BR112012005155B1 - Composição lubrificante, e, usos de uma composição lubrificante e de um líquido iônico - Google Patents

Composição lubrificante, e, usos de uma composição lubrificante e de um líquido iônico Download PDF

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Abstract

COMPOSIÇÃO LUBRIFICANTE, E, USOS DE UMA COMPOSIÇÃO LUBRIFICANTE E DE UM LÍQUIDO IÔNICO Uma composição lubrificante compreendendo: (i) de 50% a 99% em peso de óleo de base; (ii) de 0,01% a 5% em peso de líquido iônico; e (iii) de 0,01% a 10% em peso de aditivo; em que a composição lubrificante tem um ponto de fluidez de no máximo -54°C, um ponto de fulgor de pelo menos 246°C e uma viscosidade cinemática a 100°C na faixa de 4,9 a 5,4 mm2/s. As composições lubrificantes de acordo com a presente invenção são apropriadas para uso em óleos de motor de turbina e são úteis para reduzir a acúmulo de sedimento e para reduzir formação de coque na composição lubrificante.

Description

Campo da invenção
[001] A presente invenção refere-se a composições lubrificantes, particularmente a composições lubrificantes que são úteis como óleos de motor de turbina de aviação.
Fundamentos da invenção
[002] Óleos de motor de turbina de aviação (TEOs) são requeridos para exibir excelente desempenho em ampla faixa de temperatura a fim de atender às especificações de produtos militar e civil para esses produtos, isto é, MIL-PRF-23699 e SAE-AS-5780, respectivamente. Em particular, ambas as especificações atestam que produtos aprovados devem satisfazer certas exigências de viscosidade, ponto de fluidez e ponto de fulgor.
[003] Conforme os motores de turbina modernos se desenvolvem em motores de turbina, os óleos de aviação são expostos a ambientes crescentemente agressivos incluindo elevado estresse térmico e oxidativo. Isso pode conduzir a consequências indesejadas para o óleo de motor de turbina, em particular, acúmulo inaceitável de sedimento e níveis inaceitáveis de formação de coque no sistema de óleo. Coque pode ser genericamente descrito como depósitos carbonáceos que se formam na superfície de motor conforme o óleo envelhece. Se esses depósitos se formam em um motor de aeronave, eles têm o potencial para bloquear vias de óleo e filtros e causam redução de transferência de calor. O teste de simulador de processo de líquido quente (HLPS) (SAE ARP 5996) foi desenvolvido pela indústria da aviação para avaliar a propensão de óleos de motor de turbina de aviação para formar coque e é uma exigência chave em ambas as especificações, a civil e militar. Portanto, seria desejável formular um óleo de motor de turbina em que o acúmulo de sedimento fosse reduzido e em que o nível de formação de coque fosse reduzido.
[004] Líquidos iônicos são conhecidos para usar em algumas composições lubrificantes. WO2008/154998 descreve o uso de líquidos iônicos para melhorar as propriedades de composições lubrificantes. No entanto, não há menção nesse documento do uso de líquidos iônicos em óleos de motor de turbina. Também não há menção nesse documento de uma redução em acúmulo de sedimento ou de uma redução em formação de coque da composição lubrificante.
[005] WO2008/075Q16 descreve uma composição de óleo lubrificante não aquosa compreendendo uma maior quantidade de um óleo de base e uma menor quantidade de um aditivo que está presente em solução no óleo de base e é um líquido não halogeneto, não iônico aromático que é um sal de fórmula geral C+A-, com o cátion C+ sendo um íon fosfônio quaternário ou amônio quaternário tendo quatro grupos hidrocarbila, opcionalmente contendo heteroátomos, estes grupos hidrocarbila não tendo todos o mesmo número de átomos de carbono, havendo pelo menos um grupo hidrocarbila de cadeia longa tendo mais do que 4 átomos de carbono e pelo menos um grupo hidrocarbila de cadeia curta tendo menos átomos de carbono que cada dos grupos hidrocarbila de cadeia longa, e o ânion A-, compreendendo pelo menos um átomo de oxigênio e tendo um grupo de topo iônico fixado a pelo menos um grupo alquila ou hidrocarbila alicíclico que tem pelo menos quatro átomos de carbono e opcionalmente um heteroátomo. O líquido iônico pode ser usado como um componente anti-desgaste e como um modificador de atrito em uma composição de óleo lubrificante. A composição de óleo lubrificante pode ser usada em um motor de ignição. No entanto, não há menção nesse documento do uso de líquidos iônicos em óleos de motor de turbina. Também não há menção nesse documento de uma redução em acúmulo de sedimento ou de uma redução de formação de coque da composição lubrificante.
[006] Verificou-se surpreendentemente agora pelos presente inventores que quando líquidos iônicos são incorporados em óleos de motor de turbina há uma redução no acúmulo de sedimento no óleo de motor e uma redução em formação de coque. Com vantagem, esses benefícios são alcançados enquanto mantendo as propriedades físicas da composição lubrificante como requerido por especificações militares e civis.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[007] De acordo com a presente invenção provê-se uma composição lubrificante compreendendo: (i) de 50% a 99% em peso de óleo de base; (ii) de 0,01% a 5% em peso de líquido iônico; e (iii) de 0,01% a 10% em peso de aditivo; em que a composição lubrificante tem um ponto de fluidez de no máximo -54°C, um ponto de fulgor de pelo menos 246°C e uma viscosidade cinemática a 100 °C na faixa de 4,9 a 5,4 mm2/s.
[008] Verificou-se surpreendentemente que substituindo uma porção dos óleos de base usados em um óleo de motor de turbina com um líquido iônico, o teor de sedimento observado de acordo com Método de Teste FTD- STD-791-5308.7 é significantemente reduzido.
[009] Assim, de acordo com a presente invenção prove-se ainda o uso de um líquido iônico para reduzir o acúmulo de sedimento em uma composição lubrificante compreendendo (i) um óleo de base, (ii) um líquido iônico e (iii) um ou mais aditivos.
[0010] Verificou-se surpreendentemente que substituindo uma porção dos óleos de base usados em um óleo de motor de turbina com um líquido iônico, o nível de formação de coque é significantemente reduzido.
[0011] Consequentemente, de acordo com outro aspecto da presente invenção prove-se o uso de um líquido iônico para reduzir a formação de coque em uma composição lubrificante compreendendo (i) um óleo de base, (ii) um líquido iônico e (iii) um ou mais aditivos.
[0012] Também se verificou que a composição lubrificante da presente invenção provê uma redução em aumento de viscosidade, uma redução em aumento de TAN e redução em perda de evaporação observada durante o método de teste FTD-STD-791-5308.7.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0013] A composição lubrificante da presente invenção tem uso particular como um óleo de motor de turbina. Óleos de motor de turbina são requeridos para atender a certas propriedades físicas como estabelecido em especificações de produto militar e civil, MIL-PRF-23699 e SAE-AS-5780, respectivamente.
[0014] A composição lubrificante da presente invenção tem uma viscosidade cinemática a 100°C (como medido por ASTM DIN455) na faixa de 4,9 a 5,4 mm2/s, preferivelmente na faixa de 4,9 a 5,1 mm2/s.
[0015] A composição lubrificante da presente invenção tem um ponto de fluidez (como medido por ASTM D97) de no máximo -54°C, preferivelmente no máximo -57°C.
[0016] A composição lubrificante da presente invenção tem um ponto de fulgor (como medido por ASTM D92) de pelo menos 246°C, preferivelmente pelo menos 250°C.
[0017] A composição lubrificante da presente invenção preferivelmente tem uma viscosidade cinemática a -40°C (como medido por ASTM DIN455) de no máximo 13.000 mm2/s, mais preferivelmente no máximo 11.500 mm2/s.
[0018] A composição lubrificante da presente invenção preferivelmente tem uma viscosidade cinemática a 40°C (como medido por ASTM DIN455) de pelo menos 23 mm2/s, preferivelmente pelo menos 25 mm2/s.
[0019] A composição lubrificante compreende, como um componente essencial, um óleo de base.
[0020] O óleo de base está presente em um nível na faixa de 50% a 99%, preferivelmente na faixa de 70% a 99%, mais preferivelmente na faixa de 80% a 97%, em peso da composição lubrificante.
[0021] Qualquer óleo de base apropriado para uso em um óleo de motor de turbina pode ser usado aqui.
[0022] Preferivelmente, o óleo de base tem uma viscosidade cinemática a 40°C na faixa de 20 a 30 mm2/s, mais preferivelmente na faixa de 22 a 25 mm2/s, uma viscosidade cinemática a 100°C na faixa de 4 a 6 mm2/s, mais preferivelmente na faixa de 4,85 a 5,15 mm2/s, uma viscosidade cinemática a -40°C na faixa de 7.000 a 13.000 mm2/s, mais preferivelmente na faixa de 8.000 a 10.000 mm2/s, um ponto de fluidez na faixa de -50 a - 65°C, mais preferivelmente na faixa de -55 a -60°C, e um ponto de fulgor na faixa de 230 a 260°C, mais preferivelmente na faixa de 250 a 260°C.
[0023] Preferivelmente, o óleo de base compreende um estoque de base à base de éster sintético, em particular, óleos de base à base de éster poliol. Óleos de base à base de éster sintético são bem conhecidos na técnica e são, por exemplo, descritos em GB-A-2384245. Óleos de base à base de éster (junto com um pacote de aditivo selecionado) são funcionais sobre uma ampla faixa de temperatura e exibem boa estabilidade térmica e oxidativa.
[0024] A preparação de ésteres de alcoóis e ácidos carboxílicos pode ser conseguida usando métodos convencionais e técnicas conhecidas e familiares para os versados na técnica, e não formam parte, por si, da presente invenção. Em geral, um álcool, por exemplo, pentaeritritol técnico, é aquecido com a mistura de ácido carboxílico desejada, opcionalmente na presença de um catalisador. Geralmente, um leve excesso de ácido é empregado para forçar a reação para conclusão. Água é removida durante a reação e qualquer ácido de excesso é então extraído da mistura de reação. Os ésteres, por exemplo, de pentaeritritol técnico, pode ser usado sem outra purificação ou pode ser ainda purificado usando técnicas convencionais tais como destilação.
[0025] Para outra informação com respeito ao óleo de base à base de éster sintético, referência é feita a GB-A-2384245, EP-A-0695797, EP-A- 1323815, US-A-4826633 e US-A-5503761, o ensinamento de que é por esta incorporado por referência.
[0026] Óleos de base à base de éster poliol sintético apropriado podem ser formados pelo esterificação de um poliol alifático com ácido carboxílico. Preferivelmente o poliol alifático contém de 4 a 15 átomos de carbono e tem de 2 a 8 grupos hidroxila esterificáveis. Exemplos preferidos são trimetilol propano, pentaeritritol, dipentaeritritol, neopentil glicol, tripentaeritritol e misturas dos mesmos.
[0027] O reagente de ácido carboxílico usado para produzir o óleo de base de éster poliol sintético pode ser apropriadamente selecionado dentre monoácido carboxílico alifático ou uma mistura de monoácido carboxílico alifático e ácido dicarboxílico alifático. O ácido carboxílico pode conter de 2 a 20 átomos de carbono, preferivelmente de 4 a 12 átomos de carbono, mais preferivelmente de 5 a 10 átomos de carbono e inclui ácidos alifáticos de cadeia reta e ramificada. Misturas de monoácidos carboxílicos podem também ser usadas.
[0028] Os ésteres polióis apropriados são aqueles comercialmente disponíveis sob os nomes comerciais Hatcol 2954, Hatcol 1754, Hatcol 1764, Hatcol 1765 e Hatcol 1760 de Chemtura, Middlebury, Connecticut, USA, Priolube 3939 de Croda, Snaith, UK e Synative ES 2939 e Synative ES 2931 de Cognis, Monheim, Alemanha.
[0029] Em adição, todos os estoques de base descritos em EP-A- 0518567 e EP-A-0695797 são apropriados para uso nas composições lubrificantes da presente invenção.
[0030] De acordo com uma forma de realização preferida, o óleo de base de éster poliol compreende pelo menos 80% em peso de monopentaeritritol.
[0031] Adequadamente, o óleo de base de éster poliol pode ser uma mistura de cerca de 80 a 95 % em peso monopentaeritritol e 5 a 20 % em peso dipentaeritritol. Essa mistura é tipicamente conhecida como ''pentaeritritol técnico e pode também conter um pouco de tri e tetra pentaeritritol, que são tipicamente formados como subprodutos durante a produção de pentaeritritol técnico.
[0032] É ainda mais preferido que o óleo de base de éster poliol compreenda mais do que 90% em peso monopentaeritritol, mais preferivelmente mais do que 95% em peso monopentaeritritol. É ainda mais preferido que o óleo de base de éster poliol compreende cerca de 100 % em peso monopentaeritritol.
[0033] Outro componente essencial da composição lubrificante da presente invenção é um líquido iônico.
[0034] O líquido iônico está presente em um nível na faixa de 0,01% a 5%, preferivelmente na faixa de 0,01% a 2%, mais preferivelmente na faixa de 0,05% a 0,5%, especialmente na faixa de 0,1% a 0,3%, em peso da composição lubrificante.
[0035] Líquidos iônicos são sais em fusão que são líquidos em temperatura ambiente ou por definição têm um ponto de fusão de menos que 100°C. Eles não têm virtualmente pressão de vapor e podem exibir elevada estabilidade térmica.
[0036] Um líquido iônico pode ser apresentado pela fórmula C+A- em que C+ é um cátion apropriado e A- é um ânion apropriado.
[0037] Cátions C+ apropriados são selecionados dentre um cátion de amônio quaternário, um cátion de fosfônio, um cátion de imidazol, um cátion de piridínio, um cátion de pirazólio, um cátion de oxazólio, um cátion de pirrolidínio, um cátion de piperidínio, um cátion de trialquilsulfônio, um cátion de tiazólio, um cátion de guanidínio, um cátion de morfolínio, um cátion sulfônio e um cátion de triazólio. Cátions preferidos são selecionados de cátions de amônio quaternários e cátions de fosfônio.
[0038] Ânions A- são selecionados dentre [PF6]-, [BF4]-, [CF3CO2]-, [CF3SO3]-, bem como seus homólogos superiores, [C4F9SO3]- ou [C8F17S03]- e perfluoroalquilsulfonatos superiores, [(CF3SO2)2N]-, [(CF3SO2) (CF3COO)N] - Cl 4 , Br , I , [C(CN) 3] , SCN , [B(C2O4)2] , [N(SO2CF3)2] , [R SO3] , [R4OSO3]-, [R4COO]-, [NO3]-, [N(CN)2]-, [HSO4]-, PF6-xR6X ou [R4R5P04]-, em que R4 e R5 são independentemente selecionados dentre hidrogênio, grupos alquilas linear ou ramificado, saturado ou insaturado, alifático ou alicíclico com 1 a 20 átomos de carbono; heteroarila, grupos heteroaril-C1-C6-alquila com 3 a 8 átomos de carbono no resíduo de heteroarila e pelo menos um heteroátomo selecionado dentre N, O e S, que pode ser substituído com pelo menos um grupo selecionado dentre grupos alquila C1-C6 e/ou átomos de halogênio; grupos aril-aril-C1-C6-alquila com 5 a 12 átomos de carbono no resíduo de arila, que pode ser substituído com pelo menos um grupo C1-C6- alquila, R6 pode ser um grupo perfluoretila ou um perfluoralquila superior, e x é um inteiro de 1 a 4.
[0039] Particularmente preferidos são líquidos iônicos com ânions altamente fluorados, uma vez que esses são geralmente altamente estáveis. Também, a capacidade para absorção de água por esses ânions pode ser significantemente reduzida, por exemplo, com ânion de bis (trifluorometilsulfonil) imida. Outro ânion preferido é trifluoroacetato.
[0040] Exemplos de líquido iônicos apropriados incluem, mas não são limitados a, butil metilpirrolidínio-bis (trifluorometilsulfonil) imida (MBPimid), metilpropilpirrolidínio-bis (trifluorometilsulfonil) imida (MPPimid), tris-hexilmetilimidazólio (perfluoretileno)-trifluorofosfato (HMIMPFET), hexilmetilimidazólio-bis (trifluorometilsulfonil) imida (H IMimid), hexilmetilpirrolidínio-bis (trifluorometilsulfonil) imida (HMP), tris- tetrabutilfosfônio (perfluoretileno) trifluorofosfato (BuPPFET), octilmetilimidazólio-hexafluorofosfato (OMIM PF6), hexilpiridínio-bis (trifluorometil) sulfonilimida (Hpyimid), metiltrioctilamônio-trifluoroacetato (MOAac), butilmetilpirrolidínio tris (pentafluoroetil ) trifluorofosfato ( BPPFET), trihexil (tetradecil) fosfônio-bis (trifluorometilsulfonil) imida (HPDimid), tetrafluoroborato de hexilmetilimidazólio (H I BF4), hexafluorofosfato de hexilmetilimidazólio (HMI PF6), 1-etil-3- metilimidazólio dietilfosfato (EMIM DEP), sulfato de l-etil-3-metilimidazólio metila (EMIM DSU), l-etil-3-metilimidazólio bis [oxalato (2-) -O, O+] borato (EMIM BOB) e misturas dos mesmos.
[0041] Líquidos iônicos tais como os listados acima estão comercialmente disponíveis de Merck, Darmstadt, Alemanha e Sigma Aldrich, St Louis, Missouri, USA. Líquidos iônicos comercialmente disponíveis sob o nome comercial Basionics de BASF, Ludwigshafen, Alemanha, são também apropriados para uso aqui.
[0042] Líquidos iônicos preferidos para uso nas composições da presente invenção são selecionados dentre metiltrioctilamônio-trifluoroacetato (MOAac), trihexil (tetradecil) fosfônio-bis (trifluorometilsulfonil) imida (HDPimid), tetrafluoroborato de hexilmetilimidazólio (HMI BF4), hexafluorofosfato de hexilmetilimidazólio (HMI PF6), 1-etil-3- metilimidazólio dietilfosfato (EMIM DEP), sulfato de 1-etil-3- metilimidazólio metila (EMIM DSU) e misturas destes.
[0043] Líquidos iônicos especialmente preferidos para uso aqui são trihexil (tetradecil) fosfônio-bis (trifluorometilsulfonil) imida (HDPimid),hexafluorofosfato de hexilmetilimidazólio (HMI PF6), e misturas dos mesmos.
[0044] A composição lubrificante ainda compreende um ou mais aditivos, em quantidades efetivas, tipicamente em um nível de 0,01% a 10% em peso da composição lubrificante, tal como, por exemplo, mas não limitados a, inibidores de oxidação metálica sem cinzas, dispersantes metálicos sem cinzas, detergentes metálicos sem cinzas, inibidores de corrosão e ferrugem, desativadores de metal, agentes antidesgaste metálicos e não metálicos, de baixo teor de cinzas, contendo fósforo e não contendo fósforo, contendo enxofre e não contendo enxofre, aditivos de pressão extrema metálicos e não metálicos, contendo fósforo e não contendo fósforo, contendo enxofre e não contendo enxofre, agentes anti-agarramento, depressores de ponto de fluidez, modificadores de cera, modificadores de viscosidade, agentes de compatibilidade de vedação, modificadores de atrito, agentes de lubricidade, agentes anti-manchas, agentes cromofóricos, agentes antiespumação, desemulsificadores, e outros pacotes de aditivo geralmente empregados. Para uma revisão de muitos aditivos comumente usados, referência é feita a D. Klamann em Lubricants and Related Products, Verlag Chemie, Deerfield Beach, FL; ISBN 0-89573-177-0, e a "Lubricant Aditives" por M. W Ranney, publicado por Noyes Data Corporation of Parkridge, N.J. (1973).
[0045] Melhoradores de índice de viscosidade (também conhecidos como melhoradores de VI, modificadores de viscosidade, ou melhoradores de viscosidade) provêem lubrificantes com operabilidade em elevada e baixa temperatura. Esses aditivos concedem estabilidade de cisalhamento em temperaturas elevadas e viscosidade aceitável em baixas temperaturas.
[0046] Aditivos antidesgaste preferidos para serem usados com a composição de acordo com a invenção incluem triaril fosfatos, tais como aqueles disponíveis de Chemtura sob os nomes comerciais Reolube OMTI, Durad 310M, Durad 110, Durad 125, Durad 150B, Reolube TXP, Durad 220B, Durad 620B, Durad HOB, Fryquel 150 e Fryquel 220, os disponíveis de Rhein Chemie sob os nomes comerciais Additin RC 3661, Additin RC 3760 e Additin RC 3680 e aqueles comercialmente disponíveis de Supresta sob os nomes comerciais SynOAd 8475, SynOAd 8484, SynOAd 8485, SynOAd 8478, SynOAd 8477, SynOAd 8499 e SynOAd 9578. Incluídos dentro do termo triaril fosfatos estão tricresil fosfatos, tais como os aprovados para especificação TT-T-656.
[0047] Outros aditivos antidesgaste preferidos incluem alquiltiofosfatos de metal, mais particularmente dialquilditiofosfatos de zinco. Outros aditivos antidesgaste preferidos incluem aditivos antidesgaste livres de fósforo tais como hidrocarbonetos olefínicos alifáticos contendo enxofre, arilaflifárico ou alicíclico. Outros aditivos antidesgaste preferidos incluem polissulfetos de ácidos de tiofósforo e ésteres de ácido de tiofósforo, e dissulfetos de fosforotionila.
[0048] Ésteres de glicerol podem ser usados como agentes antidesgaste. Por exemplo, mono-, di-, e tri-oleatos, mono-palmitatos e mono- miristatos podem preferivelmente ser usados. Geralmente, aditivos antidesgaste podem ser usados em uma quantidade de 0,01 a 6% em peso, preferivelmente cerca de 0,01 a 4% em peso, baseado no peso total da composição lubrificante.
[0049] Antioxidantes apropriados retardam a degradação oxidativa da composição lubrificante durante serviço. Tal degradação pode resultar em depósitos em superfícies de metal, a presença de sedimento, ou um aumento de viscosidade no fluido. Uma ampla variedade de inibidores de oxidação apropriados são conhecidos, como, por exemplo, os descritos em Klamann em Lubricants, e por exemplo US-A-4.798.684 e US-A-5.084.197.
[0050] Antioxidantes preferidos para a composição lubrificante dessa invenção incluem antioxidantes amínicos. Esses incluem aminas aromáticas alquiladas e não alquiladas tais como monoaminas aromáticas com substituintes de grupo aromático alifático, aromático ou substituído no átomo de nitrogênio. Antioxidantes de aminas aromáticas típicas têm grupos substituintes de alquila de pelo menos cerca de 6 átomos de carbono. Exemplos de grupos alifáticos incluem hexila, heptila, octila, nonila, e decila. Geralmente, os grupos alifáticos não conterão mais do que cerca de 14 átomos de carbono. Os tipos gerais de antioxidantes de amina úteis nas presentes composições incluem difenilaminas, fenil naftilaminas, fenotiazinas, imidodibenzilas e difenil fenileno diaminas. Misturas de duas ou mais aminas aromáticas podem também ser usados, tal como, por exemplo, um mistura de antioxidante(s) tipo fenil-alfa-naftilamina (PAHA) e antioxidante(s) tipo difenilamina (DPA). Antioxidantes de amina poliméricos podem também ser usados, tais como Vanlube.9317 comercialmente disponíveis de RT Vanderbilt. Exemplos particulares de antioxidantes de amina aromática úteis na presente invenção incluem: p, p’-dioctildifenilamina; t-octilfenil-alfa- naftilamina; fenil-alfanaftilamina e p-octilfenil-alfa-naftilamina.
[0051] Antioxidantes tipo fenil-alfa-naftilamina (PANA) comercialmente disponíveis incluem, por exemplo, Irganox L06 comercialmente disponível de Ciba, Additin 7130 comercialmente disponível de Rhein Chemie, Naugalube APAN e Naugard PAN comercialmente disponível de Chemtura.
[0052] Antioxidantes de tipo difenilamina (DPA) comercialmente disponíveis incluem, por exemplo, Vanlube 81 comercialmente disponível de RT Vanderbilt, Naugalube AMS, Naugalube 438, Naugalube 635, Naugalube 640, Naugalube 680 comercialmente disponível de Chemtura, Alemanha, Additin 7001, Addition 7005A, Additin 7135, Additin10314A, comercialmente disponível de Rhein Chemie, Hitec 4720, Hitec 4721, Hitec 4777 comercialmente disponível de Afton, Irganox L57, Irganox L67 comercialmente disponível de Ciba.
[0053] Outros antioxidantes úteis incluem fenóis impedidos. Antioxidantes fenólicos podem ser usados como tal ou em combinação com amínicos. Esses antioxidantes fenólicos podem ser compostos fenólicos sem cinza (livre de metal) ou sais de metal neutros ou básicos de alguns compostos fenólicos. Compostos de antioxidante fenólico típicos são os fenólicos impedidos que são os que contêm um grupo hidroxila estereoquimicamente impedido, e esses incluem os derivados de compostos diidroxi arilas em que os grupos hidroxila estão na posição o ou p entre si. Exemplos de materiais fenólicos desse tipo incluem 2-t-butil-4-heptil fenol; 2-t- butil-4-octil fenol; 2-t-butil-4-dodecil fenol; 2, 6-di-t-butil-4-heptil fenol; 2, 6-di-t- butil-4-dodecil fenol; 2-metil-6-t-butil-4-heptil fenol; e 2-metil-6-t-butil-4-dodecil fenol. Outros antioxidantes monofenólicos impedidos úteis podem incluir, por exemplo, derivados de éster propiônico de 2,6-di-alquil-fenólicos impedidos.
[0054] Antioxidantes bis-fenólicos podem também ser vantajosamente usados na composição lubrificante. Alquil fenóis sulfurizados e sais de metal alcalino e alcalino terroso dos mesmos também são antioxidantes úteis. Decompositores de baixo teor de peróxido de enxofre são úteis como antioxidantes. Outra classe de antioxidantes apropriados é a dos compostos de cobre solúveis em óleo. Exemplos de antioxidantes de cobre apropriados incluem diidrocarbil-tio ou ditio-fosfatos de cobre e sais de cobre de ácidos carboxílicos. Outros sais de cobre apropriados incluem ditiocarbamatos, sulfonatos, fenatos, e acetilacetonatos de cobre. Sais de cobre Cu(I) e ou Cu(II) básico, neutro, ou acídico derivados de ácidos succínicos de alquenila ou anidridos são conhecidos como sendo particularmente úteis. Esses antioxidantes podem ser usados individualmente por tipo ou em combinação um com outro. Tais aditivos podem ser usados em uma quantidade de 0,01 a 5% em peso, preferivelmente cerca de 0,01 a 2% em peso.
[0055] Detergentes úteis como aditivos podem ser detergentes simples ou detergentes híbridos ou complexos. Detergentes apropriados incluem compostos aniônicos que contêm uma porção oleofílica de cadeia longa da molécula e uma menor porção aniônica ou oleofóbica da molécula. A porção aniônica do detergente é tipicamente derivada de um ácido orgânico tal como um ácido sulfúrico, ácido carboxílico, ácido de fósforo, fenol, ou misturas destes. O contraíon é tipicamente um metal alcalino terroso ou alcalino. Detergentes preferidos incluem os sais de metal alcalino e alcalino terroso de sulfatos, sulfonatos, fenatos, carboxilatos, fosfatos, e salicilatos. Sulfonatos de alcarila apropriados tipicamente contêm cerca de 9 a cerca de 80 ou mais átomos de carbono, mais tipicamente de cerca de 16 a 60 átomos de carbono. Preferidos são aqueles descritos em Klamann em Lubricants and Related Products, e em "Lubricant Aditives" citado acima, e C. V. Smallheer e R. K. Smith, publicado pela Lezius-Hiles Co. de Cleveland, Ohio (1967). Fenolatos de alcalino terroso representam outra classe útil de detergentes. Estes detergentes são os produtos de reagir hidróxidos ou óxidos de metal alcalino terroso com um alquil fenol ou alquilfenol sulfurizado. Grupos alquila úteis incluem grupo alquilas C1-C30 de cadeia reta ou ramificada, preferivelmente, C4-C20. Exemplos de fenóis apropriados incluem isobutilfenol, 2-etilexilfenol, nonilfenol, 1-etildecilfenol, e similares. Sais metálicos de ácidos carboxílicos são também úteis como detergentes. Outra classe preferida de detergentes é a dos salicilatos de metal alcalino terroso, incluindo monoalquil a tetraalquil salicilatos, em que os grupos alquila têm de 1 a 30 átomos de carbono. Preferivelmente, o metal alcalino terroso é cálcio, magnésio, ou bário; cálcio sendo o mais preferido. Outra classe útil de detergentes engloba fosfatos de metal alcalino terroso. Tipicamente, a concentração de detergente é cerca de 0,01 para cerca de 6% em peso, preferivelmente, cerca de 0,1 a 4% em peso, calculada na composição lubrificante total. Em adição, detergentes não iônicos podem ser preferivelmente usados em composições lubrificantes. Tais detergentes não iônicos podem ser compostos sem cinza ou de baixo teor de zincas, e podem incluir compostos moleculares discretos, bem como compostos oligoméricos e/ou poliméricos.
[0056] Os aditivos podem ainda compreender dispersantes. Dispersantes apropriados tipicamente contêm um grupo polar fixado a uma cadeia de hidrocarboneto de peso relativamente elevado. O grupo polar tipicamente contém pelo menos um elemento de nitrogênio, oxigênio, ou fósforo. Cadeias de hidrocarboneto típicas contêm cerca de 50 a 400 átomos de carbono. Dispersantes apropriados incluem fenolatos, sulfonatos, fenolatos sulfurizados, salicilatos, naftenatos, estearatos, carbamatos e tiocarbamatos. Uma classe particularmente útil de dispersantes é a dos derivados de alquenilsuccínico, em que a cadeia de alquenila constitui a porção oleofílica da molécula que confere solubilidade ao óleo. A cadeia de alquenila pode ser um grupo poliisobutileno, tal como aqueles descritos em US-A-3.172.892; US-A-3.2145.707; US-A-3.219.666; US-A-3.316.177; US-A-3.341.542; USA-3.454.607; US-A-3.541.012; US-A-3.630.904; US-A-3.632.511 US-A- 3.787.374 e US-A-4.234.435.
[0057] Outros tipos de dispersantes apropriados são descritos em USA-3.036.003; US-A-3.200.10; US-A-3.254.025; US-A-3.275.554; US-A- 3.438.757; US-A-3.54.555; US-A-3.565.804; US-A-3.413.347; US-A- 3.697.574; US-A-3.725,277; US-A-3.725.480; US-A-3.726.882; US-A- 4.54.059; US-A-3.329.658; US-A-3.49.250; US-A-3.519.565; US-A- 3.666.730; US-A-3.687.849; US-A-3.702.300; US-A-4.100.082; US-A- 5.705.458; e EP-A-471071.
[0058] Outros dispersantes apropriados incluem compostos de ácido succínico substituídos com hidrocarbila, tais como succinimidas, ésteres de succinato, ou succinato éster amidas preparados pela reação de ácido succínico substituído por hidrocarboneto preferivelmente tendo pelo menos 50 átomos de carbono no substituinte de hidrocarboneto, com pelo menos um equivalente de uma alquileno amina, são particularmente úteis.
[0059] Modificadores de atrito isto é um material ou composto que pode alterar o coeficiente de atrito do fluido pode ser efetivamente usado em combinação com os componentes de óleo de base. Modificadores de atrito apropriados podem incluir sair de metal ou complexos de ligante de metal onde os metais podem incluir metais de grupo alcalino, alcalino terroso, ou de transição, como aqueles descritos em WO2004/053030.
[0060] Outros aditivos úteis incluem depressores de ponto de fluidez para abaixar a temperatura mínima em que a composição lubrificante irá escoar ou pode ser despejada Exemplos de depressores de ponto de fluidez apropriados incluem polimetacrilatos, poliacrilatos, poliarilamidas, produtos de condensação de ceras de haloparafina e compostos aromáticos, polímeros de vinil carboxilato, e terpolímeros de dialquilfumaratos, ésteres de vinila de ácidos graxos e éteres de alil vinila, tais como os referidos a em WO2004/053030.
[0061] Agentes de compatibilidade de vedação apropriados incluem fosfatos orgânicos, ésteres aromáticos, hidrocarbonetos aromáticos, ésteres (butilbenzil ftalato, por exemplo), e anidrido de polibutenil succínico. Tais aditivos podem ser usados em uma quantidade de 0,01 a 3% em peso.
[0062] Agentes antiespumação podem ser com vantagem adicionados às composições lubrificantes. Esses agentes retardam a formação de espumas apropriadas. Silicones e polímeros orgânicos são agentes anti-espumação típicos, tais como, por exemplo, polissiloxanos. Agentes anti-espumação são comercialmente disponíveis, tais como, por exemplo, DCF 200/12500, DCF 200/500, DCF 200/30000, DCF 200/1000 de Dow Corning, e podem ser usados em menores quantidades convencionais juntamente com outros aditivos tais como desemulsificadores; geralmente a quantidade desses aditivos combinados é menor que 1% em peso.
[0063] Inibidores de corrosão apropriados são os referidos em Klamann, como citado acima. Exemplos de inibidores de corrosão apropriados incluem tiadiazóis, benzotriazóis, tolutriazóis, ditiofosfatos de zinco, fenolatos de metal, sulfonatos de metal básicos, ácidos graxos, ácidos carboxílicos e aminas. Tais aditivos podem ser usados em uma quantidade de 0,01 a 5% em peso, preferivelmente de 0,01 a 1,5% em peso, mais preferivelmente de 0,01 a 1% em peso. Exemplos de inibidores de corrosão apropriados podem ser encontrados em, por exemplo, US-A-2.719.125; US-A-2.719.126; e US-A-3.087.932. Exemplos de inibidores de corrosão apropriados são aqueles comercialmente disponíveis sob os nomes comerciais Irgamet 39, Irgamet TTA e Irgamet 42 de Ciba, e comercialmente disponíveis sob os nomes comerciais Vanlube 887 e Vanlube 887E de Vanderbilt. Outro exemplo de inibidores de corrosão apropriados são diácidos carboxílicos tais como os comercialmente disponíveis de Cognis sob os nomes comerciais Emerox 1144 e Emerox 1110.
[0064] Tipos adicionais de aditivos podem ser ainda incorporados nas composições lubrificantes dessa invenção e podem incluir um ou mais aditivos tais como, por exemplo, desemulsificadores, solubilizadores, agentes de fluidez, agentes de coloração, agentes cromofóricos, e similares. Cada aditivo pode incluir aditivos individuais ou misturas dos mesmos.
[0065] A presente invenção será agora descrita por referência aos seguintes Exemplos: Exemplos 1-18 e Exemplo Comparativo A
[0066] Os óleos de motor de turbina de Exemplos 1-18 e Exemplo Comparativo A foram preparados misturando junto o óleo de base e s aditivos mostrados em Tabelas 1 a 3 abaixo.
[0067] As quantidades em Tabelas 1 a 3 são expressas em % em peso, baseadas no peso total das formulações completamente formuladas.
[0068] O óleo de base como usado nas formulações de Tabelas 1 a 3 foi um pentaeritritol éster de 5 cSt ainda contendo aditivo antidesgaste de tricresil fosfato, inibidor de corrosão de tolutriazol, inibidor de corrosão de diácido carboxílico, dioctildifenil amina (DODPA) e diarildifenilamina como componentes de antioxidante tipo difenilamina (DPA), p-terc-octilfenil-alfa- naftilamina como componente de antioxidante tipo fenil-alfa-naftaleno (PANA), e um agente anti-espumação de polissiloxano. O pentaeritritol éster teve uma viscosidade de 5 mm2/s a 100°C e uma viscosidade máxima de 13.000 mm2/s a -40°C. Além disso, o pentaeritritol éster tem um ponto de fluidez máximo de -54 °C e um ponto de fulgor mínimo de 246 °C.
Figure img0001
1. Trifluoroacetato de metiltrioctilamônio 2. trihexil (tetradecil) fosfônio bis (trifluorometilsulfonil) imida
Figure img0002
3. Tetrafluoroborato de hexilmetilimidazólio 4. Hexafluorofosfato de hexilmetilimidazólio
Figure img0003
5. dietilfosfato de 1-etil-3-metilimidazólio 6. metilsulfato de 1-etil-3-metilimidazólio
Medição de Propriedades físicas
[0069] Várias propriedades físicas das composições lubrificantes de Exemplos 1 a 18 e Exemplo Comparativo A foram determinadas submetendo as composições lubrificante a vários métodos de teste padrão (como indicado em Tabela 4). As propriedades medidas são mostradas em Tabela 4.
Figure img0004
Figure img0005
Medição de Aumento de Viscosidade, aumento de TAN e perda por evaporação
[0070] Para demonstrar os vários benefícios dos óleos de motor de turbina da presente invenção, Exemplos 1, 4 e 16 (contendo 0,2% MOAac, 0,2% HDPimid e 0,2 % EMIM MSU respectivamente) e Exemplo Comparativo A foram submetidos aos métodos de teste como estabelecido em PED-STD-791-5308.7, a fim de medir aumento de viscosidade, aumento de TAN e perda de evaporação durante o teste. O teste foi realizado a 218 °C por 72 horas. Os resultados são mostrados em Tabela 5 abaixo.
Figure img0006
# resultados são a média de 8 medições ## resultados são a média de 2 medições
Medição de comportamento de formação de coque
[0071] Para medir o comportamento de formação de coque das composições lubrificantes de acordo com a presente invenção, Exemplos 1 e 4 (contendo 0,2 % em peso de MOAac e 0,2 % em peso de HDPimid, respectivamente) e Exemplo Comparativo A foram submetidos ao método de teste HPLS padrão SAE ARP 5996. A quantidade de coque formada sobre os tubos de aço inoxidável após 20 horas foi pesada e a aparência visual do tubos foi notada. Os resultados são mostrados em Tabela 6.
Figure img0007
Medição de capacidade de carregamento de carga
[0072] Para medir a capacidade de carregamento de carga e propriedades antidesgaste das composições lubrificantes de acordo com a presente invenção, Exemplos 7-12 e Exemplo Comparativo A foram submetidos ao teste de quatro esferas (IP 239) e a carga máxima de solda de cada amostra medida (10 segundos de duração em cada estágio de carga). Os resultados são mostrados em Tabela 7 abaixo.
Figure img0008
Discussão
[0073] Os resultados mostrados em Tabela 4 demonstram que a introdução de baixos níveis de líquidos iônicos em um óleo de motor de turbina não afeta de modo prejudicial as propriedades físicas do óleo de motor de turbina (como exigido por especificações militares e civis, isto é MIL- PRF-23699 e SAE-AS-5780, respectivamente).
[0074] Como pode ser visto de Tabela 5, as composições lubrificantes de Exemplo 1 (contendo 0,2% de MOAac), Exemplo 4 (contendo 0,2% HDPimid) e Exemplo 16 (contendo 0,2% de EMIM MSU) exibem uma redução no acúmulo de sedimento comparado a Exemplo Comparativo A (não contendo líquido iônico).
[0075] Como pode ser visto de Tabela 6, as composições lubrificantes de Exemplo 1 (contendo 0,2% de MOAac) e Exemplo 4 (contendo 0,2% de HDPimid) exibem uma redução em formação de coque comparada a Exemplo Comparativo A (não contendo líquido iônico). Exemplo 4 (contendo 0,2% de HDPimid) exibe uma maior redução em formação de coque que Exemplo 1 (contendo 0,2% de MOAac).
[0076] Como pode ser visto a partir da Tabela 7, as composições lubrificantes de Exemplos 7-12 exibem um aumento em carga de solda e no diâmetro de escarificação por desgaste comparado ao Exemplo Comparativo A.

Claims (10)

1. Composição lubrificante para uso em um motor de turbina compreendendo: (i) de 50% a 99% em peso de óleo de base; (ii) de 0,01% a 5% em peso de líquido iônico; e (iii) de 0,01% a 10% em peso de aditivo; em que a composição lubrificante tem um ponto de fluidez de menos que -54°C, um ponto de fulgor de mais do que 246°C e uma viscosidade cinemática a 100°C na faixa de 4,9 a 5,4 mm2/s, caracterizada pelo fato de que o líquido iônico é um sal de fórmula geral C+A-, em que o cátion C+ é selecionado dentre um cátion de amônio quaternário, um cátion de fosfônio, um cátion de imidazol, um cátion de piridínio, um cátion de pirazólio, um cátion de oxazólio, um cátion de pirrolidínio, um cátion de piperidínio, um cátion trialquilsulfônio, um cátion de tiazólio, um cátion de guanidínio, um cátion de morfolínio, um cátion de sulfônio e um cátion de triazólio e em que o ânion A- é selecionado dentre [PF6]-, [BF4]-, [CF3CO2]-, [CF3SO3]-, bem como seus homólogos superiores, [C4F9S03]- ou [C8F17SO3] - e perfluoroalquilsulfonatos superiores, [(CF3SO2)2N]-, - -- - - - [(CF3SO2)(CF3COO)N], Cl , Br , I , [C(CN)3] , SCN , [B(C2O4)2] , - 4 - 4 - 4 - - - - [N(SO2CF3)2] , [R SO3] , [R OS03] , [R COO] , [NO3] , [N(CN)2] , [HSO4] , PF6-xR6x ou [R4R5PO4]-, em que R4 e R5 são independentemente selecionados de hidrogênio, grupos alquilas linear ou ramificado, saturado ou insaturado, alifático ou alicíclico com 1 a 20 átomos de carbono; heteroarila, grupos heteroaril-C1-C6-alquila com 3 a 8 átomos de carbono no resíduo de heteroarila e pelo menos um heteroátomo selecionado dentre N, O e S, que pode ser substituído com pelo menos um grupo selecionado dentre grupos alquilas C1-C6 e/ou átomos de halogênio; grupos aril-aril-C1-C6-alquila com 5 a 12 átomos de carbono no resíduo de arila, que pode ser substituído com pelo menos um grupo C1-C6-alquila, R6 pode ser um grupo perfluoretila ou um perfluoralquila superior, e x é um inteiro de 1 a 4.
2. Composição lubrificante de acordo com reivindicação 1 caracterizada pelo fato de compreender de 0,01% a 1% em peso de líquido iônico.
3. Composição lubrificante de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de compreender de 0,05% a 0,5% em peso líquido iônico.
4. Composição lubrificante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o líquido iônico é selecionado dentre butil metilpirrolidínio-bis (trifluorometilsulfonil) imida, metilpropilpirrolidínio-bis (trifluorometilsulfonil) imida, tris- hexilmetilimidazólio (perfluoretileno) -trifluorofosfato, hexilmetilimidazólio- bis (trifluorometilsulfonil) imida, hexilmetilpirrolidínio-bis (trifluorometilsulfonil) imida, tris-tetrabutilfosfônio (perfluoretileno) trifluorofosfato, octilmetilimidazólio-hexafluorofosfato, hexilpiridínio-bis (trifluorometil) sulfonilimida, metiltrioctilamônio-trifluoroacetato, butilmetilpirrolidínio tris (pentafluoroetil) trifluorofosfato, trihexil (tetradecil) fosfônio-bis (trifluorometilsulfonil) imida, tetrafluoroborato de hexilmetilimidazólio, hexafluorofosfato de hexilmetilimidazólio, dietilfosfato de 1-etil-3-metilimidazólio, metilsulfato de 1-etil-3-metilimidazólio, 1-etil-3- metilimidazólio bis [oxalato (2-) -O,O+] borato e misturas dos mesmos.
5. Composição lubrificante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o líquido iônico é selecionado dentre metiltrioctilamônio-trifluoroacetato e trihexil (tetradecil) fosfônio-bis (trifluorometilsulfonil) imida, tetrafluoroborato de hexilmetilimidazólio, hexafluorofosfato de hexilmetilimidazólio, dietilfosfato de 1-etil-3-metilimidazólio, metilsulfato de 1-etil-3-metilimidazólio e misturas dos mesmos.
6. Composição lubrificante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o líquido iônico é selecionado dentre trihexil (tetradecil) fosfônio bis (trifluorometilsulfonil) imida, hexafluorofosfato de hexilmetilimidazólio, e misturas dos mesmos.
7. Composição lubrificante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o óleo de base é um éster sintético formado pela reação de um poliol com um ácido carboxílico de fórmula RCOOH em que R é um grupo de hidrocarbila de cadeia reta ou ramificada tendo de 5 a 10 átomos de carbono.
8. Uso de uma composição lubrificante como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de ser para lubrificar um motor de turbina.
9. Uso de um líquido iônico para reduzir o teor de sedimento de uma composição lubrificante, compreendendo (i) um óleo de base, (ii) um líquido iônico e (iii) um ou mais aditivos, o uso caracterizado pelo fato de que o líquido iônico é um sal de fórmula geral C+A-, em que o cátion C+ é selecionado dentre um cátion de amônio quaternário, um cátion de fosfônio, um cátion de imidazol, um cátion de piridínio, um cátion de pirazólio, um cátion de oxazólio, um cátion de pirrolidínio, um cátion de piperidínio, um cátion trialquilsulfônio, um cátion de tiazólio, um cátion de guanidínio, um cátion de morfolínio, um cátion de sulfônio e um cátion de triazólio e em que o ânion A- é selecionado dentre [PF6]-, [BF4]-, [CF3CO2]-, [CF3SO3]-, bem como seus homólogos superiores, [C4F9S03]- ou [C8F17SO3] - e perfluoroalquilsulfonatos superiores, [(CF3SO2)2N]-, - -- - - - - [(CF3SO2)(CF3COO)N], Cl , Br, I, [C(CN)3] , SCN, [B(C2O4)2] , [N(SO2CF3)2] , [R4SO3] -, [R4OS03]-, [R4COO] -, [NO3]-, [NíCN);], [HSO4]-, PF6-xR6x ou [R4R5PO4]-, em que R4 e R5 são independentemente selecionados de hidrogênio, grupos alquilas linear ou ramificado, saturado ou insaturado, alifático ou alicíclico com 1 a 20 átomos de carbono; heteroarila, grupos heteroaril-C1-C6-alquila com 3 a 8 átomos de carbono no resíduo de heteroarila e pelo menos um heteroátomo selecionado dentre N, O e S, que pode ser substituído com pelo menos um grupo selecionado dentre grupos alquilas C1-C6 e/ou átomos de halogênio; grupos aril- aril-C1-C6-alquila com 5 a 12 átomos de carbono no resíduo de arila, que pode ser substituído com pelo menos um grupo C1-C6-alquila, R6 pode ser um grupo perfluoretila ou um perfluoralquila superior, e x é um inteiro de 1 a 4.
10. Uso de um líquido iônico para reduzir a formação de coque de uma composição lubrificante, compreendendo (i) um óleo de base, (ii) um líquido iônico e (iii) um ou mais aditivos, o uso caracterizado pelo fato de que o líquido iônico é um sal de fórmula geral C+A-, em que o cátion C+ é selecionado dentre um cátion de amônio quaternário, um cátion de fosfônio, um cátion de imidazol, um cátion de piridínio, um cátion de pirazólio, um cátion de oxazólio, um cátion de pirrolidínio, um cátion de piperidínio, um cátion trialquilsulfônio, um cátion de tiazólio, um cátion de guanidínio, um cátion de morfolínio, um cátion de sulfônio e um cátion de triazólio e em que o ânion A- é selecionado dentre [PF6]-, [BF4]-, [CF3CO2]-, [CF3SO3]-, bem como seus homólogos superiores, [C4F9S03]- ou [C8F17SO3] - e perfluoroalquilsulfonatos superiores, [(CF3SO2) 2N]-, - --- - - - [(CF3SO2)(CF3COO)N], Cl , Br, I, [C(CN)3] , SCN, [B(C2O4)2] , [N(SO2CF3)2] , [R4SO3] -, [R4OS03]-, [R4COO] -, [NO3]-, [NíCN);], [HSO4]-, PF6-xR6x ou [R4R5PO4]-, em que R4 e R5 são independentemente selecionados de hidrogênio, grupos alquilas linear ou ramificado, saturado ou insaturado, alifático ou alicíclico com 1 a 20 átomos de carbono; heteroarila, grupos heteroaril-C1-C6-alquila com 3 a 8 átomos de carbono no resíduo de heteroarila e pelo menos um heteroátomo selecionado dentre N, O e S, que pode ser substituído com pelo menos um grupo selecionado dentre grupos alquilas C1-C6 e/ou átomos de halogênio; grupos aril- aril-C1-C6-alquila com 5 a 12 átomos de carbono no resíduo de arila, que pode ser substituído com pelo menos um grupo C1-C6-alquila, R6 pode ser um grupo perfluoretila ou um perfluoralquila superior, e x é um inteiro de 1 a 4.
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