BR112021005197A2 - composições e métodos e usos relacionados aos mesmos - Google Patents

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Abstract

COMPOSIÇÕES E MÉTODOS E USOS RELACIONADOS AOS MESMOS. A invenção refere-se a um composto de amônio quaternário da fórmula (I): em que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído; X é um grupo de ligação; R4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O-.

Description

A presente invenção refere-se a compostos de amônio quaternários inovadores, a composições que compreendem esses compostos e métodos e usos relacionados aos mesmos. Em particular, a invenção se refere a composições, métodos e usos para melhorar o desempenho de motores, especialmente motores a diesel, usando aditivos de combustível. Em particular, a invenção se refere a aditivos para composições de combustível diesel para uso em motores a diesel com sistemas de combustível de alta pressão. Devido à demanda do consumidor e à legislação, os motores a diesel se tornaram, nos últimos anos, muito mais energeticamente eficientes, mostram desempenho melhorado e têm emissões reduzidas. Essas melhorias no desempenho e nas emissões foram produzidas por melhorias no processo de combustão. Para se alcançar a atomização de combustível necessária para essa combustão melhorada, desenvolveu-se o equipamento de injeção de combustível, o qual usa pressões de injeção superiores e diâmetros de orifício de bocal de injetor de combustível reduzidos. A pressão de combustível no bocal de injeção agora se encontra comumente em excesso de 1.500 bar (1,5 x 108 Pa). Para se alcançar essas pressões, o trabalho que precisa ser realizado no combustível também aumenta a temperatura do combustível. Essas pressões e temperaturas altas podem causar a degradação do combustível. Além disso, a temporização, a quantidade e o controle da injeção de combustível se tornaram cada vez mais precisos. A medição precisa de combustível precisa ser mantida para se alcançar o desempenho ótimo. Os motores a diesel que têm sistemas de combustível de alta pressão podem incluir, mas não se limitam a, motores a diesel para tarefas pesadas e motores a diesel menores do tipo para carro de passageiro. Os motores a diesel para tarefas pesadas podem incluir motores muito potentes, tais como o diesel MTU series 4000 que tem variantes de 20 cilindros projetadas principalmente para navios e geração de potência com saída de potência de até
4.300 kW ou motores tais como o Renault dXi 7, que tem 6 cilindros e uma saída de potência em torno de 240kW.
Um motor a diesel para carro de passageiros típico é o Peugeot DW10 que tem 4 cilindros e saída de potência de 100 kW ou menos dependendo da variante.
Um problema comum com motores a diesel é a incrustação do injetor, particularmente, o corpo do injetor, e o bocal de injetor.
A incrustação também pode ocorrer no filtro de combustível.
A incrustação de bocal de injetor ocorre quando o bocal se torna bloqueado com depósitos do combustível diesel.
A incrustação de filtros de combustível pode ser relacionada à recirculação de combustível de volta ao tanque de combustível.
Os depósitos aumentam com a degradação do combustível.
Os depósitos podem assumir a forma de resíduos semelhantes a coque carbonáceos, lacas ou resíduos pegajosos ou semelhantes a goma.
Os combustíveis de diesel se tornam mais e mais instáveis quanto mais são aquecidos, particularmente, se aquecidos sob pressão.
Portanto, os motores a diesel que têm sistemas de combustível de alta pressão podem causar uma degradação de combustível aumentada.
Nos últimos anos, a necessidade para reduzir emissões levou à reprojeção contínua de sistemas de injeção para auxiliar no alcance de alvos mais baixos.
Isso levou a injetores cada vez mais complexos e a uma tolerância mais baixa a depósitos.
O problema da incrustação de injetor pode ocorrer ao se usar qualquer tipo de combustíveis de diesel.
No entanto, alguns combustíveis podem ser particularmente propensos a causar incrustação, ou a incrustação pode ocorrer mais rapidamente quando esses combustíveis são usados.
Por exemplo, combustíveis que contêm biodiesel e aqueles que contêm espécies metálicas podem levar a depósitos aumentados.
Quando os injetores se tornam bloqueados ou parcialmente bloqueados, a entrega de combustível é menos eficiente, e há uma mistura insuficiente do combustível com o ar.
Ao longo do tempo, isso leva a uma perda na potência do motor e maiores emissões de escape e baixa economia de combustível.
Sabe-se que os depósitos ocorrem nos canais de aspersão do injetor, levando a um fluxo reduzido e perda de potência.
À medida que o tamanho do orifício de bocal de injetor é reduzido, o impacto relativo do aumento do depósito se torna mais significativo.
Sabe-se que os depósitos ocorrem na ponta injetora.
Aqui, os mesmos afetam o padrão de aspersão de combustível e ocasionam uma combustão menos eficaz e emissões mais altas e aumento de consumo de combustível associados.
Al na ponta injetora, que levam ao fluxo reduzido e perda de potência, os depósitos podem ocorrer dentro do corpo do injetor, ocasionando problemas adicionais.
Esses depósitos podem ser chamados de depósitos de injetor de diesel internos (ou IDIDs). Os IDIDs ocorrem mais adentro do injetor nas partes móveis fundamentais.
Os mesmos podem impedir o movimento dessas partes, afetando a temporização e a quantidade de injeção de combustível.
Visto que os motores a diesel operam sob condições muito precisas, esses depósitos podem ter um impacto significativo no desempenho.
Os IDIDs ocasionam vários problemas, incluindo a perda de potência e economia de combustível reduzida devido a medição e combustão abaixo do ótimo.
Inicialmente, o motor pode experimentar problemas com ignição a frio e/ou execução irregular do motor.
Esses depósitos podem levar à aderência de injetor mais séria.
Isso ocorre quando os depósitos interrompem o movimento de partes do injetor e, assim, o injetor para de funcionar.
Quando vários ou todos os injetores aderem, o motor pode falhar por completo.
Os IDIDs são reconhecidos como um problema sério por aqueles que trabalham no campo e um novo teste de motor foi desenvolvido pela organização do setor, o Conselho Europeu de Coordenação (CEC). O teste IDID DW10C foi desenvolvido para ser capaz de discriminar entre um combustível que não produz depósitos mensuráveis e um que produz depósitos que causam problemas de partida considerados inaceitáveis.
O objetivo do teste é discriminar os combustíveis que diferem em sua capacidade de produzir IDIDs em motores diesel common rail de injeção direta.
Os presentes inventores estudaram os depósitos do injetor diesel interno e descobriram que eles contêm vários componentes.
Assim como depósitos carbonáceos, a presença de lacas e/ou resíduos de carboxilato pode levar à aderência do injetor.
As lacas são depósitos semelhantes a vernizes, insolúveis em combustível e solventes orgânicos comuns.
Algumas ocorrências de vernizes foram encontradas por análise para conter a funcionalidade amida e foi sugerido que eles se formam devido à presença de espécies contendo amida de baixo peso molecular no combustível.
Os resíduos de carboxilato podem estar presentes em várias fontes.
Por resíduos de carboxilato, queremos dizer que nos referimos a sais de ácidos carboxílicos.
Estes podem ser ácidos carboxílicos de cadeia curta, mas mais comumente resíduos de ácidos graxos de cadeia longa estão presentes.
Os resíduos carboxílicos podem estar presentes como sais de amônio e/ou metais.
Tanto os ácidos carboxílicos quanto os metais podem estar presentes no combustível diesel de várias fontes.
Os ácidos carboxílicos podem ocorrer devido à oxidação do combustível, podem se formar durante o processo de combustão e são comumente adicionados ao combustível como aditivos de lubricidade e/ou inibidores de corrosão.
Os ácidos graxos residuais podem estar presentes nos ésteres metílicos de ácidos graxos incluídos como biodiesel e também podem estar presentes como subprodutos em outros aditivos.
Também podem estar presentes derivados de ácidos graxos e estes podem reagir ou decompor-se para formar ácidos carboxílicos.
Vários metais podem estar presentes em composições de combustível.
Isso pode se dar devido à contaminação do combustível durante a fabricação, armazenamento, transporte ou uso ou devido à contaminação dos aditivos para combustível.
As espécies de metal também podem ser adicionadas aos combustíveis propositalmente.
Por exemplo, metais de transição são ocasionalmente adicionados como catalisadores provenientes de combustível para aprimorar o desempenho de filtros de particulados para diesel.
Os presentes inventores acreditam que uma das muitas causas da aderência do injetor ocorre quando as espécies de metal ou amônio reagem com as espécies de ácido carboxílico no combustível.
Um exemplo de emperramento do injetor surgiu devido à contaminação do combustível com sódio.
A contaminação por sódio pode ocorrer por uma série de razões.
Por exemplo, o hidróxido de sódio pode ser usado em uma etapa de lavagem no processo de hidrodessulfurização e pode levar à contaminação.
O sódio também pode estar presente devido ao uso de inibidores de corrosão contendo sódio em dutos.
Outro exemplo pode surgir da presença de cálcio de, por exemplo, interação ou contaminação com um lubrificante ou de cloreto de cálcio usado em processos de secagem de sal em refinarias.
Outras contaminações por metais podem ocorrer, por exemplo, durante o transporte devido ao fundo de água.
Acredita-se que a contaminação por sódio de combustível diesel e a formação resultante de sais de carboxilato seja a maior causa de aderência de injetor.
A formação de vernizes é outra das principais causas de emperramento do injetor.
Uma abordagem para combater IDIDs e aderência do injetor resultante de sais de carboxilato é tentar eliminar a fonte de contaminação de metal e/ou ácidos carboxílicos ou tentar garantir que os ácidos carboxílicos particularmente problemáticos sejam eliminados.
Isso não foi totalmente bem- sucedido e há uma necessidade de aditivos para fornecer controle de IDIDs.
Os aditivos de controle de depósito são frequentemente incluídos no combustível para combater depósitos no bocal injetor ou na ponta do injetor.
Estes podem ser referidos neste documento como "depósitos do injetor externo". Os aditivos também são usados para controlar depósitos nos filtros de combustível do veículo.
No entanto, aditivos que foram considerados úteis para e depósitos no filtro de combustível nem sempre são eficazes no controle de IDIDs.
Um desafio para o formulador de aditivos é fornecer detergentes mais eficazes.
É um objetivo da presente invenção fornecer métodos e utilizações que melhoram o desempenho de um motor diesel, especialmente um motor diesel com um sistema de combustível de alta pressão.
Isto pode ser conseguido, por exemplo, evitando ou reduzindo a formação de IDIDs e/ou reduzindo ou removendo IDIDs existentes.
A invenção também fornece métodos e usos que controlam "depósitos no injetor externo" e/ou depósitos no filtro de combustível.
A redução ou prevenção da formação de depósitos pode ser considerada uma função de "manter limpo". A redução ou remoção de depósitos existentes pode ser considerada como proporcionando um desempenho de limpo" e/ou "limpar". Muitos tipos diferentes de compostos são conhecidos na técnica para uso como aditivos de detergente em composições de óleo combustível, para o controle de depósitos em motores.
A presente invenção refere-se a novos compostos de amônio quaternário tendo um contraíon que é o éster parcial de um ácido policarboxílico que são úteis como detergentes.
De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um composto de amônio quaternário da fórmula (I):
(I) em que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, X é um grupo de ligação; R4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; c é pelo menos 1; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O -.
Em algumas modalidades b é 2 e W é O -. Em algumas modalidades preferenciais, b é 1 e W é OH. A presente invenção se refere a compostos de amônio quaternário, incluindo um ânion (IIA) como segue: (IIA) c é pelo menos 1. Em algumas modalidades, c pode ser maior que
1. O ânion é adequadamente formado a partir de um composto precursor de ânion que é um ácido dicarboxílico da fórmula (IIB): (IIB) O composto precursor de ânions (IIB) é adequadamente formado pela reação de um diol da fórmula HO (R 4 O) n-H e um ácido dicarboxílico da fórmula HOOCXCOOH ou um seu anidrido. Em modalidades preferenciais, o composto precursor de ânions (IIB) é formado pela reação de um diol da fórmula HO(R4O)n-H e um anidrido. O valor de c dependerá da razão de diácido/anidrido para diol usado para preparar o precursor de ânion (IIB). Em algumas modalidades, c pode ser maior que 1. Em modalidades preferenciais, c é 1. Em tais modalidades, a razão de diácido/anidrido para diol usado para preparar o composto precursor de ânion
(IIB) é de preferência pelo menos 1,5:1, com mais preferência pelo menos 1,8:1, de preferência pelo menos 2:1. O composto de amônio quaternário da fórmula (I) inclui pelo menos uma espécie catiônica de amônio quaternário da fórmula (III):
(III) Em algumas modalidades W é OH, b é 1 e o composto da fórmula (I) tem a fórmula (IA):
(IA) Em algumas modalidades W é O-, b é 2 e o composto da fórmula (I) tem a estrutura (IB):
(IB) Em modalidades nas quais o composto de amônio quaternário é um composto da fórmula (IB), cada espécie catiônica da fórmula (III) pode ser igual ou diferente.
Em algumas modalidades preferenciais, cada espécie de amônio quaternário (III) é a mesma.
Cada um de R 0, R1, R2 e R 3 é independentemente um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído.
Conforme usado no presente documento, o termo grupo ou substit bem conhecido por aqueles versados na técnica.
Especificamente, o mesmo se refere a um grupo que tem um átomo de carbono fixado diretamente ao restante da molécula e que tem caráter predominantemente de hidrocarboneto.
Exemplos de grupos hidrocarbila incluem: (i) grupos hidrocarboneto, ou seja, substituintes alifáticos (que podem ser saturados ou insaturados, lineares ou ramificados, por exemplo, alquila ou alquenila), substituintes alicíclicos (por exemplo, cicloalquila, cicloalquenila), e substituintes aromáticos (incluindo aromático substituído por alifático e alicíclico), bem como substituintes cíclicos em que o anel é terminado através de outra porção da molécula (por exemplo, dois substituintes juntos formam um anel); (ii) grupos hidrocarboneto substituídos, ou seja, substituintes que contêm grupos não hidrocarboneto (por exemplo, halo (especialmente, cloro e flúor), hidróxi, alcóxi, ceto, acil, ciano, mercapto, alquilmercapto, amino, alquilamino, nitro, nitroso e sulfóxi); (iii) substituintes de hetero, ou seja, substituintes que, enquanto têm um caráter predominantemente de hidrocarboneto, no contexto dessa invenção, contêm outros além de carbono em um anel ou cadeia composto de outro modo a partir de átomos de carbono.
Heteroátomos incluem enxofre, oxigênio, nitrogênio e abrangem substituintes como piridil, furil, tienil e imidazolil.
Em geral, não mais que dois, de preferência não mais que um substituinte não hidrocarboneto estará presente para cada dez átomos de carbono no grupo hidrocarbila; tipicamente, não haverá substituintes não hidrocarboneto no grupo hidrocarbila.
De preferência, cada um dentre R 0, R1, R2 e R 3 é um grupo alquila,
alquenila ou arila opcionalmente substituído.
Neste relatório descritivo, a menos que seja de outra maneira especificado, as referências a grupos alquila substituídos opcionalmente podem incluir grupos alquila substituídos por arila e referências a grupos arila substituídos, opcionalmente, podem incluir grupos arila substituídos por alquila ou substituídos por alquenila.
O composto de amônio quaternário da presente invenção pode ser preparado por quaisquer meios adequados.
Métodos adequados serão conhecidos pela pessoa versada na técnica.
Em algumas modalidades, R0 pode ser um grupo alquila inferior e o composto de amônio quaternário é preparado a partir de um éster da fórmula R 0 OOCXCO [O (R 4 O) COXCO] OR 0. Em tais modalidades, R0 é de n c preferência metila.
Em algumas modalidades, R0 pode ser um grupo alquila inferior e o composto de amônio quaternário pode ser preparado a partir de um agente quaternizante de éster da fórmula RCOOR 0, seguido por reação de troca iônica com um ácido da fórmula HOOCXCO [O (R 4 O) COXCO ] OH.
Em tais n c modalidades, R pode ser um grupo arila ou alquila opcionalmente substituído ou um éster.
Por exemplo, R0 pode ser metila e RCOOR 0 pode ser salicilato de metila ou oxalato de dimetila.
Em algumas modalidades, R0 é de preferência um grupo alquila C1 a C5, de preferência metil.
Em modalidades preferenciais, o composto de amônio quaternário é preparado a partir de uma amina terciária, um agente alquilante ativado por ácido e um ácido.
Desse modo, R0 é preferencialmente o resíduo de um agente alquilante.
De preferência, o agente alquilante é um epóxido.
Em modalidades preferenciais, o primeiro aspecto da presente invenção fornece um composto de amônio quaternário que é o produto de reação de:
(a) uma amina terciária da fórmula R1R2R3N; (b) um epóxido; e (c) um composto da fórmula (IIB):
em que R 4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído, X é um grupo de ligação, n é um número inteiro positivo e c é pelo menos 1. De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um método de preparação de um composto de amônio quaternário, o método compreendendo a reação de (a) uma amina terciária da fórmula R 1 R 2 R 3 N com (b) um epóxido na presença de (c) um composto da fórmula (IIB):
em que R 4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído, X é um grupo de ligação, n é um número inteiro positivo e c é pelo menos 1. Recursos preferenciais do primeiro e do segundo aspectos da invenção serão agora descritos.
Nesta especificação, qualquer característica de qualquer aspecto da invenção pode ser combinada com qualquer característica de qualquer outro aspecto conforme apropriado.
X é um grupo de ligação.
De preferência, X é um grupo alquileno ou arileno opcionalmente substituído.
X é ainda definido aqui.
A presente invenção se refere a uma composição, um método e um uso envolvendo um sal de amônio quaternário.
Este composto pode ser referido aqui como "o sal de amônio quaternário" ou como "o composto de amônio quaternário". O sal de amônio quaternário pode compreender um único composto.
Em algumas modalidades, podem ser utilizadas misturas contendo mais de um aditivo de sal de amônio quaternário.
As referências neste documento a "um sal de amônio quaternário", "um composto de amônio quaternário" da invenção ou "o sal de amônio quaternário" ou "os compostos de amônio quaternário" incluem misturas compreendendo dois ou mais de tais compostos.
O componente (a) usado para preparar os sais/compostos de amônio quaternários da presente invenção é uma amina terciária.
Qualquer amina terciária adequada pode ser usada.
Em algumas modalidades da presente invenção, a amina terciária pode ser um composto pequeno de baixa complexidade e peso molecular baixo.
Em algumas modalidades, a amina terciária pode ser uma molécula complexa e/ou uma molécula de peso molecular alto que inclui uma porção química de amina terciária.
Os compostos de amina terciária da presente invenção, de preferência, não incluem nenhum grupo amina primário ou secundário.
Em algumas modalidades, os mesmos podem ser derivados a partir de compostos que incluem esses grupos, mas, de preferência, os mesmos foram reagidos subsequentemente para formar espécies de amina terciária adicionais.
O composto de amina terciária usado como o componente (a) pode conter mais do que um grupo de amina terciária.
No entanto, os compostos de amina terciária que incluem grupos amina primários ou secundários estão dentro do escopo da invenção, desde que esses grupos não impeçam a quaternização das espécies de amina terciária.
As aminas terciárias para uso no presente documento são preferencialmente compostos da fórmula R1R2R3N, em que cada um dentre R1, R2 e R3 é, de modo independente, um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído.
R1, R2 e R3 podem ser os mesmos ou diferentes.
Em algumas modalidades preferenciais, R1 e R2 são os mesmos e R3 é diferente.
De preferência, cada um dentre R1 e R2 é, de modo independente, um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído que tem de 1 a 50 átomos de carbono, de preferência de 1 a 40 átomos de carbono, com mais preferência de 1 a 30 átomos de carbono.
Cada um dentre R1 e R2 pode ser opcionalmente substituído por um ou mais grupos selecionados dentre halo (especificamente, cloro e fluoro), hidróxi, alcóxi, ceto, acila, ciano, mercapto, alquilmercapto, dialquilamino, nitro, nitroso, e sulfóxi.
Os grupos alquila desses substituintes podem ser adicionalmente substituídos.
De preferência, cada um dentre R1 e R2 é, independentemente, um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído.
De preferência, cada um dentre R1 e R2 é, independentemente, um grupo alquila opcionalmente substituído.
De preferência, cada um dentre R1 e R2 é, independentemente, um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído que tem de 1 a 50 átomos de carbono, de preferência, de 1 a 40 átomos de carbono, com mais preferência, de 1 a 30 átomos de carbono, adequadamente de 1 a 20 átomos de carbono, de preferência, de 1 a 12 átomos de carbono, com mais preferência, de 1 a 10 átomos de carbono, adequadamente de 1 a 8 átomos de carbono, por exemplo, de 1 a 6 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, cada um dentre R1 e R2 é metila e R3 é um grupo C6 a C36, de preferência um grupo C10 a C0, alquila ou alquenila.
Em algumas modalidades, R1 é metila e cada um dentre R2 e R3 é um grupo C6 a C36, de preferência um grupo C10 a C30 alquila ou alquenila.
De preferência, R1 é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído, de preferência tem de 1 a 10, de preferência de 1 a 4 átomos de carbono.
De preferência, R1 é um grupo alquila.
O mesmo pode ser um grupo alquila substituído, por exemplo, um grupo alquila substituído por hidróxi.
De preferência, R1 é um grupo alquila não substituído.
A cadeia de alquila pode ser de cadeia linear ou ramificada.
Em algumas modalidades preferenciais, R 1 é selecionado a partir de metila, etila, propila e butila, incluindo os seus isómeros.
Em algumas modalidades especificamente preferenciais, R1 é metila ou etila.
De preferência, R2 é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído, de preferência tem de 1 a 10, de preferência de 1 a 4 átomos de carbono.
De preferência, R2 é um grupo alquila.
O mesmo pode ser um grupo alquila substituído, por exemplo, um grupo alquila substituído por hidróxi.
De preferência, R2 é um grupo alquila não substituído.
A cadeia de alquila pode ser de cadeia linear ou ramificada.
Em algumas modalidades preferenciais, R2 é selecionado a partir de metila, etila, propila e butila, incluindo os seus isómeros.
Em algumas modalidades especificamente preferenciais, R2 é metila ou etila.
Em algumas modalidades, R3 é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído que tem de 1 a 50 átomos de carbono, de preferência, de 1 a 40 átomos de carbono, com mais preferência, de 1 a 30 átomos de carbono, adequadamente de 1 a 20 átomos de carbono, de preferência, de 1 a 12 átomos de carbono, com mais preferência, de 1 a 10 átomos de carbono, adequadamente de 1 a 8 átomos de carbono, por exemplo, de 1 a 6 átomos de carbono.
Os substituintes adequados incluem halo (especialmente, cloro e flúor), hidróxi, alcóxi, ceto, acil, ciano, mercapto, alquilmercapto, amino, alquilamino, nitro, nitroso, sulfóxi, amido, alquilamido, imido e alquilimido.
Os grupos alquila desses substituintes podem ser adicionalmente substituídos.
Em algumas modalidades, R3 é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído, tendo de preferência de 1 a 10, de preferência de 1 a 4 átomos de carbono.
Adequadamente, R3 é um grupo alquila opcionalmente substituído.
Em algumas modalidades, R3 é um grupo alquila não substituído, por exemplo, um grupo C1 a C10, adequadamente um C1 a C6 ou um grupo C1 a C4 alquila.
O grupo alquila pode ser de cadeia linear ou ramificada.
Em algumas modalidades preferenciais, R3 é um grupo alquila substituído.
Os substituintes preferenciais incluem grupos alcóxi e hidroxila.
Em algumas modalidades, a cadeia de alquila pode ser interrompida por um ou mais heteroátomos, por exemplo, um ou mais átomos de oxigênio.
Em algumas modalidades preferenciais, R3 é um grupo alquila substituído por hidroxila.
A cadeia de alquila pode ser de cadeia linear ou ramificada.
Em algumas modalidades especificamente preferenciais, R3 é um grupo hidroxietila.
Em uma modalidade, R3 é um grupo hidroxietiloxietila.
Em algumas modalidades, cada um dentre R1, R2 e R3 é independentemente selecionado a partir de um grupo alquila ou hidroxialquila tendo 1 a 12, de preferência 1 a 6, com mais preferência 1 a 4 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, trialquilaminas e hidroxialquil diaquilaminas são especificamente preferenciais.
Em algumas modalidades, R3 é um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, por exemplo, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído que tem de 1 a 300 átomos de carbono, por exemplo, de 1 a 200 átomos de carbono.
R3 pode ser um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído que tem um peso molecular numérico médio de 100 a 5.000, de preferência de 500 a 2.500. Em algumas modalidades, cada um dentre R1 e R2 é metila e R3 é um grupo alcarila opcionalmente substituído, de preferência benzila.
Em algumas modalidades, R3 é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído.
R3 pode ser um grupo alquila ou alquenila não substituído.
Adequadamente, R3 é um grupo alquila ou alquenila que tem de 1 a 200 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, R3 é um grupo alquila ou grupo alquenila com 10 a 36 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, R3 é um grupo poli-isobutenila, de preferência um grupo poli-isobutenila que tem um peso molecular numérico médio de 100 a 5.000, de preferência de 300 a 4.000, adequadamente de 450 a
2.500, por exemplo, de 500 a 2.000 ou de 600 a 1.500. Em algumas modalidades, R3 é uma porção química de alquileno fenol opcionalmente substituído e a amina terciária R1R2R3N é o produto de uma reação de Mannich entre um aldeído, um fenol opcionalmente substituído e uma amina. Adequadamente, o aldeído é formaldeído. A amina usada para preparar o composto de Mannich pode ser uma monoamina e R 3 teria a estrutura (X): (X) A amina usada para preparar o composto de Mannich pode ser uma poliamina, que inclui pelo menos um grupo de amina terciária e R 3 pode ter a estrutura (Y): (Y) Nas estruturas (X) e (Y), n é de 0 até 4, de preferência 1, cada R x é um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, R y é um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído e L é um grupo de ligação. Ry e L podem, juntos, formar um grupo heterocíclico. Ry é, de preferência, um grupo alquila, de preferência um grupo alquila não substituído. Ry é adequadamente um grupo C1 a C4 alquila.
De preferência, L é um grupo alquileno opcionalmente substituído, de preferência um grupo alquileno que tem de 1 a 10, de preferência de 1 a 6 átomos de carbono.
Com mais preferência, L é um grupo alquileno não substituído, por exemplo, etileno, propileno ou butileno.
Com mais preferência, L é um grupo propileno.
Em algumas modalidades preferenciais, o fenol inclui um substituinte orto-metila e um substituinte adicional Rx na para-posição.
Em uma modalidade preferencial, n é 1 e o substituinte de hidrocarbila opcionalmente substituído R é de preferência para para o grupo hidroxila.
O substituinte de hidrocarbila opcionalmente substituída Rx do fenol pode ter de 6 a 400 átomos de carbono, adequadamente de 30 a 180 átomos de carbono, por exemplo, de 10 ou 40 a 110 átomos de carbono.
Esse substituinte de hidrocarbila pode ser derivado de uma olefina ou uma poliolefina.
As poliolefinas que podem formar o substituinte de hidrocarbila podem ser preparadas por polimerização de monômeros de olefina por métodos de polimerização bem conhecidos e também estão comercialmente disponíveis.
Algumas poliolefinas preferenciais incluem poli-isobutilenos que têm um peso molecular numérico médio de 200 a 3.000, em outro caso, de 400 a 2.500 e, em um momento adicional, de 400 ou 500 a 1.500. Em algumas modalidades, o fenol pode incluir um substituinte de alquila de peso molecular inferior, por exemplo, um fenol que porta uma ou mais cadeias de alquila que têm um total de menos que 28 átomos de carbono, de preferência menos que 20 átomos de carbono, com mais preferência menos que 14 átomos de carbono.
Um fenol monoalquil pode ser preferencial, sendo que o mesmo adequadamente tem de 4 a 20 átomos de carbono, de preferência de 8 a 16 átomos de carbono, por exemplo, um fenol que tem um substituinte de C 12 alquila.
Em algumas modalidades, R3 pode incluir um grupo éter, amida ou éster.
Em algumas modalidades, R3 inclui porção química de succinimida.
R3 pode ter a fórmula:
(Z) em que Rz é um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído e L é um grupo de ligação.
Em algumas modalidades, o substituinte de hidrocarbila opcionalmente substituído Rz pode ter de 6 a 36 átomos de carbono, de preferência de 8 a 22, por exemplo, de 10 a 18 ou de 16 a 18 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, o substituinte de hidrocarbila opcionalmente substituído Rz pode ter de 6 a 400 átomos de carbono, adequadamente de 30 a 180 átomos de carbono, por exemplo, de 10 ou 40 a 110 átomos de carbono.
Esse substituinte de hidrocarbila pode ser derivado de uma olefina ou uma poliolefina.
Algumas poliolefinas preferenciais incluem poli-isobutilenos que têm um peso molecular numérico médio de 200 a 3.000, em outro caso, de 400 a 2.500 e, em um momento adicional, de 400 ou 500 a 1.500. De preferência, L é um grupo alquileno opcionalmente substituído, de preferência um grupo alquileno que tem de 1 a 10, de preferência de 1 a 6 átomos de carbono.
Com mais preferência, L é um grupo alquileno não substituído, por exemplo, etileno, propileno ou butileno.
Com mais preferência, L é um grupo propileno.
R3 pode ser adequadamente selecionado a partir de um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído que tem de 1 a 10 átomos de carbono; um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído que tem um peso molecular numérico médio de 100 a 5.000; uma porção química de alquileno fenol opcionalmente substituído e uma porção química de succinimida opcionalmente substituída por alquileno.
Os compostos de amina terciária adequados para uso como componente (a) incluem compostos alquilamino e hidroxialquilamino simples; compostos trialquilamino que têm um substituinte de peso molecular alto; produtos de reação de Mannich que incluem uma amina terciária e aminas aciladas substituídas ou álcoois que incluem uma amina terciária.
Os compostos alquilamino e hidroxialquilamino simples são, de preferência, compostos da fórmula R1R2R3N, em que cada um dentre R1, R2 e R3 é um grupo alquila ou um grupo hidroxialquila.
Cada um dentre R 1, R2 e R3 pode ser o mesmo ou diferente.
Adequadamente, cada um dentre R 1, R2 e R3 é independentemente selecionado a partir de um grupo alquila ou hidroxialquila que tem de 1 a 10, de preferência de 1 a 6 átomos de carbono, por exemplo, de 1 a 4 átomos de carbono.
Cada um dentre R1, R2 e R3 pode ser de modo independente selecionado a partir de metila, etila, propila, butila, pentila, hexila, hidroximetila, hidroxietila, hidroxipropila, hidroxibutila, hidroxipentila e hidroxihexila.
O componente (a) pode ser uma trialquilamina, uma dialquilhidroxialquilamina, uma dihidroxialquilaquilamina ou uma trihidroxialquiamina.
Há muitos compostos diferentes desse tipo e os mesmos serão conhecidos pela pessoa versada na técnica.
Em algumas modalidades, a amina pode incluir grupos alquila ou hidroxialquila que reagiram com um composto epóxido (por exemplo, óxido de etileno ou óxido de propileno) para fornecer um éter.
Os compostos trialquilamino que têm um substituinte de peso molecular alto adequado para uso no presente documento são tipicamente aminas substituídas por polialquileno que incluem pelo menos um grupo amino terciário.
As aminas substituídas por polialquileno que têm pelo menos um grupo amino terciário da presente invenção podem ser derivadas de um polímero de olefina e uma amina, por exemplo, amônia, monoaminas, poliaminas ou misturas das mesmas.
As mesmas podem ser preparadas por uma variedade de métodos como aqueles descritos e mencionados no documento US 2008/0113890. Adequadamente, o substituinte polialceno da amina substituída por polialceno é derivado de um poli-isobutileno.
As aminas que podem ser usadas para produzir a amina substituída por polialceno incluem amônia, monoaminas, poliaminas ou misturas das mesmas, que incluem misturas de monoaminas diferentes, misturas de poliaminas diferentes e misturas de monoaminas e poliaminas (que incluem diaminas). As aminas incluem aminas alifáticas, aromáticas, heterocíclicas e carboxílicas.
As aminas preferenciais são geralmente substituídas com pelo menos um grupo hidrocarbila que tem de 1 a cerca de 50 átomos de carbono, de preferência de 1 a 30 átomos de carbono.
Os radicais de hidrocarboneto alifático saturado são particularmente preferenciais.
As monoaminas e poliaminas incluem adequadamente pelo menos um grupo de amina primária ou secundária.
Diversos pesos moleculares médios das aminas substituídas por polialquileno podem estar na faixa de 500 a 5.000, ou de 500 a 3.000, por exemplo, de 1.000 a 1.500. Qualquer uma das aminas substituídas por polialquileno acima, que são aminas secundárias ou primárias, podem ser alquiladas para aminas terciárias com o uso de agentes alquilantes.
Agentes alquilantes adequados e métodos com o uso dos mesmos serão conhecidos pela pessoa versada na técnica.
Produtos adequados de reação de Mannich que têm uma amina terciária para uso conforme o componente (a) são descritos no documento U.S. 2008/0052985. O produto de reação de Mannich que tem um grupo de amina terciária é preparado a partir da reação de um fenol substituído por hidrocarbila opcionalmente substituída, um aldeído e uma amina.
O fenol substituído por hidrocarbila opcionalmente substituída é adequadamente conforme previamente descrito no presente documento.
De preferência, o fenol substituído por hidrocarbila opcionalmente substituída é um fenol substituído por poli-isobutileno ou um cresol substituído por poli-isobutileno.
O aldeído usado para formar o detergente de Mannich pode ter de 1 a 10 átomos de carbono e é geralmente formaldeído ou um equivalente reativo do mesmo como formalina ou paraformaldeído.
A amina usada para formar o detergente de Mannich pode ser uma monoamina ou uma poliamina.
Exemplos de monoaminas e poliaminas são conhecidos para uma pessoa versada na técnica.
As poliaminas preferenciais são poliaminas de polietileno.
Em modalidades especificamente preferenciais, a amina usada para formar o detergente de Mannich compreende uma diamina.
Adequadamente, a mesma inclui uma amina primária ou secundária que participa na reação de Mannich e adicionalmente uma amina terciária.
Uma amina preferencial é dimetilaminopropilamina.
Em modalidades preferenciais, o detergente de Mannich é o produto diretamente obtido a partir de uma reação de Mannich e que compreende uma amina terciária.
Por exemplo, a amina pode compreender uma única amina primária ou secundária que quando reagida na reação de Mannich forma uma amina terciária que tem capacidade para ser quaternizada.
De modo alternativo, a amina pode compreender uma amina primária ou secundária com capacidade para participar na reação de Mannich e também uma amina terciária com capacidade para ser quaternizada.
No entanto, o detergente de Mannich pode compreender um composto que foi obtido a partir de uma reação de Mannich e reagido de modo subsequente para formar uma amina terciária, por exemplo, uma reação de Mannich pode render uma amina secundária que é, então, alquilada para formar uma amina terciária.
As aminas preferenciais adequadas incluem dimetilamina e dibutilamina.
As aminas acetiladas substituídas ou álcoois que incluem uma amina terciária para uso como componente (a) incluem o produto de reação de um agente de acilação opcionalmente substituído substituído por hidrocarbila e um composto que tem um átomo de oxigênio ou nitrogênio com capacidade para condensar com o dito agente de acilação e adicionalmente que tem um grupo amino terciário.
O agente de acilação opcionalmente substituído substituído por hidrocarbila é de preferência um ácido mono ou policarboxílico (ou equivalente reativo do mesmo), por exemplo, um ácido succínico, ftálico ou propiônico substituído.
Os agentes de acilação substituídos por hidrocarbila preferenciais para uso na preparação de componente (i) são derivados de ácido succínico substituído por poli-isobutileno.
Os compostos preferenciais são aqueles que têm um grupo poli-isobutenila com um peso molecular de 100 a 5.000, de preferência de 300 a 4.000, adequadamente de 450 a 2.500, por exemplo, de 500 a 2.000 ou de 600 a 1.500. Em algumas modalidades preferenciais, a amina terciária compreende um composto formado pela reação de um agente de acilação substituído opcionalmente substituído por hidrocarbila e uma amina da fórmula (Y) ou (Z):
em que R6 e R7 são os mesmos ou diferentes grupos de alquila,
alquenila ou arila que têm de 1 a 22 átomos de carbono; A é uma ligação ou é um grupo alquileno que tem de 1 a 20 átomos de carbono; n é de 0 a 20; m é de 1 a 5 e R4 é hidrogênio ou um grupo C1 a C22 alquila.
As condições da reação acima podem ser selecionadas para garantir que não haja grupos de ácido livre presentes no componente de amina terciária (a) que é formado.
Por exemplo, quando um composto da fórmula (Y) é reagido com um agente de acilação derivada de ácido succínico, as condições de reação ou razão de reagentes são selecionados para garantir que a imida ou a diamida sejam formadas.
A monoamida não é formada.
Quando um composto da fórmula (Z) for reagido com um agente de acilação derivado de ácido succínico as condições de reação ou razão dos reagentes são selecionadas para garantir que o diéster seja formado.
O monoéster não é formado.
Quando um composto da fórmula (Y) é usado, R8 é de preferência hidrogênio ou um grupo C1 a C18, adequadamente um grupo C1 a C16 alquila.
Com mais preferência, R8 é selecionado a partir de hidrogênio, metila, etila, propila, butila e isômeros dos mesmos.
Com mais preferência, R 8 é hidrogênio.
Quando um composto da fórmula (Z) for usado, m é de preferência 2 ou 3, ainda com mais preferência 2; n é de preferência de 0 a 15, de preferência 0 a 10, com mais preferência de 0 a 5. Com mais preferência, n é 0 e o composto da fórmula (Z) é um álcool.
Em algumas modalidades preferenciais, o agente de acilação hidrocarbila substituído opcionalmente substituído reage com um composto de diamina da fórmula (Y). R6 e R7 são os mesmos ou diferentes grupos de alquila, alquenila ou arila que têm de 1 a 22 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, R6 e R7 podem ser unidos para formar uma estrutura de anel, por exemplo, uma porção química de peperidina, imidazol ou morfolina.
Desse modo, R 6 e R7 podem, juntos, formar uma porção química aromática e/ou heterocíclica.
R 6 e R7 podem ser grupos alquila ou alquenila ramificados.
Cada um pode ser substituído, por exemplo, com um substituinte de hidróxi ou alcóxi.
De preferência, cada um dentre R6 e R7 é, de modo independente, um grupo alquila C1 a C16, de preferência um grupo alquila C1 a C10. R6 e R7 podem, de modo independente, ser metila, etila, propila, butila, pentila, hexila, heptila, ocitila ou um isômero de qualquer um dos mesmos.
De preferência, R6 e R7 são, cada um, independentemente, alquila C1 a C4. De preferência, R6 é metila.
De preferência, R7 é metila.
A é um grupo alquileno ou de ligação que tem de 1 a 20 átomos de carbono.
A é de preferência um grupo alquileno que tem de 1 a 12 átomos de carbono, com mais preferência de 1 a 8 átomos de carbono, por exemplo, de 2 a 6 átomos de carbono ou de 2 a 5 átomos de carbono.
Com mais preferência, A é um grupo etileno, propileno ou butileno, especialmente um grupo propileno.
Os exemplos de compostos da fórmula (Y) adequados para uso no presente documento serão conhecidos pela pessoa versada na técnica.
Em algumas modalidades preferenciais, o composto da fórmula (Y) é selecionado a partir de dimetilaminopropilamina, N,N-dietil-1,3- diaminopropano, N,N-dimetiletilenodiamina, N,N-dietiletilenodiamina, N,N- dibutiletilenodiamina ou combinações dos mesmos.
Os exemplos de compostos da fórmula (Z) adequados para uso no presente documento serão conhecidos pela pessoa versada na técnica.
Em algumas modalidades preferenciais, o composto da fórmula (Z) é selecionado a partir de tri-isopropanolamina, 1-[2-hidroxietila]piperidina, 2-[2- (dimetilamina)etóxi]-etanol, N-etildietanolamina, N-metildietanolamina, N- butildietanolamina, N,N-dietilaminoetanol, N,N-dimetilaminoetanol, 2- dimetilamino-2-metila-1-propanol, dimetilaminopropanol ou combinações dos mesmos.
Um composto da fórmula (Y) especificamente preferencial é dimetilaminopropilamina.
Um composto da fórmula (Z) especificamente preferencial é dimetilaminopropanol.
Em algumas modalidades preferenciais, a amina terciária (a) é o produto da reação de um agente de acilação derivado de ácido succínico substituído por poli-isobutenila e um composto da fórmula (Y) ou (Z). De preferência, o agente de acilação derivado de ácido succínico substituído por poli-isobutenila é um ácido succínico ou anidrido de ácido succínico substituído por um grupo poli-isobutenila tendo um peso molecular numérico médio de 200 a 3.000, de preferência de 400 a 2.000, adequadamente de 500 a 1.500, por exemplo de 700 a 1.300. O composto da fórmula (Y) ou (Z) pode ser adequadamente selecionado a partir de dimetilaminopropilamina, N,N-dietil-1,3-diaminopropano, N,N-dimetiletilenodiamina, N,N-dietiletilenodiamina, N,N-dibutiletilenodiamina, tri-isopropanolamina, 1- [2-hidroxietil] piperidina, 2- [2- (dimetilamina) etoxi] - etanol, N-etildietanolamina, N-metildietanolamina, N-butildietanolamina, N,N- dietilaminoetanol, N,N-dimetilaminoetanol, 2-dimetilamino-2-metil-1-propanol, dimetil aminopropanol ou combinações dos mesmos. Os compostos preferidos da fórmula (Y) ou (Z) são dimetilaminopropilamina e dimetil aminopropanol. Em uma modalidade, o componente de amina terciária (a) é o produto da reação de um anidrido succínico substituído por um grupo poli- isobutenila tendo um peso molecular numérico médio entre 700 e 1.300 e uma amina selecionada de dimetilaminopropilamina e dimetil aminopropanol. Os compostos especificamente preferenciais adicionais de amina terciária (a) são formados pela reação de um composto que inclui um grupo de amina primária e um grupo de amina terciária e um ácido succínico substituído por poli-isobutenila. Um composto especialmente preferencial amina que tem um grupo de amina primária e um de terciária é dimetilaminopropilamina. O substituinte poli-isobutenila tem de preferência um peso molecular de 300 a
2.500, adequadamente de 500 a 1.500. Desse modo, um composto especialmente preferencial para uso como componente (a) é uma succinimida substituída por poli-isobutenila preparada a partir de dimetilaminopropilamina. Em algumas modalidades preferenciais, R1 é um grupo C1 a C4 alquila, R2 é um grupo C1 a C4 alquila e R3 é uma alquila ou arila com 1 a 30 átomos de carbono.
Em algumas modalidades preferenciais, R1 é metila ou etila, R2 é etila ou metila e R3 é selecionado a partir de hidroxialquila, hidroxialcoxialquila, benzila e um grupo C12 a C24 alquila.
Em algumas modalidades preferenciais, R1 é metila ou etila, R2 é metila ou etila e R3 é selecionado de hidroxietila, hidroxietoxietila, benzila e octadecila.
Alguns compostos de amina terciária preferidos para uso como componente (a) incluem N,N-dimetil etanolamina, dimetiloctadecilamina, N-metil N,N-ditallowamina, N,N-dietil etanolamina, trietilamina, tripropilamina e tributilamina.
Os compostos de amina terciária preferidos para uso como componente (a) incluem N,N-dimetil etanolamina, dimetiloctadecilamina, N-metil N,N-ditallowamina, N,N-dietil etanolamina, trietilamina, tripropilamina, tributilamina, dimetilbenzilamina e dimetilamino etoxietanol.
Algumas aminas terciárias especificamente preferenciais para uso como componente (a) incluem N,N-dimetiletanolamina, N,N-dietiletanolamina, trietilamina e tributilamina.
As aminas terciárias especificamente preferenciais para uso como componente (a) incluem N,N-dimetiletanolamina, N,N-dietiletanolamina, trietilamina, tributilamina, dimetilbenzilamina e dimetilamino etoxietanol.
Outra amina adequada que pode ser usada como componente (a) inclui pequenas aminas cíclicas.
Estes incluem, por exemplo, compostos baseados em N-alquila heterociclos, adequadamente selecionados de pirolidina, piperidina, morfolina, piperazina, pirrol, imidazol e di-hidropirrol, piridina, pirimidina, isoxansol e oxazol.
Materiais de partida amina adequados deste tipo são descritos, por exemplo, no pedido do requerente WO2017/017454. O componente (b) usado para preparar o composto de amônio quaternário da presente invenção é um epóxido.
Qualquer composto de epóxido adequado pode ser usado.
Compostos de epóxido adequados são aqueles da fórmula:
em que cada um dentre R9, R10, R11, R12 é independentemente selecionado dentre hidrogênio ou um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído.
Nessas modalidades, R0 conforme mostrado na fórmula (X) é, portanto, adequadamente, um grupo da fórmula:
De preferência, pelo menos um dentre R9, R10, R11 e R12 é hidrogênio.
De preferência, pelo menos dois dentre R 9, R10, R11 e R12 são hidrogênio.
Com máxima preferência, três dentre R 9, R10, R11 e R12 são hidrogênio.
R9, R10, R11 e R12 podem todos ser hidrogênio.
Na estrutura acima e nas definições a seguir, R 9 e R10 são intercambiáveis e, portanto, quando esses grupos são diferentes, tanto enantiômero quanto um diastereômero podem ser usados como o componente (b). Na estrutura acima e nas definições a seguir, R11 e R12 são intercambiáveis e, portanto, quando esses grupos são diferentes, tanto enantiômero quanto um diastereômero podem ser usados como o componente (b). De preferência, R9 é hidrogênio ou um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído, de preferência, que tem de 1 a 10, de preferência, de 1 a 4 átomos de carbono.
De preferência, R9 é hidrogênio ou um grupo alquila.
Com máxima preferência, R9 é hidrogênio.
De preferência, R10 é hidrogênio ou um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído, de preferência, que tem de 1 a 10 átomos de carbono.
Por exemplo, R10 pode ser benzila.
Em algumas modalidades preferenciais, R10 é um grupo arila opcionalmente substituído.
Por exemplo, R10 pode ser fenila.
Em algumas modalidades preferenciais, R10 é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído.
Adequadamente, R 10 é um grupo alquila, por exemplo, um grupo alquila não substituído.
R10 pode ser um grupo alquila que tem 1 a 12, por exemplo, 1 a 8 ou 1 a 4 átomos de carbono.
De preferência, R10 é hidrogênio ou um grupo alquila.
Com máxima preferência, R10 é hidrogênio.
De preferência, R11 é hidrogênio ou um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído, tendo de preferência de 1 a 10, de preferência de 1 a 4 átomos de carbono.
De preferência, R11 é hidrogênio ou um grupo alquila.
Com máxima preferência, R11 é hidrogênio.
De preferência, R12 é hidrogênio ou um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído.
Em algumas modalidades preferenciais, R12 é um grupo arila opcionalmente substituído.
Por exemplo, R12 pode ser fenila.
Em algumas modalidades preferenciais, R12 é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído.
R12 pode ser um grupo alquila, por exemplo, um grupo alquila não substituído.
R12 pode ser um grupo alquila possuindo 1 a 50 átomos de carbono, de preferência de 1 a 30 átomos de carbono, adequadamente 1 a 20 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, R12 é um grupo alquila tendo de 1 a 12 átomos de carbono, adequadamente de 1 a 8, de preferência de 1 a 4 átomos de carbono.
Numa forma de realização, R12 é butila.
Em algumas modalidades, R12 é um grupo alquila tendo 6 a 20 átomos de carbono, adequadamente 8 a 16 átomos de carbono, por exemplo 12 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, R12 é hidrogênio.
Em algumas modalidades preferenciais, R12 é a porção química CH2OR13 ou CH2OCOR14 em que cada um dentre R13 e R14 pode ser um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído.
R13 é, de preferência, um grupo alquila ou arila opcionalmente substituído, de preferência, que tem de 1 a 30 átomos de carbono, de preferência, de 1 a 20 átomos de carbono, adequadamente de 1 a 12 átomos de carbono.
Quando R13 for um grupo alquila o mesmo pode ser de cadeia linear ou ramificada.
Em algumas modalidades, o mesmo é ramificado.
R 13 pode ser um grupo fenila opcionalmente substituído.
Em uma modalidade, R13 é um grupo 2-metil fenila.
Em outra modalidade, R13 é CH2C(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3. R14 pode ser um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído.
R14 é, de preferência, um grupo alquila ou arila opcionalmente substituído, tendo de preferência de 1 a 30 átomos de carbono, de preferência, de 1 a 20 átomos de carbono, adequadamente de 1 a 12 átomos de carbono.
Quando R14 for um grupo alquila o mesmo pode ser de cadeia linear ou ramificada.
Em algumas modalidades preferenciais, o mesmo é ramificado.
R 14 pode ser um grupo fenila opcionalmente substituído.
Em uma modalidade, R14 é C(CH3)R2 em que cada R é um grupo alquila.
Os grupos R podem ser iguais ou diferentes.
O componente (b) é um epóxido.
Alguns compostos de epóxido preferidos para uso como componente (b) incluem 2-etilhexilglicidil éter, óxido de estireno, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, epoxihexano, óxido de octeno, dodecilepoxido, óxido de estilbeno e outros alquila e alquenila epóxidos com 2 a 50 átomos de carbono, incluindo outros éteres glicidílicos.
Os compostos de epóxido preferenciais para uso como o componente (b) incluem óxido de estireno, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, epoxihexano, óxido de octeno, óxido de estilbeno e outros epóxidos de aquila e alquenila que têm 2 a 50 átomos de carbono.
Outros compostos de epóxido adequados incluem glicidil éteres e glicidil ésteres, por exemplo, glicidil 2 metil fenil éter e o glicidil éster de ácido versático.
Alguns compostos de epóxido preferidos para uso como componente (b) incluem 2-etilhexilglicidil éter, óxido de estireno, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, epoxihexano, óxido de octeno, dodecilepoóxido, óxido de estilbeno e outros alquila e alquenila epóxidos ou glicidil éteres com 2 a 50 átomos de carbono.
Em algumas modalidades preferenciais, o componente (b) é selecionado a partir de 2-etilhexilglicidil éter, óxido de butileno, óxido de estireno e dodecilepoxido.
Adequadamente, o composto de amônio quaternário é preparado pela reação de (a) uma amina quaternária; (b) um epóxido; e (c) um ácido da fórmula (IIB):
(IIB) O composto da fórmula (II-B) é apropriadamente um éster que é o produto da reação de um ácido dicarboxílico, opcionalmente substituído ou um seu anidrido e um álcool da fórmula HO (R 4 O) n H.
De preferência, a razão molar de ácido/anidrido para álcool poli- hídrico usado para preparar o éster da fórmula (IIB) é de pelo menos 1,5:1, de preferência pelo menos 1,7:1, por exemplo, pelo menos 1,9:1. A razão molar de ácido/anidrido para álcool poli-hídrico usado para preparar o éster da fórmula (IIB) pode ser de até 10:1, por exemplo até 5:1. De preferência, a razão molar de ácido/anidrido para álcool poli- hídrico usado para preparar o éster da fórmula (IIB) é de 2,5:1 a 1,8:1, por exemplo de 2,2:1 a 1,9:1. Adequadamente, o composto da fórmula (IIB) é um bis éster. Em algumas modalidades, o ácido dicarboxílico ou anidrido não é substituído. Em modalidades preferenciais, o aditivo é preparado a partir de um ácido dicarboxílico substituído por hidrocarbila ou um anidrido deste. Ácidos dicarboxílicos adequados incluem ácido maleico, ácido glutárico, ácido fumárico, ácido oxálico, ácido malônico, ácido pimélico, ácido subárico, ácido adípico, ácido ftálico, ácido succínico, ácido azelaico, ácido sebácico e ácidos graxos dimerizados. Anidridos desses ácidos também podem ser usados. Em algumas modalidades, o éster pode ser preparado a partir de um ácido dicarboxílico da fórmula HOOC (CH 2 ) n COOH em que n é de 1 a 20, de preferência de 2 a 16, com mais preferência de 4 a 12, por exemplo de 6 a
10. Em uma modalidade, o ácido dicarboxílico é o ácido sebácico. Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) (componente (c)) é preparado a partir de um ácido graxo dimerizado. Tais compostos são formados a partir da dimerização de ácidos graxos insaturados, por exemplo ácidos graxos insaturados tendo 6 a 50, adequadamente 8 a 40, de preferência 10 a 36, por exemplo, 10 a 20 átomos de carbono, ou 16 a 20 átomos de carbono. Esses ácidos graxos dimerizados podem ter 12-100 átomos de carbono, de preferência 16-72 átomos de carbono, como 20-40 átomos de carbono, por exemplo, 32-40 átomos de carbono. Estes compostos são bem conhecidos na técnica, particularmente pela sua utilização como inibidores de corrosão. Ácidos graxos dimerizados particularmente preferidos são misturas de ácidos dímeros C36, tais como aqueles preparados por dimerização de ácido oleico, ácido linoleico e misturas compreendendo ácido oleico e linoleico, por exemplo, ácidos graxos de talóleo.
O composto de amônio quaternário da fórmula (I) inclui pelo menos dois grupos de ligação X.
Cada X pode ser igual ou diferente.
De preferência, cada X é o mesmo.
Para evitar dúvidas, as referências a X aqui referem-se a cada X presente no composto.
De preferência, X inclui um substituinte hidrocarbila.
De preferência, X é um grupo arileno ou alquileno opcionalmente substituído.
Em algumas modalidades, o componente (c) é preparado a partir de ácido ftálico ou um anidrido do mesmo, tendo a fórmula (A1) ou (A2):
em que cada um dentre Rp, Rq, Rr e Rs é, independentemente, hidrogénio ou um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído.
De preferência cada um dentre Rp, Rq, Rr e Rs é hidrogénio ou um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído.
De preferência, três dentre Rp, Rq, Rr e Rs são hidrogénio e o outro é um grupo C1 a C500 alquila ou alquenila opcionalmente substituído, de preferência um grupo C2 a C100 alquila ou alquenila, de preferência um grupo C6 a C50 alquila ou alquenila, de preferência um grupo C8 a C40 alquila ou alquenila, com mais preferência um grupo C10 a C36 alquila ou alquenila, de preferência um grupo C12 a C22, alquila ou alquenila, adequadamente um grupo C16 a C28 alquila ou alquenila, por exemplo, um grupo C20 a C24 alquila ou alquenila.
O grupo alquila ou alquenila pode ser de cadeia linear ou ramificada.
De preferência, Rp, Rq e Rs são hidrogênio e R r é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído.
X na fórmula (I) é de preferência um grupo hidrocarbileno opcionalmente substituído.
De preferência, X é um grupo alquileno opcionalmente substituído.
De preferência, X é um grupo alquileno substituído.
Adequadamente, X é um grupo alquileno substituído por alquila ou alquenila.
De preferência, X é um grupo alquileno substituído por alquila.
De preferência, X é um grupo alquileno substituído por alquila em que o grupo alquileno tem 1 a 10, preferivelmente 1 a 6, apropriadamente 1 a 4, preferivelmente 2 ou 3, e com mais preferência 2 átomos de carbono na cadeia alquileno.
Em algumas modalidades preferenciais, X é CH 2 CHR ou CHRCH 2 em que R é um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído.
De preferência, o componente (c) utilizado para preparar o composto de amónio quaternário da presente invenção é o produto da reação de um álcool da fórmula HO (4 Ó R) H um ácido succínico opcionalmente substituído ou um seu anidrido da fórmula (A3) ou (A4):
em que R é hidrogênio ou um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído.
De preferência, R é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído.
Em algumas modalidades, Ré um grupo alquenila ou alquila C 1 a C 500 opcionalmente substituído, de preferência um grupo alquila ou alquenila C 2 a C 100, de preferência um grupo alquila ou alquenila C 6 aC 50, de preferência um alquila C 8 a C 40 ou alquenila grupo, com mais preferência um C 10 a C 38 alquila ou alquenila, de preferência um grupo C 16 a C 36 alquila ou alquenila grupo, apropriadamente um grupo C 18 a C 32, um grupo alquila ou alquenila. R pode ser substituído por um ou mais grupos selecionados a partir de halo (por exemplo cloro, flúor ou bromo), nitro, hidroxi, mercapto, sulfoxi, amino, nitrila, acila, carbóxi, alquila (por exemplo, C 1 a C 4 alquila), alcoxila ( por exemplo, C 1 a C 4 alcóxi), amido, ceto, sulfóxi e ciano. De preferência, Ré um grupo alquila ou alquenila não substituído. O ácido succínico ou anidridos substituídos podem ser adequadamente preparados por reação de anidrido maleico com um alceno. Em algumas modalidades, o R tem um peso molecular de 100 a
5.000, de preferência de 300 a 4.000, adequadamente de 450 a 2.500, por exemplo de 500 a 2.000 ou de 600 a 1.500. Em algumas modalidades, o ácido succínico substituído ou anidrido do mesmo pode compreender uma mistura de compostos incluindo grupos R de comprimentos diferentes. Em tais modalidades, qualquer referência ao peso molecular do grupo R refere-se ao número do peso molecular médio da mistura. Em algumas modalidades, R é um grupo poli-isobutenila, tendo de preferência um peso molecular numérico médio de 100 a 5.000, de preferência de 200 a 2.000, adequadamente de 220 a 1.300, por exemplo, de 240 a 900 ou de 400 a 700. Em algumas modalidades, Ré um grupo poli-isobutenila com um peso molecular numérico médio de 180 a 400. Em algumas modalidades, Ré um grupo poli-isobutenila com um peso molecular numérico médio de 800 a 1.200. Em algumas modalidades, Ré um grupo alquila ou alquenila com 6 a 40 átomos de carbono, de preferência 10 a 38 átomos de carbono. Em algumas modalidades preferenciais, Ré um grupo alquila ou alquenila com 16 a 36 átomos de carbono, adequadamente 18 a 26 átomos de carbono, por exemplo 20 a 24 átomos de carbono. Em algumas modalidades, Ré um grupo alquila ou alquenila com 8 a 16 átomos de carbono, por exemplo 12 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, R é um grupo alquila ou alquenila com 26 a 28 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, R pode ser o resíduo de uma olefina interna.
Em tais modalidades, o composto da fórmula (A3) ou (A4) é obtido adequadamente pela reação de ácido maleico com uma olefina interna.
Uma olefina interna, tal como aqui utilizada, significa qualquer olefina contendo predominantemente uma ligação dupla não alfa que é uma olefina beta ou superior.
De preferência, tais materiais são substancialmente beta ou olefinas superiores, por exemplo, contendo menos de 10% em peso de alfa olefinas, com mais preferência menos de 5% em peso ou menos de 2% em peso.
As olefinas internas típicas incluem Neodene 1518IO disponível na Shell.
As olefinas internas são algumas vezes conhecidas como olefinas isomerizadas e podem ser preparadas a partir de alfa olefinas por um processo de isomerização conhecido na técnica, ou estão disponíveis em outras fontes.
O facto de serem também conhecidas como olefinas internas reflete que não têm necessariamente de ser preparadas por isomerização.
Em algumas modalidades especificamente preferencial o componente (c) é preparado a partir de um ácido succínico ou anidrido tendo um C 10 a C 30, preferivelmente em C 20 a C 24, um grupo alquila ou alquenila.
Em algumas modalidades preferenciais, o ácido usado para preparar o composto da fórmula (IIB) tem menos de 32 átomos de carbono, adequadamente menos de 30 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um ácido succínico ou anidrido da fórmula (A3) ou (A4) e um álcool da fórmula H-(OR4)n-OH; em que R1 é um grupo alquila ou alquenila tendo 6 a 36 átomos de carbono ou um grupo poli-isobutenila tendo um peso molecular numérico médio de 200 a 1.300. De preferência, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um álcool poli-hídrico e pelo menos 1,5 equivalentes de um ácido succínico opcionalmente substituído ou seu anidrido.
O componente (c) pode, assim, incluir compostos com a fórmula (B1) ou (B2):
em que um de cada X e Y é hidrogênio e o outro é um grupo R 1 como definido anteriormente aqui em relação à estrutura (A3) ou (A4). De preferência, o ácido/anidrido e o álcool reagem em uma razão molar de 10:1 a 1:1, de preferência de 5:1 a 1,5:1, com mais preferência de 3:1 a 1,8:1, por exemplo de 2,5:1 a 2:1. Com mais preferência, o ácido/anidrido e o álcool são feitos reagir em uma razão molar de aproximadamente 2:1, por exemplo de 2,2:1 a 1,8:1. Adequadamente, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um ácido policarboxílico substituído por hidrocarbila ou um anidrido do mesmo e um álcool da fórmula H-(OR4)- OH em que R é um grupo alquileno opcionalmente substituído e n é pelo menos 1, em que o ácido/anidrido e o álcool reagem de preferência numa razão molar de aproximadamente 2:1, por exemplo de 2,2:1 a 1,8:1 ou de 2,1:1 a 1,9:1. Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um ácido da fórmula HOOC (CHR x ) n COOH em que cada R x é independentemente hidrogênio ou um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído. n pode ser de 1 a 50, de preferência de 1 a 30, com mais preferência de 1 a 20, adequadamente de 2 a 16, de preferência de 4 a 12, com mais preferência de 6 a 10. De preferência, grupo 0 ou 1 Rx é um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído e todos os outros são hidrogênio.
Quando
Rx representar um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, este é adequadamente o grupo R1 tal como anteriormente definido aqui em relação aos compostos (A3) e (A4). Com mais preferência, cada Rx é hidrogênio e o composto da fórmula (IIB) tem a estrutura da fórmula (D):
(D) Em uma modalidade especificamente preferencial, n é 8 e o aditivo éster é o produto da reação de ácido sebácico e um álcool da fórmula H-(OR4)n- OH.
Em modalidades preferenciais, faz-se reagir o álcool da fórmula H- (OR4)n-OH com pelo aproximadamente 2 equivalentes molares de ácido policarboxílico.
Esses produtos aditivos contêm os resíduos de duas porções de ácido por molécula.
As duas porções de ácido podem ser iguais ou diferentes.
Em algumas modalidades, ambas as porções químicas ácidas são iguais.
Em algumas modalidades, as duas porções químicas de ácido são diferentes.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) pode ser preparado a partir da reação de um álcool poli-hídrico da fórmula H-(OR4)n-OH com aproximadamente um equivalente de um primeiro ácido policarboxílico ou anidrido do mesmo e um equivalente de um segundo policarboxílico ácido ou anidrido do mesmo.
Por exemplo, o composto da fórmula (IIB) pode ser preparado a partir da reação de um álcool poli-hídrico da fórmula H-(OR4)n-OH com aproximadamente um equivalente de um ácido succínico ou anidrido substituído por um grupo alquila ou alquenila tendo 6 a 36 átomos de carbono e um equivalente de um ácido succínico ou anidrido substituído por um grupo poli- isobutenila tendo um peso molecular numérico médio de 200 a 1.300.
Em um exemplo adicional, o composto da fórmula (IIB) pode ser preparado a partir da reação de um álcool poli-hídrico da fórmula H-(OR4)n-OH com aproximadamente um equivalente de um ácido succínico ou anidrido substituído por um grupo alquila ou alquenila tendo 6 a 36 átomos de carbono e um equivalente de um ácido succínico não substituído. Em modalidades preferenciais, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um ácido succínico substituído ou anidrido succínico. Em tais modalidades, o aditivo inclui de preferência compostos com a fórmula (C1), (C2) ou (C3) e suas misturas e isômeros.
Nas estruturas (B1), (B2), (D), (C1), (C2) e (C3), cada resíduo de ácido mostrado pode ser igual ou diferente. Em algumas modalidades, cada resíduo de ácido é igual. Em algumas modalidades, os resíduos de ácido são diferentes. Adequadamente, n é de 1 a 30, de preferência de 1 a 20, adequadamente de 1 a 16. De preferência R4 é um grupo alquileno tendo de 1 a 12, de preferência 1 a 6, com mais preferência 2 ou 3 átomos de carbono. R4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído. Em algumas modalidades, o álcool da fórmula H- (OR 4 ) n- OH tem mais de 2 grupos hidroxi e o grupo R 4 é um grupo alquileno substituído por hidroxi. Esse grupo pode ter 1, 2 ou mais grupos hidroxila. Em algumas modalidades, o álcool H- (OR 4 ) n- OH pode ser uma unidade derivada de açúcar em que R inclui um ou mais resíduos de hidroxi. R pode ser substituído para formar uma unidade de alquileno cíclico. Um ou mais heteroátomos podem estar presentes na unidade de alquileno cíclico.
Por exemplo, a unidade pode conter uma ligação de éter.
Em algumas modalidades, R pode ser uma ou mais unidades de sacarídeo ou pode ser substituído por uma ou mais unidades de sacarídeo.
Por exemplo, em algumas modalidades, o álcool H-(OR4)n-OH pode ser glicerol, pentaeritritol ou trimetilolpropano.
Em algumas modalidades, H-(OR4)n-OH pode ser um componente de açúcar, por exemplo trealose ou sorbitol.
De preferência, R4 é um grupo alquileno não substituído.
De preferência, R4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído por 1 a 50 átomos de carbono, de preferência 1 a 40 átomos de carbono, de preferência 1 a 30 átomos de carbono, com mais preferência 1 a 20 átomos de carbono, adequadamente 1 a 10 átomos de carbono, por exemplo 2 a 6 ou 2 a 4 átomos de carbono.
De preferência R4 é um grupo alquileno não substituído tendo de 1 a 50 átomos de carbono, de preferência 1 a 20, com mais preferência 1 a 10, apropriadamente de 2 a 6, por exemplo 2 a 4 átomos de carbono.
R 4 pode ser de cadeia linear ou ramificada.
Adequadamente, R4 pode ser um copolímero de etileno, propileno, butileno, pentileno, hexileno ou grupo.
Quando R4 tem mais do que 2 átomos de carbono, qualquer isómero pode estar presente.
De preferência, R 4 é um copolímero de etileno ou um grupo propileno, com mais preferência um grupo propileno.
Em algumas modalidades em que n é 1, R4 pode ser um grupo da fórmula (CH2)x em que x é de 2 a 12, de preferência de 2 a 6. Em algumas modalidades preferenciais, nas quais n é 1, R4 é um grupo de cadeia linear ou ramificada tendo de 2 a 8, de preferência 3 a 6 átomos de carbono.
Os compostos adequados deste tipo incluem propilenoglicol, 1-3- propanodiol, 1-6-hexanodiol, 1-2-butandiol, 1,3-butanodiol, 1-4-butanodiol e neopentilgicol.
Em algumas modalidades preferenciais, R4 é de preferência CRaRbCRcRd e o álcool poli-hídrico tem a fórmula H-(OCRaRbCRcRd)nOH em que cada um dentre Ra, Rb, Rc e Rd é, independentemente, hidrogênio ou um grupo alquila opcionalmente substituído.
De preferência, cada R a, Rb, Rc e Rd é independentemente selecionado a partir de hidrogênio ou um grupo alquila opcionalmente substituído por 1 a 20, de preferência 1 a 12, com mais preferência 1 a 4, por exemplo 1 a 2 átomos de carbono.
De preferência, cada um dentre Ra, Rb, Rc e Rd é independentemente selecionado a partir de hidrogênio e um grupo alquila não substituído, de preferência tendo 1 a 20 átomos de carbono, adequadamente 1 a 12 átomos de carbono, de preferência 1 a 4 átomos, por exemplo 1 ou 2 átomos de carbono.
De preferência, pelo menos dois dentre R a, Rb, Rc e Rd são hidrogênio, com mais preferência pelo menos três dentre Ra, Rb, Rc e Rd são hidrogênio.
Em algumas modalidades, Ra, Rb, Rc e Rd são todos hidrogênio e R é um grupo etileno CH2CH2. Em algumas modalidades, três dentre Ra, Rb, Rc e Rd são hidrogênio e o outro é um grupo alquila não substituído por 1 a 12, de preferência 1 a 4, adequadamente 1 a 2 e, com mais preferência, 1 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, os álcoois poli-hídricos usados para preparar o componente (c) são preparados a partir de epóxidos, de preferência epóxidos terminais.
R4 pode compreender uma mistura de isómeros.
Por exemplo, quando R4 for propileno, o álcool poli-hídrico pode incluir porções químicas - CH2CH(CH3)- e CH(CH3)CH 2 - em qualquer ordem dentro da cadeia.
R4 pode compreender uma mistura de diferentes grupos de unidades exemplo de etileno, propileno ou butileno.
As unidades de copolímero em bloco são preferenciais em tais modalidades.
R4 é de preferência um grupo etileno, propileno ou butileno.
R 4 pode ser um grupo n-propileno ou n-butileno ou um grupo isopropileno ou isobutileno.
Por exemplo, R4 pode ser CH2CH2-, -CH2CH(CH3)-, -CH2C(CH3)2, -CH(CH3)CH(CH3)- ou -CH2CH(CH2CH3)-. De preferência, R4 representa um grupo etileno ou propileno.
Com mais preferência, R4 é -CH2CH2- ou -CH(CH3)CH2-. Com mais preferência R4 é -CH(CH3)CH2-. n é pelo menos 1. De preferência n é de 1 a 100, de preferência de 1 a 50, com mais preferência de 1 a 30, com mais preferência de 1 a 24, de preferência de 1 a 20, adequadamente de 1 a 16, de preferência de 1 a 14. Em algumas modalidades, n é de 4 a 10, por exemplo, de 6 a 8. Em algumas modalidades, n é de 1 a 6, adequadamente de 2 a 5, por exemplo 3 ou 4. Em algumas modalidades, n é de 8 a 16, por exemplo, de 11 a 14. De preferência, o álcool poli-hídrico tem um peso molecular numérico médio de 60 a 6.000, de preferência de 60 a 3.000, com mais preferência de 60 a 2.000, com mais preferência de 60 a 1.500, de preferência de 60 a 1.200, adequadamente de 60 a 1.000, de preferência de 60 a 850. Em algumas modalidades, o peso molecular numérico médio é de 190 a 600, por exemplo, de 280 a 490 Em algumas modalidades, o número de peso molecular médio é de 60 a 370, adequadamente de 110 a 320, por exemplo 190 a 260 ou 140 a 200 Em algumas modalidades, o peso molecular numérico médio é de 360 a 950, por exemplo 500 a 840. Em algumas modalidades, o álcool poli-hídrico pode ser um polipropilenoglicol com um peso molecular numérico médio de 425. Em algumas modalidades, o álcool poli-hídrico pode ser selecionado a partir de trietilenoglicol, tetraetilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol e tripropilenoglicol.
Em algumas modalidades, o álcool poli-hídrico pode ser um polipropilenoglicol com um peso molecular numérico médio de 725. Em algumas modalidades, o álcool poli-hídrico pode ser um polietilenoglicol com um peso molecular numérico médio de 400. Em algumas modalidades, o álcool poli-hídrico pode ser selecionado a partir de trietilenoglicol, tetraetilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol e tripropilenoglicol.
Em algumas modalidades, o álcool poli-hídrico é selecionado a partir de etilenoglicol, propilenoglicol e oligômeros ou polímeros dos mesmos.
O versado na técnica apreciará que as fontes comerciais de álcoois da fórmula H-(OR4)n-OH conterão frequentemente misturas de compostos, por exemplo, em que n pode estar entre 6 e 10. Fontes comerciais de ácidos succínicos substituídos e anidridos também podem conter misturas de compostos, por exemplo, incluindo diferentes compostos com substituintes tendo 20 a 24 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, n é de 10 a 40, de preferência 15 a 30, com mais preferência 20 a 25 e; R4 representa um grupo etileno ou propileno, com maior preferência propileno.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um álcool poli-hídrico da fórmula H-(OR4)n-OH selecionado a partir de etilenoglicol, propileno-glicol e oligômeros ou polímeros destes; alcano dióis com 1 a 12, de preferência 3 a 6 átomos de carbono e álcoois de açúcar e pelo menos 1,5 equivalentes molares de um ou mais ácidos policarboxílicos opcionalmente substituídos ou anidridos dos mesmos selecionados a partir de ácido piromelítico, ácido malônico, ácido sebácico e ácido succínico.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um álcool poli-hídrico da fórmula H- (OR 4 ) OH selecionado de n-
etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, tetraetilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropileno glicol, tetrapropilenoglicol, trealose, 1,3- propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, neopentilglicol e um polietileno ou polipropilenoglicol tendo uma média molecular numérica peso de 300 a 1.200; e pelo menos 1,5 equivalentes molares de um ou mais ácidos policarboxílicos opcionalmente substituídos ou seus anidridos selecionados de ácido piromelítico e ácido succínico.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um álcool da fórmula H- (OR 4 ) n- OH selecionado de etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, tetraetilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropilenoglicol, tetrapropilenoglicol, trealose, sorbitol, glicerol, pentaeritritol, trimetilolpropano, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4- butanodiol, 1,6-hexanodiol, neopentil glicol e um polietileno ou polipropilenoglicol com um peso molecular numérico médio de 300 a 1.200; e pelo menos 1,5 equivalentes molares de um ou mais ácidos succínicos ou anidridos opcionalmente substituídos da fórmula (A3) ou (A4) em que cada R é um grupo alquila ou alquenila tendo 6 a 36 átomos de carbono ou um grupo poli-isobutenila tendo um peso molecular numérico médio de 200 a 1.300. Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um álcool da fórmula H- (OR 4 ) n- OH selecionado de etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, tetraetilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropilenoglicol, tetrapropilenoglicol, trealose, sorbitol, glicerol, pentaeritritol, trimetilolpropano, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4- butanodiol, 1,6-hexanodiol, neopentil glicol e um polietileno ou polipropilenoglicol com um peso molecular numérico médio de 300 a 1.200; aproximadamente um equivalente molar de um ácido succínico opcionalmente substituído ou anidrido da fórmula (A3) ou (A4) em que R é um grupo alquila ou alquenila tendo 6 a 36 átomos de carbono; e aproximadamente um equivalente molar de um ácido succínico ou anidrido opcionalmente substituído da fórmula (A3) ou (A4) em que R é um grupo poli-isobutenila tendo um peso molecular numérico médio de 200 a 1.300. Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um polipropilenoglicol tendo um peso molecular numérico médio de 300 a 800 e pelo menos 1,5 equivalentes molares de um ácido succínico ou anidrido tendo um substituinte alquila ou alquenila tendo 6 a 36 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um álcool poli-hídrico selecionado de etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, tetraetilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropilenoglicol e tetrapropilenoglicol e pelo menos 1,5 equivalentes molares de um ácido succínico ou seu anidrido tendo um substituinte alquila ou alquenila tendo 6 a 36 átomos de carbono.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um álcool poli-hídrico selecionado de glicerol, pentaeritritol e trimetiolpropano e pelo menos 1,5 equivalentes molares de um ácido succínico ou anidrido tendo um substituinte alquila ou alquenila com 6 a 36 átomos de carbono.
Em algumas modalidades especificamente preferenciais, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um polietileno ou polipropilenoglicol com 4 a 16, de preferência 6 a 8 grupos alcoxi e pelo menos 1,5 equivalentes molares de um ácido succínico ou anidrido tendo um C10 a C30, de preferência um substituinte C20 a C24 alquila ou alquenila.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um ácido succínico ou anidrido do mesmo tendo um substituinte alquila ou alquenila com 6 a 36 átomos de carbono e um álcool selecionado de propilenoglicol, dipropilenoglicol, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1-4-butanodiol, 1,6-hexanodiol e neopentil glicol.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um ácido succínico ou anidrido tendo um C10 a C30, de preferência um substituinte C20 a C24 alquila ou alquenila e um álcool selecionado de propilenoglicol, dipropilenoglicol, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1-4-butanodiol, 1,6-hexanodiol e neopentil glicol.
Em algumas modalidades preferenciais, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um ácido succínico ou anidrido do mesmo tendo um substituinte alquila ou alquenila com menos de 30 átomos de carbono, de preferência menos de 26 átomos de carbono e um álcool selecionado de etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, tetraetilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropilenoglicol, tetrapropilenoglicol, polipropilenoglicol, polietilenoglicol, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1-4-butanodiol, 1,6-hexanodiol e neopentil glicol.
Em algumas modalidades, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um ácido succínico ou anidrido da fórmula (A3) ou (A4) e um álcool da fórmula H-(OR4)n-OH; em que R1 é um grupo alquila ou alquenila com 6 até 36 átomos de carbono ou um grupo poli-isobutenila possuindo um número de peso molecular médio de 200 a 1.300; e um álcool selecionado a partir de etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, tetraetilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropilenoglicol, tetrapropilenoglicol, polipropilenoglicol, polietilenoglicol, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, trealose, 1,6-hexanodiol e neopentil glicol.
Em algumas modalidades, o componente (c) usado para preparar o composto de amônio quaternário da presente invenção é o produto da reação de um ácido succínico ou anidrido do mesmo tendo um substituinte alquila ou alquenila com 6 a 36 átomos de carbono e um polipropilenoglicol com um número médio molecular peso de 300 a 800. Em algumas modalidades especificamente preferenciais, o composto da fórmula (IIB) é o produto da reação de um ácido succínico ou anidrido tendo um substituinte C20 a C24 alquenila ou alquila e um álcool selecionado a partir de 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, tripropilenoglicol e polipropilenoglicóis com um peso molecular numérico médio de 300 a 600. Para evitar dúvidas, o componente (c) pode compreender uma mistura de compostos.
Os compostos que podem estar presentes incluem misturas formadas pela reação de uma mistura de diferentes álcoois poli-hídricos com um ácido policarboxílico e/ou misturas formadas pela reação de um álcool poli-hídrico com uma mistura de ácidos policarboxílicos e/ou compostos formados pela reação de uma mistura de álcoois poli-hídricos com uma mistura de ácidos carboxílicos.
Essas misturas também podem incluir misturas de compostos de éster totalmente formados inicialmente puros.
Em algumas modalidades preferenciais, o composto de amônio quaternário (I) da presente invenção é o produto da reação de: uma amina terciária da fórmula R1R2R3N em que cada um dentre R1 e R2 é um grupo alquila ou alquenila opcionalmente substituído e R3 é selecionado a partir de: um grupo alquila, hidroxialquila ou hidroxialcoxialquila com 1 a 20 átomos de carbono; um grupo alcarila opcionalmente substituído, por exemplo benzila; um grupo poli-isobutila com um peso molecular numérico médio de 100 a 5.000; uma porção química de alquileno fenol opcionalmente substituída da fórmula (X) ou (Y):
em que n é 0 a 4, de preferência 1, cada Rx é um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, Ry é um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído e L é um grupo de ligação; e uma porção química de succinimida da fórmula (Z):
(Z) em que Rz é um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído e L é um grupo de ligação. um epóxido; e o produto da reação de um álcool da fórmula H-(OR4)-OH e um ácido succínico opcionalmente substituído ou seu anidrido; em que R 4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído.
Em algumas modalidades preferenciais, o composto de amônio quaternário (I) da presente invenção é o produto da reação de: (a) uma amina terciária da fórmula R1R2R3N em que cada um dentre R1 e R2 é um grupo C1 a C4 alquila e R3 é selecionado a partir de um grupo C1 a C24 alquila; benzila; e grupos hidroxialquila ou hidroxialcoxialquila com 2 a 20 átomos de carbono; (b) um epóxido da fórmula em que R9 é hidrogênio, R10 é hidrogênio, fenila ou C1 a C4 alquila, R11 é hidrogênio e R12 é hidrogênio, C1 a C30 alquila, fenil ou CH2OR13 em que R13 é C1 a C 12 alquila; e (c) o produto de reação de um ácido succínico ou anidrido do mesmo tendo um substituinte alquila ou alquenila tendo 1 a 200 átomos de carbono e um álcool selecionado de etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, tetraetilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropileno glicol,
tetrapropilenoglicol, polipropilenoglicol, polietilenoglicol, 1,3-propanodiol, 1,2- butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, trealose, 1,6-hexanodiol e neopentilglicol.
Em algumas modalidades preferenciais, o composto de amônio quaternário (I) da presente invenção é o produto da reação de: (a) uma amina terciária da fórmula R1R2R3N em que cada um dentre R1 e R2 é um grupo C1 a C4 alquila e R3 é selecionado a partir de um grupo C1 a C24 alquila; benzila; e grupos hidroxialquila ou hidroxialcoxialquila com 2 a 20 átomos de carbono; (b) um epóxido da fórmula em que R9 é hidrogênio, R10 é hidrogênio, fenila ou C1 a C4 alquila, R11 é hidrogênio e R12 é hidrogênio, C1 a C30 alquila, fenil ou CH2OR13 em que R13 é C1 a C 12 alquila; e (c) o produto da reação de um ácido succínico ou anidrido do mesmo tendo um substituinte alquila ou alquenila tendo 6 a 36 átomos de carbono e um polietileno ou polipropilenoglicol tendo um peso molecular numérico médio de 200 a 1.000. Em algumas modalidades preferenciais, o composto de amônio quaternário (I) da presente invenção é o produto da reação de: (a) uma amina terciária selecionada de N,N-dimetil etanolamina, dimetiloctadecilamina, N-metil N,N-ditallowamina, N,N-dietil etanolamina, trietilamina, tripropilamina e tributilamina, dimetilbenzilamina e dimetilamino etoxietanol; (b) um epóxido selecionado a partir de éter 2-etilhexilglicidílico, óxido de estireno, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, epoxihexano, óxido de octeno, dodecilepoxido, óxido de estilbeno e outros alquila e alquenila epóxidos ou éteres de glicidila tendo especialmente 2 a 50 átomos de carbono, Éter 2-etilhexilglicidílico, óxido de butileno, óxido de estireno e dodecilepoxido; e (c) o produto da reação de um ácido succínico ou anidrido do mesmo tendo um substituinte alquila ou alquenila tendo menos de 30, por exemplo 20 a 24 átomos de carbono e um polietileno ou polipropilenoglicol tendo um peso molecular numérico médio de 200 a 1.000. Em algumas modalidades preferenciais, o composto de amônio quaternário (I) da presente invenção é o produto da reação de: (a) uma amina terciária selecionada de N,N-dimetil etanolamina, dimetiloctadecilamina, N-metil N,N-ditallowamina, N,N-dietil etanolamina, trietilamina, tripropilamina e tributilamina, dimetilbenzilamina e dimetilamino etoxietanol; (b) um epóxido selecionado a partir de éter 2-etilhexilglicidílico, óxido de estireno, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, epoxihexano, óxido de octeno, dodecilepoxido, óxido de estilbeno e outros alquila e alquenila epóxidos ou éteres de glicidila tendo especialmente 2 a 50 átomos de carbono, Éter 2-etilhexilglicidílico, óxido de butileno, óxido de estireno e dodecilepoxido; e (c) o produto de reação de um ácido succínico ou anidrido do mesmo tendo um substituinte alquila ou alquenila tendo menos de 30, por exemplo 20 a 24 átomos de carbono e um álcool selecionado de etilenoglicol, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, trealose, 1,6- hexanodiol e neopentil glicol.
Em algumas modalidades preferenciais, o composto de amônio quaternário (I) da presente invenção é o produto da reação de: (a) uma amina terciária selecionada de N,N-dimetil etanolamina, dimetiloctadecilamina, N-metil N,N-ditallowamina, N,N-dietil etanolamina, trietilamina, tripropilamina e tributilamina, dimetilbenzilamina e dimetilamino etoxietanol; (b) um epóxido selecionado a partir de éter 2-etilhexilglicidílico,
óxido de estireno, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, epoxihexano, óxido de octeno, dodecilepoxido, óxido de estilbeno e outros alquila e alquenila epóxidos ou éteres de glicidila tendo especialmente 2 a 50 átomos de carbono, Éter 2-etilhexilglicidílico, óxido de butileno, óxido de estireno e dodecilepoxido; e (c) o produto de reação de um ácido succínico ou anidrido do mesmo tendo um substituinte poli-isobutenila tendo um peso molecular numérico médio de 500 a 2.500, por exemplo, um peso molecular numérico médio de 500 a 1.500 e um álcool selecionado de etilenoglicol, 1, 3-propanodiol, 1,2- butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, trealose, 1,6-hexanodiol e neopentil glicol.
De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecida uma composição que compreende um composto de amônio quaternário da fórmula (I):
(I) em que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, X é um grupo de ligação; R 4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; c é pelo menos 1; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O -. Particularidades preferenciais do terceiro aspecto são conforme definido em relação ao primeiro e ao segundo aspectos.
Em algumas modalidades, a composição do terceiro aspecto é uma composição aditiva que compreende um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto e um diluente ou carreador.
A composição aditiva pode ser uma composição aditiva para óleo lubrificante.
De preferência, a composição de aditivo é uma composição de aditivo para uma composição de combustível, de preferência uma composição de combustível diesel.
O composto de amônio quaternário está adequadamente presente na composição de aditivo em uma quantidade de 1 a 99% em peso, por exemplo, de 1 a 75% em peso.
A composição de aditivo pode compreender uma mistura de dois ou mais compostos de amônio quaternário da presente invenção.
Em tais modalidades, as quantidades acima se referem adequadamente à quantidade total de todos tais compostos presentes na composição.
A composição aditiva pode incluir um ou mais aditivos adicionais.
Os mesmos podem ser selecionados dentre antioxidantes, dispersantes, detergentes, compostos desativadores de metal, agentes antissedimentação de cera, aprimoradores de escoamento a frio, aprimoradores de cetano, redutores de turbidez, estabilizadores, desemulsificante, antiespumas, inibidores de corrosão, aprimoradores de lubricidade, corantes, marcadores, aprimoradores de combustão, desativadores de metal, máscaras de odor, redutores de arraste e aprimoradores de condutividade.
Em algumas modalidades preferenciais, a composição de aditivo inclui um ou mais detergentes que contêm nitrogênio adicionais.
O terceiro aspecto da presente invenção pode fornecer uma composição de combustível ou óleo lubrificante compreendendo um sal/composto de amônio quaternário do primeiro aspecto.
Em algumas modalidades, a presente invenção fornece uma composição lubrificante que compreende um óleo de viscosidade lubrificante e como aditivo um composto de amônio quaternário da fórmula (I):
(I) em que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, X é um grupo de ligação; R 4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; c é pelo menos 1; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O -. Em algumas modalidades preferenciais, o terceiro aspecto da presente invenção fornece uma composição de combustível compreendendo como aditivo um composto de amônio quaternário da fórmula (I):
(I) em que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, X é um grupo de ligação; R 4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; c é pelo menos 1; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O-. A presente invenção pode fornecer adicionalmente um método de preparação de uma composição de combustível, em que o método compreende a preparação de um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto e a mistura do composto de amônio quaternário no combustível.
A composição de combustível da presente invenção é de preferência uma composição de combustível diesel.
Adequadamente, o sal de amônio quaternário aditivo está presente na composição de combustível diesel em uma quantidade de pelo menos 0,1ppm, de preferência pelo menos 1 ppm, com mais preferência pelo menos 5 ppm, adequadamente pelo menos 10 ppm, por exemplo, pelo menos 20 ppm ou pelo menos 50 ppm. Adequadamente, o composto aditivo de amônio quaternário está presente na composição de combustível diesel em uma quantidade inferior a
10.000 ppm, de preferência inferior a 1.000 ppm, de preferência inferior a 500 ppm, de preferência inferior a 300 ppm, por exemplo inferior a 250 ppm. Em algumas modalidades, o composto aditivo de amônio quaternário está presente na composição de combustível diesel em uma quantidade adequadamente inferior a 200 ppm, por exemplo, inferior a 150 ppm. Adequadamente, o composto aditivo de amônio quaternário está presente no combustível diesel em uma quantidade de 80 a 130 ppm. Nesta especificação, qualquer referência a ppm é a partes por milhão em peso. As composições de combustível diesel da presente invenção podem compreender uma mistura de dois ou mais compostos de amônio quaternário. Nessas modalidades, as quantidades acima se referem às quantidades totais de todos tais aditivos presentes na composição. O uso de misturas pode surgir devido à disponibilidade de materiais de partida ou uma mistura particular pode ser deliberadamente selecionada para uso a fim de alcançar um benefício. Por exemplo, uma mistura particular pode levar a melhorias no manuseio, uma melhoria geral no desempenho ou uma melhoria sinérgica no desempenho. Neste relatório descritivo, qualquer referência a "um aditivo" ou "o aditivo" da invenção inclui modalidades nas quais um único composto aditivo está presente e modalidades nas quais dois ou mais compostos aditivos estão presentes. Em modalidades em que dois ou mais compostos estão presentes, as misturas podem estar presentes devido a uma mistura de materiais de partida sendo usados para preparar os compostos aditivos (por exemplo, uma mistura de álcoois poli-hídricos e/ou uma mistura de ácidos policarboxílicos e/ou uma mistura de aminas terciárias e/ou uma mistura de agentes quaternizantes). Alternativamente e/ou adicionalmente, dois ou mais compostos pré-formados da fórmula (I) podem ser misturados em uma composição, por exemplo, um combustível ou uma composição lubrificante.
Os aditivos de sal de amônio quaternário podem ser adicionados ao combustível diesel em qualquer local conveniente na cadeia de abastecimento.
Por exemplo, os aditivos podem ser adicionados ao combustível na refinaria, em um terminal de distribuição ou depois que o combustível deixou o terminal de distribuição.
Se o aditivo for adicionado ao combustível após ele ter deixado o terminal de distribuição, isso é denominado uma aplicação pós- venda.
As aplicações de pós-venda incluem circunstâncias como adicionar o aditivo ao combustível no tanque de entrega, diretamente no tanque de armazenamento a granel do cliente ou diretamente no tanque do veículo do usuário final.
As aplicações pós-venda podem incluir o fornecimento do aditivo de combustível em pequenas garrafas adequadas para adição direta a tanques de armazenamento de combustível ou tanques de veículos.
Como combustível diesel se inclui qualquer combustível adequado para o uso em um motor a diesel tanto para uso em estrada quanto uso que não em estrada.
Isso inclui, mas não se limita a, combustíveis descritos como diesel, diesel marítimo, óleo combustível pesado, óleo combustível industrial, etc.
A composição de combustível de diesel usada na presente invenção pode compreender um óleo combustível com base em petróleo, especificamente, um óleo combustível de destilado intermediário.
Esses óleos combustíveis destilados geralmente fervem na faixa de 110 ºC a 500 ºC, por exemplo, 150 ºC a 400 ºC.
O combustível de diesel pode compreender destilado atmosférico ou destilado a vácuo, gasóleo craqueado, ou uma mescla em qualquer proporção de correntes de destilação direta e refinaria, tais como destilados craqueados termicamente e/ou cataliticamente e destilados hidrocraqueados.
A composição de combustível de diesel pode compreender combustíveis de Fischer-Tropsch não renováveis, tais como aqueles descritos como combustíveis GTL (de gás a líquido), combustíveis CTL (de carvão a líquido) e OTL (de areia e óleo a líquido). A composição de combustível diesel pode compreender um combustível renovável, como uma composição de biocombustível ou composição de biodiesel.
A composição de combustível diesel pode compreender um biodiesel de 1a geração.
O biodiesel de primeira geração contém ésteres de, por exemplo, óleos vegetais, gorduras animais e gorduras de cozinha usadas.
Essa forma de biodiesel pode ser obtida pela transesterificação de óleos, por exemplo, óleo de semente de colza, óleo de soja, óleo de canola, óleo cártamo, óleo de palma, óleo de milho, óleo de amendoim, óleo de semente de algodão, sebo, óleo de coco, óleo de pinhão manso (Jatrofa), óleo de semente de girassol, óleos de cozinha usados, óleos vegetais hidrogenados ou qualquer mistura dos mesmos, com um álcool, geralmente, um monoálcool, geralmente. na presença de um catalisador.
A composição de combustível diesel pode compreender biodiesel de segunda geração.
O diesel de segunda geração é derivado a partir de fontes renováveis, tais como óleos vegetais e gorduras animais, e processado, frequentemente na refinaria, usando-se, por exemplo, hidroprocessamento, tal como o processo H-Bio desenvolvido pela Petrobras.
O biodiesel de segunda geração pode ser similar em propriedades e qualidade ao petróleo com base em fluxos de óleo de combustível, por exemplo, diesel renovável produzido a partir de óleos vegetais, gordura animal etc. e disponibilizado junto à ConocoPhillips como Diesel Renovável e junto à Neste como NExBTL.
A composição de combustível diesel pode compreender biodiesel de terceira geração.
O biodiesel de terceira geração utiliza gaseificação e tecnologia Fischer-Tropsch que inclui aqueles descritos como combustíveis BTL
(biomassa para líquido). O biodiesel de terceira geração não difere amplamente de algum biodiesel de segunda geração, mas tem como objetivo explorar a usinagem completa (biomassa) e, desse modo, amplia a base de matéria-prima.
A composição de combustível diesel pode conter mesclas de qualquer uma ou de todas as composições de combustível diesel acima.
Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel pode ser um combustível diesel misturado compreendendo biodiesel.
Em tais mesclas, o biodiesel pode estar presente em uma quantidade de, por exemplo, até 0,5%, até 1%, até 2%, até 3%, até 4%, até 5%, até 10%, até 20%, até 30%, até 40%, até 50%, até 60%, até 70%, até 80%, até 90%, até 95% ou até 99%. Em algumas modalidades, a composição de combustível pode compreender biodiesel puro.
Em algumas modalidades preferenciais, a composição de combustível compreende pelo menos 5% em peso de biodiesel.
Em algumas modalidades, a composição de combustível pode compreender um combustível GTL puro.
Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel pode compreender um combustível secundário, por exemplo, etanol.
No entanto, preferencialmente, a composição de combustível diesel não contém etanol.
A composição de combustível diesel usada na presente invenção pode conter um teor relativamente alto de enxofre, por exemplo, maior que 0,05% em peso, tal como 0,1% ou 0,2%. No entanto, nas modalidades preferenciais, a composição de combustível diesel tem um teor de enxofre de no máximo 0,05% em peso, com mais preferência, de no máximo 0,035% em peso, especificamente de no máximo 0,015%. Os combustíveis com níveis ainda mais baixos de enxofre também são adequados, tais como, combustíveis com menos que 50 ppm de enxofre em peso, de preferência, menos que 20 ppm, por exemplo, 10 ppm ou menos.
A composição de combustível diesel da presente invenção compreende de preferência pelo menos 5% em peso de biodiesel e menos de 50 ppm de enxofre.
Constatou-se que os compostos de aditivos de amônio quaternário da presente invenção são eficazes no controle de depósitos em composições lubrificante e combustível.
A presente invenção pode fornecer o uso de um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto como um aditivo para composições de óleo lubrificante ou combustível.
A presente invenção pode fornecer o uso de um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto como um aditivo de controle de depósito para composições de óleo lubrificante ou combustível.
A presente invenção pode fornecer o uso de um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto como um aditivo de controle de depósito para composições de óleo lubrificante.
A presente invenção pode fornecer o uso de um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto como um aditivo de controle de depósito para composições de combustível.
A presente invenção pode fornecer o uso de um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto como um aditivo de controle de depósito para composições de combustível diesel.
De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é fornecido o uso de um composto de amônio quaternário da fórmula (I):
(I) como e aditivo em que R0, R1, R2 e R3 são cada um individualmente um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído; X é um grupo de ligação; R4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; c é pelo menos 1; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O-. As particularidades preferenciais do quarto aspecto são as definidas em relação ao primeiro, segundo e terceiro aspectos.
O uso do quarto aspecto se refere, de preferência, ao uso do composto de amônio quaternário como um aditivo de combustível, de preferência um aditivo de combustível diesel.
De preferência, a utilização do quarto aspecto se refere à utilização do composto de amónio quaternário do primeiro aspecto como aditivo detergente.
O quarto aspecto da presente invenção pode fornecer o uso de um composto de amônio quaternário da fórmula (I) para melhorar o desempenho de um motor.
O uso é adequadamente alcançado quando uma composição compreendendo o composto de amônio quaternário é queimada no motor.
De preferência, o motor é um motor diesel.
De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, é fornecido um método para aprimorar o desempenho de um motor, em que o método compreende combustão no motor da composição de combustível que compreende como um aditivo um composto de amônio quaternário da fórmula (I):
(I) em que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, X é um grupo de ligação, R4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo, c é pelo menos 1; W é O - ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O -. As particularidades preferenciais do quinto aspecto da invenção são conforme definido em relação aos primeiro, segundo, terceiro e quarto aspectos.
O método do quinto aspecto envolve de preferência a combustão no motor de uma composição do terceiro aspecto.
O quinto aspecto da invenção refere-se a um método para melhorar o desempenho de um motor.
De preferência, o motor é um motor diesel.
Com mais preferência, o motor é um motor diesel de injeção direta.
A presente invenção se refere ao aprimoramento do desempenho de motores a diesel pela combustão de composições de combustível diesel que compreendem um composto de amônio quaternário.
De preferência, a melhoria no desempenho do motor é conseguida combatendo depósitos no motor.
Em modalidades preferenciais, o quinto aspecto da presente invenção se refere a um método de combate a depósitos em um motor, de preferência um motor a diesel.
O método pode ser alcançado queimando no motor um composto de amônio quaternário de composição que funciona como um detergente.
Assim, a presente invenção pode fornecer um método de combate a depósitos em um motor a diesel, o método compreendendo a combustão no motor de uma composição de combustível compreendendo como um aditivo um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto.
Adequadamente, o uso do quarto aspecto de um aditivo melhora o desempenho de um motor, de preferência um motor a diesel.
Esta melhoria no desempenho pode, por exemplo, ser alcançada combatendo depósitos no motor.
O quarto aspecto da presente invenção refere-se ao uso do composto aditivo de amônio quaternário como um detergente.
Referências aqui para melhorar o desempenho e/ou combater depósitos podem se aplicar ao quarto e/ou ao quinto aspecto da invenção.
Verificou-se que os compostos aditivos de amônio quaternário usados na presente invenção são particularmente eficazes em motores a diesel modernos com um sistema de combustível de alta pressão.
Algumas características de motores deste tipo foram descritas anteriormente neste documento.
Adequadamente, a presente invenção combate depósitos e/ou melhora o desempenho de um motor diesel com um sistema de combustível de alta pressão.
Adequadamente, o motor diesel tem uma pressão superior a 1.350 bar (1,35 x 10 8 Pa). Pode ter uma pressão de até 2.000 bar (2 x 10 8 Pa) ou mais.
Dois exemplos não limitadores de tais sistemas de combustível de alta pressão são: o sistema de injeção sistema de injeção direta comum, em que o combustível é comprimido com a utilização de uma bomba de alta pressão que fornece o mesmo às válvulas de injeção de combustível através de um trilho comum; e o sistema de injeção de unidade que integra a bomba de alta pressão e a válvula de injeção de combustível em uma montagem, alcançando as pressões de injeção mais altas possíveis, excedendo 2.000 bar (2 x 10 8 Pa). Em ambos os sistemas, ao pressurizar o combustível, o combustível fica quente, geralmente em temperaturas de cerca de 100 ºC ou acima.
Em sistemas de duto comuns, o combustível é armazenado em pressão alta no duto de acumulador central ou acumuladores separados antes de ser entregue aos injetores.
Geralmente, um pouco do combustível aquecido é devolvido para o lado de pressão baixa do sistema de combustível ou devolvido ao tanque de combustível.
Em sistemas de injeção de unidade, o combustível é comprimido dentro do injetor a fim de gerar as pressões de injeção altas.
Esse, por sua vez, aumenta a temperatura do combustível.
Em ambos os sistemas, o combustível está presente no corpo de injetor antes na injeção na qual o mesmo é aquecido adicionalmente devido ao calor da câmara de combustão.
A temperatura do combustível na ponta do injetor pode ser tão alta quanto 250 a 350 ºC.
Desse modo, o combustível é estressado em pressões de 1.350 bar (1,35 x 108 Pa) até acima de 2.000 bar (2 x 108 Pa) e temperaturas de cerca de 100 ºC a 350 ºC antes da injeção, que é algumas vezes recirculado novamente dentro do sistema de combustível aumentando, desse modo, o tempo no qual o combustível experimenta essas condições.
Um problema comum com motores a diesel é a incrustação do injetor, particularmente, o corpo do injetor, e o bocal de injetor.
A incrustação também pode ocorrer no filtro de combustível.
A incrustação de bocal de injetor ocorre quando o bocal se torna bloqueado com depósitos do combustível diesel.
A incrustação de filtros de combustível pode ser relacionada à recirculação de combustível de volta ao tanque de combustível.
Os depósitos aumentam com a degradação do combustível.
Os depósitos podem tomar a forma de resíduos similares a coque de carbono, vernizes ou resíduos similares à goma ou pegajosos.
Os combustíveis de diesel se tornam mais e mais instáveis quanto mais são aquecidos, particularmente, se aquecidos sob pressão.
Portanto, os motores a diesel que têm sistemas de combustível de alta pressão podem causar uma degradação de combustível aumentada.
Nos últimos anos, a necessidade para reduzir emissões levou à reprojeção contínua de sistemas de injeção para auxiliar no alcance de alvos mais baixos.
Isso levou a injetores cada vez mais complexos e a uma tolerância mais baixa a depósitos.
O problema da incrustação de injetor pode ocorrer ao se usar qualquer tipo de combustíveis de diesel.
No entanto, alguns combustíveis podem ser particularmente propensos a causar incrustação, ou a incrustação pode ocorrer mais rapidamente quando esses combustíveis são usados.
Por exemplo, combustíveis que contêm biodiesel e aqueles que contêm espécies metálicas podem levar a depósitos aumentados.
Quando os injetores se tornam bloqueados ou parcialmente bloqueados, a entrega de combustível é menos eficiente, e há uma mistura insuficiente do combustível com o ar. Ao longo do tempo, isso leva a uma perda na potência do motor, aumento de emissões de escape e baixa economia de combustível. Sabe-se que os depósitos ocorrem nos canais de aspersão do injetor, levando a um fluxo reduzido e perda de potência. À medida que o tamanho do orifício de bocal de injetor é reduzido, o impacto relativo do aumento do depósito se torna mais significativo. Sabe-se que os depósitos ocorrem na ponta injetora. Aqui, os mesmos afetam o padrão de aspersão de combustível e ocasionam uma combustão menos eficaz e emissões mais altas e aumento de consumo de combustível associados.
na ponta injetora, que levam ao fluxo reduzido e perda de potência, os depósitos podem ocorrer dentro do corpo do injetor, ocasionando problemas adicionais. Esses depósitos podem ser chamados de depósitos de injetor de diesel internos (ou IDIDs). Os IDIDs ocorrem dentro do injetor nas partes móveis fundamentais. Os mesmos podem impedir o movimento dessas partes, afetando a temporização e a quantidade de injeção de combustível. Visto que os motores a diesel operam sob condições muito precisas, esses depósitos podem ter um impacto significativo no desempenho. Os IDIDs ocasionam vários problemas, incluindo a perda de potência e economia de combustível reduzida devido a medição e combustão abaixo do ótimo. Inicialmente, o usuário pode experimentar problemas com ignição a frio e/ou execução irregular do motor. Esses depósitos podem levar à aderência de injetor mais séria. Isso ocorre quando os depósitos interrompem o movimento de partes do injetor e, assim, o injetor para de funcionar. Quando vários ou todos os injetores aderem, o motor pode falhar por completo. O CEC introduziu recentemente um Teste de Depósito de Injetor Interno de Diesel, CEC F-110-16, para discriminar entre os combustíveis que diferem em sua capacidade de produzir IDID em motores diesel common rail de injeção direta.
Conforme mencionado acima, o problema de incrustação de injetor pode ter mais probabilidade de ocorrer ao usar as composições de combustível que compreendem espécies de metal.
Várias espécies de metal podem estar presentes em composições de combustível.
Isso pode se dar devido à contaminação do combustível durante a fabricação, armazenamento, transporte ou uso ou devido à contaminação dos aditivos para combustível.
As espécies de metal também podem ser adicionadas aos combustíveis propositalmente.
Por exemplo, metais de transição são ocasionalmente adicionados como catalisadores provenientes de combustível, por exemplo, para aprimorar o desempenho de filtros de particulados para diesel.
Podem ocorrer problemas de aderência do injetor quando espécies de metal ou amônio, particularmente espécies de sódio, reagem com espécies de ácido carboxílico no combustível.
Acredita-se que a contaminação por sódio de combustível diesel e a formação resultante de sais de carboxilato seja a maior causa de aderência de injetor.
Em algumas modalidades preferenciais, as composições de combustível diesel usadas na presente invenção compreendem sódio e/ou cálcio.
Adequadamente, eles compreendem sódio.
O sódio e/ou cálcio estão tipicamente presentes em uma quantidade total de 0,01 a 50 ppm, de preferência, de 0,05 a 5 ppm, de preferência, 0,1 a 2 ppm, tal como 0,1 a 1 ppm.
Outras espécies que contêm metal também podem estar presentes como um contaminante, por exemplo, através da corrosão de metal e superfícies de óxido de metal por espécies acídicas presentes no combustível ou a partir do óleo lubrificante.
No uso, os combustíveis tais como combustíveis de diesel entram em contato rotineiramente com superfícies de metal, por exemplo, em sistemas de abastecimento de veículo, tanques de combustível, meios de transporte de combustível, etc, tipicamente, contaminação que contém metal pode compreender metais de transição, tais como zinco, ferro e cobre; outros metais do grupo I ou grupo II e outros metais tal como chumbo.
A presença de espécies que contêm metal pode originar depósitos de filtro de combustível e/ou depósitos de injetor externos que incluem depósitos de ponta injetora e/ou bocal depósitos.
Além da contaminação que contém metal que pode estar presente em combustíveis de diesel, existem circunstâncias em que espécies que contêm metal podem ser adicionadas intencionalmente ao combustível.
Por exemplo, conforme é conhecido na técnica, espécies catalisadoras provenientes de combustível que contêm metal podem ser adicionadas para auxiliar na regeneração de capturas de particulados.
A presença de tais catalisadores também pode originar depósitos de injetor quando os combustíveis são usados em motores a diesel que têm sistemas de combustível de alta pressão.
A contaminação que contém metal, dependendo da sua fonte, pode estar na forma de particulados insolúveis ou compostos ou complexos solúveis.
Os catalisadores provenientes de combustível que contêm metal são, frequentemente, compostos ou complexos solúveis ou espécies coloidais.
Em algumas modalidades, o combustível diesel pode compreender espécies que contêm metal que compreendem um catalisador proveniente de combustível.
De preferência, o catalisador proveniente de combustível compreende um ou mais metais selecionados dentre ferro, cério, platina, manganês, metais do grupo I e grupo II, por exemplo, cálcio e estrôncio.
Com máxima preferência, o catalisador proveniente de combustível compreende um metal selecionado dentre ferro e cério.
Em algumas modalidades, o combustível diesel pode compreender espécies que contêm metal que compreendem zinco.
O zinco pode estar presente em uma quantidade de 0,01 a 50 ppm, de preferência, de 0,05 a 5 ppm, com mais preferência, 0,1 a 1,5 ppm.
Tipicamente, a quantidade total de todas as espécies que contêm metal no combustível diesel, expressa em termos do peso total de metal nas espécies, se encontra entre 0,1 e 50 ppm em peso, por exemplo, entre 0,1 e 20 ppm, de preferência, entre 0,1 e 10 ppm em peso, com base no peso do combustível diesel. É vantajoso fornecer uma composição de combustível diesel que impeça ou reduza a ocorrência de depósitos em um motor a diesel. Em algumas modalidades, tais depósitos podem incluir depósitos de injetor "externos", como depósitos dentro e ao redor do orifício do bocal e na ponta do injetor. Em algumas modalidades preferenciais, os depósitos incluem depósitos de injetores "internos" ou IDIDs. Pode-se considerar que tais composições de combustível a incrustação. Também é desejável fornecer uma composição de combustível diesel que possa auxiliar na limpeza de depósitos desses tipos. Tal composição de combustível que, quando submetida à combustão em um motor a diesel, encrustado.
encrustado pode fornecer vantagens significativas. Por exemplo, uma limpeza superior pode levar a um aumento na potência e/ou um aumento na economia de combustível. Além disso, a remoção de depósitos de um motor, em particular, de injetores, pode levar a um aumento no intervalo de tempo antes da manutenção, ou a substituição do injetor é necessária, reduzindo, assim, os custos de manutenção. Embora, pelas razões mencionadas acima, os depósitos em injetores sejam um problema específico observado em motores a diesel modernos com sistemas de combustível de pressão alta, é desejável fornecer uma composição de combustível diesel que também fornecer detergência eficaz em motores a diesel tradicionais mais velhos, de modo que um único combustível fornecido nas bombas possa ser usado em motores de todos os tipos. Também é desejável que as composições de combustível reduzam a incrustação de filtros de combustível de veículos. É útil fornecer composições que evitam ou inibem a ocorrência de depósitos de filtro de combustível, isto é,
fornecem uma função de "manter limpo". É útil fornecer composições que removam depósitos existentes de depósitos de filtro de combustível isto é, forneçam uma função d fornecer ambas essas funções são especificamente úteis.
O método da presente invenção é particularmente eficaz no combate a depósitos em um motor a diesel moderno com um sistema de combustível de alta pressão.
Esses motores a diesel podem ser caracterizados de diversas maneiras.
Esses motores são tipicamente equipados com equipamento de injeção de combustível que alcançam ou excedem a legislação para emissões tros países.
Esses motores são tipicamente equipados com injetores de combustível que têm uma pluralidade de aberturas, em que cada abertura tem uma entrada e uma saída.
Esses motores podem ser caracterizados por aberturas que são afuniladas de tal modo que o diâmetro de entrada dos orifícios de aspersão seja maior do que o diâmetro de saída.
Esses motores modernos podem ser caracterizados por aberturas
Esses motores modernos a diesel podem ser caracterizados por aberturas em que uma borda interna da entrada é arredondada.
Esses motores a diesel modernos podem ser caracterizados pelo fato de que o injetor tem mais do que uma abertura, adequadamente, mais do que 2 aberturas, de preferência, mais do que 4 aberturas, por exemplo, 6 ou mais aberturas.
Esses motores a diesel modernos podem ser caracterizado por uma temperatura de ponta operacional em excesso de 250 ºC.
Esses motores modernos a diesel podem ser caracterizados por um sistema de injeção de combustível que fornece uma pressão de combustível maior que 135 MPa (1.350 bar), de preferência, maior que 150 MPa (1.500 bar), com mais preferência, mais que 200 MPa (2.000 bar). De preferência, o motor a diesel tem um sistema de injeção de combustível que compreende um sistema de injeção direta comum.
O método da presente invenção combate de preferência depósitos em um motor tendo uma ou mais das características descritas acima.
O uso da presente invenção melhora de preferência o desempenho de um motor.
Essa melhoria no desempenho é adequadamente alcançada reduzindo-se os depósitos no motor.
O primeiro aspecto da presente invenção refere-se a um método de combate a depósitos em um motor a diesel.
Combater os depósitos pode envolver reduzir ou impedir a formação de depósitos em um motor em comparação à execução do motor com o uso de combustível não aditivado.
Pode- Combater os depósitos pode envolver a remoção de depósitos existentes em um motor.
Isso pode ser considerado como alcançar o
Em modalidades especificamente preferenciais, o método do quinto aspecto e o uso do quarto aspecto da presente invenção podem ser usados para fornecer desempenho de "manter limpo" e "limpar". Conforme explicado acima, os depósitos podem ocorrer em diferentes locais dentro de um motor a diesel, por exemplo, um motor a diesel moderno.
A presente invenção é particularmente útil para impedir ou reduzir ou remover os depósitos internos em injetores de motores que operam em altas pressões e temperaturas nos quais o combustível pode ser recirculado, e que compreendem uma pluralidade de aberturas finas através das quais o combustível é entregue ao motor.
A presente invenção encontra utilidade em motores para veículos para tarefas pesadas e veículos de passageiro.
Os veículos de passageiro que incorporam um motor de injeção direta de alta velocidade (ou HSDI) podem, por exemplo, se beneficiar da presente invenção.
A presente invenção também pode fornecer desempenho aprimorado em motores a diesel modernos que têm um sistema de combustível de alta pressão ao controlar depósitos de injetor externo, por exemplo, aqueles que ocorrem no bico injetor e/ou na ponta injetora.
A capacidade para fornecer controle de depósitos de injetor internos e depósitos de injetor externos é uma vantagem útil da presente invenção.
Adequadamente, a presente invenção pode reduzir ou impedir a formação de depósitos de injetor externos.
A mesma pode, portanto, fornecer o
Adequadamente, a presente invenção pode reduzir ou remover depósitos de injetor externos existentes.
A mesma pode fornecer o desempenho ão a depósitos de injetor externos.
Adequadamente, a presente invenção pode reduzir ou impedir a formação de depósitos de injetor de diesel internos.
A mesma pode, portanto,
diesel internos.
Adequadamente, a presente invenção pode reduzir ou remover os depósitos de injetor de diesel internos existentes.
A mesma pode, portanto, fo internos.
A presente invenção também pode combater depósitos em filtros de combustível de veículos.
Isso pode incluir reduzir ou impedir a formação de
A remoção ou redução de IDIDs de acordo com a presente invenção levará a uma melhoria no desempenho do motor.
A melhoria no desempenho do sistema de motor a diesel pode ser medida de várias maneiras.
Os métodos adequados dependerão do tipo de ser observado por uma melhoria no desempenho de um motor já encrustado.
A eficácia dos aditivos para combustível é frequentemente avaliada com o uso de um teste de motor controlado.
Na Europa, o conselho europeu coordenador para o desenvolvimento de testes de desempenho para combustíveis de transporte, lubrificantes e outros fluidos (a entidade industrial conhecida como CEC) desenvolveu um teste para aditivos para motores modernos a diesel, tais como motores de HSDI.
O teste CEC F-98-08 é usado para avaliar se o combustível diesel é adequado para o uso em motores que atendem aos regulamentos de emissões da uniã se baseia em um motor Peugeot DW10 usando-se injetores Euro 5, e é comumente denominado de teste DW10B.
Esse teste mede a perda de potência no motor devido a depósitos nos injetores, e é descrito adicionalmente no exemplo 4. De preferência, o uso da composição de combustível da presente invenção leva a depósitos reduzidos no teste DW10B.
Para o desempenho de depósitos.
Para de preferência observada.
O teste DW10B é usado para medir a perda de potência em motores diesel modernos com um sistema de combustível de alta pressão.
Adequadamente, o uso de uma composição de combustível da presente invenção pode fornecer um desempenho de "manter limpo" em motores a diesel modernos, ou seja, a formação de depósitos nos injetores desses motores pode ser inibida ou evitada.
De preferência, este desempenho é tal que uma perda de energia inferior a 5%, de preferência inferior a 2%, é observada após 32 horas, conforme medido pelo teste DW10B.
Adequadamente, o uso de uma composição de combustível da presente invenção pode fornecer um desempenho de "limpeza" em motores a diesel modernos, isto é, depósitos nos injetores de um motor já contaminado podem ser removidos.
De preferência, este desempenho é tal que a potência de um motor obstruído pode retornar a 1% do nível alcançado ao usar injetores limpos dentro de 16 horas, de preferência 12 horas, com mais preferência 8 horas conforme medido no teste DW10B.
Em algumas modalidades preferenciais, a limpeza também pode fornecer um aumento de potência.
Assim, um motor sujo pode ser tratado para remover os depósitos existentes e fornecer um ganho de potência adicional.
Os injetores limpos podem incluir novos injetores ou injetores que foram removidos e fisicamente limpos, por exemplo, em um banho de ultrassom.
O CEC também desenvolveu um novo teste, comumente conhecido como DW10C, que avalia a capacidade de uma composição de combustível para evitar a formação de IDIDs que levam à aderência do injetor.
Este teste é descrito no exemplo 5. Uma versão modificada deste teste adaptada para medir a limpeza é descrita no exemplo 6. O teste DW10C pode ser usado para medir o desempenho de
Em algumas modalidades, a presente invenção fornece um desempenho de "manter limpo" em relação à formação de IDIDs.
Tal desempenho pode ser ilustrado pela obtenção de uma pontuação de mérito de pelo menos 7 conforme medido pelo teste DW10C, de preferência pelo menos 8, com mais preferência pelo menos 9. Em algumas modalidades, uma pontuação de mérito de pelo menos 9,3 pode ser alcançada, por exemplo, pelo menos 9,4, pelo menos 9,5, pelo menos 9,6 ou pelo menos 9,7. Em algumas modalidades, a presente invenção fornece um desempenho de "limpeza" em relação aos IDIDs, em que os IDIDs existentes podem ser removidos.
Esse desempenho é ilustrado nos exemplos.
As composições de combustível diesel da presente invenção também podem fornecer desempenho melhorado quando usadas com motores a diesel tradicionais.
De preferência, o desempenho melhorado é alcançado ao se usar as composições de combustível diesel em motores modernos a diesel que têm sistemas de combustível de alta pressão e ao se usar as composições em motores a diesel tradicionais.
Isso é importante pois o mesmo permite que seja fornecido um único combustível que possa ser usado em novos motores e veículos mais velhos.
Para motores mais antigos, uma melhoria no desempenho pode ser medida usando o teste XUD9. Este teste é descrito em relação ao exemplo 5. Adequadamente, o uso de uma composição de combustível da presente invenção pode fornecer um desempenho de "manter limpo" em motores a diesel tradicionais, ou seja, a formação de depósitos nos injetores desses motores pode ser inibida ou evitada.
De preferência, este desempenho é tal que uma perda de fluxo inferior a 50%, de preferência inferior a 30%, é observada após 10 horas, conforme medido pelo teste XUD-9. Adequadamente, o uso de uma composição de combustível da presente invenção pode fornecer um desempenho de "limpeza" em motores a diesel tradicionais, ou seja, os depósitos nos injetores de um motor já contaminado podem ser removidos.
De preferência, este desempenho é tal que a perda de fluxo de um motor obstruído pode ser reduzida em 10% ou mais dentro de 10 horas, conforme medido no teste XUD-9. Os benefícios proporcionados pela presente invenção significam que os motores precisam de manutenção menos frequente, levando a economia de custos e um aumento nos intervalos de manutenção.
De preferência, o método e a utilização da presente invenção proporcionam uma melhoria no desempenho de um motor diesel.
Esta melhoria no desempenho é adequadamente selecionada de um ou mais de: uma redução na perda de potência do motor;
uma redução nos depósitos de injetor de diesel externo; uma redução nos depósitos de injetor diesel interno; uma melhoria na economia de combustível; uma redução nos depósitos de filtro de combustível; uma redução nas emissões; e um aumento nos intervalos de manutenção.
Os aditivos da presente invenção podem fornecer um benefício adicional além dos listados acima.
Por exemplo, o aditivo pode fornecer benefícios de lubricidade e/ou inibição de corrosão e/ou melhoria de fluxo a frio.
A composição de combustível diesel da presente invenção pode incluir um ou mais aditivos adicionais, tais como aqueles que são comumente incluídos em combustíveis de diesel.
Esses incluem, por exemplo, antioxidantes, dispersantes, detergentes, compostos desativadores de metal, agentes antissedimentação de cera, aprimoradores de escoamento a frio, aprimoradores de cetano, redutores de turbidez, estabilizadores, desemulsificante, antiespumas, inibidores de corrosão, aprimoradores de lubricidade, corantes, marcadores, aprimoradores de combustão, desativadores de metal, máscaras de odor, redutores de arraste e aprimoradores de condutividade.
Exemplos de quantidades adequadas de cada um desses tipos de aditivos serão conhecidos pelo indivíduo versado na técnica.
Em algumas modalidades, a combinação de um aditivo da invenção e um outro aditivo pode fornecer uma melhoria sinérgica no desempenho.
Por exemplo, o uso de um composto aditivo de amônio quaternário da invenção em combinação com um melhorador de fluxo a frio pode fornecer uma melhoria inesperada na detergência e/ou desempenho do fluxo a frio em comparação com o desempenho dos aditivos individuais usados sozinhos.
Em algumas modalidades, o uso de um composto aditivo de amônio quaternário da presente invenção pode permitir que uma taxa de tratamento mais baixa de melhorador de fluxo de frio seja usada.
Por exemplo, o uso de um composto aditivo de amônio quaternário da invenção em combinação com um inibidor de corrosão pode fornecer uma melhoria inesperada na detergência e/ou inibição de corrosão em comparação com o desempenho dos aditivos individuais usados sozinhos.
Em algumas modalidades, o uso de um composto aditivo de amônio quaternário da presente invenção pode permitir que uma menor taxa de tratamento de inibidor de corrosão seja usada.
Por exemplo, o uso de um composto aditivo de amônio quaternário da invenção em combinação com um melhorador de lubricidade pode fornecer uma melhoria inesperada na detergência e/ou lubricidade em comparação com o desempenho dos aditivos individuais usados sozinhos.
Em algumas modalidades, o uso de um composto aditivo de amônio quaternário da presente invenção pode permitir que uma taxa de tratamento mais baixa de melhorador de lubricidade seja usada.
Em algumas modalidades preferenciais, a composição de combustível diesel da presente invenção compreende um ou mais detergentes adicionais.
Os detergentes que contêm nitrogênio são preferenciais.
O um ou mais detergentes adicionais podem fornecer um benefício sinérgico de modo que um desempenho melhorado seja observado ao usar a combinação de um composto aditivo de amônio quaternário da invenção e um detergente contendo nitrogênio em comparação com o uso de uma quantidade equivalente de qualquer aditivo sozinho.
O uso de uma combinação de um composto aditivo de amônio quaternário e um detergente contendo nitrogênio também pode combater depósitos e melhorar o desempenho em um motor a diesel tradicional.
Os um ou mais detergentes adicionais podem ser selecionados dentre: (i) um aditivo de sal de amônio quaternário que não é um composto da fórmula (I); (ii) o produto de uma reação de Mannich entre um aldeído, uma amina e um fenol opcionalmente substituído; (iii) o produto de reação de um agente acilante derivado de ácido carboxílico e uma amina; (iv) o produto de reação de um agente acilante derivado de ácido carboxílico e hidrazina; (v) um sal formado pela reação de um ácido carboxílico com di-n- butilamina ou tri-n-butilamina; (vi) o produto de reação de um ácido dicarboxílixo substituído por hidrocarbila ou anidrido e um composto de amina ou sal no qual o produto compreende pelo menos um grupo aminotriazol; e (vii) um aditivo detergente poliaromático substituído.
De preferência, um ou mais detergentes adicionais são selecionados de um ou mais de: (i) um aditivo de sal de amônio quaternário que não é um composto da fórmula (I); (ii) o produto de uma reação de Mannich entre um aldeído, uma amina e um fenol opcionalmente substituído; e (iii) o produto de reação de um agente acilante derivado de ácido carboxílico e uma amina.
A proporção do composto aditivo de amônio quaternário para o detergente contendo nitrogênio é adequada de 5:1 a 1:5, de preferência de 2:1 a 1:2. Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel compreende ainda (i) um aditivo de sal de amônio quaternário que não é um composto da fórmula (I). O aditivo de sal de amônio quaternário é, adequadamente, o produto de reação de uma espécie que contém nitrogênio que tem pelo menos um grupo de amina terciária e um agente de quaternização.
A espécie que contém nitrogênio pode ser selecionada dentre: (x) o produto de reação de um agente acilante substituído por hidrocarbila e um composto que compreende pelo menos um grupo de amina terciária e um grupo de amina primária, amina secundária ou álcool; (y) um produto de reação de Mannich que compreende um grupo de amina terciária; e (z) uma amina substituída por polialquileno que tem pelo menos um grupo de amina terciária.
Exemplos de sal de amônio quaternário e métodos para preparar o mesmo são descritos nas patentes a seguir, que são incorporadas ao presente documento a título de referência, U.S. 2008/0307698, U.S. 2008/0052985, U.S.2008/0113890 e U.S. 2013/031827. A preparação de alguns aditivos de sal de amônio quaternário adequados nos quais a espécie que contém nitrogênio inclui o componente (x) é descrita nos documentos WO 2006/135881 e WO2011/095819. O componente (y) é um produto de reação de Mannich que tem uma amina terciária.
A preparação de sais de amônio quaternário formados a partir da espécie que contém nitrogênio que inclui o componente (y) é descrita no documento US 2008/0052985. A preparação de aditivos de sal de amônio quaternário nos quais a espécie que contém nitrogênio inclui o componente (z) é descrita, por exemplo, no documento US 2008/0113890. Para formar o aditivo de sal de amônio quaternário (i), a espécie que contém nitrogênio que tem um grupo de amina terciária é reagida com um agente de quaternização.
O agente de quaternização pode ser selecionado adequadamente dentre ésteres e não ésteres.
Os agentes de quaternização preferenciais para uso na presente invenção incluem oxalato de dimetila, 2-nitrobenzoato de metila, salicilato de metila e óxido de estireno ou óxido de propileno, opcionalmente, em combinação com um ácido adicional.
Um sal de amônio quaternário adicional especificamente preferencial para uso na presente invenção é formado reagindo-se salicilato de metila ou oxalato de dimetila com o produto de reação de um anidrido succínico substituído por poli-isobutileno que tem um peso molecular numérico médio de PIB de 700 a 1.300 e dimetilaminopropilamina.
Outros sais de amônio quaternário adequados incluem terpolímeros quaternizados, por exemplo, conforme descrito no documento US2011/0258917; copolímeros quaternizados, por exemplo, conforme descrito no documento US2011/0315107; e o os compostos de nitrogênio quaternizados isentos de ácido revelados no documento US2012/0010112. Outros compostos de amônio quaternário adequados para uso na presente invenção incluem os compostos de amônio quaternário descritos nos pedidos copendentes dos requerentes WO2011095819, WO2013/017889, WO2015/011506, WO2015/011507, WO2016/016641 e PCT/GB2016/052312. Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel usada na presente invenção compreende de 1 a 500 ppm, de preferência 50 a 250 ppm do composto aditivo de amônio quaternário da presente invenção e de 1 a 500 ppm, de preferência 50 a 250 ppm de um outro amônio quaternário aditivo (i). Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel compreende adicionalmente (ii) o produto de uma reação de Mannich entre um aldeído, uma amina e um fenol opcionalmente substituído.
Esse produto de reação de Mannich, de maneira adequada, não é um sal de amônio quaternário.
De preferência, o componente de aldeído usado para preparar o aditivo de Mannich é um aldeído alifático.
De preferência, o aldeído tem 1 a 10 átomos de carbono.
Com máxima preferência, o aldeído é formaldeído.
As aminas adequadas para utilização na preparação do aditivo Mannich incluem monoaminas e poliaminas.
Uma monoamina adequada é a butilamina.
A amina usada para preparar o aditivo de Mannich é, de preferência, uma poliamina.
A mesma pode ser selecionada a partir de qualquer composto que inclua dois ou mais grupos amina.
De preferência, a poliamina é uma poliamina de polialquileno, de preferência, uma poliamina de polietileno.
Com máxima preferência, a poliamina compreende tetraetilenopentamina ou etilenodiamina.
O componente fenol opcionalmente substituído usado para preparar o aditivo de Mannich pode ser substituído por 0 a 4 grupos no anel aromático (além do fenol OH). Por exemplo, o mesmo pode ser um cresol substituído por hidrocarbila.
Com mais preferência, o componente fenol é um fenol monossubstituído.
De preferência, o mesmo é um fenol substituído por hidrocarbila.
Os substituintes de hidrocarbila preferenciais são substituintes de alquila que têm 4 a 28 átomos de carbono, especificamente, 10 a 14 átomos de carbono.
Outros substituintes hidrocarbila preferidos são substituintes polialquenila.
Tais substituintes de poli-isobutenila tendo um peso molecular numérico médio de 400 a 2.500, por exemplo de 500 a 1.500. Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel da presente invenção compreende de 1 a 500 ppm, de preferência 50 a 250 ppm de um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto e de 1 a 500 ppm, de preferência 50 a 250 ppm de um aditivo Mannich (ii). Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel compreende adicionalmente (iii) o produto de reação de um agente acilante derivado de ácido carboxílico e uma amina.
Esses também podem ser chamados, no presente documento, em geral, de compostos que contêm nitrogênio acilados.
Os compostos que contêm nitrogênio acilados adequados podem ser produzidos reagindo-se um agente acilante de ácido carboxílico com uma amina e são conhecidos pelos indivíduos versados na técnica.
Os agentes acilantes substituídos por hidrocarbila preferenciais são anidridos succínicos de poi-isobutenila.
Esses compostos são comumente a técnica.
Os poli-isobutenos e os chamados poli-isobutenos "altamente reativos" convencionais são adequados para o uso na invenção.
Os PIBSAs especificamente preferenciais são aqueles que têm um peso molecular de PIB (Mn) de 300 a 2.800, de preferência, de 450 a 2.300, com mais preferência, de 500 a 1.300. Nas modalidades preferenciais, o produto de reação do agente acilante derivado de ácido carboxílico e uma amina inclui pelo menos um grupo amina primário ou secundário.
Um composto que contém nitrogênio acilado preferencial para uso na presente invenção é preparado reagindo-se um agente acilante derivado de ácido succínico substituído por poli(isobuteno) (por exemplo, anidrido, ácido, éster, etc.) em que o substituinte de poli(isobuteno) tem um peso molecular numérico médio (Mn) entre 170 e 2.800 com uma mistura de poliaminas de etileno que têm de 2 a cerca de 9 átomos de nitrogênio de amino, de preferência, cerca de 2 a cerca de 8 átomos de nitrogênio, por poliamina de etileno e cerca de 1 a cerca de 8 grupos etileno.
Esses compostos de nitrogênio acilados são formados adequadamente pela reação de uma razão molar entre agente acilante:composto de amino de 10:1 a 1:10, de preferência, de 5:1 a 1:5, com mais preferência, de 2:1 a 1:2 e, com máxima preferência, de 2:1 a 1:1. Em modalidades especificamente preferenciais, os compostos de nitrogênio acilados são formados pela de agente acilante para composto de amino em uma razão molar entre 1,8:1 a 1:1,2, de preferência, de 1,6:1 a 1:1,2, com mais preferência, de 1,4:1 a 1:1,1 e, com máxima preferência, de 1,2:1 a 1:1. Os compostos de amino acilados desse tipo e sua preparação são bem conhecidos pelos indivíduos versados na técnica e são descritos, por exemplo, nos documentos EP0565285 e US5925151. Em algumas modalidades preferenciais, a composição compreende um detergente do tipo formado pela reação de um agente acilante derivado de ácido succínico substituído por poli-isobuteno e uma poliamina de polietileno.
Os compostos adequados são descritos, por exemplo, no documento WO2009/040583.
Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel da presente invenção compreende de 1 a 500 ppm, de preferência 50 a 250 ppm de um composto de amônio quaternário do primeiro aspecto e de 1 a 500 ppm, de preferência 50 a 250 ppm de um aditivo que é o produto da reação de um agente de acilação e uma amina (iii). Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel compreende (iv) o produto de reação de um agente acilante derivado de ácido carboxílico e hidrazina.
Adequadamente, o aditivo compreende o produto de reação entre um ácido ou anidrido succínico substituído por hidrocarbila e hidrazina.
De preferência, o grupo hidrocarbila do ácido ou anidrido succínico substituído por hidrocarbila compreende um grupo C8-C36, de preferência, um grupo C8-C18. Alternativamente, o grupo hidrocarbila pode ser um grupo poli- isobutileno com um peso molecular numérico médio entre 200 e 2.500, de preferência, entre 800 e 1.200. A hidrazina tem a fórmula NH2-NH2. A hidrazina pode ser hidratada ou não hidratada.
O mono-hidrato de hidrazina é preferencial.
A reação entre o ácido ou anidrido succínico substituído por hidrocarbila e hidrazina produz uma variedade de produtos, tais como revelado no documento US 2008/0060259. Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel compreende adicionalmente (v) um sal formado pela reação de um ácido carboxílico com di-n-butilamina ou tri-n-butilamina.
Compostos exemplificativos desse tipo são descritos no documento US 2008/0060608. Tais aditivos podem ser, adequadamente, o sal de di-n-butilamina ou tri-n-butilamina de um ácido graxo da fórmula [R'(COOH)X]y', em que cada R' é independentemente um grupo hidrocarboneto de entre 2 e 45 átomos de carbono, e x é um número inteiro entre 1 e 4. Em uma modalidade preferencial, o ácido carboxílico compreende ácido graxo de talóleo (TOFA).
Recursos preferenciais adicionais de aditivos desse tipo são descritos no documento EP1900795. Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel compreende adicionalmente (vi) o produto de reação de um ácido ou anidrido dicarboxílico substituído por hidrocarbila e um composto ou sal de amina cujo produto compreende pelo menos um grupo amino triazol.
Os recursos preferenciais adicionais de compostos aditivos desse tipo são conforme definido no documento US2009/0282731. Em algumas modalidades, a composição de combustível diesel compreende ainda (vii) um aditivo detergente poliaromático substituído.
Um composto preferencial desse tipo é o produto de reação de um naftol etoxilado e paraformaldeído, que é, então, reagido com um agente acilante substituído por hidrocarbila.
Os recursos preferenciais adicionais desses detergentes são descritos no documento EP1884556. Qualquer característica da invenção pode ser combinada com qualquer outra característica conforme apropriado.
A invenção será agora descrita adicionalmente com referência aos exemplos não limitadores a seguir.
Nos exemplos que seguem, os valores determinados em partes por milhão (ppm) para taxas de tratamento indicam quantidade de agente ativo, e não a quantidade de uma formulação conforme adicionada, e que contém um agente ativo.
Todas as partes por milhão estão em peso.
EXEMPLO 1 Aditivo A1, um composto aditivo de sal de amônio quaternário da invenção foi preparado da seguinte forma: Uma mistura de alcenos com 20 a 24 átomos de carbono foi aquecida com 1,2 equivalentes molares de anidrido maleico.
No final da reação, o excesso de anidrido maleico foi removido por destilação.
O valor de anidrido do produto anidrido succínico substituído foi medido como 2,591 mmolg -1.
Este produto foi então aquecido com 0,5 equivalentes molares de polipropilenoglicol tendo um peso molecular numérico médio de 425, e a reação foi monitorada por FTIR para fornecer o produto bis éster. 1 equivalente molar de dietil etanolamina foi reagido com 1,5 equivalentes molares de óxido de butileno e 6 equivalentes molares de água a 60 o C em tolueno por 10 horas na presença do bis éster fornecido na etapa (a) para formar um composto de amônio quaternário.
Os voláteis foram removidos in vacuo.
Em algumas modalidades, um equivalente molar de amina por bis éster foi usado.
Em algumas modalidades, dois moles de amina foram usados por equivalente de bis éster.
Os compostos A2 a A28, A30 e A31 detalhados na tabela 1 foram preparados por um método análogo.
Os compostos A1 a A15 e A21 a A31 foram preparados usando um equivalente molar de amina por bis éster.
Isso resulta em um sal de amônio quaternário incluindo um cátion de amônio e um próton por ânion bis éster.
Os compostos A16 a A20 foram preparados usando dois equivalentes molares de amina por bis éster.
Isso resulta em um sal de amônio quaternário incluindo dois cátions de amônio por ânion bis éster.
TABELA 1
Composto R H-(OR4)n-OH Amina Epóxido
A1 C20-24 polipropilenoglicol Dietil Óxido de Mn425 etanolamina butileno
A2 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil Óxido de Mn425 etanolamina butileno
A3 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil Óxido de Mn425 benzilamina butileno
A4 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil Óxido de
Composto R H-(OR4)n-OH Amina Epóxido
Mn425 octadecilamina butileno
A5 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil Óxido de Mn425 benzilamina Estireno oxide
A6 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil Óxido de Mn425 octadecilamina Estireno oxide
A7 C20-24 polipropilenoglicol Dimetilaminoetox Óxido de Mn425 ietanol Estireno oxide
A8 C20-24 polipropilenoglicol Dietil 2-etilhexil Mn425 etanolamina glicidil éter
A9 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil 2-etilhexil Mn425 etanolamina glicidil éter
A10 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil 2-etilhexil Mn425 benzilamina glicidil éter
A11 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil 2-etilhexil Mn425 octadecilamina glicidil éter
A12 C20-24 polipropilenoglicol Dimetilaminoetox 2-etilhexil Mn425 ietanol glicidil éter
A13 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil epóxido de Mn425 etanolamina dodecila
A14 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil epóxido de Mn425 benzilamina dodecila
Composto R H-(OR4)n-OH Amina Epóxido
A15 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil epóxido de Mn425 octadecilamina dodecila
A16 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil Óxido de Mn425 octadecilamina butileno
A17 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil Óxido de Mn425 benzilamina estireno
A18 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil Óxido de Mn425 octadecilamina estireno
A19 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil 2-etilhexil Mn425 etanolamina glicidil éter
A20 C20-24 polipropilenoglicol Dimetil 2-etilhexil Mn425 octadecilamina glicidil éter
A21 C20-24 polipropilenoglicol Dimetilaminoetox Óxido de Mn425 ietanol butileno
A22 C20-24 polipropilenoglicol Dietil Óxido de Mn425 etanolamina estireno
A23 C20-24 polipropilenoglicol Dietil epóxido de Mn425 etanolamina dodecila
A24 C20-24 tripropilenoglicol Dimetil 2-etilhexil benzilamina glicidil éter
A25 C20-24 1,3-butanodiol Dimetil Óxido de etanolamina estireno
A26 C20-24 1,3-butanodiol Dimetil 2-etilhexil etanolamina glicidil éter
Composto R H-(OR4)n-OH Amina Epóxido
A27 C20-24 1,6-hexanodiol Dimetil 2-etilhexil etanolamina glicidil éter
A28 C20-24 etilenoglicol Dimetil 2-etilhexil etanolamina glicidil éter
A29 C20- tripropilenoglicol Dimetil 2-etilhexil 24/H * etanolamina glicidil éter
A30 C20-24 1,3-butanodiol Dimetil Óxido de etanolamina butileno
A31 C20-24 tripropilenoglicol Dimetil Óxido de etanolamina butileno
* Composto A29 é preparado pelo seguinte método: (a) Uma mistura de alcenos com 20 a 24 átomos de carbono foi aquecida com 1,2 equivalentes molares de anidrido maleico.
No final da reação, o excesso de anidrido maleico foi removido por destilação.
Este produto foi então aquecido com 1 equivalente molar de tripropilenoglicol, que foi calculado com base no peso da carga e no peso molecular médio do anidrido alcenilsuccínico como preparado acima.
A reação foi monitorada por FTIR para fornecer o produto meio éster.
O produto meio éster foi então aquecido com um equivalente de anidrido succínico para formar um produto bis éster. (b) 1 equivalente molar de dimetil etanolamina foi reagido com 1 equivalente molar de éter 2-etilhexilglicidílico e 6 equivalentes molares de água a 95 o C em tolueno por 10 horas na presença do bis éster fornecido na etapa (a) para formar um composto de amônio quaternário.
Os voláteis foram removidos in vacuo.
EXEMPLO 2
As composições de combustível diesel foram preparadas por meio da dosagem de aditivos em alíquotas, todas retiradas de um lote comum de combustível de base RF06. As composições foram testadas em um teste de triagem que se correlaciona com o desempenho no combate aos IDIDs conforme medido no teste DW10C.
Neste teste, uma composição de combustível é testada usando um equipamento de teste de oxidação térmica de combustível de jato.
Neste teste modificado, 800ml de combustível é escoado sobre um tubo aquecido a pressões de aproximadamente 540 psi.
A duração do teste é de 2,5 horas.
No final do teste, o valor do depósito obtido no tubo é comparado a um valor de referência.
O valor mostrado na Tabela 2 é a redução percentual na espessura do depósito em comparação com o combustível de base.
TABELA 2
Espessura média (% de Composto ppm ativo redução)
A1 (inventivo) 120 88
A2 (inventivo) 120 84
A3 (inventivo) 120 87
A4 (inventivo) 120 89
A5 (inventivo) 120 89
A6 (inventivo) 120 97
A7 (inventivo) 120 92
A8 (inventivo) 120 80
A9 (inventivo) 120 95
A10 (inventivo) 120 94
Espessura média (% de Composto ppm ativo redução)
A11 (inventivo) 120 93
A12 (inventivo) 120 96
A13 (inventivo) 120 82
A14 (inventivo) 120 98
A15 (inventivo) 120 92
A16 (inventivo) 120 86
A17 (inventivo) 120 83
A18 (inventivo) 120 86
A19 (inventivo) 120 86
A20 (inventivo) 120 89
A21 (inventivo) 120 90
A22 (inventivo) 120 64
A23 (inventivo) 120 58
A24 (inventivo) 120 73
A25 (inventivo) 120 73
A26 (inventivo) 120 74
A27 (inventivo) 120 74
A28 (inventivo) 60 72
A29 (inventivo) 60 53
A30 (inventivo) 60 72
A31 (inventivo) 60 74
Espessura média (% de Composto ppm ativo redução) C1 (comparativo) 120 0 C2 (comparativo) 120 2 O aditivo comparativo C1 é ácido succínico substituído por dodecenil. O aditivo comparativo C2 é um ácido succínico substituído por poli- isobutenila (PIB), em que o PIB tem um peso molecular numérico médio de
1.000. A Tabela 3 abaixo mostra a especificação para o combustível de base RF06. TABELA 3 Propriedade Unidade Limites Mín. - Método Máx.
Número de Cetano 52,0 54,0 EN ISO 5165 Densidade a 15 oC kg/m3 833 837 EN ISO 3675 Destilação Ponto de 50% v/v ºC 245 - Ponto de 95% v/v ºC 345 350 FBP ºC - 370 Ponto de ignição ºC 55 - EN 22719 Ponto de Obstrução de Filtro ºC - -5 EN 116 a Frio Viscosidade a 40oC mm2/s 2,3 3,3 EN ISO 3104 Hidrocarbonetos aromáticos % m/m 3,0 6,0 IP 391
Propriedade Unidade Limites Mín. - Método Máx.
policíclicos Teor de enxofre mg/kg - 10 ASTM D 5453 Corrosão de Cobre - 1 EN ISO 2160 Resíduo de carbono de % m/m - 0,2 EN ISO 10370 Conradson em resíduo 10% destilado Teor de Cinza % m/m - 0,01 EN ISO 6245 Teor de água % m/m - 0,02 EN ISO 12937 Número de Neutralização mg KOH/g - 0,02 ASTM D 974 (Ácido Forte) Estabilidade de Oxidação mg/ml - 0,025 EN ISO 12205 HFRR (WSD1,4) µm - 400 CEC F-06-A-96 Éster metílico de ácido graxo proibido EXEMPLO 3 O desempenho das composições de combustível do exemplo 2 em motores diesel modernos com um sistema de combustível de alta pressão pode ser testado de acordo com o método CECF-98-08 DW 10. Isso é referido aqui como teste DW10B. O motor do teste de incrustação de injeto é o PSA DW10BTED4. Resumidamente, as características do motor são: Projeto: Quatro cilindros em linha, comando de válvula no cabeçote, turbocarregados com EGR Capacidade: 1.998 cm3 Câmara de Combustão: Quatro válvulas, copo no pistão, injeção direta guiada por parede Potência: 100 kW a 4.000 rpm Torque: 320 Nm a 2.000 rpm Sistema de Injeção: Trilho comum como injetores de 6 orifícios piezo controlados eletronicamente. Pressão máxima: 1.600 bar (1,6 x 10 8 Pa). Projeto de propriedade por SIEMENS VDO Controle de emissões: Em conformidade com os valores limite de Euro IV quando combinados com sistema de pós-tratamento de gás de escape (DPF) Esse motor foi escolhido como um projeto representativo do motor a diesel de injeção direta de alta velocidade europeu com capacidade para se conformar às exigências de emissões europeias presentes e futuras. O sistema de injeção direta comum usa um projeto de bocal altamente eficiente com bordas de entrada arredondadas e orifícios de aspersão cônicos para um fluxo hidráulico ótimo. Esse tipo de bocal, quando combinado com alta pressão de combustível, permitiu que vantagens fossem alcançadas em eficiência de combustão, ruídos reduzidos e consumo de combustível reduzido, mas é sensível a influências que podem interromper o fluxo de combustível, tais como formação de depósito nos orifícios de aspersão. A presença desses depósitos ocasiona uma perda significativa de potência de motor e emissões brutas aumentadas. O teste é executado com um projeto de injetor do futuro representativo da tecnologia de injeto Euro V antecipada. É considerado necessário estabelecer uma linha de base confiável de condição de injetor antes de se iniciar os testes de incrustação, então, uma programação de dezesseis horas de execução para os injetores de injetores é especificada, com o uso do combustível de referência sem incrustação. Os detalhes completos do método de teste CEC F-98-08 podem ser obtidos de CEC. O ciclo de coqueamento é resumido abaixo.
1. Um ciclo de aquecimento (12 minutos) de acordo com o regime a seguir: Etapa Duração (minutos) Velocidade de Motor Torque (Nm) (rpm) 1 2 inativo <5 2 3 2.000 50 3 4 3.500 75 4 3 4.000 100
2. 8h de operação do motor que consiste em 8 repetições do ciclo a seguir Etapa Duração Velocidade Carga (%) Torque Ar de (minutos) de Motor (Nm) reforço após (rpm) IC (°C) 1 2 1.750 (20) 62 45 2 7 3.000 (60) 173 50 3 2 1.750 (20) 62 45 4 7 3.500 (80) 212 50 5 2 1.750 (20) 62 45 6 10 4.000 100 * 50 7 2 1.250 (10) 20 43 8 7 3.000 100 * 50 9 2 1.250 (10) 20 43 10 10 2.000 100 * 50 11 2 1.250 (10) 20 43
Etapa Duração Velocidade Carga (%) Torque Ar de (minutos) de Motor (Nm) reforço após (rpm) IC (°C) 12 7 4.000 100 * 50 * para a faixa esperada consultar o método CEC de CEC-F-98- 08
3. Resfriar até a inatividade em 60 segundos e inativar por 10 segundos
4. 4h de período de embebimento O método de teste CEC F-98-08 padrão consiste em 32 horas de operação do motor, o que corresponde a 4 repetições das etapas 1 a 3 acima, e 3 repetições da etapa 4, isto é, 56 horas de tempo de teste total excluindo os aquecimentos e resfriamentos. EXEMPLO 4 Uma composição de combustível diesel que compreende o aditivo A26 (100 ppm ativo) foi testada de acordo com o método de teste CECF-98-08 DW10B descrito no exemplo 3, modificado para medir o desempenho de limpeza conforme descrito abaixo. Um primeiro ciclo de 32 horas foi executado usando novos injetores e combustível de base RF-06 tendo adicionado a eles 1 ppm de Zn (como neodecanoato). Isso resultou em um nível de perda de energia devido à obstrução dos injetores. Um segundo ciclo de 32 horas foi então executado como uma fase de 'limpeza'. Os injetores sujos da primeira fase foram mantidos no motor e o combustível foi alterado para o combustível básico RF-06 tendo adicionado 1ppm de Zn (como neodecanoato) e o aditivo de teste. A Figura 1 mostra a potência de saída do motor durante o funcionamento da composição de combustível que compreende o aditivo A26 durante o período de teste. EXEMPLO 5 A capacidade dos aditivos da invenção para remover 'Depósitos Injetores Internos de Diesel' (IDIDs) pode ser medida de acordo com o método de teste CEC F-110-16, disponível no Conselho Europeu de Coordenação. O teste usa o motor PSA DW10C. As características do motor são as seguintes: Projeto: Quatro cilindros em linha, canishaft aéreo, turbocompressor de geometria vanable com EGR Capacidade: 1.997 cm3 Câmara de Quatro válvulas. copo no pistão. injeção direta Combustão: Potência: 120 kW a 3.750 rpm Torque: 340 Nm a 2.000 rpm Sistema de injeção: Trilho comum com injetores do tipo solenoide Delphi Injection System Controle de emissões: Em conformidade com os Valores limite Euro V quando combinados com sistema de pós-tratamento dos gases de escape.
O combustível de teste (RF06) é doseado com 0,5 mg/kg de Na na forma de Naftenato de Sódio + 10 mg/kg de Ácido dodecil succínico (DDSA). O procedimento de teste consiste em ciclos de série principal seguidos por períodos de embebimento, antes de serem realizados as partidas a frio. O ciclo de série principal consiste e m dois pontos de ajuste de velocidade e carga, repetidos por 6 horas, conforme mostrado abaixo.
Etapa Velocidade (rpm) Torque (N.m) Duração (s) 1 3.750 280 1.470 1 - Rampa 2 - - 30 2 1.000 10 270 2 - Rampa 1 - - 30 Os tempos de rampa de 30 segundos estão incluídos na duração de cada etapa.
Durante a operação principal, parâmetros incluindo posição do pedal do acelerador, códigos de falha da ECU, coeficiente de equilíbrio do injetor e paradas do motor são observados e registrados. O motor é então deixado de molho em temperatura ambiente por 8 horas. Após o período de impregnação, o motor é reiniciado. O starter é operado por 5 segundos; se o motor não der partida, ele permanecerá 60 segundos antes de uma nova tentativa. São permitidas no máximo 5 tentativas.
Se o motor der a partida, ele ficará em marcha lenta por 5 minutos. As temperaturas de exaustão individuais são monitoradas e o Delta de temperatura máximo é registrado. Uma variação aumentada nas temperaturas de exaustão de cilindro para cilindro é uma boa indicação de que os injetores estão sofrendo de IDID. Fazendo com que eles abram lentamente ou permaneçam abertos por muito tempo. Um exemplo abaixo de todas as temperaturas de exaustão com desvio <30 ºC, indicando que não há aderência causada por IDID.
O teste completo compreende 6x Partidas a Frio, embora a Partida a Frio com hora zero não faça parte da Classificação de Mérito e 5 ciclos de execução principal de 6 horas, dando um total de 30 horas de tempo de funcionamento do motor. Os dados registrados são inseridos na Tabela de Classificação de Mérito. Isso permite que uma Classificação seja produzida para o teste. A classificação máxima de 10 não mostra problemas com o funcionamento ou operabilidade do motor durante o teste.
Um exemplo abaixo: Série Partida a frio principal Consistência de temperatura de Operabili Partida escape dade Númer Desvio o de de de Tentati Cil.
Mérit Mérit Parti Parti vas (1 Máx. de os Dedu Méri os Dedu Mérit Série da a da = temper Máxi ção tos Máxi ção os principal Frio S/N primeir atura mos mos a de partida escape ) (ºC) No 0 Não classificado No 1 No 1 S 5 1 0 5 5 21,8 0 5 No 2 No 2 S 5 1 0 5 5 18,1 0 5 No 3 No 3 S 5 1 0 5 5 15,5 0 5 No 4 No 4 S 5 1 0 5 5 20,2 0 5 No 5 No 5 S 5 1 0 5 5 22,6 0 5 Méritos totais 25 25
Classificação Global Sumário (Mérito/10) 10
EXEMPLO 6 A eficácia dos aditivos da invenção em tipos de motores diesel tradicionais mais antigos foi avaliada usando um teste padrão da indústria - método de teste CEC nº CEC F-23-A-01. Esse teste mede o coqueamento no bocal de injetor com o uso de um motor Peugeot XUD9 A/L e fornece um meio de se distinguir entre os combustíveis de diferentes propensões de coqueamento no bocal de injetor.
A coqueamento no bocal é o resultado de depósitos de carbono que se formam entre a agulha de injetor e o assento de agulha. A deposição do depósito de carbono se dá devido à exposição da agulha e do assento a gases de combustão, potencialmente causando variações indesejadas no desempenho do motor. O motor Peugeot XUD9 A/L é um motor a diesel de injeção indireta de 4 cilindros de 1,9 litro de cilindrada, obtido junto à Peugeot Citroen Motors, especificamente para o método CEC PF023. O motor de teste é ajustado com injetores limpos utilizando agulhas de injetor não achatadas. O fluxo de ar em várias posições de elevação de agulha foi medido em uma cabine de fluxo antes do teste. O motor é operado por um período de 10 horas sob condições cíclicas.
Estágio Tempo (s) Velocidade (rpm) Torque (Nm) 1 30 1.200 ± 30 10 ± 2 2 60 3.000 ± 30 50 ± 2 3 60 1.300 ± 30 35 ± 2 4 120 1.850 ± 30 50 ± 2 A propensão de o combustível promover a formação de depósito nos injetores de combustível é determinada medindo-se o fluxo de ar do bocal de injetor novamente no final do teste, e comparando-se esses valores àqueles antes do teste. Os resultados são expressados em termos de redução de fluxo de ar de porcentagem em diversas posições de elevação de agulha para todos os bicos. O valor médio da redução de fluxo de ar a 0,1mm de elevação de agulha de todos os quatro bicos é considerado o nível de coqueifação de injetor para um certo combustível.

Claims (30)

REIVINDICAÇÕES
1. Composto de amônio quaternário de fórmula (I): (I) caracterizado pelo fato de que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído; X é um grupo de ligação; R4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O-.
2. Método para preparar um composto de amônio quaternário, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende reagir (a) uma amina terciária da fórmula R1R2R3N com (b) um epóxido; na presença de (c) um composto da fórmula (IIB): (IIB) em que R4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é 0 ou um número inteiro positivo; C é pelo menos 1; W é O - ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O-.
3. Composição caracterizada pelo fato de que compreende um composto de amônio quaternário da fórmula (I):
(I) em que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído; X é um grupo de ligação; R 4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; c é pelo menos 1; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O-.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a composição é uma composição aditiva para um combustível ou óleo lubrificante.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a composição é uma composição de combustível, de preferência uma composição de combustível diesel.
6. Uso de um composto de amônio quaternário da fórmula (I): (I) caracterizado pelo fato de ser como um aditivo em que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, individualmente, um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído; X é um grupo de ligação; R 4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; c é pelo menos 1; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O-.
7. Método para melhorar o desempenho de um motor, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende a combustão no motor de uma composição de combustível que compreende como um aditivo um composto de amônio quaternário da fórmula (I): (I) em que R0, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído; X é um grupo de ligação; R4 é um grupo alquileno opcionalmente substituído; n é um número inteiro positivo; c é pelo menos 1; W é O- ou OH; b é 1 quando W for OH e b é 2 quando W for O-.
8. Composto, composição, método ou uso, de acordo qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o precursor de ânion da fórmula (IIB) é derivado de um ácido succínico substituído por hidrocarbila ou um anidrido succínico substituído por hidrocarbila.
9. Composto, composição, método ou uso, de acordo qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada X é uma porção química CH2CHR ou CRHCH2 em que R é um grupo alquila ou alquenila que tem 6 a 36 átomos de carbono.
10. Composto, composição, método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada R4 é etileno ou propileno, de preferência -CH2CH2- ou -CH(CH3)CH2-, com mais preferência -CH(CH3)CH2-.
11. Composto, método de composição ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que n é de 1 a 20.
12. Composto, composição, método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada um dentre R1 e R2 é, independentemente, um grupo alquila opcionalmente substituído que tem de 1 a 12 átomos de carbono.
13. Composto, composição, método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que R3 é um grupo alquila que tem 1 a 24 átomos de carbono.
14. Composto, composição, método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que R3 é selecionado a partir de benzila, ou um grupo hidroxialquila ou hidroxialcoxialquila que tem 2 a 20 átomos de carbono.
15. Composto, composição, método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que R3 é selecionado a partir de: (1) um grupo poli-isobutenila que tem peso molecular numérico médio de 100 a 5.000, de preferência de 450 a 2.500; (2) uma porção química de alquileno fenol opcionalmente substituída da fórmula (A) ou (B) (A) (B)
em que n é 0 a 4, de preferência 1, Rx é um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído, Ry é um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído e L é um grupo de ligação; e (3) uma porção química de succinimida da fórmula: em que Rz é um grupo hidrocarbila opcionalmente substituído e L é um grupo de ligação.
16. Composto, composição, método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que R0 é um grupo da fórmula: em que cada um dentre R9, R10, R11, R12 é independentemente selecionado dentre hidrogênio ou um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído.
17. Composição, método ou uso, de acordo com as reivindicações 3 a 16, em que a composição é caracterizada pelo fato de que é uma composição de combustível diesel.
18. Composição, método ou uso, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que a composição de combustível diesel compreende um ou mais detergentes adicionais selecionados a partir de: (i) um aditivo de sal de amônio quaternário; (ii) o produto de uma reação de Mannich entre um aldeído, uma amina e um fenol opcionalmente substituído; (iii) o produto de reação de um agente acilante derivado de ácido carboxílico e uma amina; (iv) o produto de reação de um agente acilante derivado de ácido carboxílico e hidrazina; (v) um sal formado pela reação de um ácido carboxílico com di-n- butilamina ou tri-n-butilamina; (vi) o produto de reação de um ácido dicarboxílixo substituído por hidrocarbila ou anidrido e um composto de amina ou sal no qual o produto compreende pelo menos um grupo aminotriazol; e (vii) um aditivo detergente poliaromático substituído.
19. Composição, método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 18, caracterizada pelo fato de que a composição de combustível diesel compreende uma mistura de dois ou mais compostos de amônio quaternários.
20. Método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 19, caracterizado pelo fato de que o aditivo é usado como um detergente para combater depósitos em uma composição de combustível diesel em um motor a diesel.
21. Método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 20, caracterizado pelo fato de que é executado em um motor a diesel moderno com um sistema de combustível de alta pressão.
22. Método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 21, caracterizado pelo fato de que alcança o desempenho de "manter limpo".
23. Método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 22, caracterizado pelo fato de que alcança desempenho de "limpeza".
24. Método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 23, caracterizado pelo fato de que os depósitos são depósitos do injetor.
25. Método ou uso, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que os depósitos são depósitos de injetor de diesel interno.
26. Método ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 24, caracterizado pelo fato de que alcança uma melhoria no desempenho selecionado a partir de um ou mais dentre: - uma redução na perda de potência do motor; - uma redução nos depósitos de injetor de diesel externo; - uma redução nos depósitos de injetor diesel interno; - uma melhoria na economia de combustível; - uma redução nos depósitos de filtro de combustível; - uma redução nas emissões; e - um aumento nos intervalos de manutenção.
27. Método ou uso, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que fornece uma melhoria no desempenho em motores a diesel modernos com um sistema de combustível de alta pressão e fornece uma melhoria no desempenho em motores a diesel tradicionais.
28. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 27, caracterizado pelo fato de que fornece um ou mais benefícios adicionais selecionados a partir de benefícios de lubricidade, inibição de corrosão e melhoria de fluxo a frio.
29. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 3 a 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um ou mais aditivos adicionais selecionados a partir de melhoradores de lubricidade, inibidores de corrosão e melhoradores de fluxo a frio.
30. Uso de um aditivo de éster, conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é para reduzir a taxa de tratamento de um ou mais aditivos adicionais selecionados a partir de melhoradores de lubricidade, inibidores de corrosão e melhoradores de fluxo a frio enquanto mantém o desempenho.
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