专利名称：含有氟取代烯烃的组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及在多种应用场合具有实用性的组合物，尤其包括制冷系统，且本发明 亦涉及使用这些组合物的方法和系统。在一些较佳方面中，本发明涉及包括至少一种本发 明多氟代烯烃的制冷剂组合物。
背景技术：
以氟碳化合物为主的流体已广泛使用于许多商业和工业应用中。例如，以氟碳化 合物为主的流体常常在诸如空调、热泵和制冷系统等应用中用作工作流体。蒸气压缩循环 是一种在制冷系统中完成冷却或加热的最常用类型的方法。蒸气压缩循环通常包括制冷剂 在较低压力下通过吸热由液相到气相的相变和随后制冷剂在较高压力和温度下通过热量 移除由气相到液相的相变，将蒸气压缩到相对较高的压力，在此相对较高的压力和温度下 通过热量移除将所述蒸气冷凝为液相，并随后减小压力重新开始循环。制冷的主要目的是在一较低温度下从一物体或其它流体移除热量，而热泵的主要 目的是在相对于环境更高的温度下增加热量。多年以来，某些氟碳化合物在许多应用中一直是多种热交换流体(例如制冷剂) 中的较佳组分。例如，由于氟代烷(例如，氯氟甲烷和氯氟乙烷衍生物)具有独特的化学和 物理性质组合，因此其作为制冷剂已在包括空调和热泵等应用中获得了广泛使用。许多普 遍应用于蒸气压缩系统的制冷剂可为单一组分的流体或者为共沸混合物。近年来，人们对地球大气和气候潜在破坏的关注逐渐增加，因此，某些氯基化合物 被视为可引起显著问题。由于许多含氯组合物(例如，氟氯碳化合物(CFC)、氢氯氟碳化合 物(HCF)等等)具有臭氧消耗性质，因此，此类化合物作为制冷剂在空调和制冷系统中的使 用已变得不受欢迎。因此，越来越需要可为制冷和热泵应用提供替代物的新颖氟碳和氢氟 碳化合物及组合物。例如，人们期望通过用不会消耗臭氧层的不含氯制冷化合物(例如，氢 氟碳化合物(HFC))替代含氯制冷剂来改进含氯制冷系统。然而，通常认为重要的是，任何潜在的制冷剂替代物必须亦具备存在于最广泛使用的流体中的性质，其中包括例如极好的传热性质、化学稳定性、低毒性或无毒性、不可燃 性和润滑剂相容性。申请者逐渐认识到润滑剂相容性在许多应用中特别重要。更具体而言，人们非常 期望制冷流体能够与用于大多数制冷系统压缩机装置中的润滑剂相容。遗憾的是，包括HFC 在内的许多不含氯制冷流体在通常与CFC及HFC —起使用的各类型润滑剂中相对不溶及/ 或难于混溶，所述润滑剂包括矿物油、烷基苯或聚(α-烯烃)。为使一制冷流体-润滑剂组 合在在压缩制冷、空调及/或热泵系统中以预期效率工作，润滑剂应能在宽广的操作温度 范围中充分溶解于制冷流体。这样的溶解性可降低润滑剂的黏度并允许润滑剂更易于流过 整个系统。若缺少这样的溶解性，润滑剂则会易于滞留在该制冷、空调或热泵系统的蒸发器 螺旋管以及此系统的其它部分中，从而降低系统效率。就使用效率而言，应重点注意的是，制冷剂热力学性能或者能量效率的损失可能 会通过因电能需求增加引起的矿物燃料的用量增加而对环境造成负面影响。而且，人们通常期望CFC制冷剂替代物是有效的，且不需对目前用于CFC制冷剂的 蒸气压缩技术进行较大的设计改变。对于许多应用而言，可燃性是另一重要性质。即，据认为在许多应用中，尤其是在 传热应用中，使用不可燃组合物是十分重要的或是必需的。因此，在这些组合物中使用不可 燃化合物通常较为有利。本文所用术语“不可燃”指根据2002年的ASTM标准Ε-681确定 为不可燃的化合物或组合物，所述标准以引用方式并入本文中。遗憾的是，许多期望在制冷 剂组合物中使用的HFC是可燃的。例如，氟代烷二氟乙烷(HFC-152a)和氟烯烃1，1，1_三 氟丙稀(HF0-1234zf)都是可燃的，因此不适合用于许多应用场合。有人建议使用高级氟烯烃亦即含有至少五个碳原子的氟取代烯烃来作为制冷剂。 美国专利第4，788，352号-Smutny涉及至少具有一定程度不饱和度的C5-C8氟化化合物的 制备。专利Smutny认为这些已知的高级烯烃可用作制冷剂、杀虫剂、电介质流体、传热流 体、溶剂和各种化学反应中间体(见第1栏，11-22行)。虽然Smutny中阐述的氟烯烃在传热应用中具有一定程度的有效性，但据信这样 的化合物亦可能具有某些缺点。例如，一些所述化合物可能易于破坏基质，特别是常用的塑 料制品，例如丙烯酸树脂和ABS树脂。而且，由于Smutny中阐述的高级烯烃化合物可能具 有一定程度的由杀虫剂活性引起的毒性(如Smutny中所述)，因此这些化合物可能亦不适 合某些应用。同时，这些化合物具有过高的沸点，因而不可用作某些应用的制冷剂。溴氟甲烷和溴氯氟甲烷衍生物，尤其是溴三氟甲烷(Halon 1301)和溴氯二氟甲 烷(Halon 1211)已广泛用作诸如飞机舱和计算机房等密封区域的灭火剂。然而，由于各种 哈龙(Halon)的臭氧消耗很高，因此对它们的使用正逐渐停止。此外，由于哈龙常常用于存 在人类的区域，因此合适的替代物还必须在抑燃或灭火所需的浓度下对人类安全。因此，申请者已认识到人们对适用于包括蒸气压缩加热和冷却系统及方法等多种 应用场合同时可避免一或多种上述缺点的组合物的需求，具体而言对传热组合物、灭火/ 阻燃组合物、发泡剂、溶剂组合物和增容剂的需求。
发明内容
申请者已发现可通过包括一或多种C3或C4氟烯烃的组合物来满足上述需求及其它需求，较佳化合物具有下述式I XCFzR3-z (I)其中X为一非饱和的、经取代或未经取代的C2或C3烷基，每个R独立为Cl、F、Br、 I或H，并且ζ为1至3。本发明还提供使用本发明组合物的方法和系统，其包括用于传热、发泡、溶合和气 溶胶产生的方法和系统。
具体实施例方式组合物本发明涉及包括至少一种氟烯烃的组合物，所述氟烯烃含有3至4个碳原子和至 少一个碳-碳双键。为方便起见，如果本发明的氟烯烃化合物含有至少一个氢，则有时将其 称为氢氟烯烃或HF0。虽然本发明涵盖，上述HFO可含有两个碳-碳双键，但目前认为此类 化合物并非较佳。如上所述，本发明组合物包括一种或多种根据式I的化合物。在较佳实施例中，所 述组合物包括具有下列式II的化合物
权利要求
1.一种传热组合物，其包括 (a)至少一种润滑剂；和(a)至少一种包含式I的氟烯烃的制冷剂 XCFz (I)其中X为C2或C3、不饱和的、卤素取代的烷基，且ζ为1至3，条件是所述式I的氟烯烃 具有不饱和末端碳原子和在所述不饱和末端碳上的至少一个H。
2.一种传热组合物，其包括 (a)至少一种润滑剂；和(a)至少一种包含式I的氟烯烃的制冷剂 XCFz (I)其中X为C2或C3、不饱和的、卤素取代的烷基，且ζ为1至3，条件是⑴所述式I的氟烯 烃具有不饱和端末碳原子和在所述不饱和末端碳上的至少一个H，(ii)所述润滑剂和制冷 剂在约_50°C至+70°C的至少一个温度下有一个液相，在基于制冷剂和润滑剂的重量计5% 重量的润滑剂下测量，和(iii)所述制冷剂具有一不大于约75的全球变暖潜能值(GWP)。
3.一种将热量传导到一流体或主体或者从一流体或主体传导热量的方法，其包括(a)提供一种传热组合物，其包括制冷剂和至少一种润滑剂，所述制冷剂包含式I的氟 烯烃XCFz (I)其中X为C2或C3、不饱和的、卤素取代的烷基，且ζ为1至3，条件是当所述化合物具有 不饱和末端碳原子时，则在所述不饱和末端碳上有至少一个H ；和(b)将所要传导的热量引至和/或引自所述制冷剂。
4.一种用于提供传热的蒸汽压缩系统，包括制冷剂系统，在所述制冷剂系统中包括压 缩机、冷凝器和制冷剂，所述制冷剂包含占制冷剂组合物约5%重量-约99%重量的式I的 氟烯烃XCFz (I)其中X为C2或C3、不饱和的、卤素取代的烷基，且ζ为1至3，条件是当所述化合物具有 不饱和末端碳原子时，则在所述不饱和末端碳上有至少一个H，其中所述系统在包括65°C 的冷凝温度下可操作。
5.如权利要求1、2、3或4所述的传热组合物、方法或系统，其中所述至少一种氟烯烃是 一种具有下式Π的化合物NPssbC一R. R(II)其中，每个R独立为Cl、F、Br、I或H， R'为(cignY， Y 为 CRF2, 且η为 或1。
6.如权利要求5所述的传热组合物、方法或系统，其中Y为CF3。
7.如权利要求5所述的传热组合物、方法或系统，其中所述至少一种氟烯烃包括至少一种四氟丙烯(冊0-12；34)。
8.如权利要求5所述的传热组合物、方法或系统，其中所述至少一种氟烯烃包括 HF0-1234yfo
9.如权利要求5所述的传热组合物、方法或系统，其中所述至少一种氟烯烃包括 HF0-1234ze。
10.如权利要求1、2、3或4所述的传热组合物、方法或系统，其中所述传热组合物在 约-50°C至+70°C的至少一个温度下有一个液相。
全文摘要
本发明揭示五氟丙烯(HFO-1225)和四氟丙烯(HFO-1234)在制冷设备中的用途。这些材料通常用作加热及冷却用的制冷剂、用作发泡剂、用作气溶胶推进剂、用作溶剂组合物、及用作灭火与抑燃剂。
文档编号C07CGK102140329SQ201110006890
公开日2011年8月3日 申请日期2003年10月27日 优先权日2002年10月25日
发明者戴维·P·威尔逊, 拉吉夫·R·辛格, 汉·T·范, 雷蒙德·H·托马斯 申请人:霍尼韦尔国际公司