DE112005003849B4 - Verwendung einer perfluorpolyether-ölzusammensetzung als schmiermittelzusammensetzung - Google Patents

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Abstract

Verwendung einer Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung als Schmier mittelzusammensetzung für metallische Teile, die Graphit oder Molybdändisulfid enthalten, wobei die Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung ein Perfluorpolyether-Grundöl und 0,01–50 Gew.-% einer Fluor-enthaltenden Verbindung auf Di- oder Monoamidbasis, bezogen auf das Gesamtgewicht des Grundöls und der Verbindung auf Amidbasis, umfasst, und wobei die Verbindung auf Amidbasis eine Verbindung einer der folgenden allgemeinen Formeln [I], [II] oder [III] ist: RCONHR1NHCOR[I]worin R: RfO[CF(CF3)CF2O]aCF(CF3)-, RfO(CF2CF2CF2O)aCF2CF2-, RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF2- oder RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF(CF3)- ist, wobei Rf eine Perfluor-Niederalkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist und a und b jeweils ganze Zahlen von 1 bis 30 sind, und R1: eine Alkylengruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, wobei ein Teil oder alle Wasserstoffatome der Alkylengruppe durch Halogenatome substituiert sein können; R2NHCOR[II]worin R: RfO[CF(CF3)CF2O]aCF(CF3)-, RfO(CF2CF2CF2O)aCF2CF2-, RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF2- oder RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF(CF3)- ist, wobei Rf eine Perfluor-Niederalkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist, und a und b jeweils ganze Zahlen von 1 bis 30 sind, und R2: eine Alkylgruppe mit 1 bis 31 Kohlenstoffatomen ist, wobei ein Teil oder alle Wasserstoffatome der Alkylgruppe durch Halogenatome substituiert sein können; R2NHCOR'CONHR2 [III]worin ...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung als Schmiermittelzusammensetzung für metallische Teile, die Graphit oder Molybdänsulfid enthalten gemäß den Ansprüchen. Dabei weist die Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung eine Metalloberflächen-schützenden Wirkung gegenüber korrosiven Gasen, wie Sulfidgasen, usw auf.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Schmierfett wird weithin verwendet als ein Schmiermittel für eine Vielzahl von Maschinen, einschließlich Automobilen, elektrischen Maschinen und Geräten, Baumaschinen, Informationstechnologie-Vorrichtungen, Industriemaschinen, Maschinenwerkzeugen, usw. und Maschinenteilen. Aufgrund von aktuellen Trends zur Erhöhung der Geschwindigkeit, Verringerung der Größe, Erhöhung der Leistungsfähigkeit und Verringerung des Gewichts der Maschinen kommt es zu immer höheren und höheren Temperaturen, bei denen Peripheriebauteile bzw. Peripheriegeräte verwendet werden.
  • Geformte Gegenstände aus Harz und Kautschuk werden nunmehr vermehrt verwendet, um die Forderungen nach geringerem Gewicht, geringeren Kosten, höherer Abdichtbarkeit, usw. zu erfüllen, wobei aufgrund der Erfordernisse der Lärmverringerung bzw. Schalldämmung eine noch viel höhere Abdichtbarkeit bzw. Isolierbarkeit nach wie vor gewünscht ist.
  • In einer solchen Situation wurden die Metallteile häufiger einer Atmosphäre von korrosiven Gasen ausgesetzt, die sich aus den Harzen oder Kautschuk gebildet haben, verwendet bei erhöhten Temperaturen oder um eine höhere Abdichtbarkeit zu erreichen, zum Beispiel Schwefelwasserstoffgas, Chlorwasserstoffgas, Schwefeldioxidgas, Ammoniakgas, usw., oder waren oftmals korrosiven Gasen ausgesetzt, die von außen unter rauen Verwendungsbedingungen eingetreten sind.
  • Um dieses Korrosionsproblem von Metallteilen durch korrosive Gase zu lösen, wird vorgeschlagen, die Permeation von Schwefelwasserstoff zu unterdrücken und durch ein Schmierfett, umfassend Silikonöl und Fluorharz, die Korrosion von Kontaktmaterialien zu verhindern.
    • Patentliteratur 1: JP 59189511 A
  • Gemäß der Patentliteratur 1 haben Fluor-enthaltende Verbindungen, wie Fluorkohlenstofföl oder Fluorester, Fluor-modifiziertes Paraffinöl, Fluor-modifiziertes Esteröl, usw. ähnliche Effekte wie Fluorsilikonöl. Jedoch haben all diese Fluor-enthaltenden Verbindungen nicht den gleichen Effekt auf die Unterdrückung von Schwefelwasserstoffpermeation, und das Fluorsilikonöl kann die Permeation von Schwefelwasserstoff unterdrücken, weist aber eine geringe Abriebfestigkeit bzw. Verschleißfestigkeit auf, was zu einem Abrieb der Kontaktmaterialien führt. Der Fluorester, das Fluor-modifizierte Paraffinöl oder Fluor-modifizierte Esteröl hat eine geringe Hitzebeständigkeit und kann nicht in Hochtemperaturatmosphären verwendet werden. Dies stellt ein Problem dar.
  • Andererseits schlägt die nachfolgende Patentliteratur 2 die Verwendung von Fluorschmierfett vor, umfassend Perfluorpolyether mit Wiederholungseinheiten der folgenden Formel: -(CH2CF2CF2O)a-(CHClCF2CF2O)b-(CCl2CF2CF2O)c-(CHFCF2CF2O)d- (CFClCF2CF2O)e-(CF2CF2CF2O)f- als ein Grundöl und 0,5 bis 60 Gew.-% Fluorharz, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, um die Hitzebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit zu verbessern. Jedoch wird die Permeabilität bzw. das Eindringvermögen von korrosiven Gasen nicht erwähnt.
    • Patentliteratur 2: JP 232314 B
  • Die folgende Patentliteratur 3 schlägt auch Fluorschmierfette vor mit hervorragender Waschbarkeit, Verschleißfestigkeit und Leckagebeständigkeit bzw. Beständigkeit gegenüber Undichtigkeiten, welches ein Perfluorpolyether-Grundöl und mindestens ein Metallsalz einer aliphatischen Dicarbonsäure, Monoamidmonocarbonsäure oder einer Monoestercarbonsäure als Verdickungsmittel umfasst. Jedoch wird die Korrosionsbeständigkeit gegenüber korrosiven Gasen nicht erwähnt.
    • Patentliteratur 3: JP 2001354986 A
  • Des Weiteren schlägt die nachfolgende Patentliteratur 4 die Zugabe einer Fluor-enthaltenden organischen Verbindung auf Amidbasis zu einem Fluoröl vor. Jedoch wird die Korrosionsbeständigkeit gegenüber korrosiven Gasen nicht erwähnt.
    • Patentliteratur 4: JP 2001207186 A
  • Die nachfolgende Patentliteratur 5 offenbart ein Schmiermittel auf Fluorbasis mit einem Korrosions-verhindernden Effekt, umfassend eine Fluor-enthaltende Verbindung auf Organophosphorbasis, eine Fluor-enthaltende Verbindung auf Organothiophosphorbasis und eine Fluor-enthaltende Verbindung auf Organoamidphosphorbasis. Jedoch resultiert der offenbarte Korrosions-verhindernde Effekt lediglich aus Tests in einer Nebelkammer mit 100% Feuchtigkeit. Jedoch wurde kein Test für die Korrosionsbeständigkeit gegenüber korrosiven Gasen durchgeführt.
    • Patentliteratur 5: JP 6136379 A
  • Gesinterte ölarme bzw. ölfreie Lager für die Verwendung bei hohen Temperaturen unter hohen Belastungen werden oftmals mit einem festen Schmiermittel, wie Graphit, Molybdändisulfid, usw. verbunden bzw. vermischt, und um die immer härteren Anwendungsbedingungen zu erfüllen, neigt man dazu, die Menge an einverleibten festen Schmiermitteln zu erhöhen. Das feste Schmiermittel wird nicht nur als Material für gesinterte ölarme bzw. ölfreie Lager verwendet, sondern befindet sich immer öfter in den Peripheriebauteilen der Lager.
  • In solchen Situationen werden Schmiermittel unbeabsichtigterweise mit Graphit oder Molybdänsulfid in Kontakt gebracht oder diesen ausgesetzt, und das Perfluorpolyetheröl ist keine Ausnahme. Unter einer Vielzahl der Perfluorpolyether haben die Erfinder nunmehr gefunden, dass jene mit (CF2O)n-Gruppen als Wiederholungseinheiten in den Polymeren eine geringe Beständigkeit bei hohen Temperaturen, zum Beispiel etwa 200°C bis etwa 250°C, aufweisen und mit hoher Geschwindigkeit verdampft oder verflüchtigt werden, insbesondere in Gegenwart von Graphit oder Molybdändisulfid.
  • Die DE 19732823 A1 beschreibt eine magnetische Flüssigkeit auf Fluorbasis, und insbesondere eine magnetische Flüssigkeit auf Fluorbasis, die feinkörnige magnetische Teilchen, die in einem Öl auf Perfluorpolyetherbasis dispergiert sind, umfasst. Insbesondere wird eine magnetische Flüssigkeit auf Fluorbasis beschrieben, die umfasst: (A) feinkörnige magnetische Teilchen, die in (D) einem Öl auf Perfluorpolyetherbasis der folgenden allgemeinen Formel: F[CF(CF3)CF2O]mRf worin Rf eine Perfluoralkylgruppe und m eine ganze Zahl von 1 oder mehr ist,
    dispergiert sind mittels (B1) einer Perfluoretherphosphorsäure oder ihres Salzes, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel: [F[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)(Y)v(R)wOtPO(OM)u worin R eine zweiwertige organische Gruppe ist; Y eine COO-Gruppe oder CONH-Gruppe ist; M ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder eine Ammoniumgruppe ist, n eine ganze Zahl von 1 bis 100 ist; t 1 oder 2 ist; u 3-t ist; und v und w 0 oder 1 sind,
    und (C1) einem Perfluorethercarbonsäureamid der folgenden allgemeinen Formel: F[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CONH(CH2)qNH2 worin p eine ganze Zahl von 1 oder mehr und q eine ganze Zahl von 2 bis 20 ist.
  • Die CH 572092 A5 beschreibt bei hohen Temperaturen gegen Zersetzung und Oxidation beständige, Perfluorether enthaltende, als Schmiermittel geeignete Mischungen. Insbesondere wird eine als Schmiermittel geeignete Mischung beschreiben, die bei hohen Temperaturen eine ausgezeichnete thermooxidative und thermische Stabilität aufweist, insbesondere in Gegenwart von Metallen und deren Oxiden, enthaltend:
    • a) mindestens einen flüssigen Perfluorpolyether der Formel X-O-(C3F6O)P-(CF2O)Q-(C2F4O)R-Y wobei die verschiedenen Perfluoralkylenoxy-Einheiten, falls gleichzeitig vorhanden, statistisch entlang der Kette verteilt sind, P, Q und R durchschnittliche Zusammensetzungsindices sind, deren Summe mindestens 6 beträgt, und von denen jeder Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 100 bedeutet, X und Y Endgruppen sind, die gleich oder verschieden sind und Perfluoralkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen darstellen, und
    • b) mindestens ein Fluorpolyethercarbonsäureamid der Formel A-O-(C3F6O)p-(CF2O)q-(C2F4O)r-CF(Z)-CO-N(R)Ar worin A einen Perfluoralkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe -CF(Z)-CO-N(R)Ar bedeutet, wobei die verschiedenen Perfluoralkylenoxy-Einheiten, falls gleichzeitig vorhanden, statistisch entlang der Kette verteilt sind, p, q und r Zusammensetzungsindices sind, deren Summe einen Wert von 3 bis 200 ausmacht und von denen jeder Null oder eine Zahl von 1 bis 100 bedeutet, Z ein Fluoratom oder eine Trifluormethylgruppe, Ar eine unsubstituierte Arylgruppe oder eine in einer, zwei oder drei Stellungen des Arylkernes durch Alkyl, Aryl, Nitro, Halogen oder Triphenylmethyl substituierte Arylgruppe oder eine Arylgruppe, die in einem ankondensierten cycloaliphatischen Ring Oxo-substituiert ist und R ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder Alkylarylgruppe oder eine unsubstituierte Arylgruppe, die gegebenenfalls mit der Gruppe Ar direkt oder über ein Heteroatom verbunden ist, bedeuten, als Stabilisierungszusatz, in einer Menge, die größer ist als 0,01 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Komponente a).
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • DAS VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEM
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung zur Verwendung als Schmiermittelzusammensetzung für metallische Teile, die Graphit oder Molybdänsulfid enthalten. Die Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung soll eine Metalloberflächen-schützende Wirkung gegenüber korrosiven Gasen, wie Sulfidgasen, usw. aufweisen, ohne die Abriebfestigkeit bzw. Verschleißfestigkeit zu beeinflussen. Die Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung soll des Weiteren eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit, selbst in Gegenwart von Graphit oder Molybdändisulfid aufweisen.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Diese Aufgaben der vorliegenden Erfindung können gelöst werden durch die Verwendung gemäß Anspruch 1. Die Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung umfasst ein Perfluorpolyether-Grundöl, vorzugsweise ein Verdickungsmittel-enthaltendes Perfluorpolyether-Grundöl, und eine Fluor-enthaltende Verbindung auf Di- oder Monoamidbasis wie in Anspruch 1 definiert. Die Verbindung auf Amidbasis wird in einem Anteil von 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Grundöls und der Verbindung auf Amidbasis, verwendet.
  • WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung, umfassend ein Perfluorpolyether-Grundöl, vorzugsweise ein Verdickungsmittel-enthaltendes Perfluorpolyether-Grundöl, und 0,01 bis 50 Gew.-% mindestens einer Fluor-enthaltenden Verbindung auf Diamidbasis mit einer Perfluorpolyethergruppe und eine Fluor-enthaltende Verbindung auf Monoamidbasis mit einer Perfluorpolyethergruppe wie in Anspruch 1 definiert, weist bei Verwendung als eine Schmiermittelzusammensetzung, insbesondere als Schmierfett, eine Verschleißfestigkeit und eine starke Metalloberflächen-schützende Wirkung gegenüber korrosiven Gasen, wie Sulfidgasen, usw. auf. Die Fluor-enthaltenden Verbindungen auf Amidbasis als Additive verhindern eine Verschlechterung des Perfluorpolyetheröls durch Graphit oder Molybdändisulfid bei der Adsorption auf Graphit, Molybdändisulfid, usw. aus Lagermaterialien oder der externen Umgebung.
  • Die Hochtemperatureigenschaften (Hochtemperaturbeständigkeit) von Perfluorpolyetheröl verschlechtern sich abrupt nicht nur aufgrund der Struktur, d. h. ob (CF2O)n-Gruppen als Wiederholungseinheiten in dem Polymer vorliegen oder nicht, sondern auch bei Kontakt mit Graphit oder Molybdändisulfid, welches als eine Komponente der gesinterten ölarmen bzw. ölfreien Lager verwendet wurde. Jedoch wird erfindungsgemäß eine Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung verwendet, ohne einen wesentlichen Einfluss von Wiederholungseinheiten in dem Polymer, und des Weiteren ohne eine bedeutende Verschlechterung der Hochtemperatureigenschaften, selbst wenn sie in Situationen verwendet wird, bei denen der Kontakt mit Graphit oder Molybdändisulfid aus gesinterten ölarmen bzw. ölfreien Lagern, die Graphit oder Molybdändisulfid enthalten, möglich ist, oder in Situationen, bei denen der Kontakt mit metallischen Teilen von Kugellagern, usw., die Graphit oder Molybdändisulfid enthalten, möglich ist. Die Situationen, die den Kontakt mit metallischen Teilen ermöglichen, beinhalten eine Atmosphäre, die mit Graphit oder Molybdändisulfid verunreinigt sein kann. Zum Beispiel kann Graphit oder Molybdändisulfid aus Motorteilen, wie Bürsten bzw. Kontaktbürsten, Wellen, usw. in Kontakt gebracht werden. Die Situationen mit verunreinigtem Graphit oder Molybdändisulfid sind nicht auf die vorstehend genannten beschränkt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUR
  • 1 ist ein Graph, der die Änderungen der Rate des Verschwindens des Öls mit der Zeit bei 200°C angibt, wenn Graphit oder Molybdändisulfid zu dem Perfluorpolyetheröl gegeben werden.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Perfluorpolyetheröle mit zum Beispiel den nachfolgenden allgemeinen Formeln (1) bis (3) können verwendet werden. Zusätzlich können jene mit der allgemeinen Formel (4) verwendet werden. In den Formeln (1) bis (3) ist Rf eine Perfluor-Niederalkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie eine Perfluormethylgruppe, Perfluorethylgruppe, Perfluorpropylgruppe, usw. RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf (1) worin m + n = 3~200, m:n = 10~90:90~10 und CF2CF2O-Gruppen und CF2O-Gruppen sind zufällig bzw. willkürlich in der Hauptkette gebunden und kann hergestellt werden durch vollständige Fluorierung der durch Photooxidationspolymerisation von Tetrafluorethylen gebildeten Vorstufen. RfO[CF(CF3)CF2O]p(CF2CF2O)q(CF2O)rRf (2) worin p + q + r = 3~200, q und r können 0 sein, (q + r)/p = 0~2 und CF(CF3)CF2O-Gruppen, CF2CF2O-Gruppen und CF2O-Gruppen sind zufällig bzw. willkürlich in der Hauptkette gebunden und kann hergestellt werden durch vollständige Fluorierung der durch Photooxidationspolymerisation von Hexafluorpropen und Tetrafluorethylen gebildeten Vorstufen. RfO[CF(CF3)CF2O]s(CF2CF2O)tRf (3) worin s + t = 2~200, t kann 0 sein, t/s = 0~2 und CF (CF3) CF2O-Gruppen sind zufällig bzw. willkürlich in der Hauptkette gebunden und kann hergestellt werden durch vollständige Fluorierung der durch Photooxidation von Hexafluorpropen und Tetrafluorethylen gebildeten Vorstufen, oder kann hergestellt werden durch anionische Polymerisation von Hexafluorpropylenoxid oder Tetrafluorethylenoxid in Gegenwart von einem Caesiumfluorid-Katalysator, gefolgt von einer Fluorgasbehandlung der resultierenden Hydrogenfluoridverbindung mit CF(CF3)COF-Endgruppe. F(CF2CF2CF2O)2~100C2F5 (4) welche hergestellt werden kann durch anionische Polymerisation von 2,2,3,3-Tetrafluoroxetan in Gegenwart eines Caesiumfluorid-Katalysators, gefolgt von einer Fluorgasbehandlung des resultierenden Fluor-enthaltenden Polyethers (CH2CF2CF2O)n bei etwa 160°C bis etwa 300°C unter UV-Bestrahlung.
  • Da die Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung als eine Schmiermittelzusammensetzung, insbesondere als Schmierfett, verwendet wird, wird eine Fluor-enthaltende Verbindung auf Amidbasis wie in Anspruch 1 definiert als ein Additiv zugegeben zu mindestens einem der vorstehend genannten Perfluorpolyetheröle (1), (2), (3) und (4). Die Fluor-enthaltende Verbindung auf Amidbasis wird in einem Anteil von 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der entsprechenden Komponenten, zugegeben. Das heißt, 0,01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 40 Gew.-%, von zumindest einer Fluor-enthaltenden Verbindung auf Amidbasis wird als Additiv zu 50 bis 99,99 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 99,9 Gew.-%, von zumindest einem, vorzugsweise Verdickungsmittel-enthaltenden, Perfluorpolyetheröl (1) bis (4) gegeben.
  • Die Fluor-enthaltende Verbindung auf Amidbasis zur Verwendung als ein Additiv für das Perfluorpolyetheröl ist mindestens eine Fluor-enthaltende Verbindung auf Diamidbasis mit einer Perfluorpolyethergruppe oder eine Fluor-enthaltende Verbindung auf Monoamidbasis mit einer Perfluorpolyethergruppe, welche aliphatische Verbindungen auf Amidbasis der nachstehenden allgemeinen Formeln [I], [II] und [III] sind.
  • Die aliphatischen Verbindungen auf Amidbasis weisen eine verbesserte Adsorbierbarkeit auf den Metallen, aufgrund des Fehlens einer sterischen Hinderung, auf und ihr Schutzeffekt gegenüber korrosiven Gasen wurde festgestellt. RCONHR1NHCOR [I] R2NHCOR [II] R2NHCOR'CONHR2 [III] worin
    R1: eine Alkylengruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, worin ein Teil oder alle der Wasserstoffatome der Alkylengruppe durch Halogenatome substituiert sein können, ist,
    R2: eine Alkylgruppe mit 1 bis 31 Kohlenstoffatomen, worin ein Teil oder alle der Wasserstoffatome der Alkylgruppe durch Halogenatome substituiert sein können, ist,
    R: RfO[CF(CF3)CF2O]aCF(CF3)-, RfO(CF2CF2CF2O)aCF2CF2-, RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF2- oder RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF(CF3)-, worin Rf eine Perfluor-Niederalkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, ist und a und b ganze Zahlen von 1 bis 30 sind,
    R': -[CF(CF3)CF2O]aCF(CF3)-, -(CF2CF2CF2O)aCF2CF2-, -[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF2- oder -[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF(CF3)- ist, worin a und b ganze Zahlen von 1 bis 30 sind.
  • Die Fluor-enthaltenden Verbindungen auf Amidbasis mit einer Perfluorpolyethergruppe können die Permeation von korrosiven Gasen (Sulfid- bzw. Schwefelgase, Chlorwasserstoffgas, Schwefeldioxidgas, Ammoniak, usw.) unterdrücken oder die Hochtemperaturbeständigkeit selbst in Gegenwart von Graphit oder Molybdändisulfid verringern, im Vergleich zu den Fällen mit nur den vorstehend genannten, vorzugsweise Verdickungsmittel-enthaltenden Perfluorpolyetherölen (1) bis (4). Das heißt, Perfluorpolyetheröl (1) hat den höchsten Viskositätsindex, die geringste Volatilität und den geringsten Reibungskoeffizienten unter den vorstehend genannten Perfluorpolyetherölen, jedoch schwächt die Anwesenheit von (CF2O)n-Gruppen in dem Molekül den Permeationseffekt von C-F-Bindungen gegenüber den korrosiven Gasen, was zu einer Korrosion der metallischen Teile führt, oder verringert die Hochtemperaturbeständigkeit in Gegenwart von Graphit oder Molybdändisulfid. Das Perfluorpolyetheröl (2) mit einer (CF2O)n-Gruppe erlaubt ebenfalls die Permeation von korrosiven Gasen trotz seiner hervorragenden Verschleißfestigkeit, was zur Korrosion von Metallen führt, und Verringerung der Hochtemperaturbeständigkeit in Gegenwart von Graphit oder Molybdändisulfid. Jedoch kann die Zugabe von Fluor-enthaltenden organischen Verbindungen auf Amidbasis die Permeation von korrosiven Gasen und die Verringerung der Hochtemperaturbeständigkeit selbst in Gegenwart von Graphit oder Molybdändisulfid unterdrücken. Die Perfluorpolyetheröle (3) und (4) weisen per se den Unterdrückungseffekt von C-F-Bindungen gegenüber korrosiven Gasen auf, aber die Zugabe von Fluor-enthaltenden organischen Verbindungen auf Amidbasis kann weiter einen Unterdrückungseffekt der Permeation von korrosiven Gasen zeigen.
  • Das Perfluorpolyetheröl mit einer kinetischen Viskosität bei 40°C in einem Bereich von 2 bis 2000 mm2/sec, vorzugsweise 5 bis 1500 mm2/sec, kann als ein Grundöl verwendet werden, zu dem die Fluor-enthaltenden Verbindungen auf Amidbasis zugegeben werden. Wenn die kinetische Viskosität unterhalb von 2 mm2/sec liegt, kann es zu einer Erhöhung des Verdampfungs- bzw. Verdunstungsverlusts, zu einem Abfall bei der Ölfilmfestigkeit, usw. kommen, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer führen kann. Es kann zu einem Abrieb bzw. Verschleiß oder einem Festfressen kommen. Wohingegen, wenn die kinetische Viskosität oberhalb 2000 mm2/sec liegt, es zu einem Anstieg beim Energieverbrauch oder beim Drehmoment bzw. der Drehbeanspruchung, aufgrund eines Anstiegs des Zähigkeitswiderstandes, usw. kommen kann.
  • Ein Verdickungsmittel kann zu dem Grundöl zusammen mit der Fluor-enthaltenden Verbindung auf Amidbasis gegeben werden. Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropen-Copolymer, Perfluoralkylenharz, usw., die bisher als Schmiermittel verwendet wurden, können als Verdickungsmittel verwendet werden. Polytetrafluorethylen kann hergestellt werden durch Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation, Lösungspolymerisation, usw. von Tetrafluorethylen, und Polytetrafluorethylen mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts Mn von etwa 1000 bis etwa 1.000.000, erhalten durch dessen weitere Behandlung, wie thermische Zersetzung, Elektronenstrahl-Strahlungszersetzung, physikalische Zersetzung, usw., kann hierin verwendet werden. Tetrafluorethylen-Hexafluorpropen-Copolymer mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von Mn von etwa 1000 bis etwa 600.000, erhalten durch Copolymerisationsreaktion von Tetrafluorethylen und Hexafluorpropen und durch Molekulargewichts-verringernde Behandlung wie in dem Fall von Polytetrafluorethylen, kann hierin verwendet werden. Molekulargewichtssteuerung kann ebenfalls erfolgen durch die Verwendung eines Kettentransfermittels während der Copolymerisationsreaktion. Die so erhaltenen pulverförmigen Fluorharze weisen eine durchschnittliche Primärteilchengröße von im Allgemeinen etwa 500 μm oder weniger, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 30 μm, auf.
  • Andere Verdickungsmittel als das Fluorharz zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung beinhalten zum Beispiel Metallseifen, wie Li-Seife, usw., Harnstoffharz, Mineralien, wie Bentonit, usw., organische Pigmente, Polyethylen, Polypropylen und Polyamid. Vom Gesichtspunkt der Hitzebeständigkeit und Schmierfähigkeit ist es bevorzugt, aliphatische Dicarbonsäuremetallsalze, Monoamidmonocarbonsäuremetallsalze, Monoestercarbonsäuremetallsalze, Diharnstoff, Triharnstoff, Tetraharnstoff, usw. zu verwenden.
  • Fluorharzpulver, Metallseife, Harnstoff und andere Verdickungsmittel können in einem Anteil von 50 Gew.-% oder weniger, im Allgemeinen 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht mit dem Grundöl und dem Additiv verwendet werden. Wird das Verdickungsmittel in einem Anteil von mehr als 50 Gew.-% verwendet, wird die Zusammensetzung zu hart, wohingegen bei einem Anteil von weniger als 0,1 Gew.-% die Verdickungsfähigkeit des Fluorharzes, usw. nicht gegeben ist, was zu einer Verschlechterung führt, wie Ölabscheidung, und ein zufrieden stellender Anstieg des Streu-Entweichungs-Widerstandes wäre nicht zu erwarten.
  • Weitere bisher in einem Schmiermittel verwendete Additive, wie ein Antioxidationsmittel, ein Rostschutzmittel, ein Antikorrosionsmittel, ein Hochdruckadditiv, ein Öligkeitsmittel, andere feste Schmiermittel als das Fluorharz, usw., können soweit erforderlich der Zusammensetzung zugegeben werden. Die Antioxidationsmittel beinhalten zum Beispiel Antioxidationsmittel auf Phenolbasis, wie 2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol, 4,4'-Methylenbis(2,6-di-t-butylphenol), usw., und Antioxidationsmittel auf Aminbasis, wie Alkyldiphenylamin, Triphenylamin, Phenyl-α-naphthylamin, Phenothiazin, alkyliertes Phenyl-α-naphthylamin, alkyliertes Phenothiazin, usw.
  • Die Rostschutzmittel beinhalten zum Beispiel Fettsäuren, Fettsäureamine, Alkylsulfonsäuremetallsalze, Alkylsulfonsäureaminsalze, oxidiertes Paraffin, Polyoxyethylenalkylether, usw. Die Anti-Korrosionsmittel beinhalten zum Beispiel Benzotriazol, Benzoimidazol, Thiadiazol, usw.
  • Die Hochdruckadditive beinhalten zum Beispiel Verbindungen auf Phosphorbasis, wie Phosphorsäureester, Ester der phosphorigen Säure, Phosphorsäureesteraminsalze, usw., und Verbindungen auf Schwefelbasis, wie Dialkyldithiophosphorsäuremetallsalze, Dialkyldithiocarbaminsäuremetallsalze, usw.
  • Die Öligkeitsmittel beinhalten zum Beispiel Fettsäuren oder deren Ester, höhere Alkohole, mehrwertige Alkohole oder deren Ester, aliphatische Amine, Fettsäuremonoglyceride, usw.
  • Des Weiteren können andere feste Schmiermittel als Fluorharz, wie Bornitrid, Silannitrid, usw. hierin verwendet werden.
  • Die Zusammensetzung kann durch ein Verfahren hergestellt werden (a) umfassend die Zugabe von vorbestimmten Mengen einer zuvor hergestellten Fluor-enthaltenden organischen Verbindung auf Amidbasis, eines Verdickungsmittels und weiterer erforderlicher Additive zu dem Perfluorpolyether-Grundöl, gefolgt von einem eingehenden Kneten mittels eines herkömmlichen Dispersionsverfahrens, wie drei Walzen, oder einem Hochdruckhomogenisator, oder mittels eines Verfahrens (b), umfassend die Zugabe von Perfluorpolyetheröl und eines Isocyanats zu einem erwärmbaren und rührbaren Reaktionsgefäß, anschließendes Erhitzen des Gemisches, Zugabe einer vorbestimmten Menge eines Amins, um die Reaktion zu starten, und anschließend Abkühlen des Reaktionsprodukts, gefolgt von einem eingehenden Kneten mittels drei Walzen oder eines Hochdruckhomogenisators.
  • BEISPIELE
  • Unter Bezugnahme auf die Beispiele wird die vorliegende Erfindung nachstehend im Einzelnen erläutert.
  • BEISPIELE 1–11 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1–6
  • [Grundöl]
    A-1: Perfluorpolyether-Grundöl (1)
    RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf Viskosität (40°C) 85 mm2/sec
    A-2: Perfluorpolyether-Grundöl (2)
    RfO [CF(CF3)CF2O]p(CF2O)rRf Viskosität (40°C) 400 mm2/sec
    A-3: Perfluorpolyether-Grundöl (3)
    RfO[CF(CF3)CF2O]sRf Viskosität (40°C) 100 mm2/sec
    A-4: Perfluorpolyether-Grundöl (4)
    F(CF2CF2CF2O)2~100C2F5 Viskosität (40°C) 65 mm2/sec
    A-5: Perfluorpolyether-Grundöl (5)
    RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf Viskosität (40°C) 160 mm2/sec
    A-6: Poly-α-olefin Viskosität (40°C) 30 mm2/sec
    A-7: Fluorsilikon Viskosität (40°C) 300 mm2/sec
    [Additiv]
    B-1: RfO[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)-CONH-CH2CH3
    B-2: RfO[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)-CONH-C4H8-NHCO-CF(CF3)-[OCF2CF(CF3)]nORf
    B-3: CH3CH2-NHCO-[(CF2CF2O)m(CF2O)n]CF2-CONH-CH2CH3
    [Verdickungsmittel]
    C-1: Emulsionspolymerisationsverfahren Polytetrafluorethylen (Zahlenmittel des Molekulargewichts Mn: etwa 100.000~etwa 200.000; durchschnittliche Primärteilchengröße: 0,2 μm)
    C-2: Suspensionspolymerisationsverfahren Polytetrafluorethylen (Zahlenmittel des Molekulargewichts Mn: etwa 10.000~etwa 100.000; durchschnittliche Primärteilchengröße: 5 μm)
    C-3: Lösungspolymerisationsverfahren Tetrafluorethylen-Hexafluorpropen-Copolymer (Zahlenmittel des Molekulargewichts Mn: etwa 50.000~etwa 150.000; durchschnittliche Primärteilchengröße: 0,2 μm)
    C-4: Lithiumazelat
    C-5: Reaktionsprodukt aus Hexamethylendiisocyanat und Octylamin
  • Die vorstehend genannten Grundöle, Additive und Verdickungsmittel werden miteinander vereinigt, um Perfluorpolyether-Ölzusammensetzungen gemäß dem vorstehend angegebenen Verfahren (a) herzustellen, und die Eigenschaften der Zusammensetzungen wurden gemäß den nachfolgenden Testverfahren bewertet:
  • [Sulfidgas-Test]
  • Kupferplatten oder Silberplatten (40 mm × 40 mm × 5 mm) wurden als Probestücke verwendet und einem Korrosions-Test unterworfen in einem Fließtypgaskorrosions-Tester mit konstanter Fließgeschwindigkeit, bei einer H2S-Konzentration: 3%, Temperatur: 40°C, Feuchtigkeit: 90%, und Zeitdauer: 96 Stunden. Nach dem Korrosions-Test wurden die durch Abwischen von Schmierfett befreiten Probestücke einer EDS bzw. EDRS(Energie-dispersive Röntgen-Spektroskopie)-Analyse für die Bewertung unterworfen, wobei die Nachweisbarkeit von Schwefel mit „ja” und die Nicht-Nachweisbarkeit mit „nein” angegeben ist.
  • [Abriebfestigkeits-Bewertungstest in Bezug auf ineinander passendes Material]
  • SUJ 2(1/2 inch), Güteklasse 20 (grade 20) wurde als Probestücke verwendet und einem Abrieb-Test mittels eines Shell-Vierkugel-Tests unterzogen, unter folgenden Bedingungen: Anzahl der Umdrehungen: 20 Umdrehungen pro sec, Belastung: 392,3 N (40 Kgf); Temperatur: Raumtemperatur; Zeitdauer: 60 Minuten, um die Größe der Abriebspuren auf den Probestücken, die sich aus dem Test ergeben, zu bestimmen.
  • Die Testergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben, zusammen mit den verwendeten Kombinationen an Grundölen, Additiven und Verdickungsmitteln. Tabelle 1
    Sulfidgas-Test
    Beispiel Grundöl (Gew.-%) Additiv (Gew.-%) Verdickungsmittel (Gew.-%) Kupferplatte Silberplatte Abrieb-Test Abriebspur
    Bsp. 1 A-1 (50) B-1 (20) C-1 (30) nein nein 0,7 mm
    Bsp. 2 A-1 (50) B-1 (10) C-1 (30) nein nein 0,8 mm
    B-2 (10)
    Bsp. 3 A-2 (50) B-2 (20) C-1 (30) nein nein 0,6 mm
    Bsp. 4 A-2 (40) B-2 (20) C-2 (40) nein nein 0,7 mm
    Bsp. 5 A-1 (50) B-1 (10) C-1 (30) nein nein 0,8 mm
    B-2 (10)
    Bsp. 6 A-2 (40) B-2 (30) C-3 (30) nein nein 0,6 mm
    Bsp. 7 A-2 (60) B-1 (20) C-1 (10) nein nein 0,9 mm
    C-4 (10)
    Bsp. 8 A-1 (30) B-1 (20) C-2 (30) nein nein 0,9 mm
    A-3 (20)
    Bsp. 9 A-1 (30) B-1 (20) C-2 (30) nein nein 0,8 mm
    A-4 (20)
    Bsp. 10 A-1 (60) B-3 (20) C-1 (20) nein nein 0,9 mm
    Bsp. 11 A-5 (97) B-2 ( 3) - nein nein 0,9 mm
    Vgl. bsp. 1 A-1 (70) - C-1 (30) ja ja 1,1 mm
    Vgl. bsp. 2 A-2 (70) - C-1 (30) ja ja 1,0 mm
    Vgl. bsp. 3 A-6 (70) - C-4 (30) ja ja 0,5 mm
    Vgl. bsp. 4 A-6 (91) - C-5 ( 9) ja ja 0,7 mm
    Vgl. bsp. 5 A-7 (70) - C-1 (30) nein nein 2,4 mm
    Vgl. bsp. 6 A-5 (100) - - ja ja 1,4 mm
  • Es wurden Proben in eine Glas-Petrischale mit einem Durchmesser von 37 mm ausgebracht, von 0,6 g an Testproben aus Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung aus Beispiel 11 oder Perfluorpolyetheröl aus Vergleichsbeispiel 6 und 10 Gew.-% Graphitpulver (schuppiges Graphitpulver CB-150, ein Produkt von Japan Graphite Co.; fester Kohlenstoffgehalt: 98,0% oder mehr; durchschnittliche Teilchengröße: 40 μm) oder Molybdändisulfid (LM13-SM-Pulver, ein Produkt von Daito Lubricant Co.; durchschnittliche Teilchengröße: 0,4 μm), bezogen auf das Gesamtgewicht der Probe, und nach dem gleichmäßigen Aufschmieren auf die Schale, wurde diese vorsichtig in einen Thermostatbehälter bei 200°C gegeben, um Änderungen der Ölgewicht-Verlustrate (Rate mit der das Öl verschwindet) mit der Zeit zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse sind graphisch in 1 dargestellt, aus der sich ergibt, dass das Perfluorpolyetheröl mit (CF2O)n-Gruppen als Wiederholungseinheiten in dem Polymer keine Hochtemperaturbeständigkeit in Gegenwart von Graphit oder Molybdändisulfid aufweist, und das Öl ist schnell verdampft und hat sich schnell verflüchtigt, und verschwindet, aber die Gegenwart an Fluor-enthaltender Verbindung auf Amidbasis kann die Hochtemperaturbeständigkeit beträchtlich erhöhen.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung kann wirksam verwendet werden als ein Metalloberflächenschützendes Material für metallische Materialien, die einer Atmosphäre von korrosiven Gasen ausgesetzt sind, wie Schwefelwasserstoffgas, Chlorwasserstoffgas, Schwefeldioxidgas, usw., auf Anwendungsgebieten, bei denen bisher Perfluorpolyetheröl als eine Schmiermittelzusammensetzung, insbesondere Schmierfett, verwendet wurde, zum Beispiel bei einer Kontaktstelle zwischen Gleitelementen, wie Kugel- und Rollenlager, Gleitlager, gesinterte Lager, Getriebe, Ventile, Hähne, Öldichtungen, elektrische Kontakte, usw.
  • Insbesondere kann die vorliegende Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung wirksam verwendet werden für den Korrosionsschutz von Metalloberflächen, die in Lagern verwendet werden, die eine Hitzebeständigkeit, eine Niedertemperaturbeständigkeit und eine Belastbarkeit erfordern, typischerweise Hub Units, Fahrmotoren, Brennstoffinjektoren, Generatoren bzw. Lichtmaschinen, usw. von Automobilen; Getriebe, die eine Abriebfestigkeit, geringe Reibungseigenschaften und hohe Drehmoment-Effizienz aufweisen, typischerweise Kraftübertragungssysteme, Windkraftmotoren, Scheibenwischer, usw. von Automobilen; Getriebe, die ein geringes Drehmoment und niedrige Gasabgabeeigenschaften aufweisen, typischerweise Hard-Discs, flexible Disc-Speichervorrichtungen, Compactdisc-Laufwerke und optomagnetische Disc-Laufwerke, wie sie in Informationstechnologie-Vorrichtungen verwendet werden; leitende Teile von Lagern, Getrieben, usw., wie sie in Vakuumpumpen, Harzherstellungsmaschinen, Laufbändern, Holzindustriemaschinen, Chrom-Beschichtungsapparaten, usw. verwendet werden, und elektrische Kontakte von elektronischen Vorrichtungen, die in Breakers-Isolators-Relay-Switch, usw. verwendet werden.

Claims (4)

  1. Verwendung einer Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung als Schmier mittelzusammensetzung für metallische Teile, die Graphit oder Molybdändisulfid enthalten, wobei die Perfluorpolyether-Ölzusammensetzung ein Perfluorpolyether-Grundöl und 0,01–50 Gew.-% einer Fluor-enthaltenden Verbindung auf Di- oder Monoamidbasis, bezogen auf das Gesamtgewicht des Grundöls und der Verbindung auf Amidbasis, umfasst, und wobei die Verbindung auf Amidbasis eine Verbindung einer der folgenden allgemeinen Formeln [I], [II] oder [III] ist: RCONHR1NHCOR [I] worin R: RfO[CF(CF3)CF2O]aCF(CF3)-, RfO(CF2CF2CF2O)aCF2CF2-, RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF2- oder RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF(CF3)- ist, wobei Rf eine Perfluor-Niederalkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist und a und b jeweils ganze Zahlen von 1 bis 30 sind, und R1: eine Alkylengruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, wobei ein Teil oder alle Wasserstoffatome der Alkylengruppe durch Halogenatome substituiert sein können; R2NHCOR [II] worin R: RfO[CF(CF3)CF2O]aCF(CF3)-, RfO(CF2CF2CF2O)aCF2CF2-, RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF2- oder RfO[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF(CF3)- ist, wobei Rf eine Perfluor-Niederalkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist, und a und b jeweils ganze Zahlen von 1 bis 30 sind, und R2: eine Alkylgruppe mit 1 bis 31 Kohlenstoffatomen ist, wobei ein Teil oder alle Wasserstoffatome der Alkylgruppe durch Halogenatome substituiert sein können; R2NHCOR'CONHR2 [III] worin R': -[CF(CF3)CF2O]aCF(CF3)-, -(CF2CF2CF2O)aCF2CF2-, -[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF2- oder -[(CF2CF2O)a(CF2O)b]CF(CF3)- ist, und a und b jeweils ganze Zahlen von 1 bis 30 sind, und R2: eine Alkylgruppe mit 1 bis 31 Kohlenstoffatomen ist, wobei ein Teil oder alle Wasserstoffatome der Alkylgruppe durch Halogenatome substituiert sein können.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die metallischen Teile, die Graphit oder Molybdändisulfid enthalten, ein gesintertes ölarmes Lager, umfassend Graphit oder Molybdändisulfid als eine Sinterkomponente, sind.
  3. Verwendung nach Anspruch 2, wobei die Schmiermittelzusammensetzung in das gesinterte ölarme Lager imprägniert ist.
  4. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die metallischen Teile, die Graphit oder Molybdändisulfid enthalten, verwendet werden in einer Atmosphäre, die mit Graphit oder Molybdändisulfid verunreinigt ist.
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