RO111107B1 - Aditivi dispersanți, pentru uleiuri de motoare și procedeu de preparare a acestora - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la aditivi detergenți, dispersanți, utilizați la formularea uleiurilor necesare motoarelor cu aprindere prin scâ nteie și Diesel, precum și la un procedeu de preparare a acestora, prin metoda condensării cu anhidridă maleică, a unei poliizobutene cu un conținut de duble legături terminale, î n poziția a de circa 85%, la temperaturi de 200 ... 215°C, urmată de imidizarea anhidridei polibutenilsuccinice astfel obținute cu polialchilenpoliamine și, eventual, tratarea ulterioară a succinimidei obținută cu acid boric. Prin utilizarea acestor aditivi, se reduc depunerile care apar î n uleiurile de motoare care funcționează î n regim termic scăzut, sau î n regim normal.

Description

Prezenta invenție se referă ia aditivi detergenți. dispersanți fără cenușă, destinați ameliorării calității uleiurilor de motoare și la un procedeu de preparare a acestora.

Este cunoscut faptul că aditivii dispersanți sunt folosiți în formularea tuturor tipurilor de uleiuri de motoare. Deși inițial au fost folosiți pentru a combate depunerile ce apar în carterul motoarelor care funcționează în regim termic scăzut (trafic urban cu opriri și porniri dese], în prezent în funcție de structură, sunt utilizați pentru toate tipurile de uleiuri, atât pentru motoare cu aprindere prin scânteie, cât și pentru motoare Diesel.

în general, în calitate de aditivi dispersanți sunt utilizați compuși de tip succinimidic, obținuți prin condensarea unor poliolefine cu anhidridă maleică, urmată de imidizarea anhidridei polialchilensuccinice astfel obținute, cu diverse poliamine.

Obținerea anhidridelor polialchilensuccinice se poate realiza pe două căi și anume:

- procedee termice mai simple, în care reacția se realizează la temperaturi foarte ridicate (210 ... 23O°C) și timpi de reacție lungi de circa 24 h. Aceste condiții severe se datorează reactivității scăzute a poliolefinelor utilizate ca materie primă, reactivitate datorată conținutului mare de duble legături terminale în poziția β. Pentru a asigura în aceste condiții o conversie acceptabilă, este necesar să se lucreze la rapoarte molare anhidridă maleică/polibutenă de peste 2/1, ceea ce facilitează apariția unor depuneri de cocs și rășini pe pereții aparaturii de reacție. Totodată, eliminarea excesului de anhidridă maleică este dificil de realizat, datorită punctului de fierbere ridicat;

- procedee cu clorurarea prealabilă a poliolefinei. care conduc la conversii mai mari, fără formare de rășini în timpul reacției.

Se cunoaște un procedeu de preparare a unui aditiv detergent dispersa nt prin condensarea anhidridei polibutenilsuccinice cu polialchilenpoliamine la un raport molar cuprins între 0,9 și 0,5, la 60 ... 150°C, cu eliminarea concomitentă a apei de reacție compusul obținut fiind tratat cu acid boric, urmată de separarea prin filtrare. Conform acestui procedeu, anhidrida polibutenilsuccinică rezultă prin condensarea dintre poliizobutenă clorurată și anhidridă maleică. Acest procedeu prezintă dezavantaje legate de existența unei faze suplimentare de clorurare prealabilă a poliizobutenei . care conduce la coroziuni puternice în instalație.

în ambele procedee se constată, de asemeni, depuneri relativ mari de acid fumărie pe pereții aparaturii de reacție, acid care se formează prin hidroliza anhidridei maleice la acid maleic, cu urmele de apă din sistem, urmată de izomerizarea acestuia la acid fumărie, cu punct de topire foarte ridicat.

Obiectul invenției este de a realiza o gamă de aditivi dispersanți și un procedeu de obținere a acestora, destinați reducerii depunerilor care apar în uleiurile de motor care funcționează fie în regim termic scăzut, fie în regim termic normal.

Aditivii, conform invenției, înlătură dezavantajele menționate prin aceea că sunt constituiți din produsul de reacție dintre anhidrida polibutenilsuccinică și polialchilenpoliamine la un raport molar de 2/1 ... 1/1 și au un conținut de azot cuprins între 1,9 și 1,3% în greutate.

într-o altă variantă, aditivii sunt reprezentau de produsul de reacție dintre produsul imidizat, obținut ca în revendicarea 1 și acid boric în raport de 0,5 ... 1,5 moli acid boric/atomi de azot și au un conținut de azot cuprins între 1,9 și 1,3 % în greutate și un conținut de bor cuprins între 1,5 și 1,8 % în greutate.

Procedeul de obținere a aditivului constă în aceea că se supune reacției de condensare cu anhidridă maleică o poliizobutenă cu masă moleculară 800 ... 2200 și un conținut de duble legături terminale în poziția a de minimum 85%, la un raport molar între reactanți de 1 /1, în prezență de circa 0,3 % în gre utate anhidridă acetică, la temperatura de 160 ... 215°C, timp de 10 ore, produsul de reacție astfel obținut fiind imidizat cu polialchilenpoliamine și eventual produsul imidizat fiind tratat în final cu acid boric.

Invenția prezintă următoarele avantaje :

procedeul de obținere a anhidridei polibutenilsucinice se realizează la timpi scurți de reacție și raport molar 1/1 anhidridă maleică pe poliizobutenă și asigură o conversie a poliizobutenei de minimum 85%, cu o reducere a depunerilor de cocs si acid fumărie sub 0,1 % ;

- aditivii sintetizați reduc depunerile în carterele motoarelor cu aprindere prin scânteie care funcționează în regim termic scăzut și, totodată, îmbunătățesc proprietățile detergente ale uleiurilor pentru motoare Diesel.

în continuare se dau exemple de realizare a invenției.

Exemplul 1. într-un reactor prevăzut cu agitator mecanic, termometru, manta de încălzire și condensator de reflux se introduc 1000 g poliizobutenă cu masa moleculară 1000 (conținut de 85% a olefine), 98 g anhidridă maleică și 3 g anhidridă acetică. Reacția este condusă prin ridicarea treptată a temperaturii până la 160°C, după care încălzirea se realizează cu un ritm de 20°C/h până la 215°C, temperatură la care se menține timp de 4 h. La sfârșitul reacției produsul este stripat de anhidrida maleică nereacționată prin reducerea treptată a presiunii pe sistem până la 20 mm Hg.

Indicele de aciditate al anhidridei polibutenil succinice obținute este de 89 mg KOH/g și un conținut sub 0,1 % impurități mecanice.

Acidul fumărie format reprezintă 0,1% față de anhidrida maleică introdusă în reacție.

Condensarea termică a unei poliizobutene cu duble legături terminale în poziția β,ύηηρ de 20 h,la temperatura de 200°C, conduce la obținerea unei anhidide polibutenilsuccinice cu un indice de aciditate de 70 mg KOH/g și un conținut de impurități de 1 %.

Separat. într-un reactor identic cu cel de sus se introduc 500 g anhidridă polibutenilsuccinică preparată ca mai sus și 500 g ulei mineral. Amestecul se omogenizează, timp de 30 min, la temperatura de 60°C, după care se picură în timp de o oră cantitatea de 51 g tetraetilenpentamină raport molar PIBSA/TEPA= 1,4/1. Produsul este încălzit la 140°C și menținut la această temperatură timp de 5 h, sub un vid de 100 mm Hg, pentru îndepărtarea apei de reacție. în final, produsul este purificat prin simplă filtrare.

Produsul are un conținut de azot de 1.9%, ceea ce corespunde unui amestec 1/1 de mono și bisuccinimide.

Exemplul 2. Se procedează ca în exemplul 1, utilizând însă 36 g tetraetilenpentamină. Raportul molar PIBSA/TEPA este 2/1. Conținutul în azot al produsului rezultat este de 1,3%, ceea ce corespunde unui compus cu structură preponderent bisuccinimidică.

Exemplul 3. în aparatura descrisă anterior se introduc 200 g produs, obținut conform exemplului 1, care este încălzit la 70°C, temperatură la care se adaugă 23 g acid boric, după care amestecul de reacție este încălzit la 150°C, timp de 10 h în curent slab de azot pentru eliminarea apei de reacție și în final este stripat sub vid. Produsul obținut se purifică prin filtrare și conține circa 1,9% azot și 1,6% bor, în greutate.

Aditivii obținuți au fost verificați din punct de vedere al eficienței detergentdispersante prin teste pe motoare Petter AV-1, Petter W-1 și Fiat 600 D. în acest scop s-a utilizat alături de dispersant și un antioxidant de tip dialchilditiofosfat de zinc.

Rezultatele obținute sunt prezentate în tabelul care urmează :

Formulare	Notă detergent Petter DV-1	Petter W-1	Fiat 600 0 Depuneri în filtru după 63 cicluri mg
Creștere de viscozitate, %	Coroziune pe cuzineți mg
2% succinimida cf ex. 1 + 1 % g antioxidant	88	35	65	16
2% g succinimida cf ex.2 + 1% g antioxidant	91	25	50	18
2% g succinimida cu bor cf ex.3 +1% g antioxidant	96	15	10	20

Din datele obținute, se observă că 15 toți compușii sintetizați prezintă proprietăți dispersante la temperaturi joase, determinate de motorul FIAT 6DO D. foarte bune.

Compușii de tip mono-bisuc- 20 cinimidic au stabilități termice ceva mai scăzute, stabilitate ce se îmbunătățește pe măsură ce crește procentul de bisuccinimidă. Compușii cu acest tip sunt recomandați pentru utilizare în motoare 25 cu aprindere prin scânteie și motoare Diesel cu solicitări medii.

Succinimida modificată prin reacție cu acid boric, prezintă o comportare superioară comparativ cu succinimidele 30 obișnuite, atât din punct de vedere al detergenței la temperaturi ridicate, confirmat de nota pe motor Petter AV-1, cât și din punct de vedere al proprietăților anticorozive, așa cum rezultă din 35 nota pe motor Petter W-1, fapt care a permis recomandarea pentru utilizare la motoarele diesel puternic solicitate.

Revendicări 40

Claims (3)

1. Aditivi dispersanți, pentru uleiuri de motoare, pe bază de anhidridă polibutenilsuccinică și polialchilenpoliamine, caracterizați prin aceea că sunt constituiți din produsul de reacție 45 dintre anhidrida polibutenilsuccinică și polialchilenpoliamine la un raport molar de 2/1 ... 1/1 și au un conținut de azot cuprins între 1,9 și 1,3% în greutate.

2. Aditivi, conform revendicării 1, caracterizați prin aceea că sunt reprezentați de produsul de reacție dintre produsul imidizat, obținut ca în revendicarea 1, și acid boric, în raport de 0,5 ... 1.5 moli acid boric/atomi de azot și au un conținut de azot cuprins între 1.9 și 1,3 % în greutate și un conținut de bor cuprins între 1,5 și 1,8 % în greutate.

3. Procedeu pentru prepararea unor aditivi dispersanț.i pentru uleiuri de motoare caracterizat prin aceea că se supune reacției de condensare cu anhidridă maleică o poliizobutenă cu masă moleculară 800 ... 2200 și un conținut de duble legături terminale în poziția a de minimum 85%, la un raport molar între reactanți de 1/1, în prezență de circa 0.3 % în greutate anhidridă acetică, la temperatura de 160 ... 215°C. timp de 10 h, produsul de reacție astfel obținut fiind imidizat cu polialchilenpoliamine și eventual produsul imidizat fiind tratat, în final, cu acid boric.

Președintele comisiei de examinare; chim. Ștefan Rodica Examinator; ing. Barbu Mara