BR112018003094B1

BR112018003094B1 - FLUID AND METHOD FOR USING THE FLUID

Info

Publication number: BR112018003094B1
Application number: BR112018003094-5A
Authority: BR
Inventors: Martin R. Greaves; Ronald van Voorst; Marinus Meertens
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2023-06-06

Abstract

LUBRIFICANTE COM POLIALQUILENO GLICOL CONTENDO ENXOFRE. Um fluido contém um óleo de base e um antioxidante, o óleo de base consistindo em um polialquileno glicol contendo enxofre, em que mais que 80 por cento em peso do fluido é um polialquileno glicol contendo enxofre e menos que um por cento em peso do fluido é água, com uma percentagem em peso com base no peso total do fluido e em que o polialquileno glicol contendo enxofre está isento de oxigênio ligado diretamente ao enxofre.LUBRICANT WITH POLYALKYLENE GLYCOL CONTAINING SULFUR. A fluid contains a base oil and an antioxidant, the base oil consisting of a sulfur-containing polyalkylene glycol, wherein greater than 80 weight percent of the fluid is a sulfur-containing polyalkylene glycol and less than one weight percent of the fluid is water, with a percentage by weight based on the total weight of the fluid, and in which the sulfur-containing polyalkylene glycol is free of oxygen bound directly to the sulfur.

Description

FUNDAMENTALS OF THE INVENTION Field of Invention

[0001] A presente invenção se refere a um fluido contendo um óleo de base de polialquilenoglicol contendo enxofre e um antioxidante.[0001] The present invention relates to a fluid containing a sulfur-containing polyalkylene glycol base oil and an antioxidant.

Introduction

[0002] Os fluidos industriais que são resistentes ao fogo, e particularmente os que têm estabilidade termo-oxidativa, são desejáveis para aplicações de alta temperatura, como lubrificantes e fluidos hidráulicos no processamento de aço e geração de energia. É um desejo e um desafio contínuo aumentar a resistência ao fogo e a estabilidade termo-oxidativa de tais fluidos industriais. Os óleos de hidrocarbonetos, que são utilizados historicamente como lubrificantes, são geralmente indesejáveis em tais aplicações devido à sua natureza combustível. Os lubrificantes à base de água oferecem melhores propriedades resistentes ao fogo do que os óleos de hidrocarbonetos, mas tendem a não ser adequados para uso em aplicações de alta temperatura onde a água pode evaporar. Os lubrificantes anidros são tipicamente necessários para aplicações de alta temperatura.[0002] Industrial fluids that are fire resistant, and particularly those that have thermo-oxidative stability, are desirable for high temperature applications, such as lubricants and hydraulic fluids in steel processing and power generation. It is a desire and an ongoing challenge to increase the fire resistance and thermo-oxidative stability of such industrial fluids. Hydrocarbon oils, which have historically been used as lubricants, are generally undesirable in such applications due to their combustible nature. Water-based lubricants offer better fire-resistant properties than hydrocarbon oils, but tend not to be suitable for use in high-temperature applications where water can evaporate. Anhydrous lubricants are typically required for high temperature applications.

[0003] Os polialquileno glicóis (PAGs) convencionais são conhecidos como alternativas de óleo de base lubrificante para hidrocarbonetos e água. Os PAGs convencionais são PAGs que são iniciados utilizando um monol, diol ou triol e são feitos reagir com óxido de etileno e/ou óxido de propileno para formar polímeros que tipicamente têm pesos moleculares superiores a 500 g/mol e até 50.000 g/mol. As composições de lubrificantes que utilizam tais PAGs convencionais como óleos de base oferecem benefícios de desempenho favoráveis como fluidos hidráulicos e óleos de turbina. No entanto, os PAGs convencionais tendem a sofrer de instabilidade oxidativa, a menos que um antioxidante esteja presente. Portanto, à medida que o antioxidante se esgota de uma composição de lubrificante baseada em PAG convencional, a estabilidade oxidativa do lubrificante sofre de forma indesejável.[0003] Conventional polyalkylene glycols (PAGs) are known as lubricating base oil alternatives to hydrocarbons and water. Conventional PAGs are PAGs that are initiated using a monol, diol or triol and are reacted with ethylene oxide and/or propylene oxide to form polymers that typically have molecular weights greater than 500 g/mol and up to 50,000 g/mol. Lubricant compositions utilizing such conventional PAGs as base oils offer favorable performance benefits as hydraulic fluids and turbine oils. However, conventional PAGs tend to suffer from oxidative instability unless an antioxidant is present. Therefore, as the antioxidant is depleted from a conventional PAG-based lubricant composition, the oxidative stability of the lubricant suffers undesirably.

[0004] É desejável identificar um fluido industrial que ofereça propriedades resistentes ao fogo e estabilidade termo-oxidativa enquanto também oferece capacidades de lubrificação de um PAG, especialmente se o desempenho do óleo de base lubrificante exceder o dos PAGs convencionais, de modo que a estabilidade oxidativa do fluido seja menor dependente da quantidade de antioxidante presente.[0004] It is desirable to identify an industrial fluid that offers fire resistant properties and thermo-oxidative stability while also offering the lubrication capabilities of a PAG, especially if the performance of the lubricating base oil exceeds that of conventional PAGs, so that the stability oxidative activity of the fluid is lower depending on the amount of antioxidant present.

BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

[0005] A presente invenção oferece um fluido com propriedades resistentes ao fogo surpreendentemente altas e estabilidade termo-oxidativa enquanto também oferece capacidades de lubrificação de um PAG. O óleo de base do lubrificante inventivo tende a ter propriedades de resistência ao fogo e/ou estabilidade termo- oxidativa mais altas do que os PAGs convencionais.[0005] The present invention offers a fluid with surprisingly high fire resistant properties and thermo-oxidative stability while also offering lubrication capabilities of a PAG. The base oil of the inventive lubricant tends to have higher fire resistance properties and/or thermo-oxidative stability than conventional PAGs.

[0006] Num primeiro aspecto, a presente invenção é um fluido que compreende um óleo de base e um antioxidante, sendo o óleo de base consistindo em um polialquileno glicol contendo enxofre, em que mais que 80 por cento em peso do fluido é um polialquileno glicol contendo enxofre e menos que um por cento em peso do fluido é água, com uma percentagem em peso com base no peso total do fluido e em que o polialquileno glicol contendo enxofre está isento de oxigênio ligado diretamente ao enxofre.[0006] In a first aspect, the present invention is a fluid comprising a base oil and an antioxidant, the base oil consisting of a sulfur-containing polyalkylene glycol, wherein greater than 80 percent by weight of the fluid is a polyalkylene sulfur-containing glycol and less than one percent by weight of the fluid is water, with a percent by weight based on the total weight of the fluid and wherein the sulfur-containing polyalkylene glycol is free of oxygen bound directly to the sulfur.

[0007] Num segundo aspecto, a presente invenção é um método para utilizar o fluido do primeiro aspecto, o método compreendendo introduzir o fluido de qualquer reivindicação anterior em um aparelho como um material selecionado de um grupo que consiste em fluido hidráulico e fluido lubrificante.[0007] In a second aspect, the present invention is a method for utilizing the fluid of the first aspect, the method comprising introducing the fluid of any preceding claim into an apparatus as a material selected from a group consisting of hydraulic fluid and lubricating fluid.

[0008] O fluido da presente invenção é útil como lubrificantes e fluidos hidráulicos, especialmente para utilização em aplicações de alta temperatura e alta pressão, onde os lubrificantes aquosos são indesejáveis.[0008] The fluid of the present invention is useful as lubricants and hydraulic fluids, especially for use in high temperature and high pressure applications where aqueous lubricants are undesirable.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0009] "E/ou" significa "e, ou alternativamente". Todas as faixas incluem pontos extremos, a menos que declarado de outra forma.[0009] "And/or" means "and, or alternatively". All ranges include extreme points unless otherwise stated.

[00010] Os métodos de teste se referem ao método de teste mais recente a partir da data de prioridade deste documento, a menos que uma data seja indicada com o número de método de teste como um número de dois dígitos hifenizado. As referências a métodos de teste contêm tanto uma referência à sociedade de teste quanto o número de método de teste. As organizações de método de teste são referenciadas por uma das seguintes abreviaturas: ASTM se refere a ASTM International (anteriormente conhecida como American Society for Testing and Materials); EN se refere a Norma Europeia; DIN se refere a Deutsches Institut für Normung; e ISO se refere a International Organization for Standards.[00010] Test methods refer to the most recent test method as of the priority date of this document, unless a date is indicated with the test method number as a hyphenated two-digit number. References to test methods contain both a reference to the testing company and the test method number. Test method organizations are referred to by one of the following abbreviations: ASTM refers to ASTM International (formerly known as the American Society for Testing and Materials); EN refers to European Standard; DIN refers to Deutsches Institut für Normung; and ISO refers to the International Organization for Standards.

[00011] Determinar a viscosidade cinemática de acordo com ASTM D7042. Calcular o índice de viscosidade para uma formulação de lubrificante de acordo com ASTM D2270. Determinar o ponto de fluidez de acordo com ASTM D97. Medir o número de hidroxil de acordo com ASTM D4274. Determinar os valores do ponto de fogo de acordo com o método ASTM D92.[00011] Determine the kinematic viscosity according to ASTM D7042. Calculate the viscosity index for a lubricant formulation according to ASTM D2270. Determine the pour point in accordance with ASTM D97. Measure the hydroxyl number according to ASTM D4274. Determine fire point values according to ASTM D92 method.

[00012] A presente invenção é um fluido que compreende um óleo de base e um antioxidante. O fluido é desejável como fluido hidráulico e/ou fluido lubrificante. O fluido é particularmente desejável devido ao seu retardante de chama.[00012] The present invention is a fluid comprising a base oil and an antioxidant. The fluid is desirable as a hydraulic fluid and/or lubricating fluid. The fluid is particularly desirable because of its flame retardancy.

[00013] O óleo de base da presente invenção é um polialquileno glicol (S-PAG) contendo enxofre que é livre de oxigênio ligado diretamente ao enxofre. Desejavelmente, o S-PAG compreende óxido de propileno copolimerizado, óxido de butileno ou uma combinação de óxido de propileno copolimerizado e óxido de butileno. Além disso, ou, alternativamente, o S-PAG pode ser livre de mais que dois, de preferência livre de mais que um e pode ser completamente isento de óxido de etileno copolimerizado. Desejavelmente, o S-PAG é livre de componentes de -C2H4O resultantes da polimerização de óxido de etileno. Por exemplo, o -C2H4O- proveniente de um iniciador de álcool (por exemplo, butanol ou tiodiglicol) não contribui com o componente de -C2H4O- resultante da polimerização de óxido de etileno para o S-PAG resultante. Por exemplo, o S- PAG pode ser livre de grupos -C2H4O- que não estão diretamente ligados ao enxofre.[00013] The base oil of the present invention is a sulfur-containing polyalkylene glycol (S-PAG) that is free of oxygen directly bound to sulfur. Desirably, the S-PAG comprises copolymerized propylene oxide, butylene oxide or a combination of copolymerized propylene oxide and butylene oxide. Additionally, or alternatively, the S-PAG may be free of more than two, preferably free of more than one and may be completely free of copolymerized ethylene oxide. Desirably, the S-PAG is free of -C2H4O components resulting from ethylene oxide polymerization. For example, -C2H4O- from an alcohol initiator (eg, butanol or thiodiglycol) does not contribute the -C2H4O- component resulting from ethylene oxide polymerization to the resulting S-PAG. For example, S-PAG can be free of -C2H4O- groups that are not directly linked to sulfur.

[00014] O S-PAG pode ter a estrutura de Estrutura (I): em que R1, R2, R3 e R4 são independentemente selecionados de um grupo que consiste em grupos metil (-CH3) e etil (-CH2CH3); R5 é selecionado de um grupo que consiste em hidrogênio, grupos alifáticos contendo de um a seis carbonos e grupos aromáticos contendo seis carbonos; x é um número selecionado de um grupo que consiste em 1 e 2; m, m', n e n' são independentemente selecionados de um número numa faixa de zero a vinte, de modo que a soma de m, m', n e n' seja pelo menos seis e A seja selecionado de um grupo que consiste em grupos - C2H4- e C6H4 . Um S-PAG particularmente desejável tem a estrutura de Estrutura (I) onde x é um e A é -C2H4-. Além disso ou como alternativa a qualquer combinação dessas opções para Estrutura (I), R1, R2, R3 e R4 podem ser todos grupos -CH3 . Quando m, n, m' e n' são cada um ou mais, então o polímero é um copolímero aleatório ou em bloco. Um copolímero aleatório ocorre quando os óxidos reativos são adicionados simultaneamente ao iniciador. À medida que o polímero cresce, os óxidos se adicionam aleatoriamente à cadeia principal do polímero criando um copolímero final aleatório. Uma estrutura em bloco ocorre quando um óxido é adicionado ao iniciador e quando isso reagiu completamente, então é adicionado um segundo óxido. A estrutura final é descrita como uma estrutura em blocos, uma vez que contém blocos de óxidos nela contidos.[00014] The S-PAG can have the Structure (I) structure: wherein R1, R2, R3 and R4 are independently selected from the group consisting of methyl (-CH3) and ethyl (-CH2CH3) groups; R5 is selected from the group consisting of hydrogen, aliphatic groups containing from one to six carbons and aromatic groups containing six carbons; x is a number selected from a group consisting of 1 and 2; m, m', nen' are independently selected from a number in a range from zero to twenty, so that the sum of m, m', nen' is at least six and A is selected from a group consisting of groups - C2H4 - and C6H4. A particularly desirable S-PAG has the structure of Structure (I) where x is one and A is -C2H4-. In addition to or as an alternative to any combination of these options for Structure (I), R1 , R2 , R3 and R4 can all be -CH3 groups. When m, n, m' and n' are each one or more, then the polymer is a random or block copolymer. A random copolymer occurs when reactive oxides are added simultaneously to the initiator. As the polymer grows, oxides randomly add to the backbone of the polymer creating a final random copolymer. A block structure occurs when one oxide is added to the initiator and when this has completely reacted then a second oxide is added. The final structure is described as a block structure, since it contains blocks of oxides contained therein.

[00015] O fluido contém mais que 80 por cento em peso (% em peso), de preferência 85% em peso ou mais, mais preferencialmente 90% em peso ou mais, e pode ser 95% em peso ou mais do óleo de base S-PAG, com a % em peso relativa ao peso total do fluido.[00015] The fluid contains more than 80 percent by weight (% by weight), preferably 85% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and may be 95% by weight or more of the base oil S-PAG, with the % by weight relative to the total weight of the fluid.

[00016] O antioxidante da presente invenção pode ser selecionado de um grupo que consiste em eliminadores de radicais livres, decomposidores de peróxido e antioxidantes fenólicos. Exemplos de eliminadores de radicais livres incluem antioxidantes amínicos baseados em aromáticos, tais como difenilaminas alquiladas e fenil-alfa-naftilamina e fenil-alfa-naftilaminas alquiladas. Os antioxidantes de decomposição de peróxido incluem anti-oxidantes do tipo carbamato, tais como ditiocarbamatos alquilados. Os eliminadores de radicais livres são desejáveis como antioxidantes, especialmente os tipos amínicos. Um antioxidante particularmente desejável é a difenilamina octilada/butilada.[00016] The antioxidant of the present invention can be selected from the group consisting of free radical scavengers, peroxide decomposers and phenolic antioxidants. Examples of free radical scavengers include aromatic-based amine antioxidants such as alkylated diphenylamines and phenyl-alpha-naphthylamine and alkylated phenyl-alpha-naphthylamines. Peroxide decomposition antioxidants include carbamate-type antioxidants such as alkylated dithiocarbamates. Free radical scavengers are desirable as antioxidants, especially the amine types. A particularly desirable antioxidant is octyl/butylated diphenylamine.

[00017] O antioxidante está desejavelmente presente numa concentração de 0,25% em peso ou mais, de preferência 0,5% em peso ou mais e ao mesmo tempo 5% em peso ou menos, de preferência dois % em peso ou menos a % em peso baseada no peso total do fluido.[00017] The antioxidant is desirably present in a concentration of 0.25% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more and at the same time 5% by weight or less, preferably two% by weight or less to % by weight based on the total weight of the fluid.

[00018] Menos de 1% em peso do fluido é água, com a % em peso. De preferência, o fluido contém 0,5% em peso ou menos, mais preferencialmente 0,1% em peso ou menos, mais preferencialmente 0,05% em peso ou menos e pode conter 0,01% em peso ou menos ou mesmo ser livre de água. A % em peso de água é relativa ao peso total do fluido. A água não é desejável se o fluido for utilizado em aplicações de alta temperatura, onde a água pode evaporar do fluido.[00018] Less than 1% by weight of the fluid is water, with the % by weight. Preferably, the fluid contains 0.5% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, most preferably 0.05% by weight or less and may contain 0.01% by weight or less or even be water free. The % by weight of water is relative to the total weight of the fluid. Water is not desirable if the fluid is used in high temperature applications where water can evaporate from the fluid.

[00019] O fluido pode conter ou ser livre de qualquer uma ou qualquer combinação de mais do que um aditivo, incluindo aqueles selecionados de um grupo que consiste em antidesgaste, pressão extrema, inibidores de corrosão, passivadores de metal amarelo, corantes e aditivos de controle de espuma.[00019] The fluid may contain or be free of any one or any combination of more than one additive, including those selected from a group consisting of antiwear, extreme pressure, corrosion inhibitors, yellow metal passivates, dyes and additives of foam control.

[00020] Surpreendentemente, descobriu-se com esta invenção que a inclusão de enxofre na cadeia principal de um PAG pode elevar o ponto de fogo do PAG conforme determinado de acordo com o método ASTM D92. Também foi surpreendentemente descoberto com esta invenção que misturar o S-PAG com um antioxidante resulta em estabilidade termo-oxidativa inesperadamente elevada em relação a composições similares sem ter enxofre na cadeia principal. A estabilidade oxidativa melhorada proporciona uma vida útil mais longa para o fluido sem sofrer de degradação devido à oxidação.[00020] Surprisingly, it was discovered with this invention that the inclusion of sulfur in the main chain of a PAG can raise the fire point of the PAG as determined according to ASTM method D92. It was also surprisingly discovered with this invention that mixing S-PAG with an antioxidant results in unexpectedly high thermo-oxidative stability relative to similar compositions without having sulfur in the main chain. Improved oxidative stability provides longer fluid life without suffering degradation due to oxidation.

[00021] Um método para utilizar o fluido da presente invenção inclui a introdução do fluido num aparelho como um material selecionado de um grupo que consiste em fluido hidráulico e fluido lubrificante. Exemplos A Tabela 1 identifica materiais utilizados nos Exemplos e Exemplos Comparativos. Tabela 1 [00021] A method of using the fluid of the present invention includes introducing the fluid into an apparatus as a material selected from the group consisting of hydraulic fluid and lubricating fluid. Examples Table 1 identifies materials used in the Examples and Comparative Examples. Table 1

Synthesis of S-PAG1: 2,2'-thiodiethanol propylene oxide homopolymer

[00022] Carregar 1190 gramas (g) de 2,2'-tiodetanol num reator de alcoxilação de aço inoxidável equipado com um agitador, um sistema de dosagem de óxido de alquileno, um sistema de controle de temperatura e um meio para aplicar o vácuo. Adicionar 26,5 g de uma solução aquosa de hidróxido de potássio a 45% em peso como catalisador. Fechar o reator e substituir o ar no reator por nitrogênio. Aquecer o reator a 115 graus Celsius (°C) e remover a água aplicando vácuo a 30 milibar por 120 minutos para reduzir a concentração de água a menos de 3000 partes em peso por milhão em peso do peso do teor total (ppm). Aquecer adicionalmente o reator até 130°C e adicionar 4750 g de óxido de propileno ao longo de 6 horas. Uma vez que tenha sido adicionado todo o óxido de propileno, parar a alimentação do óxido de propileno e manter o reator a 130°C durante seis horas para permitir que o remanescente de óxido reaja. Tratar o poliglicol resultante com silicato de magnésio e filtrar para remover o catalisador. O produto (S-PAG1) tem uma viscosidade cinemática a 40°C de 45,8 centistokes (cSt), a 100°C de 6,96 cSt, um índice de viscosidade de 109 e um índice de hidroxil de 188,0 miligramas de hidróxido de potássio por grama.[00022] Charge 1190 grams (g) of 2,2'-thiodeethanol into a stainless steel alkoxylation reactor equipped with a stirrer, an alkylene oxide dosing system, a temperature control system and a means to apply the vacuum . Add 26.5 g of a 45% by weight aqueous potassium hydroxide solution as catalyst. Close the reactor and replace the air in the reactor with nitrogen. Heat the reactor to 115 degrees Celsius (°C) and remove the water by applying a vacuum at 30 millibars for 120 minutes to reduce the water concentration to less than 3000 parts by weight per million by weight of the total content (ppm). Further heat the reactor to 130°C and add 4750 g of propylene oxide over 6 hours. Once all of the propylene oxide has been added, stop feeding the propylene oxide and keep the reactor at 130°C for six hours to allow the remaining oxide to react. Treat the resulting polyglycol with magnesium silicate and filter to remove the catalyst. The product (S-PAG1) has a kinematic viscosity at 40°C of 45.8 centistokes (cSt), at 100°C of 6.96 cSt, a viscosity number of 109, and a hydroxyl number of 188.0 milligrams of potassium hydroxide per gram.

[00023] S-PAG1 tem uma estrutura de Estrutura (I) em que R1, R2, R3 e R4 são cada um metil, R5 é hidrogênio e, em média, a soma de m, m', n e n é 8,4.[00023] S-PAG1 has a structure of Structure (I) in which R1, R2, R3 and R4 are each methyl, R5 is hydrogen and, on average, the sum of m, m', n and n is 8.4.

Synthesis of S-PAG2: 2,2'-thiodiethanol butylene oxide homopolymer

[00024] Carregar 582 g (g) de 2,2'-tiodetanol num reator de alcoxilação de aço inoxidável equipado com um agitador, um sistema de dosagem de óxido de alquileno, um sistema de controle de temperatura e um meio para aplicar o vácuo. Adicionar 13,9 g de uma solução aquosa de hidróxido de potássio a 45% em peso como catalisador. Fechar o reator e substituir o ar no reator por nitrogênio. Aquecer o reator a 115°C e remover a água aplicando vácuo a 30 milibar por 120 minutos para reduzir a concentração de água a menos de 3000 ppm. Aquecer adicionalmente o reator até 130°C e adicionar 2514 g de óxido de 1,2-butileno ao longo de 6 horas. Uma vez que foi adicionado todo o óxido de 1,2-butileno, parar a alimentação de óxido de 1,2-butileno e manter o reator a 130°C durante seis horas para permitir que o óxido restante reaja. Tratar o poliglicol resultante com silicato de magnésio e filtrar para remover o catalisador. O produto (S-PAG2) tem uma viscosidade cinemática a 40°C de 50,7 cSt, a 100°C de 6,80 cSt, um índice de viscosidade de 84 e um índice de hidroxil de 179,0 miligramas de hidróxido de potássio por grama.[00024] Charge 582 g (g) of 2,2'-thiodeethanol into a stainless steel alkoxylation reactor equipped with a stirrer, an alkylene oxide dosing system, a temperature control system and a means to apply the vacuum . Add 13.9 g of a 45% by weight aqueous potassium hydroxide solution as catalyst. Close the reactor and replace the air in the reactor with nitrogen. Heat the reactor to 115°C and remove the water by applying a vacuum at 30 millibars for 120 minutes to reduce the water concentration to less than 3000 ppm. Further heat the reactor to 130°C and add 2514 g of 1,2-butylene oxide over 6 hours. Once all of the 1,2-butylene oxide has been added, stop the 1,2-butylene oxide feed and keep the reactor at 130°C for six hours to allow the remaining oxide to react. Treat the resulting polyglycol with magnesium silicate and filter to remove the catalyst. The product (S-PAG2) has a kinematic viscosity at 40°C of 50.7 cSt, at 100°C of 6.80 cSt, a viscosity number of 84, and a hydroxyl number of 179.0 milligrams of sodium hydroxide. potassium per gram.

[00025] S-PAG2 tem uma estrutura de Estrutura (I) em que R1, R2, R3 e R4 são cada um etil, R5 é hidrogênio e, em média, a soma de m, m', n e n é 7,3.[00025] S-PAG2 has a structure of Structure (I) in which R1, R2, R3 and R4 are each ethyl, R5 is hydrogen and, on average, the sum of m, m', n and n is 7.3.

Synthesis of S-PAG3: Propylene oxide/butylene oxide random copolymer of 2,2'-thiodiethanol

[00026] Carregar 600 g (g) de 2,2'-tiodetanol num reator de alcoxilação de aço inoxidável equipado com um agitador, um sistema de dosagem de óxido de alquileno, um sistema de controle de temperatura e um meio para aplicar o vácuo. Adicionar 14,2 g de uma solução aquosa de hidróxido de potássio a 45% em peso como catalisador. Fechar o reator e substituir o ar no reator por nitrogênio. Aquecer o reator a 115°C e remover a água aplicando vácuo a 30 milibar por 120 minutos para reduzir a concentração de água a menos de 3000 ppm. Aquecer adicionalmente o reator até 130°C e adicionar 2590 g de uma mistura 50/50 (em peso de óxido de propileno e 1,2-óxido de butileno ao longo de 6 horas. Uma vez que tenha sido adicionado todo o óxido de alquileno, parar a alimentação do óxido de alquileno e manter o reator a 130°C durante seis horas para permitir que o remanescente de óxido reaja. Tratar o poliglicol resultante com silicato de magnésio e filtrar para remover o catalisador. O produto (S-PAG3) tem uma viscosidade cinemática a 40°C de 48,7 cSt, a 100°C de 7,05 cSt, um índice de viscosidade de 101 e um índice de hidroxil de 179,0 miligramas de hidróxido de potássio por grama.[00026] Charge 600 g (g) of 2,2'-thiodeethanol into a stainless steel alkoxylation reactor equipped with a stirrer, an alkylene oxide dosing system, a temperature control system and a means to apply the vacuum . Add 14.2 g of a 45% by weight aqueous potassium hydroxide solution as catalyst. Close the reactor and replace the air in the reactor with nitrogen. Heat the reactor to 115°C and remove the water by applying a vacuum at 30 millibars for 120 minutes to reduce the water concentration to less than 3000 ppm. Further heat the reactor to 130°C and add 2590 g of a 50/50 mixture (by weight of propylene oxide and 1,2-butylene oxide over 6 hours. Once all the alkylene oxide has been added , stop the alkylene oxide feed and keep the reactor at 130°C for six hours to allow the remaining oxide to react. Treat the resulting polyglycol with magnesium silicate and filter to remove the catalyst. The product (S-PAG3) it has a kinematic viscosity at 40°C of 48.7 cSt, at 100°C of 7.05 cSt, a viscosity number of 101, and a hydroxyl number of 179.0 milligrams of potassium hydroxide per gram.

[00027] S-PAG3 tem uma estrutura de estrutura (I) em que R1 e R2 são metil, R3 e R4 são etil, em média m + m' é 4,5, n + n' é 3,7.[00027] S-PAG3 has a structure of structure (I) in which R1 and R2 are methyl, R3 and R4 are ethyl, on average m + m' is 4.5, n + n' is 3.7.

Comparative Examples (Ex Comp) A-H: Fire Point Characterization of Base Oils

[00028] Caracterizar o ponto de fogo, de acordo com o método ASTM D92, dos óleos de base identificados na Tabela 2. Esses valores servem como valores de referência para formulações fluidas. Tabela 2 [00028] Characterize the fire point, according to the ASTM D92 method, of the base oils identified in Table 2. These values serve as reference values for fluid formulations. Table 2

Exs Comp I-M and Examples (Exs) 1-4: Fire Point Values for Fluids with antioxidant

[00029] Preparar fluidos consistindo em um óleo de base e antioxidante conforme descrito na Tabela 3. A % em peso é baseada no peso total do fluido. Caracterizar o ponto de fogo para os fluidos resultantes de acordo com o método ASTM D92. Os resultados estão na Tabela 3. Tabela 3 [00029] Prepare fluids consisting of a base oil and antioxidant as described in Table 3. The % by weight is based on the total weight of the fluid. Characterize the fire point for the resulting fluids according to ASTM D92 method. The results are in Table 3. Table 3

[00030] Os dados da Tabela 3 revelam que a adição de antioxidante tende a aumentar o ponto de fogo de um óleo de base. No entanto, em comparação com os dados da Tabela 1, é evidente que os fluidos S-PAG dependem menos do antioxidante para atingir o ponto de fogo acima de 275°C do que os óleos de base PAG que não incluem o enxofre. Portanto, os Exemplos da presente invenção manterão um ponto de fogo maior ao longo da vida útil do fluido, mesmo que o antioxidante seja consumido.[00030] The data in Table 3 reveal that the addition of antioxidant tends to increase the fire point of a base oil. However, compared to the data in Table 1, it is evident that the S-PAG fluids are less dependent on the antioxidant to reach the fire point above 275°C than the PAG base oils that do not include sulfur. Therefore, the Examples of the present invention will maintain a higher fire point over the lifetime of the fluid, even if the antioxidant is consumed.

Ex Comp N and Exs 5-7: Oxidative Stability of Fluids

[00031] Caracterizar a estabilidade oxidativa dos fluidos identificados na Tabela 4 usando um teste ASTM D-2893B modificado. Colocar 300 mililitros de óleo de base em um tubo de vidro de borossilicato e aquecer até 121°C sob um fluxo de ar seco (10 litros por hora de fluxo) por 28 dias usando o equipamento descrito em ASTM D2893. Medir o número total de ácido (TAN) de acordo com a ASTM D664 inicialmente antes do aquecimento e após 28 dias aos 121°C. A alteração no valor de TAN entre estas duas medidas determina se um fluido passa ou reprova no teste de estabilidade oxidativa. Uma pequena alteração no valor de TAN corresponde a maior estabilidade oxidativa do que uma grande mudança no valor de TAN. Fluidos que demonstram um aumento de TAN de menos que 2,0 mg KOH/g "APROVAM" e aqueles que demonstram um aumento de TAN de mais que 2,0 mg KOH/g "REPROVAM" no teste. Tabela 4 [00031] Characterize the oxidative stability of the fluids identified in Table 4 using a modified ASTM D-2893B test. Place 300 milliliters of base oil in a borosilicate glass tube and heat to 121°C under dry airflow (10 liters per hour flow) for 28 days using equipment described in ASTM D2893. Measure the total acid number (TAN) according to ASTM D664 initially before heating and after 28 days at 121°C. The change in TAN value between these two measurements determines whether a fluid passes or fails the oxidative stability test. A small change in the TAN value corresponds to greater oxidative stability than a large change in the TAN value. Fluids that demonstrate a TAN increase of less than 2.0 mg KOH/g "PASS" and those that demonstrate a TAN increase of more than 2.0 mg KOH/g "FAIL" the test. Table 4

[00032] Os dados da Tabela 4 revelam uma estabilidade oxidativa sinergicamente melhorada do material S-PAG em combinação com antioxidante. Em um carregamento de 0,5% em peso de antioxidante, os fluidos com óleo de base S-PAG passam facilmente no teste de estabilidade oxidativa enquanto os outros óleos de base reprovam no teste de estabilidade oxidativa mesmo com o dobro de antioxidante.[00032] The data in Table 4 reveal a synergistically improved oxidative stability of the S-PAG material in combination with antioxidant. At a loading of 0.5% antioxidant by weight, fluids with S-PAG base oil easily pass the oxidative stability test while other base oils fail the oxidative stability test even with twice as much antioxidant.

Claims

1. Fluid, characterized in that it comprises a base oil and an antioxidant, the base oil consisting of a sulfur-containing polyalkylene glycol selected from the group consisting of polyalkylene glycol having the following formula: wherein R1, R2, R3 and R4 are independently selected from the group consisting of -CH3 and -CH2CH3 groups; R5 is selected from the group consisting of hydrogen, aliphatic groups containing from one to six carbons and aromatic groups containing six carbons; x is a number selected from a group consisting of 1 and 2; m, m', nen' are independently selected from integers in a range from zero to twenty, so that the sum of m, m', nen' is at least six, and A is selected from a group consisting of -C2H4- and C6H4 groups, where more than 80 weight percent of the fluid is a sulfur-containing polyalkylene glycol and less than one weight percent of the fluid is water, with the weight percent based on the total weight of the fluid, and wherein the sulfur-containing polyalkylene glycol is free of oxygen bound directly to the sulfur.

2. Fluid, according to claim 1, characterized by the fact that x is 1 and A is -C2H4-.

3. Fluid, according to claim 1, characterized in that R1, R2, R3 and R4 are all -CH3 groups.

4. Fluid according to claim 1, characterized in that the fluid comprises more than 90 percent by weight of the sulfur-containing polyalkylene glycol based on the total weight of the fluid.

5. Fluid, according to claim 1, characterized in that the antioxidant is selected from alkylated diphenylamines.

6. Fluid, according to claim 5, characterized in that the antioxidant is octyl/butylated diphenylamine.

7. Fluid, according to claim 1, characterized in that the fluid is free of polyalkylene glycol having -C2H4O- groups that are not directly linked to sulfur.

8. Method for using the fluid, as defined in claim 1, the method being characterized in that it comprises introducing the fluid into an apparatus as a material selected from a group consisting of hydraulic fluid and lubricating fluid.