DE69107331T2 - Schmieröladditive, ihre Herstellung und ihre Verwendung. - Google Patents
Schmieröladditive, ihre Herstellung und ihre Verwendung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf neuartige in Schmieröl lösliche Verbindungen, die zur Verwendung als Dispergiermittelzusatz in Schmierölen geeignet sind, ihre Herstellung und ihre Anwendungen.
- Mehrbereichsschmieröle werden typischerweise durch zwei Zahlen, wie 10W30, 5W30 und dergleichen, gekennzeichnet. Die erste Zahl in der Mehrbereichsbezeichnung bezieht sich auf die Erfordernis einer maximalen Niedrigtemperatur (z.B. -20 ºC) -Viskosität für dieses Mehrbereichsöl, wie sie typischerweise durch einen Kaltstart-Simulator (cold cranking simulator, CCS) unter hoher Scherbeanspruchung gemessen wird, während sich die zweite Zahl in der Mehrbereichsbezeichnung auf die Erfordernis einer minimalen Hochtemperatur (z.B. 100 ºC) -Viskosität bezieht. Somit muß jedes einzelne Mehrbereichsöl gleichzeitig sowohl die strengen Niedrig- als auch Hochtemperatur-Viskositäts-Anforderungen erfüllen, um für eine gegebene Mehrbereichsbezeichnung qualifiziert zu sein. Solche Anforderungen werden zum Beispiel durch ASTM-Richtlinien festgelegt.
- Die Anforderung der minimalen Hochtemperatur-Viskosität soll das Öl am zu starken Verdünnen während des Motorbetriebs, was zu übermäßiger Abnutzung und erhöhtem Ölverbrauch führt, hindern. Die Anforderung der maximalen Niedrigtemperatur-Viskosität soll das Anlassen des Motors bei kaltem Wetter erleichtern und die Pumpfähigkeit sicherstellen.
- Beim Zubereitung eines Öls, das die Extreme der Viskositäts-Anforderungen zufriedenstellend erfüllt, kann der Hersteller ein einzelnes Öl der gewünschten Viskosität oder ein Gemisch aus zwei Schmierölen mit unterschiedlichen Viskositäten verwenden, gleichzeitig mit der Manipulation der Art und Mengen von Zusätzen, die vorhanden sein müssen, um die angestrebten Gesamteigenschaften eines speziellen Mehrbereichsöls, einschließlich seiner Viskositäts-Anforderungen, zu erreichen.
- Um die Niedrig- und Hochtemperatur-Viskositäts-Anforderungen von Mehrbereichsölen zu erfüllen, ist es für den Hersteller im allgemeinen notwendig, einen Zusatz zu verwenden, der üblicherweise als Viskositätsindex(VI)-Verbesserer bezeichnet wird. Diese arbeiten gewöhnlich so, daß sie die Niedrigtemperatur- Viskosität des Basis-Öls in einem geringeren Ausmaß erhöhen als sie die Hochtemperatur-Viskosität erhöhen. Eine Erschwerung für den Hersteller ist die Auswirkung auf die Viskositätsanforderungen, die durch andere Schmieröladditive hervorgerufen wird, und insbesondere durch Dispergiermittel, die hinzugefügt werden, um Ausflockung und Niederschlag von Bodensatz, wobei der Bodensatz durch Oxidation des Öls gebildet wird, zu verhindern. Ein Problem bei vielen bestehenden Dispergiermitteln sind ihre niedrigen Viskositäten bei höheren Temperaturen.
- Die vorliegende Erfindung versucht, das mit Dispergiermitteln nach dem bisherigen Stand der Technik verbundene Problem durch die Bereitstellung neuer in Schmieröl löslicher Verbindungen, die zur Verwendung als Dispergiermittel mit verbesserten VI-Eigenschaften geeignet sind, zu überwinden.
- Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung in Schmieröl lösliche Verbindungen, die zur Verwendung als Dispergiermittel geeignet sind, zur Verfügung, welche Verbindungen durch Umsetzen eines Epoxyacrylats mit einem Dispergiermittel, das wenigstens eine reaktiven Stickstoff enthaltenden besitzt, bei erhöhter Temperatur in zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Schritten erhältlich sind.
- Jedes beliebige Dispergiermittel, das wenigstens eine reaktiven Stickstoff enthaltenden Einheit besitzt, kann verwendet werden. Somit können Dispergiermittel mit primären und/oder sekundären Aminogruppen verwendet werden, jedoch nicht diejenigen, die ausschließlich tertiäre Aminogruppen enthalten. Es wird angenommen, obwohl wir nicht durch irgendeine spezielle Theorie festgelegt sein möchten, daß zwischen dem reaktiven Stickstoff enthaltenden Bestandteil des Dispergiermittels und sowohl den Epoxy- als auch den olefinisch ungesättigten Gruppen des Epoxyacrylats eine Reaktion statffindet, solcher Art, daß das Dispergiermittel durch die Epoxyacrylat-Moleküle vernetzt wird.
- Geeignete Dispergiermittel schließen ein (i) in Öl lösliche Amide oder Imide von mit langkettigen Kohlenwasserstoffen substituierten Mono- und Dicarbonsäuren oder ihren Anhydriden, (ii) langkettige Kohlenwasserstoffe mit einem direkt daran gebundenen Polyamin und (iii) Mannich-Kondensations-Produkte, die durch Kondensation einer mit einem langkettigen Kohlenwasserstoff substituierten hydroxyaromatischen Verbindung, zum Beispiel eines Alkylphenols, mit einem Aldehyd und einem Polyalkenpolyamin gebildet werden, welches Addukt wenigstens eine reaktive Aminogruppe enthält.
- Das Dispergiermittel ist vorzugsweise ein Imid oder Amin, das durch die Reaktion eines mit einem Polyalken substituierten Bernsteinsäure-Acylierungsmittels und eines Amins gebildeted wird. Succinimide sind eine gut bekannte Dispergiermittel-Klasse, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind. Typisch für die Technik, die sich auf solche Materialien bezieht, ist GB-A- 1565627 und der darin anerkannte bisherige Stand der Technik. Typischerweise werden sie hergestellt durch Umsetzen eines Polyalkens in Gegenwart oder Abwesenheit von Chlor entweder mit Maleinsäure oder vorzugsweise mit Maleinsäureanhydrid, wobei eine mit dem Polyalken substituierte Bernsteinsäure oder -anhydrid gebildet wird, und anschließendes Umsetzen der mit dem Polyalken substituierten Bernsteinsäure oder des -anhydrids mit einem Stickstoff enthaltenden Material, geeigneterweise einem Amin, das ein Mono-, Di- oder Polyamin sein kann.
- Ein geeignetes Succinimid besitzt die Formel:
- worin R¹ eine Kohlenwasserstoffgruppe, typischerweise eine Polyalkengruppe mit mehr als 30 Kohlenstoffatomen, ist, R¹ vorzugsweise zwischen 30 und 300, stärker bevorzugt zwischen 50 und 150, Kohlenstoffatome enthält. R¹ ist vorzugsweise eine Polyisobutengruppe. R² ist eine solche zweiwertige Gruppe, daß H&sub2;NR²NXY ein Alkylenamin, wie ein Ethylen- oder Propylenamin, ist, z.B. ist R² -(CH&sub2;CH&sub2;NH)kCH&sub2;CH&sub2;-, worin k gleich Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 7, vorzugsweise 2 bis 6, ist; alternativ dazu kann ein gemischtes Ethylen/Propylen- Amin, z. B. H&sub2;N(CH&sub2;)&sub3;NH(CH&sub2;)&sub2;NH(CH&sub2;)&sub3;NH&sub2;, verwendet werden,
- X und Y sind unabhängig voneinander entweder ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, vorzugsweise eine C&sub1;- - C&sub6;-, stärker bevorzugt eine Methyl- oder Ethylgruppe, oder eine Hydroxyalkylgruppe, vorzugsweise eine C&sub1;- - C&sub6;-, am meisten bevorzugt eine Hydroxyethylgruppe, oder bilden zusammen die Gruppe:
- Alternativ dazu kann R² in der Formel (I) eine solche zweiwertige Gruppe sein, daß H&sub2;NR²NXY ein Alkanolamin oder ein Polyetheramin ist. Typischerweise können solche Alkanolamine die Gruppe = N.CH&sub2;CH&sub2;NH.CH&sub2;CH&sub2;OH (d.h. R² = CH&sub2;CH&sub2;, X = H, Y = CH&sub2;CH&sub2;OH) enthalten, und typischerweise können solche Polyetheramine die Gruppe = N.CH&sub2;CH&sub2;OCH&sub2;CH&sub2;OCH&sub2;CH&sub2;NH&sub2; (d.h. R² = (CH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;CH&sub2;CH&sub2;-, X = Y = H) enthalten. Verwendbare kommerziell erhältliche Polyetheramine sind die Jeffamine (RTM), die von Texaco vermarktet werden. R² ist vorzugsweise eine Alkylengruppe, z.B. mit 2 bis 40 Kohlenstoffatomen, wahlweise unterbrochen mit wenigstens einer O- oder NH-Gruppe, und enthält insbesondere eine oder mehrere Einheiten von Alkylenoxa- oder Alkylenaminogruppen mit jeweils 2 bis 4 Kohlenstoffatomen.
- R² kann auch eine solche zweiwertige Gruppe sein, daß H&sub2;NR²NXY ein aromatisches oder araliphatisches Amin ist, z.B. mit 6 - 20 Kohlenstoffatomen, wie Phenylen- oder Biphenylendiamin oder Bis(aminobenzyl).
- Wenn eines von X und Y ein Wasserstoffatom ist, kann R² eine Alkylengruppe, z.B. -CH&sub2;CH&sub2;-, sein. Es wird bevorzugt, daß das in der vorliegenden Erfindung verwendete Dispergiermittel wenigstens 2, vorzugsweise 3 bis 7, aktive Stickstoffatome (d.h. primäre oder sekundäre) enthält.
- Geeigneterweise wird R¹ in den Formeln (I) und (II) entweder von Ethylen, Propylen, 1-Buten, Isobuten, 1-Hexen, 1-Octen und dergleichen abgeleitet. Alternativ dazu kann das Polyalken von einem internen Olefin, z.B. 2-Buten, oder einem Copolymer, z.B. einem Ethylen/Propylen-Copolymer abgeleitet sein. Das Poiyalken ist vorzugsweise Polyisobuten.
- Das Succinimid kann entweder ein Mono- oder ein Bis-succinimid sein.
- Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist ein Epoxyacrylat definiert als eine Verbindung, die wenigstens einen Oxiran-Ring und wenigstens eine Acrylat- oder Acrylamidgruppe, einschließlich alpha-substituierter Derivate von Acrylat- und Acrylamidgruppen, umfaßt.
- In der vorliegenden Erfindung verwendbare Epoxyacrylate können geeigneterweise diejenigen mit der Formel
- sein, worin R³ und R&sup5; unabhängig voneinander entweder ein Wasserstoffatom, eine Kohlenwasserstoff- oder eine hetero-(z. B. O)-substituierte Kohlenwasserstoffgruppe sind, R&sup4; eine Alkylen-, Alkylenglykol-, Arylengruppe oder eine Gruppe ist, die wenigstens eine Acrylat-, Acrylamid- oder Oxirangruppe enthält, z.B. Alkylenacrylat (oder sein Aminoderivat). Vorzugsweise ist R³ entweder ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe, z.B. mit 1 - 20 Kohlenstoffatomen. Die Kohlenwasserstoffgruppe kann geeigneterweise entweder eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylgruppe sein, vorzugsweise eine Alkylgruppe, z.B. mit 1 - 6 Kohlenstoffatomen. Z ist ein Heteroatom oder ein substituiertes Heteroatom, z.B. -O- oder =NR&sup6;, worin R&sup6; ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, z.B. mit 1 - 6 Kohlenstoffatomen, wie eine Methyl- oder Ethylgruppe, ist.
- Wenn R&sup4; in Formel III eine Alkylengruppe ist, z.B. mit 1 - 300 oder 1 - 10 Kohlenstoffatomen, besitzt es geeigneterweise die Formel -[CHR&sup7;]n-, worin R&sup7; ein Wasserstoffatom oder eine C&sub1;- - C&sub2;&sub0;-, vorzugsweise eine C&sub1;- - C&sub6;-, stärker bevorzugt eine Methyl- oder Ethylgruppe, ist; n eine ganze Zahl von 1 bis 30 darstellt; jede der n R&sup7;-Gruppen gleich oder verschieden sein kann. Die Gruppe R&sup4; ist geeigneterweise von einem Polyolefin abgeleitet; wo R&sup7; beispielsweise ein Wasserstoffatom ist, wird R&sup4; typischerweise von Polyethylen abgeleitet sein. R&sup4; ist vorzugsweise -CH&sub2;-.
- Wenn R&sup4; eine Alkylenglykolgruppe ist, besitzt es geeigneterweise die Formel -[CHR&sup8;CHR&sup9;O]mCHR&sup8;CHR&sup9;-, worin R&sup8; und R&sup9; unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine C&sub1;- - C&sub2;&sub5;-, vorzugsweise eine C&sub1;- - C&sub1;&sub6;-, stärker bevorzugt eine C&sub1;- - C&sub6;-Alkylgruppe, beispielsweise eine Methyl- oder Ethylgruppe, sind und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellt. Vorzugsweise ist R&sup8; ein Wasserstoffatom und R&sup9; ein Wasserstoffatom, eine Methyl- oder Ethylgruppe. Wo R&sup9; ein Wasserstoffatom, eine Methyl- oder Ethylgruppe ist, wird die Alkylenglykolgruppe gewöhnlich von Ethylen-, Propylen- beziehungsweise Butylenoxiden abgeleitet sein. Jede der [CHR&sup8;CHR&sup9;O]-Gruppen kann gleich oder verschieden sein.
- R&sub4; kann ebenso eine Arylen-, Alkarylen- oder Aralkylengruppe sein, z.B. mit 6 - 20 oder 7 - 20 Kohlenstoffatomen, wie Phenylen -C&sub6;H&sub4;-, Benzylen -CH&sub2;C&sub6;H&sub4;-, Biphenylen -C&sub6;H&sub4;-C&sub6;H&sub4;-, Methylendiphenylen -C&sub6;H&sub4;CH&sub2;C&sub6;H&sub4;-, Naphthylen -C&sub1;&sub0;H&sub8;- oder -C&sub6;H&sub4;C(CH&sub3;)&sub2;-C&sub6;H&sub4;-.
- Alternativ dazu kann R&sub4; wenigstens eine Acrylat-, Acrylamid- oder Oxirangruppe umfassen, z.B. R&sub4; = -[CAB]p-, worin p eine ganze Zahl von 1 bis 10, z.B. 3 - 5, darstellt, und jedes von A und B unabhängig voneinander die Gruppe Alkylen
- oder Alkylen
- ist, worin q und r unabhängig voneinander Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 5 darstellen (diese Gruppe repräsentiert vorzugsweise Gruppe A in wenigstens einem Teil von R&sup4;) oder jedes von A und B unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, R&sup7;, eine Hydroxyalkylgruppe ist, jede der p -[CAB]--Gruppen gleich oder verschieden sein kann, R³, Z, R&sup5; und R&sup7; alle wie oben definiert sind und jede Alkylengruppe vorzugsweise 1 - 6 Kohlenstoffatome besitzt.
- Die Alkylengruppe in der Gruppe A ist vorzugsweise eine Methylengruppe. Wenn B eine Hydroxyalkylgruppe ist, ist es vorzugsweise eine Hydroxyethylgruppe.
- R&sup4; ist vorzugsweise eine Alkylen- oder eine Alkylenglykolgruppe, insbesondere in der Form -CHR&sup7;CABCHR&sup7;-.
- Wo R³ oder R&sup5; eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, ist es vorzugsweise eine C&sub1; - C&sub5;-Alkylgruppe.
- R³ und R&sup5; sind vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe.
- Ein Beispiel für ein geeignetes Epoxyacrylat der Formel (III) ist Glycidylacrylat. Das Dispergiermittel der Formel (II) wird mit dem Epoxyacrylat der Formel (III) in zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Schritten umgesetzt. Somit kann die Reaktion des Dispergiermittels mit dem Epoxyacrylat geeigneterweise in einem ersten Schritt das Umsetzen von Dispergiermittel mit Epoyxyacrylat bei erhöhter Temperatur und in einem weiteren Schritt oder in weiteren Schritten das Umsetzen des Produkts aus dem vorangehenden Schritt oder den vorhergehenden Schritten mit weiterem Dispergiermittel umfassen.
- Es wird eingesehen werden, daß in dem anschließenden Folge-Schritt oder Schritten, die die Zugabe von weiterem Dispergiermittel beinhalten, ein zu dem in dem ersten Schritt verwendeten unterschiedliches Dispergiermittel oder unterschiedliche Dispergiermittel eingesetzt werden können.
- Es wird bevorzugt, die Reaktion in einem geeigneten Lösungsmittel durchzuführen. Im Hinblick auf die Tatsache, daß Dispergiermittel im allgemeinen als Lösungen in Schmierölen auf den Markt kommen, und im Hinblick auf die beabsichtigte Verwendung des Produkts wird es bevorzugt, ein Schmieröl als Lösungsmittel zu verwenden. Sowohl natürliche als auch synthetische Schmieröle können eingesetzt werden. Falls gewünscht, können auch Verschnittmittel verwendet werden. Geeignete Verschnittmittel schließen flüssige Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Xylol und Toluol, ein.
- Die erhöhte Temperatur, bei welcher die Reaktion ausgeführt wird, kann oberhalb 70 ºC und unterhalb der Zersetzungstemperatur jeder der Komponenten des Reaktionsgemisches liegen.
- Ein einstufiges Verfahren kann geeigneterweise das Hinzufügen über einen Zeitraum, beispielsweise über einen Zeitraum von 5 bis 180 Minuten, des Epoxyacrylats zu einer Lösung des Dispergiermittels bei einer Temperatur von 75 bis 220 ºC und anschließendes Umsetzen des Gemisches bei einer Temperatur oberhalb 70 ºC und unterhalb der Zersetzungstemperatur des Gemisches für eine Zeit, die ausreicht, um die Reaktion auszuführen, beispielsweise 30 bis 300 Minuten, entweder bei Atmosphärendruck oder unterhalb des Atmosphärendrucks umfassen. Das Epoxyacrylat kann geeigneterweise, falls gewünscht, auf eine Temperatur unterhalb seiner Zersetzungstemperatur vorerhitzt werden.
- Ein zweistufiges Verfahren kann geeigneterweise umfassen (i) Mischen des Dispergiermittels und des Epoxyacrylats bei einer Temperatur von Umgebungstemperatur bis 120 ºC, (ii) in dem Fall, daß die Temperatur des Gemisches niedriger als 70 ºC ist, Erhöhen seiner Temperatur auf einen Wert oberhalb 70 ºC und unterhalb der Zersetzungstemperatur des Gemisches während einer Zeitspanne, beispielsweise von 10 bis 180 Minuten, (iii) Halten des Gemisches bei dieser Temperatur für eine Zeit, beispielsweise von 15 bis 300 Minuten, (iv) Hinzufügen einer weiteren Portion eines Dispergiermittels, geeigneterweise auf eine Temperatur bis 220 ºC vorerhitzt, und (v) Halten der Temperatur des Gemisches bei einem Wert im Bereich von 70 bis 250 ºC während einer Zeitspanne, geeigneterweise von 15 bis 300 Minuten, entweder bei Atmosphärendruck oder unterhalb des Atmosphärendrucks.
- In dem einstufigen Verfahren kann wenigstens 1 Äquivalent, z.B. 1 - 10 Äquivalente NH-Gruppen im Dispergiermittel pro Äquivalent Epoxyacrylat umgesetzt werden.
- In der oben erwähnten Zwei-Stufen- (oder Mehr-Stufen-) -Reaktion können im ersten Schritt für jeden im Dispergiermittel vorhandenen Amino-Wasserstoff 0,75 oder mehr, vorzugsweise 0,85 bis 1,1, Äquivalente Epoxyacrylat verwendet werden. Danach können im nachfolgenden Schritt oder den nachfolgenden Schritten 0,5 - 15, vorzugsweise 1 - 10, Äquivalente Dispergiermittel pro Äquivalent des im ersten Schritt verwendeten Dispergiermittels verwendet werden.
- Das Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden.
- Produkte des ersten Schritts einer 2-Stufen- oder Mehr-Stufen-Reaktion des oben beschriebenen Dispergiermittels, und eines Polyacrylats der Formel III umfassen eine neuartige Verbindung der allgemeinen Formel IV:
- worin R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander eine zweiwertige aliphatische, heterosubstituierte aliphatische, aromatische oder hetero-substituierte aromatische Gruppe sind, z.B. wie für R² definiert und mit irgendwelchen aromatischen Gruppen, die 6 - 20 Kohlenstoffatome enthalten, wie Phenylen.
- R¹&sup0; und R¹³ sind unabhängig voneinander eine Kohlenwasserstoffgruppe oder
- oder die Gruppe Y¹, vorzugsweise (b),
- Y¹ ist
- oder H&sub2;C=CR³(CO)ZR&sup4;CHR'CHR"R&sup5;-, worin eines von R' und R" ein Wasserstoffatom und das andere eineHydroxylgruppe ist, R&sup4; eine Alkylen- oder Arylengruppe ist und Z vorzugsweise Sauerstoff darstellt;
- R¹¹ und R¹² sind vorzugsweise -CH&sub2;CH&sub2;-,
- R¹&sup4;, R¹&sup5; und R¹&sup6; sind unabhängig voneinander eine Kohlenwasserstoffgruppe,
- R¹&sup7; ist eine zweiwertige aliphatische oder hetero-(z.B. O)-substituierte aliphatische Gruppe, z.B. wie für R² definiert,
- x und y stellen unabhängig voneinander Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 7, dar,
- jede Gruppe R¹¹, jedes R¹² und jede Gruppe Y¹ kann gleich oder verschieden sein,
- R³, R&sup5;, R&sup6; und Z sind wie oben definiert, wobei R³ und R&sup5; vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe sind.
- Wo R¹&sup0;, R¹³, R¹&sup4;, R¹&sup5; oder R¹&sup6; eine Kohlenwasserstoffgruppe, z.B. von 1 - 300 Kohlenstoffatomen ist, wird sie vorzugsweise von einem Polyolefin abgeleitet, welches von einem terminalen oder inneren C&sub1;- - C&sub8;-Olefin abgeleitet ist, z. B. Polyethylen, Polypropylen oder Polyisobuten, vorzugsweise Polyisobuten. Vorzugsweise ist es eine C&sub3;&sub0;- - C&sub3;&sub0;&sub0;-, stärker bevorzugt eine C&sub5;&sub0;- - C&sub1;&sub5;&sub0;-, -Alkylgruppe.
- R¹&sup7; ist geeigneterweise Ethylen oder Propylen.
- Die Reaktionen werden in Abwesenheit eines jeglichen Katalysators, der bei der Polymerisation von Epoxyacrylaten aktiv ist, durchgeführt. Durch das Vermeiden solcher Katalysatoren kann die Bildung polymerisierter Epoxyacrylate weitgehend vermieden werden.
- In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Schmieröl-Fertigzusammensetzung zur Verfügung, welche Zusammensetzung einen Hauptanteil Schmieröl und einen Nebenanteil des Dispergiermittelzusatzes der Erfindung oder eine Verbindung der oben beschriebenen allgemeinen Formel IV umfaßt.
- Das Schmieröl kann jedes beliebige natürliche oder synthetische Schmieröl sein.
- In die Schmieröl-Zusammensetzung kann auch jeder beliebige der normalerweise verwendeten herkömmlichen Zusätze eingeführt sein, welche Zusätze Antioxidantien, Detergentien, Hochdruck/Anti-Verschleiß-Mittel und Viskositätsindexverbesserer einschließen. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß, da die Dispergiermittelzusammensetzung der Erfindung Viskositätsindex-Eigenschaften besitzt, weniger des herkömmlichen Viskositätsindex- Verbesserers erforderlich sein kann.
- Die Schmieröl-Zusammensetzung kann für jede Schmieranwendung, einschließlich der Verwendung bei Kraftfahrzeugen und Schiffen, benutzt werden.
- Für die Verwendung bei Kraftfahrzeugen kann die Schmierölzusammensetzung geeigneterweise bis zu 10 Gew.-% (z.B. 0,01 - 10 Gew.-% oder 2 - 10 Gew.-%) des Dispergiermittelzusatzes der vorliegenden Erfindung enthalten.
- Für die Verwendung bei Schiffsmaschinen kann die Schmierölzusammensetzung geeigneterweise bis zu 10 Gew.-% (z.B. 0,01 - 10 Gew.-% oder 2 - 10 Gew.-%) des Dispergiermittelzusatzes der vorliegenden Erfindung enthalten.
- Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die folgenden Beispiele erläutert.
- In allen Beispielen wurde ein kommerziell erhältliches Succinimid- Dispergiermittel verwendet, das durch die Umsetzung eines mit Polyisobuten (Mn ungefähr 1000) substituierten Succinsäureanhydrid und Tetraethylenpentamin gebildet wird.
- In der Tabelle wird LZ 6420 erwähnt, das ein von Lubrizol auf den Markt gebrachtes Dispergiermittel ist, dem ein Viskositätsindex (VI)- zugeschrieben wird ist. Es wird zu Vergleichszwecken verwendet.
- Das Succinimid-Dispergiermittel wurde bei 20 ºC mit vier Äquivalenten Glycidylacrylat gemischt. Das Gemisch wurde innerhalb 35 Minuten auf 110 ºC erhitzt und 35 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten. Zu dem Gemisch wurden zwei weitere Äquivalente des Succinimid-Dispergiermittels mit einer Temperatur von 75 ºC hinzugefügt. Das Gemisch wurde bei 120 ºC 240 Minuten lang bei Atmosphärendruck und 90 Minuten lang bei vermindertem Druck (60mm Hg) erhitzt.
- Die Viskositäten der Schmieröl-Lösungen mit 11,0 Gew.-% des Produkts wurden bei -20 ºC, 40 ºC und 100 ºC bestimmt. Die gemessenen Werte sind in der begleitenden Tabelle dargestellt. Tabelle VISKOSITÄT Konz. des Produkts** (Gew.-%) Konz. des aktiven Materials* (Gew.-%) Succinimid Succinimid: GA: Succinimid 1:4:2 * 'Aktive Materialien' bezieht sich auf jedes beliebige Material, das nicht Mineralöl ist, d.h vorhandene Menge der von Succinimid + Epoxyacrylat abgeleiteten Produkte, auf das Gewicht bezogen. ** 'Konz. des Produkts' bezieht sich auf Gew.-% Endmaterial (welches bereits Öl enthält), verdünnt in Öl.
Claims (17)
1. In Schmieröl lösliche Verbindung, die zur Verwendung als
Dispergiermittelzusatz geeignet ist, welche Verbindung durch Umsetzen eines Epoxyacrylats
mit einem Dispergiermittel, das wenigstens eine reaktiven Stickstoff enthaltende
Einheit besitzt, bei erhöhter Temperatur in zwei oder mehreren
aufeinanderfolgenden Schritten erhältlich ist.
2. In Öl lösliche Verbindung, wie in Anspruch 1 beansprucht, worin das
Dispergiermittel ein Imid oder Amid ist, das durch die Reaktion eines mit einem
Polyalken substituierten succinisches Acylierungsmittel und eines Amins gebildet wird.
3. In Öl lösliche Verbindung, wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, worin das
Imid ein Succinimid der Formel I:
ist, worin R¹ eine Polyalkengruppe mit mehr als 30 Kohlenstoffatomen ist und R²
eine solche zweiwertige Gruppe ist, daß H&sub2;NR²NXY ein Alkylenamin, ein
Alkanolamin, ein Polyetheramin, ein aromatisches oder araliphatisches Amin ist, X
und Y unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe oder
Hydroxyalkylgruppe sind oder zusammen eine Gruppe
bilden.
4. In Öl lösliche Verbindung, wie in Anspruch 3 beansprucht, worin R¹ eine
Polyisobutengruppe ist.
5. In Öl lösliche Verbindung, wie entweder in Anspruch 3 oder Anspruch 4
beansprucht, worin die Gruppe R² eine zweiwertige Gruppe der Formel:
-(CH&sub2;CH&sub2;NH&sub2;)kCH&sub2;CH&sub2;--
ist, wobei k eine ganze Zahl von 2 bis 6 darstellt.
6. In Öl lösliche Verbindung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht,
worin das Dispergiermittel zwischen 3 und 7 aktive Stickstoffatome enthält.
7. In Öl lösliche Verbindung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 beansprucht,
worin das Epoxyacrylat die Formel III:
besitzt worin R³ und R&sup5; unabhängig voneinander entweder ein Wasserstoffatom,
eine Kohlenwasserstoff- oder eine hetero-substituierte Kohlenwasserstoffgruppe
sind, R4 eine Alkylen-, Alkylenglykol-, Arylgruppe oder eine Gruppe mit wenigstens
einer Acrylat-, Acrylamid- oder Oxirangruppe ist, Z ein Heteroatom oder ein
substituiertes Heteroatom ist.
8. In Öl lösliche Verbindung, wie in Anspruch 7 beansprucht, worin R&sup4; eine
Alkylengruppe der Formel -[CHR&sup7;]n- ist, wobei R&sup7; ein Wasserstoffatom oder eine
C&sub1;- - C&sub6;-Alkylgruppe ist, und jede der n -[CHR&sup7;]--Gruppen gleich oder verschieden
sein kann.
9. In Öl lösliche Verbindung, wie in Anspruch 7 beansprucht, worin R&sup4; eine
Alkylenglykolgruppe der Formel:
-[CHR&sup8;CHR&sup9;O]mCHR&sup8;CHR&sup9;--
ist, wobei R&sup8; und R&sup9; unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine
C&sub1;- - C&sub6;-Alkylgruppe sind und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellt.
10. In Öl lösliche Verbindung, wie in Anspruch 7 beansprucht, worin R&sup4; eine
Gruppe ist, die wenigstens eine Acrylat-, Acrylamid- oder Oxirangruppe der Formel
R&sub4; = -[CAB]p
enthält, wobei p eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellt, jedes von A und B
unabhängig voneinander die Gruppe
Alkylen
oder
Alkylen
ist, worin q und r unabhängig voneinander Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 5
darstellen, oder jedes von A und B unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom,
R&sup7;, eine Hydroxyalkylgruppe ist, und jede der p -[CAB]--Gruppen gleich oder
verschieden sein kann,
R³, Z und R&sup5; wie in Anspruch 7 definiert sind,
R&sup7; wie in Anspruch 8 definiert ist.
11. In Öl lösliche Verbindung, wie in einem der Ansprüche 7 bis 10 beansprucht,
worin R³ und R&sup5; unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine
Methylgruppe sind.
12. Verfahren zur Herstellung einer in Öl löslichen Verbindung, die zur
Verwendung als Dispergiermittelzusatz geeignet ist, welche Verbindung durch
Umsetzen eines Epoxyacrylats mit einem Dispergiermittel, das wenigstens eine
reaktiven Stickstoff enhaltende Einheit besitzt, bei erhöhter Temperatur in zwei oder
mehreren aufeinanderfolgenden Schritten erhalten wird.
13. Verfahren, wie in Anspruch 12 beansprucht, worin das Dispergiermittel mit
dem Epoxyacrylat in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Schritten umgesetzt
wird, worin das Epoxyacrylat in einer Menge im Bereich von 0,85 bis 1,1
Äquivalenten Epoxyacrylat zu den Amino-Wasserstoffen, die in dem im ersten
Schritt verwendeten Dispergiermittel vorhanden sind, verwendet wird.
14. Verbindung gemäß Anspruch 1 mit der Formel IV:
worin R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander eine zweiwertige aliphatische,
heterosubstituierte aliphatische, aromatische oder hetero-substituierte aromatische Gruppe
ist
R¹&sup0; und R¹³ unabhängig voneinander eine Kohlenwasserstoffgruppe oder
oder die Gruppe Y¹ sind,
Y¹
oder
ist,
worin eines von R' und R" ein Wasserstoffatom und das andere eine
Hydroxylgruppe ist,
R¹&sup4;, R¹&sup5; und R¹&sup6; unabhängig voneinander eine Kohlenwasserstoffgruppe sind,
R¹&sup7; eine aliphatische oder hetero-substituierte aliphatische Gruppe ist,
x und y unabhängig voneinander Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellen,
jede Gruppe R¹¹, jede Gruppe R¹² und jede Gruppe Y¹ gleich oder verschieden
sein können,
R³, R&sup4;, R&sup5;, Z wie in Anspruch 7 definiert sind.
15. Verbindung, wie in Anspruch 14 beansprucht, worin R¹&sup0; und R¹³
sind,
R¹¹ und R¹² -CH&sub2;CH&sub2;- sind,
x+y eine ganze Zahl von 2 bis 7 darstellt,
R³ und R&sup5; unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe
sind,
Z Sauerstoff ist,
R&sup4; eine Alkylen- oder Arylengruppe ist.
16. Schmieröl-Zusammensetzung, die einen Hauptanteil eines Schmieröls und
einen kleineren Anteil einer in Öl löslichen Verbindung, wie in einem der Ansprüche
1 bis 11 beansprucht oder durch ein Verfahren, wie in Anspruch 12 oder 13
beansprucht, erhalten, umfaßt.
17. Schmieröl-Zusammensetzung, die einen Hauptanteil eines Schmieröls und
einen Nebenanteil einer in Öl löslichen Verbindung, wie in einem der Ansprüche 14
oder 15 beansprucht, umfaßt.
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