DE902296C

DE902296C - Lubricant with viscosity independent of temperature

Info

Publication number: DE902296C
Application number: DES17804D
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Hess; Dr-Ing Wladimir Philippoff
Original assignee: KURT HESS DR
Current assignee: KURT HESS DR
Priority date: 1941-03-15
Filing date: 1941-03-15
Publication date: 1954-01-21

Description

Schmiermittel mit von der Temperatur unabhängiger Zähigkeit Die Erfinidung betrifft Schmiermittel mit :in bestimmten Temperaturbereichen von der Temperatur praktisch unabhängiger Zähligkeit. Diese Schmiermittel bestehen erfindungsgemäß aus wäßrigen Lösungen von Gemischen von Alkylphenylpo:lyalkylenoxydäthern mit bis etwa io A1ky:lenoxydgruppen einerseits und solchen mit mehr als 25 Alkylenoxydgruppen andererseits, bei einer Konzentration von etwa io Ibis 4oo/o der Alkyl:phenylpolyalkyleno:xydäther, und gegebenenfalls Benzol, Toluol oder gleichartig wirkenden Kohlenwasser-Stoffen. Diese erfindungsgemäß zuverwendenden Flüssigkeiten. temperaturunabhängiger Zähigkeit beruhen somit auf der Verwendung von Flüssigkeiten, die mit zunehmender Temperatur eine Zähigkeitserhöhung zeigen, wodurch die normalerweise vorhandene Viskositätsernie:drigung in einem bestimmten Temperaturbereich so ausgeglichen werden kann, daß .das System nach außen hin als temperaturunabhängig erscheint.Lubricant with viscosity independent of temperature. The invention relates to lubricants with: in certain temperature ranges of the temperature practically independent count. These lubricants exist according to the invention from aqueous solutions of mixtures of Alkylphenylpo: lyalkylenoxydäthern with up to about io A1ky: lenoxide groups on the one hand and those with more than 25 alkylene oxide groups on the other hand, at a concentration of about 10 ibis 400 / o of the alkyl: phenyl polyalkyleno: xydether, and optionally benzene, toluene or similarly acting hydrocarbons. These liquids to be used according to the invention. temperature-independent toughness are thus based on the use of liquids with increasing temperature show an increase in toughness, as a result of which the normally present viscosity depletion: drigung can be balanced in a certain temperature range so that .the system outwardly appears to be independent of temperature.

Diese Erscheinung, deren wesentliches Merkmal eine vollkommene Revers:bilität ist, beruht darauf, ,daß sich mit der Temperaturänderung eine neue Phase bildet, die aber als solche etwa durch Abscheidung bäw. Trübung nicht visuell beobachtbar sein muß, sondern die in kolloider Verteilung auftritt und dabei stabil bleibt. Die Bildung der neuen Phase ist die Ursache (der Viskositätsstei.gerung, die somit den Ausdruck für eine im wesentlichen sich nur in der Viskosität äußernde Entmischung :darstellt und kurz als viskosimetrische Entmischung bezeichnet wird.This phenomenon, the main characteristic of which is a perfect reversal: bility is based on the fact that with the change in temperature there is a new one phase forms, but as such, for example, by deposition bäw. Turbidity not visually observable must be, but which occurs in colloidal distribution and remains stable. The formation of the new phase is the cause (the increase in viscosity, which thus the expression for a demixing which is essentially only expressed in the viscosity : represents and is briefly referred to as viscometric segregation.

Die allgemeinen Anforderungen, @clie an für den genannten. Zweck geeignete Systeme zu stellen sind, lassen sich dementsprechend kurz zusammenfassen. i. Entmischung bei steigender Temperatur, 2. kolloide Verteilung der neuen Phase, 3. zeitliche Stabilität und Reversibiltät der neuen Phase. Stoffe bzw. Systeme dieser Art sind in größerer Anzahl bekannt. Die in Frage stehende Eigenschaft tritt z. B. beim Schwefel im geschmolzenen Zustand auf, ferner bei den sogenannten flüssigen Kristallen, bei :den als kritische Flüssigkeitsgemische bezeichneten Flüssigkeiten und schließlich bei wäßrigen Lösungen von solchen organischen Stoffen,die bei höherer Temperatur weniger löslich sind als bei niederer Temperatur. Stoffe dieser Art sind die eingangs erwähnten Flüssigkeitsgemnische. Wäßrige Lösungen von Alkylphenylpolyglykoläther sind bereits als Schmier- und Bohröle in Vorschlag gebracht worden. Demgegenüber besteht die Erfindung in der Erkenntnis, daß wäßrige Lösungen von Gemischen bestimmter AIkylphenylen, nämlich solche mit bis zu iö Alkylenoxydgruppen einerseits und solchen mit mehr als 25 Alkylenoxydgruppen andererseits, bei einer Konzentration von etwa io bis 4oO/o der Alky Iphenylpolyalkylenoxydäther im bestimmten Temperaturbereich von der Temperatur praktisch unabhängige Zähigkeit aufweisen.The general requirements, @clie on for the said. Purpose appropriate Systems are to be provided can accordingly be briefly summarized. i. Segregation with increasing temperature, 2. colloidal distribution of the new phase, 3. temporal Stability and reversibility of the new phase. Substances or systems of this type are known in large numbers. The property in question occurs e.g. B. with sulfur in the molten state, also in the so-called liquid crystals : the liquids known as critical liquid mixtures and finally in the case of aqueous solutions of such organic substances, the higher temperature are less soluble than at lower temperature. Substances of this kind are the ones at the beginning mentioned liquid mixture. Aqueous solutions of alkylphenyl polyglycol ethers have already been proposed as lubricating and drilling oils. In contrast The invention consists in the knowledge that aqueous solutions of mixtures of certain Alkylphenylenes, namely those with up to iö alkylene oxide groups on the one hand and those with more than 25 alkylene oxide groups, on the other hand, at a concentration of about io to 4oO / o of the alky Iphenylpolyalkylenoxydäther in the certain temperature range have toughness practically independent of temperature.

Der Grundvorgang der Entmischung äußert sich bei :den Alkylphenylpalyglykoläthern bei gewissen mittleren Konzentrationen von etwa io bis 400/0 in einer kräftigen Maximumbildüng,der Viskosität-Temperatur-Kurve kurz vor der Entmischungstemperatur. Diese Maximümbildung ist so stark, daß der normale Viskositätsa@bfall,des Wassers bei steigender Temperatur weitaus überdeckt wird. Das Geiet, in dem diese Erscheinung auftritt, beschränkt sich auf einen Temperaturbereich von etwa 2o bis .5o'; bei höherer und tieferer Temperatur tritt wieder der normale Temperaturgang auf.The basic process of segregation manifests itself with: the alkylphenylpalyglycol ethers at certain average concentrations of about 10 to 400/0 in a strong one Maximum formation, the viscosity-temperature curve just before the demixing temperature. This maximization is so strong that the normal drop in viscosity of water is largely covered when the temperature rises. The Geiet in which this apparition occurs, is limited to a temperature range of about 2o to .5o '; at at higher and lower temperatures, the normal temperature response occurs again.

Durch Mischung solcher verschiedener A1kyI-phenylpaIyglylkoläther mitWas:ser gewinnt maneine große Zahl von Kombinationsmöglichkeiten, um die Temperaturunabhängigkeit mit einer mehr oder weniger großen Genauigkeit -in verschieden großen Temperaturbereichen bei verschieden hohen Zähig= keiten einstellen zu können. Noch mehr Variationsmöglichkeiten bieten naturgemäß Systeme mit drei verschiedenen Alkylphenylpolyglykoläthern.By mixing such different A1kyI-phenylpaIyglylkoläther with water you gain a large number of possible combinations to ensure temperature independence with a greater or lesser degree of accuracy - in temperature ranges of different sizes to be able to adjust with different viscosities. Even more variation options naturally offer systems with three different alkylphenyl polyglycol ethers.

Für viele Zwecke eist eine Temperaturunabhängigkeit der Viskosität in Temperaturgebieten unterhalb o° erwünscht. Diese läßt sich grundsätzlich dadurch erreichen, daß man die AlkylphenylpalyglylcoIäther in eine kältebeständige Flüssigkeit, z. B. vomTypus der Salzlösungen, auflöst. Die wäßrigen. Lösungen der Alkylphenylpolyglykol:äther sind bekanntlich gegen Salze völlig unempfindlich, so daß auch diie zur Herstellung der kältebeständigen Flüssigkeiten erforderlichen, sehr erheblichen Salzkonzentrationen ohne Entmischung zugesetzt werden können. Als Beispiel sei eine 30,40/öige Calciumchloridlösung angeführt, die in. Gegenwart geeigneter Komponenten bis zu -48° noch völlig klar ist. In, Abt. 2 ist die Abhängigkeit der Viskosität von derTemperatur fürdieseLäsungwiedergegeben. Die Zusammensetzung der Lösung geht dabei ebenfalls aus Abt, i hervor.For many purposes there is a temperature independence of the viscosity desirable in temperature ranges below 0 °. This can basically be achieve that the AlkylphenylpalyglylcoIäther in a cold-resistant liquid, z. B. of the type of salt solutions. The watery ones. Solutions of the alkylphenyl polyglycol: ether are known to be completely insensitive to salts, so that they are also used for production the very high salt concentrations required for cold-resistant liquids can be added without segregation. An example is a 30.40% calcium chloride solution listed, which in the presence of suitable components down to -48 ° is still completely clear is. In, Section 2, the dependence of the viscosity on the temperature is shown for this solution. The composition of the solution can also be found in Abbot, i.

Versuche zeigten, ,daß sich innerhalb eines Temperaturbereiches von -f- 20 bis -30° eine nur um 3ö0/0, veränderliche Zähigkeit von der Größenordnung io Poise erreichen läßt, während ein ähnlich zähes Ö1, z. B. Ricinusöl oder auch ein synthetisches Mineralöl, Anstiege der Viskosität in diesem Temperaturbereich von i :35o bis i :500 aufweist. Auch bei -5o° beträgt der Anstieg gegenüber,dem Mittelwert erst i :5, während Vergleichsöle schon bei -25 bis -30° fest werden. Damit ist der gewaltige Fortschritt in der Verwendung,dieser Alkylphenylpolyglykolätherlösungen gegenüber den üblichen Ölen für diejenigen Zwecke klar erwiesen, bei denen eine konstante Zähigkeit erforderlich ist. Statt der Calciumchlonidlösung kann jede andere kältebeständige Salzlösung benutzt werden.Tests have shown that within a temperature range from -f- 20 to -30 ° a viscosity of the order of magnitude of 10 poise, which can only be changed by 30/0, can be achieved, while a similarly tough oil, e.g. B. castor oil or a synthetic mineral oil, has increases in viscosity in this temperature range from i: 35o to i: 500. Even at -5o ° the increase compared to the mean value is only i : 5, while comparison oils already solidify at -25 to -30 °. This clearly demonstrates the tremendous progress in the use of these alkylphenyl polyglycol ether solutions over the usual oils for those purposes for which constant viscosity is required. Instead of the calcium chloride solution, any other cold-resistant salt solution can be used.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, den Systemen Zusätze von an sich im Lösungsmittel unlöslichem oder .auch löslichen Stoffen, wie z. B. Benzol, Toluol u. dgl. sowie Glykol, Glycerin u. a., zuzusetzen, wodurch die kolloidchemischen Eigenschaften der vorliegenden Systeme beeinflußtwerden in dem Sinne, daß die Maxima ausgeprägter werden. Man ist naturgemäß auch nicht gebunden an die grundsätzliche Verwendung von Wasser als Lösungsmittel; man kann jede beliebige Flüssigkeit verwenden, wenn man nur die Konzentrationen so w ählt"daß die Viskositätsänderungen des in Frage kommenden Lösungsmittels überdeckt werden durch die Eigenschaften der zugesetzten Stoffe. Diese Flüssigkeitsgemische haben für die Technik Bedeutung, .denn für viele technische Zwecke ist der normale .Abfall der Viskosität von Flüssigkeiten mit steigender Temperatur ein großer Nachteil. Wenn man Flüssigkeiten, z. B. Schmieröle, mit einer Zähigkeit von etwa i Poise bei nur io° Temperaturunterschied verwendet, kann bei Temperaturen um Zimmertemperatur die Zähigkeit schon um 6o% abnehmen und bei Temperaturen um -20° bis zu 5oo0/ö zunehmen. Bisher hat .man diesen Übelstand dadurch bekämpft, daß man Flüssigkeiten mit möglichst kleinem Temperaturkoeffizienten verwendet hat, Zwobei aber die, an- : geführten Werte für die Zähigkeitsunterschiede höchstens nur auf etwa die Hälfte absinken. Verwendet man statt der Öle Lösungen, so ist der Temperaturkoeffizient günstigenfalls gleich dem des reinen Lösungsmittels, @d. h. etwa 2o% für io° Temperaturänderung, so. daß man auch mit Lösungen nicht wesentlich weiter kommt als mit ölen.According to the invention, it is also possible to add additives per se to the systems in the solvent insoluble or .auch soluble substances, such as. B. benzene, toluene and the like, as well as glycol, glycerin and the like to be added, whereby the colloid chemical Properties of the present systems are influenced in the sense that the maxima become more pronounced. Naturally, one is not bound by the fundamental one Use of water as a solvent; you can use any liquid if one only chooses the concentrations so that the changes in viscosity of the in Question coming solvent will be masked by the properties of the added solvent Fabrics. These liquid mixtures are important for technology, because for many technical purposes is the normal. Decrease in viscosity of liquids with increasing Temperature a big disadvantage. If you have liquids, e.g. B. lubricating oils, with a Toughness of about i poise when used with only io ° temperature difference can be used at Temperatures around room temperature decrease the toughness by 60% and at temperatures increase by -20 ° up to 5oo0 / ö. So far this problem has been combated by that liquids with the lowest possible temperature coefficient have been used, However, the values given for the differences in toughness are at most only drop to about half. If one uses solutions instead of oils, then this is the case Temperature coefficient ideally equal to that of the pure solvent, @d. H. about 20% for 10 ° temperature change, see above. that one also with solutions does not get much further than with oils.

Claims

PATENT CLAIM: Lubricants with viscosity independent of temperature, consisting of aqueous solutions of mixtures of alkylphenyl polyalkylene oxide ethers with up to about zo alkylene oxide groups on the one hand and those with more than 25 alkylene oxide groups on the other hand, and optionally benzene, toluene or equivalent hydrocarbons, the concentration of the alkylphenyl polyalkylene oxide ethers being roughly up to 4o0 / 9 is.