DE69908044T2

DE69908044T2 - Polyisobutansuccinimid Verbindungen und dieselben enthaltende Kraftstoffzusammentsetzungen

Info

Publication number: DE69908044T2
Application number: DE69908044T
Authority: DE
Inventors: Richard E. Cherpeck
Original assignee: Chevron Oronite Co LLC
Current assignee: Chevron Oronite Co LLC
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2019-07-03
Also published as: JP2000072745A; EP0984003B1; SG75177A1; CA2272041A1; DE69908044D1; EP0984003A1; US5916825A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft neue Polyisobutanylsuccinimide und deren Derivate sowie unter einem weiteren Aspekt die Verwendung dieser Verbindungen in Kraftstoffzusammensetzungen zur Verhinderung und Bekämpfung von Motorablagerungen.

Beschreibung des Standes der Technik

Bekanntlich zeigen flüssige Kohlenwasserstoffverbrennungskraftstoffe, wie Heizöle und Benzine, nach langen Lagerungszeiten oder unter tatsächlichen Betriebsbedingungen bestimmte nachteilige Eigenschaften. Benzine können z. B. beim Gebrauch Schlamm und Harz an verschiedenen Stellen im Antriebssystem ablagern, beispielsweise am Vergaser und an den Einlassventilen. Daher möchte man Mittel zur Verbesserung von Kohlenwasserstoffkraftstoffen finden, indem man ihre Tendenz zur Bildung von Ablagerungen verringert.
Das U.S.-Patent 4 240 803 offenbart eine flüssige Kohlenwasserstoffkraftstoffzusammensetzung, umfassend einen Kraftstoff und eine als Detergenz wirkende Menge Alkenylsuccinimid, die hergestellt wird durch Umsetzen von einer Alkenylbernsteinsäure oder einem -anhydrid, wobei der Alkenylsubstituent von einem spezifischen Gemisch von C&sub1;&sub6;-C&sub2;&sub8;-Olefinen stammt, mit einem Polyalkylenpolyamin. Der Lehre dieses Patents zufolge ist entscheidend für die unerwartete Detergenzwirkung in flüssigem Kohlenwasserstoff, dass die an das Succinimid gebundene Alkenylgruppe aus einem Gemisch von C&sub1;&sub6;-C&sub2;&sub8;-Olefinen stammt, die man als "Bodenrückstand" aus einer Olefinoligomerisation erhält.
Die europäische Patentanmeldung 376 578 offenbart eine Dreikomponenten-Additivzusammensetzung zur Verringerung von Kohlenstoffablagerungen in Verbrennungsmotoren, umfassend (a) ein Polyalkylensuccinimid, (b) ein Polyalkylen und (c) ein Erdöl. Zudem offenbart man eine flüssige Kraftstoffzusammensetzung, die diese Additivzusammensetzung enthält, und ein Verfahren zum Reinigen eines Benzinverbrennungsmotors mit der Zusammensetzung. Das einzige in der europäischen Patentanmeldung offenbarte Beispiel zeigt die Verwendung eines Polyisobutylensuccinimid-Additivs in Tests zur Sauberkeit von Einlässventilen und Vergaser. Das Beispiel erwähnt nicht den Polyamintyp, der zur Herstellung des Succinimids eingesetzt wurde, oder die Molekülmasse des Polyisobutylensubstituenten.
Das britische Patent 1 486 144 offenbart eine Benzinadditivzusammensetzung, umfassend (a) ein kohlenwasserstoffsubstituiertes Succinimid, (b) ein Polymer aus einem ungesättigten C&sub2;- bis C&sub6;-Kohlenwasserstoff und (c) ein Paraffin- oder Naphthen-Erdöl. Beispiel 1 des britischen Patents offenbart ein Polyisobutylensuccinimid, wobei die Polyisobutylengruppe eine Molekülmasse von etwa 900 hat und die Imideinheit von Diethylentriamin stammt, in Kombination mit einem Paraffin-Erdöl und etwa 28 Gew.-% Polypropylen mit einer Molekülmasse von etwa 800. Das britische Patent lehrt zudem, dass alle drei Komponenten zur Verringerung kohlenstoffhaltiger Ablagerungen nötig sind.
Das U.S.-Patent 4 039 300 offenbart eine Zusammensetzung zum Antreiben eines Verbrennungsmotors, der mit mindestens einem Vergaser ausgestattet ist. Die Zusammensetzung umfasst eine größere Menge Kohlenwasserstoffe, die im Benzinbereich sieden, eine kleinere Menge Von mindestens einem Detergenz und eine kleinere Menge Erdöl mit Schmierviskosität, das mindestens 50 Gew.-% aromatische Kohlenwasserstoffe mit einer mittleren Molekülmasse von 300 bis 700 umfasst. Detergenz und Öl liegen in derartigen Mengen vor, dass die Bildung von Ablagerungen am Vergaser verhindert wird. Unter den Detergenzien werden Polyaminopolyalkylenalkenylsuccinimide, vorzugsweise Polyisobutenylsuccinimide offenbart. Der Vorstoß dieses Patents ist somit die Verwendung eines aromatenreichen Erdöls mit mindestens 50 Gew.-% aromatischen Kohlenwasserstoffen in Kombination mit bekannten Detergenzadditiven.
Das U.S.-Patent 5 393 309 offenbart eine Kraftstoffadditivzusammensetzung, umfassend ein Polyisobutenylsuccinimid, das von Ethylendiamin oder Diethylentriamin stammt, wobei die Polyisobutenylgruppe eine mittlere Molekülmasse von 1200 bis 1500 hat, und ein nichtflüchtiges Paraffin- oder Naphthen-Trägererdöl oder deren Gemisch.
Ebenso offenbart die europäische Patentanmeldung 565 285 eine Kraftstoffzusammensetzung, umfassend ein größere Menge von einem flüssigen Kohlenwasserstoffkraftstoff und, in einer Detergency bereitstellenden Menge, ein Polyisobutensuccinimid, das aus der Umsetzung von einem polyisobutensubstituierten Bernsteinsäure-Acylierungsmittel und einem Amin stammt, bei dem mindestens ein reaktiver Wasserstoff an einen Aminstickstoff gebunden ist. Der Polyisobutensubstituent stammt von einem hochreaktiven Polyisobuten.

Zusammenfassung der Erfindung

Ich habe jetzt entdeckt, dass bestimmte Polyisobutanylsuccinimide Motorablagerungen, insbesondere an den Einlässventilen, ausgezeichnet bekämpfen, wenn man sie als Kraftstoffadditive in Kraftstoffzusammensetzungen einsetzt. Zu den erfindungsgemäßen Verbindungen gehören diejenigen der folgenden Formel:
oder ein kraftstofflösliches Salz davon; worin ist:
R&sub1; eine Polyisobutanylgruppe, die von einem hochreaktiven Polyisobuten stammt und eine durchschnittliche Molekülmasse im Bereich von 500 bis 5000 hat;
R&sub2; eine gerade oder verzweigte Alkylenkette mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen; und
x eine ganze Zahl von 1 bis 4.
Die Erfindung stellt zudem eine Kraftstoffzusammensetzung bereit, umfassend eine größere Menge Kohlenwasserstoffe, die im Benzin- oder Dieselbereich sieden, und eine Ablagerungen wirksam bekämpfende Menge einer erfindungsgemäßen Verbindung.
Kraftstofflösliche Salze der Verbindungen der Formel I können leicht für Verbindungen hergestellt werden, die eine Amino- oder substituierte Aminogruppe enthalten. Diese Salze werden als geeignet zur Verhinderung oder Bekämpfung von Motorablagerungen angesehen. Geeignete Salze erhält man beispielsweise mittels Protonieren der Aminoeinheit mit einer starken organischen Säure, wie einer Alkyl- oder Arylsulfonsäure. Bevorzugte Salze stammen von Toluolsulfonsäure und Methansulfonsäure.
Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftstoffkonzenttat, umfassend ein inertes stabiles oleophiles organisches Lösungsmittel, das im Bereich von 150ºF bis 400ºF siedet, und 10 bis 50 Gew.-% der erfindungsgemäßen Verbindung.
Die Erfindung beruht u. a. auf der Entdeckung, dass bestimmte Polyisobutanylsuccinimide, deren Polyisobutanylgruppe von einem hochreaktiven Polyisobuten stammt und eine mittlere Molekülmasse von 500 bis 5000 hat, Motorablagerungen, insbesondere an den Einlassventilen, ausgezeichnet bekämpfen, wenn man sie als Additive in Kraftstoffzusammensetzungen einsetzt.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind Polyisobutanylsuccinimide der folgenden Formel:
wobei R&sub1;, R&sub2; und x wie vorstehend definiert sind.
R&sub1; ist vorzugsweise eine Polyisobutanylgruppe mit einer mittleren Molekülmasse im Bereich von 500 bis 3000, stärker bevorzugt 700 bis 3000 und am stärksten bevorzugt 900 bis 2500.
R&sub2; ist vorzugsweise eine gerade oder verzweigte Alkylenkette mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und enthält am stärksten bevorzugt 2 oder 3 Kohlenstoffatome.
Bevorzugt ist x eine ganze Zahl 1 oder 2.

Definitionen

Vor der eingehenderen Beschreibung der Erfindung werden die nachstehenden Begriffe definiert.
Der Begriff "Alkyl" betrifft gerade und Verzweigte Alkylketten.
Der Begriff "Niederalkyl" betrifft Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und beinhaltet primäre, sekundäre und tertiäre Alkylreste. Übliche Niederalkylreste sind u. a. Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sek.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl und dgl.
Der Begriff "Polyalkyl" betrifft Alkylgruppen, die sich gemeinhin von Polyolefinen ableiten, die Polymere oder Copolymere von, Monoolefinen sind, insbesondere von 1- Monoolefinen, wie Ethylen, Propylen, Butylen und dgl. Das eingesetzte Monoolefin hat vorzugsweise 2 bis 24 Kohlenstoffatome und stärker bevorzugt 3 bis 12 Kohlenstoffatome. Stärker bevorzugte Monoolefine sind Propylen, Butylen, insbesondere Isobutylen, 1-Octen und 1- Decen. Aus diesen Monoolefinen hergestellte Polyolefine sind u. a. Polypropylen, Polybuten, insbesondere Polyisobuten, sowie die aus 1-Octen und 1-Decen hergestellten Polyalphaolefine.
Der Ausdruck "hochreaktives Polyisobuten" betrifft ein Polyisobuten, bei dem mehr als 70% der restlichen olefinischen Doppelbindungen als Vinyliden vorliegen, wiedergegeben durch die Formel:
Der Begriff "Succinimid" umfasst im Fachgebiet viele Amid-, Imid- und andere Spezies, die auch durch Umsetzung eines Bernsteinsäureanhydrids mit einem Amin erhalten werden, und wird hier so verwendet. Das Hauptprodukt ist aber Succinimid. Nach allgemeinem Verständnis bezeichnet dieser Begriff das Produkt einer Umsetzung von einer alkenyl- oder alkylsubstituierten Bernsteinsäure oder einem -anhydrid mit einem Polyamin. Alkenyl- oder Alkylsuccinimide sind in zahlreichen Bezugsstellen offenbart und im Stand der Technik bekannt. Bestimmte grundlegende Succinimidarten und verwandte Materialien, die vom Begriff "Succinimid" umfasst werden, werden gelehrt in den U.S.- Patenten 2 992 708, 3 018 250, 3018 291, 3 024 237, 3 100 673, 3 172 892, 3 219 666, 3 272 746, 3 361 673, 3 381 022, 3 912 7 64, 4 234 435, 4 612 132, 4 747 865, 5 112 507, 5 241 003, 5 266 186, 5 286 799, 5 319 030, 5 334 321, 5 356 552, 5 716 912, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Der Begriff "Kraftstoff" betrifft normalerweise flüssige Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten im Bereich von Benzin- und Dieselkraftstoffen.

Allgemeine Syntheseverfahren

Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyisobutanylsuccinimide werden hergestellt durch Reduzieren eines Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrids und anschließende Umsetzung mit einem Polyamin, wie hier eingehend beschrieben. Ersatzweise kann zuerst ein Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid mit einem Polyamin umgesetzt werden, wobei das Polyisobutenylsuccinimid erhalten wird. Dieses wird zu den erfindungsgemäßen Polyisobutanylsuccinimiden reduziert.
Gewöhnlich hat der Polyisobutanylsubstituent an den erfindungsgemäßen Verbindungen eine mittlere Molekülmasse im Bereich von 500 bis 5000, vorzugsweise 500 bis 3000, stärker bevorzugt 700 bis 3000 und am stärksten bevorzugt 900 bis 2500.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Succinimide verwendeten hochreaktiven Polyisobutene umfassen mindestens 70% des reaktiveren Methylvinyliden-Isomers. Geeignete Polyisobutene werden u. a. mittels BF&sub3;- Katalysatoren hergestellt. Die Herstellung von Polyisobutenen, in denen das Methylvinyliden-Isomer einen hohen Prozentsatz der Gesamtzusammensetzung ausmacht, ist beschrieben in den U.S.-Patenten 4 152 499 und 4 605 808. Diese Polyisobutene sind im Stand der Technik als "hochreaktive" Polyisobutene bekannt.
Beispiele geeigneter Polyisobutene mit einem hohen Alkylvinylidengehalt umfassen Ultravis 30, ein Polyisobuten mit einer Molekülmasse von etwa 1300 und einem Methylvinylidengehalt von etwa 74%, und Ultravis 10, ein Polyisobuten mit einer Molekülmasse von etwa 950 und einem Methylvinylidengehalt von etwa 76%, die beide von British Petroleum erhältlich sind.
Polyisobutenylbernsteinsäureanhydride sind im Stand der Technik bekannt. Man hat verschiedene Verfahren zur Herstellung von Polyisobutenylbernsteinsäureanhydriden beschrieben, u. a. die Umsetzung von einem Polyisobuten und Maleinsäureanhydrid. Die Verfähren umfassen ein thermisches Verfahren und ein Chlorierungsverfahren. Das thermische Verfahren ist gekennzeichnet durch die thermische Umsetzung von einem Polyisobuten mit Maleinsäureanhydrid, wie beispielsweise beschrieben in den U.S.-Patenten 3 361 673 und 3 676 089, die hier durch Bezugnahme aufgenommen sind. Das Chlorierungsverfahren ist dagegen gekennzeichnet durch die Umsetzung von einem halogenierten Polyisobuten, beispielsweise einem chlorierten Polyisobuten, mit Maleinsäureanhydrid, wie zum Beispiel beschrieben im U.S.-Patent 3 172 892, das hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Reduziert werden kann das Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid durch Umsetzung mit einem geeigneten Hydrierungskatalysator, wie Palladium auf Kohle, wobei das Polyisobutanylbernsteinsäureanhydrid erhalten wird.
Die erfindungsgemäßen Polyisobutanylsuccinimide lassen sich dann durch Umsetzen eines Polyisobutanylbernsteinsäureanhydrids mit einem geeigneten Polyamin herstellen, wie in der folgenden Umsetzung dargestellt.
wobei R&sub1;, R&sub2; und x wie vorstehend definiert sind.
Die obige Umsetzung ist für den Fachmann offensichtlich. Die Umsetzung geeigneter Polyamine, wie Ethylendiamin oder Diethylentriamin, mit Polyisobutanylbernsteinsäureanhydrid lässt sich in Abwesenheit eines Lösungsmittels oder ersatzweise in Anwesenheit eines inerten Lösungsmittels, wie Toluol, Xylol, aromatischen C&sub9;- Kohlenwasserstoffen, Chloroform, 100-Neutralölen und dgl., durchführen. Üblicherweise erfolgt die Umsetzung bei einer Temperatur im Bereich von 80ºC bis 200ºC. Umsetzungstemperaturen im Bereich von 150ºC bis 170ºC sind gewöhnlich bevorzugt.
Besonders bevorzugte Polyalkylenpolyamine haben die Formel:
H&sub2;N-(R&sub2;-NH)x-H
worin ist: R&sub2; eine gerade oder verzweigte Alkylenkette mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, am stärksten bevorzugt 2 Kohlenstoffatomen, d. h. Ethylen (-CH&sub2;CH&sub2;-); und x eine ganze Zahl von 1 bis 4, vorzugsweise 1 oder 2.
Besonders bevorzugte Polyalkylenpolyamine sind Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin und Tetraethylenpentamin. Am stärksten bevorzugt sind Ethylendiamin und Diethylentriamin, insbesondere Ethylendiamin.
Viele der erfindungsgemäß verwendbaren Polyamine sind im Handel erhältlich. Andere lassen sich durch im Stand der Technik bekannte Verfahren herstellen. Verfahren zur Herstellung von Aminen und deren Reaktionen sind z. B. eingehend beschrieben in "The Organic Chemistry of Nitrogen" von Sidgewick, Clarendon Press, Oxford, 1966; "Chemistry of Organic Compounds" von Noller, Saunders, Philadelphia, 2. Auflage, 1957; und "Encyclopedia of Chemical Technology" von Kirk-Othmer, 2. Auflage, insbesondere Bd. 2, S. 99-116.
Das Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid lässt sich ersatzweise zuerst mit dem Polyamin umsetzen. Dann kann das erhaltene Polyisobutenylsuccinimid unter Bildung des erfindungsgemäßen Polyisobutanylsuccinimids mit einem geeigneten Hydrierungskatalysator reduziert werden, wie Palladium auf Kohle. Die Umsetzung von einem Polyamin mit einem Alkenyl- oder Alkylbernsteinsäureanhydrid unter Bildung eines Polyaminalkenyl- oder -alkylsuccinimids ist im Stand der Technik bekannt und zum Beispiel beschrieben in den U.S.-Patenten 3 018 291, 3 024 237, 3 172 892, 3 219 666, 3 223 495, 3 272 746, 3 361 673 und 3 443 918.

Kraftstoffzusammensetzungen

Die erfindungsgemäßen Verbindungen eignen sich als Additive in Kohlenwasserstoffdestillatkraftstoffen, die im Benzin- oder Dieselbereich sieden. Die richtige Additivkonzentration, mit der die gewünschte Detergency und Dispersancy erzielt werden, variiert je nach der Art des eingesetzten Kraftstoffs, der Anwesenheit anderer Detergenzien, Dispersionsmittel, anderer Additive usw. Zur Erzielung bester Ergebnisse benötigt man gewöhnlich 50 bis 7500 Gew.-ppm, vorzugsweise 300 bis 2500 ppm des erfindungsgemäßen Additivs pro Teil Basiskraftstoff.
Das Antiablagerungsadditiv lässt sich als Konzentrat formulieren, wobei ein inertes stabiles oleophiles organisches Lösungsmittel verwendet wird, das im Bereich von 150ºF bis 400ºF siedet. Vorzugsweise wird ein aliphatisches oder aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel verwendet, wie Benzol, Toluol, Xylol oder höhersiedende Aromaten oder aromatische Verdünner. Aliphatische Alkohole mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Isopropanol, Isobutylcarbinol, n-Butanol und dgl., in Kombination mit Kohlenwasserstofflösungsmitteln sind ebenfalls für die Verwendung mit dem Detergenz- Dispersionsmittel-Additiv geeignet. Die Menge erfindungsgemäßes Additiv im Konzentrat beträgt gewöhnlich mindestens 10 Gew.-% und ist in der Regel nicht höher als 70 Gew.-%. Sie ist vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-% und stärker bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%.
In Benzinkraftstoffen lassen sich zusammen mit den erfindungsgemäßen Additiven auch andere Kraftstoffadditive einsetzen. Dazu gehören beispielsweise Oxygenate, wie tert.-Butylmethylether, Antiklopfmittel, wie Methylcyclopentadienylmangantricarbonyl, und andere Dispersionmittel/Detergenzien, wie Kohlenwasserstoffamine, Kohlenwasserstoffpoly(oxyalkylen)amine, Kohlenwasserstoffpoly(oxyalkylen)aminocarbamate, Succinimide oder Mannich-Basen. Zudem können auch Antioxidantien, Metalldesaktivatoren und Demulgatoren zugegen sein.
In Dieselkraftstoffen lassen sich andere bekannte Additive einsetzen, wie Pourpoint-Verbesserer, Flussverbeserer, Cetanverbesserer und dgl.
Es lässt sich mit den erfindungsgemäßen Polyisobutanylsuccinimiden auch eine kraftstofflösliche, nicht flüchtige Trägerflüssigkeit oder ein Öl verwenden. Die Trägerflüssigkeit ist ein chemisch inertes kohlenwasserstofflösliches Flüssigvehikel, das im Wesentlichen den nicht flüchtigen Rest (NVR) oder die lösungsmittelfreie Flüssigfraktion des Kraftstoffadditivs vergrößert, gleichzeitig aber den Octanbedarf nicht übermäßig erhöht. Die Trägerflüssigkeit kann ein Natur- oder Syntheseöl sein, wie Erdöl, raffinierte Rohöle, synthetische Polyalkane und - alkene, einschließlich hydrierter und nicht-hydrierter Polyalphaolefine, und von Polyoxyalkylen hergeleitete Syntheseöle. Diese Trägerflüssigkeiten sind beispielsweise beschrieben im US-Patent Nr. 4 191 537 an Lewis, und Polyester, wie beispielsweise beschrieben in den U.S.- Patenten Nr. 3 756 793 und 5 004 478 an Robinson bzw. Vogel. et al. und in den Europäischen Patentanmeldungen Nr. 356 726 und 382 159, veröffentlicht am 7. März 1990 bzw. 16. August 1990.
Die Trägerflüssigkeiten dienen wahrscheinlich als Träger für die erfindungsgemäßen Kraftstoffadditive und unterstützen die Beseitigung und Hemmung von Ablagerungen. Die Trägerflüssigkeit kann in Kombination mit einem erfindungsgemäßen Polyisobutanylsuccinimid auch synergistische Antiablagerungseigenschaften zeigen.
Die Trägerflüssigkeiten werden bezogen auf das Gewicht des Kohlenwasserstoffkraftstoffs üblicherweise in Mengen von 100 bis 5000 Gew.-ppm, vorzugsweise 400 bis 3000 ppm eingesetzt. Das Verhältnis von Trägerflüssigkeit zu Antiablagerungsadditiv reicht vorzugsweise von 0,5 : 1 bis 10 : 1, stärker bevorzugt von 1 : 1 bis 4 : 1, am stärksten bevorzugt ist es 2 : 1.
Die Trägerflüssigkeiten sind beim Einsatz in einem Kraftstoffkonzentrat gewöhnlich in Mengen von 20 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise von 30. bis 50 Gew.-% zugegen.

BEISPIELE

Die nachstehenden Beispiele dienen der Veranschaulichung spezifischer Ausführungsformen der Erfindung und sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise beschränken.
Beispiel 1
Herstellung von
Eine Lösung von 27,3 g Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid (0,03 mol, Verseifungszahl = 107,4, das von Polyisobuten mit einer ungefähren Molekülmasse von 950 und einem Methylvinylidengehalt von 86% stammte) in 150 ml. Ethylacetat und 75 ml Toluol mit 1,4 g 10% Palladium auf Kohle wurde 24 Std. bei 40 psi an einem Parr-Niederdruck- Hydrogenator hydriert. Der Katalysator wurde abfiltriert und das Lösungsmittel unter Vakuum entfernt, wobei das gewünschte Polyisobutylbernsteinsäureanhydrid erhalten wurde.
Beispiel 2
Herstellung von
In einen mit Magnetrührer, Dean-Stark-Falle, Thermometer, Rückflusskühler und Stickstoffeinlass ausgerüsteten Kolben wurden 10,2. g Polyisobutylbernsteinsäureanhydrid (0,01 mol) aus Beispiel 1 gegeben. Ethylendiamin (6,5 ml, 0,10 mol) wurde tropfenweise hinzugegeben. Das Gemisch wurde 36 Std. auf 180ºC erhitzt, wobei nach Abkühlen auf Raumtemperatur 10,4 g des gewünschten Succinimids als viskoses Öl erhalten wurde. 1H- NMR (CDCl&sub3;): 0,7-4,0 (m, 146 H).
Vergleichsbeispiel 1
Herstellung von
In einen mit Magnetrührer, Dean-Stark-Falle, Thermometer, Rückflusskühler und Stickstoffeinlass ausgerüsteten Kolben wurden 41,2 g Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid (0,04 mol) gegeben, das im Beispiel 1 als Ausgangsmaterial eingesetzt wurde. Ethylendiamin (26 ml, 0,10 mol) wurde tropfenweise hinzugegeben. Das Gemisch wurde 36 Std. auf 180ºC erhitzt, wobei nach Abkühlen auf Raumtemperatur 42,9 g des gewünschten Succinimids als viskoses Öl erhalten wurde. 1H-NMR (CDCl&sub3;): 4,8 (m, 2H), 0,7-4,0 (m, 142 H).

Beispiel 3

Untersuchung der Ablagerungshemmung

Bei den folgenden Tests wurden die erfindungsgemäßen Polyisobutanylsuccinimide in Benzin eingemischt. Ihre Fähigkeit zur Verringerung von Ablagerungen wurde in einem ASTM/CFR-Einzylindermotortest bestimmt.
Bei diesen Tests wurde ein Waukesha-CFR- Einzylindermotor verwendet. Jeder Durchgang erfolgte 15 Std., wonach das Einlassventil ausgebaut, mit Hexan gewaschen und gewogen wurde. Das vorher bestimmte Gewicht des sauberen Ventils würde vom Gewicht des Ventils nach dem Lauf abgezogen. Die Differenz der beiden Gewichte ist das Gewicht der Ablagerung. Je geringer die Menge an Ablagerungen ist, desto besser ist das Additiv. Die Betriebsbedingungen beim Test waren wie folgt: Wassermanteltemperatur 200ºF, Verteilervakuum 12 Zoll Hg, Luft-Kraftstoff-Verhältnis 12; Zündverstellung 40º BTC, Motorgeschwindigkeit 1800 U/min. Das Motorgehäuseöl war ein kommerzielles 30 W-Öl. Die Menge kohlenstoffhaltiger Ablagerungen in mg auf den Einlassventilen wurde gemessen und ist in der folgenden Tabelle I angegeben. Tabelle I
¹Bei 50 Teilen pro Million aktive Bestandteile (ppma) und 50 ppm α-Hydroxy-ω-4-dodecylphenoxypoly(oxypropylen) mit durchschnittlich 12-13 Oxypropyleneinheiten (im Wesentlichen hergestellt wie im Beispiel 6 von U.S.-Patent 4 160 648 beschrieben) als Trägeröl
Der in den obigen Einzylindermotortests eingesetzte Basiskraftstoff war ein bleifreies Normalbenzin ohne Kraftstoffdetergenz. Die Testverbindungen wurden mit dem Basiskraftstoff derart gemischt, dass eine Konzentration von 50 ppma (Teile pro Million aktive Bestandteile) und 50 ppm α-Hydroxy-ω-4-dodecylphenoxypoly(oxypropylen) mit durchschnittlich 12-13 Oxypropyleneinheiten (im Wesentlichen hergestellt wie im Beispiel 6 von U.S.-Patent 4 160 648 beschrieben) als Trägeröl erhalten wurden.
Die Daten in Tabelle I veranschaulichen, dass die erfindungsgemäßen Polyisobutanylsuccinimide (Beispiel 2) Ablagerungen am Einlassventil sogar in sehr kleiner Konzentration verringern.

Claims

1. Verbindung der Formel:

oder ein kraftstofflösliches Salz davon; worin ist:

R&sub1; eine Polyisobutanylgruppe, die von einem hochreaktiven Polyisobuten mit einer durchschnittlichen Molekülmasse im Bereich von 500 bis 5000 stammt;

R&sub2; eine gerade oder verzweigte Alkylenkette mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen; und

x eine ganze Zahl von 1 bis 4.

2. Verbindung nach Anspruch 1, wobei R&sub1; eine Polyisobutanylgruppe ist, die von einem hochreaktiven Polyisobuten mit einer durchschnittlichen Molekülmasse im Bereich von 500 bis 3000 stammt.

3. Verbindung nach Anspruch 2, wobei R&sub1; eine Polyisobutanylgruppe ist, die von einem hochreaktiven Polyisobuten mit einer durchschnittlichen Molekülmasse im Bereich von 700 bis 3000 stammt.

4. Verbindung nach Anspruch 3, wobei R&sub1; eine Polyisobutanylgruppe ist, die von einem hochreaktiven Polyisobuten mit einer durchschnittlichen Molekülmasse im Bereich von 900 bis 2500 stammt.

5. Verbindung nach Anspruch 4, wobei das hochreaktive Polyisobuten mindestens 70% Methylvinylidenisomer enthält.

6. Verbindung nach Anspruch 1, wobei R&sub2; ein Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ist.

7. Verbindung nach Anspruch 6, wobei R&sub2; ein Alkylenrest mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen ist.

8. Verbindung nach Anspruch 1, wobei x eine ganze Zahl 1 oder 2 ist.

9. Kraftstoffzusammensetzung, umfassend eine größere Menge Kohlenwasserstoffe, die im Benzin- oder Dieselbereich sieden, und eine als Detergens wirkende Menge einer Verbindung der Formel I nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder ein kraftstofflösliches Salz davon.

10. Kraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 9, die 50 bis 2500 Gewichtsteile pro Million der Verbindung enthält.

11. Kraftstoffkonzentrat, umfassend ein inertes stabiles oleophiles organisches Lösungsmittel, das im Bereich von 150ºF bis 400ºF siedet, und 10 bis 70. Gew.% einer Verbindung der Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder ein kraftstofflösliches Salz davon.