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EP3430110B1 - Composition lubrifiante a base de polyalkylene glycols - Google Patents

Composition lubrifiante a base de polyalkylene glycols Download PDF

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Publication number
EP3430110B1
EP3430110B1 EP17710731.5A EP17710731A EP3430110B1 EP 3430110 B1 EP3430110 B1 EP 3430110B1 EP 17710731 A EP17710731 A EP 17710731A EP 3430110 B1 EP3430110 B1 EP 3430110B1
Authority
EP
European Patent Office
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composition according
alkyl group
pag
lubricating composition
formula
Prior art date
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Active
Application number
EP17710731.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3430110A1 (fr
Inventor
Laura BROUTIN
Nicolas Obrecht
Nadjet KHELIDJ-SUEDMEYER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Onetech SAS
Dow Global Technologies LLC
Original Assignee
TotalEnergies Onetech SAS
Dow Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TotalEnergies Onetech SAS, Dow Global Technologies LLC filed Critical TotalEnergies Onetech SAS
Publication of EP3430110A1 publication Critical patent/EP3430110A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3430110B1 publication Critical patent/EP3430110B1/fr
Active legal-status Critical Current
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    • C10N2040/25—Internal-combustion engines
    • C10N2040/255—Gasoline engines

Definitions

  • the present application relates to the field of lubricating compositions, in particular lubricating compositions for vehicle engines, in particular for motor vehicle engines.
  • the present application relates to lubricating compositions based on polyalkylated glycols (PAG or polyalkylene glycols) for the lubrication of vehicle engines, in particular motor vehicles.
  • PAG polyalkylated glycols
  • the document WO 2016/016362 relates to a lubricating composition comprising PAGs and the use of this lubricating composition for reducing the fuel consumption of a vehicle.
  • the document US 6,004,910 relates to a lubricating composition comprising zinc dithiophosphates having secondary alkyl groups. Additives based on zinc dithiophosphates having secondary alkyl groups improve the anti-wear performance of the lubricating composition.
  • “Fuel-Eco” lubricant compositions based on PAG have been described in the document WO 2013/164449 , said compositions also having good engine properties.
  • the document JP H06 80981 relates to lubricating compositions comprising, among other things, up to 80% by weight of PAG as well as an anti-wear additive chosen from zinc dithiophosphates comprising primary or secondary alkyl groups.
  • An objective of the present invention is to provide a PAG-based lubricating composition, in particular a PAG-based lubricating composition for motor vehicle engines, having improved anti-wear properties.
  • Another objective of the present invention is to provide a PAG-based lubricating composition, in particular a PAG-based lubricating composition for a motor vehicle engine, having both improved anti-wear properties and satisfactory “Fuel-Eco” properties.
  • Another objective of the present invention is to provide a PAG-based lubricating composition, in particular a PAG-based lubricating composition for a motor vehicle engine, having both improved anti-wear properties and not degrading engine cleanliness.
  • Another objective of the present invention is to provide a PAG-based lubricating composition, in particular a PAG-based lubricating composition for a motor vehicle engine, having improved anti-wear properties, satisfactory “Fuel-Eco” properties and not degrading engine cleanliness.
  • Another objective of the invention is to provide a PAG-based lubricating composition, in particular a PAG-based lubricating composition for a motor vehicle engine, having improved anti-wear properties and easy to formulate.
  • secondary linear or branched alkyl comprising from 2 to 7 carbon atoms means an alkyl chosen so as to form a secondary alcohol with the O to which it is attached.
  • the lubricating composition of the present invention is a lubricating composition for an engine, preferably for a vehicle, more preferably for a motor vehicle.
  • the PAG of the lubricating composition according to the invention may be a block polymer or a random polymer.
  • the PAG according to the invention comprises alkyl groups whose hydrocarbon chain length can vary.
  • the length of the hydrocarbon chains is defined by an average value of the number of carbon atoms.
  • R12 represents a group selected from a linear C8 -alkyl group; a branched C8 -alkyl group; a linear C9 -alkyl group; a branched C9 -alkyl group; a linear C10 -alkyl group; a branched C10 -alkyl group; a linear C11 -alkyl group; a branched C11 -alkyl group; a linear C12 -alkyl group; a branched C12 -alkyl group; a linear C13 -alkyl group; a branched C13 -alkyl group; a linear C14 -alkyl group; a branched C14 -alkyl group; a linear C15 -alkyl group; a branched C15 -alkyl group.
  • the PAG according to the invention comprises at least one butylene oxide unit.
  • the lubricating composition according to the invention comprises from 80 to 99.5% by weight of PAG.
  • the lubricating composition according to the invention comprises an anti-wear additive chosen from the compounds of formula (I) in which R1 and R2, identical or different, independently represent a secondary linear or branched alkyl group comprising from 2 to 7 carbon atoms, preferably from 3 to 6 carbon atoms.
  • the anti-wear additive is chosen from the compounds of formula (I) in which R1 and R2, identical or different, represent a secondary C3-alkyl group or a secondary C6-alkyl group.
  • the groups R1 and R2, identical or different represent a dimethyl butyl group or an isopropyl group.
  • the groups R1 and R2, which are identical, represent a dimethyl butyl group or an isopropyl group.
  • Examples of compounds of formula (I) include the product Lubrizol 1371 ® marketed by the company Lubrizol.
  • the lubricating composition according to the invention comprises from 0.1 to 3%, preferably from 0.1 to 2%, more preferably from 0.1 to 1% by weight of compound of formula (I).
  • the lubricating composition according to the invention may comprise a base oil.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise any type of lubricating base oil, mineral, synthetic or natural, animal or vegetable, suitable for its use.
  • the base oils used in the lubricating compositions according to the invention can therefore be oils of mineral or synthetic origin belonging to groups I to V according to the classes defined in the API classification (or their equivalents according to the ATIEL classification) (table A) or their mixtures.
  • the base oil is different from PAG.
  • the mineral base oils which can be used for the lubricating composition according to the invention include any type of bases obtained by atmospheric and vacuum distillation of crude oil, followed by refining operations such as solvent extraction, de-alphatting, solvent dewaxing, hydrotreating, hydrocracking, hydroisomerization and hydrofinishing. Blends of synthetic and mineral oils may also be used.
  • lubricating bases there is generally no limitation on the use of different lubricating bases to produce the lubricating compositions according to the invention, except that they must have properties, in particular viscosity, viscosity index, sulfur content and resistance to oxidation, suitable in particular for use in engines or vehicle transmissions.
  • the base oils of the lubricating compositions according to the invention may also be chosen from synthetic oils, such as certain esters of carboxylic acids and alcohols, as well as from polyalphaolefins.
  • the polyalphaolefins used as base oils are for example obtained from monomers comprising from 4 to 32 carbon atoms, for example from octene or decene, and whose viscosity at 100 °C is between 1.5 and 15 mm 2 .s -1 according to the ASTM D445 standard. Their average molecular mass is generally between 250 and 3,000 according to the ASTM D5296 standard.
  • the base oil can be chosen from group III oils, group IV oils and group V oils.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise at least 50% by mass of base oils relative to the total mass of the composition. More advantageously, the lubricating composition according to the invention may comprise at least 60% by mass, or even at least 70% by mass, of base oils relative to the total mass of the composition. More particularly advantageously, the lubricating composition according to the invention may comprise from 50, 60 or 70 to 99.9% by mass, or from 50, 60 or 70 to 90% by mass, of one or more base oils relative to the total mass of the composition.
  • the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one additional additive.
  • Many additional additives may be used for the lubricating composition according to the invention.
  • Preferred additional additives for the lubricating composition according to the invention are chosen from detergent additives, anti-wear additives other than the compounds of formula (I), wear-modifying additives friction, extreme pressure additives, dispersants, pour point depressants, antifoaming agents, thickeners and mixtures thereof.
  • the lubricating composition according to the invention comprises at least one organic friction modifier chosen from esters, preferably from polyol monoesters, more preferably from glycerol monoesters. More preferably, the organic friction modifier is chosen from glycerol monoesters obtained by esterification reaction between glycerol and a saturated or unsaturated carboxylic acid comprising at least 10 carbon atoms, preferably from 10 to 20 carbon atoms, more preferably from 15 to 20 carbon atoms, advantageously from 15 to 18 carbon atoms.
  • glycerol monooleate may be mentioned.
  • the lubricating composition according to the invention comprises from 0.1 to 2% by weight, preferably from 0.1 to 1.5% by weight, more preferably from 0.5 to 1.5% by weight of organic friction modifiers.
  • Amine phosphates are also anti-wear additives that can be used in the lubricating composition according to the invention.
  • the phosphorus provided by these additives can act as a poison for automobile catalytic systems because these additives generate ash.
  • These effects can be minimized by partially substituting the amine phosphates with additives that do not provide phosphorus, such as, for example, polysulfides, in particular sulfur-containing olefins.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise from 0.01 to 6% by mass, preferably from 0.05 to 4% by mass, more preferably from 0.1 to 2% by mass relative to the total mass of lubricating composition, of additional anti-wear additives.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise at least one inorganic friction modifier additive.
  • the inorganic friction modifier additive may be chosen from a compound providing metallic elements and an ash-free compound.
  • the compounds providing metallic elements it is possible to: cite transition metal complexes such as Mo, Sb, Sn, Fe, Cu, Zn whose ligands can be hydrocarbon compounds comprising oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atoms.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise at least one antioxidant additive.
  • the antioxidant additive generally makes it possible to delay the degradation of the lubricating composition in service. This degradation may in particular result in the formation of deposits, in the presence of sludge or in an increase in the viscosity of the lubricating composition.
  • Antioxidant additives act in particular as radical inhibitors or hydroperoxide destroyers.
  • antioxidant additives mention may be made of phenolic antioxidant additives, amine antioxidant additives, and phosphosulfur antioxidant additives. Some of these antioxidant additives, for example phosphosulfur antioxidant additives, may be ash-generating. Phenolic antioxidant additives may be ash-free or in the form of neutral or basic metal salts.
  • Antioxidant additives may in particular be chosen from sterically hindered phenols, sterically hindered phenol esters and sterically hindered phenols comprising a thioether bridge, diphenylamines, diphenylamines substituted by at least one C 1 -C 12 alkyl group, N,N'-dialkyl-aryl-diamines and mixtures thereof.
  • the sterically hindered phenols are chosen from compounds comprising a phenol group of which at least one vicinal carbon of the carbon carrying the alcohol function is substituted by at least one C 1 -C 10 alkyl group, preferably a C 1 -C 6 alkyl group, preferably a C 4 alkyl group, preferably by the tert-butyl group.
  • Amino compounds are another class of antioxidant additives that can be used, optionally in combination with phenolic antioxidant additives.
  • amine compounds are aromatic amines, for example aromatic amines of the formula NR a R b R c in which R a represents an aliphatic group or an aromatic group, optionally substituted, R b represents an aromatic group, optionally substituted, R c represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a group of the formula R d S(O) z R e in which R d represents an alkylene group or an alkenylene group, R e represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group and z represents 0, 1 or 2.
  • Sulfurized alkyl phenols or their alkali and alkaline earth metal salts can also be used as antioxidant additives.
  • antioxidant additives are that of copper compounds, for example copper thio- or dithio-phosphates, copper salts of carboxylic acids, dithiocarbamates, sulphonates, phenates, copper acetylacetonates. Copper I and II salts, succinic acid or anhydride salts can also be used.
  • copper compounds for example copper thio- or dithio-phosphates, copper salts of carboxylic acids, dithiocarbamates, sulphonates, phenates, copper acetylacetonates.
  • Copper I and II salts, succinic acid or anhydride salts can also be used.
  • the lubricating composition according to the invention may contain all types of antioxidant additives known to those skilled in the art.
  • the lubricating composition according to the invention comprises from 0.5 to 2% by weight relative to the total mass of the composition, of at least one antioxidant additive.
  • the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one detergent additive.
  • Detergent additives generally make it possible to reduce the formation of deposits on the surface of metal parts by dissolving secondary oxidation and combustion products.
  • the detergent additives that can be used in the lubricating composition according to the invention may be anionic compounds comprising a long lipophilic hydrocarbon chain and a hydrophilic head.
  • the associated cation may be a metal cation of an alkali or alkaline-earth metal.
  • the detergent additives are preferably chosen from alkali metal or alkaline-earth metal salts of carboxylic acids, sulfonates, salicylates, naphthenates, and phenate salts.
  • the alkali and alkaline-earth metals are preferably calcium, magnesium, sodium or barium. These metal salts generally comprise the metal in a stoichiometric quantity or in excess, therefore in a quantity greater than the stoichiometric quantity.
  • the excess metal providing the overbased character to the detergent additive is then generally in the form of a metal salt insoluble in oil, for example a carbonate, a hydroxide, an oxalate, an acetate, a glutamate, preferably a carbonate.
  • the lubricating composition according to the invention can comprise from 2 to 4% by weight of detergent additive relative to the total mass of the lubricating composition.
  • the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one pour point lowering additive.
  • pour point depressant additives By slowing down the formation of paraffin crystals, pour point depressant additives generally improve the cold behavior of the lubricating composition according to the invention.
  • pour point depressant additives examples include polyalkyl methacrylates, polyacrylates, polyarylamides, polyalkylphenols, polyalkylnaphthalenes, alkylated polystyrenes.
  • the lubricating composition according to the invention may also comprise at least one dispersing agent.
  • the dispersing agent may be chosen from Mannich bases, succinimides and their derivatives.
  • the lubricating composition according to the invention may comprise from 0.2 to 10% by mass of dispersing agent relative to the total mass of the lubricating composition.
  • the lubricating composition may also comprise at least one viscosity index improving polymer.
  • viscosity index improving polymers include polymer esters, homopolymers or copolymers, hydrogenated or non-hydrogenated, of styrene, butadiene and isoprene, polymethacrylates (PMA).
  • the lubricating composition according to the invention may comprise from 1 to 15% by mass relative to the total mass of the lubricating composition of polymer improving the viscosity index.
  • the lubricating composition according to the invention is used for the lubrication of an engine, preferably of a vehicle, more preferably of a motor vehicle.
  • the present invention also relates to the use of a lubricating composition according to the invention for lubricating an engine, preferably of a vehicle, more preferably of a motor vehicle.
  • the present invention also relates to the use of a lubricating composition according to the invention for lubricating a vehicle engine, more preferably a motor vehicle engine.
  • the present invention also relates to a method for lubricating a vehicle engine, preferably a motor vehicle engine, comprising at least one step of bringing said engine into contact with the lubricating composition according to the invention.
  • the present invention also relates to the use of a compound of formula (I) for improving the anti-wear properties of a lubricating composition comprising an oil chosen from PAGs.
  • Example 1 Lubricating compositions according to the invention
  • Lubricating compositions according to the invention are prepared in accordance with Table 1 below (the compositions are given by weight (g)).
  • compositions 1 and 2 have improved anti-wear properties compared to the comparative lubricating compositions (comparative compositions 1, 2, 3 and 4).

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Description

  • La présente demande concerne le domaine des compositions lubrifiantes, notamment les compositions lubrifiantes pour moteur de véhicule, en particulier pour mloteur de véhicule automobile. De façon particulière, la présente demande concerne des compositions lubrifiantes à base de glycols polyalkylés (PAG ou polyalkylene glycols) pour la lubrification de moteur de véhicule, notamment de véhicule automobile.
  • L'efficacité énergétique et la réduction de la consommation de carburant des moteurs automobiles est une préoccupation grandissante. Il est connu que les lubrifiants pour moteurs utilisés dans lesdits véhicules ont un rôle important à cet égard.
  • Pour formuler des lubrifiants « Fuel-Eco » ou économiseurs de carburant, il est connu de jouer sur la viscosité des bases lubrifiantes utilisées. Il est aussi connu d'utiliser des polymères améliorants l'indice de viscosité (VI), ou d'utiliser des modificateurs de frottement (MF). Cependant, les polymères améliorants l'indice de viscosité présentent l'inconvénient de dégrader la propreté moteur des compositions lubrifiantes dans lesquelles ils sont employés. Or, les moteurs actuels ont des contraintes thermiques élevées qui entraînent des phénomènes de dépôt important. Les dépôts sont liés à la transformation chimique du lubrifiant dans les parties les plus proches de la chambre de combustion et donc les plus chaudes.
  • Le document WO 2016/016362 concerne une composition lubrifiante comprenant des PAGs et l'utilisation de cette composition lubrifiante pour réduire la consommation de carburant d'un véhicule.
  • Le document US 6 004 910 concerne une composition lubrifiante comprenant des dithiophosphates de zinc ayant des groupes alkyles secondaires. Les additifs à base des dithiophosphates de zinc ayant des groupes alkyles secondaires améliorent la performance anti-usure de la composition lubrifiante.
  • Des compositions lubrifiantes « Fuel-Eco » à base de PAG ont été décrites dans le document WO 2013/164449 , lesdites compositions présentant également de bonnes propriétés moteur.
  • Le document JP H06 80981 concerne des compositions lubrifiantes comprenant, entre autres, jusqu'à 80% en poids de PAG ainsi qu'un additif anti-usure choisi parmi les dithiophosphates de zinc comportant des groupements alkyles primaires ou secondaires.
  • Toutefois, l'utilisation de ces PAG peut parfois entraîner un accroissement de l'usure des pièces mécaniques du moteur, et donc une dégradation de la durabilité dudit moteur.
  • Il existe donc un intérêt à fournir une composition lubrifiante, notamment une composition lubrifiante pour moteurs dre véhicules automobiles, permettant de répondre à tout ou partie aux inconvénients de l'art antérieur.
  • Un objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante à base de PAG, notamment une composition lubrifiante à base de PAG pour moteurs de véhicule automobile, présentant des propriétés anti-usure améliorées.
  • Un autre objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante à base de PAG, notamment une composition lubrifiante à base de PAG pour moteur de véhicule automobile, présentant à la fois des propriétés anti-usure améliorées et des propriétés « Fuel-Eco » satisfaisantes.
  • Un autre objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante à base de PAG, notamment une composition lubrifiante à base de PAG pour moteur de véhicule automobile, présentant à la fois des propriétés anti-usure améliorées et ne dégradant pas la propreté moteur.
  • Un autre objectif de la présente invention est de fournir une composition lubrifiante à base de PAG, notamment une composition lubrifiante à base de PAG pour moteur de véhicule automobile, présentant des propriétés anti-usure améliorées, des propriétés « Fuel-Eco » satisfaissantes et ne dégradant pas la propreté moteur.
  • Un autre objectif de l'invention est de fournir une composition lubrifiante à base de PAG, notamment une composition lubrifiante à base de PAG pour moteur de véhicule automobile, présentant des propriétés anti-usure améliorées et facile à formuler.
  • Pour répondre aux objectifs ci-dessus et aux inconvénients cités dans l'état de la technique, la présente invention propose une composition lubrifiante comprenant :
    • une huile choisie parmi les glycols polyalkylés (PAG ou polyalkylene glycols), et
    • un additif anti-usure choisi parmi les composés de formule (I)
      Figure imgb0001
       dans laquelle R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyl linéaire ou ramifié secondaire comprenant de 2 à 7 atomes de carbone, préférentiellement de 3 à 6 atomes de carbone.
  • Dans le cadre de la présente invention on entend par « alkyl linéaire ou ramifié secondaire comprenant de 2 à 7 atomes de carbone » un alkyl choisi de façon à former avec le O auquel il est rattaché un alcool secondaire.
  • De façon particulièrement avantageuse, la composition lubrifiante de la présente invention est une composition lubrifiante pour moteur, préférentiellement de véhicule, plus préférentiellement de véhicule automobile.
  • Selon l'invention, le PAG de la composition lubrifiante selon l'invention peut être un polymère à blocs ou un polymère statistique.
  • Le PAG selon l'invention comprend des groupements alkyles dont la longueur des chaînes hydrocarbonées peut varier. Selon l'invention, la longueur des chaînes hydrocarbonées est définie par une valeur moyenne du nombre d'atomes de carbone.
  • Le PAG selon l'invention est un polymère à blocs de formule (VI) ou un polymère statistique de formule (VI)
    Figure imgb0002
     dans laquelle
    • ▪ R12 représente un groupement C1-C30-alkyl linéaire ou ramifié, de préférence un groupement C8-C15 alkyl linéaire ou ramifié ;
    • ▪ s et t représentent indépendamment un nombre moyen allant de 1 à 5.
  • Pour un PAG préféré selon l'invention, R12 représente un groupement choisi parmi un groupement C8-alkyl linéaire ; un groupement C8-alkyl ramifié ; un groupement C9-alkyl linéaire; un groupement C9-alkyl ramifié ; un groupement C10-alkyl linéaire ; C10-alkyl ramifié ; un groupement C11-alkyl linéaire ; un groupement C11-alkyl ramifié ; un groupement C12-alkyl linéaire ; un groupement C12-alkyl ramifié ; un groupement C13-alkyl linéaire ; un groupement C13-alkyl ramifié ; un groupement C14-alkyl linéaire ; un groupement C14-alkyl ramifié ; un groupement C15-alkyl linéaire ; un groupement C15-alkyl ramifié.
  • Pour un PAG préféré selon l'invention :
    • ▪ s est supérieur ou égal à t ; ou
    • ▪ s représente un nombre moyen allant de 2 à 4,5 ; ou
    • ▪ t représente un nombre moyen allant de 1,5 à 4.
  • Pour un PAG préféré selon l'invention :
    • ▪ s représente un nombre moyen allant de 2,5 à 3,5 ; ou
    • ▪ t représente un nombre moyen allant de 2 à 3.
  • Pour un PAG préféré selon l'invention :
    • ▪ s représente un nombre moyen égal à 2,5 et t représente un nombre moyen égal à 2 ; ou
    • ▪ s représente un nombre moyen égal à 3,5 et t représente un nombre moyen égal à 2,8.
  • Pour un PAG préféré selon l'invention :
    • ▪ sa viscosité cinématique à 100 °C, mesurée selon la norme ASTM D445, va de 2,5 à 4,5 mm2.s-1 ; ou dont
    • ▪ son indice de viscosité est supérieur à 160 ou est compris entre 160 et 210 ; ou dont
    • ▪ son point d'écoulement est inférieur à -40 °C ; ou dont
    • ▪ sa viscosité dynamique (CCS) à -35 °C, mesurée selon la norme ASTM D5293 est inférieure à 1 200 mPa.s.
  • Des procédés de préparation de PAG de formule (VI) sont décrits dans la demande WO-2016/016362 . Le PAG selon l'invention comprend au moins un motif oxyde de butylène.
  • La composition lubrifiante selon l'invention comprend de 80 à 99,5% en poids de PAG. Outre un PAG, la composition lubrifiante selon l'invention comprend un additif anti-usure choisi parmi les composés de formule (I)
    Figure imgb0003
     dans laquelle R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyl linéaire ou ramifié secondaire comprenant de 2 à 7 atomes de carbone, préférentiellement de 3 à 6 atomes de carbone.
  • De manière préférée, laquelle l'additif anti-usure est choisi parmi les composés de formule (I)
    Figure imgb0004
     dans laquelle R1 et R2, identiques ou différents, représentent un groupement C3-alkyl secondaire ou un groupement C6-alkyl secondaire.
  • De manière plus préférée, les groupements R1 et R2, identiques ou différents, représentent un groupement dimethyl butyl ou un groupement isopropyl.
  • De manière encore plus préférée, les groupements R1 et R2, identiques, représentent un groupement dimethyl butyl ou un groupement isopropyl.
  • D'une autre manière encore plus préférée, l'additif anti-usure comprend un mélange :
    • d'au moins un composé de formule (I) dans laquelle R1 représente un groupement C3-alkyl secondaire et R2 représente un groupement C6-alkyl secondaire,
    • d'au moins un composé de formule (I) dans laquelle R1 et R2, identiques, représentent un groupement C6-alkyl secondaire.
  • D'une autre manière encore plus préférée, l'additif anti-usure comprend un mélange :
    • d'au moins un composé de formule (I) dans laquelle R1 représente un groupement C6-alkyl secondaire et R2 représente un groupement C3-alkyl secondaire,
    • d'au moins un composé de formule (I) dans laquelle R1 et R2, identiques, représentent un groupement C6-alkyl secondaire.
  • Comme exemples de composés de formule (I), on peut citer le produit Lubrizol 1371® commercialisé par la société Lubrizol.
  • De manière préférée, la composition lubrifiante selon l'invention comprend de 0,1 à 3%, préférentiellement de 0,1 à 2%, plus préférentiellement de 0,1 à 1% en poids de composé de formule (I).
  • Outre un PAG et un composé de formule (I), la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre une huile de base.
  • De manière générale, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre tout type d'huile de base lubrifiante, minérale, synthétique ou naturelle, animale ou végétale, adaptées à son utilisation.
  • Les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent donc être des huiles d'origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) (tableau A) ou leurs mélanges.
  • De préférence, l'huile de base est différente du PAG. Tableau A
    Teneur en saturés Teneur en soufre Indice de viscosité (VI)
    Groupe I < 90 % > 0,03 % 80 ≤ VI < 120
    Huiles minérales
    Groupe II ≥ 90 % ≤ 0,03 % 80 ≤ VI < 120
    Huiles hydrocraquées
    Groupe III ≥ 90 % ≤ 0,03 % ≥ 120
    Huiles hydrocraquées ou hydro-isomérisées
    Groupe IV Polyalphaoléfines (PAO)
    Groupe V Esters et autres bases non incluses dans les groupes I à IV
  • Les huiles de base minérales qui peuvent être utilisées pour la composition lubrifiante selon l'invention incluent tout type de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d'opérations de raffinage telles qu'extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition. Des mélanges d'huiles synthétiques et minérales peuvent également être employés.
  • Il n'existe généralement aucune limitation quant à l'emploi de bases lubrifiantes différentes pour réaliser les compositions lubrifiantes selon l'invention, si ce n'est qu'elles doivent avoir des propriétés, notamment de viscosité, indice de viscosité, teneur en soufre et résistance à l'oxydation, adaptées notamment à une utilisation pour des moteurs ou pour des transmissions de véhicule.
  • Les huiles de bases des compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent également être choisies parmi les huiles synthétiques, telles certains esters d'acides carboxyliques et d'alcools, ainsi que parmi les polyalphaoléfines. Les polyalphaoléfines utilisées comme huiles de base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant de 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir d'octène ou de décène, et dont la viscosité à 100 °C est comprise entre 1,5 et 15 mm2.s-1 selon la norme ASTM D445. Leur masse moléculaire moyenne est généralement comprise entre 250 et 3 000 selon la norme ASTM D5296.
  • De manière avantageuse selon l'invention, l'huile de base peut être choisie parmi les huiles de groupe III, les huiles de groupe IV et les huiles de groupe V.
  • De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre au moins 50 % en masse d'huiles de base par rapport à la masse totale de la composition. De manière plus avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre au moins 60 % en masse, voire au moins 70 % en masse, d'huiles de base par rapport à la masse totale de la composition. De manière plus particulièrement avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre de 50, 60 ou 70 à 99,9 % en masse, ou de 50, 60 ou 70 à 90 % en masse, d'une ou plusieurs huiles de base par rapport à la masse totale de la composition.
  • La composition lubrifiante selon l'invention peut également comprendre au moins un additif supplémentaire. De nombreux additifs supplémentaires peuvent être utilisés pour la composition lubrifiante selon l'invention. Les additifs supplémentaires préférés pour la composition lubrifiante selon l'invention sont choisis parmi les additifs détergents, les additifs anti-usure différents des composés de formule (I), les additifs modificateurs de frottement, les additifs extrême pression, les dispersants, les améliorants du point d'écoulement, les agents anti-mousse, les épaississants et leurs mélanges.
  • De manière préférée, la composition lubrifiante selon l'invention comprend au moins un modificateur de frottement organique choisi parmi les esters, préférentiellement parmi les mono-esters de polyols, plus préférentiellement choisi parmi les mono-esters de glycérol. De manière plus préférée, le modificateur de frottements organique est choisi par les mono-esters de glycérol obtenus par réaction d'estérification entre le glycérol et un acide carboxylique saturé ou insaturé comprenant au moins 10 atomes de carbone, de préférentiellement de 10 à 20 atomes de carbone, plus préférentiellement de 15 à 20 atomes de carbone, avantageusement de 15 à 18 atomes de carbone.
  • Comme exemple de modificateurs de frottement organique selon l'invention, on peut citer le mono-oléate de glycérol.
  • De manière préférée, la composition lubrifiante selon l'invention comprend de 0,1 à 2% en poids, préférentiellement de 0,1 à 1,5% en poids, plus préférentiellement de 0,5 à 1,5% en poids de modificateurs de frottement organique.
  • Il existe une grande variété d'additifs anti-usure supplémentaires différents des composés de formule (I).
  • Les phosphates d'amines sont également des additifs anti-usure qui peuvent être employés dans la composition lubrifiante selon l'invention. Toutefois, le phosphore apporté par ces additifs peut agir comme poison des systèmes catalytiques des automobiles car ces additifs sont générateurs de cendres. On peut minimiser ces effets en substituant partiellement les phosphates d'amines par des additifs n'apportant pas de phosphore, tels que, par exemple, les polysulfures, notamment les oléfines soufrées.
  • De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre de 0,01 à 6 % en masse, préférentiellement de 0,05 à 4 % en masse, plus préférentiellement de 0,1 à 2 % en masse par rapport à la masse totale de composition lubrifiante, d'additifs anti-usure supplémentaires.
  • La composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre au moins un additif modificateur de frottement inorganique. L'additif modificateur de frottement inorganique peut être choisi parmi un composé apportant des éléments métalliques et un composé exempt de cendres. Parmi les composés apportant des éléments métalliques, on peut citer les complexes de métaux de transition tels que Mo, Sb, Sn, Fe, Cu, Zn dont les ligands peuvent être des composés hydrocarbonés comprenant des atomes d'oxygène, d'azote, de soufre ou de phosphore.
  • De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre au moins un additif antioxydant. L'additif antioxydant permet généralement de retarder la dégradation de la composition lubrifiante en service. Cette dégradation peut notamment se traduire par la formation de dépôts, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la composition lubrifiante.
  • Les additifs antioxydants agissent notamment comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d'hydropéroxydes. Parmi les additifs antioxydants couramment employés, on peut citer les additifs antioxydants de type phénolique, les additifs antioxydants de type aminé, les additifs antioxydants phosphosoufrés. Certains de ces additifs antioxydants, par exemple les additifs antioxydants phosphosoufrés, peuvent être générateurs de cendres. Les additifs antioxydants phénoliques peuvent être exempt de cendres ou bien être sous forme de sels métalliques neutres ou basiques. Les additifs antioxydants peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, les esters de phénol stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en C1-C12, les N,N'-dialkyle-aryle-diamines et leurs mélanges.
  • De préférence selon l'invention, les phénols stériquement encombrés sont choisis parmi les composés comprenant un groupement phénol dont au moins un carbone vicinal du carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupement alkyle en C1-C10, de préférence un groupement alkyle en C1-C6, de préférence un groupement alkyle en C4, de préférence par le groupement ter-butyle.
  • Les composés aminés sont une autre classe d'additifs antioxydants pouvant être utilisés, éventuellement en combinaison avec les additifs antioxydants phénoliques. Des exemples de composés aminés sont les amines aromatiques, par exemple les amines aromatiques de formule NRaRbRc dans laquelle Ra représente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, Rb représente un groupement aromatique, éventuellement substitué, Rc représente un atome d'hydrogène, un groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule RdS(O)zRe dans laquelle Rd représente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, Re représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle et z représente 0, 1 ou 2.
  • Des alkyl phénols sulfurisés ou leurs sels de métaux alcalins et alcalino-terreux peuvent également être utilisés comme additifs antioxydants.
  • Une autre classe d'additifs antioxydants est celle des composés cuivrés, par exemples les thio- ou dithio-phosphates de cuivre, les sels de cuivre et d'acides carboxyliques, les dithiocarbamates, les sulphonates, les phénates, les acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, les sels d'acide ou d'anhydride succiniques peuvent également être utilisés.
  • La composition lubrifiante selon l'invention peut contenir tous types d'additifs antioxydants connus de l'homme du métier.
  • De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention comprend de 0,5 à 2 % en poids par rapport à la masse totale de la composition, d'au moins un additif antioxydant.
  • La composition lubrifiante selon l'invention peut également comprendre au moins un additif détergent. Les additifs détergents permettent généralement de réduire la formation de dépôts à la surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires d'oxydation et de combustion.
  • Les additifs détergents utilisables dans la composition lubrifiante selon l'invention peuvent être des composés anioniques comprenant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé peut être un cation métallique d'un métal alcalin ou alcalino-terreux. Les additifs détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux d'acides carboxyliques, les sulfonates, les salicylates, les naphténates, ainsi que les sels de phénates. Les métaux alcalins et alcalino-terreux sont préférentiellement le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum. Ces sels métalliques comprennent généralement le métal en quantité stoechiométrique ou bien en excès, donc en quantité supérieure à la quantité stoechiométrique. Il s'agit alors d'additifs détergents surbasés ; le métal en excès apportant le caractère surbasé à l'additif détergent est alors généralement sous la forme d'un sel métallique insoluble dans l'huile, par exemple un carbonate, un hydroxyde, un oxalate, un acétate, un glutamate, préférentiellement un carbonate.
  • De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre de 2 à 4 % en poids d'additif détergent par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
  • De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut également comprendre au moins un additif abaisseur de point d'écoulement.
  • En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, les additifs abaisseurs de point d'écoulement améliorent généralement le comportement à froid de la composition lubrifiante selon l'invention.
  • Comme exemple d'additifs abaisseurs de point d'écoulement, on peut citer les polyméthacrylates d'alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les polyalkylphénols, les polyalkylnaphtalènes, les polystyrènes alkylés.
  • De manière avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut également comprendre au moins un agent dispersant. L'agent dispersant peut être choisis parmi les bases de Mannich, les succinimides et leurs dérivés.
  • De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre de 0,2 à 10 % en masse d'agent dispersant par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
  • De manière avantageuse, la composition lubrifiante peut également comprendre au moins un polymère améliorant l'indice de viscosité. Comme exemples de polymère améliorant l'indice de viscosité, on peut citer les esters polymères, les homopolymères ou les copolymères, hydrogénés ou non- hydrogénés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène, les polyméthacrylates (PMA).
  • De manière également avantageuse, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre de 1 à 15 % en masse par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante de polymère améliorant l'indice de viscosité.
  • De manière préférée, la composition lubrifiante selon l'invention est utilisée pour la lubrification d'un moteur, préférentiellement de véhicule, plus préférentiellement de véhicule automobile.
  • Ainsi, la présente invention concerne également l'utilisation d'une composition lubrifiante selon l'invention pour lubrifier un moteur, préférentiellement de véhicule, plus préférentiellement de véhicule automobile.
  • De manière plus préférée, la présente invention concerne également l'utilisation d'une composition lubrifiante selon l'invention pour lubrifier un moteur de véhicule, plus préférentiellement de véhicule automobile.
  • La présente invention concerne également un procédé de lubrification d'un moteur de véhicules, préférentiellement de véhicule automobile, comprenant au moins une étape de mise en contact dudit moteur avec la composition lubrifiante selon l'invention.
  • La présente invention concerne également l'utilisation d'un composé de formule (I) pour améliorer les propriétés anti-usure d'une composition lubrifiante comprenant une huile choisie parmi les PAG.
  • L'ensemble des caractéristiques et préférences relatives au composé de formule (I) et au PAG décrites ci-dessus s'applique à cette utilisation.
  • La présente invention va maintenant être illustrée à l'aide d'exemples non limitatifs
    • Exemple 1 : compositions lubrifiantes selon l'invention
  • Des compositions lubrifiantes selon l'invention sont préparées conformément au tableau 1 ci-dessous (les compositions sont données en poids (g)).
  • Dans les compositions ci-dessous :
    • PAG 1 (comparatif): PAG comprenant des motifs oxyde de propylène et oxyde de butylène et une terminaison -OH
    • PAG 2 : (selon l'invention) PAG comprenant des motifs oxyde de propylène et oxyde de butylène et une terminaison -OCH3 (correspondant à la formule (VI) avec s ≈ 3,5 et t ≈ 2,8)
    • Anti-usure 1 (Lubrizol 1371® commercialisé par la société LUBRIZOL): mélange de composé de formule (I) dans lesquels R1 et R2 représentent un groupement dimethyl butyl et de composé de formule (I) dans lesquels R1 et R2 représentent un groupement isopropyl
    • Anti-usure 2 (RC3045® commercialisé par la société RheinChemie) : mélange de composé de formule (I) dans lesquels R1 et R2 représentent un groupement pentyl et de composé de formule (I) dans lesquels R1 et R2 représentent un groupement butyl
    • Anti-usure 3 (KT2203® commercialisé par la société Kangtai Lubricant Additives) : composé de formule (I) dans lesquels R1 et R2 représentent un groupement C-8 alkyl primaire
    • Modificateur de frottement 1 : mono-oléate de glycérol
    • Modificateur de frottement 2 (Sakuralube 525® commercialisé par la société Adeka) : dithiocarbamate de molybdène
    Tableau 1
    Composition Comparative 1 Comparative 2 Comparative 3 Comparative 4 1 2
    PAG 1 99,5 99,5 99,3 98,5
    PAG 2 98,5 99
    Anti-usure 1 0,5 0,5 0,5 0,5
    Anti-usure 2 0,5
    Anti-usure 3 0,7
    Modificateur de frottement 1 1 1
    Modificateur de frottement 2 0,5
    Exemple 2 : évaluation des propriétés anti-usure
  • Cette évaluation est basée sur une procédure basée sur la norme ASTM D2670 nécessitant l'utilisation d'un tribomètre FALEX et dont les conditions d'essai sont décrites ci-dessous.
    • éprouvettes : acier FALEX
    • Durée de rodage : 300 s
    • Durée d'essai : 180 min
    • Charge de rodage : 445 N
    • Charge d'essai : 1335 N
    • Vitesse : 290 tr/min
    • Température ambiante
  • Les résultats sont présentés dans le tableau 2 et sont exprimées en µm ; plus la valeur obtenue est faible, meilleures sont les propriétés anti-usure de la composition évaluée Tableau 2
    Composition Comparative 1 Comparative 2 Comparative 3 Comparative 4 1 2
    Usure totale (µm) 63 102 136 26 5 11
  • Les résultats montrent que les compositions lubrifiantes selon l'invention (compositions 1 et 2) présentent des propriétés anti-usure améliorées par rapport aux compositions lubrifiantes comparatives (compositions comparatives 1 ,2, 3 et 4).

Claims (9)

  1. Composition lubrifiante comprenant 80 à 99,5% en poids d'une huile choisie parmi les glycols polyalkylés (PAG ou polyalkylene glycols) et un additif anti-usure choisi parmi les composés de formule (I)
    Figure imgb0005
    dans laquelle R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyl linéaire ou ramifié secondaire comprenant de 2 à 7 atomes de carbone, préférentiellement de 3 à 6 atomes de carbone,
    le PAG étant un polymère bloc de formule (VI) ou un polymère statistique de formule (VI)
    Figure imgb0006
    dans laquelle
    ▪ R12 représente un groupement C1-C30-alkyl linéaire ou ramifié, de préférence un groupement C8-C15 alkyl linéaire ou ramifié ;
    ▪ s et t représentent indépendamment un nombre moyen allant de 1 à 5.
  2. Composition selon la revendication 1 pour laquelle l'additif anti-usure est choisi parmi les composés de formule (I)
    Figure imgb0007
     dans laquelle R1 et R2, identiques ou différents, représentent un groupement C3-alkyl secondaire ou un groupement C6-alkyl secondaire.
  3. Composition selon l'une des revendications 1 à 2 comprenant de 0,1 à 3%, préférentiellement de 0,1 à 2%, plus préférentiellement de 0,1 à 1% en poids de composé de formule (I).
  4. Composition selon l'une des revendications 1 à 3 comprenant une huile de base lubrifiante.
  5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant en outre un modificateur de frottement.
  6. Composition selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant en outre un modificateur de frottement organique choisi parmi les esters, préférentiellement parmi les mono-esters de polyols, plus préférentiellement choisi parmi les mono-esters de glycérol.
  7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 comprenant en outre un modificateur de frottement inorganique.
  8. Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une des revendications 1 à 7 pour la lubrification d'un moteur de véhicule, préférentiellement de véhicule automobile.
  9. Utilisation d'une composition lubrifiante selon l'une des revendications 1 à 7 pour réduire l'usure dans un moteur de véhicule.
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