Mécanisme des réactions polyphasiques : cinétique de formation de carbonate de calcium colloïdal en milieu apolaire

¹ Ecole Sup. d'ingénierie, de Pétroléochimie et de Synthèse Organique Industrielle (ESIPSOI), UA 126 CNRS, Fac. Sci. Saint-Jérome, 13013 Marseille, France.
² Ecole Centrale de Lyon (ECL), UA 855 CNRS, 36, av. Guy-de-Collonge, BP 163, Ecully, France.
³ Centre de Recherche Elf-Solaize (CRES), ELF France, BP 22, 69630 Saint-Symphorien d'Ozon, France.

Résumé

Les cinétiques de suralcalinisation de solutions apolaires d'hydrocarbures par le dioxyde de carbone et l'oxyde de calcium montrent une évolution concertée de la température, de la basicité (TBN) et de la viscosité qui passent par un optimum. Jusqu'à cet optimum la microscopie électronique montre des colloïdes de carbonate de calcium de rayon croissant (de 10 à 24 A°); au delà, des microcristaux apparaissent entrainant une baisse de TBN ou un excès de viscosité suivant le mode de centrifugation utilisé ultérieurement. Ce comportement est analysé et discuté.

Abstract

Overbased lubricant additives, useful in modern internal combustion engines, are prepared by a polyphasic reaction involving the four components of a micellar solution, in addition to a solid base and to a gas (CO₂). For understanding the mechanism of this process, kinetics of overalcalinisation by carbon dioxyde were carried out; they show a concerted behavior of temperature, basicity (TBN = Total Base Number) and viscosity with a maximum at t=26 mn, TBN = 387 and 8350 cp at 20°C; after this optimum an overcarbonatatlon occurs; up to this maximum, Transmission Electronic Microscopy (TEM) shows calcium carbonate colloids of radius ranging from 10 to 24 A°. The increase in volume of the colloid is related to the basicity (TBN). After the maximum, microcrystals precipitate and give a decrease in TBN or an increase in viscosity, according to the type of centrifugation used at the end of the process. This behavior is discussed.