New fatty acid-based polyesters as viscosity control additives for lubricants

The aim of this thesis was to promote the use of polyesters from oleaginous resources as viscosity control additives for lubricants. The hydroxyl-acid type monomers were polymerized through polycondensation route. First, poly(methyl ricinoleate) and its homologous poly(methyl-12-hydroxystearate) were synthesized in a large range of molecular weights and their use as thickeners of lubricant oils was demonstrated. Secondly, comb polyesters derived from poly(methyl ricinoleate) were designed via thiol-ene addition and polycondensation process. The effect of the polyester architecture on their behavior in solution was investigated and revealed that comb polymers are the most suitable for applications that required a thickening efficiency and a pour point depressant effect. Then, comb (co)poly(9-alkyl 12-hydroxystearate)s with various pendant alkyl chains were designed in order to control their solubility in a mineral oil, the Yubase 4+, and to limit the oil viscosity decrease of these oils with temperature. Finally, the behavior in dodecane of two comb (co)poly(9-alkyl 12-hydroxystearate)s revealed that the polymer chains tend to aggregate at low temperature and to disaggregate with the temperature increase. This phenomenon is in accordance with one of the oil Viscosity Index Improver behaviors, described in literature.L’objectif de ces travaux de thèse a été de développer des polyesters issus de ressources oléagineuses pour les utiliser comme additifs pour moduler la viscosité d’huiles lubrifiantes. Pour ce faire, l’approche par polycondensation de monomères de type hydroxy-acide a été privilégiée. Dans un premier temps, le poly(ricinoléate de méthyle) et son homologue saturé, le poly(12-hydroxystéarate de méthyle), ont été synthétisés dans une large gamme de masses molaires et leur utilisation comme épaississant d’huiles lubrifiantes a été démontrée. Dans un second temps, des polyesters dérivés du poly(ricinoléate de méthyle) et présentant des architectures de polymère en peigne ont été synthétisés par addition thiol-ène et polycondensation. Une étude de l’impact de l’architecture de ces polyesters sur leur comportement en solution a permis de prouver que les structures en peigne étaient les plus adaptées pour des applications visant, à la fois, un épaississement et une diminution du point d’écoulement de l’huile lubrifiante. Par la suite, des copoly(9-alkyl 12-hydroxystéarate)s en peigne possédant différentes chaînes pendantes ont été synthétisés afin de contrôler leur solubilité dans une huile minérale, la Yubase 4+, et ont permis de réduire la diminution de viscosité de cette huile avec la température. Finalement, l’étude dans le dodécane de deux copoly(9-alkyl 12-hydroxystéarate)s en peigne a révélé un phénomène d’agrégation des chaînes polymères lesquelles se désagrègent avec l’augmentation de la température, ce qui est en accord avec un des mécanismes d’action des additifs modulant la viscosité des huiles lubrifiantes décrit dans la littérature