JP2005509085A - アルコキシル化ポリオールのエステルおよびエチレンと不飽和エステルとのコポリマーを含有する向上した冷間流動性を有する低硫黄鉱油留分 - Google Patents

アルコキシル化ポリオールのエステルおよびエチレンと不飽和エステルとのコポリマーを含有する向上した冷間流動性を有する低硫黄鉱油留分 Download PDF

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Abstract

【解決手段】 本発明は、少なくとも3個のOH−基を持つアルコキシ化ポリオールの脂肪酸エステル(A)並びに少なくとも1種類の冷間流動性向上剤(B)を含有し、該冷間流動性向上剤がエチレンと1種類以上のエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの60〜90モル%のエチレン割合の少なくとも1種類の共重合体である、最高0.05重量%の硫黄含有量の中間留分に関する。

Description

本発明は、アルコキシル化ポリオールのエステルおよびエチレンと不飽和エステルとのコポリマー、パラフィン分散性添加物を含有する向上した冷間流動性およびパラフィン分散性を有する低硫黄鉱油留分およびその用途に関する。
エネルギー要求の定常的増加と結びついて鉱油埋蔵量が減少しているために、常に問題のある原油が採油されそして加工されている。更に、原油から製造される燃料油、例えばディーゼルおよび暖房用油への要求は更に厳しくなってさえおり、とりわけ立法上の要求の結果としてそうである。その例には、精油で加工技術を絶えず適応させることを強制する硫黄含有量の低減、最終沸点の制限および中間留分の芳香族化合物の制限がある。このことは中間留分において多くの場合にパラフィン、特にC18〜C24−鎖長範囲のパラフィンの割合の増加をもたらす。このことが燃料油の冷間流動性にマイナスの影響を及ぼす。
鉱油および原油の蒸留によって精製される中間留分、例えばガソリン、ディーゼル油または燃料油は原油の出所次第で、原油および原油から得られる中間留出物、例えば軽油、ディーゼル油および暖房用油は異なる量のn−パラフィンを含有しており、このn−パラフィンは温度の低下時に小板状結晶として結晶化しそして一部は油の含有物と一緒に凝集する。この結晶および凝集によってこれらの油あるいは留分の流動性が悪化し、このことが鉱油および鉱油留分の精製、運搬、貯蔵および/または使用の過程で問題を引き起し得る。鉱油をパイプラインに通して搬送する時に結晶化現象が特に冬季にパイプ壁への沈着をもたらし得るし、また個別的には例えばパイプラインの一時閉鎖、それどころか完全な閉塞をもたらし得る。更に鉱油を貯蔵および加工する時に冬季には加熱されたタンク中に鉱油を貯蔵することが必要とされ得る。鉱油留分の場合には結晶化の結果としてディーゼルエンジンおよび暖房装置のフィルターの閉鎖を場合によってはもたらし、それによって燃料の正確な計量供給が阻害されそして幾つかの状況では燃料または加熱媒体の供給が完全に中断される。
既に生じた沈殿物の除去だけに関係する結晶化パラフィンの旧来の(熱的、機械的または溶剤使用による)除去方法の他に、(流動性向上剤またはパラフィン抑制剤として知られる)化学添加剤が近年開発されてきた。これらのものは沈殿性のパラフィン結晶との物理的相互作用によって、該結晶の形状、大きさおよび粘着性を変えている。これらの添加剤は追加的な結晶種子として機能しそしてそれの幾つかはパラフィンと一緒に晶出し、それによって変形された結晶形状を持つ沢山のより小さなパラフィン結晶がもたらされる。変形されたパラフィン結晶は凝集傾向が小さく、この添加剤の混じった油は、添加剤無添加の油の場合よりもしばしば20℃以上低い温度でも既にポンプ搬送または加工ができる程に凝集する傾向が少ない。
原油および中間留分のための代表的な流動性向上剤はエチレンとビニルアルコールのカルボン酸エステルとのコ−およびターポリマーである。
流動性向上剤添加物の別の課題は、パラフィン結晶を分散すること、即ちパラフィン結晶の沈降およびそれに伴う貯蔵容器の底でのパラフィンの豊富な層の形成を遅延または防止することである。
更に従来技術では、添加物として中間留分に添加される特定のポリ(オキシアルキレン)−化合物並びにアルキルフェノール樹脂が公知である。
ヨーロッパ特許出願公開第0,061,895号明細書には、エステル、エーテルまたはそれらの混合物を含有する、中間留分用の冷間流動性向上剤が開示されている。このエステル/エーテルは2種類の直鎖状の飽和C10〜C30−アルキル基および200〜5000g/モルのポリオキシアルキレン基を有している。
ヨーロッパ特許出願公開第0,973,848号明細書および同第0,973,850号明細書には、10より多い炭素原子数のアルコキシル化アルコールと炭素原子数10〜40の脂肪酸とのエステルとエチレンコポリマーとよりなる混合物を流動性向上剤として開示している。
ヨーロッパ特許出願公開第0,935,645号明細書には硫黄分の少ない中間留分中の潤滑性向上用添加物としてアルキルフェノール−アルデヒド樹脂が開示されている。
ヨーロッパ特許出願公開第0,857,776号明細書およびヨーロッパ特許第1,088,045号明細書には、エチレン−コポリマーおよびアルキルフェノール−アルデヒド樹脂並びに場合によっては他の窒素含有パラフィン分散剤の添加によってパラフィン含有鉱油および鉱油留分の流動性を向上させる方法が開示されている。
公知のパラフィン分散剤の上述の流動性向上および/またはパラフィン分散作用は、必ずしも十分ではなく、油を冷却した際に部分的に大きなパラフィン結晶を生じ、これがフィルターの目詰まりをもたらしそしてそれの高い密度のために時間の経過と共に沈殿しそして貯蔵容器の底部にパラフィンの豊富な層を形成する。なかでも20〜90容量%が120℃より低い、特に100℃よりも低い沸点範囲である、パラフィンが豊富でそして狭い区分の留分が加わっている場合に問題が生じる。この状況は−5℃以下の曇り点を有する低硫黄の冬用品質の場合に問題である。即ち低温において公知の添加物を添加することによって十分な濾過性およびパラフィン分散性がしばしば達成されない。
それ故に本発明の課題は、流動性および特に低温での濾過性並びに鉱油あるいは中間留分でのパラフィン分散性を適当な添加剤の添加によって向上させることである。
本発明者は驚くべきことに、エチレンと不飽和エステルとのコポリマーの他に特定のアルコキシル化ポリオールの脂肪酸エステルも含有している添加物が特に良好な冷間流動性向上剤であることを見出した。
それ故に本発明の対象は、少なくとも3個のOH−基を持つアルコキシ化ポリオールの脂肪酸エステル(A)並びに少なくとも1種類の冷間流動性向上剤(B)を含有し、該冷間流動性向上剤がエチレンと1種類以上のエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの60〜90モル%のエチレン含有量の少なくとも1種類の共重合体である、最高0.05重量%の硫黄含有量の中間留分である。
本発明の別の対象は、少なくとも3個のOH−基を持つアルコキシ化ポリオールの脂肪酸エステル(A)並びに少なくとも1種類の冷間流動性向上剤(B)を含有し、該冷間流動性向上剤がエチレンと1種類以上のエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの60〜90モル%のエチレン割合の少なくとも1種類の共重合体である、添加物を最高0.05重量%の硫黄含有量の中間留分の冷間流動性およびパラフィン分散性を向上させるために用いる方法である。
本発明の更に別の対象は、少なくとも3個のOH−基を持つアルコキシ化ポリオールの脂肪酸エステル(A)並びに少なくとも1種類の冷間流動性向上剤(B)を含有し、該冷間流動性向上剤がエチレンと1種類以上のエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの60〜90モル%のエチレン割合の少なくとも1種類の共重合体である、添加物を最高0.05重量%の硫黄含有量の中間留分の冷間流動性を向上させる方法である。
エステル(A)は3個以上のOH−基を有するポリオール、特にグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、並びにそれらから縮合によって得ることのできかつ2〜10個のモノマー単位を持つオリゴマー、例えばポリグリセロールから誘導される。これらのポリオールは、1モルのポリオール当たり一般に1〜100モル、好ましくは3〜70モル、特に好ましくは5〜50モルのアルキレンオキシドと反応する。特に有利なアルキレンオキシドはエチレンオキシド、プロピレンオキシドおよびブチレンオキシドである。アルコキシル化は公知の方法に従って行う。
アルコキシル化されたポリオールをエステル化するのに適する脂肪酸は好ましくは8〜50、特に好ましくは12〜30、なかでも16〜26個の炭素原子を有している。適する脂肪酸には、例えばラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、アラキン酸およびベヘン酸、オレイン酸およびエルカ酸、パルミトレイン酸、ミリストレイン酸、リシノール酸並びに天然の油脂から得られる脂肪酸混合物がある。特に有利な脂肪酸混合物は少なくとも20の炭素原子数の脂肪酸を50%以上含むものである。エステル化に使用される脂肪酸の50%より少ない量、特に10%より少ない量が二重結合を有しているのが好ましい。なかでも、実質的に飽和のものが有利である。ここで実質的に飽和とは使用される脂肪酸の沃素価が5g(I)/100g(脂肪酸)までのものを意味する。エステル化は脂肪酸の反応性誘導体、例えば低級アルコールとのエステル、例えばメチルエステルまたはエチルエステル)または酸無水物から出発しても行うことができる。
アルコキシ化ポリオールをエステル化するためには上記の脂肪酸と脂肪溶解性の多価カルボン酸との混合物も使用することができる。適する多価カルボン酸の例にはダイマー脂肪酸、アルケニルコハク酸および芳香族ポリカルボン酸並びにそれらの誘導体、例えば酸無水物およびC1 〜C5 −エステルがある。炭素原子数8〜200、特に10〜50のアルキル基を持つアルケニルコハク酸およびそれの誘導体が特に有利である。例にはドデシル−、オクタデシル−およびポリ(イソブテニル)コハク酸無水物がある。この場合に多価カルボン酸は30モル%までの二次的な量で、好ましくは1〜20モル%、特に好ましくは2〜10モル%使用するのが有利である。
エステルおよび脂肪酸は、エステル化のために一方の水酸基含有量ともう一方のカルボキシル基含有量に関して1.5:1〜1:1.5、特に1.1:1〜1:1.1、なかでも当量で使用する。パラフィン分散性効果は、20モル%まで、好ましくは10モル%まで、特に好ましくは5モル%までの酸過剰量を用いて実施した場合に特に優れている。
エステル化は通例の方法に従って実施される。特にポリオールアルコキシレートと脂肪酸とを場合によっては触媒、例えばパラ−トルエンスルホン酸、C2 〜C50−アルキルベンゼンスルホン酸、メタスルホン酸または酸性のイオン交換樹脂の存在下で反応させるのが有利であることが実証されている。反応水の分離は直接的凝縮または特に好ましくは有機溶剤、特に芳香族溶剤、例えばトルエン、キシレンまたは更に高沸点の混合物、例えば(R) Shellsol A、Shellsol B、Shellsol ABまたはソルベントナフサの存在下に共沸蒸留によって蒸留により行うこともできる。エステル化は完全に行うのが好ましく、即ちエステル化のためには1モルの水酸基当たりに1.0〜1.5モルの脂肪酸を使用する。エステルの酸価は一般に15mg(KOH)/gより小さく、特に好ましくは10mg(KOH)/g以下、なかでも5mg(KOH)/g以下である。
コポリマー(B)は60〜90モル%のエチレン含有量および10〜40モル%、特に12〜18モル%のコモノマー含有量を有するエチレンコポリマーであるのが好ましい。コポリマー(B)は、グラフトポリマーが存在していない主鎖ポリマーが特に有利である。適するコモノマーは炭素原子数2〜15の脂肪族カルボン酸のビニルエステルである。コポリマー(B)のための特に有利なビニルエステルは酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルヘキサノエート、ビニルオクタノエート、ビニル−2−エチルヘキサノエート、ビニルラウレートおよびネオデカン酸のビニルエステル、特にネオノナン酸、ネオデカン酸およびネオウンデカン酸のビニルエステルである。なかでもエチレン−酢酸ビニル−コポリマー、エチレン−プロピオン酸ビニル−コポリマー、エチレン−酢酸ビニル−ビニルオクタノエート−ターポリマー、エチレン−酢酸ビニル−ビニル−2−エチルヘキサノエート−ターポリマー、エチレン−酢酸ビニル−ネオノナン酸ビニルエステル−ターポリマーまたはエチレン−酢酸ビニル−ネオデカン酸ビニルエステル−ターポリマーが有利である。特に有利なアクリル酸エステルは炭素原子数1〜20、好ましくは2〜12、特に好ましくは4〜8のアルコール残基を持つアクリル酸エステル、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレートがある。コポリマーは5重量%までの他のコモノマーを含有していてもよい。かゝるコモノマーには例えばビニルエステル、ビニルエーテル、C1 〜C20−アルキル基を持つアクリル酸アルキルエステルおよびメタクリル酸アルキルエステル、イソブチレンおよびオレフィン類がある。より高級なオレフィンとしてヘキセン、イソブチレン、オクテンおよび/またはジイソブチレンが特に有利である。他の適するコモノマーにはプロペン、ヘキセン、ブテン、イソブテン、ジイソブチレン、4−メチルペンテン−1およびノルボルネンの様なオレフィンがある。特に適するのはエチレン−酢酸ビニル−ジイソブチレンおよびエチレン−酢酸ビニル−4−メチルペンテン−1−ターポリマーである。
コポリマーは好ましくは140℃で20〜10,000mPa.s、特に30〜5000mPa.s、なかでも50〜2000mPa.sの溶融粘度を有している。
コポリマー(B)は通例の共重合法、例えば懸濁重合、溶剤重合、気相重合または高圧塊状重合によって製造することができる。この場合、好ましくは50〜400mPa、特に100〜300mPaの圧力および好ましくは50〜350℃、特に100〜250℃の温度での高圧塊状重合が有利である。モノマーの反応はラジカルを形成する開始剤(ラジカル連鎖反応開始剤)によって開始される。これらの物質には例えば酸素、過酸化水素、過酸化物およびアゾ化合物、例えばクメンヒドロペルオキシド、第三ブチルヒドロペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ビス(2−エチルヘキシル)ペルオキシド−カルボナート、第三ブチルペルピバレート、第三ブチルペルマレエート、第三ブチルペルベンゾエート、ジクミルペルオキシド、第三ブチルクミルペルオキシド、ジ(第三ブチル)ペルオキシド、2,2’−アゾ−ビス(メチルプロパノニトリル)、2,2’−アゾ−ビス(2−メチルプロパンニトリル)が属する。開始剤は単独でもまたは2種類以上の物質の混合物としても、モノマー混合物を基準として0.01〜20重量%、好ましくは0.05〜10重量%の量で使用される。
高圧塊状重合は公知の耐圧反応器、例えばオートクレーブまたは管状反応器で不連続的にまたは連続的に実施され、管状反応器が特に有利であることが実証されている。溶剤、例えば脂肪族および/または芳香族炭化水素または炭化水素混合物、ベンゼンまたはトルエンが反応混合物中に含まれていてもよい。溶剤を用いない方法が特に有利である。重合の特に有利な一つの実施態様においてはモノマー、開始剤および使用する場合には促進剤よりなる混合物を反応器入口および1つ以上の側部分岐を通して管状反応器に供給する。この場合にはモノマー流は異なる組成を有していてもよい(ヨーロッパ特許出願公開第0,271,738号明細書)。
適するコ−あるいはターポリマーとしては例えば以下のものを挙げることができる:
10〜40重量%の酢酸ビニルおよび60〜90重量%のエチレンを含有するエチレン−酢酸ビニル−コポリマー;
ドイツ特許出願公開(A)第3,443,475号明細書から公知のエチレン−酢酸ビニル−ヘキセン−ターポリマー;
ヨーロッパ特許(B)第0,203,554号明細書に記載のエチレン−酢酸ビニル−ジイソブチレン−ターポリマー;
ヨーロッパ特許(B)第0,254,284号明細書から公知の、エチレン−酢酸ビニル−ジイソブチレン−ターポリマーとエチレン/酢酸ビニル−コポリマーとの混合物;
ヨーロッパ特許(B)第0,405,270号明細書に開示された、エチレン−酢酸ビニル−コポリマーとエチレン−酢酸ビニル−N−ビニルピロリドン−ターポリマーとの混合物;
ヨーロッパ特許(B)第0,463,518号明細書に開示された、エチレン/酢酸ビニル/イソブチルビニルエーテル−ターポリマー;
ヨーロッパ特許(B)第0,491,225号明細書に開示された、エチレンとアルキルカルボン酸ビニルエステルとの共重合体;
ヨーロッパ特許(B)第0,493,769号明細書から公知の、エチレンの他に10〜35重量%の酢酸ビニルおよび1〜25重量%のそれぞれのネオ化合物を含有するエチレン/酢酸ビニル/ネオノナン酸ビニルエステルあるいはネオデカン酸ビニルエステル−ターポリマー;
ドイツ特許出願公開(A)第196 20 118号明細書に記載された、エチレン、1種類以上の脂肪族C2 〜C20−モノカルボン酸のビニルエステルおよび4−メチルペンテン−1よりなるターポリマー;
ドイツ特許出願公開(A)第196 20 119号明細書に開示された、エチレン、1種類以上の脂肪族C2 〜C20−モノカルボン酸のビニルエステルおよびビシクロ[2,2,1]ヘプテン−2よりなるターポリマー。
本発明の特に有利な一つの実施態様においては、成分(A)および(B)を含有する本発明の燃料油に更にアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)、パラフィン分散剤(D)および/またはくし形ポリマーを添加してもよい。結果として特に有利な実施態様はアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)、パラフィン分散剤(D)および/またはくし形ポリマーを追加的に含有する添加物の本発明に従う用途および相応する方法である。
アルキルフェノールアルデヒド樹脂(C)は原則として公知であり、例えばRoempp Chemie Lexikon,第9 版、Thieme Verlag 1988-92,第4巻、第3351頁以降に開示されている。o−またはp−アルキルフェノールのアルキル基は、1〜50、好ましくは4〜20、特に好ましくは6〜12個の炭素原子を有している。これらは好ましくはn−、イソ−および第三ブチル−、n−およびイソペンチル、n−およびイソヘキシル、n−イソオクチル、n−およびイソノニル、n−およびイソデシル、n−およびイソドデシルおよびテトラプロペニル、ペンタプロペニルおよびポリイソブテニルである。アルキルフェノールアルデヒド樹脂のためには同じまたは異なるアルキルフェノールを使用することができる。アルキルフェノールアルデヒド樹脂中の脂肪族アルデヒドは1〜10個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有しそして別の官能基、例えばアルデヒド−またはカルボキシル基を有していてもよい。特に有利なのはホルムアルデヒドである。アルキルフェノールアルデヒド樹脂の分子量は400〜10,000、好ましくは400〜5,000g/molである。この場合、該樹脂が油溶性であることが前提となる。
アルキルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂の製造は公知の通り、塩基性触媒によって行われ、その際にレゾールタイプの縮合生成物が得られるかまたは酸性触媒によって行われ、その際にノボラックタイプの縮合生成物が生じる。両方の方法で得られる縮合体は本発明の組成物に適している。酸性触媒の存在下での縮合は特に有利である。
アルキルフェノール−アルデヒド樹脂を製造するためには二官能性のo−またはp−C1 〜C50−アルキルフェノール、好ましくは各アルキル基中炭素原子数4〜20、特に好ましくは6〜12のものまたはそれらの混合物と炭素原子数1〜10の脂肪族アルデヒドとを互いに反応させる。その際に1モルのアルキルフェノール化合物当たりに約0.5〜2モル、好ましくは0.7〜1.3モル、特に好ましくは当量のアルデヒドを使用する。
適するアルキルフェノールは好ましくはC4 〜C50−アルキルフェノール、例えばo−またはp−クレゾール、n−、第二−および第三ブチルフェノール、n−およびイソペンチルフェノール、n−およびイソヘキシルフェノール、n−およびイソオクチルフェノール、n−およびイソノニルフェノール、n−およびイソデシルフェノール、n−およびイソドデシルフェノール、テトラデシルフェノール、ヘキサデシルフェノール、オクタデシルフェノール、エイコシルフェノール、トリプロペニルフェノール、テトラプロペニルフェノールおよびポリ(イソブチテニル)フェノールである。
アルキルフェノールはパラ置換されているのが有利である。それらは最高7モル%、好ましくは最高3モル%まで1つより多いアルキル基で置換されているのが好ましい。
特に適するアルデヒドはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒドおよびグルタルアルデヒドがある。なかでもホルムアルデヒドが有利である。
ホルムアルデヒドはパラホルムアルデヒドの状態でもまたは20〜40重量%濃度のホルムアルデヒド水溶液の状態でも使用することができる。相応する量のトリオキサンも使用することができる。
アルキルフェノールとアルデヒドとの反応は通常では、アルカリ性触媒、例えばアルカリ金属水酸化物またはアルキルアミン類、または酸性触媒、例えば無機または有機酸、例えば塩酸、硫酸、燐酸、スルホン酸、スルファミド酸またはハロゲン化酢酸の存在下でおよび水と共沸物を形成する有機溶剤、例えばトルエン、キシレン、更に高級な芳香族化合物またはそれらの混合物の存在下で行われる。反応混合物を90〜200℃、好ましくは100〜160℃に加熱する。その際に、生じる反応水は反応の間に共沸蒸留によって除く。縮合反応の条件のもとでプロトンを放出する溶剤は縮合反応の後に生成物中に残留し得る。この樹脂を直接的にまたは触媒の中和後に使用してもよく、場合によってはソルベントナフサ( (R) Solvent naphtha)、(R) Schellsol AB 、 (R) Solvesso 150 、 (R) Solvesso 200 、(R) Exxsol、(R) ISOPARおよび(R) Shellsol Dタイプであるの溶液を脂肪族および/または芳香族炭化水素または炭化水素混合物、例えばベンジン留分、灯油、デカン、ペンタデカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンまたは市販の溶剤混合物、例えば アルキルフェノール樹脂を次いで場合によっては、1つのフェノール性OH−基当たりに1〜10、好ましくは1〜5モルのアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドと反応させることによってアルコキシル化してもよい。
極性の窒素含有パラフィン分散剤(D)は低分子またはポリマーの油溶性窒素化合物、例えばアミン塩、イミドおよび/または、脂肪族または芳香族アミン、好ましくは長鎖の脂肪族アミンと脂肪族または芳香族モノ−、ジ−、トリ−またはテトラカルボン酸またはそれらの酸無水物との反応によって得られるアミドである。特に有利なパラフィン分散剤は炭素原子数8〜36の第二脂肪アミン類、特にジココヤシ脂肪アミン、ジ獣脂アミンおよびジステアリルアミンとの反応生成物を含有している。他のパラフィン分散剤は無水マレイン酸、および第一モノアルキルアミン類および/または脂肪族アルコールと場合によっては反応し得るα,β−不飽和化合物よりなるコポリマー、アルケニル−スピロビスラクトン類とアミン類との反応生成物およびα,β−不飽和ジカルボン酸無水物、α,β−不飽和化合物および低級不飽和アルコールのポリオキシアルキレンエーテルをベースとするターポリマーの反応生成物がある。以下に適する幾種類かのパラフィン分散剤D)を挙げる。
以下に挙げるパラフィン分散剤(D)の一部はアシル基を持つ化合物とアミンとの反応によって得られる。このアミンとは式
NR6 7 8
[式中、R6 、R7 およびR8 は互いに同じかまたは異なり、これらの基の少なくとも1 つはC8 〜C36−アルキル、C6 〜C36−シクロアルキル、C8 〜C36−アルケニル、 特にC12〜C24−アルキル、C12〜C24−アルケニルまたはシクロヘキシルであり、残 りの基は水素原子、C1 〜C36−アルキル、C2 〜C36−アルケニル、シクロヘキシル または式−(A−O)x −Eまたは−(CH2 n −NYZを意味し、その際にAはエ チレンまたはプロピレン基であり、xは1〜50の数であり、EはH、C1 〜C30−ア ルキル、C5 〜C12−シクロアルキルまたはC6 〜C30−アリールでありそしてnは2 、3または4であり、YおよびZは互いに無関係にH、C1 〜C30−アルキルまたは− (A−O)xを意味する]
で表される化合物を意味する。アシル基は以下の式で表される官能基を意味する:
>C=O
1.式
Figure 2005509085
[式中、RはそれぞれC8 〜C200 −アルケニルを意味する。]
で表されるアルケニルスピロビスラクトン類と式NR6 7 8 で表されるアミンとの 反応生成物:適する反応生成物はヨーロッパ特許出願公開(A)第0,413,279 号明細書に記載されている。反応条件次第で、この式の化合物とアミンとの反応の際に アミドまたはアミドアンモニウム塩が得られる。
2.アミノアルキレンポリカルボン酸と式
Figure 2005509085
[式中、R10は炭素原子数2〜6の直鎖状または分岐したアルキレン基または式
Figure 2005509085
(式中、R6 およびR7 は特に有利には炭素原子数10〜30、好ましくは14〜24の アルキル基を意味する。)で表される基であり、その際にアミド構造の一部または全部 が式
Figure 2005509085
で表されるアンモニウム塩構造の状態で存在していてもよい。]
で表されるアミンとのアミドあるいはアンモニウム塩。
アミドあるいはアミド−アンモニウム塩あるいはアンモニウム塩、例えばニトリロトリ酢酸、エチレンジアミンテトラ酢酸またはプロピレン−1,2−ジアミンテトラ酢酸のそれらは、酸と、カルボキシル基当たり0.5〜1.5モルのアミン、好ましくは0.8〜1.2モルのアミンとの反応によって得られる。反応温度は約80〜200℃であり、その際にアミドを製造するためには生じる反応水の連続的除去を行う。しかしながらこの反応は完全にアミドをもたらす必要がなく、むしろ使用されるアミンの0〜100モル%がアンモニウム塩の状態で存在していてもよい。同じ条件のもとでB1)の所に挙げて化合物も製造することができる。
Figure 2005509085
で表されるアミンとしては、特にR6 、R7 が炭素原子数10〜30、好ましくは14〜24の直鎖状のアルキル基を意味するジアルキルアミンが有利である。個別にはジオレイルアミン、ジパルミチンアミン、ジココヤシ脂肪アミンおよびジベヘニルアミンおよび好ましくはジ獣脂アミンが挙げられる。
3.式
+NR6 7 8 11-
[式中、R6 、R7 およびR8 は上述の意味を有しそしてR11はC1 〜C30−アルキル、 好ましくはC1 〜C22−アルキル、C1 〜C30−アルケニル、好ましくはC1 〜C22− アルケニル、ベンジルまたは式−(CH2 −CH2 −O)n −R12であり、R12は水素 原子または式C(O)−R13で表される脂肪酸基であり、R13はC6 〜C40−アルケニ ルであり、nは1〜30の数でありそしてXがハロゲン、特に塩素またはメソスルファ ートである。]
で表される第四アンモニウム塩。
この種の第四アンモニウム塩の例には以下のものが挙げられる:
ジヘキサデシル−ジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウ ムクロライド、ジ−およびトリエタノールアミンと長鎖脂肪酸(ラウリン酸、ミリスチ ン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸および脂肪酸混合物、例え ばココヤシ脂肪酸、獣脂酸、水素化獣脂酸、トール油脂肪酸)とのエステルの四級化生 成物、例えばN−メチルトリエタノールアンモニウムジステアリルエステル−クロライ ド、N−メチルトリエタノールアンモニウムジステアリルエステル−メソスルファート 、N,N−ジメチルジエタノールアンモニウムジステアリルエステル−クロライド、N −メチルトリエタノールアンモニウムジオレイルエステル−クロライド、N−メチルト リエタノールアンモニウムトリラウリルエステル−メソスルファート、N−メチルトリ エタノールアンモニウムトリステアリルエステル−メソスルファートおよびそれらの混 合物。
4.式
Figure 2005509085
[式中、R14はCONR6 7 またはCO2 - +2 NR6 7 であり、
15およびR16はH、CONR17 2 またはCO2 17またはOCOR17、−OR17、− R17または−NCOR17でありそして
17は少なくとも10個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシアルキルまたはポリ アルコキシアルキルである。]
特に有利なカルボン酸あるいは酸誘導体はフタル酸(酸無水物)、トリメリット酸、 ピロメリット酸(酸無水物)、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボ ン酸(酸無水物)、マレイン酸(酸無水物)、アルケニルコハク酸(酸無水物)がある 。(酸無水物)は上記の酸の酸無水物も有利な酸誘導体であることを意味する。
上記の式の化合物がアミドまたはアミン塩である場合には、水素および炭素を含有す る炭素原子数が少なくとも10である基を含有する第二アミンから得られるのが有利で ある。
17が10〜30、好ましくは10〜22、例えば14〜20個の炭素原子を含有し そして好ましくは直鎖状であるかまたは1−または2−位で分岐しているのが有利であ る。水素および炭素を含有する他の基は更に短いく、6個より少ない炭素原子を有して いてもよくまたは所望の場合には、少なくとも10個の炭素原子を有していてもよい。
適するアルキル基にはメチル、エチル、プロピル、ヘキシル、デシル、ドデシル、テト ラデシル、エイコシルおよびドコシル(ベヘニル)が含まれる。
更に、少なくとも1つのアミド基またはアンモニウム基がポリマー骨格に結合してい るポリマーも適しており、その際にアミド基またはアンモニウム基は少なくとも8個の 炭素原子を有する少なくとも1つのアルキル基を窒素原子の所に有している。この種の ポリマーは色々な方法で製造することができる。一つの方法は、複数のカルボキシル基 または酸無水物基を有するポリマーを使用しそしてこのポリマーを式NHR6 7 で表 されるアミンと反応させ、所望のポリマーを得るものである。
この目的に適するポリマーとしては一般に不飽和エステル、例えばC1 〜C40−アル キル(メタ)アクリレート、フマル酸−ジ(C1 〜C40−アルキルエステル)、C1 〜 C40−アルキルビニルエーテル、C1 〜C40−アルキルビニルエステルまたはC2 〜C 40−オレフィン(直鎖状、分岐状、芳香族)と不飽和カルボン酸あるいはその反応性誘 導体、例えばカルボン酸無水物(アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、 テトラヒドロフタル酸、クエン酸、特に無水マレイン酸)とのコポリマーが適する。
カルボン酸は酸基当たり好ましくは0.1〜1.5モル、特に好ましくは0.5〜1 .2モルのアミン、カルボン酸無水物は酸無水物基当たり好ましくは0.1〜2.5モ ル、特に好ましくは0.5〜2.2モルのアミンと反応させ、その際に反応条件次第で アミド、アンモニウム塩、アミドアンモニウム塩またはイミドが生じる。こうして不飽 和カルボン酸無水物基を含有するコポリマーが得られるか、または第二アミンとの反応 の場合には酸無水物基との反応の結果として半アミドおよび半アミン塩が生ずる。加熱 によってジアミンの形成下に水が放出され得る。
本発明の用途にとって特に適するアミド基含有ポリマーの例には以下のものがある:
5. ジアルキルフマレート、−マレエート、−シトラコナートまたはイタコナートと無 水マレイン酸とのコポリマー(a)、またはビニルエステル、例えば酢酸ビニルまたは ステアリン酸ビニルと無水マレイン酸とのコポリマー(b)、またはジアルキルフマレ ート、−マレエート、−シトラコナートまたはイタコナートと無水マレイン酸および酢 酸ビニルとのコポリマー(c)。
これらポリマーの特に適する例にはジドデシルフマレート、酢酸ビニルおよび無水マ レイン酸のコポリマー;ジテトラデシルフマレート、酢酸ビニルおよび無水マレイン酸 のコポリマー;ジヘキサデシルフマレート、酢酸ビニルおよび無水マレイン酸のコポリ マー;またはフマレートの代わりにイタコナートが使用される相応する各コポリマーが ある。
適するポリマーの上述の例の中には所望のアミドが酸無水物基を含むポリマーと式H NR6 7 の第二アミンとの反応によって(場合によっては、エステルアミドを生ずる 場合には、更にアルコールとの反応によって)得られる。酸無水物基を含有するポリマ ーを反応させる場合には、得られるアミノ基はアンモニウム塩およびアミドになる。か ゝるポリマーは、少なくとも2つの酸無水物基を含有するという前提のもとで使用する ことができる。
少なくとも2つのアミド基を含有するポリマーが少なくとも10個の炭素原子を持つ 少なくとも1種類のアルキル基を含有していることが重要である。直鎖状または分岐し たアルキル基でもよいこの長鎖基はアミド基の窒素原子を介して結合していてもよい。
この目的に適するアミンは式R6 7 NHによって表すことができそしてポリアミン はR6 HN[R19NH]x 7 で表すことができ、その際にR19は二価の炭化水素基、 好ましくはアルキレン基または炭化水素置換されたアルキレン基でありそしてxは整数 、好ましくは1〜30である。R6 およびR7 の両方のうちの一方または両方の基が少 なくとも10個の炭素原子、例えば10〜20個の炭素原子を含有しており、例えばド デシル、テトラデシル、ヘキサデシルまたはオクタデシルである。
適する第二アミンの例にはジオクチルアミンおよび少なくとも10個の炭素原子を持 つアルキル基を含有するもの、例えばジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジココヤシ アミン(即ちC12〜C14−アミン混合物)、ジオクタデシルアミン、ヘキサデシルオク タデシルアミン、ジ−(水素化獣脂)−アミン(約4重量%のn−C14−アルキル、3 0重量%のn−C10−アルキル、60重量%のn−C18−アルキル、残りが不飽和であ る)である。適するポリアミンの例にはN−オクタデシルプロパンジアミン、N,N’ −ジオクタデシルプロパンジアミン、N−テトラデシルブタンジアミンおよびN,N’ −ジジヘキサデシルヘキサンジアミン、N−ココヤシプロピレンジアミン(C12/C14 −アルキルプロピレン−ジアミン)、N−獣脂プロピレンジアミン(C16/C18−アル キルプロピレン−ジアミン)がある。
アミド含有ポリマーは一般に1000〜500,000、例えば10,000〜10 0,000の平均分子量(数平均)を有している。
6. スチレン、その誘導体または2〜40個の炭素原子、好ましくは6〜20の炭素原 子を有する脂肪族オレフィンと式HNR6 7 のアミンと反応するオレフィン性不飽和 カルボン酸またはカルボン酸無水物とのコポリマー。この反応は重合前にまたは後で行 うことができる。
詳細にはコポリマーの構造単位は例えばマレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフタル 酸、クエン酸、特に無水マレイン酸から誘導される。これらはそれのホモポリマーの状 態でも並びにコポリマーとしても使用することができる。コモノマーとしては以下のも のが適する:スチレンおよびアルキルスチレン、直鎖状および分岐した炭素原子数2〜 40のオレフィン、並びにそれら相互の混合物。例示すればスチレン、α−メチルスチ レン、ジメチルスチレン、α−エチルスチレン、ジエチルスチレン、i−プロピルスチ レン、第三ブチルスチレン、エチレン、プロピレン、n−ブチレン、ジイソブチレン、 デセン、ドデセン、テトラデセン、ヘキサデセン、オクタデセンがある。特にスチレン およびイソブテンが有利であり、なかでもスチレンが特に有利である。
ポリマーとしては例えば以下のものが挙げられる:ポリマレイン酸、分子的に交互の 構造のスチレン/マレイン酸コポリマー、ランダム構造のスチレン/マレイン酸−コポ リマー(10:90の割合)およびマレイン酸とi−ブテンとの交互コポリマー。ポリ マーの分子量は一般に500g/モル〜20,000g/モル、特に700〜2000 g/モルである。
ポリマーまたはコポリマーとアミン類との反応は50〜200℃の温度で0.3〜3 0時間にわたって行う。その際にアミンは1モルの重合組み入れされるジカルボン酸無 水物当たり約1モルの量、即ち約0.9〜1.1モル/モルの量で使用される。更に多 い量または更に少ない量を使用することも可能であるが、それによるメリットがない。
1モルより多量に使用した場合には、二つ目のアミド基の形成には比較的高い温度、長 い滞留時間および水の分離が必要とされるので、部分的にはアンモニウム塩が得られる 。1モルより少ない量を使用する場合には、モノアミドへの完全反応は生じず、相応し て低減した反応が生じる。
ジカルボン酸無水物の状態のカルボキシル基とアミン類との相応するアミドへの後反 応の代わりに、時には、モノマーのモノアミドを製造しそして次いで重合の際に直接的 に重合組み入れするのが有利であり得る。しかしながらアミンがモノマーのモノ−およ びジカルボン酸の二重結合に付加しそして次に重合がもはやできないので、これは技術 的にあまりにも複雑過ぎる。
7. 10〜95モル%の、C1 〜C26−アルキル鎖を持つ1種類以上のアルキルアクリ レートまたはアルキルメタクリレートおよび5〜90モル%の1種類以上のエチレン性 不飽和ジカルボン酸またはその酸無水物よりなるコポリマー。この場合、該コポリマー は専ら1種類以上の第一または第二アミンと反応してジカルボン酸のモノアミドまたは アミド/アンモニウム塩をもたらす。このコポリマーは10〜95モル%、好ましくは 40〜95モル%、特に好ましくは60〜90モル%のアルキル(メタ)アクリレート と5〜90モル%、好ましくは5〜60モル%、特に好ましくは10〜40モル%のオ レフィン性不飽和ジカルボン酸誘導体よりなる。
アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は1〜26、好ましくは4〜22、特に 好ましくは8〜18個の炭素原子を有している。このものは直鎖状でも分岐していても よい。しかしながら20重量%まで環状のおよび/または分岐した成分を含有していて もよい。
特に有利なアルキル(メタ)アクリレートの例にはn−オクチル(メタ)アクリレー ト、n−デシル(メタ)アクリレート、n−ドデシル(メタ)アクリレート、n−テト ラデシル(メタ)アクリレート、n−ヘキサデシル(メタ)アクリレートおよびn−オ クタデシル(メタ)アクリレート並びにそれらの混合物である。
エチレン性不飽和ジカルボン酸の例にはマレイン酸、テトラヒドロフタル酸、クエン 酸およびイタコン酸あるいはそれらの酸無水物並びにフマル酸がある。無水マレイン酸 が特に好ましい。
アミンとしては式HNR6 7 の化合物が適する。
一般にジカルボン酸は、酸無水物が一般に(メタ)アクリレートと良好に共重合し得 るので、入手できるならば酸無水物、例えば無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シ トラコン酸およびテトラヒドロ無水フタル酸の状態で共重合反応に使用するのが有利で ある。コポリマーの酸無水物基はその時に直接的にアミンと反応し得る。
ポリマーとアミンとの反応は50〜200℃の温度で0.3〜30時間にわたって行 う。その際にアミンは1モルの重合性ジカルボン酸無水物当たりに約1〜2モルの量、 即ち約0.9〜2.1モル/モルの量で使用する。更に多い量または更に少ない量を用 いることも可能であるが、それによるメリットがない。2モルより多量に用いた場合に は、遊離アミンが存在する。1モルより少ない量を使用した場合には、モノアミドへの 完全反応が生じず、相応して低下した作用効果が得られる。
幾つかの場合には、アミド/アンモニウム塩構造が2種類の異なるアミンから構成さ れている場合が有利であり得る。例えばラウリルアクリレートと無水マレイン酸とのコ ポリマーは最初に第二アミン、例えば水素化されたジ獣脂アミンと反応してアミドをも たらし、その後に酸無水物から生じる遊離カルボキシル基と他のアミン、例えば2−エ チルヘキシルアミンで中和してアンモニウム塩をもたらしてもよい。全く同様に逆の方 法も考えられる。最初にエチルヘキシルアミンと反応させてモノアミドを得、これをジ 獣脂アミンと反応させてアンモニウム塩を得る。この場合、16より多い炭素原子数の 直鎖状の、分岐したアルキル基を少なくとも1つ有する少なくとも1種類のアミンを使 用するのが有利である。この場合、このアミンがアミド構造を構成するかまたはジカル ボン酸のアンモニウム塩として存在するかは重要でない。
時には、カルボン酸あるいはジカルボン酸無水物と相応するアミドまたはアミド/ア ンモニウム塩をもたらすアミンとの後続の反応の代わりに、モノマーのモノアミドある いはアミド/アンモニウム塩を製造しそして次に重合の際に直接的に重合組み入れるの が有利である。しかしながらこれは、アミンがモノマーのジカルボン酸の二重結合に付 加しそして次に共重合をもはや不可能とし得るので、技術的に一般に複雑である。
8. α,β−不飽和ジカルボン酸無水物、α,β−不飽和化合物および低級不飽和アル コールのポリオキシアルキレンエーテルをベースとするターポリマーであって、20〜 80、好ましくは40〜60モル%の式1および/または3の二価の構造単位並びに場 合によっては式2の構造単位を有し、その際に構造単位2は未反応の酸無水物基に基づ いており;
Figure 2005509085
Figure 2005509085
[式中、R22およびR23は互いに無関係に水素原子またはメチル基であり、
a、bは零または1でありそしてa+bは1であり、
24およびR25は互いに同じかまたは異なり、−NHR6 、N(R6 2 および/また は−OR27であり、そしてR27は式H2 N(R6 2 またはH3 NR6 である。];
19〜80モル%、好ましくは39〜60モル%の式4の二価の構造単位
Figure 2005509085
[式中、R28は水素原子またはC1 〜C4 −アルキルでありそして
29はC6 〜C60−アルキルまたはC6 〜C18−アリールを意味する。:
および1〜30モル%、好ましくは1〜20モル%の式5の二価の構造単位
Figure 2005509085
[式中、R30は水素原子またはメチル基であり、
31は水素原子またはC1 〜C4 −アルキルであり、
33はC1 〜C4 −アルキレンであり、
mは1〜100の数であり、
32はC1 〜C24−アルキル、C5 〜C20−シクロアルキル、C6 〜C18−アリールま たは−C(O)−R34であり、その際にR34はC1 〜C40−アルキル、C5 〜C10−シ クロアルキルまたはC6 〜C18−アリールである]
を含有していることを特徴とする上記ターポリマー。
上記のアルキル−、シクロアルキル−およびアリール基は場合によっては置換されて いてもよい。アルキルおよびアリール基の適する置換基は例えば(C1 〜C6 )−アル キル、ハロゲン、例えば弗素、塩素、臭素および沃素、好ましくは塩素および(C1 〜 C6 )−アルコキシである。
ここで、アルキルは直鎖状でも分岐していてもよい炭化水素基である。詳細にはn− ブチル、第三ブチル、n−ヘキシル、n−オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル 、ヘキサデシル、オクタデシル、ドデシル、テトラプロペニル、テトラデセニル、ペン タプロペニル、ヘキサデセニル、オクタデセニルおよびエイコサニルまたはそれらの混 合物、例えばココヤシアルキル、獣脂アルキルおよびベヘニルが挙げられる。
ここで、シクロアルキルは炭素原子数5〜20の脂環式基である。有利なシクロアル キル基はシクロペンチルおよびシクロヘキシルである。
ここで、アリールは炭素原子数6〜18の場合によっては置換された芳香族環系であ る。
ターポリマーは式1および3並びに4および5および場合によっては2の二価の構造 単位で構成されている。このものは公知の方法自体でも重合の際に開始、抑制および連 鎖停止反応によって生じる末端基を有している。
詳細には式1〜3の構造単位は式6および7のα,β−不飽和ジカルボン酸無水物
Figure 2005509085
例えば無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水クエン酸、好ましくは無水マレイン酸か ら誘導される。
式4の構造単位は式8のα,β−不飽和化合物から誘導される:
Figure 2005509085
例には以下のα,β−不飽和オレフィンが挙げられる:スチレン、α−メチルスチレ ン、ジメチルスチレン、α−エチルスチレン、ジエチルスチレン、i−プロピルスチレ ン、第三ブチルスチレン、ジイソブチレンおよびα−オレフィン、例えばデセン、ドデ セン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、オクタデセン、C20−α−オレフ ィン、C24−α−オレフィン、C30−α−オレフィン、トリプロペニル、テトラプロペ ニル、ペンタプロペニル並びにそれらの混合物。炭素原子数10〜24のα−オレフィ ンおよびスチレンが有利である。炭素原子数12〜20のα−オレフィンが特に有利で ある。
式5の構造単位は式9の低級不飽和アルコールのポリオキシアルキレンエーテルから 誘導される:
Figure 2005509085
式9のモノマーはポリアルキレンエーテル(R32=−H)のエーテル化生成物(R32 =−C(O)R34)またはエステル化生成物(R32=−C(O)R34)である。
ポリアルキレンエーテル(R32=−H)は公知の方法でα−オレフィンオキシド、例 えばエチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドが式10 の重合性の低級不飽和アルコールに付加することによって製造される:
Figure 2005509085
かゝる重合性の低級不飽和アルコールは例えばアリルアルコール、メタアリルアルコー ル、ブテノール、例えば3−ブテン−1−オールおよび1−ブテン−3−オールまたは メチルブテノール、例えば2−メチル−3−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブ テン−2−オールおよび3−メチル−3−ブテン−1−オールである。
このポリオキシアルキレンエーテルからR32=C1 〜C24−アルキル、シクロアルキ ルまたはアリールを有する式9の化合物への後からのエーテル化は公知の方法で行う。
適する方法は例えば J.March, Advanced Organic Chemistry, 第2版、第357 頁以降 ( 1977) から公知である。ポリオキシアルキレンエーテルこれらのエーテル化生成物は、 α−オレフィン、好ましくはエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドおよび/また はブチレンオキサイドを式11
32−OH (11)
[式中、C1 〜C24−アルキル、C5 〜C20−シクロアルキルまたはC6 〜C18−ア リールである]
で表されるアルコールに公知の方法に従って付加しそして式12
Figure 2005509085
[式中、Wはハロゲン原子である]
で表される重合性の低級の不飽和ハロゲン化物と反応させる。ハロゲン化物としては塩 化物および臭化物を使用するのが有利である。適する製造方法は例えば J.March, Adva nced Organic Chemistry, 第2版、第357 頁以降(1977)に記載されている。
ポリオキシアルキレンエーテル(R32=−C(O)−R34)のエステル化は入手の容 易なエステル化剤、例えばカルボン酸、カルボン酸ハロゲン化物、カルボン酸無水物ま たはC1 〜C4 −アルコールとのカルボン酸エステルと反応によって行う。C1 〜C40 −アルキル−、C5 〜C10−シクロアルキル−またはC6 〜C18−アリールカルボン酸 のハロゲン化物および酸無水物を使用するのが有利である。エステル化は一般に0〜2 00℃、好ましくは10〜100℃の温度で実施する。
式9のモノマーにおいては指数mはアルキル化度を示しており、即ち式20または2 1の1モルに付加するα−オレフィンのモル数である。
ターポリマーを製造するのに適する第一アミンには例えば以下のものがある:n−ヘ キシルアミン、n−オクチルアミン、n−テトラデシルアミン、n−ヘキサデシルアミ ン、n−ステアリルアミンまたはN,N−ジメチルアミノプロピレンジアミン、シクロ ヘキシルアミン、デヒドロアビエチルアミン並びにそれらの混合物。
ターポリマーを製造するのに適する第二アミンとしては例えば以下のものがある:ジ デシルアミン、ジテトラデシルアミン、ジステアリルアミン、ジココヤシアミン、ジ獣 脂アミンおよびそれらの混合物。
ターポリマーは8〜100、好ましくは8〜50のK−値を有しており(5重量%濃 度トルエン溶液で25℃でウベローデに従い測定)、これは約500〜100,000 の平均分子量(Mw )に相当する。適する例はヨーロッパ特許第606,055号明細 書に記載されている。
9. アルカノールアミンおよび/またはポリエーテルアミンとジカルボン酸無水物基を 持つポリマーとの反応生成物において、20〜80モル%、好ましくは40〜60モル %の式13および15および場合によっては式14
Figure 2005509085
Figure 2005509085
[式中、R22およびR23は互いに無関係に水素原子またはメチル基であり、
a、bは零または1でありそしてa+bは1であり、
37は−OH、−O−[C1 〜C30−アルキル],−NHR6 7 、−Os r 6 7 2 であり、そしてR38はR37またはNR6 39であり、
39は−(A−O)x −Eであり、その際にAはエチレン基またはプロピレン基であり xは1〜50であり、
EはH、C1 〜C30−アルキル、C5 〜C12−シクロアルキルまたはC6 〜C30−アリ ールを意味する。];
で表される二価の構造単位;80〜20モル%、好ましくは60〜40モル%の式4の 二価の構造単位を含有することを特徴とする、上記反応生成物。
詳細には式13、14および15の構造単位は式6および/または7のα,β−不飽 和ジカルボン酸無水物から誘導される。
式4の構造単位は式8のα,β−不飽和オレフィンから誘導される。上記のアルキル −、シクロアルキル−およびアリール基は8の所に記載したのと同じ意味を有する。
式13中のR37およびR38あるいは式15中のR39は、式16a)およびb)のポリ エーテルアミンまたはアルカノールアミン、式NR6 7 8 のアミン並びに場合によ っては炭素原子数1〜30のアルコールから誘導される:
Figure 2005509085
[式中、R53は水素原子、C6 〜C40−アルキルまたは
Figure 2005509085
(式中、R54は水素原子、C1 〜C4 −アルキルであり、
55は水素原子、C1 〜C4 −アルキル、C5 〜C12−シクロアルキルまたはC6 〜C 30−アリールであり、
56は互いに無関係にC1 〜C22−アルキル、C2 〜C22−アルケニルまたはZ−OH であり、
ZはC2 〜C4 −アルキレンであり、
nは1〜1000の数である。)
で表される基である。]
式6および7の構造単位を誘導するためには、好ましくは少なくとも50重量%の式 NR6 7 8 のアルキルアミンおよび最高50重量%の式16a)およびb)のポリ エーテルアミン、アルカノールアミンを使用する。
使用されるポリエーテルアミンの製造は、例えば例えばポリグリコールの還元的アミ ン化によって可能である。更に第一アミノ基を持つポリエーテルアミンの製造はポリグ リコールをアクリルニトリルに付加させ、次いで接触的に水素化することによって実現 される。加えて、ポリエーテルアミンはポリエーテルをホスゲンあるいはチオニルクロ ライドと反応させそして次にアミノ化することによってポリエーテルアミンを得ること ができる。本発明で使用されるポリエーテルアミンは(例えば)(R) Jeffamine (Texac o)の名称で市販されている。その分子量は2000g/モルまででありそしてエチレン オキシド/プロピレンオキシド−比は1:10〜6:1である。
式6および7の構造単位を誘導するための他の方法は、ポリエーテルアミンの代わり に式16a)または16b)のアルカノールアミンを使用しそしてその後にオキシアル キル化に付することを本質としている。
1モルの酸無水物当たり0.01〜2モル、好ましくは0.01から1モルのアルカ ノールアミンを使用する。反応温度は50〜100℃である(アミド形成)。第一アミ ンの場合には反応を100℃以上の温度で反応させる(イミド形成)。
オキシアルキル化は一般に塩基、例えばNaOHまたはNaOCH3 の触媒作用のも とで70〜170℃の温度で気体状のアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド( EO)および/またはプロピレンオキシド(PO)の注入によって行う。1モルのヒド ロキシル基あたりに一般に1〜500モル、好ましくは1〜100モルのアルキレンオ キシドを添加する。
適するアルカノールアミンとしては例えば以下のものが挙げられる:モノエタノール アミン、ジエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、3−アミノプロパノール 、イソプロパノール、ジグリコールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノールおよ びそれらの混合物。
第一アミンとしては例えば以下のものが挙げられる:n−ヘキシルアミン、n−オク チルアミン、n−テトラデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−ステアリルアミ ンまたはN,N−ジメチルアミノプロピルレンジアミン、シクロヘキシルアミン、デヒ ドロアビエチルアミン並びにそれらの混合物。
第二アミンとしては例えば以下のものが挙げられる:ジデシルアミン、ジテトラデシ ルアミン、ジステアリルアミン、ジココス脂肪アミン、ジ獣脂アミンおよびそれらの混 合物。
アルコールとしては以下のものが挙げられる:メタノール、エタノール、プロパノー ル、イソプロパノール、n−、第二または第三ブタノール、オクタノール、テトラデカ ノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール、獣脂アルコール、ベヘニルアルコール およびそれらの混合物。適する例はヨーロッパ特許出願公開(A)第688,796号 明細書に記載されている。
N−C6 〜C24−アルキルマレインイミドとC1 〜C30−ビニルエステル、ビニルエ ーテルおよび/または炭素原子数1〜30のオレフィン、例えばスチレンまたはα−オ レフィンとのコ−およびターポリマー。これらは酸無水物基含有のポリマーと式H2 N R6 との反応によってまたはジカルボン酸のイミド化および次いでの共重合によって容 易に製造できる。特に有利なジカルボン酸はこの場合にはマレイン酸あるいは無水マレ イン酸である。この場合、特に10〜90重量%のC6 〜C24−α−オレフィンと90 〜10重量%のN−C6 〜C22−アルキルマレイン酸イミドとよりなるコポリマーが好 ましい。
くし形ポリマーは例えば式
Figure 2005509085
「式中、AはR’、COOR’、OCOR’、R”−COOR’、OR’であり、
DはH、CH3 、AまたはR" であり、
EはHまたはAであり、
GはH、R”、R”−COOR’,アリール基またはヘテロ環基であり、
MはH、COOR”、OCOR’、OR”またはCOOHであり、
NはH、R”、COOR”、OCOR、COOHまたはアリール基であり、
R’は炭素原子数8〜150の炭化水素鎖であり、
R”は炭素原子数1〜10の炭化水素鎖であり、
mは0.4〜1.0の数でありそして
nは0〜0.6の数である。]
で表すことができる。
本発明の添加物とパラフィン分散剤、樹脂あるいは櫛形ポリマーとの混合比(重量部)は1:10〜20:1、好ましくは1:1〜10:1である。
本発明の添加剤成分は鉱油または中間留分に別々にまたは混合物状態で添加することができる。有利な一つの実施態様においては個々の添加剤成分または相応する混合物は中間留分に添加する前に有機溶剤または分散剤に溶解あるいは分散する。溶液あるいは分散液は一般に5〜90、好ましくは5〜75重量%の添加剤あるいは添加剤混合物を含有している。
適する溶剤または分散剤はこの場合には脂肪族および/または芳香族炭化水素または炭化水素混合物、例えばベンジン留分、灯油、デカン、ペンタデカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンまたは市販の溶剤混合物、例えばソルベントナフサ(Solvent naphtha) 、(R) Schellsol AB 、 (R) Solvesso 150 、 (R) Solvesso 200 、(R) Exxsol、(R) ISOPARおよび(R) Shellsol Dタイプがある。場合によっては極性溶剤、例えば2−エチルヘキサノール、デカノール、イソデカノールまたはイソトリデカノールも添加することができる。
本発明の添加物によってその冷間特性の改善された鉱油または中間留分は該鉱油または中間留分を基準として0.001〜2、好ましくは0.005〜0.5重量%の添加物を含有している。
本発明の添加物は、動物油、植物油または鉱油の冷間流動性を改善するのに特に適している。同時にこのものは沈殿するパラフィンの分散性を曇り点以下において改善する。このものは中間留分において使用するのに特に良好に適している。中間留分とは、原油の蒸留によって得られそして120〜450℃の範囲内に沸点を有する鉱油を特に言い、例えば灯油、ジェット燃料、ディーゼル油および暖房用油である。本発明の添加物は、350ppmおよびそれより少ない、特に好ましくは200ppmより少ない硫黄含有量、なかでも50ppmより少ない硫黄含有量の低硫黄中間留分において使用するのが有利である。本発明の添加物は更に、95%の留分が365℃以下、特に350℃以下でありそして特別な場合に330℃以下であり、かつ炭素原子数18〜24のパラフィンの含有量が多く炭素原子数24以上の鎖長のパラフィンの割合が僅かである鉱油で使用するのが好ましい。このものは潤滑油の成分としても使用することができる。
鉱油あるいは中間留分は更に他の添加剤、例えば脱ロウ助剤、腐食抑制剤、酸化防止剤、潤滑助剤、スラッジ抑制剤、セタン価向上剤、洗浄助剤、曇り除去剤(dehazers)、導電性向上剤または着色剤を含有していてもよい。
実施例:
以下のエステルA)は芳香族溶剤に溶解した50%濃度溶液として使用する(EOはエチレンオキサイドであり、POはプロピレンオキサイドである)。
表1:使用したエステル(成分A)の特徴
Figure 2005509085
流動性向上剤として使用したエチレンコポリマー(成分B)の性質:
粘度測定をISO3219/Bに従って円錐平板測定システムを備えた回転式粘度計(Haake RV20) で140℃で行う。

Figure 2005509085

これらの添加物は取扱性を改善するためにソルベントナフサあるいは灯油に溶解した50%濃度溶液として使用する。
使用したアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(成分C)の性質:
C1) ノニルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂、
C2) ドデシルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂、
C3) C20/24-アルキルフェノール- ホルムアルデヒド樹脂。
使用したパラフィン分散剤(成分D)の特徴:
D1) ドデセニル−スピロビスラクトンおよび第一と第二獣脂アミンとの混合物の反応 生成物。
D2) C14/C16−α−オレフィン、無水マレイン酸およびアルキルポリグリコー ルよりなるターポリマーとジ獣脂アミンとの反応生成物。
試験用油の特徴:
沸騰性状パラメータはASTM D−86に従って測定し、CFPP値はEN 116に従ってそして曇り点はISO 3015に従って測定した。沸騰分析はASTM D86に従って測定した。
表2:試験用油のパラメータ
Figure 2005509085
添加物の性能:
表4に、従来技術に比較して本発明の添加物の優れた性能をエチレンコポリマーと一緒に鉱油および中間留分に対してのCFPP試験(EN116に従う冷間濾過目詰まり試験)によって実証している。
中間留分におけるパラフィン分散性を以下の通りの短時間沈降試験で測定する:
表に記載した添加物成分と混合した150mLの中間留分を200mLのマスシリンダー中で冷却室において−2℃/時で−13℃に冷却しそしてこの温度で16時間保存する。次いで視認により沈降したパラフィン相並びにそれの上にある油相の容積および外観をチェックしそして評価する。均一に濁った油相と同時に少量の沈降量あるいは透明な油相のもとでの多量の沈降容積は良好なパラフィン分散性を示す。更に20容量%以下を分離しそしてISO 3015に従う曇り点を測定する。油のブランク値からしたの相の曇り点から僅かしかずれていないことが良好なパラフィン分散性を示している。
表3:試験油1におけるCFPP効能
本発明のエステルAのCFPP性能が同じ量のCおよびDとの組合せで試験油1において次の様に測定される:
Figure 2005509085
表4:試験油2におけるCFPP性能
添加物成分Aを5部のB2)と混合しそして試験油2におけるCFPP性能を試験する。
Figure 2005509085
表5:試験油3におけるCFPP作用および分散作用
試験油3における分散試験のために追加的に200ppmの添加物B1)を全ての測定において添加する。
Figure 2005509085
表6:試験油4におけるCFPP作用および分散作用
試験油4における分散試験のために追加的に200ppmの添加物B1)を全ての測定において添加する。
Figure 2005509085
表7:試験油1におけるCFPP作用および分散作用
試験油1における分散試験のために追加的に75ppmの添加物B3)を全ての測定において添加する。
Figure 2005509085

Claims (12)

  1. 少なくとも3個のOH−基を持つアルコキシ化ポリオールの脂肪酸エステル(A)並びに少なくとも1種類の冷間流動性向上剤(B)を含有し、該冷間流動性向上剤がエチレンと1種類以上のエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの60〜90モル%のエチレン割合の少なくとも1種類の共重合体である、最高0.05重量%の硫黄含有量の中間留分。
  2. アルコキシル化ポリオール(A)が1〜100モルのアルキレンオキシドと反応した3個以上のOH−基を持つポリオールから誘導される、請求項1に記載の中間留分。
  3. アルコキシル化ポリオール(A)が炭素原子数8〜50の脂肪酸でエステル化されている請求項1または2に記載の中間留分。
  4. アルコキシル化ポリオール(A)が炭素原子数8〜50の少なくとも1種類の脂肪酸と少なくとも1種類の脂肪溶解性の多価カルボン酸との混合物でエステル化されている請求項1〜3のいずれか一つに記載の中間留分。
  5. アルコキシル化ポリオール(A)がグリセロールから誘導されている請求項1〜4のいずれか一つに記載の中間留分。
  6. 脂肪酸エステル(A)が15mg(KOH)/gより小さいOH−価を有する請求項1〜5のいずれか一つに記載の中間留分。
  7. エチレンコポリマーが炭素原子数2〜15の脂肪族カルボン酸の少なくとも1種類の不飽和ビニルエステルを含有する請求項1〜6のいずれか一つに記載の中間留分。
  8. 追加的にアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)を含有する請求項1〜7のいずれか一つに記載の中間留分。
  9. アルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)のアルキル残基が1〜50の炭素原子を有する請求項8に記載の中間留分。
  10. アルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)が炭素原子数1〜10の少なくとも1種類のアルデヒドから誘導されている請求項8または9に記載の中間留分。
  11. 炭素原子数8〜36の脂肪アミンのアミン塩および/またはアミドを含む極性の窒素含有パラフィン系分散剤を追加的に含有する請求項1〜10のいずれか一つに記載の中間留分。
  12. 少なくとも3個のOH−基を持つアルコキシ化ポリオールの脂肪酸エステル(A)並びに少なくとも1種類の冷間流動性向上剤(B)を含有し、該冷間流動性向上剤がエチレンと1種類以上のエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの60〜90モル%のエチレン割合の少なくとも1種類の共重合体である、添加物を最高0.05重量%の硫黄含有量の中間留分の冷間流動性およびパラフィン分散性を向上させるために用いる方法。
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