EP0218207A2 - Verwendung von Komplexestern in synthetischen Schmiermitteln und diese enthaltende Schmiermitteln - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the use of complex esters in synthetic lubricants. It also relates to a lubricant that contains at least one complex ester.
- the HD oils (heavy duty) - to which additives were added for their additional tasks, such as aging and corrosion protection, high-pressure resistance, and as "dirt carriers" - were followed by the multigrade oils with flat viscosity curves and suitability for summer and winter operation, for longer oil change intervals and also already reduced fuel consumption, especially in winter and short-haul operations.
- a flat viscosity curve means a reduced temperature dependence of the lubricating oil.
- the viscosity index (VI) is a measure of the temperature dependence.
- Complex esters are particularly suitable as synthesis components due to their low basic and low viscosity, their low volatility and high viscosity indices.
- US-A-4 130 494 relates to the use of amine salts of phosphate esters as additives to synthetic lubricating oil compositions. These are intended to reduce unwanted deposits in the engines, especially in turbine engines.
- US-A-4 155 861 relates to a lubricant which comprises a mixture of a monomeric ester of a branched dicarboxylic acid and an aliphatic primary monoalcohol and a complex ester of a dicarboxylic acid and hexanediol or trimethylhexanediol.
- the lubricant should be characterized by universal applicability.
- FR-A-1 508 458 describes the preparation of complex esters with a phosphate ester component.
- adipic acid, neopentyl glycol and C6-C10 monocarboxylic acids are reacted with tributyl phosphate, and a complex ester is thus obtained, for which it is claimed that it has an increased resistance to oxidation.
- a lubricant base composition which is essentially a mixture of a pentaerythrolester and a neopentyl glycol ester, the neopentyl glycol ester by reaction of neopentyl glycol with a C4-C12-alkanedicarboxylic acid and a C4-C12 -Alkanol was obtained.
- the invention has for its object to provide complex esters for use in synthetic lubricants, and corresponding lubricants, which have good temperature-viscosity behavior, expressed by a high viscosity index and a low pour point, and a low evaporation loss.
- the dicarboxylic acid component is preferably adipic acid.
- the invention also relates to a lubricant which contains at least one compound of the general formula I according to one of claims 1 or 2.
- the lubricant is preferably in the form of a synthetic lubricating oil.
- the complex esters of the general formula I can be used either individually or in a mixture.
- the term mixture here means a mixture of complex esters of the general formula I in which the index n and / or the index m can have all the values mentioned.
- the measured values n and m represent mean values.
- the mean value of the index n can be e.g. represent any value between 1 and 3. The same applies to the index m.
- the complex ester of the general formula I has the isooctyl, isodecanyl or isotridecanyl radical as the monoalcohol component.
- the isodecanyl or isotridecanyl radical are particularly preferred.
- the alcohols R-OH used in the esterification are commercially available isomer mixtures, such as those e.g. incurred during oxosynthesis.
- R can, for example, have the following structures 2-ethyl-4-methylpentyl, 3,3-dimethylhexyl, 3,5-dimethylhexyl, 4,5-dimethylhexyl, 2-ethylhexyl, 3-methylheptyl, 5-methylheptyl -, 3,5,5-Trimethylheptyl-, 3,5-dimethyloctyl-, 4,7-dimethyloctyl-, 3,5,5,7-tetramethylnonyl- and their isomers.
- lubricants for engines or automotive engines, compressor oils, hydraulic fluids, insulating fluids for electrical devices, electrical contact oils, lubricating greases, chain lubricants, heat transfer fluids, vacuum pump oils, synthetic fiber lubricants, instrument oils, rust protection oils and rolling oils . All applications in lubricants that have a lubricating function are included.
- the complex esters intended for use in accordance with the invention have a very good temperature-viscosity behavior, expressed by a high viscosity index and a low pour point, and a low evaporation loss according to Noack.
- the lubrication data are listed in the table below.
- the lubrication data are listed in the table below.
- the lubrication data are listed in the table below.
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Abstract
R für einen Isooctyl-, Isodecanyl- oder Isotridecanylrest steht,
m für 4 oder 6 steht,
n die Bedeutungen 1, 2 oder 3 besitzt, und
X den Hydroxipivalinsäureneopentylglykolrest der Formel II
einzeln oder in Mischung in synthetischen Schmiermitteln.
Description
- Die Erfindung betrifft die Verwendung von Komplexestern in synthetischen Schmiermitteln. Sie betrifft auch ein Schmiermittel, welches mindestens einen Komplexester enthält.
- Moderne Schmiermittel, insbesondere Leichtlauf-Motorenöle, sind nicht mehr allein durch Mineralölkomponenten herstellbar, die Zumischung von Synthesekomponenten ist erforderlich. Insbesondere bei Schmierölen für Kraftfahrzeugmotoren werden ständig steigende Anforderungen gestellt, da Drehzahlen, Arbeitsdrücke und Leistungen bei gleichzeitiger Forderung nach hoher Lebensdauer und Zuverlässigkeit im Motorenbau ständig ansteigen.
- Den HD-Ölen (Heavy Duty) - denen für ihre zusätzlichen Aufgaben, wie Alterungs- und Korrosionsschutz, Hochdruckbeständigkeit, sowie als "Schmutzträger" Additive zugesetzt wurden - folgten die Mehrbereichsöle mit flachen Viskositätskurven und einer Eignung für Sommer- und Winterbetrieb, für längere Ölwechselintervalle und auch bereits verminderten Kraftstoffverbrauch, insbesondere im Winter- und Kurzstreckenbetrieb. Eine flache Viskositätskurve bedeutet eine verminderte Temperaturabhängigkeit des Schmieröls. Ein Maß für die Temperaturabhängigkeit ist der Viskositätsindex (VI).
- Komplexester sind aufgrund ihrer niedrigen Grund- und Kälteviskosität, ihrer geringen Flüchtigkeit und hohen Viskositätsindices als Synthesekomponenten besonders geeignet.
- Nach dem Stand der Technik ist die Verwendung einer Vielzahl unterschiedlichster Komplexester in synthetischen Schmiermittelzusammensetzungen bekannt. So betrifft die US-A-4 130 494 die Verwendung von Aminsalzen von Phosphatestern als Additive zu synthetischen Schmierölzusammensetzungen. Diese sollen unerwünschte Ablagerungen in den Motoren, insbesondere in Turbinenmotoren, verringern.
- Die US-A-4 155 861 betrifft ein Schmiermittel, welches eine Mischung aus einem monomeren Ester einer verzweigten Dicarbonsäure und einem aliphatischen primären Monoalkohol und einem Komplexester einer Dicarbonsäure und Hexandiol oder Trimethylhexandiol, umfaßt. Das Schmiermittel soll sich durch universelle Anwendbarkeit auszeichnen.
- In der FR-A-1 508 458 ist die Herstellung von Komplexestern mit einer Phosphatesterkomponente beschrieben. Hierbei setzt man beispielsweise Adipinsäure, Neopentylglykol und C₆-C₁₀-Monocarbonsäuren mit Tributylphosphat um und erhält so einen Komplexester, für den geltend gemacht wird, daß er eine erhöhte Oxidationsbeständigkeit aufweist.
- In der US-A-4 064 058 ist eine Schmiermittelgrundzusammensetzung beschrieben, bei der es sich im wesentlichen um eine Abmischung aus einem Pentaerythrolester und einem Neopentylglykolester handelt, wobei der Neopentylglykolester durch Reaktion von Neopentylglykol mit einer C₄-C₁₂-Alkandicarbonsäure und einem C₄-C₁₂-Alkanol erhalten wurde.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Komplexester zur Verwendung in synthetischen Schmiermitteln, sowie entsprechende Schmiermittel zur Verfügung zu stellen, welche ein gutes Temperatur-Viskositätsverhalten, ausgedrückt durch einen hohen Viskositätsindex und einen tiefen Stockpunkt, sowie einen niedrigen Verdampfungsverlust aufweisen.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch Verwendung von Komplexestern der allgemeinen Formel (I)
worin
R für einen Isooctyl-, Isodecanyl- oder Isotridecanylrest steht,
m für 4 oder 6 steht,
n die Bedeutungen 1, 2 oder 3 besitzt, und
X den Hydroxipivalinsäureneopentylglykolrest der Formel II bedeutet,
einzeln oder in Mischung in synthetischen Schmiermitteln. - Nach einer bevorzugten Ausführungsform steht in der allgemeinen Formel I m für 4, d.h. bei der Dicarbonsäurekomponente handelt es sich bevorzugt um Adipinsäure.
- Die Erfindung betrifft auch ein Schmiermittel, welches mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel I nach einem der Ansprüche 1 oder 2 enthält. Vorzugsweise liegt das Schmiermittel in Form eines synthetischen Schmieröls vor.
- Die Komplexester der allgemeinen Formel I können entweder einzeln oder in Mischung eingesetzt werden. Unter dem Begriff Mischung wird hier ein Gemisch von Komplexestern der allgemeinen Formel I verstanden, bei dem der Index n und/oder der Index m sämtliche genannten Werte aufweisen können. Mit anderen Worten stellen dann die gemessenen Werte n und m Mittelwerte dar. So kann der Mittelwert des Indexes n z.B. irgendeinen Wert zwischen 1 und 3 darstellen. Sinngemäßes gilt für den Index m.
- Als Monoalkoholkomponente weist der Komplexester der allgemeinen Formel I den Isooctyl-, Isodecanyl- oder Isotridecanylrest auf. Besonders bevorzugt sind der Isodecanyl- bzw. Isotridecanylrest.
- Die bei der Veresterung benutzten Alkohole R-OH (Isooctyl-, Isodecanyl-, Isotridecanylalkohole) sind handelsübliche Isomerengemische, wie sie z.B. bei der Oxosynthese anfallen.
- Dabei kann R beispielsweise die folgenden Strukturen 2-Ethyl-4-methylpentyl-, 3,3-Dimethylhexyl-, 3,5-Dimethylhexyl-, 4,5-Dimethylhexyl-, 2-Ethylhexyl-, 3-Methylheptyl-, 5-Methylheptyl-, 3,5,5-Trimethylheptyl-, 3,5-Dimethyloctyl-, 4,7-Dimethyloctyl-, 3,5,5,7-Tetramethylnonyl-, und deren Isomere, bedeuten.
- Die Verwendung der Komplexester der allgemeinen Formel I ist vorgesehen in Schmiermitteln. Hierbei kann es sich beispielsweise um Schmierstoffe (Schmieröle) für Triebwerke oder Kfz-Motoren, um Kompressorenöle, hydraulische Flüssigkeiten, Isolierflüssigkeiten für elektrische Geräte, elektrische Kontaktöle, Schmierfette, Kettenschmierstoffe, Wärmeübertragungs-Flüssigkeiten, Vakuumpumpenöle, synthetische Faserschmierstoffe, Instrumentenöle, Rostschutzöle und Walzöle handeln. Sämtliche Anwendungen in Schmiermitteln, welche eine Schmierfunktion haben, sind umfaßt.
- Die zur erfindungsgemäßen Verwendung vorgesehenen Komplexester weisen ein sehr gutes Temperatur-Viskositätsverhalten, ausgedrückt durch einen hohen Viskositätsindex und einen tiefen Stockpunkt, sowie einen niedrigen Verdampfungsverlust nach Noack auf.
- Zur Herstellung der Komplexester kann man entweder Di-Isooctyl-, Di-Isodecyl- bzw. Di-Isotridecyl-Adipat mit Hydroxipivalinsäureneopentylgly kolester (HPN) umestern oder eine Direktveresterung des Monoalkohols, der Dicarbonsäure und des Diols durchführen.
- Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.
- 853,4 g (2 Mol) Adipinsäurediisodecylester, 204,0 g (1 Mol) HPN und 0,85 g Tetrabutylorthotitanat werden gemischt und langsam auf 100°C erhitzt. Man legt Wasserstrahlvakuum an und erhitzt langsam weiter auf 250°C. Während 2 Stunden bei 250°C sammelt man 310 g Isodecanol. Nach Abkühlen und Filtration erhält man 747 g des schwach gelb gefärbten Komplexesters der folgenden Struktur:
- Die schmiertechnischen Daten sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt.
- 896,1 g (2,1 Mol) Adipinsäurediisodecylester, 285,6 g (1,4 Mol) HPN und 0,90 g Tetrabutylorthotitanat werden gemischt und langsam auf 100°C erhitzt. Man legt Wasserstrahlvakuum an und erhitzt langsam weiter auf 250°C. Während 2stündigem Erhitzen auf 250°C hat man 420 g Isodecanol gesammelt. Nach Abkühlen und Filtration erhält man 760 g des schwach gelb gefärbten Komplexesters der folgenden Struktur:
- Die schmiertechnischen Daten sind der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
- 292 g (2 Mol) Adipinsäre , 420,7 g (2,1 Mol) Tridecanol, 204,3 g (1 Mol) HPN und 1,46 g p-Toluolsulfonsäure werden gemischt und langsam auf 200°C erhitzt. Ab ca. 120°C beginnt die Abspaltung von wasser. Nach 2stündigem Rühren bei 200°C legt man langsam Wasserstrahlvakuum an und rührt noch 1 Stunde nach (abgespaltene Wassermenge: 71 ml). Nach Abkühlen und Reinigen des Esters (Entfernung von Säreresten, Entfernung des Restalkohols) erhält man ca. 810 g des schwach gelb gefärbten Komplexesters der folgenden Struktur:
- Die schmiertechnischen Daten sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
- 292 g (2 Mol) Adipinsäure, 360 g (1,8 Mol) Tridecanol, 245,1 g (1,2 Mol) HPN und 1,5 g p-Toluolsulfonsäure werden gemischt und langsam auf 200°C erhitzt. Ab ca. 120°C beginnt die Abspaltung von Wasser. Nach 2stündigem Rühren bei 200°C legt man langsam Wasserstrahlvakuum an und rührt noch 1 Stunde nach (abgespaltene Wassermenge: 70 ml). Nach Abkühlen und Reinigen des Esters (Entfernung von Säureresten, Entfernung des Restalkohols) erhält man ca. 820 g des schwach gelb gefärbten Komplexesters der folgenden Struktur:
-
Claims (4)
R für einen Isooctyl-, Isodecanyl- oder Isotridecanylrest steht,
m für 4 oder 6 steht,
n die Bedeutungen 1, 2 oder 3 besitzt, und
X den Hydroxipivalinsäureneopentylglykolrest der Formel II
einzeln oder in Mischung in synthetischen Schmiermitteln.
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