WO2023117456A1 - Lubricant composition - Google Patents

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WO2023117456A1
WO2023117456A1 PCT/EP2022/084954 EP2022084954W WO2023117456A1 WO 2023117456 A1 WO2023117456 A1 WO 2023117456A1 EP 2022084954 W EP2022084954 W EP 2022084954W WO 2023117456 A1 WO2023117456 A1 WO 2023117456A1
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copolymer
lubricating composition
ethylene
composition according
butadiene
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Application number
PCT/EP2022/084954
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Inventor
Robert NGO
Julien Thuilliez
Thibaut SOUCHARD
Original Assignee
Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
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    • C10N2040/00Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/25Internal-combustion engines

Definitions

  • the field of the present invention is that of lubricating compositions containing a mineral base oil and intended for use as engine oils to improve the performance of engines.
  • Motor oils, lubricating compositions containing mineral base oils, are used in an engine to minimize the energy losses caused by friction in the engine when cold and to maintain a continuous film of lubricant on the lubricated elements of the engine when hot. It is important that the viscosity of the lubricating composition decreases as little as possible during hot operation to avoid the breakdown of the lubricating film. To perform both of these functions when cold and when hot, it is desirable to have a lubricating composition which has the lowest variation in viscosity with temperature. As a high viscosity index guarantees a lesser drop in viscosity when the temperature increases, lubricating compositions having a high viscosity index are therefore sought after.
  • Mineral base oils represent a major constituent of lubricating compositions such as motor oils.
  • the viscosity of a mineral base oil decreases with an increase in temperature and increases with a decrease in temperature. It follows that the viscosity of a lubricating composition mainly containing a mineral base oil also sees its viscosity vary with temperature.
  • Viscosity index improver additives in English “viscosity improver” or “viscosity index improver” have a role of selective thickening of the lubricating composition when the temperature increases to partially remedy the drop in viscosity noted when hot. They generally increase viscosity at high temperature to counter the decrease in viscosity of mineral base oil without significantly increasing it at low temperature. Viscosity index improvers are generally polymers.
  • viscosity index improvers are polymers with an ester function such as poly(meth)acrylates and hydrocarbon polymers such as polyisobutylenes, copolymers of ethylene and propylene also called OCP, copolymers of hydrogenated diene and styrene, as well as hydrogenated polydienes. Nevertheless, there is still a need to further improve the viscosity index of lubricating compositions containing a mineral base oil such as motor oils.
  • a first object of the invention is a lubricating composition which comprises a mineral base oil and a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene which contains more than 90% to less than 97% by mole of ethylene units. and which has a degree of crystallinity greater than 30% and less than 45%.
  • any interval of values denoted by the expression “between a and b” represents the range of values greater than “a” and less than “b” (i.e. limits “a” and “b” excluded) while that any interval of values denoted by the expression “from a to b” means the range of values going from “a” to "b” (i.e. including the strict limits "a” and "b ").
  • the compounds mentioned in the description can be of fossil origin or biosourced. In the latter case, they can be, partially or totally, derived from biomass or obtained from renewable raw materials derived from biomass. In the same way, the compounds mentioned can also come from the recycling of materials already used, that is to say they can be, partially or totally, from a recycling process, or obtained from materials raw materials themselves from a recycling process.
  • the molar rates (expressed in molar percentage) in one unit in the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene useful for the purposes of the invention are calculated with respect to the total number of moles of ethylene units , butadiene and 1,2-cyclohexane which are present in the copolymer.
  • the number of moles of 1,2-cyclohexane units in the copolymer can be equal to 0 or different from 0.
  • the copolymer entering into the lubricating composition in accordance with the invention has the characteristic of being a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene, which implies that the monomer units of the copolymer are those resulting from the copolymerization of ethylene and 1,3-butadiene.
  • the copolymer therefore contains ethylene units and butadiene units.
  • the molar content in ethylene units is greater than 90% and less than 97%.
  • an ethylene unit is a monomer unit with the unit -(CH2-CH2)-.
  • the molar rate of ethylene units in the copolymer is from 92% to 95%.
  • the copolymer contains butadiene units.
  • the copolymer also contains 1,2-cyclohexane units.
  • the presence of these 6-membered saturated hydrocarbon cyclic units in the copolymer results from a very specific insertion of ethylene and 1,3- butadiene during their copolymerization, as described for example in document WO 2007054224.
  • a 1,2-cyclohexane unit corresponds to formula (I).
  • the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is greater than 1%, preferably greater than or equal to 2%.
  • the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is less than 4%.
  • the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is greater than 1% and less than 4%.
  • the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is greater than or equal to 2% and less than 4%.
  • the molar content of butadiene units in the copolymer is greater than 1%, preferably greater than or equal to 2%. According to any one of the embodiments of the invention, the molar content of butadiene units in the copolymer is preferably less than 5%.
  • the copolymer in accordance with the invention is a random copolymer.
  • the copolymer useful for the purposes of the invention also has the characteristic of having a degree of crystallinity greater than 30% and less than 45%.
  • the degree of crystallinity of the copolymer is greater than 35%.
  • the degree of crystallinity of the copolymer is less than 43%.
  • the copolymer has a number-average molar mass, Mn, greater than 8000 g/mol, preferentially greater than 10000 g/mol.
  • the copolymer has a number-average molar mass of less than 200,000 g/mol, preferably less than or equal to 150,000 g/mol, plus preferably less than or equal to 130,000 g/mol, even more preferably less than or equal to 100,000 g/mol.
  • the copolymer in accordance with the invention has a number-average molar mass greater than 8000 g/mol and less than 130,000 g/mol.
  • the copolymer has a number-average molar mass greater than 10,000 g/mol and less than 100,000 g/mol.
  • the copolymer preferably has a dispersity £), equal to Mw/Mn (Mw being the weight-average molar mass) greater than 1 and less than 5, preferably less than 4, more preferably less than 3.
  • Mn, Mw and £ are measured by size exclusion chromatography analysis with polystyrene calibration.
  • the copolymer preferably has a melting temperature greater than or equal to 97°C, more preferably a melting temperature greater than 97°C.
  • the copolymer in accordance with the invention can be prepared by copolymerization of ethylene and 1,3-diene in the presence of a catalytic system.
  • the catalytic system comprises a metallocene of formula (II) and an organomagnesium P(Cp 1 Cp 2 )Nd(BH 4 )(i +y )-Ly-N x (II)
  • Cp 1 and Cp 2 identical or different, being chosen from the group consisting of substituted fluorenyl groups and the unsubstituted fluorenyl group of formula C13H8,
  • P being a group bridging the two Cp 1 and Cp 2 groups and representing a ZR 1 R 2 group, Z representing a silicon or carbon atom, R 1 and R 2 , identical or different, each representing an alkyl group comprising 1 to 20 carbon atoms, preferably a methyl, y, whole number, being equal to or greater than 0, x, whole number or not, being equal to or greater than 0,
  • L representing an alkali metal chosen from the group consisting of lithium, sodium and potassium
  • N representing a molecule of an ether, preferably diethyl ether or tetrahydrofuran.
  • the neodymium atom is linked to a molecule of ligand consisting of the two groups Cp 1 and Cp 2 linked together by the bridge P.
  • the symbol P designated by the term bridge, has the formula ZR 1 R 2 , Z representing a silicon atom, R 1 and R 2 , which are identical or different, representing an alkyl group comprising from 1 to 20 carbon atoms.
  • the bridge P has the formula SiR 1 R 2 , R 1 and R 2 , being identical and as defined above. Even more preferably, P has the formula SiMeTM.
  • substituted fluorenyl groups mention may be made of those substituted by alkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms or by aryl radicals having 6 to 12 carbon atoms.
  • the choice of the radicals is also oriented by the accessibility to the corresponding molecules which are the substituted fluorenes, because the latter are commercially available or easily synthesized.
  • Positions 2, 3, 6 and 7 respectively designate the position of the carbon atoms of the cycles as shown in the diagram below, position 9 corresponding to the carbon atom to which the bridge P is attached.
  • Cp 1 and Cp 2 are identical.
  • Cp 1 and Cp 2 each represent the fluorenyl group.
  • the fluorenyl group has the formula C13H8.
  • the metallocene is of formula (Ha), (IIb), (Ile), (I Id) or (Ile) in which the symbol Flu presents the fluorenyl group of formula C13H8.
  • the organomagnesium used in the catalytic system as cocatalyst is a compound which has at least one C—Mg bond.
  • organomagnesium compounds mention may be made of diorganomagnesiums, in particular dialkylmagnesiums and organomagnesium halides, in particular alkylmagnesium halides.
  • a diorganomagnesium is typically of formula MgR 3 R 4 in which R 3 and R 4 , identical or different, represent a carbon group.
  • carbon group is meant a group which contains one or more carbon atoms.
  • R 3 and R 4 contain 2 to 10 carbon atoms. More preferably, R 3 and R 4 each represent an alkyl.
  • the organomagnesium is advantageously a dialkylmagnesium, better still butylethylmagnesium or butyloctylmagnesium, even better still butyloctylmagnesium.
  • the catalytic system can be prepared conventionally by a process similar to that described in patent application WO 2007054224.
  • the organomagnesium and the metallocene are reacted in a hydrocarbon solvent, typically at a temperature ranging from 20 to 80°C for a period of between 5 and 60 minutes.
  • the catalytic system is generally prepared in a hydrocarbon solvent, aliphatic like methylcyclohexane or aromatic like toluene.
  • the metallocene used to prepare the catalytic system can be in the form of crystallized powder or not, or even in the form of monocrystals.
  • the metallocene can be in a monomer or dimer form, these forms depending on the mode of preparation of the metallocene, as for example described in patent application WO 2007054224.
  • the metallocene can be prepared in a traditional way by a process similar to that described in patent application WO 2007054224, in particular by reaction under inert and anhydrous conditions of the salt of an alkali metal of the ligand with a rare earth borohydride in a suitable solvent, such as an ether, such as diethyl ether or tetrahydrofuran or any another solvent known to those skilled in the art.
  • a suitable solvent such as an ether, such as diethyl ether or tetrahydrofuran or any another solvent known to those skilled in the art.
  • the metallocene is separated from the reaction by-products by
  • a person skilled in the art adapts the molar ratio of the organomagnesium to the Nd metal constituting the metallocene according to the molar mass of the desired copolymer.
  • the molar ratio can reach the value of 100, knowing that a molar ratio of less than 10 is more favorable for obtaining polymers of high molar masses.
  • the synthesis of the metallocene and that of the catalytic system take place under anhydrous conditions under an inert atmosphere.
  • the reactions are carried out from solvents and anhydrous compounds under anhydrous nitrogen or argon.
  • the solvents are generally purified, for example in a known manner by distillation, by treatment on alumina columns, by bubbling of an inert gas such as nitrogen or argon or by treatment with an organometallic compound such as an organolithium, an organomagnesium or an organoaluminum.
  • the catalytic system is generally introduced into the reactor containing the polymerization solvent and the monomers.
  • the catalytic system can be prepared conventionally by a process similar to that described in patent application WO 2007054224.
  • the organomagnesium and the metallocene are reacted in a hydrocarbon solvent, typically at a temperature ranging from 20 to 80° C. for a period of between 5 and 60 minutes.
  • the catalytic system is generally prepared in a hydrocarbon solvent, aliphatic like methylcyclohexane or aromatic like toluene. Generally after its synthesis, the catalytic system is used as it is in the process for synthesizing the copolymer in accordance with the invention.
  • the catalytic system can be prepared by a process similar to that described in patent application WO 2017093654 Al or in patent application WO 2018020122 Al.
  • the catalytic system also contains a preformation monomer chosen from a conjugated diene, ethylene or a mixture of ethylene and a conjugated diene, in which case the catalytic system is based at least on the metallocene, the organomagnesium and the preformation monomer.
  • the organomagnesium and the metallocene are reacted in a hydrocarbon solvent, typically at a temperature of 20 to 80° C.
  • the catalytic system thus obtained can be used immediately after its synthesis in the process for synthesizing the copolymer in accordance with the invention or be stored under an inert atmosphere, in particular at a temperature ranging from -20° C. to room temperature (23° C. C), before its use in the process for synthesizing the copolymer in accordance with the invention.
  • a person skilled in the art also adapts the polymerization conditions and the concentrations of each of the reagents (constituents of the catalytic system, monomers) according to the equipment (tools, reactors) used to carry out the polymerization and the various chemical reactions.
  • the copolymerization as well as the handling of the monomers, of the catalytic system and of the polymerization solvent(s) take place under anhydrous conditions and under an inert atmosphere.
  • the polymerization is preferably carried out in solution, in a continuous, semi-continuous or discontinuous process.
  • the polymerization solvent can be a hydrocarbon, aromatic or aliphatic solvent.
  • polymerization solvent mention may be made of toluene and methylcyclohexane.
  • the monomers can be introduced into the reactor containing the polymerization solvent and the catalytic system or conversely the catalytic system can be introduced into the reactor containing the polymerization solvent and the monomers.
  • the monomers and the catalytic system can be introduced simultaneously into the reactor containing the polymerization solvent, in particular in the case of continuous polymerization.
  • the polymerization is typically carried out under anhydrous conditions and in the absence of oxygen, in the optional presence of an inert gas.
  • the polymerization temperature generally varies within a range ranging from 25 to 120°C, preferably 30 to 100°C.
  • a continuous addition of ethylene and 1,3-butadiene can be carried out in the polymerization reactor, in which case the polymerization reactor is a powered reactor.
  • This embodiment is particularly suitable for the synthesis of random copolymers.
  • the polymerization can be stopped by cooling the polymerization medium or by adding an alcohol, preferably an alcohol containing 1 to 3 carbon atoms, for example ethanol.
  • the copolymer can be recovered using conventional techniques known to those skilled in the art, for example by precipitation, by evaporation of the solvent under reduced pressure or by steam stripping.
  • the copolymer useful for the purposes of the invention which constitutes the lubricating composition can be a mixture of copolymers as defined previously which differ from each other by their degree of crystallinity, their microstructure, their macrostructure.
  • the copolymer is typically added to a mineral base oil to form a lubricating composition according to the invention.
  • Suitable mineral base oils include Group I base oils, Group II base oils and Group III base oils, and mixtures thereof. Groups I to III are defined in a known manner according to the "American Petroleum Institute” (API) in its publication “API N°1509 Engine Oil Licensing and Certification System, Appendix E, 14th Edition" of December 1996.
  • Base oils Minerals are typically obtained by atmospheric and vacuum distillation of crude oil, possibly followed by refining operations.
  • the rate of the copolymer added to the mineral base oil is adjusted by those skilled in the art according to the nature of the mineral base oil, according to the characteristics of the copolymer such as its content of ethylene units, its degree of crystallinity, its in cyclohexane units, its number-average molar mass, and of course according to the use of the lubricating composition.
  • the mass content of the copolymer in the lubricating composition or of the mixture of copolymers useful for the purposes of the invention in the lubricating composition can range up to 5% by weight of the lubricating composition, for example from 0.01 to 5% by weight of the lubricating composition, preferably from 0.05 to 2% by weight of the lubricating composition.
  • the mineral base oil is a Group I base oil.
  • the mixture formed by the base oil and the copolymer constitutes a lubricating composition which may also contain other additives traditionally used in a motor oil such as detergents and dispersants, antioxidants, compounds having an action against the formation rust, moss, frost.
  • the lubricating composition in accordance with the invention has properties of selective thickening as a function of temperature like motor oils containing traditionally used viscosity improvers such as copolymers of ethylene and propylene.
  • the lubricating compositions according to the invention can prove to be even more efficient with regard to their temperature selectivity than the lubricating compositions containing copolymers of ethylene and propylene generally containing at most 50% by mole of ethylene units, typically used as base oil thickener additives.
  • a viscosity index at least as high, or even higher is obtained by mixing a mineral base oil with a copolymer useful for the needs of the invention rather than with a copolymer of ethylene and propylene. This increase in performance is attributed both to the high molar content of ethylene unit in the copolymer useful for the purposes of the invention and to its degree of crystallinity.
  • the lubricating composition in accordance with the invention is a motor oil.
  • Lubricating composition which comprises a mineral base oil and a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene which contains more than 90% to less than 97% by mole of ethylene units and which has a higher degree of crystallinity 30% and less than 45%.
  • Mode 2 Lubricating composition according to mode 1 in which the degree of crystallinity of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene is greater than 35%.
  • Mode 3 Lubricating composition according to mode 1 or 2 in which the degree of crystallinity of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene is less than 43%.
  • Mode 4 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 3 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains from 92% to 95% by mole of ethylene units.
  • Mode 6 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 5 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains 1,2-cyclohexane units, cyclic units of formula (I).
  • Mode 7 Lubricating composition according to mode 6 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains 1,2-cyclohexane units at a molar rate greater than 1%.
  • Mode 8 Lubricating composition according to mode 7 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains 1,2-cyclohexane units at a molar rate greater than or equal to 2%.
  • Mode 9 Lubricating composition according to any one of modes 6 to 8 in which the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is less than 4%.
  • Mode 10 Lubricating composition according to any one of modes 6 to 9 in which the molar rate of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is greater than or equal to 2% and less than 4%
  • Mode 11 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 10 in which the copolymer contains more than 1% by mole of butadiene units.
  • Mode 12 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 11 in which the copolymer contains at least 2% by mole of butadiene units.
  • Mode 13 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 12 in which the copolymer contains less than 5% by mole of butadiene units.
  • Mode 17 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 16 in which the copolymer has a number-average molar mass greater than 8000 g/mol.
  • Mode 18 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 17 in which the copolymer has a number-average molar mass greater than 10,000 g/mol.
  • Mode 19 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 18 in which the copolymer has a number-average molar mass of less than 200,000 g/mol.
  • Mode 20 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 19 in which the copolymer has a number-average molar mass of less than 150,000 g/mol.
  • Mode 21 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 20 in which the copolymer has a number-average molar mass of less than 130,000 g/mol.
  • Mode 22 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 21 in which the copolymer has a number-average molar mass of less than 100,000 g/mol.
  • Mode 23 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 22 in which the copolymer has a dispersity £) greater than 1 and less than 5.
  • Mode 24 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 23 in which the dispersity of the copolymer is greater than 1 and less than 4.
  • Mode 25 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 24 in which the dispersity of the copolymer is greater than 1 and less than 3.
  • Mode 26 Lubricating composition according to any one of Modes 1 to 25 in which the copolymer has a melting point greater than or equal to 97°C.
  • Mode 27 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 26 in which the copolymer is a random copolymer.
  • Mode 28 A lubricating composition according to any of Modes 1 to 27 wherein the mineral base oil is a Group I oil, a Group II oil or a Group III oil.
  • Mode 29 A lubricating composition according to any one of Modes 1 to 28 wherein the mineral base oil is a Group I oil.
  • Mode 30 A lubricating composition according to any one of Modes 1 to 29 wherein the composition is motor oil.
  • Mode 31 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 30 in which the mass content of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene varies within a range ranging from 0.01 to 5% by weight of the lubricating composition.
  • Mode 32 Lubricating composition according to any one of modes 1 to 31 in which the mass content of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene varies within a range ranging from 0.05 to 2% by weight of the lubricating composition.
  • the high resolution NMR spectroscopy of the polymers was carried out on a Bruker 600 Avance III HD spectrometer operating at 600 MHz equipped with a CP2.1 BBO 600S3 probe for the proton. Acquisitions are made at 368 K. Orthodichlorobenzene (o-DCB) is used as solvent. The samples were analyzed at a concentration of approximately 1% by mass for proton NMR ( 1 H NMR) analyses. The chemical shifts are determined relative to the proton signal of ortho-dichlorobenzene set at 7.2 ppm.
  • o-DCB Orthodichlorobenzene
  • HSQC Pulse program
  • hsqcetgpsi2 “HSQC with gradients”
  • SW1 180 ppm ( 13 C)
  • SW2 12 ppm ( 1 H);
  • d1 10 sec;
  • SEC-HT SEC-HT.
  • the equipment used is a “GPC-IR” chromatograph equipped with an “IR-6” infrared detector from “Polymer Char”. The detection is carried out by the IR detector on the bands of vibrations of the groups CH? and CH3.
  • a set of 3 commercial reference columns “Mixed BN-LS” from “Polymer Char” is used.
  • the eluting solvent is 1,2,4-trichlorobenzene containing 300 ppm BHT.
  • the flow rate is 1mL/min
  • the system temperature is 160°C
  • the analysis time is 90 minutes (min).
  • the injected volume of the polymer sample solution is 200 ⁇ l.
  • the chromatographic data processing software is the “GPC-one” system from “Polymer Char”.
  • the average molar masses are determined from a calibration curve produced from “PSS READY CAL-KIT” commercial polystyrene standards.
  • the degree of crystallinity and the melting point are determined by differential scanning calorimetry (DSC).
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the analyzes are carried out on a “NETZSCH DSC 214 Polyma” DSC device calibrated with indium. This device has a temperature range of -150 to 700°C.
  • a computer integrated into the DSC controls the device using Proteus software from Netzsch.
  • the sample (about 10 mg) is weighed and sealed in a 40 pL aluminum crucible.
  • the crucible is pierced with a fine needle just before the measurement.
  • the samples are analyzed under helium at 40 mL/min using a dynamic method comprising 7 temperature levels:
  • Level 1 cooling from 25°C to -150°C at 50°C/min; Level 2: isothermal at -150°C for 5 min; Level 3: heating from -150°C to 200°C at 20°C/min; Level 4: isothermal at 200°C for 5 min; Level 5: cooling from 200°C to -150°C at 20°C/min; Level 6: isothermal at -150°C for 5 minutes; Level 7: heating from -150°C to 200°C at 20°C/min.
  • the first four stages make it possible to erase the thermal past of the sample. Measurements of the melting temperature (Tf) are made on the 7th stage. The 7th stage is also kept to obtain information on the crystallization of the sample and to determine the crystallinity rate.
  • Tf The values of Tf are determined by applying the data reprocessing of the “Proteus” software from “Netzsch”.
  • the degree of crystallinity is determined using the ISO 11357-3: 2011 standard for measuring the temperature and the enthalpy of melting and crystallization of the polymers used by differential scanning calorimetry (DSC).
  • the reference enthalpy of polyethylene is 293 J/g (source: B. Wunderlich, Thermal analysis, Academy Press, 1990, 281).
  • the viscosity index results are presented in base 100 relative to a control.
  • the control consists of the same base oil that is used in the lubricating compositions.
  • the viscosity index is measured according to the ASTM D2270 standard.
  • the copolymers are prepared according to a semi-continuous process, that is to say a so-called “fed batch” process.
  • ethylene and 1,3-butadiene are introduced according to a mass ratio given in table 1 until a pressure of 6 bars is reached. in the reactor maintained at 100°C.
  • a solution of butyloctylmagnesium (BOMAG) at 0.88 mol/L in methylcyclohexane is injected into the reactor, then the catalytic system (2.66 mmol equivalent of Nd, ie 1.7 g of catalytic system).
  • the reaction temperature is regulated at a temperature of 100° C.
  • the pressure in the reactor increases to 8 bars and the polymerization reaction starts.
  • the polymerization reaction takes place at a constant pressure of 8 bar.
  • the reactor is fed throughout the polymerization reaction with ethylene and 1,3-butadiene according to the given mass ratio of ethylene and 1,3-butadiene.
  • the conditions for each of the syntheses of the polymers are shown in Table 1, in particular the mass ratio of ethylene and 1,3-butadiene and the amount of BOMAG solution.
  • the catalyst system is a preformed catalyst system. It is prepared in methylcyclohexane from a metallocene, [Me2Si(Flu)2Nd(p-BH4)2Li(THF)] at 0.0065 mol/L, of a co-catalyst, butyloctylmagnesium (BOMAG) whose molar ratio BOMAG/Nd is equal to 2.2, and of a preformation monomer, 1,3-butadiene whose molar ratio 1,3- butadiene/Nd is equal to 90.
  • the medium is heated to 80° C. over a period of 5 hours. It is prepared according to a preparation method in accordance with paragraph 11.1 of patent application WO 2017093654 Al.
  • the conversion of the polymerization reaction is measured by dry extract, and when the mass of 6 kg of polymer is reached, the injection of the monomers into the reactor is stopped. 152 mL of 1 mol/L ethanol are injected to stop the polymerization reaction. 226 mL of an antioxidant, Irganox 1520L at 218 g/L are injected into the reactor. The contents of the reactor are transferred to another reactor called a "stripping reactor" to remove the solvent by steam distillation while maintaining a temperature of 100°C. The copolymer is recovered, then dried for 48 hours in an oven at 60° C. under vacuum and flushing with nitrogen.
  • the weighed mass of copolymer makes it possible to determine the average catalytic activity of the catalytic system expressed in kilogram of polymer synthesized per mole of neodymium metal and per hour (kg/mol.h).
  • the macrostructural characteristics of the polymers are shown in Table 1, those of the microstructure as well as the melting point and the degree of crystallinity in Table 2.
  • the rate of units is expressed as a molar percentage calculated with respect to the total number of moles of ethylene, butadiene and 1,2-cyclohexane units.
  • the steinie bottle containing 200 g of CORETM 100 Group I mineral base oil is charged 1 g of polymer.
  • the steinie bottle is capped and stirred in a bath thermostated at 90° C. for 12 hours.
  • the viscosity of the resulting mixture is measured at 100°C.
  • the polymers are the Poly 1, Poly 2, Poly 3, Poly 4 and Poly 5 polymers as well as an OCP polymer marketed by the company Lubrizol under the reference "7077", a copolymer of ethylene and propylene at approximately 50% molar d ethylene and a crystallinity rate of 2.3%.
  • compositions C2 to C6 each contain a 100 base oil and a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene.
  • Composition C5 is not in accordance with the invention, since the copolymer has a degree of crystallinity of 46%.
  • Compositions C2 to C4 and C6 are in accordance with the invention.
  • Composition C1 which also contains base oil 100, is a reference composition, since it contains an OCP copolymer, a copolymer of ethylene and propylene “7077” from the company Lubrizol, an additive commonly used in motor oils.
  • "CORETM 100" base oil is a Group I mineral base oil marketed by the Exxon Company and is commonly used as a base oil in motor oils. Its viscosity index is 96.
  • the lubricating compositions in accordance with the invention have a viscosity index higher than that of the base oil 100 and are therefore effective as engine oil. Furthermore, it is noted that the viscosity indices of the compositions C3, C4 and C6 are higher than the viscosity index of the reference composition C1. Surprisingly, the lubricating compositions C3, C4 and C6 which contain a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene whose degree of crystallinity is less than 43% even prove to perform better than the lubricating composition C1 containing an OCP copolymer.

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Abstract

The invention relates to a lubricant composition which contains a mineral base oil and a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene which contains more than 90% to less than 97% by mole of ethylene units and which has a crystallinity rate of more than 30% and less than 45%. It can be used as engine oil.

Description

Composition lubrifiante Lubricant composition
Le domaine de la présente invention est celui des compositions lubrifiantes contenant une huile de base minérale et destinées à être utilisés en tant qu'huiles de moteur pour améliorer la performance des moteurs. The field of the present invention is that of lubricating compositions containing a mineral base oil and intended for use as engine oils to improve the performance of engines.
Les huiles de moteur, compositions lubrifiantes contenant des huiles de base minérales, sont utilisées dans un moteur pour minimiser à froid les pertes énergétiques causées par des frottements dans le moteur et pour maintenir à chaud un film continu de lubrifiant sur les éléments lubrifiés du moteur. Il est important que la viscosité de la composition lubrifiante diminue le moins possible pendant le fonctionnement à chaud pour éviter la rupture du film lubrifiant. Pour assurer à la fois ces deux fonctions à froid et à chaud, il est souhaitable de disposer d'une composition lubrifiante qui présente la plus faible variation de viscosité avec la température. Comme un indice de viscosité élevé garantit une baisse moindre de la viscosité lorsque la température augmente, il est donc recherché des compositions lubrifiantes possédant un indice de viscosité élevé. Motor oils, lubricating compositions containing mineral base oils, are used in an engine to minimize the energy losses caused by friction in the engine when cold and to maintain a continuous film of lubricant on the lubricated elements of the engine when hot. It is important that the viscosity of the lubricating composition decreases as little as possible during hot operation to avoid the breakdown of the lubricating film. To perform both of these functions when cold and when hot, it is desirable to have a lubricating composition which has the lowest variation in viscosity with temperature. As a high viscosity index guarantees a lesser drop in viscosity when the temperature increases, lubricating compositions having a high viscosity index are therefore sought after.
Les huiles de base minérales représentent un constituant majeur des compositions lubrifiantes telles que les huiles de moteur. La viscosité d'une huile de base minérale diminue avec une augmentation de la température et augmente avec une diminution de la température. Il s'ensuit que la viscosité d'une composition lubrifiante contenant majoritairement une huile de base minérale voit également sa viscosité varier avec la température. Mineral base oils represent a major constituent of lubricating compositions such as motor oils. The viscosity of a mineral base oil decreases with an increase in temperature and increases with a decrease in temperature. It follows that the viscosity of a lubricating composition mainly containing a mineral base oil also sees its viscosity vary with temperature.
Pour amoindrir cette influence de la température sur la viscosité d'une composition lubrifiante, il est connu d'ajouter des additifs à une huile de base minérale. Ces additifs dits améliorants d'indice de viscosité (en anglais « viscosity improver » ou « viscosity index improver) ont un rôle d'épaississement sélectif de la composition lubrifiante lorsque la température augmente pour remédier partiellement à la chute de la viscosité notée à chaud. Ils augmentent généralement la viscosité à haute température pour contrer la diminution de viscosité de l'huile de base minérale sans l'augmenter significativement à basse température. Les améliorants d'indice de viscosité sont généralement des polymères. Les deux grandes familles de polymères commercialisés comme améliorants d'indice de viscosité sont les polymères à fonction ester comme les poly(méth)acrylates et les polymères hydrocarbonés comme les polyisobutylènes, les copolymères d'éthylène et de propylène également appelés OCP, les copolymères de diène et de styrène hydrogénés, ainsi que les polydiènes hydrogénés. Néanmoins, il existe toujours un besoin d'améliorer encore l'indice de viscosité des compositions lubrifiantes contenant une huile de base minérale telles que les huiles de moteur. To lessen this influence of temperature on the viscosity of a lubricating composition, it is known to add additives to a mineral base oil. These so-called viscosity index improver additives (in English “viscosity improver” or “viscosity index improver”) have a role of selective thickening of the lubricating composition when the temperature increases to partially remedy the drop in viscosity noted when hot. They generally increase viscosity at high temperature to counter the decrease in viscosity of mineral base oil without significantly increasing it at low temperature. Viscosity index improvers are generally polymers. The two main families of polymers marketed as viscosity index improvers are polymers with an ester function such as poly(meth)acrylates and hydrocarbon polymers such as polyisobutylenes, copolymers of ethylene and propylene also called OCP, copolymers of hydrogenated diene and styrene, as well as hydrogenated polydienes. Nevertheless, there is still a need to further improve the viscosity index of lubricating compositions containing a mineral base oil such as motor oils.
La Demanderesse a découvert une nouvelle composition lubrifiante qui présente un indice de viscosité amélioré. Ainsi, un premier objet de l'invention est une composition lubrifiante qui comprend une huile de base minérale et un copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène qui contient plus de 90% à moins de 97% en mole d'unités éthylène et qui a un taux de cristallinité supérieur à 30% et inférieur à 45%. The Applicant has discovered a new lubricating composition which has an improved viscosity index. Thus, a first object of the invention is a lubricating composition which comprises a mineral base oil and a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene which contains more than 90% to less than 97% by mole of ethylene units. and which has a degree of crystallinity greater than 30% and less than 45%.
Description détaillée detailed description
Tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "entre a et b" représente le domaine de valeurs supérieur à "a" et inférieur à "b" (c'est-à-dire bornes "a" et "b" exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "de a à b" signifie le domaine de valeurs allant de "a" jusqu'à "b" (c'est-à-dire incluant les bornes strictes "a" et "b"). Any interval of values denoted by the expression "between a and b" represents the range of values greater than "a" and less than "b" (i.e. limits "a" and "b" excluded) while that any interval of values denoted by the expression "from a to b" means the range of values going from "a" to "b" (i.e. including the strict limits "a" and "b ").
Les composés mentionnés dans la description peuvent être d'origine fossile ou biosourcés. Dans ce dernier cas, ils peuvent être, partiellement ou totalement, issus de la biomasse ou obtenus à partir de matières premières renouvelables issues de la biomasse. De la même manière, les composés mentionnés peuvent également provenir du recyclage de matériaux déjà utilisés, c'est-à-dire qu'ils peuvent être, partiellement ou totalement, issus d'un procédé de recyclage, ou encore obtenus à partir de matières premières elles-mêmes issues d'un procédé de recyclage. The compounds mentioned in the description can be of fossil origin or biosourced. In the latter case, they can be, partially or totally, derived from biomass or obtained from renewable raw materials derived from biomass. In the same way, the compounds mentioned can also come from the recycling of materials already used, that is to say they can be, partially or totally, from a recycling process, or obtained from materials raw materials themselves from a recycling process.
Dans la présente invention, les taux molaires (exprimés en pourcentage molaire) en une unité dans le copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène utile aux besoins de l'invention sont calculés par rapport au nombre de moles total d'unités éthylène, butadiène et 1,2- cyclohexane qui sont présentes dans le copolymère. Le nombre de moles d'unités 1,2- cyclohexane dans le copolymère peut être égal à 0 ou différent de 0. In the present invention, the molar rates (expressed in molar percentage) in one unit in the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene useful for the purposes of the invention are calculated with respect to the total number of moles of ethylene units , butadiene and 1,2-cyclohexane which are present in the copolymer. The number of moles of 1,2-cyclohexane units in the copolymer can be equal to 0 or different from 0.
Le copolymère entrant dans la composition lubrifiante conforme à l'invention a pour caractéristique d'être un copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène, ce qui implique que les unités monomères du copolymère sont celles résultant de la copolymérisation de l'éthylène et du 1,3-butadiène. Le copolymère contient donc des unités éthylène et des unités butadiène. Dans le copolymère utile aux besoins de l'invention, le taux molaire en unités éthylène est supérieur à 90% et inférieur à 97%. De manière connue, une unité éthylène est une unité monomère de motif -(CH2-CH2)-. De préférence, le taux molaire en unités éthylène dans le copolymère est de 92% à 95%. The copolymer entering into the lubricating composition in accordance with the invention has the characteristic of being a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene, which implies that the monomer units of the copolymer are those resulting from the copolymerization of ethylene and 1,3-butadiene. The copolymer therefore contains ethylene units and butadiene units. In the copolymer useful for the purposes of the invention, the molar content in ethylene units is greater than 90% and less than 97%. In a known manner, an ethylene unit is a monomer unit with the unit -(CH2-CH2)-. Preferably, the molar rate of ethylene units in the copolymer is from 92% to 95%.
Le copolymère contient des unités butadiène. De manière connue, une unité butadiène est une unité monomère de motif -CH2-CH(CH=CH2)- ou -CH2-CH=CH-CH2- selon que le monomère 1,3-butadiène s'insère dans la chaîne polymère au cours de la réaction de polymérisation par une addition 2,1 ou 1,4. De préférence, le copolymère contient des unités de formule -CH2-CH(CH=CH2)-, dite unité 1,2. The copolymer contains butadiene units. In a known manner, a butadiene unit is a monomer unit with the -CH2-CH(CH=CH2)- or -CH2-CH=CH-CH2- unit depending on whether the 1,3-butadiene monomer is inserted into the polymer chain at the during the polymerization reaction by a 2,1 or 1,4 addition. Preferably, the copolymer contains units of formula -CH2-CH(CH=CH2)-, referred to as the 1,2 unit.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le copolymère contient aussi des unités 1,2-cyclohexane. La présence de ces motifs cycliques hydrocarbonés saturés à 6 membres dans le copolymère résulte d'une insertion très particulière de l'éthylène et du 1,3- butadiène lors de leur copolymérisation, comme cela est par exemple décrit dans le document WO 2007054224. Une unité 1,2-cyclohexane répond à la formule (I).
Figure imgf000004_0001
According to a preferred embodiment of the invention, the copolymer also contains 1,2-cyclohexane units. The presence of these 6-membered saturated hydrocarbon cyclic units in the copolymer results from a very specific insertion of ethylene and 1,3- butadiene during their copolymerization, as described for example in document WO 2007054224. A 1,2-cyclohexane unit corresponds to formula (I).
Figure imgf000004_0001
De préférence, le taux molaire en unité 1,2-cyclohexane dans le copolymère est supérieur à 1%, préférentiellement supérieur ou égal à 2%. De préférence, le taux molaire en unités 1,2- cyclohexane dans le copolymère est inférieur à 4%. Preferably, the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is greater than 1%, preferably greater than or equal to 2%. Preferably, the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is less than 4%.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le taux molaire en unités 1,2- cyclohexane dans le copolymère est supérieur à 1% et inférieur à 4%. According to a preferred embodiment of the invention, the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is greater than 1% and less than 4%.
Selon un mode de réalisation particulièrement préférentiel de l'invention, le taux molaire en unités 1,2-cyclohexane dans le copolymère est supérieur ou égal à 2% et inférieur à 4%.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is greater than or equal to 2% and less than 4%.
De préférence, le taux molaire en unité butadiène dans le copolymère est supérieur à 1%, préférentiellement supérieur ou égal à 2%. Selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention, le taux molaire en unité butadiène dans le copolymère est préférentiellement inférieur à 5%. Preferably, the molar content of butadiene units in the copolymer is greater than 1%, preferably greater than or equal to 2%. According to any one of the embodiments of the invention, the molar content of butadiene units in the copolymer is preferably less than 5%.
De préférence, plus de 30% en mole des unités butadiène dans le copolymère sont des unités 1,2 de formule -CH2-CH(CH=CH2)-. Lorsque le copolymère contient des unités 1,4 de formule -CH2-CH=CH-CH2- , préférentiellement plus de 50%, plus préférentiellement plus de 80% en mole des unités 1,4e sont de configuration trans. Selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention, le copolymère contient préférentiellement des unités 1,2 de formule -CH2-CH(CH=CH2)- et des unités 1,4 de formule -CH2-CH=CH-CH2-. Preferably, more than 30% by mole of the butadiene units in the copolymer are 1,2 units of formula -CH2-CH(CH=CH2)-. When the copolymer contains 1,4 units of formula -CH2-CH=CH-CH2- , preferably more than 50%, more preferably more than 80% by mole of the 1,4e units are of trans configuration. According to any one of the embodiments of the invention, the copolymer preferably contains 1,2 units of formula -CH2-CH(CH=CH2)- and 1,4 units of formula -CH2-CH=CH- CH2-.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le copolymère conforme à l'invention est un copolymère statistique. According to one embodiment of the invention, the copolymer in accordance with the invention is a random copolymer.
Le copolymère utile aux besoins de l'invention a aussi pour caractéristique de présenter un taux de cristallinité supérieur à 30% et inférieur à 45%. De préférence, le taux de cristallinité du copolymère est supérieur à 35%. De préférence, le taux de cristallinité du copolymère est inférieur à 43%. The copolymer useful for the purposes of the invention also has the characteristic of having a degree of crystallinity greater than 30% and less than 45%. Preferably, the degree of crystallinity of the copolymer is greater than 35%. Preferably, the degree of crystallinity of the copolymer is less than 43%.
De préférence, le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre, Mn, supérieure à 8000 g/mol, préférentiellement supérieure à 10000 g/mol. Preferably, the copolymer has a number-average molar mass, Mn, greater than 8000 g/mol, preferentially greater than 10000 g/mol.
De préférence, le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre inférieure à 200000 g/mol, préférentiellement inférieure ou égale à 150000 g/mol, plus préférentiellement inférieure ou égale à 130 000 g/mol, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 100000 g/mol. Preferably, the copolymer has a number-average molar mass of less than 200,000 g/mol, preferably less than or equal to 150,000 g/mol, plus preferably less than or equal to 130,000 g/mol, even more preferably less than or equal to 100,000 g/mol.
Selon un mode de réalisation particulièrement préférentiel de l'invention, le copolymère conforme à l'invention a une masse molaire moyenne en nombre supérieure à 8000 g/mol et inférieure à 130000 g/mol. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the copolymer in accordance with the invention has a number-average molar mass greater than 8000 g/mol and less than 130,000 g/mol.
Selon un mode de réalisation particulièrement plus préférentiel de l'invention, le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre supérieure à 10000 g/mol et inférieure à 100000 g/mol. According to a particularly more preferred embodiment of the invention, the copolymer has a number-average molar mass greater than 10,000 g/mol and less than 100,000 g/mol.
Le copolymère présente de préférence une dispersité £) , égale à Mw/Mn (Mw étant la masse molaire moyenne en poids) supérieure à 1 et inférieure à 5 préférentiellement inférieure à 4, plus préférentiellement inférieure à 3. Les valeurs de Mn, Mw et £) sont mesurées par analyse de chromatographie à exclusion de taille avec un étalonnage polystyrène. The copolymer preferably has a dispersity £), equal to Mw/Mn (Mw being the weight-average molar mass) greater than 1 and less than 5, preferably less than 4, more preferably less than 3. The values of Mn, Mw and £) are measured by size exclusion chromatography analysis with polystyrene calibration.
Le copolymère a préférentiellement une température de fusion supérieure ou égale à 97°C, plus préférentiellement une température de fusion supérieure à 97°C. The copolymer preferably has a melting temperature greater than or equal to 97°C, more preferably a melting temperature greater than 97°C.
Le copolymère conforme à l'invention peut être préparé par copolymérisation d'éthylène et du 1,3-diène en présence d'un système catalytique. Le système catalytique comprend un métallocène de formule (II) et un organomagnésien P(Cp1Cp2)Nd(BH4)(i+y)-Ly-Nx (II) The copolymer in accordance with the invention can be prepared by copolymerization of ethylene and 1,3-diene in the presence of a catalytic system. The catalytic system comprises a metallocene of formula (II) and an organomagnesium P(Cp 1 Cp 2 )Nd(BH 4 )(i +y )-Ly-N x (II)
Cp1 et Cp2, identiques ou différents, étant choisis dans le groupe constitué par les groupes fluorényles substitués et le groupe fluorényle non substitué de formule C13H8, Cp 1 and Cp 2 , identical or different, being chosen from the group consisting of substituted fluorenyl groups and the unsubstituted fluorenyl group of formula C13H8,
P étant un groupe pontant les deux groupes Cp1 et Cp2 et représentant un groupe ZR1R2, Z représentant un atome de silicium ou de carbone, R1 et R2, identiques ou différents, représentant chacun un groupe alkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone, de préférence un méthyle, y, nombre entier, étant égal ou supérieur à 0, x, nombre entier ou non, étant égal ou supérieur à 0, P being a group bridging the two Cp 1 and Cp 2 groups and representing a ZR 1 R 2 group, Z representing a silicon or carbon atom, R 1 and R 2 , identical or different, each representing an alkyl group comprising 1 to 20 carbon atoms, preferably a methyl, y, whole number, being equal to or greater than 0, x, whole number or not, being equal to or greater than 0,
L représentant un métal alcalin choisi dans le groupe constitué par le lithium, le sodium et le potassium, L representing an alkali metal chosen from the group consisting of lithium, sodium and potassium,
N représentant une molécule d'un éther, de préférence diéthyléther ou tétrahydrofurane.N representing a molecule of an ether, preferably diethyl ether or tetrahydrofuran.
Dans la formule (II), l'atome de néodyme est relié à une molécule de ligand constitué des deux groupes Cp1 et Cp2 reliés entre eux par le pont P. De préférence, le symbole P, désigné sous le terme de pont, répond à la formule ZR1R2, Z représentant un atome de silicium, R1 et R2, identiques ou différents, représentant un groupe alkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone. De manière plus préférentielle, le pont P est de formule SiR1R2, R1 et R2, étant identiques et tels que définis précédemment. De manière encore plus préférentielle, P répond à la formule SiMe?. A titre de groupes fluorényles substitués, on peut citer ceux substitués par des radicaux alkyles ayant 1 à 6 atomes de carbone ou par des radicaux aryles ayant 6 à 12 atomes de carbone. Le choix des radicaux est aussi orienté par l'accessibilité aux molécules correspondantes que sont les fluorènes substitués, parce que ces derniers sont disponibles commercialement ou facilement synthétisables. In formula (II), the neodymium atom is linked to a molecule of ligand consisting of the two groups Cp 1 and Cp 2 linked together by the bridge P. Preferably, the symbol P, designated by the term bridge, has the formula ZR 1 R 2 , Z representing a silicon atom, R 1 and R 2 , which are identical or different, representing an alkyl group comprising from 1 to 20 carbon atoms. More preferably, the bridge P has the formula SiR 1 R 2 , R 1 and R 2 , being identical and as defined above. Even more preferably, P has the formula SiMe™. As substituted fluorenyl groups, mention may be made of those substituted by alkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms or by aryl radicals having 6 to 12 carbon atoms. The choice of the radicals is also oriented by the accessibility to the corresponding molecules which are the substituted fluorenes, because the latter are commercially available or easily synthesized.
A titre de groupes fluorényles substitués, on peut citer plus particulièrement les groupes 2,7- ditertiobutyle-fluorényle et 3,6-ditertiobutyle-fluorényle. Les positions 2, 3, 6 et 7 désignent respectivement la position des atomes de carbone des cycles comme cela est représenté dans le schéma ci-après, la position 9 correspondant à l'atome de carbone auquel est attaché le pont P.
Figure imgf000006_0001
As substituted fluorenyl groups, mention may more particularly be made of the 2,7-ditertiobutyl-fluorenyl and 3,6-ditertiobutyl-fluorenyl groups. Positions 2, 3, 6 and 7 respectively designate the position of the carbon atoms of the cycles as shown in the diagram below, position 9 corresponding to the carbon atom to which the bridge P is attached.
Figure imgf000006_0001
De préférence, Cp1 et Cp2 sont identiques. Avantageusement, dans la formule (II) Cp1 et Cp2 représentent chacun le groupe fluorényle. Le groupe fluorényle est de formule C13H8. De préférence, le métallocène est de formule (Ha), (llb), (Ile), (I Id) ou (Ile) dans lesquelles le symbole Flu présente le groupe fluorényle de formule C13H8. Preferably, Cp 1 and Cp 2 are identical. Advantageously, in formula (II), Cp 1 and Cp 2 each represent the fluorenyl group. The fluorenyl group has the formula C13H8. Preferably, the metallocene is of formula (Ha), (IIb), (Ile), (I Id) or (Ile) in which the symbol Flu presents the fluorenyl group of formula C13H8.
[{Me2SiFlu2Nd(p-BH4)2Li(THF)}2] (Ha) [Me2SiFlu2Nd(p-BH4)2Li(THF)] (llb) [Me2SiFlu2Nd(p-BH4)(THF)] (Ile) [{Me2SiFlu2Nd(p-BH4)(THF)}2] (Hd) [Me2SiFlu2Nd(p-BH4)] (Ile) [{Me 2 SiFlu 2 Nd(p-BH4)2Li(THF)}2] (Ha) [Me 2 SiFlu2Nd(p-BH 4 )2Li(THF)] (llb) [Me 2 SiFlu 2 Nd(p-BH 4 )(THF)] (Ile) [{Me 2 SiFlu2Nd(p-BH 4 )(THF)} 2 ] (Hd) [Me 2 SiFlu 2 Nd(p-BH 4 )] (Ile)
L'organomagnésien utilisé dans le système catalytique à titre de co-catalyseur est un composé qui présente au moins une liaison C-Mg. A titre de composés organomagnésiens, on peut citer les diorganomagnésiens, en particulier les dialkylmagnésiens et les halogénures d'organomagnésien, en particulier les halogénures d'alkylmagnésien. Un diorganomagnésien est typiquement de formule MgR3R4 dans laquelle R3 et R4, identiques ou différents, représentent un groupe carboné. On entend par groupe carboné un groupe qui contient un ou plusieurs atomes de carbone. De préférence, R3 et R4 contiennent 2 à 10 atomes de carbone. De manière plus préférentielle, R3 et R4 représentent chacun un alkyle. The organomagnesium used in the catalytic system as cocatalyst is a compound which has at least one C—Mg bond. As organomagnesium compounds, mention may be made of diorganomagnesiums, in particular dialkylmagnesiums and organomagnesium halides, in particular alkylmagnesium halides. A diorganomagnesium is typically of formula MgR 3 R 4 in which R 3 and R 4 , identical or different, represent a carbon group. By carbon group is meant a group which contains one or more carbon atoms. Preferably, R 3 and R 4 contain 2 to 10 carbon atoms. More preferably, R 3 and R 4 each represent an alkyl.
L'organomagnésien est avantageusement un dialkylmagnésien, mieux le butyléthylmagnésium ou le butyloctylmagnésium, encore mieux le butyloctylmagnésium.The organomagnesium is advantageously a dialkylmagnesium, better still butylethylmagnesium or butyloctylmagnesium, even better still butyloctylmagnesium.
Le système catalytique peut être préparé de façon traditionnelle par un procédé analogue à celui décrit dans la demande de brevet WO 2007054224. Par exemple on fait réagir dans un solvant hydrocarboné l'organomagnésien et le métallocène typiquement à une température allant de 20 à 80°C pendant une durée comprise entre 5 et 60 minutes. Le système catalytique est généralement préparé dans un solvant hydrocarboné, aliphatique comme le méthylcyclohexane ou aromatique comme le toluène. The catalytic system can be prepared conventionally by a process similar to that described in patent application WO 2007054224. For example, the organomagnesium and the metallocene are reacted in a hydrocarbon solvent, typically at a temperature ranging from 20 to 80°C for a period of between 5 and 60 minutes. The catalytic system is generally prepared in a hydrocarbon solvent, aliphatic like methylcyclohexane or aromatic like toluene.
Le métallocène utilisé pour préparer le système catalytique peut se trouver sous la forme de poudre cristallisée on non, ou encore sous la forme de monocristaux. Le métallocène peut se présenter sous une forme monomère ou dimère, ces formes dépendant du mode de préparation du métallocène, comme par exemple cela est décrit dans la demande de brevet WO 2007054224. Le métallocène peut être préparé de façon traditionnelle par un procédé analogue à celui décrit dans la demande de brevet WO 2007054224, notamment par réaction dans des conditions inertes et anhydres du sel d'un métal alcalin du ligand avec un borohydrure de terre rare dans un solvant adapté, tel un éther, comme le diéthyléther ou le tétrahydrofuranne ou tout autre solvant connu de l'homme de l'art. Après réaction, le métallocène est séparé des sous-produits de réaction par les techniques connues de l'homme de l'art, telles que la filtration ou la précipitation dans un second solvant. Le métallocène est au final séché et isolé sous forme solide. The metallocene used to prepare the catalytic system can be in the form of crystallized powder or not, or even in the form of monocrystals. The metallocene can be in a monomer or dimer form, these forms depending on the mode of preparation of the metallocene, as for example described in patent application WO 2007054224. The metallocene can be prepared in a traditional way by a process similar to that described in patent application WO 2007054224, in particular by reaction under inert and anhydrous conditions of the salt of an alkali metal of the ligand with a rare earth borohydride in a suitable solvent, such as an ether, such as diethyl ether or tetrahydrofuran or any another solvent known to those skilled in the art. After reaction, the metallocene is separated from the reaction by-products by techniques known to those skilled in the art, such as filtration or precipitation in a second solvent. The metallocene is finally dried and isolated in solid form.
L'homme du métier adapte le rapport molaire de l'organomagnésien sur le métal Nd constituant le métallocène selon la masse molaire du copolymère souhaitée. Le rapport molaire peut atteindre la valeur de 100, sachant qu'un rapport molaire inférieur à 10 est plus favorable pour l'obtention de polymères de masses molaires élevées. A person skilled in the art adapts the molar ratio of the organomagnesium to the Nd metal constituting the metallocene according to the molar mass of the desired copolymer. The molar ratio can reach the value of 100, knowing that a molar ratio of less than 10 is more favorable for obtaining polymers of high molar masses.
Comme toute synthèse faite en présence de composé organométallique, la synthèse du métallocène et celle du système catalytique ont lieu dans des conditions anhydres sous atmosphère inerte. Typiquement, les réactions sont conduites à partir de solvants et de composés anhydres sous azote ou argon anhydre. En particulier, les solvants sont généralement purifiés, par exemple de manière connue par distillation, par traitement sur des colonnes d'alumine, par bullage d'un gaz inerte comme l'azote ou l'argon ou par traitement avec un composé organométallique tel qu'un organolithien, un organomagnésien ou un organoaluminique. Like any synthesis carried out in the presence of an organometallic compound, the synthesis of the metallocene and that of the catalytic system take place under anhydrous conditions under an inert atmosphere. Typically, the reactions are carried out from solvents and anhydrous compounds under anhydrous nitrogen or argon. In particular, the solvents are generally purified, for example in a known manner by distillation, by treatment on alumina columns, by bubbling of an inert gas such as nitrogen or argon or by treatment with an organometallic compound such as an organolithium, an organomagnesium or an organoaluminum.
Le système catalytique est généralement introduit dans le réacteur contenant le solvant de polymérisation et les monomères. The catalytic system is generally introduced into the reactor containing the polymerization solvent and the monomers.
Le système catalytique peut être préparé de façon traditionnelle par un procédé analogue à celui décrit dans la demande de brevet WO 2007054224. Par exemple on fait réagir dans un solvant hydrocarboné l'organomagnésien et le métallocène typiquement à une température allant de 20 à 80°C pendant une durée comprise entre 5 et 60 minutes. Le système catalytique est généralement préparé dans un solvant hydrocarboné, aliphatique comme le méthylcyclohexane ou aromatique comme le toluène. Généralement après sa synthèse, le système catalytique est utilisé en l'état dans le procédé de synthèse du copolymère conforme à l'invention. Alternativement, le système catalytique peut être préparé par un procédé analogue à celui décrit dans la demande de brevet WO 2017093654 Al ou dans la demande de brevet WO 2018020122 Al. Selon cette alternative, le système catalytique contient en outre un monomère de préformation choisi parmi un diène conjugué, l'éthylène ou un mélange d'éthylène et d'un diène conjugué, auquel cas le système catalytique est à base au moins du métallocène, de l'organomagnésien et du monomère de préformation. Par exemple on fait réagir dans un solvant hydrocarboné l'organomagnésien et le métallocène typiquement à une température de 20 à 80°C pendant 10 à 20 minutes pour obtenir un premier produit de réaction, puis avec ce premier produit de réaction on fait réagir à une température allant de 40 à 90°C pendant lh à 12h le monomère de préformation choisi parmi un diène conjugué, l'éthylène ou un mélange d'éthylène et d'un diène conjugué. Le système catalytique ainsi obtenu peut être utilisé tout de suite après sa synthèse dans le procédé de synthèse du copolymère conforme à l'invention ou être stocké sous atmosphère inerte, notamment à une température allant de -20°C à la température ambiante (23°C), avant son utilisation dans le procédé de synthèse du copolymère conforme à l'invention. The catalytic system can be prepared conventionally by a process similar to that described in patent application WO 2007054224. For example, the organomagnesium and the metallocene are reacted in a hydrocarbon solvent, typically at a temperature ranging from 20 to 80° C. for a period of between 5 and 60 minutes. The catalytic system is generally prepared in a hydrocarbon solvent, aliphatic like methylcyclohexane or aromatic like toluene. Generally after its synthesis, the catalytic system is used as it is in the process for synthesizing the copolymer in accordance with the invention. Alternatively, the catalytic system can be prepared by a process similar to that described in patent application WO 2017093654 Al or in patent application WO 2018020122 Al. According to this alternative, the catalytic system also contains a preformation monomer chosen from a conjugated diene, ethylene or a mixture of ethylene and a conjugated diene, in which case the catalytic system is based at least on the metallocene, the organomagnesium and the preformation monomer. For example, the organomagnesium and the metallocene are reacted in a hydrocarbon solvent, typically at a temperature of 20 to 80° C. for 10 to 20 minutes to obtain a first reaction product, then with this first reaction product, reacted at a temperature ranging from 40 to 90° C. for 1 h to 12 h the preformation monomer chosen from a conjugated diene, ethylene or a mixture of ethylene and a conjugated diene. The catalytic system thus obtained can be used immediately after its synthesis in the process for synthesizing the copolymer in accordance with the invention or be stored under an inert atmosphere, in particular at a temperature ranging from -20° C. to room temperature (23° C. C), before its use in the process for synthesizing the copolymer in accordance with the invention.
L'homme du métier adapte aussi les conditions de polymérisation et les concentrations en chacun des réactifs (constituants du système catalytique, monomères) selon le matériel (outils, réacteurs) utilisé pour conduire la polymérisation et les différentes réactions chimiques. Comme cela est connu de l'homme du métier, la copolymérisation ainsi que la manipulation des monomères, du système catalytique et du ou des solvants de polymérisation se font dans des conditions anhydres et sous atmosphère inerte. A person skilled in the art also adapts the polymerization conditions and the concentrations of each of the reagents (constituents of the catalytic system, monomers) according to the equipment (tools, reactors) used to carry out the polymerization and the various chemical reactions. As is known to those skilled in the art, the copolymerization as well as the handling of the monomers, of the catalytic system and of the polymerization solvent(s) take place under anhydrous conditions and under an inert atmosphere.
La polymérisation est conduite de préférence en solution, en procédé continu, semi-continu ou discontinu. Le solvant de polymérisation peut être un solvant hydrocarboné, aromatique ou aliphatique. A titre d'exemple de solvant de polymérisation, on peut citer le toluène et le méthylcyclohexane. Les monomères peuvent être introduits dans le réacteur contenant le solvant de polymérisation et le système catalytique ou inversement le système catalytique peut être introduit dans le réacteur contenant le solvant de polymérisation et les monomères. Les monomères et le système catalytique peuvent être introduits simultanément dans le réacteur contenant le solvant de polymérisation, notamment dans le cas d'une polymérisation en continu. La polymérisation est conduite typiquement dans des conditions anhydres et en l'absence d'oxygène, en présence éventuelle d'un gaz inerte. La température de polymérisation varie généralement dans un domaine allant de 25 à 120°C, préférentiellement 30 à 100°C. The polymerization is preferably carried out in solution, in a continuous, semi-continuous or discontinuous process. The polymerization solvent can be a hydrocarbon, aromatic or aliphatic solvent. By way of example of polymerization solvent, mention may be made of toluene and methylcyclohexane. The monomers can be introduced into the reactor containing the polymerization solvent and the catalytic system or conversely the catalytic system can be introduced into the reactor containing the polymerization solvent and the monomers. The monomers and the catalytic system can be introduced simultaneously into the reactor containing the polymerization solvent, in particular in the case of continuous polymerization. The polymerization is typically carried out under anhydrous conditions and in the absence of oxygen, in the optional presence of an inert gas. The polymerization temperature generally varies within a range ranging from 25 to 120°C, preferably 30 to 100°C.
Au cours de la polymérisation de l'éthylène et du 1,3-butadiène dans un réacteur de polymérisation, un ajout continu d'éthylène et du 1,3-butadiène peut être réalisé dans le réacteur de polymérisation, auquel cas le réacteur de polymérisation est un réacteur alimenté. Ce mode de réalisation est tout particulièrement adapté pour la synthèse de copolymères statistiques. La polymérisation peut être stoppée par refroidissement du milieu de polymérisation ou par ajout d'un alcool, préférentiellement un alcool contenant 1 à 3 atomes de carbone, par exemple l'éthanol. Le copolymère peut être récupéré selon les techniques classiques connues de l'homme du métier, par exemple par précipitation, par évaporation du solvant sous pression réduite ou par stripping à la vapeur d'eau. During the polymerization of ethylene and 1,3-butadiene in a polymerization reactor, a continuous addition of ethylene and 1,3-butadiene can be carried out in the polymerization reactor, in which case the polymerization reactor is a powered reactor. This embodiment is particularly suitable for the synthesis of random copolymers. The polymerization can be stopped by cooling the polymerization medium or by adding an alcohol, preferably an alcohol containing 1 to 3 carbon atoms, for example ethanol. The copolymer can be recovered using conventional techniques known to those skilled in the art, for example by precipitation, by evaporation of the solvent under reduced pressure or by steam stripping.
Le copolymère utile aux besoins de l'invention qui est constitutif de la composition lubrifiante peut être un mélange de copolymères tels que définis précédemment qui se différencient les uns des autres par leur taux de cristallinité, leur microstructure, leur macrostructure. Le copolymère est typiquement ajouté à une huile de base minérale pour former une composition lubrifiante conforme à l'invention. Comme huiles de base minérales qui peuvent convenir, on peut citer les huiles de base du groupe I, les huiles de base du groupe II et les huiles de base du groupe III, et leurs mélanges. Les groupes I à III sont définis de manière connue selon l'« American Petroleum Institute » (API) dans sa publication « API N°1509 Engine Oil Licensing and Certification Système, Appendix E, 14th Edition » de décembre 1996. Les huiles de base minérale sont obtenues typiquement par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, éventuellement suivies d'opérations de raffinage. The copolymer useful for the purposes of the invention which constitutes the lubricating composition can be a mixture of copolymers as defined previously which differ from each other by their degree of crystallinity, their microstructure, their macrostructure. The copolymer is typically added to a mineral base oil to form a lubricating composition according to the invention. Suitable mineral base oils include Group I base oils, Group II base oils and Group III base oils, and mixtures thereof. Groups I to III are defined in a known manner according to the "American Petroleum Institute" (API) in its publication "API N°1509 Engine Oil Licensing and Certification System, Appendix E, 14th Edition" of December 1996. Base oils Minerals are typically obtained by atmospheric and vacuum distillation of crude oil, possibly followed by refining operations.
Le taux du copolymère ajouté à l'huile de base minérale est ajusté par l'homme du métier selon la nature de l'huile de base minérale, selon les caractéristiques du copolymère comme sa teneur en unités éthylène, son taux de cristallinité, sa teneur en unité cyclohexane, sa masse molaire moyenne en nombre, et bien sûr selon l'usage de la composition lubrifiante. Le taux massique du copolymère dans la composition lubrifiante ou du mélange de copolymères utiles aux besoins de l'invention dans la composition lubrifiante peut aller jusqu'à 5% en poids de la composition lubrifiante, par exemple de 0.01 à 5% en poids de la composition lubrifiante, préférentiellement de 0.05 à 2% en poids de la composition lubrifiante. De préférence, l'huile de base minérale est une huile de base du groupe I. The rate of the copolymer added to the mineral base oil is adjusted by those skilled in the art according to the nature of the mineral base oil, according to the characteristics of the copolymer such as its content of ethylene units, its degree of crystallinity, its in cyclohexane units, its number-average molar mass, and of course according to the use of the lubricating composition. The mass content of the copolymer in the lubricating composition or of the mixture of copolymers useful for the purposes of the invention in the lubricating composition can range up to 5% by weight of the lubricating composition, for example from 0.01 to 5% by weight of the lubricating composition, preferably from 0.05 to 2% by weight of the lubricating composition. Preferably, the mineral base oil is a Group I base oil.
Le mélange formé par l'huile de base et le copolymère constitue une composition lubrifiante qui peut contenir par ailleurs d'autres additifs traditionnellement utilisés dans une huile de moteur tels que des détergents et dispersants, des antioxydants, des composés ayant une action contre la formation de rouille, de mousse, de gel. The mixture formed by the base oil and the copolymer constitutes a lubricating composition which may also contain other additives traditionally used in a motor oil such as detergents and dispersants, antioxidants, compounds having an action against the formation rust, moss, frost.
La composition lubrifiante conforme à l'invention présente des propriétés d'épaississement sélectif en fonction de la température à l'instar des huiles de moteur contenant des améliorants de viscosité traditionnellement utilisés tels que des copolymères d'éthylène et de propylène. Les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent s'avérer même plus performantes vis-à-vis de leur sélectivité en température que les compositions lubrifiantes contenant des copolymères d'éthylène et de propylène contenant généralement au plus 50% en mole d'unités éthylène, typiquement utilisés comme additifs épaississants des huiles de base. En effet, un indice de viscosité au moins aussi important, voire plus important est obtenu en mélangeant une huile de base minérale avec un copolymère utile aux besoins de l'invention plutôt qu'avec un copolymère d'éthylène et de propylène. Cette augmentation de performance est attribuée à la fois à la teneur molaire élevée en unité éthylène dans le copolymère utile aux besoins de l'invention et à son taux de cristallinité. The lubricating composition in accordance with the invention has properties of selective thickening as a function of temperature like motor oils containing traditionally used viscosity improvers such as copolymers of ethylene and propylene. The lubricating compositions according to the invention can prove to be even more efficient with regard to their temperature selectivity than the lubricating compositions containing copolymers of ethylene and propylene generally containing at most 50% by mole of ethylene units, typically used as base oil thickener additives. Indeed, a viscosity index at least as high, or even higher, is obtained by mixing a mineral base oil with a copolymer useful for the needs of the invention rather than with a copolymer of ethylene and propylene. This increase in performance is attributed both to the high molar content of ethylene unit in the copolymer useful for the purposes of the invention and to its degree of crystallinity.
De préférence, la composition lubrifiante conforme à l'invention est une huile de moteur.Preferably, the lubricating composition in accordance with the invention is a motor oil.
En résumé, l'invention est mise en œuvre avantageusement selon l'un quelconque des modes de réalisation suivants 1 à 32 : In summary, the invention is advantageously implemented according to any one of the following embodiments 1 to 32:
Mode 1 : Composition lubrifiante qui comprend une huile de base minérale et un copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène qui contient plus de 90% à moins de 97% en mole d'unités éthylène et qui a un taux de cristallinité supérieur à 30% et inférieur à 45%.Mode 1: Lubricating composition which comprises a mineral base oil and a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene which contains more than 90% to less than 97% by mole of ethylene units and which has a higher degree of crystallinity 30% and less than 45%.
Mode 2 : Composition lubrifiante selon le mode 1 dans laquelle le taux de cristallinité du copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène est supérieur à 35%. Mode 2: Lubricating composition according to mode 1 in which the degree of crystallinity of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene is greater than 35%.
Mode 3 : Composition lubrifiante selon le mode 1 ou 2 dans laquelle le taux de cristallinité du copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène est inférieur à 43%. Mode 3: Lubricating composition according to mode 1 or 2 in which the degree of crystallinity of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene is less than 43%.
Mode 4 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 3 dans laquelle le copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène contient de 92% à 95% en mole d'unités éthylène. Mode 4: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 3 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains from 92% to 95% by mole of ethylene units.
Mode 5 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 4 dans laquelle le copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène contient des unités 1,2 de formule -CH2- CH(CH=CH2)-. Mode 5: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 4 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains 1,2 units of formula -CH 2 -CH(CH=CH 2 )-.
Mode 6 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 5 dans laquelle le copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène contient des unités 1,2-cyclohexane, motifs cycliques de formule (I).
Figure imgf000010_0001
Mode 6: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 5 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains 1,2-cyclohexane units, cyclic units of formula (I).
Figure imgf000010_0001
CH - CH CH - CH
/ \ (D / \ (D
Mode 7 : Composition lubrifiante selon le mode 6 dans laquelle le copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène contient des unités 1,2-cyclohexane à un taux molaire supérieur à 1%. Mode 7: Lubricating composition according to mode 6 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains 1,2-cyclohexane units at a molar rate greater than 1%.
Mode 8 : Composition lubrifiante selon le mode 7 dans laquelle le copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène contient des unités 1,2-cyclohexane à un taux molaire supérieur ou égal à 2%. Mode 9 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 6 à 8 dans laquelle le taux molaire des unités 1,2-cyclohexane dans le copolymère est inférieur à 4%. Mode 8: Lubricating composition according to mode 7 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains 1,2-cyclohexane units at a molar rate greater than or equal to 2%. Mode 9: Lubricating composition according to any one of modes 6 to 8 in which the molar content of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is less than 4%.
Mode 10 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 6 à 9 dans laquelle le taux molaire des unités 1,2-cyclohexane dans le copolymère est supérieur ou égal à 2% et inférieur à 4% Mode 10: Lubricating composition according to any one of modes 6 to 9 in which the molar rate of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is greater than or equal to 2% and less than 4%
Mode 11 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 10 dans laquelle le copolymère contient plus de 1% en mole d'unités butadiène. Mode 11: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 10 in which the copolymer contains more than 1% by mole of butadiene units.
Mode 12 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 11 dans laquelle le copolymère contient au moins 2% en mole d'unités butadiène. Mode 12: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 11 in which the copolymer contains at least 2% by mole of butadiene units.
Mode 13 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 12 dans laquelle le copolymère contient moins de 5% en mole d'unités butadiène. Mode 13: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 12 in which the copolymer contains less than 5% by mole of butadiene units.
Mode 14 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 13 dans laquelle plus de 30% en mole des unités butadiène dans le copolymère sont des unités 1,2 de formule -CH2-CH(CH=CH2)-. Mode 14: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 13 in which more than 30% by mole of the butadiene units in the copolymer are 1,2 units of formula -CH 2 -CH(CH=CH 2 )-.
Mode 15 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 14 dans laquelle le copolymère contient des unités 1,4 de formule -CH2-CH=CH-CH2- et plus de 50% des unités 1,4 de formule -CH2-CH=CH-CH2- sont de configuration trans. Mode 15: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 14 in which the copolymer contains 1,4 units of formula -CH 2 -CH=CH-CH 2 - and more than 50% of 1,4 units of formula -CH 2 -CH=CH-CH 2 - are of trans configuration.
Mode 16 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 15 dans laquelle le copolymère contient des unités 1,4 de formule -CH2-CH=CH-CH2- et plus de 80% des unités 1,4 de formule -CH2-CH=CH-CH2- sont de configuration trans. Mode 16: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 15 in which the copolymer contains 1,4 units of formula -CH 2 -CH=CH-CH 2 - and more than 80% of 1,4 units of formula -CH 2 -CH=CH-CH 2 - are of trans configuration.
Mode 17 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 16 dans laquelle le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre supérieure à 8000 g/mol. Mode 17: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 16 in which the copolymer has a number-average molar mass greater than 8000 g/mol.
Mode 18 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 17 dans laquelle le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre supérieure à 10000 g/mol. Mode 18: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 17 in which the copolymer has a number-average molar mass greater than 10,000 g/mol.
Mode 19 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 18 dans laquelle le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre inférieure à 200000 g/mol. Mode 19: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 18 in which the copolymer has a number-average molar mass of less than 200,000 g/mol.
Mode 20 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 19 dans laquelle le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre inférieure à 150000 g/mol. Mode 20: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 19 in which the copolymer has a number-average molar mass of less than 150,000 g/mol.
Mode 21 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 20 dans laquelle le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre inférieure à 130000 g/mol. Mode 21: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 20 in which the copolymer has a number-average molar mass of less than 130,000 g/mol.
Mode 22 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 21 dans laquelle le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre inférieure à 100000 g/mol. Mode 23 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 22 dans laquelle le copolymère a une dispersité £) supérieure à 1 et inférieure à 5. Mode 22: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 21 in which the copolymer has a number-average molar mass of less than 100,000 g/mol. Mode 23: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 22 in which the copolymer has a dispersity £) greater than 1 and less than 5.
Mode 24 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 23 dans laquelle la dispersité du copolymère est supérieure à 1 et inférieure à 4. Mode 24: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 23 in which the dispersity of the copolymer is greater than 1 and less than 4.
Mode 25 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 24 dans laquelle la dispersité du copolymère est supérieure à 1 et inférieure à 3. Mode 25: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 24 in which the dispersity of the copolymer is greater than 1 and less than 3.
Mode 26 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 25 dans laquelle le copolymère a une température de fusion supérieure ou égale à 97°C. Mode 26: Lubricating composition according to any one of Modes 1 to 25 in which the copolymer has a melting point greater than or equal to 97°C.
Mode 27 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 26 dans laquelle le copolymère est un copolymère statistique. Mode 27: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 26 in which the copolymer is a random copolymer.
Mode 28 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 27 dans laquelle l'huile de base minérale est une huile du groupe I, une huile du groupe II ou une huile du groupe III. Mode 28: A lubricating composition according to any of Modes 1 to 27 wherein the mineral base oil is a Group I oil, a Group II oil or a Group III oil.
Mode 29 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 28 dans laquelle l'huile de base minérale est une huile du groupe I. Mode 29: A lubricating composition according to any one of Modes 1 to 28 wherein the mineral base oil is a Group I oil.
Mode 30 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 29 dans laquelle composition est une huile de moteur. Mode 30: A lubricating composition according to any one of Modes 1 to 29 wherein the composition is motor oil.
Mode 31 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 30 dans laquelle le taux massique du copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène varie dans un domaine allant de 0.01 à 5% en poids de la composition lubrifiante. Mode 31: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 30 in which the mass content of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene varies within a range ranging from 0.01 to 5% by weight of the lubricating composition.
Mode 32 : Composition lubrifiante selon l'un quelconque des modes 1 à 31 dans laquelle le taux massique du copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène varie dans un domaine allant de 0.05 à 2% en poids de la composition lubrifiante. Mode 32: Lubricating composition according to any one of modes 1 to 31 in which the mass content of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene varies within a range ranging from 0.05 to 2% by weight of the lubricating composition.
Les caractéristiques précitées de la présente invention, ainsi que d'autres, seront mieux comprises à la lecture de la description suivante des exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif. The aforementioned characteristics of the present invention, as well as others, will be better understood on reading the following description of embodiments of the invention, given by way of non-limiting illustration.
Exemples Examples
Détermination de la microstructure des polymères : Determination of the microstructure of polymers:
La spectroscopie RMN haute résolution des polymères a été effectuée sur un spectromètre Bruker 600 Avance III HD opérant à 600 MHz équipé d'une sonde CP2.1 BBO 600S3 pour le proton. Les acquisitions sont faites à 368 K. L'orthodichlorobenzene (o-DCB) est utilisé comme solvant. Les échantillons ont été analysés à une concentration d'environ 1 % en masse pour les analyses en RMN du proton (RMN 1H). Les déplacements chimiques sont déterminés relativement au signal proton de l'orthodichlorobenzène fixé à 7,2 ppm. Une analyse 2D a été réalisée en utilisant la séquence suivante : HSQC : Pulse program ; hsqcetgpsi2 « HSQC avec gradients » ; SW1 : 180 ppm (13C) SW2 : 12 ppm (1H) ; dl : 10 s ;The high resolution NMR spectroscopy of the polymers was carried out on a Bruker 600 Avance III HD spectrometer operating at 600 MHz equipped with a CP2.1 BBO 600S3 probe for the proton. Acquisitions are made at 368 K. Orthodichlorobenzene (o-DCB) is used as solvent. The samples were analyzed at a concentration of approximately 1% by mass for proton NMR ( 1 H NMR) analyses. The chemical shifts are determined relative to the proton signal of ortho-dichlorobenzene set at 7.2 ppm. A 2D analysis was performed using the following sequence: HSQC: Pulse program; hsqcetgpsi2 “HSQC with gradients”; SW1: 180 ppm ( 13 C) SW2: 12 ppm ( 1 H); d1: 10 sec;
Impulsion 90 ° « hard » 1H PI = 13 ps et 16 W et 13C P2 = 26 ps et 84 W ; Gradient : Pulse 90° “hard” 1 H PI = 13 ps and 16 W and 13 C P2 = 26 ps and 84 W; gradient:
SMSQ10.100. SMSQ10.100.
La détermination de la microstructure des copolymères est définie dans la littérature, selon l'article de Llauro et al., Macromolecules 2001, 34, 6304-6311. The determination of the microstructure of copolymers is defined in the literature, according to the article by Llauro et al., Macromolecules 2001, 34, 6304-6311.
Détermination de la macrostructure des polymères : Determination of the macrostructure of polymers:
On utilise la chromatographie d'exclusion stérique (Size Exclusion Chromatography). On rappelle que la SEC permet de séparer les macromolécules en solution suivant leur taille à travers des colonnes remplies d'un gel poreux. Les macromolécules sont séparées suivant leur volume hydrodynamique, les plus volumineuses étant éluées en premier. Sans être une méthode absolue, la SEC permet d'appréhender la distribution des masses molaires d'un polymère. A partir de produits étalons commerciaux, les différentes masses molaires moyennes en nombre (Mn) et en poids (Mw) peuvent être déterminées et la dispersité (£) = Mw/Mn) calculé via un étalonnage dit de MOORE.
Figure imgf000013_0001
ere Il n'y a pas de traitement particulier de l'échantillon de polymère avant analyse. Celui-ci est simplement solubilisé, dans du 1,2,4-trichlorobenzène contenant 300 ppm de BHT (« butylated hydroxytoluene » ou hydroxytoluène butylé), à une concentration d'environ 1 g/l. La solution est agitée pendant 2h à 160°C avant injection, l'appareil chromatographe utilisé est équipé d'un système de filtration en ligne.
Figure imgf000013_0002
On utilise la chromatographie d'exclusion stérique à haute température ou
Size Exclusion Chromatography is used. It is recalled that SEC makes it possible to separate the macromolecules in solution according to their size through columns filled with a porous gel. The macromolecules are separated according to their hydrodynamic volume, the largest being eluted first. Without being an absolute method, the SEC makes it possible to apprehend the distribution of the molar masses of a polymer. From commercial standard products, the various number-average (Mn) and weight-average (Mw) molar masses can be determined and the dispersity (£) = Mw/Mn) calculated via a so-called MOORE calibration.
Figure imgf000013_0001
ere There is no particular treatment of the polymer sample before analysis. This is simply dissolved in 1,2,4-trichlorobenzene containing 300 ppm of BHT (“butylated hydroxytoluene” or butylated hydroxytoluene), at a concentration of approximately 1 g/l. The solution is stirred for 2 hours at 160° C. before injection, the chromatograph apparatus used is equipped with an in-line filtration system.
Figure imgf000013_0002
High temperature steric exclusion chromatography is used.
SEC-HT. L'appareillage utilisé est un chromatographe «GPC-IR» équipé d'un détecteur à infrarouge « IR-6 » de « Polymer Char ». La détection est effectuée par le détecteur IR sur les bandes de vibrations des groupements CH? et CH3. On utilise un jeu de 3 colonnes de référence commerciale « Mixed BN-LS » de « Polymer Char ». Le solvant d'élution est du 1,2,4-trichlorobenzène contenant 300 ppm de BHT. Le débit est de lmL/min, la température du système est de 160°C et la durée d'analyse de 90 minutes (min). SEC-HT. The equipment used is a “GPC-IR” chromatograph equipped with an “IR-6” infrared detector from “Polymer Char”. The detection is carried out by the IR detector on the bands of vibrations of the groups CH? and CH3. A set of 3 commercial reference columns “Mixed BN-LS” from “Polymer Char” is used. The eluting solvent is 1,2,4-trichlorobenzene containing 300 ppm BHT. The flow rate is 1mL/min, the system temperature is 160°C and the analysis time is 90 minutes (min).
Le volume injecté de la solution de l'échantillon de polymère est 200 pl. Le logiciel d'exploitation des données chromatographiques est le système « GPC-one » de « Polymer Char ». The injected volume of the polymer sample solution is 200 µl. The chromatographic data processing software is the “GPC-one” system from “Polymer Char”.
Les masses molaires moyennes sont déterminées à partir d'une courbe d'étalonnage réalisée à partir de polystyrènes étalons commerciaux « PSS READY CAL-KIT ». The average molar masses are determined from a calibration curve produced from “PSS READY CAL-KIT” commercial polystyrene standards.
Détermination du taux de cristallinité des polymères et de leur point de fusion : Determination of the degree of crystallinity of polymers and their melting point:
Le taux de cristallinité et le point de fusion sont déterminés par analyse calorimétrique différentielle (DSC). Les analyses sont effectuées sur un appareil DSC « NETZSCH DSC 214 Polyma » calibré à l'indium. Cet appareil dispose d'une plage de température allant de -150 à 700 °C. Un ordinateur intégré à la DSC pilote l'appareil à l'aide du logiciel Proteus de chez Netzsch. L'échantillon (10 mg environ) est pesé et scellé dans un creuset en aluminium de 40 pL. Le creuset est percé avec une fine aiguille juste avant la mesure. Les échantillons sont analysés sous hélium à 40 mL/min suivant une méthode dynamique comportant 7 paliers de température : The degree of crystallinity and the melting point are determined by differential scanning calorimetry (DSC). The analyzes are carried out on a “NETZSCH DSC 214 Polyma” DSC device calibrated with indium. This device has a temperature range of -150 to 700°C. A computer integrated into the DSC controls the device using Proteus software from Netzsch. The sample (about 10 mg) is weighed and sealed in a 40 pL aluminum crucible. The crucible is pierced with a fine needle just before the measurement. The samples are analyzed under helium at 40 mL/min using a dynamic method comprising 7 temperature levels:
Palier 1 : refroidissement de 25°C à -150°C à 50°C/min ; Palier 2 : isotherme à -150°C pendant 5 min ; Palier 3 : chauffage de -150°C à 200°C à 20°C/min ; Palier 4 : isotherme à 200°C pendant 5 min ; Palier 5 : refroidissement de 200°C à -150°C à 20°C/min ; Palier 6 : isotherme à -150°C pendant 5 minutes ; Palier 7 : chauffage de -150°C à 200°C à 20°C/min.Level 1: cooling from 25°C to -150°C at 50°C/min; Level 2: isothermal at -150°C for 5 min; Level 3: heating from -150°C to 200°C at 20°C/min; Level 4: isothermal at 200°C for 5 min; Level 5: cooling from 200°C to -150°C at 20°C/min; Level 6: isothermal at -150°C for 5 minutes; Level 7: heating from -150°C to 200°C at 20°C/min.
Les quatre premiers paliers permettent d'effacer le passé thermique de l'échantillon. Les mesures de la température de fusion (Tf) se font sur le 7ème palier. Le 7ème palier est également conservé pour obtenir des informations sur la cristallisation de l'échantillon et déterminer le taux de cristallinité. The first four stages make it possible to erase the thermal past of the sample. Measurements of the melting temperature (Tf) are made on the 7th stage. The 7th stage is also kept to obtain information on the crystallization of the sample and to determine the crystallinity rate.
Les valeurs de Tf sont déterminées en appliquant le retraitement de données du logiciel « Proteus » de chez « Netzsch ». Le taux de cristallinité est déterminé en utilisant la norme ISO 11357-3 : 2011 pour mesurer la température et l'enthalpie de fusion et de cristallisation des polymères utilisés par analyse calorimétrique différentielle (DSC). L'enthalpie de référence du polyéthylène est de 293 J/g (source : B. Wunderlich, Thermal analysis, Academie Press, 1990, 281). The values of Tf are determined by applying the data reprocessing of the “Proteus” software from “Netzsch”. The degree of crystallinity is determined using the ISO 11357-3: 2011 standard for measuring the temperature and the enthalpy of melting and crystallization of the polymers used by differential scanning calorimetry (DSC). The reference enthalpy of polyethylene is 293 J/g (source: B. Wunderlich, Thermal analysis, Academie Press, 1990, 281).
Détermination de la viscosité des compositions lubrifiantes : Determination of the viscosity of lubricating compositions:
Les résultats d'indice de viscosité sont présentés en base 100 par rapport à un témoin. Le témoin consiste en la même huile de base qui est utilisée dans les compositions lubrifiantes. L'indice de viscosité est mesuré selon la norme ASTM D2270. The viscosity index results are presented in base 100 relative to a control. The control consists of the same base oil that is used in the lubricating compositions. The viscosity index is measured according to the ASTM D2270 standard.
Préparation des copolymères d'éthylène et de 1,3-butadiène : Preparation of ethylene and 1,3-butadiene copolymers:
Les copolymères sont préparés selon un procédé semi-continu, c'est un dire un procédé dit « batch alimenté ». Dans un réacteur de 80 L contenant du méthylcyclohexane (60 L) et chauffé à 100°C, on introduit de l'éthylène et du 1,3-butadiène selon un ratio massique donné dans le tableau 1 jusqu'à atteindre 6 bars de pression dans le réacteur maintenu à 100°C. On injecte dans le réacteur une solution de butyloctylmagnésium (BOMAG) à 0.88 mol/L dans le méthylcyclohexane, puis le système catalytique (2.66 mmol équivalent de Nd, soit 1.7 g de système catalytique). La température de réaction est régulée à une température de 100°C, la pression dans le réacteur augmente à 8 bars et la réaction de polymérisation démarre. La réaction de polymérisation se déroule à une pression constante de 8 bars. Le réacteur est alimenté tout au long de la réaction de polymérisation en éthylène et en 1,3-butadiène selon le ratio massique donné en éthylène et en 1,3-butadiène. Les conditions pour chacune des synthèses des polymères figurent dans le tableau 1, notamment le ratio massique en éthylène et en 1,3-butadiène et la quantité de solution de BOMAG. The copolymers are prepared according to a semi-continuous process, that is to say a so-called “fed batch” process. In an 80 L reactor containing methylcyclohexane (60 L) and heated to 100°C, ethylene and 1,3-butadiene are introduced according to a mass ratio given in table 1 until a pressure of 6 bars is reached. in the reactor maintained at 100°C. A solution of butyloctylmagnesium (BOMAG) at 0.88 mol/L in methylcyclohexane is injected into the reactor, then the catalytic system (2.66 mmol equivalent of Nd, ie 1.7 g of catalytic system). The reaction temperature is regulated at a temperature of 100° C., the pressure in the reactor increases to 8 bars and the polymerization reaction starts. The polymerization reaction takes place at a constant pressure of 8 bar. The reactor is fed throughout the polymerization reaction with ethylene and 1,3-butadiene according to the given mass ratio of ethylene and 1,3-butadiene. The conditions for each of the syntheses of the polymers are shown in Table 1, in particular the mass ratio of ethylene and 1,3-butadiene and the amount of BOMAG solution.
Le système catalytique est un système catalytique préformé. Il est préparé dans le méthylcyclohexane à partir d'un métallocène, le [Me2Si(Flu)2Nd(p-BH4)2Li(THF)] à 0.0065 mol/L, d'un co-catalyseur, le butyloctylmagnésium (BOMAG) dont le ratio molaire BOMAG/Nd est égal à 2.2, et d'un monomère de préformation, le 1,3-butadiène dont le ratio molaire 1,3-butadiène/Nd est égal à 90. Le milieu est chauffé à 80°C sur une durée de 5h. Il est préparé selon une méthode de préparation conforme au paragraphe 11.1 de la demande de brevet WO 2017093654 Al. The catalyst system is a preformed catalyst system. It is prepared in methylcyclohexane from a metallocene, [Me2Si(Flu)2Nd(p-BH4)2Li(THF)] at 0.0065 mol/L, of a co-catalyst, butyloctylmagnesium (BOMAG) whose molar ratio BOMAG/Nd is equal to 2.2, and of a preformation monomer, 1,3-butadiene whose molar ratio 1,3- butadiene/Nd is equal to 90. The medium is heated to 80° C. over a period of 5 hours. It is prepared according to a preparation method in accordance with paragraph 11.1 of patent application WO 2017093654 Al.
Tous les réactifs sont obtenus commercialement excepté le métallocène de formule [{MezSiFluzNdfp-BI- hLifTHF)}?] qui peut être préparé selon le mode opératoire décrit dans le document WO 2007054224. Le butyloctylmagnésium BOMAG (20% en masse dans l'heptane, C = 0,88 mol L -1) provient de Lanxess et est stocké dans une bonbonne métallique sous atmosphère inerte. L'éthylène, de qualité N35, provient de la société Air Liquide et est utilisé sans purification préalable. Le 1,3-butadiène est purifié sur gardes d'alumine. Le solvant méthylcyclohexane provenant de chez BioSolve est séché et purifié sur colonne d'alumine dans une fontaine à solvant provenant de chez mBraun et utilisés en atmosphère inerte. Toutes les réactions sont effectuées en atmosphère inerte. All the reagents are obtained commercially except for the metallocene of formula [{MezSiFluzNdfp-BI-hLifTHF)}?] which can be prepared according to the procedure described in document WO 2007054224. BOMAG butyloctylmagnesium (20% by mass in heptane, C = 0.88 mol L -1 ) comes from Lanxess and is stored in a metal carboy under an inert atmosphere. Ethylene, of N35 quality, comes from Air Liquide and is used without prior purification. The 1,3-butadiene is purified on alumina guards. The methylcyclohexane solvent from BioSolve is dried and purified on an alumina column in a solvent fountain from mBraun and used in an inert atmosphere. All reactions are carried out in an inert atmosphere.
La conversion de la réaction de polymérisation est mesurée par extrait sec, et lorsque la masse de 6 kg de polymère est atteinte, l'injection des monomères dans le réacteur est stoppée. 152 mL d'éthanol à 1 mol/L sont injectés pour stopper la réaction de polymérisation. 226 mL d'un antioxydant, Irganox 1520L à 218 g/L sont injectés dans le réacteur. Le contenu du réacteur est transféré dans un autre réacteur dit « réacteur de stripping » pour éliminer par entraînement à la vapeur le solvant tout en maintenant une température de 100°C. Le copolymère est récupéré, puis séché pendant 48 heures en étuve à 60°C sous vide et balayage d'azote. The conversion of the polymerization reaction is measured by dry extract, and when the mass of 6 kg of polymer is reached, the injection of the monomers into the reactor is stopped. 152 mL of 1 mol/L ethanol are injected to stop the polymerization reaction. 226 mL of an antioxidant, Irganox 1520L at 218 g/L are injected into the reactor. The contents of the reactor are transferred to another reactor called a "stripping reactor" to remove the solvent by steam distillation while maintaining a temperature of 100°C. The copolymer is recovered, then dried for 48 hours in an oven at 60° C. under vacuum and flushing with nitrogen.
La masse pesée de copolymère permet de déterminer l'activité catalytique moyenne du système catalytique exprimée en kilogramme de polymère synthétisé par mole de métal néodyme et par heure (kg/mol.h). The weighed mass of copolymer makes it possible to determine the average catalytic activity of the catalytic system expressed in kilogram of polymer synthesized per mole of neodymium metal and per hour (kg/mol.h).
Les caractéristiques de macrostructure des polymères figurent dans le tableau 1, celles de microstructure ainsi que la température de fusion et le taux de cristallinité dans le tableau 2. Le taux des unités est exprimé en pourcentage molaire calculé par rapport au nombre de moles total d'unités éthylène, butadiène et 1,2-cyclohexane. The macrostructural characteristics of the polymers are shown in Table 1, those of the microstructure as well as the melting point and the degree of crystallinity in Table 2. The rate of units is expressed as a molar percentage calculated with respect to the total number of moles of ethylene, butadiene and 1,2-cyclohexane units.
Tableau 1
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Table 1
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000016_0001
Tableau 2 :
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Table 2:
Figure imgf000016_0002
Préparation des compositions lubrifiantes contenant une huile de base 100 : Preparation of lubricating compositions containing a base oil 100:
Six compositions lubrifiantes sont préparées selon le mode opératoire suivant : Six lubricating compositions are prepared according to the following procedure:
Dans une bouteille steinie de 250 mL contenant 200 g d'une huile de base minérale CORE™ 100 de groupe I sont introduits 1 g de polymère. La bouteille steinie est capsulée et mise sous agitation dans un bain thermostaté à 90°C pendant 12 heures. La viscosité du mélange résultant est mesurée à 100°C. Les polymères sont les polymères Poly 1, Poly 2, Poly 3, Poly 4 et Poly 5 ainsi qu'un polymère OCP commercialisé par la société Lubrizol sous la référence « 7077 », copolymère d'éthylène et de propylène à environ 50% molaire d'éthylène et un taux de cristallinité de 2.3%. To a 250 mL steinie bottle containing 200 g of CORE™ 100 Group I mineral base oil is charged 1 g of polymer. The steinie bottle is capped and stirred in a bath thermostated at 90° C. for 12 hours. The viscosity of the resulting mixture is measured at 100°C. The polymers are the Poly 1, Poly 2, Poly 3, Poly 4 and Poly 5 polymers as well as an OCP polymer marketed by the company Lubrizol under the reference "7077", a copolymer of ethylene and propylene at approximately 50% molar d ethylene and a crystallinity rate of 2.3%.
Les compositions C2 à C6 contiennent chacune une huile de base 100 et un copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène. La composition C5 n'est pas conforme à l'invention, car le copolymère a un taux de cristallinité de 46%. Les compostions C2 à C4 et C6 sont conformes à l'invention. La composition Cl qui contient aussi l'huile de base 100 est une composition de référence, puisqu'elle contient un copolymère OCP, copolymère d'éthylène et de propylène « 7077 » de la société Lubrizol, additif couramment utilisé dans les huiles de moteur. L'huile de base « CORE™ 100 » est une huile de base minérale de groupe I commercialisée par la société Exxon et est couramment utilisée comme huile de base dans les huiles de moteur. Son indice de viscosité est de 96. Compositions C2 to C6 each contain a 100 base oil and a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene. Composition C5 is not in accordance with the invention, since the copolymer has a degree of crystallinity of 46%. Compositions C2 to C4 and C6 are in accordance with the invention. Composition C1, which also contains base oil 100, is a reference composition, since it contains an OCP copolymer, a copolymer of ethylene and propylene “7077” from the company Lubrizol, an additive commonly used in motor oils. "CORE™ 100" base oil is a Group I mineral base oil marketed by the Exxon Company and is commonly used as a base oil in motor oils. Its viscosity index is 96.
Les valeurs des indices de viscosités sont présentées dans le tableau 3. Tableau 3
Figure imgf000017_0001
The values of the viscosity indices are presented in table 3. Table 3
Figure imgf000017_0001
Il est observé que les compositions lubrifiantes conformes à l'invention ont un indice de viscosité supérieure à celle de l'huile de base 100 et sont donc efficaces en tant qu'huile de moteur. Par ailleurs, il est noté que les indices de viscosité des compositions C3, C4 et C6 sont supérieurs à l'indice de viscosité de la composition de référence Cl. De manière surprenante, les compositions lubrifiantes C3, C4 et C6 qui contiennent un copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène dont le taux de cristallinité est inférieur à 43% s'avèrent même plus performantes que la composition lubrifiante Cl contenant un copolymère OCP. It is observed that the lubricating compositions in accordance with the invention have a viscosity index higher than that of the base oil 100 and are therefore effective as engine oil. Furthermore, it is noted that the viscosity indices of the compositions C3, C4 and C6 are higher than the viscosity index of the reference composition C1. Surprisingly, the lubricating compositions C3, C4 and C6 which contain a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene whose degree of crystallinity is less than 43% even prove to perform better than the lubricating composition C1 containing an OCP copolymer.

Claims

Revendications Claims
1. Composition lubrifiante qui comprend une huile de base minérale et un copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène qui contient plus de 90% à moins de 97% en mole d'unités éthylène et qui a un taux de cristallinité supérieur à 30% et inférieur à 45%. 1. A lubricating composition which comprises a mineral base oil and a copolymer of ethylene and 1,3-butadiene which contains more than 90% to less than 97% by mole of ethylene units and which has a degree of crystallinity greater than 30% and less than 45%.
2. Composition lubrifiante selon la revendication 1 dans laquelle le taux de cristallinité du copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène est supérieur à 35%. 2. Lubricating composition according to claim 1 wherein the degree of crystallinity of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene is greater than 35%.
3. Composition lubrifiante selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle le taux de cristallinité du copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène est inférieur à 43%. 3. Lubricating composition according to claim 1 or 2 wherein the degree of crystallinity of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene is less than 43%.
4. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans laquelle le copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène contient de 92% à 95% en mole d'unités éthylène. 4. A lubricating composition according to any one of claims 1 to 3 wherein the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains from 92% to 95% by mole of ethylene units.
5. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans laquelle le copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène contient des unités 1,2 de formule -CH2-CH(CH=CH2)- 5. Lubricating composition according to any one of claims 1 to 4 in which the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains 1,2 units of formula -CH2-CH(CH=CH2)-
6. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans laquelle le copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène contient des unités 1,2-cyclohexane, motifs cycliques de formule (I), de préférence à un taux molaire supérieur à 1%, de manière plus préférentielle à un taux molaire supérieur ou égal à 2%.
Figure imgf000018_0001
6. Lubricating composition according to any one of claims 1 to 5 wherein the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene contains 1,2-cyclohexane units, cyclic units of formula (I), preferably at a rate molar greater than 1%, more preferably at a molar rate greater than or equal to 2%.
Figure imgf000018_0001
CH - CH CH - CH
/ \ (D / \ (D
7. Composition lubrifiante selon la revendication 6 dans laquelle le taux molaire des unités 1,2- cyclohexane dans le copolymère est inférieur à 4%. 7. Lubricating composition according to claim 6, in which the molar ratio of 1,2-cyclohexane units in the copolymer is less than 4%.
8. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans laquelle le copolymère contient plus de 1% en mole d'unités butadiène, préférentiellement au moins 2% en mole d'unités butadiène. 8. Lubricating composition according to any one of claims 1 to 7, in which the copolymer contains more than 1% by mole of butadiene units, preferably at least 2% by mole of butadiene units.
9. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans laquelle le copolymère contient moins de 5% en mole d'unités butadiène. 9. A lubricating composition according to any one of claims 1 to 8 wherein the copolymer contains less than 5 mol% of butadiene units.
10. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans laquelle le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre supérieure à 8000 g/mol, préférentiellement supérieure à 10000 g/mol. 10. Lubricating composition according to any one of claims 1 to 9, in which the copolymer has a number-average molar mass greater than 8000 g/mol, preferably greater than 10,000 g/mol.
11. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans laquelle le copolymère a une masse molaire moyenne en nombre inférieure à 200 000 g/mol, préférentiellement inférieure à 150 000 g/mol, plus préférentiellement inférieure à 130 000 g/mol, encore plus préférentiellement inférieure à 100 000 g/mol. 11. Lubricating composition according to any one of claims 1 to 10, in which the copolymer has a number-average molar mass of less than 200,000 g/mol, preferably less than 150,000 g/mol, more preferably less than 130,000 g/mol. mol, even more preferably less than 100,000 g/mol.
12. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans laquelle le copolymère est un copolymère statistique. 12. A lubricating composition according to any one of claims 1 to 11 wherein the copolymer is a random copolymer.
13. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 dans laquelle l'huile de base minérale est une huile du groupe I, une huile du groupe II ou une huile du groupe III. 13. A lubricating composition according to any one of claims 1 to 12 wherein the mineral base oil is a Group I oil, a Group II oil or a Group III oil.
14. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, laquelle composition est une huile de moteur. 14. A lubricating composition according to any one of claims 1 to 13, which composition is motor oil.
15. Composition lubrifiante selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 dans laquelle le taux massique du copolymère d'éthylène et de 1,3-butadiène varie dans un domaine allant de 0.01 à 5% en poids de la composition lubrifiante. 15. A lubricating composition according to any one of claims 1 to 14 wherein the mass content of the copolymer of ethylene and 1,3-butadiene varies within a range ranging from 0.01 to 5% by weight of the lubricating composition.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050003974A1 (en) * 2003-07-01 2005-01-06 Stuart Briggs Viscosity index improvers for lubricating oil compositions
WO2007054224A2 (en) 2005-11-09 2007-05-18 Societe De Technologie Michelin Borohydride metallocene complex of a lanthanide, catalytic system including said complex, polymerisation method using same and ethylene/butadiene copolymer obtained using said method
US20120101017A1 (en) * 2010-10-25 2012-04-26 Akhilesh Duggal Lubricant additive
WO2017093654A1 (en) 2015-12-03 2017-06-08 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Catalytic preform system comprising a rare earth metallocene
WO2018020122A1 (en) 2016-07-25 2018-02-01 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Preformed catalytic system comprising a rare-earth metallocene

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050003974A1 (en) * 2003-07-01 2005-01-06 Stuart Briggs Viscosity index improvers for lubricating oil compositions
WO2007054224A2 (en) 2005-11-09 2007-05-18 Societe De Technologie Michelin Borohydride metallocene complex of a lanthanide, catalytic system including said complex, polymerisation method using same and ethylene/butadiene copolymer obtained using said method
US20120101017A1 (en) * 2010-10-25 2012-04-26 Akhilesh Duggal Lubricant additive
WO2017093654A1 (en) 2015-12-03 2017-06-08 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Catalytic preform system comprising a rare earth metallocene
WO2018020122A1 (en) 2016-07-25 2018-02-01 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Preformed catalytic system comprising a rare-earth metallocene

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"API N°1509 Engine Oil Licensing and Certification Système, Appendix E", December 1996
B. WUNDERLICH: "Thermal analysis", 1990, ACADEMIC PRESS, pages: 281
LLAURO ET AL., MACROMOLECULES, vol. 34, 2001, pages 6304 - 6311

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