DE2000455C

DE2000455C - Schmierfett

Info

Publication number: DE2000455C
Authority: DE
Inventors: Chi-Long; Quaal George Jerome; Marko Ollie William; Midland Mich. Lee (V.StA.)
Original assignee: Dow Corning Corp., Midland, Mich. (V.StA.)
Publication date: 1972-02-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf neue, insbesondere wärmebeständige Schmierfette, die al? Verdickungsmittel Fluoralkylphenylsiloxane enthalten.

Bestimmte Schmierfette, die im allgemeinen als Lagerfette bezeichnet werden, sind so ausgelegt, daß sie unter hohen mechanischen Beanspruchungen verwendet werden können. Außer Beständigkeit bei hohen Belastungen müssen solche Schmierfette thermische Beständigkeit bei erhöhten Temperaturen aufweisen. Allzweckschmierfette dienen als Schmiermittel bei geringeren Belastungen und unter weniger scharfen Bedingungen.

Diese Typen von üblichen Schmierfetten werden durch Zusatz von feinteiligen festen Füllstoffen, z. B. Siliciumdioxid, zu einem Schmierölträger in einer Menge, die die Mischung zu einer butterartigen Konsistenz verdickt, hergestellt. Die thermische Stabilität des Schmierfetts wird durch die teilchenförmigen Füllstoffe nicht verbessert, und in manchen Fällen vermindern die Füllstoffe wegen der Schleifwirkung des Feststoffs die Schmierw^;.rkung des Schmierfettes.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß durch Verwendung von Fluoralkylphenylsiloxanpolymeren als Verdickungsmittel für Schmierfette thermisch stabile Schmierfette erhalten werden können. Das polymere Verdickungsmittel ist selbst ein Schmiermittel und verbessert die Schmiereigenschaften des erhaltenen Schmierfettes.

Die Erfindung, bezweckt daher ein verbessertes Schmierfett.

Ziel der Erfindung ist ferner ein Organopolysiloxan-Schmierfett, das alle die vorteilhaften Eigenschaften bekannter Siloxanschmierfette aufweist und welches sich durch verbesserte thermische Stabilität auszeichnet.

Das erfindungsgemäße Schmierfett besteht aus einer innigen Mischung eines Schmierölträgers und einer verdickenden Menge eines festen Polymeren, das aus Einheiten der Formel

RfCH₂CH₂(QH₅)SiO

besteht, worin Rt einen Perfluoralkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet.

Der Res! Rf kann ein beliebiger Perfluoralkylrest. beispielsweise — CF₃, — C₂F₄, — C₃F₇ usw., bis zu den Gliedern — C₉F₁, und — C₁₀F₂₁ dieser Gruppe. $ein. Die Reste können entweder geradkettig oder verzweigt sein.

Das oben beschriebene Homopolymere, das als Verdickungsmittel für das erfindungsgemäOe Schmierfett verwendet wird, ist selbst ein ausgezeichnetes festes Schmiermittel. Das Material kann als Flüssigkeit, gummiartiges Produkt oder Feststoff hergestellt V-crclcn Der Feststoff ist ein halbkristallines Material, llas in aromatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln, /. B. Toluol, löslich ist. Im allgemeinen besteht das feste Polymere aus wenigstens 150 der oben beschriebenen Einheiten und kann durch verschiedene Substituenien, z. ti. Silanol- oder Trimethylsilylgruppen, endblockiert sein.

Die polymeren Verdickungsmittel können durch Polymerisation des entsprechenden cyclischen Trime* ren in Gegenwart eines Lithiumkatalysators, z. B. von n-Butyllithium, hergestellt werden. Die Polymerisation erfofgl glatt bei Temperaturen von 100°C und darüber.

Es wird darauf hingewiesen, daß es für jeden gegebenen flüssigen Träger einen bestimmten Bereich von Verhaltnissen von Flüssigkeit zu Verdickungsmittel gibt, innerhalb denen ein brauchbares Schmierfett erhalten wird. Die chemischen Substituenten und die Viskosität des flüssigen Trägers sind Faktoren, die diesen Bereich bestimmen. Zu hohe Mengen Verdickungsmittel führen dazu, daß die Masse krümelig und als Schmierfett unbrauchbar wird, während zu große Mengen an Flüssigkeit zur Folge haben, daß die Mischung breiig wird. Das richtige Verhältnis von Verdickungsmittel zu Flüssigkeit für jedes gegebene System kann durch einfache Vorversuche ermittelt

ίο werden.

Als Schmierölträger ist jede nichtreaktive stabile Flüssigkeit mit einer Viskosität von 20 bis 600 OOOcSt bei 25'¹C geeignet, d. h. jedes öl, das für bekannte Schmierfette verwendet werden kann.

Der Begriff »nichtreaktiv« bedeutet, daß das öl gegen das Schmierfettverdickungsmittel und gegen Wasser, Luft und andere Stoffe, die gewöhnlich in der Umgebung vorkommen, in der das Schmierfett verwendet werden soll, chemisch beständig sein muß.

ao Der Begriff »stabil« bedeutet, daß die Flüssigkeit sich nicht leicht zersetzen darf. Die Flüssigkeit muß in dem Temperaturbereich, in dem das .Schmierfett verwendet werden soll, stabil sein.
Jede Flüssigkeit mit den oben beschriebenen Eigen-

a5 schäften ist für die erfindungsgemäßen Schmierfette geeignet. Man kann sowohl Kohlenwasserstofföle als auch andere öle verwenden. Beispiele für geeignete Flüssigkeiten sind naphthenbasische, paraffinbasische und gemischtbasische Erdölfraktionen, andere Kohlen-Wasserstoffschmiermittel, z. B. aus Kohleprodukten hergestellte Schmieröle, und synthetische öle, ζ. Β. Alkylenpolymeren (beispielsweise Polymeren von Propylen, Butylen und deren Mischungen). Geeignet sind ferner Alkylenoxidpolymeren, z. B. Propylenoxidpolymeren, die durch Polymerisation von Propylenoxid in Gegenwart von Wasser oder Alkohol, ζ. Β. Äthylalkohol, erhalten werden, Ester von Alkylenoxidpolymeren, z. B. acelylierte Propylenoxidpolymeren, die durch Acetylieren von Propylenoxidpolymeren, die Hydroxylgruppen enthalten, hergestellt werden, und Polyäther, die aus Alkylenglykolen, z. B. Äthylenglykol, hergestellt werden.

Die aus den verschiedenen Alkylenoxiden und Alkylenglykolen hergestellten polymeren Produkte können Polyoxyalkylendiole oder Polyalkylenglykolderivate sein, d. h., die endständige K/droxygruppe kann erhalten bleiben, oder eine oder beide endständigen Hydroxygruppen können während der Polymerisationsreaktion du'.ch Veresterung oder Veretherung verschwinden.

Zu synthetischen ölen der Dicarbonsäureesterklassc gehören beispielsweise Produkte, die durch Veresterung von Dicarbonsäuren, wie Adipinsäure, Azelainsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Alkenylbcrnsteinsäure, Fumarsäure oder Maleinsäure, mit Alkoholen, wie Butylalkohol, Hexylalkohol, 2-Äthylhexylalkohol oder Dodecylalkohol, erhalten werden. Zu Beispielen für synthetische Esteröle von zweibasischen Säuren (Di* carbonsäuren) gehören Dibutytadipat, Dihexyladipat,

So Di'2-älhylhexylsebacat und Di-n-hexylfumarsäurepolymeres.

Synthetische öle der Alkylaromatenklasse sind beispielsweise Produkte, die durch Alkylieren von Benzol erhalten werden (z. B. Dodecylbenzol, Tetradecylben· zol end Didodecylbenzol). Ester mehrwertiger Alkohole, ζ. B. Ester von Trimethylolpropan und Pentaerythrit, haben ebenfalls Anwendung als Grundflüssigkeiten gefunden.

3 4

Für die erfindungsgemäßen Schmierfette geeignete 100 Gewichtsteilen flüssigem 3,3,3-Trifluorpropylme-

flüssige- Träger oder Grundflüssigkeiten der Organo- thylpolysiloxan mit einer Viskosität von 1000 cSt bei

polysiloxanklasse sind ferner bekannte ölige Silicon- 25° C vermischt. Der flüssige Träger und das Ver-

polymeren. Zu Beispielen für solche Polymeren gehö- dickungsmittel werden auf einem Walzenmischer mit

ren Dimethylpolysiloxan, Phenylmethylpolysiloxan, 5 drei Walzen vermischt, bis ein Schmierfett mit gleich-

3,3,3-Trifiuorpropylmethyipolysiloxan, Chlorphenyl- mäßiger Konsistenz erhalten wird. Zur Bestimmung der

methylpolysiloxan, Äthylpropylpolysiloxan und deren Eigenschaften des Schmierfetts werden folgende Stan-

Copolymeren. Wenn ein Einkomponenten-Schmier- dardtests durchgeführt:

fett hergestellt werden soll, kann das Fluoralkylphenyl- ., . . . .„_.. .. . . ~ _n„

polysiloxan mit niederem Molekulargewicht hergestellt io Verdampfungsverlust ... ASTM-Methode D-927

werden, so daß es als Flüssigkeit vorliegt. Durch Zu- 7™^ρίρΐ"*¹,.·:' Υ_Λ ' V '" ^AS™-^Methode °-⁵⁶⁶

satz des festen Polymeren zu dieser Grundflüssigkeit Warmestabihtat: (diirch

wird ein Schmierfettsystem erhalten, das auf nur einer Bestimmung der Pene-

chemischen Komponente beruht. ^{tratlon bei mecnan|}-

Es können Grundflüssigkeiten innerhalb eines weiten L₅ scher Scherbeanspru- _n .. „_Ύ

Viskositätsbereichs verwendet werden. Für besondere ^ehung' ^ASTM" ^D"^l7-^52T

Anwendungszwecke kann die Organopolysiloxan- Das Schmierfett weist folgende physikalischen

grundflüssigkeit eine so hohe Viskosität wie 600 OOOcSt Eigenschaften auf: Aufweisen. Im allgemeinen wird eine Organopolysilo-

xangrundflüssigkeit mit einer Viskosität im Bereich io Penetration:

von etwa 50 bis 100 000 cSt verwendet. Vorzugsweise unbearbeitet Z8J

beträgt die Viskosität der Flüssigkeit 100 bis 10 000 cSt l roptpunKt .................... /zu u

bei 25-C. Eine bevorzugte oiundflüssigkeit ist das ^'Ä!'r ? μ η R₅./

Produkt den bei 205 C(¹V₀) u,»27₀

ι ru \ cn irc r·« r-u v/-u \c<-> ι cv™ λ ^a5 Die Schmiereigenschaften dieses Schmierfetts werden (CH₃)₃Si[-(CF₁CH_iCH₁)(CH₃)S.O-]_ISi(CH3)3 _{nach def} 4__Kugel._Methode und dem Kugellager-

worin χ eine ganze Zahl mit einem Wert bedeutet, die lebensdauertest bestimmt. Der 4-Kugel-Test wird auf

dem Polymere!: eine Viskosität von 100 bis 10 000 cSt einer Roxanna-Verschleißprüfmaschine durchgeführt,

bei 25° C verleiht. Ein Schmierfett auf Basis eines der- Bei diesem Test wird eine 1,27-cm-Stahlkugel mit einer

artigen flüssigen Trägers ist besonders als Hochge- 30 Geschwindigkeit von 1200 UpM bei einer Temperatur

schwindigkeitslagerfett vorteilhaft von 205°C und einer Belastung von 20 kg 30 Minuten

Nach einer Ausführungsform der Erfindung enthält lang gegen drei stationäre 1,27-cm-Stahlkugeln ge-

das Schmierfett eine innige Mischung aus 100 Ge- dreht. Nach Ablauf dieser Zeit werden die Länge und

wichtsteilen einer Organopolysiloxangrundflüssigkeit Breite der Schleifnarbe, die sich auf jeder stationären

mit einer Viskosität von 500 bis lOOOOOcSt bei 35 Kugel gebildet hat, bestimmt, und das Mittel dieser

25°C und 15 bis 150 Gewichtsteilen eines Homopoly- sechs Messungen wird als Schleifnarbendurchmesser

meren, das im wesentlichen aus wenigstens 150 Ein- genommen. Je kleiner die Schleifnarbe ist, desto besser

heiten der Formel ist das Schmiermittel. Der Lagertest wird nach der

Prüfvorschrift Federal Standard 791, Methode 33,

_{4o durchgefünrt Das Lager wird mit} 10 000 UpM bei

besteht, worin Rf einen Perfluoralkylrest mit I bis einer Temperatur von 232°C unter Belastungen von 10 Kohlenstoffatomen bedeutet. 2,3 und 145 kg betrieben.

Das feste Homopolymere wird in feinteiliger Form Bei Prüfung des oben beschriebenen Schmierfetts

mit dem flüssigen Träger vermischt, bis eine fettartige nach diesen Methoden werden folgende Ergebnisse erMasse entsteht. Für die Zubereitung des Schmierfetts 45 halten:

kann jede geeignete Mischvorrichtung, z. B. ein Wal- 4-Kugel-Test Schleifr.arbe (mm)

zenmischer mit drei Walzen oder ein Industriescher- „ , 0 73 0 68

mischer verwendet werden. Die Teilchengröße des ·» ' '

Verdickungsmittel ist nicht kritisch, gewöhnlich liegt Lebensdauertest

die Teilchengröße jedoch im Bereich von 1 bis 100 Mi- 50 2,3 kg (5 lbs) 1000 Stunden

krön. Größere Teilchen ergeben ein »körniges« Schmier- 145 kg (320 lbs) 200 Stunden

fett, das für bestimmte Anwendungen nicht geeignet

ist. Diese Tests zeigen, daß das Schmierfett ausgezeich-

Außer dem flüssigen Träger und dem Verdickungs- nete Schmiereigensdiaften hat, die lange Zeit bei ermittel kann das Schmierfett kleine Mengen von Addi- 55 höhten Temperaturen erhalten bleiben, tiven, 2. B. Pigmente, Antioxydantien, Korrosionsinhibitoren u.dgl., enthalten. Aus wirtschaftlichen Beispiel 2 Gründen kann es zweckmäßig sein, dem erfindungsgemäßen Schmierfett kleine Mengen anderer bekannter 59 Gewichtsteile des im Beispiel 1 beschriebenen Verdickungsmittel zuzusetzen. «o festen Homopolymeren werden mit 100 üewichtsteilen

Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung eines flüssigen Dimithylpolysiloxans mit einer ViskosU näher erläutert tat von 350 cSt bei 25"C zu einem Schmierfett mit einer

Penetration (vom Walzenmischer) von 297 vermischt. Beispiel 1 Dieses Schmierfett wird auf dem Roxanna«Verschleiß

es prüfgerät unter den im Beispiel 1 beschriebenen Bedin-

43 Oewichtsteile 3,3,3'Trifluorpropylphenylpolysi- gungen getestet. Bei einer Belastung von 4 kg wird eine loxan, ein hartes, festes Polymeres mit einem Zahlen· Schleifnarbe mit einem Durchmesser von 0,75 mm ermittelmolekulargewicht von 100 000, werden mit halten.

Beispiel 3

54 Gewichtsteile des festen Homopolymeren von Beispiel 1 werden mit 100 Gewichtsteilen eine.s Copolymeren mit Trimethylsiloxy-Endgruppen, das aus 50 Molprozent Dimethylsiloxaneinheiten und 50Molprozent Phenylmethylsiloxaneinheiten besteht und eine Viskosität von 15OcSt bei 25° C aufweist, zu einem Schmierfett mit einer Penetration (vom Walzenmischer) von 286 vermischt. Wenn das Schmierfett wie im Beispiel 2 beschrieben geprüft wird, wird eine Schleifnarbe von 1,8 mm gefunden.

Beispiel 4

Durch Verwalzen von 50 Gewichtsteilen eines Homopolymeren, das aus etwa 200 Einheiten der Formel

C₃F₇CH₂CH₂(C₆H₆)SiO

besteht, mit 100 Teilen flüssigem 3,3,3-TIiIuOrPiOPyI- ao methylpolysiloxan mit einer Viskosität von 1000 cSt bei 25° C wird ein Schmierfett mit ähnlichen Eigenschaften wie das Schmierfett von Beispiel 1 erhalten.

B e i s ρ i e 1 5 as

50 Gewichtsteile des im Beispiel 1 beschriebenen Homopolymeren werden mit 100 Gewichtsteilen eines Polyolester-Turbinenöls mit einer Viskosität von 24,5 cSt bei 25⁰C zu einem Schmierfett verwalzt. Das Schmierfett weist folgende Penetrationswerte auf:

ursprünglich (vom Walzenmischer) 264

unbearbeitet 360

bearbeitet 342

35

Beispiel 6

55 Gewichtsteile des im Beispiel 1 beschriebenen Homopolymeren werden mit 100 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Schmieröls auf Erdölbasis zu einem Schmierfett verwalzt.

Das Schmierfett hat folgende Eigenschaften:

Penetration:

ursprünglich 272

unbearbeitet 245

bearbeitet 398

B e i s ρ i e 1 7 _Jo

48 Gewichtsteile des Hornopolymeren von Beispiel 1 werden mit 100 Gewichtsteilen eines Copolymeren aus 50 Molprozent Dimethylpolysiloxan und 50 Molprozent Trifluorpropylmethylpolysiloxanmit einer Viskosität von 100 cSt bei 25° C zu einem stabilen Schmierfett verwalzt.

Das Schmierfett hat folgende Eigenschaften:

Penetration;

ursprünglich 252

unbearbeitet 267

bearbeitet 275

Claims

Patentansprüche:

1. Schmierfett, bestehend aus einer innigen Mischung

1.) eines Schmierölträgers und

2.) einer verdickenden Menge eines festen Polymeren, das aus Einheiten der allgemeinen Formel

RfCH₁CH₂(C₈H₅)SiO

aufgebaut ist, worin Rf einen Perfluoralkylrsst mit 1 bis 10 Kohlenstoff .tomen bedeutet.

2. Schmierfett nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß es ein festes Polymeres enthält, worin Rf einen Trifluormethylrest bedeutet.

3. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Schmierölträger ein flüssiges Organopolysiloxan enthält.

4. Schmierfett nach Anspruch 3, dadurch ge- · kennzeichnet, daß es ein aus 3,3,3-Trifluorpropylmethylpolysiloxan bestehendes Organopolysiloxan enthält.

5. Schmierfett nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Organopolysiloxan enthält, welches aus einem Dimethylsiloxaneinheiten und Trifluorpropylmethylsiloxaneinheiten enthaltenden Copolymeren besteht.

6. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 100 Gewichtsteile einer Organopolysiloxan-Grundflüssigkeit mit einer Viskosität von 50 bis 100 000 cSt bei 25° C und 15 bis 150 Gewichtsteile eines Homopolymeren enthält, das im wesentlichen aus wenigstens 150 Einheiten der Formel

RfCH₂CH,(C,H₆)Si0

besteht, worin Rf einen Perfluoralkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet.

7. Schmierfett nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Organopolysiloxangrundflüssigkeit enthält, die aus einem Trifluorpropylmethylsiloxanpolymeren, einem Dimethyl&iloxanpolymeren, einem Phenylmethylsiloxanpolymeren oder aus einer Mischung dieser Komponenten besteht.

8. Schmierfett nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Organopolysiloxangrundflüssigkeit einer Viskosität von 100 bis 10 000 cSt bei 25°C«nthält.