CH435522A

CH435522A - Schmierölzusatz

Info

Publication number: CH435522A
Application number: CH304064A
Authority: CH
Inventors: Diether Dr Fischer; Herbert Dr Mueller
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 1964-03-10
Filing date: 1964-03-10
Publication date: 1967-05-15

Description


      Schmierölzusatz       Es ist bekannt, dass     Schmiermittel    auf     Mineral'öl-          basis    oder     auf        synthetischer    Basis     durch    Zugabe von  Polymeren in ihrem     Vi'skositäts-Temperatur-Verhalten          (VT-Verhallten)        verbessert    werden können. Als Zusatz  mittel wurden     vorgeschlagen        hochmolekulare        Polymeri-          sate    aus     Koh        lenwasserstoffen,    z.

   B.     Pol!yisobütylen,    ins  besondere     Polyisobutylen    vom     mittleren        Molekul'ar-          gewicht    15 000.     Nachteilig    ist hierbei das     geringe    Lö  sungsvermögen in     Mineralölen.    Man muss     daher    nach       einer    bestimmten     Verfahrensweise    zuerst eine Stamm  lösu:

  ng     d'es        Pofyisobutylenis    herstellen, die dann     als    Zu  satz verwendet     wird.    Der     Viskositätsindex    (V1) wird       durch        Polyiso'butylen        verhältnismässig    wenig     verbessert.     



       Ferner    wurde bereits vorgeschlagen,     Pofymerisate     verschiedener     Acrylsäure-    oder     Me'thacryl's'äureester    so  wie ihre     Misc'hpol'ymerisä#te    mit     anderen        polymerisier-          bairen    Stoffen zu     verwenden.        Durch    den Zusatz     dieser          Polymerisa!te    mit     Estergruppen    gelangen     jedoch    che  misch     andersartige    Stoffe in die     Mineralöle,

      deren       Gegenwart        sich    auf die übrigen Eigenschaften der     Öle     mindernd     auswirken    kann.  



  Die beiden bekannten     Stoffgruppen    erleiden jedoch  bei Verwendung     als        Schmierölzusätze    unter dem Ein  fluss von Scherkräften, wie sie z. B. beim Betrieb von       Maschinen    und Motoren als Folge der     schnellen    Bewe  gung     der        Kolbenringe    auf den     Zylinderflächen        stets    auf  treten, einen beträchtlichen     Wirkungsrückgang.     



  Es wurde nun     gefunden,    dass Polymere des     Butadiens     mit einem     Molekulargewicht    von<B>1000</B> bis<B>10000</B> und  einer weitgehend     einheitlichen        (cis)-1,4-Struktur    A       Schmierölzusatz    verwendet werden können.  



  Als Zusatz zu     Schmieröfen    sind     insbesondere        Pol'y-          merisate    des     Butadiens    geeignet, die     Moilekulargewichte     von 3000     bis    6000 haben. Die     erfindungsgemäss    ver  wendbaren     Polybutadiene    sind     mittelviskose,    ölige Flüs  sigkeiten auf     Grenzviskositäten,    die bei 50  C, in Benzol  gemessen,     zwischen    0,1 und 0,8 liegen. Mit     Vorteil       kann man z.

   B.     Polymerisate    des     Butadiens        mit    weit  gehend     einheitlicher        (eis)-1,4-Struktur,    wie sie nach dem       Verfahren    des     Schweizer    Patents Nr. 424 272     erhältlich          sind,    verwenden.

   Ausser dem     erfindungsgemäss    zu ver  wendenden     Po@lybutadien    kann man     zusätzlich    noch  partiell     hydriertes        Polybutadien    sowie     Umsetzungspro-          dukte    des     Pol'ybu'tadiens    mit     a,ss-ungesättigten        Säuren,          Estern,        Anhydriden,        Amiden,        Imiden,    z.

   B.     Addukte     von     Maleinsäurean'hydrid,        Maleinsäure,        Malieinsäure-          es,-ter,        Mal'eiriimid,        Acrylsäure,        Acrylsäureeslter    und       Acrylsäureamid    an     Polybutadien        mitverwenden.     



  Diese     Zusätze    können     direkt    den zu     verbessernden          Schmierölen    beigemischt werden, ohne     dass        man    sie vor  her in eine geeignete     Anwendungsform,    z. B. in Lösung,       ü'berführ't.     



       Durch    die Verwendung der     erfindungsgemässen    Zu  sätze     wird    das     Viskositäts-Temperatur-Verhalten    des       Sc'hmieröl's    verbessert     ohne        unzulässige        Erhöhung    der       allgemeinen        Viskos.itätslage.    Das heisst, die     erfindungs-          gemäss    als Zusätze verwendeten     Butadienpolymeren        so-          ,

  die    die     gegebenenfalls    zusätzlich hinzugefügten     Hydrie-          rungsprodukte    oder     Addukte        vereinigen    die     Vorteile    der       estergruppenhaltigen        Acrylsäure-    oder     Methacryls,äure-          pol!ymerisate    mit den     Vorteilen    der bekannten Zusätze  aus     Polymeren    von     Kdhlenwasserstöffen,

      wie     Pol'yiso-          butylen.    Der besondere     Vorteil'    dieser     Schmieröllzusätze     ist neben der     Verbesserung    der     Viskositätsiind'ices    die  praktisch     völlige        Scherfestigkeit    der     behandelten    Schmier  <B>öle.</B>     Man    kann auf diese Weise von     Mehrberechsqual-          täten,    wie SAE 5W/20, SAE 10W/30 und SAE 20W/40,

         herstellen.    Ebenso können     auch        Getriebeöle    in     'rarem          VT-Verhalten    verbessert werden und:     beispielsweise    in       Mehrbereichgetrie'beöle    SAE 80/90 umgewandelt wer  den.

   Die     Zusätze    kann man     allein    oder in     Verbindung     mit     HD-Zusätzen,        EP-Zusätzen,        ALterungsinhibitoren,          Korrosionssnhi'bitoren    oder anderen üblichen     Öllzusät-          zen    anwenden.      Die Wirkung der     Schmierölzusätze        wird        in    den fol  genden     Beispielen        erläutert.     



  <I>Beispiel 1</I>  Ein     Polybütadien    mit     der        Grenzviskosität    0,22  wurde mit einem     sollventraffinierten        Motorenschmieröl       der     Klasse    SAE 20W/20 (Öl A) in verschiedenen Men  gen zugegeben. Die     Viskositäten    wurden in der     Ubbel-          ohde-Kapillare    nach DIN 51562 gemessen, und der       Viskositätsindex        wurde    hieraus     nach        ASTM-D-567    er  rechnet.

    
EMI0002.0019     
  
    <I>Tabelle <SEP> I</I>
<tb>  cSt/37,8  <SEP> <U>C</U> <SEP> cst/98,9  <SEP> C <SEP> V. <SEP> I.
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> ohne <SEP> Zusatz <SEP> 70,14 <SEP> 8,05 <SEP> 88
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Polybutadien <SEP> 80,22 <SEP> 9,61 <SEP> 106
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> 4 <SEP> % <SEP>   <SEP> 91,08 <SEP> 11,19 <SEP> 115
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> 6 <SEP> % <SEP>   <SEP> 103,19 <SEP> 13,09 <SEP> 123
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> 8 <SEP> % <SEP>   <SEP> 117,22 <SEP> 15,24 <SEP> 128
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> <B>+10%</B> <SEP>   <SEP> 131,31 <SEP> 17,56 <SEP> 132
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> +l2% <SEP>   <SEP> 146,27 <SEP> 20,05 <SEP> 135
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> <B><I>15%</I></B> <SEP>   <SEP> 172,08 <SEP> 24,

  32 <SEP> 136       <I>Beispiel 2</I>    Durch Zugabe von     Polybutadien    zu     einem        sodventraffinierten        Motorenschmieräl    (Öl B)     lässt    sich ein       Mehrbereichsöl    10W/30     einstellen.     
EMI0002.0027     
  
    <I>Tabelle <SEP> Il</I>
<tb>  cSt/37,8  <SEP> C <SEP> cSt/98,9  <SEP> C <SEP> V. <SEP> I.

   <SEP> SAE
<tb>  Öl <SEP> B <SEP> ohne <SEP> Zusatz <SEP> 46,60 <SEP> 6,62 <SEP> 103 <SEP> 10W/20
<tb>  Öl <SEP> B <SEP> + <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Polybutadien <SEP> 65,47 <SEP> 10,04 <SEP> 133 <SEP> 10W/30       <I>Beispiel 3</I>  Zur     Prüfung    der     Scherstabilität    von     Schmierölzusät-          zen    kann das     allgemein        übliche    Prüfverfahren der Bean  spruchung in einer     D'ieseleinspritzdüse    dienen.  



  Hierbei     werden    die     Polymerisat-Lösungen    mit     einem     Druck von etwa 180     at    durch     eine        Dieseleinspritzdüse     gepresst und die Rückgänge in der     Viskosität    und im       Viskositä'tsindex    nach     verschiedener        Durchgangszahl     verfolgt.

   Besteht eine     Scherempfindfichkeit,    so     zeigen            sich    die Rückgänge     besdnders    bei den ersten     Beanspru-          chungen,    und ein     Weiterverfolgen    über 20     Schervor-          gänge        hinaus    ist nicht notwendig.  



  Eine Mischung von 6,75 Teilen des     Polymerisats     mit 93,25     Teilen    von dem in Beispiel 1 beschriebenen       Ö#1    A     erhöht    dessen     Vi@kositätsindex    von 88 auf 125.

    Bei     Beanspruchung    im     Scherfestigkeitstest    ergibt sich       fclgend'es        Bild:       <I>Tabelle</I>     III       Öl A + 6,75 %     Pol'ybutadien:

       
EMI0002.0066     
  
    0- <SEP> 1- <SEP> 2- <SEP> 5- <SEP> <B>10-</B> <SEP> 20facher <SEP> Durchgang
<tb>  cSt/37,8  <SEP> C <SEP> 108,06 <SEP> 108,00 <SEP> 107,84 <SEP> 107,66 <SEP> 107,64 <SEP> 108,00
<tb>  cSt/98,9  <SEP> C <SEP> 13,86 <SEP> 13,76 <SEP> 13,82 <SEP> 13,82 <SEP> 13,82 <SEP> 13,75
<tb>  V. <SEP> <B>1</B>. <SEP> 125 <SEP> 125 <SEP> 125 <SEP> 125 <SEP> 125 <SEP> 125       Das     Polybutadien        erleidet    bei dieser     Beanspruchung     keinerlei Abbau.  



  <I>Beispiel 4</I>  <B>Es</B> werden Mischungen des     Öls    A mit     verschiedenen          Viskositätsi'ndex-Verbesserern        hergegtel'ft    und die Eigen  schaften der Schmieröle untersucht.     Sämtliche    Mischun  gen werden so     eingestellt,    dass das gleiche Viskositäts-         index-Niveau    von etwa 125 bis 126 erreicht wird, wozu       verschiedene    Zusätze     notwendig    sind.

   Die auf     gleiche          Wirkung    eingestellten Öle werden     der    in Beispiel 3       beschriebenen        Scherstabilitätsprüfung        unterworfen    und  der Abfall     nach        20facher        Beanspruchung    festgehalten.

    Die Sonderstellung des     Palybutadiens        wird        durch    diesen       Vergleich        ersichtlich.       
EMI0003.0001     
  
    <I>Tabelle <SEP> IV</I>
<tb>  Abfall <SEP> nach <SEP> 20facher <SEP> Scherung
<tb>  cSt/37,80 <SEP> C <SEP> cst/98,9  <SEP> C <SEP> V. <SEP> I. <SEP> cSt/37,8  <SEP> C <SEP> est/98,9  <SEP> C <SEP> v.

   <SEP> I.
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> <B>6,75%</B> <SEP> Polybutadien <SEP> 108,06 <SEP> 13,86 <SEP> 125
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> 5,0 <SEP> % <SEP> Produkt <SEP> I <SEP> 107,73 <SEP> 13,96 <SEP> 126 <SEP> 22,60 <SEP> 3,47 <SEP> 13
<tb>  <B>Öl</B> <SEP> A <SEP> + <SEP> 6,7 <SEP> % <SEP> Produkt <SEP> 1I <SEP> 129,23 <SEP> 16,14 <SEP> 126 <SEP> 29,72 <SEP> 4,20 <SEP> 10
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> 4,75% <SEP> Produkt <SEP> III <SEP> 103,60 <SEP> 13,52 <SEP> 126 <SEP> 15,69 <SEP> 2,50 <SEP> 9
<tb>  <B>Öl</B> <SEP> A <SEP> + <SEP> 4,0 <SEP> % <SEP> Produkt <SEP> IV <SEP> 109,65 <SEP> 14,12 <SEP> 126 <SEP> 13,92 <SEP> 2,32 <SEP> 9
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> 4,0 <SEP> % <SEP> Produkt <SEP> V <SEP> 91,49 <SEP> 12,24 <SEP> 125 <SEP> 9,72 <SEP> 2,02 <SEP> 12
<tb>  <B>Öl</B> <SEP> A <SEP> + <SEP> <B>30,00%</B> <SEP> Polyisobutylengemisch <SEP> 384,50 <SEP> 38,

  47 <SEP> 125 <SEP> 108,24 <SEP> 10,57 <SEP> 2
<tb>  (entspr. <SEP> 6 <SEP> % <SEP> Polyisobutylen)       Die in der     Tabdllle    IV     a18    Produkt 1 bis V bezeich  neten Stoffe sind     Gemische        von.        Acrylestern    und Meth-         acrylestern    verschiedener     Alkohole    (C2 bis     C20),    die in       Schmierölen    im     Verhältnis    1 :

   1     gelöst        sind.       <I>Beispiel</I>     S     
EMI0003.0015     
  
    Zu <SEP> einem <SEP> Polybutadien <SEP> mit <SEP> folgenden <SEP> Daten:
<tb>  Grenzviskosität <SEP> (Benzol, <SEP> 500 <SEP> C) <SEP> [,q] <SEP> 0,20 <SEP> <U>100 <SEP> cm3</U>
<tb>  g
<tb>  Viskosität <SEP> bei <SEP> 200 <SEP> C <SEP> 5020 <SEP> cP
<tb>  Doppelbündungsverteilung <SEP> <B>75%</B> <SEP> cis  <B>1</B> <SEP> % <SEP> Vinyl  24 <SEP> % <SEP> trans  Molgewic'ht <SEP> nach <SEP> Bestimmung <SEP> mit
<tb>  Mechrolabosmomcter <SEP> in <SEP> Benzol
<tb>  bei <SEP> 37,60 <SEP> C <SEP> 4600
<tb>  k-Wert <SEP> nach <SEP> Fikentscher <SEP> 26,9            werden        al's        Alterungsinhibitor    0,

  5 %     Phenyl-ss-naphthyl-          amin    gegeben. Dieses Produkt gibt bei Zugabe     'in        einer     Menge von 5     GewA    zum     Schmi'eräl    A     (Motorenschmier-          öl    SAE     20W/20)

      die     in    der     Tabelle        aufgezeigte    Ver-         besserung    des     Viskositä!ts-Tempezaturverhaftens..    Um die       Stabilität    einer     solchen        Eingtellung    zu     prüfen,        wird        diese     über einen Zeitraum von 10 Tagen bei 1400 C     gelag & t,     wobei praktisch     kenne        Veränderung    der Daten     eintritt.     
EMI0003.0043     
  
    cSt/37,80 <SEP> <U>C <SEP> cs</U>t/<U>9</U>8,

  9  <SEP> <U>C <SEP> V</U>. <SEP> I.
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> 70,14 <SEP> 8,05 <SEP> 88
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Polybutadien <SEP> [i] <SEP> - <SEP> 0,20
<tb>  und <SEP> Alterungsinhibitor <SEP> 102,13 <SEP> 12,78 <SEP> 121
<tb>  dgl. <SEP> nach <SEP> 10 <SEP> Tagen <SEP> Lagerung <SEP> bei <SEP> 1400 <SEP> C <SEP> 101,26 <SEP> 12,65 <SEP> 121     
EMI0003.0044     
  
    <I>Beispiel <SEP> 6</I>
<tb>  Ein <SEP> Polybutadienöl <SEP> folgdnd'er <SEP> Daten:

  
<tb>  Grenzvis'ko@si'tät <SEP> (Benzol, <SEP> 500 <SEP> C) <SEP> [27] <SEP> 0,11 <SEP> <U>100</U> <SEP> g <SEP> <U>cm3</U>
<tb>  Viskosität <SEP> bei <SEP> 200 <SEP> C <SEP> 2600 <SEP> cP
<tb>  Doppelbindungsverteilung <SEP> 60 <SEP> % <SEP> cis  2 <SEP> % <SEP> Vinyl  38 <SEP> % <SEP> trans  Malgewidht <SEP> nach <SEP> Bestimmung <SEP> mit
<tb>  Mechrolabosmometer <SEP> in <SEP> Benzol
<tb>  bei <SEP> 37,60 <SEP> C <SEP> 2000
<tb>  k-Wert <SEP> nach <SEP> Fikenltscher <SEP> 20            wird    zur     VI-Verbesserung    eines     naphthenbassschen     Grundöls des     Getriebeälbereichs    (Öl C)

       verwendet.    Es    ergeben sich die nachstehenden Verbesserungen beim       Viskositäts-Temperatur-        Verhalten:       
EMI0004.0001     
  
    cSt/37,8  <SEP> C <SEP> cst/98,9  <SEP> C <SEP> v. <SEP> I.
<tb>  Öl <SEP> C <SEP> 264,96 <SEP> 15,37 <SEP> 45
<tb>  Öl <SEP> C <SEP> + <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Polybutadienöl <SEP> [n] <SEP> - <SEP> 0,11 <SEP> 274,96 <SEP> 16,61 <SEP> 58
<tb>  Öl <SEP> C <SEP> + <SEP> 4 <SEP> % <SEP> Polybutadienöl <SEP> [,q] <SEP> - <SEP> 0,11 <SEP> 285,2 <SEP> 17,95 <SEP> 70
<tb>  Öl <SEP> C <SEP> + <SEP> 8 <SEP> % <SEP> Polybutadienöl <SEP> [,q] <SEP> - <SEP> 0,l1 <SEP> 305,44 <SEP> 20,74 <SEP> 87       <I>Beispiel 7</I>    Bei der Zugabe von 1,

  6 % oder mehr     eines        Poly-          butadienöls    mit den nachstehend     beschriebenen    Eigen  schaften zu einem     Getriebeöl'    der Klasse SAE 80 (Öl D)         gelingt    es,     ein,        Mehrbereichsgetriebeöl    der     Klasse    SAE  80/90     einzustellen.     
EMI0004.0012     
  
    Kenndaten <SEP> Pol'ybutad'ienäT:

  
<tb>  Grenzviskosität <SEP> (Benzol, <SEP> 50 C) <SEP> [n] <SEP> 0,28 <SEP> <U>100</U> <SEP> g <SEP> <U>cm3</U>
<tb>  Viskosität <SEP> bei <SEP> 20  <SEP> C <SEP> 19 <SEP> 700 <SEP> cP
<tb>  Doppelbi!ndungsverteilung <SEP> 84 <SEP> % <SEP> c1  1 <SEP> % <SEP> V'myll  15 <SEP> % <SEP> trans  Molgewicht <SEP> nach <SEP> Bestimmung <SEP> mit
<tb>  Mechrolabosmometer <SEP> in <SEP> Benzol
<tb>  bei <SEP> 37,6<B>0</B> <SEP> C <SEP> 6800
<tb>  k-Wert <SEP> nach- <SEP> Fikentscher <SEP> 34     
EMI0004.0013     
  
    Daten <SEP> der <SEP> Öleinstellungen:

  
<tb>  cSt/37,8  <SEP> C <SEP> cst/98,9  <SEP> C <SEP> v. <SEP> I. <SEP> SAE
<tb>  Öl <SEP> D <SEP> 135,24 <SEP> 12,70 <SEP> 93 <SEP> 80
<tb>  Dl <SEP> D <SEP> + <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Polybutadienöl <SEP> [n} <SEP> - <SEP> 0,28 <SEP> 150,21 <SEP> 14,85 <SEP> 106 <SEP> 80/90
<tb>  Dl <SEP> D <SEP> + <SEP> 4 <SEP> % <SEP> Polybutadienöl <SEP> [,q] <SEP> - <SEP> 0,28 <SEP> 167,76 <SEP> 17,38 <SEP> 115 <SEP> 80/90       <I>Beispiel 8</I>    In einem     solventraffnierten        Schmieröl        (Öl    A aus     Beispiel    1)     wird        ein        Poilybultadien    mit folgenden Kenndaten  aufgelöst:

    
EMI0004.0021     
  
    Grenzviskosität <SEP> (Benzol, <SEP> 50  <SEP> C) <SEP> [i] <SEP> 0,52 <SEP> <U>100</U> <SEP> g <SEP> <U>cm3</U>
<tb>  Doppelbindungsverteilung <SEP> 92 <SEP> % <SEP> cis  2 <SEP> % <SEP> Vinyf  6 <SEP> % <SEP> trans  k-Wert <SEP> nach <SEP> Fiken'tscher <SEP> 48     
EMI0004.0022     
  
    Schon <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> 3 <SEP> % <SEP> e@gibtt <SEP> sich <SEP> eine <SEP> beachtliche <SEP> Steigerung <SEP> des <SEP> Viskositätsindex:     
EMI0004.0023     
  
    cSt/37,8  <SEP> C <SEP> cSt/98,9  <SEP> C <SEP> v.1.
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> 70,14 <SEP> 8,05 <SEP> 88
<tb>  Öl <SEP> A <SEP> + <SEP> 3,0% <SEP> Polybutadien <SEP> [i] <SEP> - <SEP> 0,52 <SEP> 112,56 <SEP> 14,34 <SEP> 126

Claims

PATENTANSPRUCH Verwendung von Polymeren des Butad'iens mi'i einem Mol iekulargewicht von 1000 bis 10000 und einer weitgehend einheitlichen (cis)-1,4-Struktur als Sdhmier- ölzusartz.