DE60110044T2

DE60110044T2 - Teilentwässertes umsetzungsprodukt, verfahren zur herstellung desselben, und dasselbe enthaltende emulsion

Info

Publication number: DE60110044T2
Application number: DE60110044T
Authority: DE
Inventors: B. Brian FILIPPINI; M. Richard LANGE; A. Bryan GRISSO; Bryn Hird
Original assignee: Lubrizol Corp
Current assignee: Lubrizol Corp
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: CA2398108A1; US7044988B2; CA2398108C; US20040055677A1; EP1259311B1; JP5322362B2; WO2001052976A2; WO2001052976A9; AU782124B2; US6780209B1; JP2003520665A; AU3449701A; DE60110044D1; EP1259311A2; WO2001052976A3

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft teilweise dehydratisierte Reaktionsprodukte, die sich von (A) einer Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder einem Anhydrid und (B) einem Polyol, Polyamin, Hydroxyamin oder einem Gemisch von zwei oder mehreren davon ableiten. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen dieser teilweise dehydratisierten Reaktionsprodukte. Die erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte sind als Emulgatoren beim Herstellen von Emulsionen, insbesondere Sprengstoffemulsionen und Emulsionsdüngemitteln verwendbar.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Sprengstoffemulsionen umfassen typischerweise eine kontinuierliche organische Phase und eine diskontinuierliche Oxidationsmittelphase, die Wasser und eine Sauerstoff-zuführende Quelle wie Ammoniumnitrat umfasst, und einen Emulgator. Beispiele solcher Sprengstoffemulsionen sind unter anderem in den US-PSen 4,708,753 und 5,920,031 beschrieben. In der US-PS 4,708,753 ist der Emulgator ein Salz, das sich von einer Hydrocarbyl-substituierten Carbonsäure oder einem Anhydrid oder einem Ester- oder Amidderivat der Säure oder des Anhydrids, wobei der Hydrocarbyl-Substituent durchschnittlich etwa 20 bis etwa 500 Kohlenstoffatome aufweist, und einem Amin ableitet. In der US-PS 5,920,031 ist der Emulgator das Produkt, das durch die Umsetzung von Komponente (A) mit Komponente (B) hergestellt wird. Die Komponente (A) ist ein substituiertes Bernsteinsäureacylierungsmittel, wobei das substituierte Bernsteinsäureacylierungsmittel aus Substituentengruppen und Bernsteinsäuregruppen besteht, wobei sich die Substituentengruppen von einem Polyalken ableiten, wobei die Acylierungsmittel durch das Vorhandensein innerhalb ihrer Struktur von durchschnittlich mindestens 1,3 Bern steinsäuregruppen für jedes Äquivalentgewicht an Substituentengruppen charakterisiert sind. Die Komponente (B) ist Ammoniak und/oder ein Monoamin.
Die US-PS 5,512,079 beschreibt ein Emulsionsdüngemittel, das eine diskontinuierliche wässrige Phase, die mindestens eine Düngemittelkomponente wie Ammoniumnitrat umfasst, eine kontinuierliche Ölphase und einen Emulgator umfasst. Der Emulgator ist das Reaktionsprodukt eines Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäureanhydrid-Acylierungsmittels und eines tertiären Alkanolamins.
Ein Problem auf dem Gebiet von Sprengstoffemulsionen und Emulsionsdüngemitteln betrifft die Tatsache, dass es erwünscht ist, die Viskositäten der Emulsionen zu verringern, um deren Pump- und Handhabungscharakteristiken zu verbessern. Es ist auch erwünscht, Emulsionen mit relativ hohen Gewichtsverhältnissen von wässriger Phase zu organischer Phase herzustellen. Dies ist vorteilhaft mit Sprengstoffemulsionen, da es ermöglicht, mehr an der Sauerstoff-zuführenden Quelle bei dem gleichen Gewicht an Emulsion zuzuführen. In ähnlicher Weise ist es vorteilhaft bei Emulsionsdüngemitteln, da es ermöglicht, mehr Düngemittelkomponente bei dem gleichen Gewicht an Emulsion zuzuführen. Unerwarteterweise ist es unter Verwendung der erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte als Emulgatoren möglich, Sprengstoffemulsionen und Emulsionsdüngemittel mit diesen Eigenschaften zu formulieren. Über Sprengstoffemulsionen und Emulsionsdüngemittel hinaus sind die erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte als Emulgatoren in einer großen Vielzahl von Anwendungen verwendbar.
Die PCT-Veröffentlichung WO 96/25384 beschreibt monomerische, oligomerische und polymerische Bisester von Alkyl- oder Alkenyldicarbonsäure-Derivaten und Polyalkoholen und deren Verwendung als Lösungsvermittler, Emulgatoren und/oder Detergenzien. Die Bisester werden als verwendbar beim Formulieren von kosmetischen Zusammensetzungen, Detergenzien und Reinigungsmitteln, pharmazeutischen Zusammensetzungen, Nahrungsmitteln und Getreideschutzzusammensetzungen beschrieben. Ein Verfahren zum Herstellen dieser Bisester ist beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die ein teilweise dehydratisiertes Produkt umfasst, hergestellt durch:

(I) Umsetzen (A) einer Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder eines Anhydrids mit (B) einem Polyol, einem Polyamin, einem Hydroxyamin oder einem Gemisch von zwei oder mehreren davon, um ein erstes Zwischenprodukt zu bilden, das umfasst: einen Ester, Teilester oder ein Gemisch davon, wenn (B) ein Polyol ist, ein Amid, Imid, Salz, Amid/Salz, Teilamid oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Polyamin ist, oder einen Ester, Teilester, ein Amid, Teilamid, Amid/Salz, Imid, Ester/Salz, Salz oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Hydroxyamin, ein Gemisch eines Polyols und eines Polyamins, ein Gemisch eines Polyols und eines Hydroxyamins, ein Gemisch eines Polyamins und eines Hydroxyamins oder ein Gemisch eines Polyols, eines Polyamins und eines Hydroxyamins ist, wobei der Hydrocarbyl-Substituent der Säure oder des Anhydrids durchschnittlich 8 bis 200 Kohlenstoffatome aufweist, und
(II) Erhitzen des ersten Zwischenprodukts bei einer wirksamen Temperatur, um ein zweites Zwischenprodukt zu bilden, wobei Reaktionswasser gebildet wird, und Abtrennen eines Teils des Reaktionswassers von dem zweiten Zwischenprodukt, um das teilweise dehydratisierte Produkt zu bilden, wobei, wenn (A) das Bernsteinsäureanhydrid ist, die Menge an Reaktionswasser, das abgetrennt wird, 0,2 bis 0,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent an Bernsteinsäureanhydrid beträgt, wenn (A) die Bernsteinsäure ist, die Menge an Reaktionswasser, die abgetrennt wird, 1,2 bis 1,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent der Bernsteinsäure beträgt, wobei das teilweise dehydratisierte Produkt eine Säurezahl von 20 bis 100 mg KOH/g aufweist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, das umfasst:

(I) Umsetzen (A) einer Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder eines Anhydrids mit (B) einem Polyol, einem Polyamin, einem Hydroxyamin oder einem Gemisch von zwei oder mehreren davon, um ein erstes Zwischenprodukt zu bilden, das umfasst: einen Ester, Teilester oder ein Gemisch davon, wenn (B) ein Polyol ist, ein Amid, Imid, Salz, Amid/Salz, Teilamid oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Polyamin ist, oder einen Ester, Teilester, ein Amid, Teilamid, Amid/Salz, Imid, Ester/Salz, Salz oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Hydroxyamin, ein Gemisch eines Polyols und eines Polyamins, ein Gemisch eines Polyols und eines Hydroxyamins, ein Gemisch eines Polyamins und eines Hydroxyamins oder ein Gemisch eines Polyols, eines Polyamins und eines Hydroxyamins ist, wobei der Hydrocarbyl-Substituent der Säure oder des Anhydrids durchschnittlich 8 bis 200 Kohlenstoffatome aufweist, und
(II) Erhitzen des ersten Zwischenprodukts bei einer wirksamen Temperatur, um ein zweites Zwischenprodukt zu bilden, wobei Reaktionswasser gebildet wird, und Abtrennen eines Teils des Reaktionswassers von dem zweiten Zwischenprodukt, um das teilweise dehydratisierte Produkt zu bilden, wobei, wenn (A) das Bernsteinsäureanhydrid ist, die Menge an Reaktionswasser, die abgetrennt wird, 0,2 bis 0,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent an Bernsteinsäureanhydrid beträgt, wenn (A) die Bernsteinsäure ist, die Menge an Reaktionswasser, die abgetrennt wird, 1,2 bis 1,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent der Bernsteinsäure beträgt, wobei das teilweise dehydratisierte Produkt eine Gesamtsäurezahl von 20 bis 100 mg KOH/g aufweist.

Die Erfindung betrifft auch Emulsionen, die eine organische Phase, eine wässrige Phase und eine emulgierende Menge des vorstehenden teilweise dehydratisierten Produkts umfassen.
Wie vorstehend beschrieben, sind die erfindungsgemäßen teilweise dehydratisierten Reaktionsprodukte als Emulgatoren beim Formulieren von Emulsionen für eine große Vielzahl von Anwendungen verwendbar. Diese beinhalten eine oder mehrere der nachstehenden: Schmiermittel oder funktionelle Flüssigkeiten, Brennstoffe, Anstriche, Beschichtungen, Farben, Dichtmittel oder Klebmittel, Düngemittel oder landwirtschaftliche Chemikalien, Raffinations- oder Ölfeldprodukte, Bohrprodukte, Sprengstoffe, chemische Herstellungsverfahren von Waren, Verfahren, die die Verwendung von Emulsionen mit 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure-Monomer beinhalten, und dergleichen.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie hierin verwendet, werden die Begriffe Hydrocarbyl-Substituent, Hydrocarbylgruppe, Kohlenwasserstoffgruppe und dergleichen verwendet, um eine Gruppe zu bezeichnen, die ein oder mehrere Kohlenstoffatome aufweist, die direkt an den Rest eines Moleküls gebunden sind, und einen Kohlenwasserstoff- oder vorherrschenden Kohlenwasserstoffcharakter aufweist. Beispiele beinhalten:

(1) reine Kohlenwasserstoffgruppen, d.h. aliphatische (z.B. Alkyl-, Alkenyl- oder Alkylen-), alicyclische (z.B. Cycloalkyl-, Cycloalkenyl-) Gruppen, aromatische Gruppen und aromatisch-, aliphatisch- und alicyclisch-substituierte aromatische Gruppen als auch cyclische Gruppen, worin der Ring durch einen weiteren Teil des Moleküls vervollständigt wird (z.B. bilden zwei Substituenten zusammen eine alicyclische Gruppe),
(2) substituierte Kohlenwasserstoffgruppen, d.h. Kohlenwasserstoffgruppen mit Nichtkohlenwasserstoffgruppen, die im Zusammenhang der Erfindung den vorherrschenden Kohlenwasserstoffcharakter der Gruppe nicht verändern (z.B. Halogen-, Hydroxy-, Alkoxy-, Mercapto-, Alkylmercapto-, Nitro-, Nitroso- und Sulfoxygruppen),
(3) heterosubstituierte Kohlenwasserstoffgruppen, d.h. Kohlenwasserstoffgruppen, die Substituenten enthalten, die, während sie einen vorherrschenden Kohlenwasserstoffcharakter im Zusammenhang der Erfindung aufweisen, von Kohlenstoffatom verschiedene Atome in einem Ring oder einer Kette aufweisen, der/die ansonsten aus Kohlenstoffatomen besteht. Heteroatome beinhalten Schwefel-, Sauerstoff-, Stickstoffatome. Im Allgemeinen werden nicht mehr als zwei und in einer Ausführungsform nicht mehr als ein Nichtkohlenwasserstoffsubstituent für jeweils 10 Kohlenstoffatome in der Kohlenwasserstoffgruppe vorhanden sein.

Der Begriff "nieder" soll, wenn er im Zusammenhang mit Begriffen wie Alkyl-, Alkenyl-, Alkoxygruppe und dergleichen verwendet wird, solche Gruppen beschreiben, die insgesamt bis zu 7 Kohlenstoffatome enthalten.
Der Begriff "wasserlöslich" betrifft Materialien, die in Wasser in einem Ausmaß von mindestens einem Gramm pro 100 Milliliter Wasser bei 25°C löslich sind.
Der Begriff "öllöslich" betrifft Materialien, die in Mineralöl in einem Ausmaß von mindestens einem Gramm pro 100 Milliliter an Mineralöl bei 25°C löslich sind.
Der Begriff "Gesamtsäurezahl" (TAN-Wert) betrifft ein Maß der Menge an Kaliumhydroxid (KOH), die benötigt wird, um die gesamte Acidität eines Produkts oder einer Zusammensetzung zu neutralisieren. Die zu testende Probe wird in einem Toluol- und tert-Butylalkohol-Lösungsmittel gelöst und potentiometrisch mit einer Lösung an tetra-n-Butylammoniumhydroxid titriert. Das Toluol- und tert-Butylalkohol-Lösungsmittel wird durch Verdünnen von 100 ml 25%igem methanolischem tert-Butylalkohol und 200 ml Isopropylalkohol zu einem Liter Gesamtvolumen mit Toluol hergestellt. Die Lösung von tetra-n-Butylammoniumhydroxid ist eine 25 Gew.-%ige Lösung in Methylalkohol. Eine Metrohm-Standard-pH-Kombinationsglas-Elektrode EA 120 (3 M wässrige KCl), die eine Kombinationsglas-Plus-Refe renz-Elektrode ist, wird verwendet. Die Endpunkte, die den Biegungen entsprechen, werden aus der Titrationskurve erhalten und die Säurezahlen werden berechnet.
Der Begriff "Gesamtbasenzahl" (TBN-Wert) betrifft ein Maß der Menge an Säure (Perchlor- oder Chlorwasserstoffsäure), die benötigt wird, um die Basizität eines Produkts oder einer Zusammensetzung zu neutralisieren, ausgedrückt als KOH-Äquivalente. Sie wird unter Verwendung des Testverfahrens ASTM D 2896 gemessen.
Die Zahl an "Äquivalenten" einer Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder eines Anhydrids hängt von der Anzahl von Carboxylfunktionen (z.B. -C(=O)-), die in der Säure oder dem Anhydrid vorhanden sind, ab. Folglich wird die Anzahl an Äquivalenten an Säure oder Anhydrid mit der Anzahl an darin vorhandenen Bernsteinsäuregruppen variieren. Beim Bestimmen der Anzahl an Äquivalenten an Säure oder Anhydrid werden diejenigen Carboxylfunktionen, die nicht fähig sind, sich mit dem Polyol, Polyamin oder Hydroxyamin (B) umzusetzen, ausgeschlossen. Im Allgemeinen gibt es jedoch zwei Äquivalente an Säure oder Anhydrid für jede Bernsteinsäuregruppe in der Säure oder dem Anhydrid. Herkömmliche Techniken sind zum Bestimmen der Anzahl an Carboxylfunktionen (z.B. Säurezahl, Verseifungszahl) und somit der Anzahl an Äquivalenten der Säure oder des Anhydrids, die zum Umsetzen mit der Komponente (B) verfügbar sind, leicht verfügbar.
Ein "Äquivalent" eines Polyols ist diejenige Menge an Polyol, die dem Gesamtgewicht an Polyol dividiert durch die Gesamtanzahl an vorhandenen Hydroxylgruppen entspricht. Folglich weist Glycerin ein Äquivalentgewicht auf, das gleich zu einem Drittel seines Molekulargewichts ist.
Ein "Äquivalent" eines Polyamins ist diejenige Menge an Polyamin, die dem Gesamtgewicht des Polyamis dividiert durch die Anzahl an vorhandenen Stickstoffatomen, die zum Umsetzen mit einer Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder einem Anhydrid fähig sind, entspricht. Folglich weist Octylamin ein Äquivalentgewicht auf, das gleich seinem Molekulargewicht ist. Ethylendiamin weist ein Äquivalentgewicht auf, das gleich zu der Hälfte seines Molekulargewichts ist. Das Äquivalentgewicht eines käuflich erhältlichen Gemisches von Polyalkylenpolyaminen kann dadurch erhalten werden, dass das Atomgewicht von Stickstoff (14) durch den % N-Wert, der in dem Polyamin enthalten ist, geteilt wird. Folglich würde ein Polyalkylenpolyamingemisch mit einem % N-Wert von 34 ein Äquivalentgewicht von 41,2 aufweisen.
Ein "Äquivalent" eines Hydroxyamins ist diejenige Menge an Hydroxyamin, die dem Gesamtgewicht an Hydroxyamin dividiert durch die Anzahl von vorhandenen Hydroxylgruppen und vorhandenen Stickstoffatomen, die zum Umsetzen mit einer Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder einem Anhydrid fähig sind, entspricht. Folglich weist Diethanolamin ein Äquivalentgewicht auf, das zu einem Drittel seines Molekulargewichts gleich ist.
Das teilweise dehydratisierte Reaktionsprodukt
Die Hydrocarbyl-substituierte Bernsteinsäure oder das Anhydrid (A) kann durch die Formeln
dargestellt werden, worin in jeder der vorstehenden Formeln R eine Hydrocarbylgruppe mit 8 bis 200 Kohlenstoffatomen und in einer Ausführungsform etwa 12 bis etwa 150 Kohlenstoffatomen und in einer Ausführungsform etwa 12 bis etwa 100 Kohlenstoffatomen und in einer Ausführungsform etwa 12 bis etwa 75 Kohlenstoffatomen und in einer Ausführungsform etwa 12 bis etwa 50 Kohlenstoffatomen und in einer Ausführungsform etwa 18 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen ist. In einer Ausführungsform ist R eine Alkyl- oder eine Alkenylgruppe.
In einer Ausführungsform wird ein Gemisch von mindestens zwei Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäuren oder Anhydriden verwendet. Der Hydrocarbyl-Substituent einer der Säuren oder Anhydride weist durchschnittlich etwa 12 bis etwa 24 Kohlenstoffatome und in einer Ausführungsform etwa 14 bis etwa 18 Kohlenstoffatome und in einer Ausführungsform 16 Kohlenstoffatome auf. Der Hydrocarbyl- Substituent der anderen Säure oder des anderen Anhydrids weist durchschnittlich etwa 60 bis etwa 200 Kohlenstoffatome und in einer Ausführungsform etwa 60 bis etwa 150 Kohlenstoffatome und in einer Ausführungsform etwa 60 bis etwa 100 Kohlenstoffatome und in einer Ausführungsform etwa 60 bis etwa 75 Kohlenstoffatome auf.
Die Hydrocarbylgruppe R in den vorstehenden Formeln kann sich von einem alpha-Olefin oder einer alpha-Olefin-Fraktion ableiten. Die alpha-Olefine beinhalten 1-Dodecen, 1-Tridecen, 1-Tetradecen, 1-Pentadecen, 1-Hexadecen, 1-Heptadecen, 1-Octadecen, 1-Eicosen, 1-Docosen, 1-Triaconten und dergleichen. Die alpha-Olefin-Fraktionen, die geeignet sind, beinhalten C_15-18-alpha-Olefine, C_12-16-alpha-Olefine, C_14-16-alpha-Olefine, C_14-18-alpha-Olefine, C_16-18-alpha-Olefine, C_18-24-alpha-Olefine, C_18-30-alpha-Olefine und dergleichen. Gemische von zwei oder mehreren von jeglichen der vorstehenden alpha-Olefine oder alpha-Olefin-Fraktionen können verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist R in den vorstehenden Formeln eine Hydrocarbylgruppe, die sich von einem Olefin-Oligomer oder -Polymer ableitet. Das Olefin-Oligomer oder -Polymer kann sich von einem Olefin-Monomer mit 2 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen und in einer Ausführungsform etwa 3 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen und in einer Ausführungsform etwa 4 Kohlenstoffatomen ableiten. Beispiele für die Monomere beinhalten Ethylen, Propylen, Buten-1, Buten-2, Isobuten, Penten-1, Hepten-1, Octen-1, Nonen-1, Decen-1, Penten-2 oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon.
In einer Ausführungsform ist R in den vorstehenden Formeln eine Polyisobutengruppe. Die Polyisobutengruppe kann durch die Polymerisation eines C₄-Raffinationsstroms mit einem Butengehalt von etwa 35 bis etwa 75 Gew.-% und einem Isobutengehalt von etwa 30 bis etwa 60 Gew.-% hergestellt werden.
In einer Ausführungsform ist R in den vorstehenden Formeln eine Polyisobutengruppe, die sich von einem Polyisobuten mit einem hohen Gehalt an Methylvinylidenisomer, d.h. mindestens etwa 50% und in einer Ausführungsform mindestens etwa 70% Methylvinylidenen, ableitet. Geeignete Polyisobutene mit einem hohen Methylvinylidengehalt beinhalten diejenigen, die unter Verwendung von Bortrifluorid-Katalysatoren hergestellt werden. Die Herstellung solcher Polyisobutene, in denen das Methylvinylidenisomer einen hohen Prozentanteil der Gesamtolefinzusam mensetzung umfasst, ist in den US-PSen 4,152,499 und 4,605,808 beschrieben, wobei die Beschreibung von jeder von diesen hierin durch eine Bezugnahme eingeschlossen ist.
In einer Ausführungsform besteht die Hydrocarbyl-substituierte Bernsteinsäure oder das Anhydrid (A) aus Hydrocarbyl-Substituentengruppen und Bernsteinsäuregruppen. Die Hydrocarbyl-Substituentengruppen leiten sich von einem wie vorstehend beschriebenen Olefin-Polymer ab und weisen in einer Ausführungsform ein Molekulargewicht-Zahlenmittel von etwa 750 bis etwa 3000 und in einer Ausführungsform etwa 900 bis etwa 2000 auf. Die Hydrocarbyl-substituierte Bernsteinsäure oder das Anhydrid ist durch das Vorhandensein innerhalb ihrer/seiner Struktur von durchschnittlich mindestens etwa 1,3 Bernsteinsäuregruppen und in einer Ausführungsform etwa 1,5 bis etwa 2,5 und in einer Ausführungsform etwa 1,7 bis etwa 2,1 Bernsteinsäuregruppen für jedes Äquivalentgewicht des Hydrocarbyl-Substituenten charakterisiert.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke soll das Äquivalentgewicht der Hydrocarbyl-Substituentengruppe der Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder des Anhydrids die Zahl sein, die dadurch erhalten wird, dass das Gesamtgewicht aller Hydrocarbyl-Substituentengruppen, die in der Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder dem Anhydrid vorhanden sind, durch das Molekulargewicht-Zahlenmittel (M_n-Wert) des Polyolefins, von dem sich der Hydrocarbyl-Substituent ableitet, geteilt wird. Folglich ist, falls ein Hydrocarbyl-substituiertes Acylierungsmittel durch ein Gesamtgewicht aller Hydrocarbyl-Substituenten von 40 000 charakterisiert ist und der M_n-Wert für das Polyolefin, von dem sich die Hydrocarbyl-Substituentengruppen ableiten, 2000 beträgt, sodann die substituierte Bernsteinsäure oder das Anhydrid durch insgesamt 20 (40 000/2000 = 20) Äquivalentgewichte an Substituentengruppen charakterisiert.
Das Verhältnis von Bernsteinsäuregruppen zu Äquivalenten an Substituentengruppen, die in der Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder dem Anhydrid vorhanden sind (auch als das "Succinierungsverhältnis" bezeichnet), kann durch den Fachmann unter Verwendung von herkömmlichen Techniken (wie aus Verseifungs- oder Säurezahlen) bestimmt werden. Zum Beispiel kann die nachstehende Formel verwendet werden, um das Succinierungsverhältnis zu berechnen, wobei Maleinsäureanhydrid verwendet wird.
In dieser Gleichung ist der SR-Wert das Succinierungsverhältnis, der M_n-Wert ist das Molekulargewicht-Zahlenmittel und Verseif.-Z. ist die Verseifungszahl. In der vorstehenden Gleichung ist die Verseif.-Z. des Acylierungsmittels gleich der gemessenen Verseif.-Z. des endgültigen Reaktionsgemisches/AI, worin AI der Gehalt an aktivem Bestandteil ist, der als eine Zahl zwischen 0 und 1, aber nicht gleich Null ausgedrückt wird. Folglich entspricht ein Gehalt an aktivem Bestandteil von 80% einem AI-Wert von 0,8. Der AI-Wert kann unter Verwendung von Techniken wie Säulenchromatographie berechnet werden, die verwendet werden können, um die Menge an nicht umgesetzten Polyalken in dem Endreaktionsgemisch zu bestimmen. Als eine grobe Abschätzung wird der Wert für AI nach Abzug des Prozentgehalts an nicht umgesetztem Polyalken von 100 bestimmt.
In einer Ausführungsform ist das Polyol (B) eine Verbindung, die durch die Formel R–(OH)_m dargestellt wird, worin in der vorstehenden Formel R eine organische Gruppe mit einer Valenz von m ist, R an die OH-Gruppen über Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen gebunden ist und m eine ganze Zahl von 2 bis etwa 10 und in einer Ausführungsform 2 bis etwa 6 ist. Das Polyol kann ein Glykol, ein Polyoxyalkylenglykol, ein Kohlenhydrat oder ein teilweise veresterter mehrwertiger Alkohol sein. Beispiele für die Polyole, die verwendet werden können, beinhalten Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Dibutylenglykol, Tributylenglykol, 1,2-Butandiol, 2,3-Dimethyl-2,3-butandiol, 2,3-Hexandiol, 1,2-Cyclohexandiol, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, 1,7-Heptandiol, 2,4-Heptandiol, 1,2,3-Hexantriol, 1,2,4-Hexantriol, 1,2,5-Hexantriol, 2,3,4-Hexantriol, 1,2,3-Butantriol, 1,2,4-Butantriol, 2,2,6,6-Tetrakis(hydroxymethyl)cyclohexanol, 1,10-Decandiol, Digitalose, 2-Hydroxymethyl-2-methyl-1,3-propandiol(trimethylolethan) oder 2-Hydroxymethyl-2-ethyl-1,3-propandiol(trimethylolpropan) und dergleichen. Gemische von zwei oder mehreren der vorstehenden können verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist das Polyol ein Zucker, eine Stärke oder ein Gemisch davon. Beispiele für diese beinhalten Erythrit, Threitol, Adonitol, Arabitol, Xylit, Sorbit, Mannit, Erythrose, Fucose, Ribose, Xylulose, Arabinose, Xylose, Glycose, Fructose, Sorbose, Mannose, Sorbitan, Glucosamin, Sucrose, Rhamnose, Glyceraldehyd, Galactose und dergleichen. Gemische von zwei oder mehreren der vorstehenden können verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist das Polyol eine Verbindung der Formel HO(CH₂CH(OH)CH₂O)_nH worin n eine Zahl von 1 bis etwa 5 und in einer Ausführungsform 1 bis etwa 3 ist. Beispiele beinhalten Glycerin, Diglycerin, Triglycerin und dergleichen. Gemische als auch Isomere der vorstehenden können verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist das Polyol ein mehrwertiger Alkohol mit mindestens drei Hydroxylgruppen, wobei einige der Hydroxylgruppen mit einer aliphatischen Monocarbonsäure mit etwa 8 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen verestert sind, aber mindestens zwei der Hydroxylgruppen nicht verestert sind. Beispiele beinhalten Glycerinmonooleat, Glycerinmonostearat, Sorbitolmonooleat, Sorbitoldistearat, Erythritdidodecanoat und dergleichen. Gemische von zwei oder mehreren der vorstehenden können verwendet werden.
Das Polyamin (B) kann eine aliphatische, cycloaliphatische, heterocyclische oder aromatische Verbindung sein. Beispiele beinhalten Alkylenpolyamine und heterocyclische Polyamine. Die Alkylenpolyamine können durch die Formel
dargestellt werden, worin n einen durchschnittlichen Wert von 1 bis etwa 10 und in einer Ausführungsform etwa 2 bis etwa 7 aufweist, die "Alkylen"-Gruppe 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome und in einer Ausführungsform etwa 2 bis etwa 6 Kohlenstoffatome aufweist und jede Gruppe R unabhängig ein Wasserstoffatom oder eine aliphatische oder Hydroxy-substituierte aliphatische Gruppe mit bis zu etwa 30 Kohlenstoffatomen ist. Diese Alkylenpolyamine beinhalten Ethylenpolyamine, Butylen polyamine, Propylenpolyamine, Pentylenpolyamine, etc. Die höheren homologen und verwandten heterocyclischen Amine wie Piperazine und n-Aminoalkyl-substituierten Piperazine sind auch eingeschlossen. Spezifische Beispiele für solche Polyamine beinhalten Ethylendiamin, Triethylentetramin, Tris(2-aminoethyl)amin, Propylendiamin, Trimethylendiamin, Tripropylentetramin, Tetraethylenpentamin, Hexaethylenheptamin, Pentaethylenhexamin oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon.
Ethylenpolyamine wie einige der vorstehend beschriebenen sind verwendbar. Solche Polyamine sind genau unter der Überschrift Ethylene Amines in Kirk Othmer's "Encyclopedia of Chemical Technology", 2. Ausgabe, Band 7, Seiten 22-37, Interscience Publishers, New York (1965), beschrieben. Solche Polyamine werden am einfachsten durch die Umsetzung von Ethylendichlorid mit Ammoniak oder durch Umsetzung eines Ethylenimins mit einem ringöffnenden Reagens wie Wasser, Ammoniak, etc., hergestellt. Diese Reaktionen führen zu der Herstellung eines komplexen Gemisches von Polyalkylenpolyaminen, einschließlich cyclischer Kondensationsprodukte wie Piperazine. Ethylenpolyamingemische sind verwendbar.
Das Polyamin kann auch ein heterocyclisches Polyamin sein. Unter den heterocyclischen Polyaminen sind Aziridine, Azetidine, Azolidine, Tetra- und Dihydropyridine, Pyrrole, Indole, Piperidine, Imidazole, Di- und Tetrahydroimidazole, Piperazine, Isoindole, Purine, Morpholine, Thiomorpholine, N-Aminoalkylmorpholine, N-Aminoalkylthiomorpholine, N-Aminoalkylpiperazine, N,N'-Diaminoalkylpiperazine, Azepine, Azocine, Azonine, Azecine und Tetra-, Di- und Perhydroderivate von jedem der vorstehenden und Gemische von zwei oder mehreren dieser heterocyclischen Amine. Geeignete heterocyclische Amine sind die gesättigten 5- und 6-gliedrigen heterocyclischen Amine mit lediglich Stickstoff-, Sauerstoff- und/oder Schwefelatomen in dem Heteroring, insbesondere die Piperidine, Piperazine, Thiomorpholine, Morpholine, Pyrrolidine und dergleichen. Piperidin, Aminoalkyl-substituierte Piperidine, Piperazin, Aminoalkyl-substituierte Piperazine, Morpholin, Aminoalkyl-substituierte Morpholine, Pyrrolidin und Aminoalkyl-substituierte Pyrrolidine sind geeignet. Gewöhnlich sind die Aminoalkyl-Substituenten an einem Stickstoffatom, das einen Teil des Heterorings bildet, substituiert. Spezifische Beispiele solcher heterocyclischen Amine beinhalten N-Aminopropylmorpholin, N-Aminoethylpiperazin und N,N'-Diaminoethylpiperazin.
Das Hydroxyamin (B) kann ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amin sein. Die Begriffe "Hydroxyamin" und "Aminoalkohol" beschreiben die gleiche Klasse von Verbindungen und können folglich austauschbar verwendet werden. In einer Ausführungsform ist das Hydroxyamin (a) ein N-(Hydroxyl-substituierte Hydrocarbylgruppe)amin, (b) ein Hydroxyl-substituiertes Poly(hydroxycarbyloxy)-Analogon von (a) oder ein Gemisch von (a) und (b). Das Hydroxyamin kann ein Alkanolamin mit 1 bis etwa 40 Kohlenstoffatomen, in einer Ausführungsform 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen und in einer Ausführungsform 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen sein.
Das Hydroxyamin kann ein primäres, sekundäres oder tertiäres Alkanolamin oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon sein. Diese Hydroxyamine können jeweils durch die Formeln:
dargestellt werden, worin jede Gruppe R unabhängig eine Hydrocarbylgruppe mit 1 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxyl-substituierte Hydrocarbylgruppe mit 2 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen ist und R' eine bivalente Kohlenwasserstoffgruppe mit etwa 2 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen ist. Typischerweise ist jede Gruppe R eine Niederalkylgruppe mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen. Die Gruppe -R'-OH in solchen Formeln entspricht der Hydroxyl-substituierten Hydrocarbylgruppe. R' kann eine acyclische, alicyclische oder aromatische Gruppe sein. Typischerweise ist R' eine acyclische geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe, wie eine Ethylen-, 1,2-Propylen-, 1,2-Butylen-, 1,2-Octadecylengruppe, etc.
In dem Fall, dass zwei R-Gruppen in dem gleichen Molekül vorhanden sind, können sie durch eine direkte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung oder über ein Heteroatom (z.B. Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatom) verbunden sein, um eine 5-, 6-, 7- oder 8-gliedrige Ringstruktur zu bilden. Beispiele solcher heterocyclischen Amine beinhalten N-(Hydroxylniederalkylgruppe)morpholine, -thiomorpholine, -piperidine, -oxazolidine, -thiazolidine und dergleichen.
Die Hydroxyamine können Ether-N-(hydroxysubstituierte Hydrocarbylgruppe)amine sein. Diese können Hydroxyl-substituierte Poly(hydrocarbyloxy)-Analoga der vorstehend beschriebenen Hydroxyamine (diese Analoga beinhalten auch hydroxylsubstituierte Oxyalkylen-Analoga) sein. Solche N-(hydroxylsubstituierte Hydrocarbylgruppe)amine können einfach durch die Umsetzung von Epoxiden mit den vorstehend beschriebenen Aminen hergestellt werden und können durch die Formeln:
dargestellt werden, worin x eine Zahl von etwa 2 bis etwa 15 ist, und R und R' wie vorstehend beschrieben sind.
Polyamin-Analoga dieser Hydroxyamine, insbesondere alkoxylierte Alkylenpolyamine (z.B. N,N-(Diethanol)ethylendiamin) können verwendet werden. Solche Polyamine können durch Umsetzen von Alkylenaminen (z.B. Ethylendiamin) mit einem oder mehreren Alkylenoxiden (z.B. Ethylenoxid, Octadecenoxid) mit 2 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen hergestellt werden. Ähnliche Alkylenoxid-Alkanolamin-Reaktionsprodukte können auch verwendet werden, wie die Produkte, die durch Umsetzen der vorstehend beschriebenen primären, sekundären oder tertiären Alkanolamine mit Ethylen-, Propylen- oder höheren Epoxiden in einem 1:1- oder 1:2-Molverhältnis hergestellt werden. Reaktantenverhältnisse und Temperaturen zum Durchführen solcher Reaktionen sind dem Fachmann bekannt.
Spezifische Beispiele für alkoxylierte Alkylenpolyamine beinhalten N-(2-Hydroxyethyl)ethylendiamin, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)ethylendiamin, 1-(2-Hydroxyethyl)piperazin, Mono(hydroxypropyl)-substituiertes Diethylentriamin, Di(hydroxypropyl)-substituiertes Tetraethylenpentamin, N-(3-Hydroxybutyl)tetramethylendiamin, etc. Höhere Homologe, die durch Kondensation der vorstehend beschriebenen Hydroxyalkylenpolyamine über Aminogruppen oder über Hydroxygruppen erhalten werden, sind ebenfalls verwendbar. Eine Kondensation über Aminogruppen führt zu einem höheren Amin, begleitet von der Entfernung von Ammoniak, während eine Kondensation über die Hydroxygruppen zu Produkten mit Etherbindungen führt, begleitet von der Entfernung von Wasser. Gemische von zwei oder mehreren von jeglichen der vorstehenden Mono- oder Polyamine sind auch verwendbar.
Beispiele für die N-(Hydroxyl-substituierte Hydrocarbylgruppe)amine beinhalten Mono-, Di- und Triethanolamin, Dimethylethanolamin, Diethylethanolamin, Di(3-hydroxylpropyl)amin, N-(3-Hydroxylbutyl)amin, N-(4-Hydroxylbutyl)amin, N,N-Di(2-hydroxylpropyl)amin, N-(2-Hydroxylethyl)morpholin und sein Thio-Analogon, N-(2-Hydroxylethyl)cyclohexylamin, N-3-Hydroxylcyclopentylamin, o-, m- und p-Aminophenol, N-(Hydroxylethyl)piperazin, N,N'-Di(hydroxylethyl)piperazin und dergleichen.
Weitere Hydroxyamine sind die Hydroxy-substituierten primären Amine, die in der US-PS 3,576,743 durch die allgemeine Formel R_a-NH₂ beschrieben werden, worin R_a eine monovalente organische Gruppe mit mindestens einer alkoholischen Hydroxygruppe ist. Die Gesamtanzahl an Kohlenstoffatomen in der Gruppe R_a übersteigt vorzugsweise etwa 20 nicht. Hydroxy-substituierte aliphatische primäre Amine mit insgesamt bis zu etwa 10 Kohlenstoffatomen sind verwendbar. Die Polyhydroxy-substituierten primären Alkanolamine, worin lediglich eine Aminogruppe (d.h. eine primäre Aminogruppe) mit einem Alkylsubstituenten mit bis zu etwa 10 Kohlenstoffatomen und bis zu etwa 6 Hydroxylgruppen vorhanden ist, sind verwendbar. Diese primären Alkanolamine entsprechen R_a-NH₂, worin R_a eine Mono-O- oder Polyhydroxy-substituierte Alkylgruppe ist. Es ist wünschenswert, dass mindestens eine der Hydroxylgruppen eine primäre alkoholische Hydroxylgruppe ist. Spezifische Beispiele der Hydroxy-substituierten primären Amine beinhalten 2-Amino-1-butanol, 2-Amino-2-methyl-1-propanol, p-(beta-Hydroxy ethyl)anilin, 2-Amino-1-propanol, 3-Amino-1-propanol, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol, 2-Amino-2-ethyl-1,3-propandiol, N-(beta-Hydroxypropyl)-N'-(betaaminoethyl)piperazin, Tris(hydroxymethyl)aminomethan (auch als Trismethylolaminomethan bekannt), 2-Amino-1-butanol, Ethanolamin, beta-(beta-Hydroxyethoxy)ethylamin, Glucamin, Glusoamin, 4-Amino-3-hydroxy-3-methyl-1-buten (das gemäß bekannter Verfahren durch Umsetzen von Isoprenoxid mit Ammoniak hergestellt werden kann), N-3-(Aminopropyl)-4-(2-hydroxyethyl)piperadin, 2-Amino-6-methyl-6-heptanol, 5-Amino-1-pentanol, N-(beta-Hydroxyethyl)-1,3-diaminopropan, 1,3-Diamino-2-hydroxypropan, N-(beta-Hydroxyethoxyethyl)ethylendiamin, Trismethylolaminomethan und dergleichen.
Hydroxyalkylalkylenpolyamine mit einem oder mehreren Hydroxyalkyl-Substituenten an den Stickstoffatomen sind auch verwendbar. Geeignete Hydroxyalkyl-substituierte Alkylenpolyamine beinhalten diejenigen, bei denen die Hydroxyalkylgruppe eine Niederhydroxyalkylgruppe, d.h. eine mit weniger als 8 Kohlenstoffatomen, ist. Beispiele für solche Hydroxyalkyl-substituierten Polyamine beinhalten N-(2-Hydroxyethyl)ethylendiamin, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)ethylendiamin, 1-(2-Hydroxyethyl)piperazin, Monohydroxypropyl-substituiertes Diethylentriamin, Dihydroxypropyl-substituiertes Tetraethylenpentamin, N-(3-Hydroxybutyl)tetramethylendiamin, etc. Höhere Homologe, wie sie durch Kondensation der vorstehend beschriebenen Hydroxyalkylenpolyamine über Aminogruppen oder über Hydroxygruppen erhalten werden, sind ebenfalls verwendbar. Eine Kondensation über Aminogruppen führt zu einem höheren Amin, begleitet von der Entfernung von Ammoniak, und eine Kondensation über die Hydroxygruppen führte zu Produkten mit Etherbindungen, begleitet von der Entfernung von Wasser.
Das Produkt der Umsetzung zwischen den Komponenten (A) und (B) während des Schritts (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein erstes Zwischenverbindungsprodukt. Dieses Produkt kann ein Ester oder ein Teilester, wenn die Komponente (B) ein Polyol ist, sein. Dieses Produkt kann ein Amid, Imid, Salz, Amid/Salz, Teilamid oder Gemisch von zwei oder mehreren davon sein, wenn (B) ein Polyamin ist. Dieses Produkt kann ein Ester, Teilester, Amid, Teilamid, Amid/Salz, Imid, Ester/Salz, Salz oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon sein, wenn die Komponente (B) ein Hydroxyamin, ein Gemisch eines Polyols und eines Polyamins, ein Gemisch eines Polyols und eines Hydroxyamins oder ein Gemisch eines Polyamins und eines Hydroxyamins ist. Das Salz kann ein inneres Salz, was Reste eines Moleküls der Säure oder des Anhydrids und des Polyamins oder Hydroxyamins ein schließt, wobei eine der Carboxylgruppen an ein Stickstoffatom innerhalb der gleichen Gruppe ionisch gebunden wird, oder es kann ein externes Salz sein, wobei die ionische Salzgruppe mit einem Stickstoffatom gebildet wird, das nicht Teil des gleichen Moleküls ist. Während des Schritts (I) werden die Komponenten (A) und (B) gemischt und bei einer wirksamen Temperatur erhitzt, um das vorstehende erste Zwischenverbindungsprodukt zu bilden. In einer Ausführungsform beträgt die Temperatur etwa 30 bis etwa 120°C und in einer Ausführungsform etwa 50 bis etwa 90°C. Die Reaktionszeitspanne beträgt typischerweise etwa 1 bis etwa 120 Minuten und in einer Ausführungsform etwa 1 bis etwa 60 Minuten. Die Komponenten (A) und (B) können in einem normalerweise flüssigen, im Wesentlichen inerten organischen flüssigen Lösungsmittel/Verdünnungsmittel während der Umsetzung dispergiert oder gelöst sein. In einer Ausführungsform werden die Komponenten (A) und (B) in Mengen umgesetzt, die ausreichen, um ein Äquivalentverhältnis von (A) zu (B) von etwa 3:1 bis etwa 1:2 bereitzustellen. In einer Ausführungsform beträgt dieses Verhältnis etwa 1:1 bis etwa 1:2 und in einer Ausführungsform etwa 1:1,4 bis etwa 1:1,9.
Während des Schritts (II) wird das erste Zwischenverbindungsprodukt aus Schritt (I) bei einer ausreichenden Temperatur erhitzt, um ein zweites Zwischenverbindungsprodukt zu bilden, wobei Wasser aus der Reaktion gebildet wird. Die Temperatur kann etwa 130 bis 210°C und in einer Ausführungsform etwa 135 bis etwa 150°C betragen. Die Reaktionszeitspanne beträgt typischerweise etwa 1 bis etwa 10 Stunden und in einer Ausführungsform etwa 1,5 bis etwa 3 Stunden. Wenn (B) ein Polyol ist, umfasst das zweite Zwischenverbindungsprodukt ein oder mehrere Bisester, Triester oder Oligomere niedriger Ordnung (etwa 2 bis etwa 6 und in einer Ausführungsform etwa 2 bis etwa 4) mit Ester- oder Ester- und Säurefunktionalität. Wenn (B) ein Polyamin ist, umfasst das zweite Zwischenverbindungsprodukt ein oder mehrere Bisamide, Bisimide, Amid/Imid-Oligomere oder Oligomere niedriger Ordnung (etwa 2 bis etwa 6 und in einer Ausführungsform etwa 2 bis etwa 4) mit Amid-, Imid-, Amid/Imid-, Säure- und/oder Salzfunktionalität. Wenn (B) ein Hydroxyamin ist, umfasst das zweite Zwischenverbindungsprodukt ein oder mehrere Bisamide, Bisester, Ester/Amide oder Oligomere niedriger Ordnung (etwa 2 bis etwa 6 und in einer Ausführungsform etwa 2 bis etwa 4) mit Ester-, Amid-, Säure- und/oder Salzfunktionalität. Wenn (B) ein Gemisch eines Polyols, Polyamins und/oder Hydroxyamins ist, umfasst das zweite Zwischenverbindungsprodukt ein oder mehrere der vorstehend beschriebenen Produkte, abhängig davon, welches Polyol, Polyamin und/oder Hydroxyamin verwendet wird/werden. Während des Schritts (II) wird ein Teil des Reaktionswassers von dem zweiten Zwischenverbindungsprodukt unter Verwendung bekannter Techniken (z.B. Destillation, azeotropische Entfernung von Wasser, Molekularsiebe, etc.) entfernt, um das gewünschte teilweise dehydratisierte Produkt bereitzustellen. Wenn die Komponente (A) ein Bernsteinsäureanhydrid ist, beträgt die Menge an Reaktionswasser, die entfernt wird, 0,2 bis 0,9 mol Wasser pro Äquivalent an Bernsteinsäureanhydrid und in einer Ausführungsform etwa 0,3 bis etwa 0,8 mol Wasser pro Äquivalent an Bernsteinsäureanhydrid und in einer Ausführungsform etwa 0,4 bis etwa 0,6 mol Wasser pro Äquivalent an Bernsteinsäureanhydrid. Wenn die Komponente (A) eine Bernsteinsäure ist, beträgt die Menge an Reaktionswasser, die entfernt wird, 1,2 bis 1,9 mol Wasser pro Äquivalent Bernsteinsäure und in einer Ausführungsform etwa 1,3 bis etwa 1,8 mol Wasser pro Äquivalent Bernsteinsäure und in einer Ausführungsform etwa 1,4 bis etwa 1,6 mol Wasser pro Äquivalent an Bernsteinsäure.
Das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt kann direkt zu der erfindungsgemäßen Emulsion gegeben werden. Alternativ dazu kann es mit einem normalerweise flüssigen organischen Verdünnungsmittel wie Mineralöl, Naphtha, Benzol oder Toluol verdünnt werden, um ein Additivkonzentrat zu bilden. Das normalerweise flüssige organische Verdünnungsmittel kann ein oder mehrere der Vorläufer oder Reaktanten, die zum Herstellen des erfindungsgemäßen Reaktionsprodukts verwendet werden, oder ein oder mehrere der Öle oder Brennstoffe, die zum Herstellen der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Emulsionen verwendet werden, sein. Das Konzentrat enthält gewöhnlich 10 bis 90 Gew.-% des erfindungsgemäßen Reaktionsprodukts und kann zusätzlich ein oder mehrere bekannte oder hierin beschriebene andere Additive enthalten.
In den nachstehenden Beispielen als auch überall in der Beschreibung und in den Ansprüchen sind, wenn nicht anders angegeben, alle Teile und Prozentangaben nach Gewicht angegeben, alle Temperaturen sind in Grad Celsius (°C) angegeben und alle Drücke sind bei oder nahe atmosphärischem Druck.
Beispiel 1
Ein Fünfliter-Vierhalskolben, der mit einem Thermoelement, einem Zugabetrichter mit einem N₂-Einlass am oberen Ende, einer Dean-Stark-Falle mit einem Wasserkühler am oberen Ende und einem Überkopfrührer ausgestattet ist, wird mit C_18-30-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (1740,8 g, 3,71 mol) beschickt. Der Inhalt des Kol bens wird gerührt und auf 64°C erhitzt. Diethanolamin (590 g, 5,62 mol) wird über den Zugabetrichter über 35 Minuten zugegeben. Das Gemisch durchläuft eine Exotherme auf 105°C. Das Gemisch wird auf 140°C über 20 Minuten erhitzt und bei dieser Temperatur zwei Stunden und 40 Minuten gehalten. Reaktionswasser (24 g) wird entfernt. Das Produkt weist einen TAN-Wert von 53 mg KOH/g und einen TBN-Wert von 53,7 mg KOH/g auf.
Beispiel 2
Ein Fünfliter-Vierhalskolben, der mit einem Thermoelement, einem Zugabetrichter mit einem N₂-Einlass am oberen Ende, einer Dean-Stark-Falle mit einem Wasserkühler am oberen Ende und einem Überkopfrührer ausgestattet ist, wird mit C_18-30-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (1715 g, 3,66 mol) beschickt. Der Inhalt des Kolbens wird gerührt und auf 50°C erhitzt. Diethanolamin (653 g, 6,22 mol) wird über den Zugabetrichter über 25 Minuten zugegeben (die Reaktion durchläuft eine Exotherme auf 120°C). Das Gemisch wird auf 140°C erhitzt und bei dieser Temperatur 5 Stunden gehalten. Reaktionswasser (35 g) wird entfernt. Das Produkt weist einen TAN-Wert von 37 mg KOH/g und einen TBN-Wert von 57 mg KOH/g auf.
Beispiel 3
Ein Fünfliter-Vierhalskolben, der mit einem Thermoelement, einem Zugabetrichter mit einem N₂-Einlass am oberen Ende, einer Dean-Stark-Falle mit einem Wasserkühler am oberen Ende und einem Überkopfrührer ausgestattet ist, wird mit C_18-30-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (2133 g, 4,55 mol) beschickt. Der Inhalt des Kolbens wird gerührt und auf 64°C erhitzt. Glycerin (628 g, 6,83 mol) wird über den Zugabetrichter über 20 bis 25 Minuten zugegeben. Das Gemisch wird auf 150°C über 40 Minuten erhitzt. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird von 150°C auf 170°C über einen Zeitraum von 5 Stunden erhöht und bei 170°C eine zusätzliche Stunde gehalten. Reaktionswasser (45 g) wird entfernt. Das Produkt weist einen TAN-Wert von 38 mg KOH/g auf.
Beispiel 4
Ein Dreiliter-Vierhalskolben, der mit einem Überkopfrührer, einem Thermoelement, einem Zugabetrichter mit einem N₂-Einlass am oberen Ende und einer Dean-Stark-Falle mit einem Kühler am oberen Ende ausgestattet ist, wird mit C_18-30-Alkenyl bernsteinsäureanhydrid (1360,6 g, 2,90 mol) beschickt. Der Inhalt des Kolbens wird gerührt und auf 63°C erhitzt. Diethanolamin (406 g, 3,87 mol) wird über den Zugabetrichter über 27 Minuten zugegeben. Während der Zugabe durchläuft das Reaktionsgemisch eine Exotherme auf 114°C. Die Temperatur wird auf 140°C über 15 Minuten durch externes Erhitzen erhöht und bei dieser Temperatur 45 Minuten gehalten. Reaktionswasser (18 g) wird entfernt. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Der TAN-Wert des Endprodukts beträgt 60,7 mg KOH/g.
Beispiel 5
Ein Zweiliter-Vierhalskolben, der mit einem Sperrhahnabfluss, einem Überkopfrührer, einem Thermoelement, einem Zugabetrichter mit einem N₂-Einlass am oberen Ende und einer Dean-Stark-Falle mit einem Wasserkühler am oberen Ende ausgestattet ist, wird mit C_18-30-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (1050,3 g, 2,24 mol) beschickt. Der Inhalt des Kolbens wird auf 60°C erhitzt. Triethanolamin (158,7 g, 1,06 mol) und Glycerin (293,9 g, 3,19 mol) werden nacheinander über einen 30-minütigen Zeitraum zugegeben. Während der Triethanolaminzugabe unterläuft das Reaktionsgemisch eine Exotherme auf 90°C. Nach Abschluss der Glycerinzugabe wird das Reaktionsgemisch gerührt und auf 140°C erhitzt und bei dieser Temperatur 5 Stunden gehalten, um das Endprodukt bereitzustellen, das in der Form einer viskosen braunen Flüssigkeit vorliegt. Reaktionswasser (25 g) wird entfernt. Das Produkt weist einen TAN-Wert von 29,3 mg KOH/g, einen TBN-Wert von 39,8 mg KOH/g und einen Stickstoffgehalt von 0,98 Gew.-% auf.
Beispiel 6
Ein Einliter-Vierhalskolben, der mit einem Thermoelement, einem Zugabetrichter mit einem N₂-Einlass am oberen Ende, einer Dean-Stark-Falle mit einem Wasserkühler am oberen Ende und einem Überkopfrührer ausgestattet ist, wird mit C_18-30-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (251,4 g, 0,57 mol) und einem Gemisch von C₁₆-C₁₈-alpha-Olefinen (140,3 g) beschickt. Der Inhalt des Kolbens wird gerührt und auf 90°C erhitzt. Ein Polyaminsümpfe-Produkt, das vorherrschend Tetraethylenpentamin entspricht (29,6 g, 0,71 mol), wird tropfenweise über den Zugabetrichter zugegeben. Das Gemisch durchläuft eine Exotherme auf 110°C. Das Gemisch wird bei 100°C 3,5 Stunden gehalten. Reaktionswasser (3,15 g) wird entfernt. Das Produkt weist einen TAN-Wert von 49,7 mg KOH/g auf.
Beispiel 7
Ein Einliter-Vierhalskolben, der mit einem Thermoelement, einem Zugabetrichter mit einem N₂-Einlass am oberen Ende, einer Dean-Stark-Falle mit einem Wasserkühler am oberen Ende und einem Überkopfrührer ausgestattet ist, wird mit C_18-30-Alkenylbernsteinsäureanhydrid (315,6 g, 0,72 mol) und einem Gemisch von C₁₆-C₁₈-alpha-Olefinen (167,0 g) beschickt. Der Inhalt des Kolbens wird gerührt und auf 90°C erhitzt. Ein Polyaminsümpfe-Produkt, das vorherrschend Tetraethylenpentamin entspricht (30 g, 0,72 mol), wird über den Zugabetrichter über 10 Minuten zugegeben. Das Gemisch durchläuft eine Exotherme auf 120°C. Das Gemisch wird bei 100°C unter Rühren 3,5 Stunden gehalten. Reaktionswasser (4,0 g) wird entfernt. Das Produkt weist einen TAN-Wert von 55,4 mg KOH/g auf.
Beispiel 8
Ein Ein-Pint-Gefäß wird mit Propylentetramer-substituiertem Bernsteinsäureanhydrid (267 g) und Diethanolamin (63 g) beschickt und auf 160°C unter Rühren über einen Zeitraum von 30 Minuten erhitzt. Eine Stickstoffspülung bei einer Geschwindigkeit von 5 Standardkubikfuß pro Stunde wird während des Erhitzungszeitraums verwendet. Reaktionswasser wird entfernt. Die Farbe des flüssigen Gemisches ändert sich von Zitronengelb zu Orangegelb.
Beispiel 9
Ein Einliter-Fünfhalskolben wird mit Propylentetramer-substituiertem Bernsteinsäureanhydrid (296 g), Glycerin (96 g) und Triethanolamin (176 g) beschickt. Das Gemisch wird auf 110°C unter Rühren und einer Stickstoffspülung erhitzt. Die Temperatur wird bei 110°C eine Stunde gehalten, sodann wird auf 230°C über einen Zeitraum von 3 Stunden erhitzt. Wasser (23 g) wird entfernt. Das Gemisch wird auf 100°C abgekühlt und filtriert.
Beispiel 10
Ein Zweiliter-Dreihalskolben wird mit Propylentetramer-substituiertem Bernsteinsäureanhydrid (592 g), Glycerin (384 g), Toluol (300 ml) und p-CH₃C₆H₄SO₃·H₂O (10 g) beschickt. Das Gemisch wird auf Rückfluss unter Rühren und einer Stickstoffspülung (0,05 Standardkubikfuß pro Stunde) erhitzt und bei Rückfluss 3 Stun den gehalten. Die Temperatur erhöht sich von 120°C auf 135°C während dieses Zeitraums. Wasser (40 g) und Toluol (150 ml) werden entfernt. Die Temperatur wird auf 90°C abgekühlt und eine 50%ige wässrige Lösung an NaOH (4,3 g) wird tropfenweise unter Rühren zugegeben. Das Gemisch wird 15 Minuten gerührt. Toluol wird von dem Gemisch bei 110°C und 15 mmHg abgestreift. Das Gemisch wird filtriert.
Emulsionen
Die erfindungsgemäßen teilweise dehydratisierten Reaktionsprodukte sind als Emulgatoren in Emulsionen verwendbar. Diese Emulsionen bestehen aus einer organischen Phase, einer wässrigen Phase und einer emulgierenden Menge eines erfindungsgemäßen Reaktionsprodukts. Die Emulsionen können Wasser-in-Öl-Emulsionen oder Öl-in-Wasser-Emulsionen sein. Der Begriff "Öl-in-Wasser"-Emulsion (abgekürzt "o/w"-Emulsion) betrifft Emulsionen, worin die kontinuierliche Phase wässrig ist und die diskontinuierliche Phase organisch ist, wobei die diskontinuierliche organische Phase in der kontinuierlichen wässrigen Phase dispergiert ist. Der Begriff "Wasser-in-Öl"-Emulsion (abgekürzt "w/o"-Emulsion) betrifft Emulsionen, worin die kontinuierliche Phase organisch ist und die diskontinuierliche Phase wässrig ist, wobei die diskontinuierliche wässrige Phase in der kontinuierlichen organischen Phase dispergiert ist. Die Emulsionen können etwa 0,5 bis etwa 99,5 Gew.-% wässrige Phase und etwa 99,5 bis etwa 0,5 Gew.-% organische Phase enthalten. Die Emulsionen können etwa 10 bis etwa 90 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 20 bis etwa 80 Gew.-% wässrige Phase und etwa 90 bis etwa 10 und in einer Ausführungsform etwa 80 bis etwa 20% organische Phase enthalten. In einer Ausführungsform ist die Emulsion eine Wasser-in-Öl-Emulsion (manchmal als eine "inverse" Emulsion bezeichnet) und das Gewichtsverhältnis der wässrigen Phase zu der organischen Phase reicht von etwa 1:1 bis etwa 99,5:1 und in einer Ausführungsform etwa 2:1 bis etwa 99:1. In einer Ausführungsform ist die Emulsion eine Emulsion mit hoher innerer Phase und das Gewichtsverhältnis der wässrigen Phase zu der organischen Phase beträgt mindestens etwa 4:1 und in einer Ausführungsform mindestens etwa 5:1 und in einer Ausführungsform mindestens etwa 8:1.
Die organische Phase der Emulsionen kann auf einer stark verschiedenartigen Gruppe von (Ölen basieren, einschließlich natürlicher Öle, synthetischer Öle und Gemischen davon. Die natürlichen Öle beinhalten Tieröle und Pflanzenöle (z.B. Castoröl, Lardöl) als auch Mineralöle wie flüssige Petroleumöle und Lösungsmittel-be handelte oder Säure-behandelte Mineralöle der paraffinischen, naphthenischen oder gemischten paraffinisch-naphthenischen Typen. Öle, die sich von Kohle oder Schiefer ableiten, sind auch verwendbar. Synthetische Öle beinhalten Kohlenwasserstofföle und Halogen-substituierte Kohlenwasserstofföle wie polymerisierte und copolymerisierte Olefine (z.B. Polybutylene, Polypropylene, Propylen-Isobutylen-Copolymere, chlorierte Polybutylene, etc.), Poly(1-hexene), Poly(1-octene), Poly(1-decene), etc. und Gemische davon, Alkylbenzole (z.B. Dodecylbenzole, Tetradecylbenzole, Dinonylbenzole, Di(2-Ethylhexyl)benzole, etc.), Polyphenyle (z.B. Biphenyle, Terphenyle, alkylierte Polyphenyle, etc.), alkylierte Diphenylether und alkylierte Diphenylsulfide und die Derivate, Analoga und Homologen davon und dergleichen.
Alkylenoxid-Polymere und -Copolymere und Derivate davon, bei denen die terminalen Hydroxylgruppen durch Veresterung, Veretherung, etc. modifiziert wurden, bilden eine weitere Klasse von bekannten synthetischen Ölen, die verwenden werden können. Beispiele für diese sind die Öle, die durch Polymerisation von Ethylenoxid oder Propylenoxid hergestellt werden, die Alkyl- und Arylether dieser Polyoxyalkylen-Polymere (z.B. Methylpolyisopropylenglykolether mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 1000, Diphenylether von Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 500 bis 1000, Diethylether von Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 1000 bis 1500, etc.) oder Mono- und Polycarbonsäureester davon, z.B. die Essigsäureester, gemischten C_3-8-Fettsäureester oder die C₁₃-Oxosäurediester von Tetraethylenglykol.
Eine weitere geeignete Klasse von synthetischen Ölen, die verwendet werden können, umfasst die Ester von Dicarbonsäuren (z.B. Phthalsäure, Bernsteinsäure, Alkylbernsteinsäuren, Alkenylbernsteinsäuren, Maleinsäure, Azelainsäure, Suberinsäure, Sebacinsäure, Fumarsäure, Adipinsäure, Linolsäuredimer, Malonsäure, Alkylmalonsäuren, Alkenylmalonsäuren, etc.) mit einer Vielzahl von Alkoholen (z.B. Butylalkohol, Hexylalkohol, Dodecylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Ethylenglykol, Diethylenglykolmonoether, Propylenglykol, etc.). Spezifische Beispiele für diese Ester beinhalten Dibutyladipat, Di(2-ethylhexyl)sebacat, Di-n-hexylfumarat, Dioctylsebacat, Diisooctylazelat, Diisodecylazelat, Dioctylphthalat, Didecylphthalat, Dieicosylsebacat, den 2-Ethylhexyldiester von Linolsäuredimer, den Komplexester, der durch Umsetzen von einem Mol Sebacinsäure mit zwei Mol Tetraethylenglykol und zwei Mol 2-Ethylhexansäure gebildet wird, und dergleichen.
Ester, die als synthetische Öle verwendbar sind, beinhalten auch diejenigen, die aus C₅- bis C₁₂-Monocarbonsäuren und Polyolen und Polyolethern wie Neopentylglykol, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit, etc. hergestellt werden.
Öle auf Siliciumbasis wie die Polyalkyl-, Polyaryl-, Polyalkoxy- oder Polyaryloxy-Siloxanöle und -Silicatöle umfassen eine weitere geeignete Klasse von synthetischen Schmiermitteln (z.B. Tetraethylsilicat, Tetraisopropylsilicat, Tetra(2-ethylhexyl)silicat, Tetra(4-methylhexyl)silicat, Tetra(p-tert-butylphenyl)silicat, Hexyl(4-methyl-2-pentoxy)disiloxan, Poly(methyl)siloxane, Poly(methylphenyl)siloxane, etc.). Andere synthetische Öle beinhalten flüssige Ester von phosphorhaltigen Säuren (z.B. Tricresylphosphat, Trioctylphosphat, Diethylester von Decanphosphonsäure, etc.), polymerische Tetrahydrofurane und dergleichen.
Unraffinierte, raffinierte und wieder raffinierte Öle, entweder natürlich oder synthetisch (sowie Gemische von zwei oder mehreren eines jeglichen von diesen) des hierin vorstehend beschrieben Typs, können verwendet werden. Unraffinierte Öle sind diejenigen, die direkt aus einer natürlichen oder synthetischen Quelle ohne eine weitere Aufreinigungsbehandlung erhalten werden. Zum Beispiel wäre ein Schieferöl, das direkt aus einem Retortenbetrieb erhalten wird, ein Petroleumöl, das direkt von einer primären Destillation erhalten wird, oder ein Esteröl, das direkt von einem Veresterungsverfahren erhalten und ohne eine weitere Behandlung verwendet wird, ein unraffiniertes Öl. Raffinierte Öle sind ähnlich zu den unraffinierten Ölen, mit der Ausnahme, dass sie in einem oder mehreren Aufreinigungsschritten weiter behandelt wurden, um eine oder mehrere Eigenschaften zu verbessern. Viele solche Aufreinigungsverfahren sind dem Fachmann bekannt, wie Lösungsmittelextraktion, sekundäre Destillation, Säure- oder Basenextraktion, Filtration, Perkollation, etc. Wieder raffinierte Öle werden durch Verfahren erhalten, die zu denjenigen ähnlich sind, die verwendet werden, um raffinierte Öle zu erhalten, und auf raffinierte Öle angewendet werden, die bereits in Gebrauch waren. Solche wiederraffinierten Öle sind auch als regenerierte oder wiederaufbereitete Öle bekannt und sie werden häufig zusätzlich durch Verfahren behandelt, die auf eine Entfernung von verbrauchten Additiven und Ölabbauprodukten gerichtet sind.
Wie vorstehend beschrieben, sind die erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte beim Herstellen von Emulsionen für eine große Vielzahl von Anwendungen verwendbar. Diese beinhalten Sprengstoffemulsionen, Emulsionsdüngemittel, Wasser-gemischte Brennstoffe, Schmiermittel und/oder funktionelle Flüssigkeiten, ansäuernde Flüssigkeiten und dergleichen.
Sprengstoffemulsionen
Die Sprengstoffemulsionen beinhalten Wasser-in-Öl-Emulsionen, die eine diskontinuierliche Oxidationsmittelphase, die Wasser und mindestens eine Sauerstoff-zuführende Komponente umfasst, eine kontinuierliche organische Phase, die mindestens einen kohlenstoffhaltigen Brennstoff umfasst, und eine emulgierende Menge des erfindungsgemäßen Reaktionsprodukts umfasst.
Die kontinuierliche organische Phase kann bei einer Menge von mindestens etwa 2 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 2 bis etwa 15 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 3,5 bis etwa 8 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Sprengstoffemulsion, vorhanden sein. Die diskontinuierliche Oxidationsmittel-Phase kann bei einer Menge von mindestens etwa 85 Gew.-% und in einer Ausführungsform bei einer Menge von etwa 85 bis etwa 98 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 92 bis etwa 96,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Sprengstoffemulsion, vorhanden sein. Das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt kann bei einer Menge von etwa 5 bis etwa 50 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 10 bis etwa 20 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der organischen Phase, vorhanden sein. Die Sauerstoff-zuführende Komponente kann bei einer Menge von etwa 70 bis etwa 95 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 85 bis etwa 92 Gew.-% und in einer Ausführungsform 87 bis etwa 90 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Oxidationsmittelphase, vorhanden sein. Das Wasser kann bei einer Menge von etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 8 bis etwa 15 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 10 bis etwa 13 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Oxidationsmittelphase, vorhanden sein.
Die kohlenstoffhaltigen Brennstoffe, die in den Sprengstoffemulsionen verwendbar sind, beinhalten die meisten Kohlenwasserstoffe, z.B. paraffinische, olefinische, naphthenische, aromatische, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe und können in der Form eines Öls oder eines Wachses oder eines Gemisches davon vorliegen. Im Allgemeinen ist der kohlenstoffhaltige Brennstoff ein Wasser-unmischbarer, emulgierbarer Kohlenwasserstoff, d.h. entweder flüssig oder bei einer Temperatur von bis zu etwa 95°C und in einer Ausführungsform zwischen etwa 40 bis etwa 75°C verflüssigbar. Ein jegliches der vorstehend beschriebenen natürlichen oder synthetischen Öle kann als der kohlenstoffhaltige Brennstoff verwendet werden.
Beispiele für geeignete Öle beinhalten ein weißes Mineralöl, das von Witco Chemical Company unter der Handelsbezeichnung KAYDOL verfügbar ist, ein weißes Mineralöl, das von Shell unter der Handelsbezeichnung ONDINA erhältlich ist, und ein Mineralöl, das von Pennzoil unter der Handelsbezeichnung N-750-HT erhältlich ist. Dieselbrennstoff (z.B. der Güte Nr. 2-D, wie in ASTM-D975 spezifiziert) kann als das Öl verwendet werden.
Der kohlenstoffhaltige Brennstoff kann ein jegliches Wachs mit einem Schmelzpunkt von mindestens etwa 25°C wie Petrolatwachs, mikrokristallines Wachs und Paraffinwachs, mineralische Wachse wie Ozocerit- und Montanwachs, Tierwachse wie Walratwachs und Insektenwachse wie Bienenwachs und chinesisches Wachs sein. Geeignete Wachse beinhalten Wachse, die durch die Handelsbezeichnung MOBILWAX 57, das von Mobil Oil Corporation erhältlich ist, D02764, das ein gemischtes Wachs ist und von Astor Chemical Ltd. erhältlich ist, und VYBAR, das von Petrolite Corporation erhältlich ist, identifiziert werden. Geeignete Wachse sind Gemische von mikrokristallinen Wachsen und Paraffin.
In einer Ausführungsform beinhaltet der kohlenstoffhaltige Brennstoff eine Kombination eines Wachses und eines Öls. In dieser Ausführungsform kann der Wachsgehalt mindestens etwa 25 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 25 bis etwa 90 Gew.-% der organischen Phase betragen und der Ölgehalt kann mindestens etwa 10% und in einer Ausführungsform etwa 10 bis etwa 75 Gew.-% der organischen Phase betragen.
Die Sprengstoffemulsionen können auch bis zu etwa 15 Gew.-% an Hilfsbrennstoff wie Aluminium, Aluminiumlegierungen, Magnesium und dergleichen enthalten. Partikuläres Aluminium ist ein bevorzugter Hilfsbrennstoff.
Die Sauerstoff-zuführende Komponente kann ein anorganisches Oxidationsmittelsalz wie Ammonium-, Alkali- oder Alkali- oder Erdalkalimetallnitrat, -chlorat oder -perchlorat sein. Beispiele beinhalten Ammoniumnitrat, Natriumnitrat, Calciumnitrat, Ammoniumchlorat, Natriumperchlorat und Ammoniumperchlorat. Ammoniumnitrat ist besonders geeignet. Gemische von Ammoniumnitrat und Natrium- oder Calciumnitrat sind auch geeignet. In einer Ausführungsform umfasst das an organische Oxidationsmittelsalz prinzipiell Ammoniumnitrat, obwohl bis zu etwa 25 Gew.-% der Oxidationsmittelphase entweder ein weiteres anorganisches Nitrat (z.B. Alkali- oder Erdalkalimetallnitrat) oder ein anorganisches Perchlorat (z.B. Ammoniumperchlorat oder ein Alkali- oder Erdalkalimetallperchlorat) oder ein Gemisch davon umfassen können.
In einer Ausführungsform werden hohlraumhaltige Materialien mit geschlossenen Zellen als sensibilisierende Komponenten verwendet. Der Begriff "hohlraumhaltiges Material mit geschlossenen Zellen" wird hierin verwendet, um ein jegliches partikuläres Material zu betreffen, das hohle Hohlräume mit geschlossenen Zellen umfasst. Jeder Partikel des Materials kann ein oder mehrere geschlossene Zellen enthalten und die Zellen können ein Gas wie Luft enthalten oder können evakuiert oder teilweise evakuiert sein. In einer Ausführungsform wird ausreichend hohlraumhaltiges Material mit geschlossenen Zellen verwendet, um eine Dichte in der sich ergebende Emulsion von etwa 0,8 bis etwa 1,35 g/cm³ zu ergeben. Im Allgemeinen können die Sprengstoffemulsionen bis zu etwa 15 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 0,25 bis etwa 15 Gew.-% des hohlraumhaltigen Materials mit geschlossenen Zellen enthalten. Geeignete hohlraumhaltige Materialien mit geschlossenen Zellen beinhalten diskrete Glassphären mit einer Partikelgröße von etwa 10 bis etwa 175 Mikrons. Im Allgemeinen kann die Schüttdichte solcher Partikel etwa 0,1 bis etwa 0,4 g/cm³ betragen. Geeignete Glasmikroblasen oder Mikroballons, die verwendet werden können, sind die Mikroblasen, die von der 3M Company verkauft werden und die eine Partikelgrößenverteilung von etwa 10 bis etwa 160 Mikrons und eine nominale Größe von etwa 60 bis 70 Mikrons und Dichten von etwa 0,1 bis etwa 0,4 g/cm³ aufweisen. Diese beinhalten Mikroballons, die unter der Handelsbezeichnung C15/250 vertrieben werden. Andere geeignete Glasmikroblasen werden unter der Handelsbezeichnung ECCOSPHERES von Emerson & Cumming, Inc. verkauft und weisen im Allgemeinen einen Partikelgrößenbereich von etwa 44 bis etwa 175 Mikrons und eine Schüttdichte von etwa 0,15 bis etwa 0,4 g/cm³ auf. Andere geeignete Mikroblasen beinhalten die anorganischen Mikrosphären, die unter der Handelsbezeichnung Q-CEL von Philadelphia Quartz Company verkauft werden. Das hohlraumhaltige Material mit geschlossenen Zellen kann durch inerte oder reduzierende Materialien hergestellt werden. Zum Beispiel können Phenol-Formaldehyd-Mikroblasen verwendet werden. Falls die Phenol-Formaldehyd-Mikroblasen verwendet werden, sind die Mikroblasen selbst eine Brennstoffkomponente für den Sprengstoff. Ein anderes hohlraumhaltiges Material mit geschlossenen Zellen, das verwendet werden kann, sind Saran-Mikrosphären, die von Dow Chemical Company verkauft werden. Die Saran-Mikrosphären weisen einen Durchmesser von etwa 30 Mikrons und eine Partikeldichte von etwa 0,032 g/cm³ auf.
Gasblasen, die in situ dadurch hergestellt werden, dass zu der Zusammensetzung ein Gas-bildendes Material wie z.B. eine wässrige Lösung von Natriumnitrat gegeben und darin verteilt wird, können verwendet werden, um die Sprengstoffemulsionen zu sensibilisieren. Andere geeignete sensibilisierende Komponenten, die allein oder zusätzlich zu den vorstehenden verwendet werden können, beinhalten unlösliche partikuläre feste Selbstsprengstoffe wie z.B. gemahlenes oder geflocktes TNT, DNT, RDX und dergleichen und wasserlösliche und/oder kohlenwasserstofflösliche organische Sensibilisierungsmittel wie z.B. Aminnitrate, Alkanolaminnitrate, Hydroxyalkylnitrate und dergleichen. Die Sprengstoffemulsionen können für einen großen Bereich von Anwendungen formuliert werden. Eine jegliche Kombination von sensibilisierenden Komponenten kann ausgewählt werden, um eine Sprengstoffzusammensetzung einer nahezu jeglichen gewünschten Dichte, Gewichtsstärke oder eines jeglichen gewünschten kritischen Durchmessers bereitzustellen. Die Menge an festen Selbstsprengstoffbestandteilen und an wässerlöslichen und/oder kohlenwasserstofflöslichen organischen Sensibilisierungsmitteln kann bis zu etwa 40 Gew.-% der gesamten Sprengstoffemulsion umfassen. Das Volumen der eingeschlossenen Gaskomponente kann bis zu etwa 50% des Volumens der gesamten Sprengstoffemulsion umfassen.
Optionale zusätzliche Materialien können in die Sprengstoffemulsionen eingebaut werden, um die Sensitivität, Dichte, Stärke, Rheologie und Kosten des Endsprengstoffs weiter zu verbessern. Typische Materialien, von denen festgestellt wurde, dass sie optional geeignet sind, beinhalten z.B. partikuläre nicht metallische Brennstoffe wie Schwefel, Gilsonit und dergleichen, partikuläre inerte Materialien wie Natriumchlorid, Bariumsulfat und dergleichen, Wasserphase- oder Kohlenwasserstoffphase-Verdickungsmittel wie Guargummi, Polyacrylamid, Carboxymethyl- oder -ethylcellulose, Biopolymere, Stärken, elastomerische Materialien und dergleichen, Vernetzungsmittel für die Verdickungsmittel wie Kaliumpyroantimonat und dergleichen, Puffer oder pH-Steuerungsmittel wie Natriumborat, Zinknitrat und dergleichen, Kristallbeschaffenheitsmodifizierungsmittel wie Alkylnaphthalennatriumsulfonat und dergleichen, Streckmittel für die flüssige Phase wie Formamid, Ethylenglykol und dergleichen und Massebilder und Additive, die herkömmlicherweise auf dem Gebiet der Sprengstoffe verwendet werden. Die Mengen an verwendeten optionalen zusätzlichen Materialien können bis zu etwa 50 Gew.-% der Gesamtsprengstoffemulsion umfassen.
Ein geeignetes Verfahren zum Herstellen der Sprengstoffemulsionen umfasst die Schritte (1) Mischen von Wasser, anorganischen Oxidationsmittelsalzen (z.B. Ammoniumnitrat) und, in bestimmten Fällen, einigen der ergänzenden wasserlöslichen Verbindungen in einem ersten Vorgemisch, (2) Mischen des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, des erfindungsgemäßen emulgierenden Reaktionsprodukts und jeglicher anderer optionaler öllöslicher Komponenten in einem zweiten Vorgemisch und (3) Zugabe des ersten Vorgemisches zu dem zweiten Vorgemisch in einer geeigneten Mischvorrichtung, um eine Wasser-in-Öl-Emulsion zu bilden. Das erste Vorgemisch kann erhitzt werden, bis alle Salze vollständig aufgelöst sind. Die Lösung kann filtriert werden, falls erforderlich, um jeglichen unlöslichen Rest zu entfernen. Das zweite Vorgemisch kann auch erhitzt werden, um die Bestandteile zu verflüssigen. Eine jegliche Art an Vorrichtung, die entweder zum Nieder- oder Hochscherenmischen fähig ist, kann zum Herstellen dieser Wasser-in-Öl-Emulsionen verwendet werden. Hohlraumhaltige Materialien mit geschlossenen Zellen, Gasbildende Materialien, feste selbstexplodierende Bestandteile wie partikuläres TNT, feste Brennstoffe wie Aluminium oder Schwefel, inerte Materialien wie Baryte oder Natriumchlorid, nicht aufgelöste feste Oxidationsmittelsalze und andere optionale Materialien, falls verwendet, können zu der Emulsion gegeben werden und werden einfach gemischt, bis sie über die Zusammensetzung homogen verteilt sind.
Die Sprengstoffemulsionen können dadurch hergestellt werden, dass die verflüssigte organische Lösungsphase des zweiten Vorgemisches zu der heißen wässrigen Lösung des ersten Vorgemisches unter ausreichendem Rühren gegeben wird, um die Phasen zu invertieren. Jedoch benötigt dieses Verfahren gewöhnlich wesentlich mehr Energie, um die gewünschte Dispersion zu erhalten, als es das bevorzugte reverse Verfahren benötigt. Alternativ dazu sind diese Sprengstoffemulsionen insbesondere an die Herstellung durch ein kontinuierliches Mischverfahren angepasst, bei dem zwei einzeln hergestellte flüssige Phasen durch eine Mischvorrichtung gepumpt werden, worin sie vereinigt und emulgiert werden.
Beispielhafte Sprengstoffemulsionen werden in Tabelle I bereitgestellt. In Tabelle I sind alle numerischen Werte Gewichtsteile.
Tabelle I
Emulsionsdüngemittel
Die Emulsionsdüngemittel sind Wasser-in-Öl-Emulsionen, die das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt als einen Emulgator verwenden. Diese Emulsionen bestehen aus einer diskontinuierlichen wässrigen Düngemittelphase, die mindestens eine wasserlösliche Düngemittelkomponente umfasst, eine kontinuierliche organische Phase, die mindestens ein Öl umfasst, und eine emulgierende Menge des erfindungsgemäßen Reaktionsprodukts. Die Emulsionsdüngemittel teilen einige Merkmale mit den vorstehenden Sprengstoffemulsionen. Zum Beispiel sind beide Wasser-in-Öl-Emulsionen und beide können Ammoniumnitrat als eine Komponente beinhalten. Jedoch unterscheiden sich die Emulsionsdüngemittel von den Sprengstoffemulsionen darin, dass die Fähigkeit zum Detonieren ein erforderliches Merkmal der Emulsionssprengstoffe ist und ein unerwünschtes Merkmal eines Emulsionsdüngemittels ist. Es gibt mehrere Verfahren, die verwendet werden können, um sicherzustellen, dass ein Emulsionsdüngemittel nicht explosiv ist. Es ist wichtig, Materialien zu vermeiden, die als Sensibilisierungsmittel in Emulsionssprengstoffen fungieren können. Diese Sprengstoffsensibilisierungsmittel beinhalten Glas- oder Harzmikrosphären oder andere Gas enthaltende Partikel, selbstexplosive Materialien wie TNT, DNT, RDX und dergleichen und verschiedene organische Nitrate. Emulsionssprengstoffe können partikuläre Sauerstoff-zuführende Salze wie Kaliumperchlorat enthalten. Zusätzliche Mengen an Sauerstoffzufuhrsalzen sollen in Düngemittelzusammensetzungen vermieden werden. Ammoniumnitrat wird herkömmlicherweise in Emulsionssprengstoffen verwendet. Es ist auch ein wertvoller Düngemittelbestandteil. Harnstoff kann verwendet werden, um einiges des Ammoniumnitrats zu ersetzen. Eine solche Ersetzung führt zu einer Emulsion, die weniger explosiv ist. Der Einbau anderer Düngemittelkomponenten, die keine oxidierenden Salze sind, wie Phosphate, neigen dazu, die Emulsionen weniger explosiv zu machen. Unter Verwendung einer oder von Kombinationen der vorstehend beschriebe nen Verfahren können die erfindungsgemäßen Emulsionsdüngemittel nicht explosiv gemacht werden.
Die wasserlöslichen Düngemittelkomponenten beinhalten die Hauptdüngemittelkomponenten, die Stickstoff, Kalium und Phosphor zuführen. Gegebenenfalls können verschiedene Komponenten zum Zuführen von spezialisierten Nährstoffen eingebaut werden. Folglich könnte, falls einem bestimmten Boden ein Spurenelement fehlt, eine verwendbare Form dieses Elements in die Emulsion eingebaut werden. Beispiele solcher Spurenelemente beinhalten Bor, Eisen, Mangan, Schwefel, Zink, Kupfer und Molybdän. Diese Materialien können in der Form ihrer Salze oder in einer anderen geeigneten Form verwendet werden. Falls die Salze löslich sind, können sie in die wässrige Phase eingebaut werden und, falls sie unlöslich sind, können sie durch ein organisches Material wie Harnstoff, Guanidin und deren Salze als auch durch anorganische Materialien wie Ammoniumnitrat, Alkalimetallnitrate und Erdalkalimetallnitrate zugeführt werden. Kalium kann durch Kaliumsalze wie Carbonat, Chlorid, Nitrat, Phosphate, Pyrophosphat und Sulfat zugeführt werden. Phosphor kann durch Alkali- und Erdalkalimetallphosphatsalze zugeführt werden.
Die kontinuierliche organische Phase, d.h. die Ölphase, die in den erfindungsgemäßen Emulsionsdüngemitteln verwendbar ist, kann Öle von einer Vielzahl von Quellen beinhalten, einschließlich natürlicher und synthetischer Öle und Gemischen davon, die zu den vorstehend beschriebenen ähnlich sind.
Die Bioabbaubarkeit der Ölphase ist bei Düngemittelzusammensetzungen wichtig. Folglich sind die bioabbaubareren Mineralöle gegenüber den schwereren weniger bioabbaubaren Ölen bevorzugt. Pflanzenöle sind aufgrund ihrer Bioabbaubarkeit und aufgrund ihrer guten Verfügbarkeit bevorzugt. Verwendbare Pflanzenöle beinhalten Babbassu-, Palmen-, Castor-, Oliven-, Erdnuss-, Raps-, Mais-, Sesam-, Kokosnuss-, Baumwollsamen-, Sojabohnen-, Leinsamen-, Sonnenblumen- und Distelöl. Es wurde festgestellt, dass Pflanzenöle im Allgemeinen Emulsionen bilden, die die Düngemittelkomponenten schneller freisetzen als Emulsionen, die aus Mineralölen hergestellt werden. Dementsprechend kann die Art eines Öls, die zum Herstellen des Emulsionsdüngemittels verwendet wird, auch verwendet werden, um die Geschwindigkeit einer Freisetzung der Düngemittelkomponenten zu steuern. Reines Pflanzenöl oder Gemische von Pflanzenöl und Mineralölen können verwendet werden, um die exakte Geschwindigkeit einer gewünschten Freisetzung zu erhalten.
Die kontinuierliche organische Phase kann bei einer Menge von mindestens etwa 2 Gew.-% und in einer Ausführungsform von etwa 2 bis etwa 15 Gew.-% und in einer Ausführungsform von etwa 3,5 bis etwa 8 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Düngemittelemulsion, vorhanden sein. Die diskontinuierliche Düngemittelphase kann bei einer Menge von mindestens etwa 85 Gew.-% und in einer Ausführungsform bei einer Menge von etwa 85 bis etwa 98 Gew.-% und in einer Ausführungsform von etwa 92 bis etwa 96,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Düngemittelemulsion, vorhanden sein. Das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt kann bei einer Menge von etwa 4 bis etwa 40 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 12 bis etwa 20 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der organischen Phase, vorhanden sein. Die Düngemittelkomponente oder -komponenten kann/können bei einer Menge von etwa 70 bis etwa 95 Gew.-% und in einer Ausführungsform von etwa 85 bis etwa 92 Gew.-% und in einer Ausführungsform von etwa 87 bis etwa 90 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der wässrigen Phase, vorhanden sein. Das Wasser kann bei einer Menge von etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 8 bis etwa 15 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 10 bis etwa 13 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der wässrigen Phase, vorhanden sein.
Die Emulsionsdüngemittel können dadurch hergestellt werden, dass das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt in der Ölphase gelöst wird und die wässrige Phase unter Rühren zugegeben wird. Die wässrige Phase wird dadurch hergestellt, dass die Düngemittelkomponenten in Wasser gelöst werden. Lediglich ein moderates Schermischen ist erforderlich. Sowohl Rühr- als auch statische Mischer sind beim Herstellen der Emulsionsdüngemittel verwendbar.
Die Düngemittelzusammensetzung kann feste Düngemittelkomponenten, die in der Emulsion suspendiert werden, beinhalten. Die suspendierten Komponenten können eine jegliche der vorstehend beschriebenen wasserlöslichen Düngemittelkomponenten beinhalten. Da diese Komponenten in der Emulsion suspendiert werden, aber nicht durch die kontinuierliche Ölphase geschützt werden, werden sie ziemlich schnell freigesetzt werden. Dadurch kann ein Düngemittel hergestellt werden, das eine frühe Freisetzung einiger Komponenten und eine verzögerte Freisetzung des Rests bereitstellt. Zum Beispiel könnte ein Düngemittel hergestellt werden, das eine gewisse Menge an Stickstoff früh freisetzt und den Rest verzögert. Ein solches Düngemittel könnte eine Düngemitteldosierung in einer Anwendung bereitstellen, die zwei Anwendungen eines herkömmlichen Düngemittels benötigen würde. Zusätzlich könnten Bodenkonditionierungskomponenten, die in Wasser unlöslich sind, in der Düngemittelemulsion suspendiert werden. Zum Beispiel könnte Kalkstein in Pulverform in dem Düngemittel suspendiert werden. Der Kalkstein würde dazu dienen, die pH-Balance von sauren Böden zu korrigieren.
Beispielhafte Emulsionsdüngemittel werden in der Tabelle II bereitgestellt. In der Tabelle II sind alle numerischen Werte in Gewichtsteilen angegeben.
Tabelle II
Mit Wasser gemischte Brennstoffe
Die erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte sind als Emulgatoren beim Herstellen von mit Wasser gemischten Brennstoffen (manchmal als wässrige Kohlenwasserstoffbrennstoffe bezeichnet) geeignet. Diese mit Wasser gemischten Brennstoffe bestehen aus einer kontinuierlichen Phase eines normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffs, einer diskontinuierlichen wässrigen Phase und einer emulgierenden Menge des erfindungsgemäßen Reaktionsprodukts.
Das beim Herstellen dieser mit Wasser gemischten Brennstoffe verwendete Wasser kann aus einer jeglichen günstigen Quelle stammen. In einer Ausführungsform wird das Wasser, bevor es mit dem normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff gemischt wird, entionisiert. In einer Ausführungsform wird das Wasser unter Verwendung von reverser Osmose oder Destillation aufgereinigt. Das Wasser kann in dem mit Wasser gemischten Brennstoff bei einer Konzentration von etwa 5 bis etwa 40 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 15 bis etwa 25 Gew.-% vorhanden sein.
Der normalerweise flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoff kann ein kohlenwasserstoffhaltiger Petroleumdestillatbrennstoff wie Motorbenzin, wie durch die ASTM-Spezifikation D439 definiert, oder ein Dieselbrennstoff oder ein Brennstofföl, wie durch die ASTM-Spezifikation D396 definiert, sein. Normalerweise flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoffe, die nicht kohlenwasserstoffhaltige Materialien wie Alkohole, Ether, Organonitroverbindungen und dergleichen (z.B. Methanol, Ethanol, Diethylether, Methylethylether, Nitromethan) umfassen, fallen auch in den Umfang der Erfindung sowie flüssige Brennstoffe, die sich von pflanzlichen oder mineralischen Quellen ableiten, wie Mais, Alfalfa, Schiefer und Kohle. Normalerweise flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoffe, die Gemische von einem oder mehreren kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen und einem oder mehreren nicht kohlenwasserstoffhaltigen Materialien sind, sind auch vorgesehen. Beispiele für solche Gemische sind Kombinationen von Benzin und Ethanol und Dieselbrennstoff und Ether.
In einer Ausführungsform ist der normalerweise flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoff Benzin, d.h. ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen mit einem ASTM-Destillationsbereich von etwa 60°C bei dem 10%-Destillationspunkt bis etwa 205°C bei dem 90%-Destillationspunkt.
Die Dieselbrennstoffe, die erfindungsgemäß verwendbar sind, können ein jeglicher Dieselbrennstoff sein. Diese Dieselbrennstoffe weisen typischerweise eine Temperatur beim 90%-Destillationspunkt von etwa 300 bis etwa 390°C und in einer Ausführungsform etwa 330 bis etwa 350°C auf. Die Viskosität dieser Brennstoffe reicht typischerweise von etwa 1,3 bis etwa 24 Centistokes bei 40°C. Die Dieselbrennstoffe können als ein jeglicher der Güten Nr. 1-D, 2-D oder 4-D, wie in ASTM D975 spezifiziert, klassifiziert werden. Diese Dieselbrennstoffe können Alkohole und Ester enthalten. In einer Ausführungsform weist der Dieselbrennstoff einen Schwefelgehalt von bis zu etwa 0,05 Gew.-% (Dieselbrennstoff mit niedrigem Schwefelgehalt), wie durch das in ASTM D2622-87 spezifizierte Testverfahren bestimmt, auf.
Der normalerweise flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoff ist in den erfindungsgemäßen mit Wasser gemischten Brennstoffzusammensetzungen bei einer Konzentration von etwa 50 bis etwa 95 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 60 bis etwa 95 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 65 bis etwa 85 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 70 bis etwa 80 Gew.-% vorhanden.
Das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt kann in dem mit Wasser gemischten Brennstoff bei einer Konzentration von etwa 0,05 bis etwa 15 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 0,05 bis etwa 10 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 0,05 bis etwa 5 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-% vorhanden sein.
Zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Reaktionsprodukt können andere Additive, die dem Fachmann bekannt sind, verwendet werden. Diese beinhalten Antiklopfmittel wie Tetraalkylblei-Verbindungen, Bleifänger wie Halogenalkane (z.B. Ethylendichlorid und Ethylendibromid), aschefreie Dispergiermittel, Ablagerungsverhinderungsmittel oder -modifizierungsmittel wie Triarylphosphate, Farbstoffe, Cetanverbesserer, Antioxidanzien wie 2,6-Di-tertiär-butyl-4-methylphenol, Rostinhibitoren wie alkylierte Bernsteinsäuren und Anhydride, bakteriostatische Mittel, Stabilisatoren, Metalldeaktivatoren, Demulgatoren, Schmiermittel des oberen Zylinders und Antivereisungsmittel. Wasserlösliche Salze, die in einer wässrigen Lösung positive und negative Ionen bilden können, die nicht mit den anderen Additiven oder dem Kohlenwasserstoffbrennstoff wechselwirken, können zugegeben werden. Diese beinhalten organische Aminnitrate, Azide und Nitroverbindungen. Auch eingeschlossen sind Alkali- und Erdalkalimetallcarbonate, -sulfate, -sulfide, -sulfonate und dergleichen. Besonders geeignet sind die Amin- oder Ammoniumsalze (z.B. Ammoniumnitrat). Diese Additive können bei Konzentrationen von bis zu etwa 1 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der mit Wasser gemischten Brennstoffzusammensetzungen, und in einer Ausführungsform etwa 0,01 bis etwa 1 Gew.-% verwendet werden.
In einer Ausführungsform enthalten die mit Wasser gemischten Brennstoffzusammensetzungen ein Frostschutzmittel. Das Frostschutzmittel ist typischerweise ein Alkohol. Beispiele beinhalten Ethylenglykol, Propylenglykol, Methanol, Ethanol und Gemische davon. Methanol, Ethanol und Ethylenglykol sind besonders geeignet. Das Frostschutzmittel wird typischerweise bei einer Konzentration verwendet, die ausreicht, um ein Gefrieren des in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendeten Wassers zu verhindern. Die Konzentration hängt folglich von der Temperatur, bei der das Verfahren durchgeführt wird, oder der Temperatur, bei der der Brennstoff gelagert oder verwendet wird, ab. In einer Ausführungsform beträgt die Konzentration bis zu etwa 10 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% der mit Wasser gemischten Brennstoffzusammensetzung und in einer Ausführungsform etwa 1 bis etwa 5 Gew.-%.
Die mit Wasser gemischten Brennstoffe können dadurch hergestellt werden, dass das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt als auch ein oder mehrere der anderen vorstehend beschriebenen optionalen Additive in der Brennstoffphase gelöst werden und sodann die wässrige Phase unter Verwendung von Hochschermischen zugesetzt wird. Das Antifrostschutzmittel, falls verwendet, wird typischerweise zu der wässrigen Phase vor einem Mischen mit dem Brennstoff gegeben.
Beispielhafte mit Wasser gemischte Brennstoffe werden in Tabelle III bereitgestellt. In der Tabelle III sind alle numerischen Werte in Gewichtsteilen angegeben.
Tabelle III
Schmiermittel und/oder funktionelle Flüssigkeiten
Die erfindungsgemäßen Emulsionen können als Schmiermittel und/oder funktionelle Flüssigkeiten verwendet werden. Diese Emulsionen bestehen typischerweise aus einer Ölphase, einer wässrigen Phase, einer emulgierenden Menge des erfindungsgemäßen Reaktionsprodukts und mindestens einem funktionellen Additiv. Die Emulsion kann eine Wasser-in-Öl-Emulsion oder Öl-in-Wasser-Emulsion sein. Die Schmiermittel und/oder funktionellen Flüssigkeiten beinhalten Hydraulikflüssigkeiten, Metallbearbeitungsflüssigkeiten, Schneideflüssigkeiten und dergleichen. Diese Emulsionen können etwa 0,5 bis etwa 70 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 2 bis etwa 35 Gew.-% Öl, etwa 30 bis etwa 99,5 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 65 bis etwa 98 Gew.-% Wasser, etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.- % und in einer Ausführungsform etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% des erfindungsgemäßen Reaktionsprodukts und etwa 0,001 bis etwa 5 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 0,001 bis etwa 2 Gew.-% mindestens eines funktionellen Additivs enthalten.
Die funktionellen Additive, die verwendbar sind, beinhalten Hochdruckmittel, Antiverschleißmittel, Lastaufnahmemittel, Dispergiermittel, Reibungsmodifizierungsmittel, Schmierfähigkeitsmittel, Antischlupfmittel, Filmbildner, Reibungsmodifizierungsmittel und Gemische von zwei oder mehreren davon. Wie bekannt ist, können solche Additive in zwei oder mehreren der vorstehend beschriebenen Arten fungieren. Zum Beispiel fungieren oft Hochdruckmittel als Lastaufnahmemittel.
Diese funktionellen Additive können bestimmte feste Schmiermittel wie Graphit, Molybdändisulfid und Polytetrafluorethylen und verwandte feste Polymere enthalten.
Diese funktionellen Additive können Reibungspolymerbildner beinhalten. Kurz gesagt sind diese potentielle Polymer-bildende Materialien, die in einem flüssigen Träger bei einer niedrigen Konzentration dispergiert werden und die beim Reiben oder In-Kontakt-Kommen mit Oberflächen polymerisieren, um schützende polymerische Filme auf den Oberflächen zu bilden. Es wird angenommen, dass die Polymerisationen von der Wärme herrühren, die durch das Reiben und möglicherweise aus einer katalytischen und/oder chemischen Wirkung der frisch ausgesetzten Oberfläche gebildet wird. Ein spezifisches Beispiel für solche Materialien ist Dilinolsäure und Ethylenglykol-Kombinationen, die einen Polyester-Reibungspolymerfilm bilden können. Diese Materialien sind bekannt und Beschreibungen von diesen finden sich z.B. in der Zeitschrift "Wear", Band 26, Seiten 369-392, und in der deutschen veröffentlichten Patentanmeldung 2,339,065. Diese Beschreibungen sind hierdurch durch eine Referenz für ihre Beschreibungen für Reibungspolymerbildner eingeschlossen.
Die funktionellen Additive können Metall- oder Aminsalze von organischen schwefelhaltigen, phosphorhaltigen, borhaltigen Säuren oder Carbonsäuren beinhalten. Typischerweise sind solche Salze Salze von Carbonsäuren mit 1 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen, einschließlich sowohl aromatischer als auch aliphatischer Säuren, schwefelhaltigen Säuren wie Alkyl- und aromatischen Sulfonsäuren und dergleichen, phosphorhaltigen Säuren wie Phosphorsäure, phosphorhaltiger Säure, Phos phinsäure, Säurephosphatestern und analogen Schwefelhomologen wie den Thiophosphor- und Dithiophosphorsäure- und verwandten Säureestern, und borhaltigen Säuren, einschließlich Borsäure, Säureboraten und dergleichen. Geeignete funktionelle Additive beinhalten auch Metalldithiocarbamate wie Molybdän- und Antimondithiocarbamate als auch Dibutylzinnsulfid, Tributylzinnoxid, Phosphate und Phosphite, Borataminsalze, chlorierte Wachse, Trialkylzinnoxid, Molybdänphosphate und chlorierte Wachse.
Viele geeignete funktionelle Additive sind bekannt. Zum Beispiel können Beschreibungen von Additiven, die in den erfindungsgemäßen Emulsionen verwendbar sind, in "Advances in Petroleum Chemistry and Refining", Band 8, herausgegeben von John J. McKetta, Interscience Publishers, New York, 1963, Seiten 31-38 einschließlich, Kirk-Othmer "Encyclopedia of Chemical Technology", Band 12, 2. Ausgabe, Interscience Publishers, New York, 1967, Seiten 575 ff., "Lubricant Additives" von M.W. Renney, Noyes Data Corporation, Park Ridge, N.J., USA, 1973, und "Lubricant Additives" von C.V. Smalheer und R.K. Smith, The Lezius-Hiles Co., Cleveland, Ohio, USA, gefunden werden. Diese Literaturstellen sind hierdurch durch eine Referenz für ihre Beschreibungen von funktionellen Additiven, die in den erfindungsgemäßen Emulsionen verwendbar sind, eingeschlossen.
In einer Ausführungsform ist das funktionelle Additiv ein schwefelhaltiges oder chlorschwefelhaltiges Hochdruckmittel, von dem bekannt ist, dass es in Öl-Grundsystemen verwendbar ist. Solche Materialien beinhalten chlorierte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie chloriertes Wachs, organische Sulfide und Polysulfide wie Benzyldisulfid, Bis(chlorbenzyl)disulfid, Dibutyltetrasulfid, sulfuriertes Walratöl, sulfurierter Methylester von Ölsäure, sulfuriertes Alkylphenol, sulfuriertes Dipenten, sulfuriertes Terpen und sulfurierte Diels-Alder-Addukte, phosphosulfurierte Kohlenwasserstoffe wie das Reaktionsprodukt von Phosphorsulfid mit Terpentin oder Methyloleat, phosphorhaltige Ester wie Phosphite mit zwei und drei Kohlenwasserstoffketten, d.h. Dibutylphosphit, Diheptylphosphit, Dicyclohexylphosphit, Pentylphenylphosphit, Dipentylphenylphosphit, Tridecylphosphit, Distearylphosphit und Polypropylen-substituiertes Phenolphosphit, Metallthiocarbamate wie Zinkdioctyldithiocarbamat und Bariumheptylphenoldithiocarbamat und Gruppe II-Metallsalze einer Phosphorodithiosäure wie Zinkdicyclohexylphosphorodithioat.
Das funktionelle Additiv kann ein Filmbildner wie ein synthetisches oder natürliches Latex oder eine Emulsion davon in Wasser sein. Solche Latizes beinhalten natürliche Gummilatizes und synthetisches Polystyrol-Butadien-Latex.
Das funktionelle Additiv kann ein Antirassel- oder Antikreischmittel sein. Beispiele für die ersteren sind Amidmetalldithiophosphat-Kombinationen, wie in der DE-PS 1,109,302 beschrieben, Aminsalz-Azomethen-Kombinationen, wie in der GB-PS 893,977 beschrieben, oder Amindithiophosphat, wie in der US-PS 3,002,014 beschrieben. Beispiele für Antikreischmittel sind N-Acyl-Sarcosine und Derivate davon, wie in den US-PSen 3,156,652 und 3,156,653 beschrieben, sulfurierte Fettsäuren und Ester davon, wie in den US-PSen 2,913,415 und 2,982,734 beschrieben, und Ester von dimerisierten Fettsäuren, wie in der US-PS 3,039,967 beschrieben. Die vorstehend beschriebenen Patente sind durch eine Referenz für ihre Beschreibung hinsichtlich Antirassel- und Antikreischmittel, die als ein funktionelles Additiv in den erfindungsgemäßen Emulsionen verwendbar sind, eingeschlossen.
Die erfindungsgemäßen Emulsionen können mindestens ein Hemmstoff gegen Korrosion von Metallen enthalten. Diese Hemmstoffe können eine Korrosion von entweder eisenhaltigen oder nicht eisenhaltigen Metallen (z.B. Kupfer, Bronze, Messing, Titan, Aluminium und dergleichen) oder beides verhindern. Der Hemmstoff kann in seiner Art organisch oder anorganisch sein. Gewöhnlich ist er ausreichend wasserlöslich, um eine zufriedenstellende hemmende Wirkung bereitzustellen, obwohl er als ein Korrosionshemmstoff ohne Lösen in Wasser fungieren kann, und folglich muss er nicht wasserlöslich sein. Viele geeignete anorganische Hemmstoffe sind dem Fachmann bekannt. Eingeschlossen sind diejenigen, die in "Protective Coatings for Metals" von Burns und Bradley, Reinhold Publishing Corporation, 2. Ausgabe, Kapitel 13, Seiten 596-605, beschrieben sind. Diese Beschreibung hinsichtlich Hemmstoffen ist hierin durch eine Referenz eingeschlossen. Spezifische Beispiele für geeignete anorganische Hemmstoffe beinhalten Alkalimetallnitrite, Natriumdi- und -tripolyphosphat, Kalium- und Dikaliumphosphat, Alkalimetallborat und Gemische derselben. Viele geeignete organische Hemmstoffe sind dem Fachmann bekannt. Spezifische Beispiele beinhalten Hydrocarbylamin- und Hydroxy-substituierte Hydrocarbylamin-neutralisierte Säureverbindungen wie neutralisierte Phosphate und Hydrocarbylphosphatester, neutralisierte Fettsäuren (z.B. diejenigen mit etwa 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen), neutralisierte aromatische Carbonsäuren (z.B. 4-tertiär-Butylbenzoesäure), neutralisierte Naphthensäuren und neutralisierte Hydrocarbylsulfonate. Gemischte Salzester von alkylierten Succinimiden sind auch geeignet. Geeignete Amine beinhalten die Alkanolamine wie Ethanolamin, Diethanolamin. Gemische von zwei oder mehreren von jeglichen der vorstehend beschriebenen Korrosionshemmstoffe können verwendet werden. Der Korrosionshemmstoff ist gewöhnlich in Konzentrationen vorhanden, bei denen er beim Hemmen von Korrosion von Metallen, mit denen die erfindungsgemäßen Emulsionen in Kontakt kommen, wirksam ist.
In einer Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Emulsionen (insbesondere diejenigen, die beim Schneiden oder Formen von Metall verwendet werden) mindestens ein Polyol mit inverser Löslichkeit in Wasser. Solche Polyole sind diejenigen, die weniger löslich werden, wie sich die Temperatur des Wassers erhöht. Sie können als Oberflächenschmiermittel während Schneide- oder Bearbeitungsvorgängen fungieren, da, wie die Flüssigkeit als ein Ergebnis der Reibung zwischen einem Metallarbeitsstück und einem Arbeitswerkzeug erhitzt wird, das Polyol mit inverser Löslichkeit die Oberfläche des Arbeitsstücks "beschichtet", was folglich dessen Schmiereigenschaften verbessert.
Die erfindungsgemäßen Emulsionen können andere Additive wie Bakterizide, Farbstoffe, z.B. einen Säuregrünfarbstoff, Wasserweichmacher, z.B. Ethylendiamintetraacetatnatriumsalz oder Nitrilotriessigsäure, geruchsmaskierende Mittel, z.B. Citronella, Zitronenöl und dergleichen, und Antischaummittel wie die bekannten Siliconantischaummittel enthalten.
Die Emulsionen können auch ein Antifrostadditiv enthalten, wenn es gewünscht ist, die Zusammensetzung bei einer niedrigen Temperatur zu verwenden. Materialien wie Ethylenglykol und analoge Polyoxyalkylenpolyole können als Frostschutzmittel verwendet werden. Offensichtlich wird die verwendete Menge von dem Maß an erwünschtem Frostschutz abhängen und wird dem Fachmann bekannt sein.
Beispielhafte Hydraulikflüssigkeiten werden in der Tabelle IV bereitgestellt. In der Tabelle IV sind alle numerischen Werte in Gewichtsteilen angegeben.
Tabelle IV
Ansäuernde Flüssigkeiten
Die erfindungsgemäßen Emulsionen können zum Ansäuern in verbesserten Ölwiedergewinnungsverfahren verwendet werden. Diese ansäuernden Flüssigkeiten können in der Form von Wasser-in-Öl-Emulsionen vorliegen und können aus einer kontinuierlichen Ölphase, einer diskontinuierlichen wässrigen Phase, einer emulgierenden Menge des erfindungsgemäßen Reaktionsprodukts und einer nicht oxidierenden Säure bestehen.
Die nicht oxidierenden Säuren beinhalten anorganische Säuren wie Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Fluorwasserstoffsäure, Sulfaminsäure und dergleichen als auch organische Säuren mit 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatomen wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure und dergleichen. Gemische von zwei oder mehreren der vorstehenden Säuren können verwendet werden.
Die Ölphase kann bei einer Menge von etwa 20 bis etwa 70 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 40 bis etwa 60 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Emulsion, vorhanden sein. Die wässrige Phase kann bei einer Menge von etwa 30 bis etwa 80 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 40 bis etwa 60 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Emulsion, vorhanden sein. Das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt kann bei einer Menge von etwa 4 bis etwa 40 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 10 bis etwa 20 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Ölphase, vorhanden sein. Die nicht oxidierende Säure kann bei einer Menge von etwa 10 bis etwa 90 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 30 bis etwa 80 Gew.-% des Gesamtgewichts der wässrigen Phase vorhanden sein.
Die ansäuernden Flüssigkeiten können gegebenenfalls ein oder mehrere öllösliche Tenside enthalten. Diese Tenside beinhalten anionische, kationische und nicht ionische Tenside. Geeignete anionische Tenside beinhalten Fettsäureseifen, die die Salze von langkettigen Fettsäuren sind, die sich von natürlich auftretenden Fetten und Ölen ableiten, und Salze von Alkylbenzolsulfonsäuren. Ein geeignetes anionisches Tensid ist das Morpholiniumsalz von Tetracosanylbenzolsulfonsäure. Die Ammonium- und Alkalimetallsalze sind auch geeignet. Kationische Tenside beinhalten Aminsalze wie Polyoxyethylenamin als auch quaternäre Ammoniumverbindungen. Geeignete kationische Tenside beinhalten Alkylimide mit hohem Molekulargewicht und Amide von polybasischen Aminen. Geeignete nicht ionische Tenside beinhalten Derivate von Glyceriden, Glucosiden, Polyoxyethylen und Polyoxypropylen. Typische nicht ionische Tenside beinhalten ethoxylierte lineare Alkohole und ethoxylierte Alkylphenole. Gemische von Tensiden können auch verwendet werden. Die ansäuernden Flüssigkeiten können bis zu etwa 10 Gew.-% und in einer Ausführungsform etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-% der vorstehenden Tenside enthalten.
Die ansäuernden Flüssigkeiten können einfach dadurch hergestellt werden, dass das Öl, das Wasser, das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt und die nicht oxidierende Säure und ein jeglicher anderer Bestandteil, der wünschenswert sein kann, in einem Homogenisator oder in einer jeglichen anderen wirksamen Mischvorrichtung gemischt werden. Ein Erhitzen der Emulsion während oder nach der Herstellung ist nicht erforderlich. Die Reihenfolge des Mischens der Bestandteile ist nicht entscheidend, obwohl es zweckmäßig ist, zunächst ein Ölkonzentrat mit etwa 50 bis etwa 95% der öllöslichen Bestandteile und etwa 5 bis etwa 50% des Öls herzustellen und sodann das Konzentrat mit einer Wasserlösung mit der nicht oxidierenden Säure in geeigneten Anteilen zu emulgieren.
Bezug genommen wird hier auf die US-PSen 4,140,640 und 4,233,165, die die Herstellung und Verwendung von ansäuernden Wasser-in-Öl-Flüssigkeiten beschreiben. Diese Patente sind hierin durch eine Bezugnahme eingeschlossen.
Beispielhafte ansäuernde Flüssigkeiten werden in der Tabelle V bereitgestellt. In der Tabelle V sind alle numerischen Werte in Gewichtsteilen angegeben.
Tabelle V

Claims

Zusammensetzung, die ein teilweise dehydratisiertes Produkt umfasst, hergestellt durch: (I) Umsetzen (A) einer Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder eines Anhydrids mit (B) einem Polyol, einem Polyamin, einem Hydroxyamin oder einem Gemisch von zwei oder mehreren davon, um ein erstes Zwischenprodukt zu bilden, das umfasst: einen Ester, Teilester oder ein Gemisch davon, wenn (B) ein Polyol ist, ein Amid, Imid, Salz, Amid/Salz, Teilamid oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Polyamin ist, oder einen Ester, Teilester, ein Amid, Teilamid, Amid/Salz, Imid, Ester/Salz, Salz oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Hydroxyamin, ein Gemisch eines Polyols und eines Polyamins, ein Gemisch eines Polyols und eines Hydroxyamins, ein Gemisch eines Polyamins und eines Hydroxyamins oder ein Gemisch eines Polyols, eines Polyamins und eines Hydroxyamins ist, wobei der Hydrocarbylsubstituent der Säure oder des Anhydrids durchschnittlich 8 bis 200 Kohlenstoffatome aufweist, und (II) Erhitzen des ersten Zwischenprodukts bei einer wirksamen Temperatur, um ein zweites Zwischenprodukt zu bilden, wobei Reaktionswasser gebildet wird, und Abtrennen eines Teils des Reaktionswassers von dem zweiten Zwischenprodukt, um das teilweise dehydratisierte Produkt zu bilden, wobei, wenn (A) das Bernsteinsäureanhydrid ist, die Menge an Reaktionswasser, die abgetrennt wird, 0,2 bis 0,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent des Bernsteinsäureanhydrids beträgt, wenn (A) die Bernsteinsäure ist, die Menge an Reaktionswasser, die abgetrennt wird, 1,2 bis 1,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent der Bernsteinsäure beträgt, wobei das teilweise dehydratisierte Produkt eine Gesamtsäurezahl von 20 bis 100 mg an KOH/g aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Hydrocarbylsubstituent durchschnittlich 18 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei ein Gemisch von mindestens zwei Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäuren oder Anhydriden verwendet wird, wobei der Hydrocarbylsubstituent einer/eines der Säuren oder Anhydride durchschnittlich 12 bis 24 Kohlenstoffatome aufweist und der Hydrocarbylsubstituent der/des anderen der Säuren oder Anhydride durchschnittlich 60 bis 200 Kohlenstoffatome aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Hydrocarbyl-substituierte Bernsteinsäure oder das Anhydrid aus Hydrocarbylsubstituentengruppen und Bernsteinsäuregruppen besteht und durch das Vorhandensein innerhalb ihrer/seiner Struktur von mindestens 1,3 Bernsteinsäuregruppen für jedes Äquivalentgewicht des Hydrocarbylsubstituenten gekennzeichnet ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyol eine Verbindung der Formel R-(OH)_m (I)ist, worin in Formel (I) R eine organische Gruppe mit einer Valenz von m ist, R an die OH-Gruppen über Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen gebunden ist und m eine ganze Zahl von 2 bis 10 ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyol ein Glykol, ein Polyoxyalkylenglykol, ein Kohlenhydrat oder ein teilweise veresterter Polyalkohol ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyol Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Dibutylenglykol, Tributylenglykol, 1,2-Butandiol, 2,3-Dimethyl-2,3-butandiol, 2,3-Hexandiol, 1,2-Cyclohexandiol, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, 1,7-Heptandiol, 2,4-Heptandiol, 1,2,3-Hexantriol, 1,2,4-Hexantriol, 1,2,5-Hexantriol, 2,3,4-Hexantriol, 1,2,3-Butantriol, 1,2,4-Butantriol, 2,2,6,6-Tetrakis(hydroxymethyl)cyclohexanol, 1,10-Decandiol, Digitalose, 2-Hydroxymethyl-2-methyl-1,3-propandiol (Trimethylolethan) oder 2-Hydroxymethyl-2-ethyl-1,3-propandiol (Trimethylolpropan) ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyol ein Zucker, eine Stärke oder ein Gemisch davon ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyol Erythrit, Threitol, Adonitol, Arabitol, Xylitol, Sorbitol, Mannitol, Erythrose, Fucose, Ribose, Xylulose, Arabinose, Xylose, Glycose, Fructose, Sorbose, Mannose, Sorbitan, Glucosamin, Sucrose, Rhamnose, Glycerinaldehyd oder Galactose ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyol eine Verbindung der Formel HO(CH₂CH(OH)CH₂O)_nH ist, worin n eine Zahl von 1 bis 5 ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyol ein Polyalkohol mit mindestens drei Hydroxylgruppen ist, wobei einige der Hydroxylgruppen mit einer aliphatischen Monocarbonsäure mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen verestert sind, wobei mindestens zwei der Hydroxylgruppen nicht verestert sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyol ein Monooleat von Glycerin, ein Monostearat von Glycerin, ein Monooleat von Sorbitol, ein Distearat von Sorbitol oder ein Didodecanoat von Erythrit ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyamin eine aliphatische, cycloaliphatische, heterocyclische oder aromatische Verbindung ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyamin eine Verbindung der Formel
ist, worin n einen durchschnittlichen Wert von 1 bis 10 aufweist, die Alkylengruppe 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist und jede Gruppe R unabhängig ein Wasserstoffatom oder eine aliphatische oder Hydroxy-substituierte aliphatische Gruppe mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyamin Ethylendiamin, Triethylentetramin, Tris(2-aminoethyl)amin, Propylendiamin, Trimethylendiamin, Tripropylentetramin, Tetraethylenpentamin, Hexaethylenheptamin, Pentaethylenhexamin oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyamin ein Ethylenpolyamin ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyamin ein heterocyclisches Amin ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Hydroxyamin (a) ein N-(Hydroxyl-substituierte Hydrocarbylgruppe)amin, (b) ein Hydroxyl-substituiertes Poly(hydrocarbyloxy)-Analogon von (a) oder ein Gemisch von (a) und (b) ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Hydroxyamin ein Alkanolamin mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Hydroxyamin ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (a) primären, sekundären oder tertiären Alkanolaminen entsprechend jeweils den Formeln
(b) Hydroxyl-substituierten Poly(hydrocarbyloxy)-Analoga der primären, sekundären oder tertiären Alkanolaminen entsprechend jeweils den Formeln
worin jede Gruppe R unabhängig eine Hydrocarbylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxyl-substituierte Hydrocarbylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jede Gruppe R' unabhängig eine bivalente Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen ist und jedes x unabhängig einen Wert von 2 bis 15 aufweist und (c) Gemischen von zwei oder mehreren von jeglichen der Vorstehenden.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei (B) Glycerin, Diethanolamin, Triethanolamin oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis von Äquivalenten an Komponente (A) zu denjenigen von Komponente (B) 3:1 bis 1:2 beträgt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, die ein teilweises dehydratisiertes Produkt umfasst, hergestellt durch: (I) Umsetzen (A) einer Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder eines Anhydrids mit (B) einem Polyamin, einem Hydroxyamin, einem Gemisch eines Polyols und eines Polyamins, einem Gemisch eines Polyols und eines Hydroxyamins, einem Gemisch eines Polyamins und eines Hydroxyamins oder einem Gemisch eines Polyols, eines Polyamins und eines Hydroxyamins, um ein erstes Zwischenprodukt zu bilden, das umfasst: ein Amid, Imid, Salz, Amid/Salz, Teilamid oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Polyamin ist, oder einen Ester, Teilester, ein Amid, Teilamid, Amid/Salz, Amid, Ester/Salz, Salz oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Hydroxy amin, ein Gemisch eines Polyols und eines Polyamins, ein Gemisch eines Polyols und eines Hydroxyamins, ein Gemisch eines Polyamins und eines Hydroxyamins oder ein Gemisch eines Polyols, eines Polyamins und eines Hydroxyamins ist, wobei der Hydrocarbylsubstituent der Säure oder des Anhydrids durchschnittlich 8 bis 200 Kohlenstoffatome aufweist, und (II) Erhitzen des ersten Zwischenprodukts bei einer wirksamen Temperatur, um ein zweites Zwischenprodukt zu bilden, wobei Reaktionswasser gebildet wird, und Abtrennen eines Teils des Reaktionswassers von dem zweiten Zwischenprodukt, um das teilweise dehydratisierte Produkt zu bilden, wobei, wenn (A) das Bernsteinsäureanhydrid ist, die Menge an Reaktionswasser, die abgetrennt wird, 0,2 bis 0,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent des Bernsteinsäureanhydrids beträgt, wenn (A) die Bernsteinsäure ist, die Menge an Reaktionswasser, die abgetrennt wird, 1,2 bis 1,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent der Bernsteinsäure beträgt, wobei das teilweise dehydratisierte Produkt eine Gesamtsäurezahl von 20 bis 100 mg an KOH/g aufweist.
Verfahren, das umfasst: (I) Umsetzen (A) einer Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder eines Anhydrids mit (B) einem Polyol, einem Polyamin, einem Hydroxyamin oder einem Gemisch von zwei oder mehreren davon, um ein erstes Zwischenprodukt zu bilden, das umfasst: einen Ester, Teilester oder ein Gemisch davon, wenn (B) ein Polyol ist, ein Amid, Imid, Salz, Amid/Salz, Teilamid oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Polyamin ist, oder einen Ester, Teilester, ein Amid, Teilamid, Amid/Salz, Imid, Ester/Salz, Salz oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, wenn (B) ein Hydroxyamin, ein Gemisch eines Polyols und eines Polyamins, ein Gemisch eines Polyols und eines Hydroxyamins, ein Gemisch eines Polyamins und eines Hydroxyamins oder ein Gemisch eines Polyols, eines Polyamins und eines Hydroxyamins ist, wobei der Hydrocarbylsubstituent der Säure oder des Anhydrids durchschnittlich 8 bis 200 Kohlenstoffatome aufweist, und (II) Erhitzen des ersten Zwischenprodukts bei einer wirksamen Temperatur, um ein zweites Zwischenprodukt zu bilden, wobei Reaktionswasser gebildet wird, und Abtrennen eines Teils des Reaktionswassers von dem zweiten Zwischenprodukt, wobei, wenn (A) das Bernsteinsäureanhydrid ist, die Menge an Reaktionswasser, die abgetrennt wird, 0,2 bis 0,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent des Bernsteinsäureanhydrids beträgt, wenn (A) die Bernsteinsäure ist, die Menge an Reaktionswasser, die abgetrennt wird, 1,2 bis 1,9 mol des Reaktionswassers pro Äquivalent der Bernsteinsäure beträgt, wobei das teilweise dehydratisierte Produkt eine Gesamtsäurezahl von 20 bis 100 mg an KOH/g aufweist.
Konzentrat, das 10 bis 90 Gew.-% eines normalerweise flüssigen organischen Verdünnungsmittels und die Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst.
Emulsion, die eine organische Phase, eine wässrige Phase und eine emulgierende Menge der Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst.
Emulsion nach Anspruch 26, die eine kontinuierliche organische Phase, eine diskontinuierliche wässrige Phase und eine emulgierende Menge der Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst.
Emulsion nach Anspruch 26, die eine Emulsion mit starker innerer Phase ist, umfassend: eine kontinuierliche organische Phase, eine diskontinuierliche wässrige Phase und eine emulgierende Menge der Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis der wässrigen Phase zu der organischen Phase mindestens 4:1 beträgt.
Emulsion nach Anspruch 26, die eine Sprengstoffemulsion ist, umfassend: eine diskontinuierliche Oxidationsmittelphase, die Wasser und eine Sauerstoff zuführende Komponente umfasst, eine kontinuierliche organische Phase, die einen kohlenstoffhaltigen Brennstoff umfasst, und eine emulgierende Menge der Zusammensetzung nach Anspruch 1.
Emulsion nach Anspruch 26, die ein Emulsionsdüngemittel ist, umfassend: eine diskontinuierliche wässrige Düngemittelphase, die mindestens eine wasserlösliche Düngemittelkomponente umfasst, eine kontinuierliche organische Phase, die mindestens ein Öl umfasst, und eine emulgierende Menge der Zusammensetzung nach Anspruch 1.
Emulsion nach Anspruch 26, die eine wassergemischte Brennstoffzusammensetzung ist, umfassend: eine diskontinuierliche wässrige Phase, eine kontinuierliche Brennstoffphase, die einen normalerweise flüssigen Kohlenwasser stoffbrennstoff umfasst, und eine emulgierende Menge der Zusammensetzung nach Anspruch 1.
Emulsion nach Anspruch 26, die ein Schmiermittel oder eine funktionelle Flüssigkeit ist, umfassend: eine Ölphase, eine wässrige Phase, eine emulgierende Menge der Zusammensetzung nach Anspruch 1 und mindestens ein funktionelles Additiv.
Emulsion nach Anspruch 26, die eine ansäuernde Flüssigkeit ist, umfassend: eine kontinuierliche Ölphase, eine diskontinuierliche wässrige Phase, eine emulgierende Menge der Zusammensetzung nach Anspruch 1 und eine nicht oxidierende Säure.