含有經(jīng)氟取代的烯烴的組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示四氟丙烯、尤其是(HFO-1234)的e在包括致冷設(shè)備在內(nèi)的多種應(yīng)用中的用途。所述材料通常用作加熱和冷卻的致冷劑、用作發(fā)泡劑、用作氣霧劑推進(jìn)劑、用作溶劑組合物以及用作滅火劑和火災(zāi)抑制劑。
【專利說明】含有經(jīng)氟取代的烯烴的組合物
[0001]本申請(qǐng)是分案申請(qǐng)，其母案是申請(qǐng)日為2005年4月29日、申請(qǐng)?zhí)枮?00580013536.6、發(fā)明名稱為“含有經(jīng)氟取代的烯烴的組合物”。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明是關(guān)于在尤其包括致冷系統(tǒng)的多種應(yīng)用中具有效用的組合物，并且也是關(guān)于利用所述組合物的方法和系統(tǒng)。在優(yōu)選方面，本發(fā)明是針對(duì)包含本發(fā)明的至少一種多氟代烯烴的致冷劑組合物。

【背景技術(shù)】
[0003]已發(fā)現(xiàn)碳氟化合物基流體廣泛用于多種商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中。舉例而言，碳氟化合物基流體通常用作諸如空氣調(diào)節(jié)、熱泵和致冷應(yīng)用的系統(tǒng)中的工作流體。蒸氣壓縮循環(huán)是在致冷系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)冷卻或加熱的最常用類型的方法之一。蒸氣壓縮循環(huán)通常涉及致冷劑在相對(duì)低的壓力下通過吸熱由液相變?yōu)闅庀嗲译S后在相對(duì)低的壓力和溫度下通過熱移除由氣相變?yōu)橐合嗟南嘧?；將蒸氣壓縮至相對(duì)高的壓力；在此相對(duì)高的壓力和溫度下通過熱移除將氣相冷凝成液相；及隨后降低壓力以再次起始循環(huán)。
[0004]致冷的主要目的是在相對(duì)低的溫度下將熱量自目標(biāo)流體或其它流體中移除，而熱泵的主要目的是在相對(duì)環(huán)境更高的溫度下增加熱量。
[0005]多年來，在許多應(yīng)用中，某些碳氟化合物已成為諸如致冷劑的許多熱交換流體中的優(yōu)選組份。舉例而言，諸如氯氟甲烷和氯氟乙烷衍生物的氟代烷已由于其獨(dú)特的化學(xué)和物理特性組合而在包括空氣調(diào)節(jié)和熱泵應(yīng)用的應(yīng)用中廣泛用作致冷劑。蒸氣壓縮系統(tǒng)中常用的多種致冷劑都為單一組份流體或共沸混合物。
[0006]近年來，已愈來愈關(guān)注對(duì)于地球大氣和氣候的潛在危害，且已將某些氯基化合物識(shí)別為在此點(diǎn)上尤其有問題的化合物。由于與許多此類化合物有關(guān)的臭氧損耗特性，在空氣調(diào)節(jié)和致冷系統(tǒng)中用作致冷劑的含氯組合物(諸如氯氟碳化物(CFC)、氫氯氟碳化物(HCFC)及其類似物)已變得不受歡迎。因此，已愈來愈需要可提供致冷和熱泵應(yīng)用的替代選擇的新碳氟化合物和氫氟碳化合物和組合物。舉例而言，通過用不會(huì)損耗臭氧層的不含氯致冷劑化合物(諸如氫氟碳化物(HFC))替代含氯致冷劑來改進(jìn)含氯致冷系統(tǒng)已變得合乎需要。
[0007]然而，通常認(rèn)為重要的是任何潛在的代用致冷劑也必須具有許多最廣泛使用的流體中所存在的那些特性，諸如極佳的傳熱特性、化學(xué)穩(wěn)定性、低毒性或無毒性、不易燃性和潤(rùn)滑劑相容性等。
[0008]申請(qǐng)者已開始意識(shí)到潤(rùn)滑劑相容性在許多應(yīng)用中尤為重要。更尤其是，非常需要致冷流體與大多數(shù)致冷系統(tǒng)中使用的用于壓縮機(jī)組中的潤(rùn)滑劑相容。不幸的是，包括HFC的許多不含氯致冷流體相對(duì)不溶和/或不混溶于傳統(tǒng)上與CFC和HFC —起使用的潤(rùn)滑劑類型中，所述潤(rùn)滑劑包括(例如)礦物油、烷基苯或聚(α-烯烴)。為使致冷流體-潤(rùn)滑劑組合以在壓縮致冷、空氣調(diào)節(jié)和/或熱泵系統(tǒng)內(nèi)有效的理想水平工作，潤(rùn)滑劑應(yīng)在各種操作溫度下充分溶于致冷液體中。所述溶解性降低潤(rùn)滑劑的粘性，并使其更易于在整個(gè)系統(tǒng)中流動(dòng)。在缺少所述溶解性的情況下，潤(rùn)滑劑易于積存在致冷、空氣調(diào)節(jié)或熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器旋管以及所述系統(tǒng)的其它部分中，且因此降低系統(tǒng)效率。
[0009]關(guān)于使用效率，重要的是應(yīng)注意致冷劑熱力學(xué)效能或能效的損失可通過因電能需求增加而增加的化石燃料使用對(duì)環(huán)境造成次級(jí)影響。
[0010]此外，通常認(rèn)為需要對(duì)當(dāng)前用于CFC致冷劑中的習(xí)知蒸氣壓縮技術(shù)不會(huì)造成主要工程改變的有效CFC致冷劑代用品。
[0011]對(duì)于許多應(yīng)用而言，易燃性是另一重要特性。也就是說，應(yīng)認(rèn)為在尤其包括傳熱應(yīng)用的許多應(yīng)用中使用不易燃組合物是重要或必要的。因此，使用所述不易燃組合物化合物通常是有益的。如本文所使用的術(shù)語“不易燃”是指當(dāng)根據(jù)2002年實(shí)施的ASTM標(biāo)準(zhǔn)E-681(其是以引用的方式并入本文)確定時(shí)經(jīng)確定為不易燃的化合物或組合物。不幸的是，可能另外需要用于致冷劑組合物中之許多HFC也并非不易燃的。舉例而言，氟代烷二氟乙烷(HFC-152a)和氟代烯1，1，1-三氟丙烯(HF0_1234zf)各為易燃的，且因此不可用于許多應(yīng)用中。
[0012]已建議將較高碳數(shù)的氟代烯，亦即經(jīng)氟取代的具有至少五個(gè)碳原子的烯烴用作致冷劑。Smutny的美國(guó)專利第4，788，352號(hào)是針對(duì)具有至少某一不飽和度的氟代C5至C8化合物的制備。Smutny專利識(shí)別出已知所述較高碳數(shù)的烯烴可用作致冷劑、殺蟲劑、介電流體、傳熱流體、溶劑和多種化學(xué)反應(yīng)中的中間體(參看第I列，第11-22行)。
[0013]盡管Smutny中所述的氟代烯烴可在傳熱應(yīng)用中具有某種程度的效用，但據(jù)信所述化合物也可以具有某些缺點(diǎn)。舉例而言，所述化合物中的一些可易于侵蝕襯底，尤其通用塑料，諸如丙烯酸樹脂和ABS樹脂。此外，Smutny中所述的較高碳數(shù)的烯烴化合物也可以由于所述化合物可由Smutny中所述的殺蟲劑活性引起潛在程度的毒性而不適用于某些應(yīng)用中。另外，所述化合物也可具有因過高而致使其不能在某些應(yīng)用中用作致冷劑的沸點(diǎn)。
[0014]溴氟甲烷和溴氯氟甲烷衍生物，尤其溴三氟甲烷(哈龍(Halon) 1301)和溴氯二氟甲烷(哈龍1211)已在封閉區(qū)域(諸如飛機(jī)艙和電腦室)中日益廣泛地用作滅火劑。然而，多種哈龍因其高臭氧損耗而正逐漸退出使用。而且，由于哈龍通常用于人類出現(xiàn)的區(qū)域中，所以適當(dāng)?shù)拇闷芬脖仨氃谝种苹驕缁鹚璧臐舛认聦?duì)人類安全。
[0015]因此，申請(qǐng)者已開始意識(shí)到需要潛在可用于多種應(yīng)用(包括蒸氣壓縮加熱和冷卻系統(tǒng)及方法)中并避免上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或一個(gè)以上缺點(diǎn)的組合物，且尤其需要傳熱組合物、滅火/抑制火災(zāi)組合物、發(fā)泡劑、溶劑組合物和相容劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]申請(qǐng)者已發(fā)現(xiàn)上述需求和其它需求可通過一些組合物來滿足，所述組合物包含一種或一種以上的C3或C4氟代烯，優(yōu)選具有下式I的化合物:
[0017]XCFzR3_z (I)，
[0018]其中X為C2或C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的烷基，各R獨(dú)立為Cl、F、Br、I或H，且z為I至3。在式I化合物中，尤其優(yōu)選1，3，3，3_四氟丙烯的順和反異構(gòu)體(HF0-1234ze)。
[0019]本發(fā)明也提供利用本發(fā)明組合物的方法和系統(tǒng)，其包括用于傳熱、發(fā)泡、溶劑化、調(diào)味劑和芳香劑提取和/或傳遞及氣霧劑產(chǎn)生的方法和系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]無

【具體實(shí)施方式】
[0021]組合物
[0022]本發(fā)明是針對(duì)包含至少一種含有3至4個(gè)碳原子(優(yōu)選3個(gè)碳原子)和至少一個(gè)碳碳雙鍵的氟代烯的組合物。如果本發(fā)明的氟代烯化合物含有至少一個(gè)氫，則在本文中有時(shí)出于便利的目的將其稱為氫氟-烯烴或“HF0”。盡管預(yù)期本發(fā)明的HFO可含有兩個(gè)碳碳雙鍵，但目前認(rèn)為所述化合物并非優(yōu)選的。
[0023]如上文所提及，本發(fā)明組合物包含一種或一種以上根據(jù)式I的化合物。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述組合物包括下式II的化合物:
[0024]

【權(quán)利要求】
1.一種傳熱組合物，其包含: (a)至少一種式I的氟代烯:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代烷基；R獨(dú)立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3， 所述組合物具有不高于約1000的全球變暖潛能(GWP)。
2.一種替換致冷劑系統(tǒng)中所含有的現(xiàn)存致冷劑的方法，其包含自所述系統(tǒng)中替換所述現(xiàn)存致冷劑中的至少一部分，以及通過將包含至少一種式I的氟代烯的致冷劑組合物引入所述系統(tǒng)中來替換所述現(xiàn)存致冷劑中的至少一部分:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代烷基；R獨(dú)立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3。
3.一種將熱傳送至流體或物體或自流體或物體傳送熱的方法，其包含使所述流體或物體與包含式I的氟代烯的組合物接觸:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代烷基；各R獨(dú)立為Cl、F、Br、I或H ;且Z為I至3，所述組合物具有不大于1000的全球變暖潛能(GWP)。
4.一種發(fā)泡組合物，其包含發(fā)泡聚合物或預(yù)聚物和包含至少一種式I的氟代烯的發(fā)泡劑:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代烷基；R獨(dú)立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3，所述發(fā)泡劑具有不大于約1000的全球變暖潛能(GWP)。
5.一種發(fā)泡體,其由根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)泡組合物制成。
6.一種發(fā)泡體預(yù)混組合物，其包含聚合物或預(yù)聚物和包含至少一種式I的氟代烯的發(fā)泡劑:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代烷基；各R獨(dú)立為Cl、F、Br、I或H ;且Z為I至3。
7.一種組合物，其包含: (a)至少一種式I的氟代烯:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代烷基；各R獨(dú)立為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3 ;及 (b)至少一種佐劑，其是選自由多元醇預(yù)混物組份、調(diào)味劑、芳香劑和所述物質(zhì)中的兩種或兩種以上的組合組成的群組。
8.一種推進(jìn)劑組合物，其包含至少一種式I的氟代烯:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代烷基；R獨(dú)立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3，所述組合物具有不大于約1000的全球變暖潛能(GWP)。
9.一種發(fā)泡劑，其包含至少一種式I的氟代烯:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代烷基；R獨(dú)立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3，且所述發(fā)泡劑具有不大于約1000的全球變暖潛能(GWP)。
10.一種自植物中提取調(diào)味劑或芳香劑化合物的方法，其包含使所述植物與包含至少一種式I的氟代烯的提取劑接觸:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或 C3不飽和、經(jīng)取代或未經(jīng)取代烷基；R獨(dú)立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3。
【文檔編號(hào)】C09K3/30GK104178090SQ201410381855
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2004年4月29日
【發(fā)明者】拉吉夫.R.辛格, 漢.T.范, 戴維.P.威爾遜, 雷蒙德.H.托馬斯 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司