ES2919340T3

ES2919340T3 - Aditivos de combustible

Info

Publication number: ES2919340T3
Application number: ES18712355T
Authority: ES
Inventors: Stuart L Bartley; Paul R Stevenson
Original assignee: Lubrizol Corp
Current assignee: Lubrizol Corp
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2038-03-05
Also published as: US20190382673A1; EP3592832B1; CN110382670B; EP3592832A1; WO2018164979A1; TW201839113A; CA3054332A1; CN110382670A; US11124720B2; SG11201907996WA; AR111163A1; BR112019017472A2; TWI814720B; AR111164A1

Abstract

Composiciones aditivas que comprenden (a) un ácido hidroxicarboxílico; y (b) un compuesto derivado de un ácido succínico o anhídrido sustituido por hidrocarbyl o anhídrido en el que la relación de (a) a (b) en la composición aditiva varía de 1: 9 a 9: 1. Las composiciones aditivas se pueden agregar a un combustible. Los métodos para reducir el desgaste en un motor que comprende operar el motor utilizando una composición de combustible tiene la composición aditiva en el mismo. El uso de una composición aditiva en una composición de combustible para reducir el coeficiente de fricción de la composición de combustible o para reducir el desgaste en un motor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aditivos de combustible

Campo de la invención

El campo de la tecnología descrita está generalmente relacionado con aditivos de combustible que comprenden ácido hidroxicarboxílico y compuestos derivados de un ácido o anhídrido succínico sustituido con hidrocarbilo.

Antecedentes de la invención

Hasta un 25 % del consumo de combustible de un automóvil puede ser el resultado de la fricción entre las piezas metálicas móviles del motor. La mayor parte de la fricción ocurre entre las superficies de los pistones y cilindros del motor. Los modificadores de la fricción se añaden a los combustibles para reducir esta fricción. A medida que el combustible ingresa a las cámaras de combustión a través de las válvulas de admisión de combustible, los modificadores de la fricción cubren las superficies de los cilindros y generan una capa protectora que los lubrica y los protege del desgaste excesivo cuando los pistones se mueven hacia arriba y hacia abajo. Pequeñas cantidades de modificadores de la fricción también pueden moverse a través de la parte inferior de los cilindros hacia el cárter y lubricar el cárter también. Al lubricar los componentes del motor y reducir la fricción, los modificadores de la fricción pueden, a su vez, mejorar la economía de combustible, lo que a su vez puede incluso reducir las emisiones del vehículo.

Los modificadores de la fricción a menudo se venden a los productores de combustible mezclados con otros aditivos de combustible convenientes. Esta mezcla de aditivos de combustible puede denominarse paquetes o paquetes de aditivos. Si bien los modificadores de la fricción generalmente son solubles en combustibles, pueden tener problemas de solubilidad en paquetes de aditivos concentrados, particularmente cuando se almacenan durante largos períodos de tiempo o se almacenan a bajas temperaturas. Para mejorar la solubilidad de los modificadores de la fricción en los paquetes de aditivos, se añaden grandes cantidades de disolventes, tales como 2-etilhexanol. Los disolventes aumentan no solo el costo de los paquetes de aditivos en sí mismos, sino que también aumentan los costos de transporte.

El documento núm. WO 2012/162219 A1 describe mezclas estabilizadas que contienen modificadores de la fricción. Resumen de la invención

Sorprendentemente, se descubrió que una nueva composición que comprende un ácido hidroxicarboxílico y un compuesto derivado de un ácido o anhídrido succínico sustituido con hidrocarbilo ("compuesto HSSA") tiene mejor estabilidad del paquete de aditivos, fricción y rendimiento frente al desgaste. En consecuencia, en la presente descripción se describe una composición de aditivos. La composición comprende (a) un ácido hidroxicarboxílico y (b) un compuesto derivado de un ácido o anhídrido succínico sustituido con hidrocarbilo ("compuesto HSSA") donde la relación de (a) a (b) varía de 1:9 a 9:1, de 1:8 a 8:1, de 1:7 a 7:1, de 1:6 a 6:1, de 1:5 a 5:1, de 1:4 a 4:1 o de 1:3 a 3:1. La composición de aditivos puede usarse en un combustible como un modificador de la fricción. La composición de aditivos también puede funcionar como un inhibidor de la corrosión cuando se añade a un combustible.

En otra modalidad, la composición de aditivos puede comprender además (c) un disolvente orgánico. El disolvente orgánico puede comprender al menos uno de 2-etilhexanol, nafta, dimetilbenceno o las mezclas de estos.

Al menos una parte del compuesto HSSA tiene la Fórmula (I):

en donde R1 es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵⁰; y al menos uno de R2 y R3 está presente y es un grupo hidrocarbilamina o un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵, y el otro de R2 y R3, si está presente, es un hidrógeno o un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵. En una modalidad, al menos uno de R2 y R3 comprende al menos un heteroátomo. En otras modalidades, el heteroátomo es nitrógeno. En aún otras modalidades, el heteroátomo es oxígeno.

En otra modalidad, al menos una parte del compuesto HSSA tiene la Fórmula (II):

en donde R¹es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C a C⁵⁰; R⁴es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵; y R⁵y R⁶son independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁴. En una modalidad, R1 es un grupo hidrocarbilo C¹⁶; R4 es un grupo hidrocarbilo C²; y tanto R⁵como R⁶son grupos metilo. En aún otra modalidad, al menos una parte del compuesto HSSA tiene la Fórmula (III):

en donde R¹es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵⁰; y R⁷es un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵. En aún otra modalidad, R⁷tiene al menos un grupo hidroxilo. En otra modalidad, R⁷es un grupo hidrocarbilo C³con un grupo hidroxilo en la posición beta.

En aún otras modalidades, el compuesto HSSA puede tener las fórmulas anteriores, en donde R¹puede ser un grupo hidrocarbilo C⁵a C²⁵lineal o ramificado. Los grupos hidrocarbilo ilustrativos incluyen, pero no se limitan a, grupos hidrocarbilo lineales o ramificados de C⁸a C18, de C¹⁰a C¹⁶o de C¹³a C17. En una modalidad, R¹puede ser un grupo hidrocarbilo C¹²a C¹⁶lineal o ramificado. En una modalidad, R1 puede ser un grupo dodecilo o hexadecilo. En aún otra modalidad, R¹puede ser un grupo dodecilo ramificado o un grupo hexadecilo lineal o ramificado.

Al menos una parte del ácido hidroxicarboxílico puede tener la Fórmula (IV):

en donde R⁸es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo C¹a C²⁰; R⁹es un grupo hidrocarbilo C¹a C²⁰; y n es un número del 1 al ⁸. En consecuencia, el ácido hidroxicarboxílico puede ser un ácido monohidroxicarboxílico o un ácido polihidroxicarboxílico. En una modalidad, R⁸y R⁹pueden tener independientemente grupos hidrocarbilo saturados o insaturados. En una modalidad, los grupos hidrocarbilo de R⁸y R⁹están todos insaturados. En aún otra modalidad, al menos uno de R⁸y R⁹tiene al menos un grupo hidrocarbilo saturado. En otras modalidades, el ácido hidroxicarboxílico puede comprender al menos uno de ácido ¹²-hidroxiesteárico, ácido ricinoleico o las mezclas de estos.

También se describen composiciones de combustible que comprenden las composiciones de aditivos descritas anteriormente. La composición de combustible es una composición de combustible que comprende (i) combustible y (ii) una composición de aditivos como se describe anteriormente. La composición de aditivos está presente en una cantidad de al menos 0,1 ppm a 1000 ppm en base al peso total de la composición de combustible. La composición de combustible comprende gasolina, un oxigenado tal como etanol o las mezclas de estos. En una modalidad, la composición de combustible puede comprender de 0,1 % en volumen a 100 % en volumen de oxigenado, en base al volumen total de la composición de combustible. En otra modalidad, la composición de combustible puede comprender de 0,1 % en volumen a 100 % en volumen de gasolina, en base al volumen total de la composición de combustible. En aún otra modalidad, la composición de combustible puede comprender (i) gasolina, (ii) etanol y (iii) la composición de aditivos como se describe anteriormente.

También se describen métodos para reducir el desgaste y/o aumentar el Índice de Economía de Combustible ("FEI") de un motor. El método puede comprender hacer funcionar el motor con la composición de combustible descrita anteriormente. El FEI puede incrementarse en al menos un 0,8 % o incluso un 1 %.

También se describe el uso de una composición de aditivos como se describe anteriormente en una composición de combustible para reducir el coeficiente de fricción de la composición de combustible y/o reducir el desgaste y/o aumentar el FEI de un motor. La composición de aditivos puede estar presente en la composición de combustible en una cantidad de 10 ppm a 1000 ppm, en base al peso total de la composición de combustible. La composición de aditivos puede usarse en gasolina, un oxigenado o las mezclas de estos. En una modalidad alternativa, la composición de aditivos puede usarse en un combustible que comprende de 0,1 % en volumen a 100 % en volumen de oxigenado, en base al volumen total de la composición de combustible. Los motores adecuados para los métodos o los usos anteriores incluyen motores de inyección directa de gasolina ("GDI"), motores de inyección de combustible en puerto ("PFI"), o la combinación de estos.

Descripción detallada de la invención

A continuación, se describirán varias características y modalidades por medio de una ilustración no limitante. En la presente descripción se describe una composición de aditivos. La composición comprende (a) un ácido hidroxicarboxílico y (b) un compuesto derivado de un ácido o anhídrido succínico sustituido con hidrocarbilo ("compuesto HSSA') en donde la relación de (a) a (b) varía de 1:9 a 9:1, de 1:8 a 8:1, de 1:7 a 7:1, de 1:6 a 6:1, de 1:5 a 5:1, de 1:4 a 4:1 o de 1:3 a 3:1. La composición de aditivos puede usarse en un combustible como un modificador de la fricción. Sorprendentemente, se encontró que la composición de aditivos tiene un efecto sinérgico en la mejora de la estabilidad del paquete de aditivo, y cuando se añade a un combustible, la fricción y el rendimiento frente al desgaste.

En algunas modalidades, la relación de (a) un ácido hidroxicarboxílico a (b) un compuesto HSSA en la composición de aditivos puede ser cualquier relación que varíe de 1:3 a 3:1. En algunas modalidades, la relación de (a) a (b), es decir, (a):(b), puede ser 1:1, 1:2, 1:3, 3:1 o 2:1. En otras modalidades, la relación de (a) a (b) puede variar de 2:1 y 3:1. En aún otra modalidad, (a):(b) puede ser de aproximadamente 1:2,3.

Al menos una parte del compuesto HSSA tiene la Fórmula (I):

La hidroxiamina puede ser una amina primaria, secundaria o terciaria. Típicamente, las hidroxaminas son alcanolaminas primarias, secundarias o terciarias. Las alcanolaminas pueden representarse por las fórmulas:

en donde en las fórmulas anteriores cada R18 es independientemente un grupo hidrocarbileno (es decir, un hidrocarburo divalente) de 2 a aproximadamente 18 átomos de carbono y cada R19 es independientemente un grupo hidrocarbilo de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono, o un grupo hidrocarbilo sustituido con hidroxi de 2 a aproximadamente 8 átomos de carbono. El grupo - R18 - OH en dichas fórmulas representa el grupo hidrocarbileno sustituido con hidroxi. R18 puede ser un grupo acíclico, alicíclico o aromático. En una modalidad, R18 es un grupo alquileno lineal o ramificado acíclico tales como un grupo etileno, 1,2-propileno, 1,2-butileno, 1,2-octadecileno, etc. Cuando dos grupos R19 están presentes en la misma molécula, pueden unirse mediante un enlace directo de carbono a carbono o a través de un heteroátomo (por ejemplo, oxígeno o nitrógeno) para formar una estructura de anillo de 5, 6, 7 u 8 miembros. Los ejemplos de tales aminas heterocíclicas incluyen N-(hidroxialquilo inferior)-morfolinas, -piperidinas, -oxazolidinas y similares. Típicamente, sin embargo, cada R19 es independientemente un grupo alquilo inferior de hasta siete átomos de carbono.

Los ejemplos adecuados de las hidroxiaminas anteriores incluyen mono, di y trietanolamina, dimetiletanolamina, dietiletanolamina, di-(3-hidroxipropil)amina, N-(3-hidroxibutil)amina, N-(4-hidroxibutil)amina y N,N-di-(2-hidroxipropil)amina.

Como se usa en la presente descripción, el término "sustituyente de hidrocarbilo" o "grupo hidrocarbilo" se usa en su sentido ordinario, el cual se conoce bien por aquellos expertos en la técnica. Específicamente, se refiere a un grupo que tiene un átomo de carbono que se une directamente al resto de la molécula y que tiene un carácter predominantemente de hidrocarburo. Los ejemplos de grupos hidrocarbilo incluyen:

sustituyentes de hidrocarburos, es decir, sustituyentes alifáticos (por ejemplo, alquilo o alquenilo), alicíclicos (por ejemplo, cicloalquilo, cicloalquenilo), y sustituyentes aromáticos aromático, alifático, y alicíclico sustituidos, así como también sustituyentes cíclicos en donde el anillo se completa a través de otra parte de la molécula (por ejemplo, dos sustituyentes juntos forman un anillo);

sustituyentes de hidrocarburos sustituidos, es decir, sustituyentes que contienen grupos sin hidrocarburos que, en el contexto descrito en la presente descripción, no alteran la naturaleza predominantemente de hidrocarburo del sustituyente (por ejemplo, hidroxi, alcoxi, nitro y nitroso);

heterosustituyentes, es decir, sustituyentes los cuales, si bien tienen un carácter predominante de hidrocarburo, en el contexto descrito en la presente descripción, contienen más que carbono en un anillo o cadena que de otra manera se compone de átomos de carbono y abarcan sustituyentes como piridilo, furilo e imidazolilo. Los heteroátomos incluyen oxígeno y nitrógeno. En general, no estarán presentes más de dos, o no más de un sustituyente sin hidrocarburos por cada diez átomos de carbono en el grupo hidrocarbilo; alternativamente, puede que no haya sustituyentes sin hidrocarburos en el grupo hidrocarbilo.

en donde R1 es grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵⁰; R4 es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵; y R5 y R6 son independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁴. En una modalidad, R1 es un grupo hidrocarbilo C¹⁶; R4 es un grupo hidrocarbilo C²; y tanto R5 como R6 son grupos metilo.

En otra modalidad, al menos una parte del compuesto HSSA puede tener la Fórmula (V):

en donde R1 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado Ci a C⁵⁰. En una modalidad, R1 es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹²a C²⁰. En aún otra modalidad, R1 es un grupo hidrocarbilo lineal C¹⁶. En otras modalidades más, el compuesto HSSA puede comprender un producto de anhídrido hexadecenilsuccínico con N,N-dimetiletanolamina.

En aún otra modalidad, al menos una parte del compuesto HSSA tiene la Fórmula (III):

en donde R¹es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵⁰; y R⁷es un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵lineal o ramificado. En aún otra modalidad, R⁷tiene al menos un grupo hidroxilo. En otra modalidad, R⁷es un grupo hidrocarbilo C³con un grupo hidroxilo en la posición beta.

En otra modalidad, al menos una parte del compuesto HSSA puede tener la Fórmula (VI):

en donde R¹es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵⁰; y R¹⁰es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵lineal o ramificado; y R¹¹es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵lineal o ramificado. En una modalidad, R¹es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹²a C²⁰. En aún otra modalidad, R¹es un grupo hidrocarbilo lineal C¹²y al menos uno de R¹⁰y R¹¹es un grupo metilo.

En aún otras modalidades, el compuesto HSSA puede tener las fórmulas anteriores, en donde R¹puede ser un grupo hidrocarbilo C⁸a C²⁵lineal o ramificado. Los grupos hidrocarbilo ilustrativos incluyen, pero no se limitan a, grupos hidrocarbilo lineales o ramificados de C8 a C¹⁸, de C¹⁰a C¹⁶o de C¹³a C¹⁷. En una modalidad, R¹puede ser un grupo hidrocarbilo C¹²a C¹⁶lineal o ramificado. En una modalidad, R1 puede ser un grupo dodecilo o hexadecilo. En aún otra modalidad, R¹puede ser un grupo dodecilo lineal o hexadecilo lineal.

En aún otras modalidades, R1 puede ser un grupo poliisobutileno ("PIB") que tiene un peso molecular promedio en número ("Mn") de 250 a 650, o de 350 a 550. Como se usa en la presente descripción, el peso molecular promedio en número (Mn) se mide mediante el uso de cromatografía de filtración en gel ("GPC") (Waters GPC 2000) basada en estándares de poliestireno. El instrumento está equipado con un detector de índice de refracción y el programa de adquisición y análisis de datos Waters Empower™. Las columnas son de poliestireno (PLgel, 5 micras, disponible de Agilent/Polymer Laboratories, Inc.). Para la fase móvil, las muestras individuales se disuelven en tetrahidrofurano y se filtran con filtros de PTFE antes de inyectarlas en el puerto GPC.

Condiciones de funcionamiento de Waters GPC 2000:

Inyector, columna y temperatura del compartimento bomba/disolvente: 40 °C

Control del muestreador automático: tiempo de ejecución: 40 minutos

Volumen de inyección: 300 microlitros

Bomba: Presión del sistema: ~90 bares

(Límite máximo de presión: 270 bar, límite mínimo de presión: 0 psi)

Velocidad de flujo: 1,0 ml/minuto

Refractómetro Diferencial (IR): Sensibilidad: -16; Factor de escala: 6

Al menos una parte del ácido hidroxicarboxílico puede tener la Fórmula (IV):

en donde R8 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo C¹a C²⁰; R9 es un grupo hidrocarbilo C¹a C²⁰; y n es un número del 1 al 8. En consecuencia, el ácido hidroxicarboxílico puede ser un ácido monohidroxicarboxílico o un ácido polihidroxicarboxílico. En una modalidad, R8 y R9 pueden tener independientemente grupos hidrocarbilo saturados o insaturados. En una modalidad, los grupos hidrocarbilo de R8 y R9 están todos insaturados. En aún otra modalidad, al menos uno de R8 y R9 tiene al menos un grupo hidrocarbilo saturado. En otras modalidades, el ácido hidroxicarboxílico puede comprender al menos uno de ácido 12-hidroxiesteárico, ácido ricinoleico o las mezclas de estos.

Disolvente orgánico

En otra modalidad, la composición de aditivos puede comprender además (c) un disolvente orgánico. El disolvente orgánico puede proporcionar una composición de aditivos de combustible líquido y homogéneo que facilita el manejo. El disolvente orgánico también proporciona una composición de combustible homogénea que comprende gasolina y la composición de aditivos.

En algunas modalidades, el disolvente orgánico puede ser un hidrocarburo alifático o aromático. Estos tipos de disolventes orgánicos generalmente hierven en el intervalo de aproximadamente 65 °C a 235 °C. Los hidrocarburos alifáticos incluyen varias fracciones de punto de ebullición de la nafta y el queroseno que tienen una mayoría de componentes alifáticos. Los hidrocarburos aromáticos incluyen benceno, tolueno, xilenos y varias fracciones de punto de ebullición de la nafta y el queroseno que tienen una mayoría de componentes aromáticos. Disolventes orgánicos adicionales incluyen hidrocarburos aromáticos y mezclas de alcoholes con hidrocarburos aromáticos o queroseno que tienen suficiente contenido aromático que permite que la composición de aditivos sea un fluido a una temperatura de aproximadamente 0 °C a menos 18 °C. El hidrocarburo alifático o aromático puede estar presente de aproximadamente 0 a 70 % en peso, de 0 a 50 % en peso, de 0 a 40 % en peso, de 0 a 35 % en peso o de 0 a 30 % en peso, en base al peso total de la composición de aditivos.

En algunas modalidades, el disolvente orgánico puede ser un alcohol. Los alcoholes pueden ser alcoholes alifáticos que tienen de 2 a 16 o de 2 a 10 átomos de carbono. En una modalidad, el alcohol puede ser etanol, 1-propanol, alcohol isopropílico, 1-butanol, alcohol isobutílico, alcohol amílico, alcohol isoamílico, 2-metil-1-butanol y 2-etilhexanol. El alcohol puede estar presente en la composición de aditivos de aproximadamente 0 a 40 % en peso, de 0 a 30 % en peso o de 0 a 20 % en peso, en base al peso total de la composición de aditivos.

En aún otra modalidad, el disolvente orgánico puede comprender al menos uno de 2-etilhexanol, nafta, dimetilbenceno ("xileno") o las mezclas de estos. La nafta puede incluir nafta aromática pesada ("HAN"). En aún otra modalidad, el disolvente orgánico puede comprender al menos uno de 2-etilhexanol, nafta o las mezclas de estos.

Combustible

También se describen composiciones de combustible que comprenden las composiciones de aditivos descritas anteriormente. La composición de combustible comprende el concentrado de aditivos de combustible, como se describe anteriormente, y un combustible que es líquido a temperatura ambiente y es útil para alimentar un motor. El combustible es típicamente un líquido en condiciones ambientales, por ejemplo, temperatura ambiente (de 20 a 30 °C). El combustible puede ser un combustible de hidrocarburos, un combustible sin hidrocarburos o una mezcla de estos. El combustible de hidrocarburos puede ser un hidrocarburo que se prepara por un proceso de gas a líquido para incluir, por ejemplo, hidrocarburos preparados por un proceso tal como el proceso Fischer-Tropsch. El combustible de hidrocarburos puede ser un destilado de petróleo para incluir una gasolina como se define en la especificación D4814 de ASTM. En una modalidad, el combustible es una gasolina, y en otras modalidades el combustible es una gasolina con plomo, o una gasolina sin plomo. El combustible sin hidrocarburos puede ser una composición que contiene oxígeno, que frecuentemente se denomina oxigenada, que incluye un alcohol, un éter, una cetona, un éster de un ácido carboxílico, un nitroalcano o una mezcla de estos. El combustible sin hidrocarburos puede incluir, por ejemplo, metanol, etanol, metil t-butil éter, metiletilcetona. En varias modalidades, el combustible puede tener un contenido de oxigenado en base al volumen de 1 por ciento en volumen, o 10 por ciento en volumen, o 50 por ciento en volumen, o hasta 85 por ciento en volumen. En aún otras modalidades, el combustible puede tener un contenido de oxigenado de esencialmente 100 por ciento en volumen (menos cualquier impureza o contaminante, tal como agua). Las mezclas de combustibles de hidrocarburos y sin hidrocarburos pueden incluir, por ejemplo, gasolina y metanol y/o etanol. El etanol puede ser un etanol de grado combustible de acuerdo con ASTM D4806. En varias modalidades, el combustible líquido puede ser una emulsión de agua en un combustible de hidrocarburos, un combustible sin hidrocarburos o una mezcla de estos.

Las tasas de tratamiento de la composición de aditivos que comprende ácido hidroxicarboxílico y un compuesto HSSA en el intervalo de combustible de 5 a 300 ppm por un peso total del combustible, o de 5 a 200 ppm, o de 10 a 150 ppm, o de 10 a 75 ppm.

La composición de combustible es una composición de combustible que comprende (i) combustible y (ii) una composición de aditivos como se describe anteriormente. La composición de aditivos está presente en una cantidad de al menos 0,1 ppm a 1000 ppm en base al peso total de la composición de combustible. La composición de combustible comprende gasolina, un oxigenado o las mezclas de estos. En una modalidad, la composición de combustible puede comprender de 0,1 % en volumen a 100 % en volumen de oxigenado, en base al volumen total de la composición de combustible. En otra modalidad, la composición de combustible puede comprender de 0,1 % en volumen a 100 % en volumen de gasolina, en base al peso total de la composición de combustible. En algunas modalidades, el oxigenado puede ser etanol. En aún otra modalidad, la composición de combustible puede comprender (i) gasolina, (ii) etanol y (iii) la composición de aditivos como se describe anteriormente.

También se describen métodos para reducir el desgaste y/o aumentar el Índice de Economía de Combustible ("FEI") de un motor. El método puede comprender hacer funcionar el motor con la composición de combustible descrita anteriormente. En algunas modalidades, el FEI puede reducirse en al menos un 0,8 %, y en aún otras modalidades, en al menos un 1 %. También se describe el uso de una composición de aditivos como se describe anteriormente en una composición de combustible para reducir el coeficiente de fricción de la composición de combustible y/o reducir el desgaste y/o aumentar el FEI de un motor. La composición de aditivos puede estar presente en la composición de combustible en una cantidad de 10 ppm a 1000 ppm, en base al peso total de la composición de combustible. La composición de aditivos puede usarse en gasolina, un oxigenado o las mezclas de estos. En una modalidad alternativa, la composición de aditivos puede usarse en un combustible que comprende de 0,1 % en volumen a 100 % en volumen de oxigenado, en base al volumen total de la composición de combustible. Los motores adecuados para los métodos o los usos anteriores incluyen motores de inyección directa de gasolina ("GDI"), motores de inyección de combustible en puerto ("PFI"), o las combinaciones de estos.

La cantidad de cada componente químico descrito se presenta mediante la exclusión de cualquier disolvente o aceite diluyente, que puede estar presente habitualmente en el material comercial, es decir, sobre una base química activa, a menos que se indique de cualquier otra manera. Sin embargo, a menos que se indique de otra manera, cada producto químico o composición que se refiere en la presente descripción debe interpretarse como que es un material de calidad comercial, el cual puede contener los isómeros, subproductos, derivados, y otros tales materiales, los cuales normalmente se entiende que están presentes en la calidad comercial.

Aditivos de rendimiento adicionales

Las composiciones de aditivos y las composiciones de combustible descritas anteriormente pueden comprender además uno o más aditivos de rendimiento adicionales para formar un paquete de aditivos. Pueden añadirse aditivos de rendimiento adicionales a una composición de combustible en dependencia de varios factores que incluyen el tipo de motor de combustión interna y el tipo de combustible que se usa en ese motor, la calidad del combustible y las condiciones de servicio bajo las cuales funciona el motor. Los aditivos de rendimiento adicionales pueden incluir un antioxidante tal como un fenol impedido o un derivado de este y/o una diarilamina o un derivado de este, un inhibidor de la corrosión tal como un ácido alquenilsuccínico, que incluye el ácido succínico PIB y/o un aditivo detergente/dispersante tal como un detergente que contiene polieteramina o nitrógeno, que incluyen, pero no se limitan a, dispersantes de amina PIB, dispersantes de Mannich, dispersantes de sal cuaternaria y dispersantes de succinimida.

Otros aditivos pueden incluir tintes, agentes bacteriostáticos y biocidas, inhibidores de goma, agentes de marcado y desemulsionante, tales como alcoholes polialcoxilados. Otros aditivos pueden incluir agentes lubricantes, tales como ácidos carboxílicos grasos, desactivadores de metales, tales como triazoles aromáticos o derivados de estos, y aditivos de recesión de asientos de válvulas, tales como sales de sulfosuccinato de metales alcalinos. Los aditivos adicionales pueden incluir agentes antiestáticos, descongelantes y mejoradores de la combustión, tal como un mejorador de octano o cetano.

Fluidizador

En una modalidad, los aditivos adicionales pueden comprender fluidizadores tales como aceite mineral y/o poli(alfaolefinas) y/o poliéteres. En otra modalidad, el fluidizador puede ser una polieteramina. En otra modalidad, la polieteramina puede ser un detergente. La polieteramina puede representarse por la fórmula R[OCH²CH(R1)]nA, donde R es un grupo hidrocarbilo, R1 se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno, grupos hidrocarbilo de 1 a 16 átomos de carbono y las mezclas de estos, n es un número de 2 a aproximadamente 50, y A se selecciona del grupo que consiste en -OCH²CH²CH²NR2R2 y -NR3R3, donde cada R2 es independientemente hidrógeno o hidrocarbilo, y cada R3 es independientemente hidrógeno, hidrocarbilo o -[R4N(R5)]pR6, donde R4 es alquileno C²-C¹⁰, R5 y R6 son independientemente hidrógeno o hidrocarbilo, y p es un número entre 1-7. Estas poliéteraminas pueden prepararse al condesar inicialmente un alcohol o alquilfenol con un óxido de alquileno, una mezcla de óxidos de alquileno o con varios óxidos de alquileno de forma secuencial en una relación molar de 1:2-50 de compuesto hídrico a óxido de alquileno para formar un poliéter intermedio. La patente de Estados Unidos núm. 5,094,667 proporciona las condiciones de reacción para preparar un poliéter intermedio. En una modalidad, los alcoholes pueden ser lineales o ramificados de 1 a 30 átomos de carbono, en otra modalidad de 6 a 20 átomos de carbono, en aún otra modalidad de 10 a 16 átomos de carbono. El grupo alquilo de los alquilfenoles puede tener de 1 a 30 átomos de carbono, en otra modalidad de 10 a 20 átomos de carbono. Los ejemplos de óxidos de alquileno incluyen óxido de etileno, óxido de propileno u óxido de butileno. El número de unidades de óxido de alquileno en el poliéter intermedio puede ser de 10-35 o de 18-27. El poliéter intermedio puede convertirse en una polieteramina por aminación con amoníaco, una amina o una poliamina para formar una polieteramina del tipo donde A es -NR3R3. La solicitud de patente publicada núm. EP310875 proporciona las condiciones de reacción para la reacción de aminación. Alternativamente, el poliéter intermedio también puede convertirse en una polieteramina del tipo donde A es -OCH²CH²CH²NR2R2 por reacción con acrilonitrilo seguido de hidrogenación. La patente de Estados Unidos núm.

5,094,667 proporciona las condiciones de reacción para la cianoetilación y posterior hidrogenación. Las poliéteraminas donde A es -OCH²CH²CH²NH²son típicamente preferidas. Los ejemplos comerciales de poliéteraminas son la gama Techron™ de Chevron y la gama Jeffamine™ de Huntsman.

En otra modalidad, el fluidizador puede ser un poliéter, que puede representarse mediante la fórmula R7O[CH²CH(R8)O]qH, donde R7 es un grupo hidrocarbilo, R8 se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno, grupos hidrocarbilo de 1 a 16 átomos de carbono y las mezclas de estos, y q es un número de 2 a 50. Las condiciones de reacción para la preparación, así como también diversas modalidades de los poliéteres, se presentan anteriormente en la descripción de polieteramina para el poliéter intermedio. Un ejemplo comercial de poliéter es la serie Lyondell ND™. Otros poliéteres adecuados también están disponibles en Dow Chemicals, Huntsman y Akzo.

En aún otra modalidad, el fluidizador puede ser un aminocarbamato de poli(oxialquileno) terminado en hidrocarbilo como se describe la patente de Estados Unidos núm. 5,503,644.

En aún otra modalidad, el fluidizador puede ser un alcoxilato, en donde el alcoxilato puede comprender: (i) un poliéter que contiene dos o más grupos éster terminales; (ii) un poliéter que contiene uno o más grupos éster y uno o más grupos éter terminales; o (iii) un poliéter que contiene uno o más grupos éster y uno o más grupos amino terminales en donde un grupo terminal se define como un grupo ubicado dentro de cinco átomos de carbono u oxígeno que se conectan desde el extremo del polímero. La conexión se define como la suma de los átomos de carbono y oxígeno que se conectan en el polímero o grupo final.

Un alcoxilato puede representarse mediante la fórmula:

en donde, R21 es TC(O)- en donde T es un hidrocarbilo derivado de ácido graso de sebo; R20 es OH, A, WC(O)-, o las mezclas de estos, en donde A es -OCH²CH²CH²NR23R23 o - NR24R24, donde cada R23 es independientemente hidrógeno o hidrocarbilo, y cada R24 es independientemente hidrógeno, hidrocarbilo o -[R25N(R26)]pR26 donde R25 es alquileno C^2-10, cada R26 es independientemente hidrógeno o hidrocarbilo, y p es un número de 1-7, W es un grupo hidrocarbilo C^1-36; R22 es H, -CH³, -CH²CH³o las mezclas de estos; y X es un número entero de 1 a 36.

Los ejemplos del alcoxilato pueden incluir: éter amina de óxido de propileno (22-24) iniciado con alcohol C^12-15, Bayer ACTAc lEa R ND21-A™ (éter-ol de óxido de polipropileno (22-24) iniciado con alcohol C^12-15), éster-ol de óxido de polipropileno (22-24) iniciado con ácido graso de aceite de sebo, éster de ácido graso de sebo con éter de óxido de propileno (23-25) iniciado con butanol, éter-ol de óxido de polipropileno iniciado con dioleato de glicerol (23-25), éster de ácido graso de sebo con éter de óxido de polipropileno (33-34) iniciado con propilenglicol, éster-ol de óxido de polipropileno iniciado con ácido graso de sebo (22-24) y éster de ácido graso de sebo con éter de óxido de polipropileno (22-24) iniciado con alcohol C^12-15.

Estos alcoxilatos pueden hacerse a partir de la reacción de un ácido graso tal como los ácidos grasos de aceite de sebo (TOFA), es decir, la mezcla de ácidos grasos predominantemente oleico y linoleico y contiene ácidos de colofonia residuales o ácido de sebo, es decir, la mezcla de ácidos grasos son predominantemente esteáricos, palmíticos y oleicos con un poliéter terminado en alcohol tal como el polipropilenglicol en presencia de un catalizador ácido, generalmente ácido metanosulfónico. Estos alcoxilatos también pueden prepararse a partir de la reacción de dioleato de glicerol y óxido de propileno en presencia de un catalizador.

Detergente

En una modalidad, el detergente puede ser un detergente de Mannich, a veces denominado detergente base de Mannich. Un detergente de Mannich es un producto de la reacción de un fenol sustituido con hidrocarbilo, un aldehído y una amina o amoníaco. El sustituyente hidrocarbilo del fenol sustituido con hidrocarbilo puede tener de 10 a 400 átomos de carbono, en otro caso de 30 a 180 átomos de carbono y en otro caso de 10 o 40 a 110 átomos de carbono. Este sustituyente hidrocarbilo puede derivarse de una olefina o una poliolefina. Las olefinas útiles incluyen alfa-olefinas, tales como 1-deceno, que están disponibles comercialmente.

Las poliolefinas que pueden formar el sustituyente hidrocarbilo pueden prepararse mediante la polimerización de monómeros de olefina mediante métodos de polimerización bien conocidos y también están disponibles comercialmente. Los monómeros de olefina incluyen monoolefinas, que incluyen monoolefinas que tienen de 2 a 10 átomos de carbono, tales como etileno, propileno, 1-buteno, isobutileno y 1-deceno. Una fuente de monoolefina especialmente útil es una corriente de refinería C4 que tiene un contenido de buteno de 35 a 75 por ciento en peso y un contenido de isobuteno de 30 a 60 por ciento en peso. Los monómeros de olefina útiles también incluyen diolefinas tales como isopreno y 1,3-butadieno. Los monómeros de olefina también pueden incluir mezclas de dos o más monoolefinas, de dos o más diolefinas o de una o más monoolefinas y una o más diolefinas. Las poliolefinas útiles incluyen poliisobutilenos que tienen un peso molecular promedio en número de 140 a 5000, en otro caso de 400 a 2500 y en otro caso de 140 o 500 a 1500. El poliisobutileno puede tener un contenido de doble enlace vinilideno de 5 a 69 por ciento, en un segundo caso de 50 a 69 por ciento y en un tercer caso de 50 a 95 por ciento o las mezclas de estos. La poliolefina puede ser un homopolímero preparado a partir de un único monómero de olefina o un copolímero preparado a partir de una mezcla de dos o más monómeros de olefina. También son posibles como fuente de sustituyentes hidrocarbilo mezclas de dos o más homopolímeros, dos o más copolímeros, o uno o más homopolímeros y uno o más copolímeros.

El fenol sustituido con hidrocarbilo puede prepararse mediante la alquilación de fenol con una olefina o poliolefina descrita anteriormente, tales como un poliisobutileno o polipropileno, mediante el uso de métodos de alquilación bien conocidos.

El aldehído usado para formar el detergente de Mannich puede tener de 1 a 10 átomos de carbono y generalmente es formaldehído o un equivalente reactivo de este, tales como formalina o paraformaldehído.

La amina usada para formar el detergente de Mannich puede ser una monoamina o una poliamina, que incluyen las alcanolaminas que tienen uno o más grupos hidroxilo, como se describe con mayor detalle anteriormente. Las aminas útiles incluyen las descritas anteriormente, tales como etanolamina, dietanolamina, metilamina, dimetilamina, etilendiamina, dimetilaminopropilamina, dietilentriamina y 2-(2-aminoetilamino)etanol. El detergente de Mannich puede prepararse al hacer reaccionar un fenol sustituido con hidrocarbilo, un aldehído y una amina como se describe en la patente de Estados Unidos núm. 5,697,988. En una modalidad, el producto de la reacción de Mannich se prepara a partir de un alquilfenol derivado de un poliisobutileno, formaldehído y una amina que es una monoamina primaria, una monoamina secundaria o una alquilendiamina, en particular, etilendiamina o dimetilamina.

El producto de la reacción de Mannich puede prepararse mediante métodos bien conocidos que generalmente involucran la reacción del compuesto hidroxiaromático sustituido con hidrocarbilo, un aldehído y una amina a temperaturas entre 50 y 200 °C en presencia de un disolvente o diluyente mientras se elimina el agua de la reacción como se describe en la patente de Estados Unidos núm. 5,876,468.

En aún otra modalidad, el detergente puede ser una poliisobutilenamina. La amina usada para preparar la poliisobutilenamina puede ser una poliamina tal como etilendiamina, 2-(2-aminoetilamino)etanol o dietilentriamina. La poliisobutilenamina puede prepararse mediante varios métodos conocidos que implican generalmente la aminación de un derivado de una poliolefina para incluir una poliolefina clorada, una poliolefina hidroformilada y una poliolefina epoxidada. En una modalidad, la poliisobutilenamina se prepara al clorar una poliolefina tal como un poliisobutileno y luego al hacer reaccionar la poliolefina clorada con una amina tal como una poliamina a temperaturas elevadas de generalmente 100 a 150 °C como se describe en la patente de Estados Unidos núm. 5,407,453. Para mejorar el procesamiento, puede emplearse un disolvente, puede usarse un exceso de la amina para minimizar la reticulación y puede usarse una base inorgánica tal como carbonato de sodio para ayudar en la eliminación del cloruro de hidrógeno generado por la reacción.

Otro tipo más de detergente adecuado es un glioxilato. Un detergente de glioxilato es un detergente sin cenizas soluble en combustible que, en una primera modalidad, es el producto de la reacción de una amina que tiene al menos un nitrógeno básico, es decir, un >NH, y un agente acilante sustituido con hidrocarbilo resultante de la reacción, de un hidrocarburo de cadena larga que contiene un enlace olefínico con al menos un reactivo carboxílico que se selecciona del grupo que consiste en los compuestos de Fórmula (VII)

(R1C(O)(R2)nC(O))R3 (VII)

y los compuestos de Fórmula (VIII)

OR4

R1-----C------(R2)n— C(0)OR3

OH (VIH)

en donde cada uno de R1, R3y R4 es independientemente H o un grupo hidrocarbilo, R2 es un grupo hidrocarbileno divalente que tiene de 1 a 3 carbonos y n es 0 o 1.

Los ejemplos de reactivos carboxílicos son ácido glioxílico, hemiacetal metílico del éster metílico del ácido glioxílico y otros ácidos omega-oxoalcanoicos, ácidos cetoalcanoicos tales como ácido pirúvico, ácido levulínico, ácidos cetovaléricos, ácidos cetobutíricos y muchos otros. Un experto en la técnica reconocerá fácilmente el compuesto apropiado de Fórmula (VII) para emplear como un reactivo para generar un producto intermedio dado.

El agente acilante sustituido con hidrocarbilo puede ser la reacción de un hidrocarburo de cadena larga que contiene una olefina y el reactivo carboxílico descrito anteriormente de Fórmula (VII) y (VIII), llevada a cabo además en presencia de al menos un aldehído o cetona. Típicamente, el aldehído o la cetona contiene de 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono. Los aldehídos adecuados incluyen formaldehído, acetaldehído, propionaldehído, butiraldehído, isobutiraldehído, pentanal, hexanal, heptaldehído, octanal, benzaldehído y aldehídos superiores. Son útiles otros aldehídos, tales como dialdehídos, especialmente glioxal, aunque generalmente se prefieren los monoaldehídos. Las cetonas adecuadas incluyen acetona, butanona, metiletilcetona y otras cetonas. Típicamente, uno de los grupos hidrocarbilo de la cetona es metilo. También son útiles las mezclas de dos o más aldehídos y/o cetonas. Los compuestos y los procesos para preparar estos compuestos se describen en las patentes de Estados Unidos núms. 5,696,060; 5,696,067; 5,739,356; 5,777,142; 5,856,524; 5,786,490; 6,020,500; 6,114,547; 5,840,920.

En otra modalidad, el detergente de glioxilato es el producto de la reacción de una amina que tiene al menos un nitrógeno básico, es decir, un >NH, y un agente acilante sustituido con hidrocarbilo que resulta del producto de la condensación de un compuesto hidroxiaromático y al menos un reactivo carboxílico que se selecciona del grupo que consiste en los compuestos de la Fórmula (VII) y los compuestos de la Fórmula (VIII) descritos anteriormente. Los ejemplos de reactivos carboxílicos son ácido glioxílico, hemiacetal metílico del éster metílico del ácido glioxílico y otros materiales tales como los enumerados anteriormente.

Los compuestos hidroxiaromáticos típicamente contienen directamente al menos un grupo hidrocarbilo R unido a al menos un grupo aromático. El grupo hidrocarbilo R puede contener hasta aproximadamente 750 átomos de carbono o de 4 a 750 átomos de carbono, o de 4 a 400 átomos de carbono o de 4 a 100 átomos de carbono. En una modalidad, al menos un R se deriva de polibuteno. En otra modalidad, R se deriva de polipropileno.

En otra modalidad, la reacción del compuesto hidroxiaromático y el reactivo de ácido carboxílico de Fórmula (VII) o (VIII) descrito anteriormente puede llevarse a cabo en presencia de al menos un aldehído o una cetona. El reactivo de aldehído o cetona empleado en esta modalidad es un compuesto de carbonilo distinto de un compuesto de carbonilo sustituido con carboxi. Los aldehídos adecuados incluyen monoaldehídos tales como formaldehído, acetaldehído, propionaldehído, butiraldehído, isobutiraldehído, pentanal, hexanal, heptaldehído, octanal, benzaldehído y aldehídos superiores. Son útiles otros aldehídos, tales como dialdehídos, especialmente glioxal. Las cetonas adecuadas incluyen acetona, butanona, metiletilcetona y otras cetonas. Típicamente, uno de los grupos hidrocarbilo de la cetona es metilo. También son útiles las mezclas de dos o más aldehídos y/o cetonas. Los compuestos y los procesos para preparar estos compuestos se describen en las patentes de Estados Unidos núms.

3,954,808; 5,336,278; 5,620,949 y 5,458,793.

El aditivo detergente puede estar presente en una mezcla de varios detergentes mencionados anteriormente. En una modalidad, el aditivo detergente puede estar presente en la composición de aditivos en una relación de aproximadamente 3 a aproximadamente 60 % en peso, o de aproximadamente 3 a aproximadamente 50 % en peso, o de aproximadamente 3 a aproximadamente 20 % en peso, o de aproximadamente 10 a aproximadamente 20 % en peso.

El aditivo detergente puede estar presente en una composición de combustible en una modalidad en peso de 1 a 10 000 ppm (partes por millón), y en otras modalidades puede estar presente de 10 a 5000 ppm, de 10 a 3000 ppm, de 10 a 1000, o de 10 a 600 o de 10 a 300 ppm.

Cada uno de los aditivos de rendimiento adicionales puede añadirse directamente a la composición de aditivos y/o a las composiciones de combustible descritas en la presente descripción, pero generalmente se añaden juntos en un concentrado de aditivos a un combustible que tiene la composición de aditivos descrita anteriormente (paquete de modificador de la fricción ("FM")). Los paquetes de FM ilustrativos incluyen las composiciones de la Tabla 1 a continuación. El porcentaje en peso (% en peso) enumerado en las tablas se basa en el peso total de la composición de aditivos (paquete) y los aditivos individuales pueden incluir disolventes.

Tabla 1

Alternativamente, los aditivos de rendimiento adicionales pueden estar en un concentrado de aditivos que comprende un paquete FM que está formulado para un tipo de combustible específico. Estos tipos de concentrados de aditivos pueden incluir, pero no se limitan a, paquetes de aditivos de gasolina y modificadores de la fricción ("GA FM"). Los paquetes GA FM ilustrativos se muestran en la Tabla 2 a continuación. El porcentaje en peso (% en peso) enumerado en las tablas se basa en el peso total de la composición de aditivos (paquete) y los aditivos individuales pueden incluir disolventes.

Tabla 2

Aplicación industrial

En una modalidad, las composiciones de combustible descritas anteriormente son útiles para motores de combustible líquido y/o para motores encendidos por chispa y pueden incluir motores para vehículos híbridos y motores estacionarios. El tipo de motor no está demasiado limitado e incluye, pero no se limita a, motores en V, en línea, opuestos y rotativos. Los motores pueden ser de aspiración natural, reforzados, reforzados con E, sobrealimentados o turboalimentados. El motor puede ser un motor de gasolina con carburador o con inyección de combustible. Como tal, el motor puede tener un carburador o inyectores (que incluyen los inyectores piezoeléctricos). En una modalidad, el motor puede ser un motor de inyección directa de gasolina ("GDI") (guiado por pulverización o pared o las combinaciones de estos), un motor de inyección de combustible en puerto ("PFI"), un motor encendido por compresión de carga homogénea ("HCCI"), motores de combustión estequiométrica o de combustión pobre, motor de encendido por compresión controlado por chispa ("SPCCI"), motores de compresión variable, de ciclo Miller o de ciclo Atkinson, o una combinación de estos, tales como un motor que contiene inyectores GDI y PFI en el mismo motor. Los motores GDI/PFI adecuados incluyen motores de 2 o 4 tiempos alimentados con gasolina, una mezcla de gasolina/alcohol o cualquiera de las composiciones de combustible descritas en las secciones anteriores. La composición de aditivos puede reducir el desgaste y/o mejorar la economía de combustible de un motor, tal como un motor GDI/PFI. En aún otras modalidades, las composiciones de combustible pueden prepararse mediante el uso de un sistema de dosificación a bordo para un motor GDI, un motor PFI o una combinación de estos.

En aún otras modalidades, cualquiera de los motores anteriores puede estar equipado con un catalizador o dispositivo para tratar las emisiones de escape, tal como la reducción de NOx. En otras modalidades, el motor puede ser un motor de combustible flexible capaz de funcionar con más de un tipo de combustible, típicamente, gasolina y etanol o gasolina y metanol. En aún otras modalidades, cualquiera de los tipos de motor anteriores puede estar en un vehículo híbrido que también incluye un motor eléctrico.

En otras modalidades, las composiciones de aditivos pueden mejorar la solubilidad de un combustible que comprende un compuesto oxigenado, lo que proporciona de este modo una estabilidad de almacenamiento a baja temperatura mejorada y, por lo tanto, propiedades de manipulación mejoradas para el propio modificador de la fricción y las composiciones y/o concentrados de aditivos que contienen el modificador de la fricción. En otras modalidades, los paquetes GA FM tienen menos disolventes orgánicos que otros paquetes FM.

Se conoce que algunos de los materiales que se describieron anteriormente pueden interactuar en la formulación final, de manera que los componentes de la formulación final pueden ser diferentes de aquellos que se añadieron inicialmente. Los productos que se forman de esa manera, que incluyen los productos que se forman tras emplear las composiciones descritas en la presente descripción pueden no ser susceptibles de una descripción fácil.

La tecnología descrita puede ilustrarse adicionalmente mediante los siguientes ejemplos.

Ejemplos

Se preparan varios paquetes GA FM como se indica en la Tabla 3. Los paquetes GA FM se mezclan y se calientan a 80 °C y luego se mantienen a esa temperatura durante 30 minutos. A continuación, las muestras preparadas se dejan enfriar hasta temperatura ambiente.

Tabla 3

Para las pruebas de estabilidad, cada muestra se añade luego a cinco tubos de ensayo diferentes para su almacenamiento a diferentes temperaturas. En primer lugar, se realiza una evaluación visual "inicial" de compatibilidad para uno de los tubos de ensayo al enfriarse hasta temperatura ambiente y se registra la evaluación. Las cuatro muestras restantes se mantienen a 43 °C, 0 °C y -18 °C, respectivamente. La estabilidad de las cinco muestras se evalúa visualmente a los siete y a los catorce días.

Tabla de clasificación de la estabilidad de almacenamiento

Los resultados de estabilidad de los paquetes GA FM se muestran en la Tabla 4.

Tabla 4

Para la prueba de desgaste, se prueba una muestra mediante el uso de un equipo alternativo de alta frecuencia (HFRR) mediante el uso de la norma ASTM D6079. Los combustibles terminados se preparan mediante el uso de los paquetes GA FM de la Tabla 3 a varias tasas de tratamiento. Luego se coloca una muestra de gasolina de 15 ml con el paquete GA FM en el depósito de prueba del equipo y se ajusta hasta 25 °C. Un brazo vibrador que sostiene una bola de acero no giratoria y cargado con una masa de 200 g se baja hasta que hace contacto con un disco de prueba completamente sumergido en el combustible. Cuando la temperatura se ha estabilizado, se hace frotar la bola contra el disco con un golpe de 1 mm a una frecuencia de 50 Hz durante 75 min. La bola se retira del brazo vibrador y se limpia. Las dimensiones de los ejes mayor y menor de la cicatriz de desgaste se miden con un aumento de 100X y se registran. Los datos de porcentaje de espesor de película y coeficiente de fricción promedio también se obtienen del programa de computadora de la plataforma y se registran. Los resultados de HFRR de la tecnología descrita se muestran en la Tabla 5 a continuación.

Tabla 5

Ejemplos - resultados de la prueba del vehículo - economía de combustible

Un paquete FM ilustrativo probado para la economía de combustible mediante el uso del procedimiento de prueba federal ("FTP-75") y la prueba de economía de combustible en carretera ("HwFET") en un dinamómetro de chasis. Para las pruebas se preparan dos muestras de combustible gasolina. La primera muestra, Co 5, es un combustible de gasolina base sin aditivos, Haltermann EEE. Para la segunda muestra, Ej. 7, se añaden al combustible base 240 ppm de un paquete FM que comprende ácido 12-hidroxiesteárico:HSSA Fórmula II:HAN a 15:35:50.

El motor usado para las pruebas es un motor de inyección de combustible de puerto de seis cilindros y 3.6L de un Chevrolet Malibu 2012. Las acumulaciones de millaje se realizaron en el laboratorio de pruebas SwRI Light Duty Vehicle Technology (LDVT) y en las instalaciones de Mileage Accumulation Dynamometer (MAD) mediante el uso del sistema Direct Electronic Vehicle Control o DEVCon™. (Referencia de prueba: Blanks, M. y Forster, N., "Technical Approach to Increasing Fuel Economy Test Precision with Light Duty Vehicles on a Chassis Dynamometer', SAE Technical Paper 2016-01-0907, 2016, doi:10.4271/2016-01-0907.)

Antes de cada prueba, el motor se llenó con aceite nuevo y funcionó durante 60 millas. Luego se drenó el aceite del motor y se repitió el proceso dos veces más.

Antes de las mediciones de economía de combustible, se añadió aceite nuevo y se acondicionó durante 300 millas. El acondicionamiento se realiza con el aceite para que el aceite se corte completamente a un estado estable.

El FTP-75 consiste en una fase transitoria de arranque en frío (Fase 1), seguida inmediatamente por una fase estabilizada (Fase 2). Después de la fase estabilizada, se permite que el vehículo se empape durante 10 minutos con el motor apagado antes de proceder con una fase transitoria de arranque en caliente (Fase 3) para completar la prueba. El HwFET (Fase 4) es un ciclo de ejecución en caliente que comienza inmediatamente después del final del FTP-75.

Luego, la economía de combustible combinado se calcula mediante el uso de los factores y las fórmulas de pesaje oficiales como se especifica en 40 CFR Partes 86 y 600. Cada combustible se probó por triplicado y se promediaron los resultados de economía de combustible. El Índice de Economía de Combustible ("FEI") se calcula luego mediante el uso de la siguiente fórmula:

Economía de combustible^om¡jUS^¿fjie pruê a Economía de combvstible^omfjUStn>igfigrê erencia ^ ^{^ q q} FE1(%) =

Economía de combustible._{Combustible de referencia}

Los resultados de FEI del paquete de FM ilustrativo Ej 7 se muestran en la Figura 1. Los resultados muestran que las composiciones que comprenden un ácido hidroxicarboxílico y un compuesto derivado de un ácido o anhídrido succínico sustituido con hidrocarbilo ("compuesto HSSA") pueden mejorar la economía de combustible de un motor. La mención de cualquier documento no es una admisión de que tal documento califica como estado de la técnica o constituye el conocimiento general del experto en cualquier jurisdicción. Excepto en los Ejemplos, o cuando se indique explícitamente de otra manera, todas las cantidades numéricas en esta descripción que especifican cantidades de materiales, condiciones de reacción, pesos moleculares, número de átomos de carbono y similares, deben entenderse como modificadas por la palabra "aproximadamente". Debe entenderse que los límites superior e inferior de cantidad, intervalo y relación establecidos en la presente descripción pueden combinarse independientemente. De manera similar, los intervalos y las cantidades para cada elemento descrito en la presente descripción pueden usarse junto con intervalos o cantidades para cualquiera de los otros elementos.

Como se usa en la presente descripción, el término de transición "que comprende", el cual es sinónimo de "que incluye", "que contiene", o "se caracteriza por", es inclusivo o de extremos abiertos y no excluye elementos o etapas del método adicionales que no se mencionan. Sin embargo, en cada mención de "que comprende" en la presente descripción, se pretende que el término también abarque, como modalidades alternativas, las frases "que consiste esencialmente en" y "que consiste en", donde "que consiste en" excluye cualquier elemento o etapa que no se especifique y "que consiste esencialmente en" permite la inclusión de elementos o etapas adicionales que no se mencionen que no afecten materialmente las características básicas y novedosas de la composición o método bajo consideración.

Aunque se han mostrado determinadas modalidades y detalles representativos con el propósito de ilustrar el objetivo de la tecnología, será evidente para los expertos en esta técnica que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones en la misma sin apartarse del alcance descrito en la presente descripción.

Claims

REIVINDICACIONES

Una composición de combustible que comprende (i) combustible y (ii) una composición de aditivos, en donde dicha composición de aditivos está presente en una cantidad de al menos ^{0 ,1}ppm a ^{10 0 0}ppm en base al peso total de dicha composición de combustible;

en donde dicho combustible comprende gasolina, oxigenado o las mezclas de estos; y

en donde la composición de aditivos comprende:

(a) un ácido hidroxicarboxílico; y

(b) un compuesto derivado de un ácido o anhídrido succínico sustituido con hidrocarbilo ("compuesto HSSA"), en donde al menos una parte de dicho compuesto HSSA tiene la Fórmula (I):

en donde R¹es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C a C⁵⁰; al menos uno de R²y R³está presente y es un grupo hidrocarbilamina o un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵, y el otro de R²o R3, si está presente, es un hidrógeno o un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵; y/o

en donde al menos una parte de dicho compuesto HSSA tiene la Fórmula (II):

en donde R¹es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵⁰; R⁴es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵; y R⁵y R⁶son independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁴;

y/o

en donde al menos una parte de dicho compuesto HSSA tiene la Fórmula (III):

en donde R¹es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado Ci a C⁵⁰; y R⁷es un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵;

en donde la relación de (a) a (b) en dicha composición de aditivos varía de 1:9 a 9:1, de 1:8 a 8:1, de 1:7 a 7:1, de 1:6 a 6:1, de 1:5 a 5:1, de 1:4 a 4:1 o de 1:3 a 3:1.
2. La composición de combustible de acuerdo con la reivindicación 1, en donde en la composición de aditivos, R¹es un grupo hidrocarbilo Ce a C²⁵.
3. La composición de combustible de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde en la composición de aditivos, R1 es un grupo hidrocarbilo C¹²a C¹⁶.
4. La composición de combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la composición de aditivos, al menos una parte de dicho ácido hidroxicarboxílico tiene la Fórmula (IV):

en donde Re es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo C¹a C²⁰; R89 es un grupo hidrocarbilo C¹a C²⁰; y n es un número del 1 al 8.
5. La composición de combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la composición de aditivos, dicho ácido hidroxicarboxílico comprende al menos un ácido polihidroxicarboxílico.
6. La composición de combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la composición de aditivos, dicho ácido hidroxicarboxílico comprende al menos uno de ácido 12-hidroxiesteárico, ácido ricinoleico o las mezclas de estos.
7. La composición de combustible de acuerdo con la reivindicación 1

, en donde dicho oxigenado es etanol.
8. El uso de una composición de aditivos en una composición de combustible para reducir el coeficiente de fricción de la composición de combustible y/o reducir el desgaste y/o aumentar el Índice de Economía de Combustible ("FEI") de un motor, en donde el Índice de Economía de Combustible se calcula mediante el uso de la fórmula siguiente:

Economía de coi'nbustiblG^om¡Jus^ ¡)ie bg prueba Economía de combustibleCombustMe de ref erencia ^ ^{^ q q} FE/(%) =

Economía de combustible_C,_{ombustible de referencia}

, y

en donde la economía de combustible se mide mediante el uso del procedimiento de prueba federal y la prueba de economía de combustible en carretera en un dinamómetro de chasis;

la composición de aditivos que comprende:

(a) un ácido hidroxicarboxílico; y

(b) un compuesto derivado de un ácido o anhídrido succínico sustituido con hidrocarbilo ("compuesto HSSA"), en donde al menos una parte de dicho compuesto HSSA tiene la Fórmula (I):

en donde R¹es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado Ci a C⁵⁰; al menos uno de R²y R³está presente y es un grupo hidrocarbilamina o un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵, y el otro de R²o R3, si está presente, es un hidrógeno o un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵; y/o

en donde al menos una parte de dicho compuesto HSSA tiene la Fórmula (II):

en donde R¹es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵⁰; R⁴es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵; y R⁵y R⁶son independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁴;

y/o

en donde al menos una parte de dicho compuesto HSSA tiene la Fórmula (III):

en donde R1 es un grupo hidrocarbilo lineal o ramificado C¹a C⁵⁰; y R7 es un grupo hidrocarbilo C¹a C⁵;

en donde la relación de (a) a (b) en dicha composición de aditivos varía de 1:9 a 9:1, de 1:8 a 8:1, de 1:7 a 7:1, de 1:6 a 6:1, de 1:5 a 5:1, de 1:4 a 4:1 o de 1:3 a 3:1.
9. El uso de acuerdo con la reivindicación ⁸, en donde R1 es un grupo hidrocarbilo C8 a C²⁵.
10. El uso de acuerdo con la reivindicación ⁸o la reivindicación 9, en donde R1 es un grupo hidrocarbilo C¹²a C¹⁶.
11. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones ⁸a 10, en donde al menos una parte de dicho ácido hidroxicarboxílico tiene la Fórmula (IV):

en donde R8 es hidrógeno o un grupo hidrocarbilo Ci a C²⁰; R9 es un grupo hidrocarbilo C¹a C²⁰; y n es un número del 1 al 8.
12. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 8 a 11, en donde dicho ácido hidroxicarboxílico comprende al menos un ácido polihidroxicarboxílico.
13. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en donde dicho ácido hidroxicarboxílico comprende al menos uno de ácido 12-hidroxiesteárico, ácido ricinoleico o las mezclas de estos.
14. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en donde dicha composición de aditivos está presente en una cantidad de 10 ppm a 1000 ppm en base al peso total de dicha composición de combustible.
15. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, en donde dicha composición de combustible comprende gasolina, oxigenado o las mezclas de estos.