DE102004014080A1 - Nucleating agent based on hyperbranched polymer, used in paraffinic oil or biofuel to reduce cold filter plugging point, has long-chain linear alkyl-terminated ester, carbonate, (thio)ether, amide, urethane, urea or aminopropionyl groups - Google Patents

Nucleating agent based on hyperbranched polymer, used in paraffinic oil or biofuel to reduce cold filter plugging point, has long-chain linear alkyl-terminated ester, carbonate, (thio)ether, amide, urethane, urea or aminopropionyl groups Download PDF

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Abstract

Nucleating agent based on hyperbranched polymer (I) is claimed, where (I) has a 10-500 divalent ester, carbonate, ether, thioether, amide, urethane, urea or aminopropionyl groups, each terminated by a linear saturated 8-40 carbon alkyl group and optionally a smaller number of such groups terminated by organic groups that increase solubility and/or dispersibility. Nucleating agent based on hyperbranched polymers of formula (I) is claimed: [Structure (I) as given below] n, m : 0 or 1 or n+m is less than k; k : about 10-500; L1, L2, L3 : divalent ester, carbonate, ether, thioether, amide, urethane, urea or -C(O)-CH2-CH2-NR' groups; R, R' : the same or different linear saturated 8-40 C alkyl groups; M1 : the same or different 10-1000 C organic groups promoting solubility; M2 : the same or different 10-100 C organic groups causing dispersion, which can contain N atom(s) in uncharged or zwitterion form . An independent claim is also included for preparation of this nucleating agent.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung neuartiger Nukleierungsmittel (Kristallkeimbildner) auf der Basis von hyperverzweigten Polymeren, und deren Anwendung in paraffinhaltigen Rohölen, Kraftstoffen, Brennstoffen, Ölen oder Schmierstoffen.The The invention relates to the preparation of novel nucleating agents (Crystal nucleating agent) based on hyperbranched polymers, and their use in paraffinic crude oils, fuels, fuels, oils or Lubricants.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Anwendung dieser Nukleierungsmittel auf fettstämmige Kraft- und Brennstoffe, wie beispielsweise Fettsäuremethylester.The The invention further relates to the use of these nucleating agents on fat Fuels and fuels, such as fatty acid methyl esters.

Bei der Lagerung von paraffinhaltigen Kraftstoffen, Brennstoffen oder Ölen bei tieferer Temperatur beobachtet man die Ausscheidung fester Paraffine. Die Temperatur, bei der die ersten ausfallenden Kristalle als Trübung sichtbar werden, heißt Trübungspunkt ("Cloud Point"). Bei weiterem Abkühlen verfestigt sich die Flüssigkeit durch die Paraffinkristallisation immer weiter, bis der sogenannte Stockpunkt ("Pour Point") erreicht ist.at the storage of paraffin-containing fuels, fuels or oils At lower temperatures, the excretion of solid paraffins is observed. The temperature at which the first precipitating crystals visible as turbidity to be called cloud point ("Cloud point"). Solidified on further cooling the liquid through the paraffin crystallization on and on, until the so-called Pour point ("Pour Point ") reached is.

Die Ursache für dieses Festwerden liegt im Kristallisationsverhalten der ausfallenden Paraffine. Beim Festwerden bildet sich ein dreidimensionales Netzwerk aus Nadeln oder Blättchen, das große Mengen Flüssigkeit einschließt. In der Praxis führt das zu Pumpenausfall und Filterverstopfung bei der Flüssigkeitsförderung.The Cause for This solidification lies in the crystallization behavior of the precipitating Paraffins. As it solidifies, it forms a three-dimensional network from needles or leaflets, the great Quantities of liquid includes. In practice leads this leads to pump failure and filter clogging during fluid delivery.

Fettstämmige Kraft- und Brennstoffe, wie beispielsweise Mischungen aus Fettsäuremethylestern zeigen beim Abkühlen ein ähnlich nachteiliges Verhalten, wie es von paraffinhaltigen Kraftstoffen bekannt ist. So bildet sich beispielsweise beim Abkühlen von Biodiesel auf Basis Rapsöl ein Kristallnetzwerk aus Palmitinsäuremethylester- und Stearinsäure methylester-Kristalliten, was zu Filterverstopfung in den Zuleitungsystem zu den Verbrennungsaggregaten führen kann.Fat-based force and fuels, such as mixtures of fatty acid methyl esters show when cooling a similar one adverse behavior, as is the case of paraffinic fuels is known. Thus, for example, when cooling from Biodiesel based on rapeseed oil a crystal network of palmitic acid methyl ester and stearic acid methyl ester crystallites, causing filter clogging in the supply system to the combustion units to lead can.

Um das beschriebene ungünstige Kälteverhalten zu verbessern, sind eine Anzahl von Verfahren bekannt geworden:
Die Entparaffinierung von Kraftstoffen, Brennstoffen oder Ölen kann durch selektive Adsorption an Molekularsieben, durch Abscheidung als Harnstoff-Einschlußverbindungen, durch Lösemittelextraktion oder durch Abtrennung mittels fraktionierter Kristallisation erfolgen. Bei fettstämmigen Kraft- und Brennstoffen ist die Abtrennung von in der Kälte schwer löslichen Fettsäuremethylestern mittels fraktionierter Kristallisation möglich, was als "Winterisierung" bezeichnet wird.
In order to improve the described unfavorable cold behavior, a number of methods have become known:
Dewaxing of fuels, fuels or oils can be accomplished by selective adsorption on molecular sieves, by deposition as urea inclusion compounds, by solvent extraction or by fractional crystallization separation. In the case of grease-based fuels, the separation of fatty acid methyl esters which are difficult to dissolve in the cold is possible by means of fractional crystallization, which is referred to as "winterization".

Zur Verbesserung des nachteiligen Kälteverhaltens werden den paraffinhaltigen Kraftstoffen, Brennstoffen, Ölen und den fettstämmigen Kraft- und Brennstoffen in der Praxis sogenannte Stockpunktsverbesserer (PPD, Pour Point Depressant) und Antiabsetzmittel (WASA, Wax Anti Settling Additive) zugesetzt.to Improvement of the adverse cold behavior be the paraffinic fuels, fuels, oils and the fat-stemmed Fuels and fuels in practice so-called pour point improvers (PPD, Pour point depressant) and anti-settling agents (WASA, Wax Anti Settling Additives added).

Stockpunktverbesserer modifizieren das Kristallwachstum dadurch, daß sie an die am schnellsten wachsenden Flächen der Paraffinkristalle angelagert werden. Die äußere Gestalt der wachsenden Kristalle ändert sich von nadel- oder blättchenförmig nach kugelförmig. Als Folge daraus verbessern sich die Kältefließeigenschaften der additivierten Produkte, weil sich kein Kristallnetzwerk ausbilden kann.pour point depressants modify crystal growth by being the fastest growing surfaces the paraffin crystals are deposited. The outer shape of the growing Crystals changes from needle or leaflet shape spherical. As a result, the cold flow properties of the additized improve Products, because no crystal network can form.

Antiabsetzmittel sind häufig tensidische Dispergatoren, die sich an Paraffin- oder Fettsäuremethylester-Kristallen anlagern und deren Agglomeration durch elektrostatische oder sterische Abstoßung verhindern. Die nachteilige Sedimentation der beim Abkühlen ausfallenden Paraffinkristallen wird dadurch verhindert.antisettling are common surfactant dispersants based on paraffin or fatty acid methyl ester crystals accumulate and their agglomeration by electrostatic or steric rejection prevent. The disadvantageous sedimentation which precipitates on cooling Paraffin crystals is thereby prevented.

Im Gegensatz zu diesen üblicherweise zugesetzten Additiven ist die gezielte Verwendung von Nukleierungsmitteln zur Verbesserung der Kälteeigenschaften bisher nicht gebräuchlich, weil verlässlich wirkende, kostengünstige Zusätze nicht bekannt geworden sind.in the Contrary to these usually Added additives is the targeted use of nucleating agents to improve the cold properties not yet common, because reliable effective, cost-effective additions have not become known.

Es ist bereits bekannt, daß dendritische Polymere mit einer hydrophoben Außenschale als Nukleierungsmittel bei der Herstellung von polymeren Schaumstoffen ("small cell foams") dienen können . So lehrt die Patentschrift US 5 393 795 , daß die dort beanspruchten Nukleierungsmittel die Bildung von einheitlich kleinen Gasblasen bei der Herstellung Schaumstoffen fördern können.It is already known that dendritic polymers having a hydrophobic outer shell can serve as nucleating agents in the preparation of small cell foams. This is what the patent teaches US 5,393,795 in that the nucleating agents claimed there can promote the formation of uniformly small gas bubbles in the production of foams.

In der Patentschrift US 5 418 301 ist die Herstellung hyperverzweigter Polyester beschrieben, die endständig mit Fettsäuren verestert sind und als Bestandteile von Lackharzen oder Schmierstoffen geeignet sind. Die Patentschrift nimmt aber keinen Bezug auf die Anwendung solcher Polyester als Nukleierungsmittel.In the patent US 5,418,301 describes the production of hyperbranched polyesters, which are terminally esterified with fatty acids and are suitable as constituents of coating resins or lubricants. The patent, however, makes no reference to the use of such polyesters as nucleating agents.

Weiterhin ist als Lehre der Patentschrift US 5,906,970 bekannt, daß Dendrimere auf der Basis von Polyamidoaminen, prinzipiell als Fließverbesserer für fossile und fettstämmige Kraftstoffe geeignet sind. Nachteilig ist, daß die in der Patentschrift beschriebenen Dendrimere nur durch sehr aufwendige, vielstufige Synthese zugänglich sind und daher in der Technik bisher nicht eingesetzt werden.Furthermore, as a teaching of the patent US 5,906,970 It is known that dendrimers based on polyamidoamines are suitable in principle as flow improvers for fossil and fat-based fuels. The disadvantage is that the dendrimers described in the patent are accessible only by very complex, multi-step synthesis and therefore not previously used in the art.

Aufgabe und Lösung der AufgabeTask and solution the task

Es bestand daher die Aufgabe, Nukleierungsmittel bereitzustellen, die in paraffinhaltigen Rohölen, Kraftstoffen, Brennstoffen, Ölen oder Schmierstoffen bereits in niedrigen Konzentrationen das Kältefließverhalten verbessern können und auf einfache Weise für die jeweilige Matrix optimierbar sind. Eine weitere Aufgabe war es, Nukleierungsmittel bereitzustellen, die in fettstämmigen Kraft- und Brennstoffen bereits in niedrigen Konzentrationen das Kältefließverhalten verbessern können und auf einfache Weise für unterschiedlich zusammengesetzte fettstämmige Kraft- und Brennstoffe optimierbar sind.It It was therefore an object to provide nucleating agents which in paraffinic crude oils, fuels, Fuels, oils or lubricants already in low concentrations the cold flow behavior can improve and in a simple way for the respective matrix can be optimized. Another task was to provide nucleating agents which are produced in grease and fuels already in low concentrations the cold flow behavior can improve and in a simple way for different composite grease-based fuels can be optimized.

Diese Aufgabe wird gelöst durch hyperverzweigten Polymere als Nukleierungsmittel der Formel (I)

Figure 00040001
nach Patentanspruch 1, wobei
n oder m unabhängig voneinander 0, 1 oder n+m<k,
und k 10 bis 500 sein können,
R gleiche oder verschiedene unverzweigte, gesättigte Alkylreste mit 8 bis 40 C-Atomen bedeutet,
M1 ein gleicher oder verschiedener organischer, löslichkeitsvermittelnder Rest mit 10 bis 1000 C-Atomen ist,
M2 ein gleicher oder verschiedener organischer, dispergierend wirkender Rest mit 10 bis 100 C-Atomen ist, der wenigstens ein N-Atom enthält und der ungeladen oder zwitterionisch sein kann
L1, L2 und L3 jeweils eine gleiche oder verschiede divalente Ester-, Carbonat-, Ether-, Thioether-, Amid-, Urethan-, Harnstoff- oder eine -C(O)-CH2-CH2-NR'-Gruppe ist,
und R' ein unverzweigter, gesättigter Alkylrest mit 8 bis 40 C-Atomen ist.This object is achieved by hyperbranched polymers as nucleating agents of the formula (I)
Figure 00040001
according to claim 1, wherein
n or m are independently 0, 1 or n + m <k,
and k can be from 10 to 500,
R is the same or different unbranched, saturated alkyl radicals having 8 to 40 carbon atoms,
M1 is an identical or different organic, solubilizing radical having 10 to 1000 carbon atoms,
M2 is an identical or different organic, dispersing radical having 10 to 100 carbon atoms, which contains at least one N atom and which may be uncharged or zwitterionic
L1, L2 and L3 are each the same or different divalent ester, carbonate, ether, thioether, amide, urethane, urea or a -C (O) -CH 2 -CH 2 -NR 'group .
and R 'is an unbranched, saturated alkyl radical having 8 to 40 carbon atoms.

Diese Nukleierungsmittel können allein oder in Kombination mit bekannten Stockpunktsverbessereren und/oder Antiabsetzmitteln in paraffinhaltigen Rohölen, Kraftstoffen, Brennstoffen, Ölen, Schmierstoffen oder in fettstämmigen Kraftstoffen in einem Konzentrationsbereich von 0,005 bis 5 Gewichtsprozent bevorzugt von 0,01 bis 2 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt von 0,05 – 1 Gewichtsprozent, zugesetzt werden.These Nucleating agents can alone or in combination with known pour point improvers and / or Anti-settling agents in paraffinic crude oils, fuels, fuels, oils, lubricants or in fat Fuels in a concentration range of 0.005 to 5 weight percent preferably from 0.01 to 2 percent by weight, more preferably from 0.05 - 1 Percent by weight, to be added.

Wirkprinzipmode of action

Die folgende Modellvorstellungen sollen den Erfindungsgedanken erläutern, ohne ihn einzuschränken.The The following model presentations are intended to explain the concept of the invention, without to restrict him.

Gekrümmte molekulare Oberflächen, die paraffinische Endgruppen tragen, können andere unverzweigte Paraffine ein- und anlagern. Dabei bilden sich spontan kristalline Bereiche, an denen es zu weiterem Kristallwachstum kommen kann. Im Unterschied zur homogenen Nukleierung, die durch den Beitrag der Oberflächenenergie inhibiert wird, ist hier jede Anlagerung eines Paraffinmoleküls energetisch vorteilhaft.Crooked molecular Surfaces, which carry paraffinic end groups may contain other unbranched paraffins store and store. This spontaneously forms crystalline areas, which can lead to further crystal growth. In difference for homogeneous nucleation, by the contribution of surface energy is inhibited, here any attachment of a paraffin molecule is energetic advantageous.

Eine Modellvorstellung dieser induzierten homogenen Nukleierung zeigt 1.A model of this induced homogeneous nucleation shows 1 ,

Dabei steht -L- für eine divalente Gruppe, die den hyperverzweigten Polymerkern mit einer endständigen Alkylgruppe verknüpft.there stands for -L- a divalent group containing the hyperbranched polymer core a terminal Linked alkyl group.

Die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel können gemäß dieser Modellvorstellung als homogen gelöste Nano-Kristallkeime angesehen werden.The nucleating agent according to the invention can according to this Model presentation regarded as homogeneously dissolved nano-crystal germs become.

Bei sinkender Temperatur nimmt die relative Übersättigung der Paraffine in paraffinhaltigen Kraftstoffen, Brennstoffen, Ölen oder Schmierstoffen zu. Ein Zusatz der erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel bewirkt bereits bei geringer Übersättigung die vorteilhafte Bildung vieler kleiner Kristallite, deren Wachstumsform ggf. durch den Zusatz von bekannten polymeren Kristallmodifikatoren weiter beeinflusst werden kann.at decreasing temperature decreases the relative supersaturation of paraffins in paraffin-containing Fuels, fuels, oils or lubricants too. An addition of the nucleating agents according to the invention already works at low supersaturation the advantageous formation of many small crystallites, their growth form optionally by the addition of known polymeric crystal modifiers can be further influenced.

Überraschend wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel auch in fettstämmigen Kraftstoffen, insbesondere in Fettsäuremethylestern wirksam sind. Offensichtlich können auch Fettsäuremethylesterketten analog zu Paraffinketten an der Außenseite der Nukleierungsmittel eine Kristallisation induzieren.Surprised was found that the nucleating agent according to the invention also in fat Fuels, in particular in fatty acid methyl esters are effective. Obviously you can also fatty acid methyl ester chains analogous to paraffin chains on the outside of the nucleating agent induce crystallization.

Die Optimierung der Nukleierungswirkung in paraffinhaltigen Rohölen, Kraftstoffen, Brennstoffen, Ölen, Schmierstoffen oder in fettstämmigen Kraft- und Brennstoffen kann beispielsweise durch den Krümmungsradius des hyperverzweigten Polymerkerns, durch gezielte Variation der Anzahl der nach außen stehenden Alkylgruppen, der Kettenlänge dieser Alkylgruppen und der Kettenlängenverteilung erfolgen.The Optimization of the nucleating effect in paraffin-containing crude oils, fuels, Fuels, oils, Lubricants or in grease Fuels and fuels, for example, by the radius of curvature of the hyperbranched polymer core, by targeted variation of the Number of outward standing alkyl groups, the chain length of these alkyl groups and the chain length distribution respectively.

Weiterhin können die Löslichkeit und das Agglomerationsverhalten der Nukleierungsmittel dadurch beeinflusst werden, dass ggfs. löslichkeitsvermittelnde Reste über eine divalente Gruppe L1 und/oder dispergierend wirkende Reste über eine divalente Guppe L2 an den hyperverzweigten Polymerkern gebunden werden. 2 zeigt ein Beispiel für löslichkeitsvermittelnde Reste. 3 zeigt ein Beispiel für dispergierend wirkende Reste.Furthermore, the solubility and the agglomeration behavior of the nucleating agents can be influenced by optionally bonding solubility-promoting radicals via a divalent group L 1 and / or dispersing radicals via a divalent group L 2 to the hyperbranched polymer core. 2 shows an example of solubilizing radicals. 3 shows an example of dispersing radicals.

Herstellung der Nukleierungsmittelmanufacturing the nucleating agent

Hyperverzweigte Polymere werden dadurch erhalten, daß man zur Verzweigung befähigte polyfunktionelle Monomere unter kontrollierten Bedingungen einstufig zu polydispersen Polymeren umsetzt. Die äußere Gestalt solcher Polymere kann je nach verwendeten Monomeren und Herstellbedingungen nahezu kugelförmig sein oder auch ellipsoide, zylindrische, halbkugelige oder eine unregelmäßig gekrümmte Gestalt annehmen.hyperbranched Polymers are obtained by providing branching-capable polyfunctional Monomers under controlled conditions one-stage to polydispersen Reacting polymers. The outer shape Such polymers may vary depending on the monomers used and the conditions of preparation almost spherical or ellipsoidal, cylindrical, hemispherical or one irregularly curved shape accept.

Hyperverzweigte Polymere und ihre Herstellungsweise sind beispielsweise in Hult et al. in "Advances in Polymer Science", Seite 1 bis 34, Band. 143 (1999), Hrsg. J. Roovers, Springer Verlag New York, oder in A. Sunder et al., Advanced Materials, Seite 235 bis 239, Band 12 (2000) ausführlich beschrieben.hyperbranched Polymers and their method of preparation are described, for example, in Hult et al. in "Advances in Polymer Science ", Pages 1 to 34, volume. 143 (1999), ed. J. Roovers, Springer Verlag New York, or in A. Sunder et al., Advanced Materials, page 235 to 239, Volume 12 (2000) in detail described.

Im Gegensatz dazu werden dendritische Polymere ("dendritic polymers") ausgehend von einem mehrwertigen Startmolekül durch schrittweisen Aufbau mittels polyfunktioneller Monomere hergestellt. In der Regel werden nach jeder Synthesestufe die jeweiligen Zwischenprodukte gereinigt, um als Endprodukt ein angenähert monodisperse Polymere zu erhalten.in the In contrast, dendritic polymers are derived from a polyvalent starter molecule stepwise construction made by means of polyfunctional monomers. In general, the respective intermediates are after each synthesis stage purified to give, as an end product, an approximately monodisperse polymer to obtain.

Dendritische Polymere und ihre Herstellungsweise sind beispielsweise in Tomalia et al. "Starburst Dendrimers: Molecular-Level Control of Size, Shape, Surface Chemistry, Topology and Flexibility from Atoms to Macroscopic Matter", Angew. Chem. Int. Ed. Engl., Vol. 29, Seite 138 bis 175 (1990) ausführlich beschrieben.dendritic Polymers and their method of preparation are for example in Tomalia et al. "Starburst Dendrimers: Molecular-Level Control of Size, Shape, Surface Chemistry, Topology and Flexibility from Atoms to Macroscopic Matter ", Angew. Chem. Int Ed. Engl., Vol. 29, pages 138 to 175 (1990).

Die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel haben als Basis bevorzugt hyperverzweigte Polymere, da diese in großer Variationsbreite leicht und kostengünstig herstellbar sind.The nucleating agent according to the invention have as a basis preferably hyperbranched polymers, since these in greater Variations are easy and inexpensive to produce.

Die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel geeigneten hyperzweigten Polymere tragen 10 bis 500, bevorzugt 20 bis 300, besonders bevorzugt 30 bis 200 gleiche oder verschiedene endständige Hydroxyl-, Carboxyl- oder Amino-Gruppen, bevorzugt Hydroxyl- und Carboxyl-Gruppen.The for the Preparation of the nucleating agents according to the invention suitable hyperbranched polymers bear from 10 to 500, preferably 20 to 300, more preferably 30 to 200 same or different terminal Hydroxyl, carboxyl or amino groups, preferably hydroxyl and Carboxyl groups.

Bevorzugt werden kommerziell verfügbare hyperverzweigte Polymere als Basis zur Herstellung der erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel eingesetzt. Beispiele für solche Polymere sind hyperverzweigte Polyglycerine mit endständigen OH-Gruppen und hyperverzweigte Polyethylenimine mit endständigen Aminogruppen der Firma Hyperpolymers GmbH, Freiburg (Deutschland) die unter der Bezeichnung PG-2, PG-5, PG-8, PEI-5, PEI-25 vertrieben werden und hyperverzweigte Polyester mit endständigen OH-Gruppen der Firma Perstorp, Perstorp (Schweden), die unter der Bezeichnung Boltorn H-20, Boltorn H-30, Boltorn H-40 vertrieben werden.Prefers become commercially available hyperbranched polymers as a basis for preparing the nucleating agents of the invention used. examples for such polymers are hyperbranched polyglycerols with terminal OH groups and hyperbranched amino-terminated polyethyleneimines of the company Hyperpolymers GmbH, Freiburg (Germany) under the name PG-2, PG-5, PG-8, PEI-5, PEI-25 and hyperbranched polyesters with terminal OH groups Perstorp, Perstorp (Sweden), under the name Boltorn H-20, Boltorn H-30, Boltorn H-40 are sold.

Weiterhin sind auch alle hyperverzweigten Polymere geeignet, die in der Patentschrift US 5 418 301 beschrieben worden sind.Furthermore, all hyperbranched polymers are suitable, which in the patent US 5,418,301 have been described.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel werden die genannten hyperverzweigten Polymere mit geeigneten langkettigen, endständig funktionalisierten, unverzweigten Alkylverbindungen verknüpft. Die dabei entstehende Verknüpfung besteht vorzugsweise aus einer der folgenden divalenten Gruppen.

Figure 00070001
wobei R' ein Wasserstoff-Rest oder ein unverzweigter gesättigter Alkyl-Rest mit 8 bis 40 C-Atomen darstellt.To prepare the nucleating agents according to the invention, the hyperbranched polymers mentioned are linked to suitable long-chain, terminally functionalized, unbranched alkyl compounds. The resulting linkage preferably consists of one of the following divalent groups.
Figure 00070001
wherein R 'represents a hydrogen radical or an unbranched saturated alkyl radical having 8 to 40 carbon atoms.

Als divalente Verknüpfungsgruppen sind Ester-, Amid-, oder Urethan-Gruppen bevorzugt.When divalent linking groups Ester, amide, or urethane groups are preferred.

Um beispielsweise ein Nukleierungsmittel mit esterverknüpften Alkylgruppen herzustellen, kann man eine der folgenden Kombinationen an Ausgangsprodukten miteinander zu Reaktion bringen:

  • a) Hyperverzweigtes Polymer mit endständigen Hydroxyl-Gruppen + Fettsäuren oder aktivierte Fettsäurederivate, wie beispielsweise Fettsäurechloride,
  • b) hyperverzweigtes Polymer mit endständigen Carboxyl-Gruppen oder endständigen Säurechlorid-Gruppen + Fettalkohole.
For example, to prepare a nucleating agent with ester-linked alkyl groups, one of the following combinations of starting materials can be reacted with each other:
  • a) hyperbranched polymer having terminal hydroxyl groups + fatty acids or activated fatty acid derivatives such as fatty acid chlorides,
  • b) hyperbranched polymer having terminal carboxyl groups or acid chloride terminal groups + fatty alcohols.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Nukleierungsmitteln geeignete langkettige Verbindungen sind unverzweigte, gesättigte Fettsäuren, Fettalkohole oder Fettisocyanate mit jeweils 10 bis 40 C-Atomen, bevorzugt mit jeweils 14 bis 24 C-Atomen. Ebenso geeignet sind die daraus abgeleiteten aktivierten Fettsäure- oder aktivierten Fettalkohol-Derivate.to Preparation of the nucleating agents according to the invention suitable long-chain compounds are unbranched, saturated fatty acids, fatty alcohols or fatty isocyanates each having 10 to 40 carbon atoms, preferably with each 14 to 24 carbon atoms. Also suitable are derived from it activated fatty acid or activated fatty alcohol derivatives.

Weiterhin sind unverzweigte, gesättigte primäre und sekundäre Fettamine der Struktur HNRR' geeignet, wobei R und R' gleich oder verschieden Wasserstoff oder gesättigte unverzweigte aliphatische Reste mit 10 bis 30 C-Atomen, bevorzugt 14 bis 24 C-Atomen, sind.Farther are unbranched, saturated primary and secondary Fatty amines of the structure HNRR 'suitable, where R and R 'are the same or different hydrogen or saturated unbranched aliphatic Radicals having 10 to 30 carbon atoms, preferably 14 to 24 carbon atoms, are.

Beispiele für bevorzugte Fettsäuren oder Fettsäurederivate sind Laurin-, Myristin-, Palmitin-, Stearin-, Arachidin-, Behen-, Cerotin- und Melissinsäure, sowie Mischungen daraus und die daraus abgeleiteten Säurechloride, Säureanhydride, Methylester, sowie Mischungen daraus.Examples for preferred fatty acids or fatty acid derivatives are lauric, myristic, palmitic, stearic, arachidic, behenic, Cerotinic and melissic acid, and mixtures thereof and the acid chlorides derived therefrom, anhydrides, Methyl esters, as well as mixtures thereof.

Beispiele für bevorzugte Fettalkohole oder Fettalkoholderivate sind Lauryl-, Myristyl-, Palmityl-, Stearyl-, Arachidyl-, Behenyl- und Cerotyl-Alkohol sowie Mischungen daraus und die daraus abgeleiteten Chlorameisensäureester.Examples for preferred Fatty alcohols or fatty alcohol derivatives are lauryl, myristyl, palmityl, Stearyl, arachidyl, behenyl and cerotyl alcohol and mixtures and the derived chloroformates.

Ebenfalls zur Umsetzung geeignet sind technische Gemische aus im wesentlichen unverzweigten C8-C24-Alkoholen, wie sie als sogenannte Oxoalkohole aus Oxoprozessen anfallen.Also suitable for the reaction are technical mixtures of essentially unbranched C8-C24 alcohols, as they are called oxo alcohols from oxo processes.

Beispiele für bevorzugte primäre Amine sind Octyl-, Nonyl-, Decyl-, Undecyl-, Dodecyl-, Tridecyl-, Tetradecyl-, Pentadecyl-, Hexadecyl-, Heptadecyl-, Octadecylamin, Aminopropylstearylamin, Aminopropyllaurylamin, Aminopropyloleylamin, sowie Mischungen daraus.Examples for preferred primary Amines are octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, Tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecylamine, Aminopropylstearylamine, aminopropyllaurylamine, aminopropyloleylamine, and mixtures thereof.

Beispiele für bevorzugte sekundäre Amine sind Dipalmitinamin, Dioleylamin, Dikokosfettamin, Dibehenylamin, insbesondere Ditalgfettamin, sowie Mischungen daraus.Examples for preferred secondary Amines are dipalmitinamine, dioleylamine, dicoco fatty amine, dibehenylamine, especially Ditalgfettamin, and mixtures thereof.

Herstellverfahren/Reaktionen/ReaktionsbedingungenProduction process / reaction / reaction conditions

Die Veresterung von hyperverzweigten Hydroxyl-funktionalisierten Polymeren mit Fettsäuren oder umgekehrt von hyperverzweigten Carboxyl-funktionalisierten Polymeren mit Fettalkoholen kann katalysiert oder unkatalysiert, bevorzugt sauer katalysiert durch Erhitzen unter Wasserabspaltung bei Reaktionstemperaturen zwischen 60 bis 200°C, bevorzugt zwischen 80 bis 180°C in der Schmelze oder in einem geeigneten Lösemittel ggfs. unter Anwendung eines Azeotropbildners erfolgen.The Esterification of hyperbranched hydroxyl-functionalized polymers with fatty acids or conversely, hyperbranched carboxylic functionalized Polymers with fatty alcohols can be catalyzed or uncatalyzed, preferably acid catalyzed by heating with dehydration at reaction temperatures between 60 to 200 ° C, preferably between 80 to 180 ° C in if necessary, the melt or in a suitable solvent under application an azeotrope former.

Geeignete Veresterungs-Katalysatoren sind beispielsweise Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Bortrifluorid, Zinntetrachlorid, Tetrabutylorthotitanat, Sn-Pulver oder Zinn-organische Verbindungen, wie beispielswiese sogenannte Fascat-Katalysatoren.suitable Esterification catalysts are, for example, toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boron trifluoride, Tin tetrachloride, tetrabutyl orthotitanate, Sn powder or tin organic Compounds, such as so-called Fascat catalysts.

Wenn die Reaktion in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch durchgeführt wird, kann nach Reaktionsende das Lösemittel durch Abdampfen bei erhöhter Temperatur entfernt werden und die zurückbleibende Schmelze durch Auftropfen auf ein gekühltes Stahlband granuliert werden.If the reaction in a solvent or solvent mixture carried out After the end of the reaction, the solvent can be added by evaporation increased Temperature are removed and the remaining melt through Dripping on a chilled Be granulated steel strip.

Statt der freien Fettsäuren können auch aktivierte Fettsäurederivate, wie beispielsweise Fettsäurechloride oder Fettsäureanhydride zur Veresterung eingesetzt werden.Instead of of the free fatty acids can also activated fatty acid derivatives, such as fatty acid chlorides or fatty acid anhydrides be used for esterification.

Ausführliche Hinweise zur Katalyse und Reaktionsführung bei Veresterungen und Umesterungen sind ausführlich in der Monographie von J. Otera, Esterification, Wiley-VCH (2003) beschrieben.Full Information on catalysis and reaction in esterification and Transesterifications are detailed in the monograph by J. Otera, Esterification, Wiley-VCH (2003).

Die Herstellung von Nukleierungsmittel mit Amid-verknüpften Alkylgruppen kann durch Reaktion eines Amino-terminierten hyperverzweigten Polymers mit Fettsäuren oder aktivierten Fettsäuredrivaten oder umgekehrt durch Reakion eines Carboxyl-terminierten hy perverzweigten Polymers mit primären oder sekundären Fettaminen erfolgen. Bei Verwendung eines Amino-terminierten hyperverzweigten Polymers werden als Reaktionskomponenten aktivierte Fettsäurederivate die Fettsäuremethyleter bevorzugt.The Preparation of nucleating agents with amide-linked alkyl groups can by reaction of an amino-terminated hyperbranched polymer with fatty acids or activated fatty acid derivatives or conversely by reaction of a carboxyl-terminated hy-branched Polymers with primary or secondary fatty amines respectively. When using an amino-terminated hyperbranched Polymers are activated fatty acid derivatives as reaction components the fatty acid methyl ethers prefers.

Solche Amidierungen werden durch Erhitzen unter Wasserabspaltung bei Reaktionstemperaturen zwischen 80 bis 200°C, bevorzugt zwischen 80 bis 160°C in der Schmelze oder in einem geeigneten Lösemittel ggf. unter Anwendung eines Azeotropbildners durchgeführt.Such Amidations are made by heating with elimination of water at reaction temperatures between 80 and 200 ° C, preferably between 80 and 160 ° C in the melt or in a suitable solvent, if necessary using an azeotrope former.

Im Falle von Hydroxyl- oder Amino-terminierten hyperverzweigten Polymeren können Akylketten durch eine zweistufige Reaktion eingeführt werden: Im ersten Schritt wird mit Acrylsäure der entsprechende Acrylsäureester oder das entsprechende Acrylamid unter Wasseraustritt auf bekannte Weise hergestellt. In einer zweiten Stufe werden primäre oder sekundäre Fettamine oder langkettige Alkyltehiole mittels einer Michael-Addition mit oder ohne Verwendung eines Lösemittels in einem Temperaturbereich zwischen 80 bis 140°C, bevorzugt zwischen 100 bis 120°C, an die Doppelbindung addiert.in the Trap of hydroxyl- or amino-terminated hyperbranched polymers can Akyl chains are introduced by a two-step reaction: In the first step is acrylic acid with the corresponding acrylic acid ester or the corresponding acrylamide with water leakage on known Made way. In a second stage, primary or secondary Fatty amines or long-chain alkyl thiols by means of a Michael addition with or without the use of a solvent in a temperature range between 80 to 140 ° C, preferably between 100 to 120 ° C, on the double bond added.

Anwendungstechnische Modifizierung der Nukleierungsmittelapplication Technology Modification of the nucleating agent

Neben den für die Nukleierungswirkung essentiellen Alkylgruppen können für eine weitere anwendungstechnische Optimierung zusätzlichen modifizierende Gruppen in der Außenschale der hyperverzweigten Polymere eingebaut werden. Der Einbau der löslichkeitsvermittelnden oder dispergierend wirkenden Reste erfolgt analog zu der Art und Weise, wie bereits oben bei Einführung der Alkylresten beschrieben.Next the for The nucleating effect of essential alkyl groups may be for another application optimization additional modifying groups in the outer shell the hyperbranched polymers are incorporated. The incorporation of the solubilizing or dispersing radicals takes place analogously to the type and Way, as already above at introduction the alkyl radicals described.

Löslichkeitsvermittelnde Restesolubilizing leftovers

So können löslichkeitsvermittelnde Reste M1 der Formel (I) zur weiteren Optimierung der Gesamtwirkung der erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel herangezogen werden. Wenn beispielsweise das Nukleierungsmittel in einer paraffinhaltigen Matrix bei Raumtemperatur eine zu geringe Löslichkeit aufweist, können löslichkeitsvermittelnde Reste, wie verzweigte Polyalkylen-, verzweigte und unverzweigte Polyoxalkylen-Reste über eine divalente Gruppe L1 mit dem Polymerkern verknüpft werden.Thus, solubility-promoting radicals M1 of the formula (I) can be used to further optimize the overall effect of the nucleating agents according to the invention. If, for example, the nucleating agent in a paraffin-containing matrix has too low a solubility at room temperature, solubility-promoting radicals, such as branched polyalkylene, branched and unbranched polyoxalkylene radicals can be linked to the polymer core via a divalent group L 1 .

Beispiele für geeignete löslichkeitsvermittelnde Verbindungen sind

  • – Guerbetalkohole hergestellt aus Talgfettalkoholen,
  • – Guerbetsäuren, hergestellt mittels Oxidation aus Guerbetalkoholen,
  • – Einseitig blockierte Plytetrahydrofurane mit einem Molgewicht < 10000g/Mol,
  • – Verzweigte und/oder ungesättigte Fettsäuren, wie beispielsweise 2-Ethylhexansäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Linolsäure,
  • – Hydroxyl- oder Amino-terminierte Polyisobutene mit einem Molgewicht < 1000 g/Mol.
Examples of suitable solubilizing compounds are
  • Guerbet alcohols made from tallow fatty alcohols,
  • Guerbetsäuren, manufactured by oxidation from Guerbetalkoholen,
  • Unilaterally blocked plytetrahydrofurans having a molecular weight <10000 g / mol,
  • Branched and / or unsaturated fatty acids, such as, for example, 2-ethylhexanoic acid, isostearic acid, oleic acid, elaidic acid, linoleic acid,
  • Hydroxyl- or amino-terminated polyisobutenes having a molecular weight <1000 g / mol.

Dispergierend wirkende Restedispersing acting residues

Weiterhin kann gemäß Formel (I) der hyperverzweigte Polymerkern mit dispergierend wirkenden Resten verknüpft werden. Solche dispergierend wirkenden Seitenketten M2, die über die divalente Gruppen L2 an den hyperverzweigten Kern gebunden sind, können die Agglomeration des erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel und der sich daraus bildenden sehr kleinen Kristallite verhindern und dadurch ein Absetzen der sich bildenden sehr kleinen Kristallite verhindern.Farther can according to formula (I) the hyperbranched polymer core with dispersing action Remains linked become. Such dispersing side chains M2, over the divalent groups L2 are bound to the hyperbranched core, can the agglomeration of the nucleating agent according to the invention and prevent the resulting very small crystallites and thereby settling the forming very small crystallites prevent.

Das prinzipielle Vorgehen bei der Herstellung solcher modifizierten Nukleierungsmittel läßt sich an einem Beispiel erläutern: Hydroxyl-terminierte hyperverzweigte Polymere werden in einer ersten Stufe durch Veresterung mit gesättigten, unverzweigten Fettsäuren zu Nukleierungsmitteln umgesetzt. Dabei wird die Stöchiometrie so eingestellt, daß noch freie Hydroxylgruppen vorhanden sind. Anschließend wird dieses Produkt mit einem Säureanhydrid verestert. Die dabei entstehende freie Carboxylfunktion wird anschließend durch stöchiometrische Zugabe einer Amin-Verbindung in ein Salz überführt.The principle procedure in the production of such modified Nucleating agent can be to explain with an example: Hydroxyl-terminated hyperbranched polymers are used in a first Step by esterification with saturated, unbranched fatty acids converted to nucleating agents. This is the stoichiometry adjusted so that still free hydroxyl groups are present. Subsequently, this product is with an acid anhydride esterified. The resulting free carboxyl function is then through stoichiometric Addition of an amine compound converted into a salt.

Beispiele für Säureanhydride, die für diese Umsetzung bevorzugt eingesetzt werden, sind Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid und Bernsteinsäureanhydrid.Examples for acid anhydrides, the for this reaction is preferably used are maleic anhydride, phthalic anhydride and succinic anhydride.

Bevorzugte Amine sind sekundäre und tertäre Fettamine, aber auch cyclische Verbindungen wie beispielsweise Morpholin.preferred Amines are secondary and tertiary Fatty amines, but also cyclic compounds such as morpholine.

Kombination mit bekannten Fließverbesserern und Paraffindispergatorencombination with known flow improvers and paraffin dispersants

Die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel können alleine oder in Kombination mit bekannten Stockpunktserniedrigern angewendet werden.The nucleating agent according to the invention can alone or in combination with known pour point depressants be applied.

Geeignete Stockpunktserniedriger sind Co- oder Terpolymere oder Kammpolymere auf der Basis von Ethylen und Vinylestern, Polyacrylate oder Polymethacrylate, Beispiele für solche Produkte sind:

  • – Ethylen-Vinylacetat-Hexen-Terpolymere gemäß DE-A-34 43 475
  • – Ethylen-Vinylacetat-Diisobutylen-Terpolymere gemäß EP-A-0 203 554
  • – Mischpolymerisate des Ethylens mit Alkylcarbonsäurevinylesters gemäß EP-A-0 491 225
  • – Fumarat-Vinylacetat-Kammpolymere gemäß EP-A-0 153 176
  • – Kammpolymere aus einem C6-C24-α-Olefin und einem N-C6- bis C22-Alkylmaleinsäureimid gemäß EP-A-0 320 766
Suitable pour point depressants are copolymers or terpolymers or comb polymers based on ethylene and vinyl esters, polyacrylates or polymethacrylates. Examples of such products are:
  • - Ethylene-vinyl acetate-hexene terpolymers according to DE-A-34 43 475
  • Ethylene-vinyl acetate-diisobutylene terpolymers according to EP-A-0 203 554
  • - Copolymers of ethylene with alkylcarboxylic acid vinyl ester according to EP-A-0 491 225
  • Fumarate-vinyl acetate comb polymers according to EP-A-0 153 176
  • - Comb polymers of a C6-C24-α-olefin and an N-C6 to C22-alkylmaleimide according to EP-A-0 320 766

Weiterhin können die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel in Kombination mit polaren stickstoffhaltigen monomeren oder polymeren Paraffindispergatoren (Antiabsetzmittel) angewendert werden. Beispiele für solche stickstoffhaltige Paraffindispergatoren sind:

  • – Umsetzungsprodukte von Alkenylspirobislactonen mit Aminen gemäß EP-A-0 413 279,
  • – Öllösliche Umsetzungsprodukte von Phthalsäureanhydrid mit Aminen gemäß EP-A-0 061 894,
  • – Umsetzungsprodukte von Aminoalkylencarbonsäuren mit Aminen gemäß EP-A-0 597 278,
  • – Umsetzungsprodukte von alternierenden Copolymeren auf der Basis von α,β-ungesättigten Verbindungen und Maleinsäureanhydrid mit primären Aminen und a liphatischen Alkoholen gemäß EP-A-0 154 177,
  • – Copolymere auf der Basis von aliphatischen Olefinen und Maleinsäureanhydrid, wobei das Copolymere Ester- als auch Amidgruppen aufweist gemäß EP-A-0 283 293,
  • – Umsetzungsprodukte von Copolymeren auf der Basis von Maleinsäureanhydrid und α, β-ungesättigten Verbindungen wie Styrol mit Dialkylaminen gemäß EP-A-0 436 151,
  • – Copolymere auf der Basis von α,β-ungesättigten Olefinen mit mindestens 3 C-Atomen und α,β-ungesättigten Dicarbonsäureanhydriden, wobei die Dicarbonsäureanhydrideinheiten durch polymeranaloge Umsetzung mit Polyetheraminen oder Alkanolaminen in Imid-, Amid- und Ammonium-Einheiten überführt wurden EP-A-0 688 796.
Furthermore, the nucleating agents according to the invention can be used in combination with polar nitrogen-containing monomeric or polymeric paraffin dispersants (anti-settling agents). Examples of such nitrogen-containing paraffin dispersants are:
  • Reaction products of alkenyl spiro-bis-lactones with amines according to EP-A-0 413 279,
  • Oil-soluble reaction products of phthalic anhydride with amines according to EP-A-0 061 894,
  • Reaction products of aminoalkylenecarboxylic acids with amines according to EP-A-0 597 278,
  • Reaction products of alternating copolymers based on α, β-unsaturated compounds and maleic anhydride with primary amines and aliphatic alcohols according to EP-A-0 154 177,
  • Copolymers based on aliphatic olefins and maleic anhydride, the copolymer having ester and amide groups according to EP-A-0 283 293,
  • Reaction products of copolymers based on maleic anhydride and α, β-unsaturated compounds such as styrene with dialkylamines according to EP-A-0 436 151,
  • Copolymers based on α, β-unsaturated olefins having at least 3 C atoms and α, β-unsaturated dicarboxylic acid anhydrides, the dicarboxylic anhydride units being converted into imide, amide and ammonium units by polymer-analogous reaction with polyetheramines or alkanolamines. A-0 688 796.

Kombination mit weiteren Additivencombination with other additives

Die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel können allein oder in Kombination mit weiteren Additiven wie beispielsweise Antioxidantien, Korrosionsschutzmittel, Anti-wear- oder Lubricity-Additiven, Farbstoffen oder Markierungsmitteln, Antistatika, Cetanzahl-Verbesserer, Demulgatoren, Anti-Schaum-Mitteln oder Metall-Deaktivatoren eingesetzt werden.The nucleating agent according to the invention can alone or in combination with other additives such as Antioxidants, anti-corrosion agents, anti-wear or lubricity additives, Dyes or markers, antistatic agents, cetane improvers, demulsifiers, Anti-foam agents or metal deactivators are used.

Anwendung der erfindungsgemäßen Verbindungenapplication the compounds of the invention

Die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel finden Verwendung als Zusatz in paraffinhaltigen Rohölen, Kraftstoffen, Brennstoffen, Ölen oder Schmierstoffen und in fettstämmigen Kraftstoffen, Brennstoffen oder Ölen.The nucleating agent according to the invention find use as additive in paraffinic crude oils, fuels, Fuels, oils or lubricants and in grease fuels, fuels or oils.

Beispiele für Mitteldestillate sind Raffinerieprodukte mit einem Siedebereich von ca. 150 – 500°C, die als Heizöle, Dieselkraftstoff Kerosin, Jetfuel erhältlich sind.Examples for middle distillates are refinery products with a boiling range of about 150 - 500 ° C, which as heating oils, Diesel fuel kerosene, jet fuel are available.

Weiterhin sind die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel besonders für Kohlenwasserstoffe-Gemische aus technischen oder halbtechnischen Fischer-Tropsch-Prozessen geeignet. Solche Kraftstoffe sind u. a. unter der Bezeichnung "Synfuel" oder "Sunfuel" bekannt geworden. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel bei paraffinhaltige Kraft- und Brennstoffen auf Basis von Pyrolyseölen angewendet werden. Die Gewinnung solcher Pyrolyseöle ist beispielsweise in H. Kopetz, T. Weber, W. Palz, P. Chartier, G. L. Ferrero (Hrsg.), Biomass for Energy and Industry, Proceedings of the International Conference Würzburg, Germany 8-11 June 1998 beschrieben.Farther are the nucleating agents according to the invention especially for Hydrocarbon mixtures from technical or semi-technical Fischer-Tropsch processes suitable. Such fuels are u. a. known as "Synfuel" or "Sunfuel". Furthermore you can the nucleating agents according to the invention be used in paraffinic fuels and fuels based on pyrolysis oils. The extraction of such pyrolysis oils is, for example, in H. Kopetz, T. Weber, W. Palz, P. Chartier, G.L. Ferrero (ed.), Biomass for Energy and Industry, Proceedings of the International Conference Würzburg, Germany 8-11 June 1998 described.

Beispiele für fettstämmige Kraft- und Brennstoffe sind Fettsäuremethylester, hergestellt aus Rapsöl, Sojaöl, Palmöl, Rindertalg, Sonnenblumenöl, Altspeisefett aus Gastronomiebetrieben und Mischungen daraus. Ebenso sind die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel gut wirksam in Gemischen bestehend aus Mitteldestillat-Produkten mit fettstämmigen Kraftstoffen, insbesondere in Gemischen aus Fettsäuremethylestern mit Dieselkraftstoff in Mischungsverhältnissen von 1:99 bis zu 99:1.Examples for grease-based power and fuels are fatty acid methyl esters, made from rapeseed oil, soybean oil, palm oil, beef tallow, Sunflower oil, Used cooking oil from restaurants and mixtures thereof. As well are the nucleating agents according to the invention good in mixtures of middle distillate products with fat Fuels, especially in mixtures of fatty acid methyl esters with Diesel fuel in mixing ratios from 1:99 up to 99: 1.

Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel beruht darauf, dass bei den vorgenannten Produkten bereits bei einer sehr geringen Übersättigung der ausfallenden Paraffinbestandteile oder der entsprechenden Fettsäureester ein gleichzeitiges und die ganze Produktmatrix erfassendes Kristallwachstum einsetzt. Die Fließfähigkeit der Produkte bleibt beim Abkühlen über einen großen Temperaturbereich erhalten.The advantageous effect of the nucleating agent according to the invention is based on the fact that in the aforementioned products already at a very low supersaturation the precipitated paraffin constituents or the corresponding fatty acid esters a simultaneous and throughout the product matrix detecting crystal growth starts. The fluidity The product remains on cooling over a huge Temperature range obtained.

Weiterhin können die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel als Zusätze (Seed-Kristalle) bei der Gewinnung von Paraffinwachsen aus Petroleumprodukten, zur Entparaffinierung von Schmierölen oder zur Einstellung der Fließeigenschaften von Schmierfetten eingesetzt werden.Farther can the nucleating agents according to the invention as additives (Seed crystals) in the recovery of paraffin waxes from petroleum products, for dewaxing lubricating oils or for adjusting the flow properties used by greases.

Detaillierte Angaben zur Gewinnung von Paraffinwachsen und zur Entparaffinierung findet man in M. Freund, Paraffin Products, Elsevier Scientific Publishing Company (1982)detailed Information on the production of paraffin waxes and dewaxing found in M. Freund, Paraffin Products, Elsevier Scientific Publishing Company (1982)

Die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel werden paraffinhaltigen Kraftstoffen, Brennstoffe, Ölen oder Schmierstoffen und fettstämmigen Kraft- und Brennstoffen in einem Konzentrationsbereich zwischen 0,005 – 5 Gewichtsprozent, bevorzugt 0,01 – 2 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 0,05 – 1 Gewichtsprozent, zugesetzt.The nucleating agent according to the invention be paraffinic fuels, fuels, oils or Lubricants and grease Fuels in a concentration range of between 0.005 and 5% by weight, preferably 0.01-2 Percent by weight, more preferably 0.05-1% by weight.

Zur leichteren Dosierung können flüssige oder pastöse Konzentrate mit bis zu 70 Gewichtsprozent Nukleierungsmittel hergestellt werden. Als Lösemittel für die Herstellung dieser Konzentrate wird vorteilhaft die zu additivierende Matrix herangezogen. Andere geeignete Lösemittel sind Chlorkohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Dichlormethan oder Chloroform, flüssige Isoparaffine, Aromaten wie beispielsweise Toluol, Xylol, Methylnaphtalin-Mischungen, hochsiedende Aromatengemische wie Solvent Naphta.to easier dosage can liquid or pasty Concentrates made with up to 70 weight percent nucleating agent become. As a solvent for the Preparation of these concentrates is advantageous to be added Matrix used. Other suitable solvents are chlorinated hydrocarbons, such as dichloromethane or chloroform, liquid isoparaffins, Aromatics such as toluene, xylene, methylnaphthalene mixtures, high-boiling aromatic mixtures such as solvent naphtha.

Die Temperatur bei der Einarbeitung der erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel in eine Matrix wird so gewählt, daß eine homogene Lösung mit der Matrix gebildet wird. Die Kontrolle, ob das Nukleierungsmittel homogen gelöst ist, kann durch Untersuchungsmethoden, die in der Kolloidchemie gebräuchlich sind, wie beispielsweise Mikroskopie, Lichtstreuung oder Ultrazentrifugation erfolgen.The Temperature during the incorporation of the nucleating agent according to the invention into a matrix is chosen so that one homogeneous solution is formed with the matrix. The control, whether the nucleating agent homogeneously dissolved is, by investigative methods, in colloid chemistry common are such as microscopy, light scattering or ultracentrifugation respectively.

Geeignete Einarbeitungstemperaturen sind 20 bis 120°C, bevorzugt 30 bis 100°C, besonders bevorzugt 40 bis 80°C.suitable Incorporation temperatures are 20 to 120 ° C, preferably 30 to 100 ° C, especially preferably 40 to 80 ° C.

Testmethoden für Prüfung der Wirksamkeittest methods for examination of effectiveness

Für die Beurteilung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel wurden folgende Testverfahren angewendet:
Test A: Bestimmung der Filtrierbarkeit: CFPP-Wert (Cold Filter Plugging Point) bestimmt nach DIN EN 116
Test B: Die additivierten Produkte wurden in 1000 ml Messzylindern für 20 Stunden in einem Kälteschrank bei –13°C gelagert. Anschließend wurden visuell das Volumen und Aussehen der Paraffinphase als auch der Flüssigkeitsphase bestimmt.
The following test methods were used to assess the effectiveness of the nucleating agents according to the invention:
Test A: Determination of filterability: CFPP value (Cold Filter Plugging Point) determined according to DIN EN 116
Test B: The additized products were stored in 1000 ml graduated cylinders for 20 hours in a refrigerated cabinet at -13 ° C. Subsequently, the volume and appearance of the paraffin phase as well as the liquid phase were determined visually.

Beispiele:Examples:

Die folgenden Beispiele 1 bis 8 sind in den anliegenden Zeichnungsfiguren 4 bis 11 jeweils graphisch dargestellt.The The following examples 1 to 8 are shown in the attached drawing figures 4 to 11 each shown graphically.

Beispiel 1 (Additiv A)Example 1 (Additive A)

Apparatur: 250 mL-Dreihalskolben ausgestattet mit Innenthermometer, Rückflusskühler mit Dean-Stark-Wasserabscheider, mechanischem Rührer, Argon-Einleitung zur Inertisierung und Heizbad.Apparatus: 250 mL three-necked flask equipped with internal thermometer, reflux condenser with Dean-Stark water separator, mechanical stirrer, Argon introduction to inerting and heating bath.

In die Apparatur werden als Reaktionskomponenten eingewogen:
22,0 g Boltorn H40, Hydroxyl-terminiertes hyperverzweigtes Polymer
21,3 g Stearinsäure
19,2 g Palmitinsäure
50 ml Xylol
0,2 g p-Toluolsulfonsäure
In the apparatus are weighed as reaction components:
22.0 g Boltorn H40, hydroxyl-terminated hyperbranched polymer
21.3 g of stearic acid
19.2 g of palmitic acid
50 ml of xylene
0.2 g of p-toluenesulfonic acid

Das Reaktionsgemisch wurde unter Rühren zum Sieden erhitzt. Dabei wurde ein schwacher Argon-Strom durch die Reaktionslösung geleitet und das gebildete Reaktionswasser aufgefangen. Es wurde solange erhitzt, bis eine Probe eine Säurezahl <5 mg KOH/g zeigte.The The reaction mixture was stirred heated to boiling. This was a weak argon stream through the reaction solution passed and collected the formed reaction water. It was heated until a sample showed an acid number <5 mg KOH / g.

Anschließend wurde das Lösemittel abdestilliert (Innentemperatur 155°C) und die zurückbleibende Schmelze für 30 min bei 130°C im Wasserstrahlvakuum vom Restlösemittel und flüchtigen Komponenten befreit.Subsequently was the solvent distilled off (internal temperature 155 ° C) and the remaining melt for 30 min at 130 ° C in water jet vacuum from the residual solvent and fleeting Components released.

Anschließend wurde die Schmelze auf ein kaltes Blech getropft und dadurch pastilliert. Das farblose wachsartige Produkt ist bei Raumtemperatur in Dieselkraftstoff und Biodiesel gut löslich.Subsequently was the melt dripped onto a cold sheet and thereby pastilized. The colorless waxy product is in diesel fuel at room temperature and biodiesel readily soluble.

Beispiel 2 (Additiv B)Example 2 (additive B)

Der Versuch aus Beispiel 1 wurde mit folgenden Einwaagen wiederholt:
22,0 g Boltorn H40
42,6 g Stearinsäure
5,6 Ölsäure
0,2 ml Methansulfonsäure als Veresterungskatalysator
50 ml Xylol
The experiment from Example 1 was repeated with the following initial weights:
22.0 g Boltorn H40
42.6 g of stearic acid
5.6 oleic acid
0.2 ml of methanesulfonic acid as the esterification catalyst
50 ml of xylene

Das farblose wachsartige Produkt ist bei Raumtemperatur in Dieselkraftstoff und Biodiesel gut löslich.The colorless waxy product is in diesel fuel at room temperature and biodiesel readily soluble.

Beispiel 3 (Additiv C)Example 3 (additive C)

In einer Apparatur, wie in Beispiel 1 beschrieben wurden 22,0 g Boltorn H40, 42,6 g Stearinsäure und 0,2 ml Methansulfonsäure in 70 ml Toluol unter Rühren und Rückflußsieden für 4 h erhitzt und das Reaktionswasser entfernt. Anschließend wurde eine Mischung aus 3,6 g Acrylsäure und 0,1 g Methylhydrochinon zugegeben und die Reaktionslösung unter Rühren für weitere 4 h erhitzt. Im nächsten Schritt wurde das Lösemittel und die nicht umgesetzte Acrylsäure im Wasserstrahlvakuum abdestilliert. Dabei soll die Innentemperatur 120°C nicht überschreiten. Zu der Schmelze wurden 5,2 g Distearylamin gegeben und für 2 h bei 120°C gerührt. Anschließend wurde die Schmelze auf ein kaltes Blech gegossen und die erstarrte Masse granuliert.In of an apparatus as described in Example 1, 22.0 g Boltorn H40, 42.6 g of stearic acid and 0.2 ml of methanesulfonic acid in 70 ml of toluene with stirring and refluxing for 4 h heated and the reaction water removed. Subsequently was a mixture of 3.6 g of acrylic acid and 0.1 g of methylhydroquinone and the reaction solution under stir for further Heated for 4 h. In the next Step was the solvent and the unreacted acrylic acid distilled off in a water-jet vacuum. The internal temperature should not exceed 120 ° C. To the melt was added 5.2 g of distearylamine and added for 2 h Stirred at 120 ° C. Subsequently was the melt poured onto a cold sheet and the solidified mass granulated.

Beispiel 4 (Additiv D)Example 4 (Additive D)

In einer Apparatur, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden 22,0 g Boltorn H40, 38,4 g Palmitinsäure und 0,1 g p-Toluolsulfonsäure in 50 ml Xylol unter Rühren und Rückflußsieden solange erhitzt, bis eine Probe ein Säurezahl <5 mg KOH/g zeigte. Anschließend wurde das Lösemittel und flüchtige Nebenprodukte im Wasserstrahlvakuum bei 120°C abdestilliert. Zu dieser Schmelze wurde eine Mischung aus 50 ml Dieselkraftsstoff, 3 g Stearylisocyanat und 0,1 g Diazabicyclononan gegeben und für 3 h gerührt. Das erhaltene Produktgemisch wurde mit 1 L Dieselkraftstoff verdünnt und stellte eine gebrauchsfertige Additiv-Lösung dar.In of an apparatus as described in Example 1, 22.0 g Boltorn H40, 38.4 g palmitic acid and 0.1 g of p-toluenesulfonic acid in 50 ml of xylene with stirring and refluxing heated until a sample showed an acid number <5 mg KOH / g. Subsequently was the solvent and fleeting By-products distilled off in a water-jet vacuum at 120 ° C. To this melt was a mixture of 50 ml of diesel fuel, 3 g of stearyl isocyanate and 0.1 g of diazabicyclononane were added and stirred for 3 h. The resulting product mixture was diluted with 1 liter of diesel fuel and provided a ready to use additive solution represents.

Beispiel 5 (Additiv E)Example 5 (Additive E)

In einer Apparatur, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden 18,0 g Boltorn H40, 3 g Boltorn H30, 44,0 g Stearinsäure und 0,1 g p-Toluolsulfonsäure in 50 ml Xylol unter Rühren und Rückflußsieden solange erhitzt, bis eine Probe eine Säurezahl <5 mg KOH/g zeigte. Anschließend wurde das Lösemittel und flüchtige Nebenprodukte im Wasserstrahlvakuum bei 130°C abdestilliert. Zu dieser Schmelze wurde eine Mischung aus 50 ml Altfettmethylester und 1,5 g Phthalsäureanhydrid gegeben und bei 120°C für 2 h gerührt. Zu dieser Reaktionslösung wurde anschließend eine Mischung aus 3,3 g N,N-Dimethyl-Stearylamin und 1 l Dieselkraftstoff gegeben und 10 Minuten gerührt. Das erhaltende Produktgemisch stellte eine gebrauchsfertige Additiv-Lösung dar.In of an apparatus as described in Example 1, 18.0 g Boltorn H40, 3 g Boltorn H30, 44.0 g stearic acid and 0.1 g p-toluenesulfonic acid in 50 ml of xylene with stirring and refluxing heated until a sample showed an acid number <5 mg KOH / g. Subsequently was the solvent and fleeting By-products distilled off in a water-jet vacuum at 130 ° C. To this melt was a mixture of 50 ml of waste fat methyl ester and 1.5 g of phthalic anhydride given and at 120 ° C for 2 h touched. To this reaction solution was subsequently a mixture of 3.3 g of N, N-dimethyl-stearylamine and 1 liter of diesel fuel added and stirred for 10 minutes. The resulting product mixture was a ready-to-use additive solution.

Beispiel 6 (Additiv F)Example 6 (additive F)

In einer Apparatur, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurden 22,0 g Boltorn H40, 42,6 g Stearinsäure, 0,2 ml Methansulfonsäure als Veresterungskatalysator und 60 ml Xylol unter Rühren und Rückflußsieden solange erhitzt, bis eine Probe eine Säurezahl >5mg KOH/g zeigte. Anschließend wurde das Lösemittel und flüchtige Nebenprodukte im Wasserstrahlvakuum bei 130°C abdestilliert. Zu dieser Schmelze wurde 5,0 g Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid (PIBSA, Mn 1000), gelöst in 1 l Biodiesel gegeben und 10 Minuten gerührt. Das erhaltene Produktgemisch stellte eine gebrauchsfertige Additiv-Lösung dar.In an apparatus as described in Example 1, 22.0 g of Boltorn H40, 42.6 g of stearic acid, 0.2 ml of methanesulfonic acid as the esterification catalyst and 60 ml of xylene were heated with stirring and refluxing until a sample has an acid number> 5 mg KOH / g showed. Subsequently, the solvent and volatile By-products distilled off in a water-jet vacuum at 130 ° C. To this melt was added 5.0 g of polyisobutenyl succinic anhydride (PIBSA, Mn 1000) dissolved in 1 liter of biodiesel and stirred for 10 minutes. The product mixture obtained was a ready-to-use additive solution.

Die erfindungsgemäßen Nukleierungsmittel wurden in verschiedene Mitteldestillaten (Dieselkraftstoff DK1, Dieselkraftstoff DK2) und fettstämmigen Kraftstoffen (Fettsäuremethylester FAME1, hergestellt aus Rapsöl, Fettsäuremethylester FAME2, hergestellt aus Altspeisefett) geprüft, die folgende Eigenschaften zeigten:

Figure 00180001
Figure 00190001
The nucleating agents according to the invention were tested in various middle distillates (diesel fuel DK1, diesel fuel DK2) and fatty fuels (fatty acid methyl ester FAME1, prepared from rapeseed oil, fatty acid methyl ester FAME2, produced from used cooking oil), which exhibited the following properties:
Figure 00180001
Figure 00190001

Diese Kraftstoffe wurden mit den hergestellten Produkten A – F aus den Beispielen 1 – 6 geprüft und zeigten gemäß Test A und Test B folgende Ergebnisse:

Figure 00190002
These fuels were tested with the manufactured products A-F from Examples 1-6 and showed according to Test A and Test B the following results:
Figure 00190002

Aus den Beispielen geht hervor, daß die hergestellten Nukleierungsmittel in sehr geringer Konzentration den CFPP-Wert absenken und zu einer gut dispergierten, sehr feinen Kristallmasse führen.Out The examples show that the prepared nucleating agent in very low concentration lower the CFPP value to a well-dispersed, very fine Lead crystal mass.

Claims (20)

Nukleierungsmittel auf der Basis von hyperverzweigten Polymeren, gekennzeichnet durch die Formel I.
Figure 00200001
wobei n oder m unabhängig voneinander 0 oder 1 ist oder n+m<k, k etwa 10 bis 500 beträgt, R gleiche oder verschiedene unverzweigte gesättigte Alkylreste mit 8 bis 40 C-Atomen bedeutet, M1 einen jeweils gleichen oder verschiedenen organischen löslichkeitsvermittelnden Rest mit 10 bis 1000 C-Atomen bedeutet, M2 einen jeweils gleichen oder verschiedenen organischen dispergierend wirkenden Rest mit 10 bis 100 C-Atomen bedeutet, der wenigstens ein N-Atom enthält und der ungeladen oder zwitterionisch sein kann, L1, L2 und L3 jeweils eine gleiche oder verschiedene divalente Ester-, Carbonat-, Ether-, Tioether-, Amid-, Urethan-, Harnstoff- oder eine -C(O)-CH2-CH2-NR'-Gruppe, in welch letzterer R' ein unverzweigter gesättigter Alkylrest mit 8 bis 40 C-Atomen ist, bedeutet.
Nucleating agent based on hyperbranched polymers, characterized by the formula I.
Figure 00200001
where n or m independently of one another is 0 or 1 or n + m <k, k is about 10 to 500, R is identical or different unbranched saturated alkyl radicals having 8 to 40 C atoms, M1 denotes in each case a same or different organic solubility-promoting radical 10 to 1000 carbon atoms, M2 means a same or different organic dispersing radical having 10 to 100 carbon atoms, which contains at least one N-atom and which may be uncharged or zwitterionic, L1, L2 and L3 each have a same or various divalent ester, carbonate, ether, tioether, amide, urethane, urea or a -C (O) -CH 2 -CH 2 -NR 'group, in which latter R' is an unbranched saturated Alkyl radical having 8 to 40 carbon atoms, means.
Nukleierungsmittel nach Anspruch 1, wobei k den Wert 20 bis 300 hat.A nucleating agent according to claim 1, wherein k is the value 20 to 300 has. Nukleierungsmittel nach Anspruch 2, wobei k den Wert 30 bis 200 hat.A nucleating agent according to claim 2, wherein k is the value 30 to 200 has. Nukleierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei R ein Alkylrest mit 10 bis 36 C-Atomen ist.Nucleating agent according to one of claims 1 to 3, wherein R is an alkyl radical having 10 to 36 carbon atoms. Nukleierungsmittel nach Anspruch 4, wobei R ein Alkylrest mit 12 bis 32 C-Atomen ist.A nucleating agent according to claim 4, wherein R is an alkyl radical with 12 to 32 carbon atoms. Nukleierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei L1, L2 und L3 jeweils eine Ester- oder eine Amidgruppe ist.Nucleating agent according to one of claims 1 to 5, wherein L1, L2 and L3 are each an ester or an amide group is. Nukleierungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei R' ein Alkylrest mit 10 bis 36 C-Atomen ist.Nucleating agent according to one of claims 1 to 5, wherein R 'a Alkyl radical having 10 to 36 carbon atoms. Nukleierungsmittel nach Anspruch 7, wobei R' ein Alkylrest mit 12 bis 32 C-Atomen ist.Nucleating agent according to claim 7, wherein R 'is an alkyl radical 12 to 32 carbon atoms. Verwendung eines Nukleierungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Verbesserung des Kältefließverhaltens in paraffinhaltigen Rohölen, Kraftstoffen, Brennstoffen, Ölen, Schmierstoffen oder in fettstämmigen Kraftstoffen in einem Konzentrationsbereich von 0,005 bis 5 Gewichtsprozent.Use of a nucleating agent according to one of claims 1 to 8 for improving the cold flow behavior in paraffinic crude oils, Fuels, fuels, oils, Lubricants or in grease Fuels in a concentration range of 0.005 to 5 weight percent. Verwendung nach Anspruch 9 in einem Konzentrationsbereich von 0,01 bis 2 Gewichtsprozent.Use according to claim 9 in a concentration range from 0.01 to 2% by weight. Verwendung nach Anspruch 10 in einem Konzentrationsbereich von 0,05 bis 1 Gewichtsprozent.Use according to claim 10 in a concentration range from 0.05 to 1 percent by weight. Verwendung nach einem der Ansprüche 9 bis 12 in Kombination mit einem Stockpunktsverbesserer und/oder einem Antiabsetzmittel.Use according to any one of claims 9 to 12 in combination with a pour point improver and / or an anti-settling agent. Verfahren zur Herstellung eines Nukleierungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 8 unter Verwendung von hyperverzweigten Polymeren mit 10 bis 500 gleichen oder verschiedenen endständigen Hydroxyl-, Caboxyl- oder Amino-Gruppen durch Verknüpfung mit langkettigen, endständig funktionalisierten unverzweigten Alkylverbindungen. Process for the preparation of a nucleating agent according to one of the claims 1 to 8 using hyperbranched polymers with 10 to 500 identical or different terminal hydroxyl, carboxyl or amino groups by linkage with long-chain, terminal functionalized unbranched alkyl compounds. Verfahren nach Anspruch 13, wobei als hyperverzweigte Polymere hyperverzweigte Polyglyzerine mit endständigen OH-Gruppen oder hyperverzweigte Polyetylenimine mit endständigen Aminogruppen oder hyperverzweigte Polyester mit endständigen OH-Gruppen eingesetzt werden.The method of claim 13, wherein as hyperbranched Polymer hyperbranched polyglycerines with terminal OH groups or hyperbranched Polyethyleneimines with terminal Amino groups or hyperbranched polyesters with terminal OH groups be used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei hyperverzweigte Polymere mit 20 bis 300 endständigen Gruppen eingesetzt werden.The method of claim 1 or 2, wherein hyperbranched Polymers with 20 to 300 terminal groups be used. Verfahren nach Anspruch 15, wobei hyperverzweigte Polymere mit 30 bis 200 endständigen Gruppen eingesetzt werden.The method of claim 15, wherein hyperbranched Polymers with 30 to 200 terminal Groups are used. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei als langkettige Verbindungen unverzweigte gesättigte Fettsäuren, Fettalkohole oder Fettisocyanate oder daraus abgeleitete aktivierte Fettsäure- oder aktivierte Fettalkohol-Dirivate mit jeweils 10 bis 40 C-Atomen sind.Method according to one of claims 13 to 16, wherein as long-chain Compounds unbranched saturated fatty acids, Fatty alcohols or fatty isocyanates or derivatives derived therefrom Fatty acid- or activated fatty alcohol derivatives each having 10 to 40 carbon atoms. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die langkettigen Verbindungen jeweils 14 bis 24 C-Atome haben.The method of claim 17, wherein the long chain Compounds each have 14 to 24 carbon atoms. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die langkettigen Verbindungen unverzweigte gesättigte primare oder sekundäre Fettamine der Struktur HNRR' sind, wobei R und R' gleich oder verschieden jeweils Wasserstoff oder gesättigte unverzweigte aliphatische Reste mit 10 bis 30 C-Atomen sind.A process according to any one of claims 13 to 16, wherein the long chain compounds are unbranched ge saturated primary or secondary fatty amines of the structure HNRR 'are where R and R' are the same or different each hydrogen or saturated unbranched aliphatic radicals having 10 to 30 carbon atoms. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die aliphatischen Reste jeweils 14 bis 24 C-Atome haben.The method of claim 19, wherein the aliphatic Radicals each have 14 to 24 carbon atoms.
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