DE4206047A1

DE4206047A1 - Nieder- und hochmolekulare korrosionsschutzadditive auf basis von epoxiden

Info

Publication number: DE4206047A1
Application number: DE4206047A
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl Chem Dr Schaefer; Robert Kohler; Alfred Dipl Chem Dr Pauli; Achim Dipl Chem D Fessenbecker
Original assignee: Rhein Chemie Rheinau GmbH
Current assignee: Rhein Chemie Rheinau GmbH
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1993-09-02
Also published as: DE59306079D1; EP0557839A1; ES2099852T3; EP0557839B1; ATE151449T1; DK0557839T3; JPH0625687A

Description

Metallische Gegenstände oder Konstruktionen, die abgeschmiert oder durch Öle oder Fette geschützt werden, benötigen häufig einen wirksamen Schutz gegen Korrosion. Aus diesem Grund wird den Ölen oder Fetten ein Inhibitor zugesetzt. Zweckmäßig ist dies bei Motorenfetten, hydraulischen Ölen, Schmierölen, bei den meisten Schmierfetten und den temporären Rostschutzmitteln.

Im Laufe der Zeit ist es gelungen, Inhibitoren zu entwickeln, die in Ölen oder Fetten als oxidierende Inhibitoren (Passivatoren) oder als Adsorptionsinhibitoren wirken oder gleichzeitig auf beide Arten. Beispiele für oxidierende Inhibitoren sind Natriumnitrit oder Lithiumnitrit, welche als feste Salze im Fett feinverteilt werden können, ferner bestimmte organische Nitrite oder Chromate. Die größte Gruppe der in Öl eingesetzten Inhibitoren sind Adsorptionsinhibitoren, die häufig aus Stickstoff- oder Schwefelverbindungen bestehen. Hierher gehören auch die Amine, welche entweder alleine oder als Salze der niedrigeren Carbonsäuren verwendet werden.

Die wichtigsten in Öl eingesetzten Inhibitoren sind die Alkali- und Erdalkalisalze höhermolekularer Sulfonsäuren, die man durch Neutralisation von sulfonierten Ölen (Petroleumsulfonate, Synthesesulfonate) erhält.

In allen Fällen erhält man höhermolekulare Verbindungen, die über ihre polare Sulfonsäuregruppe auf der ganzen Metalloberfläche adsorbiert werden. Sie wirken dabei im allgemeinen auf doppelte Weise; d. h., sie verzögern sowohl die anodische als auch die katodische Reaktion. Der lipophile Teil solcher Verbindungen trägt zur besseren Löslichkeit in Mineralölen bei.

Nachteilig bei Erdalkalimetallsulfonaten ist, daß in Kombination mit anderen Additiven schwerlösliche Erdalkalimetallsalze entstehen können, die durch Ablagerungen auf den Metalloberflächen die tribologische Wirksamkeit beein trächtigen können. Weiterhin ist nachteilig, daß bei hohen Verarbeitungstempera turen, bei denen die Öle verdampfen bzw. verbrennen, anorganische Salze auf der Metalloberfläche zurückbleiben, die z. B. bei Walzen von Feinstblechen störend sind. Ein weiterer Nachteil ist es, daß bei der Herstellung metallhaltiger Sulfonate schwermetallhaltige Rückstände wie z. B. Bariumsulfat, Zn-Sulfat anfallen.

Die Anwendung metallhaltiger Korrosionsinhibitoren, insbesondere in offenen Tribosystemen ist eingeschränkt, da in Folge ihres hohen Metallgehaltes die biologische Abbaubarkeit durch Störung mikrobieller Abbauprozesse verzögert werden kann.

Ziel der vorliegenden Erfindung war es, sulfonatähnliche Verbindungen zu finden, die als Zusätze zu Mineralölen, Fetten und insbesondere nativen Ölen wie Rapsöl, guten Korrosionsschutz bewirken.

Es wurde gefunden, daß Umsetzungsprodukte von epoxidierten Fettsäureestern, vorzugsweise den Methylestern solcher Fettsäuren mit höhermolekularen Sulfon säuren, die geforderten Eigenschaften besitzen.

Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung epoxidierter und anschließend mit nieder- oder höhermolekularen Sulfonsäuren umgesetzter Fettsäuren, insbe sondere den Methylestern ungesättigter Fettsäuren als korrosionshemmender Zusatz zu Schmierölen, insbesondere Schmierölen pflanzlicher Herkunft.

Zur Umsetzung geeigneter Sulfonsäuren sind z. B. höhermolekulare Monoalkyl benzolsäuren oder Dialkylbenzolsulfonsäuren. Als epoxidierte Fettsäureester werden bevorzugt die epoxidierten Methylester ungesättigter Fettsäuren oder Fettsäure gemische, wie Rüböl, Leinöl, Sojaöl oder Fischöl zugrundeliegender Fettsäuren eingesetzt. Die genannten Sulfonsäuren werden mit den epoxidierten Fettsäure estern, die Epoxidgehalte von 1,5-15 Gew.-% (Gew.-% Sauerstoff, bezogen auf epoxidierten Methylestern), vorzugsweise 4-8 Gew.-% aufweisen, in Mengen von 10-60 Gew.-% (bezogen auf epoxidierter Tetrasäureester) bei Temperaturen von 20-120°C, vorzugsweise bei 30-60°C, umgesetzt, wobei flüssige Produkte erhalten werden. Die Menge der Sulfonsäuren wird so bemessen, daß auf ein Mol Epoxidgruppen etwa ein Mol reaktionsfähige Sulfonsäuregruppe kommt. Bei nicht vollständiger stöchiometrischer Umsetzung soll das Reaktionsprodukt vorzugsweise noch Epoxidgruppen enthalten. Bevorzugte Sulfongruppen sind höhermolekulare Dialkylbenzolsulfonsäuren.

Die erhaltenen Reaktionsprodukten werden Ölen, insbesondere nativen Ölen, in Mengen von 0,01-70 Gew.-%, bezogen auf reines Öl zugesetzt und verleihen diesen bedeutend bessere Korrosionsschutzeigenschaften als herkömmliche Korrosionsinhibitoren wie Metallsulfonate und Metallnaphthenate.

Je nach eingesetzter Sulfonsäure bzw. epoxidierten Fettsäuremethylestern können demulgierende als auch emulgierende Produkte erhalten werden. Insbesondere für Hydraulik-, Getriebe- und Dampfturbinenöle bei denen HLP- und CLP-Anforde rungen vorgeschrieben sind, ist der Einsatz von Schmierstoffen mit vor allen Dingen gutem Demulgierverhalten erforderlich.

Damit in Hydraulikanlagen keine Störungen auftreten, müssen Hydrauliköle durch extrem feine Filter (z. B. 3 µm) gut filtrierbar sein. Die erforderungsgemäßen Reaktionsprodukte enthalten im Gegensatz zu herkömmlichen Sulfonaten keine Metallverbindungen, die oft die Filtrierbarkeit stören oder gar unmöglich machen. Beim Einsatz eines metallfrei hergestellten Sulfonats können solche Schwierig keiten nicht auftreten. Die Folge ist ein extrem gutes Filtrationsverhalten.

Die erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte eignen sich aufgrund ihrer wasser abweisenden und korrosionsschützenden Eigenschaften als Zusatz zu Dewate ring-Fluids auf Basis von tiefsiedenden Kohlenwasserstoffen.

Aufgrund ihrer hohen Affinität zu biologisch schnell abbaubaren Grundölen wie Rapsöl, Sojaöl, Syntheseester, sind sie geeignete Additive zur Formulierung von biologisch schnell abbaubaren Schmierstoffen. Ihre biologische Abbaubarkeit ist durch die Verwendung von epoxidierten nativen Rohstoffen und das Fehlen von Metallionen wesentlich besser als die herkömmlicher Additive z. B. Metallsulfonate.

Beispiel 1

500 g Monoalkylbenzolsulfonsäure mit einer Säurezahl vom 78 mg KOH/g Substanz und 300 g Rüböl werden unter Rühren auf 40°C erwärmt. Dazu gibt man innerhalb von 60 min portionsweise 400 g epoxidiertes Rüböl mit einem Epoxid-Gehalt von 5 Gew.-%. Anschließend läßt man noch 4 Stunden bei 40°C nachreagieren. Das erhaltende Reaktionsprodukt kann ohne weitere Aufarbeitung als Korrosionsschutz-Additiv eingesetzt werden.

Beispiel 2

500 g Dialkylbenzolsulfonsäure mit einer Säurezahl vom 80 mg KOH/g Substanz und 300 g Rüböl werden unter Rühren auf 40°C erwärmt. Dazu gibt man innerhalb von 60 min portionsweise 195 g epoxidiertes Rüböl 2-Ethylhexylglycidylether. Anschließend läßt man noch 4 Stunden bei 40°C nachreagieren. Das erhaltende Reaktionsprodukt kann ohne weitere Aufarbeitung als Korrosionsschutz-Additiv eingesetzt werden.

Beispiel 3

500 g epoxidierter Rübölsäuremethylester mit einem Epoxid-Gehalt von 5 Gew.-% wird auf 40°C erwärmt. Dazu gibt man innerhalb von 60 min portionsweise 660 g Monoalkylbenzolsulfonsäure mit einer Säurezahl von 78 mg KOH/g Substanz. Anschließend läßt man noch 4 Stunden bei 40°C nachreagieren. Das erhaltende Reaktionsprodukt kann ohne weitere Aufarbeitung als Korrosionsschutz-Additiv eingesetzt werden.

Claims

Verwendung epoxidierter und anschließend mit nieder- oder höhermolekularen Sulfonsäuren umgesetzter Fettsäuren, insbesondere den Methylestern ungesättigter Fettsäuren als korrosionshemmender Zusatz zu Schmierölen, insbesondere Schmier ölen pflanzlicher Herkunft.