ES2536419T3 - Aceite lubricante a base de ésteres de polioles - Google Patents
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Abstract
Aceite que consta al menos de un tetraéster que responde a la fórmula general (I):**Fórmula** donde: - los grupos R1, R2, R3, R4 son cadenas alifáticas que constan de 1 a 10 átomos de carbono; - los grupos R5, R6, R7, R8 son o bien cadenas parafínicas cortas que constan de 6 a 11 átomos de carbono, o bien cadenas olefínicas largas que constan de 13 a 21 átomos de carbono; - al menos uno de los grupos R5, R6, R7, R8 es una cadena parafínica corta que consta de 6 a 11 átomos de carbono y al menos uno de los grupos R5, R6, R7 o R8 es una cadena olefínica larga que consta de 13 a 21 átomos de carbono, en la que, la relación entre el número de moles de ácidos grasos largos que constan de 14 a 22 átomos de carbono y el número de moles de ácidos grasos cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono, está comprendido entre 0,3 y 2,5, ya que la relación está determinada por la composición en ésteres metílicos de ácido graso obtenido a partir de dicho aceite por la aplicación de las normas NF ISO 5509 y NF ISO 5508, y en la que, dicho aceite consta al menos de un 15 % en peso, preferentemente al menos de un 18 % en peso de tetraéster(es) de fórmula (I) donde 2 de los grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas parafínicas cortas que constan de 6 a 11 átomos de carbono, y 2 de los grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas olefínicas largas que constan de 13 a 21 átomos de carbono.
Description
E09775311
07-05-2015
Así, las composiciones lubricantes según la invención tienen valores de VI, medidos según la norma ASTM D2270, superiores o iguales a 160, preferentemente superiores a 175, preferentemente superiores a 180.
Entre estos compuestos que mejoran el índice de viscosidad se pueden citar, por ejemplo, los ésteres polímeros, los copolímeros de olefina (COC), los homopolímeros o copolímeros de estireno, de butadieno
o de isopreno, los polimetacrilatos (PMA). Normalmente están presentes a niveles del orden del 0 al 40 %, preferentemente del 0,01 al 15 % en peso, en las composiciones lubricantes para motores de cuatro tiempos.
Los polímeros mejoradores de VI preferidos se escogen entre los polímeros y copolímeros de metacrilatos, de olefinas, de estireno o de dienos.
Las composiciones lubricantes para motor según la invención pueden contener también todo tipo de aditivos adaptados a su uso, por ejemplo:
- •
- agentes antidesgaste y extrema presión que proteja las superficies de rozamiento por reacción con la superficie metálica,
- •
- aditivos modificadores de rozamiento que forman una película protectora adsorbida en las superficies de rozamiento y entre las que se encuentran, por ejemplo, las aminas grasas, los alcoholes grasos, los ésteres grasos,
- •
- dispersantes que garantizan la conservación en suspensión y la evacuación de los contaminantes sólidos insolubles,
- •
- detergentes sobrebasados o no, que reducen la formación de residuos en la superficie de las piezas metálicas por disolución de los productos secundarios de oxidación y de combustión,
- •
- aditivos antióxido y anticorrosión
- •
- aditivos antiespumantes, …
Estos aditivos pueden introducirse por separado en las composiciones lubricantes o en forma de paquetes de aditivos o concentrados de aditivos.
La naturaleza y las proporciones de los diferentes aceites de base y aditivos en las composiciones lubricantes según la presente invención se ajustan preferentemente para que dichas composiciones lubricantes sean de grado 20 ó 30 según la clasificación SAE, con una viscosidad cinemática a 100 ºC comprendido entre 5,6 y 9,3 o comprendido entre 9,3 y 12,5 Cst, y su índice de viscosidad elevado, que puede ser superior o igual a 160 para los aceites de grado 20, y superior o igual a 175 para los aceites de grado 30.
Incluso más preferentemente, estas composiciones lubricantes son aceites multigrado, por ejemplo 5W o 0W, por ejemplo de grado 5W30, o 0W30 según la clasificación SAE.
La presente invención se refiere también a la utilización de un aceite según la invención como aditivo modificador de fricción en composiciones lubricantes.
Su utilización como modificador de fricción aprovecha la propiedad que tienen los ésteres de ácidos grasos, como los presentes en los aceites según la invención, de formar en la superficie de las piezas de rozamiento, películas que permiten mantener un régimen hidrodinámico cuando las cargas son elevadas.
Cuando se utilizan como modificadores de fricción, los aceites según la invención se suelen incorporar en unas cantidades inferiores al 10 % o incluso inferior al 5 %, normalmente comprendidas entre el 1 y el 2 %.
La presente invención también se refiere a la utilización de un aceite según la invención como base lubricante, solo o mezclado con aceites de origen natural, animal o vegetal, mineral o sintéticos.
Particularmente, la presente invención se refiere a la utilización de un aceite según la invención como base lubricante para motores, lubricante hidráulico, transmisiones y lubricantes industriales.
La utilización del aceite según la invención como base lubricante es apropiada particularmente para aplicaciones al aire libre y de recreo, como máquinas agrícolas, de obras, vehículos de recreo, o en los que se prefiere un carácter biodegradable, pero los aceites según la presente invención pueden utilizarse para múltiples aplicaciones, incluidos los lubricantes industriales.
15
E09775311
07-05-2015
Tabla 2: condiciones de síntesis de los ésteres de PET
- Tabla 2
- PET 9–1 PET 12–1 PET 15–3 PET 25–3 PET28–2 ET 29–1P
- 1ª etapa: transesterificación del PET por ENHV
- PET Trans C8C10 9
- PET Trans C8C10 12 PET Trans C8C10 15
- M PET (g)
- 138,7 160,1 45
- n PET / n ENHV (relaciones molares)
- 1/2,4 1/2,4 1/3.7 1/3.7 1/2.9 1/4.9
- % Catalizador MeONa (masas MeONa, con respecto a la masa de ENHV introducida)
- 1,4 % (m/m ENHV) 1,4 % (m/m ENHV) 1,4 % (m/m ENHV) 1,4 % (m/m ENHV) ENHV) 1,4 % (m/m ENHV) 1,4 % (m/m
- (Introducción del catalizador)
- a 145 ºC a 145 ºC a 145 ºC a 20 ºC 20 ºC a 20 ºC a
- Temperatura de reacción (ºC)
- 145 175 175 170 170 170
- Flujo N2
- ~25ml/min ~25ml/min ~30ml/min ~30ml/min ~30ml/min ~30ml/min
- Tiempo de reacción (horas)
- 7 h 7 h 6 h 1h a 2h (final destilación) destilación) h a 2h (final 1 destilación) h a 2h (final 1
- IOH final (mg KOH/g medio de la reacción, NF T 60– 231)
- 271,9 268,8 90,3 202,1 88,7
- 2ª etapa: transesterificación del producto de reacción por EMTO
- n OH/n EMTO
- 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1
- % Catalizador (MeONa) (masas MeONa, con respecto a la masa de EMTO introducida)
- 0,5 % m/m EMTO 0,5 % m/m EMTO 0,5 % m/m EMTO 0,72 % m/m EMTO 0,72 % m/m EMTO 0,72 % m/EMTO m
- T° introducción del catalizador
- a 80 ºC a 80 ºC a 90 ºC a 20 ºC a 20 ºC a 20 ºC
- % DMPS
- 10 ppm 10 ppm 10 ppm 10 ppm 10 ppm 10 ppm
- Temperatura de reacción (ºC)
- de 90 a 130 ºC de 90 a 130 ºC de 90 a 130 ºC 20 a 165 ºC 20 a 165 ºC 20 a 165 ºC
- Presión mbar
- 30 mbar 30 mbar 47 mbares 30 mbares 30 mbares 30 mbares
- Tiempo de reacción (h)
- 7 h 7 h 2 h 4 h 6 h 3 h 30
- IOH final (mg KOH/g medio de la reacción, NF T 60– 231)
- 9,4 8,9 3,1 5,6
- Neutralización de los OH residuales
- Naturaleza del ácido añadido
- Ácido acético Anhídrido acético
- Nº moles ácido / (nº moles OH libre + nº MeoNa introducido en 1ª y 2ª etapa)
- 1/1 1/1
- Tiempo de reacción (h)
- 5 h 1 h
- Temperatura de reacción (ºC)
- 120 ºC 140 ºC
- IOH final (mg KOH/g medio de la reacción, NF T 60– 231)
- 37,0 3,3 9,4 8,9 3,1 5,6
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E09775311
07-05-2015
Tabla 4: características y propiedades de los ésteres de PET
- Muestra
- PET 9–1 PET 12–1 PET 15–3 ajeno a la invención PET 25–3 PET 28–2 PET 29–1
- Índice de ácido (mg KOH/g)
- 0.38 3.32 1.30 0.74 0.48 0.20
- Índice de yodo (g I2/100g)
- n.d n.d 57.1 34.0 43.0 21.0
- Índice de hidroxilo (mg KOH/g)
- 37.0 3.3 9.4 8.9 3.1 7.8
- Composición en EMAG (% molar), según NF ISO 5509/5508
- n1 C8C10 "corto" 35.0 38.0 49.4 61.4 50.1 70.4
- n2 C18 "largo"
- 65.0 62.0 47.1 38.6 49.9 29.6
- n2/n1
- 1,86 1,63 0,95 0,63 0,99 0,42
- Composición en ésteres (% de la masa) CG
- Tetraésteres (total) 55.6 61.8 36.1 33.9 59.2 40.7
- 2C18 2C8
- 26.1 21.6 6.1 22.4 26.6 20.9
- 3C18 1C8
- 20.4 30.6 15.9 9.7 22.8 14.2
- 4C18
- 9.1 9.6 14.1 1.8 9.8 5.6
- Ésteres parciales
- 37.7 34.2 60.5 57.8 39.2 49.2
- Comentarios
- OH neutralizado por el ácido acético OH neutralizado por el anhídrido acético 58.9 % de C18 libres
- KV 100 mm2/s
- 8,6 8,4 2,7 7,3 9,2 6,2
- KV40 mm2/s
- 43,9 41,9 9,1 36,6 50,2 30,3
- VI
- 178 184 148 167 169 159
- CCS –25 ºC, mPa/s
- 4250 3300 nd 9950 10600 10180
- Estabilidad al almacenaje a 60 ºC
- t= 0 límpido límpido límpido ligeramente turbio límpido límpido
- 1 semana
- límpido límpido límpido ligeramente turbio límpido límpido
- 1 mes
- límpido Color inalterado límpido Color inalterado límpido Color inalterado ligeramente turbio Color inalterado límpido Color inalterado límpido Color inalterado
- Estabilidad al almacenaje a 0 ºC
- t= 0 límpido límpido límpido ligeramente turbio ligeramente turbio ligeramente turbio
- 1 semana
- sedimento Ligera floculación ligeramente turbio Ligera floculación Ligeramente turbio sedimento
- 1 mes
- sedimento Ligera floculación Ligera floculación Ligera floculación Ligera floculación sedimento
Las muestras PET 9–1 y PET 12–1, que experimentaron una etapa de neutralización de las funciones hidroxilos residuales por el ácido acético o el anhídrido acético, tienen una viscosidad compatible con una utilización como aceites lubricantes. Sin embargo, son demasiado viscosos para una aplicación en motores: su viscosidad a 100 ºC está comprendida entre 8 y 9 cSt, mientras que las mezclas de aceites de base en las fórmulas de tipo 5W30 están comprendidas alrededor de 4 a 5 cst. Sin embargo, su viscosidad es muy adecuada para la aplicación en lubricantes industriales.
Las propiedades en frío (CCS a –25 ºC) son buenas para los aceites según la invención, mientras que para el aceite PET 15–3, estas propiedades son tan malas que no pudieron medirse.
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07-05-2015
Se pudieron formular a partir de los aceites PET 28–2, PET 25–3, PET 29–1 según la invención lubricantes de grado 30 (composiciones D, E, F), y de grado 20 (composiciones K, L, M).
En vista de los valores de CCS a –35 ºC de las composiciones D, E, F, la formulación de lubricantes para motor de grado 5W30 la clasificación SAE es posible.
En cambio, estos valores CCS a –35 ºC no respetan las especificaciones exigidas para los lubricantes para motores de grado 0W30 según la clasificación SAE. Sin embargo, en vista de estos mismos valores, parece posible formular estos lubricantes de grado 0W30 adaptando los aditivos, sobre todo en lo relativo a la naturaleza del polímero y del aditivo depresor del punto de fluidez (ppd).
Tabla 8: composición y propiedades de lubricantes para motores de cuatro tiempos: fórmula
- A
- B C D E F G H I
- éster testado
- PET 9– 1 PET 12–1 PET 15–3 PET 28–2 PET 25–3 PET 29–1 Colza refinad o Girasol alto oleico 85 % Priolube 3970
- Composición (% de la masa)
- Bases
- Éster
- 20,0 % 20,0 % 20,0 % 20,0 % 20,0 % 20,0 % 20,0 % 20,0 % 20,0 %
- PAO 6 Durasyn
- 4,7 % 4,7 % 29,5 % 0,0 % 10,5 % 24,0 % 6,0 % 4,7 % 31,3 %
- PAO 8 Durasyn
- 55,9 % 55,9 % 31,0 % 60,5 % 50,0 % 36,5 % 54,5 % 55,9 % 29,2 %
- Aditivos
- naturaleza
- IDN3276
- MR 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 %
- Irganox L57
- antiox 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 %
- Viscoplex 1–256
- ppd 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 %
- IDN3269F
- Paquete (Infineum) 9,7 % 9,7 % 9,7 % 9,7 % 9,7 % 9,7 % 9,7 % 9,7 % 9,7 %
- SV206
- VII 7,7 % 7,7 % 7,7 % 7,7 % 7,7 % 7,7 % 7,7 % 7,7 % 7,7 %
- Propiedades físico–químicas
- KV 100 mm2/s, ASTM D445
- 12,12 12,20 10,85 11,48 11,87 12,04 12,19 12,17 11,75
- KV 40 mm2/s, ASTM D445
- 65,11 65,14 56,27 62,01 64,91 66,41 65,44 64,79 65,34
- VI, ASTM D2270
- 186 188 188 182 182 180 187 189 178
- CCS a –35 ºC, ASTM D5293 en mPa/s
- 6144 7197 6287 8251 9135 4860 4954 5368
- ICOT 72H 60 ppm Fe RKV 40 (%)
- 94/145 139 33/80 8/43 14 –4 Espesa miento 117 –19,4/ -19,5
- MCT mérito/10 (videocotación método 2)
- 6,6 7,8 7,9 7,2 7,4 8,8 6,4 5,2 9,5
- Temperatura principio MCT (ºC)
- 230 230 232 230 235 249 230 230 252
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07-05-2015
Tabla 9: composición y propiedades de lubricantes para motores de cuatro tiempos: fórmula 2
- J
- K L M N O P
- éster testado
- PET 9–1 PET 28–2 PET 25–3 PET 29–1 Priolube 3970 Colza refinado Girasol alto oleico 85 %
- Composición (% de la masa)
- Bases
- Éster
- 20,0 % 20,0 % 20,0 % 20,0 % 20,0 % 20 % 20,0 %
- PAO 6 Durasyn
- 21,0 % 17,0 % 40,4 % 42,0 % 50,0 % 21,0 % 21,0 %
- PAO 4 Durasyn
- 39,0 % 43,0 % 19,6 % 18,0 % 10,0 % 39,0 % 39,0 %
- Aditivos
- naturaleza
- XOA3041 C
- Paquete (Oronite) 13,3 % 13,3 % 13,3 % 13,3 % 13,3 % 13,3 % 13,3 %
- SV261
- VII 4,4 % 4,4 % 4,4 % 4,4 % 4,4 % 4,4 % 4,4 %
- PI156S
- ppd 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 % 0,1 %
- Irganox L57
- antiox 0,2 % 0,2 % 0,2 % 0,2 % 0,2 % 0,2 % 0,2 %
- Propiedades físico–químicas
- KV 100 mm2/s, ASTM D445
- 9,90 8,65 9,77 9,63 9,96 10,05 10,12
- KV 40 mm2/s, ASTM D445
- 54,16 46,30 54,91 53,45 55,18 53,12 53,70
- VI, ASTM D2270
- 172 168 165 167 169 180 179
- ICOT 72H 60 ppm Fe RKV 40 (%)
- Espesamient o 73 179 185 28 Espesamien to Espesamient o
- MCT mérito/10 (videocotación método 2)
- 7,0 6,6 7,3 8,5 8,3 5,4 4,5
- Temperatura principio MCT (ºC)
- 230 231 230 246 245 230 230
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-
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