專利名稱：改進烴類燃料內燃機的燃料經濟性的組合物和方法
改進烴類燃料內燃機的燃料經濟性的組合物和方法本發明的領域
本發明涉及改進烴類燃料內燃機的燃料經濟性。更具體地說，本發明涉及改進內燃機 的燃料經濟性的用于烴類燃料的添加劑組合物。該組合物還顯示出減少發動機磨損的抗磨 性并且能夠用作潤滑油的摩擦改良劑/抗磨劑。該組合物是(a)至少一種脂肪酸和/或脂 肪酸酯和(b) 二烷醇胺的丙氧基化和/或丁氧基化反應產物。本發明的背景
政府法律規定的燃料經濟性和污染標準已經導致了促使汽車公司和添加劑供應商增 強機動車輛的燃料經濟性的效果。需要增強的燃料經濟性的附加壓力是不斷上升的燃料成 本。已知的是汽油和其它燃料的特性能夠通過添加劑的使用來改進。例如，洗滌劑能 夠被添加來抑制吸入系統沉積物的形成，因此改進發動機清潔性。新近，摩擦改善劑已經被 添加到汽油中以通過減少發動機摩擦來提高燃料經濟性。在為洗滌劑或摩擦改善添加劑選 擇合適的組分時，重要的是確保各種性能的平衡。例如，摩擦改善劑不應該不利地影響洗滌 劑的沉積物控制。另外，該添加劑復合劑(additive package)不應該顯示出對發動機的特 性的任何有害影響，如閥門粘著。實現增強的燃料經濟性的一種途徑是改進使用燃料的發動機的效率。發動機效 率的改進能夠通過多種方法來實現，例如，對燃料/空氣比的改進的控制，降低的曲軸箱 (crankcase)油粘度，和在發動機的特定的、戰略區域的降低的內摩擦。至于降低在發動機內的摩擦，燃料熱值的約18%是通過內摩擦(例如軸承，配氣機 構(valve train)，活塞，活塞環(rings)，水和油泵被耗散，而僅僅約25%實際上在曲軸上 被轉化成有用功。活塞環和閥門組系的一部分占摩擦的50%以上并且以邊界潤滑模式運轉 至少一部分的時間，在該時間中摩擦改善劑是有效的。如果摩擦改善劑使這些組件的摩擦 減少三分之一，則該摩擦降低對應于在燃燒熱的利用率上的約35%改進，并且反映在相應 的燃料經濟性改進。因此，研究者繼續考察在發動機的戰略區域中減少摩擦的燃料添加劑， 因此改進發動機的燃料經濟性。潤滑油組合物還含有各種各樣的添加劑，其中包括具有耐磨損性，抗摩擦性能，抗 氧化性能等等的那些。設計潤滑油的本領域那些技術人員因此連續地尋找能夠改進這些性 能但對于其它所需性能沒有有害影響的添加劑。多年來人們已經投入相當大的工作來設計減少內燃機中的摩擦的添加劑。例如， 美國專利 No 2,252. 889，4，185，594，4，208，190，4，204，481.和 4，428，182 公開了由脂肪酸 酯，不飽和二聚脂肪酸，脂肪族伯胺，二乙醇胺的脂肪酸酰胺和長鏈脂肪族單羧酸組成的用 于柴油發動機燃料的添加劑。美國專利No. 4，427，562公開了通過烷氧基烷基伯胺與羧酸的反應或另外通過 合適的甲酸酯的氨解作用所形成的用于潤滑劑和燃料的摩擦降低添加劑。美國專利No. 4. 729，769公開汽油的清洗添加劑，它含有C6-C2tl脂肪酸酯如椰子 油與單或二-羥烷基胺如二乙醇胺或二甲基氨基丙基胺之間的反應產物。
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公開了可用作燃料添加劑的鏈烷醇酰胺和烷氧基化鏈烷醇酰胺的其它專利包 括美國專利No. 4,446,038 ；美國專利No. 4，512，903 ；美國專利No. 4，525，288 ；美 國專利No. 4,647,389 ；美國專利No. 4，765，918 ；美國專利No. 6，743，266 ；美國專 利 No. 6，589，302 ；美國專利 No. 6，5 , 353 ；美國專利 No. 4，419，255 ；美國專利 No. 6，277，158 ；US專利No. 4，737，160 ；美國專利出版物No. 2003/0056431 ；美國專利出版 物No. 2004/0154218 ；美國專利No. 6，786，939 ；美國專利No. 6，689，908 ；美國專利出 版物 No. 2006/0047141 ；美國專利 No. 6，0；34，257 ；美國專利 No. 6，534，464 ；美國專 利出版物No. 2005/0026805 ；美國專利出版物No. 2005/0233929 ；美國專利出版物No. 2003/0091667 ；美國專利出版物No. 2005/0053681 ；美國專利No. 6，764. 989 ；美國專利 No. 5，979，479 ；美國專利 No. 5，339，855 ;W0 2005/113694 ；美國專利 No. 6, 746, 988 -M 國專利出版物 No. 2004/0231233 ；美國專利 No. 6，531，443 ；WO 99/46356 ；美國專利 No. 6，277，191 ；和美國專利 No. 5,229,033。然而，仍然需要提供足夠的摩擦降低作用以增強燃料經濟性的用于汽油和其它烴 基燃料的改進的添加劑，它在貯存添加劑的溫度范圍中是穩定的并且不會不利地影響成品 汽油或其中使用該汽油的發動機的特性和性能。本發明的概述
本發明涉及改進包括汽油和柴油機燃料的烴類燃料的燃料經濟性的方法和組合物。更 具體地說，本發明涉及用于內燃發動機的燃料添加劑，該添加劑包括(a) —種或多種脂肪 酸、一種或多種脂肪酸酯或它們的混合物與(b) 二烷醇胺如二乙醇胺的丙氧基化和/或丁 氧基化反應產物。更具體地說，該燃料添加劑包括具有通式(I)的丙氧基化和/或丁氧基化酰胺和 通式I (a)的酯化合物
權利要求
1.組合物，該組合物包括(i)具有以下結構的烷氧基化酰胺
2.權利要求1的組合物，其中-CHR2-CHR3-O包括丙氧基。
3.權利要求1的組合物，其中-CHR2-CHR3-O包括丁氧基。
4.權利要求1的組合物，其中-CHR2-CHR3-O包括丙氧基和丁氧基。
5.權利要求1的組合物，其中R1-Cb0)-是脂肪酸，脂肪酸酯，植物油，動物油，或它們 的混合物的殘基。
6.權利要求5的組合物，其中R1-(C=O)-含有8-M個碳原子。
7.權利要求5的組合物，其中該脂肪酸選自月桂酸，肉豆蔻酸，棕櫚酸，硬脂酸，辛酸， 壬酸，山俞酸，蠟酸，褐煤酸，二十四烷酸，十九碳烯酸，芥子酸，亞油酸，生紅酸，硬脂四烯 酸，花生四烯酸，chypanodoic acid，蓖麻油酸，癸酸，癸酸，異硬脂酸，順式9_ 二十碳烯酸， 肉豆蔻腦酸，棕櫚油酸，5-十二碳烯酸，油酸，傘形花子油酸，它們的酯，和它們的混合物。
8.權利要求5的組合物，其中該脂肪酸是脂肪酸的甲酯或乙酯，該脂肪酸選自月桂酸， 肉豆蔻酸，棕櫚酸，硬脂酸，辛酸，壬酸，山俞酸，蠟酸，褐煤酸，二十四烷酸，十九碳烯酸，芥 子酸，亞油酸，生紅酸，硬脂四烯酸，花生四烯酸，chypanodoic acid，蓖麻油酸，癸酸，癸酸， 異硬脂酸，順式9- 二十碳烯酸，肉豆蔻腦酸，棕櫚油酸，5-十二碳烯酸，油酸，傘形花子油 酸，它們的酯，和它們的混合物。
9.權利要求5的組合物，其中該植物油或動物油選自于椰子油，巴巴蘇油，棕櫚仁油， 棕櫚油，橄欖油，蓖麻油，花生油，霍霍巴油，大豆油，向日葵籽油，核桃油，芝麻籽油，菜籽 油，菜油，牛脂，豬油，鯨脂，海豹油，海豚油，鱈魚肝油，玉米油，妥爾油，棉籽油，和它們的混 合物。
10.權利要求5的組合物，其中該脂肪酸酯選自三硬脂酸甘油酯，三棕櫚酸甘油酯，二 月桂酸甘油基酯，單硬脂酸甘油酯，二月桂酸乙二醇酯，四硬脂酸季戊四醇酯，三月桂酸季 戊四醇酯，單棕櫚酸山梨糖醇酯，五硬脂酸山梨糖醇酯，單硬脂酸丙二醇酯，和它們的混合 物。
11.權利要求1的組合物，其中R1-CbO)-是椰油脂肪酸的殘基。
12.權利要求1的組合物，其中CHRa-CHRb-O-是CH2-CH2_0-。
13.權利要求1的組合物，其中n+m是1-5。
14.權利要求1的組合物，其中n+m是1-3。
15.權利要求1的組合物，其中η和m中的一個是0。
16.權利要求1的組合物，其中該烷氧基化酰胺具有以下結構
17.權利要求1的組合物，其中P+ q是0-3。
18.權利要求1的組合物，其中該烷氧基化酯是以至多約30重量份/每100重量份的 總烷氧基化酰胺和烷氧基化酯的量存在于該組合物中。
19.燃料組合物，該組合物包括(a)主要量的用于內燃發動機的烴類燃料；和(b)少量的權利要求1的組合物。
20.權利要求19的燃料組合物，其中該燃料組合物按重量包括約50-約2000ppm的權 利要求1的組合物。
21.權利要求19的燃料組合物，其中該燃料組合物包括約20-約250磅的權利要求1 的組合物/每千桶。
22.權利要求19的燃料組合物，其中該烴類燃料是汽油或柴油燃料。
23.運轉內燃發動機的方法，該方法包括使用燃料組合物運轉發動機，該燃料組合物包括(a)主要量的用于內燃發動機的烴類燃料；和(b)少量的權利要求1的組合物。
24.在內燃發動機的運轉中減少摩擦的方法，該方法包括為用燃料組合物供以發動機 燃料，該燃料組合物包括(a)主要量的用于內燃發動機的烴類燃料；和(b)少量的權利要求1的組合物。
25.在內燃發動機的運轉中減少摩擦和發動機磨損的方法，該方法包括使用潤滑油組 合物，該潤滑油組合物包括(a)主要量的用于內燃發動機的潤滑油；和(b)少量的權利要求1的組合物。
26.包括反應產物的組合物，該反應產物通過以下制備(a)讓脂肪酸，脂肪酸酯，植物油，動物油，或它們的混合物與二烷醇胺按照約0.3-約 1. 2摩爾的該二烷醇胺/每摩爾的脂肪酸殘基的量進行反應，以形成包括脂肪酸殘基的二 烷醇酰胺的第一種反應產物，然后(b)在環氧乙烷不存在的情況下，讓(a)的第一種反應產物與1-5總摩爾數的環氧丙 烷和/或環氧丁烷/每摩爾的在(a)的第一種反應產物中的二烷醇酰胺進行丙氧基化和/或丁氧基化反應。
27.權利要求沈的組合物，該組合物包括具有以下結構的一種或多種烷氧基化酰胺
28.權利要求沈的組合物，進一步包括一種或多種的二烷醇胺，甘油，脂肪酸，脂肪酸 殘基，植物油，和動物油。
29.權利要求沈的組合物，其中該植物油包括椰子油。
30.權利要求沈的組合物，其中該二烷醇胺包括二乙醇胺。
31.權利要求沈的組合物，其中(a)的反應產物用1-3摩爾的環氧丙烷/每摩爾的二烷醇酰胺進行丙氧基化。
全文摘要
改進由烴類燃料提供動力的內燃發動機的燃料經濟性的組合物和方法。組合物含有(a)至少一種脂肪酸、脂肪酸酯或它們的混合物與(b)二烷醇胺的丙氧基化和/或丁氧基化反應產物。該組合物是以基于烴類燃料重量的約5-約2,000ppm的量被添加到烴類燃料中，以減少在發動機內的摩擦和實現增強的燃料經濟性。
文檔編號C10L1/14GK102149796SQ200980135633
公開日2011年8月10日 申請日期2009年6月16日 優先權日2008年7月11日
發明者A·K·永, A·米斯克, L·弗爾克爾, S·克里馬 申請人:巴斯夫歐洲公司