BR112019021840A2

BR112019021840A2 - composições lubrificantes compreendendo um aditivo de redução de volatilidade

Info

Publication number: BR112019021840A2
Application number: BR112019021840A
Authority: BR
Inventors: David Mayernick Adam; Thomas Dixon Richard
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2020-05-19
Also published as: RU2019135277A; JP2020517762A; US20180305633A1; EP3612619B1; RU2764982C2; EP3612619A1; CN110506098B; WO2018192924A1; RU2019135277A3; CN110506098A

Abstract

uma composição lubrificante é fornecida compreendendo: (i) um óleo de base; e (ii) um aditivo de redução de volatilidade; em que a composição tem uma viscosidade cinemática a 100°c (de acordo com astm d445) de 16,3 mm2/s ou me-nos, uma viscosidade de partida em baixa temperatura de no máximo 6.200 cp a -35°c (astm d5293) e uma volatilidade noack de no máximo 15% de acordo com astm d5800b.

Description

“COMPOSIÇÕES LUBRIFICANTES COMPREENDENDO UM ADITIVO DE REDUÇÃO DE VOLATILIDADE”

ANTECEDENTES

[001 ]A presente invenção se refere a composições lubrificantes compreendendo um óleo de base e um aditivo de redução de volatilidade para uso particular no cárter de um motor de combustão interna, em particular um motor de combustão interna usado em um veículo de passageiros ou van de serviço leve.

[002]Na prática, são conhecidas várias composições lubrificantes para motores de cárter. Uma desvantagem de óleos de motor de cárter de baixa viscosidade é que eles podem ter volatilidade indesejávelmente alta, em particular conforme medido pelo teste de volatilidade ASTM D5800B NOACK.

[003]Foram feitas tentativas para superar os problemas acima formulando com óleos de base de baixa volatilidade, tal como os óleos de base derivados de Fischer-Tropsch. WO2010020653 divulga o uso de óleos de base Fischer-Tropsch em composições lubrificantes. A composição do Exemplo 1 de WO2010020653 mostra uma volatilidade NOACK surpreendentemente baixa quando comparada com a composição do Exemplo Comparativo 1 (usando um óleo de base mineral do Grupo III).

[004]No entanto, para futuros óleos de motor de baixa viscosidade, tal como OW-16 (conforme tabela SAE J300 de graus de viscosidade de óleo de motor), e viscosidades mais baixas (OW-12, OW-8, etc), benefícios adicionais além daqueles conferidos via o uso de óleos de base Fischer-Tropsch podem ser desejados.

[005]Surpreendentemente, verificou-se que ao incluir certos aditivos lubrificantes na formulação lubrificante, a volatilidade NOACK pode ser abaixada.

SUMÁRIO

[006]De acordo com a presente invenção, é fornecida uma composição lubrificante compreendendo:

(i)um óleo de base; e

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2/10 (ii)um aditivo de reduçã de volatilidade;

em que a composição lubrificante tem uma viscosidade cinemática a 100°C (de acordo com ASTM D445) de 16,3 mm²/s ou menos, uma viscosidade de cárer a baixa temperatura de no máximo 6.200cP a -35°C (ASTM D5293) e uma volatilidade NOACK de no máximo 15,0% de acordo com ASTM D5800B.

[007]De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido o uso de um aditivo de redução de volatilidade para reduzir a volatilidade NOACK de uma composição lubrificante, em particular em que a composição lubrificante compreende um óleo de base Fischer-Tropsch.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[008]O óleo de base usado na presente invenção pode compreender convenientemente misturas de um ou mais óleos minerais e/ou um ou mais óleos sintéticos; assim, de acordo com a presente invenção, o termo “óleo de base” pode se referir a uma mistura contendo mais de um óleo de base. Os óleos minerais incluem óleos de petróleo líquidos e óleo lubrificante mineral tratado com solvente ou tratado com ácido do tipo parafínico, naftênico ou tipo parafínico/naftênico misturado, que pode ser refinado ainda mais por processos de hidroacabamento e/ou desparafinação.

[009]Óleos de base adequados para uso na composição de óleo lubrificante da presente invenção são óleos de base minerais do Grupo III, poli-alfa-olefinas (PAOs) do Grupo IV, óleos de base derivados de Fischer-Tropsch do Grupo III e misturas dos mesmos.

[010]Por óleos de base do “Grupo III” e “Grupo IV”, na presente invenção, queremos dizer óleos de base de óleo lubrificante de acordo com as definições do American Petroleum Institute (API) para as categorias III e IV. Estas categorias API são definidas na Publicação API 1509, 15^â edição, Apêndice E, abril de 2002.

[011]Os óleos de base derivados de Fischer-Tropsch são conhecidos na técnica. Com o termo “derivado de Fischer-Tropsch” queremos dizer que um óleo de base

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3/10 é, ou é derivado de, um produto de síntese de um processo de Fischer-Tropsch. Um óleo de base derivado de Fischer-Tropsch pode também ser referido como um óleo de base GTL (Gás para Líquidos). Os óleos de base derivados de Fischer-Tropsch adequados que podem ser convenientemente usados como o óleo de base na composição lubrificante da presente invenção são aqueles como, por exemplo, divulgados em EP 0 776 959, EP 0 668 342, WO 97/21788, WO 00/15736, WO 00/14188, WO 00/14187, WO 00/14183, WO 00/14179, WO 00/08115, WO 99/41332, EP 1 029 029, WO 01 /18156 e WO 01 /57166.

[012]Óleos sintéticos incluem óleos de hidrocarbonetos, tal como oligômeros de defina (incluindo óleos de base de polialfaolefina; PAOs), ésteres de ácido dibásico, ésteres de poliol, polialquileno glicóis (PAGs), alquil naftalenos e isomeratos cerosos desparafinados. Óleos base de hidrocarbonetos sintéticos vendidos pelo Grupo Shell sob a designação “Shell XHVI” (marca comercial) podem ser convenientemente usados.

[013]Óleos de base de poli-alfa defina (PAOs) e sua fabricação são bem conhecidos na arte. Óleos de base de poli-alfa defina adequados que podem ser utilizados nas composições lubrificantes da presente invenção podem ser derivados de C2 a C32 linear, preferivelmente Ce a C16 alfa definas. Estoques de alimentação particularmente preferidos para as referidas poli-alfa definas são 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno e 1-tetradeceno.

[014]De preferência, 0 óleo de base, como usado na composição lubrificante de acordo com a presente invenção, compreende um óleo de base derivado de Fischer-Tropsch.

[015]Existe uma forte preferência por usar um óleo de base derivado de Fischer-Tropsch sobre um óleo base de PAO, em vista do alto custo de fabricação das PAOs. Assim, de preferência, 0 óleo de base contém mais de 50% em peso, preferencialmente mais de 60% em peso, mais preferencialmente mais de 70% em peso,

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4/10 ainda mais preferencialmente mais de 80% em peso, mais preferencialmente mais de 90% em peso de óleo de base derivado de Fischer-Tropsch.

[016]A quantidade total de óleo de base incorporada na composição lubrificante está preferencialmente presente em uma quantidade na faixa de 60 a 99% em peso, mais preferencialmente em uma quantidade na faixa de 65 a 90% em peso e, mais preferencialmente, em uma quantidade na faixa de 70 a 85% em peso em relação ao peso total da composição lubrificante.

[017]De acordo com a presente invenção, o óleo de base (ou mistura de óleo de base) tem preferencialmente uma viscosidade cinemática a 100°C de pelo menos 3,0 cSt (de acordo com ASTM D445), preferencialmente entre 3,0 e 4,0 cSt.

[018]A composição lubrificante da presente invenção compreende ainda um aditivo de redução de volatilidade. Conforme usado aqui, o termo “aditivo de redução de volatilidade” se refere a qualquer composto adicionado a uma composição lubrificante em níveis baixos (tipicamente 1% ou menos) que confere uma redução em volatilidade NOACK. Alguns exemplos de aditivos de redução de volatilidade adequados incluem, mas não estão necessariamente limitados a, um antioxidante amínico, modificador de fricção à base de molibdênio e uma combinação dos mesmos.

[019]O aditivo de redução de volatilidade pode estar presente na composição lubrificante por si só ou como parte de um pacote de aditivo. O aditivo de redução de volatilidade está de preferência presente na composição lubrificante em uma quantidade na faixa de 0,5% em peso a 5% em peso, de preferência 0,5% em peso a 2% em peso, em relação ao peso total da composição lubrificante.

[020]Como mencionado acima, a composição lubrificante de acordo com a presente invenção atende a certos requisitos específicos para a viscosidade de partida em baixa temperatura a -35°C, a viscosidade cinemática a 100°C e a volatilidade NOACK. Tipicamente, a viscosidade de partida a baixa temperatura a -35°C (de acordo com ASTM D5293) da composição lubrificante é de no máximo 6.200 cP.

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[021]Tipicamente, a viscosidade cinemática a 100°C (de acordo com ASTM D445) da composição lubrificante é de no máximo 16,3 cSt, preferencialmente de 3,8 a 16,3 cSt e mais preferencialmente de 3,8 a 9,3 cSt.

[022]Tipicamente, a viscosidade de alta temperatura alto cisalhamento (“HTHS”) (de acordo com ASTM D4683) da composição lubrificante está na faixa de 1,7 a 3,7 mPa.s, preferencialmente na faixa de 1,7 a 2,6 mPa.s.

[023]Tipicamente, a volatilidade NOACK (de acordo com ASTM D5800B) da composição lubrificante é de 15,0% em peso ou abaixo, preferencialmente 12,5% em peso ou abaixo, ainda mais preferencialmente 10,0% em peso ou abaixo.

[024]As composições lubrificantes de acordo com a presente invenção podem opcionalmente compreender ainda um ou mais aditivos, tal como antioxidantes, aditivos antidesgaste, dispersantes, detergentes, detergentes superbaseados, aditivos de pressão extrema, modificadores de atrito, melhoradores de índice de viscosidade, depressores de ponto de fluidez, passivadores de metal, inibidores de corrosão, demulsificantes, agentes antiespuma, agentes de compatibilidade de vedação e óleos de base de diluente de aditivo, etc.

[025]Como o versado na técnica está familiarizado com os aditivos acima e outros, estes não serão discutidos adicionalmene aqui em detalhes. Exemplos específicos de tais aditivos são descritos em, por exemplo, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, terceira edição, volume 14, páginas 477-526.

[026]Antioxidantes opcionais que podem ser convenientemente usados em formulações lubrificantes incluem fenil-naftilaminas (tal como “IRGANOX L-06” disponível de Ciba Specialty Chemicals) e difenilaminas (tal como “IRGANOX L-57” disponível de Ciba Specialty Chemicals) como, por exemplo, divulgado em WO 2007/045629 e EP 1 058 720 B1, antioxidantes fenólicos, etc. Os ensinamentos de WO 2007/045629 e EP 1 058 720 B1 são aqui incorporados por referência.

[027]Aditivos antidesgaste que podem ser convenientemente usados incluem

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6/10 compostos contendo zinco, tal como compostos de ditiofosfato de zinco selecionados de dialquil, diaril e/ou alquilaril-ditofosfatos de zinco, compostos contendo molibdênio, compostos contendo boro e aditivos antidesgaste sem cinza, tal como como ácidos tiofosfóricos substituídos ou não substituídos e sais dos mesmos.Exemplos de tais compostos contendo molibdênio podem incluir convenientemente ditiocarbamatos de molibdênio, compostos de molibdênio trinucleares, por exemplo, como descrito em WO 98/26030, sulfites de molibdênio e ditiofosfato de molibdênio.

[028]Os compostos contendo boro que podem ser convenientemente usados incluem ésteres borato, aminas graxas boradas, epóxidos borados, boratos de metais alcalinos (ou metais alcalinos misturados ou metais alcalino terrosos) e sais de metal superbaseados borados.

[029]O dispersante usado é de preferência um dispersante sem cinzas. Exemplos adequados de dispersantes sem cinzas são poliaminas de polibutileno succinimida e dispersantes do tipo base de Mannich.

[030]O detergente usado é de preferência um detergente superbaseado ou mistura de detergente contendo, por exemplo, detergentes do tipo salicilato, sulfonato e/ou fenato.

[031 ]Exemplos de melhoradores de índice de viscosidade que podem ser convenientemente usados na composição lubrificante da presente invenção incluem os copolímeros de estireno-butadieno tipo estrela, copolímeros de estireno-isopreno tipo estrela e o copolímero de polimetacrilato e copolímeros de etileno-propileno. Os melhoradores de dispersante-índice de viscosidade podem ser usados na composição lubrificante da presente invenção.

[032]De preferência, a composição lubrificante contém pelo menos 0,1% em peso de um depressor de ponto de fluidez. Como um exemplo, naftaleno alquilado e polímeros fenólicos, polimetacrilatos, ésteres de copolímeros de maleato/fumarato podem ser convenientemente usados como depressores eficazes de ponto de fluidez.

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De preferência, não é utilizado mais que 0,5% em peso do depressor de ponto de fluidez.

[033]Além disso, compostos tais como ácido alquenil succínico ou frações de éster do mesmo, compostos à base de benzotriazol e compostos à base de tiodiazol podem ser convenientemente usados nas composições lubrificantes como inibidores de corrosão.

[034]Os compostos que podem ser convenientemente usados nas composições lubrificantes da presente invenção como agentes de fixação de vedação ou compatibilidade de vedação incluem, por exemplo, ésteres aromáticos disponíveis comercialmente.

[035]As composições lubrificantes da presente invenção podem ser convenientemente preparadas misturando o aditivo de redução de volatilidade e quaisquer aditivos opcionais com o(s) óleo(s) de base.

[036]Os aditivos acima mencionados estão tipicamente presentes em uma quantidade na faixa de 0,01 a 35,0% em peso, com base no peso total da composição lubrificante, de preferência em uma quantidade na faixa de 0,05 a 25,0% em peso, mais preferencialmente de 1,0 a 20,0% em peso, com base no peso total da composição lubrificante.

[037]De preferência, a composição lubrificante contém de 10% em peso a 15% em peso de um pacote de aditivo compreendendo uma combinação de aditivos incluindo antioxidantes, um aditivo antidesgaste à base de zinco, um dispersante sem cinzas, uma mistura de detergente superbaseada e um agente antiespumação à base de silicone.

[038]Em outro aspecto, a presente invenção fornece o uso de um aditivo de redução de volatilidade para abaixar a volatilidade NOACK de uma composição lubrificante, em particular em que a composição lubrificante compreende um óleo de base derivado de Fischer-Tropsch.

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[039]Também a presente invenção fornece um método para melhorar as propriedades de volatilidade NOACK, cujo método compreende lubrificar o cárter de um motor, em particular um motor de carro de pasageiros, com uma composição lubrificante de acordo com a presente invenção.

[040]A presente invenção é descrita abaixo com referência aos seguintes Exemplos, que não se destinam a limitar o escopo da presente invenção de modo algum.

EXEMPLOS

Composições de Óleo Lubrificante

[041 ]Vários óleos de motor para uso em um motor de cárter foram formulados.

A Tabela 1 indica as propriedades do óleo de base usado.

_______Tabela 1________________________________________

	Óleo de base 1 (GTL 4)
Viscosidade cinemática a 100°C¹ [cSt]	4,1
índice VI²	125
Volatilidade NOACK³ [% em peso]	12,5

¹De acordo com ASTM D 445 ²De acordo com ASTM D 2270 ³De acordo com ASTM D 5800B

[042]A Tabela 2 indica a composição e as propriedades das formulações de óleo de motor totalmente formuladas que foram testadas; as quantidades dos componentes são dadas em % em peso, com base no peso total das formulações totalmente formuladas.

[043]Todas as formulações testadas continham uma combinação de um óleo de base e aditivo, em que o óleo de base em cada caso era GTL 4.

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[044]“Óleo de base 1 ” era um óleo de base derivado de Fischer-Tropsch (“GTL 4”) tendo uma viscosidade cinemática a 100°C (ASTM D445) de aprox. 4 cSt (mm²s’ ¹). Este óleo de base pode ser convenientemente fabricado pelo processo descrito em, por exemplo, WO-A-02/070631, cujo ensinamento é aqui incorporado por referência.

[045]“Aditivo A” era um dispersante, Infineum C9280, que está disponível comercialmente de Infineum.

[046]“Aditivo B” era um antioxidante amínico, Infineum C9452, que etá disponível comercialmente de Infineum.

[047]“Aditivo C” era um modificador de fricção baseado em molibdênio, Infineum C9455, que está disponível comercialmente de Infineum.

[048]As composições dos Exemplos 1 a 3 e dos Exemplos Comparativos 1 e 2 foram obtidas misturando os óleos de base com o aditivo, quando presente, utilizando procedimentos convencionais de mistura de lubrificante. Os resultados de teste de volatilidade NOACK via ASTM D5800B são mostrados na Tabela 2.

Tabela 2

Componente [% em peso]	Ex. Comp. 1	Ex. Comp. 2	Ex. 1	Ex. 2	Ex. 3
Aditivo A	0	1,0	0	0	0
Aditivo B	0	0	0,5	1,5	0
Aditivo C	0	0	0	0	0,7
GTL 4	100	99,0	99,5	98,5	99,3
Total	100	100	100	100	100
NOACK, %/m	12,5	12,6	11,8	11,6	11,0

Discussão

[049]Como pode ser aprendido na Tabela 2, os Exemplos 1 -3, que contêm um

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10/10 aditivo de redução de volatilidade, têm valores de volatilidade NOACK significativamente mais baixos do que os Exemplos Comparativos 1 e 2, que não contêm um aditivo de redução de volatilidade. Estes resultados são particularmente surpreendentes porque cada aditivo incluído nas formulações mostradas para os Exemplos 1-3 é compreendido por um concentrado, em que o aditivo foi diluído em um óleo de base com volatilidade NOACK superior a 12,5%, conforme medido pela ASTM D5800B, assim, a expectativa é que a adição dos aditivos nos Exemplos 1-3 aumentará a volatilidade NOACK em vez de diminuí-la.

[050]Um benefício importante da presente invenção é que para futuros óleos de motor de baixa viscosidade, tal como OW-16 (conforme tabela SAE J300 de graus de viscosidade de óleo de motor) e viscosidades mais baixas (OW-12, OW-8, etc.), requisitos de volatilidade NOACK rígidos podem ser atendidos com menor ou nenhuma necessidade de usar óleos de base de poli-alfa defina (PAO) (relativamente caros).

[051]Dadas essas descobertas, espera-se que muitas outras químicas possam transmitir benefícios semelhantes ao servir para abaixar a volatilidade NOACK, tal como químicas conhecidas de aditivos lubrificantes (antidesgaste, antioxidante, melhorador de índice de viscosidade, modificador de atrito, detergente, dispersante, depressor de ponto de fluidez, etc) e quaisquer outras espécies químicas que interajam fortemente com a interface óleo-ar, de modo a abaixar a taxa de evaporação incluindo, mas não de limitando a, surfactantes, polímeros funcionalizados, líquidos iônicos, nanopartículas, etc.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 .Composição lubrificante, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:

(i) um óleo de base;

(ii) um aditivo de redução de volatilidade; e em que a composição tem uma viscosidade cinemática a 100°C (de acordo com ASTM D445) de 16,3 mm²/s ou menos, uma viscosidade de cárer a baixa temperatura de no máximo 6.200cP a -35°C (ASTM D5293) e uma volatilidade NOACK de no máximo 15% de acordo com ASTM D5800B.
2. Composição lubrificante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a composição tem uma volatilidade NOACK de no máximo 12,5%, de acordo com a ASTM D5800B.
3. Composição lubrificante, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o aditivo de redução de volatilidade compreende um modificador de atrito à base de molibdênio.
4. Composição lubrificante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o aditivo de redução de volatilidade compreende um antioxidante amínico.
5. Composição lubrificante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o óleo de base compreende um ou mais óleos de base derivados de Fischer-Tropsch.
6. Composição lubrificante, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o óleo base compreende 80% ou mais de um ou mais óleos de base derivados de Fischer-Tropsch, em peso do óleo de base.