CN112831358A - 用于共轨喷射发动机的燃料的燃料可溶性气蚀抑制剂 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于减少在高燃料压力下操作的共轨喷射发动机中的气蚀诱发的损害的方法和燃料组合物。所述燃料组合物包括类汽油燃料和一种或多种气蚀抑制剂添加剂。

Description

用于共轨喷射发动机的燃料的燃料可溶性气蚀抑制剂
技术领域
本公开涉及用于减少在高燃料压力下操作的共轨喷射发动机中的气蚀诱发的损害的方法。更具体地，本公开涉及气蚀抑制剂以及通过燃烧包括一种或多种气蚀抑制剂添加剂的燃料组合物来减少在高燃料压力下操作的共轨喷射燃料泵和燃料喷射器中的气蚀诱发的损害的方法。
背景技术
以中间馏分燃料(如柴油和/或喷气燃料)运行的重型发动机经常会出现高于期望的排放和/或颗粒的问题，这是由于操作此类发动机的固有挑战造成的。考虑到燃烧过程中产生的排放和颗粒的可能减少，如果将轻馏分(例如汽油)用于此类重型发动机应用，将是有利的。例如，汽油压缩发动机或共轨喷射发动机就为此类一种潜在的应用。
然而，与如柴油等中间馏分燃料相比，类汽油燃料(包括汽油)往往更易挥发并且粘度要低得多。鉴于此，在高压压缩发动机中使用类汽油往往会由于特性差异和此类发动机操作的高压而增加发动机磨损。例如，汽油的较高挥发性和较低粘度可能导致在燃料系统高压泵和/或燃料喷射器中的类汽油燃料发生气蚀。燃料气蚀可能导致这些组件出现点蚀或其它损坏，从而可能损害此类系统的长期操作。
附图说明
图1至3为燃料系统组件的图像。
发明内容
在一种方法或实施例中，本公开描述了一种减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法。在一方面，所述方法包括在约350至约3,000巴的压力下向共轨喷射发动机的燃料喷射器和/或高压泵送系统中提供类汽油燃料组合物，例如汽油或其它轻馏分，并且在所述发动机中燃烧所述燃料组合物。在其它方面，燃料组合物包括大量的类汽油燃料，例如，汽油或其它轻馏分，和少量的包括季铵盐的气蚀抑制剂。
在一些方法中，前述段落的季铵盐为式I的化合物：
Figure BDA0002789621910000021
其中R和R′独立地为具有1至10个碳原子的亚烷基连接基团；R1为烃基或任选地被取代的烃基或芳基或任选被取代的芳基；R2独立地为直链或支链C1至C4烷基；并且R3为氢或C1至C4烷基。
在其它方法或实施例中，如前述段落中任一段所述的减少汽油发动机中的气蚀损害的方法可以与一个或多个任选的特征或方法步骤组合。这些任选的特征或步骤包括以下的任何一个和任何组合：其中燃料组合物包括约10至约1000ppmw的气蚀添加剂；和/或其中发动机为汽油压燃式发动机和/或共轨喷射发动机；和/或其中R和R′独立地为具有1至3个碳原子的亚烷基连接基团并且R1为C8至C20烃基；和/或其中R′包括亚甲基连接基团；和/或其中R2为甲基；和/或其中气蚀损害的减少发生在燃料泵送室的入口腔、燃料入口止回阀柱塞、燃料入口止回阀止动件或其任何组合中的一个或多个中。
在又一种方法中，本公开的季铵盐是通过使羧酸烷基酯与通过使烃基取代的酰化剂与胺反应而获得的酰胺或酰亚胺化合物反应而形成的，其中所述胺具有式II的结构
Figure BDA0002789621910000022
其中A为烃基连接基团，具有2至10个碳单元，并且包括其一个或多个碳单元独立地被选自由以下组成的组的二价部分置换：-O-、-N(R′)-、-C(O)-、-C(O)O-、-C(O)NR′；R4和R5独立地为含有1至8个碳原子的烷基；并且R′独立地为氢或选自C1-6脂肪族、苯基或烷基苯基的基团。
前述段落的气蚀抑制剂可以单独地或以其任何组合与一个或多个任选的特征组合。这些任选的特征包括：其中羧酸烷基酯为草酸烷基酯、水杨酸烷基酯或其组合；和/或其中在羧酸烷基酯中的烷基为C1至C6烷基；和/或其中A为-(CH2)r-[X-(CH2)r′]p-，其中r、r′和p中的每个独立地为1、2、3或4，并且X为氧或NR″，其中R″为氢或烃基；和/或其中X为氧；和/或其中胺选自3-(2-(二甲基氨基)乙氧基)丙胺、N，N-二甲基二丙烯基三胺和其混合物；和/或其中烃基取代的酰化剂选自烃基取代的二羧酸或其酸酐衍生物、脂肪酸或其混合物；和/或其中烃基取代基的数均分子量为约200至约2500，如通过使用聚苯乙烯作为校准参考的GPC测量。
具体实施方式
本公开描述了使用汽油和/或其它轻馏分燃料中的一种或多种燃料可溶性气蚀抑制剂来减少在高燃料压力下操作的共轨喷射发动机中的燃料系统组件上的气蚀诱发的损害的方法。在一种方法或实施例中，燃料可溶性气蚀抑制剂包括季铵盐。在一些方法中，当使用汽油和/或其它轻馏分在高燃料压力(如非怠速燃料压力为大于约350巴、大于400巴，大于500巴、大于约600巴或大于约1000巴，并且在其它方法中为约350至约5,000巴、约500至约4,500巴、约1,500至约3,500巴或约1,500至约2,500巴)下操作共轨喷射发动机时，季铵盐气蚀抑制剂可以减少和/或消除此类发动机中的燃料系统组件上的气蚀诱发的损害。出乎意料地发现，本文中的气蚀抑制剂减少或甚至消除了此类发动机和此类燃料中的气蚀损害。
在一个方面，气蚀抑制剂为从基本上不含任何游离阴离子物质的胺或多胺中获得的季铵内盐。例如，此类添加剂可以通过使式III的叔胺
Figure BDA0002789621910000041
其中R9、R10和R11中的每个选自含有1至200个碳原子的烃基，与卤素取代的C2-C8羧酸、酯、酰胺或其盐反应来制备。在反应中通常要避免的是季铵化剂，其选自由以下组成的组：烃基取代的羧酸酯、碳酸酯、环状碳酸酯、苯酚酯、环氧化物或其混合物。在一个实施例中，卤素取代的C2-C8羧酸、酯、酰胺或其盐可选自氯-、溴-、氟-和碘-C2-C8羧酸、酯、酰胺和其盐。盐可以为选自钠、钾、锂、钙和镁盐的碱金属或碱土金属盐。用于所述反应的特别有用的卤素取代的化合物为氯乙酸的钠盐或钾盐。
如本文所使用的术语“基本上不含游离阴离子物质”是指阴离子大部分与产物共价结合，使得所制备的反应产物不含任何大量的游离阴离子或与产物离子结合的阴离子。在一个实施例中，“基本上不含”是指0至小于约2wt.％的游离阴离子物质的范围，小于约1.5wt.％、小于约1wt.％、小于约0.5wt.％或无。
在另一种方法或实施例中，包括单胺和多胺的叔胺可以与卤素取代的乙酸、酯或其其它衍生物反应以提供本文中的气蚀抑制剂添加剂。合适的叔胺化合物为式IV的那些化合物
Figure BDA0002789621910000042
其中R9、R10和R11中的每个如上文所指出选自含有1至200个碳原子的烃基。每个烃基R9至R11可以独立地为直链的、支链的、被取代的、环状的、饱和的、不饱和的或含有一个或多个杂原子。合适的烃基可以包括但不限于烷基、芳基、烷基芳基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、酰胺基、酯基、酰亚氨基和其类似基团。任何前述烃基还可以含有杂原子，如氧原子或氮原子。特别合适的烃基可以为直链或支链烷基。在一些方法中，叔胺可以为二胺或三胺与一个叔胺和烃基取代的羧酸的反应产物。在其它方法中，可以反应以产生本公开化合物的胺反应物的一些代表性实例包括但不限于三甲基胺、三乙基胺、三正丙胺、二甲基乙胺、二甲基月桂胺、二甲基油胺、二甲基硬脂酰胺、二甲基二十烷基胺、二甲基十八烷基胺、N，N-二甲基丙烷二胺、N-甲基哌啶、N，N′-二甲基哌嗪、N-甲基-N-乙基哌嗪、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N-羟乙基吗啉、吡啶、三乙醇胺、三异丙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、月桂基二异丙醇胺、硬脂酰基二乙醇胺、二油基乙醇胺、二甲基异丁醇胺、甲基二异辛醇胺、二甲基丙烯基胺、二甲基丁烯基胺、二甲基辛烯基胺、乙基二十二烯基胺、二丁基二十烯基胺、三乙二胺、六甲四胺、N，N，N′，N′-四甲基乙二胺、N，N，N′，N′-四甲基-丙二胺、N，N，N′，N′-四乙基-1，3-丙二胺、甲基二环己胺、2，6-二甲基吡啶、二甲基环己胺、C10-C30烷基或烯基取代的酰胺基丙基二甲胺、C12-C200-烷基或烯基取代的丁二酸-羰基-二甲胺和其类似物。合适的气蚀抑制剂可以为油酰胺基丙基二甲基氨基或油基二甲胺的内盐。
如果胺仅含有伯氨基或仲氨基，则在与卤素取代的C2-C8羧酸、酯、酰胺或其盐反应之前，可能需要将伯氨基或仲氨基中的至少一个烷基化为叔氨基。在一个实施例中，伯胺和仲胺或与叔胺的混合物的烷基化可以充分或部分烷基化为叔胺。还可能需要适当考虑氮上的氢并且根据需要提供碱或酸(例如，烷基化直至叔胺需要从烷基化产物中去除(中和)氢(质子))。如果使用烷基化剂，如烷基卤化物或硫酸二烷基酯，则伯胺或仲胺的烷基化产物为质子化盐，并且需要碱源来释放胺以用于进一步反应。
用于制备气蚀抑制剂的卤素取代的C2-C8羧酸、酯、酰胺或其盐可衍生自选自由以下组成的组的单、二或三氯-、溴-、氟-或碘-羧酸、酯、酰胺或其盐：卤素取代的乙酸、丙酸、丁酸、异丙酸、异丁酸、叔丁酸、戊酸、庚酸、辛酸、卤基甲基苯甲酸和其异构体、酯、酰胺和其盐。羧酸盐可以包括碱金属盐或碱土金属盐或铵盐，包括但不限于卤素取代的羧酸的Na、Li、K、Ca、Mg、三乙基铵和三乙醇铵盐。特别合适的卤素取代的羧酸、酯或其盐可以选自氯乙酸或其酯和氯乙酸钠或氯乙酸钾。相对于叔胺反应物的量，卤素取代的C2-C8羧酸、酯、酰胺或其盐的量可以在约1∶0.1至约0.1∶1.0的摩尔比范围内。
根据前述程序制备的内盐可以包括但不限于(1)式R″-NMe2CH2COO的烃基取代的化合物，其中R″为C1至C30或取代的酰胺基；(2)脂肪酰胺取代的内盐；和(3)烃基取代的酰亚胺、酰胺或酯内盐，其中烃基具有8至40个碳原子。特别合适的内盐可选自由以下组成的组：聚异丁烯基取代的丁二酰亚胺、丁二酸二酰胺和丁二酸二酯内盐；C8-C40烯基取代的丁二酰亚胺、丁二酸二酰胺和丁二酸二酯内盐；油酰胺基丙基二甲基氨基内盐；和油基二甲基氨基内盐。
在另一个方面，气蚀抑制剂是通过使(i)烃基取代的酰化剂与具有至少一个能够与所述酰化剂缩合的氧或氮原子并且进一步具有叔氨基的化合物的反应产物与(ii)季铵化剂反应而获得的季铵盐。
在组分(i)中，烃基取代的酰化剂优选为单羧酸或多羧酸(或其反应性等价物)，例如被取代的丁二酸、邻苯二甲酸或丙酸。
此类酰化剂中的烃基取代基优选包含至少8个，更优选至少12个，例如30或50个碳原子。其可以包含最多约200个碳原子。优选地，酰化剂的烃基取代基的数均分子量(Mn)在200至3000之间，例如250至1500，优选500至1500，且更优选500至1100。700至1300的Mn为特别优选的，例如700至1000。
含有至少八个碳原子的基于烃基取代基的基团的实例为正辛基、正癸基、正十二烷基、四丙烯基、正十八烷基、油基、氯代十八烷基、三十烷基等。基于烃基的取代基可以由具有2至10个碳原子的单烯烃和二烯烃的均聚物或互聚物(例如共聚物、三元共聚物)制备，例如乙烯、丙烯、丁烷-1、异丁烯、丁二烯、异戊二烯、1-己烯、1-辛烯等。优选这些烯烃为1-单烯烃。烃基取代基还可以衍生自此类均聚物或互聚物的卤化(例如氯化或溴化)类似物。替代地，取代基可以由其它来源制备，例如单体高分子量烯烃(例如1-四十碳烯(1-tetra-contene))和其氯化类似物和氢氯化类似物、脂肪族石油馏分，例如石蜡和裂化和氯化类似物和其氢氯化类似物、白油、例如通过齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)方法生产的合成烯烃(例如聚(乙烯)油脂)和本领域技术人员已知的其它来源。如果需要，可以根据本领域已知的方法通过氢化来减少或消除取代基中的任何不饱和度。
基于烃基的取代基优选主要为饱和的，也就是说，对于存在的每十个碳-碳单键，它们含有不超过一个碳-碳不饱和键。最优选地，对于存在的每50个碳-碳键，它们含有不超过一个碳-碳非芳香族不饱和键。
在一些优选的实施例中，基于烃基的取代基为本领域已知的聚(异丁烯)。因此，在特别优选的实施例中，烃基取代的酰化剂为聚异丁烯基取代的丁二酸酐。
聚异丁烯基取代的丁二酸酐(PIBSA)的制备在本领域中已有记载。合适的方法包括使聚异丁烯与马来酸酐热反应(参见例如US-A-3,361,673和美国专利第US 3,018,250号)，并且使卤化，确切地说为氯化的聚异丁烯(PIB)与马来酸酐反应(参见例如美国专利第3,172,892号)。替代地，可以通过将聚烯烃与马来酸酐混合并且使氯通过所述混合物来制备聚异丁烯基丁二酸酐(参见例如GB-A-949,981)。
常规的聚异丁烯和所谓的“高反应性”聚异丁烯适用于本发明。在本文中，高反应性聚异丁烯定义为如下的聚异丁烯，其中至少50％，优选至少70％或至少80％或至少85％或至少90％的末端烯烃双键为亚乙烯基类型的，如EP0565285中所述。特别优选的聚异丁烯为具有大于80mol％并且至多100％的末端亚乙烯基的那些聚异丁烯，如在EP1344785中所描述的那些聚异丁烯。
其它优选的烃基包括具有内烯烃的那些烃基，例如如申请人的公开申请案W02007/015080中所描述。
本文所使用的内烯烃是指主要含有非α双键的任何烯烃，即β或高级烯烃。优选地，此类材料基本上完全为β或高级烯烃，例如含有小于10重量％，更优选小于5重量％或小于2重量％的α烯烃。典型的内烯烃包括可购自壳牌(Shell)的Neodene 151810。
内烯烃有时被称为异构化烯烃，并且可以通过本领域已知的异构化方法由α烯烃制备，或可以从其它来源获得。它们也被称为内烯烃的这一事实反映了它们未必必须通过异构化制备。
能够与酰化剂缩合并且进一步具有叔氨基的含氮或含氧化合物的实例可以包括但不限于：N，N-二甲基氨基丙胺、N，N-二乙基氨基丙胺、N，N-二甲基氨基乙胺。能够与酰化剂缩合并且进一步具有叔氨基的含氮或含氧化合物可以进一步包括氨基烷基取代的杂环化合物，如1-(3-氨基丙基)咪唑和4-(3-氨基丙基)吗啉、1-(2-氨基丙基)哌啶、3，3-二氨基-N-甲基二丙胺和3′3-氨基双(N，N-二甲基丙胺)。其它类型的能够与酰化剂缩合并且具有叔氨基的含氮或含氧化合物包括烷醇胺，包括但不限于三乙醇胺、三甲醇胺、N，N-二甲基氨基丙醇、N，N-二甲基氨基乙醇、N，N-二乙基氨基丙醇、N，N-二乙基氨基乙醇、N，N-二乙基氨基丁醇、N，N，N-三(羟基乙基)胺、N，N，N-三(羟基甲基)胺、N，N，N-三(氨基乙基)胺、N，N-二丁基氨基丙胺和N，N，N′-三甲基-N′-羟基乙基-双氨基乙基醚；N，N-双(3-二甲基氨基丙基)-N-异丙醇胺；N-(3-二甲基氨基丙基)-N，N-二异丙醇胺、N′-(3-(二甲基氨基)丙基)-N，N-二甲基1，3-丙二胺；2-(2-二甲基氨基乙氧基)乙醇、N，N，N′-三甲基氨基乙醇胺、3-(2-(二甲基氨基)乙氧基)丙胺和N，N-二甲基二丙烯基三胺。
在一些优选的实施例中，组分(i)包含通过烃基取代的酰化剂与式(V)或(VI)的胺的反应而形成的化合物：
Figure BDA0002789621910000081
Figure BDA0002789621910000091
其中R2和R3为相同或不同的具有1至22个碳原子的烷基；X为具有1至20个碳原子的亚烷基，其可或可不被一个或多个杂原子(如氧或氮)间杂；n为0至20；m为1至5；并且R4为氢或C2至C22烷基。
当使用式(V)化合物时，R4优选为氢或C2至C16烷基，优选C2至C10烷基，更优选C2至C5烷基。更优选地，R4选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基和其异构体。最优选地，R4为氢。
当使用式(VI)化合物时，m优选为2或3，最优选为2；n优选为0至15，优选为0至10，更优选为0至5。最优选地，n为0并且式(VI)化合物为醇。
优选地，烃基取代的酰化剂与式(V)二胺化合物反应，其中X为丙烯或丙烯-氧代-乙烯。
R2和R3可各自独立地为C2至C16烷基，优选地为C2至C10烷基。R2和R3可独立地为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基或这些中的任何一种的异构体。优选地，R2和R3各自独立地为C2至C4烷基。优选地，R2为甲基。优选地，R3为甲基。
X优选为具有1至16个碳原子，优选1至12个碳原子，更优选1至8个碳原子，例如2至6个碳原子或2至5个碳原子的亚烷基。最优选地，X为乙烯基、丙烯基或丁烯基，特别为丙烯基。
合适的其中含氮物质包括组分(i)的季铵盐添加剂的制备描述于WO2006/135881中。
在优选的实施例中，组分(i)为烃基取代的丁二酸衍生物(适当地聚异丁烯取代的丁二酸酐)与还包括叔胺基的醇或胺的反应产物。
在一些实施例中，当丁二酸衍生物在一定条件下与胺(还包括叔胺基)反应以形成丁二酰亚胺。
在替代实施例中，可以进行丁二酸衍生物与胺的反应。
为了形成适用于本发明的季铵盐添加剂，使具有叔胺基的含氮物质与季铵化剂反应。
季铵化剂合适地选自由以下组成的组：硫酸二烷基酯；羧酸酯；烷基卤化物；苄基卤化物；烃基取代的碳酸酯；以及烃基环氧化物与酸的组合，或其混合物。
在燃料应用中，通常需要减少含卤素、含硫和含磷物质的含量。因此，如果使用含有此类元素的季铵化剂，则进行后续反应以交换反离子可能是有利的。例如，通过与烷基卤化物反应而形成的季铵盐可以随后与氢氧化钠反应并且通过过滤去除卤化钠盐。
季铵化剂可包括卤化物，如氯化物，碘化物或溴化物；氢氧化物；磺酸酯；亚硫酸酯，硫酸烷基酯，如硫酸二甲酯；砜；磷酸酯；C1-12烷基磷酸酯；二C1-12烷基磷酸酯；硼酸盐；C1-12烷基硼酸酯；亚硝酸酯；硝酸酯；碳酸酯；碳酸氢酯；烷酸酯；0，0-二C1-12烷基二硫代磷酸酯；或其混合物。
在一个实施例中，季铵化剂可以衍生自硫酸二烷基酯，如硫酸二甲酯、N-氧化物、砜，如丙烷和丁烷砜；烷基、酰基或芳烷基卤化物，如甲基和乙基氯化物、溴化物或碘化物或苄基氯化物，以及烃基(或烷基)取代的碳酸酯。如果酰基卤化物为苄基氯化物，则芳香族环任选地进一步被烷基或烯基取代。烃基取代的碳酸酯的烃基(或烷基)基团可以每基团含有1至50、1至20、1至10或1至5个碳原子。在一个实施例中，烃基取代的碳酸酯含有两个可以相同或不同的烃基。合适的烃基取代的碳酸酯的实例包括碳酸二甲酯或碳酸二乙酯。
在另一个实施例中，季铵化剂可以为由下式(VII)表示的烃基环氧化物：
Figure BDA0002789621910000111
其中R1、R2、R3和R4可独立地为H或C1-50烃基。
烃基环氧化物的实例可包括环氧苯乙烷、环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、二苯环氧乙烷和C2-50环氧化物。环氧苯乙烷为特别优选的。
在一些优选的实施例中，季铵化剂包含式(VIII)化合物：
Figure BDA0002789621910000112
其中R为任选被取代的烷基、烯基、芳基或烷基芳基；R1为至C22烷基、芳基或烷基芳基。
式(VIII)化合物为能够与叔胺反应以形成季铵盐的羧酸酯。
合适的式(VIII)化合物包括pKa为3.5或更小的羧酸酯。化合物(VIII)可以选自草酸二酯、邻苯二甲酸二酯、马来酸二酯、丙二酸二酯或柠檬酸二酯。一种特别优选的式(VIII)化合物为水杨酸甲酯或草酸二甲酯。
在另一种方法或实施例中，气蚀抑制剂可以为前述的式I的季铵内盐。
Figure BDA0002789621910000113
其中R和R′独立地为具有1至10个碳原子(在其它方法中为1至3个碳原子)的亚烷基连接基团；R1独立地为烃基或任选被取代的烃基或芳基或任选被取代的芳基(在其它方法中，R1为C8至C20烃基)；R2独立地为直链或支链C1至C4烷基；R3为氢原子或C1至C4烷基。如上所论述，式I的内盐也可以基本上不含游离阴离子物质。
在另一种方法中，气蚀抑制剂包括以上式I化合物，其中R为丙烯基连接基团，R′为亚甲基连接基团，R1为C8至C20烃基，R2为甲基，并且R3为氢。在又其它方法中，气蚀抑制剂选自油酰胺基丙基二甲胺内盐或油基二甲基氨基内盐。在一些方法中，此类气蚀抑制剂可能基本上不含游离阴离子物质。
下面在例示性的多步骤方法中示出了制备适用于高压汽油发动机的气蚀抑制剂的例示性反应方案；当然，也可以使用制备本文所述抑制剂的其它方法：
Figure BDA0002789621910000121
Figure BDA0002789621910000131
在本公开的另一种方法中，例示性气蚀抑制剂包括季铵盐，其通过使羧酸烷基酯与通过使烃基取代的酰化剂和胺反应而获得的酰胺或酰亚胺化合物反应来形成。在此方面的一种方法中，胺具有先前所述的式II的结构
Figure BDA0002789621910000132
其中A为烃基连接基团，具有2至10个碳单元，并且包括其一个或多个碳单元独立地被选自由以下组成的组的二价部分置换：-O-、-N(R′)-、-C(O)-、-C(O)O-和-C(O)NR′。R4和R5独立地为含有1至8个碳原子的烷基，并且R′独立地为氢或选自C1-6脂肪族、苯基或烷基苯基的基团。在此方面的另一种方法中，形成的季铵盐可为下文论述的式II。
在本公开的另一个方面，提供一种燃料组合物，其包括大量的燃料和少量的季铵盐，所述季铵盐通过使羧酸烷基酯与通过使烃基取代的酰化剂和胺反应而获得的酰胺或酰亚胺化合物反应来形成，所述胺可为以上式I的胺。在此方面的一种方法中，形成的季铵盐具有式IX的结构
Figure BDA0002789621910000141
其中A为烃基连接基团，具有2至10个碳单元，并且包括其一个或多个碳单元独立地被选自由以下组成的组的二价部分置换：-O-、-N(R′)-、-C(O)-、-C(O)O-和-C(O)NR′。式V的R1、R2和R3独立地为含有1至8个碳原子的烷基；并且式V的R′独立地为氢或选自C1-6脂肪族、苯基或烷基苯基的基团。式V的R4和R5独立地为氢、酰基或烃基取代的酰基。如果式V的R4或R5中的一个为氢，则R4和R5中的另一个为酰基或烃基取代的酰基。如果R4和R5都包括羰基部分，则R4和R5中的一个包括酰基，并且R4和R5中的另一个包括烃基取代的酰基，并且R4和R5与它们所附接的N原子一起组合以形成环部分。在其它方法中，R4和R5与它们所附接的N原子一起组合以形成烃基取代的丁二酰亚胺。M-为羧酸根。
如本文所使用，术语“烃基(hydrocarbyl group或hydrocarbyl)”在其普通意义上使用，这为本领域的技术人员所熟知的。具体来说，它是指具有直接附接至分子的其余部分的碳原子并且主要具有烃特征的基团。烃基的实例包括：(1)烃取代基，即，脂肪族(例如，烷基或烯基)、脂环族(例如，环烷基、环烯基)取代基和芳香族、脂肪族和脂环族取代的芳香族取代基，以及其中环通过分子的另一部分来完成的环状取代基(例如，两个取代基一起形成脂环族基团)；(2)被取代的烃取代基，即，含有非烃基的取代基，所述非烃基在本文中描述的情况下不改变主要烃取代基(例如，卤基(尤其氯和氟)、羟基、烷氧基、巯基、烷基巯基、硝基、亚硝基、氨基、烷基氨基和硫氧基)；(3)杂取代基，即，虽然具有主要烃特征，但在本说明书的情况下在由碳原子以其它方式构成的环或链中含有除碳之外的取代基。杂原子包括硫、氧、氮，并且涵盖取代基，如吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基。一般来说，对于在烃基中的每十个碳原子，将存在不多于两个，或作为另一实例，不多于一个非烃取代基；在一些实施例中，在烃基中将不存在非烃取代基。
如本文所使用，术语“大量”应理解为意指相对于组合物总重量大于或等于50wt.％的量，例如约80至约98wt.％。此外，如本文所用，术语“少量”应理解为意指相对于组合物总重量小于50wt.％的量。
在一个实施例中，本文的燃料添加剂从具有式II的结构的选择胺中获得
Figure BDA0002789621910000151
其中A为烃基连接基团，具有2至10个碳单元，并且包括其一个或多个碳单元独立地被选自由以下组成的组的二价部分置换：-O-、-N(R′)-、-C(O)-、-C(O)O-和-C(O)NR′。R4和R5独立地为含有1至8个碳原子的烷基，并且R′独立地为氢或选自C1-6脂肪族、苯基或烷基苯基的基团。在一种方法中，式II的选择胺为至少二胺或三胺，其一端具有用于与烃基取代的酰化剂反应的末端伯氨基，并且另一端具有用于与季铵化剂反应的末端叔胺。在其它方法中，A包括2至6个碳单元，其中其一个碳单元被-O-或-NH-基团置换。用于形成本文的燃料添加剂的合适的例示性叔胺可选自3-(2-(二甲基氨基)乙氧基)丙胺、N，N-二甲基二丙烯基三胺和其混合物。在其它实施例或方法中，A具有结构-(CH2)r-[X-(CH2)r′]p-，其中r、r′和p中的每个独立地为1、2、3或4的整数，并且X为氧或NR″，其中R″为氢或烃基。在其它实施例中，X为氧。在又其它实施例中，X为-NH-。
烃基连接基团A优选地具有1至4个被上文所描述的二价部分置换的碳单元，所述二价部分优选地为-O-或-NH-基团。在其它方法中，烃基连接基团A的1至2个碳单元，并且在又另外的方法中，烃基连接基团A的1个碳单元被本文所描述的二价部分置换。如所理解的，烃基连接基团A的其余部分优选地为(一个或多个)碳原子。在置换的二价部分的任一侧上的碳原子数不必相等，意指在末端伯氨基和末端叔氨基之间的烃基链不必相对于替换的二价部分对称。
任何前述叔胺可与烃基取代的酰化剂反应，所述烃基取代的酰化剂可选自烃基取代的单、二或多羧酸或其反应性等效物以形成酰胺或酰亚胺化合物。特别合适的酰化剂为烃基取代的丁二酸、酯、酸酐、单酸/单酯，或二酸。在一些方法中，烃基取代的酰化剂为烃基取代的二羧酸或其酸酐衍生物、脂肪酸，或其混合物。
在其它方法中，烃基取代的酰化剂可为羧酸或酸酐反应物。在一种方法中，烃基取代的酰化剂可选自硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、棕榈油酸、月桂酸、肉豆蔻酸、肉豆蔻脑酸、癸酸、辛酸、花生酸、二十二烷酸、芥酸、其酸酐衍生物，或其组合。
在一种方法中，烃基取代的酰化剂为式X的烃基取代的二羧酸酐。
Figure BDA0002789621910000161
其中式IIA的R6为烃基或烯基。在一些方面，R6为数均分子量为约200至约2500的烃基。例如，R6的数均分子量可在约600至约1300的范围内，如通过使用聚苯乙烯作为校准参考的GPC测量。特别适用的R6的数均分子量为约1000道尔顿并且包含聚异丁烯。
本文的任何实施例的数均分子量(Mn)可用从沃特世(Waters)获得的凝胶渗透色谱法(GPC)仪器等仪器确定，并且数据用Waters Empower软件等软件处理。GPC仪器可配备有沃特世分离模块和沃特世折射率检测器(或类似的任选的设备)。GPC操作条件可包括保护柱，4个安捷伦(Agilent)PLgel柱(长度为300×7.5mm；粒径为5μ，并且孔大小在
Figure BDA0002789621910000171
的范围内)，其中柱温在约40℃下。可使用不稳定HPLC级四氢呋喃(THF)作为溶剂，流动速率为1.0毫升/分钟。GPC仪器可用可商购的窄分子量分布在500-380,000g/mol范围内的聚苯乙烯(PS)标准品校准。对于质量小于500g/mol的样品，可外推校准曲线。样品和PS标准品可溶解于THF中，并且以0.1wt％-0.5wt％的浓度制备并且无需过滤即可使用。GPC测量也描述于US 5,266,223中，所述专利以引用的方式并入本文中。GPC方法额外提供分子量分布信息；参见例如W.W.Yau，J.J.Kirkland和D.D.Bly，“现代尺寸排阻液相色谱法(Modern Size Exclusion Liquid Chromatography)”，约翰·威利父子出版公司，纽约，1979，其也以引用的方式并入本文中。
在一些方法中，公式IIA的R6为烃基部分，其可包含一个或多个选自直链或支链烯基单元的聚合物单元。在一些方面，烯基单元可具有约2至约10个碳原子。例如，聚烯基基团可包含一个或多个由乙烯基基团、丙烯基基团、丁烯基基团、戊烯基基团、己烯基基团、辛烯基基团和癸烯基基团形成的直链或支链聚合物单元。在一些方面，R6聚烯基基团可呈例如均聚物、共聚物或三元共聚物的形式。在其它方面，聚烯基基团为聚异丁烯。例如，聚烯基基团可为包含约5至约60个异丁烯基团，如约15至约30个异丁烯基团的聚异丁烯的均聚物。用于形成R6聚烯基基团的聚烯基化合物可通过任何合适的方法形成，如通过烯烃的常规催化低聚。
在一些方面，具有相对高的聚合物分子与末端亚乙烯基比例的高反应性聚异丁烯可用于形成R6基团。在一个实例中，至少约60％，如约70％至约90％的聚异丁烯包含末端烯烃双键。在一些方面，每摩尔的聚亚烷基大约可反应一摩尔的马来酸酐，使得所得聚烯基丁二酸酐在每个聚亚烷基取代基上具有约0.8至约1.5个丁二酸酐基团。在其它方面，丁二酸酐基团与聚亚烷基的摩尔比可在约0.5至约3.5，如约1至约1.3的范围内。
合适的烷基化或季铵化剂为烃基取代的羧酸酯，如羧酸烷基酯。在一些方法或实施例中，季铵化剂为选自草酸烷基酯、水杨酸烷基酯，和其组合的羧酸烷基酯。在其它方法或实施例中，羧酸烷基酯的烷基包括1至6个碳原子，并且优选地为甲基。
对于用羧酸烷基酯烷基化，在一些方法中可能需要羧酸酯的对应的酸pKa小于4.2。例如，羧酸酯的对应的酸的pKa可小于3.8，如小于3.5，其中pKa小于3.1为特别期望的。合适的羧酸酯的实例可包括但不限于马来酸酯、柠檬酸酯、富马酸酯、邻苯二甲酸酯、1，2，4-苯三甲酸酯、1，2，4，5-苯四甲酸酯、硝基苯甲酸酯、烟酸酯、草酸酯、氨基乙酸酯和水杨酸酯。如上所述，优选的羧酸酯包括草酸酯、水杨酸酯和其组合。
在其它方法或实施例中，通过使羧酸烷基酯与酰胺或酰亚胺化合物反应而形成的季铵盐产生具有式IX的结构的季铵盐，所述酰胺或酰亚胺化合物通过使烃基取代的酰化剂与式II的胺反应而获得。
Figure BDA0002789621910000181
其中A为烃基连接基团，具有2至10个碳单元，并且包括其一个或多个碳单元独立地被选自由以下组成的组的二价部分置换：-O-、-N(R′)-、-C(O)-、-C(O)O-或-C(O)NR′。式V的R1、R2和R3独立地为含有1至8个碳原子的烷基；并且R′独立地为氢或选自C1-6脂肪族、苯基或烷基苯基的基团。式V的R4和R5独立地为氢、酰基(RC(O)-)或烃基取代的酰基(烃基取代的酰基可衍生自如在下文的例示性式中所示的二羧酸)。在一些方法或实施例中，如果R4或R5中的一个为氢，则R4或R5中的另一个为酰基或烃基取代的酰基。在其它方法或实施例中，如果R4和R5都包括羰基部分，则R4和R5中的一个包括酰基，并且R4和R5中的另一个包括烃基取代的酰基，并且R4和R5与它们所附接的N原子一起组合以形成环部分。烃基取代的酰基可包括末端羧基。M-为羧酸根，如草酸根、水杨酸根，或其组合。
由上文描述的反应得到的合适的季铵盐的实例包括但不限于以下例示性结构的化合物：
Figure BDA0002789621910000191
其中A、R1、R2、R3、R6和M如上文所述。R7为C1至C30烃基，并且R8为C1至C10烃基连接基团。由于如上文所论述烃基链A的长度和存在其中置换的二价部分，认为如本文所描述的季铵盐包括比先前季铵化合物更可用于洗涤剂活性的相对空间上可用的季氮。
当用汽油和/或其它轻馏分组合物在高压下操作共轨喷射发动机时，本文中的气蚀抑制剂特别适用于减少和/或消除气蚀诱发的损害，所述高压如非怠速燃料压力，大于约350巴，并且在其它方法中为约350至约3,000巴(在另外其它方法中大于约500巴和/或约1,500至约2,500巴)。燃料压力可以为至少约350巴、至少约400巴、至少约500巴、至少约600巴、或至少约1000巴至约3,000巴或更低、约2,500巴或更低、约2,000巴或更低、或约1,500巴或更低。气蚀损害的减少，通常是指在此类高压下操作时，很大程度上减少或消除由气蚀造成的损害，所述损害是对燃料系统组件，如对汽油发动机中的燃料喷射器和高压燃料泵的损害。在一些方法中，与气蚀有关的损害的减少是针对燃料喷射器、燃料泵送室入口端口、压力泵入口止回阀柱塞和/或压力泵入口止回阀止动件的点蚀和其它损害的减少。
在其它方法或实施例中，可以以至多约1,000ppmw(在其它方法中，至多约600ppmw、在又其它方法中，至多约400ppmw、至多约100ppmw、至多约50ppmw、至多约15ppmw和/或至多约10ppmw)的量向本文所述的燃料组合物中添加前述段落中任一段中所述的气蚀抑制剂。在其它方法中，气蚀添加剂以约5ppmw至约1.000ppmw，在其它方法中约10至约500ppm，在又其它方法中约40至约250ppmw、在又甚至其它方法中约50至约100ppmw的量提供至燃料中。根据情况，这些端点内的其它范围也是可能的。例如，可以在类汽油燃料中以至少约5ppmw、至少约10ppm、至少约20ppm、至少约30ppm、至少约40ppm或至少约50ppmw至小于约1000、小于约900、小于约800、小于约700、小于约500、小于约200、小于约100、小于约80、小于约70或小于约60ppmw的范围提供气蚀添加剂。
用于配制本公开的燃料组合物的基础燃料包括适用于共轨喷射发动机操作的任何基础燃料，所述共轨喷射发动机被配置成在本文所论述的高燃料压力下燃烧燃料。适合的燃料包括汽油燃料组合物、轻馏分燃料组合物等，并且可包括含铅或不含铅电动机汽油和所谓的再配制汽油，所述再配制汽油通常含有汽油沸点范围的烃和燃料可溶性含氧掺合物(“含氧化合物”)两者，所述含氧掺合物如醇、醚和其它适合的含氧有机化合物。优选地，燃料为在汽油沸点范围内沸腾的烃的混合物。此燃料可由直链或支链链烷烃、环链烷烃、烯烃、芳香族烃或这些的任何混合物组成。汽油可以衍生自直馏石脑油、聚合物汽油、天然汽油或在约80°F至约450°F范围内沸腾的催化重整原料。汽油的辛烷含量并不重要，并且任何常规汽油都可用于本发明的实践中。汽油燃料可具有50至95的RON(研究法辛烷值)、55至85的MON(马达法辛烷值)和55至90的AKI((R+N)/2)。
适用于本公开的含氧化合物包括甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、混合的C1至C5醇、甲基叔丁基醚、叔戊基甲基醚、乙基叔丁基醚和混合醚。当使用时，含氧化合物通常以低于约30体积％的量，并且优选以提供约0.5至约5体积％的范围内的总燃料中的氧含量的量存在于基础燃料中。合适的汽油燃料可具有如下表1中所阐述的特性。
表1：为气蚀添加剂配置的类汽油燃料组合物
特性 例示性ASTM 单位 可能的例示性范围
初始沸点 D86，ISO 3405 ℃ 30至45
10％蒸发温度 D86，ISO 3405 ℃ 50至75
50％蒸发温度 D86，ISO 3405 ℃ 80至99
90％蒸发温度 D86，ISO 3405 ℃ 120至155
最终沸点 D86，ISO 3405 ℃ 134至200
蒸气压 D5191 kPa 45至70
密度(15.56C) D4052，D1298 g/ml 0.71至0.73
运动粘度 D445 cSt 0.55至0.59
磨痕直径 Um 200至240
芳香族烃 D5769，D1319 体积％ 7至30
烯烃 D6550 体积％ 0.7至12
饱和烃 体积％ 60至95
硫 D2622、D5453或D7039 Ppmw 3至20
H/C比 Mol/mol 1.5至2.5
十六烷值(CN) D613，D7170 - 35或以下
RON D2699 - 50至95
MON D2700 - 55至85
AKI (R+M)/2 - 55至88
较低的热值 MJ/kg 40至45
适用于本公开的燃料和添加剂的高压共轨喷射发动机为本领域普通技术人员已知的被配置为在非怠速燃料压力下操作的发动机，所述非怠速燃料压力大于约350巴，并且在其它方法中为约500至约4,500巴(在其它方法中，大于约500巴和/或约1,500巴至约2,500巴)，如先前所描述。在此类高压下，沸点在汽油范围内或高于汽油但低于柴油的烃或轻馏分燃料可被火花点燃或压缩点燃。此类发动机可包括用于发动机的每个气缸或燃烧室的单独燃料喷射器。合适的发动机可包括一个或多个高压泵和合适的高压喷射器，所述高压喷射器被配置成在高压下将燃料喷洒至发动机的每个气缸或燃烧室中。在其它方法中，发动机可在高压缩和高压下在有效燃烧类汽油燃料的温度下操作。例如，此类发动机可描述但不限于在美国专利参考文献US 8,235,024；US 8,701,626；US9,638,146；US20070250256；和/或US 20060272616中，以表明一些实例。在一些情况下，共轨发动机还可以配置成在燃烧室中以约40∶1或更高的空气与燃料重量比(在一些方法中，约40∶1至约70∶1的空气与燃料重量比)下操作以在本文所指出的高压下输送燃料。
补充燃料添加剂：除了上文所述的气蚀抑制剂之外，本公开的燃料组合物还可含有补充添加剂。例如，补充添加剂可包括分散剂、洗涤剂、抗氧化剂、载液、金属钝化剂、染料、标记物、腐蚀抑制剂、杀生物剂、抗静电添加剂、减阻剂、破乳剂、乳化剂、除雾剂、防冰添加剂、防爆添加剂、防阀座凹陷添加剂、润滑添加剂、表面活性剂、助燃剂和其混合物。
一种特定的额外添加剂可以为曼尼希碱洗涤剂，如包括曼尼希碱洗涤剂的进气阀沉积物(IVD)控制添加剂。适用于本文中的燃料组合物的曼尼希碱洗涤剂包括高分子量烷基取代的羟基芳香族化合物、醛和胺的反应产物。如果使用，则燃料组合物可包括约45至约1000ppm的曼尼希碱洗涤剂作为单独的IVD控制添加剂。
在一种方法中，如使用聚苯乙烯作为参考通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定，羟基芳香族化合物的苯环上的高分子量烷基取代基可衍生自数均分子量(Mn)为约500至约3000、优选约700至约2100的聚烯烃。如使用聚苯乙烯作为参考通过GPC测定，聚烯烃的多分散性(重均分子量/数均分子量)还可为约1至约4(在其它情况下为约1至约2)。
羟基芳香族化合物的烷基化通常在烷基化催化剂存在下在约0至约200℃、优选0至100℃的范围内的温度下进行。酸性催化剂通常用于促进傅里德-克拉夫茨(Friedel-Crafts)烷基化。用于商业生产的典型催化剂包括硫酸、BF3、苯酚铝、甲磺酸、阳离子交换树脂、酸性粘土和改性沸石。
适用于形成被高分子量烷基取代的羟基芳香族化合物的聚烯烃包括聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯、丁烯和/或丁烯和丙烯的共聚物、丁烯和/或异丁烯和/或丙烯的共聚物以及一种或多种与其可共聚的单烯烃共聚单体(例如，乙烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯等)，其中共聚物分子含有至少50重量％的丁烯和/或异丁烯和/或丙烯单元。与丙烯或此类丁烯聚合的共聚单体可以为脂肪族的，并且还可以含有非脂肪族基团，例如苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、二乙烯基苯和其类似物。因此，在任何情况下，用于形成被高分子量烷基取代的羟基芳香族化合物的所得聚合物和共聚物基本上为脂肪族烃聚合物。
聚丁烯为优选的。除非本文另外说明，否则术语“聚丁烯”以一般含义使用以包括由“纯的”或“基本上纯的”1-丁烯或异丁烯制成的聚合物，以及由1-丁烯、2-丁烯和异丁烯中的两者或全部三者的混合物制成的聚合物。此类聚合物的商业等级也可含有少量的其它烯烃。具有相对高比例的具有末端亚乙烯基的聚合物分子的所谓高反应性聚异丁烯也适用于形成长链烷基化苯酚反应物。合适的高反应性聚异丁烯包括那些聚异丁烯，其包含至少约20％、优选至少50％并且更优选至少70％的反应性更高的甲基亚乙烯基异构体。合适的聚异丁烯包括使用BF3催化剂制备的聚异丁烯。其中甲基亚乙烯基异构体占总组合物的高百分比的此类聚异丁烯的制备描述于US 4,152,499和US 4,605,808中，其两者都以引用的方式并入本文中。
曼尼希洗涤剂可以由高分子量烷基酚或烷基甲酚制成。然而，可以使用其它酚类化合物，包括间苯二酚、对苯二酚、儿茶酚、羟基二苯基、苯甲基酚、苯乙基酚、萘酚、甲苯基萘酚等等的被高分子量烷基取代的衍生物。优选用于制备曼尼希洗涤剂的为聚烷基酚和聚烷基甲酚反应物，例如聚丙基酚、聚丁基酚、聚丙基甲酚和聚丁基甲酚，其中如通过使用聚苯乙烯作为参考的GPC测量，烷基的数均分子量为约500至约2100，而最优选的烷基为衍生自聚异丁烯的聚丁基，如通过使用聚苯乙烯作为参考的GPC测量，所述聚丁基的数均分子量在约700至约1300的范围内。
被高分子量烷基取代的羟基芳香族化合物的优选构形为对位取代的单烷基酚或对位取代的单烷基邻甲酚的构形。然而，可以采用在曼尼希缩合反应中容易反应的任何羟基芳香族化合物。因此，由仅具有一个环烷基取代基或两个或更多个环烷基取代基的羟基芳香族化合物制成的曼尼希产物适用于本发明。长链烷基取代基可含有一些残余不饱和基团，但通常为基本上饱和的烷基。
代表性胺反应物包括但不限于在分子中具有至少一个适当反应性伯氨基或仲氨基的亚烷基多胺。例如羟基、氰基、酰胺基等的其它取代基可以存在于多胺中。在一优选实施例中，亚烷基多胺为聚乙烯多胺。合适的亚烷基多胺反应物包括乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺和此类胺的混合物，其氮含量对应于式H2N--(A-NH--)nH的亚烷基多胺，其中这一式中的A为二价乙烯基或者丙烯基，并且n为1至10的整数，优选为1至4。亚烷基多胺可以通过使氨与如二氯烷烃的二卤代烷烃反应获得。
胺也可以为在分子中具有一个伯氨基或仲氨基和至少一个叔氨基的脂肪族二胺。合适的多胺的实例包括N，N，N″，N″-四烷基二亚烷基三胺(两个末端叔氨基和一个中心仲氨基)、N，N，N′，N″-四烷基三亚烷基四胺(一个末端叔氨基、两个内部叔氨基和一个末端伯氨基)、N，N，N′，N″，N″′-五烷基三亚烷基四胺(一个末端叔氨基、两个内部叔氨基和一个末端仲氨基)、N，N-二羟烷基-α-、ω-亚烷基二胺(一个末端叔氨基和一个末端伯氨基)、N，N，N′-三羟烷基-α、ω-亚烷基二胺(一个末端叔氨基和一个末端仲氨基)、三(二烷氨基烷基)氨基烷基甲烷(三个末端叔氨基和一个末端伯氨基)和类似的化合物，其中所述烷基相同或不同，并且通常各自含有不超过约12个碳原子，并且其优选各自含有1至4个碳原子。最优选地，这些烷基为甲基和/或乙基。优选的多胺反应物为N，N-二烷基-α、(ω-亚烷基二胺，例如在亚烷基中具有3至约6个碳原子并且在每个烷基中具有1至约12个碳原子的那些，所述烷基最优选为相同的，但可以为不同的。最优选的为N，N-二甲基-1，3-丙二胺和N-甲基哌嗪。
具有一个可参与曼尼希缩合反应的反应性伯氨基或仲氨基和至少一个不能以任何显著程度直接参与曼尼希缩合反应的空间位阻氨基的多胺的实例包括N-(叔丁基)-1，3-丙二胺、N-新戊基-1，3-丙二胺-、N-(叔丁基)-1-甲基-1，2-乙二胺、N-(叔丁基)-1-甲基-1，3-丙二胺和3，5-二(叔丁基)氨基乙基哌嗪。
用于制备曼尼希碱产物的代表性醛包括脂肪族醛，如甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、己醛、庚醛、硬脂醛。可使用的芳香族醛包括苯甲醛和水杨醛。用于本发明的说明性杂环醛为糠醛和噻吩醛等。还可用的为产甲醛的试剂，如多聚甲醛，或甲醛水溶液，如福尔马林。最优选的为甲醛或福尔马林。
烷基酚、特定胺和醛之间的缩合反应可以在通常约40℃至约200℃的范围内的温度下进行。反应可以在块体(无稀释剂或溶剂)中或在溶剂或稀释剂中进行。在反应过程中，水逸出并且可以通过共沸蒸馏去除水。通常，曼尼希反应产物通过使被烷基取代的羟基芳香族化合物、胺和醛分别以1.0∶0.5-2.0∶1.0-3.0的摩尔比反应而形成。
合适的曼尼希碱洗涤剂包括US 4,231,759；US 5,514,190；US 5,634,951；US 5,697,988；US 5,725,612；和5,876,468中教导的那些洗涤剂，其公开内容以引用的方式并入本文中。
另一种合适的额外燃料添加剂可以为烃基胺洗涤剂。如果使用，则燃料组合物可包括约45至约1000ppm的烃基胺洗涤剂。一种常见方法涉及卤化长链脂肪族烃，如乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯的聚合物，或如乙烯与丙烯、丁烯与异丁烯和其类似物的共聚物，随后使所得卤化烃与多胺反应。如果需要，则可以通过用适当量的酸处理将至少一些产物转化成胺盐。通过卤化途径形成的产物通常含有少量残余卤素，如氯。产生合适的脂肪族多胺的另一种方式涉及受控氧化(例如用空气或过氧化物)例如聚异丁烯的聚烯烃，随后使氧化的聚烯烃与多胺反应。对于制备此类脂肪族多胺洗涤剂/分散剂的合成细节，参见例如美国专利第3,438,757号；第3,454,555号；第3,485,601号；第3,565,804号；第3,573,010号；第3,574,576号；第3,671,511号；第3,746,520号；第3,756,793号；第3,844,958号；第3,852,258号；第3,864,098号；第3,876,704号；第3,884,647号；第3,898,056号；第3,950,426号；第3,960,515号；第4,022,589号；第4,039,300号；第4,128,403号；第4,166,726号；第4,168,242号；第5,034,471号；第5,086,115号；第5,112,364号；和第5,124,484号；和公开的欧洲专利申请案384,086。每个前述文献的公开内容以引用的方式并入本文中。烃基胺洗涤剂的长链取代基最优选以烷基或烯基的形式含有平均40至350个碳原子(具有或不具有少量残余卤素取代)。衍生自合适分子量的聚-α-烯烃均聚物或共聚物(例如，丙烯均聚物、丁烯均聚物、C3和C4 α-烯烃共聚物和其类似物)的烯基取代基为合适的。最优选地，取代基是由聚异丁烯形成的聚异丁烯基，其数均分子量(如通过凝胶渗透色谱法测定)在500至2000、优选600至1800、最优选700至1600的范围内。
聚醚胺为用于本公开方法的又另一种合适的额外洗涤剂化学品。如果使用，则燃料组合物可包括约45至约1000ppm的聚醚胺洗涤剂。此类洗涤剂中的聚醚主链可以基于环氧丙烷、环氧乙烷、环氧丁烷或其混合物。最优选的为环氧丙烷或环氧丁烷或其混合物，以赋予良好的燃料可溶性。聚醚胺可以为单胺、二胺或三胺。可商购聚醚胺的实例为以商品名JeffaminesTM购自亨茨曼化学公司(Huntsman Chemical company)的那些和购自雪佛龙化学公司(Chevron Chemical Company)的聚(氧基亚烷基)氨基甲酸酯。聚醚胺的分子量通常将在500至3000的范围内。其它合适的聚醚胺为美国专利第4,191,537号；第4,236,020号；第4,288,612号；第5,089,029号；第5,112,364号；第5,322,529号；第5,514,190号和第5,522,906号中教导的那些化合物。
在一些方法中，燃料可溶性协同洗涤剂混合物也可以与液体载剂或诱导助剂一起使用。这些载剂可以为各种类型，例如液体聚-α-烯烃低聚物、矿物油、液体聚(氧基亚烷基)化合物、液体醇或多元醇、聚烯烃、液体酯和类似的液体载剂。可以采用两种或更多种此类载剂的混合物。
例示性液体载剂可包括矿物油或以下的共混物：粘度指数小于约120的矿物油；一种或多种聚-α-烯烃低聚物；一种或多种平均分子量在约500至约3000范围内的聚(氧基亚烷基)化合物；聚烯烃；被聚烷基取代的羟基芳香族化合物；或其混合物。可以使用的矿物油载液包括链烷烃、环烷烃和沥青油，并且可以衍生自各种石油原油并且以任何合适的方式处理。例如，矿物油可以为溶剂提取的或加氢处理的油。也可以使用回收的矿物油。加氢处理的油为最优选的。优选使用的矿物油在40℃下的粘度小于约1600SUS，更优选在40℃下的粘度介于约300与1500SUS之间。链烷烃矿物油最优选在40℃下的粘度在约475SUS至约700SUS的范围内。在一些情况下，矿物油的粘度指数可小于约100，在其它情况下小于约70，并且在又其它情况下在约30至约60的范围内。
适用作载液的聚-α-烯烃(PAO)为加氢处理和未加氢处理的聚-α-烯烃低聚物，如氢化或未氢化的产物，主要为α-烯烃单体的三聚体、四聚体和五聚体，其中单体含有6至12、通常8至12、最优选约10个碳原子。其合成概述于《烃处理(Hydrocarbon Processing)》，1982年2月，第75页和以下中和美国专利第3,763,244号；第3,780,128号；第4,172,855号；第4,218,330号；和第4,950,822号中。常见方法主要包含短链直链α-烯烃(适当地通过乙烯的催化处理获得)的催化低聚反应。用作载剂的聚-α-烯烃的粘度(在100℃下测量)通常将在2至20厘沲(cSt)的范围内。优选地，聚-α-烯烃在100℃下的粘度为至少8cSt，并且最优选为约10cSt。
用于载液的合适的聚(氧基亚烷基)化合物可以是燃料可溶性化合物，其可以由下式表示
RA--(RB-O)w--RC
其中RA通常为氢、烷氧基、环烷氧基、羟基、氨基、烃基(例如，烷基、环烷基、芳基、烷芳基、芳烷基等)、氨基取代的烃基或羟基取代的烃基，RB为具有2至10个碳原子(优选2-4个碳原子)的亚烷基，RC通常为氢、烷氧基、环烷氧基、羟基、氨基、烃基(例如，烷基、环烷基、芳基、烷芳基、芳烷基等)、氨基取代的烃基或被羟基取代的烃基，并且w为1至500的整数，并且优选在3至120的范围内，其表示重复的亚烷氧基的数目(通常为平均数)。在具有多个--RB--O--基团的化合物中，RB可以为相同或不同的亚烷基，并且在不同的情况下，可以随机配置或嵌段配置。优选的聚(氧基亚烷基)化合物为包含通过使醇与一种或多种环氧烷、优选一种环氧烷、更优选环氧丙烷或环氧丁烷反应而形成的重复单元的单醇。
用作载液的聚(氧基亚烷基)化合物的平均分子量优选在约500至约3000、更优选约750至约2500、并且最优选高于约1000至约2000的范围内。
一个有用的聚(氧基亚烷基)化合物的子群包含烃基封端的聚(氧基亚烷基)单醇，例如在美国专利第4,877,416号的第6列第20行至第7列第14行的段落以及所述段落中所列出的参考文献中提及的化合物，所述段落和所述参考文献以引用的方式全部并入本文中。
另一个聚(氧基亚烷基)化合物的子群包括烷基聚(氧基亚烷基)单醇的一种或混合物，其在其未稀释状态下是粘度在40℃下为至少约70厘沲(cSt)并且在100℃下为至少约13cSt的汽油可溶性液体。在这些化合物中，特别优选的是通过使具有至少约8个碳原子、并且更优选在约10至约18个范围内的碳原子的烷醇的一种或混合物丙氧基化而形成的单醇。
聚(氧基亚烷基)载剂在其未稀释状态下的粘度在40℃下可为至少约60cSt(在其它方法中，在40℃下为至少约70cSt)并且在100℃下为至少约11cSt(更优选在100℃下为至少约13cSt)。此外，在本发明的实践中使用的聚(氧基亚烷基)化合物优选在其未稀释状态下的粘度在40℃下不超过约400cSt并且在100℃下不超过约50cSt。在其它方法中，其粘度在40℃下通常不超过约300cSt，并且在100℃下通常不超过约40cSt。
优选的聚(氧基亚烷基)化合物还包括聚(氧基亚烷基)二醇化合物和其单醚衍生物，其满足以上粘度要求并且包含通过在使用或未使用环氧乙烷的情况下使醇或多元醇与环氧烷(例如环氧丙烷和/或环氧丁烷)反应而形成的重复单元，并且尤其是其中分子中至少80摩尔％的氧基亚烷基衍生自1，2-环氧丙烷的产物。关于此类聚(氧基亚烷基)化合物的制备的细节例如在《柯克奥思默化学技术百科全书(Kirk-Othmer，Encyclopedia ofChemical Technology)》，第3版，第18卷，第633-645页(约翰·威利父子公司(John Wiley&Sons)的1982版权)和其中所列举的参考文献中提及，所述《柯克奥思默百科全书》的前述摘录和其中列举的参考文献以引用的方式并入本文中。美国专利第2,425,755号；第2,425,845号；第2,448,664号；和第2,457,139号也描述了此类程序，并且以引用的方式完全并入本文。
当使用聚(氧基亚烷基)化合物时，通常含有足够数量的支化氧化烯单元(例如，甲基二亚甲基氧基单元和/或乙基二亚甲基氧基单元)以使聚(氧基亚烷基)化合物汽油可溶。合适的聚(氧基亚烷基)化合物包括美国专利第5,514,190号；第5,634,951号；第5,697,988号；第5,725,612号；第5,814,111号和第5,873,917号中所教导的那些，其公开内容以引用的方式并入本文中。
适合用作载液的聚烯烃包括聚丙烯和聚丁烯。聚烯烃的多分散性(Mw/Mn)可小于4。在一个实施例中，聚烯烃的多分散性为1.4或更低。通常，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定，聚丁烯的数均分子量(Mn)为约500至约2000，优选为600至约1000。适用于本发明的聚烯烃在美国专利第6,048,373号中有所教导。
适用作载液的被聚烷基取代的羟基芳香族化合物包括本领域已知的那些化合物，如美国专利第3,849,085号；第4,231,759号；第4,238,628号；第5,300,701号；第5,755,835和第5,873,917号中所教导，其公开内容以引用的方式并入本文中。
定义
出于本公开的目的，化学元素根据《元素周期表(the Periodic Table of theElements)》，CAS版，《化学和物理手册(Handbook of Chemistry and Physics)》，第75版鉴别。另外，有机化学的通用原理描述于“有机化学(Organic Chemistry)”，Thomas Sorrell，《大学科学丛书(University Science Books)》，Sausolito：1999和“March的高等有机化学(March′s Advanced Organic Chemistry)”，第5版，Smith，M.B.和March，J.编，约翰·威利父子公司，纽约(New York)：2001中，其全部内容以引用的方式并入本文中。
如本文所使用，术语“大量”应理解为意指相对于组合物总重量大于或等于50wt.％的量，例如约80至约98wt.％。此外，如本文所使用，术语“少量”应理解为意指相对于组合物总重量小于50wt.％的量。
如本文所述，化合物可任选地被一个或多个取代基取代，例如上文一般性说明的，或如本公开的特定类别，亚类和种类所例示的。
如本文所使用，“烷基”是指含有(除非另外指出，否则在本公开中)1-12(例如，1-8、1-6或1-4)个碳原子的饱和脂肪族烃基。烷基可以为直链或支链的。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正庚基或2-乙基己基。烷基可以被一个或多个例如以下的取代基取代(即，任选地取代)：卤基、磷酸基、环脂肪族基[例如环烷基或环烯基]、杂环脂肪族基[例如杂环烷基或杂环烯基]、芳基、杂芳基、烷氧基、芳酰基、杂芳酰基、酰基[例如(脂肪族基)羰基、(环脂肪族基)羰基或(杂环脂肪族基)羰基]、硝基、氰基、酰胺基[例如(环烷基烷基)羰基氨基、芳基羰基氨基、芳烷基羰基氨基、(杂环烷基)羰基氨基、(杂环烷基烷基)羰基氨基、杂芳基羰基氨基、杂芳烷基羰基氨基、烷基氨基羰基、环烷基氨基羰基、杂环烷基氨基羰基、芳基氨基羰基或杂芳基氨基羰基]、氨基[例如脂肪族氨基、环脂肪族氨基或杂环脂肪族氨基]、磺酰基[例如脂肪族基-SO2-]、亚磺酰基、硫基、硫氧基、脲、硫脲、氨磺酰基、磺酰胺、侧氧基、羧基、氨甲酰基、环脂肪族氧基、杂环脂肪族氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳烷氧基、杂芳烷氧基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或羟基。非限制性地，被取代的烷基的一些实例包括羧基烷基(例如HOOC-烷基、烷氧基羰基烷基和烷基羰氧基烷基)、氰基烷基、羟烷基、烷氧基烷基、酰基烷基、芳烷基、(烷氧基芳基)烷基、(磺酰基氨基)烷基(例如(烷基-SO2-氨基)烷基)、氨基烷基、酰胺基烷基、(环脂肪族基)烷基或卤烷基。
如本文所用，“烯基”是指含有(除非另外指出，否则在本公开中)2-8(例如2-12、2-6或2-4)个碳原子和至少一个双键的脂肪族碳基团。和烷基一样，烯基可以为直链或支链的。烯基的实例包括但不限于烯丙基、异戊二烯基、2-丁烯基和2-己烯基。烯基可以任选地被一个或多个例如以下的取代基取代：卤基、磷酸基、环脂肪族基[例如环烷基或环烯基]、杂环脂肪族基[例如杂环烷基或杂环烯基]、芳基、杂芳基、烷氧基、芳酰基、杂芳酰基、酰基[例如(脂肪族基)羰基、(环脂肪族基)羰基或(杂环脂肪族基)羰基]、硝基、氰基、酰胺基[例如(环烷基烷基)羰基氨基、芳基羰基氨基、芳烷基羰基氨基、(杂环烷基)羰基氨基、(杂环烷基烷基)羰基氨基、杂芳基羰基氨基、杂芳烷基羰基氨基、烷基氨基羰基、环烷基氨基羰基、杂环烷基氨基羰基、芳基氨基羰基或杂芳基氨基羰基]、氨基[例如脂肪族氨基、环脂肪族氨基、杂环脂肪族氨基或脂肪族磺酰基氨基]、磺酰基[例如烷基-SO2-、环脂肪族基-SO2-或芳基-SO2-]、亚磺酰基、硫基、硫氧基、脲、硫脲、氨磺酰基、磺酰胺、侧氧基、羧基、氨甲酰基、环脂肪族氧基、杂环脂肪族氧基、芳氧基、杂芳氧基、芳烷氧基、杂芳烷氧基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或羟基。非限制性地，被取代的烯基的一些实例包括氰基烯基、烷氧基烯基、酰基烯基、羟基烯基、芳烯基、(烷氧基芳基)烯基、(磺酰基氨基)烯基(例如(烷基-SO2-氨基)烯基)、氨基烯基、酰胺基烯基、(环脂肪族基)烯基或卤烯基。
“烃基”是指具有直接附接至分子其余部分的碳原子的基团，并且每个烃基独立地选自烃取代基和可含有以下中一个或多个的被取代的烃取代基：卤基、羟基、烷氧基、巯基、硝基、亚硝基、氨基、硫氧基、吡啶基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、硫、氧和氮，并且其中烃基中的每十个碳原子存在不超过两个非烃取代基。
如本文所使用，类汽油燃料是指从炼油厂获得的液体馏分，其比柴油更具挥发性并且具有低得多的粘度。在一些实施例中，类汽油燃料的沸点范围在30-300℃、或30-280℃、或30-250℃、或30-210℃、或40-175℃、或40-150℃、或40-100℃、或100-300℃或150-275℃之间。在一些其它实施例中，类汽油燃料的最终沸点低于275℃、低于210℃、低于200℃、低于180℃或低于150℃。在上述任一实施例中，类汽油燃料在40℃下的运动粘度也可以低于2.2cSt、或低于2.0cSt、或低于1.8cSt、或低于1.5cSt、或低于1.0cSt或低于0.6cSt。类汽油燃料包括汽油，其实例为下表2中所示的RON60汽油。此外，类汽油燃料的十六烷值可以在25-46之间、在30-42之间、在32-40之间或在34-38之间；和/或蒸气压在7-70kPa之间、在10-65kPa之间、在20-60kPa之间、在30-50kPa之间或在40-50kPa之间。类汽油燃料还可包含0.1-80％的生物燃料，如甲醇或乙醇。
如本文所使用，燃料可溶性通常是指所述物质应在约20℃下在类汽油燃料中以至少在所述物质发挥其预期功能所需的最低浓度充分可溶(或溶解)。优选地，所述物质在基础燃料中将具有基本上更大的可溶性。然而，所述物质不需要以所有比例溶解在基础燃料中。
本文的任何方法、方面、实施例或实例的数均分子量(Mn)可用从沃特世(Waters)获得的凝胶渗透色谱法(GPC)仪器或类似仪器确定，并且数据如用Waters Empower软件或类似软件处理。GPC仪器可配备有沃特世分离模块和沃特世折射率检测器(或类似的任选的设备)。GPC操作条件可包括保护柱，4个安捷伦(Agilent)PLgel柱(长度为300×7.5mm；粒径为5μ，并且孔大小在
Figure BDA0002789621910000321
的范围内)，其中柱温在约40℃下。可使用不稳定HPLC级四氢呋喃(THF)作为溶剂，流动速率为1.0毫升/分钟。GPC仪器可用可商购的窄分子量分布在500-380,000g/mol范围内的聚苯乙烯(PS)标准品校准。对于质量小于500g/mol的样品，可外推校准曲线。样品和PS标准品可溶解于THF中，并且以0.1wt％-0.5wt％的浓度制备并且无需过滤即可使用。GPC测量也描述于US 5,266,223中，所述专利以引用的方式并入本文中。GPC方法额外提供分子量分布信息；参见例如W.W.Yau，J.J.Kirkland和D.D.Bly，“现代尺寸排阻液相色谱法(Modern Size Exclusion Liquid Chromatography)”，约翰·威利父子出版公司，纽约，1979，其也以引用的方式并入本文中。
本公开的较佳理解和其许多优势可用以下实例阐明。以下实施例为说明性的并且不限制其范围或精神。本领域技术人员将容易理解，可以使用这些实施例中描述的组件、方法、步骤和设备的变型。除非另有说明，否则本公开中提到的所有百分比、比率和份数均以重量计。
实施例
实例1
将油酰胺基丙基二甲胺(OD，366克)和氯乙酸钠(SCA，113克)的混合物在80℃下在异丙醇(125mL)和水(51克)的混合物中加热5.5小时。添加异丙醇(600mL)和2-乙基己醇(125克)，并且通过加热浓缩混合物以去除水。所得混合物通过CELITE 512过滤介质过滤，得到呈黄色油状产物。
实例2：
将249.05克(0.882摩尔)的油酸和60.35克的甲苯装入配备有迪安-斯达克(Dean-Stark)分水器的1升反应烧瓶中。在氮气下，搅拌混合物并且加热至100℃。在约20分钟内，添加128.77克(0.882摩尔)的3-(2-(二甲基氨基)乙氧基)丙胺(DMAEPA)。温度增加至约165℃并且保持4小时同时去除水。在真空下去除甲苯。产物的IR光谱证实油酰胺的形成。
将7.50克(0.0183摩尔)油酰胺和2.80克(0.0184摩尔)水杨酸甲酯装入厚壁玻璃管中并且密封。在氮气下将混合物加热至140℃并且保持12小时。产物的1H NMR光谱证实季铵盐的形成。
实例3
将207.75克(0.218当量的酸酐)的PIBSA(用约1000MW PIB和马来酸酐制备)和67.96克的甲苯装入配备有迪安-斯达克分水器的1升反应烧瓶中。在氮气下，搅拌混合物并且加热至100℃。在约15分钟内，添加30.24克(0.207摩尔)的3-(2-(二甲基氨基)乙氧基)丙胺(DMAEPA)。温度增加至约160℃并且保持3小时同时去除水。在真空下去除甲苯。产物的IR光谱证实丁二酰亚胺的形成。
将67.20克(0.057摩尔)上文获得的PIBSI和8.69克(0.057摩尔)水杨酸甲酯装入250ml反应烧瓶中。在氮气下将混合物加热至140℃并且保持6小时。产物的1H NMR光谱证实季铵盐的形成。
实例4
在此实施例中，将评估包括本公开的气蚀抑制剂的类汽油燃料减少和/或最小化对燃料系统组件上的气蚀诱发的损害的能力。在此实验中，气蚀抑制剂将为油基二甲基氨基丙胺甜菜碱，并且类汽油燃料将为具有以下表2的特性的可商购的RON60或RON91汽油。
表2
特性 单位 RON 60汽油
初始沸点 ℃ 41
10％蒸发温度 ℃ 72
50％蒸发温度 ℃ 99
90％蒸发温度 ℃ 124
最终沸点 ℃ 134
蒸气压 kPa 45.0
密度(15.56C) g/ml 0.714
运动粘度 cSt 0.593
磨痕直径 Um 240
芳香族烃 体积％ 7.2
烯烃 体积％ 0.7
饱和烃 体积％ 92.1
硫 Ppmw 16.5
H/C比 Mol/mol 2.151
十六烷值(CN) - 34.4
RON 56.6
MON 54.8
AKI 55.7
较低的热值 MJ/kg 44.018
燃料中抑制剂的处理速率将约为60ppmw(58ppmv)。燃料将通过仪表化的台式燃料系统设备运行，所述设备包括康明斯(Cummins)设计的XPI共轨喷射系统，其能够实现至多约2500巴的燃料压力。此燃料系统至少于2014康明斯ISX15柴油发动机(6气缸，15升)上发现，并且为公路重型发动机的常见实例。评估将与下表3所示的10小时NATA耐久性周期保持一致。此循环将重复40次，共计400个小时。有关测试方案和数据分析的更多详细信息，请参见Tzanetakis等人，《使用润滑性添加剂加注类汽油燃料的高压共轨燃料喷射系统的耐久性研究(Durability Study of high Pressure Common Rail Fuel Injection SystemUsing Lubricity Additive Dosed Gasoline-Like Fuel)》，SAE技术论文2018-01-0270，2018，doi：10.4271/2018-01-0270，其以全文引用的方式并入本文中。
表3：NATO耐久性循环操作点
Figure BDA0002789621910000351
(1)以％额定值指定的速度点，或由怠速速度(IDLE)、调节速度(GOV)、最大发动机扭矩时的速度(@MAX T)以及以％额定值或等效加速踏板位置指定的负载点来定义的速度点，(2)发动机稳态设定操作点的加速踏板位置用于定义与每个NATO循环负载点定义最为匹配的喷射持续时间、轨道压力和加料速率，(3)电子信号持续时间，(4)所有六个喷射器的总燃料，(5)在怠速和0％额定负载下的持续时间为4分钟，在100％额定速度和100％额定负载下的持续时间为6分钟。
评估将包括对NATO循环内各点的初始和最终的燃料系统性能特性的审查，如第五次循环(40至50小时)与第40次循环(390至400小时)的对比。可以预期，燃料不会展现出在初始和最终燃料系统性能之间的任何显著差异。分析将包括审查电驱动电动机、扭矩法兰、高压活塞泵、用于轨道压力的轨道压力传感器、柔性控制器模块、燃料箱压力、燃料进料温度、齿轮泵入口压力、齿轮泵出口压力、高压泵入口温度、高压泵入口压力、共轨压力、喷射器泄漏流量压力、喷射器泄漏温度、回流温度、回流质量流量、喷射燃料温度、喷射燃料质量流量、回流温度和/或回流压力。预期在整个评估过程中，驱动功率要求将保持相似，并且硬件将能够在不通过控制器进行重大调整的情况下实现所需的轨道压力和加料速率。
此外，整个评估过程中将对燃料和润滑油进行分析。首先，将执行每50小时再循环燃料的磨痕。可以预期，当在25℃下进行测量时在整个测试过程中，磨痕将保持一致，预期WSD在150至275微米之间。每50小时更换的燃料的金属含量也将被测量。此外，还将对燃料和润滑油进行分析。预期燃料和润滑油中的金属含量将与上文所论述的Tzanetakis SAE论文中所报告的一致或更低。
随后，将通过评估完成使用不同喷射器的类汽油燃料的喷射速率分析。预期本文中的添加剂将减少或抑制对喷射器和燃料泵的气蚀损害；因此，可以进一步预期在整个测试过程中，喷射速率和其它燃料喷射参数几乎无显著变化。
最后，在测试结束时，将对至少高压泵头中的组件进行硬件拆卸分析。图1、2和3绘示了带有入口和出口部分的高压泵室圆顶、高压泵入口止回阀柱塞和高压泵入口止回阀止动件，当使用不含本文中的气蚀抑制剂的燃料时，所有这些都显示出了被认为是由燃料气蚀所造成的点蚀损害。预期在使用气蚀抑制剂进行本文的测试之后，将明显改善或消除对此类部件的损害。
应理解，虽然已经结合本文的其实施方式和发明内容描述了本公开的气蚀抑制剂、其它燃料添加剂、组合物和方法，但前述描述旨在说明且不限制由所附权利要求书的范围界定的本公开的范围。其它方面、优势和修改在权利要求书的范围内。意欲仅将本说明书和实例视为例示性的，其中本公开的真实范围由所附权利要求书来指示。
在考虑本说明书以及本文中公开的实施例的实践之后，本公开的其它实施例对本领域的技术人员将显而易见。如在整个说明书和权利要求书中所使用，“一/一个(种)(a)”和/或“一/一个(种)(an)”可指一个或多于一个。除非另外指示，否则在本说明书中使用的所有表达成分、特性的量的数字，如分子量、百分比、比率、反应条件等，应理解为在所有情况下由术语“约”修饰，无论术语“约”是否存在。因此，除非相反地指示，否则本说明书中所阐述的数值参数为可取决于试图通过本公开获得的期望特性而变化的近似值。最低限度地，并且不试图限制等效物原则对权利要求书范围的应用，每个数值参数都应至少根据所报告的有效数字的数目并且通过应用一般四舍五入技术来解释。尽管阐述本公开的广泛范围的数值范围和参数为近似值，但在特定实例中所阐述的数值为尽可能精确地报告的。但是，任何数值固有地含有某些由其对应测试测量值中所发现的标准差必然造成的误差。
应理解，本文所公开的每种组分、化合物、取代基或参数应解释为公开以单独使用或与本文所公开的每一种其它组分、化合物、取代基或参数中的一种或多种组合使用。
应另外理解，本文所公开的每个范围应解释为具有相同有效数字数值的在所公开范围内的每个具体值的公开。因此，例如，1至4的范围应解释为值1、2、3和4以及这些值的任何范围的明确公开。还应进一步理解，本文还论述在所描述范围内的端点值之间的任何范围。因此，1至4的范围还意指1至3、1至2、2至4、2至3等的范围。
还应理解，本文公开的每个范围的每个下限应解释为与本文针对相同组分、化合物、取代基或参数所公开的每个范围的每个上限和每个范围内的每个具体值组合公开。因此，本公开将解释为通过将每个范围的每个下限与每个范围的每个上限或每个范围内的每个特定值组合，或通过将每个范围的每个上限与每个范围内的每个特定值组合而得到的所有范围的公开。
此外，本说明书或实例中所公开的组分、化合物、取代基或参数的特定量/值应解释为某一范围的下限或上限的公开，并且因此可与任何其它范围的下限或上限或本申请中其它地方所公开的相同组分、化合物、取代基或参数的特定量/值组合，以形成所述组分、化合物、取代基或参数的范围。

Claims (15)

1.一种减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，所述方法包含：
在约350巴至约5,000巴的压力下向所述共轨喷射发动机的燃料喷射器和/或高压泵送系统中提供类汽油燃料组合物，并且在所述发动机中燃烧所述燃料组合物；
所述类汽油燃料组合物包括大量的类汽油燃料和少量的包括季铵化合物的气蚀添加剂。
2.根据权利要求1所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述季铵化合物具有式I的结构；
Figure FDA0002789621900000011
其中
R和R′独立地为具有1至10个碳原子的亚烷基连接基团；
R1为烃基或任选地被取代的烃基或芳基或任选被取代的芳基；
R2独立地为直链或支链C1至C4烷基；并且
R3为氢或C1至C4烷基。
3.根据权利要求1所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述燃料组合物包括约10至约1000ppmw的所述气蚀添加剂。
4.根据权利要求1所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述发动机为共轨喷射柴油发动机。
5.根据权利要求2所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中R和R′独立地为具有1至3个碳原子的亚烷基连接基团，并且R1为C8至C20烃基，和/或其中R′包括亚甲基连接基团，和/或其中R2为甲基。
6.根据权利要求1所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述气蚀损害的减少发生在燃料泵送室的入口腔、燃料入口止回阀柱塞、燃料入口止回阀止动件或其任何组合中的一个或多个中。
7.根据权利要求2所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述季铵盐是通过使羧酸烷基酯与通过使烃基取代的酰化剂与胺反应而获得的化合物反应而形成的，其中所述胺具有以下结构：
Figure FDA0002789621900000021
其中
A为烃基连接基团，具有2至10个碳单元，并且包括其一个或多个碳单元独立地被选自由以下组成的组的二价部分置换：-O-、-N(R′)-、-C(O)-、-C(O)O-、-C(O)NR′；
R1和R2独立地为含有1至8个碳原子的烷基；并且
R′独立地为氢或选自C1-6脂肪族、苯基或烷基苯基的基团。
8.根据权利要求7所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述羧酸烷基酯为草酸烷基酯、水杨酸烷基酯或其组合。
9.根据权利要求8所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述羧酸烷基酯中的烷基为C1至C6烷基。
10.根据权利要求7所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中A为-(CH2)r-[X-(CH2)r′]p-，其中r、r′和p中的每个独立地为1、2、3或4，并且X为O或NR″，其中R″为氢或烃基。
11.根据权利要求10所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中X为氧。
12.根据权利要求7所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述胺选自3-(2-(二甲基氨基)乙氧基)丙胺、N，N-二甲基二丙烯基三胺或其混合物。
13.根据权利要求7所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述烃基取代的酰化剂选自烃基取代的二羧酸或其酸酐衍生物、脂肪酸或其混合物。
14.根据权利要求7所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述烃基取代基的数均分子量为约200至约2500，如通过使用聚苯乙烯作为校准参考的GPC测量。
15.根据权利要求7所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所形成的季铵盐具有以下结构：
Figure FDA0002789621900000031
其中
A为烃基连接基团，具有2至10个碳单元，并且包括其一个或多个碳单元独立地被选自由以下组成的组的二价部分置换：-O-、-N(R′)-、-C(O)-、-C(O)O-、-C(O)NR′；
R1、R2和R3独立地为含有1至8个碳原子的烷基；并且
R′独立地为氢或选自C1-6脂肪族、苯基或烷基苯基的基团；并且
R4和R5独立地选自氢、酰基或烃基取代的酰基，其中如果R4或R5中的一个为氢，则R4和R5中的另一个为所述酰基或所述烃基取代的酰基，如果R4和R5都包括羰基部分，则R4和R5中的一个包括所述酰基，并且R4和R5中的另一个包括所述烃基取代的酰基，并且R4和R5与它们所附接的N原子一起组合以形成环部分；并且
M-为羧酸根。
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