DE1925109A1

DE1925109A1 - Stabile Schmierfette

Info

Publication number: DE1925109A1
Application number: DE19691925109
Authority: DE
Inventors: Quaal George Jerome
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1968-01-29
Filing date: 1969-05-16
Publication date: 1969-11-27
Also published as: FR2000899A1; CH498521A; DE1967007B2; NL161936B; JPS5292458A; GB1248287A; DE1967007C3; FR2009899A1; BE733069A; SE379462B; DE1903913B2; NL6907566A; DE1903913A1; NL161936C; DE1967007A1; BE727529A; DE1903913C3; SE359705B; NL6901432A

Description

Bestimmte Organopolysiloxanfette, die im allgemeinen als sogenannte "lagerfette" bezeichnet werden, können großen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Außerdem müssen derartige Fette "bei erhöhten Temperaturen thermisch stabil sein. Viele dieser Fette werden aus Siloxanölen durch Zugabe eines feinteiligen Füllstoffmaterials, wie feinteiliges Siliciutadioxyd hergestellt, das in einer Menge zugesetzt wird, die zur Verdickung des Öles bis zu einer butterartigen Konsistenz ausreicht. Ein auf diese Veise eingedicktes Fett ist zwar stabil, aber auf Grund der schleifmittelartigen Natur des Feststoffes wird durch die Mitverwendung des Füllmaterials die Schmierfähigkeit des Fettes herabgesetzt.

Erfindungsgemäßwerden hingegen Schmierfette beansprucht, bei welchen ein Mischpolymerisat für die Verdickung eines Fluorsiloxanöls verwendet wird; die so erhaltenen Fette sind außerordentlich stabil und besitzen verbesserte Eigenschaften, sodaß sie beispielsweise auch bei hohen !Temperaturen unbegrenzt lange brauchbar sind.

Die erfindungsgemäßen Schmierfette auf Grundlage von mit Fluoralkylresten substituierten Polysiloxanölen und Verdickungsmitteln sind durch einen Gehalt an

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(1) 100 GewichtsteilQieines Polysiloxanöls mit einer Viskosität von 50 bis 100.000 cSt./25°C, in dem im wesentlichen alle Einheiten der allgemeinen Formel

R«

RCH₂CH₂SiO

entsprechen, worin R Perfluoralkylreste und R¹ einwertige, aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit weniger als 8 C-Atomen bedeuten und

(2) 15 Ms 150 Gewichtsteileneines Mischpolymerisats aus 30 bis 80 Mol i> Diphenyleiloxaneinheiten und 20 bis 70 Mol $> Einheiten der allgemeinen Formel

R'
RCH₂CH₂SiO

worin R und R¹ die angegebene Bedeutung haben, gekennzeichnet.

Beispiele für Perfluoralkylreste R in. den Polysiloxanen (1) sind solche der Formeln CF,-, CgFe-, CyF₁,-- und ^c^a^29"* die gerade oder verzweigt sein können.

Beispiele für einwertige, aliphatische Kohlenwasserstoffreste R¹ sind Methyl-, Vinyl- und Butylreste.

Beispiele für Polysiloxane (1) sind daher solche aus Einheiten der Formeln

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CH, C₉Hc C₀H,

5 |Ζ 5 i^ 3

ι 5

CP₅CH₂CH₂SiO, C₃P₇CH₂CH₂SiO,

sowie beliebigen Kombinationen dieser Einheiten, deren Tiskositäten in dem angegebenen Bereich, liegen. Wenn eine gute thermische Stabilität gewünscht wird, sind Methylreste als Reste R¹ bevorzugt. D5.e Polysiloxane (1) können außerdem mit bis zu 10 Mol $> anderer Siloxaneinheiten mischpolymerisiert sein, wie

R¹SiO₅ /p-, R'gSiO-, R^₃SiOw₂- und SiOg-Einheiten, z.B.

H^SiCkt^DimethylphenylsiloXan-, Ithyldimethylsiloxan-

und Dimethylsiloxaneinheiten, Diphenylsiloxan-, Monochlorphenylsiloxan-, SiO₂-, Monomethylsiloxan- und Propylmethylsiloxaneinheiten.

Die Polysiloxanole (1) können durch übliche Polymerisation von zyklischen Organopolysiloxanen der Einheitsformeln

R» (RCH₂CH₂SiO)₃

gewonnen werden. Die Polymerisation dieser zyklischen Siloxane wird im allgemeinen am besten in Gegenwart eines alkalischen Katalysators, wie Alkalimetallhydroxyden oder Siloxansalzen von Alkalimetallhydroxyden bei Temperaturen

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im Bereich von 50° bis 15O⁰C durchgeführt. Hierbei können, beispielsweise auch Allylsiloxane zugegen sein, die endblockierende Einheiten, wie Trimethylsiloxygruppen für die Perfluoralkylsiloxane liefern. Wenn diese Gruppen nicht vorhanden sind, weisen die Polymerisate in den endständigen Einheiten Hydroxylgruppen auf.

Die molekulare Konfiguration von (1) kann linear, verzweigt oder zyklisch sein, solange die Viskosität in dem angegebenen Bereich liegt. Vorzugsweise werden Polysiloxanöle mit Viskositäten von 50 bis 1500 cSt./25°C für die Herstellung von hochtourigen lagerfetten eingesetzt; für andere Anwendungsarten sind hingegen höhere Viskositäten vorteilhaft, z.B. für die Herstellung festhaftender wasserbeständiger Fette

Das erfindungsgemäß verwendete Verdickungsmittel ist ein Mischpolymerisat aus Divinylsiloxan- und Perfluorpropylalkylsiloxaneinheiten, deren molares Verhältnis innerhalb der angegebenen Grenzen liegt. Beispiele für die Reste R und R¹ wurden bereits bei der Erläuterung der Komponente (1) genannt. Diese Mischpolymerisate werden am besten durch Vermischen und Erhitzen des zyklischen Trimeren von Diphenylsiloxan und des zyklischen Trimeren von Perfluoralkyl-substituierten Siloxanen in dem gewünschten Mengenverhältnis und in Gegenwart eines üblichen Alkalisiloxanpolymerisationskatalysators, wie (CH~),SiONa hergestellt. Wenn weniger als etwa 30 Mol $> Divinylsiloxaneinheiten vorhanden sind, ist das Mischpolymerisat ein weicher, wachsartiger Feststoff, der seine Funktion als Verdickungsmittel nicht mehr erfüllt. Wenn hingegen mehr als 80 Mol # Divinylsiloxaneinheiten zugegen sind, ist das Mischpolymerisat

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außerordentlich hart, sodaß es nur sehr schwierig auf eine für die Verwendung als Verdickungsmittel in dem Fett erforderliche Teilchengröße zerkleinert werden kann. Auch haben derartige Mischpolymerisate auf Grund ihrer harten Konsistenz unerwünschte Schleifmitteleigenschaften.

Im allgemeinen ist es bevorzugt, 25 bis 55 Gewichtsteile des Mischpolymerisats auf jeweils 100 Gewichtsteile des Polysiloxanöls einzusetzen, aber für bestimmte Verwendungszwecke des Fettes sind auch größere oder kleinere Mengen innerhalb des angegebenen Bereichs von 15 bis 150 Gewichtsteilen zulässig.

Die erfindungsgemäßen Schmierfette werden durch Vermischen der Komponenten (1) und (2) in den gewünschten Mengen, bis zur Erzielung einer einheitlichen Konsistenz hergestellt. Bei der Einarbeitung in das öl hat das Mischpolymerisat üblicherweise eine Teilchengröße von 1 bis 100 Micron. Bei einigen Anwendungsarten kann ein sogenanntes "körniges" Fett toleriert werden, wobei größere Teilchengrößen zulässig sind. Zum Vermischen der Bestandteile können beliebige Mischgeräte, wie ein Dreiwalzenstuhl, ein Industriemischer oder eine andere Rührvorrichtung verwendet werden. Außer den Komponenten (1) und (2) können in das Fett noch andere Materialien eingearbeitet werden, wie Pigmente oder Antioxydantien. Aus wirtschaftlichen Gründen kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, geringe Mengen anderer bekannter Verdickungsmittel mitzuverwenden.

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Beispiel 1

100 Gewichtsteile eines mit Trimetbylsiloxygruppen endblockierten 3,3,3-Trifluorpropylraethylsiloxanöls mit einer Viskosität von 300 cSt./25°O und 50 Gewichtsteile eines Mischpolymerisats aus 50 Mol 56 (CgH₅ )₂Si0-Einheiten und 50 Mol # CJ^C^CH^CH^SiO-Einheiten, das in den endständigen Einheiten Hydroxylgruppen aufwies, wurden auf einem Dreiwalzenstuhl bis zur einheitlichen Konsistenz vermischt. Anschließend wurden folgende Standardteste zur Bestimmung der Eigenschaften des Schmierfetts durchgeführt:

Verdampfung gemäß der ASTM-Methode D-927 Tropfpunkt gemäß der ASTM-Methode D-566

Hitzestabilität (unter mechanischem Walken, wie durch die Penetration

gezeigt) gemäß der ASTM-Methode D-17-52 T,

Das Schmierfett hat folgende physikalische Eigenschaften:

Ruhepenetration 292

nach dem Walken

(3 Wochen bei 21⁰O) 275-294

Tropfpunkt 220⁰C

Verdampfung nach 22 Stunden

bei 205⁰C (in $>) 8,0

Sie Schmiereigenschaften dieses Fetts wurden mittels eines Vierkugel-Abnützungsprüfgerätes und nach dem Kugellagerbe-

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ständigkeitstest "bestimmt. Der Vierkugelabntitzungstest wurde auf einer Abnützungsmaschine nach Roxanna durchgeführt. Bei dieser Prüfung rotiert eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 1,27 cm 30 Minuten lang um drei feststehende Kugeln von gleichem Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 1200 Umdrehungen pro Minute "bei einer Temperatur von 205⁰C und einer Belastung von 4, 20 oder 40 kg. Nach dieser Zeit werden länge und Breite der Schrammen auf den feststehenden Kugeln gemessen und der Durchschnitt von 6 Messungen als Schrammendurchmesser in mm angegeben. Je kleiner der Schranimendurchmesser, umso besser ist das Schmiermittel. Der Kugellagerbeständigkeitstest wurde mit einem Kugellager M.R.C.S.-17 Größe in Übereinstimmung mit der Federal Standard 791, Methode 333 durchgeführt. Das Kugellager lief mit 10.000 Umdrehungen pro Minute unter Belastungen von 2,27 kg und 89,26 kg bei einer Temperatur von 232⁰C. Die Ergebnisse dieser Prüfungen bei dem oben hergestellten Schmierfett sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Yierkugelabnützungsprüftest:

Belastung:	kg	Schrammendurch	in mm:
	ig	messer	38
4	kg	0,	53
20	o,	98
40	o,

Kugellagerbeständigkeitstest: Belastung:

2,27 kg
89,26 kg

Stunden:

711

398

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Diese Prüfungen "beweisen, daß das Schmierfett ausgezeichnete Schmiereigenschaften "besitzt, die längere Zeit bei erhöhten Temperaturen beibehalten werden.

Beispiel 2

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden Schmierfette hergestellt, wobei auf jeweils 100 Gewichtsteile eines mit Trimethylsiloxygruppen endblockierten 3,3,3-TrifluorpropylmethylsiloxanÖls (1) einer Viskosität von 1000 cSt./25°0, die in der folgenden Tabelle angegebenen. Mengen in Gewichtsteilen der Mischpolymerisate (2) der ebenfalls angegebenen Zusammensetzung in Mol # verwendet wurden:

Mischpolymerisat (2)

Schmier- Mol i» der Mol # der Gew.-Tl.Mischpolyfett (O₆H₅)SiO- CP₅CH₂CH₂(OH₅)SiO- merisat (2) auf

Einheiten Einheiten 100 Gew.-Tl.öl (1)

A	58	42	67
B	69,7	30,3	55
C	68,5	31,5	36
D	58,4	41,6	50
E	54,3	45,7	40
F	49,4	50,6	63
G	47,2	52,8	43
H	43,0	57,0	50
I	39,8	60,2	50
J	8,5	91,5	55

Die physikalischen Eigenschaften dieser Schmierfette wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Untersuchungsmethoden bestimmt:

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Penetration nach 5 Tagen

Schmier	Ruhepene	Ruhepene	Penetra	Tropf	Verdampfung
fett	tration	tration	tion nach	punkt	nach 22 Std.bei
		bei < T	dem Walken	(⁰C)	205 ⁰C, Gew. 56
A	301	316	320	nicht gemess.	2,76
B	270	305	316	246	2,17
C	306	267	275	216	1,80
D E F	297 290 324	305 290 286	324 320 324	163 nicht gemess. 240	15,60 1,73 2,71
G	305	305	324	167	2,99
E	305	294	324	223	2,24
I	305	297	316	250	1,53

J war thixotrop und zeigte beträchtliche Entmischung der Komponenten; infolge des niedrigen Diphenyleiloxan-Gehalta des Mischpolymerisats trat keine befriedigende Yerdickung des Schmierfetts ein.

Beispiel 3

Aus den in der folgenden Tabelle angegebenen Mischpolymerisatmengen, deren Zusammensetzung in Mol 36 gleichfalls angegeben wurde, und 3,3,3-Trifluorpropylmethylsiloxanöl (1) in den angegebenen Mengen wurden die Schmierfette 1-6 hergestellt, die hinsichtlich ihrer Eugellagerbeetändigkeit bei 232⁰C und 10.000 Umdrehungen pro Minute geprüft wurden.

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Mischpolymerisat

	Schmier	Mol %
	fett	(CgEc)₂Si'
		Einheiten
	1	70
co
O	2	56
(O
OO	3	70
00 "H,	4	50
O	5	50
ca
a»	6	40

Mol £ Gew.-Tl.Misch- Polysiloxanöl Kugellagerbeständig

CFjCH₂CH₂(CH₅)SiO- polymerisat auf Tiscosität keit

Einheiten Gew.-Tl.öl (cSt./25°C) 2,27 kg 89.26 kg

31 78 55 50 39 50

1000

300

300'

1000

556

nicht gemessen

1524

229

711

840

63

206 384

nicht gemessen

133

Zum Vergleich wurden folgende Schmierfette hergestellt:

7) 34 Gewichtsteile eines Aryl-substituierten Harnstoffverdickungsmittels in stabilisiertem 1,1,1-!Drichloräthan als Lösungsmittel wurden mit 100 Gewichtsteilen eines 3_t3,3-Trifluorpropylmethylsiloxanöls einer Viskosität von 1000 cSt./25°C vermischt. Zur Herstellung des Schmierfetts wurde das Losungsmittel aus der Mischung verdampft. Die Kugellagerbeständigkeit betrug bei einer Belastung von 2,27 kg 175 Stunden unter denselben Testbedingungen.

8) Ein Schmierfett wurde aus denselben Bestandteilen, wie unter 7) beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß 41 Gewichtsteile des Verdickungsraittels dem Öl zugefügt wurden, das eine Viskosität von 300 cSt./25°C hatte. Die Kugellagerbeständigkeit betrug unter denselben Bedingungen 252 Stunden.

9) 10 Gewichtsteile pyrogen in der Gasphase gewonnenes Siliciuradioxyd mit einer Oberfläche von etwa 250 m /g,. das mit einem Gemisch aus flüssigen, in den endständigen Einheiten Hydroxylgruppen aufweisenden Irifluorpropylraethylsiloxanen, Phenylmethylsiloxanen und Hexamethyldisilazanen behandelt worden war, wurden mit 100 Gewichtsteilen eines 3,3,3-Trifluorpropylmethylsiloxanöls einer Viskosität von 1000 cSt./25°C vermischt. Die Kugellagerbeständigkeit betrug bei einer Belastung von 89»26 kg unter denselben Bedingungen 102 Stunden.

Ein Vergleich dieser Ergebnisse zeigt, daß die erfindungsgemäßen Schmierfette hervorragende Schmierfähigkeiten aufweisen, insbesondere für hochtourige Kugellager bei erhöhten !Temperatur en.

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Claims

Patentansprüche

\ 1.■Schmierfette auf Grundlage von mit Fluoralkylresten \y substituierten Polysiloxanölen und Verdickungsmittel^ gekennzeichnet , durch einen Gehalt an

(1) 100 Gewichtsteilen eines Polysiloxanöls mit einer Viskosität von 50 bis 100.000 cSt./25°C, in dem im wesentlichen alle Einheiten der allgemeinen Formel

R» RCH₂OH₂SiO

entsprechen, worin R Perfluoralkylreste und R¹ einwertige, aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit weniger als 8" C-Atomen bedeuten und

(2) 15 bis 150 Gewichtsteilen eines Mischpolymerisats aus 30 bis 80 Mol $> Diphenylsiloxaneinheiten und 20 bis 70 Mol i» Einheiten der allgemeinen Formel

R¹
RCH₂CH₂SiO,

worin R und R¹ die angegebene Bedeutung haben.

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2. Schmierfette gemäß Anspruch 1, worin das Polysiloxanöl (1) eine Viskosität von 50 bis 1500 cSt./25°C hat.
3. Schmierfette gemäß Anspruch 1, worin auf jeweils 100 Gewichtsteile des Polysiloxanöls (1) 25 bis 55 Gewichtsteile des Mischpolymerisats (2) vorhanden sind.
4. Schmierfette gemäß Anspruch 1, worin R !Prifluormethylreete und R¹ Methylreste sind.
5. Schmierfette gemäß Anspruch 4» worin das Mischpolymerisat (2) im wesentlichen aus 50 Mol $ Diphenylsiloxaneinheiten und 50 Mol $> Srifluorpropylinethylsiloxaneinheiten aufgebaut ist.

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