专利名称：增效清净剂及活性金属化合物的组合物的制作方法
技术领域：
本发明组合物涉及一种与含活性金属的化合物结合的清净组合物。其中，所述清净组合物包括季铵盐清净剂，以及可选含氧清净剂；所述含活性金属的化合物例如为燃料催化剂和/或排放阱(exhaust trap)添加剂。所述组合物可用于燃料中，具体通过减少发动机燃料喷射器上的污垢和/或通过改善微粒排放阱的再生，使所述燃料在使用时，改善发动机的性能。
背景技术：
众所周知，柴油机在使用时，会在其喷射器中形成沉淀。沉淀量以及形成速率取决于发动机中使用的燃料以及该燃料中存在的添加剂。与不含诸如脂肪酸甲酯(FAME)等不稳定组分的矿物源燃料相比，包含此类不稳定组分的燃料易于形成更多的沉淀。此外，燃料中金属的存在，例如含金属的燃料催化剂的存在，会导致产生更大量的沉淀，由此使喷射器的污垢量更严重。金属可以从各种来源引入燃料中，包括与燃料分配系统中的金属组分接触、与污染物接触、以及通过其它方式。燃料中金属存在的一个实例是向燃料中有意添加金属催化剂。尽管可能促使生成不希望的沉淀，但这些催化剂能够帮助实现所期望的柴油微粒过滤器(DPF)的再生。DPF通常用于柴油车辆的排气装置上，以便滤除废气中的碳烟。过滤器很快被碳烟填满，因此需要定期清洗。清洗过滤器上的碳烟是通过升高排气装置的温度，以使过滤器上的碳烟燃尽来完成的。通过向柴油中添加金属催化剂来促进该过程。催化剂被碳烟吸收，以使碳烟在较低温度下燃烧。另外，催化剂还可改善燃烧动力学。输送该催化剂的优选方法是，连续向车载容器中的燃料中添加含金属添加剂。然后，添加剂通过发动机进入排气系统，并在排气系统中与DPF及DPF上的碳烟接触。可惜的是，该含金属添加剂可促使在发动机上形成沉淀，从而导致发动机喷射器上的污垢更多。沉淀会导致发动机性能损失，最终可能会导致发动机损坏。众所周知，可使用清净添加剂来减少或消除喷射器中形成的沉淀。然而，尤其对燃料添加型DPF催化剂而言，仍需要提供具有如下特征的组合物允许使用有效的DPF催化剂和其它含金属添加剂，同时控制喷射器污垢及其它与发动机沉淀相关的问题，并尽量使添加剂的用量最少，以使成本最小化。燃料添加型催化剂(FBC)中，已知稀土或铁组合物的分散质是DPF再生的有效添加剂。这些胶体分散质在其导入的介质中必须具有良好的分散性、长时间的高稳定性、以及足够的催化活性。已知的胶体分散质不总满足所有的这些标准。例如，已知的胶体分散质可能具有良好的分散性，但不具有足够的稳定性，特别是在某些类型的燃料中，比如生物燃料中。进一步地，如上所述，分散质必然会产生有限的喷射器污垢。此外，燃料中燃料添加型催化剂的存在可能会降低所述燃料的抗氧化性能，尤其会降低生物燃料的抗氧化性能。因此需要为DPF再生提供一种包含活性添加剂分散质的组合物，且所述组合物具有良好的稳定性、产生有限的喷射器污垢、或仅轻微降低燃料的抗氧化性能。
发明内容
本发明涉及一种组合物，所述组合物包括(A)清净组合物，所述清净组合物包括(1)季铵盐清净剂；以及，(B)为胶体分散质形式的含活性金属的化合物，所述含活性金属的化合物包括有机相；无定形的铁化合物粒子；以及至少一种两亲性试剂。在某些实施例中，本发明的所述清净组合物进一步包括(2)含氧清净剂。本发明还提供了一种内燃机的操作方法，所述方法包括为发动机供应包含上述(A)清净剂和(B)胶体分散质的组合物、以及发动机燃料。本发明进一步提供一种燃料组合物，所述燃料组合物包括燃料、以及包含所述组合的组合物。
具体实施例方式下面将通过非限制性说明的方式，对本发明的各种特征及实施例进行描述。季铵盐清净剂本发明的组合物包括季铵盐。季铵盐可为以下化合物的反应产物(i)至少一种化合物；以及(ii)季铵化试剂，适于将化合物(i)的叔氨基转化为季氮。其中，所述(i)至少一种化合物可包括(a)烃基取代的酰化剂和具有氧或氮原子的化合物的缩合物，其中所述具有氧或氮原子的化合物可以缩合所述酰化剂，以产生具有至少一个叔氨基的缩合物；(b)具有至少一个叔氨基的聚烯烃取代胺；以及，(c)具有至少一个叔氨基的曼尼希反应(Marmich reaction)产物，其中曼尼希反应产物由烃基取代苯酚、醛、及胺衍生而来。所述季铵化试剂可包括与酸结合的二烷基硫酸盐、苄基商、烃基取代碳酸盐、烃基环氧化合物、或其混合物。下文更详细描述的组分(i) (a)、(i) (b)及(i) (C)的化合物包含至少一个叔氨基，并包括烷基化步骤之后被烷基化为包含至少一个叔氨基的化合物。美国专利4，253，980、3，778，371、4，171，959、4，326，973、4，338，206、及5，254，138中描述了季铵盐及其制备方法的实例。季铵盐可以在溶剂存在的条件下制备，反应一旦完成，该溶剂可以除去也可不除去。适用的溶剂包括，但并不限于稀释油、石脑油、及某些醇。在一个实施例中，所述醇包含至少2个碳原子，而在其它实施例中，包含至少4个、至少6个或至少8个碳原子。在另一实施例中，本发明的溶剂包含2-20个碳原子、4-16个碳原子、6-12个碳原子、8_10个碳原子、或只有8个碳原子。所述醇通常具有2-((V4烷基)取代基，即甲基、乙基、或丙基或丁基的任意异构体。适用的醇的实例包括2-甲基庚醇、2-甲基癸醇、2-乙基戊醇、2-乙基己醇、2-乙基壬醇、2-丙基庚醇、2- 丁基庚醇、2- 丁基辛醇、异辛醇、十二醇、环己醇、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-甲基-2-丙醇、2-甲基-1-丙醇、1- 丁醇，2- 丁醇、戊醇及其异构体、及其混合物。在一个实施例中，本发明的溶剂是2-乙基己醇、2-乙基壬醇、2-甲基庚醇、或其组合。在一个实施例中，本发明的溶剂包括2-乙基己醇。丁二酰亚胺季铵盐在一个实施例中，季盐清净剂包括以下化合物的反应产物(i) (a)烃基取代的酰化剂和具有氧或氮原子的化合物的缩合物，其中，所述具有氧或氮原子的化合物可以与所述酰化剂缩合，以产生具有至少一个叔氨基的缩合物；与(ii)季铵化试剂，适于将化合物(i)的叔氨基转化为季氮。用于本发明的烃基取代的酰化剂包括长链烃(通常为聚烯烃)和单不饱和羧酸或其衍生物的反应产物。适用的单不饱和羧酸或其衍生物包括(i) □，□-单不饱和C4-Cltl 二羧酸，例如富马酸、衣康酸、马来酸；(ii) (i)的衍生物，例如酸酐或(^-(5醇衍生的(i)的单酯或双酯；(iii) □，单不饱和C3-Cltl—元羧酸，例如丙烯酸和甲基丙烯酸；或(iv) (iii)的衍生物，例如C1-C5醇衍生的(iii)的酯。用于制备烃基取代的酰化剂的适用长链烃包括通式I表示的含有烯键的任意化合物，式I如下所示(R1) (R2) C = C (R3) (CH (R4) (R5)) (I)其中R1、! 2、! 3、! 4和R5分别独立地为氢或烃基。在某些实施例中，R3、R4或R5中至少一个是包含至少20个碳原子的烃基。这些长链烃也可以被称为聚烯烃或烯烃聚合物，与上述单不饱和羧酸及衍生物反应，生成用于制备本发明的含氮清净剂的烃基取代的酰化剂。适用的烯烃聚合物包括含主要摩尔量为C2-C2tl或C2-C5单烯烃的聚合物。所述烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、1-辛烯、或苯乙烯。所述聚合物可以是均聚物(例如聚异丁烯)，也可以是两种或两种以上所述烯烃的共聚物。适用的共聚物包括乙烯和丙烯的共聚物、丁烯和异丁烯的共聚物、及丙烯和异丁烯的共聚物。其它适用的共聚物包括如下的共聚物其中较少摩尔量，例如1摩尔％ -10摩尔％的共聚物单体是C4-Cw 二烯烃。所述共聚物包括异丁烯和丁二烯的共聚物；以及，乙烯、丙烯和1，4_己二烯的共聚物。在一个实施例中，如上所示式(I)中的至少一个-R基衍生自聚丁烯，即为(4烯烃的聚合物，其中所述C4烯烃包括1- 丁烯、2- 丁烯以及异丁烯。C4聚合物包括聚异丁烯。在另一实施例中，式I的至少一个-R基衍生自乙烯-α烯烃聚合物，其中所述乙烯_α烯烃聚合物包括乙烯-丙烯-二烯共聚物。描述乙烯_α烯烃共聚物和乙烯-低烯烃-二烯的三元共聚物的文件实例包括美国专利3, 598，738,4, 026, 809,4, 032，700,4, 137，185、4，156，061,4, 320，019,4, 357，250,4, 658，078,4, 668，834,4, 937，299、及 5，324，800。在另一实施例中，式(I)的烯键主要是下式表示的亚乙烯基
权利要求
1.一种组合物，其特征在于，所述组合物包括(A)清净组合物，所述清净组合物包括(1)季铵盐清净剂；以及(B)为胶体分散质形式的含活性金属的化合物，所述含活性金属的化合物包括有机相；无定形的铁化合物粒子；以及至少一种两亲性试剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述(A)清净组合物进一步包括(2)含氧清净剂。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述季铵盐清净剂包括以下化合物的反应产物(i)至少一种化合物，所述化合物包括(a)烃基取代的酰化剂和具有氧或氮原子且可以缩合所述酰化剂的化合物的缩合物，其中所述缩合物具有至少一个叔氨基；(b)具有至少一个叔氨基的聚烯烃取代胺；或者(c)具有至少一个叔氨基的曼尼希反应产物，其中，所述曼尼希反应产物衍生自烃基取代苯酚、醛、及胺；以及( )季铵化试剂，所述季铵化试剂适用于将所述化合物(i)的叔氨基转化为季氮。
4.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述季铵盐清净剂包括以下化合物的反应产物(i)烃基取代的酰化剂和一种化合物的反应产物；其中，所述化合物具有氧或氮原子且可以与所述酰化剂发生缩合反应，且所述化合物进一步具有至少一个叔氨基；以及( )季铵化试剂，所述季铵化试剂包括可选与酸结合的二烷基硫酸盐、苄基商、烃基取代碳酸盐、烃基环氧化合物、或其混合物。
5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述烃基取代的酰化剂是聚异丁烯丁二酸酐；所述具有氧或氮原子且可以与所述酰化剂缩合的化合物是二甲基氨基丙胺、N-甲基-1，3-丙二胺、N，N-二甲基-氨基丙胺、N，N-二乙基-氨基丙胺、N，N-二甲基-氨基乙胺、二亚乙基三胺、二亚丙基三胺、二亚丁基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、六亚甲基四胺、及双(六亚甲基)三胺。
6.根据权利要求1至5所述的组合物，其特征在于，所述含氧清净剂是具有丁二酸酐或丁二酸端基的聚异丁烯化合物。
7.根据权利要求1至6所述的组合物，其特征在于，所述(B)胶体分散质的铁化合物粒子中至少85%是初级粒子。
8.根据权利要求1至7所述的组合物，其特征在于，所述(B)胶体分散质的铁化合物粒子具有Inm至5nm、尤其是3nm至4nm的d50。
9.根据权利要求1至8所述的组合物，其特征在于，所述(B)胶体分散质的有机相是基于非极性烃的。
10.根据权利要求1至9所述的组合物，其特征在于，所述(B)胶体分散质的两亲性试剂是含有10至50个碳原子的羧酸。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物进一步包括金属减活剂、除组分(A) (1)或(A) (2)外的清净剂/分散添加剂、抗氧化剂、缓蚀剂、抑泡剂、破乳剂、低温流动改进剂、润滑剂、阀座凹陷添加剂、或其组合。
12.一种内燃机的操作方法，其特征在于，所述方法包括A.为所述发动机提供i.室温下为液体的燃料；以及ii.一种组合物，所述组合物包括(A)清净组合物，所述清净组合物包括(1)季铵盐清净剂；以及(B)为胶体分散质形式的含活性金属的化合物，所述含活性金属的化合物包括有机相；无定形的铁化合物粒子；以及至少一种两亲性试剂。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述(A)清净组合物进一步包括(2)含氧清净剂。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述(B)胶体分散质的铁化合物粒子中至少85%是初级粒子。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述(B)胶体分散质的铁化合物粒子具有Inm至5nm、尤其是3nm至4nm的d50。
16.一种在室温下为液体的燃料组合物，其特征在于，所述燃料组合物包括(A)清净组合物，所述清净组合物包括(1)季铵盐清净剂；以及(B)为胶体分散质形式的含活性金属的化合物，所述含活性金属的化合物包括有机相；无定形的铁化合物粒子；以及至少一种两亲性试剂。
17.根据权利要求16所述的燃料，其特征在于，所述(A)清净组合物进一步包括(2)含氧清净剂。
全文摘要
本发明涉及一种组合物，所述组合物包含清净组合物及含活性金属的化合物；其中，所述清净组合物包括季铵盐清净剂，以及可选的含氧清净剂；并且，其中所述含活性金属的化合物为胶体分散质形式，包括有机相、无定形的铁化合物粒子、以及至少一种两亲性试剂。这些组合物可用于燃料，使用这类燃料时，可具体通过减少发动机中燃料喷射器的污垢、和/或通过改善发动机微粒排放阱的再生，从而改善发动机性能。
文档编号C10L10/18GK102597186SQ200980161085
公开日2012年7月18日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者M·浦德拉尔兹, V·阿尔莱, 大卫·J·莫尔顿, 迈克尔·拉伦曼德, 马尔科姆·G·J·麦克达夫 申请人:卢布里佐尔公司, 罗地亚管理公司