SE532942C2 - Low lubricant base lubricant - Google Patents

Description

u'“l w PJ LD »b- M eller andra krav. Blandning är dock inte alltid att föredra, eftersom det introducerar komplexitet i systemet, i varje fall i fonn av ökat antal komponenter ingående i smörjmedlet. u '“l w PJ LD» b- M or other requirements. However, mixing is not always preferable, as it introduces complexity into the system, at least in the form of an increased number of components contained in the lubricant.

Det är vidare känt inom tekniken att vissa estercgenskaper markant kan påverkas genom att välja startrnaterialblandningar i stället för enkla reaktanter. Esterprodukten kan, till exempel, bestå av en blandning av nämnda alkoholer förestrade med en karboxylsyra eller en nämnd alkohol kan förestras med en blandning av karboaylsyror för att erhålla till exempel förbättrad kompatibilitet och kallflytningsegenskaper. I ännu mer generella termer kan det här tillämpas när en blandning av nämnda alkoholer kombineras med en blandning av karboxylsyror för att erhålla en statistisk blandning av esterslutprodukter. Estrar baserade pâ nämnda blandningar av råmaterial är dock inte önskade i alla fall. De föranleder en grad av osäkerhet vad gäller systemets sammansättning, och en eller flera av de statistiskt bildade esteriöreningarna kan bidra till oönskade och/eller ogynnsamma prestanda. Det finns således behov av och efterfrågan på en rad olika cstrar, i huvudsak framställda av enkla reaktanter, vilka uppvisar fördelaktiga inneboende egenskaper.It is further known in the art that certain ester properties can be markedly affected by choosing starter material mixtures instead of simple reactants. The ester product may, for example, consist of a mixture of said alcohols esterified with a carboxylic acid or a said alcohol may be esterified with a mixture of carboxylic acids to obtain, for example, improved compatibility and cold surface properties. In even more general terms, this can be applied when a mixture of said alcohols is combined with a mixture of carboxylic acids to obtain a statistical mixture of ester end products. However, esters based on said mixtures of raw materials are not desired in all cases. They give rise to a degree of uncertainty as to the composition of the system, and one or more of the statistically formed ester compounds may contribute to undesirable and / or adverse performance. Thus, there is a need for and demand for a variety of esters, mainly made from simple reactants, which exhibit advantageous intrinsic properties.

Droppunkt är en smörj medelsegenskap, vilken karakteriserar kallflytningsegenskaperna hos ett Smörjmedel. Droppunkten definieras som avläsningen av den lägsta temperaturen vid vilken ett testsmöijmedel uppvisar en definierad grad av fluiditet. En mer detaljerad beskrivning ges i standarden ASTM D5950. Låg droppunkt är önskvärd i Smörjmedel som är avsedda att användas vid 1ågtemperaturförhållanden, vilket förekommer till exempel vid uppstart av motorer i kallt klimat och/eller vid vinterförhällanden. Exempel på tillämpningar som kräver bra kallegenskaper innefattar, men är inte begränsade till, fordons- och luftfartssmörjmedel, Smörjmedel för fordonsmotorer, stationära och tvåtaktsmotorer, hydraulvätskor, kylmedia, dielektriska vätskor och Smörjfett.Drop point is a lubricant property, which characterizes the cold flow properties of a Lubricant. The drop point is defined as the reading of the lowest temperature at which a test lubricant has a defined degree of fl uidity. A more detailed description is given in the ASTM D5950 standard. Low drop point is desirable in Lubricants that are intended to be used in low temperature conditions, which occurs, for example, when starting engines in cold climates and / or in winter conditions. Examples of applications that require good cooling properties include, but are not limited to, vehicle and aerospace lubricants, lubricants for vehicle engines, stationary and two-stroke engines, hydraulic fluids, coolants, dielectric fluids and lubricating greases.

Det är känt att estrar av grenade karboxylsyrtii' bidrar till en reducerad droppunkt, vilket beskrivs i bland annat US 4,5l4,3l4. Hittills är dock beskrivna och använda grenade karboxylsyror antingen neo- eller isogrenade. Z-etylhexansyra är den enda använda Z-grenade karboxylsyran med fler än fyra kolatomer och karboxylsyror beskrivna i litteraturen som har fler än 10 kolatoiner är antingen linjära syror, isosyrror eller neosyror.It is known that esters of branched carboxylic acid contribute to a reduced drop point, which is described in, inter alia, US 4,514,314. To date, however, described and used branched carboxylic acids are either neo- or iso-branched. Z-ethylhexanoic acid is the only Z-branched carboxylic acid used with more than four carbon atoms and carboxylic acids described in the literature having more than 10 carbon atoms are either linear acids, isoacids or neoacids.

Det har nu helt överraskande visat sig att användande av Z-propylheptansyra som syrakornponent i en ester, avsedd som smörjmcdelsbasmassa, markant reducerar droppunkten hos estern. Den enligt föreliggande uppfinning erhållna kombinationen av hög flampunkt, låg avdunstriingsförlust, hög viskositet och den oväntat och exceptionellt låga droppunkten och det höga viskositetsindexvärdet ger nya tekniska möjligheter när det gäller att anpassa egenskaperna hos nu kända Smörjmedel. Varken 2-grenade karboxylsyror, förutom den inom tekniken välkända Z-etylhexansyfraii, som startmaterial, eller någon korrelation mellan Lïl Lil* Iïß 421- PJ molekylvikten hos estern och droppunkten lies smöijmedlet, har hittills beskrivits för estersmörjmedel och/eller esterbasmassor.It has now quite surprisingly been found that the use of Z-propylheptanoic acid as an acid grain component in an ester, intended as a lubricant base mass, markedly reduces the drop point of the ester. The combination of high fl point, low evaporation loss, high viscosity and the unexpectedly and exceptionally low drop point and the high viscosity index value obtained according to the present invention provide new technical possibilities in adapting the properties of now known Lubricants. Neither 2-branched carboxylic acids, other than the Z-ethylhexanoic acid frail well known in the art, as a starting material, nor any correlation between the molecular weight of the ester and the drop point of the lubricant, have heretofore been described for ester lubricants and / or ester bases.

Föreliggande uppfinning hänför sig följaktligen till en srnöijniedclsbasmassa innefattande minst en ester mellan Z-propylheptansyra och minst en alkohol vilken har två eller flera hydroxylgrupper eller en alkoxylerad, såsom metoxylerad, etoxylerad, butoxylerad och/eller propoxylerad, variant av nämnd alkohol, där nämnd alkohol i den mest föredragna utföringsfonnen av föreliggande uppfinning är en 2,2-dialkyl-l,3~propandiol, en Z-alkyl-Z-hydroxialkyl-lß-propandiol eller en 2,2-dihydroxialkyl~l,3~propaiidiol, såsom neopentylglykol, Z-biiryfl-Z-etyl-lß-propandiol. trimetyloletaii, trimetylolbutari, trirnetylolpropan eller pentaerytritol, eller en dimer, trimer eller polymer av en nämnd LZ-substituerad lß-propandiol, såsom ditrimetyloletan, ditrirnetylolpropan eller dipentaerytritol. Alkyl är i nämnda utföringsforiner företrädesvis en Cr-Cg alkyl.Accordingly, the present invention relates to a sodium hydroxide base composition comprising at least one ester between Z-propylheptanoic acid and at least one alcohol having two or more hydroxyl groups or an alkoxylated, such as methoxylated, ethoxylated, butoxylated and / or propoxylated, variant of said alcohol, wherein said alcohol in the most preferred embodiment of the present invention is a 2,2-dialkyl-1,3-propanediol, a Z-alkyl-Z-hydroxyalkyl-1β-propanediol or a 2,2-dihydroxyalkyl-1,3-propanidiol, such as neopentyl glycol, Z-biyryl-Z-ethyl-1β-propanediol. trimethylolethane, trimethylolbutari, trimethylolpropane or pentaerythritol, or a dimer, trimer or polymer of said L 2 -substituted 1β-propanediol, such as ditrimethylolethane, ditrimethylolpropane or dipentaerythritol. Alkyl in said embodiments is preferably a C 1 -C 6 alkyl.

Nämnd ester är i speciellt föredragna utföriiigsfonner av föreliggande uppfinning en triester eller tetraestcr av en nämnd triol eller en nämnd tetrol, såsom en förestringsprodukt mellan Z-propylheptansyra och peiitaerytritol eller trimetylolpropan, med ett tetraester- eller triesterírinehâll av minst 95 vikts~%, såsom minst 97 vikts-%.Said ester is in particularly preferred embodiments of the present invention a triester or tetraester of said triol or said tetrol, such as an esterification product between Z-propylheptanoic acid and polyethylene tritol or trimethylolpropane, having a tetraester or triesterimine content of at least 95% 97% by weight.

I en annan aspekt hänför sig föreliggande uppfinning till ett förfarande för att erhålla ett Smörjmedel med reducerad droppunkt, nämnt förfarande innefattande användningen av en smörjmedelsbasrnassa såsom ovan beskrivits. Ytterligare en aspekt av föreliggande uppfinning hänför sig till användningen av en smörjmedelsbasinassa som ovan beskrivits i Smörjmedel, såsom ett Smörjmedel för fordonsmetorer, luftfartssmöijrnedel, turbinolja, jetrnotorsmörjmedel, smörjniedel för stationära rnotorer och Z-taktsmotorer, hydraulvätskor, kylrnedia, dielektriskïa vätskor och/eller Smörjfett.In another aspect, the present invention relates to a process for obtaining a reduced drop lubricant, said process comprising the use of a lubricant base compound as described above. A further aspect of the present invention relates to the use of a lubricant basinase as described above in Lubricants, such as a Lubricant for Vehicle Meters, Aviation Lubricant, Turbine Oil, Jet Engine Lubricant, Stationary and Lubricant Lubricant Lubricant, Hydraulic Fluid / Hydraulic Fluids, Hydraulic Fluid .

En fackman torde utan vidare utveckling, genom att använda beskrivningen ovan, kunna utnyttja uppfinningen i sin lielhet. Följande föredragna specifika utföríngsforrner ska därför enbart ses som illustrativa och inte på något sätt begränsande för resten av beskrivningen.A person skilled in the art should without further development, by using the description above, be able to utilize the invention in its entirety. The following preferred specific embodiments are, therefore, to be construed as merely illustrative, and not limitative of the remainder of the disclosure in any way whatsoever.

Exempel l och 2 nedan liänför sig till framställning av esteroljor enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning och Exempel 3 till en jämförbar esterolja utanför nämnd uppfinnings ram. Exempel 4 och 5 och Tabell l presenterar utvärderingar av framställda estrar.Examples 1 and 2 below relate to the preparation of ester oils according to embodiments of the present invention and Example 3 to a comparable ester oil outside the scope of said invention. Examples 4 and 5 and Table 1 present evaluations of prepared esters.

Exempel 1 120,9 g pentaerytritol, 733,8 g Lpropylheptansyira, 2,5 g p-toluensulfonsyra som katalysator och 43,0 g n-ok:tan_ som azeotropt lösningsmedel satsadcs i ett reaktionskärl utrustat med mekanisk omrörare, kvävgasinlilåsning, uppvärrnningsanordning, kylare och en separator enligt Dean-Stark. Reaktionsblandningen vänndes snabbt upp till l70°C och uppvärmningen fortsatte därefter med en gradient av 20°C/1nin tills en förestringstemperatur av 235°C uppnåddes. F örestringen fick nu fortgå tills GC-analys visade på mindre än 1% triester (ester som har en oreagerad liydroxylgrupp) i reaktionsblandningen. 15,6 g aktivt kol tillsattes sedan for att kontrollera missfärgning och vakuum lades på för avdrivning av det azeotropa lösningsmedlet och överskott av karboxylsyra. Blandningen kyldes, när en reaktionsprodukt med ett syratal på mindre än 3 mg KOH/g erhållits, till 50°C och 14,6 g 10 % (aq.) NaOH-lösning tillsattes reaktionsblandningeii. Vakuum lades än en gång på och reaktionsblandningen âteruppvänndes till 100°C för dehydrering. Den resulterande reaktionsprodukten ñltrerades slutligen och gav en blekgul esterprodukt med följande egenskaper.Example 1 120.9 g of pentaerythritol, 733.8 g of propyl heptanoic acid, 2.5 g of p-toluenesulfonic acid as catalyst and 43.0 g of n-octane as an azeotropic solvent are charged to a reaction vessel equipped with a mechanical stirrer, nitrogen inlet, heating device, cooler and a Dean-Stark separator. The reaction mixture was quickly turned up to 170 ° C and the heating was then continued with a gradient of 20 ° C / 1nin until an esterification temperature of 235 ° C was reached. The esterification was now allowed to proceed until GC analysis showed less than 1% of triester (ester having an unreacted hydroxyl group) in the reaction mixture. 15.6 g of activated carbon was then added to control discoloration and a vacuum was applied to evaporate the azeotropic solvent and excess carboxylic acid. The mixture was cooled, when a reaction product having an acid number of less than 3 mg KOH / g was obtained, to 50 ° C and 14.6 g of 10% (aq.) NaOH solution was added to the reaction mixture. Vacuum was applied once more and the reaction mixture was returned to 100 ° C for dehydration. The resulting reaction product was finally filtered to give a pale yellow ester product having the following properties.

Färgtal: 144 APHA Syratal: 0,04 mg KOH/g Hydroxyltal: 0,23 mg KOH/ g Pentaerytritoltetraesterinnehåll: 97 vikts-% Exempel 2 Exempel 1 upprepades med skillnaden att pentaerytntol ersattes av samma mängd trimetylolpropan och att 561,5 g Lpropylheptziiisyra satsades i stället för 733,8 g, vilket resulterade i en blekgul esterprodukt med följ ande egenskaper.Color number: 144 APHA Acid number: 0.04 mg KOH / g Hydroxyl number: 0.23 mg KOH / g Pentaerythritol tetraester content: 97% by weight Example 2 Example 1 was repeated with the difference that pentaerythritol was replaced by the same amount of trimethylolpropane and that 561.5 g of Lpropylheptzylic acid was charged instead of 733.8 g, which resulted in a pale yellow ester product with the following properties.

F ärgtal: 44 APHA Syratal: 0,02 mg .KOH/ g Hydroxyltal: 0,52 mg KOH/ g Trimetylolpropantriestcrinnehåll: 97 vikts~% Exempel 3 (iämíïirande) Exempel 1 upprepades med skillnaden att 2~propylheptansyra ersattes med 613,4 g Letylliexansyra, vilket resulterade i en blekgul esterprodukt med följande egenskaper.Color: 44 APHA Acid number: 0.02 mg .KOH / g Hydroxyl number: 0.52 mg KOH / g Trimethylolpropanthriester content: 97% by weight Example 3 (comparative) Example 1 was repeated with the difference that 2-propylheptanoic acid was replaced by 613.4 g Letylliexanoic acid, which resulted in a pale yellow ester product with the following properties.

Färgtal: 5 APHA Syratal: 0,03 mg KOH/g Hydroxyltal: 0,52 mg KOH/g Pentaerytritoltetraestermn ehåll: 98,7 vikts-*l 0 532”. 942 Exempel 4 De i Exempel 1, 2 och 3 (jäinfórande) erhållna esterprodukteina (smörjrnedelsbasmassorna) utvärderades med avseende på egenskaper villka är viktiga hos Smörjmedel. Esterprodukterna enligt utíöringsforrner av föreliggande uppfinning uppvisade väsentligt förbättrade egenskaper.Color number: 5 APHA Acid number: 0.03 mg KOH / g Hydroxyl number: 0.52 mg KOH / g Pentaerythritol tetraester content: 98.7% by weight * l 0 532 ”. 942 Example 4 The ester products (lubricant bases) obtained in Examples 1, 2 and 3 (introduction) were evaluated for properties which are important in Lubricants. The ester products of the embodiments of the present invention showed significantly improved properties.

Resultatet redovisas i 'fabell 1 nedan.The result is reported in 'fable 1 below.

Exempel 5 Esterprodukterna erhållna i Exempel 1 och Exempel 3 (jämförande) placerades över natt i en frys vid ~18-20°C. Produkten i Exempel 1 var efter nämnd tid en klar högviskös vätska, medan produkten i Exempel 3 var en o genomskinlig vaxlik fast massa.Example 5 The ester products obtained in Example 1 and Example 3 (comparative) were placed overnight in a freezer at ~ 18-20 ° C. The product in Example 1 was after that time a clear highly viscous liquid, while the product in Example 3 was a transparent waxy solid mass.

Tabell 1 Egenskap Viskositet Viskositet Viskositets- Droppunkt Flampunkt NOACK vid 40°C vid 100°C index °C slutet kärl avdunstning C51 egt ”C vikts-% ENlSO3104 ENISÜ 3104 ASTM D 22713 ASTM D 5950 ENlSO2492 CBC L40-93-B Ex. l 57,2 7,83 110 < -56 270 1,7 Ex. 2 34,4 5,44 89 < ~52 244 5,0 Ex. 3 46,2 6,39 82 -6 178 3,4Table 1 Property Viscosity Viscosity Viscosity- Drop point Flash point NOACK at 40 ° C at 100 ° C index ° C closed vessel evaporation C51 egt ”C weight% ENlSO3104 ENISÜ 3104 ASTM D 22713 ASTM D 5950 ENlSO2492 CBC L40-93-B Ex. l 57.2 7.83 110 <-56 270 1.7 Ex. 2 34.4 5.44 89 <~ 52 244 5.0 Ex. 3 46.2 6.39 82 -6 178 3.4

Claims (8)

PATENTKRAVPATENT REQUIREMENTS 1. Smörjmedelsbasmassa för framställning av rnotorsmörjrnedel, turbinoljor och/eller hydraulvätskor k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnd sniöijšmedelsbasmassa innefattar minst en ester erhållen genom att förestra Z-propylheptansyra med minst en 2,2-dialkyl-lß-propandiol, Z-alkylâ-hydroxialkyld ß-propandiol och/eller LZ-dihydroxialkyl- 1 ß-propandiol och/eller minst en dimer, trimer eller polymer av en nämnd lß-propanediol och/eller minst en alkoxylerad variant av en nämnd l,3~propandiol eller en nämnd dímer, trimer eller polyrner.1. Lubricant base mass for the production of engine lubricant, turbine oils and / or hydraulic fluids is characterized in that said lubricant base mass comprises at least one ester obtained by esterifying Z-propylheptanoic acid with at least one 2,2-dialkyl-1β-propionic hydroxyl, Z-alkylk-propanediol, -propanediol and / or L 2 -dihydroxyalkyl-1β-propanediol and / or at least one dimer, trimer or polymer of said 1β-propanediol and / or at least one alkoxylated variant of said 1,3-propanediol or a said dimer, trimer or polyrner. 2. Smörjmedelsbasmassa enligt krav l k ä n n c t e c k n a d a v, att nämnd alkyl är en C1-Cg alkyl.2. A lubricant base composition according to claim 1, wherein said alkyl is a C 1 -C 6 alkyl. 3. Smöijmedelshasmassa enligt krav l eller 2 k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnd 2,2-dialkyl-lß-propandiol, 2-alkyl-2-hydroxi alkyl-l ,3~propandiol oeh/ eller 2,2-dihydroxialkyl- 1 ß-propandiol och/eller dirner, trimer eller polymer därav är neopentylglykol, 2~butyl-2-etyl~lß-prropandiol, trimetyloletan, trimetylolbutan, trimetylolpropan, pentaerytrítol., ditrirnetylolpropan och/eller dípentaerytritol.Lubricant hash mass according to claim 1 or 2, characterized in that said 2,2-dialkyl-1β-propanediol, 2-alkyl-2-hydroxyalkyl-1,3-propanediol and / or 2,2-dihydroxyalkyl-1β- propanediol and / or dirner, trimer or polymer thereof are neopentyl glycol, 2-butyl-2-ethyl-1β-propanediol, trimethylolethane, trimethylolbutane, trimethylolpropane, pentaerythritol, dithyrmethylolpropane and / or dipentaerythritol. 4. Smörjjrnedelsbasmassa enligt något av kraven 1-4 k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnd alkoxylerad variant är en etoxylerad och/eller propoxylerad trimetyloletan, trimetylolpropan, trimetylolbutan, pentaerytritol, ditrimetylolpropan eller dipentaerytritol.Lubricant base composition according to any one of claims 1-4, characterized in that said alkoxylated variant is an ethoxylated and / or propoxylated trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolbutane, pentaerythritol, ditrimethylolpropane or dipentaerythritol. 5. Smörjinedelsbasmassa enligt något av kraven l~4 k ä n n et c c k n a d a v, att nämnd smörmedelsbasrnassa innefattar minst en triester av trimetylolpropan och/eller minst en tetraester av pentaerytritol och/eller ditrimetylolpropan.Lubricant base composition according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said lubricant base composition comprises at least one triester of trimethylolpropane and / or at least one tetraester of pentaerythritol and / or ditrimethylolpropane. 6. Smörjmedelsbasmassa enligt krav 5 k ä n n et e c k n a d a v, att nämnd triester har ett triesterinnehäll av minst 95 vikts-%, såsom ininst 97 vikta-Wo.A lubricant base composition according to claim 5, characterized in that said triester has a triester content of at least 95% by weight, such as at least 97 wt. 7. Smörjmedelsliasinassa enligt krav 5 k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnd tetraester har ett tetraesterinnehåll av minst 95 vikts~%, såsom minst 97 vikts-%.7. Lubricant lyasinassa according to claim 5, characterized in that said tetraester has a tetraester content of at least 95% by weight, such as at least 97% by weight. 8. Förfarande för att erhålla ett Smörjmedel med reducerad droppunlct, varvid nämnt förfarande innefattar användning av en smörjmedelsbasmassa enligt något av kraven 1-7. 10. 532 942 Användning av en srnöljmedelsbasmassa enligt något av kraven 1-7, i ett Smörjmedel för fordonsmotorer, ett Smörjmedel luftfartsniotorer, en turbinolja, ett jetmotorsmöijniedel, ett Smörjmedel för stationära motorer och/eller ett Smörjmedel för för Z-taktsmotorer. Användning enligt krav 9, varvid nämnd srnörjniedelsbasmassa innefattar en triester av trimetylolpropan och/eller en tetraester av pentaerytrítol och/eller ditrímetylolpropan.A method of obtaining a reduced droplet lubricant, said method comprising using a lubricant base composition according to any one of claims 1-7. Use of a propellant base compound according to any one of claims 1 to 7, in a Lubricant for vehicle engines, a Lubricant for aviation engineers, a turbine oil, a jet engine lubricant, a Lubricant for stationary engines and / or a Lubricant for Z-stroke engines. Use according to claim 9, wherein said liquid base mass comprises a triester of trimethylolpropane and / or a tetraester of pentaerythritol and / or ditrimethylolpropane.