包含氟化烯烃/氟化饱和烃共混物和多元醇酯的工作流体制造技术

包含制冷剂共混物和多元醇酯润滑剂组合物的工作流体，该制冷剂共混物包含氟化烷烃和氟化烯烃制冷剂，该多元醇酯润滑剂组合物包含单季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇和季戊四醇低聚物的烷基羧基酯的混合物，其中所有多元醇酯的至少10wt％是具有4个或更多个季戊四醇单体基团的季戊四醇低聚物的酯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含氟化烯烃/氟化饱和烃共混物和多元醇酯的工作流体提供了包含作为制冷剂的氟化烯烃和氟化饱和烃的共混物(其中该制冷剂的超过15wt％是氟化烯烃)以及多元醇酯润滑剂的工作流体，该多元醇酯润滑剂包含季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇和季戊四醇低聚物的烷基羧基酯的混合物，该工作流体是对于具有比目前可获得的商业替代物更低的全球变暖潜势的传热装置的有效替代物。背景传热装置如制冷机、冷冻器、热泵和空调系统是熟知的。简单地说，此类装置典型地通过一种循环来运行，其中合适沸点的制冷剂蒸发，从其环境带走热量。在压缩后，蒸气传递至冷凝器，在那里它冷凝为液体并释放热量到其新的环境中，之后通过膨胀装置返回到该蒸发器并且完成该循环。除了机械部件例如压缩机等以外，需要特别适合的材料，包括制冷剂、合适的传热材料、防止制冷剂损失的密封剂、和润滑剂以允许该装置的可移动部件发挥功能。在这些装置中的润滑剂必须具有良好的低温流动特性，是热稳定的，提供对抗移动部件例如轴承在负荷下的磨损的保护，从压缩机中除去热量并且密封间隙以确保将气体从低压有效压缩至高压。制冷剂和润滑油必须在系统中循环而在宽的温度范围内不经受相分离。典型地，制冷剂和润滑油具有其中它们经受相分离的低温和高温区域。总体上，预期制冷剂和润滑油经受在低于0℃，例如-10℃、-20℃并且在一些情况下更低的温度下的低温区域中的相分离。预期在高温区域中的相分离是高于室温，例如50℃、60℃、或更高。如果制冷剂和润滑油的相分离例如在其中温度是高的压缩机中发生，可移动部件可能是不充分润滑的，并且由于烘烤或类似物的损害可导致装置的缩短的寿命。另一方面，过度的可混溶性可能是有问题的。例如，在润滑剂中的高浓度的制冷剂可大大降低该润滑剂的粘度，不利地影响该润滑剂润滑并且保护传热装置的部件的能力，导致该装置的增加的磨损、缩短的寿命和更低的性能。润滑剂中溶解的制冷剂在其从压缩机的一个区域流向另一个区域(例如，低温至高温区域)时也可引起润滑剂混合物的发泡和鼓泡。此外，溶解在润滑剂中的制冷剂基本上被捕获并且从循环中取出，由此降低系统的能力。因为制冷润滑剂的有效运行不仅要求合适的润滑特性和适当的粘度，而且还要求与制冷剂的适当相容性，在制冷剂上的变化时常需要润滑剂上的相应变化。EP0422182披露了通过季戊四醇和C6-8一元羧酸的缩合制备的润滑剂，这些润滑剂与以下高度或完全氟化的烃几乎完全可混溶：例如1,1,1,2-四氟乙烷(通常被称为HFC-134a)、二氟甲烷(HFC-32)、三氟甲烷(HFC-23)、五氟乙烷(HFC-125)、1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)、1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)和类似物。类似的润滑剂还被披露于美国专利号5,964,581中。US2013/0207023披露了用于传热装置的工作流体，这些工作流体包含二氟甲烷和多元醇酯润滑剂组合物，该多元醇酯润滑剂组合物具有40℃下的从32cSt至120cSt的运动粘度、包含新戊基多元醇的混合物的直链和支链的C5-10烷基羧基酯，其中所有新戊基多元醇酯的至少10wt％是具有4个或更多个季戊四醇单体基团的季戊四醇低聚物的酯，并且新戊基多元醇的烷基羧基酯的烷基羧基的大部分是戊酰基，其中这些戊酰基的15％至45％是支链的。美国专利6,444,626披露了包含多(季戊四醇)酯的润滑剂，这些多(季戊四醇)酯含有季戊四醇酯、二季戊四醇酯、三季戊四醇酯以及四-和更高级的低聚物季戊四醇酯的混合物，这些润滑剂是通过两步法由单季戊四醇和羧酸制备的，其中在该方法期间使该单季戊四醇低聚化。US8,318,647披露了包含季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇的羧基酯的所选择混合物的制冷润滑剂。对臭氧消耗的关注导致用替代材料如高度或完全氟化的烃替换氯氟烃制冷剂，并且对气候变化的关注导致用具有较低全球变暖潜势(GWP)的氟化烯烃、特别是氢氟-烯烃制冷剂至少部分替换目前使用的氟化烷烃。例如，然而氟化烷烃制冷剂R-410A具有1725的GWP，氟化链烯烃R-1234ze具有仅仅6或更少的GWP。理想地，氢氟-烯烃(HFO)制冷剂将充当在制冷工作流体中目前使用的氟化烷烃的“直接(drop-in)”替换物。然而，对于制冷工作流体并非不寻常的是在制冷剂、或者在使用工作流体的条件上的变化要求在润滑剂上的变化。虽然许多氢氟-烯烃在结构上与商业饱和氢氟烷(HFC)相似，但是在现有润滑剂组合物中用氢氟-烯烃简单替换饱和氢氟烷已经呈现了许多挑战。已经开发了氟化烯烃与氟化烷烃的混合物，以及与氟化制冷剂如氢氟-烯烃一起使用的可混溶性添加剂。US2013/0096218披露了包含四氟丙烯、二氟甲烷和四氟乙烷的混合物的传热组合物。US2013/0092869披露了包含多元醇酯以及四氟丙烯、五氟丙烯、和三氟丙炔的混合物的组合物。US2012/0011864披露了全氟-聚醚作为添加剂来改进包括氢氟-烯烃的各种各样的氟化制冷剂的特征的用途。US8,603,354披露了使用含氟有机化合物作为制冷剂的用于制冷机的润滑油组合物，该含氟有机化合物含有特定的极性结构并且具有低全球变暖潜势。例示的制冷剂包括氟化酮、氟化醚和氟化醇。US2013/0099154披露了包含多元醇酯和四氟丙烯的组合物，然而仅例证了ISO68润滑剂。到较低的全球变暖潜势(GWP)制冷剂的转变对于环境可持续的并且更加能量有效的制冷以及其他传热技术的实现是关键的。替换在空调和热泵应用中的制冷剂R-22和R-410A的候选物包括具有在400-650范围内的GWP的R-32(二氟甲烷)和氢氟-烷烃/氢氟-烯烃共混物(HFC/HFO共混物)，例如，含有70％或更多的R-32与氢氟-烯烃的共混物，如L-41a&b(霍尼韦尔公司(Honeywell))和DR-5(杜邦公司(DuPon))。尽管将润滑剂加入到系统中用于润滑压缩机的移动部件，但是润滑剂还起到热流体的作用，影响能力和效率。例如，润滑剂可以通过改变传热系数、降低达到操作温度需要的压力、并且增加压力降来影响能力。润滑剂还通过改变压缩机的等熵效率影响效率，这将提高或降低对于给定排放压力的排放温度。目前商业上与制冷剂如R-410A一起使用的润滑剂未必是在所有使用条件下相容的R-32和HFC/HFO共混物，引起对系统中不充分的润滑、差的回油、以及过量润滑剂滞留(hold-up)的可能性的关注。出于各种商业、安全性和生态考虑，将令人希望的是具有包含用于被设计为平衡成本、可燃性和性能的应用的低GWP制冷剂的共混物的工作流体，这些应用是例如热泵和用于住宅的空调、用于汽车的空调以及其他传热装置。如在其他含有氟化制冷剂的工作流体中，润滑剂必须展示适当的与该制冷剂的可混溶性，同时维持适合的对于润滑剂/制冷混合物的运行粘度。已经发现，目前在传热装置中使用的工作流体可以用包含低GWP制冷剂共混物和具有比目前指定的更高粘度的润滑剂的工作流体替换，而不损失操作效率。例如，包含R-410A以及具有32的ISO粘度的传统多元醇酯润滑剂的流体可以在传热装置中被本专利技术的工作流体替换而不损失操作效率，本专利技术的工作流体包含低GWP的制冷剂共混物以及具有例如46、68或100的ISO等级粘度的润滑剂。除了较低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工作流体，包含：i)制冷剂共混物，基于该制冷剂共混物的重量，包含按重量计从80％至60％的氟化烷烃和按重量计从20％至40％的氟化烯烃，以及ii)多元醇酯润滑剂组合物，具有在40℃下从32至120cSt的运动粘度以及在100℃下从5至20cSt的运动粘度，该润滑剂组合物包含：基于该润滑剂中所有多元醇酯的重量，a)从30wt％至85wt％的季戊四醇的C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.14 US 62/024,0021.一种工作流体，包含：i)制冷剂共混物，基于该制冷剂共混物的重量，包含按重量计从80％至60％的氟化烷烃和按重量计从20％至40％的氟化烯烃，以及ii)多元醇酯润滑剂组合物，具有在40℃下从32至120cSt的运动粘度以及在100℃下从5至20cSt的运动粘度，该润滑剂组合物包含：基于该润滑剂中所有多元醇酯的重量，a)从30wt％至85wt％的季戊四醇的C5-10烷基羧基酯，b)从1wt％至20wt％的二季戊四醇的C5-10烷基羧基酯，c)从1wt％至10wt％的三季戊四醇的C5-10烷基羧基酯，以及d)从10wt％至45wt％的具有4个或更多个季戊四醇单体基团的季戊四醇低聚物的C5-10烷基羧基酯，并且其中所有这些C5-10烷基羧基酯的60摩尔％或更多是直连或支链的C5烷基羧基酯，并且这些C5-10烷基羧基酯的20％-60％是支链的。2.根据权利要求1所述的工作流体，其中该多元醇酯润滑剂组合物具有在40℃下从40至140cSt的运动粘度。3.根据权利要求1所述的工作流体，其中该多元醇酯润滑剂组合物包含：a)从30wt％至55wt％的季戊四...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·贝南蒂，E·T·黑塞尔，R·乌雷格，
申请(专利权)人：科聚亚公司，
类型：发明
国别省市：美国,US