FR2910019A1 - Procedes pour ameliorer la compatibilite a basse temperature de modificateurs de frottement du type amide dans des carburants, et modificateurs de frottement du type amide - Google Patents

Abstract

Il est décrit un modificateur de frottement du type amide, formé à partir d'un acide gras hyper-ramifié d'une amine.Ce modificateur de frottement du type amide présente une compatibilité améliorée aux basses températures avec un carburant. Une composition de carburant le contenant est décrite.Domaine d'application : procédés pour réduire la propriété de frottement d'un carburant.

Description

1 La présente demande est une continuation en partie de la demande de

brevet des E.U.A. N 10/421 006, déposée le 22 avril 2003, qui est une continuation en partie de la demande de brevet des E.U.A. N 10/128 529, déposée le 24 avril 2002, à présent brevet des E.U.A. N 6 866 690, ces documents étant incorporés ici à titre de référence dans leur intégralité. Le présent mémoire concerne des modifications de frottement du type amide et, plus particulièrement, des modificateurs de frottement du type amide ayant une compatibilité à basse température améliorée avec les carburants. Le présent mémoire concerne en outre des compositions de carburants comprenant des modificateurs de frottement ayant une compatibilité améliorée à basse température, et des procédés pour réduire le frottement d'un carburant lors du pompage de ce carburant. Les exigences réglementaires imposant l'introduction de carburants en basse teneur en soufre, qui sont connus comme carburants ayant un moindre pouvoir lubrifiant, ont créé des problèmes sur la longévité des pompes et injecteurs. Bien que le soufre proprement dit ne soit pas connu comme agent modifiant le pouvoir lubrifiant, on sait que l'élimination du soufre par un hydrotraitement poussé élimine accidentellement des constituants lubrifiants naturels du carburant, comme certains composés aromatiques, des acides carboxyliques et des esters. Malheureusement, les détergents et dispersants du commerce destinés à l'essence présentent généralement de très faibles caractéristiques de réduction de frottement avant d'ajouter au carburant de très fortes concentrations. Ces fortes concentrations en détergent atteignent souvent des valeurs auxquelles les effets d'absence de danger, par exemple des dépôts dans la chambre de combustion (CCD), deviennent inacceptables. Suivant la description relativement détaillée figurant dans le brevet des E.U.A. N 6 277 158 au nom de McLean, les performances des essences et d'autres carburants 2910019 2 peuvent être améliorées en utilisant la technologie d'incorporation d'additifs. Il a été suggéré que des modificateurs de frottement distincts peuvent être ajoutés à l'essence pour augmenter l'économie de carburant 5 réduisant le frottement dans les moteurs. Les modificateurs de frottement pour carburants servent également à protéger les pompes et injecteurs de carburant sous haute pression, comme ceux existant dans les moteurs à essence à injection directe (DIG), contre l'usure provoquée par le carburant.

10 Dans le choix d'additifs convenables pour carburants, il est important que les additifs n'aient pas d'effets néfastes sur les performances des moteurs. Par exemple, les additifs ne doivent pas favoriser le collage des soupapes ou poser d'autres problèmes réduisant les performances.

15 Pour convenir à une utilisation commerciale, un additif modificateur de frottement doit satisfaire tous les tests d'absence de danger requis pour les additifs de performances pour l'essence. Cela représente souvent l'obstacle le plus important pour une acceptation commerciale. Le test 20 d'absence de danger comprend 1) la compatibilité avec l'essence et d'autres additifs susceptibles d'être présents dans l'essence dans un intervalle de températures, 2) l'absence d'augmentation de dépôts sur les soupapes d'admission (IVD) et de CCD, 3) l'absence de collage des 25 soupapes à basses températures et 4) l'absence de corrosion dans le système d'admission de carburant, les cylindres et le carter. L'élaboration d'un additif répondant à tous ces critères représente un défi. La plupart des modificateurs de frottement pour 30 carburants étaient des dérivés d'acides gras naturels (d'origine végétale et animale), avec seulement un petit nombre de produits purement synthétiques. Par exemple, le document WO 01/72930 A2 décrit une proposition mécanique pour délivrer un modificateur de frottement transmis par le 35 carburant à la paroi supérieure des cylindres et dans le carter d'huile, entraînant une lubrification dans la partie 2910019 3 supérieure du cylindre/bagues et les soupapes. Le modificateur de frottement est conditionné avec des dispersants-détergents pour carburants tels que des polyétheramines (PEA), des polyisobutène-amines (PIBA), des bases de 5 Mannich et des succinimides. La référence WO '930 se réfère aux brevets des E.U.A. 2 252 889, 4 189 594, 4 208 190, 4 204 481 et 4 428 182 qui décrivent tous l'utilisation de modificateurs pour carburants utilisés dans un carburant Diesel. Les compositions chimiques couvertes par ces 10 brevets comprennent des esters d'acides gras, des acides gras dimérisés insaturés, des amines aliphatiques primaires, des amines des acides gras de diéthanolamines et d'acides monocarboxyliques aliphatiques à chaîne longue. Il est également fait référence ici au brevet des E.U.A.

15 N 4 427 562 qui décrit une huile lubrifiante et un modificateur de frottement pour carburants, préparés en faisant réagir des alkoxyalkylamines primaires avec des acides carboxyliques ou par aminolyse de l'ester formiate approprié. Le brevet des E.U.A. N 4 729 769 est également 20 mentionné et fait connaître un détergent de carburateur pour l'essence, destiné à des compositions d'essences provenant de produits de réaction d'un ester d'acide gras en C6 à C20, comme l'huile de coprah et d'une mono- ou dihydroxyhydrocarbylamine comme la diéthanolamine. L'additif figurant 25 dans le brevet '769 est décrit en tant qu'additif utile dans toute essence, notamment les essences au plomb et les essences contenant du méthylcyclopentadiényl-manganèsetricarbonyle (MMT). Le carburant décrit dans le brevet '769 peut contenir d'autres additifs nécessaires comme des 30 agents antigivre et des inhibiteurs de corrosion. Diverses autres références décrivent des additifs modificateurs de frottement pour des carburants. Par exemple, le brevet des E.U.A. N 5 858 029 décrit la réaction d'étheramines primaires avec des acides hydrocarboxyliques, 35 ce qui donne des hydroxamides qui présentent une propriété de réduction de frottement dans les carburants et les 2910019 4 lubrifiants. D'autres brevets décrivant des modificateurs de frottement comprennent les brevet des E.U.A. numéros 4 617 026 (ester d'acide monocarboxylique d'un alcool trihydroxylique, monooléate de glycérol comme modificateur 5 de frottement pour des carburants et lubrifiants) ; 4 789 493, 4 808 196 et 4 867 752 (utilisation de formamides d'acides gras) ; 4 280 916 (utilisation d'amides d'acides gras) ; 4 406 803 (utilisation d'alcane-l-2-diols dans des lubrifiants pour améliorer l'économie de carburant) ; et 10 4 512 903 (utilisation d'amides formés à partir d'acides monocarboxyliques aliphatiques à substituant mono- ou polyhydroxylique et d'amines). Le brevet des E.U.A. N 6 328 771 décrit des compositions de carburants contenant des compositions de sel augmentant le pouvoir 15 lubrifiant, préparées par réaction de certains acides carboxyliques avec un constituant qui est formé d'une amine aromatique hétérocyclique. Le document EP 0 798 364 décrit des additifs pour les carburants Diesel, comprenant un sel d'un acide carboxylique et d'une amine aliphatique, ou un 20 amide obtenu par déshydratation-condensation entre un acide carboxylique et une amine aliphatique. Le document EP 0 869 163 Al décrit un procédé pour réduire le frottement dans les moteurs en utilisant des amines éthoxylées. En outre, les brevets des E.U.A. N 4 086 172 (hydroxyamines solubles 25 dans l'huile, comme la "ETHOMEEN 18-12Tm) (formule C18H37N-(CH2CH2OH)2 comme antioxydant pour lubrifiants) ; 4 129 508 (produits de réaction d'acide ou d'anhydride succinique et d'un polyéthylèneglycol ou monoéther, d'un composé organométallique basique et d'une amine alkoxylée comme 30 désémulsionnant) ; 4 231 883 ; 4 409 000 et 4 836 829, décrivent tous diverses utilisations d'hydroxyamines dans des carburants et des lubrifiants. Le brevet des E.U.A. N 6 277 158 décrit la pratique actuelle de la distribution d'essence consistant 35 généralement à prémélanger les additifs pour carburants en un concentré dans un solvant hydrocarboné de base, puis à 2910019 5 injecter le concentré dans les canalisations d'essence utilisées pour remplir les pétroliers avant la distribution à l'utilisateur. Pour faciliter l'injection du concentré dans l'essence, il est important que le concentré soit sous 5 forme d'un liquide homogène de faible viscosité. Une forme de réalisation du présent mémoire propose un procédé pour améliorer la compatibilité à basse température d'un modificateur de frottement du type amide, comprenant (a) la formation d'un amide d'acide gras hyper-ramifié et 10 (b) la combinaison de l'amide avec un carburant. Suivant une autre forme de réalisation du présent mémoire, un modificateur de frottement comprend un amide d'acide gras hyper-ramifié. Une autre forme de réalisation propose un procédé pour 15 réduire le frottement d'un carburant lorsque le carburant est pompé, comprenant (a) la formation d'un amide d'acide gras hyper-ramifié et (b) la combinaison de l'amide avec un carburant. Suivant une forme de réalisation supplémentaire, une 20 composition de carburant comprend une proportion dominante de carburant et une petite proportion d'un modificateur de frottement comprenant un amide d'acide gras hyper-ramifié. Avantageusement, des formes de réalisation du présent mémoire proposent des additifs modificateurs de frottement 25 qui sont habituellement liquides à des températures pouvant s'abaisser à -20 C. En conséquence, les modificateurs de frottement du présent mémoire sont plus compatibles avec les carburants à basses températures que des additifs qui ne sont pas liquides à basses températures. Par exemple, de 30 nombreux modificateurs de frottement du type amide, comprenant ceux formés à partir d'acides gras à chaîne droite, sont sous forme de cire ou d'une matière solide à température ambiante. Ces additifs doivent donc être utilisés conjointement avec des agents solubilisants, tels 35 que des solvants hydrocarbonés, afin d'être miscibles avec les carburants aux températures usuelles normales de .2910019 6 fonctionnement. A l'opposé, les modificateurs de frottement conformes l'invention sont miscibles aux carburants à des températures pouvant s'abaisser à -20 C. En conséquence, les modificateurs de frottement décrits ici peuvent éviter 5 le besoin d'utiliser des agents solubilisants, ce qui simplifie l'utilisation, réduit les coûts et évite les problèmes d'environnement et de santé souvent associés à l'utilisation de solvants. Il doit être entendu que la description générale 10 précédente et la description détaillée suivante sont illustratives et explicatives seulement et sont destinées à fournir une explication supplémentaire au présent mémoire, comme revendiqué. Une forme de réalisation du présent mémoire concerne 15 l'amélioration de la compatibilité à basse température de modificateurs de frottement du type amide avec des carburants. Le procédé peut comprendre la formation d'un amide d'acide gras hyper-ramifié et la combinaison de l'amide avec un carburant. Dans de nombreuses formes de 20 réalisation, un amide d'acide gras hyper-ramifié peut être formé en mettant en contact, par exemple en combinant, en mélangeant ou en faisant réagir un acide gras hyper-ramifié à une amine, en éliminant l'eau. Des acides gras hyper-ramifiés qui peuvent être 25 utilisés pour former des amides du présent mémoire peuvent avoir diverses structures. Comme cela est connu, des acides gras, c'est-à-dire des acides carboxyliques, comprennent un groupe carboxyle et un groupe alkyle. Suivant le présent mémoire, des acides gras hyper-ramifiés peuvent comprendre 30 des acides gras qui comprennent un groupe alkyle ayant au moins deux substituants sur l'atome de carbone alpha (c'est-à-dire l'atome de carbone adjacent au groupe carbonyle), au moins un des substituants étant ramifié. Par exemple, un acide gras hyper-ramifié peut avoir la 35 structure générale suivante 2910019 7 O I 8 R2 ù C-C - OH (I) R3 dans laquelle au moins deux des groupes R1, R2 et R3 représentent un groupe alkyle en C1 à C20 et un groupe alkyle consistant en au moins un des groupes R1, R2 et R3 5 est ramifié ou cyclique. Bien que des acides gras hyper-ramifiés puissent avoir n'importe laquelle d'une multitude de configurations, à titre d'exemple, un acide gras hyper-ramifié peut avoir la structure générale (I) ci-dessus, dans laquelle R1 10 représente un groupe pentyle ramifié, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe hexyle ramifié. Un exemple de groupe pentyle ramifié peut comprendre le groupe de 2,2-diméthyl-4pentyle et un exemple de groupe hexyle ramifié peut comprendre le groupe 15 2,2,4-triméthyl-6-hexyle. Dans un autre exemple, R1 peut représenter un groupe isodécyle, R2 peut représenter un atome d'hydrogène et R3 peut représenter un groupe méthyle. Dans un autre exemple, R1 peut représenter un groupe méthyle, R2 peut représenter un atome d'hydrogène et R3 20 peut représenter un groupe isopropyle. A titre d'exemple supplémentaire, R1 peut représenter un groupe isopropyle et R2 et R3 peuvent représenter chacun indépendamment un groupe méthyle. Suivant certaines formes de réalisation, des acides 25 gras hyper-ramifiés peuvent avoir la structure générale (I) ci-dessus, dans laquelle au moins deux des groupes R1, R2 et R3 représentent un groupe hydrocarbyle en C1 à C20 et au moins un des groupes hydrocarbyle est ramifié ou cyclique. Des exemples de groupes hydrocarbyle peuvent comprendre des 30 groupes alkyle, alkylène, alcényle, alcénylène, aryle, alkaryle, aralkyle et cycloalkyle.

2910019 8 Des acides gras hyper-ramifiés, conformément au présent mémoire, peuvent comprendre des acides naturels ou synthétiques. Des exemples d'acides naturels qui, sous certaines formes, peuvent comprendre une hyper-ramification, 5 comprennent l'acide pristanique (acide 2,6,10,14-tétraméthylpentadécanoïque) et l'acide naphténique (formes à ramification alpha). Des acides gras hyper-ramifiés illustratifs supplémentaires peuvent comprendre, mais à titre non limitatif, l'acide 2,2,3-triméthylbutyrique, 10 l'acide 2-cyclohexylpropanoïque, l'acide 2,2,4,8,10,10-hexaméthyl-7-carboxy-undécanoïque, l'acide 3-méthyloctahydropentalène-1-carboxylique, l'acide 2-méthylcyclohexane-1-carboxylique, l'acide 1-méthylcyclohexanecarboxylique et l'acide 2-norbornanecarboxylique. Sans souhaiter se limiter à une théorie particulière 15 quelconque, il est néanmoins émis l'hypothèse que la présence d'une hyper-ramification, c'est-à-dire la présence d'au moins deux substituants alkyle sur l'atome de carbone alpha, dont au moins l'un est ramifié, dans l'acide gras utilisé pour former l'amide, augmente la probabilité que 20 l'amide soit un liquide sur une plage de températures. Par exemple, dans de nombreuses formes de réalisation, l'amide est un liquide s'étendant sur des températures d'environ -20 C à environ +35 C. En conséquence, des amides préparés à partir d'acides gras hyper-ramifiés sont compatibles avec 25 les carburants à des températures pouvant s'abaisser à -20 C. À l'opposé, de nombreux modificateurs de frottement classiques ne sont pas miscibles aux carburants à ces températures. Suivant la plupart des formes de réalisation, l'acide 30 gras hyper-ramifié utilisé pour former l'amide est un composé saturé, c'est-à-dire un composé contenant seulement des liaisons simples entre les atomes de carbone. L'utilisation d'acides gras hyper-ramifiés saturés présente des avantages pour l'utilisation de substances insaturées.

35 Par exemple, des modificateurs de frottement préparés à partir d'acides gras hyper-ramifiés saturés peuvent éviter 2910019 9 la formation indésirable de dépôt dans les moteurs, à l'opposé des substances insaturées qui peuvent conduire à la formation de dépôts. Les amides d'acides gras hyper-ramifiés conformes au 5 présent mémoire peuvent être formés en utilisant n'importe laquelle d'une multitude d'amines. Des exemples d'amines peuvent comprendre, mais à titre non limitatif, l'ammoniac, des amines alkylées comprenant des amines mono-, di- et polyalkylées, des alcanolamines, notamment des 10 dialcanolamines, et des hydroxyalkylamines. Dans de nombreuses formes de réalisation, l'amine peut comprendre une dialcanolamine, comme la diglycolamine, la diéthanolamine, la dipropanolamine et le-3-aminopropane-1,2-diol. Avantageusement, des dialcanolamines peuvent 15 produire des amides qui améliorent, par exemple réduisent, les coefficients de frottement limites dans les fluides. Des exemples supplémentaires d'amines peuvent comprendre l'éthanolamine et la n-méthyléthanolamine. L'acide gras hyper-ramifié et l'amine peuvent être 20 combinés en diverses quantités relatives pour former l'amide d'acide gras hyper-ramifié. Par exemple, l'acide gras hyper-ramifié et l'amine peuvent être présents en des rapports molaires de l'acide à l'amine d'environ 1:0,7 à environ 1:1. Dans de nombreuses formes de réalisation, 25 l'acide gras hyper-ramifié et l'amine peuvent être présents en un rapport molaire de l'acide à l'amine d'approximativement 1:1. L'amide d'acide gras hyper-ramifié peut être formé par n'importe lequel de divers procédés, et de nombreux 30 procédés sont connus dans ce domaine. Dans de nombreuses formes de réalisation, l'amide d'acide gras hyper-ramifié peut être formé en mettant en contact l'acide gras hyperramifié et l'amine, en un rapport molaire d'approximativement 1:1, en présence d'un solvant 35 hydrocarboné tel que le toluène. Le mélange d'acide gras hyper-ramifié d'amine et de solvant peut être agité et 2910019 10 chauffé à une température s'élevant d'environ 130 C à environ 155 C. La température peut être maintenue à la température élevée jusqu'à élimination d'approximativement 1 mole d'eau. Après élimination d'approximativement 1 mole 5 d'eau, la température peut être encore augmentée pour éliminer l'eau restante et produire l'amide. Un autre procédé illustratif pour former des amides d'acides gras hyper-ramifiés peut comprendre l'activation de l'acide gras hyper-ramifié, la mise en contact de 10 l'acide activé avec une amine. Avantageusement, ces procédés permettent souvent d'utiliser des températures réactionnelles plus basses. Des acides gras hyper-ramifiés peuvent être activés par mise en contact avec un composé activateur, qui joue habituellement le rôle d'agent 15 déshydratant. Par exemple, une catégorie de composés activateurs comprend les carbodiimides, comme le dicyclohexylcarbodiimide, bien que de nombreux autres composés activateurs convenables soient connus de l'homme de l'art. Une description détaillée d'activateurs d'acides 20 est fournie dans Comprehensive Organic Tranformations, "A Guide to Functional Group Preparations", Richard C. Larock, VCH Publishers, 1989, pages 972-976, document qui est incorporé ici à titre de référence. L'activateur d'acide peut produire des acides activés comprenant, mais à titre 25 non limitatif, des esters d'acides droits hyper-ramifiés, des anhydrides d'acides gras hyper-ramifiés et des chlorures d'acides gras hyper-ramifiés. N'importe lequel des nombreux autres procédés connus pour former des amides peut également être utilisé pour produire les amides 30 d'acides gras hyper-ramifiés du présent mémoire. Dans de nombreuses formes de réalisation, l'amide d'acide gras hyper-ramifié produit à partir d'un acide gras hyper-ramifié d'une amine a la structure générale suivante : 2910019 11 R~ 0 R4 i 1 R2 -- C ùC -- N -- R5 R3 dans laquelle au moins deux des groupes R1, R2 et R3 représentent un groupe alkyle en C1 à C20 et un groupe alkyle d'au moins un des groupes R1, R2 et R3 est ramifié ou 5 cyclique, R4 et R5 peuvent être identiques ou différents et représentent chacun indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe alcanol ou un groupe hydroxyalkyle. Bien que les amides d'acides gras hyper-ramifiés 10 puissent avoir n'importe laquelle d'une multitude de structures, à titre d'exemple, un amide d'acide gras hyperramifié peut avoir la structure générale (II) ci-dessus, dans laquelle R1r R2 et R3 peuvent représenter n'importe lequel des groupes identifiés ci-dessus pour un acide gras 15 hyper-ramifié, par exemple la structure (I), et R4 et R5 peuvent représenter chacun indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe méthyle, un groupe hydroxyéthyle, un groupe hydroxypropyle, un groupe hydroxyéthyléthyléther ou un groupe propanediol. Par exemple, dans certaines formes 20 de réalisation, R4 et R5 peuvent comprendre des groupes hydroxyéthyle ou des groupes hydroxypropyle. Dans d'autres forme de réalisation, R4 peut comprendre un groupe hydroxyéthyle ou un groupe hydroxypropyle et R5 peut comprendre un atome d'hydrogène ou un groupe méthyle. Dans 25 des formes de réalisation supplémentaires, R4 peut comprendre un groupe propanediol et R5 peut comprendre un atome d'hydrogène ou un groupe méthyle. Dans d'autres formes de réalisation, R4 peut comprendre un atome d'hydrogène et R5 peut comprendre un groupe méthyle.

30 Des amides d'acides gras hyper-ramifiés conformes au présent mémoire peuvent être utilisés comme modificateurs de frottement dans diverses applications. Par exemple, des amides d'acides gras hyper-ramifiés peuvent être incorporés 2910019 12 à un carburant afin de réduire le frottement du carburant lors du pompage de ce carburant. En outre ou en variante, les amides d'acides gras hyper-ramifiés peuvent comprendre un additif lubrifiant et/ou être incorporés à des systèmes 5 de lubrifiants. Par exemple, des modificateurs de frottement comprenant un amide d'acide gras hyper-ramifié peuvent être ajoutés directement ou indirectement à une huile, comme une huile de carter. Dans de nombreuses formes de réalisation, les amides 10 d'acides gras hyper-ramifiés peuvent être incorporés à un carburant convenable pour une utilisation dans le fonctionnement de moteurs à combustion interne à allumage par étincelle ou à allumage par compression. Des exemples de carburants aptes à la combustion peuvent comprendre des 15 essences au plomb ou sans plomb pour moteurs et pour l'aviation, le carburant Diesel, le carburant biodiesel, c'est-à-dire un carburant traité équivalent au carburant Diesel, dérivé de sources biologiques, le carburéacteur, le kérosène, des essences appelées "essences reformulées" qui 20 contiennent habituellement à la fois des hydrocarbures dans la plage d'ébullition de l'essence et des agents de mélanges oxygénés solubles dans les carburants, comme des alcools, des éthers et autres composés organiques oxygénés convenables. Des exemples de composés oxygénés peuvent 25 comprendre le méthanol, l'éthanol, l'isopmpemol, le tertiobutanol, des alcools mixtes en Cl à c,, l'éther méthylique de tertiobutyle, l'éther méthylique de tertioamyle, l'éther éthylique de tertiobutyle et des éthers mixtes. Les composés oxygénés, lorsqu'ils sont utilisés, sont 30 habituellement présents dans le carburant en une quantité inférieure à environ 25 en volume, et de préférence en une quantité qui fournit une teneur en oxygène dans le carburant d'environ 0,5 à environ 5 en volume. Suivant des formes de réalisation du présent mémoire, 35 les compositions de carburants peuvent comprendre une proportion dominante d'un carburant pour combustion et une :2910019 13 petite proportion d'un modificateur de frottement comprenant un amide d'acide gras hyper-ramifié. La quantité de modificateur de frottement incorporée à la composition de carburant peut varier, mais est généralement en une 5 quantité conférant les effets de compatibilité et de performance pour les basses températures, améliorés décrits dans le présent mémoire. Par exemple, le modificateur de frottement peut être présent en une quantité d'environ 20 millionièmes à environ 10 000 millionièmes, par exemple, 10 une quantité d'environ 100 millionièmes à environ 1000 millionièmes et, dans certaines formes de réalisation, peut être d'environ 300 millionièmes à environ 500 millionièmes. Les compositions de carburants conformes au présent 15 mémoire peuvent comprendre des constituants supplémentaires. Par exemple, une composition de carburant peut comprendre un détergent ou un inhibiteur de dépôts. Des inhibiteurs de dépôts pour l'essence, appelés habituellement détergents ou dispersants, sont bien connus et divers composés peuvent 20 être utilisés. Par exemple, des bases de Mannich, qui comprennent les produits de réaction de composés hydroxyaromatiques à substituants alkyle de haut poids moléculaire, d'aldéhydes et d'amines, peuvent être incorporées. Des exemples de détergents consistant en bases de Mannich 25 comprennent ceux décrits dans les brevets des E.U.A. numéros 4 231 759, 5 514 190, 5 634 951, 5 697 988, 5 725 612 et 5 876 648, dont les descriptions sont incorporées ici à titre de référence. Des détergents supplémentaires du type base de Mannich comprennent, par exemple, les détergents 30 HiTEC 4995 et HiTEC 6410 (disponibles auprès de Afton Chemical Corporation, Richmond, Virginie, USA). D'autres constituants qui peuvent être incorporés à des compositions de carburants peuvent comprendre des inhibiteurs de corrosion, des désémulsionnants, des 35 antioxydants, des désactivateurs de métaux, des colorants, des marqueurs, des biocides, des additifs antistatiques, 2910019 14 des agents réducteurs de frottement, des émulsionnants, des agents antivoiles, des additifs antigivres, des agents améliorant l'indice d'octane, des additifs antidétonants, des additifs anti-retrait des sièges de soupapes, des 5 agents tensioactifs, des agents améliorant la combustion, des fluides servant de véhicules et des solvants. Dans certaines formes de réalisation, du méthylcyclopentadiénylmanganèse-tricarbonyle (MMT) peut être incorporé à une composition de carburant. Les compositions de carburants 10 peuvent être formées en mélangeant le modificateur de frottement et d'autres constituants facultatifs, au carburant individuellement ou sous forme de diverses sous-combinaisons. Les compositions de carburants conformes au présent mémoire peuvent être utilisées dans n'importe lequel d'une 15 multitude de véhicules comprenant des moteurs à combustion interne qui provoquent la combustion d'un carburant liquide. Par exemple, les compositions de carburants décrites ici peuvent être utilisées dans des véhicules contenant des moteurs à essence à allumage par étincelle qui sont munis 20 d'un carburateur, qui effectuent l'injection de carburant dans les lumières d'admission (PFI), et qui sont à injection directe, également dans des véhicules contenant des moteurs à allumage par compression comme les moteurs Diesel. EXEMPLE 25 La mise en pratique et les avantages de l'invention sont démontrés par l'exemple suivant, qui est présenté à des fins d'illustration et non à titre limitatif. Des modificateurs de frottement consistant en amides conformes au présent mémoire ont été préparés à partir 30 d'acides gras hyper-ramifiés et des modificateurs de frottement comparatifs consistant en amides ont été préparés à partir d'acides gras "à chaîne droite", c'est-à- dire d'acides gras ne contenant aucune hyper-ramification, au moyen du mode opératoire indiqué ci-dessous. Les acides 35 gras spécifiques et les amines spécifiques utilisés pour former les modificateurs de frottement consistant en amides 2910019 15 et la consistance des produits de réaction résultants sont indiqués sur le tableau 1 ci-dessous. Une mole d'acide gras et 1 mole d'amine ont été combinées dans un réacteur équipé d'un piège de Dean Stark, 5 de moyens d'agitation mécanique et d'une atmosphère d'azote protectrice. Approximativement 150 ml de toluène ont été introduits dans le réacteur et une quantité supplémentaire de toluène aété introduite dans le piège. Le mélange a été agité et le solvant a été éliminé jusqu'à ce que la température du 10 mélange atteigne approximativement 145 C. La température a été maintenue à approximativement 145 C sous agitation continue et l'eau a été éliminée jusqu'à ce qu'approximativement 1 mole d'eau soit recueillie (l'élimination de l'eau a été utilisée pour contrôler l'étendue de la réaction, avec 1 15 mole produite pour chaque mole d'acide consommée). La température a été portée à approximativement 155 C et l'écoulement d'azote a été augmenté pendant approximativement 1 à 2 heures pour chasser énergiquement le solvant. Le produit de réaction résultant a été refroidi à 25 C et la consistance 20 a été identifiée visuellement. Tableau 1 Acide gras Amine Consistance du produit à 250C Acide isostéarique Diglycolamine Liquide hyper-ramifié* Acide isostéarique 3-aminopropane-1,2-diol Liquide hyper-ramifié* Acide isostéarique Diglycolamine Cire à chaîne droite** Acide isostéarique 3-aminopropane-1,2-diol Cire à chaîne droite** disponible auprès de Nissan Chemical America Corporeation, Houston, Texas ** disponible auprès de Arizona Chemical Company, 25 Jacksonville, Floride 2910019 16 Les résultats précités démontrent nettement que des acides gras hyper-ramifiés donnent des produits consistant en amides qui sont liquides à température ambiante, tandis que les acides gras classiques et à chaîne droite donnent 5 des produits consistant en amides sous forme de cires à température ambiante. En conséquence, les amides d'acides gras hyper-ramifiés du présent mémoire offrent de nombreux avantages par rapport aux modificateurs de frottement classiques. L'avantage significatif est la compatibilité 10 améliorée aux basses températures avec les carburants. Puisque les amides d'acides gras hyper-ramifiés sont liquides aux températures normales de fonctionnement des moteurs, ils sont aisément miscibles aux carburants. A titre d'avantage supplémentaire, des amides d'acides gras 15 hyper-ramifiés peuvent être utilisés sans utiliser d'agents solubilisants. Le fait d'éviter l'utilisation d'agents solubilisants non seulement simplifie les opérations, mais cela réduit les coûts et les problèmes d'environnement et de santé souvent associés à l'utilisation des solvants.

20 Il doit être entendu que les corps réactionnels et les constituants mentionnés par une dénomination chimique n'importe où dans la description ou les revendications du présent mémoire, qu'ils soient mentionnés au singulier ou au pluriel, sont identifiés tels qu'ils existent avant de 25 venir en contact avec une autre substance mentionnée par la dénomination chimique ou le type chimique (par exemple carburant de base, solvant, etc.). Peu importe que des modifications chimiques de transformation et/ou des réactions, s'il y en a, s'effectuent dans le mélange 30 résultant ou la solution ou le milieu réaction car ces modifications, transformations et/ou réactions sont le résultat naturel de la réunion des corps réactionnels et/ou constituants spécifiques dans les conditions exigées conformément au présent mémoire. Ainsi, les corps 35 réactionnels et constituants sont identifiés comme ingrédients à réunir lors de la conduite d'une réaction 2910019 17 chimique désirée (comme une réaction de condensation de Mannich) ou dans la formation d'une composition désirée (comme un concentré d'additifs ou une formulation d'essence avec additifs). Il serait également reconnu que les 5 constituants servant d'additifs peuvent être ajoutés ou mélangés aux carburants de base individuellement tels quels ou sous forme de constituants utilisés dans la formation d'associations et/ou de sous-associations d'additifs préformés. En conséquence, bien que l'on puisse ci-après se 10 référer à des substances, des constituants et/ou des ingrédients au présent ("comprend", "est", etc.), la référence est une référence à la substance, au constituant ou à l'ingrédient tel qu'il existait juste au moment précédant sa formulation ou son mélange initial avec une ou 15 plusieurs autres substances ou un ou plusieurs autres constituants et/ou ingrédients conformément au présent mémoire. Le fait que la substance, le constituant ou l'ingrédient puisse avoir perdu sa nature initiale par réaction ou transformation chimique au cours de telles 20 opérations de formulation et de mélange est ainsi totalement sans importance ou une compréhension et une appréciation précises de cette description du présent mémoire. A de nombreux endroits tout au long de cette 25 description, il a été fait référence à certain nombre de brevets et de demandes de brevets. Tous ces documents cités sont expressément incorporés dans leur intégralité au présent mémoire comme s'ils y étaient décrits pleinement. L'invention est susceptible de présenter une variation 30 considérable dans sa pratique. En conséquence, la description précédente n'est pas destinée à limiter, et ne doit pas être considérée comme limitant, l'invention aux illustrations particulières présentées ci-dessus.

Claims (34)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour améliorer la compatibilité à basse température d'un modificateur de frottement du type amide dans un carburant, caractérisé en ce qu'il comprend (a) la formation d'un amide d'acide gras hyper-ramifié et (b) la combinaison de l'amide avec un carburant.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la formation d'un amide d'acide gras hyperramifié comprend la formation d'un amide d'acide gras hyper-ramifié ayant la structure suivante : R4 1 N--R. s dans laquelle au moins deux des groupes R1, R2 et R3 représentent un groupe alkyle en C1 à C20 et un groupe alkyle d'au moins un des groupes R1, R2 et R3 est ramifié ou cyclique, et R4 et R5 représentent chacun indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe alcanol ou un groupe hydroxyalkyle.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que R1 représente un groupe 2,2,4-triméthyl-6-hexyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe 2,2-diméthyl-4-pentyle, ou R1 représente un groupe isodécyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe méthyle, ou R1 représente un groupe méthyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe isopropyle, ou bien R1 représente un groupe isopropyle, et R2 et R3 représentent chacun indépendamment un groupe méthyle.

4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé 30 en ce que R4 et R5 peuvent être identiques ou différents et représentent chacun indépendamment un atome d'hydrogène, un 2910019 19 groupe méthyle, un groupe hydroxyéthyle, un groupe hydroxypropyle, un groupe hydroxyéthyléthyléther ou un groupe propanediol.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que R4 représente un groupe hydroxyéthyléthyléther et 5 R5 représente un groupe méthyle ou un atome d'hydrogène, ou bien R4 représente un groupe propanediol et R5 représente un groupe méthyle ou un atome d'hydrogène.

6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la formation d'un amide d'acide gras hyper- 10 ramifié comprend (a) la mise en contact d'un acide gras hyper-ramifié, tel que l'acide 2,6,10,14-tétraméthylpentadécanoïque, l'acide naphténique ramifié en position alpha, l'acide 2,2,3-triméthylbutyrique, l'acide 2-cyclohexylpropanoïque, l'acide 2,2,4,8,10,10-hexaméthyl-7-carboxyundécanoïque, l'acide 3- méthyloctahydropentalène-1-carboxylique, l'acide 2-méthylcyclohexane-l-carboxylique, l'acide 1-méthylcyclohexanecarboxylique et l'acide 2-norbornanecarboxylique, avec une amine, telle que l'ammoniac, des amines alkylées, des alcanolamines et des hydroxyalkylamines, et (b) l'élimination 20 de l'eau.

7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la mise en contact de l'acide gras hyper-ramifié avec une amine comprend la mise en contact de l'acide gras hyper-ramifié avec une amine en un rapport de l'acide gras 25 à l'amine d'environ 1:0,7 à environ 1:1, tel qu'un rapport de l'acide gras à l'amine d'environ 1:1.

8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la formation d'un amide d'acide gras hyperramifié comprend (a) l'activation d'un acide gras hyper- ramifié, et (b) la mise en contact de l'acide gras hyperramifié activé, tel que des esters d'acides gras hyperramifiés, des anhydrides d'acides gras hyper-ramifiés et des chlorures d'acides gras hyper-ramifiés, avec une amine.

9. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le carburant est au moins un carburant choisi dans le groupe consistant en l'essence, le carburéacteur, 2910019 20 le kérosène, le carburant Diesel, le carburant biodiesel, un carburant contenant un alcool et un mélange éthanol-essence.

10. Modificateur de frottement, caractérisé en ce qu'il comprend un amide d'acide gras hyper-ramifié. 5

11. Modificateur de frottement suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'amide d'acide gras hyperramifié a la structure suivante R~ Q R4 1 Il 1 C--C-N-R5 1 R3 10 dans laquelle au moins deux des groupes R1, R2 et R3 représentent un groupe alkyle en C1 à C20 et un groupe alkyle d'au moins un des groupes R1, R2 et R3 est ramifié ou cyclique, et R4 et R5 représentent chacun indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe alcanol ou 15 un groupe hydroxyalkyle.

12. Modificateur de frottement suivant la revendication 11, caractérisé en ce que R1 représente un groupe 2,2,4-triméthyl-6-hexyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe 2,2-diméthyl-4-pentyle, ou R1 20 représente un groupe isodécyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe méthyle, ou R1 représente un groupe méthyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe isopropyle, ou bien R1 représente un groupe isopropyle et R2 et R3 représentent 25 chacun indépendamment un groupe méthyle.

13. Modificateur de frottement suivant la revendication 11, caractérisé en ce que R4 et R5 peuvent être identiques ou différents et représentent chacun indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe méthyle, un groupe hydroxyéthyle, un 30 groupe hydroxypropyle, un groupe hydroxyéthyléthyléther ou un groupe propanediol. 2910019 21

14. Modificateur de frottement suivant la revendication 13, caractérisé en ce que R4 représente un groupe hydroxyéthyléthyléther et R5 représente un groupe méthyle ou un atome d'hydrogène, ou bien R4 représente un groupe 5 propanediol et R5 représente un groupe méthyle ou un atome d'hydrogène.

15. Modificateur de frottement suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'amide d'acide gras hyperramifié est formé (a) en mettant en contact un acide gras 10 hyper-ramifié, tel que l'acide 2,6,10,14-tétraméthylpentadécanoïque, l'acide naphténique ramifié en position alpha, l'acide 2,2,3-triméthylbutyrique, l'acide 2-cyclohexylpropanoïque, l'acide 2,2,4,8,10,10-hexaméthyl-7-carboxyundécanoïque, l'acide 3-méthyloctahydropentalène-1-carboxylique, 15 l'acide 2-méthylcyclohexane-l-carboxylique, l'acide 1-méthylcyclohexanecarboxylique et l'acide 2-norbornanecarboxylique, avec une amine et (b) en éliminant l'eau.

16. Modificateur de frottement suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'amide d'acide gras hyper- 20 ramifié est formé (a) en activant un acide gras hyperramifié et (b) en mettant en contact l'acide gras hyperramifié activé, tel que des esters d'acides gras hyperramifiés, des anhydrides d'acides gras hyper-ramifiés et des chlorures d'acides gras hyper-ramifiés, avec une amine. 25

17. Procédé pour réduire le frottement d'un carburant lors du pompage de ce carburant, caractérisé en ce qu'il comprend (a) la formation d'un amide d'acide gras hyperramifié, et (b) la combinaison de l'amide avec un carburant-

18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé 30 en ce que la formation d'un amide d'acide gras hyperramifié comprend la formation d'un amide d'acide gras hyper-ramifié ayant la structure suivante : .2910019 22 R# 0 R4 { Il 1 R2 --- C --- C -- N R5 R3 dans laquelle au moins deux des groupes R1, R2 et R3 représentent un groupe alkyle en C1 à C20 et au moins un des groupes R1, R2 et R3 est ramifié ou cyclique, et R4 et R5 5 représentent chacun indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe alcanol ou un groupe hydroxyalkyle.

19. Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que R1 représente un groupe 2,2,4-triméthyl-6-hexyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un 10 groupe 2,2-diméthyl-4-pentyle, ou R1 représente un groupe isodécyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe méthyle, ou R1 représente un groupe méthyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe isopropyle, ou bien R1 représente un groupe 15 isopropyle et R2 et R3 représentent chacun indépendamment un groupe méthyle.

20. Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que R4 et R5 peuvent être identiques ou différents et représentent chacun indépendamment un atome d'hydrogène, un 20 groupe méthyle, un groupe hydroxyéthyle, un groupe hydroxypropyle, un groupe hydroxyéthyléthyléther ou un groupe propanediol.

21. Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que R4 représente un groupe hydroxyéthyléthyléther et 25 R5 représente un groupe méthyle ou un atome d'hydrogène.

22. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que la formation d'un amide d'acide gras hyperramifié comprend (a) la mise en contact d'un acide gras hyper-ramifié avec une amine, telle que l'ammoniac, des 30 amines alkylées, des alcanolamines et des hydroxyalkylamines, et (b) l'élimination de l'eau. 2910019 23

23. Procédé suivant la revendication 22, caractérisé en ce que la mise en contact de l'acide gras hyper-ramifié avec une amine comprend la mise en contact de l'acide gras hyper-ramifié avec une amine en un rapport de l'acide gras 5 à l'amine d'environ 1:0,7 à environ 1:1, tel qu'un rapport de l'acide gras à l'amine d'environ 1:1.

24. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que la formation d'un amide d'acide gras hyperramifié comprend (a) l'activation d'un acide gras hyper- 10 ramifié et, (b) la mise en contact de l'acide gras activé, tel que des esters d'acides gras hyper-ramifiés, des anhydrides d'acides gras hyper-ramifiés et des chlorures d'acides gras hyper-ramifiés, avec une amine.

25. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé 15 en ce que le carburant est au moins un carburant choisi dans le groupe consistant en l'essence, le carburéacteur, le kérosène, le carburant Diesel, le carburant biodiesel, un carburant contenant un alcool et un mélange éthanol-essence.

26. Composition de carburant, caractérisée en ce 20 qu'elle comprend une proportion dominante d'un carburant et une petite proportion d'un modificateur de frottement comprenant un amide d'acide gras hyper-ramifié.

27. Composition de carburant suivant la revendication 26, caractérisée en ce qu'une petite proportion d'un 25 modificateur de frottement comprend environ 20 millionièmes à environ 10 000 millionièmes de modificateur de frottement, ou environ 100 millionièmes à environ 1000 millionièmes de modificateur de frottement, ou bien environ 300 millionièmes à environ 500 millionièmes de modificateur de frottement. 30

28. Composition de carburant suivant la revendication 26, caractérisée en ce que l'amide d'acide gras hyperramifié a la structure suivante : 2910019 24 R~ 0 R4 I II 1 R2 -C--C-N--R5 R3 dans laquelle au moins deux des groupes R1, R2 et R3 représentent un groupe alkyle en C1 à C20 et au moins un des groupes R1r R2 et R3 est ramifié ou cyclique, et R4 et R5 5 représentent chacun indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, un groupe alcanol ou un groupe hydroxyalkyle.

29. Composition de carburant suivant la revendication 28, caractérisée en ce que R1 représente un groupe 2,2,4-triméthyl-6-hexyle, R2 représente un atome d'hydrogène et 10 R3 représente un groupe 2,2-diméthyl-4-pentyle, ou R1 représente un groupe isodécyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe méthyle, ou R1 représente un groupe méthyle, R2 représente un atome d'hydrogène et R3 représente un groupe isopropyle, ou bien 15 R1 représente un groupe isopropyle et R2 et R3 représentent chacun indépendamment un groupe méthyle.

30. Composition de carburant suivant la revendication 28, caractérisée en ce que R4 et R5 peuvent être identiques ou différents et représentent chacun indépendamment un 20 atome d'hydrogène, un groupe méthyle, un groupe hydroxyéthyle, un groupe hydroxypropyle, un groupe hydroxyéthyléthyléther ou un groupe propanediol.

31. Composition de carburant suivant la revendication 30, caractérisée en ce que R4 représente un groupe 25 hydroxyéthyléthyléther et R5 représente un groupe méthyle ou un atome d'hydrogène.

32. Composition de carburant suivant la revendication 26, caractérisée en ce que le carburant est au moins un carburant choisi dans le groupe consistant en l'essence, le 30 carburéacteur, le kérosène, le carburant Diesel, le 2910019 25 carburant biodiesel, un carburant contenant un alcool et un mélange éthanol-essence.

33. Composition de carburant suivant la revendication 26, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un ou 5 plusieurs additifs supplémentaires choisis dans le groupe consistant en des dispersants, des détergents, des inhibiteurs de corrosion, des agents désémulsionnants, des antioxydants, des désactivateurs de métaux, des colorants, des marqueurs, des biocides, des additifs antistatiques, 10 des agents réducteurs de frottement, des émulsionnants, des agents antivoile, des additifs antigivre, des agents augmentant l'indice d'octane, des additifs antidétonants, des agents anti-retrait des sièges de soupapes, des agents tensioactifs, des agents améliorant la combustion, des 15 fluides servant de véhicule et des solvants.

34. Véhicule, caractérisé en ce qu'il contient ou est alimenté par combustion avec la composition de carburant de la revendication 26.