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CN108350373A - 用于燃料的清净添加剂 - Google Patents

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CN108350373A
CN108350373A CN201680066451.2A CN201680066451A CN108350373A CN 108350373 A CN108350373 A CN 108350373A CN 201680066451 A CN201680066451 A CN 201680066451A CN 108350373 A CN108350373 A CN 108350373A
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Application number
CN201680066451.2A
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朱莉·普雷沃斯特
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Original Assignee
Total Marketing Services SA
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Publication date
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Abstract

本发明涉及嵌段共聚物作为内燃机液体燃料中的清净添加剂的用途。所述嵌段共聚物包含:‑至少一种下式(I)的嵌段A:(I)其中n是2至100的整数,R1选自氢和甲基,R2选自C1至C34烃链,‑至少一种下式(II)的嵌段B:(II)其中p是2至40的整数,G选自:○芳基,和○被至少一个选自以下的基团取代的芳基:基团R,C1至C12烃链,被至少一个基团R取代的C1至C12烃链,所述基团R选自:‑包含1个至40个选自C、N和任选O的原子并且包含至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团,和‑季铵。

Description

用于燃料的清净添加剂
技术领域
本发明涉及共聚物作为内燃机的液体燃料中的清净添加剂的用途。本发明还涉及用于保持清洁(保持清洁)和/或清洁(清理)内燃机的至少一个内部部件的方法。
背景技术
用于内燃机的液体燃料含有在发动机运转期间可降解的组分。内燃机内部部件的沉积物问题是驾驶员所熟知的。已经表明,这些沉积物的形成会对发动机的性能产生影响,特别是对消耗和颗粒排放产生负面影响。燃料添加剂技术的进步使得可以直面该问题。已经提出燃料中的“清净”添加剂,其通过限制沉积物(“保持清洁”效果)或减少已经在内燃机的内部部件中存在的沉积物(“清理”效果)来保持发动机的清洁。例如可以提及US 4 171959,其描述了用于汽油燃料的含有季铵官能团的清净添加剂。WO 2006/135 881描述了含有季铵盐的清净添加剂,用于减少或清理沉积物,特别是入口阀上的沉积物。然而,发动机技术正在不断发展,对于燃料的规定必须发展以应对内燃机的这些技术进步。特别是,新型汽油或柴油直接喷射系统将喷油器暴露于越来越苛刻的压力和温度条件,这促使沉积物的形成。此外,这些新的喷射系统具有较复杂的几何形状以优化喷射,特别是从较多的直径较小的孔中喷射,但另一方面,这导致对沉积物较高的敏感度。沉积物的存在可能会损害燃烧性能,特别是增加污染物排放和颗粒排放。文献中已经报道了沉积物过量存在的其他后果,例如燃料消耗增加和可操作性问题。
预防和减少这些新型发动机中的沉积物对于现代发动机的最佳运转至关重要。因此需要提出用于促进内燃机最佳运转的燃料清净添加剂,特别是对于新的发动机技术更是如此。
还需要通用的清净添加剂,不管发动机的技术和/或燃料的性质如何,其都能够对沉积物起作用。
发明内容
申请人已经发现,根据本发明的嵌段共聚物作为用于内燃机的液体燃料中的清净添加剂具有显著性能。在这些燃料中使用的根据本发明的嵌段共聚物可以保持发动机清洁,特别是通过限制或防止沉积物的形成(“保持清洁”效果)或减少内燃机的内部部件中已经存在的沉积物(“清理”效果)来保持发动机清洁。
与使用根据本发明的这种共聚物有关的优点是:
-使发动机最佳运转,
-减少燃料消耗,
-使车辆的可操纵性更好,
-减少污染物排放,和
-由于减少发动机维护而节约开支。
本发明的主题涉及嵌段共聚物作为内燃机的液体燃料中的清净添加剂的用途,所述嵌段共聚物包含:
-至少一种下式(I)的嵌段A:
其中
n是2至100的整数,
R1选自氢和甲基,
R2选自C1至C34烃链,
-至少一种下式(II)的嵌段B:
其中
p是2至40的整数,和
G选自:
o芳基,和
o被至少一种选自以下的基团取代的芳基:
·基团R,
·C1至C12烃链,和
·至少被基团R取代的C1至C12烃链,
所述基团R选自:
-包含1个至40个选自C、N和任选的O的原子并且包含至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团,和
-季铵,
所述基团R连接至芳基或烃链,优选通过基团R中存在的氮原子连接至芳基或烃链。
根据第一实施方案,n是2至40的整数。
根据另一变化方案,n是大于40且小于或等于100的整数。
根据一个实施方案,嵌段B由式(II)表示,其中G是经取代的芳基。
有利地,基团R选自含有至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团。特别地,基团R选自:–NH2;含有至少一个胺、亚胺、脒、胍、氨基胍或双胍官能团的基团;含有3个至34个原子和至少一个氮原子的杂环基团。
基团R优选表示还包含至少一个选自氧原子、羰基和一个或多于一个不饱和度的要素的杂环基团。
根据特定的实施方案,基团R选自三烷基铵基团。
根据优选的特定实施方案,嵌段共聚物包含:
-嵌段A,其由衍生自丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯单体(ma)的结构单元的链组成,和
-嵌段B,其由衍生自选自苯乙烯和苯乙烯衍生物的苯乙烯基单体(mb)的结构单元的链组成,苯乙烯衍生物中芳香核至少被基团R取代或被至少一个直链或带支链的C1至C12烃链取代,所述C1至C12烃链优选是无环的,任选至少被基团R取代。
有利地,单体(ma)选自丙烯酸C1至C34烷基酯和甲基丙烯酸C1至C34烷基酯。
单体(mb)优选选自(乙烯基苄基)三烷基铵异构体,其单独或作为混合物使用。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物由下式(IV)或(V)表示:
其中
m=0或1,
n、p、R1和R2如上式(I)和(II)所述,
R3是芳香核上的取代基,其选自:
-氢,
-C1至C12烷基,
-包含1个至40个选自C、N和任选O的原子并且包含至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团,和
-季铵,特别由下式(VI)表示:
-CH2-N+(R7)(R8)(R9)X- (VI)
其中
X-选自氢氧根、卤离子和有机阴离子,和
R7、R8和R9相同或不同并且独立地选自C1至C10烷基,
-下式(VII)的基团:
-CH2-R10 (VII)
其中
-R10选自如下基团:包含1个至40个选自C、N和任选O的原子并且包含至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团,或季铵官能团的基团,和
R4选自:
-氢,
-包含1个至40个选自C、N和任选O的原子并且包含至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团,或季铵官能团的基团,
-卤素,和
-C1至C32烃链,其任选地被一个或多于一个如下基团取代,该基团含有至少一个选自N和O的杂原子,
R5和R6相同或不同并且独立地选自由氢和C1至C10烷基构成的基团。
T选自C1至C32烃链和衍生自可逆加成-断裂链转移(RAFT)自由基聚合转移剂的基团,应理解,如果T是衍生自转移剂的基团,则m=0。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物通过嵌段聚合、任选地再进行一种或多于一种后官能化得到。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物优选是二嵌段共聚物。
根据另一特定实施方案,嵌段共聚物是包含交替嵌段的三嵌段共聚物,所述交替嵌段包含两个嵌段A和一个嵌段B(ABA)或包含两个嵌段B和一个嵌段A(BAB)。
根据另一特定实施方案,嵌段共聚物包含嵌段AB、ABA或BAB中的至少一种序列,其中所述嵌段A和B形成的序列不存在化学性质不同的中间嵌段。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物单独或作为混合物用于液体燃料中,所述液体燃料选自烃燃料和基本上不是烃的燃料。
根据特定的发展方案,嵌段共聚物作为与有机液体的混合物以浓缩物形式使用,所述有机液体相对于嵌段共聚物是惰性的并且能够混溶于燃料中。
有利地,嵌段共聚物以添加剂浓缩物形式使用,该添加剂浓缩物与除所述嵌段共聚物以外的用于内燃机的至少一种燃料添加剂组合。
根据特定的实施方案,将嵌段共聚物用于液体燃料中以使内燃机的至少一个内部部件保持清洁和/或清理内燃机的至少一个内部部件。
根据优选的特定实施方案,将嵌段共聚物用于液体燃料中以限制或防止在内燃机的至少一个内部部件中形成沉积物和/或减少所述发动机的至少一个内部部件中的现有沉积物。
有利地,嵌段共聚物用于降低内燃机的燃料消耗。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物还用于减少污染物排放,特别是内燃机的污染物排放。
根据特定的实施方案,内燃机是火花点火式发动机。
根据另一特定实施方案,内燃机是柴油机,优选直接喷射式柴油机。
根据优选的特定实施方案,嵌段共聚物用于限制或防止和/或减少与结焦有关的沉积物和/或皂和/或漆膜类型的沉积物。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物用于减少和/或防止由于在直接喷射式柴油机的内部部件中形成沉积物导致的功率损耗,所述功率损耗根据标准化的发动机测试方法CEC F-98-08确定。
根据另一特定实施方案,嵌段共聚物被用于减少和/或防止由直接喷射式柴油机的喷射器在其运转期间喷射的燃料流量的限制,所述流量限制根据标准化的发动机测试方法CEC F-23-1-01确定。
本发明的主题还涉及用于使内燃机的至少一个内部部件保持清洁和/或清洁内燃机的至少一个内部部件的方法,其至少包括以下步骤:
-通过向燃料补充具有如上定义的一种或多于一种嵌段共聚物来制备燃料组合物,和
-在所述内燃机中燃烧所述燃料组合物。
根据特定的实施方案,内燃机是火花点火式发动机。
有利地,得以保持清洁和/或被清洁的火花点火发动机的内部部件优选选自:发动机进气系统,特别是进气阀(IVD)、燃烧室(CCD或TCD);和燃料喷射系统,特别是间接喷射系统的喷射器(PFI)或直接喷射系统的喷射器(DISI)。
根据另一特定实施方案,内燃机是柴油机,优选直接喷射式柴油机。
有利地,得以保持清洁和/或被清洁的柴油机的部件是所述柴油机的喷射系统。
具体实施方式
由以下的描述会更清楚地显现其他优点和特点。本发明的特定实施方案作为非限制性实例给出。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物包含至少一种嵌段A和至少一种嵌段B。
嵌段A由下式(I)表示:
其中
n是2至100的整数,
根据第一实施方案,n是2至40的整数,优选3至30,更优选4至20,甚至更优选5至10的整数。
根据另一变化方案,n是大于40至100的整数,优选大于40至80,更优选41至70,甚至更优选41至50的整数。
R1选自氢和甲基,
R2选自C1至C34、优选C4至C30、更优选C6至C24、更优选C8至C22烃链,所述链是直链或带支链的、环状或无环的,优选无环的。优选烷基。
术语“烃链”指仅由碳原子和氢原子构成的链,所述链可以是直链或带支链的,环状、多环或无环的,饱和或不饱和的,和任选芳香族或多环芳香族的。烃链可以包含直链或带支链部分和环状部分。其可以包含脂肪族部分和芳香族部分。
嵌段B由下式(II)表示:
其中
p是2至40的整数,优选3至30,更优选4至20,甚至更优选5至10的整数,和
G是经取代或未经取代的,优选C5至C30、更优选C5至C16,甚至更优选C6至C10芳基。
根据特定的实施方案,G是未经取代的芳基,例如萘基或苯基。
根据另一特定实施方案,G是经取代的芳基,其包含至少一个被如下基团取代的芳香核:至少一个基团R;或至少一个直链或带支链的、环状或无环的、优选无环的C1至C12烃链,优选C1至C4烃链,所述烃链任选地至少被基团R取代;所述芳香核优选含有5个至30个原子,更优选5个至16个原子,甚至更优选6个至10个原子。
基团R选自:
-含有至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团,特别是多胺基团,和
-季铵。
芳基的芳香核在其邻位、间位或对位,优选在其对位被烃链取代,或被基团R取代,或被由R取代的烃链取代。
基团R连接至芳基或连接至烃链,优选通过基团R中存在的氮原子连接。
根据特定的实施方案,基团R选自含有至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团。
有利地,基团R选自:
-含有至少一个胺、亚胺、脒、胍、氨基胍或双胍官能团的基团,例如烷基胺、多亚烷基多胺、多亚烷基亚胺、烷基亚胺、烷基脒、烷基胍和烷基双胍,烷基取代基优选含有1个至34个、优选1个至12个碳原子,并且是直链或带支链的、环状或无环的。
-单环或多环杂环基团,其含有3个至34个原子、优选5个至12个原子,更优选6个至10个原子,和至少一个氮原子,应理解,多环杂环基团任选地含有稠环。原子数包括杂原子。术语“稠环”具有至少两个共同的原子。杂环基团还可以包含氧原子和/或羰基和/或一个或多于一个不饱和基团。
可提及的杂环基团R的实例包括以下基团:三唑、氨基三唑、吡咯烷酮、哌啶咪唑、吗啉、异唑、唑、吲哚,所述基团优选通过氮原子连接至烃链或芳基。
有利地,基团R选自:
-以下基团:
·胺:-NH2;-NHR’,-NR’R”;
·亚胺:-HC=NH;-HC=NR’;-N=CH2,-N=CR’H;-N=CR’R”,
·脒:-(C=NH)-NH2;-(C=NH)-NR’H;-(C=NH)-NR’R”;-(C=NR’)-NH2
-(C=NR’)-NR”H;-(C=NR’)-NR”R”’;-N=CH(NH2);-N=CR’(NH2);
-N=CH(NR’H);-N=CR’(NR’H);-N=CH(NR’R”);-N=CR’(NR”R”’);
·胍:-NH-(C=NH)-NH2;-NH-(C=NH)-NHR’;-N=C(NH2)2
-N=C(NR’H)2;-N=C(NR’R”)2;-N=C(NR’H)(NR”H),
·氨基胍:-NH-(C=NH)-NH-NH2;-NH-(C=NH)-NH-NHR’;
-N=C(NH2)(NH-NH2);-N=C(NR’H)(NH-NH2);-N=C(NR’H)(NR’-NH2);
-N=C(NR’R”)(NH-NH2);-N=C(NR’R”)(NR’-NH2),
·双胍:-NH-(C=NH)-NH-(C=NH)-NH2;-NH-(C=NH)-NH-(C=NH)-NHR’;
-N=C(NH2)-NH-(C=NH)-NH2;-N=C(NH2)-NH-(C=NR’)-NH2
-N=C(NH2)-NH-(C=NH)-NR’H;-N=C(NH2)-NH-(C=NR’)-NR”H;
-N=C(NH2)-NH-(C=NH)-NR′R”;-N=C(NH2)-NH-(C=NR’)-NR”R”’;
-N=C(NR’H)-NH-(C=NH)-NH2;-N=C(NR’H)-NH-(C=NR”)-NH2
-N=C(NR’H)-NH-(C=NH)-NR”H;-N=C(NR’H)-NH-(C=NR”)-NR”’H;
-N=C(NR’H)-NH-(C=NH)-NR”R”’;-N=C(NR’H)-NH-(C=NR”)-NR”’R””;
-N=C(NR’R”)-NH-(C=NH)-NH2;-N=C(NR’R”)-NH-(C=NR”’)-NH2
-N=C(NR’R”)-NH-(C=NH)-NR”’H;-N=C(NR’R”)-NH-(C=NR”’)-NR””H:
-N=C(NR’R”)-NH-(C=NH)-NR”’R””;-N=C(NR’R”)-NH-(C=NR”’)-NR””R””’.
-基团-NH-(Ra-NH)k-H;-NH-(Ra-NH)k-R’;和
R’、R”、R”’、R””和R””’相互独立地表示C1至C36、优选C1至C12烷基,任选包含一个或多于一个NH2官能团和一个或多于一个-NH-桥键;
Ra表示C1至C6烷基,优选C2至C4烷基,k表示1至20的整数,优选2至12的整数;
可提及的包含胺官能团的基团R的实例包括多胺和多亚烷基-多胺,例如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺和四亚乙基五胺。
根据特定的实施方案,基团R选自季铵,优选包含至少一种直链或带支链的、环状或无环的、优选无环的C1至C10、优选C1至C4烃链,所述链任选地包含一个或多于一个氧原子,所述氧原子为醚官能团的形式或作为取代基、优选作为取代基。烃链可以是例如被羟基取代的烷基链,这种类型的季铵盐可通过叔胺与环氧化物的反应根据任何已知方法而得到。
有利地,基团R选自三烷基铵基团。三烷基铵的烷基取代基优选选自如下烷基,其含有1个至10个、优选1个至4个碳原子,并且是直链或带支链的、环状或无环的,优选无环的。
根据一个变化方案,基团R选自季铵,所述季铵被至少一个直链或带支链的、环状或无环的优选无环的C1至C10、甚至更优选C1至C4烃链取代,所述烃链优选烷基,并且所述烃链包含一个或多于一个羟基。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物至少包含:
-一种嵌段A,其由衍生自丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯单体ma的结构单元的链组成,和
-一种嵌段B,其由衍生自选自苯乙烯和苯乙烯衍生物的苯乙烯基单体mb的结构单元的链组成,苯乙烯衍生物中芳香核至少被上述基团R取代或被至少一个直链或带支链的C1至C12、优选C1至C4烃链取代,所述烃链优选无环的,任选地至少被所述基团R取代。
根据特定的实施方案,苯乙烯基单体mb由下式(III)表示:
其中
p如上所述,
g是0或1,
L选自直链或带支链的、优选环状和饱和的C1至C12、优选C1至C4烃链,更优选-CH2-基团,
R如上所述。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物通过如上所述的至少一种丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯单体ma和至少一种苯乙烯基单体mb的共聚得到。
单体ma优选地选自丙烯酸C1至C34烷基酯、优选丙烯酸C4至C30烷基酯、更优选丙烯酸C6至C24烷基酯、更优选丙烯酸C8至C22烷基酯,或甲基丙烯酸C1至C34烷基酯、优选甲基丙烯酸C4至C30烷基酯、更优选甲基丙烯酸C6至C24烷基酯、更优选甲基丙烯酸C8至C22烷基酯。丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的烷基是直链或带支链的、环状或无环的,优选无环的。
在可用于制备本发明共聚物的(甲基)丙烯酸烷基酯中,以非限制性方式可以提及:丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、甲基丙烯酸正癸酯、丙烯酸正十二烷基酯、甲基丙烯酸正十二烷基酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异癸酯。
根据特定的实施方案,单体mb优选地选自苯乙烯衍生物,其中芳香核至少被基团R取代或至少被上述烃链取代,该烃链至少被基团R取代。
根据特定的实施方案,单体mb优选地选自苯乙烯衍生物,其中芳香核被基团R或–CH2R取代,优选被–CH2R取代。
根据优选的实施方案,单体mb选自在邻位、间位或对位,优选在对位的(乙烯基苄基)三烷基铵异构体,其单独地或作为混合物使用。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物由下式(IV)和(V)之一表示:
其中
m=0或1,
n、p、R1和R2如上所述,
R3是芳香核上在邻位、间位或对位的取代基,其选自:
-氢,
-直链或带支链的C1至C12、优选C1至C4烷基,优选无环的;
-含有至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团,和
-季铵,特别由下式(VI)表示:
-CH2-N+(R7)(R8)(R9)X- (VI)
其中
X-选自氢氧根、卤离子和有机阴离子,特别是乙酸根离子,
R7、R8和R9相同或不同并且独立地选自直链或带支链的、环状或无环的、优选无环的C1至C10、优选C1至C4烷基,
-下式(VII)的基团:
-CH2-R10 (VII)
其中
R10选自含有至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团,或季铵官能团
的基团,
R4选自:
-氢,
-含有至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团,或季铵官能团的基团,
-卤素,和
-环状或无环的、饱和或不饱和的、直链或带支链的C1至C32、优选C1至C24、更优选C1至C10烃链,优选烷基,所述链任选地被一个或多于一个含有至少一个选自N和O的杂原子的基团取代,
R5和R6相同或不同并且独立地选自:氢和直链或带支链的、环状或无环的、更优选无环的C1至C10烷基。
T选自环状或无环的、饱和或不饱和的、直链或带支链的C1至C32、优选C4至C24、更优选C10至C24烃链,优选烷基,和衍生自可逆加成-断裂链转移(RAFT)自由基聚合转移剂的基团,应理解,如果T是衍生自转移剂的基团,则m=0。
RAFT型转移剂是本领域技术人员众所周知的。各种RAFT型转移剂都是可获得的或相当容易合成的。可以提及的实例包括硫代羰基硫代酸酯(thiocarbonylthio)、二硫代碳酸酯、黄原酸酯、二硫代氨基甲酸酯和三硫代碳酸酯类转移剂,例如S,S0-二苄基三硫代碳酸酯(DBTTC),S,S-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯(BDMAT)或2-氰基-2-丙基苯并二硫。当使用转移剂时,T可以是含硫的基团。根据已知的方法,转移剂可以在聚合结束时通过使裂解剂例如C2至C6烷基胺反应而裂解。在这种情况下,T可以是巯基-SH。
根据一个变化方案,基团R3、R4和R10的至少一个是含有至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团,其独立地选自:
-含有至少一种胺、亚胺、脒、胍、氨基胍或双胍官能团的基团,如烷基胺、多亚烷基多胺、多亚烷基亚胺、烷基亚胺、烷基脒、烷基胍和烷基双胍,烷基取代基优选含有1个至34个、优选1个至12个碳原子,并且是直链或带支链的、环状或无环的。
-单环或多环杂环基团,其含有3个至34个原子、优选5个至12个原子、更优选6个至10个原子,和至少一个氮原子,应理解,多环杂环基团任选地含有稠环。原子的数量包括杂原子。术语“稠环”指具有至少两个共同原子的环。杂环基团也可以包含氧原子和/或羰基和/或一个或多于一个不饱和度。可以提及的杂环基团的实例包括以下基团:三唑、氨基三唑、吡咯烷酮、哌啶咪唑、吗啉、异唑、唑、吲哚,所述基团优选通过氮原子连接。
有利地,基团R3、R4和R10的至少一个选自:
-如下基团:
·胺:-NH2;-NHR’,-NR’R”;
·亚胺:-HC=NH;-HC=NR’;-N=CH2,-N=CR’H;-N=CR’R”,
·脒:-(C=NH)-NH2;-(C=NH)-NR’H;-(C=NH)-NR’R”;-(C=NR’)-NH2
-(C=NR’)-NR”H;-(C=NR’)-NR”R”’;-N=CH(NH2);-N=CR’(NH2);
-N=CH(NR’H);-N=CR’(NR’H);-N=CH(NR’R”);-N=CR’(NR”R”’);
·胍:-NH-(C=NH)-NH2;-NH-(C=NH)-NHR’;-N=C(NH2)2;-N=C(NR’H)2
-N=C(NR’R”)2;-N=C(NR’H)(NR”H),
·氨基胍:-NH-(C=NH)-NH-NH2;-NH-(C=NH)-NH-NHR’;
-N=C(NH2)(NH-NH2);-N=C(NR’H)(NH-NH2);-N=C(NR’H)(NR’-NH2);
-N=C(NR’R”)(NH-NH2);-N=C(NR’R”)(NR’-NH2),
·双胍:-NH-(C=NH)-NH-(C=NH)-NH2;-NH-(C=NH)-NH-(C=NH)-NHR’;
-N=C(NH2)-NH-(C=NH)-NH2;-N=C(NH2)-NH-(C=NR’)-NH2
-N=C(NH2)-NH-(C=NH)-NR’H;-N=C(NH2)-NH-(C=NR’)-NR”H;
-N=C(NH2)-NH-(C=NH)-NR’R”;-N=C(NH2)-NH-(C=NR’)-NR”R”’;
-N=C(NR’H)-NH-(C=NH)-NH2;-N=C(NR’H)-NH-(C=NR”)-NH2
-N=C(NR’H)-NH-(C=NH)-NR”H;-N=C(NR’H)-NH-(C=NR”)-NR”’H;
-N=C(NR’H)-NH-(C=NH)-NR”R”’;-N=C(NR’H)-NH-(C=NR”)-NR”’R””;
-N=C(NR’R”)-NH-(C=NH)-NH2;-N=C(NR’R”)-NH-(C=NR”’)-NH2
-N=C(NR’R”)-NH-(C=NH)-NR”’H;-N=C(NR’R”)-NH-(C=NR”’)-NR””H;
-N=C(NR’R”)-NH-(C=NH)-NR”R”’;-N=C(NR’R”)-NH-(C=NR”’)-NR””R””’.
-基团-NH-(Ra-NH)k-H;-NH-(Ra-NH)k-R’;和
R’、R”、R”’、R””和R””’彼此独立地表示C1至C36、优选C1至C12烷基,任选地包含一个或多于一个NH2官能团和一个或多于一个-NH-桥键;
Ra表示C1至C6、优选C2至C4烷基,k表示1至20、优选2至12的整数;
可以提及的包含胺官能团的基团的实例包括多胺和多亚烷基-多胺,例如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺和四亚乙基五胺。
根据另一变化方案,基团R3、R4和R10的至少一个选自含有至少一个季铵官能团的基团,所述季铵官能团根据任何已知方法通过将如上所述的伯胺、仲胺或叔胺季铵化得到。
基团R3、R4和R10的至少一个可以特别选自含有至少一个季铵官能团的基团,所述季铵官能团通过将至少一个胺、亚胺、脒、胍、氨基胍或双胍官能团季铵化得到;含有3个至34个原子和至少一个氮原子的杂环基团。
有利地,基团R3、R4和R10的至少一个选自含有至少一个季铵官能团的基团,所述季铵官能团通过叔胺的季铵化得到。
根据特定的实施方案,季铵选自亚胺甲脒和双胍季铵。
根据另一特定实施方案,基团R3、R4和R10中至少一个选自含有至少一个季铵官能团的基团,其选自含有3个至34个原子和至少一个氮原子的杂环基团,优选选自吡咯啉吡啶咪唑三唑三嗪 和异季铵。
根据特定的实施方案,基团R3、R4和R10的至少一个选自含有至少一个季铵官能团的基团,其优选地包含至少一个直链或带支链的、环状或无环的、优选无环的C1至C10、优选C1至C4烃链,所述链任选地包含一个或多于一个氧原子,其为醚官能团的形式或作为取代基、优选作为取代基。烃链可以是例如被羟基取代的烷基链,这种类型的季铵可通过叔胺与环氧化物根据任何已知方法的反应得到。
有利地,基团R3、R4和R10中至少一个选自三烷基铵基团。三烷基铵的烷基取代基优选地选自如下烷基,其含有1个至10个、优选1个至4个碳原子,并且是直链或带支链的、环状或无环的,优选无环的。
根据变化方案,基团R3、R4和R10的至少一个选自季铵,所述季铵被至少一个直链或带支链的、环状或无环的,优选无环的C1至C10、甚至更优选C1至C4烃链取代,所述烃链优选烷基并且包含一个或多于一个羟基。
嵌段共聚物可以根据任何已知的聚合方法来制备。文献中广泛地描述了各种聚合技术和条件,并且落入本领域技术人员的一般知识范围内。
应理解的是,如果根据本发明的共聚物由除ma和mb以外的单体得到,只要最终共聚物符合本发明的共聚物,即通过至少ma和mb的共聚得到,则其不会脱离本发明的范围。例如,如果共聚物通过除ma和mb以外的单体的共聚,然后进行后官能化得到,则其不会脱离本发明的范围。
例如,衍生自(甲基)丙烯酸烷基酯单体ma的单元可以由聚(甲基)丙烯酸甲酯链段通过使用选定链长度的醇进行酯交换反应以形成预期的烷基而得到。
可以提及的后官能化的实例是亲核取代反应,其对本领域技术人员是众所周知的。包含式(VI)的季铵基团的嵌段共聚物,其中R7、R8和R9是甲基和X是氯,可由其中R3是–CH2Cl基团的式(IV)或(V)的共聚物通过与三甲胺反应得到。根据任何已知方法,可以通过在离子交换柱中处理由此获得的嵌段共聚物来取代氯抗衡离子。该反应方案使得可以简单和低成本地合成大量的季铵。
嵌段共聚物可通过嵌段聚合得到,优选通过受控的嵌段聚合,任选地然后进行一种或多于一种后官能化得到。
根据特定的实施方案,上述嵌段共聚物通过受控的嵌段聚合得到。聚合有利地选自受控的自由基聚合;例如原子转移自由基聚合(ATRP);氮氧调控自由基聚合(NMP:氮氧调控聚合);退化转移过程如碘退化转移聚合(ITRP:碘转移自由基聚合)或可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT:可逆加成-断裂链转移);衍生自ATRP的聚合,例如使用连续活化剂再生用引发剂(ICAR)或使用电子转移再生活化剂(ARGET)的聚合。
例如,会提及出版物“Macromolecular Engineering by atom transfer radicalpolymerization”JACS,136,6513-6533(2014),其描述了用于形成嵌段共聚物的受控的嵌段聚合法。
受控的嵌段聚合通常在惰性气氛下在通常为0℃至200℃、优选50℃至130℃的反应温度下在溶剂中进行。溶剂可以选自极性溶剂,特别是醚如苯甲醚(甲氧基苯)或四氢呋喃,或非极性溶剂,特别是含有1个至19个碳原子的链烷烃、环烷烃、芳香族和烷基芳香族溶剂,例如苯、甲苯、环己烷、甲基环己烷、正丁烯、正己烷、正庚烷等。
对于原子转移自由基聚合(ATRP),反应一般在真空下在引发剂、配体和催化剂的存在下进行。作为配体的实例,可以提及N,N,N’,N”,N”-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA),1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺(HMTETA),2,2’-联吡啶(BPY)和三(2-吡啶基甲基)胺(TPMA)。可以提及的催化剂的实例包括:CuX、CuX2,其中X=Cl、Br,和基于钌Ru2+/Ru3+的配合物。
ATRP聚合优选在选自极性溶剂的溶剂中进行。
根据受控的嵌段聚合技术,还可以想到在压力下进行。
根据特定的实施方案,聚合反应过程中反应的嵌段A中单体ma的当量数与嵌段B中单体mb的当量数相同或不同,并且独立地为2至40、优选3至30、更优选4至20、甚至更优选5至10。术语“当量数”指在聚合反应过程中嵌段A的单体ma和嵌段B的单体mb的物质的量(以摩尔计)。
嵌段A的单体ma的当量数有利地大于或等于嵌段B的单体mb的当量数。另外,嵌段A或嵌段B的重均摩尔质量Mw优选小于或等于15000g·mol-1,更优选小于或等于10000g·mol-1
共聚物有利地包含嵌段AB、ABA或BAB中的至少一种序列,其中所述嵌段A和B形成的序列不存在化学性质不同的中间嵌段。
其他嵌段可以任选地存在于之前描述的嵌段共聚物中,只要这些嵌段不从根本上改变嵌段共聚物的性质即可。然而,仅包含嵌段A和B的嵌段共聚物将是优选的。
有利地,A和B占嵌段共聚物的至少70质量%,优选至少90质量%,更优选至少95质量%,甚至更优选至少99质量%。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物是二嵌段共聚物。
根据另一特定的实施方案,嵌段共聚物是包含交替嵌段的三嵌段共聚物,所述交替嵌段包含两个嵌段A和一个嵌段B(ABA)或包含两个嵌段B和一个嵌段A(BAB)。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物还包含端链I,所述端链I由环状或无环的、饱和或不饱和的、直链或带支链的C1至C32、优选C4至C24、更优选C10至C24烃链组成。
术语“环状的烃链”指其中至少部分是环状的、特别是芳香族的烃链。该定义不排除包含无环部分和环状部分的烃链。
端链I可以包含芳香烃链,例如基于苯的链,和/或饱和的和无环的、直链或带支链的烃链,特别是烷基链。
端链I优选地选自烷基链,所述烷基链优选是直链的,更优选至少4个碳原子、甚至更优选至少12个碳原子的烷基链。
对于ATRP聚合,端链I位于嵌段共聚物的末端位置。端链I可以通过聚合引发剂被引入嵌段共聚物中。因此,端链I可以有利地构成聚合引发剂的至少一部分并且位于聚合引发剂内,使得能够在聚合引发的第一步期间在嵌段共聚物的末端位置引入端链I。
聚合引发剂例如选自ATRP聚合过程中使用的自由基引发剂。本领域技术人员众所周知的这些自由基引发剂特别在文章“Atom-transfer radical polymerization:currentstatus and future perspectives,Macromolecules,45,4015-4039,2012”中描述。
聚合引发剂例如选自被卤素取代的羧酸烷基酯,优选在α位被溴取代的羧酸烷基酯,例如2-溴丙酸乙酯、α-溴异丁酸乙酯、苄基氯或苄基溴、α-溴苯基乙酸乙酯和氯乙基苯。因此,例如2-溴丙酸乙酯可以将C2烷基链形式的端链I和苄基形式的苄基溴引入共聚物中。
对于RAFT聚合,根据任何已知方法,通常可以在聚合结束时从共聚物中除去转移剂。
根据一个变化方案,端链I还可以根据Moad,G.和co.的文章,Australian Journalof Chemistry,2012,65,985-1076中所述的方法从通过RAFT聚合的共聚物中得到。例如,当使用转移剂时,端链I可以例如通过氨解作用引入,所述转移剂特别是硫代羰基硫代酸酯、二硫代碳酸酯、黄原酸酯、二硫代氨基甲酸酯和三硫代碳酸酯型转移剂,例如S,S-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯(BDMAT)或2-氰基-2-丙基苯并二硫。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物是二嵌段共聚物。嵌段共聚物结构可以是IAB或IBA型,有利地是IAB。端链I可以分别直接连接至根据结构IAB或IBA的嵌段A或B,或者可以通过键合基团例如酯、酰胺、胺或醚官能团连接。键合基团然后在端链I和嵌段A或B之间形成桥键。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物还可以在链末端根据任何已知方法进行官能化,特别是通过水解、氨解和/或亲核取代进行官能化。
术语“氨解”指其中一个分子通过氨分子与胺的反应分成两部分的任何化学反应。氨解的一般实例为通过与胺反应以去除卤化氢来取代烷基的卤素。氨解可例如用于ATRP聚合,所述ATRP聚合产生在末端位置带有卤素的共聚物,或氨解可用于RAFT聚合以除去由RAFT转移剂引入共聚物中的硫代、二硫代或三硫代键。
端链I’因此可以通过由上述单体ma和mb的受控的嵌段聚合得到的嵌段共聚物的后官能化引入。
端链I’有利地包括直链或带支链的、环状或无环的C1至C32、优选C1至C24、更优选C1至C10烃链,甚至更优选烷基,其任选地被一个或多于一个含有至少一个选自N和O,优选N的杂原子的基团取代。
对于使用金属卤化物作为催化剂的ATRP聚合,该官能化可以例如如下进行:通过在温和条件下用C1至C32烷基伯胺或C1至C32醇处理由ATRP得到的共聚物IAB或IBA,从而不修饰嵌段A、B和I上存在的官能团。
式(IV)和(V)中,嵌段A对应于重复n次的单元,嵌段B对应于重复p次的单元。此外,基团T可以由上述端链I构成和/或基团R4可以由如上所述的端链I’构成。
上述嵌段共聚物作为用于内燃机的液体燃料的清净添加剂使用时是特别有利的。
术语“用于液体燃料的清净添加剂”指与未特别补充有添加剂的液体燃料相比,少量混入所述液体燃料中并且对所述发动机的清洁度产生影响的添加剂。
液体燃料有利地源自一种或多于一种选自矿物、动物、植物和合成来源的来源。优选将原油选作矿物来源。
液体燃料优选选自烃燃料和基本上不是烃的燃料,其单独或作为混合物使用。
术语“烃燃料”指由仅由碳和氢构成的一种或多于一种化合物构成的燃料。
术语“基本上不是烃的燃料”指由基本上不是由碳和氢构成的一种或多于一种化合物构成的燃料,即其还包含其他原子,特别是氧原子。
烃燃料特别地包含沸点为100℃至500℃的中间馏分或汽油沸点范围内的较轻馏分。这些馏分可以选自例如通过直接蒸馏粗制烃得到的馏分、减压馏分、经加氢处理的馏分、由减压馏分的催化裂化和/或加氢裂化得到的馏分、由转化过程例如ARDS(常压渣油脱硫)和/或减黏(viscoreduction)得到的馏分,以及源自费-托级分的升级的馏分。烃燃料通常是汽油和瓦斯油(也称为柴油燃料)。
汽油特别包含用于火花点火式发动机的任何可商购获得的燃料组合物。可以提及的代表性实例是符合标准NF EN 228的汽油。汽油通常具有足够高以避免爆震的辛烷值。通常,根据标准NF EN 228在欧洲出售的汽油类型的燃料具有大于85的马达法辛烷值(MON)和至少95的研究法辛烷值(RON)。汽油类型的燃料通常具有90至100的RON和80至90的MON,RON和MON根据标准ASTM D 2699-86或D 2700-86测量。
瓦斯油(柴油燃料)特别包含所有可商购获得的柴油机的燃料组合物。可以提及的代表性实例是符合标准NF EN 590的瓦斯油。
基本上不是烃的燃料特别地包含基于氧的化合物,例如由单独或组合的植物和/或动物生物质的BTL(生物质转化为液体)转化得到的馏分;生物燃料,例如植物油和/或动物油和/或酯油;动物和/或植物来源的生物柴油和生物乙醇。
烃燃料和基本上不是烃的燃料的混合物通常是Bx型的瓦斯油或Ex型的汽油。
术语“用于柴油机的Bx型瓦斯油”指含有x%(体积%)的通过称为酯交换的化学过程转化的植物或动物酯油(包括废食用油)的瓦斯油燃料,其通过这些油与醇反应以得到脂肪酸酯(FAE)而得到。用甲醇和乙醇分别得到脂肪酸甲酯(FAME)和脂肪酸乙酯(FAEE)。字母“B”后的数字表示瓦斯油中所含FAE的百分比。因此,B99含有99%的FAE和1%的化石来源(矿物来源)的中间馏分,B20含有20%的FAE和80%的化石来源的中间馏分等。因此,不含任何基于氧的化合物的B0型瓦斯油区别于含有x%(体积/体积)的植物油酯或脂肪酸酯,通常为甲基酯(POME或FAME)的Bx型瓦斯油。当FAE单独用于发动机中时,燃料由术语B100表示。
术语“用于火花点火式发动机的Ex型汽油”指如下汽油燃料,其含有x%(体积/体积)的基于氧的化合物,通常为乙醇、生物乙醇和/或叔丁基乙基醚(TBEE)。
液体燃料的硫含量优选小于或等于5000ppm,优选小于或等于500ppm,更优选小于或等于50ppm,或甚至小于10ppm,并且有利地不含硫。
上述作为清净添加剂用于液体燃料中的嵌段共聚物的含量有利地为至少10ppm,优选至少50ppm,更优选含量为10ppm至5000ppm,甚至更优选10ppm至1000ppm。
根据特定的实施方案,在液体燃料中使用如上所述的嵌段共聚物使得可以保持内燃机的至少一个内部部件的洁净度和/或清理内燃机的至少一个内部部件。
在液体燃料中使用嵌段共聚物使得可以特别限制或防止在所述发动机的至少一个内部部件中形成沉积物(“保持清洁”效果)和/或减少所述发动机的至少一个内部部件的现有沉积物(“清理”效果)。
因此,与未特别补充的液体燃料相比,在液体燃料中使用共聚物使得可以限制或防止在所述发动机的至少一个内部部件中形成沉积物,或者减少所述发动机的至少一个内部部件中的现有沉积物。
有利地,在液体燃料中使用共聚物使得可以同时观察到两种效果:限制(或防止)沉积物和减少沉积物(“保持清洁”和“清理”效果)。
沉积物根据内燃机的类型和其内部部件中的沉积物的位置来区分。
根据特定的实施方案,内燃机是火花点火式发动机,优选直接喷射式的(DISI:直接喷射式火花点火式发动机)。目标沉积物位于所述火花点火式发动机的至少一个内部部件中。火花点火式发动机中得以保持清洁和/或被清理的内部部件有利地选自:发动机进气系统,特别是进气阀(IVD:进气阀沉积物),燃烧室(CCD:燃烧室沉积物或TCD:总的室沉积物)和燃料喷射系统,特别是间接喷射系统的喷射器(PFI:端口燃料喷射器)或直接喷射系统的喷射器(DISI)。
根据另一特定的实施方案,内燃机是柴油机,优选直接喷射式柴油机,特别是带共轨喷射系统(CRDI:共轨直接喷射)的柴油机。目标沉积物位于所述柴油机的至少一个内部部件中。
有利地,目标沉积物位于柴油机的喷射系统中,优选位于所述喷射系统的喷射器的外部部件上,例如燃料喷射尖端和/或所述喷射系统的喷射器的内部部件(IDID:内部柴油喷射器沉积物),例如在喷射器针的表面上。
沉积物可以由与结焦有关的沉积物和/或皂和/或漆膜类型的沉积物构成。
如上所述的嵌段共聚物可有利地用于液体燃料中以减少和/或防止由于在直接喷射式柴油机的内部部件中形成所述沉积物引起的功率损耗,所述功率损耗根据标准化的发动机测试方法CEC F-98-08确定。
如上所述的嵌段共聚物可有利地用于液体燃料中以减少和/或防止直接喷射式柴油机的喷射器在其运转期间喷射的燃料流量的限制,所述流量限制根据标准化的发动机测试方法CEC F-23-1-01确定。
有利地,与没有特别补充的液体燃料相比,使用如上所述的共聚物使得可以限制或防止上述至少一种沉积物类型的沉积物形成,和/或减少上述至少一种沉积物类型的现有沉积物。
根据特定的实施方案,使用上述嵌段共聚物也可以减少内燃机的燃料消耗。
根据另一特定的实施方案,使用上述嵌段共聚物还使得可以减少污染物排放,特别是内燃机的颗粒排放。
有利地,使用嵌段共聚物使得可以减少燃料消耗和污染物排放。
上述嵌段共聚物可以单独使用,以至少两种所述嵌段共聚物的混合物形式或以浓缩物形式使用。
嵌段共聚物可以添加至精炼厂中的液体燃料中和/或可以在精炼厂的下游混入和/或任选地作为以添加剂浓缩物形式的与其他添加剂的混合物,其还以通用名称“添加剂包”为人所知。
上述嵌段共聚物作为浓缩物形式的与有机液体的混合物使用。有机液体相对于上述嵌段共聚物是惰性的,并且能够混溶于上述液体燃料中。术语“能够混溶”描述如下事实:根据标准燃料补充方法,嵌段共聚物和有机液体形成溶液或分散体,以促进嵌段共聚物在液体燃料中的混合。
有机液体有利地选自芳香烃溶剂,例如以Solvesso名称市售的溶剂,醇类、醚类和其他基于氧的化合物,和链烷烃溶剂如己烷、戊烷或异链烷烃,其单独或作为混合物使用。
浓缩物可以有利地包含5质量%至99质量%,优选10质量%至80质量%,更优选25质量%至70质量%的如上所述的共聚物。
浓缩物通常可以包含1质量%至95质量%、优选10质量%至70质量%、更优选25质量%至60质量%的有机液体,余量对应于共聚物,应理解为浓缩物可以包含一种或多于一种如上所述的嵌段共聚物。
通常,嵌段共聚物在上述有机液体和液体燃料中的溶解度将特别地分别取决于共聚物的重均摩尔质量Mw和数均摩尔质量Mn。将选择嵌段共聚物的平均摩尔质量Mw和Mn使得共聚物可溶于预期浓缩物的液体燃料和/或有机液体中。
嵌段共聚物的平均摩尔质量Mw和Mn还可以影响该共聚物作为清净添加剂的效率。因此,选择平均摩尔质量Mw和Mn以优化嵌段共聚物的效果,特别是上述液体燃料中的清净效果(发动机清洁度)。
优化平均摩尔质量Mw和Mn可以通过本领域技术人员可用的常规测试进行。
根据特定的实施方案,有利地,共聚物的重均摩尔质量(Mw)为500g·mol-1至30000g·mol-1,优选1000g·mol-1至10000g·mol-1,更优选小于或等于4000g·mol-1,和/或数均摩尔质量(Mn)为500g·mol-1至15000g·mol-1,优选1000g·mol-1至10000g·mol-1,更优选小于或等于4000g·mol-1。数均摩尔质量和重均摩尔质量通过尺寸排阻色谱法(SEC)测量。SEC的操作条件,特别是溶剂的选择,将根据嵌段共聚物中存在的化学官能团来选择。
根据特定的实施方案,嵌段共聚物与除上述嵌段共聚物以外的用于内燃机的至少一种其他燃料添加剂组合以添加剂浓缩物的形式使用。
添加剂浓缩物通常可以包含一种或多于一种其他添加剂,其选自除上述嵌段共聚物以外的清净添加剂,例如选自防腐剂、分散剂、去乳化剂、消泡剂、杀生物剂、除臭剂、柴油添加剂、摩擦改性剂、润滑添加剂或油性添加剂、燃烧促进剂(催化燃烧和碳灰促进剂)、改善浊点、流动点或FLT(过滤性极限温度)的试剂、抗沉降剂、抗磨剂和电导率改性剂。
这些添加剂中,特别可以提及:
a)柴油添加剂,特别(但不限于)选自硝酸烷基酯,优选硝酸2-乙基己酯、芳基过氧化物,优选苄基过氧化物和烷基过氧化物,优选叔丁基过氧化物;
b)消泡添加剂,特别(但不限于)选自源自植物油或动物油的聚硅氧烷、烷氧基化聚硅氧烷和脂肪酸酰胺。这些添加剂的实例在EP861882、EP663000和EP736590中给出;
c)低温流动改进剂(CFI),其选自乙烯和不饱和酯的共聚物,例如乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯/丙酸乙烯酯(EVP)、乙烯/乙酸乙烯酯(EVE)、乙烯/甲基丙烯酸甲酯(EMMA)和乙烯/富马酸烷基酯共聚物,其描述于例如US3048479、US3627838、US3790359、US3961961和EP261957中;
d)润滑添加剂或抗磨剂,特别(但不限于)选自脂肪酸及其酯或酰胺衍生物,特别是甘油单油酸酯,单环和多环羧酸衍生物。这些添加剂的实例在以下文献中给出:EP680506、EP860494、WO98/04656、EP915944、FR2772783、FR2772784。
e)浊点添加剂,特别(但不限于)选自长链烯烃/(甲基)丙烯酸酯/马来酰亚胺三元共聚物和富马酸/马来酸酯聚合物。这种添加剂的实例在FR2528051、FR2528051、FR2528423、EP112195、EP172758、EP271385和EP291367中给出;
f)清净添加剂,特别(但不限于)选自琥珀酰亚胺、聚醚胺和季铵盐;例如US4171959和WO2006135881中描述的那些;
g)低温可用多功能添加剂,其选自基于烯烃和烯基硝酸酯的聚合物,如EP573490中所述。
这些其他添加剂通常的添加量(各自)为100ppm至1000ppm。
将选择上述嵌段共聚物中单体mb与单体ma之间和/或嵌段A与B之间的摩尔比和/或质量比使得嵌段共聚物可溶于预期浓缩物的燃料和/或有机液体中。类似地,该比率可以根据燃料和/或有机液体进行优化,以得到对发动机清洁度的最佳效果。
优化摩尔比和/或质量比可以通过本领域技术人员可用的常规测试进行。
上述嵌段共聚物中单体mb与单体ma或嵌段A和B之间的摩尔比有利地为1:10至10:1,优选1:2至2:1,更优选1:0.5至0.5:2。
根据特定的实施方案,非极性单体(ma)的当量数和极性单体(mb)的当量数之间的摩尔比,或嵌段A和B之间的摩尔比,即作为嵌段A的非极性单体(ma)和嵌段B的极性单体(mb)之间的摩尔百分比优选为95:5至70:30,更优选85:15至70:30。
根据特定的实施方案,根据任何已知方法通过用至少一种上述嵌段共聚物补充上述液体燃料来制备燃料组合物。
与未特别补充的液体燃料相比,包含这种共聚物的该燃料组合物在内燃机中的燃烧对发动机的清洁度产生影响,并且使得可以特别防止或减少所述发动机内部部件的污垢。在使用嵌段共聚物的情况下,对发动机清洁度的影响如上所述。
根据特定的实施方案,包含这种嵌段共聚物的燃料组合物在内燃机中的燃烧也使得可以减少燃料消耗和/或污染物排放。
嵌段共聚物优选以少量混入到上述液体燃料中,嵌段共聚物的量足以产生如上所述的清净效果并且因此改善发动机清洁度。
燃料组合物有利地包含至少10ppm、优选至少50ppm、有利地10ppm至5000ppm、更优选10ppm至1000ppm的上述共聚物。
除上述嵌段共聚物之外,燃料组合物还可以包含除根据本发明的嵌段共聚物以外的一种或多于一种其他添加剂,其选自其他已知的清净添加剂,例如选自防腐剂、分散剂、去乳化剂、消泡剂、杀生物剂、除臭剂、柴油添加剂、摩擦改性剂、润滑添加剂或油性添加剂、燃烧促进剂(催化燃烧和碳灰促进剂)、改善浊点、流动点或FLT的试剂、抗沉降剂、抗磨剂和/或电导率改性剂。
不同于根据本发明的嵌段共聚物的添加剂例如是上面列出的燃料添加剂。
根据特定的实施方案,使内燃机的至少一个内部部件维持清洁度(“保持清洁”效果)和/或清洁(“清理”效果)内燃机的至少一个内部部件的方法包括通过用一种或多于一种如上所述的嵌段共聚物补充燃料来制备燃料组合物,和在内燃机中燃烧所述燃料组合物。
根据特定的实施方案,内燃机是火花点火式发动机,优选直接喷射式(DISI)。
火花点火式发动机中得以保持清洁和/或被清理的内部部件优选地选自:发动机进气系统,特别是进气阀(IVD),燃烧室(CCD或TCD)和燃料喷射系统,特别是间接喷射系统的喷射器(PFI)或直接喷射系统的喷射器(DISI)。
根据另一特定的实施方案,内燃机是柴油机,优选直接喷射式柴油机,特别是具有共轨喷射系统(CRDI)的柴油机。
柴油机中得以保持清洁(保持清洁)和/或被清洁(清理)的内部部件优选柴油机的喷射系统,优选所述喷射系统的喷射器的外部部件,例如燃料喷射尖端和/或所述喷射系统的喷射器的内部部件之一,例如喷射器针的表面。
用于维持清洁度(“保持清洁”效果)和/或清洁(“清理”效果)的方法包括以下连续步骤:
a)确定最适宜的用于燃料的补充量,所述补充量对应于待混入的上述嵌段共聚物的选择,其任选地与如上所述的其他燃料添加剂的一起混入,以及确定实现关于燃料组合物的清净的给定规格所必需的处理程度。
b)将在步骤a)中确定的量的所选嵌段共聚物和任选的其他燃料添加剂混入燃料中。
嵌段共聚物可以单独或作为混合物相继或同时地并入燃料中。
或者,嵌段共聚物可以以如上所述的浓缩物或添加剂浓缩物的形式使用。
步骤a)根据任何已知方法进行并且属于燃料补充领域的常规实践。该步骤涉及确定燃料组合物的清净性质的至少一种代表性特征。
燃料的清净性能的代表性特征将取决于内燃机的类型,例如柴油机或火花点火式发动机,直接或间接喷射系统,以及发动机中作为清洁和/或维护清洁度的目标沉积物的位置。
对于直接喷射式柴油机,燃料的清净性质的代表性特征例如可以对应于由于在喷射器中形成沉积物引起的功率损耗,或者所述发动机的喷射器运转期间对喷射的燃料流量的限制。
清净性质的代表性特征还可以对应于喷射器针(IDID)上的漆膜类型沉积物的外观。
用于评估燃料清净性能的方法已经广泛地描述于文献中,属于本领域技术人员的一般知识范围。将要提及的非限制性实例包括专业标准化或认可的测试或文献中描述的以下方法:
对于直接喷射式柴油机:
-方法DW10,标准化的发动机测试方法CEC F-98-08,用于测量直接喷射式柴油机的功率损耗
-方法XUD9,标准化的发动机测试方法CEC F-23-1-01Issue 5,用于测量对由喷射器喷出的燃料流量的限制
-申请人在专利申请WO2014/029770第17页至20页中描述的方法,用于评估漆膜沉积物(IDID),该方法通过举例的方式引用和/或通过引用并入本专利申请中。
对于间接喷射火花点火式发动机:
-梅赛德斯奔驰M102E方法,标准化的测试方法CEC F-05-A-93,和
-梅赛德斯奔驰M111方法,标准化的测试方法CEC F-20-A-98。
这些方法使得可以测量进气阀沉积物(IVD),这些测试通常在符合标准EN228的Eurosuper汽油上进行。
对于直接喷射火花式点火发动机:
-申请人在文章“Evaluating Injector Fouling in Direct Injection SparkIgnition Engines”,Mathieu Arondel,Philippe China,Julien Gueit;Conventionaland future energy for automobiles;第10次国际学术讨论会;2015年1月20日至1月22日,375页至386页(Technische Akademie Esslingen par Techn.Akad.Esslingen,Ostfildern)中描述的方法,用于评估喷射器上的结焦沉积物,该方法通过举例的方式引用和/或通过引用并入本专利申请中。
-US20130104826中描述用于评估喷射器上的结焦沉积物方法,该方法通过举例的方式引用和/或通过引用并入本专利申请中。
通常,通过与不含根据本发明共聚物的燃料组合物比较,确定待添加至燃料组合物中以达到先前描述的规格(步骤a)的共聚物的量,所给出的关于清净力的规格可能是例如根据方法DW10的目标功率损耗值或根据上述方法XUD9的流量限制值。
嵌段共聚物的量还可以根据燃料的性质和来源而变化,特别是根据带有正烷基、异烷基或正烯基取代基的化合物的含量而变化。因此,燃料的性质和来源也可以是步骤a)需要考虑的因素。
用于维持清洁度(保持清洁)和/或清洁(清理)的方法还可以包括步骤b)之后的另外步骤,即检查所达到的目标和/或调整作为清净添加剂的共聚物补充量。
实施例
实施例1:通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成式(IV)的嵌段共聚物。
起始原料
-单体ma:丙烯酸十八烷基酯(CAS 4813-57-4)或丙烯酸十二烷基酯(CAS 2156-97-0),
-单体mb:苯乙烯(CAS 100-42-5),或N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵(CAS26616-35-3),
-引发剂I:2-溴丙酸十八烷基酯,
-催化剂:溴化铜(CAS 7787-70-4),
-配体:1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺(CAS 3083-10-1)。
命名法
对于共聚物的命名,使用字母A用于丙烯酸酯嵌段,n值作为其下标,链R2中的碳原子数作为其上标。
对于嵌段B,使用字母B,p值作为其下标,“aq”作为其上标表示嵌段含有季铵官能团,或对于聚苯乙烯嵌段使用上标“ps”。
对于端链,使用字母I,其中链T的碳数作为下标。
各名称前的字母b-表示共聚物是嵌段共聚物的事实。
合成2-溴丙酸十八烷基酯
将12g十八烷醇(44mmol,1eq)和7.4g三乙胺(53mmol,1.2eq)溶解在110mL低温蒸馏的THF中。将5.81mL 2-溴丙酰溴(55mmol,1.25eq)溶解在10mL低温蒸馏的THF中。在0℃下,将2-溴丙酰溴溶液滴加至十八烷醇溶液中。溶液在0℃下磁力搅拌2小时,然后在室温下磁力搅拌12小时。在旋转蒸发器上蒸发掉THF,并将2-溴丙酸十八烷基酯溶解在100mL二氯甲烷中。将有机相用10%盐酸水溶液洗涤两次,用水洗涤三次,用1M氢氧化钠水溶液洗涤两次,然后用水洗涤三次。将有机相用硫酸钠干燥。在旋转蒸发器上蒸发掉溶剂,然后将2-溴丙酸十八烷基酯真空干燥。质量产率=98%。
1H NMR(400MHz,293K,在CDCl3中的ppm):δ4.35(q,1H,e),4.15(m,2H,d),1.80(d,3H,f),1.65(tt,2H,c),1.24(m,30H,b),0.87(t,3H,a)。
合成丙烯酸十二烷基酯/N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵嵌段共聚物IAB
-通过将1当量的2-溴丙酸十八烷基酯(1g,405g·mol-1)溶解在4mL苯甲醚中来制备引发剂I的溶液。使用前通过鼓入氮气将溶液脱气。
-单体ma/催化剂/配体溶液如下制备:在8mL苯甲醚中溶解14当量的丙烯酸十二烷基酯(8.30g,240g·mol-1),0.4当量的溴化铜(142mg,143g·mol-1)和0.4当量的1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺(227mg,230g·mol-1),然后通过鼓入氮气将由此获得的溶液脱气。
-单体mb/催化剂/配体溶液如下制备:在4mL苯甲醚中溶解6当量的N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵(3.14g,212g·mol-1),0.4当量的溴化铜(142mg,143g·mol-1)和0.4当量的1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺(227mg,230g·mol-1)。在氮气流下将引发剂溶液加入到单体ma/催化剂/配体溶液中。将混合物置于真空下,在90℃下磁力搅拌,避光。反应进程通过1H NMR光谱(Brüker 400MHz光谱仪)监测。反应25小时后,所有的丙烯酸十二烷基酯耗尽。通过鼓入氮气脱气后,然后将单体mb/催化剂/配体溶液加入反应介质。在90℃下52小时后,通过将烧瓶插入液氮中来淬灭反应。将100mL四氢呋喃加入至反应介质中,然后将由此获得的溶液通过碱性氧化铝柱。在旋转蒸发器上蒸发掉溶剂,从400mL冷甲醇中沉淀、离心并且在真空下干燥后得到8.46g(质量产率是68%)的嵌段共聚物b-I18A18 14Baq 6
1H NMR(400MHz,293K,在CDCl3中的ppm):δ7-8(m,Ar),4(m,d),2.85(m,e),1.58(m,c),1.25(m,b),0.88(t,a)。
先前描述的其他式(IV)的嵌段共聚物根据与实施例1相同的方案合成,但是改变单体ma和mb的比例和/或性质。所得嵌段共聚物的特性在下表1中列出:
表1
(1)M、n和p的值通过1H NMR光谱(Brüker 400MHz光谱仪)确定。
(2)可以是共聚物的混合物,其中R4=Br和/或H和/或OH和/或源自自由基聚合过程中的假重组现象的基团。
(3)通过尺寸排阻色谱法(SEC)确定的数均摩尔质量Mn。
.对于含有季铵的样品b-I18A18 14Baq 6和b-I18A12 13Baq 4,摩尔质量由来自Malvern的Viscotek GPC Max TDA 305机器测量,其配备有来自Agilent的两个PLGel Mixed C凝胶柱和电离辐射检测器。所用的溶剂是氯仿(+1%的三乙胺),流速设定在1mL·min-1。使用低分散性的聚苯乙烯标准样品进行校准。
对于其他样品,使用配备有Tosohaas TSK凝胶柱和电离辐射检测器的Varian机器测量值。所用的溶剂是THF,流速设定在1mL·min-1。使用低分散性的聚苯乙烯标准样品进行校准。
(4)质量产率。
实施例2:通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)自由基聚合合成式(V)的嵌段共聚物
反应产物
-聚合引发剂:α,α’-偶氮二异丁腈,AIBN,(CAS 78-67-1)
-转移剂:98%的三硫代碳酸S,S0-二苄基酯,DBTTC(CAS 26504-29-0)。DBTTC用作在乙酸乙酯中50质量%的溶液。
-单体ma:98%的丙烯酸十二烷基酯,DDA(CAS 2156-97-0,M=240.38g/mol),
-90%的4-氯甲基苯乙烯,CMS(CAS 1592-20-7,M=152.62g/mol),
-99%N,N-二甲基乙胺,DMEA:(CAS 598-56-1)
-99.5%的正丁胺(CAS 109-73-9)
步骤1-使用DDA和CMS合成嵌段共聚物C1
共聚
将DDA(53.9g;224.5mmol),二甲苯(25g),在乙酸乙酯中50质量%的DBTTC(1.901g;3.27mmol)和AIBN(358mg;2.18mmol)置于配备有磁棒的Schlenk管中。将反应介质脱气并且置于氮气气氛下。介质在100℃下加热搅拌24小时。然后在氮气气氛下从滴液漏斗缓慢滴加预先脱气的CMS(9.595g;62.8mmol)。介质在100℃下搅拌72小时。通过1H NMR光谱进行反应监测。如下监测DDA的转化:将DDA单体的-OCH2亚甲基的积分(δ(ppm):4.1(t,2H))与聚合的DDA单元的–OCH2亚甲基的积分(δ(ppm):4.0(m,2H))进行比较,如下监测CMS的转化:将CMS单体的CH2Cl亚甲基的积分(δ(ppm):4.58(s,2H))与–CH2Cl亚甲基的积分(δ(ppm):4.51(m,2H))进行比较。
通过NMR检查转化后,将介质冷却至室温。将溶剂在减压下蒸发掉。
共聚物的数均分子量(Mn),重均分子量(Mw)和分散性(D)通过配备有差示折光计(RI:折射率)检测器并用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)校准的SEC测量。得到66g共聚物(Mn:8410g/mol;Mw:11980g/mol;D:1.43)。
每种单体的转化度通过1H NMR确定,通过还考虑单体的引入量推算出DDA/CMS的摩尔比(转化率:DDA=95%;CMS=19%;DDA/CMS摩尔比:95/5)。
通过氨解裂解
在圆底烧瓶中将66g先前得到的共聚物溶解在300mL THF中。将介质脱气并在室温下在氮气气氛下搅拌。将正丁胺(3.24mL,10eq/三硫代碳酸酯)一次性加入介质中。将溶液在室温下搅拌24小时。然后在50℃在减压下蒸发掉挥发性物质。得到66g共聚物C1(Mn:6700g/mol;Mw:10810g/mol;D:1.49)。
其他嵌段共聚物根据与上述步骤1相同的方案合成,但是改变DDA/CMS的摩尔比和摩尔质量。步骤1后得到的嵌段共聚物的操作条件和特征列于下表2和表3中:
表2
(5)Mn和Mw通过SEC确定,使用配备有两个PLGel Mixed B 10μm凝胶柱和Waters2414RI检测器的Waters Alliance 2695机器。所用的溶剂是用BHT(1g/l)稳定化的THF,流速设定在1mL·min-1。使用Easivial PS-H聚苯乙烯标准样品进行校准(根据Mark-Houwink关系给出PMMA当量结果)。
(6)转化度由采用Brüker Ascend 400MHz波谱仪(293K,在CDCl3中的ppm)进行的1HNMR测量分析来计算。
(7)另外加入30mg AIBN,并且在100℃下加热另外72小时。
表3
(7)值n和p由转化度和起始摩尔数(确定两种单体的摩尔比)以及SEC确定的共聚物的摩尔质量Mn确定。值四舍五入至整数。
步骤2-通过季铵化反应合成式(V)的嵌段共聚物AB
后官能化
在配备有冷凝器和磁力搅拌器的圆底烧瓶中,将66g共聚物C1溶解在300mL THF中。将介质脱气并且在室温下在氮气气氛下搅拌。将DMEA(6mL/5eq/CMS)一次性加入到反应介质中。将溶液在50℃下搅拌24小时。然后在50℃下在减压下蒸发掉挥发性物质。
纯化/离子交换
先前获得的共聚物是从甲醇中沉淀出来的。将沉淀物溶解在400mL甲苯中。将溶液用200mL饱和乙酸钠溶液洗涤三次,用200mL超纯水洗涤一次。蒸发有机相,使得通过共沸夹带除去残留的水。将共聚物溶解在200mL甲苯中,并且通过Büchner过滤器过滤。将挥发性物质蒸发掉,将共聚物在真空下干燥。得到53.0g RAFT1-b-A12 26Baq 2嵌段共聚物。
在1,2,4,5-四氯-3-硝基苯(TCNB)的存在下通过1H NMR分析共聚物,以测定残余甲苯(14质量%)。1H NMR结果显示,CMS嵌段的CH2在4.51ppm处的共振完全消失。然后在3.24ppm和4ppm处看到两个宽的多重峰,其对应于在共聚物RAFT1-b-A12 26Baq 2中存在的季铵基团的甲基和乙基。
步骤2后得到的嵌段共聚物的特征列于下表4中:
表4
**认为后官能化和离子交换步骤对最终嵌段共聚物的Mn几乎没有影响。因此认为,步骤2结束时得到的共聚物和步骤1结束时得到的共聚物之间的Mn变化是可忽略的。
XUD9发动机试验–流速损失的确定
根据标准化的发动机测试方法CEC F-23-1-01,XUD9测试使得可以确定预燃室柴油机喷射器在其运转过程中喷出的瓦斯油的流量限制。
该XUD9测试的目的是评估测试的瓦斯油和/或添加剂和/或添加剂组合物维持四缸Peugeot XUD9A/L喷射和预燃室柴油机喷射器的清洁度、“保持清洁”效果的能力,特别是评估其限制喷射器上形成沉积物的能力。
该测试是对于符合标准EN590的原始瓦斯油(GOM B7)进行的,其含有7%(体积/体积)的脂肪酸甲酯(FAME),所述补充的瓦斯油GOM B7,缩写为GOMx以两种添加剂含量处理:按固体质量计50ppm和250ppm。
测试开始时采用四缸Peugeot XUD9A/L喷射和配备清洁喷射器的预燃室柴油发动机,喷射器的流速已预先确定。发动机遵循确定的测试循环10小时3分钟(重复同一循环134次)。测试结束时,重新评估喷射器的流速。测试所需的燃料量为60升。在四个喷射器上测量流速损失。结果表示为各种针阀升程的流速损失百分比。通常,以0.1mm的针阀升程比较污垢值,因为它们较具辨别性、较精确和可重复(重复性<5%)。测试之前/之后流速损失的变化使得可以推断流速损失的百分比。考虑到测试的可重复性,显著的清净效果可以表明流速损失减少,即相对于原始燃料,流速增益大于10个点(>10%)。
结果列于下表5中:
表5
*四个喷射器的平均值
观察到燃料GOM1至GOM5对限制XUD9喷射器的污垢具有显著效果。
用根据本发明的共聚物补充的瓦斯油组合物GOM1至GOM5显示出小于受试的GOMB7的流速损失。在250ppm的补充水平下,用根据本发明的共聚物补充GOM B7使得可以得到小于60%的平均流速损失和大于10%的平均流速增益。
特别地,嵌段共聚物RAFT4-b-A12 31Baq 4和RAFT5-b-A12 25Baq 6作为清净添加剂即使在低补充水平下也是特别有效的。测量结果表明,GOM5和GOM6在补充水平为50ppm时的平均流速损失小于60%,在补充水平为250ppm时的平均流速损失小于25%,在补充水平为50ppm时的平均流速增益大于10%,在补充水平为250ppm时的平均流速增益大于40%。
根据本发明的共聚物在液体燃料中,特别是在瓦斯油或汽油燃料中作为清净添加剂具有显著性能。
根据本发明的嵌段共聚物是特别效果显著的,特别是因为它们作为清净添加剂对于各种液体燃料和/或一种或多于一种类型的发动机规格和/或针对在内燃机内部部件中形成的一种或多于一种类型的沉积物是有效的。

Claims (33)

1.嵌段共聚物作为内燃机的液体燃料中的清净添加剂的用途,所述嵌段共聚物包含:
-至少一种下式(I)的嵌段A:
其中
n是2至100的整数,
R1选自氢和甲基,
R2选自C1至C34烃链,
-至少一种下式(II)的嵌段B:
其中
p是2至40的整数,和
G选自:
o芳基,和
o被至少一种选自以下的基团取代的芳基:
·基团R,
·C1至C12烃链,和
·至少被基团R取代的C1至C12烃链,
所述基团R选自:
-包含1个至40个选自C、N和任选O的原子并且包含至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团,和
-季铵,
所述基团R连接至芳基或烃链,优选通过基团R中存在的氮原子连接至芳基或烃链。
2.根据权利要求1所述的用途,其中嵌段B由式(II)表示,其中G是经取代的芳基。
3.根据权利要求2所述的用途,其中所述基团R选自含有至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团。
4.根据权利要求3所述的用途,其中所述基团R选自:–NH2;含有至少一个胺、亚胺、脒、胍、氨基胍或双胍官能团的基团;含有3个至34个原子和至少一个氮原子的杂环基团。
5.根据权利要求4所述的用途,其中所述基团R表示杂环基团,其还包含选自氧原子、羰基和一个或多于一个不饱和度中的至少一个要素。
6.根据权利要求2所述的用途,其中所述基团R选自三烷基铵基团。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用途,其中所述嵌段共聚物包含:
-嵌段A,其由衍生自丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯单体(ma)的结构单元的链组成,和
-嵌段B,其由衍生自选自苯乙烯和苯乙烯衍生物的苯乙烯基单体(mb)的结构单元的链组成,所述苯乙烯衍生物中芳香核至少被基团R取代或被至少一个直链或带支链的C1至C12烃链取代,所述C1至C12烃链优选是无环的并任选地至少被基团R取代。
8.根据权利要求7所述的用途,其中所述单体(ma)选自丙烯酸C1至C34烷基酯和甲基丙烯酸C1至C34烷基酯。
9.根据权利要求7或8所述的用途,其中所述单体(mb)选自(乙烯基苄基)三烷基铵异构体,其单独使用或作为混合物使用。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用途,其中所述嵌段共聚物由下式(IV)或(V)表示:
其中
m=0或1,
n、p、R1和R2如权利要求1中所述,
R3是芳香核上的取代基,其选自:
-氢,
-C1至C12烷基,
-包含1个至40个选自C、N和任选O的原子并且包含至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团的基团,和
-季铵,特别由下式(VI)表示:
-CH2-N+(R7)(R8)(R9)X- (VI)
其中
X-选自氢氧根、卤离子和有机阴离子,和
R7、R8和R9相同或不同,并且独立地选自C1至C10烷基,
-下式(VII)的基团:
-CH2-R10 (VII)
其中
R10选自包含1个至40个选自C、N和任选O的原子并且包含至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团,或季铵官能团的基团,和
R4选自:
-氢,
-包含1个至40个选自C、N和任选O的原子并且包含至少一个伯胺、仲胺或叔胺官能团,或季铵官能团的基团,
-卤素,和
-C1至C32烃链,其任选地被一个或多于一个含有至少一个选自N和O的杂原子的基团取代,
R5和R6相同或不同,并且独立地选自氢和C1至C10烷基,
T选自C1至C32烃链和衍生自可逆加成-断裂链转移(RAFT)自由基聚合转移剂的基团,应理解,如果T是衍生自转移剂的基团,则m=0。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的用途,其中所述嵌段共聚物通过序列聚合,任选地然后进行一种或多于一种后官能化得到。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的用途,其中所述嵌段共聚物是二嵌段共聚物。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的用途,其特征在于,所述嵌段共聚物是包含交替嵌段的三嵌段共聚物,所述交替嵌段包含两个嵌段A和一个嵌段B(ABA)或包含两个嵌段B和一个嵌段A(BAB)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的用途,其中所述嵌段共聚物包含嵌段AB、ABA或BAB的至少一种序列,其中所述嵌段A和B形成的序列不存在化学性质不同的中间嵌段。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的用途,其中n是2至40的整数。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的用途,其中n是大于40且小于或等于100的整数。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的用途,其中所述嵌段共聚物单独或作为混合物用于液体燃料中,所述液体燃料选自烃燃料和基本上不是烃的燃料。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的用途,其中所述嵌段共聚物作为浓缩物形式的与有机液体的混合物使用,所述有机液体对于所述嵌段共聚物是惰性的并且能够混溶于燃料中。
19.根据权利要求18所述的用途,其中所述嵌段共聚物以添加剂浓缩物的形式使用,其与除所述嵌段共聚物以外的用于内燃机的至少一种燃料添加剂组合使用。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的用途,其中将所述嵌段共聚物用于液体燃料中以使内燃机的至少一个内部部件保持清洁和/或清洁内燃机的至少一个内部部件。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的用途,其中将所述嵌段共聚物用于液体燃料中以限制或防止在内燃机的至少一个内部部件中形成沉积物和/或减少所述内燃机的至少一个内部部件中的现有沉积物。
22.根据权利要求1至19中任一项所述的用途,其用于降低内燃机的燃料消耗。
23.根据权利要求1至19中任一项所述的用途,其用于降低内燃机的污染物排放,特别是颗粒排放。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的用途,其中所述内燃机是火花点火式发动机。
25.根据权利要求1至23中任一项所述的用途,其中所述内燃机是柴油机,优选直接喷射式柴油机。
26.根据权利要求25所述的用途,其用于限制或防止和/或减少与结焦相关的沉积物和/或皂和/或漆膜类型的沉积物。
27.根据权利要求25所述的用途,其用于减少和/或防止由于在直接喷射式柴油机的内部部件中形成沉积物所导致的功率损耗,所述功率损耗根据标准化的发动机测试方法CECF-98-08确定。
28.根据权利要求25所述的用途,其用于减少和/或防止由直接喷射式柴油机的喷射器在其运转期间喷射的燃料流量的限制,所述流量的限制根据标准化的发动机测试方法CECF-23-1-01确定。
29.一种使内燃机的至少一个内部部件保持清洁和/或清洁内燃机的至少一个内部部件的方法,其至少包括以下步骤:
-通过向燃料补充权利要求1至16中任一项定义的一种或多于一种嵌段共聚物来制备燃料组合物,和
-在所述内燃机中燃烧所述燃料组合物。
30.根据权利要求29所述的方法,其中所述内燃机是火花点火式发动机。
31.根据权利要求29所述的方法,其中得以保持清洁和/或被清洁的火花点火式发动机的内部部件选自:发动机进气系统,特别是进气阀(IVD)、燃烧室(CCD或TCD)和燃料喷射系统,特别是间接喷射系统的喷射器(PFI)或直接喷射系统的喷射器(DISI)。
32.根据权利要求31所述的方法,其中所述内燃机是柴油机,优选直接喷射式柴油机。
33.根据权利要求32所述的方法,其中得以保持清洁和/或被清洁的柴油机的内部部件是所述柴油机的喷射系统。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3073522B1 (fr) * 2017-11-10 2019-12-13 Total Marketing Services Nouveau copolymere et son utilisation comme additif pour carburant
FR3074499B1 (fr) * 2017-12-06 2020-08-28 Total Marketing Services Utilisation d'un copolymere particulier pour prevenir les depots sur les soupapes des moteurs a injection indirecte essence
EP3887488B1 (en) 2018-11-30 2023-01-04 TotalEnergies OneTech Quaternary fatty amidoamine compound for use as an additive for fuel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4755563A (en) * 1986-12-29 1988-07-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Block copolymer dispersants containing ionic moieties
US5011504A (en) * 1989-09-08 1991-04-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fuel oil additives
CN102838980A (zh) * 2012-07-26 2012-12-26 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院 一种耐高温清洁乳液或微乳液压裂液及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL108929C (zh) * 1958-05-22
BE616531A (zh) * 1961-04-17
US4136047A (en) * 1975-09-22 1979-01-23 Standard Oil Company (Indiana) Viscosity index improvers
US4985160A (en) * 1989-02-08 1991-01-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Branched polymers as fuel oil additives
MXPA06013947A (es) * 2004-06-11 2007-03-15 Honeywell Int Inc Composicion de aditivo automotriz.
EP2235146B1 (en) * 2007-12-18 2016-04-20 Basf Se Biodiesel cold flow improver
KR20130038909A (ko) * 2010-06-25 2013-04-18 바스프 에스이 4급화 공중합체
EP3056527A1 (fr) * 2015-02-11 2016-08-17 Total Marketing Services Copolymeres a blocs et leur utilisation pour ameliorer les proprietes a froid de carburants ou combustibles
EP3056526A1 (fr) * 2015-02-11 2016-08-17 Total Marketing Services Copolymeres a blocs et leur utilisation pour ameliorer les proprietes a froid de carburants ou combustibles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4755563A (en) * 1986-12-29 1988-07-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Block copolymer dispersants containing ionic moieties
US5011504A (en) * 1989-09-08 1991-04-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fuel oil additives
CN102838980A (zh) * 2012-07-26 2012-12-26 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院 一种耐高温清洁乳液或微乳液压裂液及其制备方法

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Publication number Publication date
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FR3041362B1 (fr) 2017-10-13
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