[发明专利]与烃流体相容的微粉化聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及可用于燃料和润滑剂的某些微粉化聚合物的制备、以及通过这种方法制备的微粉化聚合物。

背景技术

发达国家的发动机制造一直受到在市场环境中提高燃料经济性和车辆性能的挑战。原始的机车设备制造商正迫于压力来满足和超过Environmental Protection Agency's Corporate Average Fuel Economy(CAFE)要求以及减少车辆燃料消耗，而这反过来将减少对进口油的依赖。CAFE为销售加权平均燃料经济性，以对于任何给定车型年制造用于在美国销售的车辆毛重定额(GVWR)为8,500lb或更小的客车或轻型卡车的制造商车队的每加仑英里数(mpg)表示。燃料经济性定义为按Environmental Protection Agency(EPA)规定的测试和评价方案测量的汽车消耗每加仑汽油(或等量其它燃料)行驶的平均里程。另外重要的是要确保车辆中应用的所述燃料或润滑剂中包含的任何化合物均与燃料和基油相容，从而燃料和润滑剂对车辆起作用，而不会对其操作性或性能有负面影响。

例如，现代发动机润滑油是复杂的高度工程化的混合物，其中高达20％可能为特种添加剂以提高其特性如粘度和稳定性及减少淤渣生成和发动机磨损。多年来一直应用用于高性能油的耐磨剂如二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)，它通过在发动机部件上形成减小磨损的保护性多磷酸盐膜来起作用。这种膜被称作耐磨膜(如多磷酸盐、磷酸锌、硫化锌和硫化铁)，在发动机操作时被磨掉。

发明内容

按照某些方面，在本发明的一个实施方案中提供了制备适用于烃流体如燃料和润滑剂的微粉化聚合物的方法，所述方法包括：(a)在极性溶剂中在聚合物与溶剂的比为1:1至1:10下提供数均分子量为1000-200,000的水溶性固体有机聚合物，以提供含聚合物的溶液；和(b)使所述聚合物经受分子分割以产生粒度分布小于30微米的微粉化聚合物。

在另一个实施方案中，本发明提供了按这种方法制备的微粉化聚合物，特别是可用作燃料组分和润滑剂组分的粒度分布小于30微米的微粉化甲基纤维素、微粉化N-乙烯基吡咯烷酮和微粉化聚(丙烯酸)。

还提供了包含这种微粉化聚合物的烃流体。

附图说明

图1-该附图给出了制备与燃料相容的微粉化聚合物的喷雾干燥法的示意性实施方案。

图2-该附图给出了制备与燃料相容的微粉化聚合物的超声处理法的示意性实施方案。

图3-该附图给出了在甲苯中商业甲基纤维素和微粉化甲纤维素的颗粒计数结果。

具体实施方式

我们已经发现，通过使某些固体水溶性聚合物进行分子分割，可获得可在烃流体如燃料和润滑剂中容易分散的微粉化聚合物。

工业固体水溶性聚合物通常具有36微米或更大的平均粒度分布。固体水溶性聚合物可商购于Dow Chemical Company、Polysciences,Inc.和Sigma-Aldrich Co.LLC等。已经发现微粉化水溶性固体有机聚合物如甲基纤维素至小于30微米、优选小于25微米、更优选小于20微米、最优选小于15微米的Sauter平均粒度时，微粉化甲基纤维素提供的聚合物可分散于烃流体如润滑剂和燃料中。通常，微粉化聚合物具有0.1-30微米、优选0.5-25微米的粒度分布。

粒度分布在这里由Sauter平均粒度给出。Sauter平均粒度是单位表面积平均粒度的度量。Sauter平均粒度(也称作D₃₂)可以由颗粒的表面积(A_p)和体积(V_p)按下式计算：

D₃₂＝6*(V_p/A_p)

合适的水溶性固体有机聚合物通常具有至少1000、优选至少1500、更优选至少2000至至多200,000、更优选至多150,000的数均分子量。在一些实施方案中，取决于用途和/或具体的聚合物，更小平均分子量的聚合物可能是优选的，如数均分子量的上限为50,000或更小、30,000或更小、25,000或更小、甚至20,000或更小，和数均分子量的下限可以为1000或更大、1500或更大、或2000或更大。水溶性固体有机聚合物的例子包括例如甲基纤维素、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和聚(丙烯酸)。

水溶性定义为亲水/亲脂平衡(HLB)大于或等于7。HLB通过按下式计算分子不同部分的值确定：

HLB＝20*M_h/M