ES2891735T3

ES2891735T3 - Aditivos básicos sin cenizas

Info

Publication number: ES2891735T3
Application number: ES15723363T
Authority: ES
Inventors: Daniel J Saccomando; Ewan E Delbridge; Alexandre Roumaneix
Original assignee: Lubrizol Corp
Current assignee: Lubrizol Corp
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2022-01-31
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: CA2948289A1; EP3140374A1; CN106574202B; US10144897B2; EP3140374B1; WO2015171356A1; US20170051225A1; CN106574202A

Abstract

Una composición lubricante que comprende un aceite de viscosidad lubricante y un δ-aminoéster o δ-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo.

Description

DESCRIPCIÓN

Aditivos básicos sin cenizas

Antecedentes de la invención

La tecnología descrita se refiere a aditivos que imparten basicidad (medida como TBN) a una formulación lubricante sin añadir metal (medido como ceniza sulfatada). Los aditivos no deterioran las juntas de elastómeros.

Se conoce que los lubricantes se vuelven menos efectivos durante su uso debido a la exposición a las condiciones operativas del dispositivo que se usa y, particularmente, debido a la exposición a subproductos generados por el funcionamiento del dispositivo. Por ejemplo, el aceite de motor se vuelve menos efectivo durante su uso, en parte debido a la exposición del aceite a subproductos ácidos y prooxidantes. Estos subproductos son resultado de la combustión incompleta del combustible en los dispositivos tal como los motores de combustión interna, que utilizan el aceite. Estos subproductos provocan efectos nocivos en el aceite del motor e igualmente en el motor. Los subproductos pueden, por ejemplo, oxidar los hidrocarburos que se encuentran en el aceite lubricante, que produce ácidos carboxílicos y otros compuestos oxigenados. Estos hidrocarburos oxidados y ácidos pueden causar problemas de corrosión, desgaste y depósitos.

Los aditivos que contienen bases se añaden a los lubricantes con el fin de neutralizar tales subproductos, por lo cual reduce el daño que causan al lubricante y al dispositivo. Se han usado detergentes sobrebasificado de carbonato de calcio o magnesio durante algún tiempo como captadores de ácido, que neutralizan estos subproductos y como protección tanto del lubricante como del dispositivo. Sin embargo, los detergentes sobrebasificados llevan consigo una gran cantidad de metal medido por cenizas sulfatadas. Las nuevas actualizaciones de la industria para los aceites lubricantes para automóvil de pasajeros y de diésel ponen límites cada vez menores a la cantidad de ceniza sulfatada, y por extensión, a la cantidad de detergente sobrebasificado, permitido en un aceite. Por lo tanto, una fuente de base que consiste solo en átomos de N, C, H, y O es extremadamente conveniente.

Hay dos medidas comunes de basicidad que se usan en el campo de los aditivos de lubricantes. El Número de Base Total (TBN) puede medirse por ASTM D 2896, que es una titulación que mide tanto las bases fuertes como las débiles. Por otra parte, ASTM D 4739 es una titulación que mide bases fuertes, pero no valora fácilmente bases débiles tal como ciertas aminas, que incluyen muchas aminas aromáticas. Muchas aplicaciones de lubricantes desean TBN como los medidos por ASTM D 4739, lo que hace que muchas aminas sean fuentes de basicidad menos satisfactorias.

Sin embargo, se han investigado los aditivos de amina básica como alternativas a las cenizas que contienen los detergentes metálicos sobrebasificados, por ejemplo, aminas alquílicas y aromáticas. Sin embargo, la adición de aditivos de amina básica puede conducir a efectos perjudiciales adicionales. Por ejemplo, se conoce que las aminas alquílicas y algunas aromáticas tienden a degradar los materiales de las juntas fluoroelastómeras. Estos aditivos de amina básica, tal como los dispersantes de succinimida, contienen grupos poliamina, que proporcionan una fuente de basicidad. Sin embargo, se cree que tales aminas causan deshidrofluoración en materiales de juntas fluoroelastoméricas, tal como las juntas Viton®, que se cree que es una primera etapa en la degradación de las juntas. La degradación de las juntas puede provocar fallas en la junta, tales como fugas en las juntas, que perjudica el rendimiento del motor y posiblemente que causa daños al motor. Generalmente, el contenido de base, o número de base total (TBN), de un lubricante solo puede aumentarse modestamente mediante tal amina básica antes de que la degradación de las juntas se convierte en un problema importante, lo que limita la cantidad de TBN que pueden proporcionar tales aditivos.

La publicación de patente de Estados Unidos 2012-0040876, Preston y otros, 16 de febrero de 2012, describe ésteres antranílico como aditivos en lubricantes. Este documento describe composiciones que se dice que suministran una base libre de cenizas a un lubricante en la forma de un aditivo de amina básica, sin afectar adversamente la compatibilidad de la junta. Los ejemplos reportan valores de TBN de 150-188 medido por D2896. (La medición D 2896 captura la basicidad de las bases débiles, así como también de las bases fuertes).

La tecnología descrita, por lo tanto, resuelve el problema de proporcionar una basicidad fuerte, medida por ASTM D 4739, a un lubricante, sin impartir un contenido adicional de metal (cenizas sulfatadas) al mismo y sin conducir al deterioro de las juntas elastoméricas tal como juntas de fluorocarbono, como medido por la especificación de suministro de Mercedes Benz MB DBL6674_FKM. Esto se logra mediante el empleo de un 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo como se describe con más detalle en la presente descripción. Como se expresa de cualquier otra manera, la tecnología proporciona la capacidad de impartir niveles de TBN relativamente alto a un lubricante mientras se mantienen los niveles bajos de cenizas sulfatadas especificados por las regulaciones gubernamentales cada vez más estrictas, mientras que al mismo tiempo protege el desempeño y la compatibilidad de la junta.

Resumen de la invención

La tecnología descrita proporciona una composición lubricante que comprende un aceite de viscosidad lubricante y un 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo. En ciertas realizaciones, el sustituyente N-hidrocarbilo comprende un grupo hidrocarbilo de al menos 3 átomos de carbono, con una ramificación en la posición 1 o 2 de la cadena de hidrocarbilo (es decir, del grupo hidrocarbilo). Además, en ciertas realizaciones, si el éster o tioéster es un éster metílico o un tioéster metílico, entonces el grupo hidrocarbilo tiene una ramificación en la posición 1, y el grupo hidrocarbilo no es un grupo terciario.

Descripción detallada de la invención

A continuación, se describirán varias características y realizaciones preferidas a manera de ilustración no limitante. La tecnología descrita se presentará típicamente en una formulación lubricante o lubricante, un componente que será un aceite de viscosidad lubricante. El aceite de viscosidad lubricante, también referido como aceite base, puede seleccionarse de cualquiera de los aceites base en los Grupos IV de las Pautas de Intercambiabilidad de Aceites Base del Instituto Americano del Petróleo (API), específicamente

Azufre de categoría de aceite base (%) Saturados (%) Índice de viscosidad

Grupo I >0,03 y/o <90 80 a 120

Grupo II <0,03 y >90 80 a 120

Grupo III <0,03 y >90 >120

Grupo IV Todas las polialfaolefinas (PAO)

Grupo V Todos los demás no incluidos en los Grupos I, II, III o IV

Los grupos I, II y III son reservas base de aceite mineral. El aceite de viscosidad lubricante puede incluir aceites naturales o sintéticos y sus mezclas. Puede usarse una mezcla de aceite mineral y aceites sintéticos, por ejemplo, aceites de polialfaolefina y/o aceites de poliéster.

Los aceites naturales incluyen aceites animales y aceites vegetales (por ejemplo, ésteres de ácidos vegetales) así como también aceites lubricantes minerales tales como aceites líquidos de petróleo y aceites lubricantes minerales tratados con solventes o tratados con ácidos de los tipos parafínicos, nafténicos o parafínico-nafténico mixtos. Los aceites hidrotratados o hidrocraqueados también son aceites útiles de viscosidad lubricante. También son útiles los aceites de viscosidad lubricante derivados de carbón o esquisto.

Los aceites sintéticos incluyen aceites de hidrocarburos y aceites de hidrocarburos halosustituidos, tales como olefinas polimerizadas e interpolimerizadas, y sus mezclas, alquilbencenos, polifenilos, difeniléteres alquilados, y difenil sulfuros alquilados, y sus derivados, análogos y sus homólogos. Los polímeros e interpolímeros de óxido de alquileno y sus derivados, y aquellos en los que los grupos hidroxilo terminales se han modificado mediante, por ejemplo, esterificación o eterificación, son otras clases de aceites lubricantes sintéticos. Otros aceites lubricantes sintéticos adecuados comprenden ésteres de ácidos dicarboxílicos y los preparados a partir de ácidos monocarboxílicos de C5 a C12 y polioles o éteres de poliol. Otros aceites lubricantes sintéticos incluyen ésteres líquidos de ácidos que contienen fósforo, tetrahidrofuranos poliméricos, aceites en base de silicio tal como aceites polialquil, poliaril, polialcoxi, o poliariloxisiloxano, y aceites de silicatos.

Otros aceites sintéticos incluyen los producidos por las reacciones de Fischer-Tropsch, típicamente hidrocarburos o ceras de Fischer-Tropsch hidroisomerizados. En una realización los aceites pueden prepararse mediante un procedimiento de síntesis de gas a líquido de Fischer-Tropsch, así como también otros aceites de gas a líquido. Pueden usarse los aceites sin refinar, refinados y aceites rerefinados, naturales o sintéticos (así como también sus mezclas) de los tipos descritos anteriormente. Los aceites sin refinar son aquellos obtenidos directamente de una fuente natural o sintética sin tratamiento de purificación adicional. Los aceites refinados son similares a los aceites sin refinar, excepto que se han tratado adicionalmente en una o más etapas de purificación para mejorar una o más propiedades. Los aceites rerefinados se obtienen mediante procesos similares a los que se usan para obtener aceites refinados, que se aplican a aceites refinados que ya se han usado en servicio. Los aceites rerefinados a menudo son procesados adicionalmente para eliminar los aditivos usados y los productos de degradación del aceite. La composición lubricante de la tecnología descrita incluirá un 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo. Un 5-aminoéster sustituido puede representarse más generalmente como un material representado por la fórmula

donde R es el sustituyente hidrocarbilo y R4 es el residuo del alcohol a partir del cual el éster puede considerarse como su preparación mediante la condensación de un aminoácido con un alcohol. Pueden estar presentes sustituyentes adicionales en las posiciones a, (3, y, y 5, como se describió más abajo. Si el material es un tioéster, el grupo -OR4 puede reemplazarse por un grupo -SR4 Puede considerarse que tal material puede derivarse de la condensación de un ácido o haluro de ácido con un mercaptano R4SH, aunque en la práctica puede prepararse mediante la transesterificación de un éster con un mercaptano.

El grupo R4, la porción de residuo del alcohol, puede tener 1 a 30, o 1 a 18, o 1 a 12, o de 2 a 8 átomos de carbono. Puede ser un grupo hidrocarbilo o un grupo hidrocarburo. Puede ser alifático, cicloalifático, alifático ramificado, o aromático. En ciertas realizaciones, el grupo R4 puede ser metilo, etilo, propilo, isopropilo, n-butilo, iso-butilo, t-butilo, n-hexilo, ciclohexilo, iso-octilo, o 2-etilhexilo. Si R4 es metilo, entonces el grupo R, el sustituyente hidrocarbilo en el nitrógeno, tendrá una ramificación en la posición 1.

En otras realizaciones, el grupo R4 puede ser un grupo que contiene éter. Por ejemplo, puede ser un grupo que contiene éter o un grupo que contiene poliéter que puede contener, por ejemplo, de 2 a 120 átomos de carbono junto con átomos de oxígeno que representa la funcionalidad éter. Cuando R4 es un grupo que contiene éter, puede representarse por la fórmula general

en donde R6 es un grupo hidrocarbilo de 1 a 30 átomos de carbono; R11 es H o un grupo hidrocarbilo de 1 a aproximadamente 10 átomos de carbono; R12 es un grupo hidrocarbileno de cadena lineal o ramificada de 1 a 6 átomos de carbono; Y es -H, -OH, -R6 OH, -NR9 R10, o -R6 NR9 R10, donde R9 y R10 son cada uno independientemente H o un grupo hidrocarbilo de 1 a 50 átomos de carbono, y m es un número entero de 2 a 50. Un ejemplo de un grupo monoéter sería -CH²-O-CH³. Los grupos de poliéter incluyen grupos en base a poli (alquilenglicoles) tales como polietilenglicoles, polipropilenglicoles y copolímeros de poli(etilen/propilenglicol). Tales polialquilenglicoles están disponibles comercialmente bajo los nombres comerciales Fluidos base UCON® OSP, Fluidos Synalox®, y polialqueilenglicoles Brij®. Pueden terminar con un grupo alquilo (es decir, Y es H) o con un grupo hidroxi u otros grupos tales como se mencionó anteriormente. Si el grupo terminal es OH, entonces R4 también se consideraría un grupo que contiene hidroxi, tanto como se describió en el párrafo más abajo (aunque no específicamente un grupo alquilo que contiene hidroxi) y puede estar esterificado como se describió en el párrafo más abajo.

En otra realización, R4 puede ser un grupo alquilo que contienen hidroxi o un grupo alquilo que contiene polihidroxi que tiene 2 a 12 átomos de carbono. Tales materiales pueden estar en base a un diol tal como etilenglicol o propilenglicol, uno de cuyos grupos hidroxi puede hacerse reaccionar para formar el enlace éster, que deja un grupo hidroxi no esterificado. Otro ejemplo de un material puede ser la glicerina que, después de la condensación, puede dejar uno o dos grupos hidroxi. Otros materiales polihidroxi incluyen pentaeritritol y trimetilolpropano. Opcionalmente, uno o más de los grupos hidroxi pueden hacerse reaccionar para formar un éster o un tioéster. En una realización, uno o más de los grupos hidroxi dentro de R4 puede estar condensado con o unido a un grupo adicional

o, de manera más general, un

También puede haber uno o más sustituyeles o grupos adicionales en las posiciones a, (3, y, o 5 del componente de aminoácido de la molécula anterior, representados en las estructuras anteriores como R5 y R8 o, alternativamente, como R' y R". R5 y R8, así como también R' y R", pueden ser cada uno el mismo o diferentes y pueden ser hidrógeno, un grupo hidrocarbilo, o un grupo representado por -C(=O)-R6, donde R6 es hidrógeno, un grupo alquilo, o -X'-R7, donde X' es O o S y R7 es un grupo hidrocarbilo de 1 a 30 átomos de carbono. En una realización, no existen tales sustituyeles. En otra realización, hay un sustituyente en la posición (3 (con relación a la fracción de ácido carboxílico), por lo cual conduce a un grupo de materiales representados por la fórmula

o, de manera más general,

Aquí R y R4 son como se definen anteriormente; X es O S (en una realización, O), R5 puede ser hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, y z son números enteros de 0 a 3 de manera que y z = 3.

El sustituyente hidrocarbilo R en el nitrógeno amínico puede comprender típicamente un grupo hidrocarbilo de al menos 3 átomos de carbono con una ramificación en la posición 1 o 2 (es decir, a o (3) de la cadena hidrocarbilo (que no debe confundirse con la posición a o p del grupo éster, anteriormente). El grupo hidrocarbilo ramificado R puede representarse por la fórmula parcial

donde el enlace de la derecha representa el punto de unión al átomo de nitrógeno. En esta estructura parcial, n es 0 o 1, R1 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, R2 y R3 son independientemente grupos hidrocarbilo o juntos forman una estructura carbocíclica. Los grupos hidrocarbilo pueden ser alifáticos, cicloalifátieos, o aromáticos, o sus mezclas. Cuando n es 0, la ramificación está en la posición 1 o a. Cuando n es 1, la ramificación está en la posición 2 o (3. Si R4, anteriormente, es metilo, entonces n será 0.

Por supuesto, puede haber ramificaciones tanto en la posición 1 como en la posición 2. La unión a una estructura cíclica se considera ramificación:

(un tipo de ramificación -1 o a)

El sustituyente hidrocarbilo ramificado R en el nitrógeno amínico puede por lo cual, incluir grupos tales como isopropilo, ciclopropilo, sec-butilo, iso-butilo, t-butilo, 1-etilpropilo, 1,2-dimetilpropilo, neopentilo, ciclohexilo, 4-heptilo, 2-etil-1 -hexilo (comúnmente referida como 2-etilhexilo), t-octilo (por ejemplo, 1,1 -dimetil-1 -hexilo), 4-heptilo, 2-propilheptilo, adamantilo, y a-metilbencilo.

La amina que puede verse como la reacción para formar el material de la presente tecnología será típicamente una amina primaria, de modo que el producto resultante será una amina secundaria, que tiene un sustituyente R ramificado como se describió anteriormente y el nitrógeno también se une al resto de la molécula

y sus versiones sustituidas como se describió anteriormente. El enlace más a la izquierda (corto) representa la unión al átomo de nitrógeno.

Los materiales de la tecnología descrita pueden, por lo tanto, en ciertas realizaciones, representarse por las estructuras

en donde n es 0 o 1, R1 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, R2 y R3 son independientemente grupos hidrocarbilo o juntos forman una estructura carbocíclica, X es O o S, R4 es un grupo hidrocarbilo de 1 a 30 átomos de carbono, R5 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, e y z son números enteros de 0 a 3 de manera que y z = 3.

Los materiales de 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo descritos en la presente descripción pueden prepararse mediante aminación reductora de los ésteres de ácidos carboxílicos 5-oxi sustituidos o ácidos tiocarboxílicos 5-oxi sustituidos.

en donde R, R4, R5, X, y, y z son como se definen anteriormente, y R10 es H o un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono. Por ejemplo, la reacción de a-metilbencilamina con 5-oxopentanoato de butilo seguida de hidrogenación selectiva de la imina resultante produciría 5-(bencilamino) pentanoato de butilo:

Los materiales de 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo descritos en la presente descripción pueden prepararse por aminación de los ésteres de ácidos carboxílicos sustituidos con 5-halógeno o ácidos tiocarboxílicos sustituidos con 5-halógenos.

en donde R, R4, R5, R10 X, y, y z son como se definen anteriormente. Por ejemplo, la reacción de a-metilbencil amina con 2-etilhexil 5-bromohexanoato puede producir la sal hidrobromuro de 2-etilhexil 5-(bencilamino)hexanoato.

En tales casos, cuando se forma un hidrohaluro, el haluro puede eliminarse mediante métodos conocidos para obtener la amina.

Los materiales de aminoéster sustituidos con N-hidrocarbilo descritos en la presente descripción pueden prepararse mediante aminación reductora de los ésteres de ácidos hexanodiocos sustituidos con 2-amino.

en donde R, R4, R5, X, y, y Z son como se definen anteriormente. Por ejemplo, la reacción del éster dibutílico del ácido 2-aminoadípico con benzaldehído seguida de hidrogenación selectiva de la imina produciría 2-(bencilamino)hexanodioato de dibutilo.

Los materiales aminoésteres sustituido con N-hidrocarbilo descritos en la presente descripción también pueden prepararse mediante alquilación de los ésteres de ácidos 2-aminohexanodioco.

en donde x e y son 0 o 1, con la condición de que x+y=1 o 2, y R, R4, R5, son como se definen anteriormente. Por ejemplo, la reacción del éster dibutílico del ácido 2-aminoadípico con bencil amina produciría cloruro de N-bencil-1,6 dibutoxi-1,6-dioxohexano-2-aminio.

En otra realización, también puede haber uno o más sustituyentes o grupos adicionales en las posiciones a, (3, y o 5 (con relación a la fracción de ácido carboxílico) del componente de aminoácido de la molécula anterior. En una realización, hay un sustituyente en la posición y y/o (3, por lo cual conduce a un grupo de materiales representados por la fórmula

En otra realización, puede haber un sustituyente en la posición 5, que proporciona una estructura tal como

Aquí R y R4 son como se definen anteriormente; X es O o S (en una realización, O) y R5 y R8 y R9 pueden ser los mismos o diferentes y pueden ser hidrógeno, un grupo hidrocarbilo o un grupo representado por -C(=O)-R6 donde R6 es hidrógeno, un grupo alquilo o -X'-R7, donde X' es O o S y R7 es un grupo hidrocarbilo de 1 a 30 átomos de carbono. Es decir, un sustituyente en la posición (3, y o 5 de la cadena puede comprender un grupo éster, tioéster, carbonilo, o hidrocarbilo. Cuando R8 es -C(=O)-R6, la estructura puede representarse por

Será evidente que cuando R6 es -X'-R7, el material será un éster o tioéster de ácido pentanodioico sustituido. En particular, en una realización, el material puede ser diéster del ácido 2-metilpentanodioico, con sustitución de amina en el grupo metilo. Los grupos R4 y R6 pueden ser los mismos o diferentes; en ciertas realizaciones, pueden tener independientemente de 1 a 30 o de 1 a 18 átomos de carbono, como se describió anteriormente para R4 En ciertas realizaciones, el material puede representarse por la estructura

En ciertas realizaciones, el material será o comprenderá un éster dihidrocarbilo del ácido 2- ((hidrocarbil) -aminometilpentanodioico.

En ciertas realizaciones, puede haber un sustituyente tanto en la posición (3 como en la posición y (con relación a la fracción de ácido carboxílico) del aminoácido, por lo cual conduce a un grupo de materiales representados por la fórmula

Aquí R y R4 son como se definen anteriormente; X puede ser O S (en una realización, O) y R5 y R8 pueden ser los mismos o diferentes y pueden ser hidrógeno, un grupo hidrocarbilo o un grupo representado por -C(=O)-R6 donde R6 puede ser hidrógeno, un grupo alquilo o -X-R7, donde X' puede ser OS y R7 puede ser un grupo hidrocarbilo de 1 a 30 átomos de carbono. Cuando R5 y R8 son -C(=O)-R6, la estructura puede representarse por

Será evidente que cuando R6 es -X'-R7, el material será un éster o tioéster de ácido 1,2,3-tricarboxílico sustituido. En particular, en una realización, el material puede ser un 4- (hidrocarbilamino) alcano-1,2,3-tricarboxilato de trihidrocarbilo o un 4-(hidrocarbilamino) butano-1,2,3-tris (carboxilotioato) de trihidrocarbilo. En ciertas realizaciones, el material puede representarse por la estructura

El sustituyente hidrocarbilo R en el nitrógeno amínico puede ser como se describió anteriormente.

en donde n es 0 o 1, R1 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, R2 y R3 son independientemente grupos hidrocarbilo o juntos forman una estructura carbocíclica, X es OS, R4 es un grupo hidrocarbilo de 1 a 30 átomos de carbono y R5, R8 y R9 son los mismos o diferentes y son hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, o un grupo representado por -C(=O)-R6, donde 6 es hidrógeno R, un grupo alquilo, o - X'-R7, donde X' es O S y R7 es un grupo hidrocarbilo de 1 a 30 átomos de carbono. En ciertas realizaciones, los materiales pueden representarse por la estructura

en donde R2 y R3 son independientemente grupos alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, y R4 y R7 son independientemente grupos alquilo de 1 a 12 átomos de carbono. En otras realizaciones, los materiales pueden representarse por la estructura

en donde R2, R3 y R4 son como se definen anteriormente y R7 es un grupo alquilo de 1 a 12 átomos de carbono.

Los materiales 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituidos con N-hidrocarbilo descritos en la presente descripción pueden prepararse mediante la adición de Michael de una amina primaria, que tiene un grupo hidrocarbilo ramificado como se describió anteriormente, con un éster o tioéster etilénicamente insaturado del tipo descrito anteriormente que tiene un éster u otro grupo activador como R8 en la posición Y- La insaturación etilénica estaría entre los átomos de carbono y y 6 del éster. Por lo cual, la reacción puede ocurrir generalmente como

donde X y varios grupos R son como se definen anteriormente y m = 2. En una realización, el éster etilénicamente insaturado puede ser un éster de ácido 2-metilenglutárico (también conocido como un éster de ácido 2-metilenpentanodioico), en el que la reacción puede ser

En una realización, el éster etilénicamente insaturado puede ser un éster de un ácido but-3-eno-1,2,3-tricarboxílico, en el que la reacción puede ser

En una realización, el reactivo de amina no es un hidrocarbilo terciario (por ejemplo, t-alquil) amina primaria, es decir, n no es cero, mientras que R1, R2, y R3 son cada uno grupos hidrocarbilo. La síntesis del 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo puede conducirse a temperaturas de 10 a 80 °C o de 10 a 33 °C o de 45 a 55 °C o de 20 a 40 °C.

La cantidad de material 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo en un lubricante puede ser del 0,5 al 5 por ciento en peso (o 0,8 a 4 o 1 a 3 por ciento en peso). El material también puede presentarse en un concentrado, solo o con otros aditivos y con una menor cantidad de aceite. En un concentrado, la cantidad de material puede ser de dos a diez veces las cantidades de concentración anteriores. En un lubricante, la cantidad puede ser adecuada para proporcionar al menos 0,3, 0,5, 0,7 o 1,0 TBN al lubricante y, en algunas realizaciones, hasta 5 o 4 o 3 TBN.

El lubricante de la tecnología descrita puede contener uno o más componentes o aditivos adicionales conveniente para proporcionar las propiedades de rendimiento de un lubricante completamente formulado, por ejemplo, un aceite de motor. Alternativamente, cualquiera o más de estos componentes pueden excluirse de la formulación.

Un material que puede usarse en un lubricante es un detergente. Los detergentes son típicamente materiales sobrebasificados, de cualquier otra manera referidos como sales sobrebasificadas o superbasificadas, son generalmente sistemas newtonianos homogéneos que tienen un contenido de metal en exceso de lo que estaría presente para la neutralización de acuerdo con la estequiometria del metal y del anión detergente. La cantidad de metal en exceso se expresa comúnmente en términos de relación de metal, es decir, la relación de los equivalentes totales del metal a los equivalentes del compuesto orgánico ácido. Los materiales sobrebasificados se preparan mediante la reacción de un material ácido (tal como el dióxido de carbono) con un compuesto orgánico ácido, un medio de reacción inerte (por ejemplo, aceite mineral), un exceso estequiométrico de una base metálica o una base de amonio cuaternario, y un promotor tal como un fenol o alcohol. El material orgánico ácido tendrá normalmente un número suficiente de átomos de carbono para proporcionar solubilidad en aceite.

Los detergentes sobrebasificados pueden caracterizarse por el Número de Base Total (TBN), la cantidad de ácido fuerte necesaria para neutralizar toda la basicidad del material, expresada como mg de KOH por gramo de muestra. Dado que los detergentes sobrebasificados se proporcionan comúnmente en una forma que contiene aceite diluyente, para el propósito de este documento, el TBN debe recalcularse (cuando se refiere a un detergente o aditivo específico) a una base libre de aceite. Algunos detergentes útiles pueden tener un TBN de 100 a 800, o de 150 a 750, o de 400 a 700.

Los compuestos metálicos útiles para preparar las sales metálicas básicas son generalmente cualquier compuesto metálico del Grupo 1 o del Grupo 2 (versión CAS de la Tabla Periódica de los Elementos). Los ejemplos incluyen metales alcalinos tales como sodio, potasio, litio, cobre, magnesio, calcio, bario, zinc, y cadmio. En una realización, los metales son sodio, magnesio, o calcio. La porción aniónica de la sal puede ser hidróxido, óxido, carbonato, borato, o nitrato.

En una realización, el lubricante puede contener un detergente de sulfonato sobrebasificado. Los ácidos sulfónicos adecuados incluyen ácidos sulfónicos y tiosulfónicos, que incluyen compuestos cicloalifáticos o aromáticos mono o polinucleares. Ciertos sulfonatos solubles en aceite pueden representarse por R2-T(SO3-)a o R3(SO3-)b, donde a y b son cada uno al menos uno; T es un núcleo cíclico tal como el benceno o el tolueno; R2 es un grupo alifático tal como alquilo, alquenilo, alcoxi, o alcoxialquilo; (R2)-T típicamente contiene un total de al menos 15 átomos de carbono; y R3 es un grupo hidrocarbilo alifático que contiene típicamente al menos 15 átomos de carbono. Los grupos T, R2, y R3 también pueden contener otros sustituyentes inorgánicos u orgánicos. En una realización el detergente de sulfonato puede ser un detergente de alquilbenceno sulfonato predominantemente lineal que tiene una relación de metal de al menos 8 como se describió en los párrafos [0026] a [0037] de la solicitud de patente de Estados Unidos núm. 2005-065045. En algunas realizaciones, el grupo alquilo lineal puede estar unido al anillo de benceno en cualquier lugar a lo largo de la cadena lineal del grupo alquilo, pero a menudo en la posición 2, 3 o 4 de la cadena lineal, y en algunos casos predominantemente en la posición 2.

Otro material sobrebasificado es un detergente de fenato sobrebasificado. Los fenoles útiles en la fabricación de detergentes con fenato pueden representarse por (R1)a-Ar-(OH)b, donde R1 es un grupo hidrocarbilo alifático de 4 a 400 o 6 a 80 o 6 a 30 o 8 a 25 o 8 a 15 átomos de carbono; Ar es un grupo aromático tal como benceno, tolueno o naftaleno; a y b son cada uno al menos uno, siendo la suma de a y b hasta el número de hidrógenos desplazables en el núcleo aromático de Ar, tal como 1 a 4 o 1 a 2. Típicamente, hay un promedio de al menos 8 átomos de carbono alifáticos se proporcionan por los grupos R1 para cada compuesto fenólico. Los detergentes de fenato también se proporcionan a veces como especies con puentes de azufre.

En una realización, el material sobrebasificado es un detergente de saligenina sobrebasificado. Los detergentes de saligenina sobrebasificados son comúnmente sales de magnesio sobrebasificadas que son en base a derivados de saligenina. Un ejemplo general de tal derivado de saligenina puede representarse mediante la fórmula

donde X es -CHO o -CH²OH, Y es -CH²- o -CH²OCH²-, y los grupos -CHO comprenden típicamente al menos 10 por ciento en moles de los grupos X e Y; M es hidrógeno, amonio o la valencia de un ion metálico (es decir, si M es multivalente, una de las valencias se satisface con la estructura ilustrada y otras valencias se satisfacen con otras especies, tal como los aniones o mediante otra instancia de la misma estructura), R1 es un grupo hidrocarbilo de 1 a 60 átomos de carbono, m es 0 a típicamente 10, y cada p es independientemente 0, 1, 2 o 3, con la condición de que al menos un anillo aromático contiene un sustituyente R1 y que el número total de átomos de carbono en todos los grupos R1 es al menos 7. Cuando m es 1 o mayor, uno de los grupos X puede ser hidrógeno. En una realización, M es una valencia de un ion Mg o una mezcla de Mg e hidrógeno. Los detergentes de saligenina se describen en mayor detalle en la patente de Estados Unidos 6,310,009, con especial referencia a sus métodos de síntesis (Columna 8 y Ejemplo 1) y en cantidades preferidas de las diversas especies de X e Y (Columna 6).

Los detergentes de salixarato son materiales sobrebasificados que pueden representarse por un compuesto que comprende al menos una unidad representada por la fórmula (I) o la fórmula (II):

cada extremo del compuesto tiene un grupo terminal representado por la fórmula (III) o (IV):

tales grupos están unidos por grupos puentes divalentes A, que pueden ser los mismos o diferentes. En las fórmulas (I) -(IV) R3 es hidrógeno, un grupo hidrocarbilo, o una valencia de un ion metálico o un ion amonio; R2 es hidroxilo o un grupo hidrocarbilo, y j es 0, 1, o 2; R6 es hidrógeno, un grupo hidrocarbilo, o un grupo hidrocarbilo heterosustituido; cualquier R4 es hidroxilo y cualquier R5 y R7 son independientemente hidrógeno, un grupo hidrocarbilo o un grupo hidrocarbilo hetero-sustituido, o bien R5 y R7 son ambos hidroxilo y R4 es hidrógeno, un grupo hidrocarbilo o un grupo hidrocarbilo hetero-sustituido; con la condición de que al menos uno de R4, R5, R6 y R7 sean un hidrocarbilo que contiene al menos 8 átomos de carbono; y en donde las moléculas contienen en promedio al menos una de las unidades (I) o (III) y al menos una de las unidades (II) o (IV) y la relación entre el número total de unidades (I) y (III) y el número total de unidades de (II) y (IV) en la composición es de 0,1:1 a 2:1. El grupo puente divalente "A", que puede ser el mismo o diferente en cada caso, incluye -CH²- y -CH²OCH²-, cualquiera de los cuales puede derivarse de formaldehído o un equivalente de formaldehído (por ejemplo, paraformo, formalina).

Los derivados del salixarato y los métodos para su preparación se describen con mayor detalle en la patente de Estados Unidos número 6,200,936 y en la publicación PCT WO 01/56968. Se cree que los derivados de salixarato tienen una estructura predominantemente lineal, más que macrocíclica, aunque se pretende que ambas estructuras queden englobadas por el término "salixarato".

Los detergentes de glioxilato son materiales sobrebasificados similares en base a un grupo aniónico que, en una realización, puede tener una estructura representada por

en donde cada R es independientemente un grupo alquilo que contiene al menos 4 u 8 átomos de carbono, con la condición de que el número total de átomos de carbono en todos estos grupos R sea al menos 12, 16 o 24. Alternativamente, cada R puede ser un sustituyente de polímero de olefina. El material ácido sobre el que se prepara el detergente de glioxilato sobrebasificado puede ser un producto de condensación de un material hidroxiaromático tal como un fenol sustituido con hidrocarbilo con un reactante carboxílico tal como ácido glioxílico u otro ácido omega-oxoalcanoico. Los detergentes de glioxílicos sobrebasificado y sus métodos de preparación se describen con mayor detalle en la patente de Estados Unidos 6,310,011 y las referencias citadas en el mismo.

El detergente sobrebasificado también puede ser un salicilato sobrebasificado, por ejemplo, un metal alcalino o un metal alcalinotérreo o una sal de amonio de un ácido salicílico sustituido. Los ácidos salicílicos pueden estar sustituidos con hidrocarbilo, en donde cada sustituyente contiene un promedio de al menos 8 átomos de carbono por sustituyente y de 1 a 3 sustituyentes por molécula. Los sustituyentes pueden ser sustituyentes de polialqueno. En una realización, el grupo sustituyente hidrocarbilo contiene de 7 a 300 átomos de carbono y puede ser un grupo alquilo que tiene un peso molecular de 150 a 2000. Los detergentes de salicilato sobrebasificados y sus métodos de preparación se describen en las patentes de Estados Unidos 4,719,023 y 3,372,116.

Otros detergentes sobrebasificados pueden incluir detergentes sobrebasificados que tienen una estructura de base de Mannich, como se describe en la patente de Estados Unidos 6,569,818.

En ciertas realizaciones, los sustituyentes hidrocarbilo en anillos aromáticos sustituidos con hidroxi en los detergentes anteriores (por ejemplo, fenato, saligenina, salixarato, glioxilato, o salicilato) están libres o sustancialmente libres de grupos hidrocarbilo alifáticos C12 (por ejemplo, menos de 1 %, 0,1 %, o 0,01 % en peso de los sustituyentes son grupos hidrocarbilo alifáticos C12). En algunas realizaciones, tales sustituyentes hidrocarbilo contienen al menos 14 o al menos 18 átomos de carbono.

La cantidad de detergente sobrebasificado, en las formulaciones de la presente tecnología, es típicamente al menos 0,6 por ciento en peso sin aceite, o 0,7 a 5 por ciento en peso o 1 a 3 por ciento en peso. Pueden estar presente un solo detergente o varios detergentes.

En ciertas realizaciones, el lubricante puede comprender un detergente de sulfonato sobrebasificado presente en 0,01 % en peso a 0,9 % en peso, o 0,05 % en peso a 0,8 % en peso, o 0,1 % en peso a 0,7 % en peso, o 0,2 % en peso a 0,6 % en peso. El detergente de sulfonato sobrebasificado puede tener una relación de metal de 12 a menos de 20, o de 12 a 18, o de 20 a 30, o de 22 a 25. En una realización el detergente de sulfonato sobrebasificado comprende un sulfonato de calcio sobrebasificado. El detergente de sulfonato de calcio puede tener una relación de metal de 18 a 40 y un TBN de 300 a 500, o 325 a 425.

En otras realizaciones, el detergente sobrebasificado puede presentar 0 % en peso a 10 % en peso, o 0,1 % en peso a 10 % en peso, o 0,2 % en peso a 8 % en peso o 0,2 % en peso a 3 % en peso. Por ejemplo, en un motor diesel de servicio pesado, el detergente puede presentar de 2 % en peso a 3 % en peso de la composición lubricante. Para el motor de un automóvil de pasajeros el detergente puede presentar de 0,2 % en peso a 1 % en peso de la composición lubricante. En una realización, una composición lubricante de motor comprende al menos un detergente sobrebasificado con una relación de metal de al menos 3, o al menos 8, o al menos 15.

En ciertas realizaciones, un lubricante que emplea la presente tecnología puede tener un TBN completo, de todas las fuentes, de al menos 5 o al menos 6, 7, 8, 9, o 10, y puede tener un TBN de hasta (o menos de) 25, 20, o 15. En ciertas realizaciones, un lubricante que emplea la presente tecnología puede tener un TBN completo, de todas las fuentes, de 5 a 15 o de 6 a 10, donde el compuesto de amina de la invención está presente en una cantidad para proporcionar de 0,5 a 3 TBN de la composición lubricante, donde está presente un detergente sobrebasificado en una cantidad para suministrar de 2 a 12 TBN o 4 a 8 TBN y la ceniza sulfatada de la composición lubricante es de 0,3 por ciento en peso a 1,1 por ciento en peso. En ciertas realizaciones, un lubricante que emplea la presente tecnología puede tener un contenido de cenizas sulfatadas de menos de 1,5 o menos de 1,3 o 1,0 o 0,8 por ciento (por ASTM D 874) o puede ser de al menos 0,05 o 0,1 por ciento.

Como se usa en este documento, las expresiones tal como "representado por la fórmula" indican que la fórmula presentada es generalmente representativa de la estructura del compuesto químico en cuestión. Sin embargo, pueden producirse variaciones menores, tal como la isomerización posicional. Se pretende que tales variaciones estén incluidas.

Los dispersantes se conocen bien en el campo de los lubricantes e incluyen principalmente lo que se conoce como dispersantes sin cenizas y dispersantes poliméricos. Los dispersantes sin cenizas se denominan así porque, como se suministran, no contienen metal y, por lo cual, normalmente no contribuyen a la formación de cenizas sulfatadas cuando se añaden a un lubricante. Sin embargo, pueden, por supuesto, interactuar con los metales ambientales una vez que se añaden a un lubricante que incluye especies que contienen metales. Los dispersantes sin cenizas se caracterizan por un grupo polar unido a una cadena de hidrocarburo de peso molecular relativamente alto. Los dispersantes sin cenizas típicos incluyen alquenil succinimidas de cadena larga N-sustituidas, que tienen una variedad de estructuras químicas que incluyen típicamente

donde cada R1 es independientemente un grupo alquilo, frecuentemente un grupo poliisobutileno con un peso molecular (Mn) de 500-5000 en base al precursor de poliisobutileno, y R2 son grupos alquileno, comúnmente grupos etileno (C²H⁴). Tales moléculas se derivan comúnmente de la reacción de un agente acilante de alquenilo con una poliamina, y es posible una amplia variedad de enlaces entre las dos fracciones además de la estructura de imida simple mostrada anteriormente, que incluye una variedad de amidas y sales de amonio cuaternario. En la estructura anterior, la porción de amina se muestra como una alquilen poliamina, aunque también pueden usarse otras mono y poliaminas alifáticas y aromáticas. También, es posible una variedad de modos de enlace de los grupos R1 en la estructura de imida, que incluye varios enlaces cíclicos. La relación de los grupos carbonilo del agente acilante a los átomos de nitrógeno de la amina puede ser de 1:0,5 a 1:3 y, en otros casos, de 1:1 a 1:2,75 o de 1:1,5 a 1:2,5. Los dispersantes de succinimida se describen más completamente en las patentes de Estados Unidos 4,234,435 y 3,172,892 y en el documento EP 0355895.

Otra clase de dispersante sin cenizas son los ésteres de alto peso molecular. Estos materiales son similares a las succinimidas descritas anteriormente excepto que pueden verse como preparados mediante la reacción de un agente acilante de hidrocarbilo y un alcohol alifático polihídrico tal como glicerol, pentaeritritol, o sorbitol. Tales materiales se describen con más detalle en la patente de Estados Unidos 3,381,022.

Otra clase de dispersante sin cenizas son las bases de Mannich. Estos son materiales que se forman por la condensación de, un fenol sustituido con alquilo de alto peso molecular, una alquilenpoliamina y un aldehído tal como el formaldehído. Tales materiales pueden tener la estructura general

(que incluye una variedad de isómeros y similares) y se describen con más detalle en la patente de Estados Unidos 3,634,515.

Otros dispersantes incluyen aditivos dispersantes poliméricos, que generalmente son polímeros en base a hidrocarburos que contienen funcionalidad polar para impartir características de dispersión al polímero.

Los dispersantes también pueden tratarse posteriormente mediante la reacción con cualquiera de una variedad de agentes. Entre estos se encuentran urea, tiourea, dimercaptotiadiazoles, disulfuro de carbono, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, anhídridos succínicos sustituidos con hidrocarburos, nitrilos, epóxidos, compuestos de boro, y compuestos de fósforo. Las referencias que detallan tal tratamiento se enumeran en la patente de Estados Unidos 4,654,403.

La cantidad de dispersante en un lubricante completamente formulado de la presente tecnología puede ser al menos 0,1 % de la composición lubricante, o al menos 0,3 % o 0,5 % o 1 %, y en ciertas realizaciones a lo máximo 9 % u 8 % o 6 % o 4 % o 3 % o 2 % en peso.

Otro componente que se usa con frecuencia es un modificador de la viscosidad. Los modificadores de viscosidad (VM) y los modificadores de la viscosidad de los dispersantes (DVM) se conocen bien. Los ejemplos de VM y DVM pueden incluir polimetacrilatos, poliacrilatos, poliolefinas, copolímeros de vinilo aromático-dieno hidrogenado (por ejemplo, estireno-butadieno, estireno-isopreno), copolímeros de éster estireno maleico, y sustancias poliméricas similares que incluyen homopolímeros, copolímeros, y copolímeros de injerto. Los DVM pueden comprender un polímero de metacrilato que contiene nitrógeno, por ejemplo, un polímero de metacrilato que contiene nitrógeno derivado de metacrilato de metilo y dimetilaminopropilamina.

Los ejemplos de VM, DVM disponibles comercialmente y sus tipos de compuestos químicos pueden incluir los siguientes: poliisobutilenos (tales como Indopol™ de BP Amoco o Parapol™ de ExxonMobil); copolímeros de definas (tales como Lubrizol™ 7060, 7065, y 7067 de Lubrizol y Lucant™ HC-2000L y HC-600 de Mitsui); copolímeros de estireno-dieno hidrogenados (tales como Shellvis™ 40 y 50, de Shell y LZ® 7308, y 7318 de Lubrizol); copolímeros de estireno/maleato, que son copolímeros dispersantes (tales como LZ® 3702 y 3715 de Lubrizol); polimetacrilatos, algunos de los cuales tienen propiedades dispersantes (tales como los de la serie Viscoplex™ de RohMax, la serie Hitec™ de mejoradores del índice de viscosidad de Afton y LZ® 7702, LZ® 7727, LZ® 7725 y LZ® 7720C de Lubrizol); polímeros de injerto de polimetacrilato de defina (tales como Viscoplex™ 2 500 y 2-600 de RohMax); y polímeros de estrella de poliisopreno hidrogenados (tales como Shellvis™ 200 y 260, de Shell). Los modificadores de viscosidad que pueden usarse se describen en las patentes de Estados Unidos 5,157,088, 5,256,752 and 5,395,539. Los VM y/o DVM pueden usarse en el fluido funcional a una concentración de hasta el 20 % en peso. Pueden usarse concentraciones de 1 al 12 % o de 3 al 10% en peso.

Otro componente puede ser un antioxidante. Los antioxidantes comprenden antioxidantes fenólicos, que pueden ser antioxidantes fenólicos impedidos, estando una o ambas posiciones orto en un anillo fenólico ocupadas por grupos voluminosos tales como t-butilo. La posición para también puede estar ocupada por un grupo hidrocarbilo o un grupo que enlaza dos anillos aromáticos. En ciertas realizaciones, la posición para está ocupada por un grupo que contiene éster, tal como, por ejemplo, un antioxidante de fórmula

en donde R3 es un grupo hidrocarbilo tal como un grupo alquilo que contiene, por ejemplo, 1 a 18 o 2 a 12 o 2 a 8 o de 2 a 6 átomos de carbono; y t-alquilo puede ser t-butilo. Tales antioxidantes se describen con mayor detalle en la patente de Estados Unidos 6,559,105.

Los antioxidantes también incluyen aminas aromáticas. En una realización, un antioxidante de amina aromática puede comprender una difenilamina alquilada tal como difenilamina no anilada o una mezcla de difenilamina dinonilada y mono-nonilada, o una fenilnaftilamina alquilada, o sus mezclas.

Los antioxidantes también incluyen olefinas sulfuradas tales como mono o disulfuros o sus mezclas. Estos materiales generalmente tienen enlaces sulfuro de 1 a 10 átomos de azufre, por ejemplo, 1 a 4, o 1 o 2. Los materiales que pueden sulfurarse para formar las composiciones orgánicas sulfuradas de la presente invención incluyen aceites, ácidos grasos y ésteres, olefinas y poliolefinas elaboradas a partir de las mismas, terpenos, o aductos de Diels-Alder. Los detalles de los métodos de preparación de algunos de estos materiales sulfurados pueden encontrarse en la patente de Estados Unidos núm. 3,471,404 y4,191,659.

Los compuestos de molibdeno también pueden servir como antioxidantes, y estos materiales también pueden servir en varias otras funciones, tales como agentes antidesgaste o modificadores de fricción. La patente de Estados Unidos núm. 4,285,822 describe composiciones de aceite lubricante que contienen una composición que contiene molibdeno y azufre preparada por la combinación de un solvente polar, un compuesto ácido de molibdeno y un compuesto de nitrógeno básico soluble en aceite para formar un complejo que contiene molibdeno y que pone en contacto el complejo con disulfuro de carbono para formar la composición que contiene molibdeno y azufre.

Otros compuestos pueden servir como antioxidantes incluyen compuestos de titanio. La solicitud de aplicación de patente de Estados Unidos 2006-0217271 describe una variedad de compuestos de titanio, que incluyen alcóxidos de titanio y dispersantes titanados, materiales que también pueden impartir mejoras en el control de depósitos y la filtrabilidad. Otros compuestos de titanio incluyen carboxilatos de titanio tal como el neodecanoato.

Las cantidades típicas de antioxidantes dependerán, por supuesto, del antioxidante específico y de su efectividad individual, pero las cantidades totales ilustrativas pueden ser de 0,01 al 5 por ciento en peso o de 0,15 al 4,5 por ciento o de 0,2 al 4 por ciento.

El lubricante también puede contener una sal metálica de un ácido de fósforo, que puede tener muchas funciones, que incluye la de un agente antidesgaste. Sales metálicas de la fórmula

[(R8O) (R9O) P(=S)-S]n-M

donde R8 y R9 son independientemente grupos hidrocarbilo que contienen de 3 a 30 átomos de carbono, pueden obtenerse fácilmente mediante calentamiento de pentasulfuro de fósforo (P²S⁵) y un alcohol o fenol para formar un ácido O, O-dihidrocarbil fosforoditioico. El alcohol que reacciona para proporcionar los grupos R8 y R9 puede ser una mezcla de alcoholes, por ejemplo, una mezcla de isopropanol y 4-metil-2-pentanol, y en algunas realizaciones una mezcla de un alcohol secundario y un alcohol primario, tal como isopropanol y 2-etilhexanol. El ácido resultante puede hacerse reaccionar con un compuesto de metal básico para formar la sal. El metal M, que tiene una valencia n, generalmente es aluminio, plomo, estaño, manganeso, cobalto, níquel, zinc, o cobre, y en muchos casos, zinc, para formar dialquilditiofosfatos de zinc (ZDP). Tales materiales se conocen bien y fácilmente disponibles para los expertos en la técnica de la formulación lubricantes. Las variaciones adecuadas para proporcionar una buena retención de fósforo en un motor se describen, por ejemplo, en la solicitud publicada en Estados Unidos 2008 0015129, vea, por ejemplo, reivindicaciones.

Los ejemplos de materiales que pueden servir como agentes antidesgaste incluyen agentes antidesgaste/de extrema presión que contienen fósforo tales como tiofosfatos metálicos, como se describió anteriormente, ésteres de ácido fosfórico y sus sales, ácidos carboxílicos, ésteres, éteres y amidas que contienen fósforo; y fosfitos. En ciertas realizaciones, un agente antidesgaste de fósforo puede presentar una cantidad para suministrar 0,01 a 0,2 o 0,015 a 0,15 o 0,02 a 0,1 o 0,025 a 0,08 por ciento de fósforo. A menudo, el agente antidesgaste es un dialquilditiofosfato de zinc (ZDP). Para un ZDP típico, que puede contener 11 por ciento de P (se calcula sobre una base libre de aceite), las cantidades adecuadas pueden incluir 0,09 a 0,82 por ciento. Los agentes antidesgaste que no contienen fósforo incluyen los ésteres de borato (que incluye epóxidos borados), los compuestos de ditiocarbamato, los compuestos que contienen molibdeno, y las olefinas sulfuradas.

Otros materiales que pueden usarse como agentes antidesgaste incluyen ésteres de tartrato, tartramidas, y tartrimidas. Los ejemplos incluyen oleil tartrimida (la imida formada de oleilamina y ácido tartárico) y oleil diésteres (de, por ejemplo, alcoholes C12-16 mixtos). Otros materiales relacionados que pueden ser útiles incluyen ésteres, amidas, e imidas de otros ácidos hidroxicarboxílicos en general, que incluye ácidos hidroxi-policarboxílicos, por ejemplo, ácidos tales como ácido tartárico, ácido cítrico, ácido láctico, ácido glicólico, ácido hidroxipropiónico, ácido hidroxiglutárico y sus mezclas. Estos materiales también pueden impartir una funcionalidad adicional a un lubricante más allá del rendimiento antidesgaste. Estos materiales se describen con mayor detalle en la publicación de Estados Unidos 2006-0079413 y la publicación PCT WO2010/077630. Tales derivados de (o compuestos derivados de) un ácido hidroxicarboxílico, si están presentes, pueden estar presentes típicamente en la composición lubricante en una cantidad de 0,1 % en peso a 5 % en peso, o 0,2 % en peso a 3 % en peso, o mayor que 0,2 % en peso a 3 % en peso.

Otros aditivos que pueden usarse opcionalmente en aceites lubricantes incluyen agentes que reducen el punto de fluidez, agentes de extrema presión, agentes antidesgaste, estabilizadores del color y agentes antiespuma.

En diferentes realizaciones, la composición lubricante puede tener una composición como se describió en la siguiente tabla:

La composición lubricante puede comprender además: 0,1 % en peso a 6 % en peso, o 0,4 % en peso a 3 % en peso de un detergente sobrebasificado elegido entre un fenato de calcio o magnesio que no contiene azufre, un fenato de calcio o magnesio que contiene azufre, o un sulfonato de calcio o magnesio; 0,5 % en peso a 10 % en peso, o 1,2 % en peso a 6 % en peso de una poliisobutilen succinimida, en donde el poliisobutileno de la poliisobutilen succinimida tiene un número del peso molecular promedio de 550 a 3000, o 1550 a 2550, o 1950 a 2250; 0,05 % en peso a 5 % en peso, o 0,1 % en peso a 2 % en peso de un copolímero de etileno-propileno; 0,1 % en peso a 5 % en peso, o 0,3 % en peso a 2 % en peso del 5-aminoéster, y dialquilditiofosfato de zinc presente en una cantidad para suministrar 0 ppm a 1100 ppm, o 100 ppm a 800 ppm, o 200 a 500 ppm de fósforo.

La composición lubricante de la presente tecnología puede encontrar uso en diversas aplicaciones, que incluye como composición lubricante para un motor de combustión interna, tal como un motor de gasolina o de encendido por chispa, tal como un motor de automóvil de pasajeros, un motor diesel o motor de encendido por compresión, como un motor diesel de automóvil de pasajeros, motor de diesel de camión de servicio pesado, un motor de gas natural tal como un motor de potencia estacionario, un motor de alcohol, un motor mixto de gasolina/alcohol, un motor de biodiesel, un motor de hidrógeno, un motor de dos tiempos, un motor de pistón o turbina de aviación, o un motor diesel marino o ferroviario. En una realización, el motor de combustión interna puede ser un motor de combustible diesel y en otra realización un motor de gasolina, o motores de hidrógeno. El motor de combustión interna puede estar equipado con un sistema de control de emisiones o un turbocompresor. Los ejemplos de sistemas de control de emisiones incluyen filtros de partículas diesel (DPF) y sistemas que emplean reducción catalítica selectiva (SCR).

La cantidad de cada componente químico descrito se presenta excluyendo cualquier solvente o aceite diluyente, que puede estar presente habitualmente en el material comercial, es decir, sobre una base química activa, a menos que se indique de cualquier otra manera. Sin embargo, a menos que se indique de otra manera, cada producto químico o composición referida en la presente descripción debe interpretarse como un material de calidad comercial que puede contener los isómeros, subproductos, derivados, y otros tales materiales similares que normalmente se entiende que están presentes en la calidad comercial.

Como se usa en la presente descripción, el término "sustituyente hidrocarbilo" o "grupo hidrocarbilo" se usa en su sentido ordinario, que se conoce bien para los expertos en la técnica. Específicamente, se refiere a un grupo que tiene un átomo de carbono que se une directamente al resto de la molécula y que tiene un carácter predominantemente de hidrocarburo. Los ejemplos de grupos hidrocarbilo incluyen:

sustituyentes hidrocarburos, es decir, sustituyentes alifáticos (por ejemplo, alquilo o alquenilo), alicíclicos (por ejemplo, cicloalquilo, cicloalquenilo) y sustituyentes aromáticos, alifáticos y alicíclicos, así como también sustituyentes cíclicos en donde el anillo se completa a través de otra porción de la molécula (por ejemplo, dos sustituyentes juntos forman un anillo);

sustituyentes hidrocarburos sustituidos, es decir, sustituyentes que contienen grupos no hidrocarburos que, en el contexto de la presente invención, no alteran la naturaleza predominantemente de hidrocarburo del sustituyente (por ejemplo, halo (especialmente cloro y flúor), hidroxi, alcoxi, mercapto, alquilmercapto, nitro, nitroso y sulfoxi); heteros sustituyentes, es decir, sustituyentes que, aunque tienen un carácter predominantemente de hidrocarburo, en el contexto de la presente invención, contienen otro carbono en un anillo o cadena compuesta de cualquier otra manera por átomos de carbono y abarcan sustituyentes como piridilo, furilo, tienilo e imidazolilo. Los heteroátomos incluyen azufre, oxígeno y nitrógeno. En general, no estarán presentes más de dos, o no más de uno, sustituyentes no hidrocarburos por cada diez átomos de carbono en el grupo hidrocarbilo; alternativamente, puede que no haya sustituyentes que no sean hidrocarburos en el grupo hidrocarbilo.

Se conoce que algunos de los materiales descritos anteriormente pueden interactuar en la formulación final, de modo que los componentes de la formulación final pueden ser diferentes de los que se agregan inicialmente. Por ejemplo, los iones metálicos (de, por ejemplo, un detergente) pueden migrar a otros sitios acídicos o aniónicos de otras moléculas. Los productos que se forman de esta manera, que incluyen los productos que se forman tras emplear la composición de la presente invención en su uso previsto, pueden no ser susceptibles de una descripción fácil. Sin embargo, todas estas modificaciones y productos de reacción se incluyen dentro del alcance de la presente invención; la presente invención abarca la composición que se prepara mediante la mezcla de los componentes que se describen anteriormente.

Ejemplos

Ejemplo 1. Preparación de un 5-aminoéster sustituido con N-hidrocarbilo. Se cargan ácido bis(2-etilhexil)-2-metilenglutárico (48,9 g), metanol (100 g) y 5,0 g de un catalizador en base a Zr en un matraz de 3 bocas de 250 miequipado con un condensador, agitador magnético, entrada de nitrógeno, y termopar. (El catalizador de Zr se prepara por la combinación de una solución acuosa de 33,5 g de ZrOCh con 66,5 g de arcilla de montmorillonita con calentamiento seguido de secado). La mezcla se agita a temperatura ambiente y se añaden gota a gota 16,3 g de 2-etilhexilamina durante 15 minutos (o alternativamente, 3-4 minutos), tiempo durante el cual la temperatura de la mezcla es de 18-27 °C (alternativamente, hasta 30 °C o 33 °C). La mezcla se agita durante 5 horas adicionales y luego se filtra para eliminar el catalizador. El metanol se elimina del filtrado mediante secado rotatorio al vacío bajo alto vacío, que mantiene la temperatura más abajo de 25 °C. El producto será bis(2-etilhexil) 2-((2-etilhexil) amino) metilglutarato y tendrá un TBN medible por D4739 mientras que no contiene sustancialmente ningún metal (estará libre de cenizas).

En adición al Ejemplo 1, una serie de 5-aminoésteres de la invención se resumen en la Tabla 1 más abajo en base a la estructura:

Tabla 1

El Ejemplo Comparativo 8 (Ej Comp 8) es éster 2-etil-hexílico del ácido 3-[bis-(2-hidroxi-etil)-amino]-propiónico representado por

Se añaden cantidades variables del producto de los Ejemplos 1, 2, o 3 o del Ejemplo Comparativo 8 a una formulación lubricante de base que contiene cantidades convencionales de uno o más modificadores de viscosidad, depresores del punto de fluidez, succinimida y otros dispersantes, modificadores de viscosidad-dispersante, detergentes de sulfonato y fenato de calcio sobrebasificado, dialquilditiofosfatos de zinc, antioxidantes, inhibidores de corrosión, y agentes antiespumantes como se especifica en la Tabla 2 más abajo. Los lubricantes exhibirán basicidad (TBN) que surge del grupo amino en el 5-aminoéster. Las muestras de lubricante se someten a una prueba de compatibilidad de la junta de fluorocarbono a 150 °C, por 168 horas. Los materiales de junta ("MB"-juntas de Mercedes Benz) se evalúan antes y después de la inmersión en los lubricantes bajo las condiciones indicadas. Las composiciones de los Ejemplos 10-14 exhibirán una buena compatibilidad con la junta de fluorocarbono.

Tabla 2 - Formulaciones de la composición del aceite lubricante1

La mención de cualquier documento no es una admisión de que tal documento califica como estado de la técnica o constituye el conocimiento general del experto en cualquier jurisdicción. Debe entenderse que los límites superior e inferior de cantidad, intervalo y relación que se establecen en la presente descripción pueden combinarse independientemente. De manera similar, los intervalos y las cantidades para cada elemento de la invención pueden usarse junto con los intervalos o las cantidades para cualquiera de los otros elementos. Como se usa en la presente descripción, la expresión "que consiste esencialmente en" permite la inclusión de sustancias que no afectan materialmente a las características básicas y novedosas de la composición bajo consideración.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición lubricante que comprende un aceite de viscosidad lubricante y un 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo.

2. La composición lubricante de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sustituyente N-hidrocarbilo comprende un grupo hidrocarbilo de al menos 3 átomos de carbono, con una ramificación en la posición 1 o 2 del grupo hidrocarbilo, con la condición de que, si el éster o tioéster es un éster metílico o tioéster de metilo, entonces el grupo hidrocarbilo tiene una ramificación en la posición 1 y, además, con la condición de que el grupo hidrocarbilo no sea un grupo terciario.

3. La composición lubricante de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el éster o tioéster comprende un éster.

4. La composición lubricante de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la funcionalidad éster comprende un grupo derivado de alcohol que es un grupo hidrocarbilo que tiene de 1 a 30 átomos de carbono.

5. La composición lubricante de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la funcionalidad éster comprende un grupo derivado de alcohol que es un grupo que contiene éter.

6. La composición lubricante de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3 o 5, en donde el 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo se representa por la fórmula

en donde n es 0 o 1, R1 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, R2 y R3 son independientemente grupos hidrocarbilo o juntos forman una estructura carbocíclica, X es O o S, R4 es un grupo que contiene éter o un grupo que contiene poliéter, que tiene de 2 a 120 átomos de carbono, y R5, R8 y R9 son los mismos o diferentes y son hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, o un grupo representado por -C(=O)-R6 donde R6 es hidrógeno, un grupo alquilo, o -X'-R7, donde X 'es O o S y R7 es un grupo hidrocarbilo de 1 a 30 átomos de carbono, con la condición de que si R4 es metilo, entonces n es 0 y, además, con la condición de que si n es 0, R1 es hidrógeno.

7. La composición lubricante de acuerdo con la reivindicación 6, en donde R4 se representa por

en donde R6 es un grupo hidrocarbilo de 1 a 30 átomos de carbono;

R11 es H o un grupo hidrocarbilo de 1 a 10 átomos de carbono;

R12 es un grupo hidrocarbileno de cadena lineal o ramificada de 1 a 6 átomos de carbono;

Y es -H, -OH, -R6OH, -NR9R10 o -R6NR9R10, donde R9 y R10 son cada uno independientemente H o un grupo hidrocarbilo de 1 a 50 átomos de carbono, y

m es un número entero de 2 a 50.

8. La composición lubricante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además al menos uno de detergentes, dispersantes, antioxidantes o dialquilditiofosfatos de zinc.

9. La composición lubricante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además un agente antidesgaste que contiene fósforo.

10. La composición lubricante de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el agente antidesgaste que contiene fósforo comprende un dialquilditiofosfato de zinc.

11. La composición lubricante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el 5-aminoéster o 5-aminotioéster sustituido con N-hidrocarbilo está presente en una cantidad de 0,1 a 5 por ciento en peso o 0,5 a 5, o 0,2 a 4, o 0,1 a 2, o 0,8 a 4 o 1 a 3 por ciento en peso.

12. La composición lubricante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el aminoéster o aminotioéster está presente en una cantidad suficiente para suministrar 0,5 a 3 TBN a la composición lubricante, y en donde la composición lubricante comprende además un detergente que contiene metal sobrebasificado presente en una cantidad para proporcionar el suministro de 2 a 8 TBN a la composición lubricante.

13. La composición lubricante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende además un dispersante sin cenizas en una cantidad del 0,5 por ciento en peso a 10 por ciento en peso.

14. Un método para lubricar un dispositivo mecánico, que comprende suministrarle la composición lubricante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.