EP3555242B1 - Additive zur verbesserung der thermischen stabilität von kraftstoffen - Google Patents
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- C10L2270/02—Specifically adapted fuels for internal combustion engines
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Definitions
- the present invention relates to the use of certain polymers.
- thermal or oxidation stability measured as text according to DIN EN 15751, of at least 20 hours is required.
- renewable raw materials in particular fatty acid methyl esters (FAME)
- FAME fatty acid methyl esters
- the fuel decomposes at points where the fuel is exposed to oxygen and / or increased temperature, often catalyzed by metal surfaces. Such conditions often exist within the injection system, where elevated temperatures of up to 100 ° C and higher can be reached.
- injection system is understood to mean that part of the fuel system in motor vehicles from the fuel pump up to and including the injector outlet.
- fuel system is understood to mean the components of motor vehicles that are in contact with the respective fuel, preferably the area from the tank up to and including the injector outlet.
- the present invention is based on the object of providing additives for use in modern diesel and gasoline fuels which increase the stability of the fuels, particularly of biofuels.
- copolymers are distinguished in particular by the fact that they act against oxidation and / or thermal stress on fuels, which cause a wide variety of deposits in the fuel and / or injection system that impair the performance of modern diesel engines.
- the monomer (A) is at least one, preferably one to three, particularly preferably one or two and very particularly preferably exactly one ethylenically unsaturated, preferably ⁇ , ⁇ - ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acid or derivatives thereof, preferably a dicarboxylic acid or their derivatives, particularly preferably the anhydride of a dicarboxylic acid, very particularly preferably maleic anhydride.
- the derivatives are preferably anhydrides in monomeric form or di-C 1 -C 4 -alkyl esters, particularly preferably anhydrides in monomeric form.
- C 1 -C 4 -alkyl is understood to mean methyl, ethyl, iso -propyl, n-propyl, n-butyl, iso- butyl, sec- butyl and tert -butyl, preferably methyl and ethyl, particularly preferably methyl.
- the ⁇ , ⁇ - ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids are those mono- or dicarboxylic acids or their derivatives in which the carboxyl group or in the case of dicarboxylic acids at least one carboxyl group, preferably both carboxyl groups, are conjugated with the ethylenically unsaturated double bond.
- Examples of ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acids that are not ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated are cis-5-norbornene-endo-2,3-dicarboxylic acid anhydride, exo-3,6-epoxy-1,2,3,6- tetrahydrophthalic anhydride and cis-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid anhydride.
- Examples of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acids are acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid and ethyl acrylic acid, preferably acrylic acid and methacrylic acid, referred to as (meth) acrylic acid for short in this document, and particularly preferably acrylic acid.
- Particularly preferred derivatives of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acids are methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate and methyl methacrylate.
- dicarboxylic acids examples include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid (2-methylenebutanedioic acid), citraconic acid (2-methylmaleic acid), glutaconic acid (pent-2-ene-1,5-dicarboxylic acid), 2,3-dimethylmaleic acid, 2-methylfumaric acid, 2,3 Dimethylfumaric acid, methylenemalonic acid and tetrahydrophthalic acid, preferably maleic acid and fumaric acid and particularly preferably maleic acid and its derivatives.
- the monomer (A) is maleic anhydride.
- the monomer (B) is at least one, preferably one to four, particularly preferably one to three, very particularly preferably one or two and in particular exactly one ⁇ -olefin having from at least 12 up to and including 30 carbon atoms.
- the ⁇ -olefins (B) preferably have at least 14, particularly preferably at least 16 and very particularly preferably at least 18 carbon atoms.
- the ⁇ -olefins (B) preferably have up to and including 28, particularly preferably up to and including 26, and very particularly preferably up to and including 24 carbon atoms.
- the ⁇ -olefins can preferably be linear or branched, preferably linear 1-alkenes.
- Examples of these are 1-dodecene, 1-tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonodecene, 1-eicoses, 1-docoses, 1-tetracoses, 1-hexa , of which 1-octadecene, 1-eicoses, 1-docoses and 1-tetracoses, and mixtures thereof are preferred.
- ⁇ -olefins (B) are those olefins which are oligomers or polymers of C 2 to C 12 olefins, preferably of C 3 to C 10 olefins, particularly preferably of C 4 to C 6 olefins.
- Examples are ethene, propene, 1-butene, 2-butene, isobutene, pentene isomers and hexene isomers; preference is given to ethene, propene, 1-butene, 2-butene and isobutene.
- ⁇ -olefins (B) are oligomers and polymers of propene, 1-butene, 2-butene, isobutene, and mixtures thereof, especially oligomers and polymers of propene or isobutene or mixtures of 1-butene and 2-butene.
- the oligomers the trimers, tetramers, pentamers and hexamers and mixtures thereof are preferred.
- the olefins (C) may be olefins with a terminal ( ⁇ ) double bond or those with a non-terminal double bond, preferably with an ⁇ double bond.
- the olefin (C) is preferably olefins having 4 to fewer than 12 or more than 30 carbon atoms. If the olefin (C) is an olefin having 12 to 30 carbon atoms, this olefin (C) does not have a double bond in the ⁇ position.
- Examples of aliphatic olefins (C) are 1-butene, 2-butene, isobutene, pentene isomers, hexene isomers, heptene isomers, octene isomers, nonene isomers, decene isomers, undecene isomers and mixtures thereof .
- cycloaliphatic olefins are cyclopentene, cyclohexene, cyclooctene, cyclodecene, cyclododecene, ⁇ - or ⁇ -pinene and mixtures thereof, limonene and norbornene.
- olefins (C) are polymers containing more than 30 carbon atoms of propene, 1-butene, 2-butene or isobutene or olefin mixtures containing such, preferably of isobutene or olefin mixtures containing such, particularly preferably having an average molecular weight M. w in the range from 500 to 5000 g / mol, preferably 650 to 3000, particularly preferably 800 to 1500 g / mol.
- the oligomers or polymers containing isobutene in copolymerized form preferably have a high content of terminally arranged ethylenic double bonds ( ⁇ double bonds), for example at least 50 mol%, preferably at least 60 mol%, particularly preferably at least 70 mol% and very particularly preferably at least 80 mol%.
- C4 raffinates in particular “raffinate 1”
- C4 cuts from isobutane are suitable as isobutene sources for the preparation of such oligomers or polymers containing isobutene in copolymerized form -Dehydrogenation
- a C4 hydrocarbon stream from an FCC refinery unit is also known as a "b / b" stream.
- Suitable isobutene-containing C4 hydrocarbon streams are, for example, the product stream of a propylene-isobutane co-oxidation or the product stream from a metathesis unit, which are usually used after conventional purification and / or concentration.
- Suitable C4 hydrocarbon streams generally contain less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, butadiene.
- the presence of 1-butene and of cis- and trans-2-butene is largely uncritical.
- the isobutene concentration in the said C4 hydrocarbon streams is typically in the range from 40 to 60% by weight.
- raffinate 1 generally consists essentially of 30 to 50% by weight isobutene, 10 to 50% by weight 1-butene, 10 to 40% by weight cis- and trans-2-butene and 2 to 35% by weight % Butanes;
- the undisplayed butenes in raffinate 1 are generally practically inert and only the isobutene is polymerized.
- a technical C4 hydrocarbon stream with an isobutene content of 1 to 100% by weight is used as the monomer source for the polymerization, in particular from 1 to 99% by weight, above all from 1 to 90% by weight, particularly preferably from 30 to 60% by weight, in particular a raffinate 1 stream, a b / b stream from an FCC refinery unit , a product stream from a propylene-isobutane co-oxidation or a product stream from a metathesis unit.
- the use of water as the sole initiator or as a further initiator has proven useful, especially when at temperatures from -20 ° C to + 30 ° C, in particular from 0 ° C to + 20 ° C, polymerized.
- temperatures from -20 ° C. to + 30 ° C., in particular from 0 ° C. to + 20 ° C. it is also possible, however, to dispense with the use of an initiator when using a raffinate 1 stream as the isobutene source.
- the isobutene-containing monomer mixture mentioned can contain small amounts of contaminants such as water, carboxylic acids or mineral acids without there being any critical loss of yield or selectivity. It is expedient to avoid an accumulation of these impurities by removing such pollutants from the isobutene-containing monomer mixture, for example by adsorption on solid adsorbents such as activated carbon, molecular sieves or ion exchangers.
- the monomer mixture preferably contains at least 5% by weight, particularly preferably at least 10% by weight and in particular at least 20% by weight isobutene, and preferably at most 95% by weight, especially preferably at most 90% by weight and in particular at most 80% by weight comonomers.
- the mixture of olefins (B) and optionally (C), averaged over their amounts of substance has at least 12 carbon atoms, preferably at least 14, particularly preferably at least 16 and very particularly preferably at least 17 carbon atoms.
- the upper limit is less relevant and is generally not more than 60 carbon atoms, preferably not more than 55, particularly preferably not more than 50, very particularly preferably not more than 45 and in particular not more than 40 carbon atoms.
- vinyl esters (Da) are vinyl esters of C 2 to C 12 carboxylic acids, preferably vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl pentanoate, vinyl hexanoate, vinyl octanoate, vinyl 2-ethylhexanoate, vinyl decanoate, and vinyl esters of Versatic acids 5 to 10, preferably Vinyl ester of 2,2-dimethylpropionic acid (pivalic acid, Versatic acid 5), 2,2-dimethylbutyric acid (neohexanoic acid, Versatic acid 6), 2,2-dimethylpentanoic acid (neoheptanoic acid, Versatic acid 7), 2,2-dimethylhexanoic acid ( Neooctanoic acid, Versatic acid 8), 2,2-dimethylheptanoic acid (neononanoic acid, Versatic acid 9) or 2,2-dimethyloctanoic acid (neodecanoic acid, Versatic acid 10).
- vinyl ethers (Db) are vinyl ethers of C 1 - to C 12 alkanols, preferably vinyl ethers of methanol, ethanol, isopropanol , n-propanol, n-butanol, isobutanol , sec- butanol, tert- butanol, n -Hexanol, n-heptanol, n-octanol, n-decanol, n-dodecanol (lauryl alcohol) or 2-ethylhexanol.
- Preferred (meth) acrylic acid esters (Dc) are (meth) acrylic acid esters of C 5 to C 12 alkanols, preferably of n-pentanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, n-decanol, n-dodecanol (lauryl alcohol ), 2-ethylhexanol or 2-propylheptanol. Pentyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and 2-propylheptyl acrylate are particularly preferred.
- Examples of monomers (Dd) are allyl alcohols and allyl ethers of C 2 - to C 12 -alkanols, preferably allyl ethers of methanol, ethanol, iso -propanol, n-propanol, n-butanol, iso -butanol, sec -butanol, tert -butanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, n-decanol, n-dodecanol (lauryl alcohol) or 2-ethylhexanol.
- Examples of vinyl compounds (De) of heterocycles containing at least one nitrogen atom are N-vinylpyridine, N-vinylimidazole and N-vinylmorpholine.
- Preferred compounds (De) are N-vinylamides or N-vinyllactams:
- Examples of N-vinylamides or N-vinyllactams (De) are N-vinylformamide, N-vinyl acetamide, N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam.
- ethylenically unsaturated aromatics are styrene and ⁇ -methylstyrene.
- Examples of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitriles (Dg) are acrylonitrile and methacrylonitrile.
- Examples of (meth) acrylic acid amides (Dh) are acrylamide and methacrylamide.
- allylamines are allylamine, dialkylallylamine and trialkyl allylammonium halides.
- Preferred monomers (D) are (Da), (Db), (Dc), (De) and / or (Df), particularly preferred (Da), (Db) and / or (Dc), very particularly preferred (Da) and / or (Dc) and in particular (Dc).
- the incorporation ratio of monomers (A) and (B) and optionally (C) and optionally (D) in the copolymer obtained from reaction step (I) is generally as follows:
- the molar ratio of (A) / ((B) and (C)) (in total) is generally from 10: 1 to 1:10, preferably 8: 1 to 1: 8, particularly preferably 5: 1 to 1 : 5, very particularly preferably 3: 1 to 1: 3, in particular 2: 1 to 1: 2 and especially 1.5: 1 to 1: 1.5.
- the molar incorporation ratio of maleic anhydride to monomers ((B) and (C)) (in total) is about 1: 1.
- maleic anhydride in a slight excess over the ⁇ -olefin, for example 1.01-1.5: 1, preferably 1.02-1.4 : 1, particularly preferably 1.05-1.3: 1, very particularly preferably 1.07-1.2: 1 and in particular 1.1-1.15: 1.
- the molar ratio of obligatory monomer (B) to monomer (C), if it is present, is generally from 1: 0.05 to 10, preferably from 1: 0.1 to 6, particularly preferably from 1: 0, 2 to 4, very particularly preferably from 1: 0.3 to 2.5 and especially 1: 0.5 to 1.5.
- no optional monomer (C) is present in addition to monomer (B).
- the proportion of one or more of the monomers (D), if any, based on the amount of monomers (A), (B) and optionally (C) (in total) is generally from 5 to 200 mol%, preferably from 10 to 150 mol%, particularly preferably 15 to 100 mol%, very particularly preferably 20 to 50 mol% and in particular 0 to 25 mol%.
- no optional monomer (D) is present.
- the copolymer consists of monomers (A) and (B).
- the anhydride functionalities contained in the copolymer after reaction step (II) are essentially completely hydrolyzed.
- the amount of water is added which corresponds to the desired degree of hydrolysis and the copolymer obtained from (I) is heated in the presence of the added water.
- a temperature preferably 20 to 150 ° C, preferably 60 to 100 ° C, is sufficient.
- the reaction can be carried out under pressure in order to prevent the escape of water. Under these reaction conditions, the anhydride functionalities in the copolymer are generally converted selectively, whereas any carboxylic acid ester functionalities contained in the copolymer do not react or at least only react to a minor extent.
- the copolymer is reacted with an amount of a strong base in the presence of water which corresponds to the desired degree of saponification.
- Hydroxides, oxides, carbonates or hydrogen carbonates of alkali or alkaline earth metals can preferably be used as strong bases.
- the copolymer obtained from (I) is then heated in the presence of the added water and the strong base.
- the carboxylic ester functionalities are hydrolyze with water in the presence of an acid.
- the preferred acids are mineral, carbon, sulfonic or phosphorus-containing Acids with a pKa value of not more than 5, particularly preferably not more than 4, are used.
- acetic acid formic acid, oxalic acid, salicylic acid, substituted succinic acids, aromatic-substituted or unsubstituted benzenesulfonic acids, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid or phosphoric acid; the use of acidic ion exchange resins is also conceivable.
- the copolymer obtained from (I) is then heated in the presence of the added water and the acid.
- the copolymers obtained from step (II) still contain residues of acid anions, it may be preferred to remove these acid anions from the copolymer with the aid of an ion exchanger and preferably to replace them with hydroxide ions or carboxylate ions, particularly preferably hydroxide ions. This is particularly the case when the acid anions contained in the copolymer are halides, sulfur-containing or nitrogen-containing.
- the copolymer obtained from reaction step (II) generally has a weight average molecular weight Mw of 0.5 to 20 kDa, preferably 0.6 to 15, particularly preferably 0.7 to 7, very particularly preferably 1 to 7 and in particular 1, 5 to 54 kDa (determined by gel permeation chromatography with tetrahydrofuran and polystyrene as standards).
- the number average molecular weight Mn is mostly from 0.5 to 10 kDa, preferably 0.6 to 5, particularly preferably 0.7 to 4, very particularly preferably 0.8 to 3 and in particular 1 to 2 kDa (determined by gel permeation chromatography with tetrahydrofuran and polystyrene as standard).
- the polydispersity is generally from 1 to 10, preferably from 1.1 to 8, particularly preferably from 1.2 to 7, very particularly preferably from 1.3 to 5 and in particular from 1.5 to 3.
- the content of free acid groups in the copolymer after passing through reaction step (II) is preferably from 1 to 8 mmol / g copolymer, particularly preferably from 2 to 7 and very particularly preferably from 3 to 7 mmol / g copolymer.
- the copolymers contain a high proportion of adjacent carboxylic acid groups, which is determined by measuring the adjacency. For this purpose, a sample of the copolymer is tempered for a period of 30 minutes at a temperature of 290 ° C. between two Teflon films and an FTIR spectrum is recorded at a bubble-free point. The IR spectrum of Teflon is subtracted from the spectra obtained, the layer thickness is determined and the content of cyclic anhydride is determined.
- the adjacency is at least 10%, preferably at least 15%, particularly preferably at least 20%, very particularly preferably at least 25% and in particular at least 30%.
- the fuel can contain other customary additives.
- the copolymers described are often used in the form of fuel additive mixtures, together with customary additives: In the case of diesel fuels, these are primarily customary detergent additives, carrier oils, cold flow improvers, lubricity improvers, corrosion inhibitors other than the copolymers described, demulsifiers, dehazers , Antifoams, cetane number improvers, combustion improvers, antioxidants or stabilizers, antistatic agents, metallocenes, metal deactivators, dyes and / or solvents.
- lubricity improvers In the case of petrol, these are primarily lubricity improvers (friction modifiers), corrosion inhibitors other than the copolymers described, demulsifiers, dehazers, antifoams, combustion improvers, antioxidants or stabilizers, antistatic agents, metallocenes, metal deactivators, dyes and / or solvents.
- the hydrophobic hydrocarbon radical in the above detergent additives which ensures sufficient solubility in the fuel, has a number average molecular weight (M n ) of 85 to 20,000, preferably 113 to 10,000, particularly preferably 300 to 5,000, more preferably 300 to 3,000, even more preferably from 500 to 2,500 and in particular from 700 to 2,500, especially from 800 to 1500.
- M n number average molecular weight
- a typical hydrophobic hydrocarbon radical especially in connection with the polar, in particular polypropenyl, polybutenyl and polyisobutenyl radicals with a number average molecular weight M n of preferably 300 to 5,000, particularly preferably 300 to 3,000, more preferably 500 to 2,500, even more preferably 700 to 2,500, and in particular 800 to 1,500, in each case.
- Such additives based on highly reactive polyisobutene which are made from polyisobutene, which can contain up to 20% by weight of n-butene units, by hydroformylation and reductive amination with ammonia, monoamines or polyamines such as dimethyl aminopropylamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine or tetraethylenepentamine can be prepared, in particular from the EP-A 244 616 known.
- the production route is by chlorination and subsequent amination or by oxidation of the double bond with air or ozone to form carbonyl or Carboxyl compound and subsequent amination under reductive (hydrogenating) conditions.
- amines such as. B. ammonia
- monoamines or the above polyamines can be used.
- Corresponding additives based on polypropene are particularly in the WO-A 94/24231 described.
- Carboxyl groups or their alkali metal or alkaline earth metal salts (Dd) containing additives are preferably copolymers of C 2 - to C 40 olefins with maleic anhydride with a total molecular weight of 500 to 20,000, the carboxyl groups wholly or partially to the alkali metal or alkaline earth metal salts and a remaining Rest of the carboxyl groups are reacted with alcohols or amines.
- Such additives are in particular from EP-A 307 815 known.
- Such additives are mainly used to prevent valve seat wear and can, as in WO-A 87/01126 described, can be used with advantage in combination with conventional fuel detergents such as poly (iso) butenamines or polyetheramines.
- Additives containing sulfonic acid groups or their alkali metal or alkaline earth metal salts are preferably alkali metal or alkaline earth metal salts of an alkyl sulfosuccinate, as it is in particular in US Pat EP-A 639 632 is described.
- Such additives are mainly used to prevent valve seat wear and can be used with advantage in combination with conventional fuel detergents such as poly (iso) butenamines or polyetheramines.
- Additives containing polyoxy-C 2 -C 4 -alkylene groups are preferably polyethers or polyetheramines, which are obtained by reacting C 2 - to C 60 -alkanols, C 6 - to C 30 -alkanediols, mono- or di-C 2 - to C 30 -alkylamines, C 1 - to C 30 -alkylcyclohexanols or C 1 - to C 30 -alkylphenols with 1 to 30 mol of ethylene oxide and / or propylene oxide and / or butylene oxide per Hydroxyl group or amino group and, in the case of the polyetheramines, can be obtained by subsequent reductive amination with ammonia, monoamines or polyamines.
- Such products are particularly popular in the EP-A 310 875 , EP-A 356 725 , EP-A 700 985 and US-A 4,877,416 described.
- polyethers such products also have carrier oil properties.
- Typical examples are tridecanol or isotridecanol butoxylates, isononylphenol butoxylates and polyisobutenol butoxylates and propoxylates and the corresponding reaction products with ammonia.
- Additives containing carboxylic ester groups (Dg) are preferably esters of mono-, di- or tricarboxylic acids with long-chain alkanols or polyols, in particular those with a minimum viscosity of 2 mm 2 / s at 100 ° C., as in particular in the DE-A 38 38 918 are described.
- Aliphatic or aromatic acids can be used as mono-, di- or tricarboxylic acids, and especially long-chain representatives with, for example, 6 to 24 carbon atoms are suitable as ester alcohols or polyols.
- esters are adipates, phthalates, isophthalates, terephthalates and trimellitates of iso-octanol, iso-nonanol, iso-decanol and iso-tridecanol. Such products also meet carrier oil properties.
- the groupings with hydroxyl and / or amino and / or amido and / or imido groups are, for example, carboxylic acid groups, acid amides of monoamines, acid amides of di- or polyamines which, in addition to the amide function, also have free amine groups, succinic acid derivatives with an acid and an amide function, carboximides with monoamines, carboximides with di- or polyamines which, in addition to the imide function, also have free amine groups, or diimides which are formed by the reaction of di- or polyamines with two succinic acid derivatives.
- Such fuel additives are generally known and are described, for example, in documents (1) and (2).
- reaction products of alkyl- or alkenyl-substituted succinic acids or derivatives thereof with amines are preferably the reaction products of polyisobutenyl-substituted succinic acids or derivatives thereof with amines.
- reaction products with aliphatic polyamines such as in particular ethylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine, tetraethylene pentamine, pentaethylene hexamine and hexaethylene heptamine, which have an imide structure.
- the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds, as described in WO 2012/004300 , there preferably page 5, line 18 to page 33, line 5, particularly preferably of preparation example 1,
- the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds, as described in the unpublished international application with the file number PCT / EP2014 / 061834 and the filing date June 6, 2014, there preferably page 5, line 21 to page 47, line 34, particularly preferably the preparation examples 1 to 17.
- the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds, as described in WO 11/95819 A1 , there preferably page 4, line 5 to page 13, line 26, particularly preferably preparation example 2.
- the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds, as described in WO 11/110860 A1 , there preferably page 4, line 7 to page 16, line 26, particularly preferably of the preparation examples 8, 9, 11 and 13.
- the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds, as described in WO 06/135881 A2 , there preferably page 5, line 14 to page 12, line 14, particularly preferably Examples 1 to 4.
- the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds, as described in WO 10/132259 A1 , there preferably page 3, line 29 to page 10, line 21, particularly preferably example 3.
- the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds, as described in WO 08/060888 A2 , there preferably page 6, line 15 to page 14, line 29, particularly preferably Examples 1 to 4.
- the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds, as described in GB 2496514 A , there preferably paragraphs [00012] to [00039], particularly preferably examples 1 to 3.
- the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds, as described in WO 2013 070503 A1 , there preferably paragraphs [00011] to [00039], particularly preferably examples 1 to 5.
- Additives containing (di) groups produced by the Mannich reaction of substituted phenols with aldehydes and mono- or polyamines are preferably reaction products of polyisobutene-substituted phenols with formaldehyde and mono- or polyamines such as ethylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine, tetraethylene pentamine or dimethyl aminopropylamine .
- Such "polyisobutene Mannich bases" are particularly in the EP-A 831 141 described.
- One or more of the detergent additives mentioned can be added to the fuel in such an amount that the metering rate of these detergent additives is preferably 25 to 2500 ppm by weight, in particular 75 to 1500 ppm by weight, especially 150 to 1000 ppm by weight .-ppm.
- Carrier oils used can be mineral or synthetic in nature. Suitable mineral carrier oils are fractions obtained during petroleum processing, such as bright stocks or base oils with viscosities such as from class SN 500 to 2000, but also aromatic hydrocarbons, paraffinic hydrocarbons and alkoxyalkanols. A fraction known as "hydrocrack oil” and obtained during the refining of mineral oil (vacuum distillate cut with a boiling range of about 360 to 500 ° C., obtainable from natural mineral oil catalytically hydrogenated and isomerized and dewaxed under high pressure) can also be used. Mixtures of the abovementioned mineral carrier oils are also suitable.
- suitable synthetic carrier oils are polyolefins (polyalphaolefins or polyinternalolefins), (poly) esters, (poly) alkoxylates, polyethers, aliphatic polyetheramines, alkylphenol-started polyethers, alkylphenol-started polyetheramines and carboxylic acid esters of long-chain alkanols.
- suitable polyethers or polyetheramines are preferably compounds containing polyoxy-C 2 - to C 4 -alkylene groups, which are obtained by reaction of C 2 - to C 60 -alkanols, C 6 - to C 30 -alkanediols, mono- or di-C 2 - To C 30 alkylamines, C 1 to C 30 alkyl cyclohexanols or C 1 to C 30 alkyl phenols with 1 to 30 mol of ethylene oxide and / or propylene oxide and / or butylene oxide per hydroxyl group or amino group and, in the event the polyetheramines, are obtainable by subsequent reductive amination with ammonia, monoamines or polyamines.
- Such products are particularly popular in the EP-A 310 875 , EP-A 356 725 , EP-A 700 985 and the US-A 4,877,416 described.
- poly-C 2 - to C 6 -alkylene oxide amines or functional derivatives thereof can be used as polyether amines.
- Typical examples are tridecanol or isotridecanol butoxylates, isononylphenol butoxylates and polyisobutenol butoxylates and propoxylates and the corresponding reaction products with ammonia.
- carboxylic acid esters of long-chain alkanols are, in particular, esters of mono-, di- or tricarboxylic acids with long-chain alkanols or polyols, as they are in particular in US Pat DE-A 38 38 918 are described.
- Aliphatic or aromatic acids can be used as mono-, di- or tricarboxylic acids; long-chain representatives with, for example, 6 to 24 carbon atoms are particularly suitable as ester alcohols or polyols.
- esters are adipates, phthalates, isophthalates, terephthalates and trimellitates of isooctanol, isononanol, isodecanol and isotridecanol, e.g. B. di- (n- or isotridecyl) phthalate.
- particularly suitable synthetic carrier oils are alcohol-initiated polyethers with about 5 to 35, preferably about 5 to 30, particularly preferably 10 to 30 and in particular 15 to 30 C 3 to C 6 alkylene oxide units, e.g. B. propylene oxide, n-butylene oxide and isobutylene oxide units or mixtures thereof, per alcohol molecule.
- suitable starter alcohols are long-chain alkanols or long-chain alkyl-substituted phenols, the long-chain alkyl radical in particular being a straight-chain or branched C 6 - to C 18 -alkyl radical.
- Tridecanol and nonylphenol should be mentioned as special examples.
- Particularly preferred alcohol-initiated polyethers are the reaction products (polyetherification products) of monohydric aliphatic C 6 to C 18 alcohols with C 3 to C 6 alkylene oxides.
- monohydric aliphatic C 6 -C 18 alcohols are hexanol, heptanol, octanol, 2-ethylhexanol, nonyl alcohol, decanol, 3-propylheptanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetradecanol, pentadecanol, hexadecanol, octadecanol and their constitution and Positional isomers.
- the alcohols can be used both in the form of the pure isomers and in the form of technical mixtures.
- a particularly preferred alcohol is tridecanol.
- Examples of C 3 to C 6 alkylene oxides are propylene oxide such as 1,2-propylene oxide, butylene oxide such as 1,2-butylene oxide, 2,3-butylene oxide, isobutylene oxide or tetrahydrofuran, pentylene oxide and hexylene oxide.
- Particularly preferred among these are C 3 to C 4 alkylene oxides, ie propylene oxide such as 1,2-propylene oxide and butylene oxide such as 1,2-butylene oxide, 2,3-butylene oxide and isobutylene oxide.
- Butylene oxide is used in particular.
- Particular carrier oils are synthetic carrier oils, the alcohol-initiated polyethers described above being particularly preferred.
- the carrier oil or the mixture of different carrier oils is added to the fuel in an amount of preferably 1 to 1000 ppm by weight, particularly preferably 10 to 500 ppm by weight and in particular 20 to 100 ppm by weight.
- Suitable cold flow improvers are in principle all organic compounds which are able to improve the flow behavior of middle distillate fuels or diesel fuels in the cold. Appropriately, they must have sufficient oil solubility.
- the cold flow improvers (“middle distillate flow improvers”, “MDFI”) used for middle distillates of fossil origin, that is to say for conventional mineral diesel fuels, are suitable for this.
- organic compounds can also be used are used which, when used in common diesel fuels, partly or predominantly have the properties of a wax anti-settling additive ("WASA"). They can also act partly or mainly as nucleators.
- WASA wax anti-settling additive
- Suitable C 2 to C 40 olefin monomers for the copolymers of class (K1) are, for example, those with 2 to 20, in particular 2 to 10 carbon atoms and with 1 to 3, preferably 1 or 2, in particular with a carbon-carbon Double weave.
- the carbon-carbon double bond can be arranged both terminally ( ⁇ -olefins) and also internally.
- ⁇ -olefins particularly preferably ⁇ -olefins having 2 to 6 carbon atoms, for example propene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene and, above all, ethylene.
- the at least one further ethylenically unsaturated monomer is preferably selected from alkenyl carboxylates, (meth) acrylic acid esters and further olefins.
- further olefins are also polymerized in, these are preferably higher molecular weight than the above-mentioned C 2 to C 40 olefin base monomers. If, for example, ethylene or propene is used as the base olefin monomer, suitable further olefins are in particular C 10 to C 40 ⁇ -olefins. In most cases, other olefins are only also incorporated into the polymerization if monomers with carboxylic acid ester functions are also used.
- Suitable (meth) acrylic acid esters are, for example, esters of (meth) acrylic acid with C 1 to C 20 alkanols, in particular C 1 to C 10 alkanols, especially with methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec. -Butanol, isobutanol, tert-butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, 2-ethylhexanol, nonanol and decanol and structural isomers thereof.
- Suitable carboxylic acid alkenyl esters are, for example, C 2 - to C 14 -alkenyl esters, for example the vinyl and propenyl esters, of carboxylic acids having 2 to 21 carbon atoms, their hydrocarbon radicals can be linear or branched. Of these, the vinyl esters are preferred.
- carboxylic acids with a branched hydrocarbon radical preference is given to those whose branches are in the ⁇ -position to the carboxyl group, the ⁇ -carbon atom being particularly preferably tertiary, ie the carboxylic acid being what is known as a neocarboxylic acid.
- the hydrocarbon radical of the carboxylic acid is preferably linear.
- alkenyl carboxylates examples include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl 2-ethylhexanoate, vinyl neopentanoate, vinyl hexanoate, vinyl neononanoate, vinyl neodecanoate and the corresponding propenyl esters, the vinyl esters being preferred.
- a particularly preferred alkenyl carboxylate is vinyl acetate; typical copolymers of group (K1) resulting therefrom are the ethylene-vinyl acetate copolymers ("EVA”) used most frequently.
- copolymers of class (K1) are those which contain two or more different carboxylic acid alkenyl esters in copolymerized form, these differing in the alkenyl function and / or in the carboxylic acid group. Also suitable are copolymers which, in addition to the carboxylic acid alkenyl ester (s), contain at least one olefin and / or at least one (meth) acrylic acid ester in copolymerized form.
- terpolymers from a C 2 - to C 40 - ⁇ -olefin, a C 1 - to C 20 -alkyl ester of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid with 3 to 15 carbon atoms and a C 2 - to C 14 -alkenyl ester of a saturated monocarboxylic acid with 2 to 21 Carbon atoms are suitable as copolymers of class (K1).
- Such terpolymers are in the WO 2005/054314 described.
- a typical terpolymer of this type is composed of ethylene, 2-ethylhexyl acrylic acid and vinyl acetate.
- the at least one or the further ethylenically unsaturated monomers are present in the copolymers of class (K1) in an amount of preferably 1 to 50% by weight, in particular 10 to 45% by weight and above all from 20 to 40% by weight %, based on the total copolymer, polymerized.
- the majority by weight of the monomer units in the copolymers of class (K1) thus generally originate from the C 2 to C 40 base olefins.
- the copolymers of class (K1) preferably have a number average molecular weight M n from 1000 to 20,000, particularly preferably from 1000 to 10,000 and in particular from 1000 to 8000.
- Typical comb polymers of component (K2) are, for example, through the copolymerization of maleic anhydride or fumaric acid with another ethylenically unsaturated monomer, for example with an ⁇ -olefin or an unsaturated ester such as vinyl acetate, and subsequent esterification of the anhydride or acid function with an alcohol with at least 10 carbon atoms available.
- Further suitable comb polymers are copolymers of ⁇ -olefins and esterified comonomers, for example esterified copolymers of styrene and maleic anhydride or esterified copolymers of styrene and fumaric acid.
- Suitable comb polymers can also be polyfumarates or polymaleinates.
- homo- and copolymers of vinyl ethers are suitable comb polymers.
- Comb polymers suitable as components of class (K2) are, for example, also those in the WO 2004/035715 and in " Comb-Like Polymers. Structure and Properties ", NA Plate and VP Shibaev, J. Poly. Sci. Macromolecular Revs. 8, pp. 117-253 (1974 ) ". Mixtures of comb polymers are also suitable.
- Polyoxyalkylenes suitable as components of class (K3) are, for example, polyoxyalkylene esters, polyoxyalkylene ethers, mixed polyoxyalkylene ester ethers and mixtures thereof. These polyoxyalkylene compounds preferably contain at least one, preferably at least two, linear alkyl groups each having 10 to 30 carbon atoms and one polyoxyalkylene group with a number average molecular weight of up to 5000. Such polyoxyalkylene compounds are, for example, in EP-A 061 895 as well as in the U.S. 4,491,455 described. Special polyoxyalkylene compounds are based on polyethylene glycols and polypropylene glycols with a number average molecular weight of 100 to 5000. Furthermore, polyoxyalkylene mono- and diesters of fatty acids with 10 to 30 carbon atoms such as stearic acid or behenic acid are suitable.
- Polar nitrogen compounds suitable as component of class (K4) can be both ionic and non-ionic in nature and preferably have at least one, in particular at least two, substituents in the form of a tertiary nitrogen atom of the general formula> NR 7 , where R 7 is a C 8 bis C 40 hydrocarbon residue.
- the nitrogen substituents can also be present in quaternized form, that is to say in cationic form. Examples of such nitrogen compounds are ammonium salts and / or amides which can be obtained by reacting at least one amine substituted by at least one hydrocarbon radical with a carboxylic acid having 1 to 4 carboxyl groups or with a suitable derivative thereof.
- the amines preferably contain at least one linear C 8 - to C 40 -alkyl radical.
- Primary amines suitable for preparing the polar nitrogen compounds mentioned are, for example, octylamine, nonylamine, decylamine, undecylamine, dodecylamine, tetradecylamine and the higher linear homologues; secondary amines suitable for this purpose are, for example, dioctadecylamine and methylbehenylamine.
- Amine mixtures are also suitable for this purpose, in particular amine mixtures available on an industrial scale, such as fatty amines or hydrogenated tall amines, such as those described in, for example Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, in the chapter "Amines, aliphatic Acids suitable for the reaction are, for example, cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid, cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, cyclopentane-1,2-dicarboxylic acid, naphthalenedicarboxylic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and succinic acids substituted with long-chain hydrocarbon radicals.
- the component of class (K4) is an oil-soluble reaction product of poly (C 2 to C 20 carboxylic acids) having at least one tertiary amino group with primary or secondary amines.
- the poly (C 2 -C 20 -carboxylic acids) on which this reaction product is based preferably contain at least one tertiary amino group at least 3 carboxyl groups, especially 3 to 12, especially 3 to 5 carboxyl groups.
- the carboxylic acid units in the polycarboxylic acids preferably have 2 to 10 carbon atoms, in particular they are acetic acid units.
- the carboxylic acid units are linked to the polycarboxylic acids in a suitable manner, usually via one or more carbon and / or nitrogen atoms.
- the component of class (K4) is preferably an oil-soluble reaction product based on poly (C 2 to C 20 carboxylic acids) of the general formula IIa or IIb having at least one tertiary amino group in which the variable A is a straight-chain or branched C 2 - to C 6 -alkylene group or the grouping of the formula III and the variable B denotes a C 1 to C 19 alkylene group.
- the compounds of the general formulas IIa and IIb in particular have the properties of a WASA.
- the preferred oil-soluble reaction product of component (K4) in particular that of the general formula IIa or IIb, is an amide, an amide ammonium salt or an ammonium salt in which no, one or more carboxylic acid groups have been converted into amide groups.
- Straight-chain or branched C 2 - to C 6 -alkylene groups of the variable A are, for example, 1,1-ethylene, 1,2-propylene, 1,3-propylene, 1,2-butylene, 1,3-butylene, 1,4- Butylene, 2-methyl-1,3-propylene, 1,5-pentylene, 2-methyl-1,4-butylene, 2,2-dimethyl-1,3-propylene, 1,6-hexylene (hexamethylene) and in particular 1,2-ethylene.
- the variable A preferably comprises 2 to 4, in particular 2 or 3, carbon atoms.
- C 1 - to C 19 -alkylene groups of the variable B are above, for example, 1,2-ethylene, 1,3-propylene, 1,4-butylene, hexamethylene, octamethylene, decamethylene, dodecamethylene, tetradecamethylene, hexadecamethylene, octadecamethylene, nonadecamethylene and, in particular, methylene .
- the variable B preferably comprises 1 to 10, in particular 1 to 4, carbon atoms.
- the primary and secondary amines as reaction partners for the polycarboxylic acids to form component (K4) are usually monoamines, in particular aliphatic monoamines. These primary and secondary amines can be selected from a large number of amines which - optionally linked to one another - carry hydrocarbon radicals.
- amines on which the oil-soluble reaction products of component (K4) are based are secondary amines and have the general formula HN (R 8 ) 2 , in which the two variables R 8, independently of one another, are straight-chain or branched C 10 - to C 30 -alkyl radicals, in particular C 14 - to C 24 -alkyl radicals.
- R 8 the two variables R 8 independently of one another, are straight-chain or branched C 10 - to C 30 -alkyl radicals, in particular C 14 - to C 24 -alkyl radicals.
- These longer-chain alkyl radicals are preferably straight-chain or only branched to a small extent.
- the secondary amines mentioned are derived from naturally occurring fatty acids or their derivatives with regard to their longer-chain alkyl radicals.
- the two radicals R 8 are preferably the same.
- the secondary amines mentioned can be bound to the polycarboxylic acids by means of amide structures or in the form of the ammonium salts, and only some can be present as amide structures and some as ammonium salts. Preferably there are few or no free acid groups.
- the oil-soluble reaction products of component (K4) are preferably completely in the form of the amide structures.
- Typical examples of such components (K4) are reaction products of nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid or propylene-1,2-diamine tetraacetic acid, each with 0.5 to 1.5 mol per carboxyl group, in particular 0.8 to 1.2 mol per carboxyl group , Dioleylamine, dipalmitinamine, dicoconut fatty amine, distearylamine, dibehenylamine or especially ditallow fatty amine.
- a particularly preferred component (K4) is the reaction product of 1 mol of ethylenediaminetetraacetic acid and 4 mol of hydrogenated ditallow fatty amine.
- component (K4) are the N, N-dialkylammonium salts of 2-N ', N'-dialkylamidobenzoates, for example the reaction product of 1 mole of phthalic anhydride and 2 moles of ditallow fatty amine, the latter being hydrogenated or non-hydrogenated , and the reaction product of 1 mol of an alkenyl spirobislactone with 2 mol of a dialkylamine, for example ditallow fatty amine and / or tallow fatty amine, the latter two being hydrogenated or non-hydrogenated, mentioned.
- component of class (K4) are cyclic compounds with tertiary amino groups or condensates of long-chain primary or secondary amines with carboxylic acid-containing polymers, as they are in WO 93/18115 are described.
- Sulfocarboxylic acids, sulfonic acids or their derivatives suitable as cold flow improvers of the component of class (K5) are, for example, the oil-soluble carboxamides and carboxylic acid esters of ortho-sulfobenzoic acid, in which the sulfonic acid function is present as a sulfonate with alkyl-substituted ammonium cations, as described in US Pat EP-A 261 957 to be discribed.
- Poly (meth) acrylic acid esters suitable as cold flow improvers of the component of class (K6) are both homo- and copolymers of acrylic and methacrylic acid esters. Preference is given to copolymers of at least two (meth) acrylic acid esters which are different from one another and differ with regard to the alcohol which has condensed in.
- the copolymer may contain a further, different olefinically unsaturated monomer in copolymerized form.
- the weight average molecular weight of the polymer is preferably 50,000 to 500,000.
- a particularly preferred polymer is a copolymer of methacrylic acid and methacrylic acid esters of saturated C 14 and C 15 alcohols, the acid groups being neutralized with hydrogenated tallamine.
- Suitable poly (meth) acrylic acid esters are, for example, in WO 00/44857 described.
- the cold flow improver or the mixture of different cold flow improvers is added to the middle distillate fuel or diesel fuel in a total amount of preferably 10 to 5000 ppm by weight, particularly preferably 20 to 2000 ppm by weight, more preferably 50 to 1000 ppm by weight and especially from 100 to 700 ppm by weight, e.g. from 200 to 500 ppm by weight added.
- Suitable lubricity improvers or friction modifiers are usually based on fatty acids or fatty acid esters. Typical examples are tall oil fatty acid, such as in WO 98/004656 and glycerol monooleate. Even those in the US 6,743,266 B2 The reaction products described from natural or synthetic oils, for example triglycerides, and alkanolamines are suitable as such lubricity improvers.
- Suitable corrosion inhibitors are e.g. Succinic acid esters, especially with polyols, fatty acid derivatives, e.g. Oleic acid esters, oligomerized fatty acids, substituted ethanol amines and products that are sold under the trade name RC 4801 (Rhein Chemie Mannheim, Germany), Irgacor® L12 (BASF SE) or HiTEC 536 (Ethyl Corporation).
- Succinic acid esters especially with polyols, fatty acid derivatives, e.g. Oleic acid esters, oligomerized fatty acids, substituted ethanol amines and products that are sold under the trade name RC 4801 (Rhein Chemie Mannheim, Germany), Irgacor® L12 (BASF SE) or HiTEC 536 (Ethyl Corporation).
- Suitable demulsifiers are, for example, the alkali metal or alkaline earth metal salts of alkyl-substituted phenol and naphthalene sulfonates and the alkali metal or alkaline earth metal salts of fatty acids, as well as neutral compounds such as alcohol alkoxylates, e.g. alcohol ethoxylates, phenol alkoxylates, e.g. tert-butylphenol ethoxylates, e.g.
- tert-butylphenol ethoxylates or tert-pentylphenol ethoxylates Alkylphenols, condensation products of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO), for example also in the form of EO / PO block copolymers, polyethyleneimines or polysiloxanes.
- EO ethylene oxide
- PO propylene oxide
- Suitable dehazers are e.g. alkoxylated phenol-formaldehyde condensates, such as the products available under the trade name NALCO 7D07 (Nalco) and TOLAD 2683 (Petrolite).
- Suitable antifoam agents are e.g. Polyether-modified polysiloxanes, for example the products available under the trade name TEGOPREN 5851 (Goldschmidt), Q 25907 (Dow Corning) and RHODOSIL (Rhone Poulenc).
- Suitable cetane number improvers are e.g. aliphatic nitrates such as 2-ethylhexyl nitrate and cyclohexyl nitrate and peroxides such as di-tert-butyl peroxide.
- Suitable antioxidants are e.g. substituted phenols, such as 2,6-di-tert-butylphenol and 6-di-tert-butyl-3-methylphenol, and phenylenediamines such as N, N'-di-sec-butyl-p-phenylenediamine.
- Suitable metal deactivators are e.g. Salicylic acid derivatives such as N, N'-disalicylidene-1,2-propanediamine.
- Suitable ones are e.g. non-polar organic solvents such as aromatic and aliphatic hydrocarbons, for example toluene, xylenes, "white spirit” and products sold under the trade names SHELLSOL (Royal Dutch / Shell Group) and EXXSOL (ExxonMobil), as well as polar organic solvents, for example alcohols such as 2 -Ethylhexanol, Decanol and Isotridecanol.
- solvents usually get into the diesel fuel together with the aforementioned additives and co-additives, which they should dissolve or dilute for better handling.
- the additive is excellently suited as a fuel additive and can in principle be used in any fuel. It brings about a number of beneficial effects when operating internal combustion engines with fuels.
- the additive is preferably used in middle distillate fuels, especially diesel fuels, very particularly diesel fuels containing biofuel oils.
- Middle distillate fuels such as diesel fuels or heating oils are preferably petroleum raffinates, which usually have a boiling range of 100 to 400.degree. These are mostly distillates with a 95% point up to 360 ° C or even more. However, these can also be so-called “Ultra Low Sulfur Diesel” or "City Diesel", characterized by a 95% point of, for example, a maximum of 345 ° C. and a sulfur content of a maximum of 0.005% by weight or a 95% point of for example 285 ° C and a maximum sulfur content of 0.001% by weight.
- mineral middle distillate fuels or diesel fuels obtainable through refining
- mineral middle distillate fuels or diesel fuels there are also those that are produced through coal gasification or gas liquefaction ["gas to liquid” (GTL) fuels] or through biomass liquefaction ["biomass to liquid” (BTL) fuels]. are available.
- GTL gas to liquid
- BTL biomass liquefaction
- Mixtures of the aforementioned middle distillate fuels or diesel fuels with regenerative fuels, such as biodiesel or bioethanol, are also suitable.
- Biofuel oils are usually based on fatty acid esters, preferably essentially on alkyl esters of fatty acids which are derived from vegetable and / or animal oils and / or fats.
- Alkyl esters are usually understood to mean lower alkyl esters, preferably C 1 to C 4 alkyl esters, particularly preferably methyl or ethyl esters and very particularly preferably methyl esters, which are obtained by transesterification of the glycerides, in particular triglycerides, occurring in vegetable and / or animal oils and / or fats, by means of lower alcohols, for example ethanol or especially methanol (“FAME”), are obtainable.
- lower alcohols for example ethanol or especially methanol
- Typical lower alkyl esters based on vegetable and / or animal oils and / or fats, which are used as biofuel oil or components for this, are, for example, sunflower methyl ester, palm oil methyl ester ("PME”), soybean oil methyl ester (“SME”), animal fat methyl ester (“FME”) or Tallow methyl ester (“TME”), methyl ester of recovered vegetable oils, processed used cooking oils and frying fats, so-called used vegetable oil (“UVO”) or waste vegetable oil (“WVE”) or used cooking oil methyl ester ( "UCOME”), tall oil methyl ester (English Tall oil methyl ester) and especially rapeseed oil methyl ester ("RME”).
- PME palm oil methyl ester
- SME soybean oil methyl ester
- FME animal fat methyl ester
- UVO used vegetable oil
- WVE waste vegetable oil
- UCOME used cooking oil methyl ester
- tall oil methyl ester English Tall oil methyl ester
- the middle distillate fuels or diesel fuels are particularly preferably those with a low sulfur content, that is to say with a sulfur content of less than 0.05% by weight, preferably less than 0.02% by weight, in particular less than 0.005% by weight and especially less than 0.001% by weight sulfur.
- gasoline compositions can be used as gasoline.
- the common Eurosuper base fuel according to EN 228 should be mentioned here as a typical representative.
- gasoline compositions are also in accordance with the specification WO 00/47698 possible fields of application for the present invention.
- test methods mentioned below are part of the general disclosure of the application and are not restricted to the specific exemplary embodiments.
- the mass average Mw and number average molecular weight Mn of the polymers were measured by means of gel permeation chromatography (GPC). GPC separation was carried out using two PLge Mixed B columns (Agilent) in tetrahydrofuran at 35 ° C. The calibration was carried out using a narrowly distributed polystyrene standard (PSS, Germany) with a molecular weight of 162-50400 Da. Hexylbenzene was used as a low molecular weight marker.
- Approx. 1 g sample is weighed into a 150 ml COD glass and dissolved in 50 ml 0.5 molar ethanolic KOH.
- the COD glass is provided with an air cooler and placed in the stirring block thermostat, which has been preheated to 95 ° C. After three (3) hours, the COD glass is removed from the heating block, rinsed with 30 ml of ethanol and the solution is potentiographically titrated with 0.5 molar aqueous hydrochloric acid (HCl).
- the olefin or the mixture of olefins with or without a solvent was initially introduced into a reactor with an anchor stirrer.
- the mixture was heated to the indicated temperature under a stream of nitrogen and with stirring.
- the specified free-radical initiator (optionally diluted in the same solvent) and molten maleic anhydride (1 equivalent based on olefin monomer) were added.
- the reaction mixture was stirred at the same temperature for the specified reaction time and then cooled. Then water was added (unless otherwise stated 0.9 equivalents based on maleic anhydride) and the mixture was stirred either at 95 ° C. for 10-14 hours or under pressure at 110 ° C. for 3 hours.
- the copolymer had a ratio of carbon atoms per acid group of 13, and the acid number determined according to the above procedure was 210.8 mg KOH / g.
- the copolymer had a ratio of carbon atoms per acid group of 13, and the acid number determined according to the above procedure was 210.8 mg KOH / g.
- the copolymer had a ratio of carbon atoms per acid group of 13, and the acid number determined according to the above procedure was 210.8 mg KOH / g.
- a diesel fuel (Aral B7, Gelsenmaschinen refinery) according to DIN EN590 was tested with the help of the test according to DIN EN 15751: 2014-06 in a Rancimat® device, model Metrohm 873 biodiesel Ranzimat, from Metrohm AG, Herisau, Switzerland, examined its thermal stability.
- the stream containing volatile constituents is passed into 60 ml of demineralized water and the conductivity is determined.
- a sudden increase in electrical conductivity indicates the end of the induction time specified in the table.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter Polymere.
- Aus
WO 15/113681 - In Dieselkraftstoffen wird gemäß DIN EN590 eine thermische bzw. Oxidationsstabilität, gemessen als Text gemäß DIN EN 15751, von mindestens 20 Stunden gefordert. Durch Beimischung von nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere Fettsäuremethylestern (FAME), wird diese Stabilität verringert, so daß ein Bedarf an Additiven für Kraftstoffe besteht, die Stabilität zu erhöhen.
- Eine Zersetzung des Kraftstoffes erfolgt an Stellen, an denen der Kraftstoff Sauerstoff und/oder erhöhter Temperatur ausgesetzt ist, oftmals katalysiert durch Metalloberflächen. Derartige Bedingungen liegen oftmals innerhalb des Einspritzsystems vor, wo erhöhte Temperaturen von bis zu 100 °C und höher erreicht werden können.
- In den Einspritzsystemen moderner Dieselmotoren verursachen Ablagerungen aus derartigen Zersetzungen signifikante Performance-Probleme. Weit verbreitet ist die Erkenntnis, dass derartige Ablagerungen in den Sprühkanälen zu einer Verringerung des Kraftstoffflusses und damit zu Leistungsverlusten (power loss) führen können. Ablagerungen an der Injektorspitze beeinträchtigen dagegen die optimale Ausbildung von Kraftstoff-Sprühnebel und bedingen dadurch eine verschlechterte Verbrennung und damit verbunden höhere Emissionen und vermehrten Kraftstoffverbrauch. Im Gegensatz zu diesen herkömmlichen, "äußeren" Ablagerungsphänomenen bereiten auch "interne" Ablagerungen (zusammengefasst als innere Diesel-Injektor-Ablagerungen (IDID)) in bestimmten Teilen der Injektoren, besonders an der Düsennadel, am Steuerkolben, am Ventilkolben, am Ventilsitz, an der Ansteuereinheit und an den Führungen dieser Komponenten, zunehmend Performance-Probleme. Herkömmliche Additive zeigen eine unzureichende Wirkung gegen diese IDIDs.
- Unter dem "Einspritzsystem" wird dabei der Teil des Kraftstoffsystems in Kraftfahrzeugen von Kraftstoffpumpe bis einschließlich Injektorauslass verstanden. Als "Kraftstoffsystem" werden dabei die Bauteile von Kraftfahrzeugen verstanden, die mit dem jeweiligen Kraftstoff in Kontakt stehen, bevorzugt der Bereich von Tank bis einschließlich Injektorauslass.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Additive für den Einsatz in modernen Diesel- und Ottokraftstoffen bereitzustellen, die die Stabilität der Kraftstoffe, besonders von Biokraftstoffen erhöhen.
- Die Aufgabe wird gelöst durch
die Verwendung von Copolymeren, erhältlich durch - in einem ersten Reaktionsschritt (I) Copolymerisation von
- (A) mindestens einer ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure oder deren Derivate, bevorzugt einer Dicarbonsäure,
- (B) mindestens einem α-Olefin mit von mindestens 12 bis zu einschließlich 30 Kohlenstoffatomen,
- (C) optional mindestens einem weiteren, mindestens 4 Kohlenstoffatome aufweisenden, aliphatischen oder cycloaliphatischen Olefin, das ein anderes als (B) ist und
- (D) optional eines oder mehrerer weiterer copolymerisierbarer Monomere, die verschieden von den Monomeren (A), (B) und (C) sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
- (Da) Vinylestern,
- (Db) Vinylethern,
- (Dc) (Meth)acrylsäureestern von Alkoholen, die mindestens 5 Kohlenstoffatome aufweisen,
- (Dd) Allylalkoholen oder deren Ether,
- (De) N-Vinylverbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinylverbindungen von mindestens ein Stickstoffatom enthaltenden Heterocyclen, N-Vinylamide oder N-Vinyllactame,
- (Df) ethylenisch ungesättigte Aromaten
- (Dg) α,β-ethylenisch ungesättigte Nitrilen,
- (Dh) (Meth)acrylsäureamiden und
- (Di) Allylaminen,
gefolgt von
- in einem zweiten optionalen Reaktionsschritt (II) teilweise oder vollständige Hydrolyse und/oder Verseifung von im aus (I) erhaltenen Copolymer enthaltenen Anhydrid- oder Carbonsäureesterfunktionalitäten, wobei der zweite Reaktionsschritt zumindest dann durchlaufen wird, wenn das aus Reaktionsschritt (I) erhaltene Copolymer keine freien Carbonsäurefunktionalitäten enthält, zur Verbesserung der thermischen und/oder Oxidationsstabilität von I Biobrennstoffölen oder oevorzugt Dieselkraftstoffen, enthaltend mindestens einen Fettsäurealkylester.
- Diese Copolymere zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie gegen Oxidation und/oder thermische Belastung von Kraftstoffen wirken, die verschiedenste Ablagerungen im Kraftstoff- und/oder Einspritzsystem bewirken, die die Leistungsfähigkeit von modernen Dieselmotoren beeinträchtigen.
- Bei dem Monomer (A) handelt es sich um mindestens eine, bevorzugt ein bis drei, besonders bevorzugt ein oder zwei und ganz besonders bevorzugt genau eine ethylenisch ungesättigte, bevorzugt α, β -ethylenisch ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäure oder deren Derivate, bevorzugt einer Dicarbonsäure oder deren Derivate, besonders bevorzugt dem Anhydrid einer Dicarbonsäure, ganz besonders bevorzugt Maleinsäureanhydrid.
- Unter Derivaten werden dabei verstanden
- die betreffenden Anhydride in monomerer oder auch polymerer Form,
- Mono- oder Dialkylester, bevorzugt Mono- oder Di-C1-C4-alkylester, besonders bevorzugt Mo-no- oder Dimethylester oder die entsprechenden Mono- oder Diethylester, sowie
- gemischte Ester, bevorzugt gemischte Ester mit unterschiedlichen C1-C4-Alkylkomponenten, besonders bevorzugt gemischte Methylethylester.
- Bevorzugt handelt es sich bei den Derivaten um Anhydride in monomerer Form oder Di-C1-C4-alkylester, besonders bevorzugt um Anhydride in monomerer Form.
- Unter C1-C4-Alkyl wird im Rahmen dieser Schrift Methyl, Ethyl, iso-Propyl, n-Propyl, n-Butyl, isoButyl, sek-Butyl und tert-Butyl verstanden, bevorzugt Methyl und Ethyl, besonders bevorzugt Methyl.
- Bei der α, β -ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure handelt es sich um solche Mono- oder Dicarbonsäuren bzw. deren Derivate, bei denen die Carboxylgruppe oder im Fall von Dicarbonsäuren mindestens eine Carboxylgruppe, bevorzugt beide Carboxylgruppen mit der ethylenisch ungesättigten Doppelbindung konjugiert sind.
- Beispiele für ethylenisch ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäure, die nicht α,β-ethylenisch ungesättigt sind, sind cis-5-Norbornen-endo-2,3-dicarbonsäureanhydrid, exo-3,6-Epoxy-1,2,3,6-tetrahydrophthalsäureanhydrid und cis-4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäure anhydrid.
- Beispiele für α,β-ethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure und Ethylacrylsäure, bevorzugt Acrylsäure und Methacrylsäure, in dieser Schrift kurz als (Meth)acrylsäure bezeichnet, und besonders bevorzugt Acrylsäure.
- Besonders bevorzugte Derivate von α,β-ethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren sind Acrylsäuremethylester, Acrylsäureethylester, Acrylsäure-n-butylester und Methacrylsäuremethylester.
- Beispiele für Dicarbonsäuren sind Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure (2-Methylenbutandisäure), Citraconsäure (2-Methylmaleinsäure), Glutaconsäure (Pent-2-en-1,5-dicarbonsäure), 2,3-Dimethylmaleinsäure, 2-Methylfumarsäure, 2,3-Dimethylfumarsäure, Methylenmalonsäure und Tetrahydrophthalsäure, bevorzugt um Maleinsäure und Fumarsäure und besonders bevorzugt um Maleinsäure und deren Derivate.
- Insbesondere handelt es sich bei dem Monomer (A) um Maleinsäureanhydrid.
- Bei dem Monomer (B) handelt es sich um mindestens ein, bevorzugt ein bis vier, besonders bevorzugt ein bis drei, ganz besonders bevorzugt ein oder zwei und insbesondere genau ein α-Olefin mit von mindestens 12 bis zu einschließlich 30 Kohlenstoffatomen. Die α-Olefine (B) weisen bevorzugt mindestens 14, besonders bevorzugt mindestens 16 und ganz besonders bevorzugt mindestens 18 Kohlenstoffatome auf. Bevorzugt weisen die α-Olefine (B) bis einschließlich 28, besonders bevorzugt bis einschließlich 26 und ganz besonders bevorzugt bis einschließlich 24 Kohlenstoffatome auf.
- Bevorzugt kann es sich bei den α-Olefinen um lineare oder verzweigte, bevorzugt lineare 1-Alkene handeln.
- Beispiele dafür sind 1-Dodecen, 1-Tridecen, 1-Tetradecen, 1-Pentadecen, 1-Hexadecen, 1-Heptadecen, 1- Octadecen, 1-Nonodecen, 1-Eicosen, 1-Docosen, 1-Tetracosen, 1-Hexacosen, wovon 1- Octadecen, 1-Eicosen, 1-Docosen und 1-Tetracosen, sowie deren Gemische bevorzugt werden.
- Weitere Beispiele für α-Olefin (B) sind solche Olefine, bei denen es sich um Oligomere oder Polymere von C2- bis C12-Olefinen handelt, bevorzugt von C3- bis C10-Olefinen, besonders bevorzugt von C4- bis C6-Olefinen. Beispiele dafür sind Ethen, Propen, 1-Buten, 2-Buten, iso-Buten, Penten-Isomere sowie Hexen-Isomere, bevorzugt sind Ethen, Propen, 1-Buten, 2-Buten und iso-Buten.
- Namentlich als α-Olefine (B) genannt seien Oligomere und Polymere von Propen, 1-Buten, 2-Buten, iso-Buten, sowie deren Mischungen, besonders Oligomere und Polymere von Propen oder iso-Buten oder von Mischungen aus 1-Buten und 2-Buten. Unter den Oligomeren sind die Trimere, Tetramere, Pentamere und Hexamere sowie deren Gemische bevorzugt.
- Zusätzlich zu dem Olefin (B) kann optional mindestens ein, bevorzugt ein bis vier, besonders bevorzugt ein bis drei, ganz besonders bevorzugt ein oder zwei und insbesondere genau ein weiteres, mindestens 4 Kohlenstoffatome aufweisendes, aliphatisches oder cycloaliphatisches Olefin (C), das ein anderes als (B) ist, in das erfindungsgemäße Copolymer einpolymerisiert werden.
- Bei den Olefinen (C) kann es sich um Olefine mit endständiger (α-) Doppelbindung handeln oder solche mit nicht-endständiger Doppelbindung, bevorzugt mit α-Doppelbindung. Bevorzugt handelt es sich bei dem Olefin (C) um Olefine mit 4 bis weniger als 12 oder mehr als 30 Kohlenstoffatomen. Sofern es sich bei dem Olefin (C) um ein Olefin mit 12 bis 30 Kohlenstoffatomen handelt, so weist dieses Olefin (C) keine α-ständige Doppelbindung auf.
- Beispiele für aliphatische Olefine (C) sind 1-Buten, 2-Buten, iso-Buten, Penten-Isomere, Hexen-Isomere, Hepten-Isomere, Octen-Isomere, Nonen-Isomere, Decen-Isomere, Undecen-Isomere sowie deren Gemische.
- Beispiele für cycloaliphatische Olefine (C) sind Cyclopenten, Cyclohexen, Cycloocten, Cyclodecen, Cyclododecen, α- oder β-Pinen und deren Gemische, Limonen und Norbornen.
- Weitere Beispiele für Olefine (C) sind mehr als 30 Kohlenstoffatome aufweisende Polymere von Propen, 1-Buten, 2-Buten oder iso-Buten oder solche enthaltende Olefingemische, bevorzugt von iso-Buten oder solches enthaltende Olefingemische, besonders bevorzugt mit einem mittleren Molekulargewicht Mw im Bereich von 500 bis 5000 g/mol, bevorzugt 650 bis 3000, besonders bevorzugt 800 bis 1500 g/mol.
- Bevorzugt weisen die iso-Buten in einpolymerisierter Form enthaltenden Oligomere oder Polymere einen hohen Gehalt an terminal angeordneten ethylenischen Doppelbindungen (α-Doppelbindungen) auf, beispielsweise wenigstens 50 Mol-%, bevorzugt wenigstens 60 Mol-%, besonders bevorzugt wenigstens 70 Mol-% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 80 Mol-%.
- Für die Herstellung solcher iso-Buten in einpolymerisierter Form enthaltender Oligomere oder Polymere eignen sich als Isobuten-Quelle sowohl Rein-Isobuten als auch Isobuten-haltige C4-Kohlenwasserstoffströme, beispielsweise C4-Raffinate, insbesondere "Raffinat 1", C4-Schnitte aus der Isobutan-Dehydrierung, C4-Schnitte aus Steamcrackern und aus FCC-Crackern (fluid catalysed cracking), sofern sie weitgehend von darin enthaltenem 1,3-Butadien befreit sind. Ein C4-Kohlenwasserstoffstrom aus einer FCC-Raffinerieeinheit ist auch als "b/b"-Strom bekannt. Weitere geeignete Isobuten-haltige C4-Kohlenwasserstoffströme sind beispielsweise der Produktstrom einer Propylen-Isobutan-Cooxidation oder der Produktstrom aus einer Metathese-Einheit, welche in der Regel nach üblicher Aufreinigung und/oder Aufkonzentrierung eingesetzt werden. Geeignete C4-Kohlenwasserstoffströme enthalten in der Regel weniger als 500 ppm, vorzugsweise weniger als 200 ppm, Butadien. Die Anwesenheit von 1-Buten sowie von cis- und trans-2-Buten ist weitgehend unkritisch. Typischerweise liegt die Isobutenkonzentration in den genannten C4-Kohlenwasserstoffströmen im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%. So besteht Raffinat 1 in der Regel im wesentlichen aus 30 bis 50 Gew.-% Isobuten, 10 bis 50 Gew.-% 1-Buten, 10 bis 40 Gew.-% cis- und trans-2-Buten sowie 2 bis 35 Gew.-% Butanen; beim erfindungsgemäßen Polymerisationsverfahren verhalten sich die unverzeigten Butene im Raffinat 1 in der Regel praktisch inert und nur das Isobuten wird polymerisierteiner bevorzugten Ausführungsform setzt man als Monomerquelle für die Polymerisation einen technischen C4-Kohlenwasserstoffstrom mit einem Isobuten-Gehalt von 1 bis 100 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 99 Gew.-%, vor allem von 1 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt von 30 bis 60 Gew.-%, insbesondere einen Raffinat 1-Strom, einen b/b-Strom aus einer FCC-Raffinerieeinheit, einen Produktstrom einer Propylen-Isobutan-Cooxidation oder einen Produktstrom aus einer Metathese-Einheit ein.
- Insbesondere bei Verwendung eines Raffinat 1-Stromes als Isobutenquelle hat sich die Verwendung von Wasser als alleinigem oder als weiterem Initiator bewährt, vor allem wenn man bei Temperaturen von -20°C bis +30°C, insbesondere von 0°C bis +20°C, polymerisiert. Bei Temperaturen von -20°C bis +30°C, insbesondere von 0°C bis +20°C, kann man bei Verwendung eines Raffinat 1-Stromes als Isobutenquelle jedoch auch auf den Einsatz eines Initiators verzichten.
- Das genannte Isobuten-haltige Monomerengemisch kann geringe Mengen an Kontaminanten wie Wasser, Carbonsäuren oder Mineralsäuren enthalten, ohne dass es zu kritischen Ausbeute- oder Selektivitätseinbußen kommt. Es ist zweckdienlich, eine Anreicherung dieser Verunreinigungen zu vermeiden, indem man solche Schadstoffe beispielsweise durch Adsorption an feste Adsorbentien wie Aktivkohle, Molekularsiebe oder Ionenaustauscher, aus dem Isobuten-haltigen Monomerengemisch entfernt.
- Es können, wenn auch weniger bevorzugt, auch Monomermischungen von Isobuten beziehungsweise des Isobuten-haltigen Kohlenwasserstoffgemischs mit olefinisch ungesättigten Monomeren, welche mit Isobuten copolymerisierbar sind, umgesetzt werden. Sofern Monomermischungen des Isobutens mit geeigneten Comonomeren copolymerisiert werden sollen, enthält die Monomermischung vorzugsweise wenigstens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 10 Gew.-% und insbesondere wenigstens 20 Gew.-% Isobuten, und vorzugsweise höchstens 95 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 90 Gew.-% und insbesondere höchstens 80 Gew.-% Comonomere.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Stoffgemisch der Olefine (B) und optional (C) gemittelt auf ihre Stoffmengen mindestens 12 Kohlenstoffatome auf, bevorzugt mindestens 14, besonders bevorzugt mindestens 16 und ganz besonders bevorzugt mindestens 17 Kohlenstoffatome auf.
- So weist beispielsweise ein 2:3-Gemisch aus Docosen und Tetradecen einen gemittelten Wert für die Kohlenstoffatome von 0,4 × 22 + 0,6 × 14 = 17,2 auf.
- Die Obergrenze ist weniger relevant und beträgt in der Regel nicht mehr als 60 Kohlenstoffatome, bevorzugt nicht mehr als 55, besonders bevorzugt nicht mehr als 50, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 45 und insbesondere nicht mehr als 40 Kohlenstoffatome.
- Das optionale Monomer (D) ist mindestens ein Monomer, bevorzugt ein bis drei, besonders bevorzugt ein oder zwei und ganz besonders bevorzugt genau ein Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
- (Da) Vinylestern,
- (Db) Vinylethern,
- (Dc) (Meth)acrylsäureestern von Alkoholen, die mindestens 5 Kohlenstoffatome aufweisen,
- (Dd) Allylalkoholen oder deren Ether,
- (De) N-Vinylverbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinylverbindungen von mindestens ein Stickstoffatom enthaltenden Heterocyclen, N-Vinylamide oder N-Vinyllactame,
- (Df) ethylenisch ungesättigte Aromaten und
- (Dg) α,β-ethylenisch ungesättigte Nitrilen
- (Dh) (Meth)acrylsäureamiden und
- (Di) Allylaminen.
- Beispiele für Vinylester (Da) sind Vinylester von C2- bis C12-Carbonsäuren, bevorzugt Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylpentanoat, Vinylhexanoat, Vinyloctanoat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Vinyldecanoat, sowie Vinylester der Versatic-Säuren 5 bis 10, bevorzugt Vinylester von 2,2-Dimethylpropionsäure (Pivalinsäure, Versatic-Säure 5), 2,2-Dimethylbuttersäure (Neohexansäure, Versatic-Säure 6), 2,2-Dimethylpentansäure (Neoheptansäure, Versatic-Säure 7), 2,2-Dimethylhexansäure (Neooctansäure, Versatic-Säure 8), 2,2-Dimethylheptansäure (Neononansäure, Versatic-Säure 9) oder 2,2-Dimethyloctansäure (Neodecansäure, Versatic-Säure 10).
- Beispiele für Vinylether (Db) sind Vinylether von C1- bis C12-Alkanolen, bevorzugt Vinylether von Methanol, Ethanol, iso-Propanol, n-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sek-Butanol, tert-Butanol, n-Hexanol, n-Heptanol, n-Octanol, n-Decanol, n-Dodecanol (Laurylalkohol) oder 2-Ethylhexanol.
- Bevorzugte (Meth)acrylsäureester (Dc) sind (Meth)acrylsäureester von C5- bis C12-Alkanolen, bevorzugt von n-Pentanol, n-Hexanol, n-Heptanol, n-Octanol, n-Decanol, n-Dodecanol (Laurylalkohol), 2-Ethylhexanol oder 2-Propylheptanol. Besonders bevorzugt sind Acrylsäurepentylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Acrylsäure-2-propylheptylester.
- Beispiele für Monomere (Dd) sind Allylalkohole und Allylether von C2- bis C12-Alkanolen, bevorzugt Allylether von Methanol, Ethanol, iso-Propanol, n-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sek-Butanol, tert-Butanol, n-Hexanol, n-Heptanol, n-Octanol, n-Decanol, n-Dodecanol (Laurylalkohol) oder 2-Ethylhexanol.
- Beispiele für Vinylverbindungen (De) von mindestens ein Stickstoffatom enthaltenden Heterocyclen sind N-Vinylpyridin, N-Vinylimidazol und N-Vinylmorpholin.
- Bevorzugte Verbindungen (De) sind N-Vinylamide oder N-Vinyllactame:
Beispiele für N-Vinylamide oder N-Vinyllactame (De) sind N-Vinylformamid, N-Vinylacetamid, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylcaprolactam. - Beispiele für ethylenisch ungesättigte Aromaten (Df) sind Styrol und α-Methylstyrol.
- Beispiele für α,β-ethylenisch ungesättigte Nitrile (Dg) sind Acrylnitril und Methacrylnitril.
- Beispiele für (Meth)acrylsäureamide (Dh) sind Acrylamid und Methacrylamid.
- Beispiele für Allylamine (Di) sind Allylamin, Dialkylallylamin und Trialkyl allylammonium halogenide.
- Bevorzugte Monomere (D) sind (Da), (Db), (Dc), (De) und/oder (Df), besonders bevorzugt (Da), (Db) und/oder (Dc), ganz besonders bevorzugt (Da) und/oder (Dc) und insbesondere (Dc).
- Das Einbauverhältnis der Monomere (A) und (B) sowie optional (C) sowie optional (D) im aus dem Reaktionsschritt (I) erhaltenen Copolymer ist in der Regel wie folgt:
Das molare Verhältnis von (A) / ((B) und (C)) (in Summe) beträgt in der Regel von 10:1 bis 1:10, bevorzugt 8:1 bis 1:8, besonders bevorzugt 5:1 bis 1:5, ganz besonders bevorzugt 3:1 bis 1:3, insbesondere 2:1 bis 1:2 und speziell 1,5:1 bis 1:1,5. Für den besonderen Fall von Maleinsäureanhydrid als Monomer (A) beträgt das molare Einbauverhältnis von Maleinsäureanhydrid zu Monomeren ((B) und (C)) (in Summe) etwa 1:1. Um einen vollständigen Umsatz des α-Olefins (B) zu erzielen kann es dennoch sinnvoll sein, Maleinsäureanhydrid in einem leichten Überschuß gegenüber dem α-Olefin einzusetzen, beispielsweise 1,01 - 1,5:1, bevorzugt 1,02 - 1,4:1, besonders bevorzugt 1,05 - 1,3:1, ganz besonders bevorzugt 1,07 - 1,2:1 und insbesondere 1,1 - 1,15:1. - Das molare Verhältnis vom obligaten Monomer (B) zum Monomer (C), soweit es anwesend ist, beträgt in der Regel von 1 : 0,05 bis 10, bevorzugt von 1 : 0,1 bis 6, besonders bevorzugt von 1 : 0,2 bis 4, ganz besonders bevorzugt von 1 : 0,3 bis 2,5 und speziell 1 : 0,5 bis 1,5.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist zusätzlich zu Monomer (B) kein optionales Monomer (C) anwesend.
- Der Anteil an einem oder mehreren der Monomere (D), soweit vorhanden, bezogen auf die Menge der Monomere (A), (B) sowie optional (C) (in Summe) beträgt in der Regel 5 bis 200 mol%, bevorzugt 10 bis 150 mol%, besonders bevorzugt 15 bis 100 mol%, ganz besonders bevorzugt 20 bis 50 mol% und insbesondere 0 bis 25 mol%.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist kein optionales Monomer (D) anwesend.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Copolymer aus den Monomeren (A) und (B).
- In einem zweiten Reaktionsschritt (II) werden die im aus (I) erhaltenen Copolymer enthaltenen Anhydrid- oder Carbonsäureesterfunktionalitäten teilweise oder vollständig hydrolysiert und/oder verseift.
- In einer bevorzugten Ausführungsform werden die nach Reaktionsschritt (II) im Copolymer enthaltenen Anhydridfunktionalitäten im wesentlichen vollständig hydrolysiert.
- Es ist jedoch auch möglich, wenn auch weniger bevorzugt, mindestens 50% bis weniger als 100 %, beispielsweise 66% bis 95% oder 75% bis 90% der nach Reaktionsschritt (II) im Copolymer enthaltenen Anhydridfunktionalitäten zu hydrolysieren.
- Für eine Hydrolyse wird bezogen auf die enthaltenen Anhydridfunktionalitäten die Menge Wasser hinzugegeben, die dem gewünschten Hydrolysegrad entspricht und das aus (I) erhaltene Copolymer in Gegenwart des zugegebenen Wassers erwärmt. In der Regel ist dafür eine Temperatur von vorzugsweise 20 bis 150°C ausreichend, bevorzugt 60 bis 100°C. Falls erforderlich kann die Reaktion unter Druck durchgeführt werden, um das Entweichen von Wasser zu verhindern. Unter diesen Reaktionsbedingungen werden in der Regel selektiv die Anhydridfunktionalitäten im Copolymer umgesetzt, wohingegen etwaige im Copolymer enthaltene Carbonsäureesterfunktionalitäten nicht oder zumindest nur untergeordnet reagieren.
- Für eine Verseifung wird das Copolymer mit einer Menge einer starken Base in Gegenwart von Wasser umgesetzt, die dem gewünschten Verseifungsgrad entspricht.
- Als starke Basen können bevorzugt Hydroxide, Oxide, Carbonate oder Hydrogencarbonate von Alkali- oder Erdalkalimetallen eingesetzt werden.
- Das aus (I) erhaltene Copolymer wird dann in Gegenwart des zugegebenen Wassers und der starken Base erwärmt. In der Regel ist dafür eine Temperatur von vorzugsweise 20 bis 130°C ausreichend, bevorzugt 50 bis 110°C. Falls erforderlich kann die Reaktion unter Druck durchgeführt werden.
- Es ist auch möglich, die Carbonsäureesterfunktionalitäten mit Wasser in Gegenwart einer Säure zu hydrolysieren. Als Säuren werden dabei bevorzugt Mineral-, Carbon-, Sulfon- oder phosphorhaltige Säuren mit einem pKs-Wert von nicht mehr als 5, besonders bevorzugt nicht mehr als 4 eingesetzt.
- Beispiele sind Essigsäure, Ameisensäure, Oxalsäure, Salicylsäure, substituierte Bernsteinsäuren, am Aromaten substituierte oder unsubstituierte Benzolsulfonsäuren, Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure oder Phosphorsäure, denkbar ist auch der Einsatz von sauren Ionentauscherharzen.
- Das aus (I) erhaltene Copolymer wird dann in Gegenwart des zugegebenen Wassers und der Säure erwärmt. In der Regel ist dafür eine Temperatur von vorzugsweise 40 bis 200°C ausreichend, bevorzugt 80 bis 150°C. Falls erforderlich kann die Reaktion unter Druck durchgeführt werden.
- Sollten die aus Schritt (II) erhaltenen Copolymere noch Reste von Säureanionen enthalten, so kann es bevorzugt sein, diese Säureanionen mit Hilfe eines lonentauschers aus dem Copolymer zu entfernen und bevorzugt gegen Hydroxidionen oder Carboxylationen, besonders bevorzugt Hydroxidionen auszutauschen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die im Copolymer enthaltenen Säureanionen Halogenide, schwefelhaltig oder stickstoffhaltig sind.
- Das aus Reaktionsschritt (II) erhaltene Copolymer weist in der Regel ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw von 0,5 bis 20 kDa auf, bevorzugt 0,6 bis 15, besonders bevorzugt 0,7 bis 7, ganz besonders bevorzugt 1 bis 7 und insbesondere 1,5 bis 54 kDa auf (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie mit Tetrahydrofuran und Polystyrol als Standard).
- Das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn beträgt zumeist von 0,5 bis 10 kDa, bevorzugt 0,6 bis 5, besonders bevorzugt 0,7 bis 4, ganz besonders bevorzugt 0,8 bis 3 und insbesondere 1 bis 2 kDa auf (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie mit Tetrahydrofuran und Polystyrol als Standard).
- Die Polydispersität beträgt in der Regel von 1 bis 10, bevorzugt von 1,1 bis 8, besonders bevorzugt von 1,2 bis 7, ganz besonders bevorzugt von 1,3 bis 5 und insbesondere von 1,5 bis 3.
- Der Gehalt an freien Säuregruppen im Copolymer nach Durchlaufen des Reaktionsschrittes (II) beträgt bevorzugt von 1 bis 8 mmol/g Copolymer, besonders bevorzugt von 2 bis 7 und ganz besonders bevorzugt von 3 bis 7 mmol/g Copolymer.
- In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Copolymere einen hohen Anteil an benachbarten Carbonsäuregruppen, was durch eine Messung der Adjazenz (engl. Adjacency) bestimmt wird. Dazu wird eine Probe des Copolymers für eine Dauer von 30 Minuten bei einer Temperatur von 290 °C zwischen zwei Teflonfolien getempert und an einer blasenfreien Stelle ein FTIR Spektrum aufgenommen. Von den erhaltenen Spektren wird das IR-Spektrum von Teflon subtrahiert, die Schichtdicke bestimmt und der Gehalt an cyclischem Anhydrid bestimmt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Adjazenz mindestens 10 %, bevorzugt mindestens 15%, besonders bevorzugt mindestens 20%, ganz besonders bevorzugt mindestens 25% und insbesondere mindestens 30%.
- Der Kraftstoff kann weitere übliche Additive enthalten. Häufig werden die beschriebenen Copolymere in Form von Kraftstoffadditivgemischen eingesetzt, zusammen mit üblichen Additiven: Im Falle von Dieselkraftstoffen sind dies in erster Linie übliche Detergenz-Additive, Trägeröle, Kaltfließverbesserer, Schmierfähigkeitsverbesserer (Lubricity Improver), andere Korrosionsinhibitoren als die beschriebenen Copolymere, Demulgatoren, Dehazer, Antischaummittel, Cetanzahlverbesserer, Verbrennungsverbesserer, Antioxidantien oder Stabilisatoren, Antistatika, Metallocene, Metalldeaktivatoren, Farbstoffe und/oder Lösungsmittel.
- Im Falle von Ottokraftstoffen sind dies vor allem Schmierfähigkeitsverbesserer (Friction Modifier), andere Korrosionsinhibitoren als die beschriebenen Copolymere, Demulgatoren, Dehazer, Antischaummittel, Verbrennungsverbesserer, Antioxidantien oder Stabilisatoren, Antistatika, Metallocene, Metalldeaktivatoren, Farbstoffe und/oder Lösungsmittel.
- Typische Beispiele geeigneter Co-Additive sind im folgenden Abschnitt aufgeführt:
- Vorzugsweise handelt es sich bei den üblichen Detergenz-Additiven um amphiphile Substanzen, die mindestens einen hydrophoben Kohlenwasserstoffrest mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht (Mn) von 85 bis 20.000 und mindestens eine polare Gruppierung besitzen, die ausgewählt ist unter:
- (Da) Mono- oder Polyaminogruppen mit bis zu 6 Stickstoffatomen, wobei mindestens ein Stickstoffatom basische Eigenschaften hat;
- (Db) Nitrogruppen, gegebenenfalls in Kombination mit Hydroxylgruppen;
- (Dc) Hydroxylgruppen in Kombination mit Mono- oder Polyaminogruppen, wobei mindestens ein Stickstoffatom basische Eigenschaften hat;
- (Dd) Carboxylgruppen oder deren Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalzen;
- (De) Sulfonsäuregruppen oder deren Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalzen;
- (Df) Polyoxy-C2- bis C4-alkylengruppierungen, die durch Hydroxylgruppen, Mono- oder Polyaminogruppen, wobei mindestens ein Stickstoffatom basische Eigenschaften hat, oder durch Carbamatgruppen terminiert sind;
- (Dg) Carbonsäureestergruppen;
- (Dh) aus Bernsteinsäureanhydrid abgeleiteten Gruppierungen mit Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Amido- und/oder Imidogruppen; und/oder
- (Di) durch Mannich-Umsetzung von substituierten Phenolen mit Aldehyden und Mono- oder Polyaminen erzeugten Gruppierungen.
- Der hydrophobe Kohlenwasserstoffrest in den obigen Detergenz-Additiven, welcher für die ausreichende Löslichkeit im Kraftstoff sorgt, hat ein zahlengemitteltes Molekulargewicht (Mn) von 85 bis 20.000, vorzugsweise von 113 bis 10.000, besonders bevorzugt von 300 bis 5.000, stärker bevorzugt von 300 bis 3.000, noch stärker bevorzugt von 500 bis 2.500 und insbesondere von 700 bis 2.500, vor allem von 800 bis 1500. Als typischer hydrophober Kohlenwasserstoffrest, insbesondere in Verbindung mit den polaren insbesondere Polypropenyl-, Polybutenyl- und Polyisobutenylreste mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von vorzugsweise jeweils 300 bis 5.000, besonders bevorzugt 300 bis 3.000, stärker bevorzugt 500 bis 2.500 noch stärker bevorzugt 700 bis 2.500 und insbesondere 800 bis 1.500 in Betracht.
- Als Beispiele für obige Gruppen von Detergenz-Additiven seien die folgenden genannt:
Mono- oder Polyaminogruppen (Da) enthaltende Additive sind vorzugsweise Polyalkenmono- oder Polyalkenpolyamine auf Basis von Polypropen oder von hochreaktivem (d.h. mit überwiegend endständigen Doppelbindungen) oder konventionellem (d.h. mit überwiegend mittenständigen Doppelbindungen) Polybuten oder Polyisobuten mit Mn = 300 bis 5000, besonders bevorzugt 500 bis 2500 und insbesondere 700 bis 2500. Derartige Additive auf Basis von hochreaktivem Polyisobuten, welche aus dem Polyisobuten, das bis zu 20 Gew.-% n-Buten-Einheiten enthalten kann, durch Hydroformylierung und reduktive Aminierung mit Ammoniak, Monoaminen oder Polyaminen wie Dimethyl-aminopropylamin, Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin oder Tetraethylenpentamin hergestellt werden können, sind insbesondere aus derEP-A244 616 WO-A 94/24231 - Weitere besondere Monoaminogruppen (Da) enthaltende Additive sind die Hydrierungsprodukte der Umsetzungsprodukte aus Polyisobutenen mit einem mittleren Polymerisationsgrad P = 5 bis 100 mit Stickoxiden oder Gemischen aus Stickoxiden und Sauerstoff, wie sie insbesondere in der
WO-A 97/03946 - Weitere besondere Monoaminogruppen (Da) enthaltende Additive sind die aus Polyisobutenepoxiden durch Umsetzung mit Aminen und nachfolgender Dehydratisierung und Reduktion der Aminoalkohole erhältlichen Verbindungen, wie sie insbesondere in der
DE-A 196 20 262 beschrieben sind. - Nitrogruppen (Db), gegebenenfalls in Kombination mit Hydroxylgruppen, 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 der
WO-A96/03367 WO-A 96/03479 - Hydroxylgruppen in Kombination mit Mono- oder Polyaminogruppen (Dc) enthaltende Additive sind insbesondere Umsetzungsprodukte von Polyisobutenepoxiden, erhältlich aus vorzugsweise überwiegend endständige Doppelbindungen aufweisendem Polyisobuten mit Mn = 300 bis 5000 mit Ammoniak, Mono- oder Polyaminen, wie sie insbesondere in der
EP-A 476 485 - Carboxylgruppen oder deren Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze (Dd) enthaltende Additive sind vorzugsweise Copolymere von C2- bis C40-Olefinen mit Maleinsäureanhydrid mit einer Gesamt-Molmasse von 500 bis 20.000, deren Carboxylgruppen ganz oder teilweise zu den Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalzen und ein verbleibender Rest der Carboxylgruppen mit Alkoholen oder Aminen umgesetzt sind. Solche Additive sind insbesondere aus der
EP-A 307 815 WO-A 87/01126 - Sulfonsäuregruppen oder deren Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze (De) enthaltende Additive sind vorzugsweise Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze eines Sulfobernsteinsäurealkylesters, wie er insbesondere in der
EP-A 639 632 - Polyoxy-C2-C4-alkylengruppierungen (Df) enthaltende Additive sind vorzugsweise Polyether oder Polyetheramine, welche durch Umsetzung von C2- bis C60-Alkanolen, C6- bis C30-Alkandiolen, Mono- oder Di-C2- bis C30-alkylaminen, C1- bis C30-Alkylcyclo-hexanolen oder C1- bis C30-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 insbesondere in der
EP-A 310 875 EP-A 356 725 EP-A 700 985 US-A 4 877 416 beschrieben. Im Falle von Polyethern erfüllen solche Produkte auch Trägeröleigenschaften. Typische Beispiele hierfür sind Tridecanol- oder Isotridecanolbutoxylate, Isononylphenolbutoxylate sowie Polyisobutenolbutoxylate und -propoxylate sowie die entsprechenden Umsetzungsprodukte mit Ammoniak. - Carbonsäureestergruppen (Dg) enthaltende Additive sind vorzugsweise Ester aus Mo-no-, Di- oder Tricarbonsäuren mit langkettigen Alkanolen oder Polyolen, insbesondere solche mit einer Mindestviskosität von 2 mm2/s bei 100 °C, wie sie insbesondere in der
DE-A 38 38 918 beschrieben sind. Als Mono-, Di- oder Tricarbonsäuren können aliphatische oder aromatische Säuren eingesetzt werden, als Esteralkohole bzw. -polyole eignen sich vor allem langkettige 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, isoDecanols und des iso-Tridecanols. Derartige Produkte erfüllen auch Trägeröleigenschaften. - Aus Bernsteinsäureanhydrid abgeleitete Gruppierungen mit Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Amido- und/oder insbesondere Imidogruppen (Dh) enthaltende Additive sind vorzugsweise entsprechende Derivate von Alkyl- oder Alkenyl-substituiertem Bernsteinsäureanhydrid und insbesondere die entsprechenden Derivate von Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid, welche durch Umsetzung von konventionellem oder hochreaktivem Polyisobuten mit Mn = vorzugsweise 300 bis 5000, besonders bevorzugt 300 bis 3000, stärker bevorzugt 500 bis 2500, noch stärker bevorzugt 700 bis 2500 und insbesondere 800 bis 1500, mit Maleinsäureanhydrid auf thermischem Weg in einer En-Reaktion oder über das chlorierte Polyisobuten erhältlich sind. Bei den Gruppierungen mit Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Amido- und/oder Imidogruppen handelt es sich beispielsweise um Carbonsäuregruppen, Säureamide von Monoaminen, Säure-amide von Di- oder Polyaminen, die neben der Amidfunktion noch freie Amingruppen aufweisen, Bernsteinsäurederivate mit einer Säure- und einer Amidfunktion, Carbonsäureimide mit Monoaminen, Carbonsäureimide mit Di- oder Polyaminen, die neben der Imidfunktion noch freie Amingruppen aufweisen, oder Diimide, die durch die Umsetzung von Di- oder Polyaminen mit zwei Bernsteinsäurederivaten gebildet werden. Derartige Kraftstoffadditive sind allgemein bekannt und beispielsweise in den Dokumenten (1) und (2) beschrieben. Bevorzugt handelt es sich um die Umsetzungsprodukte von Alkyl- oder Alkenyl-substituierten Bernsteinsäuren oder Derivaten davon mit Aminen und besonders bevorzugt um die Umsetzungsprodukte von Polyisobutenyl-substituierten Bernsteinsäuren oder Derivaten davon mit Aminen. Von besonderem Interesse sind hierbei Umsetzungsprodukte mit aliphatischen Polyaminen (Polyalkylenimine) wie insbesondere Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin und Hexaethylenheptamin, welche eine Imidstruktur aufweisen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in
WO 2012/004300 , dort bevorzugt Seite 5, Zeile 18 bis Seite 33, Zeile 5, besonders bevorzugt des Herstellungsbeispiels 1, - In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in der unveröffentlichten Internationalen Anmeldung mit dem Aktenzeichen
PCT/EP2014/061834 - In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in
WO 11/95819 A1 WO 11/110860 A1 - In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in
WO 06/135881 A2 WO 10/132259 A1 - In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in
WO 08/060888 A2 GB 2496514 A - In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in
WO 2013 070503 A1 , dort bevorzugt Absätze [00011] bis [00039], besonders bevorzugt Beispiele 1 bis 5. - Durch Mannich-Umsetzung von substituierten Phenolen mit Aldehyden und Mono- oder Polyaminen erzeugte Gruppierungen (Di) enthaltende Additive sind vorzugsweise Umsetzungsprodukte von Polyisobuten-substituierten Phenolen mit Formaldehyd und Mono- oder Polyaminen wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetra-ethylenpentamin oder Dimethyl-aminopropylamin. Die Polyisobutenyl-substituierten Phenole können aus konventionellem oder hochreaktivem Polyisobuten mit Mn = 300 bis 5000 stammen. Derartige "Polyisobuten-Mannichbasen" sind insbesondere in der
EP-A 831 141 - Dem Kraftstoff können ein oder mehrere der genannten Detergenz-Additive in solch einer Menge zugegeben werden, dass die Dosierrate an diesen Detergenz-Additiven vozugsweise 25 bis 2500 Gew.-ppm, insbesondere 75 bis 1500 Gew.-ppm, vor allem 150 bis 1000 Gew.-ppm, beträgt.
- Mitverwendete Trägeröle können mineralischer oder synthetischer Natur sein. Geeignete mineralische Trägeröle sind bei der Erdölverarbeitung anfallende Fraktionen, wie Brightstock oder Grundöle mit Viskositäten wie beispielsweise aus der Klasse SN 500 bis 2000, aber auch aromatische Kohlenwasserstoffe, paraffinische Kohlenwasserstoffe und Alkoxyalkanole. Brauchbar ist ebenfalls eine als "hydrocrack oil" bekannte und bei der Raffination von Mineralöl anfallende Fraktion (Vakuumdestillatschnitt mit einem Siedebereich von etwa 360 bis 500 °C, erhältlich aus unter Hochdruck katalytisch hydriertem und isomerisiertem sowie entparaffiniertem natürlichen Mineralöl). Ebenfalls geeignet sind Mischungen oben genannter mineralischer Trägeröle.
- Beispiele für geeignete synthetische Trägeröle sind Polyolefine (Polyalphaolefine oder Polyinternalolefine), (Poly)ester, (Poly)alkoxylate, Polyether, aliphatische Polyetheramine, alkylphenolgestartete Polyether, alkylphenolgestartete Polyetheramine und Carbonsäureester langkettiger Alkanole.
- Beispiele für geeignete Polyolefine sind Olefinpolymerisate mit Mn = 400 bis 1800, vor allem auf Polybuten- oder Polyisobuten-Basis (hydriert oder nicht hydriert).
- Beispiele für geeignete Polyether oder Polyetheramine sind vorzugsweise Polyoxy-C2- bis C4-alkylengruppierungen enthaltende Verbindungen, welche durch Umsetzung von C2- bis C60-Alkanolen, C6- bis C30-Alkandiolen, Mono- oder Di-C2- bis C30-alkylaminen, C1- bis C30-Alkyl-cyclohexanolen oder C1- bis C30-Alkylphenolen mit 1 bis 30 mol Ethylenoxid und/ oder Propylenoxid und/oder Butylenoxid pro Hydroxylgruppe oder Amino-gruppe und, im Falle der Polyetheramine, durch anschließende reduktive Aminierung mit Ammoniak, Monoaminen oder Polyaminen erhältlich sind. Derartige Produkte werden insbesondere in der
EP-A 310 875 EP-A 356 725 EP-A 700 985 US-A 4,877,416 beschrieben. Beispielsweise können als Polyetheramine Poly-C2- bis C6-Alkylenoxidamine oder funktionelle Derivate davon verwendet werden. Typische Beispiele hierfür sind Tridecanol- oder Isotridecanolbutoxylate, Isononylphenolbutoxylate sowie Polyisobutenolbutoxylate und -propoxylate sowie die entsprechenden Umsetzungsprodukte mit Ammoniak. - Beispiele für Carbonsäureester langkettiger Alkanole sind insbesondere Ester aus Mono-, Di- oder Tricarbonsäuren mit langkettigen Alkanolen oder Polyolen, wie sie insbesondere in der
DE-A 38 38 918 beschrieben sind. Als Mono-, Di- oder Tricarbonsäuren können aliphatische oder aromatische Säuren eingesetzt werden, als Esteralkohole bzw. -polyole eignen sich vor allem langkettige Vertreter mit beispielsweise 6 bis 24 Kohlenstoffatomen. Typische Vertreter der Ester sind Adipate, Phthalate, iso-Phthalate, Terephthalate und Trimellitate des Isooctanols, Isononanols, Isodecanols und des Iso-tridecanols, z. B. Di-(n- oder Isotridecyl)phthalat. - Weitere geeignete Trägerölsysteme sind beispielsweise in der
DE-A 38 26 608 ,DE-A 41 42 241 ,DE-A 43 09 074 ,EP-A 452 328 EP-A 548 617 - Beispiele für besonders geeignete synthetische Trägeröle sind alkoholgestartete Polyether mit etwa 5 bis 35, vorzugsweise etwa 5 bis 30, besonders bevorzugt 10 bis 30 und insbesondere 15 bis 30 C3- bis C6-Alkylenoxideinheiten, z. B. Propylenoxid-, n-Butylenoxid- und Isobutylenoxid-Einheiten oder Gemischen davon, pro Alkoholmolekül. Nichtlimitierende Beispiele für geeignete Starteralkohole sind langkettige Alkanole oder mit langkettigem Alkyl-substituierte Phenole, wobei der langkettige Alkylrest insbesondere für einen geradkettigen oder verzweigten C6- bis C18-Alkylrest steht. Als besondere Beispiele sind zu nennen Tridecanol und Nonylphenol. Besonders bevorzugte alkoholgestartete Polyether sind die Umsetzungsprodukte (Polyveretherungsprodukte) von einwertigen aliphatischen C6- bis C18-Alkoholen mit C3- bis C6-Alkylenoxiden. Beispiele für einwertige aliphatische C6-C18-Alkohole sind Hexanol, Heptanol, Octanol, 2-Ethyl-hexanol, Nonylalkohol, Decanol, 3-Propylheptanol, Undecanol, Dodecanol, Tridecanol, Tetradecanol, Pentadecanol, Hexadecanol, Octadecanol und deren Konstitutions- und Stellungsisomere. Die Alkohole können sowohl in Form der reinen Isomere als auch in Form technischer Gemische eingesetzt werden. Ein besonders bevorzugter Alkohol ist Tridecanol. Beispiele für C3- bis C6-Alkylenoxide sind Propylenoxid, wie 1,2-Propylen-oxid, Butylenoxid, wie 1,2-Butylenoxid, 2,3-Butylenoxid, Isobutylenoxid oder Tetrahydrofuran, Pentylenoxid und Hexylenoxid. Besonders bevorzugt sind hierunter C3- bis C4-Alkylenoxide, d.h. Propylenoxid wie 1,2-Propylenoxid und Butylenoxid wie 1,2-Buty-lenoxid, 2,3-Butylenoxid und Isobutylenoxid. Speziell verwendet man Butylenoxid.
- Weitere geeignete synthetische Trägeröle sind alkoxylierte Alkylphenole, wie sie in der
DE-A 10 102 913 beschrieben sind. - Besondere Trägeröle sind synthetische Trägeröle, wobei die zuvor beschriebenen alkoholgestarteten Polyether besonders bevorzugt sind.
- Das Trägeröl bzw. das Gemisch verschiedener Trägeröle wird dem Kraftstoff in einer Menge von vorzugsweise 1 bis 1000 Gew.-ppm, besonders bevorzugt von 10 bis 500 Gew.-ppm und insbesondere von 20 bis 100 Gew.-ppm zugesetzt.
- Geeignete Kaltfließverbesserer sind im Prinzip alle organischen Verbindungen, welche in der Lage sind, das Fließverhalten von Mitteldestillat-Kraftstoffen bzw. Dieselkraftstoffen in der Kälte zu verbessern. Zweckmäßigerweise müssen sie eine ausreichende Öllöslichkeit aufweisen. Insbesondere kommen hierfür die üblicherweise bei Mitteldestillaten aus fossilem Ursprung, also bei üblichen mineralischen Dieselkraftstoffen, eingesetzten Kaltfließverbesserer ("middle distillate flow improvers", "MDFI") in Betracht. Jedoch können auch organische Verbindungen verwendet werden, die beim Einsatz in üblichen Dieselkraftstoffen zum Teil oder überwiegend die Eigenschaften eines Wax Anti-Settling Additivs ("WASA") aufweisen. Auch können sie zum Teil oder überwiegend als Nukleatoren wirken. Es können aber auch Mischungen aus als MDFI wirksamen und/oder als WASA wirksamen und/oder als Nukleatoren wirksamen organischen Verbindungen eingesetzt werden.
- Typischerweise wird der Kaltfließverbesserer ausgewählt aus:
- (K1) Copolymeren eines C2- bis C40-Olefins mit wenigstens einem weiteren ethylenisch ungesättigten Monomer;
- (K2) Kammpolymeren;
- (K3) Polyoxyalkylenen;
- (K4) polaren Stickstoffverbindungen;
- (K5) Sulfocarbonsäuren oder Sulfonsäuren oder deren Derivaten; und
- (K6) Poly(meth)acrylsäureestern.
- Es können sowohl Mischungen verschiedener Vertreter aus einer der jeweiligen Klassen (K1) bis (K6) als auch Mischungen von Vertretern aus verschiedenen Klassen (K1) bis (K6) eingesetzt werden.
- Geeignete C2- bis C40-Olefin-Monomere für die Copolymeren der Klasse (K1) sind beispielsweise solche mit 2 bis 20, insbesondere 2 bis10 Kohlenstoffatomen sowie mit 1 bis 3, vorzugsweise mit 1 oder 2, insbesondere mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dop-pelbindung. Im zuletzt genannten Fall kann die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung sowohl terminal (α-Olefine) als auch intern angeordnet sein kann. Bevorzugt sind jedoch α-Olefine, besonders bevorzugt α-Olefine mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Propen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen und vor allem Ethylen.
- Bei den Copolymeren der Klasse (K1) ist das wenigstens eine weitere ethylenisch ungesättigte Monomer vorzugsweise ausgewählt unter Carbonsäurealkenylestern, (Meth)Acrylsäureestern und weiteren Olefinen.
- Werden weitere Olefine mit einpolymerisiert, sind dies vorzugsweise höhermolekulare als das oben genannte C2- bis C40-Olefin-Basismonomere. Setzt man beispielsweise als Olefin-Basismonomer Ethylen oder Propen ein, eignen sich als weitere Olefine insbesondere C10- bis C40-α-Olefine. Weitere Olefine werden in den meisten Fällen nur dann mit einpolymerisiert, wenn auch Monomere mit Carbonsäureester-Funktionen eingesetzt werden.
- Geeignete (Meth)Acrylsäureester sind beispielsweise Ester der (Meth)Acrylsäure mit C1- bis C20-Alkanolen, insbesondere C1- bis C10-Alkanolen, vor allem mit Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec.-Butanol, Isobutanol, tert.-Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol, 2-Ethylhexanol, Nonanol und Decanol sowie Strukturisomeren hiervon.
- Geeignete Carbonsäurealkenylester sind beispielsweise C2- bis C14-Alkenylester, z.B. die Vinyl- und Propenylester, von Carbonsäuren mit 2 bis 21 Kohlenstoffatomen, deren Kohlenwasserstoffrest linear oder verzweigt sein kann. Bevorzugt sind hierunter die Vinylester. Unter den Carbonsäuren mit verzweigtem Kohlenwasserstoffrest sind solche bevorzugt, deren Verzweigung sich in der α-Position zur Carboxylgruppe befindet, wobei das α-Kohlenstoffatom besonders bevorzugt tertiär ist, d. h. die Carbonsäure eine sogenannte Neocarbonsäure ist. Vorzugsweise ist der Kohlenwasserstoffrest der Carbonsäure jedoch linear.
- Beispiele für geeignete Carbonsäurealkenylester sind Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Neopentansäurevinylester, Hexansäurevinylester, Neononansäurevinylester, Neodecansäurevinylester und die entsprechenden Propenylester, wobei die Vinylester bevorzugt sind. Ein besonders bevorzugter Carbonsäurealkenylester ist Vinylacetat; typische hieraus resultierende Copolymere der Gruppe (K1) sind die mit am häufigsten eingesetzten Ethylen-Vinylacetat-Copolymere ("EVA").
- Besonders vorteilhaft einsetzbare Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und ihre Herstellung sind in der
WO 99/29748 - Als Copolymere der Klasse (K1) sind auch solche geeignet, die zwei oder mehrere voneinander verschiedene Carbonsäurealkenylester einpolymerisiert enthalten, wobei diese sich in der Alkenylfunktion und/oder in der Carbonsäuregruppe unterscheiden. Ebenfalls geeignet sind Copolymere, die neben dem/den Carbonsäurealkenylester(n) wenigstens ein Olefin und/oder wenigstens ein (Meth)Acrylsäureester einpolymerisiert enthalten.
- Auch Terpolymere aus einem C2- bis C40-α-Olefin, einem C1- bis C20-Alkylester einer ethylenisch ungesättigten Monocarbonsäure mit 3 bis 15 Kohlenstoffatomen und einem C2- bis C14-Alkenylester einer gesättigten Monocarbonsäure mit 2 bis 21 Kohlenstoffatomen sind als Copolymere der Klasse (K1) geeignet. Derartige Terpolymere sind in der
WO 2005/054314 beschrieben. Ein typisches derartiges Terpolymer ist aus Ethylen, Acrylsäure-2-ethylhexylester und Vinylacetat aufgebaut. - Das wenigstens eine oder die weiteren ethylenisch ungesättigten Monomeren sind in den Copolymeren der Klasse (K1) in einer Menge von vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 45 Gew.-% und vor allem von 20 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtcopolymer, einpolymerisiert. Der gewichtsmäßige Hauptanteil der Monomereinheiten in den Copolymeren der Klasse (K1) stammt somit in der Regel aus den C2- bis C40-Basis-Olefinen.
- Die Copolymere der Klasse (K1) weisen vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 1000 bis 20.000, besonders bevorzugt von 1000 bis 10.000 und insbesondere von 1000 bis 8000 auf.
- Typische Kammpolymere der Komponente (K2) sind beispielsweise durch die Copolymerisation von Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure mit einem anderen ethylenisch ungesättigten Monomer, beispielsweise mit einem α-Olefin oder einem ungesättigten Ester wie Vinylacetat, und anschließende Veresterung der Anhydrid- bzw. Säurefunktion mit einem Alkohol mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen erhältlich. Weitere geeignete Kammpolymere sind Copolymere von α-Olefinen und veresterten Comonomeren, beispielsweise veresterte Copolymere von Styrol und Maleinsäureanhydrid oder veresterte Copolymere von Styrol und Fumarsäure. Geeignete Kammpolymere können auch Polyfumarate oder Polymaleinate sein. Außerdem sind Homo- und Copolymere von Vinylethern geeignete Kammpolymere. Als Komponente der Klasse (K2) geeignete Kammpolymere sind beispielsweise auch solche, die in der
WO 2004/035715 und in "Comb-Like Polymers. Structure and Properties", N. A. Plate und V. P. Shibaev, J. Poly. Sci. Macromolecular Revs. 8, Seiten 117 bis 253 (1974)" beschrieben sind. Auch Gemische von Kammpolymeren sind geeignet. - Als Komponente der Klasse (K3) geeignete Polyoxyalkylene sind beispielsweise Poly-oxyalkylenester, Polyoxyalkylenether, gemischte Polyoxyalkylenesterether und Gemische davon. Bevorzugt enthalten diese Polyoxyalkylenverbindungen wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei lineare Alkylgruppen mit jeweils 10 bis 30 Kohlenstoffatomen und eine Polyoxyalkylengruppe mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von bis zu 5000. Derartige Polyoxyalkylenverbindungen sind beispielsweise in der
EP-A 061 895 US 4 491 455 beschrieben. Besondere Polyoxyalkylenverbindungen basieren auf Polyethylenglykolen und Polypropylenglykolen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 100 bis 5000. Weiterhin sind Polyoxyalkylenmono- und -diester von Fettsäuren mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen wie Stearinsäure oder Behensäure geeignet. - Als Komponente der Klasse (K4) geeignete polare Stickstoffverbindungen können sowohl ionischer als auch nicht ionischer Natur sein und besitzen vorzugsweise wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei Substituenten in Form eines tertiären Stickstoffatoms der allgemeinen Formel >NR7, worin R7 für einen C8- bis C40-Kohlenwas-serstoffrest steht. Die Stickstoffsubstituenten können auch quaternisiert, das heißt in kationischer Form, vorliegen. Beispiele 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 geeigneten Derivat davon erhältlich sind. Vorzugsweise enthalten die Amine wenigstens einen linearen C8- bis C40-Alkylrest. Zur Herstellung der genannten polaren Stickstoffverbindungen geeignete primäre Amine sind beispielsweise Octylamin, Nonylamin, Decylamin, Undecylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin und die höheren linearen Homologen, hierzu geeignete sekundäre Amine sind beispielsweise Dioctadecylamin und Methylbehenylamin. Geeignet sind hierzu auch Amingemische, insbesondere großtechnisch zugängliche Amingemische wie Fettamine oder hydrierte Tallamine, wie sie beispielsweise in Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Auflage, im 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.
- Insbesondere ist die Komponente der Klasse (K4) ein öllösliches Umsetzungsprodukt aus mindestens eine tertiäre Aminogruppe aufweisenden Poly(C2- bis C20-Carbonsäuren) mit primären oder sekundären Aminen. Die diesem Umsetzungsprodukt zugrundeliegenden mindestens eine tertiäre Aminogruppe aufweisenden Poly(C2- bis C20-Carbonsäuren) enthalten vorzugsweise mindestens 3 Carboxylgruppen, insbesondere 3 bis 12, vor allem 3 bis 5 Carboxylgruppen. Die Carbonsäure-Einheiten in den Polycarbonsäuren weisen vorzugsweise 2 bis 10 Kohlenstoffatome auf, insbesondere sind es Essigsäure-Einheiten. Die Carbonsäure-Einheiten sind in geeigneter Weise zu den Polycarbonsäuren verknüpft, meist über ein oder mehrere Kohlenstoff- und/oder Stickstoffatome. Vorzugsweise sind sie an tertiäre Stickstoffatome angebunden, die im Falle mehrerer Stickstoffatome über Kohlenwasserstoffketten verbunden sind.
Vorzugsweise ist die Komponente der Klasse (K4) ein öllösliches Umsetzungsprodukt auf Basis von mindestens eine tertiäre Aminogruppe aufweisenden Poly(C2- bis C20-Carbonsäuren) der allgemeinen Formel IIa oder IIb - Weiterhin ist das bevorzugte öllösliche Umsetzungsprodukt der Komponente (K4), insbesondere das der allgemeinen Formel IIa oder IIb, ein Amid, ein Amidammoniumsalz oder ein Ammoniumsalz, in dem keine, eine oder mehrere Carbonsäuregruppen in Amidgruppen übergeführt sind.
- Geradkettige oder verzweigte C2- bis C6-Alkylengruppen der Variablen A sind beispielsweise 1,1-Ethylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen, 1,2-Butylen, 1,3-Butylen, 1,4-Butylen, 2-Methyl-1,3-propylen, 1,5-Pentylen, 2-Methyl-1,4-butylen, 2,2-Dimethyl-1,3-propylen, 1,6-Hexylen (Hexamethylen) und insbesondere 1,2-Ethylen. Vorzugsweise umfasst die Variable A 2 bis 4, insbesondere 2 oder 3 Kohlenstoffatome.
- C1- bis C19-Alkylengruppen der Variablen B sind vor beispielsweise 1,2-Ethylen, 1,3-Propylen, 1,4-Butylen, Hexamethylen, Octamethylen, Decamethylen, Dodecamethylen, Tetradecamethylen, Hexadecamethylen, Octadecamethylen, Nonadecamethylen und insbesondere Methylen. Vorzugsweise umfasst die Variable B 1 bis 10, insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoffatome.
- Die primären und sekundären Amine als Umsetzungspartner für die Polycarbonsäuren zur Bildung der Komponente (K4) sind üblicherweise Monoamine, insbesondere aliphatische Monoamine. Diese primären und sekundären Amine können aus einer Vielzahl von Aminen ausgewählt sein, die - gegebenenfalls miteinander verbundene - Kohlenwasserstoffreste tragen.
- Meist sind diese den öllöslichen Umsetzungsprodukten der Komponente (K4) zugrundeliegenden Amine sekundären Amine und weisen die allgemeine Formel HN(R8)2 auf, in der die beiden Variablen R8 unabhängig voneinander jeweils geradkettige oder verzweigte C10- bis C30-Alkylreste, insbesondere C14- bis C24-Alkylreste bedeuten. Diese längerkettigen Alkylreste sind vorzugsweise geradkettig oder nur in geringem Grade verzweigt. In der Regel leiten sich die genannten sekundären Amine hinsichtlich ihrer längerkettigen Alkylreste von natürlich vorkommenden Fettsäuren bzw. von deren Derivaten ab. Vorzugsweise sind die beiden Reste R8 gleich.
- Die genannten sekundären Amine können mittels Amidstrukturen oder in Form der Ammoniumsalze an die Polycarbonsäuren gebunden sein, auch kann nur ein Teil als Amidstrukturen und ein anderer Teil als Ammoniumsalze vorliegen. Vorzugsweise liegen nur wenige oder keine freien Säuregruppen vor. Vorzugsweise liegen die öllöslichen Umsetzungsprodukte der Komponente (K4) vollständig in Form der Amidstrukturen vor.
- Typische Beispiele für derartige Komponenten (K4) sind Umsetzungsprodukte der Nitrilotriessigsäure, der Ethylendiamintetraessigsäure oder der Propylen-1,2-diamintetra-essigsäure mit jeweils 0,5 bis 1,5 Mol pro Carboxylgruppe, insbesondere 0,8 bis 1,2 Mol pro Carboxylgruppe, Dioleylamin, Dipalmitinamin, Dikokosfettamin, Distearylamin, Dibehenylamin oder insbesondere Ditalgfettamin. Eine besonders bevorzugte Komponente (K4) ist das Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Ethylendiamintetraessigsäure und 4 Mol hydriertem Ditalgfettamin.
- Als weitere typische Beispiele für die Komponente (K4) seien die N,N-Dialkylammoni-umsalze von 2-N',N'-Dialkylamidobenzoaten, beispielsweise das Reaktionsprodukt aus 1 Mol Phthalsäureanhydrid und 2 Mol Ditalgfettamin, wobei letzteres hydriert oder nicht hydriert sein kann, und das Reaktionsprodukt von 1 Mol eines Alkenylspirobislactons mit 2 Mol eines Dialkylamins, beispielsweise Ditalgfettamin und/oder Talgfettamin, wobei die beiden letzteren hydriert oder nicht hydriert sein können, genannt.
- Weitere typische Strukturtypen für die Komponente der Klasse (K4) sind cyclische Verbindungen mit tertiären Aminogruppen oder Kondensate langkettiger primärer oder sekundärer Amine mit carbonsäurehaltigen Polymeren, wie sie in der
WO 93/18115 - Als Kaltfließverbesserer der Komponente der Klasse (K5) geeignete Sulfocarbonsäuren, Sulfonsäuren oder deren Derivate sind beispielsweise die öllöslichen Carbonsäureamide und Carbonsäureester von ortho-Sulfobenzoesäure, in denen die Sulfonsäurefunktion als Sulfonat mit alkylsubstituierten Ammoniumkationen vorliegt, wie sie in der
EP-A 261 957 - Als Kaltfließverbesserer der Komponente der Klasse (K6) geeignete Poly(meth)acryl-säureester sind sowohl Homo- als auch Copolymere von Acryl- und Methacrylsäure-estern. Bevorzugt sind Copolymere von wenigstens zwei voneinander verschiedenen (Meth)Acrylsäureestern, die sich bezüglich des einkondensierten Alkohols unterscheiden. Gegebenenfalls enthält das Copolymer noch ein weiteres, davon verschiedenes olefinisch ungesättigtes Monomer einpolymerisiert. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht des Polymers beträgt vorzugsweise 50.000 bis 500.000. Ein besonders bevorzugtes Polymer ist ein Copolymer von Methacrylsäure und Methacrylsäureestern von gesättigten C14- und C15-Alkoholen, wobei die Säuregruppen mit hydriertem Tallamin neutralisiert sind. Geeignete Poly(meth)acrylsäureester sind beispielsweise in der
WO 00/44857 - Dem Mitteldestillat-Kraftstoff bzw. Dieselkraftstoff wird der Kaltfließverbesserer bzw. das Gemisch verschiedener Kaltfließverbesserer in einer Gesamtmenge von vorzugsweise 10 bis 5000 Gew.-ppm, besonders bevorzugt von 20 bis 2000 Gew.-ppm, stärker bevorzugt von 50 bis 1000 Gew.-ppm und insbesondere von 100 bis 700 Gew.-ppm, z.B. von 200 bis 500 Gew.-ppm, zugegeben.
- Geeignete Schmierfähigkeitsverbesserer (Lubricity Improver bzw. Friction Modifier) basieren üblicherweise auf Fettsäuren oder Fettsäureestern. Typische Beispiele sind Tallölfettsäure, wie beispielsweise in der
WO 98/004656 US 6 743 266 B2 beschriebenen Reaktionsprodukte aus natürlichen oder synthetischen Ölen, beispielsweise Triglyceriden, und Alkanolaminen sind als solche Schmierfähigkeitsverbesserer geeignet. - Geeignete Korrosionsinhibitoren sind z.B. Bernsteinsäureester, vor allem mit Polyolen, Fettsäurederivate, z.B. Ölsäureester, oligomerisierte Fettsäuren, substituierte Ethanol-amine und Produkte, die unter dem Handelsnamen RC 4801 (Rhein Chemie Mannheim, Deutschland), Irgacor® L12 (BASF SE) oder HiTEC 536 (Ethyl Corporation) vertrieben werden.
- Geeignete Demulgatoren sind z.B. die Alkali- oder Erdalkalisalze von Alkyl-substituier-ten Phenol- und Naphthalinsulfonaten und die Alkali- oder Erdalkalisalze von Fettsäuren, außerdem neutrale Verbindungen wie Alkoholalkoxylate, z.B. Alkoholethoxylate, Phenolalkoxylate, z.B. tert-Butylphenolethoxylat oder tert-Pentylphenolethoxylat, Fettsäuren, Alkylphenole, Kondensationsprodunkte von Ethylenoxid (EO) und Propylenoxid (PO), z.B. auch in Form von EO/PO-Blockcopolymeren, Polyethylenimine oder auch Polysiloxane.
- Geeignete Dehazer sind z.B. alkoxylierte Phenol-Formaldehyd-Kondensate, wie beispielsweise die unter dem Handelsnamen erhältlichen Produkte NALCO 7D07 (Nalco) und TOLAD 2683 (Petrolite).
- Geeignete Antischaummittel sind z.B. Polyether-modifizierte Polysiloxane, wie beispielsweise die unter dem Handelsnamen erhältlichen Produkte TEGOPREN 5851 (Goldschmidt), Q 25907 (Dow Corning) und RHODOSIL (Rhone Poulenc).
- Geeignete Cetanzahlverbesserer sind z.B. aliphatische Nitrate wie 2-Ethylhexylnitrat und Cyclohexylnitrat sowie Peroxide wie Di-tert-butylperoxid.
- Geeignete Antioxidantien sind z.B. substituierte Phenole, wie 2,6-Di-tert.-butylphenol und 6-Di-tert.-butyl-3-methylphenol sowie Phenylendiamine wie N,N'-Di-sec.-butyl-p-phenylendiamin.
- Geeignete Metalldeaktivatoren sind z.B. Salicylsäurederivate wie N,N'-Disalicyliden-1,2-propan-diamin.
- Geeignete sind z.B. unpolare organische Lösungsmittel wie aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Toluol, Xylole, "white spirit" und Produkte, die unter dem Handelsnamen SHELLSOL (Royal Dutch/Shell Group) und EXXSOL (ExxonMobil) vertrieben werden, sowie polare organische Lösungsmittel, beispielsweise Alkohole wie 2-Ethylhexanol, Decanol und Isotridecanol. Derartige Lösungsmittel gelangen meist zusammen mit den vorgenannten Additiven und Co-Additiven, die sie zur besseren Handhabung lösen oder verdünnen sollen, in den Dieselkraftstoff.
- Das Additiv eignet sich in hervorragender Weise als Kraftstoffzusatz und kann im Prinzip in jeglichen Kraftstoffen eingesetzt werden. Es bewirkt eine ganze Reihe von vorteilhaften Effekten beim Betrieb von Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffen. Bevorzugt wird das Additiv in Mitteldestillat-Kraftstoffen, besonders Dieselkraftstoffen, ganz besonders in Dieselkraftstoffen, enthaltend Biobrennstofföle eingesetzt.
- Bei Mitteldestillat-Kraftstoffen wie Dieselkraftstoffen oder Heizölen handelt es sich vorzugsweise um Erdölraffinate, die üblicherweise einen Siedebereich von 100 bis 400°C haben. Dies sind meist Destillate mit einem 95%-Punkt bis zu 360°C oder auch darüber hinaus. Dies können aber auch so genannte "Ultra Low Sulfur Diesel" oder "City Diesel" sein, gekennzeichnet durch einen 95%-Punkt von beispielsweise maximal 345°C und einem Schwefelgehalt von maximal 0,005 Gew.-% oder durch einen 95%-Punkt von beispielsweise 285°C und einem Schwefelgehalt von maximal 0,001 Gew.-%. Neben den durch Raffination erhältlichen mineralischen Mitteldestillat-Kraftstoffen bzw. Dieselkraftstoffen sind auch solche, die durch Kohlevergasung oder Gasverflüssigung ["gas to liquid" (GTL)-Kraftstoffe] oder durch Biomasse-Verflüssigung ["biomass to liquid" (BTL)-Kraftstoffe] erhältlich sind, geeignet. Geeignet sind auch Mischungen der vorstehend genannten Mitteldestillat-Kraftstoffe bzw. Dieselkraftstoffe mit regenerativen Kraftstoffen, wie Biodiesel oder Bioethanol.
- Die Qualitäten der Heizöle und Dieselkraftstoffe sind beispielsweise in DIN 51603 und EN 590 näher festgelegt (vgl. auch Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Band A12, S. 617 ff.).
- Biobrennstofföle basieren in der Regel auf Fettsäureestern, vorzugsweise im wesentlichen auf Alkylester von Fettsäuren, die sich von pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und/oder Fetten ableiten. Unter Alkylestern werden üblicherweise Niedrigalkylester, bevorzugt C1- bis C4-Alkylester, besonders bevorzugt Methyl- oder Ethylester und ganz besonders bevorzugt Methylester verstanden, die durch Umesterung der in pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und/oder Fetten vorkommenden Glyceride, insbesondere Triglyceride, mittels Niedrigalkoholen, beispielsweise Ethanol oder vor allem Methanol ("FAME"), erhältlich sind. Typische Niedrigalkylester auf Basis von pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und/oder Fetten, die als Biobrennstofföl oder Komponenten hierfür Verwendung finden, sind beispielsweise Sonnenblumenmethylester, Palmölmethylester ("PME"), Sojaölmethylester ("SME"), Tierfettmethylester ("FME") bzw. Talgmethylester (engl. tallow methyl ester, "TME"), Methylester von wiedergewonnenen Pflanzenölen, aufbereiteten Altspeiseölen und -frittierfetten, sogenanntes used vegetable oil ("UVO") oder waste vegetable oil ("WVE") oder used cooking oil methyl ester ("UCOME"), Tallöl methylester (engl. Tall oil methyl ester) und insbesondere Rapsölmethylester ("RME").
- Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Mitteldestillat-Kraftstoffen bzw. Dieselkraftstoffen um solche mit niedrigem Schwefelgehalt, das heißt mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,05 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 0,02 Gew.-%, insbesondere von weniger als 0,005 Gew.-% und speziell von weniger als 0,001 Gew.-% Schwefel.
- Als Ottokraftstoffe kommen alle handelsüblichen Ottokraftstoffzusammensetzungen in Betracht. Als typischer Vertreter soll hier der marktübliche Eurosuper Grundkraftstoff gemäß EN 228 genannt werden. Weiterhin sind auch Ottokraftstoffzusammensetzungen der Spezifikation gemäß
WO 00/47698 - Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Insbesondere die im Folgenden genannten Testmethoden sind Teil der allgemeinen Offenbarung der Anmeldung und nicht auf die konkreten Ausführungsbeispiele beschränkt.
- Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern, ohne sie zu beschränken.
- Wenn nicht anders angegeben wurde das massenmittlere Mw und zahlenmittlere Molekulargewicht Mn der Polymere mittels Gel-Permeations-Chromatographie gemessen (GPC). GPC-Trennung erfolgte über zwei PLge Mixed B-Säulen (Agilent) in Tetrahydrofuran bei 35 °C. Die Kalibrierung erfolgte mittels eines engverteilten Polystyrolstandards (Firma PSS, Deutschland) mit Molekulargewicht 162-50400 Da. Hexylbenzol wurde als Marker für niedriges Molekulargewicht verwendet.
- 50 ml 0,5 molare ethanolische KOH werden in einem mit Luftkühler versehenen 150 ml CSB-Glas drei (3) Stunden lang auf 95 °C erhitzt. Der Luftkühler wird mit 30 ml Ethanol gespült und anschließend die Lösung mit 0,5 molarer wässriger Salzsäure (HCl) potentiographisch titriert.
- Ca. 1 g Probe werden in ein 150 ml CSB-Glas eingewogen und in 50 ml 0,5 molarer ethanolischer KOH gelöst. Das CSB-Glas wird mit einem Luftkühler versehen und in den auf 95 °C vorgeheizten Rührblockthermostat gestellt. Nach drei (3) Stunden wird das CSB-Glas aus dem Heizblock entfernt, mit 30 ml Ethanol gespült und die Lösung mit 0,5 molarer wässriger Salzsäure (HCl) potentiographisch titriert.
- In einem Reaktor mit Ankerrührer wurde das Olefin oder die Mischung aus Olefinen mit oder ohne Lösungsmittel (als Massepolymerisation) vorgelegt. Die Mischung wurde unter einem Stickstoffstrom und unter Rühren auf die angegebene Temperatur erhitzt. Hierzu gab man den angegebenen Radikalstarter (optional im gleichen Lösungsmittel verdünnt) und geschmolzenes Maleinsäureanhydrid (1 Äquivalent bezogen auf Olefinmonomer). Der Reaktionsansatz wurde bei gleicher Temperatur für die angegebene Reaktionszeit gerührt und dann abgekühlt. Anschließend wurde Wasser zugegeben (wenn nicht anders angegeben 0,9 Äquivalente bezogen auf Maleinsäureanhydrid) und entweder bei 95°C, 10-14 h oder unter Druck bei 110°C 3 h gerührt.
- In einem 2 L Glasreaktor mit Ankerrührer wurden eine Mischung aus C20-C24 Olefinen (363,2 g, Durchschnittmolmasse 296 g/mol) und Solvesso 150 (231,5 g, DHC Solvent Chemie GmbH, Speldorf) vorgelegt. Die Mischung wurde im Stickstoffstrom und unter Rühren auf 160 °C erhitzt. Hierzu gab man innerhalb 5 h eine Lösung von di-tertButylperoxid (29,6 g, Fa. Akzo Nobel) in Solvesso 150 (260,5 g) und geschmolzenes Maleinsäureanhydrid (120,3 g). Der Reaktionsansatz wurde 1 h bei 160 °C gerührt und dann auf 95 °C abgekühlt. Bei dieser Temperatur wurde Wasser (19,9 g) innerhalb 3 h zugegeben und anschliessend 11 h weiter gerührt. Das GPC (in THF) ergab für das Copolymer ein Mn = 1210 g/mol, Mw = 2330 g/mol, was einer Dispersität von 1,9 entspricht.
- Das Copolymer wies ein Verhältnis von Kohlenstoffatomen pro Säuregruppe von 13 auf, die nach der obigen Vorschrift bestimmte Säurezahl betrug 210,8 mg KOH/g.
- In einem 6 L Metallreaktor mit Ankerrührer wurden eine Mischung aus C20-C24 Olefinen (1743 g, Durchschnittmolmasse 296 g/mol) und Solvesso 150 (1297 g, DHC Solvent Chemie GmbH, Speldorf) vorgelegt. Die Mischung wurde im Stickstoffstrom und unter Rühren auf 150 °C erhitzt. Hierzu gab man innerhalb 5 h eine Lösung von di-tertButylperoxid (118,4g, Fa. Akzo Nobel) in Solvesso 150 (1041 g) und geschmolzenes Maleinsäureanhydrid (577 g). Der Reaktionsansatz wurde 1 h bei 150 °C gerührt und dann auf 110 °C abgekühlt. Bei dieser Temperatur wurde unter Druckaufbau Wasser (95 g) zugegeben und anschliessend 3 h weiter gerührt. Das GPC (in THF) ergab für das Copolymer ein Mn = 1420 g/mol, Mw = 2500 g/mol, was einer Dispersität von 1,8 entspricht.
- Das Copolymer wies ein Verhältnis von Kohlenstoffatomen pro Säuregruppe von 13 auf, die nach der obigen Vorschrift bestimmte Säurezahl betrug 210,8 mg KOH/g.
- In einem 6 L Metallreaktor mit Ankerrührer wurden eine Mischung aus C20-C24 Olefinen (1743 g, Durchschnittmolmasse 296 g/mol) und Solvesso 150 (1297 g, DHC Solvent Chemie GmbH, Speldorf) vorgelegt. Die Mischung wurde im Stickstoffstrom und unter Rühren auf 150 °C erhitzt. Hierzu gab man innerhalb 5 h eine Lösung von di-tertButylperoxid (23,7 g, Fa. Akzo Nobel) in Solvesso 150 (912 g) und geschmolzenes Maleinsäureanhydrid (577 g). Der Reaktionsansatz wurde 1 h bei 150 °C gerührt und dann auf 110 °C abgekühlt. Bei dieser Temperatur wurde unter Druckaufbau Wasser (95 g) zugegeben und anschliessend 3 h weiter gerührt. Das GPC (in THF) ergab für das Copolymer ein Mn = 1500 g/mol, Mw = 3200 g/mol, was einer Dispersität von 2,1 entspricht.
- Das Copolymer wies ein Verhältnis von Kohlenstoffatomen pro Säuregruppe von 13 auf, die nach der obigen Vorschrift bestimmte Säurezahl betrug 210,8 mg KOH/g.
- Ein Diesel Kraftstoff (Aral B7, Raffinerie Gelsenkirchen) gemäß DIN EN590 wurde mit Hilfe des Tests gemäß der DIN EN 15751:2014-06 in einem Gerät Rancimat®, Modell Metrohm 873 Biodiesel Ranzimat, der Metrohm AG, Herisau, Schweiz, auf seine thermische Stabilität untersucht. Dazu wurden 7,5 g des Kraftstoffs die in der Tabelle angegebenen Gewichtsmengen an Copolymer aus Synthesebeispiel 1 hinzugegeben und der Test gemäß DIN EN 15751:2014-06 durchgeführt, indem durch die auf 110 °C aufgeheizte Probe ein Luftstrom von 10 Liter pro Stunde geleitet wird. Der leichtflüchtigen Bestandteile enthaltende Strom wird in 60 ml entmineralisiertes Wasser geleitet und die Leitfähigkeit bestimmt. Ein sprunghafter Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit gibt das in der Tabelle angegebene Ende der Induktionszeit an.
- Man erhielt folgende Ergebnisse:
Zugabe Copolymer [Gew.ppm] Induktionszeit [Stunden] 0 (Vergleich) 21,55 20 25,91 50 26,44
Claims (11)
- Verwendung von Copolymeren, erhältlich durch- in einem ersten Reaktionsschritt (I) Copolymerisation von(A) Maleinsäureanhydrid,(B) mindestens einem α -Olefin mit von mindestens 12 bis zu einschließlich 30 Kohlenstoffatomen,(C) optional mindestens einem weiteren, mindestens 4 Kohlenstoffatome aufweisenden, aliphatischen oder cycloaliphatischen Olefin, das ein anderes als (B) ist und(D) optional eines oder mehrerer weiterer copolymerisierbarer Monomere, die verschieden von den Monomeren (A), (B) und (C) sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus(Da) Vinylestern,(Db) Vinylethern,(Dc) (Meth)acrylsäureestern von Alkoholen, die mindestens 5 Kohlenstoffatome aufweisen,(Dd) Allylalkoholen oder deren Ether,(De) N-Vinylverbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinylverbindungen von mindestens ein Stickstoffatom enthaltenden Heterocyclen, N-Vinylamide oder N-Vinyllactame,(Df) ethylenisch ungesättigte Aromaten(Dg) α, β -ethylenisch ungesättigte Nitrilen,(Dh) (Meth)acrylsäureamiden und(Di) Allylaminen,gefolgt von- in einem zweiten Reaktionsschritt (II) teilweise oder vollständige Hydrolyse von im aus (I) erhaltenen Copolymer enthaltenen Anhydridfunktionalitäten,
zur Verbesserung der thermischen und/oder Oxidationsstabilität von Biobrennstoffölen oder bevorzugt Dieselkraftstoffen, enthaltend mindestens einen Fettsäurealkylester. - Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei Monomer (B) um ein α -Olefin mit mindestens 14 bis einschließlich 26 Kohlenstoffatomen handelt.
- Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei Olefin (C) um ein mehr als 30 Kohlenstoffatome aufweisendes Polymer von Propen, 1-Buten, 2-Buten oder iso-Buten oder solche enthaltende Olefingemische, bevorzugt von iso-Buten oder solches enthaltende Olefingemische mit einem mittleren Molekulargewicht Mw im Bereich von 500 bis 5000 g/mol handelt.
- Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Stoffgemisch der Olefine (B) und (C) gemittelt auf ihre Stoffmengen mindestens 12 Kohlenstoffatome aufweist.
- Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Monomere (D) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (Da), (Db), (Dc), (De) und (Df).
- Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von (A) / ((B) und (C)) (in Summe) von 10:1 bis 1:10 beträgt.
- Verwendung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß molare Verhältnis von Monomer (B) zum Monomer (C) von 1 : 0,05 bis 10 beträgt.
- Verwendung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an einem oder mehreren der Monomere (D) bezogen auf die Menge der Monomere (A), (B) sowie optional (C) (in Summe) 5 bis 200 mol% beträgt.
- Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Fettsäurealkylester um einen C1- bis C4-Alkylester handelt.
- Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Fettsäurealkylester um einen Methyl- oder Ethylester handelt.
- Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fettsäurealkylester ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sonnenblumenmethylester, Palmölmethylester ("PME"), Sojaölmethylester ("SME"), Tierfettmethylester ("FME"), Talgmethylester ("TME"), Methylester von wiedergewonnenen Pflanzenölen, aufbereiteten Altspeiseölen und -frittierfetten, used vegetable oil ("UVO"), waste vegetable oil ("WVE"), used cooking oil methyl ester ("UCOME"), Tallöl methylester und Rapsölmethylester ("RME").
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