作为燃料和可燃物的添加剂的咪唑鎓盐的制作方法
【专利摘要】咪唑鎓盐(I)作为添加剂用于燃料和可燃物的用途其中变量R1和R3代表各自独立地为具有1至3000个碳原子的有机基团，变量R2、R4和R5代表氢或各自独立地为具有1至3000个碳原子的有机基团，X代表阴离子并且N代表数字1、2或3，特别是作为去污剂添加剂用于柴油燃料的用途，作为蜡防沉添加剂用于中间馏分燃料和作为润滑性改进剂的用途，以及用于改进矿物和合成非水工业流体的使用特性的用途。
【专利说明】作为燃料和可燃物的添加剂的咪唑鐺盐
[0001]本发明涉及咪唑鎗盐用作燃料添加剂的用途，特别是作为柴油燃料去污剂添加剂的用途，特别是用于在直喷式柴油发动机中燃烧的那些柴油燃料，特别是在共轨(commonrail)喷射系统中。本发明还涉及含有该咪唑鎗盐的添加剂浓缩物和燃料组合物。本发明还涉及新的咪唑鎗盐并且涉及其在工业流体中的用途。
[0002]在直喷式柴油发动机中，燃料通过直接到达发动机的燃烧室的多孔喷射喷嘴而喷射并且超细分布(雾化)，而不是像在常规(腔室)柴油机的情况下被引入至预燃室和涡流室。直喷式柴油发动机的优点在于柴油发动机的性能高且燃料消耗低。此外，这些发动机即使在低速下也达到非常高的扭矩。
[0003]目前，用于将燃料直接喷射至柴油发动机的燃烧室中主要有三种方法:常规分配式喷射泵、泵-喷嘴系统(单位喷射器系统或单位泵系统)，和共轨系统。
[0004]在共轨系统中，柴油燃料通过压力最高达2000巴的泵传递至高压线——共轨。由共轨开始，支线进入将燃料直接喷射至燃烧室的不同的喷射器。一直对共轨施加全压，这能够进行多重喷射或特定的喷射形式。相比而言，在其他喷射系统中，喷射仅可能有较小的变化。共轨中喷射主要分为三类:(1.)预喷射，通过预喷射主要实现温和燃烧，使得刺耳的燃烧声音(一敲钉声Il )降低并且发动机看似安静运行；(2.)主喷射，其尤其用于实现良好的扭矩特性；和(3.)后注射，其尤其确保低的NOx值。在该后喷射中，燃料通常不燃烧，而是通过气缸中残留热汽化。所形成的废气/燃料混合物转移至废气系统，在合适的催化剂的存在下，燃料作为氮氧化物NOx的还原剂。
[0005]共轨喷射系统中可变的单气缸喷射可以积极地影响发动机的污染物排放，例如氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)并且特别是颗粒物(烟粒)的排放。这可使例如装配有共轨喷射系统的发动机即使在没有额外的颗粒过滤器的情况下也在理论上满足欧4标准。
[0006]在现代共轨柴油机发动机中，在特定的条件下，例如当使用含生物柴油的燃料或具有金属杂质如锌化合物、铜化合物、铅化合物和其他金属化合物的燃料时，会在喷射器孔口形成沉淀物，其对燃料的喷射性能产生不利的影响并且因此损害发动机的性能，即特别是降低功率，而且在某些情况下还使燃烧恶化。沉淀物的形成还通过喷射器结构的进一步开发而提高，特别是通过改变喷嘴的几何结构(具有圆形出口的更窄的、圆锥形的孔口)。为维持发动机和喷射器的最佳功能，必须通过合适的燃料添加剂防止或降低喷嘴管口的沉淀物。
[0007]国际申请WO 2012/004300(1)记载了不含酸的季铵化氮化合物作为燃料添加剂，
其可通过如下方法获得:使含有至少一种对酸酐呈反应性的含氧或含氮基团和另外地至少一种可季铵化的氨基的化合物与多羧酸酐化合物加成，随后在不存在游离酸的情况下用环氧化物季铵化。具有对酸酐呈反应性的含氧或含氮基团和另外地可季铵化的氨基的合适的化合物特别是具有至少一个伯氨基或仲氨基和至少一个叔氨基的多胺。有用的多羧酸酐特别包括二羧酸例如具有相对长链烃取代基的琥珀酸。该季铵化氮化合物为例如在40°C下获得的聚异丁烯琥珀酸酐与3-( 二甲基氨基)丙胺的反应产物，其为聚异丁烯琥珀酸单酰胺并且随后在不存在游离酸的情况下下在70°C下用氧化苯乙烯季铵化。该不含酸的季铵化氮化合物特别适于作为降低或防止直喷式柴油发动机、特别是具有共轨喷射系统的柴油发动机中的沉淀物的燃料添加剂，和/或使直喷式柴油发动机、特别是具有共轨喷射系统的直喷式柴油发动机的燃料消耗最小化的燃料添加剂。
[0008]国际申请PCT/EP2011/071683 (2)记载了聚四氢苯并噁嗪和双四氢苯并噁嗪作为燃料添加剂，其可通过如下方法获得:在第一反应步骤中，具有两个伯氨基官能团的C1-至C20-亚烷基二胺，例如1，2-乙二胺，与C1-至C12-醛，和例如甲醛，和C1-至C8-烷醇在20至80°C下逐渐反应，消去并移除水，醛和醇用量相对于二胺摩尔量的两倍，由此获得的缩合产物在第二反应步骤中与带有至少一个长链取代基例如叔辛基、正壬基、正十二烷基或聚异丁基的苯酚反应，最初使用的亚烷基二胺的化学当量比例为1.2:1至3: 1，反应温度为30至120°C，并且在第三反应步骤中任选地加热由此获得的双四氢苯并噁嗪至125至280°C至少10分钟。该聚四氢苯并噁嗪和双四氢苯并噁嗪特别适于作为燃料添加剂用于降低或防止直喷式柴油发动机的喷射系统、特别是共轨喷射系统中的沉淀物，降低直喷式柴油发动机、特别是具有共轨喷射系统的柴油发动机的燃料消耗，和/或用于使直喷式柴油发动机、特别是具有共轨喷射系统的柴油发动机中功率损失最小化。
[0009]然而，所提及的不含酸的季铵化氮化合物和聚四氢或双四氢苯并噁嗪就其作为燃料用去污剂添加剂的性能而言仍需改进。此外，其还应该具有改善的抗腐蚀作用、改善的机油相容性和改善的低温性能。
[0010]因此，本发明的目的在于提供不再具有现有技术所述缺点的改进的燃料添加剂。
[0011]因此，已经发现通式(I)的咪唑鎗盐用作燃料添加剂的用途
[0012]
【权利要求】
1.通式(I)的咪唑鎗盐作为用于燃料的添加剂的用途，
其中 变量Rl和R3各自独立地为具有I至3000个碳原子的有机基团， 变量R2、R4和R5各自独立地为氢或具有I至3000个碳原子的有机基团， X为阴离子并且 η为数字1、2或3。
2.权利要求1的咪唑鎗盐(I)作为用于柴油燃料的去污剂添加剂的用途。
3.权利要求2的咪唑鎗盐(I)作为添加剂用于降低或防止直喷式柴油发动机中喷射系统、特别是共轨喷射系统中的沉淀物，用于降低直喷式柴油发动机特别是具有共轨喷射系统的柴油发动机的燃料消耗，和/或用于使直喷式柴油发动机、特别是使具有共轨喷射系统的柴油发动机的功率损失最小化的用途。
4.权利要求1的咪唑鎗盐(I)作为蜡防沉添加剂(WASA)用于中间馏分燃料、特别是柴油燃料的用途。
5.权利要求1的咪唑鎗盐(I)作为用于燃料的润滑性改进剂的用途。
6.权利要求1至5的咪唑鎗盐(I)的用途，其中阴离子X表示硫酸根、烷基硫酸根、烷基磺酸根、烷基碳酸根、卤化物、类卤化物、羧酸根、磷酸根、膦酸根、硝酸根、亚硝酸根，式N(SO2CF3)2-的TFSI阴离子或三氰基甲烷化物阴离子。
7.权利要求1至6的咪唑鎗盐的用途，其中变量Rl和R3各自独立地为C1-至C2tl烷基、C2-至C20烯基和/或数均分子量为200至40000的聚异丁基，且变量R2、R4和R5各自为氢。
8.一种添加剂浓缩物，包含与至少一种其他燃料添加剂、特别是至少一种其他柴油燃料添加剂结合的至少一种权利要求1、6或7的咪唑鎗盐(I)。
9.一种燃料组合物，其含有在常规基础燃料主体中的有效量的至少一种权利要求1、6或7的咪唑鎗盐(I)。
10.通式(Ia)的咪唑鎗盐，
其中变量Rl至R3中的一个或者变量Rl和R3均独立地为具有14至3000个碳原子的直链烷基或烯基或具有4至3000个碳原子的支化烷基或烯基， 不是具有14至3000个碳原子的直链烷基或烯基或不是具有4至3000个碳原子的支化烷基或烯基的变量Rl或R3为具有I至13个碳原子的烷基或具有2至13个碳原子的烯基， 变量R2、R4和R5各自独立地为氢、具有I至20个碳原子的烷基或具有2至20个碳原子的烯基， X为阴离子并且 η为数字1、2或3。
11.权利要求10的通式(Ia)的咪唑鎗盐，其中变量Rl和R3中的一个或两者均独立地为具有14至20个碳原子的直链烷基或烯基或具有4至13个碳原子的支化烷基或烯基，并且变量R2、R4和R5各自独立地为氢、具有I至20个碳原子的烷基或具有2至20个碳原子的烯基。
12.权利要求10的通式(Ia)的咪唑鎗盐，其中变量Rl和R3中的一个或两者均独立地为数均分子量为200至40000的聚异丁基，并且变量R2、R4和R5各自独立地为氢、具有I至20个碳原子的烷基或具有2至20个碳原子的烯基。
13.权利要求 10至12的通式(Ia)的咪唑鎗盐用于改善矿物和合成非水工业流体的使用特性的用途。
【文档编号】C10L10/04GK104136585SQ201380008931
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2012年2月10日
【发明者】M·佩雷托钦, L·沃克勒, H·博恩克, M·汉施, B·加斯帕, C·塞茨 申请人:巴斯夫欧洲公司