DE2039785A1 - Schmiermittelzusatz und dessen Verwendung in Schmiermitteln fuer Gasturbinen - Google Patents

Schmiermittelzusatz und dessen Verwendung in Schmiermitteln fuer Gasturbinen

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DE2039785A1
DE2039785A1 DE19702039785 DE2039785A DE2039785A1 DE 2039785 A1 DE2039785 A1 DE 2039785A1 DE 19702039785 DE19702039785 DE 19702039785 DE 2039785 A DE2039785 A DE 2039785A DE 2039785 A1 DE2039785 A1 DE 2039785A1
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Description

ALFRED HOEPPENER _
DR. IUR. DIPL-CHEM. H.-J. WOLFP
DR. JUR. HANS CHR.. BEIL
FRANKFURT AM MAIN-HÖCHST VU)ElONSTaASSt 58
.WALTER BElI 10. Au* 1970
Unsere Nr. l6
Stauffer Chemical Company New York, N.Y. (V.St.A.)
Schmiermittelzusatz und dessen Verwendung in Schmiermitteln für Gasturbinen
Gegenstand der Erfindung ist ein Belastung tragender Zusatz, der im wesentlichen aus
1) einem Phosphorderivat, wie verzweigtkettlgen Alkylphosphonaten oder halogenieren Alkylphosphaten in Mischung mit
2) sulfurierter Oleinsäure und
3) Sebacinsäure
besteht. Das erfindungsgemäfle,Belastung tragende Zusatzgemisch (load carrying additive composition) eignet sich zur Verwendung In Verbindung mit VorratsflUselgkeiten auf der Basis von multi-funktloneIlen Estern (multifunctional ester base stock fluids). Auoh können
noch andere Zusätze wie Antioxidantien, Mittel zur Verbesserung (improver) eines niedrigen Vlskosltätsindex, Metall-Desaktlvatoren, Mittel zur VersohleIB-minderung (anti-wear agents) sowie Korrosionsinhibitoren zugemisoht werden.
Die Einführung von Düsenflugzeugen brachte neue Probleme hinsiohtlioh der Schmierung mit sieh. Man erkannte sehr bald, daß Mineralölgemische den für derartige Motoren gestellten Anforderungen nicht entsprachen. Sogar Mineralöle, die ein oder mehrere Zusätze enthielten, erwiesen sich als unzureichend.
Um diesen Problemen bei Schmierung von Düsenflugzeugen entgegenzutreten, entwickelte man daher zunächst Schmiermittel auf Basis synthetischer Ester. Es wurden eine ganze Reihe von Estern ausprobiert, aber nur einige als BaslsflUssigkelten für die Formulierung von Gasturbinen-Schmiermitteln eingesetzt. Der erste, in großem Umfang verwendete Ester war Di-2-Mthylhexyl-sebaoat. Wurde dieser Ester mit Antioxytntien formuliert, so genügte das daraus hervorgehende Gemisch den in Spezifikation MIL-L-7808E allgemein-zusammengefaßten Bedingungen für die erste Generation von DUsenmotoren. Die zweite Generation oder de» weiter entwickelte Typ von DUsenmotoren, d.h. der Ventilatortyp (turbo-fan type) arbeitet bei hoher Temperatur und macht daher Schmiermittel erforderlich, deren Eigenschaften jenen der mit den Diestern formulierten SohmlerflUssigkeiten überlegen sein müssen. Es wurden so Ester für synthetische Schmiermittel . formuliert. Dies sind die aus gehinderten Alkoholen formulierten Di-, Tri- und Tetraester sowie Gemische derselben»
109809/1812
BAD ORIGINAL
Im Vergleich zur ersten verwendeten Generation von Estern, deren typischer Vertreter der vorgenannte Sebaoatester 1st« erwiesen sich diese Ester als termischstabller. Triester wurden aus trlfunktloneIlen Alkoholen (oder Polyölen) wie Trimethylolpropan und Tetraester aus Pentaerythrit hergestellt. Die zur Bildung der TrI- und Tetraester verwendeten Säuren sind im allgemeinen gerad- oder verzwelgtkettige aliphatisch« Säuren oder Gemische derselben·
Die derzeitigen Bestrebungen bei jetzigen Modellen und Prototypen von Düsenflugzeug-Gasturbinenmotoren führten zu einem erhöhten Bedarf an verbesserter thermischer und oxydativer Stabilität sowie Sauberkeit der Schmiermittel. Diese höheren Temperaturanforderuneen bedingten« daß neue Produkte zu formulieren waren, die bei gleichbleibend guter Schmierung unter extremer thermischer Beanspruchung ■und bei der gldtaten Zelt Sauberkeit imd dementsprechend größere Abstande zwischen -Entleerungen'und weniger häufige Ubertiolungsarbelten an Motor gen Ehr Ie taten·
Man erkannte sofort, tl&I κ ^ Schmiermittel, wie die synthetischen .Ester, die strengen Anforderungen erfüllen konnte. Durch keine der bisher dafür bekannten Zusatzmittel oder Kombinationen der Zusätze konnte die Schmiermittel-Grundsubstanz, so weit verstärkt werden, dai die gesetzten Forderungen erreicht wurden. Es muSte eine Sohmiermittel-Grundsubstanz gesucht werten, -die in Verbindung mit.einer Reihe von Zusatzstoff·» die .Entwicklung einer endgültigen,,. den Anforderungen der Oasturbinenmotoren genügenden Schmier» mittelkombinatlon «möglictht.
1098 09/1812
Es wurde nun gefunden, dass durch Verwendung multifunktioneiler Ester, wie bi-, tri-oder tetrafunktioneller Ester oder Gemische derselben als Grundbestandteil ein Schmiermittel Bit aussergewohnlichen, Belastung tragenden Eigenschaften hergestellt werden kann. Der erfindungsgemäese, Belastung tragende Zusatz besteht im wesentlichen aus einem Phosphorderivat, wie difunktionelle Phosphonaten, Triarylphosphaten oder Gemischen beider in Verbindung mit eulfurierter Oleinsäure und Sebacinsäure.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung wird zunächst ein synthetischer di-, tri- oder tetrafunktioneller Ester durch Reaktion des entsprechenden Alkohols mit einer organischen Säure hergestellt. Vorzugsweise wird der trifunktionelle Ester durch Reaktion von Trimethyl- ' olpropan, Trimethyloläthan, Glycol oder Glycolestern mit einer organischen Säure, wie Trimellithsäure, Heptanc ar bonsäure, Val&erianaäure, Feiargonsäure oder anderen organischen Säuren mit 4 bis 16 C-Atomen gebildet« Bas mult!funktionellβ Polyesterharz lässt sich durch Reaktion von Pentaerythrit, Dipentaerythrit und deren Gemischen mit einer organischen Säure, wie Trimellithsäure, Heptancarboneäure, Valeriansäure, Pelargonsäure oder anderen organischen Säuren mit 4 bis 18 C-Atomen herstellen. Man kann aber auch eine trifunktionelle organische Säure, wie 1,3, J-Triearboxypeutan^00*1**0 Mid) mit eines monofunktionellen Alkohol, wie 2-Äthylhexylalkohol, n-Heptylalkohol oder anderen aliphatischen Alkoholen mit 4 bis 18 C-Atomen umsetzen.
Nach Herstellung der multifunktioneilen Ester werden diese zur Verbesserung ihrer Belastung tragenden Eigenschaften mit einer Kombination von Zusatzmitteln versetzt. Letztere
109809/1812 ßAD original
ist ein Gemisch, das von 0,1 bis 5 Gew.-$ einen Phosphorderivates, wie verzweigtkettige Alkylphosphonate oder halogenierte Alkylphosphate enthält. Spezielle Phosphorderivate sind Bis-(2-äthylhexyl)-2-äthylhexylphosphonat, Tris-(2-chloräthyl)-phosphat und Gemische cferselben. Die Phosphorderivate werden mit etwa 0,01 bis etwa 0,10 Gew.-i» sulfurierter Oleinsäure und mit etwa 0,005 bis 0,10 i» Sebacinsäure vermischt. Obige, auf Gewichtsbasis angegebene Prozentsätze beziehen sich auf die gesamtevorhandene Flüssigkeit.
Gegebenenfalls können dem Grundmaterial noch andere Zusatzmittel, so z.B. die üblichen Antioxidantien, Mittel zur Verbesserung des Viskositäteindex, Korrosionsinhibitoren, Mittel zur Verschleissminderung sowie Metall-Desaktivatoren in herkömmlicher Weise beigemischt werden.
Im Standard-Getriebetest gemäss Federal Test Method Standard No. 791A Methode 6508 verbessert die Belastung tragende Zusatzkombination die Belastung tragenden Eigenschaften der Schmiermittel.
Nachstehende Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung:
Beispiel 1
Ein Gemisch wurde durch Vermischen der folgenden Stoffe formuliert:
Dioctyladipat 44,0°
Mit Azelainsäure zu einer Viskosität von 5,6 - 6,0 Centistoiebei 99 C
.vernetztes Pentaerythrit-monobutyrattriheptanoat 15,00
109009/1812
Trimethylolpropan-triheptanoat 36,815 Gew
Phenyl -•C-naphthylam in 0,75 Il
ρ,ρ'-Dioctyldiphenylamin 0,75 Il
Tricresylphosphat 0,27 M
Sebacinsäure 0,01 Il
Polymethacrylat 1,00 Il
Benzotriazol 0,02 Il
Sulfurierte Oleinsäure 0,035 If
Bis-(2-äthylhexyl)-2-äthylhexyl-
phosphonat 1,35 M
Nach Vermischung der aufgeführten Bestandteile zu einer gleichmässigen homogenen Flüssigkeit wurde diese geprüft. Der Getriebelast-Normalversuch nach Ryder ergab einen Durchschnitt von 449,17 kg/cm fIDs/in). Bei der Kontrollflüssigkeit ohne Zusatzmittel lag der Wert unter 339,34 kg/cm (19OO lbs/in.)
Beispiel 2
Ein Gemisch wurde durch Vermischen der folgenden Stoffe formuliert:
Dioctyladipat 46,0 Ge
Trimethylolpropan-triheptanoat 36,685
Mit Azelainsäure zu einer Viskosität
von 5.6 - 6,0 Centipt·*· bei 99 C
vernetztes Pentaerythrit-moiiobutyrat-
triheptanoat 14,0 If
Phenyl-^-naphthylamin 0,75 Il
ρ,ρ'-Dioctyldiphenylamin 0,75 •1
Polymethacrylat 1,00 η
Benzotriazol 0,02 Il
Sulfurierte Oleinsäure 0,035 Il
Sebacinsäure 0,01 η
Trie-(2-chloräthyl)-phosphat 0,75 H
109809/1812
BAD ORIGINAL
Nach Vermischung der genannten Bestandteile zu einer gleichmässigen homogenen Flüssigkeit wurde diese geprüft. Der Ge triebelast-Jfonnal versuch nach Bydvr ergab einen Durchschnitt von 479,54 kg/o* (2683 lbs/in.), während bei der Kontrollflüssigkeit ohne Zusatmittel der Wert unter 339134 kg/cm (1900 Ibs/in.) lag.
1U380S/1812

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Schmiermittelzusatz geeignet als Belastung tragender Zusatz für Schmiermittel auf der Basis synthetischer Ester, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen aus einem Gemisch aus
    1) verzweigtkettigen Alkylphosphaten, halogenierten Alkylphospnaten oder Gemischen derselben,
    2) sulfurierter Oleinsäure und
    5) Sebacinsäure besteht.
    2. Schmiermittelzusatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphorderivat Bis-(2-äthylhexyl)-2-äthylhexylphosphonat ist.
    J5. Schmiermittelzusatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphorderivat Tris-(2-chloräthyI)-phosphat ist.
    4. Schmiermittelzusatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphorderivat in einer Menge zwischen 0,1 und 5 Gew.-%, die sulfurierte Oleinsäure in einer Menge zwischen
    A 0,01 und etwa 0,10 Gew.-# und die Sebacinsäure in einer Menge zwischen 0,005 und 0,10 Gew.-# bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit enthalten ist.
    5. Verwendung des Schmiermittelzusatzes nach Anspruch 1 bis 4 als Zusatz zu einem Schmiermittel für Gasturbinenmotoren auf Basie von multifunktloneIlen Estern oder von mit einer organischen Säure mit 4-18 Kohlenstoffatomen vernetzten multifunkt ione Ilen Estern.
    Für: Stauffer Chemical Company New York, N.Y. (V.St.A.
    Rechtsanwalt 109809/1812
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