Polyamin-Additive für Kraft- und Schmierstoffe
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Polyaminen mit wenigsten einer terminalen sekundären oder tertiären Aminfunktion als Detergensadditiv für Kraft- und Schmierstoffe; Additivkonzentrate, enthaltend derartige Polyamine; mit diesen Polya¬ minen additivierte Kraft- und Schmierstoffe und Verfahren zu deren Herstellung.
Stand der Technik:
Während des Betriebs von Verbrennungsmotoren kann es zur Ausbildung unerwünschter Ablagerungen im Bereich des Brennraums und des Kraftstoffeinlasssystems kommen. Bei Dieselkraftstoffen sind Koksablagerungen im Bereich der Einspritzdüsen und -löcher zu beobachten, die in direkteinspritzenden Hochleistungssystemen, wie "common rail", "Pumpe-Düse" oder "Pumpe-Leitung- Düse", die optimale Ausbildung eines feinverteilten Kraftstoffnebels beeinträchtigen und dadurch zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch und Emissionen führen. Um die mit dem Auftreten solcher Ablagerungen verbundenen Störungen zu minimieren oder ganz zu verhindern werden den Kraftstoffen sogenannte Detergensadditive zugesetzt.
Beispiele solcher Detergensadditive umfassen insbesondere Polyalkenylsuccinimide. Diese finden üblicherweise in Kombination mit anderen Additiven mannigfache Anwen- düng in Kraftstoffen und Schmiermitteln, vgl. z.B. EP-A-0264247, EP-A-0271937 und WO-A-98/42808.
So beschreibt die WO-A-98/42808 den Einsatz spezieller Reaktionsprodukte aus ei¬ nem Polyalkenylderivat einer monoethylenisch ungesättigten C4-C10-Dicarbonsäure mit einem Polyamin mit terminalen primären Amingruppen als Detergensadditiv für schwe¬ felarme Dieselkraftstoffe.
Aus der DE-A- 101 23 553 ist ein Verfahren zur Herstellung von Poylalkenylsuccinimi- den bekannt, bei welchem PIBSA z.B. in Gegenwart eines Alkohols mit einem Oligo- oder Polyamin umsetzt. Die verwendeten Oligo- oder Polyamine weisen ebenfalls ter¬ minale primäre Amingruppen auf.
Die WO 2004/024851 beschreibt synergistisch wirkende Additivmischungen für Kraft- und Schmierstoffe aus einem Additiv mit Detergenswirkung und einer teilweise oder
vollständig neutralisierten Fettsäure. Als Detergensadditive werden unter anderem Verbindungen mit einem hydrophoben Kohlenwasserstoffrest mit einem Mn von 85 bis 20000 genannt, deren polare Kopfgruppe ausgewählt ist unter von Carbonsäurean¬ hydriden abgeleiteten Gruppierungen mit Hydroxy- und/oder Amino- und /oder Amido und/oder Imidogruppen. Dicarbonsäureiminde von Polyalkylenpolyaminen mit termina¬ len sekundären oder tertiären Aminendgruppen im Endprodukt wurden darin nicht untersucht.
Nachteilig bei den im Stand der Technik beschriebenen Additiven bzw. Additivgemi- sehen ist, dass zur Erzielung eines reinigenden oder reinhaltenden Effekts relativ hohe Dosierraten erforderlich sind.
Kurze Beschreibung der Erfindung:
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, verbesserte Detergensadditive für Kraftstoff- und Schmierstoffzusammensetzungen, insbesondere Dieselkraftstoffe be¬ reitzustellen, die auch bei geringeren Dosierraten wirksam sind und insbesondere eine Düsenverkokung wirksam verringern.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass obige Aufgabe gelöst wird durch Bereit¬ stellung von linearen Polyaminen mit wenigsten einer terminalen sekundären oder ter¬ tiären Aminfunktion als Detergensadditiv für Kraft- und Schmierstoffe.
Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung einer Verbindung der allgemeinen Formel I
R1R2N((CH2)xNH)y(CH2)zNR3R4 (I)
worin R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander für H oder C1-C10-AIkYl stehen, wobei
R1und R2 sowie R3 und R4 nicht gleichzeitig für H stehen; oder R1und R2 zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen C4-C6-Dicarbonsäureimidring bilden, der mit wenigstens einem Polyalkenylrest R substituiert ist, der ein zahlenmittle¬ res Molekulargewicht Mn von 100 bis 2500 aufweist und wobei vorzugsweise gleichzei- tig R3 und R4 für C1-C10-AIkVl stehen; y für einen ganzzahligen Wert von 1 bis 100, wie z.B. 1 bis 50 , 1 bis 20 oder 1 bis 10, wie z.B. 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, oder 10 steht und x und z unabhängig voneinander für einen ganzzahligen Wert von 2 bis 12, wie z.B. 2 bis 10, 2 bis 8, 2 bis 6 oder 2, 3 oder 4 stehen, als Detergensadditiv für Kraft- und Schmierstoffe. Insbesondere ist die Verwendung für Dieselkraftstoffe und vor allem zum Zweck der Verringerung der Düsenverkokung bei
Dieselmotoren, zu nennen. Beispielsweise sind erfindungsgemäße Additive zur Verrin¬ gerung der Düsenverkokung bei Dieselmotoren mit Kraftstoffdirekteinspritzung, insbe¬ sondere nach dem „common rail", „Pumpe-Düse", oder „Pumpe-Leitung-Düse"- Prinzip, geeignet.
Unter einer „Verringerung der Düsenverkokung" versteht man eine im Vergleich zum unadditivierten Zustand (d.h. bei Fehlen einer Verbindung der Formel I im Kraftstoff) zu beobachtende teilweise oder vollständige Reduktion des Düsenverkokungsgrads, be¬ stimmt in einem Standard-Motortest, insbesondere in einem unten beschriebenen Mo- tortest zur Bestimmung der prozentualen Luftstromverringerung.
Eine erste bevorzugte Gruppe von Verbindungen umfasst Verbindungen der folgenden allgemeinen Formel Il
((CH2)xNH)y(CH2)zNR3R4 (II)
worin x, y, z, R, R3 und R4 die oben angegebenen Bedeutungen besitzen. Derartige Verbindungen werden also von einer sekundären oder tertiären Aminfunktion termi¬ niert. Insbesondere genannt sind Verbindungen der Formel Il worin R3 und R4 gleich oder verschieden sind und für eine C1-C10-, C1-C8-, C1-C6-, C1-C5- oder C1-C4- Alkylgruppe stehen.
Erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsformen von Polyalkenylresten R werden später im Abschnitt C2) erläutert. Insbesondere bevorzugt steht R für einen Polyisobu- tenylrest. Der Polyisobutenylrest hat insbesondere ein Mn von etwa 500 bis 1000.
Eine zweite bevorzugte Gruppe von Verbindung umfasst Verbindungen der Formel I, worin R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander für H oder Ci-C1o-Alkyl stehen, wobei R1 und R2 sowie R3 und R4 nicht gleichzeitig für H stehen, und x, y und z die oben an¬ gegebenen Bedeutungen besitzen. Derartige Verbindungen werden also von zwei se- kundären und/oder tertiären Aminfunktionen terminiert.
Bevorzugt sind insbesondere solche Verbindungen der Formel I und II, worin x und z unabhängig voneinander für einen ganzzahligen Wert von 2, 3 oder 4 stehen und y für 1 , 2 oder 3 steht.
Weiterhin sind solche Verbindungen der Formel I und Il besonders bevorzugt, worin R3 und R4 unabhängig voneinander für H oder C1-C8-, C1-C6-, Ci-C5- oder Ci-C4-Alkyl,
stehen, wobei aber R3 und R4 nicht gleichzeitig für H stehen können; oder worin R3 und R4 gleichzeitig für C1-C8-, CrC6-, C1-C5- oder CrC4-Alkyl stehen. Bevorzugt besit¬ zen R3 und R4 gleiche Bedeutungen.
Besonders bevorzugt sind auch Verbindungen der Formel I worin R1, R2, R3 und R4 gleichzeitig für CrC4-Alkyl stehen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform verwendet man die bei der Herstellung von Verbindungen der Formel I anfallenden, gegebenenfalls teilgereinigten, Reakti- onsprodukte oder -gemische.
So kann man erfindungsgemäß z.B. ein Reaktionsprodukt, umfassend eine Imid- Verbindung der Formel I verwenden, wie z.B. eine Verbindung der Formel II, wobei das Reaktionsprodukt erhältlich ist durch Umsetzung eines cyclischen C4-C6- Dicarbonsäureanhydrids, das mit wenigstens einem Polyalkenylrest R substituiert ist, der ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 100 bis 2500 aufweist, mit einem Polyamin der Formel III
H2N((CH2)xNH)y(CH2)zNR3R4 (III)
worin x, y, z, R3 und R4 die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, gegebenenfalls gefolgt von einer Abtrennung flüchtiger Bestandteile des Reaktionsgemischs. Die Um¬ setzung kann dabei gemäß Offenbarung der DE-A-101 23 553 erfolgen.
Der Einsatz der oben beschriebenen Detergensadditive erfolgt gewöhnlich in Kombination mit wenigstens einem weiteren herkömmlichen Kraft- oder Schmierstoffadditiven, die später noch genauer beschrieben werden.
Die Zugabe des Additivs der Formel I erfolgt in einer Menge von etwa 1- 200 mg/kg Kraftstoff, besonders bevorzugt in einer Dosierung von 1 bis 100, 1 bis 50, 1 bis 30, 2 bis 20 oder 2 bis 16 mg/kg Kraftstoff.
Die Zugabe des Additivs der Formel I erfolgt bevorzugt in einer Menge, die eine Verko¬ kungsgrad von maximal 80%, vorzugsweise maximal 70 %, wie z.B. 0 bis 65% , 2 bis 50 % oder 5 bis 40 %, bestimmt nach CEC F23 A 01 (in einem XUD9 Testmotor bei 0,1 mm Nadelhub) über die prozentuale Luftstrombehinderung, bewirkt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft Kraftstoffzusammensetzungen, umfas¬ send in einer Hauptmenge eines im Bereich von 100 bis 5000C, wie z.B. 150 bis 4000C oder 160 bis 3600C, siedenden Kohlenwasserstoffkraftstoffs, insbesondere eines Mit-
teldestillatbrennstoffs, wie z.B. Dieselkraftstoff, eine wirksame Menge wenigstens eines Detergensadditivs der Formel I, gemäß obiger Definition.
Gegenstand der Erfindung sind auch Schmierstoffzusammensetzungen, enthaltend in einem üblichen Schmierstoff wenigstens eine wirksame Menge wenigstens eines De¬ tergensadditivs der Formel I, gemäß obiger Definition.
Die Erfindung betrifft außerdem Additivkonzentrate, enthaltend wenigstens ein Deter- gensadditiv der Formel I, gemäß obiger Definition, in Kombination mit wenigstens ei- nem weiteren üblichen Kraft- oder Schmierstoffadditivadditiv. Das erfindungsgemäße Additiv liegt in den Konzentraten vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 70 Gew.-% und insbesondere von 20 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Konzentrats, vor.
Gegenstand der Erfindung ist auch Verfahren zur Herstellung einer Kraftstoffzusam¬ mensetzung mit verbesserter Kraftstoffeinlassystem-reinigender Wirkung, wobei man einer handelsüblichen Kraftstoffzusammensetzung eine wirksame Menge wenigstens einer Verbindung gemäß obiger Definition oder eines Additivkonzentrats gemäß obiger Definition zusetzt.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schmier¬ stoffzusammensetzung mit verbesserter reinigender Wirkung, wobei man einer han¬ delsüblichen Schmierzusammensetzung eine wirksame Menge wenigstens einer Ver¬ bindung gemäß obiger Definition eines Additivkonzentrats gemäß obiger Definition zusetzt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung:
A) Bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Polyamine
In vorstehender Definition für die Reste R1, R2, R3 und R4 steht C1-C10-AIkYl insbeson¬ dere für CrC4-Alkylreste, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, Isobu- tyl, tert-Butyl, sowie die langkettigeren Reste Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl und Decyl, sowie die ein- oder mehrfach, wie z.B. ein-, zwei- oder dreifach, verzweigten Analoga davon.
Der
ist insbesondere von monoethylenisch ungesättigten Cj-Cβ-Dicarbonsäuren und deren Derivaten, wie insbesondere Anhydriden, abgeleitet. Geeignete Dicarbonsäuren sind die einfach ungesättigten Formen von Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure.
A1) Dicarbonsäureimid-Derivate der Gruppe 1
Diese Verbindungen sind beispielsweise durch die Umsetzung einer mit einem hydro- phoben Kohlenwasserstoffrest substituierten Dicarbonsäure oder eines mit einem hyd¬ rophoben Kohlenwasserstoffrest substituierten Dicarbonsäurederivats mit einem Amin, das wenigstens eine NH2-Gruppe besitzt, erhältlich. Vorzugsweise wird ein Carbonsäu¬ reanhydrid umgesetzt.
Das molare Verhältnis von Dicarbonsäure(derivat)-Gruppen zu Kohlenwasserstoffrest liegt im Bereich von 0,8 zu 2, oder 0,9 zu 1 ,5 oder 0,9 zu 1 ,05, wie z.B. auch in EP-A-O 355 895 und 0 587 381 beschrieben.
Bei der Umsetzung von solchen Dicarbonsäuren bzw. ihren Derivaten, insbesondere von Dicarbonsäureanhydriden, mit Aminen können Produktgemische entstehen, die Dicarbonsäuremonoamide, Dicarbonsäurediamide, Ammoniumsalze von Dicarbonsäu- remonoamiden, Dicarbonsäuremonoamidmonoester, Amidine sowie Dicarbonsäure- mono- und -diimide umfassen. Als erfindungsgemäßes Additiv geeignet sind dabei sowohl die einzelnen genannten Acylierungsprodukte als auch deren Gemische.
Bevorzugt werden jedoch Dicarbonsäureimide, insbesondere Dicarbonsäuremonoimi- de und Gemische, die diese enthalten. Der Imidanteil liegt insbesondere in einem Be¬ reich von 1 bis 100 Mol%, wie z.B. 10 bis 95 Mol% oder 30 bis 90 Mol%.
Das Kopplungsverhältnis (PIBSA/AMIN) liegt im Bereich von 0,5 zu 2 bezogen auf das Verhältnis von Bernsteinsäuregruppen zu Amin, wie z.B. 0,8 bis 1 ,2, besonders bevor¬ zugt bei 0,9 bis 1 ,05.
Für die Umsetzung mit der Dicarbonsäure bzw. dem Dicarbonsäurederivat geeignete Amine sind Polyamine der obigen Formel III.
Geeignete Polyamine sind beispielsweise die Mono-N,N-Dialkylderivate von Diethy- lentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin, Dipropy- lentriamin, Tripropylenetetramin, Tetrapropylenpentamin, Pentapropylenhexamin, Dibu- tylentriamin, Tributylentetramin, Tetrabutylenpentamin, Pentabutylenhexamin.
Als Beispiele können genannt werden: N,N-Dimethyldimethylentriamin, N1N- Diethyldimethylentriamin, N,N-Dipropyldimethylentriamin, N,N-Dimethyldiethylen-1 ,2- triamin, N,N-Diethyldiethylen-1 ,2-triamin, N,N-Dipropyldiethylen-1 ,2-triamin, N1N- Dimethyldipropylen-1 ,3-triamin (i.e. DMAPAPA), N,N-Diethyldipropylen-1 ,3-triamin, N,N-Dipropyldipropylen-1 ,3-triamin, N,N-Dimethyldibutylen-1 ,4-triamin, N1N-
Diethyldibutylen-1 ,4-triamin, N,N-Dipropyldibutylen-1 ,4-triamin, N1N- Dimethyldipentylen-1 ,5-triamin, N,N-Diethyldipentylen-1 ,5-triamin, N1N- Dipropyldipentylen-1 ,5-triamin, N,N-Dimethyldihexylen-1 ,6-triamin, N1N- Diethyldihexylen-1 ,6-triamin und N,N-Dipropyldihexylen-1 ,6-triamin,
A2) Polyamine der Gruppe 2, die mit zwei sekundären und/oder tertiären Aminfunktio- nen terminiert sind
Als nichtlimitierende Beispiele können genannt werden:
Lineare, mit identischen N,N-Dialkylaminogruppen terminierte Polyamine, wie Bis[2- (N,N-Dimethylamino)ethyl]amin, Bis[2-(N,N-Diethylamino)ethyl]amin, Bis[2-(N,N- Dipropylamino)ethyl]amin, Bis[3-(N,N-Dimethylamino)propyl]amin, Bis[3-(N,N- Diethylamino)propyl]amin, Bis[3-(N,N-Dipropylamino)propyl]amin, Bis[4-(N,N-Dimethyl- amino)butyl]amin, Bis[4-(N,N-Diethylamino)butyl]amin, Bis[4-(N,N-
Dipropylamino)butyl]amin, Bis[5-(N,N-Dimethylamino)pentyl]amin, Bis[5-(N,N- Diethylamino)pentyl]amin, Bis[5-(N,N-Dipropylamino)pentyl]amin, Bis[6-(N,N- Dimethylamino)hexyl]amin, Bis[6-(N,N-Diethylamino)hexyl]amin, Bis[6-(N,N- Dipropylamino)hexyl]amin und die entsprechenden mit identischen Monoalkylami- nogruppen terminierten Analoga. Weiterhin brauchbar sind entsprechende Polyamine die mit verschiedenen Mono- oder Dialkylaminogruppen terminiert sind, sowie Gemi¬ sche solcher Verbindungen.
Polyamine des obigen Typs sind in Kirk-Othmers "Encyclopedia of Chemical Technology", 2. Auflage, Band 7, Seiten 22 bis 37, Interscience Publishers, New York (1965, Kapitel "Ethylenamines" beschrieben.
B) Herstellung erfindungsgemäßer Additive
B1 ) Dicarbonsäureimid-Additive der Gruppe 1
Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen sind dem Fachmann bekannt. Ein be¬ sonders geeignetes Verfahren zur Herstellung von Polyalkenylsuccinimiden ist in der deutschen Patentanmeldung DE-A-10123553.4 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. Dabei wird ein Polyalkenylbernsteinsäureanhydrid zuerst mit einem Alkohol oder einem Phenol und anschließend mit einem Amin umge¬ setzt. Alternativ wird das Polyalkenylbernsteinsäureanhydrid mit dem Amin in Gegen¬ wart eines Alkohols oder eines Phenols umgesetzt.
Zur Herstellung von Polyalkenylbernsteinsäureimiden geeignete Alkohole sind vor¬ zugsweise einwertig; geeignet sind jedoch auch mehrwertige Alkohole.
Bevorzugt werden einwertige Alkohole mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen verwendet, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, sec-Butanol, Isobutanol, tert- Butanol, 2-Hydroxymethylfuran, Amylalkohol, Isoamylalkohol, Vinylcarbinol, Cyclohe- xanol, n-Hexanol, 6-Caprylalkohol, 2-Ethylhexanol, n-Decanol, Laurylalkohol, Isoocty- lalkohol und deren Gemische. Bevorzugte Alkohole sind solche mit 6 bis 16 Kohlen¬ stoffatomen. Besonders bevorzugt ist 2-Ethylhexanol.
Geeignete Phenole umfassen Phenol, Naphthol, (o,p)-Alkylphenole und Salicylsäure.
Verfahren zur Herstellung von Polyalkenyl-substituierten Dicarbonsäuren bzw. deren Derivate sind bekannt. So beschreibt die deutsche Patentanmeldung DE-A- 10123553.4 die Herstellung einer Polyolefin-substituierten Carbonsäure bzw. eines Derivats davon durch die Umsetzung eines Polyalkens mit einer einfach ungesättigten Säure oder ihrem Derivat, wobei sich in einer en-Reaktion das Polyalkylen an die Dop¬ pelbindung der Säurekomponente anlagert. Andere Verfahren sind z.B. auch in der WO-A-98/42808 beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird.
B2) Polyamine der Gruppe 2 mit zwei terminalen sekundären oder tertiären Aminfunk- tion .
Deren Herstellung erfolgt wie beschrieben in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th ed, 2000, Electronic release, Capt 8.2, Oligo- and Polyamines.
Die Herstellung der Polyamine der Formel III erfolgt in analoger Weise.
C) Verschiede Anwendungen erfindungsgemäßer Polyamine
Die erfindungsgemäßen Polyamineprodukte lassen sich als Additive (meist in Form von Additivpaketen oder Konzentraten) für Kraftstoffe, insbesondere Dieselkraftstoff, Heizöl, Kerosin, bzw. allgemein Mitteldestillate, und Ottokraftstoff, oder Schmiermittel, verwenden.
Wenn die erfindungsgemäßen Polyamine als Dieselkraftstoffadditive verwendet wer¬ den, enthalten diese eine wirksame Menge an Polyamin. Zweckmäßig enthalten die Dieselkraftstoffe einen Anteil von etwa 1 bis 5000 ppm, oder von etwa 5 bis 1000 ppm, wie z.B. etwa 5 bis 200 oder 10 bis 100 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht des Dieselkraftstoffs.
Die verwendeten Dieselkraftstoffadditivgemische enthalten mindestens einen weiteren Zusatzstoff, ausgewählt unter anderen üblichen Detergentien, Korrosionsinhibitoren, Dehazer, Demulgatoren, Antischaummitteln, Antioxidantien, Metalldesaktivatoren, mul¬ tifunktionelle Stabilisatoren, Cetanzahlverbesserern, Verbrennungsverbesserern, Farb- Stoffen, Markern, Lösungsvermittlern, Antistatika, Schmierfähigkeitsverbesserem.
Die erfindungsgemäßen Polyamine können auch als Additive für Heizöl eingesetzt werden. Man verwendet sie in einer wirksamen Menge, zweckmäßig in einer Menge von 10 bis 1000 ppm, vorzugsweise von 50 bis 500 ppm, bezogen auf das Gesamtge- wicht des Heizöls. Dieses kann mindestens einen weiteren Zusatzstoff enthalten, der ausgewählt sein kann unter Korrosionsinhibitoren, Demulgatoren, Antischaummitteln, Antioxidantien, Metalldeaktivatoren, Ferrocenen und Deodorants.
Die erfindungsgemäßen Polyamine können auch als Additive für Ottokraftstoffe einge- setzt werden. Diese enthalten eine wirksame Menge an erfindungsgemäßen Polyami- nen, zweckmäßig von 1 bis 5000 ppm, oder von etwa 5 bis 1000 ppm, wie z.B. etwa 5 bis 200 oder 10 bis 100 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ottokraftstoffs.
Die Ottokraftstoffadditivgemische können auch mindestens einen weiteren Zusatzstoff, ausgewählt unter anderen üblichen Detergensadditiven, Trägerölen, Schmierfähig¬ keitsverbesserem, Lösungsmitteln und Korrosionsinhibitoren enthalten.
Schließlich eignen sich die erfindungsgemäßen Polyamine auch für Schmiermittelzu¬ sammensetzungen, die eine wirksame Menge an erfindungsgemäßen Produkten ent- halten, zweckmäßig 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung.
Die Schmiermittelzusammensetzungen können auch weitere Zusatzstoffe enthalten, die insbesondere ausgewählt sind unter Schmierfähigkeitsverbesserem, Verschleiß- schutzadditiven, Korrosionsinhibitoren, Vl-Verbesserern.
Im Folgenden werden einige als Co-Additive einsetzbare Zusatzstoffe beschrieben:
C1 ) Detergensadditive
Additive mit Detergenswirkung besitzen mindestens einen hydrophoben Kohlenwas¬ serstoffrest mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht (Mn) von 85 bis 20 000 und mindestens eine polare Gruppierung ausgewählt aus:
(a) Mono- oder Polyaminogruppen mit bis zu 6 Stickstoffatomen, wobei mindestens ein Stickstoffatom basische Eigenschaften hat,
(b) Nitrogruppen, gegebenenfalls in Kombination mit Hydroxylgruppen,
(c) Hydroxylgruppen in Kombination mit Mono- oder Polyaminogruppen, wobei min¬ destens ein Stickstoffatom basische Eigenschaften hat,
(d) Polyoxy-C2-C4-alkylengruppierungen, die durch Hydroxylgruppen, Mono- oder Polyaminogruppen, wobei mindestens ein Stickstoffatom basische Eigenschaften hat, oder durch Carbamatgruppen terminiert sind,
(e) Carbonsäureestergruppen,
(f) durch Mannich-Umsetzung von substituierten Phenolen mit Aldehyden und Mo¬ no- oder Polyaminen erzeugte Gruppierungen und
(g) aus Carbonsäureanhydriden abgeleitete Gruppierungen mit Hydroxy- und/oder
Amino- und/oder Amido- und/oder Imidogruppen, wobei diese Imidogruppen-haltigen Detergenzien nicht wie die erfindungsgemä¬ ßen Polyamine der Formel I eine terminale sekundäre oder tertiäre Amingruppe aufweisen.
Mono- oder Polyaminogruppen (a) enthaltende Additive sind vorzugsweise Polyalken- mono- oder Polyalkenpolyamine auf Basis von Polypropen oder von reaktivem (d. h. mit überwiegend endständigen Doppelbindungen - meist in der beta- und gamma- Position) oder konventionellem (d. h. mit überwiegend mittenständigen Doppelbindun¬ gen) Polybuten oder Polyisobuten mit MN = 300 bis 5 000. Derartige Additive auf Basis von reaktivem Polyisobuten, welche aus dem Polyisobuten, welches bis zu 20 Gew.-% n-Buten-Einheiten enthalten kann, durch Hydroformylierung und reduktive Aminierung mit Ammoniak, Monoaminen oder Polyaminen wie Dimethylaminopropylamin, Ethylen- diamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin oder Tetraethylenpentamin hergestellt werden können, sind insbesondere aus der EP-A 244 616 bekannt. Geht man bei der Herstellung der Additive von Polybuten oder Polyisobuten mit überwiegend mittenstän- digen Doppelbindungen (meist in der beta- und gamma-Position) aus, bietet sich der Herstellweg durch Chlorierung und anschließende Aminierung oder durch Oxidation der Doppelbindung mit Luft oder Ozon zur Carbonyl- oder Carboxylverbindung und anschließende Aminierung unter reduktiven (hydrierenden) Bedingungen an. Zur Ami¬ nierung können hier die gleichen Amine wie oben für die reduktive Aminierung des hydroformylierten reaktiven Polyisobutens eingesetzt werden. Entsprechende Additive auf Basis von Polypropen sind insbesondere in der WO-A 94/24231 beschrieben, auf
die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Weitere bevorzugte Monoaminogruppen (a) enthaltende Additive sind die Hydrierungs¬ produkte der Umsetzungsprodukte aus Polyisobutenen mit einem mittleren Polymerisa- tionsgrad P = 5 bis 100 mit Stickoxiden oder Gemischen aus Stickoxiden und Sauer¬ stoff, wie sie insbesondere in WO-A 97/03946 beschrieben sind, auf die hiermit in vol¬ lem Umfang Bezug genommen wird.
Weitere bevorzugte Monoaminogruppen (a) enthaltende Additive sind die aus Polyiso- butenepoxiden durch Umsetzung mit Aminen und nach-folgende Dehydratisierung und Reduktion der Aminoalkohole erhältlichen Verbindungen, wie sie insbesondere in DE-A 196 20 262 beschrieben sind, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Nitrogruppen, gegebenenfalls in Kombination mit Hydroxylgruppen, (b) enthaltende Additive sind vorzugsweise Umsetzungsprodukte aus Polyisobutenen des mittleren Polymerisationsgrades P = 5 bis 100 oder 10 bis 100 mit Stickoxiden oder Gemischen aus Stickoxiden und Sauerstoff, wie sie insbesondere in WO-A 96/03367 und WO- A 96/03479 beschrieben sind, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. Diese Umsetzungsprodukte stellen in der Regel Mischungen aus reinen Nitropolyisobutenen (z. B. alpha, beta-Dinitropolyisobuten) und gemischten Hydroxynitropolyisobutenen (z. B. alpha-Nitro-beta-hydroxypolyisobuten) dar.
Hydroxylgruppen, gegebenenfalls in Kombination mit Mono- oder Polyaminogruppen, (c) enthaltende Additive sind insbesondere Umsetzungsprodukte von Polyisobutene- poxiden, erhältlich aus vorzugsweise überwiegend endständige Doppelbindungen aufweisendem Polyisobuten mit MN = 300 bis 5 000, mit Ammoniak, Mono- oder PoIy- aminen, wie sie insbesondere in EP-A 476 485 beschrieben sind, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Polyoxy-C2- bis C4-alkylengruppierungen (d) enthaltende Additive sind vorzugsweise Polyether oder Polyetheramine, welche durch Umsetzung von C2- bis C6o-Alkanolen, C6- bis C30-Alkandiolen, Mono- -oder Di-C2-C30-alkylaminen, Ci-C30- Alkylcyclohexanolen oder CrC30-Alkylphenolen mit 1 bis 30 mol Ethylenoxid und/oder Propylenoxid und/oder Butylenoxid pro Hydroxylgruppe oder Aminogruppe und, im Falle der Polyetheramine, durch anschließende reduktive Aminierung mit Ammoniak, Monoaminen oder Polyaminen erhältlich sind. Derartige Produkte werden insbesonde¬ re in EP-A 310 875, EP-A 356 725, EP-A 700 985 und US-A 4 877 416 beschrieben, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. Im Falle von Polyethem erfül¬ len solche Produkte auch Trägeröleigenschaften. Typische Beispiele hierfür sind Tride- canol- oder Isotridecanolbutoxylate, Isononylphenolbutoxylate sowie Polyisobutenolbu- toxylate und -propoxylate sowie die entsprechenden Umsetzungsprodukte mit Ammo-
niak.
Carbonsäureestergruppen (e) enthaltende Additive sind vorzugs-weise Ester aus Mo¬ no-, Di- oder Tricarbonsäuren mit langkettigen Alkanolen oder Polyolen, insbesondere solche mit einer Mindest-viskosität von 2 mm2 bei 100 0C, wie sie insbesondere in
DE-A 38 38 918 beschrieben sind, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. Als Mono-, Di- oder Tricarbonsäuren können aliphatische oder aromatische Säu¬ ren eingesetzt werden, als Es-teralkohole bzw. -polyole eignen sich vor allem langket- tige Vertreter mit beispielsweise 6 bis 24 C-Atomen. Typische Vertreter der Ester sind Adipate, Phthalate, iso-Phthalate, Terephthalate und Trimellitate des iso-Octanols, iso- Nonanols, iso-Decanols und des iso-Tridecanols. Derartige Produkte erfüllen auch Trägeröleigenschaften.
Durch herkömmliche Mannich-Umsetzung von phenolischen Hydroxylgruppen mit Al- dehyden und Mono- oder Polyaminen erzeugte Gruppierungen (f) enthaltende Additive sind vorzugsweise Umsetzungsprodukte von polyisobutensubstituierten Phenolen mit Formaldehyd und primären Mono- oder Polyaminen wie Ethylendiamin, Diethylentria- min, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin oder Dimethyl-aminopropylamin. Derar¬ tige "Polyisobuten-Mannichbasen" sind insbesondere in der EP-A 831 141 beschrie- ben, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Aus Carbonsäureanhydriden abgeleitete Gruppierungen mit Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Amido- und/oder Imidogruppen (g) enthaltende Additive sind vorzugsweise entsprechende Derivate von Dicarbonsäureanhydriden, besonders bevorzugt von Bernsteinsäureanhydrid. Es versteht sich von selbst, dass der Begriff "aus Carbonsäu¬ reanhydriden abgeleitete Gruppierungen..." nicht zwangsläufig erfordert, dass tatsäch¬ lich von den Carbonsäureanhydriden ausgegangen werden muss. Selbstverständlich können solche Gruppierungen auch durch die Umsetzung anderer Carbonsäurederiva¬ te, die die erforderliche Aktivität besitzen, z. B. Carbonsäurehalogenide, oder auch durch die Umsetzung der Carbonsäure selbst, wenn geeignete Aktivierungsmaßnah¬ men ergriffen werden, erhalten werden. Carbonsäureanhydride sind jedoch besonders geeignete Derivate für die Überführung in die genannten Gruppierungen.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei der polaren Gruppierung der Komponente A um eine aus Carbonsäureanhydriden abgeleitete Gruppierung mit Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Amido- und/oder Imidogruppen (g), insbesondere mit Amido- und/oder Imidogruppen, d. h. um N-Acyl-Gruppierungen.
Bei dem hydrophoben Kohlenwasserstoffrest der oben beschriebenen Detergensaddi- tive (a) bids (g) sowie bei dem hydrophoben Rest R von erfindungsgemäßen Polyamin- Detergenzien der Formeln I und Il handelt es sich vorzugsweise um einen Homo- oder
Copolymerrest, dessen Wiederholungseinheiten von Monomeren abgeleitet sind, die ausgewählt sind unter Propen, n-Buten und Isobuten sowie Gemischen davon.
Besonders bevorzugt steht der Homo- oder Copolymerrest für einen Poylisobuten- Rest. Insbesondere steht der Homo- oder Copolymerrest für einen Rest, der sich von so genannten "reaktiven" Polyisobutenen ableitet, welche sich von den "niedrigreakti¬ ven" Polyisobutenen durch den Gehalt an terminal angeordneten Doppelbindungen unterscheiden. Reaktive Polyisobutene unterscheiden sich von niedrigreaktiven da¬ durch, dass sie wenigstens 50 Mol-%, vorzugsweise wenigstens 60 Mol-% und beson- ders bevorzugt wenigstens 80 Mol-%, bezogen auf die Gesamtanzahl an Polyisobuten- Makromolekülen, terminal angeordnete Doppelbindungen besitzen. Bei den terminal angeordneten Doppelbindungen kann es sich sowohl um Vinyldoppelbindungen [- CH=C(CH3);.] als auch um Vinyliden-Doppelbindungen [-CH2-C(=CH2)-CH3] handeln. Bevorzugt sind insbesondere Polyisobutene, die einheitliche Polymergerüste aufwei- sen. Einheitliche Polymergerüste weisen insbesondere solche Polyisobutene auf, die zu wenigstens 85 Gew.-%, vorzugsweise zu wenigstens 90 Gew.-% und besonders bevorzugt zu wenigstens 95 Gew.-% aus Isobuteneinheiten aufgebaut sind. Beispiels¬ weise weisen solche reaktiven Polyisobutene ein zahlenmittleres Molekulargewicht im Bereich von 100 bis 20 000 auf. Geeignet zur Herstellung von Kraftstoffadditiven sind insbesondere reaktive Polyisobutene, die ein zahlenmittleres Molekulargewicht im Be¬ reich von 100 bis 3 000, wie 200 bis 2 500 oder 500 bis 1 500, aufweisen, z. B. ein zahlenmittleres Molekulargewicht von etwa 550, etwa 800 oder etwa 1 000.
Geeignet zur Herstellung von Schmierstoffadditiven sind insbesondere reaktive Polyi- sobutene, die ein zahlenmittleres Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 15 000, besonders bevorzugt 1300 bis 12500 und ganz besonders bevorzugt 2000 bis 10 000, aufweisen, z. B. ein zahlenmittleres Molekulargewicht von etwa 1500, etwa 2000 oder etwa 2300.
Vorzugsweise weisen die reaktiven Polyisobutene darüber hinaus eine Polydispersität von kleiner 3,0, insbesondere kleiner 1 ,9 und besonders bevorzugt von kleiner 1 ,7 oder kleiner 1 ,5, auf. Unter Polydispersität versteht man den Quotienten aus gewichtsmittle¬ rem Molekulargewicht Mw geteilt durch das zahlenmittlere Molekulargewicht MN.
Besonders geeignete reaktive Polyisobutene sind z. B. die Glissopal-Marken der BASF AG, insbesondere Glissopal 1000 (MN = 1 000) und Glissopal V 33 (MN = 550) und Glissopal 2300 (MN = 2 300) und deren Mischungen. Andere zahlenmittlere Molekular¬ gewichte können nach im Prinzip bekannter Weise durch Mischen von Polyisobutenen unterschiedlicher zahlenmittlerer Molekulargewichte oder durch extraktive Anreiche- rung von Polyisobutenen bestimmter Molekulargewichtsbereiche eingestellt werden.
C2) Kaltfließverbesserer
Die Kälteeigenschaften verbessernde Additive (Kaltfließverbesserer) umfassen Mittel¬ destillat-Fließverbesserer ("MDFI"), Paraffindispergatoren ("WASA") und die Kombina- tion der beiden Additive ("WAFI").
Zu den geeigneten Kaltließverbesserem gehören insbesondere folgende Wirkstoff¬ gruppen, wie sie z.B. in der WO 95/33805 beschrieben sind:
(aa) Copolymere von Ethylen mit wenigstens einem weiteren ethylenisch ungesättig¬ ten Monomer, die von den erfindungsgemäß verwendeten Polymeren verschie¬ den sind;
(ab) Kammpolymere;
(ac) Polyoxyalkylene; (ad) polare Stickstoffverbindungen;
(ae) Sulfocarbonsäuren oder Sulfonsäuren oder deren Derivate; und
(af) Poly(meth)acrylsäureester.
Bei den Copolymeren von Ethylen mit wenigstens einem weiteren ethylenisch ungesät- tigten Monomer (aa) ist das Monomer vorzugsweise ausgewählt unter Alkenylcarbon- säureestem, (Meth)Acrylsäureestern und Olefinen.
Geeignete Olefine sind beispielsweise solche mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen sowie mit 1 bis 3, vorzugsweise mit 1 oder 2, insbesondere mit einer, Kohlenstoff-Kohlenstoff- Doppelbindung. Im zuletzt genannten Fall kann die Kohlenstoff-Kohlenstoff- Doppelbindung sowohl terminal (α-Olefine) als auch intern angeordnet sein kann. Be¬ vorzugt sind jedoch α-Olefine, besonders bevorzugt α-Olefine mit 3 bis 6 Kohlenstoff¬ atomen, wie Propen, 1 -Buten, 1-Penten und 1 -Hexen.
Geeignete (Meth)Acrylsäureester sind beispielsweise Ester der (Meth)Acrylsäure mit CrC10-Alkanolen, insbesondere mit Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n- Butanol, sec-Butanol, Isobutanol, tert-Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol, 2-Ethylhexanol, Nonanol und Decanol.
Geeignete Alkenylcarbonsäureester sind beispielsweise die Vinyl- und Propenylester von Carbonsäuren mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, deren Kohlenwasserstoffrest linear oder verzweigt sein kann. Bevorzugt sind hierunter die Vinylester. Unter den Carbon¬ säuren mit verzweigtem Kohlenwasserstoffrest sind solche bevorzugt, deren Verzwei¬ gung sich in der α-Position zur Carboxylgruppe befindet, wobei das α-Kohlenstoffatom besonders bevorzugt tertiär ist, d. h. die Carbonsäure eine sogenannte Neocarbonsäu- re ist. Vorzugsweise ist der Kohlenwasserstoffrest der Carbonsäure jedoch linear.
Beispiele für geeignete Alkenylcarbonsäureester sind Vinylacetat, Vinylpropionat, Vi- nylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Neopentansäurevinylester, Hexansäurevinylester, Neononansäurevinylester, Neodecansäurevinylester und die entsprechenden Propeny- lester, wobei die Vinylester bevorzugt sind. Ein besonders bevorzugter Alkenylcarbon¬ säureester ist Vinylacetat.
Besonders bevorzugt ist das ethylenisch ungesättigte Monomer ausgewählt unter Al- kenylcarbonsäureestern.
Geeignet sind auch Copolymere, die zwei oder mehrere voneinander verschiedene Alkenylcarbonsäureester einpolymerisiert enthalten, wobei diese sich in der Alkenyl- funktion und/oder in der Carbonsäuregruppe unterscheiden. Ebenfalls geeignet sind Copolymere, die neben dem/den Alkenylcarbonsäureester(n) wenigstens ein Olefin und/oder wenigstens ein (Meth)Acrylsäureester einpolymerisiert enthalten.
Das ethylenisch ungesättigte Monomer ist im Copolymer in einer Menge von vorzugs¬ weise 1 bis 50 Mol.-%, besonders bevorzugt von 10 bis 50 Mol.-% und insbesondere von 5 bis 20 Mol.-%, bezogen auf das Gesamtcopolymer, einpolymerisiert.
Das Copolymer (aa) weist vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 1000 bis 20000, besonders bevorzugt von 1000 bis 10000 und insbesondere von 1000 bis 6000, auf.
Kammpolymere (ab) sind beispielsweise solche, die in "Comb-Like Polymers. Structure and Properties", N. A. Plate und V. P. Shibaev, J. PoIy. Sei. Macromolecular Revs. 8, Seiten 117 bis 253 (1974) beschrieben sind. Von den dort beschriebenen sind bei¬ spielsweise Kammpolymere der Formel Il geeignet
worin
D für R17, COOR17, OCOR17, R18, OCOR17 oder OR17 steht,
E für H, CH3, D oder R18 steht,
G für H oder D steht,
J für H, R18, R18COOR17' Aryl oder Heterocyclyl steht,
K für H, COOR18, OCOR18, OR18 oder COOH steht,
L für H, R18 COOR18, OCOR18, COOH oder Aryl steht,
wobei
R17 für einen Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, vor¬ zugsweise mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen, steht,
R18 für einen Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens einem Kohlenstoffatom, vor- zugsweise mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, steht, m für einen Molenbruch im Bereich von 1 ,0 bis 0,4 steht und n für einen Molenbruch im Bereich von 0 bis 0,6 steht.
Bevorzugte Kammpolymere sind beispielsweise durch die Copolymerisation von Ma- leinsäureanhydrid oder Fumarsäure mit einem anderen ethylenisch ungesättigten Mo¬ nomer, beispielsweise mit einem α-Olefin oder einem ungesättigten Ester, wie Vinyl- acetat, und anschließende Veresterung der Anhydrid- bzw. Säurefunktion mit einem Alkohol mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen erhältlich. Weitere bevorzugte Kammpo¬ lymere sind Copolymere von α-Olefinen und veresterten Comonomeren, beispielswei- se veresterte Copolymere von Styrol und Maleinsäureanhydrid oder veresterte Copo¬ lymere von Styrol und Fumarsäure. Auch Gemische von Kammpolymeren sind geeig¬ net. Kammpolymere können auch Polyfumarate oder Polymaleinate sein. Außerdem sind Homo- und Copolymere von Vinylethern geeignete Kammpolymere.
Geeignete Polyoxyalkylene (ac) sind beispielsweise Polyoxyalkylenester, -ether, - ester/ether und Gemische davon. Bevorzugt enthalten die Polyoxyalkylenverbindungen wenigstens eine, besonders bevorzugt wenigstens zwei lineare Alkylgruppen mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen und eine Polyoxyalkylengruppe mit einem Molekulargewicht von bis zu 5000. Die Alkylgruppe des Polyoxyalkylenrestes enthält dabei vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Derartige Polyoxyalkylenverbindungen sind beispielsweise in der EP-A-O 061 895 sowie in der US 4,491 ,455 beschrieben, worauf hiermit im vollem Umfang Bezug genommen wird. Bevorzugte Polyoxyalkylenester, -ether und es¬ ter/ether besitzen die allgemeine Formel III
R19P-(CH2)^xO-R20 (III)
worin
R19 und R20 jeweils unabhängig voneinander für R21, R21OO-, R21-O-CO(CH2)Z- oder R21-O-CO(CH2)Z-CO- stehen, wobei R21 für lineares C^Cao-Alkyl steht, y für eine Zahl von 1 bis 4 steht, x für eine Zahl von 2 bis 200 steht, und z für eine Zahl von 1 bis 4 steht.
Bevorzugte Polyoxyalkylenverbindungen der Formel III, in denen sowohl R19 als auch R20 für R21 stehen, sind Polyethylenglykole und Polypropylenglykole mit einem zahlen¬ mittleren Molekulargewicht von 100 bis 5000. Bevorzugte Polyoxyalkylene der Formel
III, in denen einer der Reste R19 für R21 und der andere für R21-CO- steht, sind Polyo- xyalkylenester von Fettsäuren mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen, wie Stearinsäure oder Behensäure. Bevorzugte Polyoxyalkylenverbindungen, in denen sowohl R19 als auch R20 für einen Rest R21-CO- stehen, sind Diester von Fettsäuren mit 10 bis 30 Kohlen- Stoffatomen, bevorzugt von Stearin- oder Behensäure.
Die polaren Stickstoffverbindungen (ad), die geeigneterweise öllöslich sind, können sowohl ionisch als auch nicht ionisch sein und besitzen vorzugsweise wenigstens ei¬ nen, besonders bevorzugt wenigstens 2 Substituenten der Formel >NR22, worin R22 für einen C8-C40-Kohlenwasserstoffrest steht. Die Stickstoffsubstituenten können auch quaternisiert, das heißt in kationischer Form, vorliegen. Ein Beispiel für solche Stickstoffverbindungen sind Ammoniumsalze und/oder Amide, die durch die Umsetzung wenigstens eines mit wenigstens einem Kohlenwasserstoffrest substituierten Amins mit einer Carbonsäure mit 1 bis 4 Carboxylgruppen bzw. mit einem geeignetem Derivat davon erhältlich sind. Vorzugsweise enthalten die Amine wenigstens einen linearen C8-C40-Alkylrest. Geeignete primäre Amine sind beispielsweise Octylamin, Nonylamin, Decylamin, Undecylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin und die höheren linearen Homologen. Geeignete sekundäre Amine sind beispielsweise Dioctadecylamin und Methylbehenylamin. Geeignet sind auch Amingemische, insbesondere großtechnisch zugänglicher Amingemische, wie
Fettamine oder hydrierte Tallamine, wie sie beispielsweise in Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2000 electronic release, Kapitel "Amines, aliphatic" beschrieben werden. Für die Umsetzung geeignete Säuren sind beispielsweise Cyclohexan-1 ,2-dicarbonsäure, Cyclohexen-1 ,2-dicarbonsäure, Cyclopentan-1 ,2- dicarbonsäure, Naphthalindicarbonsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure,
Terephthalsäure und mit langkettigen Kohlenwasserstoffresten substituierte Bernsteinsäuren.
Ein weiteres Beispiel für polare Stickstoffverbindungen sind Ringsysteme, die wenigs¬ tens zwei Substituenten der Formel -A-NR23R24 tragen, worin A für eine lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe steht, die gegebenenfalls durch eine oder mehrere Gruppen, die ausgewählt sind unter O, S, NR35 und CO, unterbrochen ist, und R23 und R24 für einen C9-C40-Kohlenwasserstoffrest stehen, der gegebenenfalls durch eine oder mehrere Gruppen, die ausgewählt sind unter O, S, NR35 und CO, un¬ terbrochen und/oder durch einen oder mehrere Substituenten, die ausgewählt sind unter OH1 SH und NR35R36 substituiert ist, wobei R35 für CrC4o-Alkyl, das gegebenen¬ falls durch eine oder mehrere Gruppierungen, die ausgewählt sind unter CO, NR35, O und S1 unterbrochen, und/oder durch einen oder mehrere Reste, die ausgewählt sind unter NR37R38, OR37, SR37, COR37, COOR37, CONR37R38, Aryl oder Heterocyclyl substi¬ tuiert ist, wobei R37 und R38 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind unter H oder C1-C4-Alkyl; und R36 für H oder R35 steht.
Vorzugsweise ist A eine Methylen- oder Polymethylengruppe mit 2 bis 20 Methylenein¬ heiten. Beispiele für geeignete Reste R23 und R24 sind 2-Hydroxyethyl, 3- Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl, 2-Ketopropyl, Ethoxyethyl und Propoxypropyl. Bei dem cyclischen System kann es sich sowohl um homocyclische, heterocyclische, konden- sierte polycyclische oder nicht kondensierte polycyclische Systeme handeln. Vorzugs¬ weise ist das Ringsystem carbo- oder heteroaromatisch, insbesondere carboaroma- tisch. Beispiele für derartige polycyclische Ringsysteme sind kondensierte benzoide Strukturen, wie Naphthalin, Anthracen, Phenanthren und Pyren, kondensierte nicht- benzoide Strukturen, wie Azulen, Inden, Hydrinden und Fluoren, nicht kondensierte Polycyclen, wie Diphenyl, Heterocyclen, wie Chinolin, Indol, Dihydroindol, Benzofuran, Cumarin, Isocumarin, Benzthiophen, Carbazol, Diphenylenoxid und Diphenylensulfid, nicht aromatische oder teilweise gesättigte Ringsysteme, wie Decalin, und dreidimen¬ sionale Strukturen, wie σ-Pinen, Camphen, Bornylen, Norbonan, Norbonen, Bicyclooc- tan und Bicycloocten.
Ein weiteres Beispiel für geeignete polare Stickstoffverbindungen sind Kondensate von langkettigen primären oder sekundären Aminen mit Carboxylgruppen-haltigen Polyme¬ ren.
Die hier genannten polaren Stickstoffverbindungen sind in der WO 00/44857 sowie in den darin genannten Literaturstellen beschrieben, worauf hiermit im vollem Umfang Bezug genommen wird.
Geeignete polare Stickstoffverbindungen sind z.B. auch in der DE-A-198 48 621 der DE-A-196 22 052 oder der EP-B-398 101 beschrieben, worauf hiermit Bezug genom¬ men wird.
Geeignete Sulfocarbonsäuren/Sulfonsäuren bzw. deren Derivate (ae) sind beispiels- weise solche der allgemeinen Formel IV
A X
worin
Y für Sθy(NR25 3R26)\ SO3 "(NHR25 2R26)+, SO3-(NH2R25R26), SO3-(NH3R26) oder
SO2NR25R26 steht,
X für Y, CONR25R27, CO2-(NR25 3R27)+, CO2 '(NHR25 2R27)+, R28-COOR27, NR25COR27, R28OR27, R28OCOR27, R28R27, N(COR25)R27 oder Z"(NR25 3R27)+ steht, wobei
R25 für einen Kohlenwasserstoff rest steht,
R26 und R27 für Alkyl, Alkoxyalkyl oder Polyalkoxyalkyl mit wenigstens 10 Kohlen¬ stoffatomen in der Hauptkette stehen, R28 für C2-C5-Alkylen steht, Z" für ein Anionenäquivalent steht und
A und B für Alkyl, Alkenyl oder zwei substituierte Kohlenwasserstoffreste stehen oder gemeinsam mit den Kohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, ein aromatisches oder cycloaliphatisches Ringsystem bilden.
Derartige Sulfocarbonsäuren bzw. Sulfonsäuren und ihre Derivate sind in der EP-A-O 261 957 beschrieben, worauf hiermit im vollem Umfang Bezug genommen wird.
Geeignete Poly(meth)acrylsäureester (af) sind sowohl Homo- als auch Copolymere von Acryl- und Methacrylsäureestem. Bevorzugt sind Acrylsäureester-Homopolymere, die sich von CrC40-Alkoholen ableiten. Bevorzugt sind auch Copolymere von wenigs¬ tens zwei voneinander verschiedenen (Meth)Acrylsäureestem, die sich bezüglich des einkondensierten Alkohols unterscheiden. Gegebenenfalls enthält das Copolymer noch ein weiteres, davon verschiedenes olefinisch ungesättigtes Monomer einpolyme- risiert. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht des Polymers beträgt vorzugsweise 50000 bis 500000. Ein besonders bevorzugtes Polymer ist ein Copolymer von Methac- rylsäure und Methacrylsäureestem von gesättigten C14- und Ci5-Alkoholen, wobei die Säuregruppen mit hydriertem Tallamin neutralisiert sind. Geeignete Po- ly(meth)acrylsäureester sind beispielsweise in der WO 00/44857 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
C2) Schmierfähigkeitsverbesserer
Zu den üblichen Schmierfähigkeitsverbesserem gehören beispielsweise Carbonsäu¬ ren, speziell Fettsäuren, deren Ester, speziell mit Polyolen, Gemische dieser Säuren und Ester, aschefrei verbrennende N-Acylverbindungen, wie
Polyalkenylbemsteinsäureamide, Gemische der vorgenannten Säuren und/oder Ester mit diesen N-Acylverbindungen, wie sie beispielsweise in der WO 96/23855 beschrieben sind, Bis(hydroxyalkyl)fettamine oder Hydroxyacetamide.
C3) Verdünnungsmitteln
Erfindungsgemäße Additive werden häufig zusammen mit Lösungs- oder Verdün¬ nungsmittel formuliert. Geeignete Verdünnungsmittel sind beispielsweise bei der Erdöl¬ verarbeitung anfallende Fraktionen, wie Kerosin, Naphtha oder Brightstock. Geeignet sind darüber hinaus aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe und Alkoxyalka- nole. Bei Mitteldestillaten, insbesondere bei Dieselkraftstoffen bevorzugt verwendete
Verdünnungsmittel sind Naphtha, Kerosin, Dieselkraftstoffe, aromatische Kohlenwas¬ serstoffe, wie Solvent Naphtha schwer, SolvessoR oder ShellsolR sowie Gemische die¬ ser Lösungs- und Verdünnungsmittel
D) Kraftstoffe und Schmierstoffe
Erfindungsgemäß bevorzugt additivierte Kraftstoffe sind Ottokraftstoffe und Mitteldestil¬ late, wie Dieselkraftstoff, Heizöl oder Kerosin, wobei Dieselkraftstoff besonders bevor¬ zugt ist.
Bei den Dieselkraftstoffen handelt es sich beispielsweise um Erdölraffinate, die übli¬ cherweise einen Siedebereich von 100 bis 4000C haben. Dies sind meist Destillate mit einem 95%-Punkt bis zu 3600C oder auch darüber hinaus. Dies können aber auch so¬ genannte "Ultra Low Sulphur Diesel" oder "City Diesel" sein, gekennzeichnet durch einen 95%-Punkt von beispielsweise maximal 3450C und einen Schwefelgehalt von maximal 0,005 Gew.-% oder durch einen 95%-Punkt von beispielsweise 285°C und einen Schwefelgehalt von maximal 0,001 Gew.-%. Neben den durch Raffination erhält¬ lichen Dieselkraftstoffen sind solche, die durch Kohlevergasung oder Gasverflüssigung ("gas to liquid (GTL) Kraftstoffe) erhältlich sind, geeignet. Geeignet sind auch Mischun- gen der vorstehend genannten Dieselkraftstoffe mit regenerativen Kraftstoffen, wie Biodiesel oder Bioethanol.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Additiv zur Additivierung von Diesel¬ kraftstoffen mit niedrigem Schwefelgehalt, d. h. mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,05 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 0,02 Gew.-%, insbesondere von weni¬ ger 0,005 Gew.-% und speziell von weniger als 0,001 Gew.-% Schwefel verwendet.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, ohne sie jedoch einzu¬ schränken.
Beispiele
Herstellungsbeispiel 1 :
Herstellung eines Poyisobutenylsuccinimids der Formel Il (R3,R4 = Methyl, x.z = 3, y = 1 , R = Polyisobutenyl Mn = 550)
In einem Vierhalskolben, ausgerüstet mit Stickstoffhahn, Innenkontakt-Thermofühler und Destillationsbrücke wird eine Mischung aus Polyisobutenylbemsteinsäureanhydrid (PIBSA) (Polyisobutenylkette mit Mn = 550) in 2-Ethylhexanol bei 140 °C unter Stick- Stoff vorgelegt. Unter kräftigem Rühren tropft man N,N-Dimethyldipropylentriamin
(DMAPAPA) rasch zu. Das molare Verhältnis von eingesetztem PIBSA und Amin be-
trägt 1:1 ,05 (Bernsteinsäuregruppen : Amin). Man beobachtet eine exotherme Reaktion mit einem Temperaturanstieg auf 151 0C. Anschließend wird das Reaktionsgemisch auf 170 0C erhitzt und 2,5 Stunden unter Stickstoff gerührt. Dann wird durch 30- minütiges Anlegen eines Vakuums von 500 mbar der enthaltene Alkohol entfernt. Schließlich wird mit Solvesso ® 150 auf eine 50 %ige Lösung verdünnt.
Herstellungsbeispiel 2:
Herstellung eines Poyisobutenylsuccinimids der Formel Il (R3,R4 = Methyl, x,z = 3, y = 1 , R = Polyisobutenyl Mn = 1000)
Man verfährt wie in Beispiel 1 , wobei man jedoch an Stelle von PIBSA 550 die entspre¬ chende molare Menge von PIBSA 1000 (Polyisobutenylkette mit Mn = 1000) verwen¬ det.
Anwendungsbeispiel:
Bestimmung der Detergensaktivität erfindungsgemäßer Polyamine
Die Detergency erfindungsgemäßer Polyamine im Vergleich zu einem handelsüblichen Detergensadditiv wurde in einem standardisierten Testmotor XUD9 (Peugeot-Motor) unter Anwendung der Prüfmethode CEC F23 A 01 bestimmt. Dabei wurde der Verko¬ kungsgrad der Düsen über die Behinderung eines Luftstroms bei 0,1 mm Nadelhub in der Einspritzdüse bestimmt. 100 %ige Behinderung (Flow Restriction) bedeutet voll¬ ständige Verkokung, 0 % bedeutet keine Verkokung.
Folgende Kraftstoffe wurden eingesetzt:
- Haltermann RF 93
Dieselkraftstoff nach EN 590 (S-Gehalt < 50 ppm) Dieselkraftstoff nach EN 590 (S-Gehalt < 10 ppm)
Folgende Additive mit Detergenswirkung wurden eingesetzt:
Kerocom PIBSI: Polyisobutensuccinimid erhältlich durch Umsetzung von Polyi- sobutenbernsteinsäureanhydrid (Polyisobutenylkette mit Mn = 1000) und Tetraethylenpentamin in einem molaren Verhältnis von: 1 :1 ,05 (Bensteinsäure zu Amin) - PIBSI I: gemäß Herstellungsbeispiel 1
PIBSI II: gemäß Herstellungsbeispiel 2
Polyamin: Bis[3-)N,N-Dimethylamino)propyl]amin (Verbindung der Formel I mit R1, R2, R3, R4 = Methyl, x, z = 3 und y = 1)
Bei allen verwendeten PIBSIs wurden PIBSAs mit vergleichbaren Succinylierungsgrad verwendet.
Diese Additive wurden in verschiedenen Dieselkraftstoffen bei unterschiedlicher Dosie¬ rung auf ihre Detergenswirkung in dem oben angegebenen Test untersucht. Die ermit- telten prozentualen Flow Restriction-Werte sind in folgender Tabelle 1 zusammenge- fasst:
Relativ zur verwendeten Vergleichssubstanz zeigen die erfindungsgemäßen Additive deutlich bessere Detergensaktivität bei gleichzeitig niedrigerer Dosierung.