BRPI0611987B1 - composição que compreende um sal de amônio quaternário e método para abastecer um motor de combustão interna - Google Patents

composição que compreende um sal de amônio quaternário e método para abastecer um motor de combustão interna

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Abstract

composição que compreende um sal de amônio quaternário e método para abastecer um motor de combustao interna. expõe-se um detergente de sal de amônio quaternário que é preparado a partir do produto de reação de: (a) um agente de acilação hidrocarbil substitu- ido e um composto dotado de um átomo de oxigênio ou nitrogênio capaz de condensação com o dito agente de acilação e tendo ainda um grupo amino terciário; e (b) um agente de quaternização adequado para converter o grupo amino terciário em um nitrogênio quaternário e o uso desses detergentes de sais de amônio quaternário em uma composição combustível para reduzir os depósitos da válvula de admissão.

Description

COMPOSIÇÃO QUE COMPREENDE UM SAL DE AMÔNIO QUATERNÁRIO E MÉTODO PARA ABASTECER UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA Referencia Remissi va a Pedidos Relacionados 0 presente pedido reivindica a prioridade do pedido de patente número 60/691.115.
Antecedentes da Invenção A composição da presente invenção refere-se a um detergente de sai de amônio quaternário e ao uso desse detergente de sal de amônio quaternários em uma composição combustível para reduzir os depósitos da válvula de admissão e remover ou limpar os depósitos existentes nas válvulas de admissão. É amplamente conhecido que o combustível líquido contém componentes que podem degradar-se durante a operação do motor e formar depósitos. Estes depósitos podem conduzir à combustão incompleta do combustível, resultando em emissão mais alta e economia de combustível mais deficiente. Aditivos de combustível, tais como detergentes, são aditivos altamente conhecidos em combustíveis líquidos para ajudar a controlar ou reduzir ao mínimo a formação de depósitos. Na medida em que a dinâmica e mecânica de um motor continua a a-vançar, os requisitos do combustível devem evoluir a fim de acompanhar a marcha dessas evoluções dos motores. Por exemplo, os motores atuais têm um sistema de injetor que é dotado de tolerâncias menores e operam sob pressão mais alta para intensificar a pulverização de combustível para a câmara de compressão ou combus- cão. A prevenção de depósitos e redução de depósitos nestes novos motores tornou-se da maior importância para a operação ótima dos motores atuais. Desenvolvimentos na tecnologia de aditivos de combustíveis tais como detergentes, têm possibilitado ao combustível acompanhar a marcha destes progressos dos motores. Consequentemente, existe uma necessidade para um detergente capaz de proporcionar desempenho aceitável em um combustível líquido para promover operação ótima dos motores da atualidade. A patente US 5.000.792 expõe um detergente de poliesteramína que é obtido pela reação de 2 partes de ácidos poliidroxicarboxílicos com 1 parte de dial-quilenotriamina. A US 4.171.959 expõe uma composição para combustível de motor que contém sais de amônio quaternário de um succinimida. 0 sal de amônio quaternário tem um contra-íon de um halogeneto, um sulfonato ou um carboxilato. A US 4.338.206 e a US 4.326.973 expõem composições combustíveis que contém um sal de amônio quaternário de um succinimida, em que o íon de amônio é heterocíclico aromático (íon de piridinio). A US 4.108.858 expõe um combustível ou composição de óleo lubrificante que contém uma poliole-fina C2 a C4 com um Mw de 800 a 1400 salgada com um sal de piridinio. A US 5.254.138 expõe uma composição com- hnstivel aue contém um produto de reação de um ar.idrido succinico de polialquila com um sal de amônio quaternário de poliamino hidroxialquila. A US 4.056.531 expõe um óleo lubrificante ou combustível que contém um sal de amônio quaternário de um hidrocarboneto com um Mw de 350 a 3000 liqado a trietilenodiamina. 0 contra-íon de sal de amônio quaternário é selecionado a partir de haloqenetos, fosfa-tos, alquilfosfatos, dialquilfosfatos, boratos, alquil-boratos, nitritos, nitratos, carbonatos, bicarbonatos, alcanoatos, e O,O-dialquilditiofosfatos. A US 4.248.719 expõe um combustível ou ó-leo lubrificante que contém um sal de amônio quaternário de um succinimida com um éster de ácido monocarbo-xílico. A US 4.248.719 não ensina, sugere ou de outro modo expõe combustíveis de baixo teor de enxofre, presença de fluídificantes ou assemelhados. O Exemplo 1 ensina succinimida de poliisobutileno com DMAPA como a amina. O succinimida é então levado a reagir com um salicilato. A US 4.253.980 e a US 4.306.070 expõem uma composição combustível que contém um sal de amônio quaternário de um éster-lactona. A US 3.778.371 expõe um óleo lubrificante ou combustível que contém um sal de amônio quaternário de um hidrocarboneto com um Mw de 350 a 3000; e os grupos restantes para o nitrogênio quaternário são selecionados a partir do grupo de alquila Cl a C20, hidro- xialcfuila C2 a Cá, alqueniia C2 a C2C ou grupes cíclicos .
Consequentemente, a presente invenção promove uma operação de motor ótima, isto é, economia de combustível aumentada, melhor condutibilidade do veículo, emissões reduzidas e menos manutenção de motor pela redução, minimização e controle de formação de depósitos .
Sumário da Invenção A presente invenção proporciona ainda um método para o abastecimento de um motor de combustão interna, que compreende: A. fornecer ao dito motor: i. um combustível que é líquido sob temperatura ambiente; e ii. sal de amônío quaternário que compreende o produto de reação de: (a) a reação de um agente de acilaçao hi-drocarbil substituído e um composto dotado de um átomo de oxigênio ou nitrogênio capaz de condensação com o dito agente de acila-çâo e tendo ainda um grupo amino terciário; e (b) um agente de quaternização adequado para converter o grupo amino terciário em um nitrogênio quaternário em que o agente de quaternização é selecionado a partir do grupo que consiste de sulfatos de dialqui- ia. benzil haioqenetc-s, carbcnaios substituídos per hi-drocarbii; epóxidos de hidrocarbii em combinação com um ácido ou suas misturas. A presente invenção proporciona, adicionalmente, a composição que compreende um sal de amônio quaternário que compreende o produto de reação de: a. a reação de um agente de acilação hidro-carbil-substituído e um composto dotado de um átomo de oxigênio ou nitrogênio capaz de condensação com o dito agente de acilação e tendo ainda um grupo amino terciário; e b. um agente de quaternização adequado para converter o grupo amino terciário para um nitrogênio quaternário, em que o agente de quaternização é selecionado a partir do grupo que consiste de dialquil sul-fatos, benzil halogenetos, carbonatos hidrocarbii substituídos; epóxidos de hidrocarbii em combinação com um ácido ou misturas dos mesmos.
Descrição Detalhada da Invenção Vários aspectos e concretizações preferidos serão descritos adiante a título de ilustração não-limitativa.
Campo da Invenção Esta invenção envolve um sal de amônio quaternário, uma composição combustível que inclui o sal de amônio quaternário, e um método para operar um motor de combustão interna com a composição combustí- vei. As composições e métodos da presente invenção minimizam, reduzem e controlam a formação de depósitos no motor, que reduz o consumo de combustível, promove a condutibilidade, manutenção de veículo, e reduz emissões que permitem operação do motor ótima.
Combustível A composição da presente invenção pode compreender um combustível que é líquido sob temperatura ambiente e é de utilidade no abastecimento de um motor. 0 combustível é normalmente um líquido sob condições ambiente, por exemplo, temperatura ambiente (20 a 30°C). 0 combustível pode ser um combustível de hidro-carbonetos, um combustível não-hidrocarboneto, ou uma mistura dos mesmos. 0 combustível de hidrocarbonetos pode ser um destilado de petróleo para incluir uma gasolina, tal como definida pela especificação ASTM D4814 ou um combustível diesel tal como definido pela especificação ASTM D975. De acordo com uma concretização da invenção o combustível é uma gasolina, e em outras concretizações o combustível é uma gasolina com tetraetilo de chumbo, ou uma gasolina sem tetraetilo de chumbo. Em uma outra concretização desta invenção o combustível é um combustível diesel. 0 combustível de hidrocarbo-neto pode ser um hidrocarboneto preparado por um processo de gás para líquido para incluir, por exemplo, hidrocarbonetos preparados por um processo tal como o processo Fischer-Tropsch. O combustível de nâo-hidro-carboneto pode ser uma composição que contém oxigênio, frpníipnfemente chamada de um oxigenado, incluir um álcool, um éter, uma cetona, um éster de um ácido carbo-xílico, um nitroalcano, ou uma mistura dos mesmos. 0 combustível de não-hidrocarboneto pode incluir, por e-xemplo, metanol, etanol, metil t-butil éter, rnetil etil cetona, óleos transesterifiçados e/ou gorduras provenientes de plantas e animais, tais como metil éster de colza e metil éster de soja, e nitrometano. Misturas de combustíveis de hidrocarbonetos e não-hidrocar-bonetos podem incluir, por exemplo, gasolina e metanol e/ou etanol, combustível diesel e etanol, e combustível diesel e um óleo de planta transesterifiçado, tal como metil éster de colza. Em uma concretização da invenção o combustível líquido é uma emulsão de água em um combustível de hidrocarboneto, um combustível de não-hidrocarboneto, ou uma mistura dos mesmos. Em diversas concretizações desta invenção o combustível pode ter um teor de enxofre em uma base em peso que é de 5000 ppm ou menos, 1000 ppm ou menos, 300 ppm ou menos, 200 ppm ou menos, 30 ppm ou menos, ou 10 ppm ou menos. Em uma outra concretização o combustível pode ter um teor de enxofre em uma base em peso de 1 a 100 ppm. De acordo com uma concretização, o combustível contém cerca de 0 ppm até cerca de 1000 ppm, cerca de 0 até cerca de 500 ppm, cerca de 0 até cerca de 100 ppm, cerca de 0 até cerca de 50 ppm, cerca de 0 até cerca de 25 ppm, cerca de 0 até cerca de 10 ppm, ou cerca de 0 até 5 ppm de metais alcalinos, metais alcalino-terrosos, metais de transição ou as suas misturas. E uma outra concretização combustível contém de 1 a 1C ppm, em peso, de metais alcalinos, metais alcalino-terrosos, metais de transição ou suas misturas. É amplamente conhecido na técnica que um combustível que contém metais alcalinos, metais alcalino-terrosos, metais de transição ou as suas misturas têm uma tendência maior para formarem depósitos e conseqüentemente, sujar ou entupir injetores de trilho comuns. 0 combustível da invenção encontra-se presente em uma composição combustível em uma quantidade principal que é de uma maneira geral maior do que 50 por cento, em peso, e em outras concretizações encontra-se presente em mais do que 90 por cento, em peso, maior do que 95 por cento, em peso, maior do que 99,5 por cento, em peso, ou maior do que 99,8 por cento, em peso.
Sal de amônio quaternário A composição da presente invenção compreende um sal de amônio quaternário que compreende o produto de reação de: (a) a reação de um agente de acila-ção hidrocarbil-substituído e um composto dotado de um átomo de oxigênio ou nitrogênio capaz de condensação com o dito agente de acilação e tendo ainda um grupo amino terciário; e (b) um agente de quaternização adequado para converter o grupo amino terciário para um nitrogênio quaternário, em que o agente de quaternização é selecionado a partir do grupo que consiste de sulfatos de dialquíl, halogenetos de benzil, carbonatos hidrocarbil substituídos; hidrocarbil epcxidcs em combinação com um ácido ou misturas dos mesmos.
Exemplos de sal de amônio quaternário e de métodos para a preparação dos mesmos encontram-se descritos nas seguintes patentes, as quais ficam incorporadas neste contexto por referência: patente US 4.253.980, US 3.778.371, US 4.171.959, US 4.326.973, US 4.338.206, e US 5.254.138. Q Agente de acilação Hidrocarbil Substituído O agente de acilação hidrocarbil substituído da presente invenção é o produto de reação de um hidrocarboneto de cadeia longa, de uma maneira geral uma poliolefina substituída com um reagente de ácido carboxílíco mono-insaturado, tal como (i) ácido dicar-boxílico C4 a Cio a,β-mono-insaturado, tal como ácido fumárico, ácido itacônico, ácido maléico; (ii) derivados de (i) tais como anidridos ou Ci a C5 álcool derivados mono- ou dí-ésteres de (i); (iii) ácido C3 a Ci0 monocarboxílico a,β-mono-insaturado, tal como ácido a-crílico e ácido metacrílico; ou (iv) derivados de fii-i), tais como ésteres de álcool Ci a C5 derivados de (iii) com qualquer composto que contém uma ligação o-lefínica representada pela fórmula geral: (I) em que cada um de R1 e R2 é, independentemente, hidrogênio ou um grupo baseado em hidrocarboneto. Cada um de R6, R7 e R8 é, independentemente, hidrogênio ou um grupo baseado em hidrocarboneto; preferentemente pele menos um deles é um grupo baseado em nidrocarboneto que contém pelo menos 20 átomos de carbono.
Os polímeros olefinicos para reação com os ácidos carboxílicos mono-insaturados podem incluir polímeros que compreendem uma quantidade molar principal de C2 a C20í por exemplo, monoolefinas C2 a C5. Essas olefinas incluem etileno, propiieno, butileno, isebuti-leno, penteno, octeno-1, ou estíreno. Os polímeros podem ser homopolímeros tais como poliisobutileno, bem como copolímeros de duas ou mais dessas olefinas, tais como copolímeros de; etileno e propiieno; butileno e isobutileno; propiieno e isobutileno. Outros copolímeros incluem aqueles em que uma quantidade molar menor dos monômeros de copolímero, por exemplo, 1 a 10 moles% é uma diolefina C4 a Cia, por exemplo, um copolímero de isobutileno e butadieno; ou um copolímero de etileno, propiieno e 1,4-hexadieno.
De acordo com uma concretização, pelo menos um R de fórmula (I) é derivado de polibuteno, isto é, polímeros de olefinas C4, incluindo 1-buteno, 2-buteno e isobutileno. Os polímeros C4 podem incluir poliisobutileno. Em uma outra concretização, pelo menos um R da fórmula (I) é derivado dos polímeros olefinicos de alfa-etileno, incluindo polímeros de etileno-propileno-dieno. Copolímeros olefinicos de alfa-etileno e terpolímeros de olefina-dieno etileno-inferior encontram-se descritos em numerosos documentos de patente, incluindo a pubiicaçao de patente européia EP 0 279 863 e as seguintes patentes dos Estados Unidos: 3.598.738; 4.026.809; 4.032.700; 4.137.185; 4.156.061; 4.320.019; 4.357.250; 4.658.078; 4.668.834; 4.937.299; 5.324.800, cada uma das quais fica incorporada neste contexto por referência quanto às exposições relevantes destes polímeros baseados em etileno.
Em uma outra concretização, as ligações olefínicas da fórmula (I) são predominantemente grupos de vinilideno, representados pelas seguintes fórmulas: (II) em que R é um grupo de hídrocarbil (III) em que R é um grupo de hídrocarbil.
De acordo com uma concretização, o teor de vinilideno da fórmula (I) pode compreender pelo menos cerca de 30 mol% de grupos de vinilideno, pelo menos cerca de 50 mol% de grupos de vinilideno, ou pelo menos cerca de 70 mol% de grupos de vinilideno. Esse material e métodos para a preparação dos mesmos encontram-se descritos nas patentes U.S. Nos. 5.071.919; 5.137.978; 5.137.980; 5.286.823; 5.408.018; 6.562.913; 6.683.138; 7.037.999 e publicações rJ.S. Nos. 20040176552Al, 20050137363 e 20063079652A1, que ficam expressamente incorporadas neste contexto por referência, esses produtos encontram-se disponíveis comercialmente a partir da BASF, sob o nome comercial GLISSOPAL® e da Texas Pe-troChemical LP, sob o nome comercial TPC 1105™ e TPC 5 95™. Métodos para produzir de agentes de acila-ção hidrocarbil-substituídos a partir da reação do rea-gente de ácido carboxilico mono-insaturado e do composto da fórmula (I) são amplamente conhecidos na técnica e estão expostos nas seguintes patentes: patentes U.S. Nos. 3.361.673 e 3.401.118 para fazer com que ocorra uma reação "eno" térmica; patentes U.S. Nos. 3.087.436; 3.172.892; 3.272.746. 3.215.707; 3.231.587; 3.912.764; 4.110.349; 4.234.435; 6.077.909; 6.165.235 e ficam pela presente incorporadas por referência.
Em uma outra concretização, o agente de acilação hidrocarbil-substituído pode ser preparado a partir de uma reação de pelo menos um reagente carboxilico representado pelas seguintes fórmulas: (IV) e (V) em que cada um de R3, R5 e R9 é independentemente H ou um grupo de hidrocarbil, P4 é a grupo hidrocarbi1eno DiV3 isp.te θ π é v.1 ou 1 οογρ cjuslcjuer composto COR "t. ou cio uma ligação olefínica tal como representada pela fórmula (I). Compostos e os processos apropriados para produzir estes compostos encontram-se expostos nas patentes U.S. Nos. 5.739.356; 5.777.142; 5.786.490; 5.856.524; 6.020.500; e 6.114.547.
Ainda de acordo com outra concretização, o agente de acilação hidrocarbil-substituído pode ser preparado a partir de uma reação de qualquer composto representado pela fórmula (I) com (IV) ou (V), e pode ser realizado na presença de pelo menos um aldeido ou cetona. Aldeídos adequados incluem formaldeído, ace-taldeído, propionaldeído, butiraldeído, isobutiraldeí-do, pentanal, hexanal, heptaldeido, octanal, benzaldeí-do, e aldeídos superiores. Outros aldeídos, tais como dialdeídos, especialmente glioxal, são da utilidade, muito embora os monoaldeídos sejam geralmente preferidos. De acordo com uma concretização, o aldeido é formaldeído, o qual pode ser fornecido como a solução a-quosa frequentemente referida como formalina, mas é mais frequentemente usada na forma de polímero como pa-raformaldeído, que é um equivalente reativo de formaldeído ou uma fonte do mesmo. Outros equivalentes reativos incluem hidratos ou trimeros cíclicos. Cetonas adequadas incluem acetona, butanona, metil etil cetona, e outras cetonas. Preferentemente, um dos dois grupos de hidrocarbilos é metil. Misturas de dois ou mais al- deidos e/ou cetonas são igualmente úteis.
Compostos e os processos para preparar estes compostos encontram-se expostos nas patentes U.S. Nos. 5,840,920; 6,147,036; e 6,207,839.
Em uma outra concretização, o agente de acilação hidrocarbil-substituido pode incluir compostos de ácido alcanóico metileno bis-fenol, o produto de condensação de (i) composto aromático da fórmula: (VI) em que R é independentemente um grupo de hidrocarbil, Ar é um grupo aromático que contém de 5 até cerca de 30 átomos de carbono e de 0 até 3 substituintes opcionais tais como amino, hidroxil- ou alquila- polioxialquila, nitro, aminoalquila, carboxila ou combinações de dois ou mais dos ditos substituintes opcionais, Z é independentemente OH, alcoxila inferior, (OR10) bOR11, ou O- em que cada R10 é independentemente um grupo bivalente de hidrocarbil, R11 é H ou hidrocarbil e b é um número variável de 1 até cerca de 30. c é um número variável de 1 até cerca de 3 e m é 0 ou um inteiro de 1 até cerca de 6, com a condição de que m não exceda o número de valências do correspondente Ar disponível para substituição e (ií) pelo menos no reagente carboxílico, tais como os compostos da fórmula (IV) e (V) descritas anteriormente. De acordo com uma concretização, pelo menos um grupo de hidrocarbil na metade aromática é derivado de polibuteno. De acordo com uma concretização, a ÍOUZC QO de 8 aL U r G C α r lmG 3 COmp Γ6 Onde Gò pclrbute— nos descritos anteriormente obtidos por polimerizaçãc de isobutileno na presença de um catalisador de ácido de Lewis, tal como tricloreto de alumínio ou trifluore-to de boro.
Compostos e os processos para preparar estes compostos encontram-se expostos nas patentes U.S. Nos. 3.954.808; 5.336.278; 5.458.793; 5.620.949; 5.827.805; e 6.001.781.
Em uma outra concretização, a reação de (i) com (ii), opcionalmente na presença de um catalisador ácido, tais como ácidos sulfônicos orgânicos, hete-ropoliácidos, e ácidos minerais, pode ser realizada na presença de pelo menos um aldeido ou cetona. O reagen-te de aldeido ou cetona empregado nesta concretização é o mesmo que se descreveu anteriormente. A relação do composto hidroxiaromático: reagente carboxílico:aldeido ou cetona pode ser 2:(0,1 a 1,5): (1,9 a 0,5}. De acordo com uma concretização, a relação é 2: (0,8 a 1,1): (1,2 a 0,9). As quantidades dos materiais alimentados à mistura de reação estarão normalmente próximas destas relações, muito embora correções possam ser necessárias para compensar maior ou menor reatividade de um ou de outro componente, a fim de chegar a um produto de reação com a relação de monômeros desejada. Essas correções serão evidentes para aqueles versados na técnica. Muito embora os três reagentes possam ser condensados simultaneamente para formaiem o produto, é igualmente pcssivel conduzir a reação sucessivamente, pelo que se faz reagir primeiro o hidroxiaromático com seja o reagente carboxilico e depois disso com o aldeido ou cetona, ou vice versa. Os compostos e os processos para manufaturar estes compostos encontram-se expostos na patente U.S. No. 5.620.949.
Outros métodos de preparação do agente de acilação hidrocarbil-substituido podem ser encontrados nas seguintes referências: patentes U.S. Nos. 5.912.213; 5.851.966; e 5.885.944, as quais ficam in- corporadas neste contexto por referência.
Composto dotado de um átomo de nitrogênio ou oxigênio A composição da presente invenção contém um composto dotado de um átomo de oxigênio ou nitrogênio capaz de condensação com o agente de acilação e tendo ainda um grupo amino terciário.
De acordo com uma concretização, o composto dotado de um átomo de oxigênio ou nitrogênio capaz de condensação com o agente de acilação e tendo ainda um grupo amino terciário pode ser representado pelas seguintes fórmulas: (VII) em que X é um grupo de alquileno que contém cerca de 1 até cerca de 4 átomos de carbono; R2, R3 e R4 são gru- pos de hidrocarbi1 os. ívíIIí em que X é um grupo de alquileno que contém cerca de 1 até cerca de 4 átomos de carbono; R3 e R4 são grupo de hi drocarbi1 os.
Exemplos dos compostos que contém nitrogênio ou oxigênio capazes de condensação com o agente de acilação e tendo ainda um grupo amino terciário podem incluir, sendo que não se fica limitado aos mesmos: di-metilaminopropilamina, N,N-dimeti1-aminopropilamina, N,N-dietil-aminopropilamina, N,N-dimetil-aminoetilamina etilenodiamina, 1,2-propilenodiamina, 1,3-propileno di-amina, tais como butilenodiaminas, pentanodiaminas, he-xanodiaminas, heptanodiaminas, dietilenotriamina, di-propilenotriamina, dibutilenotriamina, trietilenotetra-amina, tetraetilenopentaamina, pentaetilenoexaamina, hexametilenotetramina, e bis(hexametileno) triamina i-soméricas, os diaminobenzenos, as diaminopiridinas ou as suas misturas. Os compostos que contêm nitrogênio ou oxigênio capazes de condensação com o agente de acilação e tendo ainda um grupo amino terciário podem incluir ainda compostos heterociclicos aminoalquila-substituídos, tais como 1-{3-aminopropil)imidazol e 4-{3-aminopropil}morfolina, 1-(2-aminoetil)piperidina, 3,3-diamino-N-metildipropilamina, 3'3-aminobis(N,N- dimetilpropilamina). Um outro tipo de compostos que contêm nitrogênio ou oxigênio capazes de condensação com o agente de acilaçãc e tendo um grupo air.ino terciário inclui aicanolaminas que incluem, sendo que não se fica limitado aos mesmos, trietanolamina, trimetanola-mina, N,N-dimetilaminopropanol, N, N-dietilaminopro-panol, N,N-dietilaminobutanol, N,N, N-tris(hidroxietil) amina, N,N,N-tris(hidroximeti1)amina.
Agente de quaternização A composição da presente invenção contém um agente de quaternização adequado para converter o grupo amino terciário para um nitrogênio quaternário em que o agente de quaternização é selecionado a partir do grupo que consiste de sulfatos de dialquila, halogene-tos de benzil, carbonatos hidrocarbil-substituídos; e-póxidos de hidrocarbil em combinação com um ácido ou as suas misturas.
De acordo com uma concretização, o agente de quaternização pode incluir halogenetos, tais como cloreto, iodeto ou brometo; hidróxidos; sulfonatos; sulfatos de alquila, tais como dimetil sulfato; sulto-nas; fosfatos; Cl-12 alquilfosfatos; di Cl-12 alquil-fosfatos; boratos; Cl-12 alquilboratos; nitritos; nitratos; carbonatos; bicarbonatos; alcanoatos; 0,0-di Cl-12 alquilditiofosfatos; ou as suas misturas.
De acordo com uma concretização o agente de quaternização pode ser derivado de dialquil sulfatos tais como dimetil sulfato, N-óxidos, sultonas tais como propanc e sul tona de òutanc; halogenetos de alquiia, acii ou araalquila, tais como cloreto cie metil e etil, brometo ou iodeto ou benzil cloreto, e carbonatos hi-drocarbila- {ou alquiia) substituídos. Se o halogenetc de acila for cloreto benzílico, o anel aromático is opcionalmente ainda substituído com grupos de alquiia ou de alquenila.
Os grupos de hidrocarbil (ou alquiia) dos carbonatos hidrocarbil-substituídos podem conter de 1 a 50, 1 a 20, 1 a 10 ou 1 a 5 átomos de carbono por grupo. De acordo com uma concretização, os carbonatos hidrocarbil-substituídos contêm dois grupos de hidrocar-bil que podem ser os mesmos ou diferentes. Exemplos de carbonatos hidrocarbil-substituído adequados incluem dimetil ou dietil carbonato.
Em uma outra concretização, o agente de quaternização pode ser um epóxido de hidrocarbil, conforme representado pela fórmula seguinte, em combinação com um ácido: (IX) em que Rl, R2, R3 e R4 podem ser independentemente H ou um grupo de hidrocarbil C^-so· Exemplos de epóxidos de hidrocarbil podem incluir, óxido de estireno, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de estilbeno e epó- xidu de Cz-sq. üieo de Viscosidade de Lubrificação A composição da presente invenção pode conter um óleo de viscosidade de lubrificação. 0 óleo de viscosidade de lubrificação inclui óleos de viscosidade de lubrificação naturais ou sintéticos, óleo derivado de hidrocraqueio, hidrogenação, hidro-acabamento, óleos não-refinados, refinados e duplamente refinados, ou as suas misturas. De acordo com uma concretização, p óleo de viscosidade de lubrificação é um fluid carre-ador para o dispersante e/ou outros aditivos de funcionamento .
Os óleos naturais incluem óleos de origem animal, óleos vegetais, óleos minerais ou misturas dos mesmos. Os óleos sintéticos incluem um óleo hidrocar-boneto, um óleo baseado em silício, um éster líquido de ácido que contém fósforo. Os óleos sintéticos podem ser produzidos por reações de Fischer-Tropsch e tipicamente podem ser hidrocarbonetos ou ceras de Fischer-Tropsch hidroisomerizados. Óleos de viscosidade de lubrificação também podem ser definidos conforme especificados nas Diretrizes de Intermutabilidade de Óleo de Base do American Petroleum Institute (API) . De acordo com uma concretização, o óleo de viscosidade de lubrificação compreende um Grupo I, II, III, IV, V API ou as suas misturas, e em uma outra concretização o Grupo I, II, III API ou as suas misturas.
Mi SOÊiânfíd H ÜüITlpOS^çãC CpC J_ ΟΠά ΙγΤιΘΠ t Θ CCITLp 2Γ 0 0 Π de Um ou mais aditivos de desempenho adicionais. Os outros aditivos de desempenho incluem desativadores de metais, detergentes, dispersantes, modificadores de viscosidade, modificadores de fricção, modificadores de viscosidade dispersante, agentes de pressão extrema, agentes anti-desgaste, antioxidantes, inibidores de corrosão, inibidores de espuma, desemulsionadores, depressores de ponto de vazamento, agentes de intumescimento de vedação, polímeros de controle de cera, inibidores de in-crustação, inibidores de gás - hidrato bem como as suas misturas. A quantidade combinada total dos compostos aditivos de desempenho adicionais presentes em uma base isenta de óleo varia de 0%, em peso, até 25%, em peso ou 0,01% em peso até 20%, em peso, da composição. Muito embora um ou mais dos outros aditivos de desempenho possam estar presentes, é comum para os outros aditivos de desempenho estarem presentes em quantidades diferentes em relação uns aos outros.
De acordo com uma concretização, a composição pode estar em uma quantidade de formação de concentrado. Se a presente invenção puder estar na forma de um concentrado (que pode ser combinado com óleo adicional para formar, no todo ou em parte, um lubrificante e/ou combustível líquido acabado), a relação do aditivo da invenção e/ou outros aditivos de desempenho a- cli cioiidis em um οχθο de viscosídacie de luorrf Lcaçao e/ou combustível líquido, para óleo diluente está na faixa de 80:20 a 10:90, em peso.
Os antioxidantes incluem ditiocarbamatos de molíbdênio, olefinas sulfurizadas, fenóis retardados, difenilaminas; os detergentes incluem saís básicos Newtonianos ou não-Newtonianos neutros ou sobre baseados, de metais alcalinos, alcalino-terrosos e de transição, com um ou mais fenatos, fenatos sulfurizados, sulfonatos, ácidos carboxílicos, ácidos fosfóricos, á-cidos mono- e/ou di- tiofosfóricos, saligeninas, al-quilsalicilatos, salixaratos. Os dispersantes incluem alquenila succinimida de cadeia longa N-substituido, bem como a sua versão pós-tratada, dispersantes pós-tratados incluem aqueles por reação com uréia, tíouréi-a, dimercaptotiadiazóis, bissulfureto de carbono, alde-ídos, cetonas, ácidos carboxílicos, anidridos succíní-cos hidrocarboneto-substituidos, nitrilos, epóxidos, compostos de boro, e compostos fosforosos.
Agentes antidesgaste incluem compostos tais como tiofosfatos metálicos, especialmente dial-quilditiofosfatos de zinco; ésteres de ácido fosfórico ou seus sais; fosfitos; e ésteres carboxílicos que contêm fósforo, éteres, e amidas. Agentes antidesgaste incluindo sulfetos orgânicos e polisulfetos, tais como benzildissulfeto, bissulfeto bis-{clorobenzil), dibutil tetrassulfeto, butil polissulfeto di-terciário, di-tert-butilsulfeto, adutores Diels-Alder sulfurizados ou alquila suifeníl Ν'Ν-dialquii ditiocarbamatos. Agentes de Pressão Extrema (EP) incluindo cera clorada, sulfe-tos e polissulfetos orgânicos, tais como benzildissul-feto, bis- (clorobenzil} disulfeto, dibutil tetrassulfe-to, metil éster sulfurizado de ácido oléico, alquilfe-nol sulfurizado, dipenteno sulfurizado, terpeno sulfurizado, e adutores Diels-Alder sulfurizados; hidrocar-bonetos fosfo-sulfurizados, tiocarbamatos de metais, tais como dioctilditiocarbamato de zinco e biácido hep-tilfenol de bário.
Modificadores de fricção incluem aminas graxas, ésteres tais como ésteres de glicerol borata-dos, ésteres parciais de glicerol tais como monooleato de glicerol, fosfitos graxos, amidas de ácidos graxos, epóxidos graxos, epóxidos graxos boratados, aminas graxas alcoxiladas, aminas graxas alcoxiladas boratadas, sais metálicos de ácidos graxos, imidazolinas graxas, produtos de condensação de ácidos carboxilico e polial-quileno-poliaminas, sais amínicos de ácidos alquilfos-fóricos. Agentes de modificação de viscosidade incluem copolimeros hidrogenados de estireno-butadieno, polímeros de etileno-propileno, poliisobutenos, polímeros es-tireno-isopreno hidrogenados, polímeros de isopreno hidrogenados, ésteres de ácido de polimetacrilato, ésteres de ácido de poliacrílato, estirenos de polialquila, copolimeros de dieno conjugados com alquenila arila, poliolefinas, políalquilmetacrilatos e ésteres de copo-límeros de anidrido-estireno maléico. Agentes de modí- ficação de viscosidade dispersantes (frequentemente chamados de DVM) incluem poliolefinas funcionalizadas, por exemplo, por exemplo, copolimeros de etileno-propíleno que foram funcionalizados com o produto de reação de anidrido maléico e uma amina, um polimetacri-lato funcionalizado com uma amina, ou copolimeros de anidrido de estireno-maléico que reagiram com uma amina .
Inibidores de corrosão incluem octanoato de octilamina, produtos de condensação de ácido ou anidrido dodecenil succinico e um ácido graxo tal como á-cido oléico com uma poliamina. Desativadores de metal incluem derivados de benzotriazóis, 1,2,4-triazóis, benzimidazóis, 2-alquilditiobenzimidazóis ou 2-alquilditiobenzotiazóis. Os inibidores de espuma incluem copolimeros de etil acrilato e 2-etilexilacrilato e opcionalmente vinil acetato. Desemulsionadores incluem glicóis de polietileno, óxidos de polietileno, óxidos e polímeros de polipropileno (óxido de etileno-óxido de propileno); depressores de ponto de vazamento, incluindo éster de estireno-anidrido maléico, polimeta-crilatos, poliacrilatos ou poliacrilamidas. Agentes de intumescimento de vedação incluem Exxon Necton-37™ (FN 1380} e Exxon Mineral Seal Oil.
Aplicação Industrial De acordo com uma concretização a invenção é de utilidade como um combustível líquido para um mo- tor de combustão interna. 0 motor de combustão interna inclui motores de ignição por centelha e ignição por compressão; ciclos de 2-cursos ou 4-cursos; combustível líquido fornecido por intermédio de injeção direta, injeção indireta, injeção por orifício e carburador; sistemas de injetor de trilho comum e unitário; motores leves (por exemplo, carro de passageiros) e pesados (por exemplo, caminhão comercial) ; e motores abastecidos com combustíveis de hidrocarbonetos e não-hidrocarbonetos e as suas misturas. Os motores podem ser parte de sistemas de emissões integradas que incorporam elementos tais como; sistemas EGR; pós-tratamento incluindo catalisador de três vias, catalisador de oxi-dação, absorvedores e catalisadores de NOx, intercepto-res de particulados catalisados e não-catalisador empregando opcionalmente catalisador originário de combustível; sincronização de válvula variável; e sincronização de injeção e conformação de regime.
Da maneira que é utilizado neste contexto, o termo "substituinte de hidrocarbil" ou "grupo de hi-drocarbil" é usado no seu sentido comum, que é amplamente conhecido daqueles versados na técnica. Especificamente, ele refere-se a um grupo dotado de um átomo de carbono vinculado diretamente ao restante da molécula e tendo predominantemente caráter de hidrocarboneto. Exemplos de grupos de hidrocarbil incluem: substituin-tes de hidrocarbonetos, isto é, substituintes alifáti-cos (por exemplo, alquila ou alquenila) , aliciclicos ί, ρθ Γ 0 ΧΘΓΓίρ J.O, ClCiÜdj-v]U±^d/ CÍL.±Od i. QU6 U xldj f 0 SubStl tuinUeS âromet1CG —, UlifétiCG—, 0 dllClciiCCS” substituídos, bem como substituintes cíclicos em que o anel é completado através de uma outra parte da molécula (por exemplo, dois substituintes em conjunto formam um anel); substituintes de hidrocarbonetos substituídos, isto é, substituintes que contêm grupos de não-hidrocarbonetos os quais, no contexto desta invenção, não alteram predominantemente a natureza de hidrocarbo-neto do substituinte (por exemplo, halo (especialmente cloro e fluoro) , hidroxila, alcoxila, mercapto, alquil-mercapto, nitro, nitroso, e sulfoxila); hetero substituintes, isto é, substituintes que, muito embora tenham predominantemente um caráter de hidrocarboneto, no contexto desta invenção, contêm outro que não carbono em um anel ou cadeia de outro modo compostos de átomos de carbono. Heteroátomos incluem enxofre, oxigênio, nitrogênio, e abrangem substituintes tais como piridil, furil, tienil e ímidazolil. De uma maneira geral, não mais do que dois, preferentemente não mais do que um, substituinte não-hidrocarboneto estará presente para cada dez átomos de carbono no grupo de hidrocarbil; tipicamente, não haverá substituintes não-hidrocarboneto no grupo de hidrocarbil. É sabido que alguns dos materiais descritos anteriormente podem interagir na formulação final, de maneira que os componentes da formulação final podem ser diferentes daqueles que são inicialmente adiciona- dos. Por exemplo, íons de metal (de, por exemplo, mm detergente) podem migrar para outros locais ácidos ou aniônicos de outras moléculas. Os produtos formados desse modo, incluindo os produtos formados no emprego de uma composição da presente invenção no seu uso pretendido, podem não ser suscetíveis de fácil descrição. Não obstante, todas essas modificações e produtos de reação estão incluídos dentro do escopo da presente invenção; a presente invenção abrange a composição preparada pela mistura dos componentes descritos anteriormente .
EXEMPLOS A invenção será ilustrada adicionalmente pelos exemplos seguintes, os quais expõem concretizações particularmente vantajosas. Muito embora os exemplos sejam proporcionados com a finalidade de ilustrar a presente invenção, eles nâo têm a intenção de limitar a mesma.
Os detergentes são avaliados no teste de obstrução do bico do motor, tal como descrito em CEC F-23-01. Os resultados do teste de obstrução de bico de motor estão salientados nas Tabelas 1 e 2.
Os detergentes que são usados neste texto incluem: um poliisobutileno succinimida de dimetilamí-nopropilamina lOOOMn disponível comercialmente (Exemplo Comparativo 1) , um poliisobutileno succinimida de te-traetilenopentamina lOOOMn disponível comercialmente (Exemplo Comparativo 2) ei detergentes experimentais da presente invenção (Exemplos 1-4) tais como descritos mais adiante.
Exemplo de Preparação Ά: 0 Exemplo de Preparação A é preparado a partir de uma mistura de anidrido succínico preparado a partir de poliisobutileno 1000 Mn (21425 gramas) e óleo diluente - piloto 900 (3781 gramas), os quais são aquecidos com agitação a 110°C sob uma atmosfera de nitrogênio. Dimetilaminopropilamina (DMAPA, 2314 gramas) é adicionado lentamente durante 45 minutos, mantendo-se a temperatura da carga abaixo de 115°C. A temperatura de reação é aumentada para 150°C e mantida durante outras 3 horas. O composto resultante é um succinimida DMAPA. Exemplo 1 O produto de reação do Exemplo de Preparação A, óxido de estireno (12,5 gramas), ácido acético (6,25 gramas) e metanol (43,4 gramas) são aquecidos com agitação para refluxo (~80°C) durante 5 horas sob uma atmosfera de nitrogênio. A reação é purificada por destilação (30°C, -1 bar) e deu um destilado branco a-quoso. O composto resultante é um óxido de estireno de sal de amônio quaternário.
Exemplo 2 O produto de reação do Exemplo de Preparação A, (373,4 gramas) é aquecido com agitação para 90°C. Dimetilsulfato (25,35g) é carregado em um recipiente de reação e retoma-se a agitação (-300 rpm) sob uma cobertura de nitrogênio, a exotermia eleva a temperatura da carga para -100°C. A reação é mantida a 100°C durante 3 horas antes de ser esfriada de volta e decantada. O composto resultante é um sal de dimetil-sulfato de amônio quaternário.
Exemplo 3 O produto de reação do Exemplo de Preparação A, (1735,2 gramas) é aquecido com agitação para 90°C sob uma atmosfera de nitrogênio. Adiciona-se cloreto benzilico (115,4 gramas) gota a gota, mantendo-se a temperatura de reação em 90°C. A reação é mantida durante 5 horas a 90°C. O composto resultante é um sal de cloreto benzilico de amônio quaternário.
Exemplo 4 0 produto de reação do Exemplo de Preparação A, (152,6 gramas), dimetil carbonato {31 gramas) e metanol (26,9 gramas) sâo carregados em um vaso de pressão. O vaso é então testado na pressão contra vazamentos e purgado duas vezes com nitrogênio. O vaso é pressurizado para 131 kPa (-19 psi) e a carga aquecida a 90 °C com agitação (-210 rpm) . A carga é mantida na temperatura durante uma hora antes de ser aquecida para 140°C e mantida na temperatura durante 24 horas. No resfriamento de volta à temperatura ambiente a pressão residual é aliviada antes de se decantar o produto. A reação foi purificada por destilação (100°C, -0,5 bar) para se remover o carbonato residual livre e metanol. O composto resultante é um sal de dimetil carbonato sal de amônio quaternário.
Nota: Para os Exemplos Comparativos 1 e 2 o produto químico ativo é acompanhado por óleo diluente inerte em uma proporção de produto químico ativo para óleo diluente de 85:15, em peso.
Nota: Para os Exemplos 1-4 o produto quí- mico ativo é acompanhado por óleo diluente inerte em uma relação do produto químico ativo para o óleo diluente de 50:50, em peso.
Tabela 1: Resultados no Teste de Depósitos no Injetor CEC F-23-01 Nota: * combustível de base não-aditivada (nenhum de- tergente presente no combustível) Tabela Resultados no Teste de Depósitos no Injetor CEC E-23-01 Os resultados do teste mostram que as formulações que utilizam detergente de sal de amônio quaternários da presente invenção (Exemplos 1, 2, 3, e 4) exibem desempenho de fluxo equivalente ou superior e menos bloqueio médio de um injetor em comparação com as formulações que utilizam um combustível não-aditivado e/ou detergentes disponíveis comercialmente (Exemplos Comparativos 1 e 2) .
Os detergentes são ainda avaliados em um Teste de Injeção Direta de Alta Velocidade. 0 Teste de Injeção Direta de Alta Velocidade é descrito como se segue. Um combustível diesel contendo Ippm de zinco mais o respectivo detergente é inserido em um motor 2,0L Hígh Speed Direct Injection (HSDI) Ford Puma. 0 motor é acionado inicialmente a 2000 rev/minuto durante 5 minutos (período de aquecimento do motor). Depois do período de aquecimento inicial, o motor é acionado em iterações de curva de potência seis (6) sob as condições estabelecidas na Tabela 3. Depois de completada a interação de curva de sexta potência, o motor é submetido ao período de estabilização sob as condições expostas na Tabela 4. Depois de completado o período de estabilização, o motor é acionado em uma outra iteração de curva de potência seis (6) sob as condições estabelecidas na Tabela 3. O rendimento do motor é medido durante o 9o estágio da iteração de curva de potência. A potência neste 9o estágio durante a iteração de curva de potência final (12a iteração de curva de potência) é comparada com a potência do 9o estágio da primeira i-teração de curva de potência e calcula-se o percentual de perda de potência final. Quanto menor a perda de potência presente no motor, mais efetivo é o detergente na redução ou minimização da perda de potência. Os resultados do teste encontram-se sumariados na Tabela 5.
Os detergentes qne são usados neste teste incluem: um polnsobutileno de succinimida de dimetila-minopropilamina lOOOMn disponível comercialmente (Exemplo Comparativo 1), um poiíisobutileno succinimida de tetraetilenopentamína lOOOMn disponível comercialmente (Exemplo Comparativo 2) e 3 detergentes experimentais da presente invenção (Exemplos 1, 2 e 4) tais como descritos anteríormente.
Tabela 3. Iteração de Curva de Potência NOTA: 0 tempo de rampa entre os estágios é de 27 segundos exceto para a rampa do Estágio 11 de volta ao Estágio 1 gue é de 30 segundos. Estes tempos de rampa não estão incluídos nos tempos de estágio (isto é, duração total do programa é (11* estágios de 5 minutos) + Μ0* rampas de 2 7 sequndos) + (I* rampa de 30 segun- dos) proporcionando um tempo de ciclo total de 60 minutos) .
Tabela 4. Marcha de Estabilização Tabela 5: Resultados em um Teste de Injeção Direta de Alta Velocidade Note: * combustível de base não-aditivado (nenhum de- tergente presente no combustível) Os resultados do teste mostram que formulações que utilizam detergente de sal de amônio quaternários da presente invenção (Exemplos 1, 2, e 4) produzem perda de potência equivalente ou reduzida em comparação com formulações que utilizam um combustível não-aditivado e/ou detergentes disponíveis comercialmente (Exemplos Comparativos 1 e 2) .
Cada um dos documentos referidos anteriormente fica incorporado neste contexto por referência. Exceto nos Exemplos, ou em alguma outra parte explicitamente indicado, todos os valores numéricos nesta descrição que especificam quantidades de materiais, condições de reação, pesos moleculares, números de átomos de carbono, e assemelhados devem ser compreendidos como modificados pela palavra "cerca de". A não ser que de outro modo indicado, cada produto químico ou composição referida neste contexto deverá ser interpretada como sendo um material de classe comercial que pode conter os isômeros, subprodutos, derivados, e outros desses materiais que são normalmente compreendidos como estando presentes na classe comercial. Entretanto, a quantidade de cada componente químico está apresentada exclusiva de qualquer solvente ou óleo diluente, que pode estar usualmente presente no material comercial, a não ser que de outro modo indicado. Deverá ser compreendido que a quantidade superior e inferior , faixa, e limites de relação expostos neste contexto poderão ser combinados independentemente. De forma assemelhada, fa i xas e Quantidades para cada elemento da invenção podem ser usados em conjunto com faixas ou quantidades para qualquer um dos outros elementos. Da forma que é usada neste contexto, a expressão "que consiste essencialmente de" permite a inclusão de substâncias que não afetam materialmente as características básicas e novas da composição sob confederação.

Claims (8)

1 - Composição que compreende um sal de amônio quaternário, caracterizada pelo fato de ser compreendida pelo produto de reação de: a. a reação de um agente de acilação hidrocarbil-substituido e um composto dotado de um átomo de oxigênio ou nitrogênio capaz de condensação com o dito agente de acilação e tendo ainda um grupo amino terciário; e b. um agente de quaternização adequado para converter o grupo amino terciário para um nitrogênio quaternário; em que o agente de quaternização é selecionado a partir do grupo que consiste de: (i) carbonatos hidrocarbil-substituidos; (ii) epóxidos de hidrocarbil em combinação com um ácido; ou (iii) misturas dos mesmos.
2 - Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de acilação hidrocarbil-substituido é anidrido succinico de poliisobutileno.
3 - Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o composto de (a) é um N-metil-1,3-diaminopropano.
4 - Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda um combustível que é liquido sob temperatura ambiente.
5 - Método para abastecer um motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de compreender: A. fornecer ao dito motor: i. um combustível que é líquido sob temperatura ambiente; e ii. sal de amônio quaternário que compreende o produto de reação de: (a) a reação de um aqente de acilação hidrocarbil-substituído e um composto dotado de um átomo de oxigênio ou nitrogênio capaz de condensação com o dito agente de acilação e tendo ainda um grupo amino terciário; e (b) um agente de quaternização adequado para converter o grupo amino terciário em um nitrogênio quaternário em que o agente de quaternização é selecionado a partir do grupo que consiste de: (i) carbonatos substituídos por hidrocarbil; (ii) epóxidos de hidrocarbil em combinação com um ácido; ou (iii) suas misturas.
6 - Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda um óleo de viscosidade lubrificante.
7 - Composição de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de compreender ainda um componente selecionado a partir do grupo que consiste de desativadores de metal, detergentes outros que não aqueles da reivindicação 1, dispersantes, agentes de modificação de viscosidade, modificadores de fricção, modificadores de viscosidade de dispersante, agentes de pressão extrema, agentes anti-desgaste, antioxidantes, inibidores de corrosão, inibidores de espuma, desemulsionadores, depressores de ponto de vazamento, agentes de intumescimento de vedação, polímeros de controle de cera, inibidores de depósitos, inibidores de gás-hidrato e as suas misturas.
8 - Composição, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o componente é um detergente que contém metal sobre-baseado, dialquilditiofosfatos de zinco ou as suas misturas.
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