WO2011076338A2 - Multifunktionelle additive mit verbesserter fliessfähigkeit - Google Patents

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WO2011076338A2
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cold
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Werner Reimann
Stefan Dilsky
Sabine Goetzke
Dirk Leinweber
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    • C10L1/222Organic compounds containing nitrogen containing at least one carbon-to-nitrogen single bond
    • C10L1/224Amides; Imides carboxylic acid amides, imides

Definitions

  • the present invention relates to cold additives for middle distillates having improved low temperature handleability and their use for improving cold properties and lubricity of middle distillates, as well as the corresponding middle distillates.
  • Paraffins containing middle distillates such as gas oil, diesel and fuel oil may crystallize as the temperature of the oil decreases and agglomerate with the inclusion of oil. Due to this crystallization and agglomeration, blockages of the filters in engines and firing systems can occur, especially in winter, thereby preventing a safe metering of the fuels and under
  • cold flow improvers or flow improvers, which modify the crystal structure and agglomeration tendency of the precipitated paraffins so that the oils thus added are still intact
  • oil-soluble copolymers of ethylene and unsaturated esters are usually used.
  • oil-soluble copolymers of ethylene and vinyl acetate having a molecular weight between about 1,000 and 3,000 to.
  • Comb polymers are understood to mean a special form of the branched macromolecules which, at more or less regular intervals, are longer, more or less the same length, on a linear main chain
  • Copolymers of ethylene and unsaturated esters with comb polymers reported synergistically enhanced activities as cold additives, presumably due to a paraffin crystallization nucleating function of these comb polymers. These occur in particular when using comb polymers with very long side chains.
  • Alkenylsuccinic anhydrides, polyols and fatty acids to lower the pour point of hydrocarbon oils. These polymers are the
  • Alkenylsuccinic anhydrides polyols having at least 4 OH groups and fatty acids to lower the pour point of hydrocarbon oils.
  • the stoichiometry of the reactants used for the condensation is selected so that the number of moles of OH groups and carboxyl groups is the same, that is, there is essentially complete esterification.
  • DE-A-24 51 047 discloses light, low viscous distillate fuel oils which contain no residues and are additized with ethylene copolymers as well as comb polymers having Ci8-C44 side chains.
  • comb polymers inter alia polyesters of alk (en) ylnic succinic anhydride with a Ci 6 -C44 alk (en) yl radical, a polyol having 2-6 OH groups and a C 2o-C44 monocarboxylic acid are used.
  • the three components of the polyester are preferably condensed in equimolar amounts, resulting in substantially complete esterification of both OH and COOH groups.
  • polymer G is a polycondensate of equimolar amounts of C22-28 alkenyl succinic anhydride, trimethylolpropane and C 2 o -22 fatty acids.
  • US-A-2008/0295397 discloses additives for lowering the pour point of diesel oils, the polyglycerol esters and optionally further pour point
  • Contain depressants such as ethylene-vinyl ester copolymers.
  • the hydroxyl groups of the polyglycerol may be completely or partially esterified.
  • Such polyol partial esters have pronounced emulsifying properties and are therefore undesirable in fuels.
  • additive combinations of copolymers of ethylene and unsaturated esters and comb polymers used for improving the cold properties of middle distillates are usually used as concentrates in organic solvents. It is particularly important for the use of such additive concentrates in remote locations where there is often no way to heat the additive concentrates, important that they remain flowable at the lowest possible temperature and einmischbar in also cold fuel oils. At the same time, but also the
  • Concentration of the active substance in the concentrates should be as high as possible in order to keep the volume of the additive concentrates to be transported and stored as low as possible.
  • the comb polymers of the prior art prepared by polycondensation show as concentrates in organic solvents as well as in
  • organic solvents often have comparatively high eigenstock points of more than 20 ° C.
  • eigenstock points of more than 20 ° C.
  • petrol stations as well as in remote areas such as mountains or in Arctic regions, it is often not possible to store the additive concentrates heated. A dilution of the additives is undesirable for logistical reasons, since then the volumes to be transported and stored strongly increase.
  • These additives should also be soluble at low temperatures and easily soluble in the middle distillate to be added. In addition, they should not affect the filterability of the additized middle distillates or at least as little as possible. Furthermore, they should improve lubricity, especially in sulfur-reduced or sulfur-free middle distillates.
  • the invention provides cold additives for middle distillates, containing
  • Polycondensation of a polyol containing two primary OH groups and at least one secondary OH group, with a dicarboxylic acid or its anhydride or esters thereof which bears a Gi6 to C4o-alkyl radical or a C 16 - to C4o-alkenyl radical, can be produced wherein the OH number of the comb polymer is at least 40 mg KOH / g,
  • Another object of the invention is a method for improving the cold flow properties of fuel oils by adding an additive to a middle distillate, the
  • A) at least one hydroxyl-carrying comb polymer obtained by polycondensation of a polyol containing two primary OH groups and at least one secondary OH group, with a dicarboxylic acid or its anhydride or its esters which have a Gi6- to C4o-alkyl radical or a Ci 6 to C4o-alkenyl radical can be produced, wherein the OH number of the polymer is at least 40 mg KOH / g,
  • Another object of the invention is a method for improving the lubricity of fuel oils by a middle distillate with a
  • Sulfur content of less than 0.05 wt .-% is added to an additive
  • Polycondensation of a polyol containing two primary OH groups and at least one secondary OH group, with a dicarboxylic acid or its anhydride or esters thereof which carries a Ci6- to C4o-alkyl radical or a Ci6- to C4o-alkenyl radical, can be produced, wherein the OH number of the polymer is at least 40 mg KOH / g,
  • Another object of the invention are fuel oils containing a
  • Polycondensation of a polyol containing two primary OH groups and at least one secondary OH group, with a dicarboxylic acid or its anhydride or esters thereof, which is a Ci6- to C4o-alkyl radical or a C- 6 to C4o-alkenyl radical can be produced, wherein the OH number of the polymer is at least 40 mg KOH / g,
  • the hydroxyl group-carrying comb polymer A is generally obtained by the polycondensation of a C 16 - to C 40 -alkyl radical or alkenyl radical, hereinafter also referred to collectively as C 16 -C 40 -alk (en) yl radical, bearing dicarboxylic acid having the primary hydroxyl groups of the polyol. It is preferred that the secondary OH groups remain substantially unesterified.
  • the preferred Structure of the hydroxyl group-carrying comb polymer A can therefore
  • radicals R 1 to R 4 independently of one another represent hydrogen or an alkyl radical having 1 to 3 C atoms
  • R 5 is a CC bond or an alkylene radical having 1 to 6 C atoms
  • R 16 is at least one hydroxyl-bearing
  • n is a number from 1 to 100
  • Preferred dicarboxylic acids carrying C 6 -C 40 -alkyl- and / or alkenyl radicals which carry the hydroxyl-bearing comb polymers A) correspond to the general formula 1
  • radicals R 1 to R 4 for a linear Ci6-C 4 o-alkyl or alkenyl radical and the rest of the radicals R 1 to R 4 independently of one another represent hydrogen or an alkyl radical having 1 to 3 C atoms and
  • R 5 is a CC bond or an alkylene radical having 1 to 6 C atoms.
  • one of the radicals R 1 to R 4 is a linear C 16 -C 40 -alkyl or alkenyl radical, one for a methyl group and the remaining for
  • one of the radicals R 1 to R 4 is 0 alkyl or alkenyl group is a linear Ci6-C4 and the other is hydrogen.
  • R 5 is a
  • one of the radicals R 1 to R 4 is a linear C 6 -C 40 -alkyl or alkenyl radical, the other radicals R 4 to R 4
  • the preparation of the dicarboxylic acids or their anhydrides bearing alkyl and / or alkenyl radicals can be carried out by known processes.
  • they can be prepared by heating ethylenically unsaturated dicarboxylic acids with olefins ("ene reaction") or with chloroalkanes
  • ene reaction ethylenically unsaturated dicarboxylic acids
  • chloroalkanes Preferred is the thermal addition of olefins to ethylenically unsaturated dicarboxylic acids, which is usually carried out at temperatures between 100 and 250.degree.
  • Dicarboxylic acid anhydrides can be hydrogenated to dicarboxylic acids bearing dicarboxylic acids and dicarboxylic acid anhydrides.
  • Preferred dicarboxylic acids and their anhydrides for the reaction with olefins are maleic acid and particularly preferably maleic anhydride. Also suitable are itaconic acid,
  • Citraconic acid and its anhydrides and the esters of the aforementioned acids in particular those with lower C-i-Ce alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol.
  • linear olefins having 16 to 40 C atoms and especially having 18 to 36 C atoms, for example having 19 to 32 C atoms.
  • mixtures of olefins with different chain lengths are used.
  • C20-C24, C24-C28, C26-C28, C30-C36 are examples of these olefins may also minor portions of shorter and / or
  • olefins contain longer-chain olefins, but preferably not more than 10 wt .-% and in particular not more than 0.1 to 5 wt .-%.
  • Preferred olefins have a linear or at least substantially linear alkyl chain. Under linear
  • olefins preferably technical alkene mixtures. These preferably contain at least 50 wt .-%, particularly preferably 60 to 99 wt .-% and in particular 70 to 95 wt .-% such as 75 to 90 wt .-% terminal double bonds ( ⁇ -olefins). In addition, they may contain up to 50% by weight, preferably 1 to 40% by weight and especially 5 to 30% by weight, for example 10 to 25% by weight of olefins having an internal double bond, for example vinylidene double bonds with the structural element
  • R 17 -CH C (CH 3 ) 2 , where R 17 is an alkyl radical having 12 to 36 carbon atoms and especially having 14 to 32 carbon atoms, such as having 15 to 28 carbon atoms. Furthermore, minor amounts of technical reasons
  • hydroxyl-carrying comb polymers A) are obtained by reacting a linear C 6 -C 4 o-alkyl or alkenyl radical-carrying alkyl or
  • polystyrene resin Alkenylsuccinic acids and / or their anhydrides with polyols which carry two primary and at least one secondary hydroxyl group, can be produced.
  • Preferred polyols are glycerin, poly (glycerol) and mixtures thereof. Under poly (glycerol) are understood in particular by glycerol derivable structures by polycondensation.
  • the degree of condensation according to the invention preferred poly (glycerol) is between 2 and 50, particularly preferably between 3 and 25 and especially between 4 and 20, such as between 5 and 15.
  • the preparation of poly (glycerol) is well known in the art. It can be carried out, for example, via addition of 2,3-epoxy-1-propanol (glycidol) to glycerol. Furthermore, the manufacture of the
  • the reaction temperature in the polycondensation is generally between 150 and 300 ° C, preferably between 200 and 250 ° C.
  • the polycondensation is usually carried out at atmospheric pressure.
  • Examples of catalyzing acids are HCl, H 2 SO 4, organic sulfonic acids or H 3 PO 4, and bases such as NaOH or KOH.
  • the catalysts are preferably added to the reaction mixture in amounts of from 0.01 to 10% by weight, more preferably from 0.1 to 5% by weight, based on the weight of the reaction mixture.
  • the polycondensation can be carried out solvent-free as well as in the presence of solvent.
  • the polycondensation takes place in the presence of solvent, its proportion in the reaction mixture is preferably from 0.1 to 70% by weight, for example from 10 to 60% by weight.
  • Preferred solvent! are the solvents used as component C) for the additive mixture.
  • the polycondensation generally takes 3 to 10 hours.
  • the reaction of the dicarboxylic acids carrying the alkyl radicals, their anhydrides or their esters with the polyol is preferably carried out in a molar ratio of 1: 2 to 2: 1, more preferably in a molar ratio of 1: 1, 5 to 1.5: 1 and especially in molar ratio of 1:, 2 to 1, 2: 1 such as equimolar.
  • the reaction is carried out with an excess of polyol.
  • molar excesses of 1 to 10 mol% and especially 1, 5 to 5 mol% based on the amount of dicarboxylic acid used have proven particularly useful.
  • the condensation is preferably carried out by heating C 16 -C 4 o-alkyl- or alkenyl-substituted dicarboxylic acid or its anhydride or ester with the polyol at temperatures above 100 ° C and preferably at temperatures between 120 and 320 ° C such as at temperatures between 150 and 290 ° C.
  • C-ie monocarboxylic acids preferably C 2 to C 16 monocarboxylic acids and especially C 3 to C 1 monocarboxylic acids such as, for example, C 4 to C 12 monocarboxylic acids.
  • C 3 to C 1 monocarboxylic acids such as, for example, C 4 to C 12 monocarboxylic acids.
  • Dicarboxylic acids whose anhydrides or their esters replaced by one or more monocarboxylic acids. Furthermore, minor amounts such as up to 10% by mol and especially 0.01 to 5 mol% of the
  • Alk (en) ylsuccinic acids or their anhydrides also by further dicarboxylic acids such as succinic acid, glutaric acid, maleic acid and / or
  • Fumaric acid are replaced.
  • the hydroxyl-carrying comb polymers A) are prepared in the absence of monocarboxylic acids.
  • the hydroxyl-carrying comb polymers A) are prepared in the absence of monoalcohols.
  • the polyol bearing two primary and at least one secondary hydroxyl group can also be replaced by minor amounts of up to 10 mol%, such as 0.01 to 5 mol%, by one or more diols. Preference is given to diols such as ethylene glycol, propylene glycol and / or neopentyl glycol.
  • the hydroxyl-carrying comb polymers A) are prepared in the absence of diols.
  • the average degree of condensation of the hydroxyl group-carrying comb polymers A) according to the invention is preferably between 4 and 200, more preferably between 5 and 150 and especially between 7 and 100
  • the weight-average molecular weight M w of the hydroxyl group-carrying comb polymers A) determined by GPC in THF against polyethylene glycol) is preferably between 1,500 and 100,000 g / mol and in particular between 2,500 and 50,000 g / mol, for example between 4,000 and 20,000 g / mol.
  • the acid number of the hydroxyl group-carrying comb polymers A) is preferably less than 40 mg KOH / g and more preferably less than 30 mg KOH / g, for example less than 20 mg KOH / g.
  • the acid value can be determined, for example, by titration of the polymer with alcoholic tetra-n-butylammonium hydroxide solution in xylene / isopropanol.
  • the hydroxyl number of the comb polymers A) is between 45 and 500 mg KOH / g, particularly preferably between 50 and 300 mg KOH / g and in particular between 60 and
  • copolymers of ethylene and olefinically unsaturated esters B) are in particular those which, in addition to ethylene, contain from 8 to 21 mol% and in particular from 10 to 19 mol% of olefinically unsaturated esters as comonomers.
  • the olefinically unsaturated esters are preferably
  • Vinyl esters acrylic esters and / or methacrylic esters.
  • One or more esters may be included as comonomers in the polymer.
  • said alkyl groups may be substituted with one or more hydroxyl groups.
  • Particularly preferred vinyl esters are derived from secondary and especially tertiary carboxylic acids whose branching in alpha position to
  • R 12 is 6 -alkyl and especially C 6 these Vinylestern for C 4 to C - to C 2 alkyl.
  • R 12 is 6 -alkyl and especially C 6 these Vinylestern for C 4 to C - to C 2 alkyl.
  • R 12 is a branched alkyl radical or a neoalkyl radical having 7 to 11 carbon atoms, in particular having 8, 9 or 10 carbon atoms.
  • Suitable vinyl esters include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate,
  • Ci 2 alkyl The further vinyl esters are particularly preferably branched in the alpha position.
  • (meth) acrylic esters For the acrylic and methacrylic esters, hereinafter referred to as (meth) acrylic esters
  • R 13 is hydrogen or methyl and RC to C 30 alkyl, preferably C 4 - to C 6 alkyl, especially C 6 - to d 2 alkyl.
  • Suitable acrylic esters include, for. Methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n- and iso-butyl (meth) acrylate, hexyl, octyl, 2-ethylhexyl, decyl, dodecyl, tetradecyl , Hexadecyl, octadecyl (meth) acrylate and
  • alkyl groups may be substituted with one or more hydroxyl groups.
  • An example of such an acrylic ester is hydroxyethyl methacrylate.
  • the copolymers B) may contain other olefinically unsaturated compounds as comonomers in addition to olefinically unsaturated esters.
  • Preferred comonomers of this type are alkyl vinyl ethers and alkenes.
  • alkyl vinyl ethers are preferably compounds of the formula 4
  • CH 2 CH - OR 15 (4) wherein R 15 is C to C ß o alkyl, preferably C 4 - to C 6 alkyl, especially C - to
  • Ci2-alkyl examples which may be mentioned are methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether.
  • said alkyl groups may be substituted with one or more hydroxyl groups.
  • the alkenes are preferably monounsaturated
  • Suitable alkenes include propene, butene, isobutylene, pentene, hexene, 4-methylpentene, octene, diisobutylene and norbornene and its derivatives such as methylnorbornene and vinylnorbornene.
  • the mentioned alkenes include propene, butene, isobutylene, pentene, hexene, 4-methylpentene, octene, diisobutylene and norbornene and its derivatives such as methylnorbornene and vinylnorbornene.
  • Alkyl groups substituted with one or more hydroxyl groups.
  • terpolymers which, apart from ethylene, have from 3.5 to 20 mol%, in particular from 8 to 15 mol%, of vinyl acetate and from 0.1 to 12 mol%, in particular 0.2 to 5 mol% of at least one longer-chain and preferably branched vinyl ester, for example vinyl 2-ethylhexanoate,
  • Vinyl neononanoate or vinyl neodecanoate the total comonomer content of the terpolymers preferably being between 8.1 and 21 mol%, in particular between 8.2 and 19 mol%, for example between 12 and 18 mol%.
  • Ci 2 carboxylic acids 0.5 to 10 mol% olefins, such as propene, butene, isobutylene, hexene, 4-methylpentene, octene, diisobutylene -
  • olefins such as propene, butene, isobutylene, hexene, 4-methylpentene, octene, diisobutylene -
  • Further particularly preferred copolymers contain, in addition to ethylene and from 8 to 18 mol% of C 2 Vinylestern and / or norbornene, wherein the total comonomer content is preferably between 8.5 and 21 mol% and in particular between 9.0 and 19 mol%.
  • These ethylene copolymers and terpolymers preferably have melt viscosities at 140 ° C. of not more than 5,000 mPas, more preferably from 20 to 2,500 mPas, in particular from 30 to 1,000 mPas, especially from 50 to 500 mPas.
  • the degrees of branching determined by means of 1 H-NMR spectroscopy are preferably between 1 and 9 CH 3 / I OO CH 2 groups, in particular between 2 and
  • Characteristic may contain different comonomers, have different comonomer contents, molecular weights and / or degrees of branching.
  • mixtures of ethylene copolymers having different comonomer contents have proved particularly suitable, the comonomer contents of which are at least 2 mol% and
  • the cold additives of the invention preferably contain 25 to 95 wt .-% and preferably 28 to 80 wt .-%, such as 35 to 70 wt .-% of at least one organic solvent C).
  • Preferred solvents are higher-boiling, low-viscosity organic solvents.
  • these solvents contain only minor amounts of heteroatoms, and especially they consist only of hydrocarbons. Further preferred is their measured at 20 ° C kinematic viscosity below 10 mm 2 / s and in particular below 6 mm 2 / s.
  • Particularly preferred solvents are aliphatic and aromatic
  • Aliphatic hydrocarbons preferred as solvents have 9 to 20 C atoms and in particular 10 to 16 C atoms. They can be linear, branched and / or cyclic. They may also be saturated or unsaturated, preferably they are saturated or at least largely saturated.
  • Aromatic preferred aromatic hydrocarbons have 7 to 20 carbon atoms and especially 8 to 16 such as 9 to 13 carbon atoms.
  • Preferred aromatic hydrocarbons are mono-, di-, tri- and polycyclic aromatics. These carry in one
  • substituents are alkyl radicals having 1 to 20 and in particular having 1 to 5 C atoms, such as, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl , n-pentyl, iso-pentyl, tert-pentyl and neo-pentyl.
  • suitable aromatics are examples of suitable aromatics.
  • Alkylbenzenes and alkylnaphthalenes For example, aliphatic and / or aromatic hydrocarbons or hydrocarbon mixtures, for. B.
  • Petroleum fractions Petroleum fractions, kerosene, decane, pentadecane, toluene, xylene, ethylbenzene or commercial solvent mixtures, such as solvent naphtha, Shell target ® AB,
  • the specified solvent mixtures contain different amounts of aliphatic and / or aromatic
  • the solvent C) and polar solubilizers such as alcohols, organic acids, ethers and / or esters of organic acids.
  • Preferred solubilizers have 4 to
  • solubilizers are butanol, 2-ethylhexanol, decanol, iso-decanol, isotridecanol, nonylpenol, benzoic acid, oleic acid, dihexyl ether, dioctyl ether, 2-ethylhexyl acid butyrate, ethyl octanoate,
  • the proportion of polar solubilizers on the solvent C) is preferably from 5 to 80% by weight and in particular from 10 to 65% by weight.
  • solvents based on mineral oils are also based on renewable raw materials solvents such.
  • Hydrocarbons which are obtainable, for example, from the Fischer-Tropsch process, are suitable as solvent C). Mixtures of the solvents mentioned are also suitable.
  • the cold additives of the invention preferably contain from 1, 5 to 73.5, in particular 15 to 70 and especially 25 to 60 wt .-% of component B).
  • the cold additives according to the invention preferably contain 0.1 to 50, in particular 0.5 to 30 and especially 1 to 20 wt .-% of the component A).
  • the cold additives according to the invention are preferably added to middle distillates in amounts of 0.001 to 1.0% by weight, more preferably 0.002 to 0.5% by weight, for example 0.005 to 0.2% by weight.
  • the cold additives according to the invention can be used together with one or more further cold flow improvers. They are preferably used together with one or more of the cold flow improvers III) to VII):
  • oil-soluble polar nitrogen compounds are suitable. These are preferably
  • the preferred amines are compounds of the formula NR 6 R 7 R 8 wherein R 6, R 7 and R 8 may be the same or different, and at least one of these groups is C 8 -C 3 6-alkyl, C 6 C 3 6 cycloalkyl, C 8 -C 3 6- alkenyl, in particular C 2 -C 24 alkyl, C 2 -C 2 H 4 -alkenyl or cyclohexyl, and the remaining groups are either hydrogen, C 1 -C -alkyl, C 2 -C -alkenyl,
  • A is an ethyl or propyl group
  • x is a number from 1 to 50
  • E H, CC 3 o-alkyl, C 5 -C 2 -cycloalkyl or C 6 -C 3 o-aryl
  • k 2, 3 or 4
  • Y and Z independently of one another are H, C 1 -C 30 -alkyl or - (A-O) x .
  • the alkyl and alkenyl radicals can be linear or branched and contain up to two double bonds.
  • Suitable fatty amines are, for example, octylamine, decylamine, dodecylamine,
  • Tetradecylamine Tetradecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, eicosylamine, behenylamine, didecylamine, didodecylamine, ditetradecylamine, dihexadecylamine,
  • the amines contain chain cuts based on natural raw materials such as e.g. Coconut fatty amine, tallow fatty amine, hydrogenated tallow fatty amine, dieocosfettamine, di-tallow fatty amine and di (hydrogenated tallow fatty amine).
  • natural raw materials such as e.g. Coconut fatty amine, tallow fatty amine, hydrogenated tallow fatty amine, dieocosfettamine, di-tallow fatty amine and di (hydrogenated tallow fatty amine).
  • natural raw materials such as e.g. Coconut fatty amine, tallow fatty amine, hydrogenated tallow fatty amine, dieocosfettamine, di-tallow fatty amine and di (hydrogenated tallow fatty amine).
  • Amine derivatives are amine salts, imides and / or amides such as amide ammonium salts of secondary fatty amines, in particular of dieocosfettamine, ditallow fatty amine and distearylamine.
  • acyl group is meant here a functional group of the following formula:
  • Carbonyl compounds suitable for reaction with amines are both monomeric and polymeric compounds having one or more
  • Carboxyl groups In the case of the monomeric carbonyl compounds, preference is given to those having 2, 3 or 4 carbonyl groups. They can also contain heteroatoms such as oxygen, sulfur and nitrogen.
  • suitable carboxylic acids are maleic, fumaric, crotonic, itaconic, succinic, C 1 -C 40 Alk (en) yl succinic acid, adipic, glutaric, sebacic and malonic acids and benzoic, phthalic, trimellitic and pyromellitic acid, nitrilotriacetic acid,
  • Ethylenediaminetetraacetic acid and its reactive derivatives such as esters, anhydrides and acid halides.
  • polymeric carbonyl compounds have in particular copolymers of ethylenically unsaturated acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and
  • Suitable comonomers are those which are the
  • Oil-soluble is understood here to mean that the copolymer, after reaction with the fatty amine, becomes practically relevant
  • Suitable comonomers are, for example, olefins, alkyl esters of acrylic acid and
  • Methacrylic acid, alkyl vinyl esters and alkyl vinyl ethers having in each case 2 to 75, preferably 4 to 40 and in particular 8 to 20 carbon atoms in the alkyl radical.
  • the carbon number refers to the alkyl radical attached to the double bond.
  • the molecular weights of the polymeric carbonyl compounds are preferably between 400 and 20,000, more preferably between 500 and 10,000, for example between 1,000 and 5,000.
  • Oil-soluble polar nitrogen compounds which have been obtained by reaction of aliphatic or aromatic amines, preferably long-chain aliphatic amines, with aliphatic or aromatic mono-, di-, tri- or tetracarboxylic acids or their anhydrides have proven particularly suitable (compare US Pat. No. 4,211,534).
  • the same are amides and ammonium salts of
  • Aminoalkylenpolycarbon Acid such as nitrilotriacetic acid or
  • Ethylenediaminetetraacetic acid with secondary amines suitable as oil-soluble polar nitrogen compounds (see EP-A-0 398 101).
  • Other oil-soluble polar nitrogen compounds are copolymers of maleic anhydride with ⁇ , ⁇ -unsaturated compounds, optionally with primary
  • Monoalkylamines and / or aliphatic alcohols can be reacted (see, EP-A-0 154 177, EP-A-0 777 712), the reaction products of
  • the mixing ratio between the inventive cold additives A) and oil-soluble polar nitrogen compounds as constituent III may vary depending on
  • Such additive mixtures preferably contain from 0.1 to 10 parts by weight, preferably from 0.2 to 10 parts by weight, based on the active compounds
  • phenol-formaldehyde resins the oligo- or polymers having a repetitive structural unit of the formula
  • R 1 is CC 2 oo-alkyl or alkenyl, OR 10 or OC (O) -R 10
  • R 10 is C 1 -C 20 -alkyl or alkenyl and h is a number from 2 to 100.
  • R 10 preferably represents Ci-C 2 o alkyl or alkenyl and especially C4-Ci 6 alkyl or alkenyl such as for C 6 -C 2 alkyl or alkenyl.
  • R 11 is C 1 -C 20 -alkyl or -alkenyl and in particular C 4 -C 16 -alkyl or -alkenyl, for example C 6 -C 12 -alkyl or -alkenyl.
  • constituent IV are those resins which are derived from alkylphenols having one or two alkyl radicals in ortho and / or para position to the OH group.
  • Particularly preferred as starting materials are alkylphenols which carry at least two hydrogen atoms capable of condensation with aldehydes on the aromatic and in particular monoalkylated phenols.
  • the alkyl radical is in the para position to the phenolic OH group.
  • hydrocarbon radicals as defined below may be the same or different in the alkylphenol-aldehyde resins used in the process according to the invention, they may be saturated or unsaturated and have 1 - 200, preferably 1 - 20, in particular 4 - 16 such as 6 - 12 carbon atoms; it is preferably n-, iso- and tert-butyl, n- and iso-pentyl, n- and iso-hexyl, n- and iso-octyl, n- and iso-nonyl-, n - and iso-decyl, n- and iso-dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, octadecyl, tripropenyl, tetrapropenyl, poly (propenyl) - and poly (isobutenyl) radicals.
  • mixtures of alkyl tetrapropenyl, poly (
  • Resins suitable as constituent IV may also contain or consist of structural units of other phenol analogs, such as salicylic acid, hydroxybenzoic acid, aminophenol and derivatives thereof, such as esters, amides and salts.
  • Suitable aldehydes for the preparation of the resins are those with 1 to
  • G is H, R ", R" -COOR ', an aryl radical or a heterocyclic radical;
  • R ' is a hydrocarbon chain of 8 to 50 carbon atoms
  • R is a hydrocarbon chain of 1 to 10 carbon atoms
  • a is a number between 0.4 and 1, 0;
  • b is a number between 0 and 0.6.
  • Suitable comb polymers are, for example, copolymers ethylenic
  • unsaturated dicarboxylic acids such as maleic or fumaric acid with other ethylenically unsaturated monomers such as olefins or vinyl esters such as vinyl acetate.
  • Particularly suitable olefins are ⁇ -olefins having 10 to 36 carbon atoms and especially having 12 to 24 carbon atoms such as 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene and mixtures thereof.
  • longer-chain olefins based on oligomerized C2-C6 olefins such as poly (isobutylene) with a high proportion of terminal
  • Double bonds are suitable as comonomers.
  • these copolymers are at least 50% esterified with alcohols having 10 to 22 carbon atoms.
  • Suitable alcohols include n-decan-1-ol, n-dodecan-1-ol, n-tetradecan-1-ol, n-hexadecan-1-ol, n-octadecan-1-ol, n-eicosan-1-ol and their mixtures. Particular preference is given to mixtures of n-tetradecan-1-ol and n-hexadecan-1-ol.
  • comb polymers are poly (alkyl acrylates),
  • homopolymers and copolymers of olefins having 2 to 30 C atoms are also suitable as further cold flow improvers.
  • these can be derived directly from monoethylenically unsaturated monomers or indirectly by
  • polymers derived from polyunsaturated monomers such as isoprene or butadiene can be prepared.
  • preferred copolymers contain structural units which are derived from ⁇ -olefins having 3 to 24 carbon atoms and have molecular weights of up to 120,000 g / mol.
  • Preferred ⁇ -olefins are propylene, butene, isobutene, n-hexene, isohexene, n-octene, isooctene, n-decene, isodecene.
  • the comonomer content of olefins is preferably between 15 and 50 mol%, more preferably between 20 and 35 mol% and especially between 30 and 45 mol%.
  • Copolymers may also be small amounts, e.g. B. up to 10 mol% of other comonomers such.
  • Non-terminal olefins or non-conjugated olefins contain. Particularly preferred are ethylene-propylene copolymers. Further preferred are copolymers of various olefins having 5 to 30 carbon atoms such as poly (hexene-co-decene).
  • the olefin homo- and copolymers can be prepared by known methods, e.g. B. by Ziegler or
  • olefin copolymers are block copolymers containing blocks of olefinically unsaturated aromatic monomers A and blocks of hydrogenated polyolefins B.
  • Particularly suitable are block copolymers of the structure (AB) cA and (AB) d, where c is a number between 1 and 10 and d is a number between 2 and 10.
  • Polyoxyalkylene compounds such as esters, ethers and ethers / esters of polyols bearing at least one alkyl radical having 2 to 30 carbon atoms.
  • the oil-soluble ones such as esters, ethers and ethers / esters of polyols bearing at least one alkyl radical having 2 to 30 carbon atoms.
  • Polyoxyalkylenharmen at least 2, such as 3, 4 or
  • these radicals are the oil-soluble
  • oil-soluble polyoxyalkylene compounds are derived from polyols having 3 or more
  • OH groups preferably from polyols having from 3 to about 50 OH groups, for example from 4 to 10 OH groups, in particular neopentyl glycol, glycerol, trimethylolethane, trimethylolpropane, sorbitan, pentaerythritol and the oligomers having from 2 to 3 obtainable therefrom by condensation 10 monomer units such.
  • polyglycerol Also higher polyols like
  • sorbitol, sucrose, glucose, fructose and their oligomers such as cyclodextrin are suitable as polyols, provided that their esterified or etherified alkoxylates are oil-soluble at least in application-relevant amounts.
  • Preferred polyoxyalkylene compounds thus have a branched polyoxyalkylene core to which are attached multiple alkyl-solubilizing alkyl radicals.
  • the polyols are generally reacted with from 3 to 70 mol of alkylene oxide, preferably from 4 to 50, in particular from 5 to 20, mol of alkylene oxide per hydroxyl group of the polyol.
  • Preferred alkylene oxides are ethylene oxide, propylene oxide and / or butylene oxide.
  • the alkoxylation is carried out by known methods.
  • the fatty acids which are suitable for the esterification of the alkoxylated polyols preferably have 12 to 30 and in particular 16 to 26 C atoms.
  • Fatty acids are, for example, lauric, tridecane, myristic, pentadecane,
  • Preferred fatty acid mixtures contain more than 50 mol% of fatty acids having at least 20 carbon atoms.
  • esterification can also be carried out starting from reactive derivatives of the fatty acids such as esters with lower alcohols (for example methyl or ethyl esters) or anhydrides.
  • the term "iodine number" of the fatty acid or of the fatty alcohol used is understood to be largely saturated by up to 5 g of I per 100 g of fatty acid or fatty alcohol.
  • Polyol and fatty acid are used for the esterification based on the content of hydroxyl groups on the one hand and carboxyl groups on the other hand in a ratio of 1, 5: 1 to 1: 1, 5, preferably in the ratio 1, 1: 1 to 1: 1, 1 and especially equimolar.
  • the acid number of the esters formed is generally below 15 mg KOH / g, preferably below 10 mg KOH / g, especially below 5 mg KOH / g.
  • the OH number of the esters is preferably below 20 mg KOH / g and especially below
  • the terminal hydroxyl groups are converted, for example by oxidation or by reaction with dicarboxylic acids into terminal carboxyl groups.
  • fatty alcohols having 8 to 50, in particular 12 to 30, especially 16 to 26 carbon atoms polyoxyalkylene esters according to the invention are likewise obtained.
  • Preferred fatty alcohols or fatty alcohol mixtures contain more than
  • esters of alkoxylated fatty alcohols with fatty acids which contain the abovementioned proportions of poly (alkylene oxides) and whose fatty alcohol and fatty acid have the abovementioned alkyl chain lengths and degrees of saturation are suitable according to the invention.
  • fatty alcohols having 8 to 50, especially 12 to 30, especially 16 to 26 carbon atoms in accordance with the invention suitable polyoxyalkylene compounds are converted.
  • the preferred fatty alcohols are linear and
  • the etherification takes place completely or at least largely completely.
  • the etherification is carried out by known methods.
  • Particularly preferred polyoxyalkylene compounds are derived from polyols having 3, 4 and 5 OH groups, which carry about 5 to 10 mol of structural units derived from ethylene oxide per hydroxyl group of the polyol and are largely completely esterified with largely saturated C 17 -C 24 -fatty acids.
  • Ci7-C2 4 fatty acids esterified polyethylene glycols having molecular weights of about 350 to 1,000 g / mol.
  • Examples for special suitable polyoxyalkylene compounds are stearic and especially behenic acid esterified polyethylene glycols having molecular weights between 350 and 800 g / mol; Neopentyl glycol 14-ethylene oxide distearate (with 14 mol
  • the mixing ratio between the cold additives according to the invention and the other cold flow improvers IV, V, VI and VII is generally between 50: 1 and 1: 1, preferably between 10: 1 and 2: 1 by weight, based on the weights (A + B ): (IV, V, VI and VII).
  • the inventive cold additives improve in particular the
  • middle distillates which are obtained by distillation of crude oil and boiling in the range of about 150 to 410 ° C and in particular in the range of about 170 to 380 ° C or predominantly consist of these, such as kerosene, jet fuel, diesel and heating oil.
  • middle distillates typically contain about 5 to 50 wt .-%, such as about 10 to 35 wt .-% n-paraffins, of which the longer-chain crystallize on cooling and can affect the flowability of the middle distillate.
  • the cold additives according to the invention are particularly advantageous in middle distillates with a high content of cold-critical constituents with an n-alkyl chain with one
  • C chain length of 16 and more C atoms include, for example, n-paraffins of fossil origin, but also n-paraffins obtained by hydrogenation or co-hydrogenation of animal and / or vegetable fats and esters of saturated fatty acids with lower alcohols such as methanol or ethanol.
  • n-paraffins of fossil origin but also n-paraffins obtained by hydrogenation or co-hydrogenation of animal and / or vegetable fats and esters of saturated fatty acids with lower alcohols such as methanol or ethanol.
  • middle distillates with a content of more than 4 wt .-% and especially with 6 to 20 wt .-%, such as with 7 to 15 wt .-% of these cold-critical constituents, the cold additives of the invention have proven particularly useful. Particularly advantageous are the inventive
  • Refrigeration additives continue to be present in oils containing only a very small proportion of very long-chain n-paraffins containing 28 or more carbon atoms that are considered natural
  • the cold additives according to the invention have proven particularly useful in oils which contain less than 1% by weight and especially less than 0.5% by weight, for example less than 0.3% by weight of long-chain n-paraffins with 28 or more C Contain atoms.
  • Special advantages of the inventive cold additives in particular in such oils containing a high content of cold-critical constituents with an n-alkyl chain having 16 or more carbon atoms and at the same time a very small proportion of very long-chain n-paraffins with 28 or more carbon atoms The content of n-paraffins and optionally further cold-critical components ⁇ such as Fettkladyiestern is usually means
  • compositions according to the invention are furthermore particularly advantageous in low boiling end middle distillates, ie in middle distillates which have 90% distillation points below 360 ° C., in particular 350 ° C. and in special cases below 340 ° C. and further in such middle distillates, the boiling ranges have between 20 and 90% distillation volume of less than 120 ° C and in particular of less than 110 ° C.
  • the middle distillates may also contain minor amounts, for example up to 40% by volume, preferably 1 to 20% by volume, especially 2 to 15, for example 3 to 10% by volume of the oils of animal and / or vegetable origin described in more detail below like for example
  • the middle distillates contain no residues from the distillation of mineral oils such as residues from atmospheric distillation and / or vacuum distillation.
  • the cold additives of the invention are also for improving the low-temperature properties of fuels based on renewable raw materials
  • Biofuels are understood as meaning oils derived from animal and preferably from vegetable material or both, as well as derivatives thereof, which can be used as fuel and especially as diesel or fuel oil. These are in particular
  • Triglycerides of fatty acids having 10 to 24 carbon atoms and the fatty acid esters of lower alcohols such as methanol or ethanol obtainable by transesterification are Triglycerides of fatty acids having 10 to 24 carbon atoms and the fatty acid esters of lower alcohols such as methanol or ethanol obtainable by transesterification.
  • biofuels examples include rapeseed oil, coriander oil, soybean oil,
  • Cottonseed oil sunflower oil, castor oil, olive oil, peanut oil, corn oil, almond oil, palm kernel oil, coconut oil, mustard seed oil, beef tallow, bone oil,
  • Fish oils and used cooking oils include oils derived from wheat, jute, sesame, shea tree, arachis oil and linseed oil.
  • the fatty acid alkyl esters also referred to as biodiesel, can be derived from these oils by methods known in the art.
  • Rapeseed oil which is a mixture of glycerol esterified fatty acids, is preferred because it is available in large quantities and is readily available by squeezing rapeseed.
  • sunflower, palm and soybeans and their mixtures with rapeseed oil are preferred.
  • Particularly suitable as biofuels are lower alkyl esters of fatty acids.
  • commercially available mixtures of the ethyl, propyl, butyl and especially methyl esters of fatty acids having 14 to 22 carbon atoms for example of lauric acid, myristic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, elaidic acid, petroselinic acid, ricinoleic acid,
  • esters have an iodine value of from 50 to 50 and in particular from 90 to 125.
  • Mixtures with particularly advantageous properties are those which are predominantly, i. H. to contain at least 50 wt .-% of methyl esters of fatty acids having 16 to 22 carbon atoms and 1, 2 or 3 double bonds.
  • the preferred lower alkyl esters of fatty acids are the methyl esters of oleic, linoleic, linolenic and
  • the cold additives of the invention can be used alone or together with other co-additives, for. B. with others
  • pour point depressants or dewaxing aids with detergents, antioxidants, cetane improvers, dehazers, demulsifiers, dispersants, defoamers, dyes, corrosion inhibitors, lubricity additives,
  • Hydroxyl numbers were determined after reaction of the free OH groups of the polymers with isocyanate by means of 1 H-NMR spectroscopy by quantitative determination of the urethane formed. The values given refer to the solvent-free polymers. The molecular weights were determined by means of lipophilic
  • A1 Copolymer of equimolar C2o-24-alkenyl succinic anhydride (prepared by thermal condensation of maleic anhydride with technical C 2 o-24-olefin containing as main constituents 43% C 2 O, 35% C22 and 17% C24 olefin, 90 % ⁇ -olefins and 7.5% linear internal olefins) and glycerol.
  • the reactants were as a 50% solution in Shellsol AB (higher boiling aromatic solvent mixture) under
  • the acid value of the polymer was 6.5 mg KOH / g, the hydroxyl value was 195 mg KOH / g and the weight-average molecular weight was 8,700 g / mol.
  • A3) In analogy to Example A1) produced copolymer of equimolar
  • the acid number of the polymer was 15 mg KOH / g, the hydroxyl number 6 mg KOH / g and the weight average molecular weight 8,300 g / mol (comparative example).
  • Acid number of the polymer was 9 mg KOH / g, the hydroxyl number
  • Solvesso ® 150 high-boiling aromatic mixture (about 98% aromatics, 0.7% naphthalene, boiling range 175 - 205 ° C, flash point 65 ° C)
  • solvent-based components contained in the polymers are solvents! C).

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Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Kälteadditive für Mitteldestillate, enthaltend A) mindestens ein Hydroxylgruppen tragendes Kammpolymer, das durch Polykondensation eines Polyols, welches zwei primäre OH-Gruppen und mindestens eine sekundäre OH-Gruppe enthält, mit einer Dicarbonsäure oder deren Anhydrid oder deren Ester, welche einen C16- bis C40-Alkylrest oder einen C16- bis C40-Alkenylrest trägt, herstellbar ist, wobei die OH-Zahl des Kammpolymers mindestens 40 mg KOH/g beträgt, B) mindestens ein Copolymer aus Ethylen und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Ester und C) mindestens ein organisches Lösemittel.

Description

Beschreibung
Multifunktionelle Additive mit verbesserter Fließfähigkeit Die vorliegende Erfindung betrifft Kälteadditive für Mitteldestillate, die eine verbesserte Handhabbarkeit bei niedrigen Temperaturen aufweisen, sowie ihre Verwendung zur Verbesserung von Kälteeigenschaften und Schmierwirkung von Mitteldestillaten, sowie die entsprechenden Mitteldestillate. Im Zuge abnehmender Welterdölreserven werden immer schwerere und damit paraffinreichere Rohöle gefördert und verarbeitet, die folglich auch zu
paraffinreicheren Brennstoffölen führen. Die insbesondere in Rohölen und
Mitteldestillaten wie Gasöl, Diesel und Heizöl enthaltenen Paraffine können bei Erniedrigung der Temperatur des Öls auskristallisieren und unter Einschluss von Öl agglomerieren. Durch diese Kristallisation und Agglomeration kann es vor allem im Winter zu Verstopfungen der Filter in Motoren und Feuerungsanlagen kommen, wodurch eine sichere Dosierung der Brennstoffe verhindert wird und unter
Umständen eine völlige Unterbrechung der Kraftstoff- bzw. Heizmittelzufuhr eintreten kann. Dabei reichen üblicherweise schon 0,1 bis 0,3 Gew.-% an auskristallisierten Paraffinen im Öl aus, um Kraftstofffilter zu blockieren. Die Paraffinproblematik wird zudem durch die aus Umweltschutzgründen zwecks Absenkung des Schwefelgehalts vorzunehmende hydrierende Entschwefelung von Brennstoffölen verschärft, die zu einem erhöhten Anteil an kältekritischen Paraffinen und zu einem erniedrigten Anteil an die Löslichkeit von Paraffinen verbessernden mono- und polyzyklischer Aromaten im Brennstofföl führt.
Zur Verbesserung der Kaltfließeigenschaften werden Mitteldestillaten oftmals chemische Additive, so genannte Kaltfließverbesserer bzw. Fließverbesserer zugesetzt, die Kristallstruktur und Agglomerationsneigung der ausfallenden Paraffine modifizieren, so dass sich die so additivierten öle noch bei
Temperaturen pumpen bzw. verwenden lassen, die oft mehr als 20 °C tiefer liegen als bei nicht additivierten Ölen. Als Kaltfließverbesserer werden üblicherweise öllösliche Copolymere aus Ethylen und ungesättigten Estern verwendet. So setzt man beispielsweise gemäß DE-A-11 47 799 Erdöldestillat-Treib- bzw. -Brennstoffen mit einem Siedebereich zwischen etwa 120 und 400 °C öllösliche Mischpolymerisate aus Ethylen und Vinylacetat mit einem Molekulargewicht zwischen etwa 1.000 und 3.000 zu. Bevorzugt werden Mischpolymerisate, die etwa 60 bis 99 Gew.-% Ethylen und etwa 1 bis 40 Gew.-% Vinylacetat enthalten.
Für die Additivierung von Mitteldestillaten mit einem hohen Gehalt an
insbesondere längerkettigen Paraffinen werden diese Copolymere aus Ethylen und ungesättigten Estern oftmals zusammen mit Kammpolymeren eingesetzt. Unter Kammpolymeren wird eine spezielle Form der verzweigten Makromoleküle verstanden, die an einer linearen Hauptkette in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen längere, untereinander mehr oder weniger gleich lange
Alkylseitenketten tragen. Oftmals werden beim gemeinsamen Einsatz von
Copolymeren aus Ethylen und ungesättigten Estern mit Kammpolymeren synergistisch verstärkte Wirksamkeiten als Kälteadditive berichtet, die vermutlich auf einer die Paraffinkristallisation nukleierenden Funktion dieser Kammpolymere beruhen. Diese treten insbesondere beim Einsatz von Kammpolymeren mit sehr langen Seitenketten auf.
US-3447 916 offenbart Kondensationspolymere aus
Alkenylbernsteinsäureanhydriden, Polyolen und Fettsäuren zur Absenkung des Pour Points von Kohlenwasserstoffölen. Bei diesen Polymeren sind die
Hydroxylgruppen des Polyols weitestgehend vollständig verestert. Die Schrift gibt keine Hinweise auf die gemeinsame Verwendung mit weiteren Additiven.
DE-A-19 20 849 offenbart Kondensationspolymere aus
Alkenylbernsteinsäureanhydriden, Polyolen mit mindestens 4 OH-Gruppen und Fettsäuren zur Absenkung des Pour Points von Kohlenwasserstoffölen. Bevorzugt wird die Stöchiometrie der für die Kondensation eingesetzten Reaktanden so gewählt, dass die Molzahl an OH-Gruppen und Carboxylgruppen gleich ist, es also im Wesentlichen zu einer vollständigen Veresterung kommt. Durch den Einsatz mehrwertiger Alkohole zeigen diese Polymere gemäß den Angaben der Offenlegung eine den Additiven der US-3 447 916 überlegene Wirksamkeit. Auch diese Schrift gibt keine Hinweise auf die gemeinsame Verwendung mit weiteren Additiven. DE-A-24 51 047 offenbart leichte, niedrig viskose Destillatbrennstofföle, die keine Rückstände enthalten und mit Ethylen-Copolymeren sowie Kammpolymeren mit Ci8-C44-Seitenketten additiviert sind. Als Kammpolymere werden unter anderem Polyester aus Alk(en)ylbernsteinsäureanhydrid mit einem Ci6-C44-Alk(en)ylrest, einem Polyol mit 2-6 OH-Gruppen und einer C2o-C44-Monocarbonsäure eingesetzt. Die drei Komponenten des Polyesters werden bevorzugt in equimolaren Mengen kondensiert, so dass es zu einer im Wesentlichen vollständigen Veresterung von OH- wie auch COOH-Gruppen kommt. Beispielhaft belegt (Polymer G) ist ein Polykondensat aus equimolaren Mengen an C22-28-Alkenylbernsteinsäureanhydrid, Trimethylolpropan und C2o-22-Fettsäuren.
US-A-2008/0295397 offenbart Additive zur Absenkung des Pour Points von Dieselölen, die Polyglycerinester und gegebenenfalls weitere Pour Point
Depressanten wie beispielsweise Ethylen-Vinylester-Copolymere enthalten. Die Hydroxylgruppen des Polyglycerins können ganz oder teilweise verestert sein. Derartige Polyolpartialester haben ausgeprägte Emulgiereigenschaften und sind daher in Kraftstoffen unerwünscht.
Für die Verbesserung der Kälteeigenschaften von Mitteldestillaten eingesetzte Additivkombinationen von Copolymeren aus Ethyien und ungesättigten Estern und Kammpolymeren werden, um ihre Handhabbarkeit zu verbessern, üblicherweise als Konzentrate in organischen Lösemitteln eingesetzt. Dabei ist es insbesondere für die Verwendung derartiger Additivkonzentrate an abgelegenen Orten, an denen oftmals keine Möglichkeit zur Erwärmung der Additivkonzentrate existiert, wichtig, dass diese bei möglichst niedriger Temperatur fließfähig und in ebenfalls kalte Brennstofföle einmischbar bleiben. Zugleich soll aber auch die
Wirkstoffkonzentration in den Konzentraten möglichst hoch sein, um das Volumen der zu transportierenden und zu bevorratenden Additivkonzentrate so gering wie möglich zu halten. Die durch Polykondensation hergestellten Kammpolymere des Standes der Technik zeigen als Konzentrate in organischen Lösemitteln wie auch in
Abmischung mit Copolymeren aus Ethylen und ungesättigten Estern in
organischen Lösemitteln oftmals vergleichsweise hohe Eigenstockpunkte von teilweise über 20 °C. An Tankstellen wie auch in abgelegenen Gebieten wie beispielsweise im Gebirge oder in arktischen Gebieten ist es jedoch oft nicht möglich, die Additivkonzentrate geheizt zu lagern. Eine Verdünnung der Additive ist aus logistischen Gründen unerwünscht, da dann die zu transportierenden und zu lagernden Volumina stark ansteigen.
Folglich besteht ein Bedarf an hoch wirksamen und auch bei niedrigen
Umgebungstemperaturen problemlos handhabbaren Kälteadditiven für
Mitteldestillate, die deren Kaltfließeigenschaften mit möglichst geringen
Dosierraten verbessern. Diese Additive sollen auch bei niedrigen Temperaturen fließfähig und leicht im zu additivierenden Mitteldestillat löslich sein. Zudem sollen sie die Filtrierbarkeit der additivierten Mitteldestillate nicht oder zumindest so wenig wie möglich beeinträchtigen. Weiterhin sollen sie insbesondere in schwefelreduzierten bzw. schwefelfreien Mitteldestillaten die Schmierfähigkeit verbessern.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Additivkombinationen, die Lösungen von Copolymeren aus Ethylen und ungesättigten Estern sowie spezielle
Polykondensate aus linearen C16-C4o-Alkylreste bzw. Ci6-C4o-Alkenylreste tragenden Dicarbonsäuren oder Dicarbonsäureanhydriden und Polyolen mit zwei primären und mindestens einer sekundären OH-Gruppe in organischen
Lösemitteln enthalten, auch bei niedrigen Temperaturen von unter 10 °C, oftmals unter 0 °C teilweise unter -10 °C wie beispielsweise unter -20 °C in konzentrierter Form fließfähig und gut in Mitteldestillaten löslich sind. Zudem haben sie hervorragende Eigenschaften als Kaltfließverbesserer ohne die Filtrierbarkeit der mit ihnen additivierten öle zu beeinträchtigen. Bei der Synthese dieser
Polykondensate kommt es trotz des Verzichts auf die im Stand der Technik üblicherweise für die Veresterung zusätzlich eingesetzten Fettsäuren überraschenderweise nicht bzw. nur in einem für die Verwendung unerheblichen Ausmaß zur Bildung vernetzter, hochmolekularer Strukturen, die im additivierten Öl zur Beeinträchtigung der Filtrierbarkeit führen. Weiterhin vermögen diese Additivkombinationen die Schmiereigenschaften schwefelarmer Öle zu
verbessern.
Gegenstand der Erfindung sind Kälteadditive für Mitteldestillate, enthaltend
A) mindestens ein Hydroxylgruppen tragendes Kammpolymer, das durch
Polykondensation eines Polyols, welches zwei primäre OH-Gruppen und mindestens eine sekundäre OH-Gruppe enthält, mit einer Dicarbonsäure oder deren Anhydrid oder deren Ester, welche einen Gi6- bis C4o-Alkylrest oder einen C16- bis C4o-Alkenylrest trägt, herstellbar ist, wobei die OH-Zahl des Kammpolymers mindestens 40 mg KOH/g beträgt,
B) mindestens ein Copolymer aus Ethylen und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Ester und
C) mindestens ein organisches Lösemittel.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Kaltfließeigenschaften von Brennstoffölen, indem einem Mitteldestillat ein Additiv zugesetzt wird, das
A) mindestens ein Hydroxylgruppen tragendes Kammpolymer, das durch Polykondensation eines Polyols, welches zwei primäre OH-Gruppen und mindestens eine sekundäre OH-Gruppe enthält, mit einer Dicarbonsäure oder deren Anhydrid oder deren Ester, welche einen Gi6- bis C4o-Alkylrest oder einen Ci6- bis C4o-Alkenylrest trägt, herstellbar ist, wobei die OH-Zahl des Polymers mindestens 40 mg KOH/g beträgt,
B) mindestens ein Copolymer aus Ethylen und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Ester und
C) mindestens ein organisches Lösemittel
enthält. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Schmierfähigkeit von Brennstoffölen, indem einem Mitteldestillat mit einem
Schwefelgehalt von weniger als 0,05 Gew.-% ein Additiv zugesetzt wird, das
A) mindestens ein Hydroxylgruppen tragendes Kammpolymer, das durch
Polykondensation eines Polyols, welches zwei primäre OH-Gruppen und mindestens eine sekundäre OH-Gruppe enthält, mit einer Dicarbonsäure oder deren Anhydrid oder deren Ester, welche einen Ci6- bis C4o-Alkylrest oder einen Ci6- bis C4o-Alkenylrest trägt, herstellbar ist, wobei die OH-Zahl des Polymers mindestens 40 mg KOH/g beträgt,
B) mindestens ein Copolymer aus Ethylen und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Ester und
C) mindestens ein organisches Lösemittel
enthält. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Brennstofföle, enthaltend ein
Mitteldestillat und ein Kälteadditiv, das
A) mindestens ein Hydroxylgruppen tragendes Kammpolymer, das durch
Polykondensation eines Polyols, welches zwei primäre OH-Gruppen und mindestens eine sekundäre OH-Gruppe enthält, mit einer Dicarbonsäure oder deren Anhydrid oder deren Ester, welche einen Ci6- bis C4o-Alkylrest oder einen C-|6- bis C4o-Alkenylrest trägt, herstellbar ist, wobei die OH-Zahl des Polymers mindestens 40 mg KOH/g beträgt,
B) mindestens ein Copolymer aus Ethylen und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Ester und
C) mindestens ein organisches Lösemittel
umfasst.
Das Hydroxylgruppen tragende Kammpolymer A wird im Allgemeinen durch die Polykondensation einer einen C16- bis C4o-Alkylrest oder -Alkenylrest, im Weiteren gemeinsam auch als Ci6-C4o-Alk(en)ylrest bezeichnet, tragenden Dicarbonsäure mit den primären Hydroxylgruppen des Polyols erhalten. Es ist bevorzugt, dass die sekundären OH-Gruppen im Wesentlichen unverestert bleiben. Die bevorzugte Struktur des Hydroxylgruppen tragenden Kammpolymers A kann also
beispielsweise entsprechend Formel A1 dargestellt werden:
Figure imgf000008_0001
worin
einer der Reste R1 bis R4 für einen linearen Ci6-C40-Alkyl- oder Alkenylrest und
die übrigen der Reste R1 bis R4 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 3 C-Atomen,
R5 für eine C-C-Bindung oder einen Alkylenrest mit 1 bis 6 C-Atomen,
R16 für eine mindestens eine Hydroxylgruppe tragende
Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen,
n für eine Zahl von 1 bis 100,
m für eine Zahl von 3 bis 250,
p für 0 oder 1 , und
q für 0 oder 1 stehen,
Bevorzugte, zur Herstellung der Hydroxylgruppen tragenden Kammpolymere A) geeignete Ci6-C4o-Alkyl- und/oder Alkenylreste tragende Dicarbonsäuren entsprechen der allgemeinen Formel 1
R R3
HOOC— C— R5— C— COOH (1 )
Figure imgf000008_0002
worin
einer der Reste R1 bis R4 für einen linearen Ci6-C4o-Alkyl- oder Alkenylrest und die übrigen der Reste R1 bis R4 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 3 C-Atomen und
R5 für eine C-C-Bindung oder einen Alkylenrest mit 1 bis 6 C-Atomen steht. Besonders bevorzugt steht einer der Reste R1 bis R4 für einen linearen C16-C40- Alkyl- oder Alkenylrest, einer für eine Methylgruppe und die restlichen für
Wasserstoff. In einer speziellen Ausführungsform steht einer der Reste R1 bis R4 für einen linearen Ci6-C40-Alkyl- oder Alkenylrest und die übrigen für Wasserstoff. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform steht R5 für eine
C-C-Einfachbindung. Insbesondere steht einer der Reste R1 bis R4 für einen linearen Ci6-C40-Alkyl- oder Alkenylrest, die übrigen Reste R bis R4 für
Wasserstoff und R5 für eine C-C-Einfachbindung.
Die Herstellung der Alkyl- und/oder Alkenylreste tragenden Dicarbonsäuren bzw. deren Anhydride kann nach bekannten Verfahren erfolgen. So können sie beispielsweise durch Erhitzen von ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren mit Olefinen („En-Reaktion") oder mit Chloralkanen hergestellt werden. Bevorzugt ist die thermische Addition von Olefinen an ethylenisch ungesättigte Dicarbonsäuren, die üblicherweise bei Temperaturen zwischen 100 und 250 °C durchgeführt wird. Die dabei entstehenden Alkenylreste tragenden Dicarbonsäuren und
Dicarbonsäureanhydride können zu Alkylreste tragenden Dicarbonsäuren und Dicarbonsäureanhydriden hydriert werden. Für die Umsetzung mit Olefinen bevorzugte Dicarbonsäuren und deren Anhydride sind Maleinsäure und besonders bevorzugt Maleinsäureanhydrid. Weiterhin geeignet sind Itaconsäure,
Citraconsäure und deren Anhydride sowie die Ester vorgenannter Säuren, insbesondere solche mit niederen C-i-Ce-Alkoholen wie beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol.
Für die Herstellung der Alkylreste tragenden Dicarbonsäuren bzw. ihrer Anhydride werden bevorzugt lineare Olefine mit 16 bis 40 C-Atomen und speziell mit 18 bis 36 C-Atomen wie beispielsweise mit 19 bis 32 C-Atomen eingesetzt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Mischungen von Olefinen mit unterschiedlichen Kettenlängen eingesetzt. Bevorzugt werden Mischungen von Olefinen und insbesondere von α-Olefinen mit 18 bis 36 C-Atomen eingesetzt wie beispielsweise Mischungen im Bereich C20-C22. C20-C24, C24-C28, C26-C28, C30-C36. Diese Olefine können auch untergeordnete Anteile an kürzer- und/oder
längerkettigen Olefinen enthalten, bevorzugt jedoch nicht mehr als 10 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 0,1 bis 5 Gew.-%. Bevorzugte Olefine haben eine lineare oder zumindest weitgehend lineare Alkylkette. Unter linear
beziehungsweise weitgehend linear wird verstanden, dass mindestens
50 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 99 Gew.-%, insbesondere 75 bis 95 Gew.-% wie beispielsweise 80 bis 90 Gew.-% der Olefine einen linearen Anteil mit 16 bis 40 C-Atomen aufweisen. Als Olefine sind bevorzugt technische Alkenmischungen geeignet. Diese enthalten bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 60 bis 99 Gew.-% und insbesondere 70 bis 95 Gew.-% wie beispielsweise 75 bis 90 Gew.-% endständige Doppelbindungen (α-Olefine). Daneben können sie bis zu 50 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 40 Gew.- und insbesondere 5 bis 30 Gew.-% wie beispielsweise 10 bis 25 Gew.-% Olefine mit interner Doppelbindung wie beispielsweise mit Vinyliden-Doppelbindungen mit dem Strukturelement
R17-CH=C(CH3)2, wobei R17 für einen Alkylrest mit 12 bis 36 C-Atomen und speziell mit 14 bis 32 C-Atomen wie beispielsweise mit 15 bis 28 C-Atomen steht, enthalten. Weiterhin können untergeordnete Mengen technisch bedingter
Nebenkomponenten wie beispielsweise Paraffine zugegen sein, bevorzugt jedoch nicht mehr als 5 Gew.-%. Besonders bevorzugt sind Olefingemische, die mindestens 75 Gew.-% an linearen α-Olefinen mit einer C-Kettenlänge im Bereich von C20 bis C24 enthalten. Bevorzugte Hydroxylgruppen tragende Kammpolymere A) sind durch Umsetzung von einen linearen Ci6-C4o-Alkyl- bzw. Alkenylrest tragenden Alkyl- bzw.
Alkenylbernsteinsäuren und/oder deren Anhydriden mit Polyolen, die zwei primäre und mindestens eine sekundäre Hydroxylgruppe tragen, herstellbar. Bevorzugte Polyole sind Glycerin, Poly(glycerin) und deren Mischungen. Unter Poly(glycerin) werden insbesondere vom Glycerin durch Polykondensation ableitbare Strukturen verstanden. Der Kondensationsgrad erfindungsgemäß bevorzugter Poly(glycerine) liegt zwischen 2 und 50, besonders bevorzugt zwischen 3 und 25 und insbesondere zwischen 4 und 20 wie beispielsweise zwischen 5 und 15. Die Herstellung von Poly(glycerin) ist im Stand der Technik bekannt. Sie kann beispielsweise über Anlagerung von 2,3-Epoxy-1-propanol (Glycid) an Glycerin erfolgen. Des Weiteren kann die Herstellung des
Poly(glycerins) durch an sich bekannte Polykondensation von Glycerin erfolgen. Die Reaktionstemperatur liegt bei der Polykondensation im Allgemeinen zwischen 150 und 300 °C, vorzugsweise zwischen 200 und 250 °C. Die Polykondensation wird normalerweise bei Atmosphärendruck durchgeführt. Als katalysierende Säuren sind beispielsweise HCl, H2SO4, organische Sulfonsäuren oder H3PO4 zu nennen, als Basen beispielsweise NaOH oder KOH. Die Katalysatoren werden dem Reaktionsgemisch bevorzugt in Mengen von 0,01 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Reaktionsgemischs zugesetzt. Die Polykondensation kann lösemittelfrei wie auch in Gegenwart von Lösemittel durchgeführt werden. Sofern die Polykondensation in Gegenwart von Lösemittel erfolgt, beträgt dessen Anteil am Reaktionsgemisch bevorzugt 0,1 bis 70 Gew.-% wie beispielsweise 10 bis 60 Gew.-%. Bevorzugte Lösemitte! sind die auch als Komponente C) für das Additivgemisch eingesetzten Lösemittel. Die Polykondensation nimmt im Allgemeinen 3 bis 10 Stunden in Anspruch. Die Umsetzung der Alkylreste tragenden Dicarbonsäuren, deren Anhydride bzw. ihrer Ester mit dem Polyol erfolgt bevorzugt im molaren Verhältnis von 1 : 2 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im molaren Verhältnis von 1 : 1 ,5 bis 1,5 : 1 und speziell im molaren Verhältnis von 1 : ,2 bis 1 ,2 : 1 wie beispielsweise equimolar. Besonders bevorzugt erfolgt die Umsetzung mit einem Überschuss an Polyol. Dabei haben sich molare Überschüsse von 1 bis 10 mol-% und speziell 1 ,5 bis 5 mol-% bezogen auf die Menge an eingesetzter Dicarbonsäure besonders bewährt. Die Kondensation erfolgt bevorzugt durch Erhitzen von C16-C4o-alkyl- oder alkenylsubstituierter Dicarbonsäure oder deren Anhydrid bzw. Ester mit dem Polyol auf Temperaturen oberhalb 100 °C und vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 120 und 320 °C wie beispielsweise auf Temperaturen zwischen 150 und 290 °C. Zur Einstellung des für die Wirksamkeit wichtigen Molekulargewichts der Kammpolymere A) ist üblicherweise die Entfernung von Reaktionswasser bzw. -alkohol erforderlich, was beispielsweise durch destillative Abtrennung erfolgen kann. Auch die azeotrope Abtrennung mittels geeigneter organischer Lösemittel ist dafür geeignet. Zur Beschleunigung der Polykondensation hat es sich oftmals bewährt, dem Reaktionsgemisch Katalysatoren zuzusetzen. Als Katalysatoren sind dabei bekannte saure, basische wie auch metallorganische Verbindungen geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden im Reaktionsgemisch zur
Einstellung des Molekulargewichts untergeordnete Mengen der Alk(en)ylreste tragenden Dicarbonsäuren, deren Anhydride bzw. ihrer Ester durch C bis
C-ie-Monocarbonsäuren, bevorzugt C2- bis Ci6-Monocarbonsäuren und speziell C3- bis Cu-Monocarbonsäuren wie beispielsweise C4- bis C-12-Monocarbonsäuren ersetzt. Dabei werden jedoch höchstens 20 mol-% und bevorzugt 0,1 bis
10 mol-% wie beispielsweise 0,5 bis 5 mol-% der Alk(en)ylreste tragenden
Dicarbonsäuren, deren Anhydride bzw. ihrer Ester durch eine oder mehrere Monocarbonsäuren ersetzt. Weiterhin können untergeordnete Mengen wie beispielsweise bis zu 10 rno!-% und insbesondere 0,01 bis 5 mol-% der
Alk(en)ylbernsteinsäuren bzw. ihrer Anhydride auch durch weitere Dicarbonsäuren wie beispielsweise Bernsteinsäure, Glutarsäure, Maleinsäure und/oder
Fumarsäure ersetzt werden. Besonders bevorzugt werden die Hydroxylgruppen tragenden Kammpolymere A) in Abwesenheit von Monocarbonsäuren hergestellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden im Reaktionsgemisch zur Einstellung des Molekulargewichts untergeordnete Mengen des Polyols durch Ci. bis C-30-Monoalkohole, bevorzugt C2- bis C24-Monoalkohole und speziell C3- bis C-18-Monoalkohole wie beispielsweise C4- bis Ci2-Monoalkohole ersetzt. Bevorzugt werden dabei höchstens 20 mol-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 10 mol-% wie beispielsweise 0,5 bis 5 mol-% des Polyols durch einen oder mehrere
Monoalkohole ersetzt. Besonders bevorzugt werden die Hydroxylgruppen tragenden Kammpolymere A) in Abwesenheit von Monoalkoholen hergestellt. Weiterhin kann das zwei primäre und mindestens eine sekundäre Hydroxylgruppe tragende Polyol auch zu untergeordneten Mengen von bis zu 10 mol-% wie beispielsweise 0,01 bis 5 mol-% durch ein oder mehrere Diole ersetzt werden. Bevorzugt sind dabei Diole wie beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol und/oder Neopentylglykol. Besonders bevorzugt werden die Hydroxylgruppen tragenden Kammpolymere A) in Abwesenheit von Diolen hergestellt.
Der mittlere Kondensationsgrad der erfindungsgemäßen Hydroxylgruppen tragenden Kammpolymere A) liegt bevorzugt zwischen 4 und 200, besonders bevorzugt zwischen 5 und 150 und speziell zwischen 7 und 100 wie
beispielsweise zwischen 10 und 50 repetetierenden Einheiten aus Dicarbonsäure und Polyol. Das mittels GPC in THF gegen Polyethylenglykol)-Standards bestimmte gewichtsmittlere Molekulargewicht Mw der Hydroxylgruppen tragenden Kammpolymere A) liegt bevorzugt zwischen 1.500 und 100.000 g/mol und insbesondere zwischen 2.500 und 50.000 g/mol wie beispielsweise zwischen 4.000 und 20.000 g/mol.
Bevorzugt ist die Säurezahl der Hydroxylgruppen tragenden Kammpolymere A) kleiner als 40 mg KOH/g und besonders bevorzugt kleiner als 30 mg KOH/g wie beispielsweise kleiner als 20 mg KOH/g. Die Säurezahl kann beispielsweise durch Titration des Polymers mit alkoholischer Tetra-n-butylammoniumhydroxidlösung in Xylol / Isopropanol bestimmt werden. Weiterhin bevorzugt liegt die Hydroxylzahl der Kammpolymere A) zwischen 45 und 500 mg KOH/g, besonders bevorzugt zwischen 50 und 300 mg KOH/g und insbesondere zwischen 60 und
250 mg KOH/g. Die Hydroxylzahl kann nach Umsetzung der freien OH-Gruppen mit Isocyanat mittels 1H-NMR-Spektroskopie durch quantitative Bestimmung des gebildeten Urethans ermittelt werden. Bevorzugte Copolymere aus Ethylen und olefinisch ungesättigten Estern B) sind insbesondere solche, die neben Ethylen 8 bis 21 mol-% und insbesondere 10 bis 19 mol-% olefinisch ungesättigte Ester ais Comonomere enthalten.
Bei den olefinisch ungesättigten Estern handelt es sich vorzugsweise um
Vinylester, Acrylester und/oder Methacrylester. Es können ein oder mehrere Ester als Comonomere im Polymer enthalten sein.
Bei den Vinylestern handelt es sich vorzugsweise um solche der Formel 2 CH2 = CH - OCOR12 (2) worin R12 Ci bis C30-Alkyl, vorzugsweise Ci bis Ci6-Alkyl, speziell C bis Ci2-Alkyl bedeutet. In einer weiteren Ausführungsform können die genannten Alkylgruppen mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen substituiert sein.
Besonders bevorzugte Vinylester leiten sich von sekundären und insbesondere tertiären Carbonsäuren ab, deren Verzweigung sich in alpha-Position zur
Carbonylgruppe befindet. Vorzugsweise steht R12 bei diesen Vinylestern für C4 bis Ci6-Alkyl und speziell für C6- bis Ci2-Alkyl. In einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform steht R12 für einen verzweigten Alkylrest oder einen Neoalkylrest mit 7 bis 11 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 8, 9 oder 10 Kohlenstoffatomen. Geeignete Vinylester umfassen Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat,
Vinylisobutyrat, Vinylhexanoat, Vinylheptanoat, Vinyloctanoat,
Pivaünsäurevinylester, 2-Ethylhexansäurevinylester, Vinyiiaurat, Vinyistearat sowie Versaticsäureester wie Neononansäurevinylester,
Neodecansäurevinylester, Neoundecansäurevinylester. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten diese Ethylen-
Copolymere Vinylacetat und mindestens einen weiteren Vinylester der Formel 2 worin R12 für C4- bis C30-Alkyl, vorzugsweise C4 bis Ci6-Alkyl, speziell C6- bis
Ci2-Alkyl steht. Besonders bevorzugt sind die weiteren Vinylester in alpha-Position verzweigt.
Bei den Acryl- und Methacrylestern, im Folgenden als (Meth)acrylester
zusammengefasst, handelt es sich vorzugsweise um solche der Formel 3
CH2 = CR 3- COOR14 (3) worin
R13 Wasserstoff oder Methyl und R C bis C30-Alkyl, vorzugsweise C4- bis Ci6-Alkyl, speziell C6- bis d2-Alkyl bedeutet.
Geeignete Acrylester umfassen z. B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, n- und iso-Butyl(meth)acrylat, Hexyl-, Octyl-, 2-Ethylhexyl-, Decyl-, Dodecyl-, Tetradecyl-, Hexadecyl-, Octadecyl(meth)acrylat sowie
Mischungen dieser Comonomere. In einer weiteren Ausführungsform können die genannten Alkylgruppen mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen substituiert sein. Ein Beispiel für einen solchen Acrylester ist Hydroxyethylmethacrylat. Die Copolymere B) können neben olefinisch ungesättigten Estern auch weitere olefinisch ungesättigte Verbindungen als Comonomere enthalten. Bevorzugte Comonomere dieser Art sind Alkylvinylether und Alkene.
Bei den Alkylvinylethern handelt es sich vorzugsweise um Verbindungen der Formel 4
CH2 = CH - OR15 (4) worin R15 C bis Cßo-Alkyl, vorzugsweise C4- bis Ci6-Alkyl, speziell C&- bis
Ci2-Alkyl bedeutet. Beispielsweise seien genannt Methylvinylether, Ethylvinylether, iso-Butylvinylether. In einer weiteren Ausführungsform können die genannten Alkylgruppen mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen substituiert sein.
Bei den Alkenen handelt es sich vorzugsweise um einfach ungesättigte
Kohlenwasserstoffe mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen, insbesondere 4 bis
16 Kohlenstoffatomen und speziell 5 bis 12 Kohlenstoffatomen. Geeignete Alkene umfassen Propen, Buten, Isobutylen, Penten, Hexen, 4-Methylpenten, Octen, Diisobutylen sowie Norbornen und seine Derivate wie Methylnorbornen und Vinylnorbornen. In einer weiteren Ausführungsform können die genannten
Alkylgruppen mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen substituiert sein.
Besonders bevorzugt sind Terpolymerisate, die außer Ethylen 3,5 bis 20 mol-%, insbesondere 8 bis 15 mol-% Vinylacetat und 0,1 bis 12 mol-%, insbesondere 0,2 bis 5 mol-% mindestens eines längerkettigen und bevorzugt verzweigten Vinylesters wie beispielsweise 2-Ethylhexansäurevinylester,
Neononansäurevinylester oder Neodecansäurevinylester enthalten, wobei der gesamte Comonomergehalt der Terpolymerisate vorzugsweise zwischen 8,1 und 21 mol-%, insbesondere zwischen 8,2 und 19 mol-% wie beispielsweise zwischen 12 und 18 mol-% liegt. Weitere besonders bevorzugte Copolymere enthalten neben Ethylen und 8 bis 18 mol-% Vinylestern von C2- bis Ci2-Carbonsäuren noch 0,5 bis 10 mol-% Olefine wie Propen, Buten, Isobutylen, Hexen, 4-Methylpenten, Octen, Diisobutylen und/oder Norbomen, wobei der Gesamtcomonomergehalt vorzugsweise zwischen 8,5 und 21 mol-% und insbesondere zwischen 9,0 und 19 mol-% liegt.
Vorzugsweise haben diese Ethylen-Co- und Terpolymere Schmelzviskositäten bei 140 °C von höchstens 5.000 mPas, besonders bevorzugt von 20 bis 2.500 mPas, insbesondere von 30 bis 1.000 mPas, speziell von 50 bis 500 mPas. Die mittels 1H-NMR-Spektroskopie bestimmten Verzweigungsgrade liegen bevorzugt zwischen 1 und 9 CH3/I OO CH2-Gruppen, insbesondere zwischen 2 und
6 CH3/I OO CH2-Gruppen, die nicht aus den Comonomeren stammen. Bevorzugt werden Mischungen aus zwei oder mehr der oben genannten Ethylen- Copolymere eingesetzt. Besonders bevorzugt unterscheiden sich dabei die den Mischungen zu Grunde liegenden Polymere in mindestens einem
Charakteristikum. Beispielsweise können sie unterschiedliche Comonomere enthalten, unterschiedliche Comonomergehalte, Molekulargewichte und/oder Verzweigungsgrade aufweisen. So haben sich beispielsweise Mischungen von Ethylen-Copolymeren mit unterschiedlichen Comonomergehalten besonders bewährt, deren Comonomergehalte sich um mindestens 2 mol-% und
insbesondere mehr als 3 mol-% unterscheiden. Die erfindungsgemäßen Kälteadditive enthalten bevorzugt 25 bis 95 Gew.-% und bevorzugt 28 bis 80 Gew.-% wie beispielsweise 35 bis 70 Gew.-% mindestens eines organischen Lösemittels C). Bevorzugte Lösemittel sind höher siedende, niedrig viskose organische Lösemittel. Bevorzugt enthalten diese Lösemittel nur untergeordnete Mengen an Heteroatomen und speziell bestehen sie nur aus Kohlenwasserstoffen. Weiterhin bevorzugt liegt ihre bei 20 °C gemessene kinematische Viskosität unterhalb 10 mm2/s und insbesondere unterhalb 6 mm2/s. Besonders bevorzugte Lösemittel sind aliphatische und aromatische
Kohlenwasserstoffe sowie deren Mischungen. Als Lösemittel bevorzugte aliphatische Kohlenwasserstoffe haben 9 bis 20 C-Atomen und insbesondere 10 bis 16 C-Atome. Sie können linear, verzweigt und/oder zyklisch sein. Sie können ferner gesättigt oder ungesättigt sein, bevorzugt sind sie gesättigt oder zumindest weitestgehend gesättigt. Als Lösemittel bevorzugte aromatische Kohlenwasserstoffe haben 7 bis 20 C-Atome und insbesondere 8 bis 16 wie beispielsweise 9 bis 13 C-Atome. Bevorzugte aromatische Kohlenwasserstoffe sind mono-, di-, tri- und polyzyklische Aromaten. Diese tragen in einer
bevorzugten Ausführungsform einen oder mehrere wie beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder mehr Substituenten. Bei mehreren Substituenten können diese gleich oder verschieden sein. Bevorzugte Substituenten sind Alkylreste mit 1 bis 20 und insbesondere mit 1 bis 5 C-Atomen wie beispielsweise Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl-, tert.-Pentyl- und Neopentylrest. Beispiele für geeignete Aromaten sind
Alkylbenzole und Alkylnaphthaline. So sind beispielsweise aliphatische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, z. B.
Benzinfraktionen, Kerosin, Decan, Pentadecan, Toluol, Xylol, Ethylbenzol oder kommerzielle Lösemittelgemische wie Solvent Naphtha, Shellsoll® AB,
Solvesso® 150, Solvesso® 200, Exxsol®, ISOPAR®- und Shellsol® D-Typen besonders geeignet. Die angegebenen Lösungsmittelgemische enthalten unterschiedliche Mengen an aliphatischen und/oder aromatischen
Kohlenwasserstoffen. Gegebenenfalls kann das Lösemittel C) auch polare Lösungsvermittler wie z. B. Alkohole, organische Säuren, Ether und/oder Ester organischer Säuren enthalten. Bevorzugte Lösevermittler haben 4 bis
24 C-Atome, besonders bevorzugt 6 bis 18 und insbesondere 8 bis 16 C-Atome. Beispiele für geeignete Lösevermittler sind Butanol, 2-Ethylhexanol, Decanol, iso-Decanol, iso-Tridecanol, Nonylpenol, Benzoesäure, Ölsäure, Dihexylether, Dioctylether, 2-Ethylhexylsäure-butyrat, Octansäureethylester,
Hexansäureethylester, 2-Ethylhexylsäurebutylester und 2-Ethylhexylbutyrat sowie höhere Ether und/oder höhere Ester wie beispielsweise Di-(2-Ethylhexyl)ether, 2-Ethylhexylsäure-2-Ethylhexylester und 2-Ethylhexylstearat. Der Anteil polarer Lösevermittler am Lösemittel C) beträgt bevorzugt 5 bis 80 Gew.-% und insbesondere 10 bis 65 Gew.-%. Neben den auf Mineralölen basierenden Lösemitteln sind auch auf nachwachsenden Rohstoffen basierende Lösemittel, wie z. B. Biodiesel auf Basis von Pflanzenölen und die davon abgeleiteten Methylester, insbesondere Rapsölsäuremethylester, sowie synthetische
Kohlenwasserstoffe, die beispielsweise aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren erhältlich sind, als Lösemittel C) geeignet. Auch Mischungen der genannten Lösemittel sind geeignet.
Die erfindungsgemäßen Kälteadditive enthalten vorzugsweise 1 ,5 bis 73,5, insbesondere 15 bis 70 und speziell 25 bis 60 Gew.-% des Bestandteils B). Die erfindungsgemäßen Kälteadditive enthalten vorzugsweise 0,1 bis 50, insbesondere 0,5 bis 30 und speziell 1 bis 20 Gew.-% des Bestandteils A).
Die erfindungsgemäßen Kälteadditive werden Mitteldestillaten bevorzugt in Mengen von 0,001 bis 1 ,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,002 bis 0,5 Gew.-% wie beispielsweise 0,005 bis 0,2 Gew.-% zugesetzt.
Die erfindungsgemäßen Kälteadditive können zusammen mit einem oder mehreren weiteren Kaltfließverbesserern eingesetzt werden. Bevorzugt werden sie gemeinsam mit einem oder mehreren der Kaltfließverbesserer III) bis VII) eingesetzt:
Als weiterer Kaltfließverbesserer sind öllösliche polare Stickstoffverbindungen (Bestandteil III) geeignet. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um
Umsetzungsprodukte von Fettaminen mit Verbindungen, die eine Acylgruppe enthalten. Bei den bevorzugten Aminen handelt es sich um Verbindungen der Formel NR6R7R8, worin R6, R7 und R8 gleich oder verschieden sein können, und wenigstens eine dieser Gruppen für C8-C36-Alkyl, C6-C36-Cycloalkyl, C8-C36- Alkenyl, insbesondere Ci2-C24-Alkyl, Ci2-C24-Alkenyl oder Cyclohexyl steht, und die übrigen Gruppen entweder Wasserstoff, C-i-C36-Alkyl, C2-C36-Alkenyl,
Cyclohexyl, oder eine Gruppe der Formeln -(Α-0)χ-Ε oder -(CH2)k- YZ
bedeuten, worin A für eine Ethyl- oder Propylgruppe steht, x eine Zahl von 1 bis 50, E = H, C C3o-Alkyl, C5-Ci2-Cycloalkyl oder C6-C3o-Aryl, und k = 2, 3 oder 4 bedeuten, und Y und Z unabhängig voneinander H, Ci-C3o-Alkyl oder -(A-0)x bedeuten. Die Alkyl- und Alkenylreste können linear oder verzweigt sein und bis zu zwei Doppelbindungen enthalten. Bevorzugt sind sie linear und weitgehend gesättigt, das heißt sie haben Jodzahlen von weniger als 75 g^/g, bevorzugt weniger als 60 gl2/g und insbesondere zwischen 1 und 10 gl2/g. Besonders bevorzugt sind sekundäre Fettamine, in denen zwei der Gruppen R6, R7 und R8 für C8-C36-Alkyl, C6-C36-Cycloalkyl, C8-C36-Alkenyl, insbesondere für Ci2-C24-Alkyl, C-i2-C24-Alkenyl oder Cyclohexyl und die dritte für Wasserstoff stehen. Geeignete Fettamine sind beispielsweise Octylamin, Decylamin, Dodecylamin,
Tetradecylamin, Hexadecylamin, Octadecylamin, Eicosylamin, Behenylamin, Didecylamin, Didodecylamin, Ditetradecylamin, Dihexadecylamin,
Dioctadecylamin, Dieicosylamin, Dibehenylamin sowie deren Mischungen.
Speziell enthalten die Amine Kettenschnitte auf Basis natürlicher Rohstoffe wie z.B. Cocosfettamin, Talgfettamin, hydriertes Talgfettamin, Dieocosfettamin, Ditalgfettamin und Di(hydriertes Talgfettamin). Besonders bevorzugte
Aminderivate sind Aminsalze, Imide und/oder Amide wie beispielsweise Amid- Ammoniumsalze sekundärer Fettamine, insbesondere von Dieocosfettamin, Ditalgfettamin und Distearylamin.
Unter Acylgruppe wird hier eine funktionelle Gruppe folgender Formel verstanden:
> C = 0
Für die Umsetzung mit Aminen geeignete Carbonylverbindungen sind sowohl monomere wie auch polymere Verbindungen mit einer oder mehreren
Carboxylgruppen. Bei den monomeren Carbonylverbindungen werden solche mit 2, 3 oder 4 Carbonylgruppen bevorzugt. Sie können auch Heteroatome wie Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff enthalten. Geeignete Carbonsäuren sind beispielsweise Malein-, Fumar-, Croton-, Itacon-, Bernsteinsäure, C1-C40- Alk(en)ylbernsteinsäure, Adipin-, Glutar-, Sebacin-, und Malonsäure sowie Benzoe-, Phthal-, Trimellit- und Pyromellitsäure, Nitrilotriessigsäure,
Ethylendiamintetraessigsäure und deren reaktive Derivate wie beispielsweise Ester, Anhydride und Säurehalogenide. Als polymere Carbonylverbindungen haben sich insbesondere Copolymere ethylenisch ungesättigter Säuren wie beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und
Itaconsäure erwiesen, besonders bevorzugt sind Copolymere des
Maleinsäureanhydrids. Als Comonomere sind solche geeignet, die dem
Copolymer Öllöslichkeit verleihen. Unter öllöslich wird hier verstanden, dass sich das Copolymer nach Umsetzung mit dem Fettamin in praxisrelevanten
Dosierraten rückstandsfrei im zu additivierenden Mitteldestillat löst. Geeignete Comonomere sind beispielsweise Olefine, Alkylester der Acrylsäure und
Methacrylsäure, Alkylvinylester und Alkylvinylether mit jeweils 2 bis 75, bevorzugt 4 bis 40 und insbesondere 8 bis 20 Kohlenstoffatomen im Alkylrest. Bei Olefinen bezieht sich die Kohlenstoffzahl auf den an die Doppelbindung gebundenen Alkylrest. Die Molekulargewichte der polymeren Carbonylverbindungen liegen bevorzugt zwischen 400 und 20.000, besonders bevorzugt zwischen 500 und 10.000 wie beispielsweise zwischen 1.000 und 5.000. Besonders bewährt haben sich öllösliche polare Stickstoffverbindungen, die durch Reaktion aliphatischer oder aromatischer Amine, vorzugsweise langkettiger aliphatischer Amine, mit aliphatischen oder aromatischen Mono-, Di-, Tri- oder Tetracarbonsäuren oder deren Anhydriden erhalten werden (vgl. US-4 211 534). Des gleichen sind Amide und Ammoniumsalze von
Aminoalkylenpolycarbonsäuren wie Nitrilotriessigsäure oder
Ethylendiamintetraessigsäure mit sekundären Aminen als öllösliche polare Stickstoffverbindungen geeignet (vgl. EP-A-0 398 101). Andere öllösliche polare Stickstoffverbindungen sind Copolymere des Maleinsäureanhydrids mit α,β-ungesättigten Verbindungen, die gegebenenfalls mit primären
Monoalkylaminen und/oder aliphatischen Alkoholen umgesetzt werden können (vgl. EP-A-0 154 177, EP-A-0 777 712), die Umsetzungsprodukte von
Alkenylspirobislactonen mit Aminen (vgl. EP-A-0 413 279 B1 ) und nach
EP-A-0 606 055 A2 Umsetzungsprodukte von Terpolymeren auf Basis α,β-ungesättigter Dicarbonsäureanhydride, α,β-ungesättigter Verbindungen und Polyoxyalkylenethern niederer ungesättigter Alkohole.
Das Mischungsverhältnis zwischen den erfindungsgemäßen Kälteadditiven A) und öllöslichen polaren Stickstoffverbindungen als Bestandteil III kann je nach
Anwendungsfall variieren. Bevorzugt enthalten derartige Additivmischungen bezogen auf die Wirkstoffe 0,1 bis 10 Gewichtsteile, bevorzugt 0,2 bis
5 Gewichtsteile mindestens einer öllöslichen polaren Stickstoffverbindung
(Bestandteil III) pro Gewichtsanteil der erfindungsgemäßen Additivkombination aus A) und B).
Andere bevorzugte weitere Kaltfließverbesserer sind Harze aus Alkylreste tragenden Phenolderivaten und Aldehyden als Bestandteil IV. In einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich dabei um Phenol- Formaldehydharze, die Oligo- oder Polymere mit einer repetitiven Struktureinheit der Formel
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worin R 1 für C C2oo-Alkyl oder -Alkenyl, O-R10 oder O-C(O)-R10, R10 für C1-C200- Alkyl oder -Alkenyl und h für eine Zahl von 2 bis 100 steht, enthalten. R10 steht bevorzugt für Ci-C2o-Alkyl oder -Alkenyl und insbesondere für C4-Ci6-Alkyl oder -Alkenyl wie beispielsweise für C6-Ci2-Alkyl oder -Alkenyl. Besonders bevorzugt steht R11 für Ci-C20-Alkyl oder -Alkenyl und insbesondere für C4-C16-Alkyl oder -Alkenyl wie beispielsweise für C6-C12-Alkyl oder -Alkenyl. Bevorzugt steht h für eine Zahl von 2 bis 50 und speziell für eine Zahl von 3 bis 25 wie beispielsweise eine Zahl von 5 bis 15. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei Bestandteil IV um solche Harze, die sich von Alkylphenolen mit ein oder zwei Alkylresten in Ortho- und/oder para-Position zur OH-Gruppe ableiten. Besonders bevorzugt als Ausgangsmaterialien sind dabei Alkylphenole, die am Aromaten mindestens zwei zur Kondensation mit Aldehyden befähigte Wasserstoffatome tragen und insbesondere monoalkylierte Phenole. Besonders bevorzugt befindet sich der Alkylrest in der para-Stellung zur phenolischen OH-Gruppe. Die Alkylreste
(darunter werden für den Bestandteil IV generell Kohlenwasserstoffreste gemäß nachstehender Definition verstanden) können bei den im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Alkylphenol-Aldehyd-Harzen gleich oder verschieden sein, sie können gesättigt oder ungesättigt sein und besitzen 1 - 200, vorzugsweise 1 - 20, insbesondere 4 - 16 wie beispielsweise 6 - 12 Kohlenstoffatome; bevorzugt handelt es sich um n-, iso- und tert.-Butyl-, n- und iso-Pentyl-, n- und iso-Hexyl-, n- und iso-Octyl-, n- und iso-Nonyl-, n- und iso-Decyl-, n- und iso-Dodecyl-, Tetradecyl-, Hexadecyl-, Octadecyl-, Tripropenyl-, Tetrapropenyl-, Poly(propenyl)- und Poly(isobutenyl)reste. In einer bevorzugten Ausführungsform werden zur Herstellung der Alkylphenolharze Mischungen von Alkylphenolen mit
unterschiedlichen Alkylresten eingesetzt. So haben sich beispielsweise Harze auf Basis von Butyphenol einerseits und Octyl-, Nonyl- und/oder Dodecylphenol im molaren Verhältnis von 1 :10 bis 10:1 andererseits besonders bewährt.
Als Bestandteil IV geeignete Harze können auch Struktureinheiten weiterer Phenolanaloga wie Salicylsäure, Hydroxybenzoesäure, Aminophenol sowie deren Derivate wie Ester, Amide und Salze enthalten oder aus ihnen bestehen.
Geeignete Aldehyde für die Herstellung der Harze sind solche mit 1 bis
12 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, 2-Ethylhexanal, Benzaldehyd, Glyoxalsäure sowie deren reaktive Equivalente wie Paraformaldehyd und Trioxan. Besonders bevorzugt ist Formaldehyd in Form von Paraformaldehyd und insbesondere Formalin. Das mittels Gelpermeationschromatographie gegen Poly(styrol)-Standards in THF gemessenes Molekulargewicht geeigneter Harze beträgt bevorzugt
500 - 25.000 g/mol, besonders bevorzugt 800 - 10.000 g/mol und speziell
1.000 - 5.000 g/mol wie beispielsweise 1.500 - 3.000 g/mol. Voraussetzung ist hierbei, dass die Harze zumindest in anwendungsrelevanten Konzentrationen von 0,001 bis 1 Gew.-% öllöslich sind.
Diese Harze sind nach bekannten Verfahren zugänglich, z. B. durch Kondensation der entsprechenden Alkylreste tragenden Phenolderivate mit Formaldehyd.
Als weitere Kaltfließverbesserer sind auch Kammpolymere geeignet. Solche Kammpolymere (Bestandteil V) können beispielsweise durch die Formel
A H G H
C C C C
D E M N beschrieben werden. Darin bedeuten
A R', COOR', OCOR', R"-COOR\ OR';
D H, CH3, A oder R";
E H, A;
G H, R", R"-COOR', einen Arylrest oder einen heterocyclischen Rest;
M H, COOR", OCOR", OR", COOH;
N H, R", COOR", OCOR, einen Arylrest;
R' eine Kohlenwasserstoffkette mit 8 bis 50 Kohlenstoffatomen;
R" eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen;
a eine Zahl zwischen 0,4 und 1 ,0; und
b eine Zahl zwischen 0 und 0,6. Dabei handelt es sich insbesondere um Additionspolymere, die durch radikalische Polymerisation unter C-C-Knüpfung zwischen den Monomeren zugänglich sind. Geeignete Kammpolymere sind beispielsweise Copolymere ethylenisch
ungesättigter Dicarbonsäuren wie Malein- oder Fumarsäure mit anderen ethylenisch ungesättigten Monomeren wie Olefinen oder Vinylestern wie beispielsweise Vinylacetat. Besonders geeignete Olefine sind dabei α-Olefine mit 10 bis 36 C-Atomen und speziell mit 12 bis 24 C-Atomen wie beispielsweise 1-Decen, 1-Dodecen, 1-Tetradecen, 1-Hexadecen, 1-Octadecen und deren Mischungen. Auch längerkettige Olefine auf Basis oligomerisierter C2-C6-Olefine wie beispielsweise Poly(isobutylen) mit hohem Anteil endständiger
Doppelbindungen sind als Comonomere geeignet. Üblicherweise werden diese Copolymere zu mindestens 50 % mit Alkoholen mit 10 bis 22 C-Atomen verestert. Geeignete Alkohole umfassen n-Decan-1-ol, n-Dodecan-1-ol, n-Tetradecan-1-ol, n-Hexadecan-1-ol, n-Octadecan-1-ol, n-Eicosan-1-ol und deren Mischungen. Besonders bevorzugt sind Mischungen aus n-Tetradecan-1-ol und n-Hexadecan- 1-ol. Als Kammpolymere ebenfalls geeignet sind Poly(alkylacrylate),
Poly(alkylmethacrylate) und Poly(alkylvinylether), die sich von Alkoholen mit 12 bis 20 C-Atomen ableiten sowie Poly(vinylester), die sich von Fettsäuren mit 12 bis 20 C-Atomen ableiten.
Ebenfalls als weitere Kaltfließverbesserer geeignet sind Homo- und Copolymere von Olefinen mit 2 bis 30 C-Atomen (Bestandteil VI). Diese können sich direkt von monoethylenisch ungesättigten Monomeren ableiten oder indirekt durch
Hydrierung von Polymeren, die sich von mehrfach ungesättigten Monomeren wie Isopren oder Butadien ableiten, hergestellt werden. Bevorzugte Copolymere enthalten neben Ethylen Struktureinheiten, die sich von α-OIefinen mit 3 bis 24 C-Atomen ableiten und Molekulargewichte von bis zu 120.000 g/mol aufweisen. Bevorzugte α-Olefine sind Propylen, Buten, Isobuten, n-Hexen, Isohexen, n-Octen, Isoocten, n-Decen, Isodecen. Der Comonomergehalt an Olefinen liegt bevorzugt zwischen 15 und 50 mol-%, besonders bevorzugt zwischen 20 und 35 mol-% und speziell zwischen 30 und 45 mol-%. Diese
Copolymeren können auch geringe Mengen, z. B. bis zu 10 mol-% weiterer Comonomere wie z. B. nicht endständige Olefine oder nicht konjugierte Olefine enthalten. Besonders bevorzugt sind Ethylen-Propylen-Copolymere. Weiterhin bevorzugt sind Copolymere verschiedener Olefine mit 5 bis 30 C-Atomen wie beispielsweise Poly(hexen-co-decen). Die Olefinhomo- und Copolymere können nach bekannten Methoden hergestellt werden, z. B. mittels Ziegler- oder
Metallocen-Katalysatoren.
Weitere geeignete Olefincopolymere sind Blockcopolymere, die Blöcke aus olefinisch ungesättigten, aromatischen Monomeren A und Blöcke aus hydrierten Polyolefinen B enthalten. Besonders geeignet sind Blockcopolymere der Struktur (AB)cA und (AB)d, wobei c eine Zahl zwischen 1 und 10 und d eine Zahl zwischen 2 und 10 ist.
Ebenfalls als weitere Kaltfließverbesserer geeignet sind öllösliche
Polyoxyalkylenverbindungen (Bestandteil VII) wie beispielsweise Ester, Ether und Ether/Ester von Polyolen, die mindestens einen Alkylrest mit 2 bis 30 C-Atomen tragen. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die öllöslichen
Polyoxyalkylenverbindungen mindestens 2, wie beispielsweise 3, 4 oder
5 aliphatische Kohlenwasserstoffreste. Bevorzugt besitzen diese Reste
unabhängig voneinander 16 bis 26 C-Atome wie beispielsweise 17 bis
24 C-Atome. Bevorzugt sind diese Reste der öllöslichen
Polyoxyalkylenverbindungen linear. Weiterhin bevorzugt sind sie weitestgehend gesättigt, insbesondere handelt es sich dabei um Alkylreste. Ester sind besonders bevorzugt. Erfindungsgemäß besonders geeignete Polyole sind Polyethylenglykole,
Polypropylenglykole, Polybutylenglykole und deren Mischpolymerisate mit einem Molekulargewicht von ca. 100 bis ca. 5.000 g/mol, vorzugsweise 200 bis
2.000 g/mol. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform leiten sich die öllöslichen Polyoxyalkylenverbindungen von Polyolen mit 3 oder mehr
OH-Gruppen, bevorzugt von Polyolen mit 3 bis etwa 50 OH-Gruppen wie beispielsweise 4 bis 10 OH-Gruppen ab, insbesondere von Neopentylglykol, Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Sorbitan, Pentaerythrit, sowie den daraus durch Kondensation zugänglichen Oligomeren mit 2 bis 10 Monomereinheiten wie z. B. Polyglycerin. Auch höhere Polyole wie
beispielsweise Sorbitol, Saccharose, Glucose, Fructose sowie deren Oligomere wie beispielsweise Cyclodextrin sind als Polyole geeignet, sofern ihre veresterten bzw. veretherten Alkoxilate zumindest in anwendungsrelevanten Mengen öllöslich sind. Bevorzugte Polyoxyalkylenverbindungen haben somit einen verzweigten Polyoxyalkylenkern, an den mehrere Öllöslichkeit verleihende Alkylreste gebunden sind.
Die Polyole sind im Allgemeinen mit 3 bis 70 mol Alkylenoxid, bevorzugt 4 bis 50, insbesondere 5 bis 20 mol Alkylenoxid pro Hydroxylgruppe des Polyols umgesetzt. Bevorzugte Alkylenoxide sind Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid. Die Alkoxylierung erfolgt nach bekannten Verfahren.
Die für die Veresterung der alkoxylierten Polyole geeigneten Fettsäuren haben vorzugsweise 12 bis 30 und insbesondere 16 bis 26 C-Atome. Geeignete
Fettsäuren sind beispielsweise Laurin-, Tridecan-, Myristin-, Pentadecan-,
Palmitin-, Margarin-, Stearin-, Isostearin-, Arachin- und Behensäure, öl- und Erucasäure, Palmitolein-, Myristolein-, Ricinolsäure, sowie aus natürlichen Fetten und Ölen gewonnene Fettsäuremischungen. Bevorzugte Fettsäuremischungen enthalten mehr als 50 mol-% Fettsäuren mit mindestens 20 C-Atomen. Bevorzugt enthalten weniger als 50 mol-% der zur Veresterung verwendeten Fettsäuren Doppelbindungen, insbesondere weniger als 10 mol-%; speziell sind sie
weitestgehend gesättigt. Die Veresterung kann auch ausgehend von reaktiven Derivaten der Fettsäuren wie Estern mit niederen Alkoholen (z. B. Methyl- oder Ethylester) oder Anhydriden erfolgen.
Unter weitestgehend gesättigt wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine lodzahl der verwendeten Fettsäure bzw. des verwendeten Fettalkohols von bis zu 5 g I pro 100 g Fettsäure bzw. Fettalkohol verstanden.
Polyol und Fettsäure werden für die Veresterung bezogen auf den Gehalt an Hydroxylgruppen einerseits und Carboxylgruppen andererseits im Verhältnis 1 ,5 : 1 bis 1 : 1 ,5 eingesetzt, bevorzugt im Verhältnis 1 ,1 :1 bis 1 : 1 ,1 und insbesondere equimolar. Die Säurezahl der gebildeten Ester liegt im Allgemeinen unter 15 mg KOH/g, bevorzugt unter 10 mg KOH/g speziell unter 5 mg KOH/g. Die OH-Zahl der Ester liegt bevorzugt unter 20 mg KOH/g und speziell unter
10 mg KOH/g.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden nach der Alkoxilierung des Polyols die endständigen Hydroxylgruppen zum Beispiel durch Oxidation oder durch Umsetzung mit Dicarbonsäuren in endständige Carboxylgruppen überführt. Durch Umsetzung mit Fettalkoholen mit 8 bis 50, insbesondere 12 bis 30, speziell 16 bis 26 C-Atomen werden ebenfalls erfindungsgemäße Polyoxyalkylenester erhalten. Bevorzugte Fettalkohole bzw. Fettalkoholmischungen enthalten mehr als
50 mol-% Fettalkohole mit mindestens 20 C-Atomen. Bevorzugt enthalten weniger als 50 mol-% der zur Veresterung verwendeten Fettalkohole Doppelbindungen, insbesondere weniger als 10 mol-%; speziell sind sie weitestgehend gesättigt. Auch Ester alkoxilierter Fettalkohole mit Fettsäuren, die oben genannte Anteile an Poly(alkylenoxiden) enthalten und deren Fettalkohol und Fettsäure oben genannte Alkylkettenlängen und Sättigungsgrade besitzen, sind erfindungsgemäß geeignet.
Des weiteren können die oben beschriebenen alkoxylierten Polyole durch
Veretherung mit Fettalkoholen mit 8 bis 50, insbesondere 12 bis 30, speziell 16 bis 26 C-Atomen in erfindungsgemäß geeignete Polyoxyalkylenverbindungen überführt werden. Die hierfür bevorzugten Fettalkohole sind linear und
weitestgehend gesättigt. Bevorzugt erfolgt die Veretherung vollständig oder zumindest weitestgehend vollständig. Die Veretherung wird nach bekannten Verfahren durchgeführt.
Besonders bevorzugte Polyoxyalkylenverbindungen leiten sich von Polyolen mit 3, 4 und 5 OH-Gruppen ab, die pro Hydroxylgruppe des Polyols etwa 5 bis 10 mol von Ethylenoxid abgeleitete Struktureinheiten tragen und weitestgehend vollständig mit weitestgehend gesättigten Ci7-C24-Fettsäuren verestert sind.
Weitere besonders bevorzugte Polyoxyalkylenverbindungen sind mit
weitestgehend gesättigten Ci7-C24-Fettsäuren veresterte Polyethylenglykole mit Molekulargewichten von etwa 350 bis 1.000 g/mol. Beispiele für besonders geeignete Polyoxyalkylenverbindungen sind mit Stearin- und insbesondere Behensäure veresterte Polyethylenglykole mit Molekulargewichten zwischen 350 und 800 g/mol; Neopentylglykol-14-ethylenoxid-distearat (mit 14 mol
Ethylenoxid alkoxiliertes und anschließend mit 2 mol Stearinsäure verestertes Neopentylglykol) und insbesondere Neopentylglykol-14-ethylenoxid-dibehenat; Glycerin-20-ethylenoxid-tristearat, Glycerin-20-ethylenoxid-dibehenat und insbesondere Glycerin-20-ethylenoxid-tribehenat; Trimethylolpropan-22- ethylenoxid-tribehenat; Sorbitan-25-ethylenoxid-tristearat, Sorbitan-25- ethylenoxid-tetrastearat, Sorbitan-25-ethylenoxid-tribehenat und insbesondere Sorbitan-25-ethylenoxid-tetrabehenat; Pentaerythritol-30-ethylenoxid-tribehenat, Pentaerythritol-30-ethylenoxid-tetrastearat und insbesondere Pentaerythritol-30- ethylenoxid-tetrabehenat und Pentaerythritol-20-ethylenoxid-10-propylenoxid- tetrabehenat. Das Mischungsverhältnis zwischen den erfindungsgemäßen Kälteadditiven und den weiteren Kaltfließverbesserern IV, V, VI und VII ist im Allgemeinen jeweils zwischen 50 : 1 und 1 : 1 , bevorzugt zwischen 10:1 und 2:1 nach Gewicht, bezogen auf die Gewichte (A + B) : (IV, V, VI und VII). Die erfindungsgemäßen Kälteadditive verbessern insbesondere die
Kälteeigenschaften von solchen Mitteldestillaten, die durch Destillation von Rohöl gewonnen werden und im Bereich von etwa 150 bis 410 °C und insbesondere im Bereich von etwa 170 bis 380 °C sieden oder überwiegend aus diesen bestehen, wie beispielsweise Kerosin, Jet-Fuel, Diesel und Heizöl. Üblicherweise enthalten Mitteldestillate etwa 5 bis 50 Gew.-% wie beispielsweise etwa 10 bis 35 Gew.-% n-Paraffine, von denen die längerkettigen bei Abkühlung auskristallisieren und die Fließfähigkeit des Mitteldestillats beeinträchtigen können. Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Kälteadditive in Mitteldestillaten mit einem hohen Gehalt an kältekritischen Bestandteilen mit einer n-Alkylkette mit einer
C-Kettenlänge von 16 und mehr C-Atomen. Hierzu zählen beispielsweise n-Paraffine fossiler Herkunft, aber auch n-Paraffine, die durch Hydrierung bzw. Co-Hydrierung aus tierischen und/oder pflanzlichen Fetten erhalten wurden sowie Ester gesättigter Fettsäuren mit niederen Alkohlen wie Methanol oder Ethanol. Insbesondere in Mitteldestillaten mit einem Gehalt von mehr als 4 Gew.-% und speziell mit 6 bis 20 Gew.-% wie beispielsweise mit 7 bis 15 Gew.-% an diesen kältekritischen Bestandteilen haben sich die erfindungsgemäßen Kälteadditive besonders bewährt. Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen
Kälteadditive weiterhin in solchen Ölen, die nur einen sehr geringen Anteil an sehr langkettigen n-Paraffinen mit 28 und mehr C-Atomen, die als natürliche
Nukleatoren für die Paraffinkristallisation fungieren, enthalten. Dabei haben sich die erfindungsgemäßen Kälteadditive insbesondere in ölen bewährt, die weniger 1 Gew.-% und speziell weniger als 0,5 Gew.-% wie beispielsweise weniger als 0,3 Gew.-% an langkettigen n-Paraffinen mit 28 und mehr C-Atomen enthalten. Spezielle Vorteile zeigen die erfindungsgemäßen Kälteadditive insbesondere in solchen ölen, die einen hohen Gehalt an kältekritischen Bestandteilen mit einer n-Alkylkette mit 16 und mehr C-Atomen sowie gleichzeitig einen sehr geringen Anteil an sehr langkettigen n-Paraffinen mit 28 und mehr C-Atomen enthalten. Der Gehalt an n-Paraffinen und gegebenenfalls weiteren kältekritischen Komponenten wie beispielsweise Fettsäuremethyiestern wird üblicherweise mittels
Gaschromatographie bestimmt. Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weiterhin in Mitteldestillaten mit niedrigem Siedeende, das heißt in solchen Mitteldestillaten, die 90 %-Destillationspunkte unter 360 °C, insbesondere 350 °C und in Spezialfällen unter 340 °C aufweisen und des weiteren in solchen Mitteldestillaten, die Siedebreiten zwischen 20 und 90 % Destillationsvolumen von weniger als 120 °C und insbesondere von weniger als 110 °C aufweisen. Die Mitteldestillate können auch untergeordnete Mengen wie beispielsweise bis zu 40 Vol.-%, bevorzugt 1 bis 20 Vol.-%, speziell 2 bis 15 wie beispielsweise 3 bis 10 Vol.-% der weiter unten näher beschriebenen Öle tierischen und/oder pflanzlichen Ursprungs wie beispielsweise
Fettsäuremethylester enthalten. Bevorzugt enthalten die Mitteldestillate keine Rückstände aus der Destillation von Mineralölen wie beispielsweise Rückstände aus der atmosphärischen Destillation und/oder der Vakuumdestillation.
Die erfindungsgemäßen Kälteadditive sind ebenfalls zur Verbesserung der Kälteeigenschaften von Kraftstoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe
(Biokraftstoffe) geeignet. Unter Biokraftstoffen werden Öle verstanden, die aus tierischem und bevorzugt aus pflanzlichem Material oder beidem erhalten werden sowie Derivate derselben, welche als Kraftstoff und insbesondere als Diesel oder Heizöl verwendet werden können. Dabei handelt es sich insbesondere um
Triglyceride von Fettsäuren mit 10 bis 24 C-Atomen sowie die aus ihnen durch Umesterung zugänglichen Fettsäureester niederer Alkohole wie Methanol oder Ethanol.
Beispiele für geeignete Biokraftstoffe sind Rapsöl, Korianderöl, Sojaöl,
Baumwollsamenöl, Sonnenblumenöl, Rizinusöl, Olivenöl, Erdnussöl, Maisöl, Mandelöl, Palmkernöl, Kokosnussöl, Senfsamenöl, Rindertalg, Knochenöl,
Fischöle und gebrauchte Speiseöle. Weitere Beispiele schließen Öle ein, die sich von Weizen, Jute, Sesam, Sheabaumnuss, Arachisöl und Leinöl ableiten. Die auch als Biodiesel bezeichneten Fettsäureaikylester können aus diesen Ölen nach im Stand der Technik bekannten Verfahren abgeleitet werden. Rapsöl, das eine Mischung von mit Glycerin veresterten Fettsäuren ist, ist bevorzugt, da es in großen Mengen erhältlich ist und in einfacher Weise durch Auspressen von Rapssamen erhältlich ist. Des Weiteren sind die ebenfalls weit verbreiteten öle von Sonnenblumen, Palmen und Soja sowie deren Mischungen mit Rapsöl bevorzugt.
Besonders geeignet als Biokraftstoffe sind niedrige Alkylester von Fettsäuren. Hier kommen beispielsweise handelsübliche Mischungen der Ethyl-, Propyl-, Butyl- und insbesondere Methylester von Fettsäuren mit 14 bis 22 Kohlenstoffatomen, beispielsweise von Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmitolsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure, Ricinolsäure,
Elaeostearinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Eicosansäure, Gadoleinsäure, Docosansäure oder Erucasäure in Betracht. Bevorzugte Ester haben eine lodzahl von 50 bis 50 und insbesondere von 90 bis 125. Mischungen mit besonders vorteilhaften Eigenschaften sind solche, die hauptsächlich, d. h. zu mindestens 50 Gew.-% Methylester von Fettsäuren mit 16 bis 22 Kohlenstoffatomen und 1 , 2 oder 3 Doppelbindungen enthalten. Die bevorzugten niedrigeren Alkylester von Fettsäuren sind die Methylester von Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure und
Erucasäure. Die erfindungsgemäßen Kälteadditive können allein oder auch zusammen mit anderen Co-Additiven verwendet werden, z. B. mit anderen
Stockpunkterniedrigern oder Entwachsungshilfsmitteln, mit Detergenzien, Antioxidantien, Cetanzahlverbesserern, Dehazern, Demulgatoren, Dispergatoren, Entschäumern, Farbstoffen, Korrosionsinhibitoren, Lubricity-Additiven,
Schlamminhibitoren, Odorantien und/oder Zusätzen zur Erniedrigung des Cloud- Points. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Kälteadditive sowie des sie nutzenden
Verfahrens liegen in einer gegenüber entsprechenden Additivkombinationen des Standes der Technik deutlich verbesserten Eigenfließfähigkeit in der Kälte bei gleichzeitig verbesserter Wirksamkeit. So können diese Kälteadditive bei gleichem Wirkstoffgehalt auch bei niedrigeren Temperaturen eingesetzt werden als die Additive des Standes der Technik ohne erwärmt werden zu müssen. Alternativ können bei gleicher Temperatur höher konzentrierte Additive eingesetzt werden, so dass der Aufwand für Transport und Lagerung reduziert wird. Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäßen Kälteadditive überraschenderweise eine verbesserte Wirksamkeit bei der Verbesserung der Kaltfließeigenschaften von Mitteldestillaten. Dies ist umso unerwarteter, als die Seitenkettendichte der erfindungsgemäßen Kammpolymere B) deutlich geringer ist als bei den zusätzlich mit Fettsäuren veresterten Kammpolymeren des Standes der Technik
(DE 1920849, DE 2451047). Auch wird die Filtrierbarkeit der mit den
erfindungsgemäßen Kälteadditiven behandelten Brennstofföle
überraschenderweise deutlich weniger beeinträchtigt als bei Additivierung mit Additiven des Standes der Technik unter gleichen Bedingungen.
Beispiele
Als α-Olefine wurden kommerziell verfügbare Mischungen von 1-Alkenen mit den angegebenen Zusammensetzungen eingesetzt. Die Säurezahlen wurden durch Titration eines Aliquots des Reaktionsansatzes mit alkoholischer Tetra-n-butylammoniumhydroxidlösung in Xylol / Isopropanol bestimmt. Die
Hydroxylzahlen wurden nach Umsetzung der freien OH-Gruppen der Polymere mit Isocyanat mittels 1H-NMR-Spektroskopie durch quantitative Bestimmung des gebildeten Urethans ermittelt. Die angegebenen Werte beziehen sich auf die lösemittelfreien Polymere. Die Molekulargewichte wurden mittels lipophiler
Geipermeationschromatographie in THF gegen Poly(ethylenglykol)-Standards und Detektion mittels Rl-Detektor bestimmt.
Polyester A)
A1 ) Copolymer aus equimolaren Anteilen C2o-24-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (hergestellt durch thermische Kondensation von Maleinsäureanhydrid mit technischem C2o-24-Olefin enthaltend als Hauptbestandteile 43 % C2o-, 35 % C22- und 17 % C24-Olefin, wobei 90 % α-Olefine und 7,5 % lineare interne Olefine waren) und Glycerin. Die Reaktanden wurden als 50 %ige Lösung in Shellsol AB (höhersiedendes aromatisches Lösemittelgemisch) unter
Rühren so lange auf 150 °C erhitzt, bis die Säurezah! konstant blieb. Das sich dabei bildende Wasser wurde abdestilliert. Die Säurezahl des so hergestellten Polymers betrug 7,8 mg KOH/g, die Hydroxylzahl
98 mg KOH/g und das gewichtsmittlere Molekulargewicht 6.100 g/mol.
A2) In Analogie zu Beispiel A1 ) hergestelltes Copolymer aus equimolaren
Anteilen C2o/24-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (hergestellt durch thermische Kondensation von Maleinsäureanhydrid mit technischem C2o/24-Olefin enthaltend als Hauptbestandteile 43 % C20-, 35 % C22- und 17 % C24-Olefin, wobei 90 % α-Olefine und 7,5 % lineare interne Olefine waren) und
Polyglycerin mit einem mittleren Kondensationsgrad von 3. Die Säurezahl des Polymers betrug 6,5 mg KOH/g, die Hydroxylzahl 195 mg KOH/g und das gewichtsmittlere Molekulargewicht 8.700 g/mol. A3) In Analogie zu Beispiel A1 ) hergestelltes Copolymer aus equimolaren
Anteilen C26/28-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (hergestellt durch thermische Kondensation von Maleinsäureanhydrid mit technischem C26-28-Olefin enthaltend als Hauptbestandteile 57 % C26-, 39 % C28- und 2,5 % C3o+-Olefin, wobei 85 % a-Olefine, 4 % lineare interne Olefine und 9 % verzweigte Olefine waren) und Glycerin. Die Säurezahl des Polymers betrug 10,4 mg KOH/g, die Hydroxylzahl 68 mg KOH/g und das
gewichtsmittlere Molekulargewicht 9.100 g/mol.
A4) Copolymer aus gleichen molaren Anteilen C20/24-
Alkenylbernsteinsäureanhydrid gemäß Beispiel A1 , Glycerin und
Behensäure in Analogie zu Polymer G der DE-A-24 51 047. Die Säurezahl des Polymers betrug 15 mg KOH/g, die Hydroxylzahl 6 mg KOH/g und das gewichtsmittlere Molekulargewicht 8.300 g/mol (Vergleichsbeispiel).
Additionscopolymer aus equimolaren Anteilen Maleinsäureanhydrid und C2o/24-Olefin, verestert mit 2 Molequivalenten Behenylalkohol. Die
Säurezahl des Polymers betrug 9 mg KOH/g, die Hydroxylzahl
11 mg KOH/g und das gewichtsmittlere Molekulargewicht lag bei
7.900 g/mo! (Vergleichsbeispie!)
Ethylen-Copolymere B)
B1 ) Terpolymer aus Ethylen, 13,5 mol-% Vinylacetat und 1 ,5 mol-%
Neononansäurevinylester mit einer bei 140 °C gemessenen
Schmelzviskosität von 95 mPas.
B2) Terpolymer aus Ethylen, 12 mol-% Vinylacetat und 5 mol-% Propen mit einer bei 140 °C gemessenen Schmelzviskosität von 200 mPas.
B3) Copolymer aus Ethylen und 13 mol-% Vinylacetat mit einer bei 140 °C
gemessenen Schmelzviskosität von 125 mPas.
B4) Terpolymer aus Ethylen, 12,5 mol-% Vinylacetat und 4 mol-%
4-Methylpenten mit einer bei 140 °C gemessenen Schmelzviskosität von
170 mPas.
Die Bestimmung der Schmelzviskosität der Ethylen-Copolymere B) erfolgt mittels Rotationsviskosimeter bei einer Temperatur von 140 °C. Aus dem Ethylen- Copolymer B) werden vor der Messung alle flüchtigen Anteile bei 150 °C/100 mbar entfernt. Lösemittel C)
C1) Solvesso® 150: hochsiedendes Aromatengemisch (ca. 98 % Aromaten, 0,7 % Naphthalin, Siedebereich 175 - 205 °C, Flammpunkt 65 °C)
C2) Testbenzin: Gemisch aus hauptsächlich paraffinischen und naphthenischen Kohlenwasserstoffen im Bereich C10 bis C-i6 (Aromatengehalt 16 %, Siedebereich 182 - 212 °C, Flammpunkt 63 °C)
Zur Bestimmung der Kälteeigenschaften der Kälteadditive wurden deren Pour Points gemäß DIN ISO 3016 bestimmt. Ein niedriger Pour Point zeigt dabei eine gute Fließfähigkeit und damit gute Handhabbarkeit in der Kälte an. Die für die Additive angegebenen Prozentwerte beziehen sich auf die eingesetzten
Gewichtsanteile der Additivbestandfeile. Die für die Polymere angegebenen Gewichtsanteile beziehen sich dabei auf lösemittelfreie Wirkstoffe. Die
gegebenenfalls synthesebedingt in den Polymeren enthaltenen Lösemittelanteile sind als Lösemitte! C) ausgewiesen.
Tabelle 1 : Bestimmung der Pour Points
Additiv Polyester Polymer B Lösemittel C Pour Point
1 3,0 % A1 47,0 % B1 50 % C1 -12 °C
2 3,0 % A2 47,0 % B1 50 % C1 -9 °C
3 3,0 % A3 47,0 % B1 50 % C1 -6 °C
4 (Vgl.) 3,0 % A4 47,0 % B1 50 % C1 +6 °C
5 (Vgl.) 3,0 % A5 47,0 % B1 50 % C1 +9 °C
6 3,5 % A1 31 ,5 % B2 65 % C1 -21 °C
7 3,5 % A2 31 ,5 % B2 65 % C1 -21 °C
8 3,5 % A3 31 ,5 % B2 65 % C1 -15 °C
9 (Vgl.) 3,5 % A4 31 ,5 % B2 65 % C1 -12 °C
10 (Vgl.) 3,5 % A5 31 ,5 % B2 65 % C1 -9 °C
11 3,0 % A1 32,0 % B3 65 % C2 -6 °C
12 3,0 % A2 32,0 % B3 65 % C2 -3 °C 13 3,0 % A3 32,0 % B3 65 % C2 -3 °C
14 (Vgl.) 3,0 % A4 32,0 % B3 65 % C2 +6 °C
15 (Vgl.) 3,0 % A5 32,0 % B3 65 % C2 +6 °C
16 4,0 % A1 56,0 % B4 40 % C2 -9 °C
17 4,0 % A2 56,0 % B4 40 % C2 -12 °C
18 4,0 % A3 56,0 % B4 40 % C2 -3 °C
19 (Vgl.) 4,0 % A4 56,0 % B4 40 % C2 +6 °C
20 (Vgl.) 4,0 % A5 56,0 % B4 40 % C2 +6 °C
Die Wirksamkeit der Additive wurde mittels der Absenkung des CFPP-Werts gemäß DIN EN 116 in schwefelarmen Mitteldestillaten mit den in Tabelle 2 wiedergegebenen Kenndaten untersucht. Die Bestimmung der Komponenten mit n-Alkylrest >C-|6 sowie der n-Paraffine C28 erfolgte mittels Gaschromatographie.
Tabelle 2: Charakterisierung der Testöle
Figure imgf000035_0001
Tabelle 3: CFPP-Wirksamkeit in Testöl 1
Beispiel Additiv CFPP [°C]
(gemäß Tab. 1) 200 ppm 300 ppm
1 (Vgl.) ohne -12 -12 2 (Vgl.) B1 (50 %ig in C1) -14 -20
3 1 -22 -29
4 2 -20 -26
5 3 -23 -28
6 (Vgl.) 4 (Vgl.) -18 -25
7 (Vgl.) 5 (Vgl.) -17 -25
1 (Vgl.) ohne -12 -12
Tabelle 4: CFPP-Wirksamkeit in Testöl 1
Beispiel Additiv CFPP [°C]
(gemäß Tab. 1) 350 ppm 500 ppm
8 (Vgl.) ohne -15 -15
9 (Vgl.) B2 (35 %ig in C1) -16 -18
10 6 -25 -31
11 7 -25 -30
12 8 -23 -30
13 (Vgl.) 9 (Vgl.) -21 -28
14 (Vgl.) 10 (Vgl.) -19 -26
Tabelle 5: CFPP-Wirksamkeit in Testöl 2
Beispiel Additiv CFPP [°C]
(gemäß Tab. 1 ) 100 ppm 150 ppm
15 (Vgl.) ohne -15 -15
16 (Vgl.) B4 (60 %ig in C2) -17 -21
17 16 -24 -31
18 17 -23 -28
19 18 -23 -30
20 (Vgl.) 19 (Vgl.) -20 -26
21 (Vgl.) 20 (Vgl.) -20 -24 Zum Vergleich der Löslichkeit der Kälteadditive wurden 200 ml Testöl 3 (Tabelle 2) in einem 250 ml Standzylinder bei der in Tabelle 6 angegebenen Temperatur mit 1.000 ppm eines Additivs gemäß Tabelle 1 versetzt. Die Zugabe der Additive erfolgte mittels direktverdrängender Pipette, um die hohe Viskosität insbesondere der Vergleichsadditive handhaben zu können. Nach zehnmaligem Schwenken des Standzylinders um 180° wurde visuell auf ungelöste Additivbestandteile geprüft.
Tabelle 6: Löslichkeit der Additive in Testöl 3
Beispiel Additiv TAdditiv [°C] TÖ, [°C] Aussehen
22 1 6 -3 homogen, klar
23 2 6 -3 homogen, klar
24 (Vgl.) 4 (Vgl.) 6 -3 Additiv weitgehend ungelöst
25 (Vgl.) 5 (Vgl.) 6 -3 Additiv weitgehend ungelöst
26 6 -12 -20 homogen, klar
27 7 -12 -20 homogen, klar
28 8 -12 -20 homogen, klar
29 (Vgl.) 9 (Vgl.) -12 -20 enthält viele Flocken
30 (Vgl.) 10 (Vgl.) -12 -20 Additiv weitgehend ungelöst

Claims

Patentansprüche:
Kälteadditive für Mitteldestillate, enthaltend
A) mindestens ein Hydroxylgruppen tragendes Kammpolymer, das durch Polykondensation eines Polyols, welches zwei primäre OH-Gruppen und mindestens eine sekundäre OH-Gruppe enthält, mit einer Dicarbonsäure oder deren Anhydrid oder deren Ester, welche einen C16- bis C4o-Alkylrest oder einen C16- bis C4o-Alkenylrest trägt, herstellbar ist, wobei die OH-Zahl des Kammpolymers mindestens 40 mg KOH/g beträgt,
B) mindestens ein Copolymer aus Ethylen und mindestens einem ethylenisch ungesättigten Ester und
C) mindestens ein organisches Lösemittel.
Kälteadditive nach Anspruch 1 , worin die Dicarbonsäure der Formel 1
R1 R3 HOOC— C— R5— C— COOH (1 )
I I
R2 R4 entspricht, worin
einer der Reste R1 bis R4 für einen linearen Ci6-C4o-Alkyl- oder Alkenylrest und die übrigen der Reste R1 bis R4 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 3 C-Atomen und
R5 für eine C-C-Bindung oder einen Alkylenrest mit 1 bis 6 C-Atomen steht.
3. Kälteadditive nach Anspruch 2, worin die Dicarbonsäure
Alkylbernsteinsäure, Alkenylbernsteinsäure oder deren Anhydrid ist.
4. Kälteadditive nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, worin das Polyol Glycerin ist.
5. Kälteadditive nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, worin Polymer A) eine OH-Zahl zwischen 40 und 500 mg KOH/g aufweist.
6. Kälteadditive nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, worin
Polymer B) ein Copolymer aus Ethylen und 8 bis 21 mol-% mindestens einer olefinisch ungesättigten Verbindung ausgewählt aus Vinylestern, Acrylestern und/oder Methacrylestern ist.
7. Kälteadditive nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, worin
Lösemittel C) ausgewählt ist aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 9 bis
20 Kohlenstoffatomen und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit 7 bis
20 Kohlenstoffatomen.
8. Kälteadditive nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7, worin das Lösemittel C) zusätzlich einen Lösevermittler enthält, der 4 bis 24 C-Atome enthält und aus Alkoholen, organischen Säuren, Ethern und Estern organischer Säuren, oder deren Mischungen ausgewählt ist.
9. Kälteadditive nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 8, worin 0,1 bis 50 Gew.-% A), 1 ,5 bis 73,5 Gew.-% B) und 25 bis 95 Gew.-% C) enthalten sind.
10. Kälteadditive nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, worin zusätzlich mindestens ein weiterer Kaltfließverbesserer enthalten ist, der aus der Gruppe bestehend aus
III) öllöslichen polaren Stickstoffverbindungen,
IV) Harzen aus Alkylreste tragenden Phenolderivaten mit Aldehyden,
V) Kammpolymeren der Formel
A H C C C C
D E M N
worin A R\ COOR', OCOR', R"-COOR', OR';
D H, CH3l A oder R";
E H. A;
G H, R", R"-COOR', einen Arylrest oder einen heterocyclischen Rest;
M H, COOR", OCOR", OR", COOH;
N H, R", COOR", OCOR, einen Arylrest;
R' eine Kohlenwasserstoffkette mit 8 bis 50 Kohlenstoffatomen;
R" eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen;
a eine Zahl zwischen 0,4 und 1,0; und
b eine Zahl zwischen 0 und 0,6 bedeuten,
VI) Homo- und Copolymeren von Olefinen mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen,
VII) Estern, Ethern und Ester/Ethern von alkoxilierten Polyolen, welche
mindestens einen Alkylrest mit 12 bis 30 Kohlenstoffatomen tragen, ausgewählt ist
11 , Verfahren zur Verbesserung der Kaltfließeigenschaften von Brennstoffölen, bei dem einem Mitteldestillat ein Kälteadditiv gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 zugesetzt wird. 12. Brennstöfföl, enthaltend ein Mitteldestillat und mindestens ein Kälteadditiv gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 10.
13. Brennstöfföl nach Anspruch 12, worin das Mitteldestillat einen Gehalt an Bestandteilen mit einer n-Alkylkette mit 16 und mehr C-Atomen von mehr als 4 Gew.-% aufweist.
14. Brennstöfföl nach Anspruch 12 und/oder 13, worin das Mitteldestillat einen Anteil an langkettigen n-Paraffinen mit 28 und mehr C-Atomen von weniger als 1 Gew.-% aufweist.
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