DE1074796B

DE1074796B - Schmier- und Hydrauliköle

Info

Publication number: DE1074796B
Application number: DENDAT1074796D
Authority: DE
Inventors: Raunheim Alfred Neumann (Hess.) und Dr. Theodor Völker, Darmstadt
Original assignee: Roehm and Haas GmbH
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1957-05-15
Publication date: 1960-02-04
Also published as: FR1194712A

Description

DEUTSCHES

Der technische Fortschritt der letzten Jahre auf dem Motoren- und Turbinengebiet, vornehmlich auf dem Gebiete der Düsentriebwerke für die Luftfahrt, hat die Entwicklung neuer Produkte zum Schmieren schnell bewegter Teile notwendig gemacht. Die Schmiermittel 5 sollen vor allem einen hohen Viskositätsindex, gute Oxydations- und Wärmebeständigkeit, einen niederen Stockpunkt und einen hohen Flammpunkt aufweisen. Auf bestimmten Anwendungsgebieten werden ähnliche Anforderungen an hydraulische Flüssigkeiten gestellt: Auch sie sollen einen hohen Viskositätsindex aufweisen, innerhalb eines möglichst weit gespannten Temperaturbereichs verwendbar sein, gute Schmiereigenschaften im Arbeitsbereich zeigen, nicht schäumen, nicht korrodierend wirken und sich nicht oder erst bei hoher Temperatur entzünden.

In den sogenannten Esterölen, von denen z. B. die Ester aliphatischer Dicarbonsäuren und primärer aliphatischer Alkohole mit verzweigter, 6 bis 14 C-Atome aufweisender Kette als besonders günstig wirkende Vertreter genannt seien, stehen Schmier- und Hydrauliköle zur Verfügung, die jeweils einen Teil der genannten Forderungen erfüllen.

Es wurde gefunden, daß eine bestimmte Klasse von Estern mit besonderem Vorteil als Schmier- und Hydrauliköle verwendet werden kann, da diese Ester einen überraschend guten Querschnitt der von hochwertigen Schmiermitteln und Hydraulikölen zu fordernden Eigenschaften aufweisen. Die Ester lassen sich, vorteilhaft nach an sich bekannten Verfahrensschritten auf die Weise herstellen, daß Acrylnitril, Metharcylnitril oder Äthacrylnitril bzw. Dimerisierungs- oder Oligomerisierungsprodukte dieser Nitrile an einwertige Alkohole mit mindestens 4 C-Atomen oder an mehrwertige Alkohole mit bis zu 10 C-Atomen angelagert und die auf diese Weise gebildeten gesättigten Nitrile anschließend verseift und mit einwertigen, mindestens 4 C-Atome aufweisenden Alkoholen verestert werden. — Der Oligomerisierungsgrad im Falle des Acrylnitrils soll etwa bis zu 10, im Falle des Methacrylnitrils etwa bis zu 6 und im Falle des Äthacrylnitrils bis zu 5 betragen.

Das dargelegte Aufbauprinzip der als Schmiermittel besonders geeigneten Ester läßt zahlreiche Variationsmöglichkeiten erkennen. Weiterhin lassen sich verschiedene Ester der genannten Art im Gemisch miteinander verwenden, wodurch die Schmiermittel weitgehend die guten Eigenschaften der einzelnen Komponenten erhalten.

Zu Produkten mit besonders günstigem Verhalten kommt man, wenn die Veresterung der aus Alkoholen und ungesättigten Nitrilen erhaltenen Cyanäthylierungsprodukte wenigstens zum Teil mit verzweigtkettigen Alkoholen durchgeführt wird.

Im nachstehenden wird die Herstellung einer Reihe von erfindungsgemäß zu verwendenden Estern, die mit Vorteil im Sinne vorliegender Erfindung verwendet Schmier- und Hydrauliköle

Anmelder:

Röhm & Haas G.m.b.H.,
Darmstadt, Mainzer Str. 42

Alfred Neumann, Raunheim (Hess.),

und Dr. Theodor Völker, Darmstadt,

sind als Erfinder genannt worden

werden können, zusammen mit den Viskositäts- und Stockpunktwerten beschrieben. Die Viskositäten wurden dabei bei 37,8 und 98,9° C bestimmt. Die Herstellung der Verbindungen auf Esterbasis wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht unter Schutz gestellt.

Die Überlegenheit der erfindungsgemäß verwendeten Ester über die als Schmiermittel bereits bekannten Ester hat vermutlich ihren Grund in dem Einbau mindestens eines Äthersauerstoffs in das Estermolekül, und zwar als verbindendes Glied zwischen dem Alkylrest und der die Estergruppe tragenden Komponente.

Zusätze an sich bekannter Art, z. B. von Polymerisaten zur Verbesserung der Viskosität, von Rostschutz- und Schaumverhinderungsmitteln und von Oxydations- oder Schlamminhibitoren, können die guten Eigenschaften der genannten Verbindungen weiterhin verbessern. Auch die gleichzeitige Mitverwendung von Mineralölen oder von synthetischen Schmiermitteln der bekannten Art kann in bestimmten Fällen von Vorteil sein.

Beispiel 1

5 Mol Hexandiol werden in Gegenwart von 1 % Natriummethylat und 0,1 % Pyrogallol mit 10 Mol Acrylnitril bei 60 bis 65° C cyanäthyliert und das resultierende Nitril in bekannter Weise mit H₃O und H₂SO₄ verseift. Die entstehende Säure wird gleichzeitig mit 10 Mol iso-Decanol verestert. Die Reinigung des Produkts erfolgt durch. Flashdestillation.

Eigenschaften der entstandenen Verbindung auf Esterbasis :

Viskosität bei 37,8° C 21,07 cSt

Viskosität bei 98,9° C 4,63 cSt

Viskositätsindex 154

Stockpunkt —68° C

Flammpunkt 233° C

VKA-Zahl 1000 kg

Korrosionsschutzzahl 84,1

909 728/487

Die VKA-Zahl kann bestimmt werden im Vierkugelapparat, bzw. im Lang-Versuch nach Zimmermann (M. Zimmermann, »Schmiertechnik«, Düsseldorf, 1954). Die Korrosionsschutzzahl ist bestimmt nach der Daimler-Benz-Norm L 6774 (Anhang 2) entsprechend der Bestimmung nach Philippowich (»Erdöl und Kohle«, April 1952).

Vergleichsversuch zu Beispiel 1

Die entsprechenden Werte für das als Schmier- und Hydrauliköl bekannte Di-2-äthylhexyl-sebacat sind aus nachstehender Tabelle ersichtlich:

Viskosität bei 37,8° C 12,6 cSt

Viskosität bei 98,9° C 3,32 cSt

Viskositätsindex 154

Stockpunkt — 70° C

Flammpunkt 4-224° C

VKA-Zahl 950 kg

Korrosionsschutzzahl 33,1

20

Schon der Flammpunkt des Esteröles gemäß Beispiel 1 liegt bei höheren Temperaturen als der des bekannten Esters, so daß eine breitere technische Anwendbarkeit möglich ist. Darüber hinaus sind die Hochdruckeigenschaften und vor allem die korrosionsverhindernden Eigenschaften, die einen entscheidenden Gesichtspunkt für die Eigenschaften eines Schmieröls darstellen, bei dem Esteröl nach Beispiel 1 wesentlich günstiger.

Wird dabei noch berücksichtigt, daß die nach der oben genannten Methode bestimmten Korrosionsschutzzahlen für nichtkonfektionierte hochwertige Mineralöle nur 10 bis 15 betragen und für ausgesprochene Markenkorrosionsschutzöle Kennzahlen von etwa 90 bestimmt werden, so wird nicht nur die deutliche Überlegenheit der erfindungsgemäßen Öle gegenüber bekannten besten Ölen auf Dicarbonsäurebasis ersichtlich, sondern darüber hinaus auch offenbar, daß hinsichtlich der Korrosionsschutzwirkung sogar konfektionierte Spezialöle praktisch erreicht werden.

Beispiel 2

40

10 Mol Hexandiol werden in Gegenwart von Natriummethylat (1%) und Pyrogallol (0,1%) mit der äquivalenten Menge Acrylnitril cyanäthyliert, das entstandene Nitril in der oben angegebenen Weise verseift und die resultierende Säure in molaren Mengen mit iso-Decanol und n-Octanol verestert.

Das resultierende Produkt zeigt folgendes Viskositätstemperaturverhalten :

Viskosität bei 37,8° C 18,32 cSt

Viskosität bei 98,9° C 4,3 cSt

Viskositätsindex 164,6

Stockpunkt —30° C

Beispiel 3

55

1 Mol Glycerin wird in bekannter Weise mit 3 Mol Acrylnitril cyanäthyliert, das entstandene Nitril mit H₂O und H₂SO₄ verseift und gleichzeitig die resultierende Säure mit 2 Mol 2-Äthylhexan und 1 Mol n-Octanol verestert. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1 angegeben.

Esteröleigenschaften des entstandenen Produkts:

Viskosität bei 37,8° C 15,48 cSt

Viskosität bei 98,9° C 3,42 cSt

Viskositätsindex 106

Stockpunkt —65° C

Beispiel 4

5 Mol n-Dodecylalkohol werden in der üblichen Weise mit Acrylnitril (6 Mol) in Gegenwart von 1 °/₀ Natriummethylat und 0,1 °/₀ Pyrogallol cyanäthyliert. Das resultierende Nitril wird mit Schwefelsäure und Wasser verseift und die entstehende Säure mit 2-Äthylhexanol verestert. Die Ausbeute anjS-Dodecoxy-propionsäure-2-äthylhexylester beträgt 60,7 °/₀.

Kp.₀,₂ = 180° C

Viskosität bei 37,8° C 14,75 cSt

Viskosität bei 98,9° C 3,57 cSt

Viskositätsindex 143,2

Stockpunkt —45° C

Beispiel 5

175 Mol des vollständig cyanäthylierten Glycols (2 Mol Acrylnitril + 1 Mol Glycol) werden mit 50 Mol des Monocyanäthylierungsproduktes von Glycol mit Acrylnitril (1 Mol Glycol + 1 Mol Acrylnitril) gemischt. Nach Zusatz von 400MoI W'asser und 205 Mol H₂SO₄ wird verseift. Dabei tritt eine teilweise Veresterung der durch Verseifung des Dmitrils entstandenen Dicarbonsäure mit der aus dem Monocyanäthylierungsprodukt durch Verseifung entstandenen Oxycarbonsäure ein. Danach fügt man 350 Mol 2-Äthylhexanol zu und verestert in an sich bekannter Weise vollständig.

Der mit Wasser ausgeschüttelte und dabei entsäuerte Rohester wird getrocknet. Die bis 190° C im Vakuum (0,5 mm Hg) flüchtigen Anteile werden abgezogen. Es hinterbleibt ein Esteröl mit folgenden Eigenschaften:

Viskosität bei 37,8° C 20,33 cSt

Viskosität bei 98,9° C 4,5OcSt

Viskositätsindex 158,2

Stockpunkt —58° C

Flammpunkt 211° C

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von Verbindungen auf Esterbasis, die durch die Anlagerung von Acrylnitril, Methacrylnitril oder Äthacrylnitril bzw. von Dimerisierungs- oder Oligomerisierungsprodukten dieser Nitrile an einwertige Alkohole mit mindestens 4 C-Atomen, oder an mehrwertige Alkohole mit bis zu 10 C-Atomen und durch anschließende gleichzeitige Verseifung sowie Veresterung der gebildeten Cyanäthylierungsprodukte mit einwertigen, mindestens 4 C-Atome aufweisenden Alkoholen erhältlich sind, als Schmier- und Hydrauliköle.

2. Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung solcher Ester als Schmiermittel, in denen die Veresterungskomponente wenigstens teilweise aus verzweigtkettigen Alkoholen besteht.

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