DE1925048B1 - Lubricants or power transmission agents based on dicarboxylic acid esters - Google Patents
Lubricants or power transmission agents based on dicarboxylic acid estersInfo
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Description
Als Schmiermittel, insbesondere für Turbinentriebwerke in Flugzeugen mit Unterschallgeschwindigkeit oder als Kraftübertragungsmittel zur Verwendung unter extremen Temperaturverhältnissen einzusetzende öle müssen bestimmte Anforderungen erfüllen, die z. B. in »USA Military Specification MIL-L-007808 F« festgelegt sind. Im Hinblick auf Viskosität-Temperatur-Verhalten, Kälteviskosität und Flammpunkt haben diese Schmierstoffe folgende Grenzwerte einzuhalten: Viskosität über 3 cSt bei 98,9° C, unter 1300OcSt bei -53,9° C, Flammpunkt über 204° C, Stockpunkt unter -60° C. Darüber hinaus werden für die Ester bestimmte Forderungen an Korrosions- und Oxydationsstabilität gestellt, für die Richtlinien durch Normen festgesetzt worden sind.As a lubricant, especially for turbine engines in subsonic aircraft or as a power transmission means for use under extreme temperature conditions oils must meet certain requirements, such. B. in USA Military Specification MIL-L-007808 F «. With regard to viscosity-temperature behavior, low-temperature viscosity and These lubricants must comply with the following limit values at their flash point: Viscosity over 3 cSt at 98.9 ° C, below 1300OcSt at -53.9 ° C, flash point above 204 ° C, pour point below -60 ° C. Above In addition, certain requirements for corrosion and oxidation stability are made for the esters the guidelines have been established by standards.
Bisher werden, wie allgemein bekannt, vorwiegend Ester der Sebacinsäure für diese Zwecke eingesetzt (s. Gunderson und Hart, Synthetic lubricants, New York 1962, Kapitel 5, Dibasic acid esters).As is generally known, esters of sebacic acid have mainly been used for these purposes up to now (see Gunderson and Hart, Synthetic lubricants, New York 1962, Chapter 5, Dibasic acid esters).
Aus dem ständig wachsenden Bedarf an hochwertigen Schmier- und Kraftübertragungsmitteln ergab sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, aus leicht zugänglichen, in großen Mengen auf dem Markt befindlichen Alkohol- und Säurekomponenten einfach und wirtschaftlich herzustellende Esteröle zur Verwendung als Schmiermittel, insbesondere für Turbo-Strahlflugzeuge, sowie als Kraftübertragungsmittel zu entwickeln, die den obenerwähnten Anforderungen entsprechen.The constantly growing need for high-quality lubricants and power transmission media arose the object underlying the invention, from easily accessible, in large quantities on the The alcohol and acid components on the market for ester oils that are easy and economical to produce Use as a lubricant, especially for turbo jet aircraft, and as a power transmission medium to develop that meet the above-mentioned requirements.
Es wurde nun gefunden, daß Schmier- oder Kraftübertragungsmittel diesen Zweck erfüllen, die ausIt has now been found that lubricants or power transmission means fulfill this purpose, which consist of
55 bis 70 Gewichtsprozent Hexan -1,6 - diol - iso-55 to 70 percent by weight hexane -1,6 - diol - iso-
nonanat-äthylhexanat,nonanate ethyl hexanate,
15 bis 30 Gewichtsprozent 2,2 - Dimethylpropan-15 to 30 percent by weight 2.2 - dimethylpropane
diol-pelargonat-nonanat und 10 bis 20 Gewichtsprozent Octyl-nonyl-trimethyl-diol pelargonate nonanate and 10 to 20 percent by weight octyl nonyl trimethyl
adipat
bestehen.adipate
exist.
Besonders vorteilhafte Eigenschaften zeigen öle der folgenden Zusammensetzung:Oils with the following composition show particularly advantageous properties:
60 bis 65 Gewichtsprozent Hexan -1,6 - diol - iso-60 to 65 percent by weight hexane -1,6 - diol - iso-
nonanat-äthylhexanat, 20bis 24 Gewichtsprozent 2,2-Dimethylpropan-nonanate ethyl hexanate, 20 to 24 percent by weight 2,2-dimethylpropane
diol-pelargonat-nonanat und 13 bis 17 Gewichtsprozent Octyl-nonyl-trimethyl-diol pelargonate nonanate and 13 to 17 percent by weight octyl nonyl trimethyl
adipat.adipate.
Jeder dieser Ester ist aus drei verschiedenen Komponenten zusammengesetzt. Die aus den Glykolen gebildeten Ester entstehen durch Umsetzung der Alkohole mit je zwei Monocarbonsäuren, der Trimethyladipinsäureester wird durch Umsetzen der Säure mit den beiden Monoalkoholen erhalten. Die Komponenten werden hierbei nach beliebigen bekannten Verfahren verestert.Each of these esters is composed of three different components. The ones from the glycols The esters formed are created by reacting the alcohols with two monocarboxylic acids each, the trimethyladipic acid ester is obtained by reacting the acid with the two monoalcohols. The components are here according to any known Esterified process.
Das Esteröl nach der Erfindung wird durch einfaches Vermischen erhalten, wobei man noch bekannte Additive zur Erhöhung der Oxydationsstabilität und zur Verhinderung der Schaumbildung hinzufügen kann.The ester oil according to the invention is obtained by simple mixing, still known Add additives to increase the oxidation stability and to prevent foam formation can.
Die einzelnen Komponenten erfüllen die oben beschriebenen Anforderungen nicht, wie aus den nachfolgend zusammengestellten Daten hervorgeht: Zum Beispiel weist der auf Grund des quartären Kohlenstoffatoms wärme- und sauerstoffstabile Ester 2,2- Dimethylpropan -1,3 - diol - isononanat-pelargonat zwar eine Kälteviskosität von 10200 cSt bei -53,9° C, einen Stockpunkt von —70° C, einen Flammpunkt von 208° C auf; seine Viskosität liegt jedoch mit 2,94 cSt bei 98,9° C unter dem zulässigen Wert von 3 cSt. Der gleichfalls wegen seiner Struktur besonders wärme- und sauerstoffbeständige Ester n-Oxo-octyln-oxo-nonyl-trimethyladipat kommt den Forderungen in Hinblick auf seine Viskosität von 3,2 cSt bei 98,9° C, seines Flammpunktes von 229° C und seines Stockpunktes von —69°C nach; seine Kälteviskosität von 17100 cSt übersteigt jedoch den Grenzwert von 13 000 cSt. Hexan-(l,6)-diol-isononanat-äthylhexanat erfüllt zwar sämtliche geforderten, konventionellen Kenndaten der Viskosität von 3,17 cSt bei 98,9° C, der Kälteviskosität von 1180OcSt bei -53,9° C, des Stockpunktes von —700C und des Flammpunktes von 217° C, seine Wärme- und Oxydationsbeständigkeit ist jedoch geringer als die der beiden anderen Ester.The individual components do not meet the requirements described above, as can be seen from the data compiled below: For example, the ester 2,2-dimethylpropane -1,3-diol-isononanate pelargonate, which is thermally and oxygen-stable due to the quaternary carbon atom, has a low-temperature viscosity of 10200 cSt at -53.9 ° C, a pour point of -70 ° C, a flash point of 208 ° C; However, its viscosity of 2.94 cSt at 98.9 ° C is below the permissible value of 3 cSt. The ester n-oxo-octyln-oxo-nonyl-trimethyladipate, which is also particularly heat- and oxygen-resistant due to its structure, meets the requirements with regard to its viscosity of 3.2 cSt at 98.9 ° C, its flash point of 229 ° C and his Pour point of -69 ° C after; however, its low-temperature viscosity of 17100 cSt exceeds the limit value of 13,000 cSt. Hexane (l, 6) diol isononanate ethylhexanate meets all the required, conventional characteristics of the viscosity of 3.17 cSt at 98.9 ° C, the low-temperature viscosity of 1180OcSt at -53.9 ° C, the pour point of - 70 0 C and a flash point of 217 ° C, but its heat and oxidation resistance is lower than that of the other two esters.
Es war nicht vorauszusehen, daß eine Mischung der drei Komponenten in dem erfindungsgemäßen Verhältnis ein öl mit ausgezeichneten Eigenschaften für die erwähnten Verwendungszwecke ergibt.It was not foreseeable that a mixture of the three components in the ratio according to the invention results in an oil with excellent properties for the purposes mentioned.
Es wurde ein Gemisch aus folgenden Komponenten hergestellt:A mixture of the following components was made:
63 Gewichtsprozent Hexan-l,6-diol-3,5,5-trimethyl-63 weight percent hexane-1,6-diol-3,5,5-trimethyl-
hexanat-2-äthylhexanat,
22 Gewichtsprozent 2,2-Dimethylpropan-l,3-diol-hexanate-2-ethylhexanate,
22 percent by weight 2,2-dimethylpropane-1,3-diol-
pelargonat-3,5,5-trimethylhexanat,
15 Gewichtsprozent η - Oxo - octyl - η - oxo - nonyltrimethyladipat.
pelargonate-3,5,5-trimethylhexanate,
15 percent by weight η - oxo - octyl - η - oxo - nonyl trimethyl adipate.
Die Eigenschaften dieses Gemisches sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Wie hieraus ersichtlich, entsprechen sämtliche Analysendaten dieser Estermischung der Spezifikation MIL-L-007808 F.The properties of this mixture are summarized in the following table. How from here As can be seen, all analysis data of this ester mixture correspond to specification MIL-L-007808 F.
Prüfung aufexam on
Viskosität (DIN 51562)Viscosity (DIN 51562)
bei 98,9° O at 98.9 ° O
bei 37,8°C at 37.8 ° C
bei -53,9°C at -53.9 ° C
nach weiteren 3 Stunden bei — 53,9° C after a further 3 hours at -53.9 ° C
Flammpunkt (ASTMD 92) bei 760 Torr :"., Flash point (ASTMD 92) at 760 Torr: ".,
Fließpunkt (ASTMD 97) Pour point (ASTMD 97)
Verdampfungsverlust (ASTMD 972) (6V2 Stunden,Loss of Evaporation (ASTMD 972) (6V 2 hours,
2040C) 204 0 C)
Fortsetzungcontinuation
Prüfung auf GrenzwertCheck for limit value
Bestimmter WertDefinite value
Korrosions- und Oxydationsstabilität (FTM 791 a-5308) (72Stunden/175°C)Corrosion and oxidation stability (FTM 791 a-5308) (72 hours / 175 ° C)
Stahl stole
Silber silver
Kupfer copper
MgAl6 ;MgAl 6 ;
AlCuMg2 AlCuMg 2
Viskosität bei 37,80C nach der Alterung (72 Stunden/Viscosity at 37.8 0 C after aging (72 hours /
175° C) 175 ° C)
Gesamtsäurezahl nach der Alterung (ASTMD 664)Total Acid Number After Aging (ASTMD 664)
(72 Stunden/175° C) (72 hours / 175 ° C)
Blei-Korrosion (FTM 791a-5321) (1 Stunde/163°C) .. Silber-Korrosion (FTM 791 a-5305) (50 Stunden/232° C)
Kupfer-Korrosion(FTM791 a-5305)(50Stunden/232° C) ±0,2 mg/cm2
±0,2 mg/cm2
±0,4 mg/cm2
±0,2 mg/cm2
± 0,2 mg/cm2 Lead corrosion (FTM 791a-5321) (1 hour / 163 ° C) .. Silver corrosion (FTM 791 a-5305) (50 hours / 232 ° C) Copper corrosion (FTM791 a-5305) (50 hours / 232 ° C) ± 0.2 mg / cm 2
± 0.2 mg / cm 2
± 0.4 mg / cm 2
± 0.2 mg / cm 2
± 0.2 mg / cm 2
-5 bis 15%-5 to 15%
maximal 2,3 mg KOH/g
maximal 6 mg/squ. in. maximum 2.3 mg KOH / g
maximum 6 mg / squ. in.
3,0 mg/squ. in.
3,0 mg/squ. in. 3.0 mg / squ. in.
3.0 mg / squ. in.
+0,04 mg/cm2 +0,07 mg/cm2 +0,06 mg/cm2 +0,05 mg/cm2 +0,03 mg/cm2 +0.04 mg / cm 2 +0.07 mg / cm 2 +0.06 mg / cm 2 +0.05 mg / cm 2 +0.03 mg / cm 2
unter 1%less than 1%
0,24 mg KOH/g —1,27 mg/squ. in. 0,3 mg/squ. in. 2,8 mg/squ. in. 0.24 mg KOH / g-1.27 mg / squ. in. 0.3 mg / squ. in. 2.8 mg / squ. in.
Die zur Herstellung dieser Ester eingesetzten Alkohole wurden durch OXO-Synthese und Hydrierung der hierbei erhaltenen Aldehyde hergestellt. Die mit n-OXO bezeichneten Alkylreste leiten sich von OXO-Alkohol-Gemischen ab, die durch Hydroformylierung von n-Olefinen gewonnen werden.The alcohols used to make these esters were obtained through OXO synthesis and hydrogenation the aldehydes obtained in this way. The alkyl radicals denoted by n-OXO are derived from OXO-alcohol mixtures obtained by hydroformylation of n-olefins.
Der Ester n-Oxo-octyl-n-oxo-nonyl-trimethyladipat ist bisher noch nicht beschrieben worden. Er wird zweckmäßig in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise hergestellt.The ester n-oxo-octyl-n-oxo-nonyl-trimethyl adipate has not yet been described. It is useful in that described in Example 2 Way made.
In einem 10-1-Rundkolben wurden zu einem Gemisch von 2256 g Trimethyladipinsäure, 1720 g n-OXO-OktanolundlSSOgn-OXO-NonanolSOOcm3 Cumol als Schleppmittel und 3 g Paratoluolsulfonsäure als Katalysator gegeben. Die Lösung wurde unter Rühren über 5 Stunden am Rückflußkühler bei einer sich einstellenden Temperatur von 155° C erhitzt. Während dieser Zeit wurde die theoretische Menge des gebildeten Wassers von 432 ml mit dem Schleppmittel ausgetragen und mit Hilfe eines seitlich angebrachten Wasserabscheiders abgetrennt. Das Cumol wurde aus dem Reaktionsprodukt destillativ unter dem Vakuum einer Wasserstrahlpumpe abgetrieben. Die nicht und nur teilweise umgesetzten Anteile wurden aus dem cumolfreien Reaktionsprodukt in zwei Fraktionen durch Vakuumdestillation abgetrennt. Die von 50 bis 140° C unter einem Vakuum von 0,1 Torr anfallende erste Fraktion betrug 370 g und enthielt die säurehaltigen Anteile. Die zweite Fraktion ging in einem Temperaturbereich von 110 bis 154° C bei 0,002 Torr in einer Menge von 395 g über. Der Rückstand von 4660 g dieser destillativen Auftrennung stellte das gewünschte rohe Esteröl dar. In a 10 l round bottom flask, 100 cm 3 of cumene as an entrainer and 3 g of paratoluenesulfonic acid as a catalyst were added to a mixture of 2256 g of trimethyladipic acid, 1720 g of n-OXO-octanol and 1720 g of n-OXO-octanol and 1SSOgn-OXO-nonanol. The solution was refluxed for 5 hours with stirring at a temperature of 155 ° C. that established itself. During this time, the theoretical amount of water formed of 432 ml was carried out with the entrainer and separated off with the aid of a water separator attached to the side. The cumene was driven off from the reaction product by distillation under the vacuum of a water jet pump. The unreacted and only partially reacted portions were separated from the cumene-free reaction product in two fractions by vacuum distillation. The first fraction obtained from 50 to 140 ° C. under a vacuum of 0.1 torr was 370 g and contained the acidic components. The second fraction passed over in a temperature range of 110 to 154 ° C at 0.002 torr in an amount of 395 g. The residue of 4660 g of this distillative separation represented the desired crude ester oil.
Die Ausbeute betrug somit 91%. Die Neutralisationszahl des Esters lag bei 0,1 mg KOH pro Gramm und die Esterzahl bei 264 mg KOH pro Gramm. Durch eine bis auf einen Rest von 90 g unter einem Vakuum von 0,001 Torr durchgeführte Destillation des Esters wurde ein wasserhelles Produkt mit folgenden Kenndaten erhalten:The yield was thus 91%. The neutralization number of the ester was 0.1 mg KOH per gram and the ester number 264 mg KOH per gram By distilling the ester to a residue of 90 g under a vacuum of 0.001 Torr , a water-white product with the following characteristics was obtained :
Dichte df 0,918Density df 0.918
Viskosität in cSt Viscosity in cSt
bei 98,90C 3,21at 98.9 0 C 3.21
bei 37,8°C 12,5at 37.8 ° C 12.5
bei-400C 2110at -40 0 C 2110
bei -53,9°C 17 100at -53.9 ° C 17 100
Viskositätsindex 139 Viscosity index 139
Stockpunkt, "C —69 Pour point, "C -69
Flammpunkt, 0C 229 Flash point, 0 C 229
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