專利名稱：高堿性氧化鎂分散體的制作方法
高堿性氧化鎂分散體本申請根據(jù)35 USC 119(e)要求2010年7月14日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?1/364，130的利益，該申請的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合在本文中。具有高鎂含量的、包含高堿性氧化鎂的穩(wěn)定分散體的可流動組合物通過在高沸點(diǎn)烴載體中加熱氧化鎂，硫酸或羧酸分散劑如烷基苯磺酸，C1^5羧酸，水和任選的有機(jī)溶劑如二甲苯或1，3，5-三甲基苯的混合物至280-360°C來制備。
背景技術(shù)：
石油燃料如殘余燃料油含有大量的雜質(zhì)，所述雜質(zhì)導(dǎo)致設(shè)備中的腐蝕性沉積物。例如，原油通常含有l(wèi)-500ppm的呈卟啉配合物形式的釩，取決于來源。因?yàn)槠渥鳛閬碜跃珶挿椒ǖ臐饪s物的起源，殘油含有比它所衍生自的原油多數(shù)倍的釩。這些含釩燃料的燃燒產(chǎn)生非常腐蝕性的沉積物，其隨時(shí)間能夠破壞金屬部件，例如燃?xì)廨啓C(jī)葉片。鈉在燃料中的存在也能夠產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。例如，由于通過空氣吸入和燃料被海水污染而導(dǎo)致的氯化鈉的引入，在海上應(yīng)用中鈉的水平可能增加。在燃燒過程中，所述鈉能夠與燃料中的硫反應(yīng)，形成硫酸鹽，其沉積在汽輪機(jī)部件上。高堿性清凈劑，例如高堿性堿金屬或堿土金屬化合物，是眾所周知的用于潤滑油組合物和石油燃料的添加劑。這些清凈劑發(fā)揮各種各樣的功能，包括抗腐蝕、沉積物控制、酸清除劑功能，并且一般包含與有機(jī)分散劑配合的高堿性金屬化合物。例如，與磺酸鹽和羧酸鹽分散劑配合的高堿性鎂化合物長久以來已經(jīng)被用作用于潤滑油和油脂的抗腐蝕和酸性中和添加劑，在燃料如殘余燃料、粉化含硫煤的燃燒過程中的抗腐蝕和酸性中和添加劑，含釩燃料中的腐蝕抑制劑等。已知向例如鍋爐燃料或燃?xì)廨啓C(jī)燃料中添加高堿性鎂清凈劑降低腐蝕，大概通過與所述釩或鈉形成鎂復(fù)合物。高堿性金屬清凈劑也被添加到潤滑油中，以防止或除去油不溶性淤渣、漆、碳和鉛化合物的沉積物(否則所述沉積物將在內(nèi)燃機(jī)部件上形成)和用于對抗嚴(yán)峻的生銹條件(這在機(jī)械的船運(yùn)或儲存或者暴露于戶外氣候過程中可能遇到)。用于汽車和柴油機(jī)油的清凈添加劑也與高度酸性的燃燒副產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)，所述燃燒副產(chǎn)物能以它們的方式進(jìn)入潤滑油體系。經(jīng)常地，高堿性金屬添加劑被作為在合適載體中的分散體的形式添加，在潤滑劑和燃料的情況下經(jīng)常使用高沸點(diǎn)液體烴。顯然地，所述分散體在儲存過程中必須是穩(wěn)定的，并且所述高堿性金屬必須保持良好地分散在所述潤滑劑或燃料中。多種參數(shù)將影響這些分散體的穩(wěn)定性和活性，例如所使用的分散劑和載體，固體組分的顆粒大小，和金屬和分散劑間的關(guān)系。制備所述高堿性金屬化合物和復(fù)合物的方法將極大地影響所述高堿性金屬分散體的實(shí)際物理結(jié)構(gòu)和性能，影響整個所述分散體中所述金屬化合物的顆粒大小和分布，所述分散體的粘度和穩(wěn)定性，所述分散體中金屬的量等。通過引用全部結(jié)合在本文中的美國專利4，163，728公開了穩(wěn)定的、含鎂分散體流體，其通過在含分散劑的流體中高溫分解羧酸的鎂鹽成MgO來制備。在所述方法中，Mg(OH)2，有機(jī)羧酸或磺酸表面活性劑如環(huán)烷酸，乙酸和水被在高沸點(diǎn)烴中加熱至最高達(dá)350°C的溫度，該溫度高于乙酸鎂的分解點(diǎn)323°C。據(jù)信乙酸鎂被原位形成和在所使用的高溫下分解。水也被在所述升高的溫度下除去。通過引用全部結(jié)合在本文中的美國專利4，293，429公開了美國專利4，163，728的變例，其用MgO代替Mg(OH)2開始。在所述方法中，所述大塊MgO被轉(zhuǎn)化成乙酸鎂，其形成小于5微米,優(yōu)選小于I微米的懸浮的MgO顆粒。這樣,粗的MgO顆粒被轉(zhuǎn)化成被穩(wěn)定化的微MgO顆粒的分散體。還發(fā)現(xiàn)，使用較低溫度的類似方法不能提供所述細(xì)顆粒尺寸的MgO。含有1-32%鎂的分散體被公開，并且含有19. 5%鎂的穩(wěn)定的分散體被例示。然而，所述高沸點(diǎn)烴溶劑的使用可能導(dǎo)致稠的、粘的反應(yīng)混合物，使得適當(dāng)?shù)幕旌侠щy。通過引用全部結(jié)合在本文中的US 4，056，479公開了用于減少含釩燃料中的沉降物的燃料添加劑，其包含烷氧基鎂碳酸鹽配合物以及油溶性磺酸鹽和羧酸鹽和/或酚鹽分散劑。盡管US 4，056，479的添加劑具有約12. 5% -約14. 6%的鎂含量，它也往往具有不希望地高的粘度。
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通過引用全部結(jié)合在本文中的US 4，129，589公開了用于通過使二氧化碳?xì)怏w與包含油溶性磺酸鎂鹽，氧化鎂，包含1-5個碳的羧酸的促進(jìn)劑體系,水,任選的低MW醇和用于降低混合物粘度以有助于混合的惰性溶劑的混合物接觸，來制備高堿性油溶性磺酸鎂鹽的方法。US4，129，589的產(chǎn)物具有可接受地低的粘度，并且所述稀釋劑的使用提供了好的混合和可重現(xiàn)的反應(yīng)條件，但是鎂含量典型地為9-10%，并且不超過14%。通過引用全部結(jié)合在本文中的美國專利4，931，164公開到，用高堿性磺酸鎂處理低(最高約I重量％ )浙青質(zhì)、低芳族化合物的烴液體減少有限的浙青質(zhì)結(jié)垢。然而，在燃料油如殘余燃料油中，在某些條件下，特別是在水存在下，含有高浙青質(zhì)(至少超過I重量％，通常至少3-4重量％ )和高度高堿性鎂磺酸鹽二者將產(chǎn)生含有鎂和浙青質(zhì)二者的沉積物或沉降物，所述沉積物或沉降物能夠堵塞燃料過濾器。通過引用全部結(jié)合在本文中的US 6，197,075公開了高堿性鎂磺酸鹽、羧酸鹽或酚鹽產(chǎn)物，其含有至少14重量％和最高約18重量％的鎂，和琥珀酸酐和低級羧酸共促進(jìn)劑反應(yīng)產(chǎn)物，可用作用于殘余燃料油和汽輪機(jī)燃料(特別是含有高浙青質(zhì)的那些)的沉積物控制添加劑而不會堵塞過濾器，并且其還在所述汽輪機(jī)中降低釩引起的腐蝕。用于制備所述高堿性鎂產(chǎn)物的方法包括使i)磺酸、苯酚或羧酸或它們的鹽，ii)氧化鎂，iii)包含低級羧酸、低級醇、琥珀酸酐和水的共促進(jìn)劑，和iv)溶劑和/或油的混合物與酸性氣體如二氧化碳在50 °F至所述混合物的回流溫度的溫度下接觸，以使所述反應(yīng)混合物呈高堿性。所述琥珀酸酐可以在碳酸化之前、過程中或之后添加。上面以及其它處描述的高堿性金屬組合物最好被描述為方法定義的產(chǎn)物，因?yàn)橥ǔ]有與基本材料組成和產(chǎn)物物理性能適當(dāng)關(guān)聯(lián)的簡單化學(xué)式。經(jīng)常地，所述金屬復(fù)合物的分子結(jié)構(gòu)不是完全已知的，并且不是發(fā)明的關(guān)鍵方面。例如，以相同的量含有具有相同化學(xué)式的化合物并且只在制備它們的方式方面不同的兩種組合物可能具有非常不同的物理性能。修改已知的程序以得到具有某些希望的最終分散體特性如高金屬含量或低粘度的高堿性清凈劑的嘗試，已經(jīng)遇到無法預(yù)料的障礙。例如，通過添加稀釋劑溶劑到美國專利4，293，429的MgO、分散劑、水、乙酸和高沸點(diǎn)烴的混合物中和然后如其中的實(shí)施例中所描述的那樣進(jìn)行加熱來幫助制備過程中的混合和得到較低粘度產(chǎn)物的嘗試，導(dǎo)致許多形成凝膠而不是所希望的自由流動分散體的機(jī)會。因此，用于制備作為燃料和潤滑油中的添加劑的、具有高水平鎂和合用粘度的穩(wěn)定的高堿性鎂分散體的新的、容易控制的和可重現(xiàn)的方法是希望的。發(fā)明概述已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過加熱MgO、選擇的分散劑、低MW羧酸和水在高沸點(diǎn)烴載體中的混合物至280-360°C，其中水為所述反應(yīng)混合物的至少8重量％和典型地至少10重量％，可以方便地和可重現(xiàn)地制備具有高鎂含量和可接受地低的粘度的、穩(wěn)定的高堿性MgO分散體而無凝膠形成。不需要另外的增溶或分散劑，促進(jìn)劑或反應(yīng)物如二氧化碳、胺、醇等來得到所述希望的分散體。具有基于分散體的總重量計(jì)最高達(dá)40重量％鎂的氧化鎂分散體可以被制備，例如10%，15^,20^,30%和更高的鎂含量被得到。如前面指出的，所述分散體組成的具體化學(xué)式不能完全描述所述產(chǎn)物，并且本發(fā)明的鎂復(fù)合物的分子結(jié)構(gòu)不是完全知道的，然而所得到的產(chǎn)物是主要是亞微米MgO顆粒的自由流動的分散體，所述MgO顆粒被磺酸鹽或羧酸 鹽分散劑包圍和與磺酸鹽或羧酸鹽分散劑絡(luò)合。據(jù)信也存在其它鎂化合物，例如痕量的氫氧化鎂。所述高堿性含鎂分散體可以被用作添加劑，用在燃料，潤滑油，例如石油基燃料和潤滑劑，抗腐蝕油漆中和作為任何含有類似材料的復(fù)配物的一部分。發(fā)明描述本發(fā)明提供了可用作潤滑油或石油燃料中的添加劑的組合物，所述組合物是在高沸點(diǎn)烴載體中的、穩(wěn)定的、可流動的高堿性氧化鎂分散體，具有10-40重量％的鎂含量，典型地高于14重量％，例如15-40重量％，15-35重量％，20-40重量％或25-35重量％，基于所述組合物的總重量計(jì)，通過如下步驟制備首先在回流條件下在高沸點(diǎn)烴載體和任選的更低沸點(diǎn)的惰性有機(jī)溶劑中加熱氧化鎂、水、磺酸或羧酸分散劑如烷基苯磺酸、CV5羧酸的混合物，其中所述分散劑和Cm羧酸以相對于所述氧化鎂計(jì)小于I摩爾當(dāng)量的量存在；接著加熱至280-360°C，同時(shí)除去水，其中所述反應(yīng)混合物在加熱之前含有超過8重量％和典型地至少10重量％的水，基于所述反應(yīng)混合物的總重量計(jì)。在制備所述氧化鎂分散體的過程中，沒有酸性氣體通過所述MgO、分散劑、羧酸、水、稀釋劑和載體的混合物。盡管已知醇是類似方法中的促進(jìn)劑，已發(fā)現(xiàn)，它們在本方法中的存在不是必要的，并且如果以可覺察的量存在可能減慢所述反應(yīng)。例如，在本發(fā)明的許多實(shí)施方案中，所述反應(yīng)在小于10重量％的除所述MgO、分散劑、C1^5羧酸、水、載體和任選的溶劑外的組分存在下進(jìn)行，例如0-10%，0-5%或0-2%的其它組分被添加。在一個具體的實(shí)施方案中，沒有醇、胺或磷化合物被添加到所述反應(yīng)混合物中。所得到的分散體可以被儲存和原樣使用。通過用溶劑如輕質(zhì)烴稀釋和然后允許所述產(chǎn)物沉降或者使其經(jīng)歷離心機(jī)處理來進(jìn)一步純化所述分散體也是可能的。任何粗的、大的顆粒將沉降出來，然而這通常是很小的，并且在大多數(shù)情況下不要求。所述方法防止了凝膠的形成，并且所得到的產(chǎn)物是亞微米顆粒的自由流動的分散體。典型地得到具有I微米或更小的平均顆粒大小和500nm的平均顆粒大小的分散的MgO顆粒。經(jīng)常地，得到l_500nm，例如1-100或10_50nm的平均顆粒大小，并且在某些實(shí)施方案中，平均顆粒大小為l_20nm是可能的。許多類型和來源的氧化鎂可以被用作起始材料。最經(jīng)常地，使用呈輕質(zhì)或活性形式的商業(yè)氧化鎂。氧化鎂的用量取決于最終產(chǎn)物中希望的金屬量，如本領(lǐng)域中已知的那樣。在所述方法中，相對于MgO計(jì)，有小于摩爾當(dāng)量的所述分散劑和所述Cu羧酸，經(jīng)常大大小于摩爾當(dāng)量，但是可以有顯著超過摩爾當(dāng)量的添加的水。例如，在本發(fā)明中，所述反應(yīng)混合物含有至少8重量％，典型地至少10重量％的水，并且典型地12%或更多，基于所述混合物的總重量計(jì)。在某些實(shí)施方案中，水的量按重量計(jì)與MgO的量相當(dāng)，和在一些特定實(shí)施方案中，水的重量高于MgO的量。以相對于MgO的摩爾當(dāng)量計(jì)，所述反應(yīng)混合物含有約5:1-1:1摩爾比的水和MgO，例如約3:1-1: I。
2.5:1-1:1或2:1-1:1的比是常見的，例如可以使用I. 5，1.8，2，2. 2和3摩爾當(dāng)量的水，相對于MgO計(jì)。所述方法還可以被用于從Mg(OH)2而不是MgO開始制備MgO分散體，但是在這種情況下，典型地添加更少的水。
所述CV5羧酸可以是任何這樣的酸，例如乙酸，丙酸，丁酸，戊酸；使用乙酸已經(jīng)得到優(yōu)異的結(jié)果。在所述反應(yīng)中相對于MgO計(jì)使用小量的這種酸，例如，MgO與Cu羧酸的摩爾比為約100:1-2:1,例如約50:1-約5:1，或約30:1-10:1，例如約20:1的MgO與C1^5羧酸摩爾比。所述分散劑是磺酸或羧酸。分散劑的混合物可以被使用，包括磺酸的混合物，羧酸的混合物，或包括磺酸和羧酸二者的混合物。使用本領(lǐng)域技術(shù)人員廣泛已知為油溶性磺酸的磺酸分散劑已經(jīng)得到優(yōu)異的結(jié)果。例如，磺酸分散劑衍生自天然石油餾分或各種合成制備的磺化化合物?？梢员皇褂玫牡湫偷挠腿苄曰撬岚ㄍ榛撬?，芳族磺酸，烷芳基磺酸，芳烷基磺酸，石油磺酸如石油橫酸(mahogany sulfonic acid),石油橫酸(petroleum sulfonic acid),石臘橫酸，石油環(huán)烷磺酸，多烷基化的磺酸，和其它類型的磺酸，其可以通過用發(fā)煙硫酸處理石油餾分得到。在一個實(shí)施方案中，烷基芳基磺酸(即烷基苯磺酸)被用作分散劑，取得優(yōu)異的結(jié)果。在某些實(shí)施方案中可以使用的羧酸分散劑也是本領(lǐng)域中公知的。所述羧酸分散劑不同于本發(fā)明所要求的CV5羧酸，因?yàn)樗龇稚┚哂谐^5個碳原子，典型地大大超過5個碳原子。一些實(shí)例包括月桂酸，肉豆蘧酸，棕櫚酸，硬脂酸，異硬脂酸，花生酸，山崳酸和二十四烷酸；芳族酸，例如烷基水楊酸。羧酸的混合物包括含有一定范圍的酸(包括飽和的和不飽和的酸在內(nèi))的商業(yè)牌號混合物。這樣的混合物可以合成得到，或者可以衍生自天然產(chǎn)物，例如妥爾油，棉籽油，花生油，椰子油，亞麻子油，棕櫚仁油，橄欖油，玉米油，棕櫚油，蓖麻油，大豆油，葵花油，鯡魚油，沙丁魚油和牛油。在本發(fā)明的許多實(shí)施方案中，所述分散劑是天然存在的或合成的磺酸。使用例如烷基化的芳基磺酸如烷基化的苯磺酸已經(jīng)得到優(yōu)異的結(jié)果。一般地，所述磺酸分散劑具有300或更高的MW，經(jīng)常地350或更高的MW，例如400或更高的麗?？梢允褂没撬岬幕旌衔铮缤榛谋交撬峥梢允菃瓮榛谋交撬?，二烷基化的苯磺酸，或單和二烷基化的化合物的混合物可以被使用。在某些實(shí)施方案中，苯磺酸可以被不同長度的烷基鏈烷基化。在這樣的情況下，所述MW是數(shù)均分子量。例如，使用平均MW為約350-1000的烷基化的苯磺酸已經(jīng)得到優(yōu)異的結(jié)果。一般地，在所述反應(yīng)中采用約10:1-200:1的MgO與分散劑摩爾比，所述比經(jīng)常為約20:1-200:1。在某些實(shí)施方案中，MgO與表面活性劑的摩爾比為約20:1-100:1或約25:1-50:1。
在許多實(shí)施方案中，MgO與CV5羧酸如乙酸的摩爾比為約50:1-約5:1或30:1-10:1，并且MgO與分散劑如烷基化的磺酸的摩爾比為約20:1-100:1或約25:1-50:1。所述高沸點(diǎn)烴載體是本領(lǐng)域中公知的、具有280°C或更高(經(jīng)常高得多)的沸點(diǎn)的材料或材料混合物，例如礦物油，α -烯烴的低聚物或聚合物，芳族體系如多環(huán)芳族化合物和其烷基化衍生物，包括蠟和其它類似的天然或合成材料在內(nèi)的長鏈烷烴。顯然地，選擇高沸點(diǎn)載體的一部分原因是所述方法的一部分要求280°C和更高的溫度。經(jīng)常地，具有低于280°C的沸點(diǎn)的惰性有機(jī)溶劑也被添加到所述反應(yīng)混合物中。較低沸點(diǎn)的溶劑的存在可以被用于使所述反應(yīng)混合物更呈流體和可被攪拌，特別是如果使用非常低的量的載體烴時(shí)。惰性溶劑是不干擾所述過堿化方法的溶 劑。例如，可以方便地使用具有在約80 0C -約240°C范圍內(nèi)的沸點(diǎn)，例如在約800C -約220°C范圍內(nèi)的沸點(diǎn)的公知的脂肪族或芳族烴和其混合物，包括線性和環(huán)狀脂肪族化合物如辛烷、癸烷等，和芳族烴如二甲苯、1，3，5-三甲苯、乙苯、丁苯、1，2，3，4-四氫化萘等。較低沸點(diǎn)的溶劑是任選的，并且如果需要通過在所述方法的反應(yīng)完成后的蒸餾可容易地除去。在所述方法中，每種組分被混合在一起，典型地在環(huán)境條件(即室溫和大氣壓)下，然后在攪拌或其它攪動方式下在回流條件下加熱，直到所述水、酸和分散劑使所述MgO變成均一的、明亮的懸浮體。然后將溫度升至280-360°C，典型地達(dá)到300-340°C的溫度，并且所述水被除去，例如通過迪安-斯達(dá)克分水器。繼續(xù)加熱和混合，直到所有水被除去，測定收集的水的量以確保完全，并允許所述混合物冷卻。在某些實(shí)施方案中，一些水被在低于280°C的溫度除去，但是完全的反應(yīng)和所有水的脫除最好在280°C以上，例如300-340°C的溫度完成。例如，在合并所有組分之后，可以將所述混合物在約100°C攪拌以得到合適的初始懸浮體，然后將其加熱到中間溫度，例如120和220°C之間的溫度，在該時(shí)間內(nèi)水被除去，然后將所述反應(yīng)混合物加熱到280-360°C，以確保完全的反應(yīng)和水脫除。所述方法的產(chǎn)物和所述方法本身代表了本發(fā)明的實(shí)施方案。盡管上面提到的摩爾比描述了本發(fā)明的各個方面，通過所使用的各組分的物理量即重量更充分地定義本發(fā)明的實(shí)際的方面。因此，用于實(shí)施本發(fā)明的許多實(shí)施方案的通用方法如下，除非另外指明，百分?jǐn)?shù)是基于混合物或組合物的總重量計(jì)的重量百分?jǐn)?shù)2-15%的具有300或更高的■的分散劑，例如烷基苯磺酸，5-40% 的 MgO,8%-30% 的水，1-10%的羧酸，例如乙酸，10-70%的高沸點(diǎn)烴載體，0-60%的具有低于280°C的沸點(diǎn)，例如在約80°C -約210°C范圍內(nèi)的沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑，例如二甲苯或1，3，5-三甲苯，的混合物被在回流條件下攪拌和加熱O. 25-5小時(shí)，典型地O. 5-4小時(shí)，例如1-3小時(shí)，然后加熱到280°C以上，典型地在300和360°C之間，例如300-340°C。將溫度保持在280°C以上，直到所有水被除去，并且允許所得到的混合物冷卻，產(chǎn)生本發(fā)明的分散體。通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的產(chǎn)物包含所述MgO/分散劑產(chǎn)物和高溫?zé)N載體，并且是明亮的和澄清的，具有非常少至無的沉淀物。如果需要，可以通過蒸餾除去所述任選的有機(jī)溶劑。如果需要，也可以除去所述高沸點(diǎn)載體的一部分，在這種情況下減壓蒸餾可以提供優(yōu)勢。在一個實(shí)施方案中，所述高堿性氧化鎂分散體由MgO，烷基化的苯磺酸的混合物(例如包含被14-24個碳原子，例如18-24個碳原子的烷基鏈取代的苯磺酸的混合物)，乙酸，水和任選的芳族溶劑如二甲苯或I，3，5-三甲苯的混合物制備，使用輕天然油，烷基化的苯或烷基化苯的混合物，或α-烯烴低聚物作為載體，例如I-癸烯低聚物的混合物。例如，所述方法可以如下進(jìn)行2-10%，例如3-10%，例如3-7%的分散劑，例如烷基苯磺酸，5-40%，典型地 10-40%，例如 10-25% 的 MgO, 10% -20%，例如 12-20%或 12-18% 的水，1-10%，例如1_7%，例如2-5%的羧酸，例如乙酸，10-40%，例如15-30%的高沸點(diǎn)烴載體，20-60%，例如25-50%，例如30-45%的沸點(diǎn)在約80°C -約210°C范圍內(nèi)的有機(jī)溶齊U，例如二甲苯或1，3，5-三甲苯，被在回流條件下攪拌和加熱O. 25-5小時(shí)，典型地O. 5-3小時(shí)，然后加熱到280°C以上，典型地在300和360°C之間，例如300_340°C。將溫度保持在280°C以上，直到所有水被除去，并且允許所得到的混合物冷卻，產(chǎn)生本發(fā)明的分散體。在另一個實(shí)例中，所述方法如下進(jìn)行2-15%，例如4-10%，例如5_10%的具有300或更高的■的分散劑，例如烷基苯
磺酸，10-40%，例如 10-35%，例如 15-30% 的 MgO,8% -30%，例如 10-20%或 12-18%的水，1-10%，例如1_5%，例如1-4%的羧酸，例如乙酸，10-70%，例如30-60%，例如40-55%的高沸點(diǎn)烴載體，0-30%，例如0-10%，例如5-10%的具有低于280°C的沸點(diǎn)，例如在約80°C -約210°C范圍內(nèi)的沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑，例如二甲苯或1，3，5-三甲苯，被在回流條件下攪拌和加熱O. 25-5小時(shí)，典型地O. 5-4小時(shí)，例如1-3小時(shí)，然后加熱到280°C以上，典型地在300和360°C之間，例如300-340°C。將溫度保持在280°C以上，直到所有水被除去和所述有機(jī)溶劑被蒸餾掉，并且允許所得到的混合物冷卻，產(chǎn)生本發(fā)明的分散體。通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的產(chǎn)物包含所述MgO/分散劑產(chǎn)物和高溫?zé)N載體，并且是明亮的和澄清的，具有非常少至無的沉淀物。所述反應(yīng)組分不必同時(shí)加入到反應(yīng)器中。例如，在一個實(shí)施方案中，首先將所述MgO在混合下加入到所述載體和任選的溶劑中，接著添加分散劑和水，最后添加所述羧酸?？梢杂谐^兩個加熱階段，例如在一個實(shí)施方案中，所述組分被在50-150°C的溫度混合
1-3小時(shí)，然后溫度被升高，例如升至高于150°C，例如155-220°C的溫度，同時(shí)除去過量水和溶劑，然后在所述過量水和溶劑被除去后，將所述反應(yīng)加熱到超過280°C，典型地在300和360°C之間的溫度，和保持，直到所有的水被除去。此時(shí)過量的載體也可以被除去，但是通過使用例如液體/液體萃取器或迪安-斯達(dá)克裝置，與所述水一起蒸餾的載體的大部分被返回到所述反應(yīng)容器。對于生產(chǎn)在高沸點(diǎn)烴載體中的、其中Wt %鎂大于14%的MgO分散體，例如其中 鎂為20%或更高的分散體來說，本發(fā)明是非常有價(jià)值的。在一個具體的實(shí)施方案中，包含20-40%鎂的MgO分散體被制備，例如含有約30-35%鎂的那些。所述高堿性含鎂分散體可以被用作燃料、潤滑油、抗腐蝕漆中的添加劑和用作含有類似材料的任何復(fù)配物中的一部分。例如，所述分散體被用作石油基潤滑劑和燃料中的添加劑。典型的用途和劑量水平可見于上面引用的現(xiàn)有技術(shù)，沒有在前面引用過的另外的添加劑現(xiàn)有技術(shù)如美國專利4，094，801 (其通過引用全部結(jié)合在本文中)，標(biāo)準(zhǔn)教科書和其它商業(yè)文獻(xiàn)。例如，當(dāng)用作潤滑劑添加劑時(shí)，本發(fā)明方法的產(chǎn)物被以1-40重量％，例如1-20重量％，和典型地至少2重量％或5重量％的量添加，基于最終組合物中存在的鎂的量計(jì)。典型地更小的量被添加到燃料中，例如按重量小于2%和典型地小于1%，例如
1-2，OOOppm，經(jīng)常地1-1，OOOppm或Ι-lOOppm，基于最終組合物中存在的鎂的量計(jì)。當(dāng)是燃料、潤滑油或其它商業(yè)組合物的一部分時(shí)，通常加入到燃料或潤滑劑中的其它標(biāo)準(zhǔn)添加劑顯而易見地將存在。一旦所述分散體被制備，如果需要本發(fā)明的產(chǎn)物可以被進(jìn)一步加工，或者另外的材料如共添加劑(例如其它分散劑、緩沖劑等)，溶劑，油等可以被添加?！?br> 實(shí)施例實(shí)施例I向500mL三口圓底燒瓶中加入29. 3克MgO (98% )，12. O克烷基化的苯磺酸分散齊[J，50. O克PA0-4(1-癸烯低聚物的混合物)，100. O克二甲苯，30. O克水，和6. 2克冰乙酸。然后將所述混合物攪拌和加熱回流I小時(shí)，此后將所述混合物進(jìn)一步加熱到350°C，使用迪安-斯達(dá)克分水器以除去所有的水和使任何被蒸餾掉的油返回。將所得到的產(chǎn)物冷卻到室溫，它是明亮的和澄清的，具有非常少的沉淀物，收率約99%，按照所得到的重量和理論重量計(jì)算。Mg%為約18重量％。實(shí)施例2實(shí)施例I的程序被重復(fù)，使用不同的烷基化苯磺酸分散劑以得到明亮清澈的分散體，具有非常少的沉淀物，產(chǎn)率約99%，按照所得到的重量和理論重量計(jì)算，并且Mg%為約18重量％。實(shí)施例3向500mL三口圓底燒瓶中加入45. 3克MgO (98% ),16.0克實(shí)施例2的磺酸分散劑，37. O克PA0-4(1-癸烯低聚物的混合物)，100. O克二甲苯，30. O克水，和7. O克冰乙酸。然后將所述混合物攪拌和加熱回流I小時(shí)，此后將所述混合物進(jìn)一步加熱到350°C，使用迪安-斯達(dá)克分水器以除去所有的水并使任何被蒸餾掉的油返回。將所得到的產(chǎn)物冷卻到室溫，其是明亮清澈的，有非常少的沉淀物，產(chǎn)率約99%，按照所得到的重量和理論重量計(jì)酸。Mg%為約26重量％。實(shí)施例4在4psig氮?dú)夥障?混合22000kg Cich13燒基化的苯蒸懼塔底物的混合物和2200kg二甲苯，并且在攪拌下用15分鐘添加8000kg MgO。在攪拌下添加3100kg C6_24烷基化的苯磺酸的混合物以進(jìn)行分散，然后添加5300kg去離子水，接著添加880kg乙酸。將所得到的混合物在充分?jǐn)嚢柘录訜岬?00°C，維持2-3小時(shí)，然后加熱到200°C以除去水和二甲苯。然后將溫度升到330°C并蒸餾，直到再沒有水被收集，同時(shí)將烷基化的苯通過液體/液體萃取器返回到所述反應(yīng)容器。逐漸施加真空至50mmHg,以略微濃縮所述反應(yīng)混合物至33%的Mg 含量，將所述產(chǎn)物冷卻和用#2燃料稀釋至30%的Mg含量，并過濾。
權(quán)利要求
1.在高沸點(diǎn)烴載體中的穩(wěn)定的、自由流動的高堿性氧化鎂分散體，其具有基于所述分散體的總重量計(jì)15-40重量％的鎂含量，通過在回流條件下加熱包含氧化鎂、磺酸或羧酸分散劑、CV5羧酸、水、所述高沸點(diǎn)烴載體和任選的沸點(diǎn)小于280°C的有機(jī)溶劑的混合物，接著加熱至280-360°C的升高的溫度，在該升高的溫度下除去所有的水來制備，其中所述反應(yīng)混合物在加熱之前含有超過8重量％的水。
2.權(quán)利要求I所述的氧化鎂分散體，其中鎂含量為15-35重量％，基于所述組合物的總重量計(jì)。
3.權(quán)利要求2所述的氧化鎂分散體，其通過在回流條件下加熱氧化鎂、磺酸分散劑、CV5羧酸、水、所述高沸點(diǎn)烴載體和任選的沸點(diǎn)小于280°C的有機(jī)溶劑的混合物，接著加熱至280-360°C的升高的溫度來制備，其中所述反應(yīng)混合物在加熱之前含有10重量％或更多的水。
4.權(quán)利要求I所述的氧化鎂分散體，其通過如下方法制備在回流條件下加熱包含以 下組分的混合物O. 25-5小時(shí) 2-15%的具有300或更高的MW的烷基苯磺酸分散劑，5-50% 的 MgO, 8% -30%的水， 1-10%的羧酸， 10-70%的高沸點(diǎn)烴載體，其選自礦物油，烷基化的苯，α -烯烴的低聚物或聚合物，多環(huán)芳族化合物，多環(huán)芳族化合物的烷基化的衍生物和蠟， 0-60%的沸點(diǎn)低于280°C的有機(jī)溶劑， 接著加熱至280-360°C的升高的溫度，直到所有的水被除去。
5.權(quán)利要求4所述的氧化鎂分散體，其通過如下方法制備在回流條件下加熱包含以下組分的混合物 2-10%的所述烷基苯磺酸分散劑，5-45% 的 MgO, 10% -20%的水， 1-10%的所述C^5羧酸， 10-40%的所述高沸點(diǎn)烴， 20-60%的沸點(diǎn)在約80°C -約210°C范圍內(nèi)的烷基化的芳族有機(jī)溶劑， 接著加熱至280-360°C的升高的溫度，直到所有的水被除去。
6.權(quán)利要求5所述的氧化鎂分散體，其具有約20-約40%的鎂含量，通過如下方法制備在回流條件下加熱包含以下組分的混合物 3-10%的所述烷基苯磺酸，10-40% 的 MgO, 12% -20%的水， 1-7%的所述CV5羧酸， 15-30%的所述高沸點(diǎn)烴載體， 25-50%的所述烷基化的芳族有機(jī)溶劑， 接著加熱至280-360°C的升高的溫度，直到所有的水被除去。
7.權(quán)利要求4所述的氧化鎂分散體，其通過如下方法制備在回流條件下加熱包含以下組分的混合物 4-10%的所述烷基苯磺酸，10-35% 的 MgO,10-20% 的水， 1-5%的所述CV5羧酸， 30-60%的所述高沸點(diǎn)烴載體， 0-10%的沸點(diǎn)在約80°C-約210°C范圍內(nèi)的烷基化的芳族有機(jī)溶劑， 接著加熱至280-360°C的升高的溫度，直到所有的水被除去。
8.權(quán)利要求7所述的氧化鎂分散體，其具有約20-約40%的鎂含量，通過如下方法制備在回流條件下加熱包含以下組分的混合物 5-10%的所述烷基苯磺酸，15-30% 的 MgO, 12-18% 的水， 1-4%的所述CV5羧酸， 40-55%的所述高沸點(diǎn)烴載體， 5-10%的所述烷基化的芳族有機(jī)溶劑， 接著加熱至280-360°C的升高的溫度，直到所有的水被除去。
9.權(quán)利要求I所述的氧化鎂分散體，其中在回流條件下加熱之后，將所述反應(yīng)混合物在150和250°C之間的溫度下加熱，同時(shí)除去過量水和溶劑，和然后加熱到280-360°C并保持，直到所有的水被除去。
10.權(quán)利要求I所述的氧化鎂分散體，其通過在回流條件下加熱包含氧化鎂、烷基化的苯磺酸分散劑、乙酸、水、所述高沸點(diǎn)烴載體和任選的沸點(diǎn)小于280°c的烷基化苯溶劑的混合物，接著加熱至280-360°C的升高的溫度，在該升高的溫度下除去所有的水來制備。
11.權(quán)利要求4所述的氧化鎂分散體，其通過在回流條件下加熱包含氧化鎂、烷基化的苯磺酸分散劑、乙酸CV5、水、所述高沸點(diǎn)烴載體和任選的沸點(diǎn)小于280°C的烷基化苯溶劑的混合物，接著加熱至280-360°C的升高的溫度，在該升高的溫度下除去所有的水來制備。
12.用于制備具有基于分散體的總重量計(jì)15-40重量％的鎂含量的、在高沸點(diǎn)烴載體中的、穩(wěn)定的、自由流動的高堿性氧化鎂分散體的方法，該方法包括在回流條件下加熱氧化鎂、磺酸或羧酸分散劑、CV5羧酸、水、所述烴載體和任選的沸點(diǎn)低于280°C的有機(jī)溶劑的混合物，接著加熱至280-360°C的升高的溫度，在該升高的溫度下除去所有的水，其中所述反應(yīng)混合物在加熱之前含有超過8重量％的水。
13.權(quán)利要求12所述的方法，該方法包括在回流條件下加熱氧化鎂、磺酸分散劑、C1^5羧酸、水、所述高沸點(diǎn)烴載體和任選的沸點(diǎn)低于280 V的有機(jī)溶劑的混合物，接著加熱至280-360°C的升高的溫度，其中所述反應(yīng)混合物在加熱之前含有10重量％或更多的水。
14.權(quán)利要求12所述的方法，該方法包括在回流條件下加熱包含以下組分的混合物O. 25-5 小時(shí) 2-15%的具有300或更高的MW的烷基苯磺酸分散劑，5-50% 的 MgO,8-30%的水， 1-10%的羧酸， 10-70%的高沸點(diǎn)烴載體，其選自礦物油，烷基化的苯，α -烯烴的低聚物或聚合物，多環(huán)芳族化合物，多環(huán)芳族化合物的烷基化衍生物和蠟， 0-60%的沸點(diǎn)低于280°C的有機(jī)溶劑， 接著加熱至280-360°C的升高的溫度，直到所有的水被除去。
15.權(quán)利要求14所述的方法，其用于制備具有約20-約40%的鎂含量的MgO分散體，該方法包括在回流條件下加熱包含以下組分的混合物 3-10%的所述烷基苯磺酸，10-40% 的 MgO, 12-20% 的水， 1-7%的所述CV5羧酸， 15-30%的所述高沸點(diǎn)烴載體， 25-50%的具有在約80°C -約210°C范圍內(nèi)的沸點(diǎn)的烷基化芳族有機(jī)溶劑， 接著加熱至280-360°C的升高的溫度，直到所有的水被除去。
16.權(quán)利要求14所述的方法，其用于制備具有約20-約40%的鎂含量的MgO分散體，該方法包括在回流條件下加熱包含以下組分的混合物 5-10%的所述烷基苯磺酸，15-30% 的 MgO, 12% -20%的水， 1-4%的所述CV5羧酸， 40-60%的所述高沸點(diǎn)烴載體， 5-10%的具有在約80°C -約210°C范圍內(nèi)的沸點(diǎn)的烷基化芳族有機(jī)溶劑， 接著加熱至280-360°C的升高的溫度，直到所有的水被除去。
17.權(quán)利要求14所述的方法，其中在回流條件下加熱之后，將所述反應(yīng)混合物在150和250°C之間的溫度下加熱，同時(shí)除去過量的水和溶劑，然后加熱到280-360°C并保持，直到所有的水被除去。
18.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述Cu羧酸是乙酸。
19.包含權(quán)利要求I所述的氧化鎂分散體的潤滑劑或燃料組合物。
20.權(quán)利要求19所述的組合物，其中所述潤滑劑或燃料是石油基的。
全文摘要
通過加熱MgO、選擇的分散劑、低MW羧酸、水和高沸點(diǎn)烴和有機(jī)稀釋劑的組合的混合物至280-360℃，其中水超過所述反應(yīng)混合物的8％，典型地超過10％，可重現(xiàn)地制備了具有高鎂含量和可接受地低的粘度的高堿性MgO分散體而無凝膠形成。不需要另外的增溶或分散劑，促進(jìn)劑或反應(yīng)物如二氧化碳、胺、醇等來得到所述希望的分散體。組合物如含有所述高堿性鎂分散體作為添加劑的潤滑油和燃料也被公開。
文檔編號C10N10/04GK102959062SQ201180029957
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者馬清高, C·A·米格多爾, K·A·施呂浦, J-L·迪夫拉維奧, R·J·繆爾 申請人:科聚亞公司