JP2005509086A - アルコキシル化されたポリオールのエステル及びアルキルフェノール−アルデヒド樹脂を含む低硫黄鉱油蒸留物用添加剤 - Google Patents

アルコキシル化されたポリオールのエステル及びアルキルフェノール−アルデヒド樹脂を含む低硫黄鉱油蒸留物用添加剤 Download PDF

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Abstract

本発明の対象は、少なくとも3個のOH基を有するアルコキシル化されたポリオールの脂肪酸エステル(A)の少なくとも一種及びアルキルフェノールアルデヒド樹脂(C)の少なくとも一種を含む、硫黄含有率が最大で0.05重量%の中間留分用の添加剤である。

Description

本発明は、アルコキシル化されたポリオールのエステル及びアルキルフェノール−アルデヒド樹脂を含む、向上した低温流動性及びパラフィン分散性を有する低硫黄鉱油蒸留物用添加剤、添加剤配合燃料油及び上記添加剤の使用法に関する。
石油の埋蔵量が減少している一方で、エネルギーに対する需要は増大し続けているため、より問題が多い性質の原油が既に採取及び加工されている。その上、このような原油から製造されるディーゼル及び暖房用油などの燃料油に対する要求は、特に法制による規準によって一層厳しいものとなっている。これの例は、硫黄含有率の低減、最終沸点の制限並びに鉱油蒸留物の芳香族化合物含有率の制限等であり、それゆえ、精油業者は絶えず加工技術の改良を強いられている。またそのため、多くの場合において、パラフィン、特に鎖長範囲がC18〜C24のパラフィンが中間留分中により多く含まれる結果となり、このパラフィンは、他方では燃料油の低温流動性に悪影響を及ぼす。
原油及び原油を蒸留して得られるガス油、ディーゼル油または暖房用油などの中間蒸留物は、原油の起源に依存して、様々な量でn−パラフィンを含み、これは、温度が下がると、小板状の結晶物として晶出し、そしてその一部は油を包み込んで集塊する。この結晶化及び集塊化によって、油または蒸留物の流動性が悪化し、それによって鉱油及び鉱油蒸留物を採取、輸送、貯蔵及び/または使用するにあたって弊害が生ずる恐れがある。パイプラインを通して鉱油を輸送するにあたっては、特に冬期に生ずる上記の結晶化現象によって、個々のケース、例えばパイプラインの休止の際にパイプの壁に堆積物が付着する恐れや、またはパイプが完全に閉塞してしまう場合さえもある。鉱油の貯蔵及び二次加工にあたっては、冬期には、更に、加熱したタンク中に鉱油を貯蔵しておくことが必要な場合がある。鉱油蒸留物の場合は、結晶化の結果、ディーゼルモーター及び炉の濾過器が閉塞する場合があり、これによって、燃料の安定した計量供給が妨げられ、場合によっては動力用燃料及び加熱用燃料の供給が完全に途切れてしまう。
単に、既に生じた析出物を除去することによる、晶出パラフィンを除去するための古典的な方法(熱的、機械的もしくは溶剤を用いた方法)に加えて、近年、化学的な添加剤(所謂、流動性向上剤)が開発された。これらは、析出したパラフィン結晶との物理的な相互作用によって、その形、大きさ及び粘着特性を変化させる。この際、この添加剤は、追加的な結晶核として働き、そして一部はパラフィンと一緒に晶出する。それによって、より小さいパラフィン結晶がより多数、変化した結晶形をもって生ずる。この変化したパラフィン結晶は集塊し難く、それゆえ、このような添加剤が混合された油は、添加剤未配合の油よりもしばしば20℃以上低い温度でさえもなおポンプ移送または加工可能である。
原油及び中間留分用の典型的な流動性向上剤は、エチレン及びビニルアルコールカルボン酸エステルを含むコポリマー及びターポリマーである。
流動性向上添加剤の更に別の役割は、パラフィン結晶を分散させること、つまりパラフィン結晶の沈降、すなわち貯蔵容器の底にパラフィン富化層が生じるのを遅らせるかまたは防ぐことである。
従来技術では、更に、中間留分に添加剤として加えられるある種のポリ(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知られている。
ヨーロッパ特許出願公開第0061895号は、エステル、エーテルまたはこれらの混合物を含む、鉱油蒸留物用の低温流動性向上剤を開示している。このエステル/エーテルは、二つの線状飽和C10〜C30アルキル基と、200〜5000g/モルのポリオキシアルキレン基とを含む。
ヨーロッパ特許出願公開第0973848号及びヨーロッパ特許出願公開第0973850号は、炭素原子数が10を超えるアルコキシル化アルコールと炭素原子数が10〜40の脂肪酸とのエステルを、エチレンコポリマーとの組み合わせで含む混合物を、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0935645号は、低硫黄中間留分中の潤滑向上性添加剤としてアルキルフェノール−アルデヒド樹脂を開示している。
ヨーロッパ特許出願公開第0857776号及びヨーロッパ特許出願公開第1088045号は、エチレン−コポリマー及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更に別の窒素含有パラフィン分散剤を加えることによって、パラフィン含有鉱油及び鉱油蒸留物の流動性を向上させる方法を開示している。
上に挙げた公知のパラフィン分散剤の流動性向上作用及び/またはパラフィン分散作用は必ずしも十分なものではなく、油が冷却された際には、一部は大きなパラフィン結晶を生成し、このような大きなパラフィン結晶は、濾過器の閉塞を招き、またそれらの大きい密度の故に経時的に沈降して、貯蔵容器の底にパラフィン富化層の形成を招く。特に、20〜90体積%が120℃未満、特に100℃未満の沸騰範囲を有する、パラフィンを豊富に含むナローカット留分の添加剤配合の際に問題が生ずる。−5℃未満の曇り点を有する低硫黄冬期品質での状況が特に問題が大きく、この場合、公知の添加剤を加えても、十分なパラフィンの分散を達成できないことが多々ある。
それゆえ、適切な添加剤を加えることによって鉱油または鉱油蒸留物においてその流動性、特にパラフィン分散性を向上させるという課題がある。
驚くべきことに、アルキルフェノール−アルデヒド樹脂の他に、ある種のアルコキシル化されたポリオールのエステルを含む添加剤が、低硫黄燃料油用の特に良好な低温流動性向上剤であることがここに見出された。
それゆえ、本発明の対象は、少なくとも三つのOH基を有するアルコキシル化されたポリオールの脂肪酸エステル(A)の少なくとも一種、及びアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)の少なくとも一種を含む、硫黄含有率が最大で0.05重量%の中間留分用の添加剤である。
本発明の更に別の対象は、少なくとも三つのOH基を有するアルコキシル化されたポリオールの脂肪酸エステル(A)の少なくとも一種、及びアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)の少なくとも一種を含む添加剤を含む、最大硫黄含有率が0.05重量%の中間留分である。
本発明の更に別の対象は、少なくとも三つのOH基を有するアルコキシル化されたポリオールの脂肪酸エステル(A)の少なくとも一種、及びアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)の少なくとも一種を含む添加剤を、最大硫黄含有率が0.05重量%の中間留分の低温流動性及びパラフィン分散性を向上させるために使用する方法である。
本発明の更に別の対象は、少なくとも三つのOH基を有するアルコキシル化されたポリオールの脂肪酸エステル(A)の少なくとも一種、及びアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)の少なくとも一種を含む添加剤を中間留分に添加することによって、最大硫黄含有率が0.05重量%の中間留分の低温流動性を向上させる方法である。
上記エステル(A)は、OH基を三個以上含むポリオール、特にグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、並びにこれらを縮合させることによって得ることができる2〜10個のモノマー単位を有するオリゴマー、例えばポリグリセリンなどから誘導される。上記ポリオールは、一般的に、それの1モル当たり1〜100モルのアルキレンオキシド、好ましくは3〜70モル、特に5〜50モルのアルキレンオキシドと反応させる。好ましい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及びブチレンオキシドである。アルコキシル化は、公知方法に従い行われる。
アルコキシル化されたポリオールのエステル化に好適な脂肪酸は、好ましくは8〜50個、特に12〜30個、就中16〜26個の炭素原子を有する。好適な脂肪酸は、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、マルガリン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、アラキン酸及びベヘン酸、オレイン酸及びエルカ酸、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である。好ましい脂肪酸混合物は、炭素原子数が少なくとも20の脂肪酸を50%を超える割合で含む。好ましくは、エステル化に使用される脂肪酸は、その50%未満、特に10%未満のものが二重結合を含み、ただし、その大部分が飽和していることが特に好ましい。この際、その大部分が飽和しているとは、使用する脂肪酸のヨウ素価が、脂肪酸100g当たり最大でヨウ素5gであることを意味する。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)または無水物を原料として使用して行うこともできる。
アルコキシル化されたポリオールのエステル化には、上記の脂肪酸と、脂溶性多価カルボン酸との混合物も使用することができる。適当な多価カルボン酸の例は、ダイマー脂肪酸、アルケニルコハク酸及び芳香族ポリカルボン酸並びにこれらの誘導体、例えば無水物及びC1 〜C5 エステルである。好ましいものは、炭素原子数が8〜200、特に10〜50のアルキル基を有するアルケニルコハク酸及びそれの誘導体である。その例は、ドデセニルコハク酸無水物、オクタデセニルコハク酸無水物及びポリ(イソブテニル)コハク酸無水物である。この際、上記多価カルボン酸は、好ましくは、30モル%まで、好ましくは1〜20モル%、特に2〜10モル%の小割合で使用される。
エステル及び脂肪酸は、一方ではヒドロキシル基の含有率及び他方ではカルボキシル基の含有率に基づいて、1.5:1〜1:1.5、好ましくは1.1:1〜1:1.1、特に当モルの比率でエステル化に使用される。20モル%まで、特に10モル%まで、特に好ましくは5モル%までの酸過剰量で作業した際に、パラフィン分散作用が特に顕著である。
エステル化は慣用の方法に従い行われる。特に、ポリオールアルコキシレートと脂肪酸との反応を、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、メタンスルホン酸または酸性イオン交換体の存在下で行うことが有利であることが判明した。反応水の除去は、直接凝縮するかまたは好ましくは、有機溶剤の存在下に共沸蒸留を行うことにより蒸留操作によって行うことができる。このような有機溶剤としては、特に、芳香族溶剤、例えばトルエン、キシレンまたは高沸点混合物、例えば(R) Shellsol A、Shellsol B、Shellsol ABまたはソルベントナフサなどが挙げられる。エステル化は、好ましくは完全に行われる。すなわち、ヒドロキシル基1モル当たり1.0〜1.5モルの脂肪酸がエステル化に使用される。エステルの酸価は、一般的に15mgKOH/g未満、好ましくは10mgKOH/g未満、特に5mgKOH/g未満である。
本発明の添加剤中に含まれるアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)は原則的に公知であり、例えば、Roempp Chemie Lexikon,第9版,Thieme Verlag 1988−92,バンド4,第3351頁以降に記載されている。o−またはp−アルキルフェノールのアルキル基は1〜50個、好ましくは4〜20個、特に6〜12個の炭素原子を有し、好ましくはn−ブチル、iso−ブチルもしくはtert−ブチル、n−もしくはiso−ペンチル、n−もしくはiso−ヘキシル、n−もしくはiso−オクチル、n−もしくはiso−ノニル、n−もしくはiso−デシル、n−もしくはiso−ドデシル、並びにテトラプロペニル、ペンタプロペニルまたはポリイソブテニルである。このアルキルフェノール−アルデヒド樹脂は、50モル%までの割合でフェノール単位を含むこともできる。このアルキルフェノール−アルデヒド樹脂には、同一の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、そして更に別の官能基、例えばアルデヒド基もしくはカルボキシル基を有することができる。好ましいものはホルムアルデヒドである。このアルキルフェノール−アルデヒド樹脂の分子量は400〜10,000g/モル、好ましくは400〜5000g/モルである。この際、前提条件は、樹脂が油溶性であることである。
上記アルキルフェノール−アルデヒド樹脂の製造は、公知方法において、塩基性触媒を用いて(この場合は、レゾールタイプの縮合生成物が生ずる)または酸性触媒を用いて(この場合は、ノボラックタイプの縮合生成物が生ずる)行われる。
どちらの方法で得られた縮合物も本発明の組成物に適している。酸性触媒の存在下に縮合を行うことが好ましい。
アルキルフェノール−アルデヒド樹脂の製造には、アルキル基当たりの炭素原子数が1〜50、好ましくは4〜20、特に6〜12の二官能性o−もしくはp−アルキルフェノール、またはこれらの混合物と、炭素原子数が1〜10の脂肪族アルデヒドとを互いに反応させる。この際、アルキルフェノール化合物1モル当たり、約0.5〜2モル、好ましくは0.7〜1.3モル、特に当モル量のアルデヒドが使用される。
好適なアルキルフェノールは、特にC4 〜C50−アルキルフェノール、例えばo−もしくはp−クレゾール、n−、sec−もしくはtert−ブチルフェノール、n−もしくはi−ペンチルフェノール、n−もしくはiso−ヘキシルフェノール、n−もしくはiso−オクチルフェノール、n−もしくはiso−ノニルフェノール、n−もしくはiso−デシルフェノール、n−もしくはiso−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及びポリ(イソブテニル)フェノールである。
アルキルフェノールは、好ましくはパラ置換されている。これは、好ましくは多くとも7モル%、特に多くとも3モル%が、一つを超えるアルキル基で置換されている。
特に好適なアルデヒドは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド及びグルタルアルデヒドであり、好ましくはホルムアルデヒドである。
ホルムアルデヒドは、パラホルムアルデヒドまたはホルマリン水溶液、好ましくは20〜40重量%濃度のホルマリン水溶液の形で使用することができる。また、適当な量のトリオキサンを使用することもできる。
アルキルフェノールとアルデヒドとの反応は、通常は、アルカリ性触媒、例えばアルカリ金属水酸化物もしくはアルキルアミンの存在下に、または酸性触媒、例えば無機もしくは有機酸、例えば塩酸、硫酸、リン酸、スルホン酸、スルファミド酸またはハロゲン酢酸の存在下に、かつ水と共沸混合物を形成する有機溶剤、例えばトルエン、キシレン、より高級の芳香族化合物またはこれらの混合物の存在下に行われる。反応混合物は、90〜200℃、好ましくは100〜160℃の温度に加熱し、この際、生ずる反応水は、共沸蒸留によって反応中に除去する。縮合条件下にプロトンを解離しない溶剤は、縮合反応の後に生成物中に残留し得る。得られた樹脂は、直接または触媒の中和後に使用することができ、また場合によっては、脂肪族及び/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、ケロシン、デカン、ペンタデカン、トルエン、キシレンまたはエチルベンゼン、あるいは例えば(R) Solvent Naphtha、(R) Shellsol AB、(R) Solvesso 150、(R) Solvesso 200、(R) Exxsol、(R) ISOPARタイプ及び(R) Shellsol Dタイプの溶剤で溶液を更に希釈した後で使用することもできる。
このアルキルフェノール樹脂は、次いで場合によっては、フェノール性OH基当たり1〜10モル、特に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の反応によってアルコキシル化することができる。
本発明の好ましい態様の一つでは、構成分(A)及び(C)を含む本発明の添加剤または燃料油に、エチレンコポリマー(B)、パラフィン分散剤(D)及び/または櫛状ポリマーを加えることができる。それゆえ、エチレンコポリマー(B)、パラフィン分散剤(D)及び/または櫛状ポリマーを含む本発明の燃料油、並びにエチレンコポリマー(B)、パラフィン分散剤(D)及び/または櫛状ポリマーを含む添加剤の本発明の使用、更に対応する方法も好ましい態様である。
コポリマーB)は、好ましくは、エチレン含有率が60〜90モル%でそしてコモノマー含有率が10〜40モル%、好ましくは12〜18モル%のエチレンコポリマーである。好適なコモノマーは、2〜15個の炭素原子を有する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)に好ましいビニルエステルは、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、オクタン酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、及びネオカルボン酸(特にネオノナン酸、ネオデカン酸もしくはネオウンデカン酸)のビニルエステルである。特に好ましいものは、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−オクタン酸ビニルターポリマー、エチレン−酢酸ビニル−ビニル−2−エチルヘキシルターポリマー、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である。好ましいアクリル酸エステルは、炭素原子数が1〜20、特に2〜12、就中4〜8のアルコール残基とのアクリル酸エステル、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル及びアクリル酸2−エチルヘキシルである。上記コポリマーは、5重量%までの割合で更に別のコモノマーを含んでいてもよい。このようなコモノマーは、例えば、ビニルエステル、ビニルエーテル、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル(これらはC1 〜C20アルキル残基を有する)、イソブチレン及びオレフィンであることができる。高級オレフィンとして好ましいものは、ヘキセン、イソブチレン、オクテン及び/またはジイソブチレンである。更に別の好適なコモノマーは、例えばプロペン、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及びノルボルネンなどのオレフィンである。特に好ましいものは、エチレン−酢酸ビニル−ジイソブチレンターポリマー及びエチレン−酢酸ビニル−4−メチルペンテン−1−ターポリマーである。
上記コポリマーは、好ましくは、140℃で20〜10,000mPas、特に30〜5000mPas、就中50〜2000mPasの溶融粘度を有する。
コポリマー(B)は、通常の共重合方法、例えば懸濁重合法、溶液重合法、気相重合法または高圧塊状重合法によって製造することができる。この際、好ましい方法は、好ましくは50〜400MPa、特に100〜300MPaの圧力及び好ましくは50〜350℃、特に100〜250℃の温度で行う高圧塊状重合法である。モノマーの反応は、遊離基形成開始剤(遊離鎖開始剤)によって開始される。この部類の物質には、例えば酸素、過酸化水素、過酸化物及びアゾ化合物、例えばクメンヒドロパーオキシド、t−ブチルヒドロパーオキシド、ジラウロイルパーオキシド、ジベンゾイルパーオキシド、炭酸ビス(2−エチルヘキシル)パーオキシド、過ピバリン酸t−ブチル、過マレイン酸t−ブチル、過安息香酸t−ブチル、ジクミルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジ−(t−ブチル)パーオキシド、2,2’−アゾ−ビス(2−メチルプロパノニトリル)、2,2’−アゾ−ビス(2−メチルブチロニトリル)などがある。開始剤は、単独でまたは二種またはそれ以上の物質の混合物として、モノマー混合物を基準にして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、公知の高圧反応器、例えばオートクレーブまたは管状反応器中で、非連続的にまたは連続的に行われ、この際、管状反応器が特に有利であることが判明した。溶剤、例えば脂肪族及び/または芳香族炭化水素または炭化水素混合物などの溶剤、例えばベンゼンまたはトルエンが、反応混合物に含まれていることができる。好ましくは、溶剤を使用しないで行われる。好ましい態様の重合法の一つでは、モノマー、開始剤及び使用する場合は調節剤(Moderator)を含む混合物を、反応器入口及び一つまたはそれ以上の側枝を介して管状反応器に供給する。この際、各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0271738号)。
好適なコポリマーもしくはターポリマーとしては、以下のものを例として挙げ得る。
・酢酸ビニルを10〜40重量%及びエチレンを60〜90重量%の割合で含むエチレン−酢酸ビニルコポリマー、
・ドイツ特許出願公開第3443475号から公知のエチレン−酢酸ビニル−ヘキセン−ターポリマー、
・ヨーロッパ特許第0203554号に記載のエチレン−酢酸ビニル−ジイソブチレンターポリマー、
・ヨーロッパ特許第0254284号から公知の、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、
・ヨーロッパ特許第0405270号に開示される、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、
・ヨーロッパ特許第0463518号に記載のエチレン−酢酸ビニル−iso−ブチルビニルエーテルターポリマー、
・ヨーロッパ特許第0491225号に開示される、エチレンとアルキルカルボン酸ビニルエステルとのコポリマー、
・ヨーロッパ特許第0493769号から公知の、エチレンの他に酢酸ビニル10〜35重量%及び各ネオ化合物1〜25重量%含む、エチレン/酢酸ビニル/ネオノナン酸ビニルエステルもしく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第19620118号に記載の、エチレン、一種またはそれ以上の脂肪族C2 〜C20モノカルボン酸のビニルエステル、及び4−メチルペンテン−1からなるターポリマー、
・ドイツ特許出願公開第19620119号に開示される、エチレン、一種またはそれ以上の脂肪族C2 〜C20モノカルボン酸のビニルエステル、及びビシクロ[2.2.1]ヘプテン−2からなるターポリマー。
極性含窒素パラフィン分散剤(D)は、低分子量もしくはポリマー性の油溶性窒素化合物、例えば脂肪族もしくは芳香族アミン、好ましくは長鎖脂肪族アミンを脂肪族もしくは芳香族モノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラカルボン酸もしくはこれらの無水物と反応させることによって得られる、アミン塩、イミド及び/またはアミドである。特に好ましいパラフィン分散剤は、炭素原子数が8〜36の第二脂肪アミン、特にジヤシ脂肪アミン、ジ獣脂肪アミン及びジステアリルアミンの反応生成物を含む。他のパラフィン分散剤は、無水マレイン酸とα,β−不飽和化合物からなるコポリマー(なお、これは場合によっては第一モノアルキルアミン及び/または脂肪族アルコールと反応させてもよい); アルケニルスピロビスラクトンとアミンとの反応生成物; 並びにα,β−不飽和ジカルボン酸無水物、α,β−不飽和化合物及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に基づくターポリマーの反応生成物である。以下に、数種の好適なパラフィン分散剤(D)を挙げる。
以下のパラフィン分散剤(D)は、その一部は、アシル基を含む化合物をアミンと反応させることによって製造される。このアミンは、式NR6 7 8 で表される化合物であり、式中、R6 、R7 及びR8 は、同一かまたは異なることができ、そしてこれらの基のうちの少なくとも一つは、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、そして残りの基は、水素、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もしくは−(CH2 n −NYZで表される基のいずれかであり、前記式中、Aは、エチレン基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を意味し、そしてY及びZは、互いに独立して、H、C1 〜C30−アルキルまたは−(A−O)x を意味する。またこの際、アシル基とは、以下の式で表される官能基を意味する。
>C=O
1.以下の式
Figure 2005509086
[ 各々のRはC8 〜C200 −アルケニルである]
で表されるアルケニルスピロビスラクトンと式NR6 7 8 のアミンとの反応生成物。適当な反応生成物はヨーロッパ特許出願公開第0413279号明細書に記載されている。上記式の化合物とアミンとの反応では、反応条件に依存して、アミドもしくはアミド- アンモニウム塩が得られる。
2.以下の式
Figure 2005509086
で表される、アミノアルキレンポリカルボン酸と第二アミンとのアミドまたはアンモニウム塩。
上記式中、R10は、2〜6個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状のアルキレン基、あるいは以下の式
Figure 2005509086
で表される基であり、ここでR6 及びR7 は、特に、10〜30個の炭素原子を有するアルキル基、好ましくは14〜24個の炭素原子を有するアルキル基であり、この際、そのアミド構造は、部分的にもしくは完全に、以下の式で表されるアンモニウム塩構造の形で存在することもできる。
Figure 2005509086
例えば、ニトリロ三酢酸のまたはエチレンジアミンテトラ酢酸のまたはプロピレン−1,2−ジアミンテトラ酢酸のアミドもしくはアミド−アンモニウム塩またはアンモニウム塩は、酸と、カルボキシル基1モル当たり0.5〜1.5モル、好ましくは0.8〜1.2モルのアミンとを反応させることによって得られる。反応温度は約80〜200℃であり、この際、アミドを製造するためには、生ずる反応水を連続的に除去する。しかし、この反応はアミドまで完全に続ける必要はなく、その代わり、使用したアミンの0〜100モル%のものがアンモニウム塩の形で存在し得る。類似の条件下に、B1) に記載の化合物も製造され得る。
以下の式
Figure 2005509086
で表されるアミンとしては、特に、R6 及びR7 が10〜30個の炭素原子、好ましくは14〜24個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基であるジアルキルアミンが使用される。具体的なものとしては、ジオレイルアミン、ジパルミチンアミン、ジヤシ脂肪アミン及びジベヘニルアミン、好ましくはジ獣脂肪アミンが挙げられる。
3.以下の式
+ NR6 7 8 11-
で表される四級アンモニウム塩。
式中、R6 、R7 及びR8 は上記の意味を有し、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(式中、R12は、水素、または式C(O)−R13で表される脂肪酸残基であり、R13は、C6 〜C40−アルケニルであり、nは1〜30の数である)で表される基であり、そしてXはハロゲン、好ましくは塩素、またはメトスルフェートである。
このような四級アンモニウム塩としては典型的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- または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、脂肪酸混合物、例えばヤシ脂肪酸、獣脂肪酸、水素化された獣脂肪酸、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トスルフェート、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トスルフェート、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トスルフェート、及びこれらの混合物。
4.以下の式
Figure 2005509086
で表される化合物。式中、R14はCONR6 7 またはCO2 -+2 NR6 7 であり、R15及びR16は、H、CONR17 2 、CO2 17またはOCOR17、- OR17、- R17または−NCOR17であり、そしてR17は、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り、そして少なくとも10個の炭素原子を有する。
好ましいカルボン酸または酸誘導体は、フタル酸(無水物)、トリメリト酸、ピロメリト酸(二無水物)、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(無水物)、マレイン酸(無水物)、アルケニルコハク酸(無水物)である。(無水物)という語句は、上記酸の無水物も好ましい酸誘導体であることを意味する。
上記式の化合物がアミドもしくはアミン塩である場合は、これらは、好ましくは、少なくとも10個の炭素原子を有する水素と炭素とを含む基を有する第二アミンから得られる。
17は、好ましくは10〜30個、特に10〜22個、例えば14〜20個の炭素原子を含み、好ましくは直鎖状または1−もしくは2−位置において分枝している。他の水素−及び炭素−含有基はより短くともよく、例えば6個未満の数の炭素原子を含んでいてもよいか、あるいは望ましいならば少なくとも10個の炭素原子を有していてもよい。適当なアルキル基には、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、エイコシル及びドコシル(ベヘニル)が包含される。
更に、ポリマー骨格に直接結合した少なくとも一つのアミドまたはアンモニウム基を含むポリマーも好適である。この際、このアミドまたはアンモニウム基は、窒素原子上に、少なくとも8個の炭素原子を有するアルキル基を少なくとも一つ有する。このようなポリマーは様々な方法で製造することができる。その一つの方法では、複数のカルボン酸基またはカルボン酸無水物基を含むポリマーを使用し、そして所望のポリマーを得るために、このポリマーを式NHR6 7 のアミンと反応させる。
ここでポリマーとしては、一般的に、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 〜C40−オレフィン(線状、分枝状または芳香族のもの)と、不飽和カルボン酸またはこれの反応性誘導体、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、シトラコン酸、好ましくは無水マレイン酸)とからなるコポリマーが好適である。
カルボン酸は、好ましくは、酸基1モル当たり0.1〜1.5モル、特に0.5〜1.2モルのアミンと反応させ、一方、カルボン酸無水物は、好ましくは、酸無水物基1モル当たり0.1〜2.5モル、特に0.5〜2.2モルのアミンと反応させる。この際、反応条件に依存して、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得られる。それゆえ、不飽和カルボン酸無水物を含むコポリマーは、第二アミンとの反応の際に、その無水物基との反応に起因して、半分はアミド及び半分はアミン塩を形成する。加熱するとジアミドの形成下に水が脱離され得る。
本発明に使用するのに特に好適なアミド基含有ポリマーの例は以下のものである。
5.(a)フマル酸ジアルキル、マレイン酸ジアルキル、シトラコン酸ジアルキルまたはイタコン酸ジアルキルと無水マレイン酸からなるコポリマー、(b)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からなるコポリマー、または(c)フマル酸ジアルキル、マレイン酸ジアルキル、シトラコン酸ジアルキルまたはイタコン酸ジアルキルと、無水マレイン酸及び酢酸ビニルからなるコポリマー。
これらのポリマーの特に好適な例は、フマル酸ジドデシル、酢酸ビニル及び無水マレイン酸からなるコポリマー;フマル酸ジテトラデシル、酢酸ビニル及び無水マレイン酸からなるコポリマー;フマル酸ジヘキサデシル、酢酸ビニル及び無水マレイン酸からなるコポリマー;またはフマル酸エステルの代わりにイタコン酸エステルを用いた対応するコポリマーである。
適当なポリマーについて記載した上記の例では、所望のアミドは、酸無水物基を含むポリマーを式HNR6 7 の第二アミン(及び場合によっては、エステル−アミドを形成する場合は、この第二アミンの他にアルコール)とを反応させることによって得られる。酸無水物基を含むポリマーを反応させた際は、生ずるアミノ基はアンモニウム塩及びアミドになる。このようなポリマーは、これが少なくとも二つのアミド基を含むことを条件に使用することができる。
少なくとも二つのアミド基を含むポリマーが、少なくとも10個の炭素原子を有するアルキル基を少なくとも一つ含むことが重要である。この長鎖の基は、直鎖状または分枝状のアルキル基であることができ、そしてアミド基の窒素原子を介して結合することができる。
これに適したアミンは、式R6 7 NHまたはポリアミンとしては式R6 NH[R19NH]x 7 で表すことができる。式中、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で置換されたアルキレン基であり、そしてxは、好ましくは1〜30の整数である。基R6 及びR7 のうちの一方もしくは両方は、好ましくは少なくとも10個の炭素原子、例えば10〜20個の炭素原子を含み、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。
適当な第二アミンの例は、ジオクチルアミン、及び少なくとも10個の炭素原子を有するアルキル基を含むもの、例えばジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジヤシ脂肪アミン(すなわち、混合C12〜C14アミン)、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(水素化獣脂肪)アミン(約4重量%のn−C14アルキル、約30重量%のn−C10アルキル、約60重量%のn−C18アルキル、残りは不飽和)である。
適当なポリアミンの例は、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及びN,N’−ジヘキサデシルヘキサンジアミン、N−ココス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−タロープロピレンジアミン(C16/C18−アルキルプロピレンジアミン)である。
アミド含有ポリマーは、通常、1000〜500, 000、例えば10,000〜100, 000の平均分子量(数平均)を有する。
6.スチレン、その誘導体もしくは2〜40個、好ましくは6〜20個の炭素原子を有する脂肪族オレフィンと、式HNR6 7 のアミンと反応させたオレフィン性不飽和のカルボン酸もしくはカルボン酸無水物とからなるコポリマー。この反応は、重合の前または後に行うことができる。
詳しくは、この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、シトラコン酸、好ましくは無水マレイン酸から誘導される。これらの構造単位は、それらのホモポリマーまたはコポリマーの形で使用することができる。コモノマーとしては次のもの、すなわちスチレン及びアルキルスチレン、2〜40個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状のオレフィン、及びこれらの互いの混合物が好適である。挙げ得る例は、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、tert−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、ヘキサデセン及びオクタデセンである。好ましくは、スチレン及びイソブテン、特に好ましくはスチレンである。
具体的には、ポリマーとしては、例えば、次のもの、すなわち、ポリマレイン酸;スチレン/マレイン酸から交互に構成されるモラーコポリマー(molar Copolymer) ;10:90の比でスチレン及びマレイン酸からランダムに構成されるコポリマー;マレイン酸とi−ブテンから構成される交互コポリマーが挙げられる。これらのポリマーの分子量は、通常500g/モル〜20,000g/モル、好ましくは700〜2000g/モルである。
ポリマーまたはコポリマーとアミンとの反応は、50〜200℃の温度で0.3〜30時間行われる。この際、このアミンは、重合されたジカルボン酸無水物1モル当たり約1モル、すなわち約0.9〜1.1モル/モルの量で使用される。より多量または少量のアミンを使用することもできるが、これに特に利点はない。1モルを超える量を使用した場合は、一部アンモニウム塩が得られる。なぜならば、第二アミド基の形成は、より高い温度、より長い滞留時間及び水の除去を必要とするからである。1モル未満の量を使用した場合は、モノアミドへの転化が不完全となり、それ相応に効果が低減する。
対応するアミドを与える、ジカルボン酸無水物の形のカルボキシル基とアミンとの反応の代わりに、モノマーのモノアミドを製造し、次いでこれらを重合工程で直接重合することが有利な場合もある。しかし、これは通常技術的に非常に煩雑である。なぜならば、アミンが、モノマー性モノ- 及びジカルボン酸の二重結合に付加する恐れがあり、そうなると共重合はもはや可能でなくなるからである。
7.C1 〜C26アルキル鎖を有する一種またはそれ以上のアルキルアクリレートもしくはアルキルメタクリレート10〜95モル%、及び一種またはそれ以上のエチレン性不飽和のジカルボン酸もしくはそれの無水物5〜90モル%からなるコポリマー。このコポリマーは、一種またはそれ以上の第一または第二アミンと十分に反応させて、ジカルボン酸のモノアミドまたはアミド/アンモニウム塩を形成させる。
このコポリマーは、アルキル(メタ)アクリレート10〜95モル%、好ましくは40〜95モル%、特に好ましくは60〜90モル%、及びオレフィン性不飽和ジカルボン酸誘導体5〜90モル%、好ましくは5〜60モル%、特に好ましくは10〜40モル%から構成される。このアルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は1〜26個、好ましくは4〜22個、特に好ましくは8〜18個の炭素原子を含む。このアルキル基は、好ましくは、直鎖状及び非分枝状である。しかし、このアルキル基は、20重量%までの割合で環状及び/または分枝状成分を含んでいてもよい。
特に好ましいアルキル(メタ)アクリレートの例は、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)アクリレート及びn−オクタデシル(メタ)アクリレート、及びこれらの混合物である。
エチレン性不飽和のジカルボン酸の例は、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸、シトラコン酸及びイタコン酸及びこれらの無水物、及びフマル酸である。好ましくは無水マレイン酸である。
アミンとしては、式HNR6 7 の化合物が好適である。
一般的に、存在し得る場合は無水物の形のジカルボン酸、例えば無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸及び無水テトラヒドロフタル酸を共重合に用いることが有利である。なぜならば、通常、酸無水物は(メタ)アクリレートとより良好に共重合するからである。このコポリマーの酸無水物基を次いで、直接、アミンと反応させることができる。
ポリマーとアミンとの反応は50〜200℃の温度で0.3〜30時間行われる。この際、アミンは、重合されたジカルボン酸無水物1モル当たり約1〜2モルの量、すなわち約0.9〜2.1モル/モルの量で使用される。より多量または少量のアミンを使用することも可能であるが、これに利点はない。2モルを超える量のアミンを使用した場合、遊離のアミンが存在する。1モル未満の量でアミンを使用した場合、モノアミドへの転化が不完全になり、それに応じて作用が低下する。
更に、そのアミド/アンモニウム塩構造が、二つの異なるアミンから構成されていることが有利な場合がある。例えば、ラウリルアクリレート及び無水マレイン酸からなるコポリマーを先ず第二アミン、例えば水素化されたジ獣脂肪アミンと反応させてアミドを得、次いで、上記酸無水物に由来する遊離のカルボキシル基を他のアミン、例えば2−エチルヘキシルアミンを用いて中和しアンモニウム塩を得ることができる。この手順を逆にすることも同様に可能であり、この場合は、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、次いでこれをジ獣脂肪アミンと反応させてアンモニウム塩を得る。この際、炭素原子数が16を超える少なくとも一つの直鎖状非分枝状のアルキル基を含む少なくとも一種のアミンを使用することが好ましい。またこの際、このアミンがアミド構造の構成に含まれるかどうかまたはジカルボン酸のアンモニウム塩の形であるかどうかは重要な問題ではない。
次いでカルボキシル基またはジカルボン酸無水物をアミンと反応させて対応するアミドまたはアミド/アンモニウム塩を形成させる代わりに、モノマーのモノアミドまたはアミド/アンモニウム塩を製造し、次いで重合工程でこれらを直接重合することが有利である場合もある。しかし、これは技術的に非常に煩雑であるのが通常である。なぜならば、アミンが、モノマー性ジカルボン酸の二重結合に付加する恐れがあり、これにより共重合がもはや可能でなくなるからである。
8.以下の構造単位を含むことを特徴とする、α, β−不飽和ジカルボン酸無水物、α, β−不飽和化合物、及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に基づくターポリマー:
20〜80モル%、好ましくは40〜60モル%の割合の、以下の式1及び/または3及び場合によっては2の二価の構造単位(この際、構造単位2は未反応の酸無水物残基に由来するものである);
Figure 2005509086
Figure 2005509086
[式中、
22及びR23は、互いに独立して、水素またはメチルであり、
a及びbは0または1であり、そしてa+bは1に等しく、
24及びR25は、同一かまたは異なり、- NHR6 、N( R6)2 及び/または−OR27の基であり、そして
27は、式H2 N( R6)2 またはH3 NR6 で表されるカチオンである]
19〜80モル%、好ましくは39〜60モル%の割合の、以下の式4で表される二価の構造単位;
Figure 2005509086
[ 式中、
28は、水素または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アリールである] 、及び
1〜30モル%、好ましくは1〜20モル%の割合の、以下の式5で表される二価の構造単位;
Figure 2005509086
[ 式中、
30は、水素またはメチルであり、
31は、水素または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、この際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]
上記のアルキル、シクロアルキル及びアリール残基は、場合によっては、置換されていてもよい。アルキル及びアリール残基の適当な置換基は、例えば、(C1 〜C6 )アルキル、ハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素及びヨウ素、好ましくは塩素、及び(C1 〜C6 )アルコキシである。
ここでアルキルとは、直鎖または分枝状の炭化水素残基を意味する。具体的なものとしては、n−ブチル、tert−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、ドデセニル、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、オクタデセニル及びエイコサニル; あるいはヤシ脂肪アルキル、獣脂肪アルキル及びベヘニルなどの混合体を挙げることができる。
ここでシクロアルキルとは、炭素原子数が5〜20の環状脂肪族基を意味する。好ましいシクロアルキル基は、シクロペンチル及びシクロヘキシルである。
ここでアリールとは、炭素原子数が6〜18の場合によっては置換された芳香族環系を意味する。
上記ターポリマーは、式1及び3並びに4及び5及び場合によっては2の二価の構造単位から構成される。このターポリマーは、それ自体公知のように、開始、抑制及び連鎖停止によって重合中に形成される末端基だけをなお含む。
詳しくは、式1〜3の構造単位は、以下の式6及び7
Figure 2005509086
で表されるα, β−不飽和ジカルボン酸無水物、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、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、以下の式8
Figure 2005509086
で表されるα, β−不飽和化合物から誘導される。
典型のものとしては次のα, β−不飽和オレフィン、すなわちスチレン、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、tert−ブチルスチレン、ジイソブチレン及び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、ペンタプロペニル及びこれらの混合物が挙げられる。好ましくは、炭素原子数が10〜24のα- オレフィン及びスチレン、特に好ましくは炭素原子数が12〜20のα- オレフィンである。
式5の構造単位は、以下の式9
Figure 2005509086
で表される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。
式9のモノマーは、ポリオキシ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。
このポリオキシアルキレンエーテル(R32=H)は、エチレンオキシド、プロピレンオキシド及び/またはブチレンオキシドなどのα- オレフィンオキシドを、以下の式10
Figure 2005509086
で表される重合可能な低級不飽和アルコールに付加することによって公知の方法によって製造することができる。この種の重合可能な低級不飽和アルコールは、例えば、アリルアルコール、メタリルアルコール、ブテノール、例えば3−ブテン−1−オール及び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−オール及び3−メチル−3−ブテン−1−オールである。好ましくは、アリルアルコールにエチレンオキシド及び/またはプロピレンオキシドを付加した生成物である。
32がC1 〜C24アルキル、シクロアルキルまたはアリールである式9の化合物を与える、上記ポリオキシアルキレンエーテルのエーテル化は、それ自体公知の方法で行われる。適当な方法は、例えば、J.March,Advanced Organic Chemistry,第二版,第357頁以降(1977)から公知である。また、このポリオキシアルキレンエーテルのエーテル化生成物は、以下の式11
32- OH (11)
[ 式中、R32は、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、公知の方法によりα−オレフィンオキシド、好ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシド及び/またはブチレンオキシドを付加し、次いで得られた生成物を、以下の式12
Figure 2005509086
[ 式中、Wはハロゲン原子である]
で表される重合可能な低級不飽和ハロゲン化物と反応させることによっても製造できる。ハロゲン化物としては、塩化物及び臭化物が好ましく使用される。適当な製造方法は、例えば、J.March,Advanced Organic Chemistry,第二版,第357頁以降(1977)に記載されている。
上記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、慣用のエステル化剤、例えばカルボン酸、カルボン酸ハロゲン化物、無水カルボン酸あるいはC1 〜C4 アルコールとのカルボン酸エステルを用いた反応によって行われる。好ましくは、C1 〜C40アルキルカルボン酸、C5 〜C10シクロアルキルカルボン酸またはC6 〜C18アリールカルボン酸のハロゲン化物及び無水物が使用される。このエステル化は、通常、0〜200℃、好ましくは10〜100℃の温度で行われる。
式9のモノマーにおいて、指数mはアルコキシル化度、すなわち式20または21の1モル当たり付加したα- オレフィンのモル数を示す。
このターポリマーの製造に適した第一アミンとしては、例えば、次のもの、すなわち、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、あるいは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(abietyl)アミン及びこれらの混合物が挙げられる。
このターポリマーの製造に適した第二アミンとしては、例えば、次のもの、すなわち、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、ジヤシ脂肪アミン、ジ獣脂肪アミン及びこれらの混合物が挙げられる。
このターポリマーは、約500〜100,000の平均分子量(Mw)に相当する、8〜100、好ましくは8〜50のK値(25℃の温度でトルエン中の5重量%濃度溶液中でウベローデ法により測定した値)を有する。適当な例は、ヨーロッパ特許出願公開第606055号明細書に記載されている。
9.以下の構造単位を含むことを特徴とする、ジカルボン酸無水物基を含むポリマーと、アルカノールアミン及び/またはポリエーテルアミンとの反応生成物:
20〜80モル%、好ましくは40〜60モル%の割合の、以下の式13及び15及び場合によっては14で表される二価の構造単位;
Figure 2005509086
[式中、
22及びR23は、互いに独立して、水素またはメチルであり、
a及びbは、0または1であり、そしてa+bは1に等しく、
37は、−OH、−O−[C1 〜C30アルキル] 、−NR6 7 または−Os r 6 7 2 であり、
38は、R37またはNR6 39であり、
39は、−(A−O)x −Eであり、
ここで、Aは、エチレン基またはプロピレン基であり、
xは、1〜50の数であり、そして
Eは、H、C1 〜C30アルキル、C5 〜C12シクロアルキルまたはC6 〜C30アリールである]
及び
80〜20モル%、好ましくは60〜40モル%の割合の、上記式4で表される二価の構造単位。
詳しくは、上記式13、14及び15の構造単位は、上記式6及び/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、シクロアルキル及びアリール基は8で記載したものと同じ意味を有する。
式13中の基R37及びR38並びに式15中のR39は、式16a)及び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が1〜30のアルコールから誘導される。
Figure 2005509086
この際、
53は、水素、C6 〜C40アルキルまたは次式で表される基であり、
Figure 2005509086
54は、水素、C1 〜C4 アルキルであり、
55は、水素、C1 〜C4 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、
56、R57は、互いに独立して、水素、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。
式6及び7の構造単位を誘導体化するためには、式HNR6 7 8 のアルキルアミンを少なくとも50重量%の割合で、そして式16a)及びb)で表されるポリエーテルアミンもしくはアルカノールアミンを多くとも50重量%の割合で含む混合物が好ましく使用される。
使用されるポリエーテルアミンの製造は、例えば、ポリグリコール類の還元的なアミン化によって行うことができる。更に、第一アミノ基を含むポリエーテルアミンの製造は、アクリルニトリルにポリグリコール類を付加し、次いで触媒作用の下に水素化することによって首尾よく行うことができる。加えて、ポリエーテルアミンは、ポリエーテル類をホスゲンもしくは塩化チオニルと反応させ、次いでアミン化してポリエーテルアミンとすることによっても製造することができる。本発明に従い使用されるポリエーテルアミンは、例えば、(R) Jeffamine(Texaco)の名称で商業的に入手することができる。それらの分子量は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及び7の構造単位の誘導体化のための他の方法は、ポリエーテルアミンの代わりに式16a)もしくは16b)のアルカノールアミンを用い、次いでこれをオキシアルキル化することからなる。
酸無水物1モル当たり、0.01〜2モル、好ましくは0.01〜1モルのアルカノールアミンが使用される。その反応温度は50〜100℃である(アミドの形成)。第一アミンの場合は、その反応は100℃より高い温度で行われる(イミドの形成)。
上記のオキシアルキル化は、通常は、NaOHまたはNaOCH3 などの塩基による触媒作用の下に、ガス状アルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド(EO)及び/またはプロピレンオキシド(PO)を導入することによって、70〜170℃の温度下に行われる。通常は、ヒドロキシル基1モル当たり1〜500モル、好ましくは1〜100モルの量のアルキレンオキシドを加える。
適当なアルカノールアミンとしては、例えば、次のもの、すなわち、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及びこれらの混合物が挙げられる。
第一アミンとしては、例えば、次のもの、すなわち、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、更には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、及びこれらの混合物が挙げられる。
第二アミンとしては、例えば、次のもの、すなわち、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、ジヤシ脂肪アミン、ジ獣脂肪アミン及びこれらの混合物が挙げられる。
アルコールとしては、例えば、次のもの、すなわち、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−、sec−もしくはtert−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、獣脂肪アルコール、ベヘニルアルコール及びこれらの混合物が挙げられる。適当な例は、ヨーロッパ特許出願公開第688796号明細書に記載されている。
10.N−C6 〜C24アルキルマレインイミドと、C1 〜C30ビニルエステル、ビニルエーテル及び/または炭素原子数が1〜30のオレフィン(例えばスチレンまたはα−オレフィン)からなるコポリマー及びターポリマー。これは、先ず、酸無水物基を含むポリマーを、式H2 NR6 のアミンと反応させるかまたはそのジカルボン酸をイミド化し、次いで共重合することによって得ることができる。この際好ましいジカルボン酸はマレイン酸または無水マレイン酸である。この際、好ましいものは、10〜90重量%の割合のC6 〜C24−α−オレフィンと90〜10重量%の割合のN−C6 〜C22−アルキルマレイン酸イミドからなるコポリマーである。
櫛状ポリマーは、例えば、以下の式で表すことができる。
Figure 2005509086
式中、
Aは、R' 、COOR' 、OCOR' 、R" −COOR' または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' 、アリール基または複素環式基であり、
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、炭素原子数が8〜150の炭化水素鎖であり、
R" は、炭素原子数が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。
本発明の添加剤とパラフィン分散剤、樹脂または櫛状ポリマーとの混合比(重量部)は、それぞれ、1:10〜20:1、好ましくは1:1〜10:1である。
本発明による添加剤成分は、それぞれ別々にまたは混合物として鉱油または鉱油蒸留物に加えることができる。好ましい態様の一つでは、個々の添加剤構成分または対応する混合物を、中間留分に加える前に、有機溶媒または分散媒体に溶解もしくは分散させる。その溶液または分散液は、添加剤もしくは添加剤混合物を通常5〜90重量%、好ましくは5〜75重量%の量で含む。
この際、適当な溶媒または分散媒体は、脂肪族及び/または芳香族炭化水素もしくは炭化水素混合物、例えば、ベンジン留分、ケロシン、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商業的な溶剤混合物、例えばソルベントナフサ、(R) Shellsol AB、(R) Solvesso 150、(R) Solvesso 200、(R) Exxsol、(R) ISOPARタイプ及び(R) Shellsol Dタイプのものである。場合によっては、2−エチルヘキサノール、デカノール、iso−デカノールまたはiso−トリデカノールなどの極性の可溶化剤を加えてもよい。
本発明の添加剤によって低温特性が向上された鉱油または鉱油蒸留物は、鉱油または鉱油蒸留物の重量を基準にして0.001〜2重量%、好ましくは0.005〜0.5重量%の量で該添加剤を含む。
本発明の添加剤は、動物性油、植物性油または鉱油の低温流動特性を向上させるのに特に適している。また同時に、この添加剤は、曇り点以下の温度において、析出したパラフィンの分散状態を向上させる。これらは、中間留分に使用するのに特に適している。中間留分とは、特に、原油を蒸留することによって得られそして120〜450℃の範囲の沸点を有する鉱油、例えばケロシン、ジェット燃料、ディーゼル油及暖房用油のことである。好ましくは、本発明の添加剤は、硫黄を350ppm以下、特に好ましくは200ppm未満、特に50ppm未満の量でしか含まない低硫黄中間留分に使用される。更に、好ましくは、本発明の添加剤は、95%蒸留点が365℃以下、特に350℃以下、特殊な場合には330℃以下であり、そして炭素原子数が18〜24のパラフィンを多量に含む他に、炭素原子数が24以上の鎖長を有するパラフィンを少量含む中間留分に使用される。本発明の添加剤は、潤滑油中の成分として使用することもできる。
上記の鉱油または鉱油蒸留物は、更に別の通常の添加剤、例えば脱蝋助剤、腐食防止剤、酸化防止剤、潤滑性向上剤、スラッジ防止剤、セタン価向上剤、洗浄性添加剤、曇り除去剤(dehazer)、伝導性向上剤または着色料も含むことができる。
以下のエステルAを、芳香族溶媒中の50%濃度溶液として使用した(EOはエチレンオキシド、POはプロピレンオキシドを意味する)。
Figure 2005509086
流動性向上剤として使用したエチレン−コポリマー(構成分B)の特性
粘度の測定は、平板−円錐測定システムを備えた回転式粘度計(Haake RV20)を用いて140℃でISO3219/Bに従い行った。
Figure 2005509086
添加剤は、取り扱い易いようにソルベントナフサまたはケロシン中の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(構成分C)の特性
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(構成分D)の特性
D1) ドデセニル−スピロビスラクトンと、第一獣脂肪アミン及び第二獣脂肪アミンからなる混合物との反応生成物
D2) C14/C16−α−オレフィン、無水マレイン酸及びアリルポリグリコールからなるターポリマーと2当量のジ獣脂肪アミンとの反応生成物
試験油の特性
沸騰特性データの測定は、ASTM D−86に従い、CFPP値の測定は、EN116に従い、そして曇り点の測定は、ISO3015に従い行った。
Figure 2005509086
添加剤の作用
表4には、従来技術と比較して優れた本発明の添加剤の作用を、CFPP試験(EN116に従う低温濾過器目詰まり試験)に基づき、鉱油及び鉱油蒸留物にエチレンコポリマーと共に使用した場合について記載する。
中間留分中でのパラフィン分散性は、以下に記載のように、短時間沈降試験で測定した。
表に記載の添加剤成分と混合した中間留分150mlを、低温室に置いた200mlメスシリンダー中で、−2℃/時間の速度で−13℃に冷却し、そしてこの温度で16時間置いた。次いで、沈降したパラフィン相並びにその上にある油相の体積及び外観を目視で測定、評価した。沈降体積が少ない上にそれと同時に均一に濁った油相となること、または沈降体積が大きい上に透明な油相となることが、良好なパラフィン分散性を意味する。更に、下部の20体積%を分取し、ISO3015に従いその曇り点を測定した。この下相の曇り点(CPKS)が油の空値から僅かにだけ異なることが良好なパラフィン分散性を示す。
表3: 試験油1におけるCFPP作用
本発明のエステルAのCFPP作用を、同量のC及びDとの組み合わせにおいて試験油1において以下に示すように測定した。
Figure 2005509086
表4: 試験油2におけるCFPP作用
添加剤構成分Aを、5部のB2)と混合し、そして試験油2においてそれのCFPP作用について試験した。
Figure 2005509086
表5:試験油3におけるCFPP及び分散作用
試験油3での分散性試験のために、全ての測定において追加で200ppmの添加剤B1)を計量添加した。
Figure 2005509086
表6:試験油4におけるCFPP及び分散作用
試験油4での分散性試験のために、全ての測定において追加で200ppmの添加剤B1を計量添加した。
Figure 2005509086
表7:試験油1におけるCFPP及び分散作用
試験油1での分散性試験のために、全ての測定において追加で75ppmの添加剤B3を計量添加した。
Figure 2005509086

Claims (15)

  1. 少なくとも3個のOH基を有するアルコキシル化されたポリオールの脂肪酸エステル(A)を少なくとも一種及びアルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)を少なくとも一種含む、硫黄含有率が最大で0.05重量%の中間留分用の添加剤。
  2. アルコキシル化されたポリオール(A)が、アルキレンオキシド1〜100モルと反応させた、3個以上のOH基を有するポリオールから誘導されたものである、請求項1の添加剤。
  3. アルコキシル化されたポリオール(A)が、炭素原子数が8〜50の脂肪酸によりエステル化されている、請求項1及び/または2の添加剤。
  4. アルコキシル化されたポリオール(A)が、炭素原子数が8〜50の脂肪酸の少なくとも一種及び脂溶性多価カルボン酸の少なくとも一種からなる混合物によりエステル化されている、請求項1〜3の一つまたはそれ以上の添加剤。
  5. アルコキシル化されたポリオール(A)がグリセリンから誘導されたものである、請求項1〜4の一つまたはそれ以上の添加剤。
  6. 脂肪酸エステル(A)が、15mgKOH/g未満のOH価を有する、請求項1〜5の一つまたはそれ以上の添加剤。
  7. アルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)のアルキル基が1〜50個の炭素原子を有する、請求項1〜6の一つまたはそれ以上の添加剤。
  8. アルキルフェノール−アルデヒド樹脂(C)が、炭素原子数が1〜10の少なくとも一種のアルデヒドから誘導されたものである、請求項1〜7の一つまたはそれ以上の添加剤。
  9. 追加的に、エチレンコポリマーを含む、請求項1〜8の一つまたはそれ以上の添加剤。
  10. エチレンコポリマーが、炭素原子数が2〜15の脂肪族カルボン酸の不飽和ビニルエステルの少なくとも一種を含む、請求項9の添加剤。
  11. エチレンコポリマーが、エチレンの他に、10〜40モル%の割合でコモノマーを含む、請求項9及び/または10の添加剤。
  12. 炭素原子数が8〜36の第二脂肪アミンのアミン塩及び/またはアミドを含む極性窒素含有パラフィン分散剤を追加的に含む、請求項1〜11の一つまたはそれ以上の添加剤。
  13. 添加剤を5〜90重量%の割合で含む、有機溶媒または有機分散媒体中の請求項1〜12の一つまたはそれ以上の添加剤の分散液。
  14. 請求項1〜12の一つまたはそれ以上の添加剤を含む、硫黄含有率が最大で0.05重量%の中間留分。
  15. 硫黄含有率が最大で0.05重量%の中間留分の低温流動性及びパラフィン分散性を向上させるために、請求項1〜12の一つまたはそれ以上の添加剤を使用する方法。
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