[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung von Copolymeren, die neben ethylenisch ungesättigten
Estern von Dicarbonsäuren wenigstens ein Olefin sowie gegebenenfalls das Anhydrid
einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure einpolymerisiert enthalten, zur Erniedrigung
des CP-Werts von Brennstoffölen und Schmierstoffen. Außerdem betrifft die Erfindung
solche Copolymere und mit diesen Copolymeren additivierten Brennstofföle und Schmierstoffe
sowie Additivpakete, enthaltend derartige Copolymere.
Stand der Technik
[0002] Paraffinische Wachse enthaltende Mineralöle, wie Mitteldestillate, z.B. Diesel und
Heizöle, zeigen bei Temperaturerniedrigung eine deutliche Verschlechterung der Fließeigenschaften.
Die Ursache hierfür liegt in der ab der Temperatur des Cloud Points auftretenden Kristallisation
längerkettiger Paraffine, die große, plättchenförmige Wachskristalle bilden. Diese
Wachskristalle besitzen eine schwammartige Struktur und führen zu einem Einschluss
anderer Kraftstoffbestandteile in den Kristallverbund. Das Auftreten dieser Kristalle
führt schnell zur Verklebung von Kraftstofffiltern sowohl in Tanks als auch in Kraftfahrzeugen.
Bei Temperaturen unterhalb des Pour Points (PP) findet schließlich kein Fluss des
Kraftstoffs mehr statt.
[0003] Bei Mitteldestillaten gelten der Cloud Point (CP; ASTM D 2500) und die Wax Appearance
Temperature (WAT; ASTM D 3117) als Maß für deren Kältestabilität. Mitteldestillate,
wie Diesel und Heizöl, bestehen als Multikomponentensysteme aus Kohlenwasserstoffen
mit verschiedener Kettenlänge und Verzweigung. Der Cloud Point ist umso höher, je
mehr langkettige n-Paraffine, die für den Kristallisationsstart verantwortlich gemacht
werden, im Mitteldestillat enthalten sind. Um die Qualität und Handhabbarkeit von
Heizöl zu sichern, darf gemäß DIN 51 603-1 dessen CP-Wert maximal 3 °C betragen. Zwar
existiert eine entsprechende Spezifizierung für Dieselkraftstoff gemäß EN 590 für
gemäßigte klimatische Bedingungen nicht, dennoch werden auch hier in Abhängigkeit
von Region und Jahreszeit bestimmte Anforderungen an den CP-Wert gestellt (z.B. Deutscher
Winterdiesel: CP = -7 °C).
[0004] Andererseits besteht von Seiten vieler Raffinerien ein Interesse daran, langkettige
n-Paraffine, die häufig Bestandteil von minderwertigen Produktströmen sind, durch
Einmischen in Mitteldestillate höherwertig zu verwerten. Damit der CP-Wert den oben
genannten Anforderungen dann noch entspricht, wird es in der Regel erforderlich sein,
diesen Blends ein Additiv hinzuzufügen, welches den CP erniedrigt.
[0005] Die derzeit kommerziell erhältlichen Additive zur Erniedrigung des CP-Werts (cloud
point depressants; CPD) besitzen jedoch eine nur geringe Wirksamkeit und müssen daher
in hohen Konzentrationen eingesetzt werden, damit überhaupt eine Wirkung eintritt
(mindestens 500 ppm). Diese hohen Konzentrationen haben über die Kosten hinaus den
Nachteil, dass sie insbesondere die Wirksamkeit von Additiven, die den Cold Filter
Plugging Point (CFPP) erniedrigen sollen und üblicherweise den Mitteldestillaten zugesetzt
werden, negativ beeinflussen.
[0006] Die
WO 01/04238 beschreibt die Verwendung von Copolymeren aus C
14-C
16-α-Olefinen und Maleinsäureimiden oder von Terpolymeren aus Ethylen, Vinylacetat und
Isobuten als CPD. Die angegebenen Dosierraten betragen 500 ppm und sind somit sehr
hoch.
[0007] Die
EP-A-0214786 beschreibt die Verwendung von Copolymeren, die neben α-Olefinen mit einem Alkohol
verestertes Maleinsäureanhydrid einpolymerisiert enthalten, als Kaltfließverbesserer
für Kraftstoffe, z.B. zur Erniedrigung des CP- und des CFPP-Wertes.
[0008] Es besteht ein Bedarf an Additiven, die den CP-Wert von Brennstoffölen und Schmierstoffen
wirksamer erniedrigen, beispielsweise indem sie in niedrigeren Dosierraten den gleichen
Effekt erzielen wie die Additive des Standes der Technik. Außerdem sollen die Additive
eine verbesserte Formulierbarkeit aufweisen und mit weiteren Additiven, die den Brennstoffölen
und Schmierstoffen üblicherweise zugesetzt werden, keine negativen Wechselwirkungen
eingehen. Insbesondere sollen sie nicht die Wirkung von CFPP-Additiven negativ beeinflussen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
[0009] Es ist dementsprechend Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Additive, die den obigen
Anforderungen genügen, bereitzustellen.
[0010] Überraschenderweise konnte diese Aufgabe gelöst werden durch die unerwartete Beobachtung,
dass Copolymere, die Ester von ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren, wenigstens
ein Olefin und gegebenenfalls das Anhydrid einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure
einpolymerisiert enthalten, den CP-Wert von Brennstoffölen und Schmierstoffen wirksam
senken.
[0011] Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft dementsprechend Verwendung eines Copolymers,
das aufgebaut ist aus Monomeren umfassend M1, M2, gegebenenfalls M3 und gegebenenfalls
M4, wobei M1 die folgende allgemeine Struktur besitzt:

worin
- R1 und R2
- für H, C1-C4-Hydrocarbyl oder ― COOR5 stehen, wobei einer der Reste R1 und R2 für H oder C1-C4-Hydrocarbyl steht und der andere Rest für - COOR5 steht;
- R3 und R4
- für H, C1-C4-Hydrocarbyl oder ― COOR6 stehen, wobei einer der Reste R3 und R4 für H oder C1-C4-Hydrocarbyl steht und der andere Rest für - COOR6 steht;
- R5
- für H oder C1-C40-Hydrocarbyl steht; und
- R6
- für C1-C40-Hydrocarbyl steht; und
- M2 und M3
- die folgenden allgemeinen Strukturen besitzen:

worin
- R9 und R13
- gleich oder verschieden sind und für H oder C1-C48-Hydrocarbyl stehen; und
- R10, R11, R12, R14, R15 und R16
- gleich oder verschieden sind und für H oder C1-C4-Hydrocarbyl stehen,
unter der Maßgabe, dass M2 und M3 nicht gleich sind; und
[0012] M4 die folgende allgemeine Struktur besitzt:

worin
R
7 und R
8 unabhängig voneinander für H oder C
1-C
4-Hydrocarbyl stehen,
unter der Maßgabe, dass für den Fall, dass R
5 in wenigstens 20 Mol-% des einpolymerisierten Monomers M1, bezogen auf das Gesamtgewicht
des einpolymerisierten Monomers M1, für H steht, das Copolymer das Monomer M4 einpolymerisiert
enthält, wobei das Molverhältnis von einpolymerisiertem M1 zu einpolymerisiertem M4
20:1 bis 1:1 beträgt;
zur Erniedrigung des CP-Wertes von Brennstoffölen und Schmierstoffen.
[0013] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein solches Copolymer. Ferner ist Gegenstand
der Erfindung die mit diesen Copolymeren additivierten Brennstofföle und Schmierstoffe.
Schließlich betrifft die Erfindung Additivpakete, enthaltend derartige Copolymere.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0014] Werden keine anderen Angaben gemacht, so gelten im Rahmen der vorliegenden Erfindung
folgende allgemeine Definitionen:
C1-C40-Hydrocarbyl steht für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugt handelt es sich um einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, wie C1-C40-Alkyl, C2-C40-Alkenyl, C4-C40-Alkadienyl, C6-C40-Alkatrienyl, C8-C40-Alkatetraenyl oder Alkinyl. Insbesondere steht C1-C40-Hydrocarbyl für C1-C40-Alkyl.
C1-C48-Hydrocarbyl steht für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 48 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugt handelt es sich um einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, wie Alkyl,
Alkenyl, Alkadienyl, Alkatrienyl, Alkatetraenyl oder Alkinyl. Insbesondere steht C1-C48-Hydrocarbyl für C1-C48-Alkyl.
C8-C40-Hydrocarbyl steht für einen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugt handelt es sich um einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, wie Alkyl,
Alkenyl, Alkadienyl, Alkatrienyl, Alkatetraenyl oder Alkinyl. Insbesondere steht C8-C40-Hydrocarbyl für C8-C40-Alkyl .
C8-C48-Hydrocarbyl steht für einen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 48 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugt handelt es sich um einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, wie Alkyl,
Alkenyl, Alkadienyl, Alkatrienyl, Alkatetraenyl oder Alkinyl. Insbesondere steht C8-C48-Hydrocarbyl für C8-C48-Alkyl.
C1-C4-Hydrocarbyl steht für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugt handelt es sich um einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, wie Alkyl,
Alkenyl, Alkadienyl oder Alkinyl. Insbesondere steht C1-C4-Hydrocarbyl für C1-C4-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, Isobutyl und tert-Butyl.
C1-C10-Hydrocarbyl steht für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugt handelt es sich um einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, wie Alkyl,
C2-C10-Alkenyl, C4-C10-Alkadienyl, C6-C10-Alkatrienyl, C8-C10-Alkatetraenyl oder Alkinyl. Insbesondere steht C1-C10-Hydrocarbyl für C1-C10-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, Isobutyl, tert-Butyl,
Pentyl, Neopentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl, Neooctyl, Nonyl, Neononyl,
Decyl, 2-Propylheptyl, Neodecyl und deren Konstitutionsisomere.
C1-C40-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen,
wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, Isobutyl, tert-Butyl,
Pentyl, Neopentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl, Neooctyl, Nonyl, Neononyl,
Decyl, 2-Propylheptyl, Neodecyl, Undecyl, Neoundecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl,
Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl, Hencosyl, Docosyl,
Tricosyl, Tetracosyl, Pentacosyl, Hexacosyl, Heptacosyl, Octacosyl, Nonacosyl, Squalyl,
deren Konstitutionsisomere, höheren Homologen mit 31 bis 40 Kohlenstoffatomen sowie
die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C1-C48-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 48 Kohlenstoffatomen
Beispiele hierfür sind neben den zuvor genannten C1-C40-Alkylresten die höheren Homologen mit 41 bis 48 Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen
Konstitutionsisomere.
C8-C30-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind Octyl, 2-Ethylhexyl, Neooctyl, Nonyl, Neononyl, Decyl, 2-Propylheptyl,
Neodecyl, Undecyl, Neoundecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl,
Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl, Hencosyl, Docosyl, Tricosyl, Tetracosyl,
Pentacosyl, Hexacosyl, Heptacosyl, Octacosyl, Nonacosyl und Squalyl sowie die dazugehörigen
Konstitutionsisomere.
C8-C40-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen,
wie Octyl, 2-Ethylhexyl, Neooctyl, Nonyl, Neononyl, Decyl, 2-Propylheptyl, Neodecyl,
Undecyl, Neoundecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl,
Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl, Hencosyl, Docosyl, Tricosyl, Tetracosyl, Pentacosyl,
Hexacosyl, Heptacosyl, Octacosyl, Nonacosyl, Squalyl, deren Konstitutionsisomere,
höheren Homologen mit 31 bis 40 Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C6-C40-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind neben den zuvor genannten C8-C40-Alkylresten Hexyl und Heptyl sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C8-C48-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 48 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind neben den zuvor genannten C8-C40-Alkylresten die höheren Homologen mit 41 bis 48 Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen
Konstitutionsisomere.
C10-C26-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 10 bis 26 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind Decyl, 2-Propylheptyl, Neodecyl, Undecyl, Neoundecyl, Dodecyl,
Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl,
Hencosyl, Docosyl, Tricosyl, Tetracosyl, Pentacosyl und Hexacosyl sowie die dazugehörigen
Konstitutionsisomere.
C10-C30-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind neben den für C10-C26-Alkyl genannten Beispielen Heptacosyl, Octacosyl, Nonacosyl und Squalyl sowie die
dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C10-C48-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 10 bis 48 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind neben den für C10-C30-Alkyl genannten Beispielen die höheren Homologen mit 31 bis 48 Kohlenstoffatomen
sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C14-C38-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 14 bis 38 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl,
Eicosyl, Hencosyl, Docosyl, Tricosyl, Tetracosyl, Pentacosyl, Hexacosyl, Heptacosyl,
Octacosyl, Nonacosyl, Squalyl, deren Konstitutionsisomere, höheren Homologen mit 31
bis 38 Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C18-C26-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 18 bis 26 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl, Hencosyl, Docosyl, Tricosyl,
Tetracosyl, Pentacosyl und Hexacosyl sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C18-C28-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 18 bis 28 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind neben den zuvor genannten Beispielen für C18-C26-Alkylreste Heptacosyl und Octacosyl sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C16-C28-Alkyl steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 16 bis 28 Kohlenstoffatomen.
Beispiele hierfür sind neben den zuvor genannten Beispielen für C18-C28-Alkylreste Hexadecenyl und Heptadecenyl sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C2-C40-Alkenyl ist ein einfach ungesättigter linearer oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest
mit 2 bis 40 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind Ethenyl, Propenyl, Butenyl,
Pentenyl, Hexenyl, Heptenyl, Octenyl, Nonenyl, Decenyl, Undecenyl, Dodecenyl, Tridecenyl,
Tetradecenyl, Pentadecenyl, Hexadecenyl, Heptadecenyl, Octadecenyl, Nonadecenyl, Eicosenyl,
Hencosenyl, Docosenyl, Tricosenyl, Tetracosenyl, Pentacosenyl, Hexacosenyl, Heptacosenyl,
Octacosenyl, Nonacosenyl, Squalenyl, deren Konstitutionsisomere, höheren Homologen
mit 31 bis 40 C-Atomen sowie Konstitutionsisomere davon.
C4-C40-Alkadienyl ist ein zweifach ungesättigter linearer oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest
mit 4 bis 40 Kohlenstoffatomen. Die olefinischen Doppelbindungen können konjugiert
oder isoliert vorliegen. Beispiele hierfür sind Butadienyl, Pentadienyl, Hexadienyl,
Heptadienyl, Octadienyl, Nonadienyl, Decadienyl, Undecadienyl, Dodecadienyl, Tridecadienyl,
Tetradecadienyl, Pentadecadienyl, Hexadecadienyl, Heptadecadienyl, Octadecadienyl,
Nonadecadienyl, Eicosadienyl, Hencosadienyl, Docosadienyl, Tricosadienyl, Tetracosadienyl,
Pentacosadienyl, Hexacosadienyl, Heptacosadienyl, Octacosadienyl, Nonacosadienyl,
Squaladienyl, deren Konstitutionsisomere, höheren Homologe mit 31 bis 40 C-Atomen
sowie Konstitutionsisomere davon.
C6-C40-Alkatrienyl ist ein dreifach ungesättigter linearer oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest
mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen. Die olefinischen Doppelbindungen können konjugiert
oder isoliert vorliegen. Beispiele hierfür sind Hexatrienyl Heptatrienyl, Octatrienyl,
Nonatrienyl, Decatrienyl, Undecatrienyl, Dodecatrienyl, Tridecatrienyl, Tetradecatrienyl,
Pentadecatrienyl, Hexadecatrienyl, Heptadecatrienyl, Octadecatrienyl, Nonadecatrienyl,
Eicosatrienyl, Hencosatrienyl, Docosatrienyl, Tricosatrienyl, Tetracosatrienyl, Pentacosatrienyl,
Hexacosatrienyl, Heptacosatrienyl, Octacosatrienyl, Nonacosatrienyl, Squalatrienyl,
deren Konstitutionsisomere, höhere Homologe sowie Konstitutionsisomere davon.
C8-C40-Alkatetraenyl ist ein vierfach ungesättigter linearer oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest
mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen. Die olefinischen Doppelbindungen können konjugiert
oder isoliert vorliegen. Beispiele hierfür sind Octatetraenyl, Nonatetraenyl, Decatetraenyl,
Undecatetraenyl, Dodecatetraenyl, Tridecatetraenyl, Tetradecatetraenyl, Pentadecatetraenyl,
Hexadecatetraenyl, Heptadecatetraenyl, Octadecatetraenyl, Nonadecatetraenyl, Eicosatetraenyl,
Hencosatetraenyl, Docosatetraenyl, Tricosatetraenyl, Tetracosatetraenyl, Pentacosatetraenyl,
Hexacosatetraenyl, Heptacosatetraenyl, Octacosatetraenyl, Nonacosatetraenyl, Squalatetraenyl,
deren Konstitutionsisomere, höhere Homologe sowie Konstitutionsisomere davon.
Bei den ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 50 Kohlenstoffatomen
handelt es sich vorzugsweise um aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einer oder mehreren
C-C-Doppelbindungen, wie Alkene, Alkadiene oder Alkatriene. Insbesondere handelt es
sich um C2-C50-Alkene, d.h. um aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einer C-C-Doppelbindung und mit
2 bis 50 Kohlenstoffatomen. Die C-C-Doppelbindung in den Alkenen kann dabei sowohl
intern als auch terminal angeordnet sein.
C2-C50-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 2 bis 50 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind E-then, Propen,
1- und 2-Buten, Isobuten, 1- und 2-Penten, 1-, 2- und 3-Hexen, 1-, 2- und 3-Hepten,
1-, 2-, 3- und 4-Octen, 1-, 2-, 3- und 4-Nonen, 1-, 2-, 3-, 4- und 5-Decen, Undecen,
Dodecen, Tridecen, Tetradecen, Pentadecen, Hexadecen, Heptadecen, Octadecen, Nonadecen,
Eicosen, Hencosen, Docosen, Tricosen, Tetracosen, Pentacosen, Hexacosen, Heptacosen,
Octacosen, Nonacosen, Squalen, Konstitutionsisomere davon, die höheren Homologen mit
31 bis 50 Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere. Beispiele
für Konstitutionsisomere der genannten Alkene sind Oligomere und Polymere von α-,
β-, γ-, δ-, etc. C3-C8-Olefinen, wie Propen, 1- oder 2-Buten, Isobuten, 1- oder 2-Penten, 2-Methylbuten,
1-, 2- oder 3-Hexen, 1-, 2- oder 3-Hepten oder 1-, 2-, 3- oder 4-Octen.
C18-C28-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 18 bis 28 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind Octadecen,
Nonadecen, Eicosen, Hencosen, Docosen, Tricosen, Tetracosen, Pentacosen, Hexacosen,
Heptacosen, Octacosen und Konstitutionsisomere davon.
C18-C30-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 18 bis 30 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind neben zuvor
genannten C18-C28-Alkenen Nonacosen, Squalen und Konstitutionsisomere davon.
C8-C30-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind neben zuvor
genannten C18-C30-Alkenen Octen, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen, Tridecen, Tetradecen, Pentadecen,
Hexadecen, Heptadecen und Konstitutionsisomere davon.
C16-C26-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 16 bis 26 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind Hexadecen,
Heptadecen, Octadecen, Nonadecen, Eicosen, Hencosen, Docosen, Tricosen, Tetracosen,
Pentacosen, Hexacosen und Konstitutionsisomere davon.
C20-C24-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 20 bis 24 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind Eicosen,
Hencosen, Docosen, Tricosen, Tetracosen und Konstitutionsisomere davon.
C10-C14-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 10 bis 14 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind Decen, Undecen,
Dodecen, Tridecen, Tetradecen und Konstitutionsisomere davon.
C12-C40-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 12 bis 40 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind Dodecen,
Tridecen, Tetradecen, Pentadecen, Hexadecen, Heptadecen, Octadecen, Nonadecen, Eicosen,
Hencosen, Docosen, Tricosen, Tetracosen, Pentacosen, Hexacosen, Heptacosen, Octacosen,
Nonacosen, Squalen, Konstitutionsisomere davon, die höheren Homologen mit 31 bis 40
Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C12-C50-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 12 bis 50 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind neben den
zuvor genannten C12-C40-Alkenen die höheren Homologen mit 41 bis 50 Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen
Konstitutionsisomere.
C10-C50-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 10 bis 50 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind neben den
zuvor genannten C12-C50-Alkenen 1-, 2-, 3-, 4- und 5-Decen und Undecen sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C6-C50-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 6 bis 50 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind neben den
zuvor genannten C10-C50-Alkenen 1-, 2- und 3-Hexen, 1-, 2- und 3-Hepten, 1-, 2-, 3- und 4-Octen, 1-, 2-,
3- und 4-Nonen sowie die dazugehörigen Konstitutionsisomere.
C30-C50-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 30 bis 50 Kohlenstoffatomen.
C35-C45-Alken steht für einen einfach ungesättigten aliphatischen linearen oder verzweigten
Kohlenwasserstoff mit 35 bis 45 Kohlenstoffatomen.
Die Hydrocarbylreste, z.B. die Alkyl, Alkenyl-, Alkadienyl-, Alkatrienyl- und Alkatetraenylreste,
oder die ungesättigten Kohlenwasserstoffe, z.B. die Alkene, können unsubstituiert
oder ein- oder mehrfach substituiert sein. Geeignete Substituenten sind beispielsweise
OH, C1-C4-Alkoxy, NR15R16 (R15 und R16 stehen unabhängig voneinander für H oder C1-C4-Alkyl) oder Carbonyl (COR15). Vorzugsweise sind sie jedoch unsubstituiert.
C1-C4-Alkoxy ist ein über ein Sauerstoffatom gebundener C1-C4-Alkylrest. Beispiele hierfür sind Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, Isopropoxy, n-Butoxy,
2-Butoxy, Isobutoxy und tert-Butoxy.
C18-C26-Alkohol steht für einen linearen oder verzweigten gesättigten oder ungesättigten
aliphatischen Kohlenwasserstoff mit 18 bis 26 Kohlenstoffatomen, der durch eine oder
mehrere, vorzugsweise eine Hydroxygruppe substituiert ist. Beispiele hierfür sind
Octadecanol, Nonadecanol, Eicosanol, Octadecenol, Nonadecenol, Eicosenol, Octadecadienol,
Nonadecadienol, Eicosadienol, Octadecatrienol, Nonadecatrienol, Eicosatrienol, Stellungs-
und Konstitutionsisomere davon, die höheren Homologen mit 21 bis 26 Kohlenstoffatomen
sowie die dazugehörigen Stellungs- und Konstitutionsisomere.
C16-C26-Alkohol steht für einen linearen oder verzweigten gesättigten oder ungesättigten
aliphatischen Kohlenwasserstoff mit 16 bis 26 Kohlenstoffatomen, der durch eine oder
mehrere, vorzugsweise eine Hydroxygruppe substituiert ist. Beispiele hierfür sind
neben den zuvor genannten C18-C26-Alkoholen Hexadecanol, Heptadecanol, Hexadecenol, Heptadecenol, Hexadecadienol, Heptadecadienol
sowie die dazugehörigen Stellungs- und Konstitutionsisomere.
C16-C28-Alkohol steht für einen linearen oder verzweigten gesättigten oder ungesättigten
aliphatischen Kohlenwasserstoff mit 16 bis 28 Kohlenstoffatomen, der durch eine oder
mehrere, vorzugsweise eine Hydroxygruppe substituiert ist. Beispiele hierfür sind
neben den zuvor genannten C16-C26-Alkoholen die höheren Homologen mit 27 oder 28 Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen
Stellungs- und Konstitutionsisomere.
C10-C26-Alkohol steht für einen linearen oder verzweigten gesättigten oder ungesättigten
aliphatischen Kohlenwasserstoff mit 10 bis 26 Kohlenstoffatomen, der durch eine oder
mehrere, vorzugsweise eine Hydroxygruppe substituiert ist. Beispiele hierfür sind
neben den zuvor genannten C18-C26-Alkoholen Decanol, 2-Propylheptanol, Undecanol, Dodecanol, Tridecanol, Isotridecanol,
Tetradecanol, Pentadecanol, Hexadecanol, Heptadecanol, Decenol, Undecenol, Dodecenol,
Tridecenol, Isotridecenol, Tetradecenol, Pentadecenol, Hexadecenol, Heptadecenol,
Decadienol, Undecadienol, Dodecadienol, Tridecadienol, Isotridecadienol, Tetradecadienol,
Pentadecadienol, Hexadecadienol, Heptadecadienol sowie die dazugehörigen Stellungs-
und Konstitutionsisomere.
C10-C30-Alkohol steht für einen linearen oder verzweigten gesättigten oder ungesättigten
aliphatischen Kohlenwasserstoff mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen, der durch eine oder
mehrere, vorzugsweise eine Hydroxygruppe substituiert ist. Beispiele hierfür sind
neben den zuvor genannten C10-C26-Alkoholen die höheren Homologen mit 27 bis 30 Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen
Stellungs- und Konstitutionsisomere.
C8-C30-Alkohol steht für einen linearen oder verzweigten gesättigten oder ungesättigten
aliphatischen Kohlenwasserstoff mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen, der durch eine oder
mehrere, vorzugsweise eine Hydroxygruppe substituiert ist. Beispiele hierfür sind
neben den zuvor genannten C10-C30-Alkoholen Octanol, 2-Ethylhexanol, Nonanol, Neononylalkohol, Octenol, 2-Ethylhexenol,
Nonenol sowie die dazugehörigen Stellungs- und Konstitutionsisomere.
C6-C30-Alkohol steht für einen linearen oder verzweigten gesättigten oder ungesättigten
aliphatischen Kohlenwasserstoff mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, der durch eine oder
mehrere, vorzugsweise eine Hydroxygruppe substituiert ist. Beispiele hierfür sind
neben den zuvor genannten C8-C30-Alkoholen Hexanol und Heptanol sowie die dazugehörigen Stellungs- und Konstitutionsisomere.
C6-C40-Alkohol steht für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoff
mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen, der durch eine oder mehrere, vorzugsweise eine Hydroxygruppe
substituiert ist. Beispiele hierfür sind neben den zuvor genannten C6-C30-Alkoholen die höheren Homologen mit 31 bis 40 Kohlenstoffatomen sowie die dazugehörigen
Stellungs- und Konstitutionsisomere.
[0015] Die nachfolgenden Ausführungen zu geeigneten und bevorzugten Merkmalen der Gegenstände
der Erfindung, z.B. zu geeigneten und bevorzugten Copolymeren, insbesondere zu geeigneten
und bevorzugten Monomeren M1, M2, M3 und M4, die den Copolymeren zugrunde liegen,
ihrer Verwendung und sie enthaltenden Zusammensetzungen, gelten sowohl allein für
sich genommen als auch in Kombination miteinander.
[0016] Wenn das erfindungsgemäß eingesetzte Copolymer auch das Monomer M3 einpolymerisiert
enthält, unterscheiden sich M2 und M3 vorzugsweise durch die Anzahl der Kohlenstoffatome,
wobei die Differenz bevorzugt wenigstens 6 Kohlenstoffatome beträgt. Besonders bevorzugt
enthält M3 eine größere Anzahl an Kohlenstoffatomen als M2. Insbesondere enthält M3
wenigstens 6 Kohlenstoffatome mehr als M2.
[0017] Vorzugsweise enthält das Copolymer die Monomere M1, M2, gegebenenfalls M3 und gegebenenfalls
M4 statistisch einpolymerisiert.
[0018] In den erfindungsgemäß eingesetzten Copolymeren sind (unter Berücksichtigung der
obigen Maßgabe) die Monomeren M1, M2, M3 und M4 vorzugsweise in folgenden molaren
Anteilen (Mx/(M1+M2+M3+M4)) im Copolymer enthalten:
M1+M4: 0,1 bis 0,7;
M2: 0,05 bis 0,7;
M3: 0 bis 0,7;
wobei das Molverhältnis von M1 zu M4 vorzugsweise 1:0 bis 1:1 beträgt; und
wobei die Summe der molaren Anteile von M2 und M3 0,3 bis 0,9 beträgt;
besonders bevorzugt
M1+M4: 0,2 bis 0,6;
M2: 0,1 bis 0,6;
M3: 0 bis 0,5;
wobei das Molverhältnis von M1 zu M4 vorzugsweise 1:0 bis 1:1 beträgt; und
wobei die Summe der molaren Anteile von M2 und M3 0,4 bis 0,8 beträgt;
und insbesondere
M1+M4: 0,4 bis 0,6;
M2: 0,2 bis 0,6;
M3: 0 bis 0,3;
wobei das Molverhältnis von M1 zu M4 vorzugsweise 1:0 bis 1:1 beträgt; und
wobei die Summe der molaren Anteile von M2 und M3 0,4 bis 0,6 beträgt.
[0019] Vorzugsweise ist der molare Anteil des Monomers M3 geringer als derjenige des Monomers
M2.
[0020] Beim Monomer M1 handelt es sich um einen gegebenenfalls an der C-C-Doppelbindung
substituierten Mono- oder Diester von Fumarsäure oder Maleinsäure.
[0021] Das erfindungsgemäß eingesetzte Copolymer kann als Monomer M1 gleichzeitig Monoester
und Diester ethylenisch ungesättigter Dicarbonsäuren einpolymerisiert enthalten.
[0022] Außerdem kann das eingesetzte Copolymer als Monomer M1 Mono- und/oder Diester von
ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren einpolymerisiert enthalten, die sich von
verschiedenen Alkoholen ableiten.
[0023] R
5 steht vorzugsweise für H oder C
1-C
40-Alkyl, besonders bevorzugt für H oder C
6-C
40-Alkyl, stärker bevorzugt für H oder C
8-C
30-Alkyl und insbesondere für H oder C
10-C
30-Alkyl, z.B. für H oder C
10-C
26-Alkyl oder C
18-C
26-Alkyl.
[0024] R
6 steht vorzugsweise für C
1-C
40-Alkyl, besonders bevorzugt für C
6-C
40-Alkyl, stärker bevorzugt für C
8-C
30-Alkyl und insbesondere für C
10-C
30-Alkyl, z.B. für C
10-C
26-Alkyl oder C
18-C
26-Alkyl.
[0025] Die Alkoholkomponente des Ester-Monomers M1 (R
6 und gegebenenfalls R
5) leitet sich dementsprechend besonders bevorzugt von längerkettigen Alkoholen ab,
z.B. von C
6-C
40-Alkoholen, bevorzugt von C
8-C
30-Alkoholen und insbesondere von C
10-C
30-Alkoholen, z.B. von C
10-C
26-Alkoholen oder von C
18-C
26-Alkoholen. Sie kann sich auch von Gemischen solcher Alkohole ableiten, beispielsweise
von Gemischen wie sie aus technischen Prozessen erhalten werden, wie Fettalkohole
oder Alkohole aus Hydroformylierungsprozessen.
[0026] Wenn R
5 für H steht, vor allem wenn R
5 in wenigstens 20 Mol-%, vorzugsweise in wenigstens 10 Mol-%, besonders bevorzugt
in wenigstens 5 Mol-%, stärker bevorzugt in wenigstens 2 Mol-% und insbesondere in
wenigstens 1 Mol-% des einpolymerisierten Monomers M1, bezogen auf das Gesamtgewicht
des einpolymerisierten Monomers M1, für H steht, so enthält das Copolymer neben M1,
M2 und gegebenenfalls M3 auch Monomer M4 einpolymerisiert. Dabei beträgt das Molverhältnis
von einpolymerisiertem M1 zu einpolymerisiertem M4 20:1 bis 1:1.
[0027] Wenn das Copolymer auch Monomer M4 einpolymerisiert enthält, so beträgt das Molverhältnis
von einpolymerisiertem M1 zu einpolymerisiertem M4 vorzugsweise 20:1 bis 1,5:1, besonders
bevorzugt 10:1 bis 2:1, stärker bevorzugt 8:1 bis 2:1, insbesondere 5:1 bis 2:1 und
speziell 4:1 bis 2:1.
[0028] Vorzugsweise steht im Monomer M1 einer der Reste R
1 oder R
2 für H, während der andere für -COOR
5 steht. Vorzugsweise steht einer der Reste R
3 oder R
4 für H, während der andere für -COOR
6 steht. Dementsprechend steht M 1 vorzugsweise für einen nicht substituierten Mono-
oder Diester von Fumarsäure oder Maleinsäure.
[0029] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform stehen im Monomer M1 R
1 und R
3 für H, während R
2 für -COOR
5 steht und R
4 für -COOR
6 steht, d.h. M1 steht besonders bevorzugt für einen Maleinsäuremono- oder -diester.
[0030] Besonders bevorzugte Monomere M1 sind Maleinsäuremonoester (R
5 = H). Das Copolymer kann jedoch auch teilweise Maleinsäurediester einpolymerisiert
enthalten.
[0031] In diesem Fall (d.h. R
5 = H) gilt die obige Maßgabe, d.h. das erfindungsgemäß eingesetzte Copolymer enthält
auch Monomer M4 einpolymerisiert.
[0032] Wenn R
5 nicht für H steht, so kann M1 sowohl für einen symmetrischen als auch für einen gemischten
Ester stehen (d.h. R
5 und R
6 können gleich oder verschieden sein).
[0033] In einer alternativ besonders bevorzugten Ausführungsform steht R
5 nicht für H. Das Copolymer kann natürlich auch Monomer M4 einpolymerisiert enthalten.
Vorzugsweise enthält es in diesem Fall jedoch kein einpolymerisiertes M4. M1 steht
hier vorzugsweise für einen Maleinsäure- oder insbesondere Fumarsäurediester. In diesem
Fall beträgt die Säurezahl des Copolymers vorzugsweise höchstens 10 mg KOH/g, besonders
bevorzugt höchstens 5 mg KOH/g, stärker bevorzugt höchstens 2 mg KOH/g und insbesondere
höchstens 1 mg KOH/g.
[0034] Beispiele für Ester-Monomere M1 sind die Monoester oder die symmetrischen oder gemischten
Diester von Fumarsäure oder Maleinsäure mit Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol,
Butanol, sec-Butanol, Isobutanol, tert-Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol,
2-Ethylhexanol, Nonanol, Decanol, 2-Propylheptanol, Undecanol, Dodecanol, Tridecanol,
Tetradecanol, Pentadecanol, Hexadecanol, Heptadecanol, Octadecanol, Nonadecanol, Eicosanol,
Hencosanol, Docosanol, Tricosanol, Tetracosanol, Pentacosanol, Hexacosanol, Heptacosanol,
Octacosanol, Nonacosanol, Squalanol, Stellungs- und Konstitutionsisomeren davon sowie
höhere Homologe und dazugehörige Stellungs- und Konstitutionsisomere. Bevorzugte Estermonomere
M1 sind jedoch, wie bereits gesagt, die Monoester oder die symmetrischen oder gemischten
Diester von Fumarsäure oder Maleinsäure mit längerkettigen Alkoholen, z.B. mit C
6-C
40-Alkoholen, besonders bevorzugt mit C
8-C
30-Alkoholen und insbesondere mit C
10-C
30-Alkoholen, z.B. mit C
10-C
26-Alkoholen oder mit C
18-C
26-Alkoholen.
[0035] Die Monomere M2 und M3 weisen folgende Struktur auf:

worin
- R9 und R13
- gleich oder verschieden sind und für H oder C1-C50-Hydrocarbyl stehen; und
- R10, R11, R12, R14, R15 und R16
- gleich oder verschieden sind und für H oder C1-C10-Hydrocarbyl stehen,
unter der Maßgabe, dass M2 und M3 nicht gleich sind.
[0036] Wenn das Copolymer sowohl Monomer M2 als auch M3 einpolymerisiert enthält, so ist
es in diesem Fall bevorzugt, dass sich M2 und M3 um wenigstens 6 Kohlenstoffatome
unterscheiden, wobei es besonders bevorzugt ist, dass M3 das längerkettige Monomer
darstellt. Dementsprechend enthält M3 in einem solchen Terpolymer besonders bevorzugt
wenigstens 6 Kohlenstoffatome mehr als M2.
[0037] Vorzugsweise stehen R
9 und R
13 für C
8-C
48-Alkyl, besonders bevorzugt für C
10-C
48-Alkyl, insbesondere für C
14-C
38-Alkyl, z.B. für C
16-C
28-Alkyl. Vorzugsweise unterscheiden sich R
9 und R
13 um wenigstens 6 Kohlenstoffatome, wobei es bevorzugt ist, dass es sich bei R
13 um den längerkettigen Rest handelt, d.h. dass R
13 wenigstens 6 Kohlenstoffatome mehr enthält als R
9.
[0038] R
10, R
11, R
12, R
14, R
15 und R
16 können gleich oder verschieden sein und stehen vorzugsweise für C
1-C
4-Alkyl und besonders bevorzugt für H oder Methyl. Dabei ist es bevorzugt, dass wenigstens
einer und insbesondere wenigstens zwei der Reste R
10, R
11 oder R
12 in Monomer M2 bzw. wenigstens einer und insbesondere wenigstens zwei der Reste R
14, R
15 oder R
16 in Monomer M3 für H stehen. Speziell stehen alle drei Reste R
10, R
11 und R
12 in Monomer M2 bzw. alle drei Reste R
14, R
15 und R
16 in Monomer M3 für H.
[0039] Dementsprechend handelt es sich bei den Monomeren M2 und M3 vorzugsweise um längerkettige
lineare oder verzweigte Alkene, z.B. um C
6-C
50-Alkene, vorzugsweise um C
10-C
50-Alkene und insbesondere um C
12-C
50-Alkene, z.B. C
12-C
40-Alkene oder C
18-C
40-Alkene, beispielsweise C
18-C
30-Alkene. Die Doppelbindung kann sowohl terminal (α-Olefin) als auch intern (β-, γ-,
δ-Olefin etc.) angeordnet sein. Bei den Alkenen kann es sich auch um Oligomere oder
Polymere von Alkenen handeln, z.B. von C
2-C
8-Alkenen, wie Ethylen, Propylen, 1- oder 2-Buten, Isobuten, Penten, Hexen oder Hepten,
oder insbesondere von C
3-C
8-Alkenen.
[0040] Vorzugsweise handelt es sich bei den Monomeren M2 und M3 um Alkene mit der C-C-Doppelbindung
in der α- oder β-Stellung (bezogen auf die Hauptkette des Moleküls) und insbesondere
in der α-Stellung (terminale Alkene; α-Alkene).
Bei den Monomeren M2 und M3 kann es sich auch um Alkengemische handeln, beispielsweise
um Gemische wie sie aus technischen Prozessen erhalten werden. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn als Alkene Olefinoligomere oder -polymere, wie Polypropylen, Polybuten
oder Polyisobuten, eingesetzt werden.
[0041] Enthält das Copolymer kein Monomer M3 in einpolymerisierter Form, so handelt es sich
bei M2 vorzugsweise um ein C
8-C
30-Alken oder ein Gemisch solcher Alkene, z.B. ein Gemisch aus C
16-C
26-Alkenen oder bevorzugt aus C
20-C
24-Alkenen.
[0042] Enthält das Copolymer sowohl Monomer M2 als auch Monomer M3 einpolymerisiert, so
handelt es sich bei M2 vorzugsweise um ein C
8-C
18-Alken und bei M3 vorzugsweise um ein davon verschiedenes C
18-C
40-Alken, das vorzugsweise wenigstens 6 Kohlenstoffatome mehr enthält als M2, oder einem
Alkengemisch, das dieses Alken nicht oder in nur untergeordneten Mengen, z.B. in einem
Anteil von höchstens 10 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 5 Gew.-% und insbesondere
von höchstens 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Alkengemischs, enthält und
sich um wenigstens 6 Kohlenstoffatome davon unterscheidet, z.B. um ein Alkengemisch
von C
18-C
50-Alkenen oder von C
18-C
40-Alkenen. Beispielsweise kann das Copolymer als M2 ein C
10-C
14-Alken und als M3 ein C
18-C
28-Alkengemisch oder ein C
30-C
50-Alkengemisch, z.B. ein C
35-C
45-Alkengemisch einpolymerisiert enthalten. Beispiele für solche Alkengemische sind
Gemische wie sie aus Oligomerisierungs- oder Polymerisierungsprozessen von Alkenen,
wie Ethylen, Propen, n-Buten oder Isobuten, entstehen, z.B. Polypropen, Polybuten
oder insbesondere Polyisobuten mit einem M
n von z.B. 500, 550 oder 600.
[0043] Besonders bevorzugt handelt es sich beim erfindungsgemäßen Copolymer um ein Copolymer
aus
- (a) einem Maleinsäuremonoester mit einem C8-C30-Alkohol, vorzugsweise mit einem C10-C26-Alkohol oder mit einem Gemisch solcher Alkohole, z.B. mit einem Gemisch aus C16-C28-Alkoholen oder bevorzugt C18-C26-Alkoholen (Monomer M1),
- (b) Maleinsäureanhydrid und
- (c) einem C8-C30-Alken oder einem Gemisch solcher Alkene, z.B. einem Gemisch aus C16-C26-Alkenen oder bevorzugt aus C20-C24-Alkenen (Monomer M2).
[0044] Alternativ handelt es sich beim erfindungsgemäßen Copolymer besonders bevorzugt um
ein Copolymer aus
- (a) einem Maleinsäuremonoester mit einem C8-C30-Alkohol, vorzugsweise mit einem C10-C26-Alkohol oder mit einem Gemisch solcher Alkohole, z.B. mit einem Gemisch aus C16-C28-Alkoholen oder bevorzugt C18-C26-Alkoholen (Monomer M1),
- (b) Maleinsäureanhydrid,
- (c) einem C8-C30-Alken, vorzugsweise einem C8-C18-Alken (Monomer M2) und
- (d) einem davon verschiedenen Alken, z.B. einem C18-C40-Alken, das vorzugsweise wenigstens 6 Kohlenstoffatome mehr enthält als M2 (Monomer
M3). oder
(c) einem C8-C30-Alken, vorzugsweise einem C8-C18-Alken (Monomer M2) und
(d) einem Alkengemisch, das dieses Alken nicht oder in nur untergeordneten Mengen,
z.B. in einem Anteil von höchstens 10 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 5 Gew.-%
und insbesondere von höchstens 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Alkengemischs,
enthält und sich um wenigstens 6 Kohlenstoffatome davon unterscheidet (Monomer M3),
z.B. (c) einem C
10-C
14-Alken und (d) einem C
18-C
28-Alkengemisch oder einem C
30-C
50-Alkengemisch, z.B. einem C
35-C
45-Alkengemisch. Beispiele für solche Alkengemische sind Gemische wie sie aus Oligomerisierungs-
oder Polymerisierungsprozessen von Alkenen, wie Ethylen, Propen, n-Buten oder Isobuten,
entstehen, z.B. Polypropen, Polybuten oder insbesondere Polyisobuten mit einem M
n von z.B. 500, 550 oder 600.
[0045] Alternativ handelt es sich beim erfindungsgemäßen Copolymer besonders bevorzugt um
ein Copolymer aus
- (a) einem Maleinsäurediester oder vorzugsweise Fumarsäurediester mit einem C8-C30-Alkohol, vorzugsweise mit einem C10-C26-Alkohol oder mit einem Gemisch solcher Alkohole, z.B. mit einem Gemisch aus C16-C28-Alkoholen oder bevorzugt C18-C26-Alkoholen (Monomer M1) und
- (b) einem C8-C30-Alken oder einem Gemisch solcher Alkene, z.B. einem Gemisch aus C16-C26-Alkenen oder bevorzugt aus C20-C24-Alkenen (Monomer M2).
[0046] Alternativ handelt es sich beim erfindungsgemäßen Copolymer besonders bevorzugt um
ein Copolymer aus
- (a) einem Maleinsäurediester oder vorzugsweise Fumarsäurediester mit einem C8-C30-Alkohol, vorzugsweise mit einem C10-C26-Alkohol oder mit einem Gemisch solcher Alkohole, z.B. mit einem Gemisch aus C16-C28-Alkoholen oder bevorzugt C18-C26-Alkoholen (Monomer M1),
- (b) einem C8-C30-Alken (Monomer M2) und
- (c) einem davon verschiedenen Alken (Monomer M3). oder
(b) einem C8-C30-Alken (Monomer M2) und
(c) einem Alkengemisch, das dieses Alken nicht oder in nur untergeordneten Mengen,
z.B. in einem Anteil von höchstens 10 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 5 Gew.-%
und insbesondere von höchstens 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Alkengemischs,
enthält und sich um wenigstens 6 Kohlenstoffatome davon unterscheidet (Monomer M3),
z.B. (b) einem C
10-C
14-Alken und (c) einem C
18-C
28-Alkengemisch oder einem C
30-C
50-Alkengemisch, z.B. einem C
35-C
45-Alkengemisch. Beispiele für solche Alkengemische sind Gemische wie sie aus Oligomerisierungs-
oder Polymerisierungsprozessen von Alkenen, wie Ethylen, Propen, n-Buten oder Isobuten,
entstehen, z.B. Polypropen, Polybuten oder insbesondere Polyisobuten mit einem M
n von z.B. 500, 550 oder 600.
[0047] Bevorzugt sind die erfindungsgemäß eingesetzten Copolymere erhältlich durch, vorzugsweise
radikalische, Polymerisation, insbesondere Lösungspolymerisation, der Monomeren M1,
M2, gegebenenfalls M3 und gegebenenfalls M4.
[0048] Als Starter für die radikalische Polymerisation können die üblichen Radikalstarter,
wie beispielsweise organische Peroxide, Sauerstoff oder Azoverbindungen, eingesetzt
werden. Auch Mischungen mehrerer Radikalstarter sind geeignet. Als Radikalstarter
können z.B. ein oder mehrere Peroxide, ausgewählt unter folgenden kommerziell erhältlichen
Substanzen eingesetzt werden:
- Didecanoylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexan, tert-Amylperoxy-2-ethylhexanoat,
Dibenzoylperoxid, tert-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, tert-Butylperoxydiethylacetat,
tert-Butylperoxydiethylisobutyrat, 1,4-Di(tert-butylperoxycarbo)-cyclohexan als Isomerengemisch,
tert-Butylperisononanoat, 1,1-Di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 1,1-Di-(tert-butylperoxy)-cyclohexan,
Methyl-isobutylketonperoxid, tert-Butylperoxyisopropylcarbonat, 2,2-Di-tert-butylperoxy)butan
oder tert-Butylperoxacetat;
- tert-Butylperoxybenzoat, Di-tert-amylperoxid, Dicumylperoxid, die isomeren Di-(tert-butylperoxyisopropyl)benzole,
2,5-Dimethyl-2,5-di-tert-butylperoxyhexan, tert-Butylcumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)-hex-3-in,
Di-tert-butylperoxid, 1,3-Diisopropylmonohydroperoxid, Cumolhydroperoxid oder tert-Butylhydroperoxid;
oder
- dimere oder trimere Ketonperoxide, so wie sie z.B. aus der EP-A-0 813 550 bekannt sind
[0049] Als Peroxide sind Di-tert-butylperoxid, tert-Butylperoxypivalat, tert-Butylperoxyisononanoat,
tert-Amylperoxypivalat oder Dibenzoylperoxid oder Gemische derselben besonders geeignet.
Als Azoverbindung sei Azobisisobutyronitril (" AIBN" ) beispielhaft genannt. Die Radikalstarter
werden in für Polymerisationen üblichen Mengen dosiert.
[0050] Bei der Herstellung des erfindungsgemäß eingesetzten Copolymers ist es auch möglich,
eine Vorstufe des Monomers M1 in das Polymerisationsverfahren einzusetzen und erst
nach erfolgter Polymerisation eine Funktionalisierungsreaktion zum gewünschten Mono-
oder Diester durchzuführen. So ist es z.B. für den Fall, dass M1 für einen Maleinsäuremonoester
steht, bevorzugt, in die Polymerisationsreaktion Maleinsäureanhydrid einzusetzen und
erst nach erfolgter Polymerisation dieses einpolymerisierte Monomer in an sich bekannter
Weise durch Umsetzung mit dem gewünschten Alkohol in den entsprechenden Mono- oder
Diester zu überführen. Solche Veresterungsreaktionen von einpolymerisiertem Maleinsäureanhydrid
sind bekannt und beispielsweise in
EP-A-0214786 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
[0051] Bei dieser Variante ist es jedoch schwierig Copolymere herzustellen, in denen das
einpolymerisierte Monomer M1 im Wesentlichen in Form eines Diesters (R
5 ≠ H) vorliegt, vor allem, wenn längerkettige Alkohole, z.B. solche mit wenigstens
6, insbesondere mit wenigstens 8 und speziell mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen
eingesetzt werden, da die doppelte Veresterung des Maleinsäureanhydrids aus sterischen
Gründen nicht oder nur unvollständig gelingt. Zur Herstellung von Copolymeren, die
Diester vor allem von längerkettigen Alkoholen als Monomer M1 einpolymerisiert enthalten,
ist es günstiger, in die Polymerisationsreaktion den entsprechenden Maleinsäure- oder
vorzugsweise Fumarsäurediester einzusetzen.
[0052] Wenn das Copolymer das Monomer M4 enthalten soll, kann man beispielsweise die Veresterung
des Maleinsäureanhydrids so durchführen, dass ein Teil des eingesetzten und einpolymerisierten
Anhydrids unverändert bleibt. Der Anteil an nicht umgesetztem Anhydrid, d.h. das Mengenverhältnis
von M1 und M4, lässt sich z.B. über die Menge des eingesetzten Alkohols, des gegebenenfalls
verwendeten Veresterungskatalysators, die Reaktionszeit und/oder die Reaktionstemperatur
regulieren. Für ein speziell einzustellendes Molverhältnis M1:M4 geeignete Reaktionsbedingungen
lassen sich beispielsweise durch einfache Vorversuche ermitteln.
[0053] Es ist auch möglich, in die Polymerisationsreaktion anstelle der eigentlich gewünschten
Monomere M1 die entsprechenden Ester mit kürzerkettigen Alkoholen einzusetzen, z.B.
die Methyl- oder Ethylester von Maleinsäure oder Fumarsäure, und diese nach erfolgter
Polymerisation durch Umsetzung mit längerkettigen Alkoholen in die gewünschten Ester
zu überführen.
[0054] Die durch das Polymerisationsverfahren erhältlichen erfindungsgemäßen Copolymere
sind vorzugsweise im Wesentlichen aus den oben definierten Monomeren M1, M2, gegebenenfalls
M3 und gegebenenfalls M4 aufgebaut. Herstellungsbedingt können z.B. bei Verwendung
von Maleinsäureanhydrid als Vorstufe für M1 oder als Monomer M4 gegebenenfalls geringe
Anteile von Maleinsäure enthalten sein, die hydrolytisch aus dem Anhydrid z.B. durch
Wasserspuren entstehen kann. Das gleiche gilt bei der Verwendung anderer Monomere
M4. Geringe Anteile bedeutet, dass das Copolymer höchstens 2 Mol-%, bevorzugt höchstens
1 Mol-%, stärker bevorzugt höchstens 0,5 Mol-%, insbesondere höchstens 0,1 % der Säure,
bezogen auf die übrigen Monomere, einpolymerisiert enthält. Herstellungsbedingt kann
das Copolymer auch geringe Anteile anderer Verbindungen, z.B. Regler, enthalten.
[0055] Vorzugsweise werden die Copolymere zur Erniedrigung des CP-Wertes von Brennstoffölen
verwendet.
[0056] Die erfindungsgemäßen Copolymere werden alleine oder in Kombination mit anderen Co-Additiven
in solchen Mengen eingesetzt, dass sie eine Wirkung als CP-Depressants im additivierten
Brennstofföl oder Schmierstoff zeigen.
[0057] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind die zuvor beschriebenen Copolymere. Bezüglich
bevorzugter Ausgestaltungen dieser Copolymere wird auf die vorstehenden Ausführungen
verwiesen.
Brennstofföl- und Schmierstoffzusammensetzungen
[0058] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft Brennstoffölzusammensetzungen, enthaltend
einen größeren Gewichtsanteil eines im Bereich von etwa 120-500 °C siedenden Mitteldestillatbrennstoffs
und einen kleineren Gewichtsanteil wenigstens eines erfindungsgemäßen Copolymers.
[0059] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft Schmierstoffzusammensetzungen, enthaltend
einen größeren Gewichtsanteil eines herkömmlichen Schmierstoffs und einen kleineren
Gewichtsanteil wenigstens eines erfindungsgemäßen Copolymers.
[0060] Unter Brennstoffölen versteht man erfindungsgemäß vorzugsweise Kraftstoffe. Geeignete
Kraftstoffe sind Ottokraftstoffe und Mitteldestillate, wobei Mitteldestillate bevorzugt
sind. Geeignete Mitteldestillate sind beispielsweise Dieselkraftstoffe, Heizöl oder
Kerosin, wobei Dieselkraftstoff und Heizöl besonders bevorzugt sind.
[0061] Bei den Heizölen handelt es sich beispielsweise um schwefelarme oder schwefelreiche
Erdölraffinate oder um Stein- oder Braunkohledestillate, die üblicherweise einen Siedebereich
von 150 bis 400 °C aufweisen. Bei den Heizölen kann es sich um Standard-Heizöl gemäß
DIN 51603-1 handeln, das einen Schwefelgehalt von 0,005 bis 0,2 Gew.-% besitzt, oder
es handelt sich um schwefelarme Heizöle mit einem Schwefelgehalt von 0 bis 0,005 Gew.-%.
Als Beispiele für Heizöl sei insbesondere Heizöl für häusliche Ölfeuerungsanlagen
oder Heizöl EL genannt. Die Qualitätsanforderungen für solche Heizöle sind beispielsweise
in DIN 51603-1 festgelegt (vgl. auch Ullmann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry,
5. Auflage, Bd. A12, S. 617 ff., worauf hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird).
[0062] Bei den Dieselkraftstoffen handelt es sich beispielsweise um Erdölraffinate, die
üblicherweise einen Siedebereich von 100 bis 400 °C haben. Dies sind meist Destillate
mit einem 95%-Punkt bis zu 360 °C oder auch darüber hinaus. Dies können aber auch
sogenannte "Ultra low sulfur diesel" oder "City diesel" sein, gekennzeichnet durch
einen 95%-Punkt von beispielsweise maximal 345 °C und einem Schwefelgehalt von maximal
0,005 Gew.-% oder durch einen 95%-Punkt von beispielsweise 285 °C und einem Schwefelgehalt
von maximal 0,001 Gew.-%. Neben den durch Raffination erhältlichen Dieselkraftstoffen
sind solche, die durch Kohlevergasung oder Gasverflüssigung ("gas to liquid" (GTL)
Kraftstoffe) oder Biomasse-Verflüssigung ("biomass to liquid" (BTL) Kraftstoffe) erhältlich
sind, geeignet. Geeignet sind auch Mischungen der vorstehend genannten Dieselkraftstoffe
mit regenerativen Kraftstoffen, wie Biodiesel.
[0063] Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Additiv zur Additivierung von Dieselkraftstoffen
mit niedrigem Schwefelgehalt, das heißt mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,05
Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 0,02 Gew.-%, insbesondere von weniger als 0,005
Gew.-% und speziell von weniger als 0,001 Gew.-% Schwefel oder zur Additivierung von
Heizöl mit einem niedrigen Schwefelgehalt, beispielsweise mit einem Schwefelgehalt
von höchstens 0,2 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 0.05 Gew.-%, besonders bevorzugt
von höchstens 0,005 Gew.-%, eingesetzt.
[0064] Derartige Brennstoffölzusammensetzungen können weiterhin als Brennstoffkomponente
Biodiesel (aus tierischer und/oder pflanzlicher Produktion) in Anteilen von 0-30 Gew.-%
umfassen.
[0065] Bevorzugte Brennstofföle sind ausgewählt unter Dieselkraftstoffen, Kerosin und Heizöl,
wobei der Dieselkraftstoff durch Raffination, Kohlevergasung, Gasverflüssigung oder
Biomasse-Verflüssigung erhältlich sein kann, ein Gemisch solcher Produkte darstellen
und gegebenenfalls mit regenerativen Kraftstoffen vermischt sein kann. Solche Brennstoffölzusammensetzungen
sind bevorzugt, bei denen der Schwefelgehalt der Mischung höchstens 500 ppm beträgt.
[0066] Das erfindungsgemäße Copolymer wird vorzugsweise in einem Mengenanteil, bezogen auf
die Gesamtmenge der Brennstoffölzusammensetzung, eingesetzt, der für sich gesehen
einen im Wesentlichen ausreichenden Einfluss auf den CP-Wert der Brennstoffölzusammensetzungen
besitzt. Bevorzugt wird das Additiv in einer Menge von 0,001 bis 1 Gew.-%, besonders
bevorzugt von 0,005 bis 0,1 Gew.-% und insbesondere von 0,01 bis 0,05 Gew.-%, bezogen
auf die Gesamtmenge der Brennstoffölzusammensetzung, eingesetzt.
[0067] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die erfindungsgemäßen Copolymere in Kombination
mit weiteren herkömmlichen Kaltfließverbesserern und/oder weiteren Schmier- und Brennstofföladditiven
verwendet werden.
Co-Additive
[0068] Die erfindungsgemäßen Copolymere können einzeln oder als Gemisch solcher Copolymere
und gegebenenfalls in Kombination mit weiteren an sich bekannten Zusatzstoffen den
Brennstoffölzusammensetzungen zugegeben werden.
[0069] Geeignete Zusatzstoffe, die in erfindungsgemäßen Brennstoffölzusammensetzungen neben
den erfindungsgemäßen Copolymeren enthalten sein können, insbesondere für Dieselkraftstoffe
und Heizöle, umfassen Detergentien, Korrosionsinhibitoren, Dehazer, Demulgatoren,
Schaumverhinderer ("Antifoam"), Antioxidantien, Metalldesaktivatoren, multifunktionelle
Stabilisatoren, Cetanzahlverbesserer, Verbrennungsverbesserer, Farbstoffe, Marker,
Lösungsvermittler, Antistatika, Schmierfähigkeitsverbesserer, sowie weitere die Kälteeigenschaften
des Brennstoffs verbessernde Additive, wie Nukleatoren, Fließverbesserer ("MDFI"),
Paraffindispergatoren ("WASA") und die Kombination der beiden zuletzt genannten Additive
(" WAFI") (vgl. auch Ullmann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage,
Bd. A16, S.719 ff; oder die eingangs zitierten Patentschriften zu Fließverbesserern).
[0070] Als weitere konventionelle Kaltfließverbesserer sind insbesondere zu nennen:
- a) Copolymere von Ethylen mit wenigstens einem weiteren ethylenisch ungesättigten
Monomer;
- b) Kammpolymere, die von den erfindungsgemäßen Copolymeren verschieden sind;
- c) Polyoxyalkylene;
- d) polare Stickstoffverbindungen;
- e) Sulfocarbonsäuren oder Sulfonsäuren oder deren Derivate; und
- f) Poly(meth)acrylsäureester.
[0071] Bei den Copolymeren von Ethylen mit wenigstens einem weiteren ethylenisch ungesättigten
Monomer a) ist das Monomer vorzugsweise ausgewählt unter Alkenylcarbonsäureestern,
(Meth)Acrylsäureestern und Olefinen.
[0072] Geeignete Olefine sind beispielsweise solche mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen sowie
mit 1 bis 3, vorzugsweise mit 1 oder 2, insbesondere mit einer, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung.
Im zuletzt genannten Fall kann die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung sowohl terminal
(α-Olefine) als auch intern angeordnet sein kann. Bevorzugt sind jedoch α-Olefine,
besonders bevorzugt α-Olefine mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Propen, 1-Buten,
1-Penten und 1-Hexen.
[0073] Geeignete (Meth)Acrylsäureester sind beispielsweise Ester der (Meth)Acrylsäure mit
C
1-C
10-Alkanolen, insbesondere mit Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol,
sec-Butanol, Isobutanol, tert-Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Octanol, 2-Ethylhexanol,
Nonanol und Decanol.
[0074] Geeignete Alkenylcarbonsäureester sind beispielsweise die Vinyl- und Propenylester
von Carbonsäuren mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, deren Kohlenwasserstoffrest linear
oder verzweigt sein kann. Bevorzugt sind hierunter die Vinylester. Unter den Carbonsäuren
mit verzweigtem Kohlenwasserstoffrest sind solche bevorzugt, deren Verzweigung sich
in der α -Position zur Carboxylgruppe befindet, wobei das α - Kohlenstoffatom besonders
bevorzugt tertiär ist, d. h. die Carbonsäure eine sogenannte Neocarbonsäure ist. Vorzugsweise
ist der Kohlenwasserstoffrest der Carbonsäure jedoch linear.
[0075] Beispiele für geeignete Alkenylcarbonsäureester sind Vinylacetat, Vinylpropionat,
Vinylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Neopentansäurevinylester, Hexansäurevinylester,
Neononansäurevinylester, Neodecansäurevinylester und die entsprechenden Propenylester,
wobei die Vinylester bevorzugt sind. Ein besonders bevorzugter Alkenylcarbonsäureester
ist Vinylacetat.
[0076] Besonders bevorzugt ist das ethylenisch ungesättigte Monomer ausgewählt unter Alkenylcarbonsäureestern.
[0077] Geeignet sind auch Copolymere, die zwei oder mehrere voneinander verschiedene Alkenylcarbonsäureester
einpolymerisiert enthalten, wobei diese sich in der Alkenylfunktion und/oder in der
Carbonsäuregruppe unterscheiden. Ebenfalls geeignet sind Copolymere, die neben dem/den
Alkenylcarbonsäureester(n) wenigstens ein Olefin und/oder wenigstens ein (Meth)Acrylsäureester
einpolymerisiert enthalten.
[0078] Das ethylenisch ungesättigte Monomer ist im Copolymer in einer Menge von vorzugsweise
1 bis 50 Mol.-%, besonders bevorzugt von 10 bis 50 Mol.-% und insbesondere von 5 bis
20 Mol.-%, bezogen auf das Gesamtcopolymer, einpolymerisiert.
[0079] Das Copolymer a) weist vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht M
n von 1000 bis 20000, besonders bevorzugt von 1000 bis 10000 und insbesondere von 1000
bis 6000, auf.
[0080] Kammpolymere b) sind beispielsweise solche, die in "
Comb-Like Polymers. Structure and Properties", N. A. Platé und V. P. Shibaev, J. Poly.
Sci. Macromolecular Revs. 8, Seiten 117 bis 253 (1974) beschrieben sind. Von den dort beschriebenen sind beispielsweise Kammpolymere der
Formel II geeignet

worin
D für R
17, COOR
17, OCOR
17, R
18, OCOR
17 oder OR
17 steht,
E für H, CH
3 oder D steht,
G für H oder D steht,
J für H, R
18, R
18COOR
17, Aryl oder Heterocyclyl steht,
K für H, COOR
18, OCOR
18, OR
18 oder COOH steht,
L für H, R
18 COOR
18, OCOR
18, COOH oder Aryl steht,
wobei
R
17 für einen Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise
mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen, steht,
R
18 für einen Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens einem Kohlenstoffatom, vorzugsweise
mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, steht,
m für einen Molenbruch im Bereich von 1,0 bis 0,4 steht und
n für einen Molenbruch im Bereich von 0 bis 0,6 steht.
[0081] Bevorzugte Kammpolymere sind beispielsweise durch die Copolymerisation von Maleinsäureanhydrid
oder Fumarsäure mit einem anderen ethylenisch ungesättigten Monomer, beispielsweise
mit einem α -Olefin oder einem ungesättigten Ester, wie Vinylacetat, und anschließende
Veresterung der Anhydrid- bzw. Säurefunktion mit einem Alkohol mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen
erhältlich. Weitere bevorzugte Kammpolymere sind Copolymere von α -Olefinen und veresterten
Comonomeren, beispielsweise veresterte Copolymere von Styrol und Maleinsäureanhydrid
oder veresterte Copolymere von Styrol und Fumarsäure. Auch Gemische von Kammpolymeren
sind geeignet. Kammpolymere können auch Polyfumarate oder Polymaleinate sein. Außerdem
sind Homo- und Copolymere von Vinylethern geeignete Kammpolymere.
[0082] Geeignete Polyoxyalkylene c) sind beispielsweise Polyoxyalkylenester, -ether, - ester/ether
und Gemische davon. Bevorzugt enthalten die Polyoxyalkylenverbindungen wenigstens
eine, besonders bevorzugt wenigstens zwei lineare Alkylgruppen mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen
und eine Polyoxyalkylengruppe mit einem Molekulargewicht von bis zu 5000. Die Alkylgruppe
des Polyoxyalkylenrestes enthält dabei vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Derartige
Polyoxyalkylenverbindungen sind beispielsweise in der
EP-A-0 061 895 sowie in der
US 4,491,455 beschrieben, worauf hiermit im vollem Umfang Bezug genommen wird. Bevorzugte Polyoxyalkylenester,
-ether und ester/ether besitzen die allgemeine Formel III
R
19⁅O-(CH
2)
y⁆
xO-R
20 (III)
worin
R
19 und R
20 jeweils unabhängig voneinander für R
21, R
21-CO-, R
21-O-CO(CH
2)
z- oder R
21-O-CO(CH
2)
z-CO- stehen, wobei R
21 für lineares C
1-C
30-Alkyl steht,
y für eine Zahl von 1 bis 4 steht,
x für eine Zahl von 2 bis 200 steht, und
z für eine Zahl von 1 bis 4 steht.
[0083] Bevorzugte Polyoxyalkylenverbindungen der Formel III, in denen sowohl R
19 als auch R
20 für R
21 stehen, sind Polyethylenglykole und Polypropylenglykole mit einem zahlenmittleren
Molekulargewicht von 100 bis 5000. Bevorzugte Polyoxyalkylene der Formel III, in denen
einer der Reste R
19 für R
21 und der andere für R
21-CO- steht, sind Polyoxyalkylenester von Fettsäuren mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen,
wie Stearinsäure oder Behensäure. Bevorzugte Polyoxyalkylenverbindungen, in denen
sowohl R
19 als auch R
20 für einen Rest R
21-CO- stehen, sind Diester von Fettsäuren mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen, bevorzugt
von Stearin- oder Behensäure.
[0084] Die polaren Stickstoffverbindungen d), die geeigneterweise öllöslich sind, können
sowohl ionisch als auch nicht ionisch sein und besitzen vorzugsweise wenigstens einen,
besonders bevorzugt wenigstens 2 Substituenten der Formel >NR
22, worin R
22 für einen C
8-C
40-Kohlenwasserstoffrest steht. Die Stickstoffsubstituenten können auch quaternisiert,
das heißt in kationischer Form, vorliegen. Ein Beispiel für solche Stickstoffverbindungen
sind Ammoniumsalze und/oder Amide, die durch die Umsetzung wenigstens eines mit wenigstens
einem Kohlenwasserstoffrest substituierten Amins mit einer Carbonsäure mit 1 bis 4
Carboxylgruppen bzw. mit einem geeignetem Derivat davon erhältlich sind. Vorzugsweise
enthalten die Amine wenigstens einen linearen C
8-C
40-Alkylrest. Geeignete primäre Amine sind beispielsweise Octylamin, Nonylamin, Decylamin,
Undecylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin und die höheren linearen Homologen. Geeignete
sekundäre Amine sind beispielsweise Dioctadecylamin und Methylbehenylamin. Geeignet
sind auch Amingemische, insbesondere großtechnisch zugänglicher Amingemische, wie
Fettamine oder hydrierte Tallamine, wie sie beispielsweise in Ullmanns Encyclopedia
of Industrial Chemistry, 6th edition, 2000 electronic release, Kapitel " Amines, aliphatic"
beschrieben werden. Für die Umsetzung geeignete Säuren sind beispielsweise Cyclohexan-1,2-Dicarbonsäure,
Cyclohexen-1,2-Dicarbonsäure, Cyclopentan-1,2-Dicarbonsäure, Naphthalindicarbonsäure,
Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure und mit langkettigen Kohlenwasserstoffresten
substituierte Bernsteinsäuren.
[0085] Ein weiteres Beispiel für polare Stickstoffverbindungen sind Ringsysteme, die wenigstens
zwei Substituenten der Formel -A-NR
23R
2a tragen, worin A für eine lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe
steht, die gegebenenfalls durch eine oder mehrere Gruppen, die ausgewählt sind unter
O, S, NR
35 und CO, unterbrochen ist, und R
23 und R
24 für einen C
9-C
40-Kohlenwasserstoffrest stehen, der gegebenenfalls durch eine oder mehrere Gruppen,
die ausgewählt sind unter O, S, NR
35 und CO, unterbrochen und/oder durch einen oder mehrere Substituenten, die ausgewählt
sind unter OH, SH und NR
35R
36 substituiert ist, wobei R
35 für C
1-C
40-Alkyl, das gegebenenfalls durch eine oder mehrere Gruppierungen, die ausgewählt sind
unter CO, NR
35, O und S, unterbrochen, und/oder durch einen oder mehrere Reste, die ausgewählt sind
unter NR
37R
38, OR
37, SR
37, COR
37, COOR
37, CONR
37R
38, Aryl oder Heterocyclyl substituiert ist, wobei R
37 und R
38 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind unter H oder C
1-C
4-Alkyl; und R
36 für H oder R
35 steht.
[0086] Vorzugsweise ist A eine Methylen- oder Polymethylengruppe mit 2 bis 20 Methyleneinheiten.
Beispiele für geeignete Reste R
23 und R
24 sind 2-Hydroxy-ethyl, 3-Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl, 2-Ketopropyl, Ethoxyethyl
und Propoxypropyl. Bei dem cyclischen System kann es sich sowohl um homocyclische,
heterocyclische, kondensierte polycyclische oder nicht kondensierte polycyclische
Systeme handeln. Vorzugsweise ist das Ringsystem carbo- oder heteroaromatisch, insbesondere
carboaromatisch. Beispiele für derartige polycyclische Ringsysteme sind kondensierte
benzoide Strukturen, wie Naphthalin, Anthracen, Phenanthren und Pyren, kondensierte
nichtbenzoide Strukturen, wie Azulen, Inden, Hydrinden und Fluoren, nicht kondensierte
Polycyclen, wie Diphenyl, Heterocyclen, wie Chinolin, Indol, Dihydroindol, Benzofuran,
Cumarin, Isocumarin, Benzthiophen, Carbazol, Diphenylenoxid und Diphenylensulfid,
nicht aromatische oder teilweise gesättigte Ringsysteme, wie Decalin, und dreidimensionale
Strukturen, wie α -Pinen, Camphen, Bornylen, Norbornan, Norbornen, Bicyclooctan und
Bicycloocten.
[0087] Ein weiteres Beispiel für geeignete polare Stickstoffverbindungen sind Kondensate
von langkettigen primären oder sekundären Aminen mit Carboxylgruppen-haltigen Polymeren.
[0088] Die hier genannten polaren Stickstoffverbindungen sind in der
WO 00/44857 sowie in den darin genannten Literaturstellen beschrieben, worauf hiermit im vollem
Umfang Bezug genommen wird.
[0090] Geeignete Sulfocarbonsäuren/Sulfonsäuren bzw. deren Derivate e) sind beispielsweise
solche der allgemeinen Formel IV

worin
Y für SO
3-(NR
253R
26)
+, SO
3-(NHR
252R
26)
+, SO
3-(NH
2R
25R
26)
+, SO
3-(NH
3R
26)
+ oder SO
2NR
25R
26 steht,
X für Y, CONR
25R
27, CO
2-(NR
253R
27)
+, CO
2-(NHR
252R
27)
+, R
28-COOR
27, NR
25COR
27, R
28OR
27, R
28OCOR
27, R
28R
27, N(COR
25)R
27 oder Z-(NR
253R
27)
+ steht,
wobei
R
25 für einen Kohlenwasserstoffrest steht,
R
26 und R
27 für Alkyl, Alkoxyalkyl oder Polyalkoxyalkyl mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen in
der Hauptkette stehen,
R
28 für C
2-C
5-Alkylen steht,
Z- für ein Anionenäquivalent steht und
[0091] A und B für Alkyl, Alkenyl oder zwei substituierte Kohlenwasserstoffreste stehen
oder gemeinsam mit den Kohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, ein aromatisches
oder cycloaliphatisches Ringsystem bilden.
[0092] Derartige Sulfocarbonsäuren bzw. Sulfonsäuren und ihre Derivate sind in der
EP-A-0 261 957 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
[0093] Geeignete Poly(meth)acrylsäureester f) sind sowohl Homo- als auch Copolymere von
Acryl- und Methacrylsäureestern. Bevorzugt sind Copolymere von wenigstens zwei voneinander
verschiedenen (Meth)Acrylsäureestern, die sich bezüglich des einkondensierten Alkohols
unterscheiden. Gegebenenfalls enthält das Copolymer noch ein weiteres, davon verschiedenes
olefinisch ungesättigtes Monomer einpolymerisiert. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht
des Polymers beträgt vorzugsweise 50000 bis 500000 g/mol. Ein besonders bevorzugtes
Polymer ist ein Copolymer von Methacrylsäure und Methacrylsäureestern von gesättigten
C
14- und C
15-Alkoholen, wobei die Säuregruppen mit hydriertem Tallamin neutralisiert sind. Geeignete
Poly(meth)acrylsäureester sind beispielsweise in der
WO 00/44857 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
[0094] Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Brennstoffölzusammensetzung neben den erfindungsgemäßen
Copolymeren wenigstens einen der vorstehend genannten herkömmlichen Kaltfließverbesserer
und insbesondere wenigstens einen der Kaltfließverbesserer der Gruppe a). Diese Kaltfließverbesserer
dienen insbesondere zur Erniedrigung des CFPP-Werts von damit additivierten Brennstoffölzusammensetzungen.
Additivpakete
[0095] Schließlich ist Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ein Additivpaket, enthaltend
wenigstens ein erfindungsgemäßes Copolymer und mindestens einen weiteren Zusatzstoff,
vorzugsweise ausgewählt unter obigen Co-Additiven sowie gegebenenfalls wenigstens
ein Verdünnungsmittel.
[0096] Vorzugsweise enthält das Additivpaket wenigstens einen der vorstehend genannten herkömmlichen
Kaltfließverbesserer und insbesondere wenigstens einen der Kaltfließverbesserer der
Gruppe a).
[0097] Geeignete Verdünnungsmittel sind beispielsweise bei der Erdölverarbeitung anfallende
Fraktionen, wie Kerosin, Naphtha oder Brightstock. Geeignet sind darüber hinaus aromatische
und aliphatische Kohlenwasserstoffe und Alkoxyalkanole. Bei Mitteldestillaten, insbesondere
bei Dieselkraftstoffen und Heizölen bevorzugt verwendete Verdünnungsmittel sind Naphtha,
Kerosin, Dieselkraftstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Solvent Naphtha schwer,
Solvesso
® oder Shellsol
®, sowie Gemische dieser Lösungs- und Verdünnungsmittel.
[0098] Das erfindungsgemäße Copolymer liegt in den Additivpaketen vorzugsweise in einer
Menge von 0,1 bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 90 Gew.-% und insbesondere
von 10 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Additivpakets, vor.
[0099] Die erfindungsgemäßen Copolymere zeigen eine verbesserte Performance im Vergleich
zu herkömmlichen Kaltfließverbesserern. Insbesondere senken sie den CP-Wert von damit
additivierten Brennstoffölen effektiver als vergleichbare Additive des Standes der
Technik. Von Vorteil ist außerdem, dass sie keinen negativen Einfluss auf weitere
in Brennstoffölen enthaltenen Additive, vor allem auf Kaltfließverbesserer und insbesondere
auf solche, die den CFPP-Wert erniedrigen sollen, haben.
[0100] Die Erfindung wird nun anhand der folgenden nicht limitierenden Beispiele näher erläutert.
1. Herstellungsbeispiele
[0101] Es wurden insgesamt vier verschiedene erfindungsgemäße Copolymere durch Lösungspolymerisation
und polymeranaloge Umsetzung hergestellt.
Copolymer 1
[0102] In einem 2 I Rührkessel wurde ein α-C
20-C
24-Olefin (392 g) gegeben und unter Rühren unter einer Stickstoffatmosphäre auf 150
°C erwärmt. Dieses wurde dann mit Maleinsäureanhydrid (130 g) zusammen mit Di-tert-butylperoxid
(5 g) innerhalb von 5 h versetzt. Nach einer Stunde Reaktionszeit wurden o-Xylol (1040
g), p-Toluolsulfonsäure (0,2 g) und Decanol (231 g) hinzugefügt, und das Reaktionsgemisch
wurde 4 h bei 150 °C umgesetzt.
Feststoffgehalt: 46,8 %; K-Wert: 13,1
Copolymer 2
[0103] In einem 2 I Rührkessel wurde ein α-C
20-C
24-Olefin (235 g) gegeben und unter Rühren unter einer Stickstoffatmosphäre auf 150
°C erwärmt. Dieses wurde dann mit Maleinsäureanhydrid (78 g) zusammen mit Di-tert-butylperoxid
(3,1 g) innerhalb von 5 h versetzt. Nach einer Stunde Reaktionszeit wurden o-Xylol
(1250 g), p-Toluolsulfonsäure (0,1 g) und bei 70 °C geschmolzener Stearylalkohol (237
g) hinzugefügt, und das Reaktionsgemisch wurde 4 h bei 150 °C umgesetzt. Nach beendeter
Reaktion wurde o-Xylol unter verringertem Druck entfernt.
Feststoffgehalt: 98,9 %; K-Wert: 9,9
Copolymer 3
[0104] In einem 2 I Rührkessel wurden ein α-C
20-C
24-Olefin (178 g) und ein α-C
12-Olefin (152 g) gegeben und unter Rühren unter einer Stickstoffatmosphäre auf 150°C
erwärmt. Diese wurden dann mit Maleinsäureanhydrid (148 g) zusammen mit Di-tert-butylperoxid
(24 g) innerhalb von 6 h versetzt. Nach einer Stunde Reaktionszeit wurden o-Xylol
(980 g), p-Toluolsulfonsäure (0,12 g) und bei 70 °C geschmolzenes Nafol 20+ (ein Fettalkoholgemisch
mit Kettenlängen von mehr als 20 C-Atomen) (317 g) hinzugefügt, und das Reaktionsgemisch
wurde 4 h bei 150 °C umgesetzt.
Feststoffgehalt: 54,1 %; K-Wert: 11,3
Copolymer 4
[0105] In einem 2 1 Rührkessel wurden ein α-C
12-Olefin (170 g) und PIB 550 (Polyisobuten mit Molekulargewicht 550) gegeben und unter
Rühren unter einer Stickstoffatmosphäre auf 150 °C erwärmt. Diese wurden dann mit
Maleinsäureanhydrid (125 g) zusammen mit Di-tert-butylperoxid (4,2 g) innerhalb von
6 h versetzt. Nach einer Stunde Reaktionszeit wurden o-Xylol (850 g), p-Toluolsulfonsäure
(0,1 g) und bei 70 °C geschmolzenes Nafol 20+ (ein Fettalkoholgemisch mit Kettenlängen
von mehr als 20 C-Atomen) (512 g) hinzugefügt, und das Reaktionsgemisch wurde 4 h
bei 150 °C umgesetzt. Nach beendeter Reaktion wurde o-Xylol unter verringertem Druck
entfernt.
Feststoffgehalt: 98,9 %; K-Wert: 10,5
[0106] Der Gehalt an den einzelnen Comonomeren wurde IR-spektroskopisch bestimmt. Zur Bestimmung
der Molmassen wurde der K-Wert bestimmt.
Bestimmung des K-Wertes (relative Viskosität)
[0107] Die Durchführung erfolgte in einem Ubbelohde-Viskosimeter der Firma Schott, Typ 501
10 / I (dreischenklig). Als Lösungsmittel wurde Solvesso 150 verwendet. Es wurde eine
1%ige Polymerlösung eingesetzt.
[0108] In einem 100 ml Messkolben wurde eine 1%ige Polymerlösung hergestellt und mindestens
1 h gerührt. Die Lösung wurde über einen Papierfilter in einen Ubbelohde-Viskosimeter
Typ I eingefüllt und bei 25 °C im Wasserbad 3 x vermessen. Dabei wurde die Durchlaufzeit
[s] zwischen der oberen und der unteren Marke bestimmt. Zuvor war die kinematische
Viskosität des Lösungsmittels bestimmt worden.
Tabelle 1: Analytische Daten der erhaltenen Polymerisate
Polymer Bsp. Nr. |
M1+M4* [Mol-%] |
M2 [Mol-%] |
M3 [Mol-%] |
K-Wert |
1 |
50 |
50 |
- |
13,1 |
2 |
50 |
50 |
- |
9,9 |
3 |
50 |
30 |
20 |
11,3 |
4 |
50 |
40 |
10 |
10,5 |
* M4 ist in mindestens 10 Mol-%, speziell in 20-30 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge
an einpolymerisiertem M1 und M4, im Copolymer enthalten. |
2. Anwendungsbeispiele
[0109] Mit den oben hergestellten Copolymeren 1 bis 4 wurden die nachfolgenden Versuche
durchgeführt. Hierzu wurden Polymerlösungen in Xylol hergestellt (Polymerlösung 1:
47 Gew.-% Polymer 1; Polymerlösung 2: 99 Gew.-% Polymer 2; Polymerlösung 3: 54 Gew.-%
Polymer 3; Polymerlösung 4: 99 Gew.-% Polymer 4).
[0110] Es wurden herkömmliche Mitteldestillat-Brennstoffe mit obigen erfindungsgemäßen Copolymeren
in unterschiedlichen Dosierraten additiviert, und der CP-Wert wurde bestimmt.
[0111] Der Cloud Point (CP) wurde nach ASTM D 2500 und der Cold Filter Plugging Point (CFPP)
nach DIN EN116 bestimmt.
[0112] Eingesetzte Mitteldestillate:
- a) Heizöl 1 (HÖ1): CP = 2,9 °C, CFPP = 2 °C, d15 = 856 kg/m3, IBP (initial boiling point) = 186 °C, FBP (final boiling point) = 376 °C, 90-20
(Temperaturdifferenz des 90 Vol.-%- und 20 Vol.-%-Wertes der Siedekurve) = 115 °C,
20,9 % n-Paraffine
- b) Heizöl 2 (HÖ2): CP = 0,1 °C, CFPP = -5 °C, d15 = 833 kg/m3, IBP = 176 °C, FBP = 368 °C, 90-20 = 119 °C, 29,6 % n-Paraffine
- c) Heizöl 3 (HÖ3): CP = 3,0 °C, CFPP = 1 °C, d15 = 854 kg/m3, IBP = 186 °C, FBP = 374 °C, 90-20 = 119 °C, 22,2 % n-Paraffine
- d) Dieselkraftstoff 1 (DK1): CP = -7 °C, CFPP = -8 °C, d15 = 832 kg/m3, IBP = 170 °C, FBP = 357 °C, 90-20 = 118 °C, 22,1 % n-Paraffine
- e) Dieselkraftstoff 2 (DK2): CP = -7,2 °C, CFPP = -8 °C, d15 = 831 kg/m3, IBP = 185 °C, FBP = 352 °C, 90-20 = 103 °C, 25,5 % n-Paraffine
[0113] Die ermittelten CP-Werte (in °C) der additivierten Mitteldestillatbrennstoffe sind
in Tabellen 2 und 3 aufgeführt.
Tabelle 2: CP von additivierten Heizölen
Copolymer |
Dosierrate [ppm] |
CP [°C] (HÖ1) |
Dosierrate [ppm] |
CP [°C] (HÖ2) |
Dosierrate [ppm] |
CP [°C] (HÖ3) |
- |
- |
2,9 |
- |
0,1 |
- |
3 |
1 |
100 |
2,6 |
100 |
-0,1 |
|
|
500 |
2,4 |
500 |
-0,8 |
2 |
100 |
2,6 |
100 |
-0,7 |
100 |
2,1 |
500 |
1,8 |
500 |
-0,7 |
500 |
1,4 |
3 |
100 |
2,2 |
100 |
-0,8 |
100 |
1,9 |
500 |
1,7 |
500 |
-1,3 |
500 |
1,3 |
4 |
100 |
2,4 |
100 |
-0,6 |
|
|
500 |
2,0 |
500 |
-0,9 |
500 |
1,8 |
Tabelle 3: CP von additivierten Dieselkraftstoffen
Copolymer |
Dosierrate [ppm] |
CP [°C] (DK1) |
Dosierrate [ppm] |
CP [°C] (DK2) |
- |
- |
-7 |
- |
-7,2 |
1 |
100 |
-9 |
100 |
-8,3 |
500 |
-9,2 |
500 |
-8,9 |
2 |
100 |
-7,7 |
100 |
-7,6 |
500 |
-7,6 |
500 |
-7,6 |
3 |
100 |
-8,5 |
100 |
-8,2 |
500 |
-8,6 |
500 |
-8,3 |
4 |
100 |
-8,3 |
100 |
-8,2 |
500 |
-8,8 |
500 |
-8,4 |