DE917028C

DE917028C - Schmiermittel

Info

Publication number: DE917028C
Application number: DEB7504D
Authority: DE
Inventors: Dr Hermann Metzger; Dr Lisa Roessig; Dr Hermann Zorn
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1942-06-21
Filing date: 1942-06-21
Publication date: 1954-08-23

Description

Schmiermittel Es ist bekannt, daB mehrwertige Äther oder Polyätheralkohole, wie man sie durch Einwirkung von Alkylenoxyden oder wie diese reagierenden Stoffen auf mehrwertige Alkohole erhält, als Schmiermittel für maschinelle Zwecke verwendet werden können. Hierbei hat es sich als nachteilig erwiesen, daB die genannten Ätheralkohole zwar vielfach mit Wasser gut mischbar sind, sich aber nur schlecht oder gar nicht mit natürlichen oder synthetischen Kohlenwasserstoffölen oder mit solchen Estern homogen mischen, wie sie in der Mehrzahl der Fälle als Schmiermittel oder Bestandteile von solchen verwendet werden. Aus diesem Grunde hat auch die an anderer Stelle vorgeschlagene Verwendung der genannten Ätheralkohole für die Schmierung von Verbrennungsmotoren bisher keine praktische Bedeutung erlangen können.
Es wurde gefunden, daB Ester aus aliphatischen Äther- oder Polyätheralkoholen und aliphatischen Monocarbonsäuren mit verzweigter Kette und nicht mehr als 1q. Kohlenstoffatomen sehr wertvolle Schmiermittel oder Bestandteile von solchen darstellen.
Die zur Veresterung verwendeten aliphatischen Monocarbonsäuren der genannten Art, an deren Stelle auch zur Esterbildung befähigte Abkömmlinge, wie die Anhydride oder Säurehalogenide, verwendet werden können, sind vorzugsweise gesättigter Natur, bevorzugt solche, wie sie durch Oxydation der aus Kohlenoxyd und Wasserstoff drucklos oder unter erhöhtem Druck erhältlichen oder der aus Olefmen mit Kohlenoxyd und Wasserstoff gewinnbaren Alkohole erhalten werden. Auch ungesättigte Säuren, Oxycarbonsäuren oder halogenhaltige Carbonsäuren können verwendet werden.
Die für die Veresterung geeigneten Äther- oder Polyätheralkohole können sich von beliebigen ein-oder mehrwertigen gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Alkoholen ableiten. Vorzugsweise enthalten diese Alkohole nur primäre Alkoholgruppen, jedoch können auch bis zu drei sekundäre Alkoholgruppen anwesend sein; so ist beispielsweise Glycerin brauchbar; nicht aber Sorbit. Gut geeignet sind auch die durch Reduktion von Fetten oder Fettsäuren erhältlichen Alkohole mit etwa 1o bis 18 Kohlenstoffatomen, die aus Kohlenoxyd und Wasserstoff drucklos oder unter erhöhtem Druck erhalten werden, oder die durch Einwirken von Kohlenoxyd und Wasserstoff auf Olefine erhältlichen Alkohole, ferner alle mehrwertigen Alkohole der Formeln R-C- (C HZ 0H)3 oder sowie die geradkettigen Glykole der Formel H O C H2 (C H2)x C H2 0 H und außerdem die Olefinglykol- oder Polyolefinglykolmonoalkyläther.
Alle diese Alkohole können in an sich bekannter Weise durch die Einwirkung von Alkylenoxyden, wie Äthylen-, Propylen-, Butylenoxyd und deren. höheren Homologen, den entsprechenden Chlorhydrinen oder den Gemischen der Oxyde bzw. Chlorhydrine in Mono-oder Polyätheralkohole übergeführt werden und dann mit den Säuren der genannten Art oder auch deren zur Esterbildung befähigten Abkömmlingen, z. B. den Anhydriden oder Säurehalögeniden, in üblicher Weise, zweckmäßig in Gegenwart von die Veresterung fördernden Katalysatoren und zweckmäßig unter gleichzeitiger kontinuierlicher Entfernung des bei der Veresterung gebildeten Wassers, verestert werden.
Besonders gut eignen sich als Schmiermittel oder Bestandteile von solchen auch die Ester aus Säuren der genannten Art und solchen Polyätheralkoholen, die eine verzweigte Polyätherkette haben, wie man sie durch Einwirkung von Homologen des Äthylenoxyds oder den entsprechenden Halogenhydrinen mit den genannten Alkoholen erhält, oder Ester aus Säuren der genannten Art und den Polymerisationsprodukten des Tetrahydrofurans oder seiner Abkömmlinge.
Die genannten Ester zeichnen sich durch ein sehr gutes Viskositäts-Temperatur-Verhalten und durch einen sehr guten Stockpunkt aus. Das Viskositäts-Temperatur-Verhalten ist um so günstiger, je länger die Polyätherkette ist. Der Stockpunkt wird bei einer gegebenen Molekülgröße um so niedriger, j e verzweigter die Polyätherkette und bzw. oder je verzweigter die Kohlenstoffkette der Säure ist. Man kann diese Ester wegen ihrer guten Kälte- und Temperaturbeständigkeit für sich als Schmiermittel verwenden, z. B. zum Schmieren von Verbrennungkraftmaschinen, ferner dort, wo eine hohe Druckfestigkeit des Schmierstoffes gefordert wird; wie z. B. bei der Schmierung von automatisch arbeitenden Schneidemaschinen. Man kann sie ferner im Gemisch mit anderen kälte- und temperaturbeständigen aliphatischen Estern verwenden, wie z. B. nach den Patenten 767 224 und 888 144 erhalten werden. Die letztgenannten Ester können ferner als Lösungsvermittler angewandt werden für diejenigen Fälle, wo die Ätheralkoholester mit natürlichen oder synthetischen Kohlenwasserstoffölen keine homogenen Mischungen ergeben, denn sie sind ihrerseits in den meisten Fällen mit allen Kohlenwasserstoffölen beliebig homogen mischbar. So kann man Gemische herstellen, die sowohl bei sehr hoher als auch bei sehr niedriger Temperatur eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit aufweisen, die eine betriebssichere Schmierung besonders bei Otto- und Dieselmotoren gewährleistet.

Beispiel r Behandelt man Trimethylolpropan in an sich bekannter Weise mit etwa 1o bis 12 Mol Äthylenoxyd, so erhält man einen Polyäther mit den folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... 1,z=83

Flammpunkt ................. 255°

Stockpunkt................... -r7°

Viskosität bei 2o° ............ 14,2° E

_ _ 38° ............ 15,86° E

_ _ 50° ............ g,07° E

_ _ W> ............ 2,34° E

Viskositätsindex ............. 128

Dieser Polyäther ist weder mit Kohlenwasserstoffölen noch mit aliphatischen Estern, wohl aber mit Wasser mischbar. Verestert man ihn mit einem Gemisch der aliphatischen Monocarbonsäuren mit verzweigter, 8 bis 14 Kohlenstoffatome tragender Kette; das durch Oxydation der von Zoo bis 250° siedenden Alkohole des Isobutylöles erhalten wurde, so erhält man einen Ester mit folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... 4042

Flammpunkt ................. 28o°

Stockpunkt................... -450

Viskosität bei 2o° ............ 26,g° E

_ _ 38. ............ 1o,35° E

_ - 50° ............ 6,37° E

- - 99° ............ 2,o4° E

Viskositätsindex .............. 141

Er ist nicht mit Kohlenwasserstoffölen, wohl aber mit aliphatischen Estern in jedem beliebigen Verhältnis mischbar. Ein Gemisch von 48 Teilen dieses Esters mit 52 Teilen eines Esters aus Adipinsäure und den von 18o bis 25o° siedenden Alkoholen des Isobutylöles hat die folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... o,986

Flammpunkt ................. 217°

Stockpunkt................... -56-

Viskosität bei 2o° ............ 1o,34° E

_ - 380 ............ 4,58° E

- - 50° ............ 3,o6° E

_ - 99° ............ 1,51° E

Viskositätsindex .............. 144

Dieses Gemisch stellt also ein sehr kältebeständiges Schmieröl mit einem ausgezeichneten Viskositäts-Temperatur-Verhalten dar. Dieses Estergemisch ist mit natürlichen Kohlenwasserstoffschmierölen mischbar. Eine Mischung aus 9o Teilen des Estergemisches und io Teilen eines Mineralschmieröles mit den folgenden Eigenschaften:

Flammpunkt ................. 224°

Stockpunkt................... 2o°

Viskosität bei 38° ............ i2,84° E

_ - 50° ............ 6,86° E

_ - 99° ............ 1,85° E

Viskositätsindex .............. 93

hat die nachstehenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... 0,957

Flammpunkt ................. 23o°

Stockpunkt................... -38°

Viskosität bei 38° ............ 4,990 E

_ _ 50° ............ 3,29° E

_ - 9g° ............ 1,54° E

Viskositätsindex .............. 143

Beispiel 2 ioo Teile eines Polyäthers, der aus Dimethylolpropan und io Mol Äthylenoxyd erhalten wurde, wurde mit 65 Teilen eines Carbonsäuregemisches verestert, das durch Oxydation der aus Kohlenoxyd und Wasserstoff unter Druck erhaltenen von Zoo bis 25o° siedenden Alkohole hergestellt wurde. Der Ester hat die nachfolgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... i,oig

Flammpunkt ................. 238°

Stockpunkt................... q4°

Verseifungszahl ............... 127

Viskosität bei 2o° ............ 13,71° E

_ - 38° ............ 5,g4° E

_ - 50° ............ 3,83° E

_ - 99° ............ 1,69° E

Viskositätsindex ............ 153

Man vermischt 5o Teile des vorstehend beschriebenen Esters mit 5o Teilen eines Esters aus Trimethyloläthan und einem Gemisch von aliphatischen Monocarbonsäuren mit verzweigter Kette mit 6 bis 13 Kohlenstoffatomen zusammen mit 7,5 % Seifenfettsäuren (vgl. Beispiel i des Patents 888 144). Das erhaltene Gemisch hat die folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... o,98o5

Flammpunkt ................. 252°

Stockpunkt................... -48'

Verseifungszahl............... 217

Viskosität bei 2o° ............ 12,39° E

_ - 38° ............ 5,18° E

_ - 50° ............ 3,38° E

_ - g9° ............ 1,54° E

Viskositätsindex .............. 136

Das Gemisch stellt ein sehr kältebeständiges Schmieröl für die Schmierung von Ottomotoren dar.

Beispiel 3 ioo Teile des aus Dimethylolhexan und 4 Mol Propylenoxyd und 8 Mol Äthylenoxyd erhaltenen Polyäthers wurden mit 51 Teilen eines Säuregemisches verestert, das durch Oxydation der aus Kohlenoxyd und Wasserstoff unter Druck erhaltenen von Zoo bis 25o° siedenden Alkohole hergestellt wurde. Der erhaltene Ester besitzt folgende Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... i,ooi

Flammpunkt ................. 247°

Stockpunkt................... -530

Verseifungszahl............... iii

Viskosität bei 2o° ............ 17,o6° E

_ - 38° ............ 6,9q.° E

_ - 50° ............ 4,35° E

_ _ 9g° ............ 1,73° E

Viskositätsindex .............. 142

Man vermischt 6o Teile dieses Esters mit 4o Teilen eines aus Methyladipinsäure und den von 18o bis 28o° siedenden Alkoholen des Isobutylöles erhaltenen Esters und erhält so ein homogenes Gemisch mit den folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... 0,973

Flammpunkt ................. 2o6°

Stockpunkt................... -540

Verseifungszahl ............... 177

Viskosität bei 20° ............ 1o,85° E

_ - 38° ............ 4,64° E

_ - 50° ............ 3,11° E

_ _ 99° ............ 1,49° E

Viskositätsindex .............. 137

Beispiel 4 ioo Teile eines aus 1, 4-Butandiol durch Einwirkung von 2 Mol Propylenoxyd und io Mol Äthylenoxyd erhaltenen Polyäthers werden mit 64 Teilen eines Carbonsäuregemisches verestert, das durch Alkalischmelze der von Zoo bis 25o° siedenden aus Kohlenoxyd und Wasserstoff drucklos erhaltenen Alkohole hergestellt wurde. Der Ester hat folgende Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... 1,024

Flammpunkt ................. 27o°

Stockpunkt................... q.5°

Verseifungszahl ............... iio

Viskosität bei 2o° ............ 17,4o° E

_ - 38° ............ 7,47° E

_ - 50° ............ 4,91° E

_ - 99° ............ i,90° E

Viskositätsindex .............. 152

Man vermischt 5o Teile dieses Esters mit 5o Teilen des nach Beispiel i des Patents 767:224 erhaltenen Esters und erhält ein Schmieröl mit folgenden Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht .......... o,9866

Flammpunkt ................. 246°

Stockpunkt................... -52°

Verseifungszahl ............... 214

Viskosität bei 2o° ............ 1i,69° E

_ - 38° ............ 5,o8° E

- - 50° ............ 3,37° E

- - 99° ............ 1,59° E

Viskositätsindex .............. 152

Dieses Gemisch ist ein ausgezeichnetes Schmiermittel für die Schmierung von automatisch arbeitenden Schneidemaschinen und kann hier als Austauschstoff für Rüböl verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verwendung von Estern aus aliphatischen Monocarbonsäuren mit verzweigter und nicht mehr als =q. Kohlenstoffatome tragender Kohlenstoffkette und aliphatischen Äther- oder Polyätheralkoholen, die auch bis drei sekundäre Alkoholgruppen enthalten. können, allein oder zusammen mit anderer Estern und gegebenenfalls mit natürlichen oder synthetischen Kohlenwasserstoffölen als Schmiermittel.