DE69422408T2

DE69422408T2 - Basisfluidum für schmiermittel

Info

Publication number: DE69422408T2
Application number: DE69422408T
Authority: DE
Inventors: Andrew Horodysky; Andrew Jackson; Derek Law; William Murphy; Linda Pelullo; Liwen Wei
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2014-07-21
Also published as: AU682203B2; AU7364994A; EP0711332A4; EP0711332A1; JPH09500679A; WO1995003379A1; BR9407099A; EP0711332B1; DE69422408D1

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einem aliphatischen Ester abgeschlossenen bzw. geschützten Polyether. Insbesondere betrifft sie ein Reaktionsprodukt aus einem Polymer oder Copolymer auf der Basis von Tetrahydrofuran mit reaktiver Endgruppe und einer aliphatischen Carbonylkohlenstoff enthaltenden Verbindung. Das Reaktionsprodukt ist ein Basisfluid für ein Schmiermittel, insbesondere ein Basisfluid für ein Schmiermittel für Schneckengetriebe.
Schmiermittel für Schneckengetriebe müssen Bedingungen mit starker Reibung und hohen Temperaturen widerstehen können, damit bei einem längeren Betrieb des Getriebes ein hoher Wirkungsgrad und ein geringer Verschleiß erreicht werden. Eine "Schnecke" treibt das "Schneckengetriebe" dadurch an, daß es sich wie eine Schraube im Verhältnis zum Getriebe dreht. Zwischen den Kontaktoberflächen der Schnecke und des Getriebes entwickelt sich eine hohe Gleitgeschwindigkeit. Deshalb muß das Schmiermittel die Reibung wesentlich verringern und hohen Temperaturen widerstehen können.
Polyglycole sind wegen ihrer die Reibung und den Verschleiß und die Wärme vermindernden Eigenschaften bekannt und wurden in Klamann, Lubricants and Related Products, S. 288 (1984) als Basisfluide für Schneckengetriebe vorgeschlagen. Polyglycole können aus Polymeren von Alkylenoxiden, wie Propylenoxid- oder Alkylenoxid-Copolymeren (d. h. Copolymeren von Propylen und Ethylenoxiden) hergestellt werden. Aus Propylenoxid hergestelltes Polypropylenglycol wurde als Schmiermittel für Verwendungszwecke in der Industrie und bei Kraftfahrzeugen beschrieben. Siehe Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Bd. 14, S. 498-499.
Wasserlösliche, von Ethylenoxid und Propylenoxid abgeleitete Polyglycole sind für die Herstellung von Basisfluiden für ein Schmiermittel für Schneckengetriebe bekannt. Obwohl sie einen hohen Wirkungsgrad bei Getrieben und andere Leistungsvorteile zeigen, führt ihre Wasserlöslichkeit zu Problemen bei der Kompatibilität mit Öl und auch zu von Wasser hervorgerufenen Rost- und Korrosionsproblemen.
Polyglycole können auch aus Tetrahydrofuran-Polymeren und -Copolymeren hergestellt werden, wie es bei Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Bd. 18, S. 660-661 beschrieben ist. Versionen von Tetrahydrofuran-Polyglycolen mit geringem Molekulargewicht (d. h. ein MW (Molekulargewicht) von 150 bis 500) werden typischerweise als Ausgangsmaterialien verwendet. Sie sind stark flüchtig und für Schmiermittelzwecke ungeeignet. Polyglycole von Tetrahydrofuran mit höherem Molekulargewicht (d. h. MW 600 bis 3.000) kristallisieren bei Raumtemperatur oder darunter leicht, wodurch wachsartige Feststoffe oder klebrige viskose Fluide erzeugt werden, und sie sind für Schmiermittelzwecke ungeeignet.
Copolymere von Tetrahydrofuran und Alkylenoxiden, d. h. Propylenoxiden, wurden vorgeschlagen, um die Eigenschaften des Tetrahydrofuran-Polymers zu modifizieren. Copolymere mit geringem Molekulargewicht (d. h. MW etwa 500 bis 2.000) können Schmiereigenschaften besitzen. Siehe Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Bd. 18, S. 658-659.
Eine Untersuchung des Traktionskoeffizienten zeigt, daß Tetrahydrofuran-Ethylenoxid- und -Propylenoxid-Polyether zu einem geringen Traktionskoeffizienten führten, der effektive reibungsmindernde Eigenschaften kennzeichnet. "The Influence of Molecular Structure on Frictional Behavior of Lubricating Fluids 2: Low Coef ficients of Traction", Journal of Synthetic Lubrication, Bd. 2, Nr. 3, S. 239-253 (1985).
US-Patent Nr. 4,153,786 beschreibt ein Einstufenverfahren zur Herstellung von mit Ester abgeschlossenen Copolyetherglycolen. Die beschriebenen mit Ester abgeschlossenen Copolyetherglycole werden über eine Acyliumionen-Vorstufe (ein Carbonsäureanhydrid oder ein Acylhalogenid) hergestellt, das während der Polymerisation als Initiator, Kettenübertragungsmittel und Unterbrecher wirkt, wodurch veresterte Produkte hergestellt werden. Das Kettenübertragungsmittel überträgt zum Beispiel die wachsende Spitze der sich bildenden Polymerkette auf eine neue Kette, damit die mittleren Molekulargewichte im gewünschten Bereich erzielt werden. Die Reaktionsprodukte werden als vorteilhafte Zwischenprodukte bei der Herstellung von Polyurethanen beschrieben.
Wir haben festgestellt, daß durch eine Regelung des Ausmaßes, bis zu dem ein Abschluß mit einem Ester erfolgt, und des Molekulargewichtes des mit einem Ester abgeschlossenen Polymers oder Copolymers von Tetrahydrofuran ein mit Öl kompatibles, hydrophobes Fluid erreicht wird, das als Schmiermittel, insbesondere als Schmiermittel für Schneckengetriebe, geeignet ist. Die Erfindung befaßt sich mit einem Reaktionsprodukt eines Tetrahydrofuran enthaltenden Polymers oder Copolymers und einer aliphatischen, Carbonylkohlenstoff enthaltenden Verbindung, die in einem Molverhältnis verbunden sind, das die Erzeugung eines Fluids bewirkt, das Schmiermitteleigenschaften hat.
Das Reaktionsprodukt zeigte die Eigenschaften einer geringen Traktion, einer Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und einer guten Kompatibilität mit Öl. Diese Eigenschaften werden der linearen Struktur des Polymergrundgerüstes, dem Ausmaß der abschließenden Estergruppen und dem hohen Kohlenstoff/Sauer stoff-Verhältnis des Polymers zugeschrieben. Die Eigenschaften des Reaktionsproduktes zeigten eine Verwendbarkeit als Basisfluide für Schmiermittelzusammensetzungen, insbesondere Schmiermittelzusammensetzungen für Schneckengetriebe.
Die Erfindung bietet, besonders bei der Verringerung der Scherbelastung, eine Verbesserung gegenüber Alkylenoxid-Polyglycolen und auf Tetrahydrofuran basierenden Polymeren ohne abgeschlossenem Ende, die als Schmiermittelgrundmaterialien verwendet werden. Das erfindungsgemäße Fluid sollte eine Verringerung der Scherbelastung von mindestens etwa 10% erreichen.
Ein Basisfluid aus einem Reaktionsprodukt von einem Tetrahydrofuran enthaltenden Polymer oder Copolymer und einer aliphatischen Carbonylkohlenstoff enthaltenden Verbindung zeigte Eigenschaften, die bei Schmiermittelformulierungen für Schneckengetriebe zu einem hohen Wirkungsgrad bei Getrieben führten.
Das Polymer oder Copolymer von Tetrahydrofuran (THF) wird auf herkömmliche Weise hergestellt, indem eine Anzahl von Tetrahydrofuran-Molekülen allein reagiert, wodurch ein Homopolymer erzeugt wird, oder in Kombination mit mindestens einem Alkylenoxid reagiert, wodurch ein Copolymer hergestellt wird, dies erfolgt in Gegenwart eines geeigneten sauren Katalysators, der die Entstehung des Oxoniumions erleichtert, das für das Kettenwachstum notwendig ist. Der Polymerisationsmechanismus ist bei Dreyfuss et al., "Epoxides and Higher Epoxides", S. 128-129 beschrieben.
Alkylenoxide, die beim THF-Copolymerisationsverfahren verwendet werden, sind zum Beispiel 1,2-Alkylenoxide oder 1,3-Allcylenoxide, 1,4-Alkylenoxide oder cyclische Acetale und dergleichen, die einen oder mehrere Kohlenwasserstoff-Substituentenreste enthalten, wobei dies vom bevorzugten Molekulargewichts des Endproduktes ab hängt. Repräsentative Beispiele geeigneter Alkylenoxide umfassen 1,2-Propylenoxid, 1,3-Butylenoxid, langkettige 1,2-Epoxide und 1,4-substituiertes Tetrahydrofuran. Alkylenoxide mit Kohlenwasserstoffsubstituenten können verwendet werden, wenn ein Verzweigungsgrad an der Copolymer-Hauptkette erwünscht ist. Für die Eigenschaften einer geringen Reibung ist eine minimale Verzweigung entlang der Copolymer-Hauptkette bevorzugt, obwohl nicht erwartet wird, daß eine kurzkettige Verzweigung, d. h. Methyl-, Ethyl- und Propylgruppen, innerhalb der Hauptkette schädlich sind, und diese können dem Endprodukt erwünschte Viskositätseigenschaften/physikalische Eigenschaften verleihen. Das Polymer kann auch ein Blockpolymer, d. h. ein Hochpolymer, sein, das aus Abschnitten von THF besteht, die von Abschnitten von Alkylenoxid mit geringem Molekulargewicht, 1,2-Ethylenoxid, 1,3-Propylenoxide oder Kombinationen von Alkylenoxiden, getrennt sind.
Geeignete Polymerisationskatalysatoren umfassen Verbindungen, die tertiäre Oxoniumionen erzeugen können, wie Initiatoren aus einer sehr starken Säure, zum Beispiel ROSO&sub2;CF&sub3; und ROSO&sub2;F, Initiatoren aus einer starken Säure, wie ClSO&sub3;H, CF&sub3;SO&sub3;H, HOSO&sub2;F oder HPF&sub6;, und andere Verbindungen, wie BF&sub3;, AgClO&sub4;, NOPF&sub6;. Obwohl es viele Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte gibt, ziehen wir insbesondere die Phasen-Transfer-Katalyse in Betracht, bei der das Phasen-Transfer-Mittel das Produkt aus einer Reaktionsphase in eine andere Phase überträgt, wodurch das gewünschte teilveresterte Produkt und der Abschluß der Umwandlung gesichert werden.
Die Polymerisationsbedingungen sind für den Fachmann selbstverständlich. Die Reaktionstemperaturen reichen jedoch typischerweise von -20ºC bis etwa 80ºC, vorzugsweise von 0 bis 40ºC. Die Reaktion erfolgt vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre, die Feuchtigkeit und Sauerstoff ausschließt. Ein Lösungsmittel ist nicht not wendig, es kann jedoch enthalten sein, um den Verlauf der Reaktion zu erleichtern. Eine Beispiel eines geeigneten Lösungsmittels ist CH&sub2;Cl&sub2;.
Das abschließende THF-Polymer oder -Copolymer sollte bezogen auf das durchschnittliche Molekulargewicht ein relativ hohes Molekulargewicht haben. Das Molekulargewicht des Polymers sollte mindestens etwa 250, vorzugsweise etwa 800, stärker bevorzugt etwa 1.000 betragen, im Bereich von 800 bis 4.000, vorzugsweise etwa 1.000 bis 3.000 liegen, und nicht mehr als etwa 4.000, vorzugsweise etwa 3.000 betragen.
Die Polymerisation wird durch die Zugabe eines nukleophilen Reagenz beendet. Wasser stellt ein bevorzugtes nukleophiles Reagenz dar, das die Hydroxyl-Endgruppe einführt, wodurch ein Polyglycolether hergestellt wird. Das Molekulargewicht des Endproduktes wird erreicht, indem das Ausmaß der Polymerisation gesteuert wird.
Das Verhältnis von THF zu Alkylenoxid im Polymerisationsendprodukt hängt vom bevorzugten Sauerstoff/Kohlenstoff-Verhältnis der Polymer-Hauptkette ab. Wir haben festgestellt, daß ein hohes Kohlenstoff/ Sauerstoff-Molverhältnis für eine wirksame Schmiermittelleistung wichtig ist. Das Molverhältnis von Kohlenstoff/Sauerstoff sollte mindestens 2 bis 1, vorzugsweise etwa 4 bis 1 und stärker bevorzugt 10 bis 1 betragen.
Nach dem Ende der Polymerisation und dem Erreichen des gewünschten Molekulargewichts wird das Polymer mit einer Carbonylkohlenstoff enthaltenden Verbindung behandelt, damit ein aliphatisches Esterprodukt hergestellt wird. Die verwendbare Menge der Carbonylkohlenstoff enthaltenden Verbindung liegt im Bereich von 0,5 bis 1 Äquivalent (im Verhältnis zu molaren Mengen der OH-Gruppe im Polymer), sie liegt vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 1 und stärker bevorzugt von 0,1 bis 1. Dieser Anteil ist wichtig, damit ein teilverestertes Produkt erhalten wird, das hervorragende Schmiermitteleigenschaften, insbesondere die Eigenschaften einer geringen Traktion und Tieftemperatureigenschaften, gezeigt hat. Die Carbonylkohlenstoff enthaltende Verbindung ist aliphatisch, damit die gewünschten Schmiermitteleigenschaften, wie eine bessere thermische Beständigkeit/Oxidationsbeständigkeit, Tieftemperaturfluidität und der erforderliche Hydrophobiegrad für die Löslichkeit in organischen Materialien, d. h. organischen Materialien einschließlich Mineralöle, hydrogecrackte und synthetische Schmieröle, verliehen wird. Das stellt einen wichtigen Aspekt dieser Erfindung dar, da ein THF-Polymer oder Copolymer mit dem beschriebenen Molekulargewicht ohne eine aliphatische Estergruppe ein festes wachsartiges Material oder eine klebrige viskose Flüssigkeit ist, die zum Schmieren von Getrieben nutzlos ist und die erforderliche thermische Beständigkeit und Oxidationsbeständigkeit nicht besitzt.
Die Carbonylkohlenstoff enthaltende Verbindung wird durch die folgende Strukturformel angegeben:
worin Z eine Halogengruppe, eine Hydroxylgruppe, eine Acetylgruppe oder eine Anhydridgruppe ist, die Acylspezies erzeugen kann. Halogengruppen umfassen Chlor, Fluor, Brom und Iod, und R ist eine Hydrocarbylgruppe im Bereich von etwa 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mindestens etwa 4, stärker bevorzugt etwa 6 bis 25 Kohlenstoffatomen und stärker bevorzugt 8 bis 20 Kohlenstoffatomen. Die Hydrocarbylgruppe ist aliphatisch und kann geradkettig oder verzweigt sein, wobei dies von den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes abhängt. Ein bestimmter Verzweigungsgrad der Hydrocarbylgruppe ist gelegentlich bevorzugt. Der Verzweigungsgrad kann im Bereich von etwa 10 bis 100%, insbesondere von 40 bis 100%, und insbesondere von 40 bis 90% liegen. R enthält wahlfrei ein oder mehrere Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatome.
Ein Molekül des Endproduktes, das im wesentlichen eine lineare Struktur hat, und ein Molekül des Produktes, das etwas verzweigt ist, konkurrieren, da ein lineares Molekül Eigenschaften besitzt, die für ein reibungsarmes Fluid notwendig sind, wohingegen ein verzweigtes Molekül bessere Tieftemperatureigenschaften besitzt und somit dem oxidativen Abbau besser widersteht. Wir haben festgestellt, daß eine geringe Verzweigung, die von einer mit C&sub4;-C&sub3;&sub0;- Kohlenwasserstoffen substituierten Carbonylverbindung kommt, bei der der Kohlenwasserstoffsubstituent mindestens eine, nicht mehr als vier kurzkettige aliphatische Gruppen, wie Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl, enthält, ein gutes Gleichgewicht zwischen den konkurrierenden Eigenschaften einer geringen Traktion eines linearen Moleküls und den Eigenschaften der Oxidationsbeständligkeit und thermischen Beständigkeit des verzweigten Moleküls zeigt.
Geeignete Carbonyl enthaltende Verbindungen dieser Beschreibung umfassen 2,2-Dimethylpentan-, Ethylhexan-, Neodecan-, Pivalinverbindungen und dergleichen.
Das THF-Polymer oder Copolymer und die Carbonylkohlenstoff enthaltende Verbindung werden in einem Molverhältnis von Polymer zu Carbonylverbindung von etwa 1 : 1 bis 1 : 2 gemischt, ein Verhältnis von 1 : 1 wird verwendet, wenn ein zu 50% verestertes Produkt erreicht werden soll.
Die Reaktanten werden in einer alkalischen Lösung in einer inerten Atmosphäre, bei Atmosphärendruck und Temperaturen im Bereich von Raumtemperatur bis 100ºC, vorzugsweise von 25 bis 50ºC, ge mischt. Das Produkt wird mit einem organischen Lösungsmittel, wie Methylenchlorid oder Toluol, extrahiert.
Die Reaktion wird durch folgenden Mechanismus dargestellt. Nur als Beispiel ist das unten gezeigte Polymer ein THF-Hornopolymer; wie in der vorangegangenen Beschreibung offenbart, kann das Polymer jedoch ein Copolymer von THF und einem Alkylenoxid sein.
worin m eine ganze Zahl im Bereich von etwa 0,2 bis 2, vorzugsweise 0,6 bis 2, stärker bevorzugt 0,8 bis 1,8 ist, R eine wie oben beschriebene Kohlenwasserstoffgruppe ist, n eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 55, vorzugsweise 4 bis 40 ist, X Wasserstoff oder ein stabiles Gegenkation, wie PF&sub6;&supmin;, AsF&sub6;&supmin;, SbF&sub6;&supmin;, SbCl&sub6;&supmin;, BF&sub4;&supmin;, SO&sub3;CF&sub3;&supmin;, SO&sub3;F&supmin; und ClO&sub4;&supmin; ist, Z eine Halogen, Hydroxyl, Acetyl, Anhydrid oder andere Acyl erzeugende Spezies ist. Die Polymerisation erfolgt durch eine kationische Ringöffnungs-Addition. Das Polymer wird durch die Reaktion mit Wasser beendet, wenn das erforderliche Molekulargewicht erreicht ist.
Die Reaktionsprodukte sind Basisfluide für Schmierölzusammensetzungen. Anhand der festgestellten Eigenschaften der Reaktionsprodukte sind sie als Ölzusammensetzungen für Schneckengetriebe besonders effektiv. Es wird jedoch erwartet, daß sie als Basisfluide für Wärmeübertragungsfluide, Metallbearbeitungsfluide, Zusammensetzungen von Industrie- und Maschinenschmiermitteln, Umlauföle und industrielle Getriebeöle vorteilhaft sind.
Für die Herstellung der fertigen Zusammensetzung wird das Reaktionsprodukt mit einer typischen Additiv-Packung für ein Schneckengetriebeöl gemischt, das andere Additive, wie Sulfate, Phenate, polymere Succinimide, Dithiophosphate, gehinderte Phenole, Arylamine, heterocyclische Verbindungen, geschwefelte Olefine usw., enthält. Die Mengen der anderen Additive können aufgrund des Leistungsvorteils der erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte geringer sein. Dies bietet wesentliche ökonomische Einsparungen.
Das Reaktionsprodukt kann mit einem anderen Schmiermittel-Basisfluid, wie einem von Mineralöl stammenden Kohlenwasserstofffluid (d. h. einem Poly(α-olefin), einem entparaffinierten Öl oder einem hydrogecrackten Öl) und/oder einem synthetischen Fluid, wie einem Etherfluid, einem Kohlenwasserstofffluid oder einem Polyglycol, gemischt werden. Gemischte Schmiermittel-Basisfluide können durch Mischen in einem Verhältnis von etwa 10 bis 50 Gew.-% des erfindungsgemäßen Reaktionsproduktes mit etwa 50 bis 90 Gew.-% eines anderen Schmiermittels der oben beschriebenen Mischung hergestellt werden.

Beispiel 1

130 g 2-Ethylhexanoylchlorid (0,8 Mol) wurden tropfenweise in 100 g einer Mischung von Tetrahydrofuran-Polymeren (Molekulargewicht 250, 0,4 Mol) und 120 g einer 60%igen wäßrigen Kaliumhydroxidlösung gegeben. Die Mischung wurde bei einer bei 40ºC gehaltenen Temperatur und Atmosphärendruck 4 Stunden unter einer Stickstoffatmosphäre gerührt. Die Reaktionstemperatur wurde, falls erforderlich, durch Kühlen der Reaktionsmischung in einem Eisbad aufrechterhalten. Die Mischung wurde über Nacht unter Rühren bei Raumtemperatur gehalten. Die ölige Produktschicht wurde mit Methylenchlorid extrahiert, abgetrennt und ausgetrieben (120ºC/7 kPa (1 Torr)). Das entstandene Produkt war eine ölige Flüssigkeit, die Ester- und Ethergruppen enthielt, was durch Molekulargewichtsbestimmung und NMR-Analyse bestimmt wurde.

Beispiel 2

Dem Verfahren von Beispiel 1 wurde gefolgt, außer daß anstelle des Tetrahydrofuran-Polymers 500 g eines Copolymers von Tetrahydrofuran-Ethylenoxid (Molekulargewicht 1.250, 0,4 Mol) verwendet wurden.

Beispiel 3

Dem Verfahren von Beispiel 2 wurde gefolgt, außer daß 0,72 Mol Ethylhexanoylchlorid (115 g) verwendet wurde.

Auswertung des Produktes

Die Reaktionsprodukte der obengenannten Beispiele wurden bezüglich ihrer Fähigkeit, die Scherbelastung zu vermindern, der Kompatibilität mit Öl und ihrer thermischen Beständigkeit/Oxidationsbeständigkeit getestet.

Verringerung der Scherbelastung

Die Verringerung der Scherbelastung wurde mit einem optischen Traktionsgerät gemessen, indem die Reaktionen der Scherbelastung auf eine Kontaktbelastung von 896.000 kPa (130.000 psi) bei 30ºC bestimmt wurde. Bei diesem Test wurde ein reines Grundöl in ein Traktionsgerät mit einer Kugel auf einer Platte gegeben, da aus einer rotierenden Scheibe aus rostfreiem Stahl und rollenden Kugeln in der Anordnung bestand, die in Hentschel, "The Influence of Molecular Structure on the Frictional Behavior of Lubricating Fluids 2: Low Coefficients of Traction", J. Synthetic Lubrication, Bd. 2, Nr. 3, S. 250-253 (1985) beschrieben ist.
Die Ergebnisse des Tests mit dem Produkt der Beispiele 1 und 2 sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 zeigt auch die Ergebnisse bei der Verwendung eines kommerziellen Copolymers von Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem MW von 4.000. TABELLE 1 Vergleich der Scherfestigkeit
Beim Vergleich der in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse zeigten die erfindungsgemäßen Produkte eine geringe maximale Scherbelastung, die auf die Eigenschaft einer geringen Traktion hinweisen. Es ist zu erwarten, daß sich dies durch einen besseren Wirkungsgrad bei Getrieben zeigt.

Kompatibilität mit Öl

Die Hydrophobie der Produkte der Beispiele 1 und 2 wurde getestet, indem die Produkte dieser Beispiele in einem Molverhältnis von Wasser zu Grundöl von 1 : 1 mit Wasser gemischt wurden und ihre Wasserlöslichkeit bei Raumtemperatur von etwa 20ºC beobachtet wurde. Ein kommerzielles Copolymer von Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem MW von 4.000 wurde ebenfalls in den Test aufgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

TABELLE 2

Vergleich der Kompatibilität mit Öl (Raumtemperatur, Wasser : Öl 1 : 1)
Beispiel 1 Zwei Phasen
Beispiel 2 Zwei Phasen
Kommerzielle Ethylenoxid- und Propylenoxid-Polyglycole Eine Phase
Beim Vergleich der in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse waren die erfindungsgemäßen Produkte nicht wasserlöslich, was auf eine Kompatibilität mit Öl hinweist, wohingegen das kommerzielle Alkylenoxid-Copolymer vollständig wasserlöslich war.

Thermische Beständigkeit/Oxidationsbeständigkeit

Die thermische Beständigkeit/Oxidationsbeständigkeit des Produktes von Beispiel 1 wurde in einem Kalorimetrietest mit Differentialabtastung geprüft. Bei diesem Test wurde ein reines Basisöl in einen Aluminiumtiegel gegeben und unter einem Sauerstoffdruck von 3.500 kPa (500 psi) mit einer Geschwindigkeit von 5ºC/Minute von 80 auf 350ºC erwärmt. Die Induktionstemperatur wurde als die Temperatur gemessen, bei der die Zersetzung des Grundöls begann. Die Ergebnisse der Leistung eines Tetrahydrofuran-Polyglycols wurden ebenfalls in den Test aufgenommen.

TABELLE 3

Kalorimetrie mit Differentialabtastung (80ºC bei 5ºC/min bei 350ºC, 3.500 kPa (500 psi) Sauerstoff)
Induktionstemperatur (ºC)
Beispiel 2 140
Polyglycole auf Tetrahydrofuran- Basis, nicht abgeschlossen 129
Beim Vergleich der in Tabelle 3 aufgeführten Ergebnisse zeigen die erfindungsgemäßen Produkte im Vergleich mit dem THF-Polymer eine deutlich bessere thermische Beständigkeit/Oxidationsbeständigkeit.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittel-Basisfluids, welches die Schritte umfaßt:

(a) Erzeugen eines Tetrahydrofuran-Polymers oder -Copolymers aus einer Reaktionsmischung, die Tetrahydrofuran und einen Katalysator umfaßt, der ein tertiäres Oxoniumion erzeugen kann,

(b) Halten der Reaktionsmischung bei für die Polymerisation geeigneten Bedingungen von Temperatur und Druck,

(c) Erzeugen eines Polymers oder Copolymers mit Hydroxylgruppen als Endgruppen durch Beenden des Schritts (b) durch Zugabe eines nukleophilen Reagenz zu der Reaktionsmischung, wenn das Polymer ein auf das mittlere Molekulargewicht bezogenes Molekulargewicht von mindestens 250 bis 4.000 erreicht, und

(d) Reaktion des Polymers oder Copolymers vom Schritt (c) mit einer Carbonylkohlenstoff enthaltenden Verbindung mit folgender Strukturformel:

worin Z ein Halogen, ausgewählt aus Chlor, Fluor, Brom und Iod, ist und R eine Hydrocarbylgruppe im Bereich von 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, wobei das Polymer mit einer Menge der Carbonylkohlenstoff enthaltenden Verbindung im Bereich von 0,5 bis 1 Äquivalent, bezogen auf die molare Menge der Hydroxylgruppe des Polymers, behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reaktionsmischung vom Schritt (a) außerdem Alkylenoxid umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Alkylenoxid Ethylenoxid ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Carbonylkohlenstoff enthaltende Verbindung Ethylhexanoylhalogenid ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ethylhexanoylhalogenid 2-Ethylhexanoylchlorid ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem das Mischen von 10 bis 50 Gew.-% des reagierten Polymers oder Copolymers vom Schritt (d) mit einem Schmiermittel-Basisfluid, ausgewählt aus einem von Mineralöl stammenden Kohlenwasserstofffluid, Ether, synthetischem Kohlenwasserstoff oder Polyglycol, in einer Menge im Bereich von 50 bis 90 Gew.-% umfaßt.