BRPI0803462A2 - sìntese de fulerenos a partir de agregados de asfaltenos e sua utilização como aditivos para óleos lubrificantes e derivados de petróleo - Google Patents

Abstract

A presente patente de invenção descreve a síntese de estruturas de fulerenos a partir de agregados de asfaltenos, bem como a funcionalização de tais fulerenos tendo em vista o uso de tais estruturas como aditivos em óleos lubrificantes.

Description

"Síntese de fulerenos a partir de agregados deasfaltenos e sua utilização como aditivos para óleoslubrificantes e derivados de petróleo."

A presente patente de invenção relata a síntese de fulerenos e suaaplicação como de aditivos em óleos lubrificantes. Esta invenção tem comobase a síntese de fulerenos a partir de agregados de asfaltenos bem como amodificação de fulerenos por meio de incorporação de partículas inorgânicasinternamente assim como a funcionalização das superfícies interna e/ouexterna. O invento também é concernente à aplicação de tais estruturasfulerênicas sintetizadas em aditivos para óleos lubrificantes e derivados depetróleo.

É conhecido que as propriedades antiwear (anti-desgaste) naengenharia de óleos depende da composição química e polaridade da base doóleo, da natureza de aditivos e características de viscosidade versustemperatura do óleo resultante. As propriedades dos fulerenos são diversas econhecidas, dentre elas se encontram a excelente condutividade térmica epropriedades anti-wear. Zhang et al. verificaram que os agem como uma faseanti-desgaste; e conseqüentemente, a capacidade de adaptabilidade àvelocidade de deslizamento de películas de fibras foram melhoradas. Hwanget. Al., a condutividade térmica de nanofluídos é destacada, sendo que, quandose usa uma suspensão de nanopartículas em óleos, há uma melhora dalubrificação. De acordo com Dolgova et. al., a existência de dados deresistência mecânica, baixa tensão superficial, fracas interaçõesintermoleculares permitem se chegar à conclusão que os fulerenos enanotubos são materiais promissores para várias aplicações tribológicas.

Camacho-Brangado et. al. em um estudo inovador, demonstrou que estruturasde fulerenos em multicamadas poderiam ser sintetizadas a partir de agregadosde asfaltenos, quando submetidos à irradiação eletrônica. No trabalho deCamacho-Brangado foram usados asfaltenos proveniente de petróleovenezuelano, que por sua vez continha átomos de S e V na estrutura. Sendoassim, esta invenção tem por base o desenvolvimento de aditivos à base defulerenos comerciais, fulerenos sintetizados a partir de agregados de asfaltenosproveniente de resíduos de petróleo brasileiro, e fulerenos modificados compartículas inorgânicas como por exemplo o bissulfeto de molibdênio (umconhecido aditivo em óleos lubrificantes) de modo a se obter um aumento dequalidade e propriedades dos óleos lubrificantes.

Atualmente, são conhecidos e usados aditivos para óleos lubrificantescomo MoS2 dentre outros, sendo que o que se observa nos óleosconvencionais é uma aceleração do desgaste de peças de motor, rolamentos,retentores e journal bearing. Ocorrem freqüentemente a oxidação da superfíciedessas peças até a perda da qualidade e função exercida pela peça com opassar do tempo. É desejável então aditivos que venham a diminuir a oxidaçãoassim como diminuir os valores de coeficiente de fricção.

O uso de fulerenos e fulerenos modificados podem superar o efeito dosaditivos normalmente usados para óleos lubrificantes, além da possibilidade deser minimizado qualquer impacto ambiental causado pela liberação de enxofre,pelo fato dos bissulfetos não estarem na forma dispersos no óleo, assim comopela maior resistência ao calor que as estruturas de fulerenos substituídasapresentam. Os fulerenos apresentam baixa energia superficial devido à formaesférica, ligações intermoleculares fracas e a capacidade de rolamento dasmoléculas. Isso significa que os clusters de fulerenos podem ser separadosfacilmente, transferindo-se à superfície por compactação mecânica ou atuandocomo partículas para desgastes, que podem rolar como se fossem rolamentosde esferas minúsculas em um contato de deslizamento resultando em baixograu de fricção e desgaste.

Os asfaltenos são compreendidos pela fração do petróleo solúvel emtolueno e insolúvel em n-heptano. Nos asfaltenos estão contidos os elementosmais aromáticos, complexos e com maior massa molecular dentre osconstituintes dos óleos crus.Os asfaltenos e as moléculas de resinas presentes nos resíduos defrações pesadas de petróleo formam agregados estáveis principalmente pormeio de interações entre suas regiões aromáticas. Tais agregados, sobcondições específicas, podem se auto-organizar formando estruturas defulerenos pela eliminação de moléculas alifáticas presentes nas extremidadesdas estruturas aromáticas e pela perda de hidrogênio. Tal conceito, emnanotecnologia remete ao auto-assembly, ou seja, a auto organização deestruturas na formação de nanopartículas. Este é um meio viável de se obternanoestruturas de carbono em quantidades convenientes para o uso, pois talauto-organização é expontânea em condições experimentais controladas.

Neste invento, tem-se a síntese de fulerenos a partir de asfaltenos ,obtidos por meio de técnicas de separação a partir de frações pesadas depetróleo. A síntese de fulerenos neste invento ocorre sob 3 condiçõesexperimentais específicas: irradiação eletrônica por meio de lâmpadas ou MEV,irradiação por feixe de laser e eraqueamento. Os fulerenos sintetizados pormeio destas vias podem ter única camada ou várias camadas.

No presente invento também está incluso a adição ou incorporação deátomos ou moléculas inorgânicas nos fulerenos. A incorporação de átomos emoléculas inorgânicas pode ser internamente ou nas paredes da estruturainterna ou externa dos fulerenos. Tais moléculas inorgânicas podem ser dediversos tipos bem como por exemplo boro, bissulfeto de molibdênio, Y2X2onde y = S ou Se e X= halogênio. Também podem ser usados fulerenos dediversos tamanhos (C60, C70,...) disponíveis no mercado para a síntese defulerenos modificados.

Os fulerenos sintetizados obtidos por meio deste invento quandoutilizados como aditivos em óleos lubrificantes verifica-se a melhora depropriedades anti-corrosão e anti-oxidação versus tempo de utilização,alteração nas características de transferência de calor, diminuição docoeficiente de fricção, aumento do poder de lubrificancia, e viscosidadeóleo aditivado com as nanopartículas.

Claims (1)

1.)"Síntese de fulerenos a partir de agregados deasfaltenos e sua utilização como aditivos para óleoslubrificantes e derivados de petróleo." Esta patente deinvenção descreve a síntese de fulerenos a partir de asfaltenos, obtidos pormeio de técnicas de separação a partir de frações pesadas de petróleo com afinalidade de uso como aditivo em óleo lubrificante. A síntese de fulerenosneste invento ocorre sob 3 condições experimentais específicas: irradiaçãoeletrônica por meio de lâmpadas ou MEV, irradiação por feixe de laser ecraqueamento. Os fulerenos sintetizados por meio destas vias podem ter únicacamada ou várias camadas. No presente invento também está incluso a adiçãoou incorporação de átomos ou moléculas inorgânicas nos fulerenos. Aincorporação de átomos e moléculas inorgânicas pode ser internamente ou pormeio de funcionalização das paredes da estrutura interna ou externa dosfulerenos. Tais moléculas inorgânicas podem ser de diversos tipos bem comopor exemplo boro, bissulfeto de molibdênio, Y2X2 onde y = S ou Se e X=halogênio. Também podem ser usados fulerenos de diversos tamanhos (C60,C70,...) disponíveis no mercado para a síntese de fulerenos modificados. Esteinvento é caracterizado tanto pela síntese de estruturas de fulerenos conformemencionado quanto como em sua utilização que consite em aditivos para óleoslubrificantes e derivados de petróleo. Tal aditivação promove a melhoria decaracterísticas de qualidade dos mesmos como a diminuição do coeficiente defricção, anti-corrosão e anti-oxidação versus tempo de utilização, alteração nascaracterísticas de transferência de calor, aumento do poder de lubrificancia, eviscosidade do óleo aditivado.