DE2237262A1

DE2237262A1 - Fluorsiliconschmiermittel

Info

Publication number: DE2237262A1
Application number: DE2237262A
Authority: DE
Inventors: Yung Ki Kim
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1971-07-28
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1973-02-08
Also published as: CA965404A; US3702823A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Fluorsiliconflüssigkeiten mit verbesserter Wirkung gegen Verschleiß und überlegener thermischer Stabilität und betrifft verbesserte Fluoralkylpolysiloxane, die kleine Mengen 2-Witroiuesitylen enthalten.

Organopolysiloxanflüssigkeiten sind bekannte Schmiermittel. Dimethy!polysiloxane sind allgemeine Schmiermittel, weisen jedoch schlechte Wirkung gegen Verschleiß auf, wenn sie bei aufeinandergleitenden Oberflächen zum Schmieren von Stahl auf Stahl verwendet werden. Fluorsilicone, zum Beispiel TrIfluorpropylmethylpoIysiloxane, sind weit bessere Schmiermittel für Stahl auf Stahl, weisen aber schiechte Schmierwirkung von Stahl auf Messing und Stahl auf Aluminium auf. Für Anwandungen, bei denen eine Schmierung von anderen Metalloberflächen als Stahl auf Stahl erforderlich ist, finden die Fluorsiliconflüssigkeiten daher nur begrenzte Vervrendung.

Erfindungsgemäß warden die Antiverschleißeigenschaften von Fluorsiliconen bei Stahl auf Messing und Stahl auf

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Aluminium stark verbessert und die thermische Stabilität wird erhöht, so daß sie zur Hochtenperaturschmierung von verschiedenen Metallen geeignet werden.

Gegenstand der Erfindung sind Organosiliciumschrttiernittel, die als Hauptbestandtail (a) 98 bis 99,B Gewichtsprozent einer Organopolysiloxanflüssigkeit, die wenigstens 30 Molprozent Rp(R)SiO- Einheiten enthält, worin R- einan Perfluoralkyläthylrest mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und R einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest bedeutet und alle übrigen Einheiten die Formel R' SiO._/2 oder R' SiO- aufweisen, worin R¹ einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest oder einwertigen Halogenkohlenwasserstoffrest mit 1 bis 31 Kohlenstoffatomen bedeutet, und (b) 0,2 bis 2 Gewichtsprozent 2-Nitromesitylen enthalten.

R_f kann ein beliebiger Perfluoralkyläthylrest mit nicht mehr als 12 Kohlenstoffatomen sein, zum Beispiel CF-CH₂CH₂-, C₃F₇CH₂CH₂-, C₇F₁₅CII₂CH₂-, C₈F₁₇CH₂CH₂-, C₁₀F₂₁CH₂CH₂- und dergleichen.

R kann Irgendein niederer Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sein, zum Beisniel Methyl, Propyl, Isopropyl, Butyl und Hexyl; R kann auch ein Phenylrest sein.

R¹ kann irgendein einwertiger Kohlenwasserstoffrest sein, zum Beispiel ein Alkylrest, Alkenylrest, Alkinylrest, Alkeninylrest, cycloaliphatischer Rest, Arylrest oder Aralkylrest.

R¹ kann ferner einwertige Halogankohlenwasserstoffderivate der vorstehend genannten Kohlenwasserstoffreste bedeuten.

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Die bevorzugten einwertigen Kohlenwasserstoffreste und Halogcnkohlenwasserstoffreste sinä solche mit nicht mehr als 18 Kohlenstoffatomen. Besonders' bevorzugte Reste R¹ sin1 Alkylreste mit weniger als 7 Kohlenstoffatomen und der Phenyl- und 2-Phenylpropylrest.

Die oben beschriebenen Fluoralkvlr>oIvsiloxane sind Flüssigkeiten, sie haben im allgemeinen eine Viskosität von 20 bis 2<
auch Copolymere.

tat von 20 bis 20 000 Ceniristoke bei 25 ⁰C und umfassen

Besonders bevorzugte Flüssigkeiten sind die triorganosilylendblockierten 3 ,3 ,3-TrifluorpropylFtethylOolysiloxane mit einer Viskosität im Bereich von etwa 20 bis 1000 Centistoke bei 25 ⁰C.

Das erfiniungs^Temäß verwendete Additiv 2-Nitromssitylen ist eine bekannte Verbindung und im Handel erhältlich. Die Ver3-)indung kann durch folgende Fornel dargestellt

werden:

Zur Erzielung des gewünschten Grads an Schmierung sind nur geringa ilen gen des Additivs von 0,2 bis 2 Gewichtsprozent und vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent erforderlich. Die optimale Menge hängt von der Art-des Fluorkohlenwasserstoff si loxans und seiner Anwendung ab. Mengen von über 2 Gewichtsprozent können zwar angewandt werden, sind jedoch im allgemeinen unwirtschaftlich.

Im Rahmen der Erfindung liönnen in den oben beschriebenen Zusammensetzungen weitere Additive enthalten sein.

209886/1226 ^ _owemM-

So können die erfindungsgemäßen Schmiermittel gegebenenfalls Korrosionsinhibitoren,EP-Additive, Antioxidantien, Farbstoffe \and dergleichen enthalten. Erfindungsgemäß kommt auch die Verwendung von Verdickungsmitteln in Kombination mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zur Erzeugung von verbesserten Schmiermitteln in Betracht. Zur Anwendung in einem solchen Schmiermittel geeignete Verdickungsmittel sind beispielsweise Fettsäureseifen, Ruß, Siliciumdioxid, Ton, Polytetrafluoräthylen und dergleichen. Das Verdickungsmittel soll kein Stoff sein, der mit dem 2-Nitromesitylenadditiv reagiert. Das Verdickungsmittel liegt im allgemeinen in einer Menge von etwa 10 bis 60 Gewichtsprozent des Schmierfetts vor.

Zusätzlich zur Verbesserung der Antiverschleißeigenschaften von Fluorkohlenwasserstoffsiloxanen erhöht das 2-Nitromesitylen die thermische Stabilität der Flüssigkeit. Der Gewichtsverlust von Additiv enthaltenden Flüssigkeiten bei erhöhten Temperaturen wird beträchtlich vermindert. Wegen dieser thermischen Stabilität eignen sich die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen als Grundstoffe für Fluorkohlenwasserstof fsiloxankautschukmassen.

Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert. In den Beispielen wurde die Schmierfähigkeit mit dem 4-Kugeltest ermittelt. Die 4-Kugeltests wurden auf einem Roxanna-Verschleißprüfgerät durchgeführt, wobei eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 1,27 cm gegen drei geschmierte stationäre Metallkugeln mit einem Durchmesser von 1,27 cm unter verschiedenen Bedingungen und Belastungen gedreht wird. Nach dem Test wird die Länge und Breite der Verschleißnarbe auf jeder stationären Kugel gemessen und der Mittelwert aus den sechs Messungen wird als Verschleißnarbendurchmesser angegeben. Je kleiner die Verschleißnarbe ist, desto besser ist natürlich das Schmiermittel.

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Beispiel 1

Durch Vermischen von 2ⁱ-Nitromesitylen mit trimethylsilylendblockiertem 3,3,3-Trifluorpropylmethylpolysiloxan (300 Centistoke bei 25 ⁰C) wird eine Fluorkohlenwasserstoffsiloxanzusammensetzung erzeugt, die 1,5 Gewichtsprozent des Additivs enthält. Die Antiverschleißeigenschaften und die thermische Stabilität dieser Zusammensetzung werden mit den Eigenschaften des reinen Polymeren verglichen. Die Ergebnisse zeigt die Tabelle.

Diese Ergabnisse zeigen den Einfluß des Additivs auf

die Schmiereigenschaften von Fluorsilieonen bei Stahl

auf Messing und Stahl auf Aluminium. Das Additiv vermindert auch dan Gewichtsverlust an Fluorsiliconen bei erhöhter Temperatur. Diese Ergebnisse sind sehr überraschend, da sie bei anderen Siliconschmiermittel·!!, zum Beispiel PoIy-

dimethylsiloxan, nicht beobachtet v/erden.

Beispiel 2

Eine ähnliche Fluorsiliconzusammensetzung wie in Beispiel 1, die jedoch nur 0,5 Gewichtsprozent Witromssitylän enthält, wird als Schmiermittel für Stahl auf Aluminium geprüft. Die Varschleißnarbe nach 1 1/2 Stunden bei 75 °C, 1200 UpM und 10 kg Belastung beträgt 0,50 mm, was die Wirksamkeit des.Additivs bei niGclaren Konzentrationen zeigt.

Beispiel 3

Durch Vermischen von 2-Mitromasitylen mit' triiaethylsilylendblockiertem Fluorsiliconcopolymor (60 Molprozent

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Einheiten und 40 Molprozent CF₃CII₂CH₂ (CH₃) SiO-Einheiten) mit einer Viskosität von 288 Centistoke bei 25 ⁰C wurde eine Zusammensetzung erzeugt, die 1,5 Gewichtprozent des Additivs enthält. Die Verschleißnarbe für Stahl auf Aluminium unter den Bedingungen von Beispiel 2 beträgt 2,1 mm, was die Wirksamkeit des Additivs in Verbindung mit Fluorsiliconcopolymeren zeigt.

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Tabelle

4-Kucrel-Testbedingungen

Fluorsilicon Fluorsilicon +1,5 Gew.-%

(Verschleißnarbe, mm) 2-Nitromesitylen (VerschleiBnarbe, fflm)

Stahl auf Stahl, 75 ⁰C, 1 Stde. 1200 UpM, 10 kg 0,20

0,23

ex? oo

Stahl auf Messung, 75 C, 1 Stde.

1200 OpM, 30 kg 3,7

Stahl auf Aluminium, ,75 C, 1/2 Stde.

1200 UpM, 10 kg 5,0

0,88

0,66

ro to cn

Gewichtsverlust (%) einer Probe von 10 g in offenem 50 ml-Becherglas bei 232 ⁰C

nach 1 Tag nach 7 Tagen

2,9 % 16,7 %

Claims

Patentansprüche

l.y Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus 93 bis 99,8 Gewichtsprozent einer Organopolysiloxanflüssigkeit, die wenigstens 30 llolprozent IU(R)SiO- Einheiten enthält, worin Ε_£ einen Perfluor-

alkyläthylrest mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und R einen Alkyl- rest mit nicht mehr als G Kohlenstoffatomen odsr den Phenylrest bedeutet und worin alle übrigen Einheiten die Formel R¹,SiO. ,„ oder R'₂Si0- aufweisen, worin R¹ einwertige Kohlenwasserstoffreste und/oder einwertige Halogenkohlenwasserstoff reste bedeutet, und 0,2 bis 2 Gewichtsprozent 2-Mitronesitylen besteht.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organopolysilo::an triorganosilylendblockiertes 3,3,3-TrifluorDropylipethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 20 bis 1000 Centistoke bei 25 °c ist.
3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengs an 2-Mitromesitylen 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent beträat.
4. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich genügend Verdickungsmittel zur Bildung eines Schmierfetts enthält.
5. Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lenge des Verc3ickungs:nittGls 10 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmierfetts, beträgt.

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