DE2320644A1 - Schmiermitteladditive und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Schmiermitteladditive und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
DR. BERG DIFL.-ING. STAPF
PATENTANWALT E 8 MÜNCHEN 8O, MAU.ERKIRCH'=.R-51P. 45
• Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf. 8 München 80, Moue.-fcirche.-strQ3e ί3
2320544
ihr Zeichen
Ihr Schreiben
Unser Zeichen
Datum -1
Anwaltsakte 23 775. Be/Ro
Edwin Cooper & Company Ltd.
Lond on (England)
"Schmieriaitteladditive und Verfahren zu ihrer
Herstellung'1
Diese Erfindung betrifft Schmiermitteladditive und im
"besonderen Additive, die unter anderem als Korrosionsinhibitoren
geeignet sind.
2.5-Di-mercapto-1.3.4-thiadiaKol und seine zahlreichen
Derivate wurden ira Falle bestiöimter Derivate v/eitgehend
als Korrosionsinhibitoren, im besonderen zur Inhibierung
der Korrosion von Kupfer, in Schmiermitteln, verwendet.
309845/1179
Erfindungsgeaiäß wurde nunmehr die Brauchbarkeit dieser
Klasse von Schmiermitteladditive!! dadurch erweitert, daß
bestimmte neuartige Derivate von 2o5-Di-mercapto-1.3.4-thiadiasol
hergestellt werden können, die korrosionsinhibierende Eigenschaften und weiterhin Wirksamkeit als Antioxidationsmittel
und als Last-tragende Additive aufweisen»
Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß eine Verbindung,
die als Schmiermitteladditiv geeignet ist, v/o bei die Verbindung ein öllösliches .Reaktionsprodukt ist einer Bi-(organo)-dithiophosphorsäure,
worin die Organogruppen allphatische Teile sind mit einem 1.3.4-Thiadiazol der allgemeinen
Formelί
Ή - Ή
Ii I
H-S-O C-S-X ,
worin X ein Wasserstoff atom oder der Heat eines äthylenisch
ungesättigten Alkohols, einer Carbonsäure, eines Carbonsäureanhydrids, -amids oder -imids ist, wobei die Reaktion
der Di-(organo)-dithiophosphorsäure und des 1 „ 3.4-Thiadiazole
in Gegenwart eines Oxidierungsmittels durchgeführt wird. ·
Es wird angenommen, daß die Reaktion der Di-(organo)-dithiophosphorsäure
mit dem 1.3.4-Thiadia3ol den nachfolgenden
Hauptreaktiönsablauf nimmt:
-3-■309 8 4 5/1179
ι - ir . R-o s R-o s
H-SJ L-X+ \>' (°) y J V ,T-H
\ / / \ Οχι die rung s- .\ t τ
NS R-Cr XSH mittel R-O1^ ^S-S-C C-S-X
^S7
(A)
wobei, wenn X ein Wasserstoffatom ist, weitere Mengen der
Di-(organo)-dithiophosphorsäure wie folgt umgesetzt- werden
können:
M R-O. S R-0v β B 0~R42HpO
\ # (C\\ miQ \ ff X- (
^V
^U/>
aUS> Np H- W XP
\ Oxidie- . \ It I /\
E-(T XSH rungs- R-O ^-S-Qn J3-S-S. 0-R
mittel S
(B)
In den vorausgehenden Reaktionsabläufen (A) und (B) bedeutet R die Organogruppen der Dithiophosphorsäure.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Öl-lösliche Verbindung, die als Schmiermitteladditiv geeignet ist, wobei die
Verbindung die allgemeine Formel aufweist:
R-O
worin Y die gleiche Bedeutung wie X, wie vorausgehend definiert, hat oder eine Gruppe der allgemeinen Formel:
R-O
R-O S-
ist, und jeder Rest R die gleiche oder verschiedene aliphatische
organische Gruppe ist.
Es ist allgemein bekannt, daß die Di-(organo)-dithiophosphorsäure
durch Umsetzen einer geeigneten aliphatischen. Hydroxyverbindung, z.B. eines Alkanols, mit Phosphorpentasulphid
in einem Molarverhältnis von etwa 4 zu 1 hergestellt werden kann.
Die in jedem Molekül der Dithiophosphorsäure' vorhandenen
organischen Teile können nach Kriterien ausgewählt werden, wie man sie üblicherweise bei Dithiophosphatgruppen enthaltenden
Additiven anwendet. Das heißt, die organischen Teile sollten ausreichende Größe und ausreichend Kohlenwasserstoffe
von Haus aus enthalten, wenn sie als Additiv in einem Mineralöl verwendet werden sollen, damit sie die gewünschte
Öllöslichkeit aufweisen. Jedoch sollten die organischen Teile wünschenswerterweise nicht au groß sein, weil dies
dann den Anteil des Moleküls verringert, der den Wirkungsteil bildet, d.h. die gewünschten Korrosionsin&ibierungs-
und/oder Antioxidationseigenschaften verleiht, und dies dazu
führt, daß zu große Gewichtsdosen verwendet werden müssen, um die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. Innerhalb
dieser Kriterien kann man die organischen Teile un-
309845/1179 _5_
ter der sehr großen Zahl von organischen Gruppen auswählen,
die dem Fachmann dafür bekannt sind, daß sie zur Einbringung in die Dithiοphosphorsäuren geeignet sind. Die organischen
!Teile können einen oder mehrere inerte Substituenten, wie Alkoxygruppen aufweisen, v/obei sie jedoch vorsugsweise
diese nicht enthalten. Bevorzugte organische Teile sind Alkylgruppen mit 3 bis 18, vorsugsweise 3 bis 10 Kohlenstoffatomen,
und sind vorzugsweise primäre oder sekundäre Alkylgruppen, im besonderen die Letzteren. Die beiden organischen
Teile können gleich sein« Es- kann aber auch eir» Semisch
von organischen Teilen verwendet werdens woau man
eine Dithiophosphorsäure$ die zwei unterschiedliche organische
Gruppen enthält, und/oder ein Gemisch von zwei oder mehr unterschiedlichen Dithiophosphorsäuren, verwendet.
Der 1.3.4-Thiadiazol-Koreaktionspartner kann, wenn X ein
Wasserstoffatom ist, leicht dadurch hergestellt werden, daß man ein Hydrazin mit Schwefelkohlenstoff in Gegenwart von Kaliunmydroxid
umsetzt xtü danach das Beakiaon^geniisphtwie "allgemein
bekannt, ansäuert. Verwendet werden kann als Koreaktionspartner
das erhaltene 2.5-Di-mercapto-1.3.4-thiadiazol
in der vorliegenden Erfindung oder zur Bildung weiterer Reaktionspartner,
worin X eine andere Bedeutung als ein Wasserstoff atom hat, das dann ebenso in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann. So kann das 2.5-Bi-mercapto-1.3.4-thiadiazol
mit einem äthylenisch uxtgesättigten Alkohol
oder einer Carbonsäure, vorzugsweise mit 4 bis 18 Koh-•309845/1179
-6-
lenstoffatomen oder einem äthylenisch ungesättigten Anhydrid,
Imid oder Amid einer Carbonsäure kondensiert werden.
In gleicher Weise sind die Anhydride, Imide und Amide s
sofern sie verwendet werden, vorzugsweise Derivate einer Carbonsäure mit 4 "bis 18 Kohlenstoffatomen. Die Kondensation
kann leicht dadurch durchgeführt werden, daß man die Kondensationspartner auf eine geeignete Temperatur erhitzt.
Bei einer zu niederen Temperatur- läuft die Kondensationsgeschwindigkeit unannehmbar langsam ab,.während bei
zu hohen Temperaturen die Kondensation nachteilig durch den Abbau des 1„3.4-Thiadiazols und anderer unerwünschter Iebenreaktionen
beeinflußt werden kann. Es wird demgemäß eine Temperatur im Bereich von 120 bis 1600C bevorzugt, wobei
etwa 14O0C gewöhnlich die optimale Temperatur darstellt=
Die Kondensation kann in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels, wie Xylol, durchgeführt werden, wobei dies jedoch
vorzugsweise nicht geschieht.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch in weiterer Hinsicht ein Verfahren bei dem man eine Di-(organo)-dithiophosphorsäure,
worin die Organogruppen aliphatische Teile sind, und ein 1.3.4-Thiadiazol der allgemeinen Formel
N-N ι 1
H-S-C G-S-X ,
worin Z die vorausgehend definierte Bedeutung hat, in Gegenwart eines Oxidierungsmittels unter Bildung eines Öl-
3 0 9 8,5/1179 "7~
löslichen Heaktionsprodukta umsetzt.
Aus den vorausgehenden Reaktionsgleichungen (A) und (B) ist zu ersehen, daß die Dithiophosphorsäure mit dem 1.3.4--Thiadiaozol
in solchen Anteilen umgesetzt werden kann, daß eine oder im 3TaIIe von 2.5-Di-mercapto-1.3*4—thiadiazol,
zwei Dithiophosphatgruppen über ein Schwefelatom an jedem
1.3.4-Thiadiazolkern vorliegen können. Es ist daher möglich,
einen Überschuß eines der Reaktionspartner während der Reaktion zu verwenden, ausgenommen in dem PaIl, daß
man nur eine der Mercaptogruppen von 2.5-Di-mercapto—1.3
thiadiazol umzusetzen wünscht. Es ist jedoch im allgemeinen wünschenswert, keinen Überschuß des 1.3·4—Thiadiazoliieaktionspartners
zu verwenden, um jede Neigung zur Bildung Öl—unlöslicher Kondensationsprodukte von zwei oder
mehr Molekülen dieses Reaktionspartners zu vermeiden. Es wird bevorzugt, die vorgesehenen Reaktionspartner in den
im wesentlichen stöchiometrischen Anteilen zu verwenden, die erforderlich sind, daß die gewünschte Anzahl, der Dithiophosphatgruppen
(1 oder 2) an dem 1·3·4~Thiadiazolkern
eingeführt werden.
Die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Reaktionstemperatur liegt vorzugsweise nicht höher als ?O?G,
insbesondere nicht höher als 5O°G>
und als Oxidierungsmit·^
tel kann ein Peroxid verwendet werden, wobei Wasserstoffperoxid
besonders bevorzugt wird. Bei Verwendung eines Eeroxidoxidierungsmittels kann es zweckmäßig sein, einen leich-
309845/1179
ten Überschuß gegenüber der stöchiometrisch erforderlichen
Menge zu verwenden. Ein besonders geeignetes Verfahren besteht darin, einen leichten, z.B. 10$igen, Überschuß an
wäßrigem Wasserstoffperoxid zu einem Gemisch aus 1.3.4-Thiadiazol und der Dithiophosphorsäure zuzugeben. Die erhaltene
exotherme Reaktion erhöht die Temperatur des Reaktionsgemische und die Temperatur steuert man vorzugsweise, z.B.
durch Kühlen, so, daß etwa 5O0O nicht überschritten werden.
Bei Aufhören der Wärmeentwicklung ist die Reaktion im wesentlichen beendet.
Die Herstellung der Additive der vorliegenden Erfindung kann zweckmäßigerweise in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels,
wie Petroläther, durchgeführt werden. Nach Herstellung der Additive können sie mittels herkömmlicher Verfahren
gereinigt werden, wobei das bevorzugte Verfahren darin besteht, das Additiv mit Wasser zu waschen, danach das Additiv
abzutrennen und zu filtrieren und dann irgendein inertes Lösungsmittel, das zur Herstellung des Additivs verwendet
wurde, abzudestillieren.
In weiterer Hinsicht betrifft die vorliegende Erfindung Schmiermittelzubereitungen, die einen größeren Anteil eines
Schmieröls und eine geringere Menge eines oder mehrerer
Additive der vorliegenden Erfindung enthaltene Die Menge
der Additive der vorliegenden Erfindung, die für diesen Zweck verwendet wird, ist vorzugsweise 0,001 bis 10 Sewo%
bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung. Innerhalb
3 0 /117 9
dieses Bereichs hängen die insbesondere bevorzugten Mengen von der primären Funktion des Additivs ab. Wenn das Additiv
in erster Linie als Korrosionsinhibitor verwendet werden soll, sind Mengen von 0,01 bis 0,5 Gew.^, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Zubereitungen,besonders geeignet. Wenn jedoch das Additiv in erster Linie die Funktion eines Antioxidationsmittels
einnehmen soll, werden vorzugsweise grössere Mengen, wie von 0,25 bis 2 Gew.$, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Zubereitung, verwendet.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Schmiermittelzubereitungen der vorliegenden Erfindung, wenn gewünscht, weitere
herkömmliche Schmiermitteladditive enthalten können, wie bisher bekannte Antioxidationsmittel und Korrosionsinhibitoren,
Antiabriebadditive, Dispersionsmittel, besonders
Dispersionsmittel des Succinimidtyps, Detergentien, Eindickmittel,
Stockpunkterniedriger und Viskositätsindexverbesserer. Zahlreiche Beispiele derartiger herkömmlicher Additive
sind in der US-Patentschrift 1.205.177 und in-den verschiedenen dort angegebenen Bezugsstellen beschriebene
Die Erfindung betrifft weiterhin Additivkonzentrate, die eine geringere Menge eines Schmieröls und eine größere Menge
von einem oder mehreren Additiven nach der vorliegenden Erfindung enthalten, sowie Additivpackungen, die eine geringere
Menge Schmieröl und eine größere Menge einer Kombination von einem oder mehreren Additiven nach der vorliegenden Erfindung
mit wenigstens einem weiteren Schmiermitteladditiv ent-
halten.
Das in den Schmiermittelzubereitungen der vorliegenden Erfindung verwendete Schmieröl kann irgendeines der "bekannten
synthetischen Esteröle, wie Dioctylsebacat, sein. Die bevorzugten öle sind jedoch Mineralöle mit Schmierviskositäten
der bekannten Art.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die nachfolgenden Beispiele beschrieben.
0.0'-Dicapryl-(1-methyl-heptyl)-dithiophosphorsäure (80,6 g,
0,2MoI), 2.5-Di-mercapto-1.3.4-thiadiazol (15 g, 0,1 Mol)
und Äthanol (500 ml) wurden zusammengerührt, wodurch man eine klare Lösung erhielt, und es wurden-hierzu 15 g (0,22
Mol) einer 50$igen, wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung tropfenweise
in einer solchen Geschwindigkeit zugegeben, daßdie
erhaltene exotherme Reaktion die Temperatur des Reaktionsgemische nicht über 50°0 erhöht.
Man erhielt eine blaßgelbe Lösung, der eine große Menge Wasser zugegeben wurde, und dann wurde das Produkt mit
Petroläther (Siedepunkt 62 bis 680C) extrahiert, wodurch
man einen gelben Feststoff und Lösung erhielt. Der Petrolätherextrakt
wurde mit Wasser nach Abfiltrieren des festen Materials gewaschen, unter Vakuum abgestrippt und erneut
filtriert,
309845/1179 ~11~
Während dem Abstrippen dunkelte das Produkt und das Endprodukt
war eine dunkelrote Flüssigkeit (73 g) mit einem fruchtigen Geruch und einem Gehalt von 3 »02 ft>
N.
O.O'-Diisopropyldithiophosphorsäure (49»6 gi 0,2 Mol),
2.5-Di-mercapto-1.3.4~thiadiazol (15 g, 0,1 Mol) und Äthanol
(100 ml) wurden zusammengerührt und 15 g 50#ige wäßrige Wasserstoffperoxidlösung in der gleichen Weise wie in Beispiel
1 zugegeben.
Nachdem die gesamte Wasserstoffperoxidlösung zugegeben war,
wurden Toluol und Wasser dem Produkt zugegeben und das erhaltene Gemisch in zwei Schichten getrennt. Die organische
Schicht wurde mit Wasser gewasohen, filtriert und unter Vakuum abgetrippt.
Das Endprodukt war eine gelbe ölige Flüssigkeit (39,5 g), die 4,36 # N enthielt.
50$ Wasserstoffperoxid (13,6 g, 0,2 Mol) wurden tropfenweise
unter Kühlen und Rühren zu OoO'-Diisobutyldithiophosphorsäure
(51,2 g, 0,2 Mol) 2.5-Dimercapto-1»3.4-thiadiazol
(15 g, 0,1 Mol), Äthanol (25 ml) und Wasser (34 ml) zugegeben. Während der Zugabe ließ man die Temperatur nicht
über 5O0G steigen.
Nach Beendigung der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch eine Stunde am Rückfluß gehalten, wonach 8 g unlöslicher Feststoff
abfiltriert wurde. Toluol wurde dem Rohprodukt zugegeben, was dann mit Wasser gewaschen, getrocknet und abgestrippt
wurde, wodurch man 44,3 g blaßgelbe Flüssigkeit mit einem Gehalt von 3,01 $>
N erhielt.
In ähnlicher Weise wie in Beispiel 3 wurde ein Produkt aus
den folgenden Reaktionspartnern hergestellt:
0.0'-Di-2-äthylhexyldithiophosphorsäure 82 g 0,2 Mol 2.5-Dimercapto-1.3.4-thiadiazol 15 g 0,1 Mol
Äthanol 500 ml
•50 $ Wasserstoffperoxid 15 g 0,22 Mol
Das Produkt wurde in einer Ausbeute von 60 g erhalten und
enthielt 1,75 $ N.
O.O'-Di-Cisopropyl/capryl^-dithiophosphorsäure wurde dadurch
hergestellt, daß man Phosphorpentasulphid mit einem Gemisch, das Isopropanol und öaprylalkohol in einem Molverhältnis
von 1i1 enthielt, umsetzt.
50#Lges Wasserstoffperoxid (15 g, 0,22 Mol) wurde tropfenweise
zu einem Gemisch von 2„5-Dimercapto-1„3o4-thiadiazol
(15 g, 0,1 Mol), 0.0'-Di-(isopropyl/capryl)-dithiophosphorsäure (61g, 0,2 Mol), Äthanol (50 ml) und Wasser (50 ml)
zugegeben. Nach Beendigung der Zugabe wurde das Gemisch
309845/1179 _13_
eine Stunde am Rückfluß gehalten. Petroläther (Siedepunkt 62 - 680O) wurde zugegeben, das Gemisch filtriert, dann
mit Wasser gewaschen und zuletzt abgestrippt, wodurch man 64,3 g Produkt mit einem Gehalt von 4,22 # Ii erhielt.
5O?Siges Wasserstoffperoxid (15,0 g, 0,22 Mol) gibt man
tropfenweise zu 0.0'-Di-2-äthylhexyldithiophosphorsäure
(45 g» 0,11 Mol), 2.5-Dimercapto-1.3.4-thiadiazol (15 g, 0,1 Mol) und O.O'-Di-isobutyldithiöphosphorsäure (28,8 g,
0,11 Mol) in 50$igem Äthanol (100 ml). JJach beendeter Zugabe
nimmt man das Gemisch 1 Stunde unter Rückfluß, gibt 200 ml Petroläther (Siedepunkt 62 - 680O) zu, läßt das Gemisch
über Nacht stehen und filtriert, wobei 8,2 g Feststoffe entfernt werden. Die organische Schicht wäscht man
mit Wasser, destilliert dann den Petroläther ab, wodurch man 74 g einer Flüssigkeit mit einem Gehalt von 3,14 $>
N erhält, die beim Stehenlassen trübe wird·
Ein Produkt wurde wie in Beispiel 5 unter Verwendung der
nachfolgenden Reaktionspartner hergestellt:
50$iges Wasserstoffperoxid 2.5-Dimercapto-1.3.4-thiadiazol
OoO'-Di-tridecyldithiophosphorsäure
Wasser
Äthanol
Petroläther(Siedepunkt 62-680C)
-14-3 0 9 r , ίϊ / 1 1 7 9
7,5 g | 0, | 11 | Mol |
7,5 g | o, | 05 | H |
54 g | 0, | 1 | It |
50 ml | |||
50 ml | |||
200 ml |
Das Produkt (51 g) enthielt 1,80 $>
N.
Ein Produkt wurde aus einer Probe von O.O'-Di-allyldithiopiiosphorsäure,
Iquivalentgewicht 243 (theoretisch. 210) wie in Beispiel 2 unter Verwendung der folgenden Reaktionspartner
hergestellt ι-
O.O'-Di-allyldithiophosphorsäure 48,6 g 0,2 Mol
a.S-Dimercapto-i^^-thiadiazol 15 g 0,1 Mol
50$iges Wasserstoffperoxid 15 g 0,22 Mol
mit Methylalkohol denaturierter
Alkohol 100 ml
Das Produkt (21,1 g) enthielt 5,8 # IT.
Beispiele 9-12
Die Produkte wurden dadurch erhalten, daß man 2.5-Dimer~
oapto-1.3.4-thiadiazol mit einer äthylenisch ungesättigten
Verbindung unter Bildung eines Zwischenprodukts umsetzt.
5O96 Wasserstoffperoxid (0,11 Mol) wurden tropfenweise
einem Gemisch des Zwischenprodukts (0,1 Mol) und
O.O'-Di-capryldithiophosphorsäure (0,1 Mol), gerührt in
denaturiertem Alkohol, zugegeben. Wenn die Zugabe mit Wasserstoffperoxid beendet war, wurde das erhaltene Gemisch
1 Stunde am Rückfluß gehalten, 200 ml Petroläther (Siedepunkt 62 - 680C) zugegeben, die organische Schicht mit
Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulphat getrocknet und der Petroläther abdestilliert. Das Rohprodukt
wurde in Petroläther aufgenommen und unlösliches Material
-15-30 9845/ 1179
verworfen»
Weitere Einzelheiten der Beispiele 9 bis 12 sind in der Tabelle I angegeben.
Ölsäure (56,4 g, 0,2 Mol) und 2.5^D±mTca$'bo-'\ .3.4-thiadiazol
(30 g, 0,2 Mol) wurden bei 1400O 6 Stunden gerührt, gekühlt und Äthanol (200 ml) und 0.0'-Di-isopropyl-/i«3-Dimethylbutyl-dithiοphosphorsäure
(59»4 g, 0,2 Mol) zugegeben. 50#iges Wasserstoffperoxid (15 g, 0,22 Mol) wurden
zu dieser Lösung tropfenweise zugegeben, wobei die Temperatur unter 500O gehalten wurde. Das Gemisch wurde dann am
Rückfluß 1 Stunde gerührt,' Petroläther (200 ml) zugegeben,
das Gemisch mit Wasser gewaschen, getrocknet (MgSO.) und
ab
das Lösungsmittel destilliert unter Bildung einer roten, beweglichen Flüssigkeit. Die Ausbeute betrug 130 g und das Produkt enthielt 4,00 fi N.
das Lösungsmittel destilliert unter Bildung einer roten, beweglichen Flüssigkeit. Die Ausbeute betrug 130 g und das Produkt enthielt 4,00 fi N.
Das Beispiel 13 wurde wiederholt, wobei O.O'-Di-isopropyldithiophosphorsäure
(52,8 g, 0,2 Mol) anstelle von O.O'-Diisopropyl-/i.3-Dimethylbutyl-dithiophosphorsäure
verwendet wurde. Die Ausbeute betrug 95 g rote Flüssigkeit, die 3,96 $>
Έ enthielte
"Primene JMT" (62 g, 0,2 Mol), Maleinsäureanhydrid (19,6 g,
-16-3 0 9 P '-, 5 / 1 1 7 9
0,2 Mol) und ein wenig Toluol wurden bei einer Grundtemperatur
von 22O0G unter Verwendung eines Wasserabscheiders
gerührt, bis die Wasserbildung aufhörte. Das Gemisch, das Primene JMT-Maleimide enthielt, wurde auf HO0C gekühlt
und 2.5-Dimercapto-1o3.4-thiadiazol (30 g, 0,2 Mol) wurde
zu dem Amid zugegeben. Dieses Gemisch wurde bei 1400O 2
Stunden gerührt, gekühlt, Äthanol (200 ml) und Diisopropyldithiophosphorsäure (46,6 g, 0,2 Mol) zugegeben und gerührt
bis es homogen war. 5Obiges Wasserstoffperoxid (12,7 ml,
0,2 Mol) wurde tropfenweise unter Rühren zugegeben, wobei das Gemisch 1 Stunde am Rückfluß gehalten wurde, dann wurde
Petroläther (400 ml) zugegeben, die lösung mit Wasser gewaschen, filtriert und das Lösungsmittel abdestilliert.
Die Ausbeute betrug 88g dunkelbraune viskose Flüssigkeit mit einem Gehalt von 4,9 # H·
"Primene JMT" (62 g, 0,2 Mol) und Maleinsäureanhydrid (19,6 g, 0,2 Mol) wurden erwärmt und gerührt, wodurch eine
exotherme Reaktion eintrat. Es wurde kein Wasser gebildet, da das Produkt eine Aminsäure war. 2«,5-Dimercapto-1.3.4-thiadiazol
(30 g, 0,2 Mol) wurden dann zugegeben und das Gemisch 1 Stunde bei 1400C gerührt» Das Produkt wurde mit
O.Of-Di-isopropyldithiophosphorsäure und Wasserstoffperoxid
wie im vorausgehenden Beispiel umgesetzt. Man erhielt 127 g dunkelbraune Flüssigkeit, die 5,4 $ N enthielt.
Die verschiedenen erfindungsgemäßen Additive wurden zur Be-
30° '■--/ 1 17 9 ~17"
Stimmung ihrer Korrosions-inhibierenden Antioxidations-
und Abriebeigenschaften untersucht„ Die Korrosionsinhibierungseigenschaften
wurden mittels Kupferstreifenuntersuchungen und der Silberkorrosionsuntersuohungen bestimmt. Bei den
Kupferstreifenuntersuohungen wurden Streifen von Kupfer 3
Stunden bei 1200C in ein Testgemisch eingetaucht, das aus
einem Basisöl bestand, in dem 0,1 G-ewojS des unter Versuch
stehenden Inhibitors und 2 $ Dibenzyldisulfid gelöst wurden,
wobei dieses Letztere aktiven Schwefel liefert, der als korrosives Mittel wirkt. Das verwendete Basisöl war
entweder ein 150 Lösungsmittel-neutrales-Mineralöl mit Viskositäten
von etwa 53 bzw. 5,3 cSt bei 1000F bzw. 2100I1,
ein dibasischer Säureester mit Viskositäten von etwa 12,5
bzw. 3,3 cSt bei 1000I1 bzw. 2100F, oder ein Pentaerythrittetraester
mit Viskositäten von etwa 26 bzw. 5 cSt bei 100 bzw. 21O0F (37,8 bzw. 99°C). Nach Eintauchen wurden die
Streifen entfernt, visuell geprüft und eine Schadensbewertung nach dem Grad der Verfleckung des Streifens (ASTM-Standard)
vorgenommen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der nachfolgenden Tabelle II angegeben«
Weiterhin wurde der Kupferstreifen-Korrosionstest ebenso in dem 150 Lösungsmittel-neutralen-Mineralöl in ähnlicher
Weise durchgeführt, außer daß 4,4 $ sulphurisiertes Isobutylen
anstelle von Dibenzyldisulfid als Korrosionsmittel verwendet wurde, wobei die Ergebnisse dieser Untersuchungen
in der nachfolgenden- Tabelle III angegeben sind.
-18-3098·:
5/1179
Die Silberkorrosionsuntersuchungen wurden an einer Modifizierung des in der US-Patentschrift Fr. 2.719· 1-26 beschriebenen
Versuchs durchgeführt. Quadratische Silberplatten, 1,5 x 1,5 cm mit einem Loch in einer Ecke, wurden mit
"600 mesh" "Carborundum" poliert und mittels einem Draht 24 Stunden bei einer Temperatur von 1450O in das Mineralöl-
Yersuchsgemisch gehängt, wobei das gleiche Gemisch wie in den Kupferstreifenuntersuchungen, die in der Tabelle II
-angegeben sind, verwendet wurde. Nach 24 Stunden wurden die Silberplatten visuell geprüft, mit Petroläther (Siedepunkt
62 - 680O) gewaschen, in 10$iges Kaliumcyanid getaucht, bis
sie rein waren, mit Wasser gewaschen, mit Aceton gewaschen und dann wurde der Gewichtsverlust während der Untersuchung
bestimmt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der nachfolgenden Tabelle IY angegeben.
Die Antiabriebeigenschaften der Additive der vorliegenden
Erfindung wurden mittels der Timken-0.K.-Belastungsuntersuchung nach dem Untersuchungsverfahren des "Institute of
Petroleum", IP/240/69 bestimmt. In der Vorrichtung wird eine Druckwalze verwendet, die an eine Spindel montiert
ist, wobei sich die Druckwalze gegen einen festgesetzten Metallblock bewegt, der mit dem unter Versuch stehenden
Gemisch geschmiert wird. An der Spindel ist weiterhin an einem Ende ein Hebelsystem angebracht, auf das ein Gewicht
wirkt, wobei das Gewicht solange erhöht wird, bis das Untersuchungsgemisch
zusammenbricht, was durch Farbenbildung
3 0 9-45/1179
auf dem festgesetzten Metairblock festzustellen ist. Die
Gemische enthielten das Versuchsadditiv gelöst in der gleichen
Mineralölbasis, wie sie in den Kupferstreifenuntersuchungen verwendet wurden. Die Ergebnisse der Timken-0.K-Belastungsuntersuchungen
sind in der nachfolgenden Tabelle V angegeben.
Die Antioxidationseigenschaften der Additive der vorliegenden Erfindung wurden mittels der "Rotary Bomb"-Untersuchungen
durchgeführt, wobei deren Durchführung in der linken Spalte der Seite 220 des Aufsatzes "Evaluation of
Antioxidants für Automotive Lubricants Using the Rotary Bomb" in dem"Journal of the Institute of Petroleum", Band
55, Nr. 544, JuIi 1969, Seiten 219 "bis 226 beschrieben ist.
Die Untersuchungen wurden bei 1500G in Gegenwart von Wasser,
wie in dem vorausgehenden Aufsatz beschrieben, durchgeführt. Die untersuchten Gemische enthielten 0,5 Gew.$ des unter
Versuch stehenden Additivs, gelöst in 500 Lösungsmittelneutral em-Miner al öl mit Visk.von etwa 110 bzw. 11 c St. bei
etwa 37»8 bzw. 990C Ergebnisse siehe Tabelle 6„
Aus den in den Tabellen II bis VI angegebenen Ergebnissen ist zu ersehen, daß die unter Versuch stehenden Additive
der Erfindung im allgemeinen wirksame Korrosionsinhibitoren für Kupfer und Silber sind, und daß sie zusätzlich wertvolle
Antioxidations- und Antiabriebeigenschaften aufweisen,
wobei alle diese Eigenschaften in einem einzigen aschenlosen Additiv vorliegen.
V =17 9 -20-
tabelle I .
Beispiele 9-12
Beispiel ITr. |
2.5-Dim.ercapto- 1.3.4-thiadiazol |
ungesättigte Yerbindung | Bildung des Zwischen produkts bei Eeak- tions bedingungen |
Ausbeute | 9ÖT in dem Pro dukt |
9 | 15 g 0,1 MoI | Oleixisäure (28,3 g, 0,1 IbI: |
9 Standen bei UO0C | 72 g | 3*95 |
10 | η η | !Crotonsäure (7,0 g, 0,1 Mol) |
3 Stunden bei 135- HO0C |
42,2 g | 2,63 |
11 | it η | Oleylallcohol (26,8 g,0,1 MoI) |
6 Stunden bei HO0C | 61 g | 3,62 |
12 . | It Π | Dodeeenyl-Bernsteinsäure (26,6 g,0,1 MoI) |
9 Stunden bei HO0C | 67,5 g | 2,39 |
ro l
ISJ
Ca)
CJ)
Kupferstreifenuntersuohungen unter Verwendung von 2$ Dibenzyl-Disulfid
Schadenbewertung nach(ASTM) in:
Versuchs-Additiv
150 Lösungsmittel-Neutrales-Mineralb'l
Dibasischer Säurediester
kein 3b
Produkt von Beispiel 1 1b
Produkt von Beispiel 2 1a
Produkt, hergestellt wie
in Beispiel 3 1b
Produkt, hergestellt wie
in Beispiel 5 1b
Produkt von Beispiel 8 1b
Produkt von Beispiel 9 1a
Produkt von Beispiel 10 1b
Produkt von Beispiel 11 1a
Produkt von Beispiel 12 1a
Produkt von Beispiel 13 1b
Produkt von Beispiel 14 .1^
Produkt von Beispiel 15 1b
Produkt von Beispiel 16 . 1b
xAdditiv X 1a
2e
1b 1b 1b
1b
Pentaerythrittetraester
4a
1b
1b 1b
xDas Additiv X war ein im Handel erhältlicher Inhibitor, der im wesentlichen die nach- ω
folgende Verbindung enthielt: N TS p?
D Il It <—>
ro
K)
C-S-S-tO8H17
Produkt von Beispiel 4 |
0,1 |
Produkt, herge stellt wie in Beispiel 3 |
0,1 |
Produkt, herge stellt wie in Beispiel 5 |
0,1 |
Additiv X | 0,2 |
Additiv X + Additiv Y x |
0,1 + 0,1 |
kein (basisches Öl allein) |
Kupf erstreifenuntersuohungen unter Verwendung von 4,4
sulphurisiertes Isobutylen
Versuchs- Menge Schadensadditiv (Gew.$) bewertung
1b
1b
1b 1b/3b
1b 3a
xDas Additiv Y war ein Zinkdi al kyldi thi ο phosphat, das aus
einem Gemisch von Isobutyl und N-Pentyl primären Alkoholen
stammt und 8,1 ^ P enthielt,
Tabelle IV
SilberkorrosionsUntersuchungen
Versuchs- Gewichtsverlust Aussehen additiv
Produkt, hergestellt silbrig/blaß-
wie in Beispiel 5 0,2 gelb
Produkt, hergestellt silbrig/gelb
wie in Beispiel 3 1,2 30$ grau
Produkt von Beispiel 4 1,7 silbrig/gelb
50fo grau
Additiv X 1,5 "Peacock"
(buntfarbig)
kein (basisches Öl allein) 10 dunkelgrau
-23-30 9P45/1179
Tabelle V
JEimken-O.K.-BelaBtungBuntersuonungen
Versuchsadditiv Menge Timken-O.K.-
(Gew. $>) Belastung ( (Ib) kg
Produkt, hergestellt
wie in Beispiel 3 0,2 (30) 13,6
Produkt, hergestellt wie in Beispiel 3
Produkt von Beispiel 4
Produkt, hergestellt wie in Beispiel 5
kein (basisches öl allein)
1,0 | (40) | 18,1 |
1,0 | (45) | 20,4 |
1,0 | (40) | 18,1 |
(12) | 5,4 |
Tabelle | VI | Zeit bis 11,3 kg Druck (Abfall (Minuten) |
Rotarv-Bomb-Untersuohunßen bei 1500C | 122 | |
Versuchs additiv | 67X | |
Produkt, hergestellt wie in Beispiel 3 |
174 | |
Produkt von Beispiel 7 | 240 | |
Produkt, hergestellt wie in Beispiel 5 |
35* | |
Produkt von Beispiel 4 | ||
kein (basisches öl allein) |
xZeit bis zum Induktionsbruch
Patentansprüche ι -24-
3 0 W1 1 7
Claims (1)
- Patentansprüche j5) Ale Schmiermitteladditive geeignete Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Öllösliches Produkt ist der Reaktion einer Di-(organo)-dithiophosphorsäure, worin die Organogruppen aliphatische Teile sind mit einem 1,3.4-Ihiadiazol der allgemeinen Formel*ff —" NM IlH-S-C G-S-X ,worin X ein Wasserstoffatom oder der Rest eines äthylenisch ungesättigten Alkohols, einer Carbonsäure, eines Carbonsäureanhydride, -amids oder-imide, ist, wobei die Reaktion der Di-(organo)-dithiophosphorsäure und des 1„3.4-Thiadiazols in Gegenwart eines Oxidierungsmittels durchgeführt wird.2. Verbindung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Organogruppen der Di-(organo)-dithiophosphorsäure gleich oder verschieden sind, und wenigstens eine eine Alkylgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen ist.3. Verbindung gemäß Anspruch 1 oder 2 daduroh gekennzeic hnet , daß wenigstens eine der Organogruppen eine oder mehrere Alkoxygruppen aufweist.-25-309845/1179 ■ -" -4. Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Di- (organo)-dithiophosphorsäure und das 1.3.4-Thiadiazol im wesentlichen in den stöchiometrischen Anteilen umgesetzt werden, die erforderlich sind, die gewünschte Anzahl der Dithiophosphatgruppen an dem 1.3o4-Thiadiazolkern zu ersetzen.5. Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer Temperatur von nicht mehr als 500C durchgeführt ist.6. Verbindung gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet., daß das Oxidierungsmittel Wasserstoffperoxid ist„7 ο Verbindung gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in einem inerten Lösungsmittel, wie Petroläther, durchgeführt ist·8. Als Schmiermitteladditiv geeignete Öl-lösliche Verbindung gekennzei chnet durch die allgemeineFormel:R-Ox SR-O ^S-S-C C-S-Y , S .-26-3 0 9 r ., 5/1179worin Y ein Wasserstoffatom, der Rest eines äthylenisch ungesättigten Alkohols, einer Carbonsäure, eines Carbonsäur eanhydrids, -amids oder -imids oder einer Gruppe der Formel:R-0vist, und jedes R die gleiche oder eine unterschiedliche aliphatische organische Gruppe ist.9. Verfahren zur Herstellung einer als Schmiermitteladditiv verwendbaren Verbindung dadurch gekennzeichnet , daß man eine Di-(organo)-dithiophosphorsäure, worin die Organogruppen die in einem der Ansprüche 1 bis 3 definierte Bedeutung haben, mit einem 1„3o4-Thiadiazol der allgemeinen Formel:
— IJ Il Il H-S-C C-S-X worin X die in Anspruch 1 definierte Bedeutung hat, in Gegenwart eines Oxidierungsmittels unter Bildung eines Öl-löslichen Reaktionsprodukte umsetzt,10o Schmiermittelzubereitung mit dem Gehalt einer größeren Menge Schmieröl und gegebenenfalls einem oder mehreren herkömmlichen Schmiermitteladditiven, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine geringere Menge,3 Q 9 e :\ 5 / 1 1 7 9vorzugsweise von 0,001 bis 10 Gewo$, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzubereitung, eine oder mehrere Verbindungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 enthält«11. Additivkonzentrat mit dem Gehalt einer geringeren Menge Schmieröl, dadurch gekennzeichnet, daß es eine größere Menge von einer oder mehreren Verbindungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 enthält«12c Additivpackung mit dem Gehalt einer geringeren Menge Schmieröl, dadurch gekennzeichnet, daß es eine größere Menge einer Kombination von einer oder mehreren Verbindungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und wenigstens ein weiteres Schmiermitteladditiv enthält»30S- -Ii/ 1 179
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