Brevet FR2088542A1 — publié le 19720107

La présente invention concerne des compositions d'huiles lubrifiantes. On sait utiliser des esters de polyalcools et d'acidesmono-carboxyliques aliphatiques comme lubrifiants pour les moteurs à turbines à gaz pour l'aviation. La Demanderesse vient de trouver que de tels esters sont miscibles avec les huiles minérales servant, par exemple, de lubrifiants pour les automobiles et de lubrifiants industriels, et que les mélanges des esters et des huiles minérales lubrifiantes peuvent avoir des propriétés avantageuses par comparaison avec l'huilé minérale seule. Ainsi, selon l'invention, la Demanderesse propose une composition utile comme lubrifiant et qui comprend use huile minérale lubrifiante et au moins un ester d'un polyalcool ayant une structure de néopentyle et d'un acide monocarbcxylique aliphatique. La composition 3elon l'invention est particulièrement utile comme lubrifiant pour des moteurs à combustion interne comme des moteurs d'automobiles. L'huile minérale utilisée dans la composition de l'invention dépend de l'utilisation particulière à laquelle on destine la composition. On connaît des huiles minéralss appropriées pour servir, par exemple, de lubrifiants pour automobiles et de lubrifiants industriels, et l'on peut utiliser de telles huiles minérales dans la composition de l'invention. On préfère que 18huile minérale lubrifiante soit un lubrifiant pour moteurs d1 automobiles. Une caractéristique particulière de l'invention consiste à proposer un procédé pour lubrifier des moteurs à combustion interne, en particulier des moteurs dsautomobiles : dans ce procédé, le lubrifiant est une composition comprenant une huile minérale lubrifiante et un ester d'un polyalcool ayant une structure de néopentyle et d'un acide monocarboxylique aliphatique. L'ester d'un polyalcool ayant une structure de néopentyle peut être l'ester du néopentyl-glycol, du triméthylolpropane ou du pentaérythritol. De préférence, le polyalcool comporte au moins 3 groupes hydroxyle, et il s'agit de préférence du triméthylolpropane ou du pentaérythritol. L'acide monocarboxylique aliphatique dont dérive l'ester 71 17148 2 zuooo^x peut être un acide linéaire ou ramifié, et il comporte de préférence 5 à 10 atomes de carbone, en particulier 6 à 9 atomes de carbone, dans sa molécule. Ainsi, des acides particulièrement appropriés sont • les acides hexanoique, heptanoïque, oçtanoïque et nonanoîque. 5 Les esters préférés sont ceux qui ont été produits par la réaction d'une oléfine aliphatique avec l'oxyde de carbone et un monoalcool aliphatique inférieur, comme le méthanol ou l'éthanol, en présence d'un cobalt-carbonyle et d'une base de Lewis comme la pyridine ou la N-méthylpyrrolidone, pour former un ester du mono-10 alcool aliphatique inférieur et d'un acide carboxylique ayant un atome de carbone de plus que 1'oléfine, et par la transformation subséquente de cet ester en l'ester voulu d'un polyalcool, par exemple par une réaction de transestérification. Si on le désire, la composition peut contenir jusqu'à 90 % 15 en poids, ou même davantage,d'esters ; mais on peut obtenir les avantages de l'incorporation des.esters dans une huile minérale lubrifiante avec des compositions contenant jusqu'à 25 # en poids d'esters, en particulier avec des compositions contenant 5 % à 25 % en poids d'esters ; et l'on préfère de telles compositions. 20 La composition selon l'invention peut également contenir un agent d'épaississement, comme un ester complexe provenant d'un polyalcool et d'un acide dicarboxylique aliphatique, par exemple l'acide adipique ou azélaïque. En outre, la composition peut également contenir des 25 additifs comme des antioxydants, des agents d'amélioration de l'indice de viscosité, des détergents et des agents de dispersion. Cependant, il peut s'avérer nécessaire de n'utiliser que des proportions plus faibles de ces additifs, en particulier des agents d'amélioration de l'indice de viscosité, par rapport au cas où un 30 ester n'est pas l'un des constituants de la composition. EXEMPLE 1 Les résultats suivants illustrent l'amélioration de l'indice de viscosité (IV) que l'on obtient en mélangeant des huiles lubrifiantes minérales pour moteurs à combustion interne avec l'hexanoate 35 de pentaérythritol (HPE). 71 17148 3 2088542 Huile minérale Huile minérale + HPE Désignation I.V. fc en poids de HPE I.V. SAE 10 V SAE 30 128,5 91,1 5 10 • 152,9 102,3 5 mnwPT.n ? On prépare divers mélanges d'huiles minérales et d'esters, et l'on détermine leurs indices de viscosité, leurs points d'écoulement ou de goutte et leurs stabilités à l'oxydation. Les résultats obtenus sont donnés aux tableaux I et II où : 10 A désigne le nonanoate de triméthylolpropane B désigne le n-hexanoate de pentaérythritol C désigne l'heptanoate de pentaérythritol cSt est l'abréviation désignant des centistokes. On obtient le nonanoate de triméthylolpropane en préparant 15 tout d'abord le nonanoate de méthyle par la réaction de l'octène-1 avec l'oxyde de carbone et le méthanol en présence d'un cobalt-carbonyle et de pyridine, et en soumettant le nonanoate de méthyle à une transestérification (échange des groupes ester ) avec le triméthylolpropane. On obtient de façon similaire l'heptanoate de 20 pentaérythritol à partir de l'hexène-1. On détermine les indices de viscosité et les points d'écoulement par les procédés normalisés de l'Institut britannique du Pétrole ("Institute of Petroleum") I.P. 73/53 et I.P. 15/67, respectivement. Ces procédés sont décrits dans la 26ème édition 25 (1967) du livre "I.P. Standards for Petroleum and its Products" (Normes de l'Institut du -Pétrole pour le pétrole et ses produits), Partie 1, section 1, publié par 1'"Institute of Petroleum", Londres. On détermine la stabilité à l'oxydation en soumettant le mélange à une oxydation à l'air par le procédé I.P. 48/67, décrit ,de , 30 dans le livre/1'"Institute of Petroleum" et-puis, au lieu de déterminer le carbone résiduel Ramsbottom, en mesurant comme suit la boue insoluble dans le benzène : on introduit 20 g de l'échantillon oxydé et 50 ml de benzène 71 17148 4 2088542 de qualité analytique dans un "bêcher, on couvre le sommet du bêcher par du papier-filtre pour exclure les poussières, et l'on maintient le bêcher à l'obscurité pendant 7 jours. Après cette période de temps, on remplace toute perte éventuelle de benzène par une addi-5 tion de benzène supplémentaire au bêcher, et l'on filtre le contenu du bêcher à travers du papier-filtre garni de fibres de verre dans un creuset de G-ooch taré ou pesé. On rince le bêcher à l'aide de deux fois 50 ml de benzène. On sèche ensuite le creuset de Gooch jusqu'à poids constant à 100°C, on le pèse à nouveau et l'on cal-10 cule la teneur en boue du mélange oxydé. TABLEAU I 15 20 25 30 Huile minérale % poids/poids d'ester dans le mélange Indice de viscosité Point de goutte A B C °C Huile pour turbine 5 20 - 5 10 88 93 94 92 93 -26 -28 -29 -28 -29 Huile SAE 20 pour mot eur d * aut omobile lot 1 10 — - 82 99 -20 -22 Huile SAE 20 pour mot eur d'automobile lot 2 - 10 20 — 75 81 86 -12 -18 -20 Huile SAE 20 pour moteur d'automobile lot 3 — — 10 20 78 84 92 -21 -22 -22 Huile lubrifiante qualité 45 20 — — 72 80 -16 -24 — — _ 72 -27 Huile SAE 20W pour moteur d'automobile - - 5 10 20 81 87 89 -29 -30 -33 TABLSAU II Huile Kiïi' Huile pour turbine Huile SAE 20 pcur moteur d'automobile lot 1 n—: J I II»» Huile SAE 20 pour moteur Huile SAE 20 poux-moteur d'automobile lot 3 Huile SAE 20W pour moteur d'automobile % poids/poids d'ester dans le uéxawe Essai de stabilité à l'oxydation 20 10 10 20 10 10 20 10 20 Viscosité à 37.8°0 en oSt Avant; 2S,7û 25,51 fiO.Êl 74,97 S3.33 53,80 74,52 62,98 53,57 55,26 46,62 48,13 39,11 Après 56,98 77,76 97.09 79,47 123,70 72 „61 69,36 93 9 99 77,39 68,01 87,28 67,69 76,35 56,22 Rapport des viscosités 1,91 3,00 1 ,38 1,31 1,64 1,15 1,29 1 ,26 1 ,23 1 ,27 1 ,58 1,45 1,59 1,43 Boue mg/g 4,13 1,43 2,04 1,54 2,28 1,96 0,36 3,22 2,60 1,30 0,24 0,10 0,12 0,05 00 \J1 ho o 00 00 en 4> K> 71 17148 6 2088542 BOTMDICATIOMS 1 - Composition utile comme lubrifiant, caractérisée en ce qu'elle comprend une huile lubrifiante minérale et au moins un ester d'un polyalcool ayant une structure de néopentyle et d'un acide 5 monocarboxylique aliphatique. 2 - Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'huile lubrifiante minérale est un lubrifiant pour moteur à combustion interne. 3 - Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée 10 en ce que l'ester est un ester d'un polyalcool ayant au moins 3 groupes hydroxyle. 4 - Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ester est un ester du triméthylolpropane ou du pentaérythritol. i5 5 - Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ester est un ester d'un acide Taonocarboxylique aliphatique ayant dans sa molécule 6 à 9 aioœep. carbone. 6 - Composition selon l'une quelconque des revend'oatie; 20 précédentes, caractérisée en ce que lsester a été produit par là réaction diune oléfine aliphatique avec l'oxyde de carbone et un monoalcool aliphatique inférieur en présence d'un cob^lè-v&rbcayie et d îune base de Lewis pour former vm. ester du monoalccel, et j&r La transformation subséquente de cet ester en un ester du polyalcool. 2? 7 - Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle contient 5 à 25 % en poids de l'ester. 8 - Composition selon la revendication 1, sensiblement comme décrite dans l'exemple 1. 30 9 - Composition selon la revendication 1, sensiblement comme décrite dans l'exemple 2, 10 - Procédé pour lubrifier un moteur à cwat «j3tisr. interne. caractérisé en'ce qu'on utilise comme lubrifiant ue** compc-sitSon selon l'une quelconque des revendications précédentes.