DE2440523A1

DE2440523A1 - Neue succinimide, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung

Info

Publication number: DE2440523A1
Application number: DE2440523A
Authority: DE
Inventors: El-Ahmadi Ibrahim Heiba; Robert Earl Kinney; George Edward Stead
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1973-08-24
Filing date: 1974-08-23
Publication date: 1975-03-06
Also published as: US4053425A; NL7411165A; AU7253474A; GB1457049A; FR2241568A1

Description

PATENTANWALTS

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMaNN

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 2440523

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON: 555476 8000 MÖNCHEN 2,

TELEGRAMME: KARPATENT MATHILDENSTRASSE 12

23. August 1974 V/. 42093/74- - Ko/Ne

Mobil Oil Corporation New York, Now York (V.St.A.)

l"

Neue Succinimide, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung

Die Erfindung betrifft Succinimide von Aminoarylsulfonsäure-metall- oder -ammonium-salzen. Insbesondere betrifft die Erfindung Succinimide dieser Salze in S chmiermitt elinass en.

In der US-Patentschrift 3 578 422 sind Brennstoffmassen angegeben, die aus einem Reaktionsprodukt eines Kohlenvasserstoffbernsteinsäureanhydrids und eines Alkenylenpolyamins, einem Polyäther und einem SuIfonat bestehen. In der US-Patentschrift 3 219 666 sind Verbindungen angegeben, welche durch Umsetzung einer Kohlenwasserstoffbernsteinsäureverbindung mit einem aromatischen Amin, wie Anilin, hergestellt werden· In den US-Patent-

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Schriften 3 306 852 und 3 458 530 sind Phenylendiamine, welche mit einem Alkenylsbernsteinsäureanhydrid umgesetzt sind, angegeben. Die US-Patentschrift 2 987 477 und 3 634 241 beschreiben Sulfonatsalze von Amiden und Succinimides Keine dieser Entgegenhaltungen ergibt irgendeinen Hinv/eis auf die vorliegendeErfindung.

Es wurde festgestellt, dass Kohlenwasserstoffsuccinimide von Aminoarylsulfoncäuresalzen wirksame multifunkjionelle Additive für Schmieröle und andere organische, für hydraulische Zwecke verwendete Flüssigkeiten sind. Die Grundstruktur dieser Produkte dürfte wie folgt coin:

_ J \ ³J^h

worin R einen Kohlenwasserstoff- oder substituierten Kohlenwasserstoffrest,. X ein Metallatom oder eine Gruppe HNR',, worin R¹ ein Wasserstoffatom oder ein organischer Rest ist oder beide Bedeutungen besitzt, a eine ganze Zahl 1 oder 2 und h eine ganze Zahl bis zu 4, Ar einen beliebigen einen aromatischen Kern enthaltenden Rest und ν einen Wert 1 bis zur Wertigkeit von X bedeuten.

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COPY

Gemäss der Erfindung werden die Suecinimiderivate der Ammonium- oder Metallsalze von Aminoarylsulfonsäuren hergestellt, indem ein Alkenylbernsteinsäureanhydrid oder ein derartiger Ester mit dem Metall- oder dem Ammoniumsalζ umgesetzt v/ird.

Die Herstellung der Alkenylbernsteinsäureverbindungen int allgemein bekannt (US-Patentschriften 2 568 876 und 3 219 66G)- Ira wesentlichen umfasst die Herstellung die Ur.setzung zwischen einem 1-Olefin und Hai ein säur eanhydrid oder mit einer Halogenbernsteinsäure oder einem derartigen Anhydrid oder Ester. Das erhaltene Produkt wird durch Addition der entsprechenden Alkenylbernsteinsäureverbindung gebildet. Die Alkcnylgruppe kann 5 t>is 1000 Kohlenr-jtolfator,;e und vorzugsv/eise 30 bis 500 zur Anwendung in Schmiermittel oder anderen hydraulischen Flüssigkeiten enthalten. Die zur Herstellung des Alkenylbernsteinsäure-Keaktionstei]nehmers gemäss der Erfindung verwendeten Olefine umfassen Octen-1, Decen-1 , Dodecen-1, Tetradecen-1, Eicosen-1, Docosen-1 und dgl. sov/ie die verzweigten Isomeren hier\^ron und auch die Dimeren, .Trimeren und höheren Polymeren von Olefinen, beginnend mit Propylen, unter Einschluss von Polypropylen, Polybuten, Polyisobutylen, Polyamylen und die dimeren, trimeren, tetrameren und höheren Polymeren von Hexen, Octen, Decen, Dodecen, Tetradecen und dgl. Die Alkenylgruppe kann zur Alkylgruppe ' hydriert werden, um die gleichfalls im Rahmen der Erfindung brauchbaren Alkylbernsteinsäureanhydride zu bilden.

Die Aminoaryl sulfonsäuresalze, die mit der Kohlenwasserstoffbernsteinsäureverbindung umgesetzt werden, haben die folgende Formel:

h 0 ° ί- Ί 0 / 1 1 ? 7 ^C0PY

worin X eine Ammoniumgruppe, Organoamioniumgruppe oder ein Metall der Gruppen I, II, VI, VII oder VIII des Periodensystems, a eine ganze Zahl 1 oder 2, h eine ganze Zahl 1, 2, 3 oder 4 und ν gewöhnlich die Wertigkeit von X und Ar eine aromatische Gruppe bedeuten. Ar kann beispielsweise eine Phenyl-, Naphthalin, Diphenyl-, Dinaphthalin-, Phenylenriaphthalin-, Anthracengruppe, weiterhin aromatische durch Methylen-, Methyläthylen-, 2,2-Dimethylpropylen-, Sauerstoff und Schwefel verbundene Ringe sein und diese aromatischen /teste können andere Substituenten, wie Halogengruppen. Hydroxylgruppe und Alkylgruppen mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen aufweisen. Falls Ar mehr als einen Kern enthält, können die SuIfonat- und Aminogruppen an dem gleichen Ring oder unterschiedlichen Ringen stehen. Bevorzugt hat a den Wert 1 und h den Wert 1 oder 2 und X ist ein Alkalimetall oder Erdalkalimetall oder ein Metall der Gruppe HB oder Ammonium, eine Gruppe HNR',, worin R¹ eine Alkyl- oder Aminoalkyl- oder PoIy-(aminoalkyl)-gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom darstellt. Von den Metallen werden Natrium, Lithium, Kalium, Calcium, Magnesium, Barium, Strontium und Zink bevorzugt. Zum Zweck der Erfindung können auch sämtliche Variationen der Aminoarylsulfonsäuresalze, unabhängig von der Anzahl oder der Stellung der Gruppen am Kern oder den Kernen nachfolgend als "Sulfanilate" bezeichnet werden.

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Die Salze gemäss der Erfindung können im Bereich von einfachen monomolekularen Strukturen bis zu komplizierten hochmolekularen Gelstrukturen liegen. Falls der Aminoarylsulfonsäure-Reaktionsteilnehmer eine Oder mehrere Amino-, Sulfon- oder Hydroxygrupp cn an Hing oder an den Ringen enthält, jedoch das Metall einwertig ist, ist das Produkt ein monomolekulares Salz oder ein Salz mit begrenztem Molekulargewicht. Falls jedoch das Metall mehrwertig ist, ist (1) mit einer einzigen Aminogruppe oder Sulfogruppe das Produkt ein "v-Meres", d. h. die Anzahl der gebundenen Aminoarylsulfonsäuregruppen entspricht der Wertigkeit des Metalles, und (2) mit mehr als einer Aminogruppe oder Sulfogruppe können sich vernetzte polymere Produkte ergeben. Miscbprodukte sind gleichfalls bei der Umsetzung mit unterschiedlichen Arten von Aminoaryl sulfonsäureverbindungen oder mit Metallen von unterschiedlichen Wertigkeiten oder beiden in Abhängigkeit von dem gewünschten Molekulargewicht oder anderen gewünschten Eigenschaften erhältlich. Die nachfolgend gezeigten Strukturen sind lediglich erläuternd für die Arten derartiger Strukturen, die erhalten werden können. Die gezeigten Phenylgruppen können auch Naphthyl- oder Anthracenylringgruppen darstellen.

Ein Verfahren zur Herstellung der Salze gemäss der Erfindung besteht in der Umsetzung zwischen der Kohlenwasserstoffbernsteinsäure, deren Anhydrid oder Ester und einem, Ammoniumsulfonat (der Orthoanilsäure, Metanilsäure oder SuIfanilsäure):

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Diese Umsetzung kann bei Temperaturen im Bereich von etwa 75 bis etwa 300° C und vorzugsweise zwischen etwa 90° C und etwa 180 C ausgeführt werden. Üblicherweise ist kein Lösungsmittel für diese Umsetzung notwendig. Jedoch können gewünschtenfalls auch polare oder nichtpolare Lösungsmittel eingesetzt werden. Derartige Lösungsmittel sind Hexan, Dioxan und andere Alkane, Aromaten, Ketone, Aldehyde, Dirnethylacetamid, Dimethylformamid und ähnliche. Die Umsetzung wird fortgesetzt, bis das entfernte Kondensationswasser die Imidbildung anzeigt.

Das erhaltene Succinimid des Ammoniurisulfanilats kann dann gewünschtenfalls mit einer Metallverbindung unter Ersatz der Ainraoniungruppe mit Metall umgesetzt werden. Derartige Metallverbindungen, wie Hydroxide, Carbonate, Bicarbonate, Oxide, Acetate, Formiate, Iropioimte und dgl., können verwendet werden. Eine stochiornetrische Menge der Reaktionsteilnehmer wird bevorzugt, d. h. ein Äquivalent an Sulfonsäuregruppen je Äquivalent des hetalles. Jedoch kann auch ein Überschuss eines Reakticnspartners vorliegen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Ammoniumsalze selbst brauchbare Detergentieneigenschaften in Schmiermittelmassen haben. Sie sind auch die bevorzugten Vorläufer bei der Herstellung der Metallsalze auf Grund ihrer leichten Zugänglichkeit und der leichten anfänglichen Herstellung des ionischen Aminoarylsulfonsäuresalze s.

Alternativ kann ein Ammoniumsulfanilat zunächst ir.it dem Metallreagens vor der Bildung des Succinimide umgesetzt werden. Hierbei kann das Metallsulfanilat mit der Kohlenwasserstoffbernsteinsäureverbindung unter Ausbildung des entsprechenden metallhaltigen Succinimids ungesetzt v/erden. Einwertige Metallprodukte dürften die folgende Struktur haben:

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R—GH—C

und zweiwertige Metallprodukte besitzen die folgende Struktur

Die Metallsulfanilate können auch durch Umsetzung des rietallreaktionsteilnehmers mit Sulfanilsäure direkt hergestellt werden. Auch dieser Weg liegt im Bereich der Erfindung. Die Umsetzung mit der Kohlenwasserstoffbernsteinsäureverbindung kann bei den vorstehend angegebenen Temperaturen ausgeführt werden.

Ein polares Lösungsmittel kann zur Umsetziang zwischen dem Metallsulfanilat und der Kohlenwasserstoffbernsteinsäureverbindung verwendet werden, beispielsweise Äther,

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Alkohole, Ester und Amide. Ein bevorzugtes Lösungsmittel sind H-(niedrigalkyl)-Amide, beispielsweise Dimethylfornamid und Dimethylacetaraid.

Die Aminoarylsulfonsäuresalze als Reaktionsteilneiimer gemäss der Erfindung sind die Art eines Genus, der aus einem oder mehreren aromatischen Ringen, Aminogruppen und Sulforisäuregruppen besteht. Durch Anwendung derartiger Strukturmodifizierungen sind höher molekulare oder polymere Succinimide zugänglich, die eine erhöhte Viskositätssteuerung für Industrieflüssigkeiten liefern.

Falls der Rest Ar der vorstehend angegebenen Struktur eine zweite Aminoarylsulfοeinheit enthält, kann die abschliessende Succinimidstruktur die folgende sein:

R .. CH —

CH₂- C

CH - R

wobei Natrium als Metall zur Erläuterung verwendet wurde. Bei der Durchführung dieser Reaktion kann das Disulfanilsäuresalz mit der Alkenylbernsteinsäureverbindung in einem Molverhältnis von 1 : 2 umgesetzt werden. Falls X eine Ammoniumgruppe oder ein einwertiges Metall ist, dürfte

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sich die vorstehende Struktur ergeben.

Falls ein zweiwertiges Metall verwendet wird, können mindestens vier Succinimido-Sulfanilatgruppen im Molekül vorliegen. Wenn man in Betracht zieht, dass die Gruppe R bis zu 1000 Kohlenstoffatome enthalten kann, können die Produkte gemäss der Erfindung Molekulargewichte von oberhalb 100 000 haben. Es wird angenommen, dass die Polymerstrukturen derartiger Produkte wie folgt sind, wobei HSI den Kohlenwasserstoffsuccinimidanteil darstellt, falls Magnesium als typisches Metall eingesetzt wird:

IiSI-

ο - Mg - SO^

HSI

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wobei die offenstehenden Wertigkeiten an weitere Sulfonsäuregruppen gebunden sind. Die vorzuschlagende allge-.meine Formel für den sich wiederholenden Abschnitt dieses

Polymeren würde sein

Umsetzung zwischen den Amino-di-(arylsulfonsäure)-salzen und der Kohlenwasserstoffbernsteinsäureverbinduiig werden bei den gleichen Temperaturen wie die vorstehenden Umsetzungen ausgeführt. Längere l?eaktionszeiträu:pie können natürlich erforderlich sein. Ein Überschuss der Reaktionsteilnehmer kann ausnerhalb des stöchiometrischen Verhältnisses vorliegen.

Eine weitere Modifikation gomäss der Erfindung ist die Umsetzung unter Anwendung von Aminoarylpolysulfonsäuresalzen, insbesondere dem Disulfonsäuresals. Erneut werden einfache Verbindungen mit einwertigen rietallen und Ammonium erhalten und Polymere können bei mehrwertigen Metallen erhalten v/erden. Zwei Strukturen sind angegeben, um diese Formen zu belegen:

HSr

SO₃ ITa

HSI-

Na¹

- Mg -' SO

oder

30,

'ig

HSl

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GOPY

wobei die freien Wertigkeiten des Magnesiums weiterhin mit zusätzlichen Sulfonsäuregruppen verbunden sind. Sämtliche derartigen Ilonomeren oder polymeren Formen liegen im Bereich der Erfindung.

Diese Additive sind ausgezeichnete multifunktionelle Kittel in Gleitmitteln, sowohl flüssigen als auch fettartigen, Kraftül-crtragungs- oder Värmeaustauschflüssigkeiten und älinlichen Medien. Die Additiveigenschaften dieser iiittel von besonderem Interesse sind die Dispergier- und Viskositütseigenschaften. Diese Additive sind auch brauchbar, υνη Guspensoide in Fliessmitteln an dem Absitzen auf Karchinen oder Hotoroberflachen unter Ausbildung von Störungen bein jeweiligen Betrieb zu hindern. Es zeigte sich auch, dass sie Antioxidationsmitteleigenschaft cn besitzen.

Ganz aussergewöhnlich zeigen Öle, die bestimmte dieser Additive enthalten, eine völlig unübliche Filinbildungseigenr.chaft unter hoher Scherv;irkung. Während die handelsüblichen Verbesserungsmittel des Viskositätsindex häufig nicht den hohen Anfangsviskositätsindex, zu dessen Erzielung sie eingesetzt werden, unter Scherwirkung aufrechterhalten können, wird es durch die Additive gemäss der Erfindung möglich, dass das Öl den Anfangsviskositätsiiidex in einem unerwartet grösseren Ausmass beibehält. Weiterhin ninnt die Filmstärke der Ölraassen gemäss der Erfindung tatsächlich unter temporären Hochscherungskräften in bestimmten Fällen zu, während normalerweise der Film dünner wird oder sogar abbricht. Diese Eigenschaften machen diese Familie der Additive ganz einzigartig.

Die Additive können mit den anderen für industrielle Verwendung üblichen bekannten Additiven verwendet werden, beispielsweise andere Detergens-Dispergiermittel, Viskositätsindex-Verbesserern, Antioxidationsmittel, Antirost-

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mittel und dgl. Solche Verbindungen, wie aschefreie Succinimide von Aminen und Amin-Metallkomplexe, Phosphordithioate, Phenate, neutrale oder überbasische Sulfonate und dgl. können in den flüssigen Massen gemäss der Erfindung vorhanden sein.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

In einen 2000 ml-Kolben, der mit Thermometer, Hübrer, Gaseinlassrohr und Kühler ausgestattet war, wurden 140 g (0,51 Mol) TriäthylammoniuEiEulfanilat (hergestellt aus Triäthylamin und SuIfanilsäure) und 1000 g (0,51 Mol) Polybutenylbernsteinsäux-eanhydrid (verdünnt mit 29 % unumgesetzten Polybuten) eingebracht, wobei die Polybutenylgruppe durch Umsetzung von Maleinsäureanhydrid und eines Polybutens mit einem Molekulargewicht von 1JÖ0 ex'halten worden war. Das Reaktionsgemisch wurde unter Stickstoffatmosphäre auf 165 C während 2 Stunden erhitzt. Etwa 9 g Wasser wurden entfernt. Die Ausbeute des verbleibenden Produktes von II30 g sind 100 % der Theorie, bezogen auf die folgende Struktur:

j?

Polybutenyl - CH— C

ti (G₂H₅ )₃H

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Beispiele 2 bis 5

Unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 wurde Triäthylammoniumsulfanilat auf äquimolarer Basis mit einem Alkenylbernsteinsäureanhydrid umgesetzt, das sich von den folgenden Olefinen ableitete: (2) Polybuten mit einem Molekulargewicht von 640, (3) normales Octadecen, (4) Isooctadecen und (5) Polybuten mit einem Molekulargewicht von 1400. Die Reaktionsgemische wurden auf 165° C unter Stickstoff während 2 Stunden in jedem Fall erhitzt.

Beispiel 6

In einen 2000 ml-Kolben, der mit Thermometer, Rührer, Gaseinlassrohr und Kühler ausgerüstet war, wurden 96»7 g (0,51 Mol) Ammoniumsulfanilat und 1000 g (0,51 Mol) PoIybutenylbernsteinsäureanhydrid, welches 29 % unumgesetztes Polybuten enthielt, gemäss Beispiel 1 eingebracht. Das Reaktionsgemisch wurde unter Stickstoff auf 235° C während 45 Minuten unter Entfernung von 9 S Wasser erhitzt. Die Ausbeute an verbliebenem Produkt von 1087 S beträgt etwa 100 % der Theorie.

Beispiel 7

Unter Anwendung der gleichen Ausrüstung und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 wurden 0,31 Mol Trimethylammoniumsulfanilat mit 0,51 Mol des gleichen PoIybutenylbernsteinsäureanhydrid bei 165° C umgesetzt, wobei jedoch die Umsetzung während 4- Stunden unter Stickstoff ausgeführt wurde. Die Produktausbeute betrug IO9O g,d. h. etwa 100 % der Theorie.

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- -14 -

Beispiele 8 und 9

Unter Anwendung der gleichen Bedingungen wie in Beispiel 7 wurden n-Butylammonium- und iso-Butylammonium-sulfanilate auf äquimolarer Basis mit dem Polybuten;/]-bernsteinsäureanhydrid umgesetzt. Die Produktausbeute betrug 114²I- g, d. h. 100 % der Theorie sowohl für das normale Produkt als auch das Isomere.

Beispiel 10

In einem Reaktor ähnlich wie in Beispiel 1 wurde das in jenem Beispiel hergestellte Polybutenylbuccinamid des Triathylammoniumsulfanilats mit riagnesiumcarbonat umgesetzt. Das Reaktionsgemisch, welches 1100 g (0,51 KoI) des Succinimids und 21,4 g (0,255 KoI) Magnesiumcarbonat enthielt, wurde auf 165° C während 2 Stunden unter Stickstoff erhitzt. Die Temperatur wurde auf 185° C gesteigert und der Stickstoffstrom erhöht und diese Bedingungen während 2 Stunden aufrechterhalten. Die Ausbeute des Produktes betrug 1090 g, d. h. 100 % der Theorie, bezogen auf

Polybutenyl—· CH

Mg

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Beispiele 11 "bis 15

Die Umsetzung nach Beispiel 10 wurde wiederholt, jedoch unterschiedliche Metalli'eaktionsteilnehmer verwendet: '

Bed- spiel	iletall- reakti ohf- teilj" eigner	Reaktions- teiTvperatur ⁰C	Reaktions zeit, Std.	16	"Mol Iietall -je Mol
11	HaOIi	165	. 2	1
12	LiOII-HpO	165	. 2.	1
	Ga(OII)₂	165	3	1/2
S\ ft	ZnO	185	4	1/2
15	Ba(OII)₂-BH₂	O 185	4	i/2
		Beispiel

Hafmesiuiiumlfanilat wurde durch Umsetzung von Magnesiuricarbonai "it Sulfanilsäure in einem Holverhältnis von 1 : 2 unter Erhitzen zur Entfernung des Wassers und des Köiilendioxides hergestellt. .-

In einen geeigneten Reaktor wurden 5*5 g (0,015 Mol) KagnesiuBiculfanilat, 40 ml Dimethylformamid und 40 g (0,03 Hol) des Bernsteinsäureanhydrids nach Beispiel 1 eingebracht und das Gemisch wurde während 5 ^/2 Stunden auf 150⁰ C erhitzt. Die Produktausbeute "betrug 100 % der Theorie.

Beispiele 17 bis 19

Das Bernsteinsäureajahydrid von Beispiel 16 wurde mit weiteren Metallsulfanilaten unter den gleichen Bedingungen umgesetzt:

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Beispiel Metall Mol Sulfanilat je Mol Anhydrid

17 Calcium 1/2

18 Natrium 1

19 Lithium 1

Beispiele 20 bis 2$

Die Beispiele 16 bis 19 wurden wiederholt, jedoch wurde Diine thylacetamid als Lösungsmittel verwendet und eine Temperatur von 160 C angewandt.

Beispiel 24-

In einen Keaktor entsprechend demjenigen von Beispiel 1 wurden 0,51 Hol des Bernsteinsäureanhydrid und 0,25 Mol (136,5 β) des TriäthylamBiOniumsalzes der Disulfanilsäure eingebracht. Das Beaktio-nsgemisch wurde während 17 Stunden bei 170° C unter Stickstoffstrom erhitzt. Die Produktausbeute betrug 1120 g, entsprechend 100 % der Theorie, bezogen auf folgende Struktur:

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Polybutenyl - CH

+
(C₂H₅)3 HN SO3

H - Polybutenyl

Beispiel 25

In einen geeigneten Reaktor wurden 1100 g (0,25 des Produktes nach Beispiel 24- und 20 g (0,5 Mol) Natriumhydroxid eingebracht und während 3 Stunden bei 160° C unter Stickstoff umgesetzt, wobei 4-75 S des Natriumsalzes gebildet wurden.

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-is- 2U0523

Beispiel 26

■ . In einem geeigneten Reaktor wurden 179 g (0,5 Mol) des TrimethylammoniumsalEes der Anilindisulfonsäure und 1000 g (0,5 Mol) des Polybutenylbernsteinsäureanhydrids, welches 29 % unumgesetztes Polybuten enthielt, von Beispiel 1 bei 165° C während 4 Stunden unter Stickstoff umgesetzt. Die Ausbeute betrug 1159 g» 100 % der Theorie, bezogen auf

Iblybutenyl - CH -

(CH₃)₃ NH SO₃ [C)J-³O₃ fa (CH₃)₃

Beispiel 27

Das Trimethylammoniumsalz wurde mit LiOH-^O bei 165° C über ITacht unter Bildung von 1108 g des Lithiun salzes entsprechend dem Ammoniumsalζ von Beispiel 26 um gesetzt.

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Beispiel 28

In einem geeigneten Reaktor wurden 252 g (0,5 Mol) den TriH :.-ii;ylammoniumsalzes von Ί ,6-Aminonaphthalinsulfonsaure und '$2.0 g (0,5 Mol) eines sich von einem Polybuten if.it einem Molekulargewicht von 640 ableitenden Poly-' bulenylbernsteinsiiureanhydrids vermischt. Das erhaltene Produkt stellte das »Succinimid des 1 ,G-Aminonaphthalin— sulfortsäurctriäthyluipmoni uinsalzes dar. ^: "■-■ '-■■

Ein ähnliches Produkt wurde aus dem 1,8-Isomer-Salz unUer den (jleicLon Pedingunp;en hergestellt.

Beispiel 29

Das Tetraöthylenpentaininsalz der 1,6-Aminonaphthalincrlfonc-üui-e wurde durch Vermischen der beiden IieaktionsjiürLncr ir: äquimolaren Mengen bei einer Temperatur von 100° C v.-ährend eines Zeitraumes von 2 Stunden hergestellt« Das erhöltcie A^irioniur.icalz wurde darm mit dem Bernsteinsäureanhydrid nach Beispiel 28 umgesetzt.

Beirpiel ^O

Das Calciumsalz von 1,4-,2-Aminophenolsulfonsäure wurde mit dem Bernsteinsäureanhydrid nach Beispiel 1 umgesetzt. Das erhaltene Produkt bestand aus dem Calciumsalz des Alkenylsuccinimids der 1,4-,2-Aminophenolsulfonsäure.

• - ^; Beispiel 31 '■"■""

Das Magnesiumsulfanilat von Beispiel 16 :v/urde^! mit ^; einem Alkenylbernsteinsäureanhydrid umgesetzt, dessen "■"-Alkenylgruppe sich von einem Olefin mit einem Molekular-

1 509810/1127 . , COPY

' J

BAD ORIGINAL

gewicht von etwa 157 ableitete. Das erhaltene Produkte war das entsprechende Succinimid des Magnesiumsalzes.

Beispiel 52

Ein Magnesiumsalz wurde durch Umsetzung des Hagnesiumsalzes der Disulfonsäure mit dem Bernsteinsäureanhydrid nach Beispiel 1 in einem Holarverhältnis von 1 : 2 von Salz zu Anhydrid hergestellt. Ein ähnliches Produkt wurde durch Umsetzung des Produktes nach Beispiel 24 mit Magnesiumcarbonat erhalten.

Bewertung der Produkte

Ein Anzahl der folgenden Produkte, die nach den vorstehenden Beispielen oder durch ähnliche Verfahren hergestellt worden waren, ausgenommen Variierungen hinsichtlich Ammonium oder Metall, des Molekulargewichtes der Alkenylgruppe (R) und der Art der Aminoarylsulfonsäuresstruktur (AAS), worin SA das Sulfanilsäuresalz, ANS das Aminonaphthalinsulfonsäuresalz, DS das Disulfanilsäuresalz, ADS das Anilindisulfonsauresalz und APS das Sulfonsäuresalz des 1,4,2-Aminophenolsulfonsäuresalzes und KDS das Aminonaphthalindisulfonsäuresalz bedeuten, wurden untersucht.

Salz

Ammonium oder Metall

AAS

A	Magnesium	1JOO	SA
B	Magnesium	I3OO/I57 Gew.verhält nis 80/20)	SA
C	Natrium	1400	SA
D	Calcium	1300	SA
E	Calcium	I3OO/157 .(80/20)	SA

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- 2T-

Salz	Ammonium oder Metall	R	950	AAS
Έ	Calcium	640	SA
G	Calcium	251	SA
ίΐ	Calcium	1300	SA
I	Zink	I3OO	SA
J	Lithium	640	SA
K	Lithium	I3OO	SA ·
L	Triäthylammonium	I3OO	SA
M	Magnesium	640	DS
H	Lithium	1300	DS
O	Calcium/Natrium (80/20)	2-7OO	ADS
P	Calcium	13OO	.:. ads
Q	Magnesium	2700	ADS
E	Magnesium	1300	ADS
S	Ilatrium	640	ADS
T	Triäthylammonium	640	AIiS (1,6-lsoine-res)
U	Triäthylaiamonium	640	AKS (1,8-Isoineres)
V	Tetraathylenpentamxn	I3OO	ANS (1,6-Isomeres)
W	Calcium	13OO ■ -	APS (1,4,2-Isomeres)
X	Natrium	NDS (1,3-Isomeres)

Die Produkte gemäss der Erfindung zeigen ausgezeichnete Dispergiermittel-, Antioxidantionsmittel-, und Viskositätsindex-Verbesserungseigenschaften in organischen Flüssigkeiten wie Schmierölen.

Die folgenden Teste wurden zur Bewertung dieser Eigenschaften durchgeführt:

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(1) Kohlenstoff entfernung te st

In einer zylindrischen Zelle aus rostfreiem Stahl, die in einem Lad von konstanter Temperatur von 100° C befestigt war, wurde 1 g Nickelpulver zu einem porösen Bett auf einem Sieb entsprechend einer Sieböffnung von 37 Mikron (400 mesh) geformt. Rugs wurde auf den Sieb abgeschieden, indem 10 ml einer Dispersion rait 250 ppm Russ in we is »ein Mineralöl durch das Bett in einer Hence von 1 ml je Ilinute geführt vmrden und anschließend 5 ^l weisses Mineralöl allein geführt wurde. Dann wurde die Testschmierlösung (5 ml), welche 2,04 Gew.% eines Deter-gentienadditivs in raffiniertem paraffinischen weinten öl (Nujol) enthielt, in einer Menge von 1 rcl je Minute durchgeführt» Das gleiche Öl ohne Additivzusatz wurde gleichfalls untersucht. Lichtdurchlassiglceitsmessurigen des Vex'suciiBÖleH erfolgten vor und nach dem Test; der Prosentsatz der Lichtdurchlässigkeit ist propotional zu der Menge an vorhandenen Kohlenstoff (Beer-Lambert-Gesetz).

Die Herstellung der Russdispersion zux¹ Herstellung des anfänglichen Bettes umfasste die Vermischung von 12,5 is eines Russes mit einem Dui-chmesser von 0,18 Mikron in 50 g weissem Öl und Behandlung des Materials mit Ultraschall strahlung bei 80 C/Sek. während 15 Minuten.

(2) pxidatj onsabsorj)tj onstest

Dieser Test wurde in einer Sauerstoff-Kreislaufypparatur der von Dornte (Ind. Eng. Chem. , 28_, Seiten 2G bis (1936) beschriebenen Art durchgeführt, die so modifiziert war, dass das Ausmass der Sauerstoffabsorption autonatisch registriert werden konnte. Im allgemeinen wurde ein Rohr, welches eine Ölprobe (30 g) und das Additiv enthielt, in ein bei 175 C gehaltenes thermostatisches Heizgerät gebracht. Nachdem das thermische Gleichgewicht eingestellt

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ist, wurde das Proberohr mit einem geschlossenen Sauerstoff-Kreislauf system verbunden. Sauerstoff wurde durch eine gefrittete Glasscheibe nahe dem Boden des Proberohres in einer lienge von 5 Liter je Stunde geführt. Je kleiner die lienge des Sauerstoffabsorption in einem gegebenen Zeitraum ist, desto stabiler ist das Öl. In diesen Beispielen wurde die Zeit (t. _n) , die zur Absorption von 1 Mol Sauerstoff je kg Ol erforderlich war, zum Vergleich der Öle verwendet. Je grosser der Wert von t^, _Q ist, desto stabiler ist das Öl. ·

Schlammbestiinmungen wurden durch Vermischen des'oxidierten Öles (30 g) mit 300 ml Hexan, Rühren über Nacht und Filtration durch ein mittleres Glasfrittenfilter (10 bis 15 Iiikron) durchgeführt.

Die Konzentration des Additivs bei der Te st schmier-^ mittelprobe betrug 2,04 Gew.% in einer lösungsmittelraff inierten IiincralölbeSchickung von 100 SS (bei 38° C; 100° F).

(3) Viskositätssteuerungsbestimmungen

Ölmassen, die die Produkte gemäss der Erfindung enthielten, wurden hinsichtlich Viskositätsindex und Erhöhung der Verdickung (Viskositätszunahme je Gewicht%) bestimmt.

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Ergebnisse der Bewertung

Produkt	Entfern	Oxidation	Aufschläm	4	Viskosität	(2)	TP
	ter Rues	^1 0	mung	—	Vl*
	%	Std.	mg	2		(2)
			14		(2)	1,3
A	96	14	—	117	—	—
B	23	—	—	—	—	1,5
C	34	29	—	115	—	1,4
D	51	30,9	—	117	—	—
E	22	—	1	—	(2)	—
F	24	—	48	—	(3)	—
G	28	—	26	—	(3)	—
I	21	—	7	—	(3)	1,3
J	27	26	25	120	(3)	3,6
L	34	32	31	133	(3)	3,5
M	40	16	1	128	(3)	6,9
0	36	22	14	299	(3)	2,8
Q	41	18	—	135	(2)	3,4-
R	37	22	—	131,5	—	3,8
S	12	21	160		5,7
V	—	28	161	32,0
X	72	—	220	—
Öl	0	——	—

* VI ist der Viskositätsindex; die Gewichtskonzentration im Öl ist in Klammern angegeben.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben, ohne dass sie hierauf begrenzt ist.

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Claims

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Pa t ent ansp rüche

1. Kohlenwasserstoff succinimid eines Amino aryl sul fönsäure-ammonium-, -organoammonium- oder -metallsalzes.

2. Salz nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass das Aminoarylsulfonsäuresalz die folgende Formel

besitzt, worin Ar einen aromatischen Rest , X eine Ammonium oder Organoammoniumgruppe oder ein Metall, h eine ganze Zahl von 1 bis 3 und ν eine Zahl bis zur Wertigkeit von X bedeuten.

J. Salz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass X eine Gruppe HKE¹, bedeutet, worin jeder Rest R¹ ein Wasserstoff atom, eine Alkylgruppe, Hy dro:xyalkyl gruppe, Aminoalkyl- oder Poly-(aminoalkyl)-gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Jedoch ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, bedeutet.

4. Salz nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass X ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall, vorzugsweise Magnesium oder Zink, bedeutet.

5· Salz nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das die Kohlenwasserstoffgruppe 5 his 1000, vorzugsweise 50 bis 500 Kohlenstoffatome enthält.

6. Salz nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe ZS₂N ——-(Ar)-—-(SO,)^ eine der folgenden Formeln besitzt?

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00

°3

(c) H₂N

(e)

SO-

wobei die vorstehenden Gruppen (a), (b), (c), (d) und (e) Hydroxyl- oder Alkyl-CC^-CprP-Ringsubstituenten, vorzugsweise eine Gruppierung

OH

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aufweisen.

7· Verfahren zur Herstellung eines Succinimide, wobei ein kohlenwasserstoffsubstituiertes Bernsteinsäureanhydrid, eine derartige Säure oder ein niederer Alkylesterhiervon mit einer Verbindung, die eine Aminogruppe enthält, unigesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindung, die eine Aminogruppe enthält, ein Aminoarylsulforiräurecalz eingesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass als Salz ein Ammoniumsalζ verwendet wird und das Produkt gegebenenfalls mit einem Metallhydroxid, -oxid, -carbonat, -bicarbonat oder -halogenid unter Bildung eines Metallsalzec umgesetzt wird.

9· Verwendung eines Kohlenwasserstoffsuccinimids eines Aminoax\ylsulfonsäuresalzes, insbesondere nach Anspruch i bis 8, als Additiv für Schmiermittel bzw. Fette oder hydraulische Flüssigkeiten.

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