Brevet FR2467859A1 — publié le 19810430

La présente invention concerne un procédé pour la préëaration d'un anhydride polyalcényl-succinique, le pro- duit ainsi préparé et une composition d'huile lubrifiante contenant le produit. Il est connu d'après le brevet britannique n 1 543 039 de rrérarer un anhydride polyisobutène-succi- nique (PIB/?-ÀLA) en faisant réagir un mélange d'anhydride maléique et d'un polymère d'isobuténe avec une quantité molaire de chlore déficiente par rapport à l'anhydride maléique. De manière appropriée, le mélange de polymère et d'anhydride maléique est chauffé à la température de réac- tion avant d'être mis en contact avec le chlore. Le mélange est mis en contact avec une quantité molaire déficiente de chlore avant qu'une quantité importante de l'anhydride maléique, par exemple moins de la moitié et d'une manière appropriée une quantité pratiquement nulle, ait réagi. La vitesse d'introduction du chlore dans le mélange peut varier entre de larges limites, mais de préférence elle est égale à la vitesse de fixation du chlore. Habituellement, le chlore est introduit en une période comprise entre 0,5 et heures, de préférence entre 3 et 7 heures. Apres le traitement de chloration, il est avanta- geux de soumettre le mélange de produits de réaction résul- tant à une post-réaction ou à un traitement thermique. Ce traitement thermiaue est conduit de manière appropriée à une température comprise entre 140 et 220 C, de préférence entre 160 et 210 C. Les conditions sont habituellement telles que sensiblement aucune partie du mélange de produits ne soit éliminée durant ce traitement thermique. Le traite- ment thermique reut être effectué pendant 0,1 à 20 heures, mais de préférence pendant 0,5 à 10 heures, Des n4riodes plus longues ont tendance à augmenter la formation de sous- produits goudronneux. En utilisant le procédé ci-dessus, on obtient une conversion du polymère d'isobutène (PIB, masse moléculaire 1029) allant jusqu'à 90% tandis que le pourcentage de 2 2467859 chlore dans le produit est d'environ 0,4 % en poids. Si on compare le procédé ci-dessusà d'autres procédés connus dans la technique, l'avantage le plus remarquable du premier est qu'à des températures de réaction d'environ 2000C on obtient de plus hautes conversions du polymère en produits contenant moins de chlore. Ces procédés de la technique antérieure sont décrits, par exemple, dans les demandes de brevet hol- landais publiées n0 7412057 et 7313404 et dans le brevet britannique n0 949 981. Il est connu, par exemple d'après la demande de bre- vet hollandais publiée n0 7412057, de préparer un anhydride polyisobutènesuccinique en faisant réagir thermiquement un polymère d'isobutène avec l'anhydride maléique. D'après la demande de brevet hollandais publiée n0 7313404, il est connu de préparer des produits similaires en faisant réagir thermiquement le polymère d'isobutène avec l'anhydride maléique jusqu'à ce que la quasi-totalité (c'est-à-dire au moins la moitié) de l'anhydride maléique soit consommée et en continuant ensuite la réaction en présence de chlore. Un problème souvent rencontré avec ces procédés, qui font intervenir une réaction thermique dans une mesure importante, est que des températures assez élevées, par exemple des températures de plus de 2200C sont nécessaires pour que l'on obtienne une vitesse de réaction satisfai- sante, et à ces températures élevées il se forme une quan- tité indésirable de sous-produits goudronneux. D'après le brevet britannique n0 949 981, il est connu de préparer de tels produits en mettant en contact un mélange du polymère d'isobutène et d'anhydride maléique avec au moins une mole de chlore pour chaque mole d'anhy- dride maléique (voie par chloration en une seule étape). Comme un tel procédé ne fait pas intervenir une réaction thermique dans une mesure importante, il est possible d'utiliser une température moins élevée, par exemple une température au-dessous de 2200C. Toutefois, le produit final contient une assez grande quantité de chlore. 3 2467859 On a maintenant trouvé, d'une manière surprenante, cutLdoeniveaux élevés de conversion de PIB (jusqu'à 90 %), le pourcentage de chlore dans le produit obtenu par un procédé similaire à celui décrit dans le brevet britanni- que no l 543 039 peut encore être réduit à moins de 0,2 % en poids si le produit PIB/MALA est soumis à un traitement thermique après que le MALA en excès a été chassé par strippage. La présente invention concerne donc un procédé pour la préparation d'un anhydride polyalc4nyl-succinique selon lequel on prépare un mélange d'un polymère d'alcène et d'anhydride maléique, on met le mélange en contact avec du chlore à température élevée et on élimine l'anhydride maléique en excès, caractérisé en ce qu'après l'élimina- tion de l'anhydride maléique en excès l'anhydride polyal- cényl-succinique formé est soumis à un traitement thermique. De manière appropriée, le traitement thermique est conduit à une température comprise entre 140 et 230'C. De préférence, la température est comprise entre 185 et 2100C. D'une manière appropriée, le traitement thermique est con- duiL pendant 0,1 à 30 heures, de préférence pendant 3 à 6 heures. La pression à laquelle on conduit le traitement thermique est comprise d'une manière appropriée entre 10 et mbars. Des polyoléfines utilisables pour l'anhydride polyalcényl-succinique sont, par exemple, le polyéthylène, le polypropylène, les polybutènes ou des mélanges de poly- butènes, le polyisobutène étant préféré en raison de sa disponibilité et de son efficacité dans les produits qui en dérivent. La masse moléculaire moyenne en poids du groupe polyalcényle est comprise de préférence entre 300 et 000. Les produits selon la présente invention sont par- ticulièrement utilisables pour la préparation de disper- sants sans cendre pour huiles, telles que des huiles lubri- fiantes. On prépare ces dispersants en faisant réagir les 4 246?859 produits, ou leurs produits d'hydrolyse, avec des composés polaires, tels que des polyalcools, par exemple le penta- érythritol ou le tris-(hydroxyméthylamino)méthane, et/ou des polyamines, par exemple des polyalcoylène-amines comme la tétraéthylène-pentamine. On a trouvé que quand on fait réagir le présent produit avec des polyamines, par exemple avec la tétraéthy- lêne-pentamine, le problème d'une grande quantité de ma- tière insoluble formée par la réaction des polyamines avec HC1 et qui doit être éliminée par filtration est sensible- ment résolu. Ce problème semble exister quand on utilise des produits à plus fort pourcentage de chlore, comme le produit préparé par le procédé selon le brevet britannique n 1 543 039 mentionné plus haut. 1t; L'invention concerne aussi un procédé selon lequel on fait réagir l'acide polyalcényl-succinique avec une polyamine. De préférence on utilise la tétraéthylène- pentamine. L'invention va maintenant être décrite avec réfé- rence aux exemples suivants. Exemple I. Un mélange de 660 parties en poids d'un polymère d'isobutène (PIB, masse moléculaire 960) et de 109 parties en poids d'anhydride maléique (IALA, rapport molaire de 4MALA à PIB 1,7:1) est chauffé à 180 C et purgé à l'azote. On introduit du chlore (52,5 parties en poids, rapport molaire du chlore à MALA 0,67:1) au-dessous de la surface du mélange pendant une période de 5 heures. On chauffe ensuite le mélange à 180 C pendant 4 heures. On élimine ensuite le MALA en excès. La conversion de PIB est de 83 % tandis que l'indice d'acide du produit brut est de 1,85 méq/g. Le produit PIB/MALA contenant 0,41 % en poids de chlore est soumis à un traitement thermique à 210 C dans un courant d'azote. 315 La déchlorhydratation de PIB/MALA est suivie de la détermination de la teneur en chlore à divers instants comme 2467859 indiqué dans le tableau suivant. TABLEAU I Déchlorhydratation de PIB/MALA à 210 C dans un courant d'azote Temps, h Cl, % en poids 0 0,41 1 0,30 2 0,26 0,21 6 0,21 8 0,20 24 0,18 Exemple II. Après 24 heures de traitement thermique à 185 C sous N2, le produit PIB/MALA contient 0,26 % en poids de chlore. On fait réagir ce produit avec la tétra-éthylène pentamine (TEPA) dans un rapport de 188 grammes de TEPA pour 1 000 grammes de PIB/MALA et on calcule le dépôt par rapport à la quantité de TEPA introduite. A titre de comparaison, le produit PIB/MALA non traité, contenant 0,41 % en poids de chlore, est mis aussi à réagir avec TEPA dans le même rapport et on calcule le dépôt. Le tableau II indique les résultats de cette expé- rience. TABLEAU II g TEPA Dépôt, % en poids 1000 g PIB/MALA par rapport au TEPA introduit PIB/MALA (0,41 % en poids de C12) non traité 188 6,4 PIB/MALA (0,26 % en poids de C12) traité 188 1,5 Comme on peut le voir d'après les résultats donnés dans le tableau II, le dépôt dans le cas de PIB/MALA traité est, d'une manière étonnante, environ quatre fois moindre 6 2467859 cue dans le cas de PIB/[LLA non-traité, tandis que la teneur en chlore est environ deux fois moindre que la teneur en chlore du PIB/NVALA nontraité. On aurait pu s'attendre en rfison du rapport des teneurs en chlore entre le PIB/MALA traité et celui non-traite à ce que le PIB/i.:LA traité prrsente un dépôt environ deux fois moindre que le PIB/MALA traité. RE'i C2T.;ICITS 1 - Un procódé pour la préparation d'un anhydride polyalcényl-succinique, selon lequel on prepare un mlange d'un polymère d'alcène et d'anhydride maléique, on met le mélange en contact avec du chlore à temp-rature élevée, cela étant suivi d'une post-réaction, et ensuite on élimine l'anhydride maléicue en excès, caractérisé en ce qu'après l'élimination de l'anhydride maléique en excès l'anhydride polyalcényl-succinique formé est soumis à un traitement thermique. 2 - Un procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce aue le traitement thermicue est effectué à une tem- pérature comprise entre 140 et 2300 . 3 - Un procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement thermique est ef- fectué à ine température comprise entre 185 et 210 C. 4 - Un rrocêdé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement thermique est effec- tué pendant 0,1 à C heures. - Un procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement thermique est effec- tué oendant 35 à 6 heures. 6 - Un procédé selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que le traitement thermique est effec- tué à une pression de 10 à 200 mbars. 7 - Un procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce eue comme anhydride polyalcényl- succinique on utilise un anhydride polyisobutényl-succinique dont le groupe polyisobutènyle a une masse moléculaire moyenne comprise entre 300 et 200 000. 8 - Un procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce aue l'anhydride rolyalcényl-succinique formé est mis à réa-ir avec une polyamine. 9 - Un procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que comme polyamine on utilise la tétra- éthylène-pentamine. - Les produits préparés par un precédé selon l'une des revendications 1 à 9. 8 2467859 1 i - Une composition d'huile lubrifiante qui contient un nroduit selon la revendication 10.