DE2060864A1 - Mineralschmieroel mit verbessertem Viskositaetsindex - Google Patents

Mineralschmieroel mit verbessertem Viskositaetsindex

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DE2060864A1
DE2060864A1 DE19702060864 DE2060864A DE2060864A1 DE 2060864 A1 DE2060864 A1 DE 2060864A1 DE 19702060864 DE19702060864 DE 19702060864 DE 2060864 A DE2060864 A DE 2060864A DE 2060864 A1 DE2060864 A1 DE 2060864A1
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polymers
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Description

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N.V., Den Haag, Niederlande
" Mineralschmieröl mit verbessertem Viskositätsindex " Priorität: 12. Dezember 1969, V.St.A., Nr. 884 720
Die Erfindung betrifft ein Mineralschmieröl mit verbessertem Viskositätsindex.
Der Viskositätsindex (VI) von Schmierstoffen auf Mineralölbasis wird herkömmlich durch Einverleibung hochmolekularer, polymerer Zusatzstoffe, wie Polymethacrylsäureester , eingestellt. Anscheinend wegen ihres hohen Molekulargewichts sind solche Zusatzstoffe jedoch empfindlich gegenüber thermischem oder oxidativem Abbaμ, insbesondere unter dem Einfluß der bei der Verwendung erfolgenden Scherwirkung.
} Aufgabe der Erfindung war es, neue Mineralschmieröle zur Ver-109826/1546
fügung zu stellen, welche VI-Verbesserer enthalten, die eine hervorragende Beständigkeit gegenüber der Scherwirkung, Oxidation und thermischen Beanspruchung aufweisen und mit dem Basisöl gut verträglich sind. Diese Aufgabe..wird durch die Erfindung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein-.Mineralschmieröl, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es als Viskositätsindex-Verbesserer ein Blockcopolymeres mit mindestens drei Polymerblöcken C und D enthält, wobei die Polymerblöcke C entweder Polymere von monovinylsubstituierten aromatischen Verbindungen, oder, wenn mehr als ein Polymerblock Cvorhanden ist, zumindest teilweise hydrierte Polymere von monovinylsubstituierten aromatischen Verbindungen, oder Polyvinylcyclohexan darstellen und Durchschnittsmolekulargewichte von 5000 bis 50 000, vorzugsweise 9000 bis 35 000, aufweisen, und die Polymerblöcke D .o-Monoolefinpolymere oder zumindest teilweise hydrierte Polymere von konjugierten Dienen darstellen und..Durchschnittsmolekulargewichte von 10 000 bis 1 000 000, vorzugsweise 15 000 bis 200 000, aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Schmieröle gewährleisten eine verbesserte Schmierung von Metalloberflächen, welche sich relativ zueinander bewegen.
Die Mineralschmieröle der Erfindung eignen sich insbesondere für Motoren. Sie weisen im allgemeinen Viskositäten (37,80C) von et wa 150 bis 250 SUS V'3aybolt-Universa 1- Sekunden) auf und werden im
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allgemeinen den SAE-Typen 5v5'O zugeordnet. Als Basisöle dienen in der Regel Destillate, die erfindungsgemäßen Mineralschmieröle können jedoch auch Rückstände enthalten, sofern die Schmierwirkung erhalten bleibt. Obwohl Basisöle..mit niedrigem VI eingesetzt werden können, ist es wesentlich, zweckmäßiger, solche Öle mit VI von etwa 120 bis etwa 200 zu verwenden. Es werden umso bessere Schmieröle erhalten, je höher der VI des Basisöls ist, insbesondere, wenn Mehrbereichsschmieröle, wie Schmieröle vom SAE-Typ 10/30 oder 20/40, hergestellt werden sollen. Auch als Basisöle für z.B. Schmierfette, Hydrauliköle oder Schmierstoffe für offene Getriebe geeignete Öle können für den vorgenannten Zweck verwendet werden. Die Mineral-Basisöle können mit synthetischen Schmierölen, 'wie Diesterölen, vermischt werden.
Die in den erfindungsgemäßen Mineralschmierölen enthaltenen
Blockcopolymeren können eine lineare oder verzweigte Struktur aufweisen. Eine lineare Struktur entspricht dabei der allgemeinen Formel I
C ("D-C)n (I)
während die verzweigte Struktur der allgemeinen Formel II
C-D (-D-C)n (II)
entspricht, η in den allgemeinen Formeln I bzw. II ist eine ganze Zahl, vorzugsweise von 1 bis 5. Die Blockeopolymere mit verzweigter Struktur werden im allgemeinen durch Kupplungsreaktionen erhalten, bei denen Kupplungsmittel mit mehr als zwei Funktionen eingesetzt werden. Die. Herstellung dieser Blockcopolymere fällt nicht in den Rahmen der Erfindung.
Beispiele für die vorgenannten Blockopolymere sind Copoly-
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mere, welche an den Enden ihrer Ketten-Polymerblöcke D aufweisen,
wie es bei den Polymeren aus hydriertem Polyisopren/hydriertem Polystyrol/hydriertem Polyisopren der Pail ist. Wenn der Polymerblock D ein hydriertes Polybutadien-ist, weist er vorzugsweise einen Gehalt am 1,2-Polymeren von 30 bis 60$ auf.
Spezielle Beispiele für bevorzugte Diene sind Butadien und/oder Isopren. Spezielle Beispiele für bevorzugte Monoolefine sind Äthylen und/oder Propylen und/oder Buten . Beispiele für monovir^l-
Verbindungen
aromatische v sind insbesondere Styrol sowie ringalkylierte Styrole und deren Gemische.
Die Polymerblöcke C bzw. D können Homopolymer- oder Copolymer-
den Aufbau der Pplymerblöcke C und D angegebenen blocke sein. Bei Copolymerblöcken sollen die die für V Monomeren überwiegen. Ein typisches Polymeres dieses Typs weist vor der Hydrierung die Struktur Polystyrol/Random-Styrol-Butadien-Kautschuk/Poly.styrol auf.
Die Blockcopolymere werden 2ur Erniedrigung ihrer olefinischen
vorzugsweise
UngesättigtheiVnydriert. Die olefinische Ungesättigtheit wird dabei insbesondere um mindestens 50$, speziell um mindestens 80$ der ursprünglich vorhandenen, olefinisch ungesättigten Bindungen, erniedrigt. Die aromatischen Doppelbindungen werden vorzugsweise zu mindestens 50$, insbesondere zu mindestens 80$ hydriert. Die Hydrierung wird vorzugsweise in Lösung durchgeführt, wobei entweder homogene oder heterogene Katalysatoren eingesetzt werden. Wenn sowohl der Anteil der aromatischen als auch der olefinisch ungesättigten Bindungen erniedrigt werden soll, kön-
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nen relativ scharfe Hydrierungsbedingungen angewendet werden.
Vorzugsweise werden jedoch die leichter reduzierbaren olefi- ' , nisch ungesättigten Bindungen zuerst bei relativ milden Hydrierungsbedingungen reduziert, wonacluman Temperatur und Druck erhöhen kann, um gegebenenfalls die aromatischen Doppelbindungen wirkungsvoll zu reduzieren. Als. Katalysatoren werden vorzugsweise z.B. Kobalt- oder Nickelsalze oder -alkoxide eingesetzt, welche mit Aluminiumalkylverbindungen reduziert wurden. Spezielle Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Katalysatoren sind Nickelacetat, Nickeloctoat oder mit Aluminiumalkylverbindungen, wie Aluminiumtriäthyl, Aluminiumtriisobutyl oder Aluminiumtrioctyl, reduziertes Niekelacetylaeetonat,
Die Blockcopolymere können in den erfindungsgemäßen Mineral— Schmierölen in Anteilen von 0,75 bis 10 Gewichtsprozent eingesetzt werden. Die bevorzugten Anteile betragen 1 bis 4,5 Gewichtsprozent. Die Mineralschmieröle der Erfindung können weitere Zusatzstoffe enthalten, wie Detergentien.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
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Beispiel 1
Komponenten . Anteile, Gewichts
teile
Schmieröl , 100
mit Kohlendioxid behandelte
Calciumsulf onate 1,2
Polybutenylbernsteinsäureimid
von Polyäthylenamin 5,0
Zinkdialkyldithiophosphate 0,12
Isooctylphenoxytetraäthoxy-
äthanol ' 0,1
Silikonöl 0,001
Zu Vergleichszwecken wird nun eine Lösung von 2,1 Gewichtsprozent eines herkömmlichen VI-Verbesserers in einer Teilmenge eines Schmieröls der obigen Zusammensetzung hergestellt. Dieser bekannte VI-Verbesserer ist ein Randora-Terpolymeres mit einem Molekulargewicht von etwa 800 000, welches zu 60 Gewichtsprozent aus Laurylmethacrylat-Einheiten, zu 35 Gewichtsprozent aus Stearylmethacrylat-Einheiten und zu 5 Gewichtsprozent aus 2-Methyl-5-vinylpyridin-Binheiten aufgebaut ist.
Es werden dann vier verschiedene Typen.von Blockeopolymeren geprüft, wobei versucht wird, homogene. Lösungen oder Dispersionen dieser Blockeopolymeren in Teilmengen des Basisöls der angegebenen Zusammensetzung herzustellen. In Tabelle I sind die vier geprüften Blockcopolymer-Typen beschrieben.
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Tabelle I
Blockcopoly- Zusammensetzung Blocklängen
meres ' (Molekularge
. - ■ wicht. 10" 5)
1 . Polyvinylcyclohexan- 13-64-15
hydriertes Polybutadien-
Polyvinylcyclohexan (A) "
2 Polystyrol-hydriertes Poly- 13-64-15 butadien-Polystyrol
3 Polyvinylcyclohexan-hydrier- 23-102-23 tes Polyisopren-Polyvinyl-
cyclohexan (B)
4 Polystyrol-hydriertes Poly- 23-102-23 isopren-Polystyrol · ■
Es wird festgestellt, daß die Blockcopolymere 2 und 4 in einem solchen Maße schmierölunverträglich sind, daß bei einem Zusatz von 0,2 Gewichtsprozent des betreffenden Polymers zum Öl klumpige Gele entstehen. Der Beitrag dieser Polymere zur Viskosität des Öls ist zu niedrig, als daß sie sich als VI-Verbesserer eignen. Die anderen beiden Blockcopolymere bilden brauchbare Öllösungen, und ihre Konzentrationen werden so eingestellt, daß kinematische Viskositäten (98,9°C) erzielt werden, welche mit den mit Hilfe des vorgenannten Terpolymers erzielten Y/erten vergleichbar sind.
Die Scherbeständigkeiten der in Lösung befindlichen Polymere werden anhand der Einbuße der kinematischen Viskosität der Lösung (98,90C) bestimmt. Die Viskositätseinbuße wird dabei durch einen
... , ^n SchalleinwirkunG arbeitenden
Abbau des Polymeren in einer mit / Schervorrichtung bewirkt. Zur Durchführung dieses Versuches werden 30 ml-Proben während 30 Minuten bei 37,80C und einer Frequenz von 9 170 Hz
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behandelt, und die kinematischen Viskositäten der Lösungen werden vor"und nach der Scherwirkung bestimmt* Die auf den Polymerabbau zurückzuführende Viskositätseinbuße bei' 98,9°C wird durch nachstehende Gleichung wiedergegeben:
V — V
Viskositätseinbuße, _ I
VI - VB
100
In der obigen Gleichung bedeuten V1 bzw. V^, bzw. V5 die Viskositäten der ursprünglichen Lösung vor der Scherwirkung bzw. der Lösung nach der Scherwirkung bzw. des keinen VI-Verbesserer enthaltenden Basisölgemisches. Die Ergebnisse sind aus Tabelle II ersichtlich.
Tabelle II
Probe Poly
meres,
Gew.-^		 Viskosität vor der
Scherwirkung
O0C 37,80C 98,90C
(cP) (SUS) (SUS)		 187 48,0 Viskosität nach
der Scherwirkung
O0C 37,80C 98,90C
(cP) (SUS) (SUS)		 186 47,6 Viskosi
tätsein
buße, Io
Basisöl-
gemisch		 - 1800 377 75,3 1820 271 59,1 -
Polymeth
acrylat		 2,1 2100 370 68,0 2050 353 65,6 59
A ' 1,3 2800 342 65,7 2800 325 63,1 12
B ; 1,1 2400 2450 15
vergl. Tabelle I
Bei ähnlichen Versuchen wird ein hydrierter Random-Styrol-Butadien-Kautscbnk suf den Grad des Abbaus durch Scherwirkung geprüft. Es wird
Kautschuk
festgestellt, daß dieser etwa zwei Drittel seiner Verdik-
kungsfähigkeit verliert.
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Claims (6)

  1. Patentansprüche
    v l.J Mineralschmieröl, dadurch gekejinz ei.chne t, daß es als Viskositätsindex-Verbesserer ein Blockcopolymeres mit mindestens drei Polymerblöcken C und D enthält, wobei die Poly-· merblöcke C entweder Polymere von monovinylsubstituierten aromatischen Verbindungen oder, wenn mehr als ein Polymerblock C vorhanden ist, zumindest teilweise hydrierte Polymere von monovinylsubstituierten aromatischen Verbindungen, oder Pqlyvinylcyclohexan darstellen und Durchschnittsmolekulargewichte von 5000 bis 50000, vorzugsweise 9OOO bis 35000, aufweisen, und die Polymerblöcke D oi—Monoolefinpolymere oder zumindest teilweise hydrierte Polymere von konjugierten Dienen darstellen und Durch-
    'S.
    Schnittsmolekulargewichte von 10000 bis 1000000, vorzugsweise 15000 bis 200000, aufweisen.
  2. 2. Mineralschmieröl nach.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymere im Polymerblock D als Dien Isopren oder Butadien enthält.
  3. 3. Mineralschmieröl' nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymere im Polymerblock C als monovinylsubstituierte aromatische Verbindung Styrol enthält.
  4. 4. Mineralschmieröl nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß es ein Copolymeres enthält, in welchem mindestens 50#, vorzugsweise mindestens 80#, der ursprünglich vorhandenen olefinisch ungesättigten Bindungen hydriert wurden.
    109826/1546
  5. 5. Mineralschmieröl nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Copolymeres enthält, in welchem mindestens 50/0, vorzugsweise mindestens 80f£, der ursprünglich vorhandenen aromatischen Doppelbindungen hydriert wurden.
  6. 6. Mineralschmieröl nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß es einen Copolymeranteil von 0,75 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 4,5 Gewichtsprozent, aufweist.
    109826/1546
    ßAD ORiGfNAL
DE19702060864 1969-12-12 1970-12-10 Mineralschmieroel mit verbessertem Viskositaetsindex Pending DE2060864A1 (de)

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