JP2012530840A - 相乗性の洗剤と活性金属化合物との組合せ物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の組成物は、第4級アンモニウム塩を含む。この第4級アンモニウム塩は、次の(i)と(ii)との反応生成物であることができる:
(i)次の(a)、(b)及び(c)を含むことができる少なくとも1種の化合物:
(a)ヒドロカルビル置換アシル化剤と、該アシル化剤と縮合することができる酸素又は窒素原子を含有する化合物との縮合生成物であって、少なくとも1個の第3アミノ基を有する前記縮合生成物;
(b)少なくとも1個の第3アミノ基を有するポリアルケン置換アミン;及び
(c)ヒドロカルビル置換フェノール、アルデヒド及びアミンから誘導された、少なくとも1個の第3アミノ基を有するマンニッヒ(Mannich)反応生成物;並びに
(ii)化合物(i)の第3アミノ基を第4級窒素に転化させるのに好適な第4級化剤。
前記第4級化剤は、硫酸ジアルキル、ハロゲン化ベンジル、ヒドロカルビル置換カーボネート;ヒドロカルビルエポキシドと酸との組合せ物又はそれらの混合物を含むことができる。
1つに実施形態において、第4級塩洗剤は、
(i)(a)ヒドロカルビル置換アシル化剤と、該アシル化剤と縮合することができる酸素又は窒素原子を含有する化合物との縮合生成物であって、少なくとも1個の第3アミノ基を有する前記縮合生成物と、
(ii)化合物(i)の第3アミノ基を第4級窒素に転化させるのに好適な第4級化剤と
の反応生成物を含む。
(R1)(R2)C=C(R3)(CH(R4)(R5)) (I)
(ここで、R1、R2、R3、R4及びR5は独立して水素又は炭化水素ベース基である)
で表される任意のオレフィン結合含有化合物が包含される。ある実施形態において、R3、R4及びR5の内の少なくとも1つは少なくとも20個の炭素原子を有する炭化水素ベース基である。
で表されるビニリデン基であり、ある実施形態においては、
であることができる。
(i)次式:
Rm−Ar−Zc (VI)
の芳香族化合物と、
(ii)上記の式(IV)及び式(V)の化合物のような少なくとも1種のカルボン酸反応成分と
の縮合生成物であることができる。
[ここで、式(VI)中、
各Rは独立してヒドロカルビル基であり、
mは0又は1〜6までの整数であり、但し、mは置換のために利用可能な対応するAr基の原子価数を超えないものとし、
Arは5〜30個の炭素原子と、随意としての0〜3個の置換基(例えばアミノ、ヒドロキシ−若しくはアルキル−ポリオキシアルキル、ニトロ、アミノアルキル、及びカルボキシ基)又はこの随意としての置換基2種以上の組合せ物とを有する芳香族基又は部分であり、
Zは−OH、−O、低級アルコキシ基又は−(OR10)bOR11(ここで、各R10は独立して二価ヒドロカルビル基であり、bは1〜30の数であり、R11は−H又はヒドロカルビル基であり、cは1〜3の範囲の整数である)である。]
数平均分子量1000の高ビニリデンポリイソブチレンと無水マレイン酸とを反応させることによって調製されたポリイソブチレンコハク酸無水物(100pbw)を80℃に加熱し、撹拌機、凝縮器、サブラインの添加パイプに取付けられた供給ポンプ、窒素ライン及び熱電対/温度制御システムを備えたジャケット付き反応容器に装入する。この反応容器を100℃に加熱する。ジメチルアミノプロピルアミン(10.9pbw)を反応に、バッチ温度を120℃以下に保ちながら、8時間かけて装入する。次いで反応混合物を150℃に加熱し、温度を4時間保って、第4級化されていないスクシンイミド洗剤を得る。
第4級化されていないスクシンイミド洗剤を、上記のポリイソブチレンコハク酸無水物(100pbw)と希釈剤オイルpilot 900(17.6pbw)との混合物から、次のようにして調製する。まず、この混合物を窒素雰囲気下で110℃において撹拌しながら加熱する。ジメチルアミノプロピルアミン(DMAPA、10.8pbw)を、115℃以下のバッチ温度を維持しながら、45分かけてゆっくり加える。反応温度を150℃に上昇させ、さらに3時間保つ。得られた化合物は、DMAPAスクシンイミドの第4級化されていない洗剤である。この第4級化されていないスクシンイミド洗剤の一部(100pbw)を撹拌しながら90℃に加熱する。硫酸ジメチル(6.8pbw)を反応容器に装入し、窒素シール下で300rpmにおいて撹拌を再開する。その結果としての発熱がバッチ温度を約100℃に上昇させる。反応を100℃に3時間保った後に、冷ましてデカンテーションする。得られた生成物は、硫酸ジメチル第4級アンモニウム塩を含有する。
1つに実施形態において、第4級アンモニウム塩は、(i)(b)少なくとも1個の第3アミノ基を有するポリアルケン置換アミンと(ii)化合物(i)の第3アミノ基を第4級窒素に転化させるのに好適な第4級化剤との反応生成物である。
R12R13NH (IX)
(ここで、R12及びR13はそれぞれ独立して水素、炭化水素、アミノ置換炭化水素、ヒドロキシ置換炭化水素、アルコキシ置換炭化水素、又はアシルイミドイル基であり、但し、R12及びR13の両方が水素であることはできない)
によって特徴付けることができる。このアミンは、少なくとも1種の第1アミン(H2N−)又は第2アミン(H−N<)基の存在によって特徴付けることができる。これらのアミン又はそれらを用いて調製されるポリアルケン置換アミンは、第3アミノ基を少なくとも1個含有することを確実にするために、必要に応じてアルキル化することができる。好適なモノアミンの例には、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、n−ブチルアミン、ジブチルアミン、アリルアミン、イソブチルアミン、ココアミン、ステアリルアミン、ラウリルアミン、メチルラウリルアミン、オレイルアミン、N−メチル−オクチルアミン、ドデシルアミン、ジエタノールアミン、モルホリン、及びオクタデシルアミンが包含される。
各R14は独立して水素又は典型的には30個までの炭素原子を有するヒドロカルビル基であり、
アルキレン基は典型的には8個未満の炭素原子を有するアルキレン基である)
に従うアルキレンアミンが主として包含される。このアルキレンアミンには、主として、エチレンアミン、ヘキシレンアミン、ヘプチレンアミン、オクチレンアミン、その他のポリメチレンアミンが包含される。これらは、特定的には、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、プロピレンジアミン、デカメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ジ−(ヘプタメチレン)トリアミン、トリプロピレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、トリメチレンジアミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジ−(トリメチレン)トリアミン、アミノプロピルモルホリン及びジメチルアミノプロピルアミンによって例示される。上に例示した2種以上のアルキレンアミンを縮合させることによって得られるもののようなもっと高級な類似体も同様に有用である。テトラエチレンペンタミンが特に有用である。
塩素及び塩化水素ガスを取り扱うのに適した装置(ガラス反応器、ガラス撹拌機、PTFEジョイント、熱電対用ガラスサーモウェル)を水酸化ナトリウムスクラバーに連結する。このガラス容器に低ビニリデン1000Mnポリイソブチレン(PIB、100g)を装入し、110〜120℃に加熱する。この反応器に塩素(70g)を7時間かけて吹き込む。次いでこの反応混合物を110〜120℃において一晩窒素でスパージして、HClを除去する。
1つに実施形態において、第4級アンモニウム塩は、(i)(c)マンニッヒ反応生成物と(ii)化合物(i)の第3アミノ基を第4級窒素に転化させるのに好適な第4級化剤との反応生成物である。好適なマンニッヒ反応生成物は、第3アミノ基を少なくとも1個有し、ヒドロカルビル置換フェノール、アルデヒド及びアミンの反応から調製される。
1000Mnポリイソブチレンから調製されたアルキル化フェノール(800g)及びSO-44希釈剤オイル(240g)を上の記載に適合する反応容器に装入する。この容器を窒素シールし、混合物を100rpmにおいて撹拌する。この混合物にホルマリン(55.9g)を50分かけて加える(滴下)。その後に、ジメチルアミン(DMA、73.3g)をさらに50分かけて加える(滴下)。この混合物を68℃に加熱して1時間保つ。この混合物を次いで106℃に加熱してさらに2時間保つ。次いで混合物の温度を130℃に上昇させて30分保ち、その後に昆布を周囲温度まで冷ます。この混合物を真空蒸留(130℃、−0.9バール)によって精製して残留水を除去して、DMAマンニッヒを得た。
上記の任意の第4級アンモニウム塩洗剤を調製するのに好適な第4級化剤には、硫酸ジアルキル、ハロゲン化ベンジル、ヒドロカルビル置換カーボネート、酸と組み合わせて用いられるヒドロカルビルエポキシド、又はそれらの混合物が包含される。
で表されるヒドロカルビルエポキシドであることができる。好適なヒドロカルビルエポキシドの例には、スチレンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチルベンオキシド、C2〜C50エポキシド、又はそれらの組合せ物が包含される。
ある実施形態において、本発明の洗剤組成物は、酸素含有洗剤を含む。酸素含有洗剤は、酸の形の少なくとも2個のカルボキシ官能基又は酸無水物の形の少なくとも1個のカルボキシ官能基で置換された炭化水素を含むことができる。ある実施形態において、この添加剤は、酸又は酸無水物の形の少なくとも2個のカルボキシ官能基で置換された炭化水素である。別の実施形態において、この添加剤は、ヒドロカルビル置換コハク酸アシル化剤である。別の実施形態において、この置換炭化水素添加剤は、二量体酸化合物である。さらに別の実施形態において、本発明の置換炭化水素添加剤には、この項に記載した2種以上の添加剤の組合せ物が包含される。
シールされた容器中に100℃においてGlissopalTM 1000(18.18kg)を装入する。この容器を167℃に加熱し、真空にする。次いでこの容器を175℃に加熱しながら窒素雰囲気(1バール)によって加圧する。材料が175℃に達したら、トレース配管を備えたジャケット付きシリンジポンプ(ISCOポンプ)によって無水マレイン酸(2.32kg)を約9時間かけて加える。無水マレイン酸を供給している間に反応温度が175℃からゆっくり上昇して装入終了時に225℃になった。次いで反応を225℃にさらに10時間保つ。得られたポリイソブチレンコハク酸無水物(PIBSA)は、100oCにおいて570cSt(mm/秒)の動粘性率及び127mgKOH/gの合計酸価(TAN)を有していた。
例O−1のPIBSA(340g)を反応容器に装入し、PilotTM 900(60g)と混合する。容器の内容物を400rpmにおいて1時間撹拌し、次いで90℃に加熱する。次いでこの容器に窒素を装入して不活性雰囲気にする。この混合物に水(5.9g)を10分かけて加える。次いでこの混合物を2時間撹拌する。得られた加水分解されたPIBSAは、163mg/KOHの総酸価及び100℃において500mm/秒(cSt)の動粘性率を有していた。生成した生成物は、85重量%の加水分解生成物及び15重量%のPilot(登録商標)900を含有していた。カルボニル対水の比は0.5:1だった。
本発明の組成物は、金属含有燃料触媒を含む。
nはエチレンオキシド単位の数を表し、これは例えば0〜12であることができ、
Mは水素、ナトリウム又はカリウム原子を表す。
{ここで、R4は直鎖状又は分岐鎖状アルキル基(これは特に4〜2個の炭素原子を有することができる)であり、
nは例えば12までであることができる整数であり、
R5は−CH2COOH等のカルボン酸残基である}
を有するポリオキシエチレン化アルキルエーテルカルボキシレートであることができる。このタイプの両親媒性化合物には、Kao Chemicals社よりAKIPO(登録商標)の商品名で販売されているものが包含される。
本発明の燃料組成物は、上記の燃料添加剤と液体燃料とを含み、内燃エンジンの燃料として有用である。また、燃料は、上記の燃料添加剤を含む添加剤組成物の成分であることもできる。
本発明の組成物は、1種以上の追加の機能性添加剤、溶剤又は希釈剤を随意に含む。
1つに実施形態において、(A)洗剤組成物と(B)活性金属化合物とを含む本発明の組成物は、直接添加によって燃料と一緒にされ、この燃料は排気ガスシステム粒状トラップを備えたエンジンを運転するために用いられる。本発明の組成物を含有する燃料は、燃料タンク中に入れられ、エンジンに送出されてそこで燃焼し、金属化合物はDPF中に採集された粒子の発火温度を低下させる。別の実施形態においては、本発明の組成物を搭載しておき、燃料とは別に別個の組成物ディスペンサーにおいてエンジン(例えば自動車、バス、トラック等)によって装置を始動させる。かかる実施形態においては、エンジン運転中に組成物が燃料と一緒に又はブレンドされる。その他の技術は、本発明の組成物を動力車のタンクに入れる前に燃料貯蔵所の燃料及び/又は燃料タンクに加えることから成る。
この分散体は、次のようにして調製される:最初に、酢酸鉄の溶液を調製した。412.2gの98%Fe(NO3)5H2Oをビーカーに導入し、脱塩水を2リットルの容量になるまで加える。この溶液はFe0.5Mだった。10%アンモニア650ミリリットルを周囲温度において撹拌しながら滴下してpH7にした。これを4500rpmにおいて10分間遠心分離した。母液を除去した。水中の懸濁液中に取り出して総容量2650cm3にした。10分間撹拌した。4500rpmにおいて10分間遠心分離し、次いで脱塩水中の懸濁液中に取り出して2650cm3にした。30分間撹拌した。次いで濃酢酸206ミリリットルを加えた。これを一晩撹拌した。溶液は透明だった。次いで、パドル型撹拌機を備え且つ脱塩水500cm3から成る初期原料を加えた1リットルの反応器から成る連続式装置中で固体を沈殿させた。この反応容量をオーバーフローによって一定に保った;上記の酢酸鉄溶液及び10Mアンモニウム溶液を含有させた2つの供給フラスコ。酢酸鉄溶液及び10Mアンモニア溶液を加えた。pHが8で一定に保たれるように、2つの溶液の流量を一定にした。得られた沈殿を4500rpmにおいて10分間遠心分離することによって母液から分離した。95.5gの回収された水和物、21.5%乾燥抽出物(即ち20.0g当量のFe2O3又は0.25モルのFe)を、31.5gのイソステアリン酸及び85.8gのISOPAR Lを含有する溶液中に再分散させた。この懸濁液を、恒温浴及び撹拌機を備えたジャケット付き反応器中に導入した。この反応アセンブリを90℃に5時間30分間加熱した。冷却後、試験管に移した。脱混合が観察され、水性相及び有機相が回収された。
例2A.
上記の例Q−1に記載したものと実質的に同様の方法によって、ジメチルアミノプロピルアミンスクシンイミド、2−エチルヘキシルアルコール及び酢酸から、プロピレンオキシドで第4級化することによって誘導されたスクシンイミド第4級アンモニウム塩から成る洗剤組成物を調製した。
例2Aのスクシンイミド第4級アンモニウム塩50pbwと酸素含有洗剤18pbwとを混合することによって、洗剤組成物を調製する。すべてのpbw値は溶剤なしを基準とする。成分の混合は、周囲条件において実施する。酸素含有洗剤は、数平均分子量1000の高ビニリデンポリイソブチレンと無水マレイン酸とから誘導されるポリイソブチレンコハク酸無水物であり、例O−1に記載したものと実質的に同様の方法によって調製される。
スクシンイミド第4級アンモニウム塩35pbwと酸素含有洗剤9pbwとを用いたことを除いて、例2Bの手順に従って、洗剤組成物を調製する。すべてのpbw値は溶剤なしを基準とする。
例O−2に記載したものと実質的に同様の方法によって酸素含有洗剤を水と反応させることによって加水分解してポリイソブチレンコハク酸を生成させたことを除いて例2Bの手順に従って、洗剤組成物を調製する。
例2Aの手順に従って洗剤組成物を調製したが、但し、スクシンイミド第4級アンモニウム塩は、ジメチルアミノプロピルアミンスクシンイミド及び硫酸ジメチルから、例Q−2に記載したものと実質的に同様の方法によって調製され、但し、より多くの溶剤を存在させて石油ナフサ溶剤中に65重量%の活性物質レベルを有する混合物をもたらした。
例O−2に記載したものと実質的に同様の方法によって酸素含有洗剤を水と反応させることによって加水分解してポリイソブチレンコハク酸を生成させたことを除いて例2Cの手順に従って、洗剤組成物を調製する。
コロイド分散体Aと例2A又は2Fの洗剤との混合物から成る2種の添加剤を、室温において制御された割合で各液体を混合することによって、調製する。
用いた燃料の説明:この試験のために、3種の燃料を用いた:
・British Petroleum(BP)社よりBP Ultimateの商品名で販売されているディーゼル燃料;
・バイオ燃料を約6容量%含有するB5タイプの試験ディーゼル燃料;
・バイオ燃料を約11容量%含有するB10タイプの試験ディーゼル燃料。
表1に、B5及びB10燃料の主な特徴を与える。
・添加剤A:14.8mg
・添加剤B:26.6mg
・添加剤C:34.4mg
例4からの3つのディーゼル燃料の耐酸化性を、3種の添加剤A、B及びCのそれぞれを添加して又は添加しないで、測定した。
いくつかのサンプルを調製して、インジェクターの汚染を減らす能力を評価するために16時間DW10エンジン試験で試験した。このDW10エンジン試験は、欧州規格諮問委員会(CEC)F-98-08 DW10試験プロトコルを用いたスクリーン試験であり、Peugeot DW-10エンジンを用いる。これは、ライトデューティー直接噴射、コモンレールエンジン試験であり、エンジンパワーロスを測定する。これは燃料洗剤添加剤効率に関するものであり、パワーロス値が低ければ低いほど洗剤の性能が良好であることを示す。試験エンジンは、市場に出される新しいエンジンを代表するものであり、試験方法はこの分野において周知である。
2.サンプルB、G、H及びLに用いた第4級塩洗剤は、上記の例2Aの洗剤組成物である。
3.サンプルIに用いた第4級アンモニウム塩洗剤は、上記の例2Eの洗剤組成物である。
4.この試験で用いた酸素含有洗剤は、上記の例2Fに記載した酸素含有洗剤である。
5.SMEは大豆油メチルエステルである。CEC DF-79-04燃料は10重量%のレベルにSMEでトップ処理した。
6.用いた市販のディーゼル燃料は、EN 590仕様を満たすULSD燃料である。
7.市販のB5バイオ燃料は、表1に詳細に記載したB5燃料と同じ入手元からのものであるが、ロットが違うものであり、実質的に同じ特性を有する。
8.CEC RF-93-T-95燃料は、亜鉛でトップ処理して燃料1kg当たりZn1mgのレベルにしたものである。
上記の例3において規定した添加剤A及びCの、粒子フィルターの再生についての性能を、PCM社より販売されているDW12TED14エンジン(4気筒、空冷式ターボ、2.2リッター、パワー97.5kw)を用いたドライビングベンチについて、評価した。用いた排気管は、Pt含有酸化触媒及びその後方の炭化ケイ素粒子フィルターを備えた市販の管である(4.1L、5.66×10インチ)。これらの試験のために用いた燃料は、EN590規格に適合した市販の燃料であり、硫黄を3ppm含有し、バイオ燃料を5%含有するものである。
Claims (17)
- (A)第4級アンモニウム塩洗剤(1)を含む洗剤組成物;及び
(B)有機相と非晶質形態の鉄化合物の粒子と少なくとも1種の両親媒性物質とを含むコロイド分散体の形にある活性金属含有化合物:
を含む組成物。 - 前記洗剤組成物(A)が酸素含有洗剤(2)をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記第4級アンモニウム塩洗剤が、
(i) 次の(a)、(b)又は(c):
(a)ヒドロカルビル置換アシル化剤と、該アシル化剤と縮合することができる酸素又は窒素原子を含有する化合物との縮合生成物であって、少なくとも1個の第3アミノ基を有する前記縮合生成物;
(b)少なくとも1個の第3アミノ基を有するポリアルケン置換アミン;又は
(c)ヒドロカルビル置換フェノール、アルデヒド及びアミンから誘導された、少なくとも1個の第3アミノ基を有するマンニッヒ(Mannich)反応生成物:
を含む少なくとも1種の化合物と、
(ii)化合物(i)の第3アミノ基を第4級窒素に転化させるのに好適な第4級化剤と
の反応生成物を含む、請求項1又は2に記載の組成物。 - 前記第4級アンモニウム塩洗剤が、
(i) ヒドロカルビル置換アシル化剤と、該アシル化剤と縮合することができる酸素又は窒素原子を含有する化合物との縮合生成物であって、少なくとも1個の第3アミノ基をさらに有する前記縮合生成物と、
(ii)硫酸ジアルキル、ハロゲン化ベンジル、ヒドロカルビル置換カーボネート、随意に酸と組み合わされたヒドロカルビルエポキシド又はそれらの混合物を含む第4級化剤と
の反応生成物を含む、請求項1又は2に記載の組成物。 - 前記ヒドロカルビル置換アシル化剤がポリイソブチレンコハク酸無水物であり且つ前記の該アシル化剤と縮合することができる酸素又は窒素原子を含有する化合物がジメチルアミノプロピルアミン、N−メチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、N,N−ジエチルアミノプロピルアミン、N,N−ジメチルアミノエチルアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、ジブチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサメチレンテトラミン又はビス(ヘキサメチレン)トリアミンである、請求項4に記載の組成物。
- 前記酸素含有洗剤がコハク酸無水物又はコハク酸ヘッド基を有するポリイソブチレン化合物である、請求項2〜5のいずれかに記載の組成物。
- (B)のコロイド分散体の鉄化合物粒子の少なくとも85%が一次粒子である、請求項1〜6のいずれかに記載の組成物。
- (B)のコロイド分散体の鉄化合物粒子が1nm〜5nm、より特定的には3nm〜4nmのd50を示す、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物。
- (B)のコロイド分散体の有機相が無極性炭化水素を基剤とする、請求項1〜8のいずれかに記載の組成物。
- (B)のコロイド分散体の両親媒性物質が10〜50個の炭素原子を有するカルボン酸である、請求項1〜9のいずれかに記載の組成物。
- 金属奪活剤、成分(A)(1)若しくは(A)(2)以外の洗剤/分散剤、酸化防止剤、腐蝕防止剤、抑泡剤、解乳化剤、低温流れ改善剤、潤滑剤、バルブシートリセッション添加剤又はそれらの組合せ物をさらに含む,請求項1〜10のいずれかに記載の組成物。
- A.内燃エンジンに次の(i)並びに(ii)を供給することを含む、内燃エンジンの運転方法:
(i) 室温において液体である燃料;並びに
(ii)次の(A)及び(B)を含む組成物:
(A)第4級アンモニウム塩洗剤(1)を含む洗剤組成物;及び
(B)有機相と非晶質形態の鉄化合物の粒子と少なくとも1種の両親媒性物質とを含むコロイド分散体の形にある活性金属含有化合物。 - 前記洗剤組成物(A)が酸素含有洗剤(2)をさらに含む、請求項12に記載の方法。
- (B)のコロイド分散体の鉄化合物粒子の少なくとも85%が一次粒子である、請求項12又は13に記載の方法。
- (B)のコロイド分散体の鉄化合物粒子が1nm〜5nm、より特定的には3nm〜4nmのd50を示す、請求項12〜14のいずれかに記載の方法。
- (A)第4級アンモニウム塩洗剤(1)を含む洗剤組成物;及び
(B)有機相と非晶質形態の鉄化合物の粒子と少なくとも1種の両親媒性物質とを含むコロイド分散体の形にある活性金属含有化合物:
を含み、室温において液体である燃料組成物。 - 前記洗剤組成物(A)が酸素含有洗剤(2)をさらに含む、請求項16に記載の燃料組成物。
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