15 Wagner Carvalho Chemtura

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Custo-benefício aliado ao desempenho 
dos aditivos antioxidantes 
 
 
 
 
 
 2016/Junho 
 
 
 
• A Chemtura Corporation é uma empresa mundial de produtos químicos especializados cotada na Bolsa de 
Valores de Nova York e na Euronext Paris (CHMT), com posições de liderança em mercados diversificados. 
Criamos a química que torna os outros produtos mais duráveis, seguros, limpos e eficientes. 
 
Dentro do nosso Portfólio: 
• Fabricante e comerciante mundial de compostos aditivos de alto desempenho e matéria-prima para óleos bases 
lubrificantes sintéticos. 
• Líder mundial em graxas especializadas de sulfonato de cálcio de alto desempenho e fluidos à base de ésteres 
de poliol e de fosfato . 
• Fabricante de Lubrificantes especializados sintéticos da mais alta qualidade. 
Chemtura- A Nossa Empresa e Portfólio 
 
 Escritórios globais em Philadelphia, PA 
 
 $1.7B de vendas; aproximadamente 2500 empregados 
 
 150 anos de experiência com um robusto portfolio de patentes; forte 
conhecimento de Mercado e experiência na formulação de produtos químicos. 
 
 Experiência em servir grandes indústrias, como de transportes, setores 
industriais, energia e eletrônica. 
 
 Manufatura global, pesquisa, vendas e serviço. 
 
 Escritórios Regionais em: 
• Middlebury, CT, EUA 
• Shanghai, China 
• Manchester, Reino Unido 
• Frauenfeld, Suíça 
Chemtura: Atendendo e excedendo as necessidades 
globais e regionais de nossos clientes 
 
Chemtura Corporate Headquarters 
Philadelphia, PA, USA 
6/23/2016 4 
Definição 
 
Histórico 
 
Tendência global 
 
 
 
It is now understood that oxidation of hydrocarbon-based lubricants undergoes autoxidation, a process 
that leads to the formation of acids and oil thickening. To a more severe extent, oil-insoluble sludge and 
varnish may be formed, causing poor lubrication, reduced fuel economy, and increased wear. 
Rudnick, Leslie R.. Lubricant Additives: Chemistry and Applications, 2nd Edition. 
 
Introdução 
Mecanismo de Oxidação 
5 
10 20 30 40 50 60 70 80 90 Tempo 
(dias) 
 
Iniciação Propagação Terminação 
 Indução Multiplicação Formação 
que precede dos radicais produtos 
a oxidação com substrato estáveis 
 
R - H R
.
 + HOO
. Iniciação 
R – R 2R
. 
 (formação de radicais e peróxido) 
 
 
R
. 
+ 02 ROO
. 
 Propagação rápida 
ROO
.
 + RH ROOH + R
. 
(formação de outros 
 peróxidos e radicais) 
 
 
ROOH + RH Álcool, água, Ramificação 
 aldeídos e cetonas (formação de borra) 
 
 
 
R. + R. R – R 
R. + ROO
. 
ROOR Terminação 
ROO
. 
+ ROO
. 
ROH + RCOR (formação de borra 
 de alto PM) 
 
 
O2 + Energia como: 
 - Calor 
 - Cisalhamento 
 - Raios UV e 
 
 - Catálise química 
Antioxidantes Primários Mais Utilizados 
6/23/2016 Chemtura Corporation History 6 
 Primários – Eliminação de Radicais (Radical Scavengers) 
 
 Aminas Aromáticas (ADPA, others) 
 Fenois “Hindered Phenols” 
 Sinergismo 
 Homosinergismo (ADPA + Fenólico - único e- ) 
 Heterosinergismo (mecanismos distintos - ADPA + ZDDP) 
 Autosinergismo (2 funções na mesma molécula – fenóis sulforizados) 
 
 
 
 
 
ADPA: Difenilamina alquilada 
 
Alguns Antioxidantes Amínicos 
Linha Naugalube 
6/23/2016 7 
6/23/2016 8 
Alkylated Diphenylamines (ADPA) 
Naugalube 438 
Aviação, Graxas 
 
 R1, R2 = C8 
Naugalube AMS 
Naval, Graxas 
R1, R2 =α-methyl styryl 
N
H
R 2R 1
G 
G 
Naugalube 438 L 
Multifuncional 
 
 R1, R2 = C9 
Naugalube 750 
Alta Performance 
Industrial, FDA 
 
 R1, R2 = C4, C8 
6/23/2016 9 
Estrutura Estado 
Físico 
Aplicações 
Naugalube 
PANA 
 
 
 
Turbinas de aviação e aplicações a 
altas temperaturas – GIII, PAG, 
POE, Canola 
Naugalube 
APAN 
 
 
 
 Estado líquido, também para 
altas temperaturas como 
hidráulicos FM – GIII, PAG, 
Canola 
Outros Antioxidantes Amínicos 
Phenyl- -
naphthylamine 
Alkylated PANA 
N
H
N
R
H
G 
Aplicações Práticas de Antioxidantes 
Amínicos e Fenólicos 
6/23/2016 10 
A Melhor Escolha Antioxidante – Redução de Custos 
6/23/2016 11 
Para o Fabricante de Lubrificantes Para o Consumidor do Lubrificante 
Volume de aditivos Consumo 
Quantidade de Itens adquiridos Operação Segura 
Formulação exclusiva Operação Limpa 
Prazo de armazenamento Consumo de Filtros 
Desempenho comparativos Custo de Manutenção 
Diferencial técnico Durabilidade dos Equipamentos 
Melhor volume/margem de venda Consumo de Peças de Reposição 
Disponibilidade de Mercado Disponibilidade de Máquina 
6/23/2016 12 
Componente Tratamento típico % peso 
Antioxidantes Max 1.0 % 
AW/EP(s) 0.6 
Modificadores de Fricção 0.05 
Detergente(s) 0.5 
Dispersante(s) 4.5 
Redutor do Ponto de Fluidez 0.25 
Inibidor de corrosão 0.1 
Inibidor de espuma 0.08 
Desativador de metais 0.05 
Óleo(s) Básico(s) Balance 
 
Lubrificante ATF - Transmissão automática automotiva 
6/23/2016 13 
Uniroyal Bulk Oxidation Test (UBOT) em ATF 
Condenser
Rece iving
Coiled 
Condenser
O verhead 
S tirrer
Dean-S tark 
Trap 
Reactor
Heating 
M antle
2
3 4
1
Condenser
Rece iving
Coiled 
Condenser
O verhead 
S tirrer
Dean-S tark 
Trap 
Reactor
Heating 
M antle
2
3 4
1
• Condições do Teste 
– Temperatura: 165 C 
– Fluxo de O2 : 0.5 l/min 
– Tamanho da amostra: 550 g 
– Catalisador: 40 ppm Cobre 
– Taxa de Mistura: 500 rpm 
– Tempo: Até que a viscosidade cinemática 
 à 40 C aumente em 200% 
 
ATF: Transmissão automática automotiva 
6/23/2016 14 
Aumento de Viscosidade Percentual 
em ATF avaliada em teste UBOT 
Tempo (Horas) 
%
 A
u
m
en
to
 n
a
 V
is
co
si
d
a
d
e 
@
 4
0
 C
 
0.50 % em peso total de antioxidantes 
(exceto quando citado @) 
Melhor 
750 
750 
0,25% 
438L 
Fenólico 
6/23/2016 15 
Lubrificante para Motores de 
Veículos de Passeio 
Componentes Tratamento típico, % peso 
Antioxidantes Max 1.0 % 
AW/EP(s) 0.7 
Detergente(s) 3.0 
Dispersante(s) 6.5 
Redutor do Ponto de Fluidez 0.1 
Melhorador do IV 5.0 
Inibidor de Espuma 0.01 
Desativator de Metais 0.05 
Oleos Básicos (s) Balance 
6/23/2016 16 
Pressure Scanning Differential Calorimetry (PDSC) 
Teste em Lubrificantes para Motores 
• Medida: Oxidation Induction Time (OIT) 
OIT 
• Condições do Teste 
– Temperature: variável 
– Amostra: 10 mg 
– O2 Pressão: 500 psi 
– O2 Fluxo: 100 ml/min 
– Cilindro de Aluminio: Aberto 
– Catalisador: 50 ppm Fe 
Tempo para aumento na taxa de oxidação 
6/23/2016 17 
0.25 wt %Antioxidante, 175 C 
P
D
S
C
 O
IT
 (
m
in
.)
 M
e
lh
o
r 
G II vs G I: 
 >% saturados e S 
F
e
n
ó
li
c
o
 
PDSC Resultado em Lubrificante para veículos de passeio 
(Lubrificante SAE 10W30, API SH) 
6/23/2016 18 
Thermo-Oxidative Engine Oil Simulation Test 
(TEOST)ASTM D 7097 
• Duração do Teste: 24 horas 
• Taxa de fluxo de ar: 10ml/min 
• Temperatura: 285 C 
• Amostra: ~8.4g 
• Catalisador: ~0.1g 
Avalia a perda de massa do corpo de prova ! 
6/23/2016 
 Antioxidantes Naugalube 
19 
TEOST Em um Lubrificante para veículos de 
passeio (GII, 0.05 wt% P) 
 
 
M
e
lh
o
r 
Diferentes 
percentuais de 
Antioxidantes ! 
6/23/2016 20 
Lubrificante para Turbinas (R&O) 
Componentes Tratamento Típico, % em peso 
Antioxidante(s) Max 1.0 % (50% Amínico) 
Inibitor de Corrosão 0.1 
Desativator de Metal 0.05 
Anti espumante 0.01 
Base Oil(s) Balance 
6/23/2016 21 
Rotating Pressure Vessel Oxidation Test (RPVOT, 
ASTM D 2272) para Lubrificantes para Turbinas 
• Condições do Teste 
• Amostra de : 50 g 
• Pressão inicial O2 : 90 psi 
• Temperatura : 150 oC 
• Catalisadores: Água & Fio de Cobre 
• Medida 
• Tempo: Queda de 25 psi na pressão inicial 
150 oC
100 rpm
150 oC
100 rpm
22 
RPVOT Resultado em Lubrificante para 
Turbinas com API Grupo II – 1% AO , 150 C 
M
e
lh
o
r 
6/23/2016 23 
Turbine Oil Stability Test (TOST) 
• Método Padrão 
• ASTM D 943, D 4310 
• Condições de Teste 
• Temperatura : 95 C – relativamente menor 
• Fluxo de O2 : 3 l/h 
• Catalisadores: Água, ferro e fio de Cobre 
• Amostra: 300 mL 
• Medida - ASTM 
• D943: Tempo até TAN chegar a 2,0 mg KOH/g 
• D4310: TAN & Lama após 1000 horas 
 - Água utilizada para simular a situação da turbina a vapor 
- Método pode ser adaptado para outras temperaturas e sem água 
24 
D 943 TOST 
Resultados para óleo 
de Turbina em API 
Grupos I, II & IV a 95C 
Tempo (Horas) 
0 
0.5 
1 
1.5 
2 
2.5 
3 
5
0
0
 
1
0
0
0
 
1
5
0
4
 
2
0
0
8
 
2
5
1
2
 
3
0
1
6
 
3
5
2
0
 
4
0
2
4
 
4
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2
8
 
5
0
3
2
 
5
5
3
6
 
6
0
4
0
 
6
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7
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4
8
 
7
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8
5
6
8
 
T
A
N
, 
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g
 K
O
H
/g
 
0.8 % total AO, 0.1 % Desat. Metal, 0.2 % Anticorrosivo 
F
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 G
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I 
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5
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7
5
0
 G
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V
 
 750+Fen G-II 
750+Fenólico G-IV 
 
7
5
0
+
F
en
ó
li
co
 G
-I
 
 
 750 G-II 
 
 
 
Grupo I 
 
Grupo IV 
 
Grupo II 
Melhor 
Antioxidantes para Lubrificantes Industriais 
6/23/2016 25 
PDSC 
Resultado em 
API Grupo III 
(175 C) 
M
e
lh
o
r 
F
e
n
ó
li
c
o
 
6/23/2016 26 
PDSC – Resultado em básico PAG 
Polialquilglicol 
F
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ó
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c
o
 
M
e
lh
o
r 
1% de Antioxidante 
6/23/2016 27 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
75
0
 43
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 22
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1.0 wt% Antioxidant
PDSC – Resultado em Poliolester a 220 C 
F
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M
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r 
1% de Antioxidante 
6/23/2016 28 
PDSC – Resultado em Óleo de Canola 
a 110 C 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
No
 A
O
BH
T
43
8
43
8L 75
0
PA
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OI
T 
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.) 
@
 11
0 C
0.5 wt% Antioxidant
F
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M
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lh
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r 
0,5 % de Antioxidante 
6/23/2016 29 
PDSC - Resultados em API Grupos I, II, & IV 
em diferentes concentrações a 165 C 
0
50
100
150
200
250
300
350
0 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1
API Group I API Group II API Group IV
Cuidado 
com taxas 
maiores !!! 
O
IT
 (
M
in
u
to
s
) 
Concentração de Naugalube 750 (% em peso) 
M
e
lh
o
r 
6/23/2016 30 
RPVOT – Diferentes Óleos Básicos 
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
E
x
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l 
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1
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II
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4
 c
S
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BLANK
750
Phenolic
ASTM D2272 
0,5 % em peso de antioxidante a 150 C 
O
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M
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M
e
lh
o
r 
Fenólico 
Conclusões e Comentários 
6/23/2016 Chemtura Corporation History 31 
- Importância dos antioxidantes amínicos ADPA ( linha Naugalube) 
 
- Complexidade dos mecanismos de oxidação, das reações químicas 
 e os tipos de sinergia entre diferentes tipos de moléculas antioxidantes. 
 
- Incrível necessidade de desenvolvimento de formulação particular 
 para cada sistema de componentes e aplicações diferentes: 
 custo, volatilidade, cor, solubilidade, odor, estado físico, toxicidade e 
 compatibilidade com outros aditivos. 
 
- Enorme relevância dos antioxidantes na estratégia de posicionamento 
 de produto e no seu desempenho 
 
 
6/23/2016 32