WO2013164449A1 - Composition lubrifiante pour moteur - Google Patents

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WO2013164449A1
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engine
lubricating composition
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Julien Guerin
Nicolas Obrecht
Nadjet Khelidj
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Total Marketing Services
Dow Global Technologies Llc
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    • C10N2040/25—Internal-combustion engines
    • C10N2040/255—Gasoline engines

Definitions

  • the present invention relates to engine lubricating compositions, in particular for gasoline or diesel engine engines, the use of which simultaneously makes it possible to obtain satisfactory engine cleanliness and a reduction in the fuel consumption of said vehicles.
  • compositions comprising at least one viscosity index improving polymer which provide good engine cleanliness and which allow a limitation of the fuel consumption of gasoline vehicles or diesel vehicles.
  • An object of the present invention is the use of new additive compounds in a lubricating composition for formulating a lubricating composition which has good properties in terms of engine cleanliness.
  • This objective is achieved through the use of at least one polyalkylene glycol, obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides comprising from 3 to 8 carbon atoms, of which at least one butylene oxide in a lubricating composition.
  • the Applicant Company has found that the use of these polyalkylenes glycols as an additive advantageously makes it possible to obtain a lubricating composition having good properties with regard to engine cleanliness.
  • Another object of the present invention is the formulation of a lubricating composition having simultaneously good engine cleanliness properties and good fuel Eco properties.
  • a lubricating composition for a motor in particular a gasoline engine or a diesel engine comprising a specific combination.
  • polyalkylene glycol obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides, including at least one butylene oxide and at least one viscosity index improving polymer.
  • WO2011 / 011656 discloses such copolymers of propylene oxide and butylene oxide. These copolymers of propylene oxide and butylene oxide have the property of being soluble in Group I to IV base oils used in the formulation of lubricants.
  • R 1, R 2 and R 3 independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having up to 40 carbon atoms
  • R 4 is a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group
  • - L is a linking group
  • n is an integer between 4 and 40
  • A is an alkoxy group having from 2 to 25 units derived from ethylene oxide, propylene oxide and / or butylene oxide and comprises homopolymers and random copolymers of at least two of the units above, and
  • this document does not describe a lubricating composition
  • a lubricating composition comprising at least one polyalkylene glycol which is a copolymer of butylene oxide and of propylene oxide whose weight ratio of butylene oxide to propylene oxide is selected in the range of values of the present invention.
  • this document does not describe the use of a particular polyalkylene glycol to improve engine cleanliness, without increasing the consumption of gasoline or diesel fuel.
  • EP0438709 discloses an engine oil comprising at least one base oil, at least one viscosity index improving polymer and at least one product resulting from the reaction of alkylphenols or bisphenol A with at least one butylene oxide or a butylene / propylene oxide to improve the cleanliness of the pistons of automobile engines.
  • this document does not describe the lubricant compositions according to the invention. It does not describe the use of polyalkylene glycols as defined according to the invention in a lubricant composition to improve engine cleanliness and reduce fuel consumption.
  • the amount of polyalkylene glycol in the lubricating composition must be limited to 1 to 30% by weight, relative to the total weight of the lubricating composition, the terminal 30 % being excluded.
  • the invention relates to an engine lubricating composition
  • an engine lubricating composition comprising at least one base oil, at least one viscosity index improving polymer and at least one polyalkylene glycol, obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides comprising from 3 to 8 carbon atoms, of which at least one butylene oxide, the amount of polyalkylene glycol being 1 to 28% by weight, relative to the total weight of lubricating composition.
  • the polyalkylene glycol is a copolymer of butylene oxide and propylene oxide.
  • the weight ratio of butylene oxide to propylene oxide is from 3: 1 to 1: 3, preferably from 3: 1 to 1: 1.
  • the polyalkylene glycol has a molar mass measured according to ASTM D4274 ranging from 300 to 1000 grams per mole, preferably from 500 to 750 grams per mole.
  • the polyalkylene glycol has a kinematic viscosity at 100 ° C measured according to ASTM D445 of 1 to 12 cSt, preferably 3 to 7 cSt, more preferably 3.5 to 6.5 cSt.
  • the lubricating composition comprises from 2 to 20% by weight of polyalkylene glycol, relative to the total weight of the lubricating composition, preferably from 3 to 15%, even more preferably from 5 to 12%, even more preferably from 6 to 15% by weight. at 10%.
  • the viscosity index improving polymer is selected from the group consisting of copolymer olefins, copolymers of ethylene and alpha-olefin, copolymers of styrene and olefin, polyacrylates alone or in admixture. .
  • the lubricating composition comprises from 1 to 15% by weight of viscosity index improving polymer, relative to the total weight of the lubricating composition, preferably from 2 to 10%, more preferably from 3 to 8%.
  • the lubricating composition further comprises at least one additive selected from anti-wear additives, detergents, dispersants, antioxidants, friction modifiers, alone or as a mixture.
  • the lubricant composition consists of:
  • additives selected from anti-wear additives, detergents, dispersants, antioxidants, friction modifiers alone or in a mixture, the sum of components being 100% and the percentages being expressed relative to the total mass of lubricating composition.
  • the invention also relates to the use of a lubricant composition as defined above for the lubrication of a motor of light vehicles or trucks, preferably gasoline or diesel light vehicles.
  • the invention also relates to the use of at least one polyalkylene glycol, obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides comprising from 3 to 8 carbon atoms, of which at least one butylene oxide in a lubricating composition to improve the engine cleanliness, without increasing gasoline or diesel fuel consumption, preferably to improve engine cleanliness by reducing fuel or diesel fuel consumption.
  • this use is to improve the cleanliness of the engine, in particular the cleanliness of the pistons.
  • Another object of the invention is a method of lubricating at least one mechanical part of a motor, said method comprising at least one step in which said mechanical part is brought into contact with at least one lubricating composition as defined herein. -above.
  • improving engine cleanliness is meant in the sense of the present invention: the reduction of the formation of deposits, including the formation of high temperature deposits such as varnishes, lacquers or deposits of carbon, coke that form on hot surfaces of engine parts such as piston throat bottoms, turbos axes.
  • the molecules of the lubricating compositions can oxidize in contact with the hot surfaces of the engine and generate the formation of insoluble products forming deposits. These deposits will foul the engine and cause problems of wear, seizure, scrub segments, turbo rotation problems for example.
  • detergent additives are used to improve engine cleanliness.
  • the applicant company proposes to use another type of additive for improve engine cleanliness.
  • the lubricant composition according to the invention makes it possible to solve the problems of engine cleanliness, in particular this formation of deposits.
  • the polyalkylene glycols of the compositions according to the invention have properties suitable for use in a motor oil. These are polymers or copolymers (statistics or blocks) of alkylene oxides, which can be prepared according to the known methods described in the application WO 2009/134716, page 2 line 26 to page 4 line 12, for example by etching. an alcohol initiator on the epoxy bond of an alkylene oxide and propagation of the reaction.
  • polyalkylene glycols (PAG) of the compositions according to the invention correspond in particular to the general formula (A):
  • Y 1 and Y 2 are, independently of one another, hydrogen or a hydrocarbon group, for example an alkyl or alkylphenyl group, having from 1 to 30 carbon atoms,
  • n represents an integer greater than or equal to 2, preferably less than 60, preferably ranging from 5 to 30, preferentially ranging from 7 to 15,
  • x represents one or more integers ranging from 1 to n
  • R 2x _i and R 2x are, independently of each other, hydrogen, or hydrocarbon radicals, comprising 1 to 6 carbon atoms, preferably alkyl groups.
  • R 2x and R 2x are preferably linear.
  • At least at least one of R and R 2x 2x _i is hydrogen.
  • R 2x is preferably hydrogen.
  • the sum of the carbon number of R 2x _i and R 2x is from 1 to 6. For at least one value of x, the sum of the carbon number of R 2x _i and R 2x is 2.
  • the corresponding alkylene oxide monomer is butylene oxide.
  • the alkylene oxides used in the structure of the PAGs used in the compositions according to the invention contain from 3 to 8 carbon atoms. At least one of the alkylene oxides entering the structure of these PAGs is a butylene oxide, said butylene oxide being 1,2-butylene oxide or 2,3-butylene oxide, preferably 1,2-butylene oxide.
  • the PAG obtained, in part or in full, from ethylene oxide do not have a lipophilic character sufficient to be used in engine oil formulations.
  • they can not be used in combination with other mineral, synthetic or natural base oils.
  • alkylene oxides comprising more than 8 carbon atoms is also not desired because, to produce bases having the molar mass and therefore the targeted viscosimetric grade for the motor applications, then there will be a number of reduced monomers (n low in formula (A) above), with side chains R 2x _i and R 2x long. This adversely affects the overall linear character of the PAG molecule and leads to viscosity indices (VI) that are too low for engine oil application.
  • the polyalkylene glycols may be a copolymer of butylene oxide and of propylene oxide with a weight ratio of butylene oxide to propylene oxide of a value of 3: 1 to 1: 3, preferably of 3: 1. at 1: 1, the polyalkylene glycol having the general formula (A):
  • Y 1 and Y 2 are, independently of one another, hydrogen, or an alkyl group having from 1 to 30 carbon atoms,
  • n represents an integer greater than or equal to 2, preferably less than 60, preferably ranging from 5 to 30, preferentially ranging from 7 to 15,
  • x represents one or more integers ranging from 1 to n
  • R 2x _i and R 2x are, independently of each other, hydrogen, or hydrocarbon radicals, comprising 1 to 2 carbon atoms,
  • the sum of the carbon number of R 2x _i and R 2x is equal to 2.
  • the viscosity index VI (measured according to standard N FT 60136) of the PAGs according to the invention is greater than or equal to 100, preferably greater than or equal to 120.
  • the PAGs according to the invention are obtained from alkylene oxides comprising at least one butylene oxide.
  • butylene oxide (BO) and propylene oxide (PO) copolymers are particularly preferred because they exhibit both the good tribological and rheological properties of PAG containing ethylene oxide units and or polypropylene, and good solubility in conventional mineral, synthetic, and natural bases, and other oily compounds.
  • PAGs are prepared by reacting one or more alcohols with a mixture of butylene oxide and propylene oxide.
  • PAGs prepared with a mixture where this ratio is from 3: 1 to 1: 1 are particularly well miscible and soluble in base oils, including Group IV synthetic oils (polyalphaolefins).
  • the PAGs of the compositions according to the invention are prepared from alcohol containing from 8 to 12 carbon atoms. 2-Ethylhexanol and dodecanol, alone or in a mixture, and in particular dodecanol, are particularly preferred since the PAGs prepared from these alcohols have very low traction coefficients.
  • the PAGs according to the invention are such that their carbon to oxygen molar ratio is greater than 3: 1, preferably ranging from 3: 1 to 6: 1. This gives said PAG polarity and viscosity index properties particularly suitable for use in motor oil.
  • the molar mass, measured according to the ASTM D2502 standard, of the PAGs according to the invention has a value preferably ranging from 300 to 1000 grams per mole (g / mol), preferably ranging from 350 to 600 g / mol (that is why they contain a limited number of alkylene oxide units n as described above in formula (A)).
  • the molar mass, measured according to the ASTM D4274 standard, of the PAGs according to the invention has a value preferably ranging from 300 to 1000 grams per mole (g / mol), preferably ranging from 500 to 750 g / mol.
  • KV100 of the compositions is measured according to ASTM D445.
  • the use of light PAGs (KV100 approximately from 2 to 6.5 cSt) is preferably chosen to make it easier to formulate 5W or 0W cold grade multigrade grades according to the SAEJ300 classification, since the heavier PAGs have cold properties. (High CCS) that do not easily achieve these grades.
  • a lubricant composition for an engine in particular for a gasoline engine or for a diesel engine, comprising at least one base oil, at least one viscosity index improving polymer and at least one polyalkylene glycol as defined.
  • the amount of polyalkylene glycol being from 1 to 28% by weight, based on the total weight of lubricating composition. Less than 1% by weight is insufficient to achieve a significant effect in terms of fuel economy and engine cleanliness. Similarly, an amount greater than or equal to 30% does not provide a significant effect in terms of engine cleanliness and fuel economy. From 30% in mass, the "Fuel-Eco" effects are less marked, even degraded.
  • the lubricating compositions according to the invention comprise from 2 to
  • the lubricant composition according to the invention may consist of:
  • polyalkylene glycol which is a copolymer of butylene oxide and propylene oxide with butylene oxide mass ratio of propylene oxide is from 3: 1 to 1: 3, preferably between 3: 1 to 1: 1, the polyalkylene glycol corresponding to the general formula (A):
  • (AT) Y 1 and Y 2 are, independently of one another, hydrogen, or an alkyl group having from 1 to 30 carbon atoms,
  • n represents an integer greater than or equal to 2, preferably less than 60, preferably ranging from 5 to 30, preferentially ranging from 7 to 15,
  • x represents one or more integers ranging from 1 to n
  • R 2x _i and R 2x are, independently of each other, hydrogen, or hydrocarbon radicals, comprising 1 to 2 carbon atoms,
  • additives selected from anti-wear additives, detergents, dispersants, antioxidants, friction modifiers alone or in a mixture, the sum of components being 100% and the percentages being expressed relative to the total mass of lubricating composition.
  • additives selected from anti-wear additives, detergents, dispersants, antioxidants, friction modifiers alone or in a mixture, the sum of components being 100% and the percentages being expressed relative to the total mass of lubricating composition.
  • the polymers used in the compositions according to the present invention are polymers improving the viscosity index.
  • These polymers are polymers well known to those skilled in the art and are selected from the group consisting of copolymers of ethylene and alpha-olefin, polyacrylates such as polymethacrylates, copolymer olefins (OCP), copolymers of ethylene propylene and a diene (ethylene propylene diene monomers (EPDM)), polybutenes, copolymers of styrene and olefin, hydrogenated or not, copolymers of styrene and acrylate.
  • the copolymer olefins are preferably copolymers of ethylene and propylene.
  • the amount by weight of ethylene, based on the total weight of copolymer, varies from 20 to 80%, preferably from 30 to 70%, preferably around 50%.
  • the polyacrylates are preferably polymethacrylates, linear or comb, functionalized or non-functionalized.
  • functionalized polymethacrylates it is also known as polymethacrylate dispersants, also called PAMAd, which are polymethacrylates grafted or functionalized for example by vinyl pyrrolidone type units.
  • the styrene and olefin copolymers are preferably copolymers of styrene and butadiene or copolymers of styrene and isoprene, hydrogenated or otherwise, preferably hydrogenated, linear or starred.
  • hydrogenated styrene and isoprene copolymers are used.
  • hydrogenated styrene and isoprene copolymers are used in admixture with polymethacrylates (PMA).
  • the mass ratio between the styrene-hydrogenated isoprene copolymer and the polymethacrylate ranges from 3: 1 to 1: 3, preferably 1: 1.
  • the lubricating compositions according to the invention comprise from 1 to 15% by weight of viscosity index improving polymer, or viscosity index improving polymer blend, with respect to the total weight of the lubricating composition, preferably from 2 to 5% by weight. 10%, more preferably 3 to 8%.
  • the lubricating compositions according to the present invention may comprise, in combination with the PAGs described above, one or more base oils, which may be oils of mineral or synthetic origin of groups I to V according to the classes defined in the classification. API (or their equivalents according to the ATIEL classification) as summarized below, alone or in mixture.
  • the base oil (s) used in the lubricant compositions according to the invention may be chosen from the oils of synthetic origin of group VI according to the ATIEL classification.
  • oils can be oils of vegetable, animal or mineral origin.
  • the mineral base oils of the compositions according to the invention include all types of bases obtained by atmospheric and vacuum distillation of crude oil, followed by refining operations such as solvent extraction, deasphalting, solvent dewaxing, hydrotreatment, hydrocracking and hydroisomerization, hydrofinishing.
  • the base oils of the compositions according to the present invention can also be synthetic oils, such as certain esters of carboxylic acids and alcohols, GTL bases obtainable by hydroisomerization of a Fisher-Tropsch wax, or polyalphaolefins.
  • the polyalphaolefins used as base oils for example, are obtained from monomers having from 4 to 32 carbon atoms (for example octene, decene), and have a viscosity at 100 ° C of between 1.5 and 15 cSt. Their weight average molecular weight is typically between 250 and 3000.
  • the lubricant compositions according to the present invention have a kinematic viscosity at 100 ° C of between 5.6 and 16.3 cSt measured by the ASTM D445 standard (grade SAE 20, 30 and 40), preferably between 9, 3 and 12.5 cSt (grade 30).
  • the compositions according to the present invention are multigrade oils, grade 5W or 0W according to the SAEJ300 classification.
  • compositions according to the present invention also preferably have a viscosity index (VI) greater than 130, preferably greater than 150, and preferably greater than 160 (measured according to ASTM D2270).
  • VI viscosity index
  • the lubricating compositions according to the invention comprise from 40 to 80% by weight of base oil, relative to the total mass of lubricating composition, preferably from 50 to 75% by weight, more preferably from 60 to 70%.
  • the lubricant compositions according to the invention may also contain any type of additive adapted to their use, in particular as motor oil, preferably a motor vehicle engine.
  • additives can be added individually, or in the form of additive packages, guaranteeing a certain level of performance to the lubricating compositions, as required, for example by the ACEA (Association of European Automakers). These are for example and not limited to:
  • Dispersants for example succinimides, succinimide derivatives such as PIBs (polyisobutenes) succinimides, or Mannich bases, which maintain the suspension and evacuation of the insoluble solid contaminants formed by the secondary products of oxidation that forms when the engine oil is in use.
  • succinimides succinimide derivatives such as PIBs (polyisobutenes) succinimides, or Mannich bases, which maintain the suspension and evacuation of the insoluble solid contaminants formed by the secondary products of oxidation that forms when the engine oil is in use.
  • PIBs polyisobutenes
  • Mannich bases which maintain the suspension and evacuation of the insoluble solid contaminants formed by the secondary products of oxidation that forms when the engine oil is in use.
  • antioxidants that delay the degradation of oils in service, degradation that can result in the formation of deposits, the presence of sludge, or an increase in the viscosity of the oil. They act as free radical inhibitors or destroyers of hydroperoxides.
  • antioxidants include the antioxidants of phenolic type, or amine type, sterically hindered.
  • Another class of antioxidants is that of oil-soluble copper compounds, for example copper thio- or dithiophosphates, copper and carboxylic acid salts, dithiocarbamates, sulphonates, phenates, copper acetylacetonates.
  • the copper salts I and II, succinic acid or anhydride are also used.
  • Anti-wear additives which protect the friction surfaces by formation of a protective film adsorbed on these surfaces.
  • This category includes various phosphorus, sulfur, nitrogen, chlorine and boron compounds.
  • Friction modifiers such as MoDTC, fatty amines or esters of fatty acids and polyols such as esters of fatty acids and glycerol, in particular glycerol monooleate.
  • Detergents which are typically sulfonates, salicylates, naphthenates, phenates, overbased or neutral carboxylates.
  • Another object of the invention is a method of lubricating at least one mechanical part of an engine comprising at least one step in which said mechanical part is brought into contact with at least one lubricating composition as defined above.
  • These parts are especially the pistons.
  • the method according to the invention makes it possible simultaneously to obtain satisfactory engine cleanliness and a reduction in the fuel consumption of said vehicles.
  • Another subject of the invention advantageously relates to the use of at least one polyalkylene glycol, which is a copolymer of butylene oxide and of propylene oxide with a weight ratio of butylene oxide to propylene oxide of 3: 1 to 1: 3, preferably 3: 1 to 1: 1 in a lubricant composition to improve engine cleanliness, without increasing gasoline or diesel fuel consumption, preferably to improve engine cleanliness by reducing engine fuel consumption.
  • the polyalkylene glycol corresponding to the general formula (A):
  • Y 1 and Y 2 are, independently of one another, hydrogen, or an alkyl group having from 1 to 30 carbon atoms,
  • n represents an integer greater than or equal to 2, preferably less than 60, preferably ranging from 5 to 30, preferentially ranging from 7 to 15,
  • x represents one or more integers ranging from 1 to n
  • R 2x _i and R 2x are, independently of each other, hydrogen, or hydrocarbon radicals, comprising 1 to 2 carbon atoms,
  • the sum of the carbon number of R 2x _i and R 2x is equal to 2.
  • the set of characteristics and preferences presented for the lubricant composition also applies to the use of at least one PAG according to the invention according to the invention.
  • Ti control compositions and L x and L 2 compositions are prepared from: a mixture of Group III base oils,
  • an additive package comprising ZnDTP type anti-wear additives, amine and phenolic antioxidants, succinimide dispersants, salicylate detergents,
  • MoDTC molybdenum dithiocarbamate
  • styrene / isoprene viscosity index improving polymer with hydrogenation having a mass Mw equal to 498700 (measured according to the ASTM D5296 standard), with a mass Mn equal to 325 900 (measured according to the ASTM D5296 standard), polydispersity index equal to 1.5.
  • a polyalkylmethacrylate grafted with vinyl pyrrolidone units (PAMAd), with a mass Mw equal to 206900 (measured according to the ASTM D5296 standard), with a mass Mn equal to 75320 (measured according to the ASTM D5296 standard), with a polydispersity index equal to 2 , 7,
  • PAG BO / PO butylene oxide / propylene oxide having a mass ratio of 50/50, of KV100 equal to 6 cSt (measured according to the ASTM D445 standard) and of molecular weight equal to 750 g / mol measured according to the ASTM D4274).
  • Different engine speed and engine load conditions are scanned during which the specific fuel consumption is measured.
  • the speed range is 1000 to 2400 rpm.
  • the engine load range is from 16 to 190 Nm.
  • Engine oil and coolant are stabilized at different temperatures (45 ° C, 60 ° C and 75 ° C) to ensure repeatability of the engine. measured.
  • the specific fuel consumption between the lubricant to be tested and a reference oil 5W-30 is compared.
  • a weighted average is used to express as a percentage the overall gain provided by the test lubricant relative to the reference.
  • the fuel consumption gains of the lubricant compositions T x , L x and L 2 are given in Table II, expressed as a percentage relative to a grade 5W-30 reference oil.
  • the cleanliness of the engine is also measured using the Panel laboratory test
  • PCT Coking Test
  • the lubricant to be tested flows on an inclined metal plate heated to 288 ° C with a flow rate of ImL / min.
  • the volume of oil of 100 ml circulates in closed circuit on this plate by means of a pump during a test duration of 24h.
  • the plate is rinsed with a solvent and the varnishes and carbon deposits deposited on the casting are scored using a Coordinating Research Council (CC).
  • CC Coordinating Research Council
  • the cleanliness of the engine is also measured using the TDi engine test according to CEC method L-78-99, which measures, in particular, the cleanliness of the pistons.
  • a control composition T 2 and compositions C 1 to C 4 are prepared from the same constituents as above, but with another polyalkylene glycol: a PAG BO / PO having a mass ratio 50/50, of KV100 equal to 4 cSt. (measured according to ASTM D445) and molar mass equal to 505 g / mol (measured according to ASTM D4274).
  • a PAG BO / PO having a mass ratio 50/50, of KV100 equal to 4 cSt. (measured according to ASTM D445) and molar mass equal to 505 g / mol (measured according to ASTM D4274).
  • the proportions by weight percent of the various constituents are indicated in Table III below.
  • the proportions of the base oil mixture and the viscosity index improving polymer are adjusted so that the lubricating compositions T 2 , C 1 to C 4 have equivalent viscosities for a grade 5W-30.
  • the motor is driven by means of a generator to impose a rotation speed of between 750 and 3000 rpm while a torque sensor is used to measure the friction torque generated by the movement of the parts in the engine.
  • the engine oil and coolant are stabilized at different temperatures (35 ° C, 50 ° C, 80 ° C and 115 ° C) to ensure good repeatability of the measurement.
  • the friction torque induced by the test lubricant is compared for each speed and each temperature to the torque induced by the grade 5W-30 reference lubricant.
  • the final result obtained by the test lubricant is obtained by the average of the gains. at each operating point expressed relative to the reference lubricant.
  • a gain positive means that the engine rubs less and that the lubricant used will reduce fuel consumption.

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Abstract

La présente invention est relative à des compositions lubrifiantes pour moteur comprenant au moins une huile de base, au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité et au moins un polyalkylène glycol, obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène comprenant de 3 à 8 atomes de carbone, dont au moins un oxyde de butylène, la quantité de polyalkylène glycol étant de 1 à 28% en masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante. L'utilisation d'au moins un polyalkylène glycol, obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène comprenant de 3 à 8 atomes de carbone, dont au moins un oxyde de butylène dans une huile de base permet d'améliorer la propreté moteur sans augmenter, voire en réduisant, la consommation de carburants essence ou diesel.

Description

COMPOSITION LUBRIFIANTE POUR MOTEUR
Domaine technique
La présente invention est relative à des compositions lubrifiantes pour moteur, notamment pour des moteurs de véhicules essence ou de véhicules diesel, dont l'emploi permet simultanément d'obtenir une propreté moteur satisfaisante et une réduction de la consommation de carburant desdits véhicules.
Arrière plan technologique
L'efficacité énergétique et la réduction de la consommation de carburant des moteurs automobiles est une préoccupation grandissante. Il est connu que les lubrifiants pour moteurs utilisés dans lesdits véhicules ont un rôle important à cet égard.
Pour formuler des lubrifiants « Fuel-Eco » ou économiseurs de carburant, il est connu de jouer sur la viscosité des bases lubrifiantes utilisées. Il est aussi connu d'utiliser des polymères améliorants l'indice de viscosité (VI), ou d'utiliser des modificateurs de frottement (MF). Cependant, les polymères améliorants l'indice de viscosité présentent l'inconvénient de dégrader la propreté moteur des compositions lubrifiantes dans lesquelles ils sont employés. Or, les moteurs actuels ont des contraintes thermiques élevées qui entraînent des phénomènes de dépôt important. Les dépôts sont liés à la transformation chimique du lubrifiant dans les parties les plus proches de la chambre de combustion et donc les plus chaudes.
Il existe donc un besoin de disposer de compositions lubrifiantes comprenant au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité qui procurent une bonne propreté moteur et qui permettent une limitation de la consommation de carburant des véhicules essence ou des véhicules diesel.
Un objectif de la présente invention est l'utilisation de nouveaux composés additifs dans une composition lubrifiante permettant de formuler une composition lubrifiante qui possède de bonnes propriétés en termes de propreté moteur. Cet objectif est atteint grâce à l'utilisation d'au moins un polyalkylène glycol, obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène comprenant de 3 à 8 atomes de carbone, dont au moins un oxyde de butylène dans une composition lubrifiante. De façon surprenante, la société demanderesse a constaté que l'utilisation de ces polyalkylènes glycols en tant qu'additif permet avantageusement d'obtenir une composition lubrifiante présentant de bonnes propriétés en ce qui concerne la propreté moteur.
Un autre objectif de la présente invention est la formulation d'une composition lubrifiante présentant simultanément de bonnes propriétés de propreté moteur et de bonnes propriétés Fuel Eco.
Cet objectif est atteint grâce à une composition lubrifiante pour moteur notamment moteur essence ou moteur diesel comprenant une combinaison spécifique d'un polyalkylène glycol obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène, dont au moins un oxyde de butylène et d'au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité.
On connaît du document WO2011/011656 de tels copolymères d'oxyde de propylène et d'oxyde de butylène. Ces copolymères d'oxyde de propylène et d'oxyde de butylène ont la propriété d'être solubles dans les huiles de base des groupes I à IV utilisées dans la formulation des lubrifiants.
Le document US 6,458,750 décrit une composition huile-moteur pour réduire la formation de dépôt, cette composition comprenant au moins une huile de base et au moins un alkoxylate d'alkyle de formule (I),
Ri -L- (C 2R3)n ] z L -A— 4
(D dans laquelle:
- Ri, R2, R3 représentent indépendamment un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarboné ayant jusqu'à 40 atomes de carbone,
- R4 est un atome d'hydrogène, un groupement méthyle ou un groupement éthyle,
- L est un groupe de liaison,
- n est un nombre entier compris entre 4 et 40,
- A est un groupe alcoxy ayant de 2 à 25 unités dérivées d'oxyde d'éthylène, d'oxyde de propylène et/ou d'oxyde de butylène et comprend des homopolymères et des copolymères statistiques d'au moins deux des unités ci- dessus, et
- z est 1 ou 2.
Toutefois, ce document ne décrit pas une composition lubrifiante comprenant au moins un polyalkylène glycol qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène dont le rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène est sélectionné dans la gamme de valeurs de la présente invention. En outre, ce document ne décrit pas l'utilisation d'un polyalkylène glycol particulier pour améliorer la propreté moteur, sans augmenter la consommation de carburant essence ou diesel.
Le document EP0438709 décrit une huile pour moteur comprenant au moins une huile de base, au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité et au moins un produit résultant de la réaction d'alkylphénols ou de bisphénol A avec au moins un oxyde de butylène ou un oxyde de butylène/propylène pour améliorer la propreté des pistons des moteurs automobiles. Toutefois, ce document ne décrit pas les compositions lubrifiantes selon l'invention. Il ne décrit pas non plus l'utilisation de polyalkylène glycols tel que définis selon l'invention dans une composition lubrifiante pour améliorer la propreté moteur et réduire la consommation de carburants.
Pour obtenir simultanément de bonnes propriétés en « Fuel-Eco » et en propreté, la quantité de polyalkylène glycol dans la composition lubrifiante doit être limitée entre 1 et 30% en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, la borne 30% étant exclue.
Résumé de l'invention
L'invention concerne une composition lubrifiante pour moteur comprenant au moins une huile de base, au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité et au moins un polyalkylène glycol, obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène comprenant de 3 à 8 atomes de carbone, dont au moins un oxyde de butylène, la quantité de polyalkylène glycol étant de 1 à 28% en masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante.
De préférence, le polyalkylène glycol est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène.
De préférence, le rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène est d'une valeur de 3 :1 à 1 :3, de préférence entre 3 :1 à 1 :1.
De préférence, le polyalkylène glycol a une masse molaire mesurée selon la norme ASTM D4274 allant de 300 à 1000 grammes par mole, de préférence de 500 à 750 grammes par mole.
De préférence, le polyalkylène glycol a une viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445 de 1 à 12 cSt, de préférence de 3 à 7 cSt, plus préférentiellement de 3,5 à 6,5 cSt.
De préférence, la composition lubrifiante comprend de 2 à 20% en masse de polyalkylène glycol, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, préférentiellement de 3 à 15%, encore plus préférentiellement de 5 à 12%, encore plus préférentiellement de 6 à 10%.
De préférence, le polymère améliorant l'indice de viscosité est choisi dans le groupe constitué par les oléfines copolymères, les copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfine, les copolymères de styrène et d'oléfine, les polyacrylates pris seuls ou en mélange.
De préférence, la composition lubrifiante comprend de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 2 à 10%, plus préférentiellement de 3 à 8%.
De préférence, la composition lubrifiante comprend en outre au moins un additif choisi parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants, les antioxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange. Dans un mode de réalisation, la composition lubrifiante consiste en :
■ de 40 à 80% en masse d'huile de base,
■ de 1 à 28% en masse de polyalkylène glycol, obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène comprenant de 3 à 8 atomes de carbone, dont au moins un oxyde de butylène,
■ de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité,
■ de 1 à 15% en masse d'additifs choisis parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants, les anti-oxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange, la somme des constituants étant égale à 100% et les pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale de composition lubrifiante.
L'invention concerne aussi l'utilisation d'une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus pour la lubrification d'un moteur de véhicules légers ou de poids-lourds, de préférence de véhicules légers essence ou diesel.
L'invention concerne aussi l'utilisation d'au moins un polyalkylène glycol, obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène comprenant de 3 à 8 atomes de carbone, dont au moins un oxyde de butylène dans une composition lubrifiante pour améliorer la propreté moteur, sans augmenter la consommation de carburant essence ou diesel, de préférence pour améliorer la propreté moteur en réduisant la consommation de carburant essence ou diesel.
De préférence, cette utilisation vise à améliorer la propreté du moteur, en particulier la propreté des pistons.
Un autre objet de l'invention est un procédé de lubrification d'au moins une pièce mécanique d'un moteur, ledit procédé comprenant au moins une étape dans laquelle ladite pièce mécanique est mise en contact avec au moins une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus.
Par amélioration de la propreté moteur, on entend au sens de la présente invention : la réduction de la formation de dépôts, notamment la formation de dépôts à haute température tels que les vernis, les laques ou les dépôts de carbone, de coke qui se forment sur les surfaces chaudes des pièces du moteur telles que les fonds de gorge de pistons, les axes des turbos. Les molécules des compositions lubrifiantes peuvent s'oxyder au contact des surfaces chaudes du moteur et générer la formation de produits insolubles formant des dépôts. Ces dépôts vont encrasser le moteur et provoquer des problèmes d'usure, de grippage, de gommage des segments, des problèmes de rotation du turbo par exemple. Généralement, des additifs de type détergents sont utilisés pour améliorer la propreté moteur. La société demanderesse propose d'utiliser un autre type d'additif pour améliorer la propreté moteur. La composition lubrifiante selon l'invention permet de résoudre les problèmes de propreté moteur, notamment cette formation de dépôts.
Description détaillée
Polyalkylène glycols
Les polyalkylène glycols des compositions selon l'invention ont des propriétés adaptées à une utilisation dans une huile moteur. Ce sont des polymères ou copolymères (statistiques ou blocs) d'oxydes d'alkylènes, qui peuvent être préparés selon les méthodes connues décrites dans la demande WO 2009/134716, page 2 ligne 26 à page 4 ligne 12, par exemple par attaque d'un initiateur alcool sur la liaison époxy d'un oxyde d'alkylène et propagation de la réaction.
Les polyalkylène glycols (PAG) des compositions selon l'invention répondent notamment à la formule générale (A) :
Figure imgf000006_0001
R2x-1 R2x
(A)
où
- Yi et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe hydrocarboné, par exemple un groupe alkyl ou alkylphényl, ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
- n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
- x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
- les groupements R2x_i et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, préférentiellement des groupes alkyl.
R2x_i et R2x sont de préférence linéaires.
De préférence au moins, l'un au moins de R2x_i et R2x est l'hydrogène.
R2x est préférentiellement l'hydrogène.
La somme des nombres d'atomes de carbone de R2x_i et R2x est d'une valeur allant de 1 à 6. Pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x_i et R2x est égale à 2. Le monomère oxyde d'alkylène correspondant est l'oxyde de butylène.
Les oxydes d'alkylène entrant dans la structure des PAG utilisés dans les compositions selon l'invention comportent de 3 à 8 atomes de carbone. Au moins un des oxydes d'alkylène entrant dans la structure de ces PAG est un oxyde de butylène, ledit oxyde de butylène étant du 1,2-oxyde de butylène ou du 2,3-oxyde de butylène, de préférence du 1,2-oxyde de butylène.
En effet, les PAG obtenus, en partie ou en totalité, à partir d'oxyde d'éthylène ne présentent pas un caractère lipophile suffisant pour être employés dans des formules d'huile moteur. En particulier, ils ne peuvent être utilisés en combinaison avec d'autres huiles de base minérale, synthétique ou naturelle.
L'utilisation d'oxydes d'alkylène comprenant plus de 8 atomes de carbone n'est pas non plus souhaitée car, pour réaliser des bases ayant la masse molaire et donc le grade viscosimétrique ciblé pour les applications moteurs, on aura alors un nombre de monomères réduits (n faible dans la formule (A) ci-dessus), avec des chaînes latérales R2x_i et R2x longues. Ceci nuit au caractère linéaire global de la molécule de PAG et conduit à des indices de viscosité (VI) trop faibles pour une application en huile moteur.
Avantageusement, les polyalkylènes glycol peuvent être un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3: 1 à 1:1, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
Figure imgf000007_0001
R 2x-1 R 2x
(A)
ou
- Yi et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
- n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
- x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
- les groupements R2x_i et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
- pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x_i et R2x est égale à 2.
Préférentiellement, l'indice de viscosité VI (mesuré selon la norme N FT 60136) des PAG selon l'invention est supérieur ou égal à 100, préférentiellement supérieur ou égal à 120. De manière à leur conférer un caractère lipophile suffisant, et donc une bonne solubilité dans les huiles de base synthétique, les huiles de base minérale ou naturelle, et une bonne compatibilité avec certains additifs indispensables aux huiles moteurs, les PAG selon l'invention sont obtenus à partir d'oxydes d'alkylène comprenant au moins un oxyde de butylène.
Parmi ces PAG, les copolymères d'oxyde de butylène (BO) et d'oxyde de propylène (PO) sont particulièrement préférés, car ils présentent à la fois les bonnes propriétés tribologiques et rhéologiques des PAG contenant des motifs oxyde d'éthylène et/ou de polypropylène, et une bonne solubilité dans les bases minérales, synthétiques, et naturelles classiques, et autres composés huileux.
La demande WO2011/011656, paragraphes [011] à [014] décrit le mode de préparation, les caractéristiques, et les propriétés (notamment de solubilité et de miscibilité dans les huiles de base) de tels PAG copolymères d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène.
Ces PAG sont préparés par réaction d'un ou plusieurs alcools avec un mélange d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène.
De manière à conférer aux PAG une bonne solubilité et une bonne miscibilité dans les huiles de bases minérale, synthétique et naturelle, on préfère utiliser, dans les compositions selon l'invention, des PAG préparés avec un mélange d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène où le rapport massique entre oxyde de butylène et oxyde de propylène est d'une valeur de 3 :1 à 1 :3. Les PAG préparées avec un mélange où ce rapport est d'une valeur de 3 :1 à 1 :1 sont particulièrement bien miscibles et solubles dans les huiles de base, y compris les huiles synthétiques de groupe IV (polyalphaoléfines).
Selon un mode préféré, les PAG des compositions selon l'invention sont préparés à partir d'alcool comportant de 8 à 12 atomes de carbone. Le 2-éthylhexanol et le dodécanol, seuls ou en mélange, et en particulier le dodécanol, sont particulièrement préférés, car les PAG préparés à partir de ces alcools ont des coefficients de traction très bas.
Selon un mode préféré, les PAG selon l'invention sont tels que leur rapport molaire carbone sur oxygène est supérieur à 3 :1, préférentiellement allant de 3 :1 à 6 :1. Ceci confère auxdits PAG des propriétés de polarité et d'indice de viscosité particulièrement adaptés à une utilisation en huile moteur.
La masse molaire, mesurée selon la norme ASTM D2502, des PAG selon l'invention a une valeur préférentiellement allant de 300 à 1000 grammes par mole (g/mol), préférentiellement allant de 350 à 600 g/mol (c'est pourquoi ils contiennent un nombre de motifs oxyde d'alkylène n limité comme décrit ci-dessus dans la formule (A)).
La masse molaire, mesurée selon la norme ASTM D4274, des PAG selon l'invention a une valeur préférentiellement allant de 300 à 1000 grammes par mole (g/mol), préférentiellement allant de 500 à 750 g/mol. Ceci leur confère des viscosités cinématiques à 100°C (KV100) allant généralement de 1 à 12 cSt, préférentiellement de 3 à 7 cSt, préférentiellement de 3,5 à 6,5 cSt, ou de 4 à 6 cSt ou de 3,5 à 4,5 cSt. Le KV100 des compositions est mesuré selon la norme ASTM D445.
On choisit préférentiellement l'utilisation de PAG légers (KV100 approximativement de 2 à 6,5 cSt) pour pouvoir formuler plus facilement des huiles multigrades de grade à froid 5W ou 0W selon la classification SAEJ300, car les PAG plus lourds ont des propriétés à froid (CCS élevé) qui ne permettent pas facilement d'atteindre ces grades.
Composition lubrifiante
Un autre objet de l'invention est une composition lubrifiante pour moteur, notamment pour moteur essence ou pour moteur diesel, comprenant au moins une huile de base, au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité et au moins un polyalkylène glycol tel que défini précédemment, la quantité de polyalkylène glycol étant de 1 à 28% en masse, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante. Une quantité inférieure à 1% en masse est insuffisante pour obtenir un effet significatif en termes d'économies de carburant et de propreté moteur. De même, une quantité supérieure ou égale à 30% ne permet pas d'obtenir un effet significatif en termes de propreté moteur et d'économies de carburant. A partir de 30% en masse, les effets « Fuel-Eco » sont moins marqués, voire dégradés.
De préférence, les compositions lubrifiantes selon l'invention comprennent de 2 à
20% en masse des polyalkylènes glycols décrits ci-dessus, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, plus préférentiellement de 3 à 15%, encore plus préférentiellement de 5 à 12%, encore plus préférentiellement de 6 à 10%, avec un optimum autour de 8% en masse au niveau des propriétés Fuel Eco et propreté moteur.
Avantageusement, la composition lubrifiante selon l'invention peut consister en :
de 40 à 80% en masse d'huile de base,
■ de 1 à 28% en masse de polyalkylène glycol qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
Figure imgf000009_0001
R ■.2x-1 R '-2x
(A) - Yi et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
- n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
- x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
- les groupements R2x_i et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
- pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x_i et R2x est égale à 2,
■ de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité,
■ de 1 à 15% en masse d'additifs choisis parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants, les anti-oxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange, la somme des constituants étant égale à 100% et les pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale de composition lubrifiante. Polymères améliorant l'indice de viscosité
Les polymères utilisés dans les compositions selon la présente invention sont des polymères améliorant l'indice de viscosité. Ces polymères sont des polymères bien connus de l'homme du métier et sont choisis dans le groupe constitué par les copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfine, les polyacrylates tels que les polyméthacrylates, les oléfines copolymères (OCP), les copolymères d'éthylènes propylène et d'un diène (les Ethylène Propylène Diène Monomères (EPDM)), les polybutènes, les copolymères de styrène et d'oléfine, hydrogénés ou non, les copolymères de styrène et d'acrylate.
Les oléfines copolymères sont de préférence des copolymères d'éthylène et de propylène. La quantité en masse d'éthylène, par rapport à la masse totale de copolymère, varie de 20 à 80%, de préférence de 30 à 70%, de préférence se situe autour de 50%.
Les polyacrylates sont de préférence des polyméthacrylates, linéaires ou en peigne, fonctionnalisés ou non fonctionnalisés. Pour les polyméthacrylates fonctionnalisés, on parle aussi de polyméthacrylates dispersants, aussi notés PAMAd, qui sont des polyméthacrylates greffés ou fonctionnalisés par exemple par des motifs de type vinyl pyrrolidone.
Les copolymères de styrène et d'oléfine sont de préférence des copolymères de styrène et de butadiène ou des copolymères de styrène et d'isoprène, hydrogénés ou non, de préférence hydrogénés, linéaires ou étoilés.
De préférence, on utilise des copolymères de styrène et d'isoprène hydrogénés. De préférence, on utilise des copolymères de styrène et d'isoprène hydrogénés en mélange avec des polyméthacrylates (PMA).
De préférence, le ratio massique entre le copolymère de styrène et d'isoprène hydrogéné et le polyméthacrylate varie de 3 :1 à 1 :3, de préférence est égal à 1 :1.
Les compositions lubrifiantes selon l'invention comprennent de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité, ou mélange de polymères améliorant l'indice de viscosité, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, de préférence de 2 à 10%, plus préférentiellement de 3 à 8%.
Huiles de base
Les compositions lubrifiantes selon la présente invention peuvent comprendre, en combinaison avec les PAG décrits ci-dessus, une ou plusieurs huiles de base, qui peuvent être des huiles d'origine minérale ou synthétique des groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) telle que résumée ci-dessous, seules ou en mélange. En outre, la ou les huile de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent être choisies parmi les huiles d'origine synthétique du groupe VI selon la classification ATIEL.
Figure imgf000011_0001
* pour la classification ATIEL seulement
Ces huiles peuvent être des huiles d'origine végétale, animale, ou minérale. Les huiles de base minérale des compositions selon l'invention incluent tous types de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d'opérations de raffinage tels qu'extraction au solvant, désasphaltage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage et hydroisomérisation, hydrofinition.
Les huiles de base des compositions selon la présente invention peuvent également être des huiles synthétiques, tels certains esters d'acides carboxyliques et d'alcools, des bases GTL pouvant être obtenues par hydroisomérisation d'une cire Fisher-Tropsch, ou des polyalphaoléfines. Les polyalphaoléfines utilisées comme huiles de base, sont par exemple obtenues à partir de monomères ayant de 4 à 32 atomes de carbone (par exemple octène, décène), et ont une viscosité à 100°C comprise entre 1,5 et 15 cSt. Leur masse moléculaire moyenne en poids est typiquement comprise entre 250 et 3000.
De préférence, les compositions lubrifiantes selon la présente invention ont une viscosité cinématique à 100°C comprise entre 5,6 et 16,3 cSt mesurée par la norme ASTM D445, (grade SAE 20, 30 et 40), préférentiellement comprise entre 9,3 et 12,5 cSt (grade 30). Selon un mode particulièrement préféré, les compositions selon la présente invention sont des huiles multigrades, de grade 5W ou 0W selon la classification SAEJ300.
Les compositions selon la présente invention ont également de préférence un indice de viscosité (VI) supérieur à 130, préférentiellement supérieur à 150, préférentiellement supérieur à 160 (mesuré selon la norme ASTM D2270).
Les compositions lubrifiantes selon l'invention comprennent de 40 à 80% en masse d'huile de base, par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, de préférence de 50 à 75% en masse, plus préférentiellement de 60 à 70%.
Autres additifs
Les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent également contenir tous types d'additifs adaptés à leur utilisation, en particulier comme huile moteur, préférentiellement moteur de véhicules automobiles.
Ces additifs peuvent être ajoutés individuellement, ou bien sous forme de paquets d'additifs, garantissant un certain niveau de performance aux compositions lubrifiantes, telles que requises, par exemple par l'ACEA (Association des Constructeurs Automobiles Européens). Ce sont par exemple et non limitativement :
- Des dispersants, comme par exemple des succinimides, des dérivés de succinimides tels que les PIB (polyisobutènes) succinimides, ou les bases de Mannich, qui assurent le maintien en suspension et l'évacuation des contaminants solides insolubles constitués par les produits secondaires d'oxydation qui se forment lorsque l'huile moteur est en service.
- Des antioxydants qui retardent la dégradation des huiles en service, dégradation qui peut se traduire par la formation de dépôts, la présence de boues, ou une augmentation de la viscosité de l'huile. Ils agissent comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d'hydropéroxydes. Parmi les antioxydants couramment employés on trouve les antioxydants de type phénolique, ou de type aminé, stériquement encombrés. Une autre classe d'antioxydants est celle des composés cuivrés solubles dans l'huile, par exemples les thio- ou dithiophosphates de cuivre, les sels de cuivre et d'acides carboxyliques, les dithiocarbamates, les sulphonates, les phénates, les acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, d'acide ou d'anhydride succinique sont aussi utilisés.
Des additifs anti-usure, qui protègent les surfaces en frottement par formation d'un film protecteur adsorbé sur ces surfaces. On trouve dans cette catégorie divers composés phosphorés, soufrés, azotés, chlorés et borés.
Des modificateurs de frottement tels que le MoDTC, les aminés grasses ou les esters d'acides gras et de polyols tels que les esters d'acides gras et de glycérol, en particulier le glycérol monooléate.
Des détergents qui sont typiquement des sulfonates, des salicylates, des naphténates, des phénates, des carboxylates surbasés ou neutres.
Et également des antimousse, des abaisseurs de point d'écoulement, des inhibiteurs de corrosion...
Un autre objet de l'invention est un procédé de lubrification d'au moins une pièce mécanique d'un moteur comprenant au moins une étape dans laquelle ladite pièce mécanique est mise en contact avec au moins une composition lubrifiante telle que définie ci-dessus. Ces pièces sont en particulier les pistons.
Le procédé selon l'invention permet de d'obtenir simultanément une propreté moteur satisfaisante et une réduction de la consommation de carburant desdits véhicules.
L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante s'applique également au procédé de lubrification selon l'invention.
Un autre objet de l'invention concerne avantageusement, l'utilisation d'au moins un polyalkylène glycol, qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1 dans une composition lubrifiante pour améliorer la propreté moteur, sans augmenter la consommation de carburant essence ou diesel, de préférence pour améliorer la propreté moteur en réduisant la consommation de carburant essence ou diesel, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
Figure imgf000013_0001
R 2x-1 R 2x
(A) où :
- Yi et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
- n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
- x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
- les groupements R2x_i et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
- pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x_i et R2x est égale à 2.
L'ensemble des caractéristiques et préférences présentées pour la composition lubrifiante s'applique également à l'utilisation d'au moins un PAG selon l'invention selon l'invention.
Exemples
Exemple 1
On prépare des compositions témoin Ti et les compositions Lx et L2 à partir de : un mélange d'huiles de base de groupe I I I,
un paquet d'additifs comprenant des additifs anti-usure de type ZnDTP, des antioxydants aminés et phénoliques, des dispersants de type succinimide, des détergents de type salicylate,
un dithiocarbamate de molybdène (MoDTC),
un polymère améliorant l'indice de viscosité styrène/isoprène hydrogéné (SIH), étoilé, de masse Mw égale à 498700 (mesurée selon la norme ASTM D5296), de masse Mn égale à 325900 (mesurée selon la norme ASTM D5296), d'indice de polydispersité égale à 1,5.
un polyalkylméthacrylate greffé avec des motifs vinyl pyrrolidone (PAMAd), de masse Mw égale à 206900 (mesurée selon la norme ASTM D5296), de masse Mn égale à 75320 (mesurée selon la norme ASTM D5296), d'indice de polydispersité égale à 2,7,
un PAG BO/PO (oxyde de butylène/oxyde de propylène) ayant un ratio massique de 50/50, de KV100 égal à 6 cSt (mesurée selon la norme ASTM D445) et de masse molaire égale à 750 g/mol mesurée selon la norme ASTM D4274).
Les proportions en pourcentage massiques des différents constituants sont indiquées dans le Tableau I ci-dessous. Les proportions du mélange d'huiles de base et du polymère améliorant l'indice de viscosité sont ajustées de telle façon à ce que les compositions lubrifiantes Ti, U et L2 aient des viscosités équivalentes, pour un grade 5W- 30.
Tableau I
Figure imgf000015_0001
) ISO 3104
(2) ISO 2909
(3) CEC L-036
On mesure ensuite le gain « Fuel Eco » des compositions lubrifiantes Tx, U et L2 sur un essai moteur DW10C. Les conditions de ce test sont les suivantes :
Différentes conditions de régime et de charge moteur sont balayés au cours desquelles la consommation spécifique de carburant est mesurée. La plage de régime s'étend de 1000 à 2400 tours/min. La plage de charge moteur s'étend de 16 à 190 N.m. L'huile et le liquide de refroidissement du moteur sont stabilisés à différentes températures (45°C, 60°C et 75°C) afin d'assurer une bonne répétabilité de la mesure. Pour chaque point, on compare la consommation spécifique de carburant entre le lubrifiant à tester et une huile de référence 5W-30. Une moyenne pondérée permet d'exprimer en pourcentage le gain global apporté par le lubrifiant de test par rapport à la référence. Les gains en consommation de carburant des compositions lubrifiantes Tx, Lx et L2 sont donnés dans le Tableau II, exprimés en pourcentage par rapport à une huile de référence de grade 5W-30.
On mesure aussi la propreté du moteur au moyen de l'essai laboratoire Panel
Coking Test (PCT) dont les conditions expérimentales ci-dessous :
Le lubrifiant à tester s'écoule sur une plaque de métal inclinée chauffée à 288°C avec un débit de ImL/min. Le volume d'huile de 100 mL circule en circuit fermé sur cette plaque au moyen d'une pompe pendant une durée d'essai de 24h. A la fin de l'essai, la plaque est rincée par un solvant et les vernis et les dépôts de carbone déposés sur la coulée sont côtés au moyen d'une méthode de cotation C C (Coordinating Research Council). Le résultat s'exprime sous la forme d'un mérite de 0 à 10 correspondant à l'état de propreté de la plaque.
On mesure aussi la propreté du moteur au moyen de l'essai moteur TDi selon la méthode CEC L-78-99 qui mesure en particulier la propreté des pistons.
Les résultats en propreté des compositions lubrifiantes Ti, Lx et L2 sont donnés dans le Tableau II.
Tableau II
Figure imgf000016_0001
On constate que l'ajout de 8% de PAG BO/PO dans une composition lubrifiante permet d'améliorer le gain en consommation de carburant et la propreté, et ce à isoviscosité et pour une quantité moindre de polymère améliorant l'indice de viscosité. L'ajout 30% de PAG BO/PO dans une composition lubrifiante permet d'améliorer la propreté moteur mais sans modification du gain en consommation de carburant.
Exemple 2
On prépare une composition témoin T2 et des compositions Ci à C4 à partir des mêmes constituants que ci-dessus, mais avec un autre polyalkylène glycol : un PAG BO/PO ayant un ratio massique 50/50, de KV100 égal à 4 cSt (mesurée selon la norme ASTM D445) et de masse molaire égale à 505 g/mol (mesurée selon la norme ASTM D4274).
Les proportions en pourcentage massiques des différents constituants sont indiquées dans le Tableau III ci-dessous. Les proportions du mélange d'huiles de base et du polymère améliorant l'indice de viscosité sont ajustées de telle façon que les compositions lubrifiantes T2, Ci à C4 aient des viscosités équivalentes, pour un grade 5W-30.
On mesure ensuite le gain « Fuel Eco » des compositions lubrifiantes T2, Cx à C4 sur un essai moteur entraîné DW10C. Les conditions de ce test sont les suivantes :
Le moteur est entraîné au moyen d'une génératrice permettant d'imposer une vitesse de rotation comprise entre 750 et 3000 tours/min tandis qu'un capteur de couple permet de mesurer le couple de frottement généré par le mouvement des pièces dans le moteur. L'huile et le liquide de refroidissement du moteur sont stabilisés à différentes températures (35°C, 50°C, 80°C et 115°C) afin d'assurer une bonne répétabilité de la mesure. Le couple de frottement induit par le lubrifiant d'essai est comparé pour chaque régime et chaque température au couple induit par le lubrifiant de référence de grade 5W- 30. Le résultat final obtenu par le lubrifiant d'essai est obtenu par la moyenne des gains sur chaque point de fonctionnement exprimé par rapport au lubrifiant de référence. Un gain positif signifie que le moteur frotte moins et que le lubrifiant utilisé permettra de réduire les consommations de carburant.
Tableau III
Figure imgf000017_0001
) ISO 3104
(2) ISO 2909
(3) CEC L-036
On constate que l'ajout de 4% ou 8% de PAG BO/PO permet d'améliorer le gain en consommation de carburant de ces compositions. Des quantités supérieures de 15% ou 30% procurent le même le gain que la composition témoin.

Claims

Revendications
Composition lu brifiante pour moteur comprenant au moins une huile de base, au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité et au moins un polyalkylène glycol, qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1, la quantité de polyalkylène glycol étant de 1 à 28% en masse, par rapport à la masse totale de composition lu brifiante, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
Figure imgf000018_0001
R2x-1 R2x
(A)
ou
- Yi et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
- n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
- x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
- les groupements R2x_i et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
- pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x_i et R2x est égale à 2.
2. Composition lubrifiante selon la revendication 1, dans laquelle le polyalkylène glycol a une masse molaire mesurée selon la norme ASTM D4274 allant de 300 à 1000 grammes par mole, de préférence de 500 à 750 grammes par mole.
3. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 dans laquelle le polyalkylène glycol a une viscosité cinématique à 100°C mesurée selon la norme ASTM D445 de 1 à 12 cSt, de préférence de 3 à 7 cSt, plus préférentiellement de 3,5 à 6,5 cSt.
4. Composition lu brifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant de 2 à 20% en masse de polyalkylène glycol, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, préférentiellement de 3 à 15%, plus préférentiellement de 5 à 12%, encore plus préférentiellement de 6 à 10%.
5. Composition lu brifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans laquelle le polymère améliorant l'indice de viscosité est choisi dans le groupe constitué par les oléfines copolymères, les copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfine, les copolymères de styrène et d'oléfine, les polyacrylates pris seuls ou en mélange.
6. Composition lu brifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 comprenant de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, de préférence de 2 à 10%, plus préférentiellement de 3 à 8%.
7. Composition lu brifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comprenant en outre au moins un additif choisi parmi les additifs anti-usure, les détergents, les dispersants, les antioxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange.
8. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 consistant en :
■ de 40 à 80% en masse d'huile de base,
■ de 1 à 28% en masse de polyalkylène glycol qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
Figure imgf000019_0001
R 2x-1 R 2x
(A)
ou
- Yi et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
- n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
- x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
- les groupements R2x_i et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
- pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x_i et R2x est égale à 2,
de 1 à 15% en masse de polymère améliorant l'indice de viscosité, de 1 à 15% en masse d'additifs choisis parmi les additifs anti-usure, détergents, les dispersants, les anti-oxydants, les modificateurs de frottement pris seuls ou en mélange, la somme des constituants étant égale à 100% et les pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale de composition lubrifiante.
9. Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour la lubrification d'un moteur de véhicules légers ou de poids-lourds, de préférence de véhicules légers essence ou diesel.
10. Utilisation d'au moins un polyalkylène glycol, qui est un copolymère d'oxyde de butylène et d'oxyde de propylène avec un rapport massique oxyde de butylène sur oxyde de propylène d'une valeur de 3:1 à 1:3, de préférence entre 3:1 à 1:1 dans une composition lubrifiante pour améliorer la propreté moteur, sans augmenter la consommation de carburant essence ou diesel, de préférence pour améliorer la propreté moteur en réduisant la consommation de carburant essence ou diesel, le polyalkylène glycol répondant à la formule générale (A) :
Figure imgf000020_0001
R 2x-1 R 2x
(A)
ou :
- Yi et Y2 sont, indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène, ou un groupe alkyl ayant de 1 à 30 atomes de carbone,
- n représente un entier supérieur ou égal à 2, préférentiellement inférieur à 60, préférentiellement allant de 5 à 30, préférentiellement allant de 7 à 15,
- x représente un ou plusieurs entiers allant de 1 à n,
- les groupements R2x_i et R2x sont, indépendamment les uns des autres, l'hydrogène, ou des radicaux hydrocarbonés, comprenant de 1 à 2 atomes de carbone,
- pour au moins une valeur de x, la somme des nombres d'atomes de carbone de R2x_i et R2x est égale à 2.
11. Utilisation selon la revendication 10 pour améliorer la propreté du moteur, en particulier la propreté des pistons.
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