FR3099176A1 - Composition lubrifiante pour turbines à gaz - Google Patents

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Abstract

Composition lubrifiante pour turbines à gaz La présente invention concerne une composition lubrifiante, en particulier pour une turbine à gaz ou à vapeur, comprenant :- au moins une huile de base ; - au moins un composé phényl-naphthylamine (PAN), de préférence alkylphényl-α-naphthylamine (APAN) ;- au moins un composé diphénylamine (DPA), de préférence dialkyl-diphénylamine ; et- au moins un composé ester de phosphite, de préférence ester de triaryle phosphite ;dans laquelle le ratio massique entre le ou lesdits composés diphénylamine et le ou lesdits composés ester de phosphite est strictement supérieur à 1,0.

Description

Composition lubrifiante pour turbines à gaz
La présente invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes, plus particulièrement le domaine des compositions lubrifiantes pour turbines. Elle a trait plus précisément à une composition lubrifiante pour turbines mettant en œuvre une combinaison de trois types d’additifs antioxydants spécifiques, dans des proportions spécifiques.
Les turbines à gaz ou à vapeur sont typiquement utilisées dans les domaines de l’aéronautique, du naval, du transport ferroviaire et de la production d’électricité.
En particulier, les turbines à gaz ou à vapeur présentent des avantages de légèreté, de puissance massique et volumique élevée, se prêtant particulièrement bien à la propulsion aéronautique, en particulier sur les avions et les hélicoptères, mais également à la propulsion navale, notamment pour les navires à grande vitesse. Également, dans les installations de production d’électricité récentes, sont mises en œuvre des turbines à gaz utilisant des gaz de combustion à haute température tel que le gaz naturel liquéfié, ou encore des installations de production d’énergie combinant une turbine à gaz et une turbine à vapeur.
Les compositions lubrifiantes industrielles, dites encore « huiles lubrifiantes » ou « lubrifiants », et plus particulièrement les lubrifiants pour turbines à gaz ou à vapeur, peuvent être soumises à des conditions extrêmes, et en particulier à des températures d’utilisation pouvant aller au-delà de 250°C. Ceci est par exemple le cas pour les huiles lubrifiantes pour turbines de réacteurs d’aviation.
Soumises à de telles conditions de températures élevées, les huiles lubrifiantes peuvent se dégrader et s’oxyder. Cette dégradation peut se traduire par la formation de dépôts, tels que des vernis, par la présence de boues et/ou par une augmentation de la viscosité de la composition.
La stabilité à l’oxydation des huiles lubrifiantes est encore réduite du fait de la dissolution des métaux dans ces huiles, dans les conditions extrêmes d’utilisation décrites ci-dessus. En effet, les métaux dissous sont susceptibles de catalyser la dégradation par oxydation des lubrifiants.
Une telle dégradation réduit fortement la durée de vie des huiles, obligeant à écourter les intervalles de vidange et occasionnant des pertes d’exploitations importantes. A l’heure actuelle, certains constructeurs imposent par conséquent des spécifications très strictes concernant les propriétés de stabilité à l’oxydation et de stabilité thermique, à haute température, des compositions lubrifiantes destinées notamment à être mises en œuvre dans des turbines à gaz ou à vapeur.
Pour accroître la stabilité à l’oxydation, la plupart des lubrifiants contiennent des additifs destinés à inhiber leur oxydation. Divers additifs antioxydants ont ainsi été proposés dans les lubrifiants, tels que par exemple des composés phénoliques stériquement encombrés, des amines organiques aromatiques, des dérivés de diphénylamine (notés DPA) ou encore des dérivés de phényl-naphthylamine (PAN).
A titre d’exemple, le document WO 2008/009704 propose une composition lubrifiante, en particulier pour turbines, comprenant un ester de succinate et un acide sarcosinique à titre d’agents antirouille. Les compositions qui y sont décrites peuvent également comprendre divers agents anti-oxydants de type amine aromatique, tels que des composés de type phényl-α-naphthylamine et dialkyl-α-diphénylamine. Les compositions lubrifiantes proposées dans ce document ne permettent toutefois pas d’atteindre les niveaux de performance recherchées en termes de stabilité thermique et de résistance à l’oxydation, à haute température.
Par conséquent, il demeure un besoin de disposer d’une composition lubrifiante, en particulier pour turbines, présentant des propriétés améliorées en termes de stabilité thermique et de résistance à l’oxydation, tout en conservant de bonnes propriétés de résistance à la corrosion, et permettant de réduire la formation des dépôts indésirables lors de l’utilisation du lubrifiant, tout particulièrement dans des conditions de haute température.
La présente invention vise précisément à répondre à ce besoin.
Plus particulièrement, la présente invention concerne, selon un premier de ses aspects, une composition lubrifiante, en particulier pour une turbine à gaz ou à vapeur, comprenant :
- au moins une huile de base ;
- au moins un composé phényl-naphthylamine (PAN), de préférence alkylphényl-α-naphthylamine (APAN) ;
- au moins un composé diphénylamine (DPA), de préférence dialkyl-diphénylamine ; et
- au moins un composé ester de phosphite, de préférence ester de triaryle phosphite ;
dans laquelle le ratio massique entre le ou lesdits composés diphénylamine et le ou lesdits composés ester de phosphite est strictement supérieur à 1,0.
Contre toute attente, les inventeurs ont découvert que la mise en œuvre d’une combinaison des trois additifs antioxydants spécifiques précités, au moins un composé phényl-naphthylamine (PAN), au moins un composé diphénylamine (DPA) et au moins un composé ester de phosphite, avec un ratio massique composés DPA/ester(s) de phosphite strictement supérieur à 1,0, permet d’accéder à une composition lubrifiante présentant des propriétés améliorées en termes de stabilité thermique, de stabilité à l’oxydation et de résistance à la corrosion, dans des conditions de haute température.
En particulier, comme illustré dans les exemples, il n’est pas possible d’atteindre de telles performances en termes de stabilité thermique, de stabilité à l’oxydation et de résistance à la corrosion, en mettant en œuvre un seul, voire deux antioxydants parmi les trois considérés selon l’invention.
Ainsi, la combinaison spécifique d’additifs antioxydants selon l’invention permet de conférer au lubrifiant d’excellentes propriétés de réduction des phénomènes d’oxydation et de formation de dépôts indésirables qui ont lieu lors de l’utilisation du lubrifiant, tout particulièrement dans des conditions de haute température et en présence d’oxygène.
De façon avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention présente ainsi une durée de vie accrue.
Comme détaillé dans les exemples qui suivent, les performances de résistance à la corrosion, de stabilité à l’oxydation et de stabilité thermique peuvent être évaluées suivant différents tests.
Plus particulièrement, une composition lubrifiante selon l’invention présente avantageusement une stabilité à l’oxydation, évaluée par le test RPVOT (pour « Rotating Pressure Vessel Oxidation Test » en langue anglaise), selon la norme ASTM D2272 supérieure ou égale à 2200 minutes, avantageusement supérieure ou égale à 2500 minutes.
Avantageusement, elle présente un RPVOT résiduel, mesuré suivant le test dit « dry TOST – 1000 heures » adapté de la norme ASTM D7873, et détaillé ci-après dans les exemples, supérieur ou égal à 70 %, avantageusement supérieur ou égal à 75 % et plus particulièrement supérieur ou égal à 80 %.
Une composition lubrifiante selon l’invention présente avantageusement une quantité d’insolubles après 48 heures à 180 °C inférieure à 30 mg/kg, de préférence inférieure à 25 mg/kg, plus préférentiellement inférieure ou égale à 20 mg/kg.
Elle présente également une excellente résistance à l’oxydation et à la corrosion, évaluée selon l’essai ASTM D4636.
Ces performances améliorées en termes de stabilité thermique, de résistance à l’oxydation et à la corrosion permettent de réduire la teneur, voire de s’affranchir de la présence d’additifs annexes, en particulier d’additifs anti-usure et/ou extrême-pression, ou encore d’additifs abaisseurs du point d’écoulement (PPD).
La présente invention concerne encore l’utilisation, dans une composition lubrifiante, en particulier pour une turbine à gaz ou à vapeur, comprenant au moins une huile de base, d’au moins un composé phényl-naphthylamine (PAN), de préférence alkylphényl-α-naphthylamine (APAN) ; d’au moins un composé diphénylamine (DPA), de préférence dialkyl-diphénylamine ; et d’au moins un composé ester de phosphite, de préférence ester de triaryle phosphite, le ou lesdits composés ester de phosphite étant mis en œuvre dans un ratio DPA/ester(s) de phosphite strictement supérieur à 1,0 pour améliorer les performances de stabilité thermique et de résistance à l’oxydation de la composition.
La composition lubrifiante selon l’invention s’avère ainsi particulièrement adaptée pour sa mise en œuvre comme lubrifiant d’une turbine à gaz ou à vapeur.
La présente invention concerne ainsi, selon un autre de ses aspects, l’utilisation d’une composition telle que décrite précédemment, comme lubrifiant d’une turbine à gaz ou à vapeur.
Elle concerne encore un procédé de lubrification d’au moins une pièce mécanique d’un organe, tel que les paliers, d’une turbine à gaz ou à vapeur, comprenant au moins une étape dans laquelle ladite pièce mécanique est mise en contact avec une composition lubrifiante selon l’invention.
D’autres caractéristiques, variantes et avantages des compositions lubrifiantes selon l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui vont suivre, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Dans la suite du texte, les expressions « compris entre … et … », « allant … à … » et « variant de … à … » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.
Sauf indication contraire, l’expression « comportant un(e) » doit être comprise comme « comprenant au moins un(e) ».
Description détaillée
Dans le cadre de l’invention, et à défaut d’indication contraire, on entend par :
- « alkyle », un groupe aliphatique saturé, linéaire ou ramifié ; par exemple, un alkyle en Cxà Czreprésente une chaîne carbonée saturée de x à z atomes de carbone, linéaire ou ramifiée ;
- « alcényle », un groupe aliphatique insaturé, linéaire ou ramifié ; par exemple, un groupe alcényle en Cxà Czreprésente une chaîne carbonée insaturée de x à z atomes de carbone, linéaire ou ramifiée ;
- « cycloalkyle », un groupe alkyle cyclique, par exemple un cycloalkyle en Cxà Czreprésente un groupe carboné cyclique de x à z atomes de carbone, par exemple un cyclopropyle, cyclobutyle, cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle ;
- « aryle », un groupe aromatique mono- ou polycyclique, en particulier comprenant entre 6 et 10 atomes de carbones. A titre d’exemple de groupe aryle, on peut citer les groupes phényle ou naphtyle.
COMPOSE PHENYL-NAPHTHYLAMINE (PAN)
Comme évoqué précédemment, selon une de ses caractéristiques essentielles, une composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins un composé phényl-naphthylamine, noté « PAN ».
Par composé « phényl-naphthylamine », on entend désigner un composé choisi parmi la N-phényl-α-naphthylamine, la N-phényl-ß-naphthylamine et leurs dérivés, de préférence présentant un ou plusieurs groupes alkyles comme substituants du cycle phényle.
Plus particulièrement, le composé de type phényl-naphthylamine, de préférence alkylphényl-α-naphthylamine (noté « APAN ») mis en œuvre selon l’invention répond à la formule (I) suivante :
[Chem 1](I)
dans laquelle :
n est un entier allant de 1 à 5 ; et
R1représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, de préférence en C1à C22, en particulier en C2à C12.
De préférence, le composé de type phényl-naphthylamine, en particulier alkylphényl-α-naphthylamine, est de formule (I-a) suivante :
[Chem 2](I-a)
dans laquelle R1et n sont tels que définis précédemment.
De préférence, le composé phényl-naphthylamine est un composé alkylphényl-α-naphthylamine, en particulier répond à la formule (I-a) précitée, dans laquelle n est un entier allant de 1 à 3, en particulier n vaut 1.
Selon un mode de réalisation particulier, le composé phényl-naphthylamine est de formule (I-b) suivante :
[Chem 3](I-b)
dans laquelle R1est tel que défini précédemment, de préférence R1représente un groupe alkyle en C2à C12.
De préférence, le groupe R1est en position para du groupe aminé.
Les composés phényl-naphthylamine peuvent être disponibles dans le commerce ou préparés selon des méthodes de synthèse connues de l’homme du métier.
De préférence, une composition lubrifiante selon l’invention comprend entre 0,05 et 5 % massique de composé(s) phényl-naphthylamine, en particulier entre 0,1 et 3 % massique, de préférence entre 0,15 et 1 % massique et plus particulièrement entre 0,2 et 0,5 % massique, de composé(s) phényl-naphthylamine, par rapport à la masse totale de la composition.
COMPOSE DIPHENYLAMINE (DPA)
Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante selon l’invention comprend en outre au moins un composé diphénylamine (noté DPA).
Par « composé diphénylamine », on entend désigner la diphénylamine et ses dérivés, de préférence dans lesquels au moins l’un, voire les deux groupements phényles sont substitués par un ou plusieurs groupes choisis parmi les groupements alkyles linéaires ou ramifiés.
Plus particulièrement, le composé de type diphénylamine, de préférence dialkyldiphénylamine, mis en œuvre selon l’invention, répond à la formule (II) suivante :
[Chem 4](II)
dans laquelle :
n2et n3sont, indépendamment l’un de l’autre, des entiers allant de 1 à 5 ; et
R2et R3représentent, indépendamment l’un de l’autre, un groupe alkyle linéaire ou ramifié, de préférence en C1à C22, en particulier en C4à C8.
De préférence, le composé de type diphénylamine, de préférence dialkyldiphénylamine, mis en œuvre selon l’invention est de formule (II-a) suivante :
[Chem 5](II-a)
dans laquelle R2et R3sont tels que définis précédemment.
De préférence, les groupes R2et R3sont en position para du groupe aminé.
Ainsi, selon un mode de réalisation particulier, le composé diphénylamine est choisi parmi les composés p,p’-dialkyldiphénylamines.
Les composés diphénylamine peuvent être disponibles dans le commerce ou préparés selon des méthodes de synthèse connues de l’homme du métier.
De préférence, une composition lubrifiante selon l’invention comprend entre 0,05 et 5 % massique de composé(s) diphénylamine, en particulier entre 0,1 et 3 % massique, de préférence entre 0,15 et 1 % massique et plus particulièrement entre 0,2 et 0,5 % massique, de composé(s) diphénylamine par rapport à la masse totale de la composition.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le ou lesdits composés phényl-naphthylamine sont choisis parmi les composés de formule (I-b) précitée, en particulier dans laquelle R1représente un groupe alkyle en C2à C12; et le ou lesdits composés diphénylamine sont choisis parmi les composés de formule (II-a) précitée, en particulier dans laquelle R2et R3représentent, indépendamment l’un de l’autre, un groupe alkyle linéaire ou ramifié, de préférence en C2à C12.
Selon un mode de réalisation particulier, le ou lesdits composés phényl-naphthylamine (PAN), en particulier tels que définis précédemment, et le ou lesdits composés diphénylamine (DPA), en particulier tels que définis précédemment, sont mis en œuvre dans un rapport massique composé(s) N-phényl-α-naphthylamine/ composé(s) diphénylamine compris entre 0,8 et 1,0, en particulier d’environ 1.
ESTER DE PHOSPHITE
Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante selon l’invention comprend en outre au moins un composé ester de phosphite.
Plus particulièrement, les composés ester de phosphite peuvent être de formule (III) suivante :
[Chem 6](III)
dans laquelle chaque R4, R5et R6représente, indépendamment l’un de l’autre, un groupe hydrocarboné, ayant de préférence de 1 à 24 atomes de carbone.
Les groupes hydrocarbonés dans la formule (III) précitée peuvent être plus particulièrement choisis, indépendamment les uns des autres, parmi :
- des groupement alcényles, linéaires ou ramifiés, de préférence en C2à C18;
- des groupements alcoxy-alkyles, de préférence en C1à C24;
- des groupements cycloalkyles, de préférence en C3à C8;
- des groupements aryles, de préférence en C6à C10;
lesdits groupements pouvant être eux-mêmes éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes hydrocarbonés, en particulier par un ou plusieurs groupements alcényles, alcoxyalkyles, cycloalkyles et/ou aryles.
De préférence, R4, R5et R6sont choisis, indépendamment les uns des autres, parmi des groupements cycloalkyles, de préférence en C3à C8; et des groupements aryles, de préférence en C6à C10; lesdits groupements cycloalkyles et aryles pouvant être éventuellement substitués par un ou plusieurs groupements alkyles, linéaires ou ramifiés.
Selon un mode de réalisation particulier, le composé ester de phosphite mis en œuvre selon l’invention est de formule (III) précitée, dans laquelle R4, R5et R6sont identiques, de préférence tels que définis précédemment.
Selon ce mode de réalisation, les composés ester de phosphite selon l’invention peuvent être avantageusement choisis parmi les esters de triaryle phosphite, et notamment les esters de tri(alkyl-aryle) phosphite, de préférence parmi les esters de triphényle phosphite et plus particulièrement les esters de tri(alkyl-phényle) phosphite.
De préférence, un composé ester de phosphite selon l’invention répond à la formule (III-a) suivante :
[Chem 7](III-a)
dans laquelle les groupements R représentent, indépendamment les uns des autres, des groupements alkyles, linéaires ou ramifiés en C1à C10, en particulier en C3à C8, et n représentent, indépendamment les uns des autres, 0, 1 ou 2.
De préférence, n vaut 1 ou 2, de préférence n vaut 2.
De préférence, n vaut 2, et R représentent des groupements, notamment en positions ortho et para, de préférence des groupements alkyles, de préférence ramifiés, en C3à
C6, tel qu’un groupement tert-butyle.
De préférence, un composé ester de phosphite selon l’invention est de formule (III-a) dans laquelle les groupements –(R)nsont identiques.
Avantageusement, un composé ester de phosphite selon l’invention est choisi parmi soit le tri(isopropylphényle) phosphate (CAS 68937-41-7) et le tris(2,4-ditert-butylphenyl)phosphite (CAS 31570-04-4).
Selon un mode de réalisation particulier, il s’agit du tris(2,4-ditert-butylphenyl)phosphite (CAS 31570-04-4).
Les composés ester de phosphite peuvent être disponibles dans le commerce ou préparés selon des méthodes de synthèse connues de l’homme du métier.
De préférence, une composition lubrifiante selon l’invention comprend entre 0,01 et 3 % massique de composé(s) ester de phosphite, en particulier entre 0,02 et 1 % massique, de préférence entre 0,05 et 0,5 % massique et plus particulièrement entre 0,1 et 0,3 % massique, de composé(s) ester de phosphite, par rapport à la masse totale de la composition.
Selon un mode de réalisation particulier, le ou lesdits composés diphénylamine sont choisis parmi les composés de formule (II-a) précitée, en particulier dans laquelle R2et R3représentent, indépendamment l’un de l’autre, un groupe alkyle linéaire ou ramifié, de préférence en C2à C12; et le ou lesdits composés ester de phosphite sont choisis parmi les composés de formule (III-a) précitée, en particulier dans laquelle n vaut 2, et les R représentent des groupements, notamment en positions ortho et para, de préférence des groupements alkyles, de préférence ramifiés, en C3à C6, tel qu’un groupement tert-butyle.
Comme indiqué précédemment, le ou lesdits composés diphénylamine (DPA), en particulier tels que définis précédemment et le ou lesdits composés ester de phosphite, en particulier tels que définis précédemment, sont mis en œuvre dans un rapport massique composé(s) DPA/ ester(s) de phosphite strictement supérieur à 1,0, en particulier supérieur ou égal à 1,5 ; notamment supérieur ou égal à 2,0 et plus particulièrement compris entre 2,0 et 3,0.
Avantageusement, le ou lesdits composés phényl-naphthylamine (PAN), en particulier tels que définis précédemment et le ou lesdits composés ester de phosphite, en particulier tels que définis précédemment, sont mis en œuvre dans un rapport massique composé(s) PAN/ ester(s) de phosphite strictement supérieur à 1,0, en particulier supérieur ou égal à 1,5 ; notamment strictement supérieur à 2,0 et plus particulièrement compris entre 2,1 et 3,0.
Il est entendu que les différents modes de réalisation précités, notamment en ce qui concerne la nature du ou desdits composés phényl-naphthylamine, du ou desdits composés diphénylamine et du ou desdits composés ester de phosphite, peuvent être combinés.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention comprend avantageusement au moins la combinaison :
- d’un ou plusieurs composés phényl-naphthylamine, en particulier alkylphényl-α-naphthylamine, tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (I-b) précitée, dans laquelle R1représente de préférence un groupe alkyle en C2à C12;
- d’un ou plusieurs composés diphénylamine, en particulier dialkyl-diphénylamine tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (II-a) précitée, dans laquelle R2et R3représentent de préférence, indépendamment l’un de l’autre, un groupe alkyle linéaire ou ramifié, de préférence en C2à C12; et
- d’un ou plusieurs composés ester de phosphite, en particulier esters de triaryle phosphite tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (III-a) précitée, en particulier dans laquelle n vaut 2, et les R représentent des groupements, notamment en positions ortho et para, de préférence des groupements alkyles, de préférence ramifiés, en C3à C6, tel qu’un groupement tert-butyle ;
le ou le ou lesdits composés diphénylamine et le ou lesdits composés ester de phosphite étant mis en œuvre dans un rapport massique composé(s) diphénylamine/ composé(s) ester de phosphite strictement supérieur à 1,0.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante selon l’invention comprend :
- de 0,05 à 5 % massique, en particulier de 0,1 à 3 % massique, de préférence de 0,15 à 1 % massique et plus particulièrement de 0,2 à 0,5 % massique, d’un ou plusieurs composés phényl-naphthylamine, de préférence alkylphényl-α-naphthylamine, en particulier tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (I-a) précitée, dans laquelle R1représente de préférence un groupe alkyle en C2à C12;
- de 0,05 à 5 % massique, en particulier de 0,1 à 3 % massique, de préférence de 0,15 à 1 % massique et plus particulièrement de 0,2 à 0,5 % massique, d’un ou plusieurs composés diphénylamine, de préférence dialkyl-diphénylamine, en particulier tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (II-a) précitée, dans laquelle R2et R3représentent de préférence, indépendamment l’un de l’autre, un groupe alkyle linéaire ou ramifié, de préférence en C2à C12; et
- de 0,01 à 3 % massique, en particulier de 0,02 à 1 % massique, de préférence de 0,05 à 0,5 % massique et plus particulièrement de 0,1 à 0,3 % massique, d’un ou plusieurs composés ester de phosphite, de préférence ester de triaryle phosphite, en particulier tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (III-a) précitée, en particulier dans laquelle n vaut 2, et les R représentent des groupements, notamment en positions ortho et para, de préférence des groupements alkyles, de préférence ramifiés, en C3à C6, tel qu’un groupement tert-butyle ;
les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de ladite composition lubrifiante,
sous réserve que le rapport massique composé(s) diphénylamine/ composé(s) ester de phosphite soit strictement supérieur à 1,0.
HUILE(S) DE BASE
Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins une huile de base.
La ou lesdites huiles de base présentes dans une composition lubrifiante selon l’invention, sont choisies de manière adéquate, notamment au regard de leur compatibilité avec les composés phényl-naphthylamine, diphénylamine et ester de phosphite mis en œuvre selon l’invention.
Il peut s’agir d’un mélange de plusieurs huiles de base, par exemple un mélange de deux, trois ou quatre huiles de base.
Ces huiles de base peuvent être choisies parmi les huiles de base conventionnellement utilisées dans le domaine des huiles lubrifiantes, telles que les huiles minérales, synthétiques ou naturelles, animales ou végétales ou leurs mélanges.
Les huiles de base utilisées dans les compositions lubrifiantes selon l’invention peuvent être en particulier des huiles d’origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (tableau 1), ou leurs équivalents selon la classification ATIEL, ou leurs mélanges.
Teneur en saturés Teneur en soufre Indice de Viscosité (VI)
Groupement I
Huiles minérales		 < 90% > 0,03% 80 ≤ VI < 120
Groupement II
Huiles hydrocraquées		 ≥ 90% ≤ 0,03% 80 ≤ VI < 120
Groupement III
Huiles hydrocraquées
ou hydro-isomérisées		 ≥ 90% ≤ 0,03% ≥ 120
Groupement IV Polyalphaoléfines (PAO)
Groupement V Esters et autres bases non incluses dans les groupes I à IV
Les huiles de base minérales incluent tous types de bases obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d’opérations de raffinage telles qu’extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition.
Les huiles de base synthétiques peuvent être des esters d’acides carboxyliques et d’alcools, des polyalphaoléfines (PAO) ou encore des polyalkylènes glycol (PAG) obtenus par polymérisation ou copolymérisation d’oxydes d’alkylène comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, en particulier de 2 à 4 atomes de carbone. Les polyalphaoléfines utilisées comme huiles de base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir de décène, d’octène ou de dodécène, et dont la viscosité à 100°C est comprise entre 1,5 et 15 mm².s-1selon la norme ASTM D445. Leur masse moléculaire moyenne est généralement comprise entre 250 et 3000 selon la norme ASTM D5296.
Des mélanges d’huiles synthétiques et minérales peuvent également être employés.
Il n’existe généralement aucune limitation quant à l’emploi de bases lubrifiantes différentes pour réaliser les compositions lubrifiantes selon l’invention, si ce n’est qu’elles doivent avoir des propriétés, notamment de viscosité, indice de viscosité, teneur en soufre, anti-corrosion adaptées à une utilisation pour des turbines à gaz et/ou à vapeur.
De préférence, l’huile de base est choisie parmi les huiles de groupe II et III de la classification API, et leurs mélanges. Avantageusement, les huiles de base de groupe II et III permettent d’améliorer encore les propriétés de stabilité à l’oxydation de la composition lubrifiante.
De préférence, l’huile de base est choisie parmi les huiles de groupe III.
La viscosité cinématique, mesurée à 40°C selon la norme ASTM D445, de l’huile de base ou mélange d’huiles de base peut avantageusement être comprise entre 20 mm²/s et 100 mm²/s, de préférence entre 25 mm²/s et 50 mm²/s.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins 40 % massique d’huile(s) de base par rapport à la masse totale de la composition, en particulier au moins 50 % massique d’huile(s) de base, et notamment entre 60 et 99,5 % massique et plus particulièrement entre 70 et 99 % massique, d’huile(s) de base.
ADDITIFS ADDITIONNELS
Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre en outre des additifs additionnels, adaptés à une utilisation dans un lubrifiant pour turbines, telles que des turbines à gaz et/ou à vapeur.
Avantageusement, une composition lubrifiante selon l’invention comprend un ou plusieurs additifs choisis parmi les antioxydants distinct des composés mis en œuvre dans le cadre de la présente invention, les améliorants de l’indice de viscosité (VI), les additifs abaisseurs du point d’écoulement (PPD), les agents anti-mousse, les épaississants, les inhibiteurs de corrosion, les agents passivant du cuivre, et leurs mélanges.
Il est entendu que la nature et la quantité d’additifs mis en œuvre sont choisies de manière à ne pas affecter les propriétés de la composition lubrifiante, en particulier les performances, discutées précédemment, conférées par la combinaison des trois antioxydants mis en œuvre selon l’invention.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre en outre un ou plusieurs inhibiteurs de corrosion.
Les inhibiteurs de corrosion sont connus de l’homme du métier dans le domaine des lubrifiants, notamment des lubrifiants pour turbines.
Ils peuvent être plus particulièrement choisis parmi les esters d’acide organique, les dérivés de triazole, les N-acyl sarcosines ou encore les dérivés d’imidazoline.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante selon l’invention comprend un ou plusieurs inhibiteurs de corrosion choisis parmi les dérivés de type triazole et les esters d’acide organique, en particulier les esters d’acide organique alkylé.
De préférence, le composé de type triazole est un benzotriazole ou l’un de ses dérivés, de préférence un dérivé de benzotriazole, plus préférentiellement un dérivé de tolyltriazole.
Les dérivés de tolyltriazole peuvent être plus particulièrement de formule (IV) suivante :
[Chem 8](IV)
dans laquelle :
- R4et R5représentent, indépendamment l’un de l’autre, un atome d’hydrogène, un groupement alkyle linéaire ou ramifié, de préférence ramifié, en C3à C14, de préférence en C6à C12; et
-A- représente un groupe alkylène, linéaire ou ramifié, de préférence linéaire, en C1à C6, de préférence en C1à C3et plus préférentiellement un groupement méthylène (-CH2-),
en particulier, ledit dérivé de tolyltriazole étant le 2-éthyl-N-(2-éthylhexyl)-N-[(4-méthylbenzotriazol-1-yl)méthyl]hexan-1-amine.
Selon un mode de réalisation particulier, le composé de type triazole est de formule (IV), dans laquelle R4et R5représentent des groupements alkyles ramifiés en C6à C12et -A- représente un groupe alkylène en C1à C3, de préférence un groupe méthylène.
A titre d’exemple d’inhibiteurs de corrosion de type ester d’acide organique alkylé, peuvent être cités les esters d’acide succinique.
Le ou les additifs inhibiteurs de corrosion, en particulier de type dérivé de tolyltriazole et/ou ester d’acide organique alkylé, peuvent être mis en œuvre dans une composition lubrifiante selon l’invention, à raison de 0,01 à 5 % en masse, en particulier de 0,1 à 3 % en masse, et plus particulièrement de 0,1 à 2 % en masse, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre en outre au moins un additif anti-mousse. Les additifs anti-mousse peuvent être par exemple choisis parmi les polymères polaires tels que les polyméthylsiloxanes ou les polyacrylates. En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 3% massique d’additif(s) anti-mousse, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut encore comprendre un ou plusieurs additif(s) antioxydant(s), distincts des composés phényl-naphthylamine, diphénylamine et ester de phosphite, décrits précédemment.
A titre d’exemples d’additifs antioxydants additionnels peuvent être par exemple cités les phénols stériquement encombrés, les esters de phénols stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther. De préférence, les phénols stériquement encombrés sont choisis parmi les composés comprenant un groupement phénol dont au moins un carbone vicinal du carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupement alkyle en C1-C10, de préférence un groupement alkyle en C1-C6, de préférence un groupement alkyle en C4, de préférence par le groupement tert-butyle. A titre d’exemples d’additifs antioxydants de type phénol stériquement encombré, on peut citer le di-t-butyl-2,6 méthyl-4 phénol (BHT), la t-butyl hydroquinone (TBHQ), le 2,6 et le 2,4 di-t-butyl phénol, le 2,4-diméthyl-6-t-butyl phénol, le pyrogallol, et l’octyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamate.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante selon l’invention ne comprend pas d’additif antioxydant distinct des composés phényl-naphthylamine, diphénylamine et ester de phosphite, décrits précédemment.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif abaisseur de point d’écoulement (dit encore agent « PPD » pour « Pour Point Depressant » en langue anglaise). En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, les additifs abaisseurs de point d’écoulement améliorent généralement le comportement à froid de la composition lubrifiante selon l’invention. Comme exemple d’agents de réduction du point d’écoulement, on peut citer les polyméthacrylates d’alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les polyalkylphénols, les polyalkylnaphtalènes et les polystyrènes alkylés.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,1 % à 2 %, de préférence de 0,2 % à 1 % massique d’additif(s) abaisseur(s) du point d’écoulement, par rapport au poids total de la composition.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante selon l’invention comprend moins de 200 ppm, en particulier moins de 100 ppm, notamment moins de 50 ppm et plus particulièrement moins de 10 ppm en masse, voire est totalement exempte, d’additif(s) abaisseur(s) du point d’écoulement.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif améliorant l’indice de viscosité (VI). Les améliorants de l’indice de viscosité, en particulier les polymères améliorant l’indice de viscosité, permettent de garantir une bonne tenue à froid et une viscosité minimale à haute température. Comme exemples de polymère améliorant l’indice de viscosité, on peut citer les esters polymères, les homopolymères ou les copolymères, hydrogénés ou non-hydrogénés du styrène, du butadiène et de l’isoprène, les homopolymères ou les copolymères d’oléfine, telle que l’éthylène ou le propylène, les polyacrylates et polyméthacrylates (PMA), de préférence les homopolymères ou les copolymères d’oléfine, telle que l’éthylène ou le propylène.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 1 à 15 % massique d’additif(s) améliorant l’indice de viscosité, de préférence de 5 % à
10 % massique, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.
Avantageusement, une composition lubrifiante selon l’invention comprend une teneur massique inférieure ou égale à 200 ppm, en particulier inférieure ou égale à
100 ppm, notamment inférieure ou égale à 50 ppm et plus particulièrement inférieure ou égale à 10 ppm, voire est totalement exempte, d’additifs anti-usure et/ou extrême-pression de type esters de phosphate, tels que le tri(isopropylphényl) phosphate.
Avantageusement, une composition lubrifiante selon l’invention comprend une teneur massique inférieure ou égale à 200 ppm, en particulier inférieure ou égale à
100 ppm, notamment inférieure ou égale à 50 ppm et plus particulièrement inférieure ou égale à 10 ppm, voire est totalement exempte, d’additifs anti-usure et/ou extrême-pression de type sel phosphate d’amine.
Plus préférentiellement, une composition lubrifiante selon l’invention comprend moins de 200 ppm, en particulier moins de 100 ppm, notamment moins de 50 ppm et plus particulièrement moins de 10 ppm en masse, voire est totalement exempte, d’additifs anti-usure et/ou extrême-pression phosphorés contenant du soufre ou du zinc.
De fait, les inventeurs ont constaté que la présence de tels composés phosphorés contenant du soufre ou du zinc est susceptible d’induire la formation de dépôts non souhaitée lors de l’utilisation de la composition lubrifiante pour turbines.
Plus préférentiellement, une composition lubrifiante selon l’invention comprend moins de 200 ppm, en particulier moins de 100 ppm, notamment moins de 50 ppm et plus particulièrement moins de 10 ppm en masse, voire est totalement exempte, d’additifs anti-usure et/ou extrême-pression phosphorés et/ou soufrés.
En termes de formulation d’une composition lubrifiante selon l’invention, les antioxydants considérés selon l’invention, composés phényl-naphthylamine, diphénylamine et ester de phosphite, tels que décrits précédemment, peuvent être additionnés à une huile ou mélange d’huiles de base, puis les autres additifs complémentaires, ajoutés.
Alternativement, les antioxydants considérés selon l’invention, composés phényl-naphthylamine, diphénylamine et ester de phosphite, peuvent être additionnés à une formulation lubrifiante préexistante, comprenant notamment une ou plusieurs huiles de base, et éventuellement des additifs additionnels.
Alternativement, les antioxydants considérés selon l’invention, composés phényl-naphthylamine, diphénylamine et ester de phosphite, peuvent être combinés avec un ou plusieurs additifs complémentaires, et le « paquet » d’additifs ainsi formé est additionné à une huile ou mélange d’huiles de base.
Avantageusement, la mise en œuvre des trois composés anti-oxydants selon l’invention, composé(s) N-phényl-naphthylamine, composé(s) diphénylamine et composé(s) ester de phosphite, permet de s’affranchir de la mise en œuvre d’additifs anti-usure et/ou extrême-pression.
Ainsi, selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante selon l’invention comprend moins de 200 ppm, en particulier moins de 100 ppm, notamment moins de 50 ppm et plus particulièrement moins de 10 ppm en masse, voire est totalement exempte, d’additifs anti-usure et/ou extrême-pression.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, une composition lubrifiante selon l’invention comprend, voire est constituée de :
- une huile de base ou mélange d’huiles de base, de préférence choisie parmi les huiles de base du groupe II et III, de préférence du groupe III ;
- un ou plusieurs composés phényl-naphthylamine (PAN), en particulier alkylphényl-α-naphthylamine, tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (I-a) précitée, dans laquelle R1représente de préférence un groupe alkyle en C2à C12;
- un ou plusieurs composés diphénylamine (DPA), en particulier diakyl-diphénylamine, tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (II-a) précitée, dans laquelle R2et R3représentent de préférence, indépendamment l’un de l’autre, un groupe alkyle linéaire ou ramifié, de préférence en C2à C12;
- un ou plusieurs composés ester de phosphite, en particulier esters de triaryle phosphite, tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (III-a) précitée, en particulier dans laquelle n vaut 2, et R représentent des groupements, notamment en positions ortho et para, de préférence des groupements alkyles, de préférence ramifiés, en C3à C6, tel qu’un groupement tert-butyle ;
le rapport massique composé(s) DPA/ ester(s) de phosphite étant strictement supérieur à 1 ; et
- éventuellement un ou plusieurs additifs complémentaires, choisis de préférence parmi les additifs inhibiteurs de corrosion, en particulier parmi les dérivés de tolyltriazole, et les esters d’acide organique alkylés ; et les additifs anti-mousse.
En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre, voire être constituée de :
- de 50 % à 99,5 % en poids, de préférence de 70 % à 99 % en poids d’huile(s) de base, de préférence choisie parmi les huiles de base du groupe II et III, de préférence du groupe III ;
- de 0,05 à 5 % massique, en particulier de 0,1 à 3 % massique, de préférence de 0,15 à 1 % massique et plus particulièrement de 0,2 à 0,5 % massique, d’un ou plusieurs composés phényl-naphthylamine, en particulier alkylphényl-α-naphthylamine, tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (I-a) précitée, dans laquelle R1représente de préférence un groupe alkyle en C2à C12;
- de 0,05 à 5 % massique, en particulier de 0,1 à 3 % massique, de préférence de 0,15 à 1 % massique et plus particulièrement de 0,2 à 0,5 % massique, d’un ou plusieurs composés diphénylamine, en particulier dialkyl-diphénylamine, tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (II-a) précitée, dans laquelle R2et R3représentent de préférence, indépendamment l’un de l’autre, un groupe alkyle linéaire ou ramifié, de préférence en C2à C12; et
- de 0,01 à 3 % massique, en particulier de 0,02 à 1 % massique, de préférence de 0,05 à 0,5 % massique et plus particulièrement de 0,1 à 0,3 % massique, d’un ou plusieurs composés ester de phosphite, en particulier esters de triaryle phosphite tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les composés de formule (III-a) précitée, en particulier dans laquelle n vaut 2, et les R représentent des groupements, notamment en positions ortho et para, de préférence des groupements alkyles, de préférence ramifiés, en C3à C6, tel qu’un groupement tert-butyle ;
- éventuellement de 0,01 à 5 % en masse, en particulier de 0,1 à 3 % en masse, et plus particulièrement de 0,1 à 2 % en masse, d’additif(s) inhibiteur(s) de corrosion, en particulier de type dérivé de tolyltriazole et/ou ester d’acide organique alkylé ; et
- éventuellement de 0,01 % à 3 % en poids d’additif(s) anti-mousse,
sous réserve que le rapport massique composé(s) diphénylamine/ composé(s) ester de phosphite soit strictement supérieur à 1,0
les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de ladite composition lubrifiante.
Une composition lubrifiante selon l’invention peut présenter une viscosité cinématique, mesurée à 40°C selon la norme ISO 3104, comprise entre 20 mm2/s et 100 mm2/s, en particulier entre 25 mm2/s et 50 mm2/s.
Une composition lubrifiante selon l’invention présente avantageusement un indice de viscosité, mesuré selon la norme ASTM D2270-93, compris entre 100 et 300, en particulier entre 100 et 150.
Elle présente en particulier un indice d’acide, mesurée selon la norme ASTM D664, compris entre 0.08 et 0.2.
Comme évoqué précédemment, une composition lubrifiante selon l’invention présente d’excellentes propriétés en termes de stabilité à l’oxydation, stabilité thermique et résistance à la corrosion.
De façon avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention présente ainsi une durée de vie accrue.
Plus particulièrement, une composition lubrifiante selon l’invention présente avantageusement une stabilité à l’oxydation « RPVOT », mesurée selon la norme ASTM D2272, supérieure ou égale à 2200 minutes, avantageusement supérieure ou égale à 2500 minutes.
Avantageusement, elle présente un RPVOT résiduel, mesuré suivant le test dit « dry TOST – 1000 heures » selon une méthode adaptée de la norme ASTM D7873, supérieur ou égal à 70 %, avantageusement supérieur ou égal à 75 % et plus particulièrement supérieur ou égal à 80 %.
Une composition lubrifiante selon l’invention présente avantageusement une quantité d’insolubles après 48 heures à 180 °C inférieure à 30 mg/kg, de préférence inférieure à 25 mg/kg, plus préférentiellement inférieure ou égale à 20 mg/kg.
Elle présente également une excellente résistance à l’oxydation et la corrosion, évaluée selon l’essai ASTM D4636.
L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Protocoles de mesures
Evaluation de la résistance à la corrosion
La résistance à la corrosion peut être quantifiée par mesure de la corrosion d’acier en présence d’eau de mer après 24 heures à 60°C, selon la norme ISO 7120B.
Cette méthode a pour objet la vérification de l'aptitude des compositions à réaliser une protection contre la corrosion des métaux ferreux en présence d'eau. Elle consiste à agiter un mélange de 300 ml d'huile d’essai avec 30 ml d'eau de mer synthétique, à une température de 60 ± 1°C, en présence d'une éprouvette cylindrique en acier immergée dans l'huile. Après contact avec le mélange huile-eau, l'éprouvette est examinée en vue de vérifier la présence ou l'absence de rouille. L'essai dure généralement 24 heures.
Evaluation de la résistance à l’oxydation – RPVOT (ASTM D2272)
Une première méthode permettant de mesurer la stabilité à l’oxydation d’une composition est le test RPVOT (pour « Rotating Pressure Vessel Oxidation Test » en langue anglaise) réalisé selon la norme ASTM D2272.
Cette méthode consiste à placer un échantillon de 50g d’huile dans une enceinte en rotation, sous pression d’oxygène, en présence d’eau et d’un catalyseur en Cuivre pour évaluer sa résistance à l’oxydation.
Les conditions sont les suivantes :
- Température : 150 °C ;
- Pression en oxygène : 620 kPa ;
- Vitesse de rotation : 100 tours par minute ;
- Angle de rotation : 30 °.
Le résultat exprime la durée de vie de l’huile testée, exprimée en minute.
Plus la durée de vie de l’huile ainsi déterminée est élevée, plus sa résistance à l’oxydation est accrue.
Evaluation de la résistance à l’oxydation – RPVOT résiduel selon le test « Dry TOST – 1000 heures » (adapté de la norme ASTM D7873)
Une seconde méthode permettant de mesurer la stabilité à l’oxydation d’une composition consiste à évaluer le RPVOT résiduel après un vieillissement artificiel de l’huile conformément au test de stabilité à l’oxydation pour turbine de matières sèches, dit « dry TOST – 1000 heures » pour « dry Turbine Oxidative Stability Test » en langue anglaise, adapté de la norme ASTM D7873, afin d’être effectué sur une durée de 1000 heures.
Cette méthode consiste à faire chauffer un tube contenant 360 mL d'échantillon d’huile à 120 °C sous oxygène et en présence d'un catalyseur Fe/Cu., pendant une durée totale de 1000 heures.
Le tube est ensuite prélevé pour être analysé par la mesure du RPVOT (méthode ASTM D2272 décrite ci-dessus).
Le RPVOT résiduel est calculé en divisant la valeur RPVOT de l’huile ayant subi le vieillissement dry TOST – 1000 heures par celle de l’huile dite « neuve », c’est-à-dire n’ayant subie aucun vieillissement, et déterminée selon la première méthode définie ci-dessus.
Plus le RPVOT résiduel est élevé, plus l’huile résiste à l’oxydation.
Stabilité à l’oxydation et à la corrosion à température élevée (ASTM D 4636-procédure 25 et essai non normalisé)
Cette méthode de mesure de l’oxydation et de corrosion s’applique en particulier aux huiles hydrauliques, aux huiles turbines aviation et plus généralement aux huiles soumises à des températures élevées.
Il existe une méthode normée, permettant de mesurer l’oxydation et la corrosion de compositions lubrifiantes selon la norme ASTM D4636 – procédure 25.
La méthode consiste à oxyder pendant 72 heures à 175°C un volume de 100 mL d’huile en présence d’un flux d’air de 5 L/h et de spécimen métalliques Cuivre, Acier, Aluminium, Magnésium et Cadmium.
Entre le début et la fin de l’essai, sont évaluées :
- la variation de viscosité cinématique à 40°C,
- la perte de masse du spécimen Cadmium, et
- la perte de masse du spécimen magnésium.
Plus les variations ainsi évaluées sont faibles, meilleures sont les performances de l’huile vis-à-vis de l’oxydation et de la corrosion.
La Déposante a également mis au point une méthode permettant de quantifier l’oxydation et la corrosion de compositions lubrifiantes à température élevée.
Cette méthode non normalisée consiste à oxyder pendant 24 h à 175°C un volume de 40 mL d’huile en présence d’un flux de 5 L/h d’air et de spécimen métallique en Cuivre et Cadmium. Entre le début et la fin de l’essai, la variation de viscosité cinématique à 40°C est évaluée.
Stabilité thermique
La stabilité thermique d’une huile peut être évaluée par mesure de la quantité d’insolubles après 48 heures à 180 °C.
La masse d’insoluble dans une huile est déterminée gravimétriquement par la filtration d'un échantillon de 100 g sur un filtre de membrane ayant une taille de pore de 0,45 μm.
Plus la quantité d’insolubles est élevée, moins l’huile est stable thermiquement.
Exemple 1
Préparation des compositions lubrifiantes.
Une composition lubrifiante conforme à l’invention (I1), comprenant une combinaison d’additifs requis selon l’invention, à savoir une alkylphényl-α-naphthylamine, une alkyldiphénylamine et un ester de phosphite avec un ratio alkyldiphénylamine / ester de phosphite strictement supérieur à 1,0, et des compositions comparatives (C1àC 4), ne comprenant pas une telle combinaison spécifique, ont été formulées.
Les compositions lubrifiantes ont été préparées par simple mélange, à température ambiante, des composants suivants, dans les proportions massiques indiquées dans les tableaux 2 et 3 suivant.
Invention Comparatifs
I1 C1 C2 C3 C4
Huile de base (groupe III) 98,98 99,13 99,48 99,3 99,38
Alkyl phénylnaphtylamine 0,35 - 0,2 0,2 0,35
Octyle/butyle diphénylamine 0,35 0,35 0,2 0,1 -
Tris (di-t-butylphényl) phosphite 0,15 0,35 - 0,1 -
Ester succinate 0,05 0,05 0,05 0,05 0,15
Tolyltriazole 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Polydiméthylsiloxane 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02
Les caractéristiques physico-chimiques des compositions ainsi préparées sont résumées dans le tableau 3 suivant.
Composition I1 C1 C2 C3 C4
Viscosité à 40 °C (mm²/s)(1) 31,94 31,95 35,80 31,61 35,81
VI(2) 131 131 131 131 130
(1)Viscosité cinématique mesurée à 40°C selon la norme ISO 3104
(2)indice de viscosité mesuré selon la norme ASTM D2270-93.
Exemple 2
Evaluation des propriétés des compositions lubrifiantes
Les différentes propriétés des compositions lubrifiantes préparées selon l’exemple 1 ont été évaluées conformément aux protocoles de mesure détaillés ci-dessus.
Les résultats sont compilés dans le tableau 4 ci-dessous.
Composition I1 C1 C2 C3 C4
Résistance à la corrosion Pas de rouille Pas de rouille Pas de rouille Pas de rouille Pas de rouille
RPVOT (mn) 2924 2155 1956 - 1748
RPVOT résiduel (%) 80 68 - 56 38
Variation de KV40 méthode normée (%) 4,3 0,8 - 14,1 1,6
Variation de KV40 méthode non normée (%) 1,5 - 23,43 - -
Variation de masse sur Mg (mg) 0 0 - - 0,2 0
Variation de masse sur Cd (mg) 0 0 - - 2,2 0
Insolubles à 0,45 µm
(mg/kg)		 20 48 - 50 20
Il ressort de ces exemples que la composition conforme à l’invention (compositionI1) combine d’excellentes propriétés en termes de résistance à l’oxydation, de stabilité thermique et de résistance à la corrosion, à températures élevées, contrairement à des compositions ne comprenant pas une combinaison des trois antioxydants spécifiquement considérés selon l’invention (C1,C2etC4), et/ou ne satisfaisant pas au ratio massique diphénylamine/ester de phosphite strictement supérieur à 1,0 (compositionC3).

Claims (10)

  1. Composition lubrifiante, en particulier pour une turbine à gaz ou à vapeur, comprenant :
    - au moins une huile de base ;
    - au moins un composé phényl-naphthylamine (PAN), de préférence alkylphényl-α-naphthylamine (APAN) ;
    - au moins un composé diphénylamine (DPA), de préférence dialkyl-diphénylamine ; et
    - au moins un composé ester de phosphite, de préférence ester de triaryle phosphite ;
    dans laquelle le ratio massique entre le ou lesdits composés diphénylamine et le ou lesdits composés ester de phosphite est strictement supérieur à 1,0.
  2. Composition lubrifiante selon la revendication précédente, dans laquelle le ou lesdits composés phényl-naphthylamine sont de formule (I) :
    (I)
    dans laquelle :
    n est un entier allant de 1 à 5 ; et
    R1représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, de préférence en C1à C22, en particulier en C2à C12 ;
    en particulier de formule (I-b) suivante :
    (I-b)
    dans laquelle R1est tel que défini précédemment, de préférence R1représente un groupe alkyle en C2à C12 .
  3. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le ou lesdits composés diphénylamine sont de formule (II) :(II)
    dans laquelle :
    n1et n2sont, indépendamment l’un de l’autre, des entiers allant de 1 à 5 ; et
    R2et R3représentent, indépendamment l’un de l’autre, un groupe alkyle linéaire ou ramifié, de préférence en C1à C22, en particulier en C4à C8.
  4. Composition lubrifiante selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le ou lesdits composés ester de phosphite sont de formule (III) suivante :
    (III)
    dans laquelle chaque R4, R5et R6représente, indépendamment l’un de l’autre, un groupe hydrocarboné, ayant de préférence de 1 à 24 atomes de carbone,
    en particulier sont de formule (III-a) suivante :
    (III-a)
    dans laquelle les groupements R représentent, indépendamment les uns des autres, des groupements alkyles, linéaires ou ramifiés en C1à C10, en particulier en C3à C8, et n représentent, indépendamment les uns des autres, 0, 1 ou 2.
  5. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le ou lesdits composés diphénylamine (DPA), en particulier tels que définis en revendication 3 et le ou lesdits composés ester de phosphite, en particulier tels que définis en revendication 4, sont mis en œuvre dans un rapport massique composé(s) DPA/ ester(s) de phosphite supérieur ou égal à 1,5 ; notamment supérieur ou égal à 2,0 et plus particulièrement compris entre 2,0 et 3,0.
  6. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
    - de 0,05 à 5 % massique, en particulier de 0,1 à 3 % massique, de préférence de 0,15 à 1 % massique et plus particulièrement de 0,2 à 0,5 % massique, d’un ou plusieurs composés phényl-naphthylamine, de préférence alkylphényl-α-naphthylamine, en particulier tels que définis en revendication 2 ;
    - de 0,05 à 5 % massique, en particulier de 0,1 à 3 % massique, de préférence de 0,15 à 1 % massique et plus particulièrement de 0,2 à 0,5 % massique, d’un ou plusieurs composés diphénylamine, de préférence dialkyl-diphénylamine, en particulier tels que définis en revendication 3 ; et
    - de 0,01 à 3 % massique, en particulier de 0,02 à 1 % massique, de préférence de 0,05 à 0,5 % massique et plus particulièrement de 0,1 à 0,3 % massique, d’un ou plusieurs composés ester de phosphite, de préférence ester de triaryle phosphite, en particulier tels que définis en revendication 4 ;
    les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de ladite composition lubrifiante,
    sous réserve que le rapport massique composé(s) diphénylamine/ composé(s) ester de phosphite soit strictement supérieur à 1,0.
  7. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un additif choisi parmi les antioxydants distinct des composés définis en revendications 1 à 4, les améliorants de l’indice de viscosité (VI), les additifs abaisseurs du point d’écoulement (PPD), les agents anti-mousse, les épaississants, les inhibiteurs de corrosion, les agents passivant du cuivre, et leurs mélanges.
  8. Utilisation d’une composition telle que définie selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comme lubrifiant d’une turbine à gaz ou à vapeur
  9. Utilisation, dans une composition lubrifiante, en particulier pour une turbine à gaz ou à vapeur, comprenant au moins une huile de base, d’au moins un composé phényl-naphthylamine (PAN), de préférence alkylphényl-α-naphthylamine (APAN) ; d’au moins un composé diphénylamine (DPA), de préférence dialkyl-diphénylamine ; et d’au moins un composé ester de phosphite, de préférence ester de triaryle phosphite, et le ou lesdits composés ester de phosphite étant mis en œuvre dans un ratio DPA/ester(s) de phosphite strictement supérieur à 1,0 pour améliorer les performances de stabilité thermique et de résistance à l’oxydation de la composition.
  10. Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle le ou lesdits composés phényl-naphthylamine sont tels que définis en revendication 2 ; et/ou le ou lesdits composés diphénylamine sont tels que définis en revendication 3 et/ou le ou lesdits composés ester de phosphite sont tels que définis en revendication 4.
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