DE3044297A1 - Molybdaenverbindung, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung als schmiermitteladitiv - Google Patents
Molybdaenverbindung, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung als schmiermitteladitivInfo
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Description
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T-OOS 80 DE D 76,SIl-F (HWA)
20.11.1980
Molybdänverbindung, Verfahren zur ihrer Herstellung und Verwendung als Schmiermitteladditiv
130037/0635.
Molybdänverbiiidung, Verfahren zu ihrer Herstellung
und Verwendung als Schmiermitteladditiv
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Molybdändialkyldithiöphosphate,
die als Additive mit Hochdruck- und Antiverschleißeigenschaften
geeignet sind, ein neues Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen und diese Verbindungen enthaltende Schmieröle,
Schmiermittel.
Der Einsatz einiger Molybdän enthaltender Verbindungen in Schmierölen ist bereits bekannt, wie z.B. die sulfurierten
Oxymolybdänorganodithiophosphate der US-Patentschriften 3 4oo i4o und 3 h9k 866. Diese Verbindungen können durch die
allgemeine Strukturformel :
[(RO)2PSJMo2S2O,
dargestellt werden, worin R ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-
oder Alkarylrest ist. Aus der obengenannten Formel ist ersicht lich, daß die Verbindungen nach dem Stand der Technik nur ein
Molybdänatom pro Dithiophosphat besitzen. Es wird angenommen, daß die Antiverschleißeigenschaften der Molybdänverbindungen
größtenteils auf in situ-Reaktionen der Molybdän- und Schwefel atome zurückzuführen sind. Es wäre daher nicht vorteilhaft,
Verbindungen herzustellen, die auf Kosten des Schwefels eine erhöhte Menge an Molybdän enthalten. Auf der Basis der obengenannten
Theorie ist es erstaunlich, daß es Molybdänverbindungen gibt, die weniger Schwefel enthalten und trotzdem besser
geeignet sind.
130037/0635
Die Erfindung betrifft Molybdän enthaltende Verbindungen der
Formel :
worin R ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3o Kohlenstoffatomen
ist, bevorzugt ein olofinischer oder verzweigter Alkyl—
rest mit mehr als etwa 7 Kohlenstoffatomen, wie 8 bis 2o. Diese Verbindungen enthalten bevorzugt etwa 11,7 t>is 2o,o °/o
Molybdän.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Molybdän enthaltenden Verbindung, das die Umsetzung eines
Ammonium-oder Alkallmetallmolybdats mit mehr als der zur Acidifizierung des Molybdats stöchiometrisch erforderlichen
Menge einer konzentrierten Halogenwasserstoffsäure bei Raumtemperatur
bis 8o C beinhaltet; dann wird ein Mol Dithio—
phosphat pro Mol Molybdän im Molybdänreaktanten zugesetzt, das Reaktionsgemisch am Rückflußkühler erhitzt und das Reaktionswasser azeotrop abdestilliert.
Die Erfindung betrifft auch eine Zusammensetzung, bestehend aus einem Schmieröl oder -fett und einem Additiv mit Antiverschleiß-,
Hochdruck- und Antioxidationseigenschaften der Formel
:
worin R die obengenannte Bedeutung hat.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine wäßrige Lösung insbes.
von Natriummolybdat in einem inerten Lösungsmittel mit mehr als der zur Acidifizierung des Molybdats benötigten stöchiometrischen
Menge einer konzentrierten Halogenwasserstoffsäure,
bevorzugt Chlorwasserstoffsäure, bei niedrigen Temperaturen versetzt; die angesäuerte Lösung wird dann mit Dialkyl-
130037/0635
304429?
dithiophosphorsäure umgesetzt. Es ist wichtig, mehr
als ein Äquivalent Halogenwasserstoffsäure pro Äquivalent Molybdän im Molybdatreaktanten einzusetzen, um den höchsten
Molybdängehalt zu erreichen.
Es wird angenommen, daß das vorliegende Verfahren folgendermaßen abläuft:
Na2Mo0^+3HCl —·>
2NaCl+i/2Cl2+H2O+1/2H2MoO6 (l)
PS2H--* 1/2 [(RO)2PS^]^o^+HgO (il)
Es entsteht ein Produkt, das kein sulfuriertes Molybdänsalz ist, wie die in der angeführten Literatur beschriebenen, das
aber zwischen 6oo und 4ooo cm das gleiche Infrarotspektrum aufweisen sollte und auch aufweist. Die analytischen Daten
des Rohprodukts aus Gleichung II, worin R 2-Äthylhexyl ist,
sind unten aufgeführt :
°/o
Mo
o/o
P
°/o
S
errechnet 19,9 6,43 13,3
gefunden 18,5 6,1o 11,3
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.
121 g Natriummolybdat (0,5 mol) wurden bei Raumtemperatur in
2oo ml Toluol aufgeschlämmt. Zu der Aufschlämmung wurden langsam
124 ml konzentrierte Chlorwasserstoffsäure (1,5 mol) gegeben.
Das Reaktionsgemisch wurde dann auf 80 C erhitzt und dann
177 g Di-(2-äthylhexyl)-dithiophosphorsäure (0,5 mol) zugegeben.
Das Reationsgemisch wurde 8 h am Rückflußkühler erhitzt,
130037/0635
danach wurde das Wasser azeotrop abdestilliert. Das Produkt
wurde abfiltriert und das Toluol unter vermindertem Druck aus dem FiItrat abgezogen.
Gemäß der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurde Oxymolybdändiisopropyldithiophosphat
aus 1 Mol Kaliummolybdat und Diisopropyldithiophosphorsäure hergestellt.
Gemäß der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurde Oxymolybdändi-(η-butyl)-dithiophosphat
aus Natriummolybdat und Di-(n-butyl)-dithiophosphorsäure hergestellt.
Gemäß der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurde Oxymolybdändinonyldithiophosphat
aus Natriummolybdat und Dinonyldithiophosphorsäure hergestellt.
Gemäß der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurde Oxymolybdändi-(n-amyl)-dithiophosphat
ans Ammoniummolybdat und
Di- (n-amyl )-dithiophosphorsäui-e hergestellt.
Gemäß der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurde Oxymolybdändidecyldothiophosphat
aus INTatriummolybdat und Didecyldithiophosphorsäure
hergestellt.
Die Reaktionen dor Beispiele 3 der US-Patentschriften
3 4oo i4o und 3 494 866 wurden durchgeführt,um ein Vergleichsprodukt
mit einem wie in den obengenannten Patenten beschriebenen Infrarot-Spektrum und einem Molybdängehalt von 7,5 Gew.%
zu erhalten. Die Reaktionen der vorliegenden Erfindung führten zu einem Produkt mit einem identischen Infrarot-Spektrum und
mit einem Molybdängehalt von 18,5 Gew.°/o.
Die Wirksamkeit des Oxymolybdändithiophosphats aus Beispiel 1 (a) und die der Verbindungen aus Beispiel 3 in US-PS 3 4oo i4o
und US-PS 3 494 866 (B) wurde relativ zu einem kommerziellen
Zinkdithiophosphat (c) in einer vollständigen Motorenöl-Zusammensetzung für Benzinmotoren bestimmt.
Test/ Öl mit Additiv A B C
Zink, c/o o,o8
Molybdän, °/o o,o3 o,o5 -
Oxidationsprüfstandtest,
°/o Viskositätszunahme 227 243 X)
4-Mahlkugeln (1 h-i8oo U/min-
93,3°C-4o kg) o,36" o,36 0,38
X) zu viskos zur Messung
Diese Werte wurden nach dem 4_Mahlkugelntest und dem Prüfstandtest
für Oxidation erhalten. Im ersten Test werden Stahlkugeln mit 1,27 cm Durchmesser gesäubert, getrocknet
und fest in einem Testgefäß positioniert. Dann werden Io bis
130037/0635
3
15cm des Test-Schmieröls in das Gefäß gegeben. Damit werden 6o min dauernde Einzelversuche bei einer Geschwindigkeit von 18oo U/min auf dem 4-Mahlkugeln-Tester durchgeführt. Die Testbelastung beträgt 4o kg und die Testtemperatür 93*3 C. Der Verschleiß - ausgedrückt in micron pro Minute - wird nach einer bestimmten Formel aus dem durchschnittlichen Kratzerdurchmesser (mm) berechnet. Die für Test-Schmieröle erhaltenen Werte werden mit denen von Schmierölen mit bekannten Antiverschleißeigenschaften verglichen. Je niedriger der erhaltene Wart desto besser sind die Antiverschleißeigenschaften.
15cm des Test-Schmieröls in das Gefäß gegeben. Damit werden 6o min dauernde Einzelversuche bei einer Geschwindigkeit von 18oo U/min auf dem 4-Mahlkugeln-Tester durchgeführt. Die Testbelastung beträgt 4o kg und die Testtemperatür 93*3 C. Der Verschleiß - ausgedrückt in micron pro Minute - wird nach einer bestimmten Formel aus dem durchschnittlichen Kratzerdurchmesser (mm) berechnet. Die für Test-Schmieröle erhaltenen Werte werden mit denen von Schmierölen mit bekannten Antiverschleißeigenschaften verglichen. Je niedriger der erhaltene Wart desto besser sind die Antiverschleißeigenschaften.
Der Prüfstand Oxidationstest simuliert die Oxidationsdegradierung des "Sequence IHC-Tests" und steht mit ihm in Wechselwirkung.
Beim "Sequence IITC-Test" wird ein S-Zylinder-OldsmobiX-Motor
Baujahr I96I 6k h bei mittlerer Geschwindigkeit und Belastung,
sehr hoher Temperatur des Kühlmantels und Zufuhr eines mageren Gemisches in Betrieb gehalten. Alle 8 Stunden wird eine Ölprobe
entnommen u.id ihre Viskosität bei 37» 8 C bestimmt. Diese
Proben werden alle 8 h entnommen, um den prozentualen Anstieg der Viskosität mit der Zeit zu bestimmen. Zusätzlich wird der
Motor anschließend auseinandergenommen und auf Harzbildung, Kolbenfirnis und Ventilverschleiß untersucht. Je niedriger
der Wert desto besser.
In einer anderen Bewertung wurde eine ausreichende Menge Oxymolybdändi-(2-äthylhexyl)-dithiophosphat zu einer vollständigen
Motorenöl—Zusammensetzung mit einem kommerziellen Rei —
bungsverminderer gegeben, sodaß ein Öl mit o,o3 Gew.$ Mo entstand.
Die entsprechenden Reibungseigenschaften wurden nach
dem 4-Mahlkugeln-Reibungstest und Verschleißtest unter den
obengenannten Bedingungen mit den folgenden Ergebnissen bestimmt
:
130037/0635
endgültiger Reibungskoeffizient ■'
Öl o,o97
Öl + o,o3 °/ Mo o,o7o
°/o Differenz 39 °/0 mehr Reibimg im Öl
ohne Mo
Die in dia SE-Motorenöle gegebenen Zusätze wurden mit dem
MEF-Test (Motored Engine Friction Test) auf ihre Fähigkeit zur Verringerung dor Reibung geprüft. Bei diesem Test wird
ein auf einem Prüfstand montierter Ford 351 CID-V8 Motor
Baujahr 197^ eingesetzt. Bei diesem Test wird das Motorenöl
auf einer gebräuchlichen Betriebstemperatur von 87,8°C und 98»9 C gehalten. Der Motor wird durch einen Elektromotor angetrieben
bis eine gleichmäßige Geschwindigkeit von 2ooo U/min
erreicht wird. Das zum Fahren des Motors bei dieser Geschwindigkeit benötigte Drehmoment wird bestimmt, der Wert wird in
cm Öl gemessen. Je niedriger das zum Fahren des Motors benötigte Drehmoment ist, desto wirksamer ist die Öl—Zusammensetzung
des Kurbelgehäuses, da sie die internen Reibungsverluste des
Motors verringert hat. Bei diesem Test wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen das Drehmoment relativ
zu den gebräuchlichen Ölgemischen um etwa 1o °/o verringern.
Eine Verbindung der vorliegenden Erfindung kann für sich allein als Schmieröl eingesetzt werden. Dieses beinhaltet
sowohl ihre Verwendung als Antiverschleißmittel als auch als
Hochdruckmittel. Eine erfindungsgemäße Verbindung kann auch
als Additiv in Schmierölen oder -fetten eingesetzt werden. Als Additiv wird die Verbindung gewöhnlich in geringen Mengen
angewendet, z.B. o,o1 bis 2o %, bevorzugt o,o3 bis 1o Gew.°/o
Additiv oder noch bevorzugter o,o3 bis O,18 Gew.°/o Mo in der
Zusammensetzung. Daher können bekannte, auf Erdöl basierende Schmieröle, wie Turbinenöl, andere leichte Öle, SAE 9o-Getriebeöle
und andere schwere Öle, oder bekannte synthetische Öle, wie Ester, Polyäther und Silicone, eine Molybdän enthaltende
Verbindung im Sinne der vorliegenden Erfindung enthalten.
130037/0635
Neben der obengenannten Molybdänverbindung kann das Schmieröl
oder -fett auch konventionelle Additive, wie Verdickungsmittel,
(z.B. Ton, andere Pigmente, Alkalimetallseifen, Erdalkalimetallseifen
oder andere Seifen), Korrosionsinhibitoren, Antioxidantien,Rostschutzmittel, Viskositätsverbesserer,
Stockpunkterniedriger, Detergentien, andere Hochdruckmittel, andere Antiverschleißmittel und ähnliche enthalten.
130037/0635
Claims (8)
- Τ-008 80 DEPatentansprücheI. Molybdänverbindung der allgemeinen Formelworin R ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet.
- 2. Molybdänverbindung der in Anspruch 1 angegebenen allgemeinen Formel, worin R ein Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet.
- 3. Molybdänverbindung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit 11,7 bis 20,0 Gew.-56 Molybdän.
- 4. Verfahren zur Herstellung einer Molybdänverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ammonium- oder Alkalimolybdat mit konzentrierter Halogenwasserstoff säure in einer größeren Menge als stöchiometrisch zum Ansäuern erforderlich bei Raumtemperatur bis 80° C behandelt, nicht mehr als zwei Mole Dialkyldithiophosphorsäure je Mol Molybdän im Molybdän-Reaktionspartner hinzugefügt und die Reaktionsmischung am Rückfluß erhitzt sowie das Reaktionswasser azeotrop entfernt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Chlorwasserstoffsäure eingesetzt wird.
- 6. Verwendung der Molybdänverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Hochdruck-Antiverschleiß-Additiv und/oder Antioxydans in Schmierölen oder Schmierfetten.130037/0635T-008 80 DE
- 7. Verwendung der Molybdänverbindung nach Anspruch 6mit 0,01 bis 2G Gew.-35, vorzugsweise 0,03 bis IO Gew.-%, der Molybdänverbindung in der Schmiermittelkomposition.
- 8. Verwendung der Molybdänverbindung nach Anspruch 6 mit 0,03 bis 0,18 Cew.-% Molybdän in der Schmiermittelkomposition .130037/0635
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