DE3929069A1 - Neues basisoel fuer die schmierstoffindustrie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hoch- und tieftemperaturstabiles, nie­ drigviskoses Esteröl auf der Basis einer aliphatischen Dicarbon­ säure und eines entsprechend ausgesuchten Guerbetalkoholes.

Die Geschichte der Esteröle reicht mittlerweile schon über 50 Jahre zurück, in denen sich infolge der besonderen Anforderungen der Schmierstoffindustrie immer leistungsfähigere Esteröle ent­ wickelt haben. Insbesondere in der zivilen und militärischen Luftfahrt spielte die erste Generation synthetischer Flugturbi­ nenöle auf der Basis von Diestern der Adipin-, Azelain- und Sebacinsäure mit aliphatischen Alkoholen eine bedeutende Rolle (siehe dazu: M. Wildersohn, Tribologie und Schmierungstechnik, Band 32, Seite 70 bis 75, 1985 und Ullmann, Band 20, Seite 457 bis 671, 1984).

Im Vergleich zu den billigeren, aber umweltgefährdenden Mineral­ ölen zeichnen sich die Esteröle durch ein besseres Viskositäts/Temperatur-Verhalten, ein deutlich besseres Lasttra­ gevermögen bei hohen Temperaturen gekoppelt mit einer geringeren Verdampfbarkeit und insbesondere durch deutlich niedrigere Pour­ points, aus.

Es besteht gleichwohl weiterhin ausgesprochenes Interesse an neuen synthetischen Esterölen, deren Einsatz im Bereich der Kraftfahr­ zeugöle und Industrieschmierstoffe gerade dann besonders gefragt ist, wenn die Belastbarkeitsgrenze der bisher bekannten Ester- und Mineralöle überschritten ist.

Die Erfindung geht dementsprechend von der Aufgabe aus, neue syn­ thetische Diester zweibasischer Carbonsäuren mit einwertigen Al­ koholen zur Verfügung zu stellen, die sich gegenüber den bekannten Esterölen durch ein verbessertes Temperatur/Viskositätsverhalten, ausgedrückt durch einen höheren Viskositätsindex und verbesserten Tieftemperatureigenschaften sowie einen niedrigeren Verdampfungs­ verlust und einen höheren Flammpunkt, auszeichnen.

Die technische Lösung dieser erfindungsgemäßen Aufgabenstellung geht von der Auswahl einer bestimmten Alkoholkomponente aus und verbindet diese Auswahl der Hydroxylgruppenkomponente mit der Auswahl einer bestimmten Dicarbonsäure auf der Säureseite zur Herstellung eines neuen Esteröles mit überraschenden Eigen­ schaften.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind nunmehr hoch- und tieftemperaturstabile, niedrigviskose Schmiermittelzusammenset­ zungen auf der Basis von Esterölen, hergestellt aus der bekannten Veresterung einer Dicarbonsäure mit einem Fettalkohol, dadurch gekennzeichnet, daß die Esteröle das Veresterungsprodukt von ali­ phatischen Dicarbonsäuren mit 8 und/oder 9 C-Atomen und ver­ zweigten Guerbetalkoholen oder Guerbetalkoholgemischen mit wenig­ stens 12 bis 20 C-Atomen enthalten.

Aus dem Stand der Technik sind bereits zahlreiche Beispiele für Esteröle, die sich aus aliphatischen Dicarbonsäureanteilen zusam­ mensetzen, bekannt, so daß die erfindungsgemäße Auswahl von Kork­ säure und/oder Azelainsäure, vorzugsweise von Azelainsäure, an sich als bekannt zu bezeichnen ist.

Als Kern des erfindungsgemäßen Handelns erweist sich im folgenden jedoch die Auswahl der Alkoholkomponente, die sich von einem Guerbetalkohol oder einem Guerbetalkoholgemisch mit wenigstens 12 bis 20 C-Atomen ableitet. Unter dem Trivialnamen Guerbetalkohol versteht man 2-alkylsubstituierte 1-Alkanole, deren technische Synthese beispielsweise in H. Machemer, Angewandte Chemie, Band 64, Seite 213-220 (1952) und in G. Dieckelmann und H. J. Heinz in "The Basics of Industrial Oleochemistry", Seite 145-146 (1988) ausführlich beschrieben ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung leitet sich der Guerbetalkoholanteil der Esteröle wenigstens anteilsweise von 2-Hexyldecanol, 2-Hexyldodecanol, 2-Octyldecanol und/oder 2- Octyldodecanol ab, wobei insbesondere der Einsatz von 2- Hexyldecanol bevorzugt wird.

Die eigentliche Veresterungsreaktion erfolgt nach bekannter Me­ thode durch die Reaktion einer einmolaren Menge an Dicarbonsäure mit wenigstens 2 Mol Guerbetalkohol in Gegenwart eines Veresterungskatalysators unter Abdestillation des bei der Reaktion gebildeten Wassers.

Erfindungsgemäß bevorzugte Esteröle haben nach DIN 51 562 bei 40°C eine kinematische Viskosität im Bereich von etwa 7 bis 50 mm²/s, vorzugsweise von etwa 15 bis 40 mm²/s. Diese niedrigen Viskositätswerte sind angesichts des relativ hohen Molekularge­ wichts einigermaßen überraschend, da vergleichbare Polyolester mit geringerem Molekulargewicht, wie beispielsweise Trimethylolpropan verestert mit Adipinsäure, wesentlich hochviskosere Esteröle er­ geben.

Mit einem Viskositätsindex (nach DIN ISO 2909) von wenigstens etwa 150, vorzugsweise von wenigstens 160, weisen die erfindungsgemäßen Esteröle ein ausgezeichnetes Viskositäts-/Temperatur-Verhalten auf, das sich auch in den nach DIN ISO 3016 bestimmten Pour-Points von etwa -40 bis -65°C, vorzugsweise von unterhalb -55°C, wi­ derspiegelt.

Im Sinne dieser Erfindung spielt neben dem Tieftemperaturverhalten auch das Hochtemperaturverhalten eine bedeutende Rolle. Infolge der nach DIN ISO 2592 bestimmten Flammpunkte von wenigstens 250 bis etwa 300°C, vorzugsweise von oberhalb 270°C, eignen sich die erfindungsgemäßen neuen Esteröle besonders gut für temperaturbelastbare Anwendungen. In diesem Sinne sind auch die bei einer Aufheizrate von 1°C/Min durch thermogravimetrische Analyse bestimmten Verdampfungsverluste von 0 Gew.-% bei 200°C, etwa 1 Gew.-% bei 250°C und etwa 5 bis 10 Gew.-% bei 300°C von Bedeutung.

Aufgrund ihrer guten tribologischen Eigenschaften sind die erfindungsgemäßen Dicarbonsäureesteröle als Schmiermittelzusam­ mensetzungen in Industriegetriebeöl-, Hydraulik- und/oder Kühl­ schmierflüssigkeiten bei der Metall-, Kunststoff- und Textilbear­ beitung sowie als Additive mit Schmierstoffeigenschaften in einem der genannten Bereiche besonders gut geeignet. Zur Verbesserung des Schmiercharakters können auch Zusatzstoffe wie Oxidations- und Korrosionsinhibitoren, Dispergiermittel, Hochdruckzusätze, Antischaummittel, Metalldesaktivatoren in den üblichen wirksamen Mengen eingesezt werden.

Beispiele Allgemeine Arbeitsanweisung zur Herstellung der Dicarbonsäureester

Die entsprechende Dicarbonsäure und der ausgewählte Guerbetalkohol (im geringen Überschuß) wurden in Gegenwart von 0,1 Gew.-% Zinn(II)oxalat bei etwa 160 bis 240°C 6 bis 8 Stunden unter Ab­ destillation des bei der Reaktion gebildeten Wassers verestert. Gegen Ende der Reaktion wurde bei gleicher Temperatur unter ver­ mindertem Druck weiterverestert. Nach dem Abkühlen auf 90°C wur­ den zur Naßbleichung etwa 0,5 bis 1% Bleicherde zugesetzt und das Reaktionsprodukt nach dem Abkühlen abfiltriert.

Nähere Einzelheiten zu den Produkteigenschaften A-F kinematische Viskosität, Viskositätsindex, Cloud-Point, Pour-point und Flammpunkt der Diacarbonsäureester sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Um einen Vergleich mit aus dem Stand der Technik bekannten Schmierstoffen zu ermöglichen, sind in Tabelle 2 dieselben Produkteigenschaften A-F für vergleichbare Schmiermittel zusammengefaßt.

Tabelle 1

Tabelle 2

Die in Tabelle 1 beschriebenen, erfindungsgemäßen Esteröle besit­ zen nun überraschenderweise, gegenüber den viskositätskonformen Vergleichsbindungen, insbesondere den Mineralölen, wesentlich hö­ here Flammpunkte bei ausgezeichneten Kälteeigenschaften. Auch vergleichbare Esteröle mit gleichen oder größeren Molekularge­ wichten auf der Basis aliphatischer Dicarbonsäuren, wie Adipin- oder Sebacinsäure, erreichen die Kälteeigenschaften der erfindungsgemäßen Esteröle bei weitem nicht.

Claims (7)

1. Hoch- und tieftemperaturstabile, niedrigviskose Schmiermit­ telzusammensetzungen auf der Basis von Esterölen, hergestellt aus der bekannten Veresterung einer Dicarbonsäure mit einem Fettalkohol, dadurch gekennzeichnet, daß die Esteröle das Veresterungsprodukt von aliphatischen Dicarbonsäuren mit 8 und/oder 9 C-Atomen und verzweigten Guerbetalkoholen oder Guerbetalkoholgemischen mit wenigstens 12 bis 20 C-Atomen enthalten.

2. Schmiermittelzusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der aliphatische Dicarbonsäureanteil der Esteröle von Korksäure und/oder Azelainsäure ableitet.

3. Schmiermittelzusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Guerbetalkoholanteil der Esteröle wenigstens anteilsweise von 2-Hexyldecanol, 2-Hexyldodecanol, 2-Octyldecanol und/oder 2-Octyldodecanol ableitet, wobei ins­ besondere der Einsatz von 2-Hexyldecanol bevorzugt wird.

4. Schmiermittelzusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei 40°C eine kinematische Viskosität (DIN 51 562) im Bereich von 7 bis 50 mm²/s, vorzugsweise von etwa 15 bis 40 mm²/s und einen Viskositätsindex (DIN ISO 2909) von wenigstens etwa 150 und vorzugsweise von wenigstens 160 aufweisen.

5. Schmiermittelzusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Pour-Point (DIN ISO 3016) von etwa -40 bis -65°C, vorzugsweise von unterhalb etwa -55°C aufweisen.

6. Schmiermittelzusammensetzungen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Flammpunkt (DIN ISO 2592) von wenigstens 250 bis etwa 300°C, vorzugsweise von oberhalb 270°C, besitzen.

7. Verwendung der in Anspruch 1 bis 6 beschriebenen Schmiermit­ telzusammensetzungen als Industriegetriebeöl-, Hydraulik- und/oder Kühlschmierflüssigkeit in der Metall-, Kunststoff- und Textilbearbeitung sowie als Additiv mit Schmierstoffei­ genschaften in einem der genannten Bereiche.