含有氟取代烯烃的组合物制造技术

本发明专利技术揭示五氟丙烯(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、用作气溶胶抛射剂、用作溶剂组合物、及用作灭火与抑燃剂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Compositions containing fluorinated olefins

The invention discloses five hexafluoropropylene (HFO 1225) and tetrafluoropropene (HFO 1234) in use in refrigeration equipment. These materials are commonly used as refrigerants for heating and cooling, as blowing agents, as aerosol propellants, as solvent compositions, and as fire extinguishing and flame retardants.

【技术实现步骤摘要】
含有氟取代烯烃的组合物本案是分案申请，其母案是申请日为2003年10月27日、申请号为200380107462.3、专利技术名称为“含有氟取代烯烃的组合物”的申请。相关申请案参照本申请案与美国临时申请案第60/421,263号和第60/421,435号有关并主张其优先权,这两个申请案皆于2002年10月25日提出申请，且其皆以引用方式并入本文中。本申请案还与下述同时提交的美国专利申请案有关：RaymondThomas提交的题为“FluorinatedAlkeneRefrigerantComposition(氟代烯烃制冷剂组合物)”的美国专利申请案(代理档案号为H0004412(26269)；及HsuehSungTung等人提交的题为“ProcessForProducingFluoropropenes(制备氟代丙烯的方法)”的美国专利申请案(代理档案号为H0003789(26267)，其以引用方式并入本文中。
本专利技术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，且本专利技术亦涉及使用这些组合物的方法和系统。在一些优选方面中，本专利技术涉及包括至少一种本专利技术多氟代烯烃的制冷剂组合物。
技术介绍
基于氟碳化合物的流体已广泛使用于许多商业和工业应用中。例如，基于氟碳化合物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低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，在此相对较低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。制冷的主要目的是从较低温度下的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)中的优选组分。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。申请人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一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工程设计改变。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E-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不是不可燃的。例如，氟代烷二氟乙烷(HFC-152a)和氟代烯烃1，1，1-三氟丙烯(HFO-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代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中阐述的氟代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。溴氟甲烷衍生物和溴氯氟甲烷衍生物，尤其是溴三氟甲烷(Halon1301)和溴氯二氟甲烷(Halon1211)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，申请人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。
技术实现思路
申请人已发现可通过包括一种或多种C3或C4氟代烯烃的组合物来满足上述需求及其它需求，优选化合物具有下述式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z为1至3。本专利技术还提供使用本专利技术组合物的方法和系统，其包括用于传热、发泡、溶剂化和气溶胶产生的方法和系统。具体实施方式组合物本专利技术涉及包括至少一种氟代烯烃的组合物，所述氟代烯烃含有3至4个碳原子和至少一个碳-碳双键。为方便起见,如果本专利技术的氟代烯烃化合物含有至少一个氢，则有时将其称为氢氟代烯烃或HFO。虽然本专利技术涵盖,上述HFO可含有两个碳-碳双键，但目前认为此类化合物并非优选。如上所述，本专利技术组合物包括一种或多种根据式I的化合物。在优选实施方案中，所述组合物包括具有下列式II的化合物：其中，每个R独立为Cl、F、Br、I或H，R’为(CR2)nY，Y为CRF2，并且，n为0或1。在更优选实施方案中，Y为CF3，n为0，且在式II中剩余的标记为“R”的取代基中至少有一个为F。概言之，申请人认为具有上述式I和式II的化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
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C

【技术特征摘要】
2002.10.25 US 60/421263;2002.10.25 US 60/4214351.一种传热组合物，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z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z为1至3，条件是(i)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℃至+70℃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z为1至3，条件是当所述化合物具有不饱和末端碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉吉夫R辛格，汉T范，戴维P威尔逊，雷蒙德H托马斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US