KR20180104762A - 디알킬-폴리알킬아민 조성물, 이의 제조 방법 및 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일반식 (I) 또는 (II)의 디(di)-지방(fatty)-알킬 또는 디-지방-알케닐 폴리알킬아민을 포함하는 조성물, 시아노에틸화 단계 및 수소화 단계를 포함하는 이러한 조성물의 제조 방법, 및 수-중-유 에멀젼용 해유화제(demulsifier), 부식 저해제, 연료 첨가제, 안티-스케일링 제제(anti-scaling agent), 아스팔트 첨가제, 유정(oil-well)으로부터의 증강된 오일 회수제, 절삭유(cutting-oil) 첨가제 및 정전기 방지제로서의 이러한 조성물의 용도에 관한 것이다. 생성물은 선호할 만한 점도 프로파일과 조합된 양호한 성능을 나타낸다.
Description
본 발명은 디(di)-지방(fatty)-알킬(렌) 폴리알킬아민의 조성물, 이러한 조성물의 제조 방법, 및 다양한 적용들에서의 이의 용도에 관한 것이며, 여기서 폴리알킬아민-모이어티는 특정한 수준의 분지화(branching)를 나타낸다.
알킬(렌) 폴리알킬아민은 잘 공지되어 있고, 즉 아스팔트 적용에 사용된다.
WO 2006/076929는 완전히 3차 모노-지방-알킬 폴리알킬아민의 합성에서 중간 산물로서, 1개의 지방 알킬 모이어티를 갖는 완전히 선형 생성물을 개시하고 있다. 반응 경로가 언급되어 있긴 하지만, 반응 조건은 명확하지 않고, 오로지 1개의 지방 알킬 모이어티만 갖는 생성물은 순수한 것으로 보인다. 완전히 3차 모노-지방-알킬 트리아민의 염은 수성 완결성(slow-setting) 역청-골재(aggregate) 혼합물에 사용하기에 적합한 것으로 언급되어 있다.
US 4,967,008은 1차, 3차 및 선택적으로 2차 아민 모이어티를 갖는 모노-지방-알킬 폴리알킬아민에 관한 것이다. 예시된 생성물은 선형 N-수지(tallow)-N-메틸 디프로필렌 트리아민이다. US4967008의 공정에서 중간 산물이 제2 시아노에틸화 단계 이전에 메틸화되기 때문에, 생성물에 분지화가 존재하지 않는다.
CAS 등록 번호 1623405-26-4로부터, CAS-명이 "아민, N'-{3-[(3-아미노프로필)아미노]프로필}-N,N-디-C16-18 알킬트리메틸렌디-"인 선형 디-지방-알킬 테트라민이 공지되어 있다.
US2003/049310은 다량의 양이온성 지질, 및 세포를 배양하기 위해 작용성 생물활성제를 도입하기 위한 리포좀에서의 이의 용도를 개시하고 있다. 폴리아민들의 혼합물은 개시되어 있지 않거나 또는 제시되어 있지 않다.
윤활용 오일의 경우, 여러 가지 아민들이 과거에 평가되어 왔다. 특히 2-스트로크(stroke) 선박용 엔진의 경우, 배출 규제의 변화로 인해서뿐만 아니라 사용되는 서로 다른 연료들때문에, 윤활용 오일에 사용하기 위한, 특히 황-함유 오일을 연소시키는 엔진에 사용되는 윤활용 오일에 사용하기 위한, 특히 2-스트로크 디젤 선박용 엔진의 윤활을 위한, 개선된 아민 제형이 요망되고 있다.
놀랍게도, 특정한 양의 선형 및 분지형 분자들을 갖는 디-지방-알킬(렌) 테트라민의 조성물이, 윤활용 오일, 및 폴리알킬아민이 사용되는 것으로 공지된 다른 적용들, 예컨대 수-중-유 에멀젼용 해유화제(demulsifier), 부식 저해제, 연료 첨가제, 안티-스케일링 제제(anti-scaling agent), 아스팔트 첨가제, 유정(oil-well)으로부터의 증강된 오일 회수제, 절삭유(cutting-oil) 첨가제 및 정전기 방지제로서의 일반적인 용도에 사용되는 경우 우수한 특성을 나타내는 것으로 확인되었다. 더욱이, 청구된 디-지방-알킬(렌) 테트라민의 제조 방법이, 요망되는 조성물의 생성에 있어서 매우 경제적인 것으로 확인되었다.
이에, 본 발명은 식 (I) 및 (II)의 생성물들로부터 선택되는 하나 이상의 폴리알킬아민들의 혼합물을 포함하는 이러한 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민 조성물 또는 이의 유도체에 관한 것이며:
여기서, 각각의 R은 또 다른 R과는 독립적으로, 본원에서 8 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 것으로 정의된 지방-알킬 또는 지방-알킬렌 모이어티이며, 이는 선형 또는 분지형이며, n 및 z는 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고, z가 0보다 큰 경우 o 및 p는 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이며, 이로써 상기 혼합물은 n 및 z 중 하나 이상이 1 이상인 분지형 생성물을 3 중량% 이상으로 포함하고, 상기 혼합물은 순수한 선형 구조를 갖는 생성물을 5 중량% 이상으로 포함한다. 선형 생성물 및 분지형 생성물을 둘 다 갖는 이러한 혼합물은 바람직한 점도 프로파일을 갖는 것으로 확인되었다.
일 구현예에서, 혼합물 내 선형 구조를 갖는 생성물의 양은 모든 폴리알킬아민들의 중량을 기준으로 6, 7.5, 10 또는 14 중량%, 또는 그 이상이다. 일 구현예에서, 혼합물 내 선형 생성물은 n 및 z가 0인 식 (I)의 것이다. 일 구현예에서, 혼합물 내 선형 생성물은 n이 0인 식 (II)의 것이다.
일 구현예에서, 혼합물은 모든 폴리알킬아민들의 중량을 기준으로, n 및 z 중 하나 이상이 1 이상인 식 (I)의 생성물의 경우 이의 분지형 화합물을 4 중량% (%w/w) 이상, 적합하게는 5 %w/w 이상, 적합하게는 6 %w/w 이상, 적합하게는 7 %w/w 초과, 적합하게는 7.5 %w/w 초과, 적합하게는 10 %w/w 초과, 적합하게는 20 %w/w 초과로 포함한다. 식 (II)의 생성물의 경우, 이는 분지형 생성물에 대해 n이 1 이상이어야 함을 의미한다.
n, o, p 또는 z가 0인 경우에는 언제나, 수소는 질소에 공유 결합되는 것을 주지한다. 경제적인 이유에서, n, o, p 및 z는 각각 독립적으로 0이 아닌 경우, 1 또는 2, 바람직하게는 1이다.
2개의 R 기들이 서로 다를 수 있더라도, 이러한 물질이 보다 경제적으로 생성되기 때문에 이들은 일 구현예에서 동일하다. 이들이 동일하거나 그렇지 않은지의 여부와는 상관없이, R 기들 중 하나 또는 둘 다는 독립적으로, 화학적 공급 원료 또는 천연 공급원, 예컨대 천연 오일 및 지방으로부터 전형적으로 유래된다. 특히 천연 공급원이 사용되는 경우, 각각의 R 기는 탄소 사슬 길이에서 소정의 분포를 가질 수 있는 것으로 의미된다. 적합하게는 R은 동물성 및 식물성 오일 및 지방, 예컨대 수지, 코코(coco) 및 팜 오일(palm oil)로부터 유래된다. 본 발명에 따른 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민의 제조가 수소화 단계를 포함하기 때문에, 본 발명의 생성물이 청구된 바와 같은 방법을 사용하여 제조되기 이전에, 수소화된 R 기를 사용하는 것이 유익할 수 있다. 그러나, 소정의 공급 원료에 대해, 심지어 수소화 이후, 적절한 양의 불포화된 결합이 잔존할 수 있다. 적합하게는, 완전히 수소화된 수지 기가 R 기로서 사용되고, 디-지방-알킬 폴리알킬 아민들의 상응하는 혼합물이 형성된다. 대안적으로, R 기에 대한 원료가 불포화되며, 이로써 불포화된 R 기는 디-지방-알킬 폴리알킬렌 아민과 디-지방-알킬렌 폴리알킬렌 아민의 혼합물인 청구된 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬렌 아민의 제조 방법 동안 전체적으로 또는 부분적으로 수소화될 수 있다. 또한, 하나의 완전히 포화된 R 기 및 하나의 불포화된 R 기를 갖는 생성물이 본 발명의 생성물이다.
따라서, 당업계에 사용된 바와 같이, "디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민"은 디-지방-알킬 폴리알킬아민, 디-지방-알킬렌 폴리알킬아민, 지방-알킬 지방-알킬렌 폴리알킬아민 및 이들의 혼합물을 지칭한다.
용어 "~로 구성된"은 본원에 사용되는 임의의 곳에서, "실질적으로 ~로 구성된"을 또한 포함하지만, 선택적으로 "전적으로 ~로 구성된"이라는 엄격한 의미로 제한될 수 있다.
본 명세서의 상세한 설명 및 청구항 전체를 통해, 단어 "포함하다" 및 "함유하다" 및 이들 단어의 변형된 표현들, 예를 들어 "포함하는" 및 "포함한다"는, "비제한적으로 ~을 포함하는"을 의미하고, 다른 모이어티, 첨가제, 구성성분, 정수 또는 단계를 배제하지 않는다. 더욱이, 단수형은 문맥상 다르게 필요로 하지 않는 한 복수형을 포함하며" 특히, 부정 관사가 사용된 경우, 문맥상 다르게 필요로 하지 않는 한 명세서는 복수형뿐만 아니라 단수형을 고려하는 것으로 이해되어야 한다.
상한 및 하한이 특성, 예를 들어 구성성분의 농도에 대해 인용되어 있는 경우, 상한들 중 임의의 상한과 하한들 중 임의의 하한의 조합에 의해 한정되는 값들의 범위가 또한, 포함될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 상세한 설명의 다양한 양태들 및 구현예들은 본 발명의 구체적인 제조 및 사용 방법을 예시하는 것이고, 청구항 및 상세한 설명을 고려하여 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 서로 다른 양태들 및 구현예들로부터의 특징들은 본 발명의 서로 다른 양태들 및 구현예들로부터의 특징들과 조합될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민 조성물의 유도체는, 본 발명의 디알킬 폴리알킬아민의 하나 이상의 NH 모이어티가 메틸화되거나, 알콕실화되거나 또는 둘 다인 생성물을 포함한다. 이러한 생성물은 특히 윤활용 오일에서 디알킬 폴리알킬아민의 바람직한 용해도를 갖는 것으로 확인되었다. 알콕실화된 유도체는 적합하게는 부톡실화, 프로폭실화 및/또는 에톡실화된다. 2개 이상의 서로 다른 알콕실화제들이 사용되는 경우, 임의의 순서, 예를 들어 EO-PO-EO로 사용될 수 있고, 다양한 알콕시 단위들이 블라키(blocky) 성질을 갖고 있을 수 있으며 및/또는 랜덤 방식으로 존재할 수 있다. 적합하게는, 1차 -NH2 기는 종래의 방식에서 하나 이상의 알킬렌 옥사이드를 이용하여 알콕실화되어, -NH-AO-H 기를 형성하며, 여기서, AO는 하나 이상의 알킬렌-옥시 단위를 나타낸다. 생성된 -NH-AO-H 기는 추가로 알콕실화되어, -N (AO-H)2 기를 형성할 수 있다. 특히, 다량의 알킬렌 옥사이드가 사용되는 경우(즉, 폴리알킬아민 분자 1개 당 8개 초과의 AO 분자가 존재하는 경우), 전형적으로 또한 하나 이상의 2차 아민 작용기가 존재하는 경우 이러한 작용기가 알콕실화된다. 일 구현예에서, 디알킬 폴리아민의 모든 1차 아민 작용기들 및 2차 아민 작용기들이 알콕실화된다. 또 다른 구현예에서, 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민은 하나 이상의 N-H 작용기들을 종래의 방식으로 메틸화함으로써, 예를 들어 포름산 및 포름알데하이드와의 반응에 의해 메틸화함으로써 유도된다. 또 다른 구현예에서, 알콕실화된 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민의 하나 이상의 O-H 작용기가 종래의 방식으로 메틸화된다.
본 발명자들이 하기의 이론으로 결부시키고자 하는 것은 아니지만, 완전히 분지형 또는 완전히 선형인 생성물과 비교하여, 청구된 바와 같은 디알킬 폴리알킬아민 조성물의 유익한 특성들은 조성물 내의 아민들의 특수한 상호작요에 있는 것으로 여겨진다. 보다 구체적으로, 선형 생성물과 분지형 생성물의 혼합물이, 조성물이 사용되는 유체의 유동학적(rheological) 특성과 항부식 특성의 요망되는 조합을 달성하기 위한 구성성분인 것으로 여겨진다.
이러한 이론의 측면에서, 다수의 차별적으로 분지된 분자들을 갖는 생성물을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 경우, 식 (I)의 폴리알킬아민들의 혼합물을 포함하는 조성물이 바람직하다. 그러나, 식 (II)의 폴리알킬아민들의 혼합물을 포함하는 조성물이 제조하기에 보다 경제적일 수 있기 때문에, 특정한 상황에서는 식 (II)의 폴리알킬아민들의 혼합물을 포함하는 조성물이 바람직할 수 있다. 적합한 경우, 식 (I) 및 (II)의 디알킬(렌) 폴리알킬아민들의 혼합물을 포함하는 조성물이 사용된다.
일 구현예에서, 본 발명은 식 1에 따른 분지형 생성물과 선형 생성물을 둘 다 조합하여 포함하는 조성물의 용도에 관한 것이며, 여기서 n 및 z은 0이고, 이러한 조성물 또한, 요망되는 유동학 및 특성을 나타내는 것으로 확인되었다.
청구된 조성물은 적합하게는, 수-중-유 에멀젼용 해유화제, 부식 저해제, 연료 첨가제, 안티-스케일링 제제, 아스팔트 첨가제, 유정으로부터의 증강된 오일 회수제, 절삭유 첨가제, 정전기 방지제, 및 윤활용 오일, 특히 다양한 양의 산성, 구체적으로는 황산 오염원을 갖는 기계용 윤활용 오일에서의 첨가제로서 사용된다. 특히 흥미로운 하나의 사용 분야는, 전형적으로, 이용 가능성, 가격 및 환경 규제에 따라 서로 다른 연료들을 이용하여 가동되는 2-스트로크 선박용 디젤 엔진에서이며, 상기 연료들은 각각 서로 다른 황 함량을 갖는다.
청구된 바와 같은 디알킬(렌) 폴리알킬아민 혼합물은, 청구된 혼합물이 수득되는 순서 및 방식으로 수행되는 종래의 공정 단계를 사용하여 생성될 수 있다. 이러한 혼합물의 적합한 생성 방식은 디아민으로부터 출발하고 2개 이상의 사이클, 경제적인 이유에서 바람직하게는 2개의 사이클을 수반하는 하기 실험 부문에 기재되어 있으며, 상기 사이클은 각각 시아노에틸화 단계 및 수소화 단계를 포함하고, 이하 2-사이클 공정이라고 한다. 그러나, 하나의 단계에서 1 당량의 디-알킬-디아민이 2 당량 이상의 아크릴로니트릴과 반응하고 후속해서 수소화되며, 시아노에틸화 및 수소화 단계를 수반하는 선택적인 추가의 사이클이 수행되는 대안적인 공정은, 이러한 공정이 더 적은 수의 반응 단계를 필요로 하기 때문에 유익할 수 있다.
2-사이클 공정에서 증가된 분지화를 위해, 산성 촉매, 예컨대 HCl 또는 아세트산이 사용된다. 또한, 시아노에틸화 동안 반응 온도를 증가시키면, 이러한 공정에서 분지화 증가를 초래할 것이다. 멀티사이클 공정의 일 구현예에서, 이후의 시아노에틸화 단계의 온도는 이전의 시아노에틸화 단계의 온도보다 더 높아, 요망되는 분지화를 갖는 생성물이 수득된다. 일 구현예에서, 출발 폴리아민 1 몰 당 1 몰 초과의 아크릴로니트릴이 사용되며, 이는 또한, 생성되는 생성물의 분지화를 요망되는 수준까지 증가시키는 것으로 확인되었다.
각각의 시아노에틸화 단계에서 온도는 바람직하게는, 70℃ 내지 125℃의 범위에서 선택된다. 일 구현예에서, 반응은 경제적인 이유에서 80℃, 85℃, 90℃, 95℃ 또는 100℃ 이하의 온도에서 수행된다.
균질한 반응 혼합물을 유지시키기 위해, 용매가 적합하게 사용된다. 적합한 용매로는, C1-4 알코올 및 C2-4 디올이 있다. 에탄올은 취급이 용이해서 선택되는 용매일 수 있다. 놀랍게도, C1-4 알코올 및 C2-4 디올은 단순히 용매가 아닌 것으로 확인되었다. 이들은 시아노에틸화 단계에서 공촉매 활성을 갖는 것으로도 밝혀졌다.
사용되는 용매의 양은 광범위한 범위에서 다양할 수 있다. 경제적인 목적을 위해, 이러한 양은 전형적으로 최소로 유지된다. 특히 시아노에틸화 단계에서 용매의 양은 적합하게는, 액체 반응 혼합물의 50, 40, 30 또는 25 중량% 미만이다. 특히 시아노에틸화 단계에서 용매의 양은 적합하게는, 액체 반응 혼합물의 0.1, 0.5, 1, 5 또는 10 중량% 초과이다.
본 발명의 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민 조성물은 특히 절삭유 및 윤활용 오일에서 부식 저해제로서 특히 적합한 것으로 확인되었다. 그러나, 이들은 또한 적합하게는, 수-중-유 에멀젼용 해유화제, 연료 첨가제, 안티-스케일링 제제, 아스팔트 첨가제, 유정으로부터의 증강된 오일 회수제, 및 정전기 방지제로서 사용된다.
실험
Duomeen® 2HT는 AkzoNobel사로부터 입수 가능하다.
다른 화학 물질들은 다르게 지시되지 않는 한, SigmaAldrich사로부터 공급되었다.
실시예 1
4개의 아민 작용기들을 가진 완전히 분지형 생성물을, 화학 물질들을 Prominent Gamma/L 막 펌프를 사용하여 투입할 수 있는 터빈 교반기가 장착된 1 L 유리 반응기를 사용하여 제조하고, 이를 Lauda K6KP 히팅 배쓰(heating bath)를 사용하여 온도 조절하였다(thermostat).
원료
화학 물질 | 공급업체 | 흡입량 (g) |
분자량 (g/mol) |
흡입량 (mol) |
Duomeen 2HT | AkzoNobel | 342.0 | 566 | 0.604 |
염산 (36%) | JT Baker | 3.06 | 36.5 | 0.014 |
물 | Tap | 1.12 | 18.0 | 0.062 |
이소프로판올 | JT Baker | 34.2 | 60.1 | 0.569 |
소듐 카르보네이트 | Acros | 필요한 대로, 문맥 참조 | ||
아크릴로니트릴 | Acros | 81.5 | 53.1 | 1.299 |
라니 코발트(Raney Cobalt) | CatAlloy | 필요한 대로, 문맥 참조 | ||
암모니아 | Air Products | 필요한 대로, 문맥 참조 |
절차 및 결과
반응기에 Duomeen 2HT, 이소프로판올(형성되는 디시아노-생성물용 용매 및 공촉매), 물 및 HCl을 충전하고, 후속적으로 아크릴로니트릴을 대략 3시간 이내에 투입함으로써, 시아노-에틸화 단계를 수행한다. 반응 경로:
여기서, HT는 수소화된 수지를 나타낸다.
80%의 전환 후, 반응 속도를 느리게 하여, 반응을 중단시켰다. 진공을 반응기에 적용하고, 온도를 110℃까지 증가시켜 아크릴로니트릴, 물 및 IPA를 제거하였다. 생서울을 2개의 단계들에서 세척하고 4% Na2CO3 용액을 이용하여 중화시켜 모든 HCl을 제거하고, 후속적으로 동일한 장비를 사용하여 수소화시켰다. 반응 경로:
거기에, 디시아노-생성물을 함유하는 교반된 반응기에 종래의 라니 코발트 촉매, 예컨대 Johnson Matthey사의 A-7000 또는 CatAlloy사의 Acticat®1100을 충전하고, 후속적으로 질소를 이용하여 스파징(sparging)하면서 130℃까지 가열하여 미량의 아크릴로니트릴 및 물을 제거하였다. 그런 다음, 105℃의 온도에서 유지시키면서 반응기에 암모니아(13-14 barg)를 충전하였다. 그런 다음, 반응기를 150℃까지 가열하고, 수소를 첨가하여 49 barg의 압력을 유지시켰다. 반응의 완료 후, 온도를 80℃까지 저하하고, 질소를 사용하여 잔여 수소 및 암모니아를 플러싱(flushing)하였다.
생성된 조성물은 GC-MS를 사용하여 분석되고, n=1인 식 (II)의 생성물 2HTY 70 %w/w 초과, 뿐만 아니라 선형 생성물 (HT)2N-(CH2)3-NH-(CH2)3-NH2 14 %w/w 초과, 미량의 출발 생성물 (HT)2N-(CH2)3-NH2 및 일부 미식별된 추가의 알킬아민을 함유하는 것으로 확인되었다.
실시예 2a 및 2b
선형 생성물과 분지형 생성물의 혼합물(Tetrameen 2HTb)을 2 사이클 절차에 의해 제조하였으며, 여기서 상기 시아노-에틸화 및 수소화 단계를 반복하였다. Duomeen 2HT 0.6 몰을 아크릴로니트릴 0.65 몰과 조합하고, 제1 시아노-에틸화 단계에서 반응시켰다. 수소화 후, 트리아민을 또 다른 0.65 몰의 아크릴로니트릴과 조합하고, 반응시켰다. 각각의 시아노-에틸화 단계의 종료 후, NMR을 사용하여 반응 혼합물을 분석하고, 출발 물질 1 몰 당 1 몰의 아크릴로니트릴이 반응하였는지 확인하였다. 반응이 너무 느린 것으로 확인된 경우, 일부 부가적인 아크릴로니트릴을 투입하고, 1시간 후, 분석을 반복하였다. 이러한 사이클을, 요망되는 반응이 수득될 때까지 반복하였다. 최종 생성물을 하기 조건을 적용하는 GC-MS를 사용하여 분석하였다.
기체 크로마토그래프 | TRACE ULTRA GC Interscience |
MS 시스템 | ISQ GC-MS |
컬럼 | 융합된 실리카 WCOT, 20 m x 0.32 mm ID |
- 정지상 | Sil 5 CB, 100% 폴리디메틸-실록산, 가교됨 |
- 필름 두께 | 0.12 μm |
담체 기체 | 헬륨 |
- 유속 | 2 ml/min. |
온도 | |
- 주입기 | 275℃ |
- 컬럼 | 초기 : 1분 동안 200℃ |
속도 : 20℃/min | |
최종 : 15분 동안 310℃ | |
주입 부피 | 10 ml 사이클로헥산 중 대략 250 mg 시료 1 μl |
실시예에서, 각각 실시예 2a 및 2b의 경우 85℃ 및 75℃의 온도에서 수행된 제1 시아노아크릴화 단계 후, 부가적인 아크릴로니트릴이 첨가될 필요가 없었다. 제2 시아노아크릴화 단계에서, 온도는 각각 실시예 2a 및 2b의 경우 85℃ 및 80℃이었다. 실시예 2a에서, 제2 시아노아크릴화 단계를 완료하기 위해서는 0.025 몰의 부가적인 양의 아크릴로니트릴이 필요한 한편, 실시예 2b에서는 0.60 몰의 아크릴로니트릴의 첨가가 달성되기 이전에 0.12 몰의 부가적인 양의 아크릴로니트릴이 첨가되었다. 온도가 가장 높았던 시료 2a에서 가장 많은 양의 분지화가 관찰되었다.
실온에서 페이스티/점성인 액체인 황백색 생성물은, n 및 z 중 하나 이상이 1 이상인 식 (I)의 분지형 생성물을 13.8 %w/w 초과로 함유하고 또한 n=z=0인 선형 생성물을 14 %w/w 초과로 함유한 것으로 확인되었다.
실시예 3 내지 5
상업적인 윤활제(과염기화된(overbased) CaCO3를 포함하는, Total LubeMarine사의 Talusia HR70), 실시예 2a의 2HTb 5 중량%, 2HTY, 또는 2HTY와 2HTb의 50/50 블렌드를 첨가하고, 완전히 블렌딩시킨 다음, 윤활제 조성물의 50 BN 포인트를 95% 황산을 이용하여 중화시켜, 조성물의 중화 현상을 선박용 엔진에서의 윤활 조성물의 실제 사용 조건과 더 근접하게 시뮬레이션하였다.
이러한 공정에서, 과염기화된 세제와 함께 아민은 황산을 중화시킨다. 발생된 설페이트 이온은 양으로 하전된 암모늄 기의 반대 이온(counterion)으로 되고, CaCO3의 칼슘과 반응하여 석고 CaSO4를 형성한다.
40℃에서, 상기 제조된 바와 같이 윤활제와 알킬폴리아민의 3개의 산성화된 블렌드의 점도(Pa.s) 측정을, 표에 제시된 0.05 s-1의 전단 속도(shear rate)에서 점도를 측정함으로써 수행하였다. 모든 측정들을 TA-instruments사의 AR-G2 레오미터 상에서 40℃에서 수행하였다.
생성물 | 점도 |
Pa.s | |
2HTb | 0.3639 |
2HTY | 0.3838 |
50/50의 2HTb/2HTY | 0.3561 |
이들 시료는 모두 허용 가능한 점도를 나타낸다.
비교예 A 내지 C
실시예 3 내지 5에 기재된 바와 같이 제조된, 윤활제 중 AkzoNobel사의 상업적인 모노-올레일 트리프로필렌테트라민(Tetrameen OV)과 AkzoNobel사의 상업적인 모노-수지 트리프로필렌테트라민(Tetrameen T)의 산성화된 블렌드를 이의 점도에 대해 분석하고, 2HTb 블렌드 및 윤활제 단독의 점도와 비교하였다.
생성물 | 점도 |
Pa.s | |
Tetrameen OV | 0.8061 |
Tetrameen T | 2.705 |
2HTb | 0.3639 |
기유(Base oil) | 0.2695 |
그 결과는, Tetrameen OV 및 Tetrameen T가, 산성화된 블렌드의 허용 불가능한 점도를 초래하였음을 보여준다.
비교예 D 내지 F
실시예 3 내지 5에 기재된 바와 같이 제조하되 트리아민의 양을 6.2 %w/w까지 증가시키고 Duomeen의 양을 8 %w/w까지 증가시켜 동일한 총 베이스 수(base number)를 달성한, 윤활제 중 AkzoNobel사의 상업적인 디(di)-수소화된 수지 디프로필렌트리아민(Triameen® 2HT)과 AkzoNobel사의 상업적인 디-수소화된 수지 프로필렌디아민(Duomeen® 2HT)을 이의 점도에 대해 분석하고, 비교예 A 내지 C의 블렌드의 점도와 비교하였다. 0.05 s-1의 전단 속도에서의 점도(Pa.s)는 Tetrameen OV에 대한 점도와 Tetrameen T에 대한 점도 사이에 있는 것으로 확인되었으며, 이 또한 바람직하지 못한 높은 점도를 보여주었다.
멘탈(mental) 실시예 6
이 실시예에서, 실시예 1, 2a 및 2b의 화합물들을 수-중-유 에멀젼용 해유화제, 부식 저해제, 연료 첨가제, 안티-스케일링 제제, 아스팔트 첨가제, 유정으로부터의 증강된 오일 회수제, 절삭유 첨가제 및 정전기 방지제로서 사용한다. 이들 화합물은 전형적인 성능을 보여줄 뿐만 아니라, 이러한 분자량을 갖는 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민에 대해 놀라운 점도 프로파일도 보여준다.
Claims (15)
- 식 (I) 및 (II)의 생성물들로부터 선택되는 폴리알킬아민들의 혼합물을 포함하는 디(di)-지방(fatty)-알킬(렌) 폴리알킬아민 조성물 또는 이의 유도체로서,
여기서, 각각의 R은 또 다른 R과는 독립적으로, 8 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알킬렌 모이어티이며, n 및 z는 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고, z가 0보다 큰 경우 o 및 p는 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이며, 이로써 상기 혼합물은 a) n 및 z 중 하나 이상이 1 이상인 식 (I)의 분지형 화합물 및 n이 1 이상인 식 (II)의 생성물 총 3 중량% 이상, 및 b) n 및 z가 0인 식 (I)의 생성물 및 n이 0인 식 (II)의 화합물 총 5 중량% 이상을 포함하는, 폴리알킬아민 조성물. - 제1항에 있어서,
n 및 z 중 하나 이상이 <> 0인 식 (I)의 분지형 화합물 및 n이 <> 0인 식 (II)의 화합물을 총 4 %w/w 이상, 5 %w/w 이상, 6 %w/w 이상, 7 %w/w 이상, 7.5 %w/w 이상, 10 %w/w 이상 또는 20 %w/w 이상으로 포함하는, 폴리알킬아민 조성물. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
식 (I) 및 (II)에서 n이 0이고 식 (I)에서 z가 0인 선형 구조를 갖는 식 (I) 및 (II)의 생성물들을 5 중량% 이상으로 포함하는, 폴리알킬아민 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리알킬아민 조성물이 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민의 유도체를 포함하고,
상기 유도체가, 선택적으로 메틸화되는 알콕실레이트인, 폴리알킬아민 조성물. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리알킬아민 조성물이 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민의 유도체를 포함하고,
상기 유도체가 메틸화되는, 폴리알킬아민 조성물. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 폴리알킬아민 조성물의 제조 방법으로서,
디-지방-알킬(렌) 알킬디아민이 2개 이상의 사이클에서 반응되며, 이때 각각의 사이클이 시아노에틸화 단계 및 후속적인 수소화 단계를 포함하는, 제조 방법. - 제6항에 있어서,
산성 촉매, 바람직하게는 HCl 또는 아세트산이 시아노에틸화 단계 동안에 사용되는, 제조 방법. - 제6항 또는 제7항에 있어서,
이후의 시아노에틸화 단계 동안의 반응 온도가 이전의 시아노에틸화 단계에서의 온도보다 높은, 제조 방법. - 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
출발 폴리아민 1 몰 당 아크릴로니트릴이 1 몰 초과로 사용되는, 제조 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 폴리알킬아민 조성물의 제조 방법으로서,
디-지방-알킬(렌) 알킬디아민이 시아노에틸화 단계 및 후속적인 수소화 단계로 처리되며, 이때 상기 시아노에틸화 단계에서 디-지방-알킬(렌) 알킬디아민 1 몰 당 아크릴로니트릴이 2 몰 이상으로 사용되고 산성 촉매가 사용되는, 제조 방법. - 제10항에 있어서,
생성물이 시아노에틸화 및 후속적인 수소화 단계를 포함하는 하나 이상의 추가의 사이클로 처리되는, 제조 방법. - 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
C1-4 알코올 및 C2-4 디올로부터 선택되는 하나 이상의 용매가 시아노에틸화 단계에 존재하는, 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 용매의 양이 액체 반응 혼합물의 0.1 중량% 내지 50 중량%인, 제조 방법. - 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제조 방법이 제4항 또는 제5항에 따른 유도체의 제조 방법이고,
디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민이 메틸화되거나, 알콕실화되거나 또는 메틸화 및 알콕실화되는 부가적인 단계를 포함하는, 제조 방법. - 수-중-유 에멀젼용 해유화제(demulsifier), 부식 저해제, 연료 첨가제, 안티-스케일링 제제(anti-scaling agent), 아스팔트 첨가제, 유정(oil-well)으로부터의 증강된 오일 회수제, 절삭유(cutting-oil) 첨가제 및 정전기 방지제로서의, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 디-지방-알킬(렌) 폴리알킬아민 조성물의 용도.
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