EP1152050A1 - Huile synthétique à haut indice de viscosite et faible point d'écoulement - Google Patents

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EP1152050A1
EP1152050A1 EP01400978A EP01400978A EP1152050A1 EP 1152050 A1 EP1152050 A1 EP 1152050A1 EP 01400978 A EP01400978 A EP 01400978A EP 01400978 A EP01400978 A EP 01400978A EP 1152050 A1 EP1152050 A1 EP 1152050A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
oil base
dialkylbenzene
additive according
carbon atoms
Prior art date
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Granted
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EP01400978A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1152050B1 (fr
Inventor
Patrick Briot
Léon Lew
Serge Gauthier
Alain Forestiere
Eric Benazzi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Industrias Veneco CA
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Industrias Veneco CA
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
    • C10M105/02—Well-defined hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
    • C10M105/02—Well-defined hydrocarbons
    • C10M105/06—Well-defined hydrocarbons aromatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M127/00—Lubricating compositions characterised by the additive being a non- macromolecular hydrocarbon
    • C10M127/04—Lubricating compositions characterised by the additive being a non- macromolecular hydrocarbon well-defined aromatic

Definitions

  • the present invention relates to a synthetic oil or a synthetic oil base having high viscosity indices and more particularly viscosity indices greater than 100, very low pour points, and very low Noack volatility.
  • the synthetic oil which is the subject of the present invention contains dialkylbenzenes, that is to say a nucleus benzene of which 2 hydrogen atoms have been substituted by aliphatic chains, and / or partially or fully hydrogenated dialkylbenzenes (dialkylcyclohexadiene, dialkylcyclohexene, dialkylcylclohexane).
  • dialkylbenzenes according to the invention can be represented according to general formula I:
  • Dialkylbenzenes are compounds whose characteristics have been widely described.
  • US Patent 3,478,113 teaches the properties of a synthetic oil of the same general formula I.
  • R1 has between 6 and 15 carbon atoms and R2 between 14 and 24 carbon atoms.
  • the sum of the aliphatic carbon number must be between 20 and 30 carbon atoms.
  • the product can be substituted for ortho or para.
  • European patent EP 168534 describes the properties of synthetic oils with the same formula generic I.
  • R1 has between 2 and 4 carbon atoms and R2 between 14 and 18 atoms carbon.
  • These oils have in total between 23 and 28 carbon atoms which corresponds to between 17 and 22 aliphatic carbon atoms. The authors reveal good physical properties of these oils when one of the two alkyl chains is much shorter than the other.
  • R1 and R2 contain between 6 and 18 carbon atoms.
  • the product is characterized by the presence of the phenyl group on carbon 2 of the aliphatic chain with a rate higher than 20% on one of the R1 or R2 groups and lower than 20% on the other.
  • the present invention relates to a synthetic oil composed in whole or in part of dialkylbenzenes and / or of dialkylbenzenes partially or totally hydrogenated.
  • the synthetic oil according to the invention can also be used as an oil base or oil base additive and comprises at least one dialkylbenzene and / or at least one partially or fully hydrogenated dialkylbenzene, corresponds to a general chemical formula: R1-A-R2, in which R1 and R2 represent alkyl groups and A is a benzene and / or cyclohexane and / or cyclohexene and / or cyclohexadienic ring and is characterized in that it contains between 1 and 20% by weight of ortho isomers, and in that that at least one of the alkyl groups is predominantly attached to group A by carbon 2 of the aliphatic chain.
  • the two alkyl groups are predominantly attached to group A by carbon 2 of the aliphatic chain.
  • the term predominantly means that at least 50% of at least one of the alkyl groups is attached to group A by carbon 2 of the aliphatic chain and usually at least 80%, often at least 95% and most often practically 100%.
  • oils according to the present invention have viscosity indices much higher than those which have could be described in the prior art as well as very low pour points.
  • the physical properties of the oils described by the formula I depend on the proportions of the ortho compound. Strong viscosity indices and Noak volatilities very low were found when the oil synthesized according to the invention included partially or fully hydrogenated dialkylbenzenes in proportions of between 1 and 20% by weight of ortho isomers and preferably between 3 and 15% by weight.
  • the oil includes a benzene and / or cyclohexane and / or cyclohexene and / or cyclohexadienic ring having 2 substituents made up of aliphatic chains in meta position in proportions between 1 and 50% and preferably between 3 and 50% by weight.
  • the oil includes a benzene and / or cyclohexane and / or cyclohexene and / or cyclohexadienic ring having 2 substituents consisting of aliphatic chains in the para position in proportions between 10 and 95% and between 40 and 95% by weight even more preferably.
  • the sum of Isomers present in the oil is 100%.
  • the three isomers are present in synthetic oil.
  • compositions of the synthetic oils according to the present invention can be obtained by adjusting the proportion of isomers by simply adding the ortho and / or meta and / or para isomers or indifferently by all the synthesis techniques known to those skilled in the art.
  • Dialkylabenzenes can for example be prepared by alkylation of benzene with olefins.
  • benzene and pure alpha-olefins with chain length were used varies between 6 and 20 carbon atoms and preferably between 8 and 20 atoms.
  • olefins are mixed with benzene in a benzene to olefin molar ratio of about 0.1: 1 approximately 10: 1 Preferably, a ratio of between 0.2: 1 and 6: 1 and more will be used between 0.5: 1 and 3: 1.
  • Example 1 synthesis of symmetrical DABs (C14-C14).
  • Benzene and tetradecene-1 are mixed in a benzene to olefin molar ratio of 1.5 moles / mole.
  • This charge is sent to a reactor containing a catalyst comprising 80% of Mordenite type zeolite and 20% alumina.
  • the reactor pressure is 6 Mpa.
  • Speed hourly volume volume of charge on the volume of catalyst and per hour is 1 liter / liter / hour.
  • the temperature of the catalyst is maintained at 180 ° C.
  • the reaction products contain unconverted benzene, monoalkylbenzenes and dialkylbenzenes. These dialkylbenzenes are separated from other products by distillation.
  • NMR spectra of hydrogen and carbon 13 allow according to well known techniques skilled in the art, to determine the structural characteristics of the oils synthesized.
  • NMR spectra of hydrogen and carbon 13 allow according to well known techniques skilled in the art, to determine the structural characteristics of the oils synthesized.
  • the 1 H NMR spectrum of hydrogen teaches that at least one of the alkyl groups is predominantly attached to the benzene group by carbon 2 of the aliphatic chain.
  • the 13 C NMR spectra also makes it possible, according to techniques well known to those skilled in the art, to know the proportion of each of the ortho / meta / para isomers obtained by the synthesis process employed.
  • Figure 2 shows the chromatograms obtained by gas chromatography of the dialkylated product symmetrical C14-C14 obtained.
  • Example 2 synthesis of asymmetric DABs (C10-C14) .
  • the benzene is mixed with decene-1 with a benzene to olefin molar ratio of 1.5 moles / mole.
  • the operating conditions are the same as those of Example 1. This charge after alkylation allows C10 monoalkylbenzene to be obtained which are separated by distillation.
  • FIG. 2 shows the spectrograms obtained by gas chromatography of the dialkylated product asymmetric C10-C14 obtained.
  • Table 1 presents the characteristics of the so-called symmetrical dialkylbenzenes, that is to say comprising two aliphatic chains comprising the same number of carbon.
  • Table 2 presents the characteristics of so-called asymmetric dialkylbenzenes, that is to say comprising two aliphatic chains not having the same number of carbon.
  • Symmetrical ATMs C10-C10 C12-C12 C14-C14 C16-C16 C18-C18 C20-C20 Total number of aliphatic carbon atoms 20 24 28 32 36
  • Kinematic viscosity at 40 ° C in centistoke (cSt) 13.8 21.16 29.7 42.43 60.30 83.74 Kinematic viscosity at 100 ° C (cSt) 3,228 4.524 5.855 7.40 9.37 12.31
  • Figure 3 shows the evolution of the pour point as a function of the total number of atoms. carbon.
  • asymmetric dialkylbenzenes one of the alkyl groups linked to benzene group containing 10 carbon atoms, the other containing between 10 and 18 carbon atoms carbon.
  • Figure 4 shows according to the invention the change in viscosity at 40 ° C as a function of the total number carbon atoms.
  • FIG. 5 shows the evolution of the viscosity index as a function of the total number of atoms of carbon.
  • Table 3 presents a comparison of the characteristics of a C12-C12 dialkylbenzene according to the present invention and of the composition described in US Pat. No. 3,173,965 (example D / D ').
  • the 2 products were prepared with the same reagents according to the procedure according to the invention and that described in US Pat. No. 3,173,965 leading essentially to the exclusive formation of isomers in para.
  • composition according to the invention containing a mixture of ortho, meta, para isomers has a better viscosity index and a higher kinematic viscosity than the composition obtained according to the procedure described in US Patent 3,173,965.
  • the oils obtained according to the present invention have, as mentioned above, a Noack volatility much lower than that of the best lubricating base currently on the market.
  • Table 4 presents a comparison of 3 oils with very close kinematic viscosities (same class). Two of these lubricating bases are the subject of the present invention and the third is an oil obtained by polymerization of olefins and commonly called Poly-Alpha-Olefin 6 (or PAO 6).
  • This monoalkylbenzene was separated by distillation and mixed with an octene cut obtained by dimerization of butene according to the process developed by the applicant known as dimersol.
  • This octene cut is characterized by the fact that it is branched.
  • the dialkylbenzene obtained C8R-C16 was compared to that obtained with an octene-1 (linear), ie C8-C16. The results obtained are presented in Table 5.
  • the oils according to the invention can advantageously be hydrogenated according to any known technique of the skilled person.
  • the dialkylbenzenes are then transformed at least in part into dialkylcyclohexadiene and / or dialkylcyclohexene and / or dialkylcyclohexane. This transformation allows, while retaining the cold properties (pour point), to significantly improve the viscosity index.
  • oils were hydrogenated in a batch reactor with stirring under pressure 60 bars of hydrogen.
  • the catalyst contains 0.6% by weight of palladium deposited on alumina.
  • the temperature is 250 ° C and the reaction time 16 hours.
  • Table 6 shows 2 examples obtained with the preceding oils.
  • the benzene dialkyls were prepared by alkylation with HF and AlCl 3 .
  • the different ortho-meta-para isomers obtained are separated on a molecular sieve.
  • the 3 pure isomers are then mixed again so as to obtain ortho-meta-para isomeric proportions identical to those obtained by a dialkylation reaction of benzene when the mordenite is used as catalyst.
  • the properties obtained are substantially identical (Table 7).

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Abstract

Huile de synthèse composée en tout ou en partie de dialkylbenzènes et/ou de dialkylbenzènes partiellement ou totalement hydrogénés. L'huile synthétique selon l'invention peut également être utilisée comme base à huile ou additif de base à huile et comprend au moins un dialkylbenzène et/ou au moins un dialkylbenzène partiellement ou totalement hydrogéné, répond à la formule chimique générale : R1-A-R2, dans laquelle R1 et R2 représentent des groupements alkyles et A est un noyau benzénique et/ou cyclohexanique et/ou cyclohexènique et/ou cyclohexadiènique et est caractérisée en ce qu'elle contient entre 1 et 20% poids d'isomères ortho, et en ce qu'au moins un des groupements alkyles est fixé majoritairement au groupement A par le carbone 2 de la chaîne aliphatique. De façon préférée, les deux groupements alkyles sont fixés majoritairement au groupement A par le carbone 2 de la chaîne aliphatique.

Description

La présente invention a pour objet une huile synthétique ou une base à huile synthétique possédant des indices de viscosité élevés et plus particulièrement des indices de viscosité supérieurs à 100, des points d'écoulement très bas, et une volatilité Noack très faible.
Quatre critères pour les huiles lubrifiantes sont particulièrement importants
  • la viscosité cinématique qui sert à définir la classe ou l'utilisation de l'huile ou de la base à huile,
  • l'indice de viscosité qui traduit la variation de la viscosité avec la température. L'utilisation de moteur de plus en plus performant nécessite l'utilisation de bases lubrifiantes dont la viscosité varie peu avec la température c'est-à-dire dont l'indice de viscosité est élevé. Les spécifications en France pour ces indices de viscosité sont comprises entre 95 et 100. L'utilisation d'huile lubrifiante possédant des indices supérieurs à ces valeurs permet de limiter l'usure mécanique des moteurs et diminuer la consommation en carburant,
  • le point d'écoulement qui est la température la plus basse à laquelle la base lubrifiante commence à figer. Cette caractéristique permet de savoir si au démarrage du moteur (à froid), l'huile sera suffisamment fluide pour lubrifier les pièces mécaniques. La spécification en France est de -9°C,
  • la volatilité Noack c'est-à-dire le pourcentage pondéral de l'huile qui s'évapore lorsque cette huile est chauffée à 250°C pendant une heure. Cette caractéristique est très importante car elle conditionne la durée de vie de la base lubrifiante. Une forte volatilité Noack signifie qu'une importante quantité d'huile va s'évaporer lors du fonctionnement du moteur. Cela va se traduire par une pollution atmosphérique importante et une durée de vie faible de l'huile donc un besoin de renouveler cette huile fréquemment.
L'huile synthétique objet de la présente invention contient des dialkylbenzènes c'est-à-dire un noyau benzénique dont 2 atomes d'hydrogène ont été substitués par des chaínes aliphatiques, et/ou des dialkylbenzènes partiellement ou totalement hydrogéné (dialkylcyclohexadiène, dialkylcyclohéxène, dialkylcylclohexane).
Les dialkylbenzènes selon l'invention peuvent être représentés selon la formule générale I :
Figure 00020001
Les dialkylbenzénes sont des composés dont les caractéristiques ont été largement décrites.
Le brevet américain US 3,173,965 décrit les propriétés des produits de formule générale (I) dont les chaínes alkyles R1 et R2 sont situées en position para sur le cycle benzénique. Ces chaínes possèdent entre 4 et 15 atomes de carbone pour R1 et entre 10 et 21 atomes de carbone pour R2. Les auteurs soulignent notamment que les dialkylaromariques dont les groupements alkyles sont en position ortho et méta présentent les propriétés lubrifiantes les moins intéressantes.
Le brevet US 3,478,113 enseigne les propriétés d'une huile synthétique de même formule générale I. Dans ce cas, R1 possède entre 6 et 15 atomes de carbone et R2 entre 14 et 24 atomes de carbone. La somme du nombre carbone aliphatique doit être compris entre 20 et 30 atomes de carbone. Le produit peut être substitué en ortho ou en para. La formule générique spécifie que les carbones en position alpha du groupement phényl sont des carbones secondaires pour les groupements R1 et R2 (R-CH2-Ph-CH2-R' avec R1 = R-CH2 et R2 = R'-CH2)
Le brevet européen EP 168534 décrit les propriétés des huiles synthétiques de même formule générique I. Dans ce cas R1 possède entre 2 et 4 atomes de carbone et R2 entre 14 et 18 atomes de carbone. Ces huiles possèdent au total entre 23 et 28 atomes de carbone ce qui correspond entre 17 et 22 atomes de carbone aliphatique. Les auteurs révèlent de bonnes propriétés physiques de ces huiles lorsque l'une des deux chaínes alkyle est beaucoup plus courte que l'autre.
Le Brevet U.S. 4,148,834 enseigne un procédé permettant d'améliorer les propriétés physiques des huiles en synthétisant celles-ci en deux étapes successives :
  • synthèse du monoalkylbenzène en utilisant comme catalyseur de l'acide fluorydrique HF,
  • obtention du dialkylbenzène à partir du monoalkylbenzène obtenu lors de la première étape en utilisant comme catalyseur le chlorure ou le bromure d'aluminium.
Dans le produit final R1 et R2 comprennent entre 6 et 18 atomes de carbone. Le produit se caractérise par la présence du groupement phényl sur le carbone 2 de la chaíne aliphatique avec un taux supérieur à 20% sur l'un des groupements R1 ou R2 et inférieur à 20% sur l'autre.
La présente invention concerne une huile de synthèse composée en tout ou en partie de dialkylbenzènes et/ou de dialkylbenzènes partiellement ou totalement hydrogénés. L'huile synthétique selon l'invention peut également être utilisée comme base à huile ou additif de base à huile et comprend au moins un dialkylbenzène et/ou au moins un dialkylbenzène partiellement ou totalement hydrogéné, répond à une formule chimique générale : R1-A-R2, dans laquelle R1 et R2 représentent des groupements alkyles et A est un noyau benzénique et/ou cyclohexanique et/ou cyclohexènique et/ou cyclohexadiènique et est caractérisée en ce qu'elle contient entre 1 et 20% poids d'isomères ortho, et en ce qu'au moins un des groupements alkyles est fixé majoritairement au groupement A par le carbone 2 de la chaíne aliphatique. De façon préférée, les deux groupements alkyles sont fixés majoritairement au groupement A par le carbone 2 de la chaíne aliphatique. Au sens de la présente description le terme majoritairement signifie qu'au moins 50 % d'au moins un des groupements alkyles est fixé au groupement A par le carbone 2 de la chaíne aliphatique et habituellement au moins 80 %, souvent au moins 95 % et le plus souvent pratiquement 100%.
Les huiles selon la présente invention possèdent des indices de viscosité très supérieurs à ceux qui ont pu être décrits dans l'art antérieur ainsi que des points d'écoulement très bas.
Une autre caractéristique des huiles synthétisées, conditionnée par le mélange d'hydrocarbures employé, réside dans des valeurs très faibles pour ces compositions de la volatilité Noack, bien inférieures à celles obtenues avec les meilleures huiles lubrifiantes décrites dans l'art antérieur. Comme il a déjà été souligné, cette caractéristique est très importante car elle conditionne la durée de vie de la base lubrifiante. Une forte volatilité Noack se traduit également par une pollution atmosphérique importante, une durée de vie faible de l'huile et l'obligation d'un renouvellement fréquent, et pose donc notamment le problème économique et écologique du stockage et du retraitement des huiles usagées.
Il a été trouvé de manière surprenante que les propriétés physiques des huiles décrites par la formule I dépendent des proportions du composé ortho. De forts indices de viscosité et des volatilités Noak très faibles ont été trouvés lorsque l'huile synthétisée selon l'invention comprenait des dialkylbenzènes partiellement ou totalement hydrogénés dans des proportions comprises entre 1 et 20% poids d'isomères ortho et de préférence entre 3 et 15% poids. De manière préférée, l'huile comprend un noyau benzénique et/ou cyclohexanique et/ou cyclohexènique et/ou cyclohexadiènique possédant 2 substituants constitués de chaínes aliphatiques en position méta dans des proportions comprises entre 1 et 50% et de préférence entre 3 et 50% poids. De manière préférée, l'huile comprend un noyau benzénique et/ou cyclohexanique et/ou cyclohexènique et/ou cyclohexadiènique possédant 2 substituants constitués de chaínes aliphatiques en position para dans des proportions comprises entre 10 et 95% et entre 40 et 95% poids de manière encore plus préférée. La somme des isomères présents contenues dans l'huile est égale à 100%. De façon préférée, les trois isomères sont présents dans l'huile synthétique.
Les compositions des huiles synthétiques selon la présente invention peuvent être obtenues par l'ajustement de la proportion des isomères par simple ajout des isomères ortho et/ou méta et/ou para ou indifféremment par toutes les techniques de synthèse connues de l'homme du métier.
Les dialkylabenzènes peuvent par exemple être préparés par alkylation du benzène avec des oléfines. Pour cette réaction, il a été utilisé du benzène et des alpha-oléfines pures dont la longueur de chaíne varie entre 6 et 20 atomes de carbone et de préférence entre 8 et 20 atomes.
Ces oléfines sont mélangées au benzène dans un rapport molaire benzène sur oléfine d'environ 0,1:1 à environ 10:1 Préférentiellement, il sera utilisé un rapport compris entre 0,2:1 et 6:1 et plus encore entre 0,5:1 et 3:1.
Deux types principaux de dialkylbenzènes ont été préparés :
  • un type appelé dans la présente description DAB symétriques pour lesquels les deux chaínes alkyles possèdent le même nombre d'atomes de carbone,
  • un type appelé dans la présente description DAB asymétriques pour lesquels les deux chaínes alkyles possèdent un nombre différent d'atomes de carbone.
Les exemples donnés par la suite sont purement illustratifs et ne limitent en rien la portée de l'invention.
Exemple 1 : synthèse de DAB symétriques (C14-C14).
Le benzène et le tétradécène-1 sont mélangés dans un rapport molaire benzène sur oléfine de 1,5 moles/mole. Cette charge est envoyée dans un réacteur contenant un catalyseur comprenant 80% de zéolithe de type Mordénite et de 20% d'alumine. La pression du réacteur est de 6 Mpa. La vitesse volumique horaire (volume de charge sur le volume de catalyseur et par heure) est de 1 litre/litre/heure. La température du catalyseur est maintenue à 180°C. Les produits de la réaction contiennent du benzène non converti, des monoalkylbenzènes et des dialkylbenzènes. Ces dialkylbenzènes sont séparés des autres produits par distillation.
Les spectres de RMN de l'hydrogène et du carbone 13 permettent selon des techniques bien connues de l'homme du métier, de déterminer les caractéristiques structurales des huiles synthétisées. En particulier :
Le spectre de RMN 1H de l'hydrogène enseigne qu'au moins un des groupements alkyles est fixé majoritairement au groupement benzénique par le carbone 2 de la chaíne aliphatique.
Le spectre de RMN du carbone 13 (figure 1) permet de montrer que :
  • 2 carbones du cycle benzénique sont liés à un carbone aliphatique. Il s'agit donc bien d'un dialkylbenzène,
  • le nombre total d'atomes de carbone aliphatique est de 28 soit 2 chaínes de 14 atomes de carbone chacune. Ce produit sera appelé C14-C14.
Les spectres RMN 13C permet également, selon des techniques bien connues de l'homme du métier, de connaítre la proportion de chacun des isomères ortho/méta/para obtenue par le procédé de synthèse employé.
La figure 2 montre les chromatogrammes obtenus par chromatographie gazeuse du produit dialkylé symétrique C14-C14 obtenu.
Exemple 2 : synthèse de DAB asymétriques (C10-C14).
Le benzène est mélangé à du décène-1 avec un rapport molaire benzène sur oléfine de 1,5 mole/mole. Les conditions opératoires sont les mêmes que celles de l'exemple 1. Cette charge après alkylation permet d'obtenir des monoalkylbenzène en C10 qui sont séparés par distillation.
Ces monoalkylbenzènes sont mélangés avec du tétradécène-1 avec rapport molaire de 1 mole/mole. Cette nouvelle charge est injectée dans le procédé d'alkylation. Le dialkylbenzène obtenu possède donc deux chaínes de longueurs différentes : une avec 10 atomes de carbone et l'autre avec 14 atomes de carbone d'où l'appellation C10-C14.
La figure 2 montre les spectrogrammes obtenus par chromatographie gazeuse du produit dialkylé asymétrique C10-C14 obtenu.
Un certain nombre d'oléfines ont été utilisées selon les 2 procédures décrites dans l'exemple 1 et dans l'exemple 2. Les caractéristiques viscosimétriques de ces produits sont présentées dans les tableaux 1 et 2 ainsi que dans les figures 3, 4 et 5. Le tableau 1 présente les caractéristiques des dialkylbenzènes dits symétriques c'est à dire comportant deux chaínes aliphatiques comportant le même nombre de carbone. Le tableau 2 présente les caractéristiques des dialkylbenzènes dits asymétriques c'est à dire comportant deux chaínes aliphatiques ne comportant pas le même nombre de carbone.
DAB symétriques C10-C10 C12-C12 C14-C14 C16-C16 C18-C18 C20-C20
Nombre total d'atomes de carbone aliphatique 20 24 28 32 36 40
Viscosité cinématique à 40°C en centistoke (cSt) 13,8 21,16 29,7 42,43 60,30 83,74
Viscosité cinématique à 100°C (cSt) 3,228 4,524 5,855 7,40 9,37 12,31
Indice de Viscosité 98 130 145 140 136 129
Point d'écoulement (°C) < - 45 - 9 - 9 - 6 + 3 + 10
Isomères (%)
Ortho 10 5 8 7 9 5
Méta 44 5 15 8 7 6
Para 46 90 77 85 84 89
DAB symétriques C10-C12 C10-C14 C10-C16 C10-C18 C10-C20
Nbre total d'atomes de Carbone aliphatique 22 24 26 28 30
Viscosité cinématique à 40°C (cSt) 20,63 23,35 27,17 30,92 36,50
Viscosité cinématique à 100°C (cSt) 4,256 4,755 5,368 5,874 6,62
Indice de Viscosité 111 125 136 136 138
Point d'écoulement (°C) < - 45 < - 45 - 33 - 21 - 15
Isomères (%)
Ortho 12 9 5 6 5
Méta 20 15 10 5 5
Para 68 76 85 89 90
Les analyses de RMN montrent que les composés dialkylbenzènes obtenus sont constitués en majorité de l'isomère para mais au maximum à 90% et non pas à 100% comme dans le brevet US 3,173,965 De plus le groupement benzènique est majoritairement lié au deuxième atome de carbone des chaínes alkyles . Ces caractéristiques confèrent aux compositions selon l'invention des indices de viscosités supérieurs à ceux obtenus dans les compositions connues et décrites dans l'art antérieur.
La figure 3 montre l'évolution du point d'écoulement en fonction du nombre total d'atomes de carbone. Dans le cas des dialkylbenzènes asymétriques, l'un des groupements alkyle lié au groupement benzénique contenant 10 atomes de carbone, l'autre contenant entre 10 et 18 atomes de carbone.
La figure 4 présente selon l'invention l'évolution de la viscosité à 40°C en fonction du nombre total d'atomes de carbone.
La figure 5 montre l'évolution de l'indice de viscosité en fonction du nombre total d'atomes de carbone.
Le tableau 3 présente une comparaison des caractéristiques d'un dialkylbenzène C12-C12 selon la présente invention et de la composition décrite dans le brevet US 3,173,965 (exemple D/D'). Les 2 produits ont été préparés avec les mêmes réactifs suivant la procédure selon l'invention et celle décrite dans le brevet US 3,173,965 conduisant essentiellement à la formation exclusive d'isomères en para.
C12-C12 (selon l'invention) US 3,173,965 Exemple D/D' C12-C12
Viscosité cinématique à 40°C (cSt) 21,16 19,43
Viscosité cinématique à 100°C (cSt) 4,524 4,11
Indice de Viscosité 130 113
Point d 'écoulement (°C) - 9 - 40
On remarque que la composition selon l'invention contenant un mélange d'isomères ortho, méta, para présente un meilleur indice de viscosité et une viscosité cinématique plus élevée que la composition obtenue selon la procédure décrite dans le brevet US 3,173,965.
Exemple 3 : Comparaison des volatilité Noak
Les huiles obtenues selon la présente invention présente comme il a été évoqué précédemment une volatilité Noack très inférieure à celle de la meilleure base lubrifiante actuellement sur le marché. Le tableau 4 présente une comparaison de 3 huiles de viscosités cinématiques très proches (même classe). Deux de ces bases lubrifiantes font l'objet de la présente invention et la troisième est une huile obtenue par polymérisation d'oléfines et appelée communément Poly-Alpha-Oléfine 6 (ou PAO 6).
C10-C16 C10-C18 PAO 6
Viscosité à 40°C (cSt) 27,17 30,92 31
Viscosité à 100°C (cSt) 5,368 5,874 5,9
Indice de Viscosité 136 136 137
Point d'écoulement (°C) - 33 - 21 - 70
Volatilité Noack (%pds) < 1 < 1 7
Distillation Simulée (D 2887)
1 pds% (°C) 433 395 369
5 pds% (°C) 444 430 391
50 pds% (°C) 468 474 476
95 pds% (°C) 494 498 525
Les résultats présentés dans le tableau 5 montrent que les huiles de la présente invention (C10-C16 et C10-C18) possèdent des températures de distillation pour le point initial supérieures à celles de la PAO 6 ce qui se traduit par une volatilité Noack très faible pour des viscosités cinématiques identiques. Ces huiles pollueront donc moins l'environnement et dureront plus longtemps que l'huile PAO 6.
Exemple 4 : influence d'une oléfine ramifiée C8-C16
Une préparation a été effectuée avec une alpha-oléfine en C 16 afin de préparer un monoalkylbenzène selon la même procédure que dans l'exemple 2. Ce monoalkylbenzène a été séparé par distillation et mélangé avec une coupe octène obtenue par dimérisation de butène selon le procédé mis au point par le demandeur connu sous le nom de dimersol. Cette coupe octène est caractérisée par le fait qu'elle est ramifiée. Le dialkylbenzène obtenu C8R-C16 a été comparé à celui obtenu avec un octène-1 (linéaire) soit C8-C16. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 5.
C8-C16 (linéaire) C8R-C16 (ramifié)
Viscosité cinématique à 40°C (cSt) 22.47 23.58
Viscosité cinématique à 100°C (cSt) 4.711 4.702
Indice de Viscosité 131 119
Point d'écoulement (°C) -21 -27
Les huiles selon l'invention peuvent être avantageusement hydrogénées selon toute technique connue de l'homme du métier. Les dialkylbenzènes sont alors transformés au moins en partie en dialkylcyclohexadiène et/ou dialkylcyclohexène et/ou dialkylcyclohexane. Cette transformation permet, tout en conservant les propriétés à froid (point d'écoulement), d'améliorer de façon notable l'indice de viscosité.
Ces huiles ont été hydrogénées dans un réacteur en batch sous agitation sous une pression d'hydrogène de 60 bars. Le catalyseur contient 0,6% poids de palladium déposé sur alumine. La température est de 250°C et le temps de réaction de 16 heures.
Le tableau 6 montre 2 exemples obtenus avec les huiles précédentes.
C10-C16 C10-C16 hydrogéné C10-C18 C10-C18 hydrogéné
Viscosité à 40°C (cSt) 27,17 28,28 30,92 28,61
Viscosité à 100°C (cSt) 5,368 5,304 5,874 5,838
Indice de viscosité 136 139 136 139
Point d'écoulement (°C) - 33 - 33 - 21 - 21
Exemple 5 : comparaison de mélange d'isomères obtenus par voie catalytique ou par mélange de composés purs
Les dialkyles benzènes ont été préparés par alkylation par HF et AlCl3. Les différents isomères ortho-méta-para obtenus sont séparés sur tamis moléculaire. Les 3 isomères purs sont ensuite mélangés à nouveau de façon à obtenir des proportions isomériques ortho-méta-para identiques à celles obtenues par une réaction de dialkylation du benzène lorsque l'on utilise comme catalyseur la Mordénite. Les propriétés obtenues sont sensiblement identiques (tableau 7).
C14-C14 mordénite C14-C14 mélange
Viscosité cinématique à 40°C (cSt) 29,7 30
Viscosité cinématique à 100°C (cSt) 5,855 5,88
Indice de Viscosité 145 144
Point d'écoulement (°C) - 9 - 6
Isomères (%)
Ortho 8 7,5
Méta 15 15,5
Para 77 77
Cet exemple montre que seule la composition de l'huile influe sur les propriétés de viscosité qui sont indépendantes du mode d'obtention.

Claims (10)

  1. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile comprenant au moins un dialkylbenzène et/ou au moins un dialkylbenzène partiellement ou totalement hydrogéné, de formule chimique générale : R1-A-R2, dans laquelle R1 et R2 représentent des groupements alkyles et A est un noyau benzénique et/ou cyclohexanique et/ou cyclohexènique et/ou cyclohexadiènique caractérisée en ce qu'elle contient entre 1 et 20% poids d'isomères ortho, et en ce qu'au moins un des groupements alkyles est fixé majoritairement au groupement A par le carbone 2 de la chaíne aliphatique.
  2. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile selon la revendication 1 dans laquelle les deux groupements alkyles sont fixés majoritairement au groupement A par le carbone 2 de la chaíne aliphatique.
  3. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle contient de 1 et 50% poids d'isomères méta d'un dialkylbenzène et/ou au moins un dialkylbenzène partiellement ou totalement hydrogéné.
  4. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle contient de 10 et 95% poids d'isomères para d'un dialkylbenzène et/ou au moins un dialkylbenzène partiellement ou totalement hydrogéné, la somme des isomères présents étant égale à 100%.
  5. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle les chaínes alkyles sont de longueurs égales.
  6. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle les chaínes alkyles sont de longueurs différentes.
  7. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile selon l'une des revendications 1 à 6 et dans laquelle la longueur de la plus petite chaíne aliphatique R1 ou R2 comporte de 6 à 20 atomes de carbone, de préférence de 8 à 20 atomes de carbone.
  8. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile selon l'une des revendications 1 à 7 dans laquelle le nombre total d'atomes de carbone des chaínes aliphatiques est de 12 à 40.
  9. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle la différence entre le nombre de carbone contenu dans les deux chaínes aliphatiques varie entre 0 et 16.
  10. Huile synthétique ou base à huile ou additif de base à huile selon la revendication 9 dans laquelle le nombre d'atomes de carbone des chaínes aliphatiques est différent, la différence étant de 2 à 10 atomes de carbone.
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