ES2819503T3 - Método de lubricación de un motor de combustión interna - Google Patents

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Abstract

Un metodo de lubricacion de un motor de combustion interna de encendido por compresion con una masa con carga maxima superior a 2700 kg que comprende suministrar al motor una composicion lubricante que comprende: un aceite de viscosidad lubricante, 1,5 % en peso a 10 % en peso de un dispersante sin cenizas, un detergente de sulfonato de metal alcalinoterreo de 300 TBN o superior que es una mezcla de un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relacion de metales de 10 a 40, y un detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relacion de metales de 10 a 40, en donde el detergente de sulfonato de magnesio esta presente en una cantidad de 0,01 % en peso a 0,5 % en peso, un detergente de sulfonato de metal alcalinoterreo de 80 TBN o inferior que tiene una relacion de metales de 1 a 5, en donde el detergente de sulfonato de metal alcalinoterreo de 80 TBN o inferior es un detergente de sulfonato de calcio, en donde la composicion lubricante comprende de 0 % en peso a 0,2 % en peso de un detergente de base fenolica, la relacion del detergente de sulfonato de metal alcalinoterreo de 300 TBN o superior con el detergente de sulfonato de metal alcalinoterreo de 80 TBN o inferior es de 80:20 a 20:80, la cantidad total de jabon suministrada por los detergentes de sulfonato de calcio es de 0,4 % en peso a 1,5 % en peso de la composicion lubricante, la composicion lubricante tiene un contenido de ceniza sulfatada de no mas de 1,5 % en peso, y la composicion lubricante comprende ademas de 0,1 % en peso a 1,5% en peso de un agente antidesgaste que contiene fosforo; en donde el TBN se determina mediante el metodo ASTM D2896-11.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de lubricación de un motor de combustión interna
Campo de la invención
La invención proporciona un método para lubricar un motor de combustión interna de encendido por compresión con una masa con carga máxima de más de 2700 kg que comprende suministrar al motor una composición lubricante que comprende: un aceite de viscosidad lubricante, de 1,5 % en peso a 10 % en peso de un dispersante sin cenizas, un detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior que tiene una relación de metales de 10 a 40, y un detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior que tiene una relación de metales de 1 a 5, en donde la composición lubricante comprende de 0 % en peso a 0,2 % en peso de un detergente de base fenólica, la relación de detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo superior a detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo inferior es de 80:20 a 20:80, la cantidad total de jabón que se suministra por los detergentes de sulfonato de calcio es de 0,4 % en peso a 1,5 % en peso de la composición lubricante, y la composición lubricante tiene un contenido de cenizas sulfatadas de no más de 1,5 % en peso.
Antecedentes de la invención
Se conocen detergentes a base de fenol. Entre estos se encuentran fenatos a base de monómeros fenólicos, que se enlazan con puentes de azufre o puentes de alquileno como los enlaces de metileno que se derivan del formaldehído. Los propios monómeros fenólicos están típicamente sustituidos con un grupo hidrocarbilo alifático para proporcionar una medida de solubilidad en aceite. Los grupos hidrocarbilo pueden ser grupos alquilo, e, históricamente, el dodecilfenol (o fenol sustituido con tetrámero de propileno) se ha utilizado ampliamente. Una referencia temprana a los fenatos de metales polivalentes sulfurados básicos es la patente de los Estados Unidos 2,680,96, Walker y otros, 1 de junio de 1954; ver también la patente de los Estados Unidos 3,372,116, Meinhardt, 6 de marzo de 1968.
Los detergentes a base de alquilfenol se conocen por su eficacia para proporcionar control de depósitos, antioxidante y ayudar a reducir el desgaste. Sin embargo, ciertos alquilfenoles y productos que se preparan a partir de ellos han sido objeto de un mayor escrutinio debido a su asociación como posibles materiales alteradores endocrinos. En particular, los detergentes de alquilfenol que se basan en oligómeros de alquilfenoles de C12 pueden contener especies de alquilfenol de C12 monoméricas residuales.
La patente de los Estados Unidos 7,943,796 (Campbell y otros, 4 de febrero de 2010) describe una sal sobrebasificada de un compuesto alquilhidroxiaromático oligomerizado, en donde el grupo alquilo del compuesto alquilhidroxiaromático se deriva de una mezcla de olefinas que comprende oligómeros de propileno que tienen un punto de ebullición inicial de al menos aproximadamente 195 °C y un punto de ebullición final de no más de aproximadamente 325 °C medido por ASTM D86. También se describe una composición de aceite lubricante que contiene al menos (a) una cantidad principal de un aceite de viscosidad lubricante y (b) la sal sobrebasificada del compuesto alquilhidroxiaromático oligomerizado.
La patente de los Estados Unidos 7,435,709 (Stonebaker y otros, 1 de marzo de 2007) describe una composición de aceite lubricante que presenta una respuesta de alteración endocrina reducida, que comprende una cantidad mayoritaria de un aceite de viscosidad lubricante; y un detergente que comprende una sal de metal alcalino o alcalinotérreo no sulfurado de un producto de reacción de (1) una olefina que tiene al menos 10 átomos de carbono, en donde más del 80 % en moles de la olefina es una n-alfa-olefina lineal C20-C30, en donde menos del 10 % en moles de la olefina es una olefina lineal de menos de 20 átomos de carbono, y en donde menos del 5 % en moles de la olefina es una olefina de cadena ramificada de 18 carbonos o menos, y (2) un compuesto hidroxiaromático.
La patente de los Estados Unidos 8,183,192 (Sinquinn y otros, 4 de agosto de 2011) describe una sal sobrebasificada de un compuesto alquilhidroxiaromático oligomerizado para su uso en una composición de aceite lubricante, en donde el grupo alquilo del compuesto alquilhidroxiaromático se deriva de una mezcla de olefinas que comprende oligómeros de propileno que tienen un punto de ebullición inicial de al menos aproximadamente 195 °C y un punto de ebullición final de más de 325 °C y hasta aproximadamente 400 °C medido por ASTM D86. También se describe un oligómero de propileno que tiene un punto de ebullición inicial de al menos aproximadamente 195 °C y un punto de ebullición final de más de 325 °C y hasta aproximadamente 400 °C medido por ASTM D86, donde el oligómero de propileno contiene una distribución de átomos de carbono que comprenden al menos aproximadamente el 50 por ciento en peso de átomos de carbono C14 a C20
La patente de los Estados Unidos 8,207,380 (Campbell y otros, 30 de octubre de 2008) describe un compuesto hidroxiaromático alquilado que se prepara al hacer reaccionar al menos un compuesto hidroxiaromático con un oligómero olefínico ramificado que tiene de aproximadamente 20 a aproximadamente 80 átomos de carbono en presencia de un catalizador ácido. Se ha determinado que el compuesto hidroxiaromático alquilado está sustancialmente libre de sustancias químicas alteradoras endocrinas cuando se cuantificaron los efectos sobre el desarrollo puberal y la función tiroidea en la rata hembra juvenil intacta.
La patente de los Estados Unidos 8,198,225 (Harrison y otros, 4 de junio de 2009) describe unas composiciones de alquilfenato de metal sulfurado que tienen un bajo contenido de alquilfenol. Las composiciones de alquilfenato de metal sulfurado se pueden preparar al hacer reaccionar un compuesto fenólico de la Fórmula (I) descrito en el mismo con un aldehído para formar una resina fenólica de la Fórmula (II) descrita en el mismo y luego al hacer reaccionar la resina fenólica simultáneamente con una base metálica y un primer agente sulfurante. Las composiciones de alquilfenato de metal sulfurado y las composiciones de alquilfenato de metal sulfurado sobrebasificado descritas en la misma pueden usarse como detergentes para formular composiciones de aceite lubricante. Las composiciones de aceite lubricante que se describen allí tienen una cantidad reducida del compuesto fenólico libre y una sal del mismo
La solicitud de patente de los Estados Unidos 2011/0124539 (Sinquinn y otros, 26 de mayo de 2011) describe una sal sulfurada sobrebasificada de al menos un compuesto hidroxiaromático alquilado, en donde el sustituyente alquilo del compuesto hidroxiaromático es un residuo de al menos una olefina isomerizada que tiene de aproximadamente 15 a aproximadamente 99 % de ramificación se describe. La sal sulfurada sobrebasificada de al menos un compuesto hidroxiaromático alquilado se produce mediante el proceso que comprende: (a) alquilar al menos un compuesto hidroxiaromático con al menos una olefina isomerizada que tiene de aproximadamente 15 a aproximadamente 99 % en peso de ramificación obtenida al isomerizar al menos una alfa olefina normal que tiene de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 átomos de carbono, para proporcionar al menos un compuesto hidroxiaromático alquilado; (b) neutralizar y sulfurar el compuesto hidroxiaromático alquilado en cualquier orden para proporcionar al menos un compuesto hidroxiaromático alquilado sulfurado neutralizado; y (c) sobrebasificar el al menos un compuesto hidroxiaromático alquilado sulfurado neutralizado
La publicación internacional WO 2013/059173A1 (Cook y otros, 25 de abril de 2013) describe un compuesto fenólico dimérico u oligomérico con puente que comprende: al menos una unidad monomérica (a) de fenol o un fenol sustituido con alquilo en donde el grupo alquilo contiene de 1 a 8 carbonos átomos o mezclas de los mismos; al menos una unidad monomérica (b) de un fenol alifático sustituido con hidrocarbilo en donde el grupo hidrocarbilo alifático contiene al menos aproximadamente 25 átomos de carbono, o mezclas de los mismos; y al menos un grupo puente que contiene azufre o que contiene carbono; o una sal de dicho material oligomérico; en el que el número medio de átomos de carbono en dichos grupos alquilo y dichos grupos hidrocarbilo alifáticos es de 10 a 100. La solicitud de patente europea EP1 605034 A1 describe el uso como un detergente en una composición de aceite lubricante de un condensado de hidrocarbilfenol aldehído soluble en aceite.
Existe interés, por lo tanto, en desarrollar una composición lubricante que pueda usarse en motores diésel que operan bajo condiciones y cargas severas mientras se reduce el impacto del hollín y el desgaste relacionado con el hollín así como la limpieza y los depósitos.
Resumen de la invención
La presente invención permite que un motor de combustión interna (típicamente un motor encendido por compresión) tenga al menos una reducción de hollín, una reducción de formación de depósitos, una reducción de desgaste y una limpieza mejorada.
Como se usa en la presente descripción la referencia a las cantidades de aditivos presentes en la composición lubricante descrita en la presente descripción se cita sobre una base libre de aceite, es decir, la cantidad de activos, a menos que se indique lo contrario.
Como se usa en la presente descripción, el término de transición "que comprende", que es sinónimo de "que incluye", "que contiene" o "se caracteriza por", es inclusivo o abierto y no excluye elementos o pasos del método adicionales que no se mencionan. Sin embargo, en cada mención de "que comprende" en la presente descripción, se pretende que el término también abarque, como modalidades alternativas, las frases "que consiste esencialmente en" y "que consiste en", donde "que consiste en" excluye cualquier elemento o paso que no se especifique y "que consiste esencialmente en" permite la inclusión de elementos o pasos adicionales que no se mencionan que no afectan materialmente las características básicas, novedosas y esenciales de la composición o método bajo consideración.
Como se usa en la presente descripción la expresión "motor de combustión interna encendido por compresión" pretende abarcar motores de combustión interna que tienen al menos en parte encendido por compresión. Como un resultado la invención pretende abarcar un método de lubricación de un motor de combustión interna encendido por compresión, así como motores de combustión interna encendido por compresión asistidos por chispa.
Como se usa en la presente descripción el término "jabón" significa la porción de tensioactivo de un detergente y no incluye una base metálica, tal como carbonato de calcio. El término jabón también puede referirse como un sustrato detergente. Por ejemplo, los detergentes de sulfonato que se describen en la presente descripción, el jabón o sustrato es una sal neutra de un ácido alquilbencenosulfónico.
Como se usa en la presente descripción todos los valores de los índices de base totales que se citan se determinan mediante el método ASTM D2896-11.
La invención se refiere a un método de lubricación de un motor de combustión interna de encendido por compresión con una masa con carga máxima superior a 2700 kg que comprende suministrar al motor una composición lubricante que comprende:
un aceite de viscosidad lubricante,
de 1,5 % en peso a 10 % en peso de un dispersante sin cenizas,
un detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior que es una mezcla de un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 10 a 40, y un detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relación de metales de 10 a 40, en donde el detergente de sulfonato de magnesio está presente en una cantidad de 0,01 % en peso a 0,5 % en peso,
un detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior que tiene una relación de metales de 1 a 5, en donde el detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior es un detergente de sulfonato de calcio,
en donde la composición lubricante comprende de 0 % en peso a 0,2 % en peso de un detergente de base fenólica, la relación del detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior con el detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior es de 80:20 a 20:80,
la cantidad total de jabón suministrado por los detergentes de sulfonato de calcio es de 0,4 % en peso a 1,5 % en peso de la composición lubricante,
la composición lubricante tiene un contenido de cenizas sulfatadas de no más de 1,5 % en peso y la composición lubricante comprende además 0,1 % en peso a 1,5 % en peso de un agente antidesgaste que contiene fósforo.
En otra modalidad la relación de detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo superior a detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo inferior es de 70:30 a 30:70, o de 65:35 a 35:65.
En una modalidad la cantidad total de jabón suministrado por el detergente de sulfonato es de 0,4 % en peso a 1 % en peso, o de 0,5 a 0,8 % en peso de la composición lubricante.
En una modalidad la composición lubricante comprende de 0 % en peso a 0,1 % en peso de un detergente de base fenólica.
En una modalidad además la composición lubricante comprende 0 % en peso de un detergente de base fenólica.
En una modalidad el detergente de base fenólica puede ser un fenato.
El detergente de base fenólica puede seleccionarse entre un fenato, y un salicilato.
El detergente de base fenólica puede seleccionarse entre un fenato, un salicilato, y un salixarato.
El fenato puede ser un fenato que no contiene azufre, un fenato que contiene azufre, o un detergente "híbrido" formado con un sistema tensioactivo mixto, en donde el híbrido es un fenato-salicilato mixto, un sulfonato-fenato o un sulfonatofenato-salicilato.
En una modalidad la composición lubricante comprende 0 % en peso del detergente de base fenólica. En esta modalidad la composición lubricante comprende únicamente detergentes sulfonados.
En una modalidad diferente la composición lubricante comprende de 0,01 % en peso a 0,2 % en peso, o de 0,05 % en peso a 0,1 % en peso del detergente de base fenólica.
La masa con carga (a veces denominada clasificación de peso bruto del vehículo (GVWR)) puede ser superior a 2700 kg (o 6000 libras de Estados Unidos) 2900 kg, o más de 3000 kg, o más de 3300 kg, o más de 3500 kg o más de 3700 kg, o más de 3900 kg (o 8500 libras de Estados Unidos). Típicamente el límite superior de la masa con carga o GVWR lo establece el gobierno nacional y puede ser de 10000 kg, o de 9000 kg, o de 8000 kg o de 7500 kg.
Se observa que los motores diésel de servicios pesados están limitados a todos los vehículos de motor con una "masa con carga máxima técnicamente permisible" de más de 3500 kg, equipados con motores de encendido por compresión o motores de encendido positivo de gas natural (NG) o LPG. Por el contrario, la Unión Europea indica que los vehículos nuevos de servicios ligeros (automóviles de pasajeros y vehículos comerciales ligeros) que se incluyen en el ámbito de la sección "C" de ensayos de la ACEA tienen una "masa con carga máxima técnicamente admisible" que no supere los 2610 kg.
Existe una clara diferencia entre los automóviles de pasajeros, y los motores diésel de servicios pesados. La diferencia en tamaño de más de 3500 kg a no más de 2610 kg significa que los motores de ambos tipos experimentarán condiciones de funcionamiento significativamente diferentes como carga, temperaturas del aceite, ciclo de trabajo y velocidades del motor. Los motores diésel de servicios pesados están diseñados para maximizar el par de torsión para llevar cargas a una economía máxima de combustible mientras que los motores diésel de los vehículos de pasajeros están diseñados para desplazar personas y acelerar con el máximo ahorro de combustible. El propósito de diseño del arrastre del motor frente al desplazamiento da como resultado diferentes diseños de hardware y los esfuerzos resultantes impartidos al lubricante diseñado para proteger y lubricar el motor. Otra clara diferencia de diseño distintiva es la revolución operativa por minuto (RPM) a la que opera cada motor para arrastrarse o desplazarse. Un motor diésel de servicios pesados como un motor de camión típico de 12-13 litros típicamente no excedería las 2200 rpm, mientras que un motor de un automóvil de pasajeros puede llegar hasta las 4500 rpm.
En una modalidad el motor de combustión interna es un motor diésel de combustión interna encendido por compresión (o encendido por compresión asistido por chispa) de servicios pesados.
En otra modalidad la invención proporciona el uso de una composición lubricante descrita en la presente descripción para proporcionar al menos una reducción de hollín, una reducción de formación de depósitos, una reducción de desgaste y una limpieza mejorada en un motor de combustión interna encendido por compresión (típicamente un motor de combustión interna diésel).
Descripción detallada de la invención
La presente invención proporciona un método para lubricar un motor de combustión interna y un uso como se describe anteriormente.
Aceites de Viscosidad Lubricante
La composición lubricante comprende un aceite de viscosidad lubricante. Tales aceites incluyen aceites naturales y sintéticos, aceites derivados de hidrocraqueo, hidrogenación, e hidroacabado, sin refinar, refinados, re-refinados o mezclas de estos. Se proporciona una descripción más detallada de los aceites sin refinar, refinados y re-refinados en la publicación internacional WO2008/147704, párrafos [0054] a [0056] (se proporciona una descripción similar en la solicitud de patente de Estados Unidos 2010/197536, ver [0072] a [0073]). Una descripción más detallada de los aceites lubricantes naturales y sintéticos se describe en los párrafos [0058] a [0059] respectivamente del documento WO2008/147704 (se proporciona una descripción similar en la solicitud de patente de Estados Unidos 2010/197536, ver [0075] a [0076]). Los aceites sintéticos también pueden producirse mediante reacciones de Fischer-Tropsch y típicamente pueden ser hidrocarburos o ceras hidroisomerizados de Fischer-Tropsch. En una modalidad los aceites pueden prepararse mediante un procedimiento de síntesis de gas a líquido de Fischer-Tropsch, así como otros aceites de gas a líquido.
Los aceites de viscosidad lubricante también pueden definirse como se especifica en la versión de abril de 2008 del "Appendix E - API Base Oil Interchangeability Guidelines for Passenger Car Motor Oils and Diesel Engine Oils", sección 1.3 Subtítulo 1.3. "Categorías de valores base". Las “API Guidelines” también se resumen en la patente de los Estados Unidos US 7,285,516 (ver columna 11, línea 64 a columna 12, línea 10).
En una modalidad el aceite de viscosidad lubricante puede ser un aceite mineral API Grupo I a IV, un éster o un aceite sintético, o mezclas de los mismos. En una modalidad el aceite de viscosidad lubricante puede ser un aceite mineral API Grupo II, Grupo III, Grupo IV, un éster o un aceite sintético, o mezclas de los mismos.
La cantidad del aceite de viscosidad lubricante presente es típicamente el resto que queda después de restar del 100 % en peso la suma de la cantidad de los aditivos de la invención y los otros aditivos de rendimiento.
La composición lubricante puede estar en forma de un concentrado y/o un lubricante completamente formulado. Si la composición lubricante de la invención (que comprende los aditivos que se describen en la presente descripción) está en la forma de un concentrado que puede combinarse con aceite adicional para formar, en su totalidad o en parte, un lubricante acabado), la relación de estos aditivos al aceite de viscosidad lubricante y/o al aceite diluyente incluye los intervalos de 1:99 a 99:1 en peso, o 80:20 a 10:90 en peso. Típicamente la composición lubricante de la invención comprende al menos un 50 % en peso, o al menos un 60 % en peso, o al menos un 70 % en peso, o al menos un 80 % en peso de un aceite de viscosidad lubricante.
Detergente de sulfonato
Los materiales sobrebasificados, que también se refieren como sales sobrebasificadas o superbasificadas, son generalmente sistemas homogéneos newtonianos de fase simple, que se caracterizan por un contenido de metal en exceso de lo que estaría presente para la neutralización de acuerdo con la estequiometria del metal y el compuesto orgánico ácido particular que reacciona con el metal. Los materiales sobrebasificados se preparan tras hacer reaccionar un material ácido (típicamente un ácido inorgánico o ácido carboxílico inferior, típicamente dióxido de carbono) con una mezcla que comprende un compuesto orgánico ácido, un medio de reacción que comprende al menos un disolvente orgánico inerte (aceite mineral, nafta, tolueno, xileno, etc.) para dicho material orgánico ácido, un exceso estequiométrico de una base metálica, y un promotor tal como cloruro de calcio, ácido acético, fenol o alcohol. El material orgánico ácido típicamente tendrá un número suficiente de átomos de carbono para proporcionar un grado de solubilidad en aceite. La cantidad de "exceso" de metal (estequiométricamente) se expresa comúnmente en términos de relación de metales. El término "relación de metales" es la relación de los equivalentes totales del metal a los equivalentes del compuesto orgánico ácido. Una sal de metal neutral tiene una relación de metales de uno. Una sal que tiene 3,5 veces más metal que la que está presente en una sal normal tendrá un exceso de metales de 3,5 equivalentes, o una relación de 4,5.
El "contenido de jabón", la relación de metales y el TBN son conocidos por un experto en la materia y se explican en un libro de texto estándar titulado " Chemistry and Technology of Lubricants", tercera edición, editado por RM Mortier y ST Orszulik, Copyright 2010, páginas 219 a 220 bajo el subtítulo 7.2.5. Clasificación de detergentes.
La composición lubricante descrita en la presente descripción comprende al menos dos detergentes de sulfonato. Los detergentes de sulfonato de la invención son conocidos por un experto en la materia.
Tanto el detergente de sulfonato de TBN inferior como el superior que se definen por la presente invención son detergentes de sulfonato de metal alcalinotérreo. El detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de TBN superior es una mezcla de un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 10 a 40 y un detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relación de metales de 10 a 40, en donde el detergente de sulfonato de magnesio está presente en una cantidad de 0,01 % en peso a 0,5 % en peso. El detergente de sulfonato de TBN inferior es un detergente de sulfonato de calcio.
El detergente de sulfonato de calcio de 300 TBN o superior y el detergente de sulfonato de calcio de 80 TBN o inferior se pueden preparar a partir del mismo o diferentes ácidos sulfónicos sustituidos con hidrocarbilo. Típicamente, los ácidos sulfónicos sustituidos con hidrocarbilo son ácidos sulfónicos sustituidos con alquilo.
El sulfonato se puede preparar a partir de un ácido sulfónico de benceno sustituido con mono- o dihidrocarbilo (o naftaleno, indenilo, indanilo o biciclopentadienilo) en donde el grupo hidrocarbilo puede contener de 6 a 40, o de 8 a 35 o de 9 a 30 átomos de carbono.
El grupo hidrocarbilo puede derivar de polipropileno o un grupo alquilo lineal o ramificado que contiene al menos 10 átomos de carbono. Ejemplos de un grupo alquilo adecuado incluyen decilo, undecilo, dodecilo, tridecilo, tetradecilo, pentadecilo, hexadecilo, heptadecilo, octadecilo, octadecenilo, nonodecilo, eicosilo, un-eicosilo, doeicosilo, trieicosilo, tetraeicosilo, pentaeicosilo, hexaeicosilo o mezclas de los mismos ramificados y/o lineales.
En una modalidad el ácido sulfónico sustituido con hidrocarbilo puede incluir ácido polipropeno bencenosulfónico y ácido alquil bencenosulfónico C16-C24, o mezclas de los mismos.
En una modalidad el detergente de sulfonato de 300 TBN puede ser un detergente de sulfonato de alquilbenceno predominantemente lineal que tiene una relación de metales de 10 a 40 como se describe en los párrafos [0026] a [0037] de la solicitud de patente de los Estados Unidos 2005065045 (que se otorgó como patente de los Estados Unidos 7,407,919). El detergente de sulfonato de alquilbenceno predominantemente lineal puede ser particularmente útil para ayudar a mejorar la economía de combustible.
Típicamente el detergente de sulfonato de calcio de 300 TBN o superior tiene una relación de metales de 12 a 30, o de 12 a 22, o de 16 a 20, o de 10 a 20, o de 20 a 30, o de 22 a 25 mg de KOH/g. En una modalidad la relación de metales de 300 TBN puede ser de 16 a 20, y en otra modalidad de 22 a 25.
El detergente de sulfonato que tiene una relación de metales de 10 a 40 puede tener un TBN de 350 a 500 o 375 a 425 mg KOH/g.
Por ejemplo, el sulfonato de calcio puede tener un TBN que varía de 350 a 500 y una relación de metales de 20 a 30, o puede tener un TBN de 375 a 425 mg KOH/g; y una relación de metales de 22 a 25.
Cuando es neutro o ligeramente básico, un detergente de sulfonato de calcio puede tener un TBN de 1 a 80, o de 1 a 75, típicamente de 2 a 50 mg de KOH/g o de 5 a 35 mg de KOH/g.
El detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 1 a 5 puede tener un TBN de 1 a 80, o de 2 a 40, o de 5 a 35 mg de KOH/g. Típicamente el detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 1 a 5 tiene un TBN de 5 a 35 mg de KOH/g.
En otra modalidad la composición lubricante comprende además otro detergente de sulfonato, típicamente un sulfonato sobrebasificado de magnesio, sodio o zinc. Típicamente cualquier detergente de sulfonato adicional puede ser un detergente de sulfonato de magnesio o sodio, siendo el sulfonato de magnesio el más típico.
En una modalidad la composición lubricante comprende un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 10 a 40, y un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 1 a 5.
En una modalidad la composición lubricante comprende un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 10 a 40, un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 1 a 5, y un detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relación de metales de 12 a 40.
El detergente de sulfonato de calcio puede tener un TBN de 300 a 500 o de 350 a 425 mg KOH/g; y una relación de metales de 12 a 40 o 14 a 25. El sulfonato de magnesio puede tener los mismos o diferentes ácidos sulfónicos sustituidos con hidrocarbilo, y se definen de la misma manera que se describió anteriormente para los detergentes de sulfonato de calcio.
El otro detergente de sulfonato puede estar presente en una cantidad tal como 0,01 % en peso a 0,5 % en peso, o 0,2 % en peso a 0,3 % en peso.
En una modalidad el detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior comprende una mezcla de un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 10 a 40 en donde el detergente de sulfonato de magnesio está presente en una cantidad de 0,01 % en peso a 0,5 % en peso, y un detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relación de metales de 10 a 40, y el detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior comprende un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 1 a 5.
La mezcla de detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior comprende un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 16 a 20, y el detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relación de metales de 12 a 40.
La mezcla de detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior comprende un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 22 a 25, y el detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relación de metales de 14 a 25.
Dispersante sin cenizas
La composición lubricante contiene un dispersante sin cenizas. Típicamente el dispersante sin cenizas comprende un dispersante de Mannich, un dispersante de succinamida, un éster, amida o éster-amida de ácido poliolefínico succínico, o mezclas de los mismos. En una modalidad el dispersante puede estar presente como un dispersante simple. En una modalidad el dispersante puede estar presente como una mezcla de dos o tres dispersantes diferentes, en donde al menos uno puede ser un dispersante de succinimida. Típicamente el dispersante sin cenizas comprende un dispersante de succinimida.
El dispersante de succinimida puede derivarse de una poliamina alifática o mezclas de estas. La poliamina alifática puede ser poliamina alifática tal como una etilenpoliamina, una propilenpoliamina, una butilenpoliamina o mezclas de estas. En una modalidad la poliamina alifática puede ser etilenpoliamina. En una modalidad la poliamina alifática puede seleccionarse de etilendiamina, dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina, pentaetilenhexamina, residuos de destilación de poliamina y mezclas de estos.
En una modalidad el dispersante sin cenizas puede ser un éster, amida o éster-amida de ácido poliolefínico succínico. Por ejemplo, un éster de ácido poliolefin succínico puede ser un éster de ácido poliisobutileno succínico de pentaeritritol, o mezclas de estos. Una éster-amida del ácido poliolefínico succínico puede ser un ácido poliisobutilen succínico que reacciona con un alcohol (como el pentaeritritol) y una poliamina como se describió anteriormente.
El dispersante sin ceniza puede ser una alquenil succinimida de cadena larga N-sustituida. Un ejemplo de una alquenil succinimida de cadena larga N-sustituida es succinimida de poliisobutileno. Típicamente el poliisobutileno del que se puede derivar el anhídrido de poliisobutileno succínico tiene un peso molecular promedio en número de 350 a 5000, o de 550 a 3000 o de 750 a 2500. Los dispersantes de succinimida y su preparación se describen, por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos 3,172,892, 3,219,666, 3,316,177, 3,340,281, 3,351,552, 3,381,022, 3,433,744, 3,444,170, 3,467,668, 3,501,405, 3,542,680, 3,576,743, 3,632,511,4,234,435, Re 26,433 y 6,165,235, 7,238,650 y la solicitud de patente EP 0355895 A.
Los dispersantes también pueden tratarse posteriormente por métodos convencionales mediante una reacción con cualquiera de una variedad de agentes. Entre estos están los compuestos de boro (como el ácido bórico), urea, tiourea, dimercaptotiadiazoles, disulfuro de carbono, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos como el ácido tereftálico, anhídridos succínicos sustituidos con hidrocarburos, anhídrido maleico, nitrilos, epóxidos y compuestos de fósforo. En una modalidad el dispersante postratado se borata. En una modalidad el dispersante postratado se hace reaccionar con dimercaptotiadiazoles. En una modalidad el dispersante postratado se hace reaccionar con ácido fosfórico o fosforoso. En una modalidad el dispersante postratado se hace reaccionar con ácido tereftálico y ácido bórico (como se describe en la solicitud de patente de los Estados Unidos US2009/0054278.
El dispersante sin cenizas puede tener un TBN sobre una base libre de aceite de 20 o más, de 40 o más, de 70 o más, o de 85 o más, como de 50 a 130, o de 80 a 120, o de 90 a 115.
El dispersante sin cenizas puede estar presente en 2,5 % en peso a 6 % en peso, o en 3 % en peso a 5 % en peso. Típicamente el dispersante sin cenizas puede comprender un dispersante de succinimida, en donde el dispersante de succinimida está presente en 2,5 % en peso a 6 % en peso, o en 3 % en peso a 5 % en peso.
El dispersante de succinimida puede comprender una succinimida de poliisobutileno, en donde el poliisobutileno del que se deriva la succinimida de poliisobutileno tiene un peso molecular promedio en número de 350 a 5000, o de 750 a 3000 o de 1550 a 2500.
La succinimida de poliisobutileno puede tener una relación de carbonilo a nitrógeno de 1:1 a 1:5, o 1:1 a 1:4, o 1:1,3 a 3: o 1:1,5 a 1:2.
El dispersante sin cenizas puede comprender típicamente un paquete de dispersante de dos o más dispersantes. El paquete de dispersante puede comprender:
de 0,1 % en peso a 4 % en peso de un dispersante de succinimida de poliisobutileno borada, en donde el poliisobutileno del que se deriva la succinimida de poliisobutileno borada tiene un peso molecular promedio en número de 550 a 1150, y de 0,1 % en peso a 6 % en peso de una succinimida de poliisobutileno, en donde el poliisobutileno del que se deriva la succinimida de poliisobutileno tiene un peso molecular promedio en número de 350 a 5000, o de 750 a 3000 o de 1550 a 2500.
La succinimida de poliisobutileno que se deriva de un poliisobutileno que tiene un peso molecular promedio en número de 1550 a 2500 puede estar presente en 0,1 a 2 % en peso, o de 0,2 % en peso a 1 % en peso. En una modalidad, el dispersante sin cenizas comprende además una succinimida de poliisobutileno que se deriva de un poliisobutileno que tiene un peso molecular promedio en número de 1550 a 2500 y puede estar presente en 0,1 a 2 % en peso, o en 0,2 % en peso a 1 % en peso.
Modificador de la Viscosidad del Dispersante
La composición lubricante de la invención en una modalidad contiene además un modificador de la viscosidad del dispersante. Cuando está presente, el modificador de la viscosidad del dispersante puede estar presente en 0,05 % en peso a 1,5 % en peso, o en 0,1 % en peso a 1 % en peso, o en 0,1 % en peso a 0,5 % en peso.
El modificador de la viscosidad del dispersante puede incluir poliolefinas funcionalizadas, por ejemplo, copolímeros de etileno-propileno que se funcionalizan con un agente acilante tal como anhídrido maleico y una amina; polimetacrilatos funcionalizados con una amina, o copolímeros de anhídrido maleico-estireno que reaccionan con una amina. Una descripción más detallada de los modificadores de la viscosidad del dispersante se describe en la Publicación internacional WO2006/015130 o en las patentes de los Estados Unidos 4,863,623; 6,107,257; 6,107,258; 6,117,825; y US 7,790,661. En una modalidad el modificador de la viscosidad del dispersante puede incluir los que se describen en la patente de los Estados Unidos 4,863,623 (ver la columna 2, línea 15 a la columna 3, línea 52) o en la publicación internacional WO2006/015130 (ver la página 2, párrafo [0008] y se describen ejemplos preparativos en los párrafos [0065] a [0073]).
En una modalidad el modificador de la viscosidad del dispersante comprende un copolímero de olefina funcionalizado además con un grupo amino dispersante. Típicamente, el copolímero de olefina es un copolímero de etileno-propileno.
El copolímero de olefina tiene un peso molecular promedio en número de 5000 a 100000, o de 7500 a 60 000, o de 8000 a 45000.
El grupo amina dispersante se puede preparar/derivar al hacer reaccionar el copolímero de olefina (típicamente, un copolímero de etileno-propileno) con un agente acilante (típicamente anhídrido maleico) y una amina aromática que tiene un grupo amino primario o secundario. Típicamente, el modificador de la viscosidad del dispersante puede ser un copolímero de etileno-propileno acilado con anhídrido maleico y hecho reaccionar con una amina aromática.
La formación de un modificador de la viscosidad del dispersante se conoce bien en la materia. El modificador de la viscosidad del dispersante puede incluir los que se describen en la patente de los Estados Unidos US 7,790,661 columna 2, línea 48 a la columna 10, línea 38.
El modificador de la viscosidad del dispersante puede prepararse mediante el injerto de un agente acilante de ácido carboxílico olefínico en un polímero de 15 a 80 por ciento en moles de etileno, de 20 a 85 por ciento en moles de amonoolefina C3-10, y de 0 a 15 por ciento en moles de dieno o trieno no conjugado, dicho polímero tiene un peso molecular promedio que varía de 5000 a 500 000, y además se hace reaccionar dicho polímero injertado con una amina (típicamente una amina aromática).
En otra modalidad el modificador de la viscosidad del dispersante puede ser un producto de reacción de: (a) un polímero que comprende la funcionalidad de ácido carboxílico o un equivalente reactivo de la misma, dicho polímero tiene un peso molecular promedio en número superior a 5000; y (b) un componente de amina que comprende al menos una amina aromática que contiene al menos un grupo amino capaz de condensarse con dicha funcionalidad de ácido carboxílico para proporcionar un grupo colgante y al menos un grupo adicional que comprende al menos un átomo de nitrógeno, oxígeno o azufre, en donde dicha amina aromática se selecciona de (i) una anilina nitro-sustituida, (ii) una amina que comprende dos restos aromáticos que se enlazan por un grupo -C(O)NR, un grupo -C(O)O, un grupo -O-, un grupo -N=N-, o un grupo -SO2- donde R es hidrógeno o hidrocarbilo, uno de dichos restos aromáticos lleva dicho grupo amino condensable, (iii) una aminoquinolina, (iv) un aminobencimidazol, (v) una N, N-dialquil-fenilendiamina, (vi), una aminodifenilamina (también N, N-fenildiamina), y (vii) una bencilamina de anillo sustituido.
La amina aromática del modificador de la viscosidad del dispersante también puede incluir aquellas que pueden estar representadas por la estructura general NH2-Ar o T-NH-Ar, donde T puede ser alquilo o aromático, Ar es un grupo aromático, que incluye nitrógeno o grupos aromáticos sustituidos con amino y grupos Ar que incluyen cualquiera de las siguientes estructuras:
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así como múltiples anillos aromáticos no condensados o enlazados. En estas y otras estructuras relacionadas, Rv, Rvi y Rvii pueden ser independientemente, entre otros grupos descritos en la presente descripción, -H, grupos alquilo -C1-18, grupos nitro, -NH-Ar, -N=N-Ar, -NH-CO-Ar, -OOC-Ar, alquilo -OOC-C1-18, alquilo -COO-C1-18, -OH, grupos alquilo -O-(CH2CH2-O)nC1-18, y -O-(CH2CH2O)nAr (donde n es de 0 a 10).
Las aminas aromáticas incluyen aquellas aminas en donde un átomo de carbono de la estructura del anillo aromático está unido directamente al nitrógeno amino. Las aminas pueden ser monoaminas o poliaminas. El anillo aromático será típicamente un anillo aromático mononuclear (es decir, que se deriva de benceno) pero puede incluir anillos aromáticos fusionados, especialmente aquellos que se derivan de naftaleno. Ejemplos de aminas aromáticas incluyen anilina, N-alquilanilinas tales como N-metilanilina y N-butilanilina, di-(para-metilfenil)amina, 4-aminodifenilamina, N,N-dimetilfenilendiamina, naftilamina, 4-(4-nitrofenilazo)anilina (naranja disperso 3), sulfametazina, 4-fenoxianilina, 3-nitroanilina, 4-aminoacetanilida (N-(4-aminofenil)acetamida)), éster fenílico del ácido 4-amino-2-hidroxi-benzoico (salicilato de fenilamino), N-(4-amino-fenil)-benzamida, varias bencilaminas tales como 2,5-dimetoxibencilamina, 4-fenilazoanilina, y versiones sustituidas de estas. Otros ejemplos incluyen para-etoxianilina, para-dodecilanilina, naftilamina sustituida con ciclohexilo, y anilina sustituida con tienilo. Ejemplos de otras aminas aromáticas adecuadas incluyen compuestos aromáticos sustituidos con amino y aminas en las que el nitrógeno amínico es parte de un anillo aromático, tales como 3-aminoquinolina, 5-aminoquinolina y 8-aminoquinolina. También se incluyen aminas aromáticas tales como 2-aminobencimidazol, que contiene un grupo amino secundario unido directamente al anillo aromático y un grupo amino primario unido al anillo de imidazol. Otras aminas incluyen N-(4-anilinofenil)-3-aminobutanamida o 3-aminopropil imidazol. Otras aminas más incluyen 2,5-dimetoxibencilamina.
Aminas aromáticas adicionales y compuestos relacionados se describen en las patentes de los Estados Unidos 6,107,257 y 6,107,258; algunos de estos incluyen aminocarbazoles, benzoimidazoles, aminoindoles, aminopirroles, amino-indazolinonas, aminoperimidinas, mercaptotriazoles, aminofenotiazinas, aminopiridinas, aminopirazinas, aminopirimidinas, piridinas, pirazinas, pirimidinas, aminotiadiazoles, aminotiotiadiazoles, y aminobenzotriaozles. Otras aminas adecuadas incluyen 3-amino-N-(4-anilinofenil)-N-isopropilbutanamida, y N-(4-anilinofenil)-3-{(3-aminopropil)-(cocoalquil)amino} butanamida. Otras aminas aromáticas que pueden usarse incluyen diversos intermedios de colorantes de amina aromática que contienen múltiples anillos aromáticos enlazados por, por ejemplo, estructuras de amida. Los ejemplos incluyen materiales de la estructura general:
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y variaciones isoméricas de los mismos, donde Rviii y Rix son independientemente grupos alquilo o alcoxi tales como metilo, metoxi, o etoxi. En un caso, Rviii y Rix son ambos -OCH3 y el material se conoce como Fast Blue RR [CAS# 6268-05-9].
En otro caso, Rix es -OCH3 y Rviii es -CH3, y el material se conoce como Fast Violet B [99-21-8]. Cuando tanto Rviii como Rix son etoxi, el material es Fast Blue Bb [120-00-3]. La patente de los Estados Unidos 5,744,429 describe otros compuestos de amina aromática, particularmente aminoalquilfenotiazinas. Los compuestos de amida de ácido sustituido con N-aromáticos, tales como los descritos en la solicitud de patente de los Estados Unidos 2003/0030033 A1, también se pueden usar para los propósitos de esta invención. Aminas aromáticas adecuadas incluyen aquellas en las que el nitrógeno de la amina es un sustituyente en un compuesto carboxíclico aromático, es decir, el nitrógeno no es sp2 hibridado dentro de un anillo aromático.
La amina aromática también puede comprender una amina que se forma al hacer reaccionar un aldehído con 4-aminodifenilamina. La amina resultante puede describirse como una amina acoplada al alquileno que tiene al menos 4 grupos aromáticos, al menos un grupo funcional -NH2 y al menos 2 grupos amino secundarios o terciarios. El aldehído puede ser alifático, alicíclico o aromático. El aldehído alifático puede ser lineal o ramificado. Ejemplos de un aldehído aromático adecuado incluyen benzaldehído u ovanillina. Ejemplos de un aldehído alifático incluyen formaldehído (o un equivalente reactivo del mismo como formalina o paraformaldehído), etanal o propanal. Típicamente el aldehído puede ser formaldehído o benzaldehído. Alternativamente, esta amina aromática también se puede preparar mediante la metodología descrita en Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (1910), 43, 728-39.
La amina aromática que se forma por acoplamiento de un aldehído y 4-aminodifenilamina se describe en la solicitud de patente europea EP 2401 348 A y también puede estar representada por la fórmula:
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en donde cada variable
R1 puede ser hidrógeno o un grupo alquilo C1-5 (típicamente hidrógeno);
R2 puede ser hidrógeno o un grupo alquilo C1-5 (típicamente hidrógeno);
U puede ser un grupo alifático, alicíclico o aromático, con la condición de que cuando U es alifático, el grupo alifático puede ser un grupo alquileno lineal o ramificado que contiene de 1 a 5 o de 1 a 2 átomos de carbono; y w puede ser de 0 a 9 o de 0 a 3 o de 0 a 1 (típicamente 0).
En una modalidad la amina aromática incluye 4-aminodifenilamina, aldehído (típicamente formaldehído) acoplado a 4-aminodifenilamina, nitroanilina (3-nitroanilina), naranja disperso-3 (DO3), o mezclas de los mismos.
Otros Aditivos de Rendimiento
Una composición lubricante puede prepararse al añadir el producto del proceso descrito en la presente descripción a un aceite de viscosidad lubricante, opcionalmente en presencia de otros aditivos de rendimiento (como se describe en la presente descripción a continuación).
La composición lubricante de la invención comprende opcionalmente otros aditivos de rendimiento. Los otros aditivos de rendimiento incluyen al menos uno de desactivadores de metales, modificadores de la viscosidad, modificadores de la fricción, agentes antidesgaste, inhibidores de corrosión, agentes de extrema presión, antioxidantes, inhibidores de espuma, desemulsionantes, depresores del punto de fluidez, agentes de hinchamiento de sellos y mezclas de los mismos. Típicamente, el aceite lubricante completamente formulado contendrá uno o más de estos aditivos de rendimiento.
La composición lubricante en una modalidad además comprende un antioxidante, en donde el antioxidante comprende un antioxidante fenólico o amínico o mezclas de los mismos. Los antioxidantes incluyen diarilaminas, diarilaminas alquiladas, fenoles impedidos o mezclas de los mismos. Cuando está presente, el antioxidante puede estar presente en 0,1 % en peso a 3 % en peso, o en 0,5 % en peso a 2,75 % en peso, o en 1 % en peso a 2,5 % en peso de la composición lubricante.
La diarilamina o la diarilamina alquilada pueden ser una fenil-a-naftilamina (PANA), una difenilamina alquilada, o una fenilnaftilamina alquilada, o mezclas de estas. La difenilamina alquilada puede incluir difenilamina dinonilatada, nonil difenilamina, octil difenilamina, difenilamina dioctilada, difenilamina didecilada, decil difenilamina y mezclas de estas. En una modalidad la difenilamina puede incluir nonil difenilamina, dinonil difenilamina, octil difenilamina, dioctil difenilamina o mezclas de estas. En otra modalidad la difenilamina alquilada puede incluir nonil difenilamina o dinonil difenilamina. La diarilamina alquilada puede incluir octil, dioctil, nonil, dinonil, decil o didecil fenilnaftilaminas.
El antioxidante de fenol impedido frecuentemente contiene un grupo butilo secundario y/o un grupo butilo terciario como un grupo que impide estéricamente. El grupo fenol puede además estar sustituido con un grupo hidrocarbilo (típicamente alquilo lineal o ramificado) y/o un grupo puente que se enlaza a un segundo grupo aromático. Los ejemplos de antioxidantes fenólicos impedidos adecuados incluyen 2,6-di-terc-butilfenol, 4-metil-2,6-di-terc-butilfenol, 4-etil-2,6-di-terc-butilfenol, 4-propil-2,6-di-terc-butilfenol o 4-butil-2,6-di-terc-butilfenol o 4-dodecil-2,6-di-terc-butilfenol. En una modalidad el antioxidante de fenol impedido puede ser un éster y puede incluir, por ejemplo, Irganox™ L-135 de Ciba. Una descripción más detallada de la química adecuada de antioxidantes de fenol impedido que contienen éster se encuentra en la patente de los Estados Unidos 6,559,105.
En una modalidad el modificador de la fricción puede seleccionarse de derivados de ácidos grasos de cadena larga de aminas, ésteres grasos de cadena larga, o derivados de epóxidos grasos de cadena larga; imidazolinas grasas; sales de amina de ácidos alquilfosfóricos; alquil tartratos grasos; alquil tartrimidas grasas; alquil tartramidas grasas; glicolatos grasos; y glicolamidas grasas. El modificador de la fricción puede estar presente en 0 % en peso a 6 % en peso, o en 0,01 % en peso a 4 % en peso, o en 0,05 % en peso a 2 % en peso, o en 0,1 % en peso a 2 % en peso de la composición lubricante.
Como se usa en la presente descripción el término "alquilo graso" o "graso" en relación con modificadores de la fricción significa una cadena de carbono que tiene de 10 a 22 átomos de carbono, típicamente una cadena de carbono lineal.
Ejemplos de modificadores de la fricción adecuados incluyen derivados de ácidos grasos de cadena larga de aminas, ésteres grasos o epóxidos grasos; imidazolinas grasas tales como productos de condensación de ácidos carboxílicos y polialquilen poliaminas; sales de amina de ácidos alquilfosfóricos; alquil tartratos grasos; alquil tartrimidas grasas; alquil tartramidas grasas; fosfonatos grasos; fosfitos grasos; fosfolípidos borados, epóxidos grasos borados; ésteres de glicerol; ésteres de glicerol borados; aminas grasas; aminas grasas alcoxiladas; aminas alcoxiladas grasas boradas; aminas grasas hidroxiladas y polihidroxiladas que incluyen hidroxi aminas grasas terciarias; hidroxialquil amidas; sales metálicas de ácidos grasos; sales metálicas de alquil salicilatos; oxazolinas grasas; alcoholes etoxilados grasos; productos de condensación de ácidos carboxílicos y polialquilen poliaminas; o productos de reacción de ácidos carboxílicos grasos con guanidina, aminoguanidina, urea, o tiourea y sales de estos.
Los modificadores de la fricción también pueden abarcar materiales tales como compuestos grasos sulfurados y olefinas, dialquilditiofosfatos de molibdeno, ditiocarbamatos de molibdeno, monoéster de aceite de girasol o aceite de soja de un poliol y un ácido carboxílico alifático.
En otra modalidad el modificador de la fricción puede ser un éster de ácido graso de cadena larga. En otra modalidad el éster de ácido graso de cadena larga puede ser un monoéster y en otra modalidad el éster de ácido graso de cadena larga puede ser un triglicérido.
Otra clase de aditivos incluye compuestos de titanio solubles en aceite como se describe en los documentos US 7,727,943 y US2006/0014651. Los compuestos de titanio solubles en aceite pueden funcionar como agentes antidesgaste, modificadores de la fricción, antioxidantes, aditivos de control de depósitos, o más de una de estas funciones. En una modalidad el compuesto de titanio soluble en aceite es un alcóxido de titanio (IV). El alcóxido de titanio se forma a partir de un alcohol monohídrico, un poliol o mezclas de estos. Los alcóxidos monohídricos pueden tener de 2 a 16, o de 3 a 10 átomos de carbono. En una modalidad, el alcóxido de titanio es isopropóxido de titanio (IV). En una modalidad, el alcóxido de titanio es 2-etilhexóxido de titanio (IV). En una modalidad, el compuesto de titanio comprende el alcóxido de un 1,2-diol o poliol adyacente. En una modalidad, el 1,2-diol adyacente comprende un monoéster de ácido graso de glicerol, frecuentemente el ácido graso es ácido oleico.
En una modalidad, el compuesto de titanio soluble en aceite es un carboxilato de titanio. En una modalidad adicional el carboxilato de titanio (IV) es neodecanoato de titanio.
La composición lubricante incluye además un agente antidesgaste que contiene fósforo. Típicamente el agente antidesgaste que contiene fósforo puede ser un dihidrocarbilditiofosfato de metal (tal como dialquilditiofosfato de zinc), fosfito, fosfato, fosfonato y sales de fosfato de amonio, o mezclas de estos. Los dialquilditiofosfatos de zinc se conocen en la materia. El agente antidesgaste puede estar presente en 0 % en peso a 3 % en peso, o en 0,1 % en peso a 1,5 % en peso, o en 0,5 % en peso a 0,9 % en peso de la composición lubricante.
Los agentes de presión extrema (EP) que son solubles en el aceite incluyen agentes EP que contienen azufre y clorosulfuro, dimercaptotiadiazol o derivados CS2 de dispersantes (típicamente dispersantes de succinimida), que se derivan de agentes EP de hidrocarburos clorados y agentes EP de fósforo. Ejemplos de tales agentes EP incluyen cera clorada; olefinas sulfuradas (tales como isobutileno sulfurado), un 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol sustituido con hidrocarbilo u oligómeros de los mismos, sulfuros orgánicos y polisulfuros tales como disulfuro de dibencilo, disulfuro de bis-(clorobencilo), tetrasulfuro de dibutilo, éster metílico sulfurado de ácido oleico, alquilfenol sulfurado, dipenteno sulfurado, terpeno sulfurado y aductos Diels-Alder sulfurados; hidrocarburos fosfosulfurados tales como el producto de reacción del sulfuro de fósforo con trementina u oleato de metilo; ésteres de fósforo tales como fosfitos de dihidrocarburo y trihidrocarburo, por ejemplo, fosfito de dibutilo, fosfito de diheptilo, fosfito de diciclohexilo, fosfito de pentilfenilo; fosfito de dipentilfenilo, fosfito de tridecilo, fosfito de diestearilo y fenol fosfito sustituido con polipropileno; tiocarbamatos metálicos tales como dioctilditiocarbamato de zinc y diácido heptilfenol de bario; sales de amina de ácidos o derivados de alquil y dialquilfosfórico que incluyen, por ejemplo, la sal de amina de un producto de reacción de un ácido dialquil-ditiofosfórico con óxido de propileno y posteriormente seguido además de una reacción con P2O5; y mezclas de los mismos (como se describe en el documento US 3,197,405).
Los inhibidores de espuma que pueden ser útiles en las composiciones de la invención incluyen polisiloxanos, copolímeros de acrilato de etilo y acrilato de 2-etilhexilo y opcionalmente acetato de vinilo; desemulsionantes que incluyen polisiloxanos fluorados, trialquil fosfatos, polietilenglicoles, óxidos de polietileno, óxidos de polipropileno y polímeros de (óxido de etileno-óxido de propileno).
Los depresores del punto de fluidez que pueden ser útiles en las composiciones de la invención incluyen polialfaolefinas, ésteres de copolímeros de anhídrido maleico y estireno, poli(met)acrilatos, poliacrilatos o poliacrilamidas.
Los desemulsionantes incluyen trialquilfosfatos, y varios polímeros y copolímeros de etilenglicol, óxido de etileno, óxido de propileno o mezclas de los mismos.
Los desactivadores de metales incluyen derivados de benzotriazoles (típicamente toliltriazol), 1,2,4-triazoles, bencimidazoles, 2-alquilditiobencimidazoles o 2-alquilditiobenzotiazoles. Los desactivadores de metales también pueden describirse como inhibidores de la corrosión.
Los agentes de expansión de sellos incluyen derivados de sulfoleno Exxon Necton-37™ (FN 1380) y Exxon Mineral Seal Oil™ (FN 3200).
Aplicación Industrial
El motor de combustión interna puede ser un motor de 4 tiempos. El motor de combustión interna puede o no tener un sistema de recirculación de gases de escape. El motor de combustión interna puede estar equipado con un sistema de control de emisiones o un turbocompresor. Ejemplos del sistema de control de emisiones incluyen filtros de partículas diésel (DPF), o sistemas que emplean reducción catalítica selectiva (SCR).
La composición lubricante se puede caracterizar por tener (i) un contenido de azufre de 0,5 % en peso o menos, (ii) un contenido de fósforo de 0,1 % en peso o menos, y (iii) un contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,5 % en peso o menos.
La composición lubricante se puede caracterizar por tener al menos uno de (i) un contenido de azufre de 0,2 % en peso a 0,4 % en peso o menos, (ii) un contenido de fósforo de 0,08 % en peso a 0,15 % en peso, y (iii) un sulfato contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,5 % en peso o menos.
La composición lubricante puede caracterizarse por tener un contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,2 % en peso.
La composición lubricante puede tener un contenido total de cenizas sulfatadas de 1,2 % en peso o menos.
El contenido de azufre de la composición lubricante puede ser de 1 % en peso o menos, de 0,8 % en peso o menos, de 0,5 % en peso o menos, o de 0,3 % en peso o menos. En una modalidad el contenido de azufre puede estar en el intervalo de 0,001 % en peso a 0,5 % en peso, o de 0,01 % en peso a 0,3 % en peso. El contenido de fósforo puede ser de 0,2 % en peso o menos, de 0,12 % en peso o menos, de 0,1 % en peso o menos, de 0,085 % en peso o menos, de 0,08 % en peso o menos, o incluso de 0,06 % en peso o menos, de 0,055 % en peso o menos, o de 0,05 % en peso o menos. En una modalidad el contenido de fósforo puede ser de 0,04 % en peso a 0,12 % en peso. En una modalidad el contenido de fósforo puede ser de 100 ppm a 1.000 ppm, o de 200 ppm a 600 ppm. El contenido total de cenizas sulfatadas puede ser de 0,3 % en peso a 1,2 % en peso, o de 0,5 % en peso a 1,1 % en peso de la composición lubricante. En una modalidad el contenido de cenizas sulfatadas puede ser de 0,5 % en peso a 1,1 % en peso de la composición lubricante.
En una modalidad, la composición lubricante se puede caracterizar por tener (i) un contenido de azufre de 0,5 % en peso o menos, (ii) un contenido de fósforo de 0,15 % en peso o menos, y (iii) un contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,5 % en peso o menos.
La composición lubricante se puede caracterizar por tener al menos uno de (i) un contenido de azufre de 0,2 % en peso a 0,4 % en peso o menos, (ii) un contenido de fósforo de 0,08 % en peso a 0,15 % en peso, y (iii) un sulfato contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,5 % en peso o menos.
La composición lubricante puede caracterizarse por tener un contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,2 % en peso.
La composición lubricante puede caracterizarse por tener un contenido de índice de base total (TBN) de al menos 5 mg de KOH/g.
La composición lubricante puede caracterizarse por tener un contenido de índice de base total (TBN) de 6 a 13 mg KOH/g o de 7 a 12 mg KOH/g.
La composición lubricante puede tener un grado de viscosidad SAE de XW-Y, en donde X puede ser 0, 5, 10, o 15; e Y puede ser 20, 30 o 40.
El motor de combustión interna descrito en este documento puede tener una superficie de acero en un orificio de cilindro, bloque de cilindro, o anillo de pistón.
El motor de combustión interna puede tener una superficie de acero, o una aleación de aluminio, o un compuesto de aluminio.
Típicamente el motor de combustión interna de encendido por compresión tiene una masa con carga máxima de más de 3.500 kg.
Los siguientes ejemplos proporcionan ilustraciones de la invención. Estos ejemplos no son exhaustivos y no pretenden limitar el alcance de la invención.
Ejemplos
Se preparan una serie de composiciones lubricantes de acuerdo con la Tabla 1 a continuación. Cada composición se fórmula para proporcionar aproximadamente un 1 % en peso de ceniza sulfatada (ASTM D874) y para tener un TBN total de aproximadamente 10 (ASTM D2896).
Tabla 1 - Composiciones de lubricantes diésel1
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Continuación
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Las composiciones lubricantes se evalúan tanto en cuanto a durabilidad (es decir, antidesgaste) como a limpieza (es decir, control de depósitos). La durabilidad se mide en el ensayo de desgaste del seguidor de rodillo GM 6.5L (RFWT), un ensayo de desgaste estándar de la industria para medir el desgaste en motores diésel donde se acumula hollín en el lubricante. El control de depósitos se evalúa en el ensayo de motor de cilindro simple Caterpillar IN (CAT 1N), un ensayo estándar de la industria para medir la capacidad de los lubricantes diésel para controlar el consumo de aceite y prevenir/reducir los depósitos en el pistón especialmente el relleno de la ranura superior y el carbón pesado de la superficie superior. Los resultados de estos ensayos se resumen en la Tabla 2 a continuación. Se sabe que los aceites de menor grado de viscosidad (por ejemplo, 10W-30) son más difíciles de mantener la durabilidad; para demostrar mejor la durabilidad de la composición lubricante de la invención, se evaluó el ejemplo de grado de viscosidad inferior (EX 1) en el RFWT. El lubricante de mayor viscosidad (EX 2) se evalúa en el ensayo del motor CAT IN.
Tabla 2 - Ensayos de desgaste de motor y depósito
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Los datos demuestran que la formulación con la combinación de sulfonatos de relación baja y alta de metales y dispersante sin cenizas redujo el desgaste sin tener un impacto negativo en el control de depósitos. Los resultados obtenidos indican que la composición lubricante descrita en la presente descripción proporciona al menos una reducción de hollín, una reducción de formación de depósitos, una reducción de desgaste y una limpieza mejorada a un motor diésel de servicios pesados.
Se conoce que algunos de los materiales que se describieron anteriormente pueden interactuar en la formulación final, de modo que los componentes de la formulación final pueden ser diferentes de los que se agregan inicialmente. Los productos que se forman de ese modo, que incluyen los productos que se forman tras emplear la composición lubricante de la presente invención en su uso previsto, pueden no ser susceptibles de una descripción fácil. No obstante, todas dichas modificaciones y productos de reacción se incluyen dentro del alcance de la presente invención; la presente invención abarca la composición que se prepara mediante la mezcla de los componentes que se describieron anteriormente.
A menos que se indique de otra manera, cada producto químico o composición a que se hace referencia en la presente descripción debe interpretarse como un material de grado comercial que puede contener los isómeros, subproductos, derivados, y otros materiales similares que típicamente se entiende que están presentes en el grado comercial. Sin embargo, la cantidad de cada componente químico se presenta con exclusión de cualquier aceite solvente o diluyente, que habitualmente puede estar presente en el material comercial, a menos que se indique de otra manera. Debe entenderse que los límites superior e inferior de cantidad, intervalo y relación que se establecen en la presente descripción pueden combinarse independientemente. De manera similar, los intervalos y cantidades para cada elemento de la invención pueden usarse junto con intervalos o cantidades para cualquiera de los otros elementos.
Como se usa en la presente descripción, el término "sustituyente hidrocarbilo" o "grupo hidrocarbilo" se usa en su sentido ordinario, que se conoce bien por los expertos en la materia. Específicamente, se refiere a un grupo que tiene un átomo de carbono que se une directamente al resto de la molécula y que tiene un carácter predominantemente de hidrocarburo. Los ejemplos de grupos hidrocarbilo incluyen: sustituyentes hidrocarbonados, incluidos sustituyentes alifáticos, alicíclicos y aromáticos; sustituyentes hidrocarbonados sustituidos, es decir, sustituyentes que contienen grupos no hidrocarbonados que, en el contexto de esta invención, no alteran la naturaleza predominantemente hidrocarbonada del sustituyente; y hetero sustituyentes, es decir, sustituyentes que de forma similar tienen un carácter predominantemente hidrocarbonado pero que contienen algo distinto de carbono en un anillo o cadena. Una definición más detallada del término "sustituyente de hidrocarbilo" o "grupo hidrocarbilo" se describe en los párrafos [0118] a [0119] de la Publicación internacional WO2008147704, o una definición similar en los párrafos [0137] a [0141] de la solicitud publicada US 2010-0197536.
Como se describe a continuación el peso molecular promedio en número del modificador de la viscosidad del dispersante y del modificador de la viscosidad se determinaron usando métodos conocidos, tales como análisis GPC usando patrones de poliestireno. Los métodos para determinar los pesos moleculares de polímeros son bien conocidos. Los métodos se describen por ejemplo: (i) PJ Flory, "Principles of Polymer Chemistry", Cornell University Press 91953), Capítulo VII, págs. 266-315; o (ii) "Macromolecules, an Introduction to Polymer Science ", F. A. Bovey y F. H. Winslow, Editores, Academic Press (1979), págs. 296-312.
La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Un método de lubricación de un motor de combustión interna de encendido por compresión con una masa con carga máxima superior a 2700 kg que comprende suministrar al motor una composición lubricante que comprende:
un aceite de viscosidad lubricante,
1,5 % en peso a 10 % en peso de un dispersante sin cenizas,
un detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior que es una mezcla de un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 10 a 40, y un detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relación de metales de 10 a 40, en donde el detergente de sulfonato de magnesio está presente en una cantidad de 0,01 % en peso a 0,5 % en peso,
un detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior que tiene una relación de metales de 1 a 5, en donde el detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior es un detergente de sulfonato de calcio,
en donde la composición lubricante comprende de 0 % en peso a 0,2 % en peso de un detergente de base fenólica,
la relación del detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior con el detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior es de 80:20 a 20:80,
la cantidad total de jabón suministrada por los detergentes de sulfonato de calcio es de 0,4 % en peso a 1,5 % en peso de la composición lubricante,
la composición lubricante tiene un contenido de ceniza sulfatada de no más de 1,5 % en peso, y la composición lubricante comprende además de 0,1 % en peso a 1,5% en peso de un agente antidesgaste que contiene fósforo;
en donde el TBN se determina mediante el método ASTM D2896-11.
2. El método de la reivindicación 1, en donde la composición lubricante se caracteriza por tener (i) un contenido de azufre de 0,5 % en peso o menos, (ii) un contenido de fósforo de 0,1 % en peso o menos, y (iii) un contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,5 % en peso.
3. El método de la reivindicación 1, en donde la composición lubricante se caracteriza por tener al menos uno de (i) un contenido de azufre de 0,2 % en peso a 0,4 % en peso, (ii) un contenido de fósforo de 0,08 % en peso a 0,15 % en peso, y (iii) un contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,5 % en peso.
4. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde la composición lubricante se caracteriza por tener un contenido de cenizas sulfatadas de 0,5 % en peso a 1,2 % en peso.
5. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde la composición lubricante se caracteriza por tener un contenido de índice de base total (TBN) de al menos 5 mg KOH/g o de 7 a 10 mg KOH/g.
6. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde la cantidad total de jabón suministrada por los detergentes de sulfonato es de 0,4 % en peso a 1 % en peso, o de 0,5 a 0,8 % en peso de la composición lubricante.
7. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde la relación del detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior con el detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior es de 70:30 a 30:70 o de 65:35 a 35:65.
8. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde la relación de metales del detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior es de 20 a 30 o de 22 a 25.
9. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde el detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 80 TBN o inferior tiene una relación de metales de 1 a 3, o de 1 a 2, o de 1 a 1,5.
10. El método de la reivindicación 1, en donde la mezcla de detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior es un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 16 a 20, y un detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relación de metales de 12 a 40.
11. El método de la reivindicación 1, en donde la mezcla de detergente de sulfonato de metal alcalinotérreo de 300 TBN o superior es un detergente de sulfonato de calcio que tiene una relación de metales de 22 a 25, y un detergente de sulfonato de magnesio que tiene una relación de metales de 14 a 25.
12. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde la composición lubricante comprende de 0 % en peso a 0,1 % en peso de un detergente de base fenólica.
13. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde la composición lubricante comprende además un antioxidante, en donde el antioxidante comprende un antioxidante fenólico o amínico o mezclas de estos, y en donde el antioxidante está presente en 0,1 % en peso a 3 % en peso, o en 0,5 % en peso a 2,75 % en peso o en 1 % en peso a 2,5 % en peso.
14. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde el dispersante sin cenizas tiene un TBN sobre una base libre de aceite de 20 o más, de 40 o más, de 70 o más, o de 85 o más, como de 50 a 130, o de 80 a 120, o de 90 a 115.
15. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde el dispersante sin cenizas comprende un dispersante de succinimida, en donde el dispersante de succinimida está presente en 2,5 % en peso a 6 % en peso o en 3 % en peso a 5 % en peso.
16. El método de la reivindicación 15, en donde el dispersante de succinimida comprende una succinimida de poliisobutileno, en donde el poliisobutileno del que se deriva la succinimida de poliisobutileno tiene un peso molecular promedio en número de 350 a 5000, o de 750 a 3000 o de 1550 a 2500 y una relación de carbonilo a nitrógeno de 1:1 a 1:5, o de 1:1 a 1:4, o de 1:1,3 a 3: o de 1:1,5 a 1:2.
17. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde el dispersante sin cenizas comprende un paquete de dispersante en donde el paquete de dispersante comprende:
de 0,1 % en peso a 4 % en peso de un dispersante de succinimida de poliisobutileno borada, en donde el poliisobutileno del que se deriva la succinimida de poliisobutileno borada tiene un peso molecular promedio en número de 550 a 1150, y
de 0,1 % en peso a 6 % en peso de una succinimida de poliisobutileno, en donde el poliisobutileno del que se deriva la succinimida de poliisobutileno tiene un peso molecular promedio en número de 350 a 5000, o de 750 a 3000 o de 1550 a 2500.
18. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde el dispersante sin cenizas comprende además un dispersante borado y está presente en 0,1 a 2 % en peso, o en 0,2 % en peso a 1 % en peso.
19. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde el motor de combustión interna tiene una superficie de acero, o una aleación de aluminio o un compuesto de aluminio.
20. El método de cualquier reivindicación anterior, en donde el motor de combustión interna tiene una superficie de acero en un agujero de cilindro, bloque de cilindro o anillo de pistón.
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