DE1912486B1

DE1912486B1 - Schmiermittel auf der Basis von Carbonsaeureestern

Info

Publication number: DE1912486B1
Application number: DE19691912486
Authority: DE
Inventors: Feichtinger Dipl-Chem Dr Hans; Goethel Dipl-Chem Dr Herbert
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1969-03-12
Filing date: 1969-03-12
Publication date: 1970-03-19
Also published as: CA926849A; GB1293277A; FR2034835A1; NL7003388A

Description

Schmierstoffe für Turbo-Strahlflugzeuge mit Unterschallgeschwindigkeiten sollen folgende wesentlichen Eigenschaften besitzen:

Viskositäten unter 13 00OcSt bei -54 C, Viskositätsindizes über 138, Flammpunkt über 204⁰C und Stockpunkte unter -60⁰C (s. USA Military Specification MIL-L-007808 F). Es wird darüber hinaus eine ausreichende Wärme- und Sauerstoffstabilität verlangt.

Auf Grund ihres quartären Kohlenstoffatoms besitzen mit aliphatischen Monocarbonsäuren gebildete Ester aus Neopentylglykolen, wie 2,2-Dimethylpropan-(l,3)-diol, 2,2-Diäthylpropan-(l,3)-diol, 2-Methyl-2 - propylpropan - (1,3) - diol, 2 - Methyl - 2 - butylpro pan-(l,3)-diol, günstige Wärme- und Sauerstoffstabilitäten, die sie für den Einsatz bei hohen Temperaturen als Schmieröle, Hydrauliköle und Zentralhydraulikflüssigkeiten befähigt. Sie erfüllen jedoch nicht die vorstehend erwähnten Anforderungen.

Die aus geradkettigen Monocarbonsäuren, wie Pelargonsäure und Caprinsäure, gebildeten Neopentylglykolester liegen mit ihren Viskositätsindizes zwar innerhalb des geforderten Bereichs, sie haben jedoch Stockpunkte von —35 bzw. —27° C. Der aus der geradkettigen C₇-Säure gebildete Neopentylglykolester zeigt zwar einen Stockpunkt von — 62^CC, sein Viskositätsindex ist jedoch ungenügend.

Aus verzweigten Monocarbonsäuren, wie a-Alkylhexansäure, 3,5,5-Trimethylhexansäure oder Isodecansäure, hergestellte Neopentylglykolester entsprechen ebenfalls nicht diesen Anforderungen. Zwar liegen ihre Stockpunkte in dem vorgeschriebenen Rahmen, ihre Viskositätsindizes betragen jedoch nur 80 bis 90, und ihre Kältezähigkeiten sind zu hoch.

Es ergab sich somit die Aufgabe, Carbonsäureester von Neopentylglykolen zu entwickeln, die als Schmierstoffe bzw. Schmierstoffzusätze diesen Anforderungen entsprechen. Es wurde nun gefunden, daß Neopentylglykolester, die durch gleichzeitige Veresterung der erwähnten Diole mit einer geradkettigen und einer verzweigten Monocarbonsäure erhalten worden sind, die gewünschten wesentlichen Eigenschaften der Flugturbinenschmierstoffe im Hinblick auf Viskositäts-Temperatur-Verhalten, Kälteviskosität und Stockpunkt zeigen.

Gegenstand der Erfindung sind Schmiermittel auf Basis von Carbonsäureestern. Ihr kennzeichnendes Merkmal besteht darin, daß sie Ester von Neopentylglykolen und einer geradkettigen sowie einer verzweigtkettigen Monocarbonsäure allein oder im Gemisch mit anderen an sich bekannten Schmierstoffen und Zusatzstoffen enthalten.

Vorzugsweise leiten sich die Ester von Neopentylglykolen der Formel

OHCiI, C CH₁OH

ab, in denen η l· m einen Wert von 2 bis 8 hat.

Als Säuren eignen sich insbesondere normale und verzweigte Carbonsäuren mit 4 bis 12, vorzugsweise mit 5 bis K) Kohlenstoffatomen.

Eine besonders günstige Kombination von erwünschten Eigenschaften zeigen z. B. die Fister 2,2-Dimethylpropan-(l,3)-diol-3,5,5-trimethylhexanat-pelar- gonat und 2,2-Dimethylpropan-(l,3)-diol-äthylhexanat-pelargonat. Sie weisen niedrige Kältezähigkeiten bei —54° C, günstige Viskositätsindizes von über 140, Stockpunkte im Bereich von —70 und Flammpunkte über 204⁰C auf.

Die Ester nach der Erfindung können nach bekannten Verfahren hergestellt werden.

Sie können in beliebigem Verhältnis mit bekannten als Schmiermittel geeigneten Stoffen gemischt werden, ίο insbesondere mit an sich bekannten anderen Estern zweiwertiger Alkohole mit Monocarbonsäuren oder Estern von Dicarbonsäuren und einwertigen Alkoholen. Ferner mit Mineralschmierölen, Organosiliciumverbindungen, Polyphenylätherölen und Phosphorsäureestern.

In der beigefügten Tabelle sind die Eigenschaften von Neopentylglykolestern mit geradkettigen Monocarbonsäuren und solchen mit verzweigtkettigen Monocarbonsäuren denen erfindungsgemäßer Ester mit geradkettigen sowie verzweigtkettigen Monocarbonsäuren gegenübergestellt. Zum Vergleich sind entsprechende Eigenschaften des als Flugturbinenschmieröl bekannten Esters Bis-(2-äthylhexyl)-sebazat aufgeführt.

Beispiel

In einen 10-1-Rundkolben wurden zu einem Gemisch von 1352 g 2,2-Dimethylpropandiol, 2157 g Pelargonsäure und 2157 g Isononansäure (3,5,5-Trimethylhexansäure) 500 cm³ Cumol als Schleppmittel und 1 ml konzentrierte Schwefelsäure als Katalysator gegeben. Die Lösung wurde unter Rühren über 5 Stunden am Rückflußkühler bei einer sich einstellenden Temperatur von 153 C erhitzt. Während dieser Zeit wurde die theoretische Menge des gebildeten Wassers von 468 ml mit dem Schleppmittel ausgetragen und mit Hilfe eines seitlich angebrachten Wasserabscheiders abgetrennt. Das Cumol wurde aus dem Reaktionsprodukt destillativ unter dem Vakuum einer Wasserstrahlpumpe abgetrieben. Die nicht und nur teilweise umgesetzten Anteile wurden aus dem cumolfreien Reaktionsprodukt in zwei Fraktionen durch Vakuumdestillation abgetrennt. Die von 55 bis 127 C unter einem Vakuum von 0,02 Torr anfallende erste Fraktion betrug 315 g und enthielt die säurehaltigen Anteile. Die zweite Fraktion ging in einem Temperaturbereich von 110 bis 150 C bei 0,003 Torr in einer Menge von 370 g über. Der Rückstand von 4500 g dieser destillativen Auftrennung stellte das gewünschte rohe Esteröl dar. Die Ausbeute betrug somit 86,6"„. Die Neutralisationszahl des Esters lag bei 0,1 mg KOH pro Gramm und die Esterzahl bei 292 mg KOH pro Gramm. Durch eine bis auf einen Rest von 150 g unter einem Vakuum von 0,001 Torr durchgeführte Destillation des Esters wurde ein wasserhelles Produkt des Mischesteis 2,2-Dimethylpropan-1,3^101-3,5,5-trimethylhexanatpelargonat mit folgenden Kenndaten erhalten:

^fl° Dichte i/r 0,916

Viskosität in cSt

bei 98,9 C 2,94

bei 37,8 C 10,7

bei -40 C 1 410

bei -54 C 10 300

Viskositätsindex 146

Stockpunkt, C -70

Flammpunkt, C 210

Ester mit geradkettigen
Monocarbonsäuren

Ester mit verzweigten
Monocarbonsäuren

Ester mit geradkettigen
und verzweigten
Monocarbonsäuren

Zum Vergleich ein als
Flugturbinenschmieröl
bekannter Ester

Ester

2,2-Dimethylpropan-( 1,3)-

diol-di-önanthsäure-

ester
2,2-Dimethylpropan-( 1,3)-

diol-di-pelargonat 2,2-Dimethylpropan-(l,3)-

diol-di-caprinat 2,2-Dimethylpropan-( 1,3)-

diol-di-3,5,5-trimethyl-

hexanat
2,2-Dimethylpropan-( 1,3)-

diol-di-äthylhexanat 2,2-Dimethylpropan-(l,3)-

diol-3,3,5-trimethyl-

hexanat-pelargonat 2,2-Dimethylpropan-( 1,3)-

diol-äthylhexanat-

pelargonat

Bis-(2-äthylhexyl)-sebazat

Viskosität in cSt

37,8 C

5,9

9,2 11,3 14,6

8,51 10,8

9,3 12,5

-40 C

410

8410

1815

1372

867
1300

-54 C

530

125
10400

9100
200

Viskositätsindex

116

140

145

88 146

142 152

Stock punkt C	Flamm punkt 'C
-62	204
-35	220
-27	235
-60	200
-69	197
-70	210
-70	205
-70	232

Claims

Patentansprüche:

1. Schmiermittel auf Basis von Carbonsäureestern, dadurch gekennzeichnet, daß sie Ester von Neopentylglykolen und einer geradkettigen sowie einer verzweigtkettigen Monocarbonsäure allein oder im Gemisch mit anderen an sich bekannten Schmierstoffen und Zusatzstoffen enthalten.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Ester von Neopentylglykolen der Formel

C_nH₂ ^₁

OHCH₂ — C — CH₂OH

^-in "2 in-1

in denen η + m einen Wert von 2 bis 8 hat, enthalten.

3. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Ester von Neopentylglykolen und geradkettigen sowie verzweigtkettigen Monocarbonsäuren mit 4 bis 12. vorzugsweise mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen enthalten.