多元醇与脂肪酸低聚物的酯化合物,用作燃料组合物中的冷流动促进剂的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种作为用于燃料组合物的冷流动促进剂的化合物，所述化合物为以下的酯：(i) 多元醇，其中多元醇选自至少季戊四醇、其聚合物及其混合物；和(ii) 脂肪酸低聚物，其中脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度。该酯化合物可用于减少、防止或抑制柴油机中的冷滤堵塞。
【专利说明】多元醇与脂肪酸低聚物的酯化合物，用作燃料组合物中的 冷流动促进剂
[0001] 本发明涉及一种化合物。特别地，本发明涉及一种包含该化合物的组合物、用所述 化合物制备的组合物和组合物和化合物及组合物作为冷流动促进剂的用途。
[0002] 冷流动促进剂 当如柴油燃料和加热油的烃基材料冷却至低于它们的浊点温度时，在所述燃料内形成 石蜡晶体。目前普遍的将脂肪酸甲酯（FAME)引入至如柴油燃料的烃基材料内的实践，可导 致由饱和FAME形成另外的晶体。在没有添加适当的冷流动添加剂下，这些蜡晶体可导致许 多问题。
[0003] 在接近于浊点的温度下，过滤系统如车辆和静态装置中的燃料系统过滤器可快速 变得阻塞。在仅较低的温度下，联锁蜡晶体结构形成，防止过滤器内的流动，且在适当条件 下防止燃料系统内的流动（即达到冷滤堵塞点）。
[0004] 将冷流动促进剂添加到经受这样的问题的烃基材料内。冷流动促进剂通过改变蜡 晶体的尺寸和/或形状起作用，其进而减少阻塞过滤器和线路的倾向，扩展烃基材料能使 用的温度范围，在燃料的情况下，扩展车辆可运行的温度范围（如CFPP和其它冷流动性能 测试所测量），改进可操作性，减少蜡沉降（特别是当使用蜡抗沉降添加剂时），和/或降低 燃料倾点和改善燃料操作。
[0005] 生物燃料如生物柴油的增加使用对已知的冷流动促进剂设置进一步的需求。此 夕卜，市场上通常期望用衍生自天然材料的那些产品代替合成产品。这样的基于食品的材料 通常被消费者认为比复杂的合成材料更天然。
[0006] 如US 2011/0232159中所讨论，表面活性剂通常在低浓度下用于市售的生物柴油 添加剂包，以改变形成的晶体的尺寸和/或形状。在US 2011/0232159中，共12种购买的 /市售的表面活性剂和5种合成的表面活性剂通过DSC和CFPP评定，以生物柴油中1%重 量/重量的浓度包含在聚合物/生物柴油制剂中。报导了许多表面活性剂不良好溶解在生 物柴油中（不温热或使用溶剂）。测试的表面活性剂分为两组：溶解的那些和没有溶解的 那些。公开聚蓖麻油酸甘油酯（PGPR)作为一种可能的表面活性剂其据称其可溶于生物柴 油。然而，公开选择蔗糖肉豆蘧酸酯用于生物柴油/石化柴油混合物的进一步研究，因为据 称其与另一种浊点-降低表面活性剂相比，将结晶作用的饱和焓降低至更大的程度。
[0007] 本发明解决以下问题：提供冷流动促进剂，该促进剂在如柴油燃料和/或加热油 (特别是生物柴油）的烃基材料和可能是由通常与食品产品生产有联系的源材料制备的材 料中有效。
[0008] 本发明的一个方面，提供一种化合物，其为以下的酯： (i) 多元醇，其中所述多元醇选自至少季戊四醇、其聚合物及它们的混合物；和 (ii) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度。
[0009] 本发明的一个方面提供包含以下的组合物： (a) -种化合物，其为以下的酯： (i)多元醇，其中所述多元醇选自至少季戊四醇、其聚合物及它们的混合物；和 (ii)脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度， 和 (b) 柠檬酸甘油单酯 或 (c) 乙烯和丙烯酸烷基酯的共聚物。
[0010] 本发明的一个方面提供一种冷流动促进剂，其包含 (A) -种化合物，其为以下的酯： (i) 多元醇，其中所述多元醇选自至少季戊四醇、其聚合物及它们的混合物；和 (ii) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度， 或 (B) -种组合物，其包含： (a) -种化合物，其为以下的酯： (i) 多元醇，其中所述多元醇选自至少季戊四醇、其聚合物及它们的混合物；和 (ii) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度， 和 (b) 柠檬酸甘油单酯 或 (c) 乙烯和丙烯酸烷基酯的共聚物。
[0011] 本发明的一个方面提供一种燃料组合物，其包含： 燃料；和 (A) -种化合物，其为以下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，且其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸 (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
[0012] 或 (B) -种组合物，其包含： (a) -种化合物，其为以下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，和其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸， (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
[0013] 和 (b) 柠檬酸甘油单酯或 (c) 乙烯和丙烯酸烷基酯的共聚物。
[0014] 本发明的一个方面提供了一种方法，用于减少、防止或抑制柴油机中的冷滤堵塞， 包含以下步骤：将燃料连同以下投料： (A) -种化合物，其为以下的酯： (i) 多元醇，其中所述多元醇选自至少季戊四醇、其聚合物及它们的混合物；和 (ii) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度， 或 (B) -种组合物，其包含： (a) -种化合物，其为以下的酯： (i) 多元醇，其中所述多元醇选自至少季戊四醇、其聚合物及它们的混合物；和 (ii) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度， 和 (b) 柠檬酸甘油单酯 或 (c) 乙烯和丙烯酸烷基酯的共聚物。
[0015] 本发明的一个方面提供一种燃料组合物，其包含： 燃料；和 (A) -种化合物，其为以下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，且其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸 (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
[0016] 或 (B) -种组合物，其包含： (a) -种化合物，其为以下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，和其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸， (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
[0017] 和 (b) 柠檬酸甘油单酯 或 (c) 乙烯和丙烯酸烷基酯的共聚物。
[0018] 本发明的一个方面提供了以下物质用于减少、防止或抑制柴油机中的冷滤堵塞的 用途 (A) -种化合物，其为以下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，且其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i)在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸 (ii)在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
[0019] 或 (B) -种组合物，其包含： (a) -种化合物，其为以下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，和其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸， (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
[0020] 和 (b) 柠檬酸甘油单酯 或 (c) 乙烯和丙烯酸烷基酯的共聚物。
[0021] 为了易于参考，本发明的这些和其它方面目前在适当的章节标题下讨论。然而，在 每个章节下的教导不必受限于每个特定章节。
[0022] 化合物 本发明的化合物为以下的酯： (i) 多元醇，其中所述多元醇选自至少季戊四醇、其聚合物及它们的混合物；和 (ii) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度。
[0023] 在方法中使用和在本发明中使用的化合物为以下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，和其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸， (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
[0024] 多元醇 本领域技术人员应理解，多元醇和脂肪酸低聚物的酯为一种具有其上连接脂肪酸低聚 物侧链的多元醇"骨架"的化合物。
[0025] 脂肪酸低聚物的多元醇酯通常通过多元醇的聚合制备，例如甘油聚合，以提供一 个或多个多元醇，脂肪酸低聚物随后与其连接。脂肪酸低聚物通常通过脂肪酸低聚物的直 接连接而连接至多元醇。
[0026] 当多元醇为醇的聚合物时，如聚甘油，聚合通常提供不同聚合度的多元醇的混合 物。不同聚合度的多元醇（例如聚甘油）的混合物在本文中描述为多元醇（例如聚甘油） 组合物。本领域技术人员应理解，提及多元醇（例如聚甘油）组合物具有特定的多元醇（例 如聚甘油）组分仅需要那些组分以特定的量存在。本领域技术人员应理解，因为醇（如甘 油）聚合的特性，多元醇（例如聚甘油）组合物可包含其它的具有本文未陈述的聚合度的 多元醇（例如聚甘油）。在多元醇（例如聚甘油）组合物中多元醇（例如聚甘油）的量的 测定中，测定所有多元醇（例如聚甘油）的总量（不考虑聚合度）以提供多元醇（例如聚 甘油）组合物的总重量。不是多元醇（例如不是聚甘油）的材料不会形成多元醇（例如聚 甘油）组合物的一部分且当测定多元醇（例如聚甘油）组合物的总重量时，不考虑它们的 重量。
[0027] 在本说明书中提及的"多元醇（例如聚甘油）的组合重量"包括所有多元醇（例 如聚甘油）的总组合重量，不管它们的链长度如何且不管多元醇（例如聚甘油）是否在多 元醇（例如聚甘油）的列举中描述。
[0028] 在一个方面，多元醇为聚甘油。本领域技术人员应理解聚甘油可以是环状聚甘油 或非环聚甘油的形式。非环聚甘油为直链和支链聚甘油，也就是说非环聚甘油完全由连接 的甘油基团形成，使得无环形成。环状聚甘油包含环结构。在本说明书中提及特定聚合度 的聚甘油，例如三甘油(指具有平均聚合度3的聚甘油)，包括环状形式和非环形式的两种聚 甘油。
[0029] 在一个方面和特别是关于本发明的化合物，多元醇至少为季戊四醇、其聚合物及 它们的混合物。
[0030] 本领域技术人员应理解，季戊四醇为以下式的化合物
【权利要求】
1. 一种化合物，其为以下的酯： (i) 多元醇，其中所述多元醇选自至少季戊四醇、其聚合物及它们的混合物；和 (ii) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度。
2. 权利要求1的化合物，其中所述多元醇包含选自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四 醇和它们的组合的至少一种多元醇。
3. 权利要求1或2的化合物，其中所述多元醇还包含甘油。
4. 前述权利要求中任一项的化合物，其中所述多元醇为至少二季戊四醇和甘油的混 合物。
5. 前述权利要求中任一项的化合物，其中所述多元醇为至少式I的化合物
6. 权利要求5的化合物，其中所述多元醇为至少式I的化合物，其量基于多元醇的量 为至少50重量％。
7. 前述权利要求中任一项的化合物，其中所述脂肪酸低聚物由至少以下的混合物制 备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸， (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
8. 前述权利要求中任一项的化合物，其中所述脂肪酸低聚物由至少12-羟基硬脂酸 制备。
9. 前述权利要求中任一项的化合物，其中所述脂肪酸低聚物由至少蓖麻油酸制备。
10. 前述权利要求中任一项的化合物，其中所述脂肪酸低聚物由至少以下的混合物制 备： (i) 12-羟基硬脂酸和 (ii) 菌麻油酸。
11. 前述权利要求中任一项的化合物，其中所述脂肪酸低聚物由至少以下的混合物制 备： (i) 基于用于制备所述脂肪酸低聚物的脂肪酸总重量，60-90重量％量的12-羟基硬脂 酸和 (ii) 基于用于制备所述脂肪酸低聚物的脂肪酸总重量，10-40重量％量的蓖麻油酸。
12. 前述权利要求中任一项的化合物，其中所述脂肪酸低聚物由还包含在脂肪酸链上 不含羟基的脂肪酸基团的混合物制备。
13. 前述权利要求中任一项的化合物，其中当通过NMR测量时，所述脂肪酸低聚物具 有2-5的聚合度。
14. 一种组合物，其包含 (a)在权利要求1-13任一项中限定的化合物 和 (b) 柠檬酸甘油单酯 或 (c) 乙烯和丙烯酸烷基酯的共聚物。
15. 权利要求14的组合物，其包含 (a) 在权利要求1-13任一项中限定的化合物，和 (b) 柠檬酸甘油单酯。
16. 权利要求15的组合物，其包含 (a)在权利要求1-13任一项中限定的化合物，和 (c) 乙烯和丙烯酸烷基酯的共聚物。
17. 权利要求14-16中任一项的组合物，其中所述丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯。
18. -种冷流动促进剂，其包含权利要求1-13中任一项限定的化合物或权利要求 14-17中任一项限定的组合物。
19. 一种燃料组合物，其包含： (a) 燃料； (b) 化合物，其为以下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，和其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸， (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
20. 权利要求19的燃料组合物，其包含 (a) 燃料； (b) 权利要求1-13中任一项限定的化合物或权利要求14-17中任一项限定的组合物。
21. 权利要求20的燃料组合物，其中所述柴油为生物柴油或生物柴油混合物。
22. -种用于减少、防止或抑制柴油机中的冷滤堵塞的方法，其包含以下步骤：将燃料 连同化合物投料，所述化合物为以下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，和其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸， (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
23. 权利要求22的方法，其中所述多元醇为至少甘油和二季戊四醇的聚合物。
24. 化合物用于减少、防止或抑制柴油机中的冷滤堵塞的用途，其中所述化合物为以 下的酯： (I) 多元醇，其中所述多元醇具有至少三个羟基；和 (II) 脂肪酸低聚物，其中所述脂肪酸低聚物具有2-7的聚合度，且其中所述脂肪酸低 聚物由至少以下的混合物制备： (i) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的饱和脂肪酸， (ii) 在脂肪酸的碳链上具有羟基的不饱和脂肪酸。
25.权利要求24的用途，其中所述多元醇为至少甘油和二季戊四醇的聚合物。
【文档编号】C07C69/52GK104471039SQ201380038192
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2012年5月18日
【发明者】M. 尼尔森 J., 迪伦 M., B. 尼加尔德 K., T. 贝赫 A., V. 斯帕尔索 F. 申请人:杜邦营养生物科学有限公司