DE1811962A1

DE1811962A1 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE1811962A1
Application number: DE19681811962
Authority: DE
Inventors: Forbes Eric Simon
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1967-12-05
Filing date: 1968-11-30
Publication date: 1969-07-10
Also published as: BE724976A; FR1598289A; SE359564B; GB1215813A; US3607749A; NL6817165A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-I NG. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DlPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 22..im968 Ka/Ax

The British Petroleum Company Limited, Britannic House, Moor Lane, London, E.0.2 (England).

Schmiermittel

Die Erfindung betrifft Viskositätsindex-Verbesserer für Schmiermittel.

Der Viskositätsindex (nachstehend als V.I₀ "bezeichnet) eines Schmieröls ist ein Maß der Änderung der Viskosität des Öls mit der Änderung der Temperatur. Je höher der Y.Io eines Öls, um so geringer ist die Änderung der Viskosität mit der Temperaturänderung»

Bei vielen Anwendungen müssen die Schmiermittel über einen weiten Bereich von Temperatur^irksam s ein, so daß Öle mit hohem V.l. erforderlich sind. Beispielsweise ist für Explosionsmotoren, die in Automobilen verwendet werden, ein Schmieröl erwünscht, das seine Viskosität bei hohen Temperaturen behält, so daß der Motor einwandfrei geschmiert und der Ölverbrauch in annehmbarer Höhe geil 5 halten wird. Bei tiefen Temperaturen muß jedoch die Viskosität des Öls so niedrig sein, daß der Motor leicht starten kann und Leistungsverluste durch die Ölviskosität verringert werden.

Normale Grundöle auf Mineralölbasis haben von sich aus keine ausreichenden Viskositäts-Temperatur-Eigenschaften,

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um während des ganzen Jahres in modernen Verbrennungskraftmaschinen gebraucht werden zu können, so daß Zusatzstoffe den Schmierölen zugesetzt werden müssen, um sie zu verbessern» Diese Zusatzstoffe erhöhen den V.l. der Öle und sind als Viskositätsindex-Verbesserer bekannt.

V.I«-Verbesserer sind allgemein bekannte und in der Schmiertechnik weitgehend verwendete Zusatzstoffe. Die verschiedensten Verbindungen sind für diesen Zweck vorge-• schlagen worden. Zu einer Klaase von V«I_e-Verbesserern gehören langkettige polymere Verbindungen, deren Wirkungsweise darauf beruht, daß sie bei Temperaturänderungen ihre Molekülgestalt verändern. Bei niedrigen Temperaturen bestehen sie aus überwiegend "aufgerollten" oder spiralförmigen Molekülen, und mit steigender Temperatur rollen sie sich in zunehmendem Maße ab und gleichen auf diese Weise die sinkende Viskosität des Grundöls aus. Schwankungen in der Löslichkeit der Y₀1«,-Verbesserer im G_rundöl und Änderungen der Natur der Lösung des V.I.-Verbesserers im Grundöl können ebenfalls den V₀I. des Schmiermittels

beeinflussen. ......

Typische V₀I«-Verbesserer sind die hochmolekularen Methacrylate, Polyalkylmethacrylate, die hochmolekularen polymeren Kohlenwasserstoffe, z.B. Polyolefine, Polydiene, alkylierte Polystyrole, und hochmolekulare Polyester, jedoch wird außerdem ein weiter Bereich anderer Polymerisate verwendet. Durch die sehr große Kettenlänge der Polymeren, die als Vel«-Verbesserer verwendet werden, werden sie empfänglich für einen Abbau als Folge von Scherkräften, und die durch diesen Abbau gebildeten Verbindungen von niedrigerem Molekulargewicht sind viel weniger wirksame V.Io-Verbesserer. Die V.I«,-Verbesserer können ihre Wirksamkeit während des Gebrauchs verlieren, und die Güte der sie enthaltenden Schmiermittel kann demzufolge verschlechtert werden*

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Es wurde nun gefunden, daß eine überraschende Verbesserung der Scherbeständigkeit des hochmolekularen Polymeren erzielt wird, wenn ein niedrigmolekulares, im wesentlichen scherbeständiges Polymeres einem Schmiermittel zugesetzt wird, das einen hochmolekularen polymeren V·I.-Verbesserer enthält.

Gegenstand der Erfindung sind demgemäß Schmiermittel, die aus einem Gemisch eines Mineralöls oder Syntheseöls als Grundöl, einem polymeren Viskositätsindex-Verbesserer mit einem Molekulargewicht von wenigstens 30.000 und einem im wesentlichen scherbeständigen, niedrigmolekularen Polymeren mit einem Molekulargewicht unter etwa 25.000 bestehen.

Unter Viskositätsindex-Verbesserer sind polymere Verbindüngen zu verstehen, die ein Molekulargewicht oberhalb von 30.000 und die Fähigkeit haben, als Zusatz zu einem als Grundöl dienenden Mineralöl oder Syntheseöl den Viskositätsindex dieses Öls zu erhöhen·

Als polymere V.I.-Verbesserer eignen sich beispielsweise Polyester, z.B. Polyalkylmethacrylate, die ein Molekulargewicht oberhalb von 100.000, vorzugsweise oberhalb von 350.000 haben, und Polyolefine, deren Molekulargewicht über 40.000, vorzugsweise über 80.000 liegt, z.B. Polyisobutylene und Poly-4-methylpenten-i. Besonders bevorzugt als V.I.-Verbesserer werden die langkettigen Polyalkylmethacrylate ·

Als niedrigmolekulare Polymere kommen polymere Substanzen in Frage, deren Molekulargewicht unter etwa 25.000, vorzugsweise unter 10.000 liegt. Beispiele geeigneter PoIymerisate sind die Polyolefine, z.B. die Polyisobutylene, und a-Olefinpolymere, z.B. Poly-4-methylpenten-1, Polyester, z.B. die Polymethacrylate, und Polyäther.

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Die Scherstabilität eines Polieren kann gemessen werden, indem man das Polymere in einem lösungsmittel löst, die Lösung durch eine Schervorrichtung führt und die Viskositätsänderung der Lösung misst. Ein Viskositätsabfall, der größer ist als der Yiskositätsabfall, der der Soherbeanspruchung des (gegebenenfalls vorhandenen) Lösungsmittels zurückzuführen ist, würde anzeigen, daß das Polymere einer. Scherbeanaaruohung unterworfen worden ist. Geeignet ist eine Methode, bei der die Polymerlösung dureh eine Düse gepresst wird. Ein Beispiel dieser Methode ist der Diesel-Einspritzpumpen-Test.

Die Scherstabilität verschiedener Polymertypen ist unterschiedlich. Die für die Zwecke der Erfindung geeigneten, im wesentlichen scherstabilen Polymeren sollten so gewählt werden, daß ihre Kettenlänge und somit ihr Molekulargewicht für ihren Molekültyp so niedrig ist, daß sie in Schervorrichtungen nur einer minimalen S eher beanspruchung unterliegen·

Das niedrigmolekulare Polymere sollte vorzugsweise in einer Menge von 0,5 Gew.-#, bezogen auf das Gewicht des Grundöls, bis 15 Gew.-# vorhanden sein. Besonders bevorzugt wird eine Menge von 1 bis 10 #

Der polymere V.I.-VerbeRserer ist in einer Menge vorhanden, die genügt, um ein Schmiermittel mit dem erforderliohen V.l. zu bilden. V.I.-Verbesserer werden normalerweise in einer Menge von 0,1 bis15#, vorzugsweise 1 bis 10$, bezogen auf das Gewicht des Grundöls, zugesetzt.

Die niedrigmolekularen Polymeren sind absolut icherstabil. Ihre Viskosität und ihr Molekulargewicht sind im wesentliehen unverändert, wenn sie der Einwirkung von Scherkräften unterworfen worden sind. Es ist sehr überraschend, daß durch Zusatz eines niedrigmolekularen Polymeren zu einem Schmiermittel, das einen hochmolekularen V.I.-Ver-

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"besserer enthält, die Scherstabilität des V»I.-Verbesserers beeinflußt werden kann» Es hätte erwartet werden müssen, daß das niedrigmolekulare Polymere keinen Einfluß auf die Scherstabilität des V.I.-Verbesserers haben würde*

Die in der Beschreibung genannten Molekulargewichte sind jeweils das Gewichtsmittel des Molekulargewichts.

Die Erhöhung der Scherstabilität eines hochmolekularen Vd-Verbesserers durch Zusatz eines niedrigmolekularen Polymeren wird durch das folgende Beispiel veransehaulicht.

Beispiel

In einem Grundöl war ein langkettiges Polyalkylmethaerylat, das ein Molekulargewicht von etwa 500_e000 hatte, als V.I«-Verbesserer gelöst. Verschiedene niedrigmolekulare Polymere wurden ebenfalls in dem Grundöl gelöst, worauf das Schmiermittel dem Djssel-Einspritzpumpen-Test unterworfen wurde₀ Bei diesem Test werden 50 ml des Testöls in einen Glasbehälter gegeben und bei 211 kg/cm und bei Umgebungstemperatur durch eine Diesel-Einspritzpumpe und dann in ein Aufnahmegefäß gepumpt. Dies stellt einen Zyklus dar. Die Viskosität wurde vor und nach dem Test gemessen.

Der Viskositätsverlust nach dem Test wurde als Prozentsatz des Viskositätsanstiegs gemessen, der sich ausschließlich durch den V.Io-Verbesserer ergab·

Das Polymere A war ein Polymerisat von 4-Methylpenten-1 vom Molekulargewicht 4000. Das Polymere B war ein Polymerisat von Isobutylen vom Molekulargewicht 2000. Das Polymere C war ein Polyalkylmethacrylat vom Molekulargewicht 20.000. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

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Grund flüssig keit	Menge des hoch moleku laren Polyme ren	2$	Hi e drigmolekular e s Polymeres [Dyp Menge, $	_	Zahl der Zyklen	Viskosi tätsver lust
Getan	2fo	256	_	ty	10	50,0
ti	2$	296	A	ty.	10	12,5
Il	2$	B		10	15*0
Leichtes flüssiges Paraffin	2*		ty	10	50,0
ato.	2$	A	ty	10	23,0
Il	2$	B	ty	10	32,0
It	2$	G	10$	10	22,0
Il	2$	A	10$	10	11,3
Il	2$	B	10$	10	19,7
Il	2$>	C	ty	10	14,2
M	4$	A	ty	10	24,2
Il	tf>	B	ty	10	30,8
Il	4$	G	—	10	28,1
II	ty	—	ty	1	18,5
Il	2$>	A	ty '	1	9,6
Il	2$>	B	ty	1	12,4
ti	2$	C		1	7,9
Il	*2i»*	A	10#	1	4,7
Il	2io	B	109ε	1	9,0
U	2$	C	ty	1	6,7
H	4?6	A	ty	1	8,3
Il	M°	B		1	11,9
50:50-Ge- miSch von leichtem und schwe rem flüs sigem Paraf fin 2$		ty	1	23,9
dtoo	A	ty	1	10,8
Il	B	ty	1	13,8
M	σ	1	16,4

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Wie die Tabelle zeigt, wird durch Zusatz des niedrigmolekularen Polymeren, eine "bedeutende Herabsetzung des Viskoaitätsverlustes erzielt, der sich aus der Scherbeansprach ung des hochmolekularen V·I«-Verbesserers ergibt.

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Claims

- σ Patentansprüche

1.) Schmiermittel auf der Basis eines Mineralöls oder Syntheseöls als Grundöl, enthaltend einen polymeren Viskositätsindex-Verbesserer mit einem Molekulargewicht von mindestens JO 000 und ein im wesentlichen scherbeständiges, niedrigmolekulares Polymer mit einem Molekulargewicht unter etwa 25 000.

2.) Schmiermittel nach Anspruch 1, enthaltend als V.I.- W Verbesserer ein Polymethacrylat, insbesondere Polyalkyl-

methacrylat, mit einem Molekulargewicht von mindestens 100 000, vorzugsweise von mindestens 350 000.

J.) Schmiermittel nach Anspruch 1, enthaltend als V.I.-Verbesserer ein Polyolefin mit einem Molekulargewicht von mindestens 40 000, vorzugsweise von mindestens 80 000.

4.) Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 3> enthaltend als im wesentlichen scherbeständiges, niedrigmolekulares Polymer ein Polyolefin mit einem Molekulargewicht von weniger als 10 000, vorzugsweise ein Poly-a-Olefin, insbesondere Polyisobutylen oder Poly-4-methylpenten-l.

5.) Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 4, enthaltend im Gemisch mit einem Mineralöl ein Polyalkylmethaerylat mit einem Molekulargewicht von mindestens 350 000 als V.I.-Verbesserer und ein Polyolefin mit einem Molekulargewicht von weniger als 10 000 als im wesentlichen scherbeständiges Polymer.

6.) Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 5, enthaltend 0,5 bis 15 Gew.^, insbesondere 1 bis 10 Gew.% des im wesentlichen scherbeständigen Polymers.

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7.) Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 6, enthaltend 0,1 bis 15 Gew.%, insbesondere 1 bis 10 Gew.# des V.I.-Verbesserers .

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