BR112013031082B1 - Composição de lubrificante e método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster - Google Patents

Composição de lubrificante e método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster Download PDF

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Abstract

resumo “composição de lubrificante e método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster” provê-se uma composição de lubrificante compreendendo (a) de 0,1 a 10 por cento em peso de um ou mais poli(glicóis alquilênicos) (pags); e (b) um ou mais óleos a base de ésteres selecionados do grupo de ésteres naturais, ésteres sintéticos e combinações dos mesmos; sendo que o um ou mais pags têm um peso molecular na faixa de 1500 a 5000 g/mol, compreendem de 10 a 40 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de etileno e de 90 a 60 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de propileno; e sendo que o um ou mais pags estão na forma de copolímero em blocos, copolímero em blocos inversos ou combinações dos mesmos. provê-se também um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um óleo a base de éster. 1

Description

“COMPOSIÇÃO DE LUBRIFICANTE E MÉTODO PARA MELHORAR A ESTABILIDADE HIDROLÍTICA DE UM LUBRIFICANTE A BASE DE ÉSTER Campo da invenção [001] A invenção refere-se a uma composição de lubrificante a base de éster que exibe estabilidade hidrolítica melhorada e a um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de lubrificantes a base de éster. Histórico da invenção [002] Usam-se lubrificantes naturais e sintéticos a base de éster em grande número de aplicações incluindo, por exemplo, óleos automotivos e de aviação, óleos de refrigeração, óleos de usinagem de metais, óleos de engrenagens, óleos de turbo, fluidos hidráulicos e lubrificantes de refrigeração.
[003] Entretanto, lubrificantes naturais e sintéticos a base de ésteres são bem conhecidos por serem sensíveis aos efeitos de água. Hidrólise de tais lubrificantes podem encurtar substancialmente a vida do lubrificante e levar a um risco maior de falha de equipamento. Além disso, é conhecido na técnica que a inclusão de aditivos contra desgaste em óleos a base de ésteres podem acelerar a degradação hidrolítica de ésteres devido à sua natureza ácida. Assim, pelo menos um aditivo comum agrava a instabilidade hidrolítica de óleos a base de ésteres.
[004] Várias abordagens foram consideradas para aumentar a estabilidade hidrolítica de lubrificantes a base de ésteres. Numa abordagem, incluem-se aditivos, tais como dicarboimidas, em várias quantidades para minimizar hidrólise de ésteres. Noutra abordagem, foram usados ésteres tendo um nível significativo de impedimento estérico em torno da
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2/25 funcionalidade éster para minimizar hidrólise de éster. Nenhuma das abordagens resolveu satisfatoriamente o problema de estabilidade hidrolítica de lubrificantes a base de ésteres.
Sumário da invenção [005] A presente invenção é uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster.
[006] Numa incorporação, a presente invenção provê uma composição de lubrificante compreendendo: (a) de 0,1 a 10 por cento em peso de um ou mais poli(glicóis alquilênicos) (PAGs); e (b) um ou mais óleos a base de ésteres selecionados do grupo de ésteres naturais, ésteres sintéticos e combinações dos mesmos; sendo que o um ou mais PAGs têm um peso molecular na faixa de 1500 a 5000 g/mol, compreendem de 10 a 40 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de etileno e de 90 a 60 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de propileno; e sendo que o um ou mais PAGs estão na forma de copolímero em blocos, copolímero em blocos inversos ou combinações dos mesmos.
[007] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê ainda um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster compreendendo: (a) prover um óleo a base de éster; (b) adicionar ao óleo a base de éster de 0,1 a 10 por cento em peso de um ou mais PAGs sendo que o um ou mais PAGs têm um peso molecular na faixa de 1500 a 5000 g/mol e compreendem de 10 a 40 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de etileno e de 90 a 60 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de propileno; e sendo que o um ou mais PAGs estão na forma de
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3/25 copolímero em blocos, copolímero em blocos inversos ou combinações dos mesmos; e (c) misturar o um ou mais PAGs para formar uma composição de lubrificante.
[008] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que o um ou mais óleos a base de ésteres é um ou mais ésteres naturais selecionados do grupo consistindo de óleos vegetais.
[009] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que o um ou mais óleos a base de ésteres é um ou mais ésteres naturais selecionados do grupo consistindo de óleo de soja, óleo de canola, e óleo de girassol.
[010] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que o um ou mais óleos a base de ésteres incluem de mais que 0 a 100 por cento em peso de éster derivado de uma fonte renovável.
[011] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que o um ou mais óleos a base de ésteres é um ou mais ésteres sintéticos selecionados do grupo
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4/25 consistindo de ésteres de polióis e ésteres de ácidos dicarbônicos.
[012] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que a composição de lubrificante compreende ainda um ou mais selecionados do grupo de antioxidantes, aditivos contra desgaste e inibidores de corrosão.
[013] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que os antioxidantes são selecionados do grupo consistindo de antioxidantes fenólicos, antioxidantes fenólicos impedidos, antioxidantes de aminas aromáticas, antioxidantes de aminas secundárias, antioxidantes fenólicos sulfurados, olefinas sulfuradas, compostos de cobre solúveis em óleo, e combinações dos mesmos.
[014] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que os inibidores de corrosão são selecionados do grupo consistindo de (1) sais de amina de um éster de ácido fosfórico alifático; (2) semi-ésteres de ácido alquenil succínico; (3) sais de amina de um ácido alquil fosfórico combinado com um derivado de ácido ditiofosfórico;
(4) combinações de sulfonato de dinonil naftaleno bário e
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5/25 carboxilato de dinonil naftaleno num óleo naftênico tratado com água; e (5) combinações dos mesmos.
[015] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que os aditivos contra desgaste são selecionados do grupo consistindo de dialquil ditiofosfatos de zinco, fosfato de tricresila, fosfito de di-dodecila, óleo de cetina (espermacete) sulfurado, terpenos sulfurados, dialquil ditiocarbamato de zinco, e combinações dos mesmos.
[016] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que o um ou mais PAGs terem cada um peso molecular de 1700 a 3300 g/mol.
[017] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que o um ou mais PAGs estão presentes numa quantidade de 5 a 10 por cento em peso.
[018] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, de acordo com qualquer uma das incorporações anteriores, exceto que o um ou mais PAGs têm uma quantidade de unidades derivadas de EO de 20 a 40 por cento em peso. Descrição detalhada
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6/25 [019] A presente invenção é uma composição de lubrificante e um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de uma composição de lubrificante natural e sintético.
[020] A composição de lubrificante de acordo com a presente invenção compreende (a) de 0,1 a 10 por cento em peso de um ou mais poli(glicóis alquilênicos) (PAGs); e (b) um ou mais óleos a base de ésteres selecionados do grupo de ésteres naturais, ésteres sintéticos e combinações dos mesmos; sendo que o um ou mais PAGs têm um peso molecular na faixa de 1500 a 5000 g/mol, compreendem de 10 a 40 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de etileno e de 90 a 60 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de propileno; e sendo que o um ou mais PAGs estão na forma de copolímero em blocos, copolímero em blocos inversos ou combinações dos mesmos.
[021] Os PAGs úteis na presente invenção podem estar presentes em qualquer quantidade de 0,1 a 10 por cento em peso, com base no peso total do PAG e óleo(s) a base de éster. Todos os valores individuais e subfaixas de 0,1 a 10% em peso aqui estão incluídos e divulgados; por exemplo, o PAG
total pode estar presente numa quantidade de um limite
inferior de 0,1, 0, 5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ou 9% em peso a
um limite superior de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ou 10 % em peso.
Por exemplo, a quantidade total de PAG pode estar na faixa de 3 a 9% em peso, ou alternativamente, a quantidade total de PAG pode estar na faixa de 5 a 9% em peso, ou alternativamente, a quantidade total de PAG pode estar na faixa de 5 a 10% em peso, ou alternativamente, a quantidade total de PAG pode estar na faixa de 6 a 9% em peso.
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7/25 [022] O um ou mais PAGs úteis em incorporações da presente invenção têm um peso molecular na faixa de 1500 a 5000 g/mol. Todos os valores individuais e subfaixas de 1500 a 5000 g/mol aqui estão incluídos e divulgados; por exemplo,
o peso molecular pode ser de um limite inferior de 1500,
2000, 2500, 3000, 3500, 4000, ou 4500 g/mol a um limite
superior de 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, ou 5000
g/mol. Por exemplo, o peso molecular de PAG pode estar na faixa de 1500 a 5000 g/mol, ou alternativamente, o peso molecular de PAG pode estar na faixa de 2000 a 5000 g/mol, ou alternativamente, o peso molecular de PAG pode estar na faixa de 3000 a 4800 g/mol, ou alternativamente, o peso molecular de PAG pode estar na faixa de 3500 a 5000 g/mol, ou alternativamente, o peso molecular de PAG pode estar na faixa de 2000 a 4000 g/mol.
[023] O um ou mais PAGs úteis em incorporações da presente invenção compreendem de 10 a 40 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de etileno (EO). Todos os valores individuais e subfaixas de 10 a 40 por cento em peso aqui estão incluídos e divulgados; por exemplo, a quantidade de unidades derivadas de EO no PAG pode ser de um limite inferior de 10, 13, 17, 21, 25, 29, 33, ou 39 por cento em peso a um limite superior de 14, 18, 22, 26, 30, 34, 38, ou 40 por cento em peso. Por exemplo, a quantidade de unidades derivadas de EO no PAG pode estar na faixa de 10 a 40 por cento em peso, ou alternativamente, a quantidade de unidades derivadas de EO no PAG pode estar na faixa de 23 a 30 por cento em peso, ou alternativamente, a quantidade de unidades derivadas de EO no PAG pode estar na faixa de 19 a 38 por cento em peso, ou alternativamente, a quantidade de unidades
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8/25 derivadas de EO no PAG pode estar na faixa de 25 a 40 por cento em peso, ou alternativamente, a quantidade de unidades derivadas de EO no PAG pode estar na faixa de 30 a 40 por cento em peso.
[024] O um ou mais PAGs úteis em incorporações da presente invenção compreendem de 60 a 90 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de propileno (PO). Todos os valores individuais e subfaixas de 60 a 90 por cento em peso aqui estão incluídos e divulgados; por exemplo, a quantidade de unidades derivadas de PO no PAG pode ser de um limite inferior de 60, 65, 70, 75, 80 ou 85 por cento em peso a um limite superior de 65, 70, 75, 80, 85 ou 90 por cento em peso. Por exemplo, a quantidade de unidades derivadas de PO no PAG pode estar na faixa de 60 a 90 por cento em peso, ou alternativamente, a quantidade de unidades derivadas de PO no PAG pode estar na faixa de 70 a 77 por cento em peso, ou alternativamente, a quantidade de unidades derivadas de PO no PAG pode estar na faixa de 62 a 81 por cento em peso, ou alternativamente, a quantidade de unidades derivadas de PO no PAG pode estar na faixa de 60 a 75 por cento em peso, ou alternativamente, a quantidade de unidades derivadas de PO no PAG pode estar na faixa de 60 a 70 por cento em peso.
[025] Polímeros de poli(glicol alquilênico) (PAG) úteis na invenção compreendem unidades de óxido de etileno e de óxido de propileno para formar copolímeros em blocos ou copolímeros em blocos inversos. Quando aqui usado, o termo copolímero em bloco refere-se a copolímeros preparados alimentando um bloco de PO sobre um iniciador seguido por um bloco de EO. Quando aqui usado, o termo copolímero em bloco inverso refere-se a copolímeros preparados alimentando um
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9/25 bloco de EO sobre um iniciador seguido por um bloco de PO. Um iniciador é uma substância química que tem um átomo de hidrogênio instável que pode reagir com os óxidos. Iniciadores típicos incluem álcoois tais como butanol e 2etil-hexanol. Estes são frequentemente chamados de monóis uma vez que eles têm um grupo hidroxila que pode ser alcoxilado. Usam-se também glicóis como iniciadores, por exemplo, monoetileno glicol ou monopropileno glicol. Estes contêm dois hidrogênios instáveis e, frequentemente, são referidos como dióis. Usam-se também iniciadores trifuncionais tal como glicerol ou trimetilolpropano (TMP) e são referidos como trióis. Além disso, podem ser usados também iniciadores com hidrogênios instáveis tais como ácidos graxos (por exemplo, R-COOH) ou aminas (por exemplo, R-NH2) .
[026] Óleos a base de ésteres úteis em incorporações da presente invenção incluem óleos sintéticos, óleos naturais, e combinações dos mesmos.
[027] Em algumas incorporações da composição de lubrificante inventiva, o um ou mais óleos a base de ésteres são um ou mais ésteres naturais selecionados do grupo consistindo de óleos de sementes de vegetais. A publicação de pedido de patente U.S. 2006/0193802 (Lysenko et al.), cujos ensinamentos relevantes aqui se incorporam por referência, lista no parágrafo [0030], óleos de vegetais e plantas ilustrativos. Tais óleos incluem óleo de palma, óleo de palmito, óleo de rícino, óleo de soja, azeite de oliva, óleo de amendoim, óleo de semente de colza, óleo de milho, óleo de gergelim, óleo de semente de algodão, óleo de canola, óleo de açafrão, óleo de linhaça, óleo de girassol; óleos de elevado teor de ácido oleico (por exemplo, um teor de ácido oleico de
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10/25 cerca de 70% em peso a 90% em peso, com base no peso total de óleo) tal como óleo de girassol de elevado teor de ácido oleico, óleo de açafrão de elevado teor de ácido oleico, óleo de milho de elevado teor de ácido oleico, óleo de gergelim de elevado teor de ácido oleico, óleo de soja de elevado teor de ácido oleico e óleo de semente de algodão de elevado teor de ácido oleico; variações geneticamente modificadas de óleos notadas neste parágrafo, e misturas dos mesmos.
[028] Em determinadas incorporações específicas da composição de lubrificante inventiva, o um ou mais óleos a base de ésteres são um ou mais ésteres naturais selecionados do grupo consistindo de óleo de soja, óleo de canola (também conhecido como óleo de gergelim), e óleo de girassol e óleo de rícino.
[029] Em incorporações alternativas da composição de lubrificante inventiva, o óleo base inclui de mais que 0 a 100 por cento em peso de éster derivado de uma fonte renovável. Todos os valores individuais e subfaixas de mais que 0 a 100 por cento em peso aqui estão incluídos e divulgados; por exemplo, a quantidade de éster derivado de uma fonte renovável no óleo base pode ser de um limite inferior de 1, 20, 38, 55, 62, 79, 87, ou 96 por cento em peso a um limite superior de 5, 28, 39, 45, 58, 66, 79, 88, 95 ou 100 por cento em peso. Por exemplo, a quantidade de éster derivado de uma fonte renovável no óleo base pode estar na faixa de 1 a 100 por cento em peso, ou alternativamente, a quantidade de éster derivado de uma fonte renovável no óleo base pode estar na faixa de 20 a 80 por cento em peso, a quantidade de éster derivado de uma fonte renovável no óleo base pode estar na faixa de 20 a 60 por cento em peso, a
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11/25 quantidade de éster derivado de uma fonte renovável no óleo base pode estar na faixa de 10 a 40 por cento em peso, a quantidade de éster derivado de uma fonte renovável no óleo base pode estar na faixa de 15 a 65 por cento em peso. Quando aqui usado, o termo “fonte renovável refere-se a fontes tais como óleos de sementes e óleos vegetais para distinguir de fontes não renováveis, tal como petróleo ou gás natural.
[030] Em algumas incorporações da composição de
lubrificante inventiva, o um ou mais óleos a base de éster
são um ou mais ésteres sintéticos selecionados do grupo
consistindo de um álcool poliídrico e um ácido de C6-C22
(ácido com seis a 22 átomos de carbono). Álcoois poliídricos preferidos incluem pelo menos um de trimetilolpropano, neopentil glicol, pentaeritritol, e 1,2,3-tri-hidroxipropanol.
[031] Para uma variedade de propósitos, podem ser usados aditivos em lubrificantes. Determinadas incorporações da composição de lubrificante inventiva podem incluir um ou mais aditivos selecionados do grupo consistindo de antioxidantes, aditivos contra desgaste e inibidores de corrosão. Antioxidantes exemplares úteis nas várias incorporações da composição de lubrificante inventiva incluem antioxidantes fenólicos, antioxidantes fenólicos impedidos, antioxidantes de aminas aromáticas, antioxidantes de aminas secundárias, antioxidantes fenólicos sulfurados, olefinas sulfuradas, compostos de cobre solúveis em óleo, e combinações dos mesmos. Inibidores de corrosão úteis em várias incorporações da composição de lubrificante inventiva incluem: (1) um sal de amina de um éster de ácido fosfórico alifático (por exemplo, NALUBE 6110, obtenível de King Industries); (2) um
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12/25 semi-éster de ácido alquenil succínico em óleo mineral (por exemplo, IRGACOR L12, obtenível de BASF Corporation); (3) um sal de amina de um ácido alquil fosfórico combinado com um derivado de ácido ditiofosfórico (por exemplo, NALUBE 6330, obtenível de King Industries); (4) uma combinação de sulfonato de dinonil naftaleno bário e carboxilato de dinonil naftaleno num óleo naftênico tratado com água (por exemplo, NASUL BSN, obtenível de King Industries); e (5) combinações dos mesmos. Aditivos contra desgaste exemplares úteis em várias incorporações da composição de lubrificante inventiva incluem dialquil ditiofosfatos de zinco, fosfato de tricresila, fosfito de di-dodecila, óleo de cetina (espermacete) sulfurado, terpenos sulfurados, dialquil ditiocarbamato de zinco, e combinações dos mesmos. Pacotes aditivos úteis incluem antioxidantes e inibidores de corrosão tal como uma combinação de ácido (4-nonil fenol)acético, um acil sarcosinato patenteado e nonil fenol (IRGACOR L17), Nfenil-ar-(1,1,3,3-tetrametil butil)-1-naftaleno amina (IRGANOX L06), um produto de reação de N-fenil benzeno amina com 2,4,4-trimetil penteno difenilamina (IRGANOX L57), tolil triazol e monometil hidroquinona. IRGANOX e IRGACOR podem ser obtidos de BASF Corporation. Outros aditivos que ainda podem ser usados em lubrificantes incluem antiespumantes tais como poli metil siloxanos, desemulsificantes, inibidores de corrosão de cobre, inibidores de ferrugem, depressores de ponto de fluidez, detergentes, corantes, desativadores de metais, modificadores de atrito suplementares, diluentes, combinações dos mesmos, e similares. Os aditivos podem ser usados em qualquer quantidade ou combinação conveniente, mas tipicamente compreendem de 0,05% em peso a 5% em peso,
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13/25 preferivelmente de 1% em peso a 3% em peso da composição total.
[032] Numa incorporação alternativa, a presente invenção provê ainda um método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster compreendendo: (a) prover um óleo a base de éster; (b) adicionar ao óleo a base de éster de 0,1 a 10 por cento em peso de um ou mais PAGs sendo que o um ou mais PAGs têm um peso molecular na faixa de 1500 a 5000 g/mol e compreendem de 10 a 40 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de etileno e de 90 a 60 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de propileno; e sendo que o um ou mais PAGs estão na forma de copolímero em blocos, copolímero em blocos inversos ou combinações dos mesmos; e (c) misturar o um ou mais PAGs para formar uma composição de lubrificante.
[033] Os óleos a base de ésteres úteis em incorporações do método inventivo estão discutidos acima. Da mesma forma, PAGs úteis em incorporações do método inventivo estão aqui discutidos anteriormente.
[034] Em algumas incorporações do método inventivo, adiciona-se na composição de lubrificante um ou mais aditivos selecionados do grupo consistindo de antioxidantes, aditivos contra desgaste e inibidores de corrosão.
Exemplos [035] Os exemplos seguintes ilustram a presente invenção, mas não têm a intenção de limitar a abrangência da invenção. Os exemplos da presente invenção demonstram que a inclusão de estruturas específicas de copolímero em bloco de PAG na composição de éster melhoram significativamente a estabilidade hidrolítica da composição de lubrificante
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14/25 resultante .
[036] A Tabela 1 lista os componentes usados na preparação de composições de lubrificantes inventivas e comparativas.
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Tabela 1
Nome Obtenível de Descrição
SYNATIVE ES TMTC Cognis (BASF) Éster saturado de trimetilolpropano reagido com mistura de ácidos de C8/C10
SSR ULTRACOOLANT The Dow Chemical Company (DOW) Lubrificante de compressor de ar de fuso rotatório completamente formulado, mistura de poli(glicol etilênico)/éster pentaeritritol inibido que contém um pacote aditivo em <8% .
SYMBIO PB-46lote 1 Dow Óleo a base de estólida formado da oligomerização de estearato de 12-hidroximetila, depois esterificado com 2etil-hexanol, depois capeado com anidrido isobutírico. Se índice de acidez total foi de 0,09 mg de KOH/g.
SYMBIO PB-46lote 1 Dow Óleo a base de estólida formado da oligomerização de estearato de 12-hidroximetila, depois esterificado com 2etil-hexanol, depois capeado com anidrido isobutírico. Se índice de acidez total foi de 0,19 mg de KOH/g.
Canola HILO The Dow Chemical Company (Dow Agroscience) (DAS) Óleo de canola (óleo de canola com alto teor de ácido oleico no qual o teor de ácido oleico é de 70-75%).
Óleo de girassol Obtenível comercialmente da loja do supermercado suíço Denner com o nome Sonnenblumen Olie Óleo de girassol natural contendo 20-40% de fração de ácido oleico e 50-70% de fração de ácido linoleico.
Óleo de girassol HILO DAS Óleo de girassol (um óleo de canola contendo alto teor de ácido oleico maior que 80%).
SYNALOX 100- Dow Homopolímero de PO iniciado
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30B com butanol com um peso molecular médio de 850 g/mol.
SYNALOX 50-30B Dow Copolímero aleatório de PO/EO 50/50 w/w* iniciado com butanol com um peso molecular de 1000 g/mol.
SYNALOX 80- 130B Dow Copolímero aleatório de PO/EO 85/15 w/w iniciado com butanol com um peso molecular de 2500 g/mol.
DOWFAX 63N10 DOW Copolímero em bloco de PO/EO 60 a 90/10 a 40 w/w iniciado com diol com peso molecular médio de 1700 g/mol.
DOWFAX 63N30 DOW Copolímero em bloco de PO/EO 60 a 90/10 a 40 w/w iniciado com diol com peso molecular médio de 2500 g/mol.
DOWFAX 63N40 DOW Copolímero em bloco de PO/EO 60 a 90/10 a 40 w/w iniciado com diol com peso molecular médio de 2400 g/mol.
DOWFAX 81N10 DOW Copolímero em bloco de PO/EO 60 a 90/10 a 40 w/w iniciado com diol com peso molecular médio de 2800 g/mol.
DOWFAX 81N13 DOW Copolímero em bloco de PO/EO 60 a 90/10 a 40 w/w iniciado com diol com peso molecular médio de 2600 g/mol.
DOWFAX 81N15 DOW Copolímero em bloco de PO/EO 60 a 90/10 a 40 w/w iniciado com diol com peso molecular médio de 2900 g/mol.
DOWFAX DF-111 DOW Copolímero em bloco inverso de PO/EO iniciado com triol com peso molecular médio de 4800 g/mol.
DOWFAX DF-112 DOW Copolímero em bloco inverso de PO/EO iniciado com triol com peso molecular médio de 3600 g/mol.
DOWFAX DF-114 DOW Copolímero em bloco inverso de PO/EO iniciado com triol com peso molecular médio de 4800 g/mol.
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DOWFAX DF-117 DOW Copolímero em bloco inverso de PO/EO iniciado com triol com peso molecular médio de 4400 g/mol.
DOWFAX 92N20 DOW Copolímero em bloco de PO/EO 60 a 90/10 a 40 w/w iniciado com diol com peso molecular médio de 3300 g/mol.
DOWFAX 92N40 DOW Copolímero em bloco de PO/EO 1 a 59/41 a 99 w/w iniciado com diol com peso molecular médio de 3700 g/mol.
DOWFAX 100N15 DOW Copolímero em bloco de PO/EO 84/16 w/w iniciado com diol com peso molecular médio de 3300 g/mol.
PLURONIC RPE 2525 BASF Copolímero em bloco de EO/PO (75/25 w/w)
NALUBE AW-6110 King Industries, Inc. Sais de amina de éster de ácido fosfórico alifático (usado como aditivo contra desgaste).
*O termo PO/EO X/Y w/w” significa um copolímero tendo X por cento em peso de unidades derivadas de PO e Y por cento em peso de unidades derivadas de EO.
[038] Diol é um iniciador com 2 grupos hidroxila por
molécula.
[039] Triol é um iniciador com 3 grupos hidroxila por
molécula.
[040] A Tabela 2 provê a composição dos Exemplos
Inventivos 1-5 e dos Exemplos Comparativos 1-25.
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Tabela 2
Exemplo Óleo base % em peso/PAG
Exemplo Inventivo 1 SYNATIVE ES TMTC 10%/DOWFAX 63N30
Exemplo Comparativo 1 SYNATIVE ES TMTC NENHUM
Exemplo Comparativo 2 SYNATIVE ES TMTC 10%/SYNALOX 100-30B
Exemplo Comparativo 3 SYNATIVE ES TMTC 10%/SYNALOX 50-30B
Exemplo Comparativo 4 SYNATIVE ES TMTC 10%/SYNALOX 80-130B
Exemplo Comparativo 5 SYNATIVE ES TMTC 10%/DOWFAX 81N13
Exemplo Inventivo 2 CANOLA HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/DOWFAX 63N30
Exemplo Comparativo 6 CANOLA HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 NENHUM
Exemplo Comparativo 7 CANOLA HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 100-30B
Exemplo Comparativo 8 CANOLA HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 50-30B
Exemplo Comparativo 9 CANOLA HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 80-130B
Exemplo Comparativo 10 CANOLA HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/DOWFAX 81N13
Exemplo Inventivo 3 SYMBIO PB-46 batelada 1 + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/DOWFAX 63N30
Exemplo Comparativo 11 SYMBIO PB-46 batelada 1 + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 NENHUM
Exemplo Comparativo 12 SYMBIO PB-46 lote 1 + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 100-30B
Exemplo Comparativo 13 SYMBIO PB-46 lote 1 + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 50-30B
Exemplo Comparativo 14 SYMBIO PB-46 batelada 1 + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 80-130B
Exemplo Comparativo 15 SYMBIO PB-46 batelada 1 + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/DOWFAX 81N13
Exemplo Inventivo 4 Óleo de girassol + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/DOWFAX 63N30
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Exemplo Comparativo 16 Óleo de girassol + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 NENHUM
Exemplo Comparativo 17 Óleo de girassol + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 100-30B
Exemplo Comparativo 18 Óleo de girassol + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 50-30B
Exemplo Comparativo 19 Óleo de girassol + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 80-130B
Exemplo Comparativo 20 Óleo de girassol + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/DOWFAX 81N13
Exemplo Inventivo 5 Óleo de girassol HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/DOWFAX 63N30
Exemplo Comparativo 21 Óleo de girassol HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 NENHUM
Exemplo Comparativo 22 Óleo de girassol HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 100-30B
Exemplo Comparativo 23 Óleo de girassol HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 50-30B
Exemplo Comparativo 24 Óleo de girassol HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/SYNALOX 80-130B
Exemplo Comparativo 25 Óleo de girassol HILO + 0,25% em peso de NALUBE AW 6110 10%/DOWFAX 81N13
[042] Preparou-se cada um dos Exemplos Inventivos e Exemplos Comparativos misturando os componentes em temperatura ambiente até que se obtivesse uma mistura uniforme. Após misturação cada um dos Exemplos Inventivos e Exemplos Comparativos ficou transparente exceto os Exemplos Comparativos 3, 8, 13, 18, e 23 (aqueles contendo SYNALOX 5030B) que ficaram todos turvos.
[043] A Tabela 3 provê os resultados de teste de estabilidade hidrolítica dos Exemplos Inventivos 1-5 e dos Exemplos Comparativos 1-25. Este teste, descrito abaixo,
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20/25 provê o índice de acidez total (TAN) dos exemplos antes e após exposição à água. A diferença nas medidas de TAN antes e após exposição à água, ÁTAN, indica o nível de estabilidade hidrolítica, sendo que quanto menor for ÁTAN, maior será a estabilidade hidrolítica (isto é, indicando que a exposição à água não aumentou intensamente o índice de acidez total por hidrólise).
Tabela 3
Exemplo TAN antes, mg de KOH/g TAN após, mg de KOH/g ATAN, mg de KOH/g
Exemplo Inventivo 1 0, 5 1, 4 0, 9
Exemplo Comparativo 1 0, 53 4, 69 4, 16
Exemplo Comparativo 2 0,46 4,55 4,09
Exemplo Comparativo 3 0,46 6, 23 5, 77
Exemplo Comparativo 4 0,47 4,36 3, 88
Exemplo Comparativo 5 0, 72 4, 66 3, 96
Exemplo Inventivo 2 0, 55 2, 97 2,42
Exemplo Comparativo 6 0, 7 8, 52 7,82
Exemplo Comparativo 7 0, 68 7,31 6, 63
Exemplo Comparativo 8 0,71 5,49 4,78
Exemplo Comparativo 9 0,79 7, 9 7, 11
Exemplo Comparativo 10 0, 82 7,07 6, 25
Exemplo Inventivo 3 0, 84 2, 66 1, 82
Exemplo Comparativo 11 0, 92 3, 56 2, 64
Exemplo Comparativo 12 0,81 3, 22 2,41
Exemplo Comparativo 13 0,89 3, 94 3, 05
Exemplo Comparativo 14 0, 83 3, 87 3, 04
Exemplo Comparativo 15 0, 92 3, 53 2, 61
Exemplo Inventivo 4 0, 73 2, 15 1, 42
Exemplo Comparativo 16 0, 72 8, 65 7, 93
Exemplo Comparativo 17 0, 64 7,76 7, 12
Exemplo Comparativo 18 0,79 5, 55 4,76
Exemplo Comparativo 19 0, 69 8, 68 7, 99
Exemplo Comparativo 20 0, 68 7,06 6, 38
Exemplo Inventivo 5 0, 95 3, 3 2,35
Exemplo Comparativo 21 0,78 7, 99 7,21
Exemplo Comparativo 22 0,75 8, 15 7,4
Exemplo Comparativo 23 0, 67 5, 55 4,88
Exemplo Comparativo 24 0,81 7,51 6, 7
Exemplo Comparativo 25 0,81 7,21 6, 4
[044] Como de pode observar da Tabela 3, em cada um dos
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21/25 óleos base éster testados, DOWFAX 63N30, que um copolímero em bloco de PO/EO 60 a 90/10 a 40 w/w mostrou diminuição significativa de hidrólise, estabilidade hidrolítica melhorada, em comparação com aqueles óleos base éster sem nenhum aditivo de PAG ou com aditivos de PAG não satisfazendo as especificações das presentes composições inventivas.
[045] Observou-se efeito benéfico mínimo ou não se observou nenhum efeito benéfico usando os dois copolímeros aleatórios de EO/PO (SYNALOX 80-130B e SYNALOX 50-30B) ou o homopolímero de PO (SYNALOX 100-30B).
[046] Os Exemplos Inventivos 2-5 e os Exemplos Comparativos 6-25 incluem ainda 0,25 por cento em peso de NALUBE AW 6110, um aditivo contra desgaste. Como se mencionou anteriormente, os aditivos contra desgaste tendem a acelerar a degradação hidrolítica de ésteres. Os aditivos contra desgaste são comumente usados em aplicações tais como fluidos hidráulicos em baixos níveis de tratamento (0,1-0,5%). Entretanto, como se observou da Tabela 3, mesmo na presença do aditivo contra desgaste, os Exemplos Inventivos mostraram melhoramento significativo sobre cada um dos Exemplos Comparativos.
[047] A Tabela 4 ilustra o melhoramento de estabilidade hidrolítica propiciado em níveis variáveis de DOWFAX 63N30, especificamente em níveis de 10% em peso, 5% em peso e 1% em peso em dois ésteres de óleo de girassol naturais e dois ésteres sintéticos. Como se pode observar da Tabela 4, todos os níveis testados exibiram estabilidade hidrolítica melhorada.
[048] A Tabela 4 mostra também o efeito da adição de DOWFAX 63N30 num lubrificante de compressor obtenível
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22/25 comercialmente (ULTRACOOLANT SSR) que contém um PAG (homopolímero de óxido de propileno) e um éster. Observam-se melhoramentos em estabilidade hidrolítica em adição de 5, 2 e 1% de um copolímero em bloco.
Tabela 4
Exemplo Composição Δ TAN, mg de KOH/g
Ex. Comp. 2 6 Óleo de girassol + NALUBE AW6110 (0,25%) 7,9
Ex. Inv. 6 Óleo de girassol + NALUBE AW6110 (0,25%) + DOWFAX 63N30 (10%) 1, 4
Ex. Inv. 7 Óleo de girassol + NALUBE AW6110 (0,25%) + DOWFAX 63N30 (5%) 2,8
Ex. Inv. 8 Óleo de girassol + NALUBE AW6110 (0,25%) + DOWFAX 63N30 (1%) 5, 8
Ex. Comp. 27 Óleo de girassol (HILO) + NALUBE AW6110 (0,25%) 7,2
Ex. Inv. 9 Óleo de girassol (HILO) + NALUBE AW6110 (0,25%) + DOWFAX 63N30 (10%) 2,4
Ex. Inv. 10 Óleo de girassol (HILO) + NALUBE AW6110 (0,25%) + DOWFAX 63N30 (5%) 3, 8
Ex. Comp. 28 SYMBIO PB-4 6 lote 2 + NALUBE AW6110 (0,25%) 7,8
Ex. Inv. 11 SYMBIO PB-46 lote 2 + NALUBE AW6110 (0,25%) + DOWFAX 63N30 (10%) 2,4
Ex. Inv. 12 SYMBIO PB-46 lote 2 + NALUBE AW6110 (0,25%) + DOWFAX 63N30 (5%) 2, 1
Ex. Comp. 2 9 SYNATIVE TMTC 4,2
Ex. Inv. 13 SYNATIVE TMTC + DOWFAX 63N30 (10%) 0, 9
Ex. Inv. 14 SYNATIVE TMTC + DOWFAX 63N30 (5%) 2,2
Ex. Comp. 30 SSR ULTRACOOLANT 22,2
Ex. Inv. 15 SSR ULTRACOOLANT + DOWFAX 63N30 (1%) 11
Ex. Inv. 16 SSR ULTRACOOLANT + DOWFAX 63N30 (2%) 8, 1
Ex. Inv. 17 SSR ULTRACOOLANT + DOWFAX 63N30 (5%) 8, 1
[049] A Tabela 5 mostra que o uso de outras composições de PAG satisfazem as exigências estruturais da presente invenção resulta também em estabilidade hidrolítica
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23/25 melhorada. Especificamente, DOWFAX 63N10 e DOWFAX 100N15 são copolímeros em blocos de EO/PO tendo um peso molecular na faixa de 1500 a 5000 g/mol, de 10 a 40 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de etileno e de 90 a 60 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de propileno.
Tabela 5
Exemplo Composição ÁTAN, mg de KOH/g
Ex. Comp. 31 Óleo de girassol + NALUBE AW6110 (0,25%) 7, 9
Ex. Inv. 18 Óleo de girassol + NALUBE AW6110 (0,25% em peso) + DOWFAX 63N30 (10% em peso) 2,0
Ex. Inv. 19 Óleo de girassol + NALUBE AW6110 (0,25% em peso) + DOWFAX 100N15 (10% em peso) 2,0
[050] As Tabelas 6 e 7 provêm a solubilidade de diferentes estruturas de PAG em níveis de tratamento de 1, 5 e 10 por cento em peso num éster sintético (SYNATIVE ES TMTC) e num éster natural (Girassol HILO). Como se pode observar da Tabela 6, PAGs com um teor de EO maior ou igual a 40% em peso não são solúveis nos ésteres e formam duas camadas permanentes em temperatura ambiente. Daí, PAGs de EO em quantidade maior ou igual a 40% em peso têm pouco valor prático para uso como aditivos de óleo base éster.
Petição 870190061270, de 01/07/2019, pág. 31/39
24/25
Tabela 6 - Usando SYNATIVE TMTC
PAG Peso molecular prático, g/mol Teor de EO (% em peso) PAG= 1% (w/w) PAG= 5% (w/w) PAG= 10% (w/w)
DOWFAX DF-117 4400 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX 63N10 1700 >10, <40 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX 81N10 2700 >10, <40 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX DF-111 4800 >10, <40 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX 81N15 2900 >10, <40 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX 92N20 3600 >10, <40 Transparente Transparente Transparente
PLURONIC RPE2525 Desconhec ido >10, <40 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX 63N30 2500 >10, <40 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX DF-114 4500 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX DF-112 3600 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX 63N40 2400 >10, <40 Transparente Turvo-1 fase 2 fases
DOWFAX 92N40 3600 >40 2 fases 2 fases Separa + solidifica
Tabela 7 - Usando óleo de girassol HILO
PAG Peso molecular Teor de EO (% em peso) PAG= 1% (w/w) PAG= 5% (w/w) PAG= 10% (w/w)
DOWFAX 63N10 1700 >10, <40 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX 81N10 2700 >10, <40 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX DF-111 4800 Transparente Transparente Transparente
DOWFAX 63N40 2400 >10, <40 2 fases 2 fases 2 fases
DOWFAX 92N40 3600 >40 2 fases 2 fases Separa + solidifica
Métodos de teste
Estabilidade hidrolítica
Petição 870190061270, de 01/07/2019, pág. 32/39
25/25 [052] Testou-se estabilidade hidrolítica usando uma versão modificada de ASTM D2619 (Método de teste padrão para estabilidade hidrolítica de fluidos hidráulicos (Método de garrafa de bebida)). ASTM D2619 estipula que se deve adicionar ao lubrificante, 25 por cento em peso de água. Em resumo, o teste prossegue como se segue: (a) uma amostra de 90 g de composição de lubrificante e 10 g de água desionizada e um corpo de teste de cobre são vedados numa garrafa de bebida tipo pressão. Gira-se a garrafa sobre a extremidade final, por 48 horas num forno a 93°C. As camadas de óleo e água se separam, e se pesa qualquer material insolúvel. Determina-se o índice de acidez total (TAN) do fluido antes e após o teste e se anota a mudança.
Peso molecular prático [053] Determinou-se o peso molecular prático de cada um dos polímeros medindo o teor de hidroxila de acordo com ASTM D4274-D (métodos de teste padrão para testar matérias-primas de poliuretano: Determinação de números de hidroxilas de polióis).

Claims (12)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Composição de lubrificante, caracterizada pelo fato de consistir de:
    (a) de 0,1 a 10 por cento em peso de um ou mais poli (glicóis alquilênicos) (PAGs);
    (b) um ou mais óleos a base de ésteres selecionados do grupo de ésteres naturais, ésteres sintéticos e combinações destes, e opcionalmente, (c) de 0,05 a 5 por cento em peso de um ou mais aditivos selecionados a partir do grupo de antioxidantes, aditivos contra desgaste e inibidores de corrosão, sendo que um ou mais PAGs têm um peso molecular na faixa de 1500 a 2500 g/mol, como medido de acordo com ASTM D4274-D, compreendem de 10 a 40 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de etileno e de 90 a 60 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de propileno; e sendo que um ou mais PAGs estão na forma de copolímero em blocos, copolímero em blocos inversos ou combinações destes.
  2. 2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os antioxidantes serem selecionados do grupo consistindo de antioxidantes fenólicos, antioxidantes fenólicos impedidos, antioxidantes de aminas aromáticas, antioxidantes de aminas secundárias, antioxidantes fenólicos sulfurados, olefinas sulfuradas, compostos de cobre solúveis em óleo.
  3. 3. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de os inibidores de corrosão serem selecionados do grupo consistindo de (1) sais de amina de um éster de ácido fosfórico alifático; (2) semi-ésteres de ácido alquenil succínico; (3) sais de amina de um ácido
    Petição 870200015290, de 31/01/2020, pág. 7/17
    2/3 alquil fosfórico combinado com um derivado de ácido ditiofosfórico; (4) combinações de sulfonato de dinonil naftaleno bário e carboxilato de dinonil naftaleno em um óleo naftênico tratado com água.
  4. 4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de os aditivos contra desgaste serem selecionados do grupo consistindo de dialquil ditiofosfatos de zinco, fosfato de tricresila, fosfito de didodecila, óleo de cetina (espermacete) sulfurado, terpenos sulfurados, dialquil ditiocarbamato de zinco.
  5. 5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de um ou mais óleos a base de ésteres serem um ou mais ésteres naturais selecionados do grupo consistindo de óleos vegetais.
  6. 6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de um ou mais óleos a base de ésteres serem um ou mais ésteres naturais selecionados do grupo consistindo de óleo de soja, óleo de canola, e óleo de girassol.
  7. 7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de um ou mais óleos a base de ésteres incluírem de mais que 0 a 100 por cento em peso de éster derivado de uma fonte renovável.
  8. 8. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada pelo fato de compreender um ou mais ésteres sintéticos selecionados do grupo consistindo de ésteres de polióis e ésteres de ácidos dicarbônicos.
  9. 9. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de um ou mais PAGS terem, cada um, um peso molecular de 1700 a 2000 g/mol, como medido
    Petição 870200015290, de 31/01/2020, pág. 8/17
    3/3 de acordo com ASTM D4272-D.
  10. 10. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizada pelo fato de um ou mais PAGs estarem presentes em uma quantidade 5 a 10 por cento em peso.
  11. 11. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizada pelo fato de o um ou mais PAGS terem uma quantidade de unidades derivadas de EO de 2 0 a 4 0 por cento em peso.
  12. 12. Método para melhorar a estabilidade hidrolítica de um lubrificante a base de éster, caracterizado pelo fato de compreender:
    (a) prover um óleo a base de éster;
    (b) adicionar ao óleo a base de éster de 0,1 a 10 por cento em peso de um ou mais PAGs, sendo que o um ou mais PAGs têm um peso molecular na faixa de 1500 a 2500 g/mol, como determinado por ASTM D4272-D, e compreendem de 10 a 40 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de etileno e de 90 a 60 por cento em peso de unidades derivadas de óxido de propileno; e sendo que um ou mais PAGs estão na forma de copolímero em blocos, copolímero em blocos inversos ou combinações destes; e (c) misturar um ou mais PAGs para formar uma composição de lubrificante.
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