BRPI0611850A2 - composições lubrificantes de múltiplas fases contendo ácido bórico emulsificado - Google Patents

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Abstract

COMPOSIçõES LUBRIFICANTES DE MúLTIPLAS FASES CONTENDO áCIDO BóRICO EMULSIFICADO. A presente invenção se refere a uma composição lubrificante de múltiplas fases, formada a partir de uma emulsão contendo: (a) uma primeira fase, a qual compreende o lubrificante; (b) uma segunda fase, a qual é formada de ácido bórico e um líquido que é um solvente para o ácido bórico, porém, imiscível na primeira fase, tal como, glicerol; e (c) um tensoativo.

Description

"COMPOSIÇÕES LUBRIFICANTES DE MÚLTIPLAS FASESCONTENDO ÁCIDO BÓRICO EMULSIFICADO".
Antecedentes da Invenção
1. Campo da Invenção
A presente invenção está correlacionada aosegmento químico. Em particular, a presente invenção serefere a lubrificantes, tais como, óleos de motores,fluidos hidráulicos, fluidos de transmissão, óleos de cortee óleos sintéticos contendo ácido bórico.
2. Discussão da Técnica Correlacionada
Os lubrificantes representam uma importantefunção na preservação de componentes do máquinas e no prolongamento dos tempos de operação dás ,máquinas, Aotimização das propriedades lubrificantes -tem - continuadocomo sendo um principal objetivo para os veiculôs a motor eoutras máquinas que são operadas sob condições maisexigentes e difíceis, associadas ao aumento de eficiência edesempenho. Numerosos aditivos têm sido desenvolvidos,porém, muitos destes permanecem como sendo feitos paraatender às crescentes exigências feitas atualmente comrelação aos lubrificantes.
O ácido bórico é ambientalmente seguro, barato eapresenta uma incomum capacidade de intensificar aspropriedades antiatrito e antidesgaste de superfíciesmetálicas corrediças. 0 ácido bórico é um compostocristalino, insolúvel na maioria dos lubrificantes baseadosem petróleo e nos lubrificantes sintéticos. Diversastentativas já foram feitas para se produzir composiçõeslubrificantes estáveis contendo ácido bórico. Por exemplo,a Patente U.S. No. 5.431.830, concedida a Erdemir, divulgacomposições lubrificantes contendo partículas de ácidobórico em uma mistura e/ou suspensão. Entretanto, constituium inconveniente de tais composições, o fato de ser difícilprimeiro incorporar as partículas de ácido bórico nolubrificante e depois formar produtos estáveis. .
Portanto, permanece a necessidade dentro dosegmento da técnica de composições lubrificantes estáveiscontendo ácido bórico, que proporcionem uma aumentadaeficiência e desempenho para motores e outras máquinas.
Permanece também a necessidade de composições lubrificantesestáveis contendo ácido bórico, que possam ser facilmentepreparadas. A presente invenção atende a estas necessidades.e proporciona também as vantagens correlacionadas.
Resumo da Invenção
Agora, de acordo com a presente invenção, foramdescobertas composições lubrificantes estáveis contendoácido bórico, que aumentam a eficiência e o desempenho demotores e outras máquinas. As composições lubrificantes demúltipla fase são formadas de uma emulsão contendo:
(a) uma primeira fase, a qual compreende o lubrificante;
(b) uma segunda fase, a qual contém o ácido bórico e umlíquido, tal como, um líquido orgânico, o qual é umsolvente para o ácido bórico, porém, imiscível na primeirafase; e
(c) um tensoativo.O liquido pode ser um liquido orgânico, tal como,um alquil-poliol inferior, preferivelmente, glicerol,acetato de etila, acetona e álcoois, tais como, metanol,etanol, 1-propanol, 2-metil-l-propanol e 3-metil-l-butanol;ou um liquido inorgânico, tal como, ácido acético glacialou água, em que o glicerol é o preferido.
Os lubrificantes representativos incluem os óleosde motores, fluidos hidráulicos, fluidos de transmissão,óleos de corte e óleos sintéticos.
Em algumas modalidades, a concentração daprimeira fase é de cerca de 30 a cerca de 70% em peso,preferivelmente, cerca de 45 a cerca de 55% em peso e aconcentração da segunda fase é de cerca de 30 a cerca de70% em peso, preferivelmente, cerca de 45 a cerca de 55% em-peso, baseada no peso da composição lubrificante. Emalgumas outras modalidades, a segunda fase contém de cercade 10 a cerca de 25% em peso de ácido bórico e de cerca de90 a cerca de 75% em peso de liquido orgânico, baseado nopeso da segunda fase.
Tipicamente, a concentração final de ácido bóricona composição lubrificante irá se dispor na faixa de cercade 10 ppm a cerca de 50.000 ppm, mais preferivelmente, nafaixa de cerca de 30 ppm a cerca de 5.000 ppm, baseada nopeso da composição lubrificante.
Descrição de Modalidades Preferidas
Particulares modalidades da invenção sãodescritas abaixo com maiores detalhes, com a finalidade deilustração de seus princípios e operação. Entretanto,poderão ser feitas diversas modificações, pelo que o escopoda invenção não será limitado às modalidadesexemplificativas descritas a seguir.
A composição lubrificante de múltipla fase, emconformidade com a invenção, é formada de uma emulsãocontendo:
(a) uma primeira fase de lubrificante;
(b) uma segunda fase formada de ácido bórico e um liquidoque é um solvente para o ácido bórico, porém, imiscivel naprimeira fase, tal como, glicerol; e
(c) um tensoativo.
Os lubrificantes representativos incluem os óleosde baixa viscosidade, tais como, os óleos de lubrificaçãode eixos e turbinas, os óleos de média viscosidade, taiscomo, os óleos de motores, e os óleos de alta viscosidade,tais como, os óleos de engrenagens. Os óleos de utilidadeincluem os óleos à base de hidrocarbonetos, tais como, osóleos à base de petróleo, os óleos sintéticos e os óleosminerais. Outros lubrificantes úteis como componentes daprimeira fase incluem os fluidos hidráulicos, fluidos detransmissão e os óleos de corte, assim como, outrosadequados lubrificantes que não reagem com o ácido bórico,e misturas dos mesmos.
0 ácido bórico de utilidade na formação dasegunda fase, tipicamente, apresenta um tamanho departícula de 100 mícrons ou menos, preferivelmente, de 65mícrons ou menos. Em modalidades mais preferidas, o ácidobórico apresenta um tamanho de partícula na faixa de cercade 0,1 a cerca de 2,5 microns, ainda mais preferivelmente,na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 1 micron. As particulaspreferidas de ácido bórico, vantajosamente, são produzidasatravés de moagem por jato sob baixa temperatura, de ácidobórico comercialmente disponível.
Os líquidos adequados que são solventes para oácido bórico, mas que são imiscíveis na primeira fase,devem ser compatíveis com o lubrificante e com o seu uso.
Os líquidos podem ser orgânicos ou inorgânicos. Os líquidosorgânicos representativos incluem os alquil-polióisinferiores. Os alquil-polióis inferiores de utilidade naformação da segunda fase, contêm, tipicamente, de três asete átomos de carbono e, pelo menos, três gruposhidroxila. 0 alquil-poliol inferior preferido é o glicerol.
Outros adequados líquidos orgânicos incluem acetato deetila, acetona e álcoois, tais como, metanol, etanol, 1-propanol, 2-metil-l-propanol e 3-metil-l-butanol. Adequadoslíquidos inorgânicos incluem ácido acético glacial ou água.
A quantidade de ácido bórico na segunda fase édependente da solubilidade do ácido bórico no líquido.
Geralmente, é desejável se adicionar suficiente ácidobórico, de modo a saturar a segunda fase. Tipicamente, asegunda fase contém cerca de 10 a cerca de 25% em peso deácido bórico e cerca de 90 a cerca de 75% em peso delíquido, baseado no peso da segunda fase.
Adequados tensoativos que se aplicam nascomposições lubrificantes da invenção, incluem os derivadosetoxilados de triestirilfenol, por exemplo, Soprofor TS-10(Rhone Poulenc S.A.) ou BSU (Rhodia Geronazzo Spa) ,copolimeros em bloco de EO/PO/EO, por exemplo, Pluronic F-108, Pluronie F-38, Pluronie P-105 (BASF Wyandotte Corp.),e/ou sais de sódio de produtos de condensação de ácidonaftalenossulfônico sulfonado e formaldeido, por exemplo,Morwet D-425 (Witco Chem. Corp.) ou Orotan SN (Rohm & HaasS.A., França), lignossulfonatos, copolimeros de PO/EObutanol, por exemplo, Atlox G-5000, copolimeros em bloco deácido poliidroxiestearico e polialquilenoglicóis, porexemplo, Atlox 4912 ou 4914 (Unigema) ou acetato depolivinila parcial ou totalmente hidrolisado, por exemplo,Mowiol 18-88 ou Mowiol 4-88 (Hoechst AG).
Inicialmente, é mais eficiente preparar umacomposição lubrificante contendo uma concentraçãorelativamente alta da segunda fase no lubrificante. Aquantidade de lubrificante em tal concentrado, geralmente,é de cerca de 30 a cerca de 70% em peso, preferivelmente,de cerca de 45 a cerca de 55% em peso, baseada no peso doconcentrado. A quantidade da segunda fase em talconcentrado, geralmente, é de cerca de 30 a cerca de 70% empeso, preferivelmente, de cerca de 45 a cerca de 55% empeso, baseada no peso do concentrado. 0 dito concentradocontém o tensoativo numa quantidade suficiente paraestabilizar as primeira e segunda fases, geralmente, decerca de 0,5 a cerca de 1,5% em peso, baseado no peso doconcentrado.
O concentrado pode depois ser diluído com umaquantidade adicional de lubrificante, de modo a se obter aconcentração final desejada. A concentração de ácido bóricona composição lubrificante acabada irá depender dolubrificante em particular. Em geral, a faixa preferida éde cerca de 0,5 a cerca de 50% em peso, maispreferivelmente, de cerca de 1 a cerca de 15% em peso; paraas graxas, de cerca de 1 a cerca de 50% em peso, maispreferivelmente, de cerca de 1 a cerca de 20% em peso, combase no peso total da composição.
As composições lubrificantes da invenção podemtambém conter um ou mais aditivos lubrificantesconvencionais. Por exemplo, as composições lubrificantespodem ser usadas na formulação para operação de fornos sobaltas temperaturas ou em operações de extrusão de alumínio,junto com selecionados aditivos lubrificantes. Adequadosaditivos incluem, sem que seja a isso limitado, osantioxidantes, agentes passivadores de metal, agentesespessantes, agentes antidesgaste, agentes de indução depressão extrema, assim como, agentes de melhoria do índicede viscosidade, agentes dispersantes, agentes anti-emulsificantes, estabilizadores de cor, detergentes,inibidores de ferrugem e agentes redutores de ponto dederramamento.
Os compostos antioxidantes representativosincluem, sem que seja a isso limitado, sulfetos de fenatos;terpenos fosfosulfurizados; ésteres sulfurizados, aminasaromáticas, tais como, fenil-l-naftilamina, fenil-2-naftilamina, difenil-p-fenilenodiamina, dipiridilamina,fenotiazina, N-metilfenotiazina, N-etilfenotiazina, 3,7-dioctilfenotiazina, Ρ,P'-dioctildifenilamina, Ν,N'-diisopropil-p-fenilenodiamina e Ν,N'-di-sec-butil-p-f enilenodiamina; e compostos à base de fenol, tais como,2,6-di-terc-dibutilfenol e fenóis impedidos, tais como,fenóis impedidos substituídos por éster.
Exemplos representativos de agentes passivadoresde metal incluem, sem que seja a isso limitado,benzotriazol, benzimidazol, 2-alquil-ditiobenzimidazóis, 2-alquil-ditiobenzotiazóis, 2- (N,N-dialquil-ditiocarbamoil) -benzotiazóis, 2,5-bis(alquil-ditio)-1,3,4-tiadiazóis e 2,5-bis(N,N-dialquil-ditiocarbamoil)-1,3,4-tiadiazóis.
O agente espessante pode compreender qualquermaterial que em combinação com o éster de neopoliol iráproduzir uma estrutura semi-fluida ou sólida. Exemplosrepresentativos de espessantes incluem os sabões dealumínio, lítio, bário, sódio, cálcio, misturas dos mesmos,sílicas, argilas, fluoropolimeros de Teflon®, polietileno emisturas dos mesmos.
Exemplos representativos de agentes antidesgasteincluem, sem que seja a isso limitado, fosfato detricresila, ditiofosfatos, estearatos de metal, óxido dezinco, bórax, molibdato de amônio, carbonato de cálcio emisturas dos mesmos.
Exemplos representativos de agentes indutores deextrema pressão incluem, sem que seja a isso limitado,grafite, fosforotionato de trifenila, parafinas cloradas,ditiocarbonatos, óleos graxos, aditivos à base de fosfatode ácidos graxos ou ésteres de ácidos graxos, óleos graxossulfurizados, ácidos graxos ou ésteres de ácidos graxos,dissulfeto de molibdênio, dissulfeto de tungstênio, ésteresde fosfato, compostos contendo fósforo-enxofre, e misturasdos mesmos. Os aditivos são usados em tais quantidades, demodo a proporcionar suas funções auxiliares normais,tipicamente, cada qual na faixa entre cerca de 0,01 a cercade 10,0% em peso, com base no peso total da composição.
As composições lubrificantes da presente invençãosão feitas mediante mistura de ácido bórico, do liquidoorgânico e do tensoativo, em um misturador de altacapacidade de cisalhamento, até que seja obtida uma misturahomogênea. Opcionalmente, nesse momento, outrosconvencionais aditivos lubrificantes podem ser adicionados.Geralmente, os ingredientes são misturados a umatemperatura de cerca de 150°F. Entretanto, a mistura podetambém ser feita sob temperaturas mais altas e mais baixas,em que as temperaturas mais altas são as preferidas, pelofato de ser mais fácil a formação de uma solução homogênea.Em seguida, a mistura é lentamente resfriada para atemperatura ambiente.
A essa mistura é lentamente adicionado olubrificante, numa quantidade suficiente para formar umconcentrado ou para formar a composição lubrificante.Durante a adição e, preferivelmente, algum tempo depois, acomposição de múltiplas fases é misturada em um misturadorde alto cisalhamento, até que seja formada uma emulsãoestável.Tanto o concentrado como as composiçõeslubrificantes acabadas permanecem estáveis, mesmo quandosubmetidas a uma variedade de condições potencialmentedesestabilizadoras. Por exemplo, o ácido bórico permanecena emulsão sob temperaturas variando de cerca de -30°F a150°F, com a emulsão se mantendo auto-estável por umperíodo de um a dois anos. Além disso, as composiçõeslubrificantes acabadas proporcionam superior capacidade delubrificação e reduzido desgaste nos componentes mecânicos,ao mesmo tempo em que previnem a corrosão.
Conquanto que diversas modalidades da presenteinvenção tenham sido descritas acima, deve ser entendidoque as mesmas foram apresentadas apenas por meio deexemplo, sem qualquer limitação. Deverá ser entendido poraqueles especialistas versados na técnica que diversasmudanças na forma e detalhes poderão ser ainda feitas, semque seja afastado o espírito e o escopo da invenção,conforme definido nas reivindicações anexas. Assim, aamplitude do escopo da presente invenção não deverá serlimitada por quaisquer das modalidades exemplificativasacima descritas, mas, sim, definida apenas em conformidadecom as reivindicações seguintes e suas equivalências.

Claims (14)

1. Composição lubrificante de múltiplas fases,caracterizada pelo fato de compreender uma emulsão quecontendo:(a) uma primeira fase, a qual compreende um óleo de motor,um óleo de engrenagens, um óleo sintético, um óleo a basede silicone, um fluido hidráulico, um fluido detransmissão, um óleo de corte ou uma graxa;(b) uma segunda fase, a qual contém:(i) ácido bórico, e(ii) um liquido orgânico que é um solvente para oácido bórico, porém, imiscivel na primeira fase; e(c) um tensoativo.
2. Composição lubrificante de múltiplas fases, deacordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato deque o liquido orgânico que é um solvente para o ácidobórico, porém, imiscivel na primeira fase, é um alquil-poliol inferior, acetato, acetona, metanol, etanol, 1-propanol, 2-metil-l-propanol ou 3-metil-l-butanol.
3. Composição lubrificante de múltiplas fases deacordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato deque o liquido orgânico compreende glicerol.
4. Composição lubrificante de múltiplas fases, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3,caracterizada pelo fato de que a composição lubrificantecontém cerca de 10 a cerca de 25% em peso de ácido bórico ede cerca de 90 a 7 5% em peso de liquido, com base no pesoda segunda fase.
5. Composição lubrificante de múltiplas fases, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,caracterizada pelo fato de que o lubrificante compreende umfluido hidráulico ou um fluido de transmissão.
6. Composição lubrificante de múltiplas fases, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5,caracterizada pelo fato de que a concentração da primeirafase é de cerca de 30 a cerca de 70% em peso e aconcentração da segunda fase é de cerca de 30 a cerca de 70% em peso, com base no peso da composição lubrificante.
7. Composição lubrificante de múltiplas fases, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6,caracterizada pelo fato de que a concentração da primeirafase é de cerca de 45 a cerca de 55% em peso e aconcentração da segunda fase é de cerca de 45 a cerca de 55% em peso, com base no peso da composição lubrificante.
8. Composição lubrificante de múltiplas fases, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7,caracterizada pelo fato de que o lubrificante compreende umóleo de motor.
9. Composição lubrificante de múltiplas fases, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7,caracterizada pelo fato de que o lubrificante compreendeuma graxa.
10. Composição lubrificante de múltiplas fases, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9,caracterizada pelo fato de que a concentração de ácidobórico é cie cerca de 15 a cerca de 50% era peso., com base nopeso da composição lubrificante.
11. Composição lubrificante de múltiplas fases,de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10,caracterizada pelo fato de que o ácido bórico apresenta umtamanho de partícula inferior a 65 micra.
12. Composição lubrificante de múltiplas fases,de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11,caracterizada pelo fato de que o ácido bórico apresenta umtamanho de partícula na faixa de cerca de 0,1 a cerca de-2,5 micra.
13. Composição lubrificante de múltiplas fases,de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11,caracterizada pelo fato de que a concentração de ácidobórico é de cerca de 5 a cerca de 17,5% em peso, com baseno peso da composição lubrificante.
14. Composição lubrificante de múltiplas fases,de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato deque a concentração de ácido bórico é de cerca de 20 a cercade 50% em peso, com base no peso da composiçãolubrificante.
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