EP3555244B1 - Polymere als dieselkraftstoffadditive für direkteinspritzende dieselmotoren - Google Patents

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EP3555244B1
EP3555244B1 EP17807843.2A EP17807843A EP3555244B1 EP 3555244 B1 EP3555244 B1 EP 3555244B1 EP 17807843 A EP17807843 A EP 17807843A EP 3555244 B1 EP3555244 B1 EP 3555244B1
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acid
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deposits
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Ivette Garcia Castro
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Definitions

  • the present invention relates to the use of certain polymers as a diesel fuel additive to reduce or prevent deposits in the fuel systems and in particular injection systems in direct-injection diesel engines, in particular in common-rail injection systems, to reduce the fuel consumption of direct-injection diesel engines, in particular diesel engines with common-rail Injection systems, and to minimize the power loss (power loss) in direct injection diesel engines, especially in diesel engines with common rail injection systems.
  • direct-injection diesel engines the fuel is injected through a multi-hole injection nozzle that reaches directly into the engine's combustion chamber and is finely distributed (nebulized), instead of being introduced into a pre-chamber or swirl chamber as in the classic (chamber) diesel engine.
  • the advantage of direct-injection diesel engines is their high performance for a diesel engine and yet low consumption. In addition, these engines achieve a very high torque even at low speeds.
  • the diesel fuel is pumped by a pump at pressures of up to 2000 bar into a high-pressure line, the common rail.
  • branch lines run to the various injectors, which inject the fuel directly into the combustion chamber.
  • There is always full pressure on the common rail which enables multiple injections or a special injection form.
  • the other injection systems on the other hand, only a smaller variation of the injection is possible.
  • Common rail injection is essentially divided into three groups: (1.) Pre-injection, which essentially achieves softer combustion, so that hard combustion noise ("knocking") is reduced and the engine runs smoothly; (2.) Main injection, which is responsible in particular for a good torque curve; and (3.) post-injection, which in particular ensures a low NO x value.
  • Pre-injection which essentially achieves softer combustion, so that hard combustion noise ("knocking") is reduced and the engine runs smoothly
  • (2.) Main injection which is responsible in particular for a good torque curve
  • (3.) post-injection which in particular ensures a low NO x value.
  • the fuel is usually not burned, but vaporized by residual heat in the cylinder.
  • the resulting exhaust gas/fuel mixture is transported to the exhaust system, where the fuel acts as a reducing agent for the nitrogen oxides NO x in the presence of suitable catalysts.
  • variable, cylinder-specific injection can have a positive effect on the pollutant emissions of the engine, eg the emission of nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO) and, in particular, particles (soot).
  • NO x nitrogen oxides
  • CO carbon monoxide
  • particles particles
  • deposits can form on the injector openings that affect the injection behavior of the fuel negatively affect the fuel and thereby impair the performance of the engine, ie in particular reduce the performance, but in some cases also worsen the combustion.
  • the formation of deposits is increased by further structural developments of the injectors, in particular by changing the geometry of the nozzles (narrower, conical openings with a rounded outlet). In order for the engine and injectors to function optimally over the long term, such deposits in the nozzle openings must be prevented or reduced using suitable fuel additives.
  • IDID internal diesel injector deposits
  • injection system is understood to mean the 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 compounds according to the invention act against deposits not only in the injection system but also in the rest of the fuel system, here in particular against deposits in fuel filters and fuel pumps.
  • the object of the present invention is to provide a specific class of copolymer-based additives for use in modern diesel fuels.
  • copolymers are characterized in particular by the fact that they work against a wide variety of deposits that impair the performance of modern diesel engines.
  • the compounds according to the invention act, for example, against loss of performance both caused by the introduction of zinc and caused by the introduction of sodium into the diesel fuel. This essentially eliminates or avoids deposits in the spray channels and the injector tip.
  • the compounds according to the invention also act against internal diesel injector deposits (IDID) caused by Na, Ca and/or K ions (so-called Na, Ca or K soaps IDID) and/or polymers deposits.
  • IDID internal diesel injector deposits
  • Na, Ca and K soaps IDID are deposits that contain the relevant metal ions with any counterions.
  • the polymeric deposits on the other hand, are free of metal ions and can be traced back to high-molecular organic material that is either insoluble or insoluble in the fuel.
  • figure 1 shows the sequence of a one-hour engine test cycle according to CEC F-098-08.
  • 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 derivatives thereof, 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 as meaning methyl, ethyl, isopropyl , n-propyl, n-butyl, isobutyl , sec -butyl and tert -butyl, preferably methyl and ethyl, particularly preferably methyl .
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acid is a mono- or dicarboxylic acid or its 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 anhydride.
  • ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acids are acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid and ethylacrylic acid, preferably acrylic acid and methacrylic acid, referred to in this document as (meth)acrylic acid for short, 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 derivatives thereof.
  • 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 precisely 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 thereof are 1-dodecene, 1-tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonodecene, 1-eicosene, 1-docosene, 1-tetracosene, 1-hexacosene , Of which 1-octadecene, 1-eicosene, 1-docosene and 1-tetracosene, and mixtures thereof are preferred.
  • ⁇ -olefin (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.
  • 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 thereof are ethene, propene, 1-butene, 2-butene, isobutene, pentene isomers and hexene isomers, preference being given to ethene, propene, 1-butene, 2-butene and isobutene.
  • ⁇ -olefins Mentioned specifically as ⁇ -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 of mixtures of 1-butene and 2-butene.
  • the oligomers the trimers, tetramers, pentamers and hexamers and mixtures thereof are preferred.
  • the olefins (C) can 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 an olefin having from 4 to less than 12 or more than 30 carbon atoms. If the olefin (C) is an olefin having 12 to 30 carbon atoms, this olefin (C) has no 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 of propene, 1-butene, 2-butene or isobutene containing more than 30 carbon atoms or olefin mixtures containing such, preferably 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 terminal ethylenic double bonds ( ⁇ -double bonds), for example at least 50 mol %, preferably at least 60 mole %, more preferably at least 70 mole % and most preferably at least 80 mole %.
  • ⁇ -double bonds terminal ethylenic double bonds
  • Suitable isobutene sources for the preparation of such isobutene-containing oligomers or polymers are both pure isobutene and isobutene-containing C4 hydrocarbon streams, for example C4 raffinates, in particular "raffinate 1", C4 cuts from isobutane -Dehydrogenation, C4 cuts from steam crackers and from FCC crackers (fluid catalysed cracking), provided they are largely freed from the 1,3-butadiene contained therein.
  • a C4 hydrocarbon stream from an FCC refinery unit is also known as a "b/b" stream.
  • Suitable isobutenic 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 generally used after customary purification and/or concentration.
  • Suitable C4 hydrocarbon streams typically 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 C4 hydrocarbon streams mentioned is 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 unbranched butenes in raffinate 1 are generally practically inert and only the isobutene is polymerized from 1 to 99% by weight, in particular 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.
  • Said isobutenic monomer mixture can contain small amounts of contaminants, such as water, carboxylic acids or mineral acids, without critical losses in yield or selectivity occurring. It is expedient to avoid 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.
  • monomer mixtures of isobutene or the isobutene-containing hydrocarbon mixture with olefinically unsaturated monomers which are copolymerizable with isobutene.
  • monomer mixtures of isobutene are to be copolymerized with suitable comonomers, contains the monomer mixture preferably at least 5% by weight, more preferably at least 10% by weight and in particular at least 20% by weight of isobutene, and preferably at most 95% by weight, more preferably at most 90% by weight and in particular at most 80% by weight % comonomers.
  • the substance mixture of the olefins (B) and optionally (C), averaged for their amounts 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 usually no more than 60 carbon atoms, preferably no more than 55, more preferably no more than 50, most preferably no more than 45 and especially no 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 esters 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,
  • 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-ethyl-hexanol.
  • 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-
  • Preferred (meth)acrylic esters (Dc) are (meth)acrylic 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, 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.
  • Examples of vinyl compounds (De) of heterocycles containing at least one nitrogen atom are N-vinylpyridine, N-vinylimidazole and N-vinylmorpholine.
  • the incorporation ratio of the 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)) (total) is from 10:1 to 1:10, preferably from 8:1 to 1:8, particularly preferably from 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)) (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 the obligate monomer (B) to the monomer (C), if 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 present, based on the amount of the monomers (A), (B) and optionally (C) (in total) is 5 to 200 mol%, preferably 10 to 150 mol% , particularly preferably 15 to 100 mol%, very particularly preferably 20 to 50 mol% and in particular 0 to 25 mol%.
  • the copolymer consists of the monomers (A) and (B).
  • reaction step (II) some of the anhydride or carboxylic acid ester functionalities present in the copolymer obtained from (I) are reacted with at least one compound (E) containing at least one alcohol group and/or at least one amino group.
  • reaction step (II) anhydride functionalities are reacted and carboxylic acid ester functionalities are left essentially intact.
  • Compounds (E) are those which have at least one alcohol group and/or at least one amino group, preferably either at least one alcohol group or at least one amino group.
  • Examples of alcohols (E1) as compounds (E) are those which have one to six hydroxyl groups, preferably one to four, particularly preferably one to three, very particularly preferably one or two and in particular exactly one hydroxyl group.
  • Examples of amines (E2) as compounds (E) are those which have one to six amino groups, preferably one to four, particularly preferably one to three, very particularly preferably one or two and in particular precisely one amino group.
  • amino alcohols (E3) which have at least one hydroxy group and at least one amino group, preferably exactly one hydroxy group and at least one amino group, particularly preferably exactly one hydroxy group and exactly one amino group.
  • the amino groups are primary or secondary amino groups, preferably primary amino groups. Tertiary amino groups are not included in compounds (E2) or (E3) since they do not react in reaction step (II).
  • Examples of monoalcohols are alkanols having 1 to 20 carbon atoms and their alkoxylates.
  • Alkanols having 1 to 20 carbon atoms are, for example, methanol, ethanol, isopropanol , n-propanol, n-butanol, isobutanol , sec -butanol, tert -butanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, n- Decanol, n-dodecanol (lauryl alcohol), 2-ethylhexanol, n-decanol, n-dodecanol, tridecanol, heptadecanol and eicosanol.
  • fatty alcohols preferably octyl alcohol (caprylic alcohol), nonyl alcohol (pelargonyl alcohol), decyl alcohol (capric alcohol), undecyl alcohol, dodecyl alcohol (lauryl alcohol), tridecyl alcohol, tetradecyl alcohol (myristyl alcohol), pentadecyl alcohol, hexadecyl alcohol (cetyl alcohol, palmityl alcohol), heptadecyl alcohol, octadecyl alcohol (stearyl alcohol), oleyl alcohol, elaidyl alcohol, linoleyl alcohol, linolenoyl alcohol, nonadecyl alcohol, eicosyl alcohol (arachyl alcohol) or mixtures thereof.
  • octyl alcohol caprylic alcohol
  • nonyl alcohol pelargonyl alcohol
  • decyl alcohol capric alcohol
  • undecyl alcohol dodecyl alcohol (lauryl alcohol)
  • R 1 is preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, isobutyl, sec - butyl, tert -butyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, 2- ethylhexyl, n-decyl, 2-propylheptyl, n-dodecyl, tridecyl, n-tetradecyl, n-hexadecyl, heptadecyl, n-octadecyl or n-eicosyl.
  • R 1 is particularly preferably 2-ethylhexyl, 2-propylheptyl, stearyl, cetyl, lauryl, C 13 isomer mixtures and C 17 isomer mixtures.
  • the underlying alcohol R 1 -OH is a mixture of alcohols containing 13 carbon atoms, particularly preferably one that can be obtained by hydroformylation from a C 12 -olefin mixture, which in turn can be obtained by oligomerization of an olefin mixture is, which predominantly contains hydrocarbons having four carbon atoms.
  • This olefin mixture has a statistical average of 11 to 13 carbon atoms, preferably 11.1 to 12.9, more preferably 11.2 to 12.8, very preferably 11.5 to 12.5 and in particular 11.8 to 12.2 .
  • this alcohol R 1 —OH has an average degree of branching, measured as the ISO index, of from 2.8 to 3.7.
  • this alcohol R 1 -OH is obtained by a method as described in WO 00/02978 or WO 00/50543 .
  • the alcohol R 1 -OH on which it is based is a mixture of alcohols having 17 carbon atoms, particularly preferably one which can be obtained by hydroformylation from a C 16 -olefin mixture, which in turn can be obtained by oligomerization of an olefin mixture is available, which contains predominantly hydrocarbons having four carbon atoms.
  • this olefin mixture has from 15 to 17 carbon atoms, preferably from 15.1 to 16.9, more preferably from 15.2 to 16.8, very preferably from 15.5 to 16.5 and in particular from 15.8 to 16.2 .
  • this alcohol R 1 —OH has an average degree of branching, measured as the ISO index, of from 2.8 to 3.7.
  • this alcohol R 1 -OH is obtained by a method as described in WO 2009/124979 A1 , there in particular page 5, line 4 to page 16, line 29, and the examples from page 19, line 19 to page 21, line 25, which is hereby incorporated by reference into the present disclosure.
  • a C 17 -alcohol mixture having particularly advantageous performance properties can be prepared as the product of the transition metal-catalyzed oligomerization of olefins having 2 to 6 carbon atoms.
  • a C 16 -olefin mixture is first isolated from the product of the olefin oligomerization by distillation and only then is this C 16 -olefin mixture subjected to hydroformylation. It is thus possible to provide a more highly branched C 17 -alcohol mixture with particularly advantageous performance properties.
  • the alcohols can also carry tertiary amino groups, since these do not react in reaction step (II).
  • Preferred such alcohols are dimethylaminoethanolamine, dimethylaminopropanolamine, diethylaminoethanolamine, diethylaminopropanolamine and hydroxyethylmorpholine.
  • diols examples are ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,1-dimethylethane-1,2-diol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-1, 3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, neopentyl glycol hydroxypivalate, 1,2-, 1,3- or 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,10-decanediol, bis-(4 -hydroxycyclohexane)isopropylidene, tetramethylcyclobutanediol, 1,2-, 1,3- or 1,4-cyclohexanediol, cyclooctanediol, norbornanediol, pinanediol
  • polyethylene glycol with a molecular weight of 106 to 678 g/mol poly-1,2-propanediol with a molecular weight of 134 to 888 g/mol, poly-1,3-propanediol with a molecular weight of 134 to 888 g/mol or poly-THF with a molar mass of 162 to 1098 g/mol.
  • triols and polyols are trimethylolbutane, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, glycerol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, sorbitol, mannitol, diglycerol, threitol, erythritol, adonitol (ribitol), arabitol (lyxitol), xylitol, dulcitol (galactitol), maltitol or isomalt .
  • Examples of primary or secondary monoamines as amines (E2) are monoamines having 6 to 200 carbon atoms, which can be monoalkylamines or dialkylamines, preferably monoalkylamines, preferably methylamine, ethylamine, isopropylamine , n-propylamine, n-butylamine, iso -butylamine, sec -butylamine, tert -butylamine, n-pentylamine, n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-decylamine, n-dodecylamine, 2-ethylhexylamine, stearylamine, cetylamine, laurylamine, dimethylamine, diethylamine, Di-n-propylamine, di- iso -propylamine, di-n-butylamine, dihexylamine, dioctylamine
  • Preferred examples are fatty amines, i.e. octylamine, nonylamine, decylamine, undecylamine, dodecylamine, tridecylamine, tetradecylamine, pentadecylamine, hexadecylamine, heptadecylamine, octadecylamine (stearylamine), oleylamine, elaidylamine, linoleylamine, linolenoylamine, nonadecylamine, eicosylamine or mixtures thereof.
  • the amines can also carry tertiary amino groups, since these do not react in reaction step (II).
  • Preferred such amines are 2-dimethylaminoethylamine, 3-dimethylaminopropylamine and N',N",N"-trimethyl diethylene triamine.
  • the radical R 3 in the amine (II) used is a polyisobutene polymer; the amines (II) are preferably obtainable by hydroformylation and amination of polyisobutene polymers.
  • the polyisobutene polymer preferably has a weight-average molecular weight of from 550 to 2300 g/mol, particularly preferably from 650 to 1500 g/mol, very particularly preferably from 850 to 1150 g/mol and in particular from 950 to 1050 g/mol.
  • the polyisobutene polymer which can be used for this purpose can be isobutene homo- or copolymers which preferably have a content of terminal vinylidene double bonds per polyisobutene chain end of at least 50 mol %. Such polyisobutene polymers have a higher reactivity.
  • Such homo- or copolymers are obtainable by polymerizing isobutene or an isobutene-containing monomer mixture in the presence of at least one Lewis acid suitable as a polymerization catalyst or of a complex composed of at least one Lewis acid and at least one donor and effective as a polymerization catalyst and in the presence of at least one initiator.
  • Lewis acid suitable as a polymerization catalyst or of a complex composed of at least one Lewis acid and at least one donor and effective as a polymerization catalyst and in the presence of at least one initiator.
  • Boron halides preferably boron trifluoride, are frequently and preferably used as the Lewis acid, but also iron halides, aluminum halides or alkylaluminum halides.
  • isobutene homopolymers are understood as meaning those polymers which, based on the polymer, are made up of at least 98 mol %, preferably at least 99 mol %, of isobutene.
  • isobutene copolymers are understood as meaning those polymers which contain more than 2 mol % of monomers in copolymerized form which differ from isobutene, for example linear butenes.
  • suitable isobutene sources include both pure isobutene and isobutene-containing C 4 hydrocarbon streams, for example C 4 raffinates, in particular "raffinate 1", C 4 cuts from isobutane dehydrogenation, C 4 cuts from steam crackers and from FCC crackers (fluid catalyzed cracking), provided they are largely freed from the 1,3-butadiene contained therein.
  • C 4 hydrocarbon stream from an FCC refinery unit is also known as a "b/b" stream.
  • Suitable isobutenic C 4 -hydrocarbon streams are, for example, the product stream of a propylene-isobutane co-oxidation or the product stream from a metathesis unit, which are generally used after conventional purification and/or concentration.
  • Suitable C 4 hydrocarbon streams typically contain less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, of butadiene.
  • the presence of 1-butene and of cis- and trans-2-butene is largely uncritical.
  • the isobutene concentration in the C 4 hydrocarbon streams mentioned 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; in the polymerization process, the unbranched butenes in raffinate 1 are generally practically inert and only the isobutene is polymerized.
  • the monomer source used for the polymerization is a technical C 4 -hydrocarbon stream having an isobutene content of from 1 to 100% by weight, in particular from 5 to 99% by weight, in particular from 20 to 90% by weight. %, more preferably from 30 to 60% by weight, especially 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.
  • amines are diamines, preferably 1,2-propanediamine, ethylenediamine, 2,2-dimethyl-1,2-ethanediamine, 1,3-propanediamine, 1,2-butanediamine, 1,4-butanediamine, 2 - Ethylhexane-1,3-diamine, 2,4-diethyloctane-1,3-diamine, 1,6-hexanediamine, or polyamines, preferably diethylenetriamine, triethylenetetramine, polyethyleneimines and polyethyleneamines.
  • the amine (E2) is an ethylenediamine or its oligomer, preferably it is selected from the group consisting of ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine and pentaethylenehexamine.
  • Conceivable alkanolamines (E3) are monoethanolamine, diethanolamine, monopropanolamine, dipropanolamine, 1,2-propanolamine, 1,3-propanolamine, 1,4-butanolamine, 1,6-hexanolamine and aminoethylethanolamine.
  • Component (E) is preferably monoalcohols, preferably those of the formula (I), monoamines, preferably those of the formula (II), or polyethyleneamines.
  • Hydrolysis in reaction step (III) occurs when an anhydride, preferably the anhydride of a dicarboxylic acid, is used as the derivative of monomer (A), whereas saponification or hydrolysis can occur when an ester is used as monomer (A).
  • the anhydride functionalities present in the copolymer after reaction step (II) are essentially completely hydrolyzed.
  • the amount of water corresponding to the desired degree of hydrolysis, based on the anhydride functionalities present, is added and the copolymer obtained from (I) is heated in the presence of the added water.
  • the reaction can be carried out under pressure to prevent water from escaping. Under these reaction conditions, the anhydride functionalities are usually selective implemented in the copolymer, whereas any carboxylic acid ester functionalities contained in the copolymer do not react, or at least react only to a minor extent.
  • the copolymer is reacted with an amount of strong base in the presence of water equal to the degree of saponification desired.
  • Hydroxides, oxides, carbonates or bicarbonates of alkali metals or alkaline earth metals can preferably be used as strong bases.
  • the copolymer obtained from (II) is then heated in the presence of the added water and the strong base.
  • the acids used are preferably mineral, carboxylic, sulfonic or phosphorus-containing acids with a pKa value of not more than 5, particularly preferably not more than 4.
  • acetic acid formic acid, oxalic acid, salicylic acid, substituted succinic acids, benzenesulfonic acids substituted or unsubstituted on the aromatic compound, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid or phosphoric acid; the use of acidic ion exchange resins is also conceivable.
  • the copolymer obtained from (II) is then heated in the presence of the added water and acid.
  • the copolymers obtained from step (III) still contain residues of acid anions, it may be preferable to remove these acid anions from the copolymer using an ion exchanger and preferably to exchange them for hydroxide ions or carboxylate ions, particularly preferably hydroxide ions. This is particularly the case when the acid anions contained in the copolymer are halides, contain sulfur or contain nitrogen.
  • the copolymer obtained from reaction step (III) 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 usually from 0.5 to 10 kDa, preferably from 0.6 to 5, particularly preferably from 0.7 to 4, very particularly preferably from 0.8 to 3 and in particular from 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 reaction step (III) is preferably less than 5 mmol/g copolymer, particularly preferably less than 3, very particularly preferably less than 2 mmol/g copolymer and in particular less than 1 mmol/g.
  • the copolymers contain a high proportion of adjacent carboxylic acid groups, as determined by measuring adjacency. For this purpose, a sample of the copolymer is annealed for a period of 30 minutes at a temperature of 290° C. between two Teflon foils 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 to which additives have been added with the above-mentioned copolymer can also be a gasoline fuel or, in particular, a middle distillate fuel; according to the invention, it is a diesel fuel.
  • the fuel can contain other customary additives to improve effectiveness and/or suppress wear.
  • the described copolymers are often used in the form of fuel additive mixtures, together with the usual 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 described copolymers, demulsifiers, dehazers, antifoams, cetane number improvers, combustion improvers, antioxidants or stabilizers, antistatic agents, metallocenes, metal deactivators , dyes and/or solvents.
  • 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 described copolymers, demulsifiers, dehazers, antifoams, cetane number improvers, combustion improvers, antioxidants or stabilizers, antistatic agents, metallocenes, metal deactivators , dyes and/or solvents.
  • the invention encompasses the use of the above identified copolymers in additive packages containing at least one additive selected from the group consisting of detergent additives, carrier oils, cold flow improvers, lubricity improvers (lubricity improvers), corrosion inhibitors other than the described copolymers, demulsifiers, dehazers, antifoams, cetane number improvers, combustion improvers, antioxidants, stabilizers, antistatic agents, Metallocenes, metal deactivators, dyes and solvents to reduce the fuel consumption of direct-injection diesel engines, especially diesel engines with common-rail injection systems and/or to minimize power loss (power loss) in direct-injection diesel engines, especially in diesel engines with common-rail injection systems.
  • additives selected from the group consisting of detergent additives, carrier oils, cold flow improvers, lubricity improvers (lubricity improvers), corrosion inhibitors other than the described copolymers, demulsifiers, dehazers, antifoams, cetane number improvers,
  • lubricity improvers primarily lubricity improvers (friction modifiers), corrosion inhibitors other than the described copolymers, demulsifiers, dehazers, Antifoams, combustion improvers, antioxidants or stabilizers, antistatic agents, metallocenes, metal deactivators, dyes and/or solvents.
  • a further subject not according to the invention is the use of the above-mentioned copolymers in additive packages containing at least one additive selected from the group consisting of lubricity improvers (friction modifiers), corrosion inhibitors other than the described copolymers, demulsifiers, dehazers, antifoams, combustion improvers, antioxidants, stabilizers, antistatic agents, metallocenes, metal deactivators, dyes and solvents, to reduce of deposits in the intake system of a gasoline engine, such as in particular DISI and PFI (Port Fuel Injector) engines.
  • lubricity improvers corrosion modifiers
  • demulsifiers demulsifiers
  • dehazers dehazers
  • antifoams combustion improvers
  • combustion improvers antioxidants
  • stabilizers stabilizers
  • antistatic agents metallocenes
  • metal deactivators dyes and solvents
  • the hydrophobic hydrocarbon residue in the above detergent additives which provides sufficient solubility in fuel, has a number average molecular weight ( Mn ) of from 85 to 20,000, preferably from 113 to 10,000, more preferably from 300 to 5,000, more preferably from 300 to 3000, even more preferably from 500 to 2500 and in particular from 700 to 2500, especially from 800 to 1500.
  • Mn number average molecular weight
  • a typical hydrophobic hydrocarbon radical in particular in connection with the polar, in particular, polypropenyl, polybutenyl and polyisobutenyl radicals with a number-average molecular weight M n of preferably 300 to 5000, particularly preferably 300 to 3000, more preferably 500 to 2500, even more preferably 700 to 2500 and in particular 800 to 1500 in consideration.
  • Such additives based on highly reactive polyisobutene which are obtained from the 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 dimethylaminopropylamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine or tetraethylenepentamine can be prepared, in particular from the EP-A 244 616 known.
  • the production route offers itself by chlorination and subsequent amination or by oxidation of the double bond with air or ozone to the carbonyl or Carboxyl compound and subsequent amination under reductive (hydrogenating) conditions.
  • Amines such as e.g. B. ammonia, monoamines or the above polyamines can be used.
  • Corresponding additives based on polypropylene are in particular in the WO-A 94/24231 described.
  • Da monoamino groups containing additives
  • Da monoamino groups containing additives
  • Other particular monoamino groups (Da) containing additives are the compounds obtainable from polyisobutene epoxides by reaction with amines and subsequent dehydration and reduction of the amino alcohols, as they are particularly in DE-A 196 20 262 are described.
  • Additives containing carboxyl groups or their alkali metal or alkaline earth metal salts (Dd) are preferably copolymers of C 2 - to C 40 -olefins with maleic anhydride having a total molecular weight of 500 to 20,000, all or part of the carboxyl groups to the alkali metal or alkaline earth metal salts and one 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, as in the WO-A 87/01126 described, are used with advantage in combination with conventional fuel detergents such as poly (iso) buteneamines 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 is found in particular in EP-A 639 632 is described.
  • Such additives serve mainly to prevent valve seat wear and can be used to advantage in combination with conventional fuel detergents such as poly(iso)buteneamines 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, are obtainable by subsequent reductive amination with ammonia, monoamines or polyamines.
  • Such products are particularly 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 of these are tridecanol or isotridecanol butoxylates, isononylphenol butoxylates and polyisobutenol butoxylates and propoxylates and the corresponding reaction products with ammonia.
  • Carboxylic acid ester groups (Dg) containing additives are preferably esters of mono-, di- or tricarboxylic acids with long-chain alkanols or polyols, especially 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 long-chain representatives having, for example, 6 to 24 carbon atoms are particularly suitable as ester alcohols or ester polyols.
  • esters are adipates, phthalates, isophthalates, terephthalates and trimellitates of isooctanol, isononanol, isodecanol and isotridecanol. Such products also fulfill carrier oil properties.
  • the groups 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 have free amine groups in addition to the amide function, and succinic acid derivatives with an acid and an amide function, carboxylic acid imides with monoamines, carboxylic acid imides with di- or polyamines which, in addition to the imide function, also have free amine groups, or diimides which are formed by reacting 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 ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine and hexaethyleneheptamine, 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, which is hereby expressly incorporated by reference into the present disclosure.
  • the compounds according to the invention can be combined with quaternized compounds as described in the unpublished international application with the application number PCT/EP2014/061834 and the submission date June 6, 2014, preferably page 5, line 21 to page 47, line 34, particularly preferably of 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 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 2496514A , 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 groups (Di) produced by 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 ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine or dimethylaminopropylamine.
  • One or more of the detergent additives mentioned can be added to the fuel in such an amount that the dosing 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, is.
  • Carrier oils used can be mineral or synthetic. Suitable mineral carrier oils are fractions obtained during petroleum processing, such as bright stock or base oils with viscosities such as those from the SN class 500 to 2000, but also aromatic hydrocarbons, paraffinic hydrocarbons and alkoxyalkanols. A fraction known as "hydrocrack oil” and obtained in the refining of mineral oil (vacuum distillate cut with a boiling range of about 360 to 500° C., obtainable from natural mineral oil which has been catalytically hydrogenated and isomerized and dewaxed under high pressure) can also be used. Mixtures of the mineral carrier oils mentioned above are also suitable.
  • suitable synthetic carrier oils are polyolefins (polyalphaolefins or polyinternal olefins), (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 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 -alkyl-cyclohexanols 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, are obtainable by subsequent reductive amination with ammonia, monoamines or polyamines.
  • Such products are particularly 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 polyetheramines. Typical examples of these 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, such as those in particular DE-A 38 38 918 are described.
  • Aliphatic or aromatic acids can be used as mono-, di- or tricarboxylic acids, and long-chain representatives having, for example, 6 to 24 carbon atoms are particularly suitable as ester alcohols or ester polyols.
  • esters are adipates, phthalates, isophthalates, terephthalates and trimellitates of isooctanol, isononanol, isodecanol and isotridecanol, e.g. B. di-(n- or isotridecyl)phthalate.
  • Examples of particularly suitable synthetic carrier oils are alcohol-started polyethers having 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, z. B. propylene oxide, n-butylene oxide and isobutylene oxide units or mixtures thereof, per alcohol molecule.
  • suitable starter alcohols are long-chain alkanols or phenols substituted with long-chain alkyl, where the long-chain alkyl radical is in particular a straight-chain or branched C 6 - to C 18 -alkyl radical.
  • Particular examples include tridecanol and nonylphenol.
  • Particularly preferred alcohol-started 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 constitutional and positional isomers.
  • the alcohols can be used either in the form of the pure isomers or in the form of technical mixtures.
  • a particularly preferred alcohol is tridecanol.
  • 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.
  • 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 particular preference is given to 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.
  • Suitable synthetic carrier oils are alkoxylated alkyl phenols, as in the DE-A 10 102 913 are described.
  • Particular carrier oils are synthetic carrier oils, with 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 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") usually used with middle distillates of fossil origin, ie with conventional mineral diesel fuels, come into consideration for this.
  • MDFI middle distillate flow improvers
  • WASA wax anti-settling additive
  • Suitable C 2 - to C 40 -olefin monomers for the copolymers of class (K1) are, for example, those having 2 to 20, in particular 2 to 10, carbon atoms and having 1 to 3, preferably having 1 or 2, in particular having a carbon-carbon double bond.
  • the carbon-carbon double bond can be arranged both terminally ( ⁇ -olefins) and internally.
  • ⁇ -olefins particularly preferably ⁇ -olefins having 2 to 6 carbon atoms, for example propene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene and especially ethylene.
  • the at least one further ethylenically unsaturated monomer is preferably selected from carboxylic acid alkenyl esters, (meth)acrylic acid esters and other olefins.
  • olefins are also polymerized, these are preferably higher molecular weight than the abovementioned C 2 - to C 40 -olefin base monomers. If, for example, ethylene or propene is used as the olefin base monomer, C 10 - to C 40 - ⁇ -olefins are particularly suitable as further olefins. In most cases, further olefins are only polymerized in if monomers with carboxylic acid ester functions are also used.
  • Suitable (meth)acrylic 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, the hydrocarbon radical of which can be linear or branched.
  • carboxylic acids with a branched hydrocarbon radical preference is given to those whose branching is in the ⁇ -position to the carboxyl group, the ⁇ -carbon atom particularly preferably being tertiary, ie the carboxylic acid being a so-called neocarboxylic acid.
  • the hydrocarbyl radical of the carboxylic acid is preferably linear.
  • carboxylic acid alkenyl esters examples include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl 2-ethylhexanoate, vinyl neopentanoate, vinyl hexanoate, vinyl neononanoate, vinyl neodecanoate and the corresponding propenyl esters, preference being given to the vinyl esters.
  • a particularly preferred carboxylic acid alkenyl ester is vinyl acetate;
  • Typical group (K1) copolymers resulting therefrom are the ethylene-vinyl acetate copolymers ("EVA”) used most frequently.
  • class (K1) copolymers are those which contain two or more different carboxylic acid alkenyl esters as copolymerized units, these differing in the alkenyl function and/or in the carboxylic acid group. Also suitable are copolymers which, in addition to the alkenyl carboxylic ester(s), contain at least one olefin and/or at least one (meth)acrylic ester as copolymerized units.
  • terpolymers of a C 2 - to C 40 - ⁇ -olefin, a C 1 - to C 20 -alkyl ester of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid having 3 to 15 carbon atoms and a C 2 - to C 14 -alkenyl ester of a saturated monocarboxylic acid having 2 to 21 Carbon atoms are suitable as class (K1) copolymers.
  • Such terpolymers are in the WO 2005/054314 described.
  • a typical terpolymer of this type is composed of ethylene, 2-ethylhexyl acrylate and vinyl acetate.
  • the at least one or the other 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 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 comes from the C 2 - to C 40 -base olefins.
  • the class (K1) copolymers preferably have a number-average molecular weight M n of 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, by 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.
  • Other 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 polymaleates.
  • homo- and copolymers of vinyl ethers are suitable comb polymers.
  • suitable comb polymers are, for example, those in the WO 2004/035715 and in " Comb-Like Polymers. Structure and Properties", NA Platé and VP Shibaev, J. Poly. Sci. Macromolecular Revs. 8, pp. 117-253 (1974 )" are described. Mixtures of comb polymers are also suitable.
  • Polyoxyalkylenes suitable as a component 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 a polyoxyalkylene group having 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. Particular polyoxyalkylene compounds are based on polyethylene glycols and polypropylene glycols having a number-average molecular weight of 100 to 5000. Polyoxyalkylene mono- and diesters of fatty acids having 10 to 30 carbon atoms, such as stearic acid or behenic acid, are also suitable.
  • Polar nitrogen compounds suitable as a component of class (K4) can be both ionic and nonionic 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 quaternized, ie 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 are, for example, dioctadecylamine and methylbehenylamine.
  • Amine mixtures are also suitable for this purpose, in particular amine mixtures which can be obtained industrially, such as fatty amines or hydrogenated tallamines, as described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, in the "Amines, aliphatic" chapter.
  • acids suitable for the reaction are 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) containing at least one tertiary amino group and on which this reaction product is based preferably contain at least 3 carboxyl groups, in particular 3 to 12, in particular 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 in a suitable manner to form the polycarboxylic acids, usually via one or more carbon and/or nitrogen atoms. They are preferably attached to tertiary nitrogen atoms which, in the case of several nitrogen atoms, are connected via hydrocarbon chains.
  • the component of class (K4) is preferably an oil-soluble reaction product based on poly(C 2 - to C 20 -carboxylic acids) having at least one tertiary amino group and having the general formula IIa or IIb 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 denotes B C 1 to C 19 alkylene group.
  • the compounds of the general formula IIa and IIb have in particular 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 none, one or more carboxylic acid groups are 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 especially 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, for example, 1,2-ethylene, 1,3-propylene, 1,4-butylene, hexamethylene, octamethylene, decamethylene, dodecamethylene, tetradecamethylene, hexadecamethylene, octadecamethylene, nonadecamethylene and especially 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 carry hydrocarbon radicals, which may be bonded to one another.
  • These amines on which the oil-soluble reaction products of component (K4) are based are usually secondary amines and have the general formula HN(R 8 ) 2 , in which the two variables R 8 are each, independently of one another, 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 slightly branched.
  • the secondary amines mentioned are derived, with regard to their relatively long-chain alkyl radicals, from naturally occurring fatty acids or from their derivatives.
  • 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; it is also possible for only a part to be present as amide structures and another part as ammonium salts. Preferably there are few or no free acid groups present.
  • the oil-soluble reaction products of component (K4) are preferably present entirely 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-diaminetetraacetic acid with in each case 0.5 to 1.5 mol per carboxyl group, in particular 0.8 to 1.2 mol per carboxyl group , dioleylamine, dipalmitinamine, dicoco fatty amine, distearylamine, dibehenylamine or especially ditallow fatty amine.
  • a particularly preferred component (K4) is the reaction product of 1 mole of ethylenediaminetetraacetic acid and 4 moles 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 mole of an alkenylspirobislactone with 2 moles of a dialkylamine, for example Ditallow fatty amine and/or tallow fatty amine, the latter two being hydrogenated or non-hydrogenated.
  • 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 in the WO 93/18115 are described.
  • Sulfocarboxylic acids, sulfonic acids or derivatives thereof suitable as cold flow improvers for 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 in 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. Copolymers of at least two different (meth)acrylic acid esters, which differ in terms of the alcohol condensed in, are preferred. If appropriate, the copolymer also contains another, different, olefinically unsaturated monomer as copolymerized units. 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 C14 and C15 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 wppm, for example from 200 to 500 wppm.
  • Suitable lubricity improvers are usually based on fatty acids or fatty acid esters. Typical examples are tall oil fatty acid, such as in WO 98/004656 described, and glycerol monooleate. Also the one in the U.S. 6,743,266 B2 reaction products described from natural or synthetic oils, for example triglycerides, and alkanolamines are suitable as such lubricity improvers.
  • Suitable corrosion inhibitors are, for example, succinic esters, especially with polyols, fatty acid derivatives, e.g (Ethyl Corporation).
  • demulsifiers are 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 ethoxylate or tert-pentylphenol ethoxylate, fatty acids, Condensation products of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO), e.g. also in the form of EO/PO block copolymers, polyethylene imines or polysiloxanes.
  • EO ethylene oxide
  • PO propylene oxide
  • Suitable dehazers are, for example, alkoxylated phenol-formaldehyde condensates, such as the products available under the trade names NALCO 7D07 (Nalco) and TOLAD 2683 (Petrolite).
  • Suitable antifoams are, for example, polyether-modified polysiloxanes, such as the products available under the trade names TEGOPREN 5851 (Goldschmidt), Q 25907 (Dow Corning) and RHODOSIL (Rhone Poulenc).
  • Suitable cetane improvers include aliphatic nitrates such as 2-ethylhexyl nitrate and cyclohexyl nitrate, and peroxides such as di-tert-butyl peroxide.
  • antioxidants examples include 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 include salicylic acid derivatives such as N,N'-disalicylidene-1,2-propanediamine.
  • Suitable are, for example, 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 are supposed to dissolve or dilute for better handling.
  • the additive according to the invention is outstandingly suitable as a fuel additive and can in principle be used in any fuel. It brings about a whole range of beneficial effects when operating internal combustion engines with fuels.
  • the quaternized additive is used in middle distillate fuels, in particular diesel fuels.
  • Another subject not according to the invention is therefore also fuels, in particular middle distillate fuels, with an additive to achieve advantageous effects in the operation of internal combustion engines, for example diesel engines, in particular direct-injection diesel engines, especially diesel engines with common rail injection systems, effective content of the quaternized additive according to the invention.
  • This effective content is generally from 10 to 5000 ppm by weight, preferably from 20 to 1500 ppm by weight, in particular from 25 to 1000 ppm by weight, in particular from 30 to 750 ppm by weight. in each case based on the total amount of fuel.
  • 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 higher. However, this 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 maximum sulfur content of 0.005% by weight or by a 95% point of for example 285°C and a maximum sulfur content of 0.001% by weight.
  • middle distillate fuels of fossil, vegetable or animal origin which are essentially hydrocarbon mixtures
  • biofuel oils biodiesel
  • middle distillate fuel Such mixtures are encompassed by the term "middle distillate fuel”. They are commercially available and usually contain the biofuel oils in minor amounts, typically in amounts of 1 to 30% by weight, in particular 3 to 10% by weight, based on the total amount of middle distillate of fossil, vegetable or animal origin and biofuel oil.
  • Biofuel oils are typically based on fatty acid esters, preferably essentially on alkyl esters, of fatty acids derived from vegetable and/or animal oils and/or fats.
  • Alkyl esters are usually understood to mean lower alkyl esters, in particular C 1 - to C 4 -alkyl esters, which are obtained by transesterification of the glycerides occurring in vegetable and/or animal oils and/or fats, in particular triglycerides, using lower alcohols, for example ethanol or, above all, methanol (“FAME”), are available.
  • Typical lower alkyl esters based on vegetable and/or animal oils and/or fats that are used as biofuel oil or components thereof are, for example, sunflower methyl ester, palm oil methyl ester (“PME”), soybean oil methyl ester (“SME”) and in particular rapeseed oil methyl ester (“RME”) .
  • the middle distillate fuels or diesel fuels are particularly preferably those with a low sulfur content, ie 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 sulphur.
  • the quaternized additive according to the invention is particularly suitable as a fuel additive in fuel compositions, in particular in diesel fuels, for overcoming the problems described at the outset in direct-injection diesel engines, especially in those with common-rail injection systems.
  • the mass average Mw and number average molecular weight Mn of the polymers were measured by gel permeation chromatography (GPC). GPC separation was performed using two PLge Mixed B columns (Agilent) in tetrahydrofuran at 35 °C. The calibration was carried out using a narrow-distribution polystyrene standard (PSS, Germany) with a molecular weight of 162-50400 Da. Hexylbenzene was used as a low molecular weight marker.
  • the olefin or the mixture of olefins with or without a solvent was initially taken in a reactor with an anchor stirrer. The mixture was heated to the indicated temperature under a stream of nitrogen and with stirring. To this was added the indicated free radical initiator (optionally diluted in the same solvent) and molten maleic anhydride (1 equivalent based on olefin monomer). The reaction mixture was stirred at the same temperature for the specified reaction time and then cooled. Water was then added (unless otherwise stated, 0.9 equivalent based on maleic anhydride) and the mixture was stirred either at 95° C. for 10-14 h or under pressure at 110° C. for 3 h.
  • the IDID engine test was used as a further test method, in which the exhaust gas temperatures of the cylinders at the cylinder outlet were determined during a cold start of the DW10 engine.
  • a direct-injection diesel engine with a common-rail system from the manufacturer Peugeot was used in accordance with test methods CEC F-098-08.
  • a commercially available B7 diesel fuel in accordance with EN 590 from Aral was used as the fuel.
  • 1 ppm by weight of sodium naphthenate and 20 ppm by weight of dodecenylsuccinic acid were added to this.
  • the engine was cooled down and restarted.
  • the exhaust gas temperature from each cylinder was recorded. The lower the differences between the determined exhaust gas temperatures, the lower the amount of IDID formed.
  • the IDID engine test described above was used as a further test method. Instead of a dirty up and clean up sequence, only a keep clean run with 1 ppm by weight of sodium naphthenate and 40 ppm by weight (based on the solids content) according to synthesis example 2 was added.
  • the performance measurement was performed as performed in CEC F-98-08. At the end of an 8 hour period, a 0.1% power loss was observed.
  • the compounds of the present invention are effective against deposits caused by metal deposits in direct injection engines.
  • the performance measurement was performed as performed in CEC F-98-08. A power loss of 0.6% was observed at the end of an 8 hour period.
  • the compounds of the present invention are effective against deposits caused by metal deposits in direct injection engines.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter Polymere als Dieselkraftstoffadditiv zur Verringerung oder Verhinderung von Ablagerungen in den Kraftstoffsystemen und insbesondere Einspritzsystemen von direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen, zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches von direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere von Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen, und zur Minimierung des Leistungsverlustes (power loss) in direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere in Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen.
  • Aus WO 2011/161149 A1 sind quaternisierte Copolymerisate bekannt, die durch Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Kohlenwasserstoffe mit Mono- oder Dicarbonsäuren, anschließender Umsetzung dieser Verbindungen mit Alkoholen zu Estern oder mit Aminen zu Amiden oder Imiden und anschließender Quaternisierung.
  • Ferner wird die Verwendung dieser quaternisierten Copolymerisate als Kraftstoffzusatz in direkteinspritzenden Dieselmotoren beschrieben. Eine Verwendung der unquaternierten Copolymerisate wird nicht beschrieben.
  • Aus WO 15/113681 sind Copolymere mit mindestens einer freien Carbonsäureseitengruppe und deren Verwendung als Kraftstoffadditive bekannt. Ferner wird die teilweise Umsetzung der Carboxylreste des Copolymers mit wenigstens einer Hydroxylverbindung, wenigstens einem primären oder sekundären Amin oder Gemischen davon allgemein beschrieben, jedoch fehlen konkrete Verbindungen.
  • Aus EP 1541664 A1 , EP 1541662 A1 , EP 688796 A1 und WO 96/06902 A1 ist es bekannt, Copolymere Bernsteinsäure- bzw. Bernsteinsäureanhydridstruktureinheiten mit verschiedenen Aminen oder Alkoholen umzusetzen. Die so erhaltenen Produkte werden eingesetzt, um in der Kälte die Ausfällung von Paraffin- und/oder Fettsäureesterkristallen aus Mitteldestillaten zu verringern. Derartige Ausfällungen finden bei niedrigen Temperaturen und außerhalb des Motors statt.
  • Aus US 2011/0315107 A1 ist es bekannt, Copolymere aus α-Olefinen und Maleinsäureanhydrid mit 3-(N,N-dimethylamino )-propylamin zum Imid umzusetzen. Das erhaltene Produkt wird äquimolar mit Propylenoxid quaterniert und zeigt in direkteinspritzenden Dieselmotoren eine Verbesserung von Leistungsverlusten. Verwendungen des nicht-quaternierten Produktes sind nicht beschrieben.
    • Hintergrund der Erfindung:
  • Bei direkteinspritzenden Dieselmotoren wird der Kraftstoff durch eine direkt in den Brennraum des Motors reichende Mehrloch-Einspritzdüse eingespritzt und feinst verteilt (vernebelt), anstatt wie beim klassischen (Kammer-) Dieselmotor in eine Vor- oder Wirbelkammer eingeführt zu werden. Der Vorteil der direkteinspritzenden Dieselmotoren liegt in ihrer für Dieselmotoren hohen Leistung und einem dennoch geringen Verbrauch. Außerdem erreichen diese Motoren ein sehr hohes Drehmoment schon bei niedrigen Drehzahlen.
  • Zurzeit werden im Wesentlichen drei Verfahren eingesetzt, um den Kraftstoff direkt in den Brennraum des Dieselmotors einzuspritzen: die konventionelle Verteilereinspritzpumpe, das Pumpe-Düse-System (Unit-Injector-System bzw. Unit-Pump-System) und das Common-Rail-System.
  • Beim Common-Rail-System wird der Dieselkraftstoff von einer Pumpe mit Drücken bis zu 2000 bar in eine Hochdruckleitung, die Common-Rail gefördert. Ausgehend von der Common-Rail laufen Stichleitungen zu den verschiedenen Injektoren, die den Kraftstoff direkt in den Brennraum injizieren. Dabei liegt auf der Common-Rail stets der volle Druck an, was eine Mehrfacheinspritzung oder eine spezielle Einspritzform ermöglicht. Bei den anderen Injektionssystemen ist dagegen nur eine geringere Variation der Einspritzung möglich. Die Einspritzung beim Common-Rail wird im Wesentlichen in drei Gruppen unterteilt: (1.) Voreinspritzung, durch die im Wesentlichen eine weichere Verbrennung erreicht wird, so dass harte Verbrennungsgeräusche ("Nageln") vermindert werden und der Motorlauf ruhig erscheint; (2.) Haupteinspritzung, die insbesondere für einen guten Drehmomentverlauf verantwortlich ist; und (3.) Nacheinspritzung, die insbesondere für einen geringen NOx-Wert sorgt. Bei dieser Nacheinspritzung wird der Kraftstoff in der Regel nicht verbrannt, sondern durch Restwärme im Zylinder verdampft. Das dabei gebildete Abgas-/Kraftstoffgemisch wird zur Abgasanlage transportiert, wo der Kraftstoff in Gegenwart geeigneter Katalysatoren als Reduktionsmittel für die Stickoxide NOx wirkt.
  • Durch die variable, zylinderindividuelle Einspritzung kann beim Common-Rail-Einspritz-system der Schadstoffausstoß des Motors, z.B. der Ausstoß von Stickoxiden (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und insbesondere von Partikeln (Ruß), positiv beeinflusst werden. Dies ermöglicht beispielsweise, dass mit Common-Rail-Einspritzsystemen ausgerüstete Motoren der Euro 4-Norm theoretisch auch ohne zusätzlichen Partikelfilter genügen können.
  • In modernen Common-Rail-Dieselmotoren können sich unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise bei Verwendung von biodieselhaltigen Kraftstoffen oder von Kraftstoffen mit Metall-Verunreinigungen wie Zink-Verbindungen, Kupfer-Verbindungen, Bleiverbindungen und weiteren Metallverbindungen, an den Injektoröffnungen Ablagerungen bilden, die das Einspritzverhalten des Kraftstoffs negativ beeinflussen und dadurch die Performance des Motors beeinträchtigen, d.h. insbesondere die Leistung verringern, aber zum Teil auch die Verbrennung verschlechtern. Die Bildung von Ablagerungen wird durch bauliche Weiterentwicklungen der Injektoren, insbesondere durch die Veränderung der Geometrie der Düsen (engere, konische Öffnungen mit abgerundetem Auslass) noch verstärkt. Für eine dauerhaft optimale Funktionsweise von Motor und Injektoren müssen solche Ablagerungen in den Düsenöffnungen durch geeignete Kraftstoffadditive verhindert oder reduziert werden.
  • In den Einspritzsystemen moderner Dieselmotoren verursachen Ablagerungen 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.
  • Es stelle eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen gegen Ablagerungen nicht nur im Einspritzsystem wirken, sondern auch im übrigen Kraftstoffsystem, hier insbesondere gegen Ablagerungen in Kraftstofffiltern und -pumpen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bestimmte Klasse von Copolymer - basierten Additiven für den Einsatz in modernen Dieselkraftstoffen bereit zu stellen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung von Copolymeren, erhältlich durch
    • in einem ersten Reaktionsschritt (I) Copolymerisation von
      1. (A) mindestens einer ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure oder deren Derivate, bevorzugt einer Dicarbonsäure oder deren Derivate, wobei die Derivate ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
        • Anhydriden
        • Mono- oder Dialkylestern, bevorzugt Mono- oder Di-C1-C4-alkylester
        • gemischten Estern, bevorzugt gemischte Ester mit unterschiedlichen C1-C4-Alkylkomponenten
      2. (B) mindestens einem α-Olefin mit von mindestens 12 bis zu einschließlich 30 Kohlenstoffatomen,
      3. (C) optional mindestens einem weiteren, mindestens 4 Kohlenstoffatome aufweisenden, aliphatischen oder cycloaliphatischen Olefin, das ein anderes als (B) ist und
      4. (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) teilweiser Umsetzung von im aus (I) erhaltenen Copolymer enthaltenen Anhydrid-, Carbonsäureester- oder Carbonsäurefunktionalitäten mit mindestens einer mindestens eine Alkoholgruppe und/oder mindestens eine Aminogruppe enthaltenden Verbindung (E), und
    • in einem dritten Reaktionsschritt (III) Hydrolyse der im aus (II) erhaltenen Copolymer enthaltenen Anhydridfunktionalitäten und/oder teilweise Verseifung von im aus (II) erhaltenen Copolymer enthaltenen Carbonsäureesterfunktionalitäten
    • wobei das molare Verhältnis von (A) / ((B) und (C)) (in Summe) von 10:1 bis 1:10 beträgt und im zweiten Reaktionsschritt (II) 5 bis 75% der enthaltenen Anhydrid- und Carbonsäureesterfunktionalitaten mit mindestens einer Verbindung (E) umgesetzt werden,
    • und wobei der Anteil an einem oder mehreren der optionalen Monomere (D), soweit vorhanden, bezogen auf die Menge der Monomere (A), (B) sowie optional (C) (in Summe) von 5 bis 200 mol% beträgt,
    • als Dieselkraftstoffadditiv zur Minimierung des Leistungsverlustes (powerloss) in direkteinspritzenden Dieselmotoren, zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches von direkteinspritzenden Dieselmotoren und/oder zur Verringerung und/oder Vermeidung von Ablagerungen im Kraftstoffsystem in direkteinspritzenden Dieselmotoren.
    Kurzfassung der Erfindung:
  • Diese Copolymere zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie gegen verschiedenste Ablagerungen wirken, die die Leistungsfähigkeit von modernen Dieselmotoren beeinträchtigen. Die erfindungsgemäßen Verbindungen wirken beispielsweise gegen Leistungsverlust sowohl hervorgerufen durch Zinkeintrag als auch hervorgerufen durch Natriumeintrag in den Dieselkraftstoff. Hierbei werden im Wesentlichen Ablagerungen in den Sprühkanälen und der Injektorspitze beseitigt bzw. vermieden. Andererseits wirken die erfindungsgemäßen Verbindungen aber auch gegen innere Diesel-Injektor-Ablagerungen (IDID), bedingt durch Na-, Ca- und/oder K-ionen (so genannte Na-, Ca- bzw. K- Seifen IDID) und/oder polymere Ablagerungen. Bei Na-, Ca- bzw. K- Seifen IDID handelt es sich um Ablagerungen, die die betreffenden Metallionen mit beliebigen Gegenionen enthalten. Die polymeren Ablagerungen dagegen sind frei von Metallionen und auf hochmolekulares und im Kraftstoff wenig oder unlösliches organisches Material zurückzuführen.
    • Figurenbeschreibung:
  • Figur 1 zeigt den Ablauf eines einstündigen Motorentestzyklus gemäß CEC F-098-08.
  • Spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
    • Beschreibung des Copolymers
  • 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 Mono- 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, iso-Butyl, 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 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-Ethyl-hexanol.
  • 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 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 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 mit mindestens einer mindestens eine Alkoholgruppe und/oder mindestens eine Aminogruppe enthaltenden Verbindung (E) umgesetzt. Bevorzugt werden im Reaktionsschritt (II) Anhydridfunktionalitäten umgesetzt und Carbonsäureesterfunktionalitäten im wesentlichen intakt gelassen.
  • In der Regel werden 5 bis 75% der enthaltenen Anhydrid- und Carbonsäureesterfunktionalitäten mit mindestens einer Verbindung (E) umgesetzt, bevorzugt 7,5 bis 66 %, besonders bevorzugt 10 bis 50%, ganz besonders bevorzugt 12,5 bis 40% und insbesondere 15 bis 30%. Verbindungen (E) sind solche, die mindestens eine Alkoholgruppe und/oder mindestens eine Aminogruppe aufweisen, bevorzugt entweder mindestens eine Alkoholgruppe oder mindestens eine Aminogruppe.
  • Beispiele für Alkohole (E1) als Verbindungen (E) sind solche, die ein bis sechs Hydroxygruppen aufweisen, bevorzugt ein bis vier, besonders bevorzugt ein bis drei, ganz besonders bevorzugt ein oder zwei und insbesondere genau eine Hydroxygruppe.
  • Beispiele für Amine (E2) als Verbindungen (E) sind solche, die ein bis sechs Aminogruppen aufweisen, bevorzugt ein bis vier, besonders bevorzugt ein bis drei, ganz besonders bevorzugt ein oder zwei und insbesondere genau eine Aminogruppe.
  • Weiterhin denkbar sind Aminoalkohole (E3), die mindestens eine Hydroxygruppe und mindestens eine Aminogruppe aufweisen, bevorzugt genau eine Hydroxygruppe und mindestens eine Aminogruppe, besonders bevorzugt genau eine Hydroxygruppe und genau eine Aminogruppe.
  • Bei den Aminogruppen handelt es sich um primäre oder sekundäre Aminogruppen, bevorzugt um primäre Aminogruppen. Tertiäre Aminogruppen werden in den Verbindungen (E2) oder (E3) nicht einberechnet, da sie im Reaktionsschritt (II) nicht reagieren.
  • Beispiele für Monoalkohole sind 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisende Alkanole und deren Alkoxylate. 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisende Alkanole sind beispielsweise 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), 2-Ethylhexanol, n-Decanol, n-Dodecanol, Tridecanol, Heptadecanol und Eicosanol.
  • Bevorzugt handelt es sich um Fettalkohole, bevorzugt um Octylalkohol (Caprylalkohol), Nonylalkohol (Pelargonylalkohol), Decylalkohol (Caprinalkohol), Undecylalkohol, Dodecylalkohol (Laurylalkohol), Tridecylalkohol, Tetradecylalkohol (Myristylalkohol), Pentadecylalkohol, Hexadecylalkohol (Cetylalkohol, Palmitylalkohol), Heptadecylalkohol, Octadecylalkohol (Stearylalkohol), Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Linoleylalkohol, Linolenoylalkohol, Nonadecylalkohol, Eicosylalkohol (Arachylalkohol) oder deren Gemische.
  • Bevorzugt handelt es sich um Monoalkohole der Formel (I)

            (I)     R1-O-[-Xi-]n-H

    worin
    • R1
    einen geradkettigen oder verzweigten C1- bis C200-Alkyl- oder C1- bis C200-Alkenylrest, bevorzugt einen geradkettigen oder verzweigten C1- bis C20-Alkylrest und
    n
    0 (Null) oder eine positive ganze Zahl von 1 bis 50, bevorzugt 2 bis 40 und besonders bevorzugt 3 bis 30 bedeuten und
    • jedes Xi für i = 1 bis n unabhängig voneinander ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend
    • aus -CH2-CH2-O-, -CH2-CH(CH3)-O-, -CH(CH3)-CH2-O-, -CH2-C(CH3)2-O-, -C(CH3)2-CH2-O-, -CH2-CH(C2H5)-O-, -CH(C2H5)-CH2-O- und -CH(CH3)-CH(CH3)-O-, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend
    • aus -CH2-CH(CH3)-O-, -CH(CH3)-CH2-O-, -CH2-C(CH3)2-O-, -C(CH3)2-CH2-O-, -CH2-CH(C 2H5)-O-, -CH(C2H5)-CH2-O- und -CH(CH3)-CH(CH3)-O-, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend
    • aus -CH2-CH(CH3)-O-, -CH(CH3)-CH2-O-, -CH2-C(CH3)2-O-, -C(CH3)2-CH2-O-, -CH2-CH(C 2H5)-O- und -CH(C2H5)-CH2-O- und ganz besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -CH2-CH(CH3)-O- und -CH(CH3)-CH2-O-,
  • Bevorzugt handelt es sich bei R1 um Methyl, Ethyl, iso-Propyl, n-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sek-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Decyl, 2-Propylheptyl, n-Dodecyl, Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Hexadecyl, Heptadecyl n-Octadecyl oder n-Eicosyl.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich bei R1 um 2-Ethylhexyl, 2-Propylheptyl, Stearyl, Cetyl, Lauryl, C13-Isomerengemische und C17-Isomerengemische.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem zugrundeliegenden Alkohol R1-OH um ein Gemisch aus 13 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkoholen, besonders bevorzugt um ein solches, das durch Hydroformylierung aus eine C12-Olefingemisch erhältlich ist, das seinerseits durch Oligomerisierung eines Olefingemisches erhältlich ist, das überwiegend vier Kohlenstoffatome aufweisende Kohlenwasserstoffe enthält.
  • Im statistischen Mittel weist dieses Olefingemisch 11 bis 13 Kohlenstoffatome auf, bevorzugt 11,1 bis 12,9, besonders bevorzugt 11,2 bis 12,8, ganz besonders bevorzugt 11,5 bis 12,5 und insbesondere 11,8 bis 12,2.
  • In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weist dieser Alkohol R1-OH einen mittleren Verzweigungsgrad, gemessen als ISO-Index, von 2,8 bis 3,7 auf.
  • Insbesondere ist dieser Alkohol R1-OH erhalten nach einem Verfahren wie beschrieben in WO 00/02978 oder WO 00/50543 .
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem zugrundeliegenden Alkohol R1-OH um ein Gemisch aus 17 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkoholen, besonders bevorzugt um ein solches, das durch Hydroformylierung aus eine C16-Olefingemisch erhältlich ist, das seinerseits durch Oligomerisierung eines Olefingemisches erhältlich ist, das überwiegend vier Kohlenstoffatome aufweisende Kohlenwasserstoffe enthält.
  • Im statistischen Mittel weist dieses Olefingemisch 15 bis 17 Kohlenstoffatome auf, bevorzugt 15,1 bis 16,9, besonders bevorzugt 15,2 bis 16,8, ganz besonders bevorzugt 15,5 bis 16,5 und insbesondere 15,8 bis 16,2.
  • In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weist dieser Alkohol R1-OH einen mittleren Verzweigungsgrad, gemessen als ISO-Index, von 2,8 bis 3,7 auf.
  • Insbesondere ist dieser Alkohol R1-OH erhalten nach einem Verfahren wie beschrieben in WO 2009/124979 A1 , dort besonders Seite 5, Zeile 4 bis Seite 16, Zeile 29, sowie der Beispiele von Seite 19, Zeile 19 bis Seite 21, Zeile 25, das hiermit durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei.
  • Nach diesem bevorzugten Verfahren läßt sich als Produkt der Übergangsmetall-katalysierten Oligomerisierung von Olefinen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ein C17-Alkoholgemisch mit besonders vorteilhaften anwendungstechnischen Eigenschaften herstellen. Dabei wird zunächst aus dem Produkt der Olefinoligomerisierung ein C16-Olefingemisch destillativ isoliert und erst anschließend dieses C16-Olefingemisch einer Hydroformylierung unterzogen. Somit gelingt es, ein höher verzweigtes C17-Alkoholgemisch mit besonders vorteilhaften anwendungstechnischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • In einer weiteren möglichen, wenn auch weniger bevorzugten Ausführungsform können die Alkohole auch tertiäre Aminogruppen tragen, da diese im Reaktionsschritt (II) nicht reagieren. Bevorzugte derartige Alkohole sind Dimethylaminoethanolamin, Dimethylaminopropanolamin, Diethylaminoethanolamin, Diethylaminopropanolamin und Hydroxyethylmorpholin.
  • Beispiele für Diole sind Ethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,1-Dimethylethan-1,2-diol, 2-Butyl-2-ethyl-1,3-Propandiol, 2-Ethyl-1,3-Propandiol, 2-Methyl-1,3-Propandiol, Neopentylglykol, Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,10-Dekandiol, Bis-(4-hydroxycyclohexan)isopropyliden, Tetramethylcyclobutandiol, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Cyclohexandiol, Cyclooctandiol, Norbornandiol, Pinandiol, Decalindiol, 2-Ethyl-1,3-Hexandiol, 2,4-Diethyl-oktan-1,3-diol, Hydrochinon, Bisphenol A, Bisphenol F, Bisphenol B, Bisphenol S, 2,2-Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan, 1,1-, 1,2-, 1,3- und 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Cyclohexandiol.
  • Denkbar sind auch Polyethylenglykol mit einer Molmasse von 106 bis 678 g/mol, Poly-1,2-propandiol mit einer Molmasse von 134 bis 888 g/mol, Poly-1,3-propandiol mit einer Molmasse von 134 bis 888 g/mol oder Poly-THF mit einer Molmasse von 162 bis 1098 g/mol.
  • Beispiele für Triole und Polyole sind Trimethylolbutan, Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Glycerin, Ditrimethylolpropan, Dipentaerythrit, Sorbit, Mannit, Diglycerol, Threit, Erythrit, Adonit (Ribit), Arabit (Lyxit), Xylit, Dulcit (Galactit), Maltit oder Isomalt.
  • Beispiele für primäre oder sekundäre Monoamine als Amine (E2) sind 6 bis 200 Kohlenstoffatome aufweisende Monoamine, bei denen es sich um Monoalkylamine oder Dialkylamine, bevorzugt Monoalkylamine handeln kann, bevorzugt Methylamin, Ethylamin, iso-Propylamin, n-Propylamin, n-Butylamin, iso-Butylamin, sek-Butylamin, tert-Butylamin, n-Pentylamin, n-Hexylamin, n-Heptylamin, n-Octylamin, n-Decylamin, n-Dodecylamin, 2-Ethylhexylamin, Stearylamin, Cetylamin, Laurylamin, Dimethylamin, Diethylamin, Di-n-Propylamin, Di-iso-Propylamin, Di-n-Butylamin, Dihexylamin, Dioctylamin, Ethylmethylamin, Iso-Propyl-Methylamin, n-Butylmethylamin, tert-Butylmethylamin, Iso-Propyl-Ethylamin, n-Butylethylamin oder tert-Butylethylamin.
  • Bevorzugte Beispiele sind Fettamine, also Octylamin, Nonylamin, Decylamin, Undecylamin, Dodecylamin, Tridecylamin, Tetradecylamin, Pentadecylamin, Hexadecylamin, Heptadecylamin, Octadecylamin (Stearylamin), Oleylamin, Elaidylamin, Linoleylamin, Linolenoylamin, Nonadecylamin, Eicosylamin oder deren Gemische.
  • In einer möglichen Ausführungsform können die Amine auch tertiäre Aminogruppen tragen, da diese im Reaktionsschritt (II) nicht reagieren. Bevorzugte derartige Amine sind 2-Dimethylaminoethylamin, 3-Dimethylaminopropylamin und N',N",N"-Trimethyl diethylentriamin.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Amin (E2) um ein Monoamin der Formel (II) in der
    Figure imgb0001
    • R2
    Wasserstoff oder C1-20-Alkyl, bevorzugt Wasserstoff und
    R3
    C12-200-Alkyl, bevorzugt C16-150-Alkyl, besonders bevorzugt C20-130-Alkyl, ganz besonders bevorzugt C30-100-Alkyl, das jeweils linear oder verzweigt sein kann, bedeuten.
  • In dem eingesetzten Amin (II) stellt der Rest R3 in einer bevorzugten Ausführungsform ein Polyisobutenpolymer dar, bevorzugt sind die Amine (II) durch Hydroformylierung und Aminierung von Polyisobutenpolymeren erhältlich.
  • Das Polyisobutenpolymere weist bevorzugt ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 550 bis 2300 g/mol auf, besonders bevorzugt 650 bis 1500 g/mol, ganz besonders bevorzugt von 850 bis 1150 g/mol und insbesondere von 950 bis 1050 g/mol.
  • Bei dem dafür einsetzbaren Polyisobutenpolymer kann es sich um Isobutenhomo- oder -copolymere handeln, die bevorzugt einen Gehalt an terminalen Vinyliden-Doppelbindungen pro Polyisobuten-Kettenende von wenigstens 50 Mol-% aufweisen. Derartige Polyisobutenpolymere weisen eine höhere Reaktivität auf.
  • Erhältlich sind derartige Homo- oder Copolymere durch Polymerisation von Isobuten oder eines Isobuten enthaltenden Monomerengemisches in Gegenwart mindestens einer als Polymerisationskatalysator geeigneten Lewis-Säure oder eines als Polymerisationskatalysator wirksamen Komplexes aus mindestens einer Lewis-Säure und mindestens einem Donor und in Gegenwart mindestens eines Initiators. Als Lewis-Säure werden häufig und bevorzugt Borhalogenide, bevorzugt Bortrifluorid eingesetzt, aber auch Eisenhalogenide, Aluminiumhalogenide oder Akylaluminiumhalogenide.
  • Unter Isobutenhomopolymeren versteht man im Rahmen der vorliegenden Schrift solche Polymere, die bezogen auf das Polymer zu wenigstens 98 Mol-%, vorzugsweise zu wenigstens 99 Mol-% aus Isobuten aufgebaut sind. Dementsprechend versteht man unter Isobutencopolymeren solche Polymere, die mehr als 2 Mol-% Monomere einpolymerisiert enthalten, die von Isobuten verschieden sind, beispielsweise lineare Butene.
  • Für den Einsatz von Isobuten oder eines Isobuten enthaltenden Monomerengemisches als zu polymerisierendem Monomer eignet 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 dem Polymerisationsverfahren verhalten sich die unverzeigten Butene im Raffinat 1 in der Regel praktisch inert und nur das Isobuten wird polymerisiert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform setzt man als Monomerquelle für die Polymerisation einen technischen C4-Kohlenwasserstoffstrom mit einem Isobuten-Gehalt von 1 bis 100 Gew.-%, insbesondere von 5 bis 99 Gew.-%, vor allem von 20 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.
  • Denkbar als Amine (E2) sind auch Diamine, bevorzugt 1,2-Propandiamin, Ethylendiamin, 2,2-Dimethyl-1,2-Ethandiamin, 1,3-Propandiamin, 1,2-Butandiamin, 1,4-Butandiamin, 2-Ethylhexan-1,3-diamin, 2,4-Diethyloctan-1,3-diamin, 1,6-Hexandiamin, oder Polyamine, bevorzugt Diethylentriamin, Triethylentetramin, Polyethylenimine und Polyethylenamine.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Amin (E2) um ein Ethylendiamin oder dessen Oligomer, bevorzugt ist es ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin und Pentaethylenhexamin.
  • Denkbar als Alkanolamine (E3) sind Monoethanolamin, Diethanolamin, Monopropanolamin, Dipropanolamin, 1,2-Propanolamin, 1,3-Propanolamin, 1,4-Butanolamin, 1,6-Hexanolamin und Aminoethylethanolamin.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der Komponente (E) um Monoalkohole, bevorzugt solche der Formel (I), um Monoamine, bevorzugt solche der Formel (II), oder um Polyethylenamine. Eine Hydrolyse in Reaktionsschritt (III) wird dann durchlaufen, wenn als Derivat des Monomers (A) ein Anhydrid, bevorzugt das Anhydrid einer Dicarbonsäure eingesetzt wird, wohingegen bei Einsatz eines Esters als Monomer (A) eine Verseifung bzw. Hydrolyse durchlaufen werden kann.
  • 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 (II) 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 lonentauscherharzen.
  • Das aus (II) 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 (III) 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 (III) 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 (III) beträgt bevorzugt weniger als 5 mmol/g Copolymer, besonders bevorzugt weniger als 3, ganz besonders bevorzugt weniger als 2 mmol/g Copolymer und insbesondere weniger als 1 mmol/g.
  • 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%.
    • Verwendung
  • Der mit dem oben bezeichneten Copolymer additivierte Kraftstoff kann auch ein Ottokraftstoff oder insbesondere ein Mitteldestillat-Kraftstoff sein, erfindungsgemäß ist er ein Dieselkraftstoff.
  • Der Kraftstoff kann weitere übliche Additive zur Wirksamkeitsverbesserung und/oder Verschleißunterdrückung 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.
  • Demgemäß umfasst die Erfindung die Verwendung der oben bezeichneten Copolymere in Additivpaketen, enthaltend mindestens ein Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Detergenz-Additiven, Trägerölen, Kaltfließverbesserern, Schmierfähigkeitsverbesserern (Lubricity Improver), andere Korrosionsinhibitoren als die beschriebenen Copolymere, Demulgatoren, Dehazern, Antischaummitteln, Cetanzahlverbesserern, Verbrennungsverbesserern, Antioxidantien, Stabilisatoren, Antistatika, Metallocenen, Metalldeaktivatoren, Farbstoffen und Lösungsmitteln, zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches von direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere von Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritz-systemen und/oder zur Minimierung des Leistungsverlustes (powerloss) in direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere in Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritz-systemen.
  • Im Falle von Ottokraftstoffen (nicht erfindungsgemäß) 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.
  • Demgemäß ist ein weiterer, nicht erfindungsgemäßer Gegenstand die Verwendung der oben bezeichneten Copolymere in Additivpaketen, enthaltend mindestens ein Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schmierfähigkeitsverbesserern (Friction Modifier), andere Korrosionsinhibitoren als die beschriebenen Copolymere, Demulgatoren, Dehazern, Antischaummitteln, Verbrennungsverbesserern, Antioxidantien, Stabilisatoren, Antistatika, Metallocenen, Metalldeaktivatoren, Farbstoffen und Lösungsmitteln, zur Verringerung von Ablagerungen im Einlasssystem eines Ottomotors, wie insbesondere DISI und PFI (Port Fuel Injector) -Motoren.
  • Typische Beispiele geeigneter Co-Additive sind im folgenden Abschnitt aufgeführt:
    • B1) Detergenz-Additive
  • 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 der EP-A 244 616 bekannt. Geht man bei der Herstellung der Additive von Polybuten oder Polyisobuten mit überwiegend mittenständigen Doppelbindungen (meist in der β- und γ-Position) aus, bietet sich der Herstellweg durch Chlorierung und anschließende Aminierung oder durch Oxidation der Doppelbindung mit Luft oder Ozon zur Carbonyl- oder Carboxylverbindung und anschließende Aminierung unter reduktiven (hydrierenden) Bedingungen an. Zur Aminierung können hier Amine, wie z. B. Ammoniak, Monoamine oder die oben genannten Polyamine, eingesetzt werden. Entsprechende Additive auf Basis von Polypropen sind insbesondere in der WO-A 94/24231 beschrieben.
  • 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 beschrieben sind.
  • 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 und in der WO-A 96/03479 beschrieben sind. Diese Umsetzungsprodukte stellen in der Regel Mischungen aus reinen Nitropolyisobutenen (z. B. α,β-Dinitropolyisobuten) und gemischten Hydroxynitropolyisobutenen (z. B. α-Nitro-β-hydroxypolyisobuten) dar.
  • 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 beschrieben sind.
  • 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 bekannt. Derartige Additive dienen hauptsächlich zur Verhinderung von Ventilsitzverschleiß und können, wie in der WO-A 87/01126 beschrieben, mit Vorteil in Kombination mit üblichen Kraftstoffdetergenzien wie Poly(iso)-butenaminen oder Polyetheraminen eingesetzt werden.
  • 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 beschrieben ist. Derartige Additive dienen hauptsächlich zur Verhinderung von Ventilsitzverschleiß und können mit Vorteil in Kombination mit üblichen Kraftstoffdetergenzien wie Poly(iso)buten-aminen oder Polyetheraminen eingesetzt werden.
  • 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 und 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, was hiermit jeweils durch Bezugnahme ausdrücklich Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei.
  • 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 und dem Einreichedatum 6. Juni 2014, dort bevorzugt Seite 5, Zeile 21 bis Seite 47, Zeile 34, besonders bevorzugt der Herstellungsbeispiele 1 bis 17.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in WO 11/95819 A1 , dort bevorzugt Seite 4, Zeile 5 bis Seite 13, Zeile 26, besonders bevorzugt Herstellungsbeispiel 2.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in WO 11/110860 A1 , dort bevorzugt Seite 4, Zeile 7 bis Seite 16, Zeile 26, besonders bevorzugt der Herstellungsbeispiele 8, 9, 11 und 13.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in WO 06/135881 A2 , dort bevorzugt Seite 5, Zeile 14 bis Seite 12, Zeile 14, besonders bevorzugt Beispiele 1 bis 4.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in WO 10/132259 A1 , dort bevorzugt Seite 3, Zeile 29 bis Seite 10, Zeile 21, besonders bevorzugt Beispiel 3.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in WO 08/060888 A2 , dort bevorzugt Seite 6, Zeile 15 bis Seite 14, Zeile 29, besonders bevorzugt Beispiele 1 bis 4.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden mit quaternisierten Verbindungen, wie beschrieben in GB 2496514 A , dort bevorzugt Absätze [00012] bis [00039], besonders bevorzugt Beispiele 1 bis 3.
  • 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, Tetraethylenpentamin oder Dimethylaminopropylamin. 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 beschrieben.
  • 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.
    • B2) Trägeröle
  • 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-al-kylengruppierungen 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 und der 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 und der EP-A 548 617 beschrieben.
  • 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-Butylenoxid, 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.
    • B3) Kaltfließverbesserer
  • 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 beschrieben.
  • 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. Platé 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 Polyoxyalkylenester, 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 sowie in der 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 geeignetem 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
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
     in denen die Variable A eine geradkettige oder verzweigte C2- bis C6-Alkylengruppe oder die Gruppierung der Formel III
    Figure imgb0004
     darstellt und die Variable Beine C1- bis C19-Alkylengruppe bezeichnet. Die Verbindungen der allgemeinen Formel IIa und IIb weisen insbesondere die Eigenschaften eines WASA auf.
  • 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-pro-pylen, 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-Dialkylammoniumsalze 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 beschrieben sind.
  • 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 beschrieben werden.
  • 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 beschrieben.
  • 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.
    • B4) Schmierfähigkeitsverbesserer
  • Geeignete Schmierfähigkeitsverbesserer (Lubricity Improver bzw. Friction Modifier) basieren üblicherweise auf Fettsäuren oder Fettsäureestern. Typische Beispiele sind Tallölfettsäure, wie beispielsweise in der WO 98/004656 beschrieben, und Glycerinmonooleat. Auch die in der US 6 743 266 B2 beschriebenen Reaktionsprodukte aus natürlichen oder synthetischen Ölen, beispielsweise Triglyceriden, und Alkanolaminen sind als solche Schmierfähigkeitsverbesserer geeignet.
    • B5) Andere Korrosionsinhibitoren als das beschriebene Copolymer
  • 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.
    • B6) Demulgatoren
  • Geeignete Demulgatoren sind z.B. die Alkali- oder Erdalkalisalze von Alkyl-substituierten 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.
    • B7) Dehazer
  • Geeignete Dehazer sind z.B. alkoxylierte Phenol-Formaldehyd-Kondensate, wie beispielsweise die unter dem Handelsnamen erhältlichen Produkte NALCO 7D07 (Nalco) und TOLAD 2683 (Petrolite).
    • B8) Antischaummittel
  • 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).
    • B9) Cetanzahlverbesserer
  • Geeignete Cetanzahlverbesserer sind z.B. aliphatische Nitrate wie 2-Ethylhexylnitrat und Cyclohexylnitrat sowie Peroxide wie Di-tert-butylperoxid.
    • B10) Antioxidantien
  • 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.
    • B11) Metalldeaktivatoren
  • Geeignete Metalldeaktivatoren sind z.B. Salicylsäurederivate wie N,N'-Disalicyliden-1,2-propandiamin.
    • B12) Lösungsmittel
  • 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.
    • C) Kraftstoffe
  • Das erfindungsgemäße 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. Erfindungsgemäß wird das quaternisierte Additiv in Mitteldestillat-Kraftstoffen, insbesondere Dieselkraftstoffen, eingesetzt.
  • Ein weiterer, nicht erfindungsgemäßer Gegenstand sind daher auch Kraftstoffe, insbesondere Mitteldestillat-Kraftstoffe, mit einem als Zusatzstoff zur Erzielung von vorteilhaften Effekten beim Betrieb von Verbrennungsmotoren, beispielsweise von Dieselmotoren, insbesondere von direkteinspritzenden Dieselmotoren, vor allem von Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen, wirksamen Gehalt an dem erfindungsgemäßen quaternisierten Additiv. Dieser wirksame Gehalt (Dosierrate) liegt in der Regel bei 10 bis 5000 Gew.-ppm, vorzugsweise bei 20 bis 1500 Gew.-ppm, insbesondere bei 25 bis 1000 Gew.-ppm, vor allem bei 30 bis 750 Gew.-ppm, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Kraftstoff.
  • Die Verwendung betrifft im Prinzip jegliche Kraftstoffe, bevorzugt Dieselkraftstoffe und nicht erfindungsgemäß auch Ottokraftstoffe. 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.).
  • Die erfindungsgemäße Verwendung in Mitteldestillat-Kraftstoffen aus fossilem, pflanzlichem oder tierischem Ursprung, die im wesentlichen Kohlenwasserstoffmischungen darstellen, betrifft auch Mischungen aus solchen Mitteldestillaten mit Biobrennstoffölen (Biodiesel). Derartige Mischungen werden von dem Begriff "Mitteldestillat-Kraftstoff" umfasst. Sie sind handelsüblich und enthalten meist die Biobrennstofföle in untergeordneten Mengen, typischerweise in Mengen von 1 bis 30 Gew.-% insbesondere von 3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge aus Mitteldestillat fossilen, pflanzlichem oder tierischen Ursprungs und Biobrennstofföl.
  • 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, insbesondere C1- bis C4-Alkylester, 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") 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 nicht erfindungsgemäße 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 mögliche Einsatzgebiete.
  • Das erfindungsgemäße quaternisierte Additiv eignet sich insbesondere als Kraftstoffzusatz in Kraftstoffzusammensetzungen, insbesondere in Dieselkraftstoffen, zur Überwindung der eingangs geschilderten Probleme bei direkteinspritzenden Dieselmotoren, vor allem bei solchen mit Common-Rail-Einspritzsystemen.
  • 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.
    • Beispiele GPC-Analytik
  • 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.
    • Herstellungsbeispiele Allgemeine Arbeitsvorschrift
  • 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.
    • Synthesebeispiel 1
  • In einem 6 L Metallreaktor mit Ankerrührer wurden eine Mischung aus C20-C24 Olefinen (1743 g, Durchschnittmolmasse 296 g/mol) und Solvesso® 150 (3420 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 Mischung aus di-tert. Butylperoxid (23,4 g, Fa. Akzo Nobel) und geschmolzenes Maleinsäureanhydrid (577,2 g). Der Reaktionsansatz wurde 1 h bei 150 °C dann 1h bei 110 °C gerührt, und einschließlich auf 60°C abgekühlt.
  • Hierzu wurde eine Lösung von Polyisobutenamin (Mw = 1000 g/mol, 1148,7 g, BASF SE, Ludwigshafen) in Solvesso® 150 (1639,2 g) hinzugegeben und weitere 2 h gerührt. Anschließend wurden 37,1 g Wasser hinzugegeben, unter Druckaufbau auf 110 °C erhitzt und für weitere 3 Stunden gerührt.
  • Das GPC (in THF) ergab für das Copolymer ein Mn = 1540 g/mol, Mw = 3650 g/mol, was einer Dispersität von 2,4 entspricht.
    • Synthesebeispiel 2
  • In einem 6 L Metallreaktor mit Ankerrührer wurden eine Mischung aus C20-C24 Olefinen (1743 g, Durchschnittmolmasse 296 g/mol) und Solvesso® 150 (3420 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 di-tert Butylperoxid (23,4 g, Fa. Akzo Nobel) und geschmolzenes Maleinsäureanhydrid (577,2 g). Der Reaktionsansatz wurde 1 h bei 150 °C erhitzt und dann eine weitere Stunde bei 110 °C reagiert.
  • Eine Lösung eines propoxylierten Isomerengemisches aus C13-Alkanolen, hergestellt wie beschrieben in WO 00/02978 (Mn = 1300 g/mol, OH Zahl = 55 mg KOH/g, 1237,3 g, BASF SE, Ludwigshafen) in Solvesso® 150 (1768,9 g) wurde zugegeben und weitere 2 Stunden bei einer Temperatur von 110 °C_gerührt. Anschließend wurden bei dieser Temperatur 37,1 g Wasser hinzugegeben und unter Druckaufbau für weitere 2 Stunden gerührt.
  • Das GPC (in THF) ergab für das Copolymer ein Mn = 1770 g/mol, Mw = 4520 g/mol, was einer Dispersität von 2,6 entspricht.
    • Anwendungsbeispiele Anwendungsbeispiel 1: DW10 Na Seifen IDID Test (clean-up)
  • Zur Untersuchung des Einflusses der Additive auf die Performance von direkteinspritzenden Dieselmotoren wurde als weitere Testmethode der IDID-Motorentest, bei dem die Abgastemperaturen der Zylinder am Zylinderausgang beim Kaltstart des DW10-Motors bestimmt wurden. Verwendet wurde ein direkteinspritzender Dieselmotor mit Common-Rail-System des Herstellers Peugeot gemäß Testmethoden CEC F-098-08. Als Kraftstoff wurde ein handelsüblicher B7 Dieselkraftstoff gemäß EN 590 der Fa. Aral eingesetzt. Diesem wurden zur künstlichen Anregung der Bildung von Ablagerungen jeweils 1 Gew.-ppm Natriumnaphthenat sowie 20 Gew.-ppm Dodecenylbernsteinsäure zugesetzt.
  • Ähnlich wie im Verfahren CEC F-98 -08 wird die Motorleistung während des Tests gemessen. Der Test bestand aus zwei Teilen:
    1. I. Dirty-up:
      • Der Test wurde ohne Zusatz von Verbindungen gemäß dieser Erfindung durchgeführt. Der Test wurde auf 8 Stunden verkürzt, das CEC F-98 -08 Verfahren wurde ohne Zusatz von Zn wurde durchgeführt. Wenn signifikante Abweichungen von Abgastemperaturen beobachtet wurden, wurde die Prüfung vor Erreichen der 8 Stunden-Marke angehalten, um Motorschäden zu vermeiden. Nach dem dirty up- Lauf, ließ man den Motor abkühlen und danach wurde erneut gestartet und im Leerlauf 5 Minuten betrieben. Während dieser 5 Minuten wurde der Motor aufgewärmt. Die Abgastemperatur von jedem Zylinder wurde aufgezeichnet. Je geringer die Unterschiede zwischen den ermittelten Abgas-Temperaturen sind, um so niedriger ist die Menge an gebildeten IDID.
      • Es wurden jeweils die Abgastemperaturen der 4 Zylinder ("Z1" bis "Z4") an den Zylinderausgängen nach 0 Minuten ("ϑ0") und nach 5 Minuten ("ϑ5") gemessen. Die Ergebnisse der Abgastemperatur-Messungen mit Durchschnittswerten ("Δ") und den größten Abweichungen von Δ nach unten ("-") und oben ("+") für die beiden Testläufe sind in der folgenden Übersicht zusammengefasst.
    2. II. Clean-up:
      Der Test wurde auf 8 Stunden verkürzt, das CEC F-98 -08 Verfahren wurde ohne Zusatz von Zn durchgeführt. Es wurden jedoch jeweils 1 Gew.-ppm Natriumnaphthenat sowie 20 Gew.-ppm Dodecenylbernsteinsäure sowie eine erfindungsgemäße Verbindung zugesetzt in einer Menge von 50 mg/kg, wenn nicht anders angegeben, und die Motorenleistung bestimmt.
  • Nach dem clean up wurde der Motor abgekühlt und erneut gestartet. Die Abgastemperatur von jedem Zylinder wurde aufgezeichnet. Je geringer die Unterschiede zwischen den ermittelten Abgas-Temperaturen sind, um so niedriger ist die Menge an gebildeten IDID.
  • Es wurden jeweils die Abgastemperaturen der 4 Zylinder ("Z1" bis "Z4") an den Zylinderausgängen nach 0 Minuten ("ϑ0") und nach 5 Minuten ("ϑ5") gemessen. Die Ergebnisse der Abgastemperatur-Messungen mit Durchschnittswerten ("Δ") und den größten Abweichungen von Δ nach unten ("-") und oben ("+") sind in der folgenden Übersicht zusammengefasst.
  • Die folgenden Ergebnisse wurden ermittelt:
    • Dirty up -Clean up - Sequenz 1: Dirty-up:
  • Signifikante Abweichungen in Abgastemperaturen wurden während des Tests beobachtet, so dass dieser nach 3 Stunden angehalten wurde, um Motorschäden zu vermeiden.
    • Nach dirty up:
  • ϑ0 Z1: 43°C Z2: 28°C Z3:22°C Z4: 27°C
    ϑ5 Z1: 159°C Z2: 69°C Z3: 40°C Z4: 44°C
    Δ: 78°C (+81°C / -34°C)
  • Wesentliche Abweichungen von dem Mittelwert und signifikante Unterschied zwischen den einzelnen Zylindern belegen die Präsenz von IDID.
    • Clean-up:
  • Nach clean up mit 40 ppm Additiv (bezogen auf den Feststoffgehalt) nach Synthesebeispiel 2 in Gegenwart von 1 ppm Na + 20 ppm Dodecenylbernsteinsäure:
    ϑ0 Z1: 36°C Z2: 37°C Z3: 35°C Z4: 37°C
    ϑ5 Z1: 78°C Z2: 73°C Z3: 44°C Z4: 87°C
    Δ: 70,5°C (+16,5°C / -26,5°C)
  • Lediglich geringe Abweichungen der Temperatur der Abgase zwischen den einzelnen Zylindern zeigen die Abwesenheit von IDID und zeigen die hohe Wirksamkeit des Produktes gegen IDID.
    • Anwendungsbeispiel 2: DW10 Na Leistungsverlust (keep clean)
  • Zur Untersuchung des Einflusses der Additive auf den Leistungsverlust verursacht durch Metalle wie Natrium, Kalium und andere wurde als weitere Testmethode der oben beschriebene IDID-Motorentest verwendet. Statt einer dirty up- und clean up-Sequenz wurde lediglich ein keep clean Lauf mit 1 Gew.-ppm Natriumnaphthenat sowie 40 Gew.-ppm (bezogen auf den Feststoffgehalt) nach Synthesebeispiel 2 zugesetzt.
  • Die Leistungsmessung wurde durchgeführt wie in CEC F-98-08 durchgeführt. Am Ende eines Zeitraumes von 8 Stunden wurde ein Leistungsverlust von 0,1 % beobachtet.
  • Im Vergleichsbeispiel ohne Zusatz des Produktes aus Synthesebeispiel 2, wurde am Ende eines Zeitraumes von 8 Stunden ein Leistungsverlust von 6,0 % beobachtet.
  • Somit sind die Verbindungen der vorliegenden Erfindung wirksam gegen Ablagerungen, die durch Metallablagerungen in direkteinspritzenden Motoren verursacht werden.
    • Anwendungsbeispiel 3: DW10 Na Seifen IDID Test (clean-up)
  • Es wurde ein weiterer DW10 Na Seifen IDID Test (clean-up) wie in Anwendungsbeispiel 1 durchgeführt.
    • Dirty up -Clean up - Sequenz 1: Nach dirty up:
  • ϑ0 Z1: 27°C Z2: 26°C Z3: 26°C Z4: 32C
    ϑ5 Z1: 65°C Z2: 53°C Z3: 45°C Z4: 156°C
    Δ: 79,75°C (+76,25°C / -34,75°C)
  • Hohe Abweichungen der Abgastemperaturen zwischen den einzelnen Zylindern belegen die Präsenz von IDID.
    • Clean-up:
  • Nach clean up mit 40 ppm Additiv (bezogen auf den Feststoffgehalt) nach Synthesebeispiel 1 in Gegenwart von 1 ppm Na + 20 ppm Dodecenylbernsteinsäure:
    ϑ0 Z1: 35°C Z2: 38°C Z3: 35°C Z4: 36°C
    ϑ5 Z1: 85°C Z2: 66°C Z3: 45°C Z4: 82°C
    Δ: 69,5°C (+15,5°C / -24,5°C)
  • Lediglich geringe Abweichungen der Temperatur der Abgase zwischen den einzelnen Zylindern zeigen die Abwesenheit von IDID und zeigen die hohe Wirksamkeit des Produktes gegen IDID.
    • Anwendungsbeispiel 4: DW10 Na Leistungsverlust (keep clean)
  • Es wurde ein weiterer DW10 Na Leistungsverlust (keep clean) wie in Anwendungsbeispiel 2 durchgeführt, jedoch mit 40 Gew.-ppm (bezogen auf den Feststoffgehalt) nach Synthesebeispiel 1 zugesetzt.
  • Die Leistungsmessung wurde durchgeführt wie in CEC F-98-08 durchgeführt. Am Ende eines Zeitraumes von 8 Stunden wurde ein Leistungsverlust von 0,6 % beobachtet.
  • Im Vergleichsbeispiel ohne Zusatz des Produktes aus Synthesebeispiel 1, wurde am Ende eines Zeitraumes von 8 Stunden ein Leistungsverlust von 6,0 % beobachtet.
  • Somit sind die Verbindungen der vorliegenden Erfindung wirksam gegen Ablagerungen, die durch Metallablagerungen in direkteinspritzenden Motoren verursacht werden.

Claims (17)

  1. 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 oder deren Derivate, wobei die Derivate ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
    - Anhydriden
    - Mono- oder Dialkylestern, bevorzugt Mono- oder Di-C1-C4-alkylester
    - gemischten Estern, bevorzugt gemischte Ester mit unterschiedlichen C1-C4-Alkylkomponenten
    (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) teilweiser Umsetzung von im aus (I) erhaltenen Copolymer enthaltenen Anhydrid-, Carbonsäureester- oder Carbonsäurefunktionahtäten mit mindestens einer mindestens eine Alkoholgruppe und/oder mindestens eine Aminogruppe enthaltenden Verbindung (E), und
    - in einem dritten Reaktionsschritt (III) Hydrolyse der im aus (II) erhaltenen Copolymer enthaltenen Anhydridfunktionalitäten und/oder teilweise Verseifung von im aus (II) erhaltenen Copolymer enthaltenen Carbonsäureesterfunktionalitäten
    wobei das molare Verhältnis von (A) / ((B) und (C)) (in Summe) von 10:1 bis 1:10 beträgt und im zweiten Reaktionsschritt (II) 5 bis 75% der enthaltenen Anhydrid- und Carbonsäureesterfunktionalitäten mit mindestens einer Verbindung (E) umgesetzt werden,
    und wobei der Anteil an einem oder mehreren der optionalen Monomere (D), soweit vorhanden, bezogen auf die Menge der Monomere (A), (B) sowie optional (C) (in Summe) von 5 bis 200 mol% beträgt,
    als Dieselkraftstoffadditiv zur Minimierung des Leistungsverlustes (powerloss) in direkteinspritzenden Dieselmotoren, zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches von direkteinspritzenden Dieselmotoren und/oder zur Verringerung und/oder Vermeidung von Ablagerungen im Kraftstoffsystem in direkteinspritzenden Dieselmotoren.
  2. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Copolymer kein Monomer (D) anwesend ist.
  3. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer aus den Monomeren (A) und (B) besteht.
  4. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei Monomer (A) um Maleinsäureanhydrid handelt.
  5. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (E) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
    - Monoalkoholen
    - Diolen
    - Polyolen
    - Monoaminen
    - Diaminen
    - Polyaminen und
    - Aminoalkoholen.
  6. Verwendung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Monoalkohol um eine Verbindung der Formel (I) handelt

            (I)     R1-O-[-Xi-]n-H

    worin
    R1 einen geradkettigen oder verzweigten C1- bis C200-Alkyl- oder C1- bis C200-Alkenylrest und
    n 0 (Null) oder eine positive ganze Zahl von 1 bis 50, bevorzugt 2 bis 40 und besonders bevorzugt 3 bis 30 bedeuten und
    jedes Xi für i = 1 bis n unabhängig voneinander ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend
    aus -CH2-CH2-O-, -CH2-CH(CH3)-O-, -CH(CH3)-CH2-O-, -CH2-C(CH3)2-O-, -C(CH3)2-CH2-O-, -CH2-CH(C2H5)-O-, -CH(C2H5)-CH2-O- und -CH(CH3)-CH(CH3)-O-, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend
    aus -CH2-CH(CH3)-O-, -CH(CH3)-CH2-O-, -CH2-C(CH3)2-O-, -C(CH3)2-CH2-O-, -CH2-CH( C2H5)-O-, -CH(C2H5)-CH2-O- und -CH(CH3)-CH(CH3)-O-, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend
    aus -CH2-CH(CH3)-O-, -CH(CH3)-CH2-O-, -CH2-C(CH3)2-O-, -C(CH3)2-CH2-O-, -CH2-CH( C2H5)-O- und -CH(C2H5)-CH2-O- und ganz besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -CH2-CH(CH3)-O- und -CH(CH3)-CH2-O-.
  7. Verwendung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Monoamin um ein 6 bis 200 Kohlenstoffatome aufweisendes Monoamin handelt.
  8. Verwendung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Monoamin die Formel (II) aufweist in der
    Figure imgb0005
    R2 Wasserstoff oder C1-20-Alkyl und
    R3 C12-200-Alkyl, das linear oder verzweigt sein kann, bedeuten.
  9. Verwendung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim dem Monoamin um ein Polyisobutenamin handelt, basierend auf einem Polyisobuten, das ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 550 bis 2300 g/mol aufweist.
  10. Verwendung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein 6 bis 200 Kohlenstoffatome aufweisendes Monoalkylamin oder ein Dialkylamin handelt.
  11. Verwendung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Polyamin um ein Polyethylenamin handelt.
  12. Verwendung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin und Pentaethylenhexamin handelt.
  13. Verwendung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Verbindung (E2) um 2-Dimethylaminoethylamin, 3-Dimethylaminopropylamin oder N',N",N"-Trimethyl diethylentriamin handelt.
  14. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ablagerungen im Einspritzsystem in direkteinspritzenden Dieselmotoren verringert und/oder vermieden werden.
  15. Verwendung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Ablagerungen um innere Diesel-Injektor-Ablagerungen (IDID) handelt.
  16. Verwendung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Ablagerungen um innere Diesel-Injektor-Ablagerungen (IDID) bedingt durch Na-, Ca- und/oder K-Ionen und/oder polymere Ablagerungen handelt.
  17. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den direkteinspritzenden Dieselmotoren um Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen handelt.
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