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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 26. Oktober 1954 Bekaiuiitgemaciht am 6. September 1956Registration date: October 26, 1954

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Eine Reihe synthetischer organischer Verbindungen sind als Schmiermittel, insbesondere zum Schmieren von Flugzeuggasturbinen, z. B. solchen mit Düsenoder Propellertriebwerk, bekannt.A number of synthetic organic compounds are used as lubricants, especially for lubrication of aircraft gas turbines, e.g. B. those with a jet or propeller engine are known.

Die synthetischen Schmiermittel gemäß der Erfindung umfassen Monoester, Diester, Polyester, Ätherester, Glycole, Polyglycole einschließlich Polyalkylenglycole, Ätherglycole, komplexe Ester, Formale, Polyformale, komplexe Formale oder Gemische dieser Verbindungen. Der Begriff Schmiermittelbestandteile im Sinne der Erfindung umfaßt diese synthetischen Verbindungen und Verbindungsgemische.The synthetic lubricants according to the invention include monoesters, diesters, polyesters, ether esters, Glycols, polyglycols including polyalkylene glycols, ether glycols, complex esters, formals, polyformals, complex formals or mixtures of these compounds. The term lubricant components in For the purposes of the invention, these synthetic compounds and mixtures of compounds encompassed.

Diester beschreiben u. a. die britischen Patentschriften 6oo 325, 664 052 und 668 663. Diester können aus Dicarbonsäuren mit 2 bis 40 Kohlenstoffatomen hergestellt werden, die geradkettig oder verzweigtkettig, gesättigt oder ungesättigt sind oder wenigstens eine Äther- oder Thioätherbindung aufweisen. Als Säuren für die Diesterherstellung sind u. a. Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure zu nennen. Die Dicarbonsäuren können zu Diestern mit Alkoholen umgesetzt werden, die 1 bis 40 Kohlenstoffatome haben und gerad- oder verzweigtkettig sind, z. B. 2-Äthylhexanol und Isooctanol. Besondere Bedeutung habenDiesters describe inter alia. British Patents 6oo 325, 664 052 and 668 663. Diester can are made from dicarboxylic acids with 2 to 40 carbon atoms that are straight-chain or branched, are saturated or unsaturated or have at least one ether or thioether bond. When Acids for diester production include: To mention adipic acid, azelaic acid, sebacic acid. The dicarboxylic acids can be converted to diesters with alcohols that have 1 to 40 carbon atoms and are straight or branched, e.g. B. 2-ethylhexanol and isooctanol. Have special meaning

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die durch Oxo-Synthese hergestellten Alkohole, namentlich solche mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen. Für die Veresterung der Dicarbonsäuren kommen besonders Äther- oder Thioätheralkohole in Betracht (britische Patentschriften 664 052 und 668 663).the alcohols produced by oxo synthesis, namely those with 5 to 12 carbon atoms. For the Esterification of the dicarboxylic acids is particularly suitable for ether or thioether alcohols (British Patents 664 052 and 668 663).

Glycoläther leiten sich von Glycol oder Polyglycolen, vorzugsweise Polyalkylenglycolen, ab, in denen die Glycole selbst Äther- oder Thioätherbindungen haben und eine bzw. beide endständigen Hydroxylwasserstoff atome durch Substituenten mittels Verätherung ersetzt sind.Glycol ethers are derived from glycol or polyglycols, preferably polyalkylene glycols, in which the Glycols themselves have ether or thioether bonds and one or both terminal hydroxyl hydrogen atoms are replaced by substituents by means of etherification.

Formale werden durch die FormelFormal are given by the formula

A-OCH₂-O-B,
Polyformale durch die FormelA-OCH ₂ -OB,
Polyformals by the formula

A-O(CH₂O)^-BAO (CH ₂ O) ^ -B

und komplexe Formale durch die Formel
20and complex formals through the formula
20th

A-O(CHJ_n-[C-O(CH₂O)JiAO (CHJ _n - [CO (CH ₂ O) Ji

dargestellt, worin A, B und C gleiche oder ungleiche organische Gruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und x, y und ζ eine ganze Zahl gleich oder größer als I ist. In diesen Formeln können die Sauerstoffatome ganz oder teilweise durch Schwefelatome ersetzt sein.represented, wherein A, B and C identical or different organic groups with 1 to 20 carbon atoms and x, y and ζ is an integer equal to or greater than I. In these formulas, all or some of the oxygen atoms can be replaced by sulfur atoms.

Komplexe Ester entstehen aus zwei oder mehrerenComplex esters arise from two or more

Verbindungen folgender Gruppen: Einwertige oder mehrwertige Alkohole, einbasische, zweibasische oder andere mehrbasische organische Säuren einschließlich Oxysäuren, Glycole oder Polyglycole, wobei wenigstens eine polyfunktionelle Säure und wenigstens ein polyfunktioneller Alkohol zur Reaktion gebracht werden.Compounds of the following groups: monohydric or polyhydric alcohols, monobasic, dibasic or other polybasic organic acids including oxyacids, glycols or polyglycols, with at least a polyfunctional acid and at least one polyfunctional alcohol are reacted.

Für vorliegende Erfindung besonders geeignete Vertreter der komplexen Ester haben folgende Struktur: Alkohol — zweibasische Säure — Polyglycol — zweibasische Säure — Alkohol —, wobei als Alkohol 2-Äthylhexanol oder Isooctanol, als zweibasische Säure Sebacin-, Adipin- oder Azelainsäure und als Polyglycol ein Polyäthylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 200 in Betracht kommen.Representatives of the complex esters particularly suitable for the present invention have the following structure: Alcohol - dibasic acid - polyglycol - dibasic acid - alcohol - taking as alcohol 2-ethylhexanol or isooctanol, as a dibasic acid Sebacic, adipic or azelaic acid and, as polyglycol, a polyethylene glycol with a molecular weight of about 200 come into consideration.

Die erwähnten synthetischen Schmiermittel neigen, namentlich bei hoher Beanspruchung, zur Oxydation und erhalten daher einen Zusatz von Oxydationsschutzmitteln von z. B. etwa 1 oder 2 °/₀. Als Oxydationsschutzmittel eignen sich z. B. zwei- und dreiwertige Phenole, aromatische Nitroverbindungen, aromatische Amine, aromatische Aminsulfide wie Phenothiazin (Thiodiphenylamin) oder schwefelhaltige cyclische Verbindungen wie Thiophene, ferner Thioalkohole, phosphor- und schwefelhaltige organische Verbindungen wie Thiophosphate.The synthetic lubricants mentioned have a tendency to oxidize, especially when exposed to heavy loads. B. about 1 or 2 ° / ₀ . Suitable anti-oxidants are, for. B. di- and trihydric phenols, aromatic nitro compounds, aromatic amines, aromatic amine sulfides such as phenothiazine (thiodiphenylamine) or sulfur-containing cyclic compounds such as thiophenes, also thioalcohols, phosphorus and sulfur-containing organic compounds such as thiophosphates.

Das Schmiermittel muß den erforderlichen Schmierbedingungen genügen, u. a. die erforderliche Viskosität und ein geeignetes Viskositätstemperaturverhalten, ferner einen günstigen Fließpunkt und Flammpunkt aufweisen und auch bei hoher Belastung unter allen in Betracht kommenden Bedingungen wirksam schmieren; dies gilt namentlich für Schmiermittel von Flugzeuggasturbinen. The lubricant must meet the required lubricating conditions, i.a. the required viscosity and a suitable viscosity temperature behavior, furthermore a favorable pour point and flash point have and lubricate effectively under all conditions under consideration even at high loads; this applies in particular to lubricants for aircraft gas turbines.

Synthetische Schmiermittel wurden bereits für Gasturbinen von Flugzeugen mit Erfolg benutzt. Im Laufe der Entwicklung entstand aber ein Bedürfnis nach Schmiermitteln von verschiedenem Viskositätsgrad unter Erhaltung oder Verbesserung anderer Eigenschaften. Komplexe Ester nach der britischen Patentschrift 687 346 mit einer kinematischen Viskosität von etwa 8 cSt bei 99° erwiesen sich als geeignet für die jetzigen Gasturbinen. Neuere Typen bedingen aber eine Viskosität von etwa 3 cSt bei 99⁰ unter Erhaltung einer geeigneten Belastbarkeit und günstigen Viskositätstemperaturverhaltens bei den Betriebstemperaturen. Vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Belastbarkeit synthetischer Schmiermittel zu verbessern und diese auf die erforderliche Viskosität zu bringen, so daß diese für Gasturbinen benutzt werden können.Synthetic lubricants have been used with success in aircraft gas turbines. In the course of development, however, a need arose for lubricants of various degrees of viscosity while maintaining or improving other properties. Complex esters according to British patent specification 687 346 with a kinematic viscosity of about 8 cSt at 99 ° have proven to be suitable for the current gas turbines. However, newer types require a viscosity of around 3 cSt at 99 ⁰ while maintaining a suitable load capacity and favorable viscosity temperature behavior at the operating temperatures. The present invention aims to improve the resilience of synthetic lubricants and to bring them to the required viscosity so that they can be used for gas turbines.

Es wurde nun gefunden, daß synthetische Schmiermittel, insbesondere Diester oder Gemische derselben auf die erwünschte Viskosität, z. B. namentlich bei hohen Temperaturen, gebracht sowie gleichzeitig bezüglich des Viskositätstemperaturverhaltens und der Belastbarkeit dadurch verbessert werden, daß in den Schmiermitteln geringe Mengen von einem oder mehreren löslichen halogen- und bzw. oder schwefelhaltigen Polymeren eingebracht werden. Die Zusatzmenge soll 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgemisch, nicht übersteigen und vorzugsweise 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, insbesondere 0,05 bis 3, und 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, betragen. Nur solche Polymere sollen benutzt werden, die in den Schmiermitteln bei den erforderlichen Konzentrationen und unter den vorkommenden Betriebsbedingungen löslich sind.It has now been found that synthetic lubricants, especially diesters or mixtures thereof to the desired viscosity, e.g. B. in particular at high temperatures, brought and at the same time with respect to the viscosity temperature behavior and the load capacity can be improved in that in the Lubricants small amounts of one or more soluble halogen and / or sulfur-containing Polymers are introduced. The additional amount should be 10 percent by weight, based on the total mixture, not exceed and preferably 0.01 to 5 percent by weight, in particular 0.05 to 3, and 0.1 to 2 percent by weight. Only those polymers should be used that are used in the lubricants are soluble in the required concentrations and under the operating conditions that occur.

Beispiele von Polymeren gemäß der Erfindung sind Haloprenkautschuk, wie Polychloropren, Polyvinyl- und Polyvinylidenchloride und Polyvinylchloridacetat-Mischpolymere. Andere Verbindungen sind Polychlortrifluoräthylen- und Polyalkylensulfide, Polydichlorstyrol, Polychlorstyrol und Poly-2, 3-dichlorbutadien. Bevorzugt werden Polyvinylchlorid und Polychloropren. .... . ,Examples of polymers according to the invention are haloprene rubber, such as polychloroprene, polyvinyl and polyvinylidene chlorides and polyvinyl chloride acetate copolymers. Other compounds are polychlorotrifluoroethylene and polyalkylene sulfides, polydichlorostyrene, polychlorostyrene and poly-2,3-dichlorobutadiene. Polyvinyl chloride and polychloroprene are preferred. .... ,

Die Polymere werden zweckmäßig in unvulkanisiertem Zustand angewandt, um die Auflösung in den Schmiermitteln mit Sicherheit zu erreichen; sie können durch einfaches Einmischen in das Schmiermittel bei höherer Temperatur, vorzugsweise etwa 35 bis 125⁰, gelöst werden.The polymers are expediently used in the unvulcanized state in order to achieve dissolution in the lubricants with certainty; they may be prepared by simply mixing into the lubricant at a higher temperature, preferably about 35-125 ⁰ dissolved.

Um die Verbesserung der Viskosität bei 99⁰ und der Höchstbelastung (Prüfung in der SAE-Maschine) zu zeigen, wurden Diester und Gemische derselben mit komplexen Estern mit und ohne Zusatz der Polymeren geprüft und die Ergebnisse in Tabelle I zusammengestellt. Dioctyladipat wurde für sich und nach Einbringen von ι Gewichtsprozent Polyvinylchlorid durch Auflösen geprüft; die Ergebnisse wurden mit Mischung A verglichen, die 3 Gewichtsprozent eines bekannten Belastungszusatzstoffes, nämlich Tricrexylphosphat, enthielt. Mischung A bestand aus 95 % Dioctylsebacat, 5 °/₀ eines komplexen Esters aus Polyglycol — Sebacinsäure —, Diäthylhexanol und Trieresylphosphat. Es zeigte sich, daß 1% Polyvinylchlorid die Viskosität von Dioctyladipat von 2,4 auf 4,3 cSt bei 99⁰ und die Höchstbelastbarkeit bis zu dem Wert der Vermischung A erhöhte.In order to show the improvement in the viscosity at 99 ⁰ and the maximum load (test in the SAE machine), diesters and mixtures thereof with complex esters with and without the addition of the polymers were tested and the results are compiled in Table I. Dioctyl adipate was tested for itself and after introducing ι percent by weight of polyvinyl chloride by dissolving; the results were compared to Mix A, which contained 3 percent by weight of a known stress additive, namely tricrexyl phosphate. Mixture A consisted of 95% dioctyl sebacate, 5 ° / ₀ of a complex ester of polyglycol - sebacic -, Diäthylhexanol and Trieresylphosphat. It was found that 1% polyvinyl chloride increased the viscosity of dioctyl adipate from 2.4 to 4.3 cSt at 99 ^° and the maximum load capacity up to the value of Mixture A.

Ähnlich wurde Dioctylsebacat durch Zusatz von 1 % Polyvinylchlorid dahin verbessert, daß sein VerhaltenSimilarly, dioctyl sebacate was improved in performance by the addition of 1% polyvinyl chloride

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dem der Mischung B von 5 cSt bei 99⁰ angeglichen wurde. Mischung B, gegenwärtig als Schmiermittel für Gasturbinen im Gebrauch, besteht aus 65% Dioctylsebacat und 35 °/₀ des für Mischung A benutzten Komplexesters. that of the mixture B of 5 cSt at 99 ^{0 was} adjusted. Mixture B, present as a lubricant for gas turbines in use, consists of 65% dioctyl sebacate and 35 ° / ₀ of the complex ester used for mixture A.

Ähnliche Verbesserungen wurden mit 0,5 °/₀ Polychloropren erzielt.Similar improvements were obtained with 0.5 ° / ₀ polychloroprene.

Mischung C bestand aus 40 °/₀ Dioctylsebacat und °/₀ des für Mischung A benutzten Komplexesters.Mixture C consisting of 40 ° / ₀ ° and dioctyl / ₀ of the complex ester used for mixture A.

Entsprechende Prüfungen wurden auch durchgeführt, um das Viskositätstemperaturverhalten und die Viskosität bei 99°, verglichen mit der bei —40⁰, festzustellen. Diese und andere Ergebnisse bringt Tabelle II zur Anschauung.Corresponding tests were also carried out to the viscosity-temperature behavior, and the viscosity at 99 ° compared to the -40 ⁰ to determine. These and other results are shown in Table II.

Table I.

EstermischungenEster mixtures

Chlor Viskosität in cSt beiChlorine viscosity in cSt

SAE-Höchstbelastung, lbs. (1000 U/min, Verhältnis 3,4 : 1)SAE Maximum Load, lbs. (1000 rpm, ratio 3.4: 1)

D. O. A.¹) DOA ¹ )

D. O.A.+ 1% P. V. C²)
Mischung A DOA + 1% PV C ² )
Mixture A

D. O. S. ³) DOS ³ )

D. O. S. + 1% P. V. C.
Mischung B DOS + 1% PVC
Mixture B

D. O. S D. O. S

D. O. S. + 0,5% P. C. P.⁴)
Mischung A DOS + 0.5% PCP ⁴ )
Mixture A

₂. Mischung C ₂ . Mixture C

Mischung C + 3 %Mixture C + 3%

kein 0,56 keinno 0.56 no

kein 0,18 keinno 0.18 no

kein 0,12 2,4 4,3 3,6none 0.12 2.4 4.3 3.6

3,2 5,o 5,o3.2 5, o 5, o

3,2 3,5 3,63.2 3.5 3.6

7.5 8,17.5 8.1

85 125 12585 125 125

110110

145 140145 140

HO 200 I25HO 200 I25

I45I45

D. O. A. = Dioctyladipat. ²) P. V. C. = Polyvinylchlorid. ³) D. O. S. = Dioctylsebacat. ⁴) P. C. P. = PolychloroprenDOA = dioctyl adipate. ² ) PVC = polyvinyl chloride. ³ ) DOS = dioctyl sebacate. ⁴ ) PCP = polychloroprene

Table II

EstermischungEster mixture Kinematische
cSt bei 99 °Kinematic
cSt at 99 ° Viskosität
-40°viscosity
-40 ° ASTM.-
NeigungASTM.-
Tilt Fließpunkt
⁰CPour point
⁰ C DOA¹) DOA ¹ ) 2,40
4,26
3,66
3.60
3,52
7,92
8,132.40
4.26
3.66
3.60
3.52
7.92
8.13 865
2,440
I,o6o
1,900
I,600
I2,800
14,200865
2,440
I, o6o
1,900
I, 600
I2,800
14.200 0,76
0,67
0,67
0,69
0,69
o,59
o,590.76
0.67
0.67
0.69
0.69
o, 59
o, 59 —51,1
— 51,1
—51,1
—51,1-51.1
- 51.1
-51.1
-51.1 D. O. A. + i°/₀ P. V. C.³)
D.O. A. + 0,75 % P. V. C
Mischung A
D. O. S.*) +0,50/0 P. CP
Mischung C .. .. DOA + i ° / ₀ PVC ³ )
DOA + 0.75% PV C
Mixture A
DOS *) + 0.50 / 0 P. CP
Mixture C .. .. —- Mischung C + 0,3 °/₀ P. C. P.⁴) Mixture C + 0.3 ° / ₀ PCP ⁴ )

>) D. O. A. = Dioctyladipat. ²) D. O. S. = Dioctylsebacat. ³) P.V. C. = Polyvinylchlorid. ⁴) P. C. P. = Polychloropren.>) DOA = dioctyl adipate. ² ) DOS = dioctyl sebacate. ³ ) PVC = polyvinyl chloride. ⁴ ) PCP = polychloroprene.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Synthetic lubricants made from one or more synthetic lubricant components, characterized by a content of 0.01 to 10 percent by weight, based on the total mixture, one or more halogen and / or sulfur-containing polymers which are soluble in the lubricant.

2. Synthetic lubricant according to claim 1, characterized by a content of polyvinyl chloride.

3. Synthetic lubricant according to claim 1, characterized by a content of haloprene rubber, preferably polychloroprene.