DE2403490A1 - Funktionelle fliessbare materialien - Google Patents

Funktionelle fliessbare materialien

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Description

PATENTANWÄLTE
Dipwng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DlpL-lng. G, DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD - Dr. D. GUDEL
281134 β FRANKFURT AM MAIN
TELEFON Weil)
287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE 38
SK/SK Case '94
Labofina S.A.
33, rue de la Loi
1040 Brüssel / Belgien
Funktionelle fließbare Materialien
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf funktionelle, fließuare Materialien mit verbesserten Viskosität'seigenschaften.
Funktionelle fließbare Materialien sind vielseitig verwendbar und insbesondere als Schmiermittel zwischen sich bewegenden m'echanischen Teilen sowie als Kraftübertragungsflüssigkeiten, .wie z.B. hydraulische Flüssigkeiten, geeignet. Bei industriellen Verwendungszwecken dieser funktioneilen fließbaren Materialien ist die Viskosität von großer Bedeutung, da diese Produkte gewöhnlich bei einem weiten Temperaturbereich verwendet werden. Für ein befriedigendes Verhalten wiro empfohlen, daß diese funktioneilen
.fließbaren i'-'iaterialien bei niedriger Temperatur eine ausreichende Lubrizität, einen befriedigenden Gießpunkt und ein geeignetes Vernältnis von Viskosität und Temperatur haben.
.409846/1042
Als funktionelle Flüssigkeiten sind'viele Verbindungen und verschiedene Präparate vorgeschlagen worden. Tricresylphosphate wurden allein verwendet, jedoch ist ihr Viskositätsindex schlecht. Der Uiskositätsindex eines flieöbaren Materials ist ein Anzeichen für die Uiskositäsveränderung desselben als Funktion der Temperatur, und die wertvollsten Produkte haben einen positiven Index. -Der negative, Index· für Tricreylphosphate zeigt, daß diese Produkte nicht über den gesamten, normalerweise auftretenden Temperaturbereich verwendbar sind.
Auch chlorierte Biphenyle sind als funktionelle Flüssigkeiten vorgeschlagen worden. Der Gießpunkt dieser Verbindungen ist jedoch zu hoch und der Uiskositätsindex negativ» Mischungen aus 5-90 Gew.-/o Tricreylphosphaten und 95-10 Gew.-^! chlorierten Biphenylen haben viele wertvolle Eigenschaften, von denen jedoch die Viskositätseigenschaften schlecht sind.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung funktioneller fließbarer Materialien mit ausreichender Viskosität bei den normalerweise während cer Verwendung auftretenden Temperaturbereich.
Ein weiteres Ziel ist die Schaffung funktioneller fließbarer Materialien mit guter Schmierkraft und niedriger Brennbarkeit. Weiterhin sollen erfindungsgemäß funktionelle fließbare Materialien geschaffen warden, die mit anderen, normalerweise in hydraulischen Flüssigkeiten und Schmierölen verwendeten Produkten verträglich sind.
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Die fuhktionellen fließbaren Materialien umfassen erfindungsgemäß als wesentliche Bestandteile ölige flüssige Materialien von mineralischem, pflanzlichem oder synthetischem Ursprung undÄthylphenylester der Orthophosphorsäure mit der allgemeinen Formel
■XJ -°
in welcher R für einen Alkylrest mit 2-8 Kohlenstoffatomen, einen Phenylrest, einen Methylphenylrest oder einen Naphthylrest steht und χ einen Wert von 1, 2 oder 3 hat. Diese Präparate enthalten normalerweise etuja 5-95 % der Ester und 95-5 % des öligen flüssigen Materials. Die öligen Materialien können alle normalerweise zum Schmieren, elektrischen Isolieren, der Kraftübertragung usw. verwendeten Produkte sind«. Sie umfassen Mineralöle, Pflanzenöle, synthetische üle des Estertyps und polychlorierte Diphenyle.
Die Phosphatester, die der zweite wesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen funktionellen fließbare'n Materialien sind, haben die Formel:
- P - (OIt)3_x 'x O
Diese Ester sind insbesondere die Tri-(äthylphenyl)-phosphate, Di-(äthylphenyl)-phenylphosphate, Diphenyläthylphenylphosphate und Mischungen derselben. Zur Herstellung dieser Ester können o-, m- oder p-Äthyl.phenol oder eine Mischung der Isomeren verwendet werden. Es wurde jedoch gefunden, daß die aus m-Äthylphenol hergestellten Phosphatester einen besonders hohen Viskositätsindex
- -* ■ 4 0 9 8 4 6/1042'
haben. Außerdem sind einige aus o- oder p-Äthylphenolen hergestellte Phosphatester toxisch (vgl. Brit.D.Industr.Med., (i960), 179 190). Aus diesen Gründen wird m-Äthylphenol zur Herstellung der in den erfindungsgemäßen fließbaren Materialien veru/endeten Phosphatestar bevorzugt.
Den erfindungsgemäßen funktionellen Flüssigkeiten können andere wertvolle Eigenschaften durch die wahlweise Zugabe bestimmter Zusätze verliehen werden. Typische Zusätze sind z.B. Schauminhibitoren, Rostinhibitoren und Antioxidationsmittel. Diese Zusätze werden gewöhnlich in Mengen von 0-3 Gew*-/&, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Phosphatestern und öligem Material, verwendet. Neben diesen Zusätzen können den Flüssigkeiten bekannte Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindex, wie Polyacrylate, zugefügt werden. Als Antioxidationsmittel wird die l/erwendung von Arylaninen und Alkylphenolen, insbesondere höhere Alkylphenole, wie Di-tert.-butylphenol oder Di-tert.-butylcresol, bevorzugt. Diese Materialien werden gewöhnlich in Mengen etwa von 0,05-1 Gew.-^ des Gesamtgewichtes aus Phosphatester und öligem Material verwendet. Als Rostinhibitoren können polyhycraxylierte Alkohole, höhere Alkylmalon- oder Bernsteinsäuren und Erdalkalimetallsulfanate, gewöhnlich in einer Menge bis zu etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,ΟΙΟ,5 % verwendet werden. aC -Chlornaphthalin ist ein besonders aktiver Schauminhibitor und verringert die Neigung zum Schäumen über einen großen Temperaturbereich g-anz wesentlich. Dieses Antischaummaterial kann in einer Menge von etwa 0,5-2 Gem.-/α verwendet werden.
409846/104
mm J ~m
Zur Darstellung typischer Viskositäseigenschaften der erfindungsgemäßen Äthylphenylphoephate zeigt die folgende Tabelle 1 einen Vergleich mit den entsprechenden Daten üblicher bekannter Produkte.
Tabelle 1
- Tri-(o-äthylphenyl)-
pTiosphat		 Viskosität es bei
990C.		 Viskos. Gießpunkt
Tri-(m-äthylphenyl)-
phosphat		 bei 38JC. 4,72 index · °C.
Tri-(p-äthylphenyl)-
phosphat		 32,58 3,59 +49 ' -34
Di-(rn-äthylphenyl)-
phenylphosphat		 16,69 3,88 + 108 -54
Di phenyl-rn-äthyl-
phenylphosphat		 19,56 3,33 + 100 -42
Tricresylphosphat 15,-45 3,08 + 97 -50
chloriertes Biphenyl
(42 % Chlor)		 14,22 3,96 + 75 -46
chloriertes Biphenyl 28,25 7,47 -44 -30,6
17,36 9,67 -250 -18
37,93 -1650 + 10 '
Es ist überraschend, daß die Äthylphenylgruppen enthaltenden Phosphatester besonders hohe Viskositätseigenschaften haben. Die üblicherweise in fließbaren Präparaten ueru/endeten Verbindungen, u/ie Tricresylphosphate, chlorierte Biphenyle und uerschiedene Öle, sind bezüglich Viskositätsindex und Gießpunkt relativ schlecht. Für die meisten industriellen Zwecke sollte das fließbare Material einen Viskositätsindex zwischen etiua +25 bis +150 haben. Wie aus der obigen Tabelle 1 ersichtlich, sie die äthylphenylgruppenh'altigen Phosphatester in dieser Hinsicht den üblichen bekannten Verbindungen überlegen. Von besonderer 3edeutung "ist es, daß die erfindungsgemäßen verbesserten Viskositats-Temperatür-Eigenschaf-
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ten nicht auf Kosten anderer wertvoller Eigenschaften erzielt werden. So ist z.B. der Gießpunkt der äthylphenylgruppenhaltigen Phosphatester besonders niedrig, weshalb diese Produkte bei sehr niedrigen Temperaturen verwendet werden können. Weiterhin sind die "anderen Eigenschaften dieser Phosphatester im Vergleich zu den entsprechenden Eigenschaften anderer Phosphate günstig. Einige dieser Eigenschaften sind in Tabelle 2 für Tri-(m-äthyl~ phenyl)-phosphatester im Vergleich mit Tricresylphosphatestern aufgeführt.
Tabelle 2
Tri-(m-äthylphenyl) Tricresylphosphat phosp h at
Flammpunkt; C. 2i>6 254
Verbrennungspunkt; C. 355 364
Alterung (7 Tage bei 15O0C.)
Säurezahl bei pH 4 0,2 0,17
Säurezahl bei pH 7 . 0,5 0,38
Säurezahl bei pH 11 .1,0 0,64
Gewichtsverlust; % 1 1
Abnutzungstest (Timken-Test mit 4 Kugeln); mm
Belastung von 40 kg während 60 min 0,58 0,60
Belastung van 80 kg während 60 min 0,86 0,77
Beim Abnutzungstest wurden drei Stahlkugeln unter einer gegebenen Belastung gegen eine rotierende Kugel gedruckt, und die Abnutzung wurde nach 60 Minuten gemessen.
Die erfindungsgemäßen funktioneilen fließbaren Haterialien haben Viskositätseigenschaf ten und Giepunkte, die sie als wärmebeständige hydraulische Flüssigkeiten besonders geeignet machen. Weiterhin haben Präparate, hergestellt aus äthylphenylgruppenhaltigen Phosphatestern und Mineralölen eine Viskosität, die sich mit abnehmender Temperatur nur wenig verändert.
~~~ 409846/1042
Die in Tabelle 3 genannten Daten beziehen sich auf Produkte mit; A = Mineralöl . . ·
B = Tri-(m-phenyläthyl)-phosphat
C = Diphenyl-(m-äthylphenyl)-phosphat
50° C. Tabelle 3 es bei -20 0C. -40° C.
Zusammensetzung
Geuj.-/o		 16, 42 Viskosität in 307 ,8 2197
100 % A 16, 51 ■o°c. 65 ,8 142, 5
75 % A + 25 % B 16, 48 ' 87,8 71 ,2 148, 6
75 % A + 25 C 32,8
33,4
Wird ein öliges Material selbst mit nur 5 Geuj.-$ der erfindungsgemäßen Phosphatester gemischt, dann werden bestimmte Eigenschaften merklich verbessert, wie aus Tabelle 4 hervorgeht. Das ölige Material ist ein chloriertes Biphenyl mit 42 % kombiniertem Chlor. Der Kürze halber steht in der folgenden Tabelle 4 CDP für chloriertes Biphenyl und Tri-(m-EP)-phosphat bedeutet Tri-(mäthylphenyl)-phosphat.
Tabelle 4
Gew. -Teile Verbindungen Gießpunkt; °C.
100 CBP ■ -18
95 CBP
5 Tri-(m-EP)-phosphat "^
85 CBP .
15 Tri-(m-EP)-phosphat κΰ
50 C3P
50 Tri-(m-EP)~phosphat ~4U
Aus den Daten von Tabelle 3 und 4 geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Präparate verbesserte Eigenschaften bei niedriger
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Temperatur haben und als Schmiermittel und Transformatoröle besonders geeignet sind.
Die erfindungsgemäßen funktionellen fließbaren Materialien sind auch ausgezeichnete Grundlagen zur Herstellung schmierender Fette durch Mischen mit bekannten Dickungsmitteln, insbesondere mit Seifen, Ton usw.
Obgleich die äthylphenylgruppenfriltigen Phosphatester bei alleiniger Verwendung wertvolle fließbare funktioneile Materialien sind, können einige Eigenschaften, u/ie festgestellt wurde, durch Zugabe öliger Flüssigkeiten noch verbessert werden. Die relativen Verhältnisse der Phosphatester und des öligen flüssigen Materials in den funktioneilen Flüssigkeiten aus solchen Mischungen können in weiten Grenzen variieren, die von der besonderen beabsichtigten l/erujendung abhängen. So werden z.B. wertvolle, feuerfeste hydraulische Flüssigkeiten durch Mischung von 70-95 Gew.-^ Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat und 30-5 Ge\u.-% chloriertem Biphenyl (42 % kombinertes Chlor) und anschließende Zugabe von 0,5 Gew.-$ (bezogen auf das Gewicht der Mischung) Di-tert.-butyl-pcresol und 0,1 Gew.-% Calciumpetroleumsulfonat zu dieser Mischung hergestellt werden.
Das ölige Material kann die Hauptkomponente der funktionellen Flüssigkeiten sein, wobei der Phosphatester als Zusatz verwendet wird. So können Schneideöle aus 95 Gew.-% einer Mischung aus Mineralöl und sulfuriertem Hartöl und 5 Gew.-% Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat hergestellt werden. Andere wertvolle Schneideöle erhält "ian durch Mischen von 95 Gew.-^a einer Mischung aus Mineralöl und sulfuriertem Hartöl und 5 Gew.-% eines der fol-
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genden Phosphatester: m-Äthylphenyldi-iäthylhexyl^-phosphat, m-Äthylphenyldinaphthylphosphat, m-Äthylphenyl-di-(methylphenyl)-phosphat.
Bei Verwendung von äthylenphenylhaltigen Phosphatestern in Kombination mit öligen Materialien als funktianelle fließbare Verbindungen umfassen letztere 5-95 Gew.-% oder mehr der äthylptienylhaltigen Phosphatester und 95-5 Geuj.-^b des öligen Materials,
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Claims (7)

Patentansprüche
1.- Funktionelle fließbare Materialien, bestehend aus oder enthaltend einen Äthylphenylester der Orthophosphorsäure mit der allgemeinen Formel:
-P-
Il
χ ■' O
in welcher R für einen Alkylrest mit 2-8 Kohlenstoffatomen, einen Phenylrest, Methylphenylrest oder Naphthylrest steht und χ einen Wert von 1, 2 oder 3 hat.
2.- Materialien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Äthylphenylester der Orthophosphorsäure der m-Äthylphenyl- ester ist.
3,- Materialien nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch ein öliges flüssiges Material enthalten.
4.- Materialien nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 95-5 Gew.-/o eines öligen flüssigen Materials und 5-95 iew.-/o des Äthylphenylesters der Orthophosphorsäure enthalten.
5.- Materialien nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie 70-95 Gew.-/o Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat und 30-5 Gew,-/o chloriertes Biphenyl enthalten.
6.'- Die Verwendung der funktionelien fließbaren Materialien gemäß Anspruch 1 bis 5, als Schmiermittel, insbesondere von sich bewegenden mechanischen Teilen bzw. Vorrichtungen.
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7.- Die Verwendung der fließbaren funktioneilen Materialien gemäß Anspruch 1 bis 5 als Kraftübertragungsmittel, insbesondere aus hydraulische Flüssigkeiten.
Der Patentanwalt:
A09846/10A2
DE2403490A 1973-04-26 1974-01-25 Verwendung von Äthylphenylestern der Orthophosphorsäure als Schmiermittel oder Kraftübertragungsmittel Expired DE2403490C3 (de)

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