DE2903040C2

DE2903040C2 -

Info

Publication number: DE2903040C2
Application number: DE2903040A
Authority: DE
Inventors: Vincent J. Media Pa. Us Cease; George R. Newark Del. Us Kirk
Original assignee: Witco Chemical Corp
Current assignee: Witco Corp
Priority date: 1978-05-01
Filing date: 1979-01-26
Publication date: 1993-07-01
Also published as: FR2424957B1; FR2424957A1; IT1110602B; NL189569B; US4148740A; BE873391A; NL7900238A; DE2903040A1; GB2019878B; CA1092341A; JPS54143785A; GB2019878A; IT7919365A0; NL189569C; JPH048480B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer hoch-basischen, Magnesium enthaltenden Dispersion.

Aus der DE-AS 22 25 714 sowie aus der US-PS 38 65 737 ist ein solches Verfahren bekannt, wobei ein Gemisch aus öllöslichen Sulfonsäuren oder aliphatischen Monocarbonsäuren in einem flüchtigen organischen Kohlenwasserstofflösungsmittel mit einem Siedepunkt unter 149°C und einem C₁- bis C₆-Alkanol, Alkylmonoäther eines Glykols oder C₃-C₇-Alkoxyäthanol mit soviel Magnesiumoxid unter Rühren versetzt wird, daß ein überbasisches Gemisch entsteht und anschließend Kohlendioxyd in Gegenwart von Ammoniak zugesetzt wird, wonach ein nichtflüchtiges Verdünnungsmittel mit einem Siedepunkt oberhalb 160°C zugegeben wird.

Es wurde gefunden, daß durch bestimmte Verbesserungen Dispersionen erhalten werden können, die eine Stabilität für einen Zeitraum von 24 bis 240 Stunden nach der Reaktion aufweisen, was erlaubt, das Produkt durch Zentrifugieren vor dem Entfernen des Lösungsmittels und von Wasser zu klären, so daß das dehydratisierte Produkt nicht filtriert oder zentrifugiert werden muß.

Hierbei wird ein Magnesiumoxid mit Eigenschaften erhalten, die notwendig sind, um eine bessere Ausnutzung des Magnesiumoxids bei der Verwendung z. B. als Schmierölzusatz für Motoren zu erreichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Verwendung von nur etwa 75% oder sogar etwas weniger der stöchiometrischen Menge Kohlendioxid zur Stabilisierung des Produkts sowie die Produktion flüssiger Produkte mit Gesamtbasenzahlen über 500, z. B. von 550 bis 575 oder darüber.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung aliphatischer flüchtiger Lösungsmittel beschränkt, wie dies nach den Verfahren der US-PS 38 65 737 der Fall ist, sondern erlaubt auch die Verwendung von flüchtigen aromatischen und chlorierten Kohlenwasserstoffen als Lösungsmittel, wodurch die vielseitige Verwendbarkeit des Verfahrens verbessert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die im Patentanspruch 1 genannten Schritte gekennzeichnet.

Zum Unterschied von dem Verfahren der US-PS 38 65 737 wird z. B. nicht ein Ausgangsgemisch aller Bestandteile (außer Verdünnungsöl) vor der Carbonatisierung, sondern erfindungsgemäß zunächst nur ein Gemisch der löslichen Sulfonsäure bzw. des Sulfonsäure enthaltenden Dispergiermittels, vorzugsweise in Lösung in Hexan oder einem anderen ähnlichen Kohlenwasserstofflösungsmittel, sowie ein flüchtiges organisches Lösungsmittel zusammen mit dem Alkoholbestandteil in den Reaktor gegeben. Danach wird das Magnesiumoxid mit den unten angegebenen besonderen Eigenschaften in einer Menge zugegeben, daß eine Neutralisierung des öllöslichen Sulfonsäurebestandteils bewirkt wird, sowie eine zusätzliche relativ große Menge Magnesiumoxid zugegeben, um die gesamte Basenzahl auf einen übergroßen Wert zu bringen (überbasischmachen des Gemisches), wobei das Reaktionsgemisch gemischt oder gerührt wird, um das Magnesiumoxid in Suspension zu halten. Danach wird die Carbonatisierung des Reaktionsgemisches durchgeführt, üblicherweise in einem Zeitraum von zwei Stunden oder mehr oder weniger, was z. B. vom Volumen des zur Reaktion gebrachten Ansatzes oder Reaktionsgemisches abhängt, wobei jedoch als wesentliches Merkmal nur etwa 75% (± etwa 10%) der stöchiometrischen Mengen Kohlendioxid je Mol der vorhandenen überbasischmachenden Magnesiummenge verwendet wird, das nach dem Verfahren der US-PS 38 65 737 verwendet wird. Die Temperatur wird auf etwa 21,1 bis etwa 51,7°C, besonders vorteilhaft im Bereich von etwa 26,7 bis etwa 43,3°C geregelt. Während der ersten etwa 30 oder 40 Minuten der Carbonatisierungsstufe, wobei Kohlendioxidgas in das Reaktionsgemisch geblasen wird, wird ein Aktivator zugefügt, der ein Gemisch aus Ammoniak, Wasser und Methylalkohol und/oder dem Monoethyläther von Äthylenglykol (Methyl-"Cellosolve") enthält. Nach der Carbonatisierung wird nicht-flüchtiges Verdünnungsöl zugefügt. Es ist kein Erhitzen unter Rückflußbedingungen erforderlich. Das Reaktionsgemisch wird dann so schnell wie möglich auf eine Temperatur gekühlt, die 37,8°C nicht übersteigt und noch besser im Bereich von etwa 21,1 bis etwa 32,2°C liegt, wobei das Reaktionsgemisch als stabile kolloidale Dispersion verbleibt, die leicht durch Zentrifugieren geklärt werden kann. Das geklärte Produkt wird dann bei geeigneter Temperatur von z. B. etwa 149 bis 160°C destilliert, um Wasser und flüchtige Lösungsmittel zu entfernen. Im gewöhnlichen Fall werden Sedimentmengen unter 0,1% im fertigen Produkt erhalten, weshalb gewöhnlich keine weitere Klärung erforderlich ist. Produkte mit Gesamtbasenzahlen über 500 und gegebenenfalls im Bereich bis zu etwa 550 oder 575 oder sogar noch höher werden leicht erhalten. Die Gesamtbasenzahlen werden nach üblichen Verfahrensweisen bestimmt und im hier genannten Fall als Milligramm KOH je Gramm Probe ausgedrückt.

Während der Carbonatisierung soll die Temperatur des Reaktionsgemisches im Bereich von etwa 21,2°C bis nicht wesentlich über 51,7°C gehalten werden, weil sogar bei einer Temperatur von nicht über etwa 54,4°C eine Zersetzung der Ammoniumverbindung (aus dem Aktivator) zur Bewirkung oder Erhöhen einer Lösbarkeit oder Reaktivität des Magnesiumoxids auftritt, was zu einer Verschlechterung der Ergebnisse führt.

Weiterhin muß die verwendete Menge Kohlendioxid deutlich unter der theoretischen oder stöchiometrischen notwendigen Menge für die Reaktion mit dem vorhandenen überbasischmachenden Magnesium von ein Mol je Mol, nämlich nicht außerhalb des Bereichs von 75% (±10%) der stöchiometrischen Menge je Mol überbasischmachenden vorhandenen Magnesium liegen. Wenn diese Menge den oberen Wert von 75% (±10%), nämlich etwa 82,5% der Menge vorhandenen überbasischmachenden Magnesiums, übersteigt, werden die Sedimentwerte und die Klarheit des Produkts nachteilig beeinflußt, und die Stabilität des Produkts während der Entfernung des Sediments nach der Reaktion wird beeinträchtigt.

Wenn die Menge des verwendeten Kohlendioxids über 10% unterhalb der genannten 75% der stöchiometrischen Menge liegt, reicht die Carbonatisierung nicht aus, um die Ziele der Erfindung zu erreichen.

Es ist allgemein erwünscht, daß das nicht-flüchtige Verdünnungsmittel oder die Hauptmenge davon in dem Fall, wenn ein Teil des nicht-flüchtigen Verdünnungsöls zusammen mit dem Anfangsgemisch der Bestandteile eingesetzt worden ist, nach der Carbonatisierung zugesetzt wird, in welchem Falle dann die Temperatur des Gemisches auf etwa 37,8°C oder darunter durch erzwungene Kühlung gebracht wird. Nach der Carbonatisierung ist es weder erforderlich noch zweckmäßig, das Reaktionsgemisch auf Rückflußtemperatur für eine kurze Zeitdauer zu erhitzen, wie es bei dem Verfahren der US-PS 38 65 737 zweckmäßig ist, da die Rückflußstufe besondere Aufwendungen erfordert und dem erfindungsgemäßen Verfahren die Stabilisierung des nach der Reaktion erhaltenen Gemisches leicht durch das Kühlen bewirkt wird.

Das Entfernen von nicht umgesetztem festen Material wird leicht durch Zentrifugieren von der Destillation und Entfernung der im Verfahren verwendeten Lösungsmittel bewerkstelligt, weil die festen Stoffe wegen der verminderten Viskosität der zu klärenden Flüssigkeit leicht entfernt werden können und der große Unterschied der Dichte zwischen den festen, zu entfernenden Stoffen und der zu klärenden Flüssigkeit und die verminderten Verluste von Produkt durch das Zentrifugieren vorteilhaft sind. Das flüchtige Kohlenwasserstofflösungsmittel und die im Verfahren verwendeten Lösungsmittel und etwa im System vorhandenes Wasser werden dann durch Destillation bei etwa 149 bis 163°C entfernt, wobei nach der Destillation das Produkt mit Inertgas abgestreift wird, um alle Spuren Kohlenwasserstofflösungsmittel, die im Prozeß verwendeten Lösungsmittel und Wasser zu entfernen.

Das Magnesiumoxid, das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, insbesondere zur Herstellung von überbasischen Magnesiumsulfonatdispersionen mit Basenzahlen über 500, wird allgemein durch die folgenden Eigenschaften in Kombination gemäß Tabelle I gekennzeichnet:

Jodzahl
40 (Minimum)
Kristallgröße	15-40 nm
Schüttgewicht	28,83-40 g/cm³
spez. Oberfläche	40-70 m²/g
Glühverlust	6,0 Gew.-% (Maximum)
Säureneutralisationsdauer (A.N.T.)	12 s (Maximum)

Diese Eigenschaften des Magnesiumoxids sind wesentlich für bessere Reaktivität. Das Ausmaß der Calzinierung wird durch die Calzinierungstemperatur des Magnesiumcarbonats und/oder Magnesiumhydroxids, die bei der Herstellung des reaktiven Magnesiumoxids verwendet werden, beeinflußt.

Es wurde gefunden, daß die Säureneutralisationsdauer für das Magnesiumoxid und der Glühverlust in Gew.-% bevorzugte Mittel zur Qualitätskontrolle sind. Andere Messungen sind die Bestimmung der spezifischen Oberfläche als Maß der Teilchengröße und -form und die Jodzahlen, wobei diese manchmal Faktoren darstellen, die einen Einfluß auf die Reaktivität des Magnesiumoxids haben, selbst wenn die Säureneutralisationszahl und/oder der Glühverlust nicht mit dem erwähnten Maß übereinstimmen.

Im allgemeinen sind eine Säureneutralisationsdauer von etwa 12 Sekunden maximal und Glühverluste von etwa 6 Gew.-% repräsentative Parameter, die eine Reaktivität des Magnesiumoxids ausreichender Art anzeigen. Zusätzliche Parameter sind die spezifische Oberfläche von etwa 40 m²/g (Minimum) und Jodzahlen von nicht weniger als etwa 40. Die Abhängigkeit der Reaktivität von Zahlenwerten für Magnesiumoxid ist in der folgenden Tabelle II wiedergegeben:

Tabelle II

Die Werte für das Sediment/Klarheit liegen zweckmäßig für eine zufriedenstellende Reaktivität nicht über etwa 5 und noch zweckmäßiger nicht über etwa 3,5. Von diesem Standpunkt aus hatten die Magnesiumoxide der Probe A, B und F hervorragende Reaktivitäten, während die Reaktivitäten der Proben C, D und E nicht so zufriedenstellend waren, jedoch für das Arbeiten ausreichten.

Die analytischen Werte und Kriterien sind hauptsächlich als Richtlinien gedacht. Ein einfacher empirischer Versuch kann jedoch leicht durchgeführt werden, wobei als Maß der Reaktivität und die Eignung und Zweckmäßigkeit durch den Wert Sediment/Klarheit sichergestellt werden kann, der vorteilhaft nicht über 5 liegen sollte. Im folgenden wird der Ausdruck "reaktives Magnesiumoxid" verwendet, um erfindungsgemäß geeignete Magnesiumoxide zu bezeichnen.

Die öllöslichen Sulfonsäuredispergiermittel, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, sind an sich bekannt und umfassen z. B. natürliche oder synthetische Sulfonsäuren, von denen öllösliche Mahagoni-Sulfonsäuren, Postdodecylbenzole und "NAB-Rückstandsöle" Beispiele sind, die im allgemeinen Gemische von sulfonierten Monoalkylbenzolen und Dialkylbenzolen darstellen, wobei im allgemeinen die Dialkylbenzole überwiegen und die Alkylgruppen verzweigtkettig oder geradkettig sind und überwiegend 12 bis 16 Kohlenstoffatome enthalten. Sie können als solche oder im Gemisch mit anderen öllöslichen Sulfonsäuren oder im Gemisch mit öllöslichen aliphatischen Kohlenwasserstoff-Monocarbonsäuren verwendet werden. Zahlreiche andere geeignete öllösliche Sulfonsäuren und Gemische davon mit öllöslichen aliphatischen Kohlenwasserstoff-Monocarbonsäuren können verwendet werden, die beispielsweise in den Spalten 5, 6 und 7 der genannten US-PS 38 65 737 und z. B. in der US-PS 35 25 599 beschrieben sind.

Besonders geeignet für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine handelsübliche öllösliche Sulfonsäure, die ein Rückstandsprodukt von Postdodecylbenzol-Sulfonierungsprodukten darstellt, in Lösung in Hexan mit folgender Analyse:

Sulfonsäure-Azidität, mäq./g
0,55
Gesamtazidität, mäq./g	0,57
Durchschnittsmolekulargewicht	484
Ölgehalt, Gew.-%	5,2
Hexangehalt, Gew.-%	68,2
Wasser, Gew.-%	0,3
Sulfonsäuregehalt, Gew.-%	26,6

Allgemein ist es zweckmäßig und bevorzugt, die öllöslichen Sulfonsäuren in Lösung in einem flüchtigen Kohlenwasserstofflösungsmittel zu verwenden, wie Heptan oder Hexan, die auch Bestandteil des erfindungsgemäß verwendeten flüchtigen organischen Lösungsmittels darstellen kann.

Dieses flüchtige organische Lösungsmittel kann ein aliphatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel gemäß der US-PS 38 65 737 mit einem Siedepunkt unter etwa 149°C bei Atmosphärendruck sein, wie die folgenden: Heptan, Hexan und Petroleum-naphtha, Isohexan, 2-Methylhexan, n-Octan, sowie cyclische Lösungsmittel, wie Cyclohexan und 1,1-Dimethylcyclohexan. Auch aromatische Lösungsmittel arbeiten erfindungsgemäß zufriedenstellend, wie Benzol, Toluol, o-Xylol, m-Xylol und gemischte Xylole, Äthylbenzol, n-Propylbenzol und Testbenzine, sowie chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Trichloräthan, Tetrachlormethan.

Die Alkohole, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens brauchbar sind, sind allgemein aus der US-PS 38 65 737 bekannt, nämlich die C₁-C₆-aliphatischen Alkohole und die Alkoxyäthanole, die 3 bis 7 Kohlenstoffatome besitzen. Beispiele hiervon sind Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol, Pentanole, Hexanole, Methoxy-äthanol, Äthoxy-äthanol und Butoxy-äthanol sowie Äther-alkohole, wie Monomethyläther von Äthylen-glykol (Methyl-"Cellosolve"), Monoäthyläther von Äthylen-glykol (Äthyl-"Cellosolve") und Gemische von zwei oder mehr solcher Alkohole. Gemische von Methanol und Methyl-"Cellosolve" sind sehr zufriedenstellend. Hervorragende Ergebnisse wurden auch mit Methanol als einzigem Alkohol erhalten. Dessen Verwendung ist bevorzugt, insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen.

Die nicht-flüchtigen Verdünnungsöle, die bei der Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden, umfassen sowohl natürliche, wie synthetische Stoffe gemäß Spalte 7 der US-PS 38 65 737. Mineral-Schmieröle sind die nicht- flüchtigen Verdünnungsmittel der Wahl. Die nicht- flüchtigen Verdünnungsöle sollten einen Siedepunkt über etwa 160°C bei Atmosphärendruck haben, jedoch vorzugsweise von 177° bis etwa 204°C oder noch höher. Sie haben paraffinischem, naphthenischem oder asphaltisch- basischem Charakter, wie Schmieröle, die von Kohleproduktion abgeleitet sind, auch synthetische Schmieröle, wie Polymere von Propylen, Polymere von Polyoxipropylenen und synthetische Kohlen wasserstoff-Schmieröle, die von C₈ bis C₁₂-alpha-olefinen abgeleitet sind, Pflanzenöle, wie Baumwollsamenöl, Maisöl und Castoröl, tierische Öle, wie Schmalzöl und Spermöl und Gemische von zwei oder mehr dieser oder anderer Verdünnungsöle. Das nicht-flüchtige Verdünnungsöl dient unter anderem zur Kontrolle der Viskosität des Reaktionsgemisches. Nach der Carbonatisierung können erfindungsgemäß nicht- flüchtige Verdünnungsöle oder weitere nicht-flüchtige Verdünnungsöle zugefügt werden, wenn bereits ein Teil am Anfangsgemisch bei Verfahrensbeginn zugesetzt worden war, um eine fertige Zubereitung herzustellen, die die gewünschte Viskosität hat, sowie eine zweckmäßige Konzentration des Magnesiums in Form der kolloidal dispergierten Verbindungen.

Aktivatoren sind gemäß der US-PS 8 65 737 ein kleine Menge Ammoniak oder Ammoniumverbindungen, wie z. B. Ammoniumhydroxid, Ammoniumcarbonat, Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Ammoniumcarboxylate und Ammoniumsulfonate sowie Gemische von zwei oder mehr dieser Verbindungen. Besonders zweckmäßig wird der Aktivator in Form einer Lösung in Methanol (und/oder Methyl-Cellosolve), Wasser und Ammoniak verwendet und im Reaktionsgemisch eingearbeitet, wobei die beiden letztgenannten Bestandteile durch wäßrige Ammoniak- oder Ammoniumhydroxidlösung zur Verfügung gestellt werden, z. B. durch handelsübliches Ammoniumhydroxid (28% NH₃). Die verwendete Aktivatormenge wird allmählich während der ersten 16 bis 60 Minuten der Carbonatisierung zugesetzt, am zweckmäßigsten während der ersten etwa 20 bis etwa 40 Minuten und insbesondere der ersten 30 Minuten, während die gesamte Carbonatisierungszeit z. B. innerhalb einer Zeitspanne von 1 1/2 bis 2 oder 2 1/2 Stunden liegen kann. Die genannten Zeitfaktoren beeinflussen die prozentuale Sedimentation, die sich auswirkt im carbonatisierten Produkt vor der Entfernung des Sediments oder der Zentrifugierungsbehandlung. Somit wurde bei verschiedenen Ansätzen, bei denen allmählich die aktivierende Zubereitung zugesetzt wurde und der Zusatz einigermaßen gleichmäßig in der Anfangsperiode von 30 Minuten einer Carbonatisierungsdauer von 2 Stunden erfolgte, eine prozentuale Sedimentation von 3% gefunden. Wenn die Anfangsperiode der Zugabe des Aktivierungsgemisches 42 Minuten betrug, war die prozentuale Sedimentabscheidung 3,6%. Wenn die Anfangsperiode der Zugabe der Aktivierungsmischung 60 Minuten betrug, betrug die Sedimentmenge 8,5% und wenn die Gesamtmenge Aktivierungsmischung innerhalb 1 Minute nach Einleitung der Carbonatisierungsperiode von 2 Stunden zugegeben wurde, betrug die Sedimentmenge 12%.

Als "Standard" gilt ein Gemisch aus 39,3 g Ammoniumhydroxid (28% NH₃), 22,5 g Methanol und/oder Methyl-Cellosolve und 67,5 g Wasser, was als optimal angesehen wird, wobei die Mengen der Bestandteile variable sind, ohne daß die prozentuale Sedimentation nachteilig beeinflußt wird in dem Produkt vor der Zentrifugierung, wie sich in Versuchen niederschlägt, die in den folgenden Tabellen III, IV und V wiedergegeben sind, die die Variabilität der prozentualen Mengen Ammoniak, Wasser und Methanol oder Methyl-Cellosolve zeigen.

Tabelle III

Tabelle IV

Während der Anstieg der Wassermenge gemäß Tabelle IV einen etwas günstigen Einfluß hat, ist es allgemein zweckmäßig, die Wassermenge so niedrig wie möglich zu halten wegen der Wirkung des Wassers auf das dispergierte Magnesiumcarbonat/-hydroxid, das in Verbindung mit der Berührungszeit während der späteren Destillation ein Kristallwachstum verursachen kann, das eine unerwünschte Trübungsbildung oder Sedimentabscheidung im Fertigprodukt ergibt.

In dem folgenden Beispiel der Tabelle V wurde als Standard- Aktivierungsgemisch Methyl-Cellosolve verwendet und die Wirkung von Schwankungen in dessen Menge bestimmt. Allgemein ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Methanol in der Standard-Aktivierungszubereitung verwendet wurde.

Tabelle V

Ganz allgemein gab es eine erhebliche Flexibilität in der Schwankungsbreite der Mengen der Bestandteile bei der "Standard" Aktivierungszubereitung ohne übermäßig nachteilige Wirkungen bezüglich der prozentualen Sedimentabscheidung.

Die Mengen bestimmter Stoffe, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden, schwanken innerhalb vernünftiger Grenzen und einige sind nicht kritisch, werden jedoch durch praktische Überlegungen bestimmt, wie sich im folgenden ausdrückt, in auf das Gewicht bezogenen Teilen:

Die fertigen überbasischen Zubereitungen bzw. Dispersionen sind als Schmieröle zur Verwendung in Dieselmotoren und Verbrennungsmaschinen hervorragend geeignet und besitzen u. a. korrosionsinhibierende Wirkung und Antioxydans-Eigenschaften, die Fähigkeit den Maschinenverschleiß herabzusetzen und die Bildung unerwünschter und schädlicher Stoffablagerungen auf Maschinenteilen zu verhüten.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Es wurde ein 3-Hals-Destillationskolben des vertikalen Typs mit rundem Boden von 5000 cm³ Inhalt, der mit einem mechanischen Mischer, einem Friedrichs-Kondensator, einem Thermometer und einem Gaseinleitungsrohr versehen war und in einem Kühlwasserbad eingetaucht war, mit 1000 g einer Hexanlösung einer Sulfonsäure mit obengenannter Analyse und mit 17,2 g handelsüblichem Methanol beschickt. Das Gemisch wurde gut gemischt und anschließend wurden 11,6 g aktiviertes Magnesiumoxid zur Neutralisation der Sulfonsäure zugegeben. Die Temperatur stieg von 23,3°C auf 35,6°C wegen der Neutralisationswärme.

Nach einigen Minuten mischen wurden zum Überbasischmachen 153,9 g aktiviertes Magnesiumoxid zugegeben. Aus dieser Zugabe ergab sich ein Temperaturanstieg von etwa 0,4°C. Nach gutem Mischen wurde das Gemisch mittels eines Gasdispersionsrohrs, das unterhalb der Oberfläche der Flüssigkeit angebracht war, carbonatisiert. Es wurde eine Strömungsgeschwindigkeit CO₂ von etwa 0,21 l/min. verwendet und die gesamte Einleitungsdauer betrug etwa 2 Stunden. Es wurde der Strömungsmesser so eingestellt, daß das Kohlendioxid gleichmäßig während der Carbonatisierungsdauer von 2 Stunden eingeleitet wurde. Während der ersten 30 Minuten Carbonatisierung wurde eine vorher hergesellte Aktivatorlösung in konstanter Menge unterhalb der Oberfläche des gerührten Gemischs zugegeben. Diese Aktivatorlösung enthielt 39,3 g Ammoniumhydroxid (28% NH₃), 22,5 g handelsübliches Methanol und 67,5 g Wasser.

Das folgende typische Ablaufschema für die Carbonatisierung und Zugabe des Aktivatorgemisches wurde angewendet:

Nach der Carbonatisierung wurden 356 g eines naphthenischen Schmieröls als Verdünnungsöl mit einer Viskosität von 500 bei 37,8°C zu dem Gemisch zugegeben und das Gemisch aus Verdünnungsöl und dem Reaktionsgemisch nach der Carbonatisierung wurde auf etwa 37,8°C gekühlt, um die kolloidale Dispersion zu stabilisieren. Das Sediment wurde durch einstufiges Zentrifugieren vor der Entfernung der Lösungsmitel aus dem Verfahren entfernt. Nach der Zentrifugierung wurden die flüchtigen Lösungsmittel durch Destillation unter Erhitzen auf 149°C entfernt. Das Endprodukt zeigte folgende Zusammensetzung:

29,2% Magnesiumsulfonat
0,05% Sediment⁺)
421 Gesamtbasenzahl

⁺) Die Sedimentwerte betrugen 4% nach der Carbonatisierung und vor der Klärung durch Zentrifugieren.

Dieser Sedimentwert nach dem Carbonatisieren gibt die wirksame Nutzbarmachung des aktivierten Magnesiumoxids wieder.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert die beste oder eine der besten Ausführungsformen der Erfindung, wobei die fertige kolloidale Dispersion von Magnesiumsulfonat eine Gesamtbasenzahl über 550 aufwies.

Verwendete Bestandteile:

Es wurde das gleiche Verfahren wie gemäß Beispiel 1 verwendet mit der Ausnahme, daß die Menge Aktivatorlösung, aktiviertes Magnesiumoxid und nichtflüchtiges Verdünnungsöl geändert wurden bis zu einem Ausmaß, der von dem fertigen Endprodukt, das gemäß diesem Beispiel 2 hergestellt werden sollte, diktiert war. Das fertige Produkt ist eine glänzende Flüssigkeit mit einer Gesamtbasenzahl von 565 und einem Sedimentgehalt von 0,08% (vor der Klärung durch Zentrifugieren betrug die Sedimentzahl 7%).

Beispiele 3, 4, 5 und 6

Diese Beispiele wurden gemäß der Verfahrensweise und den Mengenverhältnissen der Bestandteile gemäß Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, daß anstelle von Hexan als flüchtiges organisches Lösungsmittel, die in den Beispielen 4, 5 und 6 in Tabelle VI angegebenen organischen Lösungsmittel verwendet wurden. Die fertigen Endprodukte in jedem Beispiel sind flüssig und hell durchscheinend.

Tabelle VI

Die fertigen Zubereitungen gemäß der Erfindung sind glänzend durchscheinende Flüssigkeiten, deren Viskositäten schwanken, aber allgemein etwas unter 2000 cSt, gemessen bei 37,8°C, liegen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer hochbasischen, Magnesium enthaltenden kolloidalen Dispersion, gekennzeichnet durch

(a) Herstellen eines Gemisches aus folgenden Bestandteilen
- (1) etwa 75 bis 125 Gew.-Teilen eines sauren öllöslichen Dispergiermittels, ausgewählt aus der Gruppe öllöslicher Sulfonsäuren und Gemischen von öllöslichen Sulfonsäuren und öllöslichen aliphatischen Kohlenwasserstoffmonocarbonsäuren,
- (2) etwa 100 bis 500 Gew.-Teilen eines flüchtigen organischen Lösungsmittels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenwasserstoffen und chlorierten Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt unter etwa 149°C und
- (3) etwa 2 bis 10 Gew.-Teilen eines Alkohols ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C₁ bis C₆-aliphatischen Alkoholen, Alkoxyäthanolen mit 3 bis 7 Kohlenwasseratomen und C₁ bis C₆- Alkylmonoäthern von niederen Glykolen,
(b) Zufügen von aktivierten Magnesiumoxid zum Gemisch der Stufe (a) unter Rühren in einer Menge, die ausreicht, das saure Dispergiermittel zu neutralisieren und Überbasischmachen des Gemischs mit weiteren 10 bis 125 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, wobei das "aktivierte" Magnesiumoxid folgende Eigenschaften aufweist: Jodzahl 40 (Minimum) Kristallgröße 15-40 nm Schüttgewicht 28,82-40 g/cm³ spez. Oberfläche 40-70 m²/g Glühverlust 6,0 Gew.-% (Maximum) Säureneutralisationsdauer (A.N.T.) 12 s (Maximum)
(c) Behandeln des Reaktionsgemisches von Stufe (b) mit 75% (±10%) der stöchiometrischen Menge Kohlendioxid je Mol vorhandenes überbasisches Magnesium durch allmähliche Zugabe des Kohlendioxids bei einer Temperatur von etwa 21,1 bis 51,7°C, wobei während der Anfangsphase der Carbonatisierung ein Aktivator in Form von Ammoniak oder einer Ammoniumverbindung in einer Menge zugegeben wird, die ausreicht, etwa 0,6 bis etwa 9 Gew.-Teile Ammoniak zur Verfügung zu stellen,
(d) Zusetzen eines nicht-flüchtigen Verdünnungsöls mit einem Siedepunkt oberhalb etwa 160°C, nachdem die Carbonatisierung praktisch vollständig durchgeführt wurde,
(e) ggf. Kühlen des Reaktionsgemischs auf eine Temperatur von 37,8°C oder darunter,
(f) Entfernen von Sediment bis zur Erzielung einer praktisch klaren kolloidalen Dispersion und
(g) Entfernen der flüchtigen Stoffe durch Destillation.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öllöslichen Sulfonsäuren ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Gemischen von sulfonierten Monoalkylbenzolen und Dialkylbenzolen, bei welchen die Dialkylbenzole überwiegen und die Alkylgruppen verzweigtkettig oder linear sind und überwiegend 12 bis 16 Kohlenstoffatome enthalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüchtige organische Lösungsmittel ein aliphatisches Lösungsmittel ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüchtige organische Lösungsmittel Hexan ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüchtige organische Lösungsmittel ein aromatisches Lösungsmittel ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methanol und dem Monoethyläther von Äthylenglykol und deren Gemische.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivator eine Lösung ist, die Ammoniak, Wasser und wenigstens einen Alkohol enthält, welcher ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methanol und dem Monoethylenäther von Äthylenglykol.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonisierungsstufe über einen Zeitraum von etwa 1 1/2 bis etwa 2 1/2 Stunden durchgeführt wird und daß während der ersten etwa 20 bis 40 Minuten der Aktivator allmählich zu dem Gemisch, das carbonatisiert werden soll, zugefügt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die öllösliche Sulfonsäure in Mengen von etwa 85 bis 115 Gew.-Teilen und das flüchtige organische Lösungsmittel in Mengen von etwa 200 bis 400 Gew.-Teilen vorhanden ist.