FR2747687A1

FR2747687A1 - Dipersant oleosoluble pour huile de lubrification

Info

Publication number: FR2747687A1
Application number: FR9704836A
Authority: FR
Inventors: Roger Scattergood
Original assignee: Afton Chemical Ltd
Current assignee: Afton Chemical Ltd
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1997-10-24
Also published as: GB2312212A; GB9608142D0; US5789353A; BE1011443A4; GB2312212B

Abstract

L'invention a pour objet un dispersant oléosoluble pour des huiles de lubrification. Ce dispersant oléosoluble est obtenu en faisant réagir un agent d'acylation polyalcénylsuccinique et de la N-(2-(4-morpholinyl)éthyl)-1, 2-éthanediamine. Ce dispersant est utilisable en tant qu'additif dans des huiles de lubrification pour moteurs, notamment à essence, et pour tous véhicules à moteurs. Il présente d'excellentes propriétés de dispersion ainsi qu'une réactivité réduite vis-à-vis des fluoroélastomères.

Description

DISPERSANT OLÉOSOLUBLE POUR HUILE DE LUBRIFICATION

La présente invention a pour objet des dispersants (ou agents de dispersion) utilisables en tant qu'additifs dans des huiles de lubrification, en particulier des huiles de lubrification pour moteurs à essence et véhicules entraînés par de tels moteurs. En particulier, la présente invention fournit de nouveaux dispersants sans cendres, qui présentent

d'excellentes propriétés de dispersion et qui ont une réactivité réduite vis-

à-vis des fluoroélastomères.

Un problème permanent dans la technique de la lubrification consiste à fournir des compositions de lubrifiant qui répondent aux exigences des fabricants d'équipements. Une de ces exigences est que le lubrifiant ne provoque pas, ou ne contribue pas à une détérioration prématurée des joints, des plaques de garniture d'embrayage ou d'autres pièces en fluoroélastomère. De nombreux dispersants utilisés actuellement contiennent de l'azote basique et on sait que de tels dispersants, y compris en particulier les dispersants a base de succinimide couramment utilisés, ont tendance à détériorer les fluoroélastomêres. en provoquant chez ces derniers une perte de flexibilité et de résistance à la traction. en les rendant cassants et, dans des cas graves, en provoquant leur désintégration. Des méthodes de test standards destinées à évaluer la compatibilité des compositions de lubrifiants avec les fluoroélastomères comprennent le test dénommé " Volkswagen PV-3344 Seal Test, ou " PV-3344, et le test dénommé " ACEA Viton Seal Test " (test de compatibilité huile/élastomère CEC L-39-T-87). Parmi ces tests, le " PV- 3344 est un test de compatibilité avec les fluoroelastomères qui est plus sévère. Les huiles pour supercarburant commercialisées. contenant un dispersant. nécessitent d'une manière classique l'utilisation de dispersants ayant subi un post-traitement pour répondre aux exigences du test. PV-3344 P. Cependant. le post-traitement conduit à prolonger le temps nécessaire pour préparer le dispersant. et augmente son coup global. Par conséquent, il faudrait disposer de nouveaux dispersants qui ne nécessitent pas de post-traitement pour satisfaire les exigences actuelles de compatibilité avec les fluoroélastomères, tout en répondant aux autres exigences concernant les dispersants sans cendres qui doivent

être utilisés dans les lubrifiants.

Par conséquent. la présente invention fournit un dispersant oléosoluble, caractérisé par le fait qu'il est obtenu en faisant réagir un

agent d'acylation polyalcénylsuccinique et de la N-(2-(4morpholinyl)éthyl)-

1,2-éthanediamine (MEED).

Les polyalcènes qui peuvent être utilisés pour la préparation de l'agent d'acylation polyalcénylsuccinique sont décrits par exemple dans EP-A0460309 et US-4 234 435. Le polyalcène est typiquement un composé ayant une masse moléculaire moyenne en nombre comprise entre 900 et 5000 et, de préférence, entre 1300 et 2100. On préfère en particulier les polyalcènes ayant une masse moléculaire moyenne en nombre d'environ 2100. Des exemples spécifiques de polyalcènes qui peuvent être utilisés comprennent les polypropylènes. les polybutènes, les copolymères éthylène-propylène, les copolymères styrène-isobutEne, les copolymrres isobutène1.,3-butadiéne. les copolyrnèmres propène- isoprène, les

copolymères isobutène-chloroprène, les copolymères isobutène-4-

méthylstyrène. les copolymères du 1-hexène formés avec le 1,3-hexadiène, les copolymères du 1-octène formés avec le 1-hexène. les copolymères du 1-heptène formés avec le 1-pentène. les copolymères du 3-méthyl-1-butène formés avec le 1-octène, les copolyrnmères du 3,3-diméthyl-1-pentène formés avec le 1-hexène et les terpolymères de l'isobutEne, du styrène et du pipérylène. Des exemples plus spécifiques de copolyrnères de ce type comprennent un copolymère constitué de 95 % (en poids) d'isobutène et de % (en poids) de styrène, un terpolymère constitué de 98 % d'isobutène, de 1 % de pipérylène et de 1 % de chloroprène, un terpolymère constitué de 95 % d'isobutène, de 2% de 1-butène et de 3 % de 1-hexène, un terpolymère constitué de 60 % d'isobutène, de 20 % de 1 -pentène et de % de 1 -octène, un copolymère constitué de 80 % de 1 - hexène et de % de 1-heptène, un terpolymère constitué de 90 % d'isobutène, de 2 % de cyclohexène et de 8 % de propylène et un copolymère constitué de 80 % d'éthylène et de 20 % de propylène. Les sources préférées de polyalcènes sont les polyisobutènes. tels qu'obtenus par polymérisation de fractions en C4 du raffinage du pétrole contenant à la fois du n-butène et de l'isobutène dans des proportions variées, en utilisant un catalyseur acide

de Lewis tel que du trichlorure d'aluminium ou du trifluorure de bore.

Généralement, ces polybutènes contiennent en proportions prédominantes (par exemple supérieures à environ 80 % de la totalité des motifs récurrents) des motifs récurrents ayant la configuration CH3

-CH2-C-C

CH3

Lorsqu'on forme l'agent d'acylation polyalcénylsuccinique, on fait réagir le polyalcène avec un acide insaturé, à savoir le monomère ou un dérivé de celui-ci, qui est responsable de la présence de groupes acide dans l'agent d'acylation. De tels acides insaturés et leurs dérivés peuvent être représentés par la formule

X-CO-CH=CH-CO-X'

dans laquelle X et X' sont tels qu'au moins l'un d'eux soit capable de

réagir avec une polyamine. Ces acides sont décrits plus en détail dans EP-

A-0460309. Des acides particulièrement préférés que l'on peut utiliser comprennent les acides maléique et fumarique ainsi que leurs dérivés, en particulier leurs anhydrides. La préparation d'agents d'acylation polyalcénylsucciniques tels qu'utilisés dans la présente invention est bien connue dans la technique, et décrite par exemple dans US-3 912 764 et

US-3 215 707.

Selon une caractéristique préférée de l'invention, l'agent d'acylation

polyalcénylsuccinique est un anhydride polyisobuténylsuccinique.

MEED peut être préparée par des procédés connus. Dans la réaction, le rapport molaire de l'agent d'acylation polyalcénylsuccinique à MEED est typiquement de 1,3: 1 àa 3: 1 mais, de

préférence, de 1,3: 1 à 2: 1.

Les dispersants sans cendres selon l'invention peuvent être préparés en faisant réagir l'agent d'acylation polyalcénylsuccinique et MEED dans le rapport molaire voulu, à une température comprise dans la gamme de àa 190 C. Toutefois, il est préférable de réaliser la réaction à une température comprise entre 150 et 170 C. Généralement, la réaction est

complète en l'espace de 3 à 4 heures.

Il est possible d'utiliser le produit réactionnel tel quel, bien que selon un mode de réalisation de l'invention, le produit réactionnel subit un post-traitement, de manière connue, avec un agent de boration et/ou un agent d'acylation. Des agents de post-traitement appropriés sont connus dans la technique. On peut faire référence par exemple à US-5 241 003 et aux brevets des Etats-Unis qui y sont mentionnés, à

US-4 857 214 et à US-5 164 103, ainsi qu'à EP-A-0460309. Le post-

traitement peut être effectué de manière simultanée ou consécutive, avec

les agents de post-traitement choisis.

On peut utiliser une grande variété d'agents d'acylation dibasiques et polybasiques pour la réalisation de la présente invention. L'agent d'acylation contient typiquement jusqu'à 40, de préférence jusqu'à 12, et plus particulièrement jusqu'à 8 atomes de carbone. On peut utiliser des acides dibasiques ou polybasiques, ainsi que leurs anhydrides, esters et

halogénures d'acyle.

Des exemples d'agents d'acylation dibasique pouvant être utilisés englobent l'acide azélaïque, l'acide adipique, l'acide succinique, l'acide succinique substitué par un radical alkyle inférieur, l'anhydride succinique, l'anhydride succinique substitué par un radical alkyle inférieur, l'acide glutarique, l'acide pimélique, l'acide subérique, l'acide sébacique, l'acide maléique, l'anhydride maléique, l'acide fumarique et l'acide malique, et des acides dibasiques similaires, ainsi que leurs anhydrides, halogénures d'acyle et esters. Parmi ces composés, l'anhydride

maléique est plus particulièrement préféré.

Des exemples d'agents d'acylation polybasiques pouvant être utilisés sont indiqués dans US-4 548 724 et comprennent en particulier l'acide

citrique et l'acide 1.3,6-hexanetricarboxylique.

La boration peut être réalisée à l'aide d'un composé du bore ou d'un mélange de composés du bore capables d'introduire des espèces contenant du bore dans le dispersant subissant la réaction. On peut utiliser n'importe quel composé du bore, organique ou inorganique, du moment qu'il peut subir une telle réaction. Par conséquent, on peut utiliser l'oxyde de bore, l'oxyde de bore hydraté, le trifluorure de bore, le tribromure de bore, le trichlorure de bore, HBF4, des composés acides du bore tels que l'acide boronique et ses dérivés (par exemple alkyl-B(OH)2 ou aryl-B(OH)2), l'acide borique (c'est-à-dire H3B03), l'acide tétraborique (c'est-à-dire H2B50?), l'acide métaborique (c'est-à-dire HBO2), des sels d'ammonium de composés acides du bore et des esters de tels acides. L'utilisation de complexes d'un trihalogénure de bore avec des éthers, des acides organiques, des acides inorganiques ou des hydrocarbures est un moyen pratique pour introduire le réactif boré dans le mélange réactionnel. De tels complexes sont connus et des exemples de ces complexes sont le trifluorure de bore-diéthyléther, le trifluorure de bore-phénol, le trifluorure de bore-acide phosphorique, le trichlorure de bore-acide chloracétique, le

tribromure de bore-dioxane et le trifluorure de bore-méthyléthyléther.

L'utilisation de l'acide borique est préférée.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispersant

oléosoluble peut être fourni sous la forme d'un concentré d'additifs.

Typiquement, le concentré comprend le dispersant oléosoluble de l'invention en combinaison avec une huile diluante et/ou un ou plusieurs autres diluants inertes liquides. Des concentrés de ce type comprennent typiquement de 1 à 99 % en poids d'huile diluante et/ou de diluant inerte

et de 99 à 1 % en poids de dispersant.

La présente invention concerne également des compositions, en particulier des compositions lubrifiantes, comprenant une huile dont la viscosité permet la lubrification et un dispersant tel que décrit ci- dessus. Le dispersant peut être utilisé avec une gamme étendue d'huiles lubrifiantes classiquement utilisées. La concentration à laquelle le dispersant est utilisé est généralement comprise dans un intervalle allant jusqu'à environ 10 % en poids, par exemple de i à 9 % en poids. Des

proportions d'environ 2 à 7 % en poids sont préférées.

Les concentrés et compositions lubrifiantes de l'invention contiennent typiquement d'autres additifs que l'on trouve couramment dans les formulations lubrifiantes. De tels additifs comprennent des

agents améliorant l'indice de viscosité, des agents anti-usure, des anti-

oxydants, des agents anti-rouille, des agents anti-mousse et des stabilisants de coloration. Bien entendu, ces additifs ne peuvent être utilisés que s'ils sont compatibles avec les dispersants de la présente invention et l'autre ou les autres composant(s) utilisé(s). Lorsqu'ils sont présents, l'autre ou les autres additif(s) est (sont) utilisé(s) selon des

proportions classiques.

La présente invention concerne en outre l'utilisation des dispersants décrits ci-dessus dans une composition lubrifiante pour la lubrification d'un moteur, par exemple un moteur à essence ou autre dispositif. Comme mentionné ci-dessus, les dispersants selon l'invention présentent une tendance remarquablement réduite à dégrader ou à détériorer d'une autre manière les fluoroélastomères. Une telle composition lubrifiante est particulièrement appropriée pour être utilisée en contact avec un fluoroélastomère. Les exemples suivants sont destinés à illustrer la présente

invention.

Exemple 1

On prépare une solution huileuse à partir d'huile 100SN et d'anhydride polyisobuténylsuccinique (PIBSA). Le PIBSA est obtenu à partir de polyisobutylène avec une masse moléculaire moyenne en nombre de 2100. La solution présente une masse de 500 g et contient 0,148 mole de PIBSA. On agite la solution huileuse et la chauffe à 167 C et on établit

un vide. En une durée d'environ 30 minutes, on ajoute la N(-(2-(4-

morpholinyl)éthyl-1,2-éthanediamine (MEED) (12,7 g; 0,074 mole). Après la fin de l'addition de l'amine, on agite le mélange pendant 3 heures et on cesse d'appliquer le vide. On ajoute l'huile plastifiante 100SN (170 g) et l'on agite le mélange pendant encore 15 minutes. Après filtration, le

produit contient 0,52 % d'azote.

Exemple 2

Du PIBSA préparé à partir de polyisobutylène avec une masse moléculaire moyenne en nombre de 2100 (1000 g; 0,36 mole) est agité et chauffé à 167 C et un vide est appliqué. La MEED (38,9 g; 0,225 mole) est ajoutée en environ 30 minutes. Après la fin de l'addition d'amine, on agite le mélange pendant 3 heures et on cesse d'appliquer le vide. Ensuite, on ajoute de l'anhydride maléique (MA) (8,8 g; 0,09 mole) et l'on agite le mélange pendant encore 15 minutes. Après un stripping pendant minutes, on ajoute de l'huile plastifiante 100SN (768 g) et l'on agite le mélange pendant encore 15 minutes. Après filtration, le produit contient

0,48 % d'azote.

Exemple 3

On agite et chauffe à 167 C du PIBSA préparé à partir de polyisobutylène avec une masse moléculaire moyenne en nombre de 2100 (1000 g; 0,36 mole) et on établit un vide. MEED (34,6 g; 0,20 mole) est ajoutée en environ 30 minutes. Après la fin de l'addition d'amine, on agite le mélange pendant 3 heures et on cesse d'appliquer le vide. On ajoute de l'huile plastifiante 100SN (759 g) et on agite le mélange pendant encore

minutes. Après filtration, le produit contient 0,52 % d'azote.

Exemple 4

On opère comme dans l'exemple 3, sauf que l'on introduit 38,9 g (0,225 mole) de MEED et 977 g d'huile plastifiante. Après filtration, le

produit contient 0,48 % d'azote.

Exemple 5

On opère comme dans l'exemple 3, sauf que l'on modifie les quantités utilisées de PIBSA (500g; 0,18mole), de MEED (22,1g; 0,128 mole) et d'huile plastifiante (490 g). Le produit contient 0,53 % d'azote.

Exemple 6

On agite du PIBSA préparé à partir du polyisobutylène avec une masse moléculaire moyenne en nombre de 2100 (400 g; 0,144 mole), on le chauffe à 167 C et on applique un vide. On ajoute MEED (20,76 g; 0,12 mole) en l'espace d'environ 30 minutes et l'on agite le mélange pendant 3 heures. On cesse d'appliquer le vide et, après avoir ajusté la température à 150 C, on ajoute de l'acide borique (BA) (24,34 g; 0,39 mole). On agite le mélange pendant 1 heure et ensuite on y ajoute de l'anhydride maléique (MA) (2,35 g; 0,024 mole). On agite le mélange pendant encore 15 minutes et ensuite, on élimine l'eau de la réaction en appliquant un vide de 100 mm de Hg pendant 1 heure. Ensuite, on cesse

d'appliquer le vide et on introduit de l'huile plastifiante 100SN (392 g).

Après filtration, le produit contient 0,58 % d'azote et 0,45 % de bore.

Exemple 7

On opère comme dans l'exemple 5, sauf que la quantité de MEED introduite est de 24.0 g (0,139 mole). Le produit obtenu contient 0,56 % d'azote.

Exemple 8

On agite du PIBSA préparé à partir du polyisobutylène avec une masse moléculaire moyenne en nombre de 2100 (400 g; 0,144 mole), on le chauffe à 167 C et on applique un vide. On ajoute MEED (17,77 g; 0.,103 mole) en environ 30 minutes. Apres la fin de l'addition d'amine, on agite le mélange pendant 3 heures et on cesse d'appliquer le vide. On abaisse la température à 150 C, on ajoute de l'acide borique (BA) (24,3 g; 0,39 mole) et on agite le mélange pendant encore 1 heure. Après stripping sous vide pendant 1 heure, on ajoute de l'huile plastifiante 100SN (392 g) et l'on agite le mélange pendant encore 15 minutes. Après filtration, le

produit contient 0,51 % d'azote et 0.49 % de bore.

Exemple 9

On opère comme dans l'exemple 2, avec les quantités suivantes: PIBSA 500 g (0, 18 mole) MEED 24,0 g (0,139 mole) Anhydride maléique 2,72 g (0,028 mole) Huile plastifiante 487 g

Le produit contient 0,54 % d'azote.

On incorpore le produit de chaque exemple dans une formulation d'huile de moteur standard 15W-40 dont on a omis le dispersant sans cendres classique. Le dispersant est utilisé dans le lubrifiant final à une concentration de 7 % en poids (y compris l'huile diluante associée au dispersant). Le lubrifiant final est obtenu en ajustant les proportions en poids à 72,4 % d'huile minérale 150 SN, 5,0 % d'huile minérale 500 SN,

9,7 % d'agent améliorant l'indice de viscosité OCP, 1,31% de diallkyl-

dithiophosphate de zinc, 2,6 % de sulfonate de calcium superbasique, 0, 64 % de sulfonate de calcium faiblement basique, 0,8 % d'antioxydant phénolique, 0,25% d'antioxydant amine aromatique, 0,004 % d'agent antimousse, 0,296 % d'huile plastifiante et 7 % de dispersant testé, les proportions des composants ajoutés étant calculées telles que reçues. Le lubrifiant est soumis au test "Volkswagen PV-3344 Seal Test ". Un résultat positif à ce test correspond à un allongement minimal (EL) de %, à une résistance minimale à la traction (TS) de 8,0 Mpa et à une

absence de fissuration des joints.

Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau ci-après.

RESULTATS au test PV 3344 " Rapport molaire EL (%) TS (Mpa) Fissuration ?

P__E _EED:MA BA

Exemple 1 2,0:1:0:0 202 10,4 Non Exemple 2 1.6:1:0.4:0 234 9,5 Non Exemple 3 1.8:1:0:0 223 9,2 Non Exemple 4 1, 6:1:0:0 223 9,2 Non Exemple 5 1,4:1:0:0 176 8,6 Non Exemple 6 1.2:1:0.2:3,25 160 8.8 Non Exemple 7 1.3:1:0:0 160 8.0 Non Exemple 8 1,4:1:0:3,79 178 9,6 Non Exemple 9 1.3:1:0,2:0 186 10,0 Non Comme l'indiquent ces résultats, les dispersants selon la présente invention présentent un résultat positif au test " PV 3344 ". Les résultats des exemples 1, 3, 4, 5 et 7 sont particulièrement significatifs. Les5 dispersants de ces exemples présentent un résultat positif sans nécessiter un quelconque post-traitement. Les dispersants classiques exigent

généralement un post-traitement pour conférer le degré de compatibilité nécessaire avec les joints.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispersant oléosoluble caractérisé par le fait qu'il est obtenu

en faisant réagir un agent d'acylation polyalcénylsuccinique et de la N(2-

(4-morpholinyl)éthyl)- 1,2-éthanediamine.

2. Dispersant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agent d'acylation polyalcénylsuccinique dérive d'un polyalcène ayant une

masse moléculaire moyenne en nombre comprise entre 900 et 5000.

3. Dispersant selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'agent d'acylation polyalcénylsuccinique dérive d'un polyalcène ayant une

masse moléculaire moyenne en nombre comprise entre 1300 et 2100.

4. Dispersant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisé par le fait que l'agent d'acylation polyalcénylsuccinique est un

anhydride polyisobuténylsuccinique.

5. Dispersant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,

caractérisé par le fait que le rapport molaire de l'agent d'acylation polyalcénylsuccinique à la N- (2- (4-morpholinyl) éthyl) -1,2 éthanediamine

est de 1,3:1 à 3:1.

6. Dispersant selon la revendication 5, caractérisé par le fait que

le rapport molaire est compris entre 1,3:1 et 2:1.

7. Dispersant selon l'une quelconque des revendications i à 6,

caractérisé par le fait qu'il est soumis à un post-traitement avec un agent

de boration et/ou un agent d'acylation.

8. Procédé de préparation d'un dispersant oléosoluble selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à

faire réagir un agent d'acylation polyalcénylsuccinique et de la N-(2-(4-

morpholinyl)éthyl)- 1,2-éthanediamine.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape consistant à effectuer une boration et/ou une

acylation du produit réactionnel obtenu.

10. Dispersant caractérise par le fait qu'il est préparé par un

procédé tel que revendiqué à la revendication 8 ou 9.

11. Additif concentré caractérisé par le fait qu'il comprend un dispersant oléosoluble tel que revendiqué à l'une quelconque des

revendications 1 à 7 ou 10.

12. Composition lubrifiante caractérisée par le fait qu'elle comprend une huile dont la viscosité permet la lubrification et un dispersant oléosoluble tel que revendiqué à l'une quelconque des

revendications 1 à 7 ou 10.

13. Utilisation d'un dispersant oléosoluble tel que revendiqué à

l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou 10, dans une composition

lubrifiante pour lubrifier un moteur ou un autre dispositif.

14. Utilisation selon la revendication 13, dans laquelle la

composition lubrifiante est en contact avec un fluoroélastomère.