DE2435683A1

DE2435683A1 - Waessrige emulsionen

Info

Publication number: DE2435683A1
Application number: DE2435683A
Authority: DE
Inventors: Dennis Marshall
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1975-02-06
Also published as: BE818096A; GB1462357A; IT1017487B; JPS5075996A; FR2238529B1; AU7162574A; FR2238529A1

Description

Patentanwälte:

Dipl.-Ing. Tiedtke
Dipl.-Chern. Bühling Dipl.-Ing. Kinne

8 München 2

Bavariaring 4, Postfach 202403

Tel.: (089) 53 96 53-56

Telex: 524845 tipat

cable address: Germaniapatent

München, den 2 4. Juli 197*1

B 6149

Imperial Chemical Industries Limited
.London, Großbritannien

Wässrige Emulsionen

Die Erfindung betrifft wässrige Emulsionen.

Wässrige Emulsionen von Schmiermitteln, wie Mineralölen, werden beispielsweise bei der Metallbearbeitung und als hydraulische Flüssigkeiten verwendet. Ls sind auch gewisse . sythetische Ester als Schmiermittel bekannt.

Es wurde nun gefunden, daß wässrige Emulsionen, die beispielsweise als Schmiermittel bei der Metallbearbeitung/ z.B, als Walzöle für Eisen- oder Nichteisenmetalle, und als hy-V/12

Deutsch· Bank (München) Kto. 5161 070 Dra*dn«r 8«nk (München) Kto. »313+4 PoaUdiick (München) Kto. STO43-«4

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draulische Flüssigkeiten geeignet sind, einen größeren Anteil Wasser und einen kleineren Anteil eines Esters einer Dicarbonsäure und eines Monohydrocarbyläthers eines Glykols enthalten.

Die Dicarbonsäure kann eine aliphatische Dicarbonsäure sein, die vorzugsweise bis zu 20 C-Atome enthält und geradkettig oder verzweigtkettig sein kann, oder eine Mischung solcher Säuren. Besonders geeignete Dicarbonsäuren sind Bernsteinsäure, Glutarsäure oder Adipinsäure oder eine Mischung dieser Säuren, wie jene, die als Nebenprodukt bei der Herstellung von Nylon entsteht. Dicarbonsäuren wit höherem Molekulargewicht, z.B. Sebacinsäure, können jedoch auch eingesetzt werden. Die Dicarbonsäure kann auch eine aromatische Dicarbonsäure sein, insbesondere kann sie ortho-, iso- oder Terephthalsäure, vorzugsweise die letztere sein.

Der Monohydrocarbyläther eines Glykols hat die Struk-

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tür ROR OH, worin R ein Kohlenwasserstoffrest und R eine Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe bedeuten. R kann Alkyl oder Aryl sein und ist vorzugsweise eine geraakettige oder verzweigtkettige Alkylgruppe von C. bis C₃ , vorzugsweise von Cy bis C^₀, insbesondere eine primäre Alkylgruppe oder eine Alkylphenylgruppe, in welcher der Alkylanteil vorzugsweise 4 bis 20 C-Atome enthält, oaer eine Aralkylgruppe, wie z.B. eine Benzy!gruppe. R kann eine geradkettige oder ver-

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zweigtkettige Alkylengruppe mit zweckiuäßigerweise bis zu 30 C-Atoinen sein; K ist aber vorzugsweise eine Olefinoxydkette, insbesondere; eine von einem C-- bis C_g-Olef inoxyd,' ζ .B. Äthylen- und/oder Propylenoxyd, abgeleitete Kette. Die Olefinoxydkette enthält vorzugsweise bis zu 30, insbesondere 1 bis 5 wiederkehrende Einheiten. Diese bevorzugten Monohydrocarbyläther sina das Kondensat eines Alkohols oder Phenols mit einem Alkylenoxyd. Der Alkohol ist vorzugsweise ein primärer Alkohol und kann geraa- oder verzweigtkettig sein. Es kann ein aromatischer Alkohol sein, wie Benzylalkohol, oder ein aliphatischer Alkohol. Iw letzteren Falle enthält er vorzugsweise wenigstens 8 C-Atome, beispielsweise 10 bis 20, insbesonder 13 bis 15 C-Atome. Wenn auch das Phenol Monohyüroxybenzol sein kann, ist es vorzugsweise ein alkyliertes Phenol, vorzugsweise mit einer Alkylgruppe n.it 4 bis 20 C-Atomen, wie z.B. Wonylphenol. Mischungen von Alkoholen und/oder Phenolen können verwendet werden.

Das Alkylenoxyd kann beispielsweise Äthylen-, Propylen- oder Butylenoxyu sein, und der Monoalkylather eines Glykols kann nehrere verbundene Alkylenoxydgruppen enthalten. Wenn daher das Alkylenoxyd Äthylenoxyd ist, kann der Monohydrocarbyläther eines Glykols durch die allgemeine Formel R(OCH₂CH₂) OH aargestellt werden, worin R eine Kohlenwasserstoffrest, z.B. Alkyl ist und η eine ganze Zahl ist, wie z.B. T bis 30, vorzugsweise 1 bis 20, insbesondere 1 bis 10, z.B. 1 bis 5.

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Es ist zu bemerken, daß die Zahl η der Alkylenoxydgruppen ein Mittelwert ist; einige Moleküle des Äthers enthalten mehr und einige weniger als der Mittelwert. Ferner kann der Äther unterschiedliche Alkylenoxydgruppen enthalten, z.B. Äthylen- und Propylenoxyd.

Die erfindungsgemäßen wässrigen Emulsionen haben den Vorteil, daß die verwendeten Ester oberflächenaktive Eigenschaften zeigen, wodurch der Zusatz eines getrennten Emulgators unnötig v/ird und die Eigenschaften der Emulsion leichter vorausbestimmt werden können. Es ist anzunehmen, daß die oberflächenaktive Eigenschaft des Esters durch Veränderung seines Alkylenoxydgehaltes und beispielsweise des Verhältnisses von Äthylenoxyd zu Propylenoxyd gesteuert werden kann, während gleichzeitig die guten Schmiereigenschaften des Esters erhalten bleiben. Höhere Alkylenoxydgehalte können besonders erwünscht sein, wenn die Dicarbonsäure höher-niolekular ist, wie z.B. Sebacinsäure.

Die erfindungsgemäßen Emulsionen enthalten vorzugsweise 0,1 bis 30 Gew.-% Ester und 99,9 bis 70 Gew.-% Wasser, wenn sie zur Metallbearbeitung verwendet werden. Als hydraulische Flüssigkeiten enthalten sie vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-% Ester und 99 bis 70 Gew.-% Wasser. In beiden Fällen können die Emulsionen auch Zusatzstoffe in Mengen bis zu 5 Gew.-% enthalten, die üblicherweise herkömmlichen Metallbearbeitungschmiermitteln

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und hydraulischen Flüssigkeiten zugesetzt v/erden. Beispielsweise können Metallbearbeitungs -und Hydraulikflüssigkeiten gewöhnlich Antioxydationsmittel enthalten. Daher können in den erfindungsgemüßen Emulsionen Antioxydationsmittel und/ oder Rostschutzmittel,Lebensvernichtungsmittel (Bioeide) und Höchstdruckzusätze enthalten sein.

Beispiel 1

Eine 1-iischung aus Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure, die bei der Wylonherstellung anfiel und etwa 27 Gew.~% Bernsteinsäure/ etwa 53 Gew.-% Glutarsäure und etwa 20 Gew.-% Adipinsäure enthielt , wurde mit dem Monoalkylather eines Glykols vollständig verestert. In dem Ester A war der Äther durcli athoxylierung von 1 Mol eines C₁₃- C ^-Alkohols mit 1 Hol Äthylenoxyd hergestellt worden, während in dem Ester B 1 Mol des gleichen Alkohols mit 3 Molen Äthylenoxyd äthoxyliert worden war. Der C.-.-C₁ ,--Alkohol war aurch Umsetzung eines gemischten linearen C₁ ,,-C. .-Olefins mit einer Mischung aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff nach dem OXO-Verfahren hergestellt worden,

Wässrige Emulsionen, di'e entweder 1 Vol.-% oder 10 Vol.-% des Esters A oüer B enthielten, wurden dann hergestellt durch dreimaliges schnell aufeinanderfolgendes Umdrehen eines Meßzylinders, der das Wasser und den Ester enthielt. Die zur Phasentrennung erforderliche Zeit ergab ein Maß für die Stabilität

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der. Emulsion. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:

	Ester Λ	10% Ester	Ester	B
	' 1% Ester	1 min	1 % Ester	10 % Ester
Beginnende Phasentren nung	2 min	10 min	1 h.	1 ,5h.
Rahmartige ülschicht	2 h.	1,5 h.	4 h.	4 h.
Vollständige Phasen trennung	--	--	24 h.

In einem weiteren Versuch wurden wässrige Emulsionen mit einem Gehalt an 5 Vol.-% Ester Λ oder B hergestellt, in-dem üas Wasser zusammen mit dem Ester 30 Sekunden in einer Flascue ständig geschüttelt wurden. Die aufgenommenen Zeiten dor Phasentrennung waren wie folgt:'

Beginnende Phasentrennung

Rahmartige ülschicht

Vollständige Phasentrennung

Ester Λ

Ester B

1 min. 4 h

30 min.

6 h.

20 h.

30 h.

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Ls gab kein Anzeichen dafür, daß Drehspäne aus unlegiertem Stahl bei 24 stündiger Berührung mit einer der obigen Emulsionen rostete.

Beispiel 2

Aus dein in Beispiel 1 beschriebenen Ester B und V/asser wurde in einem Gewichtsverhältnis von 1 Teil Ester zu 30 Teile Wasser eine Emulsion hergestellt. Diese Emulsion wurde als Schneiaol auf einer 6 1/2-Spitzenarehbank für allgemeine Schneidbearbeitung eines ganzen Bereiches von Eisen- und Nichteisenmaterialicn verwendet. Die Überflächenbeschaffenheit der Werkstücke erwies sich als gut ohne Rostbildung auf den Werkstücken oder der Drehbank. Die Lebnesdauer des Werkzeugs war ebenfalls gut und es ergab sich keine nachteilige Wirkung auf der Haut des Bedienungsmanns.

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Claims

Patentansprüche

Iy Wässrige Emulsion, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen größeren Anteil Wasser und einen kleineren Anteil eines Esters einer Dicarbonsäure und eines Monohydrocarbyläthers eines Glykols enthält.
2. Emulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicarbonsäure eine aliphatische Dicarbonsäure mit vorzugsweise bis zu 20 C-Atomen, z.B. Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure oder Sebacinsäure, ist.
3. Emulsion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung der Säuren verwendet wird, z.B. eine Mischung aus Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure, die bei der Nylonherstellung als Nebenprodukt anfällt.
4. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Monohydrocarbylätner eines Glykols die Struktur ROR OH aufweist, worin R eine Alkylgruppe mit 4 bis 30 C-Atomen oder eine Alkylphenylgruppe oder eine Aralkylgruppe und R eine Alkylengruppe mit bis zu 30 C-Atomen oder eine Olefinoxydkette aus einem Olefinoxyd mit 2 bis 6 C-Atomen und mit bis zu 30 Oxydeinheiten bedeuten.

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5. Emulsion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet/ daß K eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 C-Atomen, eine Alkylphenylgruppe, in v/elcher der Alkylanteil 4 bis 20 C-Atome enthält, oder eine ßenzylgruppe ist.
G. Lr.iulsion nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß aas ülefinoxyd Äthylon-und/oucr Propylenoxyd ist.
7. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Monohydrocarbylather eines Glykols das Kondensat eines Alkohols oüer Phenols mit einem Alkylenoxyd, z.B. Äthylen-, Propylen- oder Butylenoxyd, ist.
8. Emulsion nach Anspruch 7, dadurcii gekennzeichnet, daß der Alkohol ein aliphatischer Alkohol mit wenigstens 8, vorzugsweise 10 bis 20 C-Atomen oder ein aromatischer Alkohol und das Phenol ein Alkylphenol mit einer Alkylgruppe mit 4 bis 20 C-Atomen, z.B. Nonylphenol, ist.
9. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Monohydrocarbyläther eines Glykols die Formel R(OCH-CH-) OH hat, worin R einen Kohlenwasserstoffrest und η eine ganze Zahl von 1 bis 20 bedeuten.

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10. Verwendung einer wässrigen Emulsion nach einem der Ansprüche 1· bis 9 als Schmiermittel zur Metallbearbeituny, z.B.· als Walzöl für Eisen- oder IJichteisenmetalle.

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