DE3400769C2 - Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur - Google Patents

Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel, das zur Verwendung bei hoher Temperatur geeignet ist und folgende Komponenten enthält: (A) 25 bis 98 Gew.-% eines Arylalkylsilikons mit einer durch die nachstehende allgemeine Formel (I) dargestellten wiederkehrenden Einheit $F1 und (B) 75 bis 2 Gew.-% eines Esters eines gehinderten Alkohols und einer Fettsäure. Das erfindungsgemäße Schmiermittel ist als Maschinenöl geeignet. R1 = Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen R2 = Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Wasserstoffatom

Description

worin R1 eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, und R2 eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom ist, mit einer kinematischen Viskosität, bestimmt bei 1000C, von 5 x 10"6 bis 300 x 10"6 m2/s (5 bis 300 Centistokes); und
75 bis 2 Gew.-% eines Esters eines gehinderten Alkohols und einer Fettsäure sowie gflT. (C) üblichen Zusätzen.
2. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur nach Anspruch 1, in dem das Arylalkylsilikon eine kinematische Viskosität, bestimmt bei 1000C, von 10 x 10"6bisl00 x 10"6m2/s(10bis 100 Centistokes) aufweist.
3. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur nach Anspruch 1 oder 2, in dem das Arylalkylsilikon eine Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe von Phenylmethylsilikon, Methylphenylmethylsilikon, Ethylphenylmethylsilikon, Phenylethylsilikon, Phenylpropylsilikon, Phenylbutylsilikon und Propylphenylhexylsilikon.
4. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur nach Anspruch 1,2 oder 3, bei dem der gehinderte Alkohol eine der Verbindungen ist, dargestellt durch die allgemeine Formel (II)
CH2R3
R4CH2-C-CH2R6
CH2R5
worin RJ bis R" jeweils ein Wasserstoffatom, eine Hydroxygruppe, eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe oder eine Alkylgruppe ist, vorausgesetzt, daß mindestens eine der Gruppen R1 bis R'1 eine Hydroxygruppe oder eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe ist.
5. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der Ester eines gehinderten Alkohols und einer Fettsäure eine kinematische Viskosität, bestimmt bei 1000C, von mindestens 5 x 10"6 mVs (5 Centistokes) aufweist.
6. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Menge der vermischten Komponente (B) 10 bis 30 Gew.-% der Gesamtmenge der Komponenten (A) und (B) beträgt.
50 55 60 65
Synthetische Öle auf Silikonbasis wurden bisher als Schmiermittel zur Verwendung bei hoher Temperatur beschrieben und es wurde festgestellt, daß ihr Verdampfungsverlust bei hohen Temperaturen gering ist. Übliche synthetische Öle auf Silikonbasis weisen jedoch den Nachteil auf, daß ihre Fähigkeit Belastungen zu tragen sehr gering ist und daß ihnen Charakteristika wie eine Reinigungskraft fehlen, die für das Schmiermittel erforderlich sind. Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden und darüber hinaus andere Charakteristika zu verleihen, wurde versucht, verschiedene Schmierzusätze hinzuzufügen, jedoch mit begrenztem Erfolg, da die Zusätze in den synthetischen Ölen auf Silikonbasis nicht löslich sind. Sie sind daher für die praktische Anwendung nicht geeignet.
Für Schmiermittel, die in einer Maschine bzw. einem Motor vom adiabatischen Typ, für ein Super-I lochtempcratur-Gasturbineniäger, einen Motor mit einer Turbobeiadung usw. verwendet werden, ist es erforderlich, dall sie so hohen Temperaturen wie 2000C oder mehr widerstehen, obwohl die obere Temperaturgrenze der üblichen Schmiermittel für Hochtemperaturzwecke 170 bis 1800C beträgt.
Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Schmiermittels bzw. eines Gleitmittels, das frei von den vorstehend beschriebenen Nachteilen von synthetischen Ölen auf Silikonbasis ist und beständig gegen hohe Temperaturen von 2000C oder mehr ist.
Es wurde gefunden, daß dieses Ziel erreicht werden kann durch Zusatz von Estern von gehinderten Alkoholen zu einem speziellen synthetischen Öl auf Silikonbasis.
34 OO 769
Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel geeignet zur Verwendung bei hohen Temperaturen, bestehend aus
(A) 25 bis 98 Gew.-% eines Arylalkylsilikons mit einer wiederkehrenden Einheit, dargestellt durch die allgemeine Formel (I)
(worin R1 eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, und R2 eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom ist), und mit einer kinematischen Viskosität, bestimmt bei 1000C, von 5 x 10'* bis 300 x 10"6 m2/s (5 bis 300 Centistokes), und
75 bis 2 Gew.-% eines Esters eines gehinderten Alkohols und einer Fettsäure, sowie gegebenenfalls (C) üblichen Zusätzen.
Im folgenden wird die Erfindung genauer beschrieben.
Die Komponente (A) des erfindungsgemäßen Schmiermittels ist ein Arylalkylsilikon mit einer wiederkehrenden Einheit, wie sie durch die vorstehende allgemeine Formel (I) beschrieben wird. In der allgemeinen Formel (J) stellt R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen dar, wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, und eine Butylgruppe, und R2 stellt ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen dar, wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, und eine Propylgruppe. R2 kann an die Arylgruppc der allgemeinen Formel (I) an jeder der o-, m- und p-Stellungen gebunden sein.
Die Komponente (A) sollte eine kinematische Viskosität, bestimmt bei 1000C, von 5 x 10"6 bis 300 x 10"6 nr/s (5 bis 300 Centistokes) vorzugsweise von 10 X 10"6 bis 100 x 10~6 m2/s (10 bis 100 Centistokes) aufweisen.
Als Komponente (A) ist ein Silikon, das die wiederkehrende Einheit der allgemeinen Formel (I) nicht aufweist, und ein Silikon mit einer kinematischen Viskosität die außerhalb des bevorzugten Bereichs liegt, selbst dann nicht bevorzugt, wenn es die wiederkehrende Einheit der allgemeinen Formel (I) aufweist. Da ein Schmiermittel, das unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Silikons hergestellt wurde, Nachteile aufweist, da die Wärmebeständigkeit unzureichend ist, ist die Schmierleistungsfähigkeit gering und es weist eine unzureichende Fähigkeit auf, verschiedene Zusätze für den Schmiervorgang aufzulösen.
Andererseits ist ein Schmiermittel, das das hier verwendete Arylalkylsilikon enthält, welches eine wiederkehrende Einheit, dargestellt durch die allgemeine Formel (1), und eine kinematische Viskosität innerhalb des vorstehend definierten Bereichs aufweist, frei von den vorstehenden Nachteilen.
Geeignete Beispiele für die Komponente (A) umfassen Phenylmethylsilikon, Methylphenylmethyisilikon, Ethylphcnylmethylsilikon, Phenylethylsilikon, Phenylpropylsilikon, Phenylbutylsilikon und Propylphenylhexylsilikon.
Die Komponente (B) des Schmiermittels gemäß der Erfindung ist wie vorstehend beschrieben ein Ester eines gehinderten Alkohols und einer Fettsäure. Es können erfindungsgemäß verschiedene gehinderte Alkohole verwendet werden, einschließlich solcher Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (II) dargestellt werden:
CH2R3 R4CH2-C-CH2R6
CH2RS
(worin R1 bis R''jeweils ein Wasserstoffatom, eine Hydroxygruppe, eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe bzw. eine oder mehrere Hydroxygruppen enthaltende Alkylgruppe oder eine Alkylgruppe sind, vorausgesetzt, daß mindestens einer der Reste R3 bis R6 eine Hydroxygruppe oder eine die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe ist). Von den durch die allgemeine Formel (II) dargestellten gehinderten Alkoholen sind die Verbindungen bevorzugt, in denen die die Hydroxygruppe enthaltende Alkylgruppe und die Alkylgruppe 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthalten. Bevorzugte Beispiele für die gehinderten Alkohole sind mehrwertige Alkohole wie Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Neopentylglykol, 2-Methyl-2-propyl-l,3-propandiol und dergleichen. Als gehinderte Alkohole der allgemeinen Formel (II) können auch Verbindungen wie Dipeniueryihrii verwendet werden.
Die hier verwendete Fettsäure ist nicht kritisch; dies bedeutet, daß jegliche Fettsäure verwendet werden kann, so lange sie geeignet ist mit den vorstehend beschriebenen gehinderten Alkoholen unter Bildung der entsprechenden Ester zu reagieren. Typische Beispiele sind Fettsäuren mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen wie gesättigte geradkettige Fettsäuren (z. B. Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure und Behensäure), oder die entsprechenden verzweigtkettigen Fettsäuren oder ungesättigten Fettsäuren; zweibasische Säuren (z. B. Adipinsäure, Sebacinsäure und Azelainsäure); und dimere Säuren, das heißt, Polymere von ungesättigten Fettsäuren (z. B. Ölsäure). Von diesen Verbindungen sind ungesättigte
10
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
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Fettsäuren wie Ölsäure und Linolsäure und verzweigtkettige Fettsäuren wie Isostearinsäure bevorzugt. Diese Fettsäuren können in Form ihrer Derivate (z. B. Säurehalogenide) verwendet werden. Kurz, können jegliche Fettsäuren verwendet werden, die geeignet sind zur Bildung von Estern bei der Reaktion mit den gehinderten Alkoholen wie vorstehend beschrieben.
Vorzugsweise weist die Komponente (B) eine kinematische Viskosität, bestimmt bei 1000C, von mindestens 5 X 10"6 nr/s (5 Centistokes), insbesondere von 8 X 10"6 bis 50 X 10"6 m2/s (8 bis 50 Centistokes) auf.
Die Menge der Komponente (B) sollte 2 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-% der Gesamtmenge der Komponenten (A) und (B) betragen. Wenn die Menge der Komponente (B) wenigerals 2 Gew.-% beträgt, so wird die Wirkung der Verbindung (B) unzureichend ausgeübt, wohingegen, falls sie mehr als 75 Gew.-% beträgt, die Oxidationsstabilität des endgültigen Schmiermittels in ungünstiger Weise verringert wird.
Dos erfindungsgemäße Schmiermittel enthält grundlegend die Komponenten (A) und (B). Falls nötig, können jedoch verschiedene Zusätze zugefügt werden, wie Antioxidantien vom Amin-, Phenol- und Dithiophosphorsäuretyp, Detergens-DispergiermiUel vom Sulfonat-, Phenat- bzw. Phenolat-, Phosphonat- und Salicylattyp, Extremdruckmittel vom Schwefel/Phosphor- und Phosphattyp und Lubrizitätsmittel bzw. Öligkeitsmittel.
Wenn das erfindungsgemäße Schmiermittel bei so hohen Temperaturen wie 2000C oder mehr, besonders etwa 3000C verwendet wird, ist sein Verdampfungsverlust gering und es wird weniger Schlamm ausgebildet. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Schmiermittel eine große Fähigkeit auf, verschiedene Zusätze zu lösen, es besitzt eine hohe Lagerungsstabilität und seine Fähigkeit Ladungen bzw. Belastungen zu tragen ist überlegen.
Das erfindungsgemäße Schmiermittel ist daher geeignet zum Schmieren von Maschinenelementen, die hohen Temperaturen von 2000C oaer mehr ausgesetzt werden, insbesondere von Brennkraftmaschinen bzw. Innenverbrennungsmotoren; das heißt, es ist zur Verwendung als Maschinenöl geeignet.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsversuche dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiele 1 bis 12 und Vergleichsversuche 1 bis 6
Schmiermittel mit der in der Tabelle beschriebenen Formulierung wurden hergestellt und es wurden ihre physikalischen Eigenschaften gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.
Es wurden folgende physikalische Eigenschaften untersucht: Untersuchung der thermischen Stabilität:
Eine Probe von 30 g des Schmiermittels wurde in einen Becher entsprechend Fig. 153 des JIS K2839 cingesetzt und 3 Stunden bei 3200C gehalten. Am Ende dieser Zeit wurde der Verdampfungsverlust und die Schlammbildung bestimmt.
Indiana-Rühroxidationstest:
gemessen gemäß JIS K2514.
Falex-Reibungstest und Ladungstragetest:
gemessen gemäß ASTM D 3233.
Tabelle
■»0 Beispiel
123456789
Das Schmiermittel aufbauende
Bestandteile (Gewichtsteil)
Komponente (A)
Phenylmethylsilikon *1 30 50 50 70 70 90 90 95
4-Propylphenylhexylsilikon 2* 70
Dimethylsilikon *3
Komponente (B)
Ester von Trimethylolpropan 70 50 30 10 5 30
und Ölsäure
zusammengesetzter Ester von 50 30 10
Trimethylolpropan, Adipinsäure
und Stearinsäure
Ester von Pentaerythrit und
Ölsäure
Zusätze = 25) 1 1 I 1 1 5
Phenothiazin 150) 5
Phenyl-ü-naphthylamin = 170) 3 3 5
Calciumsulfonat (TBN = 5 5
Calciumphenat (TBN = 5 5 5 5
Bariumphosphat (TBN =
Trikresylphosphat
Fortsetzung Beispiel 2 Beispiel 11 34 00 1,9 769 5 ι 1,7 6 2 3 7 8 9 3,6 9 v: I ■
1 10 ■:i
l'J I
Physikalische Eigenschaften 3 1.4 4 1,5 1,8 11.0
Untersuchung der thermischen 14 70 15 700 13 100 12 12
Stabilität 15 pin»
Vcrdampfungsverlust (Gew,-%) 90 gut 0,2
ι Schlammbildung
Indiana-Rühroxidationstest		 1,3 19 14 1,6 1,8 600 1,8
Zunahme der Viskosität (Vis 3,0 70
kositätsverhältnis), bestimmt gut
bei 400C 0,8 1,8 1,7 1,5 30 0,2 1,5
Gcsamlsäurezahl 3,9 70C 700 600 700
1 F'alcx-Reibungstest des Ladungs 900 5
tragevermögens (LBS) gut 0,9 1,0 gut gut gut
Aussehen gut 700 700
Fortsetzung 30 Vergleichsversuche
10 gut gut 1 4 6
100
Das Schmiermittel aufbauende 1 1
Bestandteile (Gewichtsteil) 12
Komponente (A) 100 5 20
Phenylmethylsilikon *1 (parafi-
4-Propylphenylhexylsilikon 2* nisches
Mineralöl *4)
70
Dimethylsilikon *3
Komponente (B) 80
Ester von Trimethylolpropan 13 -*5 -*5 100
und Ölsäure 10 -*5 -*5
zusammengesetzter Ester von 4
Trirncthylolpropan, Adipinsäure -*5 -*5
und Stearinsäure 1,9 30
Ester von Pentaerythrit und
Ölsäure -*5 -*5
Zusätze 0.5 1
Phenothiazin
Phenyl-ff-naphthylamin 3
Calciumsulfonat (TBN = 25)
Calciumphenat (TBN = 150) 5
Bariumphosphat (TBN = 170) 17
Trikresylphosphat «- keine ->
Physikalische Eigenschaften
Untersuchung der thermischen 3,3
Stabilität 8 16 70
Verdampfungsverlust (Gew.-%) ► gebildet
Schlammbildung 6.7
Indiana-Rühroxidationstest 14 1,1 4,5
Zunahme der Viskosität (Vis- — keine
siiülsverhältnis), bestimmt bei
400C 1,8 0.2 13.0
(icsamtsäurezahl
1,5
34 OO
Fortsetzung
Beispiel Vergleichsversuche
IO 11 12 1 2
Falex-Reibungstest des Ladungs- 600 700 700 300 -*5 -*5 1000 1100 1000 tragevermögens (LBS)
Aussehen gut gut gut gut -*5 -*5 gut gut gut
Anmerkungen:
•1 30 x 10"" nr/s bzw. 30 Centistokes.
•2 150 x 10~6 mVs bzw. 150 Centistokes.
•3 20 x 10"" m2/s bzw. 20 Centistokes.
*4 Viskosität: 30 x 10"" nr/s (30 Centistokes) (1000C).
*5 Kann nicht gemessen werden, da unlöslich und Abscheidung.

Claims (1)

34 OO 769 10 15202530 4045 Patentansprüche:
1. Schmiermittel, geeignet zur Verwendung bei hoher Temperatur, bestehend aus
(A) 25 bis 98 Gew.-% eines Arylalkylsilikons mit einer wiederkehrenden Einheit der allgemeinen Formel (I)
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