DE2403490B2 - Verwendung von Äthylphenylestern der Orthophosphorsäure als Schmiermittel oder Kraftübertragungsmittel - Google Patents
Verwendung von Äthylphenylestern der Orthophosphorsäure als Schmiermittel oder KraftübertragungsmittelInfo
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Description
in welcher R für einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen Phenylrest, Methylphenylrest
oder Naphthylrest steht und χ einen Wert von 1, 2 oder 3 hat, als Schmiermittel oder als
Kraftübertragungsmittel, insbesondere als hydraulische Flüssigkeiten.
2. Verwendung des Orthophosphorsäure-m-äthylphenylesters
der obengenannten allgemeinen Formel nach Anspruch 1 als Schmiermittel oder als Kraftübertragungsmittel, insbesondere als hydraulische
Flüssigkeiten.
3. Verwendung von Orthophosphorsäureäthylphenylestern der obengenannten allgemeinen Formel
nach den Ansprüchen 1 und 2, im Gemisch mit einem öligen flüssigen Material als Schmiermittel
oder als Kraftübertragungsmittel, insbesondere als hydraulische Flüssigkeiten.
4. Verwendung einer Mischung aus 95 bis 5 Gew.-% eines öligen flüssigen Materials und 5 bis 95
Gew.-% eines Orthophosphorsäureäthylphenylesters der obengenannten allgemeinen Formel nach
den Ansprächen 1 und 3 als Schmiermittel oder als Kraftübertragungsmittel, insbesondere als hydraulische
Flüssigkeiten.
5. Verwendung einer Mischung aus 70 bis 95 Gew.-°/o Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat und 30 bis 5
Gew.-°/o chloriertes Biphenyl nach den Ansprüchen 3 und 4 als Schmiermittel oder als Kraftübertragungsmittel,
insbesondere als hydraulische Flüssigkeiten.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Äthylphenylestern der Orthophosphorsäure
als Schmiermittel oder Kraftübertragungsmittel mit verbesserten Viskositätseigenschaften.
Bei industriellen Verwendungszwecken von Schmierbzw. Kraftübertragungsmitteln ist die Viskosität von
großer Bedeutung, da diese Produkte gewöhnlich bei einem weiten Temperaturbereich verwendet werden.
Für ein befriedigendes Verhalten wird empfohlen, daß diese Schmier- bzw. Kraftübertragungsmittel bei niedriger
Temperatur eine ausreichende Lubrizität, einen befriedigenden Gießpunkt und ein geeignetes Verhältnis
von Viskosität und Temperatur haben.
Als Schmier- bzw. Kraftübertragungsmittel sind viele Verbindungen und verschiedene Präparate vorgeschlagen
worden. Tricresylphosphate wurden allein verwendet, jedoch ist ihr Viskositätsindex schlecht. Der
Viskositätsindex eines fließbaren Materials ist ein Anzeichen für die Viskositätsveränderung desselben als
Funktion der Temperatur, und die wertvollsten Produkte haben einen positiven Index. Der negative
Index für Tricresylphosphate zeigt, daß diese Produkte
nicht über den gesamten, normalerweise auftretenden Temperaturbereich verwendbar sind.
In der US-Patentschrift 3012 057 sind gemischte Triarylphosphate beschrieben, für welche Viskositätsindices
von 43 bis 61 angegeben wurden. Wie aus folgenden Beispielen ersichtlich, haben die erfindungsgemäß
verwendeten äthylphenylgruppenhaltigen Phosphatester wesentlich höhere Viskositätsindices.
Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat
Di-(m-äthylphenyl)-phenylphosphat
Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat
Di-(m-äthylphenyl)-(p-sec.-amyl-
phenyl)-phosphat
Viskositätsindex
108
91
108
85
Weiterhin haben die äthylphenylgruppenhaltigen Phosphatester auch verbesserte Gießpunkte.
Auch gegenüber den in den Patentschriften. DT-OS 17 94 078, Schweizer Patentschrift 2 97 528 und Österreichische
Patentschrift 1 80 568 beschriebenen Phosphatestern und Mischungen zeigen die erfindungsgemäß
verwendeten Phosphatester größere Viskosität und verbesserte Gießpunkte.
Auch chlorierte Biphenyle sind als Schmier- bzw. Kraftübertragungsmittel vorgeschlagen worden. Der
Gießpunkt dieser Verbindungen ist jedoch zu hoch und der Viskositätsindex negativ. Mischungen aus 5—90
Gew.-% Tricresylphosphaten und 95—10 Gew.-% chlorierten Biphenylen haben viele wertvolle Eigenschaften,
von denen jedoch die Viskositätseigenschaften schlecht sind.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Äthylphenylestern der Orthophosphorsäure zur
Schaffung von Schmier- oder Kraftübertragungsmitteln mit ausreichender Viskosität bei dem normalerweise
während der Verwendung auftretenden Temperaturbereich.
Ein weiteres Ziel ist die Verwendung von Äthylphenylestern der Orthophosphorsäure zur Schaffung von
Schmier- oder Kraftübertragungsmitteln mit guter Schmierkraft und niedriger Brennbarkeit. Dabei sollen
Schmier- oder Kraftübertragungsmittel geschaffen werden, die mit anderen, normalerweise in hydraulischen
Flüssigkeiten und Schmierölen verwendeten Produkten verträglich sind.
In den Schmier- bzw. Kraftübertragungsmitteln werden als wesentliche Bestandteile ölige flüssige
Materialien von mineralischem, pflanzlichem oder synthetischem Ursprung und Äthylphenylester der
Orthophosphorsäure mit der allgemeinen Formel
HsC
in welcher R für einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen Phenylrest, einen Methylphenylrest
oder einen Naphthylrest steht und χ einen Wert von 1, 2 oder 3 hat, verwendet. Diese Präparate
enthalten normalerweise etwa 5 bis 95% der Ester und 95 bis 5% des öligen flüssigen Materials. Die öligen
Materialien können alle normalerweise zum Schmieren, elektrischen Isolieren, der Kraftübertragung usw.
verwendeten Produkte sein. Sie umfassen Mineralöle, Pflanzenöle, synthetische öle des Estertyps und
polychloriei'te Diphenyle.
Die erfindungsgemäß verwendeten Phosphatester sind insbesondere die
Tri-(äthylphenyl)-phosphate,
Di-(äthylphenyl)-phenylphosphate,
Diphenyläthylphenylphosphate
und Mischungen derselben. Zur Herstellung dieser Ester ι ο
können o-, m- oder p-Äthylphenol oder eine Mischung
der Isomeren verwendet werden. Es wurde jedoch gefunden, daß die aus m-Äthylphenol hergestellten
Phosphatester einen besonders hohen Viskositätsindex haben. Außerdem sind einige aus o- oder p-Äthylphenolen
hergestellte Phosphatester toxisch (vgl. Brit J. Industr. Med, [I960], 179,190). Aus diesen Gründen wird
m-Äthylphenol zur Herstellung der in den erfindungsgemäßen
fließbaren Materialien verwendeten Phosphatester bevorzugt
Den Schmier- bzw. Kraftübertragungsmitteln können andere wertvolle Eigenschaften durch die wahlweise
Zugabe bestimmter Zusätze verliehen werden. Typische Zusätze sind z. B. Schauminhibitoren, Rostinhibitoren
und Antioxidationsmittel. Diese Zusätze werden gewohnlich in Mengen von 0 bis 3 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht aus Phosphatestern und öligem Material, verwendet Neben diesen Zusätzen können
den Flüssigkeiten bekannte Mittel zur Verbesserung des Viskositätsindex, wie Polyacrylate, zugefügt werden. Als
Antioxidationsmittel wird die Verwendung von Arylaminen
und Alkylphenolen, insbesondere höhere Alkylphenole, wie Di-tert-butylphenol oder Di-tert-butylcresol,
bevorzugt Diese Materialien werden gewöhnlich in Mengen etwa von 0,05 bis 1 Gew.-% des Gesamtgewichts
aus Phosphatester und öligem Material verwendet Als Rostinhibitoren können polyhydroxylierte
Alkohole, höhere Alkylmalon- oder Bernsteinsäuren und Erdalkalimetallsulfonate, gewöhnlich in einer
Menge bis zu etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 —0,5% verwendet werden. «-Chlornaphthalin ist ein besonders
aktiver Schauminhibitor und verringert die Neigung zum Schäumen über einen großen Temperaturbereich
ganz wesentlich. Dieses Antischaummaterial kann in einer Menge von etwa 0,5 bis 2 Gew.-% verwendet
werden.
Zur Darstellung typischer Viskositätseigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten Äthylphenylphosphate
zeigt die folgende Tabelle 1 einen Vergleich mit den entsprechenden Daten üblicher für diesen Verwendungszweck
bekannter Produkte.
Tabelle 1
Tabelle 1
55
Viskosität | CS | bei | Viskos.- | Gieß |
bei | 99 | 0C | index | punkt |
380C | 0C | |||
Tri-(o-äthylphenyl)-phosphat
Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat
Tri-(p-äthylphenyl)-phosphat
Di-(m-äthyl-
phenyl)-phenyl-
phosphat
32,58 4,72 + 49 -34
16,69 3,59 + 108 -54
19,56 3,88 + 100 -42
15,45 3,33 + 97 -50
60
Viskosität | CS | bei | Viskos.- | Gieß |
bei | 99 | °C | index | punkt |
38CC | 0C | |||
Diphenvl-m-äthyl-
phenylphosphat
Yricresylphosphat
Chloriertes Bi-
phenyl
(42 % Chlor)
Chloriertes Bi-
phenyl
(54 % Chlor)
14,22 3,08 + 75 -46
28,25
17,36
17,36
3,96
7,47
- 44
- 250
-30,6 -18
37,93 9,67 -1650 +10
Es ist überraschend, daß die Äthylphenylgruppen enthaltenden Phosphatester besonders hohe Viskositätseigenschaften
haben. Die üblicherweise in fließbaren Präparaten verwendeten Verbindungen, wie Tricresylphosphate,
chlorierte Biphenyle und verschiedene öle, sind bezüglich Viskositätsindex und Gießpunkt relativ
schlecht Für die meisten industriellen Zwecke sollte das fließbare Material einen Viskositätsindex zwischen etwa
+ 25 bis +150 haben. Wie aus der obigen Tabelle 1 ersichtlich, sind die äthylphenylgruppenhaltigen Phosphatester
in dieser Hinsicht den üblichen, für diesen Verwendungszweck bekannten, Verbindungen überlegen.
Von bsso-iderer Bedeutung ist es, daß die durch das
erfindungsgemäße Verfahren verbesserten Viskositäts-Temperatur-Eigenschaften nicht auf Kosten anderer
wertvoller Eigenschaften erzielt werden. So ist z. B. der Gießpunkt der äthylphenylgruppenhaltigen Phosphatester
besonders niedrig, weshalb diese Produkte bei sehr niedrigen Temperaturen verwendet werden können.
Weiterhin sind die anderen Eigenschaften dieser Phosphatester im Vergleich zu den entsprechenden
Eigenschaften anderer Phosphate günstig. Einige dieser Eigenschaften sind in Tabelle 2 für Tri-(m-äthylphenyl)-phosphatestftr
im Vergleich mit Tricresylphosphatestern aufgeführt.
Tri-(m-äthyl- | Tricresyl- | |
phenyl)- | phosphat | |
phosphat | ||
Flammpunkt, 0C | 256 | 254 |
Verbrennungspunkt, 0C | 355 | 364 |
Alterung (7 Tage bei 1500C) | ||
Säurezahl bei pH 4 | 0,2 | 0,17 |
Säurezahl bei pH 7 | 0,5 | 0,38 |
Säurezahl bei pH 11 | 1,0 | 0,64 |
Gewichtsverlust, % | 1 | 1 |
Abnutzungstest (Timken- | ||
Test mit 4 Kugeln), mm | ||
Belastung von 40 kg | 0,58 | 0,60 |
während 60 min | ||
Belastung von 80 kg | 0,86 | 0,77 |
während 60 min
Beim Abnutzungstest wurden drei Stahlkugeln unter einer gegebenen Belastung gegen eine rotierende Kugel
gedrückt, und die Abnutzung wurde nac!\ 60 Minuten gemessen.
Die bei der erfindungsgemäßen Verwendung erhaltenen Schmier- bzw. Kraftübertragungsmittel haben
Viskositätseigenschaften und Gießpunkte, die sie als wärmebeständige hydraulische Flüssigkeiten besonders
geeignet machen. Weiterhin haben Präparate, hergestellt aus äthylphenylgruppenhaltigeii Phosphatestern
und Mineralölen eine Viskosität, die sich mit abnehmbarer Temperatur nur wenig verändert
Die in Tabelle 3 genannten Daten beziehen sich auf Produkte mit:
A = Mineralöl
A = Mineralöl
B = Tri-(m-phenyläthyl)-phosphat
C = Diphenyl-(m-äthylphenyl)-phosphat
C = Diphenyl-(m-äthylphenyl)-phosphat
Tabelle 3 | Viskosität 5O0C |
in es bei 00C |
-20° C | -40° C |
Zusammen setzung Gew.-% |
16,42 16,51 16,48 |
87,8 32,8 33,4 |
307,8 65,8 71,2 |
2197 142,5 148,6 |
100 % A 75% A+ 25% B 75%A + 25%C |
||||
Wird ein öliges Material selbst mit nur 5 Gew.-% der erfindungsgemäß verwendeten Phosphatester gemischt,
dann werden bestimmte Eigenschaften merklich verbessert, wie aus Tabelle 4 hervorgeht. Das ölige Material ist
ein chloriertes Biphenyl mit 42% kombiniertem Chlor. Der Kürze halber steht in der folgenden Tabelle 4 CBP
für chloriertes Biphenyl und Tri-(m-EP)-phosphat bedeutet Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat.
Verbindungen
Gießpunkt °C
100 | CBP | -18 |
95 | CBP | -23 |
5 | Tri-(m-EP)-phosphat | |
85 . | CBP | -26 |
15 | Tri-(m-EP)-phosphat | |
50 | CBP | -40 |
50 | Tri-(m-EP)-phosphat |
Aus den Daten von Tabelle 3 und 4 geht hervor, daß die bei der Verwendung von Äthylphenylestern der
Orthophosphorsäure erhaltenen Präparate verbesserte Eigenschaften bei niedriger Temperatur haben und als
Schmiermittel und Transformatoröle besonders geeignet sind.
Die Schmier- bzw. Kraftübertragungsmittel sind auch ausgezeichnete Grundlagen zur Herstellung schmierender
Fette durch Mischen mit bekannten Dicküngsmitteln, insbesondere mit Seifen, Ton usw.
Obgleich die äthylphenylgruppenhaltigen Phosphatester bei alleiniger Verwendung wertvolle Schmier- und
Kraftübertragungsmittel sind, können einige Eigenschaften, wie festgestellt wurde, durch Zugabe öliger
Flüssigkeiten noch verbessert werden. Die relativen Verhältnisse der Phosphatester und des öligen flüssigen
Materials in den funktioneilen Flüssigkeiten aus solchen Mischungen können in weiten Grenzen variieren, die
von der besonderen beabsichtigten Verwendung abhängen. So werden z. B. wertvolle, feuerfeste hydraulische
Flüssigkeiten durch Mischung von 70 bis 95 Gew.-% Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat und 30 bis 5 Gew.-°/o
chloriertem Biphenyl (42% kombiniertes Chlor) und anschließende Zugabe von 0,5 Gew.-% (bezogen auf das
Gewicht der Mischung) Di-tert-butyl-p-cresol und 0,1
Gew.-% Calciumpetroleumsulfonat zu dieser Mischung hergestellt werden.
Das ölige Material kann die Hauptkomponente der Schmier- bzw. Kraftübertragungsmittel sein, wobei der
Phosphatester als Zusatz verwendet wird. So können Schneideöie aus 95 Gew.-% einer Mischung aus
Mineralöl und sulfuriertem Hartöl und 5 Gew.-% Tri-(m-äthylphenyl)-phosphat hergestellt werden. Andere
wertvolle Schneideöle erhält man durch Mischen von 95 Gew.-% einer Mischung aus Mineralöl und
sulfuriertem Hartöl und 5 Gew.-% eines der folgenden
Phosphatester: m-Äthylphenyldi-(äthylhexyl)-phosphat, m-Äthylphenyldinaphthylphosphat, m-Äthylphenyl-di-(methylphenyl)-phosphat.
Bei Verwendung von äthylphenylhaltigen Phosphatestern in Kombination mit öligen Materialien als
funktionell fließbare Verbindungen umfassen letztere 5 bis 95 Gew.-% oder mehr der äthylphenylhaltigen
Phosphatester und 95 bis 5 Gew.-% des öligen Materials.
Claims (1)
1. Verwendung von Orthophosphorsäureäthylphenylestern der allgemeinen Formel
-P-(OR)3-,
: i!
ο
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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