DE69404447T2 - LUBRICANT COMPOSITION CONTAINING COMPLEXES OF ALKOXYLATED AMINE, ACID AND ADENINE - Google Patents
LUBRICANT COMPOSITION CONTAINING COMPLEXES OF ALKOXYLATED AMINE, ACID AND ADENINEInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die einen Komplex enthält, der das Reaktionsprodukt von alkoxyliertem Amin, Säure und Adenin ist, und eine verbesserte Schmierölzusammensetzung, die das Reaktionsprodukt enthält, und die Verwendung solcher Komplexe zur Verminderung der Reibung und/oder Verbesserung der Kraftstoffausnutzung und/oder zur Hemmung der Kupferkorrosion in einem Verbrennungsmotor.This invention relates to a composition containing a complex which is the reaction product of alkoxylated amine, acid and adenine and an improved lubricating oil composition containing the reaction product and the use of such complexes to reduce friction and/or improve fuel economy and/or inhibit copper corrosion in an internal combustion engine.
Es gibt viele Fälle, wie wohlbekannt ist, insbesondere unter Bedingungen der "Grenzschmierung", bei denen zwei reibende Oberflächen geschmiert oder andersweitig geschützt werden müssen, um Verschleiß zu verhindern und eine fortgesetzte Bewegung sicherzustellen. Wenn außerdem, wie in den meisten Fällen, die Reibung zwischen den beiden Oberflächen die zur Bewegung erforderliche Kraft erhöht und wenn die Bewegung ein integraler Bestandteil eines Energieumwandlungssystems ist, ist es hocherwünscht, die Schmierung in einer Weise zu bewirken, die diese Reibung minimiert. Wie auch wohlbekannt ist, können sowohl Verschleiß als auch Reibung mit unterschiedlichem Erfolg durch Zugabe eines geeigneten Additivs oder einer Kombination davon zu einem natürlichen oder synthetischen Schmierstoff vermindert werden. In ähnlicher Weise kann wiederum mit unterschiedlichem Erfolg eine fortgesetzte Bewegung durch Zugabe von einem oder mehreren geeigneten Additiven sichergestellt werden.There are many cases, as is well known, particularly under "boundary lubrication" conditions, where two rubbing surfaces must be lubricated or otherwise protected to prevent wear and ensure continued motion. Moreover, when, as in most cases, the friction between the two surfaces increases the force required for motion, and when motion is an integral part of an energy conversion system, it is highly desirable to effect lubrication in a manner which minimizes that friction. As is also well known, both wear and friction can be reduced with varying degrees of success by adding a suitable additive or combination thereof to a natural or synthetic lubricant. Similarly, again with varying degrees of success, continued motion can be ensured by adding one or more suitable additives.
Um Verbrennungsmotoren vor Verschleiß zu schützen, sind Motorschmieröle mit Antiverschleiß- und Antioxidansadditiven versehen worden. Das Hauptöladditiv der letzten 40 Jahre zur Lieferung von Antiverschleiß- und Antioxidanseigenschaften ist Zinkdialkyldithiophosphat (ZDDP) gewesen. Beispielsweise offenbart US-A-4 575 431 eine Schmieröladditivzusammensetzung, die Dikohlenwasserstoffhydrogendithiophosphate und schwefelfreie Kohlenwasserstoffdihydrogenphosphate und Dikohlenwasserstoffhydrogenphosphate enthält, wobei die Zusammensetzung zu mindestens 50 % mit einem Kohlenwasserstoffamin mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen in der Kohlenwasserstoffgruppe neutralisiert ist. US-A-4 089 790 offenbart ein Extremdruckschmieröl, das (1) hydratisiertes Kaliumborat, (2) ein Antiverschleißmittel ausgewählt aus (a) ZDDP, (b) einem Ester, einem Amid oder einem Aminsalz von einer Dikohlenwasserstoffdithiophosphorsäure oder (c) einem Zinkalkylarylsulfonat und (3) eine öllösliche organische Schwefelverbindung enthält. ZDDP enthaltende Ölformulierungen erfordern jedoch Reibungsmodifizierungsmittel, um Energieverluste bei der Überwindung der Reibung zu vermindern. Solche Energieverluste führen zu einer geringeren Ausnutzung des Kraftstoffs. Außerdem sind Öladditivpakete, die ZDDP enthalten, ökologisch nachteilig. ZDDP trägt zu Ablagerungen im Motorraum bei, die zu erhöhtem Ölverbrauch und Emissionen führen. Außerdem ist ZDDP nicht aschefrei. Verschiedene aschefreie Öladditivpakete sind neuerdings aufgrund dieser ökologischen Überlegungen entwickelt worden. Allerdings neigen viele aschefreie Additivpakete dazu, für Kupfer korrosiv zu sein, was zu zusätzlichen Komponenten in dem Additivpaket führt, um für Korrosionsschutz zu sorgen. Die meisten der derzeit im Handel erhältlichen Motorenöle enthalten einen geringeren Phosphorgehalt aufgrund der Vergiftung der Abgasentgiftungskatalysatoren durch Phosphor.To protect internal combustion engines from wear, engine lubricating oils have been provided with antiwear and antioxidant additives. The main oil additive for the last 40 years to provide antiwear and antioxidant properties has been zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP). For example, US-A-4 575 431 discloses a lubricating oil additive composition containing dihydrocarbyl hydrogendithiophosphates and sulfur-free hydrocarbyl dihydrogenphosphates and dihydrocarbyl hydrogenphosphates, the composition being at least 50% neutralized with a hydrocarbylamine having 10 to 30 carbon atoms in the hydrocarbyl group. US-A-4 089 790 discloses an extreme pressure lubricating oil comprising (1) hydrated potassium borate, (2) an antiwear agent selected from (a) ZDDP, (b) an ester, an amide, or an amine salt of a dihydrocarbyl dithiophosphoric acid, or (c) a zinc alkylaryl sulfonate, and (3) an oil-soluble organic sulfur compound. However, oil formulations containing ZDDP require friction modifiers to reduce energy losses in overcoming friction. Such energy losses result in reduced fuel efficiency. In addition, oil additive packages containing ZDDP are environmentally detrimental. ZDDP contributes to under-engine deposits that lead to increased oil consumption and emissions. In addition, ZDDP is not ashless. Various ashless oil additive packages have recently been developed based on these environmental considerations. However, many ashless additive packages tend to be corrosive to copper, resulting in additional components in the additive package to provide corrosion protection. Most of the engine oils currently available on the market contain a lower phosphorus content due to the poisoning of the exhaust gas detoxification catalysts by phosphorus.
US-A-5 076 945 offenbart eine Schmierölzusammensetzung, die ein Aminsalz einer Dithiobenzoesäure enthält. Die zur Herstellung der Salze verwendeten Amine sind langkettige Kohlenwasserstoffamine.US-A-5 076 945 discloses a lubricating oil composition containing an amine salt of a dithiobenzoic acid. The amines used to prepare the salts are long-chain hydrocarbon amines.
US-A-3 849 319 und US-A-3 951 973 beschreiben Schmierstoffzusammensetzungen, die Di- und Tri(kohlenwasserstoffammonium)trithiocyanurate enthalten. Die Kohlenwasserstoffreste schließen Alkyl, Aralkyl, Aryl, Alkaryl und Cycloalkyl ein und die Beispiele betreffen Alkylamine. Es wurde konstatiert, daß diese Schmierstoffzusammensetzungen verbesserte Lasttrageeigenschaften haben.US-A-3,849,319 and US-A-3,951,973 describe lubricant compositions containing di- and tri(hydrocarbylammonium)trithiocyanurates. The hydrocarbyl radicals include alkyl, aralkyl, aryl, alkaryl and cycloalkyl and the examples relate to alkylamines. These lubricant compositions were found to have improved load-bearing properties.
Es wäre wünschenswert, ein Schmieröladditiv zu haben, das hervorragende Antiverschleiß-, Antioxidans-, Reibungsverminderungs-, Kraftstoffersparniseigenschaften und ökologische Vorteile bietet (weniger Kraftstoff, weniger Phosphor, d. h. weniger Abgasemissionen). Es wäre auch wünschenswert, Additive zu finden, die die Kupferkorrosion hemmen. Es wäre ein weiterer Vorteil, wenn diese Additive der Schmierölzusammensetzung keinen Phosphor zufügen.It would be desirable to have a lubricating oil additive that offers excellent anti-wear, antioxidant, friction reducing, fuel economy properties and environmental benefits (less fuel, less phosphorus, i.e. less exhaust emissions). It would also be desirable to find additives that inhibit copper corrosion. It would be a further advantage if these additives do not add phosphorus to the lubricating oil composition.
Diese Erfindung betrifft eine neue Zusammensetzung, die alkoxyliertes Amin, Säure und Adenin enthält. Sie betrifft auch eine verbesserte Schmierölzusammensetzung, die Reibung vermindert und/oder die Kraftstoffausnutzung in einem Verbrennungsmotor verbessert und in einigen Fällen verbesserte Hemmung der Korrosion an Kupfer und/oder Antiverschleiß- und Antioxidanseigenschaften zeigt.This invention relates to a novel composition containing alkoxylated amine, acid and adenine. It also relates to an improved lubricating oil composition that reduces friction and/or improves fuel economy in an internal combustion engine and, in some cases, exhibits improved inhibition of copper corrosion and/or antiwear and antioxidant properties.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Zusammensetzung, die das Reaktionsprodukt von alkoxyliertem Amin, Säure und Adenin umfaßt, wobei das Reaktionsprodukt ein Komplex mit der folgenden Formel The present invention provides a composition comprising the reaction product of alkoxylated amine, acid and adenine, wherein the reaction product is a complex having the following formula
ist, wobei Z von entweder einer Kohlenwasserstoffsalicylsäure, Trithiocyanursäure, einer Kohlenwasserstoffsulfonsäure, einer Dikohlenwasserstoffdithiophosphorsäure oder einer Dikohlenwasserstoffdithiobenzoesäure abgeleitet ist, wobei R eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen ist, R¹ Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, x und y jeweils unabhängig ganze Zahlen von 1 bis 15 mit der Maßgabe sind, daß die Summe aus x + y 2 bis 20 beträgt, und a, b und c unabhängige Zahlen von 1,0 bis 3,0 sind, wobei die Verhältnisse von a:b, a:c und b:c im Bereich von 1,0:3,0 bis 3,0:1,0 liegen.wherein Z is derived from either a hydrocarbyl salicylic acid, trithiocyanuric acid, a hydrocarbyl sulfonic acid, a dihydrocarbyl dithiophosphoric acid or a dihydrocarbyl dithiobenzoic acid, wherein R is a hydrocarbyl group having 2 to 22 carbon atoms, R¹ is hydrogen or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms, x and y are each independently integers from 1 to 15, provided that the sum of x + y is 2 to 20, and a, b and c are independent numbers from 1.0 to 3.0, wherein the ratios of a:b, a:c and b:c are in the range of 1.0:3.0 to 3.0:1.0.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schmierstoffzusammensetzung geliefert, die eine größere Menge eines Schmierölbasismaterials und eine geringere Menge eines Komplexes mit der Formel (I) umfaßt.According to a further aspect of the present invention there is provided a lubricant composition comprising a major amount of a lubricating oil base stock and a minor amount of a complex having formula (I).
Gemäß einem weiteren Aspekt liefert die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Komplexes mit der oben beschriebenen Formel (I) zur Hemmung der Kupferkorrosion, die mit der Verwendung von Schmierölzusammensetzungen in einem Verbrennungsmotor verbunden ist.According to a further aspect, the present invention provides the use of a complex having the above-described Formula (I) for inhibiting copper corrosion associated with the use of lubricating oil compositions in an internal combustion engine.
Gemäß einem weiteren Aspekt liefert die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Komplexes mit der oben beschriebenen Formel (I) zur Verminderung der Reibung und/oder Verbesserung der Kraftstoffausnutzung in einem Verbrennungsmotor.According to a further aspect, the present invention provides the use of a complex having the formula (I) described above for reducing friction and/or improving fuel efficiency in an internal combustion engine.
Die vorliegende Erfindung liefert auch die Verwendung eines Komplexes mit der oben beschriebenen Formel (I) zur Verminderung von Verschleiß in einem Verbrennungsmotor.The present invention also provides the use of a complex having the formula (I) described above for reducing wear in an internal combustion engine.
In der erfindungsgemäßen Schmierölzusammensetzung enthält das Schmieröl eine größere Menge eines Schmierölbasismaterials. Die Schmierölbasismaterialien sind im Stand der Technik wohlbekannt und können von natürlichen Schmierölen, synthetischen Schmierölen oder Mischungen daraus abgeleitet sein. Im allgemeinen hat das Schmierölbasismaterial eine kinematische Viskosität im Bereich von etwa 5 bis etwa 10 000 cSt bei 40ºC.In the lubricating oil composition of the present invention, the lubricating oil contains a major amount of a lubricating oil base stock. The lubricating oil base stocks are well known in the art and can be derived from natural lubricating oils, synthetic lubricating oils, or mixtures thereof. In general, the lubricating oil base stock has a kinematic viscosity in the range of about 5 to about 10,000 cSt at 40°C.
Natürliche Schmieröle schließen tierische Öle, pflanzliche Öle (z. B. Castoröl und Specköl), Öle auf Erdölbasis, Mineralöle und von Kohle und Schiefer abgeleitete Öle ein.Natural lubricating oils include animal oils, vegetable oils (e.g. castor oil and lard oil), petroleum-based oils, mineral oils and oils derived from coal and shale.
Synthetische Öle schließen Kohlenwasserstofföle und habgensubstituierte Kohlenwasserstofföle wie polymerisierte und interpolymerisierte Olef ine, Alkylbenzole, Polyphenyle, alkylierte Diphenylether, alkylierte Diphenylsulfide sowie deren Derivate, Analoga und Homologe und dergleichen ein. Synthetische Schmieröle schließen auch Alkylenoxidpolymere, -interpolymere, -copolymere und Derivate derselben ein, bei denen die endständigen Hydroxylgruppen durch Veresterung, Veretherung, etc. modifiziert worden sind. Eine weitere Klasse synthetischer Schmieröle umfaßt die Ester von Dicarbonsäuren mit einer Vielfalt von Alkoholen. Als synthetische Öle brauchbare Ester schließen auch jene ein, die aus C&sub5;- bis C&sub1;&sub2;-Monocarbonsäuren und Polyolen und Polyolethern hergestellt sind.Synthetic oils include hydrocarbon oils and halogen-substituted hydrocarbon oils such as polymerized and interpolymerized olefins, alkylbenzenes, polyphenyls, alkylated diphenyl ethers, alkylated diphenyl sulfides, and their derivatives, analogs and homologs, and the like. Synthetic lubricating oils also include alkylene oxide polymers, interpolymers, copolymers and derivatives thereof in which the terminal hydroxyl groups have been modified by esterification, etherification, etc. Another class of synthetic lubricating oils comprises the esters of dicarboxylic acids with a variety of alcohols. Esters useful as synthetic oils also include those made from C5 to C12 monocarboxylic acids and polyols and polyol ethers.
Öle auf Siliciumbasis (wie die Polyalkyl-, Polyaryl-, Polyalkoxy- oder Polyaryloxy-Siloxanöle und Silikatöle) umfassen eine weitere brauchbare Klasse synthetischer Schmieröle. Andere synthetische Schmieröle schließen flüssige Ester von phosphorhaltigen Säuren, polymere Tetrahydrofurane, Poly-α-olefine und dergleichen ein.Silicon-based oils (such as the polyalkyl, polyaryl, polyalkoxy or polyaryloxy siloxane oils and silicate oils) comprise another useful class of synthetic lubricating oils. Other Synthetic lubricating oils include liquid esters of phosphorus-containing acids, polymeric tetrahydrofurans, poly-α-olefins, and the like.
Das Schmieröl kann von nicht raffinierten, raffinierten, erneut raffinierten Ölen oder Mischungen daraus stammen. Nicht raffinierte Öle werden direkt aus einer natürlichen Quelle oder synthetischen Quelle (z. B. Kohle, Schiefer oder Bitumen aus Teersänden) ohne weitere Reinigung oder Behandlung erhalten. Beispiele für nicht raffinierte Öle schließen ein direkt aus einem Verschwelverfahren erhaltenes Schieferöl, ein direkt aus der Destillation erhaltenes Erdöl oder ein direkt aus einem Veresterungsverfahren erhaltenes Esteröl ein, von denen jedes ohne weitere Reinigung verwendet wird. Raffinierte Öle sind den nicht raffinierten Ölen ähnlich, außer daß raffinierte Öle in einer oder mehreren Reinigungsstufen behandelt worden sind, um eine oder mehrere Eigenschaften zu verbessern. Geeignete Reinigungstechniken schließen Destillation, Wasserstoffbehandlung, Entparaffinierung, Lösungsmittelextraktion, Säure- oder Basenextraktion, Filtration und Perkolation ein, von denen alle Fachleuten bekannt sind. Erneut raffinierte Öle werden durch Behandlung raffinierter Öle in Verfahren ähnlich denen, die zum Erhalten der raffinierten Öle verwendet werden, erhalten. Diese erneut raffinierten Öle sind auch als wiederverwendete oder wieder aufgearbeitete Öle bekannt und sind oft zusätzlich mit Techniken zur Entfernung verbrauchter Additive und Ölabbauprodukten behandelt worden.The lubricating oil may be derived from unrefined, refined, rerefined oils or mixtures thereof. Unrefined oils are obtained directly from a natural source or synthetic source (e.g., coal, shale or bitumen from tar sands) without further purification or treatment. Examples of unrefined oils include a shale oil obtained directly from a carbonization process, a petroleum oil obtained directly from distillation or an ester oil obtained directly from an esterification process, each of which is used without further purification. Refined oils are similar to unrefined oils except that refined oils have been treated in one or more purification stages to improve one or more properties. Suitable purification techniques include distillation, hydrotreating, dewaxing, solvent extraction, acid or base extraction, filtration and percolation, all of which are known to those skilled in the art. Re-refined oils are obtained by treating refined oils in processes similar to those used to obtain the refined oils. These re-refined oils are also known as reused or reclaimed oils and have often been additionally treated with techniques to remove spent additives and oil degradation products.
In den öllöslichen Komplexen der vorliegenden Erfindung mit der Formel (I) ist R vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, insbesondere 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, und R¹ ist vorzugsweise Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, am meisten bevorzugt Wasserstoff. Solche Kohlenwasserstoffgruppen schließen aliphatische (Alkyl oder Alkenyl) und alicyclische Gruppen ein. Die aliphatischen oder alicyclischen Gruppen können mit Amino, Hydroxy, Mercapto und dergleichen substituiert sein und können durch O, S und N unterbrochen sein. Die Summe aus x+y beträgt vorzugsweise 2 bis 15.In the oil-soluble complexes of the present invention having the formula (I), R is preferably a hydrocarbon group having 2 to 18 carbon atoms, especially 6 to 18 carbon atoms, and R¹ is preferably hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, most preferably hydrogen. Such hydrocarbon groups include aliphatic (alkyl or alkenyl) and alicyclic groups. The aliphatic or alicyclic groups may be substituted with amino, hydroxy, mercapto and the like, and may be interrupted by O, S and N. The sum of x+y is preferably 2 to 15.
Die erfindungsgemäßen Komplexe werden durch Umsetzung von alkoxylierten, vorzugsweise propoxylierten oder ethoxylierten, insbesondere ethoxylierten Aminen mit Säure und Adenin hergestellt. Adenine sind kommerziell erhältlich oder können nach im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. Adenin kann von Aldrich Chemical Company bezogen werden. Ethoxylierte und/oder propoxylierte Amine sind im Handel von Sherex Chemicals unter dem Handelsnamen Varonic und von Akzo Corporation unter den Handelsnamen Ethomeen , Ethoduomeen und Propomeen erhältlich. Beispiele für bevorzugte Amine schließen ethoxyliertes (5) Cocos-alkylamin, ethoxyliertes (2) Talg-alkylamin, ethoxyliertes (15) Cocos-alkylamin und ethoxyliertes (5) Soja-alkylamin und ethoxyliertes (10) Stearylamin ein. Propoxylierte Amine können ethoxylierte Amine ersetzen.The complexes of the invention are prepared by reacting alkoxylated, preferably propoxylated or ethoxylated, especially ethoxylated amines with acid and adenine. Adenines are commercially available or can be prepared by methods known in the art. Adenine can be purchased from Aldrich Chemical Company. Ethoxylated and/or propoxylated amines are commercially available from Sherex Chemicals under the trade name Varonic and from Akzo Corporation under the trade names Ethomeen, Ethoduomeen and Propomeen. Examples of preferred amines include ethoxylated (5) coco-alkylamine, ethoxylated (2) tallow-alkylamine, ethoxylated (15) coco-alkylamine and ethoxylated (5) soy-alkylamine and ethoxylated (10) stearylamine. Propoxylated amines can replace ethoxylated amines.
Die erfindungsgemäßen Komplexe sind das Reaktionsprodukt vonThe complexes according to the invention are the reaction product of
(a) einem alkoxylierten, vorzugsweise einem propoxylierten oder ethoxylierten, insbesondere einem ethoxylierten Amin mit der Formel (a) an alkoxylated, preferably a propoxylated or ethoxylated, in particular an ethoxylated amine having the formula
wobei R, x und y wie zuvor definiert sind,where R, x and y are as defined previously,
(b) einer Säure, die entweder eine Kohlenwasserstoffsalicylsäure, Trithiocyanursäure, eine Kohlenwasserstoffsulfonsäure, eine Dikohlenwasserstoffdithiophosphorsäure oder eine Dikohlenwasserstoffdithiobenzoesäure ist, und(b) an acid which is either a hydrocarbyl salicylic acid, trithiocyanuric acid, a hydrocarbyl sulfonic acid, a dihydrocarbyl dithiophosphoric acid or a dihydrocarbyl dithiobenzoic acid, and
(c) einem Adenin mit der Formel (c) an adenine with the formula
wobei R¹ wie oben definiert ist.where R¹ is as defined above.
Bevorzugte Kohlenwasserstoffsalicylsäuren, die zur Reaktion mit den alkoxylierten Aminen und Adeninen verwendet werden, um die erfindungsgemäßen Komplexe zu bilden, haben die folgende Formel: Preferred hydrocarbon salicylic acids used to react with the alkoxylated amines and adenines to form the complexes of the invention have the following formula:
wobei R¹ eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 26 Kohlenstoffatomen. Solche Kohlenwasserstoffgruppen schließen aliphatische (Alkyl oder Alkenyl) und alicyclische Gruppen ein. Die aliphatischen und alicyclischen Gruppen können mit Hydroxy, Alkoxy, Cyano, Nitro und dergleichen substituiert sein und die alicyclischen Gruppen können O, N und S als Heteroatome enthalten. Diese substituierten Salicylsäuren sind im Handel erhältlich oder können nach im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt sein, z. B. US-A-5 023 366.wherein R¹ is a hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms, preferably a hydrocarbon group having 2 to 26 carbon atoms. Such hydrocarbon groups include aliphatic (alkyl or alkenyl) and alicyclic groups. The aliphatic and alicyclic groups may be substituted with hydroxy, alkoxy, cyano, nitro and the like, and the alicyclic groups may contain O, N and S as heteroatoms. These substituted salicylic acids are commercially available or may be prepared by methods known in the art, e.g., US-A-5,023,366.
Trithiocyanursäure kann in unterschiedlichen tautomeren Formen vorliegen, die durch die Formeln II, III oder Mischungen derselben wiedergegeben werden: Trithiocyanuric acid can exist in different tautomeric forms, which are represented by the formulas II, III or mixtures thereof:
Trithiocyanursäure wird nach im Stand der Technik wohlbekannten Verfahren hergestellt. Diese Verfahren beinhalten die Behandlung von Cyanurchlorid mit Schwefelnukleophilen gemäß dem folgenden Reaktionsschema: Trithiocyanuric acid is prepared by methods well known in the art. These methods involve the treatment of cyanuric chloride with sulfur nucleophiles according to the following reaction scheme:
Andere Schwefelnukleophile, die in dem obigen Reaktionsschema verwendet werden können, schließen Natriumsulfid, Thioharnstoff und Thioessigsäure ein.Other sulfur nucleophiles that can be used in the above reaction scheme include sodium sulfide, thiourea, and thioacetic acid.
Bevorzugte Kohlenwasserstoffsulfonsäuren, die zur Umsetzung mit alkoxylierten Aminen und Adeninen zur Bildung der erfindungsgemäßen Komplexe verwendet werden, haben die folgende Formel Preferred hydrocarbon sulfonic acids used for reaction with alkoxylated amines and adenines to form the complexes of the invention have the following formula
wobei R¹ eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 26 Kohlenstoffatomen ist. Solche Kohlenwasserstoffgruppen schließen aliphatische (Alkyl oder Alkenyl) und alicyclische Gruppen ein. Die aliphatischen und alicyclischen Gruppen können durch Hydroxy, Alkoxy, Cyano, Nitro und dergleichen substituiert sein und die alicyclischen Gruppen können O, S und N als Heteroatome enthalten. Diese Sulfonsäuren sind im Handel erhältlich oder können nach im Stand der Technik wohlbekannten Verfahren hergestellt werden.wherein R¹ is a hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms, preferably a hydrocarbon group having 2 to 26 carbon atoms. Such hydrocarbon groups include aliphatic (alkyl or alkenyl) and alicyclic groups. The aliphatic and alicyclic groups may be substituted by hydroxy, alkoxy, cyano, nitro and the like and the alicyclic groups may contain O, S and N as heteroatoms. These sulfonic acids are commercially available or can be prepared by methods well known in the art.
Bevorzugte Dikohlenwasserstoffdithiophosphorsäuren, die zur Umsetzung mit alkoxylierten Aminen und Adeninen unter Bildung der erfindungsgemäßen Komplexe verwendet werden, haben die folgende Formel: Preferred dihydrocarbon dithiophosphoric acids which react with alkoxylated amines and adenines to form of the complexes according to the invention have the following formula:
wobei R² und R³ jeweils unabhängig Kohlenwasserstoffgruppen mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 3 bis 20 Kohlenstoffatomen sind. Jene Kohlenwasserstoffgruppen schließen aliphatische (Alkyl und Alkenyl) und alicyclische Gruppen ein. Die aliphatischen und alicyclischen Gruppen können mit Hydroxy, Alkoxy, Cyano, Nitro und dergleichen substituiert sein und die alicyclischen Gruppen können O, S oder N als Heteroatome enthalten. Besonders bevorzugte Dialkyldithiophosphorsäuren werden aus gemischtem (85 %) 2-Butylalkohol und (15 %) Isooctylalkohol (gemischte primäre und sekundäre Alkohole) hergestellt. Dikohlenwasserstoffdithiophosphorsäuren können von Exxon Chemical Company bezogen werden.wherein R² and R³ are each independently hydrocarbon groups having 3 to 30 carbon atoms, preferably 3 to 20 carbon atoms. Those hydrocarbon groups include aliphatic (alkyl and alkenyl) and alicyclic groups. The aliphatic and alicyclic groups may be substituted with hydroxy, alkoxy, cyano, nitro and the like and the alicyclic groups may contain O, S or N as heteroatoms. Especially preferred dialkyldithiophosphoric acids are prepared from mixed (85%) 2-butyl alcohol and (15%) isooctyl alcohol (mixed primary and secondary alcohols). Dihydrocarbyldithiophosphoric acids can be purchased from Exxon Chemical Company.
Bevorzugte Dikohlenwasserstoffdithiobenzoesäuren, die zur Umsetzung mit den alkoxylierten Aminen und Adeninen unter Bildung der erfindungsgemäßen Komplexe verwendet werden, haben die folgende Formel: Preferred dihydrocarbyldithiobenzoic acids used to react with the alkoxylated amines and adenines to form the complexes of the invention have the following formula:
in der R² bis R&sup6; jeweils vorzugsweise Wasserstoff, eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxygruppe sind, mit der Maßgabe, daß mindestens eine von R² bis R&sup5; eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. R³ und R&sup5; sind am meisten bevorzugt tert.-Butylgruppen und R&sup4; ist vorzugsweise Hydroxy. Die Summe aus x + y ist vorzugsweise 2 bis 15. Die Kohlenwasserstoffgruppen schließen aliphatische (Alkyl oder Alkenyl) und alicyclische Gruppen ein, die mit Hydroxy, Amino, Cyano und dergleichen substituiert sein können und durch O, S oder N unterbrochen sein können.in which R² to R⁶ are each preferably hydrogen, a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms or a hydroxy group, with the proviso that at least one of R² to R⁵ is a hydrocarbon group, preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, especially 1 to 6 carbon atoms. R³ and R⁵ are most preferably tert-butyl groups and R⁴ is preferably hydroxy. The sum of x + y is preferably 2 to 15. The hydrocarbon groups include aliphatic (alkyl or alkenyl) and alicyclic groups which may be substituted by hydroxy, amino, cyano and the like and may be interrupted by O, S or N.
Dithiobenzoesäuren können aus einem Phenol gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Ein Phenol der Formel Dithiobenzoic acids can be prepared from a phenol according to the following procedure. A phenol of the formula
wird in einem Lösungsmittel wie Dimethylsulfoxid aufgelöst und unter Stickstoff mit Kaliumhydroxid, das in einer minimalen Menge an Wasser aufgelöst wurde, behandelt. Unter Stickstoff wird dieser Mischung, die auf etwa Raumtemperatur gehalten wird, dann Kohlenstoffdisulfid zugesetzt. Die resultierende Reaktionsmischung wird 1 bis 3 Stunden auf zwischen 25 und 100ºC erwärmt und dann zu einer angesäuerten Wasserlösung gegeben. Die resultierende Dithiobenzoesäure kann durch Lösungsmittelextraktion unter Verwendung von z. B. Ether und Verdampfen des Lösungsmittels extrahiert werden.is dissolved in a solvent such as dimethyl sulfoxide and treated under nitrogen with potassium hydroxide dissolved in a minimal amount of water. Under nitrogen, carbon disulfide is then added to this mixture, which is maintained at about room temperature. The resulting reaction mixture is heated to between 25 and 100ºC for 1 to 3 hours and then added to an acidified water solution. The resulting dithiobenzoic acid can be extracted by solvent extraction using, for example, ether and evaporating the solvent.
Wenn die erfindungsgemäßen Komplexe von einer Kohlenwasserstoffsalicylsäure abgeleitet sind, werden sie hergestellt, indem die Salicylsäure zu einer Mischung aus Adenin und alkoxyliertem Amin gegeben wird. Wegen des exothermen Charakters der Umsetzung sollte die Reaktionsmischung während der Zugabe der Salicylsäure gerührt werden.When the complexes of the invention are derived from a hydrocarbon salicylic acid, they are prepared by adding the salicylic acid to a mixture of adenine and alkoxylated amine. Because of the exothermic nature of the reaction, the reaction mixture should be stirred during the addition of the salicylic acid.
Wenn die erfindungsgemäßen Komplexe von Trithiocyanursäure abgeleitet sind, werden sie hergestellt, indem Trithiocyanursäure zu einer Mischung von Adenin und alkoxyliertem Amin gegeben wird. Wegen des exothermen Charakters der Umsetzung sollte die Reaktionsmischung während der Zugabe der Trithiocyanursäure gerührt werden. Die Mengen an Reaktanten sind annähernd stöchiometrisch, obwohl ein geringer Überschuß an Trithiocyanursäure, die drei reaktive Wasserstoffatome hat, verwendet werden kann.When the complexes of the invention are derived from trithiocyanuric acid, they are prepared by adding trithiocyanuric acid to a mixture of adenine and alkoxylated amine. Because of the exothermic nature of the reaction, the reaction mixture should be stirred during the addition of the trithiocyanuric acid. The amounts of reactants are approximately stoichiometric, although a slight excess of trithiocyanuric acid, which has three reactive hydrogen atoms, may be used.
Wenn die erfindungsgemäßen Komplexe von einer Dikohlenwasserstoffdithiobenzoesäure abgeleitet sind, werden sie wie nachfolgend beschrieben hergestellt. Diese Herstellung basiert auf einem Molverhältnis von annähernd 1:1:1, obwohl dieses Verhältnis variieren kann. Etwa 10 bis 20 % der erforderlichen Menge an alkoxyliertem Amin (bezogen auf die Thiobenzoesäure) wird der Dithiobenzoesäure unter Erwärmen und Rühren zugesetzt. Die Temperaturen können im Bereich von etwa 25 bis etwa 180ºC liegen. Etwa 10 bis 20 % der erforderlichen Adeninmenge wird dann zugesetzt. Dieses sequentielle Additionsverfahren wird wiederholt, bis die erforderliche Menge (bezogen auf das obige Verhältnis von annähernd 1:1:1 von Amin:Säure:Adenin) erreicht ist. Ein Niederschlag (polymeres und nicht identifiziertes Material) bildet sich, wenn diese alternative Zugabeweise nicht verwendet wird.When the complexes of the invention are derived from a dihydrocarbyl dithiobenzoic acid, they are prepared as described below. This preparation is based on a molar ratio of approximately 1:1:1, although this ratio may vary. About 10 to 20% of the required amount of alkoxylated amine (based on the thiobenzoic acid) is added to the dithiobenzoic acid with heating and stirring. Temperatures may range from about 25 to about 180°C. About 10 to 20% of the required amount of adenine is then added. This sequential addition process is repeated until the required amount (based on the above ratio of approximately 1:1:1 of amine:acid:adenine) is reached. A precipitate (polymeric and unidentified material) will form if this alternative addition method is not used.
Wenn die erfindungsgemäßen Komplexe von einer Kohlenwasserstoffsulfonsäure abgeleitet sind, werden sie hergestellt, indem die Sulfonsäure einer Mischung aus Adenin und alkoxyliertem Amin zugesetzt wird. Wegen des exothermen Charakters dieser Reaktion sollte die Reaktionsmischung während der Zugabe der Sulfonsäure gerührt werden.When the complexes of the invention are derived from a hydrocarbon sulfonic acid, they are prepared by adding the sulfonic acid to a mixture of adenine and alkoxylated amine. Because of the exothermic nature of this reaction, the reaction mixture should be stirred during the addition of the sulfonic acid.
Wenn die erfindungsgemäßen Komplexe von einer Dikohlenwasserstoffdithiophosphorsäure abgeleitet sind, werden sie wie nachfolgend beschrieben hergestellt. Diese Herstellung basiert auf einem Molverhältnis von annähernd 1:1:1, obwohl dieses Verhältnis variieren kann. Etwa 10 bis 20 % der erforderlichen Menge an alkoxyliertem Amin (bezogen auf die Phosphorsäure) werden der Dikohlenwasserstoffdithiophosphorsäure unter Erwärmen und Rühren zugesetzt. Die Temperaturen können im Bereich von etwa 25 bis etwa 180ºC liegen. Etwa 10 bis 20 % der erforderlichen Menge an Adenin wird dann zugesetzt. Dieses sequentielle Additionsverfahren wird wiederholt, bis die erforderliche Menge (bezogen auf das obige Verhältnis von annähernd 1:1:1 von Amin:Säure:Adenin) erreicht ist. Ein Niederschlag (polymeres und nicht identifiziertes Material) bildet sich, wenn diese alternative Zugabeweise nicht verwendet wird.When the complexes of the invention are derived from a dihydrocarbyl dithiophosphoric acid, they are prepared as described below. This preparation is based on a molar ratio of approximately 1:1:1, although this ratio may vary. About 10 to 20% of the required amount of alkoxylated amine (based on the phosphoric acid) is added to the dihydrocarbyl dithiophosphoric acid with heating and stirring. Temperatures may range from about 25 to about 180°C. About 10 to 20% of the required amount of adenine is then added. This sequential addition process is repeated until the required amount (based on the above ratio of approximately 1:1:1 of amine:acid:adenine) is reached. A precipitate (polymeric and unidentified material) will form if this alternative addition method is not used.
Die genaue Stöchiometrie der Bindungen in den Komplexen der Formel (I) ist nicht bekannt, da jedes Molekül in dem Komplex mehrere Stellen haben kann, die entweder als Akzeptor oder als Donor an dem Wasserstoffbindungsverfahren teilnehmen können. Wegen der Vielfalt der Bindungsmöglichkeiten können die Molverhältnisse a:b:c über einen weiten Bereich variiert werden, bezogen auf die Donor/Akzeptor-Stellen an jedem der drei Moleküle, und daher sind a, b und c in Formel (I) Zahlen, die nicht notwendigerweise ganzzahlig sind. Wenn die Säure Trithiocyanursäure ist, gibt es insgesamt fünfundvierzig (45) Kombinationen von wechselwirkenden Stellen zwischen den drei Molekülen, die den Komplex der Formel (I) bilden. Wenn die Säure Kohlenwasserstoffsulfonsäure oder Kohlenwasserstoffsalicylsäure ist, gibt es insgesamt dreißig (30) Möglichkeiten von Wechselwirkungsstellen zwischen den drei Molekülen, die den Komplex der Formel (I) ausmachen. Wenn die Säure Dikohlenwasserstoffdithiobenzoesäure oder Dikohlenwasserstoffdithiophosphorsäure ist, gibt es insgesamt fünfzehn (15) Möglichkeiten von Wechselwirkungsstellen zwischen den drei Molekülen, die den Komplex der Formel (I) ausmachen. Beispielsweise kann a:b:c 1:2:1 oder 1:1:3 sein.The exact stoichiometry of the bonds in the complexes of formula (I) is not known since each molecule in the complex may have several sites that can participate in the hydrogen bonding process either as an acceptor or as a donor. Because of the variety of bonding possibilities, the molar ratios a:b:c can be varied over a wide range, based on the donor/acceptor sites on each of the three molecules, and therefore a, b and c in formula (I) are numbers that are not necessarily integers. When the acid is trithiocyanuric acid, there are a total of forty-five (45) combinations of interacting sites between the three molecules that make up the complex of formula (I). When the acid is hydrocarbylsulfonic acid or hydrocarbylsalicylic acid, there are a total of thirty (30) possibilities of interacting sites between the three molecules that make up the complex of formula (I). When the acid is dihydrocarbyldithiobenzoic acid or dihydrocarbyldithiophosphoric acid, there are a total of fifteen (15) possible sites of interaction between the three molecules making up the complex of formula (I). For example, a:b:c can be 1:2:1 or 1:1:3.
Die erfindungsgemäße Schmierölzusammensetzung umfaßt eine größere Menge Schmierölbasismaterial und eine geringere Menge des alkoxylierten Amin:Säure:Adenin-Komplexes. Wenn die Säure entweder Trithiocyanursäure, Kohlenwasserstoffsulfonsäure oder Kohlenwasserstoffsalicylsaure ist, ist die Menge an Komplex typischerweise etwa 0,001 Gew.% bis etwa 5 Gew.%, bezogen auf das Ölbasismaterial. Vorzugsweise beträgt die Menge an Aminsalz etwa 0,05 Gew.% bis etwa 1,0 Gew.%. Wenn die Säure entweder Dikohlenwasserstoffdithiobenzoesäure oder Dikohlenwasserstoffdithiophosphorsäure ist, kann die Konzentration des Komplexes mit der allgemeinen Formel (I) typischerweise im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.% und vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gew.% liegen, bezogen auf das Öl. Die Menge an Komplex ist so, daß es eine effektive Menge ist, um eine oder mehrere Eigenschaften aus verbesserter Kraftstoffausnutzung, verminderter Reibung, Hemmung der Kupferkorrosion, Antiverschleißeigenschaften und Antioxidanseigenschaften zu erreichen, wenn die Schmierölzusammensetzung in einem Verbrennungsmotor verwendet wird.The lubricating oil composition of the present invention comprises a major amount of lubricating oil basestock and a minor amount of the alkoxylated amine:acid:adenine complex. When the acid is either trithiocyanuric acid, hydrocarbylsulfonic acid or hydrocarbylsalicylic acid, the amount of complex is typically from about 0.001% to about 5% by weight based on the oil basestock. Preferably, the amount of amine salt is from about 0.05% to about 1.0% by weight. When the acid is either dihydrocarbyldithiobenzoic acid or dihydrocarbyldithiophosphoric acid, the concentration of the complex having the general formula (I) may typically range from 0.1 to 5% by weight, and preferably from 0.5 to 1.5% by weight, based on the oil. The amount of complex is such that it is an effective amount to provide one or more of improved fuel efficiency, reduced friction, inhibition of copper corrosion, anti-wear properties and antioxidant properties when the lubricating oil composition is used in an internal combustion engine.
Gewünschtenfalls können dem Schmierölbasismaterial andere im Stand der Technik bekannte Additive zugesetzt werden. Solche Additive schließen Dispergiermittel, Antiverschleißmittel, Antioxidantien, Rostschutzmittel, andere Korrosionsschutzmittel, Detergentien, Stockpunktsenkungsmittel, Extremdruckadditive, Viskositätsindexverbesserer, andere Reibungsmodifizierungsmittel, Hydrolysestabilisatoren und dergleichen ein. Diese Additive sind typischerweise zum Beispiel in "Lubricant Additives" von C. V. Smalhear und R. Kennedy Smith, 1967, Seiten 1 bis 11, und in US- A-4 105 571 offenbart.If desired, other additives known in the art may be added to the lubricating oil base stock. Such additives include dispersants, antiwear agents, antioxidants, rust inhibitors, other corrosion inhibitors, detergents, pour point depressants, extreme pressure additives, viscosity index improvers, other friction modifiers, hydrolysis stabilizers and the like. These additives are typically disclosed, for example, in "Lubricant Additives" by C. V. Smalhear and R. Kennedy Smith, 1967, pages 1 to 11, and in US-A-4,105,571.
Die erfindungsgemäße Schmierölzusammensetzung kann in dem Schmiersystem von im wesentlichen jedem Verbrennungsmotor einschließlich Automobil- und Lastwagenmotoren, Zweitaktmotoren, Kolbenmotoren der Luftfahrt, Schiffs- und Eisenbahnmotoren und dergleichen verwendet werden. Ebenfalls in Frage kommen Schmieröle für gasbetriebene Motoren, alkoholbetriebene (z. B. methanolbetriebene) Motoren, stationäre Kraftmaschinen, Turbinen und dergleichen.The lubricating oil composition of the present invention can be used in the lubrication system of essentially any internal combustion engine, including automobile and truck engines, two-stroke engines, aircraft piston engines, marine and railroad engines, and the like. Also suitable are lubricating oils for gas-fired engines, alcohol-fired (e.g., methanol-fired) engines, stationary power machines, turbines, and the like.
Diese Erfindung wird unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel näher erläutert, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einschließt.This invention will be further explained with reference to the following example, which includes a preferred embodiment of the invention.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung eines erfindungsgemäßen Komplexes, der ethoxyliertes Amin, Trithiocyanursäure und Adenin enthält. 68 g ethoxyliertes (5) Cocos-alkylamin und 13 g Adenin wurden unter Rühren in einem Dreihalsrundkolben, der mit einem Thermometer und Kühler mit Wasserkühlung ausgerüstet war, auf 70ºC erwärmt. 14 g Trithiocyanursäure wurden allmählich zu der gerührten Aminlösung gegeben. Während der Zugabe stieg die Temperatur aufgrund einer exothermen Reaktion zwischen Säure- und Amin-Adenin-Komponenten auf 105ºC. Die Reaktionsmischung wurde ohne weitere Reinigung verwendet.This example illustrates the preparation of a complex of the invention containing ethoxylated amine, trithiocyanuric acid and adenine. 68 g of ethoxylated (5) coco-alkylamine and 13 g of adenine were heated to 70°C with stirring in a three-necked round-bottom flask equipped with a thermometer and condenser with water cooling. 14 g of trithiocyanuric acid was gradually added to the stirred amine solution. During the addition, the temperature rose to 105°C due to an exothermic reaction between acid and amine-adenine components. The reaction mixture was used without further purification.
Dieser Komplex, der ethoxyliertes Amin, Trithiocyanursäure und Adenin enthält, ist ein effektives Reibungsverminderungsmittel, wie in diesem Beispiel gezeigt. Die Kugel-auf-Zylinder-Reibungstests (BOC; Ball-On-Cylinder) wurden unter Verwendung des von 5. Jahanmir und M. Beltzer in ASLE Transaction, Band 29, Nummer 3, Seite 425 (1985) beschriebenen experimentellen Verfahrens unter Verwendung einer Kraft von 0,8 N (1kg), die auf eine Stahlkugel mit 12,5 mm Durchmesser in Kontakt mit einem rotierenden Stahlzylinder mit einem Durchmesser von 43,9 mm einwirkte, durchgeführt. Der Zylinder rotierte in einer Schale, die eine ausreichende Menge Schmieröl enthielt, um 2 mm des Bodens des Zylinders zu bedecken. Der Zylinder wurde mit 0,25 UpM rotiert. Die Reibungskraft wurde kontinuierlich mittels eines Lastmeßwertwandlers überwacht. In den durchgeführten Tests erreichten die Reibungskoeffizienten nach 7 bis 10 Umdrehungen des Zylinders Gleichgewichtswerte. Die Reibungsexperimente wurden mit einer Öltemperatur von 100ºC durchgeführt. Verschiedene Mengen des in Beispiel 1 hergestellten Komplexes wurden zu Solvent 150 N gegeben. Die Ergebnisse des BOC-Reibungstests sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 This complex containing ethoxylated amine, trithiocyanuric acid and adenine is an effective friction reducing agent as shown in this example. Ball-On-Cylinder (BOC) friction tests were carried out using the experimental procedure described by S. Jahanmir and M. Beltzer in ASLE Transaction, Volume 29, Number 3, Page 425 (1985) using a force of 0.8 N (1 kg) applied to a 12.5 mm diameter steel ball in contact with a rotating 43.9 mm diameter steel cylinder. The cylinder rotated in a bowl containing sufficient lubricating oil to cover 2 mm of the bottom of the cylinder. The cylinder was rotated at 0.25 rpm. The friction force was continuously monitored by means of a load transducer. In the tests carried out, the friction coefficients reached equilibrium values after 7 to 10 revolutions of the cylinder. The friction experiments were carried out with an oil temperature of 100ºC. Various amounts of the complex prepared in Example 1 were added to Solvent 150 N. The results of the BOC friction test are shown in Table 1. Table 1
* S150N ist ein lösungsmittelextrahiertes, entparaffiniertes, wasserstoffendbehandeltes neutrales Schmierölbasismaterial, das aus zugelassenen paraffinischen Rohstoffen erhalten wird (Viskosität 32 cSt bei 40ºC, 150 Saybolt-Sekunden).* S150N is a solvent extracted, dewaxed, hydrogen finished neutral lubricating oil base stock obtained from approved paraffinic raw materials (viscosity 32 cSt at 40ºC, 150 Saybolt seconds).
Wie aus den Resultaten der Tabelle 1 ersichtlich, zeigen so wenig wie 0,05 Gew.% des Komplexes eine Verminderung des Reibungskoeffizienten von 79 %. Diese Resultate zeigen, daß die vorliegenden Komplexe zu erheblichen Verminderungen des Reibungskoeffizienten eines Schmierstofbasismaterials in der Lage sind, was zu geringerer Reibung und somit besserer Kraftstoffausnutzung führt, wenn das Schmieröl in einem Verbrennungsmotor verwendet wird.As can be seen from the results in Table 1, as little as 0.05 wt.% of the complex shows a 79% reduction in the coefficient of friction. These results demonstrate that the present complexes are capable of significant reductions in the coefficient of friction of a lubricant base stock, resulting in lower friction and thus better fuel efficiency when the lubricating oil is used in an internal combustion engine.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung eines erfindungsgemäßen Komplexes, der ein ethoxyliertes Amin, Alkylsalicylsäure und Adenin enthält. 101 g ethoxyliertes (5) Cocos-alkylamin und 4 g Adenin wurden unter Rühren in einem Dreihalsrundkolben, der mit einem Thermometer und einem Kühler mit Wasserkühlung ausgestattet war, auf 80ºC erwärmt. 100 g Salicylsäure mit der Formel This example illustrates the preparation of a complex according to the invention containing an ethoxylated amine, alkylsalicylic acid and adenine. 101 g of ethoxylated (5) coco-alkylamine and 4 g of adenine were heated to 80°C with stirring in a three-necked round-bottom flask equipped with a thermometer and a water-cooled condenser. 100 g of salicylic acid having the formula
wurden allmählich zu der gerührten Amin/Adenin-Lösung gegeben. Während der Zugabe stieg die Temperatur aufgrund der exothermen Reaktion zwischen Säure und Amin auf 104ºC. Die Reaktion wurde 1,5 Stunden auf 104ºC gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Reaktionsmischung war ein erfindungsgemäßer Komplex und wurde ohne weitere Reinigung verwendet.were gradually added to the stirred amine/adenine solution. During the addition, the temperature rose to 104ºC due to the exothermic reaction between acid and amine. The reaction was maintained at 104ºC for 1.5 hours and then cooled to room temperature. The reaction mixture was a complex of the invention and was used without further purification.
Der ethoxyliertes Amin, Alkylsalicylsäure, Adenin enthaltende Komplex ist ein effektives Reibungsmodifizierungsmittel, wie in diesem Beispiel gezeigt. Die Kugel-auf-Zylinder-Reibungstests (BOC-Tests) wurden unter Verwendung des in Beispiel 2 beschriebenen experimentellen Verfahrens durchgeführt. Verschiedene Mengen an in Beispiel 3 hergestelltem Komplex wurden zu Solvent 150 N gegeben. Die Ergebnisse der BOC-Reibungstests sind in Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2 The ethoxylated amine, alkyl salicylic acid, adenine-containing complex is an effective friction modifier as demonstrated in this example. The ball-on-cylinder friction tests (BOC tests) were conducted using the experimental procedure described in Example 2. Various Amounts of complex prepared in Example 3 were added to Solvent 150 N. The results of the BOC friction tests are presented in Table 2. Table 2
Wie aus den Ergebnissen in Tabelle 2 ersichtlich, zeigten so wenig wie 0,1 Gew.% Komplex eine Verminderung des Reibungskoeffizienten um 78 %. Diese Resultate zeigen, daß die vorliegenden Komplexe zu erheblichen Verminderungen des Reibungskoeffizienten eines Schmierstoffbasismaterials in der Lage sind, was zu weniger Reibung und somit höherer Kraftstoffausnutzung führt, wenn das Schmieröl in einem Verbrennungsmotor verwendet wird.As can be seen from the results in Table 2, as little as 0.1 wt.% of complex showed a 78% reduction in the friction coefficient. These results demonstrate that the present complexes are capable of significant reductions in the friction coefficient of a lubricant base stock, resulting in less friction and thus higher fuel efficiency when the lubricating oil is used in an internal combustion engine.
Eine Lösung aus 3 g ethoxyliertem (5) Cocos-alkylamin wurde unter Rühren auf 50 bis 110ºC erwärmt. 0,5 g 4-Hydroxy-3,5-di- tert.-butyldithiobenzoesäure wurden dann zu der erwärmten und gerührten Lösung gegeben, gefolgt von 125 mg Adenin. Dieses Verfahren der sequentiellen Zugabe von Dithiobenzoesäure und Adenin wurde wiederholt, bis 2 g Säure und 500 mg Adenin zu der Lösung gegeben worden waren. Das sequentielle (aufeinanderfolgende) Verfahren wurde verwendet, um das Ausfallen von polymeren Matenahen als Nebenprodukt zu verhindern.A solution of 3 g of ethoxylated (5) coco-alkylamine was heated to 50-110°C with stirring. 0.5 g of 4-hydroxy-3,5-di- tert-butyldithiobenzoic acid was then added to the heated and stirred solution, followed by 125 mg of adenine. This procedure of sequential addition of dithiobenzoic acid and adenine was repeated until 2 g of acid and 500 mg of adenine had been added to the solution. The sequential (consecutive) procedure was used to prevent precipitation of polymeric materials as a by-product.
Kugel-auf-Zylinder-Reibungstests (BOC-Tests) wurden unter Verwendung des ethoxylierten (5) Cocos-alkylamin: Dithiobenzoat:Adenin-Komplexes aus Beispiel 5 in Solvent 150 N Basisöl unter Verwendung von mehreren Konzentrationen des Additivs durchgeführt. Die BOC-Tests wurden unter Verwendung des in Beispiel 2 beschriebenen experimentellen Verfahrens durchgeführt. Die Daten sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Ball-on-cylinder friction (BOC) tests were conducted using the ethoxylated (5) coco-alkylamine:dithiobenzoate:adenine complex of Example 5 in Solvent 150N base oil using several concentrations of the additive. The BOC tests were conducted using the experimental procedure described in Example 2. The data are shown in Table 3. Table 3
** Primen JMT ist überwiegend ein primäres C&sub1;&sub8;-tert.-alkylamin, hergestellt von Rohm & Haas.** Primen JMT is predominantly a primary C₁₈-tert-alkylamine manufactured by Rohm & Haas.
Wie aus den Daten in Tabelle 3 ersichtlich, erreicht der adeninhaltige Komplex einen niedrigeren Reibungskoeffizienten, als mit dem vergleichbaren Komplex ohne Adenin oder einem Primen JMT:DTB-Komplex erreicht werden kann.As can be seen from the data in Table 3, the adenine-containing complex achieves a lower friction coefficient than can be achieved with the comparable complex without adenine or a primed JMT:DTB complex.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung eines erfindungsgemäßen Komplexes, der ethoxyliertes Amin, Alkylsulfonsäure und Adenin enthielt. 41 g ethoxyliertes (2) Talgamin und 1 g Adenin wurden unter Rühren in einem Dreihalsrundkolben, der mit einem Thermometer und einem Kühler mit Wasserkühlung ausgestattet war, auf 60ºC erwärmt. 58 g Alkylsulfonsäure mit der Formel This example illustrates the preparation of a complex according to the invention containing ethoxylated amine, alkylsulfonic acid and adenine. 41 g of ethoxylated (2) tallow amine and 1 g of adenine were heated to 60°C with stirring in a three-necked round bottom flask equipped with a thermometer and a water-cooled condenser. 58 g of alkylsulfonic acid having the formula
wurden allmählich zu der gerührten Amin/Adenin-Lösung gegeben. Während der Zugabe stieg die Temperatur aufgrund der exothermen Reaktion zwischen Säure und Amin auf 105ºC. Die Reaktionsmischung wurde 1,5 h auf 105ºC gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Reaktionsmischung war ein erfindungsgemäßer Komplex und wurde ohne weitere Reinigung verwendet.were gradually added to the stirred amine/adenine solution. During the addition, the temperature rose to 105°C due to the exothermic reaction between acid and amine. The reaction mixture was kept at 105°C for 1.5 h and then cooled to room temperature. The reaction mixture was a complex according to the invention and was used without further purification.
Der ethoxyliertes Amin, Alkylsulfonsäure und Adenin enthaltende Komplex ist ein wirksames Reibungsmodifizierungsmittel, wie in diesem Beispiel gezeigt. Die Kugel-auf-Zylinder-Reibungstests (BOC-Tests) wurden unter Verwendung des in Beispiel 2 beschriebenen experimentellen Verfahrens durchgeführt. Verschiedene Mengen des in Beispiel 7 hergestellten Komplexes wurden zu Solvent 150 N gegeben. Die Resultate der BOC-Reibungstests sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4 The complex containing ethoxylated amine, alkyl sulfonic acid and adenine is an effective friction modifier as demonstrated in this example. Ball-on-cylinder friction (BOC) tests were conducted using the experimental procedure described in Example 2. Various amounts of the complex prepared in Example 7 were added to Solvent 150 N. The results of the BOC friction tests are shown in Table 4. Table 4
Wie aus den Resultaten der Tabelle 4 ersichtlich, zeigen so wenig wie 1,0 Gew.% des Komplexes eine Verminderung des Reibungskoeffizienten von 81 %. Diese Resultate zeigen, daß die vorliegenden Komplexe zu erheblichen Verminderungen des Reibungskoeffizienten eines Schmierstoffbasismaterials in der Lage sind, was zu geringerer Reibung und somit besserer Kraftstoffausnutzung führt, wenn das Schmieröl in einem Verbrennungsmotor verwendet wird.As can be seen from the results in Table 4, as little as 1.0 wt.% of the complex exhibits a reduction in the coefficient of friction of 81%. These results demonstrate that the present complexes are capable of significant reductions in the coefficient of friction of a lubricant base stock, resulting in lower friction and thus better fuel efficiency when the lubricating oil is used in an internal combustion engine.
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung der neuen erfindungsgemäßen Komplexe. Eine Lösung von 80 g Diisooctyldithiophosphorsäure wurde unter Rühren auf 50 bis 100ºC erwärmt. 10 g ethoxyliertes (5) Cocosalkylamin wurde dann der erwärmten und gerührten Lösung zugesetzt, gefolgt von 1 g Adenin. Dieses Verfahren der sequentiellen Zugabe von ethoxyliertem Amin und Adenin wurde wiederholt, bis 75 g ethoxyliertes (5) Cocos-alkylamin und 7 g Adenin zu der Lösung gegeben worden waren. Das sequentielle Additionsverfahren wurde verwendet, um das Ausfallen von Nebenprodukt zu verhindern. Der Komplex wurde dann beim Abkühlen aufgefangen und ohne weitere Reinigung verwendet.This example illustrates the preparation of the new complexes of the invention. A solution of 80 g of diisooctyldithiophosphoric acid was heated to 50-100°C with stirring. 10 g of ethoxylated (5) coco-alkylamine was then added to the heated and stirred solution, followed by 1 g of adenine. This process of sequential addition of ethoxylated amine and adenine was repeated until 75 g of ethoxylated (5) coco-alkylamine and 7 g of adenine had been added to the solution. The sequential addition process was used to prevent precipitation of by-product. The complex was then collected upon cooling and used without further purification.
Dieses Beispiel illustriert den hervorragenden Kupferkorrosionsschutz, der durch den erfindungsgemäßen Komplex wie in Beispiel 9 hergestellt geliefert wird. Der Test auf Kupferkorrosion wurde wie folgt durchgeführt. Kupferkorrosionstests basierten auf ASTM D-2440. 25 g der Ölprobe wurden in ein 0,5" Teströhrchen getan, wobei 30 cm Kupferdraht auf 0,5" aufgewickelt und auf eine Endlänge von 2" gereckt worden waren. Das Teströhrchen wurde dann 120 h auf 110ºC erwärmt. Während des Testzeitraums wurde Stickstoff mit 17 cm³/min durch das Öl geblasen. Am Ende des Tests wurde eine 5 g Probe Öl entnommen und auf Kupfergehalt analysiert. Die Resultate der Kupferkorrosion sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5 This example illustrates the excellent copper corrosion protection provided by the inventive complex as prepared in Example 9. The copper corrosion test was conducted as follows. Copper corrosion tests were based on ASTM D-2440. 25 g of the oil sample was placed in a 0.5" test tube with 30 cm of copper wire wound to 0.5" and stretched to a final length of 2". The test tube was then heated to 110°C for 120 hours. During the test period, nitrogen was bubbled through the oil at 17 cc/min. At the end of the test, a 5 g sample of oil was removed and analyzed for copper content. The copper corrosion results are shown in Table 5. Table 5
* DDP (sekundär) enthält eine Mischung aus Isobutyl (85 %) und Isooctyl (15 %) als Alkylkomponente.* DDP (secondary) contains a mixture of isobutyl (85%) and isooctyl (15%) as the alkyl component.
Dieses Beispiel illustriert die hervorragenden Antiverschleißeigenschaften des erfindungsgemäßen Komplexes. Antiverschleißeigenschaften werden nach dem Vierkugel-Verschleißtest wie folgt gemessen. Der verwendete Vierkugeltest ist detailliert in ASTM Verfahren D-2266 beschrieben. In diesem Test werden drei Kugeln in einer Schmierschale befestigt und eine obere rotierende Kugel wird gegen die unteren drei Kugeln gepreßt. Die verwendeten Testkugeln waren aus AISI 52100 Stahl mit einer Härte von 65 Rockwell C (840 Vickers) und einer Mittellinienrauheit von 25 mm hergestellt. Vor den Tests wurden die Stahlkugeln und alle Haltevorrichtungen mit 1,1,1-Trichlorethan gewaschen. Die Stahlkugeln wurden nachfolgend mit einem Labordetergens gewaschen, um alle Lösungsmittelrückstände zu entfernen, mit Wasser gespült und unter Stickstoff getrocknet.This example illustrates the excellent anti-wear properties of the inventive complex. Anti-wear properties are measured by the four-ball wear test as follows. The four-ball test used is described in detail in ASTM Method D-2266. In this test, three balls are mounted in a lubricating cup and an upper rotating ball is pressed against the lower three balls. The test balls used were made of AISI 52100 steel with a hardness of 65 Rockwell C (840 Vickers) and a centerline roughness of 25 mm. Prior to testing, the steel balls and all retainers were washed with 1,1,1-trichloroethane. The steel balls were subsequently washed with a laboratory detergent to remove all solvent residues, rinsed with water and dried under nitrogen.
Die Vierkugeltests wurden bei 100ºC, 60 kg Last und 1200 UpM für eine Zeitdauer von 45 Minuten durchgeführt. Nach jedem Test wurden die Kugeln gewaschen und der Durchmesser der verschleißbedingten Kratzer (WSD; Wear Scar Diameter) auf den unteren Kugeln wurde unter Verwendung eines Lichtmikroskops gemessen. Unter Verwendung der WSD-Werte wurde das Verschleißvolumen (WV) aus Standardgleichungen berechnet (Siehe Wear Control Handbook, editiert von M. B. Peterson und W. O. Winer, Seite 451, American Society of Mechanical Engineers [1980]). Der Prozentsatz der Verschleißverminderung (% WR) für jedes getestete Öl wurde dann unter Verwendung der folgenden Formel berechnet:The four-ball tests were carried out at 100ºC, 60 kg load and 1200 rpm for a period of 45 minutes. After each test, the balls were washed and the wear scar diameter (WSD) was measured on the lower balls was measured using a light microscope. Using the WSD values, the wear volume (WV) was calculated from standard equations (See Wear Control Handbook, edited by MB Peterson and WO Winer, page 451, American Society of Mechanical Engineers [1980]). The percentage of wear reduction (%WR) for each oil tested was then calculated using the following formula:
% WR = (1- WV mit Additiv/WV ohne Additiv) 100% WR = (1- WV with additive/WV without additive) 100
Die Ergebnisse des Vierkugeltests ist in Tabelle 6 beschrieben. Tabelle 6 The results of the four-ball test are described in Table 6. Table 6
S150N ist ein lösungsmittelextrahiertes, entparaffiniertes, wasserstoffendbehandeltes neutrales Schmierölbasismaterial, das aus zugelassenen paraffinischen Rohstoffen erhalten wird (Viskosität 32 cSt bei 40ºC, 150 Saybolt-Sekunden).S150N is a solvent extracted, dewaxed, hydrogen finished neutral lubricating oil base stock obtained from approved paraffinic raw materials (viscosity 32 cSt at 40ºC, 150 Saybolt seconds).
Die Werte in Tabelle 6 zeigen, daß selbst bei niedriger Konzentration (< 0,2 %) der vorliegende Adeninkomplex hervorragende Antiverschleißeigenschaften gegenüber dem entsprechenden Aminsalz ohne Adenin aufweist.The values in Table 6 show that even at low concentration (< 0.2%) the present adenine complex has excellent antiwear properties compared to the corresponding amine salt without adenine.
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