PL209010B1 - Poliizobutenoaminy, sposób ich wytwarzania, zastosowanie poliizobutenoamin oraz koncentrat i kompozycja paliwowa - Google Patents

Poliizobutenoaminy, sposób ich wytwarzania, zastosowanie poliizobutenoamin oraz koncentrat i kompozycja paliwowa

Info

Publication number
PL209010B1
PL209010B1 PL373240A PL37324003A PL209010B1 PL 209010 B1 PL209010 B1 PL 209010B1 PL 373240 A PL373240 A PL 373240A PL 37324003 A PL37324003 A PL 37324003A PL 209010 B1 PL209010 B1 PL 209010B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
alkyl
polyisobutene
group
reaction
followed
Prior art date
Application number
PL373240A
Other languages
English (en)
Other versions
PL373240A1 (pl
Inventor
Hans Peter Rath
Arno Lange
Dietmar Posselt
Original Assignee
Basf Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Ag filed Critical Basf Ag
Publication of PL373240A1 publication Critical patent/PL373240A1/pl
Publication of PL209010B1 publication Critical patent/PL209010B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/22Organic compounds containing nitrogen
    • C10L1/234Macromolecular compounds
    • C10L1/238Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10L1/2383Polyamines or polyimines, or derivatives thereof (poly)amines and imines; derivatives thereof (substituted by a macromolecular group containing 30C)
    • C10L1/2387Polyoxyalkyleneamines (poly)oxyalkylene amines and derivatives thereof (substituted by a macromolecular group containing 30C)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/02Polyamines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F10/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F10/08Butenes
    • C08F10/10Isobutene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F110/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F110/08Butenes
    • C08F110/10Isobutene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/30Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/30Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
    • C08F8/32Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups by reaction with amines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/22Organic compounds containing nitrogen
    • C10L1/222Organic compounds containing nitrogen containing at least one carbon-to-nitrogen single bond
    • C10L1/2222(cyclo)aliphatic amines; polyamines (no macromolecular substituent 30C); quaternair ammonium compounds; carbamates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/22Organic compounds containing nitrogen
    • C10L1/234Macromolecular compounds
    • C10L1/238Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10L1/2383Polyamines or polyimines, or derivatives thereof (poly)amines and imines; derivatives thereof (substituted by a macromolecular group containing 30C)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/18Use of additives to fuels or fires for particular purposes use of detergents or dispersants for purposes not provided for in groups C10L10/02 - C10L10/16

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku są nowe poliizobutenoaminy, sposób ich wytwarzania, zastosowanie poliizobutenoamin jako dodatków do paliw, oraz koncentrat i kompozycja paliwowa zawierające te poliizobutenoaminy.
Poliizobutenoaminy to oligomeryczne związki o ogólnym wzorze Ra-X, w którym Ra oznacza grupę polizobutenylową o liczbowo średniej masie cząsteczkowej 500 - 1500, a X oznacza polarne ugrupowanie organiczne, zawierające jedną lub większą liczbę grup aminowych. Poliizobutenoaminy mają ogromne znaczenie jako dodatki do paliw do silników benzynowych i wysokoprężnych, w szczególności dla utrzymywania w czystości zaworów i gaźnika względnie układu wtryskowego, jak również jako dodatki smarujące (patrz również M. Rossenbeck w Katalysatoren, Tenside, Mineraloladditive, pod redakcją J. Falbe, U. Hasserodt, str. 223, G. Thieme Verlag, Stuttgart 1978).
Zazwyczaj poliizobutenoaminy wytwarza się przez funkcjonalizowanie reaktywnych poliizobutenów, np. poliizobutenów mających końcowe reaktywne grupy funkcyjne. Do funkcjonalizowania szczególnie odpowiednie są końcowe grupy olefinowe. Z tego względu poliizobuteny o wysokiej zawartości końcowych nienasyconych grup olefinowych są korzystne przy wytwarzaniu poliizobutenoamin (patrz wzory (A) i (B)).
CH, I 3 --CH,-C— γ CH— P^CH2 —c κ- CH, I 3 t P/™3
2 1 \ -ch2—ę— -CII=C
ch3 ch3 ι 2 1 ch3 \ ch3
(A) (B)
Ze stanu techniki znane jest wytwarzanie poliizobutenów z końcowymi grupami olefinowymi, drogą kationowej polimeryzacji izobutenu lub strumieni węglowodorów zawierających izobuten, w obecności katalizatorów w postaci kompleksu trifluorku boru (patrz np. DE-A 2702604, EP-A 145235, EP-A 481297, EP 671419, EP-A 628575, EP-A 807641 i WO 99/31151). Tak otrzymane poliizobuteny mają wysoką zawartość końcowych nienasyconych grup olefinowych, zwłaszcza grup końcowych o wzorze (A).
Poliizobutenoaminy wytwarzane przez funkcjonalizowanie wyżej wymienionych poliizobutenów wykazują jednak niezadowalającą charakterystykę lepkościową, zwłaszcza w niskiej temperaturze, co może prowadzić do niepożądanych skutków ubocznych w silnikach, np. do przywierania zaworów. Można tego uniknąć zazwyczaj przez dodawanie dużej ilości tak zwanych olejów nośnikowych, które nie wykazują lub wykazują jedynie niewystarczające działanie detergentowe, natomiast ich zadaniem jest jedynie poprawa charakterystyki lepkościowej zwykłych poliizobutenoamin. Zwykle zawartość oleju nośnikowego w paliwach zawierających dodatki znacznie przewyższa ilość poliizobutenoaminy. Chociaż charakterystykę lepkościową można polepszyć przez stosowanie poliizobutenów o krótszych łańcuchach, to jednocześnie działanie detergentowe znacznie się zmniejsza.
Istniało zapotrzebowanie na poliizobutenoaminy mające jednocześnie dobre działanie detergentowe i polepszoną charakterystykę lepkościową. Poliizobutenoaminy powinny spełniać swoje zadanie przy znacznie zmniejszonej ilości dodatkowych substancji pomocniczych, w szczególności olejów nośnikowych, bez niekorzystnego wpływania na właściwości kompozycji zawierających dodatki.
Przeprowadzone badania wykazały, że niekorzystna charakterystyka lepkościowa zwykłych poliizobutenoamin jest spowodowane stosunkowo dużym udziałem produktów zawierających grupy poliizobutenowe o masie cząsteczkowej powyżej 1500. Innymi słowy, stosunkowo duża niejednorodność molekularna otrzymywanych dotychczas poliizobutenów, charakteryzująca się polidyspersyjnością MW/MN (stosunek wagowo średniej masy cząsteczkowej MW do liczbowo średniej masy cząsteczkowej MN), jest przyczyną stosunkowo dużego udziału niepożądanych poliizobutenoamin zawierających grupy poliizobutenowe o długim łańcuchu.
Chociaż sposoby znane z wymienionych powyżej publikacji prowadzą do poliizobutenów o dużej zawartości reaktywnych grup końcowych, to otrzymywane przy tym produkty wykazują jednak
PL 209 010 B1 stosunkowo duży udział produktów o dużej masie cząsteczkowej. Z tego względu rozkład masy cząsteczkowej tych poliizobutenów charakteryzuje się wartością polidyspersyjności MW/MN powyżej 1,6.
Pochodne poliizobutenu o wąskim rozkładzie masy cząsteczkowej grup poliizobutenylowych można wytwarzać w zasadzie drogą tak zwanej „żyjącej polimeryzacji kationowej izobutenu, patrz np. Kennedy i Ivan „Carbocationic Macromolecular Engineering, Hanser Publishers 1992, oraz US 5169914. Żyjąca polimeryzacja kationowa oznacza polimeryzację olefin w obecności układu inicjującego zawierającego związek odpowiedni do tworzenia karbokationów, np. halogenek benzylu lub halogenek t-alkilu, albo odpowiedni eter lub ester benzylowy lub alkilowy, jako inicjator, oraz kwas Lewisa jako koinicjator. Tak otrzymane pochodne poliizobutenu zwykle jako grupę końcową zawierają atom chlorowca i z tego względu nie są odpowiednie do wytwarzania poliizobutenoamin.
Obecnie nieoczekiwanie stwierdzono, że poliizobuteny o dużej zawartości końcowych grup olefinowych, powyżej 80% molowych, oraz o polidyspersyjności poniżej 1,4, można wytwarzać drogą żyjącej polimeryzacji kationowej, gdy izobuten polimeryzuje się w obecności układu inicjującego zawierającego co najmniej jeden związek o wzorze III jako inicjator,
CH3-C(CH3)2-[CH2-C(CH3)2]m-FG (III) w którym m oznacza 0, 1, 2, 3 lub 4, a FG oznacza atom chlorowca, alkoksyl lub acyloksyl, gdy stosunek molowy kwasu Lewisa do związku III wynosi od 5:1 do 1:20. Ze względu na dużą ilość reaktywnych końcowych grup olefinowych, tak otrzymane poliizobuteny można w znany sposób przeprowadzać w poliizobutenoaminy.
Wynalazek dotyczy poliizobutenoamin o ogólnym wzorze I:
R-X (I) w którym R oznacza grupę poliizobutenylową o liczbowo średniej masie cząsteczkowej MN 500 - 1500 i polidyspersyjności MW/MN co najwyżej 1,3, a
X oznacza grup ę o wzorze II
w którym k i l niezależnie oznaczają 0 lub 1,
A oznacza metylen lub fenylen,
Z oznacza atom tlenu lub NR', gdzie
R' oznacza atom wodoru, C1-C12-alkil, C1-C6-hydroksyalkil, C1-C6-aminoalkil, C5-C10-cykloalkil, fenyl, naftyl, fenylo-C1-C4-alkil, lub grupę -Y-NR1R2,
-Y- oznacza grupę
gdzie Alk oznacza C2-C4-alkilen, p i q niezależnie oznaczają liczbę całkowitą 0 - 25, R oznacza atom wodoru, C1-C12-alkil, fenyl lub naftyl, a Alk' oznacza C2-C20-alkilen, który może zawierać w łańcuchu 1, 2 lub 3 niesąsiadujące atomy tlenu, albo oznacza C5-C20-cykloalkilen,
R1 i R2 niezależnie oznaczają atom wodoru, C1-C12-alkil, C5-C10-cykloalkil, C1-C6-hydroksyalkil, fenyl, naftyl lub fenylo-C1-C4-alkil albo grupę -Y-NR3R4, gdzie Y ma wyżej podane znaczenie, a R3 i R4 niezależnie oznaczają atom wodoru, C1-C12-alkil, C5-C10-cykloalkil, C1-C6-hydroksyalkil, fenyl, naftyl lub fenylo-C1-C4-alkil,
R1 i/lub R2 mogą oznaczać również R lub -CH2-R, gdy 1 oznacza 0, przy czym R ma wyżej podane znaczenie, albo
R1 i R2 razem z atomem azotu, z którym są związane, tworzą grupę piperydynową, piperazynową lub morfolinową.
PL 209 010 B1
Korzystne są poliizobutenoaminy według wynalazku, w których R1 i R2 są niezależnie wybrane z grupy obejmują cej atom wodoru, C1-C6-alkil, fenyl, 2-hydroksyetyl, 2-aminoetyl, 3-aminopropyl, 2-di-(C1-C4-alkilo)aminoetyl, 3-di-(C1-C4-alkilo)aminopropyl, albo grupy o wzorze [CH2-CH2-O]p'-CH2-CH2OH i [CH2-CH2-NH]q'-CH2-CH2-NH2, albo NR1R2 oznacza grupę piperydynową, piperazynową, N-( C1-C4-alkilo)piperazynową lub morfolinową, a p' i q' niezależnie oznaczają liczbę 1 - 20.
Wynalazek dotyczy również sposobu wytwarzania poliizobutenoamin o ogólnym wzorze I, zdefiniowanych powyżej, polegającego na tym, że
i) polimeryzuje się izobuten w obecności układu inicjującego zawierającego
a) kwas Lewisa wybrany spośród kowalencyjnych chlorków metali i chlorków półmetali,
b) oraz co najmniej jeden związek o wzorze III,
CH3-C(CH3)2-[CH2-C(CH3)2]m-FG (III) w którym m oznacza 0, 1, 2, 3 lub 4, a FG oznacza atom chlorowca, OH, C1-C12-alkoksyl, C1-C6-acyloksyl, CH2C(CH3)CH2OH lub grupę
w rozpuszczalniku obojętnym w stosunku do kwasu Lewisa, przy stosunku molowym kwasu Lewisa do związku III od 5:1 do 1:20, z wytworzeniem poliizobutenu zawierającego co najmniej 80% molowych końcowych grup olefinowych i mającego liczbowo średnią masę cząsteczkową MN 500 1300 i polidyspersyjność MW/MN co najwyżej 1,3, oraz ii) wprowadza się w znany sposób grupę zawierającą grupy aminowe do olefinowych wiązań podwójnych poliizobutenu otrzymanego w etapie i).
Korzystnie związek III stosuje się w ilości 0,02 - 0,3 mola na mol izobutenu.
Korzystnie stosuje się kwas Lewisa wybrany spośród chlorku tytanu (IV) i trichlorku boru.
Korzystnie stosuje się układ inicjujący zawierający ponadto co najmniej jeden aprotonowy, polarny związek IV, odpowiedni do tworzenia kompleksu z kwasem Lewisa lub z karbokationem utworzonym w warunkach reakcji, albo kationotwórczym kompleksem kwasu Lewisa i związku III.
Korzystnie stosuje się związek IV wybrany spośród pirydyny, alkilopirydyn i nieulegających polimeryzacji aprotonowych związków krzemoorganicznych, mających co najmniej jedno wiązanie Si-O.
Korzystnie związek IV i związek III stosuje się w stosunku molowym IV:III od 1:1 do 1:1000.
Korzystnie stosuje się rozpuszczalnik do polimeryzacji wybrany spośród węglowodorów zawierających 2-10 atomów węgla, obojętnych chlorowcowęglowodorów zawierających 1-3 atomy węgla oraz ich mieszanin.
Korzystnie rozpuszczalnik usuwa się w temperaturze co najmniej 150°C z otrzymaniem poliizobutenów.
Korzystnie w etapie ii) funkcyjną grupę X wprowadza się drogą reakcji poliizobutenu otrzymanego w etapie i) zgodnie z jednym z procesów (1) do (7), ewentualnie z następującym potem oksyalkenylowaniem:
(1) hydroformylowanie poliizobutenu z następującym potem redukcyjnym aminowaniem hydroformylowanego produktu w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi, oraz hydroformylowanie poliizobutenu w warunkach redukujących, w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi;
(2) hydroborowanie poliizobutenu z następującym potem utleniającym rozszczepieniem związku addycyjnego borowodoru, a następnie redukcyjnym aminowaniem w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi;
(3) hydroborowanie lub hydroformylowanie w warunkach redukcyjnych prowadzące do polialkoholu izobutenylowego, z następującym potem oksyalkenylowaniem i redukcyjnym aminowaniem w obecnoś ci amoniaku, amin lub aminoalkoholi;
(4) reakcja poliizobutenu ze środkiem utleniającym zawierającym tlenek azotu i następująca potem redukcja wprowadzonych w ten sposób grup NOx do grup NH2;
PL 209 010 B1 (5) epoksydowanie poliizobutenu, a następnie reakcja produktu epoksydowania z amoniakiem, aminą lub aminoalkoholem, ewentualnie z następującą potem lub jednoczesną eliminacją wody i redukcją katalityczną;
(6) hydrocyjanowanie poliizobutenu w warunkach katalizy kwasowej i następująca potem hydroliza w reakcji Rittera; albo (7) reakcja z fenolem w warunkach Friedela-Craftsa i następująca potem reakcja poliizobutenylofenolu z formaldehydem i aminą w reakcji Mannicha.
Wynalazek dotyczy również zastosowania poliizobutenoamin zdefiniowanych powyżej jako dodatku detergentowego w kompozycjach paliwowych.
Wynalazek dotyczy ponadto koncentratu dodatków, zawierającego co najmniej jedną poliizobutenoaminę zdefiniowaną powyżej, w ilości 0,1 - 80% wagowych, oprócz zwykłych składników dodatków.
Wynalazek dotyczy także kompozycji paliwowej, zawierającej jako główny składnik ciekłe paliwo węglowodorowe oraz co najmniej jedną poliizobutenoaminę zdefiniowaną powyżej, w aktywnej detergentowo i/lub polepszającej lepkość ilości.
Grupy poliizobutenylowe stanowią organiczne grupy węglowodorowe, zbudowane w przeważającym stopniu, korzystnie w 80% molowych, zwłaszcza w 90% molowych z powtarzających się jednostek o wzorze [-CH2-C(CH3)2]-, w tym takie grupy, w których atom węgla sąsiadujący z atomem węgla podstawionym grupą X może być także podstawiony grupą OH, w zależności od sposobu wytwarzania. Grupa X może być związana zarówno z atomem węgla α, jak i z atomem węgla β lub γ grupy poliizobutenylowej (patrz wzory A i B).
Korzystne są poliizobuteny o polidyspersyjności MW/MN do 1,3, a zwłaszcza do 1,2. Liczbowo średnia masa cząsteczkowa MN wynosi korzystnie 600 - 1400, a zwłaszcza 650 - 1300, np. 670 - 1300.
Grupami X mogą być w zasadzie wszystkie grupy organiczne zawierające co najmniej jedną zasadową, pierwszorzędową, drugorzędową lub trzeciorzędową grupę aminową, np. zawierające 1-40 takich grup. Masa cząsteczkowa tych grup X korzystnie nie powinna przewyższać masy cząsteczkowej grupy poliizobutenylowej i korzystnie wynosić 16 - 1000. Szczególnie odpowiednimi grupami funkcyjnymi X są grupy o wzorze II opisane powyżej.
C1-C12-Alkil oznacza liniową lub rozgałęzioną grupę alkilową o 1-12, korzystnie 1-6 atomach węgla, np. metyl, etyl, n-propyl, izopropyl, n-butyl, 2-butyl, izobutyl, t-butyl, n-pentyl, 2-pentyl, izopentyl, neopentyl, n-heksyl, 2-metylo-1-pentyl, n-heptyl, 2-etyloheks-1-yl, 2-metyloheks-1-yl, n-oktyl, n-decyl, 2-metylodec-1-yl, n-dodecyl, itp.
C5-C10-Cykloalkil oznacza grupę cykloalifatyczną korzystnie o 5-10 atomach węgla, które mogą być podstawione 1, 2, 3 lub 4 grupami C1-C4-alkilowymi, np. cyklopentyl, cykloheksyl lub cykloheptyl, 1-metylocyklopentyl, 1-metylocykloheksyl lub 4,4-dimetylocykloheksyl.
C1-C6-Hydroksyalkil oznacza alkil korzystnie o 1-6, a zwłaszcza 2-4 atomach węgla, podstawiony grupą hydroksylową, np. 2-hydroksyetyl, 2- lub 3-hydroksybutyl, 2-, 3- lub 4-hydroksybutyl.
C1-C6-Aminoalkil oznacza alkil korzystnie o 1-6, a zwłaszcza 2-4 atomach węgla, podstawiony grupą NH2, NH(C1-C4-alkil) lub N(C1-C4-alkil)2, np. 2-aminoetyl, 2- lub 3-aminopropyl, 2-metylaminoetyl, 2- lub 3-metylaminopropyl, 2-dimetyloaminoetyl, 2- lub 3-dimetyloaminopropyl.
Alkoksyl oznacza alkil związany przez atom tlenu. Analogicznie cykloalkoksyl oznacza cykloalkil związany przez atom tlenu.
Acyloksyl oznacza grupę alkilokarbonylową związaną przez atom tlenu, zawierającą w części alkilowej korzystnie 1-6 atomów węgla, np. acetyloksyl, propionyloksyl, butyroksyl, itp.
C2-C20-Alkilen oznacza dwuwartościową liniową lub rozgałęzioną grupę alkilową korzystnie o 2-20 atomach węgla, przy czym dwie wolne wartościowości korzystnie występują przy różnych atomach węgla. Zgodnie z tym C2-C4-alkilen oznacza np. 1,2-etylen, 1,2- lub 1,3-propylen. C2-C20-Alkilen obejmuje grupy wymienione w przypadku C2-C4-alkilenu oraz np. butano-1,2-diyl, butano-2,3-diyl, butano-1,3-diyl lub butano-1,4-diyl, pentano-1,2-diyl, pentano-2,3-diyl, pentano-1,3-diyl, pentano-1,4diyl, pentano-2,4-diyl lub pentano-1,5-diyl, heksano-1,6-diyl, 2,2,4-trimetylopentano-1,4-diyl, oktano1,8-diyl itd. W grupach alkilenowych jeden lub dwa atomy węgla mogą być również zastąpione atomami tlenu, nie sąsiadującymi ze sobą, ani z miejscem przyłączenia. Tego rodzaju grupy alkilenowe zazwyczaj zawierają 5-20 atomów węgla. Przykładowymi takimi grupami są: 3-oksapentano-1,5-diyl, 3-oksaheksano-1,6-diyl, 4-oksaheptano-1,7-diyl, 3,6-dioksaoktano-1,8-diyl, 3,7-dioksanonano-1,9-diyl, 4,7-dioksadekano-1,10-diyl, 4,8-dioksaundekano-1,11-diyl, 4,9-dioksadodekano-1,12-diyl i 4,11-dioksatetradekano-1,14-diyl.
PL 209 010 B1
C5-C20-Cykloalkilen oznacza dwuwartościową grupę cykloalifatyczną korzystnie o 5 - 20 atomach węgla. Przykładami takich grup są cyklopentano-1,2-diyl i cyklopentano-1,3-diyl, cykloheksano1,2-diyl, cykloheksano-1,3-diyl i cykloheksano-1,4-diyl, cykloheptano-1,2-diyl, cykloheptano-1,3-diyl i cykloheptano-1,4-diyl.
Korzystnymi związkami o wzorze I są związki niezawierające grup aromatycznych. Zasadniczo korzystne są związki o wzorze I, w którym R1 i R2 mają jedno z następujących znaczeń: atom wodoru, C1-C6-alkil, fenyl, 2-hydroksyetyl, 2-aminoetyl, 3-aminopropyl, 2-di-(C1-C4-alkilo)aminoetyl, 3-di-(C1-C4-alkilo)aminopropyl, albo grupy o wzorach [CH2-CH2-O]p'-CH2-CH2OH i [CH2-CH2-NH]q'-CH2-CH2-NH2, w których p' i q' niezależnie oznaczają liczbę od 1 do 20; oraz takie związki o wzorze I, w których NR1R2 oznacza grupę piperydynową, piperazynową, N-(C1-C4-alkilo)piperazynową lub morfolinową. W szczególnie korzystnej postaci wynalazku R1 i R2 oznaczają atomy wodoru.
Gdy k oznacza 1, to A korzystnie oznacza metylen. Gdy 1 oznacza 1, to R' korzystnie oznacza atom wodoru, C1-C6-alkil, 2-hydroksyetyl, 2-aminoetyl, 3-aminopropyl, 2-di (C1-C4-alkilo)aminoetyl, 3-di(C1-C4-alkilo)aminopropyl lub grupy o wzorach [CH2-CH2-O]p'-CH2-CH2OH lub [CH2-CH2-NH]q'CH2-CH2-NH2, gdzie p' i q' niezależnie oznaczają liczbę od 1 do 10. W grupie Y, Alk korzystnie oznacza 1,2-etylen, 1,2-propylen lub 1,3-propylen. R korzystnie oznacza atom wodoru, a Alk' korzystnie oznacza alkilen o 2 - 10 atomach węgla, przy czym ten alkilen może zawierać w łańcuchu 1, 2 lub 3 niesąsiadujące atomy tlenu.
W sposobie według wynalazku polimeryzację izobutenu zapoczątkowuje się za pomocą układu inicjującego zawierającego kwas Lewisa i co najmniej jeden związek o wzorze III. Przyjmuje się, że kwas Lewisa tworzy ze związkiem III karbokation lub co najmniej jonotwórczy kompleks oddziaływujący na olefinowo nienasycone wiązanie podwójne izobutenu i wytwarzający dodatni (częściowy) ładunek na trzeciorzędowym atomie węgla izobutenu. Ładunek ten z kolei oddziałuje z kolejną cząsteczką izobutenu, co powoduje kontynuowanie reakcji polimeryzacji.
Określenia „karbokation i „kationotwórczy kompleks nie różnią się znacząco między sobą, ale obejmują wszystkie pośrednie postacie jonów rozdzielonych rozpuszczalnikiem, par jonowych rozdzielonych rozpuszczalnikiem, kontaktowych par jonowych i silnie spolaryzowanych kompleksów z cząstkowym ładunkiem dodatnim na atomie węgla związku o wzorze I.
Przykładami odpowiednich kwasów Lewisa są chlorki (pół)metali BCI3, TiCl4, VCl5, SnCl4 i FeCl3. Korzystnymi chlorkami (pół)metali są BCI3 i TiCl4.
Korzystnymi związkami o wzorze III są związki, w których m oznacza 1, 2, 3 lub 4. FG korzystnie oznacza atom chlorowca, a zwłaszcza atom chloru.
Przy wytwarzaniu poliizobutenów w sposobie według wynalazku związek o wzorze III zazwyczaj stosuje się w ilości co najmniej 10-2, korzystnie 0,02 - 0,3, a zwłaszcza 0,05 - 0,2 mola na mol izobutenu. Należy wziąć pod uwagę, że masa cząsteczkowa poliizobutenu wytwarzanego sposobem według wynalazku zależy od ilości związku III, tak że masa cząsteczkowa poliizobutenu zmniejsza się wraz ze wzrostem ilości związku III, względem ilości izobutenu.
Przy wytwarzaniu poliizobutenów kwas Lewisa jest oczywiście stosowany w sposobie według wynalazku w ilości wystarczającej do utworzenia kompleksu inicjującego. Zazwyczaj zapewnione jest to już przy niskich stężeniach kwasu Lewisa w środowisku reakcji, zwykle co najmniej 0,01 mola/l. Zazwyczaj stężenie kwasu Lewisa w środowisku reakcji nie przekracza zatem 3 moli/l, korzystnie 2 moli/l, zwłaszcza 1 mola/l. W szczególności stężenie to wynosi 0,1 do 2 moli/l, szczególnie korzystnie 0,2-1 mol/l.
Korzystnie układ inicjujący zawiera, oprócz związku III, co najmniej jeden dodatkowy aprotonowy, polarny związek IV, odpowiedni do tworzenia kompleksu z kwasem Lewisa lub z karbokationem utworzonym w warunkach reakcji, albo jonotwórczym kompleksem kwasu Lewisa i związku I. Są to zasady Lewisa (donory elektronów), mające co najmniej jedną wolną parę elektronów na co najmniej jednym heteroatomie, wybranym np. spośród atomów tlenu, azotu, fosforu i siarki.
Przykładami takich donorowych związków IV są pirydyny, takie jak pirydyna i podstawione pirydyny, w szczególności pirydyny z zawadą przestrzenną, a ponadto N,N-dialkiloamidy alifatycznych lub aromatycznych kwasów karboksylowych, takie jak N,N-dimetyloacetamid, N-alkilolaktamy, takie jak N-metylopirolidon, etery dialkilowe, takie jak eter dietylowy i eter diizopropylowy, cykliczne etery, takie jak tetrahydrofuran, trialkiloaminy, takie jak trietyloamina, estry C1-C4-alkilowe alifatycznych kwasów C1-C6-karboksylowych, takie jak octan etylu, dialkilowe tioetery lub tioetery alkiloarylowe, takie jak siarczek metylowo-fenylowy, dialkilosulfotlenki, takie jak dimetylosulfotlenek, alkilonitryle, takie jak acetonitryl i propionitryl, trialkilofosfiny lub triarylofosfiny, takie jak trimetylofosfina, trietylofosfina,
PL 209 010 B1 tri-n-butylofosfina i trifenylofosfina i nieulegające polimeryzacji aprotonowe związki krzemoorganiczne, mające co najmniej jedną grupę organiczną związaną poprzez atom tlenu. Grupa ta zazwyczaj zawiera 1-20 atomów węgla. Przykładami takich grup są alkoksyl, cykloalkoksyl, aryloksyl, aryloalkoksyl i acyloksyl (= alkilokarbonyloksyl).
Spośród wyżej wymienionych donorów korzystne są pirydyna i pochodne pirydyny z zawadą przestrzenną oraz w szczególności związki krzemoorganiczne. W szczególnie korzystnej postaci wynalazku jako donor stosuje się co najmniej jeden związek krzemoorganiczny.
Pirydyny z zawadą przestrzenną są pirydynami zawierającymi grupy alkilowe o dużej objętości co najmniej w pozycjach 2 i 6 pierścienia pirydynowego, np. 2,6-diizopropylopirydyna i 2,6-di-t-butylopirydyna.
Donor IV i w szczególności związek krzemoorganiczny są korzystnie stosowane w takiej ilości, że stosunek molowy cząsteczek donora IV do atomów metali lub atomów półmetali w kwasie Lewisa wynosi od 1:1000 do 1:1, korzystnie od 1:1000 do 1:2, zwłaszcza od 1:1000 do 1:5.
Związki krzemoorganiczne przydatne jako donory IV mogą zawierać jeden lub większą liczbę, np. 2 lub 3 atomy krzemu, przy czym co najmniej jedna grupa organiczna związana jest poprzez atom tlenu. Korzystnymi związkami krzemoorganicznymi są związki zawierające jedną, dwie lub trzy, zwłaszcza 2 lub 3, grupy organiczne związane poprzez atom tlenu przypadające na atom krzemu.
Korzystnymi związkami krzemoorganicznymi są związki o wzorze IVa:
RanSi(ORb)4-n (IVa) w którym n oznacza 1, 2 lub 3,
Ra mogą być jednakowe same lub różne i niezależnie oznaczają C1-C20-alkil, C5-C7~cykloalkil, aryl lub arylo-C1-C4-alkil, przy czym trzy ostatnie grupy mogą zawierać jako podstawniki jedną lub większą liczbę grup C1-C10-alkilowych, oraz
Rb są jednakowe lub różne i oznaczają C1-C20-alkil, albo dla n = 1 lub 2 dwie różne grupy Rb mogą również tworzyć 2- lub 3-członową jednostkę alkilenową.
We wzorze IVa n korzystnie oznacza 1 lub 2. Ra oznacza korzystnie grupę C1-C8-alkilową, a zwłaszcza grupę alkilową rozgałęzioną lub związaną poprzez drugorzędowy atom węgla, taką jak grupa izopropylowa, izobutylowa, 2-butylowa lub 5-, 6- lub 7-członowa grupa cykloalkilowa. R2 oznacza korzystnie grupę C1-C4-alkilową.
Przykładami takich korzystnych związków są dimetoksydiizopropylosilan, dimetoksyizobutyloizopropylosilan, dimetoksydiizobutylosilan, dimetoksydicyklopentylosilan, dimetoksyizobutylo-2-butylosilan, dietoksyizobutyloizopropylosilan, trietoksytoluilosilan i trietoksybenzylosilan.
Odpowiednimi izobutenowymi materiałami wyjściowymi do stosowania w sposobie według wynalazku są zarówno sam izobuten, jak i zawierające izobuten strumienie węglowodorów C4, np. rafinowane frakcje C4 z parowych instalacji do krakowania, frakcje C4 z instalacji do krakowania FCC (FCC: kraking z katalizatorem w fazie fluidalnej), pod warunkiem że są praktycznie pozbawione zawartego w nich 1,3-butadienu. Odpowiednie zgodnie z wynalazkiem strumienie węglowodorów C4 zawierają zazwyczaj mniej niż 500 ppm, korzystnie mniej niż 200 ppm butadienu. Jeśli jako materiały wyjściowe stosowane są frakcje C4, to węglowodory inne niż izobuten spełniają rolę obojętnego rozpuszczalnika.
Odpowiednimi rozpuszczalnikami są wszelkie związki organiczne o małej masie cząsteczkowej, różne od związków III i IV i od izobutenu, niezawierające odszczepialnych protonów i ciekłe, ewentualnie jako mieszaniny ze sobą, w warunkach polimeryzacji. Korzystnymi rozpuszczalnikami są węglowodory, np. acykliczne alkany o 2-8, korzystnie 3-7 atomach węgla, takie jak etan, izopropan, n-propan, n-butan i jego izomery, n-pentan i jego izomery, n-heksan i jego izomery oraz n-heptan i jego izomery, cykliczne alkany o 5-8 atomach wę gla, takie jak cyklopentan, cykloheksan, cykloheptan, acykliczne alkeny o 2-8 atomach węgla, takie jak eten, izopropen i n-propen, n-buten, n-penten, n-heksen i n-hepten, cykliczne olefiny, takie jak cyklopenten, cykloheksen i cyklohepten, węglowodory aromatyczne, takie jak toluen, ksylen, etylobenzen, oraz chlorowcowęglowodory, np. chlorowcowane alkeny o 1-5 atomach węgla i 1, 2, 3, 4, 5 lub 6 atomach chlorowca, wybranych spośród fluoru lub zwłaszcza chloru, takie jak chlorek metylu, dichlorometan, trichlorometan, chlorek etylu, 1,2-dichloretan i 1,1,1-trichloretan oraz chloroform i chlorowcowane związki aromatyczne, takie jak chlorobenzen.
Odpowiednie są nie tylko rozpuszczalniki, ale i mieszaniny tych rozpuszczalników. Mieszaniny są korzystne szczególnie wtedy, gdy temperatura topnienia rozpuszczalnika jest wyższa od temperatury polimeryzacji.
Szczególnie korzystne są rozpuszczalniki i mieszaniny rozpuszczalników zawierające co najmniej jeden węglowodór. Korzystne są zwłaszcza mieszaniny rozpuszczalników zawierające co naj8
PL 209 010 B1 mniej jeden węglowodór i co najmniej jeden chlorowcoalkan. Wśród nich szczególnie korzystne są mieszaniny rozpuszczalników zawierające co najmniej jeden cykliczny lub acykliczny alkan o 4-7 atomach węgla, zwłaszcza heksan, i co najmniej jeden chlorowcoalkan, zwłaszcza chlorek metylu lub chlorek metylenu. Szczególnie korzystne są również mieszaniny rozpuszczalników zawierające co najmniej jeden węglowodór aromatyczny, zwłaszcza toluen, i co najmniej jeden chlorowcoalkan, zwłaszcza chlorek metylu lub chlorek metylenu. Stosunek objętościowy węglowodoru do chlorowcowanego węglowodoru wynosi korzystnie od 1:10 do 10:1, zwłaszcza od 4:1 do 1:4. Oczywiście chloroalkany w tych mieszaninach nie zawierają żadnych związków, w których atomy chloru znajdują się przy drugorzędowych lub trzeciorzędowych atomach węgla. Szczególnie korzystne są także trójskładnikowe mieszaniny rozpuszczalników, zawierające co najmniej jeden węglowodór aromatyczny, zwłaszcza toluen, co najmniej jeden cykliczny lub acykliczny alkan o 4-7 atomach węgla, zwłaszcza heksan, i co najmniej jeden chlorowcoalkan, zwłaszcza chlorek metylu lub chlorek metylenu. Stosunek objętościowy tych trzech składników jest dobierany tak, że stosunek alkanu do związku aromatycznego wynosi od 1:10 do 10:1, a stosunek objętościowy alkanu + związek aromatyczny do chlorowcoalkanu wynosi od 10:1 do 1:1. Gdy polimeryzację prowadzi się z chłodzeniem wyparnym, wtedy rozpuszczalniki lub mieszaniny rozpuszczalników zawierają również do 50% obj., np. 5 - 50% obj., korzystnie 10 - 30% obj. łatwo odparowującego rozpuszczalnika, np. etylenu.
Należy wziąć pod uwagę, że polimeryzację prowadzi się w zasadniczo aprotonowych, zwłaszcza bezwodnych, warunkach reakcji. Przez aprotonowe lub bezwodne warunki reakcji rozumie się, że zawartość wody (lub zawartość zanieczyszczeń protonowych) w mieszaninie reakcyjnej wynosi poniżej 50 ppm, a zwłaszcza poniżej 5 ppm. Zazwyczaj przed użyciem materiały wyjściowe suszy się metodami fizycznymi i/lub chemicznymi. Przykładowo, alifatyczne lub cykloalifatyczne węglowodory stosowane korzystnie jako rozpuszczalniki można poddać zwykłemu wstępnemu oczyszczaniu lub wstępnemu suszeniu, a następnie mieszać ze związkiem metaloorganicznym, np. związkiem litoorganicznym, magnezoorganicznym lub glinoorganicznym, w ilości wystarczającej do usunięcia śladów wody z rozpuszczalnika. Rozpuszczalnik poddany takiej obróbce następnie oddestylowuje się bezpośrednio do naczynia reakcyjnego. W podobny sposób można postępować również w przypadku α-olefin, węglowodorów aromatycznych i polimeryzowanych monomerów, a zwłaszcza izobutenu.
Wstępne oczyszczanie lub wstępne suszenie rozpuszczalnika i izobutenu prowadzi się w zwykły sposób, korzystnie działając stałymi środkami osuszającymi, takimi jak sita molekularne lub wcześniej wysuszone tlenki, takie jak tlenek wapnia lub tlenek baru. W analogiczny sposób można suszyć związki wyjściowe, w przypadku których obróbka alkilometalami jest niewłaściwa, np. halogenki alkilu stosowane jako rozpuszczalniki, oraz związki III i IV.
Sposób według wynalazku prowadzi się zazwyczaj w temperaturze niższej od pokojowej (25°C), korzystnie poniżej 0°C, np. od 0 do -140°C, korzystnie od -30 do -120°C, a zwłaszcza od -40 do -110°C. Zazwyczaj im większa czystość stosowanych materiałów wyjściowych, tym wyższa jest dopuszczalna temperatura reakcji. Ciśnienie pod jakim prowadzi się reakcję ma mniejsze znaczenie i zależy w znany sposób od stosowanej aparatury i innych warunków reakcji.
Polimeryzacja izobutenu lub materiału wyjściowego zawierającego izobuten zachodzi samorzutnie, przy zmieszaniu układu inicjującego stosowanego zgodnie z wynalazkiem z izobutenem lub materiałem wyjściowym zawierającym izobuten, w obojętnym rozpuszczalniku organicznym, w pożądanej temperaturze reakcji. Izobuten można rozpuścić w obojętnym rozpuszczalniku i ochłodzić do temperatury reakcji, a następnie dodać układ inicjujący. Można również postępować w ten sposób, że układ inicjujący najpierw umieszcza się w rozpuszczalniku, a następnie dodaje się izobuten lub materiał zawierający izobuten, od razu w całości, albo odpowiednio do szybkości ich zużywania. Ponadto część izobutenu lub materiału zawierającego izobuten można początkowo umieścić w rozpuszczalniku i następnie dodać układ inicjujący. Pozostałą ilość izobutenu lub materiału zawierającego izobuten dodaje się w trakcie reakcji, np. odpowiednio do szybkości ich zużywania. Przy dodawaniu układu inicjującego zazwyczaj składniki układu inicjującego dodaje się oddzielnie. W opisywanym tutaj procesie okresowym, zazwyczaj najpierw dodaje się związek III i ewentualnie związek IV, a następnie kwas Lewisa. Za czas dodania inicjatora uważa się moment, w którym oba składniki układu inicjującego znajdą się w naczyniu reakcyjnym. Przykładowo, najpierw umieszcza się w naczyniu reakcyjnym rozpuszczalnik, następnie związek III i ewentualnie związek IV, potem część lub całkowitą ilość izobutenu lub materiału zawierającego izobuten, zapoczątkowuje się polimeryzację przez dodanie kwasu Lewisa, a następnie ewentualnie dodaje się pozostałą ilość izobutenu lub materiału zawierającego izobuten. Jednak możliwe jest również umieszczenie w naczyniu reakcyjnym najpierw rozpuszczalnika,
PL 209 010 B1 następnie kwasu Lewisa i części lub całkowitej ilości izobutenu lub materiału zawierającego izobuten, po czym zapoczątkowanie polimeryzacji przez dodanie związku III i ewentualnie związku IV, ale ten sposób postępowania prowadzi do nieco szerszego rozkładu masy cząsteczkowej.
Oprócz opisanego prowadzenia reakcji w sposób okresowy, polimeryzację można również prowadzić w sposób ciągły. W tym przypadku materiały wyjściowe, czyli polimeryzowane monomery, rozpuszczalnik i układ inicjujący doprowadza się w sposób ciągły do polimeryzowanej mieszaniny i w sposób ciągły usuwa się produkt reakcji, tak że w reaktorze ustala się w mniejszym lub większym stopniu stan stacjonarny. Składniki układu inicjującego można doprowadzać oddzielnie lub razem, korzystnie rozcieńczone w rozpuszczalniku. Polimeryzowany izobuten lub materiały zawierające izobuten można doprowadzać jako takie, w postaci rozcieńczonej rozpuszczalnikiem lub jako strumień węglowodorów zawierających izobuten. Przykładowo składniki układu inicjującego rozcieńczone rozpuszczalnikiem można dodawać przez dysze przeznaczone do wielu składników, dla osiągnięcia dobrego wymieszania składników.
Przy prowadzeniu reakcji w sposób okresowy jak i ciągły ciepło reakcji odprowadza się w zwykły sposób, np. za pomocą zainstalowanych wewnątrz wymienników ciepła, zewnętrznych wymienników ciepła i/lub w trakcie chłodzenia ścianek i/lub chłodzenia wyparnego. W tym przypadku zastosowanie etenu i/lub mieszanin etenu z innymi węglowodorami i/lub chlorowcowęglowodorami okazało się szczególnie użyteczne, ponieważ eten nie tylko jest tani, ale ma także temperaturę wrzenia w pożądanym zakresie temperatury polimeryzacji.
Odpowiednimi reaktorami do realizacji sposobu według wynalazku są zasadniczo wszystkie reaktory stosowane zwykle w kationowej polimeryzacji izobutenu, np. w kationowej polimeryzacji izobutenu z kompleksami trifluorek boru - tlen. Pod tym względem powołać się można na dotychczasowy stan techniki. W przypadku reakcji prowadzonej w sposób okresowy odpowiednie są zwykle stosowane do tego celu zbiorniki z mieszadłem, korzystnie wyposażone w chłodzenie wyparne, zewnętrzne wymienniki ciepła, odpowiednie mieszadła, doprowadzenia surowców, elementy wymiennika ciepła i urządzenie do prowadzenia procesu w atmosferze obojętnej. Reakcję w sposób ciągły można prowadzić w zwykłych reaktorach, reaktorach kaskadowych, reaktorach rurowych i reaktorach z wiązką rur, w szczególności w rozmieszczonych w pętli reaktorach rurowych i reaktorach z wiązką rur, korzystnie wyposażonych w sposób opisany powyżej dla reaktorów.
W celu odzyskania poliizobutenów z mieszaniny reakcyjnej, mieszaninę tę po polimeryzacji dezaktywuje się w sposób zwykły dla kationowych reakcji polimeryzacji, korzystnie przez dodania związku protonowego, w szczególności przez dodanie alkoholi, takich jak metanol, etanol, n-propanol, izopropanol, n-butanol, izobutanol, s-butanol lub t-butanol, albo ich mieszanin z wodą. Do dezaktywacji korzystnie stosuje się substancje w rozcieńczalniku, np. w jednym z rozpuszczalników, w celu uniknięcia niepożądanego wzrostu lepkości. Poza tym można powołać się tu na cytowane we wstępie publikacje dotyczące polimeryzacji trifluorku boru z izobutenem, ponieważ stosowane tam środki przetwarzania mogą być w analogiczny sposób przeniesione do sposobu według wynalazku.
Środek stosowany do dezaktywacji lub jego mieszaninę z obojętnym rozpuszczalnikiem przed dezaktywacją korzystnie chłodzi się do temperatury polimeryzacji, w celu uniknięcia niepożądanych reakcji ubocznych.
Zazwyczaj rozpuszczalniki następnie usuwa się w odpowiednich urządzeniach, np. w wyparkach obrotowych, wyparkach ze spływającą warstwą cieczy lub wyparkach cienkowarstwowych, albo przez odparowanie rzutowe (przepuszczanie roztworu reakcyjnego w dół wymiennika ciepła do przewodu rurowego, albo przez płytkę z otworami/dyszami). W celu usunięcia rozpuszczalnika zazwyczaj stosuje się zmniejszone ciśnienie, np. 0,01 - 80 kPa, korzystnie 0,1 - 10 kPa. Dolna temperatura destylowanego roztworu wynosi korzystnie 50 - 250°C, a zwłaszcza 150 - 230°C. Stosowanie podwyższonej temperatury, np. powyżej 150°C, a zwłaszcza 170°C lub powyżej, prowadzi do zmniejszenia resztkowej zawartości chloru, a zatem do zwiększenia ilości końcowych wiązań podwójnych w produkcie reakcji.
Poliizobuteny wytworzone w etapie a) sposobu według wynalazku mają wysoką zawartość olefinowo nienasyconych grup końcowych o wzorze (A) i/lub (B). Zawartość grup końcowych zazwyczaj wynosi co najmniej 80% molowych, szczególnie co najmniej 90% molowych, a zwłaszcza korzystnie co najmniej 95% molowych, względem łańcuchów polimerowych. Poliizobuteny wytworzone w ten sposób mają wąski rozkład masy cząsteczkowej, charakteryzujący się polidyspersyjnością MW/MN poniżej 1,4, korzystnie poniżej 1,3, a zwłaszcza poniżej 1,2, np. 1,05 do 1,2.
PL 209 010 B1
Korzystnie poliizobuteny otrzymane sposobem według wynalazku oprócz niskiej polidyspersyjności mają również korzystną wartość położenia maksimum rozkładu masy cząsteczkowej (Mp). Maksimum piku Mp rozkładu masy cząsteczkowej poliizobutenów według wynalazku znajduje się korzystnie o mniej niż 10% powyżej wartości liczbowo średniej masy cząsteczkowej. W wielu przypadkach maksimum piku Mp znajduje się nawet o mniej niż 8% lub nawet mniej niż 6% powyżej wartości liczbowo średniej masy cząsteczkowej.
Wszystkie dane dotyczące masy cząsteczkowej odnoszą się do wartości określonych metodą chromatografii żelowo-permeacyjnej (GPC). Chromatografię żelowo-permeacyjną prowadzono stosując jako fazę ruchomą THF, a jako wzorzec CS2 w dwóch kolumnach (długość 300 mm, średnica 7,8 mm) połączonych w szereg, przy czym pierwszą kolumnę wypełniono Styragelem HR5 (masa cząsteczkowa w zakresie od 50000 do 4 x 106), a drugą kolumnę Styragelem HR3 (masa cząsteczkowa w zakresie od 200 do 30000) z firmy Waters. Detekcję prowadzono za pomocą refraktometru różnicowego. Wzorce stosowane do określania wielkości bloków izobutenu były handlowymi wzorcami poliizobutenu o masie cząsteczkowej w zakresie 224 do 1000000, z firmy Polymer-Standards Service, Mainz.
Wprowadzanie grupy funkcyjnej X w etapie b) sposobu według wynalazku realizuje się w znany sposób. Przegląd odpowiednich sposobów wprowadzania funkcyjnych grup aminowych można znaleźć w EP-A 382405, publikacjach wymienionych poniżej i w WO 98/20053 oraz w literaturze tam przytoczonej. Poza tym w literaturze opisano liczne sposoby wytwarzania poliizobutenów z grupami OH lub grupami aldehydowymi (porównaj np. EP-A 468966). Do tak wytworzonych pochodnych poliizobutenu można wprowadzać grupy aminowe w znany sposób, przez aminowanie redukcyjne.
Przykładami odpowiednich sposobów wprowadzania grup funkcyjnych są wymienione poniżej i znane z literatury sposoby (1) do (7):
(1) hydroformylowanie poliizobutenu z następującym potem redukcyjnym aminowaniem hydroformylowanego produktu w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi, albo hydroformylowanie poliizobutenu w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi, w warunkach redukcyjnych, tak jak to opisano w EP-A 244616 lub WO 94/24231.
(2) hydroborowanie poliizobutenu z następującym potem utleniającym rozszczepianiem związku addycyjnego borowodoru (patrz J.P. Kennedy i B. Ivan „Designed Polymers by Carbocationic Macromolecular Engineering, str. 178 i strony następne), a następnie redukcyjne aminowanie w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi, itp., w znany sposób;
(3) hydroborowanie lub hydroformylowanie w warunkach redukujących prowadzące do polialkoholu izobutenylowego, z następującym potem oksyalkenylowaniem i redukcyjnym aminowaniem w obecnoś ci amoniaku, amin lub aminoalkoholi (EP-A 277345, WO 98/20053 i WO 00/50543);
(4) reakcja poliizobutenu ze środkiem utleniającym zawierającym tlenek azotu i następująca potem redukcja w ten sposób wprowadzonych grup NOx do grup NH2, patrz np. DE-A 4425834, WO 96/03367, WO 96/03479, WO 97/03946;
(5) epoksydowanie poliizobutenu i następnie reakcja produktu epoksydowania z amoniakiem, aminą lub aminoalkoholem, ewentualnie z następującą potem lub jednocześnie eliminacją wody i redukcją katalityczną, patrz np. WO 92/12221, WO 92/14806, EP-A 476485, EP 539821, EP-A 696572 i DE-A 19620262;
(6) hydrocyjanowanie poliizobutenu w warunkach katalizy kwasowej i następująca potem hydroliza w reakcji Rittera, jak opisano w DE-A 2061057 lub EP-A 567810 (reakcja Rittera patrz również HoubenWeyl E5, strony 1032-1041 (1985) lub Houben-Weyl, XI/1 str. 994 i strony następne (1957); albo (7) reakcja poliizobutenu z fenolem w warunkach Friedela-Craftsa i następująca potem reakcja poliizobutenylofenolu z formaldehydem i aminą lub diaminą w reakcji Mannicha (patrz np. EP-A 647700, US 4117011, EP-A 831141).
Wśród opisanych sposobów szczególnie korzystne są sposoby (1) do (5). Aminy stosowane w tych sposobach i w sposobie (7) zazwyczaj mają budowę, na której oparta jest grupa II. Oprócz amoniaku, przykładami odpowiednich amin są etyleno-1,2-diamina, propyleno-1,2-diamina, propyleno1,3-diamina, butylenodiamina, monoalkilowe, dialkilowe i trialkilowe pochodne tych amin, np. N,N-dimetylopropyleno-1,3-diamina. Możliwe jest także stosowanie polialkilenopoliamin, których grupy aminowe zawierają nie więcej niż 6 atomów węgla, np. polietylenopoliamin, takich jak dietylenotriamina, trietylenotetramina i tetraetylenopentamina oraz polipropylenopoliamin. Odpowiednie są również mono- lub dialkiloaminy, w których grupy alkilowe zawierają jeden lub większą liczbę niesąsiadujących atomów tlenu oraz mogą także zawierać grupy hydroksylowe lub dalsze grupy aminowe, takie jak 4,7-dioksadekano-1,10-diamina, etanoloamina, 3-aminopropanol, 2-(2-aminoetoksy)etanol, N-(2-amiPL 209 010 B1 noetylo)etanoloamina. Dalszymi przykładami są N-amino-C2-C6-alkilopiperazyny. Korzystnie stosuje się amoniak. Poliizobutenoaminy otrzymane w sposobach (1) do (7) mogą być dalej oksyalkenylowane przez poddawanie ich w znany sposób reakcji z tlenkami C1-C4-alkilenu, takimi jak tlenek etylenu, tlenek propylenu lub tlenek 1,2-butylenu, ewentualnie z dodaniem alkoholanów jako katalizatorów. Tlenki alkilenu stosuje się korzystnie w stosunku molowym od 1:1 do 1:2, względem atomów azotu w związku II. Sposoby stosowane w tym celu są znane ze stanu techniki. Przy tym najpierw tlenek alkilenu jest przyłączany do wiązania NH, z otwarciem pierścienia. Następnie przyłączany jest dalszy tlenek alkilenu przy uwalnianej w ten sposób grupie OH, w obecności odpowiednich katalizatorów, np. w warunkach katalizy OH-, analogicznie do sposobu opisanego w EP-A 398100, albo z użyciem katalizatorów DMC (katalizatorów typu cyjanków dwóch metali), analogicznie do sposobu opisanego w WO 00/14045.
W porównaniu ze znanymi poliizobutenoaminami, poliizobutenoaminy wedł ug wynalazku o tej samej liczbowo średniej masie cząsteczkowej mają polepszone działanie detergentowe i polepszoną charakterystykę lepkościową, zwłaszcza w niskiej temperaturze. Działanie to widoczne jest w szczególności przy stosowaniu jako dodatku do paliw. Ze względu na korzystne właściwości poliizobutenoamin według wynalazku można je stosować ze znacznie zmniejszonymi ilościami substancji pomocniczych takich jak oleje nośnikowe, co pozwala na znaczne zmniejszenie całkowitej zawartości dodatków w kompozycjach, przy zachowaniu dobrej do bardzo dobrej skuteczności.
Wynalazek dotyczy zatem również zastosowania poliizobutenoamin I według wynalazku jako dodatku do paliw.
W zasadzie wszystkie paliwa silnikowe nadają ce się do silników benzynowych, oprócz wę glowodorów jako składnika głównego, mogą również zawierać inne składniki o małej masie cząsteczkowej, np. alkohole, takie jak metanol, etanol lub t-butanol oraz etery, np. eter t-butylowometylowy. Ponadto paliwa zawierają na ogół inne dodatki, takie jak inhibitory korozji, stabilizatory, przeciwutleniacze, demulgatory, środki antystatyczne lub ferroceny. Poliizobutenoaminy według wynalazku korzystnie dodawane są do paliwa w ilości 10 - 5000 ppm, w szczególności 50 - 1000 ppm.
Poliizobutenoaminy według wynalazku o wzorze I zazwyczaj stosuje się razem z olejami nośnikowymi. Oleje nośnikowe są znane, np. z publikacji K. Owena, Gasoline and Diesel Fuel Additives, John Wiley & Sons, 1989. Szczególnie odpowiednie są oleje nośnikowe oparte na poliglikolach alkilenowych, na przykład ich eterach i/lub estrach, tak jak to opisano w US 5004478 lub DE-A 3838918. Odpowiednie są również produkty reakcji alkanoli o długim łańcuchu lub amin o długim łańcuchu z tlenkami alkilenu, takimi jak tlenek etylenu, tlenek propylenu lub tlenek 1,2-butylenu (stopień oksyalkenylowania korzystnie 10 - 50), jak ujawniono np. w US 4877416, oksypropenylowane dialkilofenole, jak opisano w DE-A 4142241 oraz mineralne oleje nośnikowe (oleje węglowodorowe, oleje zagęszczone), zwłaszcza oleje z klasy lepkościowej Solvent Neutral (SN) 500 - 2000, polimery olefinowe o masie czą steczkowej MN 400 - 1800, zwł aszcza oparte na poli-n-butenie lub poliizobutenie (uwodornione lub nieuwodornione). Ilość oleju nośnikowego zazwyczaj wynosi 1 - 1000 ppm, korzystnie 20 500 ppm, w przeliczeniu na całkowitą masę paliwa. W stosunku do poliizobutenoaminy wymagana jest mniejsza ilość niż w przypadku znanych dodatków do paliw opartych na poliizobutenoaminach. Stosunek wagowy poliizobutenoaminy I do oleju nośnikowego korzystnie wynosi co najmniej 1:1, szczególnie od 1:1 do 20:1, a zwłaszcza od 3:2 do 10:1. Poliizobutenoaminy według wynalazku mogą być również stosowane bez oleju nośnikowego jako dodatku do paliw.
Wynalazek dotyczy ponadto koncentratu dodatków. Koncentraty te zawierają poliizobutenoaminę o wzorze I zazwyczaj w ilości 10 - 80% wag., korzystnie 10 - 50% wag., w przeliczeniu na całkowitą masę koncentratu, oraz inne dodatki, ewentualnie rozpuszczalniki i ewentualnie oleje nośnikowe. Ponadto koncentraty dodatków mogą również zawierać dodatki detergentowe, jak opisano np. w publikacji J. Falbe i inni, Tenside und Mineraloladditive, G. Thieme Verlag, Stuttgart 1978, str. 223 i strony następne lub K. Owen (loc. cit.) str. 23 i strony następne. Jednakże ich ilość zazwyczaj nie przekracza ilości poliizobutenów według wynalazku i korzystnie wynosi poniżej 25% wag., zwłaszcza poniżej 10% wag., w przeliczeniu na całkowitą masę poliizobutenoaminy I i zwykłego dodatku detergentowego.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.
I. Analiza
Oznaczanie masy cząsteczkowej (MN, MW) przeprowadzano w sposób opisany powyżej metodą GPC, spektrometrii masowej i/lub spektroskopii 1H-NMR. Ilość wiązań podwójnych oznaczano metodą spektroskopii 1H-NMR (całkowanie protonów winylowych względem protonów metylowych i metylenowych), albo przez zawartość chloru. Resztkową zawartość chloru oznaczano metodą analizy elementarnej.
PL 209 010 B1
II. Wytwarzanie poliizobutenoamin
Ila. Wytwarzanie poliizobutenów
P r z y k ł a d wytwarzania 1 (Wytwarzanie poliizobutenu o MN 670)
Stosowanym naczyniem reakcyjnym była czteroszyjna kolba o pojemności 2 l wyposażona w skraplacz z suchym lodem, wkraplacz, termometr, przegrodę, mieszadło magnetyczne i dodatkowy wkraplacz ze złożem sit molekularnych (3 · 10-10 m (3 A), 250 g; wysuszone przez 16 godzin w warunkach 150°C/0,2 kPa. Naczynie reakcyjne wysuszono przez dwukrotne odpowietrzanie i przepłukiwanie strumieniem suchego azotu. Przez przegrodę wprowadzono do kolby 260 g (1 mol) chlorku tetraizobutenylu i 0,38 g (2 mmole) 2,6-di-t-butylopirydyny. Następnie kolejno skroplono do wkraplacza ze złożem sita molekularnego 400 ml osuszonego chlorku metylenu i 400 ml osuszonego heksanu i dodawano je kroplami w taki sposób, że średni czas przebywania w sitach molekularnych wynosił około 15 minut. Następnie do tego samego wkraplacza skroplono 448,9 g (8 moli) izobutenu i dodawano go do kolby przez sito molekularne, z tym samym czasem przebywania. Zawartość kolby ochłodzono do 78°C, stosując kąpiel chłodzącą suchy lód/aceton i stale mieszając mieszaninę, i przez przegrodę dodano 379,42 g (2 mole) tetrachlorku tytanu. Po czasie reakcji wynoszącym 15 minut zatrzymano reakcję przez dodanie 50 ml izopropanolu i mieszaninę reakcyjną ogrzano do 0°C, przemyto trzykrotnie 200 ml wody, wysuszono nad siarczanem sodu, usunięto rozpuszczalnik w 200°C pod zmniejszonym ciśnieniem do końcowego ciśnienia 0,2 kPa i podziałano na nią zasadowym tlenkiem glinu.
Otrzymano 690 gramów klarownego oleju, MN = 670, MW/MN = 1,18; lepkość w temperaturze 100°C 43 mm2/s; zawartość końcowych wiązań podwójnych 65%, zawartość chloru mniejsza niż 1 ppm.
P r z y k ł a d wytwarzania 2 (Wytwarzanie poliizobutenu o MN 670)
Proces wytwarzania w przykładzie 2 przeprowadzono analogicznie do procesu z przykładu 1, z tym że zastosowano 78 g (0,3 mola) chlorku tetraizobutenylu, 113,8 g (0,6 mola) tetrachlorku tytanu i 336,7 g (6 moli) izobutenu. Otrzymano 408 g klarownego oleju, MN = 1300, MW/MN = 1,15; zawartość końcowych wiązań podwójnych 65%, lepkość w temperaturze 100°C 103 mm2/s; zawartość 3 ppm.
Ilb. Wprowadzanie funkcyjnych grup aminowych do poliizobutenu
P r z y k ł a d 1. (Wprowadzanie funkcyjnych grup aminowych do poliizobutenu z przykładu wytwarzania 1)
1200 ml jednomolowego roztworu BH3 w THF umieszczono w szklanej kolbie o pojemności 2 l, roztwór ochłodzono do temperatury 0°C i w taki sposób dodano 210 g poliizobutenu z przykładu 1, aby można było utrzymać temperaturę 0°C. Po czasie reakcji wynoszącym 5 godzin w temperaturze 0°C mieszaninę ochłodzono do temperatury -10°C i energicznie mieszając dodano wodny roztwór wodorotlenku sodu (6N; 250 ml), tak że temperatura nie przekroczyła 0°C. Zaraz po zakończeniu dodawania, w taki sposób dodano 30% nadtlenek wodoru (187 ml; 1,65 mola), że temperatura mieszaniny reakcyjnej nie przekroczyła 40°C. Przez dalsze 2 godziny energicznie mieszano mieszaninę w 40°C. Następnie rozdzielono fazy, fazę organiczną zatężono przez oddestylowanie 1000 ml THF pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 40°C, dodano 300 ml heptanu i 50 ml izopropanolu i przemyto wodą (trzy razy po 500 ml). Następnie w temperaturze 150°C oddestylowano rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem do końcowego ciśnienia 0,2 kPa. Pozostałość miała liczbę hydroksylową 14,1 i zawierała 7,8% wag. nieprzereagowanego poliizobutenu (oznaczonego metodą HPLC).
Pozostałość następnie przeprowadzono za pomocą izododekanu w 50% wag. roztwór i poddano redukcyjnemu aminowaniu nad katalizatorem uwodorniania z jednogodzinnym czasem przebywania w tłokowym autoklawie z mieszadłem, w temperaturze 190°C, pod ciśnieniem 19 kPa wodoru, w obecności 30% wag. amoniaku, względem stosowanego roztworu. Po ochłodzeniu mieszaniny reakcyjnej i odpędzeniu nadmiaru amoniaku w temperaturze 40°C i pod ciśnieniem atmosferycznym, otrzymany produkt przemyto do odczynu obojętnego. W wyniku oznaczenia metodą miareczkowania uzyskano liczbę aminową 38,2 i wydajność wprowadzania grupy funkcyjnej 98%.
P r z y k ł a d 2. (Wprowadzanie funkcyjnych grup aminowych do poliizobutenu z przykładu wytwarzania 2)
Hydroborowanie/rozszczepianie utleniające i następujące potem redukcyjne aminowanie przeprowadzono w taki sam sposób jak w przykładzie 1. Stopień wprowadzania grup funkcyjnych wynosił 98% wag., a liczba aminowa wynosiła 20,4.
III. Badanie charakterystyki działania jako dodatków do paliw.
Czystość zaworów ssących testowano zgodnie z metodą CEC F-05-A-93 w silniku Opel Kadett. W tym celu stosowano paliwo typu European premium zgodne z EN 228, do którego albo nie dodano dodatku do paliw (przykład porównawczy 1), albo dodano dodatek do paliw niezgodny z wynalazkiem
PL 209 010 B1 i oparty na poliizobutenoaminach (przykł ad porównawczy 2), albo dodano poliizobutenoaminę wedł ug wynalazku (przykład 1 i przykład 2). Stężenie poliizobutenoaminy w paliwach zawierających dodatki w każ dym przypadku wynosiło 200 mg na kilogram paliwa.
Dodatek do paliwa z porównawczego przykładu 2, niezgodny z wynalazkiem, jest handlową izobutenoaminą (Kerocom PIBA) z firmy BASF, opartą na poliizobutenie o liczbowo średniej masie cząsteczkowej 1000 i polidyspersyjności 1,65, otrzymanym przez hydroformylowanie i następującym potem redukcyjnym aminowaniu zgodnie z przykładem 1 w EP-A 244616.
W celu określenia przywierania zaworów zgodnie z CEC F-16-T96 wytworzono trzy paliwa zawierające dodatki, tak jak opisano to powyżej, przy czym w tym przypadku stężenie poliizobutenoaminy wynosiło 1 g na kilogram paliwa. Do tych zawierających dodatki paliw dodawano wzorcowy olej nośnikowy z tlenkiem poli-1-butenu (Kerocom®3364 z BASF-Aktiengesellschaft) w kolejnych stężeniach co 0,03 g na 1 kg paliwa zawierającego dodatki, w wyniku czego otrzymano paliwa zawierające olej nośnikowy w stężeniach 0,03 - 0,15 g/kg. Ze wzrostem stężenia dodawanego oleju nośnikowego zmniejsza się lepkość paliwa zawierającego dodatki, a zatem zmniejsza się również tendencja do przywierania zaworów. Stężenie oleju nośnikowego wymagane do niezawodnego zapobiegania przywieraniu zaworów w warunkach testu oznaczano w 5°C metodą CEC-F-1b-T96. W tabeli 1 podano stężenia oleju nośnikowego, przy których uzyskano pozytywne wyniki testu, tzn. niewystępowanie przywierania zaworów, oraz stężenia, od których obserwowano niepożądane przywieranie zaworów. Korzystne w tym teście są zatem poliizobutenoaminy, w przypadku których uzyskuje się pozytywne wyniki testu, przy możliwie niewielkim dodatku oleju nośnikowego, ponieważ wskazuje to na szczególnie korzystne zachowanie lepkościowe. Z porównania danych zestawionych w tabeli 1 wynika, że poliizobutenoaminy według wynalazku są skuteczne lub bardzo skuteczne w utrzymywaniu zaworów w czystoś ci i wykazują znakomitą charakterystykę lepkościową.
T a b e l a 1
Przykład Mn1) Mw/Mn2) Osady na zaworach [mg/zawór] Przywieranie zaworów
Olej nośnikowy [g/kg]3) Ocena
Porównawczy 1 - - 530 - pozytywna
Porównawczy 2 1000 1,65 12 1,2 pozytywna
0,9 negatywna
Przykład 1 670 1,18 15 0,3 pozytywna
0,0 negatywna
Przykład 2 1300 1,15 5 0,9 pozytywna
0,6 negatywna
1) MN = liczbowo średnia masa cząsteczkowa grupy poliizobutenylowej 2) MW = wagowo średnia masa cząsteczkowa;
MW/MN = polidyspersyjność 3) paliwo typu European premium zgodne z EN 228, stężenie oleju nośnikowego w gramach na kilogram paliwa

Claims (14)

    Zastrzeżenia patentowe
  1. (1) hydroformylowanie poliizobutenu z następującym potem redukcyjnym aminowaniem hydroformylowanego produktu w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi, oraz hydroformylowanie poliizobutenu w warunkach redukujących, w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi;
    1. Poliizobutenoaminy o ogólnym wzorze I:
    R-X (I) w którym R oznacza grupę poliizobutenylową o liczbowo średniej masie cząsteczkowej 500 1500 i polidyspersyjności MW/MN co najwyżej 1,3, a
    X oznacza grupę o wzorze II w którym k i l niezależnie oznaczają 0 lub 1,
    A oznacza metylen lub fenylen,
    Z oznacza atom tlenu lub NR', gdzie
    R' oznacza atom wodoru, C1-C12-alkil, C1-C6-hydroksyalkil, C1-C6-aminoalkil, C5-C10-cykloalkil, fenyl, naftyl, fenylo-C1-C4-alkil, lub grupę -Y-NR1R2,
    -Y- oznacza grupę
    Alk—O-Alk'—Alk—N(R) - - Alk'JP lub gdzie Alk oznacza C2-C4-alkilen, p i q niezależnie oznaczają liczbę całkowitą 0 - 25, R oznacza atom wodoru, C1-C12-alkil, fenyl lub naftyl, a Alk' oznacza C2-C20-alkilen, który może zawierać w łańcuchu 1, 2 lub 3 niesąsiadujące atomy tlenu, albo oznacza C5-C20-cykloalkilen,
    R1 i R2 niezależnie oznaczają atom wodoru, C1-C12-alkil, C5-C10-cykloalkil, C1-C6-hydroksyalkil, fenyl, naftyl lub fenylo-C1-C4-alkil albo grupę -Y-NR3R4, gdzie Y ma wyżej podane znaczenie, a R3 i R4 niezależnie oznaczają atom wodoru, C1-C12-alkil, C5-C10-cykloalkil, C1-C6-hydroksyalkil, fenyl, naftyl lub fenylo-C1-C4-alkil,
    R1 i/lub R2 mogą oznaczać również R lub -CH2-R, gdy 1 oznacza 0, przy czym R ma wyżej podane znaczenie, albo
    R1 i R2 razem z atomem azotu, z którym są związane, tworzą grupę piperydynową, piperazynową lub morfolinową.
  2. (2) hydroborowanie poliizobutenu z następującym potem utleniającym rozszczepieniem związku addycyjnego borowodoru, a następnie redukcyjnym aminowaniem w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi;
    2. Poliizobutenoaminy według zastrz. 1, w których R1 i R2 są niezależnie wybrane z grupy obejmującej atom wodoru, C1-C6-alkil, fenyl, 2-hydroksyetyl, 2-aminoetyl, 3-aminopropyl, 2-di-(C1-C4-alkilo)aminoetyl, 3-di-(C1-C4-alkilo)aminopropyl, albo grupy o wzorze [CH2-CH2-O]p'-CH2-CH2OH i [CH2-CH2-NH]q'-CH2-CH2-NH2, albo NR1R2 oznacza grupę piperydynową, piperazynową, N-(C1-C4-alkilo)piperazynową lub morfolinową, a p' i q' niezależnie oznaczają liczbę 1 - 20.
  3. (3) hydroborowanie lub hydroformylowanie w warunkach redukcyjnych prowadzące do polialkoholu izobutenylowego, z następującym potem oksyalkenylowaniem i redukcyjnym aminowaniem w obecności amoniaku, amin lub aminoalkoholi;
    3. Sposób wytwarzania poliizobutenoamin o ogólnym wzorze I, zdefiniowanych w zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że
    i) polimeryzuje się izobuten w obecności układu inicjującego zawierającego
    a) kwas Lewisa wybrany spośród kowalencyjnych chlorków metali i chlorków półmetali
    b) oraz co najmniej jeden związek o wzorze III,
    CH3-C(CH3)2-[CH2-C(CH3)2]m-FG (III) w którym m oznacza 0, 1, 2, 3 lub 4, a FG oznacza atom chlorowca, OH, C1-C12-alkoksyl, C1-C6-acyloksyl, CH2C(CH3)CH2OH lub grupę
    PL 209 010 B1 w rozpuszczalniku obojętnym w stosunku do kwasu Lewisa, przy stosunku molowym kwasu Lewisa do związku III od 5:1 do 1:20, z wytworzeniem poliizobutenu zawierającego co najmniej 80% molowych końcowych grup olefinowych i mającego liczbowo średnią masę cząsteczkową MN 500 1300 i polidyspersyjność MW/MN co najwyżej 1,3, oraz ii) wprowadza się w znany sposób grupę zawierającą grupy aminowe do olefinowych wiązań podwójnych poliizobutenu otrzymanego w etapie i).
  4. (4) reakcja poliizobutenu ze środkiem utleniającym zawierającym tlenek azotu i następująca potem redukcja wprowadzonych w ten sposób grup NOx do grup NH2;
    4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że związek III stosuje się w ilości 0,02 - 0,3 mola na mol izobutenu.
  5. (5) epoksydowanie poliizobutenu, a następnie reakcja produktu epoksydowania z amoniakiem, aminą lub aminoalkoholem, ewentualnie z następującą potem lub jednoczesną eliminacją wody i redukcją katalityczną;
    5. Sposób według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że stosuje się kwas Lewisa wybrany spośród chlorku tytanu (IV) i trichlorku boru.
  6. (6) hydrocyjanowanie poliizobutenu w warunkach katalizy kwasowej i następująca potem hydroliza w reakcji Rittera; albo (7) reakcja z fenolem w warunkach Friedela-Craftsa i następująca potem reakcja poliizobutenylofenolu z formaldehydem i aminą w reakcji Mannicha.
    6. Sposób według zastrz. 3-5, znamienny tym, że stosuje się układ inicjujący zawierający ponadto co najmniej jeden aprotonowy, polarny związek IV, odpowiedni do tworzenia kompleksu z kwasem Lewisa lub z karbokationem utworzonym w warunkach reakcji, albo kationotwórczym kompleksem kwasu Lewisa i związku III.
  7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stosuje się związek IV wybrany spośród pirydyny, alkilopirydyn i nie ulegających polimeryzacji aprotonowych związków krzemoorganicznych, mających co najmniej jedno wiązanie Si-O.
  8. 8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że związek IV i związek III stosuje się w stosunku molowym IV:III od 1:1 do 1:1000.
  9. 9. Sposób według zastrz. 3-8, znamienny tym, że stosuje się rozpuszczalnik do polimeryzacji wybrany spośród węglowodorów zawierających 2-10 atomów węgla, obojętnych chlorowcowęglowodorów zawierających 1-3 atomy węgla oraz ich mieszanin.
  10. 10. Sposób według zastrz. 3-9, znamienny tym, że rozpuszczalnik usuwa się w temperaturze co najmniej 150°C z otrzymaniem poliizobutenów,
  11. 11. Sposób według zastrz. 3 - 10, znamienny tym, że w etapie ii) funkcyjną grupę X wprowadza się drogą reakcji poliizobutenu otrzymanego w etapie i) zgodnie z jednym z procesów (1) do (7), ewentualnie z następującym potem oksyalkenylowaniem:
  12. 12. Zastosowanie poliizobutenoamin zdefiniowanych w zastrz. 1 jako dodatku detergentowego w kompozycjach paliwowych.
  13. 13. Koncentrat dodatków, znamienny tym, że zawiera co najmniej jedną poliizobutenoaminę zdefiniowaną w zastrz. 1, w ilości 0,1 - 80% wagowych, oprócz zwykłych składników dodatków.
  14. 14. Kompozycja paliwowa, znamienna tym, że zawiera jako główny składnik ciekłe paliwo węglowodorowe oraz co najmniej jedną poliizobutenoaminę zdefiniowaną w zastrz. 1, w aktywnej detergentowo i/lub polepszającej lepkość ilości.
PL373240A 2002-04-05 2003-04-04 Poliizobutenoaminy, sposób ich wytwarzania, zastosowanie poliizobutenoamin oraz koncentrat i kompozycja paliwowa PL209010B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10215108A DE10215108A1 (de) 2002-04-05 2002-04-05 Polyisobutenamine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL373240A1 PL373240A1 (pl) 2005-08-22
PL209010B1 true PL209010B1 (pl) 2011-07-29

Family

ID=28051131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL373240A PL209010B1 (pl) 2002-04-05 2003-04-04 Poliizobutenoaminy, sposób ich wytwarzania, zastosowanie poliizobutenoamin oraz koncentrat i kompozycja paliwowa

Country Status (18)

Country Link
US (1) US7291681B2 (pl)
EP (1) EP1495058A1 (pl)
JP (1) JP4197298B2 (pl)
KR (1) KR20040106314A (pl)
CN (1) CN100453565C (pl)
AR (1) AR039238A1 (pl)
AU (1) AU2003227566B2 (pl)
BR (1) BR0308690A (pl)
CA (1) CA2479940C (pl)
DE (1) DE10215108A1 (pl)
HR (1) HRP20041032A2 (pl)
IL (1) IL163980A0 (pl)
MX (1) MXPA04008985A (pl)
MY (1) MY139760A (pl)
NO (1) NO20044253L (pl)
NZ (1) NZ535387A (pl)
PL (1) PL209010B1 (pl)
WO (1) WO2003085011A1 (pl)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004007473A1 (de) * 2004-02-13 2005-09-01 Basf Ag Mischung, umfassend ein Tensid und ein Cotensid
CN101200511B (zh) * 2006-12-12 2010-07-14 徐夫真 一种聚异丁烯胺的生产方法
US8362153B2 (en) * 2006-12-15 2013-01-29 Chevron Oronite Company Llc Polyisobutenyl sulfonates having low polydispersity
US20090053959A1 (en) * 2007-08-21 2009-02-26 Sudhin Datta Soft and Elastic Nonwoven Polypropylene Compositions
ES2383491T3 (es) 2008-02-01 2012-06-21 Basf Se Poliisobutenaminas y su uso como detergentes en combustibles
CN101586048B (zh) * 2008-05-23 2013-11-20 杨道保 一种汽油清净剂
US8552122B2 (en) * 2009-03-31 2013-10-08 The University Of Southern Mississippi Amine-terminated telechelic polymers and precursors thereto and methods for their preparation
CA2784549C (en) * 2009-12-18 2018-01-23 Chevron Oronite Company Llc Carbonyl-ene functionalized polyolefins
US8920524B2 (en) 2009-12-18 2014-12-30 Chevron Oronite Company Llc Polyisobutenyl alcohols and fuel compositions
US8673275B2 (en) 2010-03-02 2014-03-18 Basf Se Block copolymers and their use
WO2011107460A1 (de) 2010-03-02 2011-09-09 Basf Se Blockcopolymere und deren verwendung
US20110218295A1 (en) * 2010-03-02 2011-09-08 Basf Se Anionic associative rheology modifiers
WO2012175158A1 (de) 2011-06-22 2012-12-27 Byk-Chemie Gmbh Oberflächenaktive kammcopolymere
KR20140103978A (ko) * 2011-11-23 2014-08-27 바스프 에스이 아민 혼합물
CN106281509B (zh) * 2016-08-30 2018-10-12 深圳市广昌达石油添加剂有限公司 一种用作汽油清净剂的新型聚异丁烯胺及其合成方法
FR3074497B1 (fr) * 2017-12-06 2020-09-11 Total Marketing Services Composition d’additifs pour carburant
FR3074499B1 (fr) 2017-12-06 2020-08-28 Total Marketing Services Utilisation d'un copolymere particulier pour prevenir les depots sur les soupapes des moteurs a injection indirecte essence

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2702604C2 (de) 1977-01-22 1984-08-30 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Polyisobutene
GB8329082D0 (en) 1983-11-01 1983-12-07 Bp Chem Int Ltd Low molecular weight polymers of 1-olefins
US5169914A (en) 1988-05-03 1992-12-08 Edison Polymer Innovation Corporation Uniform molecular weight polymers
DE4033195A1 (de) 1990-10-19 1992-04-23 Basf Ag Verfahren zur herstellung von polyisobuten
US5286823A (en) * 1991-06-22 1994-02-15 Basf Aktiengesellschaft Preparation of highly reactive polyisobutenes
GB9404368D0 (en) 1994-03-07 1994-04-20 Bp Chem Int Ltd Production of polyisobutenes
DE19525938A1 (de) * 1995-07-17 1997-01-23 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von organischen Stickstoffverbindungen, spezielle organische Stickstoffverbindungen und Mischungen aus solchen Verbindungen sowie deren Verwendung als Kraft- und Schmierstoffadditive
DE19619267A1 (de) 1996-05-13 1997-11-20 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von mittelmolekularem, hochreaktivem Polyisobuten
DE19645430A1 (de) * 1996-11-04 1998-05-07 Basf Ag Polyolefine und deren funktionalisierte Derivate
US6407186B1 (en) 1997-12-12 2002-06-18 Basf Aktiengesellschaft Method for producing low-molecular, highly reactive polyisobutylene
CN1062568C (zh) * 1998-06-19 2001-02-28 北京石油化工学院 活性阳离子的引发体系
FR2786490A1 (fr) 1998-11-30 2000-06-02 Atochem Elf Sa Polybutyl- ou polyisobutylamines, -hydrazines ou -azides, leur procede de preparation et leurs utilisations comme detergents dans les carburants
DE10125158A1 (de) * 2001-05-22 2002-12-05 Basf Ag Nieder-und hochmolekulare Emulgatoren, insbesondere auf Bassis von Polyisobutylen, sowie deren Mischungen
DE10162567A1 (de) 2001-12-19 2003-07-03 Basf Ag Polyisobutene und Polyisobutenderivate für Schmierstoffzusammensetzungen

Also Published As

Publication number Publication date
HRP20041032A2 (en) 2004-12-31
DE10215108A1 (de) 2003-10-16
AR039238A1 (es) 2005-02-16
CN100453565C (zh) 2009-01-21
US7291681B2 (en) 2007-11-06
PL373240A1 (pl) 2005-08-22
KR20040106314A (ko) 2004-12-17
NZ535387A (en) 2007-01-26
CA2479940C (en) 2011-02-01
AU2003227566A1 (en) 2003-10-20
CN1646575A (zh) 2005-07-27
EP1495058A1 (de) 2005-01-12
MXPA04008985A (es) 2004-12-07
JP2005527661A (ja) 2005-09-15
JP4197298B2 (ja) 2008-12-17
CA2479940A1 (en) 2003-10-16
IL163980A0 (en) 2005-12-18
US20050171294A1 (en) 2005-08-04
MY139760A (en) 2009-10-30
NO20044253L (no) 2004-10-07
BR0308690A (pt) 2005-01-25
WO2003085011A1 (de) 2003-10-16
AU2003227566B2 (en) 2008-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL209010B1 (pl) Poliizobutenoaminy, sposób ich wytwarzania, zastosowanie poliizobutenoamin oraz koncentrat i kompozycja paliwowa
JP3804986B2 (ja) ポリアルキルフェノキシアミノアルカン及びそれを含有する燃料組成物
US3898056A (en) Hydrocarbylamine additives for distillate fuels
RU2337116C2 (ru) Полиалкенаминовая композиция, предназначенная в качестве присадки для топлива или смазочного материала, способ ее получения, состав топлива, состав смазочного материала и набор присадок, содержащий композицию, и применение композиции в качестве присадки для топливных составов или составов смазочных материалов
JP2015516399A (ja) Mannich塩基およびその製造および使用
WO1990004582A1 (en) Fuel compositions and lubricating oil compositions containing very long chain alkylphenyl poly(oxyalkylene) aminocarbamates
JPH09291067A (ja) 非常に長鎖のアルキルフェニルポリオキシアルキレンアミンおよびそれを含有する燃料組成物
AU672481B2 (en) Fuel additive compositions containing aliphatic amines and polyalkyl hydroxyaromatics
CA2305058C (en) Polyalkylpyrrolidines and fuel compositions containing the same
KR20160009112A (ko) 특이 폴리이소부텐아민 및 연료 중 세제로서의 이의 용도
KR20010089133A (ko) 프로폭실레이트를 함유하는 연료 조성물
US6914163B2 (en) Method for producing polyisobutylphenols
JP2001240880A (ja) マンニッヒ縮合物と炭化水素基置換ポリオキシアルキレンアミンとを含む燃料添加剤組成物
US6723141B1 (en) Additive concentration
JP3378034B2 (ja) ガソリン組成物
JPH10139811A (ja) ポリアルキルフェノキシアルカノールのアミノカルバメートおよびこれを含有する燃料組成物
JPH11509890A (ja) ポリアルキルフェノキシアミノアルカン及びポリ(オキシアルキレン)アミンを含有する燃料添加剤組成物
US20190177632A1 (en) Fuel compositions containing detergents derived from ethylene-alpha olefin copolymers
JPH06172763A (ja) ガソリン組成物
CA1341005C (en) Fuel compositions and lubricating oil compositions containing very long chain alkylphenyl poly(oxyalkylene) aminocarbamate

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20120404