DE2049495C3 - Flüssiger Gasturbinenflugzeugkraftstoff - Google Patents
Flüssiger GasturbinenflugzeugkraftstoffInfo
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Description
3. Kraftstoff nach einem der vorhergehenden Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der ErAnsprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kon- findung darin, daß das gelöste Polymere polare
zentration der polaren Gruppen IO-7 bis 10 VMoI Gruppen enthält, die intermolekulare assoziative
der Gruppen je g Kraftstoff beträgt. 35 Bindungen enthalten, entstehend durch elektrostatische
Anziehung zwischen polaren und/oder dipolaren Ladungen in den polaren Gruppen, wobei die Energie
der Bindungen mindestens derjenigen Energie von
_____ Wasserstoffbindungen entspricht, die in dem flüssigen
40 Gasturbinenflugzeugkraftstoff zwischen — OH-Gruppen von ROH bei der Reaktion von — O-Gruppen
von ROR' gebildet werden, wobei R und R' Alkylgruppen sind, die Energie jedoch geringer ist als
Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigen Gas- diejenige einer typischen covalenten C-C-Bindung.
turbinenflugzeugkraftstoff mit einem Flammpunkt 45 Bei dem flüssigen Gasturbinenflugzeugkraftstoff der
von mindestens 32°C, der ein Polymeres mit einem Erfindung bilden die polaren Gruppen des darin geMolekulargewicht
von größer als 10e (Viskositäts- lösten Polymeren intermolekulare assoziative Bindurchschnitt)
oder einer grundmolaren Viskosität düngen miteinander, wenn die Flüssigkeit einer
von mehr als 0,25 l/g (2,5 dl/gm) in einer eine mole- Schub- bzw. Scherkraft unterworfen wird. Die interkulare
Überlappung der Polymermoleküle in dem 50 molekularen assoziativen Bindungen reduzieren, wie
Kraftstoff gewährleistenden Konzentration von 0,05 angenommen wird, das Zerspalten in Tröpfchen und
bis 2 Gewichtsprozent gelöst enthält. die daraus folgende Nebelbildung.
Die Erfindung ist eine weitere Ausbildung des Bei niedrigen Konzentrationen an polaren Gruppen
Gegenstandes des Hauptpatents 1 918 558. in dem Kraftstoff ist dieser noch eine freifließende
Dämpfe von flüssigen Kohlenwasserstoff-Flugzeug- 55 Flüssigkeit unter geringen Scherbedingungen, und
kraftstoffen mit niedrigem Flammpunkt, die leicht es wird angenommen, daß nur unter starken Schergezündet
werden, stellen eine große Gefahr unter bedingungen, welche auftreten, wenn der Kraftstoff
Bruch- bzw. Unfallbedingungen dar. Diese Gefahr einem Schock bzw. Schlag unterworfen wird, eine
kann bis zu einem bestimmten Ausmaß herabgesetzt hoch-quervernetzte Struktur, entstehend aus der interwerden,
indem flüssige Kohlenwasserstoffkraftstoffe 60 molekularen Assoziation, gebildet wird. Da jedoch
mit einem Flammpunkt von nicht unter 32,2°C ver- die Konzentration an polaren Gruppen in dem
wendet werden; jedoch sind selbst in diesem Fall Kraftstoff ansteigt, sind mehr intermolekulare Asso-Nebel
aus solchen Kraftstoffen, die sich bilden, wenn ziationen selbst bei geringen Scherbedingungen vordie
Flüssigkeit Schlagbedingungen unterworfen wird, handen, und bei den gemäß der Erfindung angeebenfalls
leicht zündbar. 65 wendeten höheren Konzentrationen an polaren Grup-
Aus der britischen Patentschrift 1 163 218 sind pen beginnt die Flüssigkeit selbst bei niedriger Scher-
Motorbenzine für Fahrzeuge mit Verbrennungs- kraft einige Anzeichen leichter Gelstruktur aufzu-
motoren bekannt, bei denen die Aufgabe, den bei weisen.
3 4
Unter »Assoziationsbindungen« werden Bindungen neu und Sulfon- oder Phosphonsäuren und zwischen
verstanden, die aus der elektrostatischen Anziehung mehrwertigen Metallionen, wie Ca, Mg und Al und
zwischen monopolaren und/oder dipolaren Ladungen Säuregruppen.
in den polaren Gruppen entstehen, wobei diese Bin- Assoziative Bindungen zwischen diesen Ionen sind
düngen von der Art sind, die ohne Veränderung der 5 stark, und diejenigen zwischen beispielsweise quater-Art
der polaren Gruppen gespalten oder wieder- nären Ammoniumbasen und Sulfon- oder Schwefelgebildet
werden können. Covalente Bindungen, die säurehalbestersäuren stellen die stärksten gemäß der
auf Grund der Anteiligkeit von Elektronenorbits zwi- Erfindung anzuwendenden dar.
sehen polaren Gruppen entstehen, sind ausdrücklich Bezüglich der polaren Gruppen müssen die Polyausgeschlossen.
10 meren ejne durchschnittliche zahlenmäßige Funktio-
Die Bindungsenergie zwischen den Gruppen muß nalität von größer als 10 haben, d. h. jedes Polymermmdestens
derjenigen Energie von Wasserstoffbin- molekül muß durchschnittlich mehr als 10 polare
düngen entsprechen, die in Kohlenwasserstoffflüssig- Gruppen aufweisen. Im allgemeinen muß die Funkkeiten
zwischen — OH-Gruppen von ROH bei der tionalität desPoIymeren um so höher seinje schwächer
Reaktion mit — O-Gruppen von ROR' gebildet 15 die Bindungsenergie der polaren Gruppen oder je
werden, worin R und R' Alkylgruppen sind. Die größer das Molekulargewicht des Polymeren ist. Vor-Bindungsenergie
ist geringer als diejenige einer iypi- zueswehe beträgt sie mehr aJs 100.
sehen covalenten C-C-Bindung. Die Kohlenwasser- Vorzugsweise sind die polaren Gruppen relativ Stoffflüssigkeit kann einen kleinen Anteil an anderen oleophil, worunter zu verstehen ist, daß, wenn die Flüssigkeiten enthalten, wie Äther, Ester, Ketone 20 Gruppe in einer Verbindung der Formel CH3X vor- und Nitro-Paraffine, insbesondere wenn die Energie handen ist, in der X die polare Gruppe darstellt, die der Assoziationsbindung in der Kohlenwasserstoff- Verbindung nicht in allen Anteilen mit Wasser bei flüssigkeit anderenfalls höher sein würde als das vor- Raumtemperatur mischbar ist.
sehen covalenten C-C-Bindung. Die Kohlenwasser- Vorzugsweise sind die polaren Gruppen relativ Stoffflüssigkeit kann einen kleinen Anteil an anderen oleophil, worunter zu verstehen ist, daß, wenn die Flüssigkeiten enthalten, wie Äther, Ester, Ketone 20 Gruppe in einer Verbindung der Formel CH3X vor- und Nitro-Paraffine, insbesondere wenn die Energie handen ist, in der X die polare Gruppe darstellt, die der Assoziationsbindung in der Kohlenwasserstoff- Verbindung nicht in allen Anteilen mit Wasser bei flüssigkeit anderenfalls höher sein würde als das vor- Raumtemperatur mischbar ist.
stehend angegebene Minimum. Da jedoch die Art Der Anteil des verwendeten Polymeren liegt geder
Flüssigkeit eine Wirkung auf die Assoziations- 25 eigneterweise im Bereich von 0,01 bis 1 Gewichtsbindungsenergie
eines speziellen Paares von Gruppen- prozent des Flüssigkraftstoffes.
anordnungen hat, wobei die Energie abfällt, wenn Die Grundforderung liegt darin, daß die Konzendie
Polarität der Flüssigkeit ansteigt, sollen die tration des Polymeren mindestens diejenige ist, die
Kohlenwasserstoffflüssigkeiten, auf welche die Er- für eine molekulare Überlappung erforderlich ist.
findung anzuwenden ist, keinen wesentlichen Anteil 30 Dies kann durch einen Test bestimmt werden, in dem
an einer mischbaren, protolytischen Flüssigkeit, wie die Viskosität einer Reihe von Lösungen eines PolyMethanol,
haben. meren in dem Kraftstoff mittels eines konischen und
Die polaren Gruppen können mit ähnlichen planen und konzentrischen Zylinderviskosimeters (z.B.
Gruppen in der gleichen Polymerart assoziativ ge- einem Weisenberg-Rheogoniometer oder einem »Conbunden
sein, oder die assoziative Bindung kann 35 traves Rheorrtüt«) bei Schergeschwindigkeiten im
zwischen Paaren von komplementär aufeinander- Bereich von 20 bis 20 000 see"1 gemessen wird. Für
wirkenden polaren Gruppen vorliegen, wobei die jede Lösung wird die Viskosität gegen die Scherrate
komplementären Gruppen vorzugsweise jeweils in aufgetragen und die Kurve auf eine vermutete Scherverschiedenen
Polymeren vorliegen, die in der Flüssig- rate von 0 extrapoliert. Die Viskositäten für die
keit miteinander vermischt sind. Die verschiedenen 40 Scherrate von 0 werden dann gegen die Konzentration
Polymeren müssen natürlich mit der Flüssigkeit zur auf log/log-Skalen aufgetragen. Die log/log-Skalen
Bildung einer homogenen Lösung verträglich sein. zeigen hei der Auftragung für dicht beieinanderliegende
Geeignete polare Gruppen für assoziative Quer- Konzentrationen einen Anstieg, bei dem eine ab-
vernetzung der Polymerslruktur sind diejenigen, die normale Viskosität aufzutreten beginnt. Geeignete
Wasserstoffbindungen und Bindungen bilden, die 45 Polymerkonzentrationen zur Verwendung in den mo-
aus der Wechselwirkung zwischen Monopolen, wie difizierten Kraftstoffen betragen das 1- bis lOfache
Ionen, oder zwischen starken Dipolen gebildet werden, des Anteils, bei dem dieser Anstieg auftritt, und vor-
wie diejenigen, die durch Nitrogruppen, Nitrogruppen, zugsweise das 1,5- bis 5fache des Anteils, bei dem
Sulfongruppen, aromatischen, mit diesen Gruppen dieser Anstieg auftritt.
substituierten Resten und Ionenpaaren gebildet wer- 50 Bei diesem Test ist es natürlich erforderlich, während
den. der Viskositätsbestimmung die intermolekularen asso-
Geeignete Wasserstoffbindungen sind beispicls- ziativen Bindungen zu eliminieren. Dies kann durch
weise diejenigen zwischen Hydroxyl-, Carboxyl-, Zugabe einer niedrigmolekularen Alkylverbindung zu
Amin-, Amid-, Ureido-, Urethan- und Mercaptan- der Lösung, an der die Bestimmungen durchgeführt
gruppen, entweder zwischen nur einer Art oder 55 werden, erreicht werden, wobei diese Verbindung je
zwischen zwei Arten dieser Gruppen, und zwischen Molekül eine polare Gruppe enthält, die vorzugsweise
einer dieser Gruppen und einer Ester- oder Äther- auf die polaren Gruppen in dem Polymermolekül
sauerstoff- oder Thioäthergruppe oder einer tertiären einwirkt und so die Tendenz der polaren Gruppen
Base. in dem Polymeren zur Selbstassoziation blockiert.
Zu geeigneten Bindungen zwischen starken Dipolen, 60 Wenn beispielsweise an den intermolekularen asso-
die durch Ionenpaare gebildet werden, gehören die- ziativen Bindungen Carboxylgruppen beteiligt sind,
jenigen zwischen Zwitterionen, wie Betainen und können die niedrigmolekularen Verbindungen ein
Sulfobetainen, quaternären Ammoniumsalzen und Na- Fettamin sein, wöbe« die Carboxylgruppen vorzugs-
trium- oder anderen Metallsalzen von Säuren. weise mit den Amimgruppen reagieren. Alternativ
Geeignete Bindungen zwischen Ionen sind die- 65 kann ein Alkanol, beispielsweise Methanol, ver-
jenigen zwischen quaternären Basen und Säure- wendet werden, jedoch ist in diesem Fall wegen der
gruppen, wie Carbon-, Sulfon-, Phosphonsäuren und relativ geringen Energie der Carboxyl-Hydroxylbin-
Sulfathalbestern und Phosphatestern, zwischen Ami- dung ein großer stöchiometrischer Überschuß des
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Alkanols erforderlich. Die niedrigmolekulare Ver- sächlich aromatischer Natur können ähnliche PoIy-
bindurg muß natürlich in dem bei dem Test ver- mere verwendet werden und außerdem kürzerkettige
wendeten Flugzeugkraftstoff !ösüch sein. Analoge, z. B. Polymere von Äthoxyäthylmethacrylat,
Die Widerstandsfähigkeit einer Lösung gegen Tropf- Methylmethacrylal und Äthylacrylat. Zu anderen ge-
chenbildung bei Schlageinwirkung kann auch durch 5 eigneten Polymeren gehören solche von Vinylbenzolen,
einen einfachen Test bestimmt werden, bei dem eine wie Styrol und Vinyltoluol.
10-ml-Probe des modifizierten Kraftstoffes in einen Der in diesem Zusammenhang verwendete Ausdruck
dünnen Strom von einer Höhe von 2 m in einen »Polymeres« schließt Mischpolymere ein; geeignete
Hohlzylinderbehälter eines Durchmessers von 17 cm polymere Gruppen können in geeigneten Anteilen in
und einer Höhe von 21 cm, dessen Seitenwände mit io das Polymere durch Verwendung eines Comonoabsorbierendem
Papier ausgekleidet sind, tropfen ge- meren, das eine solcher Gruppen enthält, eingeführt
lassen wird. Zur Erleichterung der Beobachtung wird werden. Geeignete Comonomere zur Einführung eineine
kieine Menge eines löslichen Farbstoffes zu der fächer polarer Gruppen, die sauer sind, sind Acryl-Kraftstoffprobe
zugegeben. Die Dichte und die und Methacrylsäure, Maleinanhydrid, Vinylsulfon-Gestalt
der auf dem Papier durch von der Probe ver- 15 säure, Vinylphosphat und Phosphonsäureester von
spritzte Tröpfchen gebildeten Flecken gibt einen ungesättigten, OH-haltigen Verbindungen, wie der
Hinweis auf deren Nebelbildungscharakteristika. Die Phosphonester von Hydroxyisopropylmethacrylat.
Mindestpolymerkonzentratioi., bei der im wesent- Geeignete Comonomere zur Einführung einfacher iichen keine Flecken auf dem absorbierenden Papier polarer Gruppen, die basisch sind, sind Vinylpyridin, vorliegen, ist die brauchbare Mindestkonzentration. 2c Vinyldiäthylamin. Ν,Ν-Ditnethylaminoäthylmethacry- und in Flugzeugkraftstoffen sollte die Polymerkonzen- lat und tert.-Butylaminoäthyl(meth)acrylat. Gruppen, tration im Bereich des 1-bis lOfachen dieser Mindest- wie Sulfone, können durch Vinylmethylsulfon einkonzentration, vorzugsweise des 1,5- bis 5fachen geführt werden. Stark ionische und dipolare Gruppen dieser Konzentration liegen. werden vorzugsweise eingeführt, nachdem das PoIy-
Mindestpolymerkonzentratioi., bei der im wesent- Geeignete Comonomere zur Einführung einfacher iichen keine Flecken auf dem absorbierenden Papier polarer Gruppen, die basisch sind, sind Vinylpyridin, vorliegen, ist die brauchbare Mindestkonzentration. 2c Vinyldiäthylamin. Ν,Ν-Ditnethylaminoäthylmethacry- und in Flugzeugkraftstoffen sollte die Polymerkonzen- lat und tert.-Butylaminoäthyl(meth)acrylat. Gruppen, tration im Bereich des 1-bis lOfachen dieser Mindest- wie Sulfone, können durch Vinylmethylsulfon einkonzentration, vorzugsweise des 1,5- bis 5fachen geführt werden. Stark ionische und dipolare Gruppen dieser Konzentration liegen. werden vorzugsweise eingeführt, nachdem das PoIy-
Die Konzentration an polaren Gruppen in dem 25 mere gebildet wurde, z. B. durch Neutralisation von
Flüssigkraftstoff soll im Bereich von 10"7 bis 10"'g-Mol sauren Gruppen oder Quaternisierung von basischen
der Gruppen je g Kraftstoff liegen. Wenn die Bin- Gruppen.
dungsenergie zwischen den polaren Gruppen relativ Eine andere Art von Additionspolymeren, die zur
niedrig ist, z. B. wie zwischen Estei sauerstoff- und Verwendung gemäß der Erfindung geeignet sind,
Carboxyl- oder Hydroxylgruppen, wird die Konzen- 30 sind Kohlenwasserstoffpolymere, wie diejenigen, die
tration der Gruppen in dem Kraftstoff gewöhnlich aus Alkenen abgeleitet sind. Bei der Herstellung dieser
am oberen Ende dieses Bereiches liegen. Wenn die Polymeren findet allerdings normalerweise eine ioni-Bindungsenergie
zwischen den Gruppen relativ hoch sehe Polymerisation statt, so daß die in dem fertigen
ist, z. B. wie zwischen starken Dipolen, wird die Polymeren erforderlichen polaren Gruppen auf den
Konzentration der Gruppen in dem Kraftstoff gc- 35 bei der Polymerisation verwendeten ionischen Katawöhinich
am unteren Ende dieses Bereiches liegen. lysator störend einwirken können. Daher ist es ge-Bei
mittleren Bindungsenergien, z. B. wie zwischen wohnlich erforderlich, erst das Kohlenwasserstoff-Carboxyl-
oder Hydroxylgruppen oder zwischen polymere herzustellen und es dann zu modifizieren,
Carboxyl- und Amingruppen, wird die Konzentration um die polaren Gruppen, die zur assoziativen Bindung
der Gruppen gewöhnlich um den Mittelteil dieses 4<
erforderlich sind, einzuführen. Geeignete Kohlen-Bereiches liegen. Wasserstoffpolymere sind nichtkristalline Polymere und
Selbst wenn Metallionen in den in den Mischungen Mischpolymere, die aus Monomeren, wie Äthylen,
der Erfindung verwendeten Polymeren vorhanden Propylen, Isobutylen, Butadien, Isopren und anderen
sind, ist der Anteil des in den Kohlenwasserstoff ein- höheren v-Alkenen, z. B. Alkenen aus einer Erdölgeführten
Metalls infolge der hohen Wirksamkeit des 45 charge, abgeleitet sind. Alternativ können natürlicher
Polymeren und dessen niedrigem Metallgehalt sehr Kautschuk und andere synthetische Kautschuke vergering
und kann selbst in Flugzeugkraftstoffen /u- wendet werden. Diese Polymeren werden dann modilässig
sein. tiziert, um die gewünschten polaren Gruppen einzu-
Die gemäß der Erfindung verwendeten Polymeren führen.
sind im allgemeinen vom Typ der Freiradikaladdition, 50 Wenn das Kohlenwasserstoffpolymere eine Rest-
da diese in Gegenwart von polaren Gruppen am ein- unsättigung enthält, können die polaren Gruppen
fachsten herzustellen sind. durch Additionsreaktionen eingeführt werden, z. B.
Zur Verwendung in Kohlenwasserstoffen von haupt- durch Zugabe von Thiolen, wie Thioglykolsäure,
sächlich aliphatischer Natur sind geeignete, lösliche Aldehyden oder Halogen, oder durch Epoxydation.
Polymere diejenigen von langKettigen, (d. h. größer 55 In einigen dieser Fälle können die so eingeführten
als C6)-Estern ungesättigter Säuren und von unge- Gruppen eine weitere Modifizierung erfordern, um
sättigten Alkoholen, z. B. Stearyl-, Lauryl-, Octyl-, die gewünschten polaren Gruppen zu erzeugen. Bei-2-Äthylhexyl-
und Hexylestern von Acryl- oder spielsweise können die Halogengruppen oder die Methacrylsäure und entsprechend langkettigen Säure- Hydroxylgruppen, die durch Zugabe von Aldehyd
estern von Vinylalkohol, wie Vinylstearat. Ein eiit- 60 entstehen, so modifiziert werden. Alternativ können
sprechender Bereich von langkettigen (in diesem Fall Gruppen durch Umsetzung eines Carbens, das eine
länger als C3)-Äthern von ungesättigten Alkoholen, geeignete Gruppe enthält, mit ungesältigten Gruppen
z. B. Vinyloctadecyläther, kann ebenfalls als Mono- in dem Polymeren eingeführt werden. Wo keine oder
mere verwendet werden. Ebenfalls geeignet sind nur geringe Restunsättigung vorliegt, können die gePolymere
von Alkenen, wie Butadien, Isopren und 65 wünschten polaren Gruppen in das Kohlenwasser-Isobutylen
sowie nichtkristalline Polymere von Äthylen Stoffpolymere durch Substitutionsreaktionen eingeimd
Propylen. führt weiden, z. B. durch Halogenierung, Chlorosulfo-
Zur Verwendung in Kohlenwasserstoffen von haupt- nierung, Chlor-Carbonylierung, Phosphorylierung oder
Maleinisierung. Wenn das Kohlenwasserstoffpolymere einen aromatischen Ring enthält, wie beim Styrolmischpolymeren,
kann die gewünschte polare Gruppe durch aromatische Substitution auf bekannten Wegen
eingeführt werden.
Das gemäß der Erfindung verwendete lösliche Polymere kann als weitere Alternative zu einem Additionspolymeren ein Kondensalionspolymeres sein, beispielsweise
ein Polyester oder aliphatischcr Polyäther, vorausgesetzt, daß dessen Molekulargewicht hoch
genug ist.
Das Polymere muß in dem Kraftstoff löslich sein, und im allgemeinen soll die Löslichkeit des Polymeren
ohne die aufeinander einwirkenden polaren Gruppen in dem flüssigen Kohlenwasserstoffkraftstoff so sein,
daß die Iheta-Tcmperatur des Systems unter der Temperatur liegt, der die Lösung wahrscheinlich unterworfen
wird, da anderenfalls die Gefahr einer Abscheidung des Polymeren besteht. Das Verhältnis von
Polymerem zum Lösungsmittel bei der thcta-Temperatur ist von P. J. F 1 ο r y in »Principles of Polymer
Chemistry« auf S. 612 bis 615 diskutiert. In Düsenflugmaschinen
beträgt die niedrigste Temperatur, welcher der Kraftstoff wahrscheinlich unterworfen
wird, etwa —50"C.
Zu geeigneten flüssigen Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen mit einem Flammpunkt bei mindestens 32,2°C,
auf welche die Erfindung angewendet werden kann, gehören Flugturbinenkraftstoffe, Qualität JP-8 (Mindestflammpunkt
43,3°C), beschrieben in US Military Specification MIL-T-83133, Qualität JP-5 (Mindestflammpunkt
60rC), beschrieben in US Military Specification MIL-T-5624G, Qualitäten Jet A und
Jet A-I (Mindestflammpunkt 43,3°C), beschrieben
in ASTM-Specification D.1655/66T, und Qualität AVTUR-NATO Code Nr. F-35 (Mindestflammpunkt
37,8"C), beschrieben in U. K. Ministry of Aviation Specification Nr. D. Eng. R. D. 2494 (4. Ausgabe).
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert, in denen alle Teile und Prozentsätze auf
das Gewicht bezogen sind.
A. Herstellung des Polymeren
Ein Gemisch aus 64 Teilen Wasser, 16 Teilen Aceton, 19 Teilen 2-Äthylhexylacrylat, 1 Teil Acrylsäure
und 0,5 Teilen Natriumdioctylsulfosuccinat wird gerührt und unter Stickstoff während 5 Minuten auf
70'C erhitzt. Das Gemisch wird dann auf 18 C in einem Kühlbad gekühlt, und es wird eine Lösung von
0,02 Teilen Ammoniumpersulfat in 0,8 Teilen Wasser
ίο hinzugegeben, worauf die Zugabe einer Lösung von
0,03 Teilen Natriumdithionit in 0,8 Teilen Wasser erfolgt. Die Temperatur steigt auf etwa 28 'C in 5 bis
10 Minuten und fällt dann ab. Das Gemisch wird während 1 Stunde gerührt, dann durch Musselin IiI-triert,
wobei sich eine 20% Feststoff enthaltende Dispersion
eines Mischpolymeren aus 2-Äthylhexylacrylat und Acrylsäure im Verhältnis 95 : 5 ergab.
98 Teile Flugkerosin (Avtur) werden auf 160°C erhitzt,
und dann werden 10 Teile der wäßrigen Dispersion, die nach A. hergestellt wurde, tropfenweise
während 30 Minuten hinzugegeben, wobei das Wasser gleichzeitig durch azeotrope Destillation entfernt wird.
Nach Kühlung wird eine 2'%ige Lösung des Acrylmischpolymeren
in Avtur erhalten. Die Lösung weist eine gelarlige Struktur auf, ergibt jedoch beim Verdünnen
mit Avtur freifließende Flüssigkeiten, deren Nebel/Entzündungsverhalten bei so niedrigen Konzentrationen
wie 0,1 % unterdrückt ist.
Beispiele 2 bis 13
In der nachstehenden Tabelle sind durch das Verfahren nach A. hergestellte Polymere in Spalte 1, Zusammensetzung,
auf das Gewicht bezogen, in Spalte 2, Polymerisationstemperatur in Spalte 3, Molekulargewicht
(oder grundmolare Viskosität) in Spalte 4 und in Spalte 5 die Konzentrationen aufgeführt, die eine
Unterdrückung des Nebel/Entzündungsverhaltens ergeben, wenn das Polymere in Avtur durch die Methode
von Beispiel 1 aufgelöst ist.
Beispiel | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
2 | 2-EHA AA | 95:5 | 0 bis 5°C | 3-106 | 0,01% |
3 | 2-EHA AA | 93:7 | 30 bis 35°C | 1·10β | 0,2% |
4 | 2-EHA AA | 98:2 | 0 bis 5°C | 3-106 | 0,05% |
5 | 2-EHA AA | 99:1 | 0 bis 50C | 3·10β | 0,1% |
6 | 2-EHA AA | 99,5:0,5 | 0 bis 5°C | 3-10" | 0,1% |
7 | 2-EHA AN | 90:10 | 20 bis 25°C | 1·10β | 0,15% |
8 | 2-EHA-AN | 85:15 | 20 bis 25 0C | 1·10β | 0,15% |
9 | 2-EHA AN | 98:2 | 20 bis 25 0C | 1 ·10β | 0,5% |
10 | 2-EHA HEMA | 95:5 | 20 bis 25°C | 1 -ΙΟ" | 0,5% |
11 | Alphol MA AA | 95:5 | 20 bis 25°C | 1 -ΙΟ" | 0,2% |
12 | Vinyloctoat AA | 95:5 | 20 bis 25 0C | 1,5 · 10" | 0,2% |
13 | Vinylisobutylen- | ||||
äther AA | 95:5 | 20 bis 25 0C | 1,5-ΙΟ" | 0,2% |
Abkürzungen:
2-ΗΕΑ AA = 2-Äthylhexylacrylat-Acrylsäure
AN = Acrylnitril
AN = Acrylnitril
HEMA = Hydroxyäthylmethacrylat
Alphol MA = C,2_14 Alkylmethacrylat
Alphol MA = C,2_14 Alkylmethacrylat
Polystyrol (Molekulargewicht 2 000 000) wird mit Octen-1 unter Verwendung von Bortrifluorid als
Katalysator alkyliert, wobei sich ein Polymeres ergah das im Durchschnitt l,2Octylketten je Styrolres
enthält. Das entstehende Polymere wird in einen hochsiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoff (Siede
409632/30;
bereich 150 bis 200"C) bei einer 2 ",',igen Konzentration
gelöst und mit 100",, Olcum bei OC behandelt, um
Sulfonsäuregruppcn in das Polymere einzuführen, wobei sich ein C : S-Verhältnis von 99,9 : 0,1, bezogen
auf das Gewicht, ergab. Die entstehende Lösung hat beim Verdünnen mit Avtur Enlzündungs-Unterdrückungscharaktcristika
bei so niedrigen Polymerkonzentrationen wie 0,2'%. Die Behandlung der
Lösung mit Natriummcthoxyd ergibt das Natriumsalz des Polymeren, das bei so niedrigen Konzentrationen
wie 0,15 Gewichtsprozent wirksam ist.
Kin Mischpolymeres aus 95 Teilen 2-Äthylhexylacrylat
und 5 Teilen Vinylpyridin wird nach A. mit der Ausnahme hergestellt, daß die Polymerisation
in Gegenwart eines zusätzlichen oberflächenaktiven Mittels aus Natriumsulfaten höherer synthetischer
Alkohole stattfindet. Das Polymere mit einem Molekulargewicht von 1 · 10° wird in Avtur durch die
Methode von Beispiel 1 zur Herstellung einer 2",/ )igen
Polymerlösung gelöst.
Wenn Lösungen dieses aminhaltigen Polymeren bei der gleichen Konzentration wie in jeder der vorstehend
genannten säurehaltigen Polymerlösungen mit den säurehaltigen Polymcrlösungen in Gewichtsverhältnissen von 1 : 10 bis 1:1 vermischt werden,
wird die Wirkung der säurehaltigen Polymerlösung infolge der Wechselwirkung der Amin- und Säuregruppen
verbessert.
F.in Gemisch aus 0,2 Teilen Propansulton und 100 Teilen einer 2";,igen Polymerlösung in Avtur gemäß
Beispiel 15 wird bei 120 C während 2 Stunden erhitzt. Die entstehende Lösung weist eine gclartige
Struktur auf und ergibt beim Verdünnen mit Avtur freifiießende Flüssigkeiten, die Nebel/Erazündungs-Unterdrückungscharakteristika
bei so niedrigen Polymerkonzentrationen wie 0,2% aufweisen.
Wenn im Beispiel 16 das Propansullon durch /Ϊ-Propiolacton ersetzt wird, wird eine Polymerlösung
mit ähnlichen Charakteristika erzeugt.
ίο Wenn im Beispiel 16 das Propansulton durch
Benzylchlorid ersetzt wird, werden Polymerlösungen mit ähnlichen Eigenschaften erzeugt.
Es wird eine Polymerlösung in Avtur aus 2-Äthylhexylacrylat
und Vinylchloracetat durch die Methode von Beispiel 1 zur Erzeugung eines Polymeren mit
einem Molekulargewicht von 1 · 10" hergestellt. 100 Teile der Lösung werden mit 1 Teil Triäthylamin
vermischt und während 1 Stunde auf 500C erhitzt.
Die entstehende Polymcrlösung behielt noch nach Verdünnung mit Avtur auf 0,5% die Nebel/Entzündungs-Unterdrückungscharakteristika
bei.
B e i s ρ i ε I 20
Eine Lösung aus einem Mischpolymeren von 99,5TeiIen 2-Äthylhexylacrylat und0,5TeiIen Glycidylacrylat
mit einem Molekulargewicht von 2 · 10" wird nach A. hergestellt. Nach Behandlung mit einem Mo!-
äquivalent (bezogen auf das Glycidylacrylat) Schwefelsäure oder Phosphorsäure werden Polymei lösungen
erhalten, die Nebel/Entzündungs-Unterdrückungscharakteristika
bei so niedrigen Konzentrationen wie 0,2% aufweisen. Die Behandlung dieser Lösungen
mit einem Äquivalentgewicht Calciumoctoat zur Erzeugung
des Calciumsalzes ergibt Polymerlösungen mit verbesserten Nebel / Entzündungs-Unterdrückungscharakteristika.
Claims (2)
1. Flüssiger Gasturbinenflugzeugkraftstoff mit mit einem Molekulargewicht bis zu 500 000 dem in
einem Flammpunkt von mindestens 32"C, der 5 den Verbrennungsmaschinen verwendeten Benzin zuein
Polymeres mit einem Molekulargewicht von gegeben werden. Derartige Benzine sind jedoch vergrößer
als 106 (Viskositätsdurchschnitt) oder einer gleichsweise stark sprühfähig, so daß beim Aufprall
grundmolaren Viskosität von mehr als 0,25 l/g oder ähnlicher Schockeinwirkungen eine erhebliche
(2,5 dl/gm) in einer eine molekulare Überlappung Nebelbildung auftritt.
der Polymermoleküle in dem Kraftstoff gewähr- io Die Tendenz flüssiger Gasturbinenrlugzeugkraftleistenden
Konzentration von 0,05 bis 2 Gewichts- stoffe zur Bildung von Nebeln unter Schockbedinprozent
gelöst enthält, gemäß Patent 1918 558, gungen wird gemäß Hauptpatent 1918 558 dadurch
dadurch gekennzeichnet, daß das ge- gelöst, daß dieser ein Polymeres mit einem Molekularlöste
Polymere polare Gruppen enthält, die inter- gewicht von größer als 106 (Viskositätsdurchschnitt)
molekulare assoziative Bindungen enthalten, ent- 15 oder einer grundmolaren Viskosität von mehr als
stehend durch elektrostatische Anziehung zwi- 2,5 dl/g in einer eine molekulare Überlappung der
sehen polaren und/oder dipolaren Ladungen in Polymermoleküle in dem Kraftstoff gewährleistenden
den polaren Gruppen, wobei die Energie der Bin- Konzentration von 0.05 bis 2,0 Gewichtsprozent
düngen mindestens derjenigen Energie von Was- enthält.
serstoffbindungen entspricht, die in dem flüssigen 20 Wie im Hauptpatent erläutert, bedeutet der Aus-Gasturbinenflugzeugkraftstoff
zwischen —OH- druck »molekulare Überlappung« den Zustand, in
Gruppen von ROH bei der Reaktion von dem die Segmentdichte des gelösten Polymeren in
— O-Gruppen und ROR' gebildet werden, wobei der Flüssigkeit auf einer molekularen Skala im well
und R' Alkylgruppen sind, die Energie jedoch sentlichen gleichmäßig ist, wobei dieser Zustand Kongeringer
ist als diejenige einer typischen covalen- 25 zentrationen bei und über derjenigen entspricht, bei
ten C-C-Bindung. denen die Massenzentren der Poly.nermoleküle räum-
2. Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn- lieh im Durchschnitt um den zweifachen Rotationszeichnet,
daß die durchschnittliche zahlenmäßige radius der Polymennoleküle getrennt sind.
Funktionalität des Polymeren bezüglich der po- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die laren Gruppen größer als 10, insbesondere größer 30 Tendenz der genannten Kraftstoffe zur Nebelbildung als 100 ist. weiter zu reduzieren.
Funktionalität des Polymeren bezüglich der po- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die laren Gruppen größer als 10, insbesondere größer 30 Tendenz der genannten Kraftstoffe zur Nebelbildung als 100 ist. weiter zu reduzieren.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |