DE3400769A1 - Schmiermittel, geeignet zur verwendung bei hoher temperatur - Google Patents

Schmiermittel, geeignet zur verwendung bei hoher temperatur

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Description

Beschreibung . T 54 334
Synthetische öle auf Silikonbasis wurden bisher als Schmiermittel zur Verwendung bei hoher Temperatur beschrieben und es wurde festgestellt, daß ihr Verdampfungsverlust bei hohen Temperaturen gering ist. übliche synthetische öle auf Silikonbasis weisen jedoch den Nachteil auf, daß ihre Fähigkeit Belastungen zu tragen sehr gering ist und daß ihnen Charakteristika wie eine Reinigungskraft fehlen, die für das Schmiermittel erforderlich sind. Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden und darüber hinaus andere Charakteristika zu verleihen, wurde versucht, verschiedene Schmierzusätze hinzuzufügen, jedoch mit begrenztem Erfolg, da die Zusätze in den synthetischen ölen auf Silikonbasis nicht löslich sind. Sie sind daher für die praktische Anwendung nicht geeignet.
Für Schmiermittel, die in einer Maschine bzw. einem Motor vom adiabatischen Typ, für ein Super-Hochtemperatur-Gasturbinenlager, einen Motor mit einer Turbobeladung usw. verwendet werden, ist es erforderlich, daß sie so hohen Temperaturen wie 200 0C oder mehr widerstehen, obwohl die obere Temperaturgrenze der üblichen Schmiermittel für Hochtemperatürzwecke 170 bis 180 0C beträgt.
25 . ■ ■ ,
Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Schmiermittels bzw. eines Gleitmittels, das frei von den vorstehend beschriebenen Nachteilen von synthetischen ölen auf Silikonbasis ist und beständig gegen hohe Temperaturen von 200 0C
30 oder mehr ist.
Es wurde gefunden, daß dieses Ziel erreicht werden kann durch Zusatz von Estern von gehinderten Alkoholen zu einem speziellen synthetischen öl auf Silikonbasis.
Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel bzw. ein Gleitmittel zur Verwendung bei hohen Temperaturen, das enthält: (A) 25 bis 98 Gew.-% eines Arylalkylsilikons mit einer
wiederkehrenden Einheit, dargestellt durch die all-• gemeine Formel (I)
(worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen
2
ist, und R eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoff- · atomen oder ein Wasserstoffatom ist), und mit einer kinematischen Viskosität, bestimmt bei 100 0C, von 5 χ 10~6 bis 300 χ 10~6 m2/s (5 bis 300 Centistokes), und
(B) 75 bis 2 Gew.-% eines Esters eines gehinderten Alkohols
20 und einer Fettsäure.
Im folgenden wird die Erfindung genauer beschrieben. Die Komponente (A) des erfindungsgemäßen Schmiermittels ist ein Arylalkylsilikon mit einer wiederkehrenden Einheit, wie sie durch die vorstehende allgemeine Formel (I) beschrieben wird. In der allgemeinen Formel (i) stellt R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen dar, wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, und eine Butyl-
2
gruppe, und R stellt ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen dar, wie eine Methyl-
2 gruppe, eine Ethylgruppe, und eine Pjropylgruppe. R kann an die Arylgruppe der allgemeinen Formel (I) an jeder der o-, m- und p-Stellungen gebunden sein.
Die Komponente (A) sollte eine kinematische Viskosität, bestimmt^bei 100 0C, von 5 χ 1θ"6 bis 300 χ 10~6 m2/s
Copy
—5 —
(5 bis 300 Centistokes) vorzugsweise von 10 χ 10 bis 100 χ 10 m2/s (10 bis 100 Centistokes) aufweisen.
Als Komponente (A) ist ein Silikon, das die wiederkehrende Einheit der allgemeinen Formel (I) nicht aufweist, und ein Silikon mit einer kinematischen Viskosität die außerhalb des bevorzugten Bereichs liegt, selbst dann nicht bevorzugt, wenn es die wiederkehrende Einheit der allgemeinen Formel (I) aufweist. Da ein Schmiermittel, das unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Silikons hergestellt wurde, Nachteile aufweist, da die Wärmebeständigkeit unzureichend ist, ist die Schmierleistungsfähigkeit gering und es weist eine unzureichende Fähigkeit auf, verschiedene Zusätze für den Schmiervorgang aufzulösen.
Andererseits ist ein Schmiermittel, das das hier verwendete Arylalkylsilikon enthält, welches eine wiederkehrende Einheit, dargestellt durch die allgemeine Formel (I), und eine kinematische Viskosität innerhalb des vorstehend definierten Bereichs aufweist, frei von den vorstehenden Nachteilen
Geeignete Beispiele für die Komponente (A) umfassen Phenylmethylsilikon, Methylphenylmethylsilikon, Ethylphenylmethylsilikon, Phenylethylsilikon, Phenylpropylsilikon, Phenylbutylsilikon und PröpylphenyIhexylsüikon.
Die Komponente (B) des Schmiermittels gemäß der Erfindung ist wie vorstehend beschrieben ein Ester eines gehinderten Alkohols und einer Fettsäure. Es können erfindungsgemäß verschiedene gehinderte Alkohole verwendet werden, einschließlich solcher Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (II) dargestellt werden:
CH2R3 35 . R4CH2 C CH2R6
CH2R5 COPY
(worin R bis R jeweils ein Wasserstoffatom, eine Hydroxygruppe, eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe bzw. eine oder mehrere Hydroxygruppen enthaltende Alkylgruppe oder eine Alkylgruppe sind, vorausgesetzt, daß mindestens einer der Reste R bis R eine Hydroxygruppe oder eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe ist). Von den durch die allgemeine Formel (II) dargestellten gehinderten Alkoholen sind die Verbindungen bevorzugt, in denen die die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe und die Alkylgruppe 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthalten. Bevorzugte Beispiele für die gehinderten Alkohole sind mehrwertige Alkohole wie Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Neopentylglykol, 2-Methyl-2-propyl-1,3-propandiol und dergleichen.
._ Als gehinderte Alkohole der allgemeinen Formel (II) können auch Verbindungen wie D!pentaerythrit verwendet werden.
Die hier verwendete Fettsäure ist nicht kritisch; dies bedeutet, daß jegliche Fettsäure verwendet werden kann, so lange sie geeignet ist mit den vorstehend beschriebenen gehinderten Alkoholen unter Bildung der entsprechenden Ester zu reagieren. Typische Beispiele sind Fettsäuren mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen wie gesättigte geradkettige Fettsäuren (z. B. Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure und Behensäure), oder die entsprechenden verzweigtkettigen Fettsäuren oder ungesättigten Fettsäuren; zweibasische Säuren (z. B. Adipinsäure, Sebacinsäure und Azelainsäure); und dimere Säuren, das heißt, Polymere von ungesättigten Fettsäuren (z. B. ölsäure) . Von diesen Verbindungen sind ungesättigte Fettsäuren wie ölsäure und Linolsäure und verzweigtkettige Fettsäuren wie Isostearinsäure bevorzugt. Diese Fettsäuren können in Form ihrer Derivate (z. B. Säurehalogenide) verwendet werden. Kurz, können jegliche Fettsäuren verwendet werden, die geeignet sind zur Bildung von Estern bei der Reaktion mit den gehinderten Alkoholen wie vorstehend beschrieben.
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Vorzugsweise weist die Komponente (B) eine kinematische Viskosität, bestimmt bei 100 0C, von mindestens 5 χ 10* m2/s (5 Centistokes), insbesondere von 8 χ 10 bis 50 χ 10 m2/s (8 bis 50 Centistokes) auf.
Die Menge der Komponente (B) sollte 2 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-% der Gesamtmenge der Komponenten (A) und (B) betragen. Wenn die Menge der Komponente (B) weniger als 2 Gew.-% beträgt, so wird die Wirkung der Verbindung (B) unzureichend ausgeübt, wohingegen, falls sie mehr als 75 Gew.-* beträgt, die Oxidationsstabilität des endgültigen Schmiermittels in ungünstiger Weise verringert wird.
Das erfindungsgemäße Schmiermittel enthält grundlegend die Komponenten (A) und (B). Falls nötig, können jedoch verschiedene Zusätze zugefügt werden, wie Antioxidantien vom Amin-, Phenol- und Dithiophosphorsäuretyp, Detergens-Dispergiermittel vom SuIfonat-, Phenat- bzw. Phenolat-, Phosphonat- und Salicylattyp, Extremdruckmittel vom Schwefel/Phosphor- und Phosphattyp und Lubrizitätsmittel bzw. öligkeitsmittel.
Wenn das erfindungsgemäße Schmiermittel bei so hohen Tempe-
' raturen wie 200 0C oder mehr, besonders etwa 3000C verwendet wird, ist sein Verdampfungsverlust gering und es wird weniger Schlamm ausgebildet. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Schmiermittel eine große Fähigkeit auf, verschiedene Zusätze zu lösen, es besitzt eine hohe Lagerungsstabilität und seine Fähigkeit Ladungen bzw. Belastungen zu tragen..ist überlegen.
Das erfindungsgemäße Schmiermittel ist daher geeignet zum Schmieren von Maschinenelementen, die hohen Temperaturen von 200 0C oder mehr ausgesetzt werden, insbesondere von Brennkraftmaschinen bzw. Innenverbrennungsmotoren; das heißt,
35 es ist zur Verwendung als Maschinenöl geeignet.
ι L.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsversuche dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiele 1 bis 12 und Vergleichsversuche 1 bis 6
Schmiermittel mit der in der Tabelle beschriebenen Formulierung wurden hergestellt und es wurden ihre physikalischen Eigenschaften gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.
Es wurden folgende physikalische Eigenschaften untersucht: Untersuchung der thermischen Stabilität:
Eine Probe von 30 g des Schmiermittels wurde in einen Becher entsprechend Fig. 153 des JIS K2839 eingesetzt und 3 Stunden bei 320 0C gehalten. Am Ende dieser Zeit wurde der Verdampfungsverlust und die Schlammbildung bestimmt.
Indiana-Rühroxidationstest: 20 gemessen gemäß JIS K2514.
Falex-Reibungstest und Ladungstragetest: gemessen gemäß ASTM D3233.
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Tabelle
Beispiel
3 4 5
6 , 7
Das Schmiermittel aufbauende Bestandteile (Gewichtsteil·)
Komponente (A)
Phenylmethylsilikon *1 / 4-Pr.opylphenylhexylsilikon *2 Dimethylsilikon *3
Komponente (B)
Ester von Trimethylolpropan und Ölsäure *4
zusammengesetzter Ester von Trimethylolpropan, Adipinsäure und Stearinsäure *5 Ester von Pentaerythrit und Ölsäure *6
Zusätze
Phenothiazin
Phenyl-c^-naphthylamin Calciumsulfonat · (TBN=25) Calciumphenat (TBN=150) Bariumphosphat (TBN=170) Trikresylphosphat
Physikalische Eigenschaften Untersuchung der thermischen Stabilität Verdampfungsverlust (Gew.-%)
Schlammbildung
Indiana-Ruhroxidationstest Zunahme der Viskosität (Viskositätsverhältnis), bestimmt bei 40 0C Ge samtsäurezahl
Falex-Reibungstest des Ladungstrage-Vermögens (LBS)
Aussehen
50 50 70 70
1 1 3 3 5 5
14
50
19
30
14
30
15
10
5 5
13
90
10
12
70
30
12
1,3 1,8 1,7 1,7 1,6 1,8 1,8 1,8 CO
3,0 0,8 0,9 1,0 1,5 1,5 0,2 0,2 1,5 4>-
3,9 700 700 700 700 700 600 600 700 CD
CD
900 gut gut gut gut gut gut gut gut
gut
Tabelle (Fortsetzung)
Beispiel 10
11 12 1
Vergleichsversuche 2 3 4
Das Schmiermittel aufbauende Bestandteile (Gev/ichtsteil)
Komponente (A) Phenylmethylsilikon *1 4-Propylphenylhexylsilikon *2 Dimethylsilikon *3
Komponente (B) Ester von Trimethylolpropan und Ölsäure *4 zusammengesetzter Ester von Trimethylolpropan, Adipinsäure und Stearinsäure *5 Ester von Pentaerythrit und Ölsäure *6
Zusätze
Phenothiazin Ph eny1-«-naphthy1amin Calciumsulfonat (TBN=25) Calciumphenat (TBN=I50) Bariumphosphat (TBN=IVO) Trikresylphosphat
Physikalische Eigenschaften Untersuchung der thermischen Stabilität Verdampfungsverlust (Gew.-%) Schlammbildung Indiana-Rühroxidationstest ■ Zunahme der Viskosität (Viskositätsverhältnis) , bestimmt bei 40 0C Gesamtsäurezahl
Falex-Reibungstest des Ladungstragevermögens (LBS) Aussehen
70
30
100
70
30
30
1
5
20
80
1 3 5
100
(Parafinisches Mineralöl *7)
100
10 13 14 8 -*8 -*8 16 17 70 OO
-*8 -*8 <^keine —> gebildet -P-
O
-*8 -*8 3,3 3,6 4,5 CD
1,9 1,8 1,9 1,1 -*8 -*8 6,7 11,0 13,0 CD
0,5 1,5 1,4 0,2 -*8 -*8 1000 1 100 100Ö
600 700 700 300 -*8 -*8 out gut gut
out gut gut gut
Anmerkungen:
*1 Silikon SH 500 (30 χ 10~6 m2/s bzw. 30 Centistokes),
Produkt der Toray Co., Ltd. 5
*2 . Silikon SH 203 (150 χ 1θ"6 m2/s bzw. 150 Centistokes),
Produkt von Toray Co., Ltd.
* 3 Silikon SH 200 (20 χ 10~6 m2/s bzw. 20 Centistokes), Produkt der Toray Co., Ltd.
*4 ünister H-381R, Produkt der Nippon Oils & Fats Co., Ltd.
*5 Unister C-3373H, Produkt der Nippon Oils & Fats Co., Ltd.
*6 Unister H-481R, Produkt der Nippon Oils & Fats Co., Ltd.
*7 Viskosität: 30 χ 10~6 m2/s (30 Centistokes) (100 0C) ■20
*8 kann nicht gemessen werden, da unlöslich und Abscheidung

Claims (9)

Anmelder; Idemitsu Kosan Company Limited, 1-1, 3-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo/Japan T 54 334 Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur Patentansprüche
1. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur, entha1tend:
(A) 25 bis 98 Gew.-% eines Arylalkylsilikons mit einer •wiederkehrenden Einheit der allgemeinen Formel (I)
worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen
ist, und R eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom ist, mit einer
COPY
kinematischen Viskosität, bestimmt bei 100 0C, von " 5 χ 10~6 bis 300 χ 1θ" m2/s (5 bis 300 Centistokes); und
(B) 75 bis 2 Gew.-% eines Esters eines gehinderten Alkohols und einer Fettsäure.
2. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur nach Anspruch 1,.bei dem es sich um ein Maschinenöl handelt.
3. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur nach Anspruch 1 oder 2, in dem das Arylalkylsilikon eine kinematische Viskosität, bestimmt bei 100 0C, von
10 χ 10~6 bis 100 χ 1θ"6 m2/s (10 bis 100 Centistokes) " aufweist.
4. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatür nach Anspruch 1, 2 oder 3, in dem das Arylalkylsilikon eine Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe von Phenylmethylsilikon, Methylphenylmethylsilikon, Ethylphenylmethylsilikon, Phenylethylsilikon, Phenylpropylsilikon, Phenylbutylsilikon und Propylphenylhexylsilikon.
5. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatür nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem der gehinderte Alkohol eine der Verbindungen ist,' dargestellt durch die allgemeine Formel (II)
30 R4CH2 C CH2R6
CH2R3 l2
CH2R5 .
worin R bis R jeweils ein Wasserstoffatom, eine Hydroxy-5 gruppe, eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe oder eine Alkylgruppe ist, vorausgesetzt, daß mindestens
eine der Gruppen R bis R eine Hydroxygruppe oder eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe■ist.
6. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Tempera-. tür, nach Anspruch 5, in dem die durch die allgemeine Formel (II) dargestellten Verbindungen Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Neopentylglykol und 2-Methyl-2-propyl-1,3-propandiol sind.
7. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Fettsäure mindestens eine der Verbindungen ist, ausgewählt aus der Gruppe von Fettsäuren mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen, zweibasischen Säuren und dimeren
15 Säuren.
8. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem der Ester eines gehinderten Alkohols und einer Fettsäure eine kinematische Viskosität, bestimmt bei 100 0C, v<
aufweist.
100 0C, von mindestens 5 χ 10 m2/s (5 Centistokes)
9. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatür nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem die Menge der vermischten Komponente (B) 10 bis 30 Gew.-% der Gesamtmenge der Komponenten (A) und (B) beträgt.
Copy
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