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Die
Erfindung betrifft ein Additiv als Bestandteil von additivierten
Mineralölen
mit geringen Additivanteilen sowie ein Verfahren zur Herstellung
der das Additiv enthaltenden additivierten Mineralöle.
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Additivierte
Mineralöle
aus Mineralölen
als Hauptkomponente und geringen Anteilen von Additivmischungen
aus üblichen
nichtmodifizierten Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, Kohlenwasserstoffpolymeren, veresterten
Maleinsäureanhydrid-Olefin-Copolymeren, polaren
Stickstoffverbindungen wie Aminsalze von mehrwertigen Carbonsäuren und
veresterten Polyoxyalkylenen sind bekannt (WO 94/10 267 A1, WO 95/33 012
A1,
EP 0 921 183 A1 ,
WO 93/14 178 A1,
EP
0 889 323 A1 ).
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Von
Nachteil sind das unzureichende Fliessverhalten und die Lagerbeständigkeit
dieser additivierten Mineralöle
bei niedrigen Temperaturen und die begrenzte Schmierfähigkeit
der Rezepturen, wenn die Mineralölkomponente
einen Schwefelgehalt unter 0,005 Masse% besitzt.
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Aufgabe
der Erfindung ist ein Additiv als Bestandteil von additivierten
Mineralölen
mit geringen Additivanteilen, die ein verbessertes Fliessverhalten
und eine verbesserte Lagerbeständigkeit
bei niedrigen Temperaturen und eine verbesserte Schmierfähigkeit
besitzen. Durch das verbesserte Fliessverhalten soll eine Energieeinsparung
bei den Pumpenaggregaten erreicht werden, durch die der Transport
dieser Rezepturen erfolgt. Die Entwicklung der Additive soll unter
dem Gesichtspunkt des Einsatzes von Mineralölen mit sehr niedrigem Schwefelgehalt
erfolgen, um Treibstoffe verbesserter Umweltverträglichkeit
hinsichtlich der Schadstoffemission von Fahrzeugen zu erzielen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wurde durch ein Additiv als Bestandteil von
additivierten Mineralöle
mit geringen Additivanteilen gelöst,
wobei erfindungsgemäß das Additiv
ein Kammpolymer auf Basis von
- a) durch Säure- und/oder
Säureanhydridgruppen
modifizierte Ethylen-Vinylester-Copolymere mit Molmassengewichtsmitteln
von 3000 bis 50000 und einem Ethylenanteil von 50 bis 90 Masse%,
und
- b) partiell mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterten
Polyalkoholen ist,
wobei in dem Kammpolymer die durch Säure- und/oder
Säureanhydridgruppen
modifizierte Ethylen-Vinylester-Copolymer- Komponente mit der partiell mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterten
Polyalkohol – Komponente über Esterbindungen
verknüpft
ist, der Gehalt des Kammpolymers im Mineralöl 0,005 bis 1 Masse%, und das
Masseverhältnis
der Segmente Kammpolymersegment a/Kammpolymersegment b auf Basis
der Komponenten a und b 10:90 bis 90:10 beträgt.
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Beispiele
für die
Vinylesterkomponenten, die in den durch Säure- und/oder Säureanhydridgruppen modifizierten
Ethylen-Vinylester-Copolymeren
als Basis des Kammpolymers enthalten sein können, sind Vinylacetat, Vinylpropionat,
2-Ethylhexylvinylester, Vinyllaurat, Ethylvinylester und Butylvinylester.
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Die
durch Säure-
und/oder Säureanhydridgruppen
modifizierten Ethylen-Vinylester-Copolymere als Basis des Kammpolymers
können
als weitere ungesättigte
Esterkomponenten 1 bis 30 Masse%, bezogen auf den Vinylester, (Meth)acrylsäureester
wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Methylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat,
Dodecylacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat oder Hydroxyethylmethacrylat
und/oder Vinylether wie Octylvinylether oder Hexandiolmonovinylether
enthalten.
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Die
Säuregruppen
modifizierten Ethylen-Vinylester-Copolymere als Basis für die in
den additivierten Mineralölen
als Additiv enthaltenen Kammpolymers sind bevorzugt oxidierte Ethylen-Vinylacetat-Copolymere mit
Molmassen-Zahlenmitteln von 800 bis 5000 und Säurezahlen von 5 bis 40 mg KOH/g.
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Eine
weitere bevorzugte Variante für
die durch Säure-
und/oder Säureanhydridgruppen
modifizierten Ethylen-Vinylester-Copolymere als Basis für die in
den additivierten Mineralölen
als Additiv enthaltenen Kammpolymers sind Copolymere aus Ethylen,
Vinylestern und 1 bis 20 Masse% ungesättigten Carbonsäuren und/oder
Carbonsäureanhydriden.
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Bevorzugte
durch Säure-
und/oder Säureanhydridgruppen
modifizierte Ethylen-Vinylester-Copolymere als Basis für die in
den additivierten Mineralölen
als Additiv enthaltenen Kammpolymeres sind ebenfalls mit 1 bis 20
Masse% ungesättigten
Carbonsäuren
und/oder Carbonsäureanhydriden
gepfropfte Ethylen-Vinylester-Copolymere.
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Beispiele
für ungesättigte Carbonsäuren, die
in den Copolymeren aus Ethylen, Vinylestern und 1 bis 20 Masse%
ungesättigten
Carbonsäuren
als Terkomponente und in den gepfropften Ethylen-Vinylester-Copolymeren aufgepfropft
enthalten sein können,
sind Aconitsäure,
Acrylsäure
und Methacrylsäure.
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Beispiele
für ungesättigte Carbonsäureanhydride,
die in den Copolymeren aus Ethylen, Vinylestern und 3 bis 20 Masse%
ungesättigten
Carbonsäureanhydriden
als Terkomponente und in den gepfropften Ethylen-Vinylester-Copolymeren
auf-gepfropft enthalten sein können,
sind Allylsuccinsäureanhydrid,
Bicyclohepten-dicarbonsäureanhydrid,
Bicyclooctendicarbonsäureanhydrid,
Carbomethoxymaleinsäureanhydrid,
Citraconsäureanhydrid,
Cyclohexendicarbonsäureanhydrid,
Dodecencylbernsteinsäureanhydrid,
Glutaconsäureanhydrid,
Itaconsäureanhydrid,
Maleinsäureanhydrid,
Mesaconsäureanhydrid,
Methylbicycloheptendicarbonsäureanhydrid
und/oder Methylcyclohexendicarbonsäureanhydrid.
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Besonders
bevorzugt als ungesättigte
Carbonsäuren
und/oder Carbonsäureanhydride,
die in den Copolymeren aus Ethylen, Vinylestern und 3 bis 20 Masse%
ungesättigten
Carbonsäuren
als Terkomponente und in den gepfropften Ethylen-Vinylester-Copolymeren aufgepfropft
enthalten sein können,
sind Acrylsäure,
Methacrylsäure
und Maleinsäureanhydrid.
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Die
Herstellung der gepfropften Ethylen-Vinylester-Copolymeren kann
durch Umsetzung mit den Säure-
oder Säureanhydridgruppen
enthaltenden ungesättigten
Monomeren im Extruder (
DD
282 462 A5 ) oder im Rührreaktor
(
DD 293 125 A5 )
in Gegenwart von thermisch zerfallenden Radikalbildnern durchgeführt werden. Möglich ist
ebenfalls, die Modifizierung bei der Herstellung des Copolymers
nach dem Hochdruckverfahren durch Eindosierung der Monomeren in
die Polymerschmelze im Niederdruckabscheider oder in den Austragsextruder
vorzunehmen.
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Beispiele
für Polyalkohole,
die als Alkoholkomponente in den partiell mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterten Polyalkoholen
als Basis der Kammpolymere in der Additivmischung enthalten sind,
sind Ethylenglycol, Glycerin, 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)propan, Pentaerythrit
und Sorbit sowie Polyalkylenglycole mit Molmassen von 500 bis 5000
wie Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymere.
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Beispiele
für C12-C40-Monocarbonsäuren, die
als Carbonsäurekomponente
in den partiell mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterten
Polyalkoholen als Basis des Kammpolymers enthalten sind, sind Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Ricinolsäure, Eleostearinsäure, Linolsäure, Linolensäure und
Erucasäure
oder Dimersäuren
auf Basis Ölsäure oder
Linolensäure.
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Bevorzugt
werden als partiell mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterte
Polyalkohole als Basis des Kammpolymers in den additivierten Mineralölen ebenfalls
Mischester von Polyalkoholen, bei denen die Polyalkohole durch Mischungen
von C12-C40-Monocarbonsäuren partiell
verestert sind. Spezielle Beispiele für derartige Mischester sind
der Monoester von Ethylenglycol mit Dilinolensäure, einer C36-Dimersäure, der
Monoester von Propylenglycol mit Ölsäure und der Diester von Pentaerythrit
mit Stearinsäure.
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Die
partiell mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterten
Polyalkohole als Basis für
das in den additivierten Mineralölen
als Additiv enthaltenen Kammpolymer sind bevorzugt Glycerinester
von ungesättigten
C16-C24 Monocarbonsäuren, wobei
der Anteil von C22-Monocarbonsäuren, bezogen
auf die Gesamtmasse der C16-C24 Monocarbonsäuren, 45
bis 52 Masse% beträgt.
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Beispiele
für geeignete
Verfahren zur Herstellung der Kammpolymeren, bei denen die durch
Säure- und/oder
Säureanhydridgruppen
modifizierte Ethylen-Vinylester-Copolymer-Komponente mit der partiell
mit C12-C40-Monocarbon-säuren veresterten
Polyalkohol-Komponente über
Esterbindungen verknüpft
ist, sind die Umsetzung von durch Säure- und/oder Säureanhydridgruppen
modifizierten Ethylen-Vinylester-Copolymeren mit in der Schmelze,
vorzugsweise in kontinuierlichen Knetern bei Temperaturen von 50
bis 135°C
unter Vakuumentgasung, oder in Lösung,
vorzugsweise in aromatischen Lösungsmitteln
bei 85 bis 140°C.
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Beispiele
für Mineralöle, die
die Hauptkomponente in den additivierten Mineralölen bilden, sind Rohöle und Erdöldestillate
mit einem Siedebereich von 100 bis 500°C wie Schmieröle, Kerosin,
Diesel, Heizöl,
schwere Heizöle,
Petroleum, Traktorentreibstoff und Crackbenzin. Die Mineralöle können ebenfalls
bis 30 Masse% Synthesekohlenwasserstoffe aus der Fischer-Tropsch-Synthese,
bis 20 Masse% modifizierte Pflanzenöle auf Basis von Sonnenblumenöl, Sojaöl, Rapsöl, oder Ölen tierischen
Ursprungs, Biodiesel und/oder bis 10 Masse% Alkohole wie Methanol
oder Ethanol enthalten.
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In
den additivierten Mineralölen
sind die Mineralöle
bevorzugt Rohöle
oder Brennstofföle
aus einem Mitteldestillat mit einem Schwefelgehalt unter 0,05 Masse%,
insbesondere Heizöle,
Gasöle
oder Dieselöle.
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Die
additivierten Mineralöle
können
insgesamt bis 200 Masse%, bezogen auf das Kammpolymer, weitere Additivkomponenten
vom Typ Fettsäuregemische,
polare Stickstoffverbindungen, bevorzugt Polyamine, Etheramine,
Aminoalkohole, Aminsalze, Amide oder Imide von mehrwertigen Carbonsäuren; modifizierte
Copolymere von ethylenisch ungesättigten
C4-C20-Dicarbonsäureanhydriden,
nichtmodifizierte Ethylen-Vinylester-Copolymere, C7-C30-Alkohole, Polyalkylen-glycole, Ester oder
Ether von Polyoxyalkylenverbindungen, mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterte Polyalkohole,
Kohlenwasserstoffpolymere, Alkylphenol-Aldehyd-Copolymere, aromatische
Verbindungen mit C8-C100-Alkylsubstituenten,
carboxylierte Polyamine, Detergentien, Korrosionsinhibitoren, Demulgatoren,
Metalldesaktivatoren, Cetanverbesserer, Entschäumer und/oder Cosolventien
enthalten.
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Beispiele
für die
in den additivierten Mineralölen
als weitere Additivkomponenten enthaltenen Fettsäuregemische sind Mischungen
aus gesättigten
und/oder ungesättigten
C6-C40-Carbonsäuren wie
Laurinsäure, Palmitinsäure, Ölsäure, Linolensäure, Dimerfettsäuren und
Alkenylbernsteinsäuren.
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Beispiele
für die
in den additivierten Mineralölen
als weitere Additivkomponenten enthaltenen polaren Stickstoffverbindungen
vom Typ Polyamine sind N-Hexa-decyl-1,3-diaminopropan, N-Octadecyldipropylentriamin,
N-Dodecyl-1,3-diamino-propan, N,N'-Didodecyl-1,3-diaminopropan und N,N'-Dioctadecyldipropylentriamin.
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Beispiele
für die
in den additivierten Mineralölen
als weitere Additivkomponenten enthaltenen polaren Stickstoffverbindungen
vom Typ Etheramine sind 3-Methoxypropylamin, 3-N-Octyloxypropyl-1,3-diaminopropan
und 3-N-(2,4,6-trimethyldecyloxypropyl)-1,3-diaminopropan.
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Beispiele
für die
in den additivierten Mineralölen
als weitere Additivkomponenten enthaltenen polaren Stickstoffverbindungen
vom Typ Aminoalkohole sind Aminopentan-5-ol, Aminoundecan-11-ol und 2-Amino-2-methylpropanol.
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Beispiele
für die
in polaren Stickstoffverbindungen vom Typ Aminsalze, Amide oder
Imide von mehrwertigen Carbonsäuren
zugrunde liegenden Amine sind C8-C40-Amine wie hydriertes Tallamin, Tetradecylamin, Eicosylamin,
Dioctadecyl-amin, Methylbehenylamin, N-Oleyl-1,3-diaminopropan,
N-Stearyl-1-methyl-1,3-diaminopropan
oder N-Oleyldipropylentriamin.
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Beispiele
für die
in polaren Stickstoffverbindungen vom Typ Aminsalze oder Amide von
mehrwertigen Carbonsäuren
zugrunde liegenden mehrwertigen Carbonsäuren sind Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalindicarbonsäure, Ethylendiamintetraessigsäure und
Cyclohexandicarbonsäure.
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Spezielle
Beispiele für
die in den additivierten Mineralölen
als weitere Additivkomponenten enthaltenen polaren Stickstoffverbindungen
vom Typ Aminsalze sind N-Methyltriethanolammoniumdistearylesterchlorid
und N-Methyltriethanolammoniumdistearylestermethosulfat.
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Beispiele
für C7-C30-Alkohole, die
als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind Dodecanol, Stearylalkohol und Cerylalkohol.
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Beispiele
für Polyalkylenglycole,
die als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind Polyethylenglycole, Polypropylenglycole und Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymere
mit Molmassen von 500 bis 5000.
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Beispiele
für ethylenisch
ungesättigte
C4-C20-Dicarbonsäureanhydride,
die als Monomerkomponente in den modifizierten Copolymeren aus ethylenisch
ungesättigten
C4-C20-Dicarbonsäureanhydriden
als weitere Additivkomponenten enthalten sein können, sind Allylsuccinsäureanhydrid,
Bicycloheptendicarbonsäureanhydrid,
Bicyclooctendicarbonsäureanhydrid,
Carbomethoxymaleinsäureanhydrid,
Citraconsäureanhydrid,
Cyclohexendicarbonsäureanhydrid,
Dodecencylbernsteinsäureanhydrid,
Glutaconsäureanhydrid,
Itaconsäureanhydrid,
Maleinsäureanhydrid,
Mesaconsäureanhydrid,
Methylbicycloheptendicarbonsäureanhydrid
und/oder Methylcyclohexendicarbonsäureanhydrid, bevorzugt werden
Maleinsäureanhydrid
und/oder Itakonsäureanhydrid.
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Beispiele
für geeignete
Comonomere für
ethylenisch ungesättigte
C4-C20-Dicar-bonsäureanhydride, die
als Monomerkomponente in den modifizierten Copolymeren aus ethylenisch
ungesättigten
C4-C20-Dicarbonsäureanhydriden
als weitere Additivkomponenten enthalten sein können, sind ethylenisch ungesättigten Monomere
vom Typ C2-C20-Olefine,
C8-C20-Vinylaromaten,
C4-C21-Acrylsäureester,
C5-C22-Methacrylsäureester,
C5-C14-Vinylsilane,
C6-C15-Acrylatsilane, Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylnitril,
Vinylpyridin, Vinyloxazolin, Isopro-penyloxazolin, Vinylpyrrolidon,
Amino-C1-C8-alkyl-(meth)acrylate,
C3-C20-Vinyl-ester,
C3-C20-Vinylether und/oder
Hydroxy-C1-C8-alkyl-(meth)acrylate.
Besonders bevorzugte ethylenisch ungesättigte Monomere sind Isobutylen,
Diisobutylen, Vinylacetat, Styren und α-Methylstyren.
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Bevorzugt
sind als modifizierte Copolymere Copolymere aus C4-C20-ethylenisch
ungesättigten
Säureanhydriden
und ethylenisch ungesättigten
Monomeren mit einem Molverhältnis
von 1:1 bis 1:9 und Molmassen-Gewichtsmitteln von 4000 bis 500000,
die mit Ammoniak, C1-C24-Monoalkylaminen,
C6-C18-aromatischen Monoaminen,
C2-C18-Monoaminoalkoholen,
monoaminierten Poly(C2-C4-alkylen)-oxiden einer
Molmasse von 400 bis 3000, und/oder monoveretherten Poly(C2-C4-alkylen)oxiden
einer Molmasse von 100 bis 10000 umgesetzt worden sind, wobei das
Molverhältnis
Anhydridgruppen Copolymer/Ammoniak, Aminogruppen C1-C24- Monoalkylamine,
C6-C18-aromatische
Monoamine, C2-C18-Monoaminoalkohole
bzw. monoaminiertes Poly-(C2-C4-alkylen)oxid
und/oder Hydroxygruppen Poly(C2-C4-alkylen)oxid 1:1 bis 20:1 beträgt.
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Insbesondere
geeignet als weitere Additivkomponenten in Form von modifizierten
Copolymeren aus ethylenisch ungesättigten C4-C20-Dicarbonsäureanhydriden sind mit C12-C24-Monoalkylaminen
wie Oleylamin, Dodecylamin, Hexadecylamin, Octadecylamin oder Eicosylamin,
monosubstituierten Diaminen vom Typ N-Dodecyl-1,3-diaminopropan, N-Octadecyl-1,3-diaminopropan
oder N-Octadecylpropylentriamin
oder Aminoalkoholen wie Aminodecan-10-ol oder Aminohexa-decan-16-ol imidisierte
Maleinsäureanhydrid-Copolymere.
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Die
in den additivierten Mineralölen
als weitere Additivkomponenten gegebenenfalls enthaltenen modifizierten
Copolymere von ethylenisch ungesättigten
C4-C20-Dicarbonsäureanhydriden
sind besonders bevorzugt partiell mit C6-C24-Mono-alkylaminen imidisierte Maleinsäureanhydrid-α-Methylstyren-Copolymere,
bei denen das Molverhältnis
Anhydridgruppen im Copolymer/gebundenes C6-C24-Monoalkylamin im Copolymer 8:1 bis 1,3:1
beträgt.
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Beispiele
für Polyalkohole,
die als Alkoholkomponente in den mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterten Polyalkoholen
enthalten sein können,
sind Ethylenglycol, Polyalkylenglycole, Glycerin, 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)propan,
Pentaerythrit und Sorbit.
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Beispiele
für C12-C40-Monocarbonsäuren, die
als Carbonsäurekomponente
in den mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterten
Polyalkoholen enthalten sein können,
sind Laurinsäure,
Palmitinsäure,
Stearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Ricinolsäure, Eleostearinsäure, Linolsäure, Linolensäure und
Erucasäure
oder Dimersäuren
auf Basis Ölsäure oder
Linolensäure.
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Bevorzugt
werden als mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterte
Polyalkohole ebenfalls Mischester von Polyalkoholen, bei denen die
Polyalkohole durch Mischungen von C12-C40-Monocarbonsäuren verestert sind.
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Spezielle
Beispiele für
mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterte
Polyalkohole sind der Monoester von Ethylenglycol mit Dilinolensäure, einer
C36-Dimersäure, der Diester von Propylenglycol
mit Ölsäure und
der Triester von Pentaerythrit mit Stearinsäure.
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Beispiele
für ungesättigte C16-C24-Monocarbonsäuren, die
in den bevorzugten Estern von ungesättigten C16-C24-Monocarbonsäuren mit C3-C4-Polyalkoholen enthalten sein können, sind Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure und
Erucasäure.
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Beispiele
für Ester
von Polyoxyalkylenverbindungen, die als weitere Additivkomponenten
in den additivierten Mineralölen
enthalten sein können,
sind C10-C24-Monoalkylester-
oder Dialkylester von Polyalkylenglycolen wie Polyethylenglycolmonostearylester
oder Polypropylenglycoldioleat.
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Beispiele
für Ether
von Polyoxyalkylenverbindungen, die als weitere Additivkomponenten
in den additivierten Mineralölen
enthalten sein können,
sind C1-C4-Monoalkylether-
oder Dialkylether von Polyalkylenglycolen wie Polyethylenglycolmonomethylether
oder Polypropylenglycoldibutylether.
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Beispiele
für Kohlenwasserstoffpolymere,
die als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind Copolymere aus Ethylen und C3-C20-α-Olefinen
wie Ethylen-Propylen-Copolymere oder Ethylen-Dodecen-Copolymere
oder hydrierte Polymere von mehrfach ungesättigten Monomeren vom Typ hydrierte
Dien-Copolymere wie hydriertes Polybutadien oder hydriertes Polyisopren
mit Molmassen-Zahlenmitteln bis 30000.
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Beispiele
für Alkylphenol-Aldehyd-Copolymere,
die als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind Copolymere, die durch Umsetzung alkylierter Phenole wie Phenol-Propylenoligomer-Addukten
mit Paraformaldehyd hergestellt werden können.
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Beispiele
für aromatische
Verbindungen mit C8-C100-Alkylsubstituenten,
die als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind Verbindungen, die durch Friedel-Krafts-Kondensation halogenierter
Koh lenwasserstoffe wie halogeniertem Polyethylenwachs mit aromatischen
Kohlenwasserstoffen wie Benzen oder Naphthalin hergestellt werden
können.
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Beispiele
für Detergentien,
die als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind aliphatische Sulfonsäuren
wie C8-C30-Alkansulfonate
oder aromatisch-aliphatische Alkansulfonate, insbesondere Nonylbenzolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Didodecylbenzolsulfonsäure und
Nonylnaphthalinsulfonsäure.
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Beispiele
für Demulgatoren,
die als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind oxalkylierte Phenol-Formaldehyd-Kondensate, Polyalkylenglycol-modifizierte Diglycidether,
Polyesteramine oder alkoxylierte Fettsäuren.
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Beispiele
für Cetanverbesserer,
die als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind organische Salpetersäureester
wie Ethylhexylnitrat, Cyclohexylnitrat oder Ethoxyethylnitrat, oder
lösliche
organische Peroxide, Hydroperoxide oder Perester.
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Bevorzugte
Entschäumer,
die als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind Polyalkylenoxid-Siloxan-Blockco-polymere und carboxylierte
Polyamine.
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Beispiele
für Polyalkylenoxid-Siloxan-Blockcopolymere
sind Blockcopolymere, die eine Kombination trifunktioneller Siloxanblöcke wie
Monomethylsiloxangrup-pen, difunktioneller Siloxangruppen wie Dimethylsiloxangruppen
und monofunktioneller Siloxangruppen wie Trimethylsiloxangruppen
enthalten, eine bevorzugte Länge
der Siloxanblöcke
beträgt
5 bis 20 Monomereinheiten. Für
die Polyalkylenoxid-Blöcke
beträgt
die bevorzugte Länge
2 bis 40 Monomereinheiten, bevorzugt werden Polyoxyalkylenblöcke aus
Ethylenoxid- und/oder Propylenoxid-Einheiten.
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Beispiele
für carboxylierte
Polyamine als Entschäumer
sind Reaktionsprodukte aus C8-C24-Fettsäuren und
Aminen wie Ethylendiamin, Butylendiamin, Diethylentriamin und Pentaethylenhexamin-1,2-diaminobutanol.
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Beispiele
für Cosolventien,
die als weitere Additivkomponenten in den additivierten Mineralölen enthalten
sein können,
sind Benzinfraktionen, Toluen, Xylen, Ethylbenzen, Isononanol, Ethylhexanol,
Dodecylphenol, epoxidiertes Rapsöl
und epoxidiertes Sojabohnenöl.
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Die
additivierten Mineralölen
mit geringen Additivanteilen werden nach einem Verfahren hergestellt, bei
dem erfindungsgemäß die additivierten
Mineralöle,
die als Additiv ein Kammpolymer auf Basis von
- a)
durch Carboxygruppen modifizierte Ethylen-Vinylester-Copolymere
mit Molmassengewichtsmitteln von 3000 bis 50000 und einem Ethylenanteil
von 50 bis 90 Masse%, und
- b) partiell mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterten
Polyalkoholen enthalten,
wobei in dem Kammpolymer die durch
Carboxygruppen modifizierten Ethylen-Vinylester-Copolymer-Komponente
mit den partiell mit C12-C40-Monocarbonsäuren veresterten
Polyalkoholen über
Esterbindungen verknüpft
ist, der Gehalt des Kammpolymers im Mineralöl 0,005 bis 1 Masse%, und das
Masseverhältnis der
Segmente Kammpolymersegment a/Kammpolymersegment b auf Basis der
Komponenten a und b 10:90 bis 90:10 beträgt,
nach einem Vorhomogenisierungsverfahren
hergestellt werden, bei dem
– in der ersten Verfahrensstufe
20 bis 60 Masse% Kammpolymer enthaltende Lösungen in Mineralöl-Mitteldestillaten
bei 20 bis 90°C
hergestellt werden, und
– in
der zweiten Verfahrensstufe die das Kammpolymer enthaltenden Lösungen mit
dem Mineralöl
als Hauptkomponente homogenisiert werden,
wobei dem Mineralöl insgesamt
bis 200 Masse%, bezogen auf das Kammpolymer, weitere Additivkomponenten
in der ersten und/oder zweiten Verfahrensstufe zugesetzt werden
können.
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Die
additivierten Mineralöle
mit geringen Additivanteilen sind insbesondere als bei niedrigen
Temperaturen zu transportierende fließfähige Medien und als Mineralölkraftstoff
hoher Schmierwirkung und Fliessfähigkeit
geeignet.
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Beispiele
für die
bei niedrigen Temperaturen zu transportierenden fließfähigen Medien
sind der Transport von Rohöl-Rezepturen von der
Förderstelle
des Rohöls
durch Pipelines zur Verladung und zur Lagerung sowie der Transport
von Diesel- oder Heizölrezepturen
in Rohrleitungen.
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Die
Erfindung wird durch nachfolgende Beispiele erläutert, die Kennzahlen wurden
nach folgenden Prüfverfahren
ermittelt:
Cloud Point (CP): DIN EN 23 015
Cold Filter
Plugging Point (CFPP): EN 116
Siedeanalyse: EN ISO 3405, ASTM
D 86
IBP: Initial Boiling Point; FBP: Final Boiling Point
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Vinylacetatgehalt: modifiziertes
Verfahren nach ISO 8995, DIN 16778 Teil 2
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2
g Probe werden auf 0,001 g genau eingewogen und in einem 300 ml
Erlenmeyerkolben mit 70 ml destilliertem Xylen und 2 Siedeperlen
rd. 15 min unter Erwärmung
am Rückflusskühler gelöst. Anschließend werden
rd. 30 ml Ethanol langsam durch den Rückflusskühler zugegeben, der Erlenmeyerkolben
wird von der Heizplatte genommen, es werden 30 ml Ethanol, 0,5 n
KOH aus der Bürette
und 2 Siedeperlen hinzugefügt, und
die Probe wird 1 h am Rückfluss
gekocht. Danach wird die Probe erneut vom Rückfluss genommen, mit 30 ml
methanolisch-wässriger
0,5 n HCl und 2 Siedeperlen versetzt und 15 min am Rückfluss
weitergekocht. Die Probe wird anschliessend nach Zugabe von 2 bis
3 Tropfen Phenolphthalein-Lösung
(1 Masse% in Ethanol) mit ethanolischer 0,5 n KOH tropfenweise unter
Schütteln
bis zum Farbumschlag nach rot titriert. Parallel dazu ist ein Blindwert
zu ermitteln.
- E
- = Einwaage in g
- F
- = Faktor der ethanolischen
0,5 n KOH
- V
- = Verbrauch in ml
an 0,5 n ethanolischer KOH für
die Probe
- B
- = Verbrauch in ml
an 0,5 n ethanolischer KOH für
den Blindwert
-
Schmierfähigkeit:
Lubricity-Test (korrigierter „wear
scar diameter" bei
60°C) nach
ISO 12156-1
-
Beispiel 1
-
1.1 Ausgangsprodukte
-
1.1.1 Unadditivierter
Diesel
-
- Charge: 16080601 Test DK 1
- Cloud Point (CP): +6 °C;
- Cold Filter Plugging Point (CFPP): +2°C
- Lubricity-Test: 563 μm
-
-
1.1.2 Additivkomponente
a): Kammpolymer
-
Kammpolymer
aus Maleinsäureanhydrid-gepfropftem
Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs
(Vinylacetatgehalt 32 Masse%, Gehalt an Maleinsäureanhydrid 3,2 Masse%, Molmassen-Gewichtsmittel
3500 g/mol) und einem Ester aus Glycerin und einem Säuregemisch
Erucasäure/Ölsäure/Linolsäure/Linolensäure (Molverhältnis 6:1:1:1,
Veresterungsgrad 74 Mol%)
-
Herstellung des Maleinsäureanhydrid
gepfropften Copolymerwachses:
-
Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs
(Hersteller LEUNA Polymer GmbH, Vinylacetatgehalt 32 Masse%, Molmassen-Gewichtsmittel
2300 g/mol), mit 0,2 Masse% Talkum gepudert, wird nach
DD 282 462 B5 bei 80°C im Extruder
durch Eindosierung einer 1 Masse Azoisobuttersäuredinitril und 30 Masse% Maleinsäureanhydrid
enthaltenden Lösung
in Aceton mit Maleinsäureanhydrid
gepfropft und die Schmelze des Pfropfcopolymers auf eine Pastillierungsanlage
mit Kühlband
aufgegeben, in Pastillen ausgeformt und mit 0,2 Masse% Talkum gepudert.
-
Herstellung des Kammpolymers
-
In
den Einzugstrichter eines Werner&Pfleiderer – Doppelschneckenextruders
ZSK 30, L/D 48, mit Seitenstromdosiereinrichtung für flüssige Medien
und zwei Vakuumentgasungszonen, wird über eine Dosierbandwaage ein
mit Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs
(Vinylacetatgehalt 32 Masse%, Gehalt an Maleinsäureanhydrid 3,2 Masse%, Molmassen-Gewichtsmittel 3500
g/mol) mit 4,2 kg/h dosiert und bei 75°C aufgeschmolzen. Über die
Seitenstromdosierung wird mit 1,2 kg/h aus einem bei 100°C beheizten
Vorratstank ein Ester aus Glycerin und einem Säuregemisch Erucasäure/Ölsäure/Linolsäure/Linolensäure (Molverhältnis 6:1:1:1),
Veresterungsgrad 74 Mol%) in die Schmelze dosiert, in der ersten
Reaktionszone (Verweilzeit 4,5 min) bei 115°C umgesetzt, entgast, in der
zweiten Reaktionszone bei 130°C
(Verweilzeit 3,5 min) umgesetzt, entgast, bei 100°C mittels
Schmelzezahnradpumpe (Typ extrex SP, Maag pump systems) in einen
selbstreinigenden Schmelzefilter gefördert und zur Formgebung in
einer Pastillierungsanlage mit Kühlband
in Pastillen ausgeformt.
-
Das
resultierende Kammpolymer besitzt eine Säurezahl von 69 und einen Schmelzbereich
von 72 bis 81°C.
-
1.1.3 Weitere Additivkomponenten
-
Additivkomponente b)
-
- Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer,
mit C16-C18-Fettamin
teilimidisiert, Molmassenzahlenmittel 11500 g/mol, Säurezahl
35
-
Additivkomponente c)
-
- Ethylacrylat-Dodecylacrylat-Copolymer (Molverhältnis 1:2,
Molmassen-Zahlenmittel 13500)
-
1.2 Herstellung der Additivkomponenten
enthaltenden Lösungen
in Mineral-öl-Mitteldestillaten
-
In
einem Rührbehälter werden
25 kg einer 40%igen Lösung
der Additivkomponente b) in C8-C9-Diesel-Aromatenfraktion, 50 kg einer 50%igen
Lösung
der Additivkomponente a) in einem aromatischen Kohlenwasserstoffgemisch
(Solvesso), und 15 kg einer 20%igen Lösung der Additivkomponente
c) in Toluen 90 min bei 65°C
gemischt, und die Mischung in einen Vorratstank überführt.
-
1.3 Herstellung des additivierten
Mineralöls
-
In
einen Produktstrom nichtadditiviertem Diesel Charge 16080601 bei
800 kg/min wird mit 0,48 kg/min die Additivlösung nach 1.2 eingespritzt
und in einen Lagertank überführt.
-
Die
Ausprüfung
der Kältebeständigkeit
der Mineralölrezeptur
ergibt einen CFPP-Wert von –15°C. Der Lubricity-Test
ergibt einen „wear
scar diameter" von
405 μm.
-
Wird
unter gleichen Bedingungen eine Mineralölrezeptur hergestellt, die
ausschließlich
das Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs
als Additiv enthält,
so beträgt
der CFPP-Wert –3°C und der „wear scar
diameter" von 520 μm.
-
Beispiel 2
-
2.1 Ausgangsprodukte
-
2.1.1 Unadditivierter
Diesel
-
- Charge: 030210 DGO
- Charakterisierung
- Cloud Point (CP): +7°C;
- Cold Filter Plugging Point (CFPP): +2°C
- Lubricity-Test: 556 μm
-
-
2.1.2 Additivkomponente
a)
-
Mischung
aus 15 Masse% Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs (Hersteller LEUNA
Polymer GmbH, Vinylacetatgehalt 32 Masse%, Molmassen-Gewichtsmittel
2300 g/mol) und 85 Masse% eines Kammpolymers aus einem oxidierten
Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs
(Molmassen-Gewichtsmittel 950 g/mol, Säurezahl 27 mg KOH/g) und einem
Ester aus Glycerin und einem Säuregemisch
Erucasäure/Ölsäure (Molverhältnis 1:1, Veresterungsgrad
82 Mol%)
-
Herstellung des Kammpolymers
-
In
den Einzugstrichter eines Werner&Pfleiderer – Doppelschneckenextruders
ZSK 30, L/D 48, mit Seitenstromdosiereinrichtung für flüssige Medien
und zwei Vakuumentgasungszonen, wird über eine Dosierbandwaage mit
3,0 kg/h ein oxidiertes Ethylen- Vinylacetat-Copolymerwachs
(Molmassen-Gewichtsmittel 950 g/mol, Säurezahl 27 mg KOH/g, dosiert
und bei 80°C
aufgeschmolzen. Über
die Seitenstromdosierung wird mit 2,4 kg/h ein Ester aus Glycerin
und einem Säuregemisch
Erucasäure/Ölsäure (Molverhältnis 1:1,
Veresterungsgrad 82 Mol%) in die Schmelze dosiert, in der ersten
Reaktionszone (Verweilzeit 4,5 min) bei 115°C umgesetzt, entgast, in der
zweiten Reaktionszone bei 130°C
(Verweilzeit 4,5 min) umgesetzt, entgast, bei 100°C mittels
Schmelzezahn-radpumpe (Typ extrex SP, Maag pump systems) in einen
selbstreinigenden Schmelzefilter gefördert und zur Formgebung in
einer Pastillierungsanlage mit Kühlband
in Pastillen ausgeformt.
-
Das
resultierende Kammpolymer besitzt eine Säurezahl von 7,5 und einen Schmelzbereich
von 64 bis 72°C.
-
2.1.3 Weitere Additivkomponenten
-
Additivkomponente b)
-
- Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer,
mit C16-C18-Fettamin
teilimidisiert, Molmassenzahlenmittel 10500 g/mol, Säurezahl
45
-
Additivkomponente c)
-
- Ethylacrylat-Butylacrylat-Copolymer (Molverhältnis 1:2,
Molmassen-Zahlenmittel 13500)
-
2.2 Herstellung der Additivkomponenten
enthaltenden Lösungen
in Mineral-öl-Mitteldestillaten
-
In
einem Rührbehälter werden
25 kg einer 40%igen Lösung
der Additivkomponente b) in C8-C9-Diesel-Aromatenfraktion, 50 kg einer 60%igen
Lösung
der Additivkomponente a) in C8-C9-Diesel-Aromatenfraktion,
und 15 kg einer 20%igen Lösung
der Additivkomponente c) in Toluen 90 min bei 65°C gemischt, und die Mischung
in einen Vorratstank überführt.
-
2.3 Herstellung des additivierten
Mineralöls
-
In
einen Produktstrom nichtadditiviertem Diesel Charge 030210 bei 800
kg/min wird mit 0,12 kg/min die Additivlösung nach 2.2 eingespritzt
und in einen Lagertank überführt.
-
Die
Ausprüfung
der Kältebeständigkeit
der Mineralölrezeptur
ergibt einen CFPP-Wert von –9°C. Der Lubricity-Test
ergibt einen „wear
scar diameter" von
392 μm.
-
Wird
unter gleichen Bedingungen eine Mineralölrezeptur hergestellt, die
ausschließlich
das Copolymerwachs als Additiv enthält, so beträgt der CFPP-Wert –5°C und der „wear scar
diameter" 528 μm.
-
Beispiel 3
-
3.1 Ausgangsprodukte
-
3.1.1 Unadditiviertes
Heizöl
-
- Charge: 030225 Test HEL 1
- Charakterisierung
- Cloud Point (CP): +1°C;
- Cold Filter Plugging Point (CFPP): –1°C
-
-
3.1.2 Additivkomponente
a)
-
Mischung
aus 25 Masse% Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs (Hersteller LEUNA
Polymer GmbH, Vinylacetatgehalt 32 Masse%, Molmassen-Gewichtsmittel
2300 g/mol) und 75 Masse% eines Kammpolymers aus einem Ethylen-Vinylacetat-Butylacrylat-Acrylsäure-Copolymer
(Molmassen-Gewichtsmittel 1500 g/mol, Säurezahl 35) und Glycerindioleylester
-
Herstellung des Kammpolymers
-
In
den Einzugstrichter eines Werner&Pfleiderer – Doppelschneckenextruders
ZSK 30, L/D 48, mit Seitenstromdosiereinrichtung für flüssige Medien
und zwei Vakuumentgasungszonen, wird über eine Dosierbandwaage ein
Ethylen-Vinyl-acetat-Butylacrylat-Acrylsäure-Copolymer (Molmassen-Gewichtsmittel
1500 g/mol, Säurezahl
35) mit 4,5 kg/h dosiert und bei 95°C aufgeschmolzen. Über die
Seitenstromdosierung wird mit 1,6 kg/h Glycerindioleylester aus
einem bei 100°C
beheizten Vorratstank in die Schmelze dosiert, in der ersten Reaktionszone
(Verweilzeit 4,5 min) bei 105°C
umgesetzt, entgast, in der zweiten Reaktionszone bei 130°C (Verweilzeit
4,0 min) umgesetzt, entgast, bei 100°C mittels Schmelzezahnradpumpe
(Typ extrex SP, Maag pump systems) in einen selbstreinigenden Schmelzefilter
gefördert
und zur Formgebung in einer Pastillierungsanlage mit Kühlband in
Pastillen ausgeformt.
-
Das
resultierende Kammpolymer besitzt eine Säurezahl von 4,5 und einen Schmelzbereich
von 57 bis 65°C.
-
3.1.3 Weitere Additivkomponenten
-
Additivkomponente b)
-
- Octadecen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer,
mit C16-C18-Fettamin
teilimidisiert, Molmassenzahlenmittel 3700 g/mol, Säurezahl
22
-
Additivkomponente c)
-
- Polyethylenglycol Molmasse 650
-
3.2 Herstellung der Additivkomponenten
enthaltenden Lösungen
in Mineralöl-Mitteldestillaten
-
In
einen Rührbehälter werden
25 kg einer 40%igen Lösung
der Additivkomponente b) in C8-C9-Diesel-Aromatenfraktion, 50 kg einer 60%igen
Lösung
der Additivkomponente a) in C8-C9-Diesel-Aromatenfraktion,
und 3 kg der Additivkomponente c) eingetragen, 90 min bei 65°C gerührt, und
die Mischung in einen Vorratstank überführt.
-
3.3 Herstellung des additivierten
Mineralöls
-
In
einen Produktstrom nichtadditiviertem Heizöl Charge 030225 bei 800 kg/min
wird mit 0,24 kg/min die Additivlösung nach 3.2 eingespritzt
und in einen Lagertank überführt.
-
Die
Ausprüfung
der Kältebeständigkeit
der Mineralölrezeptur
ergibt einen CFPP-Wert von –15°C.
-
Wird
unter gleichen Bedingungen eine Mineralölrezeptur hergestellt, die
ausschließlich
das Copolymerwachs als Additiv enthält, so beträgt der CFPP-Wert –12°C.
-
Beispiel 4
-
4.1 Ausgangsprodukte
-
4.1.1 Unadditiviertes
Heizöl
-
- Charge: 030218 Test HEL 2,
- Charakterisierung
- Cloud Point (CP): +2°C;
- Cold Filter Plugging Point (CFPP): –1°C
-
-
4.1.2 Additivkomponente
a)
-
Mischung
aus 25 Masse% Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs (Hersteller LEUNA
Polymer GmbH, Vinylacetatgehalt 32 Masse%, Molmassen-Gewichtsmittel
2300 g/mol), und 75 Masse% eines Kammpolymers aus einem mit Methacrylsäure-gepfropften
Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs
(Vinylacetatgehalt 28 Masse%, Gehalt an Methacrylsäure 4,5
Masse%, Molmassen-Gewichtsmittel 3200 g/mol) und Glycerindierucasäureester
-
Herstellung des Methacrylsäure gepfropften
Copolymerwachses:
-
Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs
(Hersteller LEUNA Polymer GmbH, Vinylacetatgehalt 32 Masse%, Molmassen-Gewichtsmittel
2300 g/mol), mit 0,2 Masse% Talkum gepudert, wird nach
DD 282 462 B5 bei 80°C im Extruder
durch Eindosierung einer 0,5 Masse% Azoisobuttersäuredinitril
und 50 Masse% Methacrylsäure
enthaltenden Lösung
in Aceton mit Methacrylsäure
gepfropft und die Schmelze des Pfropfcopolymers auf eine Pastillierungsanlage
mit Kühlband
aufgegeben, in Pastillen ausgeformt und mit 0,2 Masse% Talkum gepudert.
-
Herstellung des Kammpolymers
-
In
den Einzugstrichter eines Werner&Pfleiderer – Doppelschneckenextruders
ZSK 30, L/D 48, mit Seitenstromdosiereinrichtung für flüssige Medien
und zwei Vakuumentgasungszonen, wird über eine Dosierbandwaage ein
Methacrylsäure-gepfropftes
Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs
(Vinylacetatgehalt 28 Masse%, Gehalt an Methacrylsäure 4,5
Masse%, Molmassen-Gewichtsmittel 3200 g/mol) mit 3,5 kg/h dosiert
und bei 95°C
aufgeschmolzen. Über
die Seitenstromdosierung wird mit 1,45 kg/h aus einem bei 100°C beheizten
Vorratstank Glycerindierucasäureester
in die Schmelze dosiert, in der ersten Reaktionszone (Verweilzeit
4,5 min) bei 125°C
umgesetzt, entgast, in der zweiten Reaktionszone bei 135°C (Verweilzeit
3,5 min) umgesetzt, entgast, bei 100°C mittels Schmelzezahnradpumpe
(Typ extrex SP, Maag pump systems) in einen selbstreinigenden Schmelzefilter
gefördert
und zur Formgebung in einer Pastillierungsanlage mit Kühlband in
Pastillen ausgeformt.
-
Das
resultierende Kammpolymer besitzt eine Säurezahl von 4,5 und einen Schmelzbereich
von 55 bis 63°C.
-
4.1.3 Weitere Additivkomponenten
-
Additivkomponente b)
-
- Friedel-Krafts-Kondensat aus chloriertem Polyethylenwachs
mit Naphthalin, Molmassengewichtsmittel 850
-
4.2 Herstellung der Additivkomponenten
enthaltenden Lösungen
in Mineralöl-Mitteldestillaten
-
In
einen Rührbehälter, der
2 kg einer 60%igen Lösung
der Additivkomponente a) in C8-C9-Diesel-Aromatenfraktion bei 65°C enthält, werden
1,2 kg einer 10%igen Lösung
der Additivkomponente b) in C8-C9-Diesel-Aromatenfraktion eingetragen, 120
min gerührt,
und die Mischung in einen Vorratstank überführt.
-
4.3 Herstellung des additivierten
Mineralöls
-
In
einen Produktstrom nichtadditiviertes Heizöl, Charge 030218 bei 800 kg/min
wird mit 0.28 kg/min die Additivlösung nach 1.2 eingespritzt
und in einen Lagertank überführt.
-
Die
Ausprüfung
der Kältebeständigkeit
der Mineralölrezeptur
ergibt einen CFPP-Wert von –15°C.
-
Wird
unter gleichen Bedingungen eine Mineralölrezeptur hergestellt, die
ausschließlich
das Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs als Additiv enthält, so beträgt der CFPP-Wert –1°C.