DE2147807C3

DE2147807C3 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE2147807C3
Application number: DE2147807A
Authority: DE
Inventors: Frank Scott St. Louis Mo. Clark
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1970-09-25
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1982-04-22
Also published as: GB1352828A; DE2147807B2; FR2107992B1; JPS544025B1; NL7113060A; US3677944A; FR2107992A1; CA952509A; US3720614A; GB1353315A; BE773019A; DE2147807A1; FR12427E; US3718590A; GB1351651A

Description

HOOC-C_nF₂₁₇₇-COOH,

worin /n eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 6 ist, oder

(c) einer organischen Phosphinsäure der allgemeinen Formel jo

Il

R" —P—OH

(1) einem größeren Anteil eines Polyphenylthioäthers der allgemeinen Formel

R-Y(R¹-Y)_n-R

in welcher R eine Phenylgruppe oder eine substituierte Phenylgruppe, R' eine Phenylengruppe oder eine substituierte Phenylgruppe ist, in welchen die Substituenten an den Phenyl- und Phenylengruppen Halogen, Alkyl- oder Alkoxy mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind, η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 6 ist, Y Schwefel oder Sauerstoff ist, vorausgesetzt, daß zumindest eine der Y-Gruppen Schwefel ist, oder Mischungen derartiger Polyphenylthioäther,

(2) 0,01 bis 0,2 Gewichtsprozent Trichloressigsäure und

(3) 0,1 bis 10 Gewichtsprozent eineb Dialkylhydrogenphosphits, bei welchem die Alkylgruppen 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten.

9. Schmiermittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es Trichloressigsäure und Diisopropylhydrogenphosphit enthält, wobei die Trichloressigsäure in Mengen von 0,03 bis 0,07 Gewichtsteilen anwesend ist.

10. Schmiermittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es Polyphenylthioäther der allgemeinen Formel

R-Y(R'-Y)_n-R
enthält, worin π einen Wert von I bis 3 besitzt.

worin R" eine Arylgruppe, eine Halogensubstituierte Arylgruppe, eine Alkyl-substituierte Arylgruppe mit 6 bis 16 Kohlen- -to Stoffatomen oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist,

und gegebenenfalls

(3) üblichen Additiven.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch -r> gekennzeichnet, daß es einen Polyphenylthioäther der allgemeinen Formel

R-Y(R'-Y)„-R

enthält, worin η einen Wert von 1 bis 3 besitzt.

3. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,03 bis 0,07 Gewichtsprozent Trichloressigsäure enthält.

4. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch y, gekennzeichnet, daß es 0,05 bis 0,1 Gewichtsprozent einer zweibasischen, perfluorierten, aliphatischen Säure enthält.

5. Schmiermittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als zweibasische, perfluorier- m> te, aliphatische Säure Perfluorglutarsäure enthält.

6. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,075 bis 0,2 Gewichtsprozent einer organischen Phosphinsäure enthält.

7. Schmiermittel nach Anspruch 6, dadurch μ gekennzeichnet, daß es als organische Phosphinsäure eine Phenylphosphinsäure enthält.

8. Schmiermittel, bestehend aus

Diese Erfindung entspricht den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Polyphenylthioäther- und Polyphenyläther-Thioäther-Kombinationen haben im Hinblick auf ihre ausgezeichnete thermische Stabilität und ihre gute Schmierfähigkeit eine breite Anwendung als funktionell Ie Flüssigkeit gefunden. Beispielsweise werden sie als hydraulische Flüssigkeiten und als Schmiermittel in Motoren, insbesondere in Strahltriebwerken, eingesetzt.

Die Entwicklung von synthetischen Schmieröl-Basismaterialien, wie z.B. von Polyphenylthioäthern, hat Schmierflüssigkeiten geschaffen, welche auch bei höheren Temperaturen, wie 204° bis 260° C, brauchbar sind. Es ist jedoch bekannt, daß diese Polyphenylthioäther-Basismaterialien bezüglich ihrer Schmiereigenschaften bei Stahl auf Stahl, Stahl auf versilberter Bronze, oder Stahl auf Gußeisen, noch Mängel aufweisen. Diese Mängel der Schmiereigenschaften zeigen sich besonders unter Bedingungen von hohem Druck, d. h. unter hoher Belastung, und hohen Temperaturen, wie sie in neuzeitlichen Flugzeugtriebwerk-Konstruktionen erreicht werden, und führen zu einem starken Verschleiß. Dementsprechend existiert ein Bedarf für Polyphenylthioäther mit verbesserten Schmiereigenschaften.

Aus der DE-AS 12 75 535 ist ein Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus flüssigen Polyphenylthioäthern bekannt. Die DE-OS 15 94 501 beschreibt Schmiermittelzubereitungen, die Polyphenylthioäther enthalten. Keine dieser Veröffentlichungen offenbart jedoch Zusätze, die den Polyphenylthioäther-Basismaterialien eine verbesserte Schmierfähigkeit verleihen. Aus den US-PS 31 16 248 und 31 16 249 sind

Schmierölzubereitungen bekannt, die ein Mineralschmieröl als Basismaterial verwenden. Abgesehen davon, daß derartige Schmieröle auf Mineralölbasis in ihrer Funktion und in ihrem Verhalten völlig verschieden von den synthetischen Polyphenylthioäther-Basismaterialien der vorliegenden Anmeldung sind, enthalten sie auch andere Additive, wie z. B. polymerisierbar, heterocyclische Amine, wie Vinylpyrrolidin und Vinylpyridin, bzw. öllösliche N-Aminoalkyl-substituierte Imidazoünsalze oder Komplexe von sauren Alkylphosphaten oder Phosphaten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, verbesserte Schmiermittel unter Verwendung von Polyphenylthioäthern, Polyphenyläther-Thioäthern oder Mischungen derselben, als Basismaterialien zu schaffen, die eine außergewöhnliche Schmierfähigkeit unter hoher Belastung bei hohen Temperaturen aufweisen.

Diese Aufgabe wurde nun durch die vorliegende Erfindung in der ir, den Ansprüchen erläuterten Weise gelöst.

Die zweibasischen, perfluorierten, aliphatischen Säuren, welche in den Zubereitungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind solche mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen der allgemeinen Formel I

HOOC — C_mF,,„— COOH

worin meine ganze Zahl von 1 bis 6 ist Die Verwendung von zweibasischen, perfluorierten Säuren der allgemeinen Formel I, in der m eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, wird besonders bevorzugt

Beispiele für die zweibasiscnen, pe-, fluorierten Säuren der allgemeinen Formal I sind Perfluormalonsäure, Perfluorbernsteinsäure, Perfluorgluta. Jäure, Perfluoradipinsäure, Perfluorpimelinsäure und Perfluorkorksäure.

Die organischen Phosphinsäuren, welche in den Zubereitungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind solche der allgemeinen Formel Il

Il

R" —P—OH
H

in welcher R" eine Arylgruppe, eine Halogen-substituierte Arylgruppe, eine Alkyl-substituierte Arylgruppe mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen, oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet Erläuternd für die durch R" dargestellten Gruppen sind beispielsweise Phenyl, ToIyI, XyIyI, Naphthyl, «-Methylnaphthyl und Diphenyl, und mit Halogen oder mit Alkylgruppen von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen substituierte Arylgruppen. Derartige Alkyl-substituierte Arylgruppen sind ToIyI, XyIyI, «-Methylnaphthyl, Nonylphenyl, Äthylphenyl, Butylphenyl, tert.-Butylphenyl und dergleichen. Derartige Halogen-substituierte Arylgruppen sind o-, m- und p-Chlorphenyl, o-, m- und p-Bromphenyl, die Fluorphenyigruppen und dergleichen. Erläuternd für die Alkylgruppen, welche durch R" dargestellt werden, sind beispielsweise Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, tert.-Butyl, Hexyl, Isooctyl, Decyl und dergleichen. Derartige organische Phosphinsäuren sind beispielsweise Phenylphosphinsäure, Nonylphenylphosphinsäure, Tolylphosphinsäure, Xylylphosphinsäure, Naphthylphosphinsäure, Diphenylphosphinsäure und dergleichen. Es wird besonders bevorzugt, in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln organische Phosphinsäuren zu verwenden, in welchen R" eine Arylgruppe innerhalb der oben angegebenen Definition ist,
ϊ Die in den Schmiermitteln der vorliegenden Erfindung angewandte Menge an Trichloressigsäure kann im Bereich von 0,01 bis 0,2 Gewichtsprozent liegen. Es wird bevorzugt, Trichloressigsäure in den Schmiermitteln der vorliegenden Erfindung in Mengen von 0,03 bis 0,07

in Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtzubereitung zu verwenden.

Die Menge der in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln eingesetzten zweibasischen, perfluorierten, aliphatischen Säure kann im Bereich von 0,01 bis 0,2

π Gewichtsprozent liegen. Es wird bevorzugt, die zweibasische, perfluorierte, aliphatische Säure in den Schmiermitteln der vorliegenden Erfindung in Mengen von etwa 0,05 bis 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtzubereitung, einzusetzen.

Die Menge an organischer Phosphinsäure, die in den Schmiermitteln der Erfindung angewandt wird, beträgt gewöhnlich etwa 0,05 bis 2,0 Gewichtsprozent der Gesamtzubereitung. Es wird bevorzugt, die Arylphosphinsäure in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln in

2> Mengen von etwa 0,075 bis etwa 0,2 Gewichtsprozent,

bezogen auf die Gesamtzubereitung, anzuwenden.
(I) Die durch die Zifgabe von Trichloressigsäure,

zweibasischer, perfluorierter, aliphatischen Säure oder organischer Phosphinsäure zu der Polyphenylthioäther-Basisflüssigkeit erzielte Verbesserung der Schmierfähigkeitseigenschaften war nicht vorherzusehen und überraschend. Der Verschleiß an einer simulierten Lagerfläche wird besonders bei Prüftemperaturen von 338⁰C verringert Führt man hingegen den Versuch mit der Basisflüssigkeit ohne Additiv durch, ist die Schmierfähigkeit der Basisflüssigkeit unzureichend und das Schmiermittel versagt in dem Versuch bereits nach kurzer Zeit.

Die in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln verwendeten Polyphenylthioäther haben 3 bis 8 Benzolringe und 1 bis 7 Schwefelatome, wobei die Benzolringe durch die Schwefelatome in Thioätherbindungen kettenförmig verbunden vorliegen.
(II) Unter dem in der vorliegenden Beschreibung

verwendeten Ausdruck »Polyphenylthioäther« wird eine Verbindung oder eine physikalische Mischung von Verbindungen der allgemeinen Formel

R-Y(R'-Y)_n-P

wie sie im Anspruch 1 näher definiert wird, verstanden. Der Ausdruck schließt Verbindungen ein, in denen alle Y-Gruppen der vorstehenden allgemeinen Formel Schwefel bedeuten. Der Ausdruck schließt ferner solche Verbindungen ein, welche sowohl Sauerstoff- als auch Schwefelverbindungen zwischen den Benzolkernen enthalten.

Die Schmiermittel der vorliegenden Erfindung enthalten ein Polyphenylthioäther-Basismaterial, d. h., das fertiggestellte Schmiermittel enthält zumindest 50 Gewichtsprozent Polyphenylthioäther. Es wird bevorzugt, daQ zumindest 6Ö Gewichtsprozent des Schmiermittels ein Polyphenylthioäther-Basismaterial ist, und es wird sogar besonders bevorzugt, daß zumindest 85 Gewichtsprozent der Gesamtzubereitung Polyphenyl· thioäthersind.

Beispiele für die in den Phenyl- und Phenylengruppen der Polyphenylthioäther enthaltenen Alkyl-Substituenten sind Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl und dergleichen.

Beispiele für die Alkoxy-Substituenten sind Methoxy, Äthoxy, Propoxy, Butoxy und deren Isomere.

Die Schmiermittel der vorliegenden Erfindung können ebenso von 0,01 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtzubereitung, eines Dialkylhy- "> drogenphosphit-Extremdruck-Additivs enthalten. Die verwendbaren Dialkylhydrogenphosphite sind solche, in denen die Alkylgruppen 1 bis 12 Kohlenstoff a tome enthalten. Diese Alky'.gruppen sind beispielsweise Methyl, Ä'hyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, sek.-Butyl, ι» terL-Butyl, Hexyl, Decyl, Isodecyl, Dodecyl und dergleichen.

Erläuternd für die Polyphenylthioäther, welche als Basismaterialien für die Schmiermittel der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind die Bis(pheny!mercapto)-benzo!e. Zum Beispiel

Bis(m-phenylmercapto)-benzol, Bis(o-phenylmercapto)-benzol,

Bis(p-phenylmercapto)-benzol, -w

Bis(m-phenylmercaptophenyl)-sulfid, Bis(o-pheny!mercaptopheny!)-su!fid, Bis(p-phenylmercaptophenyl)-sulfid, (m-PhenylmercaptophenylJio-phenylmercapto-

phenyl)-sulfid,
p-Phenylmercapto-m'-phenylmercaptodiphenylsulfid,

o-Bisio-phenylmercaptophenylmercaptoJ-benzol, p-Bisip-phenylmercaptophenylmercaptoj-benzol, p-Bis(o-phenylmercaptophenylmercanto)-benzol, p-Bistm-phenylmercapiophenyimercaptoJ-benzol, m-Bisip-phenylmercaptophenylmercaptoj-benzol, o-Bisip-phenylmercaptophenylmercaptoJ-benzoi,

und dergleichen, und Mischungen dieser Verbindungen. _J.

Beispiele für gemischte Polyphenyläther-Thioäther-Verbindungen, welche als Basismaterialien in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln eingesetzt werden können, sind:

4»

o-Fhenylmercapto-m-phenoxybenzol, p-Phenylmercapto-o-phenoxybenzol, m-Phenoxy-p-phenylmercaptobenzol, o-Phenylmercapto-p'-phenoxydiphenylsulfid, o-Phenylmercapto-m'-phenoxydiphenylsulfid, o-Phenoxy-m'-phenylmercaptodiphenylsulfid, m-Phenoxy-p'-phenylmercaptodiphenylsulfid, o-Phenoxy-p'-phenylmercaptodiphenylsulfid, p-Phenoxy-p'-phenylmercaptodiphenylsulfid,

o- Phenoxy-o'-phenylmercaptodiphenylsulfid, ίο

o,o'-Bis(phenyin.ercapto)-diphenyläther, o-Phenylmercapto-m-phenylmercapto-

diphenyläther,
o-Phenylmercapto-p-phenylmercapto-

diphenyläther, «

m-im-Phenylmercaptophenylmercapto) (m-phenoxyphenylmercapto)-benzol, tm-(m-Phenylmercaptophenylmercapto)-phenyl][m-(m-phenoxyphenylmercapto)-

phenyl]-sulfid, bo

3-(m-Phenylmercaptophenylmercapto)-

3'-(m-phenylmercaptophenoxy)-diphenylsulfid, SJ'-Bisim-phenylmercaplophenylmercapto)-

diphenyläther,
3-(m-Phenylmercaptophenylmercapto)- hi

3'-(m-phenoxyphenoxy)-diphenylsulfid, 4-(m-Phenyimercaptophenylmercapto)-4'-(m-phenylT.ercaptophenoxy)-diphenyläther, 3-(m-Phenylmercaptophenylmercapto)-

3'-(m-phenoxylmercapto)-diphenyläther, 4,4'-Bi!i(m-phenylmercaptophenoxy)-dipheny!-

sulfid,
4,4-Bis(m-phenoxyphenylmercaplo)-diphenyl-

sulfid,
3-(m-Phenoxyphenylmercapto)-3'-(m-phenyl-

mercaptophenoxy)-diphenylsulfid, S.S'-Biiifm-pnenylmercaptophenoxyJ-diphenyl-

äther,
4-(m-Phenylmercaptophenylmercapto)-

4'-(m-phenoxyphenoxy)-diphenyläther, S-ip-PhenylmercaptcphenoxyJ-S'-fp-phenoxy-

phenoxyj-diphenylsulfid, 3-(m-PhenyImercaptophenoxy)-3'-(m-phenoxy-

phenylmercapto)-diphenyläther, S.S'-Bisim-phenoxyphenylmercaptoJ-diphenyl-

äther, und 3-{m-Phenoxyphenylmercapto)-3'-(m-phenoxy-Dherioxy)-diphenylsulfid.

Außer den vorerwähnten Verbindungen können die Phenyl- und Phenylgruppen derartiger Verbindungen Substituenten enthalten, wie z. B. Alkylsubstituenten mit bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkoxyreste mit 1 bis Kohlenstoffatomen und Halogen, wie Chior, Brom und Fluor. Beispiele derartiger Verbindungen sind:

4,4-Bis(m-tolylmercapto)-diphenyläther, S^'-Bisim-tolylmercaptoJ-diphenyläther, 2,4'-Bis(m-tolylmercapto)-diphenyläther, 3,4'-Bis{m-tolylmercapto)-diphenyläther, 3,3'-Bis(p-toIylmercapto)-diphenyläther, 33'-Bi!i(xylylmercapto)-diphenyIäther, 4,4'-Bis(xylylniercapto)-diphenyläther, 3,4'-Bis{xylylmercapto)-diphenyläther, 3,4'-Biii(m-isopropylphenylmercapto)-

diphenyläther, 3,3'-Bis(m-isopropylphenyImercapto)-

diphenyläther, 2,4'-Bii^m-isopropylphenylrnercapto)-

diphenyläther, 3,4'-Biii(p-tert.-butylphenylmercapto)-

diphenyläther, 4,4'-Bis^p-tert.-butylphenyImercapto)-

diphenyläther, 3,3'-Bis(p-tert.-butylphenylmercapto)-

diphenyläther, 3,3'-Bis(2,4-di-tert.-butylprienylmercapto)-diphenyläther,

Sß'-BisiS-chlorphenylmercaptoJ-diphenyläther, 4,4'-Bis(3-ciilorphenylmercapto)-diphenyläther, 33'-Bis(m-trifluormethylphenylmercapto)-

diphenyläther, 4,4'-Bis(m-trifluormethylphenylmercapto)-

diphenyläther, 3,4'-Bis(m-trifluormethylphenylmercapto)-

diphenyläther, 23'-Bis(m-trifluormethylphenylmercapto)-

diphenyläther, 33'-Bis(p-trifluormethylphenylmercapto)-

diphenyläther, 3,3'-Bis(o-trifluormethylphenylmfrcapto)-

diphenyläther, 3,3'-Bis(m-methoxyphenylmercapto)-

diphenyl;^fher, 3,4'-Bis(m-isopropoxyphenylmercapto)-diphenyläther,

3.4' -Bis(m-perf luorbutyl phenyl mercapto)-

diphenyläther.

2-(m-Tolyloxy)-2'-phenylmereaptodiphenylsulfid. 2-(p-Tolyloxy)-3'-phenylmercaptodiphenylsulfid, 2-(o-Tolyloxy)-4'-phenylmercaptodiphenylsulfid. J-im-TolytoxyJO'-phenylmercaptodiphenylsulfid. i-fmTolyloxyH'-phenylmercaptodiphenylsulfid. 4-(m-Tolyloxy)-4'-phenylmercaptodiphenylsulfid, J-XyIy loxy^'-phenylmercaptodiphenylsulfid.
J-XylyloxyO'-phenylmercaptodiphenylsulfid.
J-Phenoxy^'-fm-tolylmercaptoJ-diphenylsulfid. i-Phenoxy-4'-(m-tolylmeraiptoj-diphenylsulf id. 2 - Phe nox ν - 3'(p-tolvl mercapto (diphenyl sul fid.
3-Phenoxy-4'-(m-isopropylphenylmcrcapu>)-

diphenylsulfid.
3-Phenoxy-3'-(m-isopropy I phenyl mcrcapto)-

diphenylsulfid.
3-m-Toloxy- 3'-(m-isopropvlphenylmereapto)-

diphenylsulfid.
-♦-ft 11-Ti rtiiiur iiitrtiiyiptrciuj^v)-4'-piferi\i-

mercaptodiphenylsulfid.
3-(m-Trifluormethylphenoxy)-·!-phenyl■

mercaptodiphenylsiilfid.
2-(m-Trifiuormethylphenoxy)-3-phenyl

mercaptodiphenylsulfid.
3-(m-Trifluonriethylphenox\)- 3 -phenyl-

mercaptodiphenyl.su If id.
3-(p-Chlorphenoxy)-3'-phen>imercapto-

diphenylsulfid.
3(m-Bromphenoxy)-4'-phenylmercapto-

diphenylsulfid.

Bis[m-(m-chlorphenoxy)-pheny I]-SuIf id,
m-Bis(3(p-methylphenylmercapto)·

phenoxy]-benzol.
m-Bis[3-(m-trifluormethylphenoxy)-phenyl-

mercapto]-benzol.
m-Bis[3-(m-brom phenoxy)-phenylmercapto]-

benzol.
3.3'-Bis[m-(p-methylphenylmercapto)-phenoxy]-

diphenylsulfid.
3.4'-Bis[m-(p-methy I pheny !mercapto)-phenoxy J-

diphenylsulfid.
3-(p-Xenyloxy)-3'-phenylmercaptodiphenylsulfid.

und dergleichen, und Mischungen dieser Verbindungen. Es ist ferner im Rahmen der vorliegenden Erfindung beabsichtigt. Mischungen von Polyphenyläther-Thioäthern als Basismaterialien einzusetzen.

Die Schmiermittel der vorliegenden Erfindung sind auch unter extremen Bedingungen brauchbar, und insbesondere für Stahl auf Stahl, versilberte Bronze. Gußeisen und de: gleichen.

Das folgende Beispiel dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Alle Teile sind Gewichtsteile, es sei denn, daß ausdrücklich etwas anderes gesagt ist

Beispiel

Polyphenylthioäther-Polyphenyläther-Thioäther-Schmiermittei wurden durch Kombinieren eines nachstehend definierten Additivs einer organischen Säure unter Verwendung eines Thioethers der folgenden Zusammensetzung hergestellt.

rn-Bls(pheny!mercapton)-benzol (50 Gew.-°'o)

Bis(phenoxyphenyi>-suifid 02.5 Gew.-⁰*»)
(Phenoxvphenyl) (phenyimercapto-

phsny\yl':\M ' ' " ' (23.5 Gew.-*«)

Bis(phenylmercaptophenyl)-sulfid (12.65 Gew.-%)
3-Ring- und 5-Ring-Thioäther (1.35 Gew.-%)

Die vorstehende I Iiioäther-Zubereitung enthält ferner 0.1% Diisopropylhvdrogenphosphit und lOnpm eines Dimethylsilicon-Antischaummittel*.

Scliimcrmillol \r

I im I ü I ( L'

I hio.illKT

I iii hlcIicNNi^siiiiic
l'hcin IpIni-pliinsiiIiΓν-

IV-1 Il in Mt; I u Ι,ι r^ii UiC

ti. I:ι

iNiiLfi verriinren oei tu >-. /ur Autiosiing tier sauren wurde die Mischung auf Raumtemperatur gekühlt und filtriert.

Das Schmiermittel Nr. 1 wurde in einer schnell laufenden Lagerprüfmaschine hoher Temperatur und kleinen Durchmessers unter Verwendung von Ritigschrägkugellagern untersucht. Der Versuch wurde bei 3I6C unter einer inerten Stickstoffatmosphäre bei einer Geschwindigkeit von 44 000 UpM durchgeführt. Die Bv. ustung auf dem Apparat betrug 136 kg. was einer Hertz-Belastung von 14 060 kg/cm-' entspricht. Die Laufringe und Kugeln waren aus M 50-rostfreiem Stahl, wohingegen die äußeren Laiifriüen aus Silber-plattiertem 4340-Stahl waren.

Das Schmiermittel Nr. 1 war imstande, eine Versuchszeit von 100 Stunden ohne übermäßigen Reibungsverschleiß an den Lagern oder den Laufringen durchzuhalten. Eine Probe der gleichen Mischung von Polyphenylthioäthern und eine gemischte Polyphenyläther-Thioäther-Probe. welche Phenyldihydrogenphosphit. jedoch keine Trichloressigsäure enthielt, versagte in dem Versuch, obwohl die Temperatur lediglich auf einem Wert von 260^; C gehalten wurde.

Die Schmiermittel Nr. 2 und Nr. 5 wurden auf einer Hochtemperatur-Verschleißmaschine auf ihre Schmierfähigkeit untersucht. Diese Maschine enthält eine Stahlwelle, welche auf einer Silber-Bronze-Scheibe derart rotiert, daß eine Linienberührung zwischen der Welle und der Scheibe besteht. Dieser Test simuliert den Käfigverschleiß von Silber-plattierten Bronzelager-Käfigen. Ein um die Achse beweglicher Hebel ermöglicht es. die Versuchsscheibe gegen die Versuchswelle zu pressen. Die erhitzte Stahlwelle (338⁼C) rotien gegen die Scheibe mit 30 180UpM bei einer Belastung von 2.25 Dekanewton, wobei die in Kontakt befindlichen Oberflächen mit dem Versuchsöl mit einer Fließgeschwindigkeit von I ml pro Minute geschmiert werden. Bei dem Versuch benötigte die Welle 1 Minute, um die Umdrehungsgeschwindigkeit (30 180UpM) zu erreichen; sie wurdi bei dieser Geschwindigkeit 5 Minuten lang gehalten und anschließend bis zum Halt auslaufen gelassen (1 Minute). Dann wurde die Verschleißnarbe gemessen. Ein Versagen im Versuch wird durch Fressen der Welle und der Scheibe, oder durch eine übermäßige Verschleißnarbe angezeigt.

Wenn die Schmiermittel Nr. 2 und Nr. 3 bei 338⁼ C und ebenso bei 373^:C untersucht wurden, trat kein Fressen auf und die Versc'nleißnarbe war nicht übermäßig groß.

Wenn man die Basisflüssigkeit ohne das Additiv mit

der organischen Säure bei 338"C untersuchte, bestand diese den Versuch nicht und versagte.

Die Schmierung der Schmiermittel Nr. 2 und Nr. 5 wurde auch noch mit einer langsam laufenden 4-Kugel-Maschine gezeigt. Eine langsam laufende 4-Kugel-Maschine mißt die Grenzschmierwirkung von Additiven. Dieser Versuch ist eine Variation des bekannten »Shell-Four-Ball-Test«. bei welchem eine Kugei um drei stationäre Kugeln rotiert. Verschleißnarben und/oder FreObelastung messen die Schmierfähigkeit des Additivs. In dem langsam laufenden Instrument wurden die drei stationären Kugeln durcn Kreisscheiben ersetzt. Die Standard-Betriebsbedingungen sind:

i kg Belastung

I lipM

Raumtemperatur bis 371 C.

Dii? Kotationsgeschwindigkeit ist sehr niedrig, nämlich 1 ' pM. Dies entspricht 2.24 cm/min. Dies wird aus /wei (iründen so gemacht. Ks sind Grenzbedingungen \ erbürgt, d. h. Kontakt von Metall zu Metall. F.s werden ebenso Metcillhaut-Temperaturfiinken eliminiert, welche bei hohen Geschwindigkeiten auftreten können. Dementsprechend ist die Temperatur der Hauptmasse ik". Öls gleich der Metalloberfl.k'hen-Temperatur. I nter diesen Bedingungen ist der Verschleiß zu ^•nachlässigen und die Reibung pflegt der Schmierung /u folgen. Nachdem die Kugel und die Scheibe mit dem Versiirhsöl bedeckt wurden, wurde der Wert der Anfangsreibung festgehalten. Die Versuchsprobe wurde anschließend auf 371 C unter kontinuierlicher Registrierung der Reibung erhitzt Dies liefert ein Gren/reibungs-Temperaturprofil für die Versuchsfli'issigkeit über dieser' temperaturbereich.

Die Schmiermittel Nr. 2 und Nr. 3 wurden nach diesem Verfahren an rostfreiem Stahl 316 getestet.

Der beobachtete Reibungskoeffizient für Schmiermittel Nr. 2 war innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 371 "C stets zwischen 0.30 und 0.66.

Der für das Schmiermittel Nr. 3 beobachtete Reibungskoeffizient lag im Bereich von Raumtemperatur bis 37 TC stets unterhalb 0,46.

Wenn man die Basisflüssigkeit ohne das Additiv der organischen Säure unter den gleichen Bedingungen untersuchte, zeigte der Reibungskoeffizient mit dem Ansteigen der Temperatur einen steilen Anstieg und überschritt den Wert von 2,0 in beiden Beispielen 2 und 3.

Die Schmierfähigkeit des Schmiermittels Nr 2 wurde ferner noch mittels des Hochgeschwindigkeit-Falex-Testes unter Verwendung einer M-10-Stahlnadel und Meehanite-GuBeisen-Blöcken gezeigt. Das Schmiermittel aus Beispiel I hatte eine Versagenseinbuße von 12,7 kg/cm-, wohingegen das Schmiermittel ohne das Phenylphosphinsäure-Additiv bereits bei 1.76 bis ),52 kg/cm- versagte.

Eine gleiche Flüssigkeit wie das Schmiermittel Nr. 2. die noch 0,1 Gewichtsprozent Phenylphosphinsäure als Schmierfähigkeits-Additiv enthielt, wurde nach dem langsamlaufenden 4-Kugel- lest unter Verwendung von M-50-Stahl für Kugel und Scheiben untersucht. Diese Flüssigkeit hatte eine niedrigere Grenzreibung als das ungemischte öl von 93,3' bis 260" C und von 316 bis 371'C. Bei keiner Temperatur von Raumtemperatur bis 371°C überschritt die Reibung der Mischung diejenige des Basismaterials in wesentlichem Maße.

Es ist selbstverständlich, daß die Schmiermittel der vorliegenden Frfindung außer der Polvphenylthioäther Basisflüssigkeit und dem Trichloressigsäiire-Additiv ebenso auch andere Additive enthalten können, wie beispielsweise Oxidationsinhibitoren. Rost- und Korrosionsinhibitoren, Antischaummittel, Waschmittel. Viskositätsindexverbesserer, wie beispielsweise polymere Materialien, z. B. Polyacrylatalkvlester. Polymethacrylatalkylester, Polyoxyalkylen-Verbindungen, Polyurethane, und dergleichen. Derartige Additive werden gewöhnlich in Mengen von nur 10 ppm für das Antischaummittel bis hinauf zu 15 Gewichtsteilen der gesamten Zubereitung für Viskositätsindex-Verbesserer eingesetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Schmiermittel, bestehend aus

(1) einem größeren Anteil eines Polyphenylthio- ι äthers der allgemeinen Formel

R-Y(R'-Y)_n-R,

worin R eine Phenylgruppe oder eine substituierte Phenylgruppe, R' eine Phenylengruppe u\ oder eine substituierte Phenylengruppe, in weichen die Substituenten an den Phenyl- und Phenylengruppen Halogen, Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind, η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 6 ist, Y ι > Schwefel oder Sauerstoff bedeutet, vorausgesetzt, daß zumindest eine der Y-Gruppen Schwefel ist, oder Mischungen derartiger Polyphenylthioäiher,

(2) 0,01 bis 2,0 Gewichtsprozent

(a) Trichloressigsäure,

(b) einer zweibasischen, perfluorierten, aliphatischen Säure der allgemeinen Formel