CN110093194B

CN110093194B - 一种抗爆剂

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Publication number: CN110093194B
Application number: CN201810090436.2A
Authority: CN
Inventors: 段华山; 段征宇
Original assignee: Shenzhen Korada Fine Chemical Co ltd
Current assignee: Shenzhen Korada Fine Chemical Co ltd
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2021-05-14
Anticipated expiration: 2038-01-30
Also published as: CN110093194A

Abstract

本发明公开了一种抗爆剂。该抗爆剂中的各组分的重量比例如下：芳香族醇类或环醇类衍生物10％—30％；酰酯类衍生物40％—65％；糠醇醚类5％—50％；其中，所述芳香族醇类的结构通式为C₆H₅ROH，所述环醇类衍生物的结构通式为C_nH_2n‑1ROH，R基可以为甲基乙基等烃基；所述酰酯类衍生物的结构通式为：R‑M(O)‑R’OOR”，其中R，R’和R”为烃基；所述糠醇醚类的结构通式为C₄H₃O‑R‑O‑R’，其中R和R’为烃基。本发明中的酰酯类衍生物，其链上的氧原子以直链的形式存在，与正庚烷形成多个氢键基团，使稳定性提高两倍以上，从而提高其辛烷值，达到抗爆震的效果，经过研究法对汽油样品的测定，加入0.1％本发明的抗爆剂，汽油辛烷值提高1.3—3.0，是一种高效环保的无灰型抗爆剂。

Description

一种抗爆剂

技术领域

本发明涉及汽油添加剂领域，尤其涉及一种抗爆剂。

背景技术

在汽油机或者是柴油机中，工作原理基本都是吸入混合燃气，压缩，燃烧做功，排气的四个冲程过程，从而带动发动机的运转，并且进行循环作用。而在其中，在压缩的过程中，还没有达到设计的点火位置，因为其他原因而导致混合燃气发生自燃现象，这时候产生的冲击力是与活塞运动相反的，从而引起发动机的震动，叫作爆震。爆震对发动机来说是非常有害的，例如发动机的动力下降，油耗增加，噪音增加，排气恶化，还有可能会引起敲缸，发动机机械部件破坏等问题。

汽油抗爆剂(MMT)作用机理与四乙基铅相似，即在燃烧条件下分解为活性氧化锰的微粒，由于其表面的作用，破坏汽车发动机中已生成的过氧化物，导致焰前反应中过氧化物的浓度降低，同时有选择的中断一部分链反应，从而阻碍自动着火，减缓了释出能量的速度，使燃料的抗爆性提高。

对于金属型的抗爆剂，抗爆机理相似，利用其其中通过在内燃机中的温度下形成分解，分解出锰和氧化锰或者铅和氧化铅以及短活性的乙基自由基。锰和氧化锰首先与热解掉的自由基相结合，从而抑制了未达到着火位置而发生自燃的现象。其主要是抑制了自燃所需的自由基的链条式反应。

MMT还有很多其他的优点，例如：燃烧性能好，易与汽油相溶解，稳定性好(在空气中不分解，且沸点高)等。但是，金属型抗爆剂的对环境以及汽车内部结构的破坏也很突出。首先，汽缸磨损、火花塞点火不良、氧传感器和三元催化器中毒等严重故障。较为突出的是火花塞，会出现砖红色的沉积物，使其降低了使用的寿命，维修成本上升。

其次，金属型抗爆剂在大气的排放量上面也有严重超标现象，对大气污染起到了影响。因此目前在国际上的部分国家以及中国，MMT、四乙基铅等金属型抗爆剂已经被禁止使用。

目前已经存在的汽油抗爆剂主要有几类，分别为醚类，胺类，脂类和复配型汽油抗爆剂。还有少数的醇类汽油抗爆剂。醇类抗爆剂是21世纪以来，相对来说在抗爆剂市场上研究比较活跃。美国标准醇公司已经开发出生物降解水溶性清洁燃料添加剂，他是C4—C8的醇混合物，辛烷值在120以上。主要有几种低碳醇作为汽油抗爆剂，甲醇，叔丁醇，乙醇等。

乙醇的毒性较小，并在巴西，美国，欧美等国家推广，调配乙醇汽油在使用。但由于其与汽油的相溶性不好，容易出现分层现象，而且会加速汽车的设备腐蚀，使油耗增加等问题。

醚类抗爆剂属于比较常见的一类汽油抗爆剂，最普遍的是甲基叔丁基醚(MTBE)。MTBE作为汽油的调和组份已经有很长的一段时间，其与油品的相容性好，且有很好的调和效应。RON和MON值分别为118和101，所以可以被用作汽油抗爆剂来提高汽油的辛烷值，使汽油的燃烧性能得到改善。但其加剂量大，当其体积分数为5％，可提高辛烷值0.5—1，而且根据油品的性质，辛烷值的提高程度也有所不同。而且，根据国外研究机构出的报告，指出MTBE对地下水的渗透性能极强，对周围土壤产生严重的污染，并且MTBE比苯还要难降解。最终会对人体的呼吸道有刺激作用，产生恶心，呕吐等不良症状，并对肾和肝有伤害作用。因此，从2002年开始美国已经禁止使用MTBE作为汽油抗爆剂。二异丙醚(DIPE)和乙基叔丁基醚(TEBE)均有望成为MTBE的替代品来作为汽油抗爆剂，其对环境的污染能相对减少，其RON和MON值也与MTBE相近。但TEBE合成工艺困难，因此价格成为其发展的主要障碍。

脂类抗爆剂目前研究比较多的是碳酸二甲酯(DMC)，其ROM和MON值略低于MTBE。其与油品有良好的相溶性，燃烧程度相对完全，对尾气的排放量达到了一定的改善作用。但根据研究表明，加入DMC会使燃料油的热值降低，而且单独使用抗暴性能不明显。所以一般脂类抗爆剂不单独使用，作为复配型抗爆剂的原料之一。

胺类汽油抗爆剂主要以芳香胺为主，例如N-甲基苯胺作为原料的抗爆剂。据文献记载，使用0.5—5％的N-甲基苯胺可以使RON值提高1.7—15个单位，根据油品性质的不同，提高的幅度也有所不同。但该类抗爆剂会降低汽油的燃烧速度，对动力产生一定的影响，因此常常和甲苯混合在汽油中来使用。胺类化合物通过电子转移的方式，破坏原来燃烧产生的自由基进行的链式反应，阻碍了自动着火的概率，从而达到抗爆的效果。N-甲基苯胺的危害性也比较大。首先是其毒性大，带有臭味，密度较大，而且是一种致癌物质，对呼吸道，中枢神经，皮肤均有破坏性的作用。其次，胺类抗爆剂对塑料，橡胶等有机物有侵润作用，不利于保存。最后，胺类抗爆剂会严重增加NO_X的排放，在油品中添加1％N-甲基苯胺，对NO_X的排放量增加一倍，对环境来说是一种严重的破坏。而且，腐蚀性也很严重。

复配型抗爆剂则是目前市场发展的一个方向，通过采用不同高辛烷值物质的复配，形成良性协同效应的复合抗爆剂。但复配型抗爆剂抗爆性能依然不如金属抗爆剂的效果好。而且，其主要成分也是基本上是上述几种类型的抗爆剂混合。

综上所述，目前来说市面上所有非金属无灰型抗爆剂，机理就是利用高辛烷值物质去掺和汽油，使其辛烷值提高，可以说是一种简单的物理的调和方式。

因此，上述技术问题需要解决。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种抗爆剂，利用化学物质微观空间位阻、电子云理论、氢键稳定性理论以及电子转移的机理来提供一种复配型汽油抗爆剂，以达到相对稳定的汽油体系，从而防止其发生爆震现象，提高辛烷值。

为了解决上述的技术问题，本发明提出的基本技术方案为：

一种抗爆剂，其中各组分的重量比例如下：

芳香族醇类或环醇类衍生物10％—30％；

酰酯类衍生物40％—65％；

糠醇醚类5％—50％；

其中，

所述芳香族醇类的结构通式为C₆H₅ROH，所述环醇类衍生物的结构通式为C_nH_2n- ₁ROH，R基可以为甲基乙基等烃基；

所述酰酯类衍生物的结构通式为：R-M(O)-R’OOR”，其中R，R’和R”为烃基；

所述糠醇醚类的结构通式为C₄H₃O-R-O-R’，其中R和R’为烃基。

优选的，所述抗爆剂的各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物15％、酰酯类衍生物50％、糠醇醚类35％。

在一实施例中，所述抗爆剂的各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物10％、酰酯类衍生物40％、糠醇醚类50％。

在另一实施例中，所述抗爆剂的各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物20％、酰酯类衍生物65％、糠醇醚类15％。

在又一实施例中，所述抗爆剂的各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物30％、酰酯类衍生物65％、糠醇醚类5％。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种抗爆剂，其中各组分的重量比例如下：芳香族醇类或环醇类衍生物10％—30％；酰酯类衍生物40％—65％；糠醇醚类5％—50％；其中，所述芳香族醇类的结构通式为C₆H₅ROH，所述环醇类衍生物的结构通式为C_nH_2n-1ROH，R基可以为甲基乙基等烃基；所述酰酯类衍生物的结构通式为：R-M(O)-R’OOR”，其中R，R’和R”为烃基；所述糠醇醚类的结构通式为C₄H₃O-R-O-R’，其中R和R’为烃基。本发明中的酰酯类衍生物，其链上的氧原子以直链的形式存在，与正庚烷形成多个氢键基团，使稳定性提高两倍以上，从而提高其辛烷值，达到抗爆震的效果，经过研究法对汽油样品的测定，加入0.1％本发明的抗爆剂，汽油辛烷值提高1.3—3.0，是一种高效环保的无灰型抗爆剂。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是不通过纯调和的方式，单纯采用高辛烷值物质去调和汽油，而是用化学物质微观空间位阻、电子云理论、氢键稳定性理论以及电子转移的机理来提供一种复配型汽油抗爆剂，以至于达到相对稳定的汽油体系，从而防止其发生爆震现象，提高辛烷值。

实施例一

本实施例提供一种抗爆剂，其中各组分的重量比例如下：

芳香族醇类或环醇类衍生物10％—30％；

酰酯类衍生物40％—65％；

糠醇醚类5％—50％；

其中，

其中芳香族醇类的结构中，电子云分布由于有苯环的存在，在苯环这部分属于sp2杂化，并且有大π键的存在，分子结构相对稳定。而羟基上的氧原子，可以和正庚烷的氢原子，形成氢键，增加其稳定性，从而防止自燃现象的产生，所以作为汽油抗爆剂是一种很好的原料。环醇类衍生与也是如此，但属于sp3杂化，空间位阻相对较大，不如芳香族醇稳定。

在有机无灰型抗爆剂的专利中，目前为止，还没有人使用酰酯类衍生物作为抗爆剂来使用。而其实其性能优于其他类型抗爆剂，其链上的氧原子以直链的形式存在，与正庚烷形成多个氢键基团，使稳定性提高两倍以上。从而提高其辛烷值，达到抗爆震的效果。

所述糠醇醚类中的有环氧结构，而且在环内含有两个双键，形成不亚于大π键的稳定体系，比普通的醚类物质性质更加稳定。其由于除了环氧结构，剩下的都是直链结构，空间位阻也相对较小。

本实施例采用了芳香族醇类、酰酯类衍生物、糠醇醚类等物质来对汽油辛烷值进行提高，其主要核心是对稳定性进行了全面的深入增强。其中的酰酯类衍生物，糠醇醚类都是在国外进行过实验，并且取得了良好的效果，而在国内并没有对其有深入的研究和工业试验。其电子云中的π键，以及空间位阻的完美结合从而使氢键发挥很大的效果，也把辛烷值提高到很高的程度。

实施例二

本实施例提供一种抗爆剂，其中，各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物15％、酰酯类衍生物50％、糠醇醚类35％。

实施例三

本实施例提供一种抗爆剂，其中，各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物10％、酰酯类衍生物40％、糠醇醚类50％。

实施例四

本实施例提供一种抗爆剂，其中，各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物20％、酰酯类衍生物65％、糠醇醚类15％。

实施例五

本实施例提供一种抗爆剂，其中，各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物30％、酰酯类衍生物65％、糠醇醚类5％。

本发明采用多种全新化学品作为复配型非金属无灰抗爆剂在对油品的抗爆性能进行优化，并且提高汽油中的辛烷值。该抗爆剂采用了酰酯类衍生物，糠醇醚类，以及芳香族醇类物质来尽可能的提高汽油的稳定性，防止其爆震的发生。经过研究法对汽油样品的测定，加入0.1％本发明的抗爆剂，汽油辛烷值提高1.3—3.0，是一种高效环保的无灰型抗爆剂。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种抗爆剂，其特征在于，其中各组分的重量比例如下：

芳香族醇类或环醇类衍生物10％—30％；

酰脂类衍生物40％—65％；

糠醇醚类5％—50％；

其中，

所述芳香族醇类的结构通式为C₆H₅ROH，所述环醇类衍生物的结构通式为C_nH_2n-1ROH，R基为甲基、乙基的烃基；

所述酰脂类衍生物的结构通式为：R-M(O)-R’OOR”，其中R，R’和R”为烃基；

2.根据权利要求1所述的抗爆剂，其特征在于，所述抗爆剂的各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物15％、酰脂类衍生物50％、糠醇醚类35％。

3.根据权利要求1所述的抗爆剂，其特征在于，所述抗爆剂的各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物10％、酰脂类衍生物40％、糠醇醚类50％。

4.根据权利要求1所述的抗爆剂，其特征在于，所述抗爆剂的各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物20％、酰脂类衍生物65％、糠醇醚类15％。

5.根据权利要求1所述的抗爆剂，其特征在于，所述抗爆剂的各组分的重量比例为：芳香族醇类或环醇类衍生物30％、酰脂类衍生物65％、糠醇醚类5％。