DE669400C - Schmieroel - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
23. DEZEMBER 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 23 c GRUPPE

Schmieröl

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Juli 1935 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft <die Verbesserung von Schmiermitteln, die aus Ölgemischen bestehen und besonders für Motore und sonstige bei hoher Temperatur arbeitende Vorrichtungen bestimmt sind.

Durch die Bedingungen, unter denen derartige Schmieröle arbeiten, sind diese stark durch Oxydationen gefährdet, und zwar um so mehr, je höher das öl raffiniert ist. Da es andererseits für die meisten Fälle von größter Wichtigkeit ist, die öle im Zustande möglichst hoher Raffination zu verwenden, so ist es eine wichtige Aufgabe, hochraffinierte Schmieröle mit geringer Oxydationsneigung herzustellen.

Es gibt bereits Zusätze zu Schmierölen, die, den letzteren in kleinen Mengen zugesetzt, die Oxydationsneigung der öle erheblich herabsetzen. Zu diesem Zweck sind bereits öllösliche metallorganische Verbindungen, wie Blei- oder Zinnalkyl- oder -arylverbindungen, zu Schmierölen zugesetzt worden.

Die erfindungsgemäße, im folgenden zu erläuternde technische Regel führt eine neue Gruppe von metallorganischen Verbindungen diesem Zwecke zu, nämlich solche, die mindestens zwei Metallatome im Molekül enthalten und nach dem Schema

R_xM-NR,,
aufgebaut sind, wo M und N zwei Metallatome sind, die entweder gleich oder verschieden sein können. R_x und R_y sind organische Reste, wie Alkyl oder Aryl. Diese metallorganischen Verbindungen können zweckmäßig z. B. nach der Formel

R_vMNa + ClNR_x χ R_xM — NR/+ NaCl

gewonnen werden, wobei Natrium als allgemeiner Vertreter für Alkalimetall und Chlor als solcher für Halogen aufzufassen ist. Es können bei der metallorganischen Verbindung aber auch mehr als zwei Metalle im Molekül vorhanden sein, z. B. nach dem Schema

R₁-MNR,-

-PR,

in dem M, N, P Metalle und R die organischen Gruppen bedeuten. Die Herstellung derartiger Verbindungen geschieht am besten bei tiefer Temperatur, vorzugsweise bei — 20 bis so — 30⁰, wobei flüssiges Ammoniak oder niedrigsiedende Amine als Lösungsmittel benutzt werden.

Die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Metalle sind die der zweiten, dritten, vierten und fünften Gruppe des periodischen Systems und von diesen wieder vorzugsweise die der rechts stehenden Untergruppen. Innerhalb der gleichen Gruppen sind die Elemente höheren Atomgewichtes 6u wirksamer als die mit kleineren Atomgewichten. So ist z. B. Quecksilber wirksamer als

Cadmium oder Zink, Blei wirksamer als Zinn oder Germanium und Wismuth besser als Arsen oder Antimon.

Wie bereits betont, sollen erfindungsgem bei den zu verwendenden Zusatzmitteln m destens zwei Metallatome im Molekül ent ten sein, die gleich oder verschieden sind, können also z.B. in der metallorganischen Verbindung vorhanden sein zwei Atome Blei ίο oder Zinn oder je ein Atom Blei und Zinn oder bei drei Metallen je ein Atom Zinn Blei und Antimon.

Was nun den oder die organischen Reste der metallorganischen Verbindung betrifft, so hängt die Zahl der vorhandenen Gruppen selbstverständlich von der Wertigkeit des damit verbundenen Metalls ab. An Stelle eines Teiles der Kohlenwasserstoffreste kann auch Wasserstoff treten, doch soll wenigstens eine zo kohlenstoffhaltige Gruppe zugegen sein, und der Regel nach sollen alle Wasserstoffatome des Moleküls durch kohlenstoffhaltige Reste ersetzt sein, die gleich oder verschieden sein können.

■ Die kohlenstoffhaltigen Gruppen können aliphatisch sein, mit gerader oder verzweigter Kette, wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Amyl, Isopropyl oder sek. Butyl. Vorzugsweise werden reine Kohlenwasserstoffreste verwendet, doch sind auch solche brauchbar, bei denen Wasserstoffatome durch Halogen, Schwefel oder andere Elemente ersetzt sind. Es ist weiter zweckmäßig, wenigstens eine Arylgruppe im Molekül zu haben, z. B. Phenyl oder Naphthyl, gegebenenfalls auch in alkylierter Form, wie Kresyl, Isopropyl-a-naphthyl, oder als hydrierte Aryle. Die cyclischen Reste können entweder reine Kohlenwasserstoffreste sein oder können Substituenten enthalten," wie Oxy- oder Aminogruppen oder Halogene, und zwar im Ring oder in der Seitenkette.

Der Wirkungsgrad der einzelnen metallorganischen Verbindungen hängt von den darin enthaltenen Metallen sowohl wie von der Wahl der damit verbundenen organischen Gruppen ab. Sind z. B. alle organischen Gruppen aliphatische Reste, so ist die Wirkung bis zu Temperaturen von 200 bis 250° nicht besonders groß. Bei Gegenwart von Arylgruppen dagegen haben die metallorganischen Verbindungen einen umfangreicheren Wirkungsbereich und-sind z.B. schon bei 150⁰ und 200° wirksam und bleiben es bis zu 250⁰ und höheren Temperaturen.

Die erfindungsgemäß zu Schmierölen zuzusetzenden metallorganischen Verbindungen müssen in den Kohlenwasserstoffölen wenigstens in der Menge löslich sein, mit der die gewünschte Wirkung erzielt werden kann, Findet man, daß eine metallorganische Verbindung nicht genügend löslich ist, um eine Höchstleistung zu erreichen, so kann sie dadurch verbessert werden, daß mehr Alkyl-• gruppen oder Alkylgruppen mit größerer ^ßjijshlenstoffzahl in die Verbindung eingeführt ,ν%*ί%1εη. Oft kann die Löslichkeit und Misch-'lärkeit durch Zusatz geringer Mengen von Benzol oder Toluol gefördert werden. Nötigenfalls können diese Lösungsvermittler nachher durch Destillation oder in sonst geeigneter Weise wieder entfernt werden.

Diese die Löslichkeit fördernden Zusätze werden, wenn überhaupt, nur in sehr geringen Mengen benutzt. Schon o,i bis 0,02% zeigen oft genügende Wirkung; doch können unter Umständen auch 0,1 bis 0,3% benötigt werden. Mehr als 0,5% sind nur selten erforderlich.

Die metallorganischen Verbindungen nach der vorliegenden Erfindung können Grundölen verschiedenster Abstammung zugesetzt werden, gleichgültig aus welchem Rohöl sie stammen oder ob sie durch Destillation oder mit Säuren, Alkalien oder Ton raffiniert oder in anderer Weise durch Hydrierung, destruktive Hydrierung oder Behandlung mit selektiv wirkenden Lösungsmitteln gewonnen sind. Die erfindungsgemäß verbesserten Schmieröle sind auch besonders verwendungsfähig in Turbinen, Motoren und als Spülöle zur Reinigung der Kurbelwellen in Motoren mit innerer Verbrennung. Die Öle können mehr als einen der erfindungsgemäßen Zuschläge erhalten, und es können auch sonstige Stoffe, die man den Schmierölen zuzusetzen pflegt, gegenwärtig sein, wie Fließpunktserniedriger, Verdicker oder Dispergiermittel.

Beispiel 1

Es wird zunächst nachstehend ein Beispiel für die überlegene Wirkung der Zusätze metallorganischer Verbindungen mit mehr als einem Metall gegeben:

Ölmischung

Hochraffiniertes
Schmieröl von 3⁰E
bei ioo°

Hochraffiniertes
Schmieröl von 3⁰E
bei ioo° + o,2⁰Z₀
Trimethyltriphenyldistannan ........

Hochraffiniertes
Schmieröl von 3⁰E
bei ioo° + 0,2%
Tetrapropylzinn...

Kegelprobe

0,50

0,32

0,35

Sauerstoffabsorption

103 -213 -107

7-10—ii-io

26-20-18-21

Beispiel 2 Trimethyltriphenylstannan wird z.B. nach folgender Formel hergestellt:

(CH₃)₃SnNa + (C₀H₅ )₃ SnCl-

Die Reaktion wird so durchgeführt, daß die Reaktionskomponenten in äquivalenten Mengen mit flüssigem Ammoniak gemischt werden. Um den Wirksamkeitsgrad zu prüfen, werden 0,2% einem gut raffinierten Schmieröl mit einer Viscosität von 3,5 bis 4,4° E bei 54,4° zugesetzt.

Öl ohne Zusatz

2°/o(CH₃)₃Sn₂(C_eH₅)₃

Kegelprobe

0,50
0,32

Sauerstoffaufnahme in ecm einer ioccm-Probe von 15 zu 15 Min.

mehr als 100 7-10-11-10

Die Kegelprobe wird so durchgeführt, daß man das öl in einer bestimmten Menge und bestimmten Geschwindigkeit durch einen auf der Innenseite eines genormten, auf einer Temperatur von 250⁰ gehaltenen Kegels befindlichen Kanal fließen läßt. Der Niederschlag stellt die Summe fester, an dem Kegel abgesetzter Stoffe dar. Die Zahlen geben die unlöslichen Stoffe aus 60 ecm öl in mg an.

Die Zahlen für die Sauerstoffabsorption geben die Mengen Sauerstoff in Kubikzentimeter an, die während 15 zu 15 Minuten von 10 ecm auf 200° gehaltenem Öl aufgenommen werden, wenn Sauer stoff blasen in geschlossenem Kreislauf hindurchgeleitet werden.

Aus den oben gegebenen Zahlen geht hervor, daß der erfindungsgemäße Zusatz der ν (CH₃)₃Sn — Sn(C₀H₆), + NaCl.

Zjnnverbindung die Menge der bei der Kegeljprobe gebildeten festen Stoffe erheblich her-■abgedrückt und auch die Sauer stoff auf nähme des Öles weitgehend vermindert hat.

Für weitere Zusätze, die ebenfalls geprüft und sehr gute Wirkungen gegeben haben, mögen als Beispiele folgende benannt werden: Hexaphenylzinn, Tetrakresylwismut, Tetramethylquecksilber, Hexaphenylblei, Trimethylzinntetraphenylblei, Triäthylzinndiphenylwismut, Tripropylzinndikresylantimon, Dinaphthylwismutdikresylarsen, Diisopropylzinndiphenylwismutdikresylarsen, Trimethylzinndiphenylthallium.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schmieröl aus einem schweren Kohlenwasserstofföl und einem Zusatz einer metallorganischen Verbindung, gekennzeichnet durch den Gehalt einer metallorganischen Verbindung mit mindestens 2 Metallatomen, die gleich oder verschieden sein können, und in der die organischen Reste Alkyle, Aryle, Aralkyle und ihre hydrierten oder durch Halogen, Schwefel, Oxyl- oder Aminogruppen substituierten Derivate sein können.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle der metallorganischen Zusatzmittel der zweiten, dritten, vierten oder fünften Gruppe des periodischen Systems, und zwar vorzugsweise der rechten Spalte dieser Gruppen angehören.