ES2939134T3 - Modificadores de la viscosidad dispersantes - Google Patents

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Abstract

La invención proporciona un modificador de la viscosidad de un dispersante y, más específicamente, un modificador de la viscosidad de un dispersante libre de metales. La invención proporciona composiciones, incluidas las composiciones lubricantes que contienen el modificador de la viscosidad del dispersante descrito, como las composiciones lubricantes para motores diésel de servicio pesado. La invención se refiere además al uso del modificador de la viscosidad dispersante descrito para mejorar el espesor de la película y/o el rendimiento antidesgaste de una composición lubricante, por ejemplo, una composición lubricante diésel de servicio pesado. El modificador de viscosidad dispersante mejorado de la invención está especialmente diseñado para proteger contra el desgaste del tren de válvulas y otros cárteres en aplicaciones de lubricación, incluidas condiciones de gran cantidad de hollín, como aplicaciones de lubricación diésel de servicio pesado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Modificadores de la viscosidad dispersantes
Campo de la invención
La invención proporciona una composición tal como se define en la reivindicación 1 que comprende un modificador de la viscosidad dispersante, y más específicamente un modificador de la viscosidad dispersante libre de metal. La invención proporciona además composiciones lubricantes que contienen el modificador de la viscosidad dispersante descrito, tal como composiciones lubricantes de diésel de gran potencia. La invención se refiere además al uso del modificador de la viscosidad dispersante descrito para mejorar el grosor de la película y/o el rendimiento antidesgaste de una composición lubricante, por ejemplo, una composición lubricante de diésel de gran potencia.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a modificadores de la viscosidad dispersantes para su uso en lubricantes, especialmente para reducir el aumento de la viscosidad inducida por hollín en lubricantes de motores diésel de gran potencia.
Los vehículos diésel de gran potencia pueden usar motores de recirculación de gases de escape (EGR) en esfuerzos para reducir las emisiones ambientales. Entre las consecuencias de recircular el gas de escape a través del motor están diferentes estructuras de hollín y una mayor viscosidad del aceite a niveles de hollín más bajos, en comparación con los motores sin EGR. Es deseable que el aceite exhiba un aumento de la viscosidad mínimo, por ejemplo, menos de 12 mm2/s (cSt) a 100 0C a una carga de hollín del 6 por ciento en peso.
También es deseable que una composición de aceite lubricante mantenga una viscosidad relativamente estable en un amplio intervalo de temperaturas. Los mejoradores de la viscosidad se utilizan a menudo para reducir el grado de disminución de la viscosidad a medida que la temperatura se eleva o para reducir el grado del aumento de viscosidad a medida que disminuye la temperatura, o ambos. Por tanto, un mejorador de la viscosidad mejora el cambio de viscosidad de un aceite que lo contiene con cambios en la temperatura. Se mejoran las características de fluidez del aceite.
Los modificadores de la viscosidad dispersantes tradicionales (DVM) hechos de copolímeros de etileno-propileno que se han injertado por radicales con anhídrido maleico y hecho reaccionar con diversas aminas han mostrado un rendimiento deseable para prevenir el engrosamiento de aceite en los motores diésel.
Sin embargo, estos materiales pueden proporcionar una mala protección antidesgaste, especialmente en condiciones de hollín elevadas, lo que conduce a un mayor desgaste en el motor, por ejemplo, en el tren de válvulas y/o diversas partes del cárter.
El documento US 4482464 A enseña una mono- y bis-succinimida sustituida con hidrocarbilo que tiene radicales hidroxiacilo unidos a una cadena de poliamina y una composición de aceite de hidrocarburo que los contiene.
Existe una necesidad continua de modificadores de la viscosidad dispersantes que proporcionen control de la viscosidad pero que también proporcionen una buena protección al desgaste.
La presente invención, por tanto, resuelve el problema de proporcionar un modificador de la viscosidad dispersante que tenga un rendimiento mejorado en las pruebas de motor, proporcionar un buen índice de viscosidad, proporcionar buenas propiedades de tolerancia y/o dispersión del hollín, al mismo tiempo que proporcione una buena protección antidesgaste y/o rendimiento del grosor de la película, particularmente en motores diésel, y especialmente en motores diésel de gran potencia que emplean recirculación de gases de escape.
Sumario de la invención
La presente invención se describe en las reivindicaciones adjuntas.
En un aspecto, la invención proporciona una composición que comprende un modificador de la viscosidad dispersante que comprende un polímero a base de olefina y uno o más grupos funcionales unidos cada uno independientemente al polímero a base de olefina, donde el grupo funcional comprende un grupo de unión injertado sobre el polímero a base de olefina y un grupo alfa-hidroxilo o alfa-alcoxi carboxilo conectado al grupo de unión, donde el grupo de unión se deriva de un (i) reactivo carboxílico insaturado y (ii) una hidroxialquilamina, una alquilenpoliamina, un poliol, o una combinación de los mismos, y en donde el modificador de la viscosidad dispersante está representado por la estructura:
P-(M-C(=O)-C(R1)2-O-R2)n
donde P es una estructura principal de polímero a base de olefina, n es un número entero de desde 1 hasta 6, M es un grupo de unión, cada R1 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, y cada R2 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo o un grupo polialquilenglicol (PAG), donde R2 puede contener un anillo o estar unido a R1, cuando R1 es un grupo hidrocarbilo, para formar un anillo, en donde el grupo hidrocarbilo se selecciona de sustituyentes hidrocarburo, sustituyentes de hidrocarburos sustituidos y sustituyentes hetero.
En algunas realizaciones, P es un copolímero a base de olefina-etileno, n es un número entero de desde 1 hasta 4, cada R1 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, y cada R2 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, donde R2 puede contener un anillo o estar unido a R1, cuando R1 es un grupo hidrocarbilo, para formar un anillo. En algunas de estas realizaciones, R2 es hidrógeno o un grupo alquilo lineal que contiene de desde 1 hasta 8 átomos de carbono.
El polímero a base de olefina puede tener un peso molecular promedio en número superior a 5000. En algunas realizaciones, el polímero a base de olefina es un copolímero a base de olefina-etileno donde el etileno constituye al menos el 10 por ciento del monómero usado para preparar el copolímero en una base molar.
En algunas realizaciones, el grupo de unión se deriva de anhídrido maleico y una hidroxialquilamina.
La invención proporciona además una composición lubricante que comprende una cantidad importante de un aceite de viscosidad lubricante y una pequeña cantidad del modificador de la viscosidad dispersante descrito en el presente documento. Esta composición puede comprender además un dispersante, un detergente, un detergente sobrebasificado, un antioxidante, un modificador de la viscosidad, un modificador de la fricción, un inhibidor de la corrosión, un depresor del punto de fluidez, un agente hinchante de sellado, un desemulsionante, un agente antidesgaste o cualquier combinación de los mismos.
La invención proporciona además un proceso de fabricación de un modificador de la viscosidad dispersante que incluye las etapas de: (I) injertar uno o más reactivos carboxílicos insaturados sobre la estructura principal de un polímero a base de olefina, dando como resultado un polímero a base de olefina con uno o más grupos acilantes, cada uno unido independientemente a lo largo de la estructura principal del polímero; (II) hacer reaccionar cada grupo acilante con una hidroxialquilamina, una alquilenpoliamina, un poliol o una combinación de los mismos, dando como resultado un polímero a base de olefina con uno o más grupos de unión, cada uno unido independientemente a lo largo de la estructura principal del polímero; y (III) hacer reaccionar cada grupo de unión con un material que tiene la estructura:
R6O-C(=O)-C(R1)2-OR2
en donde R1 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo; R2 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo o un grupo polialquilenglicol (PAG); donde R2 puede contener un anillo o estar unido a R1, cuando R1 es un grupo hidrocarbilo, para formar un anillo, donde R6 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, en donde el grupo hidrocarbilo se selecciona de sustituyentes hidrocarburo, sustituyentes de hidrocarburos sustituidos y sustituyentes hetero; lo que da como resultado un modificador de la viscosidad dispersante.
La invención proporciona además el uso del modificador de la viscosidad dispersante descrito para mejorar el grosor de la película y/o el rendimiento antidesgaste de una composición lubricante de diésel de gran potencia.
Descripción detallada de la invención
Diversas características y realizaciones preferidas se describirán a continuación a modo de ilustración no limitativa.
Las cantidades de aditivos presentes en la composición lubricante descrita en el presente documento se cuantifican en base libre de aceite, es decir, la cantidad de sustancias activas, a menos que se indique lo contrario.
El modificador de la viscosidad dispersante.
La presente invención proporciona un modificador de la viscosidad dispersante. Tal como implica el nombre, los modificadores de la viscosidad dispersantes son materiales que proporcionan un rendimiento de modificador de la viscosidad al tiempo que también proporcionan funcionalidad dispersante.
Los modificadores de la viscosidad dispersantes de la presente invención se definen en la reivindicación 1 e incluyen un polímero a base de olefina y uno o más grupos funcionales unidos cada uno independientemente al polímero a base de olefina. Cada grupo funcional tiene un grupo de unión que se injerta sobre el polímero a base de olefina, que une el grupo funcional al polímero a base de olefina. Cada grupo funcional también tiene un grupo carboxi-hidroxilo o alfa-alcoxi carboxilo conectado al grupo de unión. En algunas realizaciones, los modificadores de la viscosidad dispersantes de la presente invención incluyen de desde 1 hasta 6 o de 1 a 4 de los grupos funcionales descritos. En todavía otras realizaciones, los modificadores de la viscosidad dispersantes de la presente invención incluyen 1, 2, 3, 4, 5 y/o 6 grupos funcionales.
Cada grupo funcional está representado por la estructura:
-M-C(=O)-C(R1)2-O-R2
donde M es un grupo de unión, cada R1 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, y R2 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo o un grupo polialquilenglicol (PAG), donde R2 puede contener un anillo o estar unido a un R1, cuando R1 es un grupo hidrocarbilo, para formar un anillo. En algunas realizaciones, R2 es hidrógeno o un grupo alquilo lineal que contiene de desde 1 hasta 8 átomos de carbono.
El modificador de la viscosidad dispersante está representado por la estructura:
P-(M-C(=O)-C(R1)2-O-R2)n
donde P es una estructura principal de polímero a base de olefina, n es un número entero de desde 1 a 6, M es un grupo de unión, cada R1 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, y cada R2 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo o un grupo polialquilenglicol (PAG), donde R2 puede contener un anillo o estar unido a R1 para formar un anillo. En algunas realizaciones, P es un copolímero a base de olefina-etileno, n es un número entero de desde 1 hasta 4, cada R1 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, y cada R2 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, donde R2 puede contener un anillo o estar unido a R1, cuando R1 es un grupo hidrocarbilo, para formar un anillo. En algunas de estas realizaciones, R2 es hidrógeno o un grupo alquilo lineal que contiene de desde 1 hasta 8 átomos de carbono.
En algunas realizaciones, P es un copolímero a base de olefina-etileno, n es un número entero de desde 1 hasta 4, R1 es un grupo alquileno que contiene un átomo de carbono, y R2 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, donde R2 puede contener un anillo o estar unido a R1 para formar un anillo. En algunas de estas realizaciones, R2 es hidrógeno o un grupo alquilo lineal que contiene de desde 1 hasta 8 átomos de carbono.
En algunas realizaciones, el polímero a base de olefina es un copolímero a base de olefina-etileno donde el etileno constituye al menos el 10 por ciento del monómero usado para preparar el copolímero en una base molar.
El grupo de unión se deriva de un (i) reactivo carboxílico insaturado y (ii) una hidroxialquilamina, una alquilen poliamina, o una combinación de las mismas. En algunas realizaciones, el grupo de unión se deriva de anhídrido maleico y una hidroxialquilamina.
La estructura principal de polímero o copolímero empleada en el modificador de la viscosidad dispersante de la invención no está particularmente limitada, siempre que pueda modificarse con una funcionalidad de ácido carboxílico o un equivalente reactivo de funcionalidad de ácido carboxílico (por ejemplo, anhídrido o éster) que sirva como parte del grupo de unión descrito anteriormente.
Las estructuras principales de polímeros a base de olefina adecuadas incluyen etileno, propileno, butileno, copolímeros de los mismos, copolímeros de los mismos que contienen además un dieno no conjugado, y copolímeros de isobutileno/dieno conjugado, cada uno de los cuales puede suministrarse posteriormente con una funcionalidad carboxílica injertada para servir como grupo de unión, descrito con mayor detalle a continuación. En algunas realizaciones, los copolímeros son copolímeros de etileno-propileno.
La reacción de polimerización para formar la estructura principal de polímero de olefina puede llevarse a cabo mediante técnicas bien conocidas en el campo.
Los copolímeros de etileno-propileno o alfa monoolefina superior pueden consistir en el 15 al 80 % en moles de etileno y del 20 al 85 % en moles de propileno o monoolefina superior, en algunas realizaciones, siendo las razones molares del 30 al 80 % en moles de etileno y del 20 al 70 % en moles de al menos una monoolefina alfa C3 a C10, por ejemplo, del 50 al 80 % en moles de etileno y del 20 al 50 % en moles de propileno. Las variaciones de terpolímero de los polímeros anteriores pueden contener hasta un 15 % en moles de un dieno o trieno no conjugado.
En estas realizaciones, el sustrato polimérico, es decir, normalmente el copolímero o terpolímero de etileno, puede ser un material de caucho soluble en aceite, sustancialmente lineal. Además, en determinadas realizaciones, el polímero puede estar en formas distintas de las sustancialmente lineales, es decir, puede ser un polímero ramificado o un polímero en estrella. El polímero también puede ser un copolímero al azar o un copolímero de bloques, incluyendo dibloques y bloques superiores, incluyendo bloques cónicos y una variedad de otras estructuras. Estos tipos de estructuras de polímero son conocidos en la técnica y su preparación está dentro de las capacidades del experto en la técnica.
La estructura principal de polímero del modificador de la viscosidad dispersante de la presente invención puede tener un peso molecular promedio en número (mediante cromatografía de permeación en gel, patrón de poliestireno), que normalmente puede ser de hasta 150000 o más, por ejemplo, 1000 o 5000 hasta 150000 o hasta 120000 o hasta 100000, por ejemplo, de 10000 a 50000 y especialmente de 10000 a 15000 (por ejemplo, aproximadamente 12000) o de 30000 a 50 000 (por ejemplo, aproximadamente 40 000). En una realización, el polímero (es decir, el polímero ausente del componente amina) tiene un peso molecular promedio en número superior a 5000, por ejemplo, superior a 5000 a 150000. También se contemplan otras combinaciones de las limitaciones de peso molecular identificadas anteriormente. En algunas de estas realizaciones, el polímero a base de olefina puede tener un peso molecular promedio en número superior a 5000 y puede ejecutarse hasta 150000, 120000 o incluso 100000.
Los términos polímero y copolímero se usan genéricamente para abarcar polímeros, copolímeros, terpolímeros o interpolímeros de alfa monoolefina de etileno y/o superiores. Estos materiales pueden contener cantidades menores de otros monómeros olefínicos siempre que sus características básicas no se cambien materialmente.
Los modificadores de la viscosidad dispersantes de la invención incluyen la estructura principal de polímero a base de olefina descrita anteriormente y una serie de grupos funcionales unidos a la estructura principal de polímero mediante un grupo de unión. El grupo de unión en sí mismo se deriva de un (i) reactivo carboxílico insaturado y (ii) una hidroxialquilamina, una alquilenpoliamina, un poliol o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el grupo de unión se deriva de anhídrido maleico y una hidroxialquilamina.
En algunas realizaciones, el reactivo carboxílico insaturado está presente en la estructura principal de polímero a base de olefina y la alquilamina y/o la alquilenpoliamina se hacen reaccionar con el grupo reactivo carboxílico insaturado que contiene la estructura principal de polímero a base de olefina. El material resultante puede hacerse reaccionar luego con ácido glicólico, o un material similar, para producir los modificadores de la viscosidad dispersantes de la invención donde la sección del modificador de la viscosidad dispersante que une la estructura principal de polímero a base de olefina al grupo derivado del ácido glicólico, o un material similar, es el grupo de unión derivado del reactivo carboxílico insaturado presente en la estructura principal de polímero a base de olefina y la hidroxialquilamina y/o de alquilenpoliamina.
En determinadas realizaciones, la estructura principal de polímero puede prepararse a partir de etileno y propileno o puede prepararse a partir de etileno y una olefina superior dentro del intervalo de alfa-monoolefinas (C3-C10), que luego pueden injertarse con una especie adecuada que contiene ácido carboxílico (es decir, monómero), para servir como grupo de unión. También pueden incluirse sustratos poliméricos más complejos, a menudo designados como interpolímeros. Tales materiales usados generalmente para preparar un sustrato de interpolímero es un monómero de polieno seleccionado de dienos y trienos conjugados o no conjugados. El componente de dieno no conjugado es uno que tiene de desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 14 átomos de carbono. Preferiblemente, el monómero de dieno se caracteriza por la presencia de un grupo vinilo en su estructura y puede incluir compuestos cíclicos y biciclo. Los dienos representativos incluyen 1,4-hexadieno, 1,4-ciclohexadieno, diciclopentadieno, 5-etiliden-2-norborneno, 5-metilen-2-norborneno, 1,5-heptadieno y 1,6-octadieno. Una mezcla de más de un dieno puede usarse en la preparación del interpolímero.
Un material de ácido carboxílico etilénicamente insaturado se injerta normalmente en la estructura principal del polímero. Estos materiales que están unidos al polímero normalmente contienen al menos un enlace etilénico (antes de la reacción) y al menos uno, preferiblemente dos, grupos ácido carboxílico (o su anhídrido) o un grupo polar que es convertible en dichos grupos carboxilo por oxidación o hidrólisis. El anhídrido maleico o un derivado del mismo es adecuado. Se injerta sobre el copolímero de etileno o terpolímero para dar dos funcionalidades de ácido carboxílico. Los ejemplos de materiales carboxílicos insaturados adicionales incluyen anhídrido clormaleico, anhídrido itacónico o los ácidos dicarboxílicos correspondientes, tales como ácido maleico, ácido fumárico, ácido acrílico, ácido cinámico y sus ésteres.
El material de ácido carboxílico etilénicamente insaturado puede injertarse sobre el polímero (preferiblemente un copolímero de etileno/propileno) de varias maneras. Cualquiera que sea la ruta que se utilice, el polímero intermedio resultante se caracteriza por tener funciones acilantes de ácido carboxílico dentro de su estructura.
Este producto intermedio de polímero puede hacerse reaccionar luego con la hidroxialquilamina, la alquilenpoliamina o una combinación de las mismas. Esta reacción da como resultado una estructura principal de polímero a base de olefina con el grupo de unión completo presente. Este material puede hacerse reaccionar entonces con ácido glicólico, o un material similar, para dar como resultado los modificadores de la viscosidad dispersantes de la invención.
Las hidroxialquilaminas y/o alquilenpoliaminas adecuadas para su uso en la invención no están demasiado limitadas. En algunas realizaciones, pueden describirse como que tienen una fórmula de:
R3R4N-R5-OH o R3R4N-R5-NR3R4
donde cada R3 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo que contiene de desde 1 hasta 6 átomos de carbono, cada R4 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo que contiene de desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y cada R5 es independientemente un grupo alquileno que contiene de desde 1 hasta 10 átomos de carbono. En algunas realizaciones, los modificadores de la viscosidad dispersantes de la invención se preparan usando una hidroxialquilamina. En algunas realizaciones, los modificadores de la viscosidad dispersantes de la invención se preparan usando una alquilenpoliamina.
Las hidroxialquilaminas adecuadas incluyen aminas que tienen al menos un grupo amina y al menos un grupo hidroxilo, donde el grupo amina es un grupo amina primaria, secundaria o terciaria. Las hidroxialquilaminas pueden tener de 2 a 30 átomos de carbono. Las hidroxialquilaminas pueden incluir mono-, di- y tri-alcoxilatos de amoníaco tales como mono- y di- y tri-etanolamina, monoaminas que contienen hidroxi tales como una seboamina C16 a C18 dietoxilada y poliaminas que contienen hidroxi tales como 2-(2-aminoetilamino)etanol. En algunas realizaciones, las hidroxialquilaminas incluyen 3-hidroxipropilamina.
Las poliaminas adecuadas pueden tener de desde 2 hasta 30 átomos de carbono. La poliamina puede incluir alquilendiaminas, N-alquilalquilendiaminas y polialquilenpoliaminas. Las poliaminas útiles incluyen etilendiamina, 1,2-diaminopropano, N-metiletilendiamina, N-sebo(C16-C18)-1,3-propilendiamina, N-oleil-1,3-propilendiamina, polietilenpoliaminas tales como colas de dietilentriamina y trietilentetramina y tetraetilenenpentamina y polietilenopoliamina. Los polioles adecuados para su uso en la invención no son demasiado limitados. En algunas realizaciones, pueden describirse como que tienen una fórmula de:
HO-R5-OH
en donde R5 es un grupo hidrocarbilo, y en algunas realizaciones un grupo alquileno, que contiene de desde 1 hasta 10 átomos de carbono. En algunas realizaciones, los modificadores de la viscosidad dispersantes de la invención se preparan usando un alquilendiol, un aminopoliol o combinaciones de los mismos. Los ejemplos de materiales adecuados incluyen butanodiol, hexanodiol, 2-amino-2-hidroximetil-propano-1,3-diol (THAM), y combinaciones de los mismos.
Como se señaló anteriormente, el producto de reacción de la estructura principal de polímero a base de olefina que contiene el reactivo carboxílico insaturado y la hidroxialquilamina y/o alquilenpoliamina y/o poliol puede hacerse reaccionar luego con ácido glicólico o un material similar para proporcionar los modificadores de la viscosidad dispersantes de la invención. En algunas realizaciones, se usa ácido glicólico, sin embargo, un material que tiene la estructura:
R6O-C(=O)-(CR1)2-OR2
también se puede usar, donde R1y R2 tienen las mismas definiciones proporcionadas anteriormente, y donde R6 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo. En algunas realizaciones, R6 es hidrógeno. Otros ejemplos adecuados incluyen ácido láctico, ácido tetrahidrofuran-2-carboxílico, ácido málico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido adípico o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el ácido es ácido glicólico, ácido láctico, ácido tetrahidrofuran-2-carboxílico, o una combinación de los mismos. En otras realizaciones, se usa ácido glicólico. Otros materiales adecuados que pueden usarse en lugar del ácido glicólico incluyen los ácidos descritos en la presente memoria con un grupo PAG unido, por ejemplo, ácidos alquilcarboxílicos, tales como aquellos que tienen la estructura:
R7-O-[-CH2CH2-O-]y-CH2C(=O)-OH
en donde R7 es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado, y en algunas realizaciones un grupo alquilo, que contiene de 6 a 18 átomos de carbono, e y es un número entero de 0 a 10, de 0 a 5, o de 1 a 10, o de 1 a 5. Dichos materiales se describen con mayor detalle en la solicitud de patente estadounidense 2012/0035088.
En algunas realizaciones, los modificadores de la viscosidad dispersantes de la presente invención son el producto de reacción de (i) un polímero a base de olefina, por ejemplo, un copolímero de etileno propileno, que se ha funcionalizado con un reactivo carboxílico insaturado, por ejemplo, mediante el uso de anhídrido maleico, y (ii) una hidroxialquilamina y/o una alquilenpoliamina, por ejemplo, una hidroxialquilamina tal como 3-hidroxipropilamina. El producto intermedio resultante puede hacerse reaccionar luego con un material tal como ácido glicólico para proporcionar un modificador de la viscosidad dispersante según la invención.
Aceites de viscosidad lubricante
Las composiciones lubricantes de la invención comprenden un aceite de viscosidad lubricante. Los aceites adecuados incluyen aceites tanto naturales como sintéticos, aceite derivado de hidrocraqueo, hidrogenación e hidroacabado, aceites no refinados, refinados, rerefinados o mezclas de los mismos.
Los aceites no refinados son aquellos obtenidos directamente de una fuente natural o sintética generalmente sin (o con poco) tratamiento de purificación adicional.
Los aceites refinados son similares a los aceites no refinados, excepto que se han tratado adicionalmente en una o más etapas de purificación para mejorar una o más propiedades. Las técnicas de purificación son conocidas en la técnica e incluyen extracción con disolvente, destilación secundaria, extracción con ácido o base, filtración, percolación y similares. Los aceites rerefinados también se conocen como aceites rereivindicados o reprocesados, y se obtienen mediante procesos similares a los usados para obtener aceites refinados y a menudo se procesan adicionalmente mediante técnicas dirigidas a la retirada de los aditivos gastados y los productos de descomposición del aceite.
Los aceites naturales útiles para fabricar los lubricantes de la invención incluyen aceites animales, aceites vegetales (por ejemplo, aceite de ricino), aceites lubricantes minerales tales como aceites de petróleo líquido y aceites lubricantes minerales tratados con disolvente o tratados con ácido de los tipos y aceites parafínicos, nafténicos o mixtos, derivados de carbón o esquisto o mezclas de los mismos.
Los aceites lubricantes sintéticos son útiles e incluyen aceites de hidrocarburos tales como olefinas polimerizadas, oligomerizadas o interpolimerizadas (por ejemplo, polibutilenos, polipropilenos, copolímeros de propilenisobutileno); poli(1-hexenos), poli(1-octenos), trímeros u oligómeros de 1-deceno, por ejemplo, poli(1-decenos), tales materiales a menudo se denominan poli-a-olefinas y mezclas de los mismos; alquil-bencenos (por ejemplo, dodecilbencenos, tetra-decilbencenos, dinonilbencenos, di-(2-etilhexil)-bencenos); polifenilos (por ejemplo, bifenilos, terfenilos, polifenilos alquilados); difenilalcanos, difenilalcanos alquilados, difenil éteres alquilados y difenil sulfuros alquilados y los derivados, análogos y homólogos de los mismos o mezclas de los mismos.
Otros aceites lubricantes sintéticos incluyen ésteres de poliol (tales como Priolube®3970), diésteres, ésteres líquidos de ácidos que contienen fósforo (por ejemplo, fosfato de tricresilo, fosfato de trioctilo y el éster dietílico de ácido decanofosfónico), o tetrahidrofuranos poliméricos. Los aceites sintéticos pueden producirse mediante reacciones de Fischer-Tropsch y normalmente pueden ser hidrocarburos de Fischer-Tropsch hidroisomerizados o ceras. En una realización, los aceites pueden prepararse mediante un procedimiento sintético de gas a líquido Fischer-Tropsch, así como otros aceites gas a líquido.
Los aceites de viscosidad lubricante también se pueden definir como se especifica en la versión de abril 2008 de “Appendix E - API Base Oil Interchangeability Guidelines for Passenger Car Motor Oils and Diesel Engine Oils” , sección 1.3, subtítulo 1.3. “ Base Stock Categories” . En una realización, el aceite de viscosidad lubricante puede ser un aceite de grupo II o grupo III de API. En una realización, el aceite de viscosidad lubricante puede ser un aceite de grupo I de API.
La cantidad de aceite de viscosidad lubricante presente es normalmente el resto que permanece después de restar el 100 % en peso de la suma de la cantidad del compuesto de la invención y los otros aditivos de rendimiento.
La composición lubricante puede estar en forma de un concentrado y/o un lubricante completamente formulado. Si la composición lubricante de la invención (que comprende los aditivos descritos en el presente documento) está en forma de un concentrado que puede combinarse con aceite adicional para formar, total o parcialmente, un lubricante terminado), la razón de estos aditivos con respecto al aceite de viscosidad lubricante y/o al aceite diluyente incluye los intervalos de 1:99 a 99:1 en peso, o de 80:20 a 10:90 en peso.
Aditivos de rendimiento adicionales
Las composiciones de la invención pueden comprender opcionalmente uno o más aditivos de rendimiento de adición. Estos aditivos de rendimiento adicionales pueden incluir uno o más desactivadores de metales, modificadores de la viscosidad, detergentes, modificadores de la fricción, agentes antidesgaste, inhibidores de la corrosión, dispersantes, modificadores de la viscosidad dispersantes (distintos del compuesto de la presente invención), agentes de presión extrema, antioxidantes, inhibidores de la espuma, desemulsionantes, depresores del punto de fluidez, agentes de hinchamiento de sellado, agentes antidesgaste y cualquier combinación o mezcla de los mismos. Normalmente, el aceite lubricante completamente formulado contendrá uno o más de estos aditivos de rendimiento, y a menudo un paquete de múltiples aditivos de rendimiento. En una realización, la invención proporciona una composición lubricante que comprende además un dispersante, un agente antidesgaste, un modificador de la fricción, un modificador de la viscosidad, un antioxidante, un detergente sobrebasificado o una combinación de los mismos, donde cada uno de los aditivos enumerados puede ser una mezcla de dos o más de ese tipo de aditivo. En una realización, la invención proporciona una composición lubricante que comprende además un dispersante de succinimida de poliisobutileno, un agente antidesgaste, un modificador de la fricción, un modificador de la viscosidad (normalmente un copolímero de olefina tal como un copolímero de etileno-propileno), un antioxidante (incluyendo antioxidantes fenólicos y amínicos), un detergente sobrebasificado (incluyendo sulfonatos y fenatos sobrebasificados), o una combinación de los mismos, donde cada uno de los aditivos enumerados puede ser una mezcla de dos o más de ese tipo de aditivo.
En una realización, la composición lubricante de la invención incluye además un agente antidesgaste tal como un ditiofosfato de dihidrocarbilo metálico (normalmente dialquilditiofosfato de cinc), en donde el ditiofosfato de dihidrocarbilo metálico contribuye al menos 100 ppm, o al menos 200 ppm, o de 200 ppm a 1000 ppm, o de 300 ppm a 800 ppm, o de 400 ppm a 600 ppm de fósforo a la composición lubricante. En una realización, la composición lubricante está libre o sustancialmente libre de dialquilditiofosfato de cinc (ZDDP).
Los dispersantes adecuados para su uso en las composiciones de la presente invención incluyen dispersantes de succinimida. En una realización, el dispersante puede estar presente como un único dispersante. En una realización, el dispersante puede estar presente como una mezcla de dos o tres dispersantes diferentes, en donde al menos uno puede ser un dispersante de succinimida.
El dispersante de succinimida puede ser un derivado de una poliamina alifática, o mezclas de los mismos. La poliamina alifática puede ser una poliamina alifática tal como una etilenpoliamina, una propilenpoliamina, una butilenpoliamina, o mezclas de las mismas. En una realización, la poliamina alifática puede ser etilenpoliamina. En una realización, la poliamina alifática puede seleccionarse del grupo que consiste en etilendiamina, dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilendicamina, pentaetilenhexamina, restos de poliamina, y mezclas de los mismos.
El dispersante puede ser una succinimida de alquenilo de cadena larga N-sustituida. Los ejemplos de succinimida de alquenilo de cadena larga N-sustituida incluyen succinimida de poliisobutileno. Normalmente, el poliisobutileno del que se deriva anhídrido succínico de poliisobutileno tiene un peso molecular promedio en número de 350 a 5000, o de 550 a 3000 o de 750 a 2500. Los dispersantes de succinimiimida y su preparación se describen, por ejemplo, en las patentes estadounidenses 3.172.892, 3.219.666, 3.316.177, 3.340.281, 3.351.552, 3.381.022, 3.433.744, 3.444.170, 3.467.668, 3.501.405, 3.542.680, 3.576.743, 3.632.511, 4.234.435, Re 26.433, y 6.165.235, 7.238.650 y la solicitud de patente EP 0 355895 A.
El dispersante también puede tratarse posteriormente mediante métodos convencionales mediante una reacción con cualquiera de una variedad de agentes. Entre estos son compuestos de boro, urea, tiourea, dimercaptotiadiazoles, disulfuro de carbono, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, anhídridos succínicos sustituidos con hidrocarburos, anhídrido maleico, nitrilos, epóxidos y compuestos de fósforo.
El dispersante puede estar presente a del 0,01 % en peso al 20 % en peso, o del 0,1 % en peso al 15 % en peso, o del 0,1 % en peso al 10 % en peso, o del 1 % en peso al 6 % en peso de la composición lubricante.
En una realización, la composición lubricante de la invención comprende además un modificador de la viscosidad dispersante distinto de los materiales descritos anteriormente. El modificador de la viscosidad dispersante adicional puede estar presente a del 0 % en peso al 5 % en peso, o del 0 % en peso al 4 % en peso, o del 0,05 % en peso al 2 % en peso de la composición lubricante.
Los modificadores de la viscosidad dispersantes adecuados incluyen poliolefinas funcionalizadas, por ejemplo, copolímeros de etileno-propileno que se han funcionalizado con un agente de acilación tal como anhídrido maleico y una amina; polimetacrilatos funcionalizados con una amina, o copolímeros de estireno-anhídrido maleico esterificado reaccionados con una amina. La descripción más detallada de modificadores de la viscosidad dispersantes se describen en la publicación internacional WO 2006/015130 o las patentes estadounidenses 4.863.623; 6.107.257; 6.107.258; y 6.117.825. En una realización, el modificador de la viscosidad dispersante puede incluir los descritos en la patente estadounidense 4.863.623 (véase la columna 2, línea 15 a columna 3, línea 52) o en la publicación internacional WO 2006/015130 (véase la página 2, párrafo [0008] y ejemplos preparativos se describen párrafos [0065] a [0073]).
En una realización, la invención proporciona una composición lubricante que incluye además un agente antidesgaste que contiene fósforo. Normalmente, el agente antidesgaste que contiene fósforo puede ser un dialquilditiofosfato de cinc, o mezclas de los mismos. Los dialquilditiofosfatos de cinc son conocidos en la técnica. El agente antidesgaste puede estar presente a del 0 % en peso al 3 % en peso, o del 0,1 % en peso al 1,5 % en peso, o de 0,5 % en peso al 0,9 % en peso de la composición lubricante.
En una realización, la invención proporciona una composición lubricante que comprende además un compuesto de molibdeno. El compuesto de molibdeno puede seleccionarse del grupo que consiste en dialquilditiofosfatos de molibdeno, ditiocarbamatos de molibdeno, sales de amina de compuestos de molibdeno y mezclas de los mismos. El compuesto de molibdeno puede proporcionar la composición lubricante con de 0 a 1000 ppm, o de 5 a 1000 ppm, o de 10 a 750 ppm, de 5 ppm a 300 ppm, o de 20 ppm a 250 ppm de molibdeno.
En una realización, la invención proporciona una composición lubricante que comprende además un detergente sobrebasificado. El detergente sobrebasificado puede seleccionarse del grupo que consiste en fenatos que no contienen azufre, fenatos que contienen azufre, sulfonatos, salixaratos, salicilatos y mezclas de los mismos.
El detergente sobrebasificado también puede incluir detergentes “ híbridos” formados con sistemas tensioactivos mixtos que incluyen componentes fenato y/o sulfonato, por ejemplo, feno/salicilatos, sulfonato/fenatos, sulfonato/salicilatos, sulfonatos/fenatos/salicilatos, tal como se describe; por ejemplo, en las patentes estadounidenses 6.429.178; 6.429.179; 6.153.565; y 6.281.179. Cuando, por ejemplo, se emplea un detergente híbrido sulfonato/fenato, el detergente híbrido se consideraría equivalente a cantidades de detergentes fenato y sulfonato distintos introduciendo cantidades similares de jabones de fenato y sulfonato, respectivamente.
Normalmente, un detergente sobrebasificado puede ser sales de sodio, sales de calcio, sales de magnesio o mezclas de los mismos de los fenatos, fenatos que contienen azufre, sulfonatos, salixaratos y salicilatos. Los fenatos y salicilatos sobrebasificados tienen normalmente un número de base total de 180 a 450 TBN. Los sulfonatos sobrebasificados tienen normalmente un número de base total de 250 a 600, o de 300 a 500. Los detergentes sobrebasificados son conocidos en la técnica. En una realización, el detergente de sulfonato puede ser predominantemente un detergente de alquilbencenosulfonato lineal que tiene una razón de metal de al menos 8 tal como se describe en los párrafos [0026] a [0037] de la solicitud de patente estadounidense 2005065045 (y concedida como US 7.407.919). El detergente de alquilbencenosulfonato lineal puede ser particularmente útil para ayudar a mejorar la economía del combustible. El grupo alquilo lineal puede estar unido al anillo de benceno en cualquier parte 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, dando como resultado el detergente lineal de alquilbencenosulfonato. Los detergentes sobrebasificados son conocidos en la técnica. El detergente sobrebasificado puede estar presente en del 0 % en peso al 15 % en peso, o del 0,1 % en peso al 10 % en peso, o del 0,2 % en peso al 8 % en peso, o del 0,2 % en peso al 3 % en peso. Por ejemplo, en un motor diésel de gran potencia, el detergente puede estar presente al o del 2 % en peso al 3 % en peso de la composición lubricante. Para un motor de automóvil de pasajeros, el detergente puede estar presente a del 0,2 % en peso al 1 % en peso de la composición lubricante. En una realización, la composición lubricante incluye un antioxidante, o mezclas de los mismos. El antioxidante puede estar presente a del 0 % en peso al 15 % en peso, o del 0,1 % en peso al 10 % en peso, o del 0,5 % en peso al 5 % en peso de la composición lubricante.
Los antioxidantes incluyen olefinas sulfuradas, diarilaminas alquiladas (normalmente fenilnaftilaminas alquiladas, por ejemplo, las disponibles comercialmente como Irganox® L 06 de CIBA, o difenilaminas alquiladas tales como dinonildifenilamina, octildifenilamina, dioctildifenilamina), fenoles impedidos, compuestos de molibdeno (tales como ditiocarbamatos de molibdeno), o mezclas de los mismos.
El antioxidante de fenol impedido contiene frecuentemente un butilo secundario y/o un grupo butilo terciario como un grupo de impedimento estérico. El grupo fenol puede sustituirse adicionalmente con un grupo hidrocarbilo (normalmente alquilo lineal o ramificado) y/o un grupo en puente que se une a un segundo grupo aromático. Los ejemplos de antioxidantes de fenol impedido adecuados incluyen 2,6-di-terc-butilfenol, 4-metil-2,6-di-terc-butilfenol, 4-etil-2,6-di-terc-butilfenol, 4-propil-2,6-di-terc-butilfenol o 4-butil-2,6-di-terc-butilfenol o 4-dodecil-2,6-di-terc-butilfenol. En una realización, el antioxidante de fenol impedido puede ser un éster y puede incluir, por ejemplo, Irganox™ L-135 de Ciba. Una descripción más detallada de la química de antioxidante de fenol impedido que contiene éster adecuado se encuentra en la patente estadounidense 6.559.105.
Los ejemplos de modificadores de la fricción adicionales incluyen derivados de ácidos grasos de cadena larga de aminas, ésteres grasos o epóxidos; imidazolinas grasas tales como productos de condensación de ácidos carboxílicos y polialquilenpoliaminas; sales de amina de ácidos alquilfosfóricos; tartratos de alquilo graso; tartrimidas de alquilo graso; o tartramidas de alquilo graso. En algunas realizaciones, el término graso, tal como se usa en el presente documento, puede significar que tiene un grupo alquilo lineal C8-22.
Los modificadores de la fricción también pueden abarcar materiales tales como compuestos grasos sulfurados y olefinas, dialquilditiofosfatos de molibdeno, ditiocarbamatos de molibdeno, aceite de girasol o monoéster de un poliol y un ácido carboxílico alifático.
En una realización, el modificador de la fricción puede seleccionarse del grupo que consiste en derivados de ácidos grasos de cadena larga de aminas, ésteres grasos de cadena larga o sales grasas de cadena larda; imidazolinas grasas; sales de amina de ácidos alquilfosfóricos; tartratos de alquilo graso; tartrimidas de alquilo graso; y tartramidas de alquilo graso. El modificador de la fricción puede estar presente a del 0 % en peso al 6 % en peso, o del 0,05 % en peso al 4 % en peso, o del 0,1 % en peso al 2 % en peso de la composición lubricante.
En una realización, el modificador de la fricción puede ser un éster de ácido graso de cadena larga. En otra realización, el éster de ácido graso de cadena larga puede ser un mono-éster o un diéster o una mezcla de los mismos, y en otra realización, el éster de ácido graso de cadena larga puede ser un triglicérido.
Otros aditivos de rendimiento tales como inhibidores de la corrosión incluyen los descritos en los párrafos 5 a 8 de la solicitud estadounidense US05/038319, publicada como WO 2006/047486, octil octanamida, productos de condensación de ácido o anhídrido dodecenilsuccínico y un ácido graso tal como ácido oleico con una poliamina. En una realización, los inhibidores de la corrosión incluyen el inhibidor de la corrosión Synalox®. El inhibidor de la corrosión Synalox® puede ser un homopolímero o copolímero de óxido de propileno. El inhibidor de la corrosión Synalox® se describe con más detalle en un folleto del producto con la forma n.° 118-01453-0702 AMS, publicado por The Dow Chemical Company. El folleto del producto se titula “SYNALOX Lubricants, High-Performance Polyglycols for Demanding Applications.”
Los desactivadores de metales que incluyen derivados de benzotriazoles (normalmente toliltriazol), derivados de dimercaptotiadiazol, 1,2,4-triazoles, benzimidazoles, 2-alquilditioimidazoles o 2-alquilditiobenzotiazoles; inhibidores de espuma que incluyen copolímeros de acrilato de etilo y acrilato de 2-etilhexilo y copolímeros de acrilato de etilo y acrilato de 2-etilhexilo y acetato de vinilo; desemulsionantes que incluyen fosfatos de trialquilo, polietilenglicoles, poli(óxidos de etileno), poli(óxidos de propileno) y polímeros de (óxido de etileno-óxido de propileno); pueden ser útiles depresores del punto de fluidez incluyen ésteres de anhídrido maleico-estireno, polimetacrilatos, poliacrilatos o poliacrilamidas.
Los depresores del punto de fluidez que pueden ser útiles en las composiciones de la invención incluyen polialfaolefinas, ésteres de anhídrido maleico-estireno, poli(met)acrilatos, poliacrilatos o poliacrilamidas.
En diferentes realizaciones, la composición lubricante puede tener una composición tal como se describe en la siguiente tabla:
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El modificador de la viscosidad dispersante de la invención puede estar presente en las realizaciones (D) del 0,1 al 8 % en peso, o (E) del 1 al 7 % en peso, o (F) del 2 al 6 % en peso, o (G) del 0,1 al 2 % en peso, o (H) del 0,3 al 1,2 % en peso de la composición lubricante, con la cantidad de dispersante, detergente sobrebasificado, antioxidante, agente antidesgaste, modificador de la fricción, modificador de la viscosidad, cualquier otro aditivo de rendimiento y un aceite de viscosidad lubricante en cantidades mostradas en la tabla anterior para las realizaciones (A) a (C).
Aplicación industrial
En el presente documento se describe un método para lubricar un motor de combustión interna que comprende la etapa de suministrar al motor de combustión interna una composición lubricante tal como se describe en el presente documento. Generalmente, el lubricante se añade al sistema lubricante del motor de combustión interna, que suministra entonces la composición lubricante a las partes críticas del motor, durante su funcionamiento, que requieren lubricación.
En una realización, la invención proporciona el uso del modificador de la viscosidad dispersante descrito en el presente documento para mejorar el grosor de la película y/o el rendimiento antidesgaste de una composición lubricante de motor diésel de gran potencia. Estas mejoras pueden considerarse además de la dispersión y el rendimiento de control de la viscosidad esperado de un modificador de la viscosidad dispersante.
Las composiciones lubricantes descritas anteriormente pueden utilizarse en un motor de combustión interna. Los componentes del motor pueden tener una superficie de acero o aluminio (normalmente una superficie de acero), y también pueden recubrirse, por ejemplo, con un recubrimiento de carbono tipo diamante (DLC). Una superficie de aluminio puede estar compuesta por una aleación de aluminio que puede ser un eutéctico o una aleación de aluminio hipereutéctica (tal como las derivadas de silicatos de aluminio, óxidos de aluminio u otros materiales cerámicos). La superficie de aluminio puede estar presente en un orificio de cilindro, bloque de cilindro o anillo de pistón que tiene una aleación de aluminio o compuesto de aluminio.
El motor de combustión interna puede o no tener un sistema de recirculación de gases de escape. El motor de combustión interna puede estar equipado con un sistema de control de emisiones o un turbocargador. Los ejemplos del sistema de control de emisiones incluyen filtros de partículas diésel (DPF), o sistemas que emplean reducción catalítica selectiva (SCR).
En una realización, el motor de combustión interna puede ser un motor combustible diésel (normalmente un motor diésel de gran potencia), un motor combustible de gasolina, un motor combustible de gas natural o un motor combustible de gasolina/alcohol mixto. En una realización, el motor de combustión interna puede ser un motor combustible diésel y en otra realización un motor combustible de gasolina. En una realización, el motor de combustión interna puede ser un motor combustible de biodiésel. El motor de combustión interna puede ser un motor de 2 tiempos o 4 tiempos. Los motores de combustión interna adecuados incluyen motores diésel marinos, motores de pistón de aviación, motores diésel de baja carga y motores de automóvil y camión. En una realización, el motor de combustión interna es un motor de inyección directa de gasolina (GDI).
El motor de combustión interna es distinto de la turbina de gas. En un motor de combustión interna, los eventos individuales de combustión que a través de la varilla y del cigüeñal se trasladan desde una fuerza recíproca lineal hasta un par de torsión. Por el contrario, en una turbina de gas (también puede denominarse motor de chorro) es un proceso de combustión continua que genera un par de rotación continuamente sin traslación y también puede desarrollar empuje en la salida de escape. Estas diferencias dan como resultado las condiciones de operación de una turbina de gas y un motor de combustión interna que tienen diferentes entornos operativos y tensiones.
La composición lubricante para un motor de combustión interna puede ser adecuada para cualquier lubricante de motor independientemente del contenido de azufre, fósforo o cenizas sulfatadas (ASTM D-874). El contenido de azufre del lubricante de aceite de motor puede ser del 1 % en peso o menos, o del 0,8 % en peso o menos, o del 0,5 % en peso o menos, o del 0,3 % en peso o menos. En una realización, el contenido de azufre puede estar en el intervalo del 0,001 % en peso al 0,5 % en peso, o del 0,01 % en peso al 0,3 % en peso. El contenido de fósforo puede ser del 0,2 % en peso o menos, 0 del 0,12 % en peso o menos, o del 0,1 % en peso o menos, o del 0,085 % en peso o menos, o del 0,08 % en peso o menos, o incluso del 0,06 % en peso o menos, del 0,055 % en peso o menos, o del 0,05 % en peso o menos. En una realización, el contenido de fósforo puede ser de 100 ppm a 1000 ppm, o de 200 ppm a 600 ppm. El contenido total de cenizas sulfatadas puede ser del 2 % en peso o menos, o del 1,5 % en peso o menos, o del 1,1 % en peso o menos, o del 1 % en peso o menos, o del 0,8 % en peso o menos, o del 0,5 % en peso o menos, o del 0,4 % en peso o menos. En una realización, el contenido de cenizas sulfatadas puede ser del 0,05 % en peso al 0,9 % en peso, o del 0,1 % en peso al 0,2 % en peso o al 0,45 % en peso. En una realización, la composición lubricante puede ser un aceite de motor, en donde la composición lubricante puede caracterizarse por tener al menos uno de (i) un contenido de azufre del 0,5 % en peso o menos, (ii) un contenido de fósforo del 0,1 % en peso o menos, (iii) un contenido de cenizas sulfatados del 1,5 % en peso o menos, o combinaciones de los mismos.
Ejemplos
La invención se ilustrará adicionalmente mediante los siguientes ejemplos, que exponen realizaciones particularmente ventajosas. Aunque los ejemplos se proporcionan para ilustrar la invención, no se pretende que la limiten.
Ejemplo 1
Un producto intermedio de succinimida se prepara añadiendo a un matraz de fondo redondo de 500 ml equipado con un agitador mecánico, termopozo, entrada de nitrógeno, trampa Dean-Stark y condensador de Friedrich, 303 gramos de un copolímero de propileno maleado, disponible comercialmente de Mitusi como Lucant™ A-5320H. El material se calienta hasta 110 °C con agitación y purga de nitrógeno. Se añaden xilenos (40 ml) y luego se añaden 9,1 gramos de 3-aminopropanol a la mezcla, dando como resultado la formación de un gel. Se aplica calentamiento continuo y el gel finalmente se funde después de aproximadamente 60 minutos de agitación. La disolución se calienta a continuación hasta 150 °C y se agita durante 2,5 horas. Se añaden aproximadamente 20 ml de tolueno como un asistente azeotrópico y la disolución se calienta hasta 175 °C durante 3 horas. El polímero resultante se extrae de disolventes a vacío profundo a 175 °C durante 40 minutos. Se recuperan 306 gramos del intermedio de succinimida, que aparecen como un líquido amarillo viscoso.
Ejemplo 2
Se prepara un modificador de la viscosidad dispersante añadiendo a un matraz de fondo redondo de 250 ml equipado con un agitador mecánico, termopozo, entrada de nitrógeno, trampa Dean-Stark y condensador de Friedrich, 55 gramos del producto intermedio de succinimida del ejemplo 1 y 20 ml de tolueno. La disolución se calienta hasta 120 0C con agitación y purga de nitrógeno. Después se añaden 0,12 gramos de ácido metanosulfónico. Se añaden 2,74 gramos de ácido glicólico al 70 % en porciones durante 50 minutos. La disolución se agita hasta 120 °C durante 2 horas. Se añaden 0,04 gramos adicionales de ácido metanosulfónico y la disolución se calienta hasta 130 °C y se agita durante 2 horas adicionales. A continuación se elimina el disolvente a vacío profundo a 110 0C para producir 54 gramos de producto, que aparece como un líquido viscoso.
Ejemplo 3
Se prepara un modificador de la viscosidad dispersante añadiendo a un matraz de fondo redondo de 250 ml equipado con un agitador mecánico, termopozo, entrada de nitrógeno, trampa Dean-Stark y condensador de Friedrich, 47 gramos del producto intermedio de succinimida del ejemplo 1 y 30 ml de tolueno. La disolución se calienta hasta 120 0C con agitación y purga de nitrógeno durante 1 hora. A continuación se añaden 0,2 gramos de etilhexanoato de estaño (II) y la disolución se calienta hasta 130 0C. A continuación se añaden 2,3 gramos de ácido glicólico al 70 % en porciones durante 1 hora. Después, la mezcla de reacción se calienta hasta 140 0C y se agita durante 3 horas y después se calienta hasta 160C y se agita durante 2 horas adicionales. El disolvente se elimina a vacío profundo a 160 °C durante 30 minutos. Se recogen 46 gramos de producto, que aparecen como un líquido viscoso, ligeramente turbio.
Las composiciones de la invención de los ejemplos 2 y 3 se mezclan luego en aceite diluyente del grupo II a una concentración de 10 % de polímero activo, tal como se resume en la tabla 1 a continuación. El ejemplo comparativo 4 es una mezcla al 10 % de un modificador de la viscosidad dispersante convencional preparado a partir del mismo copolímero de etileno-propileno maleado que el producto intermedio del ejemplo 1, pero que está hecho de 4-4-(nitrofenilazazo)anilina y 3-nitroanilina, en oposición a 3-aminopropanol y ácido glicólico. Los ejemplos 5 y 6 contienen los modificadores de la viscosidad dispersantes de los ejemplos 2 y 3, respectivamente. Todas las mezclas se han diseñado para tener viscosidades cinemáticas casi equivalentes a 100 °C para permitir la comparación directa.
Tabla 1
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El grosor de la película de las mezclas en la tabla 1, cuando se somete a condiciones de lubricación límite, mixta e hidrodinámica se mide mediante una bola elastohidrodinámica (EHD) en un equipo de placa. En resumen, se inundó una cámara con una de las mezclas de la tabla 1. La cámara está equipada con una bola que rueda sobre una placa de vidrio y un espaciador de cromo. Mediante el análisis digital del patrón de interferencia de la luz reflejada que incide sobre la bola en contacto con la placa, el grosor de la película se mide a escala nanométrica. La prueba se realiza a 120 °C y 140 °C sobre una variedad de velocidades de laminación. La tabla 2 contiene el grosor de la película en una variedad de velocidades de deslizamiento a 120 °C y 140 0C respectivamente.
Tabla 2 - Datos de grosor de la película (nm)
Figure imgf000012_0002
Los resultados muestran que los ejemplos de la invención proporcionan películas más gruesas que el ejemplo comparativo y, por tanto, puede esperarse que proporcione un rendimiento de desgaste y fricción mejorado. La mejora en el grosor de la película es especialmente pronunciada a velocidades de deslizamiento lentas y temperaturas más altas (es decir, condiciones de límite), lo que respalda aún más la conclusión de que los modificadores de la viscosidad dispersantes de la presente invención pueden proporcionar un mejor rendimiento de desgaste y fricción sobre modificadores de viscosidad de dispersante convencionales.
Ejemplo 7
Un producto intermedio de succinimida se prepara según un proceso similar al descrito en el ejemplo 1 anterior, excepto que se usan 3200,0 gramos del copolímero de etileno-propileno maleado, no se usa disolvente y se añaden 91,8 gramos de 3-aminopropanol. El polímero resultante se extrae a vacío profundo y se recuperan 3179,2 gramos del producto intermedio de succinimida, que aparece como un líquido amarillo viscoso.
Ejemplo 8
Se prepara un modificador de la viscosidad dispersante añadiendo a un matraz de fondo redondo de 1 l equipado con un agitador mecánico, termopozo, entrada de nitrógeno, trampa Dean-Stark y condensador de Friedrich, 257,6 gramos del producto intermedio succinimida del ejemplo 7 y 252,4 gramos de aceite diluyente. La disolución se calienta hasta 120 °C con agitación y purga de nitrógeno. A continuación se añaden 0,8 gramos de ácido metanosulfónico. Se añaden 12,8 gramos de ácido glicólico al 70 % en una porción. La disolución se agita a 120 °C durante 4 horas y después se calienta hasta 135 0C durante 2 horas. Después se añaden 0,6 gramos de una disolución cáustica al 50 % y la mezcla se mantiene a 135 0C durante otras 2 horas. A continuación, el material se filtra, dando como resultado 515,4 gramos de producto, que aparece como un líquido viscoso.
Ejemplo 9
Un producto intermedio de succinimida se prepara según un proceso similar al descrito en el ejemplo 1 anterior, excepto que se usan 750,0 gramos de un copolímero de etileno-propileno maleado con el 6,5 % en peso de anhídrido maleico, se usan 1.213,2 g de aceite diluyente se usan en lugar de xilenos y se usan 30,3 gramos de 3-aminopropanol. El polímero resultante se extrae a vacío profundo y se recuperan 1712,0 gramos del producto intermedio de succinimida, que aparece como un líquido amarillo viscoso.
Ejemplo 10
Se prepara un modificador de la viscosidad dispersante añadiendo a un matraz de fondo redondo de 1 l equipado con un agitador mecánico, termopozo, entrada de nitrógeno, trampa Dean-Stark y condensador de Friedrich, 500,0 gramos del producto intermedio succinimida del ejemplo 9 y 157,4 gramos de aceite diluyente. La disolución se calienta hasta 110 °C con agitación y purga de nitrógeno. Después se añaden 0,8 gramos de ácido metanosulfónico y 13,6 gramos de ácido glicólico al 70 %. La disolución se calienta hasta 135 °C y se mantiene durante 8 horas. Después se añaden 1,5 gramos de una disolución cáustica al 50 % y la mezcla se mantiene a 135 °C durante otras 1,5 horas. A continuación, el material se filtra, dando como resultado 663,2 gramos de producto, que aparece como un líquido viscoso.
Las composiciones de la invención de los ejemplos 8 y 10, y un material comparativo se mezclan a continuación en el aceite diluyente de grupo II hasta una concentración que proporciona muestras con viscosidades cinemáticas comparables. Al igual que anteriormente, todas las mezclas se han diseñado para tener viscosidades cinemáticas casi equivalentes a 100 0C para permitir la comparación directa. El ejemplo comparativo 11 es una mezcla al 12 % de un modificador de la viscosidad dispersante convencional preparado a partir de un mercaptano, una mezcla de éster de acrilato y una mezcla de perbenzoatos/peroxoatos de t-butilo, dando como resultado un modificador de la viscosidad de polimetacrilato que contiene nitrógeno. El ejemplo 12 contiene el modificador de la viscosidad dispersante del ejemplo comparativo 11. Los ejemplos 13 y 14 contienen los modificadores de la viscosidad dispersantes de los ejemplos 8 y 10, respectivamente.
Tabla 3
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El grosor de la película y el rendimiento de desgaste de las mezclas en la tabla 3, se evaluaron en una prueba de HFRR con las siguientes condiciones: 200 gramos de carga, duración de 75 minutos, frecuencia de 20 HZ, longitud de pasada de 1 mm. La tabla 4 contiene los resultados de esta prueba.
Tabla 4 - Datos de HFRR
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Los resultados muestran que los ejemplos de la invención proporcionan películas más gruesas y una mejor protección al desgaste que el ejemplo comparativo.
Ejemplo 11
Se prepara un modificador de viscosidad funcionalizado preparando primero un copolímero de etileno/propileno injertado con anhídrido maleico. El copolímero de etileno/propileno (OPC) se pasa a través de un molino de caucho y se alimenta a una velocidad controlada a la tolva de una extrusora de doble husillo calentada y se hace reaccionar con anhídrido maleico en presencia de un catalizador de peróxido para producir un OPC injertado que tiene: un GPC Mn de 43700; un Mw de 95 000; y el 3,0 % en peso de anhídrido maleico injertado medido mediante espectroscopia de infrarrojos. A un matraz de fondo redondo de 1 l equipado con un agitador mecánico, termopozo, entrada de nitrógeno y trampa Dean-Stark y condensador de Friedrich se añaden 87,0 g del OPC injertado, 512,4 g de un aceite mineral 100 N de grupo I de API, y 0,6 g de BHT. El contenido del matraz se agita a 130 °C bajo una purga de nitrógeno hasta que el polímero se disuelve completamente y se obtiene una disolución homogénea. La disolución de polímero se enfría hasta 80 qC. Al matraz se le añaden 2,0 g de aminopropanol y 78,8 g adicionales de aceite diluyente. El contenido se agita a 80 0C durante 1 h después de lo cual la temperatura se aumenta hasta 150 °C y se mantiene durante 4 h. El matraz se enfría y se obtiene el producto, un modificador de viscosidad funcionalizado.
Ejemplo 12
Se prepara un modificador de la viscosidad dispersante añadiendo a un matraz de fondo redondo de 1 l equipado con un agitador mecánico, termopozo, entrada de nitrógeno y trampa Dean-Stark y condensador de Friedrich, 500,0 g del OPC injertado del ejemplo 11 y calentando hasta 110 0C con agitación y una purga de nitrógeno. Después se añaden 0,26 g de ácido metanosulfónico y 2,0 g de ácido glicólico al matraz. El contenido del matraz se calienta hasta 135 °C y se mantiene a esa temperatura durante 6 h. A continuación, se añaden 0,2 g de una disolución cáustica al 50 % en peso y la mezcla se mantiene a 135 °C durante 1 h. El contenido del matraz se filtra y se obtiene el producto, un modificador de viscosidad funcionalizado.
Se sabe 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 añaden inicialmente. Los productos formados de este modo, incluyendo los productos formados al emplear la composición lubricante de la presente invención en su uso previsto, pueden no ser susceptibles de una fácil descripción. Sin embargo, todas esas modificaciones y productos de reacción se incluyen dentro del alcance de la presente invención; la presente invención abarca la composición lubricante preparada mezclando los componentes descritos anteriormente.
Excepto en los ejemplos, o cuando se indique explícitamente de otro modo, todas las cantidades numéricas en esta descripción que especifican cantidades de materiales, condiciones de reacción, pesos moleculares, número de átomos de carbono y similares, deben entenderse como modificadas por la palabra “ aproximadamente” . A menos que se indique lo contrario, cada sustancia química o composición a la que se hace referencia en el presente documento debe interpretarse como un material de calidad comercial que puede contener los isómeros, subproductos, derivados y otros materiales tales como los que normalmente se entiende que están presentes en la calidad comercial. Sin embargo, la cantidad de cada componente químico se presenta exclusiva de cualquier disolvente o aceite diluyente, que puede estar habitualmente presente en el material comercial, a menos que se indique lo contrario. Debe entenderse que los límites de la cantidad superior e inferior, del intervalo y de la razón establecidos en el presente documento pueden combinarse independientemente. De manera similar, los intervalos y cantidades para cada elemento de la invención pueden usarse junto con intervalos o cantidades para cualquiera de los otros elementos.
Tal como se usa en el presente documento, el término “sustituyente hidrocarbilo” o “grupo hidrocarbilo” se usa en su sentido ordinario, que es bien conocido por los expertos en la técnica. Específicamente, se refiere a un grupo que tiene un átomo de carbono unido directamente al resto de la molécula y que tiene predominantemente carácter de hidrocarburo. Los ejemplos de grupos hidrocarbilo incluyen:
(i) sustituyentes hidrocarburos, es decir, sustituyentes alifáticos (por ejemplo, alquilo o alquenilo), alicíclicos (por ejemplo, cicloalquilo, cicloalquenilo), y sustituyentes aromáticos sustituidos con aromáticos, alifáticos y alicíclicos, así como sustituyentes cíclicos en donde el anillo se completa a través de otra porción de la molécula (por ejemplo, dos sustituyentes juntos forman un anillo);
(ii) sustituyentes de hidrocarburos sustituidos, es decir, sustituyentes que contienen grupos no hidrocarburos que, en el contexto de esta invención, no alteran la naturaleza predominantemente de hidrocarburos del sustituyente (por ejemplo, halo (especialmente cloro y flúor), hidroxilo, alcoxilo, mercapto, alquilmercapto, nitro, nitroso y sulfoxilo);
(iii) sustituyentes hetero, es decir, sustituyentes que, aunque tienen un carácter predominantemente hidrocarbonado, en el contexto de esta invención, contienen distintos de carbono en un anillo o cadena compuesta de otro modo por átomos de carbono.
Los heteroátomos incluyen azufre, oxígeno, nitrógeno y abarcan sustituyentes como piridilo, furilo, tienilo e imidazolilo. En general, no más de dos, preferiblemente no más de un sustituyente no hidrocarbonado estará presente por cada diez átomos de carbono en el grupo hidrocarbilo; normalmente, no habrá sustituyentes no hidrocarbonados en el grupo hidrocarbilo.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    i . Una composición que comprende un modificador de la viscosidad dispersante que comprende un polímero a base de olefina y uno o más grupos funcionales unidos cada uno independientemente al polímero a base de olefina, donde el grupo funcional comprende un grupo de unión injertado en el polímero a base de olefina y un grupo alfa-hidroxilo o alfa-alcoxi carboxilo conectado al grupo de unión, donde el grupo de unión se deriva de un (i) reactivo carboxílico insaturado y (ii) una hidroxialquilamina, una alquilenpoliamina, un poliol, o una combinación de los mismos, y
    en donde el modificador de la viscosidad dispersante está representado por la estructura:
    P-(M-C(=O)-C(R1)2-O-R2)n
    donde P es una estructura principal de polímero a base de olefina, n es un número entero de desde 1 hasta 6, M es un grupo de unión, cada R1 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, y cada R2 es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo o un grupo polialquilenglicol (PAG), donde R2 puede contener un anillo o estar unido a R1, cuando R1 es un grupo hidrocarbilo, para formar un anillo, en donde el grupo hidrocarbilo se selecciona de sustituyentes hidrocarburo, sustituyentes de hidrocarburos sustituidos y sustituyentes hetero.
  2. 2. La composición según la reivindicación 1 en donde P es un copolímero a base de olefina-etileno, n es un número entero de desde 1 hasta 4, cada R1 es hidrógeno, y R2 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo.
  3. 3. La composición según la reivindicación 1 o la reivindicación 2 donde R2 es hidrógeno o un grupo alquilo lineal que contiene de desde 1 hasta 8 átomos de carbono.
  4. 4. Las composiciones según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en donde el polímero a base de olefina tiene un peso molecular promedio en número superior a 5000.
  5. 5. Las composiciones según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en donde el polímero a base de olefina es un copolímero a base de olefina-etileno donde el etileno constituye al menos el 10 por ciento del monómero usado para preparar el copolímero en una base molar.
  6. 6. La composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en donde el grupo de unión se deriva de anhídrido maleico y una hidroxialquilamina.
  7. 7. Una composición lubricante que comprende una cantidad importante de un aceite de viscosidad lubricante y una pequeña cantidad del modificador de la viscosidad dispersante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
  8. 8. La composición lubricante según la reivindicación 7 en donde la composición comprende además un dispersante, un detergente, un detergente sobrebasificado, un antioxidante, un modificador de la viscosidad, un modificador de la fricción, un inhibidor de la corrosión, un depresor del punto de fluidez, un agente hinchante de sellado, un desemulsionante, un agente antidesgaste, o cualquier combinación de los mismos.
  9. 9. Un proceso de fabricación de un modificador de la viscosidad dispersante que comprende las etapas de:
    (I) injertar uno o más reactivos carboxílicos insaturados sobre la estructura principal de un polímero a base de olefina, dando como resultado un polímero a base de olefina con uno o más grupos acilantes, cada uno unido independientemente a lo largo de la estructura principal del polímero;
    (II) hacer reaccionar cada grupo acilante con una hidroxialquilamina, una alquilenpoliamina, un poliol o una combinación de los mismos, dando como resultado un polímero a base de olefina con uno o más grupos de unión, cada uno unido independientemente a lo largo de la estructura principal del polímero; (III) hacer reaccionar cada grupo de unión con un material que tiene la estructura:
    R6O-C(=O)-C(R1)2-OR2
    en donde R1 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo; R2 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo o un grupo polialquilenglicol (PAG); en donde R2 puede contener un anillo o estar unido a un R1, cuando R1 es un grupo hidrocarbilo, para formar un anillo; donde R6 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo, en donde el grupo hidrocarbilo se selecciona de sustituyentes hidrocarburo, sustituyentes de hidrocarburos sustituidos, y sustituyentes hetero; lo que da como resultado un modificador de la viscosidad dispersante.
  10. 10. El proceso según la reivindicación 9, donde los grupos de unión se modifican mediante reacción con ácido glicólico, ácido láctico, ácido tetrahidrofuran-2-carboxílico, ácido málico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácidos alquiletercarboxílicos, o una combinación de los mismos.
  11. 11. El uso del modificador de la viscosidad dispersante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para mejorar el grosor de la película y/o el rendimiento antidesgaste de una composición lubricante de motor diésel de gran potencia.
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