Brevet FR2102295A1 — publié le 19720407

i 2102295 La présente invention concerne un procédé et une composition pour transmettre la pression dans un système hydraulique. Les fluides fonctionnels utilisables pour le fonctionnement des mécanismes hydrauliques exigent une combinaison de propriétés qui sont souvent difficiles à obtenir dans de nombreux produits existant actuellement. Les propriétés qui sont requises pour le fonctionnement sûr et satisfaisant à basse température comprennent un faible point d'écoulement, qui permet à un fluide hydraulique d'opérer à basse température. Les fluides fonctionnels doivent aussi présenter une faible oxyda-bilité, fonctionnant ainsi sans accumulation de boue. Une autre propriété importante de ces fluides est une courbe température -viscosité plate, c'est-à-dire un indice de viscosité élevé qui permet au fluide de rester utilisable dans un intervalle étendu de température. Une des propriétés vitales qui sont requises pour les fluides qui doivent être utilisés dans les industries courantes et les industries minières ou dans les applications militaires est une inflammabilité minimale. D'autres qualités intéressantes encore pour ces produits sont un point d'ébulli-tion relativement élevé et de faibles caractéristiques de corrosion. Les mélanges de divers phosphates ont été utilisés comme fluides fonctionnels dans le passé. Les phosphates, de tri-aryle et de trialkyle ont été utilisés seuls ou en association les uns avec les autres, pour donner des fluides fonctionnels ayant diver®g?ropriétés. Néanmoins, les fluides de la technique antérieure sont déficients pour une ou plusieurs des propriétés précédentes. Un objet de la présente invention consiste à fournir des fluides fonctionnels présentant toutes les caractéristiques avantageuses décrites ci-dessus. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un fluide fonctionnel totalement synthétique constitué de deux composants qui, lorsqu'ils sont associés en des proportions variables, donnent une série de fluides avec des viscosités variables selon les proportions, chacun ayant des caractéristiques supérieures à celles des fluides connus de viscosité semblable. On a maintenant découvert qu'on peut parvenir à ces 71 29698 2 2T02295 objectifs en utilisant une composition de fluide fonctionnel constituée d'un phosphate de triaryif/^f^cKun phosphate d'alkyl phényle. les compositions de fluide fonctionnel de la présente 5 invention sont des fluides totalement synthétiques constitués de 10 à 90# environ en poids de l'ensemble de la composition d'un phosphate de triaryle styréné et de 90 à 10# environ en poids de l'ensemble de la composition d'un phosphate d'aryle et d'alkylphényle. Ces fluides peuvent aussi contenir de faibles 10 quantités de divers additifs, tels que des anti-oxydants,, des inhibiteurs de rouille, des anti-mousse et des additifs de charge. Les phosphates de triaryle styréné utilisés dans la présente invention ont pour formule générale: 15 dans laquelle x est un nombre de 0,5 à 2 environ, et de préférence de 0,7 à 1,5 inclus environ, n est un nombre de 1 à 3 inclus, a et c sont chacun des nombre de 0 à 5 inclus, b est un nombre de 0 à 4- inclus, et RI, Kg ^5 sont chacun un groupe ^ alkyle ayant de 1 à 8 atomes de carbone environ. Les composés se caractérisent par des viscosités élevées c'est-à-dire des viscosités supérieures à 193>5 centistokes à 38°C. La valeur de x est égale au nombre moyen de groupes styrylphényle par groupe phosphate. Ainsi, cette formule représente un mélange 30 de phosphates plutôt qu'un composé pur. Par exemple, si le phosphate de triaryle sty£éaé utilisé est un phosphate de styrylphényle ayant une valeur de x égale à 1,5 et une valeur de n égale à 1, il est constitué d'un mélange de phosphate de diphé- nyle et de styrylphényle, de phosphate de distyrylphényle et 35 • . de phényle, de phosphate de triphényle et de divers autres isomères, le mélange ayant une valeur moyenne de 1,5 groupes sty-rylphényles par groupe phosphate. Comme exemples de composés styrylphényle utilisés de préférence dans la présente invention, on peut citer les suivants: 40 71 29698 3 2102295 phosphate de styrylphényle et de diphényle phosphate de styrylphényle et de dierésyle phosphate de styrylphényle et de dixylyle phosphate de styrylphényle et de "bis (isopropylphényle) 5 phosphate de styrylphényle et de bis (butylphényle) phosphate d*isopropylbenzylphenyl et de diphényle et les mélanges des composés précédents avee: le phosphate de bis (styrylphényle) et de phényle le phosphate de bis (styrylphényle) et de crésyle 10 le phosphate de bis (styrylphényle) et de xylyle On préfère en particulier utiliser le phosphate de styrylphényle et de diphényle et le phosphate de styrylphényle et de bis (isopropylphényle) ayant une valeur x de 0,7 à 1,5 et une valeur n de 1. Pont aussi partie de la présente invention 15 les composés suivants: phosphate de distyrylphényle et de diphényle phosphate de distyrylphényle et de bis (isopropylphényle) phosphate de tristyrylphényle et de diphényle phosphate de bis (distyrylphényle) et de phényle 20 phosphate de distyrylphényle et de dierésyle phosphate de distyrylphényle et de dixylényle et leurs mélanges. les composés mentionnés ci-dessus ne sont donnés que comme exemples et ne doivent pas être considérés comme formant 25 une liste exhaustive. Les phosphates d1alkylphényle utilisés dans la présen-. te invention ont pour formule: 30 35 3-y dans laquelle R^ est un groupe alkyle ayant de 3 à 12 atomes de carbone environ, d est un nombre de là 5 inclus, et y est un nombre de 0,2 à 2,5 inclus environ. Comme x, y désigne une valeur moyenne pour un mélange de phosphates. Ces composés sont bien connus et se caractérisent par des viscosités relativement faibles par rapport à celles des phosphates de triaryle styrénées, Normalement, leurs viscosités sont inférieures à43 centistockes 71 29698 4 2102295 à 38°C. On peut citer comme exemples: le phosphate d'isopropy-phényle et de diphényle, le phosphate de "bis (isopropylphényle) et de phényle, le phosphate de diisopropylphényle et de diphénylQ le phosphate de tert-butylphényle et de diphényle, le phosphate 5 de sec-butylphényle et de diphényle, le phosphate d'hexylphényle et de diphényle, le phosphate d'octylphényle et de diphényle, et leurs mélanges. On préfère utiliser le phosphate d1isopropylphényle et de diphényle et les phosphates de butylphényle et de diphényle. 10 les phosphates de triaryle styréné et les phosphates d1alkylphényle sont mélangés en des proportions de 10 à 90# en poids du phosphate de triaryle.styréné et de 90 à 10# environ du phosphate d*alkylphényle. Ce mélange est effectué par l'un des procédés connus de mélange des fluides. La viscosité du mé-15 lange varie dans de larges limites, selon les phosphates particuliers utilisés et les proportions dans lesquelles ils sont mélangés. En faisant varier les proportions relatives des deux phosphates utilisés, on peut donc obtenir une série de fluides ayant des viscosités différentes à partir de deux composants 20 seulement. Ces fluides ont normalement des viscosités de 200 à 900 secondes Saybolt universel et de préférence de 220 à 600 secondes Saybolt universel environ, à 38°C. Les fluides de la présente invention se caractérisent par une stabilité exceptionnellement élevée à l'oxydation, de 25 faibles points d'écoulement, des températures d* auto-inflammation élevées et des indices de viscosité relativement faibles, comparés à ceux des fluides connus. En outre, les fluides de la présente invention présentent un excellent caractère de retardateur de flamme et une excellente stabilité à l'hydrolyse. 30 Les fluides de la présente invention peuvent contenir aussi de faibles quantités d'autres additifs bien connus dans la technique. Bien que les fluides de la présente invention aient une excellente stabilité à l'oxydation par eux-mêmes, cette propriété peut être augmentée par addition de l'un des anti-oxy-35 dants couramment utilisés, tels que les aryl-amines, les alkyl phénols, les naphtylamines et les alkylphényle aminés. Les naphthylamines, comme ltephényl-oC-naphthylamine et l'octylphényl-ak-naphthylamine et les alkyl j>hénylamines, comme le dioctyl diphénylamine, sont des anti-oxydants particu-40 lièrement utiles dans les fluides de la présente invention. Ces 71 29698 5 2102295 anti-oxydants sont normalement^ ajoutés à raison de 0,1 à 2# environ en poids. On peut aussi incorporer dans les fluides de la présente invention des inhibiteurs de rouille, comme des alcools polyhydroxylés, les acides alkyl malonique et succinique, des 5 aminés, des aminophénols et les sels de métaux polyvalents d'acides sulfoniques organiques® Ces inhibiteurs de rouille sont aussi utilisés en des proportions relativement faibles, c'est-à-dire de 0,1 à 2# environ en poids. On peut aussi incorporer dans les fluides des dépresseurs de mousse. 10 Les fluides fonctionnels de la présente invention sont utilisés dans des systèmes hydrauliques fermés tels que des compresseurs, des ascenseurs hydrauliques, des ponts élévateurs, des systèmes de freinage, des fours à oxygène, dispositif de moulage en matrice, dispositifs élévateurs et des unités asser-15 vies, de telle manière que, lorsqu'on applique la pression dans le fluide en un point particulier à l'intérieur du système hydraulique, la pression soit transmise en n'importe quel autre point par le fluide dans le système hydraulique. L'invention est illustrée par les exemples suivants 20 qui ne la limitent aucunement. EXEMPLE 1 On a synthétisé un phosphate de styrylphényle et de bis(isopropylphényle) en faisant réagir un phénol styréné commercial avec 1'oxychlorure de phosphore, en présenee de chloru-25 re de magnésium, puis en faisant réagir le produit ainsi obtenu avec un phénol isopropylé commercial. Le produit contenait une moyenne de 0,7 groupe styrylphényle par molécule et avait une viscosité de 1Ç09 secondes Saybolt universel à 38°C. Ce phosphate de phényle styréné et de bis (isopropylphényle) a été 30 mélangé au phosphate de diphényle et d'isopropylphényle à raison de respectivement 42 et 58# environ en poids de la composition totale. Le fluide présentait les propriétés indiquées dans le tableau I. TABLEAU I 35 Viscosité (centistokes) à 37°,8 C 46,5 à 98,9° C 5,3 Indice de viscosité 22 point cfécoulement (°C) -28,9°C 40 Acidité (mg de KOH/g) 0,14 71 29698 6 2102295 TABLEAU 1 (suite) Température d'auto-inflammation 565 °C pointd'éelair 243°C point de feu 335°C 5 Inflammation par tubulure chaude (tuyau de purge) 810°0 Test "Shell 4 billes" (54°C, 600 tours/minute) 10 kg 0,30 40 kg 0,50 10 EXEMPLE 2 On a synthétisé un phosphate de diphényle et de styrylphényle en faisant réagir un phénol styréné commercial avec 11oxychlorure de phosphore, en présence de chlorure de magnésium, puis en faisant réagir le produit ainsi obtenu avec le 15 phénol. Le produit contenait une moyenne d'un peu plus de 1 groupe styrylphényle par molécule et avait une viscosité de 223 centistokes à 38°G. Ce phosphate de styrylphényle et de diphényle a été mélangé au phosphate de diphényle et d1isopropylphényle à raison de respectivement 42 et 58# en poids de la 20 composition totale. Le fluide présentait les propriétés indiquées dans le tableau II TABLEAU II Viscosité à 37î8®G 47,2 25 à 98,9*0 5,8 Indice de viscosité 28 Acidité (mg de XOH/g) 0,04 Température d'auto-inflammation 604,4*0 point d1éclair 135*0 30 point de feu 343*0 On a effectué des tests semblables sur un fluide fonctionnel commercial vendu sous la dénomination commerciale "Fyr-quel 220" par Stauffer Chemical Company de New-York. Le "Pyrquel 220" est un fluide à base de phosphate de triaryle ayant une 35 viscosité de 220 secondes universelles Saybolt à 38°C. Les propriétés vis-à-vis de l'inflammation étaient approximativement les mêmes pour le phosphate de diphényle et dé styrylphényle et pour le "Fyrquel 220", mais le phosphate de diphényle et de styrylphényle avait un indice de viscosité considérablement su-40 périeur, permettant ainsi une gamme plus large d'applications 71 29698 7 2102295 10 que le fluide commercial. EXEMPLE 3 le fluide utilisé dans l'exemple 2 a été testé dans une pompe "Vickers Vane Pump" selon le mode opératoire décrit dans la norme AS5M-D2271« On a utilisé un volume total de 36 litres et la température a été maintenue à 65,6°C, sous une pression de 140 kg/cm2. Les résultats sont rassemblés dans le tableau III, TABLEAU III Temps (heures) Perte totale en poids de 1'anneau (g) Perte totale en poids du rotor (g) Viscosité (centi- stokes) Indice d'acidité mgKOH/g 15 20 0 24 48 161 237 495 800 1000 0,0141 0,0166 0,0186 0,0193 0,0197 0,0026 0,0042 0,0049 0,0052 0,0053 47.2 45,8 46.0 46.1 46,0 46.3 46,3 46,3 0,04 0,07 0,06 0,10 0,16 0,34 0,55 0,63 25 30 Le tableau III démontre que les fluides de la présente invention coneerveitleurs caractéristiques de viscosité et d'acidité dans des limites étroites de tolérance pendant de longues périodes d'utilisation continue avec de très faibles effets de corrosion sur l'appareillage. EXEMPLE 4 On a préparé une série de fluides en faisant varier les proportions du phosphate de diphényle et de styrylphényle et du phosphate de diphényle et d'isopropylphényle utilisés dans l'exemple 2. Les proportions relatives sont indiquées dans le tabfeau IV. TABLEAU IV 35 phosphate de styrylphényle et de diphényle (# en poids) phosphate de . isopropylphényle et de diphényle (centistokes) Viscosité à 37,8° C 40 10 15 22 90 85 78 25.7 28,2 31.8 71 29698 8 2102295 . TABLEAU IY (suite) ph.osph.ate de styrylphényle et de diphényle (# en poids) phosphate d'isopropylphényle et de diphényle ($ en Yiscosité à 37°8 C (centi-poids)stokes) 42 58 47,2 75 25 106,2 80 20 118,2 Tous les mélanges du tableau IY présentent une acidité relativement faible, une viscosité élevée- et des propriétés vis-à-vis de l'inflammation comparables à celles de fluides commerciaux ayant des viscosités semblables. 71 29698 9 2102295 REVENDICATIONS 1. Fluide hydraulique synthétique caractérisé en ce qu'il est constitué de; a) 10 à 90# environ en poids de l'ensemble de la composi-5 tion d'un phosphate de triaryle styréné de formule: (R2^c 10 25 15 3-x dans laquelle x est un nombre de 0,5 à 2,0 environ inclus, n est un nombre de 1 à 3 inclus, a et c sont chacun des nombres de 0 à 5 environ, b est un nombre de 0 à 4 inclus et R-^, Rg et R^ sont chacun un groupe alkyle ayant de 1 à 8 atomes de carbone environ, et b) 90 à 10# environ en poids de l'ensemble de la composition d'un phosphate d'alkylphényle de formule: 20 30 35 40 3-y dans laquelle R^ est un groupe alkyle ayant de 3 à 12 atomes de carbone environ, d est un nombre de 1 à 5 inclus, et y est un nombre de 0,2 à 2,5 inclus environ, cette composition ayant une viscosité de 20j5 à 193,5 à 38°C. 2. Composition selon la revendication 1 caractérisée en ce que n est égal à 1 et x est un nombre de 0,7 à 1,5 environ,, 3o Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le phosphate de triaryle styréné est le phosphate de diphényle et de styrylphényle, ou le phosphate de styrylphénylçêt de bis seion la revendication 1 caractérisée en ce que le phosphate de triaryle styréné est le phosphate de styrylphényle et de bis (isopropylphényle). 5. Composition selon la revendication 4 caractérisée en ce que le phosphate d'alkylphényle est le phosphate de diphényle et d1isopropylphényle. 6. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le phosphate d'alkylphényle est choisi parmi le phosphate de dipnényle et de tert-butylphényle et le phosphate de 71 29698 10 2102295 15 diphényle et de sec-butylphényle. 7. Procédé pour la transmission de la pression dans un système hydraulique, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser dans ce système hydraulique une quantité efficace d'un fluide hydraulique comprenant: a) un phosphate de triaryl styréné de formule 10 0 u P (?3^c 3-x dans laquelle x est un nombre de 0,5 à 2,0 environ inclus, n est un nombre de 1 à 3 inclus,, a et c sont chacun des nombres de 0 à 5 environ, b est un nombre de 0 à 4 inclus et Rlf Rg et R^ sont chacun un groupe alkyle ayant de 1 à 8 atomes de carbone environ, et b) un phosphate d'alkylphényle de formule: 20 25 R. (D- 0 II P y "" - 3-y dans laquelle y est un nombre de 0,2 à 2,5 environ et R. est 4 un groupe alkyle ayant de 1 à 12 atomes de carbone environ, et à appliquer la pression sur ce fluide hydraulique en n'importe quel point de ce système, de façon à transmettre la pression ainsi appliquée dans tout le système par l'intermédiaire de ce fluide hydraulique. 50