EP2530138A1

EP2530138A1 - Lubricant with reduced remnant viscosity

Info

Publication number: EP2530138A1
Application number: EP11004524A
Authority: EP
Inventors: Heinz Dwuletzki
Original assignee: Carl Bechem GmbH
Current assignee: Carl Bechem GmbH
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2012-12-05
Also published as: WO2012163550A1

Abstract

Lubricant comprises a polymer-ionic liquid mixture, or a polymeric ionic liquid. Independent claims are also included for: (1) the polymer-ionic liquid mixture or the polymeric ionic liquid exhibiting a conductivity of 2000-10000 mu s/cm, a pH of 5-10, a pour point of greater than -15[deg] C, and a viscosity of 10-150 mm 2>/s at 40[deg] C; and (2) preparing the polymer-ionic liquid mixture, comprising separating salts.

Description

Die Erfindung betrifft Schmiermittel, welche ein Gemisch aus einer ionischen Flüssigkeit und einem Polymer oder eine polymere ionische Flüssigkeit (sog. PIL "polymeric ionic liquid") enthalten.The invention relates to lubricants which contain a mixture of an ionic liquid and a polymer or a polymeric ionic liquid (so-called PIL "polymeric ionic liquid").

Bei allen Vorrichtungen, bei denen mechanische Teile relativ zueinander bewegen, kommt es zu Reibung und Verschleiß. Schmierstoffen fällt die Aufgabe zu, in solchen Fällen die Reibung zu vermindern und Verschleißerscheinungen zu minimieren.In all devices where mechanical parts move relative to each other, friction and wear occurs. The task of lubricants is to reduce friction in such cases and to minimize signs of wear.

Im Bereich der Schmierstoffe sind die flüssigen Schmierstoffe am weitesten verbreitet und besonderen Anforderungen ausgesetzt. Ihre Eigenschaften müssen dem Verwendungszweck und den jeweiligen Betriebsbedingungen angepasst sein. So sollten sie möglichst ein für die jeweilige Anwendung passendes Viskositäts-Temperatur- und Viskositäts-Druck-Verhalten aufweisen, einen tiefen Stockpunkt (Pourpoint) besitzen und möglichst nicht flüchtig sein, ferner eine hohe Temperatur-, Scher-, und Oxidationsstabilität aufweisen und hydrolyse- und in Sonderfällen strahlungsfest sein. Darüber hinaus sollte ein flüssiger Schmierstoff umweltverträglich sein.In the field of lubricants, liquid lubricants are the most widely used and subject to special requirements. Their properties must be adapted to the intended use and the respective operating conditions. For example, they should have a viscosity-temperature and viscosity-pressure behavior suitable for the particular application, possess a low pour point and be as non-volatile as possible, have a high temperature, shear, and oxidation stability and should be hydrolyzable. and be radiation-proof in special cases. In addition, a liquid lubricant should be environmentally friendly.

Im Bereich der flüssigen Schmiermittel stellen die Kühlschmiermittel oder Kühlschmierstoffe (Abkürzung: KSS, siehe DIN-Norm DIN 51385) eine eigene Klasse dar. Sie dienen in der Fertigungstechnik beim Trennen und Umformen auf Werkzeugmaschinen der Wärmeabfuhr und Verminderung der Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück durch Schmierung. Zusätzlich dienen sie bei einigen Zerspanungsprozessen zur Entfernung der Späne durch Abspülen aus dem Arbeitsumfeld.In the field of liquid lubricants, the cooling lubricants or cooling lubricants (abbreviation: KSS, see DIN standard DIN 51385) represent a separate class. In production technology, they are used for separating and forming on machine tools the heat dissipation and reduction of friction between Tool and workpiece through lubrication. In addition, they are used in some machining processes to remove the chips by rinsing from the work environment.

Viskose, wässrige Fluide können nur dann für technische Schmierungszwecke verwendet werden, wenn weitere Anforderungen ebenfalls erfüllt werden, wie Korrosionsschutz gegenüber Eisen-, Aluminium- und Buntmetallen und ihren Legierungen, tribologische Wirksamkeit im Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück, Stabilität gegenüber mikrobieller Besiedlung, hohe Spül- und Netzwirkung zur Entfernung von Abrieb und Spänen aus der Zerspanungszone und Erfüllung aller Auflagen gemäß Europäischem Chemikalienrecht.Viscous, aqueous fluids can only be used for technical lubrication purposes if other requirements are also met, such as corrosion protection against iron, aluminum and non-ferrous metals and their alloys, tribological effectiveness in contact between the tool and workpiece, stability against microbial colonization, high rinsing - and mesh effect to remove abrasion and chips from the cutting zone and fulfill all obligations under European Chemicals Law.

Die sowohl für hydrodynamische als auch hydrostatische Schmierung entscheidende Eigenschaft eines Schmierstoffs ist seine dynamische Viskosität η. Sie ist von Druck und Temperatur abhängig. Flüssigkeiten weisen eine substanzspezifische Viskosität auf, die durch Zugabe von speziellen Additiven anwendungsgerecht verändert werden kann; hierzu gehören vorwiegend Polymere. Bekanntermaßen wirken diese auch als sog. Viskositäts-Index-(VI)-Verbesserer bezeichneten Polymere sehr effektiv in nichtwassermischbaren Flüssigkeiten, wie z.B. Mineralölen und Esterölen.The crucial property of a lubricant for both hydrodynamic and hydrostatic lubrication is its dynamic viscosity η. It is dependent on pressure and temperature. Liquids have a substance-specific viscosity, which can be changed by application of special additives; These include predominantly polymers. As is known, these polymers, also referred to as so-called viscosity index (VI) improvers, are very effective in non-water-miscible liquids, e.g. Mineral oils and ester oils.

Bei Verwendung von Wasser als polare Flüssigkeit werden wasserlösliche Polymere, wie z.B. Zellulosederivate, Zucker, Zuckerderivate, Polyvinylpyrrolidon-Verbindungen erfolgreich eingesetzt.When water is used as the polar liquid, water-soluble polymers, e.g. Cellulose derivatives, sugars, sugar derivatives, polyvinylpyrrolidone compounds successfully used.

So offenbart die WO 2009/106359 eine niedrig- bis hochviskose wasserbasierte Schmierstoffzusammensetzung, die mineralölfrei ist und polymere Schmierstoffe enthält. Hierbei erweisen sich die Carboxymethylcellulose-Derivate als sehr gut geeignet.So revealed the WO 2009/106359 a low to high viscosity waterborne lubricant composition that is mineral oil free and contains polymeric lubricants. In this case, the carboxymethylcellulose derivatives prove to be very suitable.

Die Verwendung von Polymeren in Schmierstoffen bringt allerdings auch Nachteile mit sich. So ergeben bisher bekannte polymere Schmierstoffsysteme nach Abdunsten des Wasseranteils zähviskose, teilweise feste Rückstände, die in der betrieblichen Praxis zu Störungen und technischem Mehraufwand (insbesondere durch die Reinigung) führen. So beeinträchtigen Rückstände die Schmierfähigkeit und können zu einem erhöhten Verschleiß führen. Ihre Entfernung kann sehr zeit- und kostenaufwändig sein.However, the use of polymers in lubricants also brings disadvantages. So far, known polymeric lubricant systems yield after evaporation of the water content of viscous, partially solid residues that lead in practice to disruption and technical overhead (in particular by cleaning). So residues affect the lubricity and can lead to increased wear. Their removal can be very time consuming and costly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe, einen polymer-basierten Schmierstoff bereitzustellen, der bezüglich der oben genannten Nachteile zumindest verbessert ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung eines Schmierstoffes gelöst, der ein Gemisch aus einem Polymer und einer ionischen Flüssigkeit (Polymer-IL-Gemisch) oder eine polymere ionische Flüssigkeit (PIL) enthält.The invention is therefore based on the object of providing a polymer-based lubricant which is at least improved with respect to the abovementioned disadvantages. This object is achieved according to the invention by the provision of a lubricant containing a mixture of a polymer and an ionic liquid (polymer-IL mixture) or a polymeric ionic liquid (PIL).

Es wurde gefunden, dass die Verwendung einer polymeren ionischen Flüssigkeit oder eines Polymer-IL-Gemisches in einem Schmierstoff die Ausbildung eines zähviskosen oder festen Rückstandes verhindert. Damit bleibt die Schmierfähigkeit auch bei starker Beanspruchung erhalten und der Verschleiß des Werkstoffs wird minimiert. Eine kosten- und zeitaufwändige Entfernung des Rückstandes ist nicht mehr notwendig.It has been found that the use of a polymeric ionic liquid or a polymer-IL mixture in a lubricant prevents the formation of a viscous or solid residue. Thus, the lubricity is maintained even under heavy use and the wear of the material is minimized. A costly and time-consuming removal of the residue is no longer necessary.

Besondere Bedeutung hat hierbei, dass ein Schmierstoff durch den Zusatz einer polymeren ionischen Flüssigkeit oder eines Polymer-IL-Gemisches die tribologischen Anforderungen erfüllt, indem er ein geeignetes Viskositäts-Temperatur- und Viskositäts-Druck-Verhalten aufweist, einen tiefen Stockpunkt (Pourpoint) besitzt und ferner eine hohe Temperatur- und Oxidationsstabilität aufweist.Of particular importance here is that a lubricant by the addition of a polymeric ionic liquid or a polymer-IL mixture meets the tribological requirements by having a suitable viscosity-temperature and viscosity-pressure behavior, a low pour point (pour point) has and further having high temperature and oxidation stability.

Zudem ist ein solcher Schmierstoff verträglich mit den verwendeten Konstruktionsmaterialien.In addition, such a lubricant is compatible with the materials of construction used.

Die für die Schmierstoffe verwendeten ionischen Flüssigkeiten stellen neue Möglichkeit dar, die Schmierstoffe auf die spezifischen Anforderungen anzupassen. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften ionischer Flüssigkeiten lassen sich durch die geeignete Auswahl der verwendeten Kationen und Anionen in einem weiten Bereich gezielt variieren.The ionic liquids used for the lubricants represent a new way to adapt the lubricants to the specific requirements. The physical and chemical properties of ionic liquids can be selectively varied over a wide range by suitable selection of the cations and anions used.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt in der Ausbildung eines filmartigen Rückstands, der einen Oxidationsschutz und damit Korrosionsschutz bewirkt.A particular advantage of the invention lies in the formation of a film-like residue, which causes oxidation protection and thus corrosion protection.

Da dieser Rückstandsfilm zudem wasserlöslich ist, kann er schnell und unkompliziert entfernt werden und erlaubt so eine einfache Weiterverwendung des rückstandsfreien Werkstücks.Since this residue film is also water-soluble, it can be removed quickly and easily, thus allowing easy reuse of the residue-free workpiece.

Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Schmierstoffe hohe Scherstabilität und Stabilität in Wasser auf und können unabhängig von der Temperatur hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Zugabe von Korrosionsschutz-, Schmierungs-Verschleißschutzadditiven sowie Netzmitteln und Lösungsvermittlern sichert hierbei der viskosen Wasserlösung alle Eigenschaften zu, die zum Einsatz in der Metallbearbeitung nötig sind.Furthermore, the lubricants according to the invention have high shear stability and stability in water and can be prepared independently of the temperature. The addition according to the invention of anticorrosion, lubrication-wear protection additives and wetting agents and solubilizers assures the viscous water solution of all the properties that are necessary for use in metalworking.

Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Schmierstoff ein wasserbasierter Schmierstoff, d.h. das er als Ausgangsbasis Wasser enthält. Der fertige Schmierstoff liegt dementsprechend als einphasige wässrige Lösung vor oder als Emulsion/Dispersion oder Kolloid mit Wasser als äußerer Phase.Preferably, the lubricant according to the invention is a water-based lubricant, ie it contains water as the starting base. The finished lubricant Accordingly, it is present as a single-phase aqueous solution or as an emulsion / dispersion or colloid with water as the outer phase.

Bevorzugt handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Schmierstoff um einen wasserbasierten Kühlschmierstoff.The lubricant according to the invention is preferably a water-based cooling lubricant.

Vorzugsweise besitzt die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung einen Anteil des Polymer-IL-Gemisches oder der polymeren ionischen Flüssigkeit im Bereich bis zu 10,0 Gew.% der wässrigen Phase, besonders bevorzugt im Bereich bis zu 5 Gew.% und speziell von 0,3 bis 2,0 Gew.% bezogen auf den fertigen Schmierstoff oder auf die eventuell vorhandene wässrige Phase.The lubricant composition according to the invention preferably has a proportion of the polymer IL mixture or of the polymeric ionic liquid in the range of up to 10.0% by weight of the aqueous phase, more preferably in the range of up to 5% by weight and especially of 0.3 to 2 , 0% by weight based on the finished lubricant or on the possibly present aqueous phase.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Schmierstoff dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer-IL-Gemisch oder die polymere ionische Flüssigkeit ein Kation enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Ammonium-Kationen, Guanidinium-Kation, Imidazolium-Kationen, Morpholinium-Kationen, Phosphonium-Kationen, Piperidinium-Kationen, Pyridinium-Kationen, Pyrrolidinium-Kationen sowie Sulfonium-Kationen.In one embodiment of the invention, the lubricant is characterized in that the polymer-IL mixture or the polymeric ionic liquid contains a cation which is selected from the group consisting of ammonium cations, guanidinium cation, imidazolium cations, morpholinium cations. Cations, phosphonium cations, piperidinium cations, pyridinium cations, pyrrolidinium cations and sulfonium cations.

Bei einer polymeren ionischen Flüssigkeit, die ein kationisches Polymer aufweist, können die aufgelisteten Kationen auch funktionelle Gruppen des Polymers darstellen, wobei das Polymer auch verschiedene kationische Gruppen tragen kann.For a polymeric ionic liquid comprising a cationic polymer, the cations listed may also be functional groups of the polymer, which polymer may also carry different cationic groups.

Bei einer polymeren ionischen Flüssigkeit, die ein anionisches Polymer aufweist, können die aufgelisteten Kationen, oder Mischungen hieraus als kationische Gegenionen fungieren.For a polymeric ionic liquid comprising an anionic polymer, the listed cations, or mixtures thereof, may function as cationic counterions.

Für die bevorzugten Kationen seien im Einzelnen beispielsweise genannt:Specific examples of the preferred cations include:

Ammonium cation:

Ethyldimethyl-(2-methoxyethyl)ammonium, Ethyl-dimethyl-propylammonium, Ethyldimethylpropylammonium, (2-Hydroxyethyl)trimethylammonium, Methyltrioctylammonium, Tetrabutylammonium und Tetramethylammonium.Ethyl dimethyl (2-methoxyethyl) ammonium, ethyl dimethyl propyl ammonium, ethyl dimethyl propyl ammonium, (2-hydroxyethyl) trimethyl ammonium, methyl trioctyl ammonium, tetrabutyl ammonium and tetramethyl ammonium.

Imidazolium cation:

a) Disubstituted imidazolium cation: 1-cyanomethyl-3-methylimidazolium, 1-decyl-3-methylimidazolium, 1,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-hexyl-3-methylimidazolium, 1-benzyl-3 -methylimidazolium, 1-butyl-3-methylimidazolium, 3-methyl-1-octylimidazolium, 1-propyl-3-methylimidazolium, 3-propyl-1-methylimidazolium.
b) Trisubstituted imidazolium cation: 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium, 2,3-dimethyl-1-propylimidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1,2,3-trimethylimidazolium, 1- (2- hydroxyethyl) -3-methylimidazolium.

Morpholinium cation:

N-Methoxyethyl-N-methylmorpho linium, 4-(2-Methoxyethyl)-4-methyl morpholinium.N-methoxyethyl-N-methylmorpholine, 4- (2-methoxyethyl) -4-methyl morpholinium.

Phosphonium cation:

Trihexyl(tetradecyl)phosphoniumTrihexyl (tetradecyl) phosphonium

Piperidinium cation:

1-(2-Methoxyethyl)-1-methylpiperidinium1- (2-methoxyethyl) -1-methylpiperidinium

Pyridinium cation:

N-Butyl-3-methylpyridinium, N-Butyl-4-methylpyridinium, N-Butylpyridinium, 1-Ethyl-3hydroxymethylpyridinium, 1-Ethyl-3-methylpyridinium, N-Hexyl-4-(dimethylamino) pyridinium, N-Hexylpyridinium und N-(3-Hydroxypropyl)pyridiniumN-butyl-3-methylpyridinium, N-butyl-4-methylpyridinium, N-butylpyridinium, 1-ethyl-3-hydroxymethylpyridinium, 1-ethyl-3-methylpyridinium, N-hexyl-4- (dimethylamino) pyridinium, N-hexylpyridinium and N - (3-hydroxypropyl) pyridinium

Pyrrolidinium cation:

1-Butyl-1-methylpyrrolidinium, 1,1-Dimethylpyrrolidinium und 1-(2-Methoxyethyl)-1-methylpyrrolidinium1-butyl-1-methylpyrrolidinium, 1,1-dimethylpyrrolidinium and 1- (2-methoxyethyl) -1-methylpyrrolidinium

Sulfonium cation:

Triethylsulfoniumtriethylsulfonium

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Schmierstoff dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer-IL-Gemisch oder die polymere ionische Flüssigkeit ein Anion enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Carboxylaten, Nitrat, Boraten, Cyanaten, Amiden, Imiden, Phosphaten, Sulfaten, Sulfonaten, Tricyanomethan sowie Nonaflat.In one embodiment of the invention, the lubricant is characterized in that the polymer-IL mixture or the polymeric ionic liquid contains an anion which is selected from the group consisting of carboxylates, nitrate, borates, cyanates, amides, imides, phosphates, Sulfates, sulfonates, tricyanomethane and nonaflate.

Bei einer polymeren ionischen Flüssigkeit, die ein anionisches Polymer aufweist, können die aufgelisteten Anionen auch funktionelle Gruppen des Polymers darstellen, wobei das Polymer auch verschiedene anionische Gruppen tragen kann.For a polymeric ionic liquid comprising an anionic polymer, the listed anions may also be functional groups of the polymer, which polymer may also carry various anionic groups.

Bei einer polymeren ionischen Flüssigkeit, die ein kationisches Polymer aufweist, können die aufgelisteten Anionen, oder Mischungen hieraus als anionische Gegenionen fungieren.For a polymeric ionic liquid comprising a cationic polymer, the listed anions, or mixtures thereof, may function as anionic counterions.

Für die bevorzugten Anionen seien im Einzelnen beispielsweise genannt:For the preferred anions, mention may be made in detail, for example:

Borate anion:

Cyanoboraten, insbesondere Tetracyanoborat, Fluorboraten, insbesondere Tetrafluorborat, und Oxalatoboraten, insbesondere Bis[oxalato(2-)]-borat und Bis[oxalato(2-)-O,O⁺]boratCyanoborates, in particular tetracyano borate, fluoroborates, in particular tetrafluoroborate, and oxalato borates, in particular bis [oxalato (2 -)] borate and bis [oxalato (2 -) - O, O ⁺ ] borate

Halide anion:

Bromide, lodide und Fluoride, insbesondere Cetylaminhydrofluorid, Triflat oder TetrafluoroboratBromides, iodides and fluorides, in particular cetylamine hydrofluoride, triflate or tetrafluoroborate

Imide anion:

Bis(trifluormethylsulfonyl)imidBis (trifluoromethylsulfonyl) imide

Phosphate anion:

Alkylphosphate, insbesondere Dimethylphosphat und/oder Diethylphosphat, Fluoralkylphosphate, insbesondere Tris(pentafluorethyl)trifluorphosphat, und Fluorphosphate, insbesondere HexafluorphosphatAlkyl phosphates, in particular dimethyl phosphate and / or diethyl phosphate, fluoroalkyl, in particular tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate, and fluorophosphates, in particular hexafluorophosphate

Sulfate anion:

Hydrogensulfat, Methylsulfat, Octylsulfat, Ethylsulfat, n-Butylsulfat, n-Hexylsulfat, 2-(2-Methoxyethoxy)ethylsulfatHydrogen sulfate, methyl sulfate, octyl sulfate, ethyl sulfate, n-butyl sulfate, n-hexyl sulfate, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl sulfate

Sulfonate anion:

Trifluormethansulfonat, Methansulfonat und Tosylat (p-Toluolsulfonat).Trifluoromethanesulfonate, methanesulfonate and tosylate (p-toluenesulfonate).

Die Menge der möglichen ILs, die geeignet sind um die Wasserlöslichkeit des filmartigen Rückstands sowie hohe tribologische Leistungsdaten zu gewährleisten, ist sehr groß.The amount of possible ILs that are suitable for ensuring the water-solubility of the film-like residue and high tribological performance data is very large.

Bevorzugt sollen lLs mit einer relativ kleine Viskosität im Bereich von 50 cSt, gemessen im Bereich von 40 bis 50°C verwendet werden.Preferably, ILs with a relatively low viscosity in the range of 50 cSt, measured in the range of 40 to 50 ° C should be used.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthält zudem ein IL, welche ein di-oder trisubstituiertes Imidazolium-Kation, bevorzugter ein disubstituiertes Imidazolium-Kation, besonders bevorzugt ein Ethylmethylimidazolium-Kation enthalt.A preferred embodiment of the invention additionally contains an IL which contains a di- or trisubstituted imidazolium cation, more preferably a disubstituted imidazolium cation, particularly preferably an ethylmethylimidazolium cation.

Konkrete Ausführungsbeispiele für die zu verwendenden ILs sind: 1-Ethyl-3-methylimidazolium-tetrafluorborat, 1-(2-Hydroxyethyl)-3-methylimidazolium-tetrafluorborat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium-bromid, 1-Ethyl-3-methylimidazolium-hexafluorphosphat, 1,3-Dimethylimidazolium-methylsulfat, 1-Ethylpyridinium-tetrafluorborat, 1-Isobutenyl-3-methylimidazolium-tetrafluorborat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium-trifluormethansulfonat und 1 Methyl-3-propylimidazolium-hexafluorphosphat.Specific embodiments of the ILs to be used are: 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1- (2-hydroxyethyl) -3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide, 1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1,3-dimethylimidazolium methylsulfate, 1-ethylpyridinium tetrafluoroborate, 1-isobutenyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, and 1-methyl-3-propylimidazolium hexafluorophosphate.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Polymer des Polymer-IL-Gemischs oder der polymeren ionischen Flüssigkeit ein natürliches, synthetisches oder chemisch modifiziertes Polymer, bevorzugt Polysaccharid, besonders bevorzugt ein CelluloseDerivat und speziell Carboxymethylcellulose oder ein Derivat davon.In a further embodiment, the polymer of the polymer-IL mixture or the polymeric ionic liquid is a natural, synthetic or chemically modified polymer, preferably polysaccharide, more preferably a cellulose derivative and especially carboxymethyl cellulose or a derivative thereof.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Mischung von Carboxymethylcellulose-Salzen mit IL verwendet. Die resultierenden völlig wasserlöslichen, polymeren Flüssigkeiten führen als Additiv zu Schmiermitteln mit überraschenden, erfindungsgemäßen Eigenschaften:

völlige Wasserlöslichkeit des Gemisches
keine Zersetzung bei Temperaturen > 100°C
Bildung eines niedrig viskosen Rückstandes mit V₄₀< 200 mm²/s
Verbesserte Schmierungseigenschaften

In a preferred embodiment of the invention, a mixture of carboxymethylcellulose salts with IL is used. The resulting completely water-soluble, polymeric liquids lead as an additive to lubricants having surprising properties according to the invention:

complete water solubility of the mixture
no decomposition at temperatures> 100 ° C
Formation of a low viscous residue with V ₄₀ <200 mm ² / s
Improved lubrication properties

Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Schmierstoff dadurch gekennzeichnet, dass er genau eine ionische Flüssigkeit, bevorzugt eine ein Imidazolium-Kation enthaltende ionische Flüssigkeit und genau ein Polymer, bevorzugt Carboxymethylcellulose oder ein Derivat davon, enthält oder dass er als PIL ein Imidazolium-Salz der Carboxymethylcellulose enthält.Preferably, the lubricant according to the invention is characterized in that it contains exactly one ionic liquid, preferably an ionic liquid containing an imidazolium cation and exactly one polymer, preferably carboxymethylcellulose or a derivative thereof, or that it contains as PIL an imidazolium salt of carboxymethylcellulose.

In einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Schmierstoffzusammensetzung zusätzlich mindestens einen der folgenden Bestandteile in den angegebenen Anteilen:

bis zu 5 Gew.% Netzmittel und/oder Emulgatoren und/oder Lösungsvermittler,
bis zu 1 Gew.% Entschäumer,
bis zu 1 Gew.% Schwermetallinhibitoren,
bis zu 15 Gew.% Korrosionschutzverbindungen,
je bis zu 10 Gew.% wasserlösliche Hochdruckadditive, Schmierfähigkeits- und Verschleißschutzverbesserer, sowie
bis zu 0,5 Gew.% Biozide.

In one embodiment of the invention, the lubricant composition additionally contains at least one of the following constituents in the stated proportions:

up to 5% by weight wetting agents and / or emulsifiers and / or solubilizers,
up to 1% by weight defoamer,
up to 1% by weight of heavy metal inhibitors,
up to 15% by weight of corrosion protection compounds,
up to 10% by weight of water-soluble high-pressure additives, lubricity and wear protection improvers, as well as
up to 0.5% by weight of biocides.

Als Stoffgruppen für die aufgezählten Additive seien im Einzelnen beispielsweise genannt:Specific examples of substance groups for the listed additives include:

Netzmittel, Emulgatoren und Lösungsvermittler:Wetting agents, emulsifiers and solubilizers:

ein- oder mehrwertige Alkohole und Alkoholethoxylate mit mindestens 5 Mol EO (Ethylenoxid) und Ethanolethermonohydric or polyhydric alcohols and alcohol ethoxylates with at least 5 moles of EO (ethylene oxide) and ethanol ethers

Entschäumer:defoamers:

Modifizierte Siloxane oder KieselsäurederivateModified siloxanes or silicic acid derivatives

Schwermetallinhibitoren:Heavy metal inhibitors:

Substanzen auf Basis wasserlöslicher Triazol- und Thiadiazol-DerivateSubstances based on water-soluble triazole and thiadiazole derivatives

Korrosionsschutz-Additive:Corrosion protection additives:

Umsetzungsprodukte von Fettsäuren mit mindestens C8-Kettenlänge mit Alkanolaminen wie Monoethanolamin, Triethanolamin, Diglykolamin, Isobutanolamin oder Hydroxiden wie Kaliumhydroxid, NatriumhydroxidReaction products of fatty acids with at least C8 chain length with alkanolamines such as monoethanolamine, triethanolamine, diglycolamine, isobutanolamine or hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide

Schmierfähigkeitsverbesserer (Lubricity Improver):Lubricity improver:

Wasserlösliche Esterverbindungen und polymere Ethylenoxid (EO)- bzw. Ethylenoxid/Polypropylenoxid (EO/PO)- basierte GlykolverbindungenWater soluble ester compounds and polymeric ethylene oxide (EO) or ethylene oxide / polypropylene oxide (EO / PO) based glycol compounds

Hochdruck-Additive:High-pressure additives:

Hierbei handelt es sich um wasserlösliche Phosphorsäurepartialester, neutralisierte geschwefelte Fettsäuren und -ester sowie neutralisierte Thiolderivate.These are water-soluble phosphoric acid partial esters, neutralized sulfurized fatty acids and esters, and neutralized thiol derivatives.

Verschleißschutzadditive:Wear additives:

Wasserlösliche Phosphorsäurederivate insbesondere neutralisierte PhosphorsäurepartialesterderivateWater-soluble phosphoric acid derivatives, in particular neutralized phosphoric acid partial ester derivatives

Additive zur Verbesserung der biologischen Stabilität/Biozide:Biological stability enhancers / biocides:

Formaldehydabspaltende Verbindungen, insbesondere Hexahydrotriazinverbindungen, Methylbisoxazolidinverbindungen; Heterocyclen, insbesondere Benzisothiazolidinverbindungen, Natriumpyrithion und IsothiazolonverbindungenFormaldehyde-releasing compounds, especially hexahydrotriazine compounds, methyl bisoxazolidine compounds; Heterocycles, especially Benzisothiazolidinverbindungen, Natriumpyrithion and Isothiazolonverbindungen

Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung, deren kinematische Viskosität einen Bereich von etwa 2 bis 50 mm²/s bei 40°C abdeckt sowie deren Schmierfähigkeit in Brugger-Verschleißschutzprüfungen spezifische Flächenpressungen ≥ 30 N/mm² und in Reichert- Verschleißschutzprüfungen Werte von 2000 N/cm² beträgt.Particularly preferred is a lubricant composition according to the invention whose kinematic viscosity covers a range of about 2 to 50 mm ² / s at 40 ° C and their lubricity in Brugger wear protection tests specific surface pressures ≥ 30 N / mm ² and in Reichert wear protection tests values of 2000 N. / cm ² .

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erfindungsgemäße Schmierstoff eine oder mehrere der folgenden typischen Daten auf:

Leitfähigkeit im Bereich von 1.000 bis 20.000 µS/cm
pH-Wert im Bereich von 7,0 bis 10,0
Pourpoint im Bereich von -5 bis -30 °C
Viskosität im Bereich von 2 bis 100mm²/s

In a further embodiment of the invention, the lubricant according to the invention has one or more of the following typical data:

Conductivity in the range of 1,000 to 20,000 μS / cm
pH in the range of 7.0 to 10.0
Pour point in the range of -5 to -30 ° C
Viscosity in the range of 2 to 100mm ² / s

Der erfindungsgemäße Schmierstoff ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass der wasserfreie Rückstand eine maximale Filmviskosität von V₄₀ < 200 mm²/s besitzt und das zur Herstellung der Schmierstoffzusammensetzung verwendete Poly-IL-Gemisch oder die polymere ionische Flüssigkeit eine oder mehrere der folgenden typischen Daten auf:

Leitfähigkeit im Bereich von 2.000 - 10.000 µS/cm
pH-Wert im Bereich von 5,0 - 10,0
Pourpoint im Bereich von < -15 °C
Viskosität im Bereich von 10 - 150 mm²/s bei 40 °C

The lubricant according to the invention is preferably characterized in that the anhydrous residue has a maximum film viscosity of V ₄₀ <200 mm ² / s and the poly-IL mixture used to prepare the lubricant composition or the polymeric ionic liquid has one or more of the following typical data:

Conductivity in the range of 2,000 - 10,000 μS / cm
pH in the range of 5.0-10.0
Pour point in the range of <-15 ° C
Viscosity in the range of 10 - 150 mm ² / s at 40 ° C

In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung, betrifft diese ein Polymer-IL-Gemisch oder eine polymere ionische Flüssigkeit, die dadurch gekennzeichnet ist, dass als Kation ein quartäres Ammoniumion und als Anion ein Polysaccharid, bevorzugt ein Cellulosederivat, besonders bevorzugt Carboxymethylcellulose enthalten ist.In an additional aspect of the invention, this relates to a polymer-IL mixture or a polymeric ionic liquid which is characterized in that the cation is a quaternary ammonium ion and the anion is a polysaccharide, preferably a cellulose derivative, more preferably carboxymethylcellulose.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines Polymer-IL-Gemischs oder einer polymeren ionischen Flüssigkeit als Schmier-, Antikorrosions- und/oder Verdickungsmittel in Schmierstoffen.A further aspect of the invention relates to the use of a polymer-IL mixture or a polymeric ionic liquid as lubricants, anti-corrosion and / or thickening agents in lubricants.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der erfindungsgemäßen Schmierstoff als wasserbasierter Kühlschmierstoff für die spanende Metallverarbeitung, mechanische Umformung oder das Hochleistungsschleifen von Hartmetallwerkzeugen und Zahnrädern sowie als Hydraulik-, Getriebe- und/oder Bohrflüssigkeit verwendet werden.In one embodiment of the invention, the lubricant according to the invention can be used as a water-based cooling lubricant for metal cutting, mechanical forming or high-performance grinding of carbide tools and gears as well as hydraulic, gear and / or drilling fluid.

production method Polymeric ionic liquid - PIL

Das PIL kann durch Polymerisierung eines reaktiven monomeren Salzes hergestellt werden. Als Monomer kommen olefinische Verbindungen wie Allylverbindungen und insbesondere Acryl- und Vinylverbindungen in Frage. Die Polymerisation kann durch dem Fachmann geläufige Reaktionen durchgeführt werden. Dies kann beispielsweise als radikalische, als kationische, als anionische oder als Koordinations-Polymerisation durchgeführt werden. Die Polymerisation kann unter Reaktion nur einer Monomerart zu einem Homopolymer führen, es können aber auch mehrere Monomerarten polymerisiert werden, die dann ein Copolymer ergeben. Dies führt je nach der Verteilung der verschiedenen Monomerarten im Polymer zu statistischen, alternierenden, Block- oder Pfropf-Copolymeren.The PIL can be prepared by polymerizing a reactive monomer salt. Suitable monomers are olefinic compounds such as allyl compounds and in particular acrylic and vinyl compounds. The polymerization can be carried out by the skilled worker reactions. This can be carried out, for example, as radical, as cationic, as anionic or as coordination polymerization. The polymerization may result in the reaction of only one type of monomer to a homopolymer, but it can also be polymerized several types of monomers, which then give a copolymer. Depending on the distribution of the various monomer types in the polymer, this leads to random, alternating, block or graft copolymers.

Falls das reaktive monomere Salz nicht das für die ionische Flüssigkeit geeignete Gegenion trägt, kann es durch eine der folgenden Verfahren vor oder nach der Polymerisation ausgetauscht oder umgewandelt werden. Dies soll im Folgenden anhand des kationischen Monomers 1-Vinylimidazolium [VIM]⁺ mit einem Halogenidanion X^- beschrieben werden:If the reactive monomer salt does not carry the counterion suitable for the ionic liquid, it may be exchanged or converted by one of the following methods before or after the polymerization. This will be described below with reference to the cationic monomer 1-vinylimidazolium [VIM] ⁺ with a halide anion X ^- :

Zum einen kann das Halogenid [VIM]⁺X^- mit einer Lewissäure MX_y umgesetzt werden. Dabei wird eine Vorstufe für eine ionische Flüssigkeit vom Typ [VIM]⁺[MX_y+1]^- gebildet.On the one hand, the halide [VIM] ⁺ X ^- can be reacted with a Lewis acid MX _y . This forms a precursor for an ionic liquid of the type [VIM] ⁺ [MX _{y + 1} ] ^- .

In diesem Fall liegen oft mehrere Anionen in einem Gleichgewicht vor, das vom eingesetzten Verhältnis der beiden Komponenten [VIM]⁺X^- und MX_y abhängt, wie in der folgenden Gleichung veranschaulicht:

In this case, often there are several anions in equilibrium, which the used ratio of the two components [VIM] ⁺ X ^- dependent and MX _y, as illustrated in the following equation:

Alternativ dazu ist ein Austausch des Halogenidanions X^- gegen das gewünschte Anion möglich. Dies kann durch Zugabe eines als Lewis-Säure fungierenden Metallsalzes M⁺[A^-] geschehen (unter Ausfällung von M⁺X^-), über einen lonenaustauscher oder durch Verdrängung des Halogenidions durch die Brønsted-Säure H⁺[A^-] (unter Freisetzung von H⁺X^-) so dass im Ergebnis das Salz [VIM]⁺[A^-] entsteht.Alternatively, a replacement of the halide anion X is ^- the desired anion possible. This can be done by adding a metal salt M ⁺ [A ^- ] which acts as a Lewis acid (with precipitation of M ⁺ X ^- ), via an ion exchanger or by displacing the halide ion by the Brønsted acid H ⁺ [A ^- ] (with release from H ⁺ X ^- ) so that the result is the salt [VIM] ⁺ [A ^- ].

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden die bei der Herstellung des Polymer-IL-Gemisches oder der polymeren ionischen Flüssigkeit möglicherweise anfallenden Salze durch Filtration entfernt. Zu diesem Zweck kann ein Filter mit einem Porendurchmesser zwischen von 1 bis 20 µm, besonders bevorzugt 5 µm, abgetrennt werden.In a particular embodiment of the invention, the salts which may be formed in the preparation of the polymer IL mixture or the polymeric ionic liquid are removed by filtration. For this purpose, a filter with a pore diameter between 1 to 20 microns, more preferably 5 microns, are separated.

Diese anhand eines Monomers beschriebenen Reaktionen gelten entsprechend für ein kationisches Polymer. Weiterhin gilt dies auch für ein anionisches Monomer/Polymer, wobei hier anstelle der Lewis-Säure eine Lewis-Base und anstelle der Brønsted-Säure eine Brønstedt-Base verwendet werden.These reactions, described with reference to a monomer, apply analogously to a cationic polymer. Furthermore, this also applies to an anionic monomer / polymer, wherein instead of the Lewis acid, a Lewis base and instead of the Brønsted acid Brønstedt base are used.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann das PIL durch Quarternisierung von 1-Vinylimidazol und anschließender Polymerisation hergestellt werden (siehe folgende Abb.). Die gewünschten Anionen können dabei vor oder nach der Polymerisation durch Anionenaustausch eingebracht werden.

In one embodiment of the invention, the PIL can be prepared by quaternization of 1-vinylimidazole and subsequent polymerization (see the following figure). The desired anions can be introduced before or after the polymerization by anion exchange.

Poly-IL-mixture

Im einfachsten Fall erfolgt die Herstellung des Poly-IL-Gemischs durch die Mischung einer bevorzugt wässrigen Lösung des Polymers mit einem oder mehreren ionischen Flüssigkeiten. Alternativ kann das bevorzugt als Feststoff vorliegende Polymer auch direkt in der ionischen Flüssigkeit gelöst werden.In the simplest case, the preparation of the poly-IL mixture is carried out by mixing a preferably aqueous solution of the polymer with one or more ionic liquids. Alternatively, the preferably solid polymer may also be dissolved directly in the ionic liquid.

Das Polymer kann als neutrales Polymer oder als Polymersalz eingesetzt werden. In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung wird ein Salz der Carboxymethylcellulose und besonders bevorzugt das Natrium-Salz der CMC verwendet.The polymer can be used as a neutral polymer or as a polymer salt. In a preferred aspect of the invention, a salt of carboxymethylcellulose, and more preferably the sodium salt of CMC, is used.

Für den Fall, dass das Salz eines Polymers eingesetzt wird (so beispielsweise ein polymeres Anion POL- mit einem Kation M+), kann durch die Mischung mit der ionischen Flüssigkeit (beispielsweise bestehend aus Kation BMIM⁺ mit Anion X^-) das Gegenion des Polymers M+ durch das entsprechende Gegenion der ionischen Flüssigkeit BMIM+ gemäß der folgenden Gleichung ausgetauscht werden:

M⁺POL^- + BMIM⁺X^- → BMIM⁺POL- + M⁺X^-

In the case that the salt of a polymer is used (such as a polymeric anion POL- with a cation M +), by mixing with the ionic liquid (for example consisting of cation BMIM ⁺ with anion X ^- ), the counterion of the polymer M + be replaced by the corresponding counter ion of the ionic liquid BMIM + according to the following equation:

M ⁺ POL ^- + BMIM ⁺ X ^- → BMIM ⁺ POL + M ⁺ X ^-

In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung wird das durch diese Reaktion entstandene Salz M⁺ X- von dem Reaktionsgemisch abgetrennt. Dies geschieht in bevorzugter Weise durch Ausfällung.In a preferred aspect of the invention, the salt M ⁺ X- formed by this reaction is separated from the reaction mixture. This is done in a preferred manner by precipitation.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Gegenion des Polymers analog zu den für die PILs dargelegten Reaktionen auch durch Umsetzung mit einer Lewis-Säure oder einer Lewis-Base modifiziert werden. Auch eine entsprechende Umsetzung mit einer Brønstedt-Base oder Bronstedt-Säure oder auch eine lonenaustausch über einen lonenaustauscher ist möglich.In a further aspect of the invention, the counterion of the polymer can also be modified by reaction with a Lewis acid or a Lewis base analogously to the reactions set forth for the PILs. Also an appropriate implementation with a Brønstedt base or Bronsted acid or ion exchange via an ion exchanger is possible.

DEFINITIONENDEFINITIONS

Ein Schmierstoff im Sinne der Erfindung ist ein flüssiges Stoffgemisch, dass eine Reibungsverminderung der Basisflüssigkeit (insbesondere Wasser) bewirkt, die zu einer Verbesserung der tribologischen Belastbarkeit führt. Dies setzt gemäß DIN 51502 die folgenden Eigenschaften voraus: Eine Erhöhung des Flächendrucks um mindestens 10 N/mm2, eine Erhöhung der spezifischen Flächenpressung um mindestens 1.000 N/cm2 und/oder eine Erhöhung der Traglast um mindestens 1.000 N Gutlast. Diese Eigenschaften lassen sich mit dem Fachmann bekannten Verfahren bestimmen, so zum Beispiel mit Brugger-Verschleißprüfstand, Reichert-Reibverschleiß-Waage und Shell-Vier-Kugel-Apparat (VKA).A lubricant in the context of the invention is a liquid mixture which causes a friction reduction of the base liquid (in particular water), which leads to an improvement of the tribological load capacity. According to DIN 51502, this presupposes the following properties: An increase of the surface pressure by at least 10 N / mm2, an increase of the specific surface pressure by at least 1.000 N / cm2 and / or an increase of the load by at least 1.000 N good load. These properties can be determined by methods known to the person skilled in the art, for example with Brugger wear test stand, Reichert friction wear balance and shell four-ball apparatus (VKA).

Eine ionische Flüssigkeit ("engl. "ionic liquid "IL") im Sinne der Erfindung ist ein Salz, dessen Schmelzpunkt unter 100°C liegt.An ionic liquid ("English" ionic liquid "IL") in the context of the invention is a salt whose melting point is below 100 ° C.

In der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff der "polymeren ionischen Flüssigkeit" (PIL), eine ionische Flüssigkeit bezeichnet, bei der mindestens ein polymeres Ion vorliegt. Ein Polymer hierbei eine chemische Verbindung aus Ketten-oder verzweigten Molekülen (Makromolekülen), die wiederum aus gleichen oder gleichartigen Einheiten (den so genannten Monomeren) besteht. Das polymere Ion kann als polymeres Kation oder als polymeres Anion vorliegen. Unter einem polymeren Kation und Anion werden dabei auch Zwitterionen verstanden, d.h. Ionen mit sowohl positiver als auch negativer Ladung, wobei unter Berücksichtigung aller Ladungen das polymere Kation eine positive Nettoladung und das polymere Anion eine negative Nettoladung trägt. Die PIL kann auch polymere Kationen und polymere Anionen enthalten und im Extremfall gänzlich aus polymeren Kationen und polymeren Anionen bestehen.In the present invention, the term "polymeric ionic liquid" (PIL) refers to an ionic liquid in which there is at least one polymeric ion. A polymer in this case a chemical compound of chain or branched molecules (macromolecules), which in turn consists of the same or similar units (the so-called monomers). The polymeric ion may be present as a polymeric cation or as a polymeric anion. By a polymeric cation and anion are also understood zwitterions, i. Ions having both positive and negative charges, wherein, taking into account all charges, the polymeric cation carries a net positive charge and the polymeric anion carries a net negative charge. The PIL may also contain polymeric cations and polymeric anions, and in extreme cases may consist entirely of polymeric cations and polymeric anions.

Ein Polymer im Sinne der Erfindung ist eine chemische Verbindung aus Ketten- oder verzweigten Molekülen (Makromolekülen), die wiederum aus gleichen oder gleichartigen Einheiten (den so genannten Monomeren) besteht.A polymer in the context of the invention is a chemical compound of chain or branched molecules (macromolecules), which in turn consists of identical or similar units (the so-called monomers).

Gemäß der Erfindung ist ein Polymer-IL Gemisch als ein Gemisch definiert, welches durch die Umsetzung von mindestens einem Polymer mit mindestens einer ionischen Flüssigkeit erhalten wird.According to the invention, a polymer-IL mixture is defined as a mixture obtained by reacting at least one polymer with at least one ionic liquid.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein wasserfreier Rückstand eines Schmierstoffes als derjenige Rückstand definiert, der sich nach Anwendung der im Beispiel 4 beschriebenen Testmethode ergibt. Diese Methode ist die vom VKIS veröffentlichte Standardmethode zur Analyse von Schmierstoffrückständen und beinhaltet das Einengen einer Schmierstoffprobe für 24 Stunden bei 70°C ± 2°C (siehe Beispiel 4, Punkt 8.1 ).According to the present invention, an anhydrous residue of a lubricant is defined as the residue which results after application of the test method described in Example 4. This method is the standard method for the analysis of lubricant residues published by the VKIS and involves the concentration of a lubricant sample for 24 hours at 70 ° C ± 2 ° C (see Example 4, point 8.1).

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein fester Rückstand als ein "nicht-fließfähiger" Rückstand definiert, wie er sich gemäß der in Beispiel 4 beschriebenen Testmethode ergibt. Diese Methode ist die vom VKIS veröffentlichte Standardmethode zur Analyse von Schmierstoffrückständen und beinhaltet das Bestimmung des Fließverhaltens an einem senkrecht angeordneten Uhrglas (siehe Beispiel 4, Punkt 8.2.1).For the purposes of the present invention, a solid residue is defined as a "non-flowable" residue as obtained according to the test method described in Example 4. This method is the standard method for the analysis of lubricant residues published by the VKIS and includes the determination of the flow behavior on a vertically arranged watch glass (see example 4, point 8.2.1).

Die Filmviskosität V40 gibt die Viskosität des oben definierten wasserfreien Rückstandes wieder. Sie beschreibt die Viskosität bei T=40°C und wird nach DIN51562 bestimmt.The film viscosity V40 reflects the viscosity of the anhydrous residue defined above. It describes the viscosity at T = 40 ° C and is determined according to DIN51562.

BeispieleExamples Beispiel 1: Schmiermittel enthaltend 10 % Polymer-IL-GemischExample 1: Lubricant containing 10% polymer-IL mixture

In 85 % Wasser werden bis zu 1,2 % Alkalisierungsmittel (Alkanolamin oder Alkalihydroxid) mit 0,7 % Korrosionsschutzsäuren versetzt und bis zur klaren Umsetzung gerührt (ca. 1 Stunde). Danach werden Netzmittel, Lösungsvermittler, Schwermetallinhibitoren zugesetzt und das Reaktionsgemisch durch Zugabe von 10 % Polymer-IL-Gemisch (Mischung aus 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Carboxymethylcellulose (EMIM-CMC) und 1-Ethyl-3-Methylimidazolium Diethyl Phosphat (EMIM-DEP) 1:10) auf die gewünschte Viskosität eingestellt. Es resultiert eine klare, viskose Lösung mit einer mittleren Viskosität von 4,0 mm²/s bei 20°C und einem pH-Wert von 9,0-9,3.In 85% water, up to 1.2% alkalizing agent (alkanolamine or alkali metal hydroxide) is mixed with 0.7% anticorrosive acids and stirred until clear reaction (about 1 hour). Wetting agents, solubilizers, heavy metal inhibitors are then added and the reaction mixture is admixed by adding 10% of a polymer IL mixture (mixture of 1-ethyl-3-methylimidazolium carboxymethylcellulose (EMIM-CMC) and 1-ethyl-3-methylimidazolium diethyl phosphate (EMIM-CMC)). DEP) 1:10) to the desired viscosity. The result is a clear, viscous solution with an average viscosity of 4.0 mm ² / s at 20 ° C and a pH of 9.0-9.3.

Beispiel 2: Schmiermittel enthaltend 15 % Polymer-IL-GemischExample 2: Lubricant containing 15% polymer-IL mixture

In 80 % Wasser werden bis zu 1,2% Alkalisierungsmittel (Alkanolamin oder Alkalihydroxid) mit 0,7% Korrosionsschutzsäure versetzt und bis zur klaren Umsetzung gerührt (ca. 1 Stunde). Danach werden Netzmittel, Lösungsvermittler, Schwermetallinhibitoren zugesetzt und das Reaktionsgemisch durch Zugabe von 15 % Polymer-IL-Gemisch (nach Beispiel 1) auf die gewünschte Viskosität eingestellt. Es resultiert eine klare, viskose Lösung mit einer mittleren Viskosität von 10,0 mm²/s bei 40°C und einem pH-Wert von 9,0-9,3.In 80% water, up to 1.2% alkalizing agent (alkanolamine or alkali metal hydroxide) is mixed with 0.7% anticorrosion acid and stirred until clear reaction (about 1 hour). After that, wetting agents, solubilizers, heavy metal inhibitors are added and the reaction mixture is adjusted to the desired viscosity by adding 15% of a polymer IL mixture (according to Example 1). The result is a clear, viscous solution with an average viscosity of 10.0 mm ² / s at 40 ° C and a pH of 9.0-9.3.

Beispiel 3: Schmiermittel enthaltend 35 % Polymer-IL-GemischExample 3: Lubricant containing 35% polymer-IL mixture

In 60 % Wasser werden bis zu 2,4% Alkalisierungsmittel (Alkanolamin oder Alkalihydroxid) mit 1,4% Korrosionsschutzsäure versetzt und bis zur klaren Umsetzung gerührt (ca. 1 Stunde). Danach werden Ester, Hochleistungs- und Verschleißschutzadditive sowie Netzmittel, Lösungsvermittler und Schwermetallinhibitoren zugesetzt und das Reaktionsgemisch durch Zugabe von 35 % Polymer-IL-Gemisch (nach Beispiel 1) auf die gewünschte Viskosität eingestellt. Es resultiert eine klare, viskose Lösung mit einer mittleren Viskosität von 46,0 mm²/s bei 40°C und einem pH-Wert von 9,0-9,3.In 60% water, up to 2.4% alkalizing agent (alkanolamine or alkali hydroxide) is mixed with 1.4% anticorrosive acid and stirred until clear reaction (about 1 hour). Thereafter, esters, high performance and wear protection additives and wetting agents, solubilizers and heavy metal inhibitors are added and the reaction mixture by the addition of 35% polymer-IL mixture (according to Example 1) adjusted to the desired viscosity. The result is a clear, viscous solution with an average viscosity of 46.0 mm ² / s at 40 ° C and a pH of 9.0-9.3.

Beispiel 4: Analysemethode zur Beurteilung von Kühlschmierstoff-Rückständen und Prüfung der RücklöslichkeitExample 4: Analysis method for the assessment of coolant lubricant residues and testing of the redissolvability 1. Anwendungsbereich1 Scope

Wassermischbare und wassermischbare Kühlschmierstoffe mit einem Mineralölgehalt von max. 50 % und mineralölfreie organische Lösungen.Water-miscible and water-miscible cooling lubricants with a mineral oil content of max. 50% and mineral oil-free organic solutions.

Anmerkung:Annotation:

Für Kühlschmierstoffe mit Mineralöl- Volumen- Anteil > 50 %, die in der Regel nicht zur Verklebung neigen, ist diese Prüfmethode nur bedingt anwendbar.For cooling lubricants with a mineral oil volume> 50%, which generally do not tend to stick, this test method is only conditionally applicable.

2. Zweck der Bestimmung2. Purpose of the provision

Die Prüfmethode soll darüber Auskunft geben, ob die Rückstände von wassergemischten Kühlschmierstoffen im Anwendungszustand zu Verharzungen oder Verklebungen auf Messwerkzeugen, Werkzeugmaschinen und Werkstücken neigen. Ferner soll geprüft werden, ob eine Rücklöslichkeit der Rückstände gegeben ist.The test method should provide information on whether the residues of water-mixed cooling lubricants in the application state tend to resinification or sticking to measuring tools, machine tools and workpieces. Furthermore, it should be checked whether a redissolution of the residues is given.

3. Begriff3rd term

Unter Rückstand nach dieser Prüfung versteht man das Stoffgemisch, das nach Verdunsten der wässrigen Phase aus dem wassergemischten Kühlschmierstoff zurückbleibt. Dieses Stoffgemisch kann unterschiedliche Konsistenz haben. Unter Rücklöslichkeit versteht man den löslichen Anteil des Rückstandes nach Einwirkung von demineralisiertem Wasser, kurz dem. Wasser genannt.Residue after this test is understood to be the mixture of substances remaining after evaporation of the aqueous phase from the water-mixed cooling lubricant. This substance mixture can have different consistency. Resolutability is understood to mean the soluble fraction of the residue after exposure to demineralized water, in short. Called water.

4. Kurzbeschreibung des Verfahrens4. Brief description of the procedure

Dem wassergemischten Kühlschmierstoff wird bei einer Prüftemperatur von 70°C ± 2°C die wässrige Phase entzogen. Der Rückstand wird visuell beurteilt und gewogen. Anschließend wird die Rücklöslichkeit in dem. Wasser bei 25°C ± 1 °C ermittelt.The water-mixed coolant is removed from the aqueous phase at a test temperature of 70 ° C ± 2 ° C. The residue is visually evaluated and weighed. Subsequently, the redissolution in the. Water at 25 ° C ± 1 ° C determined.

5. Geräte und Chemikalien5. Equipment and chemicals

Full pipette 20 A DIN 20690
2 watch glasses, outside diameter 100 mm, DIN 12341, curved
2 beakers 1000 cm 3 , low form, DIN 12332
Separating funnels, as required with holding device 250 cm 3 , DIN 12451
Tempering device, which is a setting of the test temperature to 70 ° C ± 2 ° C
permitted (eg warming cabinet).
Tempering device, which has a setting of the test temperature to 25 ° C ± 1 ° C
allowed.
Agitator, speed adjustable to 600 min.-1 and 750 min.-1, to which a stirring blade
Stainless steel with a length of 120 mm, width of 19 mm and thickness of
1.5 mm belongs.
Lid with watch glass holder (see Figure XX).
Desiccator, z. B. according to DIN 12491
Analytical balance, reading accuracy 1 mg, weighing range up to 150 g max.
Funnel 80 DIN 12445
Pleated filter made of filter paper 595 1/2 ø 185 mm
Standard water according to DIN 51367 paragraph 6.1
Solvent mixture, eg. B. 50 cm 3 of toluene + 5 cm 3 of water to 495 cm 3 of anhydrous
Isopropyl alcohol according to DIN 51558 / 7.3
Demineralized water max 15 Js / cm-1

6. Probenahme6. Sampling

Die Probenentnahme erfolgt nach DIN 51750 Blatt 1 und Blatt 2The sampling takes place in accordance with DIN 51750 Part 1 and Part 2

7. Vorbehandlung der Probe7. Pretreatment of the sample 7.1 Prüfung im Lieferzustand7.1 Inspection in delivery condition

Nach DIN 51367 Punkt 8.1 wird ein 5% Gemisch des zu prüfenden Kühlschmierstoffes mit Normwasser hergestellt. Anmerkung: Nach Vereinbarung kann auch das jeweils zum Einsatz kommende Betriebswasser als Ansatzwasser verwendet werden.According to DIN 51367 item 8.1, a 5% mixture of the coolant to be tested with standard water is produced. Note: By agreement, the operating water used in each case can also be used as batch water.

7.2 Prüfung im Gebrauchszustand7.2 Testing in use

Zur Abtrennung des Fremdöles wird die Probe 4 Stunden im Scheidetrichter stehen gelassen. Die wässrige Phase wird durch ein Faltenfilter filtriert.To separate the foreign oil, the sample is allowed to stand for 4 hours in a separating funnel. The aqueous phase is filtered through a pleated filter.

8. Durchführung8. Implementation 8.1 Rückstandsbildung8.1 Residue formation

Je 20 cm³ des wassergemischten Kühlschmierstoffes werden auf zwei rückstandsfreie, getrocknete und auf 1 mg genau gewogene Uhrgläser pipettiert. Die Proben werden im Trockenschrank bei 70°C ± 2°C 24 Stunden eingeengt. Danach werden die Uhrgläser 1 Stunde im Exsikkator auf Raumtemperatur abgekühlt und gewogen.20 cm ^{3 of} the water-mixed cooling lubricant are pipetted onto two residue-free, dried watch glasses weighed to the nearest 1 mg. The samples are concentrated in a drying oven at 70 ° C ± 2 ° C for 24 hours. Thereafter, the watch glasses are cooled for 1 hour in a desiccator to room temperature and weighed.

8.1.1 Ergebnis A8.1.1 Result A

Auswaage in g - Leergewicht Uhrglas in g = Trockenrückstand in g (A)Weighing in g - empty weight Watch glass in g = dry residue in g (A)

8.2 Bestimmung des Fließverhaltens und der Konsistenz des Rückstandes8.2 Determination of the flow behavior and the consistency of the residue 8.2.1 Fließverhalten8.2.1 Flow behavior

Zur Bestimmung des Fließverhaltens wird eines der beiden getrockneten und gewogenen Uhrgläser so zwischen Daumen und Zeigefinger 30 sek. gehalten, dass der Uhrglasrand eine Senkrechte bildet. Die Zeit bis zum Erscheinen des ersten Tropfens am Uhrglasrand wird gemessen:

Liegt die Zeit < 30 sec ist der Rückstand fließfähig.
Liegt die Zeit > 30 sec ist der Rückstand nicht fließfähig

To determine the flow behavior of one of the two dried and weighed watch glasses between the thumb and index finger 30 sec. held that the watch glass edge forms a vertical. The time until the appearance of the first drop on the edge of the watch glass is measured:

If the time is <30 sec, the residue is free-flowing.
If the time is> 30 seconds, the residue is not fluid

8.2.2 Konsistenz8.2.2 Consistency

Enthält der Rückstand sichtbare Veränderungen so ist dies anzugeben z. B. kristalline Ausscheidungen. Zieht der Rückstand Fäden, so ist er als klebend einzustufen.If the residue contains visible changes, this should be indicated, eg. B. crystalline precipitates. If the residue pulls threads, it is classified as sticky.

8.3 Bestimmung der Rücklöslichkeit des Rückstandes8.3 Determination of the re-solubility of the residue

Die Rücklöslichkeit wird mit der in Abbildung 1 wiedergegebenen Prüfapparatur durchgeführt. In ein 1000 cm³ Becherglas niedrige Form wird der Rührer mit Rührblatt 10 mm vom Becherglasboden eingestellt. Becherglas mit dem. Wasser bis 35 mm vom oberen Becherglasrand füllen. Unter ständigem Rühren wird das Wasser mit geeigneter Temperiereinrichtung auf 25°C ± 1°C erwärmt. Nach Erreichen dieser Temperatur Uhrglas in die in Abbildung 2 abgebildete Haltevorrichtung mit Wölbung (konkav) zum Rührer einklemmen. Deckel mit Haltevorrichtung auf das Becherglas aufsetzen, Drehzahl des Rührers auf 600 min.-1 einstellen und 15 min. rühren. Danach Uhrglas 3 mal für 2 sec. in ein Becherglas mit dem. Wasser tauchen. 15 sec abtropfen lassen. Wenn sich auf der Uhrglas-Rückseite Rückstände gebildet haben, so sind diese mit dem in Lösungsmittelgemisch getränkten Zellstofftuch oder Wattebausch zu entfernen. Anschließend wird das Uhrglas 2 Stunden bei 70°C ± 2°C im Wärmeschrank getrocknet. Danach im Exsikkator 1 Stunde auf Raumtemperatur abkühlen und Wiegen.The re-solubility is with the in illustration 1 reproduced test apparatus. In a 1000 cm ³ beaker low form of the stirrer with stirring blade is set 10 mm from the beaker bottom. Beaker with the. Fill water up to 35 mm from the top of the beaker. With constant stirring, the water is heated to 25 ° C ± 1 ° C with a suitable tempering. After reaching this temperature watch glass in the in Figure 2 pinch the illustrated holding device with curvature (concave) to the stirrer. Place cover with holding device on the beaker, set the speed of the stirrer to 600 min.-1 and set for 15 min. stir. Then put the watch glass 3 times in a beaker with the. Dip water. Drain for 15 seconds. If residues have formed on the reverse side of the watch glass, they must be removed with the cellulose cloth or cotton wool pad soaked in solvent mixture. Subsequently, the watch glass is dried for 2 hours at 70 ° C ± 2 ° C in a warming cabinet. Then cool to room temperature in a desiccator for 1 hour and weigh.

8.3.1 Ergebnis B8.3.1 Result B

Auswaage in g - Leergewicht Uhrglas in g 0 Rückstand in g (B)Weighing in g - empty weight Watch glass in g 0 residue in g (B)

9. Auswertung9. Evaluation

Die Rücklöslichkeit wird in Massenanteil in % auf 0,01 % gerundet, nach folgender Zahlenwertgleichung berechnet. $A - B = C$

\frac{C \times 100}{A} = % R \ddot{u} ckl \ddot{o} slichkeit

Hierin bedeuten:

A = g Gesamttrockenrückstand aus 8.1.1
B = g Rückstand auf Uhrglas aus 8.3.1

The redissolvability is rounded off in mass fraction in% to 0.01%, calculated according to the following numerical value equation.

A - B = C

\frac{C \times 100}{A} = % R \ddot{u} ckl \ddot{O} solubility

Herein mean:

A = g total dry residue from 8.1.1
B = g residue on watch glass 8.3.1

Bezüglich des Rundens auf die Letzte anzugebende Stelle ist DIN 1333 zu berücksichtigen.With regard to the rounding to the last place to be specified, DIN 1333 must be taken into account.

10. Angabe der Prüfergebnisse10. Indication of the test results

Die Beurteilung des Kühlschmierstoff- Rückstandes und die Rücklöslichkeit in Massenanteil in % wird mit Hinweis auf dieses Beiblatt angegeben.The assessment of the cooling lubricant residue and the redissibility in% by weight shall be indicated with reference to this supplementary sheet.

11. Wiederholbarkeit11. repeatability

Massenanteil in % = 10Mass fraction in% = 10

Claims

Lubricant, characterized in that it contains a polymer-IL mixture or a polymeric ionic liquid.

Lubricant according to claim 1, characterized in that it is a water-based lubricant, and preferably a water-based cooling lubricant.

Lubricant according to claim 2, characterized in that the proportion of the polymer-IL mixture or the polymeric ionic liquid in the range up to 35 wt.% Of the aqueous phase, preferably in the range of 0.3 to 2.0 wt.% Of the aqueous Phase is.

Lubricant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the polymer-IL mixture or the polymeric ionic liquid contains a cation which is selected from the group consisting of ammonium cations, guanidinium cation, imidazolium cations, morpholinium Cations, phosphonium cations, piperidinium cations, pyridinium cations, pyrrolidinium cations and sulfonium cations.

Lubricant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the polymer-IL mixture or the polymeric ionic liquid containing an anion is selected from the group consisting of carboxylates, nitrate, borates, cyanates, amides, imides, phosphates, sulfates , Sulfonates, tricyanomethane and nonaflate.

Lubricant according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer is a natural, synthetic or chemically modified polymer and is preferably carboxymethyl cellulose or a derivative thereof.

Lubricant according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer has cations selected from the group consisting of ammonium cations, guanidinium cation, imidazolium cations, morpholinium cations, phosphonium cations, piperidinium cations, pyridinium Cations, pyrrolidinium cations and sulfonium cations. or mixtures of these cations.

Lubricant according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer has anions selected from the group consisting of carboxylates, nitrate, borates, cyanates, amides, imides, phosphates, sulphates, Sulfonates, tricyanomethane and nonaflate, or mixtures of these anions.

Lubricant according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer-IL mixture or the ionic polymeric liquid contains an imidazolium cation, preferably an ethylmethylimidazolium cation.

Lubricant according to one of the preceding claims, characterized in that it contains imidazolium cations and exactly one polymer, preferably carboxymethyl cellulose, or a derivative thereof, or that it contains as polymeric ionic liquid an imidazolium salt of carboxymethyl cellulose.

Lubricant according to claim 5, characterized in that as further constituents up to 5 wt.% Wetting agents and / or emulsifiers, up to 1 wt.% Defoamer, up to 1 wt.% Heavy metal inhibitors, up to 15 wt.% Corrosion protection compounds, depending to to 10% by weight of water-soluble high-pressure additives, lubricity and wear protection improvers, up to 1% by weight of heavy metal inhibitors and up to 0.5% by weight of biocides.

Lubricant according to one of the preceding claims, characterized in that its kinematic viscosity covers a range of about 2 to 50 mm ² / s at 40 ° C and its lubricity in Brugger wear protection tests specific surface pressures ≥ 30 N / mm ² and in Reichert wear protection tests Values of 2000 N / cm ² .

Lubricant according to one of the preceding claims, characterized in that it has the following typical data: • Conductivity in the range of 0.5 - 20 mS / cm

• pH in the range of 7-10

• pour point in the range of at least -10 ° C

• Viscosity in the range of 2- 150 mm ² S at 40 ° C

Lubricant according to one of the preceding claims, characterized in that the anhydrous residue has a maximum film viscosity of V ₄₀ <200 mm ² / s.

A polymer-IL mixture or a polymeric ionic liquid, characterized in that they have the following typical data: • conductivity in the range of 2,000 - 10,000 μS / cm;

PH in the range of 5.0-10.0;

• pour point in the range of <-15 ° C, and

• Viscosity in the range of 10-150 mm ² / s at 40 ° C

A polymer-IL mixture or a polymeric ionic liquid, characterized in that the cation is a quaternary ammonium ion and the anion is a polysaccharide, preferably a cellulose derivative, more preferably carboxymethylcellulose.

Use of a polymer-IL mixture or a polymeric ionic liquid as lubricants, anti-corrosion and / or thickeners in lubricants.

Use of a lubricant according to one of the preceding claims as a water-based cooling lubricant for metal cutting, mechanical forming or high-performance grinding of carbide tools and gears as well as hydraulic, gear and / or drilling fluid.

Process for the preparation of the polymer-IL-mixture according to one of the preceding claims, characterized in that possibly occurring salts are separated off.

A method according to claim 19, characterized in that the possibly resulting salts are separated by a filter with a pore diameter in the range of 1 to 10 microns, preferably 5 microns.