含有經氟取代的烯烴的組合物的製作方法
2023-12-05 10:40:21 2
含有經氟取代的烯烴的組合物的製作方法
【專利摘要】本發明揭示四氟丙烯、尤其是(HFO-1234)的e在包括致冷設備在內的多種應用中的用途。所述材料通常用作加熱和冷卻的致冷劑、用作發泡劑、用作氣霧劑推進劑、用作溶劑組合物以及用作滅火劑和火災抑制劑。
【專利說明】含有經氟取代的烯烴的組合物
[0001]本申請是分案申請，其母案是申請日為2005年4月29日、申請號為200580013536.6、發明名稱為「含有經氟取代的烯烴的組合物」。
【技術領域】
[0002]本發明是關於在尤其包括致冷系統的多種應用中具有效用的組合物，並且也是關於利用所述組合物的方法和系統。在優選方面，本發明是針對包含本發明的至少一種多氟代烯烴的致冷劑組合物。
【背景技術】
[0003]已發現碳氟化合物基流體廣泛用於多種商業和工業應用中。舉例而言，碳氟化合物基流體通常用作諸如空氣調節、熱泵和致冷應用的系統中的工作流體。蒸氣壓縮循環是在致冷系統中實現冷卻或加熱的最常用類型的方法之一。蒸氣壓縮循環通常涉及致冷劑在相對低的壓力下通過吸熱由液相變為氣相且隨後在相對低的壓力和溫度下通過熱移除由氣相變為液相的相變；將蒸氣壓縮至相對高的壓力；在此相對高的壓力和溫度下通過熱移除將氣相冷凝成液相；及隨後降低壓力以再次起始循環。
[0004]致冷的主要目的是在相對低的溫度下將熱量自目標流體或其它流體中移除，而熱泵的主要目的是在相對環境更高的溫度下增加熱量。
[0005]多年來，在許多應用中，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於其獨特的化學和物理特性組合而在包括空氣調節和熱泵應用的應用中廣泛用作致冷劑。蒸氣壓縮系統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，已愈來愈關注對於地球大氣和氣候的潛在危害，且已將某些氯基化合物識別為在此點上尤其有問題的化合物。由於與許多此類化合物有關的臭氧損耗特性，在空氣調節和致冷系統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含氯致冷系統已變得合乎需要。
[0007]然而，通常認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、化學穩定性、低毒性或無毒性、不易燃性和潤滑劑相容性等。
[0008]申請者已開始意識到潤滑劑相容性在許多應用中尤為重要。更尤其是，非常需要致冷流體與大多數致冷系統中使用的用於壓縮機組中的潤滑劑相容。不幸的是，包括HFC的許多不含氯致冷流體相對不溶和/或不混溶於傳統上與CFC和HFC —起使用的潤滑劑類型中，所述潤滑劑包括(例如)礦物油、烷基苯或聚(α-烯烴)。為使致冷流體-潤滑劑組合以在壓縮致冷、空氣調節和/或熱泵系統內有效的理想水平工作，潤滑劑應在各種操作溫度下充分溶於致冷液體中。所述溶解性降低潤滑劑的粘性，並使其更易於在整個系統中流動。在缺少所述溶解性的情況下，潤滑劑易於積存在致冷、空氣調節或熱泵系統的蒸發器旋管以及所述系統的其它部分中，且因此降低系統效率。
[0009]關於使用效率，重要的是應注意致冷劑熱力學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環境造成次級影響。
[0010]此外，通常認為需要對當前用於CFC致冷劑中的習知蒸氣壓縮技術不會造成主要工程改變的有效CFC致冷劑代用品。
[0011]對於許多應用而言，易燃性是另一重要特性。也就是說，應認為在尤其包括傳熱應用的許多應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。如本文所使用的術語「不易燃」是指當根據2002年實施的ASTM標準E-681(其是以引用的方式併入本文)確定時經確定為不易燃的化合物或組合物。不幸的是，可能另外需要用於致冷劑組合物中之許多HFC也並非不易燃的。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，且因此不可用於許多應用中。
[0012]已建議將較高碳數的氟代烯，亦即經氟取代的具有至少五個碳原子的烯烴用作致冷劑。Smutny的美國專利第4，788，352號是針對具有至少某一不飽和度的氟代C5至C8化合物的製備。Smutny專利識別出已知所述較高碳數的烯烴可用作致冷劑、殺蟲劑、介電流體、傳熱流體、溶劑和多種化學反應中的中間體(參看第I列，第11-22行)。
[0013]儘管Smutny中所述的氟代烯烴可在傳熱應用中具有某種程度的效用，但據信所述化合物也可以具有某些缺點。舉例而言，所述化合物中的一些可易於侵蝕襯底，尤其通用塑料，諸如丙烯酸樹脂和ABS樹脂。此外，Smutny中所述的較高碳數的烯烴化合物也可以由於所述化合物可由Smutny中所述的殺蟲劑活性引起潛在程度的毒性而不適用於某些應用中。另外，所述化合物也可具有因過高而致使其不能在某些應用中用作致冷劑的沸點。
[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)已在封閉區域(諸如飛機艙和電腦室)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，由於哈龍通常用於人類出現的區域中，所以適當的代用品也必須在抑制或滅火所需的濃度下對人類安全。
[0015]因此，申請者已開始意識到需要潛在可用於多種應用(包括蒸氣壓縮加熱和冷卻系統及方法)中並避免上述缺點中的一個或一個以上缺點的組合物，且尤其需要傳熱組合物、滅火/抑制火災組合物、發泡劑、溶劑組合物和相容劑。
【發明內容】
[0016]申請者已發現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、經取代或未經取代的烷基，各R獨立為Cl、F、Br、I或H，且z為I至3。在式I化合物中，尤其優選1，3，3，3_四氟丙烯的順和反異構體(HF0-1234ze)。
[0019]本發明也提供利用本發明組合物的方法和系統，其包括用於傳熱、發泡、溶劑化、調味劑和芳香劑提取和/或傳遞及氣霧劑產生的方法和系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]無
【具體實施方式】
[0021]組合物
[0022]本發明是針對包含至少一種含有3至4個碳原子(優選3個碳原子)和至少一個碳碳雙鍵的氟代烯的組合物。如果本發明的氟代烯化合物含有至少一個氫，則在本文中有時出於便利的目的將其稱為氫氟-烯烴或「HF0」。儘管預期本發明的HFO可含有兩個碳碳雙鍵，但目前認為所述化合物並非優選的。
[0023]如上文所提及，本發明組合物包含一種或一種以上根據式I的化合物。在優選實施例中，所述組合物包括下式II的化合物:
[0024]
【權利要求】
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、經取代或未經取代烷基；R獨立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3， 所述組合物具有不高於約1000的全球變暖潛能(GWP)。
2.一種替換致冷劑系統中所含有的現存致冷劑的方法，其包含自所述系統中替換所述現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中來替換所述現存致冷劑中的至少一部分:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經取代或未經取代烷基；R獨立地為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、經取代或未經取代烷基；各R獨立為Cl、F、Br、I或H ;且Z為I至3，所述組合物具有不大於1000的全球變暖潛能(GWP)。
4.一種發泡組合物，其包含發泡聚合物或預聚物和包含至少一種式I的氟代烯的發泡劑:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經取代或未經取代烷基；R獨立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3，所述發泡劑具有不大於約1000的全球變暖潛能(GWP)。
5.一種發泡體,其由根據權利要求4所述的發泡組合物製成。
6.一種發泡體預混組合物，其包含聚合物或預聚物和包含至少一種式I的氟代烯的發泡劑:
XCFzR3_z (I) 其中X為C2或C3不飽和、經取代或未經取代烷基；各R獨立為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、經取代或未經取代烷基；各R獨立為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混物組份、調味劑、芳香劑和所述物質中的兩種或兩種以上的組合組成的群組。
8.一種推進劑組合物，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、經取代或未經取代烷基；R獨立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3，所述組合物具有不大於約1000的全球變暖潛能(GWP)。
9.一種發泡劑，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、經取代或未經取代烷基；R獨立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3，且所述發泡劑具有不大於約1000的全球變暖潛能(GWP)。
10.一種自植物中提取調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、經取代或未經取代烷基；R獨立地為Cl、F、Br、I或H ;且z為I至3。
【文檔編號】B01D11/00GK104178089SQ201410381845
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2005年4月29日 優先權日:2004年4月29日
【發明者】拉吉夫.R.辛格, 漢.T.範, 戴維.P.威爾遜, 雷蒙德.H.託馬斯 申請人:霍尼韋爾國際公司