состав пропеллента

Формула изобретения

Состав пропеллента, включающий хлорфторуглеводороды, отличающийся тем, что содержит смесь фтордихлорметана (хладона 21) и дифторхлорметана (хладона 22) в соотношении 80-70: 20-30 мас. % соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства пропеллентов и композиций на их основе. Пропелленты (Propellants) - вещества, которые могут использоваться для приведения в движение (или переноса) других, активных действующих веществ (АДВ). В аэрозольных упаковках используются, как правило, газообразные пропелленты в сжатом виде. В качестве активных действующих веществ могут быть косметические, фармацевтические препараты или составы, используемые в бытовых или гигиенических целях, лаки, краски и т.п. Для применения аэрозолей в пищевых продуктах обычно используются такие пропелленты, как оксид азота или диоксид углерода, в аэрозолях непищевых продуктов, таких как косметические препараты, инсектициды и т.п. до недавнего времени часто использовались фторированные углеводороды, обычно фреон 11 и фреон 12, или их смеси. Фторированные углеводороды и углеводороды в различных источниках называются фреонами, или рефрижерантами, или хладонами.

Поскольку существует гипотеза об их разрушающем воздействии на озоновый слой атмосферы, использование этих веществ было запрещено Монреальским Протоколом.

Установлено также, что водородсодержащие фтороуглероды и хлорофтороуглероды не разрушают, или практически не разрушают стратосферный озон. Однако при подборе веществ для использования их в качестве пропеллентов учитывается ряд необходимых требований.

Они должны быть не токсичны, не пожароопасны, иметь определенную температуру кипения, обладать необходимой растворяющей способностью активных ингредиентов, химически инертны к активному действующему веществу, обладать определенным давлением пара, обеспечивая постоянную концентрацию активных ингредиентов. Фреоны не должны также воздействовать на материал упаковки (контейнера), его прокладку или разбрызгивающее устройство.

Кроме перечисленных выше качеств, эти вещества должны быть коммерчески доступны.

Растворяющая способность пропеллентов - это их способность образовывать гомогенную жидкую фазу с другими компонентами аэрозольных составов, т.е. быть для них растворителями.

Растворяющая способность некоторых фреонов в порядке ее возрастания (выраженная в относительных бутаноловых значениях Каури), представлена ниже [Paul A. Sanders в "Principles of Aerosol Technology," Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1970, страница 93]:

Фреон 21 (CHCl₂F) - 102;

Фреон 11 (CCl₃F) - 60;

Фреон 113 (CCl₂F-CClF₂) - 31;

Фреон 22 (CHClF₂) - 25;

Фреон 142b (CH₃-CClF₂) - 20;

Фреон 12 (CCl₂F₂) - 18;

Фреон 114 (CClF₂-CClF₂) - 12;

Фреон 152а (CH₃CHF₂) - 11;

Фреоны, являющиеся более сильными растворителями - в основном те, которые при равном числе атомов углерода и водорода имеют больше атомов хлора.

Для обеспечения качественного распыления аэрозольной струи и сохранения целостности аэрозольного баллона избыточное давление паров пропеллента при 20^oС должно быть не ниже 0,2 МПа, а при температуре 50^oС - не более 75% допустимого внутреннего давления, не вызывающего остаточной деформации баллона.

В зависимости от избыточного давления паров при 20^oС пропелленты делятся на основные (давление не ниже 0,2 МПа) и вспомогательные. Для получения требуемого давления обычно используют смесь основного и вспомогательного пропеллентов. В составах на основе фтороуглеродов основным пропеллентом является хладон 12, вспомогательным - хладон 11, причем в основном используется смесь хладона 11 и хладона 12 в соотношении 1:1 (марка А) или 3:7 (марка В) [ТУ 6-02-1142-78. Смесь хладонов 12 и 11, стр. 62].

На избыточное давление паров пропеллента в аэрозольных упаковках влияет также и продукт (активное действующее вещество без пропеллента).

Известен [патент РФ 2122852, кл. А 61 К 9/12, oп. 10.12.98, Бюл. 34] состав аэрозоля, находящийся под давлением, который содержит сжиженный гидрофтороалкан, например, хладон 134-а (СF₃ CFH₂), 153а (СН₃СНF₂) и хладон 227 (СF₃ CHF СFН₃)-гептафторпропилен. Для создания определенного давления пара используются смеси указанных гидрофтороалканов. Для обеспечения необходимой растворимости активных веществ в композицию добавляются спирты, например этанол или изопропанол.

Добавление органических растворителей, таких как спирты, понижает давление паров пропеллента.

Известны [патент США 4174295, кл. НКИ США 516/8, з. 9 августа 1977 г., оп. 13 ноября 1979 г.] композиции аэрозольных пропеллентов, в которых применяются хлорофтороуглероды, например хладоны (фреоны) 21 и 22. Данное изобретение касается пропеллентных композиций для аэрозолей, состоящих из смеси хлорфторуглерода или фторуглерода (А), содержащего водород и выбранного из группы, включающей CH₂F₂, и СF₃-СН₃ с хлорофтороуглеродом или фтороуглеродом (В), содержащим водород и выбранным из группы, состоящей из CH₂ClF, CClF₂-CHClF, и т.п. В дополнение к пропелленту А и пропелленту В может быть включен углеводородный пропеллент. Предпочтительным воплощением данного изобретения является следующий состав: (А) - от 5 до 95% весовых, (В) - от 5 до 95% весовых, (С) - до 50% весовых. В состав всех многих из приведенных в описании композиций входит хладон 22 в сочетании с более высокомолекулярным агентом. В описании этого изобретения указывается, что бинарные композиции (А+В) являются очень сильными растворителями, более сильными, чем смеси хладонов 11 и 12.

Однако это их свойство может вызвать нежелательные последствия, в частности, эти смеси могут растворять материал прокладки и клапанов аэрозольных баллонов.

Основной целью изобретения является разработка состава пропеллента, который способен заменить применявшиеся до сих пор составы на основе хладонов 11 и 12, без существенной модернизации емкостей для их хранения или упаковки - в частности, баллонов и контейнеров для аэрозольных препаратов или веществ.

Кроме того, целью данного изобретения является разработка состава пропеллента, удовлетворяющего требованиям, перечисленным выше, и коммерчески доступного.

Сущность изобретения состоит в том, что разработан состав, включающий хлорфторуглеводороды, который содержит смесь фтордихлорметана CHCl₂F (хладона 21) и дифторхлорметана CHClF₂ (хладона 22) в соотношении 80-70: 20-30 мас.%, соответственно.

Этот состав по основным параметрам практически идентичен пропеллентам на основе хладонов 11 и 12 (базовые пропелленты), а по некоторым показателям их превосходит.

На основе проведенных исследований установлено, что фтордихлорметан, СНСl₂F (хладон 21), подобно хладону 11, имеет низкое давление паров и по принятой классификации может быть отнесен к вспомогательным пропеллентам.

Дифторхлорметан, CHClF₂ (хладон 22) характеризуется более высоким давлением насыщенных паров, и может использоваться как основной пропеллент.

Разработанный состав удовлетворяет требованиям к пропеллентам по растворяющей способности, давлению пара, инертности к активным ингредиентам. Он не токсичен и коммерчески доступен. Используемые в нем хладоны относятся к переходным, т. е. , их использование разрешено до некоторого определенного периода.

Были проведены исследования основных показателей смесей заявляемого состава, по которым можно судить о возможности замены старых смесей пропеллентов на основе хладонов 11 и 12 на новые. Эти показатели приведены в таблицах 1-3. Проведены также испытания аэрозольных упаковок с активными действующими веществами, и установлено, что предлагаемые составы удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к соответствующим пропеллентам. Результаты испытаний приведены в таблице 4.

Характеристики определены в температурном диапазоне от минус 20^oС до плюс 60^oС. Анализ полученных данных, приведенных в таблицах, показывает, что смеси хладонов 21 (фтордихлорметана) и 22 (дифторхлорметана) в заявляемом соотношении в указанных пределах совпадают со смесями хладонов 11 и 12 по основным показателям - давлению насыщенных паров, плотности и поверхностному натяжению в диапазоне от -20 до +60^oС и таким образом, могут их заменить без существенных изменений конструкции аэрозольных баллонов.

Выбраны типы резин, стойких в среде указанных смесей хладонов 21 и 22. Наиболее стойкими являются резины марок 51-2107 и 51-2112.