JPH09503247A - エチレンを基礎とする共重合体及びその鉱油中間留分における流動性改善剤としての使用 - Google Patents

エチレンを基礎とする共重合体及びその鉱油中間留分における流動性改善剤としての使用

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JPH09503247A JP7510583A JP51058395A JPH09503247A JP H09503247 A JPH09503247 A JP H09503247A JP 7510583 A JP7510583 A JP 7510583A JP 51058395 A JP51058395 A JP 51058395A JP H09503247 A JPH09503247 A JP H09503247A
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Abstract

(57)【要約】 鉱油中間留分のための流動性改善剤として適当なエチレンを基礎とする共重合体は、a) エチレン50〜94重量%、b) 1又は複数のC−原子数2〜6のモノカルボン酸のビニルエステル3〜30重量%、c) 一般式I [式中、R1は水素又はメチルであり、R2とR3は同一又は異なっていてもよく、各々水素又はC−原子数1〜6のアルキルであり、A1は直鎖状又は分枝状のC−原子数2〜10のアルキレンである]の1又は複数のアミノアルキルアクリレート3〜20重量%及びd) 1又は複数の単量体a)からc)と共重合可能な単量体0〜10重量%から成り、この場合、単量体b)は酢酸ビニルであり、5000〜50,000の数平均分子量を有する共重合体は除外され、又はa′) エチレン50〜95.5重量%、b′) 1又は複数のC原子数2〜6のモノカルボン酸のビニルエステル4〜30重量%、c′) 一般式II [式中、R4、R5及びR6は同一又は異なってもよく、各々水素又はC−原子数1〜6のアルキルである]の1又は複数のビニルイミダゾール0.5〜20重量%、又は一般式III [式中、R7及びR8は各々C−原子数1〜6のアルキルであり、R9、R10及びR11は各々水素又はC−原子数1〜6のアルキルであり、そしてA2はC−原子数2〜6のアルキレンである]のアミノアルキルビニルエーテル0.5〜20重量%、及びd′) 1又は複数のa′)からc′)の単量体と共重合可能な単量体0〜10重量%から成る。

Description

【発明の詳細な説明】 エチレンを基礎とする共重合体及びその鉱油 中間留分における流動性改善剤としての使用 本発明は、新規なエチレンを基礎とする共重合体、この共重合体及び鉱油中間 留分における流動性改善剤として自体公知の共重合体の使用、及び、さらに重合 体を含有する鉱油中間留分に関する。 ガス油、ディーゼル油又は燃料油のような、鉱油の蒸留により得られる中間留 分は、その原油の起源に依存して、異なる含量のパラフィンを有する。比較的低 温度では、固体パラフィンが析出する(曇り点、CP)。さらに冷却すると、層 状のn−パラフィン結晶がもろい構造物(house−of−cards structure)を形成 し、中間留分の大部分は依然として液体であるが、その中間留分が凝固する。鉱 油留分から得られた燃料の流れは、曇り点と流動点の間の温度において沈澱した n−パラフィンにより、かなり損なわれる。パラフィンの固りが漏れ、燃焼部分 への不均一な燃料供給を生じ又はその供給を完全に停止させる。同様な問題は、 燃料油の場合でも生ずる。 燃焼時のパラフィンの結晶成長及び鉱油中間留分から得られる動力燃料は、適 当な添加物により変性できることが長いこと知られている。効果的な添加剤は、 一方では中間留分がこのようなもろい構造物を形成し、最初のパラフィン結晶が 析出する温度よりも2〜3°低いセッ氏温度で固体になるのを防止し、他方では 自動車及び加熱システムにおいてフィルターを通過する微細で、良好に結晶化し た、分離したパラフィン結晶を形成するか、又は少くとも中間留分の液体部分に 浸透可能なフィルターケーキを形成し、このことにより故障のない操作を保証す る。 例えば、米国特許第3048479号明細書及び米国特許第3627838号 明細書に開示されたエチレン/ビニルカルボキシレート共重合体は、長い間、流 動性改善剤として使用されてきた。 これらの添加物の欠点は、これが液体よりも高い密度を有するために、沈澱し たパラフィン結晶は、貯蔵時に容器の底部に一層析出する傾向にある。その結果 、低いパラフィン含量を有する均一な相が容器の上部に形成され、底部では2相 のパラフィンに富んだ層が生成する。自動車タンクにおいて、及び鉱油ディーラ ーの貯蔵又は輸送タンクの両方において、一般には中間留分は容器の底部のやや 上部で取り出されるので、高濃度の固体パラフィンがフィルター及び計量装置を 閉塞させるという危険性がある。この危険性は、貯蔵温度がパラフィンの析出温 度より下がれば下がる程、ますます大きくなる、というのは析出するパラフィン の量は温度との関数で示され、温度の低下とともに増 大するからである。 特開昭58−80386号公報は、エチレン、酢酸ビニル及びN−ビニル−2 −ピロリドンから成る流動性改善剤を記載しているが、すべての場合に満足しう る結果を与えるものではない。それというのも、処理される鉱油画分は、その起 源に依存して組成が大きく異なるからである。ヨーロッパ特許第405270号 は、前記日本出願に記載されたターポリマーはエチレン/酢酸ビニル共重合体と 混合することにより改善できることを開示している;その一方では、複数の重合 体を鉱油中間留分に添加することは、技術的に極めて複雑である。 米国特許第2787459号には、アミノアルキルアクリレートのような塩基 性窒素原子を有する単量体、及びアミノ基は有しないが、C原子数8〜18の炭 化水素基を有する単量体から構成される共重合体が開示されている。これらは、 燃料油から得られるスラッジを分散させるために使用される。 ヨーロッパ特許第340975号には、エチレンとアミノアルキルアクリレー トの共重合体が記載されており、これは20重量%の酢酸ビニルを含有すること ができ、5000〜50,000の数平均分子量を有する。この共重合体は、水 溶液中の金属イオン濃度を減少させるために使用される。 本発明の目的は、低い温度においても鉱油中間留分 の流動性を確保し、沈澱するパラフィンの析出を遅らせるか又は防止するような 分散効果を有する共重合体を提供することである。この流動性改善剤は、鉱油中 間留分の組成とは関係なくその作用を示すものでなければならない。 この目的は、 a) エチレン50〜94重量%、 b) 1又は複数の炭素数2〜6のモノカルボン酸のビニルエステル3〜30 重量%、 c) 一般式I [式中、R1は水素又はメチルであり、R2及びR3は同一又は異なり、それぞ れ水素又はC−原子数1〜6のアルキルであり、A1は直鎖状又は分枝を有する C−原子数2〜10のアルキレンである] の1又は複数のアミノアルキルアクリレート3〜20重量%、 d) 1又は複数の単量体a)〜c)と共重合可能な単量体0〜10重量%、 から成るエチレンを基礎とする共重合体、この場合、単量体b)が酢酸ビニルで あり、5000〜50,000の数平均分子量を有する共重合体は除外されるも のである、又は a′) エチレン50〜95.5重量%、 b′) 1又は複数のC原子数2〜6のモノカルボン酸のビニルエステル4〜3 0重量%、 c′) 一般式II [式中、R4、R5及びR6は同一又は異なりそれぞれ水素又はC−原子数1〜 6のアルキルである] で表わされる1又は複数のビニルイミダゾール0.5〜20重量%、又は 一般式III R78N−A2−O−CR9=CR1011 (III) [式中、R7及びR8はそれぞれC−原子数1〜6のアルキルであり、 R9、R10及びR11はそれぞれ水素又はC−原子数1〜6のアルキルであり 、 A2はC−原子数2〜6のアルキレンである] の1又は複数のアミノアルキルビニルエーテル0.5〜20重量%、及び d′) 単量体a′)からc′)と共重合体可能な1又は複 数の単量体0〜10重量%、 から成るエチレンを基礎とする共重合体であることにより達成されることが見い 出された。 上述の数平均分子量は、粘度を測定することにより決定される(ヨーロッパ特 許出願公開第340975号明細書参照)。 さらに、上述の共重合体の鉱油中間留分のための添加剤としての使用、及びこ れらの共重合体を含有する鉱油中間留分が見い出された。 新規な共重合体は、一般には、300〜8000の重量平均分子量を有し、流 動性改善剤としての使用の観点からは、500〜5000、特には1000〜3 000の分子量を有するものが好適である。分子量は、ゲル濾過クロマトグラフ ィーにより測定した。新規な共重合体は、DIN53019により120℃で測 定した時、1000〜2000mm2/S、好適には250〜1000mm2/S の粘度を有する。 この共重合体は、少くとも3個の単量体から成る: a) 単量体c)としてのアミノアルキルアクリレートIの場合には、エチレン の含量は好適には50〜92重量%、特には65〜87重量%であるか、又は a′) 単量体c′)としてのビニルイミダゾールII又はアミノアルキルビニル エーテルIIIの場合には、エチレンの含量は好適には65〜84重量%である。 b) 好適な成分b)は、酢酸ビニル及びプロピオン酸ビニル及びそれらの混合 物であるか、酢酸ビニルのような化合物である。単量体c)がアミノアルキルア クリレートIの場合には、単量体b)の量は5〜30重量%、特には10〜23 重量%であり、単量体c′)がアミノアルキルビニルエーテルの場合には、4〜 23重量%である。 c) 一般式Iの単量体c)は、アミノアルキルアクリレート及びメタアクリレ ートを含む。アルキル基A1の例は、エチレン、n−プロピレン、n−ブチレン 、ジメチルエチレン及びsec−ブチレンである。R2及びR3は、例えば水素、メ チル、エチル、n−プロピル、イソブチル及びn−ブチルとすることができ、そ の中ではメチルが好適である。適当な単量体c)の例は、アミノエチルアクリレ ート、アミノ−n−ブチルアクリレート、N−メチルアミノエチルアクリレート 、N,N′−ジ−n−ブチルアミノ−n−プロピルアクリレートであり、そして 、相応のメタアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート及びジメチルア ミノエチルメタアクリレートが好適である。 この単量体は、商業的に入手でき、かつ公知の方法、例えばチタン触媒の存 在下でアクリレートをアミノアルコールでエステル化することにより製造できる (ヨーロッパ特許出願公開第188639号明 細書を参照)。 単量体c)としてのアミノアルキルアクリレートIの好適な量は、3〜12 重量%である。 c′) 一般式IIの単量体c′)は、ビニルイミダゾールを含有する。 R4,R5及びR6は、例えば、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプ ロピル及びn−ブチルとすることができ、その中では水素が好ましい。適当な単 量体c′)の例は、2−メチルビニルイミダゾール、4−メチルビニルイミダゾ ール及び5−メチルビニルイミダゾールであり、その母骨格のビニルイミダゾー ルが好適である。 単量体は商業的に入手でき、又は公知の方法により製造できる。 単量体c′)の好適なビニルイミダゾールIIの量は、1〜4重量%である。 一般式IIIの単量体c′)は、アミノアルキルビニルエーテルを含有する。 R7,R8,R9,R10及びR11は、同一又は異なり、それぞれC−原子数1 〜6のアルキル、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル及びn −ブチルである。R9,R10及びR11は、さらに水素であってもよい。C−原子 数2〜6のアルキレン基A2は、直鎖又は分枝状のアルキレンであり、例えば、 エチレン、n−プロピレン、ジメチルメ チレン、メチルエチルメチレン及びジメチルエチレンである。好適な化合物はR7 及びR8が同一であって、それぞれC−原子数1〜3のアルキルであり、A2は 直鎖状のC−原子数2〜4の基であり、R9,R10及びR11はそれぞれ、ジエチ ルアミノエチルビニルエーテル及びジメチルアミノプロピルビニルエーテルのよ うな水素である。 これらの単量体は、例えば、Liebigs Ann.Chem.601(1956)、81 の方法により製造することができる。 単量体c′)としてのアミノアルキルビニルエーテルIIIの好適な量は、0 .5〜5重量%である。 d) 適当な単量体d)及びd′)は、成分a)〜c)、及びa′)〜c′)と 共重合可能な単量体であり、これは共重合体の特性に実質的に影響を与えること なく置換しうるもの、例えば、プロペンである。単量体d)又はd′)の量は、 好適には0〜2重量%である。 共重合体は、a)〜d)又はa′)〜d′)の単量体を重合させることにより 、それ自体公知の方法で製造される。ビニルイミダゾールII又はアミノアルキル ビニルエーテルIIIは好適にはエチレンにとりこまれ、その結果、新規共重合体 中の上記ビニルイミダゾール又は上記アミノアルキルビニルエーテルの量は、出 発物質の単量体の混合物に比較して増大する。好適な態様 において、単量体は、遊離基を形成する化合物の存在下で、50〜400、好ま しくは100〜300のMPa、及び150〜350℃、好適には180〜280 ℃において、溶剤の不在下で重合させる。平均滞留時間は、一般には60〜12 0秒である。適当な遊離開始剤の例は、ジ−tert−ブチルパーオキシド、tert− ブチルパーオキシピバレート又はtert−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメ チル−ヘキサノエートのような過酸化物であり、その含量は一般には、重合の過 程において使用される単量体に対して、5重量%以下である。低分子量の共重合 体を製造するためには、C−原子数1〜4のアルデヒド、例えばプロピオンアル デヒドのような、又はSH−含有有機化合物のような調節剤、その量は単量体の 合計量に対して、一般に0.1〜5重量%である、の存在下で共重合体を実施す ることがしばしば有利である。重合は、例えばオートクレーブ、管状反応器又は 管状反応器とオートクレーブとを組み合わせたものにおいて実施しうる。 新規な共重合体は、約150〜400℃の沸点を有する石油、燃料及びディー ゼル燃料を意味するものとして理解され、鉱油中間留分の添加剤として使用され る。共重合体は、直接に又は、好適には20〜70重量%の濃度の溶液として、 中間留分に添加しうる。適当な溶剤は、脂肪族又はキシレンのような芳香族溶媒 又はこれらの混合物、並びに芳香族の高沸点混合物、 及び中間留分である。鉱油中間留分の共重合体の量は、一般には10〜10,0 00、好適には50〜5000ppmである。意図した使用に基づいて、中間留分 はさらに、流動性改善剤、分散剤、消泡剤、腐食防止剤、酸化防止剤、導電性改 善剤及び染料のような添加剤を含有してもよい。 この共重合体は、その起源とは無関係に、中間留分における低温流動特性に関 して実質的な改善を生ずる。更に、これらは沈澱したパラフィン結晶を懸濁状態 に効果的に保持するので、析出したパラフィンによるフィルター及びラインの閉 塞を生じることはない。 実施例 1. 一般的な製造法I エチレン、プロピオン酸ビニル又は酢酸ビニル及びジメチルアミノエチルアク リレート又はビニルイミダゾールを、調節剤としてプロピオンアルデヒドを添加 しつつ、オートクレーブ中で重合させた。遊離基重合の開始を、0.2重量%のt ert−ブチルパーオキシピバレート及び0.5重量%のtert−ブチルパーオキシ− 3,5,5−トリメチルヘキサノエートを含有するイソドデカン溶液を連続的に 計量して供給することにより実施した。オートクレーブの内容積は1lであり、 長さ/直径の割合は5:1である。オートクレーブ中の反応混合物の平均滞留時 間は、約90秒であった。 重合条件及び単量体の割合は、次表1及び2に示されている。 第3表は、ビニルイミダゾールを付随的に使用して上記方法により製造された 共重合体の組成を示す。 2. 一般的製造法II 調節剤としてプロピオンアルデヒドを添加しながら、オートクレーブ中でエチ レン、プロピオン酸ビニル又は酢酸ビニル及びジエチルアミノエチルビニルエー テルを重合した。遊離基重合の開始を、235℃、150MPaにおいて、0.2重 量%のtert−ブチルパーオキシピバレート及び0.5重量%のtert−ブチルパー オキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエートを含有するイソドデカン溶液を 連続的に計量供給することにより実施した。 オートクレーブの内容積は1lで、その長さ/直径の割合は5:1であった。 反応混合物のオートクレーブ中での平均滞留時間は約90秒であった。 重合条件及び反応混合物中の単量体の割合は、以下の表4に示されている。表 5は上記方法により製造される共重合体の組成を示している。 3. 使用例 新規な共重合体及び比較化合物を複数の中間留分中で試験した。商業的なドイ ツの精製品質のディーゼル燃料が存在した;これらはDK1〜DK7として言及 されている: 3.1. 試験方法の記載 新規な実施例1〜31及び比較例V1〜V5(エッソからの高沸点芳香族炭化 水素混合物である、Solve- ながら中間留分に添加し、混合物を次に室温に冷却した。 試験1 添加物を含有する中間留分を、100mlの計量シリンダーに入れ、−13℃で 冷蔵庫に20時間保存した。析出したパラフィン相及びこの上の油相の容積及び 外観を測定し、視覚的に評価した。さらに、各試料の冷時フィルター閉塞点(C FPP)をDIN EN116により測定した。 結果は表6〜14に示されている。新規な共重合体1〜31は、良好なCFP P改善作用のみならず、パラフィン分散剤としてすぐれた効果を有することが明 らかである。これに対比してエチレン/アミノアクリレートに基づく共重合体の 、比較例V1及びV2は不十分なCFPPの改善しか示さず、かつエチレン/プ ロピオン酸ビニルに基づく実施例V3はパラフィン分散剤としては効果を有しな い。エチレン/酢酸ビニルに基づく比較例V4は、不十分なパラフィン−分散作 用しか有しない。比較例V5は、また、パラフィンの十分な分散作用をもたらさ ない。 試験2 500mlのガラスシリンダーに入れた添加物を含有する中間留分を冷浴中で室 温から−18℃に冷却し、この温度で20時間保存した。パラフィン相の量及び 外観を次に測定し、視覚により評価した。−18℃で析出した底部相の20%の 容積をもつ各々の試料の冷時フィルター閉塞点(CFPP)をDIN EN11 6により、および曇り点(CP)をASTM D2500により測定した。 表5で測定した値は、新規な共重合体が良好なCFPP−改善効果のみならず 、すぐれたパラフィン分散効果を有することを示しており、このことは全体のC FPP値に対する良好なCFPP値(20%底部相)から明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI C08F 216:12) (31)優先権主張番号 P4341765.5 (32)優先日 1993年12月8日 (33)優先権主張国 ドイツ(DE) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),CA,FI,JP,KR,N O,US (72)発明者 アルビン ベルガー ドイツ連邦共和国 D―67273 ヴァイゼ ンハイム フリートホーフシュトラーセ 23 (72)発明者 ディーター リットマン ドイツ連邦共和国 D―68167 マンハイ ム ネッカープロメナーデ 36 (72)発明者 ローガー クリメシュ ドイツ連邦共和国 D―64665 アルスバ ッハ ゲオルク―フレーバ―シュトラーセ 43 (72)発明者 クヌート オッペンレンダー ドイツ連邦共和国 D―67061 ルートヴ ィッヒスハーフェン オットー―ディル― シュトラーセ 23 (72)発明者 ベルント ロタール マールチンケ ドイツ連邦共和国 D―67346 シュパイ ヤー ヴォルムザー ラントシュトラーセ 17 (72)発明者 トーマス リュール ドイツ連邦共和国 D―67227 フランケ ンタール ブルネンガッセ 17 (72)発明者 マルク ハイダー ドイツ連邦共和国 D―67433 ノイシュ タット ドクトル ゼムメルヴァイス―シ ュトラーセ 6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 鉱油中間留分のための流動性改善剤として適当で、かつ a) エチレン50〜94重量%、 b) 1又は複数のC−原子数2〜6のカルボン酸のビニルエステル3〜30 重量%、 c) 式I [式中、R1は水素又はメチルであり、R2及びR3は同一又は異なってよく 、各々水素又はC−原子数1〜6のアルキルであり、A1は直鎖状又は分枝状の C−原子数2〜10のアルキレンである]の1又は複数のアミノアルキルアクリ レート3〜20重量%及び d) 単量体a)からc)と共重合体可能な1又は複数の単量体0〜10重量 %、 から構成され、その際に単量体b)は酢酸ビニルであり、かつ5000〜50 ,000の数平均分子量を有する共重合体が除外されるようなエチレンを基礎と する共重合体、又は a′) エチレン50〜95.5重量%、 b′) 1又は複数のC原子数2〜6のモノカルボン酸のビニルエステル4〜 30重量%、 c′) 次式II [式中、R4、R5及びR6は同一又は異なっていてもよく、各々水素又はC −原子数1〜6のアルキルである]の1又は複数のビニルイミダゾール0.5〜 20重量%、又は 次式III R78N−A2−O−CR9=CR1011(III) [式中、R7及びR8は各々C−原子数1〜6のアルキルであり、 R9、R10及びR11は各々水素又はC−原子数1〜6のアルキルであり、 A2はC−原子数2〜6のアルキレンである]の1又は複数のアミノアル キルビニルエーテル0.5〜20重量%、及び d′) 1又は複数の単量体a′)からc′)と共重合可能な単量体0〜10 重量% から構成されるエチレンを基礎とする共重合体。 2. 単量体b)又はb′)が酢酸ビニル又はプロピオン酸ビニルである、請求項 1記載の共重合体。 3. アミノアルキルアルキレートIがジメチルアミノエチルアクリレート又はジ メチルアミノエチルメタアクリレートである、請求項1又は2に記載の共重合体 。 4. ビニルイミダゾールIIのR4〜R6が各々水素である、請求項1又は2に記載 の共重合体。 5. ジエチルアミノエチルビニルエーテルがアミノアルキルビニルエーテルIII として使用されるものである、請求項1又は2に記載の共重合体。 6. 鉱油中間留分のための添加剤としての請求項1から5までのいずれか1項に 記載された共重合体の使用。 7. 500〜5000の重量平均分子量を有する共重合体が鉱油中間留分に添加 されるものである、請求項6に記載のとおりの使用。 8. 請求項1から5までのいずれか1項に記載された共重合体の有効量を含有す る鉱油中間留分。
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