DE2147390B2

DE2147390B2 - Verwendung von im wesentlichen vollständig hydrierten Dimeren des α-Methylstyrols als Basismaterial in einer Flüssigkeit für die Kraftübertragung in mechanischen Vorrichtungen

Info

Publication number: DE2147390B2
Application number: DE2147390A
Authority: DE
Inventors: James Calvin Creve Coeur Mo. Wygant
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1970-09-23
Filing date: 1971-09-22
Publication date: 1981-05-14
Also published as: JPS5336105B1; DE2147390A1; GB1357406A; CA952510A; AU464243B2; DE2147390C3; AU3382471A; FR2107900B1; CH564080A5; FR2107900A1; IT939021B

Description

CH₃

und aus 0 bis etwa 20 Gewichtsprozent eines cyclischen Dimeren der Formel

CH₃

20

CH₃

25

besteht, als Basismaterial in einer Flüssigkeit für die Kraftübertragung in mechanischen Vorrichtungen.

2. Verwendung von im wesentlichen hydrierten Dimeren des «-Methylstyrols nach Anspruch 1 als Basismaterial, zusammen mit einem Viskositätsindexverbesserer, in einer Flüssigkeit für die Kraftübertragung in mechanischen Vorrichtungen.

3. Verwendung von im wesentlichen vollständig hydrierten Dimeren des «-Methylstyrols nach Anspruch 1 als Basismaterial in einer Flüssigkeit für die Kraftübertragung in mechanischen Vorrichtungen, wobei die hydrierten Dimeren in der Flüssigkeit in einer Menge von mindestens 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Flüssigkeit, vorliegen.

4. Verwendung von 90 bis 100 Gewichtsprozent eines hydrierten linearen Dimeren des «-Methylstyrols und von 0 bis 10 Gewichtsprozent eines hydrierten cyclischen Dimeren des «-Methylstyrols nach Anspruch 1 als Basismaterial in einer Flüssigkeit für die Kraftübertragung in mechanischen Vorrichtungen.

5. Verwendung von zumindest 80 Gewichtsprozent eines im wesentlichen vollständig linearen Dimeren von ct-Methylstyrol und von bis zu 20 Gewichtsprozent eines im wesentlichen vollständig hydrierten cyclischen Dimeren von «-Methylstyrol nach Anspruch 1 als Basismaterial in einer Flüssigkeit für die Kraftübertragung, beruhend auf einer Torsionskraftübertragung durch Dispergieren oder hydrokinetische Einwirkung der Flüssigkeit auf relativ zueinander drehbare Oberflächen in mechanischen Vorrichtungen.

6. Verwendung von im wesentlichen vollständig hydrierten Dimeren des «-Methylstyrols nach Anspruch 5 als Basismaterial, zusammen mit einer wirksamen Menge an Viskositätsindexverbesserer, in einer Flüssigkeit für die Kraftübertragung, beruhend auf einer Torsionskraftübertragung durch Dispergieren oder hydrokinetische Einwirkung der Flüssigkeit auf relativ zueinander drehbare Oberflächen in mechanischen Vorrichtungen.

Diese Erfindung betrifft den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Mit der Entwicklung verschiedener Kraftübertragungssysteme ist ein Bedarf für geeignete Flüssigkeiten entstanden, die im Betrieb verschiedene Aufgaben zu erfüllen haben. Die Flüssigkeit dient nicht nur als Schmiermittel und Kühlmittel zur Herabsetzung der ^r>o Reibung und der Wärmeentwicklung während des Betriebes des Systems, sondern muß auch andere Schlüsselfunktionen erfüllen. Im Falle konventioneller automatischer Getriebe bei Automobilen arbeitet die Flüssigkeit beispielsweise hydrokinetisch in einer >^ri Flüssigkeitskupplung oder einem Drehmomentwandler, und außerdem beim hydraulischen Betrieb verschiedener mechanischer Komponenten der Antriebseinheit.

Im Falle von Reibgetrieben wird das Drehmoment von einem Antriebselement zu einem Abtriebselement, m> z. B. über einen ideellen Kontaktpunkt oder eine Kontaktfläche aufeinander rollender Teile durch die Reibung zwischen den sich berührenden Elementen übertragen. Wenn auch von Reibelementen als miteinander in Kontakt befindlich gesprochen wird, ist es im μ allgemeinen klar, daß zwischen ihnen ein Flüssigkeitsfilm geschaffen wird. Fast alle Reibantriebe erfordern die Anwesenheit von Flüssigkeiten an den Kor iaktflächen, um Wärme abzuleiten, einen Verschleiß der Reibflächen zu vermeiden und die Lager und andere, mit dem Antrieb verbundene, sich bewegende Teile zu schmieren. Es wird dabei anstelle einer Rollberührung von Metall auf Metall ein Flüssigkeitsfilm in dem belasteten Bereich aufrechterhalten. Die Beschaffenheit dieser Flüssigkeit bestimmt zu einem großen Ausmaß die Grenzen des Leistungsvermögens des Antriebs.

Bei den meisten hydraulischen Systemen muß die hydraulische Flüssigkeit neben ihrer Hauptfunktion der Kraftübertragung die Reibungsteile des Systems, wie z. B. die Reibungsflächen der Flüssigkeitspumpe, der arbeitenden Kolben, Zylinder, Ventile und Flüssigkeitsmotoren, schmieren. Viele dieser Reibungsteile sind komplexe mechanische Vorrichtungen. Konventionelle automatische Getriebe, industrielle hydraulische Systeme, Übersetzungsgetriebe, Reibantriebe und dergleichen verwenden im allgemeinen funktionell Flüssigkeiten, die ein Mineralöl als Basismaterial enthalten. Bekanntlich besitzen derartige Mineralöle auch nach einer anschließenden Raffination nicht immer diejenigen Eigenschaften, die ein Arbeiten in zufriedenstellender Weise ermöglichen. Es ist daher üblich, diesen Basismaterialien zur Verbesserung ihrer Leistungsfähigkeit geringe Mengen anderer Materialien zuzusetzen.

Wegen der steigenden Leistungsanforderungen, die an viele fuDktionelle Flüssigkeiten gestellt werden, ist es jedoch heute schwierig, Additive zu finden, welche die Leistungsfähigkeit verbessern, und keine anderen Probleme, wie Korrosion oder schädliche Ablagerungen, bewirken.

Die Gebrauchsdauer einer funktionellen Flüssigkeit ergibt sich im allgemeinen aus gewissen Kriterien, wie z. B. dem Grad des Viskositätsanstieges, dem Korrosionsgrad gegenüber von mit der Flüssigkeit in ι ο Berührung stehenden Metalloberflächen und dem Ausmaß der Ablagerungen. Moderne Flüssigkeiten für automatische Getriebe, einschließlich Reibantriebe, verwenden als Basismaterial ein hochraffiniertes Mineralöl mit einem Gehalt an Vielzweckadditivgemischen. Jedoch erweisen sich die meisten modernen Mineralölformulierungen im Langzeitbetrieb oft als unzureichend, wenn sie thermischen und oxidativen Belastungen ausgesetzt werden, die bei den heutigen automatischen Getrieben für Motorfahrzeuge auftreten.

Basismaterialien aus synthetischen Kohlenwasserstoffen ergeben Flüssigkeiten, die den Materialien auf Mineralölbasis in ihrer oxidativen Stabilität und ihrer Langzeitleistung überlegen sind. Viele synthetische Flüssigkeiten verursachen jedoch Korrosion, wenn sie mit gewöhnlichen Materialien in Berührung kommen, und andere wiederum weisen ungeeignete Viskositätseigenschaften auf.

Die DE-OS 19 25 826 offenbart die Verwendung gewisser tetraalkylsubstituierter alkylengebundener Dicyclohexylverbindungen für Kraftübertragung in hydraulisch betriebenen Vorrichtungen. Als bevorzugt verwendete Flüssigkeit wird W-Dicyclohexyl-^-dimethylbutan angegeben, das auch als »hydriertes Dicumyl« bezeichnet wird. Diese Verbindung wird in der nachstehenden Tabelle VII als Flüssigkeit nach dem Stand der Technik angeführt, die in Reibantrieben brauchbar ist Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Verbindung bei Raumtemperatur zu einer Unterkühlung neigt, derart, daß Kristallisation erfolgt und die Flüssigkeit für ihre beabsichtigte Verwendung ungeeignet wird. Darüber hinaus ist hydriertes Dicumyl bei tiefen Temperaturen zu viskos, um in unverdünnter Form als Flüssigkeit für Kraftübertragung in mechanischen Vorrichtungen verwendet zu werden.

Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine synthetische Flüssigkeit mit hervorragender Oxidationsbeständigkeit und gewünschten Viskositätseigenschaften für die Verwendung als Basismaterial in einer Flüssigkeit für die Kraftübertragung in mechanischen Vorrichtungen vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wurde nun durch die vorliegende Erfindung in der Weise gelöst, daß als Basismaterial in einer Flüssigkeit für die Kraftübertragung in mechanischen Vorrichtungen im wesentlichen vollständig hydrierte Dimere des «-Methylstyrols, wie sie im Anspruch 1 näher erläutert sind, verwendet werden.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung als Basismaterialien für die Kraftübertragung in mechanischen Vorrichtungen verwendeten synthetischen Flüssigkei- t>o ten sind durch eine außerordentliche Oxidationsstabilität, außergewöhnliche Viskositätseigenschaften über einen weiten Temperaturbereich hinweg und einen hohen Traktionskoeffizienten gekennzeichnet. Der überraschende technische Fortschritt der erfindungsge- b5 mäßen Verwendung der Verbindungen wird durch ihre Viskositätsdaten begründet. Es war in hohem Maße überraschend, und durch den Stand der Technik nicht nahegelegt, daß eine erhebliche Verbesserung der Viskositäts-Temperatur-Eigenschaften durch Verwendung einer überwiegenden Menge an linearem Dimeren von Λ-Methylstyrol gegenüber dem cyclischen Dimeren von «-Methylstyrol erfolgt Die Flüssigkeiten sind mit konventionellen Viskositätsindexverbesserern verträglich und die Viskosität der Flüssigkeit kann entsprechend kontrolliert werden, um die Anforderungen den besonderen Anwendungen anzupassen. Die Flüssigkeiten sind besonders gut für die Verwendung in automatischen Getrieben, sowohl vom konventionellen als auch vom Reibtyp, und als hydraulische Flüssigkeiten für Kraftsteuerungssysteme, und dergleichen, geeignet

Im allgemeinen wird es vorgezogen, daß die verwendeten, im wesentlichen vollständig hydrierten Dimeren des «-Methylstyrols weniger als etwa 20% cyclische Dimere, und vorzugsweise weniger als etwa 10 Gewichtsprozent, enthalten.

Von dem hydrierten, linearen Dimeren von «-Methylstyrol, auch als 2,4-Dicyclohexyl-2-methyl-pentan bezeichnet, werden weiter unten Daten zur Erläuterung der überlegenen Oxidationsstabilität im Vergleich zu einer der besten Flüssigkeitsformulierungen auf Mineralölbasis, die häufig in automatischen Getrieben verwendet wird, gezeigt. Andere Angaben veranschaulichen die außergewöhnlich guten Reibeigenschaften dieser Flüssigkeit, die es besonders wünschenswert für die Verwendung in Reibantrieben macht.

Automatische Getriebeflüssigkeiten, einschließlich Reibflüssigkeiten, basieren üblicherweise auf Kohlenwasserstoffölen, die im allgemeinen von paraffinischer Beschaffenheit sind. Das Additivgemisch, das in das Basismaterial einverleibt wird, ist dazu bestimmt, verschiedene Effekte zu bewirken. Viele Additive innerhalb des Gemisches sind multifunktionell und es ist daher nicht immer nötig, ein separates Additiv für jeden Zweck zu verwenden. Die gewöhnlichen Additivtypen, die in automatischen Getriebeflüssigkeiten gefunden werden, sind Oxidationsinhibitoren, Dispergiermittel, Metalldeaktivatoren, Viskositätsindexverbesserer, Antiabriebmhtel, Rostinhibitoren, Korrosionsinhibitoren, Schauminhibitoren, Abdichtungsqueümittel und Reibungsmodifizierer.

Bei den modernen automatischen Getrieben tragen vielfach physikalische Bedingungen zur Oxidation der Arbeitsflüssigkeit bei. Der schnelle Durchfluß der Flüssigkeit durch die Einheit, der die Flüssigkeit und Luft in innigen Kontakt bringt, hohe Flüssigkeitstemperaturen und der katalytische Effekt verschiedener Metalle wirken zur Beschleunigung der Oxidation zusammen. Das Ergebnis der unkontrollierten Oxidation ist die Bildung von Firniß, Schlamm und organischen Säuren, wobei die letzteren gegenüber Metallkomponenten potentielle Korrosionsmittel sind. Außerdem kann sich die Flüssigkeit sehr stark verdicken und die Leistung nachteilig beeinflussen.

Ein bekannter Qualifikationsstandard für konventionelle automatische Getriebeflüssigkeiten wird als »General Motors Standards for Automatic Transmission Fluid, Type A Suffix A« bezeichnet. Da neuere Getriebe und stärkere Abschaltmaschinen größere Anforderungen an die Transmissionsflüssigkeit gestellt haben, hat man eine neue Flüssigkeitsspezifikation, »Dexron« genannt, entwickelt, welche die Nachfolgerin der Typ A Suffix Α-Spezifikation ist.

Die Dexron-Flüssigkeit, die hier im Vergleich mit 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan verwendet wird, war ein Mineralbasiskohlenwasserstoff, der ein Additivge-

misch enthielt, das der Dexron-Spezifikation entsprach. Das 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan enthielt etwa 3 Gewichtsprozent des entsprechenden cyclischen Dinieren und 1% des 2,6-Di-tert-butyl-p-kresols, einen Oxidationsinhibitor. Oxidationsinhibitoren werden synthetischen Basismaterialflüssigkeiten gewöhnlich zur weiteren Steigerung ihrer Stabilität zugesetzt Beispiele geeigneter Inhibitoren schließen sterisch gehinderte Phenole ein, wie die hier verwendeten aromatischen sekundären Amine, wie Phenyl-a-naphthylamin und metallcrganische Verbindungen, wie Diiaurylselenid.

Um die überlegene Oxidationsstabilität von 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan gegenüber der Dexron-Vergleichsflüssigkeit zu zeigen, wurde ein Oxidations- und Korrosionsfest gemäß dem Basisverfahren, das in dem »Federal Test Method Standard 791-5308« aufgeführt ist, unter den spezifischen untan angegebenen Versuchsbedingungen durchgeführt. Diese Versuchsmessungen zeigen im allgemeinen einen Anstieg der Viskosität und Acidität, eine Änderung des physikalischen Aussehens der Flüssigkeit und Metailkorrosion, nachdem sie für eine bestimmte Zeit bei konstanter Temperatur einem trockenen Luftstrom ausgesetzt worden waren.

Die nachstehenden Tabellen I, II, III und IV zeigen Vergleichsoxidationswerte und das Korrosionsverhaiten der Dexron-Vergleichsflüssigkeit und von 2,4-Dicyclohexyl-2-methyIpentan. Die Versuchsbedingungen für die Angaben in Tabelle I bis IV waren folgende:

Probevolumen
Luftstrom

Temperatur
Expositionszeit
Anwesende Metalle

120 ml 5 Liter/Std. trockene Luft 176,5° C 72 Stunden Aluminium, Kupfer, Eisen, Magnesium

Tabelle I
Acidität

Flüssigkeit

Anfangs-T.A.N. End-T.A.N.

Dexron-Flüssigkeit 1,70

2,4-Dicyclohexyl- 0,01

2-methylpentan

Tabelle II
Viskositätsanstieg bei 37,8 C

6,1
0,17

Flüssigkeit	Anfangs- Visko sität (cps)	Ruß	End- Visko- sität (cps)	Prozen tualer Viskosi tätsanstieg
Dexron-Flüssigkeit 2,4-Dicyclohexyl- 2-methylpentan	39,08 22,70	72,33 23,27	87 2,5
Tabelle III
Ruß- und Schlammbildung
Flüssigkeit	Schlamm

Dexron-Flüssigkeit Kein

2,4-Dicyclohexyl- Kein

2-methylpentan

Mittlere

Schlammbildung

Kein

Tabelle IV

Gewichtsäfiderung der Metallproben

Flüssigkeit

Aluminium (mg/cm²) Eisen
(mg/cm*)

Dexron-Flüssigkeit
2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan

+0,02 0,00 +0,01
+0,01

Kupfer
(mg/cnr)

Magnesium (mg/cm²)

-0,49
-0,01

0,00
0,00

Aus den in den vorstehenden Tabellen I bis IV aufgeführten Angaben ist zu entnehmen, daß das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan Ergebnisse liefert, die denen der Vergleichsflüssigkeit überlegen sind. Die Werte der Tabelle IV lassen erkennen, daß die Vergleichsflüssigkeit Kupfer bemerkenswert korrodiert (Gewichtsverlust von 0,49 mg/cm²). Demgegenüber tritt beim erfindungsgemäß verwendeten 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan praktisch kein Gewichtsverlust an der Kupferprobe auf. Die Ergebnisse des Korrosionstests werden durch die vergleichsweise hohe Gesamtsäurezahl der Vergleichsflüssigkeit (Tabelle I) bestätigt.

Die Viskosität der Flüssigkeit ist ein wichtiger Parameter bei den meisten Kraftübertragungssystemen, und zwar besonders dann, wenn die Flüssigkeit großen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Von einer automatischen Kraftübertragungsflüssigkeit wird verlangt, daß sie einem bestimmten Anfangsviskositätsw standard genügt, und es ist erwünscht, daß irgendeine Veränderung der Viskositätseigenschaften während der Verwendung so niedrig wie möglich bleibt. Aus den Ergebnissen der Tabelle II ist zu ersehen, daß die Viskosität der Vergleichsflüssigkeit während der 72stündigen Oxidation und dem Korrosionstest bei 37,8° C um 87% zunimmt. Demgegenüber zeigt das gemäß der Erfindung verwendete 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan nach 72stündiger Untersuchung einen Viskositätsanstieg von nur 2,5%

bo Die Spezifikation der Dexron-Flüssigkeit verlangt eine minimale Viskosität von 49,0 SUS bei 98,9⁰C, was einem Wert von 7,0 cps äquivalent ist. Sie spezifiziert eine maximale Brookfield-Viskosität von 4000 cps bei -23,3°C und 55 000 cps bei -4O⁰C. Die Temperatures viskositätsdaten für 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan, das 3% cyclisches Dimeres enthielt, waren folgendermaßen:

Tabelle V

Temperatur
( C-)

Viskosität
(cpst

-28,9

-17,8

37,8

98,9

31 600
3 500

23
3,7

Die Zugabe von geringen Mengen eines die Viskosität erniedrigenden Mittels wäre effektiv, um die Tieftemperaturviskosität zu verringern und 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan an die Dexron-Spezifikation anzugleichen. Geeignete die Viskosität erniedrigende Mittel schließen Zubereitungen mit niedriger Viskosität ein, die mit 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan verträglich sind, beispielsweise Bicyclohexyl, Isopropylbicyclohexyl, Perhydrophenanthren, und dergleichen.

Die Zugabe einer kleinen Menge eines Viskositätsindexverbesserers wäre wirksam, um die Hochtemperaturviskosität im Einklang mit der Dexron-Spezifikation zu erhöhen. Geeignete Viskositätsindexverbesserer sind die Polyalkylmethacrylate, von denen die Alkylreste etwa 2 bis 16 Kohlenstoffatome aufweisen, und beispielsweise Äthyl, Propyl, Butyl, Amyl, Hexyl, usw.. oder deren Gemische, sein können.

Die Alkylreste können Gemische sein, die sich von einem Gemisch von Alkoholen ableiten, und in diesem

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Falle können sie auch einige Alkylreste bis herab zu 1 Kohlenstoffatom und bis hinauf zu 18 Kohlenstoffatomen aufweisen. Der Alkylrest ist vorzugsweise ein normaler Alkylrest, kann aber auch ein verzweigter Rest oder ein Cycloalkylrest sein.

Ein Beispiel eines geeigneten Viskositätsindexverbesserers für die gemeinsame Verwendung mit 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan ist ein Copolymeres von Butyl- und Laurylmethacrylat mit einem Molekulargewicht von etwa 40 000. Ein anderes Beispie) ist ein Terpolymeres von Butylmethacrylat, Laurylmethacrylat und Vinylpyrrolidon, bei dem das Molekulargewicht etwa 40 000 beträgt. Wieder ein anderer Viskositätsindexverbesserer ist durch säurekatalysierte Polymerisation von Isobutylen hergestelltes Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 20 000 bis 40 000. Ein weiterer Viskositätsindexverbesserer ist durch Polymerisation von Alkylstyrol hergestelltes Polyalkylstyrol, in dem der Alkylrest vorzugsweise ein Laurylrest ist und dessen Molekulargewicht 45 000 bis 50 000 beträgt. Auch ein Copolymeres von Vinylacetat und Alkylfumarat mit einem Molekulargewicht von 40 000 bis 60 000, oder Alkylacrylate, wie Äthylacrylat und Octylacrylat, können als Viskositätsindexverbesserer verwendet werden.

Die Wirkung von drei konventionellen Viskositätsindexverbesserern vom Acrylat-Typ auf die Viskosität von 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan wurde über einen Temperaturbereich von -28,9° bis 93,3° C bestimmt. Die gemessenen Viskositäten sind in der nachstehenden Tabelle VI in Centistokes angegeben.

Tabelle VI

Flüssig- Viskositätskeit indexver-

besserer

Temperatur ( C) -28.9° -17.8° .17.8° 93.3°

Keiner

1.5% »A«
1,5 % »B«
3,0 % »C«

31 33 37 42

3 3 3 5 600 22
26
27
33

3,7
4,5
4.6

5.5

»A« - Alkylmethacrylat-Vinylpyrrolidon-Copolymeres »B« - Langkettiges Alkylmethacrylatpolymeres »C« - Alkylmethacrylatpolymeres - Niedriges Molekulargewicht.

Die Viskositätscharakteristiken von 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan sind einzigartig und für eine Reibflüssigkeit besonders erwünscht. Die meisten der bisher verfügbaren Reibflüssigkeiten sind bei —283° C entweder feste Stoffe oder extrem viskose Flüssigkeiten, und andere, die bei dieser Temperatur eine betriebsfähige Viskosität aufweisen, haben typischerweise bei höheren Temperaturen eine unerwünschte niedrige Viskosität

Es wird meistens bevorzugt, daß die Flüssigkeit eine Viskosität von weniger als 50000 Centistokes bei —28,9° C und von mehr als etwa 3,5 Centistokes bei etwa 933° C besitzt

Hydrierte lineare Dimere von «-Methylstvrol, die 3% cyclische Dimere enthalten, erfüllen diese Viskositätsanforderungen, wie durch die in Tabelle V oben angegebenen Daten gezeigt wird. Vergleichbare Viskositätsangaben für verschiedene andere bekannte Traktionsmittel sind folgende:

bO

Tabelle VII	Viskosität	98,9 C
Traktionsmittel	-28.9 C	1,2
	Fest	3,0
Bicyclohexyl	Fest	43
x-Cyclopentylbicyclohexyl	>200 000	4,9
1,2-Tercyclohexyl	Fest	1,4
1,3-Tercyclohexyl	Fest	1,7
Dicyclohexylmethan	<1000	1,7
1,1-DicyclohexyIätnan	<1000
CyclohexyKx-äthylcycIofiexyl)		9,0
methan	>200 000	4,8
!,l^-Tricyclohexylpropan	Fest
Hydriertes Dicumvl

Die Tieftemperatur-Viskosität der Gemische von linearen und cyclischen Dimeren von «-Methylstyrol wurde zur Bestimmung der Wirkung steigender Konzentration der cyclischen Komponente ebenfalls gemessen. Die Gemische wurden durch Vereinigung der

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hydrierten linearen und cyclischen Dimeren in den unten angegebenen Verhältnissen hergestellt. Die Ergebnisse zeigen, daß beim Arbeiten bei niedrigen Temperaturen die erlaubte Maximalkonzentration des cyclischen Dimeren auf etwa 20% begrenzt ist.

Tabelle VIII

Lineares/Cyclisches Gemisch	100/0	96/4	90/10	80/20	0/100
Tatsächlich vorhandener Prozentsatz an	3	7	13	22	100
cyclischen! Dimeren
Viskosität bei -28,9 C (cps)	31 600	32 400	36 700	52 400	>200 000

Es gibt verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. in Automobilgetrieben, bei denen zum Zwecke der Verbesserung von einer oder mehreren Eigenschaften der Flüssigkeit außer Viskositätsindexverbesserern und Oxidationsinhibitoren noch andere Additive für das Verhalten der erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen nützlich sind. So kann es wünschenswert sein, beispielsweise kleine Mengen an Dichtungsquellmitieln, Entschäumungsadditiven, Antiverschleißadditiven, Dispergiermitteln, Farbstoffen und anderen brauchbaren Substanzen zuzusetzen.

Die Oxidationsstabilität der erfindungs^emäß verwendeten 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentans ist gegenüber der von tetraalkylsubstituierten, alkylengliedrigen Dicyclohexylverbindungen. wie 2,3-Dicyclohexyl-2,3-dimethylbutan, die wegen ihrer außerordentlichen Oxidationsstabilität bekannt sind, günstig.

Bei einem Oxidations- und Korrosionstest, der gemäß dem früher beschriebenen Verfahren bei 37,8° C durchgeführt wurde, war der Viskositätsanstieg und die Endsäurezahl für diese beiden Flüssigkeiten, von der jede 1 % 2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol enthielt, wie folgt:

Tabelle IX

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Prozentualer
Viskositätsanstieg

End-T.A.N.

2,4-DicyclohexyI-2-niethyl- 2,5 0,17

pentan

y-Dicyclohexyl^-di- 2,4 0,10 *'

methylbutan

Die ausgezeichnete Stabilität von 2,4-Dicyclohexyl-2- methylpentan im Vergleich zu ^-Dicyclohexyl-Z^-dimethylbutan überrascht am meisten bei der Betrachtung der chemischen Struktur dieser Verbindung. Das Verhältnis zwischen der Oxidationsstabilität und Verbindungstyp und Struktur ist gut bekannt und beispielsweise von W. S. Dukek, J. Inst Pet, 50, 276 _Μ (1964) folgendermaßen zusammengefaßt worden:

»Unter den Kohlenwasserstoffen werden die Alkylaromaten am leichtesten oxidiert, gefolgt von Diolefinen, Monoolefinen und Paraffinen. Sowohl die Struktur als auch der Typ haben Einfluß auf die Leichtigkeit der Oxidation. Tertiärer Wasserstoff wird am leichtesten entfernt, gefolgt von sekundärem und primärem Wasserstoff. Die erhaltenen Peroxide sind in gleichem Maße stabil.«

Im Fall der vorliegenden Verbindungen hat 2,3-Dicyclohexyl-2,3-dimethylbutan zwei tertiäre Wasserstoffatome, die an Ringkohlenstoffatome gebunden sind. Die Wasserstoffatome werden jedoch durch die Cyclohexylgruppen und äie Methylgruppen an dem benachbarten Kohlenstoff abgeschirmt und sind dementsprechend vor Oxidation geschützt. Das 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan hat andererseits drei tertiäre Wasserstoffatome, von denen eines an ein Brückenkohlenstoffatom gebunden ist. Dieses zusätzliche tertiäre Wasserstoffatom erhöht nicht nur das Oxidationspotential, sondern verringert auch den Grad der Abschirmung, den das tertiäre Wasserstoffatom am angrenzenden Ringkohlenstoffatom gewährt.

Infolgedessen sollte erwartet werden, daß beide Wasserstoffatome gegenüber Oxidation empfindlich sind, und es ist in hohem Maße überraschend, daß sich im Gegensatz zur Theorie 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan beim obigen Oxidationstest im wesentlichen wie 2,3-Dicyclohexyl-2,3-dimethylbutan verhält.

Der Traktionskoeffizient des hydrierten linearen Dimeren von a-Methylstyrol, des unhydrierten linearen Dimeren und des hydrierten cyclischen Dimeren wurde auf einer Wälzscheibenmaschine bestimmt Diese Maschine wurde konstruiert um die Leistung einer Flüssigkeit bei verschiedenen Geschwindigkeitsantrieben vorherzusagen und besteht aus zwei gehärteten Stahlwalzen, die gegeneinander belastet und mit der erforderlichen Geschwindigkeit angetrieben werden. Die Flüssigkeit wird zwischen die Walzen eingeführt und die Verhältnisse zwischen der angewandten Belastung, Walzenoberflächengeschwindigkeit, relativen Gleitgeschwindigkeit zwischen den beiden Walzen und der Torsionskraft, die von einer Walze auf die andere durch den Kontakt zwischen ihnen übertragen wird, sind ein Maß der potentiellen Leistung der Flüssigkeit bei einem variablen Geschwindigkeitsantrieb. Literaturhinweise über diese Wälzscheibenmaschine sind M. A. Plint (Proceedings of the Inst of Mech. Engrs, Band 180, Seite 225,313 (1965-66)); »The Lubrication of Rollers, I« von A. W. Crook(Phfl. Trans. A 255,281 (1963a).

Das cyclische Dimere -wurde durch Dimerisierung von Λ-Methylstyrol bei 150°C hergestellt und das dimerisierte Produkt destilliert, um das cyclische Dimere zu erhalten, das etwa 1% lineares Dimeres als Nebenbestandteil enthielt Die folgenden Ergebnisse wurden bei einer Fhlssigkeitstemperatur von 933° C, einer Scheibengeschwindigkeit von 3000UpM mit 1% Schlupf und einer Hertz-Belastung von 28 123,2 kg/cm² erhalten.

Tabelle X

Material

Mittlerer
Traktionskoeffizient

Hydriertes lineares Dimeres 0,094

Hydriertes cyclisches Dimeres 0,090

Nicht-hydriertes lineares Dimeres 0,066

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Hydrierung den Traktionskoeffizienten des linearen Dimeren in erheblichem Ausmaß steigert und daß der Traktionskoeffizient des hydrierten linearen Dimeren höher ist als der des hydrierten cyclischen Dimeren.

Herstellung von 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan

Ein 1 -Liter-Autoklav wurde mit 51 g Raneynickel-Katalysator und 600 g «-Methylstyrol-Dimerem, das ein Gemisch aus etwa 97% 2,4-Diphenyl-4-methyl-l-penten und 2,4-Diphenyl-4-methyl-2-penten und 3% cyclischem Dimerem war, beschickt Der Katalysator war Raney Nr. 28, in welchem das Wasser durch Äthanol ersetzt worden war.

Der Autoklav wurde mit Wasserstoff gespült und auf einen Druck von 35,15 kg/cm² aufgepreßt. Die Reaktion wurde bei etwa 60° C und einem Druck von 35,15 kg/cm² durchgeführt, wobei die ersten 2 Stunden gerührt wurde. Dann wurde der Autoklav langsam auf 180⁰C erhitzt und bei dieser Temperatur etwa 3 Stunden lang gehalten. Die Hydrierung wurde durch Temperaturerhöhung auf 200° C bei 35,15 kg/cm² innerhalb von etwa 1 Stunde vervollständigt. Die Gesamtreaktionszeit betrug 4 Stunden.

Nach dem Abkühlen und Entspannen wurde das Reaktionsprodukt aus dem Autoklaven entfernt und filtriert. Die N M R-Analyse des Filtrates zeigte im wesentlichen die vollständige Hydrierung des ungesättigten Dimeren an mit weniger als 0,1% an verbleibender Ungesättigtheit Die niedrigsiedenden Bestandteile wurden durch Vakuumdestillation bei einer Kopftemperatur von 130°C/0,9 mm entfernt Das hydrierte Produkt war ein farbloses öl mit einem Brechungsindex /?D= 1,4878.

Analyse für C18H34:
Berechnet: C 86,3, H 13,7%;
gefunden: C 86,0, H 13,8%.

-, Unter einer »im wesentlichen vollständigen Hydrierung« der ungesättigten linearen Dimeren von «-Methylstyrol wird verstanden, daß nach der Hydrierung weniger als etwa 2%, und vorzugsweise weniger als 0,5% ungesättigte Reste zurückbleiben.

Es wird im allgemeinen bevorzugt, daß die gemäß der vorliegenden Erfindung als Basismaterial verwendeten, im wesentlichen vollständig hydrierten Dimeren des Λ-Methylstyrols mindestens 50 Gewichtsprozent der Gesamtflüssigkeit und bevorzugt mindestens etwa 65 Gewichtsprozent des Flüssigkeitsgemisches ausmachen. Andere synthetische Flüssigkeiten in der Gesamtflüssigkeit können beispielsweise tetraalkylsubstituierte alkylengliedrige Dicyclohexylverbindungen sein, die als synthetische Flüssigkeiten für Automobilgetriebe bekannterweise geeignet sind.

Obgleich hier gezeigt wurde, daß 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan besondere Vorteile als Kraftfahrzeuggetriebeflüssigkeit aufweist, ist die Verwendung der Verbindung nicht darauf beschränkt. Die hervorragen-

2^r> den Viskositätscharakteristiken und die hervorragende Oxidationsstabilität der Verbindung macht sie zu einer überlegenen Arbeitsflüssigkeit in vielen anderen hydraulischen Systemen und Vorrichtungen. Die erfindungsgemäß verwendeten, im wesentlichen vollständig

jo hydrierten Dimeren des Λ-Methylstyrols dienen ebenfalls zum Schmieren der Reibungsteile solcher hydraulischer Systeme. Die hervorragende Oxidationsstabilität von 2,4-Dicyclohexyl-2-methylpentan fördert infolge seiner Beständigkeit gegenüber Schlammbildung, Ab-

)-> lagerungen, korrosivem Angriff und dergleichen die Reinhaltung des hydraulischen Systems.

Die erfindungsgemäß verwendeten, im wesentlichen vollständig hydrierten Dimeren des a-Methy!styrols sind daher a!s hydraulische Flüssigkeiten bei vielen Arten von hydraulischen Maschinen, beispielsweise für Aufzüge, Winden, Schleusen, Pressen usw., brauchbar. Sie sind ebenfalls als wirksame Flüssigkeiten bei hydraulischen Steuerungssystemen, nassen Kupplungen und anderen mechanischen Vorrichtungen geeignet

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von im wesentlichen vollständig hydrierten Dimeren des a-Methylstyrols, wobei das hydrierte Dimerenp odukt aus zumindest 80 Gewichtsprozent eines linearen Dimeren der Formel

CH₃ CH₃

I I

C-CH₂-C-C H