DE69917921T2

DE69917921T2 - Cyclische thioharnstoffe als additive für schmiermittel

Info

Publication number: DE69917921T2
Application number: DE69917921T
Authority: DE
Inventors: E. Theodore NALESNIK; A. Cyril MIGDAL
Original assignee: Uniroyal Chemical Co Inc
Current assignee: Uniroyal Chemical Co Inc
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: JP3602057B2; EP1124920B1; CN1236029C; AU760946B2; WO2000053703A1; CA2346485A1; CN1326497A; JP2002538287A; ES2221483T3; US5935913A; AU3854800A; EP1124920A1; ATE268807T1; DE69917921D1; BR9914574A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die folgende Erfindung betrifft Schmieröle und insbesondere eine Klasse von aschefreien und nicht-phosphorhaltigen, verschleißhemmenden, ermüdungshemmenden und für Hochdruckanwendungen einsetzbaren Additiven, die von cyclischen Thioharnstoffen abgeleitet sind.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei der Entwicklung von Schmierölen wurden zahlreiche Versuche unternommen, Additive bereitzustellen, die ermüdungshemmende, verschleißhemmende und Hochdruckeigenschaften verleihen. Zinkdialkyldithiophosphate (ZDDP) wurden in formulierten Ölen als verschleißhemmende Additive während mehr als 50 Jahren verwendet. Zinkdialkyldithiophosphate liefern jedoch Asche, die in Automobilabgasemmissionen zu teilchenförmigen Materialien beiträgt, wobei Regulierungsbehörden danach streben, Emissionen von Zink in die Umgebung zu verringern. Darüber hinaus wird vermutet, dass Phosphor, auch eine Komponente von ZDDP, die Lebensdauer der katalytischen Konverter, die zur Verringerung der Verschmutzung in Fahrzeugen verwendet werden, einschränkt. Aus toxikologischen und Umweltgesichtspunkten heraus ist es wichtig, die teilchenförmigen Materialien und Verschmutzungen, die während einer Motorverwendung gebildet werden, einzuschränken, es ist jedoch auch wichtig, die verschleißhemmenden Eigenschaften des Schmieröls ohne Verringerung beizubehalten.
Im Hinblick der oben genannten Nachteile der bekannten zink- und phosphorhaltigen Additive wurden Anstrengungen darauf verwendet, Schmieröladditive bereitzustellen, die weder Zink noch Phosphor enthalten. Beispiele für nicht-zinkhaltige, d. h. aschefreie, nicht-phosphorhaltige Schmieröladditive sind die Reaktionsprodukte von 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazolen und ungesättigten Mono-, Di- und Triglyceriden, die in der US 5 512 190 A offenbart sind, und die von Dialkyldithiocarbamat abgeleiteten organischen Ether, die in der US 5 514 189 A offenbart sind.
Die US 5 512 190 A offenbart ein Additiv, das einem Schmieröl verschleißhemmende Eigenschaften verleiht. Das Additiv ist das Reaktionsprodukt von 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol und einem Gemisch von ungesättigten Mono-, Di- und Triglyceriden. Ferner offenbart ist ein Schmieröladditiv mit verschleißhemmenden Eigenschaften, das durch Umsetzen eines Gemisches von ungesättigten Mono-, Di- und Triglyceriden mit Diethanolamin unter Bildung eines Reaktionszwischenprodukts und Umsetzen des Reaktionszwischenprodukts mit 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol erhalten wird.
Die US 5 514 189 A offenbart, dass sich von Dialkyldithiocarbamat abgeleitete organische Ether als wirksame verschleißhemmende/Antioxidationsmitteladditive für Schmiermittel und Kraftstoffe erwiesen haben.
Die US 5 084 195 A und US 5 300 243 A offenbarten N-Acylthiourethanthioharnstoffe als verschleißhemmende Additive, die für Schmiermittel oder hydraulische Flüssigkeiten geeignet sein sollen.
Die US 5 498 809 A offenbart öllösliche Copolymere, die von Ethylen und 1-Butin abgeleitet sind und ein anzahlgemitteltes Molekulargewicht zwischen etwa 1.500 und 7.500 aufweisen, wobei etwa 30% aller Polymerketten mit Ethylvinylidenendgruppen versehen sind und der von Ethylen abgeleitete Gehalt nicht mehr als etwa 50 Gew.-% beträgt, wobei Lösungen in Mineralöl gebildet werden, die frei von Polymeraggregaten gemäß Bestimmung durch Lichtstreuungsmessungen sind. Schmieröladditive, insbesondere Dispergiermittel, die durch die Funktionalisierung und Derivatisierung dieser Copolymere erhalten werden, sollen in Schmierölzusammensetzungen eine höhere Leistungsfähigkeit (beispielsweise eine bessere Dispersancy und einen besseren Stockpunkt) aufweisen, was teilweise der Kombination von die Copolymere kennzeichnenden Eigenschaften zuzuschreiben ist.
Die GB 1 117 643 A offenbart eine Schmiermittelzusammensetzung, die eine cyclische Harnstoffverbindung umfasst.
Zusammenfassung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind substituierte cyclische Thioharnstoffverbindungen der folgenden Formeln:
worin R₁ und R₂ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Alkyl, funktionalisiertem Alkyl und Wasserstoff besteht, wobei Alkyl eine Alkylkette mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen ist.
In den obigen Strukturformeln können R₁ und/oder R₂ eine geradkettige oder verzweigtkettige, vollständig gesättigte oder teilweise ungesättigte Alkyleinheit mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen sein, beispielsweise Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Oleyl und dergleichen, und Isomere und Gemische hiervon. Darüber hinaus können R₁ und/oder R₂ eine geradkettige oder verzweigtkettige, vollständig gesättigte oder teilweise ungesättigte Kohlenwasserstoffkette, vorzugsweise mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, sein, wobei in der Kette Estergruppen oder Heteroatome, wie Sauerstoff und Schwefel vorhanden sein können, die die Form von Ethern, Polyethern und Sulfiden annehmen können. Das ist, was unter „funktionalisiertem Alkyl" verstanden wird.
Die erfindungsgemäßen cyclischen Thioharnstoffverbindungen sind geeignet als aschefreie, nicht-phosphorhaltige, ermüdungshemmende, verschleißhemmende Hochdruckadditive für Schmieröle.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner Schmierölzusammensetzungen, die ein Schmieröl und eine eine funktionale Eigenschaft verbessernde Menge mindestens einer cyclischen Thioharnstoffverbindung gemäß den obigen Formeln umfassen. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine Zusammensetzung gerichtet, die die folgenden Bestandteile umfasst:

(A) ein Schmiermittel und
(B) mindestens einen cyclischen Thioharnstoff, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den Folgenden besteht:
worin R₁ und R₂ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Alkyl, funktionalisiertem Alkyl und Wasserstoff besteht, wobei Alkyl eine Alkylkette mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die erfindungsgemäßen cyclischen Thioharnstoffverbindungen sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Verbindungen der folgenden Formeln besteht:
worin R₁ und R₂ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Alkyl, funktionalisiertem Alkyl und Wasserstoff besteht.
In der obigen Strukturformel steht R₁ und/oder R₂ für eine Alkyleinheit mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und kann entweder eine geradkettige oder verzweigtkettige, vollständig gesättigte oder teilweise ungesättigte Kohlenwasserstoffkette, wie Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Oleyl und dergleichen, sowie Isomere und Gemische hiervon sein. R₁ und/oder R₂ besitzen 12 bis 18 Kohlenstoffatome und können eine geradkettige oder verzweigtkettige, vollständig gesättigte oder teilweise ungesättigte Kohlenwasserstoffkette sein, worin die Ketten Estergruppen oder Heteroatome, wie Sauerstoff und/oder Schwefel, enthalten können, die die Form von Ethern, Polyethern, Sulfiden und dergleichen annehmen können, sein. Hier und im Folgenden soll der Ausdruck „Alkyl" auch „Cycloalkyl" umfassen. Wenn das Alkyl cyclischer Natur ist, enthält es vorzugsweise 3 bis 9 Kohlenstoffatome, wie Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, Cyclononyl und dergleichen. Cycloalkyleinheiten mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, d. h. Cyclopentyl oder Cyclohexyl, sind stärker bevorzugt.
R₁ oder R₂ kann Wasserstoff sein. Nicht mehr als einer der Reste R₁ oder R₂ steht für Wasserstoff. Mindestens eines der Stickstoffatome der cyclischen Thioharnstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt einen daran gebundenen Alkyl- oder funktionalisierten Alkylsubstituenten gemäß der Definition in dieser Anmeldung.
Die folgenden Diamine sind Beispiele für die, die zur Umsetzung mit Kohlenstoffdisulfid unter Bildung der erfindungsgemäßen cyclischen Thioharnstoffe verwendet werden können:
Octyl-/Decyloxypropyl-1,3-diaminopropan (DA-1214, Tomah Inc.);
Isodecyloxypropyl-1,3-diaminopropan (DA-14, Tomah Products Inc.);
Isododecyloxypropyl-1,3-diaminopropan (DA-16, Tomah Products Inc.);
Dodecyl-/Tetradecyloxypropyl-1,3-diaminopropan (DA-1618, Tomah Products Inc.);
Isotridecyloxypropyl-1,3-diaminopropan (DA-17, Toma Products Inc.);
Tetradecyloxypropyl-1,3-diaminopropan (DA-18, Tomah Products Inc.);
N-Cocos-1,3-diaminopropane (Duomeen C, Akzo Nobel Chemicals Inc.);
N-Talg-1,3-diaminopropane (Duomeen T, Akzo Nobel Chemicals, Inc.);
N-Oleyl-1,3-diaminopropan (Duomeen O, Akzo Nobel Chemicals Inc.) und dergleichen.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen cyclischen Thioharnstoffverbindungen kann die Ermüdungshemmungs-, Verschleißhemmungs- und Hochdruckeigenschaften eines Schmiermittels verbessern.
Allgemeine Synthese der erfindungsgemäßen Additive
Die Synthese der erfindungsgemäßen cyclischen Thioharnstoffverbindungen kann durch Umsetzung von 1,2-Ethylen- oder 1,3-Propylendiaminen mit Kohlenstoffdisulfid unter Bildung eines Thiocarbamatammoniumzwischenprodukts, das anschließend eine Cyclisierung zu dem Produkt unter Bildung von gasförmigem Schwefelwasserstoff als Nebenprodukt erfährt, durchgeführt werden. Der Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet erkennt, dass wenn das Ausgangsmaterial in 1,2-Ethylendiamin ist, das erhaltene Produkt der oben dargestellte fünfgliedrige Ring ist, während wenn das Ausgangsmaterial ein 1,3-Propylendiamin ist, das erhaltene Produkt der oben dargestellte sechsgliedrige Ring ist.
Verschiedene Lösemittel können bei dieser Reaktion verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie gegenüber Kohlenstoffdisulfid unter den Reaktionsbedingungen inert sind. Derartige Lösemittel können sekundäre Alkohole, wie Isopropanol und Sekundärbutylalkohol, lineare, verzweigte oder cyclische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Cyclohexan und Gemische hiervon, aromatische oder alkylaromatische Lösemittel, wie Benzol, Toluol, Xylole oder Tetraline, oder Erdölmineralöle oder synthetische Öle, wie Poly-α-olefine oder Polyolesteröle, sein. Das Reaktionsverfahren kann ein einzelnes Lösemittel oder ein Gemisch von Lösemitteln, von denen eines oder alle aus dem cyclischen Thioharnstoffprodukt entfernt werden kann (können) oder zusammen mit diesem als Teil der kommerziellen Zusammensetzung des Produkts verbleiben kann (können), erfordern. Das Endprodukt kann rein isoliert werden oder in einem Lösemittel verdünnt werden.
Die Reaktion wird durch die langsame Zugabe von Kohlenstoffdisulfid zu dem Diamin in einem geeigneten Lösemittel unter einer inerten Atmosphäre, wie Stickstoff, wobei zuerst das Thiocarbamidammoniumsalzzwischenprodukt gebildet wird, durchgeführt werden. Die Reaktion ist sehr exotherm und seine Temperatur sollte unter etwa 40°C, vorzugsweise zwischen etwa 20°C und 30°C durch Kühlmittel, wie beispielsweise einen Kühlmantel, Rohrschlangen oder ein Eisbad, um die Verdampfung des Kohlenstoffdisulfids und seinen dadurch bedingten Verlust gehalten werden. Höhere Temperaturen können gewünschtenfalls beibehalten werden, wenn der Reaktor verschlossen und/oder unter Druck gehalten wird.
Nachdem die Kohlenstoffdisulfidzugabe vollständig durchgeführt ist, wird die Temperatur langsam auf etwa 140°C bis 160°C erhöht. Bei etwa 70°C bis 85°C erfolgt eine Cyclisierung des Thiocarbamidammoniumsalzes zu dem cyclischen Thioharnstoffprodukt unter Freisetzen von Schwefelwasserstoff als Nebenprodukt. Stickstoff wird durch und/oder über das Reaktionsmedium gespült, um den gasförmigen Schwefelwasserstoff wirksamer zu entfernen, während die Temperatur zwischen etwa 70°C und 85°C gehalten wird. Der Schwefelwasserstoff wird in einer Alkalifalle gesammelt und wenn seine Entwicklung aufgehört hat oder minimal wurde, wird die Temperatur des Reaktionsmediums auf etwa 100°C erhöht. Bei dieser Temperatur werden beliebige niedrig-siedende oder flüchtige Lösemittel, wie Isopropanol abdestilliert. Die Temperatur wird anschließend während etwa 1 bis 5 h auf etwa 140°C bis 160°C erhöht, während das Reaktionsmedium mit Stickstoff gespült wird, um sicherzustellen, dass die Reaktion vollständig abläuft. Das Reaktionsgemisch wird anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt, worauf sich das Produkt verfestigen kann. Wenn es gewünscht wird, den Schmelzpunkt des Produkts näher zu Raumtemperatur zu senken, kann ein hoch siedender Alkohol, wie 2-Ethylhexanol, in einer Konzentration von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% zugegeben werden. Das Reaktionsprodukt wird anschließend auf einen flüssigen Zustand erwärmt und polierfiltriert.
Wenn es notwendig ist, die Nichtexistenz von Ammoniumsulfiden in dem Produkt zu gewährleisten, kann das Produkt mit einer reinen oder mit einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch, wie Heptan und Isopropanol, vorverdünnten alkalischen Lösung gewaschen werden. Das Produkt kann anschließend durch Verwendung von Trocknungsmitteln, wie Magnesiumsulfat, oder durch Vakuumstrippen getrocknet werden.
Verwendung mit anderen Additiven
Die erfindungsgemäßen cyclischen Thioharnstoffadditive können entweder als teilweiser oder vollständiger Ersatz für die gegenwärtig verwendeten Zinkdialkyldithiophosphate eingesetzt werden. Sie können auch in Kombination mit anderen Additiven, die typischerweise in Schmierölen vorgefunden werden, sowie mit anderen aschefreien verschleißhemmenden Additiven verwendet werden. Die typischerweise in Schmierölen gefundenen Additive sind beispielsweise Dispergiermittel, Detergentien, Korrosions-/Rost-Hemmstoffe, Antioxidationsmittel, verschleißhemmende Mittel, Antischaummittel, die Reibung modifizierende Mittel, Versiegelungsquellmittel, Demulgatoren, VI-Verbesserungsmittel, Stockpunkterniedriger und dergleichen. Bezüglich einer Beschreibung geeigneter Schmierölzusammensetzungsadditive sei beispielsweise auf die US 5 498 809 A verwiesen. Beispiele für Dispergiermittel umfassen Polyisobutylensuccinimide, Polyisobutylensuccinatester, aschefreie Mannich-Base-Dispergiermittel und dergleichen. Beispiele für Detergentien umfassen metallische Phenate, metallische Sulfonate, metallische Salicylate und dergleichen. Beispiele für Antioxidationsmittel umfassen alkylierte Diphenylamine, N-alkylierte Phenylendiamine, gehinderte Phenolverbindungen, alkylierte Hydrochinone, hydroxylierte Thiodiphenylether, Alkylidenbisphenole, öllösliche Kupferverbindungen und dergleichen. Beispiele für verschleißhemmende Additive, die in Kombination mit den erfindungsgemäßen Additiven verwendet werden können, umfassen Organoborate, Organophosphite, organische schwefelhaltige Verbindungen, Zinkdialkyldithiophosphate, Zinkdiaryldithiophosphate, phosphogeschwefelte Kohlenwasserstoffe und dergleichen. Die nachfolgenden sind Beispiele für derartige Additive und im Handel von The Lubrizol Corporation erhältlich: Lubrizol 677A, Lubrizol 1095, Lubrizol 1097, Lubrizol 1360, Lubrizol 1395, Lubrizol 5139 und Lubrizol 5604 sowie andere. Beispiele für die reibung-modifizierende Mittel umfassen Fettsäureester und -amide, Organomolybdänverbindungen, Molybdändialkylthiocarbamate, Molybdändialkyldithiophosphate und dergleichen. Ein Beispiel für ein Antischaummittel ist Polysiloxan und dergleichen. Ein Beispiel für einen Rosthemmstoff ist ein Polyoxyalkylenpolyol und dergleichen. Beispiele für VI-Verbesserungsmittel umfassen Olefincopolymere und ein Dispergiermittel darstellende Copolymere und dergleichen. Beispiele für einen Stockpunkterniedriger ist Polymethacrylat und dergleichen.
Schmiermittelzusammensetzungen
Zusammensetzungen, die diese Additive enthalten, werden typischerweise in das Basisöl in derartigen Mengen eingemischt, dass die Additive darin wirksam sind, um ihre normalen Bedienungsfunktionen zu erfüllen. Repräsentative wirksame Mengen derartiger Additive sind in Tabelle 1 angegeben.
Wenn andere Additive verwendet werden, kann es wünschenswert sein, obwohl es nicht notwendig ist, Additivkonzentrate, die konzentrierte Lösungen oder Dispersionen der betreffenden erfindungsgemäßen Additive zusammen mit einem oder mehreren der genannten anderen Additive (das Konzentrat wird, wenn es sich um ein Additivgemisch handelt, hier als Additivpackung bezeichnet) umfassen, wodurch verschiedene Additive gleichzeitig dem Basisöl zur Bildung der Schmierölzusammensetzung zugegeben werden können, herzustellen. Die Auflösung des Additivkonzentrats in dem Schmieröl kann durch Lösemittel und/oder durch ein Einmischen, begleitet von einem schonenden Erwärmen, was jedoch nicht essentiell ist, erleichtert werden. Das Konzentrat oder die Additivpackung wird typischerweise so formuliert, dass es (sie) die Additive in geeigneten Mengen enthält, um die gewünschte Konzentration in der Endformulierung bereitzustellen, wenn die Additivpackung mit einer vorgegebenen Menge Basisschmiermittel kombiniert wird. Somit können die vorliegenden erfindungsgemäßen Additive zu kleinen Mengen Schmieröl oder anderen kompatiblen Lösemitteln zusammen mit anderen wünschenswerten Additiven zur Bildung von Additivpackungen, die wirksame Bestandteile in Sammelmengen von typischerweise etwa 2,5 bis etwa 90 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 15 bis etwa 75 Gew.-% und stärker bevorzugt von etwa 25 bis etwa 60 Gew.-%, Additive in den geeigneten Anteilen enthalten, wobei den Rest das Basisöl bildet, zugegeben werden. Die Endformulierungen können typischerweise etwa 1 bis 20 Gew.-% der Additivpackung, wobei den Rest das Basisöl bildet, verwenden.
Alle hier angegebenen Gewichtsprozente (sofern nicht anders angegeben) sind auf den Gehalt an aktiven Bestandteilen (AI) des Additivs und/oder auf das Gesamtgewicht einer jeden Additivpackung oder Formulierung, die die Summe des Al-Gewichts eines jeden Additivs plus des Gewichts des gesamten Öls oder Verdünnungsmittels darstellt, bezogen.
Im Allgemeinen enthalten die erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung die Additive in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 30 Gew.-%. Ein Konzentrationsbereich für die Additive im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ölzusammensetzung, ist bevorzugt. Ein stärker bevorzugter Konzentrationsbereich liegt zwischen etwa 0,2 und etwa 5 Gew.-%. Ölkonzentrate der Additive können etwa 1 bis etwa 75 Gew.-% des Additivreaktionsprodukts in einem Träger- oder Verdünnungsmittelöl von Schmierölviskosität enthalten.
Im Allgemeinen eignen sich die erfindungsgemäßen Additive in einer Vielzahl von Schmierölbasiseinsatzmaterialien. Das Schmierölbasiseinsatzmaterial ist eine beliebige natürliche oder synthetische Schmierölbasiseinsatzmaterialfraktion mit einer kinematischen Viskosität von etwa 2 bis etwa 200 cSt, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 50 cSt und insbesondere etwa 3 bis etwa 100 cSt, bei 100°C. Das Schmierölbasiseinsatzmaterial kann von natürlichen Schmierölen, synthetischen Schmierölen oder Gemischen hiervon abgeleitet sein. Geeignete Schmierölbasiseinsatzmaterialien umfassen Einsatzmaterialien, die durch Isomerisieren von synthetischem Wachs und Wachs erhalten werden, sowie Hydrocrackat-Basiseinsatzmaterialien, die durch Hydrocracken (anstatt durch Lösemittelextrahieren) der aromatischen und polaren Komponenten des Rohmaterials hergestellt werden. Natürliche Schmieröle umfassen tierische Öle, pflanzliche Öle (beispielsweise Rapsöle, Ricinusöle und Lardöl), Petroleumöle, Mineralöle und von Kohle oder Schiefer abgeleitete Öle.
Synthetische Öle umfassen Kohlenwasserstofföle und Halogen-substituierte Kohlenwasserstofföle, wie polymerisierte und interpolymerisierte Olefine, Alkylbenzole, Polyphenyle, alkylierte Diphenylether, alkylierte Diphenylsulfide sowie ihre Derivate, Analoge, Homologe und dergleichen. Synthetische Schmieröle umfassen ferner Alkylenoxidpolymere, Interpolymere, Copolymere und Derivate hiervon, wobei die terminalen Hydroxylgruppen durch Verestern, Verethern usw. modifiziert wurden.
Eine weitere geeignete Klasse von synthetischen Schmierölen umfasst die Ester von Dicarbonsäuren mit einer Vielzahl von Alkoholen. Als synthetische Öle geeignete Ester umfassen auch die aus C₅-C₁₂ Monocarbonsäuren und Polyolen und Polyolethern hergestellten.
Öle auf Siliciumbasis (wie die Polyalkyl-, Polyaryl-, Polyalkoxy- oder Polyaryloxysiloxanöle und Silicatöle) stellen eine weitere geeignete Klasse von synthetischen Schmierölen dar. Weitere synthetische Schmieröle umfassen flüssige Ester von phosphorhaltigen Säuren, polymere Tetrahydrofurane, Poly-α-olefine und dergleichen.
Das Schmieröl kann von nicht-raffinierten, raffinierten, re-raffinierten Ölen oder Gemischen hiervon abgeleitet sein. Nicht-raffinierte Öle werden direkt aus einer natürlichen Quelle oder synthetischen Quelle (beispielsweise Kohle, Schiefer oder Teer und Bitumen) ohne weitere Reinigung oder Behandlung erhalten. Beispiele für nicht-raffinierte Öle umfassen ein Schieferöl, das direkt aus einem Retortenvorgang erhalten wird, ein Petroleumöl, das direkt aus einer Destillation erhalten wird, oder ein Esteröl, das direkt aus einem Veresterungsprozess erhalten wird, wobei jedes hiervon anschließend ohne weitere Behandlung verwendet wird. Raffinierte Öle sind den nicht-raffinierten Ölen ähnlich mit Ausnahme, dass die raffinierten Öle in einem oder mehreren Reinigungsschritten zur Verbesserung einer oder mehrerer Eigenschaften behandelt wurden. Geeignete Reinigungstechniken umfassen eine Destillation, ein Hydrotreating, ein Entwachsen, eine Lösemittelextraktion, eine Extraktion mit Säure oder Base, eine Filtration, eine Percolation und dergleichen, die alle dem Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet wohl bekannt sind. Re-raffinierte Öle werden durch Behandeln von raffinierten Ölen in zu den zur Gewinnung der raffinierten Öle ähnlichen Verfahren erhalten. Diese re-raffinierten Öle sind auch als Ölsorten für Regenerataufbereitung oder Wiederaufbereitungsöle bekannt und werden häufig zusätzlich durch Techniken zur Entfernung von verbrauchten Additiven und Ölabbauprodukten zusätzlich verarbeitet.
Von eine Hydroisomerisierung von Wachs abgeleitete Schmierölbasiseinsatzmaterialien können auch entweder alleine oder in Kombination mit den vorgenannten natürlichen und/oder synthetischen Basiseinsatzmaterialien verwendet werden. Ein derartiges Wachsisomeratöl wird durch die Hydroisomerisierung von natürlichen oder synthetischen Wachsen oder Gemischen hiervon über einem Hydroisomerisierungskatalysator hergestellt. Natürliche Wachse sind typischerweise die durch die Lösemittelentwachsung von Mineralöl gewonnenen Paraffingatschen. Synthetische Wachse sind typischerweise die nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren hergestellten Wachse. Das erhaltene Isomeratprodukt wird typischerweise einem Lösemittelentwachsen und einer Fraktionierung unterzogen, um verschiedene Fraktionen mit einem speziellen Viskositätsbereich zu gewinnen. Wachsisomerat ist auch dadurch gekennzeichnet, dass es sehr hohe Viskositätsindices im Allgemeinen mit einem VI-Wert von mindestens 130, vorzugsweise von mindestens 135 oder höher, und nach einem Entwachsen einen Stockpunkt von etwa –20°C oder niedriger aufweist.
Die erfindungsgemäßen Additive eignen sich insbesondere als Komponenten in vielen verschiedenen Schmierölzusammensetzungen. Die Additive können in einer Vielzahl von Ölen mit Schmierviskosität einschließlich natürlichen und synthetischen Schmierölen und Gemischen hiervon enthalten sein. Die Additive können in Kurbelwannenschmierölen für funkengezündete und kompressionsgezündete Verbrennungsmotoren enthalten sein. Die Zusammensetzungen können auch in Gasmotorschmiermitteln, Turbinenschmiermitteln, Automatikgetriebeflüssigkeiten, Schaltungsschmiermitteln, Kompressorschmiermitteln, Metallbearbeitungsschmiermitteln, hydraulischen Flüssigkeiten und anderen Schmieröl- und Fettzusammensetzungen verwendet werden. Die Additive können auch in Motorkraftstoffzusammensetzungen verwendet werden.
Die Vorteile und die wichtigen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus den folgenden Beispielen offensichtlich.
Beispiel 1
100 Gew.-% wirksame Bestandteile
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 1 l fassenden Kolben wurden 300 ml o-Xylol und 50 g (0,20 mol) Duomeen C (N-Cocos-1,3-propylendiamin) von Akzo eingetragen. Dieses Gemisch wird unter Rühren und externem Kühlen mit 17 g (0,22 mol) Kohlenstoffdisulfid in 70 ml o-Xylol in einer derartigen Rate versetzt, dass die exotherme Reaktion 30°C nicht übersteigt. Die Temperatur wird unter Entweichen von Schwefelwasserstoff, der in einer alkalischen Falle unter Spülen mit Stickstoff gefangen wird, langsam auf 120°C erhöht. Die Temperatur wird 5 h bei 120°C gehalten, wobei eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten wird. Bei Raumtemperatur wird das Reaktionsmedium mit 75 ml wässriger 2,6 M NaOH gewaschen. Die organischen Medien werden über Magnesiumsulfat getrocknet und das Xylollösemittel unter Vakuumstrippen entfernt. Man erhält 47 g Endprodukt. Das Produkt verfestigt sich beim Abkühlen auf Raumtemperatur.
Beispiel 2
100 Gew.-% wirksame Bestandteile
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 500 ml fassenden Kolben wurden 200 ml Isopropanol und 10 g (0,04 mol) Duomeen C (N-Cocos-1,3-propylendiamin) von Akzo eingetragen. Dieses Gemisch wurde mit 3,4 g (0,045 mol) Kohlenstoffdisulfid bei Raumtemperatur unter Rühren versetzt. Die Temperatur wurde unter Entwicklung von Schwefelwasserstoff, der in einer alkalischen Falle gefangen wurde, langsam auf Rückflusstemperatur (82°C) erhöht. Die Temperatur wurde 16 h bei 82°C gehalten, wobei eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten wurde. Das Produkt wurde anschließend filtriert und das Isopropanollösemittel unter Vakuum entfernt. Das konzentrierte Produkt wurde anschließend in 150 ml Heptan wieder aufgelöst und mit 50 ml 10%iger NaOH gewaschen. Die organischen Medien wurden über Magnesiumsulfat getrocknet und das Heptanlösemittel unter Vakuumstrippen entfernt. Man erhielt 10,5 g des Endprodukts. Das Produkt verfestigte sich beim Abkühlen auf Raumtemperatur.
Beispiel 3
50 Gew.-% wirksame Bestandteile in SNO-100 Basisöl
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 1 l fassenden Kolben wurden 146 g SNO-100 Mineralbasisöl, 15 g Isopropanol und 121 g (0,50 mol) Duomeen C (N-Cocos-1,3-propylendiamin) von Akzo eingetragen. Dieses Gemisch wurde unter Rühren und externem Kühlen mit 41 g (0,5 mol) Kohlenstoffdisulfid in einer derartigen Rate versetzt, dass die exotherme Reaktion 30°C nicht überstieg. Die Temperatur wurde anschließend unter Entweichen von Schwefelwasserstoff, der in einer alkalischen Falle unter Spülen mit Stickstoff gefangen wurde, sehr langsam auf 160°C erhöht. Die Temperatur wurde 4 h bei 160°C gehalten, wobei eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten wurde, die sich beim Abkühlen verfestigte.
Beispiel 4
50 Gew.-% wirksame Bestandteile in SNO-100 Basisöl
150 g des Produkts von Beispiel 3 wurden mit 90 ml 2,7 M wässriger NaOH gewaschen. Nach Abtrennen der Produktschicht in einem Scheidetrichter (20 ml Isopropanol müssen möglicherweise zugegeben werden, um eine beliebige Emulsion, die sich gebildet haben kann, aufzubrechen) wird sie über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Wenn Isopropanol verwendet wird, wird er unter Vakuumstrippen entfernt.
Beispiel 5
40 Gew.-% wirksame Bestandteile in SNO-100 Basisöl
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 2 l fassenden Kolben wurden 465 g SNO-100 Mineralbasisöl, 36 g Isopropanol und 300 g (0,85 mol) Duomeen O (N-Oleyl-1,3-propylendiamin) von Akzo eingetragen. Dieses Gemisch wurde unter Rühren und externem Kühlen mit 64,8 g (0,85 mol) Kohlenstoffdisulfid in einer derartigen Rate versetzt, dass die exotherme Reaktion 30°C nicht überstieg. Die Temperatur wurde anschließend sehr langsam unter Entweichen von Schwefelwasserstoff und Isopropanol, die in einer alkalischen Falle unter Spülen mit Stickstoff gefangen wurden, auf 155°C erhöht. Die Temperatur wurde 3 h bei 155°C gehalten, wobei eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten wurde, die sich beim Abkühlen verfestigte. Bei Raumtemperatur wurden 150 ml Hexan, 120 ml Isopropanol und 180 ml 5,6 M NaOH zugegeben. Das Gemisch wurde 10 min kräftig verrührt, anschließend in einen Scheidetrichter überführt, um die organische Schicht zu isolieren. Die isolierte organische Schicht wurde anschließend über Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Diese Lösung wurde mit weiteren 30 g SNO- 100 und 24 g 2-Ethylhexanol versetzt. Das Produkt wurde anschließend unter Vakuum bei 100°C gesetzt, um das restliche Isopropanol zu entfernen. Man erhielt 754 g des Endprodukts.
Beispiel 6
100 Gew.-% wirksame Bestandteile
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 1 l fassenden Kolben wurden 200 ml Toluol und 60 g (0,18 mol) Duomeen O (N-Oleyl-1,3-propylendiamin) von Akzo eingetragen. Dieses Gemisch wurde unter Rühren und externem Kühlen mit 15 g (0,2 mol) Kohlenstoffdisulfid in 50 ml Toluol in einer derartigen Rate versetzt, dass die exotherme Reaktion 30°C nicht überstieg. Das Reaktionsmedium wurde anschließend 1 h bei Raumtemperatur verrührt. Die Temperatur wurde anschließend langsam unter Entweichen von Schwefelwasserstoff, der in einer Alkalifalle gefangen wurde, auf Rückflusstemperatur (110°C) erhöht. Die Temperatur wurde 7 h bei 110°C gehalten, wobei eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten wurde. Bei Raumtemperatur wurde das Reaktionsmedium mit 100 ml wässriger 10 Gew.-%iger NaHCO₃ Lösung gewaschen. Die organische Schicht wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und das Toluollösemittel unter Vakuumstrippen entfernt. Man erhielt das Endprodukt. Das Produkt verfestigte sich beim Abkühlen auf Raumtemperatur.
Beispiel 7
55 Gew.-% wirksame Bestandteile in SNO-100 Basisöl
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 500 ml fassenden Kolben wurden 63 g SNO-100 Mineralbasisöl, 5 g Isopropanol und 67 g (0,2 mol) Duomeen O (N-Oleyl-1,3-propylendiamin) von Akzo eingetragen. Dieses Gemisch wurde unter Rühren und externem Kühlen mit 16 g (0,21 mol) Kohlenstoffdisulfid in einer derartigen Rate versetzt, dass die exotherme Reaktion 30°C nicht überstieg. Die Temperatur wurde anschließend sehr langsam auf 70°C erhöht und bei dieser Temperatur unter Entweichen von Schwefelwasserstoff, der in einer Alkalifalle unter Spülen mit Stickstoff gefangen wurde, 15 min gehalten. Die Temperatur wurde anschließend langsam auf 160°C erhöht und bei dieser Temperatur 2 h gehalten, wobei eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten wurde. Dieses 160°C warme Lösemedium wurde mit 4 g 2-Ethylhexanol versetzt. Das Produkt wurde durch ein Bett eines Celitefiltermittels bei Raumtemperatur filtriert und verfestigte sich anschließend langsam über einen Zeitraum von mehreren Stunden hinweg.
Beispiel 8
40 Gew.-% wirksame Bestandteile in SNO-100 Basisöl
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 2 l fassenden Kolben wurden 465 g SNO-100 Mineralbasisöl, 36 g Isopropanol und 300 g (0,85 mol) Duomeen O (N-Oleyl-1,3-propylendiamin) von Akzo eingetragen. Dieses Gemisch wurde unter Rühren und externem Kühlen mit 64,8 g (0,85 mol) Kohlenstoffdisulfid in einer derartigen Rate versetzt, dass die exotherme Reaktion 30°C nicht überstieg. Die Temperatur wurde anschließend sehr langsam unter Entweichen von Schwefelwasserstoff, der in einer Alkalifalle unter Spülen mit Stickstoff eingefangen wurde, auf 89°C erhöht. Anschließend wurde das Isopropanol 1,5 h refluxiert und danach abdestilliert. Die Temperatur wurde anschließend auf 155°C erhöht und 4 h bei dieser Temperatur gehalten, wobei eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten wurde, die sich beim Abkühlen verfestigte. Bei Raumtemperatur wurden 150 ml einer 10 Gew.-%igen wässrigen NaOH-Lösung und 120 ml Isopropanol zugegeben. Dieses Gemisch wurde 15 min kräftig verrührt und anschließend in einen Scheidetrichter überführt, um die organische Schicht zu isolieren. Die isolierte organische Schicht wurde anschließend über Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Diese Lösung wurde mit 30 g 2-Ethylhexanol versetzt. Das Produkt wurde anschließend unter Vakuum bei 100°C gesetzt, um das restliche Isopropanol zu entfernen. Man erhielt 776 g des Endprodukts. Weitere 85 g SNO-100 wurden zugegeben, um den Gehalt an wirksamem Bestandteil auf 40 Gew.-% zu reduzieren.
Beispiel 9
35 Gew.-% wirksame Bestandteile in SNO-100 Basisöl
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 3 l fassenden Kolben wurden 928 g SNO-100 Mineralbasisöl, 60 g Isopropanol und 500 g (1,4 mol) Duomeen O (N-Oleyl-1,3-propylendiamin) von Akzo eingetragen. Dieses Gemisch wurde unter Rühren und externem Kühlen mit 121 g (1,6 mol) Kohlenstoffdisulfid in einer derartigen Rate versetzt, dass die exotherme Reaktion 30°C nicht überstieg. Die Temperatur wurde anschließend sehr langsam unter Entwicklung von Schwefelwasserstoff, der in einer Alkalifalle unter Spülen mit Stickstoff eingefangen wurde, auf 75°C bis 80°C erhöht. Die Temperatur wurde anschließend langsam auf 155°C erhöht, wobei das Isopropanol abdestilliert wurde. Die Temperatur wurde 4,5 h bei 155°C gehalten, wobei eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten wurde, die sich beim Abkühlen verfestigte. Bei Raumtemperatur wurden 150 ml einer 5 Gew.-%igen wässrigen NaOH-Lösung und 135 ml Isopropanol zugegeben. Dieses Gemisch wurde 30 min kräftig verrührt und anschließend in einen Scheidetrichter überführt, um die organische Schicht zu isolieren. Diese Lösung wurde mit 26 g 2-Ethylhexanol versetzt. Das Produkt wurde anschließend unter Vakuum bei 100°C gesetzt, um das restliche Isopropanol und Wasser zu entfernen.
Beispiel 10
75 Gew.-% wirksame Bestandteile in SNO-100 Basisöl
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 250 ml fassenden Kolben wurden 40 ml Isopropanol und 80 g (0,24 mol) Etherdiamin DA-16 (Isodecyloxypropyl-1,3-propylendiamin) von Tomah Products Inc. eingetragen. Dieses Gemisch wurde unter Rühren und externem Kühlen mit 18,2 g (0,24 mol) Kohlenstoffdisulfid in einer derartigen Rate versetzt, dass die exotherme Reaktion 30°C nicht überstieg. Die Temperatur wurde anschließend sehr langsam unter Entwicklung von Schwefelwasserstoff, der in einer Alkalifalle unter Spülen mit Stickstoff eingefangen wurde, auf 75°C bis 80°C erhöht. Die Temperatur wurde anschließend langsam auf 145°C erhöht, wobei das Isopropanol abdestilliert wurde. Die Temperatur wurde 1 h bei 145°C gehalten, worauf 29 g SNO-100 Mineralbasisöl zugegeben wurden. Man erhielt eine klare gelbe Flüssigkeit, die beim Abkühlen eine Flüssigkeit blieb. Bei Raumtemperatur wurden 100 ml Hexan und 50 ml einer 5 Gew.-%igen wässrigen NaOH-Lösung zugegeben. Dieses Gemisch wurde 15 min kräftig verrührt und anschließend in einen Scheidetrichter überführt, um die organische Schicht zu isolieren (nach Stehenlassen während 30 bis 45 min). Das Produkt wurde anschließend unter Vakuum (100 mmHg) bei 100°C gesetzt, um das restliche Isopropanol und Wasser zu entfernen. Das isolierte Endprodukt wog 110 g.
Beispiel 11
100 Gew.-% wirksame Bestandteile
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 500 ml fassenden Kolben wurden 200 ml Isopropanol und 10 g (0,069 mol) N,N'-Diisopropylethylendiamin eingetragen. Dieses Gemisch wurde bei Raumtemperatur unter Rühren mit 5,3 g (0,07 mol) Kohlenstoffdisulfid versetzt. Die Temperatur wurde anschließend langsam unter Entwicklung von Schwefelwasserstoff, der in einer Alkalifalle eingefangen wurde, auf Rückflusstemperatur (82°C) erhöht. Die Temperatur wurde 16 h bei 82°C gehalten, wobei eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten wurde. Das Produkt wurde anschließend filtriert und das Isopropanollösemittel unter Vakuum entfernt. Das konzentrierte Produkt wurde anschließend wieder in 150 ml Heptan aufgelöst und mit 50 ml 10%iger NaOH-Lösung gewaschen. Das organische Medium wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und das Heptanlösemittel unter Vakuumstrippen entfernt. Man erhielt 10,5 g eines Ölprodukts, das sich beim Abkühlen auf Raumtemperatur verfestigte.
Beispiel 12
40 Gew.-% wirksame Bestandteile in SNO-100 Basisöl
In einen mit einem Stickstoffmantel gefüllten 2 l fassenden Kolben wurden 588 g SNO-100 Mineralbasisöl, 40 g Isopropanol und 375 g (0,1 mol) Duomeen O (N-Oleyl-1,3-propylendiamin) von Akzo eingetragen. Dieses Gemisch wurde unter Rühren und externem Kühlen mit 83,6 g (0,11 mol) Kohlenstoffdisulfid in einer derartigen Rate versetzt, dass die exotherme Reaktion 30°C nicht überstieg. Die Temperatur wurde anschließend sehr langsam unter Entwicklung von Schwefelwasserstoff, der in einer Alkalifalle unter Spülen mit Stickstoff eingefangen wurde, auf 75°C bis 80°C erhöht. Die Temperatur wurde anschließend langsam auf 155°C erhöht, wobei das Isopropanol abdestilliert wurde. Die Temperatur wurde 4 h beibehalten und danach auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach wurden 150 ml einer 5 Gew.-%igen wässrigen NaOH-Lösung und 200 ml Isopropanol zugegeben. Dieses Gemisch wurde 15 min kräftig verrührt und anschließend in einen Scheidetrichter überführt, um die organische Schicht zu isolieren (nach Stehenlassen während 30 bis 45 min). Das Produkt wurde anschließend unter Vakuum (100 mmHg) bei 100°C gesetzt, um das restliche Isopropanol und Wasser zu entfernen. Diese Lösung wurde mit 35 g 2-Ethylhexanol versetzt. Das isolierte Endprodukt wog 1004 g.
Vier-Ball-Antiverschleißtest
Die Antiverschleißeigenschaften des neuen Reaktionsprodukts in einem vollständig formulierten Schmieröl wurden in einem Vier-Ball-Verschleißtest unter den Testbedingungen gemäß ASTM D 4172 bestimmt. Die vollständig formulierten Schmieröle, die getestet wurden, enthielten auch 1 Gew.-% Cumolhydroperoxid, um zu helfen, die Umgebung in einem laufenden Motor zu simulieren. Die Additive wurden hinsichtlich Wirksamkeit in zwei Motorölformulierungen getestet (vgl. Beschreibung in Tabelle 2) und mit identischen Formulierungen mit und ohne jegliches Zinkdialkyldithiophosphat verglichen. In Tabelle 3 nimmt der numerische Wert der Testergebnisse (mittlerer Verschleißkratzerdurchmesser in mm) mit einer Erhöhung der Wirksamkeit ab.
Antiverschleißtest unter Verwendung einer Cameron-Plint TE77 Hochfrequenzreibungsvorrichtung
Die Antiverschleißeigenschaften der erfindungsgemäßen Additive in einem vollständig formulierten Schmieröl wurden in einem Vier-Ball-Verschleißtest unter den Testbedingungen gemäß ASTM D 4172 bestimmt. Die Prüflingsteile (AISI 52100 Stahlball mit einem Durchmesser von 6 mm und einer Härte von 800 ± 20 kg/mm² und eine gehärtete geschliffene NSOH B01 Eichplatte mit RC 60/0,4 μm) wurden gespült und anschließend 15 min mit technisch reinem Hexan beschallt. Dieses Vorgehen wurde mit Isopropanol wiederholt. Die Prüflinge wurden mit Stickstoff getrocknet und in die TE77-Vorrichtung eingesetzt. Das Ölbad wurde mit 10 ml Probe gefüllt. Der Test wurde bei einer Frequenz von 30 Hz, einer Last von 100 Newton und einer Amplitude von 2,35 mm durchgeführt. Der Test startete mit den Proben und dem Öl bei Raumtemperatur. Unmittelbar wurde die Temperatur im Verlauf von 15 min auf 50°C erhöht, wo sie 15 min lang verweilen gelassen wurde. Die Temperatur wurde anschließend im Verlauf von 15 min auf 100°C erhöht, wo sie 45 min bei 100°C verweilen gelassen wurde. Einem dritten Temperaturanstieg im Verlauf von 15 min auf 150°C folgte ein letztes Verweilen während 15 min bei 150°C. Die Gesamtlänge des Tests betrug 2 h. Am Ende des Tests wurde der Verschleißkratzerdurchmesser auf einem 6 mm Ball unter Verwendung eines Leica Stereo Zoom 6^® Stereomikroskops und einem Digimatic-Kopf der Mitutoyo 164 Reihe gemessen. Die vollständig formulierten Schmieröle, die getestet wurden, enthielten 1 Gew.-% Cumolhydroperoxid, um zu helfen, die Umgebung in einem laufenden Motor zu simulieren. Die Additive wurden hinsichtlich Wirksamkeit in zwei Motorölformulierungen (vgl. Beschreibung in Tabelle 2) getestet und mit identischen Formulierungen mit und ohne jegliches Zinkdialkyldithiophosphat verglichen. In Tabelle 4 nimmt der numerische Wert der Testergebnisse (Verschleißkratzerdurchmesser in mm) mit einer Erhöhung der Wirksamkeit ab.
Beispiele einer Verwendung als verschleißhemmendes Additiv in Gemischen mit ZDDP
Die erfindungsgemäßen Additive können gewünschtenfalls auch in Kombination mit verschleißhemmenden ZDDP-Additiven verwendet werden. Die Vier-Ball- und Cameron-Plint-Daten, die wie oben beschrieben erhalten wurden und in den nachfolgenden Tabellen 5 bzw. 6 dargestellt sind, bestätigen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Additive in Kombination mit ZDDP. Die Formulierungen A und B wurden, wie oben beschrieben, verwendet mit der Ausnahme, dass das verschleißhemmende Additivsystem eine Kombination des verschleißhemmenden erfindungsgemäßen Additivs und von ZDDP war, was zu einer 1 Gew.-%igen Gesamtantiverschleißadditivkombination in jeder Formulierung führte.
Vier-Ball-Hochdrucktest
Die Hochdruckeigenschaften (EP) der erfindungsgemäßen Additive in einem Schmieröl wurden in einem Vier-Ball-Schweißtest unter den Testbedingungen gemäß ASTM D 2783 bestimmt. Die Additive wurden in den in Tabelle 7 angegebenen Gew.-%igen Anteilen in ein Gruppe II Basisöl mit einer ISO 46 Reinheit (Chevron RLOP 240 R) eingemischt. Je höher der Lastverschleißindex ist und je höher der Schweißpunkt ist, desto besser ist das Ergebnis.
Im Hinblick auf die zahlreichen Änderungen und Modifikationen, die ohne Abweichung von den der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien durchgeführt werden können, sei für ein Verständnis des durch die vorliegende Erfindung gelieferten Schutzumfangs auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.

Claims

Zusammensetzung, die die folgenden Bestandteile umfasst: (A) ein Schmiermittel und (B) mindestens einen cyclischen Thioharnstoff, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den folgenden Verbindungen besteht:
worin R₁ und R₂ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Alkyl, funktionalisiertem Alkyl und Wasserstoff besteht, wobei nicht mehr als einer der Reste R₁ oder R₂ für Wasserstoff steht, wobei Alkyl für eine Alkylkette mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen steht.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Schmiermittel ein Schmieröl ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der cyclische Thioharnstoff die folgende Formel besitzt:
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der cyclische Thioharnstoff die folgende Formel besitzt:
Zusammensetzung nach Anspruch 4, worin R₁ für Wasserstoff steht und R₂ für eine Alkylkette mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen steht.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, worin R₁ für Wasserstoff steht und R₂ eine funktionalisierte Alkylkette mit 12 bis 18 linearen Kohlenstoffatomen mit mindestens einem Ethersauerstoff in der Kette steht.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der cyclische Thioharnstoff von Octyl/Decyloxypropyl-1,3-diaminopropan, Isodecyloxypropyl-1,3-diaminopropan, Isododecyloxypropyl-1,3-diaminopropan, Dodecyl/Tetradecyloxypropyl-1,3-diaminopropan, Isotridecyloxypropyl-1,3-diaminopropan, Tetradecyloxypropyl-1,3-diaminopropan, N-Cocos-1,3-diaminopropanen, N-Talg-1,3-diaminopropanen oder N-Oleyl-1,3-diaminopropan abgeleitet ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der cyclische Thioharnstoff in einer Konzentration im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-% vorhanden ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner mindestens ein Additiv umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Dispergiermitteln, Detergentien, Korrosions-/Rosthemmstoffen, Zinkdialkyldithiophosphaten, VI-Verbesserungsmitteln und Stockpunkterniedrigern besteht.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner Zinkdialkyldithiophosphat umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Alkyl für ein geradkettiges Alkyl, ein verzweigtkettiges Alkyl, ein Alkyl mit einer cyclischen Struktur, eine vollständig gesättigte Kohlenwasserstoff(Alkyl)kette oder eine teilweise ungesättigte Kohlenwasserstoff(Alkyl)kette steht.
Verwendung der Komponente (B) gemäß Definition in Anspruch 1 als ermüdungshemmendes, verschleißhemmendes oder Hochdruckadditiv für Schmieröle.