DE938739C - Schmiermittel auf Polysiloxanbasis - Google Patents

Description

• Schmiermittel auf Polysiloxanbasis Gegenstand der Erfindung ist die Zusammensetzung von Schmiermitteln auf Polysiloxanbasis in Form von Ölen und Fetten, die nicht nur bei gewöhnlichen Temperaturen im Vergleich mit Mineralölen, sondern überhaupt in weiten Temperaturbereichen vorzügliche Schmiereigenschaften aufweisen, insbesondere bei ihrer Anwendung in Maschinen hinsichtlich des Belastungsverlustes und der Abnutzung der geschmierten Metallteile.
• Siloxanschmiermittel sind bekannt wegen ihrer Widerstandsfähigkeit bei ungewöhnlichen Temperaturbedingungen, bei denen z. B. Mineralölschmiermittel nicht mehr verwendet werden können. Bei gewöhnlichen Temperaturen haben dagegen die Siloxanschmiermittel im Vergleich zu Mineralöl bekanntlich wesentlich schlechtere Schmiereigenschaften. Gegenwärtig kann keines der bekannten Siloxanschmiermittel die bei gewöhnlichen Temperaturen verwendeten Mineralölschmiermittel voll ersetzen, vor allem dann nicht, wenn hohe Drücke vorliegen und beide Lagerflächen aus Stahl bestehen. Obgleich Siloxanschmiermittel für ihre Verwendung bei hohen Drücken z. B. als sogenannte Grenzschmierung bereits sehr stark verbessert wurden, wie z. B. die in der USA.-Patentschrift 2 642 395 beschriebenen Schmiermittel, so lassen sie im Vergleich mit Mineralölschmiermitteln bei gewöhnlichen Temperaturen doch noch viel zu wünschen übrig.
• Die erfindungsgemäß zusammengesetzten Schmiermittel bestehen aus Mischungen von flüssigen Organopolysiloxanen der allgemeinen Formel worin n einen durchschnittlichen Wert von 2 bis 2,9 hat und R Methyl-, monocyclische Aryl- oder halogenierte Arylkohlenwasserstoffreste bzw. Mischungensolcher Reste bedeutet, mit geringen Mengen einer halogenierten Fettsäure mit i bis 12 C-Atomen.
• In den als Schmiermittelbasis verwendeten flüssigen Polysiloxanen sind vorzugsweise mindestens 37 °/ö: der Gesamtzahl an R-Resten Methylreste, wobei. auch sämtliche R-Reste Methylreste sein können; R kann außerdem z. B. Phenyl, Tolyl, Jodtolyl, Dichlorphenyl, Dichlorxenyl, Heptachlorxenyl, Bromphenyl und Dibromxenyl sein. Vorzugsweise werden flüssige triorganosilyl-endblockierte Dimethylsiloxane und Methylphenylsiloxane benutzt. Zweckmäßig können auch die halogenierten flüssigen Arylsiloxän-blischpolymerisate, wie sie in der deutschen Patentschrift 856 684 vorbeschrieben sind, Verwendung finden. Die Herstellung der verwendeten Siloxanflüssigkeiten erfolgt nach allgemein bekannten Verfahren.
• Die halogenierten Fettsäuren. werden einfach mit dem flüssigen Organosiloxan, gegebenenfalls unter leichtem Erwärmen, gemischt. Sie werden zweckmäßig in Mengen von etwa 0,2,5 bis 5 Gewichtsprozent, berechnet auf das Polysiloxan, verwendet. Bei Benutzung von mehr als 504 wird kein Vorteil erreicht; auch bei Benutzung von weniger als 0,25 °/o werden. die erfindungsgemäßen Vorteile nur teilweise erzielt.
• Jede beliebige halogenierte Fettsäure mit i bis 12 C-Atomen kann Verwendung finden. Vorzugsweise verwendet man jedoch die a- und/oder ß-halogenierten Fettsäuren mit i bis 6 C-Atomen, bei denen das Halogen Brom oder Chlor ist. Im allgemeinen wird kein Vorteil erreicht, wenn man Säuren benutzt, die über das Tri- oder Tetrastadiüm hinaus halogeniert sind. Beispiele von geeigneten Säuren sind: Dichlor-oder Trichloressigsäure, a- oder ß-Chlorpropionsäure, a-Brompropionsäure, a-Brombuttersäure, a, ß-Dichlorbuttersäure, a-Chlor- oder 1,-Bromvaleriansäure, a-Bromcapronsäure, Brom- oder Chlorcaprinsäuren, Chlor- oder Bromlaurinsäuren oder Jodessigsäure.
• Die erfindungsgemäß zusammengesetzten Polysiloxanschmieröle können leicht auch zu Schmierfetten verarbeitet werden, indem man sie mit verschiedenen bekannten Verdickungsmitteln, z. B. Metallsalzen höherer Fettsäuren, wie Lithiunstearat, oder mit Graphit, Ton, Ruß, Silikagelen, durch Verbrennung flüchtiger Siliciumverbindungen erhaltenen Kieselsäure-Aerosolen usw., nach bekannten Verfahren mischt. Zweckmäßig werden die erfindungsgemäß angewandten Fettsäuren mit dem betreffenden Fett verrieben.
• Andere auf dem Schmiermittelgebiet übliche Zusätze, wie Antioxydationsmittel, können den erfindungsgemäß zusammengesetzten Schmiermitteln ebenfalls zugesetzt werden.
• Die Schmiermittel prüft man zweckmäßigerweise auf einer in der Schmiermittelindustrie allgemein verwendeten Falex-Schmiermittel-Prüfmaschine, mit welcher man die Eignung eines Schmiermittels zur Verhinderung der. Abnutzung von sich unter Druck. gegeneinander bewegenden Metallteilen genau messen kann (vgl. deri Aufsatz von Victor A. Ryan in »Lubrication Engineering«, September 1946, S. i02 , bis 1o4). Die Prüfung besteht im wesentlichen darin, daß man eine Welle zwischen zwei V-förmigen Blöcken rotieren läßt, wodurch auf die Lagerfläche ein Druck ausgeübt wird. Die dabei auftretende Abnutzung der Welle und der V-förmigen Blöcke bei einer gegebenen -Belastung und während eines gegebenen Zeitraums wird mittels eines Sperrades gemessen. Die Abnutzung wird als Zahnabnutzung ausgedrückt, wobei eine Zahnabnutzungseinheit einem Verschleiß von 0,0014 mm entspricht.
• Die erfindungsgemäß zusammengesetzten Schmiermittel wurden bei Zimmertemperatur folgendermaßen geprüft: Die Prüfmaschine wurde 5 Minuten bei einer Belastung- von 22,6- kg (5o US-Pfund) laufengelassen, worauf man den Belastungsverlust notierte und die Zahnabnutzung maß. Die Belastung wurde dann wieder auf. 22,6 kg gebracht, falls ein Belastungsverlust stattgefunden hatte, und die Maschine weitere 5 Minuten betrieben, wonach die gleichen Messungen. vorgenommen wurden. Alsdann wurde während zweier weiterer Zeitabschnitte von j e 5 Minuten eine Belastung von 45,3 kg (ioo US-Pfund) bewirkt, worauf jeweils wieder Belastungsverlust und Zahnabnutzung festgestellt wurden, und schließlich wurde die Messung in gleicher Weise noch zweimal bei einer Belastung von je g0,6 kg (20o US-Pfund) durchgeführt.
• Gemäß den folgenden Beispielen i bis 4 wurden alle Mischungen während dieser sechs Perioden geprüft (bei Beispiel 5 nur die ersten vier Perioden), wobei der gesamte Belastungsverlust (B) sowie die Gesamtzahnabnutzung (Z) der sechs aufeinanderfolgenden Perioden zusammengefaßt wurden; die Werte B sind in US-Pfunden angegeben. Da sowohl Belastungsverlust als auch Zahnabnutzung für die angemessene Beurteilung eines Schmiermittels bedeutsam sind, ist in den Tabellen außerdem noch ein Faktor aufgeführt, der das Produkt dieser beiden Werte, dividiert durch ioo, darstellt, um eine bessere Vergleichsmöglichkeit zu schaffen. Beispiel. i Die Mischungen wurden unter Verwendung eines trimethylsiloxy-endblöckierten Dimethylsiloxan-Polymers mit einer Viskosität von 350 eSt/25° hergestellt, dem man die unten aufgeführten Zusätze mit Hilfe von laboratoriumsüblichen Rührvorrichtungen zumischte, wobei die Menge des Zusatzes in Gewichtsprozent, berechnet auf das Siloxan, angegeben ist:

  Zusatz B Z BZ

  xoo

  2()/, Dichloressigsäure ...... 5 5 0,25

  2 °/o a-Bromcapronsäure .... 30 33 9,90

  504 Trichloressigsäure ..... 31 29 8,9o

  50/, Dichloressigsäure ....... 8 g 0,72

  2°/o a-Chlorpropionsäure ... 28 38 io,6o

  2 °/o a-Brompropionsäure ... 26 29 7,50

  20

  /o a-Brombuttersäure .... o 0 0

  i % ß-Chlorpropionsäure : .. 8 6 0,48

  Das Dimethylsiloxanpolymerisat ohne Zusatz ergab nach zweimaliger, 5 Minuten dauernder 'Belastung mit 22,6 kg und nach zweimaliger, 5 Minuten dauernder Belastung mit 4.5,3 kg einen Gesamtbelastungsverlust (B) von 28o und eine Zahnabnutzung (Z) von 275 (BZ/1oo = 770). Eine Prüfung mit go,6 kg Belastung konnte infolge des Überlastungsschutzes nicht erfolgen. Ein Motorenöl S.A.E. Nr. 3o hatte nach Prüfung mit der gleichen Reihe von Drücken dagegen einen Gesamtbelastungsverlust (B) von 1,81 kg und eine Gesamtzahnabnutzung (Z) von 7 (BZ/1oo = G,28).
• Beispiel 2 Die Wirkung von a-Brombuttersäure auf ein flüssiges Polysiloxan, bestehend aus 1o Molprozent CEH5CH,Si0-, 75 Molprozent (C H3)2Si0-und 15 Molprozent (CH3)3Si0o,5 Einheiten, wird nachstehend gezeigt

  Zusatz B Z '

  BZ

  ioo

  keiner .................... 700 314 2198

  2 °/o a-Brombuttersäure .... 47 45 21

  Beispiel 3 Nachfolgende Tabelle zeigt die Wirkung von a-Brombuttersäure auf ein flüssiges Polysiloxan aus 45 Molprozent Phenylmethylsiloxan-, 45 Molprozent Dimethylsiloxaneinheiten (CH3)2SiO und 1o Molprozent Trimethylsiloxaneinheiten (C H3) 3 Si 0o,5

  Zusatz B

  Z

  BZ

  roo

  keiner .................... 700 604 422,8

  2 °/o a-Brombuttersäure .... 161 11g 1g1

  Beispiel 4 Ein flüssiges Polysiloxan aus 75 Molprozent Dimethylsiloxan-, 14 Molprozent Trimethylsiloxan-, 5 Molprozent Phenylmethylsiloxan- und 6 Molprozent Dichlorphenylsiloxaneinheiten wurde mit und ohne Zusatz von 20/, a-Brombuttersäure geprüft

  Zusatz B Z BZ

  roo

  keiner .................... 197 412 810

  2 °/o a-Brombuttersäure .... 21 16 3,3

  Man erhält ein flüssiges Schmiermittel mit ausgezeichneten Schmiereigenschaften bei normalen Temperaturen, wenn man dem Polysiloxan der vorstehenden Zusammensetzung statt a-Brombuttersäure Dijodessigsäure zumischt.
• Beispiel s Ein flüssiges Siloxanpolymerisat aus go Molprozent Phenylmethylsiloxaneinheiten und 1o Molprozent Trimethylsiloxaneinheiten wurde mit und ohne Zusatz zweimal 5 Minuten bei einer Belastung von 22,6 kg und zweimal 5 Minuten bei 45,3 kg mit nachstehendem Ergebnis geprüft:

  Zusatz B

  Z

  BZ

  ioo

  keiner .................... 300 753 226o

  20 /o a-Brombuttersäure .... 8 154 12,3

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schmiermittel auf Polysiloxanbasis, bestehend aus einem flüssigen Organopolysiloxan der allgemeinen Formel worin 1; einen durchschnittlichen Wert von 2 bis 2,9 hat und R ein Methyl-, ein monocyclischer oder ein halogenierter Arylrest ist, jedoch mindestens 37 °/o und gegebenenfalls bis zu Zoo °/o der gesamten R-Reste Methylreste sind, und zweckmäßig o,25 bis 5 Gewichtsprozent, berechnet auf das Polysiloxan, einer halogenierten Fettsäure mit 1 bis 12 C-Atomen sowie gegebenenfalls geringen Mengen bekannter Verdickungsmittel.
2. 2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als halogenierte Fettsäure eine chlorierte oder bromierte Fettsäure mit 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 6 C-Atomen Verwendung findet.