композиции, содержащие фторзамещенные олефины, и их применение

Формула изобретения

1. Способ замены существующего жидкого теплоносителя, содержащегося в системе теплопередачи, имеющей температуру испарителя от 35,5°F до 50°F и температуру конденсатора от 80°F до 120°F, включающий удаление по крайней мере части существующего жидкого теплоносителя из системы, при этом существующий жидкий теплоноситель выбран из группы, состоящей из HFC, HCFC, CFC и их комбинации; и ввод в систему замещающей композиции теплоносителя, содержащей 1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (HFCO-1233zd).

2. Способ по п.1, в котором замещающая композиция теплоносителя имеет теплопроводность не меньше, чем теплопроводность существующего теплоносителя.

3. Способ по п.1, в котором замещающая композиция теплоносителя имеет GWP не больше, чем около 1000.

4. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает HFC-134a.

5. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает HCFC-22.

6. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает R-404A.

7. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает R-407C.

8. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает HFC-134.

9. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает HFC-134a.

10. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает HFC-125.

11. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает HFC-32.

12. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает R-410A.

13. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает R-507A.

14. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает R-407A.

15. Способ по п.1, в котором существующая композиция теплоносителя включает R-407D.

16. Способ по п.1, в котором существующая система теплопередачи включает электрический холодильник.

17. Способ по п.1, в котором существующая система теплопередачи представляет собой холодильную систему, включающую по крайней мере один центробежный компрессор.

18. Способ по п.1, в котором существующая система теплопередачи представляет собой систему охлаждения транспортных средств.

19. Способ по п.1, в котором стадия замены не связана ни с каким существенным изменением существующей системы теплопередачи.

20. Способ по п.1, в котором стадия замены не связана ни с каким существенным реконструированием существующей системы теплопередачи.

21. Способ по п.20, в котором производительность системы после замены составляет по крайней мере приблизительно 70% от производительности системы до замены.

22. Способ по п.20, в котором производительность системы после замены составляет по крайней мере приблизительно 85% от производительности системы до замены.

23. Способ по п.20, в котором производительность системы после замены составляет по крайней мере приблизительно 90% от производительности системы до замены.

24. Способ по п.20, в котором давление всасывания и/или давление нагнетания системы после замены составляет по крайней мере приблизительно 90% от давления всасывания и/или давления нагнетания соответственно до замены.

25. Способ по п.20, в котором массовый расход системы после замены составляет по крайней мере приблизительно 80% от массового расхода системы до замены.

26. Способ по п.1, в котором существующая система теплопередачи представляет собой систему со средними условиями охлаждения.

27. Способ по п.1, в котором существующая система теплопередачи представляет собой систему холодильник/морозильник.

28. Способ по п.1, в котором существующая система теплопередачи представляет собой систему автомобильного кондиционера.

29. Способ по п.1, в котором существующая система теплопередачи представляет собой систему холодильника.

30. Способ по п.1, включающий добавление к 1,1,1-трифтор-3-хлорпропену по меньшей мере одного фторалкена Формулы II:



где каждый R независимо представляет собой Cl, F, Вr, I или Н,

R¹ представляет собой (CR ₂)_nY,

Y представляет собой CRF₂ ,

и n означает 0 или 1.

31. Способ по п.30, в котором Y представляет собой CF₃.

32. Способ по п.30, в котором по крайней мере один R на ненасыщенном концевом атоме углерода представляет собой Н.

33. Способ по п.30, в котором n означает 0.

34. Способ по п.32, в котором n означает 0.

35. Способ по п.30, в котором Y представляет собой CF ₃, и n означает 0.

36. Способ по п.30, в котором по крайней мере один фторалкен включает по крайней мере один тетрафторпропен (HFO-1234).

37. Способ по п.36, в котором по крайней мере один тетрафторпропен представляет собой HFO-1234ze.

38. Способ по п.36, в котором по крайней мере один тетрафторпропен содержит транcHFO-1234ze.

39. Способ по п.36, в котором по крайней мере один тетрафторпропен представляет собой HFO-1234yf.

40. Способ по п.36, в котором по крайней мере один тетрафторпропен состоит по существу из трансHFO-1234ze.

41. Способ по п.36, в котором по крайней мере один тетрафторпропен состоит по существу из HFO-1234yf.

42. Способ по п.1, в котором 1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (HFCO-1233zd) содержит транс-1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (трансHFCO-1233zd).

43. Способ по п.1, в котором 1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (HFCO-1233zd) содержит цис-1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (цисHFCO-1233zd).

44. Способ по п.1, в котором 1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (HFCO-1233zd) содержит транс-1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (трансHFCO-1233zd) и цис-1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (цисHFCO-1233zd).

45. Способ по п.1, в котором 1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (HFCO-1233zd) содержится в замещающей композиции теплоносителя в количестве от около 20% до около 80% по весу.

46. Способ по п.1, в котором 1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (HFCO-1233zd) содержится в замещающей композиции теплоносителя в количестве от около 40% до около 60% по весу.

47. Способ по п.1, в котором замещающая композиция теплоносителя состоит по существу из 1,1,1-трифтор-3-хлорпропена (HFCO-1233zd).

48. Способ по п.1, в котором 1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (HFCO-1233zd) состоит по существу из транс-1,1,1-трифтор-3-хлорпропена (трансHFCO-1233zd) и цис-1,1,1-трифтор-3-хлорпропена (цисНРСО-1233zd).

49. Способ по п.48, в котором 1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (HFCO-1233zd) содержит транс-1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (тpaнcHFCO-1233zd) и присутствует в замещающей композиции теплоносителя в количестве от около 5% до около 59% по весу.

50. Способ по п.48, в котором 1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (HFCO-1233zd) присутствует в замещающей композиции теплоносителя в количестве от около 5% до около 95% по весу.

51. Способ по п.1, в котором замещающая композиция теплоносителя дополнительно содержит компонент, выбранный из группы, состоящей из трихлорфторметана (CFC-11), дихлордифторметана (CFC-12), дифторметана (HFC-32), пентафторэтана (HFC-125), 1,1,2,2-тетрафторэтана (HFC-134), 1,1,1,2-тетрафторэтана (HFC-134a), дифторэтана (HFC-152a), 1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропана (HFC-227ea), 1,1,1,3,3,3-гексафторпропана (HFC-236fa), 1,1,1,3,3-пентафторпропана (HFC-245fa), 1,1,1,3,3-пентафторбутана (HFC-365mfc), или комбинацию двух и более этих компонентов.

52. Способ по п.51, в котором дополнительный компонент содержится в количестве от около 50% до около 95% по весу от общего количества замещающей композиции теплоносителя.

53. Способ по п.51, в котором дополнительный компонент содержится в количестве от около 60% до около 90% по весу от общего количества замещающей композиции теплоносителя.

54. Способ по п.51, в котором дополнительный компонент содержится в количестве от около 70% до около 90% по весу от общего количества замещающей композиции теплоносителя.

55. Способ по п.1, в котором замещающая композиция теплоносителя дополнительно содержит одно или более соединений, выбранное из группы, состоящей из смазки, стабилизаторов, пассиваторов металлов, ингибиторов коррозии и ингибиторов воспламеняемости.

56. Способ теплопереноса, включающий подачу жидкого теплоносителя, содержащего транс-1,1,1-трифтор-3-хлорпропен (трансHFCO-1233zd) в охлаждающее устройство и перенос тепла к охлаждаемой жидкости или телу за счет фазового перехода в жидком теплоносителе.

57. Способ по п.56, в котором охлаждающее устройство содержит по меньшей мере один компрессор, по меньшей мере один конденсатор и по меньшей мере один испаритель.

58. Способ по п.57, в котором компрессор представляет собой центробежный компрессор.

59. Способ по п.56, в котором конденсатор работает в температурном режиме от 27°С до 49°С.

60. Способ по п.56, в котором испаритель работает в температурном режиме от 2°С до 10°С.

61. Способ по п.56, в котором композиция теплоносителя имеет Потенциал Глобального Потепления (GWP) не больше, чем около 150.

62. Способ по п.56, в котором композиция теплоносителя дополнительно содержит смазку.

63. Способ по п.62, в котором смазка присутствует в количестве по меньшей мере 30% по весу композиции.

64. Способ по п.62, в котором смазка присутствует в количестве по меньшей мере 5% по весу композиции.

65. Способ по п.62, в котором смазка присутствует в количестве от около 30% до около 50% по весу композиции.

66. Способ по п.62, в котором композиция теплоносителя имеет Потенциал Разрушения Озона (ODP) не более чем около 0,02.

67. Способ по п.62, в котором композиция теплоносителя дополнительно содержит по меньшей мере один агент, улучающий совместимость.

68. Способ по п.66, в котором агент, улучающий совместимость, выбирают из группы, состоящей из пропана, бутана, пентана и их комбинаций.

69. Способ по п.62, в котором композиция теплоносителя дополнительно содержит поверхностно-активное вещество и агент, улучшающий растворимость.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к композициям, способам и системам, пригодным в многочисленных применениях, особенно включая системы теплопередачи, такие как системы охлаждения. В предпочтительных аспектах, настоящее изобретение направлено на композиции хладагентов, которые включают по крайней мере один мультифторированный олефин по настоящему изобретению.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Фторуглеродные основные жидкости нашли широкое использование во многих коммерческих и промышленных применениях, включая как рабочую жидкость в системах, таких как кондиционирование воздуха, теплонасосная установка и системы охлаждения, в виде аэрозольных пропеллентов, в виде пенообразующих агентов, в виде теплоносителя и в виде газообразных диэлектриков. Из-за некоторых экологических проблем, включающих относительно высокие потенциалы глобального потепления, связанные с использованием некоторых из композиций, которые прежде использовались в этих применениях, стало все более и более желательно использовать жидкости, имеющие низкий или даже нулевой потенциал разрушения озонового слоя, такие как гидрофторуглероды ("HFCs"). Таким образом, желательно использование жидкостей, которые не содержат хлорфторуглероды ("CFCs") или гидрохлорфторуглероды ("HCFCs"). Более того, некоторые HFC жидкости могут иметь связанные с этим относительно высокие потенциалы глобального потепления, и поэтому желательно использовать гидрофторуглерод или другие фторированные жидкости, имеющие как низкие потенциалы глобального потепления, так и возможно, поддерживать желательные показатели в используемых свойствах. Кроме того, в некоторых обстоятельствах является желательным использование однокомпонентных жидкостей или азеотропно-подобных смесей, которые по существу не распадаются на фракции при кипении и испарении.

Конкретные фторуглероды были предпочтительным компонентом во многих жидких теплоносителях, таких как хладагенты, в течение многих лет в многочисленных применениях. Например, фторалканы, такие как хлорфторметановые и хлорфторэтановые производные, получили широко распространенное использование в качестве хладагентов в применениях, включая применения при кондиционировании воздуха и в теплонасосной установке, из-за их уникальной комбинации химических и физических свойств. Многие из хладагентов, обычно используемых в паровых компрессионных установках, являются или однокомпонентными жидкостями, или азеотропными смесями.

Как указано выше, в последние годы увеличилось беспокойство относительно возможности нанесения потенциального ущерба атмосфере и климату Земли, и конкретные соединения на основе хлора были идентифицированы как особенно проблематичные в этом отношении. Использование хлорсодержащих композиций (таких, как хлорфторуглероды (CFC s), гидрохлорфторуглероды (HCFs) и т.п.) в качестве рабочей жидкости в системах теплопередачи, таких как системы охлаждения и кондиционирования воздуха, стало невозможным из-за свойств, вызывающих разрушение озонового слоя, проявляющихся у многих из таких соединений. Таким образом, появилась растущая потребность в новых фторуглеродных и гидрофторуглеродных соединениях и композициях, которые являются заманчивыми альтернативами ранее используемым композициям, в этих и других применениях. Например, стало желательным модернизировать хлорсодержащие системы охлаждения, заменяя хлорсодержащие хладагенты на соединения хладагента, не содержащие хлор, которые не будут разрушать озоновый слой, такие как гидрофторуглероды (HFC s). Производство в целом и тепловая индустрия в частности непрерывно ищут новые смеси, основанные на фторуглероде, которые являются альтернативами и рассматриваются экологически более безопасными заменами CFCs и HCFCs. Однако считается важным, по крайней мере, в отношении жидких теплоносителей, что любая потенциальная замена должна также обладать теми же свойствами, присущими многим наиболее широко используемым теплоносителям, такими как превосходные свойства теплопередачи, химическая стабильность, низкая токсичность или отсутствие токсичности, невоспламеняемость и/или совместимость смазочных материалов, среди других.

Было оценено, что совместимость смазочных материалов является особенно важной во многих применениях. Более предпочтительно является очень желательным для жидких хладагентов, чтобы они были совместимыми со смазочным материалом, используемым в компрессорной установке, которая используется в большинстве систем охлаждения. К сожалению, большинство жидких хладагентов, не содержащих хлор, включая HFCs, являются относительно нерастворимыми и/или несмешивающимися в типах смазочных материалов, используемых традиционно с CFCs и HFC s, включая, например, минеральные масла, алкилбензолы или поли(альфа-олефины). Для комбинации жидкий хладагент - смазочный материал, чтобы работать на желательном уровне эффективно в системе компрессионного охлаждения, кондиционирования воздуха и/или теплонасосной установки, смазочный материал должен иметь достаточную растворимость в жидком хладагенте в широком диапазоне рабочих температур. Такая растворимость понижает вязкость смазочного материала и позволяет ему течь более легко по всей системе. При отсутствии такой растворимости, смазочные материалы имеют тенденцию оседать в змеевиках испарителя систем охлаждения, кондиционирования воздуха или теплонасосной установке, также как и в других частях системы, и таким образом снижать ее эффективность.

В отношении эффективности использования, важно заметить, что снижение термодинамических рабочих характеристик хладагента или энергетической эффективности может иметь вторичные воздействия на окружающую среду через увеличенный расход природного топлива, являющийся результатом увеличенного потребления электрической энергии.

Кроме того, как полагают, желательно для CFC рассмотреть эффективную замену хладагента без больших технических изменений в традиционной парокомпрессионной технологии, используемой в настоящее время с CFC хладагентами.

Воспламеняемость является другим важным свойством для многих применений. Таким образом, считается или важным или существенным во многих применениях, включая особенно устройства теплопередачи, использование композиций, которые являются невоспламеняющимися. Таким образом, часто выгодно использовать в таких композициях соединения, которые являются невоспламеняющимися. Как используется в описании настоящей заявки, термин "невоспламеняющийся" относится к соединениям или композициям, которые определены как невоспламеняющиеся, как определено в соответствии с ASTM стандартом Е-681, от 2002 года, который включен в настоящее описание в качестве ссылки. К сожалению, большинство HFC's, которые могли бы иначе быть желательны для используемого в композициях хладагента, не являются невоспламеняющимися. Например, фторалкандифторэтан (HFC-152a) и фторалкен 1,1,1-трифторпропен (HFO-1243zf) каждый являются огнеопасными и поэтому нецелесообразны для использования в многих применениях.

Высшие фторалкены, которые представляют собой фторзамещенные алкены, имеющие по крайней мере, пять атомов углерода, были предложены для использования в качестве хладагентов. U.S. 4,788,352 - Smutny направлен на получение фторированных соединений от C₅ до C ₈, имеющих, по крайней мере, некоторую степень ненасыщенности. Патент Smutny идентифицирует такие высшие олефины, как известные в применении в качестве хладагентов, пестицидов, диэлектрических жидкостей, жидких теплоносителей, растворителей и промежуточных соединений в различных химических реакциях (Смотри колонку 1, строки 11-22).

В то время как фторированные олефины, описанные в Smutny, могут иметь некоторый уровень эффективности в применениях теплопередачи, полагается, что такие соединения могут также иметь некоторые недостатки. Например, некоторые из этих соединений могут быть способными воздействовать на субстанцию, особенно на пластики общего назначения, такие как акриловые смолы и АВС смолы. Кроме того, высшие олефиновые соединения, описанные в Smutny, могут также быть непригодны в некоторых применениях из-за существенного уровня токсичности таких соединений, который может возникать в результате действия пестицида, отмеченного в Smutny. Кроме того, такие соединения могут иметь температуру кипения, которая является слишком высокой, чтобы делать их полезными в качестве хладагента в конкретных применениях.

Бромфторметановые и бромхлорфторметановые производные, особенно бромтрифторметан (Halon 1301) и бромхлордифторметан (Halon 1211), получили широко распространенное использование в качестве средств пожаротушения в закрытых областях, таких как салоны самолета и компьютерные комнаты. Однако использование различных халонов постепенно сокращается из-за их высокого разрушающего действия на озоновый слой. Кроме того, поскольку халоны часто используются в областях, где присутствуют люди, подходящие замены должны также быть безопасны для людей, при концентрациях, необходимых для подавления или прекращения пожара.

Заявители таким образом подошли к оценке потребности в композициях, и особенно композициях теплоносителей, композициях прекращения/подавления пожара, пенообразующих веществах, композициях растворителей, и агентах совместности, которые являются потенциально полезными в многочисленных применениях, включая парокомпрессионную теплонасосную установку и системы охлаждения и способы, обходящие один или большее количество недостатков, отмеченных выше.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Было найдено, что вышеупомянутая потребность и другие потребности могут быть удовлетворены композициями, предпочтительно композициями теплоносителей, включая один или большее количество от С₃ до С₆ фторалкенов и более предпочтительно один или большее количество С₃ , C₄ или C₅ фторалкенов, предпочтительно соединения, имеющие следующую Формулу I:

где X представляет собой С₂, С₃, С₄ или C₅ ненасыщенный, замещенный или незамещенный, радикал, каждый R независимо представляет собой Cl, F, Br, I или Н, и z имеет значение от 1 до 3. В определенных предпочтительных воплощениях, фторалкен по настоящему изобретению имеет по крайней мере четыре (4) галогеновых заместителя, по крайней мере, три из которых представляют собой F и даже более предпочтительно ни один из которых не представляет собой Br. В определенных предпочтительных воплощениях, соединение формулы один содержит соединение и предпочтительно соединение с тремя атомами углерода, в котором каждый неконечный ненасыщенный атом углерода имеет фторный заместитель.

Для воплощений, в которых по крайней мере присутствует один заместитель Br, предпочтительным является то, что соединение не содержит водород. В таких воплощениях также в целом предпочтительным является то, что заместитель Br находится на ненасыщенном атоме углерода, и даже более предпочтительно заместитель Br находится на неконечном ненасыщенном атоме углерода. В одном особенно предпочтительном воплощении в этом классе является CF₃CBr=CF₂, включая все его изомеры.

В определенных воплощениях является очень предпочтительным то, что соединения Формулы I содержат пропены, бутены, пентаны и гексаны, имеющие от 3 до 5 фторных заместителей, с другими заместителями, которые или присутствуют или отсутствуют. В определенных предпочтительных воплощениях, R не представляет собой Br, и предпочтительно ненасыщенный радикал не содержит Br заместители. Среди пропенов, тетрафторпропены (HFO-1234) и фторхлорпропены (такие, как трифтор, монохлорпропены (HFCO-1233) и даже более предпочтительно CF ₃CCl=СН₂ (HFO-1233xf) и CF₃CH=CHCl (HFO-1233zd)) являются особенно предпочтительными в определенных воплощениях.

В определенных воплощениях, пентафторпропены являются предпочтительными, включая особенно те пентафторпропены, в которых имеется водородный заместитель на конечном ненасыщенном атоме углерода, таком как CF₃CF=CFH (HFO-1225yez и/или yz), особенно, так как выявлено, что такие соединения имеют относительно низкий уровень токсичности по сравнению с, по крайней мере, соединением CF₃CH=CF₂ (HFO-1225zc).

Среди бутенов, фторхлорбутены являются особенно предпочтительными в определенных воплощениях.

Термин "HFO-1234", используемый в настоящем описании, относится ко всем тетрафторпропенам. Среди тетрафторпропенов охваченными являются 1,1,1,2-тетрафторпропен (HFO-1234yf) и оба цис- и транс-1,1,1,3-тетрафторпропен (HFO-1234ze). Термин HFO-1234ze, используемый в настоящем описании, в общем относится к 1,1,1,3-тетрафторпропену, в независимости от того, является ли в форме цис- или транс-. Термины "цисНFО-1234ze" и "трансНFО-1234ze" используют в настоящем описании, чтобы описать цис- и трансформы 1,1,1,3-тетрафторпропена соответственно. Термин "HFO-1234ze", следовательно, содержит в рамках объема притязаний цисНFО-1234ze, трансНFО-1234ze и все их комбинации и смеси.

Термин "HFO-1233", используемый в настоящем описании, относится ко всем трифтор,монохлорпропенам. Среди трифтор,монохлорпропенов охваченными являются 1,1,1-трифтор-2-хлорпропен (HFCO-1233хf), оба цис- и транс-1,1,1-трифтор-3-хлорпропена (HFCO-1233zd). Термин HFCO-1233zd, используемый в настоящем описании, в общем относится к 1,1,1-трифтор-3-хлорпропену, в независимости от того, является ли он в форме цис- или транс-. Термины "цисНFСО-1233zd" и "трансНFСО-1233zd" используются в настоящем описании, чтобы описать цис- и трансформы 1,1,1-трифтор-3-хлорпропена соответственно. Термин "HFCO-1233zd", следовательно, содержит в рамках объема притязаний цисHFCO-1233zd, трансНFСО-1233zd и все их комбинации и смеси.

Термин "HFO-1225", используемый в настоящем описании, относится ко всем пентафторпропенам. Среди таких молекул охваченными являются 1,1,1,2,3-пентафторпропен (HFO-1225yez), обе его цис- и трансформы. Термин HFO-1225yez, соответственно используемый в настоящем описании, в общем относится к 1,1,1,2,3-пентафторпропену, в независимости от того, является ли он цис- или трансформой. Термин "HFO-1225yez", следовательно, содержит в рамках объема притязаний цисНFО-1225yez, трансHFO-1225yez и все их комбинации и смеси.

В определенных предпочтительных воплощениях, композиции настоящей заявки содержат комбинацию из двух или большего количества соединений Формулы I. В одном таком предпочтительном воплощении композиция содержит, по крайней мере, одно тетрафторпропеновое и, по крайней мере, одно пентафторпропеновое соединение, предпочтительно каждое соединение присутствует в композиции в количестве от приблизительно 20% по весу до приблизительно 80% по весу, более предпочтительно от приблизительно 30% по весу до приблизительно 70% по весу и даже более предпочтительно от приблизительно 40% по весу до приблизительно 60% по весу. В определенных таких воплощениях, тетрафторпропен содержит, и предпочтительно состоит главным образом из HFO-1234 (более предпочтительно HFO-1234yf) и HFO-1225 (более предпочтительно HFO-1225yez).

Настоящее изобретение обеспечивает также способы и системы, которые используют композиции по настоящему изобретению, включая способы и системы для передачи тепла, для модифицирования существующего оборудования теплопередачи, для замены существующих жидких теплоносителей в существующей системе теплопередачи. В определенных случаях, настоящие композиции могут также быть использованы в связи со вспениванием, сольватацией, извлечением и/или подачей вкусовой добавки или ароматизатора, генерированием аэрозоля, неаэрозольными пропеллентами и как газообразующее вещество.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предпочтительные воплощениия настоящего изобретения относятся к композициям, содержащим, по крайней мере, один фторалкен, включающий от 3 до 6 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 5 атомов углерода и в определенных очень предпочтительных воплощениях три атома углерода и, по крайней мере, одну углерод-углеродную двойную связь. Фторалкеновые соединения по настоящему изобретению иногда упоминаются в настоящем описании с целью удобства как гидрофторолефины или "HFOs", если они содержат, по крайней мере, один атом водорода. Хотя рассмотрено, что HFOs по настоящему изобретению могут содержать две углерод -углеродные двойные связи, такие соединения в настоящее время не рассматриваются как предпочтительные. Для HFOs, которые также содержат, по крайней мере, один атом хлора, обозначение HFCO иногда используют в настоящем описании.

Как упомянуто выше, настоящие композиции содержат одно или большее количество соединений в соответствии с Формулой I. В предпочтительных воплощениях, композиции включают соединения Формулы II, указанной ниже:

где каждый R независимо представляет собой Cl, F, Br, I или Н,

R представляет собой (CR₂)_nY,

Y представляет собой CRF₂

и n имеет значение 0, 1, 2 или 3, предпочтительно 0 или 1, в целом это является предпочтительно, однако, когда Br присутствует в соединении, водород в соединении отсутствует. В определенных воплощениях, Br отсутствует в соединении.

В очень предпочтительных воплощениях, Y представляет собой CF₃, n имеет значение 0 или 1 (более предпочтительно 0) и, по крайней мере, один из оставшихся Rs представляет собой F, и предпочтительно R не представляет собой Br или, когда Br присутствует, водород в соединении отсутствует.

Предполагают, что соединения вышеопределенных Формул I и II в целом являются эффективными и демонстрируют полезность в теплопереносящих композициях в целом и в охлаждающих композициях в частности. Композиции по настоящему изобретению также нашли применение в качестве пенообразующих композиций, улучшающих совместимость агентов, аэрозолей, пропеллентов, ароматизаторов, композиций вкусовых добавок, композиций растворителей и порообразующих композиций. Однако неожиданно и непредвиденно было найдено, что определенные соединения, имеющие структуру в соответствии с Формулами, описанными выше, демонстрируют сильно желаемый низкий уровень токсичности по сравнению с другими такими соединениями. Как может быть легко оценено, настоящее изобретение имеет потенциально огромное преимущество и выгоду для состава не только охлаждающих композиций, но также и любых композиций, которые в других обстоятельствах содержали бы относительно токсичные соединения, соответствующие формулам, описанным выше. В особенности, заявители полагают, что относительно низкий уровень токсичности связан с соединениями Формулы II, предпочтительно где Y представляет собой CF₃, n имеет значение 0 или 1, где, по крайней мере, один R на ненасыщенном конечном атоме углерода представляет собой Н, и, по крайней мере, один из оставшихся Rs представляет собой F или Cl. Полагают также, что все структурные, геометрические и стереоизомеры указанных соединений являются эффективными и полезными из-за низкой токсичности.

В определенных предпочтительных воплощениях соединения по настоящему изобретению содержат один или большее количество включений С₃ или C₄ HFO, предпочтительно С₃ HFO, и предпочтительно соединение в соответствии с Формулой I, в котором Х представляет собой галогензамещенный С₃ алкилен, и z имеет значение 3. В определенных таких воплощениях Х представляет собой фтор- и/или хлорзамещенный С ₃ алкилен, со следующими С₃ алкиленовыми радикалами, предпочтительными в определенных воплощениях:

-СН=CF-СН₃

-CF=СН-СН₃

-CH₂-CF=CH₂

-CH₂-CH=CFH

Такие воплощения, следовательно, содержат следующие предпочтительные соединения: CF₃ -СН=CF-СН₃; CF₃-CF=СН-СН₃; CF ₃-СН₂-CF=СН₂; CF₃-СН ₂-СН=CFH; и комбинации их друг с другом и/или с другими соединениями в соответствии с Формулой I.

В определенных предпочтительных воплощениях, соединение по настоящему изобретению содержит С₃ или C₄ HFCO, предпочтительно С₃ HFCO, и более предпочтительно соединение в соответствии с Формулой II, в котором Y представляет собой CF₃, n имеет значение 0, по крайней мере, один R на ненасыщенном конечном атоме углерода имеет значение Н, и, по крайней мере, один из оставшихся Rs представляет собой Cl. HFCO-1233 представляет собой пример такого предпочтительного соединения.

В наиболее предпочтительных воплощениях, особенно воплощениях, которые содержат соединения с низкой токсичностью, описанные выше, n равно 0. В определенных наиболее предпочтительных воплощениях композиции по настоящему изобретению содержат один или большее количество тетрафторпропенов, включая HFO-1234yf, (цис)HFO-1234ze и (транс)HFO-1234ze с HFO-1234ze, являющимся как правило предпочтительным. Несмотря на то что свойства (цис)HFO-1234ze и (транс)HFO-1234ze отличаются, по крайней мере, в некоторых отношениях, рассмотрено, что каждое из этих соединений является легко адаптируемым для применения, или как само по себе или вместе с другими соединениями, включая их стереоизомер, в связи с каждым из применений, способов и систем, описанных в настоящем описании. Например, (транс)HFO-1234ze может быть предпочтительным для применения в определенных системах из-за его относительно низкой температуры кипения (-19°С), в то время как (цис)HFO-1234ze с температурой кипения +9°С может быть предпочтителен в других применениях. Конечно, является вероятным, что комбинации цис- и трансизомеров будут приемлемыми и/или предпочтительными во многих воплощениях. Соответственно, следует понимать, что термины "HFO-1234ze" и 1,3,3,3-тетрафторпропен оба относятся к стереоизомерам, и применение указанного термина предназначено, чтобы указать, что каждая из цис- и трансформы применима и/или полезна для заявленной цели, если не обозначено иначе.

HFO-1234 соединения представляют собой известные продукты, и они представлены в базах данных Chemical Abstracts. Получение фторпропенов, таких как CF₃CH=СН, каталитическим парофазным фторированием различных насыщенных и ненасыщенных галогенсодержащих С₃ соединений описано в U.S. 2,889,379; 4,798,818 и 4,465,786. ЕР 974,571 раскрывает получение 1,1,1,3-тетрафторпропена путем взаимодействия 1,1,1,3,3-пентафторпропана (HFC-245fa) в паровой фазе с катализатором на основе хрома при повышенной температуре или в жидкой фазе со спиртовым раствором КОН, NaOH, Ca(OH)₂ или Mg(OH)₂. Кроме того, способы получения соединений в соответствии с настоящим изобретением описаны в целом в связи с находящейся на рассмотрении Американской патентной заявкой, озаглавленной "Способ получения фторпропенов", имеющей зарегистрированный реестровый номер (Н0003789 (26267)).

Другими предпочтительными соединениями для применения в соответствии с настоящим изобретением являются пентафторпропены, включая все их изомеры (например, HFO-1225), тетра- и пентафторбутены, включая все их изомеры (например, HFO-1354 и HFO-1345). Конечно, настоящие композиции могут включать комбинации из любых двух или большего количества соединений в пределах объема притязаний изобретения или в пределах любого предпочтительного объема притязаний изобретения.

Настоящие композиции, особенно те, которые содержат HFO-1234 (включая HFO-1234ze и HFO-1234yf), как полагают, обладают свойствами, которые являются выгодными по множеству важных причин. Например, заявители полагают, основываясь, по крайней мере, в части на математическом моделировании, что фторолефины по настоящему изобретению не будут иметь существенного негативного влияния на атмосферу, будучи незначительными вкладчиками разрушения озонового слоя, по сравнению с некоторыми другими галогенированными частицами. Предпочтительные композиции настоящего изобретения, таким образом, имеют преимущество, т.к. они по существу не содействуют разрушению озонового слоя. Предпочтительные композиции также существенно не способствуют глобальному потеплению по сравнению со многими из гидрофторалканов, применяемыми в настоящее время.

Конечно, другие соединения и/или компоненты, которые модулируют специфическое свойство композиций (такое как, например, стоимость), могут также быть включены в существующие композиции, и присутствие всех таких соединений и компонентов находится в пределах объема притязаний изобретения.

В определенных предпочтительных формах, композиции по настоящему изобретению имеют Потенциал глобального потепления (GWP) не более чем приблизительно 1000, более предпочтительно не более чем приблизительно 500 и даже более предпочтительно не более чем приблизительно 150. В определенных воплощениях, GWP настоящих композиций является не более чем приблизительно 100 и даже более предпочтительно не более чем приблизительно 75. Как используют в настоящем описании, "GWP" измеряют относительно такого диоксида углерода и в течение более чем 100-летнего диапазона, как определено в "The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, report of World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project", который включен в настоящее описание в качестве ссылки.

В определенных предпочтительных формах, настоящие композиции также предпочтительно имеют Потенциал разрушения озона (ODP) не более чем 0.05, более предпочтительно не более чем 0.02 и еще более предпочтительно, приблизительно 0. Как используют в настоящем описании, "ODP" является тем, как определено в "The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, a report of World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project,", который включен в настоящее описание в качестве ссылки.

Количество соединений Формулы I, особенно HFO-1234 и даже более предпочтительно HFO-1234yf, содержащееся в настоящих композициях, может меняться в широких пределах, в зависимости от конкретного применения, и композиции, включающие большее количество, чем ничтожные количества, и менее чем 100% соединения, находятся в пределах объема притязаний настоящего изобретения. Кроме того, композиции настоящего изобретения могут быть азеотропными, подобными азеотропным или неазеотропными. В предпочтительных воплощениях, настоящие композиции включают соединения Формулы I, предпочтительно HFO-1234 и более предпочтительно HFO-1234ze и/или HFO-1234yf, предпочтительно HFO-1234ze и/или HFO-1234yf, в количествах приблизительно от 5% по весу до приблизительно 99% по весу и еще более предпочтительно приблизительно от 5% до приблизительно 95%. Большинство дополнительных соединений или компонентов, включая смазки, стабилизаторы, металлические пассиваторы, ингибиторы коррозии, ингибиторы воспламеняемости и другие соединения и/или компоненты, которые модулируют специфическое свойство композиций (например, такое как стоимость), могут быть включены в настоящие композиции, и присутствие всех таких соединений и компонентов находится в пределах объема притязаний изобретения. В некоторых предпочтительных воплощениях, настоящие композиции включают, в дополнение к соединениям формулы I (включая особенно HFO-1234ze и/или HFO-1234yf), один или большее количество следующих соединений:

Трихлорфторметан (CFC-11)

Дихлордифторметан (CFC-12)

Дифторметан (HFC-32)

Пентафторэтан (HFC-125)

1,1,2,2-тетрафторэтан (HFC-134)

1,1,1,2-Тетрафторэтан (HFC-134a)

Дифторэтан (HFC-152a)

1,1,1,2,3,3,3-Гептафторпропан(HFC-227еа)

1,1,1,3,3,3-гексафторпропан (HFC-236fa)

1,1,1,3,3-пентафторпропан (HFC-245fa)

1,1,1,3,3-пентафторбутан (HFC-365mfc)

вода

CO₂

Относительное количество любого из вышеупомянутых соединений по настоящему изобретению, так же как любые дополнительные компоненты, которые могут быть включены в настоящие композиции, в целом может меняться в пределах объема притязаний настоящего изобретения в соответствии с конкретным применением композиции, и все такие рассматриваемые относительные количества находятся в области указанного изобретения.

Соответственно обнаружено, что определенные композиции по настоящему изобретению могут быть использованы с большим премуществом во множестве применений. Например, включенными в настоящее изобретение являются способы и композиции, относящиеся к использованию для теплопередачи, в качестве агентов пенообразования и вспенивания, в качестве пропеллентов, в качестве распылительных композиций, в качестве дезинфицирующих средств, в качестве аэрозолей, в качестве улучшающих совместимость агентов, в качестве ароматизаторов и вкусовых добавок, в качестве растворителя, в качестве средств очистки, в качестве порообразователей и другим. Полагается, что средний специалист без труда адаптирует настоящие композиции для применения к использованию в любом и во всех таких применениях без дополнительного экспериментирования.

Настоящие композиции в целом являются полезными в качестве замены CFCs, таких как дихлордифторметан (CFC-12), HCFCs, таких как хлордифторметан (HCFC-22), HFCs, таких как тетрафторэтан (HFC-134a), и комбинаций HFCs и CFCs, таких как комбинация из CFC-12 и 1,1-дифторэтана (HFC-152a) (комбинация CFC-12:HFC-152a в 73.8:26.2 в соотношении по массе, известная как R-500), используемых в качестве хладагента, аэрозоля и других применениях.

КОМПОЗИЦИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

Композиции настоящего изобретения пригодны главным образом для использования в области теплопередачи, то есть в качестве нагревающей и/или охлаждающей среды, включая такие, как агенты испарительного охлаждения.

Для применения в области испарительного охлаждения, композиции настоящего изобретения приводят в контакт, или прямо или косвенно, с корпусом, который должен быть охлажден, и после этого подвергают испарению или кипению, во время такого контакта, с предпочтительным результатом, заключающимся в том, что кипящий газ, в соответствии с настоящей композицией, абсорбирует теплоту от корпуса, который должен быть охлажден. В таких применениях может быть желательно использовать композиции настоящего изобретения, предпочтительно в жидкой форме, распылением или другим подведением жидкости к корпусу, который должен быть охлажден. В других применениях испарительного охлаждения может быть предпочтительным подвергнуть жидкую композицию в соответствии с настоящим изобретением просочиться из емкости относительно высокого давления в среду с относительно низким давлением, где корпус, который должен быть охлажден, находится в контакте, или прямо или косвенно, с емкостью, содержащей жидкую композицию настоящего изобретения, предпочтительно, без удаления или повторного сжатия просочившегося газа. Одно особенное применение для этого типа воплощения изобретения представляет собой самоохлаждение напитка, пищевого продукта, нового вида продукции или подобного. До изобретения, описанного в настоящей заявке, предшествующие композиции, типа HFC-152а и HFC-134a, использовались для таких применений. Однако такие композиции с недавнего времени стали рассматриваться с отрицательной точки зрения в таком применении из-за отрицательного воздействия на окружающую среду, вызванного выбросом этих материалов в атмосферу. Например, Агенство по охране окружающей среды (ЕРА) Соединенных Штатов решило, что использование таких предшествующих химических продуктов в этом применении недопустимо из-за сильного влияния этих химических продуктов на глобальное потепление в природе и, как результат этого, вредное воздействие на окружающую среду, которое может следовать из-за их использования. Композиции настоящего изобретения должны иметь явное преимущество в этом отношении из-за их низкого потенциала глобального потепления и низкого потенциала разрушения озонового слоя, как описано в настоящей заявке. Дополнительно, настоящие композиции, как ожидают, также обнаруживают реальную пользу в связи с охлаждением электрических или электронных компонентов, или во время производства или во время ускоренного испытания срока службы. При ускоренном испытании срока службы, компонент последовательно нагревают и охлаждают в быстрой последовательности, чтобы смоделировать использование компонента. Такие использования поэтому могли бы иметь особенное преимущество в полупроводниковой промышленности и при производстве компьютерных плат. Другое преимущество настоящих композиций в этом отношении состоит в том, что они, как ожидают, покажут контагиозные электрические свойства, когда используются в связи с такими применениями. Другое применение испарительного охлаждения включает способы для того, чтобы временно вызвать прекращение движения жидкости по трубопроводу. Предпочтительно, чтобы такие способы включили бы контактирование трубопровода, типа водной трубы, через которую течет вода, с жидкой композицией согласно настоящему изобретению и позволили жидкой композиции настоящего изобретения испаряться во время контакта с трубопроводом, чтобы заморозить жидкость, содержавшуюся там, и таким образом, временно остановить движение жидкости по трубопроводу. Такие способы имеют преимущество в связи с предоставлением возможности обслуживания или другой работы, которая будет выполнена на таких трубопроводах или системах, связанных с такими трубопроводами, при нахождении расположенной ниже локализации, при которой применена настоящая композиция.

Хотя рассмотрено, что композиции настоящего изобретения могут включать соединения настоящего изобретения в количествах, находящихся в широких пределах, главным образом предпочтительно, что композиции хладагентов настоящего изобретения включают соединение(я) в соответствии с Формулой I, более предпочтительно, в соответствии с Формулой II и еще более предпочтительно, HFO-1234 (включая HFO-1234ze и HFO-1234yf), в количестве, которое составляет по крайней мере приблизительно 50% по весу и еще более предпочтительно по крайней мере приблизительно 70% по весу композиции. В определенных воплощениях, предпочтительно, что композиции теплоносителей настоящего изобретения включают трансHFO-1234ze. В определенных предпочтительных воплощениях, предпочтительно, что композиции теплоносителей настоящего изобретения включают по крайней мере приблизительно 80%, и еще более предпочтительно по крайней мере приблизительно 90% по весу HFO-1234, и еще более предпочтительно HFO-1234yf и/или HFO-1234ze. Композиции теплоносителей настоящего изобретения включают в определенных воплощениях комбинацию цисНFО-1234ze и трансНFO1234zе, предпочтительно в цис:транс весовом соотношении от приблизительно 1:99 до приблизительно 10:99, более предпочтительно от приблизительно 1:99 до приблизительно 5:95 и еще более предпочтительно от приблизительно 1:99 до приблизительно 3:97.

Относительное количество гидрофторолефина, используемого в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно выбрано, чтобы произвести жидкий теплоноситель, который имеет заданную теплопроводность, особенно хладопроизводительность, и предпочтительно, в то же самое время и невоспламеняемость. Как используется в настоящей заявке, термин «невоспламеняемый» относится к жидкости, которая является невоспламеняемой во всех соотношениях в воздухе, как определено посредством ASTM Е-681.

Композиции настоящего изобретения могут включать другие компоненты, для усиления или обеспечения определенной функциональности композиции или в некоторых случаях для понижения стоимости композиции. Например, композиции хладагентов согласно настоящему изобретению, особенно используемые в паровых компрессионных установках, включают смазочный материал, главным образом в количествах от приблизительно 30 до приблизительно 50 процентов по весу композиции. Кроме того, настоящие композиции могут также включать со-охладитель, или агент, улучшающий совместимость, такой как пропан, чтобы облегчить совместимость и/или растворимость смазочного материала. Такие агенты, улучшающие совместимость, включающие пропан, бутаны и пентаны, предпочтительно присутствуют в количествах от приблизительно 0.5 до приблизительно 5 процентов по весу композиции. Комбинации поверхностно-активных веществ и агентов, улучшающих растворимость, могут также быть добавлены к настоящим композициям, для облегчения растворимости в маслах, как описано в US 6 516 837, раскрытие которого включено в качестве ссылки. Обычно используемые смазочные материалы для охлаждения, такие как Сложные эфиры многоатомного спирта (POEs) и Полиалкиленгликоли (PAGs), масла на основе полиалкиленгликолей (PAG), силиконовое масло, минеральное масло, алкилбензолы (ABs) и поли(альфа-олефин) (РАО), которые используются в холодильных установках с гидрофторуглеродными (HFC) хладагентами, могут использоваться с композициями хладагентов настоящего изобретения. Коммерчески доступные минеральные масла включают Witco LP 250 (зарегистрированный товарный знак) компании Witco, Zerol 300 (зарегистрированный товарный знак) компании Shrieve Chemical, Sunisco 3GS компании Witco и Calumet R015 компании Calumet. Коммерчески доступные алкилбензольные смазочные материалы включают Zerol 150 (зарегистрированный товарный знак). Коммерчески доступные сложные эфиры включают дипеларгонат неопентилгликоля, который является доступным как Emery 2917 (зарегистрированный товарный знак) и Hatcol 2370 (зарегистрированный товарный знак). Другие пригодные сложные эфиры включают фосфорнокислые сложные эфиры, сложные эфиры двуосновной кислоты и сложные фторэфиры. В некоторых случаях, углеводород на основе масла имеет достаточную растворимость в хладагенте, который состоит из йодуглерода, комбинация йодуглерода и углеводородного масла могла бы быть более стабильной, чем другие типы смазочного материала. Такая комбинация может поэтому быть выгодной. Предпочтительные смазочные материалы включают полиалкиленгликоли и сложные эфиры. Полиалкиленгликоли особенно предпочтительны в определенных воплощениях, потому что они используются в настоящее время в особенных применениях, таких как подвижных системах кондиционирования воздуха. Конечно, могут быть использованы различные смеси других типов смазочных материалов.

В определенных предпочтительных воплощениях, композиция теплоносителей включает приблизительно от 10% до приблизительно 95% по весу соединения Формулы I, более предпочтительно соединение Формулы II, и еще более предпочтительно один или более соединений HFO-1234, и приблизительно от 5% до приблизительно 90% по весу разбавителя, в частности в определенных воплощениях со-охладителя (такого, как HFC-152, HFC-125 и/или CF₃I). Использование термина «со-охладитель» не предназначено в настоящей заявке для ограничения относительно рабочих характеристик соединения Формулы I, но используется для того, чтобы идентифицировать другие компоненты композиции хладагентов вообще, которые вносят свой вклад в желательные характеристики композиции теплоносителей для заданного применения. В частности, в таких воплощениях со-охладитель включает, и предпочтительно, состоит по существу, из одного или более HFCs и/или одного или более фторйод C₁-С ₃ соединений, таких как трифторйодметан и комбинаций их друг с другом и с другими компонентами.

В предпочтительных воплощениях, в которых со-охладитель включает HFC, предпочтительно HFC-125, композиция включает HFC в количестве приблизительно от 50% по весу до приблизительно 95% по весу от общего веса композиции теплоносителей, более предпочтительно приблизительно от 60% по весу до приблизительно 90% по весу и еще более предпочтительно приблизительно от 70% до приблизительно 90% по весу композиции. В таких воплощениях соединение настоящего изобретения предпочтительно включает и еще более предпочтительно состоит по существу из HFO-1234 и еще более предпочтительно из HFO-1234yf и/или HFO-1234ze в количестве приблизительно от 5% по весу до приблизительно 50% по весу от веса общей композиции теплоносителей, более предпочтительно приблизительно от 10% по весу до приблизительно 40% по весу и еще более предпочтительно приблизительно от 10% до приблизительно 30% по весу композиции.

В предпочтительных воплощениях, в которых со-охладитель включает фторйодуглерод, предпочтительно CF₃I, композиция включает фторйодуглерод в количестве приблизительно от 15% по весу до приблизительно 50% по весу от веса общей композиции теплоносителей, более предпочтительно приблизительно от 20% по весу до приблизительно 40% по весу и еще более предпочтительно приблизительно от 25% до приблизительно 35% по весу композиции. В таких воплощениях соединение настоящего изобретения предпочтительно включает и еще более предпочтительно состоит по существу из HFO-1234 и еще более предпочтительно из HFO-1234yf в количестве приблизительно от 50% по весу до приблизительно 90% по весу от веса общей композиции теплоносителей, более предпочтительно приблизительно от 60% по весу до приблизительно 80% по весу и еще более предпочтительно приблизительно от 65% до приблизительно 75% по весу композиции.

Настоящие способы, системы и композиции таким образом адаптированы для использования в связи с широкой разновидностью установок теплопередачи вообще и систем охлаждения в частности, таких как системы кондиционирования воздуха (включая и стационарные, и передвижные системы кондиционирования воздуха), системы охлаждения, теплонасосные установки и т.п. В определенных предпочтительных воплощениях, композиции настоящего изобретения используются в системах охлаждения, первоначально разработанных для использования с хладагентом HFC, таким как, например, HFC-134а, или охладителем HCFC, таким как, например, HCFC-22. Предпочтительные композиции настоящего изобретения имеют тенденцию обнаруживать многие из желательных характеристик HFC-134a и других хладагентов HFC, включая GWP, который является низким или ниже чем GWP традиционных хладагентов HFC, и производительность, которая является высокой или более высокой, чем производительность таких хладагентов, и производительность, которая является главным образом подобной или в основном соответствует и предпочтительно столь же высока или выше, чем производительность таких хладагентов. В частности, заявители признали, что определенные предпочтительные воплощения настоящих композиций имеют тенденцию показывать относительно низкие потенциалы глобального потепления ("GWPs"), предпочтительно меньше чем приблизительно 1000, более предпочтительно, меньше чем приблизительно 500, и еще более предпочтительно, меньше чем приблизительно 150. Кроме того, относительно постоянная природа кипения конкретных настоящих композиций, включая композиции, подобные азеотропным, описанные в совместно рассматриваемых патентных заявках, включенных здесь в качестве ссылки, делает их еще более желательными, чем традиционные HFCs, такие как R-404A или комбинации HFC-32, HFC-125 и HFC-134a (комбинация HFC-32:HFC-125:HFC134a в приблизительном весовом соотношении 23:25:52 по весу, упомянутая как R-407C), для использования в качестве хладагентов во многих применениях. Композиции теплоносителей настоящего изобретения особенно предпочтительны в качестве замены HFC-134, HFC-152a, HFC-22, R-12 и R-500.

В определенных других предпочтительных воплощениях, настоящие композиции используются в системах охлаждения, первоначально разработанных для использования с CFC-хладагентом. Предпочтительные композиции хладагентов настоящего изобретения могут использоваться в системах охлаждения, содержащих смазочный материал, используемый традиционно с CFC-хладагентами, такой как минеральные масла, полиалкилбензол, полиалкиленгликолевые масла и т.п., или могут использоваться с другими смазочными материалами, традиционно используемыми с хладагентами HFC. Как используется в настоящей заявке, термин "система охлаждения" относится главным образом к любой системе или установке, или любой части или элементу такой системы или установки, которая использует хладагент, чтобы обеспечить охлаждение. Такие системы охлаждения включают, например, кондиционеры, электрические холодильные рефрижераторы, холодильники (включая холодильники, использующие центробежные компрессоры), системы охлаждения транспортных средств, системы охлаждения на торговых предприятиях и т.п.

Множество существующих систем охлаждения в настоящее время адаптируются для использования совместно с настоящими хладагентами, и композиции настоящего изобретения, как полагают, являются адаптивными для использования во многих из таких систем, или с или без изменения системы. Множество применений композиций настоящего изобретения могут обеспечить преимущество в качестве замены в более малых системах в настоящее время, основанных на определенных хладагентах, например в тех, которые требуют малую холодопроизводительность и таким образом диктуют потребность в относительно малых объемных производительностях компрессора. Кроме того, в воплощениях, где желательно использовать композицию по настоящему изобретению с более низкой холодопроизводительностью, по причинам эффективности, например, замены хладагента с более высокой производительностью, такие воплощения настоящих композиций обеспечивают возможное преимущество. Таким образом, предпочтительно в определенных воплощениях использовать композиции настоящего изобретения, особенно композиции, включающие значительное соотношение, и в некоторых воплощениях, состоящих по существу из настоящих композиций, в качестве замены для существующих хладагентов, таких как: HFC-134a; CFC-12; HCFC-22; HFC-152a; комбинаций пентафторэтана (HFC-125), трифторэтана (HFC-143a) и тетрафторэтана (HFC-134a) (комбинацию HFC-125:HFC-143a:HFC134a в приблизительном весовом соотношении 44:52:4, упомянутую как R-404A); комбинации HFC-32, HFC-125 и HFC-134a (комбинацию HFC-32:HFC-125:HFC134a в приблизительном весовом соотношении 23:25:52, упомянутую как R-407C); комбинации метиленфторида (HFC-32) и пентафторэтана (HFC-125) (комбинацию HFC-32:HFC-125 в приблизительном весовом соотношении 50:50, упомянутую как R-410A); комбинацию CFC-12 и 1,1-дифторэтана (НFС-152а) (комбинацию CFC-12:HFC-152a в весовом соотношении 73.8:26.2, относящуюся к R-500); и комбинации HFC-125 и HFC-143a (комбинацию HFC-125:HFC143a в приблизительном весовом соотношении 50:50, упомянутую как R-507A). В определенных воплощениях могут также быть с преимуществом использованы настоящие композиции совместно с заменой хладагентов, образованных из комбинации HFC-32:HFC-125:HFC134a в приблизительном весовом соотношении 20:40:40, которая упоминается как R-407A, или в приблизительном весовом соотношении 15:15:70, которая упоминается как R-407D. Настоящие композиции, как также полагают, являются пригодными в качестве замены вышеупомянутых указанных композиций в других применениях, таких как аэрозоли, порообразующие агенты и т.п., как объяснено в другой части настоящей заявки.

В определенных применениях, хладагенты настоящего изобретения потенциально разрешают преимущественное применение более объемных компрессоров, таким образом приводящее к лучшему энергетическому кпд, чем другие хладагенты, такие как HFC-134a. Поэтому композиции хладагентов настоящего изобретения обеспечивают возможность достижения конкурентного преимущества по энергетической производительности для применений замены хладагента, включая автомобильные системы и устройства кондиционирования воздуха, системы и устройства охлаждения на предприятиях торговли, холодильники, бытовые холодильники и морозильники, общие системы кондиционирования воздуха, тепловые насосы и т.п.

Множество существующих систем охлаждения в настоящее время адаптируются для использования совместно с настоящими хладагентами, и композиции настоящего изобретения, как полагают, являются пригодными для использования во многих из таких систем, или с или без изменения системы. Во многих применениях композиции настоящего изобретения могут обеспечить преимущество в качестве замены в системах, базирующихся в настоящее время на хладагентах, имеющих относительно большую производительность. Кроме того, в воплощениях настоящего изобретения, где желательно использовать композицию хладагентов настоящего изобретения с более низкой производительностью, по причинам, например, стоимости, для замены хладагента более высокой производительности, такие воплощения настоящих композиций обеспечивают потенциальное преимущество. Таким образом, предпочтительно в определенных воплощениях использовать композиции настоящего изобретения, особенно композиции, включающие значительное соотношение, и в некоторых воплощениях, состоящих по существу, из HFO-1234 (предпочтительно HFO-1234ze и/или HFO-1234yf) в качестве замены для настоящих хладагентов, таких как HFC-134a. В определенных применениях, хладагенты настоящего изобретения потенциально разрешают выгодное использование более объемных компрессоров, таким образом приводящее к лучшему энергетическому кпд, чем другие хладагенты, такие как HFC-134a. Поэтому композиции хладагентов настоящего изобретения, особенно композиции, включающие HFO-1234yf и/или HFO-1234ze (предпочтительно трансHFO-1234ze), обеспечивают возможность достижения конкурентного преимущества по энергетической производительности в случае проведения замены хладагента.

Рассмотрено, что композиции настоящего изобретения, включая особенно те, которые содержат HFO-1234yf и/или HFO-1234ze, также имеют преимущество (или в первоначальных системах или когда используются в качестве замены для охладителей, типа CFC-11, CFC-12, HCFC-22, HFC-134a, HFC-152a, R-500 и R-507A), в холодильниках, обычно используемых совместно с системами кондиционирования воздуха на торговых предприятиях. В определенных таких воплощениях предпочтительно включение в настоящие композиции, особенно те, которые включают HFO-1234yf и/или HFO-1234ze, от приблизительно 0.5 до приблизительно 30% дополнительного ингибитора воспламеняемости, и в определенных случаях более предпочтительно 0.5% до приблизительно 15% по весу и еще более предпочтительно от приблизительно 0.5 до приблизительно 10% от общего веса. В этом отношении замечено, что некоторые из HFO-1234 и/или HFO-1225 компонентов настоящих композиций в определенных воплощениях действуют как ингибиторы воспламеняемости относительно других компонентов композиции. Таким образом, компоненты, кроме HFO-1234 и HFO-1225, которые имеют функциональность ингибитора воспламеняемости в композиции, будут иногда упоминаться в настоящем описании, как дополнительный ингибитор воспламеняемости.

В определенных предпочтительных воплощениях, настоящие композиции включают, в дополнение к соединениям формулы I, особенно HFO-1234 (включая HFO-1234ze и HFO-1234yf), один или более следующих дополнительных соединений, которые могут быть включены прежде всего для их воздействия на характеристики теплопередачи и т.п. Следующие компоненты могут таким образом быть включены в композиции как жидкие со-теплоносители (или со-хладагенты в случае операций охлаждения):

Трихлорфторметан (CFC-11)

Дихлордифторметан (CFC-12)

Дифторметан (HFC-32)

Пентафторэтан (HFC-125)

1,1,2,2-тетрафторэтан (HFC-134)

1,1,1,2-Тетрафторэтан (HFC-134a)

Дифторэтан (HFC-152a)

1,1,1,2,3,3,3-Гептафторпропан (HFC-227ea)

1,1,1,3,3,3-гексафторпропан (HFC-236fa)

1,1,1,3,3-пентафторпропан (HFC-245fa)

1,1,1,3,3-пентафторбутан (HFC-365mfc)

вода

CO₂

ПОРООБРАЗУЩИЕ АГЕНТЫ, ПЕНЫ И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ

Порообразующие агенты могут также включать или образовывать одну или большее количество настоящих композиций. Как упомянуто выше, композиции настоящего изобретения могут включать соединения настоящего изобретения в количествах, находящихся в широких пределах. Главным образом предпочтительно, однако, что для преимущественных композиций в случае использования в качестве порообразующих агентов в соответствии с настоящим изобретением соединение(я) в соответствии с Формулой I, и еще более предпочтительно Формулой II, присутствуют в количестве, которое составляет по крайней мере приблизительно 5% по весу и еще более предпочтительно по крайней мере приблизительно 15% по весу композиции. В определенных предпочтительных воплощениях, порообразующий агент включает по крайней мере приблизительно 50% по весу настоящих композиций, и в определенных воплощениях порообразующий агент состоит главным образом из настоящих композиций. В определенных предпочтительных воплощениях, композиции порообразующих агентов настоящего изобретения включают, в дополнение к HFO-1234 (предпочтительно HFO-1234ze и/или HFO-1234yf) один или более со-порообразующих агентов, наполнителей, модификаторов давления пара, ингибиторов пламени, стабилизаторов и подобных разбавителей. Посредством примера, один или большее количество следующих компонентов может включаться в определенный предпочтительный порообразующий агент настоящего изобретения в количествах в широком диапазоне:

Дифторметан (HFC-32)

Пентафторэтан (HFC-125)

1,1,2,2-тетрафторэтан (HFC-134)

1,1,1,2-Тетрафторэтан (HFC-134а)

Дифторэтан (HFC-152a)

1,1,1,2,3,3,3-Гептафторпропан (HFC-227ea)

1,1,1,3,3,3-гексафторпропан (HFC-236fa)

1,1,1,3,3-пентафторпропан (HFC-245fa)

1,1,1,3,3-пентафторбутан (HFC-365mfc)

вода

CO₂

Рассмотрено, что композиции порообразующих агентов настоящего изобретения могут включать, предпочтительно в количествах по крайней мере приблизительно 15% по весу композиции, HFO-1234yf, цисНFО-1234ze, трансНFO-1234zе или комбинации двух или более из них. В определенных предпочтительных воплощениях, композиции порообразующего агента настоящего изобретения включают комбинацию цисНFО-1234ze и трансHFO-1234ze в весовом соотношении цис:транс от приблизительно 1:99 до приблизительно 10:99 и еще более предпочтительно от приблизительно 1:99 до приблизительно 5:95.

В других воплощениях, изобретение обеспечивает пенообразующие композиции. Пенообразующие композиции настоящего изобретения главным образом включают один или более компонентов, способных к образованию пены, имеющей главным образом ячеистую структуру, и порообразующий агент в соответствии с настоящим изобретением. В определенных воплощениях, один или более компонентов включают термозастывающую композицию, способную к образованию пены и/или пенообразующих композиций. Примеры термозастывающих композиций включают пенополиуретановые и пенополиизоциануратные композиции, а также пенофенольные композиций. В таких воплощениях термозастываемой пены, один или большее количество настоящих композиций включены в качестве или как часть порообразователя в пенообразующую композицию, или как часть двух или больших частей пенообразующей композиции, которая предпочтительно включает один или больше компонентов, способных к реакции и/или пенообразованию в соответствующих условиях для образования пены или ячеистой структуры. В определенных других воплощениях, один или больше компонентов включают термопластические материалы, особенно термопластические полимеры и/или смолы. Примеры компонентов вспененного термопласта включают полиолефины, типа полистирола (PS), полиэтилена (РЕ), полипропилена (РР) и полиэтилентерефталата (PET), и пены, образованные там из, предпочтительно, пен с низкой плотностью. В определенных воплощениях, термопластическая пенообразующая композиция - это экструдируемая композиция.

Изобретение также имеет отношение к пене, и предпочтительно к пенопласту с замкнутыми ячейками, изготовленному из полимерного пенообразующего состава, содержащего порообразующий агент, включающий композиции настоящего изобретения. Во всех же других воплощениях, изобретение обеспечивает пенообразующие композиции, включающие вспененные термопласты или пенополиолефины, такие как пенополистиролы (PS), пенополиэтилены (РЕ), пенополипропилены (РР) и пенополиэтилентерефталаты (PET), предпочтительно пены с низкой плотностью.

Будет понятно квалифицированным в данной технологии специалистам, особенно в свете раскрытия, содержащегося в настоящем описании, что порядок и методика, в которой порообразующий агент настоящего изобретения образован и/или добавлен к пенообразующей композиции, как правило, не воздействуют на осуществление настоящего изобретения. Например, в случае экструдируемой пены, возможно, что различные компоненты порообразующего агента, и даже компоненты настоящей композиции, не должны быть смешаны перед введением в экструзионное оборудование или даже что компоненты не добавляют в ту же самую область в экструзионном оборудовании. Таким образом, в определенных воплощениях может быть желательно ввести один или более компонентов порообразующего агента в первую область в экструдер, которая является любой точкой потока до основного места добавления одного или более компонентов порообразующего агента, с ожиданием, что компоненты объединятся в экструдере и/или будут функционировать более эффективно в этом виде. Тем не менее, в определенных воплощениях, два или больше компонентов порообразующего агента объединяют заранее и вводят вместе в порообразующую композицию, или непосредственно или как часть заранее приготовленной смеси, которую затем добавляют к другим частям пенообразующей композиции.

В определенных предпочтительных воплощениях, диспергирующие агенты, стабилизаторы ячеек, поверхностно-активные вещества и другие присадки могут также быть включены в композиции порообразующих агентов настоящего изобретения. Поверхностно-активные вещества необязательно, но предпочтительно, добавляют, как исполняющие функцию стабилизаторов ячеек. Некоторые представленные материалы продаются с названиями DC-193, В-8404 и L-5340, которые, главным образом, являются полисилоксанполиоксиалкиленовыми блок-сополимерами, такими которые раскрыты в US 2834748, US 2917480 и US 2846458, каждый из которых включен здесь в качестве ссылки. Другие необязательные присадки для смеси порообразующего агента могут включать огнезащитные продукты, такие как три(2-хлорэтил)фосфат, три(2-хлорпропил)фосфат, три(2,3-дибромпропил)фосфат, три(1,3-дихлорпропил)фосфат, фосфат диаммония, различные галогенированные ароматические соединения, оксид сурьмы, тригидрат алюминия, поливинилхлорид и т.п.

Любые из способов, известных в данной области технологии, так как описанные в "Polyurethanes Chemistry and Technology," Volumes I and II, Saunders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, NY, которые включены в настоящее описание в качестве ссылки, могут использоваться или быть адаптированы для использования в соответствии с воплощениями существующего изобретения, касающимися пен.

ПРОПЕЛЛЕНТ И АЭРОЗОЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИИ

В другом аспекте, настоящее изобретение обеспечивает композиции пропеллентов, включающие или состоящие по существу из композиции настоящего изобретения. В определенных предпочтительных воплощениях, такая композиция пропеллентов предпочтительно представляет собой распылительную композицию, или одну или в комбинации с другими известными пропеллентами.

В одном аспекте, настоящие композиции могут использоваться для продукта, который следует привести в движение, включая твердые и/или жидкие продукты и/или газообразные продукты, посредством применения к таким продуктам силы, произведенной настоящей композицией, такой которая произошла бы посредством расширения композиций настоящего изобретения. Например, такая сила может предпочтительно быть обеспечена, по крайней мере, частично, заменой фазы композиций настоящего изобретения, а именно жидкости на газ, и/или посредством силы, полученной в результате существенного снижения давления в результате выхода композиции настоящего изобретения из емкости, находящейся под давлением. Таким образом, композиции настоящего изобретения могут использоваться для применения выброса силы, или постоянной силы к продукту, чтобы его привести в движение. Соответственно, настоящее изобретение включает системы, емкости и устройства, которые включают композиции настоящего изобретения и которые конфигурированы таким образом, чтобы привести в движение или переместить продукт, или жидкий продукт, или твердый продукт, или газообразный продукт желательным количеством силы. Примеры таких использований включают емкости (типа аэрозольных емкостей и подобных устройств), которые могут использоваться посредством силы, создаваемой пропеллентом, чтобы открыть спускное отверстие, трубки или засорения в ходах, каналах или соплах. Другое применение включает использование настоящей композиции для того, чтобы привести в движение твердые продукты через окружающую среду, особенно окружающий воздух, такие как пули, шариковые поражающие элементы, гранаты, сети, кассетные боеприпасы, кассетные боеприпасы шарикового типа, электроды или другие единичные привязанные или непривязанные летящие предметы. В других воплощениях, настоящие композиции могут использоваться, чтобы передать движение, такое как движение выброса, гироскопам, центрифугам, игрушкам или другим корпусам, которые вращаются, или передавать движущую силу твердым предметам, таким как пиротехника, конфетти, шариковые поражающие элементы, боеприпасы и другие твердые предметы. В других применениях сила, обеспеченная композициями настоящего изобретения, может использоваться, чтобы запустить или регулировать тела в движении, включая ракеты или другие снаряды.

Композиции пропеллентов настоящего изобретения предпочтительно включают материал, который должен распыляться, и пропеллент, включающий, состоящий по существу из или состоящий из композиции в соответствии с настоящим изобретением. Инертные наполнители, растворители и другие материалы могут также присутствовать в распыляемой смеси. Предпочтительно, распыляемая композиция представляет собой аэрозоль. Соответствующие материалы, которые должны распыляться, включают, без ограничения, косметические материалы, типа дезодорантов, духов, спреев для волос, чистящих растворителей и смазочных материалов, а также и лекарственные материалы, такие как противоастматические медикаменты. Термин «лекарственные материалы» используется в настоящем описании в его самом широком смысле, чтобы включить любой и все материалы, которые являются или по крайней мере могут быть эффективными совместно с терапевтическими способами, диагностическими способами, обезболиванием и подобными способами, и также мог включать бы, например, лекарственные средства и биологически активные субстанции. Лекарственный материал в определенных предпочтительных вариантах воплощения приспособлен для вдыхания. Лекарство или другое терапевтическое средство предпочтительно присутствует в композиции в терапевтическом количестве, с существенной частью баланса композиции, включающей соединение Формулы I настоящего изобретения, предпочтительно HFO-1234 и еще более предпочтительно HFO-1234ze и/или HFO-1234yf.

Аэрозольные продукты для промышленного, потребительского или медицинского использования обычно содержат один или более пропеллентов, наряду с одним или более активными ингредиентами, инертными наполнителями или растворителями. Пропеллент обеспечивает силу, которая удаляет продукт в аэрозольной форме. В то время как некоторые аэрозольные продукты приводятся в движение сжатыми газами, такими как двуокись углерода, азот, закись азота и даже воздух, наиболее выгодные аэрозоли используют пропелленты сжиженного газа. Обычно используемые пропелленты сжиженного газа - это углеводороды, такие как бутан, изобутан и пропан. Диметиловый эфир и HFC-152a (1,1-дифторэтан) также используются или один или в смесях с углеводородными пропеллентами. К сожалению, все эти пропелленты сжиженного газа очень огнеопасны, и их включение в составы аэрозоля часто приводит к огнеопасным аэрозольным продуктам.

Заявители подошли к тому, чтобы оценить продолжающуюся потребность в невоспламеняющихся пропеллентах сжиженного газа, чтобы получить аэрозольные продукты. Настоящее изобретение обеспечивает композиции настоящего изобретения, особенно и предпочтительно композиции, включающие HFO-1234, и еще более предпочтительно HFO-1234ze, для использования в определенных промышленных аэрозольных продуктах, включая, например, распылительные очистители, смазочные материалы и т.п., и в лекарственных аэрозолях, включая, например, для лечения легких или слизистых оболочек. Примеры этого включают дозирующие ингаляторы (MDIs) для лечения астмы и других хронических легочных болезней и для подачи лекарств к доступным местам слизистых оболочек или интраназально. Настоящее изобретение таким образом включает способы лечения болезней, заболеваний и подобных связанных со здоровьем проблем организма (такого, как организм человека или животного), включающие применение композиции настоящего изобретения, содержащей лекарственное средство или другой терапевтический компонент для организма, нуждающегося в лечении. В определенных предпочтительных воплощениях, стадия применения настоящей композиции включает обеспечение дозирующего ингалятора (MDI), содержащего композицию настоящего изобретения (например, вводя композицию в MDI), и затем выпуск настоящей композиции из дозирующего ингалятора MDI.

Композиции настоящего изобретения, особенно композиции, которые включают или состоят по существу из HFO-1234ze, являются способными к обеспечению невоспламеняющихся пропеллентов сжиженного газа и аэрозолей, которые главным образом не вносят вклад в глобальное потепление. Настоящие композиции могут использоваться для образования разновидности промышленных аэрозолей или других распылительных композиций, типа контактных очистителей, пылеочистителей, распылителей смазочного материала и т.п., и потребительских аэрозолей, типа средств личной гигиены, товаров бытовой химии и автомобильных продуктов. HFO-1234ze особенно предпочтителен для использования как важный компонент композиций пропеллентов в лекарственных аэрозолях, таких как дозирующие ингаляторы. Лекарственный аэрозоль, и/или пропеллент, и/или распылительные композиции настоящего изобретения во многих применениях включают, в добавлении к соединению формулы (I) или (II) (предпочтительно HFO-1234ze) лекарственного средства, такого как бета-агонист, кортикостероид или другого лекарства, и, необязательно, других ингредиентов, таких как поверхностно-активные вещества, растворители, другие пропелленты, вкусовые добавки и другие инертные наполнители. Композиции настоящего изобретения, в отличие от многих композиций, ранее используемых в этих применениях, имеют хорошие экологические свойства и, как полагают, не являются потенциальными вкладчиками в глобальное потепление. Настоящие композиции поэтому обеспечивают в определенных предпочтительных воплощениях в основном невоспламеняющиеся пропелленты сжиженного газа, имеющие очень низкие потенциалы глобального потепления.

ВКУСОВЫЕ ДОБАВКИ И АРОМАТИЗАТОРЫ

Композиции настоящего изобретения также обеспечивают преимущество, когда используются как часть и, в особенности, как носитель для составов вкусовых добавок и составов ароматизаторов. Пригодность настоящих композиций с этой целью демонстрируется посредством испытательной процедуры, в которой 0.39 грамма Жасмона были помещены в толстостенную стеклянную трубку. 1.73 грамма R-1234ze добавили в стеклянную трубку. Трубка была затем заморожена и герметизирована. После оттаивания трубки, обнаружилось, что смесь имела одну жидкую фазу. Раствор содержал 20% по весу Жасмона и 80% по весу R-1234ze, таким образом устанавливая благоприятное использование носителя для составов вкусовых добавок и ароматизаторов. Это также устанавливает его возможность быть экстрагентом биологически активных соединений (типа Фитомассы) и ароматизаторов, включая получение из растительного сырья. В определенных воплощениях, может быть предпочтительно использовать настоящую композицию в применениях для экстракции с настоящей жидкостью в сверхкритическом состоянии. Эти другие применения использования настоящих композиций в сверхкритическом состоянии или в состоянии, близком к сверхкритическому, описаны в дальнейшем.

ПОРООБРАЗУЮЩИЕ АГЕНТЫ

Одно потенциальное преимущество композиций настоящего изобретения состоит в том, что предпочтительные композиции находятся в газообразном состоянии в большинстве в условиях окружающей среды. Эта характеристика позволяет им заполнить пространство, не добавляя значительно вес пространства, которое они заполняют. Кроме того, композиции настоящего изобретения способны находиться в сжатом состоянии или быть превращенными в жидкость для относительно легкой перевозки и хранения. Таким образом, например, композиции настоящего изобретения могут быть включены, предпочтительно, но не обязательно, в жидкой форме, в закрытую емкость, такую как контейнер, находящийся под давлением, который имеет сопло, чтобы вывести композицию в другую окружающую среду, в которой она будет существовать, по крайней мере в течение периода времени в виде сжатого газа. Например, такое применение может содержать включение настоящих композиций в емкость, приспособленную для соединения с шинами, такую которая может использоваться в транспортных средствах (включая автомобили, грузовики и самолет). Другие примеры в соответствии с этим воплощением включают использование настоящих композиций, в подобном устройстве, для надувания воздушных подушек безопасности или других баллонов (включая другие защитные баллоны), приспособленных удерживать, по крайней мере в течение периода времени, газообразный материал под давлением. Альтернативно для использования установленной емкости, настоящие композиции могут быть поданы в соответствии с этим аспектом изобретения через шланг или другую систему, которая содержит настоящую композицию, или в жидкой, или в газообразной форме, и через которую она может быть введена в такую находящуюся под давлением окружающую среду, которая требуется для конкретного применения.

СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ

Композиции настоящего изобретения пригодны в связи с многочисленными способами и системами, включая в качестве жидких теплоносителей в способах и системах для передачи тепла, типа хладагентов, используемых в системах охлаждения, кондиционирования воздуха и в теплонасосных системах. Настоящие композиции также выгодны для использования в системах и способах производства аэрозолей, предпочтительно включающие или состоящие из аэрозольного пропеллента в таких системах и способах. Способы образования пены и способы тушения и подавления огня также включены в определенные аспекты настоящего изобретения. Настоящее изобретение также обеспечивает в определенных аспектах способы удаления остатка из изделий, в которых настоящие композиции используются в виде растворяющих композиций в таких способах и системах.

СПОСОБЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ И СИСТЕМЫ

Предпочтительные способы теплопередачи, как правило, включают обеспечение композиции настоящего изобретения и возможность передачи теплоты к или от композиции или посредством ощутимой теплопередачи, теплопередачи при фазовом переходе, или посредством их комбинации. Например, в определенных предпочтительных воплощениях настоящие способы обеспечивают системы охлаждения, включающие хладагент настоящего изобретения и способы производства тепла или охлаждения конденсацией и/или испарением композиции настоящего изобретения. В определенных предпочтительных воплощениях, способы охлаждения, включая охлаждение другой жидкости или непосредственно, или косвенно, или корпуса, непосредственно или косвенно, включают конденсацию композиции хладагента, включающей композицию настоящего изобретения, и после этого испарение указанной композиции хладагента вблизи изделия, которое будет охлаждено. Как используется в настоящем описании, термин "корпус" предназначен, чтобы относиться не только к неодушевленным предметам, но также и к живой ткани, включая животную ткань вообще и человеческую ткань в частности. Например, определенные аспекты настоящего изобретения включают применение настоящей композиции к человеческой ткани для одной или более терапевтических целей, таких как методика обезболивания, приготовление анестезирующего средства, или как часть терапии, понижающей температуру обрабатываемого тела. В определенных воплощениях, применение к телу включает обеспечение настоящих композиций в жидкой форме под давлением, предпочтительно в находящейся под давлением емкости, имеющей однонаправленный разгрузочный клапан и/или сопло, и вывод жидкости из находящейся под давлением емкости распылением или иным нанесением композиции на тело. Поскольку жидкость испаряется с поверхности при распылении, поверхность охлаждается.

Определенные предпочтительные способы для нагревания жидкости или тела включают конденсацию композиции хладагента, включающей композицию настоящего изобретения, вблизи жидкости или тела, которое будет нагрето, и после этого испарение указанной композиции хладагента. В свете раскрытия в настоящем описании, квалифицированному в данной технологии специалисту будет легко нагревать и охлаждать изделия согласно настоящим изобретениям без дополнительного эксперимента.

Было найдено, что в системах и способах настоящего изобретения многие из важных параметров рабочих характеристик системы охлаждения находятся относительно близко к параметрам для R-134a. Так как множество настоящих систем охлаждения были предназначены для R-134a или для других хладагентов со свойствами, подобными R-134a, квалифицированные в данной технологии специалисты оценят реальное преимущество низкого GWP и/или низкую разрушающую способность озонового слоя хладагента, который может использоваться в качестве замены для R-134а или как хладагенты с относительно минимальными изменениями в системе. Рассмотрено, что в определенных воплощениях настоящее изобретение обеспечивает способы модификации, которые включают замену жидкого теплоносителя (такого, как хладагент) в настоящей системе композицией настоящего изобретения, без существенного изменения системы. В определенных предпочтительных воплощениях стадия замены представляет собой встраиваемую замену в смысле, что не требуется никакого существенного переконструирования системы, и никакой большой элемент оборудования не должен быть заменен, чтобы приспособить композицию настоящего изобретения в качестве жидкого теплоносителя. В определенных предпочтительных воплощениях, способы включают встраиваемую замену, при которой производительность системы составляет по крайней мере приблизительно 70%, предпочтительно по крайней мере приблизительно 85% и еще более предпочтительно по крайней мере приблизительно 90% от производительности системы до замены. В определенных предпочтительных воплощениях, способы включают встраиваемую замену, при которой давление всасывания и/или давление на выходе системы, и еще более предпочтительно оба давления, составляют по крайней мере приблизительно 70%, более предпочтительно по крайней мере приблизительно 90% и еще более предпочтительно по крайней мере приблизительно 95% от давления всасывания и/или давления на выходе до замены. В определенных предпочтительных воплощениях, способы включают встраиваемую замену, при которой массовый расход системы составляет по крайней мере приблизительно 80% и еще более предпочтительно по крайней мере 90% от массового расхода до замены.

В определенных воплощениях настоящее изобретение обеспечивает охлаждение, абсорбируя теплоту от жидкости или тела, предпочтительно, испаряя настоящую композицию хладагента вблизи тела или жидкости, которая должна быть охлаждена, чтобы произвести пар, включающий настоящую композицию. Предпочтительно способы включают дополнительную стадию сжатия пара хладагента, обычно компрессором или подобным оборудованием, чтобы произвести пар из настоящей композиции при относительно повышенном давлении. Вообще, стадия сжатия пара приводит к добавлению теплоты к пару, таким образом вызывая увеличение температуры пара относительно высокого давления. Предпочтительно в таких воплощениях настоящие способы включают удаление из этого с относительно высокой температурой пара высокого давления по крайней мере части теплоты, добавленной стадиями сжатия и парообразования. Стадия отвода тепла предпочтительно включает конденсацию высокотемпературного пара высокого давления, в то время как пар находится в состоянии относительно высокого давления для того, чтобы произвести жидкость относительно высокого давления, включающую композицию настоящего изобретения. Эта жидкость относительно высокого давления предпочтительно затем подвергается номинально изоэнтальпическому понижению давления для того, чтобы произвести с относительно низкой температурой жидкость низкого давления. В таких воплощения, именно эта жидкость хладагента пониженной температуры затем испаряется посредством передачи теплоты от тела или жидкости, для охлаждения.

В другом воплощении способа изобретения, композиции изобретения могут использоваться в способе для того, чтобы произвести нагревание, которое включает конденсацию хладагента, включающего композиции, вблизи жидкости или тела, для нагревания. Такие способы, как упомянуто выше, часто являются обратными циклами к циклу охлаждения, описанному выше.

СПОСОБЫ ВСПЕНИВАНИЯ

Одно воплощение настоящего изобретения имеет отношение к способам образования пены, и предпочтительно пенополиуретана и пенополиизоцианурата. Как правило, способы включают обеспечение композиции порообразующего агента настоящего изобретения, добавление (непосредственно или косвенно) композиции порообразующего агента к пенообразующей композиции и обработку пенообразующей композиции в условиях, эффективных для образования пены или ячеистой структуры, как известно из уровня техники. Любые из способов, известных в уровне техники, такие которые описаны в "Polyurethanes Chemistry and Technology," Volumes I and II, Saunders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, NY, который включен в настоящее описание в качетве ссылки, могут использоваться или быть приспособлены для использования в соответствии с воплощениями настоящего изобретения, относящимися к пенам. Вообще, такие предпочтительные способы включают получение пенополиуретанов или пенополиизоциануратов, объединяя изоцианат, многоатомный спирт или смесь многоатомных спиртов, порообразующий агент или смесь порообразующих агентов, включающих одну или большее количество настоящих композиций и других материалов, таких как катализаторы, поверхностно-активные вещества и, необязательно, огнезащитные продукты, пигменты или другие присадки.

Удобно во многих применениях обеспечить компоненты для пенополиуретанов или пенополиизоциануратов в предварительно смешиваемых составах. Весьма обычно, в пенообразующем составе предварительно смешать два компонента. Изоцианат и необязательно определенные поверхностно-активные вещества и порообразующие агенты включают первый компонент, обычно называемый "А" компонент. Многоатомный спирт или смесь многоатомного спирта, поверхностно-активное вещество, катализаторы, порообразующие агенты, огнезащитный продукт и другие изоцианатные реакционноспособные компоненты включают второй компонент, обычно называемый как компонент "В". Соответственно, пенополиуретаны или пенополиизоцианураты легко получают соединением вместе компонентов А и В любой ручной мешалкой при малых объемах и, предпочтительно, путем техники машинного смешения, для того чтобы образовать блоки, плиты, ламинаты, пористые панели и другие изделия, спрей-пены, флотационные пены и т.п. Необязательно, другие ингредиенты, такие как антипирены, пигменты, вспомогательные порообразующие агенты, и даже другие многоатомные спирты могут быть добавлены в качестве третьего потока к главной смеси или реакционной зоне. Наиболее предпочтительно, однако, они все включены в один В компонент, как описано выше.

Также возможно получить вспененные термопласты, используя композиции настоящего изобретения. Например, традиционные полистирольные и полиэтиленовые составы могут быть объединены с композициями в традиционной манере для получения жесткого пенопласта.

СПОСОБЫ ОЧИСТКИ

Настоящее изобретение также обеспечивает способы удаления загрязнений с продукта, части, компонента, субстрата или любого другого изделия или их части, применяя к изделию композицию настоящего изобретения. Для целей удобства, термин "изделие" используется в настоящем описании, в отношении ко всем таким изделиям, частям, компонентам, субстратам и т.п., и далее предназначен по отношению к любой поверхности или ее части. Кроме того, термин "загрязнение" предназначен в отношении к любому нежелательному материалу или веществу, находящемуся на изделии, даже если такое вещество помещено на изделие преднамеренно. Например, в производстве полупроводниковых устройств принято наносить материал фоторезиста на субстрат, чтобы сформировать маску для травления и впоследствии удалить материал фоторезиста с субстрата. Термин "загрязнение", как используется в настоящем описании, предназначен, чтобы предусмотреть и охватить такой материал фоторезиста.

Предпочтительные способы настоящего изобретения включают применение настоящей композиции к изделию. Хотя рассмотрено, что многочисленные и различные способы очистки могут использовать композиции настоящего изобретения с хорошим преимуществом, как полагают, является особенно выгодным использовать настоящие композиции совместно со сверхкритическими методиками очистки. Сверхкритическая очистка раскрыта в US 6,589,355, который закреплен за правопреемником настоящего изобретения и включен в настоящее описание в качестве ссылки. Для сверхкритических применений очистки, предпочтительно в определенных воплощениях включить в настоящие очищающие композиции, в дополнение к HFO-1234 (предпочтительно HFO-1234ze), один или более дополнительных компонентов, таких как СО₂ и другие дополнительные компоненты, известные использованием совместно со сверхкритическими применениями очистки. Может также быть возможным и желательным в определенных воплощениях использовать настоящие очищающие композиции совместно с особенными способами обезжиривания в парах растворителя и очистки растворителями.

СПОСОБЫ ПОНИЖЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТИ

Согласно конкретным другим предпочтительным воплощениям настоящее изобретение обеспечивает способы снижения воспламеняемости жидкостей, указанные способы включают добавление соединения или композиции настоящего изобретения к указанной жидкости. Воспламеняемость, связанная с любым широким диапазоном иных огнеопасных жидкостей, можно понизить согласно настоящему изобретению. Например, воспламеняемость, связанную с жидкостями, такими как окись этилена, огнеопасные гидрофторзамещенные углеводороды и углеводороды, включая: HFC-152a, 1,1,1-трифторэтан (HFC-143a), дифторметан (HFC-32), пропан, гексан, октан и т.п., можно понизить согласно настоящему изобретению. Для целей настоящего изобретения, огнеопасная жидкость может быть жидкостью с любыми границами воспламеняемости на воздухе, как измерено посредством любого стандартного традиционного испытательного способа, такого как ASTM Е-681 и т.п.

Любые соответствующие количества настоящих соединений или композиций могут быть добавлены, чтобы понизить воспламеняемость жидкости согласно настоящему изобретению. Как будет признано квалифицированными специалистами в данной области техники, добавленное количество будет зависеть, по крайней мере частично, от степени, при которой указанная жидкость является огнеопасной, и степени, при которой желательно понизить ее воспламеняемость. В определенных предпочтительных воплощениях, количество соединения или композиции, добавленной к огнеопасной жидкости, эффективно для приведения полученной жидкости, главным образом, в невоспламеняемое состояние.

СПОСОБЫ ПОДАВЛЕНИЯ ПЛАМЕНИ

Настоящее изобретение далее обеспечивает способы подавления пламени, указанные способы включают контактирование пламени с жидкостью, включающей соединение или композицию настоящего изобретения. Могут использоваться любые пригодные способы для контактирования пламени с настоящей композицией. Например, композиция настоящего изобретения может быть распылена, вылита и т.п. на пламя или, по крайней мере, часть пламени может быть погружена в композицию. В свете учения в настоящей заявке, квалифицированные в данной области специалисты будут в состоянии адаптировать разновидность традиционных устройств и способов подавления пламени для использования в настоящем изобретении.

СПОСОБЫ СТЕРИЛИЗАЦИИ

Множество изделий, устройств и материалов, особенно для использования в медицинской области, должны стерилизоваться до их использования с целью поддержания здоровья и соображений безопасности, такими как цели поддержания здоровья и безопасности пациентов и больничного персонала. Настоящее изобретение обеспечивает способы стерилизации, включающие контактирование с изделиями, устройствами или материалом, которые стерилизуются, с соединением или композицией настоящего изобретения, включающего соединение Формулы I, предпочтительно HFO-1234, и еще более предпочтительно HFO-1234ze, в комбинации с одним или более стерилизующими веществами. В то время, как множество стерилизующих веществ известны в данной технологии и, как полагают, приспособлены для использования совместно с настоящим изобретением, в определенных предпочтительных воплощениях, стерилизующее вещество включает окись этилена, формальдегид, пероксид водорода, диоксид хлора, озон и их комбинации. В определенных воплощениях, оксид этилена является предпочтительным стерилизующим веществом. Квалифицированные в данной области специалисты, в виде техники, содержащейся в настоящей заявке, будут в состоянии определить относительные соотношения стерилизующего вещества и настоящего соединения(ий), которые используются совместно с настоящими композициями стерилизации и способами, и все такие интервалы находятся в пределах объема притязаний изобретения. Как известно квалифицированным в данной области специалистам, определенные стерилизующие вещества, такие как оксид этилена, являются относительно огнеопасными компонентами, и соединение(я) в соответствии с настоящим изобретением включены в настоящие композиции в эффективных количествах, вместе с другими компонентами, находящимися в композиции, для понижения воспламеняемости композиции стерилизования до допустимых уровней.

Способы стерилизации по настоящему изобретению могут быть либо высоко-, либо низкотемпературными способами настоящего изобретения, включающими использование соединения или композиции настоящего изобретения при температуре от приблизительно 121°С до приблизительно 132°С, предпочтительно по существу в герметической камере. Процесс может быть закончен обычно через меньше чем приблизительно 2 часа. Однако некоторые изделия, такие как пластмассовые изделия и электрические узлы, не могут выдержать такие высокие температуры и требуют низкотемпературного обеззараживания. В низкотемпературных способах стерилизации изделие, которое стерилизуется, выдерживают в жидкости, включающей композицию настоящего изобретения при температуре от приблизительно комнатной температуры до приблизительно 93°С, более предпочтительно при температуре от приблизительно комнатной температуры до приблизительно 37,7°С.

Низкотемпературная стерилизация по настоящему изобретению - предпочтительно по крайней мере двухстадийный процесс, выполненный в основном в герметизированной, предпочтительно воздухонепроницаемой камере. На первой стадии (стадия обеззараживания), изделия, чистившиеся и обернутые в газовые проницаемые мешки, помещают в камеру. Воздух затем откачивают из камеры, создавая вакуум и возможно замещая воздух паром. В определенных воплощениях, предпочтительно ввести пар в камеру, чтобы достигнуть относительной влажности, которая составляет предпочтительно приблизительно от 30% до приблизительно 70%. Такие влажности могут максимизировать эффективность стерилизации стерилизующего средства, которое введено в камеру после того, как достигнута желательная относительная влажность. После промежутка времени, достаточного для того, чтобы стерилизующее средство проникло через оболочку и достигло щелей в изделии, стерилизующее средство и пар откачаны из камеры.

В предпочтительной второй стадии процесса (шаг насыщения газом), изделия проветривают, чтобы удалить остатки стерилизующего средства. Удаление таких остатков особенно важно в случае токсичных стерилизующих средств, хотя это является дополнительным в тех случаях, в которых используются в основном нетоксичные соединения настоящего изобретения. Типичные процессы насыщения газом включают воздушные промывки, непрерывное проветривание и комбинацию двух из них. Воздушная промывка - это периодический процесс и обычно включает откачку газов из камеры в течение относительно короткого периода, например 12 минут, и затем введение в камеру воздуха при атмосферном давлении или выше. Этот цикл повторяют любое число раз, пока не достигнуто желательное удаление стерилизующего средства. Непрерывное проветривание обычно включает введение воздуха через вход в одной стороне камеры и затем удаление его через выпускное отверстие с другой стороны камеры, применяя низкий вакуум к выпускному отверстию. Часто, две технологии объединены. Например, обычная технология включает выполняющиеся воздушные промывки и затем цикл проветривания.

СВЕРХКРИТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ

Рассмотрено, что, как правило, многие из применений и способов, описанных в настоящем описании, могут быть выполнены с настоящими композициями в сверхкритическом или околосверхкритическом состоянии. Например, настоящие композиции могут использоваться в растворителе и применениях, связанных с экстракцией растворителем, упомянутых в настоящем описании, особенно для использования совместно с материалами, такими как алкалоиды (которые обычно получаются из растительных источников), например кофеин, кодеин и папаверин, для металлорганических материалов, типа металлоценов, которые являются главным образом пригодными в качестве катализаторов, и для ароматизаторов и вкусовых добавок, типа Жасмона.

Настоящие композиции, предпочтительно в их сверхкритическом или околосверхкритическом состоянии, могут использоваться совместно со способами, включающими слой катализаторов, особенно металлоорганических катализаторов, на твердых носителях. В одном предпочтительном воплощении, эти способы включают стадию получения частиц высокодисперсного катализатора, предпочтительно, осаждая такие частицы катализатора из настоящих композиций в сверхкритическом или околосверхкритическом состоянии. Ожидается, что в определенных предпочтительных воплощениях, катализаторы, приготовленные в соответствии с настоящими способами, покажут превосходное действие.

Также рассмотрено, что некоторые из способов и устройств дозирующих ингаляторов (MDI), описанных в настоящей заявке, могут использовать лекарственные средства в высокодисперсной форме, и в таких ситуациях рассмотрено, что настоящее изобретение обеспечивает способы, которые включают стадию введения таких высокодисперсных частиц лекарственного средства, такого как альбутерол, в настоящие жидкости, предпочтительно, растворяя такие частицы лекарства, в настоящей композиции, предпочтительно в сверхкритическом или околосверхкритическом состоянии. В случаях если растворимость веществ относительно низка, когда настоящие жидкости находятся в сверхкритическом или околосверхкритическом состоянии, может быть предпочтительно использовать растворители, образующие азеотропные смеси, такие как спирты.

Также рассмотрено, что настоящие композиции в сверхкритическом или околосверхкритическом состоянии могут использоваться, чтобы очищать монтажные платы и другие материалы и изделия в электронных приборах.

Определенные материалы, возможно, могут иметь очень ограниченную растворимость в настоящих композициях, особенно если находятся в сверхкритическом состоянии или вблизи сверхкритического состояния. Для таких ситуаций, настоящие композиции могут использоваться как антирастворители для осаждения таких растворенных веществ с низкой растворимостью из раствора в другом сверхкритическом или околосверхкритическом растворителе, таком как диоксид углерода. Например, сверхкритический диоксид углерода используется часто при использовании в экструзионном процессе вспененных термопластов, и настоящие композиции могут использоваться для осаждения определенных материалов, которые содержатся в них.

Рассмотрено также, что в определенных воплощениях может быть желательно использовать настоящие композиции в сверхкритическом или околосверхкритическом состоянии в качестве порообразующего агента.

ПРИМЕРЫ

Следующие примеры предназначены для иллюстрации настоящего изобретения, но не для ограничения объема его притязаний.

ПРИМЕР 1

Коэффициент производительности (СОР) - это общепринятое измерение производительности хладагента, особенно пригодное в представлении относительной термодинамической эффективности (КПД) хладагента в определенном цикле нагревания или охлаждения, включающем парообразование или конденсацию хладагента. В разработке охлаждения, этот термин выражает степень полезного охлаждения к энергии, использованной компрессором при сжатии пара. Производительность хладагента представляет собой количество охлаждения или нагревания, им обеспеченное, и обеспечение некоторого критерия производительности компрессора для накачки количества теплоты для данной объемной скорости потока хладагента. Другими словами, данный удельный компрессор, хладагент с более высокой производительностью обеспечат большую степень холодопроизводительности или теплопроизводительности. Один из способов оценки СОР хладагента в определенном режиме работы исходит из термодинамических свойств хладагента, с использованием стандартных методик анализа цикла охлаждения (см., например, R.C. Downing, FLUOROCARBON REFRIGERANTS HANDBOOK, Chapter 3, Prentice-Hall, 1988).

Система охлаждения/кондиционирования обеспечена, когда температура конденсатора составляет около 65,5°С, и температура испарителя составляет около -1,6°С при номинальном изоэнтропическом сжатии с температурой на входе компрессора приблизительно 10°С. СОР определен для нескольких композиций настоящего изобретения по диапазону температур конденсатора и испарителя и указан в Таблице 1, приведенной ниже, основываясь на HFC-134a, имеющем значения СОР 1.00, значение производительности 1.00 и температуру нагнетания 175°F.

ТАБЛИЦА 1
КОМПОЗИЦИЯ ХЛАДАГЕНТА	Относительное значение СОР	Относительная производительность	ТЕМПЕРАТУРА НАГНЕТАНИЯ (°С)
HFO 1225ve	1.02	0.76	70
НFОтранс-1234ze	1.04	0.70	74
НFОцис-1234ze	1.13	0.36	68
HFO 1234vf	0.98	1.10	75,5

Этот пример показывает, что некоторые из предпочтительных соединений для использования с настоящими композициями каждый раз имеют лучший кпд, чем HFC-134a (1.02,1.04 и 1.13 по сравнению с 1.00), и компрессор, использующий настоящие композиции хладагента, произведет температуры нагнетания (70, 74 и 68 по сравнению с 79,4), которые являются выгодными, так как такой результат будет вероятно приводить к уменьшению проблем технического обслуживания. Кроме того, очевидно из вышеупомянутой таблицы, что один вариант воплощения настоящего изобретения, а именно тот, в котором композиция хладагента включает, и предпочтительно включает по крайней мере приблизительно 70% по весу HFO-1234yf, имеет существенно высокие рабочие характеристики с точки зрения относительной производительности по сравнению не только с R-134a, но также и с воплощениями, в которых хладагент состоит по существу из HFO-1234ze. В определенных предпочтительных воплощениях, таким образом настоящее изобретение обеспечивает способы для нагревания или охлаждения изделия или жидкости, включающие использование композиции, включающей по крайней мере приблизительно 80% по весу HFO-1234yf и еще более предпочтительно по крайней мере приблизительно 90% по весу, и в котором производительность системы охлаждения составляет по крайней мере приблизительно 100%, более предпочтительно по крайней мере приблизительно 105%, от производительности той же самой системы с R-134a, используемым в качестве хладагента.

ПРИМЕР 2

Проверена смешиваемость HFO-1225ye и HFO-1234ze с различными охлаждающими смазками. Проверенные смазки представляют собой минеральное масло (С3), алкилбензол (Zerol 150), сложноэфирное синтетическое масло (Mobil EAL 22 cc и Solest 120), полиалкиленгликолевое (PAG) масло (Goodwrench Refrigeration Oil для 134а системы) и масло на основе поли(альфа-олефина) (СР-6005-100). Для каждой комбинации хладагент/масло, проверены три композиции, а именно 5, 20 и 50 процентов по весу смазочного материала, с балансом для каждого тестируемого соединения настоящего изобретения.

Композиции смазочного материала помещают в толстостенные стеклянные трубки. Трубки вакуумируют, добавляют соединение хладагента в соответствии с настоящим изобретением и трубки затем герметизируют. Трубки затем помещают в термостатированный климатрон, температура которого варьируется от приблизительно -50°С до 70°С. При интервалах примерно в 10°С, визуальные измерения содержания трубки сделаны для определения существования одной или более жидких фаз. В случае когда наблюдается более чем одна жидкая фаза, сообщается, что смесь является несмешиваемой. В случае когда есть только одна наблюдаемая жидкая фаза, сообщается, что смесь является смешиваемой. В тех случаях когда наблюдали две жидкие фазы, но одна из жидких фаз занимает только очень малый объем, сообщают, что смесь является частично смешивающейся.

Смазочные материалы на основе полиалкиленгликоля и сложноэфирного синтетического масла, как оценивали, смешивались во всех тестируемых соотношениях по всему температурному интервалу, за исключением того, что для смесей HFO-1225ye с полиалкиленгликолем смесь хладагента, как определяют, была несмешиваемой при температурном интервале -50°С до -30°С и была частично смешиваемой при температуре от -20°С до 50°С. При 50-процентной весовой концентрации PAG в хладагенте и при 60°С, смесь хладагента/PAG смешивалась. При 70°С смешивалось от 5 процентов по весу смазочного материала в хладагенте до 50 процентов по весу смазочного материала в хладагенте.

ПРИМЕР 3

Совместимость соединений и композиций хладагента настоящего изобретения со смазочными маслами на основе PAG, во время контакта с металлами, используемыми в системах охлаждения и кондиционирования, тестируют при 350°С, с использованием условий, намного более суровых, чем существующие во многих применениях охлаждения и кондиционирования.

Алюминиевые, медные и стальные образцы для испытания добавляют в толстостенные стеклянные трубки. Два грамма масла добавляют в трубки. Трубки вакуумируют и добавляют один грамм хладагента. Трубки помещают в печь при температуре 176°С на одну неделю и делают визуальные наблюдения. В конце времени экспозиции трубки удалили.

Эта процедура была проведена для следующих комбинаций масла и соединения настоящего изобретения:

a) HFC-1234ze и масло на основе полиалкиленгликоля GM Goodwrench PAG

b) HFC-1243zf и масло на основе полиалкиленгликоля GM Goodwrench PAG

c) HFC-1234ze и масло на основе полиалкиленгликоля MOPAR-56 PAG

d) HFC-1243zf и масло на основе полиалкиленгликоля MOPAR-56 PAG

e) HFC-1225ye и масло на основе полиалкиленгликоля MOPAR-56 PAG.

Во всех случаях, есть минимальное изменение, выявленное при наружном осмотре содержания трубки. Это указывает на то, что соединения и композиции хладагента настоящего изобретения стабильны при контакте с алюминием, сталью и медью, присутствующими в системах охлаждения и кондиционирования воздуха, и типы смазочных масел, которые, вероятно, будут включены в такие композиции или будут использоваться с такими композициями в этих типах систем.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР

Алюминиевые, медные и стальные образцы для испытания добавляют в толстостенную стеклянную трубку с минеральным маслом и CFC-12 и нагревают в течение одной недели при 350°С, как в Примере 3. В конце периода экспозиции, трубку изъяли, и делают визуальные наблюдения. Наблюдают жидкие содержимые с появлением черноты, что указывает на серьезное разложение содержания трубки.

CFC-12 и минеральное масло прежде были объединены из-за выбора во многих охлаждающих системах и способах. Таким образом, соединения и композиции хладагента настоящего изобретения обладают значительно большей стабильностью со многими обычно используемыми смазочными маслами, чем широко используемая предшествующая комбинация хладагент - смазочное масло.

ПРИМЕР 4 - ПЕНА НА ОСНОВЕ МНОГОАТОМНОГО СПИРТА

Этот пример поясняет использование порообразующего агента в соответствии с одним из предпочтительных воплощений настоящего изобретения, а именно использование HFO-1234ze, и получение пены на основе многоатомного спирта в соответствии с настоящим изобретением. Компоненты состава пены на основе многоатомного спирта получают в соответствии со следующей Таблицей 2:

ТАБЛИЦА 2
Компонент полиола	PBW
Voranol 490	50
Voranol 391	50
Вода	0.5
B-8462 (ПАВ)	2.0
Polycat 8	0.3
Polycat 41	3.0
HFO-1234ze	35
Всего	140.8
Изоцианат
M-20S	123.8 Индекс 1.10
*Voranol 490 - это полиол на основе сахарозы, и Voranol 391 - полиол на основе толуолдиамина, и каждый получен от Dow Chemical. B-8462 - это поверхностно-активное вещество, доступное от Degussa-Goldschmidt. Катализаторы Polycat представляют собой катализаторы на основе третичного амина и доступные от Air Products. Изоцианат M-20S - это продукт Bayer LLC

Пену получают первым смешиванием указанных ингредиентов, но без добавления порообразующего агента. Каждую из двух трубок Фишера-Портера (Fisher-Porter) заполняют приблизительно 52.6 граммами смеси полиола (без порообразующего агента), герметизируют и помещают в холодильник для охлаждения и образования глубокого вакуума. Используя газовые бюретки, приблизительно 17.4 грамма HFO-1234ze добавляют к каждой трубке и трубки затем помещают в ультразвуковую ванну в теплую воду и позволяют находиться там в течение 30 минут. Полученный раствор является мутным, и измерение давления пара при комнатной температуре указывает, что давление пара составляет приблизительно 5 атм, указывает на отсутствие порообразующего агента в растворе. Трубки затем помещают в морозильник при температуре -3°С в течение 2 часов. Давление пара было снова измерено и, как было определено, составило 1 атм. Изоцианатную смесь, приблизительно 87.9 грамма, помещают в металлическую емкость и размещают в холодильнике и дают возможность охладиться до температуры приблизительно 10°С. Трубки с полиолом затем открывают и взвешивают в металлической емкости для смешивания (используется приблизительно 100 граммов смеси полиола). Изоцианат из охлажденной металлической емкости затем немедленно переливают в полиол и перемешивают воздушным смесителем с двойными воздушными винтами при 3000 об/мин в течение 10 секунд. Смесь немедленно начинает пениться при перемешивании и затем ее выливают в емкость 8×8×4 дюйма и позволяют пениться. Из-за пены не может быть измерен период между смешением компонентов пенопласта и переходом в сметанообразную массу. Пена имеет 4-минутное время гелеобразования и 5-минутное время отверждения до отлипа. Пене затем дают возможность высохнуть в течение двух дней при комнатной температуре. Пену затем разрезают на образцы, пригодные для измерения физических параметров и, как было найдено, имеют плотность 2.14 pcf (фунтов на кубический фут). Коэффициенты теплопроводности были измерены и, как было найдено, обозначены в следующей Таблице 3:

Температура	К, BTU (Британская тепловая единица) дюйм/Фут2ч°F
4,4°С	0.1464
24°С	0.1640
43°С	0.1808

ПРИМЕР 5 - ПЕНОПОЛИСТИРОЛ

Этот пример поясняет использование порообразующего агента в соответствии с двумя предпочтительными воплощениями настоящего изобретения, а именно использование HFO-1234ze и HFO-1234yf, и получение пенополистирола. Прибор для испытания и протокол были установлены в качестве вспомогательного средства для определения способности конкретного порообразующего агента и полимера к получению пены и качества пены. Размельченный полимер (Полистирол Dow Polystyrene 685D) и порообразующий агент, состоящий по существу из HFO-1234ze, объединяют в сосуде. Эскиз сосуда проиллюстрирован ниже. Объем сосуда - 200 см³, и он сделан из двух фланцев трубы и секции 2-дюймовой (1 дюйм = 25,4 мм) в диаметре трубы из нержавеющей стали марки 40 длиной 4 дюйма. Сосуд размещают в печи, с температурным диапазоном от приблизительно 87°С до приблизительно 140°С, предпочтительно для полистирола при 129°С, и оставляют там, пока не достигнуто тепловое равновесие.

Давление в сосуде затем сбрасывают, быстро производя вспененный полимер. Порообразующий агент пластифицирует полимер, поскольку он растворяется в нем. Результирующая плотность двух пен, таким образом, произведенная с использованием этого способа, дается в Таблице 4 и иллюстрируется на Фигуре 1, как плотность пены, произведенной с использованием транс-HFO-1234ze и HFO-1234yf. Данные показывают, что пенообразующий полистирол пригоден в соответствии с настоящим изобретением. Температура испарения для R1234ze с полистиролом составляет около 121°С.

ТАБЛИЦА 4
	Полистирол Dow polystyrene 685D Плотность пены (фунт/фут 3)
T°C	трансHFO-1234ze	HFO-1234yf
135	55.15
121	22.14	14.27
127	7.28	24.17
116	16.93

ПРИМЕР 6

°C=(°F:1,8)-17,8

1 psig (1 фунт на квадратный дюйм) = 6894,76 Па

1 атм = 101 325 Па

Этот пример поясняет рабочие характеристики одного воплощения настоящего изобретения, в котором композиция хладагента включает HFO-1234 в большом соотношении, и предпочтительно по крайней мере приблизительно 75% по весу, и еще более предпочтительно по крайней мере приблизительно 90% по весу HFO-1234, представляющего собой HFO-1234yf. Более подробно, такая композиция используется в качестве замены для HFC-134a в четырех охлаждающих системах. Первая система представляет собой одну из систем, имеющую температуру испарителя (ЕТ) приблизительно 20°F и температуру конденсатора (СТ) приблизительно 130°F (Пример 6А). Для целей удобства, такие системы теплопередачи, то есть системы, имеющие ЕТ от приблизительно 0 до приблизительно 35 и СТ от приблизительно 80°F до приблизительно 130°F, упомянуты в настоящем описании как системы «с умеренной температурой охлаждения». Вторая система представляет собой одну из систем, имеющую ЕТ приблизительно -10°F и СТ приблизительно 110°F (Пример 6В). Для целей удобства, такие системы теплопередачи, то есть системы, имеющие температуру испарителя от приблизительно -20°F до приблизительно 20°F и СТ от приблизительно 80°F до приблизительно 130°F, упомянуты в настоящем описании как системы "холодильник/морозильник". Третья система представляет собой одну из систем, имеющую ЕТ приблизительно 35°F и СТ приблизительно 150°F (Пример 6С). Для целей удобства, такие системы теплопередачи, то есть системы, имеющие температуру испарителя от приблизительно 30°F до приблизительно 60°F и СТ от приблизительно 90°F до приблизительно 200°F, упомянуты в настоящем описании как системы "автомобильный кондиционер». Четвертая система представляет собой одну из систем, имеющую ЕТ приблизительно 40°F и СТ приблизительно 60°F (Пример 6D). Для целей удобства, такие системы теплопередачи, то есть системы, имеющие температуру испарителя от приблизительно 35°F до приблизительно 50°F и СТ от приблизительно 80°F до приблизительно 120°F, упомянуты в настоящем описании как системы "холодильник" или "холодильник АС". Действие каждой из таких систем, с использованием R-134a и композиции охлаждения, включающей по крайней мере приблизительно 90% по весу HFO-1234yf, указано в Таблицах 6А-D, приведенных ниже:

ТАБЛИЦА 6А
Средние температурные условия 20°F ET и 130°F CT
	R-134a	HFO-1234yf
Эксплуатационная характеристика	Единицы
Производительность*	Btu (Брит. тепловая единица)/ч	2541	2519
Использ. R-134a	%		99.1%
СОР	-	2.31	2.27
Использ. R-134a	%		98.3%
Давление нагнетания	psig	198.7	190.3
Использ. R-134a	%		95.8%
Давление на всасывающем трубопроводе	psig	18.4	22.5
Использ. R-134a	%		122.3%
Массовый расход	фунт/ч	0.673	0.958
Использ. R-134a	%		142.3%
* Производительность на кубический фут в минуту объемной производительности компрессора (Объемная производительность)

ТАБЛИЦА 6В
Условия охлаждения Холодильник/Морозильник 10°F ET и 110°F СТ
	R-134a	HFO-1234yf
Эксплуатационная характеристика	Единицы
Производительность*	Btu (Британская тепловая единица)/ч	1234	1293
Использ. R-134a	%		104.8%
СОР	-	1.77	1.71
Использ. R-134а	%		96.6%
Давление нагнетания	psig	146.4	145.4
Использ. R-134а	%		99.3%
Давление на всасывающем трубопроводе	psig	1.9	6.0
Использ. R-134а	%		315.8%
Массовый расход	фунтов/ч	0.342	0.427
Использ. R-134a	%		124.9%
* Производительность на кубический фут в минуту объемной производительности компрессора (Объемная производительность)

ТАБЛИЦА 6С
Условия охлаждения в автомобильном кондиционере 35°F ЕТ и 150°F CT
	R-134a	HFO-1234yf
Эксплуатационная характеристика	Единицы
Производительность*	Btu (Брит. тепловая единица)/ч	2754	2612
Использ. R-134a	%		94.8%
СОР	-	1.91	1.84
Использ. R-134a	%		96.3%
Давление нагнетания	psig	262.9	247.3
Использ. R-134a	%		94.1%
Давление на всасывающем трубопроводе	psig	30.4	34.5
Использ. R-134a	%		113.5%
Массовый расход	фунтов/ч	0.891	1.235
Использ. R-134a	%		138.6%
* Производительность на кубический фут в минуту объемной производительности компрессора (Объемная производительность)

ТАБЛИЦА 6D
Условия охлаждения в холодильнике 40°F ЕТ и 95°F CT
	R-134a	HFO-1234yf
Эксплуатационная характеристика	Единицы
Производительность*	Btu (Брит. тепл. единица)/ч	4236	4060
Использ. R-134a	%		95.8%
СОР	-	6.34	6.23
Использ. R-134a	%		98.3%
Давление нагнетания	psig	113.9	113.5
Использ. R-134a	%		99.6%
Давление на всасывающем трубопроводе	psig	35.0	38.7
Использ. R-134a	%		110.6%
Массовый расход	фунтов/ч	1.034	1.268
Использ. R-134a	%		122.6%
* Производительность на кубический фут в минуту объемной производительности компрессора (Объемная производительность)

Как может быть видно из Таблиц, приведенных выше, многие из важных эксплуатационных характеристик холодильных систем находятся относительно близко к характеристикам для R-134a. Так как множество настоящих систем охлаждения были предназначены для R-134a или для других хладагентов со свойствами, подобными R-134а, квалифицированные в данной области специалисты оценят реальное преимущество низкого GWP и/или низкого разрушающего воздействия хладагента на озоновый слой, который может использоваться в качестве замены для R-134a или как хладагент с относительно минимальными изменениями в системе. Рассмотрено, что в определенных воплощениях настоящее изобретение обеспечивает модифицированные способы, которые включают замену хладагента в существующей системе композицией настоящего изобретения, предпочтительно композицией, включающей по крайней мере приблизительно 90% по весу и/или состоящей по существу из HFO-1234 и еще более предпочтительно из HFO-1234yf, без существенного изменения системы. В определенных предпочтительных воплощениях стадия замены - это замена в смысле, что никакое реальное переконструирование системы не требуется и никакой большой элемент оборудования не должен быть заменен для использования хладагента настоящего изобретения.