Verwendung von 1,1,1-Trichlormethylverbindungen als Schmiermittelzusatz sowie Schmiermittel, enthaltend solche Zusätze

Abstract

 Verwendung von 1,1,1-Trichlormethylverbindungen der allgemeinen Formel I

in der R einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 3 bis 21 Kohlenstoffatomen bedeutet, der gegebenenfalls weiter substituiert sein kann, als Schmiermittelzusatz und Schmieröl mit Schmierviskosität aus der Klasse der mineralischen oder synthetischen Schmiermittel, enthaltend als Zusatz in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmischung, solche 1,1,1-Trichlormethylverbindungen.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von 1,1,1-Trichlormethylverbindungen als Schmiermittelzusatz, sowie mineralische oder synthetische Schmiermittel, die solche Zusätze enthalten.

[0002] Die Schmierung bewegter Maschinenteile, besonders solcher, die extremen Beanspruchungen ausgesetzt sind, spielt bei der Eindämmung von Reibung und Reibungsverschleiß eine entscheidende Rolle.

[0003] Aus vielen Veröffentlichungen ist bekannt, daß durch Zusatz von Hochdruckadditiven zu Schmiermitteln deren Schmiereigenschaften, speziell im Bereich der Grenzschmierung, verbessert werden können.

[0004] Häufig werden dazu Phosphor-, Schwefel-oder Chlorverbindungen verwendet. Bei den Chlorverbindungen kommt dabei den Chforparaffinen große Bedeutung zu (J.Falbe, U.Hasserodt "Katalysatoren, Tenside und Mineralöladditive", S. 247f., G. Thieme Verlag, Stuttgart (1978) u. dort zitierte Literatur).

[0005] Auch polychlorierte Carbonsäuren sind als Hochdruckadditive vorgeschlagen worden. So werden in der DE-B-952 925 und der DE-B-1 041 624 besonders 10,12,12,12-Tetrachlorlaurinsäurederivate erwähnt.

[0006] Nach dem Vorschlag der DE-A-1 033 355 bzw. FR-A-1 242 382 können 2,2,4,4-Tetrachlorbuttersäure bzw. deren Niederalkylester als Zusatz für Schmiermittel verwendet werden.

[0007] Derivate, die sich von Buttersäuren mit einer endständigen Trichlormethylgruppe ableiten, sind in der EP-A-4 957 für diesen Zweck beschrieben.

[0008] In der US-A-4 207 272, US-A-4 247 489 und US-A-4 289 712 werden 2,4,4,4-Tetrachlorbutyl- bzw. 1,4,4,4-Tetrachlorbutylphosphite beschrieben, wobei u.a. auch ihre Verwendung als Schmiermittelzusatz erwähnt wird.

[0009] Schließlich wird in der DE-A-3 317 355 die Verwendung von speziellen 4,4,4-Tri-und 2,4,4,4-Tetrachlorbutanolderivaten als Schmiermittelzusatz beschrieben.

[0010] Es wurde nun gefunden, daß 1,1,1-Trichlormethylverbindungen der Formel 1 Cl₃C -CH_Z -CH. -R (1), in der R einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 3 bis 21 Kohlenstoffatomen bedeutet, der gegebenenfalls weiter substituiert sein kann, vorteilhaft als Schmiermittelzusatz verwendet werden können.

[0011] Als Alkylrest R, der geradkettig oder verzweigt sein kann und 3 bis 21, vorzugsweise 5 bis 15 Kohlenstoffatome aufweist, kommt beispielsweise der Propyl-, Butyl-, Isobutyl-, Pentyl-, Isopentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, 2-Ethylhexyl-, Isooctyl-, Nonyl-, lsononyl-, Decyl-, Isodecyl-, Undecyl-, Dodecyl-, 1,3,5,7-Tetramethyloctyl-, Tridecyl-, Isotridecyl-, Tetradecyl-, Pentadecyl-, Hexadecyl-, Heptadecyl-, Octadecyl-, Nonadecyl-, Eicosyl-oder Heneicosylrest in Betracht.

[0012] Die Bezeichnungen "lsooctyl-", "lsononyl-", "Isodecyl-" und "Isotridecylrest" stellen Trivialbezeichnungen dar, die sich von nach der Oxosynthese erhaltenen Alkoholen ableiten (vgl. dazu Ullmann, "Enzyklopädie der Technischen Chemie", 4. Auflage, Band 7, Seiten 216 und 217 sowie Band 11, Seiten 435 und 436).

[0013] Vorzugsweise verwendet man 1,1,1-Trichlorverbindungen mit unsubstituiertem Alkylrest R. Gegebenenfalls können aber auch solche Produkte verwendet werden, bei denen der Alkylrest R weiter substituiert ist. Als Substituenten kommen dabei Hydroxylgruppen und/oder Chloratome in Betracht, wobei der Alkylrest R dann im allgemeinen 1 oder 2 Hydroxylgruppen und/oder Chloratome aufweisen kann.

[0014] Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden 1,1,1-Trichlormethylverbindungen ist bekannt. Man erhält diese Produkte durch Umsetzung von Chloroform mit entsprechenden Olefinen. Ein geeignetes Verfahren ist in der EP-A-75 201 beschrieben.

[0015] Die 1,1,1-Trichlormethylverbindungen der Formel I können sowohl mineralischen als auch synthetischen Schmiermitteln (z.B. Polyetheröle, Esteröle, Phosphorsäureester, silicium-oder halogenhaltige Öle) zugesetzt werden.

[0016] Schon geringe Konzentrationen dieser Stoffe im Schmiermittel, z.B. 0,05 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmischung, reichen aus, um die Schmiereigenschaften, besonders unter Grenzschmierbedingungen, entscheidend zu verbessern.

[0017] Zusätzlich können die Schmiermittel noch mit anderen Additiven, die in der modernen Schmiertechnik Verwendung finden, ausgerüstet sein. Dabei handelt es sich um an sich bekannte Hilfsmittel, beispielsweise Oxidationsinhibitoren, Viskositäts-Index-Verbesserer, Pourpointverbesserer, Detergentien, Dispersants, Schaumverhütungsmittel, Demulgatoren oder Korrosionsinhibitoren (vgl. J. Falbe, U. Hasserodt "Katalysatoren, Tenside und Mineralöladditive", S. 235 f., G. Thieme Verlag, Stuttgart (1978) oder Ullmann "Enzyklopädie der technischen Chemie" 20, 540 f., 4. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim (1981)).

[0018] Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, wobei im Teil A die Herstellung der Produkte (gemäß dem Verfahren der EP-A-75 201) und im Teil B ihre Anwendung beschrieben ist.

A) Herstellung

Additiv 1

[0019] In einem Emailkessel wurden 6.500 Volumenteile Chloroform und 100 Teile wasserfreies Natriumacetat unter Rühren auf 130°C erhitzt. Innerhalb von 5 Stunden pumpte man ein Gemisch von 1.190 Teilen 1-Octen und 120 Teilen tert.-Butylperbenzoat zu und hielt anschließend das Gemisch noch 4 Stunden bei 130°C. Nach dem Abkühlen wurden 2.000 Volumenteile Wasser zugesetzt, die wäßrige Phase wurde abgetrennt und das überschüssige Chloroform abdestilliert. Bei der anschließenden Vakuumdestillation des Rückstandes erhielt man bei 78 bis 86°C/0,4 mbar 2.081 Teile Destillat mit einem Gehalt von 85 Gew.% 1,1,1-Trichlornonan. Ausbeute: 72 % d.Th.

[0020] Analog Additiv 1 wurden auch die Additive 2 bis 6 hergestellt.

[0021] Ausgangsprodukt für Additiv 2 war 1-Nonen. Man erhielt 1,1,1-Trichlordecan.

[0022] Ausgangsprodukt für die Additive 3 bis 5 war ein C₁₂H₂₄/C₁₄H₂₈-Olefingemisch. Folgende C₁₂H₂₅-CCl₃/C₁₄H₂₉ CCl₃-Gemische wurden erhalten (Angabe in Flächen-% -GC-Analyse)

Additiv 3: C₁₃: C,s ₌ 51 : 16,8

[0023] Additiv 4: C₁₃: C,_{s =} 53,4 : 24,9

[0024] Additiv 5: C₁₃: C,s ₌ 53 : 23

[0025] Ausgangsprodukt für Additiv 6 war ein C₁₆H₃₂/C₁₈H₃₆-Olefingemisch. Man erhielt als Additiv 6 folgendes C₁₆H₃₃-CCl₃/C₁₈H₃₇-CCl₃-Gemisch: C₁₇ : C,9 = 58 : 32 (Flächen-% -GC-Analyse)

[0026] B) Die anwendungstechnischen Prüfungen wurden im Shell-Vierkugel-Apparat, in der Almen-Wieland-Maschine, in der FZG-Zahnrad-Verspannungs-Prüfmaschine sowie gemäß dem Brugger-Test vollzogen.

[0027] 1) Prüfung im Shell-Vierkugel-Apparat (DIN 51350, Teil 2 und 3) Gemessen wurde die Schweißkraft (Prüfkraft, bei der ein Verschweißen des Vierkugelsystems im Prüfgerät eintritt) und der Kalottendurchmesser (unter den Prüfbedingungen entstandener mittlerer Kalottendurchmesser der drei Stahlkugeln).

[0028] Als Prüföl wurde ein Solventraftinat mit einer Viskosität von 41,3 mm²/s bei 40°C bzw. 6,25 mm²/s bei 100°C und einem Viskositätsindex von 97 verwendet. Die Additivkonzentration betrug jeweils 3 Gew.%, bezogen auf die verwendete Mischung.

2) Prüfung in der Almen-Wieland-Maschine

[0029] Gemessen wurde die aufgebrachte maximale Normalkraft, sowie die sich dabei einstellende Reibkraft. Der Reibungskoeffizient µ_R ist der Quotient von Reibkraft und Normalkraft.

[0030] Als Prüföl diente ein Solventraffinat mit einer Viskosität von 88,94 mm²/s bei 40°C bzw. 10,24 mm²/s bei 100°C und einem Viskositätsindex von 95. Die Additivkonzentration betrug jeweils 3 Gew.%, bezogen auf die verwendete Mischung.

[0031] 3) Prüfung in der FZG-Zahnrad-Verspannungs-Prüfmaschine (DIN 51354, Teil 2); Gemessen wurde die Schadens-Kraftstufe

[0032] Als Schmiermittel wurde eine Getriebeölvormischung mit einer Viskosität von 156 mm²/s bei 40°C bzw. 15,0 mm²/s bei 100°C und einem Viskositätsindex von 95 verwendet. Die Vormischung enthielt keine weiteren Additive.

[0033] 4) Prüfung nach dem Brugger-Test (Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie 37, 81 (1984))

[0034] Gemessen wurde die Flächenpressung (Belastbarkeit) die von einer rotierenden Reibrolle auf eine Prüfrolle ausgeübt wird.

[0035] Als Prüföl diente ein Solventraffinat mit einer Viskosität von 88,94 mm²/s bei 40°C bzw. 10,24 mm²/s bei 100°C und einem Viskositätsindex von 95. Die Additivkonzentration betrug jeweils 3 Gew.%, bezogen auf die verwendete Mischung.

Ansprüche

1 Verwendung von 1,1,1-Trichlormethylverbindungen der allgemeinen Formel

in der R einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 3 bis 21 Kohlenstoffatomen bedeutet, der gegebenenfalls weiter substituiert sein kann, als Schmiermittelzusatz.

2. Schmieröl mit Schmierviskosität aus der Klasse der mineralischen oder synthetischen Schmiermittel, enthaltend als Zusatz in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmischung, eine Verbindung der Formel I gemäß Anspruch 1.