EP4185671A1 - Composition lubrifiante pour transmission automobile stable à l'oxydation - Google Patents

Composition lubrifiante pour transmission automobile stable à l'oxydation

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EP4185671A1
EP4185671A1 EP21746441.1A EP21746441A EP4185671A1 EP 4185671 A1 EP4185671 A1 EP 4185671A1 EP 21746441 A EP21746441 A EP 21746441A EP 4185671 A1 EP4185671 A1 EP 4185671A1
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EP
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weight
lubricating composition
alkyl
chosen
substituted
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Pending
Application number
EP21746441.1A
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German (de)
English (en)
Inventor
Goulven BOUVIER
Hakim EL-BAHI
Sonia YOUNESSE
Florence Bredon
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TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
TotalEnergies Onetech SAS
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Filing date
Publication date
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    • C10N2040/04—Oil-bath; Gear-boxes; Automatic transmissions; Traction drives

Definitions

  • the present invention relates to the field of lubricating compositions, in particular for motor vehicles, in particular for lubricating the transmission components of motor vehicles, in particular the gears of the transmissions of thermal or electric vehicles.
  • Flaking occurs after a long time of aging, preceding visible deterioration.
  • the mechanisms are not well known, but the phenomenon starts with the initiation of cracks at a certain depth under the surface, these cracks propagate, and when cracks normal to the surface are created, scales are detached suddenly.
  • the prevention of this phenomenon passes by a reduction of the stresses of contact thanks to an appropriate geometry of the parts, and by the reduction of the frictions, by avoiding adhesion.
  • the lubricating composition intervenes in this prevention process, mainly through the physico-chemical reactivity of its additives.
  • Sulphur, phosphorus or borate anti-wear and extreme pressure additives are generally added to give transmission oils protective properties against chipping.
  • the other additives present in the lubricating composition can also have an impact, positive or negative, on the propagation of cracks inside the parts and therefore on the spalling phenomenon.
  • the lubricating composition used in the transmission components may deteriorate, in particular under the effect of oxidation.
  • Document WO 2010/126760 describes a lubricating composition comprising a base oil and a polymer of phosphorus ester type comprising the product of the condensation reaction of an acid or phosphorus ester with a diol where the two hydroxy functions are separated by a chain. from 4 to 100 carbon atoms.
  • Document WO 2016/089565 describes a lubricating composition comprising a base oil and a phosphite ester composition comprising the product of the condensation reaction of a phosphorus acid or ester with at least two diols.
  • the present invention relates to a lubricating composition
  • a lubricating composition comprising:
  • antioxidants chosen from amino antioxidants, phenolic antioxidants substituted by one or more linear or branched alkyl groups having from 1 to 30 carbon atoms, and mixtures thereof, and
  • each of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 can be chosen independently of each other from C1-C20 alkyl, C3-C22 alkenyl, C6-C40 cycloalkyl, C7-C40 cycloalkenyl, methoxy C1-20 and Y-OH alkyl glycol ethers (serving as terminal group);
  • - Y is chosen from C2-C40 alkylene, C2-C40 alkyl lactone, -R 7 - N(R 8 )-R 9 -, in which R 7 , R 8 and R 9 are independently of each other chosen from hydrogen, C1-C20 alkyl, C3-C22 alkenyl, C6-C40 cycloalkyl, C7-C40 cycloalkenyl, C1-20 methoxy alkyl glycol ethers,
  • - m is an integer ranging from 2 to 100
  • - n is an integer ranging from 1 to 1000.
  • the polymer of formula (I) has a weight-average molecular mass of less than 30,000 g/mol.
  • the phosphite polymer represents from 0.01 to 10% by weight of the total weight of the lubricating composition.
  • the borated dispersant is chosen from borated and optionally phosphated succinimides, preferably borated polyisobutylene succinimides.
  • the lubricating composition comprises from 5 to 9150 ppm by weight of phosphorus, preferably from 5 to 4500 ppm by weight of phosphorus, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition comprises:
  • the amino antioxidant(s) are chosen from diphenylamines, diphenylamines substituted with at least one C1-C30 alkyl group, N,N'-dialkyl-aryl-diamines, and/or
  • the phenolic antioxidant(s) substituted by one or more linear or branched C1-C30 alkyl groups are chosen from triphenylphosphites whose phenyl groups are substituted by at least one linear or branched C1-C30 alkyl group, phenols substituted by two C1-C30 alkyl groups and a C1-C30 ester group, the compounds comprising two phenols each substituted by at least one C1-C30 alkyl group and connected by a thioether bridge optionally having an ester function on each side of said bridge.
  • the lubricating composition comprises: from 70 to 99% by weight of one or more base oils, and from 0.01 to 10% by weight of phosphite polymer, from 0.01 to 5% by weight of boron dispersant(s) ), from 0.01 to 5% by weight of the mixture of at least one amino antioxidant and at least one phenolic antioxidant substituted with one or more linear or branched C1-C30 alkyl groups; optionally from 1 to 30% by weight of one or more functional additives, preferably chosen from viscosity index improver additives, antioxidant additives, antifoam additives, non-boronated dispersants, detergents, anti-wear additives , the viscosity modifier additives, and their mixture, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the invention also relates to the use of a phosphite polymer in combination with a boron dispersant and two antioxidants, to improve the stability to oxidation of a lubricating composition comprising at least one base oil, said phosphite polymer satisfying the formula (I):
  • each of R1, R2, R3 and R4 can be chosen independently of each other from C1-C20 alkyl, C3-C22 alkenyl, C6-C40 cycloalkyl, C7-C40 cycloalkenyl, methoxy alkyl glycol ethers in Cl-20 and Y-OH (serving as a terminal group);
  • - Y is chosen from C2-C40 alkylene, C2-C40 alkyl lactone, -R7-N(R8)-R9-, in which R7, R8 and R9 are independently of each other chosen from hydrogen, C2-C40 alkyl C1-C20, C3-C22 alkenyl, C6-C40 cycloalkyl, C7-C40 cycloalkenyl, C1-20 methoxy alkyl glycol ethers,
  • - m is an integer ranging from 2 to 100
  • - n is an integer ranging from 1 to 1000, said two antioxidants being chosen from amino antioxidants, phenolic antioxidants substituted by one or more linear or branched alkyl groups having from 1 to 30 carbon atoms, and mixtures thereof.
  • the invention also relates to the use of the lubricating composition according to the invention, for lubricating at least one mechanical part of a motor vehicle, preferably present in a transmission member of a motor vehicle, preferably a gear of a vehicle automobile.
  • the lubricating composition according to the invention has the advantage of having very good properties for reducing the phenomenon of flaking, in particular when it is implemented under heavy load and high speed.
  • the lubricating composition according to the invention typically exhibits good durability.
  • the lubricating composition according to the invention also has good anti-corrosion properties.
  • the lubricating composition according to the invention also has very good oxidation stability.
  • the present invention relates to a lubricating composition
  • a lubricating composition comprising:
  • antioxidants chosen from amino antioxidants, antioxidants phenolics substituted with linear or branched alkyl groups having from 1 to 30 carbon atoms, and mixtures thereof.
  • the lubricating composition according to the invention comprises at least one phosphite polymer corresponding to formula (I):
  • each of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 can be chosen independently of each other from C1-C20 alkyl, C3-C22 alkenyl, C6-C40 cycloalkyl, C 7 -C 40 cycloalkenyl , methoxy glycol alkyl ethers, Cl - 20 and Y-OH (serving terminal group);
  • Y is selected from the group alkylene, C 2 -C 40 alkyl lactone C 2 -C 40, -R 7 -N (R 8) - R 9 - wherein R 7, R 8 and R 9 are independently from each other chosen from hydrogen, C1-C20 alkyl, C3-C22 alkenyl, C6-C40 cycloalkyl, C7-C40 cycloalkenyl, C1-20 methoxy alkyl glycol ethers,
  • - m is an integer ranging from 2 to 100
  • - n is an integer ranging from 1 to 1000.
  • alkyl is understood to mean a linear or branched noncyclic hydrocarbon-based chain, saturated, optionally comprising one or more heteroatoms, such as oxygen, nitrogen or sulfur atoms.
  • the alkyls consist of carbon and hydrogen atoms.
  • alkenyl is understood to mean a linear or branched non-cyclic hydrocarbon-based, unsaturated chain, optionally comprising one or more heteroatoms, such as oxygen, nitrogen or sulfur atoms.
  • the alkenyls consist of carbon and hydrogen atoms.
  • cycloalkyl means a saturated monocyclic or polycyclic group optionally having one or more substituents alkyl or alkenyl, said ring(s) may themselves be substituted by one or more heteroatoms, such as oxygen, nitrogen or sulfur atoms.
  • the cycloalkyls consist of carbon and hydrogen atoms.
  • cycloalkenyl means a monocyclic or polycyclic unsaturated group optionally having one or more alkyl or alkenyl substituents, said ring(s) may themselves be substituted by one or more heteroatoms, such as atoms of oxygen, nitrogen or sulfur.
  • the cycloalkenyls consist of carbon and hydrogen atoms.
  • a “Ci-Cj” group is a group comprising from i to j carbon atoms.
  • the Y group is chosen from alkylene comprising from 2 to 20 carbon atoms, preferably from 2 to 12 carbon atoms, more preferably from 2 to 8 carbon atoms.
  • m ranges from 4 to 100.
  • the phosphite polymer of formula (I) has a weight-average molecular mass of less than 30,000 g/mol, preferably ranging from 3,000 to 20,000 g/mol.
  • the weight average molecular mass can be measured by size exclusion chromatography.
  • the phosphite polymer of formula (I) has a number-average molecular mass of less than 10,000 g/mol, preferably ranging from 1,000 to 5,000 g/mol.
  • the number average molecular weight can be measured by size exclusion chromatography.
  • the phosphite polymer of formula (I) has a polydispersity index ranging from 1 to 5, preferably ranging from 2 to 4.
  • the phosphite polymer of formula (I) contains less than 2% by weight, preferably less than 1% by weight, or even less than 0.7% by weight of (alkyl)phenol group, relative to the total weight of the phosphite polymer of formula (I).
  • the phosphite polymer of formula (I) is completely free of aromatic groups other than (alkyl)phenol groups.
  • the phosphite polymer is in liquid form.
  • the phosphite polymer has a phosphorus content ranging from 0.5 to 20% by weight, preferably from 1 to 10% by weight, relative to the total weight of the phosphite polymer.
  • the phosphite polymer used in the invention can be obtained according to the process described in the document WO2011102861.
  • the polymer can be obtained according to the process described in paragraphs 27 to 32 of this document.
  • Synthesis of the polymers of formula (I) generally involves transesterification in which triphenyl phosphite (or any other suitable alkyl or aryl phosphite) may be reacted with a saturated or unsaturated alcohol or a polyethylene ether or of polypropylene glycol and a diol or a polymer diol H(OY) m OH where Y and m are as defined above with an appropriate basic catalyst at a temperature between 20°C and 250°C, and preferably at a temperature between between 50°C and 185°C.
  • Non-limiting examples of saturated or unsaturated alcohols include decyl, isodecyl, lauryl, tridecyl, isotridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, stearyl, isostearyl , oleic, monohydroxylated glycol ethers.
  • the lubricating composition according to the invention comprises from 0.01 to 10% by weight of phosphite polymer(s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention comprises one or more base oils, preferably in a content of at least 70% by weight, preferably ranging from 70 to 99% by weight, more preferably from 80 to 98% by weight , preferably from 85 to 95% by weight, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • base oils can be chosen from the base oils conventionally used in the field of lubricating oils, such as mineral, synthetic or natural, animal or vegetable oils or mixtures thereof. It may be a mixture of several base oils, for example a mixture of two, three or four base oils.
  • the base oils of the lubricating compositions considered according to the invention may in particular be oils of mineral or synthetic origin belonging to groups I to V according to the classes defined in the API classification (or their equivalents according to the ATIEL classification) and presented in Table 1 below or mixtures thereof. [Table 1]
  • Mineral base oils include all types of base oils obtained by atmospheric and vacuum distillation of crude oil, followed by refining operations such as solvent extraction, de-alpha removal, solvent dewaxing, hydrotreating, hydrocracking, hydroisomerization and hydrofinishing .
  • Blends of synthetic and mineral oils which may be biosourced, can also be used.
  • base oils there is generally no limitation as to the use of different base oils to produce the compositions used according to the invention, except that they must have properties, in particular in terms of viscosity, viscosity index, or resistance to oxidation, suitable for use for propulsion systems of an electric or hybrid vehicle.
  • the base oils of the compositions used according to the invention can also be chosen from synthetic oils, such as certain acid esters carboxylic acids and alcohols, polyalphaolefins (PAO), and polyalkylene glycol (PAG) obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides comprising from 2 to 8 carbon atoms, in particular from 2 to 4 carbon atoms.
  • the PAOs used as base oils are for example obtained from monomers comprising from 4 to 32 carbon atoms, for example from octene or decene.
  • the weight average molecular weight of PAO can vary quite widely. Preferably, the weight-average molecular mass of the PAO is less than 600 Da.
  • the weight-average molecular mass of the PAO can also range from 100 to 600 Da, from 150 to 600 Da, or even from 200 to 600 Da.
  • the base oil or oils of the lubricating composition according to the invention can be chosen from group II or III base oils.
  • the oil or base oils of the composition implemented according to the invention are chosen from polyalphaolefins (PAO), polyalkylene glycol (PAG) and esters of carboxylic acids and alcohols.
  • PAO polyalphaolefins
  • PAG polyalkylene glycol
  • esters of carboxylic acids and alcohols are chosen from polyalphaolefins (PAO), polyalkylene glycol (PAG) and esters of carboxylic acids and alcohols.
  • the lubricating composition according to the invention comprises one or more boron dispersants.
  • boronated dispersant within the meaning of the present invention, is meant a dispersant additive comprising at least one boron atom.
  • the dispersant will make it possible to ensure the maintenance in suspension and the evacuation of the insoluble solid contaminants constituted by the secondary products of oxidation which are formed when the lubricating composition is in service.
  • the borated dispersant is chosen from borated succinimide compounds, such as borated polyisobutylene succinimide (PIBSI), or from phospho-boronated compounds, such as borated and phosphated polyisobutylene succinimide (PIBSI).
  • borated succinimide compounds such as borated polyisobutylene succinimide (PIBSI)
  • PIBSI borated polyisobutylene succinimide
  • PIBSI borated and phosphated polyisobutylene succinimide
  • the borated compound is chosen from the reaction products of a PIBSA and a borated polyalkylene amine (PIBSA/borated PAM), the reaction products of a PIBSA and a borated polyalkylene amine and phosphate (PIBSA/PAM borated and phosphated).
  • PIBSA/borated PAM the reaction products of a PIBSA and a borated polyalkylene amine and phosphate
  • the PIB chain preferably has a molar mass ranging from 750 to 3000 g/mol.
  • the boron dispersant has a boron content ranging from 0.1 to 10% by weight, preferably from 0.2 to 5% by weight, more preferably from 0.25 to 3% by weight, based on the total weight of the borated dispersant.
  • the boron content preferably ranges from 0.1 to 10% by weight, preferably from 0.2 to 5% by weight. weight, more preferably 0.25 to 3% by weight, and the phosphorus content is preferably 0.05 to 5% by weight, more preferably 0.1 to 3% by weight, more preferably 0 2 to 1.5% by weight, based on the total weight of the boron dispersant.
  • the boron dispersant does not include phosphorus.
  • the lubricating composition comprises from 0.01 to 5% by weight of borated dispersant(s), preferably from 0.1 to 4% by weight of borated dispersant(s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention comprises at least two different antioxidants.
  • Said at least two antioxidants are chosen from amino antioxidants, phenolic antioxidants substituted with one or more linear or branched alkyl groups having from 1 to 30 carbon atoms, and mixtures thereof.
  • the antioxidant additive generally makes it possible to delay the degradation of the composition in service. This degradation can in particular result in the formation of deposits, in the presence of sludge or in an increase in the viscosity of the composition.
  • a compound is said to be "phenolic substituted by one or more linear or branched alkyl groups having from 1 to 30 carbon atoms" when it comprises at least one structure of the -O-phenyl type, said phenyl ring being substituted by at least one linear or branched alkyl group having from 1 to 30 carbon atoms.
  • the phenolic antioxidants substituted by one or more linear or branched C 1 -C 30 alkyl groups are chosen from triphenylphosphites whose phenyl groups are substituted by at least one linear or branched C 1 -C alkyl group 30, phenols substituted with two alkyl groups in C 1 -C 30 ester group and a C 1 -C 30, compounds comprising two substituted phenols each by at least one alkyl group in C 1 -C 30 and connected by a bridge thioether optionally having an ester function on each side of said bridge.
  • At least one of the substituents of the phenol groups is chosen from linear or branched C1-C16, preferably C1-C10, more preferably C I -C 6 alkyls .
  • at least one of the substituents of the phenol groups is a tert-butyl group.
  • the amino antioxidants are chosen from aromatic amines of formula NR 10 R U R 12 in which R 10 represents an aliphatic group or an optionally substituted aromatic group, R 1 1 represents an optionally substituted aromatic group, R 12 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a group of formula R 13 S(0) z R 14 in which R 13 represents an alkylene group or an alkenylene group, R 14 represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group and z represents 0, 1 or 2.
  • an “aromatic” group denotes a group comprising at least one aromatic ring. It may be, for example, a phenyl or naphthyl ring.
  • an “aliphatic” group designates a group which is not aromatic. It may be, for example, an alkyl, alkenyl, cycloalkyl or cycloalkenyl group.
  • the amino antioxidants are chosen from diphenylamines, diphenylamines substituted with at least one C 1 -C 30 alkyl group, N,N'-dialkyl-aryl-diamines, preferably from diphenylamines, diphenylamines substituted with at least one C 1 -C 30 alkyl group,.
  • the amino antioxidant(s) used in the invention comprise from 1 to 10% by weight of nitrogen, preferably from 2 to 7% by weight of nitrogen, relative to the weight of said antioxidant.
  • the lubricating composition comprises at least two antioxidants chosen from triphenylphosphites whose phenyl groups are substituted by at least one linear or branched C1-C30 alkyl group, phenols substituted by two alkyl groups in C1-C30 and a C1-C30 ester group, compounds comprising two phenols each substituted by at least one C1-C30 alkyl group and connected by a thioether bridge optionally having an ester function on each side of said bridge, diphenylamines, diphenylamines substituted with at least one C1-C30 alkyl group, N,N'-dialkyl-aryl-diamines, and mixtures thereof.
  • the lubricating composition comprises:
  • the lubricating composition comprises:
  • At least one antioxidant chosen from diphenylamines, diphenylamines substituted with at least one C1-C30 alkyl group, N,N'-dialkyl-aryl-diamines, and mixtures thereof, and
  • At least one antioxidant chosen from triphenylphosphites whose phenyl groups are substituted by at least one linear or branched C1-C30 alkyl group, phenols substituted by two C1-C30 alkyl groups and a Ci-C30 ester group, compounds comprising two phenols each substituted by at least one C1-C30 alkyl group and connected by a thioether bridge optionally having an ester function on each side of said bridge.
  • the lubricating composition comprises from 0.01 to 5% by weight, or even from 0.1 to 3% by weight, of a mixture of at least two antioxidants chosen from amino antioxidants, phenolic antioxidants substituted by a or more linear or branched alkyl groups having from 1 to 30 carbon atoms, and mixtures thereof, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention may also further comprise all types of functional additives, distinct from the phosphite polymer and antioxidant additives and boron dispersant defined in the context of the present invention, suitable for use in a lubricant for motor vehicles, in particular for manual or automatic transmission of motor vehicles.
  • Such additives can be chosen from anti-wear additives, detergents, non-boronated dispersants, antioxidants different from the antioxidants defined in the present invention, pour point depressants, antifoaming agents, viscosity index improvers, and mixtures thereof.
  • composition according to the invention comprises at least one functional additive chosen from anti-wear additives, detergents, non-boronated dispersants, antioxidants, pour point depressants, anti-foam agents, improvers of viscosity index, and mixtures thereof.
  • these additional functional additives represent (in total) from 1 to 30% by weight, preferably from 1.5 to 25% by weight, preferably from 2 to 20% by weight, of the weight total of the lubricating composition.
  • additives can be introduced separately and/or in the form of a mixture like those already available for sale for the formulations of commercial lubricants for vehicle engines, with a performance level as defined by the ACEA ( Association of European Automobile Manufacturers) and/or the API (American Petroleum Institute), well known to those skilled in the art.
  • ACEA Association of European Automobile Manufacturers
  • API American Petroleum Institute
  • the lubricating composition according to the invention may optionally comprise one or more anti-wear additives.
  • Said anti-wear additives can be chosen from phosphorus anti-wear, sulfur anti-wear, phospho-sulfur anti-wear, and a mixture thereof.
  • a "phosphorus anti-wear” will designate an anti-wear comprising at least one phosphorus atom and not comprising sulfur, said phosphorus anti-wear may optionally comprise one or more nitrogen atoms (in addition carbon and hydrogen atoms). In this case, it can then be referred to as "phosphorus-amine anti-wear”.
  • a "sulfur anti-wear” will designate an anti-wear comprising at least one sulfur atom and not comprising phosphorus, said phosphorus anti-wear may optionally comprise one or more nitrogen atoms (in addition carbon and hydrogen atoms). In this case, it can then be referred to as “sulphur-amine anti-wear”.
  • a "phosphor-sulfur anti-wear” will designate an anti-wear comprising at least one phosphorus atom and at least one sulfur atom, said phospho-sulphur anti-wear may optionally comprise one or more atoms nitrogen (in addition to carbon and hydrogen atoms). In this case, it can then be referred to as “sulphur-amine anti-wear”.
  • phosphorus anti-wear additives of phosphates, phosphites and phosphonates. These terms denote both phosphoric, phosphorous and phosphonic acids, their mono, di and triesters, for example alkyl phosphates, alkyl phosphonates, and their salts, for example amines.
  • the phospho-sulfur anti-wear additives optionally used in the present invention may be (mono or di) thiophosphates and thiophosphites, these terms including thiophosphoric and thiophosphorous acids, the esters of these acids, their salts, dithiophosphites and dithiophosphates.
  • phospho-sulfur anti-wear additives of monobutylthiophosphate, monooctylthiophosphate, monolaurylthiophosphate, dibutylthiophosphate, dilaurylthiophosphate, tributylthiophosphate, trioctylthiophosphate, triphenylthiophosphate, monooctylthiophosphite, trilaurylthiophosphate, monolaurylthiophosphite, monobutylthiophosphite, dibutylthiophosphite, dilaurylthiophosphite, tributylthiophosphite, trioctylthiophosphate, monolaurylthiophosphite, monobutylthiophosphite, dibutylthiophosphite, dilaurylthiophosphite, tributylthiophosphite, trioctylthiophosphat
  • salts of esters of thiophosphoric acid and of thiophosphorous acid are those obtained by reaction with a nitrogenous compound such as ammonia or an amine or zinc oxide or zinc chloride.
  • the anti-wear additive(s) used in the invention are chosen from phospho-sulfur anti-wear, sulfur-amine anti-wear, and mixtures thereof.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise from 0.01 to 5% by weight of anti-wear additive(s), relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the quantity of anti-wear additives may be adapted in order to obtain a phosphorus content ranging from 5 to 9150 ppm by weight in the lubricating composition.
  • the phosphorus content in the lubricating composition according to the invention ranges from 5 to 4500 ppm by weight, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise at least one antioxidant additive different from the antioxidant additives defined previously in the present invention.
  • Said (different) antioxidant can be chosen from copper compounds, for example copper thio- or dithio-phosphates, salts of copper and of carboxylic acids, dithiocarbamates, sulphonates, phenates, copper acetylacetonates. Copper I and II salts, succinic acid or anhydride salts can also be used.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise from 0.5 to 2% by weight of at least one antioxidant additive different from the antioxidants defined above in the context of the invention, relative to the total weight of the composition.
  • the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one detergent additive.
  • Detergent additives generally reduce the formation of deposits on the surface of metal parts by dissolving secondary products of oxidation and combustion.
  • detergent additives which can be used in the lubricating composition according to the invention are generally known to those skilled in the art.
  • Detergent additives can be anionic compounds comprising a long lipophilic hydrocarbon chain and a hydrophilic head.
  • the associated cation can be a metal cation of an alkali or alkaline earth metal.
  • the detergent additives are preferably chosen from alkali metal or alkaline-earth metal salts of carboxylic acids, sulfonates, salicylates, naphthenates, as well as phenate salts.
  • the alkali and alkaline-earth metals are preferably calcium, magnesium, sodium or barium. These metallic salts generally comprise the metal in a stoichiometric quantity or else in excess, therefore in a quantity greater than the narrow stoichiometric quantity.
  • the excess metal providing the overbased character to the detergent additive is then generally in the form of an oil-insoluble metal salt, for example a carbonate, a hydroxide, an oxalate, an acetate, a glutamate, preferentially a carbonate .
  • the lubricating composition suitable for the invention may for example comprise from 0.5 to 4% by weight of detergent additive, relative to the total weight of the composition.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise at least one non-boronated dispersing agent.
  • the non-boronated dispersing agent can be chosen from Mannich bases or compounds of the succinimide type, such as non-boronated polyisobutylene succinimide (PIBSI).
  • PIBSI non-boronated polyisobutylene succinimide
  • the lubricating composition according to the invention may, for example, comprise from 0.2 to 10% by weight of non-boronated dispersing agent(s), relative to the total weight of the composition.
  • the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one antifoaming agent.
  • the antifoaming agent can be chosen from silicones.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise from 0.01 to 2% by mass or from 0.01 to 5% by mass, preferably from 0.1 to 1.5% by mass or from 0.1 to 2% by mass of agent antifoam, relative to the total weight of the composition.
  • the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one pour point depressant additive (also called “PPD” agents for “Pour Point Depressant” in English).
  • PPD pour point depressant additive
  • pour point depressants By slowing down the formation of paraffin crystals, pour point depressants generally improve the cold behavior of the composition.
  • pour point depressant additives mention may be made of polyalkyl methacrylates, polyacrylates, polyarylamides, polyalkylphenols, polyalkylnaphthalenes, alkylated polystyrenes.
  • the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one viscosity index improver (VI improver).
  • VI improvers mention may be made of polymethacrylates, polyisobutenes or fatty acid esters. When they are present, these additives can represent from 1 to 25% by weight, of the total weight of the lubricating composition.
  • the phosphite polymer, the boron dispersant and, where appropriate, the anti-wear additive can be added to an oil or mixture of base oils, then the other optional additional additives added .
  • the phosphite polymer, the boron dispersant and, where applicable, the anti-wear additive can be added to a pre-existing conventional lubricant formulation, comprising in particular one or more base oils, and optionally additional additives.
  • the phosphite polymer, the boron dispersant and, where appropriate, the anti-wear additive defined in the present invention can be combined with one or more additional additives when they are present, and the "package" of additives thus formed added to an oil or a mixture of base oils.
  • the lubricating composition according to the invention has a kinematic viscosity, measured at 40° C. according to the ASTM D445 standard, ranging from 5 to 300 mm 2 /s, in particular from 10 to 25 mm 2 /s.
  • the lubricating composition according to the invention has a kinematic viscosity, measured at 100° C. according to the ASTM D445 standard, ranging from 1 to 20 mm 2 /s, in particular from 2 to 15 mm 2 /s.
  • the lubricating composition according to the invention comprises, or even consists of:
  • borated dispersant chosen from borated SI PIBs and borated and phosphated SI PIBs;
  • anti-wear additives optionally one or more additional additives chosen from anti-wear additives, viscosity index modifiers, detergents, non-boronated dispersants, antioxidants, pour point depressants, anti-foam agents and their mixtures.
  • additional additives chosen from anti-wear additives, viscosity index modifiers, detergents, non-boronated dispersants, antioxidants, pour point depressants, anti-foam agents and their mixtures.
  • the lubricating composition according to the invention comprises, or even consists of:
  • borated dispersant(s) chosen from borated PIBSIs and borated and phosphated PIBSIs;
  • one or more functional additives preferably chosen from anti-wear additives , viscosity index modifiers, detergents, non-boronated dispersants, antioxidants, pour point depressants, antifoaming agents and mixtures thereof.
  • the lubricating composition according to the invention comprises from 5 to 4000 ppm by weight of sulfur, preferably from 7 to 1000 ppm by weight of sulfur, more preferably from 10 to 800 ppm by weight of sulfur, by relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention comprises from 5 to 9150 ppm by weight of phosphorus, preferably from 5 to 4500 ppm by weight of phosphorus, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the boron content of the lubricating composition ranges from 5 to 500 ppm, preferably from 10 to 300 ppm by weight, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the nitrogen content of the lubricating composition ranges from 5 to 5000 ppm, preferably from 10 to 2000 ppm by weight, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the present invention also relates to the use of the phosphite polymer as defined above in combination with a boron dispersant and two antioxidants as defined in the present invention, in a lubricating composition comprising at least one base oil, in order to improve the stability to the oxidation of said lubricating composition.
  • the use of the invention is characterized by a change in viscosity at 100° C. of the lubricating composition comprising at least one base oil, said phosphite polymer, said boron dispersant, and said antioxidants, of less than 10% according to the DIN 51659-2 method.
  • a subject of the present invention is also the use of the lubricating composition according to the invention for lubricating the transmissions of motor vehicles, in particular the gears of the transmissions.
  • Transmissions can be manual or automatic transmissions.
  • the lubricating composition according to the invention is used to reduce the wear of a mechanical part of a motor vehicle transmission, in particular of a motor vehicle gear.
  • the lubricating composition according to the invention makes it possible to reduce the wear of the gears of the transmissions.
  • the lubricating composition according to the invention is used to reduce the spalling of a mechanical part of a motor vehicle transmission, in particular of a motor vehicle gear.
  • the lubricating composition according to the invention is used to both reduce wear and reduce spalling of a mechanical part of a motor vehicle transmission, in particular of a vehicle gear automobiles.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to a method for lubricating at least one part of a transmission of a motor vehicle, in particular a gear of a motor vehicle, comprising at least one step bringing at least said part into contact with a lubricating composition as described above.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to a process for improving the stability to oxidation of a lubricating composition, said process comprising a step of mixing at least one phosphite polymer of formula (I) as defined in the present invention, of at least one boron dispersant and of at least two antioxidants as defined in the present invention, with at least one base oil, preferably said polymer, said dispersant and said antioxidants are additionally mixed with an anti-wear additive.
  • a process for improving the stability to oxidation of a lubricating composition comprising a step of mixing at least one phosphite polymer of formula (I) as defined in the present invention, of at least one boron dispersant and of at least two antioxidants as defined in the present invention, with at least one base oil, preferably said polymer, said dispersant and said antioxidants are additionally mixed with an anti-wear additive.
  • composition according to the invention make it possible to define uses according to the invention which are also particular, advantageous or preferred.
  • Example 1 Preparation of the lubricating compositions
  • the lubricating compositions were prepared by mixing the ingredients at a temperature of approximately 40° C., according to methods well known to those skilled in the art.
  • the lubricating compositions which were prepared and tested are detailed in Table 2 below.
  • the percentages are percentages by weight, relative to the total weight of the lubricating composition.
  • the elemental contents of phosphorus, boron, sulfur and amine were calculated according to the elemental contents in the ingredients and are also indicated in table 2 in ppm by weight.
  • the base oils are group III base oils
  • the phosphite polymer corresponds to formula (I) and comprises 4.50% by weight of phosphorus and zero sulphur, it has a weight-average molecular mass of approximately 10,000 g/mol and a number-average molecular mass of approximately 3000 g/mol, it can be obtained for example according to the method described in example 2 of document WO 2011/102861,
  • the phospho-sulfur anti-wear is of the phosphorothionate type and comprises 9.30% by weight of phosphorus and 19.80% by weight of sulfur,
  • the borated dispersant is a borated PIBSI comprising 0.40% by weight of boron and zero phosphorus
  • the non-boronated dispersant is an amino dispersant comprising 3.20% by weight of nitrogen and zero boron and zero phosphorus
  • the phospho-boronated dispersant is a borated and phosphated PIBSI comprising 1% by weight of boron and 0.75% by weight of phosphorus,
  • - amino antioxidant 1 is an alkylated diphenylamine antioxidant comprising 4.50% by weight of nitrogen
  • - amino antioxidant 2 is a naphthyl-phenyl-alkylamine antioxidant comprising 4.78% by weight of nitrogen
  • the phenolic antioxidant 1 is an antioxidant comprising a phenol group substituted by two C1-C30 alkyl groups and a C1-C30 ester group, this phenolic antioxidant 1 does not contain sulfur, phosphorus or nitrogen,
  • the phenolic antioxidant 2 is an antioxidant comprising two phenol groups each substituted by at least one C1-C30 alkyl group and connected by a thioether bridge having an ester function on each side of said bridge, this phenolic antioxidant 2 comprises 4.90% by weight of sulphur, and zero nitrogen and zero phosphorus,
  • the phenolic antioxidant 3 is a triphenylphosphite antioxidant whose 3 phenyl groups are substituted by at least one linear or branched C1-C30 alkyl group, this phenolic antioxidant 3 comprises 5% by weight of phosphorus, and zero nitrogen and zero sulphur,
  • the detergent is an overbased calcium sulfonate detergent
  • the additive package contains a pour point improver and a defoamer.
  • Example 2 Studies of the performances of the lubricating compositions Oxidation stability was evaluated by measuring the change in viscosity at 100°C during a 192h test at 170°C, according to DIN 51659-2. The change in viscosity is expressed in % in Table 3 below.
  • Example 3 Studies of the performances of the lubricating compositions
  • the oxidation stability was evaluated by measuring the change in viscosity at 100°C during a test of 384h at 170°C, according to DIN 51659-2.
  • the change in viscosity is expressed in % in Table 4 below.

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Abstract

La présente invention concerne une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base, au moins un dispersant boré, au moins deux antioxydants choisis parmi les antioxydants aminés, les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone, et leurs mélanges, et au moins un polymère phosphite de formule (I) dans laquelle, - chacun des R1, R2, R3 et R4 peuvent être choisis indépendamment les uns des autres parmi les groupements alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en C1-20 et Y-OH; - Y est choisi parmi les groupements alkylène en C2-C40, alkyl lactone en C2-C40, -R7- N(R8)-R9-, dans lequel R7, R8 et R9 sont indépendamment les uns des autres choisis parmi hydrogène, alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en C1 -20, - m est un entier allant de 2 à 100, - n est un entier allant de 1 à 1000.

Description

Description
Titre : Composition lubrifiante pour transmission automobile stable à l’oxydation.
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes, en particulier pour véhicules automobiles, notamment pour lubrifier les organes de transmissions des véhicules automobiles, en particulier les engrenages des transmissions de véhicules thermiques ou électriques.
Etat de la technique
Les organes de transmissions des véhicules automobiles fonctionnent sous forte charge et vitesses élevées. Les huiles pour ces transmissions doivent donc être particulièrement performantes dans la protection des pièces contre l'usure et la fatigue, et notamment protéger les dents d'engrenage contre le phénomène d'écaillage.
L'écaillage se produit après un long temps de vieillissement, précédant les détériorations visibles. Les mécanismes sont mal connus, mais le phénomène démarre par l'amorçage de fissures à une certaine profondeur sous la surface, ces fissures se propagent, et lorsque des fissures normales à la surface se créent, des écailles se détachent brutalement.
La prévention de ce phénomène passe par une diminution des contraintes de contact grâce à une géométrie appropriée des pièces, et par la réduction des frottements, en évitant l'adhésion. La composition lubrifiante intervient dans ce processus de prévention, principalement par la réactivité physico chimique de ses additifs.
On ajoute généralement des additifs anti usure et extrême pression soufrés, phosphorés, ou boratés, pour conférer aux huiles pour transmission des propriétés de protection contre l'écaillage. Les autres additifs présents dans la composition lubrifiante peuvent également avoir un impact, positif ou négatif, sur la propagation des fissures à l'intérieur des pièces et donc sur le phénomène d'écaillage.
Au cours de son utilisation, la composition lubrifiante mise en œuvre dans les organes de transmission, peut être amenée à se détériorer, notamment sous l’effet de l’oxydation.
C’est donc un objet de la présente invention que de fournir une composition lubrifiante pour transmission manuelle ou automatique en particulier pour engrenage des transmissions de moteurs thermiques ou électriques, présentant une bonne stabilité à l’oxydation.
Le document WO 2010/126760 décrit une composition lubrifiante comprenant une huile de base et un polymère de type ester phosphoré comprenant le produit de la réaction de condensation d’un acide ou ester phosphoré avec un diol où les deux fonctions hydroxy sont séparées par une chaîne de 4 à 100 atomes de carbone.
Le document WO 2016/089565 décrit une composition lubrifiante comprenant une huile de base et une composition phosphite ester comprenant le produit de la réaction de condensation d’un acide ou ester phosphoré avec au moins deux diols.
Ces deux documents ne divulguent pas la composition de la présente invention.
Résumé de l’invention
Plus précisément, la présente invention concerne une composition lubrifiante comprenant :
- au moins une huile de base,
- au moins un dispersant boré,
- au moins deux antioxydants choisis parmi les antioxydants aminés, les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone, et leurs mélanges, et
- au moins un polymère phosphite de formule (I) :
[Chem 1] dans laquelle,
- chacun des R1, R2, R3 et R4 peuvent être choisis indépendamment les uns des autres parmi les groupements alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Cl-20 et Y-OH (servant de groupe terminal) ;
- Y est choisi parmi les groupements alkylène en C2-C40, alkyl lactone en C2-C40, -R7- N(R8)-R9-, dans lequel R7, R8 et R9 sont indépendamment les uns des autres choisis parmi hydrogène, alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Cl -20,
- m est un entier allant de 2 à 100,
- n est un entier allant de 1 à 1000.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le polymère de formule (I) présente une masse moléculaire moyenne en poids inférieure à 30000 g/mol.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le polymère phosphite représente de 0.01 à 10% en poids du poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispersant boré est choisi parmi les succinimides boratés et éventuellement phosphatés, de préférence les polyisobutylène succinimides boratés.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la composition lubrifiante comprend de 5 à 9150 ppm en poids de phosphore, de préférence de 5 à 4500 ppm en poids de phosphore, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la composition lubrifiante comprend:
- au moins un antioxydant aminé, et
- au moins un antioxydant phénolique substitué par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone.
Selon un mode de réalisation de l’invention, dans la composition lubrifiante :
- le ou les antioxydants aminés sont choisis parmi les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C30, les N,N'-dialkyle-aryle-diamines, et/ou
- le ou les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés en C1-C30 sont choisis parmi les triphénylphosphites dont les groupements phényles sont substitués par au moins un groupement alkyle linéaire ou ramifié en C1-C30, les phénols substitués par deux groupements alkyle en C1-C30 et un groupement ester en C1-C30, les composés comprenant deux phénols substitués chacun par au moins un groupement alkyle en C1-C30 et reliés par un pont thioéther présentant éventuellement une fonction ester de chaque côté dudit pont.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la composition lubrifiante comprend : de 70 à 99% en poids d’une ou plusieurs huile(s) de base, et de 0,01 à 10% en poids de polymère phosphite, de 0,01 à 5% en poids de dispersant(s) boré(s), de 0,01 à 5% en poids du mélange d’au moins un antioxydant aminé et d’au moins un antioxydant phénolique substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés en C1-C30 ; éventuellement de 1 à 30% en poids d’un ou plusieurs additifs fonctionnels, de préférence choisi parmi les additifs améliorant l’indice de viscosité, les additifs antioxydants, les additifs antimousse, les dispersants non borés, les détergents, les additifs anti-usure, les additifs modificateur de viscosité, et leur mélange, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
L’invention concerne également l’utilisation d’un polymère phosphite en combinaison avec un dispersant boré et deux antioxydants, pour améliorer la stabilité à l’oxydation d’une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base, ledit polymère phosphite répondant à la formule (I) :
[Chem 1] dans laquelle,
- chacun des RI, R2, R3 et R4 peuvent être choisis indépendamment les uns des autres parmi les groupements alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Cl-20 et Y-OH (servant de groupe terminal) ;
- Y est choisi parmi les groupements alkylène en C2-C40, alkyl lactone en C2-C40, -R7- N(R8)-R9-, dans lequel R7, R8 et R9 sont indépendamment les uns des autres choisis parmi hydrogène, alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Cl-20,
- m est un entier allant de 2 à 100,
- n est un entier allant de 1 à 1000, lesdits deux antioxydants étant choisis parmi les antioxydants aminés, les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone, et leurs mélanges.
L’invention concerne également rutilisation de la composition lubrifiante selon l’invention, pour lubrifier au moins une pièce mécanique d’un véhicule automobile, de préférence présente dans un organe de transmission d’un véhicule automobile, de préférence un engrenage d’un véhicule automobile.
La composition lubrifiante selon l’invention présente l’avantage d’avoir de très bonnes propriétés pour réduire le phénomène d’écaillage, en particulier lorsqu’elle est mise en œuvre sous forte charge et des vitesse élevées.
La composition lubrifiante selon l’invention présente typiquement une bonne durabilité.
La composition lubrifiante selon l’invention présente également de bonnes propriétés anticorrosion.
La composition lubrifiante selon l’invention présente également une très bonne stabilité à l’oxydation
Dans la suite du texte, les expressions « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... » et « variant de ... à ... » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.
Sauf indication contraire, les quantités dans un produit sont exprimées en poids, par rapport au poids total du produit.
Description détaillée
La présente invention concerne une composition lubrifiante comprenant :
- au moins une huile de base,
- au moins un polymère phosphite répondant à la formule (I),
- au moins un dispersant boré,
- au moins deux antioxydants choisis parmi les antioxydants aminés, les antioxydants phénoliques substitués par des groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone, et leurs mélanges.
Polymère phosphite
La composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins un polymère phosphite répondant à la formule (I) :
[Chem 1] dans laquelle,
- chacun des R1, R2, R3 et R4 peuvent être choisis indépendamment les uns des autres parmi les groupements alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Ci -20 et Y-OH (servant de groupe terminal) ;
- Y est choisi parmi les groupements alkylène en C2-C40, alkyl lactone en C2-C40, -R7-N(R8)- R9-, dans lequel R7, R8 et R9 sont indépendamment les uns des autres choisis parmi hydrogène, alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Ci -20,
- m est un entier allant de 2 à 100,
- n est un entier allant de 1 à 1000.
Au sens de la présente invention, on entend par « alkyle » une chaîne linéaire ou ramifiée non cyclique hydrocarbonée, saturée, comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, tel que des atomes d’oxygène, d’azote ou de soufre. De préférence, les alkyles sont constitués d’atomes de carbone et d’hydrogène.
Au sens de la présente invention, on entend par « alkényle » une chaîne linéaire ou ramifiée non cyclique hydrocarbonée, insaturée, comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes, tel que des atomes d’oxygène, d’azote ou de soufre. De préférence, les alkényles sont constitués d’atomes de carbone et d’hydrogène.
Au sens de la présente invention, on entend par « cycloalkyle » un groupement monocyclique ou polycyclique saturé présentant éventuellement un ou plusieurs substituants alkyle ou alkényle, ledit ou lesdits cycles peuvent eux-mêmes être substitués par un ou plusieurs hétéroatomes, tel que des atomes d’oxygène, d’azote ou de soufre. De préférence, les cycloalkyles sont constitués d’atomes de carbone et d’hydrogène.
Au sens de la présente invention, on entend par « cycloalkényle » un groupement monocyclique ou polycyclique insaturé présentant éventuellement un ou plusieurs substituants alkyle ou alkényle, ledit ou lesdits cycles peuvent eux-mêmes être substitués par un ou plusieurs hétéroatomes, tel que des atomes d’oxygène, d’azote ou de soufre. De préférence, les cycloalkényles sont constitués d’atomes de carbone et d’hydrogène.
Au sens de la présente invention, un groupement « en Ci-Cj » est un groupement comportant de i à j atomes de carbone.
Selon un mode de réalisation préféré, le groupement Y est choisi parmi les alkylène comprenant de 2 à 20 atomes de carbone, de préférence de 2 à 12 atomes de carbone, de préférence encore de 2 à 8 atomes de carbone.
Selon un mode de réalisation, m va de 4 à 100.
Selon un mode de réalisation, le polymère phosphite de formule (I) présente une masse moléculaire moyenne en poids inférieure à 30000 g/mol, de préférence allant de 3000 à 20000 g/mol. La masse moléculaire moyenne en poids peut être mesurée par chromatographie d’exclusion stérique.
Selon un mode de réalisation, le polymère phosphite de formule (I) présente une masse moléculaire moyenne en nombre inférieure à 10000 g/mol, de préférence allant de 1000 à 5000 g/mol. La masse moléculaire moyenne en nombre peut être mesurée par chromatographie d’exclusion stérique.
Selon un mode de réalisation, le polymère phosphite de formule (I) présente un indice de polydispersité allant de 1 à 5, de préférence allant de 2 à 4.
De préférence, le polymère phosphite de formule (I) contient moins de 2% en poids, de préférence moins de 1% en poids, voire moins de 0,7% en poids de groupement (alkyl)phénol, par rapport au poids total du polymère phosphite de formule (I).
De préférence, le polymère phosphite de formule (I) est totalement exempt de groupement aromatique différents des groupements (alkyl)phénol. Typiquement, le polymère phosphite est sous forme liquide.
Selon un mode de réalisation, le polymère phosphite présente une teneur en phosphore allant de 0,5 à 20% en poids, de préférence de 1 à 10% en poids, par rapport au poids total du polymère phosphite.
Le polymère phosphite mis en œuvre dans l’invention peut être obtenu selon le procédé décrit dans le document WO2011102861. En particulier, le polymère peut être obtenu selon le procédé décrit dans les paragraphes 27 à 32 de ce document.
La synthèse des polymères de formule (I) implique généralement une transestérification dans laquelle le phosphite de triphényle (ou tout autre phosphite d'alkyle ou d'aryle approprié) pourra être mis à réagir avec un alcool saturé ou insaturé ou un éther de polyéthylène ou de polypropylène glycol et un diol ou un polymère diol H(OY)mOH où Y et m sont tels que définis précédemment avec un catalyseur basique approprié à une température comprise entre 20°C et 250°C, et de préférence à une température comprise entre 50°C et 185°C. Parmi les exemples non limitatifs d'alcools saturés ou insaturés, on peut citer les alcools de décyle, d’isodécyle, de lauryle, de tridécyle, d’isotridécyle, de tétradécyle, de pentadécyle, d’hexadécyle, de stéaryle, d’isostéaryle, oléique, les éthers de glycol monohydroxylés.
De préférence, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de 0,01 à 10% en poids de polymère(s) phosphite, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Huile (s) de base
La composition lubrifiante selon l’invention comprend une ou plusieurs huiles de base, de préférence en une teneur d’au moins 70% en poids, de préférence allant de 70 à 99% en poids, de préférence encore de 80 à 98% en poids, préférentiellement de 85 à 95% en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Ces huiles de base peuvent être choisies parmi les huiles de base conventionnellement utilisées dans le domaine des huiles lubrifiantes, telles que les huiles minérales, synthétiques ou naturelles, animales ou végétales ou leurs mélanges. Il peut s’agir d’un mélange de plusieurs huiles de base, par exemple un mélange de deux, trois, ou quatre huiles de base.
Les huiles de base des compositions lubrifiantes considérées selon l’invention peuvent être en particulier des huiles d’origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et présentées dans le tableau 1 ci-dessous ou leurs mélanges. [Tableau 1]
Les huiles de base minérales incluent tous types d’huiles de base obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d’opérations de raffinage telles qu’ extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition.
Des mélanges d’huiles synthétiques et minérales, pouvant être biosourcées, peuvent également être employés. II n’existe généralement aucune limitation quant à l’emploi d’huiles de base différentes pour réaliser les compositions mises en œuvre selon l’invention, si ce n’est qu’elles doivent avoir des propriétés, notamment en termes de viscosité, d’indice de viscosité, ou de résistance à l’oxydation, adaptées à une utilisation pour des systèmes de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride. Les huiles de bases des compositions mises en œuvre selon l’invention peuvent également être choisies parmi les huiles synthétiques, telles certains esters d’acides carboxyliques et d’alcools, les polyalphaoléfines (PAO), et les polyalkylène glycol (PAG) obtenus par polymérisation ou copolymérisation d’oxydes d’alkylène comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, en particulier de 2 à 4 atomes de carbone.
Les PAO utilisées comme huiles de base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant de 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir d’octène ou de décène. La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut varier assez largement. De manière préférée, la masse moléculaire moyenne en poids de la PAO est inférieure à 600 Da. La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut également aller de 100 à 600 Da, de 150 à 600 Da, ou encore de 200 à 600 Da.
Avantageusement, l’huile ou les huiles de base de la composition lubrifiante selon l’invention peuvent être choisies parmi les huiles de base du groupe II ou III.
Selon un mode de réalisation alternatif, l’huile ou les huiles de base de la composition mise en œuvre selon l’invention sont choisies parmi les polyalphaoléfines (PAO), les polyalkylène glycol (PAG) et les esters d’acides carboxyliques et d’alcools.
Dispersant boré
La composition lubrifiante selon l’invention comprend un ou plusieurs dispersants borés.
Par « dispersant boré », au sens de la présente invention, on entend un additif dispersant comprenant au moins un atome de bore. Typiquement, le dispersant permettra de d’assurer le maintien en suspension et l’évacuation des contaminants solides insolubles constitués par les produits secondaires d’oxydation qui se forment lorsque la composition lubrifiante est en service.
Selon un mode de réalisation, le dispersant boré est choisi parmi les composés succinimide boratés, tels que les polyisobutylène succinimide (PIBSI) boratés, ou parmi les composés phospho-boré, tels que les polyisobutylène succinimide (PIBSI) boratés et phosphatés.
Selon un mode de réalisation, le composé boré est choisi parmi les produits de réaction d’un PIBSA et d’un polyalkylène amine boraté (PIBSA/PAM boraté), les produits de réaction d’un PIBSA et d’un polyalkylène amine boraté et phosphaté (PIBSA/PAM boraté et phosphaté). Selon le mode de réalisation mettant en œuvre un dispersant portant une chaîne polyisobutylène (PIB), de préférence, la chaîne PIB présente une masse molaire allant de 750 à 3000 g/mol.
Selon un mode de réalisation, le dispersant boré présente une teneur en bore allant de 0,1 à 10% en poids, de préférence de 0,2 à 5% en poids, de préférence encore de 0,25 à 3% en poids, par rapport au poids total du dispersant boré.
Selon un mode de réalisation, dans le cas où le dispersant boré est choisi parmi les composés phospho-boré, alors la teneur en bore va de préférence de 0,1 à 10% en poids, de préférence de 0,2 à 5% en poids, de préférence encore de 0,25 à 3% en poids, et la teneur en phosphore va de préférence de 0,05 à 5% en poids, de préférence de 0,1 à 3% en poids, de préférence encore de 0,2 à 1,5% en poids, par rapport au poids total du dispersant boré.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispersant boré ne comprend pas de phosphore.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante comprend de 0,01 à 5% en poids de dispersant(s) boré(s), de préférence de 0, 1 à 4% en poids de dispersant(s) boré(s), par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Antioxydants
La composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins deux antioxydants différents. Lesdits au moins deux antioxydants sont choisis parmi les antioxydants aminés, les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone, et leurs mélanges.
L’additif antioxydant permet généralement de retarder la dégradation de la composition en service. Cette dégradation peut notamment se traduire par la formation de dépôts, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la composition.
Au sens de la présente invention, un composé est dit « phénolique substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone » lorsqu’il comprend au moins une structure de type -O-phényl, ledit cycle phényle étant substitué par au moins un groupement alkyle linéaire ou ramifié présentant de 1 à 30 atomes de carbone. Selon un mode de réalisation, les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés en C1-C30 sont choisis parmi les triphénylphosphites dont les groupements phényles sont substitués par au moins un groupement alkyle linéaire ou ramifié en C1-C30, les phénols substitués par deux groupements alkyle en C1-C30 et un groupement ester en C1-C30, les composés comprenant deux phénols substitués chacun par au moins un groupement alkyle en C1-C30 et reliés par un pont thioéther présentant éventuellement une fonction ester de chaque côté dudit pont.
De préférence, au moins un des substituants des groupements phénols est choisi parmi les alkyles linéaires ou ramifiés en C1-C16, de préférence en C1-C10, de préférence encore en CI-CÔ. Selon un mode de réalisation, au moins un des substituants des groupements phénols est un groupement tert-butyle.
Selon un mode de réalisation, les antioxydants aminés sont choisis parmi les amines aromatiques de formule NR10RUR12 dans laquelle R10 représente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, R1 1 représente un groupement aromatique, éventuellement substitué, R12 représente un atome d’hydrogène, un groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule R13S(0)zR14 dans laquelle R13 représente un groupement alkylène ou un groupement alkénylène, R14 représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle et z représente 0, 1 ou 2.
Au sens de la présente invention, un groupement « aromatique » désigne un groupement comprenant au moins un cycle aromatique. Il peut s’agir par exemple d’un cycle phényle ou naphtyle.
Au sens de la présente invention, un groupement « aliphatique » désigne un groupement qui n’est pas aromatique. Il peut s’agir par exemple d’un groupement alkyle, alkényle, cycloalkyle ou cycloalkényle.
Selon un mode de réalisation particulier, les antioxydants aminés sont choisis parmi les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C30, les N,N'-dialkyle-aryle-diamines, de préférence parmi les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C30,.
De préférence, le ou les antioxydants aminés mis en œuvre dans l’invention comprennent de 1 à 10% en poids d’azote, de préférence de 2 à 7% en poids d’azote, par rapport au poids dudit antioxydant. Selon un mode de réalisation de l’invention, la composition lubrifiante comprend au moins deux antioxydants choisis parmi les triphénylphosphites dont les groupements phényles sont substitués par au moins un groupement alkyle linéaire ou ramifié en C1-C30, les phénols substitués par deux groupements alkyle en C1-C30 et un groupement ester en C1-C30, les composés comprenant deux phénols substitués chacun par au moins un groupement alkyle en C1-C30 et reliés par un pont thioéther présentant éventuellement une fonction ester de chaque côté dudit pont, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C30, les N,N'-dialkyle-aryle-diamines, et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante comprend :
- au moins un antioxydant aminé, et
- au moins un antioxydant phénolique substitué par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés en C1-C30.
De préférence, la composition lubrifiante comprend :
- au moins un antioxydant choisi parmi les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C30, les N,N'-dialkyle-aryle-diamines, et leurs mélanges, et
- au moins un antioxydant choisi parmi les triphénylphosphites dont les groupements phényles sont substitués par au moins un groupement alkyle linéaire ou ramifiés en C1-C30, les phénols substitués par deux groupements alkyle en C1-C30 et un groupement ester en Ci- C30, les composés comprenant deux phénols substitués chacun par au moins un groupement alkyle en C1-C30 et reliés par un pont thioéther présentant éventuellement une fonction ester de chaque côté dudit pont.
De préférence, la composition lubrifiante comprend de 0,01 à 5% en poids, voire de 0,1 à 3% en poids, d’un mélange d’au moins deux antioxydants choisis parmi les antioxydants aminés, les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone, et leurs mélanges, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Les inventeurs ont en effet découvert que la combinaison d’un polymère phosphite de formule (I), d’un dispersant boré et de deux antioxydants spécifiques permettait d’améliorer de façon inattendue la stabilité à l’oxydation de la composition lubrifiante. Additifs complémentaires
La composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre en outre tous types d’additifs fonctionnels, distincts du polymère phosphite et additifs antioxydants et dispersant boré définis dans le contexte de la présente invention, adaptés à une utilisation dans un lubrifiant pour véhicules automobiles, en particulier pour transmission manuelle ou automatique de véhicules automobiles.
De tels additifs, connus de l’homme du métier dans le domaine de la lubrification de véhicules automobiles peuvent être choisis parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants non-borés, les antioxydants différents des antioxydants définis dans la présente invention, les abaisseurs du point d’écoulement, les agents anti -mousse, les améliorants d’indice de viscosité, et leurs mélanges.
Avantageusement, la composition selon l’invention comprend au moins un additif fonctionnel choisi parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants non- borés, les antioxydants, les abaisseurs du point d’écoulement, les agents anti -mousse, les améliorants d’indice de viscosité, et leurs mélanges.
Typiquement, lorsqu’ils sont présents, ces additifs fonctionnels, additionnels, représentent (en tout) de 1 à 30% en poids, de préférence de 1,5 à 25% en poids, préférentiellement de 2 à 20% en poids, du poids total de la composition lubrifiante.
Ces additifs peuvent être introduits isolément et/ou sous la forme d’un mélange à l’image de ceux déjà disponibles à la vente pour les formulations de lubrifiants commerciaux pour moteurs de véhicules, de niveau de performance tels que définis par l’ ACEA (Association des Constructeurs Européens d’ Automobiles) et/ou l’API (American Petroleum Institute), bien connus de l’homme du métier.
La composition lubrifiante selon l’invention peut éventuellement comprendre un ou plusieurs additifs anti-usure. Lesdits additifs anti-usure peuvent être choisis parmi les anti-usure phosphoré, les anti-usure soufrés, les anti-usure phospho-soufré, et leur mélange.
Au sens de la présente invention, un « anti-usure phosphoré » désignera un anti usure comprenant au moins un atome de phosphore et ne comprenant pas de soufre, ledit anti-usure phosphoré pourra éventuellement comprendre un ou plusieurs atomes d’azote (en plus des atomes de carbone et d’hydrogène). Dans ce cas, on pourra alors le désigner par « anti-usure phosphoré-aminé ». Au sens de la présente invention, un « anti-usure soufré » désignera un anti-usure comprenant au moins un atome de soufre et ne comprenant pas de phosphore, ledit anti usure phosphoré pourra éventuellement comprendre un ou plusieurs atomes d’azote (en plus des atomes de carbone et d’hydrogène). Dans ce cas, on pourra alors le désigner par « anti usure soufré-aminé ».
Au sens de la présente invention, un « anti-usure phospho-soufré » désignera un anti-usure comprenant au moins un atome de phosphore et au moins un atome de soufre, ledit anti-usure phospho-soufré pourra éventuellement comprendre un ou plusieurs atomes d’azote (en plus des atomes de carbone et d’hydrogène). Dans ce cas, on pourra alors le désigner par « anti-usure soufré-aminé ».
Parmi les additifs anti-usure phosphoré, on peut citer les phosphates, phosphites, et phosphonates. Ces termes désignent à la fois les acides phosphoriques, phosphoreux, phosphoniques, leurs mono, di et triesters, par exemple phosphates d'alkyle, phosphonates d'alkyle, et leurs sels, par exemple aminés.
Les additifs anti usure phospho-soufrés éventuellement utilisés dans la présente invention peuvent être des (mono ou di) thiophosphates et thiophosphites, ces termes incluant les acides thiophosphoriques et thiophosphoreux, les esters de ces acides, leurs sels, les dithiophosphites et dithiophosphates.
On peut citer, à titre d'exemples d'additifs anti usure phospho-soufrés, les monobutylthiophosphate, monooctylthiophosphate, monolaurylthiophosphate, dibutylthiophosphate, dilaurylthiophosphate, tributylthiophosphate, trioctylthiophosphate, triphenylthiophosphate, monooctylthiophosphite, trilaurylthiophosphate, monolaurylthiophosphite, monobutylthiophosphite, dibutylthiophosphite, dilaurylthiophosphite, tributylthiophosphite, trioctylthiophosphite, triphenylthiophosphite, trilaurylthiophosphite et leurs sels.
Des exemples de sels des esters de l'acide thiophosphorique et de l'acide thiophosphoreux sont ceux obtenus par réaction avec un composé azoté tels que l'ammoniac ou une amine ou l'oxyde de zinc ou le chlorure de zinc.
Selon un mode de réalisation particulier, le(s) additif(s) anti-usure mis en œuvre dans l’invention sont choisis parmi les anti-usure phospho-soufré, les anti-usure soufré- aminé, et leurs mélanges. A titre d’exemple, la composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 5% en poids d’additif(s) anti-usure, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
La quantité d’additifs anti-usure pourra être adaptée afin d’obtenir une teneur en phosphore allant de 5 à 9150 ppm en poids dans la composition lubrifiante. De préférence, la teneur en phosphore dans la composition lubrifiante selon l’invention va de 5 à 4500 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
La composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre au moins un additif antioxydant différent des additifs antioxydants définis précédemment dans la présente invention. Ledit antioxydant (différent) peut être choisi parmi les composés cuivrés, par exemple les thio- ou dithio-phosphates de cuivre, les sels de cuivre et d’acides carboxyliques, les dithiocarbamates, les sulphonates, les phénates, les acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, les sels d’acide ou d’anhydride succiniques peuvent également être utilisés.
La composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,5 à 2 % en poids d’au moins un additif antioxydant différent des antioxydants définis précédemment dans le cadre de l’invention, par rapport au poids total de la composition.
La composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif détergent.
Les additifs détergents permettent généralement de réduire la formation de dépôts à la surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires d’oxydation et de combustion.
Les additifs détergents utilisables dans la composition lubrifiante selon l’invention sont généralement connus de l’homme de métier. Les additifs détergents peuvent être des composés anioniques comprenant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé peut être un cation métallique d’un métal alcalin ou alcalino-terreux.
Les additifs détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux d’acides carboxyliques, les sulfonates, les salicylates, les naphténates, ainsi que les sels de phénates. Les métaux alcalins et alcalino-terreux sont préférentiellement le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum. Ces sels métalliques comprennent généralement le métal en quantité stœchiométrique ou bien en excès, donc en quantité supérieure à la quantité stœchiom étriqué. Il s’agit alors d’additifs détergents surbasés ; le métal en excès apportant le caractère surbasé à l’additif détergent est alors généralement sous la forme d’un sel métallique insoluble dans l’huile, par exemple un carbonate, un hydroxyde, un oxalate, un acétate, un glutamate, préférentiellement un carbonate.
La composition lubrifiante convenant à l’invention peut par exemple comprendre de 0,5 à 4 % en poids d’additif détergent, par rapport au poids total de la composition.
Egalement, la composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre au moins un agent dispersant non boré.
L’agent dispersant non-boré peut être choisi parmi les bases de Mannich ou les composés de type succinimide, tels que les polyisobutylène succinimide (PIBSI) non boré.
La composition lubrifiante selon l’invention peut par exemple comprendre de 0,2 à 10 % en poids d’agent(s) dispersant(s) non-borés, par rapport au poids total de la composition.
La composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre en outre au moins un agent antimousse.
L’agent antimousse peut être choisi parmi les silicones.
La composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2 % massique ou de 0,01 à 5 % massique, préférentiellement de 0,1 à 1,5 % massique ou de 0,1 à 2 % massique d’agent antimousse, par rapport au poids total de la composition.
La composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif abaisseur du point d’écoulement, (dits encore agents « PPD » pour « Pour Point Depressant » en langue anglaise).
En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, les additifs abaisseurs de point d’écoulement améliorent généralement le comportement à froid de la composition. Comme exemple d’additifs abaisseurs de point d’écoulement, on peut citer les polyméthacrylates d’alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les polyalkylphénols, les polyalkylnaphtalènes, les polystyrènes alkylés. La composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif améliorant l’indice de viscosité (améliorant de VI). Comme exemple d’ améliorant de VI, on peut citer les polyméthacrylates, les polyisobutènes ou les esters d’acide gras. Lorsqu’ils sont présents, ces additifs peuvent représenter de 1 à 25% en poids, du poids total de la composition lubrifiante.
En termes de formulation d’une telle composition lubrifiante, le polymère phosphite, le dispersant boré et le cas échéant l’additif anti-usure peuvent être additionnés à une huile ou mélange d’huiles de base, puis les autres additifs complémentaires éventuels, ajoutés.
Alternativement, le polymère phosphite, le dispersant boré et le cas échéant l’additif anti-usure peuvent être additionnés à une formulation lubrifiante conventionnelle préexistante, comprenant notamment une ou plusieurs huiles de base, et éventuellement des additifs complémentaires.
Alternativement, le polymère phosphite, le dispersant boré et le cas échéant l’additif anti-usure définis dans la présente invention peuvent être combinés avec un ou plusieurs additifs additionnels lorsqu’ils sont présents, et le « paquet » d’additifs ainsi formé additionné à une huile ou mélange d’huiles de base.
Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique, mesurée à 40°C selon la norme ASTM D445 allant de 5 à 300 mm2/s, en particulier de 10 à 25 mm2/s.
Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique, mesurée à 100°C selon la norme ASTM D445 allant de 1 à 20 mm2/s, en particulier de 2 à 15 mm2/s.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition lubrifiante selon l’invention comprend, voire est constituée de :
- une huile de base ou mélange d’huiles de base;
- un polymère phosphite répondant à la formule (I) ;
- un dispersant boré choisi parmi les PIB SI boratés et les PIB SI boratés et phosphatés ;
- un antioxydant aminé ; - un antioxydant phénolique substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés en C1-C30 ;
- éventuellement un ou plusieurs additifs additionnels choisis parmi les additifs anti-usure, les modificateurs d’indice de viscosité, les détergents, les dispersants non-borés, les antioxydants, les abaisseurs du point d’écoulement, les agents anti -mousse et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition lubrifiante selon l’invention comprend, voire est constituée de :
- au moins 70% en poids, de préférence de 70 à 99% en poids d’huile(s) de base;
- de 0,05% à 10 % en poids, en particulier de 0,1% à 7 % en poids, et plus particulièrement de 1 % à 5 % en poids, de polymère(s) phosphite répondant à la formule (I) ;
- de 0,01 à 5% en poids de dispersant(s) boré(s) choisi(s) parmi les PIBSI boratés et les PIB SI boratés et phosphatés ;
- de 0,01 à 5% en poids du mélange d’au moins un antioxydant aminé et d’au moins un antioxydant phénolique substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés en C1-C30 ;
- éventuellement de 1 à 20% en poids, de préférence de 1,5 à 10% en poids, et plus particulièrement de 2 à 5% en poids, d’un ou plusieurs additifs fonctionnels, de préférence choisis parmi les additifs anti-usure, les modificateurs d’indice de viscosité, les détergents, les dispersants non-borés, les antioxydants, les abaisseurs du point d’écoulement, les agents anti-mousse et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de 5 à 4000 ppm en poids de soufre, de préférence de 7 à 1000 ppm en poids de soufre, de préférence encore de 10 à 800 ppm en poids de soufre, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend de 5 à 9150 ppm en poids de phosphore, de préférence de 5 à 4500 ppm en poids de phosphore, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Selon un mode de réalisation, la teneur en bore de la composition lubrifiante va de 5 à 500 ppm, de préférence de 10 à 300 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante. Selon un mode de réalisation, la teneur en azote de la composition lubrifiante va de 5 à 5000 ppm, de préférence de 10 à 2000 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
La présente invention concerne également l’utilisation du polymère phosphite tel que défini précédemment en combinaison avec un dispersant boré et deux antioxydants tels que définis dans la présente invention, dans une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base, afin d’améliorer la stabilité à l’oxydation de ladite composition lubrifiante.
De préférence, l’utilisation de l’invention se caractérise par un changement de viscosité à 100°C de la composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base, ledit polymère phosphite, ledit dispersant boré, et lesdits antioxydants, inférieure à 10% selon la méthode DIN 51659-2.
La présente invention a également pour objet l’utilisation de la composition lubrifiante selon l’invention pour lubrifier les transmissions des véhicules automobiles, en particulier les engrenages des transmissions. Les transmissions peuvent être des transmissions manuelles ou automatiques.
De préférence, la composition lubrifiante selon l’invention est utilisée pour réduire l’usure d’une pièce mécanique d’une transmission de véhicules automobiles, en particulier d’un engrenage de véhicules automobiles. Ainsi, selon ce mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention permet de réduire l’usure des engrenages des transmissions.
De préférence, la composition lubrifiante selon l’invention est utilisée pour réduire l’écaillage d’une pièce mécanique d’une transmission de véhicules automobiles, en particulier d’un engrenage de véhicules automobiles.
Selon un mode de réalisation avantageux, la composition lubrifiante selon l’invention est utilisée pour à la fois réduire l’usure et réduire l’écaillage d’une pièce mécanique d’une transmission de véhicules automobiles, en particulier d’un engrenage de véhicules automobiles. L’invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, un procédé de lubrification d’au moins une pièce d’une transmission d’un véhicule automobile, en particulier d’un engrenage d’un véhicule automobile, comprenant au moins une étape de mise en contact d’au moins ladite pièce, avec une composition lubrifiante telle que décrite précédemment.
L’invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, un procédé d’amélioration de la stabilité à l’oxydation d’une composition lubrifiante, ledit procédé comprenant une étape de mélange d’au moins un polymère phosphite de formule (I) tel que défini dans la présente invention, d’au moins un dispersant boré et d’au moins deux antioxydants tels que définis dans la présente invention, avec au moins une huile de base, de préférence ledit polymère, ledit dispersant et lesdits antioxydants sont en outre mélangés à un additif anti-usure.
L’ensemble des caractéristiques et préférences décrites pour la composition lubrifiante selon l’invention ainsi que pour ses utilisations s’applique également à ces procédés.
Selon l'invention, les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la composition selon l'invention, permettent de définir des utilisations selon l'invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées.
L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Exemples
Exemple 1 : Préparation des compositions lubrifiantes
Les compositions lubrifiantes ont été préparées par mélange des ingrédients à une température d’environ 40°C, selon des méthodes bien connues de l’homme du métier. Les compositions lubrifiantes qui ont été préparées et testées sont détaillées dans le tableau 2 ci- dessous. Les pourcentages sont des pourcentages en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante. Les teneurs élémentaires en phosphore, bore, soufre et amine ont été calculées en fonction des teneurs éléments dans les ingrédients et sont également indiquées dans le tableau 2 en ppm en poids.
Enfin, les viscosités cinématique à 40°C et à 100°C ont été déterminées par la méthode ASTM D445 et sont indiquées dans le tableau 2.
[Tableau 2]
Dans les compositions du tableau 2 :
- les huiles de base sont des huiles de base du groupe III, - le polymère phosphite répond à la formule (I) et comprend 4,50% en poids de phosphore et zéro soufre, il présente une masse moléculaire moyenne en poids d’environ 10000 g/mol et une masse moléculaire moyenne en nombre d’environ 3000 g/mol, il peut être obtenu par exemple selon le procédé décrit dans l’exemple 2 du document WO 2011/102861,
- l’anti-usure phospho-soufré est de type phosphorothionate et comprend 9,30% en poids de phosphore et 19,80% en poids de soufre,
- le dispersant boré est un PIBSI boraté comprenant 0,40% en poids de bore et zéro phosphore,
- le dispersant non boré est un dispersant aminé comprenant 3,20% en poids d’azote et zéro bore et zéro phosphore,
- le dispersant phospho-boré est un PIBSI boraté et phosphaté comprenant 1% en poids de bore et 0,75% en poids de phosphore,
- l’antioxydant aminé 1 est un antioxydant diphénylamine alkylé comprenant 4,50% en poids d’azote,
- l’antioxydant aminé 2 est un antioxydant naphthyl-phényl-alkylamine comprenant 4,78% en poids d’azote,
- l’antioxydant phénolique 1 est un antioxydant comprenant un groupe phénol substitué par deux groupements alkyle en C1-C30 et un groupement ester en C1-C30, cet antioxydant phénolique 1 ne comprend ni soufre, ni phosphore, ni azote,
- l’antioxydant phénolique 2 est un antioxydant comprenant deux groupes phénols substitués chacun par au moins un groupement alkyle en C1-C30 et reliés par un pont thioéther présentant une fonction ester de chaque côté dudit pont, cet antioxydant phénolique 2 comprend 4,90% en poids de soufre, et zéro azote et zéro phosphore,
- l’antioxydant phénolique 3 est un antioxydant triphénylphosphite dont les 3 groupements phényles sont substitués par au moins un groupement alkyle linéaire ou ramifié en C1-C30, cet antioxydant phénolique 3 comprend 5% en poids de phosphore, et zéro azote et zéro soufre,
- G anti-corrosion est un tolytriazine,
- le détergent est un détergent surbasé sulfonate de calcium,
- le paquet d’additif contient un améliorant de point d’écoulement et un anti -mousse.
Exemple 2 : Etudes des performances des compositions lubrifiantes La stabilité à l’oxydation a été évaluée en mesurant le changement de viscosité à 100°C pendant un test de 192h à 170°C, selon la norme DIN 51659-2. Le changement de viscosité est exprimé en % dans le tableau 3 ci-dessous.
[Tableau 3]
Les résultats du tableau 3 montrent que la viscosité ne varie pas de manière substantielle lors de ce test à 170°C pendant une longue période, ce qui montre la très bonne stabilité à l’oxydation des compositions lubrifiantes selon l’invention. En particulier, les compositions selon l’invention présentent une meilleure stabilité à l’oxydation que la composition comparative CCI.
Exemple 3 : Etudes des performances des compositions lubrifiantes
Dans cet exemple, la stabilité à l’oxydation a été évaluée en mesurant le changement de viscosité à 100°C pendant un test de 384h à 170°C, selon la norme DIN 51659-2. Le changement de viscosité est exprimé en % dans le tableau 4 ci-dessous.
[Tableau 4]
Les résultats du tableau 4 montrent que la viscosité ne varie pas de manière substantielle lors de ce test à 170°C pendant une très longue période, ce qui montre la très bonne stabilité à l’oxydation des compositions lubrifiantes selon l’invention. En particulier, la composition selon l’invention présente une meilleure stabilité à l’oxydation que les compositions comparatives CCI et CC2.

Claims

Revendications
1. Composition lubrifiante comprenant :
- au moins une huile de base,
- au moins un dispersant boré,
- au moins deux antioxydants choisis parmi les antioxydants aminés, les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone, et leurs mélanges, et
- au moins un polymère phosphite de formule (I) :
[Chem 1] dans laquelle,
- chacun des R1, R2, R3 et R4 peuvent être choisis indépendamment les uns des autres parmi les groupements alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Ci -20 et Y-OH ;
- Y est choisi parmi les groupements alkylène en C2-C40, alkyl lactone en C2-C40, -R7-N(R8)- R9-, dans lequel R7, R8 et R9 sont indépendamment les uns des autres choisis parmi hydrogène, alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Ci -20,
- m est un entier allant de 2 à 100,
- n est un entier allant de 1 à 1000.
2. Composition lubrifiante selon la revendication 1, dans laquelle le polymère de formule (I) présente une masse moléculaire moyenne en poids inférieure à 30000 g/mol.
3. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le polymère phosphite représente de 0.01 à 10% en poids du poids total de la composition lubrifiante.
4. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispersant boré est choisi parmi les succinimides boratés et éventuellement phosphatés, de préférence les polyisobutylène succinimides boratés.
5. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant de 5 à 9150 ppm en poids de phosphore, de préférence de 5 à 4500 ppm en poids de phosphore, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
6. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
- au moins un antioxydant aminé, et
- au moins un antioxydant phénolique substitué par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone.
7. Composition lubrifiante selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle :
- le ou les antioxydants aminés sont choisis parmi les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C30, les N,N'-dialkyle-aryle-diamines, et/ou
- le ou les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés en C1-C30 sont choisis parmi les triphénylphosphites dont les groupements phényles sont substitués par au moins un groupement alkyle linéaire ou ramifié en C1-C30, les phénols substitués par deux groupements alkyle en C1-C30 et un groupement ester en C1-C30, les composés comprenant deux phénols substitués chacun par au moins un groupement alkyle en C1-C30 et reliés par un pont thioéther présentant éventuellement une fonction ester de chaque côté dudit pont.
8. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant : de 70 à 99% en poids d’une ou plusieurs huile(s) de base, et de 0,01 à 10% en poids de polymère phosphite, de 0,01 à 5% en poids de dispersant(s) boré(s), de 0,01 à 5% en poids du mélange d’au moins un antioxydant aminé et d’au moins un antioxydant phénolique substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés en C1-C30 ; éventuellement de 1 à 30% en poids d’un ou plusieurs additifs fonctionnels, de préférence choisi parmi les additifs améliorant l’indice de viscosité, les les additifs antioxydants, les additifs antimousse, les dispersants non borés, les détergents, les additifs anti-usure, les additifs modificateur de viscosité, et leur mélange, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
9. Utilisation d’un polymère phosphite en combinaison avec un dispersant boré et deux antioxydants, pour améliorer la stabilité à l’oxydation d’une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base, ledit polymère phosphite répondant à la formule
(I) :
[Chem 1] dans laquelle,
- chacun des R1, R2, R3 et R4 peuvent être choisis indépendamment les uns des autres parmi les groupements alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Ci -20 et Y-OH (servant de groupe terminal) ;
- Y est choisi parmi les groupements alkylène en C2-C40, alkyl lactone en C2-C40, -R7-N(R8)- R9-, dans lequel R7, R8 et R9 sont indépendamment les uns des autres choisis parmi hydrogène, alkyle en C1-C20, alkényle en C3-C22, cycloalkyle en C6-C40, cycloalkényle en C7-C40, méthoxy alkyl glycol éthers en Ci -20,
- m est un entier allant de 2 à 100,
- n est un entier allant de 1 à 1000, lesdits deux antioxydants étant choisis parmi les antioxydants aminés, les antioxydants phénoliques substitués par un ou plusieurs groupements alkyles linéaires ou ramifiés présentant de 1 à 30 atomes de carbone, et leurs mélanges.
10. Utilisation de la composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, pour lubrifier au moins une pièce mécanique d’un véhicule automobile, de préférence présente dans un organe de transmission d’un véhicule automobile, de préférence un engrenage d’un véhicule automobile.
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