烷氧基化季铵盐的酯和含有该盐的燃料制造技术

本发明专利技术公开了“烷氧基化季铵盐的酯和含有该盐的燃料”。用于汽油或柴油发动机的可溶性燃料添加剂、用于制造该添加剂的方法、含有该添加剂的燃料、改进发动机的燃料喷射器的性能的方法。该可溶性燃料添加剂包括衍生自叔胺、环氧化物、质子给体和酸酐的酯化季铵盐。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及燃料添加剂，并涉及包含该添加剂的燃料，该添加剂可用于改善燃料喷射发动机的性能。本公开特别涉及一种酯化的烷氧基化季铵盐燃料添加剂，所述添加剂有效提高发动机燃料喷射器的性能。
技术介绍
长期以来，人们一直希望最大限度地提高燃料动力车辆的燃油经济性、功率和驾驶性能，同时增强加速、减少排放、并防止断续工作。多年来，已经开发了用于燃料的清净剂组合物。本领域中已知用于燃料的清净剂组合物包括可以包含聚亚烷基琥珀酰亚胺、聚胺和聚烷基取代的曼尼希化合物的组合物。清净剂适用于使烟炱和油泥保持悬浮在流体中，但是一旦已经在表面上形成沉积物，前述清净剂对清洁表面并非特别有效。用于燃料喷射发动机的燃料组合物常常在发动机内表面和燃料过滤器中产生不合意的沉积物。可以防止沉积物累积或从发动机部件上清理沉积物的改进的组合物是高度合意的。可以有效改善发动机中功率恢复的一些添加剂可能对燃料喷射器有害，导致喷射器阻塞。因此，可以防止沉积物累积并防止喷射器阻塞的改进的组合物是高度合意的。理想的是，可以清理脏污的燃料喷射器，将性能恢复到之前的“如新”状态的同一组合物在试图减少来自发动机的空气传播废气排放方面将是同样合意和有价值的。季铵盐是已知有效清理不合意的发动机沉积物的清净剂。例如，衍生自叔胺化合物与特定芳族酯的反应的季铵盐是良好的清净剂。烷氧基化季铵化合物作为燃料清净剂特别有效。但是，仍然需要不仅作为燃料清净剂有效，还具有改善的处理性能和包装稳定性的季铵添加剂。例如，某些烷氧基化季铵化合物是非常极性的，并在烃燃料中具有有限的溶解度。某些季铵化合物是高度粘性或糊状的材料，需要特殊处理（如加热）以提供燃料添加剂包。合成此类烷氧基化季铵化合物常常需要醇类溶剂的存在，该醇类溶剂不仅可能需要随后除去以制造该添加剂，而且该醇类溶剂还可能在合成步骤过程中导致不需要的副反应产物。因此，始终需要一种燃料添加剂，所述燃料添加剂有效用于改善发动机动力性能而不会造成燃料喷射器阻塞，并且无需特殊处理即可混入到燃料组合物中，并且该添加剂可以具有更好的包装相容性和稳定性。
技术实现思路
本专利技术公开了以下技术方案：1. 用于燃料喷射发动机的可溶性燃料添加剂，其包含衍生自叔胺、环氧化物、质子给体和酸酐的酯化季铵盐。方案1所述的燃料添加剂，其中所述质子给体选自羧酸和烷基酚。方案1所述的燃料添加剂，其中所述胺包括衍生自具有大约1至大约54个碳原子的酸的酰胺基胺。方案1所述的燃料添加剂，其中所述环氧化物选自下式的烃基环氧化物：其中各个R独立地选自H和C1至C50烃基基团，以及聚环氧化物。方案1所述的燃料添加剂，其中所述烃基环氧化物选自氧化苯乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、1,2-环氧环己烷、2,3-环氧-5-甲基己烷、1,2-二苯基环氧乙烷和C5至C200环氧化物。方案2所述的燃料添加剂，其中所述质子给体是羧酸，其选自脂肪酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、聚异丁烯基琥珀酸、酰胺/酸、或酸/酯、以及聚合酸、及其混合物。方案1所述的燃料添加剂，其中所述酸酐选自环状和非环状酸酐。方案7所述的燃料添加剂，其中所述酸酐选自乙酸酐、琥珀酸酐、聚异丁烯基琥珀酸酐、邻苯二甲酸酐和C20-24链烯基琥珀酸酐。柴油燃料组合物，其包含基于所述燃料组合物总重量的大约5至大约100 ppm的方案1的燃料添加剂。柴油燃料组合物，其包含基于所述燃料组合物总重量的大约10至大约50 ppm的方案1的燃料添加剂。改善燃料喷射发动机的喷射器性能的方法，其包括对含有主要量的燃料和基于燃料组合物总重量的按重量计大约5至大约100 ppm的酯化季铵盐的燃料组合物运行所述发动机，所述酯化季铵盐衍生自叔胺、环氧化物、酸酐、以及选自羧酸和烷基酚的质子给体。方案11所述的方法，其中所述发动机包括直接燃料喷射式柴油发动机。方案11所述的方法，其中所述发动机包括直接喷射式汽油发动机。方案11所述的方法，其中所述酰胺基胺衍生自具有大约1至大约54个碳原子的酸。方案11所述的方法，其中所述环氧化物选自下式的烃基环氧化物：其中各个R独立地选自H和C1至C50烃基基团，以及聚环氧化物。方案11所述的方法，其中所述质子给体是羧酸，其选自脂肪酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、聚异丁烯基琥珀酸、酸/酰胺、或酸/酯、以及聚合酸、及其混合物。方案11所述的方法，其中所述燃料组合物含有基于所述燃料组合物总重量的大约10至大约50 ppm的所述酯化季铵盐。方案11所述的方法，其中所述酸酐选自乙酸酐、琥珀酸酐、聚异丁烯基琥珀酸酐、邻苯二甲酸酐和C20-24链烯基琥珀酸酐。制造酯化季铵盐燃料添加剂的方法，其包括在环氧化物、羧酸和酸酐的存在下使叔胺反应。根据本公开，示例性实施方案提供了用于汽油或柴油发动机的可溶性燃料添加剂、含有该添加剂的燃料、改善燃料喷射器性能的方法和清洁用于发动机的燃料喷射器的方法。该可溶性燃料添加剂包括衍生自叔胺、环氧化物、质子给体和酸酐的酯化季铵盐。在另一实施方案中，烷氧基化季铵盐的酯可以基本不含羟基。本公开的另一实施方案提供了改善燃料喷射发动机的喷射器性能的方法。该方法包括对含有主要量的柴油燃料和基于该燃料组合物总重量的按重量计大约5至大约100 ppm的酯化季铵盐的柴油燃料组合物运行该发动机，所述酯化季铵盐衍生自叔胺、环氧化物、选自羧酸和烷基酚的质子给体以及酸酐。本公开的进一步的实施方案提供了制造酯化季铵盐燃料添加剂的方法。该方法包括在环氧化物、羧酸和酸酐的存在下使叔胺反应。在该燃料添加剂的另一实施方案中，所述叔胺是酰胺基胺，其衍生自脂肪酸。本文中所述的燃料添加剂的优点在于该添加剂不仅可以降低在燃料喷射器上形成的沉积物的量，而且该添加剂还可以有效地清理脏污的燃料喷射器，足以向该发动机提供改进的功率恢复。本文中所述的添加剂的其它优点在于该添加剂不要求存在必须在合成步骤后除去的醇溶剂，而且该添加剂更容易溶于燃料和燃料添加剂组合物中，而无需特殊的处理技术。本公开的其它实施方案和优点将在以下详述中部分阐述，和/或其可以通过实施本公开而获知。要理解的是，前述一般性描述和以下详细描述均仅为示例性和说明性的，并不限制所要求保护的公开内容。具体实施方式本申请的燃料添加剂组分可以以少量用在主要量的燃料中，并且可以直接添加到燃料中或作为添加剂浓缩物的组分添加到燃料中。特别适于改善内燃机运行的燃料添加剂组分在一个实施方案中可以通过使下式的叔胺：其中R1、R2和R3各自选自含有1至200个碳原子，如1至50个碳原子、或1至24个碳原子的烃基，与含有1至200个碳原子的羧酸和季铵化剂以及酸酐反应以提供酯化的烷氧基化季铵盐。在另一实施方案中，制造该季铵盐的反应可以在具有小于大约13的酸解离常数（pKa）的质子化剂（如羧酸或烷基酚）的存在下进行。该酯化季铵盐可以由季铵盐和酸酐制得。所述酸酐可以选自环状或非环状酸酐，其包括但不限于乙酸酐、聚异丁烯基琥珀酸酐和烃基亚烷基酸酐。该烷氧基化季铵盐还可以在质子化剂和酸酐的存在下衍生自酰胺基胺和季铵化剂。该质子化剂可以获自羧酸、烷基酚，或是获自衍生自脂肪酸的酰胺基胺，其中含有该酰胺基胺的反应产物具有大约1至大约200毫克KOH/克的酸值。无论如何制造该酯化的烷氧基化季铵盐，本公开的关键特征在于所述胺含本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于燃料喷射发动机的可溶性燃料添加剂，其包含衍生自叔胺、环氧化物、质子给体和酸酐的酯化季铵盐。

【技术特征摘要】
2015.01.29 US 14/6085501.用于燃料喷射发动机的可溶性燃料添加剂，其包含衍生自叔胺、环氧化物、质子给体和酸酐的酯化季铵盐。2.权利要求1所述的燃料添加剂，其中所述质子给体选自羧酸和烷基酚。3.权利要求1所述的燃料添加剂，其中所述胺包括衍生自具有大约1至大约54个碳原子的酸的酰胺基胺。4.权利要求1所述的燃料添加剂，其中所述环氧化物选自下式的烃基环氧化物：其中各个R独立地选自H和C1至C50烃基基团，以及聚环氧化物。5.权利要求1所述的燃料添加剂，其中所述烃基环氧化物选自氧化苯乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、1,2-环氧环己烷、2,3-环氧-5-甲基己烷、1,2-二苯基环氧乙烷和C5至C200环氧化物。6.权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：X方，
申请(专利权)人：雅富顿化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US