JP2001527125A - ポリイソブテン置換スクシンイミド - Google Patents

ポリイソブテン置換スクシンイミド

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JP2001527125A JP2000525510A JP2000525510A JP2001527125A JP 2001527125 A JP2001527125 A JP 2001527125A JP 2000525510 A JP2000525510 A JP 2000525510A JP 2000525510 A JP2000525510 A JP 2000525510A JP 2001527125 A JP2001527125 A JP 2001527125A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、式(I)で表される化合物に関し、ここで:Rはポリイソブテン基であり;R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素、1〜18個の炭素原子のアルキル基、4〜10個の炭素原子のシクロアルキル基、または6〜10個の炭素原子のアリール基であり;そしてnは0〜4の整数である。本発明は、前述の化合物を含有する燃料を製造する際に使用するための添加物パッケージに関する。本発明はまた、前述の化合物を含有する燃料組成物に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、新規のポリイソブテン置換スクシンイミド、および燃料添加物とし
てのそれらの使用に関する。
【0002】 (発明の背景) 炭化水素燃料は、一般的に、多数の堆積物−形状物質を含有する。内燃機関で
使用される場合、堆積物が、燃料と接触して、エンジンの圧縮される領域上およ
び周囲で形成する傾向がある。ディーゼルエンジンにおいて、堆積物が、燃料注
入システムにおいて蓄積する傾向があり、これにより、エンジンの優良な性能を
妨げる。スパーク点火エンジンにおいて、堆積物は、エンジン吸い込みバルブ上
で蓄積し得、燃焼チャンバーへのおよびまたバルブスティックへの、気体燃料混
合流の進行的制限となる。従って、エンジン堆積物の形成を阻害し、エンジン堆
積物の除去を促進し、それによってエンジン性能を改善する目的で、清浄剤(d
etergent)を燃料組成物に組み込むことは、通常の実施である。
【0003】 多くの異なるタイプの化合物が、燃料に対する清浄剤として公知である。典型
的な例には、EP−A−565285で開示されるようなポリイソブテン−置換
(PiB)スクシンイミド(ここで、アミン部分は、ポリアルキレンアミンから
誘導される)が挙げられる。
【0004】 JP−A−07278142は、イミダゾリンとPiBコハク酸との反応生成
物は、ガソリンのための潤滑剤として使用される組成物中の清浄剤として有用で
あることを開示する。
【0005】 本発明の新規のPiBスクシンイミドは、燃料における使用のための効果的清
浄剤である、ということが本明細書で開示される。
【0006】 (発明の要旨) 本発明は、以下の式で表される化合物に関し、
【0007】
【化2】 ここで、式(I)において:Rはポリイソブテン基であり;R1、R2およびR3 は、それぞれ独立して、水素、1〜18個の炭素原子のアルキル基、4〜10個
の炭素原子のシクロアルキル基、または6〜10個の炭素原子のアリ−ル基であ
り;そしてnは0〜4の整数である。本発明はまた、前述の化合物を含有する燃
料を製造する際に使用するための添加物パッケージ(additive pac
kage)に関する。本発明はまた、前述の化合物を含有する燃料組成物に関す
る。
【0008】 (好ましい実施態様の説明) 本発明の新規の化合物は、以下の式で表される化合物であり、
【0009】
【化3】 ここで、式(I)において:Rはポリイソブテン(PiB)基であり;R1、R2 およびR3は、それぞれ独立して、水素、1〜18個の炭素原子のアルキル基、 4〜10個の炭素原子のシクロアルキル基、または6〜10個の炭素原子のアリ
−ル基であり;そしてnは0〜4の整数である。ある実施態様において、R1、 R2およびR3は、それぞれHである。ある実施態様において、nは1〜4であり
、ある実施態様において、nは3である。
【0010】 ある実施態様において、ポリイソブテン基Rは、「高反応性」PiBから誘導
される。末端オレフィン性二重結合の少なくとも70%がビニリデンタイプであ
るPiBは、低い割合のビニリデン末端二重結合を有する「低反応性」PiBと
区別されるように、通常、「高反応性」ポリイソブテンとして公知である。ある
実施態様において、末端オレフィン性二重結合の少なくとも80%がビニリデン
タイプであり、そしてある実施態様において、少なくとも90%がビニリデンタ
イプである。「高反応性」ポリイソブテンの例には、BP Chemicals
によって販売されるUltravis(登録商標)およびBASFによって販売
されるGlissopal(登録商標)が挙げられる。
【0011】 好ましくは、PiBは700〜2500の数平均分子量を有し、そしてある実
施態様においては750〜1500である。
【0012】 ある実施態様において、本発明の化合物は、PiB−置換コハク酸アシル化剤
(ポリイソブテンコハク酸無水物(PiBSA)のような)をアミノプロピルイ
ミダゾールと反応させることによって、生成され得る。PiB置換コハク酸アシ
ル化剤を生成するための方法は、当該分野において周知であり;例は、EP−A
−565285およびEP−A−623631に開示される。ある実施態様にお
いて、本発明の化合物は、溶媒存在下でアシル化剤をアミノプロピルイミダゾー
ルと反応させることによって、生成される。溶媒は、芳香族または脂肪族炭化水
素溶媒であり得る。
【0013】 ある実施態様において、本発明は、主要量の炭化水素燃料、および燃料組成物
の総重量に基づいて10〜1000百万分率(ppm)の前述の本発明の化合物
を含有する、燃料組成物を提供する。ある実施態様において、本発明の化合物は
、添加物パッケージの一部として燃料に添加され、そしてパッケージは200〜
3000ppmの濃度で燃料に添加され、ある実施態様においては、600〜1
000ppmである。このため、本発明の別の局面は、燃料組成物のための添加
物パッケージを提供し、これは5〜30重量%の本発明の化合物、キャリア流体
(carrier fluid)、および必要に応じて溶媒(好ましくは芳香族
または脂肪族炭化水素溶媒)を含有する。適切なキャリア流体には、アルキルフ
ェノール(必要に応じてアルコキシル化される);酸/アルコール、酸/多価ア
ルコールまたは酸/グリコールエーテルの、エステル(酸は飽和でまたは不飽和
である);フタル酸エステル;トリメリト酸エステル;アルコキシル化アルコー
ルまたは多価アルコール;ポリアルキレングリコール;および潤滑油が挙げられ
る。適切な溶媒には、最も知られている芳香族または脂肪族炭化水素あるいはグ
リコールエーテルが挙げられ得る。本発明はまた、なおさらなる局面において、
炭化水素燃料中の清浄剤として、本発明の化合物または添加物パッケージの使用
を包含する。
【0014】 ある実施態様において、炭化水素燃料組成物は、ガソリン領域で沸騰する炭化
水素フラクション、またはディーゼル領域で沸騰する炭化水素フラクションを含
有する。スパーク点火またはガソリンエンジン(例えば自動車エンジン)におけ
る使用に適切なガソリンは、一般的に、30℃〜230℃の範囲で沸騰する。こ
のようなガソリンは、飽和炭化水素、オレフィン性炭化水素および芳香族炭化水
素の混合物を含有する。それらは、直留ガソリン、合成的に生成された芳香族炭
化水素混合物、熱的または触媒的にクラッキングした炭化水素供給材料、水素化
分解した石油フラクション、あるいは触媒的に改質した炭化水素から誘導され得
る。ベース燃料のオクタン価は、重大でなく、そして一般的に65よりも大きい
。ガソリンにおいて、炭化水素は、幾分、アルコール、エーテル、ケトン、また
はエステルによって、典型的には20重量%までの量で、置きかえられ得る。あ
るいは、液体炭化水素燃料として、スパーク圧縮またはディーゼルエンジン(道
路車両(road vehicle)、船舶など内に見られ得るもののような)
を操作するのに適切な任意の燃料が使用され得る。一般的に、このようなディー
ゼル燃料は、約140℃〜約400℃(大気圧で)の範囲で、特に約150℃〜
390℃の範囲で、さらに特に約175℃〜370℃で、沸騰する。このような
燃料は、直接的に原油(直留)から、あるいは触媒的にまたは熱的にクラッキン
グされた生成物または水素化処理された生成物から、あるいは前述のものの混合
物から、得られ得る。代替として、生物燃料(例えばアブラナのメチルエステル
)が使用され得る。セタン価は、典型的には、25〜60の範囲内である。
【0015】 ある実施態様において、燃料組成物は、分散性(dispersancy)を
呈するのに十分な量の式(I)の化合物を含有する。典型的に、ガソリン燃料に
おいて、この量は、組成物の総量に基づいて20〜1000ppm w/wの範
囲内である。典型的に、ディーゼル燃料において、この量は、組成物の総量に基
づいて10〜500ppm w/wの範囲内である。
【0016】 燃料組成物は、燃料相溶性炭化水素溶媒および式(I)の化合物を含有する濃
縮組成物を、炭化水素燃料と混合することによって、調製され得る。
【0017】 燃料組成物は、公知の式(I)の化合物に加えて、燃料添加物を含有し得る。
添加物の性質は、ある程度、燃料組成物の最終用途に依存する。ディーゼル燃料
組成物は、セタン価改良剤(cetane improver)として硝酸エス
テルまたは亜硝酸エステル、あるいは流動点降下剤としてエチレンおよび/また
はビニルエステルの共重合体(例えば酢酸ビニル)を含有し得る。ガソリン燃料
組成物は、アンチノック添加物および/または抗酸化剤として鉛化合物(例えば
2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、ならびに/または鉛化合物以外の
アンチノック化合物、ならびに/または添加物分散剤(例えばPIBポリアミン
)を、含有し得る。他の添加物(もしあれば)は、直接燃料組成物中へ混合され
得るか、または濃縮組成物によって組み込まれ得る。
【0018】 本発明の化合物は、ジェット燃料のための熱的安定剤として有用である。高速
航空機(民間および軍用両方の)において、液体燃料は、動力を作るために消費
されるが、このような速度で発生した過剰な熱を除去するために、航空機内で熱
交換流体として循環もされる(例えば潤滑油中で)。したがって、燃料は、高温
で長時間保存され、そして変色および/または変質し、可溶性着色生成物および
/または不溶性生成物(ゴム状物、堆積物および粒状物質のような)を生成する
という結果になる。不溶性生成物は、熱交換能を減少させる堆積物を形成し得、
そしてフィルターを遮断し得、動力損失を潜在的に生じさせる。可溶性着色副産
物は、目ざわりであり、そしていくらかの変質の示唆である。変色および/また
は変質の原因は、フェノール、ナフテネート、および硫黄化合物、および/また
はしばしば燃料中に存在する物質からであり得る。本発明の化合物は、ジェット
燃料に添加される場合、この変色および/変質を減少または予防する。したがっ
て、別の局面は、ジェット燃料を加熱する際の変色および/または変質を減少あ
るいは予防するための、本発明の化合物の使用である。恒温腐食および酸化試験
(ASTM D4871に基づいたICOT)における、燃料単独と比較して、
加熱の際の変色および/または固体を生成する減少された傾向によって示される
ように、式(I)の化合物を含有するジェット燃料は改善された熱的安定性を有
する。
【0019】 ある実施態様において、本発明の化合物は、ジェット燃料中に、ジェット燃料
組成物の総重量に基づいて、少なくとも1ppm、そしてある実施態様において
1〜1000ppm、そしてある実施態様において5〜500ppm、そしてあ
る実施態様において10〜100ppmの量で存在する。本発明の化合物は、濃
縮の形態で、例えば、本発明の化合物の20〜80重量%での脂肪族芳香族炭化
水素溶媒中で、ジェット燃料と混合され得、またはそれは、ジェット燃料にニー
トで添加される。
【0020】 ジェット燃料自体は、中間沸騰留分、通常は、ガソリンおよび石油エーテルま
たは軽油(light petroleum)留分の混合中としての(例えば、
20〜80:80〜20の重量(例えば、50〜75:50〜25)で)、ガソ
リンおよび必要に応じて軽油留分と混合され得る石油エーテルである。軍用のた
めの燃料は、設計されたJP4〜JP8であり:例えば、JP4は、65%ガソ
リン/35%軽油留分である(US Mil.Spec.MIL 5624Gに
よる)。JP5は、JP4と類似するが、より高い引火点である。JP7は、進
化した超音速航空機のための高引火点の特定の石油エーテルである。JP8は、
Jet A1に類似の石油エーテルである(MIL 83133Cによる)。民
間用のためのジェット燃料は、通常、石油エーテルタイプの燃料および設計され
たJet AまたはJet A1である。このジェット燃料は、65〜350℃
または65〜320℃の沸点、150〜220℃の初期沸点(例えば200℃)
、220〜320℃の50%沸点、および260〜350℃の90%沸点、なら
びに30〜40のAPI重力を有し得る。ターボジェット使用のためのジェット
燃料は、90〜260℃で沸騰し得る(ASTM D1655〜59T)。航空
学燃料についてのさらなる詳細は、「Handbook of Aviatio
n Fuel Properties」(Coordinating Rese
arch Council Inc.,CRC Report No.530(
Society of Automotive Engineers Inc.
,Warrendale,PA,USA,1983))から、そしてUS軍用燃
料については、「Military Specification for A
viation Turbine Fuels」(MIL−T−5624P)か
ら得られ得る。
【0021】 ジェット燃料は、必要に応じて添加されたガソリンを含む直留の石油エーテル
であり得、これは、着色した生成物および/または沈殿物の形成の原因となる、
またはこの形成を促進する成分の含量を減少するために、好ましくは精製される
。このような成分の中には、芳香族、オレフィンおよびメルカプタンがある。し
たがって、この燃料は、それらのメルカプタン容量を減少させるために精製され
得(例えばMerox燃料および銅スイートニングした燃料)、またはそれらの
硫黄容量を減少させるために精製され得る(例えばハイドロファイニングされた
(hydrofined)燃料またはMerifiningされた燃料)。Me
rox燃料は、メルカプタンの酸化によって生成され、そして低いメルカプタン
S容量(例えば、0.005重量% Sより少なく、そしてある実施態様におい
て0.0001〜0.005重量% S)を有すが、より高い二硫化物S容量(
例えば、0.4重量% Sまで、そしてある実施態様においては0.3重量%ま
で、そしてある実施態様においては0.05〜2%、そしてある実施態様におい
ては0.05〜0.25%)を有し;その芳香族(例えばフェノール)およびオ
レフィン容量はほとんど変化しない。ハイドロファイニングされたジェット燃料
は、少なくともいくつかの硫黄化合物(例えばチオール)を除去するために、芳
香族およびオレフィンを飽和させるのに十分な条件下で、その中でそのもともと
の燃料が水素化されたものであり;ハイドロファイニングされたジェット燃料は
非常に低い硫黄容量(例えば0.01重量%Sより少ない)を有する。Meri
finingされた燃料は、それらの硫黄化合物および/またはフェノールの含
有量を減少または除去するために、有機抽出剤を用いて抽出させた燃料である。
ジェット燃料はまた、金属(金属パイプとの接触に続くか、または原油から持ち
越されるかのいずれか)を含有し得;このような金属の例は、銅、ニッケル、鉄
およびクロムであり、通常、1ppmよりも少ない量(例えば、10〜150p
pb濃度範囲)である。Meroxおよびハイドロファイニングされた燃料は好
ましく、そしてJP4〜JP8ジェット燃料において使用され得る。
【0022】 本発明は、以下の実施例を参照することによって、本明細書中でさらに例示さ
れる。
【0023】 (実施例1−ポリイソブテンスクシネートおよびアミノプロピルイミダゾール
の反応生成物の調製) 1リットル丸底フラスコを、25%A260中の75%ポリイソブテンコハク
酸無水物(ポリイソブテンGlissopal 1000(mol wt.10
00)を無水マレイン酸と反応させることによって得られる)の溶液400g(
0.345mol)で充填する。A260は、BP Chemicalsから入
手可能の、芳香族溶媒である。次いで、フラスコの内容物を、攪拌しながら、1
75℃まで加熱し、そしてこの温度で、30分間にわたって、圧力等化滴下漏斗
(pressure−equalizing dropping funnel
)を通して、アミノプロピルイミダゾール(38g、0.306mol)を滴下
する。次いで、この反応混合物を、さらに3時間、攪拌しながら175℃で維持
する。得られた生成物は、12mm Celiteパッドを通して濾過し、そし
て分析する。留出物(72.3g)を回収する。この生成物の重量は、352.
1gである。この生成物は、以下の分析値: N容量=3.55% アルカリ度価=41.2mgKOH/g を有する。
【0024】 (ディーゼルエンジン試験) 実施例1で調製される化合物を、Peugeot XUD9エンジン試験に従
って、燃料中の清浄性添加物として評価する。利用する燃料は、RF90/6デ
ィーゼルである。この化合物を、以下の処方物: 石油エーテルタイプ溶媒 −35.9重量% 実施例1の化合物 −22.7重量% セタン価改良剤 −18.9重量% 潤滑剤 −9.1重量% ドデシルフェノール −5.3重量% デマルシファイアー −4.6重量% 腐食防止剤 −3.0重量% 消泡剤 −0.5重量% と共に添加物パッケージ内に組み込む。
【0025】 このパッケージを、燃料中に、680ml/m3で混入し、そして155ml /m3の燃料中の実施例1の化合物の濃度を得る。
【0026】 測定は、0.1mmニードルリフトでの百分率流動損失で実施し;この数値が
低いほど、結果は良い。比較の目的で2個の化合物(実施例2および3)(これ
は、ポリイソブテンスクシネートおよびテトラエチレンペントアミンの反応生成
物である)をまた、試験する。実施例2において、使用されるPiBは、Hyv
is1000(低−反応性PiB)であり;この生成物は、市販の燃料清浄剤で
ある。実施例3において、PiBはGlissopal 1000(高−反応性
PiB)である。
【0027】 (表1)
【0028】
【表1】 これらの結果は、本発明の化合物が市販の清浄剤よりも優れており(実施例2)
、そして高−反応性PiBを使用する品質向上させた等価の清浄剤よりもなお優
れている(実施例3)ことを例示する。
【0029】 (燃料安定性試験) 実施される試験は、ASTM D4871に記載されるようなICOT試験で
ある。100mlの燃料を、毎分150mlの一定の流速で連続的に燃料中に空
気を通過させながら、180℃で5時間、熱的に処理する(4回バッチにおける
添加物ありおよびなし、コントロールとしてベース燃料を含む)。この試験の最
後に、燃料を冷却し、そして24時間「静置」して、そして予め検量した0.4
5ミクロン Milliporeフィルターを通して、いずれの堆積物も濾過し
てそして±1mgに検量する。濾過可能な蓄積物およびゴム状堆積物の両方を測
定し、そして堆積の全レベルはその2個の総計である。この結果を、100×[
(コントロールの堆積重量)と(サンプルの堆積重量)の差]÷(コントロール
の堆積重量)である、ICOT%効率として表現する。この効率は、添加物の使
用によって、どの程度の堆積物の減少が達成されるかの測定である。
【0030】 試験において使用されたジェット燃料は以下である: A.Pernis Merox B.USAF POSF 3119 Merox C.USAD POSF 2926 Merox 実施例1において調製される化合物は、使用される添加物である。この結果は
、以下の表2に示される。
【0031】 (表2)
【0032】
【表2】 これらの結果は、実施例1の化合物を燃料に添加する場合、ジェット燃料の範囲
に対して、減少された堆積物が得られることを示す。
【0033】 本発明は、その好ましい実施態様に関して説明されたが、本明細書を読めば、
その種々の修飾は、当業者に明らかであることが理解される。したがって、本明
細書中で開示された本発明は、添付の特許請求の範囲内のような修飾を含むこと
を意図する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,US,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 4H013 CE05 4H015 AA23 AB07 BA05 4J100 AA06P BC66H BC73H CA01 CA27 CA31 DA01 HA45 HA61 HC30 HC63 JA00 JA15

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の式で表される化合物 【化1】 ここで、式(I)において:Rはポリイソブテン基であり;R1、R2およびR3 は、それぞれ独立して、水素、1〜18個の炭素原子のアルキル基、4〜10個
    の炭素原子のシクロアルキル基、または6〜10個の炭素原子のアリ−ル基であ
    り;そしてnは0〜4の整数である。
  2. 【請求項2】 Rが高反応性ポリイソブテンでから誘導される、請求項1に
    記載の化合物。
  3. 【請求項3】 nが1〜4である、請求項1に記載の化合物。
  4. 【請求項4】 R1、R2およびR3がそれぞれ水素であり、そしてnが3で ある、請求項1に記載の化合物。
  5. 【請求項5】 前記ポリイソブテン基が700〜2500の範囲内の分子量
    を有する、請求項1に記載の化合物。
  6. 【請求項6】 前記化合物がポリイソブテンコハク酸無水物およびアミノプ
    ロピルイミダゾールから誘導される、請求項1に記載の化合物。
  7. 【請求項7】 キャリア流体および5〜30重量%の請求項1に記載の化合
    物を有する、添加物パッケージ。
  8. 【請求項8】 前記添加物パッケージがさらに溶媒を含有する、請求項7に
    記載の添加物パッケージ。
  9. 【請求項9】 燃料組成物であって、主要量の炭化水素燃料、および該燃料
    組成物の重量に基づいて10〜1000ppmの請求項1に記載の化合物を含有
    する、燃料組成物。
  10. 【請求項10】 前記炭化水素燃料がガソリン領域で沸騰する炭化水素フラ
    クションを含有する、請求項9に記載の燃料組成物。
  11. 【請求項11】 前記炭化水素燃料がディーゼル領域で沸騰する炭化水素フ
    ラクションを含有する、請求項9に記載の燃料組成物。
  12. 【請求項12】 前記炭化水素燃料がジェット燃料である、請求項9に記載
    の燃料組成物。
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