MX2012014546A

MX2012014546A - Grasa de complejo de litio con rendimiento espesante mejorado.

Info

Publication number: MX2012014546A
Application number: MX2012014546A
Authority: MX
Inventors: Samil Beret
Original assignee: Chevron Usa Inc
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2013-02-11
Also published as: EP2588583A2; EP2588583A4; CN102959064B; JP2013529722A; CN102959064A; US20120004153A1; CA2801532A1; KR20130038357A; WO2012005799A3; WO2012005799A2; AU2011276982A1

Abstract

Se proporciona una grasa de complejo de litio mejorada. La composición grasa tiene un rendimiento lubricante más alto, pero tiene buenas propiedades mecánicas. La composición grasa comprende un aceite lubricante, un espesante de complejo de litio y un copolímero, el cual en una modalidad puede comprender estireno y butadieno.

Description

GRASA DE COMPLEJO DE LITIO CON RENDIMIENTO ESPESANTE MEJORADO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una grasa de complejo de litio que tiene un rendimiento espesante mejorado. Más particularmente, se proporciona una grasa de complejo de litio más económica pero efectiva, que tiene un peso mayor de aceite base incorporado en la matriz de grasa.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las grasas de complejo de litio son conocidas y fabricadas desde hace bastante tiempo. Las grasas pueden fabricarse a partir de cualquiera de un amplio número de distintas materiales base con viscosidad de aceite lubricante y combinaciones y mezclas de los materiales. Las grasas resultantes están todas marcadas por diferentes niveles de características grasas deseables incluyendo punto de goteo, penetración, estabilidad mecánica y/o de cizallamiento, resistencia a la oxidación, etc., todas las cuales se toman en cuenta en combinación cuando se describe la vida útil lubricante de la grasa.

Las formulaciones y grasas lubricantes que contienen una amplia variedad de diferentes materiales como se describen en la bibliografía. Las grasas de complejo de litio que comprenden un espesante de complejo de litio y un aceite base lubricante son bien conocidos .

Ref.: 237749 Sin embargo, persiste la necesidad de grasas que mantengan la penetración en un intervalo aceptable a la vez que se mantienen económicas y comercialícente aceptables.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se proporciona una composición grasa que comprende una cantidad importante de aceite base con viscosidad lubricante, y una cantidad menor de espesante de complejo de litio. La composición grasa puede comprender adicionalmente un copolímero, por ejemplo, de estireno y butadieno. En general, la composición comprende menos que 25% en peso del espesante en combinación con el copolímero. La composición grasa de la presente muestra un rendimiento espesante mayor, el cual se cree que se debe a la combinación del espesante de complejo de litio y el copolímero, el cual en una modalidad comprende estireno y butadieno.

En un aspecto de la presente invención, se ha descubierto una composición grasa que proporciona buenas propiedades mecánicas, pero también buena economía. El rendimiento espesante de la grasa es más alto debido a la presencia del copolímero de estireno y butadieno. El rendimiento espesante puede ser al menos 25% más alto, 35% más alto o incluso 50% más alto que el de una composición sin el copolímero.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El aceite base lubricante utilizado en la presente invención puede seleccionarse del grupo I, II, III, IV y V de aceites base lubricantes, y mezclas de estos. Los aceites base lubricantes de la presente invención incluyen aceites base lubricantes sintéticos, tal como aceites base lubricantes derivados por Fischer-Tropsch y mezclas de aceites base lubricantes que no son sintéticos y sintéticos. Las especificaciones de los Aceites Base Lubricantes definidas en las API Interchange Guidelines (Publicación API 1509) utlizando contenido de azufre, contenido de ácidos grasos saturados e índice de viscosidad, como se muestra en la tabla I: TABLA I Grupo Azufre, ppm Ácidos grasos Saturados, % IV II <300 y =90 80-120 III <300 y >90 >120 IV Todos polialf olefinas V Todos los materiales no incluidos en los grupos I- IV Las instalaciones que fabrican aceites base lubricantes del Grupo I usan comúnmente solventes para extraer los compontes de menor índice de viscosidad (VI) y aumentar el VI del bruto hasta las especificaciones deseadas. Estos solventes son comúnmente fenol o furfural . La extracción con solvente da un producto con menos de 90% de ácidos grasos saturados y más de 300 ppm de azufre. La mayoría de la producción de lubricantes en el mundo está en la categoría del Grupo I.

Las instalaciones que fabrican aceites base lubricantes del Grupo II comúnmente emplean hidroprocesos , tal como hidrofractura o hidrotratamientos intensos para aumentar el VI del aceite en bruto hasta el valor especificado. El uso de hidroprocesos comúnmente aumenta el contenido de ácidos grasos saturados por encima de 90 y reduce el azufre por debajo de 300 ppm. Aproximadamente 10% de la producción de aceite base lubricante en el mundo está en la categoría del Grupo II y alrededor del 30% de la producción en los EUA es del Grupo II.

Las instalaciones que fabrican aceites base lubricantes del Grupo III comúnmente emplean tecnología de isomerización de cera para hacer productos de VI alto. Dado que el material de partida es gasoil de vacío (VGO, por sus siglas en inglés) ceroso o cera que contiene prácticamente solo ácidos grasos saturados y poco azufre, los productos del Grupo III tienen un contenido de ácidos grasos saturados por encima de 90 y contenidos de sulfuro por debajo de 300 pm. La cera de Fischer-Tropsch es un material ideal para el proceso de isomerización de cera para fabricar aceites base lubricantes del Grupo III. Solo una pequeña fracción del suministro mundial de lubricante pertenece a la categoría del Grupo III.

Los aceites base lubricantes del Grupo IV están derivados por oligomerización de alfaolefinas normales y se denominan aceites base lubricantes de polialfaolefina (PAO) .

Todos los demás son aceites base lubricantes del Grupo V. Este grupo incluye esteres sintéticos, lubricantes de silicio, aceites base lubricantes halogenados y aceites base lubricantes con valores de VI por debajo de 80. Para los fines de la presente solicitud, los lubricantes del Grupo V excluyen ásteres sintéticos y lubricantes de silicio. Los aceites base lubricantes del Grupo V comúnmente se preparan a partir de petróleo a través del mismo proceso utilizado para hacer aceites base lubricantes del Grupo I y II, pero en condiciones menos estrictas.

Los aceites base lubricantes cumplen con las API Jnterchange Guidelines pero se preparan mediante síntesis de Fisher-Tropsch, oligomerización de etileno, oligomerización de alfaolefina normal u oligomerización de definas con ebullición inferior que Ci0.

El espesante de complejo de litio utilizado en la composición grasa de la presente puede ser cualquier espesante de complejo de litio conocido. Por ejemplo, el espesante de complejo de litio puede comprender un jabón de litio derivado de un ácido graso que contiene un grupo epoxi y/o insaturación etilénica y una sal de dilitio derivada de un ácido dicarboxílico de cadena recta y/o, en una modalidad, una sal de litio derivada de un ácido carboxílico sustituido con hidroxi, tal como ácido salicílico.

El espesante puede ser un complejo de un jabón de litio de un ácido hidroxi graso de C12 a C24 y una sal monolitio de ácido bórico y puede incluir una sal de litio de un segundo ácido hidroxi carboxílico, tal como ácido salicílico.

El complejo puede comprender un jabón de litio de un antioxidante espesante de ácido hidroxi graso de Ci2 a C24 que comprende una sal de metal alcalino de ácido hidroxi benzoico y un compuesto de diozima. La sal de metal alcalino de ácido hidroxi benzoico incluye salicilato de dilitio.

El complejo puede ser un jabón de litio, que es una combinación de una sal de dilitio de un ácido dicarboxílico de C4 a C12, por ejemplo, azelato de dilitio, un jabón de un ácido 9-, 10- o 12-hidroxi graso de C12 a C24, por ejemplo, 12 -hidroxi estearato de litio; y una sal de litio formada in-situ en la grasa de un segundo ácido hidroxi carboxílico, donde el grupo --OH está unido a un átomo de carbono a no más de 6 átomos de carbono del grupo carboxilo y donde uno de esos grupos puede estar unido a porciones alifáticas o aromáticas de los materiales.

O, el complejo de litio puede comprender una combinación de un espesante de jabón de complejo de litio, una sal de litio de un ácido hidroxicarboxílico de C3 a Ci4 y un tiadiazol. La grasa puede también contener opcional y preferentemente antioxidantes adicionales, preferentemente antioxidantes tipo amina o tipo fenol, más preferentemente antioxidantes tipo amina.

En una modalidad, el espesante de complejo de litio es simplemente una sal de litio de un ácido carboxílico y en particular, un ácido hidroxicarboxílico, tal como ácido hidroxiesteárico . El espesante puede prepararse, por ejemplo, mediante la reacción de hidroxilo de litio monohidrato con el ácido hidroxiesteárico.

Las grasas comprenderán una mayor cantidad, por ejemplo, mayor del 50% en peso del aceite base, y una menor cantidad del espesante y cualesquiera otros aditivos, es decir, menos del 50% en peso. Las grasas de la presente invención pueden, por supuesto, contener cualquier otro aditivo de grasas comunes tales como inhibidores de la oxidación, fulfonato naftaleno de dionil bario, modificadores del orden, agentes adhesivos, agentes de presión extrema, agentes de desintegración de agua, tintes, etc. Los aditivos comunes y sus funciones se describen en Modem Lubricating Greases de C.J. Boner, Scientific Publication (G.B.) Ltd. 1976.

Para la presente invención, un copolímero tiene particular importancia como aditivo. El copolímero puede ser un copolímero basado en hidrocarburos, tal como un copolímero de estireno y butadieno o etileno y propileno. En una modalidad, el aditivo de copolímero es un copolímero de estireno y butadieno. Se descubrió que el uso de una cantidad pequeña de el copolímero, por ejemplo, desde 2-6 por ciento en peso, o desde 2-5 por ciento en peso, o en otra modalidad, desde 3-4 por ciento en peso, en combinación con un espesante de complejo de litio, da como resultado un aumento del 25-50% en el rendimiento espesante.

El rendimiento espesante de la grasa, definido como el peso del aceite base incorporado en la matriz de grasa por unidad de peso del espesante, es un determinante clave de las propiedades mecánicas de la grasa, tal como penetración, estabilidad de cizallamiento y resistencia al agua, así como el costo de la fórmula. La incorporación del copolímero de estireno y butadieno con el espesante de complejo de litio permite el uso de una mayor cantidad de aceite base, aumentando de esta manera el rendimiento espesante de la grasa, mientras que se mantienen buenas propiedades mecánicas . El resultado es una grasa más económica pero aun efectiva .

Los copolímeros de estireno y butadieno están disponibles comercialmente . Por ejemplo, V-211 es un copolímero de estireno y butadieno disponible de Functional Products, Inc. de Macedonia, Ohio. El copolímero es un polvo de goma blanco-amarillo que se disuelve rápidamente. Estos copolímeros de estireno y butadieno pueden usarse junto con otros polímeros, pero deben estar presentes en las composiciones grasas de la presente invención.

Mediante el uso del copolímero de estireno/butadieno en combinación con el espesante de complejo de litio, se obtienen rendimientos de espesante más altos. El rendimiento, en relación con la cantidad de aceite base que se incorpora en la matriz de grasa a la vez que se obtienen buenas propiedades mecánicas, puede aumentar en al menos alrededor de 25 por ciento en peso, alrededor de 35 por ciento en peso o alrededor de 50 por ciento en peso. Se demostró que las composiciones grasas muestran propiedades de penetración desarrolladas de al menos alrededor de 290, al menos alrededor de 300 e incluso al menos alrededor de 310. Las composiciones pueden usarse en cualquier aplicación de grasa para automóviles o grasa industrial. Por ejemplo, las composiciones grasas pueden usarse en baleros de rueda, chasis de automóviles o para lubricar engranajes.

Los siguientes ejemplos ayudan a demostrar la presente invención y sus ventajas, pero no deben entenderse como limitativos del alcance de la invención.

EJEMPLOS Varias grasas fueron preparadas como sigue: Se mezcló 1-50% en peso de la cantidad de fórmula de aceite base en una caldera abierta a temperatura ambiente. Se agregaron cantidades de fórmula de mono y diácidos, emulsionantes, se agregaron con agua [al 50% de la cantidad de aceite base] y se agitaron mientras se calentaban hasta 200 °F (93.33°C). A 200 °F (93.33°C), se agregó lentamente el hidróxido de litio. Una vez que se agregó el hidróxido de litio, la mezcla se calentó hasta 400 °F (204.44°C). Se mantuvo a 400 °F (204.44°C) mientras se agitaba durante 20 minutos. La grasa entonces se enfrió hasta 175 °F mientras se agitaba. A 175 °F (79.44°C), se agregaron aditivos de rendimiento, por ejemplo, inhibidor de óxido, agentes de presión extrema y antidesgaste y polímeros, fijadores. La penetración de la grasa se ajustó mediante el agregado de aceite base lentamente mientras se agitaba. Cuando se alcanzó el intervalo de penetración, la grasa se enfrió hasta temperatura ambiente y de almacenó de manera adecuada.

La penetración de las grasas se evaluó de acuerdo con ASTMD 217. Los resultados se muestran en la Tabla a continuación. En la tabla, los varios aditivos utilizados son los siguientes: 1GEPAL CO-430, Surfonic N-40, ácido nafténico: emulsionantes Lubrizol 528C, EC5426A: inhibidor de óxido Glicerina, Lubrizol 5200: agentes de presión extrema, antidesgaste Lubrizol 2017: Polímero de PIB Lubrizol 2002D: polímero de olefina funcionalizado V-2II: copolímero de estireno-butadieno copolímero de etileno y propileno Las corridas A y B se consideraron como casos base utilizando un polímero de PIB o un polímero de olefina funcionalizado . En ambos casos, la cantidad de aceite base utilizada fue 80% de la cantidad de fórmula. En las corridas C y D, cuando estos polímeros se reemplazaron con copolímeros de estireno-butadieno o etileno-propileno, la cantidad de aceite base utilizado aumentó a 157 y 132% de la cantidad de fórmula, respectivamente. Con una cantidad mayor de aceite base en la fórmula, el rendimiento espesante aumenta a causa de esto. Las corridas E, F, G y H muestran un aumento del rendimiento espesante con el uso de copolímero de estireno-butadieno junto con polímeros de PIB y funeionalizados .

Varias modificaciones y variaciones de la presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica, sin separarse del alcance y espíritu de esta invención. Otros objetos y ventajas serán evidentes para los expertos en la técnica a partir del análisis de la descripción que antecede.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una composición grasa que tiene rendimiento espesante mejorado, caracterizada porque comprende una cantidad importante de un aceite base lubricante y una cantidad menor de un espesante de complejo de litio.

2. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la cantidad de espesante y cualquier aditivo es menos del 25% en peso de la composición grasa.

3. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende adicionalmente un copolímero de estireno y butadieno.

4. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el espesante de complejo de litio comprende una sal de litio de un ácido carboxílico o ácido esteárico.

5. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el espesante de complejo de litio comprende un producto de reacción de hidroxilo de litio monohidrato y ácido hidroxiesteárico .

6. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la cantidad del copolímero de estireno/butadieno está en el intervalo de alrededor de 2-6 por ciento en peso.

7. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque la cantidad del copolímero de estireno/butadieno está en el intervalo de alrededor de 3-4 por ciento en peso.

8. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque tiene una penetración desarrollada de al menos alrededor de 290.

9. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque tiene una penetración desarrollada de al menos alrededor de 300.

10. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque tiene una penetración desarrollada de al menos alrededor de 310.

11. La composición grasa de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el espesante de complejo de litio comprende una sal de litio e un ácido carboxílico, la cantidad de copolímero de estireno/butadieno está en el intervalo de alrededor de 2-6 por ciento en peso y la composición tiene una penetración desarrollada de al menos alrededor de 300.

12. Un método para lubricar baleros de rueda, caracterizado porque comprende cubrir el balero de rueda con la composición grasa que tiene rendimiento espesante mejorado, que comprende una cantidad importantede aceite base lubricante y una cantidad menor de base lubricante de un espesante de complejo de litio.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el espesante de complejo de litio de la composición grasa comprende adicionalmente una sal de litio de un ácido carboxílico, la cantidad de copolímero de estireno/butadieno está en el intervalo de alrededor de 2-6 por ciento en peso, la composición tiene una penetración desarrollada de al menos alrededor de 300.

14. Un método para lubricar un chasis de automóvil, caracterizado porque comprende utilizar una composición grasa que tiene un rendimiento lubricante mejorado, que comprende una cantidad menor de base lubricante de un espesante de complejo de litio, que comprende adicionalmente un copolímero de estireno y butadieno para engrasar el chasis.

15. Un método para lubricar engranajes, caracterizado porque comprende aplicar una composición grasa que tiene un rendimiento lubricante mejorado, que comprende una cantidad menor de base lubricante de espesante de complejo de litio, que comprende adicionalmente un copolímero de estireno y butadieno a los engranajes.