EP2540808A1 - Quaternised nitrogen compounds and their use as additives in fuels and lubricants - Google Patents
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- C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
- C10L10/18—Use 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
Definitions
- the present invention relates to novel quaternized nitrogen compounds, their preparation and use as a fuel and lubricant additive, in particular as a detergent additive additive packages containing these compounds; as well as with it additized fuels and lubricants. Furthermore, the present invention relates to the use of these quaternized nitrogen compounds as a fuel additive for reducing or preventing deposits in the injection systems of direct injection diesel engines, especially in common rail injection systems, to reduce the fuel consumption of direct injection diesel engines, especially diesel engines with common rail injection systems and minimizing powerloss in direct injection diesel engines, particularly in diesel engines with common rail injection systems.
- direct-injection diesel engines the fuel is injected through a directly into the combustion chamber of the engine reaching multi-hole injection nozzle and finely distributed (atomized), instead of being introduced as in the classic (chamber) diesel engine in a vortex or vortex chamber.
- the advantage of direct-injection diesel engines lies in their high performance for diesel engines and yet low consumption. In addition, these engines achieve a very high torque even at low speeds.
- the diesel fuel is pumped from a pump with pressures up to 2000 bar into a high-pressure line, the common rail.
- spur lines run to the various injectors, which inject the fuel directly into the combustion chamber. This is always the full on the common rail
- Injection in the common rail is essentially subdivided into three groups: (1) preinjection, which substantially achieves softer combustion, so that hard combustion noises ("nails") are reduced and engine running appears quiet; (2.) main injection, which is responsible in particular for a good torque curve; and (3.) post-injection, which provides in particular for a low NO x value.
- preinjection which substantially achieves softer combustion, so that hard combustion noises ("nails") are reduced and engine running appears quiet
- main injection which is responsible in particular for a good torque curve
- post-injection which provides in particular for a low NO x value.
- the fuel is not burned in the rule, but evaporated by residual heat in the cylinder.
- the resulting exhaust gas / fuel mixture is transported to the exhaust system, where the fuel in the presence of suitable catalysts acts as a reducing agent for the nitrogen oxides NO x .
- deposits can form under certain conditions, for example when using biodiesel-containing fuels or fuels with metal impurities such as zinc compounds, copper compounds, lead compounds and other metal compounds, the injection behavior of the Negatively affect the fuel and thereby affect the performance of the engine, ie In particular, reduce the power, but in part also deteriorate the combustion.
- the formation of deposits is further enhanced by structural developments of the injectors, in particular by the change in the geometry of the nozzles (narrower, conical openings with rounded outlet). For a permanently optimal functioning of engine and injectors such deposits must be prevented or reduced in the nozzle openings by suitable fuel additives
- IDID internal diesel injector deposits
- Quaternized ammonium salts are described which are prepared by reacting an alkenyl succinimide with a monocarboxylic acid ester and are used as dispersants in lubricating oils to prevent sludge formation.
- PIBSA polyisobutylsuccinic anhydride
- DMAPA N, N-dimethylaminopropylamine
- PIBSA polyisobutylsuccinic anhydride
- DMAPA N, N-dimethylaminopropylamine
- quaternization with methyl salicylate is described, for example.
- an application in fuels, in particular diesel fuels is not proposed therein.
- the use of PIBSA with low bis-malalination ⁇ 20% is not described therein.
- quaternized ammonium salts of hydrocarbyl substituted succinimides are described which are useful as detergent additives for gasoline fuel compositions.
- alkyl halides are preferably used.
- the quaternized ammonium salts provided by the teachings have as counterion either a halide or a C 2 -C 8 hydrocarbyl carboxylate or a C 2 -C 8 hydrocarbyl sulfonate group.
- PIBSA with low bis-malalination ⁇ 20% is also not described therein.
- the WO 2006/135881 describes quaternized ammonium salts prepared by condensation of a hydrocarbyl-substituted acylating agent and a tertiary-amino-containing oxygen or nitrogen atom-containing compound, followed by quaternization by means of hydrocarbyl epoxide in combination with stoichiometric amounts of an acid such as, in particular, acetic acid.
- claimed quaternizing agents are dialkyl sulfates, benzyl halides and hydrocarbyl-substituted carbonates, with dimethyl sulfate, benzyl chloride and dimethyl carbonate being experimentally investigated.
- quaternizing have serious disadvantages, such as: toxicity or carcinogenicity (eg in dimethyl sulfate and alkylene oxides and benzyl halides), no residue-free combustion (eg dimethyl sulfate and alkyl halides), as well as insufficient reactivity, resulting in incomplete quaternization or non-economic reaction conditions ( long reaction times, high reaction temperatures, excess of quaternizing agent, eg dimethyl carbonate).
- the additives according to the invention produced in this way are superior to the conventionally prepared additives according to the prior art in a number of respects: they have low toxicity (owing to the targeted choice of the quaternizing agent, incineration without residue (ashless), they show a high degree of toxicity Content of quaternized product, and allow an economic reaction during their production and surprisingly have improved HandlingEigenschaften, in particular improved solubility, in particular in diesel performance additive packages, on.
- the additives according to the invention show an improved effect with respect to the prevention of deposits in diesel engines, as illustrated in particular by the enclosed application examples.
- a “condensation” or “condensation reaction” in the context of the present invention describes the reaction of two molecules with elimination of a smaller molecule, in particular a water molecule. Is such a cleavage analytically undetectable, especially in stoichiometric amounts undetectable, and the two molecules still react, for example under addition, the reaction of the two molecules takes place "without condensation".
- polyalkylene radicals examples include polyisobutenyl radicals derived from so-called “highly reactive” polyisobutenes (HR-PIB), which are distinguished by a high content of terminal double bonds (cf., for example, also US Pat Rath et al, Lubrication Science (1999), 11-2, 175-185 ). Terminal arranged double bonds are alpha-olefinic double bonds of the type which together are also referred to as vinylidene double bonds.
- Suitable highly reactive polyisobutenes are, for example, polyisobutenes which have a proportion of vinylidene double bonds of greater than 70 mol%, in particular greater than 80 mol% or greater than 85 mol%.
- polyisobutenes which have uniform polymer skeletons.
- Uniform polymer skeletons have in particular those Polyisobutenes, which are composed of at least 85 wt .-%, preferably at least 90 wt .-% and particularly preferably at least 95 wt .-% of isobutene units.
- such highly reactive polyisobutenes have a number average molecular weight in the range mentioned above.
- the highly reactive polyisobutenes may have a polydispersity in the range of 1.05 to 7, in particular from about 1.1 to 2.5, such as of less than 1.9 or less than 1.5.
- polydispersity is meant the quotient of weight average molecular weight Mw divided by the number average molecular weight Mn.
- Other number-average molecular weights can be adjusted in a manner known in principle by mixing polyisobutenes of different number-average molecular weights or by extractive enrichment of polyisobutenes of specific molecular weight range
- PIBSA is prepared in a manner known in principle by reacting PIB with maleic anhydride (MSA), which in principle produces a mixture of PIBSA and bismaleinated PIBSA (BM PIBSA, see Scheme 1, below), which as a rule is not separated, but rather as such Follow-up reactions is used.
- MSA maleic anhydride
- BM PIBSA bismaleinated PIBSA
- BMG degree of bismaleination
- Hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound having a "low degree of bismaleination”, particularly corresponding polyisobutenylsuccinic acids or anhydrides thereof (also collectively referred to as PIBSA) are known in the art. Particularly advantageous are bis-maleination grades of 20% or less, or 15% or less, such as 14, 13, 12, or 10%; or 10% or less, such as 2-9, 3-8, 4-7, 5 or 6%. Their targeted production is described for example in the US 5,883,196 , Particularly suitable for their preparation are the above highly reactive polyisobutenes having an Mn in the range from about 500 to 2500, such as 550 to 3000, 1000 to 2000 or 1000 to 1500.
- Short-chain hydrocarbyl or “low molecular weight hydrocarbyl” in particular represents straight-chain or branched alkyl or alkenyl, optionally interrupted by one or more, such as e.g. 2, 3 or 4 heteroatom groups, such as -O- or -NH-. or optionally one or more times, e.g. 2, 3 or 4 times substituted.
- Alkyl or “lower alkyl” in particular represents saturated, straight-chain or branched hydrocarbon radicals having 1 to 4, 1 to 6, 1 to 8, or 1 to 10 or 1 to 20 carbon atoms, such as.
- Hydroxyalkyl is in particular the mono- or polysubstituted, especially monohydricated, analogs of the above-mentioned alkyl radicals, such as, for example, the monohydroxylated analogs of the above straight-chain or branched alkyl radicals, e.g. the linear hydroxyalkyl groups having primary hydroxyl group such as hydroxymethyl, 2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl, 4-hydroxybutyl.
- Alkenyl is mono- or polysubstituted, in particular monounsaturated, straight-chain or branched hydrocarbon radicals having 2 to 4, 2 to 6, 2 to 8 2 to 10 or 2 or to 20 carbon atoms and a double bond in any position, for.
- C 2 -C 6 alkenyl such as ethenyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-methylethenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-methyl-1-propenyl, 2-methyl-1 propenyl, 1-methyl-2-propenyl, 2-methyl-2-propenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 1-methyl-1-butenyl, 2-methyl-1-butenyl, 3-methyl-1-butenyl, 1-methyl-2-butenyl, 2-methyl-2-butenyl, 3-methyl-2-butenyl, 1-methyl-3-butenyl, 2-methyl-3-butenyl, 3 Methyl 3-butenyl, 1,1-dimethyl-2-propenyl, 1,2-dimethyl-1-propenyl, 1,2-dimethyl-2-propenyl, 1-ethyl-1-propenyl, 1-ethyl-1
- Alkylene stands for straight-chain or mono- or poly-branched hydrocarbon bridging groups having 1 to 10 carbon atoms, such as, for example, C 1 -C 7 -alkylene groups selected from -CH 2 -, - (CH 2 ) 2 -, - (CH 2 ) 3 -, -CH 2 -CH (CH 3 ) -, -CH (CH 3 ) -CH 2 -, - (CH 2 ) 4 -, - (CH 2 ) 2 -CH (CH 3 ) -, -CH 2 -CH (CH 3 ) -CH 2 -, (CH 2 ) 4 -, - (CH 2 ) 5 -, - (CH 2 ) 6 , - (CH 2 ) 7 -, -CH (CH 3 ) -CH 2 -CH 2 -CH (CH 3 ) - or - CH (CH 3 ) -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH (CH (CH
- Substituents for radicals given herein are, in particular, unless otherwise specified, selected from keto groups, -COOH, -COO-alkyl, -OH, -SH, -CN, amino, -NO 2 , alkyl, or alkenyl groups ,
- the polycarboxylic acid compounds used are aliphatic di- or polyvalent (such as 3- or 4-valent), in particular of di-, tri- or tetracarboxylic acids, and analogs thereof, such as anhydrides or lower alkyl esters (partially or completely esterified), and optionally one or more (such as 2 or 3), in particular a long-chain alkyl radical and / or a high molecular weight hydrocarbyl radical, in particular a polyalkylene radical substituted.
- di- or polyvalent such as 3- or 4-valent
- di-, tri- or tetracarboxylic acids and analogs thereof, such as anhydrides or lower alkyl esters (partially or completely esterified), and optionally one or more (such as 2 or 3), in particular a long-chain alkyl radical and / or a high molecular weight hydrocarbyl radical, in particular a polyalkylene radical substituted.
- Examples are C 3 -C 10 polycarboxylic acids, such as the dicarboxylic acids malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid and sebacic acid, and their branched analogues; and the tricarboxylic acid citric acid; and anhydrides or lower alkyl esters thereof.
- the polycarboxylic acid compounds may also be prepared from the corresponding monounsaturated acids and addition of at least one long chain alkyl group and / or high molecular weight hydrocarbyl group. Examples of suitable monounsaturated acids are fumaric acid, maleic acid, itaconic acid.
- hydrophobic "long chain” or high molecular weight "hydrocarbyl moiety which provides sufficient solubility of the quaternized product in the fuel has a number average molecular weight (M n ) of 85 to 20,000, such as 113 to 10,000, or 200 to 10,000 or 350 to 5,000.
- M n number average molecular weight
- typical hydrophobic hydrocarbyl radicals include polypropenyl, polybutenyl and polyisobutenyl radicals, eg having a number average molecular weight M n of 3,500 to 5,000, 350 to 3,000, 500 to 2,500, 700 to 2,500 and 800 to 1,500.
- Suitable hydrocarbyl-substituted compounds are described, for example in the DE 43 19 672 and the WO2008 / 138836 ,
- Suitable hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compounds also include polymeric, especially dimeric, forms of such hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compounds. Dimer forms contain e.g. two acid anhydride groups which can be reacted independently of one another in the production process according to the invention with the quaternizable nitrogen compound.
- Suitable quaternizing agents are in principle all suitable as such alkyl esters of a cycloaromatic or cycloaliphatic mono- or polycarboxylic acid (especially a mono- or dicarboxylic acid) or an aliphatic polycarboxylic acid (especially dicarboxylic acid) into consideration.
- R 1 is a C 1 -, C 2 - or C 3 -alkyl radical and R 2 is a substituted phenyl radical, where the substituent for HO or an ester radical of the formula R 1a is OC (O) - which is in para, meta or in particular ortho to the radical R 1 OC (O) - am aromatic ring is located.
- Particularly suitable quaternizing agents are the lower alkyl esters of salicylic acid, such as methyl salicylate, ethyl salicylate, n- and i-propyl salicylate, and n-, i- or tert-butyl salicylate.
- hydroxyalkyl-substituted mono- or polyamines are those endowed with at least one, such as 1, 2, 3, 4, 5 or 6, hydroxyalkyl substituents.
- hydroxyalkyl-substituted monoamines may be mentioned: N-hydroxyalkyl-monoamines, N, N-dihydroxyalkyl-monoamines and N, N, N-trihydroxyalkyl-monoamines, wherein the hydroxyalkyl groups are the same or different and are also as defined above , Hydroxyalkyl stands in particular for 2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl or 4-hydroxybutyl.
- hydroxyalkyl-substituted polyamines and especially “hydroxyalkyl-substituted diamines” may be mentioned: (N-hydroxyalkyl) -alkylenediamines, N, N-dihydroxyalkylalkylenediamines wherein the hydroxyalkyl groups are the same or different and are also as defined above.
- Hydroxyalkyl stands in particular for 2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl or 4-hydroxybutyl
- Alkylene stands in particular for ethylene, propylene or butylene.
- Suitable "diamines” are alkylenediamines, as well as the N-alkyl substituted analogs thereof, such as N-monoalkylated alkylenediamines and the N, N or N, N'-dialkylated alkylenediamines.
- Alkylene in particular represents straight-chain or branched C 1-7 or C 1-4 -alkylene, as defined above.
- Alkyl is in particular C 1-4 -alkyl as defined above.
- Examples are, in particular, ethylenediamine, 1,2-propylenediamine, 1,3-propylenediamine, 1,4-butylenediamine and isomers thereof, pentanediamine and isomers thereof, hexanediamine and isomers thereof, heptanediamine and isomers thereof, and mono- or polysubstituted, such as, for example - or double C 1 -C 4 -alkylated, such as methylated, derivatives of the aforementioned diamine compounds, such as 3-dimethylamino-1-propylamine (DMAPA), N, N-diethylaminopropylamine, and N, N-dimethylaminoethylamine.
- DMAPA 3-dimethylamino-1-propylamine
- N N-diethylaminopropylamine
- N N-dimethylaminoethylamine
- Suitable straight-chain “polyamines” are, for example, dialkylenetriamine, trialkylenetetramine, tetraalkylenepentamine, pentaalkylenehexamine, and the N-alkyl-substituted analogs thereof, such as N-monoalkylated and the N, N or N, N'-dialkylated Alkylenpolyamine.
- Alkylene in particular represents straight-chain or branched C 1-7 or C 1-4 -alkylene, as defined above.
- Alkyl is in particular C 1-4 -alkyl as defined above.
- Examples are in particular diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, dipropylenetriamine, tripropylenetetramine, tetrapropylenepentamine, pentapropylenhexamine, dibutylenetriamine, tributylenetetramine, tetrabutylenepentamine, pentabutylenehexamine; and the N, N-dialkyl derivatives thereof, especially the N, N-di-C 1-4 alkyl derivatives thereof.
- N N-dimethyldimethylenetriamine, N, N-diethyldimethylenetriamine, N, N-dipropyldimethylenetriamine, N, N-dimethyldiethylene-1,2-triamine, N, N-diethyldiethylene-1,2-triamine, N, N-dipropyldiethylene-1,2-triamine, N, N-dimethyl-dipropylene-1,3-triamine (ie DMAPAPA), N, N-diethyl-dipropylene-1,3-triamine, N, N-dipropyl-dipropylene-1,3-triamine, N, N-dimethyldibutylene-1,4-triamine, N, N-diethyldibutylene-1,4-triamine, N, N-dipropyldibutylene-1,4-triamine, N, N-dimethyldipentylene-1,5-triamine, N, N-diethyl
- Aromatic carbocyclic diamines having two primary amino groups are the di-amino substituted derivatives of benzene, biphenyl, naphthalene, tetrahydronaphthalene, fluorene, indene, and phenanthrene.
- Aromatic or non-aromatic heterocycles having a primary and a tertiary amino group are, for example, the abovementioned N-heterocycles, which are aminoalkylated on at least one ring N atom, and in particular carry an amino-C 1-4 -alkyl group.
- Aromatic or non-aromatic heterocycles having a tertiary amino group and a hydroxyalkyl group are, for example, the abovementioned N-heterocycles which are hydroxyalkylated on at least one ring N-atom, and in particular carry a hydroxyC 1-4 -alkyl group.
- SURNAME FORMULA Diamines with primary second N atom ethylenediamine 1,2-propylenediamine 1,3-propylene Isomeric butylenediamines, e.g. 1,5-pentylene Isomeric pentanediamines, e.g. Isomeric hexanediamines, e.g. Isomeric heptanediamines, e.g.
- DETA Diethylenetriamine
- DPTA Dipropylenetriamine
- TETA Triethylenetetramine
- TEPA Tetraethylenepentamine
- Diaminobenzenes e.g. Diaminopyridines, e.g.
- SURNAME FORMULA heterocycles 1- (3-aminopropyl) imidazole 4- (3-aminopropyl) morpholine 1- (2-aminoethylpiperidine) 2- (1-piperazinyl) ethylamine (AEP) N-methyl piperazine Amines with tertiary second N atom 3,3-Diamino-N-methyldipropylamine 3-dimethylamino-1-propylamine (DMAPA) N, N-diethylamino N, N-Dimethylaminoethylamine
- the reaction of the hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound with the quaternizable nitrogen compound according to the present invention may be carried out under thermally controlled conditions, so that essentially no condensation reaction takes place. In particular, no formation of water of reaction is observed. In particular, such a reaction takes place at a temperature in the range of 10 to 80, in particular 20 to 60 or 30 to 50 ° C.
- the reaction time can be in the range of a few minutes or a few hours, such as about 1 minute to about 10 hours.
- the reaction can take place at about 0.1 to 2 atm pressure, but especially at about atmospheric pressure. For example, an inert gas atmosphere, such as nitrogen, is useful
- the reaction can also be carried out under elevated, condensation-promoting temperatures, for. B. in the range of or 90 to 100 ° C or 100 to 170 ° C.
- the reaction time may be in the range of a few minutes or a few hours, e.g. about 1 minute to about 10 hours.
- the reaction can be carried out at about 0.1 to 2 atm pressure, but especially at about atmospheric pressure.
- the reactants are presented in particular in approximately equimolar amounts, optionally a lower, z. 0.05 to 0.5 times, e.g. 0.1 to 0.3 times the molar excess of the polycarboxylic acid compound is desirable.
- the reactants may be presented in a suitable inert organic aliphatic or aromatic solvent or a mixture thereof. Typical examples are e.g. Solvesso series solvent, toluene or xylene.
- the solvent can also serve, for example, azeotropically remove condensation water from the reaction mixture. In particular, however, the reactions are carried out without solvent.
- reaction product thus formed can theoretically be further purified or the solvent removed. Usually, however, this is not absolutely necessary, so that the reaction product can be converted into the next synthesis step, the quaternization, without further purification.
- the reaction product or reaction mixture from stage a) is mixed with at least one compound of the above formula 1 or 2, in particular in the required stoichiometric amounts, in order to achieve the desired quaternization.
- Per equivalent of quaternizable tertiary nitrogen atom can be e.g. 0.1 to 2.0, 0.2 to 1.5, or 0.5 to 1.25 equivalents of quaternizing agent.
- approximately equimolar proportions of the compound are used to quaternize a tertiary amine group.
- higher amounts are required to quaternize a secondary or primary amine group.
- reaction time may be in the range of a few minutes or a few hours, e.g. about 10 minutes to about 24 hours.
- the reaction may be carried out at about 0.1 to 20 bar, e.g. 1 to 10 or 1.5 to 3 bar pressure, but especially at about atmospheric pressure.
- the reactants may be presented in a suitable inert organic aliphatic or aromatic solvent or a mixture thereof for quaternization, or there may still be a sufficient amount of solvent from reaction step a).
- suitable inert organic aliphatic or aromatic solvent or a mixture thereof for quaternization or there may still be a sufficient amount of solvent from reaction step a).
- Typical examples are e.g. Solvesso series solvent, toluene or xylene.
- the quaternization can also be carried out in the absence of a solvent
- an acid may be expedient.
- Aliphatic monocarboxylic acids such as, for example, C 1 -C 18 monocarboxylic acids, in particular lauric acid, isononanoic acid or neodecanoic acid, are preferred.
- the quaternization can also be carried out in the presence of a Lewis acid.
- the quaternization can also be carried out in the absence of any acid.
- the final reaction product thus formed can theoretically be further purified or the solvent removed.
- the reaction solvent such as for example Solvesso series solvent, 2-ethylhexanol, or substantially aliphatic solvents.
- the reaction product can be used without further purification as an additive, if appropriate after mixing with further additive components (see below).
- the fuel additized with the quaternized additive according to the invention is a gasoline fuel or in particular a middle distillate fuel, especially a diesel fuel.
- the fuel may contain other conventional additives to improve the effectiveness and / or wear suppression.
- these are primarily conventional detergent additives, carrier oils, cold flow improvers, lubricity improvers, corrosion inhibitors, demulsifiers, dehazers, defoamers, cetane improvers, combustion improvers, antioxidants or stabilizers, antistatic agents, metallocenes, metal deactivators, dyes and / or Solvent.
- the hydrophobic hydrocarbon residue in the above detergent additives which provides the sufficient solubility in the fuel has a number average molecular weight (M n ) of from 85 to 20,000, preferably from 113 to 10,000, more preferably from 300 to 5,000, more preferably from 300 to 3,000, even more preferably from 500 to 2,500 and in particular from 700 to 2,500, especially from 800 to 1500.
- M n number average molecular weight
- hydrophobic hydrocarbon radical in particular in conjunction with the polar in particular polypropenyl, polybutenyl and polyisobutenyl radicals having a number average molecular weight M n of preferably in each case 300 to 5,000, particularly preferably 300 to 3,000, more preferably 500 to 2,500, even more preferably 700 to 2,500 and in particular 800 to 1,500 into consideration.
- monoamino (Da) -containing additives are the compounds obtainable from polyisobutene epoxides by reaction with amines and subsequent dehydration and reduction of the amino alcohols, as described in particular in US Pat DE-A 196 20 262 are described.
- Carboxyl groups or their alkali metal or alkaline earth metal salts (Dd) containing additives are preferably copolymers of C 2 - to C 40 olefins with maleic anhydride having a total molecular weight of 500 to 20,000, their carboxyl groups wholly or partially to the alkali metal or alkaline earth metal salts and a remaining Rest of the carboxyl groups are reacted with alcohols or amines.
- Such additives are in particular from the EP-A 307 815 known.
- Such additives are primarily for preventing valve seat wear and can, as in the WO-A 87/01126 described, be used with advantage in combination with conventional fuel detergents such as poly (iso) -butene amines or polyetheramines.
- Sulfonic acid groups or their alkali metal or alkaline earth metal salts (De) containing additives are preferably alkali metal or alkaline earth metal salts of a Sulfobernsteinklakylesters, as described in particular in EP-A 639 632 is described.
- Such additives are primarily for preventing valve seat wear and can be used to advantage in combination with conventional fuel detergents such as poly (iso) buteneamines or polyetheramines.
- Polyoxy-C 2 -C 4 -alkylene (Df) containing additives are preferably polyether or polyetheramines, which by reaction of C 2 - to C 60 -alkanols, C 6 -C 30 alkanediols, mono- or di-C 2 - to C 30 -alkylamines, C 1 - to C 30 -alkylcyclohexanols or C 1 - to C 30 -alkylphenols with 1 to 30 mol of ethylene oxide and / or propylene oxide and / or butylene oxide per hydroxyl group or amino group and, in the case of polyetheramines, are obtainable by subsequent reductive amination with ammonia, monoamines or polyamines.
- Such products are used in particular in the EP-A 310 875 .
- Carboxylic ester groups (Dg) containing additives are preferably esters of mono-, di- or tricarboxylic acids with long-chain alkanols or polyols, especially those having a minimum viscosity of 2 mm 2 / s at 100 ° C, as in particular in DE-A 38 38 918 are described.
- mono-, di- or tricarboxylic acids it is possible to use aliphatic or aromatic acids, especially suitable ester alcohols or polyols are long-chain representatives having, for example, 6 to 24 C atoms.
- esters are adipates, phthalates, isophthalates, terephthalates and trimellitates of iso-octanol, iso-nonanol, iso-decanol and of isotridecanol. Such products also meet carrier oil properties.
- the groups having hydroxyl and / or amino and / or amido and / or imido groups are, for example, carboxylic acid groups, acid amides of monoamines, acid amides of diamines or polyamines which, in addition to the amide function, still have free amine groups, succinic acid derivatives with an acid and an amide function, carboximides with monoamines, carboximides with di- or polyamines which, in addition to the imide function, still have free amine groups, or diimides which are formed by reacting di- or polyamines with two succinic acid derivatives.
- the further detergent additive according to the present invention is used only up to a maximum of 100% of the amount by weight of compounds having a betaine structure.
- Such fuel additives are well known and described, for example, in documents (1) and (2). Preference is given to the reaction products of alkyl- or alkenyl-substituted succinic acids or derivatives thereof with amines and particularly preferably to the reaction products of polyisobutenyl-substituted succinic acids or derivatives thereof with amines.
- reaction products with aliphatic polyamines in particular ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine and hexaethyleneheptamine, which have an imide structure.
- Mannich reaction of substituted phenols with aldehydes and mono- or polyamines generated moieties containing (Di) additives are preferably reaction products of polyisobutene-substituted phenols with formaldehyde and mono- or polyamines such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine or dimethylaminopropylamine.
- Such "polyisobutene-Mannich bases" are particularly in the EP-A 831 141 described.
- One or more of said detergent additives may be added to the fuel in such an amount that the dosage rate of these detergent additives is preferably from 25 to 2500 ppm by weight, in particular from 75 to 1500 ppm by weight, especially from 150 to 1000% by weight . ppm.
- Co-used carrier oils may be mineral or synthetic.
- Suitable mineral carrier oils are fractions obtained in petroleum processing, such as bright stock or base oils having viscosities such as from class SN 500 to 2000, but also aromatic hydrocarbons, paraffinic hydrocarbons and alkoxyalkanols. It is also useful as a "hydrocrack oil” known and obtained in the refining of mineral oil fraction (Vakuumdestillatites with a boiling range of about 360 to 500 ° C, available from high pressure catalytically hydrogenated and isomerized and dewaxed natural mineral oil). Also suitable are mixtures of the abovementioned mineral carrier oils.
- suitable synthetic carrier oils are polyolefins (polyalphaolefins or polyinternalolefins), (poly) esters, poly) alkoxylates, polyethers, aliphatic polyetheramines, alkylphenol-initiated polyethers, alkylphenol-initiated polyetheramines and carboxylic acid esters of long-chain alkanols.
- suitable polyethers or polyetheramines are preferably compounds containing polyoxy-C 2 to C 4 -alkylene groups, which are prepared by reacting C 2 - to C 60 -alkanols, C 6 - to C 30 -alkanediols, mono- or di-C 2 - to C 30 -alkylamines, C 1 - to C 30 -alkyl-cyclohexanols or C 1 - to C 30 -alkylphenols with 1 to 30 mol of ethylene oxide and / or propylene oxide and / or butylene oxide per hydroxyl group or amino group and, in the case of polyetheramines , are obtainable by subsequent reductive amination with ammonia, monoamines or polyamines.
- EP-A 310 875 Such products are used in particular in the EP-A 310 875 .
- EP-A 356 725 EP-A 700 985 and the US-A 4,877,416 described.
- poly-C 2 -C 6 -alkylene oxide amines or functional derivatives thereof can be used as polyetheramines. Typical examples of these are tridecanol or Isotridecanolbutoxylate, Isononylphenolbutoxylate and Polyisobutenolbutoxylate and propoxylates and the corresponding reaction products with ammonia.
- carboxylic acid esters of long-chain alkanols are, in particular, esters of mono-, di- or tricarboxylic acids with long-chain alkanols or polyols, as are described in particular in US Pat DE-A 38 38 918 are described.
- mono-, di- or tricarboxylic acids it is possible to use aliphatic or aromatic acids, especially suitable ester alcohols or polyols are long-chain representatives having, for example, 6 to 24 carbon atoms.
- esters are adipates, phthalates, isophthalates, terephthalates and trimellitates of isooctanol, isononanol, isodecanol and of isotridecanol, eg. B. di- (n- or isotridecyl) phthalate.
- particularly suitable synthetic carrier oils are alcohol-started polyethers having about 5 to 35, preferably about 5 to 30, particularly preferably 10 to 30 and in particular 15 to 30 C 3 - to C 6 -alkylene oxide units, for.
- suitable starter alcohols are long-chain alkanols or long-chain alkyl-substituted phenols, where the long-chain alkyl radical is in particular a straight-chain or branched C 6 - to C 18 -alkyl radical.
- Specific examples include tridecanol and nonylphenol.
- Particularly preferred alcohol-started polyethers are the reaction products (polyetherification products) of monohydric aliphatic C 6 - to C 18 -alcohols with C 3 - to C 6 -alkylene oxides.
- monohydric aliphatic C 6 -C 18 -alcohols are hexanol, heptanol, octanol, 2-ethylhexanol, nonyl alcohol, decanol, 3-propylheptanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetradecanol, pentadecanol, hexadecanol, octadecanol and their constitution and position isomers.
- the alcohols can be used both in the form of pure isomers and in the form of technical mixtures.
- a particularly preferred alcohol is tridecanol.
- C 3 - to C 6 -alkylene oxides are propylene oxide, such as 1,2-propylene oxide, butylene oxide, such as 1,2-butylene oxide, 2,3-butylene oxide, isobutylene oxide or tetrahydrofuran, pentylene oxide and hexylene oxide.
- particularly preferred are C 3 to C 4 alkylene oxides, ie, propylene oxide such as 1,2-propylene oxide and butylene oxide such as 1,2-butylene oxide, 2,3-butylene oxide and isobutylene oxide.
- butylene oxide is used.
- Suitable synthetic carrier oils are alkoxylated alkylphenols, as described in the DE-A 10 102 913 are described.
- Particular carrier oils are synthetic carrier oils, the alcohol-initiated polyethers described above being particularly preferred.
- the carrier oil or the mixture of different carrier oils is added to the fuel in an amount of preferably from 1 to 1000 ppm by weight, more preferably from 10 to 500 ppm by weight and in particular from 20 to 100 ppm by weight.
- Suitable cold flow improvers are in principle all organic compounds which are capable of the flow behavior of middle distillate fuels or diesel fuels to improve in the cold. Conveniently, they must have sufficient oil solubility.
- middle distillates of fossil origin ie for conventional mineral diesel fuels
- used cold flow improvers (“middle distillate flow improvers", "MDFI") come into consideration.
- MDFI middle distillate flow improvers
- WASA wax anti-settling additive
- WASA wax anti-settling additive
- Suitable C 2 to C 40 olefin monomers for the copolymers of class (K1) are, for example, those having 2 to 20, in particular 2 to 10, carbon atoms and having 1 to 3, preferably 1 or 2, in particular having a carbon-carbon double bond.
- the carbon-carbon double bond can be arranged both terminally ( ⁇ -olefins) and internally.
- ⁇ -olefins particularly preferably ⁇ -olefins having 2 to 6 carbon atoms, for example propene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene and, above all, ethylene.
- the at least one further ethylenically unsaturated monomer is preferably selected from carboxylic alkenyl esters, (meth) acrylic esters and further olefins.
- olefins are polymerized in, these are preferably higher molecular weight than the abovementioned C 2 to C 40 olefin base monomers. If, for example, ethylene or propene is used as the olefin base monomer, C 10 - to C 40 - ⁇ -olefins are particularly suitable as further olefins. Other olefins are polymerized in most cases only when monomers with carboxylic acid ester functions are used.
- Suitable (meth) acrylic esters are, for example, esters of (meth) acrylic acid with C 1 - to C 20 -alkanols, in particular C 1 - to C 10 -alkanols, especially with methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec. Butanol, isobutanol, tert-butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, 2-ethylhexanol, nonanol and decanol and structural isomers thereof.
- Suitable carboxylic alkenyl esters are, for example, C 2 -C 14 -alkenyl esters, for example the vinyl and propenyl esters, of carboxylic acids having 2 to 21 carbon atoms, whose hydrocarbon radical may be linear or branched. Preferred among these are the vinyl esters.
- carboxylic acids with a branched hydrocarbon radical preference is given to those whose branching is in the ⁇ -position to the carboxyl group, the ⁇ -carbon atom being particularly preferably tertiary, ie the carboxylic acid being a so-called neocarboxylic acid.
- the hydrocarbon radical of the carboxylic acid is linear.
- carboxylic alkenyl esters examples include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl 2-ethylhexanoate, vinyl neopentanoate, vinyl hexanoate, vinyl neononanoate, vinyl neodecanoate and the corresponding propenyl esters, with vinyl esters being preferred.
- a particularly preferred carboxylic acid alkenyl ester is vinyl acetate; typical resulting copolymers of group (K1) are the most commonly used ethylene-vinyl acetate copolymers ("EVA").
- Suitable copolymers of class (K1) are also those which contain two or more mutually different carboxylic acid alkenyl ester in copolymerized form, wherein these differ in the alkenyl function and / or in the carboxylic acid group. Also suitable are copolymers which, in addition to the carboxylic acid alkenyl ester (s), contain at least one olefin and / or at least one (meth) acrylic acid ester in copolymerized form.
- terpolymers of a C 2 - to C 40 - ⁇ -olefin, a C 1 - to C 20 alkyl ester of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid having 3 to 15 carbon atoms and a C 2 - to C 14 alkenyl ester of a saturated monocarboxylic acid having 2 to 21 Carbon atoms are suitable as copolymers of class (K1).
- Such terpolymers are in the WO 2005/054314 described.
- a typical such terpolymer is composed of ethylene, 2-ethylhexyl acrylate and vinyl acetate.
- the at least one or the other ethylenically unsaturated monomers are present in the copolymers of class (K1) in an amount of preferably from 1 to 50% by weight, in particular from 10 to 45% by weight and especially from 20 to 40% by weight. %, based on the total copolymer, copolymerized.
- the majority by weight of the monomer units in the copolymers of class (K1) is thus usually derived from the C 2 to C 40 based olefins.
- the copolymers of class (K1) preferably have a number average molecular weight M n of from 1000 to 20,000, particularly preferably from 1000 to 10,000 and in particular from 1000 to 8000.
- Typical comb polymers of component (K2) are, for example, by the copolymerization of maleic anhydride or fumaric acid with another ethylenically unsaturated monomer, for example with an ⁇ -olefin or an unsaturated ester such as vinyl acetate, and subsequent esterification of the anhydride or acid function with an alcohol having at least 10 carbon atoms available.
- Other suitable comb polymers are copolymers of ⁇ -olefins and esterified comonomers, for example esterified copolymers of styrene and maleic anhydride or esterified copolymers of styrene and fumaric acid.
- Suitable comb polymers may also be polyfumarates or polymaleinates.
- homopolymers and copolymers of vinyl ethers are suitable comb polymers.
- suitable comb polymers are, for example, those which are described in the WO 2004/035715 and in " Comb-like polymers. Structure and Properties ", NA Platé and VP Shibaev, J. Poly. Sci. Macromolecular Revs. 8, pages 117 to 253 (1974 Also mixtures of comb polymers are suitable.
- suitable polyoxyalkylenes are, for example, polyoxyalkylene esters, polyoxyalkylene ethers, mixed polyoxyalkylene ester ethers, and mixtures thereof.
- these polyoxyalkylene contain at least one, preferably at least two linear alkyl groups each having 10 to 30 carbon atoms and a polyoxyalkylene group having a number average molecular weight of up to 5000.
- Such polyoxyalkylene compounds are for example in the EP-A 061 895 as well as in the U.S. 4,491,455 described.
- Particular polyoxyalkylene compounds are based on polyethylene glycols and polypropylene glycols having a number average molecular weight of 100 to 5000.
- polyoxyalkylene mono- and diesters of fatty acids having 10 to 30 carbon atoms such as stearic acid or behenic acid are suitable.
- Polar nitrogen compounds suitable as a component of class (K4) may be of both ionic and nonionic nature, and preferably have at least one, especially at least two, tertiary nitrogen substituent of the general formula> NR 7 wherein R 7 is C 8 - C 40 hydrocarbon radical stands.
- the nitrogen substituents may also be quaternized, that is in cationic form. Examples of such nitrogen compounds are ammonium salts and / or amides obtainable by reacting at least one amine substituted with at least one hydrocarbyl radical with a carboxylic acid having 1 to 4 carboxyl groups or with a suitable derivative thereof.
- the amines preferably contain at least one linear C 8 - to C 40 -alkyl radical.
- suitable primary amines for preparing said polar nitrogen compounds are octylamine, nonylamine, decylamine, undecylamine, dodecylamine, tetradecylamine and the higher linear homologues; secondary amines suitable for this purpose are, for example, dioctadecylamine and methylbehenylamine. Also suitable for this purpose are amine mixtures, in particular industrially available amine mixtures such as fatty amines or hydrogenated tallamines, as described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, in the chapter "Amines, aliphatic".
- Suitable acids for the reaction are, for example, cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid, cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, cyclopentane-1,2-dicarboxylic acid, naphthalenedicarboxylic acid, Phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and succinic acids substituted with long-chain hydrocarbon radicals.
- the component of class (K4) is an oil-soluble reaction product of at least one tertiary amino group-containing poly (C 2 -C 20 -carbonic acids) with primary or secondary amines.
- the poly (C 2 - to C 20 -carboxylic acids) which have at least one tertiary amino group and are based on this reaction product preferably contain at least 3 carboxyl groups, in particular 3 to 12, especially 3 to 5 carboxyl groups.
- the carboxylic acid units in the polycarboxylic acids preferably have 2 to 10 carbon atoms, in particular they are acetic acid units.
- the carboxylic acid units are suitably linked to the polycarboxylic acids, usually via one or more carbon and / or nitrogen atoms. Preferably, they are attached to tertiary nitrogen atoms, which are connected in the case of several nitrogen atoms via hydrocarbon chains.
- the component of class (K4) is an oil-soluble reaction product based on at least one tertiary amino group-containing poly (C 2 - to C 20 -carboxylic acids) of the general formula IIa or IIb
- variable A is a straight-chain or branched C 2 - to C 6 -alkylene group or the grouping of the formula III and the variable B denotes a C 1 - to C 19 -alkylene group.
- the connections of the general formula IIa and IIb have in particular the properties of a WASA.
- the preferred oil-soluble reaction product of component (K4) in particular that of general formula IIa or IIb, is an amide, an amide ammonium salt or an ammonium salt in which no, one or more carboxylic acid groups are converted into amide groups.
- Straight-chain or branched C 2 -C 6 -alkylene groups of the variable A are, for example, 1,1-ethylene, 1,2-propylene, 1,3-propylene, 1,2-butylene, 1,3-butylene, 1, 4-butylene, 2-methyl-1,3-propylene, 1,5-pentylene, 2-methyl-1,4-butylene, 2,2-dimethyl-1,3-propylene, 1,6-hexylene (hexamethylene) and in particular 1,2-ethylene.
- the variable A comprises 2 to 4, in particular 2 or 3 carbon atoms.
- C 1 - to C 19 -alkylene groups of the variables B are, for example, 1,2-ethylene, 1,3-propylene, 1,4-butylene, hexamethylene, octamethylene, decamethylene, dodecamethylene, tetradecamethylene, hexadecamethylene, octadecamethylene, nonadecamethylene and in particular methylene ,
- the variable B comprises 1 to 10, in particular 1 to 4, carbon atoms.
- the primary and secondary amines as reaction partners for the polycarboxylic acids to form the component (K4) are usually monoamines, in particular aliphatic monoamines. These primary and secondary amines may be selected from a variety of amines bearing hydrocarbon radicals, optionally linked together.
- these amines are secondary amines on which the oil-soluble reaction products of component (K4) are based and have the general formula HN (R 8 ) 2 , in which the two variables R 8 are each independently straight-chain or branched C 10 - to C 30 -alkyl radicals, in particular C 14 - to C 24 -alkyl radicals.
- These longer-chain alkyl radicals are preferably straight-chain or only slightly branched.
- the abovementioned secondary amines are derived with regard to their longer-chain alkyl radicals from naturally occurring fatty acid or from its derivatives.
- the two radicals R 8 are the same.
- the abovementioned secondary amines can be bound to the polycarboxylic acids by means of amide structures or in the form of the ammonium salts, and only one part can be present as amide structures and another part as ammonium salts. Preferably, only a few or no free acid groups are present. Preferably, the oil-soluble reaction products of component (K4) are completely in the form of the amide structures.
- Typical examples of such components (K4) are reaction products of nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid or propylene-1,2-diaminetetraacetic acid with in each case 0.5 to 1.5 mol per carboxyl group, in particular 0.8 to 1.2 mol per carboxyl group, dioleylamine , Dipalmitinamin, Dikokosfettamin, distearylamine, dibehenylamine or especially Ditalgfettamin.
- a particularly preferred component (K4) is the reaction product of 1 mole of ethylenediaminetetraacetic acid and 4 moles of hydrogenated ditallow fatty amine.
- component (K4) include the N, N-dialkylammonium salts of 2-N "N'-dialkylamidobenzoates, for example the reaction product of 1 mole of phthalic anhydride and 2 moles of ditallow fatty amine, the latter being hydrogenated or unhydrogenated, and the reaction product of 1 mole of a Alkenylspirobislactons with 2 moles of a dialkylamine, for example Ditalgfettamin and / or tallow fatty amine, the latter two may be hydrogenated or not hydrogenated, called.
- 2-N'-dialkylamidobenzoates for example the reaction product of 1 mole of phthalic anhydride and 2 moles of ditallow fatty amine, the latter being hydrogenated or unhydrogenated
- the reaction product of 1 mole of a Alkenylspirobislactons with 2 moles of a dialkylamine for example Ditalgfettamin and / or tallow fatty amine
- component of class (K4) are cyclic compounds with tertiary amino groups or condensates of long-chain primary or secondary amines with carboxylic acid-containing polymers, as described in US Pat WO 93/18115 are described.
- Sulfocarboxylic acids, sulfonic acids or their derivatives which are suitable as cold flow improvers of the component of class (K5) are, for example, the oil-soluble carboxamides and carboxylic acid esters of ortho-sulfobenzoic acid in which the sulfonic acid function is present as sulfonate with alkyl-substituted ammonium cations, as described in US Pat EP-A 261 957 to be discribed.
- suitable poly (meth) acrylic acid esters are both homo- and copolymers of acrylic and methacrylic acid esters. Preferred are copolymers of at least two mutually different (meth) acrylic acid esters, which differ with respect to the fused alcohol. Optionally, the copolymer contains a further, different of which olefinically unsaturated monomer copolymerized.
- the weight-average molecular weight of the polymer is preferably 50,000 to 500,000.
- a particularly preferred polymer is a copolymer of methacrylic acid and methacrylic acid esters of saturated C 14 and C 15 alcohols wherein the acid groups are neutralized with hydrogenated tallamine.
- Suitable poly (meth) acrylic esters are, for example, in WO 00/44857 described.
- the middle distillate fuel or diesel fuel is the cold flow improver or the mixture of various cold flow improvers in a total amount of preferably 10 to 5000 ppm by weight, more preferably from 20 to 2000 ppm by weight, more preferably from 50 to 1000 ppm by weight and in particular from 100 to 700 ppm by weight, for example from 200 to 500 ppm by weight, added.
- Suitable lubricity improvers are usually based on fatty acids or fatty acid esters. Typical examples are tall oil fatty acid, such as in the WO 98/004656 described, and glycerol monooleate. Also in the US Pat. No. 6,743,266 B2 described reaction products of natural or synthetic oils, such as triglycerides, and alkanolamines are suitable as such lubricity improvers.
- Suitable corrosion inhibitors are e.g. Succinic esters, especially with polyols, fatty acid derivatives, e.g. Oleic acid esters, oligomerized fatty acids, substituted ethanolamines, and products sold under the trade name RC 4801 (Rhein Chemie Mannheim, Germany) or HiTEC 536 (Ethyl Corporation).
- Suitable demulsifiers are e.g. the alkali or alkaline earth salts of alkyl-substituted phenol and naphthalene sulfonates and the alkali or alkaline earth salts of fatty acids, as well as neutral compounds such as alcohol alkoxylates, e.g. Alcohol ethoxylates, phenol alkoxylates, e.g. tert-butylphenol ethoxylate or tert-pentylphenol ethoxylate, fatty acids, alkylphenols, condensation products of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO), e.g. also in the form of EO / PO block copolymers, polyethyleneimines or polysiloxanes.
- EO ethylene oxide
- PO propylene oxide
- Suitable dehazers are e.g. alkoxylated phenol-formaldehyde condensates such as the NALCO 7D07 (Nalco) and TOLAD 2683 (Petrolite) products available under the tradename.
- Suitable antifoams are e.g. Polyether-modified polysiloxanes such as the TEGOPREN 5851 (Goldschmidt), Q 25907 (Dow Corning) and RHODOSIL (Rhone Poulenc) products available under the tradename.
- Polyether-modified polysiloxanes such as the TEGOPREN 5851 (Goldschmidt), Q 25907 (Dow Corning) and RHODOSIL (Rhone Poulenc) products available under the tradename.
- Suitable cetane number improvers are e.g. aliphatic nitrates such as 2-ethylhexyl nitrate and cyclohexyl nitrate and peroxides such as di-tert-butyl peroxide.
- Suitable antioxidants are e.g. substituted phenols such as 2,6-di-tert-butylphenol and 6-di-tert-butyl-3-methylphenol and phenylenediamines such as N, N'-di-sec-butyl-p-phenylenediamine.
- Suitable metal deactivators are, for example, salicylic acid derivatives such as N, N'-disalicylidene-1,2-propanediamine.
- Suitable ones are e.g. nonpolar organic solvents such as aromatic and aliphatic hydrocarbons, for example, toluene, xylenes, white spirit, and products sold under the trade name SHELLSOL (Royal Dutch / Shell Group) and EXXSOL (ExxonMobil), as well as polar organic solvents, for example, alcohols such as 2-ethylhexanol, decanol and isotridecanol.
- solvents usually arrive together with the aforementioned additives and co-additives which they are intended to dissolve or dilute for better handling into the diesel fuel.
- the additive of the invention is outstandingly suitable as a fuel additive and can be used in principle in any fuels. It has a number of beneficial effects on the operation of internal combustion engines with fuels.
- the quaternized additive according to the invention is preferably used in middle distillate fuels, in particular diesel fuels.
- the present invention therefore also fuels, especially middle distillate fuels, with an effective as an additive to achieve beneficial effects in the operation of internal combustion engines, such as diesel engines, especially direct injection diesel engines, especially of diesel engines with common rail injection systems, effective content on the quaternized additive according to the invention.
- This effective content is generally from 10 to 5000 ppm by weight, preferably from 20 to 1500 ppm by weight, in particular from 25 to 1000 ppm by weight, especially from 30 to 750 ppm by weight, each based on the total amount of fuel.
- Middle distillate fuels such as diesel fuels or fuel oils
- mineral middle distillate mineral fuels or diesel fuels available through refining
- those produced by coal gasification or gas liquefaction [GTL] or by biomass to liquid (BTL) fuels are also included. are available, suitable. Also suitable are mixtures of the abovementioned middle distillate fuels or diesel fuels with regenerative fuels, such as biodiesel or bioethanol.
- the quaternized additive according to the invention can also be used in mixtures of such middle distillates with biofuel oils (biodiesel).
- biofuel oils biodiesel
- such mixtures are also encompassed by the term "middle distillate fuel”. They are commercially available and usually contain the biofuel oils in minor amounts, typically in amounts of 1 to 30 wt .-%, in particular from 3 to 10 wt .-%, based on the total amount of middle distillate of fossil, vegetable or animal origin and biofuel.
- Biofuel oils are generally based on fatty acid esters, preferably substantially on alkyl esters of fatty acids derived from vegetable and / or animal oils and / or fats.
- Alkyl esters are usually lower alkyl esters, in particular C 1 - to C 4 -alkyl esters, understood by transesterification of occurring in vegetable and / or animal oils and / or fats glycerides, especially triglycerides, by means of lower alcohols, for example ethanol or especially methanol (“ FAME ”) are available.
- Typical lower alkyl esters based on vegetable and / or animal oils and / or fats which are used as biofuel oil or components thereof include, for example, sunflower methyl ester, palm oil methyl ester (“PME”), soybean oil methyl ester (“SME”) and in particular rapeseed oil methyl ester (“RME”).
- PME palm oil methyl ester
- SME soybean oil methyl ester
- RME rapeseed oil methyl ester
- the middle distillate fuels or diesel fuels are particularly preferably those with a low sulfur content, ie with a sulfur content of less than 0.05% by weight, preferably less than 0.02% by weight, in particular less as 0.005 wt .-% and especially less than 0.001 wt .-% sulfur.
- gasoline fuels are all commercially available gasoline fuel compositions into consideration.
- a typical representative here is the market-standard basic fuel of Eurosuper according to EN 228.
- petrol fuel compositions of the specification are also according to WO 00/47698 Possible fields of use for the present invention.
- the quaternized additive according to the invention is particularly suitable as a fuel additive in fuel compositions, especially in diesel fuels, to overcome the initially described problems in direct injection diesel engines, especially in those with common rail injection systems.
- the power loss was determined according to the official test method CEC F-098-08.
- the power loss is a direct measure of the formation of deposits in the injectors.
- a direct injection diesel engine with common rail system was used according to test methods CEC F-098-08.
- the fuel used was a commercial diesel fuel from Craigrmann (RF-06-03).
- PIBSA Made from maleic anhydride and PIB 1000 in a known manner.
- grades having saponification numbers in the range of 84-95 mg KOH / g were used.
- DMAPA was used with the respective PIBSA quality in a molar ratio of 1: 1 corresponding to the saponification number.
- the PIBSA grades used had bis-malalization (BMG) levels of less than 15%.
- Polyisobutylenesuccinic anhydride (1659 g) is dissolved in Solvent Naphta Heavy (SNH, Exxon Mobil, CAS 64742-95-5) (1220 g) and 3-dimethylamino-1-propylamine (DMAPA, 153 g) is added.
- the reaction solution is stirred for 8 h at 170 ° C, with formed condensation water is distilled off continuously.
- the PIBSA-DMAPA succinimide is obtained as a solution in Solvent Naphta Heavy (TBN 0.557 mmol / g).
- Polyisobutylene succinic anhydride (PIBSA, 2198 g) is heated to 110 ° C and 3-dimethylamino-1-propylamine (DMAPA, 182 g) is added within 40 min. added, with the reaction mixture heated to 140 ° C. The reaction mixture is heated to 170 ° C and held for 3 h at this temperature, with 28 g of distillate are collected.
- PIBSA-DMAPA succinimide is obtained as a viscous oil (TBN 0.735 mmol / g).
- Polyisobutylene succinic anhydride (PIBSA, 2198 g) is heated to 110 ° C and 3-dimethylamino-1-propylamine (DMAPA, 182 g) is added within 40 min. added, with the reaction mixture heated to 140 ° C. The reaction mixture is heated to 170 ° C and held for 3 h at this temperature, with 28 g of distillate are collected.
- PIBSA-DMAPA succinimide is obtained as a viscous oil (TBN 0.735 mmol / g).
- the power loss was determined on the basis of the official test method CEC F-98-08.
- the power loss is a direct measure of the formation of deposits in the injectors.
- a common direct-injection diesel engine with common-rail system was used.
- the fuel used was a commercial diesel fuel from Craigrmann (RF-06-03). To this was added 1 wt ppm zinc in the form of a zinc didodecanoate solution to artificially stimulate the formation of deposits on the injectors.
- the table below shows the results of relative power loss (powerloss) at 4000 rpm after 12 hours of continuous operation without interruption.
- the value P0 indicates the power after 10 minutes and the value Pend the power at the end of the measurement:
- Table 2 Results of the DW10 test additive Dose [mg / kg] Time [h] P0 [KW] Pend [KW] Power loss basic value 0 12 99.3 94.3 5.0% M1, according to manufacturing example 2 160 12 98.7 97.4 1:32% M2, according to manufacturing example 4 160 12 99 98.1 0.9% M3, according to manufacturing example 5 160 12 98.1 95.7 2.4%
- the additive M1 according to the invention has an improved effect compared to the base value and has an improved effect at least in comparison with the example M3.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige quaternisierte Stickstoffverbindungen, deren Herstellung und Verwendung als Kraft- und Schmierstoffadditiv, wie insbesondere als Detergensadditiv Additivpakete, welche diese Verbindungen enthalten; sowie damit additivierte Kraft- und Schmierstoffe. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung dieser quaternisierten Stickstoffverbindungen als Kraftstoffzusatz zur Verringerung oder Verhinderung von Ablagerungen in den Einspritzsystemen von direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen, zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches von direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere von Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen, und zur Minimierung des Leistungsverlustes (powerloss) in direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere in Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen.The present invention relates to novel quaternized nitrogen compounds, their preparation and use as a fuel and lubricant additive, in particular as a detergent additive additive packages containing these compounds; as well as with it additized fuels and lubricants. Furthermore, the present invention relates to the use of these quaternized nitrogen compounds as a fuel additive for reducing or preventing deposits in the injection systems of direct injection diesel engines, especially in common rail injection systems, to reduce the fuel consumption of direct injection diesel engines, especially diesel engines with common rail injection systems and minimizing powerloss in direct injection diesel engines, particularly in diesel engines with common rail injection systems.
Bei direkteinspritzenden Dieselmotoren wird der Kraftstoff durch eine direkt in den Brennraum des Motors reichende Mehrloch-Einspritzdüse eingespritzt und feinst verteilt (vernebelt), anstatt wie beim klassischen (Kammer-) Dieselmotor in eine Vor- oder Wirbelkammer eingeführt zu werden. Der Vorteil der direkteinspritzenden Dieselmotoren liegt in ihrer für Dieselmotoren hohen Leistung und einem dennoch geringen Verbrauch. Außerdem erreichen diese Motoren ein sehr hohes Drehmoment schon bei niedrigen Drehzahlen.In direct-injection diesel engines, the fuel is injected through a directly into the combustion chamber of the engine reaching multi-hole injection nozzle and finely distributed (atomized), instead of being introduced as in the classic (chamber) diesel engine in a vortex or vortex chamber. The advantage of direct-injection diesel engines lies in their high performance for diesel engines and yet low consumption. In addition, these engines achieve a very high torque even at low speeds.
Zur Zeit werden im Wesentlichen drei Verfahren eingesetzt, um den Kraftstoff direkt in den Brennraum des Dieselmotors einzuspritzen: die konventionelle Verteilereinspritzpumpe, das Pumpe-Düse-System (Unit-Injector-System bzw. Unit-Pump-System) und das Common-Rail-System.Essentially, three methods are currently used to inject the fuel directly into the combustion chamber of the diesel engine: the conventional distributor injection pump, the unit-injector system and the common-rail system. System.
Beim Common-Rail-System wird der Dieselkraftstoff von einer Pumpe mit Drücken bis zu 2000 bar in eine Hochdruckleitung, die Common-Rail gefördert. Ausgehend von der Common-Rail laufen Stichleitungen zu den verschiedenen Injektoren, die den Kraftstoff direkt in den Brennraum injizieren. Dabei liegt auf der Common-Rail stets der volleIn the common-rail system, the diesel fuel is pumped from a pump with pressures up to 2000 bar into a high-pressure line, the common rail. Starting from the common rail, spur lines run to the various injectors, which inject the fuel directly into the combustion chamber. This is always the full on the common rail
Druck an, was eine Mehrfacheinspritzung oder eine spezielle Einspritzform ermöglicht. Bei den anderen Injektionssystemen ist dagegen nur eine geringere Variation der Einspritzung möglich. Die Einspritzung beim Common-Rail wird im Wesentlichen in drei Gruppen unterteilt: (1.) Voreinspritzung, durch die im Wesentlichen eine weichere Verbrennung erreicht wird, so dass harte Verbrennungsgeräusche (" Nageln" ) vermindert werden und der Motorlauf ruhig erscheint; (2.) Haupteinspritzung, die insbesondere für einen guten Drehmomentverlauf verantwortlich ist; und (3.) Nacheinspritzung, die insbesondere für einen geringen NOx-Wert sorgt. Bei dieser Nacheinspritzung wird der Kraftstoff in der Regel nicht verbrannt, sondern durch Restwärme im Zylinder verdampft. Das dabei gebildete Abgas-/Kraftstoffgemisch wird zur Abgasanlage transportiert, wo der Kraftstoff in Gegenwart geeigneter Katalysatoren als Reduktionsmittel für die Stickoxide NOx wirkt.Pressure, which allows a multiple injection or a special injection form. In the other injection systems, however, only a smaller variation of the injection is possible. Injection in the common rail is essentially subdivided into three groups: (1) preinjection, which substantially achieves softer combustion, so that hard combustion noises ("nails") are reduced and engine running appears quiet; (2.) main injection, which is responsible in particular for a good torque curve; and (3.) post-injection, which provides in particular for a low NO x value. In this post injection, the fuel is not burned in the rule, but evaporated by residual heat in the cylinder. The resulting exhaust gas / fuel mixture is transported to the exhaust system, where the fuel in the presence of suitable catalysts acts as a reducing agent for the nitrogen oxides NO x .
Durch die variable, zylinderindividuelle Einspritzung kann beim Common-Rail-Einspritzsystem der Schadstoffausstoß des Motors, z.B. der Ausstoß von Stickoxiden (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und insbesondere von Partikeln (Ruß), positiv beeinflusst werden. Dies ermöglicht beispielsweise, dass mit Common-Rail-Einspritzsystemen ausgerüstete Motoren der Euro 4-Norm theoretisch auch ohne zusätzlichen Partikelfilter genügen können.Due to the variable, cylinder-specific injection of the common-rail injection system of the pollutant emissions of the engine, such as the emission of nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO) and in particular of particles (soot) are positively influenced. This allows, for example, that equipped with common-rail injection systems engines of Euro 4 standard can theoretically meet without additional particulate filter.
In modernen Common-Rail-Dieselmotoren können sich unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise bei Verwendung von biodieselhaltigen Kraftstoffen oder von Kraftstoffen mit Metall-Verunreinigungen wie Zink-Verbindungen, Kupfer-Verbindungen, Bleiverbindungen und weiteren Metallverbindungen, an den Injektoröffnungen Ablagerungen bilden, die das Einspritzverhalten des Kraftstoffs negativ beeinflussen und dadurch die Performance des Motors beeinträchtigen, d.h. insbesondere die Leistung verringern, aber zum Teil auch die Verbrennung verschlechtern. Die Bildung von Ablagerungen wird durch bauliche Weiterentwicklungen der Injektoren, insbesondere durch die Veränderung der Geometrie der Düsen (engere, konische Öffnungen mit abgerundetem Auslass) noch verstärkt. Für eine dauerhaft optimale Funktionsweise von Motor und Injektoren müssen solche Ablagerungen in den Düsenöffnungen durch geeignete Kraftstoffadditive verhindert oder reduziert werdenIn modern common-rail diesel engines deposits can form under certain conditions, for example when using biodiesel-containing fuels or fuels with metal impurities such as zinc compounds, copper compounds, lead compounds and other metal compounds, the injection behavior of the Negatively affect the fuel and thereby affect the performance of the engine, ie In particular, reduce the power, but in part also deteriorate the combustion. The formation of deposits is further enhanced by structural developments of the injectors, in particular by the change in the geometry of the nozzles (narrower, conical openings with rounded outlet). For a permanently optimal functioning of engine and injectors such deposits must be prevented or reduced in the nozzle openings by suitable fuel additives
In den Einspritzsystemen modernen Dieselmotoren verursachen Ablagerungen signifikante Performance-Probleme. Weit verbreitet ist die Erkenntnis, dass derartige Ablagerungen in den Sprühkanälen zu einer Verringerung des Kraftstoffflusses und damit zu Leistungsverlusten (power loss) führen können. Ablagerungen an der Injektorspitze beeinträchtigen dagegen die optimale Ausbildung von Kraftstoff-Sprühnebel und bedingen dadurch eine verschlechterte Verbrennung und damit verbunden höhere Emissionen und vermehrten Kraftstoffverbrauch. Im Gegensatz zu diesen herkömmlichen, " äußeren" Ablagerungsphänomenen bereiten auch " interne" Ablagerungen (zusammengefasst als innere Diesel-Injektor-Ablagerungen (IDID)) in bestimmten Teilen der Injektoren, wie an der Düsennadel, am Steuerkolben, am Ventilkolben, am Ventilsitz, an der Ansteuereinheit und an den Führungen dieser Komponenten zunehmend Performance-Probleme. Herkömmliche Additive zeigen eine unzureichende Wirkung gegen diese IDIDs.In the injection systems modern diesel engines cause deposits significant performance problems. Widely used is the realization that such deposits In the spray channels can lead to a reduction of the fuel flow and thus to power losses (power loss). Deposits on the injector tip, on the other hand, impair the optimum formation of fuel spray and thus cause a deterioration in combustion and, as a result, higher emissions and increased fuel consumption. In contrast to these conventional "outward" deposition phenomena, "internal" deposits (collectively referred to as internal diesel injector deposits (IDID)) also create certain portions of the injectors, such as the nozzle needle, the spool, the valve piston, the valve seat the drive unit and the guides of these components increasingly performance problems. Conventional additives show insufficient activity against these IDIDs.
Aus der
Aus der
Aus der
Die
Die in der
Es bestand daher die Aufgabe, verbesserte quaternisierte Kraftstoffadditive, insbesondere auf der Basis von Hydrocarbyl-substituierten Polycarbonsäureverbindungen, bereitzustellen, welche die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweisen.It was therefore an object to provide improved quaternized fuel additives, in particular based on hydrocarbyl-substituted polycarboxylic compounds, which no longer have the disadvantages of the prior art mentioned.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass obige Aufgabe durch Bereitstellung spezieller quaternisierter Stickstoffverbindungen bzw. damit additivierter Kraft- und Schmierstoffzusammensetzungen gelöst wird.It has now surprisingly been found that the above object is achieved by providing special quaternized nitrogen compounds and thus additized fuel and lubricant compositions.
Überraschenderweise sind die so hergestellten erfindungsgemäßen Additive den in konventioneller Weise hergestellten Additive gemäß Stand der Technik in mehrfacher Hinsicht überlegen: Sie besitzen geringe Toxizität (bedingt durch die gezielte Wahl des des Quaternierungsmittels, verbrennen rückstandsfrei (ashless), zeigen einen hohen Gehalt an quaterniertem Produkt, und erlauben eine ökonomische Reaktionsführung bei deren Herstellung und weisen überraschenderweise verbesserte HandlingEigenschaften, wie insbesondere verbesserte Löslichkeit, wie insbesondere in Diesel Performance Additiv-Paketen, auf. Gleichzeitig zeigen die erfindungsgemäßen Additive eine verbesserte Wirkung bezüglich Vermeidung von Ablagerungen in Dieselmotoren, wie insbesondere durch die beiliegenden Anwendungsbeispiele veranschaulicht.Surprisingly, the additives according to the invention produced in this way are superior to the conventionally prepared additives according to the prior art in a number of respects: they have low toxicity (owing to the targeted choice of the quaternizing agent, incineration without residue (ashless), they show a high degree of toxicity Content of quaternized product, and allow an economic reaction during their production and surprisingly have improved HandlingEigenschaften, in particular improved solubility, in particular in diesel performance additive packages, on. At the same time, the additives according to the invention show an improved effect with respect to the prevention of deposits in diesel engines, as illustrated in particular by the enclosed application examples.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere folgende spezielle Ausführungsformen:
- 1. Kraftstoff- oder Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere Kraftstoffzusammensetzung, enthaltend in einer Hauptmenge eines üblichen Kraft- oder Schmierstoffs einen Anteil (insbesondere eine wirksame Menge) wenigstens eines eine quaternisierte Stickstoffverbindung umfassenden Reaktionsprodukts (oder eine aus dem Reaktionsprodukt durch Aufreinigung erhaltene, eine quaternisierte Stickstoffverbindung enthaltende Teilfraktion davon), wobei das Reaktionsprodukt erhältlich ist durch
- a. Umsetzung einer mit hochmolekularem Hydrocarbyl substituierten Polycarbonsäureverbindung, mit einer Verbindung umfassend wenigstens eine mit der Polycarbonsäure reaktiven (insbesondere addierbaren oder kondensierbaren) Sauerstoff-oder Stickstoffgruppe sowie enthaltend wenigstens eine quaternisierbare Aminogruppe, wobei man eine quaternisierbaren hydrocarbyl-substituierten Polycarbonsäureverbindung (durch Addition oder Kondensation) erhält, und
- b. deren anschließende Umsetzung mit einem Quaternisierungsmittel, das die wenigstens eine tertiäre Aminogruppe in eine quaternäre Ammoniumgruppe überführt, wobei das Quaternisierungsmittel der Alkylester einer cycloaromatischen oder cycloaliphatischen Mono- oder Polycarbonsäure (insbesondere einer Mono- oder Dicarbonsäure) oder einer aliphatischen Polycarbonsäure (insbesondere Dicarbonsäure) ist.
- 2. Kraftstoff- oder Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere Kraftstoffzusammensetzung, enthaltend in einer Hauptmenge eines üblichen Kraft- oder Schmierstoffs einen Anteil (insbesondere eine wirksame Menge) wenigstens eines eine quaternisierte Stickstoffverbindung umfassenden Reaktionsprodukts (oder eine aus dem Reaktionsprodukt durch Aufreinigung erhaltene, eine quaternisierte Stickstoffverbindung enthaltende Teilfraktion davon), wobei das Reaktionsprodukt erhältlich ist durch
Umsetzung einer quaternisierbaren mit hochmolekularem Hydrocarbyl substituierten Polycarbonsäureverbindung, enthaltend wenigstens eine quaternisierbare Aminogruppe mit einem Quaternisierungsmittel, das die wenigstens eine tertiäre Aminogruppe in eine quaternäre Ammoniumgruppe überführt,
wobei das Quaternisierungsmittel der Alkylester einer cycloaromatischen oder cycloaliphatischen Mono- oder Polycarbonsäure (insbesondere einer Mono- oder Dicarbonsäure) oder einer aliphatischen Polycarbonsäure (insbesondere Dicarbonsäure) ist. - 3. Kraftstoff- oder Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere Kraftstoffzusammensetzung, nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Quaternisierungsmittel eine Verbindung der allgemeinen Formel 1 ist
R1OC(O)R2 (1)
worin
R1 für einen niedermolekularen Hydrocarbylrest, wie Alkyl- oder Alkenylrest, insbesondere einen Niedrigalkylrest, wie insbesondere Methyl oder Ethyl, steht und
R2 für einen gegebenenfalls substituierten einkernigen cyclischen Hydrocarbylrest, insbesondere einen Aryl- oder Cycloalkyl- oder Cycloalkenylrest , insbesondere Aryl, wie Phenyl, steht, wobei der Substituent ausgewählt ist unter OH, NH2, NO2, C(O)OR3, und R1OC(O)-, worin R1 die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und R3 für H oder R1 steht, wobei der Substituent insbesondere OH ist. Insbesondere ist das Quaternisierungsmittel ein Phthalat oder ein Salicylat, wie Dimethyl-Phthalat, oder Methylsalicylat. - 4. Kraftstoff- oder Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere Kraftstoffzusammensetzung, nach einer der Ausführungsformen 1 und 2, wobei das Quaternisierungsmittel eine Verbindung der allgemeinen Formel 2 ist
R1OC(O)-A-C(O)OR1a (2)
worin
R1 und R1a unabhängig voneinander für einen niedermolekularen Hydrocarbylrest, wie einen Alkyl- oder Alkenylrest, insbesondere einen Niedrigalkylrest steht und
A für Hydrocarbylen (wie insbesondere C1-C7-Alkylen oder C2-C7-Alkenylen) steht. - 5. Kraftstoff- oder Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere Kraftstoffzusammensetzung, nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die quaternisierte Stickstoffverbindung ein zahlenmittleres Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 5000 insbesondere 800 bis 3000 oder 900 bis 1500 aufweist.
- 6. Kraftstoff- oder Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere Kraftstoffzusammensetzung, nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Quaternisierungsmittel ausgewählt ist unter Alkylsalicylaten, Dialkylphthalaten und Dialkyloxalaten; wobei Alkylsalicylate, insbesondere Niedrigalkylsalicylate , wie Methyl-, Ethyl- und n-Propylsalicylate besonders zu nennen sind.
- 7. Kraftstoff- oder Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere Kraftstoffzusammensetzung, nach Ausführungsform 1, wobei die mit der Polycarbonsäure reaktive (addierbare oder kondensierbare), eine Sauerstoff- oder Stickstoffgruppe sowie wenigstens eine quaternisierbare Aminogruppe enthaltende Verbindung ausgewählt ist unter
- a. Hydroxyalkyl-substituierten Mono- oder Polyaminen mit wenigstens einer quaternisierbaren, primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe
- b. geradkettigen oder verzweigtem, cyclischen, heterocyclischen, aromatischen oder nichtaromatischen Polyaminen mit wenigstens einer primären oder sekundären Aminogruppe und mit wenigstens einer quaternisierbaren, primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe;
- c. Piperazinen,
- 8. Kraftstoff- oder Schmierstoffzusammensetzung nach Ausführungsform 7, wobei die mit Verbindung ausgewählt ist unter
- a. Hydroxyalkyl-substituierten primären, sekundären oder tertiären Monoaminen und Hydroxyalkyl-substituierten primären, sekundären oder tertiären Diaminen.
- b. geradkettigen oder verzweigten aliphatischen Diaminen mit zwei primären Aminogruppen; Di- oder Polyaminen mit wenigstens einer primären und wenigstens einer sekundären Aminogruppe; Di- oder Polyaminen mit wenigstens einer primären und wenigstens einer tertiären Aminogruppe; aromatischen carbo-cyclischen Diaminen mit zwei primären Aminogruppen; aromatischen heterocyclischen Polyaminen mit zwei primären Aminogruppen; aromatischen oder nichtaromatischen Heterozyklen mit einer primären und einer tertiären Aminogruppe;
- 9. Kraftstoffstoffzusammensetzung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, ausgewählt unter Dieselkraftstoffen, Biodieselkraftstoffen, Ottokraftstoffen, und Alkanol-haltigen Ottokraftstoffen.
- 10. Kraftstoff- oder Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere Kraftstoffzusammensetzung, nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die hydrocarbyl-substituierte Polycarbonsäureverbindung eine Polyisobutenylbersteinsäure oder ein Anhydrid (PIBSA) davon ist, wobei diese einen niedrigen Bismaleinierungsgrad, insbesondere von gleich oder weniger als 20%, wie z.B. 15, 13, 12 oder 11 % , insbesondere 10% oder weniger als 10% , wie z.B. 2 bis 9, oder 3 bis 7 %, aufweist. Insbesondere sind derartige PIBSAs von HR-PIB mit einem Mn im Bereich von etwa 400 bis 3000 abgeleitet.
Insbesondere sind obige Zusammensetzungen Kraftstoffzusammensetzungen, wie vor allem Dieselkraftstoffe. - 11. Quaternisierte Stickstoffverbindung gemäß der Definition in einer der vorhergehenden Ausführungsformen, insbesondere gemäß Ausführungsform 3, 4 und vor allem Ausführungsform 6, 7 oder8.
- 12. Verfahren zur Herstellung einer quaternisierter Stickstoffverbindung nach Ausführungsform 11,
umfassend die Umsetzung einer quaternisierbaren hydrocarbyl-substituierten Polycarbonsäureverbindung, enthaltend wenigstens eine tertiäre, quaternisierbare Aminogruppe mit einem Quaternisierungsmittel, das die wenigstens eine tertiäre Aminogruppe in eine quaternäre Ammoniumgruppe überführt,
wobei das Quaternisierungsmittel der Alkylester einer cycloaromatischen oder cycloaliphatischen Mono- oder Polycarbonsäure (insbesondere einer Mono- oder Dicarbonsäure) oder einer aliphatischen Polycarbonsäure (insbesondere Dicarbonsäure) ist. - 13. Verwendung einer quaternisierten Stickstoffverbindung nach Ausführungsform 11 oder hergestellt nach Ausführungsform 12 als Kraftstoffadditiv oder Schmierstoffadditiv insbesondere Kraftstoffadditiv, insbesondere Dieselkraftstoffadditiv,.
- 14. Verwendung nach Ausführungsform 13 als Additiv zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches von direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere von Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen, und/oder zur Minimierung des Leistungsverlustes (powerloss) in direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere in Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen.
- 15. Verwendung nach Ausführungsform 13 als Ottokraftstoffadditiv zur Verringerung von Ablagerungen im Einlasssystem eines Ottomotors, wie insbesondere DISI und PFI (Port Fuel Injector) -Motoren.
- 16. Verwendung nach Ausführungsform 13 als Dieselkraftstoffadditiv, insbesondere als Kaltfließverbesserer, als Wachs-Anti-Settling Additiv (WASA) oder als Additiv zur Verringerung und/oder Vermeidung von Ablagerungen in den Einspritzsystemen, wie insbesondere der Internal Diesel Injector Deposits (IDID) und / oder von Ventilkleben in direkteinspritzenden Dieselmotoren, insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen.
- 17. Additivkonzentrat, enthaltend in Kombination mit weiteren Diesel- oder Ottokraftstoffadditiven, insbesondere Dieselkraftstoffadditiven, wenigstens eine quaternisierte Stickstoffverbindung gemäß der Definition in Ausführungsform 11 oder hergestellt nach Ausführungsform 12.
- A fuel or lubricant composition, in particular a fuel composition, containing in a majority of a conventional fuel or lubricant a proportion (in particular an effective amount) of at least one reaction product comprising a quaternized nitrogen compound (or a fraction obtained from the reaction product containing a quaternized nitrogen compound thereof), wherein the reaction product is obtainable by
- a. Reacting a high molecular weight hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound with a compound comprising at least one polycarboxylic acid-reactive (especially addable or condensable) oxygen or nitrogen group and containing at least one quaternizable amino group to obtain a quaternizable hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound (by addition or condensation) , and
- b. their subsequent reaction with a quaternizing agent which converts the at least one tertiary amino group to a quaternary ammonium group, wherein the quaternizing agent is the alkyl ester of a cycloaromatic or cycloaliphatic mono- or polycarboxylic acid (especially a mono- or dicarboxylic acid) or an aliphatic polycarboxylic acid (especially dicarboxylic acid).
- 2. Fuel or lubricant composition, in particular fuel composition, containing in a main amount of a conventional fuel or lubricant, a proportion (in particular an effective amount) at least one of a quaternized Nitrogen compound comprising reaction product (or a obtained from the reaction product by purification, a quaternized nitrogen compound-containing fraction thereof), wherein the reaction product is obtainable by
Reacting a quaternizable high molecular weight hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound containing at least one quaternizable amino group with a quaternizing agent which converts the at least one tertiary amino group into a quaternary ammonium group,
wherein the quaternizing agent is the alkyl ester of a cycloaromatic or cycloaliphatic mono- or polycarboxylic acid (especially a mono- or dicarboxylic acid) or an aliphatic polycarboxylic acid (especially dicarboxylic acid). - 3. Fuel or lubricant composition, in particular fuel composition, according to one of the preceding embodiments, wherein the quaternizing agent is a compound of general formula 1
R 1 OC (O) R 2 (1)
wherein
R 1 is a low molecular weight hydrocarbyl radical, such as alkyl or alkenyl radical, in particular a lower alkyl radical, in particular methyl or ethyl, and
R 2 is an optionally substituted mononuclear cyclic hydrocarbyl radical, in particular an aryl or cycloalkyl or cycloalkenyl radical, in particular aryl, such as phenyl, where the substituent is selected from OH, NH 2 , NO 2 , C (O) OR 3 , and R 1 OC (O) -, wherein R 1 has the meanings given above and R 3 is H or R 1 , wherein the substituent is in particular OH. In particular, the quaternizing agent is a phthalate or a salicylate, such as dimethyl phthalate, or methyl salicylate. - 4. Fuel or lubricant composition, in particular fuel composition, according to any one of embodiments 1 and 2, wherein the quaternizing agent is a compound of general formula 2
R 1 OC (O) -AC (O) OR 1a (2)
wherein
R 1 and R 1a independently of one another represent a low molecular weight hydrocarbyl radical, such as an alkyl or alkenyl radical, in particular a lower alkyl radical, and
A is hydrocarbylene (in particular C 1 -C 7 -alkylene or C 2 -C 7 -alkenylene). - 5. Fuel or lubricant composition, in particular fuel composition, according to one of the preceding embodiments, wherein the quaternized nitrogen compound has a number average molecular weight in the range of 400 to 5000, in particular 800 to 3000 or 900 to 1500.
- 6. A fuel or lubricant composition, in particular fuel composition, according to one of the preceding embodiments, wherein the quaternizing agent is selected from alkyl salicylates, dialkyl phthalates and dialkyl oxalates; wherein alkylsalicylates, especially Niedrigalkylsalicylate, such as methyl, ethyl and n-propyl salicylates are particularly mentioned.
- 7. Fuel or lubricant composition, in particular fuel composition, according to embodiment 1, wherein the reactive with the polycarboxylic acid (addable or condensable), an oxygen or nitrogen group and at least one quaternizable amino group-containing compound is selected from
- a. Hydroxyalkyl-substituted mono- or polyamines having at least one quaternizable, primary, secondary or tertiary amino group
- b. straight-chain or branched, cyclic, heterocyclic, aromatic or nonaromatic polyamines having at least one primary or secondary amino group and having at least one quaternizable, primary, secondary or tertiary amino group;
- c. piperazines,
- 8. A fuel or lubricant composition according to embodiment 7, wherein the compound is selected under
- a. Hydroxyalkyl-substituted primary, secondary or tertiary monoamines and hydroxyalkyl-substituted primary, secondary or tertiary diamines.
- b. straight-chain or branched aliphatic diamines having two primary amino groups; Di- or polyamines having at least one primary and at least one secondary amino group; Di- or polyamines having at least one primary and at least one tertiary amino group; aromatic carbo-cyclic diamines having two primary amino groups; aromatic heterocyclic polyamines having two primary amino groups; aromatic or non-aromatic heterocycles having a primary and a tertiary amino group;
- 9. Fuel composition according to one of the preceding embodiments, selected from diesel fuels, biodiesel fuels, gasoline, and alkanol-containing gasoline.
- 10. A fuel or lubricant composition, in particular fuel composition, according to any one of the preceding embodiments, wherein the hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound is a polyisobutenyl succinic acid or anhydride (PIBSA) thereof, which has a low Bismaleinierungsgrad, in particular equal to or less than 20%, such as 15, 13, 12 or 11%, in particular 10% or less than 10%, such as 2 to 9, or 3 to 7%. In particular, such PIBSAs are derived from HR-PIB having an Mn in the range of about 400 to 3,000.
In particular, the above compositions are fuel compositions, especially diesel fuels. - 11. Quaternized nitrogen compound as defined in any one of the preceding embodiments, in particular according to embodiment 3, 4 and in particular embodiment 6, 7 or8.
- 12. A method for producing a quaternized nitrogen compound according to Embodiment 11,
which comprises reacting a quaternizable hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound containing at least one tertiary, quaternizable amino group with a quaternizing agent which converts the at least one tertiary amino group into a quaternary ammonium group,
wherein the quaternizing agent is the alkyl ester of a cycloaromatic or cycloaliphatic mono- or polycarboxylic acid (especially a mono- or dicarboxylic acid) or an aliphatic polycarboxylic acid (especially dicarboxylic acid). - 13. Use of a quaternized nitrogen compound according to embodiment 11 or prepared according to embodiment 12 as a fuel additive or lubricant additive, in particular fuel additive, in particular diesel fuel additive ,.
- 14. Use according to embodiment 13 as an additive for reducing the fuel consumption of direct-injection diesel engines, in particular of diesel engines with common-rail injection systems, and / or for minimizing the power loss (powerloss) in direct-injection diesel engines, especially in diesel engines with common-rail injection systems.
- 15. Use according to embodiment 13 as a gasoline additive for reducing deposits in the intake system of a gasoline engine, in particular DISI and PFI (Port Fuel Injector) engines.
- 16. Use according to embodiment 13 as a diesel fuel additive, in particular as a cold flow improver, as a wax anti-settling additive (WASA) or as an additive for reducing and / or avoiding deposits in the injection systems, in particular the Internal Diesel Injector Deposits (IDID) and / or valve sticking in direct injection diesel engines, especially in common rail injection systems.
- 17. Additive concentrate, containing in combination with other diesel or petrol additives, in particular diesel fuel additives, at least one quaternized nitrogen compound as defined in embodiment 11 or prepared according to embodiment 12.
Eine " Kondensation" oder " Kondensationsreaktion" im Sinne der vorliegenden Erfindung beschreibt die Umsetzung von zwei Molekülen unter Abspaltung eines kleineren Moleküls, insbesondere eines Wasser-Moleküls. Ist eine derartige Abspaltung analytisch nicht nachweisbar, insbesondere in stöchiometrischen Mengen nicht nachweisbar, und die beiden Moleküle reagieren trotzdem, z.B. unter Addition, so erfolgt die betreffende Umsetzung der beiden Moleküle " ohne Kondensation" .A "condensation" or "condensation reaction" in the context of the present invention describes the reaction of two molecules with elimination of a smaller molecule, in particular a water molecule. Is such a cleavage analytically undetectable, especially in stoichiometric amounts undetectable, and the two molecules still react, for example under addition, the reaction of the two molecules takes place "without condensation".
Werden keine gegenteiligen Angaben gemacht, so gelten folgende allgemeine Bedeutungen:
- " Hydrocarbyl" ist breit auszulegen und umfasst sowohl langkettige als auch kurzkettige, gerade oder verzweigte Kohlenwasserstoffreste, welche ggf. zusätzlich Heteroatome, wie z.B. O, N, NH,S, in ihrer Kette enthalten können.
- " Langkettige" oder "hochmolekulare" Hydrocarbylreste haben ein zahlengemitteltes Molekulargewicht (Mn) von 85 bis 20.000, wie z.B. 113 bis 10.000, oder 200 bis 10.000 oder 350 bis 5.000, wie z.B. 350 bis 3.000, 500 bis 2.500, 700 bis 2.500, oder 800 bis 1.500. Sie sind insbesondere im Wesentlichen aus C2-6-, insbesondere C2-4-Monomerbausteinen, wie Ethylen, Propylen, n- oder iso-Butylen oder Mischungen davon aufgebaut, wobei die verschiedenen Monomere statistisch verteilt oder als Blöcke einpolymerisiert enthalten sein können. Derartige langkettige Hydrocarbylreste werden auch als Polyalkylenreste oder Poly-C2-6- oder Poly-C2-4-alkylenreste bezeichnet. Geeignete langkettige Hydrocarbylreste und deren Herstellung sind beispielsweise auch beschreiben in der
WO2006/135881
- "Hydrocarbyl" is to be interpreted broadly and includes both long-chain and short-chain, straight or branched hydrocarbon radicals, which may optionally contain additional heteroatoms, such as O, N, NH, S, in their chain.
- "Long chain" or "high molecular weight" hydrocarbyl radicals have a number average molecular weight (M n ) of 85 to 20,000, such as 113 to 10,000, or 200 to 10,000 or 350 to 5,000, such as 350 to 3,000, 500 to 2,500, 700 to 2,500, or 800 to 1,500. They are in particular essentially composed of C 2-6 -, in particular C 2-4 monomer units, such as ethylene, propylene, n- or iso-butylene or mixtures thereof, wherein the various monomers may be randomly distributed or incorporated in polymerized form as blocks. Such long-chain hydrocarbyl radicals are also referred to as polyalkylene radicals or poly-C 2-6 or poly-C 2-4 -alkylene radicals. Suitable long-chain hydrocarbyl radicals and their preparation are for example also described in the
WO2006 / 135881
Beispiele für besonders brauchbare Polyalkylen-Reste sind Polyisobutenyl-Reste, abgeleitet von sogenannten "hochreaktiven" Polyisobutenen (HR-PIB), die sich durch einen hohen Gehalt an terminal angeordneten Doppelbindungen auszeichnen (vgl. z.B. auch
Besonders geeignete hochreaktive Polyisobutene sind z.B. die Glissopal-Marken der BASF SE, insbesondere Glissopal® 1000 (Mn = 1000), Glissopal® V 33 (Mn = 550), Glissopal® 1300 (Mn = 1300) und Glissopal® 2300 (Mn = 2300) und deren Mischungen. Andere zahlenmittlere Molekulargewichte können nach im Prinzip bekannter Weise durch Mischen von Polyisobutenen unterschiedlicher zahlenmittlerer Molekulargewichte oder durch extraktive Anreicherung von Polyisobutenen bestimmter Molekulargewichtsbereiche eingestellt werden.Particularly suitable highly reactive polyisobutenes are, for example, the Glissopal brands from BASF SE, in particular Glissopal ® 1000 (Mn = 1000), Glissopal ® V 33 (Mn = 550), Glissopal ® 1300 (Mn = 1300) and Glissopal ® 2300 (Mn = 2300 ) and their mixtures. Other number-average molecular weights can be adjusted in a manner known in principle by mixing polyisobutenes of different number-average molecular weights or by extractive enrichment of polyisobutenes of specific molecular weight ranges.
PIBSA wird in prinzipiell bekannter Weise durch Umsetzung von PIB mit Maleinsäureanhydrid (MSA) hergestellt, wobei prinzipiell ein Gemisch von PIBSA und bismaleiniertem PIBSA (BM PIBSA, vgl. Schema 1, unten) entsteht, das in der Regel nicht getrennt, sondern als solches in Folgereaktionen eingesetzt wird. Das Verhältnis der beiden Komponenten zueinander kann durch den " Bismaleinierungsgrad" (BMG) angegeben werden. Der BMG ist an sich bekannt (Siehe auch
wobei wt-%(X) für den Gewichtsanteil der Komponente X (X = PIBSA oder BM PIBSA) im Umsetzungsprodukt von PIB mit MSA steht
wherein wt -% (X) represents the weight fraction of component X (X = PIBSA or BM PIBSA) in the reaction product of PIB with MSA
Hydrocarbyl-substituierte Polycarbonsäureverbindung mit einen "niedrigen Bismaleinierungsgrad", insbesondere entsprechende Polyisobutenylbersteinsäuren oder Anhydride davon (insgesamt auch bezeichnet als PIBSA) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Vorteilhaft sind insbesondere Bismaleinierungsgrade von 20 % oder weniger, oder 15% oder weniger, wie z.B. 14, 13, 12, oder 10%; oder 10% oder weniger, wie z.B. 2-9, 3-8, 4-7, 5 oder 6 %. Deren gezielte Herstellung ist z.B. beschrieben in der
Als nichtlimitierendes Beispiel für ein entsprechendes PIBSA kann Glissopal® SA, abgeleitet von HR-PIB (Mn=1000), mit einem Bismaleinierungsgrad von 9% genannt werden.As a non-limiting example of such a PIBSA can Glissopal ® SA derived from HR-PIB (Mn = 1000), are called with a Bismaleinierungsgrad of 9%.
" Kurzkettiges Hydrocarbyl" oder "niedermolekulares Hydrocarbyl" steht insbesondere für geradkettiges oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl, gegebenenfalls unterbrochen durch eine oder mehrere, wie z.B. 2, 3 oder 4 Heteroatomgruppen, wie -O-oder - NH-. oder gegebenenfalls ein- oder mehrfach, wie z.B. 2, 3 oder 4-fach substituiert."Short-chain hydrocarbyl" or "low molecular weight hydrocarbyl" in particular represents straight-chain or branched alkyl or alkenyl, optionally interrupted by one or more, such as e.g. 2, 3 or 4 heteroatom groups, such as -O- or -NH-. or optionally one or more times, e.g. 2, 3 or 4 times substituted.
" Alkyl" oder " Niedrigalkyl" steht insbesondere für gesättigte, geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 4, 1 bis 6, 1 bis 8, oder 1 bis 10 oder 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Methyl, Ethyl, n-Propyl, 1-Methylethyl, n-Butyl, 1-Methyl-propyl, 2-Methylpropyl, 1,1-Dimethylethyl, n-Pentyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 2,2-Di-methylpropyl, 1-Ethylpropyl, n-Hexyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1,2-Dimethylpropyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 2,3-Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1,1,2-Trimethylpropyl, 1,2,2-Trimethylpropyl, 1-Ethyl-1-methylpropyl und 1-Ethyl-2-methylpropyl; sowie n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl und n-Decyl, sowie die ein- oder mehrfach verzweigten Analoga davon."Alkyl" or "lower alkyl" in particular represents saturated, straight-chain or branched hydrocarbon radicals having 1 to 4, 1 to 6, 1 to 8, or 1 to 10 or 1 to 20 carbon atoms, such as. Methyl, ethyl, n -propyl, 1-methylethyl, n -butyl, 1-methylpropyl, 2-methylpropyl, 1,1-dimethylethyl, n -pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, n-hexyl, 1,1-dimethylpropyl, 1,2-dimethylpropyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 1-ethylbutyl, 2-ethylbutyl, 1,1,2-trimethylpropyl, 1,2,2-trimethylpropyl, 1-ethyl-1-methylpropyl and 1-ethyl-2-methylpropyl; and n-heptyl, n-octyl, n-nonyl and n-decyl, as well as the mono- or polysubstituted analogs thereof.
" Hydroxyalkyl" steht insbesondere für die ein- oder mehrfach, insbesondere einfach hydroxylierten Analoga obiger Alkylreste, wie z.B. die monohydroxylierten Analoga obiger geradkettiger oder verzweigter Alkylreste, wie z.B. die linearen Hydroxyalkylgruppen mit primärer Hydroxylgruppe, wie Hydroxymethyl, 2-Hydroxyethyl, 3-Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl."Hydroxyalkyl" is in particular the mono- or polysubstituted, especially monohydricated, analogs of the above-mentioned alkyl radicals, such as, for example, the monohydroxylated analogs of the above straight-chain or branched alkyl radicals, e.g. the linear hydroxyalkyl groups having primary hydroxyl group such as hydroxymethyl, 2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl, 4-hydroxybutyl.
" Alkenyl" steht für ein- oder mehrfach, insbesondere einfach ungesättigte, geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffreste mit 2 bis 4, 2 bis 6, 2 bis 8 2 bis 10 oder 2 oder bis 20 Kohlenstoffatomen und einer Doppelbindung in einer beliebigen Position, z. B. C2-C6-Alkenyl wie Ethenyl, 1-Propenyl, 2-Propenyl, 1-Methylethenyl, 1-Butenyl, 2-Butenyl, 3-Butenyl, 1-Methyl-1-propenyl, 2-Methyl-1-propenyl, 1-Methyl-2-propenyl, 2-Methyl-2-propenyl, 1-Pentenyl, 2-Pentenyl, 3-Pentenyl, 4-Pentenyl, 1-Methyl-1-butenyl, 2-Methyl-1-butenyl, 3-Methyl-1-butenyl, 1-Methyl-2-butenyl, 2-Methyl-2-butenyl, 3-Methyl-2-butenyl, 1-Methyl-3-butenyl, 2-Methyl-3-butenyl, 3-Methyl-3-butenyl, 1,1-Dimethyl-2-propenyl, 1,2-Dimethyl-1-propenyl, 1,2-Dimethyl-2-propenyl, 1-Ethyl-1-propenyl, 1-Ethyl-2-propenyl, 1-Hexenyl, 2-Hexenyl, 3-Hexenyl, 4-Hexenyl, 5-Hexenyl, 1-Methyl-1-pentenyl, 2-Methyl-1-pentenyl, 3-Methyl-1-pentenyl, 4-Methyl-1-pentenyl, 1-Methyl-2-pentenyl, 2-Methyl-2-pentenyl, 3-Methyl-2-pentenyl, 4-Methyl-2-pentenyl, 1-Methyl-3-pentenyl, 2-Methyl-3pentenyl, 3-Methyl-3-pentenyl, 4-Methyl-3-pentenyl, 1-Methyl-4-pentenyl, 2-Methyl-4-pentenyl, 3-Methyl-4-pentenyl, 4-Methyl-4-pentenyl, 1,1-Dimethyl-2-butenyl, 1,1-Dimethyl-3-butenyl, 1,2-Dimethyl-1-butenyl, 1,2-Dimethyl-2-butenyl, 1,2-Dimethyl-3-butenyl, 1,3-Dimethyl-1-butenyl, 1,3-Dimethyl-2-butenyl, 1,3-Dimethyl-3-butenyl, 2,2-Dimethyl-3-butenyl, 2,3-Dimethyl-1-butenyl, 2,3-Dimethyl-2-butenyl, 2,3-Dimethyl-3-butenyl, 3,3-Dimethyl-1-butenyl, 3,3-Dimethyl-2-butenyl, 1-Ethyl-1-butenyl, 1-Ethyl-2-butenyl, 1-Ethyl-3-butenyl, 2-Ethyl-1-butenyl, 2-Ethyl-2-butenyl, 2-Ethyl-3-butenyl, 1,1,2-Trimethyl-2-propenyl, 1-Ethyl-1-methyl-2-propenyl, 1-Ethyl-2-methyl-1-propenyl und 1-Ethyl-2-methyl-2-propenyl."Alkenyl" is mono- or polysubstituted, in particular monounsaturated, straight-chain or branched hydrocarbon radicals having 2 to 4, 2 to 6, 2 to 8 2 to 10 or 2 or to 20 carbon atoms and a double bond in any position, for. C 2 -C 6 alkenyl, such as ethenyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-methylethenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-methyl-1-propenyl, 2-methyl-1 propenyl, 1-methyl-2-propenyl, 2-methyl-2-propenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 1-methyl-1-butenyl, 2-methyl-1-butenyl, 3-methyl-1-butenyl, 1-methyl-2-butenyl, 2-methyl-2-butenyl, 3-methyl-2-butenyl, 1-methyl-3-butenyl, 2-methyl-3-butenyl, 3 Methyl 3-butenyl, 1,1-dimethyl-2-propenyl, 1,2-dimethyl-1-propenyl, 1,2-dimethyl-2-propenyl, 1-ethyl-1-propenyl, 1-ethyl-2- propenyl, 1-hexenyl, 2-hexenyl, 3-hexenyl, 4-hexenyl, 5-hexenyl, 1-methyl-1-pentenyl, 2-methyl-1-pentenyl, 3-methyl-1-pentenyl, 4-methyl 1-pentenyl, 1-methyl-2-pentenyl, 2-methyl-2-pentenyl, 3-methyl-2-pentenyl, 4-methyl-2-pentenyl, 1-methyl-3-pentenyl, 2-methyl-3-pentenyl, 3-methyl-3-pentenyl, 4-methyl-3-pentenyl, 1-methyl-4-pentenyl, 2-methyl-4-pentenyl, 3-methyl-4-pentenyl, 4-methyl-4-pentenyl, 1, 1-dimethyl-2-butenyl, 1,1-dimethyl-3-butenyl, 1,2-dimethyl-1-butenyl, 1,2 Dimethyl 2-butenyl, 1,2-dimethyl-3-butenyl, 1,3-dimethyl-1-butenyl, 1,3-dimethyl-2-butenyl, 1,3-dimethyl-3-butenyl, 2.2 Dimethyl 3-butenyl, 2,3-dimethyl-1-butenyl, 2,3-dimethyl-2-butenyl, 2,3-dimethyl-3-butenyl, 3,3-dimethyl-1-butenyl, 3.3 Dimethyl 2-butenyl, 1-ethyl-1-butenyl, 1-ethyl-2-butenyl, 1-ethyl-3-butenyl, 2-ethyl-1-butenyl, 2-ethyl-2-butenyl, 2-ethyl 3-butenyl, 1,1,2-trimethyl-2-propenyl, 1-ethyl-1-methyl-2-propenyl, 1-ethyl-2-methyl-1-propenyl and 1-ethyl-2-methyl-2 propenyl.
" Alkylen" steht für geradkettige oder ein- oder mehrfach verzweigte Kohlenwasserstoff-Brückengruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie z.B. C1-C7-Alkylengruppen ausgewählt unter -CH2-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -CH2-CH(CH3)-, -CH(CH3)-CH2-, -(CH2)4-, - (CH2)2-CH(CH3)-, -CH2-CH(CH3)-CH2- , (CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6, -(CH2)7-, -CH(CH3)-CH2-CH2-CH(CH3)- oder - CH(CH3)-CH2-CH2-CH2-CH(CH3)-oder C1-C4-Alkylengruppen ausgewählt unter -CH2-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -CH2-CH(CH3)-, -CH(CH3)-CH2-, -(CH2)4-, -(CH2)2-CH(CH3)-, -CH2-CH(CH3)-CH2-."Alkylene" stands for straight-chain or mono- or poly-branched hydrocarbon bridging groups having 1 to 10 carbon atoms, such as, for example, C 1 -C 7 -alkylene groups selected from -CH 2 -, - (CH 2 ) 2 -, - (CH 2 ) 3 -, -CH 2 -CH (CH 3 ) -, -CH (CH 3 ) -CH 2 -, - (CH 2 ) 4 -, - (CH 2 ) 2 -CH (CH 3 ) -, -CH 2 -CH (CH 3 ) -CH 2 -, (CH 2 ) 4 -, - (CH 2 ) 5 -, - (CH 2 ) 6 , - (CH 2 ) 7 -, -CH (CH 3 ) -CH 2 -CH 2 -CH (CH 3 ) - or - CH (CH 3 ) -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH (CH 3 ) or C 1 -C 4 -alkylene groups selected from -CH 2 -, - (CH 2 ) 2 -, - (CH 2 ) 3 -, -CH 2 -CH (CH 3 ) -, -CH (CH 3 ) -CH 2 -, - (CH 2 ) 4 -, - (CH 2 ) 2 -CH (CH 3 ) -, -CH 2 -CH (CH 3 ) -CH 2 -.
" Alkenylen" steht für die ein- oder mehrfach, insbesondere einfach ungesättigten Analoga obiger Alkylengruppen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere für C2-C7-Alkenylene oder C2-C4-Alkenylen, wie -CH=CH-, -CH=CH-CH2-, - CH2-CH=CH-, -CH=CH-CH2-CH2-, -CH2-CH=CH-CH2-, -CH2-CH2-CH=CH-, -CH(CH3)-CH=CH-, -CH2-C(CH3)=CH-."Alkenylene" refers to the mono- or polysubstituted, in particular mono-unsaturated analogs of the above alkylene groups having 2 to 10 carbon atoms, in particular C 2 -C 7 -Alkenylene or C 2 -C 4 alkenylene, such as -CH = CH-, -CH = CH-CH 2 -, - CH 2 -CH = CH-, -CH = CH-CH 2 -CH 2 -, -CH 2 -CH = CH-CH 2 -, -CH 2 -CH 2 -CH = CH -, -CH (CH 3 ) -CH = CH-, -CH 2 -C (CH 3 ) = CH-.
" Zyklische Hydrocarbylreste" umfassen insbesondere:
- Cycloalkyl: carbocyclische Reste mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie z.B. C3-C12-Cycloalkyl, wie Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, Cyclononyl, Cyclodecyl, Cycloundecyl und Cyclododecyl; bevorzugt sind Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, sowie Cyclopropyl-methyl, Cyclopropyl-ethyl, Cyclobutyl-methyl, Cyclobutyl-ethyl, Cyclopentyl-methyl, Cyclopentyl-ethyl, Cyclohexyl-methyl oder C3-C7-Cycloalkyl, wie Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclopropyl-methyl, Cyclopropyl-ethyl, Cyclobutyl-methyl, Cyclopentyl-ethyl, Cyclohexyl-methyl, wobei die Anbindung an den Rest des Moleküls über jegliches geeignetes C-Atom erfolgen kann.
- Cycloalkenyl: monocyclische, einfach ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppen mit 5 bis 8, vorzugsweise bis 6 Kohlenstoffringgliedern, wie Cyclopenten-1-yl, Cyclopenten-3-yl, Cyclohexen-1-yl, Cyclohexen-3-yl und Cyclohexen-4-yl;
- Aryl: ein- oder mehrkernige, vorzugsweise ein- oder zweikernige, gegebenenfalls substituierte aromatische Reste mit 6 bis 20 wie z.B. 6 bis 10 Ring-Kohlenstoffatomen, wie z.B. Phenyl, Biphenyl, Naphthyl wie 1- oder 2-Naphthyl, Tetrahydronaphthyl, Fluorenyl, Indenyl und Phenanthrenyl. Diese Arylreste können gegebenenfalls 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 gleiche oder verschiedene Substituenten tragen.
- Cycloalkyl: carbocyclic radicals having from 3 to 20 carbon atoms, such as, for example, C 3 -C 12 -cycloalkyl, such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl, cyclodecyl, cycloundecyl and cyclododecyl; preferred are cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and also cyclopropylmethyl, cyclopropylethyl, cyclobutylmethyl, cyclobutylethyl, cyclopentylmethyl, cyclopentylethyl, cyclohexylmethyl or C 3 -C 7 -cycloalkyl, such as cyclopropyl, cyclobutyl, Cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclopropyl-methyl, cyclopropyl-ethyl, cyclobutyl-methyl, cyclopentyl-ethyl, cyclohexyl-methyl, wherein the attachment to the rest of the molecule via any suitable carbon atom can take place.
- Cycloalkenyl: monocyclic, monounsaturated hydrocarbon groups having from 5 to 8, preferably to 6 carbon ring members, such as cyclopenten-1-yl, cyclopenten-3-yl, cyclohexen-1-yl, cyclohexen-3-yl and cyclohexen-4-yl;
- Aryl: mononuclear or polynuclear, preferably mononuclear or dinuclear, optionally substituted aromatic radicals having 6 to 20 such as 6 to 10 ring carbon atoms, such as phenyl, biphenyl, naphthyl such as 1- or 2-naphthyl, tetrahydronaphthyl, fluorenyl, indenyl and phenanthrenyl. These aryl radicals may optionally carry 1, 2, 3, 4, 5 or 6 identical or different substituents.
" Substituenten" für hierin angegebene Reste, sind insbesondere, wenn keine anderen Angaben gemacht werde, ausgewählt sind unter Ketogruppen, - COOH, -COO-Alkyl, - OH, -SH, -CN, Amino, -NO2, Alkyl, oder Alkenylgruppen."Substituents" for radicals given herein are, in particular, unless otherwise specified, selected from keto groups, -COOH, -COO-alkyl, -OH, -SH, -CN, amino, -NO 2 , alkyl, or alkenyl groups ,
Die eingesetzten Polycarbonsäure-Verbindungen ist aliphatische zwei- oder mehrwertige (wie z.B. 3- oder 4-wertig), insbesondere von Di-, Tri- oder Tetracarbonsäuren, sowie Analoga davon, wie Anhydride oder Niedrigalkylester (teilweise oder vollständig verestert), und gegebenenfalls durch einen oder mehrere (wie z.B. 2 oder 3), insbesondere einem langkettigen Alkylrest und/oder einem hochmolekularen Hydrocarbylrest, insbesondere einem Polyalkylenrest substituiert. Beispiele sind C3 - C10 Polycarbonsäuren, wie die Dicarbonsäuren Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure und Sebacinsäure, und deren verzweigte Analoga; sowie die Tricarbonsäure Citronensäure; sowie Anhydride oder Niedrigalkylester davon von. Die Polycarbonsäure-Verbindungen können auch aus den entsprechenden einfach ungesättigten Säuren und Addition wenigstens eines langkettigen Alkylrests und/oder hochmolekularen Hydrocarbylrests erzeugt werden. Beispiele geeigneter einfach ungesättigter Säuren sind Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure.The polycarboxylic acid compounds used are aliphatic di- or polyvalent (such as 3- or 4-valent), in particular of di-, tri- or tetracarboxylic acids, and analogs thereof, such as anhydrides or lower alkyl esters (partially or completely esterified), and optionally one or more (such as 2 or 3), in particular a long-chain alkyl radical and / or a high molecular weight hydrocarbyl radical, in particular a polyalkylene radical substituted. Examples are C 3 -C 10 polycarboxylic acids, such as the dicarboxylic acids malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid and sebacic acid, and their branched analogues; and the tricarboxylic acid citric acid; and anhydrides or lower alkyl esters thereof. The polycarboxylic acid compounds may also be prepared from the corresponding monounsaturated acids and addition of at least one long chain alkyl group and / or high molecular weight hydrocarbyl group. Examples of suitable monounsaturated acids are fumaric acid, maleic acid, itaconic acid.
Der hydrophobe " langkettige" oder hochmolekulare" Hydrocarbylrest, welcher für die ausreichende Löslichkeit des quaternisierten Produkts im Kraftstoff sorgt, hat ein zahlengemitteltes Molekulargewicht (Mn) von 85 bis 20.000, wie z.B. 113 bis 10.000, oder 200 bis 10.000 oder 350 bis 5.000, wie z.B. 350 bis 3.000, 500 bis 2.500, 700 bis 2.500, oder 800 bis 1.500. Als typische hydrophobe Hydrocarbylreste sind zu nennen Polypropenyl-, Polybutenyl- und Polyisobutenylreste, z.B. mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von 3.500 bis 5.000, 350 bis 3.000, 500 bis 2.500, 700 bis 2.500 und 800 bis 1.500.The hydrophobic "long chain" or high molecular weight "hydrocarbyl moiety which provides sufficient solubility of the quaternized product in the fuel has a number average molecular weight (M n ) of 85 to 20,000, such as 113 to 10,000, or 200 to 10,000 or 350 to 5,000. such as 350 to 3,000, 500 to 2,500, 700 to 2,500, or 800 to 1,500 typical hydrophobic hydrocarbyl radicals include polypropenyl, polybutenyl and polyisobutenyl radicals, eg having a number average molecular weight M n of 3,500 to 5,000, 350 to 3,000, 500 to 2,500, 700 to 2,500 and 800 to 1,500.
Geeignete Hydrocarbyl substituierte Verbindungen sind z.B. beschrieben in der
Geeignete Hydrocarbyl-substituierte Polycarbonsäure-Verbindungen umfassen auch polymere, insbesondere dimere Formen solcher Hydrocarbyl-substituierten Polycarbonsäure-Verbindungen. Dimere Formen enthalten z.B. zwei Säureanhydridgruppen welche unabhängig voneinander im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren mit der quaternisierbaren Stickstoffverbindung umgesetzt werden können.Suitable hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compounds also include polymeric, especially dimeric, forms of such hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compounds. Dimer forms contain e.g. two acid anhydride groups which can be reacted independently of one another in the production process according to the invention with the quaternizable nitrogen compound.
Als Quaternisierungsmittel kommen im Prinzip alle als solche geeigneten Alkylester einer cycloaromatischen oder cycloaliphatischen Mono- oder Polycarbonsäure (insbesondere einer Mono- oder Dicarbonsäure) oder einer aliphatischen Polycarbonsäure (insbesondere Dicarbonsäure) in Betracht.Suitable quaternizing agents are in principle all suitable as such alkyl esters of a cycloaromatic or cycloaliphatic mono- or polycarboxylic acid (especially a mono- or dicarboxylic acid) or an aliphatic polycarboxylic acid (especially dicarboxylic acid) into consideration.
In einer besonderen Ausführungsform erfolgt die Quaternisierung des mindestens einen quaternisierbaren tertiären Stickstoffatoms jedoch mit mindestens einem Quaternisierungsmittel ausgewählt unter
- a) Verbindungen der allgemeinen Formel 1 ist
R1OC(O)R2 (1)
worin
R1 für einen Niedrigalkylrest steht und
R2 für einen gegebenenfalls substituierten einkernigen Aryl- oder Cycloalkylrest steht, wobei der Substituent ausgewählt ist unter OH, NH2, NO2, C(O)OR3; R1aOC(O)-, worin R1a die oben für R1 angegebenen Bedeutungen besitzt, und R3 für H oder R1 steht;
oder - b) Verbindungen der allgemeinen Formel 2
R1OC(O)-A-C(O)OR1a (2)
worin
R1 und R1a unabhängig voneinander für einen Niedrigalkylrest steht und
A für Hydrocarbylen (wie Alkylen oder Alkenylen) steht
- a) compounds of general formula 1 is
R 1 OC (O) R 2 (1)
wherein
R 1 is a lower alkyl radical and
R 2 is an optionally substituted mononuclear aryl or cycloalkyl radical, the substituent being selected from OH, NH 2 , NO 2 , C (O) OR 3 ; R 1a is OC (O) -, wherein R 1a has the meanings given above for R 1 , and R 3 is H or R 1 ;
or - b) Compounds of the general formula 2
R 1 OC (O) -AC (O) OR 1a (2)
wherein
R 1 and R 1a independently of one another represent a lower alkyl radical and
A represents hydrocarbylene (such as alkylene or alkenylene)
Besonders geeignet sind Verbindungen der Formel 1, worin
R1 für einen C1-, C2- oder C3-Alkylrest steht und
R2 für einen substituierten Phenylrest steht, wobei der Substituent für HO- oder einen Esterrest der Formel R1aOC(O)- steht der sich in para-, meta- oder insbesondere ortho-Stellung zum Rest R1OC(O)- am aromatischen Ring befindet.Particularly suitable compounds of formula 1, wherein
R 1 is a C 1 -, C 2 - or C 3 -alkyl radical and
R 2 is a substituted phenyl radical, where the substituent for HO or an ester radical of the formula R 1a is OC (O) - which is in para, meta or in particular ortho to the radical R 1 OC (O) - am aromatic ring is located.
Als insbesondere geeignete Quaternisierungsmittel sind die Niedrigalkylester der Salicylsäure zu nennen sich, wie Methylsalicylat, Ethylsalicylat, n- und i-Propylsalicylat, und n-, i- oder tert-Butylsalicylat.Particularly suitable quaternizing agents are the lower alkyl esters of salicylic acid, such as methyl salicylate, ethyl salicylate, n- and i-propyl salicylate, and n-, i- or tert-butyl salicylate.
Die mit der Polycarbonsäure-Verbindung reaktiven, quaternisierbaren Stickstoff-Verbindungen sind ausgewählt unter
- a. Hydroxyalkyl-substituierten Mono- oder Polyaminen mit wenigstens einer quarternisierten (z.B. Cholin) oder quaternisierbaren, primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe,
- b. geradkettigen oder verzweigtem, cyclischen, heterocyclischen, aromatischen oder nichtaromatischen Polyaminen mit wenigstens einer primären oder sekundären (anhydridreaktiven) Aminogruppe und mit wenigstens einer quarternisierten oder quaternisierbaren, primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe;
- c. Piperazinen.
- a. Hydroxyalkyl-substituted mono- or polyamines having at least one quaternized (eg choline) or quaternizable, primary, secondary or tertiary amino group,
- b. straight-chain or branched, cyclic, heterocyclic, aromatic or nonaromatic polyamines having at least one primary or secondary (anhydride-reactive) amino group and having at least one quaternized or quaternizable, primary, secondary or tertiary amino group;
- c. Piperazines.
Insbesondere ausgewählt sind die quaternisierbaren Stickstoff-Verbindungen unter
- d. Hydroxyalkyl-substituierten primären, sekundären, tertiären oder quartären Monoaminen und Hydroxyalkyl-substituierten primären, sekundären, tertiären oder quartären Diaminen.
- e. geradkettigen oder verzweigten aliphatischen Diaminen mit zwei primären Aminogruppen; Di- oder Polyaminen mit wenigstens einer primären und wenigstens einer sekundären Aminogruppe; Di- oder Polyaminen mit wenigstens einer primären und wenigstens einer tertiären Aminogruppe; Di- oder Polyaminen mit wenigstens einer primären und wenigstens einer quartären Aminogruppe; aromatischen carbo-cyclischen Diaminen mit zwei primären Aminogruppen; aromatischen heterocyclischen Polyaminen mit zwei primären Aminogruppen; aromatischen oder nichtaromatischen Heterozyklen mit einer primären und einer tertiären Aminogruppe;
- d. Hydroxyalkyl-substituted primary, secondary, tertiary or quaternary monoamines and hydroxyalkyl-substituted primary, secondary, tertiary or quaternary diamines.
- e. straight-chain or branched aliphatic diamines having two primary amino groups; Di- or polyamines having at least one primary and at least one secondary amino group; Di- or polyamines having at least one primary and at least one tertiary amino group; Di- or polyamines having at least one primary and at least one quaternary amino group; aromatic carbo-cyclic diamines having two primary amino groups; aromatic heterocyclic polyamines having two primary amino groups; aromatic or non-aromatic heterocycles having a primary and a tertiary amino group;
Beispiele für geeignete "hydroxyalkyl-substituierte Mono- oder Polyamine" sind solche die mit wenigstens einem, wie z.B. 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, Hydroxyalkyl-Substituierten ausgestattet sind.Examples of suitable "hydroxyalkyl-substituted mono- or polyamines" are those endowed with at least one, such as 1, 2, 3, 4, 5 or 6, hydroxyalkyl substituents.
Als Beispiele für " Hydroxyalkyl-substituierte Monoamine" können genannt werden: N-Hydroxyalkyl-monoamine, N,N-Dihydroxyalkyl-monoamine und N,N,N-Trihydroxyalkyl-monoamine, wobei die Hydroxyalkylgruppen gleich oder verschieden sind und außerdem wie oben definiert sind. Hydroxyalkyl steht dabei insbesondere für 2-Hydroxyethyl, 3-Hydroxypropyl oder 4-Hydroxybutyl.As examples of "hydroxyalkyl-substituted monoamines" may be mentioned: N-hydroxyalkyl-monoamines, N, N-dihydroxyalkyl-monoamines and N, N, N-trihydroxyalkyl-monoamines, wherein the hydroxyalkyl groups are the same or different and are also as defined above , Hydroxyalkyl stands in particular for 2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl or 4-hydroxybutyl.
Beispielsweise können folgende " Hydroxyalkyl-substituierte Polyamine" und insbesondere " Hydroxyalkyl-substituierte Diamine" genannt werden: (N-Hydroxyalkyl)-alkylendiamine, N,N-Dihydroxyalkyl-alkylendiamine, wobei die Hydroxyalkylgruppen gleich oder verschieden sind und außerdem wie oben definiert sind. Hydroxyalkyl steht dabei insbesondere für 2-Hydroxyethyl, 3-Hydroxypropyl oder 4-Hydroxybutyl; Alkylen steht dabei insbesondere für Ethylen, Propylen oder Butylen.For example, the following "hydroxyalkyl-substituted polyamines" and especially "hydroxyalkyl-substituted diamines" may be mentioned: (N-hydroxyalkyl) -alkylenediamines, N, N-dihydroxyalkylalkylenediamines wherein the hydroxyalkyl groups are the same or different and are also as defined above. Hydroxyalkyl stands in particular for 2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl or 4-hydroxybutyl; Alkylene stands in particular for ethylene, propylene or butylene.
Geeignete "Diamine" sind Alkylendiamine, sowie die N-alkylsubstituierten Analoga davon, wie N-monoalkylierten Alkylendiamine und die N,N- oder N, N' -dialkylierten Alkylendiamine. Alkylen steht insbesondere für geradkettiges oder verzweigtes C1-7 oder C1-4-Alkylen, wie oben definiert. Alkyl steht insbesondere für C1-4-Alkyl gemäß obiger Definition. Beispiele sind insbesondere Ethylendiamin, 1,2-Propylendiamin, 1,3-Propylendiamin, 1,4-Butylendiamin und Isomere davon, Pentandiamin und Isomere davon, Hexandiamin und Isomere davon, Heptandiamin und Isomere davon, sowie ein-oder mehrfach, wie z.B. ein - oder zweifach C1-C4-alkylierte, wie z.B. methylierte, Derivate der vorher genannten Diamin-Verbindungen, wie 3-Dimethylamino-1-propylamin (DMAPA), N,N-Diethylaminopropylamin, und N,N-Dimethylaminoethylamin.Suitable "diamines" are alkylenediamines, as well as the N-alkyl substituted analogs thereof, such as N-monoalkylated alkylenediamines and the N, N or N, N'-dialkylated alkylenediamines. Alkylene in particular represents straight-chain or branched C 1-7 or C 1-4 -alkylene, as defined above. Alkyl is in particular C 1-4 -alkyl as defined above. Examples are, in particular, ethylenediamine, 1,2-propylenediamine, 1,3-propylenediamine, 1,4-butylenediamine and isomers thereof, pentanediamine and isomers thereof, hexanediamine and isomers thereof, heptanediamine and isomers thereof, and mono- or polysubstituted, such as, for example - or double C 1 -C 4 -alkylated, such as methylated, derivatives of the aforementioned diamine compounds, such as 3-dimethylamino-1-propylamine (DMAPA), N, N-diethylaminopropylamine, and N, N-dimethylaminoethylamine.
Geeignete geradkettige "Polyamine" sind beispielsweise Dialkylentriamin, Trialkylentetramin, Tetraalkylenpentamin, Pentaalkylenhexamin, sowie die N-alkylsubstituierten Analoga davon, wie N-monoalkylierten und die N,N- oder N, N' - dialkylierten Alkylenpolyamine. Alkylen steht insbesondere für geradkettiges oder verzweigtes C1-7 oder C1-4-Alkylen, wie oben definiert. Alkyl steht insbesondere für C1-4-Alkyl gemäß obiger Definition.Suitable straight-chain "polyamines" are, for example, dialkylenetriamine, trialkylenetetramine, tetraalkylenepentamine, pentaalkylenehexamine, and the N-alkyl-substituted analogs thereof, such as N-monoalkylated and the N, N or N, N'-dialkylated Alkylenpolyamine. Alkylene in particular represents straight-chain or branched C 1-7 or C 1-4 -alkylene, as defined above. Alkyl is in particular C 1-4 -alkyl as defined above.
Beispiele sind insbesondere Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin, Dipropylentriamin, Tripropylenetetramin, Tetrapropylenpentamin, Pentapropylenhexamin, Dibutylentriamin, Tributylentetramin, Tetrabutylenpentamin, Pentabutylenhexamin; sowie die N,N-Dialkylderivate davon, insbesondere die N,N-Di-C1-4-alkylderivate davon. Als Beispiele können genannt werden: N,N-Dimethyldimethylentriamin, N,N-Diethyldimethylentriamin, N,N-Dipropyldimethylentriamin, N,N-Dimethyldiethylen-1,2-triamin, N,N-Diethyldiethylen-1,2-triamin, N,N-Dipropyldiethylen-1,2-triamin, N,N-Dimethyldipropylen-1,3-triamin (i.e. DMAPAPA), N,N-Diethyldipropylen-1,3-triamin, N,N-Dipropyldipropylen-1,3-triamin, N,N-Dimethyldibutylen-1,4-triamin, N,N-Diethyldibutylen-1,4-triamin, N,N-Dipropyldibutylen-1,4-triamin, N,N-Dimethyldipentylen-1,5-triamin, N,N-Diethyldipentylen-1,5-triamin, N,N-Dipropyldipentylen-1,5-triamin, N,N-Dimethyldihexylen-1,6-triamin, N,N-Diethyldihexylen-1,6-triamin und N,N-Dipropyldihexylen-1,6-triamin,Examples are in particular diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, dipropylenetriamine, tripropylenetetramine, tetrapropylenepentamine, pentapropylenhexamine, dibutylenetriamine, tributylenetetramine, tetrabutylenepentamine, pentabutylenehexamine; and the N, N-dialkyl derivatives thereof, especially the N, N-di-C 1-4 alkyl derivatives thereof. Examples which may be mentioned are: N, N-dimethyldimethylenetriamine, N, N-diethyldimethylenetriamine, N, N-dipropyldimethylenetriamine, N, N-dimethyldiethylene-1,2-triamine, N, N-diethyldiethylene-1,2-triamine, N, N-dipropyldiethylene-1,2-triamine, N, N-dimethyl-dipropylene-1,3-triamine (ie DMAPAPA), N, N-diethyl-dipropylene-1,3-triamine, N, N-dipropyl-dipropylene-1,3-triamine, N, N-dimethyldibutylene-1,4-triamine, N, N-diethyldibutylene-1,4-triamine, N, N-dipropyldibutylene-1,4-triamine, N, N-dimethyldipentylene-1,5-triamine, N, N-diethyldipentylene-1,5-triamine, N, N-dipropyldipentylene-1,5-triamine, N, N-dimethyldihexylene-1,6-triamine, N, N-diethyldihexylene-1,6-triamine and N, N- Dipropyldihexylen-1,6-triamine,
" Aromatische carbocyclischen Diamine" mit zwei primären Aminogruppen sind die di-aminosubstituierten Derivate von Benzol, Biphenyl, Naphthalin, Tetrahydronaphthalin, Fluoren, Inden und Phenanthren."Aromatic carbocyclic diamines" having two primary amino groups are the di-amino substituted derivatives of benzene, biphenyl, naphthalene, tetrahydronaphthalene, fluorene, indene, and phenanthrene.
" Aromatische oder nicht-aromatische heterocyclische Polyamine" mit zwei primären Aminogruppen sind die mit zwei Aminogruppen substituierten Derivate von folgenden Heterocyclen:
- 5- oder 6-gliedriges gesättigtes oder einfach ungesättigtes Heterocyclen, enthaltend ein bis zwei Stickstoffatome und/oder ein Sauerstoff- oder Schwefelatom oder ein oder zwei Sauerstoff- und/oder Schwefelatome als Ringglieder, z. B. Tetrahydrofuran, Pyrrolidin, Isoxazolidin, Isothiazolidin, Pyrazolidin, Oxazolidin, Thiazolidin, Imidazolidin, Pyrrolin, Piperidin, Piperidinyl, 1,3-Dioxan, Tetrahydropyran, Hexahydropyridazin, Hexahydropyrimidin, Piperazin;
- 5-gliedrige aromatische Heterocyclen, enthaltend neben Kohlenstoffatomen ein, zwei oder drei Stickstoffatome oder ein oder zwei Stickstoffatome und ein Schwefel-oder Sauerstoffatom als Ringglieder, z. B. Furan, Thian, Pyrrol, Pyrazol, Oxazol, Thiazol, Imidazol und 1,3,4-Triazol; Isoxazol, Isothiazol, Thiadiazol, Oxadiazol
- 6-gliedrige Heterocyclen enthaltend neben Kohlenstoffatomen ein oder zwei bzw. ein, zwei oder drei Stickstoffatome als Ringglieder, z. B. Pyridinyl, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazinyl, 1,2,4-Triazin , 1,3,5-Triazin-2-yl;
- 5- or 6-membered saturated or monounsaturated heterocycles containing one to two nitrogen atoms and / or an oxygen or sulfur atom or one or two oxygen and / or sulfur atoms as ring members, eg. Tetrahydrofuran, pyrrolidine, isoxazolidine, isothiazolidine, pyrazolidine, oxazolidine, thiazolidine, imidazolidine, pyrroline, piperidine, piperidinyl, 1,3-dioxane, tetrahydropyran, hexahydropyridazine, hexahydropyrimidine, piperazine;
- 5-membered aromatic heterocycles containing, in addition to carbon atoms, one, two or three nitrogen atoms or one or two nitrogen atoms and one sulfur or oxygen atom as ring members, e.g. Furan, thian, pyrrole, pyrazole, oxazole, thiazole, imidazole and 1,3,4-triazole; Isoxazole, isothiazole, thiadiazole, oxadiazole
- 6-membered heterocycles containing in addition to carbon atoms one or two or one, two or three nitrogen atoms as ring members, for. Pyridinyl, pyridazine, pyrimidine, pyrazinyl, 1,2,4-triazine, 1,3,5-triazin-2-yl;
" Aromatische oder nichtaromatische Heterozyklen mit einer primären und einer tertiären Aminogruppe" sind beispielsweise die oben genannten N-Heterocyclen, welche an wenigstens einem Ring-N-Atom aminoalkyliert sind, und insbesondere eine Amino-C1-4-alkylgruppe tragen."Aromatic or non-aromatic heterocycles having a primary and a tertiary amino group" are, for example, the abovementioned N-heterocycles, which are aminoalkylated on at least one ring N atom, and in particular carry an amino-C 1-4 -alkyl group.
" Aromatischen oder nichtaromatischen Heterozyklen mit einer tertiären Aminogruppe und einer Hydroxyalkylgruppe" sind beispielsweise die oben genannten N-Heterocyclen, welche an wenigstens einem Ring-N-Atom hydroxyalkyliert sind, und insbesondere eine Hydroxy-C1-4-alkylgruppe tragen."Aromatic or non-aromatic heterocycles having a tertiary amino group and a hydroxyalkyl group" are, for example, the abovementioned N-heterocycles which are hydroxyalkylated on at least one ring N-atom, and in particular carry a hydroxyC 1-4 -alkyl group.
Folgende Gruppen einzelner Verbindungsklassen quaternisierbarer Stickstoffverbindungen seien insbesondere genannt:The following groups of individual classes of quaternizable nitrogen compounds may be mentioned in particular:
Die Umsetzung der Hydrocarbyl-substituierten Polycarbonsäure-Verbindung mit der quaternisierbaren Stickstoffverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter thermisch kontrollierten Bedingungen erfolgen, so dass im wesentlichen keine Kondensationsreaktion erfolgt. Insbesondere ist dann keine Bildung von Reaktionswasser zu beobachten. Insbesondere erfolgt eine derartige Reaktion bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 80, insbesondere 20 bis 60 oder 30 bis 50 °C. Die Reaktionsdauer kann dabei im Bereich von wenigen Minuten oder einigen Stunden, wie z.B. etwa 1 Minute bis zu etwa 10 Stunden liegen. Der Umsetzung kann dabei bei etwa 0,1 bis 2 atm Druck, insbesondere aber etwa bei Normaldruck erfolgen.Beispielsweise ist eine Inertgas-Atmosphäre, wie z.B. Stickstoff, zweckmäßigThe reaction of the hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound with the quaternizable nitrogen compound according to the present invention may be carried out under thermally controlled conditions, so that essentially no condensation reaction takes place. In particular, no formation of water of reaction is observed. In particular, such a reaction takes place at a temperature in the range of 10 to 80, in particular 20 to 60 or 30 to 50 ° C. The reaction time can be in the range of a few minutes or a few hours, such as about 1 minute to about 10 hours. The reaction can take place at about 0.1 to 2 atm pressure, but especially at about atmospheric pressure. For example, an inert gas atmosphere, such as nitrogen, is useful
Insbesondere kann die Reaktion auch unter erhöhten, eine Kondensation begünstigenden Temperaturen, z. B. im Bereich von oder 90 bis 100 °C oder 100 bis 170 °C erfolgen. Die Reaktionsdauer kann dabei im Bereich von wenigen Minuten oder einigen Stunden, wie z.B. etwa 1 Minute bis zu etwa 10 Stunden liegen. Der Umsetzung kann dabei bei etwa 0,1 bis 2 atm Druck, insbesondere aber etwa bei Normaldruck erfolgen.In particular, the reaction can also be carried out under elevated, condensation-promoting temperatures, for. B. in the range of or 90 to 100 ° C or 100 to 170 ° C. The reaction time may be in the range of a few minutes or a few hours, e.g. about 1 minute to about 10 hours. The reaction can be carried out at about 0.1 to 2 atm pressure, but especially at about atmospheric pressure.
Die Reaktanden werden insbesondere in etwa äquimolaren Mengen vorgelegt, gegebenenfalls ist ein geringer, z. B. 0,05 bis 0,5-facher, wie z.B. 0,1 bis 0,3 facher, molarer Überschuss der Polycarbonsäureverbindung wünschenswert. Falls erforderlich können die Reaktanden in einem geeigneten inerten organischen aliphatischen oder aromatischen Lösungsmittel oder einem Gemisch davon, vorgelegt werden. Typischen Beispiele sind z.B. Lösungsmittel der Solvesso Serie, Toluol oder Xylol. Das Lösungsmittel kann beispielsweise auch dazu dienen, Kondensationswasser azeotrop aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen. Insbesondere werden die Reaktionen aber ohne Lösungsmittel durchgeführt.The reactants are presented in particular in approximately equimolar amounts, optionally a lower, z. 0.05 to 0.5 times, e.g. 0.1 to 0.3 times the molar excess of the polycarboxylic acid compound is desirable. If necessary, the reactants may be presented in a suitable inert organic aliphatic or aromatic solvent or a mixture thereof. Typical examples are e.g. Solvesso series solvent, toluene or xylene. The solvent can also serve, for example, azeotropically remove condensation water from the reaction mixture. In particular, however, the reactions are carried out without solvent.
Das so gebildete Reaktionsprodukt kann theoretisch weiter aufgereinigt oder das Lösungsmittel entfernt werden. Gewöhnlich ist dies aber nicht zwingend notwendig, so dass das Reaktionsprodukt ohne weitere Aufreinigung in den nächsten Syntheseschritt, der Quaternisierung, überführt werden kann.The reaction product thus formed can theoretically be further purified or the solvent removed. Usually, however, this is not absolutely necessary, so that the reaction product can be converted into the next synthesis step, the quaternization, without further purification.
Die Quaternisierung gemäß Reaktionsschritt (b) wird nun in an sich bekannter Weise durchgeführtThe quaternization according to reaction step (b) is now carried out in a conventional manner
Zur Durchführung der Quaternisierung versetzt man das Reaktionsprodukt oder Reaktionsgemisch aus Stufe a) mit wenigstens einer Verbindung obiger Formel 1 oder 2, insbesondere in den erforderlichen stöchiometrischen Mengen, um die gewünschte Quaternisierung zu erreichen. Pro Äquivalent an quaternisierbarem tertiären Stickstoffatom kann man z.B. 0,1 bis 2,0 , 0,2 bis 1,5, oder 0,5 bis 1,25 Äquivalente, an Quaternisierungsmittel einsetzen. Insbesondere werden aber etwa annähernd äquimolare Anteile der Verbindung eingesetzt, um eine tertiäre Amingruppe zu quaternisieren. Entsprechend höhere Einsatzmengen sind erforderlich, um eine sekundäre oder primäre Amingruppe zu quaternisieren.To carry out the quaternization, the reaction product or reaction mixture from stage a) is mixed with at least one compound of the above formula 1 or 2, in particular in the required stoichiometric amounts, in order to achieve the desired quaternization. Per equivalent of quaternizable tertiary nitrogen atom can be e.g. 0.1 to 2.0, 0.2 to 1.5, or 0.5 to 1.25 equivalents of quaternizing agent. In particular, however, approximately equimolar proportions of the compound are used to quaternize a tertiary amine group. Correspondingly, higher amounts are required to quaternize a secondary or primary amine group.
Man arbeitet hierbei typischerweise bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 180°C, wie z.B. 90 bis 160 °C oder 100 bis 140 °C. Die Reaktionsdauer kann dabei im Bereich von wenigen Minuten oder einigen Stunden, wie z.B. etwa 10 Minuten bis zu etwa 24 Stunden liegen. Der Umsetzung kann dabei bei etwa 0,1 bis 20 bar, wie z.B. 1 bis 10 oder 1,5 bis 3 bar Druck, insbesondere aber etwa bei Normaldruck erfolgen.In this case, one typically operates at temperatures in the range of 50 to 180 ° C, such. 90 to 160 ° C or 100 to 140 ° C. The reaction time may be in the range of a few minutes or a few hours, e.g. about 10 minutes to about 24 hours. The reaction may be carried out at about 0.1 to 20 bar, e.g. 1 to 10 or 1.5 to 3 bar pressure, but especially at about atmospheric pressure.
Falls erforderlich können die Reaktanden in einem geeigneten inerten organischen aliphatischen oder aromatischen Lösungsmittel oder einem Gemisch davon, für die Quaternisierung vorgelegt werden, oder es ist noch eine ausreichender Anteil an Lösungsmittel aus Reaktionsschritt a) vorhanden. Typischen Beispiele sind z.B. Lösungsmittel der Solvesso Serie, Toluol oder Xylol. Die Quaternisierung kann aber auch in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werdenIf necessary, the reactants may be presented in a suitable inert organic aliphatic or aromatic solvent or a mixture thereof for quaternization, or there may still be a sufficient amount of solvent from reaction step a). Typical examples are e.g. Solvesso series solvent, toluene or xylene. The quaternization can also be carried out in the absence of a solvent
Zur Durchführung der Quaternisierung kann die Zugabe katalytisch wirksamer Mengen einer Säure zweckmäßig sein. Bevorzugt sind dabei aliphatische Monocarbonsäuren, wie z.B. C1-C18- Monocarbonsäuren wie insbesondere Laurinsäure, Isononansäure oder Neodecansäure. Die Quaternisierung kann auch in Anwesenheit einer LewisSäure durchgeführt werden. Die Quaternisierung kann aber auch in Abwesenheit jeglicher Säure durchgeführt werden.To carry out the quaternization, the addition of catalytically effective amounts of an acid may be expedient. Aliphatic monocarboxylic acids, such as, for example, C 1 -C 18 monocarboxylic acids, in particular lauric acid, isononanoic acid or neodecanoic acid, are preferred. The quaternization can also be carried out in the presence of a Lewis acid. The quaternization can also be carried out in the absence of any acid.
Das so gebildete Reaktionsendprodukt kann theoretisch weiter aufgereinigt oder das Lösungsmittel kann entfernt werden. Um die weitere Prozessierbarkeit der Produkte zu verbessern kann aber auch nach der Reaktion Lösungsmittel zugesetzt werden, wie z.B. Lösungsmittel der Solvesso Reihe, 2-Ethylhexanol, oder im wesentlichen aliphatische Lösungsmittel. Gewöhnlich ist dies aber nicht zwingend notwendig, so dass das Reaktionsprodukt ohne weitere Aufreinigung als Additiv, gegebenenfalls nach Abmischung mit weiteren Additivkomponenten (s. unten) einsetzbar ist.The final reaction product thus formed can theoretically be further purified or the solvent removed. In order to improve the further processability of the products but can also be added after the reaction solvent, such as for example Solvesso series solvent, 2-ethylhexanol, or substantially aliphatic solvents. Usually, however, this is not absolutely necessary, so that the reaction product can be used without further purification as an additive, if appropriate after mixing with further additive components (see below).
Der mit dem erfindungsgemäßen quaternisierten Additiv additivierte Kraftstoff ist ein Ottokraftstoff oder insbesondere ein Mitteldestillat-Kraftstoff, vor allem ein Dieselkraftstoff.The fuel additized with the quaternized additive according to the invention is a gasoline fuel or in particular a middle distillate fuel, especially a diesel fuel.
Der Kraftstoff kann weitere übliche Additive zur Wirksamkeitsverbesserung und/oder Verschleißunterdrückung enthalten.The fuel may contain other conventional additives to improve the effectiveness and / or wear suppression.
Im Falle von Dieselkraftstoffen sind dies in erster Linie übliche Detergens-Additive, Trägeröle, Kaltfließverbesserer, Schmierfähigkeitsverbesserer (Lubricity Improver), Korrosionsinhibitoren, Demulgatoren, Dehazer, Antischaummittel, Cetanzahlverbesserer, Verbrennungsverbesserer, Antioxidantien oder Stabilisatoren, Antistatika, Metallocene, Metalldeaktivatoren, Farbstoffe und/oder Lösungsmittel.In the case of diesel fuels, these are primarily conventional detergent additives, carrier oils, cold flow improvers, lubricity improvers, corrosion inhibitors, demulsifiers, dehazers, defoamers, cetane improvers, combustion improvers, antioxidants or stabilizers, antistatic agents, metallocenes, metal deactivators, dyes and / or Solvent.
Im Falle von Ottokraftstoffen sind dies vor allem Schmierfähigkeitsverbesserer (Friction Modifier), Korrosionsinhibitoren, Demulgatoren, Dehazer, Antischaummittel, Verbrennungsverbesserer, Antioxidantien oder Stabilisatoren, Antistatika, Metallocene, Metalldeaktivatoren, Farbstoffe und/oder Lösungsmittel.In the case of gasoline fuels, these are mainly friction modifiers, corrosion inhibitors, demulsifiers, dehazers, antifoams, combustion improvers, antioxidants or stabilizers, antistatic agents, metallocenes, metal deactivators, dyes and / or solvents.
Typische Beispiele geeigneter Co-Additive sind im folgenden Abschnitt aufgeführt:Typical examples of suitable co-additives are listed in the following section:
Vorzugsweise handelt es sich bei den üblichen Detergens-Additiven um amphiphile Substanzen, die mindestens einen hydrophoben Kohlenwasserstoffrest mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht (Mn) von 85 bis 20.000 und mindestens eine polare Gruppierung besitzen, die ausgewählt ist unter:
- (Da) Mono- oder Polyaminogruppen mit bis zu 6 Stickstoffatomen, wobei mindestens ein Stickstoffatom basische Eigenschaften hat;
- (Db) Nitrogruppen, gegebenenfalls in Kombination mit Hydroxylgruppen;
- (Dc) Hydroxylgruppen in Kombination mit Mono- oder Polyaminogruppen, wobei mindestens ein Stickstoffatom basische Eigenschaften hat;
- (Dd) Carboxylgruppen oder deren Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalzen;
- (De) Sulfonsäuregruppen oder deren Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalzen;
- (Df) Polyoxy-C2- bis C4-alkylengruppierungen, die durch Hydroxylgruppen, Mono-oder Polyaminogruppen, wobei mindestens ein Stickstoffatom basische Eigenschaften hat, oder durch Carbamatgruppen terminiert sind;
- (Dg) Carbonsäureestergruppen;
- (Dh) aus Bernsteinsäureanhydrid abgeleiteten Gruppierungen mit Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Amido- und/oder Imidogruppen; und/oder
- (Di) durch Mannich-Umsetzung von substituierten Phenolen mit Aldehyden und Mono- oder Polyaminen erzeugten Gruppierungen.
- (Da) mono- or polyamino groups having up to 6 nitrogen atoms, wherein at least one nitrogen atom has basic properties;
- (Db) nitro groups, optionally in combination with hydroxyl groups;
- (Dc) hydroxyl groups in combination with mono- or polyamino groups, wherein at least one nitrogen atom has basic properties;
- (Dd) carboxyl groups or their alkali metal or alkaline earth metal salts;
- (De) sulfonic acid groups or their alkali metal or alkaline earth metal salts;
- (Df) polyoxy-C 2 - to C 4 -alkylene groups terminated by hydroxyl groups, mono or polyamino groups, wherein at least one nitrogen atom has basic properties, or terminated by carbamate groups;
- (Dg) carboxylic acid ester groups;
- (Ie) derived from succinic anhydride moieties having hydroxy and / or amino and / or amido and / or imido groups; and or
- (Di) by Mannich reaction of substituted phenols with aldehydes and mono- or polyamines generated groupings.
Der hydrophobe Kohlenwasserstoffrest in den obigen Detergens-Additiven, welcher für die ausreichende Löslichkeit im Kraftstoff sorgt, hat ein zahlengemitteltes Molekulargewicht (Mn) von 85 bis 20.000, vorzugsweise von 113 bis 10.000, besonders bevorzugt von 300 bis 5.000, stärker bevorzugt von 300 bis 3.000, noch stärker bevorzugt von 500 bis 2.500 und insbesondere von 700 bis 2.500, vor allem von 800 bis 1500. Als typischer hydrophober Kohlenwasserstoffrest, insbesondere in Verbindung mit den polaren insbesondere Polypropenyl-, Polybutenyl- und Polyisobutenylreste mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von vorzugsweise jeweils 300 bis 5.000, besonders bevorzugt 300 bis 3.000, stärker bevorzugt 500 bis 2.500 noch stärker bevorzugt 700 bis 2.500 und insbesondere 800 bis 1.500 in Betracht.The hydrophobic hydrocarbon residue in the above detergent additives which provides the sufficient solubility in the fuel has a number average molecular weight (M n ) of from 85 to 20,000, preferably from 113 to 10,000, more preferably from 300 to 5,000, more preferably from 300 to 3,000, even more preferably from 500 to 2,500 and in particular from 700 to 2,500, especially from 800 to 1500. As a typical hydrophobic hydrocarbon radical, in particular in conjunction with the polar in particular polypropenyl, polybutenyl and polyisobutenyl radicals having a number average molecular weight M n of preferably in each case 300 to 5,000, particularly preferably 300 to 3,000, more preferably 500 to 2,500, even more preferably 700 to 2,500 and in particular 800 to 1,500 into consideration.
Als Beispiele für obige Gruppen von Detergens-Additiven seien die folgenden genannt:
- Mono- oder Polyaminogruppen (Da) enthaltende Additive sind vorzugsweise Polyalkenmono- oder Polyalkenpolyamine auf Basis von Polypropen oder von hochreaktivem (d.h. mit überwiegend endständigen Doppelbindungen) oder konventionellem (d.h. mit überwiegend mittenständigen Doppelbindungen) Polybuten oder Polyisobuten mit Mn = 300 bis 5000, besonders bevorzugt 500 bis 2500 und insbesondere 700 bis 2500. Derartige Additive auf Basis von hochreaktivem Polyisobuten, welche aus dem Polyisobuten, das bis zu 20 Gew.-% n-Buten-Einheiten enthalten kann, durch Hydroformylierung und reduktive Aminierung mit Ammoniak, Monoaminen oder Polyaminen wie Dimethylaminopropylamin, Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin oder Tetraethylenpentamin hergestellt werden können, sind insbesondere aus der
EP-A 244 616 WO-A 94/24231
- Mono- or polyamino (Da) -containing additives are preferably polyalkene mono- or polyalkene polyamines based on polypropene or of highly reactive (ie predominantly terminal double bonds) or conventional (ie predominantly intermediate double bonds) polybutene or polyisobutene with M n = 300 to 5000, especially preferably 500 to 2500 and in particular 700 to 2500. Such additives based on highly reactive polyisobutene, which from the polyisobutene, which may contain up to 20 wt .-% of n-butene units, by hydroformylation and reductive amination with ammonia, monoamines or polyamines such as dimethylaminopropylamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine or tetraethylenepentamine can be prepared, in particular from
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Weitere besondere Monoaminogruppen (Da) enthaltende Additive sind die Hydrierungsprodukte der Umsetzungsprodukte aus Polyisobutenen mit einem mittleren Polymerisationsgrad P = 5 bis 100 mit Stickoxiden oder Gemischen aus Stickoxiden und Sauerstoff, wie sie insbesondere in der
Weitere besondere Monoaminogruppen (Da) enthaltende Additive sind die aus Polyisobutenepoxiden durch Umsetzung mit Aminen und nachfolgender Dehydratisierung und Reduktion der Aminoalkohole erhältlichen Verbindungen, wie sie insbesondere in der
Nitrogruppen (Db), gegebenenfalls in Kombination mit Hydroxylgruppen, enthaltende Additive sind vorzugsweise Umsetzungsprodukte aus Polyisobutenen des mittleren Polymerisationsgrades P = 5 bis 100 oder 10 bis 100 mit Stickoxiden oder Gemischen aus Stickoxiden und Sauerstoff, wie sie insbesondere in der
Hydroxylgruppen in Kombination mit Mono- oder Polyaminogruppen (Dc) enthaltende Additive sind insbesondere Umsetzungsprodukte von Polyisobutenepoxiden, erhältlich aus vorzugsweise überwiegend endständige Doppelbindungen aufweisendem Polyisobuten mit Mn = 300 bis 5000 mit Ammoniak, Mono- oder Polyaminen, wie sie insbesondere in der
Carboxylgruppen oder deren Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze (Dd) enthaltende Additive sind vorzugsweise Copolymere von C2- bis C40-Olefinen mit Maleinsäureanhydrid mit einer Gesamt-Molmasse von 500 bis 20.000, deren Carboxylgruppen ganz oder teilweise zu den Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalzen und ein verbleibender Rest der Carboxylgruppen mit Alkoholen oder Aminen umgesetzt sind. Solche Additive sind insbesondere aus der
Sulfonsäuregruppen oder deren Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze (De) enthaltende Additive sind vorzugsweise Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze eines Sulfobernsteinsäurealkylesters, wie er insbesondere in der
Polyoxy-C2-C4-alkylengruppierungen (Df) enthaltende Additive sind vorzugsweise Polyether oder Polyetheramine, welche durch Umsetzung von C2- bis C60-Alkanolen, C6-bis C30-Alkandiolen, Mono- oder Di-C2- bis C30-alkylaminen, C1- bis C30-Alkylcyclo-hexanolen oder C1- bis C30-Alkylphenolen mit 1 bis 30 mol Ethylenoxid und/oder Propylenoxid und/oder Butylenoxid pro Hydroxylgruppe oder Aminogruppe und, im Falle der Polyetheramine, durch anschließende reduktive Aminierung mit Ammoniak, Monoaminen oder Polyaminen erhältlich sind. Derartige Produkte werden insbesondere in der
Carbonsäureestergruppen (Dg) enthaltende Additive sind vorzugsweise Ester aus Mono-, Di- oder Tricarbonsäuren mit langkettigen Alkanolen oder Polyolen, insbesondere solche mit einer Mindestviskosität von 2 mm2/s bei 100 °C, wie sie insbesondere in der
Aus Bernsteinsäureanhydrid abgeleitete Gruppierungen mit Hydroxy- und/oder Amino-und/oder Amido- und/oder insbesondere Imidogruppen (Dh) enthaltende Additive sind vorzugsweise entsprechende Derivate von Alkyl- oder Alkenyl-substituiertem Bernsteinsäureanhydrid und insbesondere die entsprechenden Derivate von Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid, welche durch Umsetzung von konventionellem oder hochreaktivem Polyisobuten mit Mn = vorzugsweise 300 bis 5000, besonders bevorzugt 300 bis 3000, stärker bevorzugt 500 bis 2500, noch stärker bevorzugt 700 bis 2500 und insbesondere 800 bis 1500, mit Maleinsäureanhydrid auf thermischem Weg in einer En-Reaktion oder über das chlorierte Polyisobuten erhältlich sind. Bei den Gruppierungen mit Hydroxy- und/oder Amino- und/oder Amido- und/oder Imidogruppen handelt es sich beispielsweise um Carbonsäuregruppen, Säureamide von Monoaminen, Säure-amide von Di- oder Polyaminen, die neben der Amidfunktion noch freie Amingruppen aufweisen, Bernsteinsäurederivate mit einer Säure- und einer Amidfunktion, Carbonsäureimide mit Monoaminen, Carbonsäureimide mit Di- oder Polyaminen, die neben der Imidfunktion noch freie Amingruppen aufweisen, oder Diimide, die durch die Umsetzung von Di- oder Polyaminen mit zwei Bernsteinsäurederivaten gebildet werden. Beim Vorliegen von Imidogruppierungen D(h) wird das weitere DetergensAdditiv im Sinne der vorliegenden Erfindung jedoch nur bis maximal 100 % der Gewichtsmenge an Verbindungen mit Betainstruktur eingesetzt. Derartige Kraftstoffadditive sind allgemein bekannt und beispielsweise in den Dokumenten (1) und (2) beschrieben. Bevorzugt handelt es sich um die Umsetzungsprodukte von Alkyl- oder Alkenyl-substituierten Bernsteinsäuren oder Derivaten davon mit Aminen und besonders bevorzugt um die Umsetzungsprodukte von Polyisobutenyl-substituierten Bernsteinsäuren oder Derivaten davon mit Aminen. Von besonderem Interesse sind hierbei Umsetzungsprodukte mit aliphatischen Polyaminen (Polyalkylenimine) wie insbesondere Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin und Hexaethylenheptamin, welche eine Imidstruktur aufweisen.Derivatives derived from succinic anhydride with hydroxyl and / or amino and / or amido and / or imido (Dh) containing additives are preferably corresponding derivatives of alkyl- or alkenyl-substituted succinic anhydride and in particular the corresponding derivatives of polyisobutenyl succinic anhydride, which by reaction of conventional or highly reactive polyisobutene having M n = preferably 300 to 5000, more preferably 300 to 3000, more preferably 500 to 2500, even more preferably 700 to 2500 and especially 800 to 1500, with maleic anhydride by thermal means in an ene reaction or via the chlorinated polyisobutene are available. The groups having hydroxyl and / or amino and / or amido and / or imido groups are, for example, carboxylic acid groups, acid amides of monoamines, acid amides of diamines or polyamines which, in addition to the amide function, still have free amine groups, succinic acid derivatives with an acid and an amide function, carboximides with monoamines, carboximides with di- or polyamines which, in addition to the imide function, still have free amine groups, or diimides which are formed by reacting di- or polyamines with two succinic acid derivatives. In the presence of imido groups D (h), however, the further detergent additive according to the present invention is used only up to a maximum of 100% of the amount by weight of compounds having a betaine structure. Such fuel additives are well known and described, for example, in documents (1) and (2). Preference is given to the reaction products of alkyl- or alkenyl-substituted succinic acids or derivatives thereof with amines and particularly preferably to the reaction products of polyisobutenyl-substituted succinic acids or derivatives thereof with amines. Of particular interest here are reaction products with aliphatic polyamines (polyalkyleneimines), in particular ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine and hexaethyleneheptamine, which have an imide structure.
Durch Mannich-Umsetzung von substituierten Phenolen mit Aldehyden und Mono- oder Polyaminen erzeugte Gruppierungen (Di) enthaltende Additive sind vorzugsweise Umsetzungsprodukte von Polyisobuten-substituierten Phenolen mit Formaldehyd und Mono- oder Polyaminen wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin oder Dimethylaminopropylamin. Die Polyisobutenyl-substituierten Phenole können aus konventionellem oder hochreaktivem Polyisobuten mit Mn = 300 bis 5000 stammen. Derartige "Polyisobuten-Mannichbasen" sind insbesondere in der
Dem Kraftstoff können ein oder mehrere der genannten Detergens-Additive in solch einer Menge zugegeben werden, dass die Dosierrate an diesen Detergens-Additiven vozugsweise 25 bis 2500 Gew.-ppm, insbesondere 75 bis 1500 Gew.-ppm, vor allem 150 bis 1000 Gew.-ppm, beträgt.One or more of said detergent additives may be added to the fuel in such an amount that the dosage rate of these detergent additives is preferably from 25 to 2500 ppm by weight, in particular from 75 to 1500 ppm by weight, especially from 150 to 1000% by weight . ppm.
Mitverwendete Trägeröle können mineralischer oder synthetischer Natur sein. Geeignete mineralische Trägeröle sind bei der Erdölverarbeitung anfallende Fraktionen, wie Brightstock oder Grundöle mit Viskositäten wie beispielsweise aus der Klasse SN 500 bis 2000, aber auch aromatische Kohlenwasserstoffe, paraffinische Kohlenwasserstoffe und Alkoxyalkanole. Brauchbar ist ebenfalls eine als "hydrocrack oil" bekannte und bei der Raffination von Mineralöl anfallende Fraktion (Vakuumdestillatschnitt mit einem Siedebereich von etwa 360 bis 500 °C, erhältlich aus unter Hochdruck katalytisch hydriertem und isomerisiertem sowie entparaffiniertem natürlichen Mineralöl). Ebenfalls geeignet sind Mischungen oben genannter mineralischer Trägeröle.Co-used carrier oils may be mineral or synthetic. Suitable mineral carrier oils are fractions obtained in petroleum processing, such as bright stock or base oils having viscosities such as from class SN 500 to 2000, but also aromatic hydrocarbons, paraffinic hydrocarbons and alkoxyalkanols. It is also useful as a "hydrocrack oil" known and obtained in the refining of mineral oil fraction (Vakuumdestillatschnitt with a boiling range of about 360 to 500 ° C, available from high pressure catalytically hydrogenated and isomerized and dewaxed natural mineral oil). Also suitable are mixtures of the abovementioned mineral carrier oils.
Beispiele für geeignete synthetische Trägeröle sind Polyolefine (Polyalphaolefine oder Polyinternalolefine), (Poly)ester, Poly)alkoxylate, Polyether, aliphatische Polyetheramine, alkylphenolgestartete Polyether, alkylphenolgestartete Polyetheramine und Carbonsäureester langkettiger Alkanole.Examples of suitable synthetic carrier oils are polyolefins (polyalphaolefins or polyinternalolefins), (poly) esters, poly) alkoxylates, polyethers, aliphatic polyetheramines, alkylphenol-initiated polyethers, alkylphenol-initiated polyetheramines and carboxylic acid esters of long-chain alkanols.
Beispiele für geeignete Polyolefine sind Olefinpolymerisate mit Mn = 400 bis 1800, vor allem auf Polybuten- oder Polyisobuten-Basis (hydriert oder nicht hydriert).Examples of suitable polyolefins are olefin polymers having M n = 400 to 1800, especially based on polybutene or polyisobutene (hydrogenated or non-hydrogenated).
Beispiele für geeignete Polyether oder Polyetheramine sind vorzugsweise Polyoxy-C2-bis C4-alkylengruppierungen enthaltende Verbindungen, welche durch Umsetzung von C2- bis C60-Alkanolen, C6-bis C30-Alkandiolen, Mono- oder Di-C2- bis C30-alkylaminen, C1- bis C30-Alkyl-cyclohexanolen oder C1- bis C30-Alkylphenolen mit 1 bis 30 mol Ethylenoxid und/ oder Propylenoxid und/oder Butylenoxid pro Hydroxylgruppe oder Aminogruppe und, im Falle der Polyetheramine, durch anschließende reduktive Aminierung mit Ammoniak, Monoaminen oder Polyaminen erhältlich sind. Derartige Produkte werden insbesondere in der
Beispiele für Carbonsäureester langkettiger Alkanole sind insbesondere Ester aus Mono-, Di- oder Tricarbonsäuren mit langkettigen Alkanolen oder Polyolen, wie sie insbesondere in der
Weitere geeignete Trägerölsysteme sind beispielsweise in der
Beispiele für besonders geeignete synthetische Trägeröle sind alkoholgestartete Polyether mit etwa 5 bis 35, vorzugsweise etwa 5 bis 30, besonders bevorzugt 10 bis 30 und insbesondere 15 bis 30 C3- bis C6-Alkylenoxideinheiten, z. B. Propylenoxid-, n-Butylenoxid- und Isobutylenoxid-Einheiten oder Gemischen davon, pro Alkoholmolekül. Nichtlimitierende Beispiele für geeignete Starteralkohole sind langkettige Alkanole oder mit langkettigem Alkyl-substituierte Phenole, wobei der langkettige Alkylrest insbesondere für einen geradkettigen oder verzweigten C6- bis C18-Alkylrest steht. Als besondere Beispiele sind zu nennen Tridecanol und Nonylphenol. Besonders bevorzugte alkoholgestartete Polyether sind die Umsetzungsprodukte (Polyveretherungsprodukte) von einwertigen aliphatischen C6- bis C18-Alkoholen mit C3- bis C6-Alkylenoxiden. Beispiele für einwertige aliphatische C6-C18-Alkohole sind Hexanol, Heptanol, Octanol, 2-Ethylhexanol, Nonylalkohol, Decanol, 3-Propylheptanol, Undecanol, Dodecanol, Tridecanol, Tetradecanol, Pentadecanol, Hexadecanol, Octadecanol und deren Konstitutions- und Stellungsisomere. Die Alkohole können sowohl in Form der reinen Isomere als auch in Form technischer Gemische eingesetzt werden. Ein besonders bevorzugter Alkohol ist Tridecanol. Beispiele für C3- bis C6-Alkylenoxide sind Propylenoxid, wie 1,2-Propylenoxid, Butylenoxid, wie 1,2-Butylenoxid, 2,3-Butylenoxid, Isobutylenoxid oder Tetrahydrofuran, Pentylenoxid und Hexylenoxid. Besonders bevorzugt sind hierunter C3- bis C4-Alkylenoxide, d.h. Propylenoxid wie 1,2-Propylenoxid und Butylenoxid wie 1,2-Butylenoxid, 2,3-Butylenoxid und Isobutylenoxid. Speziell verwendet man Butylenoxid.Examples of particularly suitable synthetic carrier oils are alcohol-started polyethers having about 5 to 35, preferably about 5 to 30, particularly preferably 10 to 30 and in particular 15 to 30 C 3 - to C 6 -alkylene oxide units, for. For example, propylene oxide, n-butylene oxide and isobutylene oxide units or mixtures thereof, per alcohol molecule. Nonlimiting examples of suitable starter alcohols are long-chain alkanols or long-chain alkyl-substituted phenols, where the long-chain alkyl radical is in particular a straight-chain or branched C 6 - to C 18 -alkyl radical. Specific examples include tridecanol and nonylphenol. Particularly preferred alcohol-started polyethers are the reaction products (polyetherification products) of monohydric aliphatic C 6 - to C 18 -alcohols with C 3 - to C 6 -alkylene oxides. Examples of monohydric aliphatic C 6 -C 18 -alcohols are hexanol, heptanol, octanol, 2-ethylhexanol, nonyl alcohol, decanol, 3-propylheptanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetradecanol, pentadecanol, hexadecanol, octadecanol and their constitution and position isomers. The alcohols can be used both in the form of pure isomers and in the form of technical mixtures. A particularly preferred alcohol is tridecanol. Examples of C 3 - to C 6 -alkylene oxides are propylene oxide, such as 1,2-propylene oxide, butylene oxide, such as 1,2-butylene oxide, 2,3-butylene oxide, isobutylene oxide or tetrahydrofuran, pentylene oxide and hexylene oxide. Among these, particularly preferred are C 3 to C 4 alkylene oxides, ie, propylene oxide such as 1,2-propylene oxide and butylene oxide such as 1,2-butylene oxide, 2,3-butylene oxide and isobutylene oxide. Specifically, butylene oxide is used.
Weitere geeignete synthetische Trägeröle sind alkoxylierte Alkylphenole, wie sie in der
Besondere Trägeröle sind synthetische Trägeröle, wobei die zuvor beschriebenen alkoholgestarteten Polyether besonders bevorzugt sind.Particular carrier oils are synthetic carrier oils, the alcohol-initiated polyethers described above being particularly preferred.
Das Trägeröl bzw. das Gemisch verschiedener Trägeröle wird dem Kraftstoff in einer Menge von vorzugsweise 1 bis 1000 Gew.-ppm, besonders bevorzugt von 10 bis 500 Gew.-ppm und insbesondere von 20 bis 100 Gew.-ppm zugesetzt.The carrier oil or the mixture of different carrier oils is added to the fuel in an amount of preferably from 1 to 1000 ppm by weight, more preferably from 10 to 500 ppm by weight and in particular from 20 to 100 ppm by weight.
Geeignete Kaltfließverbesserer sind im Prinzip alle organischen Verbindungen, welche in der Lage sind, das Fließverhalten von Mitteldestillat-Kraftstoffen bzw. Dieselkraftstoffen in der Kälte zu verbessern. Zweckmäßigerweise müssen sie eine ausreichende Öllöslichkeit aufweisen. Insbesondere kommen hierfür die üblicherweise bei Mitteldestillaten aus fossilem Ursprung, also bei üblichen mineralischen Dieselkraftstoffen, eingesetzten Kaltfließverbesserer (" middle distillate flow improvers" , " MDFI" ) in Betracht. Jedoch können auch organische Verbindungen verwendet werden, die beim Einsatz in üblichen Dieselkraftstoffen zum Teil oder überwiegend die Eigenschaften eines Wax Anti-Settling Additivs (" WASA" ) aufweisen. Auch können sie zum Teil oder überwiegend als Nukleatoren wirken. Es können aber auch Mischungen aus als MDFI wirksamen und/oder als WASA wirksamen und/oder als Nukleatoren wirksamen organischen Verbindungen eingesetzt werden.Suitable cold flow improvers are in principle all organic compounds which are capable of the flow behavior of middle distillate fuels or diesel fuels to improve in the cold. Conveniently, they must have sufficient oil solubility. In particular, the usually used for middle distillates of fossil origin, ie for conventional mineral diesel fuels, used cold flow improvers ("middle distillate flow improvers", "MDFI") come into consideration. However, it is also possible to use organic compounds which, when used in conventional diesel fuels, have in part or predominantly the properties of a wax anti-settling additive ("WASA"). Also, they can act partly or predominantly as nucleators. However, it is also possible to use mixtures of organic compounds which are active as MDFI and / or which act as WASA and / or as nucleators.
Typischerweise wird der Kaltfließverbesserer ausgewählt aus:
- (K1) Copolymeren eines C2- bis C40-Olefins mit wenigstens einem weiteren ethylenisch ungesättigten Monomer;
- (K2) Kammpolymeren;
- (K3) Polyoxyalkylenen;
- (K4) polaren Stickstoffverbindungen;
- (K5) Sulfocarbonsäuren oder Sulfonsäuren oder deren Derivaten; und
- (K6) Poly(meth)acrylsäureestern.
- (K1) copolymers of a C 2 to C 40 olefin with at least one further ethylenically unsaturated monomer;
- (K2) comb polymers;
- (K3) polyoxyalkylenes;
- (K4) polar nitrogen compounds;
- (K5) sulfocarboxylic acids or sulfonic acids or their derivatives; and
- (K6) poly (meth) acrylic acid esters.
Es können sowohl Mischungen verschiedener Vertreter aus einer der jeweiligen Klassen (K1) bis (K6) als auch Mischungen von Vertretern aus verschiedenen Klassen (K1) bis (K6) eingesetzt werden.Mixtures of different representatives from one of the respective classes (K1) to (K6) as well as mixtures of representatives from different classes (K1) to (K6) can be used.
Geeignete C2- bis C40-Olefin-Monomere für die Copolymeren der Klasse (K1) sind beispielsweise solche mit 2 bis 20, insbesondere 2 bis10 Kohlenstoffatomen sowie mit 1 bis 3, vorzugsweise mit 1 oder 2, insbesondere mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. Im zuletzt genannten Fall kann die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung sowohl terminal (α -Olefine) als auch intern angeordnet sein kann. Bevorzugt sind jedoch α -Olefine, besonders bevorzugt α -Olefine mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Propen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen und vor allem Ethylen.Suitable C 2 to C 40 olefin monomers for the copolymers of class (K1) are, for example, those having 2 to 20, in particular 2 to 10, carbon atoms and having 1 to 3, preferably 1 or 2, in particular having a carbon-carbon double bond. In the latter case, the carbon-carbon double bond can be arranged both terminally (α-olefins) and internally. However, preference is given to α-olefins, particularly preferably α-olefins having 2 to 6 carbon atoms, for example propene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene and, above all, ethylene.
Bei den Copolymeren der Klasse (K1) ist das wenigstens eine weitere ethylenisch ungesättigte Monomer vorzugsweise ausgewählt unter Carbonsäurealkenylestern, (Meth)Acrylsäureestern und weiteren Olefinen.In the copolymers of class (K1), the at least one further ethylenically unsaturated monomer is preferably selected from carboxylic alkenyl esters, (meth) acrylic esters and further olefins.
Werden weitere Olefine mit einpolymerisiert, sind dies vorzugsweise höhermolekulare als das oben genannte C2- bis C40-Olefin-Basismonomere. Setzt man beispielsweise als Olefin-Basismonomer Ethylen oder Propen ein, eignen sich als weitere Olefine insbesondere C10- bis C40-α -Olefine. Weitere Olefine werden in den meisten Fällen nur dann mit einpolymerisiert, wenn auch Monomere mit Carbonsäureester-Funktionen eingesetzt werden.If further olefins are polymerized in, these are preferably higher molecular weight than the abovementioned C 2 to C 40 olefin base monomers. If, for example, ethylene or propene is used as the olefin base monomer, C 10 - to C 40 -α-olefins are particularly suitable as further olefins. Other olefins are polymerized in most cases only when monomers with carboxylic acid ester functions are used.
Geeignete (Meth)Acrylsäureester sind beispielsweise Ester der (Meth)Acrylsäure mit C1- bis C20-Alkanolen, insbesondere C1- bis C10-Alkanolen, vor allem mit Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec.-Butanol, Isobutanol, tert.-Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol, 2-Ethylhexanol, Nonanol und Decanol sowie Strukturisomeren hiervon.Suitable (meth) acrylic esters are, for example, esters of (meth) acrylic acid with C 1 - to C 20 -alkanols, in particular C 1 - to C 10 -alkanols, especially with methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec. Butanol, isobutanol, tert-butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, 2-ethylhexanol, nonanol and decanol and structural isomers thereof.
Geeignete Carbonsäurealkenylester sind beispielsweise C2- bis C14-Alkenylester, z.B. die Vinyl- und Propenylester, von Carbonsäuren mit 2 bis 21 Kohlenstoffatomen, deren Kohlenwasserstoffrest linear oder verzweigt sein kann. Bevorzugt sind hierunter die Vinylester. Unter den Carbonsäuren mit verzweigtem Kohlenwasserstoffrest sind solche bevorzugt, deren Verzweigung sich in der α-Position zur Carboxylgruppe befindet, wobei das α-Kohlenstoffatom besonders bevorzugt tertiär ist, d. h. die Carbonsäure eine sogenannte Neocarbonsäure ist. Vorzugsweise ist der Kohlenwasserstoffrest der Carbonsäure jedoch linear.Suitable carboxylic alkenyl esters are, for example, C 2 -C 14 -alkenyl esters, for example the vinyl and propenyl esters, of carboxylic acids having 2 to 21 carbon atoms, whose hydrocarbon radical may be linear or branched. Preferred among these are the vinyl esters. Among the carboxylic acids with a branched hydrocarbon radical, preference is given to those whose branching is in the α-position to the carboxyl group, the α-carbon atom being particularly preferably tertiary, ie the carboxylic acid being a so-called neocarboxylic acid. Preferably, however, the hydrocarbon radical of the carboxylic acid is linear.
Beispiele für geeignete Carbonsäurealkenylester sind Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Neopentansäurevinylester, Hexansäurevinylester, Neononansäurevinylester, Neodecansäurevinylester und die entsprechenden Propenyl-ester, wobei die Vinylester bevorzugt sind. Ein besonders bevorzugter Carbonsäurealkenylester ist Vinylacetat; typische hieraus resultierende Copolymere der Gruppe (K1) sind die mit am häufigsten eingesetzten Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (" EVA" ).Examples of suitable carboxylic alkenyl esters are vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl 2-ethylhexanoate, vinyl neopentanoate, vinyl hexanoate, vinyl neononanoate, vinyl neodecanoate and the corresponding propenyl esters, with vinyl esters being preferred. A particularly preferred carboxylic acid alkenyl ester is vinyl acetate; typical resulting copolymers of group (K1) are the most commonly used ethylene-vinyl acetate copolymers ("EVA").
Besonders vorteilhaft einsetzbare Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und ihre Herstellung sind in der
Als Copolymere der Klasse (K1) sind auch solche geeignet, die zwei oder mehrere voneinander verschiedene Carbonsäurealkenylester einpolymerisiert enthalten, wobei diese sich in der Alkenylfunktion und/oder in der Carbonsäuregruppe unterscheiden. Ebenfalls geeignet sind Copolymere, die neben dem/den Carbonsäurealkenylester(n) wenigstens ein Olefin und/oder wenigstens ein (Meth)Acrylsäureester einpolymerisiert enthalten.Suitable copolymers of class (K1) are also those which contain two or more mutually different carboxylic acid alkenyl ester in copolymerized form, wherein these differ in the alkenyl function and / or in the carboxylic acid group. Also suitable are copolymers which, in addition to the carboxylic acid alkenyl ester (s), contain at least one olefin and / or at least one (meth) acrylic acid ester in copolymerized form.
Auch Terpolymere aus einem C2- bis C40-α -Olefin, einem C1- bis C20-Alkylester einer ethylenisch ungesättigten Monocarbonsäure mit 3 bis 15 Kohlenstoffatomen und einem C2- bis C14-Alkenylester einer gesättigten Monocarbonsäure mit 2 bis 21 Kohlenstoffatomen sind als Copolymere der Klasse (K1) geeignet. Derartige Terpolymere sind in der
Das wenigstens eine oder die weiteren ethylenisch ungesättigten Monomeren sind in den Copolymeren der Klasse (K1) in einer Menge von vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 45 Gew.-% und vor allem von 20 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtcopolymer, einpolymerisiert. Der gewichtsmäßige Hauptanteil der Monomereinheiten in den Copolymeren der Klasse (K1) stammt somit in der Regel aus den C2- bis C40-Basis-Olefinen.The at least one or the other ethylenically unsaturated monomers are present in the copolymers of class (K1) in an amount of preferably from 1 to 50% by weight, in particular from 10 to 45% by weight and especially from 20 to 40% by weight. %, based on the total copolymer, copolymerized. The majority by weight of the monomer units in the copolymers of class (K1) is thus usually derived from the C 2 to C 40 based olefins.
Die Copolymere der Klasse (K1) weisen vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 1000 bis 20.000, besonders bevorzugt von 1000 bis 10.000 und insbesondere von 1000 bis 8000 auf.The copolymers of class (K1) preferably have a number average molecular weight M n of from 1000 to 20,000, particularly preferably from 1000 to 10,000 and in particular from 1000 to 8000.
Typische Kammpolymere der Komponente (K2) sind beispielsweise durch die Copolymerisation von Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure mit einem anderen ethylenisch ungesättigten Monomer, beispielsweise mit einem α -Olefin oder einem ungesättigten Ester wie Vinylacetat, und anschließende Veresterung der Anhydrid- bzw. Säurefunktion mit einem Alkohol mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen erhältlich. Weitere geeignete Kammpolymere sind Copolymere von α -Olefinen und veresterten Comonomeren, beispielsweise veresterte Copolymere von Styrol und Maleinsäureanhydrid oder veresterte Copolymere von Styrol und Fumarsäure. Geeignete Kammpolymere können auch Polyfumarate oder Polymaleinate sein. Außerdem sind Homo- und Copolymere von Vinylethern geeignete Kammpolymere. Als Komponente der Klasse (K2) geeignete Kammpolymere sind beispielsweise auch solche, die in der
Als Komponente der Klasse (K3) geeignete Polyoxyalkylene sind beispielsweise Polyoxyalkylenester, Polyoxyalkylenether, gemischte Polyoxyalkylenesterether und Gemische davon. Bevorzugt enthalten diese Polyoxyalkylenverbindungen wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei lineare Alkylgruppen mit jeweils 10 bis 30 Kohlenstoffatomen und eine Polyoxyalkylengruppe mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von bis zu 5000. Derartige Polyoxyalkylenverbindungen sind beispielsweise in der
Als Komponente der Klasse (K4) geeignete polare Stickstoffverbindungen können sowohl ionischer als auch nicht ionischer Natur sein und besitzen vorzugsweise wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei Substituenten in Form eines tertiären Stickstoffatoms der allgemeinen Formel >NR7, worin R7 für einen C8- bis C40-Kohlenwasserstoffrest steht. Die Stickstoffsubstituenten können auch quaternisiert, das heißt in kationischer Form, vorliegen. Beispiele für solche Stickstoffverbindungen sind Ammoniumsalze und/oder Amide, die durch die Umsetzung wenigstens eines mit wenigstens einem Kohlenwasserstoffrest substituierten Amins mit einer Carbonsäure mit 1 bis 4 Carboxylgruppen bzw. mit einem geeignetem Derivat davon erhältlich sind. Vorzugsweise enthalten die Amine wenigstens einen linearen C8- bis C40-Alkylrest. Zur Herstellung der genannten polaren Stickstoffverbindungen geeignete primäre Amine sind bei-spielsweise Octylamin, Nonylamin, Decylamin, Undecylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin und die höheren linearen Homologen, hierzu geeignete sekundäre Amine sind beispielsweise Dioctadecylamin und Methylbehenylamin. Geeignet sind hierzu auch Amingemische, insbesondere großtechnisch zugängliche Amingemische wie Fettamine oder hydrierte Tallamine, wie sie beispielsweise in Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Auflage, im Kapitel " Amines, aliphatic" beschrieben werden. Für die Umsetzung geeignete Säuren sind beispielsweise Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure, Cyclohexen-1,2-dicarbonsäure, Cyclopentan-1,2-dicarbonsäure, Naphthalindicarbonsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure und mit langkettigen Kohlenwasserstoffresten substituierte Bernsteinsäuren.Polar nitrogen compounds suitable as a component of class (K4) may be of both ionic and nonionic nature, and preferably have at least one, especially at least two, tertiary nitrogen substituent of the general formula> NR 7 wherein R 7 is C 8 - C 40 hydrocarbon radical stands. The nitrogen substituents may also be quaternized, that is in cationic form. Examples of such nitrogen compounds are ammonium salts and / or amides obtainable by reacting at least one amine substituted with at least one hydrocarbyl radical with a carboxylic acid having 1 to 4 carboxyl groups or with a suitable derivative thereof. The amines preferably contain at least one linear C 8 - to C 40 -alkyl radical. Examples of suitable primary amines for preparing said polar nitrogen compounds are octylamine, nonylamine, decylamine, undecylamine, dodecylamine, tetradecylamine and the higher linear homologues; secondary amines suitable for this purpose are, for example, dioctadecylamine and methylbehenylamine. Also suitable for this purpose are amine mixtures, in particular industrially available amine mixtures such as fatty amines or hydrogenated tallamines, as described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, in the chapter "Amines, aliphatic". Suitable acids for the reaction are, for example, cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid, cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, cyclopentane-1,2-dicarboxylic acid, naphthalenedicarboxylic acid, Phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and succinic acids substituted with long-chain hydrocarbon radicals.
Insbesondere ist die Komponente der Klasse (K4) ein öllösliches Umsetzungsprodukt aus mindestens eine tertiäre Aminogruppe aufweisenden Poly(C2- bis .C20-Carbon-säuren) mit primären oder sekundären Aminen. Die diesem Umsetzungsprodukt zugrundeliegenden mindestens eine tertiäre Aminogruppe aufweisenden Poly(C2- bis C20-Carbonsäuren) enthalten vorzugsweise mindestens 3 Carboxylgruppen, insbesondere 3 bis 12, vor allem 3 bis 5 Carboxylgruppen. Die Carbonsäure-Einheiten in den Polycarbonsäuren weisen vorzugsweise 2 bis 10 Kohlenstoffatome auf, insbesondere sind es Essigsäure-Einheiten. Die Carbonsäure-Einheiten sind in geeigneter Weise zu den Polycarbonsäuren verknüpft, meist über ein oder mehrere Kohlenstoff- und/oder Stickstoffatome. Vorzugsweise sind sie an tertiäre Stickstoffatome angebunden, die im Falle mehrerer Stickstoffatome über Kohlenwasserstoffketten verbunden sind.In particular, the component of class (K4) is an oil-soluble reaction product of at least one tertiary amino group-containing poly (C 2 -C 20 -carbonic acids) with primary or secondary amines. The poly (C 2 - to C 20 -carboxylic acids) which have at least one tertiary amino group and are based on this reaction product preferably contain at least 3 carboxyl groups, in particular 3 to 12, especially 3 to 5 carboxyl groups. The carboxylic acid units in the polycarboxylic acids preferably have 2 to 10 carbon atoms, in particular they are acetic acid units. The carboxylic acid units are suitably linked to the polycarboxylic acids, usually via one or more carbon and / or nitrogen atoms. Preferably, they are attached to tertiary nitrogen atoms, which are connected in the case of several nitrogen atoms via hydrocarbon chains.
Vorzugsweise ist die Komponente der Klasse (K4) ein öllösliches Umsetzungsprodukt auf Basis von mindestens eine tertiäre Aminogruppe aufweisenden Poly(C2- bis C20-Carbonsäuren) der allgemeinen Formel IIa oder IIb
in denen die Variable A eine geradkettige oder verzweigte C2- bis C6-Alkylengruppe oder die Gruppierung der Formel III
Weiterhin ist das bevorzugte öllösliche Umsetzungsprodukt der Komponente (K4), insbesondere das der allgemeinen Formel IIa oder IIb, ein Amid, ein Amidammoniumsalz oder ein Ammoniumsalz, in dem keine, eine oder mehrere Carbonsäuregruppen in Amidgruppen übergeführt sind.Furthermore, the preferred oil-soluble reaction product of component (K4), in particular that of general formula IIa or IIb, is an amide, an amide ammonium salt or an ammonium salt in which no, one or more carboxylic acid groups are converted into amide groups.
Geradkettige oder verzweigte C2- bis C6-Alkylengruppen der Variablen A sind bei-spielsweise 1,1-Ethylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen, 1,2-Butylen, 1,3-Butylen, 1,4-Butylen, 2-Methyl-1,3-propylen, 1,5-Pentylen, 2-Methyl-1,4-butylen, 2,2-Dimethyl-1,3-propylen, 1,6-Hexylen (Hexamethylen) und insbesondere 1,2-Ethylen. Vorzugsweise umfasst die Variable A 2 bis 4, insbesondere 2 oder 3 Kohlenstoffatome.Straight-chain or branched C 2 -C 6 -alkylene groups of the variable A are, for example, 1,1-ethylene, 1,2-propylene, 1,3-propylene, 1,2-butylene, 1,3-butylene, 1, 4-butylene, 2-methyl-1,3-propylene, 1,5-pentylene, 2-methyl-1,4-butylene, 2,2-dimethyl-1,3-propylene, 1,6-hexylene (hexamethylene) and in particular 1,2-ethylene. Preferably, the variable A comprises 2 to 4, in particular 2 or 3 carbon atoms.
C1- bis C19-Alkylengruppen der Variablen B sind vor beispielsweise 1,2-Ethylen, 1,3-Propylen, 1,4-Butylen, Hexamethylen, Octamethylen, Decamethylen, Dodecamethylen, Tetradecamethylen, Hexadecamethylen, Octadecamethylen, Nonadecamethylen und insbesondere Methylen. Vorzugsweise umfasst die Variable B 1 bis 10, insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoffatome.C 1 - to C 19 -alkylene groups of the variables B are, for example, 1,2-ethylene, 1,3-propylene, 1,4-butylene, hexamethylene, octamethylene, decamethylene, dodecamethylene, tetradecamethylene, hexadecamethylene, octadecamethylene, nonadecamethylene and in particular methylene , Preferably, the variable B comprises 1 to 10, in particular 1 to 4, carbon atoms.
Die primären und sekundären Amine als Umsetzungspartner für die Polycarbonsäuren zur Bildung der Komponente (K4) sind üblicherweise Monoamine, insbesondere aliphatische Monoamine. Diese primären und sekundären Amine können aus einer Vielzahl von Aminen ausgewählt sein, die - gegebenenfalls miteinander verbundene - Kohlenwasserstoffreste tragen.The primary and secondary amines as reaction partners for the polycarboxylic acids to form the component (K4) are usually monoamines, in particular aliphatic monoamines. These primary and secondary amines may be selected from a variety of amines bearing hydrocarbon radicals, optionally linked together.
Meist sind diese den öllöslichen Umsetzungsprodukten der Komponente (K4) zugrundeliegenden Amine sekundären Amine und weisen die allgemeine Formel HN(R8)2 auf, in der die beiden Variablen R8 unabhängig voneinander jeweils geradkettige oder verzweigte C10- bis C30-Alkylreste, insbesondere C14- bis C24-Alkylreste bedeuten. Diese längerkettigen Alkylreste sind vorzugsweise geradkettig oder nur in geringem Grade verzweigt. In der Regel leiten sich die genannten sekundären Amine hinsichtlich ihrer längerkettigen Alkylreste von natürlich vorkommenden Fettsäure bzw. von deren Derivaten ab. Vorzugsweise sind die beiden Reste R8 gleich.In most cases, these amines are secondary amines on which the oil-soluble reaction products of component (K4) are based and have the general formula HN (R 8 ) 2 , in which the two variables R 8 are each independently straight-chain or branched C 10 - to C 30 -alkyl radicals, in particular C 14 - to C 24 -alkyl radicals. These longer-chain alkyl radicals are preferably straight-chain or only slightly branched. As a rule, the abovementioned secondary amines are derived with regard to their longer-chain alkyl radicals from naturally occurring fatty acid or from its derivatives. Preferably, the two radicals R 8 are the same.
Die genannten sekundären Amine können mittels Amidstrukturen oder in Form der Ammoniumsalze an die Polycarbonsäuren gebunden sein, auch kann nur ein Teil als Amidstrukturen und ein anderer Teil als Ammoniumsalze vorliegen. Vorzugsweise liegen nur wenige oder keine freien Säuregruppen vor. Vorzugsweise liegen die öllöslichen Umsetzungsprodukte der Komponente (K4) vollständig in Form der Amidstrukturen vor.The abovementioned secondary amines can be bound to the polycarboxylic acids by means of amide structures or in the form of the ammonium salts, and only one part can be present as amide structures and another part as ammonium salts. Preferably, only a few or no free acid groups are present. Preferably, the oil-soluble reaction products of component (K4) are completely in the form of the amide structures.
Typische Beispiele für derartige Komponenten (K4) sind Umsetzungsprodukte der Nitrilotriessigsäure, der Ethylendiamintetraessigsäure oder der Propylen-1,2-diamintetraessigsäure mit jeweils 0,5 bis 1,5 Mol pro Carboxylgruppe, insbesondere 0,8 bis 1,2 Mol pro Carboxylgruppe, Dioleylamin, Dipalmitinamin, Dikokosfettamin, Distearylamin, Dibehenylamin oder insbesondere Ditalgfettamin. Eine besonders bevorzugte Komponente (K4) ist das Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Ethylendiamintetraessigsäure und 4 Mol hydriertem Ditalgfettamin.Typical examples of such components (K4) are reaction products of nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid or propylene-1,2-diaminetetraacetic acid with in each case 0.5 to 1.5 mol per carboxyl group, in particular 0.8 to 1.2 mol per carboxyl group, dioleylamine , Dipalmitinamin, Dikokosfettamin, distearylamine, dibehenylamine or especially Ditalgfettamin. A particularly preferred component (K4) is the reaction product of 1 mole of ethylenediaminetetraacetic acid and 4 moles of hydrogenated ditallow fatty amine.
Als weitere typische Beispiele für die Komponente (K4) seien die N,N-Dialkylammoniumsalze von 2-N' 'N' -Dialkylamidobenzoaten, beispielsweise das Reaktionsprodukt aus 1 Mol Phthalsäureanhydrid und 2 Mol Ditalgfettamin, wobei letzteres hydriert oder nicht hydriert sein kann, und das Reaktionsprodukt von 1 Mol eines Alkenylspirobislactons mit 2 Mol eines Dialkylamins, beispielsweise Ditalgfettamin und/oder Talgfettamin, wobei die beiden letzteren hydriert oder nicht hydriert sein können, genannt.Further typical examples of the component (K4) include the N, N-dialkylammonium salts of 2-N "N'-dialkylamidobenzoates, for example the reaction product of 1 mole of phthalic anhydride and 2 moles of ditallow fatty amine, the latter being hydrogenated or unhydrogenated, and the reaction product of 1 mole of a Alkenylspirobislactons with 2 moles of a dialkylamine, for example Ditalgfettamin and / or tallow fatty amine, the latter two may be hydrogenated or not hydrogenated, called.
Weitere typische Strukturtypen für die Komponente der Klasse (K4) sind cyclische Verbindungen mit tertiären Aminogruppen oder Kondensate langkettiger primärer oder sekundärer Amine mit carbonsäurehaltigen Polymeren, wie sie in der
Als Kaltfließverbesserer der Komponente der Klasse (K5) geeignete Sulfocarbonsäuren, Sulfonsäuren oder deren Derivate sind beispielsweise die öllöslichen Carbonsäureamide und Carbonsäureester von ortho-Sulfobenzoesäure, in denen die Sulfonsäurefunktion als Sulfonat mit alkylsubstituierten Ammoniumkationen vorliegt, wie sie in der
Als Kaltfließverbesserer der Komponente der Klasse (K6) geeignete Poly(meth)acrylsäureester sind sowohl Homo- als auch Copolymere von Acryl- und Methacrylsäureestern. Bevorzugt sind Copolymere von wenigstens zwei voneinander verschiedenen (Meth)Acrylsäureestern, die sich bezüglich des einkondensierten Alkohols unterscheiden. Gegebenenfalls enthält das Copolymer noch ein weiteres, davon verschiedenes olefinisch ungesättigtes Monomer einpolymerisiert. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht des Polymers beträgt vorzugsweise 50.000 bis 500.000. Ein besonders bevorzugtes Polymer ist ein Copolymer von Methacrylsäure und Methacrylsäureestern von gesättigten C14- und C15-Alkoholen, wobei die Säuregruppen mit hydriertem Tallamin neutralisiert sind. Geeignete Poly(meth)acrylsäureester sind beispielsweise in der
Dem Mitteldestillat-Kraftstoff bzw. Dieselkraftstoff wird der Kaltfließverbesserer bzw. das Gemisch verschiedener Kaltfließverbesserer in einer Gesamtmenge von vorzugsweise 10 bis 5000 Gew.-ppm, besonders bevorzugt von 20 bis 2000 Gew.-ppm, stärker bevorzugt von 50 bis 1000 Gew.-ppm und insbesondere von 100 bis 700 Gew.-ppm, z.B. von 200 bis 500 Gew.-ppm, zugegeben.The middle distillate fuel or diesel fuel is the cold flow improver or the mixture of various cold flow improvers in a total amount of preferably 10 to 5000 ppm by weight, more preferably from 20 to 2000 ppm by weight, more preferably from 50 to 1000 ppm by weight and in particular from 100 to 700 ppm by weight, for example from 200 to 500 ppm by weight, added.
Geeignete Schmierfähigkeitsverbesserer (Lubricity Improver bzw. Friction Modifier) basieren üblicherweise auf Fettsäuren oder Fettsäureestern. Typische Beispiele sind Tallölfettsäure, wie beispielsweise in der
Geeignete Korrosionsinhibitoren sind z.B. Bernsteinsäureester, vor allem mit Polyolen, Fettsäurederivate, z.B. Ölsäureester, oligomerisierte Fettsäuren, substituierte Ethanolamine und Produkte, die unter dem Handelsnamen RC 4801 (Rhein Chemie Mannheim, Deutschland) oder HiTEC 536 (Ethyl Corporation) vertrieben werden.Suitable corrosion inhibitors are e.g. Succinic esters, especially with polyols, fatty acid derivatives, e.g. Oleic acid esters, oligomerized fatty acids, substituted ethanolamines, and products sold under the trade name RC 4801 (Rhein Chemie Mannheim, Germany) or HiTEC 536 (Ethyl Corporation).
Geeignete Demulgatoren sind z.B. die Alkali- oder Erdalkalisalze von Alkyl-substituierten Phenol- und Naphthalinsulfonaten und die Alkali- oder Erdalkalisalze von Fettsäuren, außerdem neutrale Verbindungen wie Alkoholalkoxylate, z.B. Alkoholethoxylate, Phenolalkoxylate, z.B. tert-Butylphenolethoxylat oder tert-Pentylphenolethoxylat, Fettsäuren, Alkylphenole, Kondensationsprodunkte von Ethylenoxid (EO) und Propylenoxid (PO), z.B. auch in Form von EO/PO-Blockcopolymeren, Polyethylenimine oder auch Polysiloxane.Suitable demulsifiers are e.g. the alkali or alkaline earth salts of alkyl-substituted phenol and naphthalene sulfonates and the alkali or alkaline earth salts of fatty acids, as well as neutral compounds such as alcohol alkoxylates, e.g. Alcohol ethoxylates, phenol alkoxylates, e.g. tert-butylphenol ethoxylate or tert-pentylphenol ethoxylate, fatty acids, alkylphenols, condensation products of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO), e.g. also in the form of EO / PO block copolymers, polyethyleneimines or polysiloxanes.
Geeignete Dehazer sind z.B. alkoxylierte Phenol-Formaldehyd-Kondensate, wie beispielsweise die unter dem Handelsnamen erhältlichen Produkte NALCO 7D07 (Nalco) und TOLAD 2683 (Petrolite).Suitable dehazers are e.g. alkoxylated phenol-formaldehyde condensates such as the NALCO 7D07 (Nalco) and TOLAD 2683 (Petrolite) products available under the tradename.
Geeignete Antischaummittel sind z.B. Polyether-modifizierte Polysiloxane, wie beispielsweise die unter dem Handelsnamen erhältlichen Produkte TEGOPREN 5851 (Goldschmidt), Q 25907 (Dow Corning) und RHODOSIL (Rhone Poulenc).Suitable antifoams are e.g. Polyether-modified polysiloxanes such as the TEGOPREN 5851 (Goldschmidt), Q 25907 (Dow Corning) and RHODOSIL (Rhone Poulenc) products available under the tradename.
Geeignete Cetanzahlverbesserer sind z.B. aliphatische Nitrate wie 2-Ethylhexylnitrat und Cyclohexylnitrat sowie Peroxide wie Di-tert-butylperoxid.Suitable cetane number improvers are e.g. aliphatic nitrates such as 2-ethylhexyl nitrate and cyclohexyl nitrate and peroxides such as di-tert-butyl peroxide.
Geeignete Antioxidantien sind z.B. substituierte Phenole, wie 2,6-Di-tert.-butylphenol und 6-Di-tert.-butyl-3-methylphenol sowie Phenylendiamine wie N,N'-Di-sec.-butyl-p-phenylendiamin.Suitable antioxidants are e.g. substituted phenols such as 2,6-di-tert-butylphenol and 6-di-tert-butyl-3-methylphenol and phenylenediamines such as N, N'-di-sec-butyl-p-phenylenediamine.
Geeignete Metalldeaktivatoren sind z.B. Salicylsäurederivate wie N,N'-Disalicyliden-1,2-propandiamin.Suitable metal deactivators are, for example, salicylic acid derivatives such as N, N'-disalicylidene-1,2-propanediamine.
Geeignete sind z.B. unpolare organische Lösungsmittel wie aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Toluol, Xylole, "white spirit" und Produkte, die unter dem Handelsnamen SHELLSOL (Royal Dutch/Shell Group) und EXXSOL (ExxonMobil) vertrieben werden, sowie polare organische Lösungsmittel, bei-spielsweise Alkohole wie 2-Ethylhexanol, Decanol und Isotridecanol. Derartige Lösungsmittel gelangen meist zusammen mit den vorgenannten Additiven und Co-Additi-ven, die sie zur besseren Handhabung lösen oder verdünnen sollen, in den Dieselkraftstoff.Suitable ones are e.g. nonpolar organic solvents such as aromatic and aliphatic hydrocarbons, for example, toluene, xylenes, white spirit, and products sold under the trade name SHELLSOL (Royal Dutch / Shell Group) and EXXSOL (ExxonMobil), as well as polar organic solvents, for example, alcohols such as 2-ethylhexanol, decanol and isotridecanol. Such solvents usually arrive together with the aforementioned additives and co-additives which they are intended to dissolve or dilute for better handling into the diesel fuel.
Das erfindungsgemäße Additiv eignet sich in hervorragender Weise als Kraftstoffzusatz und kann im Prinzip in jeglichen Kraftstoffen eingesetzt werden. Es bewirkt eine ganze Reihe von vorteilhaften Effekten beim Betrieb von Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffen. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße quaternisierte Additiv in Mitteldestillat-Kraftstoffen, insbesondere Dieselkraftstoffen, eingesetzt.The additive of the invention is outstandingly suitable as a fuel additive and can be used in principle in any fuels. It has a number of beneficial effects on the operation of internal combustion engines with fuels. The quaternized additive according to the invention is preferably used in middle distillate fuels, in particular diesel fuels.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch Kraftstoffe, insbesondere Mitteldestillat-Kraftstoffe, mit einem als Zusatzstoff zur Erzielung von vorteilhaften Effekten beim Betrieb von Verbrennungsmotoren, beispielsweise von Dieselmotoren, insbesondere von direkteinspritzenden Dieselmotoren, vor allem von Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzsystemen, wirksamen Gehalt an dem erfindungsgemäßen quaternisierten Additiv. Dieser wirksame Gehalt (Dosierrate) liegt in der Regel bei 10 bis 5000 Gew.-ppm, vorzugsweise bei 20 bis 1500 Gew.-ppm, insbesondere bei 25 bis 1000 Gew.-ppm, vor allem bei 30 bis 750 Gew.-ppm, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Kraftstoff.The present invention therefore also fuels, especially middle distillate fuels, with an effective as an additive to achieve beneficial effects in the operation of internal combustion engines, such as diesel engines, especially direct injection diesel engines, especially of diesel engines with common rail injection systems, effective content on the quaternized additive according to the invention. This effective content (metering rate) is generally from 10 to 5000 ppm by weight, preferably from 20 to 1500 ppm by weight, in particular from 25 to 1000 ppm by weight, especially from 30 to 750 ppm by weight, each based on the total amount of fuel.
Bei Mitteldestillat-Kraftstoffen wie Dieselkraftstoffen oder Heizölen handelt es sich vorzugsweise um Erdölraffinate, die üblicherweise einen Siedebereich von 100 bis 400°C haben. Dies sind meist Destillate mit einem 95%-Punkt bis zu 360°C oder auch darüber hinaus. Dies können aber auch so genannte "Ultra Low Sulfur Diesel" oder "City Diesel" sein, gekennzeichnet durch einen 95%-Punkt von beispielsweise maximal 345°C und einem Schwefelgehalt von maximal 0,005 Gew.-% oder durch einen 95%-Punkt von beispielsweise 285°C und einem Schwefelgehalt von maximal 0,001 Gew.-%. Neben den durch Raffination erhältlichen mineralischen Mitteldestillat-Kraftstoffen bzw. Dieselkraftstoffen sind auch solche, die durch Kohlevergasung oder Gasverflüssigung ["gas to liquid" (GTL)-Kraftstoffe] oder durch Biomasse-Verflüssigung ["biomass to liquid" (BTL)-Kraftstoffe] erhältlich sind, geeignet. Geeignet sind auch Mischungen der vorstehend genannten Mitteldestillat-Kraftstoffe bzw. Dieselkraftstoffe mit regenerativen Kraftstoffen, wie Biodiesel oder Bioethanol.Middle distillate fuels, such as diesel fuels or fuel oils, are preferably petroleum raffinates, which usually have a boiling range of from 100 to 400.degree. These are mostly distillates with a 95% point up to 360 ° C or even beyond. However, these may also be so-called "Ultra Low Sulfur Diesel" or "City Diesel", characterized by a 95% point of, for example, a maximum of 345 ° C and a maximum sulfur content of 0.005 wt .-% or by a 95% point of for example 285 ° C and a sulfur content of at most 0.001 wt .-%. In addition to the mineral middle distillate mineral fuels or diesel fuels available through refining, those produced by coal gasification or gas liquefaction [GTL] or by biomass to liquid (BTL) fuels are also included. are available, suitable. Also suitable are mixtures of the abovementioned middle distillate fuels or diesel fuels with regenerative fuels, such as biodiesel or bioethanol.
Die Qualitäten der Heizöle und Dieselkraftstoffe sind beispielsweise in DIN 51603 und EN 590 näher festgelegt (vgl. auch
Das erfindungsgemäße quaternisierte Additiv kann neben seiner Verwendung in den oben genannten Mitteldestillat-Kraftstoffen aus fossilem, pflanzlichem oder tierischem Ursprung, die im wesentlichen Kohlenwasserstoffmischungen darstellen, auch in Mischungen aus solchen Mitteldestillaten mit Biobrennstoffölen (Biodiesel) eingesetzt werden. Derartige Mischungen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung auch von dem Begriff "Mitteldestillat-Kraftstoff" umfasst. Sie sind handelsüblich und enthalten meist die Biobrennstofföle in untergeordneten Mengen, typischerweise in Mengen von 1 bis 30 Gew.-% insbesondere von 3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge aus Mitteldestillat fossilen, pflanzlichem oder tierischen Ursprungs und Biobrennstofföl.In addition to its use in the abovementioned middle distillate fuels of fossil, vegetable or animal origin, which are essentially hydrocarbon mixtures, the quaternized additive according to the invention can also be used in mixtures of such middle distillates with biofuel oils (biodiesel). For the purposes of the present invention, such mixtures are also encompassed by the term "middle distillate fuel". They are commercially available and usually contain the biofuel oils in minor amounts, typically in amounts of 1 to 30 wt .-%, in particular from 3 to 10 wt .-%, based on the total amount of middle distillate of fossil, vegetable or animal origin and biofuel.
Biobrennstofföle basieren in der Regel auf Fettsäureestern, vorzugsweise im wesentlichen auf Alkylester von Fettsäuren, die sich von pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und/oder Fetten ableiten. Unter Alkylestern werden üblicherweise Niedrigalkylester, insbesondere C1- bis C4-Alkylester, verstanden, die durch Umesterung der in pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und/oder Fetten vorkommenden Glyceride, insbesondere Triglyceride, mittels Niedrigalkoholen, beispielsweise Ethanol oder vor allem Methanol (" FAME" ), erhältlich sind. Typische Niedrigalkylester auf Basis von pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und/oder Fetten, die als Biobrennstofföl oder Komponenten hierfür Verwendung finden, sind beispielsweise Sonnenblumenmethylester, Palmölmethylester (" PME" ), Sojaölmethylester (" SME" ) und insbesondere Rapsölmethylester (" RME" ).Biofuel oils are generally based on fatty acid esters, preferably substantially on alkyl esters of fatty acids derived from vegetable and / or animal oils and / or fats. Alkyl esters are usually lower alkyl esters, in particular C 1 - to C 4 -alkyl esters, understood by transesterification of occurring in vegetable and / or animal oils and / or fats glycerides, especially triglycerides, by means of lower alcohols, for example ethanol or especially methanol (" FAME ") are available. Typical lower alkyl esters based on vegetable and / or animal oils and / or fats which are used as biofuel oil or components thereof include, for example, sunflower methyl ester, palm oil methyl ester ("PME"), soybean oil methyl ester ("SME") and in particular rapeseed oil methyl ester ("RME"). ,
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Mitteldestillat-Kraftstoffen bzw. Dieselkraftstoffen um solche mit niedrigem Schwefelgehalt, das heißt mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,05 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 0,02 Gew.-%, insbesondere von weniger als 0,005 Gew.-% und speziell von weniger als 0,001 Gew.-% Schwefel.The middle distillate fuels or diesel fuels are particularly preferably those with a low sulfur content, ie with a sulfur content of less than 0.05% by weight, preferably less than 0.02% by weight, in particular less as 0.005 wt .-% and especially less than 0.001 wt .-% sulfur.
Als Ottokraftstoffe kommen alle handelsüblichen Ottokraftstoffzusammensetzungen in Betracht. Als typischer Vertreter soll hier der marktübliche Eurosuper Grundkraftstoff gemäß EN 228 genannt werden. Weiterhin sind auch Ottokraftstoffzusammensetzungen der Spezifikation gemäß
Das erfindungsgemäße quaternisierte Additiv eignet sich insbesondere als Kraftstoffzusatz in Kraftstoffzusammensetzungen, insbesondere in Dieselkraftstoffen, zur Überwindung der eingangs geschilderten Probleme bei direkteinspritzenden Dieselmotoren, vor allem bei solchen mit Common-Rail-Einspritzsystemen.The quaternized additive according to the invention is particularly suitable as a fuel additive in fuel compositions, especially in diesel fuels, to overcome the initially described problems in direct injection diesel engines, especially in those with common rail injection systems.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher beschrieben:The invention will now be described in more detail with reference to the following exemplary embodiments:
Die Durchführung erfolgt nach den Standardbestimmungen gemäß CEC F-23-1-01.The procedure is carried out according to the standard regulations according to CEC F-23-1-01.
Zur Untersuchung des Einflusses der Additive auf die Performance von direkteinspritzenden Dieselmotoren wurde der Leistungsverlust (powerloss) in Anlehnung an die offizielle Testmethode CEC F-098-08 bestimmt. Der Leistungsverlust ist ein direktes Maß für Bildung von Ablagerungen in den Injektoren.To investigate the influence of the additives on the performance of direct injection diesel engines, the power loss was determined according to the official test method CEC F-098-08. The power loss is a direct measure of the formation of deposits in the injectors.
Verwendet wurde ein direkteinspritzender Dieselmotor mit Common-Rail-System gemäß Testmethoden CEC F-098-08. Als Kraftstoff wurde ein handelsüblicher Dieselkraftstoff der Fa. Haltermann (RF-06-03) eingesetzt. Diesem wurden zur künstlichen Anregung der Bildung von Ablagerungen an den Injektoren 1 Gew.-ppm Zink in Form einer Zink-Didodecanoatlösung zugesetzt.A direct injection diesel engine with common rail system was used according to test methods CEC F-098-08. The fuel used was a commercial diesel fuel from Haltermann (RF-06-03). To this was added 1 wt ppm zinc in the form of a zinc didodecanoate solution to artificially stimulate the formation of deposits on the injectors.
PIBSA: Hergestellt aus Maleinsäureanhydrid und PIB 1000 in bekannter Weise. Für die folgenden erfindungsgemäßen Herstellungsbeispiele und Vergleichsbeispiele wurden Qualitäten mit Verseifungzahlen im Bereich von 84-95 mg KOH/g verwendet. Dabei wurde DMAPA mit der jeweiligen PIBSA-Qualität im Molverhältnis 1:1 entsprechend der Verseifungszahl eingesetzt. Die verwendeten PIBSA-Qualitäten hatten Bismaleinierungsgrade (BMG) von kleiner 15 %.
Polyisobutylenbernsteinsäureanhydrid (1659 g) wird Solvent Naphta Heavy (SNH, Exxon Mobil, CAS64742-95-5) (1220 g) gelöst und 3-Dimethylamino-1-propylamin (DMAPA; 153 g) wird zugegeben. Die Reaktionslösung wird 8 h bei 170°C gerührt, wobei gebildetes Kondensationswasser kontinuierlich abdestilliert wird. Man erhält das PIBSA-DMAPA-Succinimid als Lösung in Solvent Naphta Heavy (TBN 0,557 mmol/g).Polyisobutylenesuccinic anhydride (1659 g) is dissolved in Solvent Naphta Heavy (SNH, Exxon Mobil, CAS 64742-95-5) (1220 g) and 3-dimethylamino-1-propylamine (DMAPA, 153 g) is added. The reaction solution is stirred for 8 h at 170 ° C, with formed condensation water is distilled off continuously. The PIBSA-DMAPA succinimide is obtained as a solution in Solvent Naphta Heavy (TBN 0.557 mmol / g).
Ein Teil dieser Lösung des PIBSA-DMAPA-Succinimids (181 g) wird Phthalsäuredimethylester (19,4 g) gegeben und die erhaltene Reaktionslösung wird für 11 h bei 120°C und anschliessend für 24 h bei 150°C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man als Produkt das Ammoniumcarboxylat als Lösung in Solvent Naphta Heavy. 1H-NMR-Analyse bestätigt die Quaternierung.A portion of this solution of PIBSA-DMAPA succinimide (181 g) is added to dimethyl phthalate (19.4 g) and the resulting reaction solution is stirred for 11 h at 120 ° C and then for 24 h at 150 ° C. After cooling to room temperature, the product obtained is the ammonium carboxylate as a solution in Solvent Naphta Heavy. 1 H NMR analysis confirms quaternization.
Polyisobutylenbernsteinsäureanhydrid (PIBSA; 2198 g) wird auf 110°C erhitzt und 3-Dimethylamino-1-propylamin (DMAPA; 182 g) wird innerhalb von 40 min. zugegeben, wobei sich das Reaktionsgemisch auf 140°C erwärmt. Das Reaktionsgemisch wird auf 170°C erwärmt und 3 h bei dieser Temperatur gehalten, wobei 28 g Destillat aufgefangen werden. Man erhält das PIBSA-DMAPA-Succinimid als zähes Öl (TBN 0,735 mmol/g).Polyisobutylene succinic anhydride (PIBSA, 2198 g) is heated to 110 ° C and 3-dimethylamino-1-propylamine (DMAPA, 182 g) is added within 40 min. added, with the reaction mixture heated to 140 ° C. The reaction mixture is heated to 170 ° C and held for 3 h at this temperature, with 28 g of distillate are collected. The PIBSA-DMAPA succinimide is obtained as a viscous oil (TBN 0.735 mmol / g).
Ein Gemisch dieses PIBSA-DMAPA-Succinimids (284,5 g), Methylsalicylat (65,5 g) und 3,3,5 Trimethylheptansäure (Fa. BASF) (0,75 g) wird auf 140-150°erhitzt und das Reaktionsgemisch wird 6 h bei bei dieser Temperatur gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man als Produkt das Ammoniumsalicylat als zähes Öl. 1H-NMR-Analyse bestätigt die Quaternierung. Durch Zugabe von Pilot 900 Öl ,Petrochem Carless Ltd., wird der Wirkstoffgehalt der Löung auf 50 Gew. % eingestellt.A mixture of this PIBSA-DMAPA succinimide (284.5 g), methyl salicylate (65.5 g) and 3,3,5 trimethylheptanoic acid (BASF) (0.75 g) is heated to 140-150 ° and the reaction mixture is stirred for 6 h at this temperature. After cooling to room temperature, the product obtained is the ammonium salicylate as a viscous oil. 1 H NMR analysis confirms quaternization. By adding Pilot 900 Oil, Petrochem Carless Ltd., the active content of the solution is adjusted to 50% by weight.
Polyisobutylenbernsteinsäureanhydrid (PIBSA; 2198 g) wird auf 110°C erhitzt und 3-Dimethylamino-1-propylamin (DMAPA; 182 g) wird innerhalb von 40 min. zugegeben, wobei sich das Reaktionsgemisch auf 140°C erwärmt. Das Reaktionsgemisch wird auf 170°C erwärmt und 3 h bei dieser Temperatur gehalten, wobei 28 g Destillat aufgefangen werden. Man erhält das PIBSA-DMAPA-Succinimid als zähes Öl (TBN 0,735 mmol/g).Polyisobutylene succinic anhydride (PIBSA, 2198 g) is heated to 110 ° C and 3-dimethylamino-1-propylamine (DMAPA, 182 g) is added within 40 min. added, with the reaction mixture heated to 140 ° C. The reaction mixture is heated to 170 ° C and held for 3 h at this temperature, with 28 g of distillate are collected. The PIBSA-DMAPA succinimide is obtained as a viscous oil (TBN 0.735 mmol / g).
Ein Gemisch dieses PIBSA-DMAPA-Succinimids (211 g), Dimethyloxalat (34,5 g) und Laurinsäure (4,9 g) wird auf 120°C erhitzt und anschließend für 4 h bei dieser Temperatur gerührt. Überschüssiges Dimethyloxalat wird am Rotationsverdampfer im Vakuum (p = 5 mbar) bei 120°C entfernt. Man erhält als Produkt das Ammoniummethyloxalat als zähes Öl. 1H-NMR-Analyse bestätigt die Quaternierung.A mixture of this PIBSA-DMAPA succinimide (211 g), dimethyl oxalate (34.5 g) and lauric acid (4.9 g) is heated to 120 ° C and then for 4 h at this temperature touched. Excess dimethyloxalate is removed on a rotary evaporator in vacuo (p = 5 mbar) at 120 ° C. The product obtained is ammonium methyl oxalate as a viscous oil. 1 H NMR analysis confirms quaternization.
Zum Vergleich mit dem Stand der Technik wurden die Beispiele 2 und 4 aus der
Eine Lösung von PIBSA (420,2 g) in Pilot 900 Öl 'Petrochem Carless Ltd. ,(51,3 g) wird vorgelegt und auf 110°C erhitzt. Innerhalb von 50 Minuten wird DMAPA (31,4 g) zudosiert, wobei eine leicht exotherme Reaktion beobachtet wird. Innerhalb von 80 Minuten wird das Reaktionsgemisch auf 150°C erwärmt und der Ansatz anschließend 3 h bei dieser Temperatur gehalten, wobei das entstehende Reaktionswasser abdestilliert. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man das PIBSA-DMAPA-Succinimid als Lösung in Pilot 900 Öl (TBN 0,62 mmol/g).A solution of PIBSA (420.2 g) in Pilot 900 Oil Petrochem Carless Ltd. , (51.3 g) is charged and heated to 110 ° C. Within 50 minutes, DMAPA (31.4 g) is metered in, with a slight exothermic reaction being observed. Within 80 minutes, the reaction mixture is heated to 150 ° C and the mixture is then held for 3 h at this temperature, wherein the resulting reaction water distilled off. After cooling to room temperature, the PIBSA-DMAPA succinimide is obtained as a solution in Pilot 900 oil (TBN 0.62 mmol / g).
Ein Teil des so erhaltenen PIBSA-DMAPA-Succinimids als Lösung in Pilot 900 Öl, Petrochem Carless Ltd., (354 g) wird vorgelegt und auf 90°C erhitzt. Dimethylsulfat (26,3 g) wird zudosiert, wobei die Reaktionstemperatur auf 112°C steigt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch für 3 h bei 100°C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man das quaternisierte PIBSA-DMAPA-Succinimid als Lösung in Pilot 900 Öl. 1H-NMR-Analyse bestätigte die Quaternierung. Der Austrag wurde durch Zugabe von Pilot 900 Öl auf einen Wirkstoffgehalt von 50 Gew. % eingestellt.A portion of the resulting PIBSA-DMAPA succinimide solution in Pilot 900 Oil, Petrochem Carless Ltd., (354 g) is charged and heated to 90 ° C. Dimethyl sulfate (26.3 g) is metered in, with the reaction temperature rising to 112.degree. Subsequently, the reaction mixture is stirred for 3 h at 100 ° C. After cooling to room temperature, the quaternized PIBSA-DMAPA succinimide is obtained as a solution in Pilot 900 oil. 1 H NMR analysis confirmed the quaternization. The output was adjusted to an active ingredient content of 50% by weight by adding Pilot 900 oil.
Eine Lösung von PIBSA (420,2 g) in Pilot 900 Öl ,Petrochem Carless Ltd. ,(51,3 g) wird vorgelegt und auf 110°C erhitzt. Innerhalb von 50 Minuten wird DMAPA (31,4 g) zudosiert, wobei eine leicht exotherme Reaktion beobachtet wird. Innerhalb von 80 Minuten wird das Reaktionsgemisch auf 150°C erwärmt und der Ansatz anschließend 3 h bei dieser Temperatur gehalten, wobei das entstehende Reaktionswasser abdestilliert. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man das PIBSA-DMAPA-Succinimid als Lösung in Pilot 900 Öl (TBN 0,62 mmol/g).A solution of PIBSA (420.2 g) in Pilot 900 Oil, Petrochem Carless Ltd. , (51.3 g) is charged and heated to 110 ° C. Within 50 minutes, DMAPA (31.4 g) is metered in, with a slight exothermic reaction being observed. Within 80 minutes, the reaction mixture is heated to 150 ° C and the mixture is then held for 3 h at this temperature, wherein the resulting reaction water distilled off. After cooling to room temperature, the PIBSA-DMAPA succinimide is obtained as a solution in Pilot 900 oil (TBN 0.62 mmol / g).
Ein Teil des so erhaltenen PIBSA-DMAPA-Succinimids als Lösung in Pilot 900 Öl, Petrochem Carless Ltd., (130 g), Dimethylcarbonat (20 g) und Methanol (17,4) werden in einen Autoklaven gefüllt, mit Stickstoff inertisiert und ein Vordruck von 1,3 bar eingestellt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch unter Eigendruck zuerst 1 h bei 90°C, dann 24 h bei 140°C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird der Autoklav entspannt und der Inhalt mit wenig Toluol als Lösungsmittel vollständig ausgespült. Alle niedrig siedenden Bestandteile werden anschließend am Rotationsverdampfer im Vakuum entfernt und man erhält das quaternisierte PIBSA-DMAPA-Succinimid als Lösung in Pilot 900 Öl. 1H-NMR-Analyse bestätigte die teilweise Quaternierung. Der Austrag wird durch Zugabe von Pilot 900 Öl auf einen Wirkstoffgehalt von 50 Gew.% eingestellt.A portion of the resulting PIBSA-DMAPA succinimide solution in Pilot 900 Oil, Petrochem Carless Ltd., (130 g), dimethyl carbonate (20 g) and methanol (17.4) are charged to an autoclave, made inert with nitrogen, and introduced Pre-pressure of 1.3 bar set. Subsequently, the reaction mixture is stirred under autogenous pressure, first at 90 ° C. for 1 h, then at 140 ° C. for 24 h. After cooling to room temperature, the autoclave is depressurized and the contents are completely rinsed off with a little toluene as the solvent. All low boiling components are then removed on a rotary evaporator in vacuo to give the quaternized PIBSA-DMAPA succinimide solution in Pilot 900 oil. 1 H NMR analysis confirmed the partial quaternization. The effluent is adjusted to an active ingredient content of 50% by weight by adding Pilot 900 oil.
In den folgenden Anwendungsbeispielen werden die Additive entweder als Reinsubstanz (so wie in obigen Herstellungsbeispielen synthetisiert) oder in Form eines Additiv-Paketes eingesetzt.
- M1 : Additiv gemäß Herstellungsbeispiel 2 (Erfindung, mit Methylsalicylat quaterniert)
- M2 : Additiv gemäß Herstellungsbeispiel 4 (Vergleich, mit Dimethylsulfat quaterniert)
- M3 : Additiv gemäß Herstellungsbeispiel 5 (Vergleich, mit Dimethycarbonat quaterniert)
- M1: additive according to preparation example 2 (invention, quaternized with methyl salicylate)
- M2: additive according to preparation example 4 (comparison, quaternized with dimethyl sulfate)
- M3: additive according to Preparation Example 5 (comparison, quaternized with dimethycarbonate)
Verwendeter Kraftstoff: RF-06-03 (Referenzdiesel, Haltermann Products, Hamburg) Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Es zeigte sich, dass das erfindungsgemäße Additiv M1 bei gleicher Dosierung eine gegenüber dem Stand der Technik (M2, M3) verbesserte Wirkung aufweist.It was found that the additive M1 according to the invention at the same dosage has an improved effect compared to the prior art (M2, M3).
Zur Untersuchung des Einflusses der erfindungsgemäßen Verbindung auf die Performance von direkteinspritzenden Dieselmotoren wurde der Leistungsverlust (powerloss) in Anlehnung an die offizielle Testmethode CEC F-98-08 bestimmt. Der Leistungsverlust ist ein direktes Maß für Bildung von Ablagerungen in den Injektoren. Verwendet wurde ein gebräuchlicher direkteinspritzender Dieselmotor mit Common-Rail-System.To investigate the influence of the compound according to the invention on the performance of direct-injection diesel engines, the power loss was determined on the basis of the official test method CEC F-98-08. The power loss is a direct measure of the formation of deposits in the injectors. A common direct-injection diesel engine with common-rail system was used.
Als Kraftstoff wurde ein handelsüblicher Dieselkraftstoff der Fa. Haltermann (RF-06-03) eingesetzt. Diesem wurden zur künstlichen Anregung der Bildung von Ablagerungen an den Injektoren 1 Gew.-ppm Zink in Form einer Zink-Didodecanoat-Lösung zugesetzt.The fuel used was a commercial diesel fuel from Haltermann (RF-06-03). To this was added 1 wt ppm zinc in the form of a zinc didodecanoate solution to artificially stimulate the formation of deposits on the injectors.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnisse der Bestimmungen des relativen Leistungsverlustes (Powerloss) bei 4000 rpm nach 12 Stunden Dauerbetrieb ohne Unterbrechung. Der Wert P0 gibt dabei die Leistung nach 10 Minuten und der Wert Pend die Leistung am Ende der Messung an:The table below shows the results of relative power loss (powerloss) at 4000 rpm after 12 hours of continuous operation without interruption. The value P0 indicates the power after 10 minutes and the value Pend the power at the end of the measurement:
Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Dabei zeigt sich, dass das erfindungsgemäße Additiv M1 eine gegenüber dem Grundwert verbesserte Wirkung aufweist und zumindest gegenüber dem Beispiel M3 eine verbesserte Wirkung aufweist.It can be seen that the additive M1 according to the invention has an improved effect compared to the base value and has an improved effect at least in comparison with the example M3.
Zur Bestimmung der Löslichkeitseigenschaften wurden folgende Additivpakete hergestellt und getestet:To determine the solubility properties, the following additive packages were prepared and tested:
Das Ergebnis der Löslichkeitsversuche ist in folgender Tabelle zusammengefasst: Es wird die minimal notwendige Menge an Lösungsmittel (Solvent Naphtha Heavy) angegeben, um bei sonst identischen Mengen Aktivsubstanz, Pilot 900, Antischaum, Dehazer bei Raumtemperatur ein homogenes, klares Dieselperformance-Paket zu erhalten.
Überraschenderweise zeigte sich, dass das Additiv gemäß Herstellungsbeispiel 2 die besten Löslichkeitseigenschaften aufweist, also am wenigsten Lösungsmittel erfordert.Surprisingly, it was found that the additive according to Preparation Example 2 has the best solubility properties, that is, the least solvent required.
Auf die Offenbarung der hierin zitierten Druckschriften wird ausdrücklich Bezug genommen.Reference is expressly made to the disclosure of the references cited herein.
Claims (17)
wobei das Quaternisierungsmittel der Alkylester einer cycloaromatischen oder cycloaliphatischen Mono- oder Polycarbonsäure, insbesondere einer Mono- oder Dicarbonsäure, oder einer aliphatischen Polycarbonsäure, insbesondere Dicarbonsäure ist.A fuel composition comprising, in a majority of a conventional fuel, a portion of at least one quaternized nitrogen compound-containing reaction product or a quaternized nitrogen compound-containing partial fraction thereof obtained from the reaction product, which reaction product is obtainable by reacting a quaternizable hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound containing at least a quaternizable amino group with a quaternizing agent which converts the at least one tertiary amino group into a quaternary ammonium group,
wherein the quaternizing agent is the alkyl ester of a cycloaromatic or cycloaliphatic mono- or polycarboxylic acid, in particular a mono- or dicarboxylic acid, or an aliphatic polycarboxylic acid, in particular dicarboxylic acid.
R1OC(O)R2 (1)
worin
R1 für einen Niedrigalkylrest steht und
R2 für einen gegebenenfalls substituierten einkernigen Aryl- oder Cycloalkylrest steht, wobei der Substituent ausgewählt ist unter OH, NH2, NO2, C(O)OR3, und R1OC(O)-, worin R1 die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und R3 für H oder R1 steht.A fuel composition according to any one of the preceding claims, wherein the quaternizing agent is a compound of general formula 1
R 1 OC (O) R 2 (1)
wherein
R 1 is a lower alkyl radical and
R 2 is an optionally substituted mononuclear aryl or cycloalkyl radical, wherein the substituent is selected from OH, NH 2 , NO 2 , C (O) OR 3 , and R 1 OC (O) -, wherein R 1 has the meanings given above and R 3 is H or R 1 .
R1OC(O)-A-C(O)OR1a (2)
worin
R1 und R1a unabhängig voneinander für einen Niedrigalkylrest steht und
A für Hydrocarbylen, wie insbesondere Alkylen oder Alkenylen, steht.A fuel composition according to any one of claims 1 and 2, wherein the quaternizing agent is a compound of general formula 2
R 1 OC (O) -AC (O) OR 1a (2)
wherein
R 1 and R 1a independently of one another represent a lower alkyl radical and
A represents hydrocarbylene, in particular alkylene or alkenylene.
umfassend die Umsetzung einer quaternisierbaren hydrocarbyl-substituierten Polycarbonsäureverbindung, enthaltend wenigstens eine tertiäre, quaternisierbare Aminogruppe mit einem Quaternisierungsmittel, das die wenigstens eine tertiäre Aminogruppe in eine quaternäre Ammoniumgruppe überführt,
wobei das Quaternisierungsmittel der Alkylester einer cycloaromatischen oder cycloaliphatischen Mono- oder Polycarbonsäure, insbesondere einer Mono- oder Dicarbonsäure, oder einer aliphatischen Polycarbonsäure, insbesondere Dicarbonsäure, ist.A process for producing a quaternized nitrogen compound according to claim 11,
which comprises reacting a quaternizable hydrocarbyl-substituted polycarboxylic acid compound containing at least one tertiary, quaternizable amino group with a quaternizing agent which converts the at least one tertiary amino group into a quaternary ammonium group,
wherein the quaternizing agent is the alkyl ester of a cycloaromatic or cycloaliphatic mono- or polycarboxylic acid, in particular a mono- or dicarboxylic acid, or an aliphatic polycarboxylic acid, especially dicarboxylic acid.
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