EP1019462A1 - Composition based on an organic sol of tetravalent metal oxide and an organic alkaline-earth compound - Google Patents

Composition based on an organic sol of tetravalent metal oxide and an organic alkaline-earth compound

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EP1019462A1
EP1019462A1 EP98942782A EP98942782A EP1019462A1 EP 1019462 A1 EP1019462 A1 EP 1019462A1 EP 98942782 A EP98942782 A EP 98942782A EP 98942782 A EP98942782 A EP 98942782A EP 1019462 A1 EP1019462 A1 EP 1019462A1
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organic
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acid
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Gilbert Blanchard
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Rhodia Chimie SAS
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Abstract

The invention concerns a composition comprising an organic sol of particles of at least one tetravalent metal oxide, and at least an organic compound of at least one alkaline-earth. The composition may further contain at least an organic compound of at least an alkaline. The tetravalent metal is more particularly cerium. The invention also concerns the use of said composition as additive of hydrocarbon compounds.

Description

COMPOSITION A BASE D'UN SOL ORGANIQUE DOXYDE DE METAL TETRAVALENT ET D'UN COMPOSE ORGANIQUE D'ALCALINO-TERREUX COMPOSITION BASED ON TETRAVALENT METAL DOXIDE ORGANIC SOL AND ORGANIC ALKALINE EARTH COMPOUND
La présente invention a pour objet une composition à base d'au moins un composé organique d'au moins un alcalino-terreux et d'un sol d'au moins un oxyde d'au moins un métal tetravalent.The subject of the present invention is a composition based on at least one organic compound of at least one alkaline earth and of a sol of at least one oxide of at least one tetravalent metal.
La présente invention a également pour objet un procédé d'obtention de ces compositions ainsi que leur utilisation.The present invention also relates to a process for obtaining these compositions as well as their use.
On sait que lors de la combustion du gazole dans le moteur diesel, les produits carbonés ont tendance à former des suies, qui sont réputées novices tant pour l'environnement que pour la santé. Il est recherché depuis longtemps des techniques qui permettent de réduire l'émission de ces particules carbonées, qu'on désignera dans la suite de la description sous l'expression de "suies".It is known that when diesel fuel is burned in the diesel engine, carbon products tend to form soot, which is deemed to be harmful to the environment and to health. Techniques have been sought for a long time which make it possible to reduce the emission of these carbonaceous particles, which will be designated in the following description under the expression "soot".
Cette recherche est concomitante avec la nécessité de ne pas augmenter l'émission de monoxyde de carbone et de gaz réputés toxiques et mutagènes, tels que les oxydes d'azote.This research is concomitant with the need not to increase the emission of carbon monoxide and gases known to be toxic and mutagenic, such as nitrogen oxides.
De très nombreuses solutions ont été proposées pour réduire ces émissions carbonées.Many solutions have been proposed to reduce these carbon emissions.
Toutefois, on s'oriente de plus en plus vers l'adaptation dans les circuits d'échappement d'un filtre susceptible d'arrêter la totalité; ou une très forte proportion (au moins 80% en masse) des particules carbonées engendrées par la combustion des divers combustibles.However, we are moving more and more towards the adaptation in the exhaust circuits of a filter capable of stopping the whole; or a very high proportion (at least 80% by mass) of the carbonaceous particles generated by the combustion of the various fuels.
Cette technique est toutefois limitée par la capacité de stockage du filtre, qu'il faut soit vider, soit en brûler les suies contenues. Cette opération dite de régénération est extrêmement coûteuse à prévoir et à mettre en oeuvre. Une des solutions les plus couramment proposées est la combustion de ces suies, combustion provoquée de manière intermittente soit par un chauffage électrique, soit par l'utilisation d'un combustible allumeur fossile.However, this technique is limited by the storage capacity of the filter, which must either be emptied or the soot contained in it must be burned. This so-called regeneration operation is extremely costly to plan and implement. One of the most commonly proposed solutions is the combustion of this soot, combustion caused intermittently either by electric heating or by the use of a fossil lighter fuel.
Cette technique présente toutefois de nombreux inconvénients, dont le moindre n'est pas le risque de choc thermique conduisant à une fracture ou une fissuration du filtre céramique, ou une fusion du filtre métallique.However, this technique has many drawbacks, not the least of which is the risk of thermal shock leading to a fracture or cracking of the ceramic filter, or a melting of the metal filter.
Une solution qui serait satisfaisante consiste à introduire dans les suies des catalyseurs qui permettent une auto-inflammation fréquente des suies collectées dans le filtre. Pour cela, il faut que ces suies présentent une température d'auto-inflammation suffisamment basse pour être fréquemment atteinte pendant une marche normale du moteur.One solution which would be satisfactory consists in introducing into the soot catalysts which allow frequent self-ignition of the soot collected in the filter. For this, it is necessary that these soots have a sufficiently low auto-ignition temperature to be frequently reached during normal engine operation.
On s'est aperçu que les terres rares en général, et le cerium en particulier, pouvait constituer un bon élément pour réduire la température d'auto-inflammation des suies. Toutefois, le besoin s'est fait sentir de disposer d'un produit qui, après introduction dans un gazole, puis après combustion, donne une bonne auto-inflammation des suies à une température encore plus basse.We realized that rare earths in general, and cerium in particular, could constitute a good element to reduce the temperature of auto-ignition of soot. However, the need was felt to have a product which, after introduction into diesel, then after combustion, gives good self-ignition of the soot at an even lower temperature.
Dans ce but, la composition de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un sol organique de particules d'au moins un oxyde d'au moins un métal tetravalent et au moins un composé organique d'au moins un alcalino-terreux.For this purpose, the composition of the invention is characterized in that it comprises an organic sol of particles of at least one oxide of at least one tetravalent metal and at least one organic compound of at least one alkaline earth metal .
Au sens de l'invention, on entend désigner par sol, une suspension colloïdale organique de particules d'au moins un oxyde d'au moins un métal tetravalent.For the purposes of the invention, the term “sol” is intended to denote an organic colloidal suspension of particles of at least one oxide of at least one tetravalent metal.
Le métal tetravalent peut être choisi parmi les terres rares pouvant former des oxydes de métaux tétravalents. Par terre rare on entend les éléments du groupe constitué par l'yttrium et les éléments de la classification périodique de numéro atomique compris entre 57 et 71. La classification périodique des éléments à laquelle il est fait référence est celle publiée dans le Supplément au Bulletin Chimique de France n° 1 (janvier 1966). A ce titre, on peut citer le cerium, le praséodyme, et le terbium. Dans le cas particulier des mélanges de terres rares, il est préférable que le cerium soit présent. Le métal tetravalent est plus particulièrement le cerium.The tetravalent metal can be chosen from rare earths which can form tetravalent metal oxides. By rare earth is meant the elements of the group constituted by yttrium and the elements of the periodic classification with atomic number between 57 and 71. The periodic classification of the elements to which reference is made is that published in the Supplement to the Chemical Bulletin de France n ° 1 (January 1966). As such, we can cite cerium, praseodymium, and terbium. In the particular case of rare earth mixtures, it is preferable that cerium is present. The tetravalent metal is more particularly cerium.
L'alcalino-terreux peut être choisi parmi le magnésium, le calcium, le strontium, ou le baryum. Plus particulièrement, l'alcalino-terreux est le calcium, ou le strontium.The alkaline earth can be chosen from magnesium, calcium, strontium, or barium. More particularly, the alkaline earth is calcium, or strontium.
Selon une variante préférée de l'invention, la composition comprend un sol organique de particules d'oxyde de cerium et au moins un composé organique de strontium.According to a preferred variant of the invention, the composition comprises an organic sol of cerium oxide particles and at least one organic strontium compound.
La composition de l'invention peut, en outre, comprendre au moins un composé organique d'au moins un alcalin.The composition of the invention may, in addition, comprise at least one organic compound of at least one alkali.
L'alcalin sera alors choisi parmi le sodium, le potassium, ou le césium.The alkali will then be chosen from sodium, potassium, or cesium.
Conviennent également dans le cadre de la présente invention, les compositions qui comprennent un ou plusieurs composé(s) organique(s) d'un ou de plusieurs alcalino- terreux, et, le cas échéant , un ou plusieurs composé(s) organique(s) d'un ou plusieurs alcalin.Also suitable in the context of the present invention, the compositions which comprise one or more organic compound (s) of one or more alkaline earth metals, and, if appropriate, one or more organic compound (s) ( s) one or more alkali.
Le composé organique d'alcalino-terreux ou d'alcalin est un complexe organométallique du type de celui décrit dans la demande de brevet WO 96/34074 dont l'enseignement à ce sujet est incorporé ici.The organic alkaline earth or alkaline compound is an organometallic complex of the type described in patent application WO 96/34074, the teaching of which on this subject is incorporated here.
Il peut s'agir tout particulièrement du complexe défini dans cette demande WO 96/34074 par la formule M(R)mnL dans laquelle : a M est d'alcalino-terreux et éventuellement l'alcalin,It may very particularly be the complex defined in this application WO 96/34074 by the formula M (R) m nL in which: a M is alkaline-earth and optionally alkaline,
D R est le résidu d'un composé organique de formule RH dans laquelle H représente un atome d'hydrogène actif réactif avec le métal M et attaché soit à un hétéroatome choisi parmi O, S et N dans le groupe organique R, ou à un atome de carbone, cet hétéroatome ou cet atome de carbone étant situé dans le groupe organique R près d'un groupe électro-attracteur, par exemple un hétéroatome ou un groupe consistant en ou contenant O, S ou N, ou un cycle aromatique, par exemple phényle, α n est un nombre indiquant le nombre de molécules organiques électro-donneurs D R is the residue of an organic compound of formula RH in which H represents an active hydrogen atom reactive with the metal M and attached either to a heteroatom chosen from O, S and N in the organic group R, or to a carbon atom, this hetero atom or this carbon atom being located in the organic group R near an electron-attracting group, for example a hetero atom or a group consisting of or containing O, S or N, or an aromatic ring, for example phenyl, α n is a number indicating the number of organic electron-donor molecules
(bases de Lewis) formant des liaisons datives avec le cation métal dans le complexe, habituellement jusqu'à 5 en nombre, plus particulièrement un nombre entier de 1 à 4, et(Lewis bases) forming dative bonds with the metal cation in the complex, usually up to 5 in number, more particularly an integer from 1 to 4, and
D L est un ou plusieurs ligands électro-donneurs (bases de Lewis). D L is one or more electron donor ligands (Lewis bases).
R peut comprendre un ou plusieurs groupes fonctionnels capables d'agir comme ligand organique électro-donneur. L'ensemble de l'enseignement de WO 96/34074 concernant le complexe de formule ci-dessus est incorporé ici par référence.R can comprise one or more functional groups capable of acting as an organic electron-donor ligand. The entire teaching of WO 96/34074 concerning the complex of formula above is incorporated here by reference.
Selon un mode de réalisation particulier, le sol organique précité comporte : a des particules d'au moins un oxyde d'au moins un métal tetravalent, π un système acide amphiphile, et ° un diluant, et il est en outre caractérisé par le fait que lesdites particules ont un dgo au plus égal à 20 nanomètres et il présente au moins une des caractéristiques suivantes :According to a particular embodiment, the abovementioned organic soil comprises: a particles of at least one oxide of at least one tetravalent metal, π an amphiphilic acid system, and ° a diluent, and it is further characterized by the fact that said particles have a dgo at most equal to 20 nanometers and it has at least one of the following characteristics:
• lesdites particules d'oxyde(s) de métal(aux) tétravalent(s) sont sous forme d'agglomérats de cristallites, dont le dgo, mesuré par comptage photométrique (microsropie électronique par transmission à haute résolution), est au plus égal à 5 nanomètres, 90 % en masse des agglomérats comportant de 1 à 5, de préférence 1 à 3 cristallites,• said particles of tetravalent metal oxide (s) are in the form of agglomerates of crystallites, the dgo of which, measured by photometric counting (high resolution transmission electron microscopy), is at most equal to 5 nanometers, 90% by mass of the agglomerates comprising from 1 to 5, preferably 1 to 3 crystallites,
• ledit système d'acide amphiphile comporte au moins un acide de 10 à 50 atomes de carbone, présentant au moins une ramification en alpha, bêta, gamma ou delta de l'atome porteur de l'hydrogène acide.• said amphiphilic acid system comprises at least one acid of 10 to 50 carbon atoms, having at least one branching in alpha, beta, gamma or delta of the atom carrying the acid hydrogen.
Les particules d'oxyde de métal tetravalent précitées sont avantageusement du dioxyde de cerium.The aforementioned tetravalent metal oxide particles are advantageously cerium dioxide.
Dans la suite de l'exposé, ce qui sera décrit pour le cas particulier de cerium, peut également s'appliquer aux autres mélanges de terres rares précités (dans lesquels le cerium est toujours présent).In the rest of the description, what will be described for the specific case of cerium, can also be applied to the other mixtures of rare earths mentioned above (in which cerium is always present).
Les caractéristiques du sol de ce mode de réalisation particulier vont être développées ci-dessous.The soil characteristics of this particular embodiment will be developed below.
Dans la présente description, les caractéristiques de granulométrie font souvent référence à des notations du type dn où n est un nombre de 1 à 99. Cette notation représente la taille des particules telle que n % en poids desdites particules ait une taille inférieure ou égale à ladite taille. Par exemple, un dgo de 5 nanomètre signifie que 90 % en poids des particules ont une taille inférieure ou égale à 5 nanomètre. Ces conditions plus contraignantes et la manière d'y répondre sont exposée ci- après.In the present description, the particle size characteristics often refer to notations of the type d n where n is a number from 1 to 99. This notation represents the size of the particles such that n% by weight of said particles has a size less than or equal at said size. For example, a 5 nanometer dgo means that 90% by weight of the particles have a size less than or equal to 5 nanometer. These more stringent conditions and how to respond to them are set out below.
Avantageusement, au moins 50% en masse des agglomérats sont monocristallins, c'est-à-dire qu'ils ne sont constitués que d'un seul cristallite (ou du moins apparaissent n'être constitués que d'un seul cristallite lorsque l'on examine le sol par METHR (Microscopie Electronique par Transmission à Haute Résolution).Advantageously, at least 50% by mass of the agglomerates are monocrystalline, that is to say that they consist of only one crystallite (or at least appear to consist of only one crystallite when the the soil is examined by METHR (High Resolution Transmission Electron Microscopy).
En outre, en jouant sur la technique et les conditions d'hydrolyse, on peut faire en sorte que 80 %, de préférence 90 % en masse des cristallites soient de taille comprise dans l'intervalle 2 à 5 nanomètres. Avantageusement, le rapport molaire entre ledit acide amphiphile et les éléments métalliques du sol est au plus égal à 0,5, avantageusement au plus égal à 0,4, de préférence au plus égal à 0,3. Ici le rapport molaire doit être pris dans l'acceptation d'un rapport molaire fonctionnel, c'est-à-dire que l'on compte comme mole d'acide amphiphile, le nombre de mole multiplié par le nombre de fonctions acides utiles. II est souhaitable que dans le sol, le rapport entre la teneur en cerium (III) et la teneur en cerium (IV), soit aussi faible que possible, en général inférieur à 1 ,5 %, avantageusement au plus égale à 1 % de préférence à 0,5 %.In addition, by playing on the technique and the hydrolysis conditions, it can be ensured that 80%, preferably 90% by mass of the crystallites are of size in the range 2 to 5 nanometers. Advantageously, the molar ratio between said amphiphilic acid and the metallic elements of the soil is at most equal to 0.5, advantageously at most equal to 0.4, preferably at most equal to 0.3. Here the molar ratio must be taken in the acceptance of a functional molar ratio, that is to say that one counts as mole of amphiphilic acid, the number of mole multiplied by the number of useful acid functions. It is desirable that in the soil, the ratio between the cerium (III) content and the cerium (IV) content, be as low as possible, in general less than 1.5%, advantageously at most equal to 1% of preferably 0.5%.
Avantageusement, le sol présente une concentration telle que la teneur en dioxyde de cerium contenu, soit comprise entre 10 et 60 %, de préférence 30 à 50 % en masse. Ainsi, le cerium, est essentiellement sous forme d'agglomérat d'oxyde métallique, dioxyde éventuellement hydraté, lequel agglomérat d'oxyde(s) est rendu liposoluble au moyen d'un acide organique amphiphile.Advantageously, the soil has a concentration such that the content of cerium dioxide contained is between 10 and 60%, preferably 30 to 50% by mass. Thus, the cerium is essentially in the form of a metal oxide agglomerate, optionally hydrated dioxide, which agglomerate of oxide (s) is made liposoluble by means of an amphiphilic organic acid.
Dans le sol, le cerium peut être éventuellement accompagné d'impuretés. Dans le cadre de la présente invention, la pureté du cerium n'est pas critique. Les sols de ce type ainsi que leur modes de préparation sont connus de l'homme du métier. Cependant, à titre d'exemple de préparation d'un sol à base de cerium, on peut décrire le procédé de préparation suivant.In the soil, the cerium may possibly be accompanied by impurities. In the context of the present invention, the purity of the cerium is not critical. Soils of this type and their methods of preparation are known to those skilled in the art. However, as an example of preparation of a cerium-based soil, the following preparation process can be described.
Ce procédé comporte les étapes suivantes consistant : a) à soumettre une phase aqueuse cérifère à une opération de d'hydrolyse de manière à précipiter un dioxyde de cerium, b) à mettre en contact, simultanément ou consécutivement, une suspension de dioxyde de cerium issue de l'étape (a) avec une phase organique comprenant un acide organique et de préférence un composé ou un mélange organique jouant le rôle de solvant, puis c) à récupérer la phase organique.This process comprises the following stages consisting of: a) subjecting an aqueous ceriferous phase to a hydrolysis operation so as to precipitate a cerium dioxide, b) bringing into contact, simultaneously or consecutively, a suspension of cerium dioxide obtained from step (a) with an organic phase comprising an organic acid and preferably an organic compound or mixture playing the role of solvent, then c) recovering the organic phase.
Laquelle phase constitue un sol.Which phase constitutes a soil.
Le procédé de préparation du sol va maintenant être développé plus en détails. Avantageusement, on peut procéder entre l'étape (a) et l'étape (b), à une séparation des particules solides des eaux-mères, éventuellement à un séchage de préférence par atomisation, puis à repulper les particules solides en phase aqueuse laquelle sera alors soumise à l'étape (b). Le repulpage est mené de manière que la teneur en dioxyde de cerium dans la phase aqueuse soit comprise entre 100 et 400 g/l.The soil preparation process will now be developed in more detail. Advantageously, it is possible to proceed between step (a) and step (b), to a separation of the solid particles from the mother liquors, optionally to a drying preferably by atomization, then to repulp the solid particles in aqueous phase which will then be subject to step (b). The repulping is carried out so that the content of cerium dioxide in the aqueous phase is between 100 and 400 g / l.
Selon une mise en oeuvre avantageuse de la présente invention, avantageusement le séchage [entre les étapes (a) et (b)] est réalisé par atomisation, c'est-à-dire par pulvérisation du mélange de sols dans une atmosphère chaude (spray- drying). L'atomisation peut être réalisée au moyen de tout pulvérisateur connu en soi, par exemple par une buse de pulvérisation du type pomme d'arrosoir ou autre. On peut également utiliser des atomiseurs dits à turbine. Sur les diverses techniques de pulvérisation susceptibles d'être mise en oeuvre dans le présent procédé, on pourra se référer notamment à l'ouvrage de base de MASTERS intitule "SPRAY-DRYING" (deuxième édition, 1976, Editions Gerge Godwin - London).According to an advantageous implementation of the present invention, advantageously the drying [between steps (a) and (b)] is carried out by atomization, that is to say by spraying the mixture of soils in a hot atmosphere (spray - drying). The atomization can be carried out by means of any sprayer known per se, for example by a spray nozzle of the sprinkler apple type or the like. One can also use so-called turbine atomizers. On the various spraying techniques likely to be used in the present process, reference may in particular be made to the basic work by MASTERS entitled "SPRAY-DRYING" (second edition, 1976, Editions Gerge Godwin - London).
On notera que l'on peut également mettre en ouvre l'opération d'atomisation- séchage au moyen d'un réacteur "flash", par exemple du type mis au point par la Demanderesse et décrit notamment dans les demandes de brevet français numéros 2 257 326, 2 419 754 et 2 431 321. Dans ce cas, les gaz traitants (gaz chauds) sont animés d'un mouvement hélicoïdal et s'écoulent dans un puits-tourbillon. Le mélange à sécher est injecté suivant une trajectoire confondue avec l'axe de symétrie des trajectoires hélicoïdales desdits gaz, ce qui permet de transférer parfaitement la quantité de mouvement des gaz au mélange à traiter. Les gaz assurent ainsi en fait une double fonction : d'une part la pulvérisation, c'est à dire la transformation en fines gouttelettes, du mélange initial, et d'autre part le séchage des gouttelettes obtenues. Par ailleurs, le temps de séjour extrêmement faible (généralement inférieur à 1/10 de seconde environ) des particules dans le réacteur présente pour avantage, entre autre, de limiter d'improbables risques de surchauffe par suite d'un contact trop long avec les gaz chauds. II convient ici de noter que ce traitement d'atomisation permet d'améliorer significativement l'aptitude d'un sol thermohydrolysé à "basse" températures à former des sols stables et même lorsque la température des gaz est au moins égale à 200°C, de préférence entre 200 et 300°C, d'obtenir des résultats similaires à ceux qui sont obtenus par une thermohydrolyse à "haute" température (150°C), et donc des sols selon la présente invention qui soient optimaux.It will be noted that it is also possible to implement the spray-drying operation by means of a "flash" reactor, for example of the type developed by the Applicant and described in particular in French patent applications number 2 257 326, 2 419 754 and 2 431 321. In this case, the treating gases (hot gases) are driven in a helical movement and flow in a vortex well. The mixture to be dried is injected along a trajectory coincident with the axis of symmetry of the helical trajectories of said gases, which allows the momentum of the gases to be transferred perfectly to the mixture to be treated. The gases thus in fact perform a double function: on the one hand the spraying, that is to say the transformation into fine droplets, of the initial mixture, and on the other hand the drying of the droplets obtained. Furthermore, the extremely short residence time (generally less than about 1/10 of a second) of the particles in the reactor has the advantage, among other things, of limiting improbable risks of overheating as a result of too long contact with the hot gases. It should be noted here that this atomization treatment makes it possible to significantly improve the ability of a thermohydrolysed soil at "low" temperatures to form stable soils and even when the temperature of the gases is at least equal to 200 ° C., preferably between 200 and 300 ° C, to obtain results similar to those obtained by thermohydrolysis at "high" temperature (150 ° C), and therefore soils according to the present invention which are optimal.
La température de l'atmosphère de séchage peut varier dans de larges limites, et elle dépend notamment du temps de séjour moyen que l'on désire ou que l'on peut imposer au produit atomisé une fois dans ladite atmosphère. D'une manière générale, les conditions du séchage (températures et/ou temps du séjour) sont déterminées classiquement de manière à au moins obtenir une élimination totale ou quasi totale de l'eau résiduelle contenu dans le produit, c'est-à-dire, globalement, jusqu'à l'obtention d'un poids constant pour ce dernier. Les particules solides seront ensuite repulpées en phase aqueuse.The temperature of the drying atmosphere can vary within wide limits, and it depends in particular on the average residence time that is desired or that can be imposed on the atomized product once in said atmosphere. In a general way, the drying conditions (temperatures and / or residence time) are conventionally determined so as to at least obtain a total or almost total elimination of the residual water contained in the product, that is to say, overall, up to obtaining a constant weight for the latter. The solid particles will then be repulped in the aqueous phase.
A titre de composés solubles dans l'eau du cerium, on peut citer notamment les sels de cerium (IV) tels que nitrates ou nitrates céri-ammoniacaux par exemple, qui conviennent ici particulièrement bien. De préférence, on utilise du nitrate cérique.Mention may in particular be made, as water-soluble compounds of cerium, of cerium (IV) salts such as nitrates or cerium ammonium nitrates, for example, which are particularly suitable here. Preferably, ceric nitrate is used.
La solution de sel de cerium (IV) peut contenir sans inconvénient du cerium à l'état céreux mais il est souhaitable qu'elle contienne au moins 85 % de cerium (IV). Une solution aqueuse de nitrate cérique peut par exemple être obtenue par réaction de l'acide nitrique sur un oxyde cérique hydraté préparé d'une manière classique par réaction d'une solution d'un sel céreux, par exemple le carbonate céreux, et d'une solution d'ammoniaque en présence d'eau oxygénée. On peut également, de préférence, utiliser une solution de nitrate cérique obtenue selon le procédé d'oxydation électrolytique d'une solution de nitrate céreux tel que décrit dans le document FR 2 570 087, et qui constitue ici une matière première de choix.The cerium (IV) salt solution can contain cerium in cerous state without disadvantage, but it is desirable that it contains at least 85% of cerium (IV). An aqueous solution of ceric nitrate can for example be obtained by reaction of nitric acid with a hydrated ceric oxide prepared in a conventional manner by reaction of a solution of a cerous salt, for example cerous carbonate, and an ammonia solution in the presence of hydrogen peroxide. It is also possible, preferably, to use a ceric nitrate solution obtained according to the electrolytic oxidation process of a cerous nitrate solution as described in document FR 2 570 087, which constitutes here a raw material of choice.
On notera ici que la solution aqueuse de sels de cerium (IV) peut présenter une certaine acidité libre initiale, par exemple une normalité variant entre 0,1 et 4 N. Selon la présente invention, il est autant possible de mettre en oeuvre une solution initiale de sels de cerium (IV) présentant effectivement une certaine acidité libre comme mentionné ci-dessus, qu'une solution qui aura été préalablement neutralisée de façon plus ou moins poussée par ajout d'une base, telle que par exemple une solution d'ammoniaque ou encore d'hydroxydes d'alcalins notamment le sodium, ou le potassium, mais de préférence une solution d'ammoniaque, de manière à limiter cette acidité. On peut alors, dans ce dernier cas, définir de manière pratique un taux de neutralisation (r) de la solution initiale de cerium par l'équation suivante : r = n3 -n2 niIt will be noted here that the aqueous solution of cerium (IV) salts may have a certain initial free acidity, for example a normality varying between 0.1 and 4 N. According to the present invention, it is as much possible to use a solution initial of cerium (IV) salts actually having a certain free acidity as mentioned above, than a solution which will have been previously neutralized in a more or less extensive manner by adding a base, such as for example a solution of ammonia or alternatively alkali hydroxides, in particular sodium or potassium, but preferably an ammonia solution, so as to limit this acidity. We can then, in the latter case, define in a practical way a neutralization rate (r) of the initial cerium solution by the following equation: r = n3 -n2 ni
dans laquelle ni représente le nombre total de moles de Ce (IV) présentes dans la solution après neutralisation ; n2 représente le nombre total de moles d'ions OH" effectivement nécessaires pour neutraliser l'acidité libre initial apportée par la solution aqueuse de sel de cerium (IV) ; et n3 représente le nombre total de moles d'ions OH" apportées par l'addition de la base. Lorsque la variante "neutralisation" est mise en oeuvre, on utilise dans tous les cas une quantité de base qui doit être impérativement inférieure à la quantité de base qui serait nécessaire pour obtenir la précipitation totale de l'espèce hydroxyde Ce(OH) (r=4). Dans la pratique, on se limite ainsi à des taux de neutralisation n'excédant pas 1 , et de préférence n'excédant pas 0,5.in which ni represents the total number of moles of Ce (IV) present in the solution after neutralization; n2 represents the total number of moles of OH ions "effectively necessary to neutralize the initial free acidity provided by the aqueous solution of cerium (IV) salt; and n3 represents the total number of moles of OH ions" provided by l 'addition of the base. When the "neutralization" variant is implemented, a quantity of base is used in all cases which must imperatively be less than the quantity of base which would be necessary to obtain the total precipitation of the hydroxide species Ce (OH) (r = 4). In practice, this is limited to neutralization rates not exceeding 1, and preferably not exceeding 0.5.
L'opération suivante consiste à effectuer une hydrolyse de manière à précipiter un dioxyde de cerium. La précipitation du dioxyde de cerium s'effectue par un traitement thermique, aussi appelé thermohydrolyse.The following operation consists in carrying out a hydrolysis so as to precipitate a cerium dioxide. Cerium dioxide is precipitated by heat treatment, also called thermohydrolysis.
La température à laquelle est menée la thermohydrolyse, peut être comprise entre 80°C et la température critique du milieu réactionnel, en particulier entre 80 et 350°C, de préférence entre 90 et 200°C.The temperature at which the thermohydrolysis is carried out can be between 80 ° C. and the critical temperature of the reaction medium, in particular between 80 and 350 ° C., preferably between 90 and 200 ° C.
Ce traitement peut être conduit, selon les conditions de températures retenues, soit sous pression normale atmosphérique, soit sous pression telle que par exemple la pression de vapeur saturante correspondant sensiblement à la température du traitement thermique.This treatment can be carried out, depending on the temperature conditions adopted, either under normal atmospheric pressure or under pressure such as for example the saturated vapor pressure corresponding substantially to the temperature of the heat treatment.
Lorsque, comme cela est préféré, la température de traitement est choisie supérieure à la température de reflux (sous pression ordinaire) du mélange réactionnel (c'est-à-dire généralement supérieure à 10°C), par exemple choisie entre 120, plus souvent entre 150 et 350°C, on conduit alors l'opération dans une enceinte close qui est plus particulièrement un réacteur fermé plus couramment appelé autoclave. On introduit le mélange aqueux contenant les espèces précitées dans cette enceinte, la pression nécessaire ne résultent que du seul chauffage du milieu réactionnel (pression autogène). Dans les conditions de températures données ci-dessus, et en milieux aqueux, on peut ainsi préciser, à titre illustratif, que la pression dans le réacteur fermé varie entre une valeur supérieure à 1 Bar (105 Pa) et 200 Bar (20.107 Pa), de préférence entre 5 BarWhen, as is preferred, the treatment temperature is chosen to be higher than the reflux temperature (under ordinary pressure) of the reaction mixture (that is to say generally greater than 10 ° C.), for example chosen from 120, more often between 150 and 350 ° C, the operation is then carried out in a closed enclosure which is more particularly a closed reactor more commonly called an autoclave. The aqueous mixture containing the aforementioned species is introduced into this enclosure, the necessary pressure results only from the heating of the reaction medium (autogenous pressure). Under the temperature conditions given above, and in aqueous media, it can thus be specified, by way of illustration, that the pressure in the closed reactor varies between a value greater than 1 Bar (10 5 Pa) and 200 Bar (20.10 7 Pa), preferably between 5 Bar
(5.105 Pa) et 150 Bar (1 ,5.107 Pa). Il est bien entendu également possible d'exercer une pression extérieure qui s'ajoute alors à celle consécutive au chauffage. Le chauffage peut être conduit soit sous atmosphère d'air, soit sous atmosphère de gaz inerte, de préférence l'azote.(5.10 5 Pa) and 150 Bar (1, 5.10 7 Pa). It is of course also possible to exert an external pressure which is then added to that following the heating. The heating can be carried out either under an atmosphere of air, or under an atmosphere of inert gas, preferably nitrogen.
La durée du traitement n'est pas critique, et peut ainsi varier dans de larges limites, par exemple entre 1 et 48 heures, de préférence entre 2 et 24 heures.The duration of the treatment is not critical, and can thus vary within wide limits, for example between 1 and 48 hours, preferably between 2 and 24 hours.
De même, la montée en température s'effectue à une vitesse qui n'est pas critique, et on peut atteindre la température reactionnelle fixée en chauffant le milieu par exemple entre 30 minutes et 4 heures, ces valeurs étant données à titre tout à fait indicatif.Likewise, the temperature rise takes place at a speed which is not critical, and the fixed reaction temperature can be reached by heating the medium for example between 30 minutes and 4 hours, these values being given entirely indicative.
A l'issue de l'étape de thermohydrolyse [étape (a)], on récupère un précipité solide qui peut être séparé de son milieu par toute technique classique de séparation solide- liquide telle que par exemple, élutriation, filtration, décantation, essorage ou centrifugation.At the end of the thermohydrolysis step [step (a)], a solid precipitate is recovered which can be separated from its medium by any conventional solid-liquid separation technique such as, for example, elutriation, filtration, decantation, spinning or centrifugation.
On notera qu'il est bien entendu possible de répéter une ou plusieurs fois, à l'identique ou non, une étape de chauffage (thermohydrolyse) / précipitation telle que ci- dessus définie, en mettant alors en oeuvre par exemple des cycles de traitements thermiques.It will be noted that it is of course possible to repeat one or more times, identical or not, a heating (thermohydrolysis) / precipitation step as shown below. above defined, then using for example heat treatment cycles.
A titre indicatif, on peut utiliser comme solution de départ à la thermolyse des solutions de cerium (IV), en général de nitrate, répondant aux caractéristiques suivantesAs an indication, cerium (IV) solutions, generally nitrate, which meet the following characteristics can be used as the starting solution for thermolysis.
La caractéristique de l'étape (b) du procédé de l'invention est d'obtenir un sol organique, expression qui désigne la dispersion du dioxyde de cerium, éventuellement impur, en milieu organique, par transfère dudit dioxyde de cerium en phase organique, à partir d'une phase aqueuse constituée par le composé cérique qui se trouve sous forme colloïdale dans un sol aqueux. On désigne par sol aqueux, la dispersion colloïdale du dioxyde de cerium en milieu aqueux qui constitue ia matière première de base de l'étape (b).The characteristic of stage (b) of the process of the invention is to obtain an organic sol, expression which designates the dispersion of the cerium dioxide, possibly impure, in organic medium, by transferring said cerium dioxide in organic phase, from an aqueous phase constituted by the ceric compound which is in colloidal form in an aqueous soil. The term “aqueous sol” denotes the colloidal dispersion of cerium dioxide in an aqueous medium which constitutes the basic raw material of step (b).
Afin de conduire de manière satisfaisante le procédé de l'invention, il est souhaitable que le sol aqueux de départ satisfasse aux exigences suivantes : " le taux de métal(aux) sous forme d'oxyde(s) colloïdale(s) doit être très élevé, avantageusement 90 %, de préférence supérieure ou égal à 95 %, et en règle générale aussi élevé que possible ;In order to carry out the process of the invention satisfactorily, it is desirable that the aqueous starting soil satisfies the following requirements: "the level of metal (s) in the form of colloidal oxide (s) must be very high, advantageously 90%, preferably greater than or equal to 95%, and as a rule as high as possible;
• la concentration du sol aqueux en oxyde colloïdale doit être suffisante et se situer de préférence entre 0.1 et 3 moles/litre ; • le sol aqueux doit présenter de bonnes propriétés de stabilité thermique et ne pas floculer à la température de réaction qui est supérieure à 60°C et varie le plus souvent entre 80 °C et l'ébullition (variable selon ia pression).• the concentration of the aqueous soil in colloidal oxide must be sufficient and preferably be between 0.1 and 3 moles / liter; • the aqueous soil must have good thermal stability properties and not flocculate at the reaction temperature which is above 60 ° C and most often varies between 80 ° C and boiling (variable depending on pressure).
Le milieu liquide organique utilisé dans l'étape (b) du procédé peut être un hydrocarbure aliphatique, cycloaliphatique inerte, où leur mélange, tel que par exemple des essences minérales ou de pétrole, ethers minéraux ou de pétrole pouvant contenir également des composants aromatiques. On peut citer à titre indicatif l'hexane, l'heptane, l'octane, le nonane, le décane, le cyclohexane, le cyclopentane, le cycloheptane et les naphtènes liquides. Les solvants aromatiques tels que le benzène, le toluène, l'éthylbenzène et les xylènes conviennent également ainsi que les coupes pétrolière du type ISOPAR ou SOLVESSO (marques déposées par la société EXXON), notamment le SOLVESSO 100 qui contient essentiellement un mélange de méthyléthyl et triméthylbenzène, et le SOLVESSO 150 qui renferme un mélange d'alcoylbenzènes en particulier de diméthyléthybenzène et de tétraméthylbenzène.The organic liquid medium used in step (b) of the process can be an inert aliphatic, cycloaliphatic hydrocarbon, where their mixture, such as for example mineral or petroleum spirits, mineral or petroleum ethers which may also contain aromatic components. Mention may be made, by way of indication, of hexane, heptane, octane, nonane, decane, cyclohexane, cyclopentane, cycloheptane and liquid naphthenes. Aromatic solvents such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes are also suitable as well as petroleum fractions of the ISOPAR or SOLVESSO type (trademarks registered by the company EXXON), in particular SOLVESSO 100 which essentially contains a mixture of methylethyl and trimethylbenzene, and SOLVESSO 150 which contains a mixture of alkylbenzenes in particular of dimethylethylbenzene and tetramethylbenzene.
On peut mettre en oeuvre également des hydrocarbures chlorés tels que le chloro ou dichlorobenzene, le chlorotoluène, aussi bien que des ethers aliphaliques et cycloaliphatiques tels que l'éther de diisopropyle, l'éther de dibutyle et les cétones aliphatiques et cycloaliphatiques telles que la méthylisobutylcétone, la diisobutylcétone, l'oxyde de mésityle.It is also possible to use chlorinated hydrocarbons such as chloro or dichlorobenzene, chlorotoluene, as well as aliphalic and cycloaliphatic ethers such as diisopropyl ether, dibutyl ether and aliphatic and cycloaliphatic ketones such as methylisobutylketone , diisobutylketone, mesityl oxide.
Les esters peuvent être envisagés, mais ils présentent l'inconvénient de risquer d'être hydrolyses. On peut citer comme esters susceptibles d'être utilisés, ceux issus des acides cités dans la présente demande avec des alcools en C1 à C8 et notamment les palmitates d'alcool secondaire tel l'isopropanol.Esters can be considered, but they have the disadvantage of risking being hydrolyzed. Mention may be made, as esters capable of being used, of those obtained from the acids cited in the present application with C1 to C8 alcohols and in particular secondary alcohol palmitates such as isopropanol.
On choisira le liquide organique ou système solvant en tenant compte de l'acide organique solubilisant utilisé, de la température de chauffage et de l'application finale de la solution ou dispersion colloïdale. Dans certains cas, il est préférable d'employer un mélange de solvants. La quantité de liquide ou solvants détermine évidemment la concentration finale. Il est plus économique et plus commode de préparer des dispersions plus concentrées qui pourront être diluées plus tard lors de l'emploi. C'est pour cette raison que la quantité de solvant n'est pas critique. II est peut être avantageux d'ajouter dans la phase organique un agent promoteur dont la fonction est d'accélérer le transfert des colloïdes de la phase aqueuse à la phase organique et d'améliorer la stabilité des sols organiques obtenus. A titre d'agents promoteurs, on peut utiliser les composés à fonction alcool, et tout particulièrement des alcools aliphatiques linéaires ou ramifiés ayant de 6 à 12 atomes de carbone. Comme exemples spécifiques, on peut citer l'éthyl-2 hexanol, le décanol, le dodécanol, où leur mélange.The organic liquid or solvent system will be chosen taking into account the organic solubilizing acid used, the heating temperature and the final application of the colloidal solution or dispersion. In some cases it is better to use a mixture of solvents. The quantity of liquid or solvents obviously determines the final concentration. It is more economical and more convenient to prepare more concentrated dispersions which can be diluted later during use. It is for this reason that the amount of solvent is not critical. It may be advantageous to add a promoter to the organic phase, the function of which is to accelerate the transfer of colloids from the aqueous phase to the organic phase and to improve the stability of the organic soils obtained. As promoters, it is possible to use the compounds with an alcohol function, and very particularly linear or branched aliphatic alcohols having from 6 to 12 carbon atoms. As specific examples, mention may be made of 2-ethyl hexanol, decanol, dodecanol, or their mixture.
La proportion dudit agent dans la phase organique n'est pas critique et peut varier dans de larges limites.The proportion of said agent in the organic phase is not critical and can vary within wide limits.
Toutefois, une proportion comprise entre 2 et 15 % en poids convient généralement bien.However, a proportion of between 2 and 15% by weight is generally suitable.
Si le champ des acides utilisables est très vaste, le nombre total de carbone dans la molécule pour obtenir une bonne dissolution, est un peu plus contraignant.If the field of usable acids is very large, the total number of carbon in the molecule to obtain good dissolution is a little more restrictive.
Le nombre total (moyen si l'acide utilisé est un mélange) de carbone des acides est avantageusement supérieur à 6 de préférence à 10, il est également souhaitable qu'il soit inférieur à environ 60.The total number (average if the acid used is a mixture) of carbon acids is advantageously greater than 6 preferably 10, it is also desirable that it is less than about 60.
Si l'on désire des concentrations élevées en cerium, ou équivalent il est souhaitable de choisir des acides aussi court que possible. Ces acides peuvent être linéaires ou ramifiés. Il est préférable toutefois que les ramifications soient, soit loin de la fonction carboxylique, soit peu nombreuses et portées par des carbones différents. Les acides carboxyliques utilisables pour la présente invention peuvent être des acides aryliques, aliphatiques ou arylaliphatiques. Ils peuvent porter d'autres fonctions à condition que ces fonctions soient stables dans les milieux où l'on désire utiliser les composés de cerium selon la présente invention.If high concentrations of cerium or equivalent are desired, it is desirable to choose acids that are as short as possible. These acids can be linear or branched. It is preferable, however, for the branches to be either far from the carboxylic function, or few in number and carried by different carbons. The carboxylic acids which can be used for the present invention can be aryl, aliphatic or arylaliphatic acids. They can carry other functions provided that these functions are stable in the media where it is desired to use the cerium compounds according to the present invention.
Pour que le sol reste utilisable au température basse, en dessous de l'ambiante, voire en dessous de 0°C, il est préférable que le point de fusion de l'acide, ou du mélange d'acide soit au plus égale à 50°C avantageusement à l'ambiante, de préférence à 0°C.To keep the soil usable at low temperature, below ambient, or even below 0 ° C, it is preferable that the melting point of the acid, or of the acid mixture, is at most equal to 50 ° C advantageously at room temperature, preferably at 0 ° C.
Ainsi on peut aisément utiliser des acides carboxyliques dont la chaîne carbonée porte des fonctions cétoniques comme les acides pyruviques substitués en alpha de la fonction cétone. Cela peut être également des acides alpha-halogéno carboxylique ou des acides alpha-hydroxy carboxyliques. La chaîne rattachée au groupe carboxylique peut porter des insaturations.Thus it is easy to use carboxylic acids whose carbon chain carries ketone functions such as pyruvic acids substituted in alpha of the ketone function. It can also be alpha-halo carboxylic acids or alpha-hydroxy carboxylic acids. The chain attached to the carboxylic group can carry unsaturations.
Toutefois, en général on tend à éviter de trop nombreuses doubles liaisons car le cerium catalyse la réticulation des doubles liaisons. La chaîne peut être interrompue par des fonctions éther ou ester à condition de ne pas trop altérer la lipophilicité de la chaîne porteuse du groupe carboxylique. Ainsi, on peut mettre en oeuvre des acides carboxyliques aliphatiques, des acides sulfoniques aliphatiques, des acides phosphoniques aliphatiques, des acides alcoylarylsulfoniques, et des acides alcoylarylphosphoniques possédant environ de 10 à environ 40 atomes de carbone, qu'ils soient naturels ou synthétiques. On peut les utiliser seuls ou en mélange entre eux. A titre d'exemple, on peut citer les acides gras de tallol, d'huile de coco, de soja, de suif, d'huile de lin, l'acide oléique, l'acide linoléique, l'acide stéarique et ses isomères, l'acide pélargonique, l'acide caprique, l'acide laurique, l'acide myristique, l'acide dodécylbenzènesulfonique, l'acide éthyl-2 hexanoïque, l'acide naphténique, l'acide hexoïque, l'acide toluène-sulfonique, l'acide toluène-phosphonique, l'acide lauryl- sulfonique, l'acide Iauryl-phosphonique, l'acide palmityl-sulfonique, et l'acide palmityl- phosphonique. D'une manière préférentielle, on utilise l'acide oléique ou les acides alcoylarylsulfoniques.However, in general there is a tendency to avoid too many double bonds because cerium catalyzes the crosslinking of the double bonds. The chain can be interrupted by ether or ester functions provided that the lipophilicity of the chain carrying the carboxylic group is not too much altered. Thus, it is possible to use aliphatic carboxylic acids, aliphatic sulfonic acids, aliphatic phosphonic acids, alkylarylsulfonic acids, and alkylarylphosphonic acids having about 10 to about 40 carbon atoms, whether natural or synthetic. They can be used alone or mixed with each other. By way of example, mention may be made of tall oil fatty acids, coconut oil, soybean, tallow, linseed oil, oleic acid, linoleic acid, stearic acid and its isomers , pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, 2-ethylhexanoic acid, naphthenic acid, hexoic acid, toluenesulfonic acid , toluene-phosphonic acid, lauryl-sulfonic acid, Iauryl-phosphonic acid, palmityl-sulfonic acid, and palmityl-phosphonic acid. Preferably, oleic acid or alkylarylsulfonic acids are used.
La quantité d'acide organique amphiphile mise en oeuvre exprimée en nombre de moles d'acide par mole d'oxyde peut varier dans de larges limites entre 1/10 et 1 mole de dioxyde de cerium. La borne supérieure ne présente pas de caractère critique mais il n'est pas nécessaire de mettre en jeu davantage d'acide. D'une manière préférentielle, l'acide organique est mis en oeuvre à raison de 1/5 à 4/5 mole par mole de dioxyde de cerium. Dans la phase organique, la proportion entre le solvant organique et l'acide organique n'est pas critique. Le rapport pondéral entre le solvant organique et l'acide organique est choisi de préférence entre 0,3 et 2,0.The amount of amphiphilic organic acid used, expressed as the number of moles of acid per mole of oxide, can vary within wide limits between 1/10 and 1 mole of cerium dioxide. The upper bound is not critical, but there is no need to use more acid. Preferably, the organic acid is used in an amount of 1/5 to 4/5 mole per mole of cerium dioxide. In the organic phase, the proportion between the organic solvent and the organic acid is not critical. The weight ratio between the organic solvent and the organic acid is preferably chosen between 0.3 and 2.0.
L'ordre d'introduction des différents réactifs est indifférent. On peut effectuer le mélange simultané de la ou des dispersions aqueuses colloïdales, de l'acide organique, du solvant organique, et éventuellement de l'agent promoteur. On peut également faire le prémélange de l'acide organique, du solvant organique et éventuellement de l'agent promoteur qui constituent la phase organique.The order of introduction of the different reagents is indifferent. It is possible to carry out the simultaneous mixing of the colloidal aqueous dispersion (s), of the organic acid, of the organic solvent, and optionally of the promoter agent. It is also possible to make the premix of the organic acid, of the organic solvent and optionally of the promoter agent which constitute the organic phase.
La température du milieu réactionnel est choisie préférentiellement dans un intervalle allant de 60 à150°C.The temperature of the reaction medium is preferably chosen in a range from 60 to 150 ° C.
Dans certain cas, en raison de la volatilité du solvant organique il y a lieu de condenser ses vapeurs par refroidissement à une température inférieure à son point d'ébullition.In some cases, due to the volatility of the organic solvent, it is necessary to condense its vapors by cooling to a temperature below its boiling point.
Avantageusement, on travaille à une température comprise entre 60 et 120°C, de préférence enre 90 et 110°C.Advantageously, one works at a temperature between 60 and 120 ° C., preferably between 90 and 110 ° C.
On maintient le mélange réactionnel sous agitation pendant toute la durée du chauffage qui peut être de moins d'une heure à une journée environ, de préférence entre 2 heures et une demi-journée.The reaction mixture is kept under stirring for the entire duration of the heating, which can be from less than an hour to around one day, preferably between 2 hours and half a day.
Au bout du temps de chauffage précité, on arrête le chauffage. On note la présence de deux phases : une phase organique contenant en dispersion, le complexe oxyde métallique - acide organique et une phase aqueuse résiduelle.At the end of the above heating time, the heating is stopped. The presence of two phases is noted: an organic phase containing in dispersion, the metal oxide - organic acid complex and a residual aqueous phase.
On sépare ensuite la phase organique et la phase aqueuse selon les techniques classiques de séparation : décantation, centrifugation, etc..The organic phase and the aqueous phase are then separated according to conventional separation techniques: decantation, centrifugation, etc.
Conformément à la présente invention, on obtient des dispersions organiques colloïdales d'oxydes(s) métallique(s) dont la taille des colloïdes peut être très variable et peut être contrôlée en jouant sur certains paramètres notamment le diamètre des dispersions aqueuses colloïdales de départ dans l'étape (b), laquelle dépend du respect des conditions de thermohydrolyse dans l'étape (a).In accordance with the present invention, organic colloidal dispersions of metal oxides are obtained, the size of the colloids of which can be very variable and can be controlled by varying certain parameters, in particular the diameter of the starting colloidal aqueous dispersions in step (b), which depends on compliance with the thermohydrolysis conditions in step (a).
Pour certaines applications, il est possible d'utiliser le mélange réactionnel tel quel mais parfois il est souhaitable d'éliminer l'eau qui peut représenter de 1 à 3 % en poids de la phase organique. A cet effet, on met en oeuvre les moyens bien connus par l'homme de l'art, par exemple passage sur agent de dessiccation (y compris un filtre à membrane hydrophobe) ou l'adjonction d'un tiers solvant inerte par rapport au dioxyde de cerium, ayant un point d'ébullition, de préférence, inférieur à 100°C et formant un azéotrope avec l'eau puis distillation de l'azéotrope obtenu. A titre de tiers solvants convenant à l'invention, on peut citer les hydrocarbures aliphatiques, tels que l'hexane, l'heptane, les hydrocarbures cycloaliphatiques : aromatiques, ou les alcools tels que par exemple, l'éthanol, l'éthylène glycol, le diéthylène giycol etc.. Il est préférable, notamment pour les applications comme adjuvant du gazole que la teneur en eau soit au plus égale à 1 %, avantageusement à 1000 ppm, de préférence à 100 ppm.For certain applications, it is possible to use the reaction mixture as it is, but sometimes it is desirable to remove the water, which can represent from 1 to 3% by weight of the organic phase. To this end, means well known to those skilled in the art are used, for example passing over a drying agent (including a hydrophobic membrane filter) or the addition of a third solvent which is inert with respect to cerium dioxide, preferably having a boiling point below 100 ° C and forming an azeotrope with water and then distillation of the azeotrope obtained. As third solvents suitable for the invention, there may be mentioned aliphatic hydrocarbons, such as hexane, heptane, cycloaliphatic hydrocarbons: aromatic, or alcohols such as, for example, ethanol, ethylene glycol , diethylene giycol etc. It is preferable, in particular for applications as an adjuvant for diesel, that the water content is at most equal to 1%, advantageously 1000 ppm, preferably 100 ppm.
L'on va maintenant examiner le système d'acides amphiphiles.We will now examine the amphiphilic acid system.
Comme déjà mentionné, le système d'acide amphiphile comporte au moins un acide de 10 à 50 atomes de carbone, présentant au moins une ramification en alpha, bêta, gamma ou delta de l'atome porteur de l'hydrogène acide.As already mentioned, the amphiphilic acid system comprises at least one acid of 10 to 50 carbon atoms, having at least one branching in alpha, beta, gamma or delta of the atom carrying the acid hydrogen.
Avantageusement, le système d'acide amphilphile comporte au moins un acide de 11 à 25 atomes de carbone. Le domaine préféré est de 15 à 25 atomes de carbone pour les acides dudit système amphiphile.Advantageously, the amphilphile acid system comprises at least one acid of 11 to 25 carbon atoms. The preferred range is 15 to 25 carbon atoms for the acids of said amphiphilic system.
Pour obtenir de meilleurs résultats, surtout quand la longueur de chaîne est faible (inférieure à 14 atomes de carbone), lorsque la ramification est unique et surtout lorsqu'elle est située en position gamma ou delta de l'atome porteur de l'hydrogène acide, il est très souhaitable que cette ramification soit d'au moins deux atomes de carbone, avantageusement trois.For best results, especially when the chain length is short (less than 14 carbon atoms), when the branch is unique and especially when it is located in the gamma or delta position of the atom carrying acid hydrogen , it is very desirable that this branching be at least two carbon atoms, advantageously three.
Pour expliciter la nomenclature des positions on trouvera ci-après les exemples du phosphate acide de di(éthyl-2 hexyle) et de l'acide éthyl-2 octanoïqueTo explain the nomenclature of the positions below, we will find the examples of di (2-ethylhexyl) acid phosphate and 2-ethyl octanoic acid
On préfère que la partie linéaire la plus longue soit d'au moins 6, de préférence 8 atomes de carbone.It is preferred that the longest linear part is at least 6, preferably 8 carbon atoms.
Il est avantageux que le pKa d'au moins un des acides soit au moins égale à 5, de préférence à 4,5.It is advantageous for the pKa of at least one of the acids to be at least 5, preferably 4.5.
Il est également avantageux que la ou les chaîne(s) latérale(s) des acides ramifiés comportent au moins deux atomes de préférence trois atomes de carbone. II est préférable, notamment lorsque les acides sont des acides carboxyliques, que le système d'acide amphiphile soit un mélange d'acides.It is also advantageous for the side chain (s) of the branched acids to contain at least two atoms, preferably three carbon atoms. It is preferable, in particular when the acids are carboxylic acids, that the amphiphilic acid system is a mixture of acids.
Dans ce cas les conditions sur ia ramification doivent jouer sur au moins la moitié, avantageusement les deux tiers, de préférence les quatre cinquième en mole des acides constitutifs dudit système d'acide amphiphile. Parmi les acides donnant de très bons résultats, on peut citer les acides contenant du phosphore, comme les acides phosphoriques, notamment les diesters de l'acide phosphoniques, et leurs monoesters, et les acides phosphiniques. Parmi les acides carboxyliques donnant de bons résultats, il convient de citer les acides constitutifs du mélange d'acides connu sous le nom d'acide isostéarique. Le système d'acide est avantageusement l'acide isostéarique lui-même.In this case the conditions on ia branching must act on at least half, advantageously two thirds, preferably four fifths by mole of the constituent acids of said amphiphilic acid system. Among the acids which give very good results, mention may be made of acids containing phosphorus, such as phosphoric acids, in particular the diesters of phosphonic acid, and their monoesters, and phosphinic acids. Among the carboxylic acids which give good results, mention should be made of the constituent acids of the mixture of acids known under the name of isostearic acid. The acid system is advantageously isostearic acid itself.
Le point de fusion commençante du système d'acide(s) amphiphile(s) est avantageusement inférieure à 50°C, plus avantageusement inférieure ou égal à 20°C, de préférence au plus égal à 0°C.The starting melting point of the amphiphilic acid system (s) is advantageously less than 50 ° C, more advantageously less than or equal to 20 ° C, preferably at most equal to 0 ° C.
Pour une bonne stabilité et pour une bonne extraction il est souhaitable que le rapport molaire entre l'extractant et le(s) métal(s) tétravalent(s), de préférence le cerium, soit compris entre 1 ,1 et 0,6, de préférence entre 0,2 et 0,4. Ce rapport croît quand la taille des particules décroît.For good stability and for good extraction, it is desirable that the molar ratio between the extractant and the tetravalent metal (s), preferably cerium, be between 1, 1 and 0.6, preferably between 0.2 and 0.4. This ratio increases when the particle size decreases.
Pour obtenir des sols particulièrement stables, il est préférable qu'au plus 5 %, avantageusement au plus 1 % , de préférence au plus 0,5 % en masse des particules d'oxyde(s) de métal(aux) tétravaient(s), soit au plus égale à 100 nm, avantageusement à 50 nanomètre, de préférence à 20 nanomètre. Tout diluant conduisant à un sol stable entre dans le cadre de cette invention.To obtain particularly stable soils, it is preferable that at most 5%, advantageously at most 1%, preferably at most 0.5% by mass of the particles of metal oxide (s) tetravait (s) , or at most equal to 100 nm, advantageously 50 nanometers, preferably 20 nanometers. Any diluent leading to a stable soil is within the scope of this invention.
Les sols selon la présente invention peuvent être utilisés selon de nombreuses mises en oeuvre. Selon la mise en oeuvre souhaitée, il convient de choisir un compromis en tenant compte des donnés techniques ci-après :The floors according to the present invention can be used according to numerous implementations. Depending on the desired implementation, a compromise should be chosen taking into account the following technical data:
- pour ia synthèse et la stabilité il est souhaitable d'éviter les hydrocarbures très apolaires, comme par exemple les hydrocarbures aliphatiques non cycliques,for synthesis and stability, it is desirable to avoid very non-polar hydrocarbons, such as, for example, non-cyclic aliphatic hydrocarbons,
- les diluants, tels les esters ou ethers, présentant une fonction polaire donnent de bons résultats, mais pour certains usages peuvent être à éviter dans la mesure du possible.- diluents, such as esters or ethers, having a polar function give good results, but for certain uses may be avoided as far as possible.
Le mélange de diluants peut apporter une solution en compensant la non polarité de certain diluants par l'adjonction de composés polaires, en général des solvants. Selon une mise en oeuvre particulièrement avantageuse de la présente invention, le sol est utilisé pour former un sol dilué dans un gazole. Le sol initial est en général très concentré.The mixture of diluents can provide a solution by compensating for the non-polarity of certain diluents by the addition of polar compounds, generally solvents. According to a particularly advantageous implementation of the present invention, the soil is used to form a soil diluted in diesel. The initial soil is generally very concentrated.
Par ailleurs, pour des raisons de compatibilité avec le gazole, et ses nombreux additifs, les diluants sont de préférence peu polaires. Comme élément constitutif d'un diluant, les composés aromatiques ou aliphatiques sont préférables aux composés présentant une fonction polaire, tel que par exemple les fonctions esters ou ethers.Furthermore, for reasons of compatibility with diesel, and its numerous additives, the diluents are preferably not very polar. As a constituent of a diluent, the aromatic or aliphatic compounds are preferable to the compounds having a polar function, such as for example the ester or ether functions.
Il est préférable que les diluants aient un indice de Kauri Butanol (mesuré selon la norme ASTM D 11 33) inférieure à 105, avantageusement inférieur à 90.It is preferable that the diluents have a Kauri Butanol index (measured according to standard ASTM D 11 33) less than 105, advantageously less than 90.
Pour l'utilisation en tant qu'additif embarqué, il est préférable que le point de fusion des diluants, ou mélange de diluants, soient bas et répondent aux contraintes de point de fusion décrites dans le présent titre à propos du système d'acide amphiphile. Il est également préférable que ces diluants présentent une solubilité dans l'eau très faible, de préférence inférieure à 5 % en masse, de préférence au plus à 1 %, plus preferentiellement au plus égale à 0.5 % en masse.For use as an on-board additive, it is preferable that the melting point of the diluents, or mixture of diluents, be low and meet the melting point constraints described in this title with regard to the amphiphilic acid system. . It is also preferable that these diluents have a very low solubility in water, preferably less than 5% by mass, preferably at most 1%, more preferably at most equal to 0.5% by mass.
De manière symétrique, il est également préférable que l'eau soit soluble à au plus 5 %, de préférence au plus à 1 %, plus preferentiellement au plus à 0.5 % dans le diluant.Symmetrically, it is also preferable for the water to be soluble at most 5%, preferably at most 1%, more preferably at most 0.5% in the diluent.
Parmi les diluants préférés, il en vient de citer les composés hydrocarbonés aromatiques et leurs mélanges, ainsi que les composés aliphatiques et leur mélange contenant moins de 50 %, de préférence 25 %, ou plus preferentiellement 1 % de composés aromatiques.Among the preferred diluents, there are mentioned aromatic hydrocarbon compounds and their mixtures, as well as aliphatic compounds and their mixture containing less than 50%, preferably 25%, or more preferably 1% of aromatic compounds.
Les oxydes de métal(aux) tétravalent(s) peuvent contenir des proportions relativement réduites de métaux présentant d'autres valences. En général, la proportion d'éléments d'addition, ou d'impuretés, contenue dans les particules de métal(aux) tétravalent(s), ne dépasse pas 10 % en masse, plus particulièrement 5 % en masse. La teneur en métal(aux) tétravalent(s) du sol selon l'invention est avantageusement au plus égale 2/3 en masse, de préférence entre 30 et 40 % en masse. Pour l'utilisation en additif pour diesel embarqué, il est préférable que la teneur de descende pas en dessous de 1/6 de préférence de 1/5.The oxides of tetravalent metal (s) may contain relatively small proportions of metals having other valencies. In general, the proportion of addition elements, or impurities, contained in the particles of tetravalent metal (s), does not exceed 10% by mass, more particularly 5% by mass. The content of tetravalent metal (s) in the soil according to the invention is advantageously at most equal 2/3 by mass, preferably between 30 and 40% by mass. For the use as an additive for on-board diesel, it is preferable that the content of the sink does not drop below 1/6, preferably 1/5.
Les sols organiques, selon la présente invention, sont en général préparés de manière connue par chauffage d'un sol aqueux contenant le(s)dit(s) oxyde(s) de métal(aux) tétravalent(s), en présence dudit diluant et dudit système acide amphiphile.The organic soils according to the present invention are generally prepared in a known manner by heating an aqueous soil containing the said tetravalent metal oxide (s), in the presence of said diluent. and said amphiphilic acid system.
Selon une des caractéristiques particulièrement avantageuses de l'invention il convient de veiller à ce qu'il n'y ait aucune particule trop grossière dans le sol aqueux et donc dans le sol final. L'élimination des particules de tailles les plus grossières peut se faire par toute technique permettant d'éliminer sélectivement les particules les plus grossières. Cette élimination peut se pratiquer sur le sol aqueux, sur le sol organique, ou les deux.According to one of the particularly advantageous characteristics of the invention, care should be taken to ensure that there are no excessively coarse particles in the aqueous soil and therefore in the final soil. The coarsest-sized particles can be removed by any technique which makes it possible to selectively remove the coarsest particles. This elimination can be carried out on aqueous soil, on organic soil, or both.
Toutefois, on préfère qu'il y ait au moins une séparation sur le sol aqueux.However, it is preferred that there is at least one separation on the aqueous soil.
La technique préférée est la centrifugation. Une centrifugation du sol aqueux correspondant à 1000 à 10 000 G pendant une heure donne en général de bons résultats. On peut, toutefois, aller jusqu'à des centrifugations correspondant à 50 000 G.The preferred technique is centrifugation. Centrifuging the aqueous soil corresponding to 1000 to 10,000 G for one hour generally gives good results. One can, however, go as far as centrifugations corresponding to 50,000 G.
Il est à noter que la centrifugation préalable à l'étape de constitution du sol organique, souvent appelée étape d'extraction, favorise cette dernière. Les sols aqueux sont avantageusement réalisés par hydrolyse, de préférence par thermohydrolyse. Parmi les techniques utilisables pour la présente invention, on peut citer les techniques divulguées dans la demande de brevet européen publiée sous le numéro 97563 au nom de la Demanderesse. On peut également citer la demande de brevet européen publiée sous le numéro 206907.It should be noted that the centrifugation prior to the organic soil constitution stage, often called the extraction stage, promotes the latter. The aqueous soils are advantageously produced by hydrolysis, preferably by thermohydrolysis. Among the techniques which can be used for the present invention, mention may be made of the techniques disclosed in the European patent application published under the number 97563 in the name of the Claimant. Mention may also be made of the European patent application published under the number 206907.
Lesdits sols obtenus selon l'invention présentent une concentration en composé de cerium (IV) qui peut être très élevée puisqu'elle peut aller jusqu'à 3,5 M à 4 M de CeO2. On constate que le rendement d'extraction de cerium dans la phase organique est très bon puisqu'il peut atteindre 90 à 95 %.Said soils obtained according to the invention have a concentration of cerium (IV) compound which can be very high since it can range up to 3.5 M to 4 M of CeO 2 . It is found that the yield of extraction of cerium in the organic phase is very good since it can reach 90 to 95%.
Les sols organiques ainsi élaborés présentent une excellente stabilité. On n'observe pas de décantation au bout de plusieurs mois.The organic soils thus produced have excellent stability. No settling is observed after several months.
Selon une des caractéristiques préférées de la présente invention, le soi est tel que, ajusté à une concentration en cerium métal contenu de 30 %, la viscosité du sol àAccording to one of the preferred characteristics of the present invention, the self is such that, adjusted to a concentration of cerium metal content of 30%, the viscosity of the soil to
25°C est au plus égale à 20 mPa.s, avantageusement à 15 mPa.s, de préférence à 10 mPa.s. Cette viscosité peut être mesurée par "low shear" de marque Contraves en faisant varier le gradient de vitesse de 0,01 à 1 s-1.25 ° C is at most equal to 20 mPa.s, advantageously 15 mPa.s, preferably 10 mPa.s. This viscosity can be measured by Contraves brand low shear by varying the speed gradient from 0.01 to 1 s -1 .
Il est également préférable que les contre anions de la solution de cerium source du sol, ne soient plus présents dans les divers sols selon la présente invention qu'à une teneur au plus égale à 0,1 , avantageusement à 0,05, de préférence à 0,03 équivalents par 100 grammes de dioxyde de cerium.It is also preferable that the counter anions of the soil source cerium solution are no longer present in the various soils according to the present invention except at a content at most equal to 0.1, advantageously 0.05, preferably at 0.03 equivalents per 100 grams of cerium dioxide.
Les sols organiques ainsi obtenus peuvent être dilués pour obtenir des concentrations de 10 à 500 ppm, de préférence de 50 à 200 ppm en métal(aux) tétravalent(s).The organic soils thus obtained can be diluted to obtain concentrations of 10 to 500 ppm, preferably from 50 to 200 ppm of metal (s) tetravalent (s).
Le diluant est avantageusement un carburant pour moteur à combustion interne de préférence diesel. Ainsi, l'invention vise aussi des sols dont la phase organique est essentiellement constituée de gazole et de ses additifs.The diluent is advantageously a fuel for an internal combustion engine, preferably diesel. Thus, the invention also relates to soils whose organic phase consists essentially of diesel and its additives.
Un autre objet de la présente invention est le procédé de préparation de la composition précitée. Ce procédé de préparation est caractérisé par le fait que l'on mélange au moins un composé organique d'au moins un alcalino-terreux et, le cas échéant, au moins un composé organique d'au moins un alcalin, avec le soi organique précité.Another object of the present invention is the process for preparing the above-mentioned composition. This preparation process is characterized in that at least one organic compound of at least one alkaline earth is mixed and, where appropriate, at least one organic compound of at least one alkaline, with the abovementioned organic self. .
Généralement, la proportion atomique métal(aux) tétravalent(s) / somme des éléments métal(aux) tétravalent(s), alcalino-terreux, et éventuellement alcalins, est d'au moins 50 %, plus particulièrement d'au moins 70%.Generally, the atomic proportion of metal (s) tetravalent (s) / sum of elements metal (s) tetravalent (s), alkaline earth, and possibly alkaline, is at least 50%, more particularly at least 70% .
L'invention concerne également l'utilisation desdites compositions. Les compositions de l'invention peuvent être utilisées comme siccatifs dans l'industrie des peintures et vernis en vue d'accélérer le séchage des huiles insaturées. Elles peuvent également être utilisées comme adjuvants de combustion dans les combustibles ou carburants liquides des générateurs énergétiques tels que moteurs à explosion, brûleurs à mazout, ou propulseurs à réaction. Les compositions de l'invention conviennent plus particulièrement comme adjuvant des gazoles pour moteur diesel.The invention also relates to the use of said compositions. The compositions of the invention can be used as driers in the paint and varnish industry in order to accelerate the drying of unsaturated oils. They can also be used as combustion additives in fuels or liquid fuels of energy generators such as internal combustion engines, oil burners, or jet propellers. The compositions of the invention are more particularly suitable as an adjuvant for diesel oils for a diesel engine.
Des exemples concrets mais non limitatifs vont maintenant être donnés.Concrete but non-limiting examples will now be given.
EXEMPLES Réactifs :Reagent EXAMPLES:
Sauf s'il en est disposé autrement les réactifs utilisés dans les exemples sont :Unless otherwise provided, the reagents used in the examples are:
- un nitrate cérique préneutralisé à r = + 0,5 (cf. brevet européen au nom de la Demanderesse publié sous le n° 153227)- a pre-neutralized ceric nitrate at r = + 0.5 (cf. European patent in the name of the Applicant published under the number 153227)
- un agent extractant de l'acide oléique, qui peut être remplacé sans modification par de l'oléine (70 % acide oléique + 30 % acide linoléique)- an oleic acid extracting agent, which can be replaced without modification by olein (70% oleic acid + 30% linoleic acid)
- un solvant, le SOLVESSO 150, qui n'est pas spécifique et peut être remplacé par de l'ISOPAR L, de l'hexane ou même du gazole. Mode opératoire général :- a solvent, SOLVESSO 150, which is not specific and can be replaced by ISOPAR L, hexane or even diesel. General operating mode:
Le mode opératoire des exemples est le suivant :The procedure for the examples is as follows:
- la première étape consiste en la synthèse du précurseur qui est un sol aqueux de colloïdes de CeO2 dont la taille (MET) est comprise entre 3 et 5 mm.- The first step consists in the synthesis of the precursor which is an aqueous sol of CeO 2 colloids whose size (TEM) is between 3 and 5 mm.
La solution de nitrate cérique à r = + 0,5 est placée dans un autoclave recouvert de tantale. La concentration de la solution utilisée est de 60 g/l exprimée en CeO2.The ceric nitrate solution at r = + 0.5 is placed in an autoclave covered with tantalum. The concentration of the solution used is 60 g / l expressed as CeO 2 .
L'autoclavage est réalisé à 180° C pendant 4 heures, avec une montée en température en 1 heure. L'agitation est maintenue pendant toute l'opération.Autoclaving is carried out at 180 ° C for 4 hours, with a temperature rise in 1 hour. Agitation is maintained throughout the operation.
A l'issu de l'autoclavage, le produit est décanté puis séparé (filtré et essoré) des eaux mères. Il est ensuite redispersé dans l'eau, ce qui permet d'obtenir un sol aqueux stable.After autoclaving, the product is decanted and then separated (filtered and wrung) from the mother liquors. It is then redispersed in water, which makes it possible to obtain a stable aqueous soil.
La concentration de ce sol de 150 g/l.The concentration of this soil of 150 g / l.
Exemple 1Example 1
Réactifs : - un nitrate cérique préneutralisé à r = + 0,5 et à une concentration de 60 g/l en cerium.Reagents: - a pre-neutralized ceric nitrate at r = + 0.5 and at a concentration of 60 g / l of cerium.
- un agent extractant de l'acide oléique, Première étape :- an oleic acid extracting agent, First step:
La solution de nitrate cérique à r = + 0,5 est placée dans un autoclave recouvert de tantale. La concentration de la solution utilisée est de 80 g/l exprimée en CeO2.The ceric nitrate solution at r = + 0.5 is placed in an autoclave covered with tantalum. The concentration of the solution used is 80 g / l expressed as CeO 2 .
L'autoclavage est réalisé à 180° C pendant 4 heures, avec une montée en température en 1 heure.Autoclaving is carried out at 180 ° C for 4 hours, with a temperature rise in 1 hour.
L'agitation est maintenue pendant toute l'opération. La solution obtenue est filtrés sur fritte n°4.Agitation is maintained throughout the operation. The solution obtained is filtered through a No. 4 frit.
Le produit est ensuite redispersé dans l'eau, ce qui permet d'obtenir un sol aqueux stable. La concentration de ce sol est de 150 g/l. Seconde étape : La seconde étape de la préparation est le transfert des colloïdes de la phase aqueuse à la phase organique.The product is then redispersed in water, which makes it possible to obtain a stable aqueous soil. The concentration of this soil is 150 g / l. Second step: The second step of the preparation is the transfer of colloids from the aqueous phase to the organic phase.
Dans un ballon, on place une quantité dosée de sol aqueux de CeO2, à laquelle on ajoute le mélange organique qui est tel que le rapport molaire acide oléique/cérium soit de 0,3 et le rapport SOLVESSO 150/acide oléique soit de 3,75. Dans l'exemple considère, ceci conduit à utiliser :In a flask, a metered amount of aqueous sol of CeO 2 is placed , to which the organic mixture is added which is such that the molar ratio oleic acid / cerium is 0.3 and the ratio SOLVESSO 150 / oleic acid is 3 , 75. In the example considered, this leads to using:
- 24,8 g de CeO2 (soit 0,165 I de sol à 150 g/l),- 24.8 g of CeO 2 (i.e. 0.165 I of soil at 150 g / l),
-12,2 g d'acide oléique,-12.2 g of oleic acid,
- 45,7 g de SOLVESSO 150.- 45.7 g of SOLVESSO 150.
Le mélange est ensuite chauffé à 100° C à reflux pendant environ 10 heures Après refroidissement, la phase organique est séparée de la phase aqueuse puis filtrée sur filtre hydrophobe.The mixture is then heated to 100 ° C. at reflux for approximately 10 hours. After cooling, the organic phase is separated from the aqueous phase and then filtered through a hydrophobic filter.
Le titre exact du sol est ensuite mesuré par calcination (extrait sec après 6 heures à 950° C).The exact soil title is then measured by calcination (dry extract after 6 hours at 950 ° C).
On obtient ainsi un sol de stabilité mesurée supérieure à 4 mois (durée de l'échantillon), dont la concentration en CeO2 est de 29,1 % (masse), et dont la taille de colloïdes (mesurée par MET) est comprise entre 3 et 5 nm.This gives a soil with measured stability greater than 4 months (duration of the sample), whose CeO 2 concentration is 29.1% (mass), and whose colloid size (measured by TEM) is between 3 and 5 nm.
Exemple 2Example 2
Mélange d'un sol organique de cerium et d'un sel de strontium selon l'invention On prépare un sel de strontium de l'anhydride succinique de polyisobutylène de poids moléculaire 420 Sr-PIBSA 420, tel que décrit dans les exemples 13 et 14 du brevetMixture of an organic cerium sol and a strontium salt according to the invention A strontium salt of polyisobutylene succinic anhydride of molecular weight 420 Sr-PIBSA 420 is prepared, as described in Examples 13 and 14 of the patent
WO 96/34074 de la Société OCTEL.WO 96/34074 from the company OCTEL.
On procède ensuite à un mélange du sol organique de cerium décrit à l'exemple 1 avec le sel r-PIBSA 420 dans les proportions suivantes : 90 % molaire de cerium et 10 % molaire de Sr.Then an organic cerium sol described in Example 1 is mixed with the r-PIBSA 420 salt in the following proportions: 90 mol% of cerium and 10 mol% of Sr.
Exemple 3Example 3
Mélange d'un sol organique de cerium et d'un sel de strontium selon l'invention on procède comme à l'exemple 2 en mettant en oeuvre le sol organique de cerium et le sel à Sr-PIBSA 420 dans les proportions suivantes : 75% molaire de cerium et 25 % molaire de Sr. Performances : mesure de la température d'inflammation des suiesMixture of an organic cerium sol and a strontium salt according to the invention, the procedure is as in Example 2, using the organic cerium sol and the Sr-PIBSA 420 salt in the following proportions: 75 % molar of cerium and 25% molar of Sr. Performance: measurement of the ignition temperature of soot
On procède de la manière suivante :We proceed as follows:
Un noir de carbone dont on sait qu'il peut être produit de manière productive (réf.A carbon black which we know can be produced productively (ref.
ELFTEX 125 n°137 de chez ) a été sélectionné pour ces propriétés en terme de taille de particule et de surfaces spécifique. Celles-ci respectivement de 60 nm et 30 m2/g sont du même ordre de grandeur que les particules carbonées émises en sortie d'un échappement d'un moteur diesel.ELFTEX 125 n ° 137 from) was selected for these properties in terms of particle size and specific surface. These 60 nm and 30 m 2 / g respectively are of the same order of magnitude as the carbonaceous particles emitted at the outlet of an exhaust from a diesel engine.
Ce noir de carbone est imprégné par de l'additif de manière à obtenir une teneur finale de 15 % en poids équivalent métal ( Ce + Sr). Cette teneur est représentative de ce qui peut être obtenu dans les particules émises à l'échappement d'un moteur diesel, lors de la mise en oeuvre d'un additif dans du gazol. L'imprégnation est réalisée de la même manière que l'on prépare les catalyseurs supportés par la technique dite d'imprégnation à sec.This carbon black is impregnated with an additive so as to obtain a final content of 15% by weight of metal equivalent (Ce + Sr). This content is representative of what can be obtained in the particles emitted from the exhaust of a diesel engine, during the use of an additive in diesel fuel. The impregnation is carried out in the same way as the supported catalysts are prepared by the technique known as dry impregnation.
Du noir de carbone et la quantité voulue d'additif sont intimement mélangés dans un récipient en verre jusqu'à l'obtention d'une pâte homogène. Ensuite, l'ensemble est séché une nuit à 95°C. Le suivi en Analyse Thermo Gravimétrique (ATG) de la combustion dans l'air de ce noir de carbone imprégné permet de mettre en évidence le plus ou moins grand effet catalytique ainsi généré par la présence de l'additif. L'additif sera considéré comme d'autant plus actif que la température correspondante du début de combustion du carbone durant l'ATG sera basse.Carbon black and the desired amount of additive are thoroughly mixed in a glass container until a homogeneous paste is obtained. Then, the whole is dried overnight at 95 ° C. Monitoring in Thermo Gravimetric Analysis (ATG) of the combustion in air of this impregnated carbon black makes it possible to highlight the greater or lesser catalytic effect thus generated by the presence of the additive. The additive will be considered to be all the more active as the corresponding temperature of the start of combustion of carbon during the ATG will be low.
Un essai réalisé avec le noir de carbone non imprégné d'additif sert de référence. L'ATG est réalisée avec une charge de 20 à 25 mg de noir de carbone, dans un débit d'air de 3,5 Nl/h et avec une programmation de température entre la température ambiante et 900°C à raison de 10°C/mn.A test carried out with carbon black not impregnated with an additive serves as a reference. ATG is performed with a load of 20 to 25 mg of carbon black, in an air flow of 3.5 Nl / h and with a temperature programming between room temperature and 900 ° C at a rate of 10 ° C / min.
Pour les mélanges préparés selon les exemples 1 à 3, les températures d'inflammation sont rassemblées dans le tableau ci-dessous :For the mixtures prepared according to Examples 1 to 3, the ignition temperatures are collated in the table below:
Résultats par ATG :Results by ATG:
Les résultats obtenus montrent sans ambiguïté que la température d'inflammation des suies est baissée de façon significative lorsque les particules de carbone sont imprégnées par un additif constitué par le mélange d'un sol organique de cerium et d'un sel de strontium. The results obtained show without ambiguity that the ignition temperature of the soot is significantly lowered when the carbon particles are impregnated with an additive consisting of the mixture of an organic sol of cerium and a strontium salt.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition caractérisée en ce qu'elle comprend un sol organique de particules d'au moins un oxyde d'au moins un métal tetravalent et au moins un composé organique d'au moins un alcalino-terreux.1. Composition characterized in that it comprises an organic sol of particles of at least one oxide of at least one tetravalent metal and at least one organic compound of at least one alkaline earth metal.
2. Composition selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le métal tetravalent est le cerium, le praséodyme, le terbium ; dans le cas particulier des mélanges de terres rares, il est préférable que le cerium soit présent.2. Composition according to claim 1, characterized in that the tetravalent metal is cerium, praseodymium, terbium; in the particular case of rare earth mixtures, it is preferable that cerium is present.
3. Composition selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le métal tetravalent est le cerium.3. Composition according to one of claims 1 or 2, characterized in that the tetravalent metal is cerium.
4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alcalino-terreux est le magnésium, le calcium, le strontium ou le baryum.4. Composition according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the alkaline earth is magnesium, calcium, strontium or barium.
5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un sol organique de particules d'oxyde de cerium et au moins un composé organique de strontium.5. Composition according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises an organic sol of cerium oxide particles and at least one organic strontium compound.
6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un composé organique d'au moins un alcalin.6. Composition according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises at least one organic compound of at least one alkali.
7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'alcalin est choisi parmi le sodium, le potassium, et le césium.7. Composition according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the alkali is chosen from sodium, potassium, and cesium.
8. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le sol comporte :8. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the soil comprises:
° des particules d'au moins un oxyde d'au moins un métal tetravalent, ° un système acide amphiphile, et α un diluant, et il est en outre caractérisé par le fait que lesdites particules ont un dgo au plus égal à 20 nanomètres et il présente au moins une des caractéristiques suivantes :° particles of at least one oxide of at least one tetravalent metal, ° an amphiphilic acid system, and α a diluent, and it is further characterized by the fact that said particles have a dgo at most equal to 20 nanometers and it has at least one of the following characteristics:
• lesdites particules d'oxyde(s) de métal(aux) tétravalent(s) sont sous forme d'agglomérats de cristallites, dont le dgo, mesuré par comptage photométrique (microsropie électronique par transmission à haute résolution), est au plus égal à 5 nanomètres, 90 % en masse des agglomérats comportant de 1 à 5, de préférence 1 à 3 cristallites, • ledit système d'acide amphiphile comporte au moins un acide de 10 à 50 atomes de carbone, présentant au moins une ramification en alpha, bêta, gamma ou delta de l'atome porteur de l'hydrogène acide.• said tetravalent metal oxide (s) particles (s) are in the form of agglomerates of crystallites, the dgo of which, measured by photometric counting (high resolution transmission electron microscopy), is at most equal to 5 nanometers, 90% by mass of the agglomerates comprising from 1 to 5, preferably 1 to 3 crystallites, • said amphiphilic acid system comprises at least one acid of 10 to 50 carbon atoms, having at least one branching in alpha, beta, gamma or delta of the atom carrying the acid hydrogen.
9. Composition selon la revendication 8, caractérisée en ce que les particules d'oxyde de métal tetravalent sont du dioxyde de cerium.9. Composition according to claim 8, characterized in that the tetravalent metal oxide particles are cerium dioxide.
10. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le diluant est essentiellement constitué de gazole et de ses additifs.10. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the diluent consists essentially of diesel and its additives.
11. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la proportion atomique métal(aux) tétravalent(s) / somme des éléments métal(aux) tétravalent(s), alcalino-terreux, et éventuellement alcalins, est d'au moins 50 %, plus particulièrement d'au moins 70 %.11. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the atomic proportion of metal (aux) tetravalent (s) / sum of the metal elements (aux) tetravalent (s), alkaline-earth, and optionally alkaline, is d '' at least 50%, more particularly at least 70%.
12. Procédé de préparation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisé par le fait que l'on mélange au moins un composé organique d'au moins un alcalino-terreux, et le cas échéant au moins un composé organique d'au moins un alcalin, avec le sol organique.12. Process for preparing a composition according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least one organic compound of at least one alkaline earth is mixed, and if necessary at least one compound organic of at least one alkaline, with organic soil.
13. Carburant pour moteur à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par mélange à un carburant usuel d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.13. Fuel for an internal combustion engine, characterized in that it is obtained by mixing with a conventional fuel a composition according to any one of claims 1 to 11.
14. Utilisation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 comme adjuvant des gazole pour moteur diesel. 14. Use of the compositions according to any one of claims 1 to 11 as an adjuvant for diesel fuel for a diesel engine.
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