Уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композициям, предназначенным для использования в системах охлаждения, кондиционирования воздуха и обратных тепловых машинах, при этом композиция включает фторзамещенный олефин и, по меньшей мере, один другой компонент. Композиции по настоящему изобретению пригодны для получения холода или тепла, пригодны в качестве жидких теплоносителей, пенообразователей, газов-вытеснителей для аэрозолей и средств ликвидации пожара и пожаротушения.
Описание предшествующего уровня техники
Усилия индустрии производства холода в последние несколько десятилетий направлены на поиск хладагентов для замены обедняющих озоновый слой хлорфторуглеродов (CFCs) и хлорфторуглеводородов (HCFCs), использование которых постепенно сокращается в соответствии с Монреальским протоколом. Решением данной проблемы для многих производителей хладагентов стала коммерциализация фторуглеводородных (HFC) хладагентов. Новые HFC хладагенты, из которых наибольшее применение в настоящее время получил HFC-134a, обладают нулевой способностью к обеднению озонового слоя, а потому на них не распространяется осуществляемый в настоящее время регулируемый постепенный вывод указанных веществ из обращения в соответствии с Монреальским протоколом.
Выход в свет новых постановлений в области охраны окружающей среды может, в конце концов, привести к постепенному сокращению использования некоторых из HFC хладагентов. В настоящее время для автомобильной промышленности выпущены новые предписания для хладагентов, используемых для кондиционирования воздуха в автомобилях, которые касаются их потенциала глобального потепления. Таким образом, в настоящее время велика потребность в разработке новых хладагентов, обладающих меньшим потенциалом глобального потепления, с целью использования на рынке систем кондиционирования воздуха в автомобилях. Если в будущем указанные постановления получат более широкое распространение, то возникнет значительная большая потребность в хладагентах, которые могут применяться во всех областях индустрии производства холода и для кондиционирования воздуха.
Предложенные в настоящее время хладагенты для замены HFC-134a включают HFC-152a, чистые углеводороды, такие как бутан или пропан, или “натуральные” хладагенты, такие как СО2. Многих из указанных предложенных на замену веществ токсичны, горючи и/или обладают низким энергетическим КПД. Таким образом, необходимы новые альтернативные хладагенты.
Объектом настоящего изобретения являются новые композиции хладагентов и композиции жидких теплоносителей, обладающие уникальными свойствами, которые позволяют им удовлетворять требованиям, касающимся низкого или нулевого потенциала обеднения озонового слоя и низкого потенциала глобального потепления, по сравнению с применяемыми в настоящее время хладагентами.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение касается композиции, содержащей HFC-1225ye и NH3.
Кроме того, настоящее изобретение касается композиции, содержащей HFC-1234ze и NH3.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к композициям, содержащим, по меньшей мере, один фторзамещенный олефин. Кроме того, композиции по настоящему изобретению включают, по меньшей мере, один дополнительный компонент, который может быть вторым фторзамещенным олефином, фторзамещенным углеводородом (HFC), углеводородом, диметиловым эфиром, бис(трифторметил)сульфидом, CF3I или СО2. Фторзамещенные олефиновые соединения и другие компоненты композиций по настоящему изобретению приведены в Таблице 1.
Индивидуальные компоненты, приведенные в Таблице 1, могут быть получены известными из области техники способами.
Фторзамещенные олефиновые соединения, используемые в композициях по настоящему изобретению, HFC-1225ye, HFC-1234ze и HFC-1234ye могут существовать в виде различных конфигурационных изомеров и стереоизомеров. Следует понимать, что настоящее изобретение включает все индивидуальные конфигурационные изомеры, индивидуальные стереоизомеры, их комбинации или их смеси. Например, предполагается, что 1,3,3,3-тетрафторпропен (HFC-1234ze) представляет собой цис-изомер, транс-изомер или любую комбинацию или смесь обоих изомеров в любом соотношении. Другим примером является HFC-1225ye, который обозначает цис-изомер, транс-изомер или любую комбинацию или смесь обоих изомеров в любом соотношении. Композиции по настоящему изобретению в основном содержат цис- или Z-изомер HFC-1225ye.
Композиции по настоящему изобретению включают следующие вещества:
HFC-1225ye и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которая содержит HFC-1234ze, HFC-1234yf, HFC-1234ye, HFC-1243zf, HFC-32, HFC-125, HFC-134, HFC-134a, HFC-143a, HFC-152a, HFC-161, HFC-227ea, HFC-236ea, HFC-236fa, HFC-245fa, HFC-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CF3SCF3, СО2, NH3 и CF3I;
HFC-1234ze и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которая содержит HFC-1234yf, HFC-1234ye, HFC-1243zf, HFC-32, HFC-125, HFC-134, HFC-134a, HFC-143a, HFC-152a, HFC-161, HFC-227ea, HFC-236ea, HFC-236fa, HFC-245fa, HFC-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CF3SCF3, СО2, NH3 и CF3I;
HFC-1234yf и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которая содержит HFC-1234ye, HFC-1243zf, HFC-32, HFC-125, HFC-134, HFC-134a, HFC-143a, HFC-152a, HFC-161, HFC-227ea, HFC-236ea, HFC-236fa, HFC-245fa, HFC-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CF3SCF3, СО2, NH3 и CF3I;
HFC-1243zf и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которая содержит HFC-1234ye, HFC-32, HFC-125, HFC-134, HFC-134a, HFC-143a, HFC-152a, HFC-161, HFC-227ea, HFC-236ea, HFC-236fa, HFC-245fa, HFC-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CF3SCF3, СО2, NH3 и CF3I;
HFC-1234ye и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которая содержит HFC-1243zf, HFC-32, HFC-125, HFC-134, HFC-134a, HFC-143a, HFC-152a, HFC-161, HFC-227ea, HFC-236ea, HFC-236fa, HFC-245fa, HFC-365mfc, пропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан, н-пентан, циклопентан, диметиловый эфир, CF3SCF3, СО2, NH3 и CF3I.
Композиции по настоящему изобретению в общем случае могут быть пригодны, если фторзамещенный олефин присутствует в количестве приблизительно от 1% масс. до приблизительно 99% масс., предпочтительно приблизительно от 20% масс. до приблизительно 99% масс., более предпочтительно приблизительно от 40% масс. до приблизительно 99% масс. и еще более предпочтительно от 50% масс. до приблизительно 99% масс.
Кроме того, в настоящем изобретении заявляются композиции, приведенные в Таблице 2.
10/5, 90/5/5
3,4
2,4
1,4
В общем случае ожидается, что наиболее предпочтительные композиции по настоящему изобретению, приведенные в Таблице 2, сохраняют требуемые свойства и функциональность, когда указанные компоненты присутствуют с обозначенными концентрациями +/- 2% масс. Ожидается, что композиции, содержащие СО2, сохраняют требуемые свойства и функциональность, когда СО2 присутствует с обозначенными концентрациями +/- 0,2% масс.
Композиции по настоящему изобретению могут быть азеотропными композициями или близкими к азеотропным композициями. Под азеотропной композицией понимают имеющую постоянную температуру кипения смесь двух или большего количества веществ, которая ведет себя как индивидуальное вещество. Одна из особенностей, характеризующих азеотропную композицию, заключается в том, что пар, образующийся при частичном испарении или дистилляции жидкости, имеет тот же состав, что и жидкость, из которой он выделяется при испарении или дистилляции, т.е. смесь перегоняется/кипит без изменения состава. Композиции с постоянной температурой кипения определяют как азеотропные, поскольку они обладают либо максимальной, либо минимальной температурой кипения, по сравнению с температурой кипения не азеотропной смеси тех же самых соединений. Азеотропная композиция не разделяется на фракции в системе охлаждения или кондиционирования воздуха, что могло бы снизить эффективность указанной системы. Кроме того, азеотропная композиция не разделяется на фракции при утечке из системы охлаждения или кондиционирования воздуха. В том случае, когда один компонент смеси является горючим веществом, разделение на фракции при утечке могло бы привести к образованию горючей композиции либо внутри указанной системы, либо за пределами указанной системы.
Близкая к азеотропной композиция (которую часто называют “азеотропоподобной композицией”) представляет собой имеющую практически постоянную температуру кипения однородную жидкую смесь двух или большего количества веществ, которая ведет себя практически как индивидуальное вещество. Одна из особенностей, характеризующих близкую к азеотропной композицию, заключается в том, что пар, образующийся при частичном испарении или дистилляции жидкости, имеет практически тот же состав, что и жидкость, из которой он выделяется при испарении или дистилляции, т.е. смесь перегоняется/кипит без существенного изменения состава. Другой особенностью, характеризующей близкую к азеотропной композицию, является то, что давление пара при температуре кипения и давление пара в точке росы композиции при конкретной температуре практически совпадают. В настоящем описании композиция считается близкой к азеотропной, если после удаления 50% масс. композиции, например, путем испарения или выкипания, разница в давлении пара исходной композиции и композиции, оставшейся после удаления 50% масс. исходной композиции, составляет меньше чем приблизительно 10%.
Азеотропные композиции по настоящему изобретению для заданной температуры приведены в Таблице 3.
Кроме того, были обнаружены тройные азеотропные композиции, которые приведены в Таблице 4.
А
В
С
А
В
С
(°С)
Близкие к азеотропным композиции по настоящему изобретению при конкретной температуре приведены в Таблице 5.
Были также обнаружены близкие к азеотропным тройные смеси и смеси высшего порядка, содержащие фторзамещенные олефины, которые приведены в Таблице 6.
Некоторые композиции по настоящему изобретению представляют собой неазеотропные композиции. Те из композиций по настоящему изобретению, которые попадают в предпочтительный диапазон, указанный в Таблице 2, но оказываются за пределами, указанными в Таблице 5 и Таблице 6 для близких к азеотропным композициям, могут рассматриваться как неазеотропные композиции.
Не азеотропные композиции могут обладать некоторыми преимуществами перед азеотропными смесями и близкими к азеотропным смесями. Неазеотропная композиция представляет собой смесь двух или большего количества веществ, которая ведет себя скорее как смесь, а не как индивидуальное вещество. Одной из особенностей, характеризующих неазеотропную композицию, является то, что пар, образующийся при частичном испарении или дистилляции жидкости, имеет существенно отличающийся состав по сравнению с жидкостью, из которой он выделяется при испарении или дистилляции, т.е. смесь перегоняется/кипит в широком диапазоне составов. Другой особенностью, характеризующей неазеотропную композицию, является то, что давление пара при температуре кипения и давление пара в точке росы композиции при конкретной температуре существенно различаются. В настоящем описании композиция считается неазеотропной, если после удаления 50% масс. композиции, например, путем испарения или выкипания, разница в давлении пара исходной композиции и композиции, оставшейся после удаления 50% масс. исходной композиции, составляет больше чем приблизительно 10%.
Композиции по настоящему изобретению можно получить любыми удобными способами, применяемыми для объединения требуемых количеств индивидуальных компонентов. Предпочтительный способ заключается во взвешивании требуемых количеств компонентов с последующим объединением компонентов в подходящем сосуде. Если требуется, можно применять перемешивание.
Альтернативным способом приготовления композиций по настоящему изобретению может быть способ приготовления смешанной композиции хладагента, где указанная смешанная композиция хладагента представляет собой приведенную в настоящем описании композицию, при этом способ включает (i) использование какого-либо объема одного или нескольких компонентов композиции хладагента, поступающего, по меньшей мере, из одного контейнера для хладагента, (ii) достаточно эффективное удаление примесей с тем, чтобы можно было повторно применять указанный используемый компонент или несколько используемых компонентов (iii) и необязательно объединение всего или части указанного объема используемых компонентов, по крайней мере, с одной дополнительной композицией хладагента или ее компонентом.
Контейнером для хладагента может быть любой контейнер, в котором хранится смешанная композиция хладагента, используемая в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине. Указанный контейнер для хладагента может представлять собой холодильную машину, устройство для кондиционирования воздуха или обратную тепловую машину, в которых используется смесь хладагентов. Кроме того, контейнер для хладагента может представлять собой контейнер для хранения, в котором собираются используемые компоненты смешанной композиции хладагента, в том числе, однако этим не ограничиваясь, контейнер может представлять собой цилиндры с находящимся в них под давлением газом.
Остаточный хладагент обозначает любое количество смеси хладагентов или компонентов смеси хладагентов, которое можно извлечь из контейнера для хладагента любым способом, известным для переноса смесей хладагентов или компонентов смеси хладагентов.
Примеси могут представлять собой любой компонент, который содержится в смеси хладагентов или компоненте смеси хладагентов, поскольку он используется в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине. Подобные примеси включают, однако этим не ограничиваясь, смазочно-охлаждающие средства, которые приведены ранее в настоящем описании, частицы, в том числе, однако этим не ограничиваясь, частицы металла, соли металла или частицы эластомера, которые могут попадать из холодильной машины, устройства для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машины, и любые другие загрязнения, которые могут оказать негативное влияние на рабочие характеристики смешанной композиции хладагентов.
Подобные примеси могут быть в достаточной степени удалены с тем, чтобы можно было повторно применять указанную смесь хладагентов или компонент смеси хладагентов таким образом, чтобы они не оказывали негативного влияния на рабочие характеристики или на оборудование, в котором будет использоваться смесь хладагентов или компонент смеси хладагентов.
Может возникнуть необходимость в добавлении дополнительной смеси хладагентов или компонента смеси хладагентов к остаточной смеси хладагентов или к компоненту смеси хладагентов с тем, чтобы получить композицию, которая отвечает техническим требованиям для данного продукта. Например, если смесь хладагентов содержит 3 компонента в конкретном диапазоне массовых процентов, то может возникнуть необходимость в добавлении одного или большего количества компонентов в определенном количестве с тем, чтобы вернуть композицию в заданные спецификацией пределы.
Композиции по настоящему изобретению обладают нулевым потенциалом обеднения озонового слоя и низким потенциалом глобального потепления (GWP). Кроме того, композиции по настоящему изобретению имеют потенциалы глобального потепления, которые меньше чем у многих фторуглеводородных хладагентов, используемых в настоящее время. Одним аспектом настоящего изобретения является хладагент, потенциал глобального потепления которого составляет меньше чем 1000, меньше чем 500, меньше чем 150, меньше чем 100 или меньше чем 50. Другим аспектом настоящего изобретения является снижение суммарного GWP смесей хладагентов путем добавления фторзамещенных олефинов в указанные смеси.
Композиции по настоящему изобретению могут быть пригодны в качестве заменителей, обладающих низким потенциалом глобального потепления, на смену применяемым в настоящее время хладагентам, в том числе, однако этим не ограничиваясь, таким хладагентам, как R134a (или HFC-134a, 1,1,1,2-тетрафторэтан), R22 (или HFC-22, хлордифторметан), R123 (или HFC-123, 2,2-дихлор-1,1,1-трифторэтан), R11 (CFC-11, фтортрихлорметан), R12 (CFC-12, дихлордифторметан), R245fa (или HFC-245fa, 1,1,1,3,3-пентафторпропан), R114 (или CFC-114, 1,2-дихлор-1,1,2,2-тетрафторэтан), R236fa (или HFC-236fa, 1,1,1,3,3,3-гексафторпропан), R124 (или HCFC-124, 2-хлор-1,1,1,2-тетрафторэтан), К407С (принятое в ASHRAE обозначение для смеси, содержащей 52% масс. R134a, 25% масс. R125 (пентафторэтан) и 23% масс. R32 (дифторметан), R410A (принятое в ASHRAE обозначение для смеси, содержащей 50% масс. R125 и 50% масс. R32), R417A (принятое в ASHRAE обозначение для смеси, содержащей 46,6% масс. R125, 50,0% масс. R134a и 3,4% масс. н-бутана), R422A, R422B, R422C и R422D (принятое в ASHRAE обозначение для смеси, содержащей смесь 85,1% масс. R125, 11,5% масс. 134a и 3,4% масс. изобутана), R404A, (принятое в ASHRAE обозначение для смеси, содержащей 44% масс. R125, 52% масс. R143a (1,1,1-трифторэтан) и 4,0% масс. R134a) и R507A (принятое в ASHRAE обозначение для смеси, содержащей 50% масс. R125 и 50% масс. R143a). Кроме того, композиции по настоящему изобретению могут быть пригодны в качестве замены для R12 (CFC-12, дихлордифторметан) или для R502 (принятое в ASHRAE обозначение для смеси, содержащей 51,2% масс. CFC-115 (хлорпентафторэтана) и 48,8% масс. HCFC-22).
Часто предлагаемые на замену хладагенты наиболее пригодны в том случае, если их можно использовать в оригинальном холодильном оборудовании, которое разработано для другого хладагента. Композиции по настоящему изобретению могут быть пригодны в качестве замены для вышеуказанных хладагентов в оригинальном оборудовании. Кроме того, композиции по настоящему изобретению могут быть пригодны в качестве замены для вышеуказанных хладагентов в оборудовании, которое разработано для использования вышеуказанных хладагентов.
Композиции по настоящему изобретению могут дополнительно содержать лубрикант. Лубриканты по настоящему изобретению представляют собой смазочно-охлаждающие средства, т.е. такие лубриканты, которые подходят для использования в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине. Примером подобных лубрикантов являются те, что обычно применяются в компрессионных холодильных установках с использованием хлорфторуглеродных хладагентов. Подобные лубриканты и их свойства приводятся в Главе 8 учебника 1990 ASHRAE Handbook, Refrigeration Systems and Applications, которая называется “Лубриканты в холодильных системах”, со стр. 8.1 по 8.21. Лубрикантами по настоящему изобретению могут быть лубриканты, которые в области смазочно-охлаждающих средств для компрессионного охлаждения обычно называют “минеральными маслами”. Минеральные масла представляют собой парафины (т.е. насыщенные углеводороды с прямой или разветвленной углеродной цепью), нафтены (т.е. циклические парафины) и ароматические вещества (т.е. ненасыщенные, циклические углеводороды, содержащие один или несколько циклов и характеризующиеся чередованием двойных связей). Кроме того, лубрикантами по настоящему изобретению могут быть такие лубриканты, которые в области смазочно-охлаждающих средств для компрессионного охлаждения обычно называют “синтетическими маслами”. Синтетические масла представляют собой алкиларилы (т.е. алкилбензолы с линейными или разветвленными алкилами), синтетические парафины и нафтены и поли(альфа)олефины. Отдельными примерами обычных лубрикантов по настоящему изобретению являются коммерчески доступные BVM 100 N (парафиновое минеральное масло, поставляемое на продажу компанией BVA Oils), Suniso® 3GS и Suniso® 5GS (нафтеновое минеральное масло, поставляемое на продажу компанией Crompton Co.), Sontex® 372LT (нафтеновое минеральное масло, поставляемое на продажу компанией Pennzoil), Calumet® RO-30 (нафтеновое минеральное масло, поставляемое на продажу компанией Calumet Lubricants), Zerol® 75, Zerol® 150 и Zerol® 500 (линейные алкилбензолы, поставляемые на продажу компанией Shrieve Chemicals) и НАВ 22 (разветвленные алкилбензолы, поставляемые на продажу компанией Nippon Oil).
Кроме того, лубрикантами по настоящему изобретению могут быть такие лубриканты, которые разработаны для использования вместе с фторуглеводородными хладагентами и которые смешиваются с хладагентами по настоящему изобретению в условиях работы компрессионной холодильной машины, устройства кондиционирования воздуха или обратной тепловой машины. Подобные лубриканты и их свойства обсуждаются в монографии “Synthetic Lubricants and High-Performance Fluids”, R.L. Shubkin, editor, Marcel Dekker, 1993. Подобные лубриканты включают, однако этим не ограничиваясь, эфиры полиолов (POEs), такие как Castrol® 100 (Castrol, Объединенное королевство), полиалкиленгликоли (PAGs), такие как RL-488 от компании Dow (Dow Chemical, Мидланд, Мичиган) и поливиниловые эфиры (PVEs). Указанные лубриканты легко доступны из различных коммерческих источников.
Лубриканты по настоящему изобретению выбирают исходя из заданных требований компрессора и среды, с которой будет контактировать лубрикант. Лубриканты по настоящему изобретению преимущественно имеют динамическую вязкость, равную, по крайней мере, приблизительно 5 сСт (сантистоксов) при 40°С.
В случае необходимости могут быть внесены необязательные добавки, которые обычно добавляют в композиции по настоящему изобретению с тем, чтобы повысить смазывающую способность и стабильность системы. Указанные добавки, как правило, известны из области лубрикантов для компрессионного охлаждения и включают противоизносные присадки, смазочные материалы для работы в условиях сверхвысоких давлений, ингибиторы коррозии и антиоксиданты, деактиваторы поверхности металла, поглотители свободных радикалов, пенообразователи и пеногасители, течеискатели и т.п. В общем случае указанные добавки присутствуют в небольших количествах по сравнению со всей композицией лубриканта. Их обычно используют с концентрациями, составляющими приблизительно от менее чем 0,1% вплоть до приблизительно 3% каждой из добавок. Указанные добавки выбирают исходя из индивидуальных требований для системы. Некоторые типичные примеры подобных добавок могут включать, однако этим не ограничиваясь, улучшающие смазывание добавки, такие как алкильные или арильные эфиры фосфорной кислоты и тиофосфаты. Кроме того, в композициях по настоящему изобретению могут использоваться диалкилдитиофосфаты металлов (в частности, диакилдитиофосфат цинка или ZDDP, Lubrizol 1375) и другие члены указанного семейства химических веществ. Другие противоизносные присадки включают масла из натуральных продуктов и асимметричные полигидроксильные смазывающие добавки, такие как Synergol TMS (International Lubricants). Аналогичным образом могут применяться стабилизаторы, такие как антиоксиданты, поглотители свободных радикалов и водопоглотители. Соединения данной категории могут включать, однако этим не ограничиваясь, бутилзамещенный гидрокситолуол (ВНТ) и эпоксиды.
Композиции по настоящему изобретению могут также включать от приблизительно 0,01 % масс. до приблизительно 5% масс. добавки, такой как, например, стабилизатор, поглотитель свободных радикалов и/или антиоксидант. Подобные добавки включают, однако этим не ограничиваясь, нитрометан, стерически затрудненные фенолы, гидроксиламины, тиолы, фосфиты или лактоны. Могут использоваться как индивидуальные добавки, так и их комбинации.
Композиции по настоящему изобретению могут также включать от приблизительно 0,01 % масс. до приблизительно 5% масс. поглотителя воды (осушителя). Подобные поглотители воды могут представлять собой ортоэфиры, такие как триметил-, триэтил- или трипропилортоформиат.
Композиции по настоящему изобретению могут также включать соединения-индикаторы, выбранные из группы, которая включает фторуглеводороды (HFCs), дейтерированные углеводороды, дейтерированные фторуглеводороды, перфторуглероды, фторзамещенные простые эфиры, бромсодержащие соединения, иодсодержащие соединения, спирты, альдегиды, кетоны, закись азота (N2O) и их комбинации. Соединения-индикаторы добавляют в композиции в заранее определенных количествах с тем, чтобы обнаружить любое разбавление, загрязнение или другое изменение композиции, как это описано в заявке на патент США с серийным номером 11/062044, поданной 18 февраля 2005.
Типичные соединения-индикаторы для использования в композициях по настоящему изобретению приведены в Таблице 7.
Приведенные в Таблице 7 соединения коммерчески доступны (от различных химических фирм-поставщиков) или могут быть получены известными из области техники способами.
В композиции по настоящему изобретению индивидуальные соединения-индикаторы могут использоваться в комбинации с жидким хладагентом/теплоносителем или же несколько соединений-индикаторов могут объединяться в любой пропорции с получением смеси соединений-индикаторов. Смесь соединений-индикаторов может содержать несколько соединений-индикаторов из одного и того же класса соединений или же несколько соединений-индикаторов из разных классов соединений. Например, смесь соединений-индикаторов может содержать 2 или большее количество дейтерированных углеводородов или же содержать один дейтерированный углеводород в сочетании с одним или несколькими перфторуглеродами.
Кроме того, некоторые соединения из Таблицы 7 существуют в виде нескольких изомеров, структурных или оптических. С целью получения соединения-индикатора можно использовать в любой пропорции индивидуальные изомеры или несколько изомеров одного и того же соединения. Кроме того, с целью получения смеси соединений-индикаторов индивидуальный изомер или несколько изомеров данного соединения могут объединяться в любой пропорции с любым количеством других соединений.
Соединение-индикатор или смесь соединений-индикаторов может присутствовать в композиции в общей концентрации от приблизительно 50 массовых частей на миллион (м.д.) до приблизительно 1000 м.д. Предпочтительно соединение-индикатор или смесь соединений-индикаторов присутствует в общей концентрации от приблизительно 50 м.д. до приблизительно 500 м.д. и наиболее предпочтительно соединение-индикатор или смесь соединений-индикаторов присутствует в общей концентрации от приблизительно 100 м.д. до приблизительно 300 м.д.
Композиции по настоящему изобретению могут также включать компатибилизаторы, выбранные из группы, которая включает полиоксиалкиленгликолевые эфиры, амиды, нитрилы, кетоны, хлоруглероды, сложные эфиры, лактоны, арильные эфиры, фторзамещенные простые эфиры и 1,1,1-трифторалканы. Компатибилизатор применяют с целью улучшения растворимости фторуглеводородных хладагентов в обычных смазочно-охлаждающих средствах. Смазочно-охлаждающие средства необходимы для смазывания компрессора холодильной машины, устройства для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машины. Лубрикант должен перемещаться через устройство вместе с хладагентом, в частности, он должен возвращаться из зон за пределами зоны компрессии в компрессор с тем, чтобы продолжить выполнять функцию смазывающего средства и предотвращать поломку компрессора.
Фторуглеводородные хладагенты в общем случае несовместимы с обычными смазочно-охлаждающими средствами, такими как минеральные масла, алкилбензолы, синтетические парафины, синтетические нафтены и поли(альфа)олефины. С целью замены было предложено множество лубрикантов, однако полиалкиленгликоли, сложные эфиры полиолов и поливиниловые эфиры, предложенные для использования с углеводородными хладагентами, являются дорогостоящими и легко поглощают воду. Вода в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине может привести к коррозии и образованию частиц, которые могут привести к закупорке капиллярных трубок и других небольших отверстий в системе, что, в конечном счете, вызывает поломку системы. Кроме того, в существующем оборудовании для замены нового лубриканта требуются проведение длительных и дорогостоящих процедур промывки. Поэтому желательно, по возможности, продолжать использовать первоначальный лубрикант.
Компатибилизаторы по настоящему изобретению улучшают растворимость углеводородных хладагентов в обычных смазочно-охлаждающих средствах и, таким образом, улучшают возврат масла в компрессор.
Компатибилизаторы по настоящему изобретению на основе полиоксиалкиленгликолевых эфиров представлены формулой R1[(OR2)xOR3]y, где: х обозначает целое число, равное 1-3; y обозначает целое число, равное 1-4; R1 выбран из атома водорода и алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода и y мест для связывания; R2 выбран из алифатических алкиленовых радикалов, имеющих от 2 до 4 атомов углерода; R3 выбран из атома водорода и алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода; по крайней мере еще один из R1 и R2 представляет собой углеводородный радикал, при этом указанные полиоксиалкиленгликолевые эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы. В настоящем описании места для связывания означают места в радикалах, доступные для образования ковалентных связей с другими радикалами. Алкиленовые радикалы представляют собой двухвалентные углеводородные радикалы. В настоящем описании предпочтительные компатибилизаторы на основе полиоксиалкиленгликолевых эфиров представлены формулой R1[(OR2)xOR3]y, где х, преимущественно равен 1-2; y преимущественно равен 1; R1 и R3 преимущественно независимо выбраны из атома водорода и алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода; R2 предпочтительно выбран из алифатических алкиленовых радикалов, имеющих от 2 до 3 атомов углерода, наиболее предпочтительно 3 атома углерода; молекулярная масса полиоксиалкиленгликолевых эфиров предпочтительно составляет от приблизительно 100 до приблизительно 250 атомных единиц массы, наиболее предпочтительно составляет от приблизительно 125 до приблизительно 250 атомных единиц массы. Углеводородные радикалы R1 и R3, имеющие от 1 до 6 атомов углерода, могут быть линейными, разветвленными или циклическими. Отдельные примеры углеводородных радикалов R1 и R3 включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, изопентил, неопентил, трет-пентил, циклопентил и циклогексил. В том случае, когда свободные гидроксильные радикалы компатибилизаторов по настоящему изобретению на основе полиоксиалкиленгликолевых эфиров могут быть несовместимы с конструктивными материалами некоторых компрессионных холодильных агрегатов (в частности, с Mylar®), то R1 и R3 предпочтительно представляют собой алифатические углеводородные радикалы, имеющие от 1 до 4 атомов углерода, наиболее предпочтительно 1 атом углерода. Алифатические алкиленовые радикалы R2, имеющие от 2 до 4 атомов углерода, образуют повторяющиеся оксиалкиленовые радикалы -(OR2)x-, которые содержат оксиэтиленовые радикалы, оксипропиленовые радикалы и оксибутиленовые радикалы. Оксиалкиленовый радикал, включающий R2, в одной молекуле компатибилизатора на основе полиоксиалкиленгликолевых эфиров, может быть одинаковым или же молекула может содержать различающиеся оксиалкиленовые группы R2. Компатибилизаторы по настоящему изобретению на основе полиоксиалкиленгликолевых эфиров преимущественно включают, по меньшей мере, один оксипропиленовый радикал. Если R1 представляет собой алифатический или алициклический углеводородный радикал, имеющий от 1 до 6 атомов углерода и y мест для связывания, то указанный радикал может быть линейным, разветвленным или циклическим. Отдельные примеры алифатических углеводородных радикалов R1, имеющих два места для связывания, включают, в частности, этиленовый радикал, пропиленовый радикал, бутиленовый радикал, пентиленовый радикал, гексиленовый радикал, циклопентиленовый радикал и циклогексиленовый радикал. Отдельные примеры алифатических углеводородных радикалов R1, имеющих три или четыре места для связывания, включают остатки, образованные из полиспиртов, таких как триметилолпропан, глицерин, пентаэритрит, 1,2,3-тригидроксициклогексан и 1,3,5-тригидроксициклогексан, путем удаления их гидроксильных радикалов.
Отдельные примеры компатибилизаторов на основе полиоксиалкиленгликолевых эфиров включают, однако этим не ограничиваясь: СН3ОСН2СН(СН3)О(Н или СН3) (метиловый (или диметиловый) эфир пропиленгликоля), СН3О[СН2СН(СН3)О]2(Н или СН3) (метиловый (или диметиловый) эфир дипропиленгликоля), СН3О[СН2СН(СН3)О]3(Н или СН3) (метиловый (или диметиловый) эфир трипропиленгликоля), С2Н5ОСН2СН(СН3)О(Н или С2Н5) (этиловый (или диэтиловый) эфир пропиленгликоля), С2Н5О[СН2СН(СН3)О]2(Н или С2Н5) (этиловый (или диэтиловый) эфир дипропиленгликоля), С2Н5О[СН2СН(СН3)О]3(Н или С2Н5) (этиловый (или диэтиловый) эфир трипропиленгликоля), С3Н7ОСН2СН(СН3)О(Н или С3Н7) (н-пропиловый (или ди-н-пропиловый) эфир пропиленгликоля), С3Н7О[СН2СН(СН3)О]2(Н или С3Н7) (н-пропиловый (или ди-н-пропиловый) эфир дипропиленгликоля), С3Н7О[СН2СН(СН3)О]3(Н или С3Н7) (н-пропиловый (или ди-н-пропиловый) эфир трипропиленгликоля), С4Н9ОСН2СН(СН3)ОН (н-бутиловый эфир пропиленгликоля), С4Н9О[СН2СН(СН3)О]2(Н или С4Н9) (н-бутиловый (или ди-н-бутиловый) эфир дипропиленгликоля), С4Н9О[СН2СН(СН3)О]3(Н или С4Н9) (н-бутиловый (или ди-н-бутиловый) эфир трипропиленгликоля), (СН3)3СОСН2СН(СН3)ОН (трет-бутиловый эфир пропиленгликоля), (СН3)3СО[СН2СН(СН3)О]2(Н или (СН3)3) (трет-бутиловый (или ди-трет-бутиловый) эфир дипропиленгликоля), (СН3)3СО[СН2СН(СН3)О]3(Н или (СН3)3) (трет-бутиловый (или ди-трет-бутиловый) эфир трипропиленгликоля), С5Н11ОСН2СН(СН3)ОН (н-пентиловый эфир пропиленгликоля), С4Н9ОСН2СН(С2Н5)ОН (н-бутиловый эфир бутиленгликоля), С4Н9О[СН2СН(С2Н5)О]2Н (н-бутиловый эфир дибутиленгликоля), три-н-бутиловый эфир триметилолпропана (С2Н5С(СН2О(СН2)3СН3)3) и ди-н-бутиловый эфир триметилолпропана (С2Н5С(СН2ОС(СН2)3СН3)2СН2ОН).
Амидные компатибилизаторы по настоящему изобретению представляют собой компатибилизаторы, обозначенные формулами R1C(O)NR2R3 и цикло-[R4C(O)N(R5)], где R1, R2, R3 и R5 независимо выбраны из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода; R4 выбран из алифатических алкиленовых радикалов, имеющих от 3 до 12 атомов углерода; при этом молекулярная масса указанных амидов составляет от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы. Молекулярная масса указанных амидов предпочтительно составляет от приблизительно 160 до приблизительно 250 атомных единиц массы. R1, R2, R3 и R5 необязательно могут включать замещенные углеводородные радикалы, т.е. радикалы, которые содержат неуглеводородные заместители, выбранные из атомов галогенов (в частности, фтора, хлора) и алкокси-групп (в частности, метокси). R1, R2, R3 и R5 необязательно могут включать углеводородные радикалы, замещенные гетероатомами, т.е. радикалы, содержащие атомы азота (аза-), кислорода (окса-) или серы (тиа-) в цепи радикала, которая в остальном составлена из атомов углерода. В общем случае на каждые 10 атомов углерода в R1-3 содержится не более трех неуглеводородных заместителей и гетероатомов и предпочтительно содержится не более одного неуглеводородного заместителя и гетероатома, и присутствие любого из подобных неуглеводородных заместителей и гетероатомов необходимо рассматривать с учетом вышеуказанных ограничений молекулярной массы. Предпочтительные амидные компатибилизаторы включают атомы углерода, водорода, азота и кислорода. Отдельные представители алифатических и алициклических углеводородных радикалов R1, R2, R3 и R5 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. Предпочтительным вариантом амидных компатибилизаторов являются такие компатибилизаторы, в которых R4 в вышеуказанной формуле цикло-[R4C(O)N(R5)] может быть представлен алкиленовым радикалом (CR6R7)n, другими словами, может быть представлен формулой: цикло-[(CR6R7)nC(O)N(R5)-], где: справедливы вышеуказанные значения для молекулярной массы; n обозначает целое число от 3 до 5; R5 обозначает насыщенный углеводородный радикал, содержащий от 1 до 12 атомов углерода; R6 и R7 независимо выбраны (для каждого значения n) по правилам, ранее указанным применительно к R1-3. В лактамах, представленных формулой цикло-[(CR6R7)nC(O)N(R5)-], все R6 и R7 предпочтительно обозначают атом водорода или содержат одиночные насыщенные углеводородные радикалы между n метиленовых фрагментов, а R5 обозначает насыщенный углеводородный радикал, содержащий от 3 до 12 атомов углерода. Пример: 1-(насыщенный углеводородный радикал)-5-метилпирролидин-2-оны.
Отдельные представители амидных компатибилизаторов включают, однако этим не ограничиваясь: 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-метилпирролидин-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-додецилпирролидин-2-он, N,N-дибутилформамид и N,N-диизопропилацетамид.
Кетонные компатибилизаторы по настоящему изобретению представляют собой кетоны, которые обозначаются формулой R1C(O)R2, где R1 и R2 независимо выбраны из алифатических, алициклических и арильных углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, при этом указанные кетоны имеют молекулярную массу от приблизительно 70 до приблизительно 300 атомных единиц массы. R1 и R2 в указанных кетонах преимущественно независимо выбраны из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 9 атомов углерода. Молекулярная масса указанных кетонов преимущественно составляет от приблизительно 100 до 200 атомных единиц массы. R1 и R2 могут вместе образовать алкиленовый радикал, соединенный с образованием циклического кетона, который содержит пяти-, шести- или семичленный цикл, например, циклопентанона, циклогексанона и циклогептанона. R1 и R2 необязательно могут включать замещенные углеводородные радикалы, т.е радикалы, которые содержат неуглеводородные заместители, выбранные из атомов галогенов (в частности, фтора, хлора) и алкокси-групп (в частности, метокси). R1 и R2 необязательно могут включать углеводородные радикалы, замещенные гетероатомами, т.е. радикалы, содержащие атомы азота (аза-), кислорода (кето-, окса-) или серы (тиа-) в цепи радикала, которая в остальном составлена из атомов углерода. В общем случае на каждые 10 атомов углерода в R1 и R2 содержится не более трех неуглеводородных заместителей и гетероатомов и предпочтительно содержится не более одного неуглеводородного заместителя и гетероатома, и присутствие любого из подобных неуглеводородных заместителей и гетероатомов необходимо рассматривать с учетом вышеуказанных ограничений молекулярной массы. Отдельные представители алифатических, алициклических и арильных углеводородных радикалов R1 и R2 в общей формуле R1C(O)R2 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 фенэтил.
Отдельные примеры кетонных компатибилизаторов включают, однако этим не ограничиваясь: 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-тридекалон, дигексилкетон и циклогексилкетон.
Нитрильные компатибилизаторы по настоящему изобретению представляют собой нитрилы, которые обозначаются формулой R1CN, где R1 выбран из алифатических, алициклических или арильных углеводородных радикалов, имеющих от 5 до 12 атомов углерода, при этом указанные нитрилы имеют молекулярную массу от приблизительно 90 до приблизительно 200 атомных единиц массы. R1 в указанных нитрильных компатибилизаторах преимущественно выбран из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 8 до 10 атомов углерода. Молекулярная масса указанных нитрильных компатибилизаторов преимущественно составляет от приблизительно 120 до приблизительно 140 атомных единиц массы. R1 необязательно может включать замещенные углеводородные радикалы, т.е радикалы, которые содержат неуглеводородные заместители, выбранные из атомов галогенов (в частности, фтора, хлора) и алкокси-групп (в частности, метокси). R1 могут включать углеводородные радикалы, замещенные гетероатомами, т.е. радикалы, содержащие атомы азота (аза-), кислорода (кето-, окса-) или серы (тиа-) в цепи радикала, которая в остальном составлена из атомов углерода. В общем случае на каждые 10 атомов углерода в R1 содержится не более трех неуглеводородных заместителей и гетероатомов и предпочтительно содержится не более одного неуглеводородного заместителя и гетероатома, и присутствие любого из подобных неуглеводородных заместителей и гетероатомов необходимо рассматривать с учетом вышеуказанных ограничений молекулярной массы. Отдельные представители алифатических, алициклических и арильных углеводородных радикалов R1 в общей формуле R1CN 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 фенэтил.
Отдельные примеры нитрильных компатибилизаторов включают, однако этим не ограничиваясь: 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.
Хлоруглеродные компатибилизаторы по настоящему изобретению представляют собой хлоруглеродные соединения, обозначаемые общей формулой RClx, где х выбран из целого числа 1 или 2; R выбран из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода; при этом указанные хлоруглероды имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 200 атомных единиц массы. Молекулярная масса указанных хлоруглеродных компатибилизаторов преимущественно составляет от приблизительно 120 до приблизительно 150 атомных единиц массы. Отдельные представители алифатических и алициклических углеводородных радикалов R в общей формуле RClx 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.
Отдельные примеры хлоруглеродных компатибилизаторов включают, однако этим не ограничиваясь: 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.
Сложноэфирные компатибилизаторы по настоящему изобретению представляют собой сложные эфиры, которые обозначаются формулой R1CO2R2, где R1 и R2 независимо выбраны из линейных или циклических, насыщенных и ненасыщенных, алкильных и арильных радикалов. Предпочтительные сложные эфиры состоят в основном из элементов С, Н и О, имеют молекулярную массу от приблизительно 80 до приблизительно 550 атомных единиц массы.
Отельные представители сложных эфиров включают, однако этим не ограничиваясь: (СН3)2СНСН2ООС(СН2)2-4ОСОСН2СН(СН3)2 (двухосновный диизобутиловый эфир), этилгексаноат, этилгептаноат, н-бутилпропионат, н-пропилпропионат, этилбензоат, ди-н-пропилфталат, этоксиэтиловый эфир бензойной кислоты, дипропилкарбонат, “Exxate 700” (коммерческий С7алкилацетат), “Exxate 800” (коммерческий С8алкилацетат), дибутилфталат и трет-бутилацетат.
Лактоновые компатибилизаторы по настоящему изобретению представляют собой лактоны, представленные структурами [A], [B] и [С]:
Указанные лактоны содержат функциональную группу -СО2- в кольце, составленном из шести (А) или предпочтительно из пяти (В) атомов, при этом в структурах [А] и [В] группы с R1 по R8 независимо выбраны из атома водорода или линейных, разветвленных, циклических, бициклических, насыщенных и ненасыщенных углеводородных радикалов. Каждая из групп с R1 по R8 может быть объединена с образованием цикла вместе с другой группой с R1 по R8. Лактон может содержать экзоциклическую алкилиденовую группу в структуре [C], где группы с R1 по R6 независимо выбраны из атома водорода или линейных, разветвленных, циклических, бициклических, насыщенных и ненасыщенных углеводородных радикалов. Каждая из групп с R1 по R6 может быть объединена с образованием цикла вместе с другой группой с R1 по R6. Лактоновые компатибилизаторы имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы, предпочтительно от приблизительно 100 до приблизительно 200 атомных единиц массы.
Отдельные лактоновые компатибилизаторы включают, однако этим не ограничиваясь, соединение, которые приведены в Таблице 8.
структура
формула
масса (а.е.м.)
Лактоновые компатибилизаторы обычно имеют динамическую вязкость, которая составляет меньше чем приблизительно 7 сСт при 40°С. Например, при температуре 40°С гамма-ундекалактон имеет динамическую вязкость 5,4 сСт, а цис-(3-гексил-5-метил)дигидрофуран-2-он имеет динамическую вязкость 4,5 сСт. Лактоновые компатибилизаторы могут быть доступны коммерчески или получены по способам, приведенным в заявке на патент США 10/910495, поданной 3 августа 2004, которая включена в настоящее описание посредством ссылки.
Компатибилизаторы на основе арильных эфиров по настоящему изобретению дополнительно включают арильные эфиры, обозначаемые формулой R1OR2, где R1 выбран из арильных углеводородных радикалов, имеющих от 6 до 12 атомов углерода; R2 выбран из алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода; при этом указанные арильные эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 150 атомных единиц массы. Примеры арильных радикалов R1 в общей формуле R1OR2 включают фенил, бифенил, куменил, мезитил, толил, ксилил, нафтил и пиридил. Примеры алифатических углеводородных радикалов R2 в общей формуле R1OR2 включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил и трет-бутил. Отдельные примеры компатибилизаторов на основе ароматических эфиров включают, однако этим не ограничиваясь: метилфениловый эфир (анизол), 1,3-диметоксибензол, этилфениловый эфир и бутилфениловый эфир.
Компатибилизаторы на основе фторзамещенных простых эфиров по настоящему изобретению представляют собой такие фторзамещенные простые эфиры, которые обозначаются общей формулой R1OCF2CF2H, где R1 выбран из алифатических, алициклических и ароматических углеводородных радикалов, имеющих от приблизительно 5 до приблизительно 15 атомов углерода, преимущественно, выбран из линейных, насыщенных алкильных радикалов. Отдельные примеры компатибилизаторов на основе фторзамещенных простых эфиров включают, однако этим не ограничиваясь: C8H17OCF2CF2H и C6H13OCF2CF2H. Следует отметить, что в том случае, когда хладагентом является фторзамещенный простой эфир, то компатибилизатор необязательно может быть тем же самым фторзамещенным простым эфиром.
Компатибилизаторы на основе фторзамещенных эфиров могут также представлять собой простые эфиры, полученные из фторзамещенных олефинов и полиолов. Фторзамещенные олефины могут быть типа CF2=CXY, где Х обозначает атом водорода, хлора или фтора, а Y обозначает атом хлора, атом фтора, CF3 или ORf, где Rf обозначает CF3, C2F5 или C3F7. Отдельными примерами фторолефинов являются тетрафторэтилен, хлортрифторэтилен, гексафторпропилен и перфторметилвиниловый эфир. Полиолы могут быть линейными или разветвленными. Линейные полиолы могут быть типа НОСН2(СНОН)x(CRR')yCH2OH, где R и R' обозначают атом водорода или СН3 или С2Н5 и где х обозначает целое число, равное 0-4, а y обозначает целое число, равное 0-4. Разветвленные полиолы могут быть типа C(OH)t(R)u(CH2OH)v[(CH2)mCH2OH]w, где R может обозначать атом водорода, СН3 или С2Н5, m может быть целым числом, равным от 0 до 3, t и u могут равняться 0 или 1, v и w обозначают целые числа от 0 до 4, при этом также t+u+v+w=4. Отдельными примерами полиолов являются триметилолпропан, пентаэритрит, бутандиол и этиленгликоль.
1,1,1-трифторалкановые компатибилизаторы по настоящему изобретению представляют собой 1,1,1-трифторалканы, обозначаемые общей формулой CF3R1, где R1 выбран из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от приблизительно 5 до приблизительно 15 атомов углерода, преимущественно выбран из линейных, насыщенных алкильных радикалов. Отдельные примеры 1,1,1-трифторалкановых компатибилизаторов включают, однако этим не ограничиваясь: 1,1,1-трифторгексан и 1,1,1-трифтордодекан.
Под эффективным количеством компатибилизатора подразумевается такое количество компатибилизатора, которое приводит к эффективной солюбилизации лубриканта в композиции и, тем самым, обеспечивает адекватный возврат масла с целью оптимизации работы холодильной машины, устройства кондиционирования воздуха или обратной тепловой машины.
Композиция по настоящему изобретению, как правило, содержит от приблизительно 0,1 до приблизительно 40% масс., предпочтительно от приблизительно 0,2 до приблизительно 20% масс. и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,3 до приблизительно 10% масс. компатибилизатора в композиции по настоящему изобретению.
Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу улучшения возврата масла в компрессор в компрессионной холодильной машине, в устройстве для кондиционирования воздуха или в обратной тепловой машине, при этом указанный способ включает использование композиции по настоящему изобретению, которая содержит компатибилизатор в указанных устройствах. Компатибилизатор выбран из группы, которая включает углеводороды, диметиловый эфир, полиоксиалкиленгликолевые эфиры, амиды, кетоны, нитрилы, хлоруглеводороды, сложные эфиры, лактоны, арильные эфиры, фторзамещенные простые эфиры, углеводородные простые эфиры и 1,1,1-трифторалканы.
Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу солюбилизации жидкой композиции хладагента или теплоносителя, которые представляют собой композиции по настоящему изобретению, в смазочно-охлаждающем средстве, выбранном из группы, которая включает минеральные масла, алкилбензолы, синтетические парафины, синтетические нафтены и поли(альфа)олефины, при этом указанный способ заключается в контактировании указанного смазочно-охлаждающего средства с указанной композицией в присутствии эффективного количества компатибилизатора, где указанный компатибилизатор выбран из группы, которая включает полиоксиалкиленгликолевые эфиры, амиды, нитрилы, кетоны, хлорсодержащие углеводороды, сложные эфиры, лактоны, арильные эфиры, фторзамещенные простые эфиры и 1,1,1-трифторалканы.
Композиции по настоящему изобретению могут также включать ультрафиолетовые (УФ) красители и необязательно солюбилизаторы. УФ-краситель представляет собой компонент, пригодный для обнаружения потерь композиции, поскольку позволяет наблюдать флуоресценцию находящегося в композиции красителя в точке утечки или вблизи холодильной машины, устройства для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машины. Можно наблюдать флуоресценцию красителя в ультрафиолетовом свете. Солюбилизатор может потребоваться вследствие плохой растворимости подобных УФ-красителей в некоторых композициях.
Под “ультрафиолетовым” красителем понимают УФ флуоресцентную композицию, которая поглощает свет в ультрафиолетовой или “близкой” ультрафиолетовой области электромагнитного спектра. Флуоресценцию, которую излучает УФ флуоресцентный краситель под воздействием УФ-излучения, можно детектировать в диапазоне длин волн от 10 нм до 750 нм. Таким образом, если композиция, содержащая подобный УФ флуоресцентный краситель, вытекает в данной точке холодильной машины, устройства для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машины, то в точке утечки можно обнаружить флуоресценцию. Подобные УФ флуоресцентные красители включают, однако этим не ограничиваясь, нафталимиды, перилены, кумарины, антрацены, фенантрацены, ксантены, тиоксантены, нафтоксантены, флуоресцеины и их производные или их сочетания.
Согласно настоящему изобретению предлагается способ детектирования композиции по настоящему изобретению, содержащей краситель, который описан в предыдущем предложении, в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине. Указанный способ заключается в заполнении указанных устройств композицией и в применении подходящего средства для обнаружения композиции в точке утечки или вблизи указанного устройства.
Солюбилизирующие агенты по настоящему изобретению представляют собой, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которая включает углеводороды, простые эфиры углеводородов, диметиловый эфир, полиоксиалкиленгликолевые эфиры, амиды, нитрилы, кетоны, хлорсодержащие углеводороды, сложные эфиры, лактоны, арильные эфиры, фторзамещенные простые эфиры и 1,1,1-трифторалканы. Полиоксиалкиленгликолевые эфиры, амиды, нитрилы, кетоны, хлорзамещенные углеводороды, сложные эфиры, лактоны, арильные эфиры, фторзамещенные простые эфиры и 1,1,1-трифторалканы в качестве солюбилизаторов ранее рассмотрены в настоящем описании в качестве компатибилизаторов для использования с обычными смазочно-охлаждающими средствами.
Углеводородные солюбилизаторы по настоящему изобретению представляют собой углеводороды, включая алканы или алкены с прямой цепью, разветвленной цепью или циклические алканы или алкены, которые содержат 5 или меньше атомов углерода и лишь атомы водорода и не содержат другие функциональные группы. Примерами отдельных представителей углеводородных солюбилизаторов являются пропан, пропилен, циклопропан, н-бутан, изобутан, 2-метилбутан и н-пентан. Следует заметить, что если композиция содержит углеводород, то солюбилизатор может не быть тем же самым углеводородом.
Солюбилизаторы на основе простых эфиров углеводородов по настоящему изобретению представляют собой простые эфиры, которые содержат лишь атомы углерода, водорода и кислорода, такие как диметиловый эфир (DME).
Солюбилизаторы по настоящему изобретению могут присутствовать в виде индивидуальных соединений или же могут присутствовать в виде смеси нескольких солюбилизаторов. Смеси солюбилизаторов могут включать два солюбилизатора, выбранные из того же класса соединений, например, могут включать два лактона, или же два солюбилизатора, выбранные из двух различных классов соединений, такие как лактон и полиоксиалкиленгликолевый эфир.
В композиции по настоящему изобретению, содержащей хладагент и УФ флуоресцентный краситель или содержащей жидкий теплоноситель и УФ флуоресцентный краситель, от приблизительно 0,001% масс. до приблизительно 1,0% масс. композиции составляет УФ-краситель, предпочтительно составляет от приблизительно 0,005% масс. до приблизительно 0,5% масс. и наиболее предпочтительно составляет от приблизительно 0,01% масс. до приблизительно 0,25% масс.
Такие солюбилизаторы, как кетоны могут обладать неприятным запахом, который можно маскировать добавлением маскирователя запахов или отдушки. Типичные примеры маскирователей запахов или отдушки могут включать коммерчески доступные ароматизаторы с запахом вечнозеленых растений, свежего лимона, вишни, корицы, мяты перечной, цветов или кожуры апельсина, а также d-лимонен и пинен. Подобные маскирователи запахов могут применяться с концентрациями от приблизительно 0,001% масс. вплоть до приблизительно 15% масс. от общей массы маскирователя запахов и солюбилизатора.
Растворимость указанных УФ флуоресцентных красителей в композиции по настоящему изобретению может быть плохой. Поэтому способы введения указанных красителей в холодильную машину, устройство для кондиционирования воздуха или обратную тепловую машину неудобны, дороги и требуют много времени. В патенте США RE 36951 приводится способ, в котором используют порошок красителя, гранулы или суспензию красителя, которые можно поместить в узел холодильной машины, устройства для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машины. По мере того как хладагент и лубрикант циркулируют внутри указанного устройства, краситель растворяется или диспергируется и переносится внутри устройства. В литературе описаны другие многочисленные способы введения красителя в холодильную машину или устройство для кондиционирования воздуха.
В идеальном варианте УФ флуоресцентный краситель может быть растворен в самом хладагенте, и в таком случае не потребуется использовать какой-либо специальный способ введения в холодильную машину, устройство для кондиционирования воздуха или обратную тепловую машину. Настоящее изобретение касается композиций, включающих УФ флуоресцентный краситель, который можно ввести в систему в виде раствора в хладагенте. Композиции по настоящему изобретению позволяют хранить и транспортировать содержащие краситель композиции даже при низких температурах, при этом краситель сохраняется в растворе.
В композициях по настоящему изобретению, содержащих хладагент, УФ флуоресцентный краситель и солюбилизатор или содержащих жидкий теплоноситель, УФ флуоресцентный краситель и солюбилизатор, солюбилизатор составляет от приблизительно 1 до приблизительно 50% масс., предпочтительно составляет от приблизительно 2 до приблизительно 25% масс. и наиболее предпочтительно составляет от приблизительно 5 до приблизительно 15% масс. объединенной композиции. В композициях по настоящему изобретению УФ флуоресцентный краситель содержится с концентрацией от приблизительно 0,001% масс. до приблизительно 1,0% масс., предпочтительно от приблизительно 0,005% масс. до приблизительно 0,5% масс. и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,01% масс. до приблизительно 0,25% масс.
Настоящее изобретение, кроме того, касается способа применения композиций, которые дополнительно содержат ультрафиолетовый флуоресцентный краситель и необязательно солюбилизатор, в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или в обратной тепловой машине. Способ заключается во введении композиции в холодильную машину, устройство для кондиционирования воздуха или в обратную тепловую машину. Указанный способ можно осуществить путем растворения УФ флуоресцентного красителя в композиции в присутствии солюбилизатора и путем введения комбинированной смеси в указанное устройство. В качестве альтернативы указанный способ можно осуществить путем объединения солюбилизатора и УФ флуоресцентного красителя и путем введения указанной комбинированной смеси в холодильную машину или устройство для кондиционирования воздуха, которые содержат хладагент и/или жидкий теплоноситель. Полученную композицию можно использовать в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине.
Настоящее изобретение, кроме того, касается способа применения композиций, которые содержат ультрафиолетовый флуоресцентный краситель, для обнаружения утечек. Присутствие красителя в композициях позволяет обнаружить утечку хладагента в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине. Обнаружение утечки помогает исправлять, решать или предотвращать проблемы, связанные с неэффективной работой агрегата или системы или с поломкой оборудования. Обнаружение утечки позволяет также сохранять химические реагенты, которые используются в процессе работы устройства.
Способ заключается во введении композиции по настоящему изобретению, которая содержит хладагент, ультрафиолетовый флуоресцентный краситель, рассмотренный в настоящем изобретении, и необязательно солюбилизатор, рассмотренный в настоящем изобретении, в холодильную машину, устройство для кондиционирования воздуха или обратную тепловую машину и в применении подходящего средства для детектирования хладагента, содержащего УФ флуоресцентный краситель, в точке утечки или в близи указанных устройств. Подходящие средства для детектирования красителя, включают, однако этим не ограничиваясь, ультрафиолетовые лампы, которые часто называют лампами “невидимого света” или “синего света”. Подобные ультрафиолетовые лампы коммерчески доступны из различных источников, которые специализируются на их производстве. После того как композицию, содержащую ультрафиолетовый флуоресцентный краситель, вводят в холодильную машину, устройство для кондиционирования воздуха или в обратную тепловую машину и позволяют ему циркулировать в системе, утечку можно обнаружить, освещая указанное устройство указанной ультрафиолетовой лампой и наблюдая флуоресценцию красителя вблизи точки утечки.
Настоящее изобретение, кроме того, касается способа замещения хладагента с большой величиной GWP в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине, при этом указанный хладагент с большой величиной GWP выбран из группы, которая включает R134a, R22, R123, R11, R245fa, R114, R236fa, R124, R12, R410A, R407C, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C и R422D, R423A, R507A, R502 и R404A; указанный способ включает введение композиции по настоящему изобретению в указанную холодильную машину, указанное устройство для кондиционирования воздуха или указанную обратную тепловую машину, которые используют, использовали или которые разработаны для использования указанного хладагента с большой величиной GWP.
В конкретном варианте осуществления указанного способа, как рассмотрено в приведенном выше абзаце, хладагент с большой величиной GWP выбран из группы, которая включает R134a, R22, R123, R11, R245fa, R114, R236fa, R124, R12, R410A, R407C, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R507A, R502 и R404A, как указано выше. Способ далее включает введение композиции в указанную холодильную машину, указанное устройство для кондиционирования воздуха или указанную обратную тепловую машину, которые используют, использовали или которые разработаны для использования указанного хладагента с большой величиной GWP, при этом композиция выбрана из группы, которая включает: от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152а; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1234yf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. транс-HFC-1234ze; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1243zf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-134a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-227ea и от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. CF3I.
Системы холодильных машин, кондиционирования воздуха и обратных тепловых машин с компрессией паров включают испаритель, компрессор, конденсор и расширительное устройство. В цикле компрессии паров в многоступенчатом процессе многократно используют хладагент, при этом добиваются эффекта охлаждения на одной стадии и эффекта нагревания на другой стадии. Указанный цикл в упрощенном виде можно описать следующим образом. Жидкий хладагент поступает в испаритель через испарительное устройство, и в испарителе жидкий хладагент закипает при низкой температуре с образованием газа и холода. Газ при низком давлении поступает в компрессор, где газ сжимается, при этом его давление и температура повышаются. Газообразный хладагент под более высоким давлением (в сжатом виде) затем попадает в конденсор, в котором хладагент конденсируется и выделяет свое тепло в окружающее пространство. Хладагент возвращается в расширительное устройство, в котором жидкость расширяется из состояния с высоким давлением в конденсоре до состояния с низким давлением в испарителе, повторяя, таким образом, весь цикл.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается холодильная машина, устройство для кондиционирования воздуха или обратная тепловая машина, содержащие композицию по настоящему изобретению. В частности, холодильная машина и устройство для кондиционирования воздуха могут представлять собой мобильные устройства.
В настоящем описании мобильная холодильная машина или мобильное устройство для кондиционирования воздуха относится к любой холодильной машине или любому устройству для кондиционирования воздуха, встроенному в транспортное средство, которое предназначено для движения по автодороге, по рельсам, по морю или по воздуху. Кроме того, в настоящее изобретения включено устройство, предназначенное для создания холода или для кондиционирования воздуха в системах, независимых от любого движущегося носителя, которые известны как “интермодальные” системы. Подобные интермодальные системы включают “контейнеры” (комбинированный транспорт море/суша), а также “съемные кузова для смешанных автомобильно-железнодорожных перевозок” (комбинированный автомобильный и железнодорожный транспорт). Настоящее изобретение наиболее пригодно для холодильной машины или устройства для кондиционирования воздуха, предназначенного для автомобильного транспорта, такого как автомобильный кондиционер воздуха или холодильное оборудование для автомобильного транспорта.
Композиции по настоящему изобретению могут быть также пригодны для стационарных кондиционеров воздуха и обратных тепловых машин, в частности, охладителей, высокотемпературных тепловых насосов, систем кондиционирования воздуха для жилых помещений, а также легких коммерческих и коммерческих систем кондиционирования воздуха. В стационарных холодильных машинах композиции по настоящему изобретению могут быть пригодны в таком оборудовании, как домашние холодильники, морозильные камеры, малые холодильные камеры, холодильные шкафы и морозильники, а также холодильные системы для супермаркетов.
Настоящее изобретение относится также к способу получения холода, включающему испарение любой из композиций по настоящему изобретению вблизи объекта, который необходимо охладить, с последующей конденсацией указанной композиции.
Настоящее изобретение относится также к способу получения тепла, включающему конденсирование любой из композиций по настоящему изобретению вблизи объекта, который необходимо нагреть, с последующим испарением указанных композиций.
Настоящее изобретение относится также к холодильной машине, устройству для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине, содержащим композицию по настоящему изобретению, при этом указанная композиция включает, по меньшей мере, один фторзамещенный олефин.
Настоящее изобретение относится также к мобильному устройству для кондиционирования воздуха, содержащему композицию по настоящему изобретению, при этом указанная композиция включает, по меньшей мере, один фторзамещенный олефин.
Настоящее изобретение относится также к способу раннего обнаружения утечки хладагента в холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине. Способ включает использование неазеотропной композиции в указанных устройствах и наблюдение за снижением эффективности охлаждения. Неазеотропная композиция разделяется на фракции при утечке из холодильной машины, устройства для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машины, и компонент с меньшей температурой кипения (имеющий большее давление паров) будет вытекать из устройства первым. Если более низко кипящий компонент в композиции обеспечивает бульшую часть холодопроизводительности, то когда происходит утечка, будет наблюдаться заметное снижение производительности и, таким образом, снижение эффективности работы устройства. Например, в автомобильной системе кондиционирования воздуха пассажиры в автомобиле заметят снижение охлаждающей способности системы. Снижение холодопроизводительности системы можно интерпретировать как утечку хладагента и необходимость в проведении ремонта системы.
Настоящее изобретение относится также к способу применения композиции по настоящему изобретению в качестве композиции жидкого теплоносителя. Указанный способ включает транспортирование указанной композиции от источника тепла до радиатора.
Жидкие теплоносители применяют для переноса, перемещения или удаления тепла из одного места, местоположения, объекта или тела в другое место, местоположение, к другому объекту или телу посредством радиации, теплопроводности или конвекции. Жидкий теплоноситель может служить в качестве вторичного охладителя за счет использования средств переноса холода (или тепла) из отдаленной системы охлаждения (или нагрева). В некоторых системах жидкий теплоноситель может оставаться в неизменном состоянии в течение процесса переноса (т.е. не испаряется или не конденсируется). В качестве альтернативы в процессах охлаждения с использованием испарения могут применяться также жидкие теплоносители.
Источник тепла можно определить как пространство, местоположение, объект или тело, от которого необходимо перенести, переместить или удалить тепло. Примером источника тепла могут быть пространства (открытые или закрытые), которые требуют заморозки или охлаждения, такие как холодильники или морозильные камеры в супермаркетах, помещения, требующие кондиционирования воздуха, или пассажирские салоны в автомобиле, требующие кондиционирования воздуха. Радиатор может быть определен как место, местоположение, объект или тело, способное поглощать тепло. Холодильная система, работающая по принципу компрессии паров, является одним из примеров подобного радиатора.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться конкретная комбинация приведенных выше компонентов, взятых в конкретных массовых процентах. Приведенные ниже композиции следует считать примерами подобных вариантов осуществления настоящего изобретения, однако они не ограничивают объем композиций по настоящему изобретению.
Один из вариантов осуществления настоящего изобретения относится к композиции, которая содержит: по крайней мере, один лубрикант, выбранный из группы, которая включает сложные эфиры полиолов, полиакиленгликоли, поливиниловые эфиры, минеральные масла, алкилбензолы, синтетические парафины, синтетические нафтены и поли(альфа)олефины; и композиции, выбранные из группы, которая включает: от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152а; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1234yf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. транс-HFC-1234ze; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1243zf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-134a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-227ea и от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. CF3I.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к композиции, которая содержит: композицию хладагента или жидкого теплоносителя, выбранного из группы, которая включает: от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152а; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1234yf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. транс-HFC-1234ze; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1243zf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-134a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-227ea и от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. CF3I. Композиция также содержит компатибилизатор, выбранный из группы, которая включает: i) полиоксиалкиленгликолевые эфиры, представленные формулой R1[(OR2)xOR3]y, где: х обозначает целое число, равное от 1 до 3; y обозначает целое число, равное от 1 до 4; R1 выбран из атома водорода и алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода и y мест для связывания; R2 выбран из алифатических алкиленовых радикалов, имеющих от 2 до 4 атомов углерода; R3 выбран из атома водорода и алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода; по крайней мере, один из R1 и R3 выбран из указанных углеводородных радикалов; при этом указанные полиоксиалкиленгликолевые эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы; ii) амиды, представленные формулами R1C(O)NR2R3 и цикло-[R4C(O)N(R5)-], где R1, R2, R3 и R5 независимо выбраны из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, и из не более одного ароматического радикала, содержащего от 6 до 12 атомов; R4 выбран из алифатических алкиленовых радикалов, имеющих от 3 до 12 атомов углерода; при этом молекулярная масса указанных амидов составляет от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы; iii) кетоны, представленные формулой R1C(O)R2, где R1 и R2 независимо выбраны из алифатических, алициклических и арильных углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, при этом указанные кетоны имеют молекулярную массу от приблизительно 70 до приблизительно 300 атомных единиц массы; iv) нитрилы, представленные формулой R1CN, где R1 выбран из алифатических, алициклических или арильных углеводородных радикалов, имеющих от 5 до 12 атомов углерода, при этом указанные нитрилы имеют молекулярную массу от приблизительно 90 до приблизительно 200 атомных единиц массы; v) хлоруглероды, представленные формулой RClx, где х равен 1 или 2; R выбран из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода; при этом указанные хлоруглероды имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 200 атомных единиц массы; vi) арильные эфиры, представленные формулой R1OR2, где: R1 выбран из арильных углеводородных радикалов, имеющих от 6 до 12 атомов углерода; R2 выбран из алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода; и при этом указанные арильные эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 150 атомные единиц массы; vii) 1,1,1-трифторалканы, представленные формулой CF3R1, где R1 выбран из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от приблизительно 5 до приблизительно 15 атомов углерода; viii) фторзамещенные простые эфиры, представленные формулой R1OCF2CF2H, где R1 выбран из алифатических, алициклических и ароматических углеводородных радикалов, имеющих от приблизительно 5 до приблизительно 15 атомов углерода; или где указанные фторзамещенные эфиры получены из фторзамещенных олефинов и полиолов, где указанные фторзамещенные олефины могут быть типа CF2=CXY, где Х обозначает атом водорода, хлора или фтора, а Y обозначает атом хлора, атом фтора, CF3 или ORf, где Rf обозначает CF3, C2F5 или C3F7; где указанные полиолы являются линейными или разветвленными, при этом указанные линейные полиолы являются полиолами типа НОСН2(СНОН)x(CRR')yCH2OH, где R и R' обозначают атом водорода или СН3 или С2Н5, где х обозначает целое число, равное 0-4, y обозначает целое число, равное 0-3, а z равен либо нулю, либо 1; указанные разветвленные полиолы являются полиолами типа C(OH)t(R)u(CH2OH)v[(CH2)mCH2OH]w, где R может обозначать атом водорода, СН3 или С2Н5, m обозначает целое число, равное от 0 до 3, t и u равняются 0 или 1, v и w обозначают целые числа от 0 до 4, при этом также t+u+v+w=4; xi) лактоны, представленные структурами [B], [C] и [D]:
где группы с R1 по R8 независимо выбраны из атома водорода или линейных, разветвленных, циклических, бициклических, насыщенных и ненасыщенных углеводородных радикалов и где молекулярная масса составляет от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы; и x) сложные эфиры, представленные формулой R1CO2R2, где R1 и R2 независимо выбраны из линейных или циклических, насыщенных и ненасыщенных, алкильных и арильных радикалов, при этом указанные сложные эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 80 до приблизительно 550 атомных единиц массы.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается холодильная машина, устройство для кондиционирования воздуха или обратная тепловая машина, содержащие композицию, которая описана в предыдущем абзаце. В частности, холодильная машина или устройство для кондиционирования воздуха может быть мобильным устройством.
Кроме того, в соответствии с конкретным вариантом его осуществления настоящее изобретение касается способа улучшения возврата масла в компрессор компрессионной холодильной машины, устройства для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машины. Способ заключается в применении композиции, которая описана в приведенном выше абзаце, в компрессионной холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине.
В соответствии с другим конкретным вариантом его осуществления, настоящее изобретение касается композиции, которая содержит (а), по крайней мере, один ультрафиолетовый люминесцентный краситель, выбранный из группы, которая включает нафталимиды, перилены, кумарины, антрацены, фенантрацены, ксантены, тиоксантены, нафтоксантены, флуоресцеины, производные указанных красителей и их комбинации; и (b) композицию, выбранную из группы, которая включает: от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152а; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1234yf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. транс-HFC-1234ze; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1243zf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-134a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-227ea и от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. CF3I.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ детектирования композиции, которая содержит краситель, приведенный в предыдущем абзаце, в компрессионной холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине. Указанный способ включает введение композиции в указанные устройства и использование подходящих средств для обнаружения указанной композиции в точке утечки или вблизи указанных устройств.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается холодильная машина, устройство для кондиционирования воздуха или обратная тепловая машина, которые содержат композицию, приведенную двумя абзацами ранее. В частности, холодильная машина или устройство для кондиционирования воздуха может быть мобильным устройством.
Далее, в соответствии с этим конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения композиция, включающая (a) и (b) и приведенная тремя абзацами ранее, кроме того, содержит солюбилизатор, выбранный из группы, которая включает углеводороды, диметиловый эфир, полиоксиалкиленгликолевые эфиры, амиды, кетоны, нитрилы, хлоруглероды, сложные эфиры, лактоны, арильные эфиры, простые эфиры фторзамещенных углеводородов и 1,1,1-трифторалканы.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ детектирования композиции, которая содержит краситель, приведенный в предыдущем абзаце, в компрессионной холодильной машине, устройстве для кондиционирования воздуха или обратной тепловой машине. Указанный способ включает введение композиции в указанные устройства и использование подходящих средств для обнаружения указанной композиции в точке утечки или вблизи указанных устройств.
Солюбилизатор в композиции, приведенной в предыдущих абзацах, выбран из группы, которая включает: i) полиоксиалкиленгликолевые эфиры, представленные формулой R1[(OR2)xOR3]y, где: х обозначает целое число от 1 до 3; y обозначает целое число от 1 до 4; R1 выбран из атома водорода и алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода и y мест для связывания; R2 выбран из и алифатических алкиленовых радикалов, имеющих от 2 до 4 атомов углерода; R3 выбран из атома водорода и алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода; по крайней мере, один из R1 и R3 выбран из указанных углеводородных радикалов; при этом указанные полиоксиалкиленгликолевые эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы; ii) амиды, представленные формулами R1C(O)NR2R3 и цикло-[R4CON(R5)-], где R1, R2, R3 и R5 независимо выбраны из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, и из не более одного ароматического радикала, имеющего от 6 до 12 атомов; R4 выбран из алифатических алкиленовых радикалов, имеющих от 3 до 12 атомов углерода; при этом молекулярная масса указанных амидов составляет от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы; iii) кетоны, представленные формулой R1C(O)R2, где R1 и R2 независимо выбраны из алифатических, алициклических и арильных углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, при этом указанные кетоны имеют молекулярную массу от приблизительно 70 до приблизительно 300 атомных единиц массы; iv) нитрилы, представленные формулой R1CN, где R1 выбран из алифатических, алициклических или арильных углеводородных радикалов, имеющих от 5 до 12 атомов углерода, при этом указанные нитрилы имеют молекулярную массу от приблизительно 90 до приблизительно 200 атомных единиц массы; v) хлоруглероды, представленные формулой RClx, где х равно 1 или 2; R выбран из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода; при этом указанные хлоруглероды имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 200 атомных единиц массы; vi) арильные эфиры, представленные формулой R1OR2, где: R1 выбран из арильных углеводородных радикалов, имеющих от 6 до 12 атомов углерода; R2 выбран из алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода; и при этом указанные арильные эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 150 атомных единиц массы; vii) 1,1,1-трифторалканы, представленные формулой CF3R1, где R1 выбран из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от приблизительно 5 до приблизительно 15 атомов углерода; viii) фторзамещенные простые эфиры, представленные формулой R1OCF2CF2H, где R1 выбран из алифатических, алициклических и ароматических углеводородных радикалов, имеющих от приблизительно 5 до приблизительно 15 атомов углерода; или где указанные фторзамещенные эфиры получены из фторзамещенных олефинов и полиолов, где указанные фторзамещенные олефины имеют тип CF2=CXY, где Х обозначает атом водорода, хлора или фтора, а Y обозначает атом хлора, атом фтора, CF3 или ORf, где Rf обозначает CF3, C2F5 или C3F7; где указанные полиолы являются линейными или разветвленными, при этом указанные линейные полиолы являются полиолами типа НОСН2(СНОН)x(CRR')yCH2OH, где R и R' обозначают атом водорода или СН3 или С2Н5, где х обозначает целое число, равное 0-4, y обозначает целое число, равное 0-3, а z равен либо нулю, либо 1; а указанные разветвленные полиолы являются полиолами типа C(OH)t(R)u(CH2OH)v[(CH2)mCH2OH]w, где R может обозначать атом водорода, СН3 или С2Н5, m обозначает целое число, равное от 0 до 3, t и u равняются 0 или 1, v и w обозначают целые числа от 0 до 4, при этом также t+u+v+w=4; xi) лактоны, представленные структурами [B], [C] и [D]:
где группы с R1 по R8 независимо выбраны из атома водорода или линейных, разветвленных, циклических, бициклических, насыщенных и ненасыщенных углеводородных радикалов и где молекулярная масса составляет от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы; и x) сложные эфиры, представленные общей формулой R1CO2R2, где R1 и R2 независимо выбраны из линейных или циклических, насыщенных и ненасыщенных, алкильных и арильных радикалов, при этом указанные сложные эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 80 до приблизительно 550 атомных единиц массы.
Конкретная композиция, которая содержит приведенный выше компатибилизатор, или которая содержит приведенный выше краситель, или которая содержит приведенный выше краситель и солюбилизатор, может применяться в способе получения холода. Способ получения холода заключается в испарении указанной композиции вблизи объекта, который необходимо охладить, с последующим конденсированием указанной композиции. Указанные конкретные композиции могут также применяться в способе получения тепла. Способ получения тепла заключается в конденсировании указанной композиции вблизи объекта, который необходимо нагреть, с последующим испарением указанной композиции.
В соответствии с другим вариантом его осуществления настоящее изобретение касается также способа солюбилизации композиции хладагента или жидкого теплоносителя по настоящему изобретению в смазочно-охлаждающем средстве, выбранном из группы, которая включает минеральные масла, алкилбензолы, синтетические парафины, синтетические нафтены и поли(альфа)олефины, при этом указанный способ включает контактирование указанного смазочно-охлаждающего средства с указанной композицией хладагента или жидкого теплоносителя в присутствии эффективного количества компатибилизатора, где указанный компатибилизатор выбран из группы, которая включает:
a) полиоксиалкиленгликолевые эфиры, представленные формулой R1[(OR2)xOR3]y, где: х обозначает целое число от 1 до 3; y обозначает целое число от 1 до 4; R1 выбран из атома водорода и алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода и y мест для связывания; R2 выбран из алифатических алкиленовых радикалов, имеющих от 2 до 4 атомов углерода; R3 выбран из атома водорода и алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 6 атомов углерода; по крайней мере, один из R1 и R3 выбран из указанных углеводородных радикалов; при этом указанные полиоксиалкиленгликолевые эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы; b) амиды, представленные формулами R1C(O)NR2R3 и цикло-[R4CON(R5)-], где R1, R2, R3 и R5 независимо выбраны из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, и из не более одного ароматического радикала, имеющего от 6 до 12 атомов; R4 выбран из алифатических алкиленовых радикалов, имеющих от 3 до 12 атомов углерода; при этом молекулярная масса указанных амидов составляет от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы; c) кетоны, представленные формулой R1C(O)R2, где R1 и R2 независимо выбраны из алифатических, алициклических и арильных углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода, при этом указанные кетоны имеют молекулярную массу от приблизительно 70 до приблизительно 300 атомных единиц массы; d) нитрилы, представленные формулой R1CN, где R1 выбран из алифатических, алициклических или арильных углеводородных радикалов, имеющих от 5 до 12 атомов углерода, при этом указанные нитрилы имеют молекулярную массу от приблизительно 90 до приблизительно 200 атомных единиц массы; e) хлоруглероды, представленные формулой RClx, где х равен 1 или 2; R выбран из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 12 атомов углерода; при этом указанные хлоруглероды имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 200 атомных единиц массы; f) арильные эфиры, представленные формулой R1OR2, где: R1 выбран из арильных углеводородных радикалов, имеющих от 6 до 12 атомов углерода; R2 выбран из алифатических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода; и при этом указанные арильные эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 100 до приблизительно 150 атомные единиц массы; g) 1,1,1-трифторалканы, представленные формулой CF3R1, где R1 выбран из алифатических и алициклических углеводородных радикалов, имеющих от приблизительно 5 до приблизительно 15 атомов углерода; h) фторзамещенные простые эфиры, представленные формулой R1OCF2CF2H, где R1 выбран из алифатических, алициклических и ароматических углеводородных радикалов, имеющих от приблизительно 5 до приблизительно 15 атомов углерода; или где указанные фторзамещенные эфиры получены из фторзамещенных олефинов и полиолов, где указанные фторзамещенные олефины имеют тип CF2=CXY, где Х обозначает атом водорода, хлора или фтора, а Y обозначает атом хлора, атом фтора, CF3 или ORf, где Rf обозначает CF3, C2F5 или C3F7; где указанные полиолы являются полиолами типа HOCH2CRR'(CH2)z(CHOH)xCH2(CH2OH)y, где R и R' обозначают атом водорода или СН3 или С2Н5, где х обозначает целое число, равное 0-4, y обозначает целое число, равное 0-3, а z равен либо нулю, либо 1; i) лактоны, представленные структурами [B], [C] и [D]:
где группы с R1 по R8 независимо выбраны из атома водорода или линейных, разветвленных, циклических, бициклических, насыщенных и ненасыщенных углеводородных радикалов и где молекулярная масса составляет от приблизительно 100 до приблизительно 300 атомных единиц массы; и j) сложные эфиры, представленные общей формулой R1CO2R2, где R1 и R2 независимо выбраны из линейных или циклических, насыщенных и ненасыщенных, алкильных и арильных радикалов, при этом указанные сложные эфиры имеют молекулярную массу от приблизительно 80 до приблизительно 550 атомных единиц массы.
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения композиция хладагента или жидкого теплоносителя, описанного в вышеприведенных абзацах, выбрана из группы, в которой указанный хладагент или жидкий теплоноситель представляет собой композицию, выбранную из группы, которая включает: от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152а; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1234yf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. транс-HFC-1234ze; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1225ye и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-1243zf; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-134a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-152a; от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. HFC-227ea и от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. транс-HFC-1234ze и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. CF3I.
В соответствии с другим вариантом его осуществления настоящее изобретение касается композиций пенообразователей, которые включают композиции, содержащие фторзамещенные олефины по настоящему изобретению, приведенные в данном описании, для использования с целью получения пеноматериалов. В соответствии с другими вариантами его осуществления в настоящем изобретении предлагаются способные вспениваться композиции и предпочтительно полиуретановые и полиизоцианатные композиции пеноматериалов, а также способ получения пенопластов. В подобных вариантах пеноматериалов одна или несколько композиций, содержащих фторзамещенные олефины, включена в качестве пенообразователя в способную вспениваться композицию, при этом композиция предпочтительно включает один или несколько дополнительных компонентов, способных к взаимодействию и вспениванию в соответствующих условиях с образованием пенопласта или ячеистой структуры. В соответствии с вариантами получения пеноматериалов по настоящему изобретению могут использоваться или могут быть адаптированы для использования любые способы, хорошо известные из области техники, такие как приведенные в документе “Polyurethanes Chemistry and Technology,” Volumes I and II, Saunders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, N.Y., который включен в данное описание посредством ссылки.
Кроме того, настоящее изобретение касается способа получения пеноматериала, который включает: (a) добавление содержащей фторзамещенный олефин композиции по настоящему изобретению к способной вспениваться композиции и (b) взаимодействие способной вспениваться композиции в условиях, пригодных для образования пенопласта.
В соответствии с другим вариантом его осуществления настоящее изобретение касается применения приведенных в настоящем описании композиций, содержащих фторзамещенные олефины, в качестве газов-вытеснителей в способных распыляться композициях. Кроме того, настоящее изобретение касается способных распыляться композиций, которые включают композиции, содержащие фторзамещенные олефины, приведенные в настоящем описании. В способных распыляться композициях могут также присутствовать активные ингредиенты, которые предполагается распылять вместе с инертными ингредиентами, растворителями и другими веществами. Способной распыляться композицией предпочтительно является аэрозоль. Подходящие активные вещества для распыления включают без ограничений косметические средства, такие как дезодоранты, духи, спреи для волос, очистители и глянцующие средства, а также медицинские средства, такие как медицинские препараты против астмы и средства для устранения дурного запаха изо рта.
Кроме того, настоящее изобретение касается способа получения аэрозольных продуктов, который включает стадию добавления композиции, содержащей фторзамещенные олефины, приведенной в настоящем описании, к активным ингредиентам в аэрозольном контейнере, при этом указанная композиция выполняет функцию газа-вытеснителя.
Другим аспектом настоящего изобретения являются способы ликвидации пламени, при этом указанные способы включают контактирование пламени с жидкостью, которая представляет собой композицию по настоящему изобретению, содержащую фторзамещенные олефины. Могут применяться любые подходящие способы контактирования пламени с композициями по настоящему изобретению. Например, композицию по настоящему изобретению, содержащую фторзамещенные олефины, можно распылять, выливать и т.п. на пламя или же, по крайней мере, часть пламени, можно погрузить в композицию, предназначенную для ликвидации пламени. Используя данное описание, специалисты легко смогут адаптировать разнообразные обычные устройства и способы устранения пламени для использования в соответствии с настоящим описанием.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагаются способы пожаротушения или ликвидации пожара по методу орошения с полным заполнением, предусматривающие приготовление агента, который представляет собой композицию по настоящему изобретению, содержащую фторзамещенные олефины; подачу указанного агента в нагнетательную систему под давлением и напуск указанного агента на поверхность с целью ликвидации или подавления огня на данной поверхности.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагаются способы инертирования поверхности с целью предотвращения пожара или воспламенения, предусматривающие приготовление агента, который представляет собой композицию по настоящему изобретению, содержащую фторзамещенные олефины; подачу указанного агента в нагнетательную систему под давлением и напуск указанного агента на указанную поверхность с целью предотвратить пожар или воспламенение.
Термин “ликвидация” обычно используют для обозначения полного устранения огня, в то время как термин “подавление” часто используют для обозначения уменьшения, но необязательно полного устранения огня или воспламенения. В настоящем описании термины “ликвидация” и “подавление” будут использоваться как эквивалентные. Существуют четыре основных варианта применения галогеноуглеродов для защиты от огня и воспламенения. (1) Ликвидация и/или подавление огня и воспламенения путем орошения с полным заполнением, при этом средство подают в определенный объем с целью создания концентрации, достаточной для ликвидации или подавления возникшего огня. Использование полного заполнения включает защиту закрытых пространств, где потенциально могут находиться люди, таких как компьютерные комнаты, а также специализированных пространств, где люди часто отсутствуют, таких как гондолы двигателей или моторное пространство в движущихся средствах. (2) При струйной обработке агент непосредственно направляют на огонь или в область огня. Обычно это осуществляют с использованием управляемых вручную средств, которые снабжены колесами, или портативных средств. Во втором способе, рассматриваемом как вариант струйной обработки, используется “локализованная” система, из которой средство направляется в огонь через одну или несколько фиксированных форсунок. Локализованную систему можно активировать как вручную, так и автоматически. (3) При подавлении воспламенения композиция по настоящему изобретению, содержащая фторзамещенные олефины, подается с целью подавления уже возникшего пламени. В этом варианте применения средств пожаротушения обычно используют термин “подавление”, поскольку воспламенение обычно самоограничено. Однако использование указанного термина необязательно означает, что воспламенение не ликвидируется с помощью указанного средства. В данном варианте применения средств пожаротушения обычно используют датчик для детектирования распространения огненного шара из места воспламенения, а средство пожаротушения быстро напускается с целью подавления воспламенения. Подавление воспламенения используют в основном, однако необязательно, в защитных целях. (4) При инертировании композиция по настоящему изобретению, содержащая фторзамещенные олефины, подается в определенное пространство с целью предотвратить воспламенение или предотвратить появление огня. Часто применяется система, сходная или идентичная той, что используется при устранении или подавлении огня по способу орошения. Обычно работы проводятся во вредных условиях (например, при наличии опасных концентраций горючих или взрывоопасных газов), и композицию по настоящему изобретению, содержащую фторзамещенные олефины, подают с целью предотвратить воспламенение или предотвратить появление огня до тех пор, пока указанное состояние не будет исправлено.
Ликвидацию пожара можно осуществить, вводя композицию в ограниченную область, окружающую огонь. Можно вводить композицию, используя любые известные способы, при условии, что через соответствующие интервалы времени подается соответствующее количество композиции. Например, композицию можно вводить в виде потока, в частности, используя портативное (или стационарное) оборудование для ликвидации пожара; можно вводить посредством создания тумана; или посредством орошения, в частности, напуском (используя соответствующие трубопроводы, вентили и узлы управления) композиции в закрытое пространство, окружающее огонь. Композицию необязательно можно объединять с инертным газом-вытеснителем, например, азотом, аргоном, продуктами разложения глицидилазидных полимеров или с диоксидом углерода с тем, чтобы повысить скорость подачи композиции из оборудования, используемого для напуска или орошения.
Процесс ликвидации пожара предпочтительно включает подачу приведенной в настоящем описании композиции, содержащей фторзамещенные олефины, в огонь или пламя в количестве, достаточном для ликвидации огня или пламени. Специалисту должно быть понятно, что количество гасителя пламени, необходимое для ликвидации конкретного очага пожара, зависит от вида и степени опасности. В том случае, когда гаситель пламени предполагается вводить путем орошения, то для определения количества или концентрации гасителя пламени, требуемого для ликвидации пожара конкретного типа или масштаба, можно использовать данные, полученные по методу чашечной горелки.
Лабораторные испытания, пригодные для определения диапазонов эффективных концентраций композиций, содержащих фторзамещенные олефины, когда их используют для ликвидации или подавления огня в методе орошения с полным заполнением или в методе инертирования, приводятся, например, в патенте США № 5759430.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Влияние утечки паров
В сосуд помещают исходную композицию при температуре либо минус 25°С, либо, если особо указано, 25°С и измеряют исходное значение давления паров композиции. Композиции дают улетучиваться из сосуда, при этом поддерживают постоянную температуру до тех пор, пока не будет удалено 50% масс. исходной композиции, и в этот момент измеряют давление паров композиции, оставшейся в сосуде. Результаты приведены в Таблице 9.
Разница в давлении паров исходной композиции и композиции, оставшейся после того, как удалено 50% масс., для композиций по настоящему изобретению составляет меньше чем приблизительно 10%. Это свидетельствует о том, что композиции по настоящему изобретению должны быть азеотропными или близкими к азеотропным.
Пример 2
Данные по эффективности охлаждения
В Таблице 10 представлены рабочие характеристики различных композиций хладагентов по настоящему изобретению в сравнении с HFC-134a. В Таблице 10 сокращение Давл. исп. обозначает давление в испарителе, Давл. конд. обозначает давление в конденсоре, Комп. вых. темп. обозначает температуру на выходе из компрессора, КПД обозначает энергетический КПД, а Произв. обозначает производительность. Данные получены в следующих условиях
КПД компрессора составляет 100%.
Следует отметить, что перегрев учтен в охлаждающей способности.
Таблица 10
Несколько композиций имеют еще больший энергетический КПД, чем HFC-134a, и при этом обладают низкими величинами давления и температуры при напуске. Производительность композиций, приведенных в Таблице 10, также схожа с величиной для R-134a, указывая на то, что данные композиции могут служить в качестве хладагентов для замены R-134a при охлаждении и кондиционировании воздуха и, в частности, при использовании в мобильных системах кондиционирования воздуха. Результаты также показывают, что охлаждающую способность HFC-1225ye можно повысить путем добавления других соединений, таких как HFC-32, HFC-134а, CO2 или HFC-1234yf. Те композиции, которые содержат углеводород, могут также улучшить маслорастворимость в обычных лубрикантах на основе минеральных масел и алкилбензолов.
Примеры 3
Данные по эффективности охлаждения
В Таблице 11 представлены рабочие характеристики различных композиций хладагентов по настоящему изобретению в сравнении с R404A и R422A. В Таблице 11 сокращение Давл. исп. обозначает давление в испарителе, Давл. конд. обозначает давление в конденсоре, Комп. вых. темп. обозначает температуру на выходе из компрессора, КПД обозначает энергетический КПД, а Произв. обозначает производительность. Данные получены в следующих условиях
КПД компрессора составляет 70%.
Следует отметить, что перегрев учтен в охлаждающей способности.
Таблица 11
Энергетический КПД нескольких композиций сопоставим со значениями для R404A и R422A. Температура при напуске также ниже, чем для R404A и R507A. Производительность композиций, приведенных в Таблице 11, также схожа с величиной для R404A, R507A и R422A, указывая на то, что данные композиции могут служить в качестве хладагентов для замены R404A, R507A или R422A при охлаждении и кондиционировании воздуха. Те композиции, которые содержат углеводород, могут также улучшить маслорастворимость в обычных лубрикантах на основе минеральных масел и алкилбензолов.
Примеры 4
Данные по эффективности охлаждения
В Таблице 12 представлены рабочие характеристики различных композиций хладагентов по настоящему изобретению в сравнении с HCFC-22, R410A, R407C и R417A. В Таблице 12 сокращение Давл. исп. обозначает давление в испарителе, Давл. конд. обозначает давление в конденсоре, Комп. вых. темп. обозначает температуру на выходе из компрессора, КПД обозначает энергетический КПД, а Произв. обозначает производительность. Данные получены в следующих условиях
КПД компрессора составляет 100%.
Следует отметить, что перегрев учтен в охлаждающей способности.
Таблица 12
Энергетический КПД композиций сопоставим со значениями для R22, R407C, R417A и R410A и при этом поддерживаются низкие температуры при напуске. Производительность композиций, приведенных в Таблице 12, также схожа с величиной для R22, R407C или R417A, указывая на то, что данные композиции могут служить в качестве хладагентов для замены R22, R407C или R417A при охлаждении и кондиционировании воздуха. Те композиции, которые содержат углеводород, могут также улучшить маслорастворимость в обычных лубрикантах на основе минеральных масел и алкилбензолов.
Примеры 5
Данные по эффективности охлаждения
В Таблице 13 представлены рабочие характеристики различных композиций хладагентов по настоящему изобретению в сравнении с HCFC-22 и R410A. В Таблице 13 сокращение Давл. исп. обозначает давление в испарителе, Давл. конд. обозначает давление в конденсоре, Комп. вых. темп. обозначает температуру на выходе из компрессора, КПД обозначает энергетический КПД, а Произв. обозначает производительность. Данные получены в следующих условиях
КПД компрессора составляет 70%.
Следует отметить, что перегрев учтен в охлаждающей способности.
Таблица 13
Энергетический КПД композиций сопоставим со значениями для R22 и R410A и при этом поддерживаются разумные значения температур при напуске. Производительность некоторых композиций, приведенных в Таблице 13, также схожа с величиной для R22, указывая на то, что данные композиции могут служить в качестве хладагентов для замены R22 при охлаждении и кондиционировании воздуха. Кроме того, в Таблице 13 представлены композиции с производительностью, приближающейся или эквивалентной производительности для R410A, указывая на то, что данные композиции могут служить в качестве хладагентов для замены R410A при охлаждении и кондиционировании воздуха.
Пример 6
Воспламеняемость
Легковоспламеняющиеся вещества можно идентифицировать, проводя испытания по методике ASTM (Американское общество по испытанию материалов) Е681-01 с электронным источником зажигания. Подобные испытания проводят для HFC-1234yf, HFC-1225ye и смесей, приведенных в настоящем описании, при давлении 101 кПа (14,7 фунтов на кв. дюйм) температуре 100°С (212°F) и 50%-ной относительной влажности при различных концентрациях на воздухе, с целью определить нижний предел воспламеняемости (LFL) и верхний предел воспламеняемости (UFL). Результаты приведены в Таблице 14.
Результаты показывают, что в то время как HFC-1234yf легко воспламеняется, добавление HFC-1225ye снижает воспламеняемость. Таким образом, предпочтительными являются композиции, включающие от приблизительно 1% масс. до приблизительно 49% масс. HFC-1234yf и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 51% масс. HFC-1225ye. Результаты показывают также, что HFC-1225ye снижает воспламеняемость HFC-32 и приводит к негорючей композиции 65/35% масс. HFC-1225ye/HFC-32.
Настоящее изобретение относится к композиции хладагента или жидкого теплоносителя, которая включает: от приблизительно 1% масс. до приблизительно 99% масс. HFC-1234yf и от приблизительно 99% масс. до приблизительно 1% масс. аммиака. Также изобретение относится к способам получения тепла, холода, замены хладагента с большой величиной GWP с использованием отмеченной композиции, а также способу применения отмеченной композиции в качестве жидкого теплоносителя. 5 н. и 2 з.п. ф-лы, 14 табл.
1. Композиция хладагента или жидкого теплоносителя, которая включает:
от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 99 мас.% HFC-1234yf и от приблизительно 99 мас.% до приблизительно 1 мас.% аммиака.
2. Композиция хладагента или жидкого теплоносителя по п.1, которая включает:
от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 97 мас.% HFC-32, от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 97 мас.% аммиака, от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 97 мас.% CF3I.
3. Композиция хладагента или жидкого теплоносителя по п.2, которая включает:
от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 60 мас.% HFC-32, от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 60 мас.% аммиака, от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 80 мас.% HFC-1234yf и от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 80 мас.% CF3I.
4. Способ получения холода, при этом указанный способ включает испарение указанной композиции по любому из пп.1-3 вблизи объекта, который необходимо охладить, с последующей конденсацией указанной композиции.
5. Способ получения тепла, при этом указанный способ включает конденсирование указанной композиции по любому из пп.1-3 вблизи объекта, который необходимо нагреть, с последующим испарением указанной композиции.
6. Способ замены хладагента с большой величиной GWP в компрессионной холодильной машине, в устройстве для кондиционирования воздуха или в обратной тепловой машине, при этом указанный хладагент с большой величиной GWP выбран из группы, которая включает R134a, R22, R123, R11, R245fa, R114, R236fa, R124, R12, R410A, R407C, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C и R422D, R423A, R507A, R502 и R404A, при этом указанный способ включает заполнение указанной холодильной машины, указанного устройства для кондиционирования воздуха или указанной обратной тепловой машины, которые используют, использовали или которые разработаны для использования указанного хладагента с большой величиной GWP, композицией по любому из пп.1-3.
7. Способ применения композиции по любому из пп.1-3 в качестве композиции жидкого теплоносителя, при этом указанный способ включает транспортирование указанной композиции от источника тепла до радиатора.
| US 2004256594 A1, 23.12.2004 | |||
| WO 2004037913 A2, 06.05.2004 | |||
| WO 2005103190 A1, 03.11.2005 | |||
| WO 2005103192 A1, 03.11.2005 | |||
| Способ выделения ароматическихуглЕВОдОРОдОВ из иХ СМЕСЕй СНЕАРОМАТичЕСКиМи | 1978 |
|
SU802252A1 |
| US 2004127383 A1, 22.02.2005 | |||
| WO 2005103191 A2, 03.11.2005 | |||
| US 6503417 B1, 07.01.2003 | |||
| US 2005233923 A1, 20.10.2005 | |||
| WO 2006094303 A2, 08.09.2006 | |||
| RU 2073058 C1, 10.02.1997. | |||
