KR20150098221A - 연료 주입된 엔진에서의 개선된 성능을 위한 연료 첨가제 - Google Patents

연료 주입된 엔진에서의 개선된 성능을 위한 연료 첨가제 Download PDF

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Abstract

본 개시물은 연료 첨가제 농축물, 연료 주입기의 세정 방법, 디젤 연료 주입 엔진에 대한 동력 복원 방법, 연료 조성물, 및 연료 주입 디젤 엔진의 구동 방법을 제공한다. 첨가제 농축물은 (a) 히드로카르빌 치환된 4차 암모늄 내부 염 및 (b) 히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물 유도체 (여기서 히드로카르빌 치환기는 약 450 내지 약 1500 범위의 수 평균 분자량을 가짐) 를 포함한다. 첨가제 농축물에서 (a) 대 (b) 의 중량비는 약 20:1 내지 약 1:2 범위이고, 첨가제 농축물은 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르 및 하기 화학식의 아민 화합물의 반응 생성물이 없다:
Figure pat00014

[식 중, R2 는 수소 또는 1 내지 15 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기이고, R3 은 수소 또는 1 내지 20 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기임].

Description

연료 주입된 엔진에서의 개선된 성능을 위한 연료 첨가제 {FUEL ADDITIVE FOR IMPROVED PERFORMANCE IN FUEL INJECTED ENGINES}
본 개시물은 연료 주입된 엔진의 성능을 개선하는데 유용한 성분의 상조적 조합물을 포함하는 연료 조성물 및 연료 첨가제 및 첨가제 농축물에 관한 것이다. 특히 본 개시물은 내부 연소 엔진용 연료 주입기의 성능을 향상시키는데 효과적인 상조적 연료 첨가제에 관한 것이다.
배경 및 요약:
자동차에서의 연료 경제성, 동력 및 운전 성능 (driveability) 을 최대화하면서 가속을 향상시키고, 배기물을 감소시키고, 헤지테이션 (hesitation) 을 방지하는 것이 오랫동안 요구되고 있다. 따라서, 엔진 성능을 향상시키기 위해 연료 전달 시스템 성능을 개선하기 위한 연료 첨가제가 개발되었다. 예를 들어 특정 첨가제는, 이를 깨끗하게 유지하거나 더러운 주입기를 세정함으로써 최적의 조건 하에 구동되는 디젤 및 스파크 점화 엔진용 연료 주입기를 유지하는데 사용된다. 상기 첨가제는 주입기 내의 내부 침착물을 감소시키는데 효과적인 첨가제를 포함할 수 있다.
히드로카르빌 치환된 무수물 예컨대 폴리이소부테닐 숙신산 무수물 (PIBSA) 및 유도체는 연료 전달 시스템의 다양한 부품 상의 침착물을 세정하는 것에 관하여 공지된 연료 첨가제 세제이다. 그러나 상기 세제의 세정 성능은 흔히 새로운 엔진에서 및 상기 새로운 엔진을 위해 고안된 연료와 함께 사용하기에 불충분함이 발견된다. 예를 들어, 엔진은 이제 대안적 재생 연료에서 실행되도록 고안되고 있다. 상기 재생 연료는 지방산 에스테르 및 기타 바이오연료를 포함할 수 있는데, 이는 엔진용 연료 공급 시스템에서 침착물 형성을 야기하는 것으로 공지되어 있다. 상기 침착물은 연료 흐름을 감소 또는 완전히 차단하여, 바람직하지 않은 엔진 성능을 산출한다.
또한, 저황 연료 및 초저황 연료는 이제 내부 연소 엔진과 관련한 시장에서 통상적이다. "저황" 연료는 연료의 총 중량을 기준으로 50 중량ppm 이하의 황 함량을 갖는 연료를 의미한다. "초저황" 연료는 연료의 총 중량을 기준으로 15 중량ppm 이하의 황 함량을 갖는 연료를 의미한다. 저황 연료는 예를 들어 저황 연료 중의 추가적인 마찰 개질제 및/또는 부식 저해제에 관한 요구로 인해, 통상적 연료보다 엔진에 더 많은 침착물을 형성하는 경향이 있다.
통상적인 4차 암모늄 화합물은 특정 연료를 세정하는데에는 효과적이지만 다른 연료에서 효과적이지 않은 것으로 밝혀졌다. 또한, 상기 화합물은 다른 문제 예컨대 화합물의 음이온성 부분으로부터 연료 중의 침착물 형성을 산출할 수 있는 비공유 결합 음이온을 갖는다.
특정 4차 암모늄 내부 염이 효과적인 것으로 밝혀졌는데, 여기서 통상적 4차 암모늄 염은 성능을 결여한다. 그러나, 4차 암모늄 내부 염은 특정 석유 연료에서 효과가 없을 수 있다. 따라서, 다양한 연료 및 엔진에서 개선된 엔진 성능을 제공하는 연료 첨가제, 첨가제 농축물 및 연료 조성물이 요구된다.
본 개시물에 따르면, 예시적 구현예는 연료 첨가제 농축물, 연료 주입기를 세정하는 방법, 디젤 연료 주입된 엔진에 동력을 재건하는 방법, 연료 조성물, 및 연료 주입 디젤 엔진을 구동시키는 방법을 제공한다. 첨가제 농축물은 하기를 포함한다: (a) 히드로카르빌 치환된 4차 암모늄 내부 염; 및 (b) 디아미드, 산/아미드, 산/에스테르, 2산, 아미드/에스테르, 디에스테르 및 이미드로부터 선택되는 히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물 유도체. 성분 (b) 의 히드로카르빌 치환기는 약 450 내지 약 1500 범위의 수 평균 분자량을 갖는다. 첨가제 농축물에서 (a) 대 (b) 의 중량비는 약 20:1 내지 약 1:2 의 범위이다. 첨가제 농축물은 히드로카르빌 치환 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르의 반응 생성물 및 하기 화학식의 아민 화합물을 포함하지 않는다:
Figure pat00001
[식 중, R2 는 수소 및 약 1 내지 약 15 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로부터 선택되고, R3 은 수소 및 약 1 내지 약 20 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로부터 선택됨].
본 개시물의 또다른 구현예는 연료 주입 디젤 엔진의 주입기 성능을 개선하는 방법을 제공한다. 방법은 연료의 총 중량을 기준으로 상조적 연료 첨가제 약 5 내지 약 500 중량ppm 및 주요량의 연료를 포함하는 연료 조성물로 엔진을 구동시키는 것을 포함한다. 상조적 연료 첨가제는 (a) 히드로카르빌 치환된 4차 암모늄 내부 염; 및 (b) 디아미드, 산/아미드, 산/에스테르, 2산, 아미드/에스테르, 디에스테르 및 이미드로부터 선택되는 히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물 유도체를 포함한다. 성분 (b) 의 히드로카르빌 치환은 약 450 내지 약 1500 범위의 수 평균 분자량을 갖는다. 연료 첨가제에서 (a) 대 (b) 의 중량비는 약 20:1 내지 약 1:2 범위이다. 상조적 첨가제(들) 이 연료에 존재하는 경우, 상조적 첨가제(들) 의 부재 하에 수행된 CEC F98-08 DW10 시험의 더티업 (dirty up) 단계 동안 약 49% 이상의 동력 손실이 회복된다. 또다른 구현예에서, 70% 이상의 손실 동력이 회복된다. 보다 또다른 구현예에서 100% 이상의 손실 동력이 회복된다. 첨가제 농축물은 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르 및 하기 화학식의 아민 화합물의 반응 생성물이 없다:
Figure pat00002
[식 중, R2 는 수소 및 약 1 내지 약 15 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로부터 선택되고, R3 은 수소 및 약 1 내지 약 20 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로부터 선택됨].
본 개시물의 추가 구현예는 연료 주입 엔진의 구동 방법을 제공한다. 방법은 연료의 총 중량을 기준으로 상조적 연료 첨가제 약 5 내지 약 500 중량ppm 및 주요량의 연료를 함유하는 연료 조성물을 엔진에서 연소시키는 것을 포함한다. 상조적 연료 첨가제는 (a) 히드로카르빌 치환된 4차 암모늄 내부 염; (b) (i) 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르 (여기서 성분 (b) 의 히드로카르빌 치환기는 약 450 내지 약 1500 범위의 수 평균 분자량을 가짐) 및 (ii) 화학식 H2N-((CHR1-(CH2)n-NH)m-H 의 폴리아민 (식 중, R1 은 수소이고, n 은 1 이고, m 은 4 임) 으로부터 유래된 반응 생성물 (여기서 (i) 과 반응된 (ii) 의 몰비는 약 0.5:1 내지 약 2:1 범위임); 및 (c) 톨릴트리아졸 및 N,N-비스(2-에틸헥실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 탈활성화제를 포함한다. 연료 첨가제에서 (a) 대 (b) 의 중량비는 약 20:1 내지 약 1:2 범위이고, (b) 대 (c) 의 중량비는 0.5:1 내지 5:1 범위이다. 연료 첨가제는 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르 및 하기 화학식의 아민 화합물의 반응 생성물이 없다:
Figure pat00003
[식 중, R2 는 수소 및 약 1 내지 약 15 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로부터 선택되고, R3 은 수소 및 약 1 내지 약 20 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로부터 선택됨].
본 개시물의 또다른 구현예는 a) 올레일 아미도프로필 디메틸아미노 내부 염; (b) (i) 히드로카르빌 치환된 숙신산 무술 (여기서, 성분 (b) 의 히드로카르빌 치환기는 약 950 의 수 평균 분자량을 가짐), 및 (ii) 테트라에틸렌 펜트아민으로부터 유래된 반응 생성물 (여기서, (i) 과 반응된 (ii) 의 몰비는 약 1.6:1 임); 및 (c) 톨릴트리아졸 및 N,N-비스(2-에틸헥실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민으로부터 선택되는 금속 탈활성화제를 포함하는 연료 첨가제 조성물을 제공한다.
놀랍게도, 특정 히드로카르빌 4차 암모늄 내부 염과 조합된 히드로카르빌 치환된 무수물 및 유도체는, 연료 중에 단독으로 성분 (a) 및 (b) 각각보다 주입기 성능 및 동력 회복 (동력 재건) 을 향상시키는데 상조적으로 더 효과적일 수 있다는 것이 밝혀졌다. 히드로카르빌 치환된 무수물 유도체는 특히 2산, 1산/에스테르, 1산/아미드, 아미드, 에스테르, 이미드 및 혼합물을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 연료 첨가제의 이점은, 첨가제가 연료 주입기에서 형성되는 침착물의 양을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 첨가제가 또한 엔진에 개선된 동력 회복을 제공하기에 충분하게 더러운 연료 주입기 세정에 효과적일 수 있다는 것이다. 성분 (a) 및 (b) 의 조합은 또한 제한 없이 연료 필터 폐색을 감소시키는 것을 포함하는 연료 전달 시스템의 개선에 효과적일 수 있다.
본 개시물의 추가적인 구현예 및 이점은 하기 상세한 설명에서 일부 제시될 것이고/거나, 본 개시 내용을 실시함으로써 학습될 수 있다. 상기 일반적 상세한 설명 및 하기 상세한 설명 모두는 오로지 예시적 및 설명적이며 청구된 바와 같이 본 개시물을 제한하지 않는다는 것이 이해된다.
연료 첨가제의 성분 (a), (b) 및/또는 (c) 는 연료의 주요량에 부수적 양으로 사용될 수 있고, 직접적으로 연료에 첨가되거나 연료에 첨가제 농축물의 성분으로서 첨가될 수 있다.
성분 (a)
내부 연소 엔진의 구동을 개선하기 위한 연료 첨가제의 성분 (a) 는 아민 또는 폴리아민을 사용하여 다양한 익히 공지된 반응 기술에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제 성분 (a) 는 하기 화학식의 3차 아민과 할로겐 치환된 C2-C8 카르복실산, 에스테르, 아미드 또는 이의 염을 반응시킴으로써 제조될 수 있다:
Figure pat00004
[식 중, R1, R2 및 R3 각각은 1 내지 200 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로부터 선택됨].
일반적으로 반응에서 회피되는 것은 히드로카르빌 치환된 카르복실레이트, 카르보네이트, 시클릭-카르보네이트, 페네이트, 에폭시드 또는 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 4차화 작용제이다. 한 구현예에서, 할로겐 치환된 C2-C8 카르복실산, 에스테르, 아미드 또는 이의 염은 클로로-, 브로모-, 플루오로- 및 요오도-C2-C8 카르복실산, 에스테르, 아미드 및 이의 염으로부터 선택될 수 있다. 염은 나트륨, 칼륨, 리튬 칼슘 및 마그네슘 염으로부터 선택되는 알칼리 또는 알칼리 토금속일 수 있다. 반응에서 사용하기에 특히 유용한 할로겐 치환된 화합물은 클로로아세트산의 나트륨 또는 칼륨 염이다.
본원에서 사용된 바와 같은, 용어 "히드로카르빌 기" 또는 "히드로카르빌" 은 이의 일반적 의미로 사용되는데, 이는 당업자에 익히 공지되어 있다. 구체적으로, 이는 분자의 나머지에 직접 부착된 탄소 원자를 갖고 두드러진 탄화수소 성질을 갖는 기를 나타낸다. 히드로카르빌 기의 예는 하기를 포함한다:
(1) 탄화수소 치환기, 즉 지방족 (예를 들어, 알킬 또는 알케닐), 지환족 (예를 들어, 시클로알킬, 시클로알케닐) 치환기, 및 방향족-, 지방족- 및 지환족-치환된 방향족 치환기, 및 시클릭 치환기 (여기서, 고리는 분자의 또다른 부분을 통해 완성됨 (예를 들어, 두 치환기는 함께 지환족 라디칼을 형성함));
(2) 치환된 탄화수소 치환기, 즉 비탄화수소 기를 함유하는 치환기, 이는 본원의 상세한 설명의 맥락에서 두드러진 탄화수소 치환기 (예를 들어, 할로 (특히 클로로 및 플루오로), 히드록시, 알콕시, 메르캅토, 알킬메르캅토, 니트로, 니트로소, 아미노, 알킬아미노 및 술폭시) 를 바꾸지 않음;
(3) 헤테로-치환기, 즉 두드러진 탄화수소 성질을 가지면서, 본 상세한 설명의 맥락에서 탄소 이외의 것을 그 외에는 탄소 원자로 구성된 고리 또는 사슬에 함유하는 치환기. 헤테로원자는 황, 산소, 질소를 포함하고, 치환기 예컨대 카르보닐, 아미도, 이미도, 피리딜, 푸릴, 티에닐, 우레일 및 이미다졸릴을 포함한다. 일반적으로 2 개 이하, 또는 추가 예로서 1 개 이하의 비탄화수소 치환기는 히드로카르빌 기에서 10 개의 탄소 원자마다 존재할 것이고; 일부 구현예에서, 히드로카르빌 기에 비탄화수소 치환기가 없을 것이다.
본원에서 사용된 바와 같은, 용어 "주요량" 은 조성물의 총 중량에 대하여 50 중량% 이상, 예를 들어 약 80 내지 약 98 중량% 의 양을 의미하는 것으로 이해된다. 또한, 본원에서 사용된 바와 같은, 용어 "부수적 양" 은 조성물의 총 중량에 대해 50 중량% 미만의 양을 의미하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "자유 음이온 종이 실질적으로 없는" 은, 대부분의 음이온이 생성물에 공유 결합되어, 만들어진 반응 생성물이 생성물에 이온 결합된 음이온 또는 자유 음이온의 임의의 실질적 양을 함유하지 않는다는 것을 의미한다. 한 구현예에서, "실질적으로 없는" 은 음이온 종 0 내지 약 2 중량% 미만을 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같은 용어 "초저황" 은 15 중량ppm 이하의 황 함량을 갖는 연료를 의미한다.
한 구현예에서, 모노아민 및 폴리아민을 포함하는 3차 아민은 할로겐 치환된 아세트산 또는 이의 유도체와 반응되어 성분 (a) 를 제공할 수 있다. 적합한 하기 화학식의 3차 아민 화합물이 사용될 수 있다:
Figure pat00005
[식 중, R1, R2 및 R3 각각은 1 내지 200 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로부터 선택됨].
각각의 히드로카르빌 기 R1 내지 R3 은 독립적으로 선형, 분지형, 치환, 시클릭, 포화, 불포화될 수 있거나, 하나 이상의 헤테로원자를 함유할 수 있다. 적합한 히드로카르빌 기는 제한 없이, 알킬 기, 아릴 기, 알킬아릴 기, 아릴알킬 기, 알콕시 기, 아릴옥시 기, 아미도 기, 에스테르 기, 이미도 기 등을 포함할 수 있다. 상기 언급된 히드로카르빌 기 중 임의의 것은 또한 헤테로원자 예컨대 산소 또는 질소 원자를 함유할 수 있다. 특히 적합한 히드로카르빌 기는 선형 또는 분지형 알킬 기일 수 있다. 본 발명의 화합물을 산출하기 위해 반응될 수 있는 아민 반응물질의 일부 대표적 예는 하기이다: 트리메틸 아민, 트리에틸 아민, 트리-n-프로필 아민, 디메틸에틸 아민, 디메틸 라우릴 아민, 디메틸 올레일 아민, 디메틸 스테아릴 아민, 디메틸 에이코실 아민, 디메틸 옥타데실 아민, N-메틸 피페리딘, N,N'-디메틸 피페라진, N-메틸-N'-에틸 피페라진, N-메틸 모르폴린, N-에틸 모르폴린, N-히드록시에틸 모르폴린, 피리딘, 트리에탄올 아민, 트리이소프로판올 아민, 메틸 디에탄올 아민, 디메틸 에탄올 아민, 라우릴 디이소프로판올 아민, 스테아릴 디에탄올 아민, 디올레일 에탄올 아민, 디메틸 이소부탄올 아민, 메틸 디이소옥탄올 아민, 디메틸 프로페닐 아민, 디메틸 부테닐 아민, 디메틸 옥테닐 아민, 에틸 디도데세닐 아민, 디부틸 에이코세닐 아민, 트리에틸렌 디아민, 헥사메틸렌 테트라민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸프로필렌디아민, N,N,N',N'-테트라에틸-1,3-프로판디아민, 메틸디-시클로헥실 아민, 2,6-디메틸피리딘, 디메틸시클로헥실아민, C10-C30-알킬 또는 알케닐-치환된 아미도프로필디메틸아민, C12-C200-알킬 또는 알케닐-치환된 숙신산-카르보닐디메틸아민 등.
아민이 단독으로 1차 또는 2차 아미노 기를 함유하는 경우, 할로겐 치환된 C2-C8 카르복실산, 에스테르, 아미드 또는 이의 염과의 반응 전에 1차 또는 2차 아미노 기 중 하나 이상을 3차 아미노 기로 알킬화하는 것이 필요하다. 한 구현예에서, 1차 아민 및 2차 아민 또는 3차 아민과의 혼합물의 알킬화는 3차 아민으로 완전히 또는 일부 알킬화될 수 있다. 질소 상의 수소를 적절히 고려하고, 필요한 염기 또는 산을 제공하는 것이 필요할 수 있다 (예를 들어, 3차 이하의 아민의 알킬화는 알킬화의 생성물로부터 수소 (양성자) 의 제거 (중성화) 를 필요로 함). 알킬화제, 예컨대 알킬 할라이드 또는 디알킬 술페이트가 사용되는 경우, 1차 또는 2차 아민의 알킬화 생성물은 양성자화 염이고 추가 반응을 위한 아민을 유리시키기 위한 염기의 공급원을 필요로 한다.
성분 (a) 의 제조에서 사용하기 위한 할로겐 치환된 C2-C8 카르복실산, 에스테르, 아미드 또는 이의 염은, 할로겐-치환된 아세트산, 프로판산, 부탄산, 이소프로판산, 이소부탄산, tert-부탄산, 펜탄산, 헵탄산, 옥탄산, 할로-메틸 벤조산 및 이의 이성질체, 에스테르, 아미드 및 이의 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 모노-, 디- 또는 트리오- 클로로- 브로모-, 플루오로- 또는 요오도-카르복실산, 에스테르, 아미드 또는 이의 염으로부터 유래될 수 있다. 카르복실산의 염은 알칼리 또는 알칼리 토금속 염, 또는 암모늄 염 예컨대 제한 없이 할로겐-치환된 카르복실산의 Na, Li, K, Ca, Mg, 트리에틸 암모늄 및 트리에탄올 암모늄 염을 포함할 수 있다. 특히 적합한 할로겐 치환된 카르복실산 또는 이의 염은 클로로아세트산 및 나트륨 또는 칼륨 클로로아세테이트로부터 선택될 수 있다. 3차 아민 반응 물질의 양에 대한 할로겐 치환된 C2-C8 카르복실산, 에스테르, 아미드 또는 이의 염의 양은 약 1:0.1 내지 약 0.1:1.0 의 몰비 범위일 수 있다.
상기 과정에 따라 제조된 내부 염은 제한 없이, (1) 화학식 R-NMe2CH2COO 의 히드로카르빌 치환된 화합물 (식 중, R 은 C1 내지 C30 임); (2) 지방 아미드 치환된 내부 염; 및 (3) 히드로카르빌 치환된 이미드, 아미드 또는 에스테르 내부 염 (여기서 히드로카르빌 기는 8 내지 40 개의 탄소 원자를 가짐) 을 포함할 수 있다. 특히 적합한 내부 염은 폴리이소부테닐 치환된 숙신이미드, 숙신산 디아미드 및 숙신산 디에스테르 내부 염; C8-C40 알케닐 치환된 숙신이미드, 숙신산 디아미드, 및 숙신산 디에스테르 내부 염; 올레일 아미도프로필 디메틸아미노 내부 염; 및 올레일 디메틸아미노 내부 염으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
성분 (b)
첨가제 조성물의 성분 (b) 는 한 구현예에서, 히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물의 유도체이고, 여기서 히드로카르빌 치환기는 약 450 내지 약 1500 범위의 수 평균 분자량을 갖는다. 유도체는 디아미드, 산/아미드, 산/에스테르, 2산, 아미드/에스테르, 디에스테르 및 이미드로부터 선택될 수 있다. 상기 유도체는 (i) 히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물 및 (ii) 물, 알코올, 암모니아, 화학식 H2N-((CHR1-(CH2)n-NH)m-H 의 아민 (식 중, R1 은 수소 또는 탄소수 1 내지 4 의 알킬 기이고, n 은 1 내지 4 의 정수이고, m 은 1-6 의 정수임), 및 이의 혼합물로부터 만들어질 수 있고, 여기서 (i) 과 반응된 (ii) 의 몰비는 약 0.5:1 내지 약 2:1 범위이다.
히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물은 하기 화학식의 히드로카르빌 카르보닐 화합물일 수 있다:
Figure pat00006
[식 중, R4 는 폴리올레핀으로부터 유래된 히드로카르빌 기임].
일부 양상에서 히드로카르빌 카르보닐 화합물은 R4 가 히드로카르빌 잔기, 예를 들어 약 450 내지 약 1500 의 수 평균 분자량을 갖는 폴리알케닐 라디칼인 폴리알킬렌 숙신산 무수물 반응물질일 수 있다. 예를 들어, GPC 에 의해 측정된, R4 의 수 평균 분자량은 약 600 내지 약 1300 범위, 또는 약 700 내지 약 1000 의 범위일 수 있다. 특히 유용한 R4 는 약 950 탈톤의 수 평균 분자량을 갖고, 폴리이소부틸렌을 포함한다. 달리 나타내지 않는 한, 본 명세서에서 분자량은 수 평균 분자량이다.
R4 히드로카르빌 잔기는 선형 또는 분지형 알케닐 단위로부터 선택되는 하나 이상의 중합체 단위를 포함할 수 있다. 일부 양상에서, 알케닐 단위는 약 2 내지 약 10 개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리알케닐 라디칼은 에틸렌 라디칼, 프로필렌 라디칼, 부틸렌 라디칼, 펜텐 라디칼, 헥센 라디칼, 옥텐 라디칼 및 데센 라디칼로부터 선택되는 하나 이상의 선형 또는 분지형 중합체 단위를 포함할 수 있다. 일부 양상에서, R4 폴리알케닐 라디칼은 예를 들어 단독중합체, 공중합체 또는 삼원중합체의 형태일 수 있다. 한 양상에서, 폴리알케닐 라디칼은 이소부틸렌이다. 예를 들어, 폴리알케닐 라디칼은 약 10 내지 약 60 개의 이소부틸렌 기, 예컨대 약 20 내지 약 30 개의 이소부틸렌 기를 포함하는 폴리이소부틸렌의 단독중합체일 수 있다. R4 폴리알케닐 라디칼을 형성하는데 사용되는 폴리알케닐 화합물은 임의의 적합한 방법, 예컨대 통상적인 알켄의 촉매적 올리고머화에 의해 형성될 수 있다.
일부 양상에서, 말단 비닐리덴 기를 갖는 중합체 분자의 비교적 높은 비율을 갖는 고반응성 폴리이소부텐이 R4 기를 형성하는데 사용될 수 있다. 한 예에서, 약 60% 이상, 예컨대 약 70% 내지 약 90% 의 폴리이소부텐은 말단 올레핀계 이중 결합을 포함한다. 고반응성 폴리이소부텐으로 전환하는 것에 대한 산업에서의 일반적 경향이 있고, 익히 공지된 고반응성 폴리이소부텐은 예를 들어 그 전체가 본원에서 참조 인용되는 미국 특허 번호 4,152,499 에 개시되어 있다.
일부 양상에서, 약 1 몰의 말레산 무수물이 폴리알킬렌 1 몰 당 반응될 수 있어, 생성된 폴리알케닐 숙신산 무수물은 폴리알킬렌 치환기 당 약 0.8 내지 약 1 개의 숙신산 무수물 기를 갖는다. 다른 양상에서, 폴리알킬렌 기에 대한 숙신산 무수물 기의 몰비는 약 0.5 내지 약 3.5, 예컨대 약 1 내지 약 1.l 범위일 수 있다.
히드로카르빌 카르보닐 화합물은 임의의 적합한 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 히드로카르빌 카르보닐 화합물을 형성하는 방법은 당업계에 익히 공지되어 있다. 히드로카르빌 카르보닐 화합물을 형성하는데 공지된 방법의 한 예는 폴리올레핀 및 말레산 무수물을 배합하는 것을 포함한다. 폴리올레핀 및 말레산 무수물 반응 물질은 임의로 촉매, 예컨대 염소 또는 과산화물의 사용과 함께, 예를 들어 약 150 ℃ 내지 약 250 ℃ 의 온도로 가열된다. 폴리알킬렌 숙신산 무수물의 제조의 또다른 예시적 방법은 미국 특허 번호 4,234,435 에 기재되어 있고, 이는 본원에서 그 전체가 참조 인용된다.
성분 (b) 에서, 폴리아민 반응 물질은 알킬렌 폴리아민일 수 있다. 예를 들어, 폴리아민은 에틸렌 폴리아민, 프로필렌 폴리아민, 부틸렌 폴리아민 등으로부터 선택될 수 있다. 한 구현예에서, 폴리아민은 에틸렌 디아민, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라민, 테트라에틸렌 페타민 및 펜타에틸렌 헥사민으로부터 선택될 수 있는 에틸렌 폴리아민이다. 특히 유용한 에틸렌 폴리아민은 화학식 H2N-((CHR1-(CH2)n-NH)m-H 의 화합물 (식 중, R1 은 수소이고, n 은 1 이고, m 은 4 임) 이다. 성분 (b) 의 제조를 위한 반응 혼합물에서 반응 물질 (i) 대 (ii) 의 몰비는 0.5:1 내지 약 2:1 범위일 수 있다. 예를 들어, 적합한 몰비는 약 1:1 내지 약 1.6:1 범위일 수 있다.
본 개시물의 구현예에서, 연료, 연료 첨가제 및 첨가제 농축물은 바람직하게는 (c) 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르 및 (d) 하기 화학식의 아민 화합물 또는 이의 염으로부터 유래된 반응 생성물이 없다:
Figure pat00007
[식 중, R2 는 수소 및 탄소수 약 1 내지 약 15 의 히드로카르빌 기로 이루어지는 군으로부터 선택되고, R3 은 수소 및 탄소수 약 1 내지 약 20 의 히드로카르빌 기로 이루어지는 군으로부터 선택됨].
상기 반응 생성물에서, 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르는 또한 하기 화학식의 히드로카르빌 카르보닐 화합물일 수 있다:
Figure pat00008
[식 중, R4 는 약 200 내지 약 3000 범위의 수 평균 분자량을 갖는 히드로카르빌 기이고, 히드로카르빌 기 R4 는 상기 기재된 바와 같음].
연료 또는 연료 첨가제 농축물에서 성분 (a) 및 (b) 의 양은 중량에 의해 20:1 내지 1:2, 예를 들어 약 15:1 내지 약 1:1.5 의 중량비 범위일 수 있다. 연료에서 (a) 대 (b) 의 다른 유용한 중량비는 10:1 내지 1:1 및 5:1 내지 1:1 범위일 수 있다.
본 출원의 일부 양상에서, 본 개시물의 첨가제 조성물의 성분 (a) 및 (b) 는 연료 가용성 담체와 함께 사용될 수 있다. 상기 담체는 다양한 유형, 예컨대 액체 또는 고체, 예를 들어 왁스일 수 있다. 액체 담체의 예는 제한 없이, 미네랄 오일 및 함산소물 (oxygenate), 예컨대 액체 폴리알콕시화 에테르 (또한 폴리알킬렌 글리콜 또는 폴리알킬렌 에테르로 공지됨), 액체 폴리알콕시화 페놀, 액체 폴리알콕시화 에스테르, 액체 폴리알콕시화 아민 및 이의 혼합물을 포함한다. 함산소물 담체의 예는 Henly 등의 1998 년 5 월 19 일에 발행된 미국 특허 번호 5,752,989 에서 찾을 수 있고, 이 담체의 상세한 설명은 본원에서 그 전체가 참조 인용된다. 함산소물 담체의 추가적 예는 Colucci 등의 2003 년 7 월 17 에 공개된 미국 특허 공개 번호 2003/0131527 에 기재된 알킬-치환된 아릴 폴리알콕실레이트를 포함하고, 이의 상세한 설명은 본원에서 그 전체가 참조 인용된다.
다른 양상에서, (a) 및 (b) 의 첨가제 조성물은 담체를 함유하지 않을 수 있다. 예를 들어, 본 개시물의 일부 첨가제 조성물은 미네랄 오일 또는 함산소물, 예컨대 상기 기재된 함산소물을 함유하지 않을 수 있다.
하나 이상의 추가 임의의 화합물은 개시된 구현예의 연료 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 연료는 세탄 개선제, 부식 저해제, 냉각 흐름 개선제 (CFPP 첨가제), 유동점 강하제, 용매, 해유화제 (demulsifier), 윤활 첨가제, 마멸 개질제, 아민 안정화제, 연소 개선제, 분산제, 항산화제, 열 안정화제, 전도성 개선제, 금속 탈활성화제, 마커 염료, 유기 니트레이트 점화 가속화제, 사이클로메틱 망간 트리카르보닐 화합물 등의 통상적 양을 함유할 수 있다. 일부 양상에서, 본원에 기재된 조성물은 첨가제 농축물의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 이하, 또는 다른 양상에서는 약 5 중량% 이하의 하나 이상의 상기 첨가제를 함유할 수 있다. 유사하게, 연료는 통상적인 연료 배합 성분 예컨대 메탄올, 에탄올, 디알킬 에테르 등의 적합한 양을 함유할 수 있다.
개시된 구현예의 일부 양상에서, 지방족 또는 시클로지방족 니트레이트를 포함하는 유기 니트레이트 점화 가속제 (여기서 지방족 또는 시클로지방족 기는 포화되고 약 12 개 이하의 탄소를 함유함) 가 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 유기 니트레이트 점화 가속제의 예는 메틸 니트레이트, 에틸 니트레이트, 프로필 니트레이트, 이소프로필 니트레이트, 알릴 니트레이트, 부틸 니트레이트, 이소부틸 니트레이트, sec-부틸 니트레이트, tert-부틸 니트레이트, 아밀 니트레이트, 이소아밀 니트레이트, 2-아밀 니트레이트, 3-아밀 니트레이트, 헥실 니트레이트, 헵틸 니트레이트, 2-헵틸 니트레이트, 옥틸 니트레이트, 이소옥틸 니트레이트, 2-에틸헥실 니트레이트, 노닐 니트레이트, 데실 니트레이트, 운데실 니트레이트, 도데실 니트레이트, 시클로펜틸 니트레이트, 시클로헥실 니트레이트, 메틸시클로헥실 니트레이트, 시클로도데실 니트레이트, 2-에톡시에틸 니트레이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 니트레이트, 테트라히드로푸라닐 니트레이트 등이다. 상기 물질의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
본 출원의 조성물에서 사용될 수 있는 적합한 임의의 시클로매틱 (cyclomatic) 망간 트리카르보닐 화합물은 예를 들어 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 메틸시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 인데닐 망간 트리카르보닐 및 에틸시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐을 포함한다. 적합한 시클로매틱 망간 트리카르보닐 화합물의 보다 다른 예는 1996 년 11 월 19 일에 발행된 미국 특허 번호 5,575,823 및 1962 년 1 월 2 일에 발행된 미국 특허 번호 3,015,668 에 개시되어 있고, 이들 모두는 본원에서 그 전체가 참조 인용된다.
성분 (c)
본 출원의 조성물에서 유용한 적합한 임의의 금속 탈활성화제의 예는 1984 년 11 월 13 일에 발행된 미국 특허 번호 4,482,357 에 개시되어 있고, 이의 개시 내용은 본원에서 그 전체가 참조 인용된다. 상기 금속 탈활성화제는 예를 들어 살리실리덴-o-아미노페놀, 디살리실리덴 에틸렌디아민, 디살리실리덴 프로필렌디아민 및 N,N'-디살리실리덴-1,2-디아미노프로판을 포함한다.
상기 기재된 성분 (a) 및 (b) 와 함께 사용될 수 있는 기타 금속 탈활성화제는 제한 없이, 벤조트리아졸의 유도체 예컨대 톨릴트리아졸; N,N-비스(헵틸)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민; N,N-비스(노닐)-아르-메틸-1H-벤조-트리아졸-1-메탄아민; N,N-비스(데실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민; N,N-비스(운데실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민; N,N-비스(도데실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민; N,N-비스(2-에틸헥실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민 및 이의 혼합물을 포함한다. 한 구현예에서, 금속 탈활성제는 하기로부터 선택된다: N,N-비스(2-에틸헥실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸; 1-메탄아민; 1,2,4-트리아졸; 벤즈이미다졸; 2-알킬디티오벤즈이미다졸; 2-알킬디티오벤조티아졸; 2-(N,N-디알킬디티오카르바모일)벤조티아졸; 2,5-비스(알킬-디티오)-1,3,4-티아디아졸 예컨대 2,5-비스(tert-옥틸디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-노닐디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-운데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-도데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-트리데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-테트라데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-펜타데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-헥사데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-헵타데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-옥타데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-노나데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(tert-에이코실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 및 이의 혼합물; 2,5-비스(N,N-디알킬디티오카르바모일)-1,3,4-티아디아졸s; 2-알킬디티오-5-메르캅토 티아디아졸; 등. 금속 탈활성화제는 연료 첨가제의 약 0% 내지 약 90%, 및 한 구현예에서 약 0.0005% 내지 약 50% 및 또다른 구현예에서 약 0.0025% 내지 약 30% 범위로 존재한다. 금속 탈활성화제의 적합한 양은 연료 조성물의 총 중량의 약 5 중량ppm 내지 약 15 중량ppm 범위일 수 있다. 본 개시물에 따른 연료 및 연료 첨가제 조성물에서 성분 (b) 대 성분 (c) 의 비율은 약 0.5:1 내지 약 5:1 예컨대 약 1:1 내지 약 3:1 또는 약 1:1 내지 약 2:1 범위일 수 있다.
한 구현예에서, 금속 탈활성제는 연료 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 ppmw 의 농도로 연료에서 사용되는 톨릴트리아졸이다. 따라서, 프리미엄 연료 조성물은 10 ppmw 의 성분 (a), 85 ppmw 의 성분 (b) 및 5 ppmw 의 성분 (c) 를 포함할 수 있다.
다른 시판되는 세제는 본원에서 기재된 첨가제 성분 (a) 및 (b) 와 함께 사용될 수 있다. 상기 세제는 제한 없이 숙신이미드, 만니히 염기 세제 (Mannich base detergent), 및 4차 암모늄 세제를 포함한다. 본 출원의 연료 조성물을 제형화할 때, (a) 및 (b) 의 첨가제 조성물은 엔진 및/또는 크랭크케이스의 연료 시스템 또는 연소 챔버에서의 침착물 형성을 감소 또는 저해하기에 충분한 양으로 사용될 수 있다. 일부 양상에서, 연료는 엔진 침착물, 예를 들어 디젤 및/또는 가솔린 엔진에서의 주입기 침착물의 형성을 제어 또는 감소시키는 상기 기재된 첨가제 조성물의 부수적 양을 함유할 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 연료는 활성 성분을 기준으로, 연료 1 Kg 당 약 5 mg 내지 약 500 mg 의 첨가제 조성물 범위, 예컨대 연료 1 Kg 당 약 10 mg 내지 약 150 mg 범위, 또는 연료 1 Kg 당 약 30 mg 내지 약 100 mg 의 첨가제 조성물 범위의 성분 (a) 및 (b) 의 첨가제 조성물의 총량을 함유할 수 있다. 담체가 사용되는 양상에서, 연료 조성물은 활성 성분을 기준으로, 연료 1 Kg 당 약 1 mg 내지 약 100 mg 범위의 담체, 예컨대 연료 1 Kg 당 약 5 mg 내지 약 50 mg 범위의 담체의 담체의 양을 함유할 수 있다. 활성 성분 기준은 (i) 첨가제 조성물과 연과된 및 이에 남은 미반응 성분, 및 (ii) 만일 있다면, 담체가 사용되는 경우 담체의 첨가 이전에 첨가제 조성물의 제조에서 이의 형성 동안 또는 이후에 사용된 용매(들)의 중량을 배제한다.
상기 기재된 성분 (a) 및 (b), 및 본 발명의 연료를 제형화하는데 사용된 임의의 첨가제를 포함하는 본 출원의 첨가제 조성물은 베이스 연료에 개별적으로 또는 다양한 하위-조합으로 배합될 수 있다. 일부 구현예에서, 본 출원의 첨가제 성분은 첨가제 농축물을 사용하여 동시에 연료에 배합될 수 있는데, 이는 이것이 첨가제 농축물의 형태일 때 성분의 조합에 의해 수득되는 상호간 상용성 및 편리성의 장점을 취하기 때문이다. 또한, 농축물의 사용은 배합 시간을 감소시키고 배합 오류의 가능성을 저하시킬 수 있다.
본 출원의 연료는 디젤 및 가솔린 엔진의 구동에 적용될 수 있다. 엔진은 고정식 엔진 (예를 들어 전력 발생 설비, 펌프장 등에서 사용되는 엔진) 및 이동식 엔진 (예를 들어, 자동차, 트럭, 도로-경사 장비 (road-grading equipment), 군용차 등에서 원동기로서 사용되는 엔진) 모두를 포함한다. 예를 들어, 연료는 임의의 및 모든 가솔린 및 중간 증류물 연료, 디젤 연료, 바이오재생성 연료, 바이오디젤 연료, 기체 액화 (GTL: gas-to-liquid) 연료, 제트 연료, 알코올, 에테르, 케로센, 저황 연료, 합성 연료, 예컨대 피셔 트롭시 연료, 액체 석유 기체, 벙커 오일, 석탄 액화 (CTL: coal to liquid) 연료, 바이오매스 액화 (BTL: biomass to liquid) 연료, 높은 아스팔텐 연료, 석탄으로부터 유래된 연료 (천연, 세정 및 페트코크 (petcoke)), 유전 공학 바이오연료 및 작물 및 이로부터의 추출물, 및 천연 가스를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "바이오재생성 연료" 는 석유 이외의 공급원으로부터 유래되는 임의의 연료를 의미하는 것으로 이해된다. 상기 공급원은 제한 없이, 옥수수, 메이즈 (maize), 대두 및 기타 작물; 풀, 예컨대 수수 (switchgrass), 억새 (miscanthus) 및 혼성 풀 (hybrid grass); 조류, 해초, 식물성 오일; 천연 지방; 및 이의 혼합물을 포함한다. 양상에서, 바이오재생성 연료는 모노히드록시 알코올, 예컨대 1 내지 약 5 개의 탄소 원자를 포함하는 것을 포함할 수 있다. 적합한 모노히드록시 알코올의 비제한적 예는 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, t-부틸 알코올, 아밀 알코올 및 이소아밀 알코올을 포함한다.
사용될 수 있는 디젤 연료는 저황 디젤 연료 및 초저황 디젤 연료를 포함한다. "저황" 디젤 연료는 연료 총 중량을 기준으로 50 중량ppm 이하의 황 함량을 갖는 연료를 의미한다. "초저황" 디젤 연료 (ULSD) 는 연료의 총 중량을 기준으로 15 중량ppm 이하의 황 함량을 갖는 연료를 의미한다. 또다른 구현예에서, 디젤 연료는 실질적으로 바이오디젤 연료 성분이 없다.
따라서, 본 출원의 양상은 하나 이상의 연소 챔버 및 연소 챔버와 유체 연결된 직접 연료 주입기 하나 이상을 갖는 엔진의 주입기 침착물의 양을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 또다른 양상에서, 본원에 기재된 성분 (a) 및 (b) 를 함유하는 첨가제는 성분 (c) 및 기타 숙신이미드 세제, 숙신이미드 세제의 유도체 및/또는 하나 이상의 폴리올레핀 기를 갖는 4차 암모늄 염; 예컨대 폴리모노-올레핀의 4차 암모늄 염, 폴리히드로카르빌 숙신이미드; 폴리히드로카르빌 만니히 화합물; 폴리히드로카르빌 아미드 및 에스테르와 조합될 수 있다. 상기 4차 암모늄 염은 예를 들어 미국 특허 번호 3,468,640; 3,778,371; 4,056,531; 4171,959; 4,253,980; 4,326,973; 4,338,206; 4,787,916; 5,254,138: 7,906,470; 7,947,093; 7,951,211; 미국 공개 번호 2008/0113890; 유럽 특허 출원 번호 EP 0293192; EP 2033945; 및 PCT 출원 번호 WO 2001/110860 에 개시될 수 있다.
일부 양상에서, 방법은 연소 챔버에 엔진 주입기를 통해 본 개시물의 첨가제 조성물을 포함하는 탄화수소-기반 연료를 주입하고, 연료를 점화하는 것을 포함한다. 일부 양상에서, 방법은 또한 상기 기재된 임의의 추가 성분 중 하나 이상을 연료에 혼합하는 것을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 연료 조성물은 직접 및 간접 주입 엔진 모두에 적합하다. 직접 주입 디젤 엔진은 고압 공통 레일 직접 주입 엔진을 포함한다. 스파크 점화 엔진은 제한 없이 포트 연료 주입 엔진을 포함한다.
실시예
하기 실시예는 본 개시물의 예시적 구현예의 설명이다. 이러한 실시예 및 본 출원의 다른 곳에서, 모든 부 및 백분율은 달리 나타내지 않는 한 중량에 의한다. 이러한 실시예는 오로지 설명의 목적으로 제시되고 본원에 개시된 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다.
성분 (a) 실시예 1
올레일 아미도프로필 디메틸아민 (366 g) 및 나트륨 클로로아세테이트 (SCA, 113 g) 의 혼합물을 80 ℃ 에서 이소프로판올 (125 mL) 및 물 (51 g) 의 혼합물 중에서 가열하였다. 이소프로판올 (600 mL) 및 2-에틸 헥산올 (125 g) 을 첨가하고, 혼합물을 물을 제거하기 위한 가열에 의해 농축하였다. 생성된 혼합물을 CELITE 512 여과기 매질을 통해 여과하여, 황색 오일로서 생성물을 산출하였다.
성분 (a) 실시예 2
반응 생성물을 올레일 아미도프로필 디메틸아민이 올레일 디메틸아민으로 대체된 것을 제외하고는 성분 (a) 실시예 1 과 유사하게 제조하였다. 반응 생성물을 방향족 용매 및 2-에틸헥산올과 혼합하여, 황색 액체를 산출하였다.
성분 (b) 실시예 3
둥근 바닥 플라스크에서 방향족 용매 150 (195 g) 과 950 수 평균 분자량 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물 (PIBSA) 435 g 을 혼합함으로써 성분 (b) 를 제조하였다. 물 (11.4 g) 을 혼합물에 첨가하였다. 혼합물을 이후 3 시간 동안 80 ℃ 에서 가열하였다. 잔여 물을 70 ℃ 에서 진공 하에 회전 증발기에 의해 제거하였다. 혼합물을 이후 규조토 여과기를 통해 여과하여 맑은 오일 생성물을 산출하였다.
성분 (b) 실시예 4
PIBSA/TEPA =1/1 의 몰비로 950 수 평균 분자량 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물 (PIBSA) 과 테트라에틸렌펜타민 (TEPA) 의 반응으로부터 성분 (b) 를 제조하였다. PIBSA (551g) 를 질소 분위기 하에 방향족 150 용매 200 g 에 희석하였다. 혼합물을 115 ℃ 로 가열하였다. TEPA 를 이후 첨가 깔대를 통해 첨가하였다. 첨가 깔대기를 추가 50 g 의 방향족 150 용매로 헹구었다. 혼합물을 느린 질소 스위프 (sweep) 하에 약 2 시간 동안 180 ℃ 로 가열하였다. 물을 딘-스타크 트랩 (Dean-Stark trap) 에서 수집하였다. 반응 혼합물을 추가 진공 스트리핑하여, 휘발물을 제거하여서, 갈색을 띠는 오일 생성물을 수득하였다.
성분 (b) 실시예 5
PIBSA/TEPA 의 몰비가 1.6:1 인 것을 제외하고는 실시예 4 의 것과 유사하게 성분 (b) 를 제조하였다.
성분 (b) 실시예 6
PIBSA/TEPA 의 몰비가 1.3:1 이고 PIBSA 의 수 평균 분자량이 950 대신 750 인 것을 제외하고는, 실시예 5 와 유사하게 성분 (b) 를 제조하였다.
성분 (b) 실시예 7
PIBSA/TEPA 의 몰비가 1.5:1 인 것을 제외하고는 실시예 6 의 것과 유사하게 성분 (b) 를 제조하였다.
하기 실시예에서, 아래 기재되는 산업 표준 디젤 엔진 연료 주입기 시험, CEC F-98-08 (DW10) 을 사용하여, 디젤 엔진에서 주입기 침착 시험을 수행하였다.
디젤 엔진 시험 프로토콜
유럽 공동체 협의회 (CEC: Coordinating European Council) 에 의해 개발된 DW10 시험을, 연료 주입기 파울링을 유발하는 연료의 경향을 입증하는데 사용하였고 또한 이러한 침착물을 방지 또는 제어하는 특정 연료 첨가제의 능력을 입증하는데 사용하였다. 첨가제 평가는 직접 주입을 위한 CEC F-98-08 의 프로토콜, 공통 레일 디젤 엔진 노즐 코킹 시험 (coking test) 을 사용하였다. 엔진 동력계 시험 표준을 주입기 코킹 시험을 실행하기 위한 Peugeot DW10 디젤 엔진의 설비에 사용하였다. 엔진은 4 개의 실린더를 갖는 2.0 리터 엔진이었다. 각각의 연소 챔버는 4 개의 밸브를 가졌고 연료 주입기는 Euro V 분류를 갖는 DI piezo 주입기였다.
핵심 프로토콜 과정은 8-시간 동안 사이클을 통해 엔진을 실행하고 상술된 양의 시간 동안 엔진이 잠겨지게 하는 (엔진 끔) 것으로 이루어졌다. 상기 순서를 4 회 반복하였다. 각 시간의 마지막에, 엔진의 동력 측정이 이루어진 한편, 엔진은 정격 조건 (rated condition) 에서 구동되었다. 연료의 주입기 파울링 경향을 시험 사이클의 시작과 끝 사이에서 측정된 정격 동력의 차이에 의해 특징 분석하였다.
시험 준비는 주입기를 제거하기 전에 엔진으로부터 사전 시험 연료를 플러슁 (flushing) 하는 것을 포함하였다. 시험 주입기를 점검하고, 세정하고, 엔진에 재장착하였다. 신규 주입기가 선택되는 경우, 신규 주입기를 16-시간 브레이크-인 사이클을 통해 넣었다. 다음으로, 원하는 시험 사이클 프로그램을 사용하여 엔진을 개시하였다. 엔진이 워밍업되면, 동력을 4000 RPM 에서 측정하고, 주입기 세정 이후 완전 동력 재건에 관해 확인하기 위해 완전 로딩 (full load) 하였다. 동력 측정값이 사양 이내인 경우, 시험 사이클을 개시하였다. 아래 표 1 은 본 개시물에 따른 연료 첨가제를 평가하는데 사용된 DW10 코킹 사이클의 대표값을 제시한다.
표 1- DW10 코킹 사이클의 1 시간 대표값.
Figure pat00009
아연 네오데카노에이트, 2-에틸헥실 니트레이트 및 지방 산 에스테르 마멸 개질제 (베이스 연료) 를 함유하는 초저황 디젤 연료에서 상기 엔진 시험 과정을 사용하여 다양한 연료 첨가제를 시험하였다. 첨가제 없이 오로지 베이스 연료로 이루어지는 "더티업" 단계를 개시한 후, 베이스 연료 + 첨가제(들) 로 이루어지는 "세정" 단계를 개시하였다. 모든 실행은 달리 나타내지 않는 한 8 시간 더티업 및 8 시간 세정으로 이루어졌다. 백분율 동력 회복을 "더티업" 단계의 마지막의 동력 측정 및 "세정" 단계의 마지막의 동력 측정을 사용하여 계산하였다. 백분율 동력 회복을 하기 식에 의해 측정하였다:
백분율 동력 회복 = (DU-CU)/DU x 100
[식 중, DU 는 첨가제 없는 더티업 단계의 마지막의 백분율 동력 손실이고, CU 는 연료 첨가제와 함께 세정 단계의 마지막의 백분율 동력 손실이고, 동력은 CEC F98-08 DW10 시험에 따라 측정됨].
표 2
Figure pat00010
상기 실행 10-14 에 의해 나타난 바와 같이, 성분 (a) 및 (b) 를 함유하는 세제 혼합물은, 비교가능한 처리 비율로 실행 1-9 에 나타난 바와 같이 혼합물의 개별적 성분 각각의 동력 회복에 비해 동력 손실 회복의 현저한 개선을 산출한다. 실행 10-14 각각은 개별적 성분 (a) 및 (b) 의 동력 회복을 더하는 것으로부터 예상되는 것을 뛰어 넘는 동력 회복의 상조적 증가를 나타냈다.
본 명세서 및 첨부된 청구항에서 사용된 바와 같은 단수 형태는 달리 표현되거나 명백하게 하나의 지시로 제한되지 않는 한 복수 지시를 포함한다. 따라서, 예를 들어 "항산화제" 에 대해 지시는 둘 이상의 상이한 항산화제를 포함한다. 본원에 나타낸 바와 같은, 용어 "포함하다" 및 이의 문법적 변형은 목록에서 항목의 언급이 열거된 항목에 대체 또는 추가될 수 있는 다른 항목을 배제하지 않도록 비제한적인 것으로 의도된다.
본 명세서 및 첨부된 청구항의 목적의 경우, 달리 나타내지 않는 한, 양, 백분율 또는 비율을 표현하는 모든 수, 및 명세서 및 청구항에서 사용된 다른 수치 값은, 용어 "약" 에 의해 모든 사례로 변형되는 것으로 이해된다. 따라서, 대조적으로 나타내지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구항에서 제시된 수치 매개변수는 본 개시물에 의해 수득되는 것으로 보여지는 원하는 특성에 따라 변화될 수 있는 근사값이다. 최소한 청구항의 범위에 대한 동등한 이론의 적용을 제한하고자 하는 것이 아니며, 각각의 수치적 매개 변수는 적어도 나타낸 유효 숫자의 수의 관점에서, 및 통상의 반올림법을 적용하여 해석되어야 한다.
특정 구현예가 기재되기는 하지만, 현재 예상하지 못하거나 예상하지 못할 수 있는 대안, 개질, 변형, 개선 및 실질적 동등물이 출원인 또는 다른 당업자에게 발생할 수 있다. 따라서, 출원된 및 보정될 수 있는 첨부 청구항은 모든 상기 대안, 개질, 변형, 개선 및 실질적 동등물을 포괄하는 것으로 의도된다.

Claims (24)

  1. 하기를 포함하는, 주입 연료 엔진에서 사용하기 위한 연료용 첨가제 농축물:
    (a) 히드로카르빌 치환된 4차 암모늄 내부 염; 및
    (b) 디아미드, 산/아미드, 산/에스테르, 2산, 아미드/에스테르, 디에스테르 및 이미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물 유도체, 여기서 성분 (b) 의 히드로카르빌 치환기는 약 450 내지 약 1500 범위의 수 평균 분자량을 가짐,
    여기서, 첨가제 농축물 중 (a) 대 (b) 의 중량비는 약 20:1 내지 약 1:2 범위이고, 첨가제 농축물은 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르 및 하기 화학식의 아민 화합물의 반응 생성물이 없음:
    Figure pat00011

    [식 중, R2 는 수소 및 탄소수 약 1 내지 약 15 의 히드로카르빌 기로 이루어지는 군으로부터 선택되고, R3 은 수소 및 탄소수 약 1 내지 약 20 의 히드로카르빌 기로 이루어지는 군으로부터 선택됨].
  2. 제 1 항에 있어서, 첨가제 성분 (a) 가 하나 이상의 3차 아미노 기를 함유하는 히드로카르빌 치환된 화합물 및 할로겐 치환된 C2-C8 카르복실산, 에스테르, 아미드 또는 이의 염의 반응 생성물을 포함하고, 여기서 제조된 반응 생성물은 실질적으로 자유 음이온 종이 없는 첨가제 농축물.
  3. 제 2 항에 있어서, 히드로카르빌 치환된 4차 암모늄 내부 염이 아실화 폴리아민, 지방 아미드 3차 아민, 지방 산 치환된 3차 아민, 및 지방 에스테르 3차 아민으로 이루어지는 군으로부터 유래되는 첨가제 농축물.
  4. 제 1 항에 있어서, 내부 염이 (1) 화학식 R-NMe2CH2COO 의 히드로카르빌 치환된 화합물 (식 중, R 은 C1 내지 C30 임); (2) 지방 아미드 치환된 내부 염; 및 (3) 히드로카르빌 치환된 이미드, 아미드 또는 에스테르 내부 염 (여기서 히드로카르빌 기는 8 내지 40 개의 탄소 원자를 가짐) 으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제 농축물.
  5. 제 2 항에 있어서, 내부 염이 폴리이소부테닐 치환된 숙신이미드, 숙신산 디에스테르 및 숙신산 디아미드 내부 염; C8-C40 알케닐 치환된 숙신산 내부 염; 올레일 아미도프로필 디메틸아미노 내부 염; 및 올레일 디메틸아미노 내부 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제 농축물.
  6. 제 2 항에 있어서, 첨가제 성분 (a) 가 올레일 아미도프로필 디메틸아미노 내부 염을 포함하는 첨가제 농축물.
  7. 제 1 항에 있어서, 성분 (b) 가 화학식 H2N-((CHR1-(CH2)n-NH)m-H 의 폴리아민 (식 중, R1 은 수소이고, n 은 1 이고, m 은 4 임) 으로부터 유래되고, 히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물과 반응된 폴리아민의 몰비가 약 0.5:1 내지 약 2:1 범위인 첨가제 농축물.
  8. 제 7 항에 있어서, 히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물과 반응된 폴리아민의 몰비가 약 1:1 내지 약 1.6:1 범위인 첨가제 농축물.
  9. 제 1 항에 있어서, 톨릴트리아졸 및 N,N-비스(2-에틸헥실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 탈활성화제를 추가로 포함하는 첨가제 농축물.
  10. 제 9 항에 있어서, 성분 (b) 대 금속 탈활성화제의 중량비가 약 0.5:1 내지 약 5:1 범위인 첨가제 농축물.
  11. 주요량의 저황 디젤 연료 및 부수적 양의 제 1 항에 따른 첨가제 농축물을 포함하는 디젤 연료 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서, 연료 중 첨가제 농축물의 양이 연료 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 500 중량ppm 범위인 디젤 연료 조성물.
  13. 제 11 항에 있어서, 저황 디젤은 실질적으로 바이오디젤 연료 성분이 없는 디젤 연료 조성물.
  14. 제 11 항의 연료 조성물로 연료 주입 디젤 엔진을 구동시키는 것을 포함하는, 디젤 엔진을 위한 연료 주입기의 내부 부품을 세정하는 방법.
  15. 동력 재건이 하기 식에 의해 측정되고, 상기 동력 재건이 약 49% 이상인, 제 11 항의 디젤 연료 조성물을 엔진에서 연소시키는 것을 포함하는 엔진 더티업 단계 이후 디젤 연료 주입 엔진에 동력을 복원시키는 방법:
    백분율 동력 회복 = (DU-CU)/DU x 100
    [식 중, DU 는 첨가제 없이 더티업 단계의 마지막의 백분율 동력 손실이고, CU 는 연료 첨가제와 함께 세정 단계의 마지막의 백분율 동력 손실임].
  16. 제 15 항에 있어서, 동력 재건이 더티업 단계 이전 동력에 대한 백분율 동력 회복으로서 측정되고 상기 동력 재건이 100% 초과인 방법.
  17. 하기를 포함하는, 연료의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 500 중량ppm 의 상조적 연료 첨가제 및 주요량의 연료를 포함하는 연료 조성물로 엔진을 구동시키는 것을 포함하는, 연료 주입 디젤 엔진의 주입기 성능을 개선하는 방법:
    (a) 히드로카르빌 치환된 4차 암모늄 내부 염; 및
    (b) 디아미드, 산/아미드, 산/에스테르, 2산, 아미드/에스테르, 디에스테르 및 이미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 히드로카르빌 치환된 디카르복실산 무수물 유도체, 여기서 성분 (b) 의 히드로카르빌 치환기는 약 450 내지 약 1500 범위의 수 평균 분자량을 가짐,
    여기서, 연료 첨가제 중 (a) 대 (b) 의 중량비는 약 20:1 내지 약 1:2 범위이며, 상조적 첨가제(들) 이 연료에 존재하는 경우 상조적 첨가제(들) 의 부재 하에 수행된 CEC F98-08 DW10 시험의 더티업 단계 동안 동력 손실 약 49% 이상이 회복되며, 첨가제 농축물은 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르 및 하기 화학식의 아민 화합물의 반응 생성물이 없음:
    Figure pat00012

    [식 중, R2 는 수소 및 탄소수 약 1 내지 약 15 의 히드로카르빌 기로 이루어지는 군으로부터 선택되고, R3 은 수소 및 탄소수 약 1 내지 약 20 의 히드로카르빌 기로 이루어지는 군으로부터 선택됨].
  18. 제 17 항에 있어서, 엔진이 직접 연료 주입 디젤 엔진을 포함하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 연료가 초저황 디젤 연료를 포함하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 연료 첨가제가 추가로 금속 탈활성화제를 포함하고, 금속 탈활성화제가 톨릴트리아졸 및 N,N-비스(2-에틸헥실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
  21. 연료의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 500 중량ppm 의 하기를 포함하는 상조적 연료 첨가제 및 주요량의 연료를 포함하는 연료 조성물을 엔진에서 연소시키는 것을 포함하는, 연료 주입 디젤 엔진의 구동 방법:
    (a) 히드로카르빌 치환된 4차 암모늄 내부 염;
    (b) (i) 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르 (여기서 성분 (b) 의 히드로카르빌 치환기는 약 450 내지 약 1500 범위의 수 평균 분자량을 가짐) 및 (ii) 화학식 H2N-((CHR1-(CH2)n-NH)m-H 의 폴리아민 (식 중, R1 은 수소이고, n 은 1 이고, m 은 4 임) 으로부터 유래된 반응 생성물 (여기서 (i) 과 반응된 (ii) 의 몰비는 약 0.5:1 내지 약 2:1 범위임); 및
    (c) 톨릴트리아졸 및 N,N-비스(2-에틸헥실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 탈활성화제,
    여기서, 연료 첨가제에서 (a) 대 (b) 의 중량비는 약 20:1 내지 약 1:2 범위이고, (b) 대 (c) 의 중량비는 0.5:1 내지 5:1 범위이고, 연료 첨가제는 히드로카르빌 치환된 디카르복실산, 무수물 또는 에스테르 및 하기 화학식의 아민 화합물의 반응 생성물이 없음:
    Figure pat00013

    [식 중, R2 는 수소 및 약 1 내지 약 15 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로 이루어지는 군으로부터 선택되고, R3 은 수소 및 약 1 내지 약 20 개의 탄소 원자를 함유하는 히드로카르빌 기로 이루어지는 군으로부터 선택됨].
  22. 제 21 항에 있어서, 내부 염이 폴리이소부테닐 치환된 숙신이미드, 숙신산 디아미드 및 숙신산 디에스테르 내부 염; C8-C40 알케닐 치환된 숙신이미드, 숙신산 디아미드 및 숙신산 디에스테르 내부 염; 올레일 아미도프로필 디메틸아미노 내부 염; 및 올레일 디메틸아미노 내부 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 히드로카르빌-치환된 4차 암모늄 내부 염의 히드로카르빌 기가 C8 내지 C40 범위일 수 있는 방법.
  24. 하기를 포함하는 연료 첨가제 조성물:
    a) 올레일 아미도프로필 디메틸아미노 내부 염,
    b) (i) 히드로카르빌 치환된 숙신산 무수물 (여기서 성분 (b) 의 히드로카르빌 치환기는 약 950 의 수 평균 분자량을 가짐), 및 (ii) 테트라에틸렌 펜타민으로부터 유래된 반응 생성물 (여기서, (i) 과 반응된 (ii) 의 몰비는 약 1.6:1 임), 및
    c) 톨릴트리아졸 및 N,N-비스(2-에틸헥실)-아르-메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 탈활성화제.

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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2984156A1 (en) * 2013-05-28 2016-02-17 The Lubrizol Corporation Asphaltene inhibition
JP2017519071A (ja) 2014-05-30 2017-07-13 ザ ルブリゾル コーポレイションＴｈｅ Ｌｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 低分子量イミド含有第四級アンモニウム塩
US9340742B1 (en) * 2015-05-05 2016-05-17 Afton Chemical Corporation Fuel additive for improved injector performance
US9873848B2 (en) * 2015-12-04 2018-01-23 Afton Chemical Corporation Fuel additives for treating internal deposits of fuel injectors
CN105906526A (zh) * 2016-04-25 2016-08-31 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种间歇法生产酸化自转向剂工艺
EP3464522B1 (en) * 2016-05-23 2020-09-23 Shell International Research Maatschappij B.V. Use of a wax anti-settling additive in automotive fuel compositions
US10011795B1 (en) * 2017-12-27 2018-07-03 Afton Chemical Corporation Fuel additive mixtures and fuels containing them
US20200024536A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-23 Afton Chemical Corporation Fuel-Soluble Synergistic Cleaning Mixture for High Pressure Gasoline Engines
US11390821B2 (en) 2019-01-31 2022-07-19 Afton Chemical Corporation Fuel additive mixture providing rapid injector clean-up in high pressure gasoline engines
US11008526B2 (en) 2019-07-23 2021-05-18 Croda Inc. Demulsifier for quaternary ammonium salt containing fuels
US12043808B2 (en) 2021-12-28 2024-07-23 Afton Chemical Corporation Quaternary ammonium salt combinations for injector cleanliness
US11873461B1 (en) 2022-09-22 2024-01-16 Afton Chemical Corporation Extreme pressure additives with improved copper corrosion
US12024686B2 (en) 2022-09-30 2024-07-02 Afton Chemical Corporation Gasoline additive composition for improved engine performance
US11795412B1 (en) 2023-03-03 2023-10-24 Afton Chemical Corporation Lubricating composition for industrial gear fluids

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3015668A (en) 1959-11-24 1962-01-02 Ethyl Corp Process for producing cyclomatic manganese tricarbonyl compounds
US3468640A (en) 1964-09-22 1969-09-23 Chevron Res Gasoline compositions
US3778371A (en) 1972-05-19 1973-12-11 Ethyl Corp Lubricant and fuel compositions
US4056531A (en) 1973-09-07 1977-11-01 Ethyl Corporation Polymonoolefin quaternary ammonium salts of triethylenediamine
DE2702604C2 (de) 1977-01-22 1984-08-30 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Polyisobutene
US4171959A (en) 1977-12-14 1979-10-23 Texaco Inc. Fuel composition containing quaternary ammonium salts of succinimides
US4234435A (en) 1979-02-23 1980-11-18 The Lubrizol Corporation Novel carboxylic acid acylating agents, derivatives thereof, concentrate and lubricant compositions containing the same, and processes for their preparation
US4253980A (en) 1979-06-28 1981-03-03 Texaco Inc. Quaternary ammonium salt of ester-lactone and hydrocarbon oil containing same
US4326973A (en) 1981-01-13 1982-04-27 Texaco Inc. Quaternary ammonium succinimide salt composition and lubricating oil containing same
US4338206A (en) 1981-03-23 1982-07-06 Texaco Inc. Quaternary ammonium succinimide salt composition and lubricating oil containing same
US4482357A (en) 1983-12-30 1984-11-13 Ethyl Corporation Fuel Compositions
CA1333596C (en) 1986-10-16 1994-12-20 Robert Dean Lundberg High functionality low molecular weight oil soluble dispersant additives useful in oleaginous compositions
US4787916A (en) 1986-10-31 1988-11-29 Exxon Research And Engineering Company Method and fuel composition for reducing octane requirement increase
GB8712442D0 (en) 1987-05-27 1987-07-01 Exxon Chemical Patents Inc Diesel fuel composition
GB2239258A (en) 1989-12-22 1991-06-26 Ethyl Petroleum Additives Ltd Diesel fuel compositions containing a manganese tricarbonyl
US5254138A (en) 1991-05-03 1993-10-19 Uop Fuel composition containing a quaternary ammonium salt
US5752989A (en) 1996-11-21 1998-05-19 Ethyl Corporation Diesel fuel and dispersant compositions and methods for making and using same
JP2004509180A (ja) * 2000-09-16 2004-03-25 ハンツマン・インターナショナル・エルエルシー 固形両性界面活性剤
US20050120619A1 (en) * 2001-06-29 2005-06-09 Frederick W Koch Emulsified fuel compositions prepared employing emulsifier derived from high polydispersity olefin polymers
US20030131527A1 (en) 2002-01-17 2003-07-17 Ethyl Corporation Alkyl-substituted aryl polyalkoxylates and their use in fuels
US20040261313A1 (en) * 2003-06-25 2004-12-30 The Lubrizol Corporation, A Corporation Of The State Of Ohio Gel additives for fuel that reduce soot and/or emissions from engines
PL2998384T3 (pl) * 2005-06-16 2019-02-28 The Lubrizol Corporation Kompozycja paliwa do silników diesla zawierająca detergent - czwartorzędową sól amoniową
US7906470B2 (en) 2006-09-01 2011-03-15 The Lubrizol Corporation Quaternary ammonium salt of a Mannich compound
US20080113890A1 (en) 2006-11-09 2008-05-15 The Lubrizol Corporation Quaternary Ammonium Salt of a Polyalkene-Substituted Amine Compound
GB0700534D0 (en) * 2007-01-11 2007-02-21 Innospec Ltd Composition
EP2033945A1 (en) 2007-09-06 2009-03-11 Infineum International Limited Quaternary ammonium salts
GB0903165D0 (en) 2009-02-25 2009-04-08 Innospec Ltd Methods and uses relating to fuel compositions
GB201001920D0 (en) 2010-02-05 2010-03-24 Innospec Ltd Fuel compostions
GB201003973D0 (en) 2010-03-10 2010-04-21 Innospec Ltd Fuel compositions
BR112012029916B1 (pt) 2010-05-25 2021-11-30 The Lubrizol Corporation Método para fornecer ganho de potência em um motor
US8475541B2 (en) * 2010-06-14 2013-07-02 Afton Chemical Corporation Diesel fuel additive
US20120010112A1 (en) * 2010-07-06 2012-01-12 Basf Se Acid-free quaternized nitrogen compounds and use thereof as additives in fuels and lubricants
GB201113388D0 (en) 2011-08-03 2011-09-21 Innospec Ltd Fuel compositions
FR2984918B1 (fr) 2011-12-21 2014-08-01 Total Raffinage Marketing Compositions d’additifs ameliorant la resistance au lacquering de carburants de type diesel ou biodiesel de qualite superieure
US8894726B2 (en) * 2012-06-13 2014-11-25 Afton Chemical Corporation Fuel additive for improved performance in fuel injected engines

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Publication number Publication date
EP2910625A1 (en) 2015-08-26
US8974551B1 (en) 2015-03-10
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SG10201501071XA (en) 2015-09-29

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