Aceite lubricante a base de ésteres de polioles.

Aceite que consta al menos de un tetraéster que responde a la fórmula general (I):

**Fórmula**

donde:

- los grupos R1, R2, R3, R4 son cadenas alifáticas que constan de 1 a 10 átomos de carbono;

- los grupos R5, R6, R7, R8 son o bien cadenas parafínicas cortas que constan de 6 a 11 átomos de carbono, o bien cadenas olefínicas largas que constan de 13 a 21 átomos de carbono;

- al menos uno de los grupos R5, R6, R7, R8 es una cadena parafínica corta que consta de 6 a 11 átomos de carbono y al menos uno de los grupos R5, R6, R7 o R8 es una cadena olefínica larga que consta de 13 a 21 átomos de carbono,

en la que,

la relación entre el número de moles de ácidos grasos largos que constan de 14 a 22 átomos de carbono y el número de moles de ácidos grasos cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono, está comprendido entre 0,3 y 2,5, ya que la relación está determinada por la composición en ésteres metílicos de ácido graso obtenido a partir de dicho aceite por la aplicación de las normas NF ISO 5509 y NF ISO 5508,

y en la que,

dicho aceite consta al menos de un 15 % en peso, preferentemente al menos de un 18 % en peso de tetraéster(es) de fórmula (I) donde 2 de los grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas parafínicas cortas que constan de 6 a 11 átomos de carbono, y 2 de los grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas olefínicas largas que constan de 13 a 21 átomos de carbono.

ÁMBiTO TÉCNiCO

La presente invención se refiere a aceites a base de esteres de poiioies, que se pueden obtener a partir de fuentes renovables y que se pueden utilizar como bases lubricantes o aditivos de lubricantes, sobre todo en aceites para motores de cuatro tiempos, aceites hidráulicos o transmisiones, así como lubricantes industriales.

CONTEXTO TÉCNiCO ANTERiOR

Los aceites utilizados como bases lubricantes en motores u otros vehículos, o en la industria normalmente son aceites hldrocarbonados que provienen de fracciones de petróleo.

Los aceites de origen vegetal constituyen una alternativa renovable a estos productos. Éstos contienen mayorltarlamente ásteres de glicerol u otros poiioies y ácidos grasos naturales. Sin embargo, las malas propiedades en frío y la baja resistencia a la oxidación de estos productos limitan su uso, sobre todo en las formulaciones de aceite para motor. Es el caso, por ejemplo, del aceite de colza o del aceite de girasol alto oleico.

Los ásteres de ácidos grasos naturales líquidos a temperatura ambiente son compuestos insaturados y, por tanto, sensibles a la oxidación. Además, los ásteres de ácidos grasos naturales saturados como el ácido láurico, mirístico, palmítlco o esteárico son sólidos a temperatura ambiente, lo que los hace inadecuados para un uso como base lubricante.

Por lo tanto hay una necesidad para disponer de compuestos de origen renovable que posean propiedades de resistencia a la oxidación y una viscosidad al frío que permitan su utilización en las composiciones lubricantes para vehículos, en particular en motores de combustión o para usos industriales.

La solicitud de patente WO9739086 describe composiciones que constan de un áster de un poliol y de una mezcla de ácidos grasos, en la que al menos una parte (I) de los ácidos grasos esterificados tiene una longitud de cadena de 5 a 12 átomos de carbono y la otra parte (II) de ácidos grasos esterificados tiene una longitud de cadena de 16 a 22 átomos de carbono. Estas composiciones tienen buenas propiedades a baja temperatura, en particular una buena reología tras haberse conservado durante un periodo prolongado a baja temperatura. Estas composiciones son apropiadas para una utilización como fluido hidráulico en aplicaciones a bajas temperaturas.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención propone resolver este problema ofreciendo aceites que constan de uno o varios ásteres de poiioies, llamados ásteres «mixtos», ya que, en la síntesis de estos compuestos, al menos una función alcohol de cada poliol ha sido esteriflcada por un ácido graso natural y al menos una función alcohol del mismo poliol ha sido esterificada por un ácido graso sintético.

Los ácidos grasos sintéticos suelen ser ácidos saturados de cadena corta (que suelen constar de menos de 12 átomos de carbono) y los ácidos grasos naturales suelen ser ácidos insaturados de cadena larga (que suelen constar de al menos 14 átomos de carbono).

Ventajosamente, los ácidos grasos sintéticos empleados para producir los aceites según la presente Invención pueden obtenerse a partir de recursos renovables, como por ejemplo el ácido heptanoico obtenido por craqueo térmico del aceite de ricino, o de fracciones de ácidos grasos en C8-C10, fruto del refinado y de la destilación de aceites naturales como por ejemplo la copra.

La Invención se refiere, pues, a un aceite que consta de al menos un tetraéster que responda a la fórmula general (I):

Rs

Re

O

O

O----Ri

'3

O

O

R?

o

Ra

(I)

donde:

!os grupos R1, R2, R3, R4 son cadenas aiifáticas que constan de 1 a 10 átomos de carbono;

!os grupos R5, R6, R7, R8 son o bien cadenas parafínicas cortas que constan de 6 a 11 átomos de carbono, o bien cadenas oiefínicas iargas que constan de 13 a 21 átomos de carbono;

a! menos uno de ios grupos R5, R6, R7, R8 es una cadena parafínica corta que consta de 6 a 11 átomos de carbono y ai menos uno de ios grupos R5, R6, R7 o R8 es una cadena oiefínica iarga que consta de 13 a 21 átomos de carbono, en ia que,

ia reiación entre ei número de moies de ácidos grasos iargos que constan de 14 a 22 átomos de carbono y ei número de moies de ácidos grasos cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono, está comprendido entre 0,3 y 2,5, ya que ia reiación está determinada por ia composición en esteres metíiicos de ácido graso obtenido a partir de dicho aceite por ia apiicación de ias normas NF iSO 5509 y NF iSO 5508, y en ia que,

dicho aceite consta ai menos de un 15 % en peso, preferentemente ai menos de un 18 % en peso de tetraéster(es) de fórmuia (i) donde 2 de ios grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas parafínicas cortas que constan de 6 a 11 átomos de carbono, y 2 de ios grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas oiefínicas iargas que constan de 13 a 21 átomos de carbono.

Preferentemente, R1, R2, R3, R4 son cadenas aiifáticas que constan de 1 a 4 átomos de carbono. Preferentemente, ios esteres metíiicos de ácidos grasos iargos que constan de 14 a 22 átomos de carbono son mayoritariamente monoinsaturados, en ia composición en esteres metíiicos de ácidos grasos, obtenida a partir de dicho aceite por ia apiicación de ias normas NF iSO 5509 y NF iSO 5508, de dicho aceite.

Preferentemente, ei aceite consta ai menos de un 30 % en peso, preferentemente un 35 % en peso de tetraésteres de fórmuia (i), donde ai menos dos de ios grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas oiefínicas iargas que constan de 13 a 21 átomos de carbono y/o de tetraésteres que responden a ia fórmuia genera)

(")

Q

-R13

R13

(O)

donde R9, R10, R11, R12 son cadenas alifáticas que constan de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 4 átomos de carbono, y R13 es una cadena olefínica larga que consta de 13 a 21 átomos de carbono.

Preferentemente, el aceite consta a lo sumo de un 10 %, preferentemente como máximo de un 7 % en peso de tetraésteres de fórmula (II).

Preferentemente, el aceite consta a lo sumo de un 10 %, preferentemente como máximo de un 7 % en peso de tetraésteres de fórmula (II).

Preferentemente, el aceite consta como mucho de un 25 % en peso de tetraésteres de fórmula (I), donde 3 de los grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas olefínlcas largas que constan de 13 a 21 átomos de carbono. Preferentemente, el aceite consta al menos de un 85 % en peso de éster(es) total(es) o parclal(es) obtenldo(s) por reacción de uno o varios polloles de fórmula (III)

OH

I

Rz

t

HO-------Ri------C--------R3------OH

I

R4 OH

(III)

donde R1, R2, R3, R4 son cadenas alifáticas que constan de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 4 átomos de carbono, con uno o varios ácidos grasos ¡nsaturados largos que constan 14 a 22 átomos de carbono y/o uno o varios ácidos grasos saturados cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono.

Preferentemente, el aceite consta al menos de un 30 % en peso de tetraésteres de fórmula (I) que contienen de 40 a 70 átomos de carbono y al menos un 15% en peso, preferentemente al menos un 20 % en peso de tetraésteres de fórmula (I) que contienen de 45 a 60 átomos de carbono.

Preferentemente, el aceite presenta un índice de hidroxilo, medido según la norma NF T60-231, inferior a 10 mg de KOH/g.

Preferentemente, el aceite presenta un índice de ácido, medido según la norma NF ISO-66O, inferior a 1 mg de KOH/g.

Preferentemente, el aceite presenta un índice de yodo, medido según la norma NF ISO-3961, inferior a 50, preferentemente inferior a 40, incluso más preferentemente inferior a 30g I2/IOO g.

Preferentemente, la relación entre el número de moles de ácidos grasos largos que constan de 14 a 22 átomos de carbono y el número de moles de ácidos grasos cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono, está comprendida entre 1,5 y 2,5, preferentemente entre 1,6 y 2, ya que la relación está determinada por la composición en ásteres metílicos de ácido graso obtenida a partir de dicho aceite por la aplicación de las normas NF ISO 5509 y NF ISO 5508.

Preferentemente, la relación entre el número de moles de ácidos grasos largos que constan de 14 a 22 átomos de carbono y el número de moles de ácidos grasos cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono, está comprendida entre 0,4 y 1,1, preferentemente entre 0,42 y 1, ya que la relación está determinada por la composición en ásteres metílicos de ácido graso obtenida a partir de dicho aceite por la aplicación... [Seguir leyendo]

1. Aceite que consta a! menos de un tetraéster que responde a !a fórmuia genera! (!):

R?

Rs

(I)

donde:

- !os grupos R1, R2, R3, R4 son cadenas aüfáticas que constan de 1 a 10 átomos de carbono;

- !os grupos R5, R6, R7, R8 son o bien cadenas parafínicas cortas que constan de 6 a 11 átomos de carbono, o bien cadenas oiefínicas ¡argas que constan de 13 a 21 átomos de carbono;

- a! menos uno de !os grupos R5, R6, R7, R8 es una cadena parafínica corta que consta de 6 a 11 átomos de carbono y a! menos uno de !os grupos R5, R6, R7 o R8 es una cadena otefínica )arga que consta de 13 a 21 átomos de carbono,

en !a que,

!a reiación entre e! número de mo!es de ácidos grasos ¡argos que constan de 14 a 22 átomos de carbono y e! número de moies de ácidos grasos cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono, está comprendido entre 0,3 y 2,5, ya que !a retación está determinada por )a composición en ásteres metíticos de ácido graso obtenido a partir de dicho aceite por ¡a apticación de )as normas NF !SO 5509 y NF ¡SO 5508, y en !a que,

dicho aceite consta a! menos de un 15 % en peso, preferentemente a¡ menos de un 18 % en peso de tetraéster(es) de fórmuia (!) donde 2 de ¡os grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas parafínicas cortas que constan de 6 a 11 átomos de carbono, y 2 de ¡os grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas otefínicas ¡argas que constan de 13 a 21 átomos de carbono.

2. Aceite según ¡a reivindicación 1 donde R1, R2, R3, R4 son cadenas aüfáticas que constan de 1 a 4 átomos de carbono.

3. Aceite según cuaiquiera de ¡as reivindicaciones 1 a 2, en ¡a que ¡os ásteres metíücos de ácidos grasos ¡argos que constan de 14 a 22 átomos de carbono son mayoritariamente monoinsaturados, en ¡a composición en ásteres metíücos de ácidos grasos, obtenida a partir de dicho aceite por ¡a apticación de ¡as normas NF ¡SO 5509 y NF ¡SO 5508.

4. Aceite según cuaiquiera de ¡as reivindicaciones 1 a 3, que consta a¡ menos de un 30 % en peso, preferentemente un 35 % en peso de tetraésteres de fórmuta (¡), donde a¡ menos dos de ¡os grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas oiefínicas ¡argas que constan de 13 a 21 átomos de carbono y/o de tetraéster que responde a ¡a fórmuia genera) (ü):

(ID

donde R9, R10, R11, R12 son cadenas alifáticas que constan de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 4 átomos de carbono, y R13 es una cadena olefínica larga que consta de 13 a 21 átomos de carbono.

5. Aceite según la reivindicación 4, que consta a lo sumo de un 10 %, preferentemente como máximo de un 7 % en peso de tetraésteres de fórmula (II).

6. Aceite según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que consta como mucho de un 25 % en peso de tetraésteres de fórmula (I), donde 3 de los grupos R5, R6, R7, R8 son cadenas olefínlcas largas que constan de 13 a 21 átomos de carbono.

7. Aceite según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que consta al menos de un 85 % en peso de éster(es) total(es) o parclal(es) obtenldo(s) por reacción de uno o varios polloles de fórmula (III):

OH

R;

HO-------R.,-------C--------R3------OH

i"

OH

(III)

donde R1, R2, R3, R4 son cadenas alifáticas que constan de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 4 átomos de carbono, con uno o varios ácidos grasos ¡nsaturados largos que constan 14 a 22 átomos de carbono y/o uno o varios ácidos grasos saturados cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono.

8. Aceite según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que consta al menos de un 30 % en peso de tetraésteres de fórmula (I) que contienen de 40 a 70 átomos de carbono y al menos un 15 % en peso, preferentemente al menos un 20 % en peso de tetraésteres de fórmula (I) que contienen de 45 a 60 átomos de carbono.

9. Aceite según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la relación entre el número de moles de ácidos grasos largos que constan de 14 a 22 átomos de carbono y el número de moles de ácidos grasos cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono, está comprendido entre 1,5 y 2,5, preferentemente comprendido entre 1,6 y 2, ya que la relación está determinada por la composición en ásteres metílicos de ácido graso obtenido a partir de dicho aceite por la aplicación de las normas NF ISO 5509 y NF ISO 5508.

10. Aceite según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la relación entre el número de moles de ácidos grasos largos que constan de 14 a 22 átomos de carbono y el número de moles de ácidos grasos cortos que constan de 7 a 12 átomos de carbono, está comprendido entre 0,4 y 1,1, preferentemente comprendido entre 0,42 y 1, ya que la relación está determinada por la composición en ásteres metílicos de ácido graso obtenido a partir de dicho aceite por la aplicación de las normas NF ISO 5509 y NF ISO 5508.

11. Composición lubricante que consta de un aceite según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Composición lubricante según la reivindicación 11 que consta de un 10 a un 99 %, o de un 10 a un 70 %, o de un 10 a un 40 %, o incluso de un 10 a un 50 %, o de un 15 a un 30 %, o incluso más preferentemente de un 15 a un 25 % de un aceite según una de las reivindicaciones 1 a 10.

13. Utilización de un aceite según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 como aditivo modificador de fricción.

14. Utilización de un aceite según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 como base lubricante.

15. Procedimiento de producción de un aceite según cuaiquiera de ias reivindicaciones 1 a 10

que consta de:

i) una primera etapa de transesterificación, de un poiioi de fórmuia (NI):

r

OH

(III)

donde los grupos R1 a R4 son cadenas alifáticas que constan de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente de 1 a 4 átomos de carbono, por uno o varios ásteres metílicos de ácidos grasos cortos saturados que constan de 7 a 12 átomos de carbono,

en presencia de un catalizador básico de transesterificación homogénea o heterogénea, preferentemente escogido entre el metilato de sodio, el hidróxido de potasio, el hidróxido de sodio, el óxido de manganeso o el óxido de zinc,

en una relación molar inicial alcohol / ásteres metílicos ácidos grasos cortos saturados comprendidos

entre 1/5 y 1/2,5,

que consta de las etapas de:

¡.1.: introducción a una temperatura del orden de los 20 a 25 °C, en la mezcla de la reacción constituida por el poliol y el o los ásteres metílicos ácidos grasos cortos saturados, del catalizador,

¡.2.: aumento de la temperatura de la mezcla de la reacción hasta una temperatura superior a los 150 °C, seguida de:

(¡i) una segunda etapa de transesterificación de uno o varios productos de reacción obtenidos en la

primera etapa (i), por uno o varios ásteres metílicos de ácidos grasos insaturados largos que constan de

14 a 22 átomos de carbono, y que preferentemente constan de una sola insaturación,

en presencia de un catalizador básico de transesterificación homogénea o heterogénea, preferentemente

escogido entre el metilato de sodio, el hidróxido de potasio, el hidróxido de sodio, el óxido de manganeso

o el óxido de zinc, preferentemente idéntica a la primera etapa (i),

que consta de las etapas de:

¡¡.1: medida, según la norma NF T 60-231 del índice de hidroxilo del medio de partida constituido por una cantidad determinada de uno o varios productos de la primera etapa (i), y cálculo del número de moles de hidroxilo no esterificados de poliol, n OH, presentes en dicho medio,

¡¡.2: introducción en dicho medio, a una temperatura del orden los 20 a 25 °C, de N moles del o de los ásteres metílicos de ácidos grasos insaturados largos, a una relación molar N/nOH comprendida entre 0,8 y 1,2, preferentemente igual a I,

¡¡.3: introducción en dicho medio, a una temperatura del orden los 20 a 25 °C, de una cantidad del catalizador que representa entre un 0,5 y un 1,5 % en masa, de la cantidad de ásteres metílicos de ácidos grasos insaturados largos introducidos en la etapa ¡¡.2,