Copolímeros de etileno-propileno adecuados para la modificación de aceites lubricantes y proceso para la preparación de los mismos.

Proceso para la preparación de mejoradores del índice de viscosidad (V.

I.I.) de aceites lubricantes, que comprendeun tratamiento de mezclado bajo condiciones de velocidad de cizallamiento mayores que 50 s-1, de unacomposición que comprende:

(i) uno o más polímeros de EP(D)M

(ii) uno o más copolímeros en bloque de polivinilareno/polidieno hidrogenado conjugado/polivinilareno; y

(iii) aceite lubricante,

estando presente (ii) en una concentración de entre el 1,5 y el 20% en peso mientras que (iii) está presenteen una concentración comprendida entre el 1,5 y el 45% en peso.

Copolímeros de etileno-propileno adecuados para la modificación de aceites lubricantes y proceso para la preparación de los mismos [0001] La presente invención se refiere a copolímeros de etileno-propileno adecuados para la modificación de aceites lubricantes y al proceso para la preparación de los mismos.

Los copolímeros y terpolímeros elastoméricos de etileno (en lo sucesivo indicados en la presente como EP (D) M) 10 se usan ampliamente en el campo de los aditivos para aceites lubricantes (en el campo indicado con el término OCP “copolímero olefínico”) , y sus características han sido estudiadas ampliamente.

En la selección del producto a usar en el sector, tienen una gran importancia aspectos vinculados al peso molecular, la distribución del peso molecular y el contenido de etileno del aditivo.

El peso molecular del polímero tiende a hacer que aumente la capacidad de espesamiento del aditivo, es decir, la capacidad de aumentar la viscosidad a una alta temperatura de la base de aceite. No obstante, para garantizar que las cadenas son estables bajo las condiciones de alto cizallamiento de las piezas lubricadas del motor, se prefieren pesos moleculares que en general son bajos y difíciles de obtener en plantas de polimerización.

Por este motivo, puede resultar preferible reducir, posteriormente en la cadena de producción, el peso molecular del polímero obtenido bajo condiciones convencionales en la planta de polimerización.

Los OCPs se venden tradicionalmente a fabricantes de aceite en forma de una solución concentrada (entre el 7 y 25 aproximadamente el 12%) de polímero en aceite, y, consecuentemente, los procesos de reducción del peso molecular del polímero desarrollados en el sector se pueden clasificar de la manera siguiente:

-aquellos que comprenden la reducción del peso molecular en solución o en masa contextual con la disolución; -aquellos que comprenden la reducción del peso molecular en masa y que sacan al mercado un OCP sólido, el 30 cual se puede usar mediante simple disolución.

Las técnicas conocidas de degradación en una masticadora discontinua, en la cual las bases poliméricas experimentan un tratamiento termo-oxidativo y una posterior disolución en el mismo reactor, pertenecen a la primera categoría. Otros procesos, bien conocidos por los expertos en el sector, se basan en la degradación, por cizallamiento,

de polímeros normalizados en solución. Otros procesos comprenden una fase de extrusión a alta temperatura en la cual el polímero se disuelve en aceite directamente a la salida de la extrusora (según se describe en la patente USA 4.464.493) .

Los procesos en masa, predominantemente en extrusión a alta temperatura y alto cizallamiento, en los cuales el 40 producto se recupera en forma de un sólido, pertenecen a la segunda categoría.

En este caso, si se superan los problemas conocidos referentes a la manipulación de productos de bajo peso molecular y, en la mayoría de los casos, amorfos, el proceso permite una productividad óptima y posibilita también comercializar el aditivo de OCP fuera del área geográfica en la que se produjo (planteando riesgos por una solución 45 concentrada de OCP en aceite) .

El proceso que permite la reducción más ventajosa de peso molecular de EP (D) M convencional para obtener OCPs sólidos, es el proceso de degradación termo-mecánica no oxidativa en extrusión, citado, por ejemplo, en la patente canadiense 991792.

Alternativamente, es posible llevar a cabo el proceso de degradación bajo las condiciones descritas en la solicitud de patente italiana MI98A 002774, del solicitante, es decir, en presencia de una sustancia de carácter hidroperóxido bajo condiciones de alto cizallamiento y a temperaturas moderadas con respecto a la degradación termomecánica tradicional.

Se sabe también que es posible mejorar la estabilidad de forma de OCPs usando cantidades moderadas de copolímeros en bloque de polivinilareno/polidieno hidrogenado conjugado/polivinilareno.

Finalmente, es posible obtener productos de bajo peso molecular en polimerización. En este caso, los productos 60 así obtenidos, que presentan los mismos inconvenientes descritos anteriormente, tienden a crear problemas en las diversas fases de recuperación del producto (extracción, extrusión, etcétera) . Estas producciones se caracterizan normalmente por una baja productividad e interrupciones de funcionamiento frecuentes.

Por ejemplo, el documento EP-A-0638611 se refiere a una mezcla polimérica sólida dimensionalmente estable que es efectiva como mejorador del índice de viscosidad, cuando se utiliza en una composición de aceite lubricante, preparándose dicha mezcla mezclando un polímero de etileno parcialmente cristalino y un copolímero amorfo.

Si los OCPs sólidos presentan ventajas en términos de productividad y costes de logística, los mismos requieren, sin embargo, un proceso de disolución que es todo menos sencillo.

Por muy bajo que sea el peso molecular, la planta de disolución requiere altas temperaturas (100 a 160 ºC) y tiempos altos de disolución que varían entre 3 y 7 horas. Las plantas de disolución están caracterizadas también por rasgos precisos y distintivos que se refieren a los sistemas de agitación, los intervalos de temperatura y otras características (que difieren de una tecnología a otra) haciendo que sea necesario disponer de un disolvedor apropiado para el proceso específico.

Los recipientes agitados tradicionalmente usados para producir, mediante dilución y mezcla de los diversos componentes y aditivos, la formulación final de aceite y otras especialidades de aceite, ciertamente no son adecuados para tratar OCPs sólidos.

Resulta en parte lógico creer que, incluso si no hay ningún OCP sólido conocido que contenga una cantidad pequeña de aceite, en general se puede facilitar la disolución de polímeros que contienen aceite y, en relación con la cantidad de aceite, la misma puede llegar a no requerir plantas de disolución específicas sino solo posiblemente modificadas.

No obstante, la producción de copolímeros de bajo peso molecular, tales como OCPs, que contienen aceite, no es en absoluto sencilla, y si el producto fuera amorfo, evidentemente aparecerían aspectos críticos de mayor significación.

En primer lugar, en la medida en la que la presencia de aceite hace que el cizallamiento del polímero resulte menos efectivo como consecuencia de la caída de viscosidad debida a la presencia de aceite, esto interferiría negativamente con el proceso de degradación termo-mecánica; esta dificultad se podría observar de manera mayor o menor en relación con la cantidad de aceite usada y la capacidad de la planta de extrusión para aumentar la velocidad de cizallamiento del proceso.

En segundo lugar, y esto es mucho más importante, el producto final, es decir, un OCP de bajo peso molecular extendido con aceite, presentaría una estabilidad dimensional algo reducida y, en cualquier caso, mucho peor que el producto obtenido en ausencia de aceite lo cual, sobre todo si es amorfo, crearía sin embargo problemas en la recuperación de los gránulos.

En otras palabras, la presencia de aceite en el OCP complicaría la recuperación del producto aguas abajo de la extrusora, en una fase que, en cualquier caso, es crítica.

Ahora se ha observado sorprendentemente que, aplicando el método que prevé el uso de pequeñas cantidades de copolímeros en bloque de polivinilareno/polidieno hidrogenado conjugado/polivinilareno combinadas con copolímeros de etileno-propileno (o etileno-propileno-dieno) , es posible obtener OCPs extendidos con aceite que superan los aspectos e inconvenientes críticos antes mencionados.

De hecho se ha observado sorprendentemente que, por contraposición a un OCP normal en el cual la adición de aceite produce una fuerte reducción en la estabilidad de forma, en el caso de un OCP en el cual existe la presencia de copolímeros en bloque de polivinilareno/polidieno hidrogenado conjugado/polivinilareno, la adición de aceite permite obtener OCPs, que presentan una estabilidad de forma idéntica o solo reducida ligeramente pero, en cualquier caso, mayor de lo que se podría esperar lógicamente sobre la base de lo que se puede observar con el sistema de EP (D) M + aceite, sobre todo basándose en la reducción de la concentración total del copolímero en bloque que provocaría necesariamente el uso de aceite.

De hecho, en la medida en la que la adición de aceite no puede modificar la relación entre EP (D) M y copolímero en bloque (establecida por varios parámetros, tales como las propiedades y el coste del aditivo) , la misma provocaría... [Seguir leyendo]

1. Proceso para la preparación de mejoradores del índice de viscosidad (V.I.I.) de aceites lubricantes, que comprende un tratamiento de mezclado bajo condiciones de velocidad de cizallamiento mayores que 50 s-1, de una 5 composición que comprende:

(i) uno o más polímeros de EP (D) M

(ii) uno o más copolímeros en bloque de polivinilareno/polidieno hidrogenado conjugado/polivinilareno; y

(iii) aceite lubricante,

estando presente (ii) en una concentración de entre el 1, 5 y el 20% en peso mientras que (iii) está presente en una concentración comprendida entre el 1, 5 y el 45% en peso.

2. Proceso según la reivindicación 1, en el que la concentración de componente (ii) está comprendida entre el 3 y el

9%, mientras que la concentración de componente (iii) está comprendida entre el 3 y el 25%. 15

3. Proceso según la reivindicación 1 ó 2, en el que el tratamiento de cizallamiento se efectúa a una temperatura comprendida entre 150ºC y 400 ºC.

4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aceite se alimenta después de ser 20 absorbido en el copolímero en bloque.

5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento de mezclado se efectúa con relaciones de copolímero en bloque/aceite comprendidas entre 1 y 5.

6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento de mezclado se lleva a cabo en presencia de una sustancia de carácter hidroperóxido.

7. Proceso según la reivindicación 6, en el que la temperatura en el área de alto cizallamiento es inferior a 260ºC.

8. Proceso según la reivindicación 6 ó 7, en el que la sustancia de carácter hidroperóxido se usa en una concentración comprendida entre el 0 y el 8%, preferentemente entre el 0, 15 y el 1%.

9. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero en bloque, hidrogenado, está

caracterizado por una estructura en bloque en la cual cadenas de polivinilareno, preferentemente poliestireno, se 35 alternan con cadenas polidiolefínicas conjugadas hidrogenadas.

10. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero en bloque, hidrogenado, tiene un contenido vinilaromático comprendido entre el 15 y el 50% en peso, y un contenido de unidades diolefínicas conjugadas hidrogenadas comprendido entre el 85 y el 50% en peso.

11. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las unidades diolefínicas conjugadas hidrogenadas se obtienen a partir de butadieno, isopreno, copolímero de butadieno-isopreno, y mezclas relativas.

12. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el peso molecular del copolímero en 45 bloque, hidrogenado, está comprendido entre 45.000 y 250.000, preferentemente entre 50.000 y 200.000.

13. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la relación entre el polímero de EP (D) M y el copolímero en bloque está comprendida entre 98:2 y 80:20.

14. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero en bloque se selecciona de entre copolímeros en bloque de estireno/etileno-buteno/estireno (SEBS) .

15. Aditivos mejoradores del índice de viscosidad (V.I.I.) de aceites lubricantes, obtenidos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 55

16. Uso de los aditivos mejoradores del índice de viscosidad de aceites lubricantes según la reivindicación 15, en una cantidad comprendida entre el 0, 2 y el 5% en peso, expresada como una suma de EP (D) M + copolímero en bloque, hidrogenado, con respecto al total de la formulación final del aceite lubricante.