DE1594611A1

DE1594611A1 - Schmiermittelgemisch

Info

Publication number: DE1594611A1
Application number: DE19661594611
Authority: DE
Inventors: Butcosk Richard Augustine; Giammaria John Joseph
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1965-04-20
Filing date: 1966-04-16
Publication date: 1970-05-21
Also published as: US3586573A; JPS5025108B1; NL6601422A; GB1083075A; NL6513483A; NL6606571A; DE1629519A1; DK131925B; DK131925C; GB1161740A; NL147184B; DE1629519B2; NL6602787A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KöLN-ilNDBKTHAL PETER-KINTQIN-STHASSI S 1 R Q A R 1 1

Köln, den 14.April 1966 Eg/Ax/st

Sooony Mobil Oil Company^ Inc., 150 Bast 42nd Street, New York, N.Y. 10017 (V.St.A.)

Schmiermittelgemisch

Die Erfindung betrifft neue Schmierfette, die sich für den Einsatz innerhalb eines weiten Temperaturbereichs eignen und verbesserte Höchstdruckeigenschaften und versohleißmindernde Eigenschaften haben.

Die nach bekannten Verfahren hergestellten Schmierfette enthalten gewöhnlich eine Grundkomponente, z.B. ein Schmieroel aus Erdölkohlenwasserstoffen, ein raffiniertes Mineralöl oder synthetische Ester?! in verschiedene Verdickungsmittel, z.B. Metallsalze oder -seifen, in fettbildenden Mengen in einem solchen Maße dispergiert sind, daß dem erhaltenen Fett die gewünschte Konsistenz verliehen wird.

Bei den üblichen Fetten wurde festgestellt, daß in Fällen, in denen Fette gewünsohtewerden, die ihre Aufgabe innerhalb weiter Temperaturbereich* einwandfrei erfüllen können und < außerdem Stabilität während des Gebrauchs haben, der Viskositätsindex der örundkompc»nte von größerer Bedeutung für die Erzielung dieser gewünschten Eigenschaften 1st als andere Faktoren, z.B. Dichte, Brechungsindex oder spezifische Dispersion. Ferner ist in Fällen, in denen der Vlskositätslndex der Orundkomponente zu niedrig ist, keine Möglichkeit gegeben, Fette zu erhalten, die für den Einsatz bei tiefen

BAD ORIGINAL

009121/1512

Temperaturen geeignet sind (gemessen am Drehmoment bei tiefer Temperatur) oder bei hohen Temperaturen eingesetzt werden können (gemessen am Verdampfungsverlust). Hinsichtlich des Verdickungemittels war ferner bekannt, daß Calciumaoetat ölen und fetten Höohstdruckeigenechaften verleiht, wenn es ihnen zugesetzt wird. Es wurde außerdem festgestellt, daß es schwierig ist, da· Acetat gleichmäßig in einem öl oder fett zu dispergieren und stabile Dispersionen herzustellen· Diese mangelnde Gleichmäßigkeit ist mit einer mangelnden Gleichmäßigkeit der Gebrauchseigenschaften verbunden.

Ee wurde nun gefunden, daß bei Verwendung einer ausgewählten Gruppe von synthetischen Kohlenwasserstoffpolymeren verbesserte Fette erhalten werden, die über einen viel weiteren Temperaturbereich angewendet werden können, als dies bisher mit anderen Kohlenwasserstoff grundölen möglich war, und daß ferner den fetten überlegene Höchstdruokeigenschaften und versohleißmindernde Eigenschaften verliehen werden, wenn den fetten al· Höchstdruokzusatz und als verschleißminderndes Mittel Calciumaoetat und eine V-aoylsubstituierte Sarcosin- ^r er Bindung in einer Menge, die genügt, um das Calciumaoetat im dispergieren Zustand zu halten, zugesetzt werden· Auf diese Weise hergestellte Fette erwiesen sich üblichen fetten, die Brdölkohlenwasserstoffe, Schmieröle, raffinierte Mineralöle oder synthetische flüssige Ester als Grundöle und CaI- oiumacetat als Höchstdruokssusatz enthalten, als überlegen hinsichtlich des Temperaturbereichs, in dem sie eingesetzt werden können, hinsichtlich der Höchstdruokeigenschaften oder der Belastbarkeit und der versohleiSmindemden Eigenschaffen·

Gegenstand der Erfindung sind demgemäß Schmierfette, bestehend aus einem Olefinpolymeren als Grundkomponente, das einen Viskositätsindex von wenigstens 110 hat und aus einem Olefin mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen im Molekül hergestellt ist ι Cal*iumao*t*t^iäl? Verdickungsmittel und einer H-aoyl-■ubetituierten Saroosinverbindung der formel

0 OH₃

S- I -W- OH₂OOOH

009821/1582

worin R ein aliphatischer Kohlenwasseratoffrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, in einer Menge, die ausreicht, das Calciumacetat in Dispersion zu halten·

Die als Grundkomponente für die Herstellung der verbesserten Fette verwendeten synthetischen Kohlenwasserstoffpolymeren haben einen verbesserten Viskositatsindez von wenigstens 110 und werden im allgemeinen aus Olefinen mit 5 bis 18, vorzugsweise 9 bis 11 Kohlenstoffatomen im Molekül nach verschiedenen Polymerisationsverfahren unter Verwendung ver- schiedener Katalysatoren hergestellt. Aufgrund der Tatsache, daß diese Polymeren so hergestellt werden können, daß sie im Gegensatz zu den Grundölen üblicher Fette (die wesentlich geringere Viskositätsindizes haben) einen verhältnismäßig hohen Viskostiätsindex von wenigstens 110 haben, ist es möglich, bei Verwendung dieser speziellen Polymeren als Grundkomponente Schmierfette herzustellen, die die vorstehend genannten verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Belastbarkeit und Verschleißverhütung haben.

Als Grundkomponente für die erfindungsgemäßen Schmierfette

werden Olefinpolymere verwendet, die einen Viskositätsindex von wenigstens 110 haben und aus Olefinen mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen im Molekül hergestellt werden. Zur Herstellung dieser Olefinpolymeren können verschiedene Polymerisationsverfahren angewendet werden. Beispielsweise können gerad- kettige oder verzweigte Olefine mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen im Molekül in Gegenwart von aliphatischen Halogeniden und Ziegler-Katalysatoren hergestellt werden. Diese Katalysatoren können aus Gemischen eines Metalls der Gruppen IVa, Va, VIa oder VIIa des Periodischen Systems oder einer Eisenverbin dung, z.B. Eisen(III)-Chlorid, mit Elementen oder Verbindungen eines Metalls der Gruppe I, II oder III oder einer Legierung dieses Metalls oder einer metallorganischen Verbindung oder einem Hydrid eines Metalls der Gruppe I, Illoder III, von Zinn oder Blei bestehen. Das vorstehend genannte Polymeri sationsverfahren kommt insbesondere für die Herstellung von Polymeren aus Olefinen mit 9 bis 18 Kohlenstoffatomen im Molekül infrage·

009821/1582 BAD original

Nach einem anderen Verfahren können die polymeren Grundkomponenten durch Polymerisation τοπ normalen α-Monoolefinen mit einem Di-t-alkylperoxyd als Katalysator hergestellt werden· Geeignet sind beispielsweise α-monoolefinische Normalkohlenwasserstoffe mit 5 bis 14, vorzugsweise mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen im Molekül. Besonders geeignet für dieses Verfahren sind olefinische Normalkohlenwasserstoffe, in denen die Doppelbindung in Nachbarsteilung zum endständigen Kohlenstoffatom steht» nämlich Penten-1, Heien-1, Hepten-1, Octen-1, Deoen-1, ündecen-1, Dodecen-1 und Tetradeoen-1« Die als Katalysatoren verwendeten Di-talkylperoxyde können durch dit Formel ROOR¹ dargestellt ™ werden, worin R und R* gleiohe oder verschiedene tertiäre Alkylreste sind. Beispiele von Katalysatoren dieses Typs sind Di-t-butylperoxyd, Di-t-amylperoxyd und t-Butyl-tamylperoxyd. Das vorstehend genannte Polymerisationsverfahren ist ausführlicher in der U.S.A.-Patentschrift 2937129 beschrieben. In gewiesen Fällen kann es zweckmäßig sein, daß synthetische Kohlenwasserstoffpolymere zu hydrieren, um nicht polymerisierte Olefine zu entfernen und die Oxydationsbeständigkeit und die Empfindlichkeit g£i Oxydationsinhibitoss zu steigern·

Wie bereits erwähnt, wird das als Grundkomponente dienende Olefinpolymere mit OaIciumaoetat und der N-acylsubstituier- * 25 ten Sarcosinverbindung zusammengegeben, wobei die letztere in einer genügenden Menge verwendet wird, um das dalciumacetat in Dispersion zu halten·

Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten N-aoylsubstituierten Sarcosine haben die allgemeint Formel

R-O-I-OH₂OOOH

worin R ein aliphatisoher Kohlenwaseerstoffrest mit 8 bis bis 24 Kohlenstoffatomen 1st, der gesättigt oder ungesättigt

^BAD ORIGI_NAL 009821/1582

sein kann. Typische Beispiele dieser Sarcosine sind N-Pelargonylsarcosin, N-Undecyloylsarcosin, N-lauroylsaroosin, N-Myristoylsarcosin, N-Palmitoylsarcosin, N-Stearoylsarcosin, N-Oleoylsarcosin, N-Linoleoylsarcosin, N-Araohidoylsarcosin, N-Behenoylsarcosin und N-Hyenoylsarcosin·

Eine Reihe der N-acylsubstituierten Sarcosine ist im Handel unter der Bezeichnung "Sarkosyl" erhältlich· Beispiele sind die Produkte ^wSarkosyl-l·" (N-Iauroylsarcosin), "Sarkosyl-0" (N-Oleoylsaroosin) und "Sarkoeyl-S" (N-Stearoylsarcosin)·

Für die Herstellung der gemäß der Erfindung verwendeten Dispersionen kann wasserfreies oder hydratlsiertes Caloiumacetat verwendet werden. Das Caloiumaoetat kann vorher oder in situ gebildet werden. Bei Verwendung von vorher gebildetem Calciumaoetat wird die Dispersion hergestellt, indem ein Gemisch des Acetats, des N-Acylsarcosine und des Grundöls gebildet und das Gemisch kurzzeitig, beispielsweise einige Sekunden bis zu 30 Minuten, bei einer Temperatur von 25 bis 200° C, vorzugsweise von 50 bis 150⁰O, gerührt wird. Zwar können stabile Dispersionen bei Raumtemperatur mit nur kurzer anfänglicher Vermischung des Calciumacetats, der Sarcosinverbindung und des Öls und mehrstündigem Stehenlassen des Gemisches hergestellt werden, jedoch wird die Bildung erheblich beschleunigt, wenn das Gemisoh erhitzt und gerührt wird. Ferner kann das Gemisch gegebenenfalls einer meohanieohen Homogen!sierungsbehandlung unterworfen werden, jedooh ist diese Maßnahme nicht wesentlich.

Das Calciumaoetat kann in situ durch Neutralisationvum Calciumoxyd oder CaIoiumhydroxyd mit Eesigsäureanhydrid oder Essigsäure in Gegenwart dee öle und ansohließendee Erhitzen des Gemisches auf ein· Temperatur, bei der etwaiges freiee Wasser entfernt wird, d.h. oberhalb von 100° 0, gebildet werden. Das N-Aoylearoosin wird dann zugesetzt und die Dispersion ebenso wie im Fall· des vorher gebildeten

009821/1582 ^ßAD original

Calciumacetats hergestellt·

Die erfindungsgemäßen Fette können Seife als Geliermittel oder seifenfreie Geliermittel enthalten· Typische Geliermittel sind Seifen von Alkalimetallen «jäffi*ä3&fe34ofa Calcium und Barium, Gemische von lithium- und Calciumseifen, in denen die Lithiumseifen überwiegen. Seifen von Metallen einschließlich Aluminium, Blei und Zink, seifenfreie Geliermittel einschließlich der organophilen Tone, z.B. Alkylammoniumbentonit oder Hectorit, Siliciumdioxyd, Pigmente, Polyarylharnstoffe und Terephthalamate· Es ist jedoch zu bemerken, daß die Kombination von Calciumacetat und Sarcosin nicht die gleiche Verbesserung bei allen Fetten ™ bewirkt·

Natürlich können die Schmierfette auch andere Zusätze und Füllstoffe enthalten, beispielsweise Antioxydantien einschließlich der Amine (Phenyl- α-naphthylamin) und Phenole (2,f-Di-t-butyl-4-methylphenol), Zusätze zur Verbesserung der Schmierfähigkeit, nämlich freies Fett, freie Fettsäuren, Ester von Alkyl- und/oder Arylsäuren, geschwefelte Fette, Beiseifen, Molybdändisulfid und Alkalinitrite· Diese Zusätze beeinträchtigen nicht den Schmierwert der Fette, sondern dienen dazu, ihre Eigenschaften den Fetten zu verleihen·

Die Schmierfette eignen sich für die verschiedensten An- Ψ Wendungen in der Technik und bei Militärflugzeugen. Einige von ihken eignen sich beispielsweise als Mehrzweckfette für Automobile, z.B. für die Schmierung von Chassis, Radlagern und Wasserpumpen. Ander· erfindungsgemäße Produkte sind Mehrzweckfett· zur Schmierung von Gleitlagern und zur Aufhebung der Reibung für normal belastete und schwer belastete Masohinen. Im allgemeinen reichen die erfindungsgemäßen Schmierfette von halbflüssigen Typen, die sich als Schmiermittel für Textillasohinen eigmen, bis zu festen Fetten, die für die Schmierung von Masohinen in Stahlwerken, Papiermühlen, Zementfabriken und Eistnbahnmaterial verwendet werden.

009821/1582

Wie bereits erwähnt«werden die H-acylsubstituierten Sarcosinverbindungen in den Schmierfetten in einer Menge verwendet, die genügt, um das Galdiumacetat in Dispersion zu halten· Für viele Zwecke kann das Calciumacetat gewöhnlieh in einer Menge von 1 bis 20 %, vorzugsweise von 2 bis 6 %, bezogen auf das Gewicht des Gesamtschmierfetts, im fertigen Fett vorhanden sein· Dementsprechend ist bei diesen Schmierfetten die N-acylsubstituierte Saroosinverbindung, die im allgemeinen erforderlich ist, um das Calciumacetat in Dispersion zu halten, in einer Menge von 0,05 bis 2,0 &, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 #, bezogen auf das Gewicht des Gesamtschmierfettes, anwesend·

Vergleichsbeiapiel A

Ein Grundfett wurde wie folgt hergestellt: Als Grundkomponente wurde ein synthetisches hydriertes Kohlenwasserstoff- polymeres, nämlich Polydecen-1, verwendet, das nach dem Verfahren des U.S.A.-Patente 2937129 hergestellt war. Dieses Polymere hatte folgende Kennzahlen:

Viskositätsinder 134 Stockpunkt (ASTM 97-52) unter -54 ⁰O

Kinematische Viskosität bei 38° 0 ^₁ „ „« (ASTM D445) ^{31>T cS}

Flammpunkt (ASTM 92-57) 2*0 ⁰C

83,2 Gewichtsteile des vorstehend beschriebenen hydrierten Polydeoens-1 als Grundkomponente des Schmierfettes wurden mit 10 Gewichtsteilen des Reaktionsprodukte von Natriummontmorillonit bei einem hochmolekularen quaternär en Ammoniumhalogenid ("Baragel"), 1,7 Gewichtsteilen Pentaerythrit als Stabilisator, 3 Gewichtsteilen eines Gemisches von ρ,ρ'-Di-octyldiphenylamin und einem sterisch gehinderten Phenol als Antioxydans und 2,1 Gewichtsteilen eines Gemisches von NaNOp und dem Reaktionsprodukt von Glycin und TetrapropenylbernsteinBäureanhydrid als Rostsohutzzusatz zusammengegeben.

009821/1582 BAD ORIGINAL

Vergleiohsbeispiel B

Eine Dispersion von CaIciumacetat und einer N-acylsubstituierten Sarcosinverbindung wurde wie folgt hergestellt! 565 Gewiohtsteile von hydriertem Polydecen-1, das als Grundöl in Yergleichsbeispiel A diente, wurden in einen Fettkessel gegeben. Nach Zugabe von 35 Gewichtsteilen N-Oleylsarcosin wurde das Gemisch 15 Minuten gerührt· Dann wurden innerhalb von 30 Minuten 400 Gewichtsteile CaIciumacetat unter Rühren zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wurde langsam auf 138 ⁰C erhitzt und dann auf Raumtemperatur gekühlt. Das erhaltene Produkt stellte somit eine 40#Lge Dispersion von OaIciumacetat dar.

Beispiel 1

Ein Gemisch wurde aus 95 Gewichtsteilen des Grundfettes von Vergleichsbeispiel A und 5 Gewichtsteilen der Calciumaoetatdispersion von Vergleichebeispiel B hergestellt. Dieses Sohmierfett wurde auf seine Belastbarkeit nach der üblichen Rock Island Arsenal-Methode für die modifizierte HertBbelastung geprüft· Diese Standardmethode ist eine abgekürzt· Version der Methode 6503 von Federal Test Method Standard Nr. 791a vom 13. Dezember 1961. Bei diesem Verfahren wurden die Prüfungen mit dem üblichen Vierkugel-Möchetdruokprüfapparat vorgenommen. Die mit den Grundfett Von Vergleiohsbeiepiel A vorgenommenen Prüfungen ergaben tine mittlere Herts-lelaetung von 28» während die Prüfungen, die mit dem Fettgemieoh von Beispiel 1, das die beschriebene Calciumaoetatdiepereion enthielt, eine mittlere Hertzbelaetung von 34,7 ergaben.

Beispiel 2 Ein Gemisoh wurde aus 97 Gewiohtsteilen des Grundfettes

von Vergleichsbtiepitl A und 3 Gewichteteilen der Caloiumaoetatdiepereion von Vergleiohsbeispiel B hergestellt« Dieses Fett wurde dann auf seine Belastbarkeit naoh dem in Beispiel 1 beschriebenen lest beprüft. Hierbei ergab sich eine mittlere Herta-Belastung von 33 gegenüber einem Wert

BAD OHiGlNAL 009821/1582

von 28 für das Grundfett τοη Vergleichsbeispiel A.

Beispiel 3

lin Gemisch wurde aus 90 Gewiehtsteilen des Grundfette· von Vergleichsbeispiel A und 10 Gewiohteteilen der Oaloiumaoetatdispersion von Vergleiohsbeispiel B hergestellt· Dieses Fett wurde dann auf seine Belastbarkeit nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Test geprüft· Hierbei ergab sich eine mittlere Hertz-Belastung τοη 39 gegenüber einem Wert von 28 für das Grundfett von Vergleichebeispiel A*

Die Überlegenheit der neuen Schmierfette gemäß der Erfindung über übliche Schmierfette ergibt sich deutlich aus einem Vergleich der in den vorstehenden Beispielen genannten Werte« natürlich können aueh ändert Olefinpolymere anstell· der in den Beispielen genannten Polymeren als Grundkomponenten verwendet werden, wenn ihr Viskositätsindex wenigstens 110 beträgt und sie aus Olefinen mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen la Molekül hergestellt sind· lerner können auoh andere N-acylsubstituierte Saroosine für die Herstellung der beschriebenen Dispersion τοη Oaloiumaoetat im verbesserten Schmierfett verwendet werden· Die gemäß der Erfindung hergestellten Schmierfette können auch mit üblichen Schmierfetten zur Verbesserung der Qualität der letsteren gemisoat werden· ferner ist es im Rahmen der Erfindung möglioh_f diesen Schmierfetten gegebenenfalls weitere SuaatsstQff· al* verschleiBmildernde Zuaätze, Rostschutzmittel und Höchatdruoksusätze zusugsben.

BAD ORIGINAL 009821/1582

Claims

Patentansprüche

1.) Schmiermittelgemisch, gekennzeichnet durch den Gehalt eines Olefinpolymeren, das einen Viskositätsindex von wenigstens 110 besitzt und durch Polymerisation von Olefinen mit 5 - 18, vorzugsweise 9-11 Kohlenstoffatomen hergestellt wurde, als Grundkomponente, von CaI-ciumacetat und eines N-aoylsubstituierten Sarcosine der Formel

R-C-N-CH₂COOH

in der R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 8 - 24 Kohlenstoffatomen ist, und eines Verdlckungsmlttels.

2.) Schmiermittelgemlsoh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdickungsmittel organophlle Tone, vorige weise Alkylammoniumbentonite oder Heotorlte anwesend sind.

>,) Schmiermittelgeniisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sarooeinverbindung H-Oleoyl-, N-Steraoyl- oder N-Lauroylsarooiln 1st.

4.) Sohmlermittelgemisoh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sarooeinverbindung in Mengen von 0,05 bis 20, vorsugawei·· Oj 1 bis 0,5 Qew.-*£ anlesend ist.

5.) Schmi«rmittelgemisoh naoh einem der Ansprüohe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daS Caloiuseoetat in Mengen von 1 bis 20, vorzugsweise S bis 6 Qew,-$ anwesend ist.

009821/1582