专利名称：乳化剂和含有该乳化剂的醇类混合燃料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种乳化剂和含有该乳化剂的醇类混合燃料及其制备方法，尤其是涉及一种为了防止在含醇汽油中混入水份时，甲醇或乙醇等醇类混合物与汽油发生分离或在冬季等低温条件下发生分离，通过把甲醇或乙醇等醇类的粒子微细化，使其被汽油粒子包住，从而克服分离问题的乳化剂和醇类混合燃料。
背景技术：
使用汽油的点火装置与柴油压缩点火装置不同，空气/燃料比相对较低，排出的废气中产生大量未燃的碳氢化合物、SOF (可溶解性有机成分，Soluble Organic Fraction) 和一氧化碳。特别是在我国大城市人口密集，车辆停滞时间长，道路和居住地间隔小，私家车使用频繁，由车辆排出的大气污染物约占整个城市大气污染物的70%，污染情况非常严重。事实上居民实际感受到的污染度更高，当务之急是采取有效对策。另一方面，由于石油资源的枯竭和汽油价格的上升，开发替代燃料势在必行。尤其是从生物体中提取乙醇或使用甘蔗、红薯、马铃薯等天然生物材料生产乙醇，这样一来不但可减少温室气体的排放，还可减少因高价汽油而导致的经济负担，于是将汽油和乙醇按一定比例混合来替代一般燃料使用的趋势是势不可挡的。在减少大气污染，抑制乙醇和汽油分离的方法中，目前已有涉及这种方法的韩国专利为第525362号、第525363号、第655101号、第701293号，此外在韩国的公开专利第 10-2009-0003146号中公开了一种添加异戊醇或异丁醇的方法；在韩国专利第741641号中公开了一种使用乙基溶纤剂、丁基纤维素、松香衍生物和松香酸的方法。另外，在韩国专利第740486号中也公开了一种添加脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨聚糖月桂酸酯、脱水山梨糖醇棕榈酸酯等山梨糖醇酯系活性剂防止分离的方法。但是，上述的混合乙醇的使用方法，因甲醇或乙醇的特有性质，使用时，会发生很多问题，尤其是不适于用作内燃机燃料。首先，因为乙醇具有强溶解性，可能溶解油罐或供油系统内存在的胶质物或清漆，堵塞滤油器或喷射器，从而使器械发生故障；此外，还可腐蚀气缸内部、曲柄、曲轴及轴承等金属材质，降低其润滑性能，增加磨损。另外，单纯地把乙醇和汽油混合在一起，会引起密封圈或0型圈及管路等橡胶材质膨胀或老化；加上甲醇或乙醇的蒸汽压上升时会形成气封，造成燃料供给不畅，导致动力性能下降；而其中最大的问题是因为少量的水分吸入，使甲醇或乙醇与汽油发生分离，造成发动机故障。特别是在15°c 以下的低温状态下，尽管没有水分吸入也会引起分离，严重时，在冬季不能作为燃料使用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种醇类混合燃料乳化剂及醇类混合燃料的制造方法，以使醇类混合燃料在吸入少量水分、尤其在低温状态下不易分离。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种所述乳化剂由组分A和组分B按 1 100 100 1的重量比混合而成；
所述组分A为由脂肪酸与带有多个羟基的聚甘油，在至少一个羟基上进行酯化反应，所得化合物中的一种或多种；所述组分B为由带有亲油基的脂肪酸、聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚中的一种或任意几种的混合物，与带有多个羟基的山梨糖醇，在至少一个羟基上进行酯化反应所得的化合物中的一种或多种。进一步，所述脂肪酸为油酸、月桂酸、硬脂酸、棕榈酸或棕榈酸衍生物中的一种或任意几种的混合物。进一步，所述棕榈酸衍生物优选辛基苯酚棕榈酸。采用上述进一步方案的有益效果为可根据需要选择合适的脂肪酸，以使混的合适的乳化剂。进一步，所述聚甘油的重复单位是1 10。采用上述进一步方案的有益效果为若所述聚甘油的重复单位超出1 10时，粘度变高，不利于乳化进行，同时在乳化后可生成沉淀。在所述范围内时，有利于乳化进行。进一步，所述聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚的重复单位是 1 30。采用上述进一步方案的有益效果为有利于乳化地进行，可防止乳化后的沉淀。进一步，所述山梨糖醇的羟基为6个。一种含有该乳化剂的醇类混合燃料，包含上述所述的乳化剂的任意一种，还包含汽油或汽油代用品碳氢化合物。本发明的有益效果是使用本发明的混合燃料，即使吸入水份，甲醇或乙醇等醇类和汽油也不发生分离，冬季也不会因为低温而分离；并且汽油包覆在甲醇或乙醇等醇类分子周围，不会造成油罐及供油系统的腐蚀，也不会因甲醇或乙醇等醇类的蒸汽压的上升而导致供油困难；另外，在发动机内部燃烧时，包在汽油内的醇类物质发生微小的爆炸，使汽油接近于完全燃烧，从而减少了一氧化碳和碳水化合物的排放，有利于改善大气环境，同时可替代一般燃料使用，减少温室气体及二氧化碳的排放。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。进一步，所述汽油或汽油代用品碳氢化合物中含有5wt % 95wt %的甲醇、乙醇或任意几种的混合物。进一步，所述乳化剂的重量百分比为0. Olwt% 15wt%。采用上述进一步方案的有益效果为采用该配比既能达到较好的乳化效果，又不至于因添加的乳化剂太多，使燃料不能很好地燃烧使用。进一步，还含有重量百分比为0. Iwt % 20wt%的甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、 异戊醇或异丁醇中的一种或任意几种的混合物。采用上述进一步方案的有益效果为添加适当量的物质可以增强乳化效果，使其更不易分离，添加量太少如小于0. Iwt %，几乎没有效果，超过20wt %的话，则影响辛烷值。一种含有该乳化剂的醇类混合燃料的制备方法，将上述所述的乳化剂的任意一种添加于含有甲醇、乙醇或它们的混合物的汽油或汽油代用品碳氢化合物中；用机械方法或超声波振荡混合乳化，把所述甲醇或所述乙醇分散成粒子直径为0. 1 20μπι的微粒，使得周围的汽油粒子包住所述微粒。进一步，所述超声波振幅为5 200 μ m。
4
采用上述进一步方案的有益效果为采用该振幅乳化，能够获得较好的乳化效果， 如果振幅小于5 μ m，乳化不充分；大于200 μ m时，能量过大，发生气化，反而对乳化不利。进一步，所述超声波震荡的时间为5 1800秒。采用上述进一步方案的有益效果为采用该震荡时间，能够获得较好的乳化效果， 乳化时间太短小于5秒乳化不充分，乳化时间过长，就会引起过热现象或者蒸发量增加，反而破坏相稳定性。进一步，所述超声波震荡的时间优选为900秒。采用上述进一步方案的有益效果为采用该震荡时间能够获得最好的乳化破碎效果。进一步，还添加甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、异戊醇或异丁醇中的一种或任意几种的混合物，再混合，获得成品。
具体实施例方式以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。本发明实施例所述的乳化剂，所述乳化剂由组分A和组分B按1 100 100 1 的重量比混合而成；所述组分A为由脂肪酸与带有多个羟基的聚甘油，在至少一个羟基上进行酯化反应，所得化合物中的一种或多种；所述组分B为由带有亲油基的脂肪酸、聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚中的一种或它们的混合物，与带有6个羟基的山梨糖醇，在至少一个羟基上进行酯化反应所得的化合物中的一种或多种。所述脂肪酸为油酸、月桂酸、硬脂酸、棕榈酸或棕榈酸衍生物中的一种或任意几种的混合物，所述棕榈酸衍生物优选辛基苯酚棕榈酸；所述聚甘油的重复单位是1 10，所述聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚的重复单位是1 30。本发明实施例所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料，包含上述所述的乳化剂，所述乳化剂的重量百分比为0. 01wt% 15wt% ；还包含含有5wt% 95wt%的甲醇、乙醇或它们的混合物的汽油或汽油代用品碳氢化合物。优选地，含有该乳化剂的醇类混合燃料，还含有重量百分比为0. Iwt % 20wt% 的甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、异戊醇或异丁醇中的一种，或它们的混合物。本发明实施例所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料的制备方法，将上述所述的乳化剂添加于含有甲醇、乙醇或它们的混合物的汽油或汽油代用品碳氢化合物中；用机械方法或超声波振幅为5 200 μ m的方法，震荡5 1800秒混合乳化，优选900秒，把所述甲醇或所述乙醇分散成粒子直径为0. 1 20μπι的微粒，使得周围的汽油粒子包住所述微粒； 再添加甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、异戊醇或异丁醇中的一种，或它们的混合物，再混合获得成品。实施例11、乳化剂的制备1)将硬脂酸与重复单位为1的单甘油，于常规的酯化条件，在两个羟基上进行酯化反应，得到组分A为单甘油二硬脂酸酯；2)将重复单位为15的聚氧乙烯与带有6个羟基的山梨糖醇，于常规的酯化条件，在一个羟基上进行酯化反应，得到组分B为聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸酯；3)取5g 二甘油二硬脂酸酯和5g聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸酯混合得到乳化剂。2、含有乳化剂的醇类混合燃料的制备将获得的乳化剂添加到含有甲醇30wt%的IOkg汽油中，用振幅为100 μ m的超声波振荡900秒后，甲醇分散成平均粒径为1 μ m，并且被乳化剂包裹，得到醇类混合燃料。实施例21、乳化剂的制备1)将硬脂酸与重复单位为5的五聚甘油，于常规的酯化条件，在两个羟基上进行酯化反应，得到组分A为五聚甘油二硬脂酸酯；将硬脂酸与重复单位为3的三聚甘油，于常规的酯化条件，在一个羟基上进行酯化反应，得到组分A为三聚甘油单硬脂酸酯；2)将重复单位为30的聚氧乙烯与带有6个羟基的山梨糖醇，于常规的酯化条件， 在一个羟基上进行酯化反应，得到组分B为聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸酯；将重复单位为 30的聚氧乙烯与带有6个羟基的山梨糖醇，在二个羟基上反应，得到组分B为聚氧乙烯山梨糖醇二硬脂酸酯；3)取0. 25g五聚甘油二硬脂酸酯和0. 25g三聚甘油单硬脂酸酯，与25g聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸酯与25g聚氧乙烯山梨糖醇二硬脂酸酯混合得到乳化剂。2、含有乳化剂的醇类混合燃料的制备将获得的乳化剂添加到含有甲醇15wt%的IOkg汽油中，用振幅为5μπι的超声波振荡5秒钟后，甲醇分散成平均粒径为20 μ m,并且被乳化剂包裹，得到醇类混合燃料。实施例31、乳化剂的制备1)将月桂酸酯与重复单位为10的十聚甘油，于常规的酯化条件，在一个羟基上进行酯化反应，得到组分A为十聚甘油单月桂酸酯；2)将重复单位为1的聚氧乙烯与带有6个羟基的山梨糖醇，于常规的酯化条件，在一个羟基上进行酯化反应，得到组分B为聚氧乙烯山梨糖醇二月桂酸酯；3)取250g三甘油单月桂酸酯和2. 5g山梨糖醇二月桂酸酯混合得到乳化剂。2、含有乳化剂的醇类混合燃料的制备将获得的乳化剂添加到含有甲醇5wt %的IOkg汽油中，用振幅为200 μ m的超声波振荡1800秒后，甲醇分散成平均粒径为0. 1 μ m，并且被乳化剂包裹，得到醇类混合燃料。实施例41、乳化剂的制备1)将月桂酸与重复单位为3的三甘油，于常规的酯化条件，在一个羟基上进行酯化反应，得到组分A为三甘油单月桂酸酯；将月桂酸酯与重复单位为2的二甘油，于常规的酯化条件，在一个羟基上进行酯化反应，得到组分A为二甘油单月桂酸酯。2)将重复单位为10的聚氧乙烯、月桂酸与带有6个羟基的山梨糖醇，于常规的酯化条件，在一个羟基上反应，得到组分B为聚氧乙烯山梨糖醇单月桂酸酯；将重复单位为10 的聚氧乙烯、月桂酸与带有6个羟基的山梨糖醇，于常规的酯化条件，在二个羟基上反应， 得到组分B为聚氧乙烯山梨糖醇二月桂酸酯；幻取2. 5g三甘油单月桂酸酯和2. 5g 二甘油单月桂酸酯，与2. 5g聚氧乙烯山梨糖醇单月桂酸酯和2. 5g聚氧乙烯山梨糖醇二月桂酸酯混合得到乳化剂。2、含有乳化剂的醇类混合燃料的制备将获得的乳化剂添加到含有乙醇80wt%的IOkg汽油中，用振幅为100 μ m的超声波振荡900秒后，乙醇分散成平均粒径为10 μ m，并且被乳化剂包裹，再添加0. 的异戊醇，混合，得到醇类混合燃料。实施例51、乳化剂的制备1)将棕榈酸与重复单位为2的二甘油，于常规的酯化条件，在一个羟基上进行酯化反应，得到组分A为二甘油单棕榈酸酯；2)将棕榈酸与带有6个羟基的山梨糖醇，于常规的酯化条件，在二个羟基上反应， 得到组分B为山梨糖醇二棕榈酸酯；将辛基苯酚棕榈酸与带有6个羟基的山梨糖醇，于常规的酯化条件，在一个羟基上反应，得到组分B为苯基辛基山梨糖醇单棕榈酸；3)取5g三甘油单月桂酸酯与2. 5g山梨糖醇二棕榈酸酯和2. 5g苯基辛基山梨糖醇单棕榈酸混合得到乳化剂。2、含有乳化剂的醇类混合燃料的制备将获得的乳化剂添加到含有甲醇30wt %的IOkg汽油中，用振幅为20 μ m的超声波振荡15分钟后，甲醇分散成平均粒径为Iy m，并且被乳化剂包裹，然后添加10wt%的甲基叔丁基醚，混合，得到醇类混合燃料。实施例61、乳化剂的制备1)将硬脂酸与重复单位为2的二甘油，于常规的酯化条件，在一个羟基上进行酯化反应，得到组分A为二甘油二硬脂酸酯；2)将重复单位为10的聚氧乙烯与带有6个羟基的山梨糖醇，于常规的酯化条件， 在一个羟基上反应，得到组分B为聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸；3)取5g 二甘油二硬脂酸酯和5g聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸混合得到乳化剂。2、含有乳化剂的醇类混合燃料的制备将获得的乳化剂添加到含有甲醇45wt %的IOkg汽油中，用振幅为20 μ m的超声波振荡1800秒后，甲醇分散成平均粒径为2 μ m,并且被乳化剂包裹，再添加20wt %的异戊醇， 混合，得到醇类混合燃料。对比实施例1不加B化合物，只将聚甘油重复单位为10的聚甘油二硬脂酸酯1500g的A化合物，添加到含有甲醇20wt%的IOkg汽油中，用振幅为200 μ m的超声波振荡5秒，获得醇类混合燃料。对比实施例2不加A化合物，只将聚氧乙烯重复单位为10的聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸酯0. Ig 的B化合物与乳化剂混合后，添加到含有甲醇5wt%的IOkg汽油中，用振幅为5μπι的超声波振荡1800秒，得到醇类混合燃料。对比实施例3把含有甲醇30wt%的汽油，用振幅为20 μ m的超声波振荡5秒，得到醇类混合燃
7料。对比实施例4只使用含有甲醇#丨％和乙醇的汽油作为醇类混合燃料。对比实施例5使用纯汽油作为醇类混合燃料。取以上实施例和对比例实施例1-4制得的含醇汽油200mL，不加水或按0. 1 Iwt%加水摇晃两分钟后在常温下放置6个小时，检查分离程度；另外，在_15°C -25°C的低温恒温槽放置6个小时观察分离情况，结果如表1中所示。表1醇类混合燃料的分离情况
权利要求
1.一种乳化剂，其特征在于，所述乳化剂由组分A和组分B按1 100 100 1的重量配比混合而成；所述组分A为由脂肪酸与带有多个羟基的聚甘油，在至少一个羟基上进行酯化反应， 所得化合物中的一种或多种；所述组分B为由脂肪酸、聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚中的一种或任意几种的混合物，与带有多个羟基的山梨糖醇，在至少一个羟基上进行酯化反应所得的化合物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的乳化剂，其特征在于，所述脂肪酸为油酸、月桂酸、硬脂酸、棕榈酸或棕榈酸衍生物中的一种或任意几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的乳化剂，其特征在于，所述棕榈酸衍生物为辛基苯酚棕榈酸。
4.根据权利要求1所述的乳化剂，其特征在于，所述聚甘油的重复单位是1 10。
5.根据权利要求1所述的乳化剂，其特征在于，所述聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯芳香磺酸醚的重复单位是1 30。
6.根据权利要求1所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料，其特征在于，所述山梨糖醇的羟基为6个。
7.一种含有该乳化剂的醇类混合燃料，其特征在于，包含权利要求1至6任一项所述的乳化剂，还包含汽油或汽油代用品碳氢化合物。
8.根据权利要求7所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料，其特征在于，所述汽油或汽油代用品碳氢化合物中含有5wt% 95wt%的甲醇、乙醇或任意几种的混合物。
9.根据权利要求8所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料，其特征在于，所述包含的乳化剂为 0. 01wt%~ 15wt%0
10.根据权利要求9所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料，其特征在于，还含有 0. 20wt%的甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、异戊醇或异丁醇中的一种或任意几种的混合物。
11.一种含有该乳化剂的醇类混合燃料的制备方法，其特征在于，将权利要求1至6任一项所述的乳化剂添加于含有甲醇、乙醇或它们的混合物的汽油或汽油代用品碳氢化合物中；用机械方法或超声波振荡混合乳化，把所述甲醇或所述乙醇分散成粒子直径为0. 1 20 μ m的微粒，使得周围的汽油粒子包住所述微粒。
12.根据权利要求11所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料的制备方法，其特征在于， 所述超声波振幅为5 200 μ m。
13.根据权利要求11所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料的制备方法，其特征在于， 所述超声波震荡的时间为5 1800秒。
14.根据权利要求13所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料的制备方法，其特征在于， 所述超声波震荡的时间为900秒。
15.根据权利要求11所述的含有该乳化剂的醇类混合燃料的制备方法，其特征在于， 还添加甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、异戊醇或异丁醇中的一种或任意几种的混合物，再混合，获得成品。
全文摘要
本发明涉及一种乳化剂和含有该乳化剂的醇类混合燃料及其制备方法，所述乳化剂由组分A和组分B按1∶100～100∶1的重量配比混合而成；所述含有该乳化剂的醇类混合燃料含有乳化剂，还包含含有甲醇、乙醇或它们的混合物的汽油或汽油代用品碳氢化合物；所述含有该乳化剂的醇类混合燃料的制备方法为将所述的乳化剂添加于含有甲醇、乙醇或它们的混合物的汽油或汽油代用品碳氢化合物；用机械方法或超声波振荡混合乳化，把所述甲醇或所述乙醇分散成粒子直径为0.1～20μm的微粒，使得周围的汽油粒子包住所述微粒。含有本发明的乳化剂的醇类混合燃料，在吸入少量水分、尤其在低温状态下不易分离。
文档编号C10L1/02GK102212402SQ20101020977
公开日2011年10月12日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年4月12日
发明者李京喜, 金文璨 申请人:Enfc株式公司