CN107849471B - 作为用于燃料和润滑剂的添加剂的共聚物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及共聚物用于除去和/或减少直喷式柴油和/或汽油发动机的燃料系统和/或喷射系统中的沉积物的新用途。
Description
本发明涉及共聚物用于除去和/或减少直喷式柴油和/或汽油发动机的燃料系统和/或喷射系统中的沉积物含量的新用途。
本发明涉及特定的共聚物作为燃料添加剂或润滑剂添加剂的用途;涉及制备这些添加剂的方法,以及添加有所述添加剂(例如更特别为去污添加剂)的燃料和润滑剂;涉及这些共聚物用于减少直喷式柴油发动机、尤其是共轨喷射系统中的燃料系统且尤其是喷射系统中的沉积物含量或防止所述沉积物的用途,用于减少直喷式柴油发动机、尤其是具有共轨喷射系统的柴油发动机的燃料消耗的用途,和用于使直喷式柴油发动机、尤其是具有共轨喷射系统的柴油发动机中的功率损耗最小化的用途;以及作为添加剂用于汽油燃料、尤其是用于DISI发动机运转的用途。
背景技术
在直喷式柴油发动机中,燃料通过多孔喷嘴喷入并超精细地分布(雾化),其直接到达发动机的燃烧室,而不是像传统(腔室)柴油发动机那样被引入至预燃室或涡流室。直喷式柴油发动机的优势在于,其对于柴油发动机的效能高而且燃料消耗低。此外,这些发动机即使在低转速下也可达到非常高的扭矩。
目前,主要采用三种方法将燃料直接喷射至柴油发动机的燃烧室中:传统的分配式喷射泵、泵-喷嘴系统(单元喷射器系统(unit-injector system)或单元泵系统(unit-pump system))以及共轨系统。
在共轨系统中,柴油燃料通过最高达2000巴的压力经由泵传送至高压管线,即共轨中。从共轨开始,支路管线运行至将燃料直接喷射进燃烧室的不同的喷射器中。始终将全部压力施加在共轨上,这样能够实现多喷射或特定的喷射方式。相比之下,在其他喷射系统中,喷射仅可能有较小的变化。共轨中的喷射主要分为三类:(1.)预喷射,由此基本实现更温和的燃烧,从而减少刺耳的燃烧噪音(“nailing”)并使发动机似乎安静地运行;(2.)主喷射,其尤其是引起良好的扭矩曲线;(3.)后喷射,其尤其是保证了低NOx值。在该后喷射中,燃料通常不燃烧而是通过汽缸中的余热汽化。所形成的废气/燃料混合物被输送至排气系统,在这里,在合适的催化剂的存在下,燃料作为氮氧化物NOx的还原剂。
共轨喷射系统中的可变的单独汽缸喷射可有利地影响发动机的污染物排放,例如氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)且尤其是微粒(烟煤)的排放。这使得例如装配有共轨喷射系统的发动机即使在没有额外的颗粒过滤器的情况下也可在理论上满足Euro 4标准。
在现代共轨柴油发动机中,在特殊条件下,例如在使用含生物柴油的燃料或带有金属杂质(如锌化合物、铜化合物、铅化合物和其他金属化合物)的燃料的情况下,可在喷射器口上形成沉积物,这不利地影响燃料的喷射性能并因此损害了发动机的性能,即特别是使功率降低,但在一些情况下也使燃烧劣化。沉积物的形成通过喷射器构造的进一步发展,尤其是通过喷嘴的几何形状的变化(变窄,带有圆形出口的圆锥形孔)而进一步提高。为了使发动机和喷射器持久最佳运行,必须通过合适的燃料添加剂来防止或减少喷嘴孔中的这些沉积物。
在现代柴油发动机的喷射系统中,沉积物引发显著的性能问题。众所周知,在喷雾通道中,这些沉积物可导致燃料流动的下降并因而产生功率损耗。相比之下,在喷射器端口处的沉积物破坏了燃料喷雾的最佳形成,结果造成燃烧恶化以及相关更高的排放和增加的燃料消耗。与这些常规的“外部”沉积现象相比,在喷射器的特定部件中,特别是在喷嘴针阀、控制活塞、阀门活塞、阀座、控制单元以及这些组件的导管处的“内部”沉积物(统称为内部柴油喷射器沉积物(IDID))也越来越多地引起性能问题。常规添加剂表现出不充分的对抗这些IDID的作用。
“喷射系统”应理解为意指机动车辆中从燃料泵直至且包括喷射器出口的燃料系统部分。“燃料系统”应理解为意指与特定的燃料接触的机动车辆的组件,优选从槽直至且包括喷射器出口的区域。
在本发明的一个实施方案中,发明化合物不仅减少喷射系统中的沉积物,而且还减少燃料系统的其余部分中的沉积物,在本说明书中,尤其是燃料过滤器和泵中的沉积物。
WO 2011/146289描述了用于改善燃料系统中的去污性的无氮添加剂,其由具有游离形式或酸酐形式的至少两个羧基的取代烃形成。所公开的实例包括烃基取代的琥珀酸酐及其水解形式。
US 5766273公开了使用包含马来酸酐和α-烯烃的共聚物作为一种组分的聚合物混合物作为矿物油馏出物的添加剂用于改善流动性能,尤其是浊点(CP)和冷滤点(CFPP)。
US 5,670,462描述了马来酸酐和C4-C30烯烃的共聚物。没有用于减少沉积物的描述。
JP 2007-077216描述了包含马来酸酐和α-烯烃的共聚物与亚烷基二醇的偏酯的油。没有描述共聚物对沉积物的任何影响。
2014年12月4日提交的国际专利申请PCT/EP2014/076622公开了马来酸酐和α-烯烃的部分或完全水解共聚物减少发动机的沉积物的用途。实施例中的水解程度至少为15.9%。
本发明的目的是提供一类新的用于现代柴油燃料和汽油燃料的基于共聚物的添加剂。
该目的通过将共聚物用于除去和/或防止直喷式柴油和/或汽油发动机的燃料系统和/或喷射系统中的沉积物的用途而实现,所述共聚物通过以下获得:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,优选二羧酸或其衍生物,更优选二羧酸的酸酐,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二任选的反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整(remain intact)。
已发现,这种共聚物在抑制和/或消除以下柴油和汽油发动机中的沉积物方面是有效的:
发明内容
这些共聚物具有特定的特征,即其对多种不同的损害现代柴油发动机性能的沉积物起作用。本发明的化合物例如对通过向柴油燃料中引入锌和引入钠引起的功率损耗起作用。这样做,基本上消除或避免了喷雾通道和喷射器端口中的沉积物。其次,本发明的化合物还减少了由Na、Ca和/或K离子引起的内部柴油喷射器沉积物(IDID)(分别称为Na、Ca和K皂IDID)和/或由聚合物沉积物引起的内部柴油喷射器沉积物(IDID)。Na、Ca和K皂IDID为包含所述金属离子和任何所需的抗衡离子的沉积物。相反,聚合物沉积物不含金属离子,并且可归因于高分子量的有机材料,其在燃料中的溶解度为零或不足。
附图说明
图1示出了根据CEC F-098-08进行的一小时发动机试验循环的运行情况。
A1)具体实施方案
本发明的具体实施方案为:
1.共聚物作为燃料添加剂或润滑剂添加剂、尤其是柴油燃料添加剂的用途,所述共聚物通过以下获得:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,优选二羧酸或其衍生物,更优选二羧酸的酸酐,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二任选的反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整。
2.根据实施方案1的用途,作为添加剂用于减少直喷式柴油发动机、尤其是具有共轨喷射系统的柴油发动机的燃料消耗。
3.根据所述实施方案中任一项的用途,作为添加剂用于使直喷式柴油发动机、尤其是具有共轨喷射系统的柴油发动机中的功率损耗最小化。
4.根据所述实施方案中任一项的用途,作为添加剂用于使由K、Zn、Ca和/或Na离子引起的功率损耗(分别称为K、Zn、Ca和Na功率损耗)最小化。
5.根据所述实施方案中任一项的用途,作为汽油燃料添加剂用于减少汽油发动机、例如更特别是DISI和PFI(进气口燃料喷射器)发动机的进气系统中的沉积物含量。
6.根据所述实施方案中任一项的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止直喷式柴油发动机、尤其是共轨喷射系统中的燃料系统、尤其是喷射系统中的沉积物(例如更特别是内部柴油喷射器沉积物(IDID))和/或阀门粘着。
7.根据所述实施方案中任一项的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止由Na、Ca和/或K离子引起的内部柴油喷射器沉积物(IDID)(分别称为Na、Ca和K皂IDID)。
8.根据所述实施方案中任一项的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止由聚合物沉积物引起的内部柴油喷射器沉积物(IDID)。
9.根据前述实施方案中任一项的用途,其中燃料选自柴油燃料、生物柴油燃料、汽油燃料和含链烷醇的汽油燃料。
10.一种添加剂浓缩物,包含与另外的柴油或汽油燃料添加剂或润滑剂添加剂结合的至少一种共聚物,所述共聚物通过以下获得:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,优选二羧酸或其衍生物,更优选二羧酸的酸酐,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二任选的反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整。
11.一种燃料组合物、润滑剂组合物或煤油组合物,尤其是柴油燃料组合物,包含可通过以下获得的共聚物:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,优选二羧酸或其衍生物,更优选二羧酸的酸酐,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二任选的反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整。
共聚物的描述
单体(A)为至少一种、优选一种至三种、更优选一种或两种且最优选恰好一种烯键式不饱和的、优选α,β-烯键式不饱和的单羧酸或二羧酸或其衍生物,优选二羧酸或其衍生物,更优选二羧酸的酸酐,最优选马来酸酐。
衍生物应理解为意指
-相应的单体或聚合物形式的酸酐,
-单-或二烷基酯,优选单-或二-C1-C4-烷基酯,更优选单-或二甲基酯或相应的单-或二乙基酯,以及
-混合酯,优选具有不同的C1-C4烷基组分的混合酯,更优选混合的甲基乙基酯。
优选地,衍生物为单体形式的酸酐或二-C1-C4-烷基酯,更优选单体形式的酸酐。
在本文的上下文中,C1-C4-烷基应理解为意指甲基、乙基、异丙基、正丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基,优选甲基和乙基,更优选甲基。
α,β-烯键式不饱和单羧酸或二羧酸的实例为其中羧基或在二羧酸的情况下至少一个羧基、优选两个羧基与烯键式不饱和双键共轭的那些单羧酸或二羧酸或其衍生物。
不是α,β-烯键式不饱和的烯键式不饱和单羧酸或二羧酸的实例为顺式-5-降冰片烯-内-2,3-二甲酸酐、外-3,6-环氧基-1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐和顺式-4-环己烯-1,2-二甲酸酐。
α,β-烯键式不饱和单羧酸的实例为丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸和乙基丙烯酸,优选丙烯酸和甲基丙烯酸(本文中简称为(甲基)丙烯酸),并且更优选丙烯酸。
特别优选的α,β-烯键式不饱和单羧酸的衍生物为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯。
二羧酸的实例为马来酸、富马酸、衣康酸(2-亚甲基丁二酸)、柠康酸(2-甲基马来酸)、戊烯二酸(戊-2-烯-1,5-二甲酸)、2,3-二甲基马来酸、2-甲基富马酸、2,3-二甲基富马酸、亚甲基丙二酸和四氢邻苯二甲酸,优选马来酸和富马酸,并且更优选马来酸及其衍生物。
更特别地,单体(A)为马来酸酐。
单体(B)为至少一种、优选一种至四种、更优选一种至三种、甚至更优选一种或两种且最优选恰好一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃。α-烯烃(B)优选具有至少14个、更优选至少16个且最优选至少18个碳原子。优选地,α-烯烃(B)具有至多28个、更优选至多26个并且最优选至多24个碳原子。
优选地,α-烯烃可以是直链或支链的(优选直链的)1-烯烃。
这些1-烯烃的实例为1-十二碳烯、1-十三碳烯、1-十四碳烯、1-十五碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯、1-十九碳烯、1-二十碳烯、1-二十二碳烯、1-二十四碳烯、1-二十六碳烯,优选1-十八碳烯、1-二十碳烯、1-二十二碳烯和1-二十四碳烯及其混合物。
α-烯烃(B)的其他实例是C2-C12烯烃、优选C3-C10烯烃、更优选C4-C6烯烃的低聚物或聚合物的那些烯烃。其实例为乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯、戊烯异构体和己烯异构体,优选乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯和异丁烯。
命名为α-烯烃(B)的实例包括丙烯、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯及其混合物的低聚物和聚合物,特别是丙烯或异丁烯或1-丁烯和2-丁烯的混合物的低聚物和聚合物。在低聚物中,优选三聚体、四聚体、五聚体和六聚体及其混合物。
除烯烃(B)外,可任选通过聚合至本发明的共聚物中而引入至少一种、优选一种至四种、更优选一种至三种、甚至更优选一种或两种且尤其是恰好一种另外的脂族或脂环族烯烃(C),其具有至少4个碳原子并且不同于(B)。
烯烃(C)可以是具有末端(α-)双键的烯烃,或者具有非末端双键的烯烃,优选具有α-双键的烯烃。烯烃(C)优选包括具有4至少于12个或多于30个碳原子的烯烃。如果烯烃(C)为具有12至30个碳原子的烯烃,则该烯烃(C)不具有α-双键。
脂族烯烃(C)的实例为1-丁烯、2-丁烯、异丁烯、戊烯异构体、己烯异构体、庚烯异构体、辛烯异构体、壬烯异构体、癸烯异构体、十一烯异构体及其混合物。
脂环族烯烃(C)的实例为环戊烯、环己烯、环辛烯、环癸烯、环十二烯、α-或β-蒎烯及其混合物、柠檬烯和降冰片烯。
烯烃(C)的其他实例为丙烯、1-丁烯、2-丁烯或异丁烯或包含异丁烯的烯烃混合物的多于30个碳原子的聚合物,优选为异丁烯或包含异丁烯的烯烃混合物的多于30个碳原子的聚合物,更优选平均分子量Mw为500至5000g/mol、优选650至3000且更优选800至1500g/mol的聚合物。
优选地,包含共聚形式的异丁烯的低聚物或聚合物具有高含量的末端烯键式双键(α-双键),例如至少50mol%,优选至少60mol%,更优选至少70mol%且最优选至少80mol%。
为了制备这种包含共聚形式的异丁烯的低聚物或聚合物,合适的异丁烯源为纯的异丁烯或含异丁烯的C4烃料流,例如C4残萃液(尤其是“萃余液1”)、来自异丁烷脱氢的C4馏分、来自蒸汽裂化器和FCC裂化器(流体催化裂化)的C4馏分,条件是其已基本上除去其中存在的1,3-丁二烯。来自FCC精炼装置的C4烃料流也被称为“b/b”料流。其他合适的含异丁烯的C4烃料流为,例如丙烯-异丁烷共氧化的产物料流或来自复分解装置的产物料流,其通常在常规纯化和/或浓缩后使用。合适的C4烃料流通常包含少于500ppm、优选少于200ppm的丁二烯。1-丁烯以及顺式-和反式-2-丁烯的存在基本上不是关键的。通常,所述C4烃料流中的异丁烯浓度在40重量%至60重量%的范围内。例如,萃余液1通常基本上由30重量%至50重量%的异丁烯、10重量%至50重量%的1-丁烯、10重量%至40重量%的顺式-和反式-2-丁烯以及2重量%至35重量%的丁烷组成;在本发明的聚合方法中,萃余液1中无支链的丁烯通常实际上是惰性的,并且仅异丁烯进行聚合。在一个优选的实施方案中,用于聚合的单体源为工业C4烃料流,其异丁烯含量为1至100重量%,尤其是1至99重量%,特别是1至90重量%,更优选30至60重量%,其尤其为萃余液1料流、来自FCC精炼装置的b/b料流、来自丙烯-异丁烷共氧化的产物料流或来自复分解装置的产物料流。
尤其是在使用萃余液1料流作为异丁烯源的情况下,已发现使用水作为唯一的引发剂或作为另外的引发剂是有用的,特别是在-20℃至+30℃、尤其是0℃至+20℃的温度下进行聚合的情况下。然而,当使用萃余液1料流作为异丁烯源时,在-20℃至+30℃、尤其是0℃至+20℃的温度下可无需使用引发剂。
在不造成任何重大的收率或选择性损失的情况下,所述含异丁烯的单体混合物可包含少量污染物如水、羧酸或矿物酸。合适地,通过从含异丁烯的单体混合物中除去这些有害物质(例如通过在固体吸附剂如活性炭、分子筛或离子交换剂上吸附)而避免这些杂质的积累。
尽管较不优选,但也可将异丁烯或含异丁烯的烃混合物与可与异丁烯共聚的烯键式不饱和单体的单体混合物进行转化。如果要使异丁烯与合适的共聚单体的单体混合物共聚,则单体混合物包含优选至少5重量%、更优选至少10重量%且尤其是至少20重量%的异丁烯,以及优选至多95重量%、更优选至多90重量%且尤其是至多80重量%的共聚单体。
在一个优选的实施方案中,烯烃(B)和任选的(C)的混合物平均每摩尔具有至少12个碳原子,优选至少14个、更优选至少16个且最优选至少17个碳原子。
例如,二十二碳烯和十四碳烯的2:3混合物的碳原子平均值为0.4×22+0.6×14=17.2。
上限相关性较小,并且通常不多于60个碳原子,优选不多于55个、更优选不多于50个、甚至更优选不多于45个且尤其不多于40个碳原子。
任选的单体(D)为至少一种单体,优选一种至三种、更优选一种或两种且最优选恰好一种单体,所述单体选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,以及
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺。
乙烯基酯(Da)的实例为C2-至C12-羧酸的乙烯基酯,优选乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、2-乙基己酸乙烯酯、癸酸乙烯酯,以及Versatic酸5至10的乙烯基酯,优选2,2-二甲基丙酸(新戊酸,Versatic酸5)、2,2-二甲基丁酸(新己酸,Versatic酸6)、2,2-二甲基戊酸(新庚酸,Versatic酸7)、2,2-二甲基己酸(新辛酸,Versatic酸8)、2,2-二甲基庚酸(新壬酸,Versatic酸9)或2,2-二甲基辛酸(新癸酸,Versatic酸10)的乙烯基酯。
乙烯基醚(Db)的实例为C1-至C12-链烷醇的乙烯基醚,优选甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇、正十二烷醇(月桂醇)或2-乙基己醇的乙烯基醚。
优选的(甲基)丙烯酸酯(Dc)为C5-至C12-链烷醇的(甲基)丙烯酸酯,优选正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇、正十二烷醇(月桂醇)、2-乙基己醇或2-丙基庚醇的(甲基)丙烯酸酯。特别优选丙烯酸戊酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-丙基庚酯。
单体(Dd)的实例为C2-至C12-链烷醇的烯丙基醇或烯丙基醚,优选甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇、正十二烷醇(月桂醇)或2-乙基己醇的烯丙基醚。
含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物(De)的实例为N-乙烯基吡啶、N-乙烯基咪唑和N-乙烯基吗啉。
优选的化合物(De)为N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺。
N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺(De)的实例为N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺。
烯键式不饱和芳族化合物(Df)的实例为苯乙烯和α-甲基苯乙烯。
α,β-烯键式不饱和腈(Dg)的实例为丙烯腈和甲基丙烯腈。
(甲基)丙烯酰胺(Dh)的实例为丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。
烯丙基胺(Di)的实例为烯丙胺、二烷基烯丙胺和三烷基烯丙基卤化铵。
优选的单体(D)为(Da)、(Db)、(Dc)、(De)和/或(Df),更优选(Da)、(Db)和/或(Dc),甚至更优选(Da)和/或(Dc),并且尤其是(Dc)。
在由反应步骤(I)获得的共聚物中,单体(A)和(B)以及任选的(C)和任选的(D)的引入比通常如下:
(A)/((B)和(C))(总计)的摩尔比通常为10:1至1:10,优选8:1至1:8,更优选5:1至1:5,甚至更优选3:1至1:3,特别是2:1至1:2,并且尤其是1.5:1至1:1.5。在将马来酸酐作为单体(A)的特定情况下,马来酸酐与单体((B)和(C))(总计)的摩尔引入比为约1:1。然而,为实现α-烯烃(B)的完全转化,可适当地使用相对于α-烯烃略微过量的马来酸酐,例如1.01-1.5:1,优选1.02-1.4:1,更优选1.05-1.3:1,甚至更优选1.07-1.2:1,并且尤其是1.1-1.15:1。
必需单体(B)与单体(C)(如果存在)的摩尔比通常为1:0.05-10,优选1:0.1-6,更优选1:0.2-4,甚至更优选1:0.3-2.5,并且尤其是1:0.5-1.5。
在一个优选的实施方案中,除单体(B)外不存在任选的单体(C)。
如果存在,一种或多种单体(D)的比例通常为5至200mol%,优选10至150mol%,更优选15至100mol%,甚至更优选20至50mol%,并且尤其是0至25mol%,基于单体(A)、(B)和任选的(C)(总计)的量计。
在一个优选的实施方案中,不存在任选的单体(D)。
在一个特别优选的实施方案中,共聚物由单体(A)和(B)组成。
在第二任选的反应步骤(II)中,可使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐或羧酸酯官能团部分水解和/或皂化。优选地,在反应步骤(II)中,使酸酐官能团水解,并使羧酸酯官能团基本保持完整。
根据本发明,在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整,优选至少92%,更优选至少94%,甚至更优选至少95%,特别是至少97%并且尤其是至少98%。
在反应步骤(II)后,存在的最高达99.9%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整,优选最高达99.8%,更优选最高达99.7%,甚至更优选最高达99.5%并且尤其是最高达99%。
在一个优选的实施方案中,不进行反应步骤(II),因此存在于由反应步骤(I)获得的共聚物中的100%的酸酐和羧酸酯官能团、特别是存在的100%的酸酐官能团保持完整。
在反应步骤(II)中,当使用的单体(A)的衍生物为酸酐、优选二羧酸的酸酐时进行水解,而当使用酯作为单体(A)时可进行皂化或水解。
关于水解,基于存在的酸酐官能团计,加入与所需水解程度对应量的水,并在所加入的水的存在下,将由(I)获得的共聚物加热。通常,优选20至150℃、优选60至100℃的温度对于该目的足矣。如果需要,可在一定压力下进行反应以防止水的逸出。在这些反应条件下,通常会选择性地转化共聚物中的酸酐官能团,而存在于共聚物中的任何羧酸酯官能团,如果有的话,至少仅很小程度地反应。
关于皂化,在水的存在下,使共聚物与所需皂化程度对应量的强碱反应。
所使用的强碱可优选为碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐。
然后,在所加入的水和强碱的存在下,将由(I)获得的共聚物加热。通常,优选20至130℃、优选50至110℃的温度对于此目的足矣。如果需要,可在一定压力下进行反应。
也可在酸的存在下用水水解羧酸酯官能团。所使用的酸优选为pKa不大于5、更优选不大于4的矿物酸、羧酸、磺酸或磷酸。
实例为乙酸、甲酸、草酸、水杨酸、取代的琥珀酸、芳族取代或未取代的苯磺酸、硫酸、硝酸、盐酸或磷酸;也可考虑使用酸性离子交换树脂。
然后,在所加入的水和酸的存在下,将由(I)获得的共聚物加热。通常,优选40至200℃、优选80至150℃的温度对于该目的足矣。如果需要,可在一定压力下进行反应。
如果由步骤(II)获得的共聚物仍包含酸阴离子的残基,则可优选借助离子交换剂从共聚物中移除这些酸阴离子,并优选将其交换为氢氧根离子或羧酸根离子,更优选氢氧根离子。在存在于共聚物中的酸阴离子为卤化物或含有硫或氮的情况下尤其如此。
由反应步骤(II)获得的共聚物的重均分子量Mw通常为0.5至20kDa,优选0.6至15、更优选0.7至7、甚至更优选1至7且尤其是1.5至54kDa(其通过凝胶渗透色谱法使用四氢呋喃和作为标准物的聚苯乙烯测定)。
数均分子量Mn通常为0.5至10kDa,优选0.6至5、更优选0.7至4、甚至更优选0.8至3且尤其是1至2kDa(其通过凝胶渗透色谱法使用四氢呋喃和作为标准物的聚苯乙烯测定)。
多分散性通常为1至10,优选1.1至8,更优选1.2至7,甚至更优选1.3至5且尤其是1.5至3。
在进行反应步骤(II)后,在共聚物中的游离酸基的含量优选小于5mmol/g共聚物,更优选小于3、甚至更优选小于2mmol/g共聚物且尤其是小于1mmol/g。
在一个优选的实施方案中,共聚物包含高比例的相邻羧酸基,其通过测量邻接度(adjacency)来确定。为此,在两个聚四氟乙烯膜之间于290℃的温度下,将共聚物样品热处理30分钟,并在无气泡位置处记录FTIR光谱。从所得谱图中减去聚四氟乙烯的IR光谱,测定层的厚度并测定环状酸酐的含量。
在一个优选的实施方案中,邻接度为至少10%,优选至少15%,更优选至少20%,甚至更优选至少25%且尤其是至少30%。
用途
添加有本发明的共聚物的燃料为汽油燃料或更特别为中间馏分燃料,特别是柴油燃料。
燃料可包含另外的常规添加剂以改善功效和/或抑制耗损。
通常,所述共聚物以燃料添加剂混合物的形式与以下常规添加剂一起使用:
在柴油燃料的情况下,这些添加剂主要是常规的去污添加剂、载体油、冷流改进剂、润滑改进剂、不同于所述共聚物的腐蚀抑制剂、破乳剂、去雾剂、消泡剂、十六烷值改进剂、燃烧改进剂、抗氧化剂或稳定剂、抗静电剂、金属茂络合物、金属减活剂、染料和/或溶剂。
因此,本发明还提供共聚物在添加剂包中用于减少直喷式柴油发动机、尤其是具有共轨喷射系统的柴油发动机的燃料消耗和/或用于使直喷式柴油发动机、尤其是具有共轨喷射系统的柴油发动机中的功率损耗最小化的用途,所述添加剂包包含至少一种选自去污添加剂、载体油、冷流改进剂、润滑改进剂、不同于所述共聚物的腐蚀抑制剂、破乳剂、去雾剂、消泡剂、十六烷值改进剂、燃烧改进剂、抗氧化剂、稳定剂、抗静电剂、金属茂络合物、金属减活剂、染料和/或溶剂的添加剂,所述共聚物通过以下获得:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,优选二羧酸或其衍生物,更优选二羧酸的酸酐,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二任选的反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整。
在汽油燃料的情况下,这些添加剂特别为润滑改进剂(摩擦改性剂)、不同于所述共聚物的腐蚀抑制剂、破乳剂、去雾剂、消泡剂、燃烧改进剂、抗氧化剂或稳定剂、抗静电剂、金属茂络合物、金属减活剂、染料和/或溶剂。
因此,本发明还提供共聚物在添加剂包中用于减少汽油发动机、例如更特别是DISI和PFI(进气口燃料喷射器)发动机的进气系统中的沉积物含量的用途,所述添加剂包包含至少一种选自润滑改进剂(摩擦改性剂)、不同于所述共聚物的腐蚀抑制剂、破乳剂、去雾剂、消泡剂、燃烧改进剂、抗氧化剂、稳定剂、抗静电剂、金属茂络合物、金属减活剂、染料和溶剂的添加剂,所述共聚物通过以下获得:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,优选二羧酸或其衍生物,更优选二羧酸的酸酐,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二任选的反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整。
合适的共添加剂的典型实例在下文中列出:
B1)去污添加剂
常规的去污添加剂优选为两亲性物质,其具有至少一个数均分子量(Mn)为85至20000的疏水性烃基和至少一个选自以下的极性部分:
(Da)具有最高达6个氮原子的单氨基或多氨基,至少一个氮原子具有碱性;
(Db)硝基,任选地与羟基结合;
(Dc)与单氨基或多氨基结合的羟基,至少一个氮原子具有碱性;
(Dd)羧基或其碱金属或碱土金属盐;
(De)磺酸基或其碱金属或碱土金属盐;
(Df)聚氧-C2-C4-亚烷基部分,其被羟基、单氨基或多氨基(至少一个氮原子具有碱性)封端或被氨基甲酸酯基团封端;
(Dg)羧酸酯基团;
(Dh)衍生自琥珀酸酐并且具有羟基和/或氨基和/或酰胺基和/或酰亚胺基的部分;和/或
(Di)通过取代酚与醛和单胺或多胺的曼尼希(Mannich)反应得到的部分。
在上述去污添加剂中,确保在燃料中充足的溶解性的疏水性烃基的数均分子量(Mn)为85至20 000,优选113至10 000,更优选300至5000,甚至更优选300至3000,甚至更尤其优选500至2500且尤其是700至2500,特别是800至1500。作为典型的疏水性烃基,尤其是与极性部分连接的疏水性烃基,尤其考虑数均分子量Mn在每种情况下优选为300至5000、更优选300至3000、甚至更优选500至2500、甚至更尤其优选700至2500且尤其是800至1500的聚丙烯基、聚丁烯基和聚异丁烯基。
上述类的去污添加剂的实例包括以下:
包含单氨基或多氨基(Da)的添加剂优选为基于聚丙烯或基于高反应性(即主要具有末端双键)或常规(即主要具有内部双键)聚丁烯或Mn=300至5000、更优选500至2500且尤其是700至2500的聚异丁烯的聚烯烃单胺或聚烯烃多胺。基于高反应性聚异丁烯的这些添加剂尤其由EP-A244 616已知,所述添加剂可由包含最高达20重量%的正丁烯单元的聚异丁烯通过加氢甲酰化并用氨、单胺或多胺(例如二甲基氨基丙胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺或四亚乙基五胺)还原胺化而制备。当将主要具有内部双键(通常在β位和γ位)的聚丁烯或聚异丁烯在添加剂的制备中用作起始材料时,可行的制备路线是:通过氯化并随后胺化,或通过用空气或臭氧氧化双键得到羰基或羧基化合物,并随后在还原(氢化)条件下胺化。此处,用于胺化的胺可为例如氨、单胺或上述多胺。更具体地,基于聚丙烯的相应的添加剂记载于WO-A94/24231中。
包含单氨基(Da)的其他特别的添加剂为平均聚合度P=5至100的聚异丁烯与氮氧化物或氮氧化物和氧的混合物的反应产物的氢化产物,更具体地,如WO-A 97/03946中所记载的。
包含单氨基(Da)的其他特别的添加剂为可由聚异丁烯环氧化物通过与胺反应,并随后使氨基醇脱水并还原而得到的化合物,更具体地,如DE-A196 20 262中所记载的。
包含硝基(Db)——任选地与羟基结合——的添加剂优选为平均聚合度P=5至100或10至100的聚异丁烯与氮氧化物或氮氧化物和氧的混合物的反应产物,更具体地,如WO-A96/03367和WO-A 96/03479中所记载的。这些反应产物通常为纯的硝基聚异丁烯(例如α,β-二硝基聚异丁烯)和混合的羟基硝基聚异丁烯(例如α-硝基-β-羟基聚异丁烯)的混合物。
包含与单氨基或多氨基结合的羟基(Dc)的添加剂尤其为聚异丁烯环氧化物与氨或单胺或多胺的反应产物,所述聚异丁烯环氧化物可由优选主要具有末端双键且Mn=300至5000的聚异丁烯获得,更具体地,如EP-A476 485中所记载的。
包含羧基或其碱金属或碱土金属盐(Dd)的添加剂优选为C2-至C40-烯烃与马来酸酐的共聚物,其总摩尔质量为500至20000,并且其中部分或全部羧基已转化为碱金属盐或碱土金属盐,并且任何剩余的羧基已与醇或胺反应。更具体地,这类添加剂公开在EP-A307815中。这类添加剂主要用于防止阀座磨损并且,如WO-A87/01126中所记载的,可有利地与常规的燃料去污剂如聚(异)丁烯胺或聚醚胺结合使用。
包含磺酸基或其碱金属或碱土金属盐(De)的添加剂优选为磺基琥珀酸烷基酯的碱金属或碱土金属盐,更具体地,如EP-A639 632中所记载的。这类添加剂主要用于防止阀座磨损并且可有利地与常规的燃料去污剂如聚(异)丁烯胺或聚醚胺结合使用。
包含聚氧-C2-C4亚烷基部分(Df)的添加剂优选为这样的聚醚或聚醚胺,其可通过C2-至C60-烷醇、C6-至C30-烷二醇、单-C2-至C30-烷基胺或二-C2-至C30-烷基胺、C1-至C30-烷基环己醇或C1-至C30-烷基酚与每羟基或氨基1至30mol的环氧乙烷和/或环氧丙烷和/或环氧丁烷反应,并且在聚醚胺的情况下,通过随后与氨、单胺或多胺的还原胺化而获得。更具体地,这样的产物记载于EP-A310 875、EP-A356 725、EP-A700 985和US-A 4 877 416中。在聚醚的情况下,这样的产物还具有载体油的性质。其典型的实例为十三醇丁氧基化物或异十三醇丁氧基化物、异壬基苯酚丁氧基化物以及聚异丁烯醇丁氧基化物和丙氧基化物,以及与氨的相应的反应产物。
包含羧酸酯基(Dg)的添加剂优选为单羧酸、二羧酸或三羧酸与长链烷醇或多元醇的酯,尤其是在100℃下具有的最小粘度为2mm2/s的那些酯,更具体地,如DE-A 38 38 918中所记载的。使用的单羧酸、二羧酸或三羧酸可为脂族酸或芳族酸,且特别合适的酯醇或酯多元醇为具有例如6至24个碳原子的长链代表物。所述酯的典型代表物为异辛醇、异壬醇、异癸醇和异十三醇的己二酸酯、邻苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯和偏苯三酸酯。这样的产物还满足载体油的性质。
包含衍生自琥珀酸酐并具有羟基和/或氨基和/或酰胺基和/或尤其是酰亚胺基基团的部分(Dh)的添加剂优选为烷基取代的或烯基取代的琥珀酸酐的相应的衍生物,并且尤其是聚异丁烯琥珀酸酐的相应的衍生物,所述衍生物可通过使常规或高反应性的聚异丁烯——其Mn=优选300至5000,更优选300至3000,甚至更优选500至2500,甚至更尤其优选700至2500且尤其是800至1500——与马来酸酐通过在烯反应(ene reaction)中的热途径或通过氯代聚异丁烯而得到。具有羟基和/或氨基和/或酰胺基和/或酰亚胺基基团的部分为,例如羧酸基团、单胺的酰胺、二胺或多胺的酰胺(除酰胺官能团外,其还具有游离的胺基团)、具有酸官能团和酰胺官能团的琥珀酸衍生物、具有单胺的羧酰亚胺、具有二胺或多胺的羧酰亚胺(除酰亚胺官能团外,其还具有游离的胺基团),或通过二胺或多胺与两个琥珀酸衍生物反应形成的二酰亚胺。这样的燃料添加剂是公知的并记载于例如文献(1)和(2)中。其优选为烷基-或烯基-取代的琥珀酸或其衍生物与胺的反应产物,并且更优选为聚异丁烯基-取代的琥珀酸或其衍生物与胺的反应产物。在本文中,特别关注的是与脂族多胺(聚亚烷基亚胺)的反应产物,其具有酰亚胺结构,所述脂族多胺例如更特别是乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺和六亚乙基七胺。
在一个优选的实施方案中,本发明的化合物可与在WO 2012/004300中、优选在其第5页第18行至第33页第5行、更优选在制备实施例1中所记载的季铵化化合物相结合,其在此通过引用的方式明确地纳入本公开内容中。
在另一个优选的实施方案中,本发明的化合物可与在2014年6月6日提交的未公开的国际申请PCT/EP2014/061834中、优选在其第5页第21行至第47页第34行、更优选在制备实施例1至17中所记载的季铵化化合物相结合。
在另一个优选的实施方案中,本发明的化合物可与在WO 11/95819A1中、优选在其第4页第5行至第13页第26行、更优选在制备实施例2中所记载的季铵化化合物相结合。
在另一个优选的实施方案中,本发明的化合物可与在WO 11/110860A1中、优选在其第4页第7行至第16页第26行、更优选在制备实施例8、9、11和13中所记载的季铵化化合物相结合。
在另一个优选的实施方案中,本发明的化合物可与在WO 06/135881A2中、优选在其第5页第14行至第12页第14行、更优选在实施例1至4中所记载的季铵化化合物相结合。
在另一个优选的实施方案中,本发明的化合物可与在WO 10/132259A1中、优选在其第3页第29行至第10页第21行、更优选在实施例3中所记载的季铵化化合物相结合。
在另一个优选的实施方案中,本发明的化合物可与在WO 08/060888A2中、优选在其第6页第15行至第14页第29行、更优选在实施例1至4中所记载的季铵化化合物相结合。
在另一个优选的实施方案中,本发明的化合物可与在GB 2496514A中、优选在其第[00012]至[00039]段、更优选在实施例1至3中所记载的季铵化化合物相结合。
在另一个优选的实施方案中,本发明的化合物可与在WO 2013070503A1中、优选在其第[00011]至[00039]段、更优选在实施例1至5中所记载的季铵化化合物相结合。
包含通过取代酚与醛和单胺或多胺的曼尼希反应得到的部分(Di)的添加剂优选为聚异丁烯-取代的苯酚与甲醛和单胺或多胺(例如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺或二甲基氨基丙胺)的反应产物。聚异丁烯基-取代的苯酚可源自Mn=300至5000的常规或高反应性的聚异丁烯。更具体地,这样的“聚异丁烯曼尼希碱”记载在EP-A831141中。
所提及的一种或多种去污添加剂可以这样的量添加至燃料中,即这些去污添加剂的剂量比例优选为25至2500重量ppm,尤其是75至1500重量ppm,特别是150至1000重量ppm。
B2)载体油
额外使用的载体油可以具有矿物性质或合成性质。合适的矿物载体油为在原油加工中得到的馏分,例如,具有例如SN 500-2000级粘度的高粘度油或基础油;以及芳族烃、石蜡烃和烷氧基烷醇。同样有用的是在矿物油的精制中获得并被称为“加氢裂化油”的馏分(沸程约为360至500℃的真空蒸馏馏分,可由已在高压下催化加氢并异构化以及脱蜡的天然矿物油获得)。还合适的为上述矿物载体油的混合物。
合适的合成载体油的实例为聚烯烃(聚α烯烃或聚内烯烃)、(聚)酯、(聚)烷氧化物、聚醚、脂族聚醚胺、始于烷基酚的聚醚、始于烷基酚的聚醚胺和长链烷醇的羧酸酯。
合适的聚烯烃的实例为Mn=400至1800的烯烃聚合物,特别是基于聚丁烯或聚异丁烯(氢化的或非氢化的)的烯烃聚合物。
合适的聚醚或聚醚胺的实例优选为包含聚氧-C2-至C4-亚烷基部分的化合物,其可通过使C2-至C60-烷醇、C6-至C30-烷二醇、单-C2-至C30-烷基胺或二-C2-至C30-烷基胺、C1-至C30-烷基环己醇或C1-至C30-烷基酚与每羟基或氨基1至30mol的环氧乙烷和/或环氧丙烷和/或环氧丁烷的反应,并且在聚醚胺的情况下,通过随后与氨、单胺或多胺还原胺化而获得。具体地,这样的产物更记载于EP-A 310 875、EP-A 356 725、EP-A 700 985和US-A 4877416中。例如,使用的聚醚胺可为聚-C2-至C6-环氧烷基胺或其官能化衍生物。其典型的实例为十三醇丁氧基化物或异十三醇丁氧基化物、异壬基酚丁氧基化物以及聚异丁烯醇丁氧基化物和丙氧基化物,以及与氨的相应的反应产物。
更特别地,长链烷醇的羧酸酯的实例为单羧酸、二羧酸或三羧酸与长链烷醇或多元醇的酯,更具体地,如DE-A 38 38 918中所记载的。使用的单羧酸、二羧酸或三羧酸可为脂族酸或芳族酸;特别合适的酯醇或酯多元醇为具有例如6至24个碳原子的长链代表物。所述酯的典型代表物为异辛醇、异壬醇、异癸醇和异十三醇的己二酸酯、邻苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯和偏苯三酸酯,例如邻苯二甲酸二(正-或异十三烷基)酯。
另外合适的载体油体系记载于例如DE-A 38 26 608、DE-A 41 42 241、DE-A 4309 074、EP-A 452 328和EP-A 548 617中。
特别合适的合成载体油的实例为每个醇分子中具有约5至35个、优选约5至30个、更优选10至30个且尤其是15至30个C3-至C6-环氧烷烃单元(例如环氧丙烷、环氧正丁烷和环氧异丁烷单元或其混合物)的醇起始的聚醚。合适的起始醇的非限制性实例为被长链烷基取代的长链烷醇或酚,其中长链烷基尤其为直链或支链的C6-至C18-烷基。具体的实例包括十三烷醇和壬基酚。特别优选的醇起始的聚醚为单羟基脂族C6-至C18-醇与C3-至C6-环氧烷烃的反应产物(聚醚化产物)。单羟基脂族C6-至C18-醇的实例为己醇、庚醇、辛醇、2-乙基己醇、壬醇、癸醇、3-丙基庚醇、十一烷醇、十二烷醇、十三烷醇、十四烷醇、十五烷醇、十六烷醇、十八烷醇及其结构异构体和位置异构体。所述醇可以纯异构体或者以工业级混合物的形式使用。特别优选的醇为十三烷醇。C3-至C6-环氧烷烃的实例为环氧丙烷(如1,2-环氧丙烷)、环氧丁烷(如1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、异环氧丁烷或四氢呋喃)、环氧戊烷和环氧己烷。这些中特别优选C3-至C4-环氧烷烃,即环氧丙烷(如1,2-环氧丙烷)和环氧丁烷(如1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷和异环氧丁烷)。尤其地,使用环氧丁烷。
另外合适的合成载体油为烷氧基化的烷基酚,如DE-A 10 102 913中所记载的。
特别的载体油为合成载体油,特别优选上述醇起始的聚醚。
载体油或不同载体油的混合物添加至燃料中的量优选为1至1000重量ppm,更优选10至500重量ppm且尤其是20至100重量ppm。
B3)冷流改进剂
原则上,合适的冷流改进剂为能够改进中间馏分燃料或柴油燃料在寒冷条件下的流动性能的所有有机化合物。就预期目的而言,其必须具有足够的油溶性。更具体而言,对此目的有用的冷流改进剂为通常在化石源中间馏分的情况下(即在常规矿物质柴油燃料的情况下)使用的冷流改进剂(中间馏分流动改进剂,MDFI)。然而,在常规柴油燃料中使用的情况下,也可以使用部分或主要具有蜡防沉添加剂(WASA)性质的有机化合物。其还可部分或主要用作成核剂。还可以使用有效作为MDFI和/或有效作为WASA和/或有效作为成核剂的有机化合物的混合物。
冷流改进剂通常选自:
(K1)C2-至C40-烯烃与至少一种另外的烯键式不饱和单体的共聚物;
(K2)梳形聚合物;
(K3)聚氧化烯;
(K4)极性氮化合物;
(K5)磺基羧酸或磺酸或其衍生物;以及
(K6)聚(甲基)丙烯酸酯。
可以使用来自特定的(K1)至(K6)类之一的不同代表物的混合物或来自不同类(K1)至(K6)的代表物的混合物。
对于(K1)类共聚物,合适的C2-至C40-烯烃单体为,例如具有2至20个且尤其是2至10个碳原子,以及1至3个且优选1或2个碳-碳双键、尤其是具有一个碳-碳双键的那些单体。在后者情况下,碳-碳双键可位于末端(α-烯烃)或者内部。然而,优选α-烯烃,特别优选具有2至6个碳原子的α-烯烃,例如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯且特别是乙烯。
在(K1)类共聚物中,至少一种另外的烯键式不饱和单体优选选自烯基羧酸酯、(甲基)丙烯酸酯以及其他烯烃。
当其他的烯烃也被共聚时,它们的分子量优选比上述C2-至C40-烯烃基单体更高。例如,当使用的烯烃基单体为乙烯或丙烯时,合适的其他烯烃尤其为C10-至C40-α-烯烃。当还使用具有羧酸酯官能团的单体时,其他烯烃在大多数情况下仅额外地共聚。
合适的(甲基)丙烯酸酯为,例如(甲基)丙烯酸与以下物质的酯:C1-至C20-烷醇、尤其是C1-至C10-烷醇,特别是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、2-乙基己醇、壬醇和癸醇及其结构异构体。
合适的烯基羧酸酯为,例如具有2至21个碳原子的羧酸的C2-至C14-烯基酯,例如乙烯基酯和丙烯基酯,其烃基可为直链或支链的。其中,优选乙烯基酯。在带有支链烃基的羧酸中,优选支链在羧基的α位上的那些羧酸,α-碳原子更优选为叔碳,即羧酸为所谓的新羧酸。然而,羧酸的烃基优选为直链的。
合适的烯基羧酸酯的实例为乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、2-乙基己酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、新壬酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯及相应的丙烯酯,优选乙烯酯。特别优选的烯基羧酸酯为乙酸乙烯酯;由此得到的典型的(K1)类共聚物为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(“EVA”),其为最常用中的一些。
特别有利地可用的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及其制备记载于WO99/29748中。
合适的(K1)类共聚物也为包含共聚形式的两种或更多种不同烯基羧酸酯的那些,所述烯基羧酸酯不同在于烯基官能团和/或羧酸基团。除烯基羧酸酯之外,还合适的是包含共聚形式的至少一种烯烃和/或至少一种(甲基)丙烯酸酯的共聚物。
作为(K1)类共聚物,C2-至C40-α-烯烃、具有3至15个碳原子的烯键式不饱和单羧酸的C1-至C20-烷基酯和具有2至21个碳原子的饱和单羧酸的C2-至C14-烯基酯的三元共聚物也是合适的。这类三元共聚物记载于WO 2005/054314中。典型的这类三元共聚物由乙烯、丙烯酸2-乙基己酯和乙酸乙烯酯形成。
在(K1)类共聚物中,至少一种另外的烯键式不饱和单体以优选为1至50重量%、尤其是10至45重量%且特别是20至40重量%的量共聚,基于全部的共聚物计。因此,就(K1)类共聚物中单体单元的重量而言,主要部分通常源自C2至C40基烯烃。
(K1)类共聚物优选具有的数均分子量Mn为1000至20 000,更优选1000至10 000且尤其是1000至8000。
组分(K2)的典型的梳形聚合物例如可通过以下获得:使马来酸酐或富马酸与另一烯键式不饱和单体(例如α-烯烃或不饱和酯如乙酸乙烯酯)共聚,随后使酸酐或酸官能团与具有至少10个碳原子的醇进行酯化反应。另外合适的梳形聚合物为α-烯烃和酯化的共聚单体的共聚物,例如苯乙烯和马来酸酐的酯化共聚物或苯乙烯和富马酸的酯化共聚物。合适的梳形聚合物也可为聚富马酸酯或聚马来酸酯。乙烯基醚的均聚物和共聚物也为合适的梳形聚合物。适合作为(K2)类组分的梳形聚合物还为例如记载于WO 2004/035715和“Comb-Like Polymers.Structure and Properties”,N.A.Platé和V.P.Shibaev,J.Poly.Sci.Macromolecular Revs.8,117至253页(1974)中的那些聚合物。梳形聚合物的混合物也是合适的。
适合作为(K3)类组分的聚氧化烯为,例如聚氧化烯酯、聚氧化烯醚、混合的聚氧化烯酯/醚及其混合物。这些聚氧化烯化合物优选包含至少一个直链烷基,优选至少两个直链烷基,其各自具有10至30个碳原子,且聚氧化烯基团具有最高达5000的数均分子量。这样的聚氧化烯化合物记载于例如EP-A 061 895和US 4 491 455中。特别的聚氧化烯化合物基于数均分子量为100至5000的聚乙二醇和聚丙二醇。另外合适的为具有10至30个碳原子的脂肪酸(例如硬脂酸或二十二烷酸)的聚氧化烯单酯和二酯。
适合作为(K4)类组分的极性氮化合物可为离子或非离子的,并且优选具有至少一个、尤其是至少两个通式>NR7的叔氮原子形式的取代基,其中R7为C8-至C40-烃基。氮取代基也可为季铵化的,即为阳离子形式。这样的氮化合物的实例为铵盐和/或酰胺,其可通过使至少一种被至少一个烃基取代的胺与具有1至4个羧基的羧酸或与其合适的衍生物反应得到。所述胺优选包含至少一个直链C8-至C40-烷基。适于制备提及的极性氮化合物的伯胺为,例如辛胺、壬胺、癸胺、十一烷基胺、十二烷基胺、十四烷基胺以及更高级的直链同系物;适合用于此目的的仲胺为,例如双十八烷基胺和甲基二十二烷基胺(methylbehenylamine)。还适合用于此目的的为胺混合物,尤其是可在工业级规模获得的胺混合物,例如脂肪胺或氢化的妥尔胺(tallamine),如例如Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,第六版,“Amines,aliphatic”章节中所记载的。适于反应的酸为,例如被长链烃基取代的环己烷-1,2-二甲酸、环己烯-1,2-二甲酸、环戊烷-1,2-二甲酸、萘二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和琥珀酸。
更特别地,(K4)类组分为具有至少一个叔氨基的聚(C2-至C20-羧酸)与伯胺或仲胺的油溶性反应产物。具有至少一个叔氨基并形成该反应产物的基础的聚(C2-至C20-羧酸)优选包含至少3个羧基,尤其是3至12个且特别是3至5个羧基。多羧酸中的羧酸单元优选具有2至10个碳原子,且尤其为乙酸单元。羧酸单元通常通过一个或多个碳原子和/或氮原子而合适地键合至所述多羧酸上。其优选通过烃链连接至叔氮原子(在多个氮原子的情况下)上。
(K4)类的组分优选为基于具有至少一个叔氨基且通式为IIa或IIb的基于聚(C2-至C20-羧酸)的油溶性反应产物
其中,变量A为直链或支链的C2-至C6-亚烷基或式III的部分
并且,变量B为C1-至C19-亚烷基。通式IIa和IIb的化合物尤其具有WASA的性质。
此外,优选的组分(K4)油溶性反应产物——尤其是通式IIa或IIb的那些——为其中无、一个或多个羧酸基团已被转化为酰胺基团的酰胺、酰胺-铵盐或铵盐。
变量A的直链或支链C2-至C6-亚烷基为例如1,1-亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基、1,2-亚丁基、1,3-亚丁基、1,4-亚丁基、2-甲基-1,3-亚丙基、1,5-亚戊基、2-甲基-1,4-亚丁基、2,2-二甲基-1,3-亚丙基、1,6-亚己基(六亚甲基)且尤其是1,2-亚乙基。变量A优选包含2至4个且尤其是2或3个碳原子。
变量B的C1-至C19-亚烷基为例如1,2-亚乙基、1,3-亚丙基、1,4-亚丁基、六亚甲基、八亚甲基、十亚甲基、十二亚甲基、十四亚甲基、十六亚甲基、十八亚甲基、十九亚甲基且尤其是亚甲基。变量B优选包含1至10个且尤其是1至4个碳原子。
作为用于形成组分(K4)的多羧酸的反应配对物的伯胺和仲胺通常为单胺,尤其是脂族单胺。这些伯胺和仲胺可选自带有烃基的多种胺,所述烃基可任选地彼此键合。
组分(K4)的油溶性反应产物的这些母体胺通常为仲胺且具有通式HN(R8)2,其中两个变量R8各自独立地为直链或支链C10-至C30-烷基,尤其是C14-至C24-烷基。这些相对长链的烷基优选为直链或仅略有支链。通常,就其相对长链的烷基而言,提及的仲胺源自天然存在的脂肪酸及其衍生物。两个R8基团优选是相同的。
提到的仲胺可通过酰胺结构或以铵盐的形式键合至多羧酸上;也可以仅有一部分作为酰胺结构而另一部分作为铵盐而存在。优选地,仅存在很少(如果有的话)的游离酸基团。组分(K4)的油溶性反应产物优选完全以酰胺结构的形式存在。
这些组分(K4)的典型实例为次氮基三乙酸、乙二胺四乙酸或亚丙基-1,2-二胺四乙酸与每种情况下每羧基0.5至1.5mol(尤其是每羧基0.8至1.2mol)的二油胺(dioleylamine)、双十六烷基甲基叔胺(dipalmitamine)、二椰油胺(dicocoamine)、二硬脂胺、双二十二烷基胺或尤其是二妥尔胺(ditallamine)的反应产物。特别优选的组分(K4)为1mol乙二胺四乙酸和4mol氢化二妥尔胺的反应产物。
组分(K4)的其他典型实例包括2-N',N'-二烷基酰胺基苯甲酸酯的N,N-二烷基铵盐,例如1mol邻苯二甲酸酐和2mol二妥尔胺(后者为氢化的或非氢化的)的反应产物,,以及1mol烯基螺双内酯(alkenylspirobislactone)与2mol二烷基胺例如二妥尔胺和/或妥尔胺(后两者为氢化的或非氢化的)的反应产物。
对于(K4)类组分,其他的典型结构类型为具有叔氨基的环状化合物或长链伯胺或仲胺与含羧酸的聚合物的缩合物,如WO 93/18115中所记载的。
适合用作(K5)类组分的冷流改进剂的磺基羧酸、磺酸或其衍生物为,例如油溶性羧酰胺和邻磺基苯甲酸的羧酸酯,其中磺酸官能团以具有烷基取代的铵阳离子的磺酸根存在,如EP-A261 957中所记载的。
适合作为(K6)类组分的冷流改进剂的聚(甲基)丙烯酸酯为丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物。优选至少两种不同的(甲基)丙烯酸酯——在酯化醇方面不同——的共聚物。所述共聚物任选包含共聚形式的另一种不同的烯键式不饱和单体。聚合物的重均分子量优选为50 000至500 000。特别优选的聚合物为甲基丙烯酸与饱和的C14-和C15-醇的甲基丙烯酸酯的共聚物,其中酸基团已被氢化的妥尔胺中和。合适的聚(甲基)丙烯酸酯记载于例如WO 00/44857中。
冷流改进剂或不同的冷流改进剂的混合物以优选10至5000重量ppm、更优选20至2000重量ppm、甚至更优选50至1000重量ppm且尤其是100至700重量ppm(例如200至500重量ppm)的总量添加至中间馏分燃料或柴油燃料中。
B4)润滑改进剂
合适的润滑改进剂或摩擦改性剂通常基于脂肪酸或脂肪酸酯。典型的实例为妥尔油脂肪酸(如例如WO 98/004656中所记载的)和单油酸甘油酯。记载于US 6 743 266B2中的天然油或合成油(例如三甘油酯)以及烷醇胺的反应产物也适合作为这种润滑改进剂。
B5)不同于所述共聚物的腐蚀抑制剂
合适的腐蚀抑制剂为,例如琥珀酸酯(特别是与多元醇的琥珀酸酯),脂肪酸衍生物(例如油酸酯、低聚脂肪酸),取代的乙醇胺,以及以商品名RC 4801(Rhein ChemieMannheim,德国)、L12(BASF SE)或HiTEC 536(Ethyl Corporation)出售的产品。
B6)破乳剂
合适的破乳剂为,例如,烷基取代的酚磺酸酯和萘磺酸酯的碱金属盐或碱土金属盐以及脂肪酸的碱金属盐或碱土金属盐;以及中性化合物,例如醇烷氧基化物如醇乙氧基化物,酚烷氧基化物如叔丁基酚乙氧基化物或叔戊基酚乙氧基化物;脂肪酸;烷基酚;环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)的缩合产物(例如包括EO/PO嵌段形式的共聚物);聚乙烯亚胺或聚硅氧烷。
B7)去雾剂
合适的去雾剂为,例如烷氧基化酚-甲醛缩合物,例如以商品名NALCO 7D07(Nalco)和TOLAD 2683(Petrolite)可得的产品。
B8)消泡剂
合适的消泡剂为例如聚醚改性的聚硅氧烷,例如以商品名TEGOPREN 5851(Goldschmidt)、Q 25907(Dow Corning)和RHODOSIL(Rhone Poulenc)可得的产品。
B9)十六烷值改进剂
合适的十六烷值改进剂为,例如脂族硝酸酯如硝酸2-乙基己酯和硝酸环己酯,和过氧化物如二叔丁基过氧化物。
B10)抗氧化剂
合适的抗氧化剂为,例如取代酚,如2,6-二叔丁基酚和6-二叔丁基-3-甲基酚;以及苯二胺,如N,N'-二仲丁基-对苯二胺。
B11)金属减活剂
合适的金属减活剂为,例如水杨酸衍生物如N,N'-二亚水杨基-1,2-丙二胺。
B12)溶剂
合适的溶剂为,例如:非极性有机溶剂,例如芳族烃和脂族烃,如甲苯、二甲苯、石油溶剂油和以商品名SHELLSOL(Royal Dutch/Shell Group)和EXXSOL(ExxonMobil)出售的产品;以及极性有机溶剂,例如醇,如2-乙基己醇、癸醇和异十三醇。这样的溶剂通常与前述添加剂和共添加剂一起添加至柴油燃料中,旨在将其溶解或稀释从而更好地处理。
C)燃料
本发明的添加剂极其适合作为燃料添加剂,并且原则上可用于任何燃料中。它在使用燃料的内燃机的运转中带来一系列的有益效果。优选在中间馏分燃料、尤其是柴油燃料中使用本发明的季铵化添加剂。
因此,本发明还提供具有作为添加剂以在内燃机的运转中实现有益效果的有效含量的本发明的季铵化添加剂的燃料,尤其是中间馏分燃料,所述内燃机为例如柴油发动机,尤其是直喷式柴油发动机,特别是具有共轨喷射系统的柴油发动机。该有效含量(剂量比例)通常为10至5000重量ppm,优选20至1500重量ppm,尤其是25至1000重量ppm,特别是30至750重量ppm,各自基于燃料的总量计。
原则上,本发明的用途涉及任何燃料,优选柴油燃料和汽油燃料。
中间馏分燃料例如柴油燃料或加热油优选为通常具有100至400℃沸程的矿物油萃余液。这些通常为95%点最高达360℃或甚至更高的馏出物。这些也可为所谓的“超低硫柴油”或“城市柴油”,其特征在于,95%点例如不大于345℃且硫含量不大于0.005重量%,或95%点为例如285℃且硫含量不大于0.001重量%。除可通过精制得到的矿物中间馏分燃料或柴油燃料之外,可通过煤气化或气体液化[“气体至液体”(GTL)燃料]或通过生物质液化[“生物质至液体”(BTL)燃料]获得的那些燃料也是合适的。还合适的为前述中间馏分燃料或柴油燃料与可再生燃料如生物柴油或生物乙醇的混合物。
加热油和柴油燃料的性质在例如DIN 51603和EN 590(还参见:Ullmann'sEncyclopedia of Industrial Chemistry,第五版,卷A12,第617页及之后的页)中详细说明。
本发明在化石、植物或动物来源的中间馏分燃料(其基本上为烃混合物)中的用途也涉及具有生物燃料油(生物柴油)的这种中间馏分。这类混合物涵盖于术语“中间馏分燃料”中。它们市售可得并且通常包含少量的生物燃料油,通常含量为1至30重量%、尤其是3至10重量%,基于化石、植物或动物来源的中间馏分和生物燃料油的总量计。
生物燃料油通常基于脂肪酸酯,优选基本上基于源自植物和/或动物的油和/或脂肪的脂肪酸的烷基酯。烷基酯通常应理解为意指低级烷基酯,尤其是C1-C4烷基酯,其可通过使植物和/或动物的油和/或脂肪中存在的甘油酯、尤其是甘油三酸酯借助低级醇(例如乙醇或特别是甲醇(“FAME”))进行酯交换而得到。发现用作生物燃料油或其组分的基于植物和/或动物的油和/或脂肪的典型的低级烷基酯为,例如葵花油甲基酯、棕榈油甲基酯(“PME”)、大豆油甲基酯(“SME”)且尤其是菜籽油甲基酯(“RME”)。
中间馏分燃料或柴油燃料更优选为具有低硫含量的那些燃料,即硫含量小于0.05重量%、优选小于0.02重量%、更特别地小于0.005重量%且尤其是小于0.001重量%的硫。
有用的汽油燃料包括所有市售的汽油燃料组合物。此处应提及的一种典型的代表物为根据EN 228的Eurosuper基燃料,其在市场上是常见的。此外,根据WO 00/47698的说明书的汽油燃料组合物也是本发明可能的应用领域。
本发明的季铵化添加剂尤其适合作为燃料组合物、尤其是柴油燃料中的燃料添加剂,用于克服开篇所概述的直喷式柴油发动机、特别是带有共轨喷射系统的那些直喷式柴油发动机中的问题。
现通过以下工作实施例来详细描述本发明。更具体而言,下文中所说明的测试方法为本申请的一般公开内容的一部分,并不限于特定的工作实施例。
实验部分:
A.分析
GPC分析
除非另外说明,通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测量共聚物的重均分子量Mw和数均分子量Mn。GPC分离通过两根PLge Mixed B柱(Agilent)在35℃下于四氢呋喃中进行。通过分子量为162-50 400Da的窄分布聚苯乙烯标准物(来自PSS,德国)进行校准。将己基苯用作低分子量标记物。
B.制备实施例
一般过程
首先,在有溶剂或无溶剂(作为本体聚合)下,向具有锚式搅拌器的反应器中装入烯烃或烯烃混合物。在氮气流下,将混合物加热至指定温度并同时搅拌。向其中加入指定的自由基引发剂(任选在相同溶剂中稀释)和熔融的马来酸酐(1当量,基于烯烃单体计)。在相同温度下,将反应混合物搅拌指定的反应时间,然后冷却。
如需水解,随后加入指定量的水,并将混合物在95℃下搅拌10至14小时,或在压力下在110℃下搅拌3小时。
合成实施例1
首先,向具有锚式搅拌器的2L玻璃反应器中装入C20-C24烯烃(363.2g,平均摩尔质量296g/mol)和Solvesso 150(231.5g,DHC Solvent Chemie GmbH,Speldorf)的混合物。在氮气流下,将混合物加热至160℃并同时搅拌。在5小时内,向其中加入二叔丁基过氧化物(29.6g,购自Akzo Nobel)于Solvesso 150(260.5g)中的溶液和熔融的马来酸酐(120.3g)。在160℃下,将反应混合物搅拌1小时,然后冷却。活性成分含量为约40%。
对于该共聚物,GPC(在THF中)给出Mn=1210g/mol,Mw=2330g/mol,其对应于多分散度1.9。
合成实施例2(对比,PCT/EP2014/076622的实施例3)
在95℃的温度下,在3小时内将水(19.9g)加入至合成实施例1的产物中,然后将混合物再搅拌11小时。酸值为104mg KOH/g。
C.用途实施例
用途实施例1:DW10Na皂IDID试验(清洁)
为检验添加剂对直喷式柴油发动机的性能的影响,作为另外的试验方法,进行IDID发动机试验,其中在DW10发动机冷启动时测定汽缸出口处的汽缸的排气温度。按照试验方法CEC F-098-08,使用具有共轨系统的直喷式柴油发动机(购自制造商Peugeot)。根据EN 590,使用的燃料为购自Aral的市售B7柴油燃料。为了人为地诱导沉积物的形成,在每种情况下,向其中加入1重量ppm的环烷酸钠和20重量ppm的十二烯基琥珀酸。与CEC F-98-08方法类似,在试验期间测量发动机功率。该试验由两部分构成:
I.污染:
在不添加本发明化合物的情况下进行试验。将试验缩短至8小时;在不添加Zn而添加环烷酸钠和十二烯基琥珀酸的情况下进行CEC F-98-08方法。如果观察到排气温度的明显偏差,则在达到8小时标记之前停止试验以避免发动机损坏。污染运行后,将发动机冷却,然后重启并以空载模式运转10分钟。在这10分钟期间,使发动机升温。记录每个气缸的排气温度。观察排气温度之间的差异越小,则形成的IDID的量越少。
在0分钟后和10分钟后,在每个气缸出口处,测量4个气缸(“C1”至“C4”)的排气温度。在以下的综述中,总结了两次试验运行的排气温度测量的结果,其中具有平均值(“Δ”)以及在向下(“-”)和向上(“+”)方向上与Δ的最大差值。
II.清洁:
将试验缩短至8小时;在不添加Zn的情况下进行CEC F-98-08方法。然而,在每种情况下加入1重量ppm的环烷酸钠和20重量ppm的十二烯基琥珀酸以及本发明的化合物,并测定发动机功率。
清洁后,将发动机冷却并重启。记录每个气缸的排气温度。所观察到的排气温度之间的差异越小,则形成的IDID的量越少。
在0分钟后和10分钟后,在每个气缸出口处,测量4个气缸(“C1”至“C4”)的排气温度。在以下的综述中,总结了排气温度测量的结果,其中具有平均值(“Δ”)以及在向下(“-”)和向上(“+”)方向上与Δ的最大差值。
观察到以下结果:
污染-清洁序列1:
污染后:
Δ:70℃(+11℃/-11℃)
与平均值的明显偏差以及各气缸之间的明显差异表明IDID的存在。
清洁:
在1ppm的Na和20ppm的十二烯基琥珀酸的存在下,用40ppm根据合成实施例1的添加剂清洁后:
Δ:61℃(-7℃/+6℃)
与平均排气温度的偏差较低,意味着除去了IDID。
因此,由与CEC F-98-08类似的试验(除使用1重量ppm的环烷酸钠形式的钠和20重量ppm的十二烯基琥珀酸外)中的Peugeot DW10发动机可见,本发明的化合物在直喷式发动机中的防止/除去方面非常有效。
Claims (29)
1.共聚物用于除去和/或防止直喷式柴油和/或汽油发动机的燃料系统和/或喷射系统中的沉积物的用途,所述共聚物通过以下获得:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团中保持完整。
2.根据权利要求1所述的用途,其中组分(A)为烯键式不饱和二羧酸或其衍生物。
3.根据权利要求1所述的用途,其中组分(A)为烯键式不饱和二羧酸的酸酐。
4.共聚物用于除去和/或防止直喷式柴油和/或汽油发动机的燃料系统和/或喷射系统中的沉积物的用途,所述共聚物通过以下步骤获得:
使以下组分共聚:
(A)马来酸酐,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的共聚物的用途,作为添加剂用于减少直喷式柴油发动机的燃料消耗。
6.根据权利要求5所述的共聚物的用途,作为添加剂用于减少具有共轨喷射系统的柴油发动机的燃料消耗。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的共聚物的用途,作为添加剂用于使直喷式柴油发动机的功率损耗最小化。
8.根据权利要求7所述的共聚物的用途,作为添加剂用于使具有共轨喷射系统的柴油发动机的功率损耗最小化。
9.根据权利要求7所述的用途,作为添加剂用于使由K、Zn、Ca和/或Na离子引起的功率损耗最小化。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的共聚物的用途,作为汽油燃料添加剂用于减少汽油发动机的进气系统中的沉积物含量。
11.根据权利要求10所述的共聚物的用途,作为汽油燃料添加剂用于减少DISI和进气口燃料喷射器PFI发动机的进气系统中的沉积物含量。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止直喷式柴油发动机中的燃料系统中的沉积物和/或阀门粘着。
13.根据权利要求12所述的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止具有共轨喷射系统的直喷式柴油发动机中的燃料系统中的沉积物和/或阀门粘着。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止直喷式柴油发动机中的喷射系统中的沉积物和/或阀门粘着。
15.根据权利要求14所述的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止具有共轨喷射系统的直喷式柴油发动机中的喷射系统中的沉积物和/或阀门粘着。
16.根据权利要求12所述的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止直喷式柴油发动机中的内部柴油喷射器沉积物和/或阀门粘着。
17.根据权利要求16所述的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止由Na、Ca和/或K离子引起的内部柴油喷射器沉积物。
18.根据权利要求16所述的用途,作为柴油燃料添加剂用于减少和/或防止由聚合物沉积物引起的内部柴油喷射器沉积物。
19.根据权利要求1至4中任一项所述的用途,其中燃料选自柴油燃料、生物柴油燃料、汽油燃料和含链烷醇的汽油燃料。
20.根据权利要求1至3中任一项所述的用途,其中使用马来酸酐作为组分(A),并且在反应步骤(II)中多于90%且最高达99.9%的酸酐官能团保持完整。
21.一种添加剂浓缩物,包含与另外的柴油或汽油燃料添加剂或润滑剂添加剂结合的至少一种共聚物,所述共聚物通过以下获得:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团中保持完整。
22.根据权利要求21所述的添加剂浓缩物,其中组分(A)为烯键式不饱和二羧酸或其衍生物。
23.根据权利要求21所述的添加剂浓缩物,其中组分(A)为烯键式不饱和二羧酸的酸酐。
24.一种燃料组合物,包含通过以下获得的共聚物:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整。
25.根据权利要求24所述的燃料组合物,其为柴油燃料组合物。
26.根据权利要求24所述的燃料组合物,其为煤油组合物。
27.一种润滑剂组合物,包含通过以下获得的共聚物:
-在第一反应步骤(I)中,使以下组分共聚:
(A)至少一种烯键式不饱和单羧酸或二羧酸或其衍生物,
(B)至少一种具有至少12个至至多30个碳原子的α-烯烃,
(C)任选的至少一种具有至少4个碳原子且不同于(B)的另外的脂族或脂环族烯烃,以及
(D)任选的一种或多种除单体(A)、(B)和(C)外的另外的可共聚单体,其选自
(Da)乙烯基酯,
(Db)乙烯基醚,
(Dc)具有至少5个碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯,
(Dd)烯丙基醇或其醚,
(De)N-乙烯基化合物,其选自含有至少一个氮原子的杂环的乙烯基化合物、N-乙烯基酰胺或N-乙烯基内酰胺,
(Df)烯键式不饱和芳族化合物,
(Dg)α,β-烯键式不饱和腈,
(Dh)(甲基)丙烯酰胺,和
(Di)烯丙基胺,
然后
-在第二反应步骤(II)中,使存在于由(I)获得的共聚物中的酸酐官能团部分水解和/或使存在于由(I)获得的共聚物中的羧酸酯官能团部分水解,条件是在反应步骤(II)后,存在的多于90%的酸酐和羧酸酯官能团保持完整。
28.根据权利要求24至26中任一项所述的燃料组合物或根据权利要求27所述的润滑剂组合物,其中组分(A)为烯键式不饱和二羧酸或其衍生物。
29.根据权利要求24至26中任一项所述的燃料组合物或根据权利要求27所述的润滑剂组合物,其中组分(A)为烯键式不饱和二羧酸的酸酐。
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