BRPI0612062A2 - fluido hidráulico de éster de fosfato de alto desempenho - Google Patents
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Abstract
FLUIDO HIDRáULICO DE éSTER DE FOSFATO DE ALTO DESEMPENHO. A presente invenção refere-se a um fluido hidráulico de alto desempenho adequado para uso como um fluido hidráulico de aeronave compreendendo uma maior quantidade de tri(n-butií)fosfato, uma menor quantidade de um fosfato de triarila e opcionalmente uma menor quantidade de tri(isobutil)fosfato. As composições da presente invenção fornecem superior desempenho referido aos pontos de fulgor e fogo bem como vida de fluido útil estendida em serviço. Tais propriedades são altamente valiosas como aeronaves a jato modernas de fluidos hidráulicos.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FLUIDO HIDRÁULICO DE ESTER DE FOSFATO DE ALTO DESEMPENHO".
A presente invenção refere-se à composições de fluido funcionalde éster de fosfato e mais particularmente às tais composições que forne-cem superior desempenho com respeito à pontos de fulgor e de fogo bemcomo vida de fluido útil estendida em serviço.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A maioria dos fluidos hidráulicos de aeronave usados em aero-nave civil contém alguma combinação de ésteres de fosfato incluindo fosfa-tos de trialquila, ésteres de fosfato de dialquil arila, ésteres de fosfato de al-quil diarila e ésteres de fosfato de triarila. Tais formulações são descritas emRE 37.101 por Deetman e são ditas a fornecerem superior estabilidade tér-mica, oxidativa e hidrolítica. Um fluído hidráulico útil em aeronaves está dis-ponível do cessionário dos requerentes sob a marca comercial Skydrol RTMLD4. Esta composição tipicamente contém 18 a 25% em peso de fosfato dedibutil fenila, 50 a 60% em peso de fosfato de tributila, 4 a 8% de fosfato dedifenila de butila, 5 a 10% de melhoradores do índice de viscosidade, 0,13 a1% de um inibidor de corrosão de cobre de difenilditioetano, 0,005% a cerca1% em peso, porém preferivelmente 0,0075% a 0,075% de um agente antie-rosão de sal de ácido perfluoroalquilsulfônico, 4% a 8% em peso de um re-cuperador de ácido do tipo descrito na Patente U.S. n° 3.723.320 e cerca de1% em peso de 2,6-diterciário-butil-p-cresol como um antioxidante. Estacomposição tem se provado altamente satisfatória em aplicação de aerona-ve de alto desempenho.
Desde a publicação da patente Deetman, várias formulaçõesvariando da matéria-prima de base descrita por Deetman foram publicadaspara fornecer fluidos hidráulicos de propriedades variáveis. As Patentes dosEstados Unidos nos 6.319.423 e 6.649.080 de Okazaki e outros descrevemvariações. Estas matérias-primas de base contêm uma maior quantidade defosfatos de trialquila em que a porção de alquila é preferivelmente isobutilaou isopentila e uma menor quantidade de fosfato de triarila. As formulaçõesde matéria-prima de base típica são aquelas contendo de 30% a 45% defosfato de triisobutila, 30% a 45% de fosfato de tri-n-butila e 10 % a 15% defosfato de triarila. Outra formulação de matéria-prima de base descrita nes-tas patentes inclui aquelas tendo 35% a 45% de fosfato de triisobutila, 40% a50% de fosfato de tri-n-butila e 12% a 16% de fosfato de triarila. Por causado que refere-se ao ataque por produtos de degradação fluidos hidráulicossobre os elastômeros empregados em selos de sistemas hidráulicos, o Oka-zaki e outras matérias-primas de base fornecem uma mistura de fosfato detriisobutila e fosfato de tri-n-butila juntamente com uma quantidade de fosfa-tos de triarila tal que o fluido não produzirá mais do que 25% de dilatação deselo de elastômero sob procedimentos de teste padrão em que a quantidadede fosfato de triisobutila varia de cerca de 35% a cerca de 50% com base nopeso total da matéria-prima de base. É estabelecido que tais fluídos têmuma combinação de propriedades úteis como composições fluidas hidráuli-cas de aeronave incluindo estabilidade hidrolítica aceitável, ponto de fulgorelevado, boas propriedades anti-desgaste, proteção contra erosão aceitável,propriedades de fluxo de baixa temperatura aceitáveis e compatibilidade deelastômero.
Ao mesmo tempo que as patentes acima mencionadas indicamum alto grau de esforço para fornecer fluidos úteis em sistemas de fluido deaeronave hidráulicos com propriedades ideais, a indústria de aeronave con-tinuamente continuamente aumenta a demanda para requisitos maiores.Demanda para propriedades melhoradas gerais dos fluidos hidráulicos écausada por aeronave de desempenho sempre maior estando surgindo. Por-tanto, existe uma necessidade de nível ainda maior de desempenho comrespeito à vida de fluido, (estabilidade térmica e viscosidade em baixa tem-peratura, ao mesmo tempo que mantendo pontos de fogo/fulgor aceitáveis,temperatura de autoignição bem como compatibilidade dom materiais usa-dos em sistemas hidráulicos de aeronave).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Esta invenção refere-se à composições de matéria-prima de ba-se de éster de fosfato e composições de fluido hidráulico de aeronave con-tendo uma matéria-prima de base tendo uma nova combinação de compo-nentes de éster de fosfato.
É fornecido de acordo com esta invenção, composições conten-do uma mistura de uma maior quantidade de éster de tri(n-butil)fosfato euma menor quantidade de um fosfato de triarila e, opcionalmente, uma me-nor quantidade de tri(isobutil)fosfato. Tais composições demonstram estabi-lidade térmica melhorada e viscosidade em baixa temperatura.
Como empregado no presente relatório e reivindicações, o termo"maior quantidade" é uma quantidade de pelo menos 50%, porém não maiordo que cerca de 80%.
Como empregado no presente relatório e reivindicações o termo"menor quantidade' é uma quantidade menor do que cerca de 25%, do pesototal da matéria-prima de base.
Como é bem-conhecido na técnica, muitos aditivos são empre-gados em fluidos hidráulicos, particularmente naqueles fluidos empregadosem sistemas hidráulicos de aeronave. Tais aditivos também realçam as pro-priedades do fluido, quando comparado com fluidos anteriormente disponí-veis na técnica para uso em sistemas hidráulicos de aeronave. Tipicamentetais aditivos compreendem cerca de 15%, em peso, do peso total do fluido.
Conseqüentemente, a quantidade de componentes de éster de fosfato for-necida no presente relatório e reivindicações é expressa no percentual empeso da quantidade total da composição final, incluindo os aditivos comu-mente empregados em fluidos hidráulicos de aeronave.
Em síntese, a presente invenção refere-se a uma composição defluido adequada para uso como um fluido hidráulico de aeronave. A compo-sição compreende uma matéria-prima de base de éster de fosfato resistenteao fogo, a matéria-prima de base compreendendo entre cerca de 50% a cer-ca de 80%, preferivelmente 55% a cerca de 65% de tri(n-butil)fosfato, entrecerca de 5% a cerca de 15%, preferivelmente entre cerca de 8% a cerca de12% de tri(isopropilfenil) fosfato, e até cerca de 20%, preferivelmente entrecerca de 8% a cerca de 12% de tri(isobutil)fosfato com a condição de que asoma de quantidades proporcionais de cada componente de matéria-primade base e aditivos devem ser iguais a 100%.Os fluídos de alto desempenho desta invenção são aqueles queatendem a padrões rigorosos dos jatos de passageiros modernos. A fim deatender às necessidades dos últimos fluidos de aeronave a jato de alto de-sempenho empregados nos sistemas hidráulicos de tais aviões devem umavida de fluído maior do que 1000 horas em teste de laboratório padrão a0,5% de água e 25 ppm de teor de cloro a 125°C, e também uma vida defluido maior do que 10.000 horas a 60°C. A vida de fluido é definida como otempo requerido para a amostra de fluido atingir um número de Neutraliza-ção de 1,5 mg de KOH/g de amostra sob o procedimento de ASTM D 974.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Uma matéria-prima de base de éster de fosfato particularmentepreferida desta invenção é aquela contendo cerca de 60% de tri(n-butil)fosfato, cerca de 10% de fosfato de tri(isopropilado)arila e cerca de 10%de tri(n-butil)fosfato com a condição de que a soma de quantidades propor-cionais de cada componente de matéria-prima de base juntamente com adi-tivos devam ser iguais a 100%.
Como acima mencionado, as matérias-primas da base de ésterde fosfato desta invenção contêm muitos aditivos como é bem-conhecido natécnica para fornecer várias propriedades benéficas ao fluido ou auxiliar naprevenção da degradação ou dos efeitos de degradação durante o uso. Taisaditivos são descritos em RE. 37.101 por Deetman, a descrição inteira doqual é incorporada aqui por referência.
Para limitar o efeito de temperatura sobre a viscosidade, a com-posição também inclui um melhorador do índice de viscosidade polimérica.Preferivelmente, o melhorador de índice de viscosidade compreende um és-ter de poli(metacrilato de alquila) do tipo descrito na Patente U.S. n°3.718.596. Geralmente, o melhorador do índice de viscosidade é de pesomolecular elevado, tendo um peso molecular de média de número entre cer-ca de 30.000 e cerca de 150.000 e um peso molecular de média de pesoentre cerca de 40.000 e cerca de 300.000. Exemplos de melhoradores deviscosidade incluem polímero de polibutilmetacrilato e polímero de polial-quilmetacrilato comercializados sob os nomes comerciais de HF411 e HF460respectivamente.
Um agente antierosão é incorporado em uma quantidade eficazpara inibir a corrosão eletroquíica induzida por fluxo, mais precisamente refe-rida como corrosão zeta. O aditivo antierosão é preferivelmente um sal demetal de álcali, mais preferivelmente um sal de potássio de um ácido perfluo-roalquilsulfônico. Tais aditivos antierosão são mais totalmente descritos naPatente U.S. n° 3.679.587 e podem incluir sulfonato de perfluoroetilcicloexilade potássio.
Outros aditivos incluem inibidores de corrosão tal como diidroi-midazol e etano difenilditio, uma combinação de antioxidantes tal como tolu-eno de hidroxila butilada, 1,3, 5 trimetil-2,4,6 tris(BHT)benzeno e dioctildifenilamina. Ainda outros aditivos incluem recuperadores de ácido tal como car-boxilato de etilhexil-epoxicicloexila e inibidores de espuma tal como óleo desilicone.
Fosfatos de triarila empregados nas matérias-primas de basedesta invenção são topicamente fenila, porém podem também ser uma fenilasubstituída por alquila (alquilfenila) em que o substituinte de alquila é Ci aC9, preferivelmente C3 a C5. Exemplos não Iimitantes dos fosfatos de arila efosfatos de arila substituída por alquila são, por exemplo, fosfato de trifenila,fosfatos de fenila substituída tais como tri(isopropilfenil)fosfato,tri(isobutilfenil)fosfato, tri(terc-butil)fosfato. Substituintes de fenila substituídapor triarila incluem tolila (também conhecida como metilfenila), etil fenila, i-sopropilfenila, isobutilfenila, terc-butilfenila, e os similares. Esteres de fosfatode triarila preferidos são tri(isopropilfenil)fosfato e tri(terc- butilfenil)fosfato.
Prefere-se também que a maioria dos grupos arila seja substituída por ape-nas um grupo alquila.
Todas as percentagens expressas neste relatório descritivo ereivindicações são percentuais em peso a menos que de outro modo especi-ficado.
Os seguintes exemplos ilustram a invenção.
EXEMPLO
Fluidos hidráulicos tendo composições mencionadas na Tabela1 foram preparados misturando-se em temperatura ambiente em um recipi-ente adequado agitado para fornecer a mistura adequada. Os componentesde éster de fosfato foram introduzidos no tanque por último. Os outros aditi-vos foram adicionados primeiro na seqüência indicada na Tabela 1. Na Ta-bela 1, "TBP" e "TIBP" referem-se a éster de fosfato de tri-n-butila e éster defosfato de tri-isobutila, respectivamente. "IPTPP" refere-se a éster de fosfatode isopropiltrifenila. "Van Lube" refere-se a um inibidor de ferrugem comerci-al, disponibilizado por Vanderbilt como Van Lub RIG. "FC-98" refere-se a umagente antierosão compreendendo um sal de potássio de ácido sulfônico deperfluoroetilcicloexila, também conhecido como ácido perfluoroetilcicloexil-sulfônico. "IONOL" refere-se a 2,6-diterc-butil-p-cresol, um antioxidante, co-mercialmente disponibilizada por Shell Chemical Company. Έ-330" refere-se a 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris(3,5-di-terc-butil hidroxifenil)benzeno, um antioxi-dante, comercialmente disponibilizado sob a designação comercial de Etha-nox.RTM. 330 de Etil Corporation. "DODPA" refere-se à dioctil difenil aminadisponibilizado por Vanderbilt, "FH- 132" refere-se a 1,2-di(feniltio)etano, uminibidor de corrosão de cobre, "MCS-1562" refere-se a carboxilato de cicloe-xila de epóxi de 2-etilhexila, disponibilizado pela Dixie Chemicals, "HF411 "refere-se a poli(butilmetacrilato) e "HF460" refere-se ao polímero de polial-quilmetacrilato em TBP, ambos são melhoradores do índice de viscosidade,"antiespuma" refere-se a fluido de silicone disponibilizado por Dow Corning Co.
TABELA I
<table>table see original document page 7</column></row><table><table>table see original document page 8</column></row><table>
Os testes foram conduzidos para determinar a proteção ao fogo,viscosidade em baixa temperatura, ponto de despejamento e gravidade es-pecífica dos fluidos descritos na Tabela 1. Os pontos de fulgor e fogo foramdeterminados por meio do procedimento de ASTM D-92. As composiçõesforam em seguidas testadas para determinar suas propriedades com respei-to à temperatura de autoignição (AIT) sob o procedimento de ASTM D-2155,viscosidade, ponto de despejamento e gravidade específica. Na Tabela 1,todos os exemplos são com base em amostras de 100 gramas. Os resulta-dos dos testes aparecem abaixo na Tabela 2.
TABELA 2
<table>table see original document page 8</column></row><table>
Claims (15)
1. Composição de fluido hidráulico adequada para uso comofluido hidráulico de aeronave, compreendendo uma maior quantidade detri(n-butil)fosfato, uma menor quantidade de um fosfato de triarila e opcio-nalmente uma menor quantidade de tri(isobutil)fosfato.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, compreenden-do de cerca de 50% a cerca de 80% de tri(n-butil)fosfato, de cerca de 5% acerca de 15% fosfato de triarila e até cerca de 20% tri(isobutil)fosfato.
3. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o fosfa-to de triarila é fosfato de trifenila.
4. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a arilaé uma arila substituída por alquila.
5. Composição de acordo com a reivindicação 4, em que o grupoarila é substituído por um grupo alquila.
6. Composição de acordo com a reivindicação 5, em que o subs-tituinte de alquila é selecionado de grupos Ci a Cg alquila.
7. Composição de acordo com a reivindicação 6, em que ossubstituintes de alquila são selecionados do grupo consistindo em metila,etila, propila, isopropila, butila, isobutila, terc-butila, fenila, isopentil hexila,heptila, octilal e nonila.
8. Composição adequada para uso como um fluido hidráulico deaeronave compreendendo uma quantidade maior de tri(n-butil)fosfato, umamenor quantidade de um fosfato de arila substituída por alquila e opcional-mente uma menor quantidade de tri(isobutil)fosfato.
9. Composição de acordo com a reivindicação 8, em que o fosfa-to de arila substituída por alquila é um fosfato de arila monossubstituída.
10. Composição de acordo com a reivindicação 9, compreen-dendo de cerca de 50% a cerca de 80% de tri(n-butil)fosfato, de cerca de 5%a cerca de 15% de um fosfato de triarila substituída por alquila, e até cercade 20% de tri(isobutil)fosfato.
11. Composição de acordo com a reivindicação 10, compreen-dendo de cerca de 55% a cerca de 65% de tri(n-butil)fosfato, de cerca de 8%a cerca de 12% de um fosfato de triarila substituída por alquila, e até cercade 20% de tri(isobutil)fosfato.
12. Composição de acordo com a reivindicação 11, em que ofosfato de triarila substituída por alquila é tri(iso-propilfenil)fosfato.
13. Composição de acordo com a reivindicação 10, compreen-dendo cerca de 65% de tri(n- butil)fosfato, cerca de 10% detri(isopropilfenil)fosfato e cerca de 10% de tri(iso-butil)fosfato.
14.
Composição de acordo com a reivindicação 1, também inclu-indo cerca de 15% de aditivos em peso da composição final.
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