Состав бензина для двигателя с искровым зажиганием
Сущность изобретения: состав бензина, содержащий основное количество бензина, в двигателях с искровым зажиганием, дополнительно содержит присадку в виде 0,0001 - 0,1 мас.% соли щелочного металла неполного эфира алкилполиэфирного спирта ф-лы: HO-(CH2-CH(R)-O)n-R, где n - множитель от 4 до 25; R-C6-C20 -алкильная группа; R
независимо представляет собой атом водорода или C1-C10 алкильную группу и производного янтарной кислоты, имеющего в качестве заместителя по крайней мере у одного из альфа-углеродных атомов замещенный и незамещенный алифатический углеводородный радикал, имеющий 15 - 200 углеродных атомов, который возможно связан с другим альфа-углеродным атомом посредством углеводородной группировки, имеющий 1 - 6 атомов углерода, образуя кольцевую структуру. Дополнительно бензин содержит 0,01 - 0,12 мас.% полиолефина, полученного из C2-C6 мономера и/или полуэфира-полиоксиалкиленгликоля ф-лы R2O-[/EO/mPO/t]-H, где ЕО - этиленокси; PO - пропиленокси; R2 -C1-C20- алкил, m и t - средние значения числа этиленокси и пропиленокси при m/(m + t = 0, - 0,5, t/(m + t) = 0,5 - 1, мол. м. 500 - 3000 и 0,0005 - 0,2 мас. % C20-C150 алкил- или алкенилсодержащего полиамина. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к составу бензина, содержащему основное количество бензина, подходящего для использования в двигателях с искровым зажиганием и минимальное количество, по крайней мере, одной добавки.
Известны смазочный и топливные составы, содержащие основное количество смазочного масла и минимаьлное количество эфира производного, которое включает смесь эфир-соли металлов, янтарной кислоты с углеводородным заместителем, в котором углеводородный заместитель содержит по крайней мере около 50 алифатических углеродных атомов и не более 5% олефиновых связей от общего числа углерод-углеродных ковалентных связей в заместителе. Источники углеводородного заместителя состоят в основном из насыщенных олефиновых полимеров моноолефинов, имеющих 2-30 атомов углерода. Самым предпочтительным источником углеводородного заместителя является полиизобутилен. К спиртам, используемым при получении эфиропроизводных, относятся соединения общей формулы HO-(R1-0-)n-R2-OR3, где R3 водород, арил, низший алкил, такой как этил, пропил, трет-бутил, пентил и т.д. или аралкил; n от 0 до, примерно, 150; R1 и R2 низший алкилен, содержащий до 8 атомов углерода. При добавке к топливам такие эфиропроизводные способствуют сохранению чистоты топлива, препятствуя отложению осадков в топливных цистернах, трубопроводах, карбюраторах, устройствах для впрыска топлива и во многих других системах, включая во многих случаях снижение образование нагара в камере сгорания, свечах зажигания и выхлопных клапанах. Эти соединения действуют также эффективно в качестве противозакупоривающих средств. Известны составы, содержащие минимальное количество полиальфаолефина с вязкостью при 100оС 2-20 сСт (2х10-6 до 2х10-5 м2/с), и возможно также алифатический полиамин, соль щелочного или щелочно-земельного металла производного янтарной кислоты в качестве добавки, улучшающей скорость распространения пламени, и/или полиолефин. Производное янтарной кислоты описано как соединение, имеющее в качестве заместителя по крайней мере у одного из его альфа-углеродных атомов незамещенный или замещенный углеводородный радикал, имеющий от 20-200 атомов углерода, или как соединение, имеющее в качестве заместителя у одного из альфа-углеродных атомов, незамещенный или замещенный углеводородный радикал, имеющий 20-200 атомов углерода, связанный с другим альфа-углеродным атомом посредством углеводородной группировки, имеющей 1-6 атомов углерода, образуя структуру кольца. Соли производного янтарной кислоты могут быть одноосновными солями с остающейся карбоксильной группой, аминированной или этерифицированной. Однако упоминание об использовании в реакции аминирования или соответственно этерифицирования подходящих аминов или спиртов, отсутствует. Как утверждается, предпочтительными солями являются двухосновные соли. Известен состав бензина, содержащий основное количество бензина, подходящего для использования в двигателях с искровым зажиганием, и минимальное количество соли щелочного или щелочно-земельного металла производного янтарной кислоты, в качеастве добавки улучшающей распространение пламени, имеющего в качестве заместителя по крайней мере у одного из альфа-углеродных атомов, незамещенный или замещенный углеводородный радикал, имеющий 20-200 углеродных атомов или производного янтарной кислоты, имеющего в качестве заместителя у одного из его альфа-углеродных атомов незамещенный или замещенный углеводородный радикал, имеющий 20-200 атомов углерода, который связан с другим альфа-углеродным атомом посредством углеводородной группировки, имеющей 1-6 атомов углерода, образуя кольцевую структуру. Соли янтарной кислоты производного могут быть одноосновными с остающейся карбоксильной группой, аминированной или этерефицированной. Однако упоминание о том, что в реакции аминирования или соответственно этерефицирования использованы подходящие спирты или амины отсутствует. Как утверждается, предпочтительными солями являются двухосновные соли. Известны также составы для использования в топливах, содержащие маслорастворимый карбоксильный диспергирующий агент и термически стабильную, относительно нелетучую нефтяную фракцию. Карбоксильный диспегирующий агент представляет собой карбоновую кислоту или ангидрид, эфир, соль металла или ацилированное азотпроизводное этой кислоты. В качестве диспергирующий агентов особенно предпочтительны янтарная кислота, содержащая в основном насыщенный алифатический углеводородный заместитель, и ангидриды этих кислот. Установлено, что соли щелочных металлов некоторых производных янтарной кислоты используются в качестве присадок, улучшающих распространение пламени, и сравнимы с присадками аналогичного действия, хорошо известными специалистам в данной области. Установлено, что они имеют преимущества, обусловленное их меньшей вязкостью и меньшей склонностью к агломерации, последнее свойство составляет конкретную проблему, связанную с тем, что приводит к пригоранию клапана. В соответствии с изобретением обеспечивается состав бензина, содержащий основное количество бензина, подходящего для использования в двигателях с искровым зажиганием, и минимальное количество соли щелочного металла неполного эфира алкилового полиэфирного спирта общей формулы I HO-[CH2-
HO-/CH2-

R C6-C20-алкильная группа; каждый R1 независимо представляет собой атом водорода или С1-С10-алкильную группу, и производного янтарной кислоты, имеющего в качестве заместителя по крайней мере у одного из альфа-углеродных атомов незамещенный или замещенный алифатический углеводородный радикал, имеющий 15-200 атомов углерода, который возможно связан с другим альфа-углеродным атомом посредством углеводородной группировки, имеющей 1-6 атомов углерода, образуя кольцевую структуру. Подходящие разбавители, совместимые с бензином это углеводороды, подобные гептану, спирты или эфиры, такие как метанол, этанол, пропанол, 2-бутоксиэтанол или метил-трет-бутиловый эфир. Предпочтительный разбавитель это ароматический углеводородный растворитель, такой как толуол, ксилол, их смеси, или смеси толуола или ксилола со спиртом. Возможно, концентрат может содержать осветлитель, в частности, полиэфирного типа этоксилированную алкилфенол-формальдегидную смолу. Осветлитель, если используется, предпочтительно присутствует в концентрате в количестве 0,01-1% в расчете на разбавитель. Изобретение обеспечивает далее для использования соль щелочного металла неполного эфира алкилового полиэфирного спирта общей формулы (I)
HO-/CH2-

R С6-С20-алкильная группа; каждый R1 независимо представляет атом водорода или С1-С10-алкильную группу, и производного янтарной кислоты, имеющего в качестве заместителя по крайней мере у одного альфауглеродного атома, незамещенный или замещенный алифатический углеводородный радикаал, имеющий 15-200 атомов углерода, возможно связанный с другим альфа-углеродным атомом посредством углеводородной группировки, имеющей 1-6 атомов углерода, образуя кольцевую структуру, в качестве добавки, облегчающей распространение пламени (зажигание) и препятствующей заеданию седал клапана, в составе бензина, содер- жащем основное количество бензина, подходящего для использования в двигателях с искровым зажиганием. П р и м е р 1. Полиизобутилен средней мол.м. (Мn) 280, определенной методом гель-проникающей хроматографии, и малеиновый ангидрид перемешивали вместе при нагревании до 180оС в атмосфере азота. Затем через реакционную смесь пропустили хлор в течение 5 ч и затем реакционную смесь выдерживали при 180оС еще 4 ч. Молярное отношение полиизобутилена к малеиновому ангидриду в реакционной смеси было 1,0(1,5) 1,12. Избыток малеинового ангидрида был удален затем отгонкой, в результате получили полиизобутенил янтарный ангидрид с кислотным числом 5,9 ммоль/г. Смесь полиизобутенил янтарного ангидрида (100 г), полученного выше и 148 г алкилового эфира полиэфирного спирта общей формулы I, где n=5; R смесь С12-С15-алкильных групп; R1 метильная группа, доступного под торговой маркой "Оxilube-500" из ряда компаний Royal Dutch (Shell). Затем нагрели при 200оС в течение 5 ч при атмосферном давлении и в течение 1 ч при давлении 20 мм рт. ст. в результате получили неполный эфир с кислотным числом 2,1 ммоль/г. После охлаждения неполный эфир (100 г), полученный выше растворили в ксилоле (50 г) и полученный раствор смешали с раствором гидроксида калия в метаноле (8,5 г) 83%-ного растворенного в 21,2 г метанола гидроксида калия). Реакционная смесь была нагрета до 65оС за 3 ч, к концу этого периода реакционную смесь отфильтровывали и фильтрат сохранили. После очистки фильтрата получили желаемую соль (содержание каляи 4,4%). П р и м е р 2. Полиизобутилен средней мол.м. (Мn) 340, определенной методом гель-проникающей хроматографии (280 г), и малеиновый ангидрид (196 г) нагревали в течение 16 ч при 200оС, к концу этого периода малеиновый ангидрид отогнали, в результате получили полиизобутенил янтарный ангидрид с кислотным числом 5,3 ммоль/г. Смесь полиизобутенил янтарного ангидрида (303,9 г), полученного выше и 405,5 г алкил-полиэфирного спирта общей формулы 1, упомянутого в примере 1, нагревали в течение 3,5 ч при атмосферном давлении и 1 ч при давлени 20 мм рт. ст. Полученный продукт, неполный эфир, имел кислотное число 1,04, 681 г полученного неполного эфира растворили в 500 мл ксилола и соединили с раствором гидроксида калия в метаноле (8,5 г 83%-ного гидроксида калия, растворенного в 21,2 г метанола) и нагревали при 65оС в течение 3 ч, затем после фильтрации и последующей очистки получили нужную соль, содержащую 4,0% калия. П р и м е р 3. В соответствии с процедурой, описанной в примере 2, калиевая соль неполного эфира алкилового полиэфирного спирта общей формулы I, где n=5; R смесь С9-С11-алкильных групп; R1 атом водорода, со средней мол.м. (Мn) 380, определенной по методу гель-проникающей хроматографии (спирт известен под торговой маркой "Dobanol 91-5" и выпускается рядом компаний Royal Dutch (Shell) и полиизобутенил янтарной кислоты, была получена при использовании этого спирта вместо спирта, который был использован в примере 2. П р и м е р 4. В соответствии с процедурой, описанной в примере 2, калиевая соль неполного эфира полиизобутенил янтарной кислоты и конденсата смеси С12-С15-спиртов, пропиленоксида и этиленоксида в молярном соотношении алканола пропиленоксид-этиленоксида 154.2:5,6 (плотность по ASTM Д1298 при 20оС равна 0,98; индекс вяз кости по ASTM Д2270 186, средняя мол.м. (Мn) 700, выпускается под торговой маркой "Oxilube-501" рядом компаний Royal Dutch (Shell) была получена с использованием этого конденсата вместо алкилового полиэфирного спирта, о котором шла речь в примере 2. П р и м е р 5. Смесь полиизобутилена средней мол.м. (Мn) 353, определенной по методу гель-проникающей хроматографии (45 кг), и малеинового ангидрида (25 кг) нагревали в течение 16 ч при 200оС, к концу этого периода избыток малеинового ангидрида отогнали, в результате получили полиизобутенил янтарный ангидрид с кислотным числом 4,04 ммоль (г), остаток малеинового ангидрида составил 0,1 мас. и полиизобутилена 21,7 мас.и Смесь 35 кг полиизобутенил янтарного ангидрида, полученного выше, и 35,2 кг алкилового полиэфирного спирта общей формулы (I), приведенной в примере 1, нагревали при 200оС в течение 4,5 ч при атмосферном давлении. Продукт неполный эфир был получен с кислотным числом 1,04 ммоль/г. 69 кг полученного неполного эфира растворили в 30 кг ксилола и после добавления раствора гидроксида калия в метаноле (17 кг, 25 мас. раствора) нагревали в течение 3 ч при 65оС, после чего отфильтровывали и затем очистили. В результате получили требуемую соль с содержанием калия 2.10 мас. Концентрация нелетучих была 61,1 мас. П р и м е р 6. Метод определения того, что может случиться в среде двигателя при определенных условиях вождения, состоит в исследовании внешнего вида и вязкостных характеристик смеси добавок после удаления всех светлых компонентов, т.е. кипящих ниже 350оС. Смеси добавок от А до Н, приведенные в табл. 1, были перегнаны для удаления легки компонентов на роторном испарителе, отгонка проводилась в течение часа при 140оС и давлении 1,3 Па, после чего по методу ASTM Д445 определялись вязкости оставшихся продуктов. Результаты приведены в табл. 1. Использованные добавки добавка I-N-полиизобутилен-N',N'-диметил-1,3-диаминопропан,поли-изобутилен со средней мол. м. 1350, определенной по методу парофазной осмометрии; добавка II- калия полиизобутилен-сукцинат, полиизобутилен, имеющий мол.м. 950, определенную методом парофазной осмометрии; добавка III полиизобутилен средней мол.м. 650, определенной методом гель-проникающей хроматографии; добавка IV полуэфир полиоксиалкиленгликоля формулы (II), где R смесь С12-15 алкильных групп, вязкость полуэфира кинематическая примерно 80 мм2/с при 20оС определялась по ASTM Д445, этот полуэфир выпускается под торговой маркой "Оxilube-949" рядом компаний Royal Dutch/Shell. Как правило, вязкость остатка смеси добавок и тенденция к заеданию клапана, вызванная смесью добавок, коррелируют. Чем выше вязкость остатка смеси добавок тем больше вероятность заедания клапана, вызываемая этой смесью добавок. Из данных табл. 1 следует, что остатки смесей добавок (присадок) С по Н, содержащих продукты примеров 1,2 и 4 обладают меньшей вязкостью в сравнении с вязкостью остатков смесей добавок (присадок) А и В из прототипа. Следовательно, присадки с С по Н должны также приводить к меньшему заеданию клапана, чем присадки А и Б. П р и м е р 7. Смеси присадок А, В и С были испытаны в тесте на заедание входного клапана Volkswagen Transport согласно следующей методике. В начале транспортное средство прошло дистанцию 50 км на основном топливе для того, чтобы продуть (очистить топливную систему. Затем транспортное средство прошло испытание на пробег 112 км на смеси основного топлива и одной из смеси присадок А, В и С. На протяжении этой дистанции транспортное средство прошло через этапы горячего прогрева, холостого хода и движения с максимальной скоростью 24,40 и 56 км/ч на второй, третьей и четвертой передаче, соответственно. В периоды горячего прогрева транспортное средство оставляли стоять в течение 10 мин с выключенным двигателем. Напротив, в период холостого хода, транспортное средство оставляли стоять на 30 мин с включенным двигателем. По завершении этих испытательных пробегов транспортное средство на ночь припарковали в рефрижераторном трейлере при температуре -16оС. Заедание клапана оценивали на следующее утро путем измерения максимального компрессионного давления в каждом цилиндре. Аналогичным образом смеси присадок А, В их С были испытаны в Vauxhall Cavalier. Результаты приведены в табл. 2, из которой следует, что среднее значение максимального компрессионного давления для смеси присадок С выше, чем для присадки А прототипа, как в случае тестирования Volkswagen Transporter так и Vauxhall Cavalier, и выше чем в случае смеси присадок В прототипа в случае Volkswagen Transport тестирования. П р и м е р 8. Для того, чтобы оценить действие добавок, облегчающих зажигание были проведены испытания на двигателе Astra объемом 1,3 л, который был модифицирован таким образом, чтобы был оптический доступ в камере сгорания одного из цилиндров. Соотношение компрессии для цилиндра в испытаниях было равно 5,8:1. В каждом испытании двигатель работал с 2000 об/мин в течение 2 ч, в течение этого времени велись непрерывные измерения. Из собранных данных возможно определить для каждой испытанной добавки снижение в циклическом отклонении указанного значения эффективных давлений (IМЕР). Испытания были проведены на бензине, не содержащем добавок свинца без добавок соединений калия и на бензине, не содержащем добавок свинца, 2,4 и 8 ррmw калия. Калий был введен в виде соли неполного эфира полиизобутилензамещенной янтарной кислоты (полиизобутилен мол. м. 280, определенной по методу гель проникающей хромоматографии) и алкилполиэфирного спирта формулы (I), в которой n= 5; R смесь С12-15 -алкильных групп; R1 метильная группа (выпускается под торговой маркой "Оxilube-500" рядом компаний Royal Dutch/Shello). Результаты испытаний приведены в табл. 3.
Формула изобретения

где n 4 25;
R С6 С20 алкил;
R1 водород или С1 С10-алкил,
и производного янтарной кислоты, содержащего в качестве заместителя у одного из ее альфа-углеродных атомов полиизобутилен с числом атомов углерода 15 200. 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 0,01 - 0,12 мас. полиолефина, полученного из С2 С6-мономера и/или полиэфира полиоксиалкиленгликоля общей формулы

где EO этиленокси;
PO пропиленокси,
R2 C1 C20 алкил
m и t средние значения числа этиленокси и пропиленокси при m/(m + t) 0 0,5, а t/(m + t) 0,5 1,0
со средней мол.м. 500 3000 и 0,0005 0,2 мас. С20 - С150-алкил или алкенилсодержащего полиамина.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2