BE1018138A5

BE1018138A5 - Composes d'additifs de carburant et procede de fabrication de ces composes.

Info

Publication number: BE1018138A5
Application number: BE2007/0201A
Authority: BE
Inventors: Dennis J Malfer; Abbas Kadkhodayan; May Thomas
Original assignee: Afton Chemical Corp
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2010-06-01
Also published as: CN101126039A; SG170040A1; US20080040968A1; CN101126039B; SG140542A1

Abstract

La présente demande concerne des produits de base de détergent et des procédés pour former les produits de base de détergents. Une forme de réalisation du procédé comprend la formation d'un composé intermédiaire de type bis-Mannich en faisant réagir (i) au moins un composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle ayant, sur le cycle, un substituant hydrocarbyle aliphatique provenant d'une polyoléfine de poids moléculaire moyen en nobre dans une plage d'environ 500 à environ 3000; (ii) au moins une amine primaire; et (iii) au moins un aldéhyde. On fait ensuite réagir le composé intermédiaire de type bis-Mannich obtenue, avec au moins un second composé d'amine, choisi parmi des amines primaires et secondaires, pour former le produit de base de détergent.

Description

Composés d'additif de carburant et procédé de fabrication de ces composés

Description de la divulgation Domaine de la divulgation

La présente demande concerne un nouveau procédé de fabrication de détergents et de compositions de carburant comprenant les détergents.

Arrière-plan de la divulgation

On consacre depuis plusieurs années un travail considérable aux additifs pour lutter (empêcher ou réduire) contre la formation de dépôt dans les systèmes d'admission de carburants de moteurs à combustion interne à allumage par étincelle. En particulier, les additifs qui peuvent lutter efficacement contre les dépôts dans les injecteurs de carburants, les dépôts dans les soupapes d'admission et contre les dépôts dans la chambre de combustion, représentent le point central d'activités de recherche considérables dans le domaine, mais, en dépit de ces efforts, d'autres améliorations sont souhaitées.

Les moteurs classiques à injection de carburant par orifice (PFI) forment un pré-mélange homogène d'essence et d'air en injectant l'essence dans l'orifice d'admission. Les moteurs à essence à injection directe (DIG) fonctionnent par injection directe de l'essence dans la chambre de combustion, à l'instar d'un moteur diesel, de sorte qu'il devienne possible de former un mélange de carburant de type stratifié, qui contient une quantité de carburant supérieure à la quantité stœchiométrique à proximité de la bougie d'allumage, mais une quantité très pauvre dans l'ensemble de la chambre de combustion.

Les principales zones sujettes au problème des dépôts associés au carburant pour les moteurs des types PFI et DIG sont les injecteurs, les soupapes d'admission et la chambre de combustion. On connaît bien les additifs de carburant du type base de Mannich dans l'industrie pétrolière pour résoudre ces problèmes de dépôt. Toutefois, si ces additifs de type base de Mannich excellent traditionnellement dans la lutte contre les dépôts dans les soupapes d'admission, ils ne peuvent pas lutter contre les dépôts à un degré souhaité pour les injecteurs de moteurs de type PFI et/ou DIG. On a donc besoin dans l'industrie pétrolière de produire des additifs de carburants qui conviennent à une utilisation dans les moteurs PFI et/ou DIG, qui peuvent lutter plus efficacement contre les dépôts dans les moteurs, et de mettre au point des procédés pour produire ces additifs de carburant.

Résumé de la divulgation

Selon la divulgation, une forme de réalisation de la présente demande concerne un procédé de formation d'un produit de base de détergent. Le procédé comprend la formation d'un composé intermédiaire de type bis-Mannich en faisant réagir ensemble (i) au moins un composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle ayant, sur le cycle, un substituant hydrocarbyle aliphatique dérivé d'une polyoléfine d'un poids moléculaire moyen en nombre dans la plage d'environ 500 à environ 3000, ( i i) au moins une amine primaire et (iii) au moins un aldéhyde. On fait réagir ensuite le composé intermédiaire de type bis-Mannich avec au moins un second composé d'amine, choisi parmi des amines primaires et secondaires, pour former le produit de base de détergent.

Une autre forme de réalisation de la présente demande concerne un procédé de formation d'un produit d'une réaction de Mannich. Le procédé comprend la réaction d'au moins un composé d'amine, choisi parmi les amines primaires et secondaires, avec un composé de type bis-Mannich de formule III :

dans laquelle R1 est choisi parmi un radical hydrogène et alkyle en Ci_6; R3 représente un composé hydroxyaromatique ayant, sur le cycle, un substituant hydrocarbyle aliphatique provenant d'une polyoléfine de poids moléculaire moyen en nombre dans la plage d'environ 500 à environ 3000, et R4 représente un groupement alkylamine linéaire, ramifié ou cyclique, substitué ou non substitué, saturé ou insaturé.

Une autre forme de réalisation de la présente demande concerne une composition de carburant comprenant un carburant de base et un produit de base de détergent comprenant un mélange de composés de formules (VI) et (VII) :

dans lesquelles R1 et R3 sont des substituants choisis indépendamment parmi un radical hydrogène, des alkyles en Ci-6 et des substituants hydrocarbyle ayant un poids moléculaire moyen en nombre dans la plage d'environ 500 à environ 3000, à condition qu'au moins l'un des radicaux R1 et R3 soit un substituant hydrocarbyle; R4 représente un substituant choisi parmi les groupements alkyle, aryle, alcényle, alkylamino, dialkylamino, alkylaminoalkyle et dialkylaminoalkyle; R5 et R6 sont choisis indépendamment parmi un radical hydrogène, des groupements alkyle, cycloalkyle, aryle, alkaryle et aralkyle, à condition qu'au moins l'un des radicaux R5 et R6 ne représente pas l'hydrogène.

D'autres buts et avantages de la divulgation seront en partie présentés dans la description suivante, et peuvent être apprises en mettant en pratique cette divulgation. Les buts et les avantages de la description seront atteints et obtenus au moyen des éléments et des combinaisons signalés, en particulier, dans les revendications annexées.

On comprendra que tant la description générale précitée que la description détaillée suivante sont fournies à titre d'exemple et d'explication uniquement, et ne limitent pas la divulgation telle qu'elle est revendiquée.

Description des formes de réalisation

Le procédé de la présente demande implique la formation d'un produit de base de détergent en utilisant un intermédiaire de type bis-Mannich. Dans les formes de réalisation, le mécanisme réactionnel peut comprendre un procédé en deux étapes, dans lequel on forme l'intermédiaire de type bis-Mannich lors de la première étape, puis on le fait réagir avec une amine lors de la deuxième étape pour obtenir un produit de base de détergent. On décrira à présent les réactions des première et seconde étapes.

Formation du composé intermédiaire de type bis-Mannich

Dans les formes de réalisation de la présente demande, on peut former les composés intermédiaires de type bis-Mannich en faisant réagir (i) au moins un composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle ayant, sur le cycle, un substituant hydrocarbyle aliphatique dérivé d'une polyoléfine de poids moléculaire moyen en nombre dans la plage d'environ 500 à environ 3000, (ii) au moins une amine primaire et (iii) au moins un aldéhyde. On peut utiliser n'importe quel composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle, aisément réactif dans le cadre d'une réaction de condensation de Mannich. Des composés de cycle aromatique à substitution hydroxyle utilisés dans la formation des composés intermédiaires de type bis-Mannich de la présente demande sont représentés par la formule I suivante :

dans laquelle R1, R2 et R3 peuvent être choisis, chacun indépendamment, parmi un radical hydrogène, un alkyle en Ci-6, ou un substituant hydrocarbyle ayant un poids moléculaire moyen en nombre dans la plage d'environ 500 à environ 3000, à condition qu'au moins l'un des radicaux R1, R2 et R3 soit un substituant hydrocarbyle. Des groupements alkyle en Ci_6 représentatifs comprennent le méthyle, l'éthyle, le propyle, 1'isopropyle, le butyle, et 1'isobutyle.

Des substituants hydrocarbyle représentatifs peuvent comprendre les groupements polypropylène, les groupements polybutène, les groupements polyisobutylène, les groupements poly(alpha-oléfine) , tels que les groupements poly-l-octène, et les groupements copolymères de type éthylène/alpha-oléfine. On peut également utiliser d'autres substituants hydrocarbyle à chaînes longues similaires. On citera comme exemples des groupements copolymères ayant au moins un monomère choisi parmi le butylène, l'isobutylène et le propylène, et au moins un monomère choisi parmi les co-monomères mono-oléfiniques copolymérisables, tels que l'éthylène, le 1-pentène, le 1-hexène, l'i-octène, l'i-décène, etc., dans lesquels la molécule copolymère contient au moins 50% en poids d'unités butylène et/ou isobutylène et/ou propylène. Les comonomères polymérisés avec du propylène, tels que les butènes, peuvent être aliphatiques et peuvent également contenir des groupements non aliphatiques, par exemple, du styrène, du o-méthylstyrène, du p-méthylstyrène, du divinylbenzène et similaires. Les polymères et copolymères obtenus utilisés pour former le composé de formule (I) sont des polymères hydrocarbonés sensiblement aliphatiques. Dans certaines formes de réalisation, les substituants hydrocarbyle peuvent être sensiblement saturés et contiennent seulement de l'insaturation résiduelle.

Dans une forme de réalisation, le substituant hydrocarbyle est un groupement polybutylène. Sauf indication contraire, le terme "polybutylène" est utilisé dans la présente demande au sens générique, de manière à comprendre les polymères obtenus à partir de 1-butène ou d'isobutène "pur" ou "sensiblement pur" et les polymères obtenus à partir de mélanges de deux ou de trois des monomères 1-butène, 2-butène et isobutène. Les qualités commerciales de ces polymères peuvent également contenir des quantités insignifiantes d'autres oléfines.

Dans certaines formes de réalisation, on peut utiliser des polyisobutènes de grande réactivité, ayant des proportions relativement élevées de molécules polymères avec un groupement vinylidène terminal, pour former le substituant hydrocarbyle. Dans certaines formes de réalisation, au moins 20% de la totalité des doubles liaisons oléfiniques terminales de ces polyisobutènes de grande réactivité, peuvent comprendre un isomère alkyl-vinylidène. Par exemple, au moins 50% et, dans le cadre d'autres exemples, au moins 70% de la totalité des doubles liaisons oléfiniques terminales peuvent comprendre un isomère alkylvinylidène. Des polyisobutènes de grande réactivité appropriés, sont divulgués, par exemple, dans le brevet US n° 4 152 499 et dans la demande ouest-allemande publiée avant examen 29 04 314, dont les divulgations sont incorporées ici, par référence, dans leur intégralité. Dans d'autres formes de réalisation, on peut utiliser des copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfine, ayant un poids moléculaire moyen en nombre de 500 à 3000, dans lequel au moins environ 30% des chaînes du polymère contiennent une insaturation terminale de type éthylidène, pour former le substituant hydrocarbyle.

Dans une forme de réalisation, le composé de formule (I) peut être obtenu par alkylation d'un o-crésol avec les polymères d'hydrocarbyle de haut poids moléculaire décrits ci-dessus. Par exemple, on peut faire réagir un o-crésol, tel que 1 ' ortho-méthylphénol avec du poly-isobutylène (PIS) pour obtenir un ortho-méthylphénol substitué par un groupement PIS en position para. Des procédés appropriés pour alkyler les composés hydroxy-aromatiques de la présente divulgation sont bien connus dans la technique. Des exemples de quelques procédés appropriés bien connus pour former des composés de cycle aromatique à substitution hydroxyle, sont enseignés dans le document GS n° 1 159 368 et les brevets US n° 4 238 628; n° 5 300 701, n° 5 876 468 et n° 6 800 103, dont on incorpore dans leur intégralité ici, par référence, toutes les divulgations.

Dans une forme de réalisation, le radical R1 du composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle de formule I, peut être un alkyle en Ci-4, R2 peut être un radical hydrogène et R3 peut représenter un substituant hydrocarbyle, choisi parmi les substituants hydrocarbyle décrits ci-dessus. Par exemple, R1 peut être un méthyle, R2 peut être un radical hydrogène et R3 peut être un groupement polyisobutylène. Dans d'autres formes de réalisation, R1 et R2 représentent tous deux des radicaux hydrogène et R3 est un substituant hydrocarbyle, choisi parmi les substituants hydrocarbyle décrits ci-dessus.

Les amines que l'on peut utiliser dans la première étape de la réaction comprennent n'importe quelle amine primaire convenant à un usage dans des réactions de Mannich pour former le composé intermédiaire de type bis-Mannich. Dans des formes de réalisation, l'amine primaire peut répondre à la formule (II) suivante ;

II

dans laquelle R4 peut représenter un substituant quelconque choisi parmi des groupements alkyle, aryle, alcényle, alkylamine, dialkylamine, alkylaminoalkyle et diakylamino-alkyle.

Des exemples représentatifs d'amines s-econdaires appropriées comprennent la dimétylamine, la diéthyamine, la dipropyl-amine, la dibutylamine et la dipentylamine. Des exemples représentatifs d'amines primaires appropriées comprennent la cyclohexane-amine, la 1,3-propanediamine; la 1,2-éthanediamine, la 1,4-butane-diamine; la 1,6-hexanediamine; la 1,2-cyclohexanediamine; le 1,2-diamino-3-méthyl-cyclohexane; le 1,2-diamino-4-méthylcyclohexane; la N-aminométhyl-1,1-méthanediamine et la 3,3-diméthylamino-propylamine.

Dans certaines formes de réalisation, l'amine de formule (II) peut être une chaîne hydrocarbonée substituée à une extrémité par un groupement amino primaire et substituée à l'autre extrémité par un groupement amino primaire, secondaire ou tertiaire. Par exemple, le radical R4 du composé de formule (II) peut représenter -Ci_6NR'R", dans lequel la partie Ci-6 du substituant est un alkyle à chaîne droite ou ramifiée et R' et R" peuvent être choisis indépendamment parmi les substituants H, méthyle, éthyle, propyle et butyle. Des exemples de tels composés comprennent les dialkylaminoalkylamine3, telles que la diméthylaminopropylamine, la diéthylaminopropylamine et la diméthylaminobutylamine.

On peut utiliser tout aldéhyde convenant à une réaction de Mannich pour préparer l'intermédiaire de type bis-Mannich. Des exemples non limitatifs d'aldéhydes appropriés comprennent les aldéhydes aliphatiques, tels que le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, le propionaldéhyde, le butyraldéhyde, le valéraldéhyde, le caproaldéhyde, 1'heptaldéhyde et le stéaraldéhyde. Des aldéhydes aromatiques que l'on peut employer comprennent le benzaldéhyde et le salicylaldéhyde. Des aldéhydes hétérocycliques que l'on peut utiliser ici sont, à titre d'illustration, le furfural et le thiophène-aldéhyde, etc. S'avèrent également utiles les réactifs produisant du formaldéhyde, tels que le paraformaldéhyde. Dans une forme de réalisation, l'aldéhyde choisi est le formaldéhyde.

On peut utiliser n'importe quelle proportion appropriée de réactifs, qui se traduira par la formation de l'intermédiaire de type bis-Mannich. Dans une forme de réalisation, on peut mélanger les réactifs selon le rapport suivant : environ 1 mole de composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle; environ 0,3 à environ 0,7 mole d'amine primaire; et environ 0,8 à environ 1,5 mole d'aldéhyde. Par exemple, les réactifs peuvent être mélangés dans le rapport suivant : environ 1 mole de composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle, environ 0,5 mole d'amine primaire et d'environ 1 mole d'aldéhyde.

La réaction de condensation entre les composés de cycle aromatique à substitution hydroxyle, le3 amine3 primaires et les aldéhydes, est effectuée à une température dans la plage de 40°C à environ 200°C. On peut réaliser la réaction avec ou sans diluant ou solvant. Des exemples de solvants appropriés comprennent les solvants aromatiques, tels que des xylènes, le toluène, le mésitylène, 1'Aromatic 100 et l'heptane ou des mélanges de ces derniers. Il se produit un dégagement d'eau au cours de la réaction, que l'on peut éliminer par distillation azéotropique au cours de la réaction. Des durées de réaction typiques se situent dans la plage de 2 à 4 heures, bien que l'on puisse utiliser des durées plus longues ou plus courtes si nécessaire.

L'intermédiaire de type bis-Mannich obtenu est un composé de formule (III) :

III

dans laquelle R1, R3 et R4 sont tels que définis ci-dessus. Comme on peut le constater à partir de la formule (III), l'intermédiaire de type bis-Mannich comprend deux groupements de cycle aromatique à substitution hydroxyle, formés à partir des composés réactifs de formule (I) mentionnés ci-dessus, qui sont réunis par pontage avec un groupement amine tertiaire. L'intermédiaire de type bis-Mannich peut être utilisé pour former les produits de base de détergents souhaités dans une seconde étape réactionnelle, que l'on décrira ci-après.

Formation d'une base de détergent à partir d'un intermédiaire de type bis-Mannich

Dans la deuxième étape du procédé réactionnel, on peut faire réagir l'intermédiaire de type bis-Mannich de formule (III) avec une amine primaire ou secondaire pour former un produit de base de détergent souhaité. L'amine primaire ou secondaire peut être une amine de

formule (IV) :

IV

dans laquelle R5 et R6 sont choisi, chacun indépendamment, parmi un radical hydrogène, des groupements alkyle, cyclo-alkyle, aryle, alkaryle et aralkyle, à condition qu'au moins l'un des radicaux R5 et R6 ne soit pas un radical hydrogène. Les groupements alkyle, cycloalkyle, aryle, alkaryle et aralkyle peuvent être non substitués ou substitués par des groupements fonctionnels appropriés, tels que des groupements carbonyle, des groupements hydroxyle et des groupements amino. Les groupements alkyle, cycloalkyle, aryle, alkaryle et aralkyle peuvent avoir, par exemple, 1 à 30 atomes de carbone, notamment, 1 à 18 atomes de carbone ou, selon d'autres exemples, 1 à 6 atomes de carbone.

Dans certaines formes de réalisation, R6 est choisi pour représenter un radical hydrogène et R5 représente un groupement alkyle substitué par une amine primaire. L'amine obtenue est une diamine de formule (V) :

V

dans laquelle R7 est un groupement alkyle linéaire, ramifié ou cyclique, ayant de 1 à 10 atomes de carbone. Par exemple, R7 peut représenter une chaîne hydrocarbonée saturée droite, ayant de 1 à 6 atomes de carbone. Dans une autre forme de réalisation, R7 peut être un cycloalcane substitué ou non substitué, ayant 4 à 8 atomes de carbone comme éléments de cycle, qui peut éventuellement être substitué par un ou plusieurs groupements méthyle, éthyle ou propyle.

Des exemples représentatifs d'amines secondaires appropriées comprennent la dimétylamine, la diéthylamine, la dipropylamine, la dibutylamine et la dipentylamine. Des exemples représentatifs d'amines primaires appropriées comprennent la cyclohexane-amine, la 1,3-propanediamine; la 1,2-éthanediamine; la 1,4-butanediamine; la 1,6-hexane-diamine; la 1,2-cyclohexanediamine; le 1,2-diamino-3-méthylcyclohexane; le 1,2-diamino-4-méthylcyclohexane; la N-aminométhyl-1,1-méthanediamine et la 3,3-diméthylamino-propylamine.

On mélange :et on fait réagir l'intermédiaire de type bis-Mannich de formule (III) avec les amines primaires ou secondaires de formule (IV). On peut utiliser n'importe quelle proportion appropriée de réactifs qui permettra la formation des produits finals souhaités. Dans une forme de réalisation, on peut mélanger les réactifs dans un rapport d'environ 1 mole d'amine primaire ou secondaire pour chaque mole d'intermédiaire de type bis-Mannich.

On peut effectuer la réaction dans la plage de températures d'environ 125°C à environ 200°C, par exemple, à environ 150°C. Les durées de réaction typiques se situent dans la plage de 2 à 4 heures, bien que l'on puisse utiliser des durées plus longues ou plus courtes si nécessaire. Des solvants provenant de la première étape de la réaction peuvent être présents au cours de la seconde étape de la réaction et/ou on peut ajouter des solvants appropriés supplémentaires au cours de la seconde étape, si nécessaire.

La seconde étape de la réaction donne les produits de formules (VI) et (VII) suivantes :

dans lesquelles R1, R3, R4, R5 et R6 sont définis de la manière indiquée ci-dessus. Comme on peut le constater à partir des formules (VI) et (VII), la réaction scinde l'intermédiaire de type bis-Mannich de formule (III) pour donner deux composés de cycle aromatique à substitution hydroxyle, qui sont substitués, chacun, par un groupement amine, outre les substituants R1, R3 et hydroxyle. Le composé de formule (VI) est substitué par un groupement amine formé à partir du réactif d'amine primaire de la première étape de la réaction, tandis que le composé de formule (VII) est substitué par un groupement amine formé à partir du réactif d'amine primaire ou secondaire de la seconde étape de la réaction.

Dans une forme de réalisation dans laquelle on utilise une amine primaire de formule (V) comme amine à la seconde étape, les produits de la réaction comprennent un composé à substitution amine de formule (IV), comme indiqué ci-dessus. Mais dans cette forme de réalisation, le produit comprend également un substituant amine primaire sur l'un des composés de cycle aromatique à substitution hydroxyle, comme indiqué ci-dessous dans la formule (VIII) :

dans laquelle R1, R3, R4 et R7 sont définis comme indiqué ci-dessus. Le rapport du composé de formule VI au composé de formule VIII dans le mélange de produits, peut varier en fonction de certains paramètres, tels que les conditions réactionnelles et/ou les réactifs utilisés. Par exemple, le rapport du composé de formule VI au composé de formule VIII peut varier d'environ 1:4 à environ 4:1. Dans certaines formes de réalisation, le rapport peut être d'environ 1:1.

Les produits à substitution amine de la présente demande peuvent être utilisés comme base de détergent dans des compositions de carburant. Dans certaines formes de réalisation, la base de détergent peut être utilisée dans des concentrés d'additifs de carburant, que l'on peut conditionner et vendre aux consommateurs sous forme séparée du carburant de base. Les concentrés d'additifs de la présente invention peuvent contenir, par exemple, environ 12 à environ 69% en poids et, mieux encore, environ 22 à environ 50% en poids du détergent sur une base d'ingrédients actifs. Les concentrés d'additifs peuvent également contenir un fluide porteur, dont le niveau est déterminé par le rapport support/base de détergent que l'on souhaite.

Le fluide porteur peut être de divers types, par exemple, des oligomères de poly-a-oléfine liquides, des hydrocarbures de polyalcène liquides (par exemple, le polypropène, le polybutène, le polyisobutène ou similaires), des hydrocarbures de polyalcène hydrotraités (par exemple, du polypropène hydrotraité, du polybutène hydrotraité, du polyisobutène hydrotraité ou similaires) des huiles minérales, des huiles minérales hydrotraitées, des composés liquides de poly(oxyalkylène) , des alcools ou des polyols liquides, des esters liquides et des supports liquides ou des solvants similaires. On peut utiliser des mélanges de deux, voire plusieurs supports ou solvants.

Si l'on procède à la formulation de compositions de carburant selon la présente demande, on utilise la base de détergent et le fluide porteur (avec ou sans additif) en quantités suffisantes pour réduire ou inhiber la formation de dépôt dans un moteur à combustion interne. Par suite, les carburants peuvent contenir des quantités mineures de la base de détergent et du fluide porteur liquide, selon les proportions indiquées ci-dessus, qui luttent contre la formation de dépôts dans le moteur ou la réduisent, tels que des dépôts dans une soupape d'admission ou dans un injecteur.

Dans certaines formes de réalisation, les carburants de cette description peuvent contenir, sur une base d'ingrédients actifs, une quantité de détergent de base de Mannich dans une plage d'environ 2,27 kg (5 livres) à environ 136 kg (300 livres) (kg par poids d'additif par millier de barils en volume de carburant), par exemple, dans la plage d'environ 4,5 kg à 90 kg (10 à environ 200 livres). La base d'ingrédients actifs exclut le poids (i) de composants n'ayant pas réagi, tels que des composés de polyalkylène associés au produit et restant dans le produit sous la forme dont ce dernier est produit et utilisé, et (ii) de diluants et de solvants, s'ils sont présents, utilisés au cours de la fabrication du détergent pendant sa formation ou après celle-ci, mais avant d'ajouter un support, dans le cas où l'on utiliserait un support.

D'autres additifs éventuels, par exemple, un ou plusieurs antioxydants solubles dans le carburant, des agent3 désémulsionnants, des antioxydants, tels que des phénols et des amines empêchés; des inhibiteurs de rouille ou de corrosion, des désactivateurs de métaux; des modificateurs de combustion, des co-solvants d'alcool, des promoteurs d'octane, des réducteurs d'émission, des modificateurs de friction, des additifs à pouvoir lubrifiant, des additifs ancillaires de détergent/-dispersant, des marqueurs, des colorants et des additifs multifonctionnels (par exemple, des composés tricarbonyle de méthylcyclopentadiényle-manganèse et/ou d'autres composés tricarbonyle de cyclopentadiènyle-manganèse) peuvent également être compris dans les carburants et les concentrés d'additifs. Ces composants peuvent être présents dans la composition selon n'importe quelle concentration souhaitée. Par exemple, chaque composant peut être présent en quantité au moins suffisante pour exercer sa ou ses fonctions dans la composition de carburant finie.

Les carburants de base utilisés pour formuler les carburants de la présente demande peuvent être l'un quelconque de tous les carburants de base convenant à un usage dans le fonctionnement de moteurs à combustion interne à' allumage par étincelle, tels que le kérosène ou les essences sans plomb destinés aux moteurs d'avions et de voitures, et ce que l'on appelle les essences reformulées, qui contiennent souvent à la fois des hydrocarbures bouillant dans la plage des températures d'ébullition des essences et des composés de mélange oxygénés solubles dans le carburant ("désignés par oxygénats"). Des exemples d'oxygénats appropriés susceptibles d'être utilisés comprennent des alcools, tels que le méthanol et l'cthanol, des éthers solubles dans le carburant, tels que le méthyl-tert-butyléther, 1'éthyl-tert-butyléther et le méthyl-tert-amyléther; et des mélanges de ces matériaux. Lorsqu'ils sont utilisés, les oxygénats peuvent être présents dans le carburant de base selon n'importe quelle quantité souhaitée. Le choix d'une quantité efficace d'oxygénats relève de la compétence de l'homme du métier.

EXEMPLES

Exemple 1 - Procédé de préparation de l'intermédiaire

On détermine et on calcule les quantités exactes des matériaux de départ en fonction d'un rapport molaire 2:1:2 des composés 2-méthyl-4-polyisobutylphénol, diméthyl-aminepropylamine (DMAPA) et formaldéhyde, respectivement. On introduit le 2-méthyl-4-polyisobutylphénol dans un récipient à fond rond, puis on ajoute environ 75% de la quantité totale calculée de solvant Aromatic 100, que l'on souhaite utiliser au cours du procédé. On agite le mélange sous une couverture d'azote. Une fois que le mélange est homogène, on ajoute la quantité calculée de DMAPA. La température du mélange est d'environ 40 à 45°C. On ajoute le formaldéhyde et la température du mélange augmente à une valeur d'environ 45 à 50°C. On chauffe le mélange et on distille sous azote en utilisant un système de piège Dean Stark réglé à 150°C. Au cours de la distillation, on maintient la température à 150°C sur une période d'environ 2 à 2,5 heures. Après distillation, on ajoute suffisamment de solvant Aromatic 100 au produit intermédiaire pour porter la composition de conditionnement finale à 25% de solvant, en tenant compte de la perte d'eau.

La procédure mentionnée ci-dessus permet d'obtenir, en théorie, le produit BIS représenté dans la réaction ci-dessous :

Exemple 2 - Procédé de préparation du produit final

En utilisant le produit BIS intermédiaire de l'exemple 1 comme matériau de départ, on ajoute la 1,2-diaminocylcohexane (DACH) dans le rapport molaire de 1:1, tout en agitant à température ambiante sous une couverture d'azote. On règle la température à 90°C et on la maintient pendant 2 heures. La température est ensuite réglée à 145°C, tout en augmentant le courant d'azote, et on maintient en l'état pendant 2,5 heures. Le procédé se traduit théoriquement par la réaction suivante :

Exemple 3

On soumet les compositions de carburant d'essence utilisant le produit final de l'exemple 2 à des essais moteur, au cours desquels on démontre l'efficacité sensible de ces compositions dans la réduction du poids des dépôts formés dans des soupapes d'admission. On compare les produits réactionnels de l'exemple 2, mentionnés ci-dessus, à plusieurs autres composés de détergents, notamment, un premier composé comparatif obtenu par une réaction de Mannich dans le rapport molaire 1:1:1 des composés 2-méthyl-4-polyisobutylphénol, dibutylamine et formaldéhyde ("additif de Mannich 1"); un second composé comparatif obtenu par une réaction de Mannich dans le rapport molaire 1:1:1 des composés 2-méthyl-4-polyisobutylphénol, DMAPA, et formaldéhyde ("additif de Mannich 2) et un troisième composé comparatif qui est une amine PIS. On mélange chacun des composés de l'exemple 2 et des composés comparatifs à un carburant de base pour former des compositions de carburant, qui sont désignées dans les tableaux I et II en fonction du composé d'additif utilisé (composés de l'exemple 2, composés Mannich 1, Mannich 2 et amine PIS).

On effectue un premier essai comparatif d'IVD sur moteur avec les composés de l'exemple 1, les composés Mannich 1, Mannich 2 et le carburant de base exempt d'additif, en utilisant un moteur Ford de 2,3 litres fonctionnant sur banc d'essai dans des conditions de fonctionnement standard, en vue de déterminer la formation de dépôt sur les soupapes d'admission. Les résultats sont repris dans le tableau I ci-après.

Tableau I

Résultats des essais d'IVD sur moteur de 2,3 L

Composition de l'exemple IVD (mq)

Carburant sans additif 478 à 527 mg

Mannich 1 53 à 56 mg

Mannich 2 67,9 mg

Composé de l'exemple 2 64,6

Exemple 4

On procède à un second essai comparatif d'IVD sur moteur avec les composés de l'exemple 2, les composés Mannich 1, Mannich 2, l'amine PIB et le carburant de base exempt d'additif, en utilisant un simulateur d'IVD sur banc (modèle L-2), qui peut être utilisé pour tester la performance IVD de détergent d'essence. L'essai simule le dépôt IVD dans un moteur. Lors de l'essai, les compositions de carburants contenant des additifs de détergent sont délivrées par le biais d'un injecteur. On injecte un flux d'air séparé via une conduite de flux d'air. Le flux d'air et le flux d'essence sont mélangés à l'extrémité de 1'injecteur et le mélange est dirigé sur une plaque métallique chaude. On règle les températures des plaques à environ 174°C. L'essence s'évapore à la surface de la plaque chaude, laissant derrière elle un dépôt et une tâche.

A la fin de l'essai au simulateur d'IVD sur banc, on pèse le dépôt sur la plaque de métal. Les résultats sont repris dans le tableau II ci-dessous.

Tableau II

Essai d'IVD sur banc provenant de Chine

Composition de l'exemple IVD (mg)

Carburant exempt additif 14 à 15 mg

Exemple comparatif 1 7,7 mg

Exemple comparatif 2 1,3 mg

Exemple 2 1,0

Amine PIB 1,4 mg

Il apparaît clairement en étudiant les tableaux I et II ci-dessus, que les produits réactionnels de l'exemple 2 présentent une performance améliorée en comparaison d'un carburant de base exempt d'additif, et des performances comparables à celles des additifs des exemples comparatifs 1 et 2, comme le démontre la quantité réduite de dépôts dans l'essai sur moteur Ford de 2,3 L. En outre, le produit réactionnel de l'exemple 2 présente des performances améliorées en comparaison du carburant de base exempt d'additif et des additifs des exemples comparatifs 1 et 2, comme le démontre la quantité réduite de dépôts dans l'essai d'IVD sur banc, provenant de Chine.

Aux fins de la présente description et des revendications annexées et sauf indications contraires, il est entendu que tous les nombres exprimant des quantités, des pourcentages ou des proportions, ainsi que les autres valeurs numériques utilisées dans la description et dans les revendications, peuvent être modifiés en toute circonstances par le terme "environ". Par suite, sauf indications contraires, les paramètres numériques indiqués dans la description et dans les revendications annexées suivantes sont des approximations qui peuvent varier en fonction des propriétés souhaitées, que l'on cherche à obtenir dans la présente divulgation. En dernier lieu, sans pour autant chercher à limiter l'application de la doctrine des équivalents à la portée des revendications, chaque paramètre numérique sera au moins interprété à la lumière du nombre de chiffres importants mentionnés et en appliquant des techniques d'arrondissement ordinaires.

On notera que, telles qu'elles sont employées dans cette description et dans les revendications annexées, les formes au singulier "un(e)" et "le (la)" impliquent des référents pluriels, sauf si la limitation porte expressément et de manière non équivoque sur un seul référent. Par suite, si l'on fait référence, par exemple, à "un acide", on entend deux acides différents ou plus. Tel qu'il est employé ici, le terme "comprend", de même que ses variantes grammaticales, n'est pas censé être limitant; par exemple, l'énumération des éléments d'une liste n'exclut pa3 d'autres éléments apparentés, qui peuvent être substitués ou ajoutés aux éléments énumérés.

Bien que l'on ait décrit des formes de réalisation particulières, des variantes, des modifications, des changements, des améliorations et des équivalents sensibles, qui sont ou peuvent être actuellement imprévus, peuvent apparaître à la Demanderesse ou à d'autres hommes du métier. Par suite, les revendications annexées, telles qu'elles ont été déposées et peuvent être modifiées, sont censées englober toutes ces forme de variantes, de modifications, de changements, d'améliorations et d'équivalents sensibles.

Claims

1. Procédé pour former un produit de base de détergent, le procédé comprenant : la formation d'un composé intermédiaire de type bis-Mannich en faisant réagir : (i) au moins un composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle ayant, sur le cycle, un substituant hydrocarbyle aliphatique provenant d'une polyoléfine de poids moléculaire moyen en nombre d'environ 500 à environ 3000 ; (ii) au moins une première amine qui est une amine primaire de formule II

(iii) II dans laquelle, R4 est un substituant choisi parmi les groupements alkyle, aryle, alcényle, alkylamino, dialkylamino, alkylaminoalk.yle et dialkylaminoalkyle, et (iv) au moins un aldéhyde ; et la mise en réaction de l'intermédiaire de type bis-Mannich avec au moins un second composé d'amine de formule IV

IV dans laquelle R5 et R6 sont choisis, chacün indépendamment, parmi un radical hydrogène, des groupements aminés substitués, ou non-substitués alkyle, cycloalkyle, aryle, alkaryle et aralkyle, à condition qu'au moins l'un des radicaux R5 et R6 ne soit pas un radical hydrogène, en vue de former le produit de base de détergent.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins un composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle répond à la formule I

I dans laquelle R1, R2 et R3 peuvent être choisis, chacun indépendamment, parmi un radical hydrogène, un alkyle en Cj.-6 ou un substituant hydrocarbyle ayant un poids moléculaire moyen en nombre dans la plage d'environ 500 à environ 3000, à condition qu'au moins l'un des radicaux R1, R2 .et R3 soit un substituant hydrocarbyle et à la condition supplémentaire qu'au moins un des radicaux R1 et R2 soit un radical hydrogène.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'un des radicaux R1, R2 et R3· représente un alkyle en Ci_6 choisis parmi les groupements méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle ou isobutyle.

4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le substituant hydrocarbyle est un groupement choisi parmi les groupements polypropylène, les groupements polybutylène, les groupements poly(alpha-oléfine) et les groupements de copolymères de types éthylène/alpha-oléfine.

5. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le substituant hydrocarbyle est un groupement copolymère, ayant au moins un monomère choisi parmi le butylène, l'isobutylène et le propylène, et au moins un monomère choisi par les co-monomères mono-oléfiniques.

6. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le substituant hydrocarbyle est un groupement poly-isobutylène.

7. Procédé selon la revendication 2, dans lequel R1, est un méthyle, R2 un radical hydrogène et R3 un groupement polyisobutylène.

8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel R4 représente un groupement -Ci_6NR'R' ', dans lequel la partie en Ci_6 du groupement est un alkyle à chaîne droite ou ramifiée, et R' et R'' sont choisis indépendamment parmi un radical hydrogène et des groupements méthyle, éthyle, propyle et butyle.

9. ' Procédé selon la revendication 1, dans lequel on choisit au moins une amine primaire parmi la diméthylaminopropylamine, la diéthylaminopropylamine et la diméthylaminobutylamine.

10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on choisit ledit au moins un aldéhyde parmi le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, le propionaldéhyde, le butyraldéhyde, le valéraldéhyde, le caproaldéhyde, 1'heptaldéhyde, le stéaraldéhyde, le benzaldéhyde, le salicylaldéhyde, le furfuraldéhyle, le thiophène-aldéhyle et le para formaldéhyde.

11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins un composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle ; ladite au moins une amine primaire et ledit au moins un aldéhyde sont mélangés dans un rapport d'environ 1 mole de composé de cycle aromatique à substitution hydroxyle, d'environ 0.3 à environ 0 ,7 mole d'amine primaire ; et d'environ 0,8 à environ 1,5 mole d'aldéhyde.

12. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins une seconde amine est un composé de formule V

V dans laquelle R7 est un groupement alkyle linéaire, ramifié ou cyclique ayant de 1 à 10 atomes de carbone.

13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel R7 est une chaîne hydrocarbonée droite saturée, ayant de 1 à 6 atomes de carbone.

14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel R7 représente un cycloalcane substitué ou non substitué, ayant 4 à 8 atomes de carbone comme chaînons de cycle, qui est éventuellement substitué par un ou plusieurs groupements méthyle, éthyle ou propyle.

15. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une seconde amine est choisie parmi la diméthylamine, la diéthylamine, la dipropylamine, la dibutylamine et la dipentylamine.

16. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une seconde amine est choisie parmi la cyclohexane-diamine ; la 1,3-propanediamine ; la 1,2- éthanediamine ; la 1,4-butanediamine ; la 1,6-hexanediamine ; le 1,2-diaminocyclohexane ; le 1-, 2-diamino-3-méthylcyclohe-xane ; le 1,2-diamino-4-méthylcyclohexane ; la N-méthylaminométhanediamine et la 3-3-diaméthylamino-propylamine.

17. Produit de base de détergent formé selon le procédé de la revendication 1.

18. Procédé de formation d'un produit d'une réaction de Mannich, le procédé comprenant : - la mise en réaction d'.au moins un composé d'amine, choisi parmi les amines primaires et secondaires, avec un composé de type bis-Mannich de formule III

III dans laquelle R1 est choisi parmi un radical hydrogène et un alkyle en Ci_6 ; R3 est' un substituant hydrocarbyle aliphatique provenant d'une polyoléfine de poids moléculaire moyen en nombre d'environ 500 à environ 3000 ; et R4 est un groupement alkylamine, linéaire, ramifiée ou cyclique, substitué ou non substitué, saturé ou insaturé.

19. Composition de carburant comprenant : - . un carburant de base ; et un produit de base de détergent comprenant un mélange de composés de formules VI et VII

dans lesquelles R1 et R3 'sont des substituants choisis indépendamment parmi un radical hydrogène, des alkyles en Ci-6 et des substituants hydrocarbyle ayant un poids moléculaire moyen en nombre dans la plage d'environ 500 à environ 3000, à condition qu'au moins l'un des radicaux R1 et R3 soit un subsistuant hydrocarbyle, R4 est un substituant choisi parmi les groupements alkyle, aryle, alcényle, alkylamino, dialkylamino, alkylaminoalkyle et dialkylaminoalkyle ; R5 et R6 sont choisis, chacun indépendamment, parmi un radical hydrogène, des groupements substitués ou non-substitués alkylamine, alkyle, cycloakyle, aryle, alkaryle, et aralkyle, à condition qu'au moins l'un des radicaux R5 et R6 ne soit pas un radical hydrogène.