КОМПОЗИЦИЯ ОХЛАДИТЕЛЯ ИЛИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ, СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ, СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ИЛИ ОБОГРЕВА, УСТАНОВКИ, СОДЕРЖАЩИЕ КОМПОЗИЦИЮ, СПОСОБ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ КОМПОЗИЦИИ В УСТАНОВКЕ, ВСПЕНИВАЮЩИЙ АГЕНТ, СОДЕРЖАЩИЙ КОМПОЗИЦИЮ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНЫ, РАСПЫЛЯЕМАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ, СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ ПЛАМЕНИ ИЛИ ГАШЕНИЯ, А ТАКЖЕ СПОСОБ ОБРАБОТКИ УЧАСТКА ИНЕРТНЫМ ГАЗОМ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОЗГОРАНИЯ
COOLANT OR HEAT CARRIER COMPOSITION, METHOD OF USING SAID COMPOSITION, METHOD OF COOLING OR HEATING, INSTALLATIONS CONTAINING SAID COMPOSITION, METHOD OF DETECTING SAID COMPOSITION IN INSTALLATION, FOAMING AGENT CONTAINING SAID COMPOSITION, METHOD OF OBTAINING FOAM, SPRAYED COMPOSITION, METHOD OF OBTAINING AEROSOL PRODUCTS, METHOD OF SUPPRESSING FLAME OR EXTINCTION, AS WELL AS METHOD OF TREATING AREA WITH INERT GAS IN ORDER TO PREVENT BURNING

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка притязает на приоритет предварительной заявки на патент США 60/658543, поданной 4 марта 2005 г., и предварительной заявки на патент США 60/710439, поданной 23 августа 2005 г., и предварительной заявки на патент США 60/732769, поданной 1 ноября 2005 г.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
1. Область техники
Данное изобретение относится к композициям, применяемым в холодильных системах, кондиционерах и теплонасосных установках, где композиция включает фторолефин и, по крайней мере, один другой компонент. Композиции в соответствии с данным изобретением применяются в процессах производства холода или тепла в качестве жидких теплоносителей, пенообразователей, аэрозольных газов-вытеснителей и противопожарных агентов и огнетушителей.
2. Уровень техники
Холодильная промышленность последние несколько десятилетий работает над поиском охладителей, способных заменить уменьшающих озоновый слой хлорфторуглеродов (ХФУ) и гидрохлорфторуглеродов (ГФХУ), производство которых постепенно прекращается в соответствии с Монреальским протоколом. Решением для большинства производителей холодильных установок является коммерциализация гидрофторуглеродных (ГФУ) охладителей. Новые ГФУ охладители, ГФУ-134а, наиболее широко применяющиеся в настоящее время, имеют нулевой потенциал к уменьшению озонового слоя и, тем самым, не попадают под текущее инструктивное прекращение производства в соответствии с Монреальским протоколом.
Более новые постановления по охране окружающей среды могут, в конце концов, привести к глобальному сокращению производства определенных ГФУ охладителей. В настоящее время автомобильная промышленность столкнулась с постановлениями, относящимися к потенциальному влиянию охладителей, применяющихся в автомобильных кондиционерах, на глобальное потепление. Поэтому на рынке автомобильного кондиционирования существует значительная текущая потребность в новых охладителях с пониженным влиянием на глобальное потепление. Если в будущем постановления будут применяться еще шире, возникнет увеличенная потребность в охладителях, которые могут быть использованы во всех областях холодильной и кондиционерной промышленностях.
2
Предложенные в настоящее время охладители для ГФУ-134а включают ГФУ-152а, чистые углеводороды, такие как бутан или пропан, или «природные» охладители, такие как CO. Многие из таких предложенных заменителей являются токсичными, легковоспламеняющимися и/или имеют низкий энергетический КПД. Поэтому идет поиск новых альтернативных охладителей.
Объектом данного изобретения являются новые охлаждающие композиции и композиции жидких теплоносителей, которые имеют уникальные характеристики, отвечающие требованиям низкого или нулевого потенциала к уменьшению озонового слоя и низкий потенциал к глобальному потеплению по сравнению с современными охладителями.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к композициям, содержащим ГФУ-1225ye и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей:
3
3
2
3
ГФУ-1234ze, ГФУ-1234yf, ГФУ-1234ye, ГФУ-1243zf, ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134a, ГФУ-143a, ГФУ-152a, ГФУ-161, ГФУ-227ea, ГФУ-236ea, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI.
3
3
2
3
Данное изобретение также относится к композиции, содержащей ГФУ-1234ze и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей: ГФУ-1234yf, ГФУ-1234ye, ГФУ-1243zf, ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134a, ГФУ-143a, ГФУ-152a, ГФУ-161, ГФУ-227ea, ГФУ-236ea, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI.
3
3
2
3
Данное изобретение также относится к композиции, содержащей ГФУ-1234yf и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей: ГФУ-1234ye, ГФУ-1243zf, ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134a, ГФУ-143a, ГФУ-152a, ГФУ-161, ГФУ-227ea, ГФУ-236ea, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI.
3
3
2
3
Данное изобретение также относится к композиции, содержащей ГФУ-1234ye и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей: ГФУ-1243zf, ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134а, ГФУ-143а, ГФУ-152а, ГФУ-161, ГФУ-227еа, ГФУ-236еа, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI.
3
3
2
3
Данное изобретение также относится к композиции, содержащей ГФУ-1243zf и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей: ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134а, ГФУ-143а, ГФУ-152а, ГФУ-161, ГФУ-227еа, ГФУ-236еа, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI.
Данное изобретение также относится к композиции, включающей:
(a) по крайней мере, один смазывающий агент, выбранный из группы, включающей сложные эфиры многоатомных спиртов, полиалкиленгликоль, простые эфиры поливинила, минеральные масла, алкилбензолы, синтетические парафины, синтетические нафтены и поли(альфа)олефины; и
(b) композицию, выбранную из группы, включающей:
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225уе и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225уе и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1234yf;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225уе и от около 99% масс. до около 1% масс. транс-ГФУ-1234ze;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225уе и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1243zf;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-134a;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-227ea и
3
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. CFI.
Данное изобретение также относится к композиции, включающей:
(а) охладитель или жидкий теплоноситель, выбранный из группы, включающей:
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1234yf;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. транс-ГФУ-1234ze;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1243zf;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-134a;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-227ea и
3
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. CFI;
и
(b) агент совместимости, выбранный из группы, включающей:
1
2
3
1
2
3
1
3
x
y
i) простые эфиры полиоксиалкиленгликоля, представленные формулой R[(OR)OR], где: х равен целому числу от 1 до 3; y равен целому числу от 1 до 4; R выбирают из водорода и алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода и y мест связывания; R выбирают из алифатических гидрокарбиленовых радикалов, имеющих от 2 до 4 атомов углерода; R выбирают из водорода и алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода; где, по крайней мере, один из R и R выбирают из указанных углеводородных радикалов и где указанные простые эфиры полиоксиалкиленгликоля имеют молекулярную массу от около 100 до около 300 атомных единиц массы;
1
2
3
4
5
1
2
3
5
4
ii) амиды, представленные формулами RC(O)NRR и цикло-[RCON(R)-], где R, R, R и R независимо выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, и не более одного ароматического радикала, имеющего от 6 до 12 атомов углерода; R выбирают из алифатических гидрокарбиленовых радикалов, имеющих от 3 до 12 атомов углерода; и где указанные амиды имеют молекулярную массу от около 100 до около 300 атомных единиц массы;
1
2
1
2
iii) кетоны, представленные формулой RC(O)R, где R и R независимо выбирают из алифатических, алициклических и арильных углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, и где указанные кетоны имеют молекулярную массу от около 70 до около 300 атомных единиц массы;
1
1
iv) нитрилы, представленные формулой RCN, где R выбирают из алифатических, алициклических или арильных углеводородных радикалов, имеющих от 5 до 12 атомов углерода, и где указанные нитрилы имеют молекулярную массу от около 90 до около 200 атомных единиц массы;
x
v) хлоруглероды, представленные формулой RCl, где х равен 1 или 2; R выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода; и где указанные хлоруглероды имеют молекулярную массу от около 100 до около 200 атомных единиц массы;
1
2
1
2
vi) простые эфиры арила, представленные формулой ROR, где R выбирают из арильных углеводородных радикалов, имеющих от 6 до 12 атомов углерода; R выбирают из алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода; и где указанные простые эфиры арила имеют молекулярную массу от около 100 до около 150 атомных единиц массы;
3
1
1
vii) 1,1,1-трифторалканы, представленные формулой CFR, где R выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от около 5 до около 15 атомов углерода;
1
1
2
2
2
3
f
f
3
2
5
3
7
2
x
y
2
3
2
5
t
u
2
v
2
m
2
w
3
2
5
viii) фторэфиры, представленные формулой ROCFCFH, где R выбирают из алифатических, алициклических и ароматических углеводородных радикалов, имеющих от около 5 до около 15 атомов углерода; или где указанные фторэфиры получают из фторолефинов и многоатомных спиртов, где указанные фторолефины имеют тип CF=CXY, где Х является водородом, хлором или фтором и Y является хлором, фтором, CF или OR, где R является CF, CF или CF и указанные многоатомные спирты являются линейными или разветвленными, где указанные линейные многоатомные спирты имеют тип HOCH(CHOH)(CRR')CHOH, где R и R' являются водородом, CH или CH, х равен целому числу от 0 до 4, y равен целому числу от 0 до 3 и z равен либо нулю, либо 1, и где указанные разветвленные многоатомные спирты имеют тип C(OH)(R)(CHOH)[(CH)CHOH], где R может быть водородом, СН или СН, m равно целому числу от 0 до 3, t и u равны 0 или 1, v и w равны целым числам от 0 до 4, а также где t+u+v+w=4; и
ix) лактоны, представленные структурами [B], [C] и [D]
1
8
где R-R независимо выбирают из водорода, линейных, разветвленных, циклических, бициклических, насыщенных и ненасыщенных гидрокарбильных радикалов; и молекулярная масса составляет от около 100 до около 300 атомных единиц массы; и
1
2
1
2
2
х) сложные эфиры, представленные общей формулой RCOR, где R и R независимо выбирают из линейных и циклических, насыщенных и ненасыщенных, алкильных и арильных радикалов и где указанные сложные эфиры имеют молекулярную массу от около 80 до около 550 атомных единиц массы.
Данное изобретение также относится к композиции, включающей:
(а) по крайней мере, один флуоресцентный в ультрафиолете краситель, выбранный из группы, включающей нафталимиды, перилены, кумарины, антрацены, фенантрацены, ксантены, тиоксантены, нафтоксантены, флюоресцеины, производные указанных красителей и их сочетания; и
(b) композицию, выбранную из группы, включающей:
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1234yf;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. транс-ГФУ-1234ze;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1243zf;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-134a;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-227ea; и
3
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. CFI.
Данное изобретение также относится к способу растворения композиции охладителя или жидкого теплоносителя в смазывающем агенте для холодильной системы, выбранном из группы, включающей минеральные масла, алкилбензолы, синтетические парафины, синтетические нафтены и поли(альфа)олефины, где указанный способ включает взаимодействие указанного смазывающего агента с указанной композицией охладителя или жидкого теплоносителя в присутствии эффективного количества агента совместимости, где указанный охладитель или жидкий теплоноситель содержит композицию, выбранную из группы, включающей:
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1234yf;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. транс-ГФУ-1234ze;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1243zf;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-134a;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-227ea и
3
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. CFI;
и
где указанный агент совместимости выбирают из группы, включающей:
1
2
3
1
2
3
1
3
x
y
a) простые эфиры полиоксиалкиленгликоля, представленные формулой R[(OR)OR], где: х равен целому числу от 1 до 3; y равен целому числу от 1 до 4; R выбирают из водорода и алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода и y мест связывания; R выбирают из алифатических гидрокарбиленовых радикалов, имеющих от 2 до 4 атомов углерода; R выбирают из водорода и алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода; где, по крайней мере, один из R и R выбирают из указанных углеводородных радикалов и где указанные простые эфиры полиоксиалкиленгликоля имеют молекулярную массу от около 100 до около 300 атомных единиц массы;
1
2
3
4
5
1
2
3
5
4
b) амиды, представленные формулами RC(O)NRR и цикло-[RCON(R)-], где R, R, R и R независимо выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, и не более одного ароматического радикала, имеющего от 6 до 12 атомов углерода; R выбирают из алифатических гидрокарбиленовых радикалов, имеющих от 3 до 12 атомов углерода; и где указанные амиды имеют молекулярную массу от около 100 до около 300 атомных единиц массы;
1
2
1
2
c) кетоны, представленные формулой RC(O)R, где R и R независимо выбирают из алифатических, алициклических и арильных углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, и где указанные кетоны имеют молекулярную массу от около 70 до около 300 атомных единиц массы;
1
1
d) нитрилы, представленные формулой RCN, где R выбирают из алифатических, алициклических или арильных углеводородных радикалов, имеющих от 5 до 12 атомов углерода, и где указанные нитрилы имеют молекулярную массу от около 90 до около 200 атомных единиц массы;
x
e) хлоруглероды, представленные формулой RCl, где х равен 1 или 2; R выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода; и где указанные хлоруглероды имеют молекулярную массу от около 100 до около 200 атомных единиц массы;
1
2
1
2
f) простые эфиры арила, представленные формулой ROR, где R выбирают из арильных углеводородных радикалов, имеющих от 6 до 12 атомов углерода; R выбирают из алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода; и где указанные простые эфиры арила имеют молекулярную массу от около 100 до около 150 атомных единиц массы;
3
1
1
g) 1,1,1-трифторалканы, представленные формулой CFR, где R выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от около 5 до около 15 атомов углерода;
1
1
2
2
2
3
f
f
3
2
5
3
7
2
2
z
x
2
2
y
3
2
5
h) фторэфиры, представленные формулой ROCFCFH, где R выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от около 5 до около 15 атомов углерода; или где указанные фторэфиры получают из фторолефинов и многоатомных спиртов, где указанные фторолефины имеют тип CF=CXY, где Х является водородом, хлором или фтором и Y является хлором, фтором, CF или OR, где R является CF, CF или CF; и указанные многоатомные спирты имеют тип HOCHCRR'(CH)(CHOH)CH(CHOH), где R и R' являются водородом, CH или CH, х равен целому числу от 0 до 4, y равен целому числу от 0 до 3 и z равен либо нулю, либо 1; и
i) лактоны, представленные структурами [B], [C] и [D]:
1
8
где R-R независимо выбирают из водорода, линейных, разветвленных, циклических, бициклических, насыщенных и ненасыщенных гидрокарбильных радикалов; и молекулярная масса составляет от около 100 до около 300 атомных единиц массы; и
1
2
1
2
2
j) сложные эфиры, представленные общей формулой RCOR, где R и R независимо выбирают из линейных и циклических, насыщенных и ненасыщенных, алкильных и арильных радикалов и где указанные сложные эфиры имеют молекулярную массу от около 80 до около 550 атомных единиц массы.
Данное изобретение также относится к способу замены охладителей с высоким ПГП в холодильных установках, кондиционерах или теплонасосных аппаратах, где указанные охладители с высоким ПГП выбирают из группы, включающей R134a, R22, R123, R11, R245fa, R114, R236fa, R124, R12, R410A, R407C, R417A, R422A, R507A, R502 и R404A, где указанный способ включает подачу композиции, выбранной из группы, включающей:
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1234yf;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. транс-ГФУ-1234ze;
от около 1% масс. до около 99% масс. ГФУ-1225ye и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-1243zf;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-134a;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-152а;
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. ГФУ-227ea; и
3
от около 1% масс. до около 99% масс. транс-ГФУ-1234ze и от около 99% масс. до около 1% масс. CFI;
в указанную холодильную установку, кондиционер или теплонасосный аппарат, в котором применяется, применялась или предполагается применение указанных охладителей с высоким ПГП.
Данное изобретение также относится к способу раннего определения утечки охладителя в холодильной установке, кондиционере или теплонасосном аппарате, где указанный способ включает применение неазеотропной композиции в указанном аппарате и отслеживание снижения холодопроизводительности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
3
2
Данное изобретение относится к композициям, содержащим, по крайней мере, один фторолефин. Композиции в соответствии с данным изобретением также включают, по крайней мере, один дополнительный компонент, которым может быть второй фторолефин, гидрофторуглерод (ГФУ), углеводород, диметиловый эфир, бис(трифторметил)сульфид, CFI или CO. Фторолефиновые соединения и другие компоненты композиций в соответствии с данным изобретением перечислены в таблице 1.
ТАБЛИЦА 1
Отдельные компоненты, перечисленные в таблице 1, могут быть получены способами, известными в данной области техники.
Фторолефиновые соединения, применяемые в композициях в соответствии с данным изобретением, ГФУ-1225ye, ГФУ-1235ze и ГФУ-1234ye, могут существовать в виде изомеров или стереоизомеров различной конфигурации. Данное изобретение охватывает все отдельные конфигурации изомеров, отдельные стереоизомеры или любые их комбинации или смеси. Например, 1,3,3,3-тетрафторпропен (ГФУ-1234ze) представляет цис-изомер, транс-изомер или любое сочетание или смесь обоих изомеров в любом соотношении. Другим примером является ГФУ-1225ye, который представляет цис-изомер, транс-изомер или любое сочетание или смесь обоих изомеров в любом соотношении.
Композиции в соответствии с данным изобретением включают следующие:
3
3
2
3
ГФУ-1225ye и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей: ГФУ-1234ze, ГФУ-1234yf, ГФУ-1234ye, ГФУ-1243zf, ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134a, ГФУ-143a, ГФУ-152a, ГФУ-161, ГФУ-227ea, ГФУ-236ea, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI;
3
3
2
3
ГФУ-1234ze и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей: ГФУ-1225ye, ГФУ-1234yf, ГФУ-1234ye, ГФУ-1243zf, ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134a, ГФУ-143a, ГФУ-152a, ГФУ-161, ГФУ-227ea, ГФУ-236ea, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI;
3
3
2
3
ГФУ-1234yf и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей: ГФУ-1234ye, ГФУ-1243zf, ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134a, ГФУ-143a, ГФУ-152a, ГФУ-161, ГФУ-227ea, ГФУ-236ea, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI; и
3
3
2
3
ГФУ-1243zf и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей: ГФУ-1234ye, ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134a, ГФУ-143a, ГФУ-152a, ГФУ-161, ГФУ-227ea, ГФУ-236ea, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI;
3
3
2
3
ГФУ-1234ye и, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей: ГФУ-32, ГФУ-125, ГФУ-134, ГФУ-134a, ГФУ-143a, ГФУ-152a, ГФУ-161, ГФУ-227ea, ГФУ-236ea, ГФУ-236fa, ГФУ-245fa, ГФУ-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CFSCF, CO и CFI.
Обычно применяют композиции в соответствии с данным изобретением, в которых фторолефин присутствует в количестве от около 1% масс. до около 99% масс., предпочтительно от около 20% масс. до около 99% масс., более предпочтительно от около 40% масс. до около 99% масс. или еще более предпочтительно от около 50% масс. до около 99% масс.
В данном изобретении также представлены соединения, перечисленные в таблице 2.
ТАБЛИЦА 2
2
2
Ожидается, что наиболее предпочтительные композиции в соответствии с данным изобретением, перечисленные в таблице 2, сохраняют желаемые свойства и функциональность, если компоненты присутствуют в концентрациях, таких как перечислены, ±2% масс. Ожидается, что композиции, содержащие СО, сохраняют желаемые свойства и функциональность, если СО присутствует в концентрациях, таких как перечислены, ±0,2% масс.
Композиции в соответствии с данным изобретением могут быть азеотропными или почти азеотропными композициями. Под азеотропной композицией понимают смесь двух или более веществ с постоянной температурой кипения, которая ведет себя как единое вещество. Одним из способов охарактеризовать азеотропную композицию является то, что пар, полученный частичным выпариванием или дистилляцией жидкости, имеет тот же состав, что и жидкость, из которой его выпаривают или дистиллируют, т.е. смесь дистиллируется/кипит без изменений состава. Композиции с постоянной температурой кипения характеризуются как азеотропные, так как они демонстрируют либо максимальную, либо минимальную температуру кипения по сравнению с неазеотропной смесью тех же соединений. Азеотропная композиция не фракционирует в холодильной или кондиционирующей воздух системе во время ее работы, что может снизить эффективность системы. Кроме того, азеотропная композиция не фракционирует во время утечки из холодильной или кондиционирующей воздух системы. В ситуации, когда один из компонентов смеси является легковоспламеняющимся, фракционирование во время утечки может привести к образованию легковоспламеняющейся композиции либо внутри системы, либо снаружи системы.
Почти азеотропная композиция (также называемая «азеотропоподобная композиция») представляет собой практически постоянно кипящую жидкую смесь двух или более веществ, которая ведет себя практически как единое вещество. Одним из способов охарактеризовать почти азеотропную композицию является то, что пар, полученный частичным выпариванием или дистилляцией жидкости, имеет ту же композицию, что и жидкость, из которой его выпаривают или дистиллируют, т.е. смесь дистиллируется/кипит без изменений состава. Другим способом охарактеризовать почти азеотропную композицию является то, что давление пара при температуре начала кипения и давление пара при температуре конденсации композиции при определенной температуре практически одинаковое. В данном случае композиция является почти азеотропной, если после удаления 50% масс. композиции при выпаривании или кипячении разность давления пара между исходной композицией и композицией, оставшейся после удаления 50% масс. исходной композиции, составляет менее около 10%.
Азеотропные композиции в соответствии с данным изобретением при определенной температуре показаны в таблице 3.
ТАБЛИЦА 3
Кроме того, были найдены тройные композиции азеотропов, перечисленные в таблице 4.
ТАБЛИЦА 4
Почти азеотропные композиции в соответствии с данным изобретением при определенной температуре перечислены в таблице 5.
ТАБЛИЦА 5
Также идентифицированные тройные и почти азеотропные композиции высшего порядка, содержащие фторолефин, представлены в таблице 6.
ТАБЛИЦА 6
Определенные композиции в соответствии с данным изобретением являются неазеотропными композициями. Композиции в соответствии с данным изобретением, попадающие в предпочтительный интервал в соответствии с таблице 2, но не попадающие в почти азеотропные интервалы в соответствии с таблицей 5 и таблицей 6, могут считаться неазеотропными.
Неазеотропные композиции могут иметь определенные преимущества над азеотропными или почти азеотропными смесями. Неазеотропная композиция представляет собой смесь двух или более веществ, которая ведет себя как смесь, а не как единое вещество. Одним из способов охарактеризовать неазеотропную композицию является то, что пар, полученный частичным выпариванием или дистилляцией жидкости, имеет в значительной степени другой состав по сравнению с жидкостью, из которой его выпаривают или дистиллируют, т.е. смесь дистиллируется/кипит со значительными изменениями состава. Другим способом охарактеризовать неазеотропную композицию является то, что давление пара при температуре начала кипения и давление пара при температуре конденсации композиции при определенной температуре в значительной степени отличаются. В данном случае композиция является неазеотропной, если после удаления 50% масс. композиции при выпаривании или кипячении разность давления пара между исходной композицией и композицией, оставшейся после удаления 50% масс. исходной композиции, составляет более около 10%.
Композиции в соответствии с данным изобретением могут быть получены любым удобным способом объединения желаемых количеств отдельных компонентов. Предпочтительным способом является взвешивание желаемых количеств компонентов с последующим объединением компонентов в подходящем сосуде. При желании может применяться перемешивание.
Альтернативными средствами получения композиций в соответствии с данным изобретением может быть способ получения составной композиции охладителя, где указанная составная композиция охладителя содержит композицию в соответствии с данным изобретением, где указанный способ включает (i) регенерацию объема одного или более компонентов композиции охладителя из, по крайней мере, одного контейнера с охладителем, (ii) удаление примесей до такой степени, чтобы было возможно повторное применение указанного одного или более регенерированного компонента, (iii) и, необязательно, объединение всего или части указанного объема компонентов с, по крайней мере, одной дополнительной композицией охладителя или компонентом.
Контейнером для охладителя может быть любой контейнер, в котором хранят составную композицию охладителя, применяемую в холодильной установке, кондиционере или теплонасосном аппарате. Указанным контейнером для охладителя может быть холодильная установка, кондиционер или теплонасосный аппарат, в котором применяется смесь охладителя. Дополнительно, контейнером для охладителя может быть контейнер для хранения отходов для сбора регенерированных компонентов смеси охладителя, включая, но не ограничиваясь ими, цилиндры под давлением.
Остаточный охладитель представляет собой любое количество смеси охладителя или компонента смеси охладителя, которое может быть вынуто из контейнера для охладителя любым способом, известным для перемещения смесей охладителя или компонентов смесей охладителя.
Примесями могут быть любые компоненты, имеющиеся в смеси охладителя или компонентах смеси охладителя из-за применения в холодильной установке, кондиционере или теплонасосном аппарате. Такие примеси включают, но не ограничены ими, смазывающие агенты для холодильной системы, описанные выше, частицы, включающие, но не ограниченные ими, металлы, соли металлов или частицы эластомера, которые могут попадать в смесь из холодильной установки, кондиционера или теплонасосного аппарата, и любые другие загрязнения, которые могут отрицательно повлиять на эффективность составной композиции охладителя.
Такие загрязнения могут быть удалены в достаточной степени для того, чтобы иметь возможность повторного применения смеси охладителя или компонента смеси охладителя без отрицательного влияния на эффективность или оборудование, в котором применяется смесь охладителя или компонент смеси охладителя.
Может быть необходимой подача дополнительной смеси охладителя или компонента смеси охладителя к остаточной смеси охладителя или компоненту смеси охладителя для получения композиции, которая соответствует спецификациям, требуемым для данного продукта. Например, если смесь охладителя включает 3 компонента в определенном весовом соотношении, может быть необходимым добавить один или более компонентов в данном количестве для восстановления композиции в пределах спецификации.
Композиции в соответствии с данным изобретением имеют нулевой или низкий потенциал к уменьшению озонового слоя и низкий потенциал к глобальному потеплению (ПГП). Кроме того, композиции в соответствии с данным изобретением имеют потенциалы к глобальному потеплению меньше, чем многие гидрофторуглеродные охладители, применяемые в настоящий момент. Одним из аспектов данного изобретения является охладитель с потенциалом к глобальному потеплению менее чем 1000, менее чем 500, менее чем 150, менее чем 100 или менее чем 50. Другим аспектом данного изобретения является снижение чистого ПГП смесей охладителей путем добавления фторолефинов к указанным смесям.
Композиции в соответствии с данным изобретением могут применяться в качестве заменителей с низким потенциалом к глобальному потеплению (ПГП) для применяемых в настоящий момент охладителей, включая, но не ограничиваясь ими, R134a (или ГФУ-134а, 1,1,1,2-тетрафторэтан), R22 (или ГХФУ-22, хлордифторметан), R123 (или ГФУ-123, 2,2-дихлор-1,1,1-трифторэтан), R11 (или ХФУ-11, фтортрихлорметан), R12 (ХФУ-12, дихлордифторметан), R245fa (или ГФУ-245fa, 1,1,1,3,3-пентафторпропан), R114 (или ХФУ-114, 1,2-дихлор-1,1,2,2-тетрафторэтан), R236fa (или ГФУ-236fa, 1,1,1,3,3,3-гексафторпропан), R124 (или ГХФУ-124, 2-хлор-1,1,1,2-тетрафторэтан), R407C (обозначение ASHRAE для смеси 52% масс. R134a, 25% масс. R125 (пентафторэтана) и 23% масс. R32 (дифторметана)), R410A (обозначение ASHRAE для смеси 50% масс. R125 и 50% масс. R32), R417A (обозначение ASHRAE для смеси 46,6% масс. R125, 50,0% масс. R134a и 3,4% масс. н-бутана), R422A (обозначение ASHRAE для смеси 85,1% масс. R125, 11,5% масс. R134a и 3,4% масс. изобутана), R404A (обозначение ASHRAE для смеси 44% масс. R125, 52% масс. R143a (1,1,1-трифторэтана) и 4,0% масс. R134a) и R507A (обозначение ASHRAE для смеси 50% масс. R125 и 50% масс. R143a). Кроме того, композиции в соответствии с данным изобретением могут применяться в качестве заменителей для R12 (ХФУ-12, дихлордифторметана) или R502 (обозначение ASHRAE для смеси 51,2% масс. ХФУ-115 (хлорпентафторэтана) и 48,8% масс. ГХФУ-22).
Часто заменяющие охладители являются наиболее применимыми, если их можно применять в оригинальном холодильном оборудовании, разработанном для различных охладителей. Композиции в соответствии с данным изобретением могут применяться в качестве заменителей для указанных выше охладителей в оригинальном оборудовании. Кроме того, композиции в соответствии с данным изобретением могут применяться в качестве заменителей для указанных выше охладителей в оборудовании, разработанном для применения указанных выше охладителей.
Композиции в соответствии с данным изобретением могут также содержать смазывающий агент.
Смазывающие агенты в соответствии с данным изобретением включают смазывающие агенты для холодильной системы, т.е. те смазывающие агенты, которые подходят для применения в холодильных установках, кондиционерах или теплонасосных аппаратах. Среди таких смазывающих агентов находятся те, которые обычно применяют в компрессионных холодильных аппаратах, в которых применяются хлорфторуглеродные охладители. Такие смазывающие агенты и их свойства описаны в 1990 ASHRAE Handbook, Refrigeration Systems and Applications, глава 8, озаглавленная «Смазывающие агенты в холодильных системах», страницы 8.1-8.21. Смазывающие агенты в соответствии с данным изобретением могут включать агенты, общеизвестные как «минеральные масла» в области смазывания компрессионных холодильных установок. Минеральные масла включают парафины (т.е. насыщенные углеводороды с прямыми и разветвленными углеродными цепями), нафтены (т.е. циклические парафины) и ароматические соединения (т.е. ненасыщенные циклические углеводороды, содержащие одно или более колец, отличающихся чередующимися двойными связями). Смазывающие агенты в соответствии с данным изобретением также включают агенты, общеизвестные как «синтетические масла» в области смазывания компрессионных холодильных установок. Синтетические масла включают алкиларилы (т.е. линейные и разветвленные алкил алкилбензолы), синтетические парафины и нафтены и поли(альфаолефины). Характерные обычные смазывающие агенты в соответствии с данным изобретением включают коммерчески доступный BVM 100 N (парафиновое минеральное масло от BVA Oils), Suniso 3GS и Suniso 5GS (нафтеновое минеральное масло от Crompton Co.), Sontex 372LT (нафтеновое минеральное масло от Pennzoil), Calumet RO-30 (нафтеновое минеральное масло от Calumet Lubricants), Zerol 75, Zerol 150 и Zerol 500 (линейные алкилбензолы от Shrieve Chemicals) и НАВ 22 (разветвленный алкилбензол от Nippon Oil).
Смазывающие агенты в соответствии с данным изобретением также включат агенты, разработанные для применения в гидрофторуглеродных охладителях и смешиваемые с охладителями в соответствии с данным изобретением в условиях работы компрессионных холодильных установок, кондиционеров или теплонасосных аппаратов. Такие смазывающие агенты и их свойства описаны в «Synthetic Lubricants and High-Performance Fluids», R.L.Shubkin, editor, Marcel Dekker, 1993. Такие смазывающие агенты включают, но не ограничены ими, сложные эфиры многоатомных спиртов (ЭМС), такие как Castrol 100 (Castrol, United Kingdom), полиалкиленгликоли (ПАГ), такие как RL-488A от Dow (Dow Chemical, Midland, Michigan), и простые эфиры поливинила (ЭПВ). Эти смазывающие агенты легко доступны из различных коммерческих источников.
Смазывающие агенты в соответствии с данным изобретением выбирают в соответствии с данными требованиями компрессора и условиями окружающей среды, которым будет подвергаться смазывающий агент. Смазывающие агенты в соответствии с данным изобретением предпочтительно имеют кинематическую вязкость, по крайней мере, 5 сСт (сантистоксов) при температуре 40°С.
Широко применяемые добавки для холодильных систем необязательно могут быть, при желании, добавлены к композициям в соответствии с данным изобретением для улучшения смазывающей способности и стабильности системы. Такие добавки обычно известны в области смазки компрессоров холодильных систем и включают антифрикционные присадки, противозадирные смазки, ингибиторы коррозии и окисления, дезактиваторы поверхности металлов, ловушки свободных радикалов, вспениватели и пеногасители, течеискатели и подобные. В общем, такие добавки присутствуют только в незначительных количествах по отношению к общей массе композиции смазывающего агента. Их обычно применяют в концентрациях от менее чем около 0,1% до не более чем около 3% для каждой добавки. Такие добавки выбирают на основе конкретных требований системы. Некоторые типовые примеры таких добавок могут включать, но не ограничены ими, добавки, улучшающие смазывание, такие как сложные эфиры алкила или арила фосфорной кислоты и тиофосфатов. Кроме того, дитиофосфаты диалкила металла (например, дитиофосфат диалкила цинка или ДФДЦ, Lubrizol 1375) и другие члены этого ряда химических соединений могут применяться в композициях в соответствии с данным изобретением. Другие антифрикционные присадки включают природные продуктовые масла и асимметрические полигидроксильные смазывающие добавки, такие как Synergol TMS (International Lubricants). Также могут применяться стабилизаторы, такие как антиокислители, ловушки свободных радикалов и поглотители воды. Соединения данной категории могут включать, но не ограничены ими, бутил-замещенный гидрокситолуол (БГТ) и эпоксиды.
Композиции в соответствии с данным изобретением также могут содержать от около 0,01% масс. до около 5% масс. таких добавок, как, например, стабилизатор, ловушка свободных радикалов и/или антиокислитель. Такие добавки включают, но не ограничены ими, нитрометан, затрудненные фенолы, гидроксиламины, тиолы, фосфиты или лактоны. Могут применяться отдельные добавки или их сочетания.
Композиции в соответствии с данным изобретением также могут содержать от около 0,01% масс. до около 5% масс. поглотителя воды (сушильного агента). Такие поглотители воды могут содержать сложные ортоэфиры, такие как триметил-, триэтил- или трипропилортоформиат.
2
Композиции в соответствии с данным изобретением также могут содержать изотопный индикатор, выбранный из группы, включающей гидрофторуглероды (ГФУ), дейтерированные углеводороды, дейтерированные гидрофторуглероды, перфторуглероды, фторэфиры, бромированные соединения, йодированные соединения, спирты, альдегиды, кетоны, закись азота (NO) и их сочетания. Изотопные индикаторы добавляют в композиции в предварительно определенных количествах для того, чтобы сделать возможным определение любого разбавления, загрязнения или другого изменения композиции, как описано в заявке на патент США №11/062044, поданной 18 февраля 2005.
Типовые изотопные индикаторы для применения в композициях в соответствии с данным изобретением перечислены в таблице 7.
ТАБЛИЦА 7
Соединения, перечисленные в таблице 7, доступны коммерчески (от компаний, торгующих химикатами) или могут быть получены способами, известными в данной области техники.
Отдельные изотопные индикаторы могут применяться в сочетании с охлаждающей/нагревающей жидкостью в композициях в соответствии с данным изобретением, или несколько изотопных индикаторов могут быть объединены в любой пропорции для получения смеси изотопных индикаторов. Смесь изотопных индикаторов может содержать несколько изотопных индикаторов из одного класса соединений или несколько изотопных индикаторов из разных классов соединений. Например, смесь изотопных индикаторов может содержать 2 или более дейтерированных гидрофторуглерода или один дейтерированный гидрофторуглерод в сочетании с одним или более перфторуглеродами.
Кроме того, некоторые из соединений таблицы 7 существуют в виде множества изомеров, структурных или оптических. Отдельные изомеры или множество изомеров одного и того же соединения могут применяться в любой пропорции для получения изотопного индикатора. Далее, отдельные или множество изомеров данного соединения могут быть объединены в любой пропорции с любым количеством других соединений для получения смеси изотопных индикаторов.
Изотопный индикатор или смесь изотопных индикаторов может присутствовать в композициях в общей концентрации от около 50 массовых частей на миллион (ч./млн.) до около 1000 ч./млн. Предпочтительно, изотопный индикатор или смесь изотопных индикаторов присутствует в общей концентрации от около 50 ч./млн. до около 500 ч./млн., и, более предпочтительно, изотопный индикатор или смесь изотопных индикаторов присутствует в общей концентрации от около 100 ч./млн. до около 300 ч./млн.
Композиции в соответствии с данным изобретением также могут содержать агент совместимости, выбранный из группы, включающей простые эфиры полиоксиалкиленгликоля, амиды, нитрилы, кетоны, хлоруглероды, сложные эфиры, лактоны, простые эфиры арила, фторэфиры и 1,1,1-трифторалканы. Агент совместимости применяют для улучшения растворимости гидрофторуглеродных охладителей в обычных смазывающих агентах для холодильных систем. Смазывающие агенты для холодильных систем необходимы для смазки компрессора холодильной установки, кондиционера или теплонасосного аппарата. Смазывающий агент должен продвигаться через аппарат с охладителем, в частности, он должен возвращаться из некомпрессионных зон в компрессор для того, чтобы снова действовать в качестве смазывающего агента и предотвращать поломку компрессора.
Гидрофторуглеродные охладители обычно не совместимы с обычными смазывающими агентами для холодильных систем, такими как минеральные масла, алкилбензолы, синтетические парафины, синтетические нафтены и поли(альфа)олефины. Было предложено множество заменяющих смазывающих агентов, однако полиалкиленгликоли, сложные эфиры многоатомных спиртов и простые эфиры поливинила, предложенные для применения с гидрофторуглеродными охладителями, являются дорогими и легко абсорбируют воду. Вода в холодильной установке, кондиционере воздуха или тепловом насосе может привести к коррозии и образованию частиц, которые могут засорять волосные трубки и другие небольшие отверстия в системе, приводя к поломке системы. Кроме того, в существующем оборудовании для замены смазывающего агента необходимо проводить дорогостоящие и длительные процедуры промывания. Поэтому желательно продолжать применять оригинальный смазывающий агент, если это возможно.
Агенты совместимости в соответствии с данным изобретением улучшают растворимость гидрофторуглеродных охладителей в обычных смазывающих агентах для холодильных систем, тем самым улучшая возврат масла в компрессор.
1
2
3
1
2
3
1
3
1
2
3
1
3
2
1
3
1
3
1
3
2
2
2
2
1
1
1
x
y
x
y
x
Агенты совместимости на основе простого эфира полиоксиалкиленгликоля в соответствии с данным изобретением представлены формулой R[(OR)OR], где: х равен целому числу от 1 до 3; y равен целому числу от 1 до 4; R выбирают из водорода и алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода и y мест связывания; R выбирают из алифатических гидрокарбиленовых радикалов, имеющих от 2 до 4 атомов углерода; R выбирают из водорода и алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода; по крайней мере, один из R и R выбирают из указанных углеводородных радикалов; и где указанные простые эфиры полиоксиалкиленгликоля имеют молекулярную массу от около 100 до около 300 атомных единиц массы. В данном описании места связывания означают места радикалов, способных образовывать ковалентные связи с другими радикалами. Гидрокарбиленовые радикалы означают двухвалентные углеводородные радикалы. В соответствии с данным изобретением, предпочтительные агенты совместимости на основе простого эфира полиоксиалкиленгликоля представлены формулой R[(OR)OR]: х предпочтительно равен 1-2; y предпочтительно равен 1; R и R предпочтительно независимо выбирают из водорода и алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода; R предпочтительно выбирают из алифатических гидрокарбиленовых радикалов, имеющих от 2 до 3 атомов углерода, наиболее предпочтительно, 3 атома углерода; молекулярная масса простого эфира полиоксиалкиленгликоля предпочтительно составляет от около 100 до около 250 атомных единиц массы, наиболее предпочтительно, от около 125 до около 250 атомных единиц массы. R и R углеводородные радикалы, имеющие от 1 до 6 атомов углерода, могут быть линейными, разветвленными или циклическими. Характерные R и R углеводородные радикалы включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, изопентил, неопентил, трет-пентил, циклопентил и циклогексил. Там, где свободные гидроксильные радикалы агентов совместимости на основе простого эфира полиоксиалкиленгликоля могут быть несовместимы с определенными материалами конструкции компрессорной холодильной установки (например, Mylar), R и R предпочтительно являются алифатическими углеводородными радикалами, имеющими от 1 до 4 атомов углерода, наиболее предпочтительно, 1 атом углерода. R алифатические гидрокарбиленовые радикалы, имеющие от 2 до 4 атомов углерода, образуют повторяющиеся оксиалкиленовые радикалы -(OR), которые включают оксиэтиленовые радикалы, оксипропиленовые радикалы и оксибутиленовые радикалы. Оксиалкиленовые радикалы, содержащие R, в одной молекуле агента совместимости на основе простого эфира полиоксиалкиленгликоля могут быть одинаковыми, или одна молекула может содержать различные R оксиалкиленовые группы. Агенты совместимости на основе простого эфира полиоксиалкиленгликоля в соответствии с данным изобретением предпочтительно содержат, по крайней мере, один оксипропиленовый радикал. Если R является алифатическим или алициклическим углеводородным радикалом, имеющим от 1 до 6 атомов углерода и y мест связывания, радикал может быть линейным, разветвленным или циклическим. Характерные R алифатические углеводородные радикалы, имеющие два места связывания, включают, например, этиленовый радикал, пропиленовый радикал, бутиленовый радикал, пентиленовый радикал, гексиленовый радикал, циклопентиленовый радикал и циклогексиленовый радикал. Характерные R алифатические углеводородные радикалы, имеющие три или четыре места связывания, включают остатки, полученные из полиспиртов, таких как триметилолпропан, глицерин, пентаэритрит, 1,2,3-тригидроксициклогексан и 1,3,5-тригидроксициклогексан, удалением их гидроксильных радикалов.
3
2
3
3
3
2
3
2
3
3
2
3
3
3
2
5
2
3
2
5
2
5
2
3
2
2
5
2
5
2
3
3
2
5
3
7
2
3
3
7
3
7
2
3
2
3
7
3
7
2
3
3
3
7
4
9
2
3
4
9
2
3
2
4
9
4
9
2
3
3
4
9
3
3
2
3
3
3
2
3
2
3
3
3
3
2
3
3
3
3
5
11
2
3
4
9
2
2
5
4
9
2
2
5
2
2
5
2
2
3
3
3
2
5
2
2
3
3
2
2
Характерные агенты совместимости на основе простого эфира полиоксиалкиленгликоля включают, но не ограничены ими, CHOCHCH(CH)O(Н или CH) (метиловый (или диметиловый) эфир пропиленгликоля), CHO[CHCH(CH)O](Н или СН) (метиловый (или диметиловый) эфир дипропиленгликоля), CHO[CHCH(CH)O](Н или СН) (метиловый (или диметиловый) эфир трипропиленгликоля), СНОСНСН(СН)О(Н или СН) (этиловый (или диэтиловый) эфир пропиленгликоля), CHO[CHCH(CH)O](Н или СН) (этиловый (или диэтиловый) эфир дипропиленгликоля), CHO[CHCH(CH)O](Н или СН) (этиловый (или диэтиловый) эфир трипропиленгликоля), СНОСНСН(СН)О(Н или СН) (н-пропиловый (или ди-н-пропиловый) эфир пропиленгликоля), CHO[CHCH(CH)O](Н или СН) (н-пропиловый (или ди-н-пропиловый) эфир дипропиленгликоля), CHO[CHCH(CH)O](Н или СН) (н-пропиловый (или ди-н-пропиловый) эфир трипропиленгликоля), СНОСНСН(СН)ОН (н-бутиловый эфир пропиленгликоля), CHO[CHCH(CH)O](Н или СН) (н-бутиловый (или ди-н-бутиловый) эфир дипропиленгликоля), CHO[CHCH(CH)O](Н или СН) (н-бутиловый (или ди-н-бутиловый) эфир трипропиленгликоля), (СН)СОСНСН(СН)ОН (трет-бутиловый эфир пропиленгликоля), (СН)CO[CHCH(CH)O](Н или (СН)) (трет-бутиловый (или ди-трет-бутиловый) эфир дипропиленгликоля), (СН)CO[CHCH(CH)O](Н или (СН)) (трет-бутиловый (или ди-трет-бутиловый) эфир трипропиленгликоля), СНОСНСН(СН)ОН (н-пентиловый эфир пропиленгликоля), СНОСНСН(СН)ОН (н-бутиловый эфир бутиленгликоля), CHO[CHCH(CH)O]Н (н-бутиловый эфир дибутиленгликоля), три-н-бутиловый эфир триметилолпропана (СНС(СНО(СН)СН)) и ди-н-бутиловый эфир триметилолпропана (СНС(СНО(СН)СН)СНОН).
1
2
3
4
5
1
2
3
5
4
1
2
3
5
1
2
3
5
1-3
1
2
3
5
4
4
5
6
7
6
7
5
5
6
7
1-3
6
7
5
6
7
5
n
n
n
Амидные агенты совместимости в соответствии с данным изобретением включают представленные формулами RC(O)NRR и цикло-[RC(O)N(R)-], где R, R, R и R независимо выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода; R выбирают из алифатических гидрокарбиленовых радикалов, имеющих от 3 до 12 атомов углерода; и где указанные амиды имеют молекулярную массу от около 100 до около 300 атомных единиц массы. Молекулярная масса указанных амидов предпочтительно составляет от около 160 до около 250 атомных единиц массы. R, R, R и R необязательно могут включать замещенные углеводородные радикалы, то есть радикалы, содержащие неуглеводородные заместители, выбранные из галогенов (например, фтора, хлора) и алкоксидов (например, метокси). R, R, R и R необязательно могут включать замещенные гетероатомом углеводородные радикалы, то есть радикалы, которые содержат атомы азота (аза-), кислорода (окса-) или серы (тиа-) в радикальной цепи, обычно состоящей из атомов углерода. В общем, не более трех неуглеводородных заместителей и гетероатомов, предпочтительно, не более одного, может присутствовать на каждые 10 атомов углерода в R, и присутствие таких неуглеводородных заместителей и гетероатомов должно учитываться при применении указанных выше ограничений молекулярной массы. Предпочтительные амидные агенты совместимости состоят из углерода, водорода, азота и кислорода. Характерные R, R, R и R алифатические и алициклические углеводородные радикалы включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, изопентил, неопентил, трет-пентил, циклопентил, циклогексил, гептил, октил, нонил, децил, ундецил, додецил и их конфигурационные изомеры. Предпочтительные варианты амидных агентов совместимости включают такие, в которых R в указанной выше формуле цикло-[RCON(R)-] может быть представлен гидрокарбиленовым радикалом (CRR), другими словами, которые имеют формулу цикло-[(CRR)C(O)N(R)-], где: применяются указанные выше значения молекулярной массы; n равно целому числу от 3 до 5; R является насыщенным углеводородным радикалом, содержащим от 1 до 12 атомов углерода; R и R независимо выбирают (для каждого n) по правилам, предложенным выше для выбора R. В лактамах, представленных формулой цикло-[(CRR)C(O)N(R)-], все R и R предпочтительно являются водородом или содержат один насыщенный углеводородный радикал среди n метиленовых единиц, и R является насыщенным углеводородным радикалом, содержащим от 3 до 12 атомов углерода. Например, 1-(насыщенный углеводородный радикал)-5-метилпирролидин-2-оны.
Характерные амидные агенты совместимости включают, но не ограничены ими: 1-октилпирролидин-2-он, 1-децилпирролидин-2-он, 1-октил-5-метилпирролидин-2-он, 1-бутилкапролактам, 1-циклогексилпирролидин-2-он, 1-бутил-5-метилпиперид-2-он, 1-пентил-5-метилпиперид-2-он, 1-гексилкапролактам, 1-гексил-5-метилпиролидин-2-он, 5-метил-1-пентилпиперид-2-он, 1,3-диметилпиперид-2-он, 1-метилкапролактам, 1-бутилпирролидин-2-он, 1,5-диметилпиперид-2-он, 1-децил-5-метилпирролидин-2-он, 1-додецилпирролид-2-он, N,N-дибутилформамид и N,N-диизопропилацетамид.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Кетоновые агенты совместимости в соответствии с данным изобретением представлены формулой RC(O)R, где R и R независимо выбирают из алифатических, алициклических и арильных углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, и где указанные кетоны имеют молекулярную массу от около 70 до около 300 атомных единиц массы. R и R в указанных кетонах предпочтительно независимо выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 9 атомов углерода. Молекулярная масса таких кетонов предпочтительно составляет от около 100 до около 200 атомных единиц массы. R и R вместе могут образовывать гидрокарбиленовый радикал, связанный и образующий пяти-, шести- или семичленный кольцевой циклический кетон, например циклопентанон, циклогексанон и циклогептанон. R и R необязательно могут включать замещенные углеводородные радикалы, то есть радикалы, содержащие не углеводородные заместители, выбранные из галогенов (например, фтора, хлора) и алкоксидов (например, метокси). R и R необязательно могут включать замещенные гетероатомом углеводородные радикалы, то есть радикалы, которые содержат атомы азота (аза-), кислорода (кето-, окса-) или серы (тиа-) в радикальной цепи, обычно состоящей из атомов углерода. В общем, не более трех не углеводородных заместителей и гетероатомов, предпочтительно, не более одного, может присутствовать на каждые 10 атомов углерода в R и R, и присутствие таких не углеводородных заместителей и гетероатомов должно учитываться при применении указанных выше ограничений молекулярной массы. Характерные R и R алифатические, алициклические и арильные углеводородные радикалы в общей формуле RC(O)R включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, изопентил, неопентил, трет-пентил, циклопентил, циклогексил, гептил, октил, нонил, децил, ундецил, додецил и их конфигурационные изомеры, а также фенил, бензил, куменил, мезитил, толил, ксилил и фенетил.
Характерные кетоновые агенты совместимости включают, но не ограничены ими, 2-бутанон, 2-пентанон, ацетофенон, бутирофенон, гексанофенон, циклогексанон, циклогептанон, 2-гептанон, 3-гептанон, 5-метил-2-гексанон, 2-октанон, 3-октанон, диизобутилкетон, 4-этилциклогексанон, 2-нонанон, 5-нонанон, 2-деканон, 4-деканон, 2-декалон, 2-тридеканон, дигексилкетон и дициклогексилкетон.
1
1
1
1
1
1
1
1
Нитрильные агенты совместимости в соответствии с данным изобретением представлены формулой RCN, где R выбирают из алифатических, алициклических или арильных углеводородных радикалов, имеющих от 5 до 12 атомов углерода, и где указанные нитрилы имеют молекулярную массу от около 90 до около 200 атомных единиц массы. R в указанных нитрильных агентах совместимости предпочтительно выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 8 до 10 атомов углерода. Молекулярная масса указанных нитрильных агентов совместимости предпочтительно составляет от около 120 до около 140 атомных единиц массы. R необязательно может включать замещенные углеводородные радикалы, то есть радикалы, содержащие неуглеводородные заместители, выбранные из галогенов (например, фтора, хлора) и алкоксидов (например, метокси). R необязательно может включать замещенные гетероатомом углеводородные радикалы, то есть радикалы, которые содержат атомы азота (аза-), кислорода (кето-, окса-) или серы (тиа-) в радикальной цепи, обычно состоящей из атомов углерода. В общем, не более трех не углеводородных заместителей и гетероатомов, предпочтительно, не более одного, может присутствовать на каждые 10 атомов углерода в R, и присутствие таких не углеводородных заместителей и гетероатомов должно учитываться при применении указанных выше ограничений молекулярной массы. Характерные R алифатические, алициклические и арильные углеводородные радикалы в общей формуле RCN включают пентил, изопентил, неопентил, трет-пентил, циклопентил, циклогексил, гептил, октил, нонил, децил, ундецил, додецил и их конфигурационные изомеры, а также фенил, бензил, куменил, мезитил, толил, ксилил и фенетил.
Характерные нитрильные агенты совместимости включают, но не ограничены ими: 1-цианопентан, 2,2-диметил-4-цианопентан, 1-цианогексан, 1-цианогептан, 1-цианооктан, 2-цианооктан, 1-цианононан, 1-цианодекан, 2-цианодекан, 1-цианоундекан и 1-цианододекан.
x
x
Хлоруглеродные агенты совместимости в соответствии с данным изобретением включают хлоруглероды, представленные формулой RCl, где х выбирают из целых чисел 1 или 2; R выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода; и где указанные хлоруглероды имеют молекулярную массу от около 100 до около 200 атомных единиц массы. Молекулярная масса указанных хлоруглеродных агентов совместимости предпочтительно составляет от около 120 до около 150 атомных единиц массы. Характерные R алифатические и алициклические радикалы в формуле RCl включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, изопентил, неопентил, трет-пентил, циклопентил, циклогексил, гептил, октил, нонил, децил, ундецил, додецил и их конфигурационные изомеры.
Характерные хлоруглеродные агенты совместимости включают, но не ограничены ими: 3-(хлорметил)пентан, 3-хлор-3-метилпентан, 1-хлоргексан, 1,6-дихлоргексан, 1-хлоргептан, 1-хлороктан, 1-хлорнонан, 1-хлордекан и 1,1,1-трихлордекан.
1
2
1
2
2
Агенты совместимости на основе сложных эфиров в соответствии с данным изобретением включают сложные эфиры, представленные общей формулой RCOR, где R и R независимо выбирают из линейных и циклических, насыщенных и ненасыщенных, алкильных и арильных радикалов. Предпочтительные сложные эфиры состоят в основном из элементов С, Н и О, имеют молекулярную массу от около 80 до около 550 атомных единиц массы.
3
2
2
2
2-4
2
3
2
7
8
Характерные сложные эфиры включают, но не ограничены ими: (СН)СНСНООС(СН)ОСОСНСН(СН) (двухосновный сложный эфир диизобутила), этилгексаноат, этилгептаноат, н-бутилпропионат, н-пропилпропионат, этилбензоат, ди-н-пропилфталат, этоксиэтиловый эфир бензойной кислоты, дипропилкарбонат, «Exxate 700» (коммерческий С алкилацетат), «Exxate 800» (коммерческий С алкилацетат), дибутилфталат и трет-бутилацетат.
Лактоновые агенты совместимости в соответствии с данным изобретением включают лактоны, представленные структурами [А], [В] и [С]:
2
1
8
1
8
1
8
1
6
1
6
1
6
Эти лактоны содержат функциональную группу -СО- в кольце из шести (А) или, предпочтительно, пяти атомов (В), где для структур [A] и [B] R-R независимо выбирают из водорода или линейных, разветвленных, циклических, бициклических, насыщенных и ненасыщенных гидрокарбильных радикалов. Каждый R-R может быть связан с образованием кольца с другим R-R. Лактон может иметь экзоциклическую алкилиденовую группу, как на структуре [C], где R-R независимо выбирают из водорода или линейных, разветвленных, циклических, бициклических, насыщенных и ненасыщенных гидрокарбильных радикалов. Каждый R-R может быть связан с образованием кольца с другим R-R. Лактоновые агенты совместимости имеют молекулярную массу от около 100 до около 300 атомных единиц массы, предпочтительно от около 80 до около 200 атомных единиц массы.
Характерные лактоновые агенты совместимости включают, но не ограничены ими, соединения, представленные в таблице 8.
ТАБЛИЦА 8
Лактоновые агенты совместимости обычно имеют кинематическую вязкость менее чем 7 сантистоксов при температуре 40°С. Например, гамма-ундекалактон имеет кинематическую вязкость 5,4 сантистокса и цис-(3-гексил-5-метил)дигидрофуран-2-он имеет кинематическую вязкость 4,5 сантистоксов при температуре 40°С оба. Лактоновые агенты совместимости могут быть доступны коммерчески или получены способами, описанными в заявке на патент США 10/910495, поданной 3 августа 2004, включенной сюда в качестве ссылки.
1
2
1
2
1
1
2
2
1
2
Агенты совместимости на основе простого эфира арила в соответствии с данным изобретением включают простые эфиры арила, представленные формулой ROR, где: R выбирают из арильных углеводородных радикалов, имеющих от 6 до 12 атомов углерода; R выбирают из алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода; и где указанные простые эфиры арила имеют молекулярную массу от около 100 до около 150 атомных единиц массы. Характерные R арильные радикалы в общей формуле ROR включают фенил, бифенил, куменил, мезитил, толил, ксилил, нафтил и пиридил. Характерные R алифатические углеводородные радикалы в общей формуле ROR включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил и трет-бутил. Характерные ароматические эфирные агенты совместимости включают, но не ограничены ими: метилфениловый эфир (анизол), 1,3-диметилоксибензол, этилфениловый эфир и бутилфениловый эфир.
1
1
2
2
8
17
2
2
6
13
2
2
Фторэфирные агенты совместимости в соответствии с данным изобретением включают агенты, представленные формулой ROCFCFH, где R выбирают из алифатических, алициклических и ароматических углеводородных радикалов, имеющих от около 5 до около 15 атомов углерода, предпочтительно, первичных, линейных, насыщенных алкильных радикалов. Характерные фторэфирные агенты совместимости включают, но не ограничены ими: CHOCFCFH и CHOCFCFH. Необходимо отметить, что если охладителем является фторэфир, то агентом совместимости не может быть тот же фторэфир.
2
3
f
f
3
2
5
3
7
2
x
y
2
3
2
5
t
u
2
v
2
m
2
w
3
2
5
Фторэфирные агенты совместимости также могут включать простые эфиры, полученные из фторолефинов и многоатомных спиртов. Фторолефины могут иметь тип CF=CXY, где Х является водородом, хлором или фтором и Y является хлором, фтором, CF или OR, где R является CF, CF или CF. Характерные фторолефины включают тетрафторэтилен, хлортрифторэтилен, гексафторпропилен и перфторметилвиниловый эфир. Многоатомные спирты могут быть линейными или разветвленными. Линейные многоатомные спирты могут иметь тип HOCH(CHOH)(CRR')CHOH, где R и R' являются водородом, или CH, или CH, и где х равен целому числу от 0 до 4, и y равен целому числу от 0 до 4. Разветвленные многоатомные спирты могут иметь тип C(OH)(R)(CHOH)[(CH)CHOH], где R может быть водородом, СН или СН, m равно целому числу от 0 до 3, t и u равны 0 или 1, v и w равны целым числам от 0 до 4, а также где t+u+v+w=4. Характерные многоатомные спирты включают триметилолпропан, пентаэритрит, бутандиол и этиленгликоль.
3
1
1
1,1,1-Трифторалкановые агенты совместимости в соответствии с данным изобретением включают 1,1,1-трифторалканы, представленные формулой CFR, где R выбирают из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от около 5 до около 15 атомов углерода, предпочтительно, первичных, линейных, насыщенные алкильных радикалов. Характерные 1,1,1-трифторалкановые агенты совместимости включают, но не ограничены ими: 1,1,1-трифторгексан и 1,1,1-трифтордодекан.
Под эффективным количеством агента совместимости подразумевают такое количество агента совместимости, которое позволяет эффективно растворять смазывающий агент в композиции, тем самым обеспечивая адекватный возврат масла для оптимизации работы холодильной установки, кондиционера или теплонасосного аппарата.
Композиции в соответствии с данным изобретением обычно содержат от около 0,1 до около 40% масс., предпочтительно от около 0,2 до около 20% масс., и наиболее предпочтительно от около 0,3 до около 10% масс. агента совместимости в композициях в соответствии с данным изобретением.
Данное изобретение также относится к способу растворения охладителя или жидкого теплоносителя, содержащего композиции в соответствии с данным изобретением, в смазывающем агенте для холодильной системы, выбранном из группы, включающей минеральные масла, алкилбензолы, синтетические парафины, синтетические нафтены и поли(альфа)олефины, где указанный способ включает взаимодействие указанного смазывающего агента с указанной композицией в присутствии эффективного количества агента совместимости, где указанный агент совместимости выбирают из группы, включающей простые эфиры полиоксиалкиленгликоля, амиды, нитрилы, кетоны, хлоруглероды, сложные эфиры, лактоны, простые эфиры арила, фтоэфиры и 1,1,1-трифторалканы.
Данное изобретение также относится к способу улучшения возврата масла в компрессор в компрессорной холодильной установке, кондиционере или теплонасосном аппарате, где указанный способ включает применение композиции, содержащей агент совместимости, в указанном аппарате.
Композиции в соответствии с данным изобретением могут также содержать ультрафиолетовый (УФ) краситель и, необязательно, растворяющий агент. УФ краситель является полезным компонентом для определения утечек композиции, позволяя специалисту увидеть флуоресценцию красителя в композиции в месте утечки или вокруг него в холодильной установке, кондиционере или теплонасосном аппарате. Специалист может увидеть флуоресценцию красителя в ультрафиолетовом свете. Растворяющие агенты могут быть необходимы из-за плохой растворимости таких УФ красителей в некоторых композициях.
Под «ультрафиолетовым» красителем подразумевают композицию, флуоресцирующую в УФ свете, которая абсорбирует свет в ультрафиолетовом или «около» ультрафиолетовом диапазоне электромагнитного спектра. Флуоресценция, излучаемая флуоресцирующим в УФ красителем, может быть определена при облучении УФ светом, который испускает излучение с длиной волны в пределах от 10 нанометров до 750 нанометров. Поэтому если композиция, содержащая такой флуоресцирующий в УФ краситель, подтекает в данном месте холодильной установки, кондиционера или теплонасосного аппарата, флуоресценция может быть определена в месте утечки. Такие флуоресцирующие в УФ красители включают, но не ограничены ими, нафталимиды, перилены, кумарины, антрацены, фенантрацены, ксантены, тиоксантены, нафтоксантены, флюоресцеины и их производные или сочетания.
Растворяющие агенты в соответствии с данным изобретением включают, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей углеводороды, простые эфиры углеводородов, простые эфиры полиоксиалкиленгликоля, амиды, нитрилы, кетоны, хлоруглероды, сложные эфиры, лактоны, простые эфиры арилов, фторэфиры и 1,1,1-трифторалканы. Растворяющие агенты на основе простых эфиров полиоксиалкиленгликоля, амидов, нитрилов, кетонов, хлоруглеродов, сложных эфиров, лактонов, простых эфиров арилов, фторэфиров и 1,1,1-трифторалканов описаны выше как агенты совместимости для применения с обычными смазками для холодильных систем.
Углеводородные растворяющие агенты в соответствии с данным изобретением включают углеводороды, включающие прямые, разветвленные или циклические алканы или алкены, содержащие 5 или менее атомов углерода и только водород при отсутствии других функциональных групп. Характерные углеводородные растворяющие агенты включают пропан, пропилен, циклопропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан и н-пентан. Необходимо отметить, что если композиция содержит углеводород, то растворяющим агентом не может быть тот же углеводород.
Растворяющие агенты на основе простых эфиров углеводородов в соответствии с данным изобретением включают простые эфиры, содержащие только углерод, водород и кислород, такие как диметиловый эфир (ДМЭ).
Растворяющие агенты в соответствии с данным изобретением могут присутствовать в виде одного соединения или могут присутствовать в виде смеси более чем одного растворяющего агента. Смеси растворяющих агентов могут содержать два растворяющих агента из одного класса соединений, например два лактона, или два растворяющих агента из двух разных классов соединений, например лактон и простой эфир полиоксиалкиленгликоля.
В композициях в соответствии с данным изобретением, содержащих охладитель и флуоресцирующий в УФ краситель или содержащих жидкий теплоноситель и флуоресцирующий в УФ краситель, от около 0,001% масс. до около 1,0% масс. композиции составляет УФ краситель, предпочтительно от около 0,005% масс. до около 0,5% масс., и наиболее предпочтительно, от около 0,01% масс. до около 0,25% масс.
Растворяющие агенты, такие как кетоны, могут иметь неприятный запах, который может быть скрыт добавлением агента, скрывающего запах или отдушки. Типовые примеры агентов, скрывающих запах, или отдушек могут включать коммерчески доступные ароматы Эвергрин, Свежий Лимон, Вишня, Корица, Перечная Мята, Цветочный или Апельсиновая Корка, а также д-лимонен и пинен. Такие агенты, скрывающие запах, могут применяться в концентрациях от около 0,001% до не более около 15% масс. по отношению к общей массе агента, скрывающего запах, и растворяющего агента.
Растворимость указанных флуоресцирующих в УФ красителей в соответствии с данным изобретением может быть плохой. Поэтому способы введения таких красителей в холодильные установки, кондиционеры или теплонасосные аппараты неудобны, дороги и требуют много времени. В патенте США № RE 36951 описан способ, в котором применяется порошковый краситель, твердые гранулы или суспензия красителя, которые могут быть введены в компонент холодильной установки, кондиционера или теплонасосного аппарата. Так как охладитель и смазка циркулируют через аппарат, краситель растворяют или диспергируют и пропускают через аппарат. Множество других способов введения красителя в холодильные установки или кондиционеры описаны в литературе.
В идеале, флуоресцирующий в УФ краситель может быть растворен в самом охладителе, тем самым не требуя какого-либо специального способа введения в холодильную установку, кондиционер или тепловой насос. Данное изобретение относится к композициям, включающим флуоресцирующий в УФ краситель, который может быть введен в систему в виде раствора в охладителе. Композиции в соответствии с данным изобретением позволяют хранение и транспортировку композиций, содержащих красители, даже при низких температурах при сохранении красителя в растворе.
В композициях в соответствии с данным изобретением, содержащих охладитель, флуоресцирующий в УФ краситель и растворяющий агент или содержащих жидкий теплоноситель, флуоресцирующий в УФ агент и растворяющий агент, от около 1 до около 50% масс., предпочтительно от около 2 до около 25% масс., наиболее предпочтительно, от около 5 до около 15% масс. от объединенной композиции составляет растворяющий агент. В композициях в соответствии с данным изобретением флуоресцирующий в УФ краситель присутствует в концентрации от около 0,001% масс. до около 1,0% масс., предпочтительно от 0,005% масс. до около 0,5% масс., наиболее предпочтительно от 0,01% масс. до около 0,25% масс.
Данное изобретение также относится к способу применения композиций, также содержащих флуоресцирующий в ультрафиолете краситель и, необязательно, растворяющий агент, в холодильных установках, кондиционерах и теплонасосных аппаратах. Способ включает введение композиции в холодильную установку, кондиционер или теплонасосный аппарат. Это может быть осуществлено растворением флуоресцирующего в УФ красителя в композицию в присутствии растворяющего агента и введением полученной композиции в аппарат. Альтернативно, это может быть осуществлено объединением растворяющего агента и флуоресцирующего в УФ красителя и введением полученной композиции в холодильную установку или кондиционер, содержащие охладитель и/или жидкий теплоноситель. Полученная композиция может применяться в холодильных установках, кондиционерах или теплонасосных аппаратах.
Данное изобретение также относится к способу применения композиций, содержащих флуоресцирующий в ультрафиолете краситель, для определения утечек. Присутствие красителя в композиции позволяет определить утечку охладителя в холодильной установке, кондиционере или теплонасосном аппарате. Определение утечек помогает обратить внимание на, решить проблему или предотвратить неэффективную работу аппарата или системы или поломку оборудования. Определение утечек также помогает удерживать химические вещества, применяемые в работе аппарата.
Способ включает применение композиции, содержащей охладитель, флуоресцирующий в ультрафиолете краситель, описанный выше, и, необязательно, растворяющий агент, описанный выше, в холодильной установке, кондиционере или теплонасосном аппарате, и применение подходящих средств для определения охладителя, содержащего флуоресцирующий в ультрафиолете краситель. Подходящие средства для определения красителя включают, но не ограничены ими, ультрафиолетовые лампы, часто называемые «невидимый свет» или «синий свет». Такие ультрафиолетовые лампы коммерчески доступны из множества источников, специально созданных для этой цели. Как только композиция, содержащая флуоресцирующий в ультрафиолете краситель, введена в холодильную установку, кондиционер или теплонасосный аппарат и начинает циркулировать в системе, утечка может быть определена путем освещения аппарата указанной ультрафиолетовой лампой и наблюдением флуоресценции красителя рядом с любым местом утечки.
Данное изобретение также относится к способу замены охладителя с высоким ПГП в холодильных установках, кондиционерах или теплонасосных аппаратах, где указанный охладитель с высоким ПГП выбирают из группы, включающей R134a, R22, R245fa, R114, R236fa, R124, R410A, R407C, R417A, R422A, R507A и R404A, где указанный способ включает подачу композиции в соответствии с данным изобретением в указанную холодильную установку, кондиционер или теплонасосный аппарат, в котором применяется или который разработан для применения указанного охладителя с высоким ПГП.
Парокомпрессорные холодильные, кондиционирующие или теплонасосные системы включают испаритель, компрессор, конденсатор и расширительное устройство. В парокомпрессионном цикле на множестве стадий повторно применяется охладитель, оказывая охлаждающее действие на одной стадии и обогревающее действие на другой стадии. Цикл может быть вкратце описан следующим образом. Жидкий охладитель поступает в испаритель через расширительное устройство, и жидкий охладитель кипит в испарителе при низкой температуре с образованием газа и создавая холод. Газ под низким давлением поступает в компрессор, в котором газ сжимают с повышением его давления и температуры. Газообразный охладитель под более высоким давлением (сжатый) затем подают в конденсатор, в котором охладитель конденсируется и выделяет тепло в окружающую среду. Охладитель возвращается в расширительное устройство, через которое жидкость расширяется с уровня высокого давления в конденсаторе до уровня низкого давления в испарителе, тем самым повторяя цикл.
В данном описании термины «мобильные холодильные установки» или «мобильные кондиционеры» относятся к любым холодильным установкам или кондиционерам, встроенным в транспортное средство для использования на автомобильных дорогах, железных дорогах, море или воздухе. Кроме того, аппараты, предназначенные для охлаждения или кондиционирования воздуха в системах, независимых от какого-либо движущегося средства, известных как системы для «смешанной перевозки», включены в данное изобретение. Такие системы для смешанной перевозки включают «контейнеры» (объединенные для транспортировки на море/на суше), а также «сменные кузова» (объединенные для перевозки автомобильным и железнодорожным транспортом). Данное изобретение особенно полезно для холодильных установок и кондиционеров для автомобильного транспорта, таких как автомобильные кондиционеры или холодильное оборудование для автомобильного транспорта.
Данное изобретение также относится к способу получения охлаждения, включающему выпаривание композиций в соответствии с данным изобретением рядом с охлаждаемым объектом, с последующей конденсацией указанных композиций.
Данное изобретение также относится к способу получения тепла, включающему конденсацию композиций в соответствии с данным изобретением рядом с обогреваемым объектом с последующим выпариванием указанных композиций.
Данное изобретение также относится к холодильным установкам, кондиционерам и теплонасосным аппаратам, содержащим композицию в соответствии с данным изобретением, где указанная композиция содержит, по крайней мере, один фторолефин.
Данное изобретение также относится к мобильным кондиционерам, содержащим композицию в соответствии с данным изобретением, где указанная композиция содержит, по крайней мере, один фторолефин.
Данное изобретение также относится к способу раннего определения утечки в холодильных установках, кондиционерах или теплонасосных аппаратах, где указанный способ включает применение неазеотропной композиции в указанных аппаратах и отслеживание снижения холодопроизводительности. Неазеотропные композиции фракционируют при утечке из холодильной установки, кондиционера или теплонасосного аппарата, и компонент с более низкой температурой кипения (с более высоким давлением пара) вытекает из аппарата первым. Когда такое происходит, если компонент с более низкой температурой кипения в данной композиции обеспечивает основную замораживающую мощность, будет отмечаться заметное снижение мощности и, тем самым, производительности аппарата. В автомобильных кондиционирующих системах, например, пассажиры в автомобиле могут определить снижение холодопроизводительности системы. Такое снижение холодопроизводительности может быть интерпретировано как утечка охладителя и является сигналом того, что система требует починки.
Данное изобретение также относится к способу применения композиций в соответствии с данным изобретением в качестве композиций жидкого теплоносителя, где указанный способ включает перенос указанной композиции из источника тепла в теплоотвод.
Жидкие теплоносители применяются для переноса, подачи или удаления тепла из одного пространства, помещения, объекта или тела к другому пространству, помещению, объекту или телу путем излучения, теплопроводности или конвекции. Жидкий теплоноситель может функционировать как вторичный охладитель, являясь средством для передачи холода (или тепла) от удаленной холодильной (или нагревательной) системы. В некоторых системах жидкий теплоноситель может оставаться в неизменном состоянии во время процесса передачи (т.е. не выпариваться или конденсироваться). Альтернативно, жидкие теплоносители могут применяться в испарительных процессах охлаждения.
Источник тепла может быть определен как любое пространство, помещение, объект или тело, от которого желательно передать, подать или удалить тепло. Примерами источников тепла могут являться пространства (открытые или закрытые), требующие замораживания или охлаждения, такие как холодильные или морозильные камеры в супермаркетах, пространства в зданиях, требующие кондиционирования воздуха, или пассажирские купе в автомобилях, требующие кондиционирования воздуха. Теплоотводом может быть любое пространство, помещение, объект или тело, способное абсорбировать тепло. Парокомпрессорная холодильная установка является одним из примеров такого теплоотвода.
В другом варианте данное изобретение относится к композициям пенообразователя, содержащим композиции, содержащие фторолефин, описанные выше, для применения для получения пены. В других вариантах данное изобретение относится к пенообразующим композициям, предпочтительно, полиуретановым и полиизоцианатным пенообразующим композициям, и способу получения пен. В такие пенообразующие варианты включены одна или более из композиций в соответствии с данным изобретением, содержащих фторолефин, в качестве пенообразующего агента во вспениваемых композициях, где композиции предпочтительно включают один или более дополнительных компонентов, способных взаимодействовать и пениться в подходящих условиях с образованием пены или ячеистой структуры, любые способы, хорошо известные в данной области техники, такие как описаны в "Polyurethanes Chemistry and Technology," Volumes I and II, Saunders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, N.Y., которая включена сюда в качестве ссылки, могут применяться или быть адаптированы для применения в качестве пенообразующих вариантов в соответствии с данным изобретением.
Данное изобретение также относится к способу получения пены, включающему: (а) добавление содержащей фторолефин композиции в соответствии с данным изобретением к пенообразующей композиции; и (b) взаимодействие пенообразующей композиции в условиях, эффективных для получения пены.
Другой вариант данного изобретения относится к применению содержащих фторолефин композиций, описанных выше, в качестве газов-вытеснителей в распыляемых композициях. Кроме того, данное изобретение относится к распыляемым композициям, содержащим описанные выше содержащие фторолефин композиции. В распыляемой композиции также может присутствовать активный ингредиент, распыляемый вместе с инертными ингредиентами, растворителями и другими материалами. Предпочтительно, распыляемой композицией является аэрозоль. Подходящие распыляемые активные материалы включают, без ограничений, косметические средства, такие как дезодоранты, парфюмерия, лаки для волос, очистители и полирующие агенты, а также медицинские средства, такие как противоастматические лекарственные средства и средства от запаха изо рта.
Данное изобретение также относится к способу получения аэрозольных продуктов, включающему стадию добавления композиции, содержащей фторолефин, такой как описана выше, к активным ингредиентам в аэрозольном контейнере, где указанная композиция действует как газ-вытеснитель.
Другой аспект данного изобретения относится к способам подавления пламени, где указанные способы включают взаимодействие пламени с жидкостью, содержащей композицию, содержащую фторолефин, в соответствии с данным изобретением. Могут применяться любые способы взаимодействия пламени с данной композицией. Например, содержащая фторолефин композиция в соответствии с данным изобретением может быть распылена, вылита и так далее в пламя, или, по крайней мере, часть пламени может быть затоплена пламегасителем. В свете представленного здесь специалист в данной области техники легко сможет адаптировать множество обычных аппаратов и способов подавления пламени для применения в соответствии с данным изобретением.
В другом варианте представлены способы гашения или подавления огня средствами полного заливания, включающие применением агента, содержащего композицию, содержащую фторолефин, в соответствии с данным изобретением; помещение агента в сбрасывающее устройство под давлением и сброс агента на участок для гашения или подавления огня на этом участке. Другой вариант относится к способам обработки участка для предотвращения возгорания или взрыва, включающим получение агента, содержащего композицию, содержащую фторолефин, в соответствии с данным изобретением; помещение агента в сбрасывающее устройство под давлением и сброс агента на участок для предотвращения возгорания или взрыва.
Термин «гашение» обычно применяется для обозначения полного уничтожения огня; в то время как «подавление» часто применяется для обозначения снижения, но не обязательно полного уничтожения, возгорания или взрыва. В данном описании термины «гашение» и «подавление» применяются взаимозаменяемо. Существует четыре основных типа галоидоуглеродных средств для защиты от возгорания и взрыва. (1) В средствах гашения и/или подавления пламени полным заливанием агент сбрасывают в пространство для достижения концентрации, достаточной для гашения или подавления существующего огня. Полное заливание включает защиту закрытых, потенциально занятых людьми пространств, таких как компьютерные комнаты, а также специализированных, часто незанятых людьми пространств, таких как ниши для моторов самолета и моторные отсеки в транспортных средствах. (2) В проточных средствах агент подают непосредственно в огонь или в область возгорания. Обычно это достигается применением колесных или переносных агрегатов с ручным управлением. Второй способ, применяемый в проточных средствах, включает «локализованную» систему, которая выбрасывает агент в направлении огня из одного или более фиксированных сопл. Локализованные системы могут быть активированы либо вручную, либо автоматически. (3) При подавлении взрыва содержащую фторолефин композицию в соответствии с данным изобретением сбрасывают для подавления взрыва, который уже инициирован. Термин «подавление» обычно применяют в данной области, так как взрыв обычно бывает самоограничивающимся. Однако применение этого термина не обязательно означает, что взрыв не уничтожается агентом. В данной области обычно применяют детектор для определения расширения облака взрыва, и агент немедленно применяют для подавления взрыва. Подавление взрыва применяют в первую очередь, но не только, в оборонной промышленности. (4) При обработке инертным газом содержащую фторолефин композицию в соответствии с данным изобретением сбрасывают в пространство для предотвращения взрыва или возгорания. Часто применяются системы, идентичные тем, которые применяют для гашения или подавления пламени полным заливом. Обычно определяют наличие опасных условий (например, опасных концентраций воспламеняющихся или взрывоопасных газов), и содержащую фторолефин композицию в соответствии с данным изобретением сбрасывают для предотвращения взрыва или возгорания до тех пор, пока условия не станут безопасными.
Способ гашения может быть осуществлен подачей композиции в закрытый участок, окружающий огонь. Могут применяться любые известные способы подачи при условии, что достаточные количества композиции подаются в закрытый участок в достаточным интервалом. Например, композиция может подаваться потоком, т.е. с применением обычных портативных (или фиксированных) устройств для гашения огня; затуманиваем или затоплением, т.е. подачей композиции (с применением подходящего трубопровода, клапанов и контрольных устройств) в закрытый участок, окружающий огонь. Композиции необязательно могут быть объединены с инертным газом-вытеснителем, например азотом, аргоном, продуктами разложения глицидилазидных полимеров или двуокисью углерода, для увеличения скорости сброса композиции из применяемого поточного или затопляющего оборудования.
Предпочтительно, процесс гашения включает подачу содержащей фторолефин композиции в соответствии с данным изобретением в огонь или пламя в количестве, достаточном для гашения огня или пламени. Специалист в данной области техники поймет, что количество агента для подавления пламени, необходимое для гашения конкретного пламени, зависит от природы и протяженности источника опасности. Если агент для подавления пламени подают затоплением, данные тестирования в камере сгорания применяются для определения количества или концентрации агента для подавления пламени, требуемого для гашения конкретного типа и размера пламени.
Лабораторные тесты для определения интервала эффективной концентрации композиций, содержащих фторолефин, при применении в сочетании с агентами, гасящими или подавляющими пламя при полном затоплении или тушении пламени с помощью инертного газа, описаны, например, в патенте США №5759430, который включен сюда в качестве ссылки.
ПРИМЕРЫ
ПРИМЕР 1
Воздействие утечки пара
В сосуд загружают исходную композицию при температуре либо -25°С, либо, если это указано специально, 25°С, и измеряют исходное давление пара композиции. Композиции позволяют вытекать из сосуда, сохраняя температуру постоянной, до тех пор, пока не вытечет 50% масс. от исходной композиции, после чего измеряют давление пара композиции, оставшейся в сосуде. Результаты показаны в таблице 9.
ТАБЛИЦА 9
Для композиций в соответствии с данным изобретением разность давления пара между исходной композицией и композицией, оставшейся после удаления 50% масс., составляет менее 10%. Это показывает, что композиции в соответствии с данным изобретением могут быть азеотропными или почти азеотропными.
ПРИМЕР 2
Данные холодопроизводительности
В таблице 10 показана производительность различных композиций охладителя в соответствии с данным изобретением по сравнению с ГФУ-134а. В таблице 10 Исп. Давл. означает давление в испарителе, Конд. Давл. означает давление в конденсаторе, Комп. Нагн. Т означает температуру нагнетания в компрессоре, СОР означает эффективность использования энергии и МОЩН. означает мощность. Данные основаны на следующих условиях.
Температура испарителя
40,0°F (4,4°С)
Температура конденсатора
130,0°F (54,4°С)
Температура переохлаждения
10,0°F (5,5°С)
Температура возвратного газа
60,0°F (15,6°С)
Производительность компрессора
100%
Примечание: перегрев учитывается при расчетах охлаждающей способности.
ТАБЛИЦА 10
Некоторые композиции имеют даже большую эффективность использования энергии (СОР), чем ГФУ-134а, при этом имея более низкие показатели давления нагнетания и температуру нагнетания. Мощность композиций в соответствии с данным изобретением также сравнима с R134a, что означает, что они могут быть заменяющими охладителями для R134a в холодильных установках и кондиционерах, в частности в мобильных кондиционерах. Композиции, содержащие углеводород, также могут улучшать растворимость масла для обычных смазок на основе минерального масла и алкилбензола.
ПРИМЕР 3
Данные холодопроизводительности
В таблице 11 показана производительность различных композиций охладителя в соответствии с данным изобретением по сравнению с R404A и R422A. В таблице 11 Исп. Давл. означает давление в испарителе, Конд. Давл. означает давление в конденсаторе, Комп. Нагн. Т означает температуру нагнетания в компрессоре, ЭЭР означает эффективность использования энергии и МОЩН означает мощность. Данные основаны на следующих условиях.
Температура испарителя
-17,8°С
Температура конденсатора
46,1°С
Температура переохлаждения
5,5°С
Температура возвратного газа
15,6°С
Производительность компрессора
70%
Примечание: перегрев учитывается при расчетах охлаждающей способности.
ТАБЛИЦА 11
Некоторые композиции имеют эффективность использования энергии (СОР), сравнимую с верхними показателями R404A и R422A. Температура нагнетания также ниже, чем у R404A и R507A. Мощность композиций в соответствии с данным изобретением также сравнима с R404A, R507A и R422A, что означает, что они могут быть заменяющими охладителями в холодильных установках и кондиционерах. Композиции, содержащие углеводород, также могут улучшать растворимость масла для обычных смазок на основе минерального масла и алкилбензола.
ПРИМЕР 4
Данные холодопроизводительности
В таблице 12 показана производительность различных композиций охладителя в соответствии с данным изобретением по сравнению с ГХФУ-22, R410A, R407C и R417A. В таблице 12 Исп. Давл. означает давление в испарителе, Конд. Давл. означает давление в конденсаторе, Комп. Нагн. Т означает температуру нагнетания в компрессоре, ЭЭР означает эффективность использования энергии и МОЩН. означает мощность. Данные основаны на следующих условиях.
Температура испарителя
4,4°С
Температура конденсатора
54,4°С
Температура переохлаждения
5,5°С
Температура возвратного газа
15,6°С
Производительность компрессора
100%
Примечание: перегрев учитывается при расчетах охлаждающей способности.
ТАБЛИЦА 12
Некоторые композиции имеют эффективность использования энергии (ЭЭР), сравнимую с верхними показателями R22, R407C, R417A и R410A, при этом имея низкие температуры нагнетания. Мощность композиций в соответствии с данным изобретением также сравнима с R22, R407C и R417A, что означает, что они могут быть заменяющими охладителями в холодильных установках и кондиционерах. Композиции, содержащие углеводород, также могут улучшать растворимость масла для обычных смазок на основе минерального масла и алкилбензола.
ПРИМЕР 5
Данные холодопроизводительности
В таблице 13 показана производительность различных композиций охладителя в соответствии с данным изобретением по сравнению с ГХФУ-22 и R410A. В таблице 13 Исп. Давл. означает давление в испарителе, Конд. Давл. означает давление в конденсаторе, Комп. Нагн. Т означает температуру нагнетания в компрессоре, ЭЭР означает эффективность использования энергии и МОЩН. означает мощность. Данные основаны на следующих условиях.
Температура испарителя
4°С
Температура конденсатора
43°С
Температура переохлаждения
6°С
Температура возвратного газа
18°С
Производительность компрессора
70%
Примечание: перегрев учитывается при расчетах охлаждающей способности.
ТАБЛИЦА 13
Композиции имеют эффективность использования энергии (ЭЭР), сравнимую с R22 и R410A, при этом имея приемлемые температуры нагнетания. Мощность композиций в соответствии с данным изобретением также сравнима с R22, что означает, что они могут быть заменяющими охладителями в холодильных установках и кондиционерах.
ПРИМЕР 6
Воспламеняемость
2
Легковоспламеняющиеся соединения могут быть идентифицированы с применением теста ASTM (Американское общество по испытанию материалов) Е681-01 при электронном источнике воспламенения. Такие тесты на воспламеняемость проводят для ГФУ-1234yf, ГФУ-1225ye и смеси в соответствии с данным изобретением при давлении 101 кПа (14,7 ф/д), температуре 100°С (212°F) и относительной влажности 50% при различных концентрациях в воздухе для определения нижнего предела воспламеняемости (НПВ) и верхнего предела воспламеняемости (ВПВ). Результаты представлены в таблице 14.
ТАБЛИЦА 14
Результаты показывают, что хотя ГФУ-1234yf является легковоспламеняющимся, добавление ГФУ-1225ye снижает воспламеняемость. Поэтому композиции, содержащие от около 1% масс. до около 40% масс. ГФУ-1234yf и от около 99% масс. до около 51% масс. ГФУ-1225ye, являются предпочтительными.