DE102007028427A1

DE102007028427A1 - Verwendung von ionischen Flüssigkeiten zur Verbesserung der Eigenschaften von Schmierstoffzusammensetzungen

Info

Publication number: DE102007028427A1
Application number: DE102007028427A
Authority: DE
Inventors: Günther BODESHEIM; Martin Schmidt-Amelunxen; Dieter Dr. Sohn; Stefan Grundei; Andrea HÖPKE
Original assignee: Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Current assignee: Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-12-24
Also published as: EP2164934B1; JP2010530447A; WO2008154998A1; KR20120048035A; BRPI0813381A2; RU2516705C2; RU2010101285A; US20120202724A1; CN101688144A; EP2164934A1; CA2687498A1; KR20090130138A; BRPI0813381B1; US8697618B2; US20100187481A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten zur Verbesserung der Schmierwirkung von synthetischen, mineralischen und nativen Ölen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte Schmierstoffzusammensetzung, die gegen thermischen und oxidativen Angriff geschützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten zur Verbesserung der Schmierwirkung von synthetischen, mineralischen und nativen Ölen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte Schmierstoffzusammensetzung, die gegen thermischen und oxidativen Angriff geschützt ist.
Anwendung finden Schmierstoffe in der Fahrzeugtechnik, Fördertechnik, dem Maschinenbau, der Bürotechnik sowie in industriellen Anlagen und Maschinen, aber auch in den Bereichen der Haushaltsmaschinen und der Unterhaltungselektronik.
In Wälz- und Gleitlagern sorgen Schmierstoffe dafür, daß zwischen aufeinander gleitenden oder abrollenden Teilen ein trennender, lastübertragender Schmierfilm aufgebaut wird. Damit wird erreicht, daß die metallischen Oberflächen sich nicht berühren und somit auch kein Verschleiß auftritt. Die Schmierstoffe müssen deshalb hohen Anforderungen genügen. Dazu gehören extreme Betriebsbedingungen, wie sehr hohe oder sehr niedrige Drehzahlen, hohe Temperaturen, die durch hohe Drehzahlen oder durch Fremderwärmung bedingt sind, sehr tiefe Temperaturen, beispielsweise bei Lagern, die in kalter Umgebung arbeiten oder, die bei der Verwendung in der Luft- und Raumfahrt auftreten. Ebenso sollten die modernen Schmierstoffe unter sogenannten Reinraumbedingungen einsetzbar sein, um die Raumverschmutzung durch den Abrieb bzw. den Verbrauch an Schmierstoffen zu vermeiden. Außerdem sollte bei der Anwendung der modernen Schmierstoffe vermieden werden, daß sie verdampfen und damit "verlacken", d. h., daß sie nach kurzer Anwendung fest werden und keine Schmierwirkung mehr zeigen. An Schmierstoffe werden auch besondere Anforderungen bei der Anwendung dahingehend gestellt, daß die Laufeigenschaften der Lager durch geringe Reibung nicht angegriffen werden, die Lager geräuscharm laufen, sowie langen Laufzeiten ohne Nachschmierung gefordert werden Auch müssen Schmierstoffe Krafteinwirkungen, wie Fliehkraft, Schwerkraft und Schwingungen widerstehen.
Die Anwendungsdauer und Schmierwirkung synthetischer, mineralischer und nativer Öle ist durch ihren thermischen und oxidativen Abbau begrenzt. Bisher wurden deshalb als Antioxidantien aminische und/oder phenolische Verbindungen eingesetzt. Diese haben aber den Nachteil, daß sie einen hohen Dampfdruck und eine kurze Lebensdauer aufweisen, weshalb die Öle nach relativ kurzer Anwendungszeit "verlacken", d. h. sie werden fest und können dadurch gerade im Bereich der Wälz- und Gleitlager große Schäden an den Vorrichtungen bewirken.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es deshalb eine Schmierstoffzusammensetzung bereitzustellen, die den oben genannten Anforderungen genügt und deren thermische und oxidative Beständigkeit gegenüber bekannten Schmierstoffen verbessert ist.
Dieses Ziel wurde überraschenderweise durch die Zugabe von ionischen Flüssigkeiten zu synthetischen, mineralischen und nativen Ölen erreicht. Es wird eine Schmierfettzusammensetzung bereitgestellt, die aus einem Grundöl aus einem synthetischen, mineralischen oder nativen Öl, einzeln oder in Kombination, besteht, dem ionische Flüssigkeiten und ggf. übliche Additive zugegeben werden. Es hat sich gezeigt, daß die Zugabe von ionischen Flüssigkeiten die Lebensdauer der Öle und damit die Anwendungsdauer verlängert, indem der thermische und oxidative Abbau deutlich verzögert wird.
Die synthetischen Öle werden ausgewählt aus einem Ester einer aromatischen oder aliphatischen Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure mit einem oder in Mischung vorliegenden C₇- bis C₂₂-Alkoholen, aus einem Polyphenylether oder alkyliertem Di- oder Triphenylether, aus einem Ester von Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Dipentaerythrit mit aliphatischen C₇ bis C₂₂-Carbonsäuren, aus C₁₈-Dimersäureestern mit C₇- bis C₂₂-Alkoholen, aus Komplexestern, als Einzelkomponenten oder in beliebiger Mischung. Weiterhin kann das synthetische Öl ausgewählt werden aus Poly-α-Olefinen, alkylierten Naphthalinen, alkylierten Benzolen, Polyglykolen, Silikonölen, Perfluorpolyethern.
Die mineralischen Öle können ausgewählt werden aus parafinbasischen-, naphthenbasischen-, aromatischen Hydrocrackölen; GTL-Fluids. GTL heißt Gas-to Liquid Verfahren und beschreibt ein Verfahren zur Kraftstoffherstellung aus Erdgas. Erdgas wird per Dampfreformierung zu Synthesegas umgewandelt, dieses wird dann per Fischer-Tropsch-Synthese zu Kraftstoffen mittels Katalysatoren umgewandelt. Die Katalysatoren und die Prozeßbedingung steuern die Kraftstoffart, also ob Benzin, Kerosin, Diesel oder Öle hergestellt werden. Auf die gleiche Art kann nach dem Coal-to-Liquid Verfahren (CTL) Kohle als Rohstoff und im Biomass-to-Liquid (BTL) Verfahren Biomasse als Rohstoff verwendet werden.
Als native Öle können Triglyzeride aus tierischer/pflanzlicher Quelle verwendet werden, die nach bekannten Verfahren wie beispielsweise Hydrogenierung veredelt sein können. Die besonders bevorzugten Triglyceridöle sind genetisch modifizierte Triglyceridöle mit hohem Ölsäureanteil. Typische hierin verwendete und genetisch modifizierte Pflanzenöle mit hohem Ölsäuregehalt sind Safloröl, Maisöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl, Sojabohnenöl, Leinsamenöl, Erdnußöl, Lesquerella-Öl, Meadowfoam-Öl und Palmenöl.
Insbesondere die Verwendung von nativen Ölen auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen ist auf Grund ihrer Vorteile hinsichtlich der biologischen Abbaubarkeit, der Verminderung bzw. Vermeidung von CO₂-Emissionen von Bedeutung, da auf den Rohstoff Erdöl verzichtet werden kann und mit nativen Ölen identische wenn nicht bessere Ergebnisse erzielt werden können.
Ionische Flüssigkeiten, im weiteren auch als IL (= Ionic Liquid) bezeichnet, sind sogenannte Salzschmelzen, die vorzugsweise bei Raumtemperatur flüssig sind bzw. per Definition eine Schmelzpunkt < 100°C haben. Sie haben nahezu keinen Dampfdruck, und zeigen deshalb keine Kavitationseigenschaften. Darüber hinaus wird bei den ionischen Flüssigkeiten durch die Wahl der Kationen und Anionen erreicht, daß bei der Schmierstoffzusammensetzung die Lebensdauer und Schmierwirkung erhöht wird, die oben beschriebene Verlackung verzögert wird, durch Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit die Anwendung in Vorrichtungen, bei denen elektrische Ladung auftritt, ermöglicht wird. Als geeignete Kationen für ionische Flüssigkeiten haben sich ein quaternäres Ammoniumkation, ein Phosphoniumkation, ein Imidazoliumkation, ein Pyridiniumkation, ein Pyrazoliumkation, ein Oxazoliumkation, ein Pyrrolidiniumkation, ein Piperidiniumkation, ein Thiazoliumkation, ein Guanidiniumkation, ein Morpholiniumkation, ein Trialkylsulfoniumkation oder ein Triazoliumkation erwiesen, die mit einem Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus [PF₆]^–, [BF₄]^–, [CF₃CO₂]^–, [CF₃SO₃]^-, sowie dessen höheren Homologe, [C₄F₉-SO₃]^– oder [C₈F₁₇-SO₃]^– und höhere Perfluoroalkylsulfonate, [(CF₃SO₂)₂N]^–, [(CF₃SO₂)(CF₃COO)N]^–, [R⁴-SO₃]^–, [R⁴-O-SO₃]^–, [R⁴-COO]^–, Cl^–, Br^–, [NO₃]^–, [N(CN)₂]^–, [HSO₄]^–, PF_(6-x)R⁶ _x oder [R⁴R⁵PO₄]^–, und die Reste R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander ausgewählt werden aus Wasserstoff; linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder alicyclischen Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen; Heteroaryl-, Heteroaryl-C₁-C₆- Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Heteroarylrest und wenigstens einem Heteroatom aus N, O und S, das mit wenigstens einer Gruppe ausgewählt aus C₁-C₆-Alkylgruppen und/oder Halogenatomen substituiert sein kann; Aryl- Aryl-C₁-C₆-Alkylgruppen mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen im Arylrest, die mit wenigstens einer C₁-C₆-Alkylgruppe substituiert sein können, kombiniert werden können; R⁶ kann eine Perfluorethyl- oder höhere Perfluoralkylgruppe sein, x ist gleich 1 bis 4. Es sind allerdings auch weitere Kombinationen möglich.
Besonders bevorzugt sind Ionische Flüssigkeiten mit hochfluorierten Anionen, da diese in der Regel hohe thermische Stabilitäten aufweisen. Auch die Fähigkeit zur Wasseraufnahme kann durch solche Anionen deutlich reduziert werden, beispielsweise beim Bis(trifluormethylsulfonyl)imidanion.
Beispiele für solche IL sind:
Butylmethylpyrrolidinium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid (MBPimid), Methylpropylpyrrolidinium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid (MPPimid), Hexylmethylimidazolium-tris(perfluorethyl)trifluorphoshat (HMIMPFET), Hexylmethylimidazolium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid (HMIMimid), Hexylmethylpyrrolidinium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid (HMP), Tetrabutylphosphonium-tris(perfluorethyl)trifluorphosphat (BuPPFET), Oktylmethylimidazolium-hexafluorphosphat (OMIM PF6), Hexylpyridinium-bis(trifluormethyl)sulfonylimid (Hpyimid), Methyltrioktylammonium-trifluoracetat (MOAac), Butylmethylpyrrolidinium-tris(pentafluorethyl)trifluorphosphat (MBPPFET), Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-bis(trifluromethylsulfonyl)imid (HPDimid),
Darüber hinaus enthalten die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen übliche Additive oder Additivgemische, die ausgewählt werden aus Korrosionsschutzmittel, Oxidationsschutzmittel, Verschleißschutzmittel, Mittel zur Reibungsminderung, Mittel zum Schutz gegen Metalleinflüsse, die als Chelatverbindungen, Radikalfänger, UV-Stabilisatoren, Reaktionsschichtbildner vorhanden sind, sowie anorganische oder organische Festschmierstoffe, wie beispielsweise Polyimid, Polytetrafluorethylen (PTFE), Graphit, Metalloxide, Bornitrid, Molybdändisulfid und Phosphat. Insbesondere werden Additive in Form von phosphor- und schwefelhaltigen Verbindungen z. B. Zinkdialkyldithiophosphat, Borsäureester als Antiwear/Extrempressure eingesetzt, Metallsalze, Ester, stickstoffhaltige Verbindungen, heterocyclische Verbindungen als Mittel zur Korrosionsverhinderung eingesetzt, Glycerin-mono- oder di-ester als Reibungsschutzmittel sowie Polyisobutylen, Polymethacrylat als Viskositätsverbesserer eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen enthalten 5 bis 95 Gewichts-% Grundöl oder Grundölmischung, 0,05 bis 40 Gewichts-% ionische Flüssigkeit und ggf. 0,1 bis 10 Gewichts-% Additive.
Die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen können durch die Zugabe von ionischen Flüssigkeiten als Hochtemperaturkettenöle eingesetzt werden, da sie bei Temperaturen von bis 250°C einsetzbar sind. Sie können außerdem durch die Senkung des elektrischen Widerstandes der Öle in Bereichen eingesetzt werden, bei denen es durch fließenden Strom immer wieder durch Stromdurchschläge, wie bei Eisenbahnradlagern, Wälzlagern mit Stromdurchgang, im Automobilbereich oder bei Elektromotoren zu Schäden kommt.
Durch die Löslichkeit in organischen Systemen bzw. Lösungsmitteln bzw. aufgrund des extrem niedrigen Dampfdruckes sind ionische Flüssigkeiten als thermische und oxidative Stabilisatoren gegenüber den Antioxidantien auf phenolischer oder aminischer Basis oder perfluorierten Salzen überlegen. Auch in hohen Anteilen bilden sich in den Schmierstoffen mit ionischen Flüssigkeiten keine Kristalle, die dann z. B. bei Gleitringdichtungen zu Geräuschentwicklungen und Verstopfungen führen und damit diese Bauteile beschädigen können.
Die thermische und oxidative Stabilität der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen zeigt sich in der Verzögerung der Verdampfung und des Viskositätsanstiegs, wodurch die Verlackung des Systems bei hohen Temperaturen verlangsamt wird und die Schmierstoffe länger eingesetzt werden können.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen werden anhand der nachfolgenden Beispiele gezeigt.
Beispiele
Die %-Angaben sind in Gewichtsprozent, es sei denn, es wird anders angegeben.
1. Senkung des elektrischen Widerstand der Öle durch Zugabe von ionischen Flüssigkeiten
Es wurden verschiedene Grundöle allein und in Kombination mit verschiedenen ionischen Flüssigkeiten in verschiedenen Konzentrationen gemessen. Bei dem verwendeten Polypropylenglykol handelt es sich um ein Butanol gestartetes Polypropylenglykol. Bei dem synthetischen Ester handelt es sich Dipentaerytithester mit kurzkettigen Fettsäuren, der unter der Bezeichnung Hatco 2926 erhältlich ist.

Die Messungen des spezifischen elektrischen Widerstandes wurden mit Plattenelektroden mit einer Fläche von 2,5 cm² und einem Abstand von 1,1 cm, mit einer 10 V Meßspannung (Gleichstrom) gemessen. Es wurden jeweils drei Messungen durchgeführt und der Mittelwert der Messungen ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

Schmierfettzusammensetzung (Ω·cm)	spezifischer	elektrischer	Widerstand
100% Polypropylenglykol		10 × 10¹⁰
99,0% Polypropylenglykol + 1% HDPimid		6 × 10⁶
100% Synthetischer Ester		7 × 10¹⁰
99,0% Synthetischer Ester + 1% HDPimid		7 × 10⁶
95,0% Synthetischer Ester + 5% HDPimid		1 × 10⁶
100% Solvent Raffinat N 100/40 rein		< 10¹³
99,0% Solvent Raffinat N 100/40 + 1% PCI		1 × 10¹¹
99,9% Solvent Raffinat N 100/40 + 0,1% PCI		1 × 10¹²

HDPimid: Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid
PCI: Trihexyltetradecylphosphoniumchlorid

Die erhaltenen Meßergebnisse zeigen, daß durch die Zugabe von ionischen Flüssigkeiten der spezifische elektrische Widerstand der Schmierölzusammensetzung gesenkt wird.
2. Einfluß der ionischen Flüssigkeiten auf den Reibungswert und den Verschleiß am Beispiel eines Polypropylenglykols
Es wurde n-Butanol-gestartetes Polyalkylenglykol verwendet, das unter der Bezeichnung Synalox 55-150B erhältlich ist. Es wurde ein Schwingreibverschleißtest (SRV) in Anlehnung an DIN 51834, Testbedingung Kugel/Scheibe, 200 N Last, 50°C, 1 mm Hub 50 Hz, 120 Min. durchführt wurde.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

Schmierfettzusammensetzung	Verschleißfaktor/VerlaufReibungszahl
100% Polyalkylenglykol	2850/leicht wellig/0,15
99,5% Polyalkylenglykol + 0,5% OMIM PF6	41/sehr glatt/0,11
98,0% Polyalkylenglykol + 2% OMIM PF6	108/sehr glatt/0,11

OMIM PF6: Oktylmethylimidazolium-hexafluorphosphat

Diese Ergebnisse zeigen den positiven Einfluß der ionischen Flüssigkeiten auf den Reibwert und den Verschleiß der Schmierfettzusammensetzung.
3. Einfluß der ionischen Flüssigkeiten auf die Viskosität und des Verdampfungsverlust von Schmierstoffzusammensetzungen
Diese Untersuchungen wurden zum einen bei 150°C mit 1 g Einwaage der Schmierfettzusammensetzung durchgeführt. Dazu wurden die Proben in Aluminiumschälchen eingewogen und im Umluftofen getempert, in vorliegendem Falle für 96 und 120 h. Nach der Prüfzeit wurden die erkalteten Schalen ausgewogen und der Massenverlust bezogen auf das Ausgangsgewicht bestimmt. Sowohl von den Frischölen als auch von den Gebrauchtölen wurde die scheinbar dynamische Viskosität mit einem Kegel/Platte Rheometers bei 300 1/sec, 25°C, nach 60 sec Meßzeit bestimmt.
Zum anderen wurden Thermogravimetrische Analysen (TGA) mit einem Gerät der Fa. Seiko, TG/DTA 6200 mit 10 mg +/– 0,2 mg Einwaage im AluTiegel offen, Spülgas Luft, Temperaturrampe 1k/min von 100 bis 260°C durchgeführt.

Für diese Analysen wurde als synthetischer Ester Dipentaerytithester mit kurzkettigen Fettsäuren, der unter der Bezeichnung Hatco 2926 erhältlich ist, verwendet. Die %-Angaben sind in Gewichtsprozent. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

Muster scheinbare dyn. Zähigkeit frisch	100% SYNTH. ESTER pur 130 mPas	99,5% SYNTH. ESTER + 0,5% HDPimid 140 mPas	98,0% SYNTH. ESTER + 2% HDPimid 140 mPas	89,6% SYNTH. ESTER + 10,4% HDPimid 160 mPas
VDV und scheinbare dynamische Viskosität nach 96 Std. bei 150°C	39,6% 13500 mPas	21,3% 1400 mPas	13,6% 580 mPas	8,5% 360 mPas
VDV und scheinbare dynamische Viskosität nach 120 Std. bei 150°C	46,5% 70000 mPas	25,3% 2400 mPas	15,7% 700 mPas	10,6% 460 mPas
TGA VDV bis 260°C nach KL Standard	40,0%	35,4%	32,5%	23,2%

VDV: Verdampfungsverlust;
HDPimid: Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid

Diese Ergebnisse zeigen, daß bei Hochtemperaturölen durch die Zugabe von ionischen Flüssigkeiten ohne Zugabe von weiteren Antioxidantien in der Schmierfettzusammensetzung eine deutliche Viskositätssenkung und Senkung des Verdampfungsverlustes unter Temperaturbelastung TGA-VDV (5 g Einwaage bei 230°C) gezeigt werden kann.
4. Einfluß der ionischen Flüssigkeiten auf die Viskosität und die Verdampfung unter Temperaturbelastung (1 g Einwaage bei 200°C) des Schmieröles in Verbindung mit einem bekannten Antioxidant

Es wurde ein aminisches Antioxidant (Naugalube 438L) in einer Konzentration von 1 Gewichts-% in allen nachfolgend untersuchten Proben verwendet, als Basisöl wurde ein synthetischer Ester verwendet. Bei dem synthetischen Ester handelt es sich einen Dipentaerytithester mit kurzkettigen Fettsäuren, der unter der Bezeichnung Hatco 2926 erhältlich ist. Die verwendeten ionischen Flüssigkeiten sind nachstehend genannt. Tabelle 4 Auswirkung auf die Viskosität

ionische Flüssigkeit	Öl	Anfangsviskosität. * in mPas	Viskosität in mPas nach 24 h	Viskosität in mPas nach 48 h	Viskosität in mPas nach 72 h
-	99,0% SYNTH. ESTER	173	verlackt	verlackt	verlackt
0,1% MBPimid	98,9% SYNTH. ESTER	182	verlackt	verlackt	verlackt
0,3% MBPimid	98,7% SYNTH. ESTER	192	93517	verlackt	verlackt
0,1% HMP	98,9% SYNTH. ESTER	176	176740	verlackt	verlackt
0,3% HMP	98,7% SYNTH. ESTER	187	63402	verlackt	verlackt
0,1% HMIMimid	98,9% SYNTH. ESTER	176	verlackt	verlackt	verlackt
0,3% HMIMimid	98,7% SYNTH. ESTER	185	30100	verlackt	verlackt
0,1% BuPPFET	98,9% SYNTH. ESTER	176	verlackt	verlackt	verlackt
0,3% BuPPFET	98,7% SYNTH. ESTER	181	70776	verlackt	verlackt
0,1% HPYimid	98,9% SYNTH. ESTER	185	25208	verlackt	verlackt
0,3% HPYimid	98,7% SYNTH. ESTER	176	4314	24367	verlackt
0,1% MoAac	98,9% SYNTH. ESTER	176	verlackt	verlackt	verlackt
0,3% MoAac	98,7% SYNTH. ESTER	178	verlackt	verlackt	verlackt
0,1% MBPPFET	98,9% SYNTH. ESTER	179	21164	verlackt	verlackt
0,3% MBPPFET	98,7% SYNTH. ESTER	181	14817	22392	verlackt
0,1% HMIMPFET	98,9% SYNTH. ESTER	178	79979	verlackt	verlackt
0,3% HMIMPFET	98,7% SYNTH. ESTER	179	verlackt	verlackt	verlackt
1,0% MBPimid	98,0% SYNTH. ESTER	181	14726	46721	verlackt
0,1% HDPimid	98,9% SYNTH. ESTER	174	90883	verlackt	verlackt
0,3% HDPimid	98,7% SYNTH. ESTER	178	55759	verlackt	verlackt

* scheinbare dynamische Viskosität, nach 60 s Scherzeit bei 300 1/sec, Kegel/Platte/20°C
MBPimid = Butylmethylpyrrolidinium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid,
HMP = Hexylmethylpyrrolidinium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid,
HMIMimid = Hexylmethylimidazolium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid,
BuPPFET = Tetrabutylphosphonium-tris(perfluorethyl)trifluorphosphat,
HPYimid = Hexylpyridinium-bis(trifluromethyl)sulfonylimid,
MOAac = Methyltrioktylammonium-trifluoracetat,
MBPPFET = Butylmethylpyrrolidinium-tris(pentafluorethyl)trifluorphosphat,
HMIMPFET = Hexylmethylimidazolium-tris(perfluorethyl)trifluorphoshat
HPDimid = Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-bis(trifluromethylsulfonyl)imid.

ionische Flüssigkeit	Öl	Verdampfungsverlust nach 24 h
-	99,0% SYNTH. ESTER	70–75%
0,3% HMP	98,7% SYNTH. ESTER	53%
0,3% HPYimid	98,7% SYNTH. ESTER	39%
0,3% HDPimid	98,7% SYNTH. ESTER	53%

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß durch die Zugabe einer ionischen Flüssigkeit der Anstieg der Viskosität und der Verdampfungsverlust der Schmierstoffe verringert werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, daß ein Schmierstoff, der nur ein aminisches Antioxidant enthält, bereits nach 24 Stunden "verlackt", wohingegen durch die Zugabe der ionischen Flüssigkeit eine Verlackung erst nach 24 bis 48 Stunden eintritt, bei Zugabe von 0,3 Gewichts-% HPYimid bzw. MBPPFET sowie 1,0 Gewichts-% MBPimid tritt eine Verlackung des Schmierstoffes erst zwischen 48 bis 72 Stunden auf. Außerdem wird der Verdampfungsverlust der Schmierstoffe erniedrigt. Tabelle 5 zeigt zusammengefaßt die Ergebnisse von Tabelle 4. Tabelle 5

Schmierstoffzusammensetzung	Verlackungszeit
99,0% SYNTH. ESTER + 1% AMINISCHER ANTIOXIDANT	< 7 h
98,9 bzw. 98,7% SYNTH. ESTER + 1% AMINISCHER ANTIOXIDANT + 0,1 bzw. 0,3% MBPimid; HMP; HMIMimid; BuPPFET; MBPPFET; HIMIMPFET; HDPimid bzw. 0,1% HPYimid oder 0,1% MBPPFET	> 24 h und < 48 h
98,9 bzw. 98,7% SYNTH. ESTER + 1% AMINISCHER ANTIOXIDANT + 0,3% (HPYimid oder MBPPFET oder 1,0% MBPimid	> 48 h und < 72 h

5. Einfluß von ionischen Flüssigkeiten auf native Esteröle hinsichtlich Verdampfung und Viskosität unter Temperaturbelastung von 1 g Einwaage bei 140°C

Es wurde als natives Esteröl geblasenes Rüböl "Rümanol 404" verwendet. Es wurde ein aminisches Antioxidant (Naugalube 438L) in einer Konzentration von 1 Gewichts-% in allen nachfolgend untersuchten Proben verwendet. Die verwendeten ionischen Flüssigkeiten sind nachstehend genannt. Tabelle 6

ionische Flüssigkeit	Öl	Anfangsviskosität * in mPas	Viskosität in mPas nach 24 h	Viskosität in mPas nach 48 h	Viskosität in mPas nach 72 h
-	99,0% NAT. ESTERÖL	112	20152	verlackt	verlackt
0,1% MOAac	98,9% NAT. ESTERÖL	123	505	39177	verlackt
0,3% MOAac	98,7% NAT. ESTERÖL	127	176	21856	verlackt
0,1% Ecoeng 500	98,9% NAT. ESTERÖL	121	72249	verlackt	verlackt
0,3% Ecoeng 500	98,7% NAT. ESTERÖL	117	34383	verlackt	verlackt
0,1% HDPimid	98,9% NAT. ESTERÖL	114	14641	verlackt	verlackt
0,3% HDPimid	98,7% NAT. ESTERÖL	118	15303	verlackt	verlackt
1,0% MOAac	98,0% NAT. ESTERÖL	124	120	1613	verlackt

* scheinbare dynamische Viskosität, nach 60 s Scherzeit bei 300 1/sec, Kegel/Platte/20°C
MOAac = Methyltrioktylammonium-trifluoracetat,
HPDimid = Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-bis(trifluromethylsulfonyl)imid,
Ecoeng 500 = PEG-5-cocomonium-methylsulfat.

ionische Flüssigkeit	Öl	Verdampfungsverlust nach 24 h
-	99,0% NAT. ESTERÖL	7,0%
0,1% MOAac	98,9% NAT. ESTERÖL	2,6%
0,3% MOAac	98,7% NAT. ESTERÖL	1,8%
0,1% HDPimid	98,9% NAT. ESTERÖL	2,9%
0,3% HDPimid	98,7% NAT. ESTERÖL	3,0%
1,0% MOAac	98,0% NAT. ESTERÖL	2,0%

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß durch die Zugabe einer ionischen Flüssigkeit der Anstieg der Viskosität und der Verdampfungsverlust des nativen Esteröls verringert werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, daß ein natives Esteröl, das nur ein aminisches Antioxidant enthält, bereits nach 24 bis 48 Stunden "verlackt", wohingegen durch die Zugabe der ionischen Flüssigkeit eine Verlackung erst nach 48 bis 72 Stunden eintritt. Tabelle 7 zeigt zusammengefaßt die Ergebnisse von Tabelle 6. Tabelle 7

Schmierfettzusammensetzung	Verlackungszeit
99% NAT. ESTERÖL + 1% AMINISCHER ANTIOXIDANT	> 24 h und < 48 h
NAT. ESTERÖL + 1% AMINISCHER ANTIOXIDANT + MOAac in unterschiedlichen Konzentrationen von 0,1 bis 1	> 48 h und < 72 h zusätzlich Viskositätserniedrigung gegenüber Standard!

6. Einfluß von ionischen Flüssigkeiten auf natürliche Esteröle hinsichtlich Verdampfung und Viskosität unter Temperaturbelastung von 1 g Einwaage bei 140°C

Es wurde als natürliches Esteröl Sonnenblumenöl verwendet. Es wurde ein aminisches Antioxidant (Naugalube 438L) in einer Konzentration von 1 Gewichts-% in allen nachfolgend untersuchten Proben verwendet. Die verwendeten ionischen Flüssigkeiten sind nachstehend genannt. Tabelle 8

ionische Flüssigkeit	Öl	Anfangsviskosität * in mPas	Viskosität in mPas nach 24 h	Viskosität in mPas nach 48 h	Viskosität in mPas nach 72 h
-	99,0% Sonnenblumenöl	102	14190	verlackt	verlackt
0,1% MOAac	98,9% Sonnenblumenöl	113	142	51891	verlackt
0,3% MOAac	98,7% Sonnenblumenöl	108	173	13820	verlackt
0,1% Ecoeng 500	98,9% Sonnenblumenöl	106	4652	verlackt	verlackt
0,1% HDPimid	98,9% Sonnenblumenöl	113	5580	verlackt	verlackt
0,3% HDPimid	98,7% Sonnenblumenöl	114	4002	verlackt	verlackt
1,0% MOAac	98,0% Sonnenblumenöl	109	116	1999	verlackt

* scheinbare dynamische Viskosität, nach 60 s Scherzeit bei 300 1/sec, Kegel/Platte/20°C
MOAac = Methyltrioktylammonium-trifluoracetat,
HPDimid = Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-bis(trifluromethylsulfonyl)imid,
Ecoeng 500 = PEG-5-ccomonium-methylsulfat.

ionische Flüssigkeit	Öl	Verdampfungsverlust nach 24 h
-	99,0% Sonnenblumenöl	4,5%
0,1% MOAac	98,9% Sonnenblumenöl	1,9%
0,3% MOAac	98,7% Sonnenblumenöl	0,6%
0,1% HDPimid	98,9% Sonnenblumenöl	4,4%
0,3% HDPimid	98,7% Sonnenblumenöl	4,2%
1,0% MOAac	98,0% Sonnenblumenöl	1,4%

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß durch die Zugabe einer ionischen Flüssigkeit der Anstieg der Viskosität und der Verdampfungsverlust des natürlichen Esteröls verringert werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, daß ein natürliches Esteröl, das nur ein aminisches Antioxidant enthält, bereits nach 24 bis 48 Stunden "verlackt", wohingegen durch die Zugabe von MoAac als ionischer Flüssigkeit eine Verlackung erst nach 48 bis 72 Stunden eintritt. Tabelle 9 zeigt zusammengefaßt die Ergebnisse von Tabelle 8. Tabelle 9

Musterzusammensetzung	Verlackungszeit
99% Sonnenblumenöl + 1% AMINISCHER ANTIOXIDANT	> 24 h und < 48 h
Sonnenblumenöl + 1% AMINISCHER ANTIOXIDANT + IL (Ecoeng 500; HDPimid)	> 24 h und < 48 h; aber Viskositätserniedrigung gegenüber Standard
98,9 bis 98% Sonnenblumenöl + 1% AMINISCHER ANTIOXIDANT + MOAac in Konzentrationen von 0,1 bis 1%	> 48 h und < 72 h Viskositätserniedrigung gegenüber Standard

Die vorstehenden Beispiele zeigen die vorteilhafte Wirkung der Zugabe von ionischen Flüssigkeiten zu synthetischen, mineralischen und natürlichen Ölen, hinsichtlich der Viskositätserniedrigung, der Erniedrigung des Verdampfungsverlustes, sowie der Verringerung des oxidativen und thermischen Abbaus der Schmierstoffzusammensetzungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 51834 [0024]

Claims

Verwendung von ionischen Flüssigkeiten zur Verbesserung des Schutzes gegen oxidativen und thermischen Abbau von Schmierstoffzusammensetzungen bestehend aus einer Mischung aus (a) einem Grundöl auf Basis von synthetischen, mineralischen oder nativen Ölen, (b) einer ionischen Flüssigkeit und (c) ggf. einem üblichen Additiv.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierfettzusammensetzung 5 bis 95 Gewichts-% Grundöl oder Grundölmischung, 0,05 bis 40 Gewichts-% ionische Flüssigkeit oder eine Mischung derselben und ggf. 0,1 bis 10 Gewichts-% Additiv-Gemisch umfaßt.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundöl der Schmierfettzusammensetzung aus synthetischen, mineralischen oder nativen Ölen besteht, die einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundöl auf der Basis von synthetischem Öl ausgewählt wird aus einem Ester einer aliphatischen oder aromatischen Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure mit einem oder in Mischung vorliegenden C₇- bis C₂₂-Alkoholen, aus einem Polyphenylether oder alkyliertem Di- oder Triphenylether, aus einem Ester von Trimethylolpropan, aus Pentaerythrit oder Dipentaerythrit mit aliphatischen C₇ bis C₂₂-Carbonsäuren, aus C₁₈-Dimersäureestern mit C₇- bis C₂₂-Alkoholen, aus Komplexestern, als Einzelkomponenten oder in beliebiger Mischung besteht, oder ausgewählt wird aus Poly-α-Olefinen, alkylierten Naphthalinen, alkylierten Benzolen, Polyglykolen, Silikonölen, Perfluorpolyethern.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundöl auf der Basis von mineralischem Öl ausgewählt wird aus parafinbasischen-, naphthenbasischen-, aromatischen Hydrocrackölen oder Gas to Liquid(GTL)-Fluids, Biomass to Liquid(BTL)-Fluids oder Coal to Liquid(CTL)-Fluids.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundöl auf der Basis von nativem Öl ausgewählt wird aus genetisch modifizierte Triglyceridöle mit hohem Ölsäureanteil. Typische hierin verwendete und genetisch modifizierte Pflanzenöle mit hohem Ölsäuregehalt sind Safloröl, Maisöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl, Sojabohnenöl, Leinsamenöl, Erdnußöl, Lesquerella-Öl, Meadowfoam-Öl und Palmenöl.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ionische Flüssigkeit ein Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem quaternärem Ammoniumkation, Phosphoniumkation, Imidazoliumkation, Pyridiniumkation, Pyrazoliumkation, Oxazoliumkation, Pyrrolidiniumkation, Piperidiniumkation, Trialkylsulfoniumkation, Thiazoliumkation, Guanidiniumkation, Morpholiniumkation oder Triazoliumkation enthält und ein Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus [PF₆]^–, [BF₄], [CF₃CO₂]^–, [CF₃SO₃]^–, sowie dessen höheren Homologe, [C₄F₉-SO₃]^– oder [C₈F₁₇-SO₃]^– und höhere Perfluoroalkylsulfonate, [(CF₃SO₂)₂N]^–, [(CF₃SO₂)(CF₃COO)N]^–, Cl^–, Br^–, [R⁴-SO₃]^–, [R⁴-O-SO₃]^–, [R⁴-COO]^–, [NO₃]^–, [N(CN)₂]^–, [HSO₄]^–, PF_(6-x)R⁶ _x oder [R⁴R⁵PO₄]^–, und die Reste R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander ausgewählt werden aus Wasserstoff; linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder alicyclischen Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen; Heteroaryl-, Heteroaryl-C₁-C₆-Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Heteroarylrest und wenigstens einem Heteroatom aus N, O und S, das mit wenigstens einer Gruppe ausgewählt aus C₁-C₆-Alkylgruppen und/oder Halogenatomen substituiert sein kann; Aryl- Aryl-C₁-C₆-Alkylgruppen mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen im Arylrest, die mit wenigstens einer C₁-C₆-Alkylgruppe substituiert sein können; R⁶ kann eine Perfluorethyl oder höhere Perfluoralkylguppe sein, x ist gleich 1 bis 4, enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ionische Flüssigkeit ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Butyl-methylpyrrolidinium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid, Methylpropylpyrrolidinium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid, Hexylmethylimidazolium-tris(perfluorethyl)-trifluorphoshat, Hexylmethylimidazolium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid, Hexylmethylpyrrolidinium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid, Tetrabutylphosphonium-tris(perfluorethyl)trifluorphosphat, Oktylmethylimidazolium-hexafluorphosphat, Hexylpyridinium-bis(trifluormethyl)sulfonylimid, Methyltrioktylammonium-trifluoracetat, Butylmethylpyrrolidinium-tris(pentafluorethyl)trifluorphosphat, Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-bis(trifluromethylsulfonyl)imid.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ggf. vorhandene Additivgemisch ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzmittel, Oxidationsschutzmittel, Verschleißschutzmittel, Mittel zur Reibungsminderung, Mittel zum Schutz gegen Metalleinflüsse, UV-Stabilisatoren, anorganische oder organische Festschmierstoffe, ausgewählt aus Polyimid, Polytetrafluorethylen (PTFE), Graphit, Metalloxide, Bornitrid, Molybdändisulfid und Phosphat.