DE2528526A1

DE2528526A1 - Schmieroelformulierung

Info

Publication number: DE2528526A1
Application number: DE19752528526
Authority: DE
Inventors: Jun John Reale
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1974-06-05
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1977-01-20
Also published as: US3901815A

Description

Patentassessor Kamburg, den 23- Juni 1975

Dr. Gerhard Schupfner 726/s^

Deutsche Texaco AG . ° oroococ 2000 Hamburg 13 _Φ πς r>*o ZOZOOZD

Mittelweg 180 ^{ΛΡ υ;?}

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION

135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017

U.S.A

Schmierölformulierung

Die Erfindung betrifft eine Schmierölformulierung, die sich besonders zur Verwendung in Gasturbinen und Düsentriebwerken eignet. Solche Gasturbinen arbeiten unter extremen Bedingungen. Ihr Schmieröl muß noch bei außerordentlichen tiefen Temperaturen hinreichend fließfähig und andererseits bei Temperaturen von 23O - 260°C, wie sie in solchen Triebwerken herrschen können, genügend schmierwirksam sein. Diese Arbeitsbedingungen stellen an das Schmieröl so hohe Anforderungen, daß auch die besten Mineralschmieröle in Gasturbinen nicht verwendbar sind.

Zur Schmierung von Gasturbinen und ähnlich hochbelasteten Triebwerken verwendet man deshalb synthetische Esterschmieröle, die eine sorgfältig ausgewogene Kombination von Zusatzstoffen enthalten. Diese auf Esterölen basierenden Formulierungen sind in einem breiten Temperaturbereich schmierwirksam und besitzen hohe Temperaturstabilität, sowie verschleißmindernde, lastaufnehmende und gegen Oxidation schützende Eigenschaften.

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Durch das Erscheinen der neueren, leistungsfähigeren Gasturbinen, die für Überschallflugzeuge bestimmt sind, sind die Anforderungen an das Schmieröl, insbesondere seine Lastaufnahmefähigkeit, nochmals gestiegen.

Gegenstand der Erfindung ist eine neue Schmierölformilierung, die als Hauptbestandteil ein synthetisches Sstergruxidöl, hergestellt durch Umsetzung von Pentaerythrit oder Trimethylolpropan mit einer 2-18 Kohlenstoffatome aufweisenden gesättigten Monocarbonsäure, enthält, gekennzeichnet durch die folgende Kombination von Zusatzstoffen, ausgedrückt in Gew.% der Schmierölformulierung:

a) 0,005 - 0,5 % einer Thiouracil- oder Dithiouracil-Yerbindung oder eines Aminsalzes derselben,

b) 0,3 - 5 % eines Alkyl- oder Alkaryl-phenylnaphthylamins, dessen Alkylgruppe 3-12 Kohlenstoffatome aufweist,

c) 0,3 - 5 % eines Dialkyldiphenylamins, dessen Alkyl gruppen 4-12 C-Atome besitzen, und

d) 0,25 - 10 % eines Tri-Kohlenwasserstoffphosphabs, dessen Kohlenwasserstoffgruppen 2-12 C-Atome aufweisen.

Die erfindungsgemäße Schmierölformulierung enthält als die Lastaufnahme verbessernden Zusatzstoff Thiouracil-Terbindungen, die dafür bisher nicht beschrieben wurden.

Das Grundol, das den Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Schmierölformulierungen darstellt, läßt sich durch Veresterung von Pentaerythrit oder Trimethylo!propan ^ifc^e?ⁿMonocarbonsäure erhalten. Auch Oligomere des Pentaerythrits, wie Di-, Tri- oder Tetrapentaerythrit, sind zur Herstellung der Estergrundole geeignet.

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Als Monocarbonsäuren lassen sich zur Herstellung der Sstergrund-Öle gerad- und verzweigtkettige aliphatischen cycloaliphatische sowie aromatische Sauren und Gemische derselben verwenden. Diese Carbonsäuren sollen 2-18 und vorzugsweise 5-"¹O C-Atome pro Molekül besitzen. Beispiele für geeignete Carbonsäuren sind: Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Isovalerian-, Gapron-, Decan-, Hexadecan-, Vinylbenzoe-, Dodecylbenzoe-, Pelargon-, Cyclohexencarbonsäure, Naphthensäuren, Benzoe-, Phenylessigsäure, Tert.-Butylessigsäure und 2-Äthylhexancarbonsäureii.

Im allgemeinen werden diese Säuren in solchen Verhältnissen. umgesetzt, daß man vollständig verestertes Pentaerythrit oder Trimethylolpropan erhält, wobei die Tetraester des Pentaerythrits bevorzugt werden. Im Handel sind Esteröle erhältlich, die Tetraester von Pentaerythrit und Carbonsäure enthalten und aus gereinigtem Pentaerythrit und einem Rohsäuregemisch, das außer Capronsäure noch andere C₁- - C^Q-Monocarbonsauren enthält, hergestellt werden. Ein anderer geeigneter und handelsüblicher Tetraester wird aus technischem Pentaerythrit und einem 38 % Valerien-, 13 % 2-Methylpentan-, 32 % Octan- und 1? % Pelargonsäure enthaltenden Säuregemisch hergestellt. Ein weiter/'geeignetes Grundöl ist ein Triester von Trimethylolpropan mit einem Monocarbonsäuregemisch, das 2 % Valerian-, 9 % Capron-, 13 % Heptan-, 7 % Octan-, 3 % Capryl-, 65 % Pelargon- und 1 % Caprinsäure enthält. Triester von Trimethylolpropan und Heptan-, Pentan- oder Hexancarbonsäure, sind ebenfalls brauchbar.

Die Esteröle bilden den Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Schmierölformulierung und sind darin im allgemeinen in Anteilen von etwa 90 - 98 % enthalten.

In den Schmierölformulieuungen der Erfindung besteht der Thiouracil-Bestandteil aus Thiouracilen, Dithiouracilen oder ihren Aminsalzen.

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Die Thiouracile lassen sich wiedergeben durch die Formel:

in der ¹¹R" Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest mit 1-30 C-Atomen darstellt. Bevorzugt werden Verbindungen, in denen R eine Alkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe mit 1-8, insbesondere 1-6 C-Atomen ist.

Me Dithiouracile entsprechen der Formel:

S = C

R C

N R

R t

in der "R" die oben angegebene Bedeutung hat.

Die Aminsalze dieser Thiouracile entsprechen der Formel:

-S-C

L 609883/1327 J

in der "R" die bereits genannte Bedeutung hat, Y entweder Wasserstoff oder eine Ammoniumgruppe von der Formel EUNR', in der R¹ ein Kohlenwasserstoffrest mit 1-24 C-Atomen ist, "bedeutet und wenigstens ein Y diese Ammoniumgruppe darstellt,

Beispiele für geeignete Thiouracilverbindungen sind:

6-Hethyl ■6-Äthyl
6-Propyl 6-Phenyl 6-Benzyl 5,6-Dimethyl 5,6-Diphenyl 6-(4-Isopropylphe

2-thiouracil
2-thiouracil
2-thiouracil
2-thiouracil
2-thiouracil
2-thiouracil
2-thiouracil
2-thiouracil

Beispiele für geeignete Dithiouracil-Verbindungen sind:

6-Methyl 6-Äthyl
6-Propyl 6-Phenyl 6-Benzyl 5,6-Dime.thyl 5,6-Diphenyl 6-(4-Isopropylphenyl) -

2,^-dithiouracil 2,4-dithiouracil 2,4-dithiouracil 2,4-dithiouracil 2,4-dithiouracil 2,4-dithiouracil 2,4-dithiouracil 2.4-dithiouracil

Beispiele für geeignete Aminsalze von .Thiouracilverbj.ndungen sind: · ' ·

Das C^g - Cop - tert. Alkyl - primäre Aminsalz, das 2-üthylhexylaminsalz, das n-Dodecylaminsalz, das Hexylaminsalz, das Butylaminsalz von 2,4- Dithiouracil und das 2-Äthylhexylamin

salz sowie das C
2-Thiouracil.

,,g

- Tert. Alkyl - primäre Aminsalz von 609883/1327 " "

Die Thiouracil-Verbindung ist in der erf indungs gemäß en Schmierölfo2?mulierung in einer Konzentration von 0,005 - 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 - 0,1 Gew.-%,enthalten.

Der Alkyl- oder Alkaryl-phenylnaphthylamin-Bestandteil dieser Formulierung läßt sich wiedergeben durch die Formel:

in der "R" für eine Alkyl- oder Alkarylgruppe mit etwa 3-12
C-Atomen steht. Diese Gruppe kann ein gerad- oder verzweigtkettiger Alkylrest, wobei eine tert.-Alkylstruktur bevorzugt ist, oder ein Alkarylrest sein. Das Faphthylamin kann sowohl oC- als auch /3 - Struktur besitzen. Beispiele für geeignete
Verbindungen dieser Klasse sind:

F - ρ - tert. Octylphenyl- cC - naphthylamin,

IT - (p-cC- Cumylphenyl)-6-C<.- cumyl-/# -naphthylamin,

N - ρ - tert. Octylphenyl- -ß - naphthylamin sowie die

entsprechenden p-terW-Dodecylphenyl-, p-tert.-Butylphenylund.p-Dodecylphenyl-,

•oC- und -fi- naphtylamine. Die bevorzugte Konzentration dieses Bestandteils in der Schmierölformulierung beträgt
0,5 - 2,5 %. -

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Schmierölformulierung der Erfindung sind Dialkyldiphenylamine, die der Formel:

entsprechen, in der "R" Alkylreste mit 4-12 C-Atomen darstellen.

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~" 7 —

Beispiele geeigneter Verbindungen sind: Dioctyl-, Didecyl-, Didodecyl-, Dihexyldiphenylamine und ähnliche Verbindungen. Die bevorzugte Verbindung ist ρ,ρ'-Di-tert.octyldiphenylamin, und die bevorzugte Konzentration 0,5 - 2,0 %.

Der letzte Bestandteil der Schmierölformulierung ist ein Trikohlenwasserstoff-phosphat von der Formel (RO), PO, in der R einen Kohlenwasserstoffrest, d. h. eine Alkyl-, Aryl-, AIk-•aryl-, Aralkyl- oder Cycloalkylgruppe mit 2-12 , vorzugsweise li- - Q : .C-Atomen darstellt. Beispiele dafür sind Trikresylphosphat, Kresyldiphenyl-, Triphenyl-, Tributyl-, Tri-(2-äthylhexyl)-phosphat sowie Tricyclohexylphosphat. Diese Verbindungen sind in der Schmierölformulierung in einer Konzentration von vorzugsweise 0,5 - 5 % enthalten.

Das Lastaufnahmevermögen der erfindungsgemäßen Schmierölformulierungen wurde untersucht im "IAE-Getriebetest" nach der Testvorschrift IP 166 des "institute of Petroleum" der V.St.v.A. und im "Ryder-Getriebetest" nach ASTM-D-1947 (vgl. Carl Zerbe, Mineralöle..., 2. Aufl., 1969, Bd. II, S. 150 und 151).

Das ßrundÖl der untersuchten Schmierölformulierungen bestand aus Estern von technischem Pentaerythrit, das geringe Anteile Dipentaerythrit enthielt, und einem Carbonsäuregemisch, das folgende Zusammensetzung (in Mol-%) hatte:

i - C₁- - Carbonsäure n-Ce- Carbonsäure η - Cg -. Carbonsäure η - C„ - Carbonsäure η - Cg - Carbonsäure n-On- Carbonsäure

4,4 +	3
19,5 +	5
19,3 +	5
27,1 +	5
6,8 +	3
22,9 ±	3

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Dieses Estergrundöl hatte folgende Eigenschaften:

Viskosität, cSt. bei 98,9°C: 5,03

Viskosität, cSt. bei 37,8⁰C: 25,1

Viskosität, cSt. bei -40⁰C : 7247 Viskositätsindex 140

Flammpunkt, ⁰C 254

Mit diesem Estergrundöl wurde eine Formulierung hergestellt·, die folgende Bestandteile enthielt:

1,0 Gew.-% ρ,ρ'-Di-tert.octyldiphenylamin 1,5 Gew.-% N-(p-tert. 0ctylphenyl)-1-naphthylamin 2,0 Gew.-% Trikresylphosphat

Diese Formulierung, die keine Thiouracilverbindung enthielt, wurde im Vergleichsversuch 1 verwendet.

Die folgende Tabelle I zeigt die Zusammensetzungen der erfin dungsgemäßen Schmierölformulierungen, die in den Versuchen 2 - 4 geprüft wurden und ihr im Ryder- bzw. IAE-Zahnradtest ermitteltes Lastaufnahmevermogen:

Versuchs- Nr.	Zusatz stoff	Konzentration, Gew.-%	-	0,05	Lastsufnähme IAE-Test * Ryder-Test (bei 100°C ppi und 6000 U/min)
1	keiner		Alkyl-prim. Amin- ■ salz von Dithio uracil 0,5	40 2055
CVJ	Dithiouracil	0,085	2-Thiouracil	55 * 3025
3	C^Q-C₂₂-tert.
	3075
4	2340

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Wie diese Testex*ge"bnisse zeigen, verleiht der Ihiouracil-Bestandteil den erfindungsgemäßen Schmierölforiaulierungen ein ausgezeichnetes Lastaufnahmeverinögen, das diese Formulierungen zur Schmierung der modernsten Flugzeugtriebwerke geeignet macht.

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Claims

252832B

- ίο - _τ ₇₅

Patentansprüche

1) Schmierölformulierung, die als Hauptbestandteil ein synthetisches Estergrundöl, hergestellt durch Umsetzung von Pentaerythrit oder Trimethylolpropan mit einer '2 - 18 Kohlenstoffatome aufweisenden gesättigten Monocarbonsäure, enthält, gekennzeichnet durch die folgende Kombination von Zusatzstoffen, ausgedrückt in Gew.-% der Schmierölformulierung:

a) 0,005 - 0,5 % einer Thiouracil- oder Dithiouracil-Verbindung oder eines Aminsalzes derselben,

h) 0,3 - 5 % eines Alkyl- oder Alkarylphenylnaphthylamins, dessen Alkylgruppe 3-12 Kohlenstoffatome aufweist,

•λ.

c) 0,3 - 5 % eines Dialkyidiphenylamins, dessen Alkylgruppen 4-12 C-Atome besitzen, und

d) 0,25 - 10 % eines Tri-Kohlenwasserstoffphosphats, dessen Kohlenwasserstoffgruppen 2-12 C-Atome aufweisen. ·

2) Schmierölformulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß sie als Bestandteil a) ein der Formel

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R R C =

N-G

I Il

R S

entsprechendes Thiouracil, in dem "R" Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 - 30 C-Atomen darstellt, enthält.

3) Schmierölformulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Bestandteil a) ein der Formel

R R

I I

ν - c

IH

R S

entsprechendes Dithiouracil, in dem "R" Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest mit 1-30-C-Atomen darstellt, enthält.

Schmierölformulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß sie als Bestandteil a) ein der Formel

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C = C

-S-C

S-

entsprechendes Aminsalz der Thio- oder Dithiouracilverbindung enthält, wobei in dieser -Formel "R" Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest mit 1-3>0 C-Atomen, T Wasserstoff oder eine Amnioniumverbindung von der Formel H-JÜTR' , in der R¹ einen Kohl env/ass er stoff rest mit 1-24-C-Atomen bedeutet, darstellen und wenigstens einer der Y-Reste diese Ammoniumverbindung darstellt.

5) Schmierölformulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Bestandteil a) ein C^g-Cpp-tert. Alkyl-prim. Aminsalz von Dithiouracil enthält.

6) Schmierölformulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Bestandteil a) 2-Thiouracil enthält.

7) Schmierölformulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Bestandteil a) 6-Methyl-2-thiouracil enthält.

8) Schmierölformulierung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet., daß sie als Bestandteil a) 2,4~Dithiouracil enthält.

9) Schmierölformulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Bestandteil a)

das 2-lthylhexylaminsalz von 2,4~Dithiouracil enthält.

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