NO142479B

NO142479B - Hydraulisk vaeske.

Info

Publication number: NO142479B
Application number: NO752498A
Authority: NO
Inventors: Herbert Frank Askew; Colin John Harrington; Terry John Patrick Bridgwater
Original assignee: Castrol Ltd
Priority date: 1974-07-12
Filing date: 1975-07-11
Publication date: 1980-05-19
Also published as: GB1513881A; DE2531086A1; FR2277883A1; DK315575A; JPS6227119B2; JPS5134882A; US4450087A; FR2277883B1; IE41422L; SE7507982L; NO752498L; NL7508329A; AR207155A1; DK152846C; BE831317A; DE2531086C2; CA1052368A; BR7504420A; CH618731A5; AU8298675A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår hydrauliske væsker og særlig

mineralolje-hydrauliske væsker.

I hydrauliske systemer for hvilke mineralolje eller visse

andre væsker er foreskrevet som driftsvæske, oppstår problemer på grunn av nærværet av vann. Dette vann kan være tilstede som følge av kondensasjon eller utilstrekkelig tørring før fylling av systemer eller senere ved diffusjon gjennom slitte pakninger eller bøyelige slanger. i begge tilfelle kan gasslåstemperaturen for væsken reduseres til kokepunktet for vann selv ved nærvær av meget små mengder vann, f.eks. av størrelsesorden 0,5%. Dette utgjør en alvorlig ulempe med særlig farlige følger i de systemer som er bremsesystemer eller sentralhydrauliske systemer innbefattende bremsesystemer.

I henhold til foreliggende oppfinnelse fremskaffes et pre-parat egnet for anvendelse som hydraulisk væske som omfatter:

(a) en smøreolje,

(b) 1,0 - 50%, beregnet på totalvekten av væsken, aV én

eller flere oljeoppløselige boratestere med den generelle formel:

hvor:

12 3 (i) R , R og R*^ er like eller forskjellige, og er aryl med 6-20 carbonatomer, rettkjedet eller forgrenet alkyl med 1-20 carbonatomer eller en alicyclisk gruppe med 4-20 carbonatomer, eller en gruppe med formelen: hvor hver R^, som er like eller forskjellige, er ethylen, propylen eller butylen, R^ er alkyl med 1-18 carbonatomer, og n er et helt tall fra 1 til 10, eller 1 2 (ii) R og R er like eller forskjellige og er som ovenfor an-gi. tt, R~3^ er en gruppe med den generelle formel: hvor R Il og R 2 er som ovenfor angitt , R 6 er alkylen eller oxy-alkylen med formelen:

hvor R<*> og n er som ovenfor angitt; eller

(iii) R 1 er som ovenfor angitt, og R 2 og RJ ^ danner sammen gruppen

hvor R"'" er som ovenfor angitt s

idet minst én av R<1>, R<2> og R<3> er en alkyl- eller alicyclisk gruppe med 4-20 carbonatomer eller en gruppe med formelen •(•R^-O -)- nR hvor hver R<**>, R"<*> og n er som ovenfor angitt,

(c) 0,5 - 20% av et amin som hindrer avsetning av olje-uoppløse-lige hydrolyseprodukter av boratesteren, og (d) 5 - 30 vekt% beregnet på totalvekten av væsken av en oljeoppløselig orthoester med formelen:

hvor R^ er hydrogen, methyl eller aralkyl med 7 - 20 carbonatomerj R^ er alkyl med 4-20 carbonatomer eller en gruppe med formelen

-(R*3-0-) -R1^ hvor hver R<*3>, som er like eller forskjellige, er

P iZ.

ethyleri eller propylen; R er alkyl med 1-20 carbonatomer, og

Q 10

p er et helt tall fra 2 til 10; R og R , som er like eller forskjellige, er rettkjedet eller forgrenet alkyl med 1 - 20 carbonatomer, aryl med 6-20 carbonatomer, alkaryl eller aralkyl med 7-20 carbonatomer eller en gruppe med formelen -(R 11 -0) -R12 11 v m hvor hver R som er like eller forskjellige, er ethylen eller

12

propylen} R er alkyl med 1-20 carbonatomer, aryl med 6-20 carbonatomer, alkaryl eller aralkyl med 7-20 carbonatomer, og m er et helt tall fra 2 - lo.

Det er nødvendig at boratesteren som anvendes i den hydrauliske væske ifølge oppfinnelsen, er oljeoppløselig, og i tilfelle av trialkylborater, kan oljeoppløselighet bevirkes ved å velge 'en ester fremstilt fra rettkjedede alkoholer inneholdende under 12 carbonatomer eller fra forgrenede alkoholer inneholdende inntil 24 carbonatomer. I tilfelle av boratestere av typen avledet fra di- og polyoxyalkylenglycolethere er de som er avledet av di- og ■ polyoxyethylenglycolethere i alminnelighet uoppløselige hvis ikke minst én av ende-ethergruppene er tilstrekkelig til å oppløselig-gjøre esteren. Alternativt kan oljeoppløselighet for sistnevnte type av estere oppnåes ved å inkorporere polyoxypropylen- eller høyere polyoxyalkylengrupper i molekylet.

Eksempler på særlig nyttige boratestere innbefatter: t ris -(dipropylenglycol-monomethylether)-borat

tris -(ethylenglycol-monobutylether)-borat

t ris -(triethylenglycol-monobutylether)-borat

tris -(tripropylenglycol-monomethylether)-borat

tri-n-decyl-borat

tri-(isotridecyl)-borat

tri-(2-ethyl-hexyl)-borat

tri-(3,3-dimethyl-butyl)-borat

Aminet som anvendes ved foreliggende oppfinnelse,bør ha et rimelig lavt damptrykk i overensstemmelse med. å fremskaffe en gasslåstemperatur over 120°C. Det anvendte amin vil også av-

hengé av den anvendte boratester. Et enkelt forsøk for å bestemme om et spesielt amin er egnet for å forhindre avsetning av olje-uoppløselige hydrolyseprodukter av en spesiell boratester består

i å oppløse aminet og boratet i den valgte smøreolje, (i de

mengder som tilsiktes i den endelige hydrauliske væske), forsegle den dannede væske sammen med 0,5 vekt% vann i en klar glass-

ampulle og oppvarme ved 100°C i 24 timer og avkjøle. I denne så-kalte "ampulle"-prøve er kombinasjonen tilfredsstillende hvis

den erholdte oppløsning er klar og lys.

Mange aminer har vist seg å være egnet, innbefattende

primære, sekundære og tertiære aminer, særlig de som inneholder tilsammen minst 5 carbonatomer. Aminer som har vist seg å være særlig nyttige med et vidt område av borater, innbefatter Primene 81 R og Primene JMT som er kommersielt tilgjengelige primære aminer med to methylgrupper på a-carbonatomet.

Andre aminer som kan være nyttige, er Mannich-baser dannet

ved kondensasjon av et amin og formaldehyd med en fenol som på forhånd er alkylert med di- eller polyisobutylen; polyisobutenyl-succinimider avledet av di- eller polyaminer; eller amider avledet av di- eller polyalkyl-polyaminer og polyisobutenyl-substi-

tuerte monocarboxylsyrer.

Mengdene av bestanddelene (b), (c) og (d) (når de er tilstede) kan variere over store områder. Det .foretrekkes imidlertid å anvende fra 1 til 50%, og fortrinnsvis fra 1 til 20%, og særlig fra 5 til 10 vekt% av boratesteren; fra 1 til .50%, fortrinnsvis fra 5 til 30%, og særlig fra IO til 20 vekt% av orthoesteren; og fra 0,5 til 20%, fortrinnsvis fra 1 til 10 vekt% amin, idet prosentene er beregnet på totalvekten av den hydrauliske væske.

I de hydrauliske væsker inneholdende orthoester kan forholdet av orthoester til borat variere 'f..eks. fra 10:1 til 1:10 i vekt, men i alminnelighet vil mere orthoester enn borat bli anvendt, idet det foretrukne forhold varierer fra 5:1 til 2:1 i vekt.

Forholdet av borat til amin vil avhenge av naturen av de to spesielle forbindelser som anvendes, men det foretrekkes å anvende fra 5:1 til 1:1 i vekt.

Smøreoljen som anvendes som grunnvæske i de hydrauliske væsker ifølge oppfinnelsen, er fortrinnsvis en mineralolje, men kan også være en syntetisk hydrocarbonolje, en syntetisk carboxylsyre-ester eller blanding derav, et siloxan eller en fosfatester eller andre velkjente syntetiske .smøremidler.

Oppfinnelsen vil nu bli illustrert ved følgende eksempler.

Eksempel 1

Denne hydrauliske væske har følgende fysikalske egenskaper: kokepunkt 257°C, viskositet ved -40°C 1328cS. viskositets-indeks 218. Væsken ble underkastet Markey-gasslåsprøven i tørr tilstand og efter forurensning med forskjellige mengder vann, med følgende resultater:

Mineraloljen alene med 0,5% vann hadde en gasslåstemperatur på 101°C.

Eksempel 2- 32

Andre blandinger bestående av forskjellige kombinasjoner av boratester og amin i mineralolje ble fremstilt og underkastet Giipin-gasslåsprøven. Detaljer for disse blandinger og de erholdte resultater er gitt i tabell 1.

Grunnvæsken anvendt i alle tilfelle var en nafthenisk mineralolje med følgende egenskaper: Viskositet: 130cS ved -40°C, 3A5cS ved 37,8°C

og l,31cs ved 98,9 C

Hellepunkt: < -56,7°C

Kokepunkt: 248°C

Flammepunkt (lukket): 208°C

Anilinpunkt: 76°C

Giipin-gasslåsprøven ble utført i et Gilpin-apparat og ved Gilpin-metoden som beskrevet i S.A.E. Paper 710 253 med tittel "Operating performance of motor vehicle braking systems as affected by fluid water content." Gilpin-gasslåstemperaturen (VLT) ble satt til den temperatur som svarte til dannelsen av 3 ml bobler.

Eksempel 33 - 47

Gilpin-gasslåstemperaturene ble bestemt (på den ovenfor be-skrevne måte) for en rekke væsker inneholdende forskjellige kombinasjoner av boratester og smøreolje-grunnvæske, idet

Primene JMT ble anvendt som' aminbestanddelen i hvert tilfelle. Detaljer for disse preparater og de erholdte resultater er angitt i tabell 2.

Eksempel 48

Denne blanding stemte med grunnoljekravene i spesifika-

sjon DTD 585. Gilpin-gasslåstemperaturen var 177°C efter oppvarm-ning ved 100°C i 24 timer med 0,5% vann i en forseglet glass-ampulle.

Eksempel 49

Denne blanding stemte også med grunnoljekravene i DTD 585-spesifikasjonen, og Gilpin (3 ml) våtgasslåstemperaturen var 203°C.

Eksempel 50

Denne blanding stemte også med grunnoljekravene ifølge DTD 585-spesifikasjonen, og Gilpin (3 ml) våtgasslåstemperaturen var 206°C.

Eksempel 51

Denne blanding stemte med grunnoljekravene ifølge DTD 585-spesif ikas jonen og hadde en Gilpin (3 ml) våtgasslåstemperatur på 205,5°C.

Eksempel 52 - 81

Andre blandinger inneholdende orthoester ble fremstilt fra en rekke forskjellige orthoestere og boratestere. I hvert tilfelle ble Primene JMT anvendt som aminbest anddel, og grunnvæsken var den naftheniske mineralolje anvendt i eksempel 2 -32. Prøver på disse blandinger ble underkastet Gilpin (3 ml) gasslås-prøven (i) efter omsetning med 0,5% vann ved 100°C i 24 timer, og (ii) efter å være underkastet en fuktighetsprøve ved en relativ fuktighet (RH) på 80% og en temperatur på 22°C i det vesentlige som beskrevet i FMVSS 113-spesifikasjonen, men utstrakt til en 5 døgns periode og uten en referansevæske. Dessuten ble gummi-svellingsegenskapene av forsøksvæskene med hensyn til nitrilgummi bestemt ved å måle økningen i volum av en 2,54 cm kvadratisk, 2 mm tykk nitrilgummiprøve i 50 ml væske ved 120°C i 3 døgn.

Detaljene for disse blandinger og de erholdte resultater

er angitt i tabell 3-

Forkortelsene og de kommersielle produkter henvist til i

tabell 1 til 3 er som følger:

Resultatene fra gasslåsprøven angitt i de foregående eksempler og i tabell 1-3 viser at væsker i henhold til oppfinnelsen bibeholder uventet høye gasslåstemperaturer selv i nærvær av vann. Videre viser gummi-svelleprøveresultatene angitt i tabell 3 at væskene i henhold til oppfinnelsen kan blandes slik at der fåes væsker med gummi-svelleegenskaper som er godtagbare i kommersielle hydrauliske systemer.

Claims

lo Hydraulisk væske, karakterisert ved at den inneholder i kombinasjon: (a) en smøreolje, (b) 1,0 - 50%, beregnet på totalvekten av væsken, av en eller flere oljeoppløselige boratestere med den generelle formel: hvor: 12 3 (i) R , R og RJ er like eller forskjellige, og er aryl med 6 - 20 carbonatomer, rettkjedet eller forgrenet alkyl med 1 - 20 carbonatomer eller en alicyclisk gruppe med 4-20 carbonatomer, eller en gruppe med formelen: hvor hver R1*, som er like eller forskjellige, er ethylen, propylen eller butylen, R-' er alkyl med 1-18 carbonatomer, og n er et helt tall fra 1 til 10, eller 1 2 (ii) R og R er like eller forskjellige og er som ovenfor angitt, RJ 3 er en gruppe med den generelle formel: 12 6 hvor R og R er som ovenfor angitt, R er alkylen eller oxy-alkylen med formelen:

hvor R^ og n er som ovenfor angitt; eller (iii) R 1 er som ovenfor angitt, og R 2 og RJ 3 danner sammen gruppen

hvor R<1> er som ovenfor angitt s idet minst én av R<1>, R<2> og R<3> er en alkyl- eller alicyclisk gruppe med 4-20 carbonatomer eller en gruppe med formelen ^R^-0 "^R^ hvor hver R^, R^ og n er som ovenfor angitt, (c) 0,5 - 20% av et amin som hindrer avsetning av olje-uoppløse-lige hydrolyseprodukter av boratesteren, og (d) 5 - 30 vekt% beregnet på totalvekten av væsken av en oljeoppløselig orthoester med formelen: hvor R^ er hydrogen, methyl eller aralkyl med 7-20 carbonatomer; R^ er alkyl med 4 - 20 carbonatomer eller en gruppe med formelen -(R<13->0-) -R<1>^ hvor hver R<13>, som er like eller forskjellige, er

P iLethylen eller propylen; R ^ er alkyl med 1-20 carbonatomer,

g in p er et helt tall fra 2 til 10; R og R , som er like eller forskjellige, er rettkjedet eller forgrenet alkyl med 1-20 carbonatomer, aryl med 6-20 carbonatomer, alkaryl eller aralkyl med 7 - 20 carbonatomer eller en gruppe med formelen -(R<11> -0)m~R<12 >hvor hver R^"<*> som er like eller forskjellige, er ethylen eller 12 propylen; R er alkyl med 1-20 carbonatomer, aryl med 6 - 20 carbonatomer, alkaryl eller aralkyl med 7 - 20 carbonatomer, og m er et helt tall fra 2-10.
2. Hydraulisk væske ifølge krav 1,karakterisert ved at den oljeoppløselige boratester utgjør 1-20 vekt%, beregnet på totalvekten av væsken.
3. Hydraulisk væske ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at vektforholdet av orthoester til boratester er i området fra 5:1 til 2:1.
4. Hydraulisk væske ifølge krav 1-3,karakterisert ved at det inneholder 1-10 vekt<1>*? amin beregnet på totalvekten av væsken.
5. Hydraulisk væske ifølge krav 1-4,karakterisert ved at vektforholdet av boratester til amin er fra 5:1 til 1:1.