烴組合物及由其組成的製冷劑及清潔劑的製作方法
2023-04-24 14:32:41
專利名稱：烴組合物及由其組成的製冷劑及清潔劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種烴組合物，其適合用作空調及製冷器中所用的製冷劑，或用作清潔劑清潔諸如計算機的半導體晶片及母板、以及硬碟驅動器及其他精密儀器零件的精密元件。
背景技術：
所謂的含氯氟烴(CFC)如二氯二氟甲烷及一氯二氟甲烷大量用作空調及製冷器中所用的製冷劑或用於清洗及洗滌精密元件的清潔劑。已經指出CFC的優點是不可燃性、高穩定性及較低的毒性，但CFC損害臭氧層，因此對地球環境有嚴重影響。因此，CFC的生產及應用逐漸被縮小，現在趨向於完全廢除。
因此，已發展了各種含氯氟烴的替代物。作為典型的含氯氟烴替代物，通常所說的HFC如1，1，1，2-四氟乙烷及1，1，1-三氟乙烷已經公知。HFC並不太降解臭氧層，但是其具有引起全球變暖的不利環境影響，因此留下了改進HFC的空間。
在此情況下，人們對於作為含氯氟烴(氫氯氟烴)替代物之一的烴組合物顯示了很大的興趣。烴組合物有利之處是其損害臭氧及引起全球變暖的能力較小。
例如，日本特許公開HEI01-139676(A)公開了工作介質複合物，其含有作為必要組分的至少一種選自以下組中的物質碳原子數為4-5的烴、一氯二氟甲烷及一氯五氟乙烷。作為碳原子數為4-5的烴，公開了正丁烷、異丁烷、環丁烷、正戊烷、異戊烷、以及環戊烷。其他烴組合物公開於日本特許公開SHO 54-6681(A)、SHO 54-6882(A)及HEI01-139677(A)中。
日本特許公開HEI08-176536(A)公開了由含有不飽和烴的飽和烴組成的製冷劑。還公開了通過混合以下製冷劑而製得的一種優選製冷劑第一種製冷劑組分由含有不飽和烴的飽和烴組成，第二種製冷劑組分由至少一種氫化碳氟化合物及氟化碳製冷劑組成，第三種製冷劑由具有比第二種製冷劑組分更高沸點的飽和烴組成。在此常規技術中，例如丙烷及丁烷可用作前述飽和烴。
再者，US6336333公開了丙烷及丁烷的製冷劑混合物。
上述的常規烴組合物通常以混合CFC、HFC等的形式使用，因此從環境保護的觀點它們是不理想的。因此，需要能單獨用作製冷劑的烴組合物。
更具體而言，上述由丙烷及丁烷組成的製冷劑具有下列問題。也就是由丙烷及丁烷組成的製冷劑易降解為由製冷系統或其他裝置洩漏出來的組分。結果留在製冷系統的製冷劑可打破其必要組成的的平衡，並因此在更新時需完全用新製冷劑置換，由此使系統壽命縮短。
再者，上述由丙烷及丁烷組成的製冷劑由於其分子間的結合力弱而具有400℃級的低著火溫度，具有安全方面的問題。因此，特別需要具有較高著火溫度的安全、優良的烴組合物。
發明內容
本發明試圖提供一種烴組合物，其能夠適合單獨用作不與CFC及HFC結合的製冷劑及清潔劑。
本發明也試圖提供一種新的烴組合物，其由不能分離的組分組成，以不致於打破其必要組成的平衡，即使該組合物由諸如製冷或清潔裝置的系統洩露出去。
本發明還試圖提供一種具有高著火溫度的安全的烴組合物。
根據本發明，提供了一種由乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷及正戊烷組成的烴組合物。本發明的烴組合物除了上述組成外還可含有己烷。除了所述組成外，也可含有甲烷及庚烷。
丙烷、異丁烷及正丁烷佔組合物所有組分的75體積％，使得烴組合物的著火溫度為800℃及以上。
本發明的烴組合物可用作製冷劑或清潔劑。
上述烴組合物的組分通過各組分相互作用而很難彼此分開，各組分具有的特性整體上就象單獨組分作用一樣。因此，即使烴組合物由諸如製冷或清潔設備的體統中洩露出來，其必要組分的平衡也可維持。此外，該組合物的著火溫度有利地增加至800℃及以上。組合物中的己烷及庚烷可包括各種類型的異構體。
根據本發明烴組合物的清潔劑具有優良的清潔性能，能夠清洗各種裝備或機械零件如用於計算機中的半導體晶片，並能夠在短時間內蒸發。
通過參考以下對本發明實施方案的描述，本發明的上述及其他特性及目的及其得到的方式將變得更明顯，且本發明將被更好地理解。
具體實施例方式
本發明的烴組合物的優選實施方案將在下文被詳細地說明。
本發明的烴組合物通常至少含有組合的乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、以及正戊烷。本發明人發現通過適當地組合這些組分製備的烴組合物整體上具有單一組分的作用，並難以分解成多種組分。因此，可提高該組合物的著火溫度。
除了上述組分外，本發明的烴組合物還可含有己烷。所加入的己烷具有進一步增強烴組合物各組分相互作用的功能，因此使其更難以將組合物分解成各種組成成分。
因為可合適地控制本發明烴組合物的蒸發度，所以使用該組合物作為清潔劑是有利的。此外，本發明的烴組合物具有優良的去汙力，足以清潔各種裝置或機械零件如用於計算機中的半導體晶片。
作為己烷，可使用各種類型的異構體，如正己烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2，2-二甲基丁烷、以及2，3-二甲基丁烷。
除了由上述組分組成的烴組合物，其還可含有甲烷及庚烷。混合甲烷及庚烷產生了增強各組分的分子間結合力並增加著火溫度至800℃及以上的作用。與最大具有400℃著火溫度的常規烴組合物相比，具有800℃及以上著火溫度的烴組合物甚至在接近火時也是安全的。
作為庚烷，可使用各種類型的異構體，如正庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2，3-二甲基戊烷、2，4-二甲基戊烷及乙基戊烷。
以下表1所示為上述烴組合物各組分的著火溫度。
表1
根據以上表1中的數據，烴組合物各組分的著火溫度在233-537℃的範圍內。也就是說本發明的烴組合物的800℃及以上的高著火溫度不能僅通過簡單地組合或加入各組分而得到，但可通過以特定比例混合的各組分的相互作用而作為特殊性能來實現。
烴組合物各組分的混合比例可根據需要任意確定，不應理解為是具體限定的。例如，希望確定丙烷、異丁烷及正丁烷的總量佔液態的組合物所有組分體積的75％或更高是理想的，優選90％或更高。如果這些組分的總量低於75體積％，則不能實現800℃及以上的著火溫度，並且其趨勢是降低組合物約幾個10％的沸點，增加該組合物約幾個10％的熔解溫度。結果，這些組分總量低於75體積％的組合物在製冷方面是低效的，並因此不適合用作製冷劑。
根據本發明，上述含有適當混合比例的組分的烴組合物可適合用作製冷劑。更具體而言，本發明的烴組合物可作為製冷劑與冷凍機油、潤滑油、及偶爾使用的除味劑一起填充至製冷系統中。甚至當本發明的烴組合物用作製冷劑時，其可單獨使用而無需與常規製冷劑如含氯氟烴結合。使用本發明的烴組合物的製冷系統並不限定任何特定裝置或設備且可單獨使用。更具體而言，本發明的烴組合物可用於製冷系統諸如家用空調，除溼系統，汽車、鐵路、民航飛機、運輸飛機用空調，製冷器、冷凍機、以及飲料販賣機中。
因為本發明的烴組合物具有高分子量，所以即使當作為製冷劑使用時其也既不經由接頭或O圈由製冷系統洩漏，也不腐蝕材料如鋁。另外，即使該烴組合物由應用系統中洩漏出來，其也是作為一個整體洩露，而不會分解為其組成成分，因此使組成成分的平衡保持不變。因此，由前述可見本發明的烴組合物是高度安全及經濟的。此外，本發明的烴組合物在與冷凍油或潤滑油混溶時具有良好的化學性能，因此，有效地衝洗使用本發明烴組合物的系統中的油。結果，烴組合物循環經由的系統內部可保持清潔，不會使油停留在一個部位，因此很大程度地增強了冷卻效果。
本發明的烴組合物可適合用作清潔各種機械及電子零件的製冷劑。根據本發明烴組合物的製冷劑由於組成成分間的高度相互作用，而有利地具有快速乾燥效果及優良的去汙作用。尤其是本發明的清潔劑可用於清潔諸如計算機中半導體晶片及母板、以及硬碟驅動器及其他精密儀器中零件的製冷劑。
事實上，本發明的烴組合物不僅可用作所述製冷劑及清潔劑，而且可用作發泡劑、推進劑及粘合劑。
實施例下文將描述本發明的一個實施方案，但不應理解為僅限於此。
實施例1通過混合各組成成分，即甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷及庚烷來至製備目標烴組合物。該組合物的組成成分的混合比例如表2所示。丙烷、異丁烷及正丁烷的總量為組合物所有組成成分的96.7體積％。
表2
由此製備的烴組合物的著火溫度證實為886℃。當該烴組合物用作清潔劑時，其於施用至待清潔目標11秒後蒸發。因此，可達到清洗目標相對於1為99.4％的有利結果。表3所示為其他測量值及實驗中用作對比材料的氨、氫氯氟烴(HCFC)如R22及氫氟烴(HFC)如R134a的測量數據。
表3
由表3發現具有較高沸點及蒸發熱的本發明的烴組合物具有高製冷係數，並因此適合於製冷中作為製冷劑。
實施例2通過混合各組成成分，即甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷及庚烷來至製備目標烴組合物。該實施例2的組合物的組成成分的混合比例如表4所示。丙烷、異丁烷及正丁烷的總量為組合物所有組成成分的78.2體積％。
表4
由此製備的烴組合物的著火溫度證實為821℃。因此，本發明的烴組合物是高度安全的並可適合用作製冷劑或清潔劑。
比較例1通過混合甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷及庚烷來至製備對比烴組合物。該對比組合物的組成成分的混合比例如表5所示。丙烷、異丁烷及正丁烷的總量為該對比組合物所有組成成分的67.7體積％。該總量在本發明規定的範圍之外。
表5
在該比較例中製備的烴組合物的著火溫度為472℃，與常規製冷劑一樣大。
由以上描述可明顯看出，本發明的烴組合物可適合用作製冷劑及清潔劑，並且除此之外，其可單獨使用，而無需與常規製冷劑如CFC及HFC結合。另外，本發明的烴組合物不損害臭氧，因此有利於環境保護。
再者，即使本發明的烴組合物由應用系統中洩漏出來，其也作為整體洩漏，而不分解為其各組成成分，因此使各組成成分的平衡保持不變。因此，當烴組合物洩漏，所洩漏組合物的量可部分補充。因此，本發明的烴組合物是高度安全且經濟的。此外，本發明的烴組合物具有在與冷凍油或潤滑油混溶時具有良好的化學性能，因此有效地衝洗施用了本發明烴組合物的系統中的油。結果，烴組合物循環經由的系統內部可保持潔淨，而不會使油在一個部位停留，因此最大程度地增強了製冷效果。
本發明的烴組合物可適合用作清潔各種機械及電子零件的清潔劑。根據本發明烴組合物的清潔劑由於其各組成成分的相互作用，有利地具有快速乾燥效果及優良的清潔效果。特別是，本發明的清潔劑可用於清潔精密元件如計算機中的半導體晶片及母板及硬碟驅動器或其他精密儀器的零件。
雖然本發明以具有一定程度特殊性的優選方式被描述，但應理解本發明優選形式的公開可在組合物的細節上加以改變，並且組合物的組成及排列可變化而不偏離本發明權利要求的範圍。
權利要求
1.由至少甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷及庚烷的組成成分組成的烴組合物，其中所述丙烷、異丁烷、及正丁烷佔全部所述組成成分的75體積％或更高，使該烴組合物的著火溫度為800℃及更高。
2.如權利要求1的烴組合物，其中所述組合物用作製冷劑。
3.如權利要求1的烴組合物，其中所述組合物用作清潔劑。
全文摘要
通過以適當混合比混合甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷及庚烷而製備的烴組合物含有75體積％或更高的丙烷、異丁烷及正丁烷，使該烴組合物的著火溫度為800℃及更高。該組合物是安全且經濟的，用作空調及冷凍機中所用的製冷劑或用作清潔精密元件如半導體晶片的清潔劑。該組合物可獨立使用而無需與常規製冷劑如CFC及HFC結合，並且不損害臭氧，因此有利於環境保護。
文檔編號C11D7/24GK1594488SQ0315840
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月9日 優先權日2003年9月9日
發明者理察·H·瑪魯婭 申請人:A·S·信託&控股公司