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Publication number: DEST008887MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 19. Oktober 1954 BekaiiJitgcmacht am 6. September 1950Registration date: October 19, 1954 BekaiiJitgcmachts on September 6, 1950

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stabilisieren eines Schmieröls, das sich zum Schmieren von Gasturbinentriebwerken von Flugzeugen eignet und einen wesentlichen Anteil eines synthetischen Schmieröls enthält.The invention relates to a method for stabilizing a lubricating oil which is suitable for lubrication of aircraft gas turbine engines and a substantial proportion of a synthetic one Contains lubricating oil.

Ein Schmiermittel für Flugzeugturbinen muß im wesentlichen folgende Eigenschaften besitzen: gute Hochtemperaturbeständigkeit, gute Viskositäts-Temperatur-Eigenschaften und gute Belastbarkeit sowie eine niedrige Viskosität bei tiefen Temperaturen in Verbindung mit einem niedrigen Dampfdruck bei hohen Temperaturen. Diese Eigenschaften können bei Anwendung eines beliebigen wirtschaftlichen Raffinationsverfahrens auf Erdöl nicht gleichzeitig erhalten werden. A lubricant for aircraft turbines must essentially have the following properties: Good High temperature resistance, good viscosity-temperature properties and good load capacity as well as a low viscosity at low temperatures combined with a low vapor pressure at high temperatures Temperatures. These properties cannot be obtained simultaneously using any economical petroleum refining process.

Man hat jedoch bereits vorgeschlagen, Gemische, die diesen Eigenschaften nahekommen, unter Verwendung eines Hauptanteiles bestimmter synthetischer Ester herzustellen. Insbesondere Diester und komplexe Ester oder Gemische derselben können Eigenschaften haben, die diesen erwünschten nahekommen.However, it has been proposed to use mixtures which approximate these properties to produce a major proportion of certain synthetic esters. Especially diesters and complexes Esters or mixtures thereof can have properties approaching these desirable ones.

609 617/460609 617/460

St 8887 IVc/23 cSt 8887 IVc / 23 c

Die zur Durchführung der Erfindung vorzugsweise verwendete synthetische Schmiermittelgrundlage enthält einen Hauptanteil von Verbindungen der allgemeinen Zusammensetzung:
5. ... The synthetic lubricant base preferably used for carrying out the invention contains a major proportion of compounds of the general composition:
5. ...

R₂OOCR₁COOR₂', R₂OOCR₁COOR₄OOCr₃,R ₂ OOCR ₁ COOR ₂ ', R ₂ OOCR ₁ COOR ₄ OOCr ₃ ,

R₃COOR₄OOCR₃',
R₂ (0OCR₁CO'OR₄J_nOOCR₁XOOR₂',
R₈COOR₄(OOCR₁COOR₄O_nOOCR₃'R ₃ COOR ₄ OOCR ₃ ',
R ₂ (0OCR ₁ CO'OR ₄ J _n OOCR ₁ XOOR ₂ ',
R ₈ COOR ₄ (OOCR ₁ COOR ₄ O _n OOCR ₃ '

Hierin sind R₁ und R₁' Reste von Dicarbonsäuren, wie HOOCR₁COOH, R₂ und R₂' die Reste einwertiger Alkohole, wie R₂OH, R₃ und R₃' die Reste von Monocarbonsäuren, wie R₃ C O O H, und R₄ und R₄' die Reste von Glykolen, wie HOR₄OH. η ist gleich 1 bis 6, aber nicht notwendigerweise eine ganze Zahl, und gibt als Bruch die durchschnittliche Zusammensetzung eines Gemisches von Verbindungen an. Die einwertigen Alko-Here, R ₁ and R ₁ 'are residues of dicarboxylic acids, such as HOOCR ₁ COOH, R ₂ and R ₂ ' are the residues of monohydric alcohols, such as R ₂ OH, R ₃ and R ₃ 'are the residues of monocarboxylic acids, such as R ₃ COOH, and R ₄ and R ₄ 'are the residues of glycols, such as HOR ₄ OH. η is equal to 1 to 6, but not necessarily an integer, and indicates the average composition of a mixture of compounds as a fraction. The monovalent alcohol

hole sind vorzugsweise aliphatische Alkohole, Ätheroder Thioätheralkohole.Holes are preferably aliphatic alcohols, ether or thioether alcohols.

Es ist erwünscht, daß die Kohlenwasserstoffkette des Restes R₂ etwas verzweigt ist; die nach der Oxosynthese gewonnenen Alkohole sind besonders wirksam.It is desirable that the hydrocarbon chain of the radical R _{2 be} somewhat branched; the alcohols obtained after the oxo synthesis are particularly effective.

R₂ hat im allgemeinen 4 bis 18 C-Atome und enthält Schwefel und Sauerstoff lediglich in Thioäther- oder Ätherbindung. Die Monocarbonsäuren sind vorzugsweise aliphatische Säuren mit bis zu 22 C-Atomen, die Glykole vorzugsweise Glieder der Alkylen- oder PoIyalkylenglykolreihe, wobei die Polyäthylenglykole von Diäthylenglykol bis zu Decaäthylenglykol oder Diole der Zusammensetzung HO(CH₂)„OH, worin η gleich 3 bis 12 ist, besonders wertvoll sind. Die Ester sollen ein solches Molekulargewicht und eine solche Struktur haben, daß das entstehende Gemisch bei 98,9° eine Viskosität von 1 bis 20, vorzugsweise 3 bis 10 cSt hat. ... . . , .R ₂ generally has 4 to 18 carbon atoms and contains sulfur and oxygen only in thioether or ether bonds. The monocarboxylic acids are preferably aliphatic acids with up to 22 carbon atoms, the glycols preferably members of the alkylene or polyalkylene glycol series, the polyethylene glycols ranging from diethylene glycol to decaethylene glycol or diols of the composition HO (CH ₂ ) "OH, where η is 3 to 12 is, are particularly valuable. The esters should have a molecular weight and a structure such that the resulting mixture has a viscosity of 1 to 20, preferably 3 to 10, cSt at 98.9 °. ... . ,.

Bei Verwendung von Schmiermittelgemischen auf Estergrundlage, insbesondere von Gemischen, die mehr als etwa 20 Volumprozent komplexe Ester enthalten, hat sich als ein Nachteil ergeben, daß diese Gemische dazu neigen, bei Lagerung bei tiefen Temperaturen zu dicken. Die Ursache dieser Dickung ist zwar nicht völlig klar, auf jeden Fall ist diese nicht erwünscht.When using ester-based lubricant mixtures, especially mixtures that contain more than about 20 percent by volume complex esters have been found to be a disadvantage that these mixtures tend to thicken when stored at low temperatures. The cause of this thickening is not completely clear, in any case this is not wanted.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Dickung bei tiefenThe invention aims at this thickening at deep

Temperaturen wesentlich herabzusetzen. 'Significantly lower temperatures. '

Unter einem komplexen Ester wird hier ein EsterA complex ester here becomes an ester

verstanden, welcher drei oder mehr Estergruppen in linearer Kette enthält.understood, which contains three or more ester groups in a linear chain.

Es wurde nun gefunden, daß Salze starker organischer Basen die Tief temperaturviskosität von Schmierölen auf Grundlage synthetischer Ester zu stabilisieren vermögen.It has now been found that salts of strong organic bases reduce the low temperature viscosity of lubricating oils able to stabilize on the basis of synthetic esters.

Die starken organischen Basen haben vorzugsweise die allgemeine Zusammensetzung:The strong organic bases preferably have the general composition:

N —R'NO'

R'"HN —C-N-HR"..R '"HN-C-N-HR" ..

Hierin sind R', R" und R'" aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen von zweckmäßig nicht mehr als 10 C-Atomen, insbesondere nicht mehr als 4 C-Atomen, oder Wasserstoff. Eine besonders bevorzugte organische ;." Base ist Guanidin. 6gHere, R ', R "and R'" are aliphatic hydrocarbon groups of advantageously not more than 10 carbon atoms, in particular not more than 4 carbon atoms, or Hydrogen. A particularly preferred organic "." Base is guanidine. 6g

Es können auch andere Salze verwendet werden, wie die quaternären Ammoniumsalze von der allgemeinen Zusammensetzung: 'Other salts can also be used, such as the quaternary ammonium salts of the general one Composition: '

-Pi-Pi R₂ R ₂ R₄-R ₄ - -Ν —-Ν - R₃ R ₃

Hierin sind R₁, R₂, R₃ und R₄ aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen von vorzugsweise jeweils nicht mehr als 10, insbesondere nicht mehr als 4 C-Atomen; und X ist ein Anion, vorzugsweise Carbonat, Sulfat, Chlorid oder Acetat.Here, R ₁ , R ₂ , R ₃ and R _{4 are} aliphatic hydrocarbon groups of preferably not more than 10, in particular not more than 4, carbon atoms; and X is an anion, preferably carbonate, sulfate, chloride or acetate.

Verbindungen, welche gemäß der Erfindung verwendetwerden können, sind beispielsweise Guanidincarbonat, -sulfat und -acetat.Compounds used according to the invention are, for example, guanidine carbonate, sulfate and acetate.

Gemäß der Erfindung setzt man einen kleinen Prozentsatz eines Salzes einer starken organischen Base, vorzugsweise eines ölunlöslichen Salzes derselben, einem synthetischen Schmierölgemisch, insbesondere einem Gemisch aus einem komplexen Ester und einem Diester, hinzu, erhitzt das Gemisch auf über ioo° und filtriert es. Die obere Temperaturgrenze bestimmt sich im wesentlichen nach; der Stabilität des synthetischen Schmieröls und kann durch Vorversuche für jedes Schmieröl leicht ermittelt werden. Allgemein läßt sich sagen, daß Temperaturen über 220⁰ weniger geeignet 95 ' sind, wenn die Erhitzungsdauer mehr als 45 Minuten beträgt, daß aber auf 200⁰ erhitzt werden kann, wenn ' die Erhitzungsdauer etwa 2¹Z₂ Stunden beträgt.According to the invention, a small percentage of a salt of a strong organic base, preferably an oil-insoluble salt thereof, is added to a synthetic lubricating oil mixture, in particular a mixture of a complex ester and a diester, the mixture is heated to over 100 ° and filtered. The upper temperature limit is essentially determined by; the stability of the synthetic lubricating oil and can easily be determined by preliminary tests for each lubricating oil. Generally it can be said that temperatures 95 ', when the heating time is longer than 45 minutes that can be heated to 200 but ⁰ if' 220 ⁰ less suitable, the heating time is ₂ hours about 2 Z ^1.

Die Anteile der verwendeten Ausgangsstoffe sind etwas von der Neigung des Schmiermittels zum Dicken und der angestrebten Verbesserung abhängig. Im allgemeinen verwendet man nicht mehr als 7, vorzugsweise 0,1 bis 5, insbesondere 1 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgemisch.The proportions of the raw materials used are somewhat dependent on the tendency of the lubricant to become thick and the desired improvement. In general no more than 7, preferably 0.1 to 5, in particular 1 to 2 percent by weight is used, based on the total mixture.

Die Behandlung mit dem Salz der starken organisehen Base wird vorzugsweise ausgeführt, indem man das Gemisch, welches mehr als 0,1, vorzugsweise 0,2 bis 2 Gewichtsprozent des Salzes, bezogen auf das Gesamtgemisch; enthält, unter Rühren 5'bis 120, vorzugsweise 10 bis 60 Minuten auf über 100, vorzugsweise auf 170 bis 190⁰ erhitzt und das Reaktionsgemisch dann filtriert.The treatment with the salt of the strong organic base is preferably carried out by adding the mixture which is more than 0.1, preferably 0.2 to 2 percent by weight of the salt, based on the total mixture; contains, heated with stirring from 5 'to 120, preferably 10 to 60 minutes to over 100, preferably to 170 to 190 ^0, and the reaction mixture is then filtered.

Aus dem Gemisch fällt gewöhnlich eine kleine Menge eines dunkelgefärbten harzartigen Materials aus, und die Farbe des synthetischen Schmierölgemisches ist verbessert.A small amount of a dark colored resinous material usually precipitates from the mixture, and the color of the synthetic lubricating oil mixture is improved.

Die Behandlung scheint die Viskosität des Gemisches bei 37,8° oder den Viskositätsindex nicht merklich zu beeinflussen, wie aus der Tabelle hervorgeht.The treatment seems to be the viscosity of the mixture at 37.8 ° or not noticeably influencing the viscosity index, as can be seen from the table.

Das nachfolgende Beispiel erläutert eine Ausführungsform der Erfindung.The following example illustrates an embodiment the invention.

example

Mari stellt ein Gemisch aus 60 Volumprozent eines komplexen Esters und 40 Volumprozent Dinonylseba-Mari is a mixture of 60 percent by volume of a complex ester and 40 percent by volume of dinonyl seba-

617/460617/460

St 8887IV c/23 cSt 8887IV c / 23 c

cat her. Der komplexe Ester wurde aus Nonylalkohol, Sebacinsäure und Polyglykol 200 (vorwiegend Tetraäthylenglykol) hergestellt, indem man in einer ersten Stufe den Halbester des Polyglykols und der Säure bildete und in einer zweiten Stufe das gebildete saure Produkt mit dem einwertigen Alkohol veresterte, wie in dem britischen Patent 666 697 beschrieben. Das Gemisch wird unter Rühren 15 Minuten mit 1 Gewichtsprozent Guanidincarbonat auf i8o° erhitzt. Es fällt eine kleine, der Menge des zugesetzten Salzes vergleichbare Menge eines dunkelbraunen harzartigen Materials aus, und Kohlendioxyd wird entwickelt. Das Reaktionsgemisch wird nitriert.cat her. The complex ester was made from nonyl alcohol, sebacic acid and polyglycol 200 (mainly tetraethylene glycol) produced by the half-ester of polyglycol and the acid in a first stage and in a second stage the acidic product formed was esterified with the monohydric alcohol, such as described in British Patent 666,697. The mixture is stirred at 1 percent by weight for 15 minutes Guanidine carbonate heated to 180 °. A small amount, comparable to the amount of salt added, falls Amount of dark brown resinous material, and carbon dioxide is evolved. The reaction mixture is nitrated.

Die nachstehende Tabelle zeigt die Wirkung dieser Behandlung:The table below shows the effect of this treatment:

Ursprüngliche Viskosität
bei —40⁰, cSt Original viscosity
at -40 ⁰ , cSt

Viskosität bei —40⁰ nachViscosity at -40 ⁰ after

I7stündiger Lagerung bei17 hours of storage

—40⁰, cSt -40 ⁰ , cSt

Farbwert, Tag Robinson ..
Viskosität bei 37,8°, cSt ..Color value, day Robinson ..
Viscosity at 37.8 °, cSt ..

ASTM.-Abfall
—40⁰ bis +37,8° ASTM waste
-40 ⁰ to + 37.8 °

Vor der
BehandlungBefore the
treatment

Ii 500
60 000II 500
60,000

57,8
0,65357.8
0.653

Nach der
BehandlungAfter
treatment

11 77011 770

12 36012 360

13
6l,213th
6l, 2

0,6520.652

Die Erfindung kann natürlich auf synthetische Schmierölgemische angewendet werden, welche Zusätze enthalten, wie beispielsweise Antioxydationsmittel, Antiverschleißmittel und Viskositätsindexverbesserer. The invention can of course be applied to synthetic lubricating oil blends, which additives such as antioxidants, antiwear agents, and viscosity index improvers.

Claims

Patent claims:

1. Method of stabilizing low temperature viscosity synthetic lubricating oils containing mixed esters, characterized in that one the lubricating oil with the addition of a small amount of an oil-insoluble salt of a strong organic Base heated to over 100 ° and then filtered.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the addition of the strong organic base is not less than 0.1, preferably 0.2 to 2 percent by weight (based on the total mixture).

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the mixture is heated ^{to 170 to 190 0 for 5 to 120, preferably 10 to 60 minutes.}

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the strong organic base the general composition

NO'

IlIl

R '"HN —C-NHR"

wherein R ', R "and R'" are hydrocarbon groups or hydrogen.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the hydrocarbon groups of the organic base contain no more than 10, preferably no more than 4 carbon atoms.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized characterized in that the strong organic base is guanidine carbonate.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,620,301.