DE1925817A1

DE1925817A1 - Vollsynthetisches Schmiermittel

Info

Publication number: DE1925817A1
Application number: DE19691925817
Authority: DE
Inventors: Disteldorf Dr Josef; Schmitt Dr Karl; Flakus Dr Werner
Original assignee: Veba Oel AG
Current assignee: Veba Oel AG
Priority date: 1969-05-21
Filing date: 1969-05-21
Publication date: 1970-12-03
Also published as: LU60934A1; FI51489B; FR2043591A1; NL168496C; NL168496B; ES379867A1; FI51489C; DE1925817C2; SE359855B; GB1313924A; AT306209B; BE750718A; NO124838B; DK142994B; NL7007381A; FR2043591B1; DK142994C

Description

1921817

Vollsynthetisches Schmiermittel

Die Herstellung und Verwendung monomerer Esteröle als leistungsfähige Schmiermittel, ist in der Literatur beschrieben. Die Prädikate solcher öle sind z.B. hervorragendes Viskositäts - Temperaturverhalten, niedrige Viskosität im Kältebreioh, gute Oxydations - und Thermostabilität., geringe Koks - und Lackbildung, hervorragendes Lasttragevermögen, gute Kühlmitteleigenschaften und weitere, ein gutes Schmiermittel auszeichnende Eigenschaften. Für einige sehr bedeutende Einsatzgebiete wie z.B. zur Herstellung von Mehrbereichsmotorenölen für Diesel - und Otto - Motoren oder für die Verwendung als Getriebe- u. Hinterachsöle sind monomere Esteröle aufgrund ihrer Viskositätslage, ihrer Flüchtigkeit oder ihrer Flammpunkte in ihrer Verwendung als leistungsfähige Betriebs mittel im allgemeinen jedoch eingeschränkt.

Es wurde nun gefunden, daß durch gezielte Umesterung von monomeren Esterölen, insbesondere von Dicarbonsäureestern mit 2,2,4 (2,4,4) - Trimethylhexandiol im molaren Verhältnis von Io ti Bis lsi, vorzugsweise von 2 ί 2 bis 4 ι % Komplexesterole gebildet werden, die neben den Vorgangs erwähnten Eigenschaften auch die Anforderungen der Viskosität, der Flüchtigkeit Und des Flammpunktes erfüllen» Den erfindungsgemäß beanspruchten Komplexestern liegt nachstehender Aufbau zugrundes

MonoalkoholjDicarbonsäure-Triraethylu^xan^iöl DiGarbpnsäure-Honoal^ L < ~i_m :; fcofcol

(verzweigt) (geradkettig) (verzweigt) (geradkettig) (ver-

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984Q/TS96

Desweiteren ist es möglich, durch Abmischun.:; monomerer Esteröle mit Komplexestern die physikalischen Eigenschaften von beiden Estertypen wechselseitig maßceblich zu variieren. Die überraschend hohe Leistuncsfähigkeit der auf diese Weise anfallenden Komplexesteröle, oder ihrer Mischungen mit monomeren Eüberölon, gestattet einen j;aredezu universellen Einsatz dieser Stoffe als Schmiermittel aller Art.

Durch Variieren der molaren Einsatzmengen der Komponenten können prinzipiell Komplexester mit Molekulargewichten von mehr als [jooo hergestellt werden. Optimale Eigenschaften erhält man jedoch von Komplexestern oder deren Mischungen mit monomeren Esterölen bei mittleren Molekulargewichten von 5oo - 15oo. Überraschenderweise

P sind Esteröle mit Molekulargewichten bis zu 15oo, das entspricht einer Viskosität je nach Struktur der öle bis zu ca. 5o cSt bei 210°F mit z.B. Mineralölen aller Art, vollständig mischbar. Komplexester von Molekulargewichten> I500 sind dagegen nur begrenzt mineralölverträglich, selbst dann, wenn sie mit monomeren Ester ölen merklich verdünnt werden. Analoge Komplexester auf der Basis von Polyätherglykolen anstelle von Trimethylhexandiol sind nur sehr begrenzt roineralölverträglieh.

In Anbetracht wirtschaftlicher Qegegebenheiten sowie im Hinblick auf vorliegende Spezifikationen, iefc die uneingeschränkte Mischbarkeit von Esterölen mit Mineralölen eine erstrebenswerte Vorj aussetzung ihres Einsatzes als Schmiermittel. Die erfindun^s^e-

\ mäßen Komplexesteröle erfüllen dies© Voraussetzung, Die Herstellung besondere leistungsfähiger niedrig molekularer Komplexester ist in mehrfacher Hinsicht von der Struktur der einzelnen Reaktlonekomponenfcei* abhängig, wie die nachstehende Tabelle zeigts

Tabelle. 1«

Eigenschaften von Komplexestern mitfeieren Molekulargewichts 700-800 in Abhängigkeit der Struktur der einzelnen Beaktionskomponenten.

009849/1596 . . ."? ^0RI0INA<-

	Di carbonsäure	3	Stockpunkt	bis	+5o	1925817
Monoalkohol	geradkettig	Diol	+5o	bis	+2o	Viskositäts- index
geradkettig	geradkettig	geradkettig	O	bis	-5o	ent f.
verzweigt	verzweigt	geradkettig	-4o	bis	-2o	l4o - 16o
verzweigt	verzweigt	geradkettig	-5o	bis	+Io	115 - 15o
verzweigt	geradkettig	verzweigt	- 5	bis	-45	loo - Ho
;;eradkefctiij	verzweigt	verzweigt	-55	bis	-5o	l4o - I6o
geradkettig	verzweigt	verzeigt	-6o	bis	-5o	125 - 15o
ijeradkettio	geradkettig	geradkettig	-6o	l4o - 15o
verzweigt	verzweigt	I4o - 15o

Bei der Herstellung von Komplexestern von vergleichbaren mittleren Molekulargewichten zeigte sich, daß die Kettenlänge der einzelnen Komponenten einen weniger ausgeprägten Einfluß auf die wichtigsten schmiertechnischen Eigenschaften des Esteröle nimmt· Eine Ausnahme bildet allerdings die öllösliohkeit solcher Produkte. -Grundsätzlich tendieren Komplexester aus kurzkettigen Monoalkoholen, Dicarbonsäuren und Diolen zu einer Verminderung der öllösliohkeit.- Al* lein aus diesem Grunde ist es vorteilhaft die Kettenlänge der einzelnen Reale tan ton, insbesondere der Alkohole und Diole im Bereich oberhalb von C^ vorzugsweise von Cg auszuwählen.-Die besonderen Vorteile der Verwendung von 2,2,4(2,4,4) Trimethylhexandiol, eines sterisch gehinderten Diols, zur Herstellung von Komplexestern sind im einzelnem

1. Das Diol verestert schleppend und verhindert somit die Ausbildung ar. merklichen Mengen von höhermolekularen Kondensaten, die begrenzt ölverträgllch sind.

2* Üllösliche Komplexester sind, falls erforderlieh, destillierbar« Die Hydrolyeeanfälligkeit 1st sehr gering.

5. Bei Übermäßiger thermischer Beanspruchung bildet gegebenenfalls abgespaltenes Trlmethylhexandiol keinen Schlamm oder Lack, son· dem infolje intramolekularer Wasserabspaltung, einen Öllösllchen leicht flüchtigen cyclischen Äther, nämlich Trimethyl-cyolo-oxaheptan.

BAD ORIGINAL

009849/1B96

HO-CH₂-C-CH₂-CH-CH₂-Ch₂OH \ ' /~V'^CH3

CH CH, -H₂O H₅C V Kp₀^ : 60°C

4. Trimethylhexandiol ist im Gegensatz zu vielen anderen Diolen, wenig wasserlöslich und bildet daher sehr gut ölverträgliche Komplexesteröle.

Die in schmiertechnischer Hinsicht bemerkenswerte Qualitätsbreite der auf Trimethylhexandiol - Basis hergestellten Komplexester gestattet nicht nur ihre Verwendung zur Schmierung von Plugtriebwerken sondern vor allem ihren Einsatz als Universalmotorenöl, sowohl für Otto- und Diesel-Motoren unter arktischen und tropischen Bedingungen, desweiteren aber auch ihren Einsatz als Getriebeöl und ATP.

Speziell die erfindungsgemäß hergestellten Komplexesteröle der Viskositätsanlage von 4,2 bis 9,6 cSt bei 210⁰F erfüllen als z.B. SAE 5 W 2o öle die schmiertechnischen Anforderungen die an die vorgänge erwähnten Betriebsstoffe gestellt werden. Die Additivierung der Komplexesteröle erfolgt zur Gewährleistung der Verträglichkeit mit mineralischen Handelsprodukten im wesentlichen mittels klassischer Inhibitoren und Zusätzen und. zwar nach Maßgabe der jeweiligen Anforderungen an das Betriebsmittel.

Im allgemeinen benötigen Komplexesteröle einen erheblich geringeren Additiv - Pegel als Mineralölformulate. Bestimmte Zusätze wie VI Improver, Stockpunktserniedrlger und Schauminhinitoren entfallen dabei vollständig. - Die geringe Tendenz zur Koks,- Lack und Harzbildung, sowie das hervorragende Schrautzlöse- bzw. Dlspergiervermögtn der Esteröle für Verbrennungsprodukte und Abtrieb gestatten eine erhebliche Reduzierung der verbleibenden Additives Im Vergleich zu HD - Ölen dee Handels« Mit o,l - 5 % Gesamtfremdstoffzusatz je nach Verwendungszweck des Esteröls resultieren Hochleistungsschmierstoffe, die geringen Reib- und Korrosions - Verschleiß aufweisen, niedrige Betriebstemperaturen ermöglichen und zudem saubere Maschinenelemente gewährleisten. So kann z.B. ein 5 W 2o öl mit 5 % eines FremdstoffZusatzes (Additiv-Package) als Sommer- und Winteröl für Otto- und Dieselmotoren mit Vorteil eingesetzt werden, wobei die Verträglichkeit dieses Öles mit HD - Einbereiohs - und

009849/1596

HD - Mehrbereichsölen des Handels gegeben ist. - Ein einziges solches öl ersetzt somit die normalerweise erforderlichen 4 Spezialölei Sommeröl und Winteröl für Otto - Motoren, Sommer- und Winteröl für Dieselmotoren.-

Im Hinblick auf eine in der Praxis erstrebenswerte Verträglichkeit von Komplexesterformulaten mit sowohl mineralischen Basisölen wie auch darauf abgestimmten Additiven wurden die im Handel erhältlichen diversen Additive Package als für Komplexester verträglich und geeignet ermittelt. Eine spezifisch auf Komplexester abgestellte Additivierung ist zwar wirkungsvoller und vom Additiv - Pegel her noch niedriger, gewährleistet aber keine universelle Wirksamkeit in allen in der Praxis möglichen Vermischungen mit auf dem Markt befindlichen zahllosen Handelsprodukten· Aus diesem Grunde besteht das für Komplexester zu verwendende Additiv - Package (insgesamt 4 - 5 #) ^aus analogen Zusätzen wie sie zur Additivierung von Mineralölen erforderlich sind. Im einzelnen:

1. aus Oxydations - und Korrosionsinhibitoren,

2. aus Hochdruckzusätzen und Metalldeaktivatoren,

3. aus Detergent - und Dispersand - Zusätzen.

Der verminderte Additivzusatz geht zu Lasten aller Inhibitoren, deren Gesamtanteil maximal 5 # beträgt. Im übrigen ist es zulässig, den Detergent - und Dispersanteil zugunsten von Zusatz 1) und 2) desweiteren herabzusetzen.

Zusätze von VI - Improvern, Stockpunktserniedrigern und Schauminhibitoren entfallen vollauf.

Allgemeines Herstellungsverfahren der erfindungsgeratiöen Komplexester -'

m + 1 Mole Dicarbonsäure - dialkylester

m Mole Trimethylhexandiol sowie o,o5 - o,l # (bezogen auf die Gesamtmenge des Ansatzes ) Umesterungskatälysator z.B. Tetraalkyltitanat, werden unter Rühren auf l8o - 15o C erhitzt,

00984 97 1596

Die Reaktion ist beendet wenn 2 m Mole Monoalkohol destillativ entfernt sind, zunächst unter Normaldruck, zuletzt unter Vakuum bis o,l Torr.- Je nach Molekulargewicht und Siedelage wird der anfallende Komplexester durch Kurzwer-destillation im Vakuum oder durch eine Bleichun.3 mit A - Kohle nach

1 Stunde bei 2oo°C und nachfolgender Filtration verein! <;t.-Ausbeute 92 - 95 % der Theorie.

Komplexester I:

Hergestellt durch Umsetzung von:

2 Mol Adipinsäure - di (2-äthylhexyl) ester und

1 Mol Trimethylhexandiol 1,6 gemäß der allgemeinen Vorschrift.

Physikalische Daten;

	des eingesetzten	des .-ebildeten
	monomeren Esters	Komplexesters
0⁰F cSt	I08	2242
100⁰F cSt	8,17	54,25
21o°F eSt	2,35	9,42
VI	116	142
^VIB	-	170
Stookpunkt ⁰C	r-58	-57
Flammpunkt °C	I82	244
Noacfc Verd.-Verl. %	36,15	ll,o
KP₂,0 °^c	^{208 K}P_o,oi	230 - 250
Komplexester II:

Hergestellt durch Umsetzung von:

2 Mol Adipinsäure- di- (iso-decyl) ester und

1 Mol Trimethylhexandiol 1,6 gemäß der allgemeinen Vorschrift.

Physikalische Daten:

O⁰F cSt 100⁰F cSfc 210⁰F cSt

VI

des eingesetzten monomeren Esters	des gebildeten Komplexesters
306	J5ooo cP
15,o5	79,76
3,68	12,33
152	137
09849/1596	BAD ORIGINAL

	148	^RP_O,ol	1925817
^VIE	<-73		162
Stoekpunkt ⁰C	221	-55
Flammpunkt °C	7,5	258
Noaok Verd.-Verl. #	196	4,7
ο .2		250 - 270
Komplexester III:

Hergestellt durch Umsetzung von:

2 Mol Azelainsäure- di-(2-äthylhexyl)ester und 1 Mol Trimethylhexandiol 1,6 f-emäß der alicemeinen Vorschrift

Physikalische Patent

O⁰F aSt 100⁰F cSt 210°F cSt

VI

^VIE
Stockpunkt C

Flammpunkt °C Hoask Verd.-Verl, Kn.. ,, ⁰C

Komplexester IVt

Hergestellt durch Umsetzung von:

2 Mol Azelainsäure - di-(iso-decyl)ester und 1 Mol Trimethylhexandiol 1,6 gemäß der allgemeinen Vorschrift.

Physikalische Patent

des eingesetzten des gebildeten monomeren Esters Komplexesters

des eingesetzten	des gebildeten
monomeren Esters	Komplexesters
184	2858
11,0	75,73
2,96	12,8o
I4o	145
138	181
-73	-61
217	268
13,0	4,8
I80 Kd _,	24o - 27o

O⁰F (CCS) cP 421 3500

10O⁰F cSt 2o,5o 88,70

21o°F cSt 4,68 14,16

009849/1596

-Χ

	163	^KPo,ol	1925817
VI	165.		I4o
• ^VIE	-7o	176 ·
Stockpunkt °C	254	-53
Flammpunkt ⁰C	5,32	282
Noack Verd.-Verl. %	217	3,1
^KP_O,4 °^G		260 - 290
Komplexester V:

Hergestellt durch Umsetzung von:

2 Mol Sebacinsäure- di(2-äthylhexyl)ester und 1 Mol Trimethylhexandiol 1,6 gemäß der allgemeinen Vorschrift.

Physikalische Daten;

	des eingesetzten	des gebildeten
	monomeren Esters	Komplexesters
0⁰P cSt	183	2880
100°P cSt	12,46	79,7o
210⁰F cSt	3,29	13,52
VI	154	144
^VIE	152	I85
Stockpunkt ⁰C	-62	-61
Flammpunkt ⁰C	221	274
Noack Verd.-Verl. %	10,7	4,0
^KP_Ö,2 °^C	I85 Kp₀ , ¹O,Ol	250 - 280
Komplexester VI:

Hergestellt durch Umsetzung von:

2 Mol Decandicarbonsäure - di(2-äthylhexyl)ester und 1 Mol Trimethylhexandiol 1,6 gemäß der allgemeinen Vorschrift.

Physikalische Daten:

des eingesetzten des gebildeten monomeren Esters Komplexesters

O⁰P cSt 262 3582

100⁰P cSt 15,22 98,21

210°P cSt 3,86 16,16

009849/1596

VI	168
^VTE	170
Stockpunkt C	-66
Flammpunkt °C	249
Noack Verd.-Verl. %	8,8
Kp₀^₁ ⁰C	198
Komplexester VIII:

142 I87 -36 28O

2,5 260-280

Hergestellt durch Umsetzung von:

2 Mol Decandicarbonsäure-di-(iso-decyl)ester und

1 Mol Trimethylhexandiol 1,6 gemäß der allgemeinen Vorschrift.

Physikalische Daten:

des gebildeten Komplexesters

4350 118,92

18,37 140 I83 -3o 290

1,9 ³O,öl 5OO - 340

Hergestellt durch Umsetzung von:

3 Mol Adipinsäure-di-(2-äthylhexyl)ester und

2 Mol Trimethylhexandiol 1,6 gemäß der allgemeinen Vorschrift.

Physikalische Daten:

des gebildeten Komplexesters

25OOO 4o2 42,25 127 164 -34 297 4,9

009849/1596

	des eingesetzten
	monomeren Esters
0°P (CCS) cP	54o
100⁰P cSt	25,69
210°P cSt	5,58
VI	159
^VIE	178
Stoekpunkt ⁰C	-46
Flammpunkt ⁰C	266
Noack Verd.-Verl. $	3,5
J\.p j, Vy	242 Kp
Komplexester IX: ■

O⁰F	cSt	Verd.	⁰C
100⁰F	cSt	0 2,o	°c
210°F	cSt		-Verl
VI			C
^VIE
Stoekpunkt
Flammpunkt
Noack
KP,

des eingesetzten monomeren Esters
108
8,
2,
116
<-58 182 36, 2o8

.17
35

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Beispiel einer physikalischen Mischung eines Komplexesters mit seinem Ausr;an^sester.

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009849/1596

Claims

Schmiermittel, hergestellt durch Umesterung eines Dicarijonsäureesters bzw. eines Gemisches mehrerer solcher aus einer oder mehreren unverzweigten Dicarbonsäuren mit 3 IC C-Atomen mit verzweigten primären Alkoholen mit 4 - 14 C-Atomen oder deren Homolo-en -emischen mit einem Diol, dadurch -ekennze lehnet, daß die Diol-Komponente ein Gemisch van 2,2,4- und 2,4,4 - Trimethylhexandiol ist.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch ~ekennzeichnet, daß das nnlare Verhältnis der Dicarbonsäureester-K >mponente zu Diol 10 : 1 bis 1 : 1 vorzugsweise 2 : 1 bis h : 3 beträ ;t.

J). Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch spezifikationsgerechte Zugabe von Additiven.

0 0 9 8 A 9 / 1 5 9 6 ^BAD ORIGINAL