Brevet FR2049105A1 — publié le 19710326

i 2049105 Les huiles destinées à être utilisées comme lubrifiants, en particulier dans les moteurs à turbines des avions volant à une vitesse inférieure à la vitesse du son ou comme liquides de transmission d'énergie dans des conditions de température extrêmes doivent remplir certaines exigences, par exemple, 5 celles qui figurent dans une spécification de 1'Armée des Etats-Unis d'Amérique "Military Spécification MIL-L-007— 808 F". Pour le comportement viscosité-température, la viscosité à froid et le point d'inflammation, ces lubrifiants doivent respecter les valeurs limites suivantes : viscosité.: plus de 3 cSt à 98,9°C, moins de 13.000 cSt à - 53,9 On sait que,jusqu'à maintenant, on utilisait principalement dans ces applications, des esters d'acide sébacique (cf. Gunderson et Hart, Synthetie 15 lubrieants, New-York 1962, chapitre 5, Dibasic acid esters^. En raison des besoins toujours croissants en lubrifiants et liquides de transmission d'énergie de haute valeur, la demanderesse a cherché à mettre au point des huiles esters destinées à être utilisées comme agents lubrifiants, f en particulier pour les avions à turboréacteurs, et comme agents de transmission 20 d'énergie, répondant aux exigences énumérées ci-dessus et susceptibles d'être préparées de manière simple et économique à partir de composants alcools et acides d'un approvisionnement facile et existant en grandes quantités sur le marché. La demanderesse a trouvé que les agents lubrifiants ou de transmission 25 d'énergie répondaient à ces exigences lorsqu'ils consistaient en 55 à .70 % en poids 'd'isononanoate-éthyIhexanoate drhexane-l,6-diol, 15 à 30 % en poids de pélargonate-nonanoate de 2,2-diméthylpropane diol et 10 à 20 % en poids de triméthyladipate d'octyle et de nonyle. Les huiles répondant à la composition suivante :'60 à 65 % en poids. 30 d'isononanoate-éthyIhexanoate d'hexane-l,6-diol, 20 à 24 % en poids de pélargonate-nonanoate de 2,2-diméthylpropane diol et 13 à 17 % en poids de triméthyladipate d'octyle et de nonyl° possèdent des propriétés particulièrement avantageuses. Chacun de ces esters est constitué de 3 composants différents. Les 35 esters formés à partir de glycols sont obtenus par réaction des alcools avec deux acides monocarboxyliques ; l'ester triméthyladipique est obtenu par réaction de l'acide avec les deux monoalcools. Les composants sont estérifiés par des procédés quelconques connus. 70 17943 2 2049105 L'huile ester selon l'invention est obtenue par un simple mélange, auquel on peut encore ajouter des additifs connus pour augmenter la stabilité à l'oxydation ou empêcher les formations de mousse. Les composants individuels ne répondent pas aux exigences indiquées 5 ci-dessus ; les résultats ci-après le montrent : ainsi par exemple, l'isonona-noate-pélargonate de 2,2~dimëthylpropane~l,3-dioI, stable à la chaleur et à l'oxygène en raison de son atome de carbone quaternaire, présente effectivement une viscosité à froid de 10.200 cSt à - 53,9aCt un point de solidification de - 70°e, un point d'inflammation de 208°C ; mais sa viscosité est de 2,94 cSt 10 à 98,9°C, c'est-à-dire inférieure à la viscosité autorisée de 3 cSt. Le triméthyladipate de n-"oxa"»octyle et de n-"oxo',~nony le, également très stable à la chaleur et à l'oxygène en raison de sa structure, répond aux exigences par sa viscosité de 3,2 cSt à 98,9°'C, son point drinflanimation de 229°C et son point de solidification de - 69°C ; mais sa viscosité à froid de 17.100 cSt 15 dépasse la valeur limite de 13.000 cSt. L'éthylhexanoate-isononarîoate d'hexane-1,6-diol répond effectivement à toutes les exigences conventionnelles posées avec une viscosité de 3,17" cSt à 98,9°C, une viscosité à froid de 11.800 cSt à 53}9°Cr un point de solidification de - 70°C et un point d'inflammation de 217°C, mais sa résistance à la chaleur et à l'oxydation est inférieure 20 à celle des deux autres esters. On. ne pouvait pas prévoir qu'un mélange des 3 composants aux proportions indiquées donne une huile possédant d'excellentes propriétés pour les applications mentionnées. Les exemples qui suivent illustrent 1'invention sans toutefois la 25 limiter. Dans ces exemples, les indications de parties et de % s'entendent en poids, sauf indication contraire. EXEMPLE 1 On.prépare un mélange des composants suivants : 63 % de 3,5,5-triméthyIhexanoate-2-êthyIhexanoate d'hexane-l,6-diol, 30 22 % de pélargonate-3ï5,.5-triméthyIhexanoate de 2,2-diméthylpropane- 1jS-diol, 15 1* de triméthyladipate de n-"oxon-octyle et de n-"oxo"--nonyle. Les"propriétés de ce mélange sont rapportées dans le tableau qui figure plus loin. Comme on peut le constater, tous les résultats dkialyses effectuées 35 sur ce mélange d'esters correspond aux exigences de la spécification MIL-L-007808F. ■' Les alcools mis en oeuvre pour la {réparation de ces esters ont été préparés par synthèse Oxo et hydrogénation des aldéhydes obtenus dans cette synthèse. Les restes alkyl^ qu'on a représentés par une notation ii~"oxû"~alkyie dérivent de mélanges d'alcools Oxo, obtenus par hydroformylation de'ri-oléfines. 70 17943 3 2049105 Le triméthyladipate de n-oxo-octyle et de n-oxo-nonyle n'a jamais été décrit antérieurement. Il est préparé commodément par le mode opératoire décrit dans l'exemple 2 ci-après. EXEMPLE 2 5 Dans un ballon de 10 litres à fond rond, on place un mélange de 2.256 g d'acide triméthyladipique, 1.720 g de n"-oxo"-octanol et 1.880 g de n-"oxo"-nonanol ; on ajoute 500 ml de cumène comme agent d'entraînemènt et 3 g d'acide p-toluène.sulfonique comme catalyseur. On chauffe la solution sous agitation pendant plus de 5 h au condenseur à reflux à une température qui se fixe 10 spontanément à 155°C. Pendant tout ce temps, on élimine la quantité d'eau théorique de 432 ml avec l'agent d'entraînement et on la recueille dans un séparateur d'eau latéral. Le cumène est ensuite éliminé du produit de réaction .par distillation sous le vide de lia trompe à eau. Les réactifs" non* transformés ou transformés en partie sont séparés du produit de réaction 15 débarrassé du cUmène par distillation sous vide en deux fractions. La premië'ré fraction obtenue entre 50 et 140°C/0,1 mm Hg représente 370 g et contient'les acides. La seconde fraction passe dans un domaine de température de 110 à 154°C/ 0,002 mm Hg et représente 395 g. Le résidu de 4.660 g de cette séparation par distillation constitue l'huile ester brute recherchée. Le rendenent est donc 20 de 91 7°. L'indice de neutralisation de l'ester est de 0,1 mg de K0H par gramme et l'indice d'ester est de 264 mg de KOH par gramme. La distillation de cet ester en laissant un résidu de 90 g sous un vide de 0,001 mm Hg donne un produit incolore possédant les constantes suivantes : 20 ' densité d^ = 0,918 25 viscosité en cSt à 98,9°C : 3,21 à 37,8°C : 12,5 à - 40°C : 2.110 à - 53,9°C : 17.100 indice de viscosité : 139 30 point de solidification : - 69°C point d'inflammation : 229°C TABLEAU ContrSle Valeur limite Valeur déterminée Viscosité (norme allemande DIN 51562) 35 à 98,9°C au moins 3,0 cSt 3,44 cSt à 37,8°C au moins 11,0 cSt 13,49 cSt à- 53,9°C max. 13.000 eSt 12.498 cSt au bout de 3 h à - 53,9°C max. + 6 % 12.414 cSt point, d'inflammation (norme américaine ASTMD92) ' 70 17943 4 2049105 Contrôle à 760 mm Hg point de liquéfaction (norme ASTMD97) Valeur limite au moins 204°C inférieur à -60°C corrosion du cuivre (FTM 791 a-5305) 25 (50 h, 232°C) Valeur déterminée 223°C inférieur à - 67°C 5 perte à 1'évaporation (norme ASTMD 972)(6 h 30, 204°C) max. 35 % 30,6 % stabilité à la corrosion et à l'oxydation (FTM 791 a-5308) (72 h3 175°C) 10 acier 2 + 0,2 mg/' cm + 0,04 / 2 mg / cm argent +0,2 mg/cm^ + 0,07 / 2 mg/cm cuivre 2 +0,4 mg/cm + 0,06 mg/cm^ Mg Al 6 +0,2 mg/cm^ + 0,05 ! 2 mg/ cm AlCuMg 2 2 +0,2 mg/cm + 0,03 / 2 mg/ cm 15 viscosité à 37,8°C après vieillis sement (72 h, 175°C - 5 % à 15 % _ de 1 % indice d'acide total après vieillissement (ASTMD 664) (72 h, 75°C) max. 2,3 mg/K0H/g o, 24 mg/KOH/g 20 corrosion du plomb (FTM 791 a-5321) (1 h, 163°C) 2 max. 93 mg/dm - 19,7 mg/ dm^ corrosion de l'argent (FTM 791 a» 5305) (50 h, 232"C) 46,5 mg/dm^ 4,65 mg/ drn^ 46,5 mg/dm^ 43, 3 mg/ drr 70 17943 5 2049105 REVENDICATIONS 1. Agents lubrifiants ou de transmission d'énergie caractérisés en ce qu'ils consistent en 55 à 70 % en poids d'isononanoate-éthyle hexanoate drhexane- 5 1,6-diol, 15 à 30 % en poids de pélargonate-nonanoate de 2 32--diméthylpropane diol et 10 à 20 % en poids de triméthyladipate droctyle et de nonyle. 2. Agents lubrifiants ou de transmission 10 triméthyladipate d'octyle et de nonyle. 3. Le composé chimique triméthyladipate de n-"oxo"-octyle et de n~"oxou-nonyle,dâns lequel les restes "oxo"-octyle et lfoxo"-nonyle dérivent respectivement des alcools correspondants obtenus par synthèse Oxo et hydrogénation.