发明背景
取代基中具有至少约30个脂族碳原子的烃基取代羧酸酰化剂已知在正常液体燃料和润滑剂中作为添加剂。这类酰化剂的实例包括聚异丁烯基取代琥珀酸和酐。这类羧酸酰化剂作为添加剂在正常液体燃料和润滑剂中的用途公开于美国专利Nos.3,288,714和3,346,354中。
这些酰化剂还作为中间体用于制备用于正常液体燃料和润滑剂中的添加剂，如美国专利Nos.2,892,786；3,087,936；3,163,603；3,172,892；3,189,544；3,215,707；3,219,666；3,231,587；3,235,503；3,272,746；3,306,907；3,306,908；3,331,776；3,341,542；3,346,354；3,374,174；3,379,515；3,381,022；3,413,104；3,450,715；3,454,607；3,455,728；3,476,686；3,513,095；3,523,768；3,630,904；3,632,511；3,697,428；3,755,169；3,804,763；3,836,470；3,862,981；3,936,480；3,948,909；3,950,341；4,234,435；和4,471,091；和法国专利2,223,415中所述。
美国专利No.3,216,936描述了用于润滑剂中的含氮分散剂，其通过亚烷基胺与由烃取代基中具有至少约50个脂族碳原子的烃基取代琥珀酸和脂族单羧酸组成的酸性混合物反应而得到。脂族单羧酸描述为包括饱和和不饱和酸，例如乙酸、十二烷酸、油酸、环烷酸、甲酸等。具有12个或更多脂族碳原子的酸，特别是硬脂酸和油酸描述为尤其有用的。
美国专利Nos.3,639,242和3,708,522描述了通过将单-和聚羧酸酯用单-或聚羧酸酰化剂后处理而制备的组合物。报告了因此所得组合物作为分散剂用于润滑剂和燃料中。
美国专利No.4,642,330公开了通过使无磷羧酸增溶剂与无磺酸有机酸或无机酸反应而制备的分散剂盐组合物。羧酸增溶剂为具有至少一个具有至少8-500个碳原子的烃基取代基的聚羧酸酰化剂与至少一种聚(亚烷基胺)的反应产物。该参考文件表明这些分散剂盐组合物在与表面活性剂或亲水性有机溶剂混合时具有良好的热稳定性，并且它们可与水溶液一起用于分散各种填料，包括炭黑，并将各种流体增溶。
用于水基官能流体中的含氮无磷羧酸增溶剂公开于美国专利Nos.4,329,249；4,368,133；4,435,297；4,447,348；和4,448,703中。这些增溶剂通过(I)至少一种具有至少一个具有约12至约500个碳原子的烃基取代基的羧酸酰化剂与(II)至少一种(a)N-(羟基取代烃基)胺、(b)所述胺(a)的羟基取代聚(烃氧基)类似物，或者(a)和(b)的混合物反应而制备。这些专利表明优选的酰化剂包括取代琥珀酸或酐，例如聚异丁烯基取代琥珀酸酐，并且有用的胺包括伯、仲和叔链烷醇胺，例如二乙基乙醇胺，以及二乙基乙醇胺和乙二醇的混合物。这些增溶剂用于将油溶性、水不溶性官能添加剂分散于水基官能流体中。
美国专利No.5,047,175公开了盐组合物，其包含：(A)至少一个盐结构部分，所述盐结构部分衍生自(A)(I)至少一种高分子量聚羧酸酰化剂，所述酰化剂(A)(I)具有至少一个具有平均约20至约500个碳原子的烃基取代基，和(A)(II)氨、至少一种胺、至少一种碱或碱土金属和/或至少一种碱或碱土金属化合物；(B)至少一个盐结构部分，所述盐结构部分衍生自(B)(I)至少一种低分子量聚羧酸酰化剂，所述酰化剂(B)(I)任选具有至少一个具有平均至多约18个碳原子的烃基取代基，和(B)(II)氨、至少一种胺、至少一种碱或碱土金属和/或至少一种碱或碱土金属化合物；所述组分(A)和(B)通过(C)至少一种具有(i)两个或者更多伯氨基，(ii)两个或者更多仲氨基，(iii)至少一个伯氨基和至少一个仲氨基，(iv)至少两个羟基，或者(v)至少一个伯或仲氨基和至少一个羟基的化合物结合在一起。这些盐组合物作为乳化剂用于油包水爆炸性乳液，特别是雷管敏感性爆炸性乳液(cap-sensitive explosive emulsion)中。
美国专利No.4,828,633公开了基于美国专利No.5,047,175的乳化剂的乳液炸药。
美国专利No.5,422,024提供包含水、油和乳化量的盐组合物的含水水包油乳液官能流体，所述盐组合物包含：(A)至少一个盐结构部分，所述盐结构部分衍生自(A)(I)至少一种高分子量聚羧酸酰化剂，所述酰化剂(A)(I)具有至少一个具有平均约20至约200个碳原子的烃基取代基，和(A)(II)氨、至少一种胺、至少一种碱或碱土金属和/或至少一种碱或碱土金属化合物；(B)至少盐结构部分，所述盐结构部分衍生自(B)(I)至少一种低分子量聚羧酸酰化剂，所述酰化剂(B)(I)任选具有至少一个具有平均至多约18个碳原子的烃基取代基，和(B)(II)氨、至少一种胺、至少一种碱或碱土金属和/或至少一种碱或碱土金属化合物；所述组分(A)和(B)通过(C)至少一种具有(i)两个或者更多个伯氨基，(ii)两个或者更多个仲氨基，(iii)至少一个伯氨基和至少一个仲氨基，(iv)至少两个羟基，或者(v)至少一个伯或仲氨基和至少一个羟基的化合物结合在一起。
上述这些材料证明是有用的乳化剂，然而，仍需要具有改进性能的乳化剂，以及更容易对具体应用而言定制的乳化剂体系。需要容许流体使用者和/或生产商能够容易基于他们处理的具体流体和/或最终用途调整和/或采用他们使用的乳化剂。因此，仍需要更好地执行和/或更好地可定制的乳化剂，其可由流体使用者和/或生产商定制。
发明概述
所述技术提供包含(i)衍生自第一烃基取代酰化剂的官能团和(ii)衍生自第二烃基取代酰化剂的官能团的添加剂，其中官能团(i)和(ii)通过衍生自亚烷基二醇如线性亚烷基二醇的官能团结合；其中第一烃基取代酰化剂包含含有至少20个碳原子的烃基取代基；且其中第二烃基取代酰化剂包含含有少于20个碳原子的烃基取代基。
本发明进一步提供所述添加剂，其中第一烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有大于400的数均分子量。在一些实施方案中，长链烃具有大于450、至少500、至少750，或者甚至至少800的数均分子量。(“单不饱和羧酸”指包含一个烯属不饱和，即不计算羰基双键的羧酸)。
本发明进一步提供所述添加剂，其中第一烃基取代酰化剂包含具有大于400的数均分子量的聚异丁烯琥珀酸酐。在一些实施方案中，聚异丁烯琥珀酸酐具有大于450、至少500、至少750，或者甚至至少800的数均分子量的聚异丁烯基团。
本发明进一步提供所述添加剂，其中第二烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有小于400或者小于280或者小于250的数均分子量。在一些实施方案中，长链烃具有100-400，或者200-400，或者200-280，或者200-250，或者300-400，或者甚至300-350，或者甚至约322的数均分子量。
本发明进一步提供所述添加剂，其中第二烃基取代酰化剂包含十六碳烯基琥珀酸酐。
本发明进一步提供所述添加剂，其中亚烷基二醇包含具有通式的二醇，其中各个R独立地为H或者具有1-6个碳原子的烷基，各个x独立地为2-10的整数，且m为1-10的整数。即，一些或所有R基团可以为H且其余(如果有的话)R基团可以为所述烷基。在本文所述某些实施方案中，一个或多个R基团可以为甲基。在某些实施方案中，在整个该文件中，上述结构的二醇中的碳原子数目为少于400，或者少于200，或者少于100，或者2-50，或者2-10，或者2或3。
在一些实施方案中，亚烷基二醇为线性亚烷基二醇，在一些实施方案中，它包含乙二醇。
本发明进一步提供所述添加剂，其中第一烃基取代酰化剂包含具有大于750的数均分子量的聚异丁烯琥珀酸酐；其中第二烃基取代酰化剂包含十六碳烯基琥珀酸酐；且其中亚烷基二醇包含乙二醇。
本发明进一步提供通过一种方法制备的乳化剂组分，所述方法包括步骤：步骤(I)：使第一烃基取代酰化剂、第二烃基取代酰化剂和(任选线性)亚烷基二醇反应；其中第一烃基取代酰化剂包含含有至少20个碳原子的烃基取代基；且其中第二烃基取代酰化剂包含含有少于20个碳原子的烃基取代基；产生包含(i)衍生自所述第一烃基取代酰化剂的官能团和(ii)衍生自所述第二烃基取代酰化剂的官能团的添加剂，其中官能团(i)和(ii)通过衍生自所述亚烷基二醇的官能团结合；步骤(II)：提供所述添加剂用作乳化剂组分前体；和步骤(III)：通过使所述添加剂与中和组分反应而将所述添加剂转化成乳化剂组分。任何本文所述添加剂可如本方法所述制备和使用。
本发明进一步提供上述乳化剂组分，其中所述中和组分包含碱或碱土金属碱或者胺。合适的胺包括NaOH、KOH、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、丁基乙醇胺、丁基二乙醇胺、辛基二乙醇胺、环己基二乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二甘醇胺、1-氨基-2-甲基-1-丙醇、3-氨基-4-辛醇、二环己基胺、辛胺及其任何组合。
本发明进一步提供制备乳化剂组分的方法，所述方法包括步骤：步骤(I)：使第一烃基取代酰化剂、第二烃基取代酰化剂和(任选线性)亚烷基二醇反应；其中第一烃基取代酰化剂包含含有至少20个碳原子的烃基取代基；且其中第二烃基取代酰化剂包含含有少于20个碳原子的烃基取代基；产生包含(i)衍生自所述第一烃基取代酰化剂的官能团和(ii)衍生自所述第二烃基取代酰化剂的官能团的中间体(其在整个该文件中也可称为添加剂)，其中官能团(i)和(ii)通过衍生自所述亚烷基二醇的官能团结合；步骤(II)：提供所述添加剂用作乳化剂组分前体；以及通常其后步骤(III)：通过使所述中间体(添加剂)与中和组分反应而将所述中间体(或添加剂)转化成乳化剂组分。任何本文所述添加剂可如本方法所述制备和使用。
本发明进一步提供所述方法，其中第一烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有大于400的数均分子量；且其中第二烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有小于400或小于280的数均分子量；其中(任选线性)亚烷基二醇包含具有通式的二醇，其中各个R独立地为H或者具有1-6个碳原子的烷基，各个x独立地为2-10的整数且m为1-10的整数。
本发明进一步提供所述方法，其中第一烃基取代酰化剂包含具有大于750的数均分子量的聚异丁烯琥珀酸酐；其中第二烃基取代酰化剂包含十六碳烯基琥珀酸酐；且其中亚烷基二醇包含乙二醇。
本发明进一步提供在组合物中定制乳化剂组分的方法，所述方法包括步骤：步骤(I)：通过使第一烃基取代酰化剂、第二烃基取代酰化剂和(任选线性)亚烷基二醇反应而制备添加剂；其中第一烃基取代酰化剂包含含有至少20个碳原子的烃基取代基；且其中第二烃基取代酰化剂包含含有少于20个碳原子的烃基取代基；产生包含(i)衍生自所述第一烃基取代酰化剂的官能团和(ii)衍生自所述第二烃基取代酰化剂的官能团的添加剂，其中官能团(i)和(ii)通过衍生自所述亚烷基二醇的官能团结合；步骤(II)：将所述添加剂供入需要乳化剂组分的组合物中；以及通常其后步骤(III)：通过使所述添加剂与中和组分反应而将所述组合物中的所述添加剂转化成乳化剂组分；产生定制乳化剂组分。任何本文所述添加剂可如本方法所述制备和使用。
本发明进一步提供所述方法，其中第一烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有大于400的数均分子量；且其中第二烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有小于400或小于280的数均分子量；且其中亚烷基二醇包含具有通式的二醇，其中各个R独立地为H或者具有1-6个碳原子的烷基，各个x独立地为2-10的整数，且m为1-10的整数。
发明详述
下面通过非限定性阐述描述各个优选特征和实施方案。
发现使用所述添加剂通过容许使用者使添加剂的亲水-亲脂平衡(HLB)、缓冲体系和腐蚀抑制体系最佳化而提供给乳化剂使用者优点，产生定制用于与使用者有关的具体金属加工产品和/或应用中的乳化剂。该路线涉及本身从未用作乳化剂的添加剂的用途，然后乳化剂使用者可将其进一步改性以实现他们想要的具体乳化剂性能。
添加剂
所述技术提供包含(i)衍生自第一烃基取代酰化剂的官能团和(ii)衍生自第二烃基取代酰化剂的官能团的添加剂，其中官能团(i)和(ii)通过衍生自亚烷基二醇的官能团结合，所述亚烷基二醇可以为支化或线性亚烷基二醇；其中第一烃基取代酰化剂包含含有至少20个碳原子的烃基取代基；且其中第二烃基取代酰化剂包含含有少于20个碳原子的烃基取代基。
衍生出官能团(i)和(ii)的第一烃基取代酰化剂和第二烃基取代酰化剂也可描述为羧酸酰化剂且可以为脂族或者芳族聚羧酸或产酸化合物。除非另外明确说明，如本文所用，术语“羧酸酰化剂”意欲包括羧酸及其产酸衍生物，例如酐、酯、酰基卤及其混合物。
酰化剂可包含极性取代基，条件是极性取代基不以足以明显改变酰化剂的烃性质的大比例存在。典型的合适极性取代基包括卤素，例如氯和溴，氧代、氧基、甲酰基、亚氧硫基、亚硫酰基、硫代、硝基等。如果存在的话，这类极性取代基优选不超过酰化剂的烃部分(不包括羧基)的总重量的约10重量％。
低分子量聚羧酸(即包含含有少于20个碳原子的烃基取代基的第二烃基取代酰化剂)包括二羧酸和衍生物，例如马来酸、马来酸酐、氯代马来酸酐、丙二酸、琥珀酸、琥珀酸酐、戊二酸、戊二酸酐、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、戊烯二酸、柠康酸、衣康酸、烯丙基琥珀酸、鲸蜡基丙二酸、四亚丙基取代琥珀酸酐等。也可使用这些酸的较低级烷基酯。
在一些实施方案中，第一烃基取代酰化剂和第二烃基取代酰化剂为烃基取代琥珀酸和酐。
烃基琥珀酸酰化剂可包含极性取代基，条件是极性取代基不以足以明显改变酰化剂的烃性质的大比例存在。典型的合适极性取代基包括卤素，例如氯和溴，氧代、氧基、甲酰基、亚氧硫基、亚硫酰基、硫代、硝基等。如果存在的话，这类极性取代基优选不超过酰化剂的烃部分(不包括羧基)的总重量的约10重量％。
高分子量聚羧酸酰化剂(即包含含有至少20个碳原子的烃基取代基的第一烃基取代酰化剂)是本领域中熟知的且详细描述于例如美国专利Nos.3,215,707；3,231,587；3,288,714；3,346,354；3,912,764；4110,349；和4,234,435；和英国专利1,492,337中。通过引用将这些专利结合到本文中。
第一和第二烃基取代酰化剂的烃基不过度受限，条件是它们满足本文所述要求。尤其有用的是1-单烯烃如乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-甲基-1-庚烯、3-环己基-1-丁烯和2-甲基-5-丙基-1-己烯的含烃基聚合物。内烯烃(medial olefin)，即其中烯键不在末端位置上的烯烃的聚合物也是有用的。这些由2-丁烯、3-戊烯和4-辛烯例示。如上所述1-单烯烃彼此间以及与其它可共聚烯烃物质如芳族烯烃、环烯烃和聚烯烃的共聚物也是有用的。这类共聚物包括例如通过异丁烯与苯乙烯、异丁烯与丁二烯、丙烯与异戊二烯、丙烯与异丁烯、乙烯与戊间二烯、异丁烯与氯丁二烯、异丁烯与对甲基-苯乙烯、1-己烯与1,3-己二烯、1-辛烯与1-己烯、1-庚烯与1-戊烯、3-甲基-1-丁烯与1-辛烯、3,3-二甲基1-戊烯与1-己烯、异丁烯与苯乙烯和戊间二烯等聚合而制备的那些。
由于烃溶解度的原因，预期用于制备本发明酰化剂的共聚物优选为基本脂族和基本饱和的，即它们应当包含基于重量至少约80％，优选约95％的衍生自脂族单烯烃的单元。优选，它们包含基于存在的碳-碳共价键的总数不多于约5％烯键。
在本发明一个实施方案中，聚合物通过具有约35％至约75重量％的丁烯含量和约30％至约60重量％的异丁烯含量的C4精炼料流聚合而得到。这些聚异丁烯优选主要(即大于总重复单元的约80％)包含结构–CH2C(CH3)2-的异丁烯重复单元。用于制备较高分子量琥珀酸酰化剂的烃和烯属不饱和烃每分子可具有至多约200个碳原子。一些酰化剂为包含约20至约150，或者30至约120，或者约50至约80个碳原子的烃基的那些。烃基取代琥珀酸和酐可通过马来酸酐与高分子量烯烃反应而制备。烃基取代琥珀酸酐可通过用水或蒸汽处理而水解成相应酸，并可将酐或酸转化成相应酸或酯。
第一烃基取代酰化剂的烃基可包含约20至约200个碳原子、约30至约150个碳原子、约50至约200个碳原子，或者甚至约70至约80个碳原子。
也可称为低分子量琥珀酸酰化剂的第二烃基取代酰化剂可以以与高分子量材料基本相同的方式制备。在一些实施方案中，它的烃基为少于约10％的碳-碳键为不饱和的脂族或脂环族烃基。它的烃基可衍生自2至约18个碳原子的烯烃，其中α-烯烃是特别有用的。这类烯烃的实例包括乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-戊烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、苯乙烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯、1-十三碳烯、1-十四碳烯、1-十五碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯。
市售的α烯烃部分，例如C12-18α-烯烃、C12-16α-烯烃、C14-16α-烯烃、C14-18α-烯烃和C16-18α-烯烃是特别有用的。这些商业α-烯烃部分还通常包含次要量的在给定范围外的α-烯烃。如关于高分子量材料的情况，使不饱和材料或者任选氯化类似物与马来酸或马来酸酐反应。这类取代琥珀酸及其衍生物的制备是本领域技术人员熟知的，并且在此处不需要详细讨论。
在一些实施方案中，第一烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有大于400的数均分子量。在一些实施方案中，长链烃具有大于450、至少500、至少750，或者甚至至少800的数均分子量。在一些实施方案中，第一烃基取代酰化剂包含具有大于400的数均分子量的聚异丁烯琥珀酸酐。在一些实施方案中，聚异丁烯琥珀酸酐具有大于450、至少500、至少750，或者甚至至少800的数均分子量。
在一些实施方案中，第二烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有小于400或小于280的数均分子量。在一些实施方案中，长链烃具有100-400，或者200-400，或者300-400，或者甚至300-350，或者甚至约322，或者100至小于280的数均分子量。在一些实施方案中，第二烃基取代酰化剂包含十六碳烯基琥珀酸酐。
上述官能团(i)和(ii)通过衍生自亚烷基二醇的官能团结合。该第三官能团充当衍生自上述酰化剂的低与高分子量官能团之间的桥。低和高分子量试剂可混合在一起并且与桥联分子反应。反应使得反应混合物中的主要物种为其中亚烷基二醇充当第一烃基取代酰化剂与第二烃基取代酰化剂之间的桥的产物。然而，可存在一些其中两种低分子量琥珀酸试剂连接的分子的形成，以及其中两种高分子量琥珀酸试剂连接的物种的形成。在一些实施方案中，低和高分子量试剂可顺序地与亚烷基二醇反应。在这种情况下，包含由亚烷基二醇连接的第一烃基取代酰化剂和第二烃基取代酰化剂分子的物种与其它物种相比非常占优势。
一般而言，任何具有(i)两个或者更多个伯氨基，(ii)两个或者更多个仲氨基，(iii)至少一个伯氨基和至少一个仲氨基，(iv)至少两个羟基，或者(v)至少一个伯或仲氨基和至少一个羟基的化合物可用作连接基团。然而，在本发明中，发现使用亚烷基二醇，例如在一些实施方案中，线性亚烷基二醇提供最好的结果，即最可定制的添加剂。
用于本发明中的亚烷基二醇也可一般性地称为多元醇，且包括通式R1(OH)m的那些化合物，其中R1为通过碳-氧键(即–COH，其中碳不是羰基的一部分)与–OH基团连接的二价有机基团，且m为2。这些醇为脂族的，并且在一些实施方案中，包含不多于约40，或者不多于约20个碳原子。
用于本发明中的醇包括亚烷基二醇，其中亚烷基含有约2-10或2-8个碳原子。它们还可包括聚氧化烯二醇，即由表示的材料，其中各个R独立地为H或者具有1-6个碳原子的烷基，各个x独立地为2至约10的整数，且m为大于1，即2-10的整数。它们例如阐述为乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二丙二醇、三丙二醇、二丁二醇、三丁二醇，以及其中亚烷基含有2至约8个碳原子的其它亚烷基二醇和聚氧化烯二醇。也可使用为不同氧化烯单元的共聚物的聚氧化烯二醇，例如乙二醇和丙二醇如1,2-或1,3-丙二醇的共聚物。作为命名“聚亚烷基二醇”的替选物，它们可称为亚烷基二醇—两种这类材料都可使用。这类材料也可称为低聚物，因为重复单元的数目通常不超过10。在一个实施方案中，线性亚烷基二醇包含聚(乙二醇)、聚(1,3-丙二醇)或者乙二醇和1,3-丙二醇的共聚物。
在一些实施方案中，一种或多种连接化合物与本文所述线性亚烷基二醇组合。该其它连接剂可包括具有(i)两个或者更多个伯氨基，(ii)两个或者更多个仲氨基，(iii)至少一个伯氨基和至少一个仲氨基，(iv)至少两个羟基，或者(v)至少一个伯或仲氨基和至少一个羟基的可用作连接基团的任何化合物。在其它实施方案中，连接化合物包含本文所述亚烷基二醇，且基本不含，或者甚至完全不含任何其它连接化合物。
在一些实施方案中，所述添加剂，其中亚烷基二醇包含具有通式HO(CH2)xOH的二醇，其中x为2-10的整数。在一些实施方案中，亚烷基二醇包含乙二醇。
本发明进一步提供所述添加剂，其中第一烃基取代酰化剂包含具有大于750的数均分子量的聚异丁烯琥珀酸酐；其中第二烃基取代酰化剂包含十六碳烯基琥珀酸酐；且其中亚烷基二醇包含乙二醇。
在一些实施方案中，第一烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有大于400的数均分子量；且第二烃基取代酰化剂包含长链烃与单不饱和羧酸的反应产物；其中所述长链烃具有小于400或小于280的数均分子量；且亚烷基二醇包含具有通式的二醇，其中各个R独立地为H或者具有1-6个碳原子的烷基，各个x独立地为2至约10的整数，且m为1至约10的整数。
在一些实施方案中，第一烃基取代酰化剂包含具有大于750的数均分子量的聚异丁烯琥珀酸酐；第二烃基取代酰化剂包含十六碳烯基琥珀酸酐；且亚烷基二醇包含乙二醇。
乳化剂组分
本发明进一步提供通过容许定制乳化剂的方法制备的乳化剂组分。乳化剂组分通过以下步骤制备：步骤(I)：使第一烃基取代酰化剂、第二烃基取代酰化剂和(任选线性)亚烷基二醇反应；其中第一烃基取代酰化剂包含含有至少20个碳原子的烃基取代基；且其中第二烃基取代酰化剂包含含有少于20个碳原子的烃基取代基；产生包含(i)衍生自所述第一烃基取代酰化剂的官能团和(ii)衍生自所述第二烃基取代酰化剂的官能团的添加剂，其中官能团(i)和(ii)通过衍生自所述亚烷基二醇的官能团结合；然后步骤(II)：提供所述添加剂用作乳化剂组分前体；和(通常其后)步骤(III)：通过使所述添加剂与中和组分反应而将所述添加剂转化成乳化剂组分。本文所述乳化剂组分可使用本文所述任何添加剂制备，其中添加剂为乳化剂组分前体，然后将其转化成乳化剂组分。
在步骤(II)中，提供所述添加剂用作乳化剂组分前体意指将乳化剂组分前体(其也可称为添加剂)如同处理常规乳化剂组分一样处理。然而，在乳化剂组分前体的情况下，将它转化成下游当事人如最终流体混合者和/或使用者选择的具体乳化剂组分，其遵循步骤(III)并通过使所述添加剂与中和组分反应而将添加剂转化成乳化剂组分。
在一些实施方案中，提供所述添加剂用作乳化剂组分前体包括在将添加剂转化成乳化剂组分以前使用、储存、运输、销售、混合和/或处理添加剂。在一些实施方案中，乳化剂组分前体在形成添加剂以后，但在将添加剂转化成乳化剂组分以前运输和/或储存。
用于形成上述乳化剂组分的中和组分不过度受限。通常，所得乳化剂组分为盐的形式。乳化剂组分可由一种或多种中和组分的混合物形成。在一些实施方案中，使用单一种类的中和组分。在其它实施方案中，使用两种或更多种中和组分的混合物。
用作中和组分的金属包括可在金属碱中找到的碱和碱土金属。作为中和组分用于制备本发明盐组合物的胺包括氨以及伯胺、仲胺和/或羟胺。除了氨、伯胺、仲胺和羟胺外，用作中和组分的胺还包括伯和仲单胺以及叔单胺和多胺。有用的伯和仲单胺包括脂族、脂环族和芳族单胺。叔胺类似于伯胺、仲胺和羟胺，不同的是它们可以为单胺或多胺且H-N<或-NH2基团中的氢原子被烃基替代。
有用的多胺的特征是在其结构中存在至少2个-NH2基团、至少两个>NH基团或者至少一个-NH2基团和至少一个>NH基团。这些多胺可以为脂族、脂环族、芳族或杂环的，包括脂族取代的芳族、脂族取代的脂环族、脂族取代的杂环、脂环族取代的脂族、脂环族取代的芳族、脂环族取代的杂环、芳族取代的脂族、芳族取代的脂环族、芳族取代的杂环、杂环族取代的脂族、杂环族取代的脂环族和杂环族取代的芳族胺。这些胺可以为饱和或不饱和的。如果是不饱和的，胺优选不含乙炔不饱和。这些胺还可包含非烃取代基或基团，条件是这些基团不显著干扰反应。这类非烃取代基或基团包括较低级烷氧基、较低级烷基、巯基、硝基，以及间隔基团，例如-O-或-S-。多胺包括类似于下文所述的脂族、脂环族和芳族单胺的脂族、脂环族和芳族多胺，不同的是其结构中存在至少一个其它>NH或-NH2基团。
脂族单胺包括单脂族和二脂族取代的胺，其中脂族基团可以为饱和或不饱和的且为直链或支链。因此，它们为伯或仲脂族胺。这类胺包括例如单-和二-烷基取代胺、单-和二-烯基取代胺，以及具有一个N-烯基取代基和一个N-烷基取代基的胺等。这些脂族单胺中的碳原子总数优选不超过约40，通常不超过约20个碳原子。这类单胺的具体实例包括乙胺、二乙胺、正丁胺、二-正丁胺、烯丙胺、异丁胺、椰油胺、硬脂胺、月桂胺、甲基月桂胺、油胺、N-甲基-辛胺、十二胺、十八胺等。脂环族取代的脂族胺、芳族取代的脂族胺和杂环族取代的脂族胺的实例包括2-(环己基)-乙胺、苄胺、苯基乙胺和3-(呋喃基丙基)胺。
脂环族单胺为那些单胺，其中存在一个通过环状环结构中的碳原子直接与胺氮连接的脂环族取代基。脂环族单胺的实例包括环己胺、环戊胺、环己烯胺、环戊烯胺、N-乙基-环己胺、二环己胺等。脂族取代、芳族取代和杂环族取代的脂环族单胺的实例包括丙基取代的环己胺、苯基取代的环戊胺和吡喃基取代的环己胺。
芳族单胺包括那些单胺，其中芳环结构的碳原子与氨基氮直接连接。芳环通常为单核芳环(即衍生自苯的一种)，但可包括稠合芳环，尤其是衍生自萘的那些。芳族单胺的实例包括苯胺、二(对-甲基苯基)胺、萘胺、N-(正丁基)苯胺等。脂族取代、脂环族取代和杂环族取代的芳族单胺的实例包括对-乙氧基苯胺、对十二胺、环己基取代的萘胺和噻吩基取代的苯胺。
也可使用杂环多胺。如本文所用，术语“杂环多胺”意欲描述杂环中包含至少2个伯氨基、至少2个仲氨基或者每种至少一个以及至少一个氮作为杂原子的那些杂环胺。只要杂环多胺中存在至少2个伯胺基、至少2个仲氨基或者每种至少一个，环中的杂N原子可以为叔氨基氮；即，不具有与环氮直接连接的氢的一种。杂N原子可以为仲氨基中的一个；即它可以为具有与它直接连接的氢的环氮。杂环胺可以为饱和或不饱和的，并且可包含各种取代基，例如硝基、烷氧基、烷基巯基、烷基、烯基、芳基、烷芳基或芳烷基取代基。一般而言，取代基中碳原子的总数不超过约20。杂环胺可包含不同于氮的杂原子，尤其是氧和硫。显然，它们可包含多于一个氮杂原子。优选5-和6-员杂环。
其中合适的杂环多胺为氮丙啶、氮杂环丁烷、唑烷(azolidine)、四-和二-氢吡啶、吡咯、吲哚、哌啶、咪唑、二-和四氢咪唑、哌嗪、异吲哚、嘌呤、吗啉、硫代吗啉、N-氨基烷基吗啉、N-氨基烷基硫代吗啉、N-氨基烷基哌嗪、N,N'-二氨基烷基哌嗪、吖庚因、吖辛因、偶氮宁、azecine以及以上各自的四-、二-和全氢衍生物和这些杂环胺中两种或更多种的混合物。有用的杂环多胺为杂环中仅包含氮、氧和/或硫的饱和5-和6员杂环多胺，尤其是哌啶、哌嗪、硫代吗啉、吗啉、吡咯烷等。通常，氨基烷基取代基在形成杂环的一部分的氮原子上取代。这类杂环胺的具体实例包括N-氨基乙基哌嗪和N,N'-二氨基乙基哌嗪。
也可使用肼和取代肼。可存在于肼上的取代基包括烷基、烯基、芳基、芳烷基、烷芳基等。通常，取代基为烷基，尤其是较低级烷基，苯基和取代苯基，例如较低级烷氧基取代的苯基或较低级烷基取代的苯基。取代肼的具体实例为甲基肼、N,N-二甲基肼、N,N'-二甲基肼、苯基肼、N-苯基-N'-乙基肼、N-(对-甲苯基)-N'-(正丁基)-肼、N-(对-硝基苯基)-肼、N-(对-硝基苯基)-N-甲基肼、N,N'-二-(对-氯苯酚)-肼、N-苯基-N'-环己基肼等。
适用于本发明中的另一组胺为支化聚亚烷基多胺。支化聚亚烷基多胺为聚亚烷基多胺，其中支链基团为包含平均至少一个氮结合氨基亚烷基每9个存在于主链上的氨基单元的侧链；例如1-4个这类支链每9个主链上的单元，但优选1个侧链每9个主链单元。因此，这些多胺包含至少3个伯氨基和至少1个叔氨基。这些胺可由式表示，其中R为亚烷基，例如亚乙基、亚丙基、亚丁基和其它同系物(直链和支化的)等，但优选亚乙基；且x、y和z为整数；x为约4至约24或更多，优选约6至约18的整数；y为1至约6或更多，优选1至约3的整数；且z为0至约6，优选0至约1的整数。x和y个单元可以为顺序的，或者有序或无规分布的。一类有用的该多胺包括式的那些，其中n为1至约20或更多，优选1至约3的整数，且R优选为亚乙基，但可以为亚丙基、亚丁基等(直链或支化的)。通过引用将美国专利Nos.3,200,106和3,259,578关于所述多胺的公开内容结合到本文中。
合适的多胺还包括聚氧化烯多胺，例如聚氧化烯二胺和聚氧化烯三胺，其具有约200至约4000，优选约400-2000的平均分子量。这些聚氧化烯多胺的实例包括由式NH2-亚烷基-(O-亚烷基)m-NH2表示的那些胺，其中m具有约3至约70，优选约10至约35的值。R-[-亚烷基-(O-亚烷基)n-NH2]3-6，其中n为1至约40的数，条件是所有n'的和为约3至约70，通常约6至约35，且R为具有至多约10个碳原子且具有约3至约6的化合价的多价饱和烃基。亚烷基可以为直链或支链的，且包含1至约7个碳原子，通常1至约4个碳原子。存在于上式内的各个亚烷基可以为相同或不同的。
有用的聚氧化烯多胺包括聚氧化乙烯和聚氧化丙烯二胺和具有约200至约2000的平均分子量的聚氧化丙烯三胺。聚氧化烯多胺由Texaco以商品名“Jeffamine”市售。通过引用将美国专利Nos.3,804,763和3,948,800关于这类聚氧化烯多胺的公开内容结合到本文中。
有用的多胺为亚烷基多胺，包括如下文更详细地描述的聚亚烷基多胺。亚烷基多胺包括符合式(R)(R)N-(亚烷基-N(R))n-R'的那些，其中n为1至约10，优选1至约7；各个R和R'独立地为氢原子，具有至多约700个碳原子，优选至多约100个碳原子，更优选至多约50个碳原子，更优选至多约30个碳原子的烃基或羟基取代烃基，条件是至少一个R和至少一个R'为氢；且“亚烷基”具有约1至约18个碳原子，优选1至约4个碳原子，优选的亚烷基为亚乙基或亚丙基。有用的亚烷基多胺为其中各个R和各个R'为氢的那些，亚乙基多胺和亚乙基多胺的混合物是特别优选的。这类亚烷基多胺包括亚甲基多胺、亚乙基多胺、亚丁基多胺、亚丙基多胺、亚戊基多胺、亚己基多胺、亚庚基多胺等。还包括这类胺的较高级同系物和相关氨基烷基取代的哌嗪。
有用的亚烷基多胺包括乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、丙二胺、三亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十亚甲基二胺、八亚甲基二胺、二(七亚甲基)三胺、三亚丙基四胺、四亚乙基五胺、三亚甲基二胺、五亚乙基六胺、二(三亚甲基)三胺、N-(2-氨基乙基)哌嗪、1,4-双(2-氨基乙基)哌嗪等。通过上述亚烷基胺中的两种或更多种缩合而得到的较高级同系物用作本发明中的胺，如上述多胺中任何两种或更多种的混合物。
亚乙基多胺，例如上述那些详细描述于标题“Diamines and Higher Amines，Aliphatic”，The Encyclopedia of Chemical Technology，第3版，Kirk-Othmer，第7卷，第580-602页，Wiley-Interscience Publication，John Wiley and Sons，1979中，通过引用将这些页结合到本文中。这类化合物最方便地通过亚烷基氯与氨反应或者通过吖丙啶与开环试剂如氨等反应而制备。这些反应导致产生稍微复杂的亚烷基多胺混合物，包括环状缩合产物如哌嗪。
可使用烷氧基化亚烷基多胺(例如N,N-1(二乙醇)-乙二胺)。这类多胺可通过使亚烷基胺(例如乙二胺)与一种或多种具有2至约20个碳的氧化烯(例如氧化乙烯、氧化十八碳烯)反应而制备。也可使用类似的氧化烯-链烷醇胺反应产物，例如通过使上述伯、仲或者叔链烷醇胺与乙烯、丙烯或者较高级环氧化物以1:1或1:2摩尔比反应而制备。用于进行这类反应的反应物比和温度是本领域技术人员已知的。
烷氧基化亚烷基多胺的具体实例包括N-(2-羟乙基)乙二胺、N,N-双(2-羟乙基)-乙二胺、1-(2-羟乙基)哌嗪、单(羟丙基)取代的二亚乙基三胺、二(羟丙基)取代的四亚乙基五胺、N-(3-羟丁基)四亚甲基二胺等。通过氨基或者通过羟基使上述羟基亚烷基多胺缩合而得到的较高级同系物也是有用的。通过氨基缩合伴随氨的脱除而产生较高级胺，而通过羟基缩合伴随水的脱除而产生含有醚键的产物。上述多胺中任何两种或更多种的混合物也是有用的。
有用的羟胺可以为伯或仲胺。它们也可以为叔胺，条件是所述叔胺还包含至少两个羟基。这些羟胺包含至少2个>NH基团、至少2个-NH2基团、至少一个-OH基团和至少一个>NH或-NH2基团，或者至少2个-OH基团。术语“羟胺”和“氨基醇”描述了同类的化合物，因此可互换地使用。
羟胺可以为伯或者仲链烷醇胺或其混合物。这类胺可由式(H)(R)N-R'-OH表示，其中R为具有1至约8个碳原子的烃基或者具有2至约8个碳原子的羟基取代烃基，且R'为具有约2至约18个碳原子的二价烃基。该式中的基团-R'-OH表示羟基取代烃基。R'可以为脂族、脂环族或芳族基团。通常，R'为脂族直链或支化亚烷基，例如亚乙基、1,2-亚丙基、1,2-亚丁基、1,2-亚十八烷基等。通常，R为具有至多7个碳原子的较低级烷基。伯或仲链烷醇胺可包含稍微更大的R和R'基团，且可包含至多约40个碳原子。
羟胺还可以为醚N-(羟基取代烃基)胺。这些为上述伯和仲链烷醇胺的羟基取代聚(烃氧基)类似物(这些类似物还包括羟基取代的氧化烯类似物)。这类N-(羟基取代烃基)胺可方便地通过环氧化物与上述胺反应而制备，并且可由式H2N-R'-OH和(H)(R)N-R'-OH表示，其中x为约2至约15的数，且R和R'如上文所述。
也可使用这些羟胺的多胺类似物，特别是烷氧基化亚烷基多胺(例如N,N-(二乙醇)-乙二胺)。这类多胺可通过亚烷基胺(例如乙二胺)与一种或多种具有2至约20个碳的氧化烯(例如氧化乙烯、氧化十八碳烯)反应而制备。也可使用类似的氧化烯-链烷醇胺反应产物，例如通过上述伯或者仲链烷醇胺与氧化乙烯、氧化丙烯或较高级环氧化物以1:1或1:2摩尔比反应而制备的产物。用于进行这类反应的反应物比和温度是本领域技术人员已知的。
烷氧基化亚烷基多胺的具体实例包括N-(2-羟乙基)乙二胺、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺、1-(2-羟乙基)哌嗪、单(羟丙基)取代的二亚乙基三胺、二(羟丙基)取代的四亚乙基五胺、N-(3-羟丁基)-四亚甲基二胺等。通过氨基或者通过羟基使上述羟基亚烷基多胺缩合而得到的较高级同系物也是有用的。通过氨基缩合伴随氨的脱除而产生较高级胺，而通过羟基缩合伴随水的脱除而产生含有醚键的产物。上述单胺或者多胺中任何两种或更多种的混合物也是有用的。
N-(羟基取代烃基)胺的实例包括单-、二-和三乙醇胺、二乙基乙醇胺、二-(3-羟丙基)胺、N-(3-羟丁基)胺、N-(4-羟丁基)胺、N,N-二-(2-羟丙基)胺、N-(2-羟乙基)吗啉及其硫代类似物、N-(2-羟乙基)环己胺、N-3-羟基环戊胺、邻-、间-和对-氨基苯酚、N-(羟乙基)哌嗪、N,N'-二(羟乙基)哌嗪等。
另外，羟胺为美国专利No.3,576,743中由通式Ra-NH2描述的羟基取代伯胺，其中Ra为包含至少一个醇类羟基的单价有机基团。Ra中的碳原子总数优选不超过约20。包含总计至多约10个碳原子的羟基取代脂族伯胺是有用的。其中仅存在一个氨基(即伯氨基)且具有一个含有至多约10个碳原子的烷基取代基和至多约6个羟基的多羟基取代链烷醇伯胺是有用的。这些链烷醇伯胺对应于Ra-NH2，其中Ra为单-或多羟基取代烷基。羟基取代伯胺的具体实例包括2-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、对-(β-羟乙基)-苯胺、2-氨基-1-丙醇、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、N-(β-羟丙基)-N'-(β-氨基乙基)-哌嗪、三-(羟甲基)氨基甲烷(也称为三羟甲基氨基甲烷)、2-氨基-1-丁醇、乙醇胺、β-(β-羟基乙氧基)-乙胺、葡糖胺、glusoamine、4-氨基-3-羟基-3-甲基-1-丁烯(其可根据本领域中已知的程序通过氧化异戊二烯与氨反应而制备)、N-3-(氨基丙基)-4-(2-羟乙基)哌啶、2-氨基-6-甲基-6-庚醇、5-氨基-1-戊醇、N-(β-羟乙基)1,3-二氨基丙烷、1,3-二氨基-2-羟基丙烷、N-(β-羟基乙氧基乙基)乙二胺、三羟甲基氨基甲烷等。通过引用将美国专利No.3,576,743结合到本文中。
氮原子上具有一个或多个羟烷基取代基的羟烷基亚烷基多胺也是有用的。有用的羟烷基取代的亚烷基多胺包括其中羟烷基为较低级羟烷基，即具有少于8个碳原子的羟烷基的那些。这类羟烷基取代多胺的实例包括N-(2-羟乙基)乙二胺、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺、1-(2-羟乙基)-哌嗪、单羟丙基取代的二亚乙基三胺、二羟丙基取代的四亚乙基五胺、N-(3-羟丁基)四亚甲基二胺等。通过氨基或者通过羟基使上述羟基亚烷基多胺缩合而得到的较高级同系物也是有用的。通过氨基缩合伴随氨的脱除而产生较高级胺，通过羟基缩合伴随水的脱除而产生含有醚键的产物。
有用的叔胺包括脂族、脂环族、芳族或杂环的，包括脂族取代的芳族、脂族取代的脂环族、脂族取代的杂环、脂环族取代的脂族、脂环族取代的芳族、脂环族取代的杂环、芳族取代的脂族、芳族取代的脂环族、芳族取代的杂环、杂环族取代的脂族、杂环族取代的脂环族和杂环族取代的芳族胺。这些叔胺可以为饱和或不饱和的。如果为不饱和的，则胺优选不含乙炔不饱和。叔胺还可包含非烃取代基或者基团，条件是这些基团不明显干涉反应。这类非烃取代基或者基团包括较低级烷氧基、较低级烷基、巯基、硝基和间隔基团，例如-O-和-S-(例如，如在这类基团中，如-CH2CH2-X-CH2CH2-，其中X为-O-或-S-)。
单胺可由式N(R1)(R2)(R3)表示，其中R1、R2和R3为相同或不同的烃基。优选，R1、R2和R3独立地为具有1至约20个碳原子的烃基。
有用叔胺的实例包括三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、单甲基二乙胺、单乙基二甲胺、二甲基丙胺、二甲基丁胺、二甲基戊胺、二甲基己胺、二甲基庚胺、二甲基辛胺、二甲基壬胺、二甲基癸胺、二甲基苯胺、N,N-二辛基-1-辛胺、N,N-二-十二烷基-1-十二胺、三椰油胺、三氢化牛脂胺、N-甲基二氢化牛脂胺、N,N-二甲基-1-十二胺、N,N-二甲基-1-十四胺、N,N-二甲基-1-十六胺、N,N-二甲基-1-十八胺、N,N-二甲基椰油胺、N,N-二甲基大豆胺、N,N-二甲基氢化牛脂胺等。
有用的叔链烷醇胺由式(R)(R)N–R'–OH表示，其中各个R独立地为具有1至约8个碳原子的烃基或者具有2至约8个碳原子的羟基取代烃基，且R'为具有约2至约18个碳原子的二价烃基。该式中的基团–R'–OH表示羟基取代烃基。R'可以为脂族、脂环族或芳族基团。通常，R'为脂族直链或支化亚烷基，例如亚乙基、1,2-亚丙基、1,2-亚丁基、1,2-亚十八烷基等。如果两个R基团存在于相同的分子中，则它们可通过碳-碳直连键或者通过杂原子(例如氧、氮或硫)连接以形成5-、6-、7-或8员环结构。这类杂环胺的实例包括N-(羟基较低级烷基)-吗啉、-硫代吗啉、-哌啶、-唑烷、-噻唑烷等。然而，通常，各个R为具有至多7个碳原子的较低级烷基。羟胺还可以为醚N-(羟基取代烃基)胺。这些为上述羟胺的羟基取代多-(烃氧基)类似物(这些类似物还包括羟基取代氧化烯类似物)。这类N-(羟基取代烃基)胺可方便地通过环氧化物与上述胺反应而制备，并且可由式(R)(R)N-(R'-O)xH表示，其中x为约2至约15的数，且R和R'如上文所述。
有用的多胺包括上述亚烷基多胺以及具有一个或者不具有与氮原子连接的氢的亚烷基多胺。因此，用作中和组分的亚烷基多胺包括符合式(R)(R)N-(R'-O)x-H的那些，其中x为1至约10、1至约7；各个R独立地为氢原子，具有至多约700个碳原子，优选至多约100个碳原子，更优选至多约50个碳原子，更优选至多约30个碳原子的烃基或羟基取代烃基；且“亚烷基”具有约1至约18个碳原子，优选1至约4个碳原子，优选的亚烷基为亚乙基或亚丙基。
用作中和组分的碱和碱土金属可以为任何碱或碱土金属。优选碱金属。特别优选钠和钾。有用的碱和碱土金属化合物包括例如氧化物、氢氧化物和碳酸盐。特别优选氢氧化钠和氢氧化钾。
本发明进一步提供制备所述乳化剂组分的方法。所述方法包括步骤：步骤(I)：使第一烃基取代酰化剂、第二烃基取代酰化剂和(任选线性)亚烷基二醇反应；其中第一烃基取代酰化剂包含含有至少20个碳原子的烃基取代基；且其中第二烃基取代酰化剂包含含有少于20个碳原子的烃基取代基；产生包含(i)衍生自所述第一烃基取代酰化剂的官能团和(ii)衍生自所述第二烃基取代酰化剂的官能团的添加剂，其中官能团(i)和(ii)通过衍生自所述亚烷基二醇的官能团结合；步骤(II)：提供所述添加剂用作乳化剂组分前体；步骤(III)：通过使所述添加剂与中和组分反应而将所述添加剂转化成乳化剂组分。上述任何乳化剂组分可通过该方法制备。
在一些实施方案中，该方法可描述为首先使第一烃基取代酰化剂和第二烃基取代酰化剂亚烷基二醇反应以形成添加剂，其后提供上述添加剂给最终用途，其然后可通过使所述中间体与中和组分反应以形成所需盐而使用添加剂形成他/她选择的乳化剂组分。
用于制备添加剂(和/或乳化剂组分前体)乳化剂组分的反应物的比可经宽范围变化。一般而言，对于每当量的各酰化剂，使用至少约1当量亚烷基二醇。对于每当量组分酰化剂，分别使用约0.1至约2当量或者更多中和组分。亚烷基二醇的上限为对于每当量酰化剂，约2当量亚烷基二醇。一般而言，酰化剂的当量比为约0.5至约2，优选约1:1。优选的反应物的量为对于每当量各酰化剂约2当量亚烷基二醇和约0.1至约2当量各中和组分。
酰化剂的当量数取决于各自中存在的羧酸官能总数。在测定各酰化剂的当量数中，不包括不能够作为羧酸酰化剂反应的那些羧基官能。然而，一般而言，对于各个羧基，这些酰化剂中存在一当量酰化剂。例如，衍生自1摩尔烯烃聚合物和1摩尔马来酸酐反应的酐中存在2当量。常规技术容易用于测定羧基官能的数目(例如酸值、皂化值)，因此，各酰化剂的当量数可容易由本领域技术人员测定。
多胺的当量为多胺的分子量除以存在于分子中的氮的总数，其中计算叔氨基。因此，乙二胺具有等于其分子量的一半的当量；二亚乙基三胺具有等于其分子量的三分之一的当量。聚亚烷基多胺的市售混合物的当量可通过氮的原子量(14)除以多胺中所含的％N而测定；因此，具有34的％N的多胺混合物具有41.2的当量。氨或单胺的当量为其分子量。
多元醇的当量为其分子量除以存在于分子中的羟基的总数。因此，乙二醇的当量为其分子量的一半。
羟基的当量为其分子量除以存在于分子中的氮基团的总数。因此，二甲基乙醇胺具有等于其分子量的当量；乙醇胺也具有等于其分子量的当量。
碱或碱土金属的当量为其分子量。碱或碱土金属化合物的当量为其分子量除以存在于分子中的碱或碱土金属原子的数目。
酰化剂可根据常规酯和/或酰胺形成技术与亚烷基二醇反应。这通常涉及将酰化剂与亚烷基二醇任选在通常液体，基本惰性的有机液体溶剂/稀释剂的存在下加热。
添加剂与中和组分之间的反应在成盐条件下使用常规技术进行。通常，将各组分混合在一起并任选在通常液体，基本惰性有机液体溶剂/稀释剂的存在下加热至约20℃至具有最低该温度的反应组分和/或产物的分解温度的温度直至形成所需产物。
本发明进一步提供上述添加剂作为在组合物中定制乳化剂组分的方法的一部分的方法和/或用途。该方法和/或用途包括步骤：步骤(I)：通过使第一烃基取代酰化剂、第二烃基取代酰化剂和(任选线性)亚烷基二醇反应而制备添加剂；其中第一烃基取代酰化剂包含含有至少20个碳原子的烃基取代基；且其中第二烃基取代酰化剂包含含有少于20个碳原子的烃基取代基；产生包含(i)衍生自所述第一烃基取代酰化剂的官能团和(ii)衍生自所述第二烃基取代酰化剂的官能团的添加剂，其中官能团(i)和(ii)通过衍生自所述亚烷基二醇的官能团结合；步骤(II)：将所述添加剂供入需要乳化剂组分的组合物中；步骤(III)：通过使所述添加剂与中和组分反应而将所述组合物中的所述添加剂转化成乳化剂组分；产生定制乳化剂组分。
官能流体组合物
本文所述乳液组分可用于制备官能组合物，例如包含连续水相、不连续有机相、乳化组合物和涉及通过官能流体执行的功能的添加剂的水包油乳液。不连续有机相优选以基于乳液的总重量为至少约1重量％，更优选约1％至约50重量％，更优选约1％至约20重量％的含量存在。连续水相优选以基于所述乳液的总重量为约99重量％的含量，更优选约50％至约99重量％，更优选约80％至约99重量％的含量存在。本发明盐组合物优选以基于有机相的总重量为约1％至约100重量％，更优选约20％至约80重量％的含量存在。当乳化剂为100％有机相时，乳化剂用于形成其在水相中的乳液，且有机相为乳化剂。
油可包括多数液态烃，例如链烷烃、烯烃、环烷烃、芳族、饱和或不饱和烃。一般而言，油为在室温下为液体的水不溶性可乳化烃。可使用来自多种来源的油，包括天然和合成油及其混合物。
天然油包括动物油和植物油(例如蓖麻油、猪油)，以及链烷烃、环烷烃或者混合链烷烃-环烷烃型的溶剂精炼或酸精炼矿物油。衍生自煤或页岩的油也是有用的。合成油包括烃油和卤素取代的烃油，例如聚合和共聚烯烃，例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯-异丁烯共聚物、氯化聚丁烯；烷基苯，例如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二-(2-乙基己基)苯等。
可使用的另一类合适的合成油包括二羧酸(例如邻苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸、马来酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富马酸、己二酸、亚油酸二聚物、丙二酸、烷基丙二酸、烯基丙二酸等)与多种醇(例如丁醇、己醇、十二醇、2-乙基己醇、己二醇、二甘醇单醚、丙二醇、季戊四醇等)的酯。这些酯的具体实例包括己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、富马酸二正己基酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二异辛酯、壬二酸二异癸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二癸酯、癸二酸二-二十烷基酯、亚油酸二聚物的2-乙基己基二酯、通过1摩尔癸二酸与2摩尔四甘醇和2摩尔2-乙基己酸反应而形成的复合酯等。
用作合成油的酯还包括由C5-C12单羧酸和多元醇和多元醇醚如新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等制备的那些。
硅基油，例如聚烷基-、聚芳基-、聚烷氧基或聚芳氧基-硅氧烷油和硅酸酯油构成另一类有用的油。这些包括硅酸四乙酯、硅酸四异丙酯、硅酸四-(2-乙基己基)酯、硅酸四-(4-甲基己基)酯、硅酸四(对-叔丁基苯基)酯、己基-(4-甲基-2-戊氧基)-二-硅氧烷、聚(甲基)-硅氧烷、聚-(甲基苯基)-硅氧烷等。其它有用的合成油包括含磷酸的液态酯(例如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、癸烷膦酸的二乙基酯等)、聚四氢呋喃等。
可使用上文公开的类型的未精炼、精炼和再精炼油(和各自彼此的混合物)。未精炼油为不经进一步提纯处理而直接由天然或合成来源得到的那些。例如，直接由干馏操作得到的页岩油、直接由蒸馏得到的石油或者直接由酯化方法得到的酯油并且不经进一步处理而使用的为未精炼油。精炼油类似于未精炼油，不同的是将它们在一个或多个提纯步骤中进一步处理以改进一种或多种性能。许多这类提纯技术是本领域技术人员已知的，例如溶剂萃取、蒸馏、酸或碱萃取、过滤、渗滤等。再精炼油通过将类似于得到精炼油的方法应用于已经用于服务的精炼油而得到。这类再精炼油也称为再生或再加工油，并且通常还通过旨在除去废添加剂和油分解产物的技术加工。
有用的油的实例包括可由Witco Chemical Company以商品名KAYDOL得到的白色矿物油；可由Shell以商品名ONDINA得到的白色矿物油；和可由Pennzoil以商品名N-750-HT得到的矿物油。
可将任选其它材料结合到本发明组合物中。典型的最终组合物可包含润滑剂、抗磨剂、分散剂、腐蚀抑制剂、其它表面活性剂等。本发明乳液是贮存稳定的，这意指它们显示出至少6个月，通常1年或更久的贮存稳定性。
制备本发明乳液的优选方法包括步骤：(1)将乳化剂与油相混合，(2)将添加剂与油相混合，(3)搅拌油相和水相以形成水包油乳液。油与合适添加剂的混合可在任何合适的混合设备中进行。能够低或高剪切混合的任一类设备可用于将油和水相混合以制备这些水包油乳液。
除非另外指出，所述各个化学组分的量表示为排除了通常可存在于商业材料中的任何溶剂或稀释油，即基于活性化学物质。然而，除非另外指出，本文提及的各个化学物质或组合物应当理解为可含有异构体、副产物、衍生物和通常理解存在于商品级中的其它这类材料的商品级材料。
如本文所用，术语“烃基取代基”或“烃基”以其本领域技术人员熟知的常用意义使用。具体而言，它指具有直接连接在分子其余部分上的碳原子且主要具有烃性质的基团。烃基的实例包括：
-烃取代基，即脂族(例如烷基或烯基)、脂环族(例如环烷基、环烯基)取代基，和芳族-、脂族-和脂环族取代的芳族取代基，以及其中环通过该分子的另一部分完成(例如两个取代基一起形成环)的环状取代基；
-取代的烃取代基，即含有在本发明上下文中不改变取代基的主要烃性质的非烃基团(例如卤素(尤其是氯和氟)、羟基、烷氧基、巯基、烷基巯基、硝基、亚硝基和亚硫酰基(sulfoxy))的取代基；
-杂取代基，即在本发明上下文中，在具有主要烃性质的同时在由碳原子组成的环或链中含有不同于碳的取代基，且包括取代基如吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基。杂原子包括硫、氧和氮。一般而言，对于每10个碳原子，在烃基中存在不多于2，或者不多于1个非烃取代基；作为选择，烃基中可不存在非烃取代基。
已知一些上述材料在最终配制剂中可能相互作用，使得最终配制剂的组分可能与起初加入的那些不同。例如，金属离子(例如清净剂的)可迁移至其它分子的其它酸性或阴离子位。由此形成的产品，包括经以其意欲用途使用本发明组合物而形成的产品可能不容易描述。然而，所有这类改进和反应产物均包括在本发明的范围内；本发明包括通过将上述组分混合而制备的组合物。
可参考以下非限定性实施例更好地理解本发明。
实施例
制备几个实施例以证明本发明。
对比例1
预形成的盐乳化剂组分在反应容器中通过加入33.33pbw的1000Mn高度反应聚异丁烯琥珀酸酐、28.41pbw十六碳烯基琥珀酸酐和23.15pbw ISO 22矿物油而制备。将混合物在氮气清洗下加热至99℃。然后将3.87pbw乙二醇缓慢地加入反应容器中并将所得混合物在约99℃下保持4小时。在加入11.24pbw二甲基乙醇胺以前将反应混合物冷却至68℃。以下反应保持在93℃以下。然后将胺盐化产物冷却至环境温度。
本发明实施例2
未盐化酯酸乳化剂组分在实验室中制备。在反应容器中，将40.45重量份(pbw)的1000数均分子量(Mn)高度反应聚异丁烯琥珀酸酐、34.83pbw十六碳烯基琥珀酸酐和20.00pbw ISO 22矿物油混合并在氮气清洗下加热至135℃。然后将4.72pbw乙二醇缓慢地加入反应容器中并将所得混合物在约135℃下保持4小时。然后将所得未盐化产物冷却至环境温度并收集。
使用对比例1和本发明实施例2的添加剂，制备一组添加剂包(实施例A-1至G-1)，然后用于制备乳液试样(实施例A-2至G-2)以评估添加剂的乳液性能。测试的添加剂包的配方汇总于下表中，其中除非另外说明，所有值为重量百分数。各个实施例中所用其它添加剂为相同的并且包括低HLB乳化剂、脂肪酸盐、腐蚀抑制剂和杀生物剂。
表1：添加剂包
上表中所述所有添加剂包通过将成分以所列顺序混合并随着温和搅拌将混合物加热至50℃约1小时而制备。
然后使用各添加剂包制备乳液。各个乳液试样通过加入水使得添加剂包的浓度在各个乳液试样中是相同的(5重量％)而制备。将各个乳液试样在量筒中强力地摇动，然后使其静置24小时，然后通过试样中可见的油的量或百分数以及试样中可见的霜的量或百分数而评定稳定性。可见的油和霜越少，乳液越稳定，所以添加剂包越有效，所以乳化剂添加剂越有效。如果它在24小时以后具有0％或痕量油和不多于0.5％霜，则配制剂被认为是可接受的。
还对一些乳液试样进行工业泡沫试验。在该试验中，将200ml乳液实施例放入Sunbeam蛋糕混合机中并高速剪切300秒。然后在关闭混合机以后记录泡沫崩溃的时间，以秒表示，并记录该时间为泡沫破裂和/或崩溃时间。泡沫崩溃的时间越短，结果越好，但60秒或更少的结果通常被认为是可接受的。
试验结果汇总于下表中。
表2：结果
以上结果显示本发明添加剂提供可接受的稳定性和乳化剂性能，同时还提供容许就地盐形成的添加灵活性。
通过引用将以上参考的各文件，包括要求其优先权的任何先前技术并入本文中，无论上文是否明确列出。任何文件的提及不是承认该文件取得现有技术的资格或以任何权限构成技术人员的常识。除实施例中外，或如另外明确指出，该说明书中所有描述材料的量、反应条件、分子量、碳原子数等的数量应当理解为由措辞“约”修饰。应当理解本文所述量、范围和比的上限和下限可独立地组合。类似地，本发明各个元素的范围和量可与任何其它元素的范围或量一起使用。
如本文所用，与“包括”、“含有”或“特征是…”同义的过渡术语“包含”为包括性或开放性的，且不排除其它未描述的元素或方法步骤。然而，在本文中“包含”的各描述中，意欲作为备选实施方案，该术语还包括短语“基本由…组成”和“由…组成”，其中“由…组成”不包括任何未描述的元素或步骤，且“基本由…组成”容许包括不实质性影响所考虑的组合物或者方法的基本和新特性的其它未描述元素或步骤。
尽管显示了某些代表性实施方案和细节以阐述本发明，本领域技术人员了解可不偏离本发明的范围而做出本文的各种改变和改进。就这点而言，本发明的范围仅受以下权利要求书限制。