本發(fā)明涉及燃油添加劑，具體是涉及一種燃油添加劑組分、多功能燃油添加劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、由于燃料用油機(jī)具以及環(huán)保的要求不斷提高,有時(shí)單靠加工路線的改變不能滿足使用要求,而必須加入各種添加劑改善油品的性質(zhì)。燃油添加劑按作用分,主要有抗爆劑、抗氧劑、金屬鈍化劑、防冰劑、抗靜電劑、抗磨防銹劑、流動(dòng)改進(jìn)劑、十六烷值改進(jìn)劑、清凈分散劑、多效添加劑、助燃劑等。按所用于的燃料來分,可分為汽油添加劑、航空煤油添加劑、柴油添加劑和重質(zhì)燃料油添加劑。市場上現(xiàn)有的燃油添加劑功能單一，多效復(fù)合型添加劑較少，主要用于改善油品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。

2、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(dòng)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(dòng)車污染防治的重中之重。因此，有必要在柴油中投加添加劑，以提高柴油品質(zhì)、改善發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況。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(duì)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(shí)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(duì)發(fā)動(dòng)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。

3、但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(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。酰(亞)胺類清凈劑對(duì)燃油噴嘴積炭清凈效果顯著，但對(duì)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(duì)燃油噴嘴和進(jìn)氣閥積炭具有優(yōu)異的清凈效果,但對(duì)燃燒室積炭卻毫無辦法；mannich類清凈劑對(duì)動(dòng)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(duì)抑制燃燒室積炭具有獨(dú)特的功效,但聚醚胺類清凈劑在高溫下較易分解,對(duì)高溫部件的清凈效果不佳。因此，目前亟需一種能夠克服上述缺點(diǎn)的多功能燃油添加劑。

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)明提供了一種燃油添加劑組分、多功能燃油添加劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述的多功能燃油添加劑包括溶劑油、β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯、金屬有機(jī)化合物、炔二醇聚醚和抗氧劑。本發(fā)明的多功能燃油添加劑不僅具有良好的分散性，具有減少車輛發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)顆粒捕集器(dpf)被動(dòng)再生失敗，減少主動(dòng)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燃油添加劑組分，為β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯；所述β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯由包括以下組分的原料制備而得：β-環(huán)糊精或其衍生物和聚異丁烯丁二酸酐。

3、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

4、所述β-環(huán)糊精衍生物為羥丙基-β-環(huán)糊精、羥乙基-β-環(huán)糊精中的至少一種；和/或，

5、所述聚異丁烯丁二酸酐的分子量為500～5000，優(yōu)選為1000～3000；和/或，

6、所述β-環(huán)糊精或其衍生物與聚異丁烯丁二酸酐的摩爾比為1～4:1，優(yōu)選為1～2.5:1。

7、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

8、所述β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯的制備方法包括：將β-環(huán)糊精或其衍生物和聚異丁烯丁二酸酐在酸性催化劑的存在下進(jìn)行反應(yīng)得到所述β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯。

9、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

10、所述酸性催化劑包括對(duì)甲苯磺酸、磷酸、硫酸中的至少一種；和/或，

11、所述酸性催化劑質(zhì)量為β-環(huán)糊精或其衍生物質(zhì)量的1～10％。

12、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

13、所述反應(yīng)的溫度為60～150℃；和/或，所述反應(yīng)的時(shí)間為3～18h；優(yōu)選地，

14、所述反應(yīng)在階梯升溫下進(jìn)行，優(yōu)選于60～110℃攪拌反應(yīng)1～6h，然后將反應(yīng)溫度提高到110～150℃繼續(xù)攪拌反應(yīng)2～12h。

15、所述β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯的制備方法優(yōu)選包括如下步驟：

16、按摩爾比1～4:1取β-環(huán)糊精或其衍生物和聚異丁烯丁二酸酐，分別用溶劑a溶解，在β-環(huán)糊精或其衍生物溶液中加入β-環(huán)糊精或其衍生物質(zhì)量1～10％的酸性催化劑；然后將聚異丁烯丁二酸酐溶液緩慢滴入裝有β-環(huán)糊精或其衍生物溶液的反應(yīng)釜中，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下，于60～110℃攪拌反應(yīng)1～6h，然后將反應(yīng)溫度提高到110～150℃繼續(xù)攪拌反應(yīng)2～12h，結(jié)束反應(yīng)后加入堿的水溶液至混合液呈中性，加入溶劑b萃取，有機(jī)相減壓蒸餾除去溶劑，殘余物為β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯。

17、所述溶劑a為吡啶、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中的至少一種，其用量為被溶解物質(zhì)量的1～10倍；和/或，

18、所述溶劑b為氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳中至少一種；和/或，

19、所述堿的水溶液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀的水溶液中的至少一種，堿的質(zhì)量濃度為0.1～5％。

20、本發(fā)明的目的之二是提供一種多功能燃油添加劑，包括下述組分：

21、1)溶劑油；

22、2)本發(fā)明的目的之一的燃油添加劑組分；

23、3)金屬有機(jī)化合物；

24、4)炔二醇聚醚；

25、5)抗氧劑。

26、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

27、各組分以溶劑油為100重量份數(shù)計(jì)，

28、β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯10～100重量份；優(yōu)選為20～50重量份；

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

30、炔二醇聚醚0.5～10重量份；優(yōu)選為1～8重量份；

31、抗氧劑0.1～2重量份；優(yōu)選為0.5～1重量份。

32、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

33、所述炔二醇聚醚的結(jié)構(gòu)式如下：

34、

35、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(gè)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(shí)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)；和/或，

36、所述溶劑油為沸程為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，

37、所述金屬有機(jī)化合物為環(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，

38、所述抗氧劑為苯二胺、烷基苯二胺、對(duì)叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚中的至少一種。

39、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。

40、本發(fā)明的目的之三是提供一種本發(fā)明的目的之二的多功能燃油添加劑的制備方法，包括將包含溶劑油、β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯、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多功能燃油添加劑。

41、本發(fā)明的目的之四是提供一種本發(fā)明的目的之二的燃油添加劑或由本發(fā)明的目的之三的方法制備的燃油添加劑在柴油車燃油中的應(yīng)用。

42、所述多功能燃油添加劑按與燃油1/10000～1/10的比例共混使用。

43、本發(fā)明的有益效果如下：

44、β-環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu)由7個(gè)葡萄糖通過α-1,4糖苷鍵連接而成，每個(gè)葡萄糖都取椅式構(gòu)象，具有略呈截錐形的圓筒結(jié)構(gòu)。其中小口端由c6位上7個(gè)伯羥基組成，大口端由c2、c3位上的14個(gè)仲羥基組成。因此它外緣親水而內(nèi)腔疏水。筒內(nèi)疏水性空腔能吸收一定大小和形狀的疏水性小分子物質(zhì)或基團(tuán)，形成穩(wěn)定的非共價(jià)復(fù)合物，可與多種客體包結(jié)形成包合物。

45、利用β-環(huán)糊精的羥基與聚異丁烯丁二酸酐反應(yīng)，生成的β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯為一種高分子表面活性劑，其以β-環(huán)糊精為極性頭，以丁二酸酯為連接基團(tuán)，聚異丁烯為親油基團(tuán)，其中聚異丁烯基團(tuán)的分子量為500～5000，具有特殊的支鏈化結(jié)構(gòu)。β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯作為多功能燃油添加劑的主劑具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)β-環(huán)糊精與聚異丁烯丁二酸酐結(jié)合形成的高分子表面活性劑具有較高的熱穩(wěn)定性；(2)由于分子結(jié)構(gòu)中具有長烷基鏈(聚異丁烯鏈)，β-環(huán)糊精與聚異丁烯丁二酸酐結(jié)合后可以在燃料油中具有良好的溶解性；(3)β-環(huán)糊精與聚異丁烯丁二酸酐結(jié)合形成的高分子表面活性劑具有良好的助溶性和分散性，通過極性頭基上的羥基與油泥或沉積物作用，使其在燃油中增溶并分散成細(xì)小顆粒；(4)β-環(huán)糊精改性聚異丁烯丁二酸酯分子結(jié)構(gòu)中的β-環(huán)糊基團(tuán)可作為載體包合有機(jī)金屬化合物，添加于燃油后，與燃油混合燃燒，形成的pm在金屬催化劑表面緊密附著，降低了pm燃燒的溫度。

46、本發(fā)明所述的多功能燃油添加劑，其使用時(shí)按添加劑與燃油1/10000～1/10的比例共混使用，溶解性良好，不僅具有良好的分散性，具有減少車輛發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)顆粒捕集器(dpf)被動(dòng)再生失敗，減少主動(dòng)再生次數(shù)，延長再生里程；此外，炔二醇聚醚具有低泡性和消泡性，在使用過程中不易起泡，炔二醇表面活性劑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。