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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Oxidationsstabilität von Biodiesel.
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Eine
Alternative zum herkömmlichen
Dieselkraftstoff wird heutzutage in zunehmenden Maße Biodiesel,
welcher aus Monoalkylestern von Pflanzenölen, Tierfetten und auch Altspeisefetten
besteht. Gewonnen wird Biodiesel durch Umesterung von Ölen, wie
beispielsweise Rapsöl,
Sojaöl
oder Sonnenblumenöl
aber auch Altspeiseöle,
mit einem Alkohol in Gegenwart eines Katalysators.
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Da
die Bedeutung von Biodiesel in jüngster
Zeit als alternativer Dieselkraftstoff im PKW-Bereich immer mehr an Bedeutung gewinnt,
hat im entsprechenden Maße
auch die Produktion von Biodiesel in den letzten Jahren zugenommen.
Biodiesel weist einen hohen Gehalt an ungesättigten Fettsäureestern
auf, die leicht durch Luftsauerstoff oxidiert werden können. Die
dabei gebildeten Produkte (u.a. Säuren, Harze) können zu Korrosionen
und Verstopfungen in Einspritzpumpen und/oder Zuleitungen führen. Der
zunehmende Einsatz der Alternative Biodiesel als Automobilkraftstoff
führt zu
einem Bedarf an oxidationsstabilisierten Biodiesel. Gemäß dem Stand
der Technik wird dem Biodiesel als primäres Antioxidants vorzugsweise
2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol (BHT) zugesetzt, um die in der
Norm DIN EN 14214 geforderte Oxidationsstabilität zu erfüllen.
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Den
Einsatz von 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol als Antioxidants beschreibt
die europäische
Patentschrift
EP 0 189 049 .
Hierin wird die Verwendung von 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol in
Mengen von 10 bis 100 ppm als ausschließliches Stabilisierungsmittel
in Palmkernfettsäuremethylestern
des C
12-C
18-Fettsäurebereichs
beschrieben.
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Auch
die
DE 102 52 714 bzw.
WO 2004/044104 beschreibt ein Verfahren zur Erhöhung der Oxidationsstabilität von Biodiesel
durch Zugabe von Di-2,6-tert.-butyl-4-hydroxytoluol. Eine flüssige Stammlösung, die von
15 bis 60 Gew.-% an Mono- oder Dialkylhydroxytoluol in Biodiesel
gelöst
enthält,
wird zum zu stabilisierenden Biodiesel bis zu einer Konzentration
von 0,005 bis 2 Gew.-% Mono- oder Dialkylhydroxytoluol bezogen auf
die gesamte Lösung
an Biodiesel zudosiert.
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DE 102 52 715 beschreibt
ein Verfahren zur Erhöhung
der Lagerstabilität
von Biodiesel, bei dem man eine flüssige Stammlösung, welche
von 15 bis 60 Gew.-% 2,4-Di-tert.-butylhydroxytoluol in Biodiesel gelöst enthält, zum
zu stabilisierenden Biodiesel bis zu einer Konzentration von 0,005
bis 2 Gew.-% an 2,4-Di-tert.-butylhydroxytoluol, bezogen auf die
gesamte Lösung
an Biodiesel, zudosiert.
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Es
war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren
zur Erhöhung
der Oxidationsstabilität
von Biodiesel zur Verfügung
zu stellen, insbesondere war es die Aufgabe ein Alterungsschutzmittel
für Biodiesel
zur Verfügung
zu stellen, das insbesondere eine verbesserte Wirksamkeit gegenüber Additiven
für Biodiesel
gemäß dem Stand
der Technik, wie beispielsweise 2,6-Di-tert.-butylhydroxytoluol,
aufweist.
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Überraschenderweise
wurde gefunden, dass Phenylendiamine als auch die Diphenylamine,
die üblicherweise
als Ozonschutzmittel für
Gummi bzw. als Stabilisatoren für
synthetische Schmier- und fossile Treibstoffe verwendet werden,
eine Wirksamkeit für
die Stabilisierung von Biodiesel haben. Die Wirksamkeit dieser Verbindungsklasse
der Phenylendiamine ist vielfach höher als die bislang eingesetzten
phenolischen Antioxidantien, während
die Wirksamkeit der Diphenylamine mit der Wirksamkeit der phenolischen
Antioxidantien vergleichbar ist. Aufgrund der deutlich höheren Wirksamkeit
können
wesentlich geringere Mengen additiviert werden, um die gleiche Stabilität des Biodiesels
zu erreichen.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Erhöhung der
Oxidationsstabilität von
Biodiesel, das sich dadurch auszeichnet, dass zumindest ein Alterungsschutzmittel
gemäß der Struktur
I
mit:
R = Wasserstoff,
Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Cycloalkyl-,
Hydroxy- oder Aryl-Gruppe
A = R
5 (AI)
oder -NR
1R
2 (AII)
und
wobei
R
1, R
2, R
3, R
4, R
5 und
R
6 = Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-,
Alkoxy-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Cycloalkyl-, Hydroxy- oder Aryl-Gruppe
ist, gleich oder verschieden sind und die Phenyl- oder Naphthylstruktureinheit in
Struktur I, BII und BIII einen, zwei oder drei Substituenten vom
Typ R
3, R
4 und/oder
R
5 aufweist,
zu dem zu stabilisierenden
Biodiesel in einer Menge von 5 bis 20000 ppm (w/w) zugegeben wird.
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Weiterer
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Verbindungen gemäß der Struktur
I als Alterungsschutzmittel zur Erhöhung der Oxidationsstabilität von Biodiesel.
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Ebenfalls
Gegenstand der Erfindung ist ein oxidationsstabilisierter Biodiesel,
der sich dadurch auszeichnet, dass der Biodiesel von 5 bis 20000
ppm (w/w) zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
I aufweist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Erhöhung
der Oxidationsstabilität
von Biodiesel, zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Alterungsschutzmittel
gemäß der Struktur
I
mit:
R = Wasserstoff,
Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Cycloalkyl-,
Hydroxy- oder Aryl-Gruppe
A = R
5 (AI)
oder -NR
1R
2 (AII)
und
wobei
R
1, R
2, R
3, R
4, R
5 und
R
6 = Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-,
Alkoxy-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Cycloalkyl-, Hydroxy- oder Aryl-Gruppe
ist, gleich oder verschieden sind und die Phenyl- oder Naphthylstruktureinheit in
Struktur I, BII und BIII einen, zwei oder drei Substituenten vom
Typ R
3, R
4 und/oder
R
5 aufweist,
zu dem zu stabilisierenden
Biodiesel in einer Menge von 5 bis 20000 ppm (w/w), vorzugsweise
von 50 bis 12000 ppm (w/w) und bevorzugt von 100 bis 8000 ppm (w/w)
zugegeben wird.
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Vorzugsweise
wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur I eingesetzt,
wobei der Substituent vom Typ A = AI und vom Typ B = BII oder BIII
oder der Substituent vom Typ A = AII und vom Typ B = BI ist.
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Bevorzugt
wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur II
mit:
R, R
1,
R
2 und R
6 = Wasserstoff,
Alkyl-, Cycloalkyl- und/oder Aryl-Gruppe, wobei die Substituenten
vom Typ R, R
1, R
2 und
R
6 gleich oder verschieden sind, eingesetzt,
besonders bevorzugt wird zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß Struktur
III eingesetzt:
mit:
R, R
1,
R
2 und R
6 = Wasserstoff,
Alkyl-, Cycloalkyl- und/oder Aryl-Gruppe, wobei die Substituenten
vom Typ R, R
1, R
2 und
R
6 gleich oder verschieden sind,
eingesetzt.
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Es
kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zumindest ein Alterungsschutzmittel der Struktur III eingesetzt
werden, das als Substituenten vom Typ R, R1,
R2 und R6 Alkyl-,
Cycloalkyl- und/oder Aryl-Gruppen mit einer Anzahl an Kohlenstoffatomen
von 1 bis 20 und bevorzugt von 1 bis 10 oder Wasserstoff aufweist.
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Die
Alkylgruppen der Substituenten vom Typ R, R1,
R2 und R6 können hierbei
sowohl linear als auch verzweigt sein. Bevorzugt sind die Alkylgruppen
der Substituenten vom Typ R, R1, R2 und R6 unsubstituiert. Besonders
bevorzugt sind Alkylgruppen, ausgewählt aus iso-Propyl-, 1-Methylethyl-,
sek-Butyl-, 1,3-Dimethylbutyl-, 1,4-Dimethylpentyl-, 1-Ethyl-3-methylpentyl- und
1-Methyl-heptyl-Gruppe, als Substituenten vom Typ R, R1,
R2 und R6.
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Als
Cycloalkylgruppe ist vorzugsweise die Cyclohexylgruppe bei den Substituenten
vom Typ R, R1, R2 und
R6 geeignet. Die Arylgruppe der Substituenten
vom Typ R, R1, R2 und
R6 ist vorzugsweise Phenyl-, Tolyl- oder
Naphthyl-Gruppe, wobei diese Arylgruppen substituiert oder unsubstituiert
sein können.
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Insbesondere
wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur III zugegeben,
wobei die Substituenten vom Typ R und R1 Wasserstoff
sind, vorzugsweise wird ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
III zugegeben, wobei die Substituenten vom Typ R und R1 Wasserstoff
und die Substituenten vom Typ R2 und R6 gleich sind.
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Alterungsschutzmittel,
ausgewählt
aus N,N'-Dialkyl-p-phenylendiaminen,
wie beispielsweise N,N'-Diisopropyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Di-sek.-butyl-p-phenylendiamin
(44PD), N,N'-Bis(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylendiamin
(77PD), N,N'-Bis(1-ethyl-3-methylpentyl)-p-phenylendiamin (DOPD)
oder N,N'-Bis(1-methyl-heptyl)-p-phenylendiamin,
N,N'-Dicycloalkyl-p-phenylendiamine,
wie beispielsweise N,N'-Dicyclohexyl-p-phenylendiamin,
und N,N'-Diaryl-p-phenylendiamine,
wie beispielsweise N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Ditolyl-p-phenylendiamin
und N,N'-Di(naphth-2-yl)-p-phenylendiamin,
werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren
besonders bevorzugt zu dem zu stabilisierenden Biodiesel zugegeben.
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Alternativ
können
in dem erfindungsgemäßen Verfahren
Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
III zugegeben werden, wobei auch hier die Substituenten vom Typ
R und R1 Wasserstoff, die beiden Substituenten
vom Typ R2 und R6 jedoch
voneinander verschieden sind. Vorzugsweise werden hierbei Alterungsschutzmittel,
ausgewählt
aus N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin
(IPPD), N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin
(6PPD), N-(1-Methylethyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin,
N-(1-Methylheptyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin, N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin,
N-Cyclohexyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin und
N,N'-Diaryl-p-phenylendiamin-Derivate,
eingesetzt.
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In
einer besonderen Ausführungsform
werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren
Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
I dem zu stabilisierenden Biodiesel zugegeben, wobei der Substituent
vom Typ A = AI und vom Typ B = BII oder BIII ist. Insbesondere werden
hierbei Alterungsschutzmittel, ausgewählt aus Diphenylamin, alkylierten
Diphenylaminen, insbesondere weisen diese Alkylgruppen an den Phenylstruktureinheiten
von 1 bis 10 Kohlenstoffatome, bevorzugt 4 bis 9 Kohlenstoffatome,
auf, und styrolisierte Diphenylamine, eingesetzt.
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Die
Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
I bis III können
sowohl als einziges Alterungsschutzmittel als auch als Mischung
verschiedener Verbindungen gemäß der Strukturen
I bis III in dem erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzt werden.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
zusätzlich
zu den Alterungsschutzmitteln gemäß den Strukturen I bis III
auch sogenannte primäre
und/oder sekundäre
Antioxidantien, als Reinstoff oder als Mischung verschiedener primärer und
sekundäre
Antioxidantien, eingesetzt werden. Unter primären Antioxidantien werden im
Sinne dieser Erfindung Verbindungen verstanden, die in der Lage
sind, radikalische Abbaureaktionen durch Kettenabbruchreaktionen
als Radikalfänger
zu stoppen.
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Als
primäre
Antioxidantien können
in dem erfindungsgemäßen Verfahren
sterisch gehinderte Phenole, vorzugsweise ausgewählt aus
- – alkylierten
Monophenolen, vorzugsweise 2-Butyl-4,6-dimethylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-ethylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-n-butylphenol,
2,6-Di-tert.-butyl-4-iso-butylphenol, 2,6-Dicyclopentyl-4-methylphenol, 2-(α-Methylcyclohexyl)-4,6-dimethylphenol,
2,6-Dioctadecyl-4-methylphenol,
2,4,6-Tricyclohexylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-methoxymethylphenol, Nonylphenole, wobei
die Nonylgruppe linear oder verzweigt sein kann, wie beispielsweise
2,6-Dinonyl-4-methylphenol, 2,4-Dimethyl-6-(1'-methyl-undec-1'-yl)phenol, 2,4-Dimethyl-6-(1'-methyl-heptadec-1'-yl)phenol, 2,4-Dimethyl-6-(1'-methyl-tridec-1'-yl)phenol, Tri-tert.-butylphenolen,
insbesondere 2,4,6 Tri-tert.-butylphenol, Di-tert.-butylphenolen, insbesondere 2,4-Di-tert.-butylphenol,
2,5-Di-tert.-butylphenol, 2,6-Di-tert.-butylphenol,
Di-tert.-butylmethylphenole, insbesondere 2,5-Di-tert.-butyl-4-methylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol,
4,6-Di-tert.-butyl-2-methylphenol, Di-tert.-butyl-3-methylphenol, tert.-Butylmethylphenole,
insbesondere 2-tert.-Butyl-4-methylphenol, 6-tert.-Butyl-2-methylphenol,
4-tert.-Butyl-2-methylphenol, 6-tert.-Butyl-3-methylphenol, tert.-Butyldimethylphenole,
insbesondere 4-tert.-Butyl-2,6-dimethylphenol,
6-tert.-Butyl-2,4-dimethylphenol, tert.-Butyl-2,5-dimethylphenol,
tert.-Butylphenolen,
insbesondere 2-tert.-Butylphenol, 4-tert.-Butylphenol, Di-sek.-butylphenole, sek.-Butylphenole,
insbesondere 2-sek.-Butylphenol, 2-sek.-Butyl-4-tert.-butylphenol, 4-sek-Butyl-2,6-di-tert.-butylphenol,
tert.-Amylphenole, insbesondere 2-tert.-Amylphenol, Di-tert.-Amylphenole,
insbesondere 2,4-Di-tert.-amylphenol, 2- Isopropylphenol, 4-Octylphenol, 4-Nonylphenole,
insbesondere 2,6-Di-tert.-butyl-4-nonylphenol, 4-Dodecylphenol, Octadecylphenol;
- – Alkylthiomethylphenole,
vorzugsweise 2,4-Dioctylthiomethyl-6-tert.-butylphenol, 2,4-Dioctylthiomethyl-6-methylphenol,
2,4-Dioctylthiomethyl-6-ethylphenol, 2,6-Didodecylthiomethyl-4-nonylphenol;
- – Hydrochinone
und alkylierte Hydrochinone, vorzugsweise 2,6-Di-tert.-butyl-4-methoxyphenol, tert.-Butylhydrochinon
(TBHQ), insbesondere 2,5-Di-tert.-butyl-hydrochinon, 2,6-Di-tert.-butyl-hydrochinon, 2,5-Di-tert.-amyl-hydrochinon,
2,6-Diphenyl-4-octadecyloxyphenol,
butyliertes Hydroxyanisol (BHA), insbesondere 2,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyanisol,
3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyanisol, 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylstearat,
Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)adipinat;
- – Tocopherole,
vorzugsweise α-, β-, γ- oder δ-Tocopherole
(Vitamin E);
- – hydroxylierte
Thiodiphenylether, vorzugsweise 2,2'-Thiobis[4-octylphenol], 2,2'-Thiobis[6-tert.-butyl-4-methylphenol],
4,4'-Bis[2,6-dimethyl-4-hydroxyphenyl]disulfid,
4,4'-Thiobis[2-tert.-butyl-5-methylphenol], 4,4'-Thiobis[3,6-di-sec.-amylphenol],
4,4'-thiobis[6-tert.-butyl-2-methylphenol],
4,4'-Thiobis[6-tert.-butyl-3-methylphenol];
- – alkylierte
Bisphenole, vorzugsweise 2,2'-Ethylidenbis[4,6-di-tert.-butylphenol],
2,2'-Ethylidenbis[6-tert.-butyl-4-isobutylphenol],
2,2'-Isobutylidenbis[4,6-dimethylphenol],
2,2'-Methylenbis[4,6-di-tert.-butylphenol],
2,2'-Methylenbis[4-methyl-6-(α-methylcyclohexyl)phenol],
2,2'-Methylenbis[4-methyl-6-cyclohexylphenol],
2,2'-Methylenbis[4-methyl-6-nonylphenol],
2,2'-Methylenbis[6-(α,α'-dimethylbenzyl)-4-nonylphenol], 2,2'-Methylenbis[6-(α-methylbenzyl)-4-nonylphenol],
2,2'-Methylenbis[6-cyclohexyl-4-methylphenol],
2,2'-Methylenbis[6-tert.-butyl-4-ethylphenol],
2,2'-Methylenbis[6-tert.-butyl-4-methylphenol],
4,4'-Buylidenbis[2-tert.-butyl-5-methylphenol], 4,4'-Methylenbis[2,6-di-tert.-butylphenol], 4,4'-Methylenbis[6-tert.-butyl-2-methylphenol],
4,4'-Isopropylidendiphenol,
1,1-Bis(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)butan, 2,6-Bis(3-tert.-butyl-5-methyl-2-hydroxybenzyl)-4-methylphenol, 1,1,3-Tris(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)butan,
1,1-Bis(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-3-n-dodecylmercaptobutan,
Ethylenglycol-bis[3,3-bis(3'-tert.-butyl-4'-hydroxyphenyl)butyrat], Bis(3-tert.-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)dicyclopentadien,
Bis[2-(3'-tert.-butyl-2'-hydroxy-5'-methylbenzyl)-6-tert.-butyl-4-methylphenyl]terephthalat,
1,1-Bis(3,5-dimethyl-2-hydroxyphenyl)butan, 2,2- Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propan,
2,2-Bis(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-4-n-dodecy[mercaptobutan,
1,1,5,5-Tetrakis(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)pentan;
- – O-,
N- and S-Benzylverbindungen, vorzugsweise 3,5,3',5'-Tetra-tert.-butyl-4,4'-dihydroxydibenzylether, Octadecyl-4-hydroxy-3,5-dimethylbenzylmercaptoacetat,
Tridecyl-4-hydroxy-3,5-di-tert.-butylbenzylinercaptoacetat, Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)amin,
Bis(4-tert.-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)dithioterephthalat,
Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)sulfid, iso-Octyl-3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzylmercaptoacetat;
- – hydroxybenzylierte
Malonate, vorzugsweise Dioctadecyl-2,2-bis(3,5-di-tert.-butyl-2-hydroxybenzyl)malonat,
Dioctadecyl-2-(3-tert.-butyl-4-hydroxy-5-methylbenzyl)malonat, Didodecyl-mercaptoethyl-2,2-bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)malonat,
Di-[4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl]-2,2-bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)malonat;
- – Hydroxybenzylaromate,
vorzugsweise 1,3,5-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-2,4,6-trimethylbenzol,
1,4-Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-2,3,5,6-tetramethylbenzol,
2,4,6-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)phenol;
- – Triazinverbindungen,
vorzugsweise 1,3,5-Tris(3,5-dicyclohexyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurat, 1,3,5-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurat,
1,3,5-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)-hexahydro-1,3,5-triazin,
1,3,5-Tris(4-tert.-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)isocyanurat, 2,4,6-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylethyl)-1,3,5-triazin,
2,4,6-Tris(3,5-di-tert.-butyl-hydroxyphenoxy)-1,2,3-triazin,
2,4-Bisoctylmercapto-6-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyanilino)-1,3,5-triazin, 2-Octylmercapto-4,6-bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyanilino)-1,3,5-triazin,
2-Octylmercapto-4,6-bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenoxy)-1,3,5-triazin;
- – Acylaminophenole,
vorzugsweise 4-Hydroxylauranilid, 4-Hydroxystearanilid, Octyl-N-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)carbamat;
- – Ester
der β-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure, β-(5-tert.-butyl-4-hydroxy-3-methylphenyl)propionsäure, β-(3,5-dicyclohexyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure und/oder
3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylessigsäure, wobei die Alkoholkomponente
jeweils Methanol, Ethanol, n-Octanol, iso-Octanol, Octadecanol,
1,6-Hexandiol, 1,9- Nonandiol,
Ethylenglycol, 1,2-Propandiol, Neopentylglycol, Thiodiethylenglycol,
Diethylenglycol, Triethylenglycol, Pentaerythritol, Tris(hydroxyethyl)isocyanurat,
N,N'-Bis(hydroxyethyl)oxalamid,
3-Thiaundecanol, 3-Thiapentadecanol, Trimethylhexandiol, Trimethylolpropan,
4-Hydroxymethyl-1-phospha-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octan sein kann;
- – Amide
der β-(3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure, wie
beispielsweise N,N'-Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)hexamethylendiamin,
N,N'-Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)trimethylendiamin,
N,N'-Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)hydrazin;
- – Ascorbinsäure (Vitamin
C);
- – Pentaerythritol-tetrakis[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat]
(IRGANOX 1010), N,N'-Hexan-1,6-diyl-bis[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionamid)]
(IRGANOX 1098), Ethylen-bis(oxyethylen)-bis[3-(5-tert.-butyl-4-hydroxy-m-tolyl)-propionat (IRGANOX
245)
und Mischungen dieser Verbindungen, zu dem zu stabilisierenden
Biodiesel zugegeben werden.
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Unter
sekundären
Antioxidantien werden im Sinne dieser Erfindung Verbindungen verstanden,
die in der Lage sind, direkt Hydroperoxidgruppen unter Reduktion
abzubauen, ohne dass dabei erneut Radikale entstehen.
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Als
sekundäre
Antioxidantien können
in dem erfindungsgemäßen Verfahren
Alkylthiomethylphenole, vorzugsweise ausgewählt aus
- – 2,4-Di-((octylthio)methyl)-6-tert.-butylphenol,
- – 2,4-Di-((octylthio)methyl)-6-methylphenol,
- – 2,4-Di-((octylthio)methyl))-6-ethylphenol
oder
- – 2,6-Di-((dodecylthio)methyl)-4-nonylphenol,
hydroxylierte
Thiodiphenylether, vorzugsweise ausgewählt aus
- – 2,2'-Thiobis[6-tert.-butyl-4-methylphenol],
- – 2,2'-Thiobis[4-octylphenol],
- – 4,4'-Thiobis[6-tert.-butyl-3-methylphenol],
- – 4,4'-Thiobis[6-tert.-butyl-2-methylphenol],
- – 4,4'-Thiobis[3,6-di-sec.-amylphenol]
oder
- – 4,4'-Bis[2,6-dimethyl-4-hydroxyphenyl]disulfid,
Phosphite
oder Phosphonite, vorzugsweise ausgewählt aus
- – Triphenylphosphit,
- – Diphenylalkylphosphite,
- – Phenyldialkylphosphite,
- – Tris[nonylphenyl]phosphit,
- – Trilaurylphosphit,
- – Trioctadecylphosphit,
- – Distearyl-pentaerythritdiphosphit,
- – Tris[2,4-di-tert.-butylphenyl]phosphit,
- – Diisodecylpentaerythrit-diphosphit,
- – Bis[2,4-di-tert.-butylphenyl]pentaerythritdiphosphit,
- – Bis[2,6-di-tert.-butyl-4-methylphenyl]pentaerythritdiphosphit,
- – Bis[isodecyloxy]pentaerythritdiphosphit,
- – Bis[2,4-di-tert.-butyl-6-methylphenyl]pentaerythritdiphosphit,
- – Bis[2,4,6-tri-tert.-butylphenyl]pentaerythritdiphosphit,
- – Tristearyl-sorbit-triphosphit,
- – Tetrakis[2,4-di-tert.-butylphenyl]-4,4'-biphenylen-diphosphonit,
- – 6-Isooctyloxy-2,4,8,10-tetra-tert.-butyl-12H-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin,
- – 6-Fluor-2,4,8,10-tetra-tert.-butyl-12-methyl-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin,
- – Bis[2,4-di-tert.-butyl-6-methylphenyl]methylphosphit
oder
- – Bis[2,4-di-tert.-butyl-6-methylphenyl]ethylphosphit,
oder
peroxidzerstörende
Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus
- – Ester
der β-Thio-dipropionsäure, bevorzugt
der Lauryl-, Stearyl-, Myristyl- oder Tridecylester,
- – Mercaptobenzimidazol,
- – Zinksalz
des 2-Mercaptobenzimidazols,
- – Zink-dibutyl-dithiocarbamat,
- – Dioctadecyldisulfid
oder
- – Pentaerythrit-tetrakis[β-dodecylmercapto]propionat,
oder
Mischungen dieser Verbindungen eingesetzt werden.
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Unter
Biodiesel werden im Sinne dieser Erfindung alle als Energieträger einsetzbaren
gesättigten und/oder
ungesättigten
Fettsäurealkylester,
insbesondere Fettsäuremethylester
oder Fettsäureethylester,
verstanden. Als Energieträger
sind im Sinne dieser Erfindung sowohl Brennstoffe, wie beispielsweise
Heizmaterial, als auch Kraftstoffe, beispielsweise für Automobile,
Lastkraftwagen, Schiffe oder Flugzeuge, zu verstehen. Bevorzugt
wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein Biodiesel eingesetzt, der üblicherweise
unter dem Begriff Biodiesel in Deutschland für den Einsatz als Automobilkraftstoff
angeboten wird. Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Biodiesel
weist insbesondere C12-C24-Fettsäurealkylester,
bevorzugt C12-C24-Fettsäuremethylester
oder C12-C24-Fettsäureethylester,
auf, die rein oder auch als Gemisch vorliegen können. Der im erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzte Biodiesel kann darüber
hinaus alle üblichen
Zusatzstoffe, wie beispielsweise primäre und/oder sekundäre Antioxidantien,
Entschäumer,
Kältefließverbesserer,
enthalten. Vorzugsweise wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren
Biodiesel eingesetzt, der aus pflanzlichen und/oder tierischen Ölen durch
ein Umesterungsverfahren mit einem Alkohol, bevorzugt Methanol oder Ethanol,
besonders bevorzugt Methanol, hergestellt wird. Bevorzugt wird in
dem erfindungsgemäßen Verfahren
Biodiesel bestehend aus Umesterungsprodukte von Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Palmöl, Palmkernöl, Kokosöl, Jatrophaöl, Baumwollkernöl, Erdnusskernöl, Maiskernöl und/oder
Altspeiseölen
eingesetzt. Besonders bevorzugt wird jedoch Biodiesel eingesetzt,
welcher durch die genannte Umesterung aus Rapsöl, Palmöl, Sonnenblumenöl oder Sojaöl gewonnen
wird. In dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
auch Mischungen der Umesterungsprodukte von verschiedenen pflanzlichen
und/oder tierischen Ölen
eingesetzt werden.
-
In
einer besonderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
können
als Biodiesel Mischungen (auch Blends genannt) aus gesättigten
und/oder ungesättigten
Fettsäurealkylester,
wobei die Fettsäurealkylester
auch als Mischung verschiedener Fettsäurealkylester vorliegen können, mit
flüssigen
Energieträgern,
wie beispielsweise mineralischem Dieselkraftstoff, Heizöl, eingesetzt
werden. Besonders bevorzugt wird eine Mischung aus mineralischem
Dieselkraftstoff und von 0,1 bis 99,9 Vol.-%, insbesondere 1 bis
50 Vol.-% und bevorzugt von 2 bis 25 Vol.-%, an gesättigten
und/oder ungesättigten
Fettsäurealkylester
eingesetzt. In einem nachgeschaltetem Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann der oxidationsstabilisierte Biodiesel in einer Menge von 0,1
bis 99,9 Vol.-%, insbesondere 1 bis 50 Vol.-% und bevorzugt von 2
bis 25 Vol.-% einem flüssigen
Energieträger,
insbesondere mineralischem Dieselkraftstoff oder Heizöl, zugegeben
werden.
-
Die
Alterungsschutzmittel können
in dem erfindungsgemäßen Verfahren
in einer Menge von 5 bis 20000 ppm (w/w), vorzugsweise von 50 bis
12000 ppm (w/w) und bevorzugt von 100 bis 8000 ppm (w/w) als Feststoff
oder als Flüssigkeit
dem Biodiesel zugegeben werden. In diesem Verfahrensschritt können dem
Biodiesel auch primäre
und/oder sekundäre
Antioxidantien in einer Menge von 5 bis 20000 ppm (w/w), vorzugsweise
von 50 bis 12000 ppm (w/w) und bevorzugt von 100 bis 8000 ppm (w/w)
zugegeben werden.
-
Vorzugsweise
werden die Alterungsschutzmittel, die bei Raumtemperatur als Feststoff
vorliegen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
unter Rühren
bei einer Temperatur von 18°C
bis 80°C,
bevorzugt bei 20°C bis
35°C, im
Biodiesel gelöst.
Alterungsschutzmittel, die bei Raumtemperatur als Flüssigkeit
vorliegen, können ohne
eine Temperaturerhöhung
durch Rühren
mit dem zu stabilisierenden Biodiesel homogen gemischt werden.
-
In
einer besonderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Alterungsschutzmittel vor der Zugabe zum Energieträger Biodiesel
zur Herstellung eines Masterbatches in Biodiesel gelöst. Hierfür werden
zunächst
vorzugsweise von 2 bis 99 Gew.-%,
bevorzugt von 15 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt von 20 bis 60
Gew.-% des Alterungsschutzmittels in Biodiesel gelöst. Anschließend kann
dieser Masterbatch dem Energieträger
Biodiesel zugesetzt werden, vorzugsweise erfolgt dies unter Rühren bei
einer Temperatur von 18°C
bis 80°C,
bevorzugt bei 20°C
bis 35°C.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Alterungsschutzmittel, wenn es bei Raumtemperatur als Feststoff
vorliegt, vor der Zugabe zum Biodiesel in einem organischen Lösemittel,
bevorzugt in einem Alkohol oder in einem Aromaten gelöst. Hierfür werden
zunächst
vorzugsweise von 10 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 15 bis 50 Gew.-%,
besonders bevorzugt von 20 bis 40 Gew.-% des Alterungsschutzmittels
in einem Alkohol, insbesondere Ethanol, n- oder iso-Propanol, n-
oder iso-Butanol, oder in einem Aromaten, insbesondere Toluol, Xylol,
gelöst.
Anschließend
kann die Lösung
des Alterungsschutzmittels dem Energieträger Biodiesel zugesetzt werden,
vorzugsweise erfolgt dies unter Rühren bei einer Temperatur von
18°C bis
80°C, bevorzugt
bei 20°C
bis 35°C.
-
Das
Alterungsschutzmittel kann jedoch in dem erfindungsgemäßen Verfahren
direkt zugegeben werden, wenn das Alterungsschutzmittel als Flüssigkeit
vorliegt, insbesondere in einer Menge von 5 bis 20000 ppm (w/w),
vorzugsweise von 50 bis 12000 ppm (w/w) und bevorzugt von 100 bis
8000 ppm (w/w), wobei unter einer direkten Zugabe verstanden wird,
dass keine Herstellung einer Lösung
oder eines Masterbatches des Alterungsschutzmittels in einem vorangegangenen
Verfahrensschritt erfolgt ist. In diesem Verfahrensschritt können dem
Biodiesel auch zusätzlich
primäre
und sekundäre
Antioxidantien in einer Menge von 5 bis 20000 ppm (w/w), vorzugsweise
von 50 bis 12000 ppm (w/w) und bevorzugt von 100 bis 8000 ppm (w/w),
zugegeben werden.
-
Vorzugsweise
wird das Alterungsschutzmittel unter Rühren bei einer Temperatur von
18°C bis
80°C, bevorzugt
bei 20°C
bis 40°C,
in dem Biodiesel gelöst.
-
Weiterer
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Verbindungen gemäß der Struktur
I
mit:
R = Wasserstoff,
Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Cycloalkyl-,
Hydroxy- oder Aryl-Gruppe
A = R
5 (AI)
oder -NR
1R
2 (AII)
und
wobei
R
1, R
2, R
3, R
4, R
5 und
R
6 = Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-,
Alkoxy-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Cycloalkyl-, Hydroxy- oder Aryl-Gruppe
ist, gleich oder verschieden sind und die Phenyl- oder Naphthylstruktureinheit in
Struktur I, BII und BIII einen, zwei oder drei Substituenten vom
Typ R
3, R
4 und/oder
R
5 aufweist,
als Alterungsschutzmittel
zur Erhöhung
der Oxidationsstabilität
von Biodiesel.
-
Vorzugsweise
wird in der erfindungsgemäßen Verwendung
zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur I eingesetzt,
wobei der Substituent vom Typ A = AI und vom Typ B = BII oder BIII
oder der Substituent vom Typ A = AII und vom Typ B = BI ist.
-
Bevorzugt
wird in der erfindungsgemäßen Verwendung
zumindest ein Alterungsschutzmittel bestehend aus Phenylendiaminen
gemäß der Struktur
II
mit:
R, R
1,
R
2 und R
6 = Wasserstoff,
Alkyl-, Cycloalkyl- und/oder Aryl-Gruppe, wobei die Substituenten
vom Typ R, R
1, R
2 und
R
6 gleich oder verschieden sind.
eingesetzt,
besonders bevorzugt wird zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß Struktur
III eingesetzt:
mit:
R, R
1,
R
2 und R
6 = Wasserstoff,
Alkyl-, Cycloalkyl- und/oder Aryl-Gruppe, wobei die Substituenten
vom Typ R, R
1, R
2 und
R
6 gleich oder verschieden sind.
-
Es
kann in der erfindungsgemäßen Verwendung
zumindest ein Alterungsschutzmittel der Struktur III eingesetzt
werden, das als Substituenten vom Typ R, R1,
R2 und R6 Alkyl-,
Cycloalkyl- und/oder Aryl-Gruppen mit einer Anzahl an Kohlenstoffatomen
von 1 bis 20 und bevorzugt von 1 bis 10 oder Wasserstoff aufweist.
-
Die
Alkylgruppen der Substituenten vom Typ R, R1,
R2 und R6 können hierbei
sowohl linear als auch verzweigt sein. Bevorzugt sind die Alkylgruppen
der Substituenten vom Typ R, R1, R2 und R6 unsubstituiert. Besonders
bevorzugt sind Alkylgruppen, ausgewählt aus iso-Propyl-, 1-Methylethyl-,
sek-Butyl-, 1,3-Dimethylbutyl-, 1,4-Dimethylpentyl-, 1-Ethyl-3-methylpentyl- und
1-Methyl-heptyl-Gruppe, als Substituenten vom Typ R, R1,
R2 und R6.
-
Als
Cycloalkylgruppe ist vorzugsweise die Cyclohexylgruppe bei den Substituenten
vom Typ R, R1, R2 und
R6 geeignet. Die Arylgruppe der Substituenten
vom Typ R, R1, R2 und
R6 ist vorzugsweise Phenyl-, Tolyl- oder
Naphthyl-Gruppe, wobei diese Arylgruppen substituiert oder unsubstituiert
sein können.
-
Insbesondere
wird in der erfindungsgemäßen Verwendung
zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur III zu dem zu
stabilisierenden Biodiesel zugegeben, wobei die Substituenten vom
Typ R und R1 Wasserstoff sind, vorzugsweise
wird ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur III zugegeben,
wobei die Substituenten vom Typ R und R1 Wasserstoff
und die Substituenten vom Typ R2 und R6 gleich sind.
-
Alterungsschutzmittel,
ausgewählt
aus N,N'-Dialkyl-p-phenylendiaminen,
wie beispielsweise N,N'-Diisopropyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Di-sek.-butyl-p-phenylendiamin
(44PD), N,N'-Bis(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylendiamin
(77PD), N,N'-Bis(1-ethyl-3-methylpentyl)-p-phenylendiamin (DOPD)
oder N,N'-Bis(1-methyl-heptyl)-p-phenylendiamin,
N,N'-Dicycloalkyl-p-phenylendiamine,
wie beispielsweise N,N'-Dicyclohexyl-p-phenylendiamin,
und N,N'-Diaryl-p-phenylendiamine,
wie beispielsweise N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Ditolyl-p-phenylendiamin
und N,N'-Di(naphth-2-yl)-p-phenylendiamin,
werden in der erfindungsgemäßen Verwendung
besonders bevorzugt zu dem zu stabilisierenden Biodiesel zugegeben.
-
Alternativ
können
in der erfindungsgemäßen Verwendung
Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur III
zugegeben werden, wobei auch hier die Substituenten vom Typ R und
R1 Wasserstoff, die beiden Substituenten
vom Typ R2 und R6 jedoch
voneinander verschieden sind. Vorzugsweise werden hierbei Alterungsschutzmittel,
ausgewählt
aus N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin
(IPPD), N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin
(6PPD), N-(1-Methylethyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin,
N-(1-Methylheptyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin, N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin,
N-Cyclohexyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin und
N,N'-Diaryl-p-phenylendiamin-Derivate,
eingesetzt.
-
In
einer besonderen Ausführungsform
werden in der erfindungsgemäßen Verwendung
Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
I dem zu stabilisierenden Biodiesel zugegeben, wobei der Substituent
vom Typ A = AI und vom Typ B = BII oder BIII ist. Insbesondere werden
hierbei Alterungsschutzmittel, ausgewählt aus Diphenylamin, alkylierten
Diphenylaminen, insbesondere weisen diese Alkylgruppen an den Phenylstruktureinheiten
von 1 bis 10 Kohlenstoffatome, bevorzugt 4 bis 9 Kohlenstoffatome,
auf, und styrolisierte Diphenylamine, eingesetzt.
-
Die
Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
I bis III können
sowohl als einziges Alterungsschutzmittel als auch als Mischung
verschiedener Verbindungen gemäß der Strukturen
I bis III in der erfindungsgemäßen Verwendung
eingesetzt werden.
-
Ebenfalls
Gegenstand der Erfindung ist oxidationsstabilisierter Biodiesel,
der sich dadurch auszeichnet, dass der Biodiesel von 5 bis 20000
ppm (w/w), vorzugsweise von 50 bis 12000 ppm (w/w) und bevorzugt von
100 bis 8000 ppm (w/w) zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
I
mit:
R = Wasserstoff,
Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Cycloalkyl-,
Hydroxy- oder Aryl-Gruppe
A = R
5 (AI)
oder -NR
1R
2 (AII)
und
wobei
R
1, R
2, R
3, R
4, R
5 und
R
6 = Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-,
Alkoxy-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Cycloalkyl-, Hydroxy- oder Aryl-Gruppe
ist, gleich oder verschieden sind und die Phenyl- oder Naphthylstruktureinheit in
Struktur I, BII und BIII einen, zwei oder drei Substituenten vom
Typ R
3, R
4 und/oder
R
5 aufweist, aufweist.
-
Vorzugsweise
weist der erfindungsgemäße Biodiesel
zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der- Struktur I auf, wobei
der Substituent vom Typ A = AI und vom Typ B = BII oder BIII oder
der Substituent vom Typ A = AII und vom Typ B = BI ist.
-
Bevorzugt
weist der erfindungsgemäße Biodiesel
zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur II
mit:
R, R
1,
R, und R
6 = Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-
und/oder Aryl-Gruppe, wobei die Substituenten vom Typ R, R
1, R
2 und R
6 gleich oder verschieden sind.
auf,
besonders bevorzugt weist dieser Biodiesel zumindest ein Alterungsschutzmittel
gemäß Struktur
III auf:
mit:
R, R
1,
R
2 und R
6 = Wasserstoff,
Alkyl-, Cycloalkyl- und/oder Aryl-Gruppe, wobei die Substituenten
vom Typ R, R
1, R
2 und
R
6 gleich oder verschieden sind.
-
Der
erfindungsgemäße Biodiesel
kann zumindest ein Alterungsschutzmittel der Struktur III aufweisen, das
als Substituenten vom Typ R, R1, R2 und R6 Alkyl-,
Cycloalkyl- und/oder Aryl-Gruppen mit einer Anzahl an Kohlenstoffatomen
von 1 bis 20 und bevorzugt von 1 bis 10 oder Wasserstoff aufweist.
-
Die
Alkylgruppen der Substituenten vom Typ R, R1,
R2 und R6 können hierbei
sowohl linear als auch verzweigt sein. Bevorzugt sind die Alkylgruppen
der Substituenten vom Typ R, R1, R2 und R6 unsubstituiert. Besonders
bevorzugt sind Alkylgruppen, ausgewählt aus iso-Propyl-, 1-Methylethyl-,
sek.-Butyl-, 1,3-Dimethylbutyl-, 1,4-Dimethylpentyl-, 1-Ethyl-3-methylpentyl- und
1-Methyl-heptyl-Gruppe, als Substituenten vom Typ R, R1,
R2 und R6.
-
Als
Cycloalkylgruppe ist vorzugsweise die Cyclohexylgruppe bei den Substituenten
vom Typ R, R1, R2 und
R6 geeignet. Die Arylgruppe der Substituenten
vom Typ R, R1, R2 und
R6 ist vorzugsweise Phenyl-, Tolyl- oder
Naphthyl-Gruppe, wobei diese Arylgruppen substituiert oder unsubstituiert
sein können.
-
Insbesondere
weist der erfindungsgemäße Biodiesel
zumindest ein Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur III auf, wobei
die Substituenten vom Typ R und R1 Wasserstoff
sind, vorzugsweise weist dieser Biodiesel zumindest ein Alterungsschutzmittel
gemäß der Struktur
III auf, wobei die Substituenten vom Typ R und R1 Wasserstoff
und die Substituenten vom Typ R2 und R6 gleich sind.
-
Alterungsschutzmittel,
ausgewählt
aus N,N'-Dialkyl-p-phenylendiaminen,
wie beispielsweise N,N'-Diisopropyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Di-sek.-butyl-p-phenylendiamin
(44PD), N,N'-Bis(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylendiamin
(77PD), N,N'-Bis(1-ethyl-3-methylpentyl)-p-phenylendiamin (DOPD)
oder N,N'-Bis(1-methyl-heptyl)-p-phenylendiamin,
N,N'-Dicycloalkyl-p-phenylendiamine,
wie beispielsweise N,N'-Dicyclohexyl-p-phenylendiamin,
und N,N'-Diaryl-p-phenylendiamine,
wie beispielsweise N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin,
N,N'-Ditolyl-p-phenylendiamin
und N,N'-Di(naphth-2-yl)-p-phenylendiamin,
weist der erfindungsgemäße Biodiesel
besonders bevorzugt auf.
-
Alternativ
kann der erfindungsgemäße Biodiesel
Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
III aufweisen, wobei auch hier die Substituenten vom Typ R und R,
Wasserstoff, die beiden Substituenten vom Typ R2 und
R6 jedoch voneinander verschieden sind.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Biodiesel Alterungsschutzmittel,
ausgewählt
aus N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin
(IPPD), N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin
(6PPD), N-(1-Methylethyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin,
N-(1-Methylheptyl)-N'-phenyl-p- phenylendiamin, N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin,
N-Cyclohexyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin und
N,N'-Diaryl-p-phenylendiamin-Derivate,
auf.
-
In
einer besonderen Ausführungsform
weist der erfindungsgemäße Biodiesel
Alterungsschutzmittel gemäß der Struktur
I auf, wobei der Substituent vorn Typ A = AI und vom Typ B = BII
oder BIII ist. Insbesondere weist der erfindungsgemäße Biodiesel
Alterungsschutzmittel, ausgewählt
aus Diphenylamin, alkylierten Diphenylaminen, insbesondere weisen
diese Alkylgruppen an den Phenylstruktureinheiten von 1 bis 10 Kohlenstoffatome,
bevorzugt 4 bis 9 Kohlenstoffatome, auf, und styrolisierte Diphenylamine,
auf.
-
Der
erfindungsgemäße Biodiesel
kann sowohl die Verbindungen gemäß den Strukturen
I bis III als Reinsubstanz als auch als Mischung verschiedener Verbindungen
gemäß der Strukturen
I bis III als Alterungsschutzmittel aufweisen.
-
Der
erfindungsgemäße Biodiesel
weist insbesondere C12-C24-Fettsäurealkylester,
bevorzugt C12-C24-Fettsäuremethylester
oder C12-C24-Fettsäureethylester,
auf, die rein oder auch als Gemisch vorliegen können. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Biodiesel
alle üblichen
Zusatzstoffe, wie beispielsweise primäre und/oder sekundäre Antioxidantien,
Entschäumer,
Kältefließverbesserer,
enthalten. Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Biodiesel Umesterungsprodukte
von Rapsöl,
Sojaöl,
Sonnenblumenöl,
Palmkernöl, Kokosöl, Jatrophaöl Baumwollkernöl, Erdnusskernöl, Maiskernöl und/oder
Altspeiseölen
auf. Besonders bevorzugt weist der erfindungsgemäße Biodiesel Umesterungsprodukte
auf, die durch die Umesterung aus Rapsöl, Palmöl, Sonnenblumenöl oder Sojaöl gewonnen
werden. Der erfindungsgemäße Biodiesel
kann auch Mischungen der Umesterungsprodukte von verschiedenen pflanzlichen
und/oder tierischen Ölen
aufweisen.
-
Als
primäre
Antioxidantien kann der erfindungsgemäße Biodiesel sterisch gehinderte
Phenole, vorzugsweise ausgewählt
aus
- – alkylierten
Monophenolen, vorzugsweise 2-Butyl-4,6-dimethylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-ethylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-n-butylphenol,
2,6-Di-tert.-butyl-4-iso-butylphenol, 2,6-Dicyclopentyl-4-methylphenol, 2-(α-Methylcyclohexyl)-4,6-dimethylphenol,
2,6- Dioctadecyl-4-methylphenol,
2,4,6-Tricyclohexylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-methoxymethylphenol, Nonylphenole, wobei
die Nonylgruppe linear oder verzweigt sein kann, wie beispielsweise
2,6-Dinonyl-4-methylphenol, 2,4-Dimethyl-6-(1'-methyl-undec-1'-yl)phenol, 2,4-Dimethyl-6-(1'-methyl-heptadec-1'-yl)phenol, 2,4-Dimethyl-6-(1'-methyl-tridec-1'-yl)phenol, Tri-tert.-butylphenolen,
insbesondere 2,4,6 Tri-tert.-butylphenol, Di-tert.-butylphenolen, insbesondere 2,4-Di-tert.-butylphenol,
2,5-Di-tert.-butylphenol, 2,6-Di-tert.-butylphenol,
Di-tert.-butylmethylphenole, insbesondere 2,5-Di-tert.-butyl-4-methylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol,
4,6-Di-tert.-butyl-2-methylphenol, Di-tert.-butyl-3-methylphenol, tert.-Butylmethylphenole,
insbesondere 2-tert.-Butyl-4-methylphenol, 6-tert.-Butyl-2-methylphenol,
4-tert.-Butyl-2-methylphenol, 6-tert.-Butyl-3-methylphenol, tert.-Butyldimethylphenole,
insbesondere 4-tert.-Butyl-2,6-dimethylphenol,
6-tert.-Butyl-2,4-dimethylphenol, tert.-Butyl-2,5-dimethylphenol,
tert.-Butylphenolen,
insbesondere 2-tert.-Butylphenol, 4-tert.-Butylphenol, Di-sek.-butylphenole, sek.-Butylphenole,
insbesondere 2-sek.-Butylphenol, 2-sek.-Butyl-4-tert.-butylphenol, 4-sek-Butyl-2,6-di-tert.-butylphenol,
tert.-Amylphenole, insbesondere 2-tert.-Amylphenol, Di-tert.-Amylphenole,
insbesondere 2,4-Di-tert.-amylphenol, 2-Isopropylphenol, 4-Octylphenol, 4-Nonylphenole,
insbesondere 2,6-Di-tert.-butyl-4-nonylphenol, 4-Dodecylphenol, Octadecylphenol;
- – Alkylthiomethylphenole,
vorzugsweise 2,4-Dioctylthiomethyl-6-tert.-butylphenol, 2,4-Dioctylthiomethyl-6-methylphenol,
2,4-Dioctylthiomethyl-6-etylphenol, 2,6-Didodecylthiomethyl-4-nonylphenol;
- – Hydrochinone
und alkylierte Hydrochinone, vorzugsweise 2,6-Di-tert.-butyl-4-methoxyphenol, tert.-Butylhydrochinon
(TBHQ), insbesondere 2,5-Di-tert.-butyl-hydrochinon, 2,6-Di-tert.-butyl-hydrochinon, 2,5-Di-tert.-amyl-hydrochinon,
2,6-Diphenyl-4-octadecyloxyphenol,
butyliertes Hydroxyanisol (BHA), insbesondere 2,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyanisol,
3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyanisol, 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylstearat,
Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)adipinat;
- – Tocopherole,
vorzugsweise α-, β-, γ- oder δ-Tocopherole
(Vitamin E);
- – hydroxylierte
Thiodiphenylether, vorzugsweise 2,2'-Thiobis[4-octylphenol], 2,2'-Thiobis[6-tert.-butyl-4-methylphenol],
4,4'-Bis[2,6-dimethyl-4-hydroxyphenyl]disulfid,
4,4'-Thiobis[2-tert.-butyl-5-methylphenol], 4,4'-Thiobis[3,6-di-sec.-amylphenol],
4,4'-thiobis[6-tert.-butyl-2-methylphenol],
4,4'-Thiobis[6-tert.-butyl-3-methylphenol];
- – alkylierte
Bisphenole, vorzugsweise 2,2'-Ethylidenbis[4,6-di-tert.-butylphenol],
2,2'-Ethylidenbis[6-tert.-butyl-4-isobutylphenol],
2,2'-Isobutylidenbis[4,6-dimethylphenol],
2,2'-Methylenbis[4,6-di-tert.-butylphenol],
2,2'-Methylenbis[4-methyl-6-(α-methylcyclohexyl)phenol],
2,2'-Methylenbis[4-methyl-6-cyclohexylphenol],
2,2'-Methylenbis[4-methyl-6-nonylphenol],
2,2'-Methylenbis[6-(α,α'-dimethylbenzyl)-4-nonylphenol], 2,2'-Methylenbis[6-(α-methylbenzyl)-4-nonylphenol],
2,2'-Methylenbis[6-cyclohexyl-4-methylphenol],
2,2'-Methylenbis[6-tert.-butyl-4-etylphenol],
2,2'-Methylenbis[6-tert.-butyl-4-methylphenol],
4,4'-Butylidenbis[2-tert.-butyl-5-methylphenol], 4,4'-Methylenbis[2,6-di-tert.-butylphenol], 4,4'-Methylenbis[6-tert.-butyl-2-methylphenol],
4,4'-Isopropylidendiphenol,
1,1-Bis(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)butan, 2,6-Bis(3-tert.-butyl-5-methyl-2-hydroxybenzyl)-4-methylphenol, 1,1,3-Tris(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)butan,
1,1-Bis(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-3-n-dodecylmercaptobutan,
Ethylenglycol-bis[3,3-bis(3'-tert.-butyl-4'-hydroxyphenyl)butyrat], Bis(3-tert.-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)dicyclopentadien,
Bis[2-(3'-tert.-butyl-2'-hydroxy-5'-methylbeezyl)-6-tert.-butyl-4-methylphenyl]terephthalat,
1,1-Bis(3,5-dimethyl-2-hydroxyphenyl)butan, 2,2-Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propan,
2,2-Bis(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-4-n-dodecy[mercaptobutan,
1,1,5,5-Tetrakis(5-tert.-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)pentan;
- – O-,
N- and S-Benzylverbindungen, vorzugsweise 3,5,3',5'-Tetra-tert.-butyl-4,4'-dihydroxydibenzylether, Octadecyl-4-hydroxy-3,5-dimethylbenzylmercaptoacetat,
Tridecyl-4-hydroxy-3,5-di-tert.-butylbenzylmercaptoacetat, Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)amin,
Bis(4-tert.-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)dithioterephthalat,
Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)sulfid, iso-Octyl-3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzylmercaptoacetat;
- – hydroxybenzylierte
Malonate, vorzugsweise Dioctadecyl-2,2-bis(3,5-di-tert.-butyl-2-hydroxybenzyl)malonat,
Dioctadecyl-2-(3-tert.-butyl-4-hydroxy-5-methylbenzyl)malonat, Didodecyl-mercaptoethyl-2,2-bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)malonat,
Di-[4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl]-2,2-bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)malonat;
- – Hydroxybenzylaromate,
vorzugsweise 1,3,5-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-2,4,6-trimethylbenzol,
1,4-Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-2,3,5,6-tetramethylbenzol,
2,4,6-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)phenol;
- – Triazinverbindungen,
vorzugsweise 1,3,5-Tris(3,5-dicyclohexyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurat, 1,3,5-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurat,
1,3,5-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)-hexahydro-1,3,5-triazin,
1,3,5-Tris(4-tert.-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)isocyanurat, 2,4,6-Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylethyl)-1,3,5-triazin,
2,4,6-Tris(3,5-di-tert.-butyl-hydroxyphenoxy)-1,2,3-triazin,
2,4-Bisoctylmercapto-6-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyanilino)-1,3,5-triazin, 2-Octylmercapto-4,6-bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyanilino)-1,3,5-triazin,
2-Octylmercapto-4,6-bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenoxy)-1,3,5-triazin;
- – Acylaminophenole,
vorzugsweise 4-Hydroxylauranilid, 4-Hydroxystearanilid, Octyl-N-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)carbamat;
- – Ester
der β-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure, β-(5-tert.-butyl-4-hydroxy-3-methylphenyl)propionsäure, β-(3,5-dicyclohexyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure und/oder
3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylessigsäure, wobei die Alkoholkomponente
jeweils Methanol, Ethanol, n-Octanol, iso-Octanol, Octadecanol,
1,6-Hexandiol, 1,9-Nonandiol,
Ethylenglycol, 1,2-Propandiol, Neopentylglycol, Thiodiethylenglycol,
Diethylenglycol, Triethylenglycol, Pentaerythritol, Tris(hydroxyethyl)isocyanurat,
N,N'-Bis(hydroxyethyl)oxalamid,
3-Thiaundecanol, 3-Thiapentadecanol, Trimethylhexandiol, Trimethylolpropan,
4-Hydroxymethyl-1-phospha-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octan sein kann;
- – Amide
der β-(3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propionsäure, wie
beispielsweise N,N'-Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)hexamethylendiamin,
N,N'-Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)trimethylendiamin,
N,N'-Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionyl)hydrazin;
- – Ascorbinsäure (Vitamin
C);
- – Pentaerythritol-tetrakis[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat]
(IRGANOX 1010), N,N'-Hexan-1,6-diyl-bis[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionamid)]
(IRGANOX 1098), Ethylen-bis(oxyethylen)-bis[3-(5-tert.-butyl-4-hydroxy-m-tolyl)-propionat (IRGANOX
245)
und Mischungen dieser Verbindungen, enthalten.
-
Als
sekundäre
Antioxidantien kann der erfindungsgemäße Biodiesel Alkylthiomethylphenole,
vorzugsweise ausgewählt
aus
- – 2,4-Di-((octylthio)methyl)-6-tert.-butylphenol,
- – 2,4-Di-((octylthio)methyl)-6-methylphenol,
- – 2,4-Di-((octylthio)methyl))-6-ethylphenol
oder
- – 2,6-Di-((dodecylthio)methyl)-4-nonylphenol,
hydroxylierte
Thiodiphenylether, vorzugsweise ausgewählt aus
- – 2,2'-Thiobis[6-tert.-butyl-4-methylphenol],
- - 2,2'-Thiobis[4-octylphenol],
- – 4,4'-Thiobis[6-tert.-butyl-3-methylphenol],
- – 4,4'-Thiobis[6-tert.-butyl-2-methylphenol],
- – 4,4'-Thiobis[3,6-di-sec.-amylphenol]
oder
- – 4,4'-Bis[2,6-dimethyl-4-hydroxyphenyl]disulfid,
Phosphite
oder Phosphonite, vorzugsweise ausgewählt aus
- – Triphenylphosphit,
- – Diphenylalkylphosphite,
- – Phenyldialkylphosphite,
- – Tris[nonylphenyl]phosphit,
- – Trilaurylphosphit,
- - Trioctadecylphosphit,
- - Distearyl-pentaerythritdiphosphit,
- – Tris[2,4-di-tert.-butylphenyl]phosphit,
- – Diisodecylpentaerythrit-diphosphit,
- – Bis[2,4-di-tert.-butylphenyl]pentaerythritdiphosphit,
- – Bis[2,6-di-tert.-butyl-4-methylphenyl]pentaerythritdiphosphit,
- – Bis[isodecyloxy]pentaerythritdiphosphit,
- – Bis[2,4-di-tert.-butyl-6-methylphenyl]pentaerythritdiphosphit,
- – Bis[2,4,6-tri-tert.-butylphenyl]pentaerythritdiphosphit,
- - Tristearyl-sorbit-triphosphit,
- - Tetrakis[2,4-di-tert.-butylphenyl]-4,4'-biphenylen-diphosphonit,
- – 6-Isooctyloxy-2,4,8,10-tetra-tert.-butyl-12H-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin,
- – 6-Fluor-2,4,8,10-tetra-tert.-butyl-12-methyl-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin,
- – Bis[2,4-di-tert.-butyl-6-methylphenyl]methylphosphit
oder
- – Bis[2,4-di-tert.-butyl-6-methylphenyl]ethylphosphit,
oder
peroxidzerstörende
Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus
- – Ester
der β-Thio-dipropionsäure, bevorzugt
der Lauryl-, Stearyl-, Myristyl- oder Tridecylester,
- – Mercaptobenzimidazol,
- – Zinksalz
des 2-Mercaptobenzimidazols,
- – Zink-dibutyl-dithiocarbamat,
- – Dioctadecyldisulfid
oder
- – Pentaerythrit-tetrakis[β-dodecylmercapto]propionat,
oder
Mischungen dieser Verbindungen aufweisen.
-
In
einer besonderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Biodiesels
kann dieser Mischungen (auch Blends genannt) aus gesättigten
und/oder ungesättigten
Fettsäurealkylester,
wobei die Fettsäurealkylester
auch als Mischung verschiedener Fettsäurealkylester vorliegen können, mit
flüssigen
Energieträgern, wie
beispielsweise mineralischem Dieselkraftstoff, Heizöl, aufweisen.
Besonders bevorzugt weist der erfindungsgemäße Biodiesel eine Mischung
aus mineralischem Dieselkraftstoff und von 0,1 bis 99,9 Vol.-%,
insbesondere 1 bis 50 Vol.-% und bevorzugt von 2 bis 25 Vol.-%,
an gesättigten
und/oder ungesättigten
Fettsäurealkylester
auf.
-
Der
erfindungsgemäße Biodiesel
weist die Alterungsschutzmittel in einer Menge von 5 bis 20000 ppm (w/w),
vorzugsweise von 50 bis 12000 ppm (w/w) und bevorzugt von 100 bis
8000 ppm (w/w) auf. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Biodiesel
auch primäre
und/oder sekundäre
Antioxidantien in einer Menge von 5 bis 20000 ppm (w/w), vorzugsweise
von 50 bis 12000 ppm (w/w) und bevorzugt von 100 bis 8000 ppm (w/w) aufweisen.
-
Hergestellt
wird der erfindungsgemäße Biodiesel
bevorzugt gemäß dem erfindungsgemäßen V erfahren.
-
Die
nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern, ohne
dass die Erfindung auf diese Ausführungsform beschränkt sein
soll.
-
Beispiel 1 – Herstellung
der Proben
-
In
einem Becherglas wird bei 20°C
unter Rühren
das Alterungsschutzmittel in Biodiesel gelöst, wobei so lange gerührt wird,
bis man eine Lösung
erhält.
Die eingesetzten Alterungsschutzmittel als auch der eingesetzte
Biodiesel, sowie die Mengenverhältnisse
sind der Tabelle 1 zu entnehmen.
-
Beispiel 2 – Durchführung der
Prüfmethode
-
Die
gemäß Beispiel
1 hergestellten Proben wurden gemäß der Prüfmethode DIN EN 14112 bzgl.
ihrer Oxidationsstabilität
bei einer Prüftemperatur
von 110°C
untersucht. Beispiel
3 – Ergebnisse
der Prüfmethode Tabelle
1:
- 1Das Alterungsschutzmittel
setzte sich folgendermaßen
zusammen:
50–60
Gew.-% N-(1,4-Dimethylpentyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin
30–40 Gew.-%
N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin
0–3 Gew.-%
N-Phenyl-p-phenylendiamin
0–1 Gew.-% Diphenylamine
0–1 Gew.-%
N-(1-Methylethyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin