177093. lajstromszámú szabadalom • Borát-észter alapú szintetikus erőátviteli folyadékok és eljárás azok előállítására
3 177093 4 hidrolizál savra és alkoholra. Másrészt az erőátviteli folyadék forráspontját a már egészen kis mennyiségű víz is jelentősen csökkenti és ezzel a készítmény használati értékét jelentősen rontja. A korszerű berendezések biztonságos üzemelte- 5 téséhez egyre magasabb forráspontú erőátviteli folyadékokra van szükség. A forráspont növekedésével azonban a készítmények forráspontjának a vízzel szembeni érzékenysége is rohamosan növekszik. 10 Szovjet kutatók vizsgálatai szerint (Neftepererabotka i Neftehimija 6, 35—7. 1977.) azonos menynyiségű víz hozzáadása esetén például egy 300 °C forráspontú erőátviteli folyadék forráspontja sokkal nagyobb csökkenést mutat, mint a 200 °C forrás- 15 pontúé. 2,5% víz hozzáadása esetén egy 205,5 és egy 320 °C forráspontú erőátviteli folyadék egyaránt 150 °C forráspontúvá válik. A magasabb fonáspontú folyadék esetében a változás különösen a 0,5 súly% alatti H2 O tartományban erőteljes, 0,1 súly% víztar- 20 talom változás 10—30 °C forráspont csökkenést okoz. A gyártás során keletkező víz eltávolítása a főként egy- és többértékű alkoholokat és azok származékait tartalmazó erősen higroszkópos elegyekből komoly nehézséget okoz. Az említett prob- 25 lémák kiküszöbölésére kidolgozott műszaki megoldások két főbb csoportba oszthatók: Az észterezés során keletkező vizet magas hőmérsékleten, esetleg vákuum alkalmazásával kidesztillálják a reakcióelegyből (2 110 635. sz. és 2 437 936. sz. és 30 2 724 193. sz. Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságrahozatali irat, 1 232 369. sz. brit, 137 894. sz. csehszlovák és 2 979 524. sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás). A glikolok és származékaik azonban erősen higroszkóposak, 35 ezért vízmentesítésük nehéz, különösen a kritikus 1 súly% alatti víztartalom esetében. A magas hőmérsékleten végzett gondos rektifikálás az észter pirolízisére vezethet, amely ciklikus éterek vagy olefinszármazékok keletkezésével jár [J. Organic 40 Chemistry, 26, 2158 (1961)]. Ezek a vegyületek a terméket szennyezve a hidraulikus berendezés gumiból készült alkatrészeit súlyosan károsíthatják. Ezek a káros mellékreakciók csak magas műszaki felkészültséget igénylő vákuum-rektifikáló berendezések 45 és műveletek alkalmazásával kerülhetők el. Ezeknek a problémáknak az áthidalására javasolt módszerek második csoportja szerint a víz eltávolítása céljából az észterezést szénhidrogének, főleg benzol (Chemical Abstacts 83.118 485 d referátum) 50 vagy toluol jelenlétében végzik. (1 232 370. sz. brit, 2 532 228. sz. Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánossági irat és Chemical Abstacts 84.153 041 sz. referátum.) így a keletkező víz viszonylag alacsony hőmérsékleten szénhidrogén-víz 55 biner azeotróp elegy formájában kihajtható a reakcióelegyből. Ez a megoldás viszonylag tökéletes vízmentesítést eredményezhet, helyette azonban felmerül a szénhidrogén-mentesítés legalább annyira súlyos problémája. Adott mennyiségű víz heterogén 60 azeotrop formájában való lehajtásához szükséges mennyiségű szénhidrogén a tenzió adatokból kétkomponensű rendszerekre jól számítható, az adott többkomponensű rendszerekre azonban nem. A helyzetet tovább nehezíti, hogy a desztilláció során 65 folyamatosan változik a folyadékfázis összetétele és ennek eredményeként a komponensek tenziója változó. Az azeotróp elegy képzéséhez használt szénhidrogén szükséges mennyisége tehát pontosan nem számítható, a szükségesnél kisebb mennyiség adagolása a termék rossz vízmentesítését, nagyobb mennyiség adagolása pedig a termék szénhidrogén-szennyezettségét okozza. Adott kiindulási anyagok esetén hosszadalmas kísérletekkel a szükséges szénhidrogén mennyiség meghatározható. Ez az érték azonban csak változatlan kiindulási anyag összetétel és gondos technológiai üzemvitel esetén ad megfelelő terméket. A technológiai utasítások kisebb megsértése vagy a nyersanyagok minőségének kisebb változása az így készített erőátviteli folyadék alkalmazása során súlyos üzemi balesetek vagy országúti tragédiák okozója lehet. Az azeotrópelegy képzéséhez használt szénhidrogének maradéka ugyanis megtámadja a gumi tömítéseket és alkatrészeket és azok nem kívánt duzzadását, deformációját, élettartamának és mechanikai szilárdságának gyors csökkenését okozza. A termék víztartalmának növekedése viszont alacsony forráspont, hirtelen üzemi felmelegedés esetén az erőátviteli folyadék forrását, a csővezetékben gázdugók képződését és az erőátvitel hatásfokának rendkívül hátrányos és veszélyes csökkenését okozhatja. A találmány a borát-észter tartalmú erőátviteli folyadékok előállítására olyan eljárást biztosít, amelyben a készítmény borát-észter komponensét nem víz keletkezése során állítjuk elő, illetve a megfelelő észterkomponens keletkezése időben elválasztható a víz keletkezésétől. A találmány értelmében (R10)3 B (I) általános képletű trialkoxi-boránokat alkalmazunk kiindulási anyagként. A képletben R1 1—10 szénatomos alkilcsoportokat képvisel. A találmány szerinti eljárás egyik változata szerint valamilyen (I) általános képletű vegyületet szerves amin homogén katalizátorok jelenlétében valamilyen R2 0(CH—CHR2 —0)nOH (II) általános képletű vegyülettel - a képletben R2 hidrogénatomot vagy 1—18 szénatomos alkilcsoportokat jelent, n értéke pedig 1-20 lehet - [R2 0(CH2 - CHR2 -0)n CH2 - —CHR2 -0]3 B (III) általános képlettel jellemezhető borát-észterré, illetve [R2 0(CH2 -CHR2 -0„ ] [CH2—CHR20)n0]B2 (IV) általános képlettel jellemezhető biborát-észterré alakítjuk, miközben az R1 OH általános képletű vegyület desztillál ki a reakcióelegyből. Katalizátorként önmagában ismert alifás és/vagy aromás, vagy heterociklusos, vagy cikloalifás primer, szekunder vagy tercier aminokat vagy ezek keverékét használjuk. így például, ha a rövidszénláncú alkoholok borátjaiból indulunk ki (pl. tri-izopropoxi-boránból), azt a fenti eljárásban leírt módon, víz keletkezése nélkül, aminok jelenlétében észterezzük át. Az eljárás egy másik változata szerint az (1) általános képletű vegyületek előállítása majd konvertálása konszekutív, egyensúlyi reakcióban a (III) és/vagy (IV) általános képletű vegyületekké egyetlen műveleti lépésben megy végbe, úgy, hogy az észterezéshez használt bórvegyületet, az R1 OH általános képletű vegyületet, valamely szerves amin, továbbá a (II) általános képletű vegyület megfelelő arányú elegyét melegítjük. Viszonylag alacsony hőmérsékleten 2
