本發(fā)明涉及燃油添加劑，具體是涉及一種聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿和燃油添加劑及其制法。

背景技術(shù)：

1、燃油添加劑是一類用于改善燃油性能的添加劑，包括抗爆劑、抗氧劑、金屬鈍化劑、防冰劑、抗靜電添加劑、抗磨劑、低溫流動性改進(jìn)劑、十六烷值改進(jìn)劑、清凈劑、助燃劑、燃油催化再生添加劑(fbc)等。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，汽車是機(jī)動車大氣污染排放的主要貢獻(xiàn)者，其排放的co、nox和pm超過90％，hc超過80％。占汽車保有量7.9％的柴油貨車，排放了60.0％的nox和84.6％的pm，是機(jī)動車污染防治的重中之重。因此，在必要在柴油中投加添加劑，以提高柴油品質(zhì)、改善發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀況。

2、市場上現(xiàn)有的柴油添加劑功能單一，多效復(fù)合型添加劑較少，主要用于改善柴油的燃燒性能和清凈性，在降低柴油車污染物排放方面效果不明顯。柴油清凈劑是以清凈分散劑為主劑，清凈分散劑是高效的表面活性劑，其極性基團(tuán)對已形成的積碳、沉積物有很強(qiáng)的吸附能力，可使積碳、沉積物逐漸疏松，并成為小顆粒被洗滌下來，同時清凈分散劑能夠阻止小顆粒形成大顆粒聚集在金屬表面上，起到了保潔的作用，對發(fā)動機(jī)正常工作起到了保護(hù)作用。柴油清凈劑按是否含有金屬組分可分為兩大類：有灰型柴油清凈劑和無灰型柴油清凈劑。有灰型清凈劑有優(yōu)秀的助燃和消煙作用，可以有效抑制柴油高溫裂解形成碳粒料促迚柴油充分燃燒，主要包括磺酸鹽型，高堿值硼化磺酸鹽型和水楊酸鹽型清凈劑。無灰型清凈劑中以丁二酰亞胺為代表的小分子胺類應(yīng)用最早，之后以聚異丁烯胺(piba)為代表的烴基取代(多)胺類，以聚異丁烯琥珀酰亞胺為代表的酰(亞)胺類和聚醚胺類清凈劑和mannich堿類清凈劑都相繼被開發(fā)出來。單一主劑的柴油清凈劑越來越難以適應(yīng)柴油品質(zhì)的差異以及發(fā)動機(jī)技術(shù)的進(jìn)步：酰(亞)胺類清凈劑對燃油噴嘴積炭清凈效果顯著，但對高溫部件的清凈效果不明顯；烴基取代(多)胺，以聚異丁烯胺為主要代表，對燃油噴嘴和進(jìn)氣閥積炭具有優(yōu)異的清凈效果,但對燃燒室積炭卻毫無辦法；mannich類清凈劑對動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)和燃油噴嘴沉積物具有很好的清凈性能,但具有增加燃燒室積炭生成的傾向,且生成量與其熱穩(wěn)定性有關(guān)；聚醚胺類清凈劑對抑制燃燒室積炭具有獨(dú)特的功效,但聚醚胺清凈劑在高溫下較易分解,對高溫部件的清凈效果不佳。因此，目前需要一種多效復(fù)合型添加劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿和燃油添加劑及其制法。本發(fā)明的燃油添加劑不僅具有良好的分散性，具有減少車輛發(fā)動機(jī)積碳的堆積量的效果，而且可以有效降低平衡點(diǎn)溫度，解決柴油發(fā)動機(jī)顆粒捕集器(dpf)被動再生失敗，減少主動再生次數(shù)，延長再生里程。

2、本發(fā)明的目的之一是提供一種聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿，其結(jié)構(gòu)式如下所示：

3、

4、其中，pib為聚異丁烯基，來源于聚異丁烯丁二酸酐中的聚異丁烯基，pib的分子量為400～4900，優(yōu)選為1000～3000；m＝1～18，優(yōu)選m＝1～10；n＝2～5，優(yōu)選n＝2或3。

5、優(yōu)選地，pib的結(jié)構(gòu)為：其中p＝6～87，優(yōu)選p＝17～53，*代表鍵接位置。

6、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

7、所述聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿的制備方法包括：

8、(1)將含一個叔胺基的二胺和聚異丁烯丁二酸酐于溶劑a中溶解后進(jìn)行反應(yīng)得到聚異丁烯丁二酰亞胺；

9、(2)將步驟(1)得到的聚異丁烯丁二酰亞胺溶解于溶劑b中，然后與磺內(nèi)酯進(jìn)行反應(yīng)得到所述聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿。

10、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

11、步驟(1)中，

12、所述聚異丁烯丁二酸酐分子量范圍為500～5000；和/或，

13、所述含一個叔胺基的二胺具有如下結(jié)構(gòu)：

14、其中，m＝1～18，優(yōu)選m＝1～10；和/或，

15、所述溶劑a為甲苯、乙苯、二甲苯、二氯甲烷、氯仿、碳數(shù)為6～12的烷烴中的至少一種；和/或，

16、所述聚異丁烯丁二酸酐與含一個叔胺基的二胺的摩爾比為1：1～2；和/或，

17、所述溶劑a的用量為聚異丁烯丁二酸酐質(zhì)量的1～5倍。

18、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

19、步驟(1)中，

20、所述反應(yīng)的溫度為40～150℃；和/或，所述反應(yīng)的時間為3～18h；優(yōu)選地，

21、所述反應(yīng)在階梯升溫下進(jìn)行，優(yōu)選于40～80℃攪拌反應(yīng)1～6h，然后將反應(yīng)溫度提高到80～150℃繼續(xù)攪拌反應(yīng)2～12h。

22、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

23、步驟(2)中，

24、所述磺內(nèi)酯包括烷基磺內(nèi)酯，烷基的碳原子數(shù)為3-6，所述烷基磺內(nèi)酯優(yōu)選包括1,3-丙磺內(nèi)酯、1,4-丁磺酸內(nèi)酯中的至少一種；和/或，

25、所述溶劑b為甲苯、乙苯、二甲苯、二氯甲烷、氯仿、碳數(shù)為6～12的烷烴、四氫呋喃、乙酸乙酯、丙酮中的至少一種；和/或，

26、所述聚異丁烯丁二酰亞胺與磺內(nèi)酯的摩爾比為1：0.5～1，優(yōu)選為1：0.8～1；和/或，

27、所述溶劑b的質(zhì)量為聚異丁烯丁二酰亞胺質(zhì)量的0.2～2倍；和/或，

28、所述反應(yīng)的溫度為40～100℃；和/或，所述反應(yīng)的時間為2～16h。

29、本發(fā)明所述聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿的制備方法可采用以下具體技術(shù)方案：

30、(1)聚異丁烯丁二酰亞胺的制備：按摩爾比1～2:1取含一個叔胺基的二胺和聚異丁烯丁二酸酐于反應(yīng)釜中，加入溶劑a溶解，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下，于40～80℃攪拌反應(yīng)1～6h，然后將反應(yīng)溫度提高到80～150℃繼續(xù)攪拌反應(yīng)2～12h，結(jié)束反應(yīng)后減壓蒸餾除去溶劑和未反應(yīng)的含一個叔胺基的二胺，殘余物為聚異丁烯丁二酰亞胺；

31、(2)聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿的制備：按摩爾比0.5～1:1取磺內(nèi)酯和步驟(1)制備的聚異丁烯丁二酰亞胺，將聚異丁烯丁二酰亞胺溶解于其質(zhì)量0.2～2倍的溶劑b中并轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在攪拌下將反應(yīng)溫度升高到40～100℃，緩慢滴加磺內(nèi)酯，滴加完后繼續(xù)在40～100℃下反應(yīng)2～16h；反應(yīng)完成后減壓蒸餾除去溶劑，殘留物即為聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿。

32、本發(fā)明的目的之二是提供一種燃油添加劑，包括下述組分：

33、a)溶劑油；b)權(quán)利要求1-5任一所述的聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿；c)金屬有機(jī)化合物；d)炔二醇聚醚；e)抗氧劑。

34、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

35、所述炔二醇聚醚的結(jié)構(gòu)式如下：

36、

37、其中，r2和r3為甲基，r1和r4相同或者不相同，分別獨(dú)立的選自含有3～8個碳原子的烷基；m1和m2相同或者不相同，m1+m2＝0～16，n1和n2相同或者不相同，n1+n2＝0～20，且m1、m2、n1、n2不同時為0。(所述炔二醇聚醚優(yōu)選通過中國專利202211702264.2中的方法制備得到，在此全文引入)

38、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

39、所述溶劑油包括沸程為60～200℃的烷烴溶劑油、沸程為60～200℃的芳烴溶劑油、c6～c12烷基醇中的至少一種；和/或，

40、所述金屬有機(jī)化合物包括環(huán)烷酸鐵、石油酸鐵、碳數(shù)為6～22的飽和或不飽和脂肪酸鐵、環(huán)烷酸鈰、石油酸鈰、碳數(shù)為6～22的飽和或不飽和脂肪酸鈰、冠醚鐵配合物、卟啉鐵配合物、冠醚鉑配合物、卟啉鉑配合物、二茂鐵中的至少一種；和/或，

41、所述抗氧劑包括苯二胺、烷基苯二胺、對叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基對甲酚中的至少一種。

42、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

43、各組分以溶劑油為100重量份數(shù)計，

44、聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿5～100重量份；優(yōu)選為20～60重量份；

45、金屬有機(jī)化合物0.1～15重量份；優(yōu)選為2～10重量份；更優(yōu)選為7～10重量份；

46、炔二醇聚醚0.5～10重量份；優(yōu)選為1～8重量份；

47、抗氧劑0.1～2重量份；優(yōu)選為0.5～1重量份。

48、本發(fā)明的多功能燃油添加劑的配方中還可以添加本領(lǐng)域的常規(guī)組分，如其他常規(guī)聚醚等，其用量也為常規(guī)用量，技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

49、本發(fā)明的目的之三是提供一種本發(fā)明的目的之二的燃油添加劑的制備方法，包括將包含溶劑油、聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿、金屬有機(jī)化合物、炔二醇聚醚和抗氧劑在內(nèi)的組分混合均勻后得到所述燃油添加劑。

50、所述的燃油添加劑在柴油車燃油中應(yīng)用時，優(yōu)選按與燃油1/10000～1/10的比例共混使用。

51、本發(fā)明的有益效果如下：

52、聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿具有多種官能團(tuán)，其中聚異丁烯為支鏈化親油基團(tuán)；磺烷基甜菜堿為極性頭，同時具有季銨陽離子和磺酸根陰離子結(jié)構(gòu)；由于油泥或沉積物通常帶負(fù)電，靜電作用使聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿與油泥或沉積物之間有更強(qiáng)的相互作用，使聚異丁烯丁二酰亞胺甜菜堿可以更好的分散油泥和沉積物，使其在燃油中增溶并分散成細(xì)小顆粒。

53、炔二醇聚醚具有低泡性和消泡性，在使用過程中不易起泡，可以牢固的吸附在金屬表面，抑制高溫下排氣管等金屬器壁的腐蝕。

54、本發(fā)明的燃油添加劑，溶解性良好，不僅具有良好的分散性，具有減少車輛發(fā)動機(jī)積碳的堆積量的效果，而且可以有效降低平衡點(diǎn)溫度，解決柴油發(fā)動機(jī)顆粒捕集器(dpf)被動再生失敗，減少主動再生次數(shù)，延長再生里程。