglykolätherreßte mit 1 - M- üthers auer stoff atomen, E1 Alkjrlreste mit melir als 3 C-Atomen und E" Eeste von Monopentaerythrit-tri-carboiisäureestern oder von Dipentaerythriii-penta-carbonsäureestern bezeichnen, während η Werte von O - 6 und m solche von 0-2 annehmen kann, und wobei die Garbonsäureanteile der A- und E"-Gruppen von gesättigten Monocarbonsäuren mit mehr als 2 Kohlenstoffatomen abgeleitet sind und die im Molekül vorliegenden Substituenten E, E1 und S" untereinander gleich oder verschieden sein können." ·s ", alone or in Genisch with other lubricant known per se and contain Zusatsstoffen wherein A pentaerythritol di-carboxylic ester or Dipentaerytlirit-tetra-carbonsäureeste.r-Eeste, E ^ Folyo cyalkylenglykolätherreßte 1 - M- üthers oxygen atoms, E 1 Alkjrlreste with melir as 3 carbon atoms and E "denote esters of monopentaerythritol tri-carboiic acid esters or of dipentaerythriii-penta-carboxylic acid esters, while η values from O - 6 and m can assume values from 0-2, and the carboxylic acid proportions of the A- and E "groups are derived from saturated monocarboxylic acids with more than 2 carbon atoms and the substituents E, E 1 and S" present in the molecule can be the same or different from one another. "
Besonders geeignet sind Diorthokieselsäureester, in denen η sowie ei'= O öderen = 3 und m - O oder η =2 oder 3, m = 1 oder 2 ist und η + m nicht höher als 1V ist.Diorthosilicic acid esters in which η and ei '= O oreren = 3 and m - O or η = 2 or 3, m = 1 or 2 and η + m is not higher than 1 V are particularly suitable.
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_ Z1. -_ Z 1 . -
Besonders geeignet sind als A-Gruppen Pentaerythrit-di-(355)5-trimethylliexaiiat)- oder -(2-äthylhe3:anat)-Reste, sowie als R-Gruppen Diäthylenglykol-n-butyläther-Reste, als R1-Gruppen Alkylreste von 8 und melir Kohlenstoffatomen, vornehmlich Isodecyl-Reste und als R"-Gruppen Pentaerythritol-(3,5? 5-trimethylhes:anat) -Re st e.Particularly suitable as A groups are pentaerythritol di- (3 5 5) 5-trimethylliexaiiat) - or - (2-ethylhe3: anate) residues, and as R groups diethylene glycol n-butyl ether residues, as R 1 - Groups are alkyl radicals of 8 or more carbon atoms, primarily isodecyl radicals and, as R "groups, pentaerythritol (3,5? 5-trimethylhes: anate) radicals.
Die erfindungsgemäßen Ester können nach beliebigen üblichen Verfahren in analoger Weise wie die bisher bekannten Diorthokieselsäureester hergestellt werden* z.B. durch Umsetzen stöchiometrischer Mischungen der entsprechenden viasserfisLen Alkohole, Atheralkohole und Pentaerythritdi- oder -tri-isononanat mit einer oder mit zwei freien Hydrosylgruppen mit gasförmigem Siliciumtetrachlorid nach dem DBP 1 184 855 oder der DAS 1 180 359 (Patentanmeldung R 52 696 IVb/12o).The esters according to the invention can according to any conventional Process in a manner analogous to the previously known diorthosilicic acid esters are produced * e.g. by converting stoichiometric mixtures of the corresponding water-resistant alcohols, ether alcohols and pentaerythritol di- or tri-isononanate with one or two free hydrosyl groups with gaseous silicon tetrachloride DBP 1 184 855 or DAS 1 180 359 (patent application R 52 696 IVb / 12o).
Die Ausgangsmaterialien für die A- und R11-Gx1UiJpen können z.B. durch "Veresterung von 1 Mol Pentaerythrit und von 2 bzw. 3 Molen 3,5 ?5-T3?im-ethylhexansäure und durch anschliessende destillative Aufteilung hergestellt werden. Dabei entstehen Pentaerythrit-di-isononanat, Pentaerythrit-tri- und Pentaerythrit-tetra-isononanat. Das zunächst mitgebildete unlösliche und durch Filtration abtrennbare Pentaerythrit-mono-isononanat wird ständig im Kreislauf mit umgesetzt. ■Can UiJpen The starting materials for the A and R 11 -Gx 1 eg by "esterification of 1 mole of pentaerythritol and of 2 or 3 moles of 3,5? 5-T 3? Ethylhexanoic in and be prepared by subsequent distillation distribution. This pentaerythritol di-isononanate, pentaerythritol tri- and pentaerythritol tetra-isononanate are formed
3,515-Trimethylhexansäure und 2-lthylhexansäure werden zweckmäßig durch Hydroformylierung der entsprechenden Olefine (Oxo-Synthese) und Luftoxydation der Reaktionsproaukte gewonnen werden.3,515-trimethylhexanoic acid and 2-ethylhexanoic acid expediently by hydroformylation of the corresponding olefins (Oxo synthesis) and air oxidation of the reaction products be won.
In den tafeln 1 und 2 wurden die Eigenschaften folgender Ester nach der Erfindung zusammengestellt: ■ - ■ "In Tables 1 and 2, the properties became as follows Esters compiled according to the invention: ■ - ■ "
Pentaerythrit-di-3,5 ,5-trimethylhexanat-diorthokieselsäure-hexa-isodecyl-ester, Pentaerythritol-di-3,5,5-trimethylhexanate-diorthosilicic acid-hexa-isodecyl-ester,
II Pent aerythrit-di-3,5,5-trimethylhexanat-diorthokieselsäure-hexa-[ diäthylenglykol-n-buthyläther ] -ester,II Pent aerythritol-di-3,5,5-trimethylhexanate-diorthosilicic acid-hexa- [ diethylene glycol n-buthyl ether] ester,
III Pent aerythrit-di-3,5,5-trimethylhexanat-diorthokieselsäur e-tri- [ diäthylenglykol.-n-buty lather ] -tri- [ iso de eyl ] ester, III pentaerythritol di-3,5,5-trimethylhexanate diorthosilicic acid e-tri- [diethylene glycol.-n-butyl ether] -tri- [iso de eyl] ester,
IV Pentaerythrit-di-355,5-trimethylhexanat-diorthokieselsäure-di-[pent aerythrit-tri-(3,5,5-trimethylhexanat)]-tetra-[diäthylenglykol-n-butyläther]-ester, IV Pentaerythritol-di-355,5-trimethylhexanate-diorthosilicic acid-di- [pent aerythritol tri- (3,5,5-trimethylhexanate)] - tetra- [diethylene glycol n-butyl ether] ester,
V Pentaerythrit-di^^jS-trimethylhexanat-diorthokieselsäure-m,ono-[pentaerythrit-tri-(3,5,5-trimethylhexanat) ]-penta-[diäthylenglykol-n-butylather]-ester} V Pentaerythritol-di ^^ jS-trimethylhexanate-diorthosilicic acid-m, ono- [pentaerythritol-tri- (3,5,5-trimethylhexanate)] -penta- [diethylene glycol-n-butyl ether] -ester }
VI Pentaerythrit-di-3J5,5-trimethylhexanat-diorthokieselsäure-mono-[pent aerythrit-tri- (3,5,5-trimethylhexanat) ]-tri-[diäthylenglykol-n-butyläther]-di-(isodecyl)-ester, VI Pentaerythritol-di-3 J 5,5-trimethylhexanate-diorthosilicic acid-mono- [pent aerythritol-tri- (3,5,5-trimethylhexanate)] -tri- [diethylene glycol-n-butylether] -di (isodecyl) - ester,
VII Pentaerythrit-di-3,5,5-trimethylhexanat-diorthokieseisäure-[pent aerythrit-tri-(3,5,5-trimethylhexanat)]-tri-(isodecyl)-di-(diäthylenglykol-n-butyläther)-ester. VII Pentaerythritol-di-3,5,5-trimethylhexanate-diorthokieseisäure- [pent aerythritol tri- (3,5,5-trimethylhexanate)] tri- (isodecyl) di (diethylene glycol n-butyl ether) ester.
Sie wurden im Blasensäulenreaktor nach dem Verfahren der DAS 1 180 359 bei Temperaturen von 67 - 750O hergestellt.They were in the bubble column reactor according to the method of the DAS 1,180,359 at temperatures of 67 - 75 0 O prepared.
Zum Vergleich wurden in Tafel 1 weiterhin aufgeführt:For comparison, the following were also listed in Table 1:
VIII Durchschnittswerte von Komplexestem / VIII Average values of complex esters /
IX Phenyl-Methyl-Siliconöl.A,. Molverhältnis Phenylzur Methyl-Gruppe 0,75 ? IX Phenyl-methyl-silicone oil. A ,. Molar ratio of phenyl to methyl group 0.75 ?
X Phenyl-Methyl-Siliconöl.Bj Molverhältnis Phenylzur Methyl-Gruppe Ί,3 )X phenyl-methyl-silicone oil.Bj molar ratio phenyl to Methyl group Ί, 3)
+) Gunderson, Hart, Synthetic Lubricants, Heinhold P. Corp. New Yo3k, 1962, S. 197 + ) Gunderson, Hart, Synthetic Lubricants, Heinhold P. Corp. New Yo3k, 1962, p. 197
++) Gunderson, Hart, Synthetic Lubricants, S. 275, und !Toll, ++ ) Gunderson, Hart, Synthetic Lubricants, p. 275, and! Great,
Verlag Chemie 1960, S. 291 und 292Verlag Chemie 1960, pp. 291 and 292
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Die erxindtrngsgeaaSeii hochmolekularen Kieselsäureester sieden über 2?0° bei 1 Torr,bzw. über 210° bei 0,01 Torr oder bei 4-90° "bei 760 Torr. Hire ElaEnapunkte liegen überThe origins are high molecular weight silicic acid esters boil over 2? 0 ° at 1 Torr, or. over 210 ° at 0.01 torr or at 4-90 ° "at 760 Torr. Hire ElaEna points are above
2?5° ■2? 5 ° ■
Die erfindungsgemäßen Ester mit verhältnismäßig hoher Viskosität und geringex^ Temperaturabhängigkeit bewertet man nach ihren Yiskositätseigenschaften durch Vergleiche mit anderen entsprechenden Schmierstoffen, wobei neben dem Viskositätsindes: zweckmäßig die Viskositätstemperaturkonstante (VTC) als Wertmesser mit in Betracht gezogen wird.The esters according to the invention with a relatively high viscosity and low temperature dependence are evaluated according to their viscosity properties by comparisons with other corresponding lubricants, where in addition to the viscosity, the viscosity temperature constant is expedient (VTC) is taken into account as a value meter.
Die Ester I bis III zeigen im Vergleich mit den üblichen Komplexestem des Typs 2, deren Durchschnittswerte in Tafel 1 ebenfalls angeführt sind, eine höhere Viskosität, Ihre Temperaturabhängigkeit hat gleiche Kenndaten; Ester II besitzt sogar günstigere Eigenschaften. Verwendet man diese erfindungsgemäßen Ester anstelle der Komplexester zui" Viskositätserhöhung dibasischer Ester für die Herstellungvon 7,5 cSt-Ölen nach DEED 24θ?, so erreicht man auf Grund ihrer höheren Viskosität mit geringerer Zumischung die gleiche oder eine bessere Wirkung.The esters I to III show in comparison with the usual Complex esters of type 2, the average values of which are also given in Table 1, have a higher viscosity, Their temperature dependence has the same characteristics; Ester II has even more favorable properties. If you use this Esters according to the invention instead of the complex esters to "increase the viscosity of dibasic esters for the production of 7.5 cSt oils according to DEED 24θ?" Due to their higher viscosity with lower admixture the same or better effect.
Die Ester IV bis VIl mit Pentaerytlirit-tri-isononanat-Hesten als Substituenten sind mit den liethyl-Phenyl-Siliconölen zu vergleichen, bei denen durch den Einbau von Phenylgruppen die Wärmebeständigkeil; verbessert und die Gefahr einer Vernetzung bzw. Gelbildung eingeschränkt ist. Die Pentaerythrit-di-isononanat-diortliokieselsäureester IV bis VII erreichen in ihren Viskositätsdaten hinsichtlich Höhe der Zähigkeit und Temperaturbeständigkeit die niedrig phenylierten Methyl-Phenyl-Siliconole und sind diesen sogar teilweise überlegen (vergl. Tafel l)- The esters IV to VIl with pentaerytliritol tri-isononanate hests as substituents are with the diethyl-phenyl-silicone oils to compare, in which the heat-resistant wedge by the incorporation of phenyl groups; improved and the Risk of crosslinking or gel formation is limited. The pentaerythritol di-isononanate diortliosilicic acid ester IV to VII reach the low in their viscosity data with regard to the level of toughness and temperature resistance phenylated methyl-phenyl-siliconols and are even sometimes superior to them (see Table 1) -
BAOORlGiNAt-BAOORlGiNAt-
Die Kieselsäureester der Erfindung weisen in Anbetracht ihrer hohen Viskosität ein vorzügliches Kälteverlialten auf. Die angegebenen Stockpunkte sind durch die hohe Zähigkeit der Ester bedingt und werden nicht durch Abscheidung fester Stoffe hervorgerufen.In view of their high viscosity, the silicic acid esters of the invention exhibit excellent cold properties on. The specified pour points are due to the high toughness of the esters and are not due to deposition caused by solid substances.
Die erfindungsgemäßen Pentaerythrit-di-isononana.t-diorthokieselsäureester sind im allgemeinen oxydationsstabiler als die Esteröle vom Typ 1, 2 und 3.The pentaerythritol di-isononana.t-diorthosilicic acid esters according to the invention are generally more stable to oxidation than the ester oils of type 1, 2 and 3.
Die hochsiedenden erfindungsgemäßen Ester sind überraschend warmfest; beim Erhitzen über 300° an der Luft treten Gelbildungen nicht auf. Die Ester nach der Erfindung mit E-Substituenten von 8 und mehr Kohlenstoffatomen sind wasserbeständig, insbesondere im Falle einer sterischen Abschirmung der SiOC-Bindung.The high-boiling esters according to the invention are surprisingly heat-resistant; gel formation occurs when heated above 300 ° in air not on. The esters according to the invention with E substituents of 8 and more carbon atoms are water-resistant, especially in the case of steric shielding of the SiOC bond.
Die aus dem beanspruchten Kieselsäureester gebildeten Ölfilme verfügen außerdem über eine hohe Tragfähigkeit. Als Maßstab für das Druckaufnahmevermögen dient der im Vierkugelapparat (VKA) nach Boerlage gemessene Verschweißtest, der für die neuen Ester 170/180 kg beträgt. Hierbei bedeutet die erste Zahl die höchstmögliche Belastung in kg, die der geprüfte Ölfilm eine Minute lang ohne Veränderung aushält. Die zweite Zahl bezeichnet diejenige Belastung, bei der das Verschweißen der Kugeln erfolgt. Den in Tafel 2 angeführten Werten sind die Daten der zum Vergleich herangezogenen dibasischen Ester vom Typ 1 bis 3, der Methyl-Phenyl- und der Mineralschmieröle, beigefügt. Danach übertreffen die oxydationsstabilen und warmfesten Kieselsäureester nach der Erfindung die Vergleichsöle.The oil films formed from the claimed silicic acid ester also have a high load-bearing capacity. as The benchmark for the pressure absorption capacity is the welding test measured in the four-ball apparatus (VKA) according to Boerlage, which is 170/180 kg for the new esters. The first number here means the highest possible load in kg, the the tested oil film can withstand one minute without change. The second number denotes the load at the welding of the balls takes place. The one listed in Table 2 Values are the data of the dibasic esters of type 1 to 3 used for comparison, the methyl-phenyl- and the mineral lubricating oils. Thereafter, the oxidation-stable and heat-resistant silicic acid esters surpass the Invention of the comparative oils.
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15-9 A 54915-9 A 549
Tafel 2Table 2
Verschweißwerte der Pentaerythrit-di-isononanatdiorthokieselsäureester gemessen im Vierkugel-Apparat Welding values of pentaerythritol di-isononanate diorthosilicic acid ester measured in the four-ball apparatus
Belastung kgWelding test
Load kg
Oz^98.8
Oz ^
BADBATH
- 10 -- 10 -
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Die Pent8.erythrit-di-isononanat~diorthokieselsäui?eester können je nach ihrer Viskosität .in "beliebigem Verhältnis mit bekannten als Schmiermittel geeigneten. Stoffen gemischt werden. Zweckmäßig mischt man sie mit bis zu 75 % anderen Schmierstoffen, z.B. mit Hineralschmierölen, Diearbonsäureestern, Organo siliciumverbindungen anderer Struktur, PoIyphenylätherölen und mit Phosphorsäureestern. Auf Grund ihrer Oxydationsstabilität, Dauerwärmebeständigkeit, Schmierfähigkeit lind Viskositätsdaten einschließlich ihrer Fließfähigkeit bei tiefen Temperaturen verbessern sie die ψ Eigenschaften ihrer Schmieröl-Komponenten. Sie sind in einem erweiterten Temperaturbereich wirksam, d.h. bei hohen Temperaturen beständig, schmierfähig und genügend viskos und bei niedriger Temperatur fließfähig«The Pent8.erythrit-di-isononanat ~ diorthokieselsäui? Eester can be mixed depending on their viscosity .in "any proportion with known suitable as a lubricant. Substances. It is advantageous to mix them with up to 75% of other lubricants, for example with Hineralschmierölen, Diearbonsäureestern, organo silicon compounds other structure PoIyphenylätherölen and Phosphorsäureestern. due to its oxidation stability, long-term heat resistance, lubricity lind viscosity data including their fluidity at low temperatures, they improve the ψ properties of its oil components. they are effective in an extended temperature range, that is stable at high temperatures, lubricious and sufficiently viscous and flowable at low temperature «
Die Ester der Erfindung können als oxydationsstabile Verdickungsmittel zur Herstellung von 7»5 cSt-Ölen anstelle von Komplexestern verwendet werden.'Dabei setzt man die Ester entsprechend ihrer Viskosität in Mengen von 25 bis 75 /ό,' bezogen auf die Menge des gesamten Gemisches ein.The esters of the invention can be used as oxidation stable thickeners for the production of 7 »5 cSt oils instead of Complex esters are used. 'This is where the esters are used based on their viscosity in amounts of 25 to 75 / ό, ' on the amount of the total mixture.
Wegen ihres Viskositäts- und Kälteverhaltens können die beant spruchten warmfesten Ester als die gesuchten Hisfakomponenten für stabilisierte dibasische Ester, für Ester des Typs 5, dienen, deren VI-Werte für sich zum Teil unter 100 liegen.Because of their viscosity and low temperature behavior, the request claimed heat-resistant esters as the sought-after Hisfa components for stabilized dibasic esters, for esters of type 5, the VI values of which are in part below 100.
Die zum Teil hochviskosen Pentaerythrit-di-isoiionanat-diorthokieselsäureester können vorteilhaft auch mit hochsiedenden, niedrigviskosen Diorthokieselsaareestern, wie mit den nach der Patentanmeldung R 38 337IVc/23c (Patent . ... ...) beschriebenen Diäthylenglykol-diorthokieselsäureestern, die Oxyallcylenglykolallcylätherreste enthalten, vermischt uerden. Die dabei entstehenden KieselsäureestergemiBche ■■ weis an ein V:ü.~- kositätstemperaburverhalten mit Vl-Werten über 1^0, niedrigereThe partly highly viscous pentaerythritol di-isoiionanat-diorthosilicic acid ester can also be advantageous with high-boiling, low-viscosity diorthosilicic acid esters, such as with the after the patent application R 38 337IVc / 23c (patent. ... ...) Diethylene glycol diorthosilicic acid esters, the oxyalkylene glycol alkyl ether residues contain, mixed and earth. The resulting silicic acid ester mixture ■■ has a V: ü. ~ - viscosity temperature behavior with Vl values above 1 ^ 0, lower
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Kalt ©viskosität .en imd. Stoclqmnkte und beachtlich günstige Verschleiß- wie ' .Versehweißwerte auf. Sie eignen sich als Schmieröle mit einem weiten Anwendungsbereich in hochtemperaturbean-. spruchten Turbinentriebwerten.Cold viscosity .en imd. Stoclqmnkte and remarkably favorable wear and tear like '. They are suitable as lubricating oils with a wide range of applications in high temperature applications. claimed turbine drive values.
Beispiel 1 ν ■ . ' -Example 1 ν ■. '-
Ein als Elasensäulenreafctor.gekennzeichnetes Reaktionsgefäß besteht aus einem Glasrohr mit einer inneren "Weite von 69 mm und einer Höhe von 550 %*& sowie mit einer am Boden eingesetzten Fritte 2 (Jenaer Geräte glas Körnung 2) und ist mit einem Thermometer 7 versehen. Das Gefäß wurde mit 333 S Pentaerythrit-di-isononanat als Hydroxyester, 417. S Isodecanol und 427 g Diäthylenglykol-n-butyläther gefüllt, die sämtlich zuvor bis auf einen Wassergehalt unter 0,1 c/o getrocknet worden waren. Aus dem Dosiergefäß 3 tropfte Siliciumtetrachlorid auf eine Verdampfersehlange 4, die auf 80° vorerhitzt war. Die Dämpfe des Siliciumtetrachlorids wurden durch eine dritte 2 unter einem Vakuum von 180 Torr über Leitung 6, in die ein Kondensator 5 eingeschaltet'ist, eingesaugt. Durch die aufsteigenden Blasen der Dämpfe, die im wesentlichen aus dem sich entwicMLnden Chlortjasserstoff bestanden, bildete sich eine Blasensäule in einer Höhe von 40 cm aus. Das auf 40° vorgewärmte Alkoholgemisch erhitzte sich durch die Reaktionswärme auf 49°. In 90 Hinuten wurden 272 g Siliciumtetrachlo rid eingeleitet und umgesetzt, !fach Beendigung der Reaktion wurde das Reaktionsgefäß über einen Zeitraum von 2 Stunden auf 110° gebracht und unter Einleiten von Stickstoff bei einem Vakuum von 20 Torr der gelöste Chlorwasserstoff aus dem Reaktionsgemisch entfernt, lach dieser Behandlung war die Beilstein-Reaktion negativ. Die im Überschuß zugesetzten und nicht umgesetzten Anteile wurden in einer Menge von 132 g im. Vakuum von 0,01 Torr bis 225° abdestilliert. Als Rückstand der Destillation fiel Pentaerythrit-di-isononanat-A reaction vessel marked as Elasensäulenreafctor.gekemarkes consists of a glass tube with an inner "width of 69 mm and a height of 550 % * & as well as with a frit 2 (Jenaer devices glass grain size 2) inserted at the bottom and is provided with a thermometer 7. Das Vessel was filled with 333 S pentaerythritol di-isononanate as the hydroxy ester, 417 S isodecanol and 427 g of diethylene glycol n-butyl ether, all of which had previously been dried to a water content below 0.1 c / o Silicon tetrachloride on an evaporator tube 4, which was preheated to 80 °. The vapors of the silicon tetrachloride were sucked in by a third 2 under a vacuum of 180 Torr via line 6 in which a condenser 5 is switched on. which essentially consisted of the evolving hydrochloric acid, a column of bubbles formed at a height of 40 cm. The alcohol mixture, preheated to 40 °, heated up h by the heat of reaction to 49 °. In 90 minutes, 272 g of silicon tetrachloride were passed in and reacted, the reaction vessel was brought to 110 ° over a period of 2 hours and the dissolved hydrogen chloride was removed from the reaction mixture under a vacuum of 20 torr while the reaction was complete, laughing after this treatment the Beilstein reaction was negative. The amounts added in excess and unreacted were in an amount of 132 g im. Distilled vacuum from 0.01 Torr to 225 °. Pentaerythritol di-isononanate fell as the residue of the distillation
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diorthokieselsäure-tri-(diäthylenglykol-n-butylather)-tri-(isodecyl)-ester (Ester III) in einer Menge von 1105 g mitdiorthosilicic acid tri- (diethylene glycol n-butyl ether) tri- (isodecyl) ester (Ester III) in an amount of 1105 g
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einer Dichte &£ 1,02 an. Der gefundene Siliciumgehalt betrug 4,02 %, der berechnete 3»94 %» Die Viskositäten des Esters waren bei 98,9° : 23,2 cSt,-bei 37,8° : 125,5-cSt. Der Viskositätsindex betrug 146, die Viskositätstemperaturkonstante 0,813. Der Flammpunkt lag bei 275°· a density & £ 1.02 at. The silicon content found was 4.02%, the calculated 3 »94 %» The viscosities of the ester were at 98.9 °: 23.2 cSt, at 37.8 °: 125.5 cSt. The viscosity index was 146 and the viscosity temperature constant was 0.813. The flash point was 275 °
In das in der Abbildung dargestellte Reaktionsgefäß 1 mit einer lichten Weite von 63 mm und einer Höhe von 480 mm wurde ein Gemisch getrockneter Alkohole bzw. Hydroxyester eingefüllt, bestehend aus 208 g Pentaerythrit-di-isononanat, 278 g Pentaerythrit-tri-isononanat, 24-3 g Diäthylenglykol-n-butyläther und 158 g Isodecanol. I70 g Silicium-• tetrachlorid wurden dosiert in der Verdampferschlange 4 verdampft. Die Dämpfe wurde durch die Fritte 2 unter einem Vakuum von 180 Torr in das Reaktionsgefäß eingesaugt. Das auf 40 vorgewärmte Alkoholgemisch erhitzte sich durch die Reaktionswärme in der Blasensäule auf 56°. Nach 100 Minuten war die Reaktion beendet* Bei einem Vakuum von 20 Torr wurde, unter Einleiten von Stickstoff der gelöste Chlorwasserstoff aus dem auf 110° erhitzten Reaktionsgemisch entfernt. Die Beilstein-Reaktion war danach negativ. Die überschüssigen und nicht umgesetzten Anteile wurden in einer Menge von 110 g bei 0,01 Torr bis auf 252° abdestilliert. In einer Menge von 863 g fiel als Rückstand der Destillation Pentaerythrit-di-isononanat-diorthokieselsäure-[pentaerythrittri-isononanat]-tri-(diäthylenglykol-n-butyläther)-di-(iso-, decyl)-ester (Ester VI) an. Der gefundene Siliciumcehalt betrug 3,18 % der berechnete 3,08 %. Die Dichte d^° war 1,001. Die- Viskonitätswerte waren bei 98,9°:27,0 cSt, bei 37,8°: " 241,1 cSt. Der Viokositätsindex betruc 127, (Uo Vi.skoyitätatemperaturkonntnnte 0,888. Der Flraunpmilct lar; bei 19-5°, dm: Stoclipttnlct bei -30°.A mixture of dried alcohols or hydroxy esters, consisting of 208 g of pentaerythritol di-isononanate, 278 g of pentaerythritol tri-isononanate, was poured into the reaction vessel 1 shown in the figure with a clear width of 63 mm and a height of 480 mm -3 g of diethylene glycol n-butyl ether and 158 g of isodecanol. 170 g silicon tetrachloride were dosed and evaporated in the evaporator coil 4. The vapors were drawn into the reaction vessel through the frit 2 under a vacuum of 180 torr. The alcohol mixture, preheated to 40, was heated to 56 ° by the heat of reaction in the bubble column. The reaction was complete after 100 minutes. The dissolved hydrogen chloride was removed from the reaction mixture heated to 110 ° under a vacuum of 20 torr while passing in nitrogen. The Beilstein reaction was then negative. The excess and unreacted fractions were distilled off in an amount of 110 g at 0.01 torr up to 252 °. In an amount of 863 g, pentaerythritol di-isononanate diorthosilicic acid [pentaerythritol tri-isononanate] tri- (diethylene glycol n-butyl ether) di (iso-, decyl) ester (ester VI) was obtained from the distillation . The silicon content found was 3.18 % of the calculated 3.08 %. The density d ^ ° was 1.001. The viscosity values were at 98.9 °: 27.0 cSt, at 37.8 °: "241.1 cSt. The viscosity index was 127, (Uo viscosity temperature could be 0.888 : Stoclipttnlct at -30 °.
BAD ^ 109877/17Θ7 BAD ^ 109877 / 17Θ7
Ein dibasischer Ester, Bis-(isodecyl)-adipatJ wurde mit Pentaery4;L·rit-di-isononanat-diortnoMeselsä^lre-tri--(diäthylenglykol-n-"biitylätner)-tri-(isodecyl)-ester (Ester III), im Verhältnis 55 ϊ Λ5 YoI.% gemischt· Dieses Estergemiseh (im folgenden Gemisch 55/4-5 genannt) kann als normgerechter Schmierstoff für Propeller-Turbinen-Luftstrahl-Triebwerke dienen. Seine Eigenschaf-ten wurden im Vergleich mit denen der Ausgangsstoffe im Tafel 3 aufgeführt.A dibasic ester, bis (isodecyl) adipate J , was treated with pentaery4; L · rit-di-isononanat-diortnoMeselsä ^ lre-tri - (diethylene glycol-n- "biityl ether) -tri- (isodecyl) ester (ester III ), mixed in a ratio of 55 ϊ Λ5 YoI.% · This ester mixture (hereinafter referred to as mixture 55 / 4-5) can be used as a standard lubricant for propeller turbine air jet engines. Its properties have been compared with those of the starting materials listed in table 3.
Der viskose Ester VI der Erfindung, Pentaerythrit-di-isononanat-diorthokieselsäure-mono-[pentaerythrit-tri-isononanat] tri-£ diäthylenglykol-n-butylätherl-di-CisodecylO-ester wurde mit den niedrig viskosen Estern A (Diäthylenglykol-diorthokieselsäüre-hexa-(diathylenglykol-n-hutylather-ester) und B (Diäthylenglykol-diorthokieselaäure-hexa-(äthylenglykoln-butyläther)-ester) im VoL-VertEltnis 25 ; 55 : 20 gemischt. Ester A und B wurden nach der Anmeldung H 38 337 IVc/23c (Patent . ... ...) hergestellt. Dieses Estergemisch, im folgenden Gemisch 25/55/20 genannt, ist für den gleichen Zweck wie das nach Beispiel 3 gewonnene geeignet; seine Eigenschaften wurden im Vergleich mit denen der Äusgangsgemische in Tafel 4 ■ aufgeführt. Die Estergemische haben bei einer hohen Viskosität (98,9°) eine niedrige Kälteviskosität und beachtliche Schmierwirksamkeit,» The viscous ester VI of the invention, pentaerythritol di-isononanate diorthosilicic acid mono- [pentaerythritol tri-isononanate] tri- £ diethylene glycol-n-butylether-di-cisodecyl-O-ester with the low viscosity esters A (diethylene glycol diorthosilicic acid hexa- (diethylene glycol n-hutyl ether ester) and B (diethylene glycol diorthosilicic acid hexa- (ethylene glycol butyl ether) ester) in the VoL-VertEltnis 25; 55:20 mixed. Esters A and B were according to the application H 38 337 IVc / 23c (Patent. ... ...). This ester mixture, hereinafter referred to as mixture 25/55/20, is for the same purpose suitable as that obtained in Example 3; its properties were compared with those of the starting mixtures in Table 4 ■ listed. The ester mixtures have a high Viscosity (98.9 °) a low low-temperature viscosity and considerable lubricating effectiveness, »
900 g Öktanoly daa durch Hydroformylierung und anschließende Hydrierung aus n-1-Hepten gewonnen worden war, und 290 g Pen-900 g Öktanoly daa through hydroformylation and subsequent Hydrogenation had been obtained from n-1 heptene, and 290 g of pen-
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taerythrit-di-isobutyrat als Hydroxyester wurden im Gemisch in dem im Beispiel 1 beschriebenen Blasensaulenreaktor 1 gefüllt. Beide Verbindungen waren zuvor bis auf einen Wassergehalt von 0,05 % getrocknet worden. In der auf 8O0C aufgeheizten Verdampferschlange 4 wurden 357 S Siliciumtetrachlorid verdampft und die Dämpfe unter einem Vakuum von 180 Torr durch die Pritte 2 in das Reaktionsgefäß eingesaugt. Die Temperatur des auf 50 C vorgewärmten Alkohorgemisches in der Blasensäule stieg auf 65 C durch die Reaktionswärme. Nach 120 Minuten war die Reaktion beendet. Bei einem Vakuum von 25 Torr wurde unter Einleiten von Stickstoff der gebildete Chlorwasserstoff aus dem auf HO0C erhitzten Reaktionsgemisch entfernt. Die im Überschuß zugesetzten und nicht umgesetzten Anteile wurden in einer Menge von 267 6 im Vakuum von 0,01 Torr bei 2020C abdestilliert. Als Rückstand der Destillation fiel Pentaerythritdi-isobutyrat -diorthokieselsäure-hexa-(octyl)-ester mit einem mittleren Molgewicht von 1058 (berechnetes mittleres Molgewicht 1104) in einer -Menge von 975 g (84 % der Theorie) an,.Taerythritol di-isobutyrate as a hydroxy ester was charged as a mixture in the bubble column reactor 1 described in Example 1. Both compounds had previously been dried to a water content of 0.05 %. In the heated to 8O 0 C evaporator coil S 4357 of silicon tetrachloride was evaporated and the vapors sucked under a vacuum of 180 Torr by the Pritte 2 in the reaction vessel. The temperature of the alcohol mixture, preheated to 50 ° C., in the bubble column rose to 65 ° C. as a result of the heat of reaction. The reaction had ended after 120 minutes. The hydrogen chloride formed was removed from the reaction mixture heated to HO 0 C under a vacuum of 25 torr while passing in nitrogen. The added in excess and the unreacted components were distilled off in an amount of 267 6 in a vacuum of 0.01 Torr at 202 0 C. The residue from the distillation was pentaerythritol diisobutyrate diorthosilicic acid hexa- (octyl) ester with an average molecular weight of 1058 (calculated average molecular weight 1104) in an amount of 975 g (84 % of theory).
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Die Dichte äj: war 0,969. Der gefundene Siliciumgehalt betrug 5,12 %, der berechnete 5»04 %. Die Viskositäten des Esters waren bei 98>9°C: 11,25 cSt, bei 37,80C: 57,0 cSt bei -400Ci 12400 cSt, Der Viskositätsindex betrug 152. Der Stockpunkt lag bei -610C und der Flammpunkt bei 267°C.The density ej: was 0.969. The silicon content found was 5.12%, the calculated 5 »04%. The viscosities of the ester were at 98> 9 ° C: 11.25 cSt at 37.8 0 C: 57.0 cSt at -40 0 C 12400 cSt The viscosity index was 152. The pour point was -61 0 C and the flash point at 267 ° C.
836 g Decanol, das durch Hydroformylierung und anschließende Hydrierung aus n-1-rITonen hergestellt worden war, und 243 g Pentaerythrit-di-pivalinat als Hydroxyester wurden im Gemisch in ein Reaktionsgefäß 1 nach Beispiel 1 mit einer lichten Weite von 63 mm und einer Höhe von 480 mm gefüllt. Die Alkohole wurden zuvor getrocknet und enthielten noch 0,04 % Wasser. Über das Verdampfungsgefäß 4 wurden dosiert 272 g Silicium-836 g of decanol, which had been prepared from n-1-rITones by hydroformylation and subsequent hydrogenation, and 243 g of pentaerythritol dipivalinate as the hydroxy ester were mixed in a reaction vessel 1 according to Example 1 with a clearance of 63 mm and a height of 480 mm filled. The alcohols were dried beforehand and still contained 0.04 % water. 272 g of silicon were dosed via the evaporation vessel 4
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tetrachloride in Dampfform durch die Fritte 2 in den Blasehsäul'enreakt'or eingesaugt, der unter einem Vakuum von 180 Torr stand. Die Blasensäule des auf 48°C vorerMtzteii Alkoholgemisches erhitzte sich durch die Reaktionswärme auf 630O. Während der weiteren Umsetzung über die G-e samt dauer von Minuten blieb diese Temperatur erhalten. Danach wurde über 20 Torr mit Einleiten von Stickstoff be:yllOoC des Chlorwasserstoff vertrieben. Die im Überschuß zugesetzten und nicht umgesetzten Anteile wurden in einer Menge von 216 g im Vakuum von 0,01 Torr bei 2240O abdestilliert. Pentaerythrit-dipivälinat-diorthokieselsäure-hexa-(decyl)-ester mit einem mittleren Molgewicht von 1260 (ber. mittleres Molgewicht 1300) fiel in einer Menge von 905 g (87 % d. Theorie) an. Die Dichte dj war0,930. Der gefundene Siliciumgehalt betrug 4,4- %, der berechnete 4,31 ■ %·. Die Viskositäten des Esters waren bei 98,80Os 7,0 cSt, bei 37,80O: 35,9 cßt, bei -400O: 16200 eSt. Der Viskositätsindex betrug I50. Der Stockpunkt lag bei -570G und der Flammpunkt bei 2780O.Tetrachloride sucked in vapor form through the frit 2 into the Blasehsäul'enreakt'or, which was under a vacuum of 180 Torr. The bubble column of 48 ° C vorerMtzteii alcohol mixture heated by the heat of reaction at 63 0 O. During the further implementation on the tal period of minutes, this temperature was maintained. Thereafter be about 20 Torr with the introduction of nitrogen: Yllo o C of hydrochloric expelled. The added in excess and the unreacted components were g in an amount of 216 in a vacuum of 0.01 Torr at 224 0 O distilled off. Pentaerythritol dipivälinate diorthosilicic acid hexa- (decyl) ester with an average molecular weight of 1260 (calculated average molecular weight 1300) was obtained in an amount of 905 g (87 % of theory). The density dj was 0.930. The silicon content found was 4.4%, the calculated 4.31%. The viscosities of the ester were at 98.8 0 O: 7.0 cSt, at 37.8 0 O: 35.9 cSt, at -40 0 O: 16200 eSt. The viscosity index was 150. The pour point was -57 0 G and the flash point was 278 0 O.
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