Композиции, содержащие фторзамещенные олефины, и их применение

Композиции, содержащие фторзамещенные олефины, и их применение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к композициям, способам и системам, пригодным в многочисленных применениях, особенно включая системы теплопередачи, такие как системы охлаждения. В предпочтительных аспектах, настоящее изобретение направлено на композиции хладагентов, которые включают по крайней мере один мультифторированный олефин по настоящему изобретению.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Фторуглеродные основные жидкости нашли широкое использование во многих коммерческих и промышленных применениях, включая как рабочую жидкость в системах, таких как кондиционирование воздуха, теплонасосная установка и системы охлаждения, в виде аэрозольных пропеллентов, в виде пенообразующих агентов, в виде теплоносителя и в виде газообразных диэлектриков. Из-за некоторых экологических проблем, включающих относительно высокие потенциалы глобального потепления, связанные с использованием некоторых из композиций, которые прежде использовались в этих применениях, стало все более и более желательно использовать жидкости, имеющие низкий или даже нулевой потенциал разрушения озонового слоя, такие как гидрофторуглероды ("HFCs"). Таким образом, желательно использование жидкостей, которые не содержат хлорфторуглероды ("CFCs") или гидрохлорфторуглероды ("HCFCs"). Более того, некоторые HFC жидкости могут иметь связанные с этим относительно высокие потенциалы глобального потепления, и поэтому желательно использовать гидрофторуглерод или другие фторированные жидкости, имеющие как низкие потенциалы глобального потепления, так и возможно, поддерживать желательные показатели в используемых свойствах. Кроме того, в некоторых обстоятельствах является желательным использование однокомпонентных жидкостей или азеотропно-подобных смесей, которые по существу не распадаются на фракции при кипении и испарении.

Конкретные фторуглероды были предпочтительным компонентом во многих жидких теплоносителях, таких как хладагенты, в течение многих лет в многочисленных применениях. Например, фторалканы, такие как хлорфторметановые и хлорфторэтановые производные, получили широко распространенное использование в качестве хладагентов в применениях, включая применения при кондиционировании воздуха и в теплонасосной установке, из-за их уникальной комбинации химических и физических свойств. Многие из хладагентов, обычно используемых в паровых компрессионных установках, являются или однокомпонентными жидкостями, или азеотропными смесями.

Как указано выше, в последние годы увеличилось беспокойство относительно возможности нанесения потенциального ущерба атмосфере и климату Земли, и конкретные соединения на основе хлора были идентифицированы как особенно проблематичные в этом отношении. Использование хлорсодержащих композиций (таких, как хлорфторуглероды (CFC′s), гидрохлорфторуглероды (HCFs) и т.п.) в качестве рабочей жидкости в системах теплопередачи, таких как системы охлаждения и кондиционирования воздуха, стало невозможным из-за свойств, вызывающих разрушение озонового слоя, проявляющихся у многих из таких соединений. Таким образом, появилась растущая потребность в новых фторуглеродных и гидрофторуглеродных соединениях и композициях, которые являются заманчивыми альтернативами ранее используемым композициям, в этих и других применениях. Например, стало желательным модернизировать хлорсодержащие системы охлаждения, заменяя хлорсодержащие хладагенты на соединения хладагента, не содержащие хлор, которые не будут разрушать озоновый слой, такие как гидрофторуглероды (HFC′s). Производство в целом и тепловая индустрия в частности непрерывно ищут новые смеси, основанные на фторуглероде, которые являются альтернативами и рассматриваются экологически более безопасными заменами CFCs и HCFCs. Однако считается важным, по крайней мере, в отношении жидких теплоносителей, что любая потенциальная замена должна также обладать теми же свойствами, присущими многим наиболее широко используемым теплоносителям, такими как превосходные свойства теплопередачи, химическая стабильность, низкая токсичность или отсутствие токсичности, невоспламеняемость и/или совместимость смазочных материалов, среди других.

Было оценено, что совместимость смазочных материалов является особенно важной во многих применениях. Более предпочтительно является очень желательным для жидких хладагентов, чтобы они были совместимыми со смазочным материалом, используемым в компрессорной установке, которая используется в большинстве систем охлаждения. К сожалению, большинство жидких хладагентов, не содержащих хлор, включая HFCs, являются относительно нерастворимыми и/или несмешивающимися в типах смазочных материалов, используемых традиционно с CFCs и HFC′s, включая, например, минеральные масла, алкилбензолы или поли(альфа-олефины). Для комбинации жидкий хладагент - смазочный материал, чтобы работать на желательном уровне эффективно в системе компрессионного охлаждения, кондиционирования воздуха и/или теплонасосной установки, смазочный материал должен иметь достаточную растворимость в жидком хладагенте в широком диапазоне рабочих температур. Такая растворимость понижает вязкость смазочного материала и позволяет ему течь более легко по всей системе. При отсутствии такой растворимости, смазочные материалы имеют тенденцию оседать в змеевиках испарителя систем охлаждения, кондиционирования воздуха или теплонасосной установке, также как и в других частях системы, и таким образом снижать ее эффективность.

В отношении эффективности использования, важно заметить, что снижение термодинамических рабочих характеристик хладагента или энергетической эффективности может иметь вторичные воздействия на окружающую среду через увеличенный расход природного топлива, являющийся результатом увеличенного потребления электрической энергии.

Кроме того, как полагают, желательно для CFC рассмотреть эффективную замену хладагента без больших технических изменений в традиционной парокомпрессионной технологии, используемой в настоящее время с CFC хладагентами.

Воспламеняемость является другим важным свойством для многих применений. Таким образом, считается или важным или существенным во многих применениях, включая особенно устройства теплопередачи, использование композиций, которые являются невоспламеняющимися. Таким образом, часто выгодно использовать в таких композициях соединения, которые являются невоспламеняющимися. Как используется в описании настоящей заявки, термин "невоспламеняющийся" относится к соединениям или композициям, которые определены как невоспламеняющиеся, как определено в соответствии с ASTM стандартом Е-681, от 2002 года, который включен в настоящее описание в качестве ссылки. К сожалению, большинство HFC's, которые могли бы иначе быть желательны для используемого в композициях хладагента, не являются невоспламеняющимися. Например, фторалкандифторэтан (HFC-152a) и фторалкен 1,1,1-трифторпропен (HFO-1243zf) каждый являются огнеопасными и поэтому нецелесообразны для использования в многих применениях.

Высшие фторалкены, которые представляют собой фторзамещенные алкены, имеющие по крайней мере, пять атомов углерода, были предложены для использования в качестве хладагентов. U.S. 4,788,352 - Smutny направлен на получение фторированных соединений от C₅ до C₈, имеющих, по крайней мере, некоторую степень ненасыщенности. Патент Smutny идентифицирует такие высшие олефины, как известные в применении в качестве хладагентов, пестицидов, диэлектрических жидкостей, жидких теплоносителей, растворителей и промежуточных соединений в различных химических реакциях (Смотри колонку 1, строки 11-22).

В то время как фторированные олефины, описанные в Smutny, могут иметь некоторый уровень эффективности в применениях теплопередачи, полагается, что такие соединения могут также иметь некоторые недостатки. Например, некоторые из этих соединений могут быть способными воздействовать на субстанцию, особенно на пластики общего назначения, такие как акриловые смолы и АВС смолы. Кроме того, высшие олефиновые соединения, описанные в Smutny, могут также быть непригодны в некоторых применениях из-за существенного уровня токсичности таких соединений, который может возникать в результате действия пестицида, отмеченного в Smutny. Кроме того, такие соединения могут иметь температуру кипения, которая является слишком высокой, чтобы делать их полезными в качестве хладагента в конкретных применениях.

Бромфторметановые и бромхлорфторметановые производные, особенно бромтрифторметан (Halon 1301) и бромхлордифторметан (Halon 1211), получили широко распространенное использование в качестве средств пожаротушения в закрытых областях, таких как салоны самолета и компьютерные комнаты. Однако использование различных халонов постепенно сокращается из-за их высокого разрушающего действия на озоновый слой. Кроме того, поскольку халоны часто используются в областях, где присутствуют люди, подходящие замены должны также быть безопасны для людей, при концентрациях, необходимых для подавления или прекращения пожара.

Заявители таким образом подошли к оценке потребности в композициях, и особенно композициях теплоносителей, композициях прекращения/подавления пожара, пенообразующих веществах, композициях растворителей, и агентах совместности, которые являются потенциально полезными в многочисленных применениях, включая парокомпрессионную теплонасосную установку и системы охлаждения и способы, обходящие один или большее количество недостатков, отмеченных выше.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Было найдено, что вышеупомянутая потребность и другие потребности могут быть удовлетворены композициями, предпочтительно композициями теплоносителей, включая один или большее количество от С₃ до С₆ фторалкенов и более предпочтительно один или большее количество С₃, C₄ или C₅ фторалкенов, предпочтительно соединения, имеющие следующую Формулу I:

где X представляет собой С₂, С₃, С₄ или C₅ ненасыщенный, замещенный или незамещенный, радикал, каждый R независимо представляет собой Cl, F, Br, I или Н, и z имеет значение от 1 до 3. В определенных предпочтительных воплощениях, фторалкен по настоящему изобретению имеет по крайней мере четыре (4) галогеновых заместителя, по крайней мере, три из которых представляют собой F и даже более предпочтительно ни один из которых не представляет собой Br. В определенных предпочтительных воплощениях, соединение формулы один содержит соединение и предпочтительно соединение с тремя атомами углерода, в котором каждый неконечный ненасыщенный атом углерода имеет фторный заместитель.

Для воплощений, в которых по крайней мере присутствует один заместитель Br, предпочтительным является то, что соединение не содержит водород. В таких воплощениях также в целом предпочтительным является то, что заместитель Br находится на ненасыщенном атоме углерода, и даже более предпочтительно заместитель Br находится на неконечном ненасыщенном атоме углерода. В одном особенно предпочтительном воплощении в этом классе является CF₃CBr=CF₂, включая все его изомеры.

В определенных воплощениях является очень предпочтительным то, что соединения Формулы I содержат пропены, бутены, пентаны и гексаны, имеющие от 3 до 5 фторных заместителей, с другими заместителями, которые или присутствуют или отсутствуют. В определенных предпочтительных воплощениях, R не представляет собой Br, и предпочтительно ненасыщенный радикал не содержит Br заместители. Среди пропенов, тетрафторпропены (HFO-1234) и фторхлорпропены (такие, как трифтор, монохлорпропены (HFCO-1233) и даже более предпочтительно CF₃CCl=СН₂ (HFO-1233xf) и CF₃CH=CHCl (HFO-1233zd)) являются особенно предпочтительными в определенных воплощениях.

В определенных воплощениях, пентафторпропены являются предпочтительными, включая особенно те пентафторпропены, в которых имеется водородный заместитель на конечном ненасыщенном атоме углерода, таком как CF₃CF=CFH (HFO-1225yez и/или yz), особенно, так как выявлено, что такие соединения имеют относительно низкий уровень токсичности по сравнению с, по крайней мере, соединением CF₃CH=CF₂ (HFO-1225zc).

Среди бутенов, фторхлорбутены являются особенно предпочтительными в определенных воплощениях.

Термин "HFO-1234", используемый в настоящем описании, относится ко всем тетрафторпропенам. Среди тетрафторпропенов охваченными являются 1,1,1,2-тетрафторпропен (HFO-1234yf) и оба цис- и транс-1,1,1,3-тетрафторпропен (HFO-1234ze). Термин HFO-1234ze, используемый в настоящем описании, в общем относится к 1,1,1,3-тетрафторпропену, в независимости от того, является ли в форме цис- или транс-. Термины "цисНFО-1234ze" и "трансНFО-1234ze" используют в настоящем описании, чтобы описать цис- и трансформы 1,1,1,3-тетрафторпропена соответственно. Термин "HFO-1234ze", следовательно, содержит в рамках объема притязаний цисНFО-1234ze, трансНFО-1234ze и все их комбинации и смеси.

Термин "HFO-1233", используемый в настоящем описании, относится ко всем трифтор,монохлорпропенам. Среди трифтор,монохлорпропенов охваченными являются 1,1,1-трифтор-2-хлорпропен (HFCO-1233хf), оба цис- и транс-1,1,1-трифтор-3-хлорпропена (HFCO-1233zd). Термин HFCO-1233zd, используемый в настоящем описании, в общем относится к 1,1,1-трифтор-3-хлорпропену, в независимости от того, является ли он в форме цис- или транс-. Термины "цисНFСО-1233zd" и "трансНFСО-1233zd" используются в настоящем описании, чтобы описать цис- и трансформы 1,1,1-трифтор-3-хлорпропена соответственно. Термин "HFCO-1233zd", следовательно, содержит в рамках объема притязаний цисHFCO-1233zd, трансНFСО-1233zd и все их комбинации и смеси.

Термин "HFO-1225", используемый в настоящем описании, относится ко всем пентафторпропенам. Среди таких молекул охваченными являются 1,1,1,2,3-пентафторпропен (HFO-1225yez), обе его цис- и трансформы. Термин HFO-1225yez, соответственно используемый в настоящем описании, в общем относится к 1,1,1,2,3-пентафторпропену, в независимости от того, является ли он цис- или трансформой. Термин "HFO-1225yez", следовательно, содержит в рамках объема притязаний цисНFО-1225yez, трансHFO-1225yez и все их комбинации и смеси.

В определенных предпочтительных воплощениях, композиции настоящей заявки содержат комбинацию из двух или большего количества соединений Формулы I. В одном таком предпочтительном воплощении композиция содержит, по крайней мере, одно тетрафторпропеновое и, по крайней мере, одно пентафторпропеновое соединение, предпочтительно каждое соединение присутствует в композиции в количестве от приблизительно 20% по весу до приблизительно 80% по весу, более предпочтительно от приблизительно 30% по весу до приблизительно 70% по весу и даже более предпочтительно от приблизительно 40% по весу до приблизительно 60% по весу. В определенных таких воплощениях, тетрафторпропен содержит, и предпочтительно состоит главным образом из HFO-1234 (более предпочтительно HFO-1234yf) и HFO-1225 (более предпочтительно HFO-1225yez).

Настоящее изобретение обеспечивает также способы и системы, которые используют композиции по настоящему изобретению, включая способы и системы для передачи тепла, для модифицирования существующего оборудования теплопередачи, для замены существующих жидких теплоносителей в существующей системе теплопередачи. В определенных случаях, настоящие композиции могут также быть использованы в связи со вспениванием, сольватацией, извлечением и/или подачей вкусовой добавки или ароматизатора, генерированием аэрозоля, неаэрозольными пропеллентами и как газообразующее вещество.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предпочтительные воплощениия настоящего изобретения относятся к композициям, содержащим, по крайней мере, один фторалкен, включающий от 3 до 6 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 5 атомов углерода и в определенных очень предпочтительных воплощениях три атома углерода и, по крайней мере, одну углерод-углеродную двойную связь. Фторалкеновые соединения по настоящему изобретению иногда упоминаются в настоящем описании с целью удобства как гидрофторолефины или "HFOs", если они содержат, по крайней мере, один атом водорода. Хотя рассмотрено, что HFOs по настоящему изобретению могут содержать две углерод -углеродные двойные связи, такие соединения в настоящее время не рассматриваются как предпочтительные. Для HFOs, которые также содержат, по крайней мере, один атом хлора, обозначение HFCO иногда используют в настоящем описании.

Как упомянуто выше, настоящие композиции содержат одно или большее количество соединений в соответствии с Формулой I. В предпочтительных воплощениях, композиции включают соединения Формулы II, указанной ниже:

где каждый R независимо представляет собой Cl, F, Br, I или Н,

R′ представляет собой (CR₂)_nY,

Y представляет собой CRF₂

и n имеет значение 0, 1, 2 или 3, предпочтительно 0 или 1, в целом это является предпочтительно, однако, когда Br присутствует в соединении, водород в соединении отсутствует. В определенных воплощениях, Br отсутствует в соединении.

В очень предпочтительных воплощениях, Y представляет собой CF₃, n имеет значение 0 или 1 (более предпочтительно 0) и, по крайней мере, один из оставшихся Rs представляет собой F, и предпочтительно R не представляет собой Br или, когда Br присутствует, водород в соединении отсутствует.

Предполагают, что соединения вышеопределенных Формул I и II в целом являются эффективными и демонстрируют полезность в теплопереносящих композициях в целом и в охлаждающих композициях в частности. Композиции по настоящему изобретению также нашли применение в качестве пенообразующих композиций, улучшающих совместимость агентов, аэрозолей, пропеллентов, ароматизаторов, композиций вкусовых добавок, композиций растворителей и порообразующих композиций. Однако неожиданно и непредвиденно было найдено, что определенные соединения, имеющие структуру в соответствии с Формулами, описанными выше, демонстрируют сильно желаемый низкий уровень токсичности по сравнению с другими такими соединениями. Как может быть легко оценено, настоящее изобретение имеет потенциально огромное преимущество и выгоду для состава не только охлаждающих композиций, но также и любых композиций, которые в других обстоятельствах содержали бы относительно токсичные соединения, соответствующие формулам, описанным выше. В особенности, заявители полагают, что относительно низкий уровень токсичности связан с соединениями Формулы II, предпочтительно где Y представляет собой CF₃, n имеет значение 0 или 1, где, по крайней мере, один R на ненасыщенном конечном атоме углерода представляет собой Н, и, по крайней мере, один из оставшихся Rs представляет собой F или Cl. Полагают также, что все структурные, геометрические и стереоизомеры указанных соединений являются эффективными и полезными из-за низкой токсичности.

В определенных предпочтительных воплощениях соединения по настоящему изобретению содержат один или большее количество включений С₃ или C₄ HFO, предпочтительно С₃ HFO, и предпочтительно соединение в соответствии с Формулой I, в котором Х представляет собой галогензамещенный С₃ алкилен, и z имеет значение 3. В определенных таких воплощениях Х представляет собой фтор- и/или хлорзамещенный С₃ алкилен, со следующими С₃ алкиленовыми радикалами, предпочтительными в определенных воплощениях:

-СН=CF-СН₃

-CF=СН-СН₃

-CH₂-CF=CH₂

-CH₂-CH=CFH

Такие воплощения, следовательно, содержат следующие предпочтительные соединения: CF₃-СН=CF-СН₃; CF₃-CF=СН-СН₃; CF₃-СН₂-CF=СН₂; CF₃-СН₂-СН=CFH; и комбинации их друг с другом и/или с другими соединениями в соответствии с Формулой I.

В определенных предпочтительных воплощениях, соединение по настоящему изобретению содержит С₃ или C₄ HFCO, предпочтительно С₃ HFCO, и более предпочтительно соединение в соответствии с Формулой II, в котором Y представляет собой CF₃, n имеет значение 0, по крайней мере, один R на ненасыщенном конечном атоме углерода имеет значение Н, и, по крайней мере, один из оставшихся Rs представляет собой Cl. HFCO-1233 представляет собой пример такого предпочтительного соединения.

В наиболее предпочтительных воплощениях, особенно воплощениях, которые содержат соединения с низкой токсичностью, описанные выше, n равно 0. В определенных наиболее предпочтительных воплощениях композиции по настоящему изобретению содержат один или большее количество тетрафторпропенов, включая HFO-1234yf, (цис)HFO-1234ze и (транс)HFO-1234ze с HFO-1234ze, являющимся как правило предпочтительным. Несмотря на то что свойства (цис)HFO-1234ze и (транс)HFO-1234ze отличаются, по крайней мере, в некоторых отношениях, рассмотрено, что каждое из этих соединений является легко адаптируемым для применения, или как само по себе или вместе с другими соединениями, включая их стереоизомер, в связи с каждым из применений, способов и систем, описанных в настоящем описании. Например, (транс)HFO-1234ze может быть предпочтительным для применения в определенных системах из-за его относительно низкой температуры кипения (-19°С), в то время как (цис)HFO-1234ze с температурой кипения +9°С может быть предпочтителен в других применениях. Конечно, является вероятным, что комбинации цис- и трансизомеров будут приемлемыми и/или предпочтительными во многих воплощениях. Соответственно, следует понимать, что термины "HFO-1234ze" и 1,3,3,3-тетрафторпропен оба относятся к стереоизомерам, и применение указанного термина предназначено, чтобы указать, что каждая из цис- и трансформы применима и/или полезна для заявленной цели, если не обозначено иначе.

HFO-1234 соединения представляют собой известные продукты, и они представлены в базах данных Chemical Abstracts. Получение фторпропенов, таких как CF₃CH=СН, каталитическим парофазным фторированием различных насыщенных и ненасыщенных галогенсодержащих С₃ соединений описано в U.S. 2,889,379; 4,798,818 и 4,465,786. ЕР 974,571 раскрывает получение 1,1,1,3-тетрафторпропена путем взаимодействия 1,1,1,3,3-пентафторпропана (HFC-245fa) в паровой фазе с катализатором на основе хрома при повышенной температуре или в жидкой фазе со спиртовым раствором КОН, NaOH, Ca(OH)₂ или Mg(OH)₂. Кроме того, способы получения соединений в соответствии с настоящим изобретением описаны в целом в связи с находящейся на рассмотрении Американской патентной заявкой, озаглавленной "Способ получения фторпропенов", имеющей зарегистрированный реестровый номер (Н0003789 (26267)).

Другими предпочтительными соединениями для применения в соответствии с настоящим изобретением являются пентафторпропены, включая все их изомеры (например, HFO-1225), тетра- и пентафторбутены, включая все их изомеры (например, HFO-1354 и HFO-1345). Конечно, настоящие композиции могут включать комбинации из любых двух или большего количества соединений в пределах объема притязаний изобретения или в пределах любого предпочтительного объема притязаний изобретения.

Настоящие композиции, особенно те, которые содержат HFO-1234 (включая HFO-1234ze и HFO-1234yf), как полагают, обладают свойствами, которые являются выгодными по множеству важных причин. Например, заявители полагают, основываясь, по крайней мере, в части на математическом моделировании, что фторолефины по настоящему изобретению не будут иметь существенного негативного влияния на атмосферу, будучи незначительными вкладчиками разрушения озонового слоя, по сравнению с некоторыми другими галогенированными частицами. Предпочтительные композиции настоящего изобретения, таким образом, имеют преимущество, т.к. они по существу не содействуют разрушению озонового слоя. Предпочтительные композиции также существенно не способствуют глобальному потеплению по сравнению со многими из гидрофторалканов, применяемыми в настоящее время.

Конечно, другие соединения и/или компоненты, которые модулируют специфическое свойство композиций (такое как, например, стоимость), могут также быть включены в существующие композиции, и присутствие всех таких соединений и компонентов находится в пределах объема притязаний изобретения.

В определенных предпочтительных формах, композиции по настоящему изобретению имеют Потенциал глобального потепления (GWP) не более чем приблизительно 1000, более предпочтительно не более чем приблизительно 500 и даже более предпочтительно не более чем приблизительно 150. В определенных воплощениях, GWP настоящих композиций является не более чем приблизительно 100 и даже более предпочтительно не более чем приблизительно 75. Как используют в настоящем описании, "GWP" измеряют относительно такого диоксида углерода и в течение более чем 100-летнего диапазона, как определено в "The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, report of World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project", который включен в настоящее описание в качестве ссылки.

В определенных предпочтительных формах, настоящие композиции также предпочтительно имеют Потенциал разрушения озона (ODP) не более чем 0.05, более предпочтительно не более чем 0.02 и еще более предпочтительно, приблизительно 0. Как используют в настоящем описании, "ODP" является тем, как определено в "The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, a report of World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project,", который включен в настоящее описание в качестве ссылки.

Количество соединений Формулы I, особенно HFO-1234 и даже более предпочтительно HFO-1234yf, содержащееся в настоящих композициях, может меняться в широких пределах, в зависимости от конкретного применения, и композиции, включающие большее количество, чем ничтожные количества, и менее чем 100% соединения, находятся в пределах объема притязаний настоящего изобретения. Кроме того, композиции настоящего изобретения могут быть азеотропными, подобными азеотропным или неазеотропными. В предпочтительных воплощениях, настоящие композиции включают соединения Формулы I, предпочтительно HFO-1234 и более предпочтительно HFO-1234ze и/или HFO-1234yf, предпочтительно HFO-1234ze и/или HFO-1234yf, в количествах приблизительно от 5% по весу до приблизительно 99% по весу и еще более предпочтительно приблизительно от 5% до приблизительно 95%. Большинство дополнительных соединений или компонентов, включая смазки, стабилизаторы, металлические пассиваторы, ингибиторы коррозии, ингибиторы воспламеняемости и другие соединения и/или компоненты, которые модулируют специфическое свойство композиций (например, такое как стоимость), могут быть включены в настоящие композиции, и присутствие всех таких соединений и компонентов находится в пределах объема притязаний изобретения. В некоторых предпочтительных воплощениях, настоящие композиции включают, в дополнение к соединениям формулы I (включая особенно HFO-1234ze и/или HFO-1234yf), один или большее количество следующих соединений:

Трихлорфторметан (CFC-11)

Дихлордифторметан (CFC-12)

Дифторметан (HFC-32)

Пентафторэтан (HFC-125)

1,1,2,2-тетрафторэтан (HFC-134)

1,1,1,2-Тетрафторэтан (HFC-134a)

Дифторэтан (HFC-152a)

1,1,1,2,3,3,3-Гептафторпропан(HFC-227еа)

1,1,1,3,3,3-гексафторпропан (HFC-236fa)

1,1,1,3,3-пентафторпропан (HFC-245fa)

1,1,1,3,3-пентафторбутан (HFC-365mfc)

вода

CO₂

Относительное количество любого из вышеупомянутых соединений по настоящему изобретению, так же как любые дополнительные компоненты, которые могут быть включены в настоящие композиции, в целом может меняться в пределах объема притязаний настоящего изобретения в соответствии с конкретным применением композиции, и все такие рассматриваемые относительные количества находятся в области указанного изобретения.

Соответственно обнаружено, что определенные композиции по настоящему изобретению могут быть использованы с большим премуществом во множестве применений. Например, включенными в настоящее изобретение являются способы и композиции, относящиеся к использованию для теплопередачи, в качестве агентов пенообразования и вспенивания, в качестве пропеллентов, в качестве распылительных композиций, в качестве дезинфицирующих средств, в качестве аэрозолей, в качестве улучшающих совместимость агентов, в качестве ароматизаторов и вкусовых добавок, в качестве растворителя, в качестве средств очистки, в качестве порообразователей и другим. Полагается, что средний специалист без труда адаптирует настоящие композиции для применения к использованию в любом и во всех таких применениях без дополнительного экспериментирования.

Настоящие композиции в целом являются полезными в качестве замены CFCs, таких как дихлордифторметан (CFC-12), HCFCs, таких как хлордифторметан (HCFC-22), HFCs, таких как тетрафторэтан (HFC-134a), и комбинаций HFCs и CFCs, таких как комбинация из CFC-12 и 1,1-дифторэтана (HFC-152a) (комбинация CFC-12:HFC-152a в 73.8:26.2 в соотношении по массе, известная как R-500), используемых в качестве хладагента, аэрозоля и других применениях.

КОМПОЗИЦИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

Композиции настоящего изобретения пригодны главным образом для использования в области теплопередачи, то есть в качестве нагревающей и/или охлаждающей среды, включая такие, как агенты испарительного охлаждения.

Для применения в области испарительного охлаждения, композиции настоящего изобретения приводят в контакт, или прямо или косвенно, с корпусом, который должен быть охлажден, и после этого подвергают испарению или кипению, во время такого контакта, с предпочтительным результатом, заключающимся в том, что кипящий газ, в соответствии с настоящей композицией, абсорбирует теплоту от корпуса, который должен быть охлажден. В таких применениях может быть желательно использовать композиции настоящего изобретения, предпочтительно в жидкой форме, распылением или другим подведением жидкости к корпусу, который должен быть охлажден. В других применениях испарительного охлаждения может быть предпочтительным подвергнуть жидкую композицию в соответствии с настоящим изобретением просочиться из емкости относительно высокого давления в среду с относительно низким давлением, где корпус, который должен быть охлажден, находится в контакте, или прямо или косвенно, с емкостью, содержащей жидкую композицию настоящего изобретения, предпочтительно, без удаления или повторного сжатия просочившегося газа. Одно особенное применение для этого типа воплощения изобретения представляет собой самоохлаждение напитка, пищевого продукта, нового вида продукции или подобного. До изобретения, описанного в настоящей заявке, предшествующие композиции, типа HFC-152а и HFC-134a, использовались для таких применений. Однако такие композиции с недавнего времени стали рассматриваться с отрицательной точки зрения в таком применении из-за отрицательного воздействия на окружающую среду, вызванного выбросом этих материалов в атмосферу. Например, Агенство по охране окружающей среды (ЕРА) Соединенных Штатов решило, что использование таких предшествующих химических продуктов в этом применении недопустимо из-за сильного влияния этих химических продуктов на глобальное потепление в природе и, как результат этого, вредное воздействие на окружающую среду, которое может следовать из-за их использования. Композиции настоящего изобретения должны иметь явное преимущество в этом отношении из-за их низкого потенциала глобального потепления и низкого потенциала разрушения озонового слоя, как описано в настоящей заявке. Дополнительно, настоящие композиции, как ожидают, также обнаруживают реальную пользу в связи с охлаждением электрических или электронных компонентов, или во время производства или во время ускоренного испытания срока службы. При ускоренном испытании срока службы, компонент последовательно нагревают и охлаждают в быстрой последовательности, чтобы смоделировать использование компонента. Такие использования поэтому могли бы иметь особенное преимущество в полупроводниковой промышленности и при производстве компьютерных плат. Другое преимущество настоящих композиций в этом отношении состоит в том, что они, как ожидают, покажут контагиозные электрические свойства, когда используются в связи с такими применениями. Другое применение испарительного охлаждения включает способы для того, чтобы временно вызвать прекращение движения жидкости по трубопроводу. Предпочтительно, чтобы такие способы включили бы контактирование трубопровода, типа водной трубы, через которую течет вода, с жидкой композицией согласно настоящему изобретению и позволили жидкой композиции настоящего изобретения испаряться во время контакта с трубопроводом, чтобы заморозить жидкость, содержавшуюся там, и таким образом, временно остановить движение жидкости по трубопроводу. Такие способы имеют преимущество в связи с предоставлением возможности обслуживания или другой работы, которая будет выполнена на таких трубопроводах или системах, связанных с такими трубопроводами, при нахождении расположенной ниже локализации, при которой применена настоящая композиция.

Хотя рассмотрено, что композиции настоящего изобретения могут включать соединения настоящего изобретения в количествах, находящихся в широких пределах, главным образом предпочтительно, что композиции хладагентов настоящего изобретения включают соединение(я) в соответствии с Формулой I, более предпочтительно, в соответствии с Формулой II и еще более предпочтительно, HFO-1234 (включая HFO-1234ze и HFO-1234yf), в количестве, которое составляет по крайней мере приблизительно 50% по весу и еще более предпочтительно по крайней мере приблизительно 70% по весу композиции. В определенных воплощениях, предпочтительно, что композиции теплоносителей настоящего изобретения включают трансHFO-1234ze. В определенных предпочтительных воплощениях, предпочтительно, что композиции теплоносителей настоящего изобретения включают по крайней мере приблизительно 80%, и еще более предпочтительно по крайней мере приблизительно 90% по весу HFO-1234, и еще более предпочтительно HFO-1234yf и/или HFO-1234ze. Композиции теплоносителей настоящего изобретения включают в определенных воплощениях комбинацию цисНFО-1234ze и трансНFO1234zе, предпочтительно в цис:транс весовом соотношении от приблизительно 1:99 до приблизительно 10:99, более предпочтительно от приблизительно 1:99 до приблизительно 5:95 и еще более предпочтительно от приблизительно 1:99 до приблизительно 3:97.

Относительное количество гидрофторолефина, используемого в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно выбрано, чтобы произвести жидкий теплоноситель, который имеет заданную теплопроводность, особенно хладопроизводительность, и предпочтительно, в то же самое время и невоспламеняемость. Как используется в настоящей заявке, термин «невоспламеняемый» относится к жидкости, которая является невоспламеняемой во всех соотношениях в воздухе, как определено посредством ASTM Е-681.

Композиции настоящего изобретения могут включать другие компоненты, для усиления или обеспечения определенной функциональности композиции или в некоторых случаях для понижения стоимости композиции. Например, композиции хладагентов согласно настоящему изобретению, особенно используемые в паровых компрессионных установках, включают смазочный материал, главным образом в количествах от приблизительно 30 до приблизительно 50 процентов по весу композиции. Кроме того, настоящие композиции могут также включать со-охладитель, или агент, улучшающий совместимость, такой как пропан, чтобы облегчить совместимость и/или растворимость смазочного материала. Такие агенты, улучшающие совместимость, включающие пропан, бутаны и пентаны, предпочтительно присутствуют в количествах от приблизительно 0.5 до приблизительно 5 процентов по весу композиции. Комбинации поверхностно-активных веществ и агентов, улучшающих растворимость, могут также быть добавлены к настоящим композициям, для облегчения растворимости в маслах, как описано в US 6 516 837, раскрытие которого включено в качестве ссылки. Обычно используемые смазочные материалы для охлаждения, такие как Сложные эфиры многоатомного спирта (POEs) и Полиалкиленгликоли (PAGs), масла на основе полиалкиленгликолей (PAG), силиконовое масло, минеральное масло, алкилбензолы (ABs) и поли(альфа-олефин) (РАО), которые используются в холодильных установках с гидрофторуглеродными (HFC) хладагентами, могут использоваться с композициями хладагентов настоящего изобретения. Коммерчески доступные минеральные масла