ES2221483T3 - Aditivos de tiourea ciclica para lubricantes. - Google Patents

Aditivos de tiourea ciclica para lubricantes.

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Abstract

Una composición que comprende: (A) un lubricante y (B) al menos una tiourea cíclica seleccionada del grupo que consiste en: en donde R1 y R2 se seleccionan independientemente del grupo que consiste en alquilo, alquilo funcionalizado e hidrógeno, no siendo más de uno de R1 o R2 hidrógeno, en donde el alquilo es una cadena alquílica de 12 a 18 átomos de carbono.

Description

Aditivos de tiourea cíclica para lubricantes.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
Esta invención se refiere a aceites lubricantes y, más particularmente, a una clase de aditivos antidesgaste, antifatiga y para presiones extremas, sin cenizas y que no contienen fósforo, derivados de tioureas cíclicas.
2. Descripción de la técnica relacionada
Al desarrollar aceites lubricantes, ha habido muchos intentos de proporcionar aditivos que impartan a los mismos propiedades antifatiga, antidesgaste y para presiones extremas. Los dialquilditiofosfatos de zinc (ZDDP) se han usado en aceites formulados como aditivos antidesgaste durante más de 50 años. Sin embargo, los dialquilditiofosfatos de zinc dan lugar a cenizas, que aportan materia en partículas a las emisiones de escape de automóviles y las agencias reguladoras están buscando reducir las emisiones de zinc al medio ambiente. Además, se sospecha que el fósforo, también un componente de los ZDDP, limita la vida útil de los convertidores catalíticos que se usan en los coches para reducir la contaminación. Es importante limitar la materia en partículas y la contaminación formadas durante el uso del motor por razones toxicológicas y medioambientales, pero también es importante para mantener sin disminuir las propiedades antidesgaste del aceite lubricante.
En vista de las desventajas mencionadas previamente de los aditivos que contienen zinc y fósforo conocidos, se han hecho esfuerzos para proporcionar aditivos para aceites lubricantes que no contengan zinc ni fósforo.
Ilustrativos de aditivos para aceites lubricantes que no contienen zinc, es decir, sin cenizas, ni fósforo son los productos de reacción de 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazoles y mono-, di- y tri-glicéridos insaturados descritos en la Patente de EE.UU. Nº 5.512.190 y los éteres orgánicos derivados de ditiocarbamato de dialquilo de la Patente de EE.UU. Nº 5.514.189.
La Patente de EE.UU. Nº 5.512.190 describe un aditivo que proporciona propiedades antidesgaste a un aceite lubricante. El aditivo es el producto de reacción de 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol y una mezcla de mono-, di- y tri-glicéridos insaturados. También se describe un aditivo para aceites lubricantes con propiedades antidesgaste producido haciendo reaccionar una mezcla de mono-, di- y tri-glicéridos insaturados con dietanolamina para proporcionar un producto de reacción intermedio y haciendo reaccionar el producto de reacción intermedio con 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol.
La Patente de EE.UU. Nº 5.514.189 describe que se ha encontrado que los éteres orgánicos derivados de ditiocarbamato de dialquilo son aditivos antidesgaste/antioxidantes eficaces para lubricantes y combustibles.
Las Patentes de EE.UU. Nº 5.084.195 y 5.300.243 describen N-acil-tiouretano-tioureas como aditivos antidesgaste especificados para lubricantes o fluidos hidráulicos.
La Patente de EE.UU. Nº 5.498.809 describe copolímeros solubles en aceite derivados de etileno y 1-buteno que tienen un peso molecular medio numérico entre aproximadamente 1.500 y 7.500, al menos aproximadamente 30 por ciento de todas las cadenas de polímero terminadas con grupos etilvinilideno y un contenido de derivado de etileno de no más de aproximadamente 50 por ciento en peso, y que forman soluciones en aceite mineral libres de agregados de polímero, según se determina mediante medidas de dispersión de luz. Se dice que los aditivos para aceites lubricantes, particularmente los dispersantes, producidos mediante la funcionalización y la derivación de estos copolímeros tienen comportamiento mejorado (es decir, dispersancia y punto de vertido mejorados) en composiciones de aceite lubricante, atribuibles en parte a la combinación de propiedades que caracterizan a los copolímeros.
GB 1 117 643 A describe una composición lubricante que comprende un compuesto de urea cíclica.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a compuestos de tiourea cíclica substituida de las fórmulas
1
en las que R_{1} y R_{2} se seleccionan independientemente del grupo que consiste en alquilo, alquilo funcionalizado e hidrógeno, en donde el alquilo es una cadena alquílica de 12 a 18 átomos de carbono.
En las fórmulas estructurales previas, R_{1} y/o R_{2} pueden ser un resto alquilo completamente saturado o parcialmente insaturado, de cadena lineal o ramificada, que tiene de 12 a 18 átomos de carbono, por ejemplo dodecilo, tridecilo, tetradecilo, pentadecilo, hexadecilo, heptadecilo, octadecilo, oleílo y similares, e isómeros y mezclas de los mismos. Adicionalmente, R_{1} y/o R_{2} pueden ser una cadena de hidrocarburo totalmente saturado o parcialmente insaturado, de cadena lineal o ramificada, que tiene preferiblemente de 12 a 18 átomos de carbono, dentro de la cual puede haber grupos éster o heteroátomos, tales como oxígeno y azufre, que pueden tomar la forma de éteres, poliéteres y sulfuros. Esto es por lo que se entiende "alquilo funcionalizado".
Los compuestos de tiourea cíclica de esta invención son útiles como aditivos antifatiga, antidesgaste, para presiones extremas, que contienen fósforo, sin cenizas, para aceites lubricantes.
La presente invención también se refiere a composiciones de aceite lubricante que comprenden un aceite lubricante y una cantidad que mejora las propiedades funcionales de al menos un compuesto de tiourea cíclica de las fórmulas previas. Más particularmente, la presente invención se dirige a una composición que comprende:
(A) un lubricante, y
(B) al menos una tiourea cíclica seleccionada del grupo que consiste en:
2
en donde R_{1} y R_{2} se seleccionan independientemente del grupo que consiste en alquilo, alquilo funcionalizado e hidrógeno, en donde el alquilo es una cadena alquílica de 12 a 18 átomos de carbono.
Descripción de las modalidades preferidas
Los compuestos de tiourea cíclica de la presente invención se seleccionan del grupo que consiste en compuestos de las fórmulas
3
en las que R_{1} y R_{2} se seleccionan independientemente del grupo que consiste en alquilo, alquilo funcionalizado e hidrógeno.
En la fórmula estructural previa, R_{1} y/o R_{2} es un resto alquilo de 12 a 18 átomos de carbono y puede tener una cadena de hidrocarburo totalmente saturada o parcialmente insaturada, de cadena lineal o cadena ramificada, por ejemplo dodecilo, tridecilo, tetradecilo, pentadecilo, hexadecilo, heptadecilo, octadecilo, oleílo y similares, e isómeros y mezclas de los mismos.
R_{1} y R_{2} y/o R_{2} tienen de 12 a 18 átomos de carbono y pueden ser una cadena de hidrocarburo totalmente saturada o parcialmente insaturada, de cadena lineal o de cadena ramificada, en donde dichas cadenas pueden contener grupos éster o heteroátomos, tales como oxígeno y/o azufre, que pueden tomar la forma de éteres, poliéteres, sulfuros y similares. Según se emplea aquí, el término "alquilo" también pretende incluir "cicloalquilo". Cuando el alquilo es cíclico, contiene preferiblemente de 3 a 9 átomos de carbono, por ejemplo ciclopropilo, ciclobutilo, ciclopentilo, ciclohexilo, cicloheptilo, ciclooctilo, ciclononilo y similares. Los restos cicloalquilo que tienen 5 o 6 átomos de carbono, es decir ciclopentilo o ciclohexilo, son más preferidos.
R_{1} o R_{2} pueden ser hidrógeno, no más de uno de R_{1} o R_{2} será hidrógeno. Al menos uno de los átomos de nitrógeno de las tioureas cíclicas de la presente invención tiene un substituyente alquilo o alquilo funcionalizado, según se define aquí, unido al mismo.
Las siguientes diaminas son ejemplos de las que pueden usarse para reaccionar con disulfuro de carbono o para formar las tioureas cíclicas de la presente invención:
Octil/deciloxipropil-1,3-diaminopropano ((DA-1214, Tomah Inc.);
Isodeciloxipropil-1,3-diaminopropano (DA-14, Tomah Products Inc.);
Isododeciloxipropil-1,3-diaminopropano (DA.16, Tomah Products Inc.);
Dodecil/tetradeciloxipropil-1,3-diaminopropano (DA-1618, Tomah Products Inc.);
Isotrideciloxipropil-1,3-diaminopropano (DA-17, Tomah Products Inc.);
Tetradeciloxipropil-1,3-diaminopropano (DA-18, Tomah Products Inc.);
N-coco-1,3-diaminopropanos (Duomeen C, Akzo Nobel Chemicals Inc.);
N-sebo-1,3-diaminopropanos (Duomeen T, Akzo Nobel Chemicals Inc.);
N-oleil-1,3-diaminopropano (Duomeen O, Akzo Nobel Chemicals Inc.); y similares.
El uso de los compuestos de tiourea cíclica de esta invención puede mejorar las propiedades antifatiga, antidesgaste y para presiones extremas de un lubricante.
Síntesis General de Aditivos de esta Invención
La síntesis de los compuestos de tiourea cíclica de la presente invención puede llevarse a cabo mediante la reacción de 1,2-etilen- o 1,3-propilen-diaminas con disulfuro de carbono para formar un producto intermedio de tiocarbamato amónico, que a continuación se cicla hasta el producto con sulfuro de hidrógeno gaseoso como el subproducto. Los expertos en la técnica reconocerán que si el material de partida es 1,2-etilendiamina, el producto resultante será el anillo de cinco miembros mostrado previamente, mientras que si el material de partida es una 1,3-propilendiamina, el producto resultante será el anillo de seis miembros mostrado previamente.
Puede usarse una variedad de disolventes en esta reacción, con tal de que sean inertes hacia el sulfuro de carbono bajo las condiciones de reacción. Tales disolventes pueden ser alcoholes secundarios, por ejemplo alcohol isopropílico y alcohol sec-butílico; hidrocarburos lineales, ramificados o cíclicos, por ejemplo hexano, heptano, ciclohexano y mezclas de los mismos; disolventes aromáticos o alquilaromáticos, por ejemplo benceno, tolueno, xilenos o tetralinas; o aceites minerales de petróleo o aceites sintéticos, por ejemplo poli-\alpha-olefinas o aceites de éster poliólico. El procedimiento de reacción puede requerir un solo disolvente o una mezcla de disolventes, de los cuales uno o todos pueden retirarse del producto de tiourea cíclica o pueden permanecer con el mismo como parte de la composición comercial del producto. El producto final puede aislarse puro o diluido en un disolvente.
La reacción se lleva a cabo mediante la adición lenta de disulfuro de carbono a la diamina en un disolvente apropiado bajo una atmósfera inerte, por ejemplo nitrógeno, formando en primer lugar el producto intermedio de sal amónica de tiocarbamida. La reacción es muy exotérmica y su temperatura debe mantenerse por debajo de aproximadamente 40ºC, preferiblemente entre aproximadamente 20ºC y 30ºC, a través de medios de enfriamiento tales como, por ejemplo, una camisa de enfriamiento, serpentines o un baño de hielo, para minimizar la vaporización de disulfuro de carbono y su pérdida consecuente. Pueden mantenerse temperaturas superiores, si se desea, si el reactor se cierra herméticamente y/o se mantiene bajo presión.
Después de que la adición de disulfuro de carbono sea completa, la temperatura se eleva lentamente hasta de aproximadamente 140º a 160ºC. A aproximadamente de 70º a 85ºC, la sal amónica de tiocarbamida se cicla hasta el producto de tiourea cíclica liberando el subproducto, sulfuro de hidrógeno. El nitrógeno se rocía a través de y/o por encima del medio de reacción para retirar el sulfuro de hidrógeno gaseoso más eficazmente, mientras la temperatura se mantiene entre aproximadamente 70º y 85ºC. El sulfuro de hidrógeno se recoge en un separador de sosa cáustica y cuando su desprendimiento ha cesado o se ha minimizado la temperatura del medio de reacción se eleva hasta aproximadamente 100ºC. A esta temperatura, cualesquiera disolventes de bajo punto de ebullición o volátiles, tales como alcohol isopropílico, se separan por destilación. La temperatura se incrementa a continuación hasta de aproximadamente 140º a 160ºC durante de aproximadamente una a cinco horas, mientras los medios de reacción son rociados con nitrógeno para asegurar que la reacción llegue hasta la terminación. La reacción se enfría a continuación hasta temperatura ambiente, con lo que el producto puede solidificarse. Si se desea rebajar el punto de fusión del producto más cerca de la temperatura ambiente, puede añadirse un alcohol de punto de ebullición alto, tal como 2-etilhexanol, en una concentración de aproximadamente uno a aproximadamente cinco por ciento en peso. El producto de reacción se calienta a continuación hasta el estado líquido y se somete a una filtración de acabado.
Si existe una necesidad de asegurar la ausencia de sulfuros amónicos en el producto, el producto puede lavarse con una solución de sosa cáustica pura o diluida previamente con un disolvente o una mezcla de disolventes, tales como heptano y alcohol isopropílico. El producto puede secarse mediante el uso de agentes de secado, tales como sulfato magnésico, o mediante separación por arrastre a vacío.
Uso con Otros Aditivos
Los aditivos de tiourea cíclica de esta invención pueden usarse como una substitución parcial o completa de los dialquilditiofosfatos de zinc usados actualmente. También pueden usarse en combinación con otros aditivos encontrados típicamente en ac eites lubricantes, así como con otros aditivos antidesgaste sin cenizas. Los aditivos encontrados típicamente en aceites lubricantes son, por ejemplo, dispersantes, detergentes, inhibidores de la corrosión/la herrumbre, antioxidantes, agentes antidesgaste, antiespumantes, modificadores de la fricción, agentes de hinchamiento de las juntas, demulsionantes, mejoradores de la VI, reductores del punto de vertido y similares. Véase, por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº 5.498.809 para una descripción de aditivos para composiciones de aceite lubricante útiles. Ejemplos de dispersantes incluyen poliisobutilensuccinimidas, poli(ésteres de succinato de isobutileno), dispersantes sin cenizas de bases de Mannich y similares. Ejemplos de detergentes incluyen fenatos metálicos, sulfonatos metálicos, salicilatos metálicos y similares. Ejemplos de antioxidantes incluyen difenilaminas alquiladas, fenilendiaminas alquiladas en N, compuestos fenólicos impedidos, hidroquinonas alquiladas, éteres tiodifenílicos hidroxilados, alquilidenbisfenoles, compuestos de cobre solubles en aceite y similares. Ejemplos de aditivos antidesgaste que pueden usarse en combinación con los aditivos de la presente invención incluyen organoboratos, organofosfitos, compuestos orgánicos que contienen azufre, dialquilditiofosfatos de zinc, diarilditiofosfatos de zinc, hidrocarburos fosfosulfurados y similares. Los siguientes son ejemplares de tales aditivos y están disponibles comercialmente de The Lubrizol Corporation: Lubrizol 677A, Lubrizol 1095, Lubrizol 1097, Lubrizol 1360, Lubrizol 1395, Lubrizol 5139 y Lubrizol 5604, entre otros. Ejemplos de modificadores de la fricción incluyen ésteres y amidas de ácido graso, compuestos de organomolibdeno, dialquiltiocarbamatos de molibdeno, dialquilditiofosfatos de molibdeno y similares. Un ejemplo de un antiespumante es el polisiloxano y similares. Un ejemplo de un inhibidor de la herrumbre es un polioxialquilenpoliol, y similares. Ejemplos de mejoradores de la VI incluyen copolímeros olefínicos y copolímeros olefínicos dispersantes y similares. Un ejemplo de un reductor del punto de vertido es el polimetacrilato, y similares.
Composiciones Lubricantes
Las composiciones, cuando contienen estos aditivos, se combinan típicamente en el aceite de base en cantidades tales que los aditivos de las mismas son eficaces para proporcionar sus funciones adyuvantes normales. Cantidades eficaces representativas de tales aditivos se ilustran en la TABLA 1.
4
Cuando se emplean otros aditivos, puede ser deseable, aunque no necesario, preparar concentrados de aditivos que comprenden soluciones o dispersiones concentradas de los aditivos de interés de esta invención, junto con uno o más de dichos otros aditivos (denominándose aquí dicho concentrado cuando constituye una mezcla de aditivos conjunto de aditivos) por lo que pueden añadirse varios aditivos simultáneamente al aceite de base para formar la composición de aceite lubricante. La disolución del concentrado de aditivos en el aceite lubricante puede ser facilitada por disolventes y/o por mezcladura acompañada por calentamiento suave, pero esto no es esencial. El concentrado o conjunto de aditivos típicamente se formulará para contener los aditivos en cantidades apropiadas para proporcionar la concentración deseada en la formulación final cuando el conjunto de aditivos se combina con una cantidad predeterminada de lubricante de base. Así, los aditivos de interés de la presente invención pueden añadirse a pequeñas cantidades de aceite de base u otros disolventes compatibles junto con otros aditivos deseables para formar conjuntos de aditivos que contienen ingredientes activos en cantidades colectivas de, típicamente, aproximadamente 2,5 a aproximadamente 90 por ciento, preferiblemente de aproximadamente 15 a aproximadamente 75 por ciento, más preferiblemente de aproximadamente 25 a aproximadamente 60 por ciento en peso de aditivos en las proporciones apropiadas, siendo el resto aceite de base. Las formulaciones finales pueden emplear típicamente de aproximadamente 1 a 20 por ciento en peso del conjunto de aditivos, siendo el resto aceite de base.
Todos los porcentajes en peso expresados aquí (a no ser que se indique otra cosa) se basan en el contenido de ingrediente activo (IA) del aditivo y/o en el peso total de cualquier conjunto de aditivos, o formulación, que será la suma del peso del IA de cada aditivo más el peso de aceite o diluyente total.
En general, las composiciones lubricantes de la invención contienen los aditivos en una concentración que varía de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 30 por ciento en peso. Se prefiere un intervalo de concentración para los aditivos que varía de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 por ciento en peso basado en el peso total de la composición de aceite. Un intervalo de concentración más preferido es de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 5 por ciento en peso. Los concentrados de aceite de los aditivos pueden contener de aproximadamente 1 a aproximadamente 75 por ciento en peso del producto de reacción aditivo en un aceite portador o diluyente de viscosidad de aceite lubricante.
En general, los aditivos de la presente invención son útiles en una variedad de materiales de base de aceite lubricante. El material de base de aceite lubricante es cualquier fracción de material de base de aceite lubricante natural o sintético que tenga una viscosidad cinemática a 100ºC de aproximadamente 2 a aproximadamente 200 cSt, más preferiblemente de aproximadamente 3 a aproximadamente 150 cSt, y lo más preferiblemente de aproximadamente 3 a aproximadamente 100 cSt. El material de base de aceite lubricante puede derivarse de aceites lubricantes naturales, aceites lubricantes sintéticos o mezclas de los mismos. Materiales de base de aceite lubricante adecuados incluyen materiales de base obtenidos mediante la isomerización de cera sintética y cera, así como materiales de base de hidrocraqueado producidos hidrocraqueando (en vez de extrayendo con disolvente) los componentes aromáticos y polares del crudo. Aceites lubricantes naturales incluyen aceites animales, aceites vegetales (por ejemplo, aceites de semillas de colza, aceites de ricino y aceite de tocino), aceites de petróleo, aceites minerales y aceites derivados de hulla o pizarra.
Aceites sintéticos incluyen aceites de hidrocarburo y aceites de hidrocarburo substituido con halo, tales como olefinas polimerizadas e interpolimerizadas, alquilbencenos, polifenilos, éteres difenílicos alquilados, ésteres difenílicos alquilados, sulfuros de difenilo alquilados, así como sus derivados, análogos, homólogos y similares. Aceites lubricantes sintéticos también incluyen polímeros, interpolímeros, copolímeros de óxido de alquileno y derivados de los mismos, en los que los grupos hidroxilo terminales se han modificado mediante esterificación, eterificación, etc.
Otra clase adecuada de aceites lubricantes sintéticos comprende los ésteres de ácidos dicarboxílicos con una variedad de alcoholes. Ésteres útiles como aceites sintéticos también incluyen los elaborados a partir de ácidos monocarboxílicos de 5 a 12 átomos de carbono y polioles y éteres poliólicos.
Los aceites basados en silicio (tales como los aceites de polialquil-, poliaril-, polialcoxi- o poliariloxi-siloxano y aceites de silicato) comprenden otra clase útil de aceites lubricantes sintéticos. Otros aceites lubricantes sintéticos incluyen ésteres líquidos de ácidos que contienen fósforo, tetrahidrofuranos polímeros, poli-\alpha-olefinas y similares.
El aceite lubricante puede derivarse de aceites no refinados, refinados, rerrefinados o mezclas de los mismos. Los aceites no refinados se obtienen directamente de una fuente natural o una fuente sintética (por ejemplo, hulla, pizarra o alquitrán y betún) sin purificación o tratamiento adicional. Ejemplos de aceites no refinados incluyen un aceite de pizarra obtenido directamente de una operación en retorta, un aceite de petróleo obtenido directamente de destilación o un aceite de éster obtenido directamente de un procedimiento de esterificación, cada uno de los cuales se usa a continuación sin tratamiento adicional. Los aceites refinados son similares a los aceites no refinados, excepto que los aceites refinado se han tratado en una o más etapas de purificación para mejorar una o más propiedades. Técnicas de purificación adecuadas incluyen destilación, hidrotratamiento, desparafinado, extracción con disolventes, extracción con ácidos o bases, filtración, percolación y similares, todas las cuales son bien conocidas por los expertos en la especialidad. Los aceites rerrefinados se obtienen tratando aceites refinados en procedimientos similares a los usados para obtener los aceites refinados. Estos aceites rerrefinados también se conocen como aceites recuperados o reprocesados y a menudo se procesan adicionalmente mediante técnicas para la retirada de aditivos agotados y productos de descomposición del aceite.
También pueden usarse materiales de base de aceite lubricante derivados de la hidroisomerización de cera, solos o en combinación con los materiales de base naturales y/o sintéticos mencionados previamente. Tal aceite de isomerado de cera se produce mediante la hidroisomerización de ceras naturales o sintéticas o mezclas de las mismas sobre un catalizador de hidroisomerización. Las ceras naturales son típicamente las ceras parafínicas recuperadas mediante el desparafinado con disolvente de aceites minerales; las ceras sintéticas son típicamente la cera producida mediante el procedimiento de Fischer-Tropsch. El producto de isomerado resultante se somete típicamente a desparafinado con disolvente y fraccionación para recuperar diversas fracciones que tienen un intervalo de viscosidad específico. El isomerado de cera también se caracteriza por poseer índices de viscosidad muy altos, teniendo generalmente una VI de al menos 130, preferiblemente al menos 135 o superior y, después del desparafinado, un punto de vertido de aproximadamente -20ºC o menos.
Los aditivos de la presente invención son especialmente útiles como componentes en muchas composiciones de aceite lubricante diferentes. Los aditivos pueden incluirse en una variedad de aceites con viscosidad lubricante, incluyendo aceites lubricantes naturales y sintéticos y mezclas de los mismos. Los aditivos pueden incluirse en aceites lubricantes para el cárter para motores de combustión interna encendidos por chispa y encendidos por compresión. Las composiciones también pueden usarse en lubricantes para motores de gas, lubricantes para turbinas, fluidos de transmisión automática, lubricantes de engranajes, lubricantes de compresores, lubricantes de labrado de metales, fluidos hidráulicos y otras composiciones de aceites y grasas lubricantes. Los aditivos también pueden usarse en composiciones de motores para combustibles.
Las ventajas y las características importantes de la presente invención serán más evidentes a partir de los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1 100% en peso de substancia activa
Se cargan a un matraz de un litro con atmósfera de nitrógeno 300 ml de o-xileno y 50 gramos (0,20 moles) de Duomeen C (N-coco-1,3-propilendiamina) de Akzo. Se añaden a esto, con agitación y enfriamiento externo, 17 gramos (0,22 moles) de disulfuro de carbono en 70 ml de o-xileno a una velocidad tal que la reacción exotérmica no supere 30ºC. La temperatura se eleva a continuación lentamente hasta 120ºC con el desprendimiento de sulfuro de hidrógeno, que se recoge en un separador de sosa cáustica bajo una purga de nitrógeno. La temperatura se mantiene a 120ºC durante 5 horas, dando un líquido amarillo transparente. A temperatura ambiente, los medios de reacción se lavan con 75 ml de NaOH 2,6 M acuoso. Los medios orgánicos se secan sobre sulfato magnésico y el disolvente de xileno se retira bajo separación por arrastre a vacío para dar 47 gramos de producto final. El producto se solidifica al enfriar hasta temperatura ambiente.
Ejemplo 2 100% en peso de substancia activa
Se cargan a un matraz de 500 ml con atmósfera de nitrógeno 200 ml de alcohol isopropílico y 10 gramos (0,04 moles) de Duomeen C (N-coco-1,3-propilendiamina) de Akzo. Se añaden a esto 3,4 gramos (0,045 moles) de disulfuro de carbono a temperatura ambiente con agitación. La temperatura se eleva a continuación lentamente hasta reflujo (82ºC) con el desprendimiento de sulfuro de hidrógeno, que se recoge en un separador de sosa cáustica. La temperatura se mantiene a 82ºC durante 16 horas, dando un líquido amarillo claro. El producto se filtra a continuación y el disolvente de alcohol isopropílico se retira bajo vacío. El producto concentrado se redisuelve a continuación en 150 ml de heptano y se lava con 50 ml de NaOH al 10 por ciento. Los medios orgánicos se secan sobre sulfato magnésico y el disolvente de heptano se retira bajo separación por arrastre a vacío para dar 10,5 gramos de producto final. El producto solidifica al enfriar hasta temperatura ambiente.
Ejemplo 3 Substancia activa al 50% en peso en aceite de base SNO-100
Se cargan a un matraz de un litro con atmósfera de nitrógeno 146 gramos de aceite de base mineral SNO-100, 15 gramos de alcohol isopropílico y 121 gramos (0,50 moles) de Duomeen C (N-coco-1,3-propilendiamina) de Akzo. Se añaden a esto, con agitación y enfriamiento externo, 41 gramos (0,5 moles) de disulfuro de carbono a una velocidad tal que la reacción exotérmica no supera 30ºC. La temperatura se eleva a continuación muy lentamente hasta 160ºC con el desprendimiento de sulfuro de hidrógeno, que se recoge en un separador de sosa cáustica bajo una purga de nitrógeno. La temperatura se mantiene a 160ºC durante 4 horas, dando un líquido amarillo claro que solidifica al enfriar.
Ejemplo 4 Substancia activa al 50% en peso en aceite de base SNO-100
Se lavan 150 gramos del producto del Ejemplo 3 con 90 ml de NaOH acuoso 2,7 M. Después de la separación de la capa del producto en un embudo separador (puede necesitarse añadir 20 ml de alcohol isopropílico para romper cualquier emulsión que pueda haberse formado), se seca sobre sulfato magnésico anhidro y se filtra. Si se usa alcohol isopropílico, se retira bajo separación por arrastre a vacío.
Ejemplo 5 Substancia activa al 40% en peso en aceite de base SNO-100
Se cargan a un matraz de dos litros con atmósfera de nitrógeno 465 gramos de aceite de base mineral SNO-100, 36 gramos de alcohol isopropílico y 300 gramos (0,85 moles) de Duomeen O (N-oleil-1,3-propilendiamina) de Akzo. Se añaden a esto, con agitación y enfriamiento externo, 64,8 gramos (0,85 moles) de sulfuro de carbono a una velocidad tal que la reacción exotérmica no supera 30ºC. La temperatura se eleva a continuación muy lentamente hasta 155ºC con el desprendimiento de sulfuro de hidrógeno y alcohol isopropílico, que se recoge en un separador de sosa cáustica bajo una purga de nitrógeno. La temperatura se mantiene a 155ºC durante 3 horas, dando un líquido amarillo transparente que solidifica al enfriar. A temperatura ambiente, se añaden 150 ml de hexano, 120 ml de alcohol isopropílico y 180 ml de NaOH 5,6 M. Esta mezcla se agita vigorosamente durante 10 minutos, a continuación se transfiere a un embudo separador para aislar la capa orgánica. La capa orgánica aislada se seca a continuación sobre sulfato magnésico y se filtra. Se añaden a esta solución 30 gramos adicionales de SNO-100 y 24 gramos de 2-etilhexanol. El producto se pone a continuación bajo vacío a 100ºC para retirar alcohol isopropílico residual, dando 754 gramos de producto final.
Ejemplo 6 Substancia activa al 100% en peso
Se cargan a un matraz de un litro con atmósfera de nitrógeno 200 ml de tolueno y 60 gramos (0,18 gramos) de Duomeen O (N-oleil-1,3-propilendiamina) de Akzo. Se añaden a esto, con agitación y enfriamiento externo, 15 gramos (0,2 moles) de disulfuro de carbono en 50 ml de tolueno a una velocidad tal que la reacción exotérmica no supera 30ºC. Los medios de reacción se agitan a continuación durante una hora a temperatura ambiente. La temperatura se eleva a continuación lentamente hasta reflujo (110ºC) con lo que se desprende sulfuro de hidrógeno, que se recoge en un separador de sosa cáustica. La temperatura se mantiene a 110ºC durante 7 horas, dando un líquido amarillo transparente. A temperatura ambiente, los medios de reacción se lavan con 100 ml de NaHCO_{3} acuoso al 10 por ciento en peso. Los medios orgánicos se secan sobre sulfato magnésico y el disolvente de tolueno se retira bajo separación por arrastre a vacío para dar el producto final. El producto solidifica al enfriar hasta temperatura ambiente.
Ejemplo 7 Substancia activa al 55% en peso en aceite de base SNO-100
Se cargan a un matraz de 500 ml con atmósfera de nitrógeno 63 ml de aceite de base mineral SNO-100, 5 gramos de alcohol isopropílico y 67 gramos (0,2 moles) de Duomeen O (N-oleil-1,3-propilendiamina) de Akzo. Se añaden a esto, con agitación y enfriamiento externo, 16 gramos (0,21 moles) de disulfuro de carbono a una velocidad tal que la reacción exotérmica no supera 30ºC.
Ejemplo 8
Se cargan a un matraz de dos litros con atmósfera de nitrógeno 465 gramos de aceite de base mineral SNO-100, 36 gramos de alcohol isopropílico y 300 gramos (0,85 moles) de Duomeen O (N-oleil-1,3-propilendiamina) de Akzo. Se añaden a esto, con agitación y enfriamiento externo, 64,8 gramos (0,85 moles) de disulfuro de carbono a una velocidad tal que la reacción exotérmica no supera 30ºC. La temperatura se eleva a continuación muy lentamente hasta 89ºC con el desprendimiento de sulfuro de hidrógeno, que se recoge en un separador de sosa cáustica bajo una purga de nitrógeno. A continuación, el alcohol isopropílico se somete a reflujo durante 1,5 horas y a continuación se separa por destilación. La temperatura se eleva a continuación y se mantiene a 155ºC durante 4 horas, dando un líquido amarillo transparente que se solidifica al enfriar. A temperatura ambiente, se añaden 150 ml de NaOH acuoso al 10% en peso y 120 ml de alcohol isopropílico. Esta mezcla se agita vigorosamente durante quince minutos y a continuación se transfiere a un embudo separador para aislar la capa orgánica. La capa orgánica aislada se seca a continuación sobre sulfato magnésico y se filtra. Se añaden a esta solución 30 gramos de 2-etilhexanol. El producto se pone a continuación bajo vacío a 100ºC para retirar el alcohol isopropílico residual, dando 776 gramos de producto final. Se añaden otros 85 gramos de SNO-100 para reducir el ingrediente activo hasta 40% en peso.
Ejemplo 9 Substancia activa al 35% en peso en aceite de base SNO-100
Se cargan a un matraz de tres litros con atmósfera de nitrógeno 928 gramos de aceite de base mineral SNO-100, 60 gramos de alcohol isopropílico y 500 gramos (1,4 moles) de Duomeen O (N-oleil-1,3-propilendiamina) de Akzo. Se añaden a esto, con agitación y enfriamiento externo, 121 gramos (1,6 moles) de disulfuro de carbono a una velocidad tal que la reacción exotérmica no supera 30ºC. La temperatura se eleva a continuación muy lentamente hasta 75-80ºC con el desprendimiento de sulfuro de hidrógeno, que se recoge en un separador de sosa cáustica bajo una rociadura de nitrógeno. La temperatura se eleva a continuación lentamente hasta 155ºC, separando por destilación el alcohol isopropílico. La temperatura se mantiene a 155ºC durante 4,5 horas, dando un líquido amarillo transparente que se solidifica al enfriar. Se añaden a temperatura ambiente 150 ml de NaOH acuoso al 5% en peso y 135 ml de alcohol isopropílico. Esta mezcla se agita vigorosamente durante 30 minutos y a continuación se transfiere a un embudo separador para aislar la capa orgánica. Se añaden a esta solución 26 gramos de 2-etilhexanol. El producto se pone a continuación bajo vacío a 100ºC para retirar alcohol isopropílico residual y agua.
Ejemplo 10 Substancia activa al 75% en peso en aceite de base SNO-100
Se cargan a un matraz de 250 ml con atmósfera de nitrógeno 400 ml de alcohol isopropílico y 80 gramos (0,24 gramos) de eterdiamina DA-16 (isodeciloxipropil-1,3-propilendiamina) de Tomah Products Inc. Se añaden a esto, con agitación y enfriamiento externo, 18,2 gramos (0,24 moles) de disulfuro de carbono a una velocidad tal que la reacción exotérmica no supera 30ºC. La temperatura se eleva a continuación muy lentamente hasta de 75º a 80ºC con el desprendimiento de sulfuro de hidrógeno, que se recoge en un separador de sosa cáustica bajo una rociadura de nitrógeno. La temperatura se eleva a continuación lentamente hasta 145ºC, separando por destilación el alcohol isopropílico. La temperatura se mantiene a 145ºC durante una hora, seguido por la adición de 29 gramos de aceite de base mineral SON-100, dando un líquido amarillo transparente que sigue siendo un líquido al enfriar. A temperatura ambiente, se añaden 100 ml de hexano y 50 ml de NaOH acuoso al 5% en peso. Esta mezcla se agita vigorosamente durante quince minutos y a continuación se transfiere a un embudo separador para aislar la capa orgánica (después de reposar durante de 30 a 45 minutos). El producto se pone a continuación bajo vacío (100 mm de Hg) a 100ºC para retirar alcohol isopropílico residual y agua. El producto final aislado pesaba 110 gramos.
Ejemplo 11 Substancia activa al 100% en peso
Se cargan a un matraz de 500 ml con atmósfera de nitrógeno 200 ml de alcohol isopropílico y 10 gramos (0,069 moles) de N,N'-diisopropiletilendiamina. Se añaden a esto, a temperatura ambiente con agitación, 5,3 gramos (0,07 moles) de disulfuro de carbono. La temperatura se eleva a continuación lentamente hasta reflujo (82ºC) con el desprendimiento de sulfuro de hidrógeno, que se recoge en un separador de sosa cáustica. La temperatura se mantiene a 82ºC durante 16 horas, dando un líquido amarillo transparente. El producto se filtra a continuación y el disolvente de alcohol isopropílico se retira bajo vacío. El producto concentrado se redisuelve a continuación en 150 ml de heptano y se lava con 50 ml de NaOH al 10 por ciento. Los medios orgánicos se secan sobre sulfato magnésico y el disolvente de heptano se retira bajo separación por arrastre a vacío para dar 10,5 gramos de un producto aceitoso que solidifica al enfriar hasta temperatura ambiente.
Ejemplo 12 Substancia activa al 40% en peso en aceite de base SNO-100
Se cargan a un matraz de dos litros con atmósfera de nitrógeno 588 gramos de aceite de base mineral SNO-100, 40 gramos de alcohol isopropílico y 375 gramos (0,1 moles) de Duomeen O (N-oleil-1,3-propilendiamina) de Akzo. Se añaden a esto, con agitación y enfriamiento externo, 83,6 gramos (0,11 moles) de disulfuro de carbono a una velocidad tal que la reacción exotérmica no supera 30ºC. La temperatura se eleva a continuación muy lentamente hasta de 75º a 80ºC con el desprendimiento de sulfuro de hidrógeno, que se recoge en un separador de sosa cáustica bajo una rociadura de nitrógeno. La temperatura se eleva a continuación lentamente hasta 155ºC, separando por destilación el alcohol isopropílico, se mantiene a esa temperatura durante 4 horas y se disminuye hasta temperatura ambiente, después de lo cual se añaden 150 ml de NaOH acuoso al 5 por ciento en peso y 200 ml de alcohol isopropílico. Esta mezcla se agita vigorosamente durante 15 minutos y a continuación se transfiere a un embudo separador para aislar la capa orgánica (después de reposar durante de 30 a 45 minutos). El producto se pone a continuación bajo vacío (100 mm de Hg) a 100ºC para retirar alcohol isopropílico residual y agua. Se añaden a esta solución 35 gramos de
2-etilhexanol. El producto final aislado pesaba 1.004 gramos.
Prueba Antidesgaste de Cuatro Bolas
Las propiedades antidesgaste del nuevo producto de reacción en un aceite lubricante completamente formulado se determinaron en la Prueba de Desgaste de Cuatro Bolas bajo las condiciones de prueba de ASTM D 4172. Los aceites lubricantes totalmente formulados también contenían 1 por ciento en peso de hidroperóxido de cumeno para ayudar a simular el ambiente dentro de un motor en funcionamiento. Los aditivos se probaron con respecto a la eficacia en dos formulaciones para aceites de motor (véase la descripción en la Tabla 2) y se compararon con formulaciones idénticas con y sin dialquilditiofosfato de zinc. En la Tabla 3, el valor numérico de los resultados de prueba (Diámetro Medio de la Marca por Desgaste, mm) disminuye con un incremento en la eficacia.
5
\begin{minipage}[t]{150mm} ^{1}  En el caso
de que no exista aditivo antidesgaste en la Tabla 3, Solvent 
neutral 100 se pone en su lugar en 1,0% en peso. La formulación se
trata de modo  que 1% en peso de aditivo antidesgaste se base en
100% de material activo.\end{minipage}
6
Prueba Antidesgaste en Máquina de Fricción de Alta Frecuencia Cameron-Plint TE77
Las propiedades antidesgaste de los aditivos de esta invención en un aceite lubricante completamente formulado se determinaron en la Prueba de Desgaste de Cuatro Bolas bajo las condiciones de prueba de ASTM D4172. Las partes de los especímenes (bola de acero AISI 52100 de 6 mm de diámetro de 800 \pm 20 kg/mm^{2} de dureza y placa calibradora NSOH B101 rectificada endurecida de RC 60/0,4 micras) se enjuagaron y a continuación se sometieron a ultrasonidos durante 15 minutos con hexanos de calidad industrial. Este procedimiento se repitió con alcohol isopropílico. Los especímenes se secaron con nitrógeno y se fijaron en la TE77. El baño de aceite se rellenó con 10 ml de muestra. La prueba se efectuó a una frecuencia de 30 Hertzios, una carga de 100 Newtons, una amplitud de 2,35 mm. La prueba comenzó con los especímenes y el aceite a temperatura ambiente. Inmediatamente, la temperatura se elevó durante 15 minutos hasta 50ºC, donde se mantuvo durante 15 minutos. La temperatura se elevó durante 15 minutos hasta 100ºC, donde se mantuvo a 100ºC durante 45 minutos. Una tercera elevación de la temperatura durante 15 minutos hasta 150ºC fue seguida por un mantenimiento final a 150ºC durante 15 minutos. La duración total de la prueba era 2 horas. Al final de la prueba, el diámetro de la marca de desgaste sobre la bola de 6 mm se midió usando un estereomicroscopio Leica Stereo Zoom 6® y una Mitutoyo 164 serie Digimatic Head. Los aceites lubricantes completamente formulados probados contenían 1% en peso de hidroperóxido de cumeno para ayudar a simular el ambiente dentro de un motor en marcha. Los aditivos se probaron con respecto a la eficacia en dos formulaciones de aceite para motores (véase la descripción en la Tabla 2) y se compararon con formulaciones idénticas con y sin dialquilditiofosfato de zinc. En la Tabla 4, el valor numérico de los resultados de prueba (Diámetro de la Marca de Desgaste, mm) disminuye con un incremento en la eficacia.
7
Ejemplos de Uso como Aditivo Antidesgaste en Mezclas con ZDDP
Los aditivos de la presente invención, si se desea, también pueden usarse en combinación con aditivos antidesgaste de ZDDP. Los datos de las pruebas de cuatro bolas y de Cameron-Plint, desarrollados como se describe previamente, mostrados más adelante en las Tablas 5 y 6, respectivamente, confirman la eficacia de los aditivos de la presente invención en combinación con ZDDP. Las formulaciones A y B se usaron como se describe previamente, excepto que el sistema de aditivos antidesgaste era una combinación del aditivo antidesgaste de la presente invención y ZDDP, dando como resultado un porcentaje en peso de 1 de combinación de aditivos antidesgaste totales en cada formulación.
8
9
Prueba de Presiones Extremas con Cuatro Bolas
Las propiedades a presiones extremas (PE) de los aditivos de esta invención en un aceite lubricante se determinaron en la Prueba de Soldadura de Cuatro Bolas bajo las condiciones de prueba de ASTM D2783. Los aditivos se combinaron en un aceite de base del Grupo II Calidad ISO 46 (Chevron RLOP 240 R) a los porcentajes en peso citados en la Tabla 7. Cuanto mayor era el Índice de Desgaste por Carga y cuanto mayor era el Punto de Soldadura, mejor era el resultado.
10
En vista de los muchos cambios y modificaciones que pueden hacerse sin apartarse de los principios subyacentes a la invención, debe hacerse referencia a las reivindicaciones adjuntas para una comprensión del alcance de la protección que ha de proporcionar la invención.

Claims (12)

1. Una composición que comprende:
(A) un lubricante y
(B) al menos una tiourea cíclica seleccionada del grupo que consiste en:
11
en donde R_{1} y R_{2} se seleccionan independientemente del grupo que consiste en alquilo, alquilo funcionalizado e hidrógeno, no siendo más de uno de R_{1} o R_{2} hidrógeno, en donde el alquilo es una cadena alquílica de 12 a 18 átomos de carbono.
2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el lubricante es un aceite lubricante.
3. La composición de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en la que la tiourea cíclica es
12
4. La composición de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en la que la tiourea cíclica es
13
5. La composición de acuerdo con la reivindicación 4, en la que R_{1} es hidrógeno y R_{2} es una cadena alquílica de 12 a 18 átomos de carbono.
6. La composición de acuerdo con la reivindicación 4, en la que R_{1} es hidrógeno y R_{2} es una cadena alquílica funcionalizada de 12 a 18 átomos de carbono lineales que contienen al menos un oxígeno de éter dentro de la cadena.
7. La composición de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en la que la tiourea cíclica se deriva de:
octil/deciloxipropil-1,3-diaminopropano;
isodeciloxipropil-1,3-diaminopropano;
isododeciloxipropil-1,3-diaminopropano;
dodecil/tetradeciloxipropil-1,3-diaminopropano;
isotrideciloxipropil-1,3-diaminopropano;
tetradeciloxipropil-1,3-diaminopropano;
N-coco-1,3-diaminopropanos;
N-sebo-1,3-diaminopropanos; o
N-oleil-1,3-diaminopropano.
8. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la tiourea cíclica está presente en una concentración en el intervalo de 0,01 a 10% en peso.
9. La composición de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende además al menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste en dispersantes, detergentes, inhibidores de la corrosión/la herrumbre, dialquilditiofosfatos de zinc, mejoradores de la VI y reductores del punto de vertido.
10. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además dialquilditiofosfato de zinc.
11. La composición de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en la que el alquilo es un alquilo de cadena lineal, un alquilo de cadena ramificada, un alquilo que contiene una estructura cíclica, una cadena de hidrocarburo (alquilo) completamente saturada o una cadena de hidrocarburo (alquilo) parcialmente insaturada.
12. Uso del componente (B) de acuerdo con la reivindicación 1, como un aditivo antifatiga, antidesgaste o para presiones extremas para aceites lubricantes.
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