JPH0312495A - ハイブリッドディーゼル燃料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ミクロエマルジョン形のハイブリッドディーゼル燃料組
成物に係る。

近年、代替燃料及びハイブリッド燃料の分野において多
大の研究が行われている。特にディーゼル燃料の分野で
は、アルコール類、特にメタノール及びエタノールを含
有するハイブリッド組成物が提案されている。これらの
ハイブリッド組成物は各種の問題点があるが、中でも最
も重大な問題点は、これら組成物の非耐水性、相分離及
びレオロジー特性に由来するものである。たとえば、メ
タノール自体はディーゼル燃料には不溶である。

一方、エタノール（人手容易性、燃焼性の点で最も興味
深いものである）は、いかなる割合でもディーゼル燃料
と混和するが、水は少量ではあっても相分離を誘発する
。

従って、より大きい耐水性を有するディーゼル燃料につ
いての研究が注目されている。耐水性が求められる他の
理由は、水が燃料の燃焼温度を低下させ、煙の発生及び
窒素酸化物の生成を低減させることによって燃料性能を
改善することにある。

これらの問題点を解消するために実施された方法は、た
とえば米国特許第４．４５１，２６５号及び第４。

４４７、２５８号に記載された如く、ディーゼル燃料、
低級アルコール及び水を含有する組成物を、界面活性剤
又は界面活性剤混合物によって安定なエマルジョン又は
ミクロエマルジョンに変化させるものである。しかしな
がら、提案された解決法は完全には満足できるものでは
ない。たとえば、エマルジョン又はミクロエマルジョン
を得るためには、一般に多量の界面活性剤が必要であり
、コストに関する欠点がある。加えて、このようなエマ
ルジョン又はミクロエマルジョンは、一般に、安定温度
範囲が狭く、実用には適していない。最後に、エマルジ
ョン又はミクロエマルジョンに配合される水の量は、燃
焼の間に最良の煙の発生及び窒素酸化物の生成を生ずる
最適量よりも一般に少ない。

発明者らは、アルコール系の補助界面活性剤と共に糖脂
質界面活性剤を使用することにより、予想できないほど
良好な各種特性を有するディーゼル燃料中に水が分散し
た（水／ディーゼル燃料型）ミクロエマルジョンを生成
できることを見出し、本発明に至った。

詳述すれば、これらの改善される特性は次のとおりであ
る。

一低温及び高温の両方においてかなり安定な水／ディー
ゼル燃料型ミクロエ・マルジョンが得られる。

一該ミクロエマルジョンは、少量の糖脂質／アルコール
系補助界面活性剤を使用して調製される。

一糖脂質（水素、炭素及び酸素のみでなる）は、ディー
ゼル燃料の燃焼の間に汚染物を生成せず、灰分を生成し
ない。このため、従来技術の組成物に関する上述の問題
点を解消する。

かかる知見によれば、本発明は、広い温度範囲で経時的
に安定なミクロエマルジョン形ハイブリッドディーゼル
燃料組成物において、ディーゼル燃料、水、糖脂質界面
活性剤及び脂肪族アルコール補助界面活性剤を包含する
ことを特徴とするハイブリッドディーゼル燃料組成物を
提供するものである。

明細書において、「ミクロエマルジョン」は、透明であ
り、温度範囲的Ｏ℃ないし約８０℃において熱力学的に
安定であり、分散相（水）の粒子の平均直径が可視光線
の波長の１／４以下であるコロイド状分散液を意味する
。

本発明の組成物中で使用されるディーゼル燃料は、ディ
ーゼル燃料に関するＡ３７Ｍ基準を満足する各種の石油
フラクションである。中でもディーゼル燃料Ｎｏ、２が
好適であり、商用車及び農業用車両に最も一般的に使用
されるものである。

「糖脂質界面活性剤」は、−殺伐 ％式％ （式中、Ａは単糖、三糖、三糖又は四糖のグルシッド基
であり、Ｒは炭素数少なくとも１０の飽和又は不飽和（
モノ不飽和又は多不飽和）、直鎖状又は分枝状アルキル
基であり、これら２つの基Ａ及びＲは、エーテル、エス
テル、アセタール及びヘミアセタール官能基から選ばれ
る官能基Ｘによって相互に結合される）で表されるもの
である。

これらの糖脂質界面活性剤は、糖類を好適なハロゲン化
アルキル（エーテル結合を形成する）、好適な低級脂肪
族酸又は対応するエステル（エステル結合を形成する）
、又は好適な脂肪族アルデヒド（ヘミアセタール結合を
形成する）と反応させることによって調製される。これ
ら・の反応において、少量のポリ置換生成物と共に、糖
類のモノ置換生成物が生成する。本発明によれば、モノ
置換生成物を糖脂質界面活性剤としての使用のために分
離することができ、あるいは同一の目的のためにモノ−
及びポリ置換生成物の混合物を使用することもできる。

好適な具体例では、糖類がショ糖であり、アルキル基が
炭素原子１０ないし２４個を含有する。糖脂質界面活性
剤の特異な例としては、オレイルサッカロースエーテル
、テトラデシルサッカロースエーテル、ドデシルサッカ
ロースエーテル、サッカロースオレエート、サッカロー
スリノレート及び市販のアルコールＬＩＡＬ　１４５（
ＥｎｉｃｈｅｍＡｕｇｕｓｔａ社＋　Ｃ１４−１８第２
級アルコールの混合物）から生成される（対応するハロ
ゲン化アルキルに変換された後）サッカロースエーテル
がある。糖脂質界面活性剤及びその調製法に関しては、
Ｌ。

Ｏｓｉｐｏｗら「インダストリアル・アンド・エンジニ
アリング・ケミストリー（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ａｎ
ｄ　Ｅｎｇｆｎ−ｅｓｒｉｎｇ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）
Ｊ　ｖｏｌ、４８．　Ｎｏ、９．１９５６年９月ｐ、１
４５９−１４６１；Ｂ、　ＨａｖＬｉｎｏｖａら「テン
サイド・デタージェンツ（Ｔｅｎｓｉｄｅ　Ｄｅｔｅｒ
ｇｅｎｔｓ）Ｊ　１５（１９７８）２．　ｐ７２−７４
及び１５（１９７８）３．　ｐ、１１９−１２１を参照
する。

最後に、本発明の組成物は、分子中に炭素原子４ないし
６個を含有する第１級又は第２級の脂肪族アルコール補
助界面活性剤を含む。同一炭素数の各種アルコール異性
体混合物、又は平均して炭素原子４ないし６個を含有す
る各種鎖長のアルコールの混合物を使用できる。好適に
は、直鎖状第１級アルコール（ｎ−ブタノール、ｎ−ペ
ンタノール又はｎ−ヘキサノール）を使用する。

本発明の組成物は、一般に下記のパーセント割合で各成
分を含有する。

ディーゼル燃料　　　　　　６０−９１重Ｍ％水　　　
　　　　　　　　　　１−１０重量％糖脂質界面活性剤
　　　　１７−９重量％補助界面活性剤　　　　　６．
３−２１重量％アルキル鎖に炭素原子１０−２４個を含
有するアルキルサッカロースエーテルでなる糖脂質界面
活性剤の場合には、本発明の組成物は代表的には下記の
パーセント割合で成分を含有する。

ディーゼル燃料 水 アルキルサッカロースエーテル 補助界面活性剤 ６０−９０重量％ １−１０重量％ ２．７−９重量％ ６．３−２１重量％ 糖脂質界面活性剤としてオレイルサッカロースエーテル
を使用する場合、本発明の組成物は好適には下記の成分
を含有する。

ディーゼル燃料 水 オレイルサッカロースエーテル ｎ−ペンタノール ８０−８９．３重量％ １−６重量％ ２．９−４．２重量％ ６．８−９．８重量％ アルカノイル鎖に炭素原子１０−２４個を含有するサッ
カロースアルカノエートでなる糖脂質界面活性剤の場合
には、本発明の組成物は代表的には下記のパーセント割
合で成分を含有する。

ディーゼル燃料 水 サッカロースアルカノエート 補助界面活性剤 ７２．１−９０．６重量％ １−８重量％ １．７−４．７重量％ ６．７−１５．２重量％ 糖脂質界面活性剤としてサッカロースオレエートを使用
する場合、本発明の組成物は好適には下記の成分を含有
する。

ディーゼル燃料 水 サッカロースオレエート ｎ−ペンタノール ７８．５−８９．１電型％ ２−８重量％ ２２−４重量％ ６．７−９．５重量％ 糖脂質界面活性剤としてサッカロースリノレートを使用
する場合、本発明の組成物は好適には下記の成分を含有
する。

ディーゼル燃料　　　　７６．５−８９重量％水　　　
　　　　　　　　　　　　　　２−８重量％サフカロー
スリル−ト　　　　　　　　　　　　　　１．８−　４
１ｆ１ｍ９Ａｎ−ペンタノール　　　　　７．２−１１
．５重量％上述の成分に加えて、本発明の組成物は、当
分野で公知の添加剤（たとえばセタン価改良剤、腐食防
止剤、金属失活剤及び酸化防止剤）を少量（−般に１重
量％以下）に含有しうる。

組成物の調製法は重要ではなく、成分を単に接触させ、
均質化させることによって自然にミクロエマルシランが
生成する。

本発明の組成物は極めて広い温度範囲で熱力学的に安定
であり、少量の界面活性剤／補助界面活性剤混合物を使
用するのみではあるが、比較的多量の水を保持できる。

本発明をさらに説明するため、以下に実施例を例示する
。

実施例１ 各種重量比の水及びディーゼル燃料（ディーゼル燃料Ｎ
ｏ、　２　；Ａｇ１ｐ　Ｐｅｔｒｏｌｉ社製）を混合し
、量を測定しながら、透明で熱力学的に安定な溶液が得
られるまで界面活性剤／補助界面活性剤混合物を添加す
ることによって、水／ディーゼル燃料型ミクロエマルジ
ョンサンプルを調製した。使用した界、面活性剤／補助
界面活性剤混合物は、重量比３７のオレイルサッカロー
スと補助界面活性剤（ｎ−ブタノール、ｎ−ペンタノー
ル又はｎ−ヘキサノール）とでなる均一な流体系である
。ミクロエマルジョン中における水分濃度に対する界面
活性剤／補助界面活性剤混合物の濃度に関する曲線を第
１図に示す。図において、・−ｍ−・は補助界面活性剤
としてｎ−ブタノールを使用した場合に係り、☆−☆は
ｎ−ペンタノールの使用に係り、ムームはｎ−ヘキサノ
ールの使用に係る。

実施例２ 各種重量比の水及びディーゼル燃料（ディーゼル燃料Ｎ
ｏ、　２　；Ａｇ１ｐ　Ｐｅｔｒｏｌｉ社製）を混合し
、１を測定しながら、透明で熱力学的に安定な溶液が得
られるまで異なる重量比の界面、活性剤／ｎ−ペンタノ
ール混合物を添加することによって、水／ディーゼル燃
料型ミクロエマルジョンサンプルを調製した。使用した
界面活性剤は実施例１のものと同じである。使用した界
面活性剤／ｎ−ペンタノールの重量比は０．２５／１な
いし０．６７／１である。

ミクロエマルジョンを得る際の水分濃度を関数とする界
面活性剤／ｎ−ペンタノール混合物の濃度の変化を第２
図に示す。この図は、界面活性剤／ｎ−ペンタノールの
重量比２０／８０（ムーム）、３０／Ｔｏ（０−９）及
び４０／６０（・−−一・）に関する曲線を示す。

実施例３ 界面活性剤／ｎ−ペンタノールの重量比を３／７に固定
し、界面活性剤として各種のアルキルサッカロースエー
テルを使用して実施例２と同様の操作を行った。第３図
は、ドデシルサッカロースエーテル（Ｑ−Ｑ）、テトラ
デシルサッカロースエーテル（ムーム）、サッカロース
エーテルｒＬＩＡＬ１４５Ｊ（・−ｍ−・）、オレイル
サッカロースエーテル（★−★）に関するミクロエマル
ジョン中の水分濃度に対する界面活性剤／ｎ−ペンタノ
ール混合物の濃度の関係を示す。

なお、ｒＬＩＡＬ　１４５（商品名）」はＣ１４−１８
第２級脂肪族アルコール混合物であり、対応するサッカ
ロースエーテルを生成するためにショ糖と反応させる前
に、対応するハロゲン化アルキルに変換させる。

実施例４ 界面活性剤としてサッカロースオレエート及び補助界面
活性剤としてｎ−ブタノール、ｎ−ペンタノール及びｎ
−ヘキサノールを界面活性剤／補助界面活性剤の重量比
３／７で使用し、実施例１と同様の操作を行った。第５
図は、ミクロエマルジョン中の水分濃度に対する界面活
性剤／補助界面活性剤［ｎ−ブタノール（・−・）、ｎ
−ペンタノール（ムーム）及びｎ−ヘキサノール（０−
９）］混合物の濃度の関係を示す。

実施例５ 界面活性剤としてサッカロースオレエート及び補助界面
活性剤としてｎ−ペンタノールを使用して、実施例２と
同様の操作を行った。第４図は、ミクロエマルシコン中
の水分濃度に対する重量比２０／８０（−−−−）、２
５／７５（Ｑ−９）、３０／７０（・−・）及び４０／
６０（ムーム）の界面活性剤／補助界面活性剤混合物の
濃度の関係を示す。

この実施例においてｎ−ペンタノールを選択した理由は
、この補助界面活性剤では高温（約７０℃）で安定なミ
クロエマルジョンが生成されるが、同じ条件下、ｎ−ヘ
キサノールを含有する組成物は濁り度を生ずるためであ
る。

実施例６ 界面活性剤としてサツカロ−スリル−１・及び補助界面
活性剤としてｎ−ペンタノールを使用して、実施例２及
び４と同様の操作を行った。第６図は、ミクロエマルジ
ョン中の水分濃度に対する重量比２０／８０（◇−−−
◇）、２５／７５（＠　−＠）、３０／７０（・−・）
及び４０／　６０（−−−−）の界面活性剤／補助界面
活性剤混合物の濃度の関係を示す。

第１表は、ｎ−ペンタノールとの混合物として糖脂質を
添加することによって安定化させたいくつかの水／ディ
ーゼル燃料型ミクロエマルジョンサンプルにおける各成
分濃度（重量％）を示す。

第２表は、いくつかの水／ディーゼル燃料型ミクロエマ
ルジョンの組成及び各種温度における安定性を示す。表
中の「＋」は透明であることを示し、「−」は濁ってい
ることを示す。所定の温度で２時間温度制御した後、各
サンプルの観察を行った。

サンプルを２℃で温度制御した場合、分離が生じなかっ
た。

＋　　　＋　　　＋−１−１１１＋　　　−１−−１−
＋　　中　　＋　　中　　＋　　◆　　＋　　＋　　　
＋　　　＋　　　−１−−１｜十　　φ　　＋　　十−
ｈ　　　−１−−ｈ　　　＋４−＋φ中中１　＋　＋　
＋　−１−＋十中＋＋Φ十中＋Φ＋１＋◆＋＋＋Φ→＋
→＋＋中＋＋＋　　　＋　　中　　十　　＋　　今　　
＋　　中　　＋　　十　　Φ　　＋　　＋　　中　　＋
　　中　　中　　中　　＋　　命　　■　＋　　十　　
今　　＋　　◆　　＋　　中　　＋　　＋＋＋Φ＋Φ＋
＋中十◆＋＋中十−１−ｌ−１−＋　＋　＋　＋　＋　
＋　＋＋　＋＋Φ十＋＋Φ＋　＋　＋　−１−＋　＋　
＋十中十◆Φ＋４−１−１−　＋　−ｔ−＋　＋−１−
ｌ−ｌ−ｌ−ｌ−１−１−十→＋＋＋Ｎ−〇−１ρＣ１
＋＋ψ　のＮ口 Ｎ〜ロマ曽ロロ吟ロー！− ■ΦＣ１１■■■ローートドψ 〈 ψｍＮψ替ωトΦψロ噴口 ｏｏｃＱ■−Ｃ！軸Φ−■さ− 一門ｆＦｌ哨叩ｎ啼！Ｖ＞　１＋Ｑ曽叩−〇のＱ　ｔｏ
　ｕ：ｒ　ｔ’−ｏｏ■９　＝：：　：：　ａ　！！　
Ｉ：、　６：　冗’：ａ　：　８　；　；ｙ　３目８　
ｎ　ｎ　＝　＝認 ４図面の簡単な説明 第１図ないし第６図は、各種条件をパラメータとするミ
クロエマルジョン中の水分濃度と界面活性剤／補助界面
活性剤混合物の濃度との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　広い温度範囲で経時的に安定なミクロエマルジョン
   形ハイブリッドディーゼル燃料組成物において、ディー
   ゼル燃料、水、糖脂質界面活性剤及び脂肪族アルコール
   補助界面活性剤を包含することを特徴とする、ハイブリ
   ッドディーゼル燃料組成物。 ２　請求項１記載のものにおいて、前記糖脂質が、一般
   式 Ａ−Ｘ−Ｒ （式中、Ａは単糖、二糖、三糖又は四糖のグルシッド基
   であり、Ｒは炭素数少なくとも１０の飽和又は不飽和（
   モノ不飽和又は多不飽和）、直鎖状又は分枝状アルキル
   基であり、これら２つの基Ａ及びＲは、エーテル、エス
   テル、アセタール及びヘミアセタール官能基から選ばれ
   る官能基Ｘによって相互に結合される）で表されるもの
   である、ハイブリッドディーゼル燃料組成物。 ３　請求項２記載のものにおいて、前記界面活性剤中の
   糖類がショ糖であり、アルキル鎖が炭素原子１０ないし
   ２４個を含有するものである、ハイブリッドディーゼル
   燃料組成物。 ４　請求項３記載のものにおいて、前記界面活性剤がオ
   レイルサッカロースエーテル、テトラデシルサッカロー
   スエーテル、ドデシルサッカロースエーテル、サッカロ
   ースオレエート及びサッカロースリノレートの中から選
   ばれるものである、ハイブリッドディーゼル燃料組成物
   。 ５　請求項１記載のものにおいて、前記補助界面活性剤
   が、分子当たり炭素原子４ないし６個を含有する第１級
   又は第２級脂肪族アルコール又はこれらの混合物である
   、ハイブリッドディーゼル燃料組成物。 ６　請求項５記載のものにおいて、前記補助界面活性剤
   が、ｎ−ブタノール、ｎ−ペンタノール及びｎ−ヘキサ
   ノールの中から選ばれるものである、ハイブリッドディ
   ーゼル燃料組成物。 ７　請求項１記載のものにおいて、前記ディーゼル燃料
   がディーゼル燃料Ｎｏ．２である、ハイブリッドディー
   ゼル燃料組成物。 ８　請求項１記載のものにおいて、ディーゼル燃料６０
   −９１重量％、水１−１０重量％、糖脂質界面活性剤１
   ．７−９重量％及び補助界面活性剤６．３−２１重量％
   を含有する、ハイブリッドディーゼル燃料組成物。 ９　請求項８記載のものにおいて、ディーゼル燃料６０
   −９０重量％、水１−１０重量％、アルキル部に炭素原
   子１０ないし２４個を含有するアルキルサッカロースエ
   ーテル２．７−９重量％及び補助界面活性剤６．３−２
   １重量％を含有する、ハイブリッドディーゼル燃料組成
   物。 １０　請求項９記載のものにおいて、ディーゼル燃料８
   ０−８９．３重量％、水１−６重量％、オレイルサッカ
   ロースエーテル２．９−４．２重量％及びｎ−ペンタノ
   ール６．８−９．８重量％を含有する、ハイブリッドデ
   ィーゼル燃料組成物。 １１　請求項８記載のものにおいて、ディーゼル燃料７
   ２．１−９０．６重量％、水１−８重量％、アルカノエ
   ート部に炭素原子１０ないし２４個を含有するサッカロ
   ースアルカノエート１．７−４．７重量％及び補助界面
   活性剤６．７−１５．２重量％を含有する、ハイブリッ
   ドディーゼル燃料組成物。 １２　請求項１１記載のものにおいて、ディーゼル燃料
   ７８．５−８９．１重量％、水２−８重量％、サッカロ
   ースオレエート２．２−４重量％及びｎ−ペンタノール
   ６．７−９．５重量％を含有する、ハイブリッドディー
   ゼル燃料組成物。 １３　請求項１１記載のものにおいて、ディーゼル燃料
   ７６．５−８９重量％、水２−８重量％、サッカロース
   リノレート１．８−４重量％及びｎ−ペンタノール７．
   ２−１１．５重量％を含有する、ハイブリッドディーゼ
   ル燃料組成物。