Brevet FR3053049A1 — publié le 20171229

REDUCTION DES OXYDES D'AZOTE La présente invention concerne l'utilisation de composés source d'ammoniac dans les compositions lubrifiantes pour réduire les NOx, notamment dans les compositions lubrifiantes pour moteur automobile. Les moteurs automobiles actuels sont responsables d'émission de particules et d'oxydes d'azote (NOx). Ces polluants se retrouvent notamment dans les gaz d'échappement. L'introduction de nouvelles normes européennes va fortement modifier les stratégies de post-traitement des gaz d'échappement. L'un des objectifs est notamment de réduire fortement les oxydes à l'échappement. Cela a conduit à l'apparition de différents dispositifs techniques tels que l'introduction de systèmes de réduction catalytique sélective (SCR) capables de traiter les NOx. Avec ces nouveaux systèmes, les constructeurs ont modifié les calages de combustion par exemple en déplaçant le compromis émission de NOx/émission de particules vers la production accrue de NOx qui seront traités par les systèmes SCR. La conséquence directe est l'augmentation importante de la concentration en NOx dans les gaz de blow-by (correspondant aux flux de gaz de la chambre de combustion vers le carter) qui vont circuler à travers le film de composition lubrifiante et ainsi solubiliser les NOx dans la composition lubrifiante. Il est donc à craindre une sévérisation du phénomène de nitroxydation des compositions lubrifiantes qui est un phénomène bien plus agressif que la simple oxydation de la composition lubrifiante. Cela serait responsable d'une baisse de la qualité de la composition lubrifiante et nécessiterait un changement de la composition lubrifiante plus fréquent. Il y a donc un intérêt à fournir un moyen de réduire les NOx notamment dans les compositions lubrifiantes. Un objectif de la présente invention est de fournir des composés permettant, lorsqu'ils sont introduits dans une composition lubrifiante, de réduire les NOx. Un autre objectif de la présente invention est de fournir un tel composé qui soit de mise en oeuvre simple et qui ne dégrade pas les propriétés de la composition lubrifiante. Un autre objectif de la présente invention est également de fournir un procédé de réduction des NOx dans un moteur. 3053049 2 D'autres objectifs encore apparaîtront à la lecture de la description de l'invention qui suit. La présente invention propose l'utilisation d'au moins un composé source 5 d'ammoniac dans une composition lubrifiante pour réduire les oxydes d'azote (NOx), à l'exception des composés source d'ammoniac par hydrolyse. Dans le cadre de la présente invention, on entend par composé source d'ammoniac, tout composé susceptible de générer ou de libérer de l'ammoniac. On entend par composé susceptible de générer de l'ammoniac tout composé susceptible de 10 générer de l'ammoniac par réaction chimique, par exemple par décomposition à la température. On entend par composé susceptible de libérer de l'ammoniac tout composé libérant de l'ammoniac en réponse à une contrainte par exemple température et/ou contrainte de cisaillement. Dans le cadre de la présente invention on entend par composé source d'ammoniac par hydrolyse tout composé générant de l'ammoniac par la suite 15 d'une réaction d'hydrolyse. De façon préférée, les composés source d'ammoniac par réaction avec l'eau ne sont pas compris dans la présente invention. Les composés sources d'ammoniac selon l'invention peuvent notamment être tout composé susceptible de générer ou de libérer de l'ammoniac sous une certaine contrainte 20 de cisaillement et/ou à une température correspondant à la température de fonctionnement du moteur. Par exemple à une température comprise entre 20 et 250°C, de préférence entre 40 et 200°C, par exemple entre 40 et 150°C. Notamment, pour une libération ou génération d'ammoniac dans le carter, les composés source d'ammoniac mis en oeuvre sont les composés susceptibles de générer ou libérer de l'ammoniac à une 25 température comprise entre 20 et 100°C, de préférerce entre 40 et 100°C. Pour une libération ou génération d'ammoniac dans la zone SPC (zone Segment Piston Chemise), les composés source d'ammoniac mis en oeuvre sont les composés susceptibles de générer ou libérer de l'ammoniac à une température comprise entre 100 et 250°C. De façon avantageuse, plusieurs composés source d'ammoniac différents peuvent 30 être mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention permettant ainsi par exemple des libérations ou générations d'ammoniac dans différentes conditions, notamment selon différentes températures, différentes contraintes de cisaillement, etc, permettant ainsi éventuellement une libération/génération d'ammoniac à différents endroits du moteur, par exemple dans le carter et dans la zone SPC. 35 De préférence, dans le cadre de l'invention, les composés source d'ammoniac sont notamment choisis parmi les composés à base d'ammonium, c'est-à-dire les 3053049 3 composés comprenant un cation ammonium, l'ammoniac encapsulé et les composés organiques comprenant au moins un groupe NH2, ces composés pouvant notamment être encapsulés notamment dans un polymère éventuellement fonctionnalisé. De préférence les composés à base d'ammonium sont choisis parmi : 5 les sels d'ammonium notamment choisis parmi : - les acétates de formule 1:11-COO-NH4+, [(R1CO2)21-1]-NH4+, [(R1CO2)3112]-NH4+ avec R1 est un groupe alkyle, linéaire, ramifié ou cyclique, comprenant de 10 à 20 atomes de carbone, comprenant éventuellement au moins une insaturation et comprenant éventuellement au moins un substituant de type alkylaryl ou 10 arylalkyl, l'alkyle étant linéaire ou ramifié et comprenant de 1 à 10 atomes de carbone et l'aryle comprenant de 6 à 10 atomes de carbone ; ou - le salicylate d'ammonium comprenant éventuellement un ou plusieurs substituants choisis parmi un groupe alkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et/ou un cycle hydrocarboné, saturé partiellement ou totalement 15 insaturé ou aromatique, comprenant de 3 à 10 atomes de carbones ; ou - les sulfonates d'ammonium de formule R1-S03 NH4+ ; ou - les phénolates d'ammonium éventuellement substitués par un ou plusieurs groupe alkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone, éventuellement deux phénolates peuvent être reliés par un pont soufré (un atome de soufre); 20 ces sels d'ammonium pouvant également être encapsulés notamment dans un polymère éventuellement fonctionnalisé ; ou les ions ammonium; ou les ions ammonium complexés dans des ligands cycliques ou polycycliques, notamment dans des composés éther-couronnes, par exemple 18-C-6 ; des 25 aza-couronnes ; des cryptands ; ou un polymère comprenant une chaîne principale hydrocarbonée, notamment linéaire ou ramifiée, et au moins un groupe pendant comprenant un groupe anionique, par exemple 0-, 000-, S03-, P03-, et un contre ion ammonium (NH4+) ou un groupe pendant comprenant un groupe ammonium (NH4+) et un 30 contre ion anionique par exemple 0-, 000-, S03-, P03-; ledit polymère pouvant éventuellement être encapsulé notamment dans un polymère éventuellement fonctionnalisé. De préférence, l'ammoniac encapsulé est de l'ammoniac encapsulé dans un polymère éventuellement fonctionnalisé. 35 De préférence, les composés organiques comprenant au moins un groupe NH2, sont choisis parmi : 3053049 4 le carbamate d'ammonium ; ou les acides aminés, par exemple phénylalanine, leucine, tyrosine, de préférence phénylalanine ; ou les amines grasses par exemple les composés de formule RNH2 dans laquelle 5 R est un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 10 à 20 atomes de carbone et éventuellement comprenant au moins une insaturation ou les composés de formule R-(NH)-R2-NH2, dans laquelle R2 est un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, les composés de formule NH2-R2-N(R)-R2-NH2 ; ou 10 les composés de formule R3-NH2 dans lesquels R3 est un groupe carbocyclique, mono ou polycyclique, saturé, partiellement ou totalement insaturé ou aromatique, comprenant de 6 à 10 membres, éventuellement substitué par un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone ; ou la guanidine NH2C(NH)NH2ou ses dérivés comprenant au moins un groupe 15 NH2, les autres atomes d'hydrogène pouvant être substitués par exemple par un groupe alkyle; ou benzhydrazide, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupe alkyle; ou les composés de formule (I) ..../E,.. H2N NH2 (I) 20 dans laquelle R4 représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 5 à 20 atomes de carbone, de préférence de 7 à 17 atomes de carbone, et éventuellement au moins une insaturation ; ou ces composés organiques comprenant au moins un groupe NH2 pouvant également être encapsulés notamment dans un polymère éventuellement 25 fonctionnalisé. De façon avantageuse, lorsque le composé source d'ammoniac est encapsulé, l'encapsulation est réalisée dans une capsule polymère éventuellement fonctionnalisée qui peut notamment se rompre par un stimuli extérieur tel que la température, les contraintes de cisaillement et/ou l'action d'un composé chimique. 30 De manière préférée, les composés sources d'ammonium sont choisis parmi les composés organiques comprenant au moins un groupe NH2 et notamment : 3053049 5 le carbamate d'ammonium ; ou les acides aminés, par exemple phénylalanine, leucine, tyrosine, de préférence phénylalanine ; ou la guanidine ; ou 5 les composés de formule (I) _l., H2N NH2 (I) dans laquelle R4 représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 5 à 20 atomes de carbone, de préférence de 7 à 17 atomes de carbone, et éventuellement au moins une insaturation ; ou 10 les amines grasses par exemple les composés de formule RNH2 dans laquelle R est un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 10 à 20 atomes de carbone et éventuellement comprenant au moins une insaturation ou les composés de formule R-(NH)-R2-NH2, dans laquelle R2 est un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, les composés de 15 formule NH2-R2-N(R)-R2-NH2. De manière particulièrement préférée, les composés sources d'ammonium sont choisis parmi les composés organiques comprenant au moins un groupe NH2 et notamment : 20 le carbamate d'ammonium ; ou les acides aminés, par exemple phénylalanine ; ou les amines grasses par exemple les composés de formule RNH2 dans laquelle R est un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 10 à 20 atomes de carbone et éventuellement comprenant au moins une insaturation ou les 25 composés de formule R-(NH)-R2-NH2, dans laquelle R2 est un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, les composés de formule NH2-R2-N(R)-R2-NH2. De préférence, le composé source d'ammoniac est mis en oeuvre en une 30 proportion de 0,1 à 10% en poids par rapport au poids de la composition lubrifiante. 3053049 6 De manière particulièrement avantageuse, l'utilisation d'au moins un composé source d'ammoniac selon l'invention permet de réduire les NOx dans la composition lubrifiante puisque l'ammoniac libéré ou généré va réduire les NOx. De manière particulièrement avantageuse, l'ammoniac libéré ou généré va également pouvoir circuler 5 notamment via les gaz de blow-by et permettre la réduction des NOx dans d'autres parties du moteur, par exemple dans la chambre de combustion. La composition lubrifiante selon l'invention peut être toute composition lubrifiante notamment celle mise en oeuvre dans les moteurs, notamment dans les moteurs 10 automobiles. Plus particulièrement, la composition lubrifiante selon l'invention comprend au moins une huile de base. De manière générale, la composition lubrifiante selon l'invention peut comprendre tout type d'huile de base lubrifiante minérale, synthétique ou naturelle, animale ou végétale, connue de l'Homme du métier. 15 Les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon l'invention peuvent être des huiles d'origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) (tableau A) ou leurs mélanges. Teneur en Teneur en Indice de saturés soufre viscosité (VI) Groupement I Huiles minérales 0,03 % 80 VI REVENDICATIONS1.- Utilisation d'au moins un composé source d'ammoniac dans une composition lubrifiante pour réduire les oxydes d'azote (NOx), à l'exception des composés source d'ammoniac par hydrolyse. 2.- Utilisation selon la revendication 1 dans laquelle les composés sources d'ammoniac sont tout composé susceptible de générer ou de libérer de l'ammoniac à une température comprise entre 20 et 250°C, de préférence entre 40 et 200°C, par exemple entre 40 et 150°C. 3.- Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle les composés source d'ammoniac sont notamment choisis parmi les composés à base d'ammonium, c'est-à-dire les composés comprenant un cation ammonium, l'ammoniac encapsulé et les composés organiques comprenant au moins un groupe NH2. 4.- Utilisation selon la revendication 3, dans laquelle les sels d'ammonium sont choisis parmi : - les acétates de formule R1-COO-NH4+, [(R1CO2)21-1]-NH4+, [(R1CO2)3H2]-NH4+ avec R1 est un groupe alkyle, linéaire, ramifié ou cyclique, comprenant de 10 à 20 atomes de carbone, comprenant éventuellement au moins une insaturation et comprenant éventuellement au moins un substituant de type alkylaryl ou arylalkyl, l'alkyle étant linéaire ou ramifié et comprenant de 1 à 10 atomes de carbone et l'aryle comprenant de 6 à 10 atomes de carbone ; ou - le salicylate d'ammonium comprenant éventuellement un ou plusieurs substituants choisis parmi un groupe alkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et/ou un cycle hydrocarboné, saturé partiellement ou totalement insaturé ou aromatique, comprenant de 3 à 10 atomes de carbones ; ou - les sulfonates d'ammonium de formule R1-503 NH4+ ; ou - les phénolates d'ammonium éventuellement substitués par un ou plusieurs groupe alkyle comprenant de 1 à 20 atomes de carbone, éventuellement deux phénolates peuvent être reliés par un pont soufré (un atome de soufre); ces sels d'ammonium pouvant également être encapsulés notamment dans un polymère éventuellement fonctionnalisé ; ou - les ions ammonium; ou 3053049 14 les ions ammonium complexés dans des ligands cycliques ou polycycliques, notamment dans des composés éther-couronnes, par exemple 18-C-6 ; des aza-couronnes ; des cryptands ; ou un polymère comprenant une chaîne principale hydrocarbonée, notamment 5 linéaire ou ramifiée, et au moins un groupe pendant comprenant un groupe anionique, par exemple 0-, 000-, S03-, P03-, et un contre ion ammonium (NH4+) ou un groupe pendant comprenant un groupe ammonium (NH4+) et un contre ion anionique par exemple 0-, 000-, S03-, P03-; ledit polymère pouvant éventuellement être encapsulé notamment dans un polymère 10 éventuellement fonctionnalisé. 5.- Utilisation selon la revendication 3, dans laquelle les composés organiques comprenant au moins un groupe NH2, sont choisis parmi : le carbamate d'ammonium ; ou 15 les acides aminés, par exemple phénylalanine, leucine, tyrosine, de préférence phénylalanine ; ou les amines grasses par exemple les composés de formule RNH2 dans laquelle R est un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 10 à 20 atomes de carbone et éventuellement comprenant au moins une insaturation ou les 20 composés de formule R-(NH)-R2-NH2, dans laquelle R2 est un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, les composés de formule NH2-R2-N(R)-R2-NH2 ; ou les composés de formule R3-NH2 dans lesquels R3 est un groupe carbocyclique, mono ou polycyclique, saturé, partiellement ou totalement 25 insaturé ou aromatique, comprenant de 6 à 10 membres, éventuellement substitué par un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone ; ou la guanidine NH2C(NH)NH2 ou ses dérivés comprenant au moins un groupe NH2, les autres atomes d'hydrogène pouvant être substitués par exemple par un groupe alkyle; ou 30 benzhydrazide, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupe alkyle; ou les composés de formule (I) 3053049 15 ,, B., H2N NH2 (I) dans laquelle R4 représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 5 à 20 atomes de carbone, de préférence de 7 à 17 atomes de carbone, et éventuellement au moins une insaturation ; 5 ces composés organiques comprenant au moins un groupe NH2 pouvant également être encapsulés notamment dans un polymère éventuellement fonctionnalisé. 6.- Utilisation selon la revendication 3, dans laquelle les composés organiques comprenant au moins un groupe NH2, sont choisis parmi : 10 le carbamate d'ammonium ; ou les acides aminés, par exemple phénylalanine, leucine, tyrosine, de préférence phénylalanine ; ou la guanidine ; ou les composés de formule (I) ,,B.., NH2 (1) H2N 15 dans laquelle R4 représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 5 à 20 atomes de carbone, de préférence de 7 à 17 atomes de carbone, et éventuellement au moins une insaturation ; ou les amines grasses par exemple les composés de formule RNH2 dans laquelle 20 R est un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 10 à 20 atomes de carbone et éventuellement comprenant au moins une insaturation ou les composés de formule R-(NH)-R2-NH2, dans laquelle R2 est un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, les composés de formule NH2-R2-N(R)-R2-NH2; 3053049 16 ces composés organiques comprenant au moins un groupe NH2 pouvant également être encapsulés notamment dans un polymère éventuellement fonctionnalisé. 7.- Utilisation selon la revendication 3, dans laquelle les composés organiques 5 comprenant au moins un groupe NH2, sont choisis parmi : - le carbamate d'ammonium ; ou - les acides aminés, par exemple phénylalanine ; ou - les amines grasses par exemple les composés de formule RNH2 dans laquelle R est un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, comprenant de 10 à 20 atomes de 10 carbone et éventuellement comprenant au moins une insaturation ou les composés de formule R-(NH)-R2-NH2, dans laquelle R2 est un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, les composés de formule NH2-R2-N(R)-R2-NH2; ces composés organiques comprenant au moins un groupe NH2 pouvant également être 15 encapsulés notamment dans un polymère éventuellement fonctionnalisé. 8.- Utilisation selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans laquelle lorsque le composé source d'ammoniac est encapsulé, l'encapsulation est réalisée dans une capsule polymère éventuellement fonctionnalisée qui se rompt par un stimuli extérieur tel 20 que la température, les contraintes de cisaillement et/ou l'action d'un composé chimique. 9.- Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le composé source d'ammoniac est mis en oeuvre en une proportion de 0,1 à 10% en poids par rapport au poids de la composition lubrifiante. 10.- Procédé de réduction des NOx dans un moteur, notamment moteur de véhicule, comprenant la mise en oeuvre d'une composition lubrifiante comprenant au moins un composé source d'ammoniac tel que décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 9, à l'exception des composés source d'ammoniac par hydrolyse. 25 30