[发明专利]汽油抗爆剂

说明书

本发明涉及一种汽油抗爆剂。

汽油抗爆剂是汽车工业中的重要化工产品。抗爆剂通过自身在气缸燃烧过程中分解，将产生剧裂氧化反应的过氧化物自由基去掉，使爆炸反应减缓或中止，减轻或消除爆震，提高汽油的辛烷值。以前，世界上普遍使用的抗爆剂是四乙基铅，由于四乙基铅对环境有较强的污染，并会使排气管的三元催化剂中毒失效，八十年代末已被禁止使用。随后，在中国及某些国家和地区，又相继出现和使用过二茂铁(二聚环戊二烯铁)、五碳基铁、甲基环戊二烯基三羰基锰(Methyl Cyclopentadienyl manganese tri-carbonyl，即MMT)。但这些抗爆剂仍然存在着一些副作用，如有机铁(二茂铁等)会增加发动机磨损；有机锰(三羰基锰等)的主要危害在于影响汽车排气管中催化剂的作用，甚至使催化剂中毒失效；同时金属抗爆剂还使汽油喷入气缸时的电脑喷雾技术的喷头堵塞问题加剧，而且其在气缸中燃烧的产物使排汽阀门磨损加大，并且其燃烧的金属氧化物排入大气也造成污染。所以二茂铁和三羰基锰在未正式投入使用前就被禁用了。

七、八十年代以来，研究开发投产了高辛烷值汽油组分甲基叔丁基醚(MTBE)，现已被大量使用。目前，炼油厂提高汽油辛烷值的方法只有两种，一种是用催化重整或烷基化等工艺方法，另一种就是添加甲基叔丁基醚组分。但是甲基叔丁基醚并非抗爆剂，只是依靠其自身的高辛烷值(RON＝95-98)提高基础汽油的调合辛烷值成为达标汽油。因此其加入量较大，一般为5-20％。同时，由于甲基叔丁基醚具有较强的水溶性，在生产制造和使用过程中，不可避免地有不少甲基叔丁基醚或含有甲基叔丁基醚的汽油流失而溶入雨水，或渗入到地下水中。造成的污染己愈来愈烈，威胁人类和其他生物的健康。因此，人们己开始考虑放弃和禁用甲基叔丁基醚作为汽油的添加剂，如美国有的州己立法，禁止在汽油中使用甲基叔丁基醚，并已决定于2004年全国停止使用。

本发明的目的是提供一种非金属无污染的汽油抗爆剂。

本发明的汽油抗爆剂，它的活性成分为羧酸芳香酯或芳胺或者它们的混合物；其中，所述羧酸芳香酯的羧酸为C₁-C₄的羧酸，酯基是由烷基、烷氧基、苯酚或苯胺生成的酯，芳胺是由C₁-C₃烷基取代的苯胺。

为了增强抗爆剂的抗氧化性，并防止胶质形成，所述抗爆剂中还加有10-30ppm的酚类。所述酚类优选的是2，6-二叔丁基对甲酚或对苯二酚或者它们的混合物。当加入的是2，6-二叔丁基对甲酚和对苯二酚的混合物时，它们二者的比例含量可根据原料的成本及其它因素进行调整，对抗爆剂的性质没有影响。

为了达到清洁汽缸、清除汽缸内碳的附着积存，所述抗爆剂中还加有50-100ppm的胺盐。所述胺盐优选的是N，N’-双聚异丁烯基-丁二酰亚胺或N，N-二甲基-N’-聚异丁烯基丙烯二胺或它们的混合物。

当抗爆剂是羧酸芳香酯和芳胺的混合物时，它们的体积百分比为：

羧酸芳香酯       40-60％

芳胺             60-40％

本发明羧酸芳香酯的羧酸为C₁-C₄的羧酸，主要包括甲酸、乙酸、丙酸、和低分子二元酸等，酯基是由烷基、烷氧基、苯酚或苯胺生成的酯。其中优选的化合物是N，N-二甲酸-偶氮苯胺酯、甲酸-2，4-二甲氧基苯基酯、甲酸-4-甲氧基苯基酯或草酸-二(4-甲基苯基)酯；芳胺是由C₁-C₃烷基取代的苯胺，主要是甲基、乙基取代的苯胺，取代位置可以在苯环上，也可以在氨基上。其中优选的化合物为N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N-丙基苯胺、4，N-二甲基苯胺或N，N-二甲基苯胺。

本发明抗爆剂依靠其强的抗爆震性能提高辛烷值。它的抗爆性是依靠其在气缸内高温下分解时的活性基团与爆震反应的自由基——裂变反应的链产生迅速的化学反应，从而消除了其强烈的活性，生成稳定的化合物，使爆震裂变反应终止。如果不加入抗爆剂，汽油燃烧时就会发生强烈的爆震，拿汽油中大量存在的组分之一正构烷烃来说，它的抗爆震性能最差，如果没有抗爆剂，它在气缸中的爆震反应——自由基型链氧化反应历程如下：

烷烃    激发态氧    过氧化物    自由基    自由基