Brevet FR2119059A1 — publié le 19720804

La présente invention se rapporte à l'addition de copolymères hydrogénés butadiène-styrène à des formulations de graisses pour améliorer la fuite de la graisse lubrifiante, son extraction par lavage par l'eau, ainsi que les propriétés de fuite 5 de la graisse lubrifiante sur des paliers de roue. Selon un autre aspect, la présente invention se rapporte à des graisses de savons de métaux alcalins contenant, de manière facultative, une polyoléfine ayant des caractéristiques améliorées, spécialement en ce qui concerne la fuite, l'extraction par lavage à l'eau et 10 la fuite sur des paliers de roue, en y ajoutant une faible quantité d'un copolymère hydrogéné butadiène-styrène ayant des quantités définies de butadiène et de styrène. On a fait divers efforts en ce qui concerne l'amélioration des caractéristiques physiques des graisses lubrifiantes. Un 15 problème souvent rencontré avec des graisses connues est la fuite durant l'utilisation, comprenant la fuite sur des paliers de roue. Egalement, la perte de graisse due à l'extraction par lavage par l'eau est un problème d'un grand intérêt pour les graisses d'automobile. Selon la présente invention, on a trouvé que l'addition 20 d'un copolymère hydrogéné butadiène-styrène à des compositions de graisse améliore sensiblement la graisse en ce qui concerne les propriétés de fuite, d'extraction par lavage par l'eau et de fuite sur les paliers de roue. Les copolymères hydrogénés de la présente invention ont 25 un poids moléculaire dans la gamme approximative de 10.000 à 200.000, de préférence de 20.000 à 100.000. Les copolymères peuvent contenir de 30 à 75 parties en poids d'unités de butadiène comonomère pour 100 parties en poids de monomères. Ainsi, la gamme large du rapport butadiène/styrène dans le copolymère peut 5° s'étendre d'environ 30 : 70 à environ 75 : 25. Le poids moléculaire du copolymère hydrogéné auquel on se réfère dans toute cette description est le poids moléculaire moyen en nombre. Le poids moléculaire moyen en nombre d'un copolymère spécifique butadiène-styrène est déterminé par des procédés 35 qui sont classiques dans la technique. Par exemple, un procédé particulièrement convenable pour déterminer le poids moléculaire de copolymère dans la gamme de 15.000 à 200.000 est l'osmomètre à membrane. Un tel mode opératoire est décrit dans un article par R.E. Steele et collaborateurs, présenté à la conférence de 40 pittsburgh pour ]a chimie analytique et la spectroscopie appliquée, 71 46421 2 2119059 en mars 1963. Pour des copolymères dans la gamme de 5.000 à 15.000, des procédés ébullioscopiques sont appropriés, tels que la technique décrite par R.L. Arnett et collaborateurs dans Journal of Polymer Science, partie A, Vol. I, pp. 2753-2764 (1963). 5 Pour des copolymères ayant des poids moléculaires inférieurs à 5.000, des procédés ayant recours à l'utilisation d'un osmomètre à pression de vapeur, tel que celui qu'on peut se procurer à la société dite Mechrolab Inc., 1062 Linda Vista Avenue, Mountain View, Californie, sont appropriés. 10 Les copolymères hydrogénés de la présente invention peuvent être préparés par n'importe laquelle des techniques classiques bien connues. Par exemple, le mélange butadiène-styrène des monomères peut être polymérisé en utilisant du butyllithium comme catalyseur. L'hydrogénation peut être réalisée sur un systè-15 me catalytique octoate de nickel-triéthylaluminium. Le brevet américain n° 2.864.809 décrit une technique pour hydrogéner des polymères contenant du butadiène. Les copolymères hydrogénés bu-tadiène-styrèneselon la présente invention sont des polymères qui ont été suffisamment hydrogénés pour retirer sensiblement toute 20 1'insaturation oléfinique, en ne laissant que 1'insaturation aromatique . L'additif copolymère selon la présente invention est généralement ajouté à la graisse lubrifiante en quantitésqui vont d'environ 0,5 à environ 10 % en poids de la graisse lubrifiante, 25 de préférence 1 à 5 % en poids. En général, n'importe quelle graisse classique et disponible dans le commerce convient dans la présente invention. La graisse employée a pu être épaissie de n'importe quelle manière connue, telle que par l'utilisation de savons et/ou en dissolvant 30 les polymères dans l'huile à des températures d'au moins 118°C. Les graisses convenables comprennent sensiblement n'importe quelle qualité de graisse pouvant s'écouler, telle que définie par le National Lubricating Grease Institute (NLGI). Par exemple, des graisses de qualité NLGI de 000 à 6 peuvent être employées 35 dans la présente invention. Egalement, des graisses ayant une pénétration selon le test /STOD217-68, pour 60 courses, dans la gamme de 85 à 475 peuvent être employées. Les bases d'huiles lubrifiantes qui peuvent être employées pour fabriquer les graisses de la présente invention peu-40 vent être de nature minérale, végétale ou animale, et on préfère 71 46421 3 2119059 des bases lubrifiantes ayant au moins une quantité principale d'origine minérale. Ces huiles comprennent des huiles raffinées ayant une viscosité d'environ 35 à environ 240 SUS (soit environ 3 à 50 centistokes) à 99°C. L'huile minérale blanche, ainsi que 5 d'autres huiles spéciales, peuvent être utilisées et sont parmi les huiles préférées. En général, la viscosité peut aller de 100 à 250 SUS (20 à 55 centistokes) à 99°C et de 500 à 5.000 SUS (1 à 10 stokes) à 38°C. Des produits épaississants pour les huiles peuvent être 10 employés en quantité allant jusqu'à 20 % en poids par rapport à l'huile. Divers savons normalement utilisés pour épaissir des graisses peuvent être employés et ils comprennent des sels métalliques d'acides à poids moléculaire élevé, par exemple des acides ayant 10 à 30 atomes de carbone, de préférence 16 à 24 atomes de 15 carbone, qu'ils soient synthétiques ou d'origine animale ou végétale. D'autres acides carboxyliques utiles pour fabriquer des savons constitués de sels métalliques comprennent ceux dérivés de suif, d'huile de poissons hydrogénée, d'huile de ricin, de graisse de laine, et de colophane. Généralement, on utilise les sels 20 de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux ou d'aluminium ou de plomb d'acides tels que l'acide laurique, l'acide palmiti-que, l'acide oléique, l'acide stéarique et analogues. Un des savons préférés est le savon constitué par le sel de lithium d'acide 12-hydroxystéarique. Alors que des savons peuvent être utilisés 25 dans des graisses de la présente invention, la présente invention est utile avec des graisses sans savon, formées essentiellement à partir de polymère et d'huile seuls, avec ou sans de faibles quantités d'additifs, tels que des inhibiteurs de rouille, des antioxydants, des produits de charge et analogues. Ainsi, des polymè-30 res tels que le polyéthylène et le polypropylène peuvent être employés comme épaississants ,seuls ou en relation avec d'autres épaississants tels que du savon. D'autres matières normalement utilisées dans des graisses peuvent être aussi employées dans des graisses applicables à 35 la présente invention. Par exemple, des additifs tels que des inhibiteurs de rouille, des anti-oxydants, des produits de charge, des pigments, des parfums et analogues peuvent être employés. Certains exemples de ces matières comprennent la propylènediamine, la phényl-a-naphtylamine, la phénothiazine, le mica, l'amiante, le 40 plomb en poudre, le zinc en poudre, le talc, l'alumine, le bioxy- 71 46421 n 2119059 de de titane, le bisulfure de molybdène, les bentones, le noir de carbone, le nitrobenzène, et analogues. En général, la quantité de ces produits de modification est inférieure à environ 10 % du poids total de la graisse. 5 Les polyoléfines subdivisées employées sont de préféren ce des homopolymères d'éthylène, des homopolymères de propylène et des copolymères non caoutchouteux d'éthylène et de propylène. Des mélanges d'homopolymères et/ou de copolymères peuvent être aussi employés. Les polymères d'éthylène utilisés dans la présente in-10 vention sont des polymères haute densité, c'est-à-dire qu'ils ont un poids spécifique à 25°C d'au moins 0,94 gramme par centimètre cube. Les polymères de propylène peuvent avoir un poids spécifique à 25°C de 0,890 à 0,920 gramme par centimètre cube. La quantité de polymère subdivisé incorporée dans la graisse est généralement 15 dans la gamme d'environ 0,là environ 10, de préférence d'environ 0*5 à 5 % en poids en se basant sur le poids total des graisses. Des compositions de graisses convenables qui peuvent être employées selon la présente invention sont définies dans le brevet américain n° 3.432.431. Cependant, il est compris dans le domaine 20 de la présente invention d'utiliser d'autres graisses connues épaissies avec d'autres agents épaississants. Le copolymère butadiène-styrène peut être incorporé dans les formulations de graisses par des machines classiques de mélan-geage utilisées dans la fabrication de graisses. Ces machines com-25 prennent des réacteurs chauffés agités, des mélangeurs à grande vitesse et des machines de broyage. EXEMPLE 1 Un copolymère butadiène-styrène selon la présente invention a été comparé à un certain nombre d'autres additifs connus 30 des graisses. La graisse employée était une graisse pour automobile (dite Philube ASM, produit de la société dite Phillips Petroleum Company, Bartlesville, Oklahoma) contenant 1 % de polyéthylène. La quantité de chaque additif était de 2 en se basant sur la graisse totale. Les résultats de ces tests sont présentés ci-dessous. . ORIGINE Pénétration"'" Point de goutte * °C (°F) Fuite ASTM5 % Extraction par lavage par l'eau4 % Fuite sur les nol lorts rîo ^ Chute de-pression", kg/cm2 (livres /pouce carré) en 264 h Non travaillé 60 courses 10.000 courses g a 0 0 1-t OJ 163 °c (3250F) Graisse ASM +2# de Paratone N 264 264 268 188 (371) 2,78 3,75 - 4,00 - (polyisobutylène) +2# d'Acrylold 9OÇ 257 260 274 192 (377) 1,37 0 8,4 3,55 - (méthacrylate) +2$ de copolymère butad iène-s tyrène 221 248 263 196 (385) 2,10 1,25 8,6 3,85 2,88 (41,0) (40# de butadiène e t 60# de s tyrène 264 264 278 194 (382) 0, 0 1,8 3,35 0,35 (5,0) 1 - ASTM D-2X7-68 2,- ASTM D566-64 3 - ASTM D1742-64 4 - ASTM D1264-63 5 - ASTM DI263-6X 6 - ASTM D942-58 71 46421 6 2119059 Dans les tests indiqués ci-dessus, tous les produits améliorant l'indice de viscosité ont amélioré la graisse ASM au point de vue aspect collant et consistance, ainsi qu'au point de vue des caractéristiques présentées dans le tableau. Cependant, la 5 meilleure performance a été obtenue avec l'additif en copolymère butadiène-styrène selon la présente invention. EXEMPLE g Des copolymères butadiène-styrène, ayant différents poids moléculaires et différents rapports butadiène/styrène, ont 10 été ajoutés à des graisses ASM et évalués, tel que présenté dans le tableau suivant. La graisse employée contenait 89,74 % d'une huile lubrifiante ayant une viscosité de 500 SUS (108 centistokes) à 38"C et un indice de viscosité de 80. La graisse contenait également 1 % de polyéthylène, 6 % de 2-hydroxystéârate de méthyle, 15 2 % d'huile de ricin hydrogénée, 1,2 % d'hydroxyde de lithium et 0,06 % de soude. Les résultats de ces tests sont présentés dans le tableau ci-dessous. TABLEAU I GRAISSE AVEC UN POLYMERE BUTADIENE-STYRENE Polymère but adi ène-styrène Pénétrations Point de goutte °C ( °P) Fuite ASTM Extraction par lavage par l'eau % Fuite sur les paliers de roue, g de fuite Non 60 10.000 -19°C Essai Poids moléculaire moyen en nombre Rapport 5È1 travaillé courses courses (-2 °F) % 1 Contrôle - - 264 264 268 160 188 (371) 2,78 3,75 4,0 2 64,000 41/59 1 260 265 268 158 221 (429) 1,43 2,50 4,30 ? 64.000 41/59 1 257 262 272 155 194 (382) 1,0 0 3,75 4 64.000 41/59 2 264 264 278 153 194 (382) 0 0 1,8 5 64.000 41/59 5 267 297 305 160 190 (374) 0,23 2,50 11,4 6 64.000 41/59 1 252 256 257 - 199 (391) - - - 7 100.000 38/62 1 260 254 270 - 201 (393) 0 1,25 3,35 8 20.000 75/25 1 260 256 272 194 (581) 0,74 1,25 3,7 O* £» K> NO O Cn «O 1) Le pourcentage Indiqué de polymère remplace celui de 1'huile lubrifiante. 71 46421 8 2119059 Dans le tableau indiqué ci-dessus, on peut voir que les propriétés de fuite, d'extraction par lavage par l'eau et de fuite sur les paliers de roue étaient sensiblement améliorées pour tous les essais contenant le copolymère butadiène-styrène de la présen-5 te invention, à l'exception de l'essai contenant 3 % de copolymère. Dans l'essai 5 mentionné précédemment, les propriétés de fuite et d'extraction par lavage par l'eau étaient meilleures que pour la graisse ASM seule mais la valeur de fuite sur les paliers de roue n'était pas aussi bonne. Cependant, pour des pourcentages infé-10 rieurs de copolymère butadiène-styrène, toutes les propriétés sont sensiblement améliorées. EXEMPLE 3 Un copolymère butadiène-styrène qui avait été hydrogéné et contenait 41 % de butadiène et 59 % de styrène a été ajouté à 15 une graisse dite prélubrifiante et à une graisse dite Philube et évalué comme dans les exemples précédents. TABLEAU II Graisse préLubrlfiante et Philube MW avec un polymère butadlène-sty-rène 20 Polymère butadiène- styrène X» Pénétrations Point de goutte, #C (eF) Ml de fuite 94 h Essai Non travaillée 60 courses 10.000 courses 25 1 - Graisse lubrifiante - 248 284 290 129 (265) 20,0 2 - " 3 255 275 288 146 (295) 11,0 30 3 - Philube MW3 — 248 275 — 196 (3%) 5,0 4 - " 2 247 265 283 203 (398) 3,0 1 - Poids moléculaire moyen en nombre du polymère:64.000. 2 - 91 % de matière lubrifiante d'une vistosité de 3.900 SUS à 38°C (8,2 stokes) et de 202 SUS à 99°C (44 centistokes) ; 9 % de polyéthylène. 3 - 59,46 % de matière lubrifiante d'une viscosité de 1.370 SUS à 38°C (2,7 stokes) et de 108 SUS à 99°C (22 centistokes) ; 40 27,14 % de matière lubrifiante d'une viscosité de 500 SUS à BAP ORIGINAL 71 46421 9 2119059 38°C (108 centistokes)et d'un indice de viscosité de 80 ; 5 % de 12-hydroxystéarate de méthyle ; 4,10 de polyéthylène ; 0,74 % de LiOH ; 0,02 % de NaOH ; 2,5 % de diamyldithiocarba-mate de plomb ; 0,04 % d'inhibiteur de rouille et 1,0 % de 5 MoS2. 4 - Le pourcentage indiqué de polymère remplace le pourcentage d'huile. On notera, d'après le tableau indiqué ci-dessus, que l'addition du copolymère butadiène-styrène a réduit sensiblement 10 les caractéristiques de fuite de chacune des graisses testées et a élevé sensiblement le point de goutte. Dans les exemples indiqués ci-dessus, tous les copolymères butadiène-styrène employés comme additifs pour les graisses ont été hydrogénés avant l'utilisation. L'hydrogénation a été réa-15 lisée pour que moins d'environ 10 % des doubles liaisons d'origine subsistent. L'hydrogénation jusqu'à environ 5 % ou moins d'insaturation résiduelle est totalement acceptable. L'importance de l'hydrogénation des liaisons oléfiniques et des groupes phényles dans les copolymères butadiène-sty-20 rêne peut être déterminée par analyse dans l'infrarouge et après l'hydrogénation. L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. 25 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire sueceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 71 46421 10 2119059 REVENDICATIONS 1 - Graisse lubrifiante comprenant une huile lubrifiante épaissie, caractérisée en ce que la graisse contient 0,5 à 10 % en poids d'un copolymère hydrogéné de. butadiène et de styrène, 5 ayant un poids moléculaire dans la gamme de 10.000 à 200.000 et étant composé de J>0 à 75 % en poids d'unités de butadiène, le restant étant composé d'unités de styrène, le copolymère ayant été hydrogéné pour retirer sensiblement toute 1'insaturation oléfinique mais pour ne retirer sensiblement rien de 1'insaturation aro-10 matique. 2 - Graisse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en copolymère est dans la gamme de 1 à 5 % en poids. 3 - Graisse selon la revendication 1 ou la revendication 15 2, caractérisée en ce que le poids moléculaire du copolymère est dans la gamme de 20.000 à 100.000. 4 - Graisse selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que la teneur en copolymère est de 1 à 2 % en poids. 20 5 - Graisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'huile lubrifiante est une huile minérale ayant une viscosité dans la gamae de 100 à 25O SUS (20 à 55 centistokes) à 99°C et de 500 à 5.000 SUS (1 à 10 stokes) à 38#C. 6 - Graisse selon l'une quelconque des revendications 1 25 à 5, caractérisée en ce qu'elle contient 0,1 à 10 % en poids d'une polyoléfine. 7 - Graisse selon la revendication 6, caractérisée en ce que la polyoléfine est le polyéthylène. 8 - Graisse selon l'une quelconque des revendications 1 30 à 7, caractérisée en ce qu'elle contient un savon de métal alcalin en tant qu'agent épaississant.