Aditivos modificadores de la viscosidad de aceites vegetales para su uso como biolubricantes

La presente invención se refiere a nuevas composiciones de aceites lubricantes que comprenden al menos un aceite vegetal como componente base y un aditivo polimérico modificador de su viscosidad.

Son también objeto de la presente invención un procedimiento de preparación y su uso

Aditivos modificadores de la viscosidad de aceites vegetales para su uso como biolubricantes.

La presente invención está relacionada con el desarrollo de nuevas formulaciones de lubricantes y en particular de lubricantes a base de aceite vegetal.

Estado de la técnica anterior

Los aceites lubricantes de uso industrial y de uso en automoción han estado basados, hasta ahora, fundamentalmente, en aceites minerales. A pesar de la amplia disponibilidad de aceites vegetales y del atractivo aparente de utilizar materias primas renovables y respetuosas con el medio ambiente, el uso de aceites vegetales como fluidos de base lubricante ha estado altamente restringido. Éstos no han encontrado una amplia aplicación como lubricantes modernos de alto rendimiento, aunque el aceite de colza y el aceite de ricino se están utilizando como lubricantes para aplicaciones específicas. Los aceites vegetales ya han sido usados como lubricantes debido a sus buenas propiedades de lubricación, anticorrosión, buena relación viscosidad-temperatura y baja pérdida por evaporación en algunas aplicaciones industriales. Además de estas ventajas, los aceites vegetales también son fácilmente biodegradables y ambientalmente seguros comparados con los aceites minerales. Sin embargo, el uso extensivo de aceites vegetales está restringido debido a la baja estabilidad termo-oxidativa e hidrolítica, la cual puede ser mitigada mediante modificaciones químicas apropiadas.

Existen algunos estudios sobre la utilización de aceites vegetales, bien como aceites base para lubricantes o bien como aditivos. Sin embargo, son muy pocas las invenciones que utilizan los aceites vegetales como aceite base para la elaboración de aceites lubricantes. Tanto es así, que se reportan, en mayor medida, invenciones relacionadas con la mejora y/o modificación de las propiedades de aceites lubricantes donde los aceites bases siguen siendo aceites minerales.

En la patente española ES0156500, se describe un procedimiento para transformar aceites vegetales para que sean aptos para lubricar los cilindros de máquinas de vapor, donde la técnica utilizada es la hidrogenación de los aceites; los aceites vegetales utilizados principalmente son el aceite de ricino y el aceite de oliva.

La patente española ES0167075 se refiere a un procedimiento de obtención de lubricantes a base de aceites vegetales, donde el aceite vegetal utilizado es el aceite de oliva (orujo), para uso en lubricantes de vapor recalentado. Se emplean técnicas de soplado con aire atmosférico con adiciones posteriores de tierra de infusorios o Kieselghur.

La patente española ES0409170 se refiere a un procedimiento de preparación de un aditivo modificador de la viscosidad de aceites lubricantes minerales basado en el copolímero de etileno y propileno.

En la patente española ES2055349 se describe la utilización de un aditivo de viscosidad para aceites lubricantes minerales, a base de un polimetacrilato de alquilo y de un copolímero de olefina, su procedimiento de preparación así como las composiciones lubricantes que incluyen el aditivo.

La patente española ES2128327 se refiere a composiciones de lubricantes y aditivos de lubricantes que constan de aceite vegetal telomerizado. La invención también describe métodos para usar un aceite vegetal telomerizado en un aditivo de lubricante o una composición lubricante y a métodos para telomerizar aceite vegetal.

La patente española ES2089717 se refiere a lubricantes y en particular a lubricantes a base de aceite vegetal, donde el aceite lubricante comprende una oleína de palma a la cual se le adiciona un aditivo éster para retardar la cristalización y contiene además, los ingredientes tradicionales de un lubricante como son, dispersantes, antioxidantes y detergentes.

En la patente estadounidense US5282989 se describen composiciones de lubricantes y aditivos lubricantes y métodos para la producción de aditivos lubricantes con propiedades antifricción que contienen aceite vegetal y aceites vegetales derivados como agentes lubricantes. Específicamente, en esta invención utilizan ácidos grasos esterificados, triglicéridos sulfurizados, ácidos grasos sulfurizados y triglicéridos.

La patente española ES2113479 se refiere a un polímero injertado a base de copolímeros de etileno-propileno (EPM) o terpolímeros de etileno-propileno-dieno, dicho polímero mejora el índice de viscosidad de aceites lubricantes, le proporciona propiedades dispersantes y de disminuye el punto de fluidez.

La patente española ES2106617 se refiere a un aditivo que mejora el índice de viscosidad, a base de un polímero de forma de estrella, para composiciones de aceite lubricante. Describe el proceso para su preparación y las composiciones de aceite lubricante.

La patente estadounidense US5888947 se refiere al uso de aceites vegetales en lugar de aceites de origen mineral, y su uso en aplicaciones de motores de combustión interna. Se utilizan principalmente triglicéridos, glicéridos y ácidos grasos libres, también estudian diferentes aceites vegetales y sus combinaciones.

Es un hecho constatable la necesidad de desarrollar lubricantes amigables con el medio ambiente (biolubricantes) a partir de aceites vegetales de última generación y, a ser posible, el uso de aditivos biodegradables, seleccionados por sus óptimas prestaciones para cada uso y que presenten una buena relación rendimiento/costo. En concreto, una de las propiedades físicas más relevantes de los aceites lubricantes en determinadas aplicaciones, es su viscosidad, así como el índice de viscosidad, relacionado con la dependencia de esta propiedad con la temperatura.

El término biolubricante engloba aceites y grasas lubricantes, que no son tóxicos, para la vida animal ni para la vida acuática y que pueden degradarse mediante la acción de microorganismos en un periodo de tiempo relativamente breve.

Explicación de la invención

La presente invención tiene por objeto el uso de una serie de aditivos modificadores de la viscosidad de aceites vegetales, para desarrollar biolubricantes de alta viscosidad. Estos aditivos se seleccionan entre una poliolefina, que es un copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA), con distintos porcentajes en vinil acetato, un copolímero de estireno y butadieno (SBS) y mezcla de los mismos.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, ésta proporciona una composición de aceite lubricante que comprende como componente principal al menos un aceite vegetal, junto con una cantidad comprendida entre el 1% y el 4% de al menos un aditivo polimérico modificador de su viscosidad, con el fin de que se cumplan con las características requeridas de viscosidad, de acuerdo a los rangos de temperatura de uso, valores adecuados de índice de viscosidad y estabilidad física y química en un periodo razonable de uso, dependiendo de las posibles aplicaciones.

En la realización preferida, el aditivo polimérico se selecciona entre un copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA), un copolímero de estireno y butadieno (SBS) y mezcla de los mismos.

Cada una de estas dos familias de copolímeros tiene ventajas e inconvenientes que les son característicos. Estos aditivos mejoran la relación de viscosidad-temperatura de los aceites lubricantes tradicionales. Sin embargo, no se conoce su aplicación como aditivos para aceites lubricantes vegetales.

Las propiedades del EVA dependen del porcentaje de vinil acetato que posean; a medida que aumenta la proporción de vinil acetato van apareciendo fragmentos amorfos, normalmente más blandos, que contribuyen a aumentar la transparencia y la flexibilidad. También el punto de fusión disminuye al aumentar la cantidad de este componente en el copolímero de EVA. Otras propiedades que varían al disminuir el contenido de acetato de vinilo en el copolímero, son la resistencia a la deformación por calor, el aislamiento eléctrico, la resistencia química, la tensión en rotura, la rigidez y la dureza.

El copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA) contiene un porcentaje de vinil acetato comprendido entre el 20% y el 40%, preferentemente entre el 25% y el 35%, siendo aún más preferido del 28% o 33%. Los parámetros característicos de estos polímeros son:

Por otro lado, el SBS está basada en un copolímero de estireno y butadieno, con proporciones de 30:70 respectivamente. La microestructura...

1. Composición de aceite lubricante caracterizado porque comprende como componente principal al menos un aceite vegetal, junto con una cantidad comprendida entre el 1% y el 4% de al menos un aditivo polimérico modificador de su viscosidad.

2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el aditivo polimérico se selecciona entre un copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA), un copolímero de estireno y butadieno (SBS) y mezcla de los mismos.

3. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 2, caracterizada porque el aceite vegetal se selecciona entre aceite de ricino, aceite de girasol, aceite de soja, aceite de colza, aceite de girasol de alto contenido en ácido oleico y mezcla de los mismos.

4. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizada porque comprende un aceite de girasol de alto contenido en ácido oleico, un aceite de ricino o mezcla de los mismos.

5. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4, caracterizada porque el copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA) contiene un porcentaje de vinil acetato comprendido entre el 20% y el 40%.

6. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA) contiene un porcentaje de vinil acetato comprendido entre el 25% y el 35%.

7. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, caracterizada porque comprende un aceite vegetal de girasol de alto contenido en ácido oleico y, donde el aditivo polimérico utilizado es un copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA).

8. La composición de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque además contiene aceite de ricino.

9. La composición de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque comprende una relación comprendida entre 30:70 a 70:30 de ambos aceites vegetales.

10. La composición de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque comprende una relación comprendida entre 40:60 a 60:40 de ambos aceites vegetales.

11. La composición de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque comprende una relación 50:50 de ambos aceites vegetales.

12. La composición de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque además contiene un copolímero de estireno y butadieno (SBS).

13. La composición de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque comprende una mezcla comprendida entre 1:3 a 3:1 de un copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA) y un copolímero de estireno y butadieno (SBS).

14. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, caracterizada porque comprende aceite vegetal de girasol de alto contenido en ácido oleico y, donde el aditivo polimérico utilizado es un copolímero de estireno y butadieno (SBS).

15. La composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, caracterizada porque comprende aceite de ricino y un copolímero de estireno y butadieno (SBS).

16. Procedimiento de preparación de la composición lubricante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 15, caracterizado porque la mezcla de los diferentes componentes es sometida a agitación a una velocidad entre 300-700 rpm, a una temperatura comprendida entre 100-150ºC durante un tiempo de homogenización entre 5-10 horas.

17. Uso de la composición de aceite lubricante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a15, como lubricantes para automoción, aerogeneradores, motores de dos tiempos, motores de cuatro tiempos, engranajes, fluidos de transmisión, aceites hidráulicos, sierras de cadena, engranajes y para la mecanización de metales.