DE1170099B

DE1170099B - Schmierfett auf Organopolysiloxanbasis

Info

Publication number: DE1170099B
Application number: DEG32115A
Authority: DE
Inventors: John Harold Wright
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1960-05-16
Filing date: 1961-04-24
Publication date: 1964-05-14
Also published as: GB926700A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: ClOm

Deutsche KL: 23 c-1/04

Nummer: 1 170 099

Aktenzeichen: G 32115 IV c / 23 c

Anmeldetag: 24. April 1961

Auslegetag: 14. Mai 1964

Es ist bekannt, Organopolysiloxane als Schmiermittel zu verwenden. Sie zeichnen sich besonders durch gute Wärmebeständigkeit, wasserabstoßende, isolierende und niederviskose Eigenschaften (auch bei hohen Temperaturen) aus. Ihre Konsistenz kann man bekanntlich durch Zusatz von organischen oder anorganischen Fettverdickern verändern. Weiterhin ist es bereits bekannt, ein Gemisch zweier verschiedener Siloxane unter Zusatz von Fettverdickern auf anorganischer oder organischer Basis als Schmiermittel einzusetzen.

Schmierfette auf Organopolysiloxanbasis werden häufig auch zum Schmieren von metallischen Teilen verwendet. Zwar werden durch derartige Schmierfette die metallischen Teile selbst nicht angegriffen, es hat sich jedoch herausgestellt, daß derartige Schmierfette metallische Teile nicht gegen die Korrosionseinwirkung einer oxydierenden Atmosphäre in der gewünschten Weise schützen. Dies ist besonders bei aus Kupfer, Kupferlegierungen oder Stahl bestehenden Teilen der Fall. Zur Beseitigung dieses Mangels wurden bisher diesen Schmierfetten korrosionshemmend wirkende Zusätze einverleibt. Diese Zusätze wirken sich jedoch ungünstig auf die sonstigen günstigen Eigenschaften, insbesondere die Wärmebeständigkeit, der Organopolysiloxane aus.

Die Erfindung macht sich daher zur Aufgabe, ein aus einem Gemisch zweier verschiedener Siloxane unter Zusatz von Fettverdickern auf organischer oder anorganischer Basis bestehendes Schmierfett zu schaffen, das die günstigen Eigenschaften der bekannten Siloxane besitzt und darüber hinaus beim Aufbringen auf metallische Oberflächen, beispielsweise aus Kupfer oder Stahl, diese vor Korrosion schützt.

Diese Aufgabe wird nun bei einem Schmierfett der vorstehend genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein aus folgenden Verbindungen bestehendes Siloxangemisch verwendet wird:

(1) ein an sich bekanntes flüssiges Organopolysiloxan der Formel

in der R" gleich oder verschieden ist und einen einwertigen Halogenkohlenwasserstoffrest, einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest oder einen Cyanalkylrest darstellt und η 2,004 bis 2,4 ist;

(2) 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf (1) eines bekannten Methylwasserstoffpolysiloxans der Schmierfett auf Organopolysiloxanbasis

Anmelder:

General Electric Company, Schenectady, N. Y.
(V. ?l. A.)

Vertreter:

Diplrlng. M. Licht,

München 2, Sendlinger Str. 55

und Dr. R. Schmidt, Oppenau (Renchtal),

Patentanwälte

Als Erfinder benannt:

John Harold Wright, Waterford, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 16. Mai 1960 (29 186) —

Formel

(R)₂(ROSiO

- Si — O\—Si(R)₂(R')
CH₃

in der R und R' einen Methyl- oder einen Phenylrest darstellen, wobei R und R' gleich oder verschieden sein können, R' außerdem Wasserstoff bedeuten kann und α eine ganze Zahl von 10 bis 500 ist.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß der Zusatz einer geringen Menge eines bekannten Methylwasserstoffpolysiloxans dem Schmierfett Korrosion und Metallteilen verhindernde Eigenschaften verleiht, ohne daß die anderen wertvollen Eigenschaften des Schmierfettes beeinträchtigt werden.

Methylwasserstoffpolysiloxane der obenstehenden Formel (2) sind an sich bekannt. Weiterhin sind flüssige Organopolysiloxane der obenstehenden Formel (1) bekannt Das Radikal R" in der Formel (1) kann als einwertigen Kohlenwasserstoffrest einen Alkylrest, Arylrest, Aralkylrest, Alkenylrest oder einen cycloaliphatischen Rest, als Halogenkohlenwasserstoffrest einen Halogenalkyl- oder -arylrest enthalten.

409 589/411

Bei der bevorzugten Durchführung der Erfindung sind die flüssigen Organopolysiloxane der Formel (1) solche, in denen wenigstens 50% der organischen Reste, die an das Silicium gebunden sind, Methylreste sind. Die Viskosität dieses flüssigen Organopolysiloxans ist abhängig von dessen Molekulargewicht und der Art der siliciumgebundenen, organischen Reste. Obwohl jedes flüssige Organopolysi'oxan der Formel (1) erfindungsgemäß verwendet werden kann, werden Flüssigkeiten mit einer Viskosität zwischen etwa 10 und lOOOOOcSt bei 25^QC bevorzugt.

Diese flüssigen Organopolysiloxane können gleiche oder verschiedene Siloxaneinheiten von unterschiedlicher Art und Zusammensetzung enthalten, z. B. Triorganosiloxan- oder Diorganosiloxaneinheiten allein oder in Verbindung mit Monoorganosiloxaneinheiten. Beispielsweise können diese Organopolysiloxane als Siloxaneinheiten, Trimethylsiloxan-, Methylphenylsiloxan-, Diphenylsiloxan-, Triphcnyl- ao siloxan-, Methyl-jö-xyanoäthylsiloxan-, Methylsiloxan-, Phenylsiloxan- oder ß-Cyanäthylsiloxaneinheiten enthalten.

Erfindungsgemäß können als Fettverdicker alle diese Verdickungsmittel auf organischer oder anorganischer Basis verwendet werden. Die Beschaffenheit (Konsistenz) der erfindungsgemäßen Schmierfette hängt von der Menge und Art des verwendeten Verdickungsmittels des jeweils verwendeten flüssigen Organopolysiloxans der Formel (1) und des jeweils verwendeten Methylwasserstoffpolysiloxans (2) ab. Beispiele für geeignete Verdickungsmittel sind unter anderem die Metallsalze der Fettsäuren mit wenigstens 8 Kohlenstoffatomen, wobei das Metall der Salze aus Aluminium, Blei, Zink, Mangan, Lithium, Natrium, Kalium, Calcium, Barium, Strontium, Kupfer, Quecksilber, Wismut, Chrom, Eisen, Cobalt, Nickel bestehen kann. Die Verwendung vieler solcher Metallsalze wird in den USA.-Patentschriften 2 456 642 und 2 599 984 beschrieben. Metallsalze mit Fettsäuren einer kürzeren Kette, z. B. mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, und mit Oxyfettsäuren bzw. Oxyfettsäureglyceriden, die in den USA.-Patentschriften 2 551 931 und 2 508 741 beschrieben werden, können ebenfalls als Verdickungsmittel eingesetzt werden.

Andere besondere Metallsalze, die erfindungsgemäß als Verdickungsmittel verwendet werden können, sind Lithium-2-äthylhexoat, Lithiumoxystearat, Lithiummyristat und Lithiumcaproat. Auch Phthalocyanin ist ein geeignetes Verdickungsmittel.

Außer den Metallsalzen kann man als Verdickungsmittel für die Schmierfette nach der Erfindung feinzerteilte, neutrale Oxyde von Metallen und Metalloiden verwenden, z. B. Siliciumdioxyd, Aluminiumdioxyd, Eisenoxyd, Titandioxyd und Zinkoxyde. Wird Siliciumdioxyd als Verdickungsmittel benutzt, dann empfiehlt sich die Anwendung in Form eines Aerogels; man kann aber auch sublimiertes oder ausgefälltes Siliciumdioxyd oder Diatomeenerde zusetzen.

Außerdem können im Rahmen der Erfindung komplexe Metallseifen verwendet werden, z. B. Aluminiumbenzoatstearat nach der USA.-Patentschrift 2 599 553; Acylureate, z. B. Octadecanoylureat nach der USA.-Patentschrift 2 698 300 und Phenylendiamide, z. B. Acetylstearoyl-p-phenylendiamide nach der USA.-Patentschrift 2 709 157.

Eine weitere besonders vorteilhafte Gruppe von Verdickungsmitteln besteht aus Ureaten mit aromatischen Substituenten.

Obwohl, wife oben erläutert wurde, die zugesetzte Menge des Verdickungsmittels in den Fettmassen nach der Erfindung nicht entscheidend ist und in weiten Grenzen variiert werden kann (in Abhängigkeit von der gewünschten Beschaffenheit des Enderzeugnisses), hat man herausgefunden, daß die Menge gewöhnlich zwischen etwa 2 und 25 Gewichtsprozent, ausgehend von dem Gewicht des Organopolysiloxans der Formel (1), betragen soll. Entscheidender ist jedoch die verwend >te Menge des Methylwasserstoffpolysiloxans (1), das als Hemmstoff gegen die Korrosion verwendet wird. Um eine befriedigende Korrosionsfestigkeit zu erzielen, muß das Methylwasserstoffpolysiloxan etwa 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, ausgehend vom Gewicht des flüssigen Organopolysiloxans der Formel (1), betragen. Werden weniger als 0,1 Gewichtsprozent flüssiges Methylwasserstoffpolysiloxan verwendet, dann ist die Korrosionsverhütung gegen Kupfer, Kupferlegierungen und Stahl unzureichend. Beträgt der Anteil des Methylwasserstoffpolysiloxans mehr als 2 Gewichtsprozent, z. B. 3 Gewichtsprozent, dann verursacht das Methylwasserstoffpolysiloxan selbst eine Korrosion der Kupfer-, Kupferlegierungs- oder Stahlflächen.

Die Schmierfette nach der Erfindung können in herkömmlicher Weise hergestellt werden, indem man lediglich das Methylwasserstoffpolysiloxan der Formel (2), das Organopolysiloxan der Formel (1) und das Verdickungsmittel in einer der üblichen Misch- oder Mahlvorrichtungen vermischt. Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Masse in einer der üblichen Färb- oder Kolloidmühlen gemischt wurde.

Falls gewünscht, können weitere übliche Zusätze den Schmierfetten nach der Erfindung beigegeben werden.

In den nachfolgenden Beispielen wurde das Schmierfett durch Vermischen des flüssigen Methylwasserstoffpolysiloxans (1), des flüssigen Organopolysiloxans der Formel (2) und des Verdickungsmittels in einer Farbmühle bereitet. Die Mischung wurde solange gemahlen, bis ein gleichförmiges Erzeugnis erhalten wurde. Die Korrosionsfestigkeit jedes Schmierfettes wurde durch Auftragen eines Überzugs aus der Masse auf einen frisch gereinigten, geschmirgelten und polierten Kupferstreifen ermittelt, der nachfolgend in Wasser getaucht wurde und bei einer Temperatur von 70⁰C so lange im Wasser verblieb, bis eine Korrosion zu beobachten war. Die Korrosion zeigte sich dadurch an, daß der Kupferstreifen, verglichen mit dem frischen Kupferstreifen, sich merklich verfärbt hatte. Wurde ein Kupferstreifen ohne jeglichen Fettüberzug in Wasser getaucht, dann verfärbte er sich nach 4 Stunden.

Beispiel 1

Es wird ein Anzahl von Schmierfetten bereitet, indem man ein Dimethylpolysiloxan mit gestoppter Kette (durch Trimethylsiiyl) mit einer Viskosität von 30OcSt bei 25 ⁰C als Basisflüssigkeit verwendet, die jeweils 10 Gewichtsprozent, ausgehend vom Gewicht der genannten Flüssigkeit, feinzerteiltes Siliciumdioxydaerogel als Verdickungsmittel enthält. Ein Teil dieses Schmierfettes wird ohne Zusatz

eines Hemmstoffes zum Vergleich zurückbehalten. Dem übrigen Teil werden unterschiedliche Anteile eines flüssigen Methylwasserstoffpolysiloxans (2) mit einer Viskosität von etwa 20 cSt bei 25 ⁰C, das eine durch Trimethylsilyl gestoppte Kette und durchschnittlich etwa 40 Dimethylwasserstoffsiloxaneinheiten je Molekül enthält, zugesetzt. In der nachstehenden Tabelle werden die verschiedenen Schmierfette und ihre Prüfungsergebnisse (nach dem beschriebenen Prüfungsverfahren) angeführt.

Tabelle I

Versuch Nr.	Methyl- wasserstoff- polysiloxan- Zusatz in Gewichtsprozent	Ergebnis
1	ohne Zusatz	verfärbt nach 18 Stunden
2	0,05	verfärbt nach 24 Stunden
3	0,1	rein nach 100 Stunden
4	0,5	rein nach 100 Stunden
5	1,0	rein nach 100 Stunden
6	2,0	rein nach 100 Stunden
7	3,0	verfärbt nach 48 Stunden
8	50	verfärbt nach 30 Stunden
9	98	verfärbt nach 30 Stunden

Wie die vorstehende Tabelle I zeigt, verfärbt sich das Schmierfett ohne Methylwasserstoffpolysiloxan innerhalb von 18 Stunden. Die Masse mit einem Zusatz von 0,05 Gewichtsprozent Methylwasserstoffpolysiloxan zeigt demgegenüber keine nennenswerte Verbesserung, da sie sich nach 24 Stunden verfärbt. Im Gegensatz zu diesen Prüfungsergebnissen sind die Schmierfette nach der Erfindung, welche 0,1 und 0,5 Gewichtsprozent Methylwasserstoffpolysiloxan enthalten, noch nach 100 Stunden einwandfrei. Wurde eine größere Menge Methylwasserstoffpolysiloxan zugesetzt, dann zeigt sich ein erheblicher Rückgang der Korrosionsfestigkeit. Werden andere übliche Hemmstoffe für die Korrosion an Stelle des Methylwasserstoffpolysiloxans zugesetzt, dann sind die Ergebnisse ebenfalls unbefriedigend. Wird beispielsweise ein Nonylphenyl zugesetzt, dann verfärbt sich der Kupferstreifen innerhalb von 72 Stunden. Bei Zusatz einer der nachstehend genannten, bisher als Hemmstoff für die Korrosion verwendeten Verbindungen verfärben sich die Kupferstreifen in weniger als 50 Stunden: Äthylendiamintetraessigsäure, deren Di-, Tri- und Tetranatriumsalze, 2,6-Di-tert.-butylhydrochinon, Anthrachinon, 2-Aminoanthrachinon, 2,3-Dichlor-l,4-naphthochinon, Dichlorhydrochinon, 3,5-Dimethylphenol und Zinknaphthenat.

Beispiel 2

Zu einem flüssigen Methylchlorphenylpolysiloxan der Formel (1), das durchschnittlich 2,22-Methylreste je Siliciumatom und 0,03 Chlorphenylreste (3 bis 4 Chloratome je Phenylrest) je Siliciumatom enthält und eine Viskosität von etwa 70 cSt bei 25° C aufweist, werden 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polysiloxan, Lithium-2-äthylhexoat und unterschiedlichen Mengen eines Methylwasserstoffpolysiloxans der Formel (2), das durchschnittlich 1000 Methylwasserstoffsiloxaneinheiten je Molekül enthält und eine Viskosität von 1000 cSt bei 25 ⁰C aufweist, gegeben. Die nachstehende Tabelle II gibt die Prüfergebnisse dieser Schmierfette an.

Tabelle II

Versuch Nr.	Methyl wasserstoff polysiloxan in Gewichtsprozent	Ergebnis
10	ohne Zusatz	verfärbt nach 12 Stunden
11	0,05	verfärbt nach 18 Stunden
12	0,1	rein nach 100 Stunden
13	1,0	rein nach 100 Stunden
14	2,0	rein nach 100 Stunden
15	3,0	verfärbt nach 24 Stunden

Werden die Schmierfette der Versuche 10 und 13 auf eine schmiedeeiserne Platte aufgetragen, dann zeigt sich bei der mit dem Schmierfett Nr. 10 überzogenen Platte nach 30 Stunden unter den beschriebenen Versuchsbedingungen eine Verfärbung, während die mit dem Schmierfett Nr. 13 überzogene Platte auch nach 100 Stunden noch einwandfrei ist.

Beispiel 3

Als Basis wird ein flüssiges Methyl phenylpolysiloxan eingesetzt, das ein Mischpolymerisat aus Dimethylsiloxan- und Methylphenylsiloxaneinheiten mit durch Trimethylsilyl abgestoppter Kette darstellt, in welchem das Verhältnis von Dimethylsiloxanzu Methylphenylsiloxaneinheiten 3 : 1 und die Viskosität der Flüssigkeit 50OcSt bei 25 ⁰C ist. Das Schmierfett wird durch ■ Vermischen dieser Flüssigkeit mit 10 Gewichtsprozent eines Ureats mit aromatischen Substituenten (4,4'-Bis-[3-p-toluylurcid]) als Verdickungsmittel und mit unterschiedlichen Prozentsätzen, ausgehend vom Gewicht der Flüssigkeit, des Methylwasserstoffpolysiloxans der Formel (2) bereitet. Die Prüfergebnisse dieser unterschiedlich zusammengesetzten Schmierfette ähneln denen der Beispiele 1 und 2. Nach 100 Stunden wird keine Verfärbung der Probestreifen beobachtet, wenn der Methylwasserstoffpolysiloxangehalt zwischen 0,1 und 2 Gewichtsprozent beträgt, während eine Verfärbung in weniger als 50 Stunden eintritt, wenn weniger oder mehr als diese Menge Methylwasserstoffpolysiloxan zugesetzt wird.

Beispiel 4

Die Basisflüssigkeit ist ein Mischpolymerisat aus 10 Molprozent Methyl-ß-cyanoäthylsiloxaneinheiten, 80 Molprozent Dimethylsiloxaneinheiten und 10 Molprozent Diphenylsiloxaneinheiten mit durch Trimethylsilyl gestoppter Kette, die eine Viskosität von 25 cSt bei 25 ⁰C besitzt. Bei Schmierfetten, die durch Zusatz von 25 Gewichtsprozent, ausgehend vom Gewicht der Basisflüssigkeit, Siliciumdioxyd (als Aerogel) und unterschiedlichen Mengen des Methylwasserstoffpolysiloxans von Beispiel 2 erhalten werden, werden mit den vorausgegangenen Beispielen vergleichbare Ergebnisse bei der Prüfung erzielt. Außerdem ergeben weniger als 0,1 Gewichtsprozent Methylwasserstoffpolysiloxangehalt in diesen Schmierfetten bei der Prüfung auf einem schmiede-

eisernen Streifen eine Verfärbung nach weniger als 50 Stunden. Beträgt der Zusatz von Methylwasserstoffpolysiloxan zwischen 0,1 und 2 Gewichtsprozent, ausgehend vom Gewicht der Basisflüssigkeit, dann ist auch nach Ablauf von 100 Stunden das Eisen einwandfrei.

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele haben einige Möglichkeiten der Erfindung veranschaulicht. Darüber hinaus ist die Erfindung in weitem Rahmen anwendbar auf Schmierfette, welche mit Methylwasserstoffpolysiloxanen der Formel (2) in einer Beimischung von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, ausgehend vom Gewicht des Organopolysiloxans, bereitet werden. Das jeweilig verwendete flüssige Organopolysiloxan der Formel (1), das als Schmierfettbasis verwendet wird, kann von beliebiger Art sein. In gleicher Weise können alle bekannten Verdickungsmittel für die Herstellung der Schmierfette verwendet werden, wobei deren Anteil lediglich von der gewünschten Konsistenz des Enderzsugnisses abhängt.

Claims

Patentansprüche:

1. Schmierfett auf Organopolysiloxanbasis, bestehend aus einem Gemisch zweier verschiedener Siloxane unter Zusatz von Fettverdickern auf anorganischer oder organischer Basis, dadurch gekennzeichnet, daß das SiI-oxangemisch aus folgenden Verbindungen besteht:

(1) einem an sich bekannten flüssigen Organopolysiloxan der Formel

einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest, einen einwertigen Halogenkohlenwasserstoffrest oder einen Cyanoalkylrest darstellt und «2,004 bis 2,4 ist;

(2) 0,1 bis 2 Gewichtsprozent bezogen auf (1) eines bekannten Methylwasserstoffpolysiloxans der Formel

(R)₂(ROSiO

Si — Of— Si(R)₂(R')

CH₃

in der R und R' einen Methyl- oder einen Phenylrest darstellen, wobei R und R' gleich oder verschieden sein können, R' außerdem Wasserstoff bedeuten kann und a eine ganze Zahl von 10 bis 500 ist.

2. Schmierfett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (1) ein flüssiges Dimethylpolysiloxan mit durch Trimethylsilyl gestoppter Kette und (2) ein Methylwasserstoffpolysiloxan mit durch Trimethylsilyl gestoppter Kette ist.

3. Schmierfett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel ein Siliciumdioxyd-Aerogel ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

'n SiO₄-*

USA.-Patentschriften Nr. 2 595 890, 2 642 395, 35 2 771422, 2 913 473;
^z französische Patentschrift Nr. 1 099 659;

in der R" gleich oder verschieden ist und schweizerische Patentschrift Nr. 300 602.

409 589/411 5.64 Θ Bundesdruckerei Berlin