專(zhuān)利名稱(chēng)：包含烴的1,1,1,2,2,4,5,5,5－九氟－4－(三氟甲基)－3－戊酮制冷劑組合物及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制冷和空調(diào)系統(tǒng)的組合物，其包含1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮(PEIK)和至少一種烴。此外，本發(fā)明涉及用于使用離心壓縮機(jī)的制冷和空調(diào)系統(tǒng)的組合物，其包含至少一種烴和1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮(PEIK)。本發(fā)明的組合物可以是共沸的或接近共沸的，用于制冷或制熱或用作傳熱流體。
2.相關(guān)技術(shù)的描述制冷行業(yè)在過(guò)去的幾十年致力于尋找用于由于蒙特利爾草案而逐步淘汰的臭氧消耗性氯氟烴(CFC)和氫氯氟烴(HCFC)的替代制冷劑。對(duì)于大多數(shù)制冷劑生產(chǎn)者的解決方案是使氫氟烴(HFC)制冷劑商業(yè)化。新HFC制冷劑(現(xiàn)在最廣泛使用的是HFC-134a)具有零臭氧消耗潛在性，因此不受蒙特利爾草案導(dǎo)致的現(xiàn)行規(guī)章而使其逐步淘汰的影響。
此外，環(huán)境保護(hù)法規(guī)也可能最終使某些HFC制冷劑在全球范圍內(nèi)逐步淘汰?，F(xiàn)在，汽車(chē)工業(yè)面臨關(guān)于機(jī)動(dòng)空調(diào)用的制冷劑的全球變暖潛力的規(guī)章。因此，現(xiàn)在非常需要確定用于汽車(chē)空調(diào)市場(chǎng)的具有降低的全球變暖潛力的新制冷劑。如果該規(guī)章將來(lái)被更廣闊地應(yīng)用，那么將更加迫切地需要可用于制冷和空調(diào)行業(yè)的所有領(lǐng)域的制冷劑。
現(xiàn)在提出的替代HFC-134a的制冷劑包括HFC-152a、純烴如丁烷或丙烷、或“天然”制冷劑如CO2或氨。這些建議替代物中的許多是有毒的、易燃的和/或低能效的。因此人們不斷地尋找新的備選方案。
本發(fā)明的目的是提供與現(xiàn)有的制冷劑相比具有符合低或零臭氧消耗潛在性和降低的全球變暖潛力的要求的獨(dú)特性質(zhì)的新制冷劑組合物和傳熱流體。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及的組合物選自1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，2-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-乙基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正庚烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和甲基環(huán)戊烷；和1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正戊烷。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及尤其適用于使用離心壓縮機(jī)的制冷或空調(diào)系統(tǒng)的上述組合物。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及尤其適用于使用多級(jí)或二級(jí)離心壓縮機(jī)的制冷或空調(diào)系統(tǒng)的上述組合物。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及尤其適用于使用單程/單板離心壓縮機(jī)的制冷或空調(diào)系統(tǒng)的上述組合物。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及共沸的或接近共沸的制冷劑組合物。這些組合物可用于制冷或空調(diào)系統(tǒng)中。該組合物也可用于使用離心壓縮機(jī)的制冷或空調(diào)系統(tǒng)中。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于使用發(fā)明的組合物制冷、制熱和將熱量從熱源傳到受熱器(heat sink)的方法。
具體實(shí)施例方式
申請(qǐng)人特別地引入在本公開(kāi)內(nèi)容中引用的所有參考文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容。此外，當(dāng)一個(gè)量、濃度或其它的值或參數(shù)以范圍、優(yōu)選范圍或列出優(yōu)選的上限值和下限值的形式給出時(shí)，其應(yīng)理解為具體公開(kāi)了所有由任何一對(duì)上限或優(yōu)選值與下限或優(yōu)選值所形成的范圍，無(wú)論這種范圍是否獨(dú)立地公開(kāi)過(guò)。其中，除非另有說(shuō)明，在此列舉數(shù)值范圍時(shí)，該范圍意圖包括該范圍的端值，以及該范圍的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。當(dāng)定義一個(gè)范圍時(shí)，不意圖將本發(fā)明的范圍局限于列舉的具體值。
本發(fā)明的制冷劑組合物包括1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮(PEIK)和至少一種烴。本發(fā)明的制冷劑組合物可以包含烴的混合物或單獨(dú)的烴。
本發(fā)明的烴包括包含氫和碳的化合物。這種烴可以是直鏈、支鏈或環(huán)狀化合物，具有約5到10個(gè)碳原子。優(yōu)選的烴具有5-7個(gè)碳原子。本發(fā)明的代表性的烴列在表1中。
可作為本發(fā)明組合物的組分的代表性化合物列在表1中。
表1

列在表1中的化合物可以商購(gòu)或可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)已知的方法或如下所述制備。1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮(PEIK)也可以從3MTM(St.Paul，Minnesota)商購(gòu)。
本發(fā)明的組合物具有低或零臭氧消耗性和低全球變暖潛力。例如，單獨(dú)的或作為混合物的烴和PEIK的全球變暖潛力比現(xiàn)在使用的許多HFC制冷劑都低。
本發(fā)明的組合物可以通過(guò)任何便利的方法來(lái)結(jié)合希望量的各種組分而制備。優(yōu)選方法是稱(chēng)重希望量的組分，隨后將所述組分在合適的容器中結(jié)合。如果希望，則可以使用攪拌。
本發(fā)明的制冷劑或傳熱組合物包括1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮(PEIK)和選自以下的烴2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；2，3-二甲基戊烷；2-甲基己烷；3-甲基己烷；2-甲基戊烷；3-乙基戊烷；3-甲基戊烷；環(huán)己烷；環(huán)戊烷；正庚烷；甲基環(huán)戊烷；和正戊烷。
本發(fā)明的制冷或傳熱組合物可以是共沸的或接近共沸的組合物。共沸的組合物是指具有高于或低于各組合沸點(diǎn)的液體混合物。共沸的組合物在操作期間不會(huì)在制冷或空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)分餾，分餾可降低系統(tǒng)的效率。另外，共沸的組合物在從制冷或空調(diào)系統(tǒng)滲漏時(shí)不會(huì)發(fā)生分餾。在混合物的一種組分易燃的情況下，在滲漏期間發(fā)生分餾將在系統(tǒng)內(nèi)或者在系統(tǒng)外形成易燃組合物。
接近共沸的組合物是表現(xiàn)得基本上象單種物質(zhì)的兩種或多種物質(zhì)的基本上恒沸點(diǎn)的液體混合物。一個(gè)表征接近共沸的組合物的方式是通過(guò)所述液體的部分蒸發(fā)或蒸餾產(chǎn)生的蒸汽具有與發(fā)生蒸發(fā)或蒸餾的液體基本上相同的組成，即混合物發(fā)生蒸餾/回流而組成不發(fā)生重大變化。表征接近共沸的組合物的另一方式是所述組合物在特定溫度的泡點(diǎn)蒸汽壓和露點(diǎn)蒸汽壓是基本上相同的。在本文中，如果例如通過(guò)蒸發(fā)或煮沸除去50重量％的組合物后，最初組合物和除去50重量％最初組合物后殘余的組合物之間的蒸汽壓差小于約10％，則該組合物是接近共沸的。
本發(fā)明的共沸制冷劑組合物列在表2中。
表2

本發(fā)明接近共沸的制冷劑組合物以及濃度范圍列在表3中。
表3

本發(fā)明組合物可進(jìn)一步包括約0.01-5重量％的穩(wěn)定劑、自由基清除劑或抗氧化劑。這些添加劑包括但是不限于硝基甲烷、位阻酚、羥胺、硫醇、亞磷酸酯或內(nèi)酯?？梢允褂脝为?dú)的添加劑或其組合。
本發(fā)明組合物可進(jìn)一步包括約0.01-5重量％的水清除劑(干燥用化合物)。這種水清除劑可包括原酸酯如原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯或原甲酸三丙酯。
本發(fā)明組合物可進(jìn)一步包括紫外(UV)染料和任選的增溶劑。UV染料是用于檢測(cè)制冷劑組合物的泄漏的有用組分，其通過(guò)使人們?cè)谥评浠蚩照{(diào)設(shè)備之中或附近的泄漏點(diǎn)觀察到制冷劑或傳熱流體組合物中的染料的熒光而進(jìn)行檢測(cè)。人們可在紫外線下觀察染料的熒光。需要增溶劑是因?yàn)檫@種UV染料在一些制冷劑中的溶解度低。
“紫外”染料是指吸收處于電磁波譜的紫外或“近”紫外區(qū)域的光的UV熒光組合物?？梢詸z測(cè)到通過(guò)在紫外燈照明下由UV熒光染料產(chǎn)生的熒光，該紫外燈發(fā)射波長(zhǎng)為10-750納米的輻射。因此，如果包含這種UV熒光染料的制冷劑從制冷或空調(diào)裝置中的已知點(diǎn)泄漏時(shí)，可以在該泄漏點(diǎn)檢測(cè)到熒光。這種UV熒光染料包括但是不限于萘二甲酰亞胺、苝、香豆素、蒽、phenanthracenes、呫噸、噻噸、苯并夾氧雜蒽、熒光素和其衍生物或組合。
本發(fā)明的增溶劑包括選自以下的至少一種化合物烴、烴醚、聚氧烷二醇醚、酰胺、腈、酮、氯代烴、酯、內(nèi)酯、芳基醚、氟代醚和1，1，1-三氟烷烴。
本發(fā)明的烴增溶劑包括包含線型、支鏈或環(huán)狀的烷烴或烯烴的烴，其包含5個(gè)或更少碳原子，僅包含氫而沒(méi)有其它官能團(tuán)。代表性的烴增溶劑包括丙烷、丙烯、環(huán)丙烷、正丁烷、異丁烷和正戊烷。應(yīng)注意，如果制冷劑是烴，則增溶劑可不必是相同的烴。而且應(yīng)注意，包含烴的制冷劑組合物可以不需要增溶劑，因?yàn)樵撝评鋭┛赡芸扇苡赨V熒光物質(zhì)。
本發(fā)明的烴醚增溶劑包括僅包含碳、氫和氧的醚，如二甲醚(DME)。
本發(fā)明的聚氧烷二醇醚增溶劑由式R1[(OR2)xOR3]y表示，x是1-3的整數(shù)；y是1-4的整數(shù)；R1選自氫和具有1-6個(gè)碳原子和y個(gè)鍵合位置的脂族烴基；R2選自2-4個(gè)碳原子的脂族亞烴基；R3選自氫和具有1-6個(gè)碳原子的脂族和脂環(huán)烴基；R1和R3的至少之一是所述烴基；并且其中所述聚氧烷二醇醚的分子量為約100-300原子質(zhì)量單位。由R1[(OR2)xOR3]y表示的本發(fā)明的聚氧烷二醇醚增溶劑中x優(yōu)選是1-2；y優(yōu)選是1；R1和R3優(yōu)選獨(dú)立地選自氫和具有1-4個(gè)碳原子的脂族烴基；R2優(yōu)選選自具有2或3個(gè)碳原子，最優(yōu)選3個(gè)碳原子的脂族亞烴基；該聚氧烷二醇醚的分子量?jī)?yōu)選是約100-250原子質(zhì)量單位，最優(yōu)選是約125-250原子質(zhì)量單位。具有1-6個(gè)碳原子的R1和R3烴基團(tuán)可以是線型、支鏈或環(huán)狀的。代表性的R1和R3烴基包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、異戊基、新戊基、叔戊基、環(huán)戊基和環(huán)己基。其中在本發(fā)明的聚氧烷二醇醚增溶劑上的自由羥基可能與某些壓縮制冷設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料(例如Mylar)不相容的情況下，R1和R3優(yōu)選是具有1-4個(gè)碳原子，最優(yōu)選1個(gè)碳原子的脂族烴基。具有2-4個(gè)碳原子的脂族亞烴基R2形成氧化烯重復(fù)基團(tuán)-(OR2)x-，其包括環(huán)氧乙烷基團(tuán)、環(huán)氧丙烷基團(tuán)和環(huán)氧丁烷基團(tuán)。在一個(gè)聚氧烷二醇醚增溶劑分子中的包括R2的氧化烯基團(tuán)可以相同，或一個(gè)分子可包括不同的R2氧化烯基團(tuán)。本發(fā)明的聚氧烷二醇醚增溶劑優(yōu)選包括至少一個(gè)環(huán)氧丙烷基團(tuán)。在R1是具有1-6個(gè)碳原子和y個(gè)鍵合位置的脂族或脂環(huán)烴基的情況下，該基團(tuán)可以是線型、支鏈或環(huán)狀的。具有2個(gè)鍵合位置的代表性R1脂族烴基團(tuán)包括，例如亞乙基、亞丙基、亞丁基、亞戊基、亞己基、亞環(huán)戊基和亞環(huán)己基。具有3或4個(gè)鍵合位置的代表性R1脂族烴基包括通過(guò)除去其羥基而衍生自多元醇的殘基，所述多元醇如三羥甲基丙烷、甘油、季戊四醇、1，2，3-三羥基環(huán)己烷和1，3，5-三羥基環(huán)己烷。
代表性的聚氧化烯二醇醚增溶劑包括但不限于CH3OCH2CH(CH3)O(H或CH3)(丙二醇甲基(或二甲基)醚)，CH3O[CH2CH(CH3)O]2(H或CH3)(二丙二醇甲基(或二甲基)醚)，CH3O[CH2CH(CH3)O]3(H或CH3)(三丙二醇甲基(或二甲基)醚)，C2H5OCH2CH(CH3)O(H或C2H5)(丙二醇乙基(或二乙基)醚)，C2H5O[CH2CH(CH3)O]2(H或C2H5)(二丙二醇乙基(或二乙基)醚)，C2H5O[CH2CH(CH3)O]3(H或C2H5)(三丙二醇乙基(或二乙基)醚)，C3H7OCH2CH(CH3)O(H或C3H7)(丙二醇正丙基(或二正丙基)醚)，C3H7O[CH2CH(CH3)O]2(H或C3H7)(二丙二醇正丙基(或者二正丙基)醚，C3H7O[CH2CH(CH3)O]3(H或C3H7)(三丙二醇正丙基(或二正丙基)醚，C4H9OCH2CH(CH3)OH(丙二醇正丁基醚)，C4H9O[CH2CH(CH3)O]2(H或C4H9)(二丙二醇正丁基(或二正丁基)醚，C4H9O[CH2CH(CH3)O]3(H或C4H9)(三丙二醇正丁基(或二正丁基)醚，(CH3)3COCH2CH(CH3)OH(丙二醇叔丁基醚)，(CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]2(H或者(CH3)3)(二丙二醇叔丁基(或二叔丁基)醚)，(CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]3(H或(CH3)3)(三丙二醇叔丁基(或二叔丁基)醚)，C5H11OCH2CH(CH3)OH(丙二醇正戊基醚)，C4H9OCH2CH(C2H5)OH(丁二醇正丁基醚)，C4H9O[CH2CH(C2H5)O]2H(二丁二醇正丁基醚)，三羥甲基丙烷三正丁基醚(C2H5C(CH2O(CH2)3CH3)3)和三羥甲基丙烷二正丁基醚(C2H5C(CH2OC(CH2)3CH3)2CH2OH)。
本發(fā)明的酰胺增溶劑包括由式R1CONR2R3和環(huán)狀-[R4CON(R5)-]代表的那些，其中R1、R2、R3和R5獨(dú)立地選自具有1-12個(gè)碳原子的脂族或者環(huán)脂族烴基團(tuán)；R4選自具有3-12個(gè)碳原子的脂族亞烴基基團(tuán)；和其中所述酰胺具有約100至約300原子質(zhì)量單位的分子量。所述酰胺的分子量?jī)?yōu)選為約160至約250原子質(zhì)量單位。R1、R2、R3和R5可以任選地含有經(jīng)取代的烴基團(tuán)，也就是說(shuō)，含有選自鹵素(例如氟、氯)和烷氧基(例如甲氧基)的非烴取代基的基團(tuán)。R1、R2、R3和R5可以任選地含有雜原子取代的烴基，即在原本由碳原子組成的基團(tuán)鏈中含有氮(aza)、氧(oxa)或者硫(thia)原子。通常，在R1-3中對(duì)于每10個(gè)碳原子所存在的非烴取代基和雜原子將不超過(guò)3，優(yōu)選不超過(guò)1，并且任何這樣的非烴取代基和雜原子的存在必須在應(yīng)用上述的分子量限制下進(jìn)行考慮。優(yōu)選的酰胺增溶劑由碳、氫、氮和氧構(gòu)成。代表性的R1、R2、R3和R5脂族和環(huán)脂族烴基基團(tuán)包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、異戊基、新戊基、叔戊基、環(huán)戊基、環(huán)己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和它們的結(jié)構(gòu)異構(gòu)體。酰胺增溶劑的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案是其中在上述式環(huán)狀-[R4CON(R5)-]中R4可以用亞烴基基團(tuán)(CR6R7)n代表的那些，即式環(huán)狀-[(CR6R7)nCON(R5)-]，其中上述的分子量值仍適用；n是3-5的整數(shù)；R5是含有1-12個(gè)碳原子的飽和烴基團(tuán)；R6和R7(對(duì)于每個(gè)n)獨(dú)立地選自上面提供的定義R1-3的限定。在由式環(huán)狀-[(CR6R7)nCON(R5)-]代表的內(nèi)酯中，所有R6和R7優(yōu)選為氫，或者在n個(gè)亞甲基單元中含有一個(gè)飽和的烴基團(tuán)，R5是含有3-12個(gè)碳原子的飽和烴基團(tuán)。例如，1-(飽和烴基團(tuán))-5-甲基吡咯烷-2-酮。
代表性的酰胺增溶劑包括但不限于1-辛基吡咯烷-2-酮，1-癸基吡咯烷-2-酮，1-辛基-5-甲基吡咯烷-2-酮，1-丁基己內(nèi)酯，1-環(huán)己基吡咯烷-2-酮，1-丁基-5-甲基哌啶-2-酮，1-戊基-5-甲基哌啶-2-酮，1-己基己內(nèi)酰胺，1-己基-5-甲基吡咯烷-2-酮，5-甲基-1-戊基哌啶-2-酮，1，3-二甲基哌啶-2-酮，1-甲基己內(nèi)酰胺，1-丁基-吡咯烷-2-酮，1，5-二甲基哌啶-2-酮，1-癸基-5-甲基吡咯烷-2-酮，1-十二烷基吡咯烷-2-酮，N，N-二丁基甲酰胺和N，N-二異丙基乙酰胺。
本發(fā)明的酮增溶劑包括由式R1COR2代表的酮，其中R1和R2獨(dú)立地選自具有1-12個(gè)碳原子的脂族、環(huán)脂族和芳族烴基，和其中所述酮具有約70至約300原子質(zhì)量單位的分子量。在所述酮中R1和R2優(yōu)選獨(dú)立地選自具有1-9個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族烴基團(tuán)。所述酮的分子量?jī)?yōu)選為約100至200原子質(zhì)量單位。R1和R2一起連接形成亞烴基基團(tuán)和形成五元、六元或者七元環(huán)的環(huán)狀酮，例如環(huán)戊酮、環(huán)己酮和環(huán)庚酮。R1和R2可以任選地包括經(jīng)取代的烴基團(tuán)，即含有選自鹵素(例如氟、氯)和烷氧基(例如甲氧基)的非烴取代基的基團(tuán)。R1和R2可以任選地包括雜原子取代的烴基，即在原本由碳原子組成的基團(tuán)鏈中含有氮(aza)、氧(keto，oxa)或者硫(thia)原子。通常，在R1和R2中對(duì)于每10個(gè)碳原子所存在的非烴取代基和雜原子將不超過(guò)3，優(yōu)選不超過(guò)1，并且任何這樣的非烴取代基和雜原子的存在必須在應(yīng)用上述的分子量限制下進(jìn)行考慮。在通式R1COR2中代表性的R1和R2脂族、環(huán)脂族和芳族烴基基團(tuán)包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、異戊基、新戊基、叔戊基、環(huán)戊基、環(huán)己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和它們的結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，以及苯基、芐基、枯烯基、基、甲苯基、二甲苯基和苯乙基。
代表性的酮增溶劑包括但不限于2-丁酮、2-戊酮、苯乙酮、丙基苯基酮、戊基苯基酮、環(huán)己酮、環(huán)庚酮、2-庚酮、3-庚酮、5-甲基-2-己酮、2-辛酮、3-辛酮、二異丁基酮、4-乙基環(huán)己酮、2-壬酮、5-壬酮、2-癸酮、4-癸酮、2-萘烷酮、2-十三烷酮、二己基酮和二環(huán)己基酮。
本發(fā)明的腈增溶劑包括由式R1CN代表的腈，其中R1選自含有5-12個(gè)碳原子的脂族、環(huán)脂族或者芳族烴基團(tuán)，且其中所述腈具有約90至約200原子質(zhì)量單位的分子量。在所述腈增溶劑中R1優(yōu)選選自具有8-10個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族烴基團(tuán)。所述腈增溶劑的分子量?jī)?yōu)選為約120至約140原子質(zhì)量單位。R1可以任選地包括經(jīng)取代的烴基團(tuán)，即含有選自鹵素(例如氟、氯)和烷氧基(例如甲氧基)的非烴取代基的基團(tuán)。R1可以任選地包括雜原子取代的烴基，即在原本由碳原子組成的基團(tuán)鏈中含有氮(aza)、氧(keto，oxa)或者硫(thia)原子。通常，在R1中對(duì)于每10個(gè)碳原子存在的非烴取代基和雜原子將不超過(guò)3，優(yōu)選不超過(guò)1，并且任何這樣的非烴取代基和雜原子的存在必須在應(yīng)用上述的分子量限制下進(jìn)行考慮。在通式R1CN中代表性的R1脂族、環(huán)脂族和芳族烴基團(tuán)包括戊基、異戊基、新戊基、叔戊基、環(huán)戊基、環(huán)己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和它們的結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，以及苯基、芐基、枯烯基、基、甲苯基、二甲苯基和苯乙基。代表性的腈增溶劑包括但不限于1-氰基戊烷、2，2-二甲基-4-氰基戊烷、1-氰基己烷、1-氰基庚烷、1-氰基辛烷、2-氰基辛烷、1-氰基壬烷、1-氰基癸烷、2-氰基癸烷、1-氰基十一烷和1-氰基十二烷。
本發(fā)明的氯代烴增溶劑包括由式RClx代表的氯代烴，其中x是選自1或2的整數(shù)；R為選自具有1-12個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族烴基團(tuán)；且其中所述氯代烴具有約100至約200原子質(zhì)量單位的分子量。所述氯代烴增溶劑的分子量?jī)?yōu)選為約120至150原子質(zhì)量單位。在通式RClx中代表性的R脂族和環(huán)脂族烴基團(tuán)包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、異戊基、新戊基、叔戊基、環(huán)戊基、環(huán)己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和它們的結(jié)構(gòu)異構(gòu)體。
代表性的氯代烴增溶劑包括但不限于3-(氯甲基)-戊烷、3-氯-3-甲基戊烷、1-氯己烷、1，6-二氯己烷、1-氯庚烷、1-氯辛烷、1-氯壬烷、1-氯癸烷和1，1，1-三氯癸烷。
本發(fā)明的酯增溶劑包括由通式R1CO2R2代表的酯，其中R1和R2獨(dú)立地選自線型和環(huán)狀、飽和和不飽和的烷基和芳基基團(tuán)。優(yōu)選的酯基本上由元素C、H和O構(gòu)成，具有約80至約550原子質(zhì)量單位的分子量。
代表性的酯包括但不限于(CH3)2CHCH2OOC(CH2)2-4OCOCH2CH(CH3)2(二異丁基二元酯)，己酸乙酯、庚酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸正丙酯、苯甲酸乙酯、鄰苯二甲酸二正丙酯、苯甲酸乙氧基乙酯、碳酸二丙酯、“Exxate 700”(市售的乙酸C7烷基酯)，“Exxate 800”(市售的乙酸C8烷基酯)，鄰苯二甲酸二丁酯，和乙酸叔丁酯。
本發(fā)明的內(nèi)酯增溶劑包括由結(jié)構(gòu)[A]，[B]和[C]代表的內(nèi)酯 這些內(nèi)酯在六元環(huán)(A)或者優(yōu)選的五元環(huán)(B)中含有官能團(tuán)-CO2-，其中對(duì)于結(jié)構(gòu)[A]和[B]，R1-R8獨(dú)立地選自氫或者線型、支化、環(huán)狀、二環(huán)狀、飽和和不飽和的烴基團(tuán)。每個(gè)R1-R8可以與另一個(gè)R1-R8相連接形成環(huán)。如在結(jié)構(gòu)[C]中，內(nèi)酯可以具有環(huán)外的亞烷基基團(tuán)，其中R1-R6獨(dú)立地選自氫或者線型、支化、環(huán)狀、二環(huán)狀、飽和和不飽和的烴基團(tuán)。每一個(gè)R1-R6可以與另一個(gè)R1-R6相連接形成環(huán)。該內(nèi)酯增溶劑具有約80至約300原子質(zhì)量單位、優(yōu)選約80至約200原子質(zhì)量單位的分子量。
代表性的內(nèi)酯增溶劑包括但不限于列于表4中的化合物。
表4

內(nèi)酯增溶劑通常在40℃下具有低于約7厘沲的運(yùn)動(dòng)粘度。例如同樣在40℃下，γ-十一內(nèi)酯具有5.4厘沲而順式-(3-己基-5-甲基)-二氫呋喃-2-酮具有4.5厘沲的運(yùn)動(dòng)粘度。內(nèi)酯增溶劑可以商購(gòu)獲得或者通過(guò)在2004年8月3日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)10/910495(發(fā)明人為P.J.Fagan和C.J.Brandenburg)中所述的方法制備，該文獻(xiàn)在此引入作為參考。
本發(fā)明的芳基醚增溶劑進(jìn)一步包括由式R1OR2代表的芳基醚，其中，R1選自具有6-12個(gè)碳原子的芳基烴基團(tuán)；R2選自具有1-4個(gè)碳原子的脂族烴基團(tuán)；且其中所述芳基醚具有約100至約150原子質(zhì)量單位的分子量。在通式R1OR2中的代表性R1芳基基團(tuán)包括苯基、聯(lián)苯基、枯烯基、基、甲苯基、二甲苯基、萘基和吡啶基。在通式R1OR2申的代表性R2脂族烴基團(tuán)包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基和叔丁基。代表性的芳族醚增溶劑包括但不限于甲基苯基醚(苯甲醚)、1，3-二甲氧基苯、乙基苯基醚和丁基苯基醚。
本發(fā)明的氟代醚增溶劑包括由通式R1OCF2CF2H代表的那些，其中R1是選自具有約5至約15個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族烴基團(tuán)，優(yōu)選為伯、線型、飽和的烷基基團(tuán)。代表性的氟代醚增溶劑包括但不限于C8H17OCF2CF2H和C6H13OCF2CF2H。應(yīng)當(dāng)注意到，如果制冷劑是氟代醚，那么增溶劑可以不是同一氟代醚。
氟代醚增溶劑可進(jìn)一步包括衍生自氟代烯烴和多元醇的醚。氟代烯烴可以是CF2＝CXY類(lèi)型的，其中X是氫、氯或氟，Y是氯、氟CF3或ORf，其中Rf是CF3、C2F5或C3F7。代表性的氟代烯烴是四氟乙烯、氯三氟乙烯、六氟丙烯和全氟甲基乙烯基醚。多元醇可以是HOCH2CRR′(CH2)z(CHOH)xCH2(CH2OH)y類(lèi)型的，其中R和R′是氫、CH3或C2H5，x是0-4的整數(shù)，y是0-3的整數(shù)，z是0或1。代表性的多元醇是三羥甲基丙烷、季戊四醇、丁二醇和乙二醇。
本發(fā)明的1，1，1-三氟烷烴增溶劑包括由通式CF3R1代表的1，1，1-三氟烷烴，其中R1是選自具有約5個(gè)至約15個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族的烴基團(tuán)，優(yōu)選為伯、線型、飽和烷基。代表性的1，1，1-三氟烷烴增溶劑包括但不限于1，1，1-三氟己烷和1，1，1-三氟十二烷。
本發(fā)明的增溶劑可以以單一化合物存在，或者可以以多于一種增溶劑的混合物存在。增溶劑的混合物可以含有來(lái)自同類(lèi)化合物的兩種增溶劑，如兩種內(nèi)酯、或來(lái)自?xún)煞N不同類(lèi)型的兩種增溶劑，例如內(nèi)酯和聚氧化烯二醇醚。
在含有制冷劑和UV熒光染料的本發(fā)明組合物中，UV染料占組合物的約0.001-1.0重量％，優(yōu)選約0.005-0.5重量％，最優(yōu)選0.01-0.25重量％。
在制冷劑中這些UV熒光染料的溶解性可能較差。因此，將這些染料引入制冷或者空調(diào)設(shè)備的方法可能難于使用、耗錢(qián)和耗時(shí)。美國(guó)專(zhuān)利No.RE36951公開(kāi)了一種方法，其使用可以加入制冷或者空調(diào)設(shè)備的部件中的染料粉末、染料的實(shí)心球粒或者漿體。因?yàn)橹评鋭┖蜐?rùn)滑劑在整個(gè)設(shè)備中循環(huán)，所以染料在整個(gè)設(shè)備中溶解或者分散并被傳輸。在文獻(xiàn)中記載了將染料引入到制冷或空調(diào)設(shè)備中的許多其他方法。
理想地，UV熒光染料可以溶于制冷劑本身，從而不需要引入制冷或空調(diào)設(shè)備的任何特殊方法。本發(fā)明涉及包含UV熒光染料的組合物，其可以引入系統(tǒng)進(jìn)入制冷劑中。本發(fā)明的組合物將允許含有染料的制冷劑甚至在低溫下存儲(chǔ)和運(yùn)輸，同時(shí)將染料保持在溶液中。
在包括制冷劑、UV熒光染料和增溶劑的本發(fā)明組合物中，制冷劑中的增溶劑占合并的組合物的約1-50重量％、優(yōu)選約2-25重量％、和最優(yōu)選約5-15重量％。在本發(fā)明的組合物中，制冷劑中的UV熒光染料以約0.001-1.0重量％，優(yōu)選0.005-0.5重量％，和最優(yōu)選0.01-0.25重量％的濃度存在。
任選地，通常使用的制冷系統(tǒng)添加劑可以按需要添加到本發(fā)明的組合物中，以增強(qiáng)性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性。這些添加劑是制冷領(lǐng)域已知的，包括但不限于抗磨劑、特壓潤(rùn)滑劑、腐蝕和氧化抑制劑，金屬表面鈍化劑、自由基清除劑和泡沫控制劑。通常，這些添加劑以相對(duì)于整個(gè)組合物的少量存在于本發(fā)明的組合物中。對(duì)于所用的每種添加劑而言，典型的濃度為低于約0.1重量％至高達(dá)約3重量％。這些添加劑基于各系統(tǒng)的要求進(jìn)行選擇。這些添加劑包括EP(超壓)潤(rùn)滑添加劑的磷酸三芳基酯族的成員，例如丁基化的磷酸三苯酯(BTPP)，或者其他烷基化的磷酸三芳基酯，例如來(lái)自Akzo Chemicals的Syn-O-Ad8478，磷酸三甲酚酯(tricresyl phosphate)和相關(guān)化合物。另外，金屬二烷基二硫代磷酸鹽(例如二烷基二硫代磷酸鋅(或者ZDDP)，Lubrizol1375和該化學(xué)品族的其他成員可以用于本發(fā)明的組合物中。其他抗磨添加劑包括天然產(chǎn)品油和不對(duì)稱(chēng)的多羥基潤(rùn)滑添加劑，例如Synergol TMS(International Lubricants)。類(lèi)似的，可以使用穩(wěn)定劑例如抗氧化劑，自由基清除劑和水清除劑。在該目錄中的化合物可包括但不限于丁基化的羥基甲苯(BHT)和環(huán)氧化物。
增溶劑(例如酮)可能具有討厭的氣味，這可以通過(guò)添加氣味掩蔽劑或者香料得以掩蓋。氣味掩蔽劑或者香料的典型實(shí)例可以包括冬青、新鮮檸檬、櫻桃、肉桂、薄荷、花卉或者桔皮，均可以商購(gòu)，以及d-烯和蒎烯。這些氣味掩蔽劑可以約0.001重量％至高達(dá)約15重量％的濃度使用，基于氣味掩蔽劑和增溶劑的組合重量計(jì)。
本發(fā)明還涉及在制冷或空調(diào)設(shè)備中使用另外包括紫外熒光染料和任選的增溶劑的制冷劑或傳熱流體的方法。本方法包括將制冷劑或傳熱流體組合物引入到制冷或空調(diào)設(shè)備中。這可以通過(guò)將UV熒光染料在增溶劑存在的條件下溶解在制冷劑或者傳熱流體組合物中并將該組合物引入到設(shè)備中而進(jìn)行。備選地，這可以通過(guò)合并增溶劑和UV熒光染料，并將所述結(jié)合物引入到含有制冷劑和/或傳熱流體的制冷或者空調(diào)設(shè)備中而進(jìn)行。所得組合物可用于制冷或者空調(diào)設(shè)備中。
本發(fā)明還涉及使用包括紫外熒光染料的制冷劑或者傳熱流體組合物來(lái)檢測(cè)泄漏的方法。在組合物中染料的存在允許檢測(cè)制冷或空調(diào)設(shè)備中的制冷劑泄漏。泄漏檢測(cè)有助于處理、解決或者防止設(shè)備或體系的無(wú)效操作或裝置故障。泄漏檢測(cè)也有助于人們?nèi)菁{在設(shè)備操作中使用的化學(xué)品。
所述方法包括向制冷和空調(diào)設(shè)備提供包括制冷劑、紫外熒光染料(如本文所述)和任選的增溶劑(如本文所述)的組合物，并采用合適的工具來(lái)檢測(cè)含有UV熒光染料的制冷劑。用于檢測(cè)染料的合適工具包括但不限于紫外燈，常常稱(chēng)為“黑光”或者“藍(lán)光”。這些紫外燈可以從為此目的特殊設(shè)計(jì)的多種來(lái)源商購(gòu)。一旦含有紫外熒光染料的組合物被引入到制冷或空調(diào)設(shè)備中并被允許在整個(gè)系統(tǒng)中循環(huán)，那么就可以通過(guò)用所述紫外燈在設(shè)備上照射并觀察在任何泄漏點(diǎn)附近染料的熒光從而發(fā)現(xiàn)泄漏。
本發(fā)明還涉及使用本發(fā)明的組合物以產(chǎn)生制冷或者制熱的方法，其中該方法包括通過(guò)在待冷卻的物體周?chē)舭l(fā)所述組合物從而產(chǎn)生制冷，然后冷凝所述組合物，或者通過(guò)在待加熱的物體周?chē)淠鼋M合物從而產(chǎn)生制熱，然后蒸發(fā)所述組合物。
機(jī)械制冷主要是其中冷卻介質(zhì)(例如制冷劑)沿著循環(huán)運(yùn)動(dòng)使得其可回收再使用的熱力學(xué)用途。通常使用的循環(huán)包括蒸汽壓縮、吸附、蒸汽噴射或蒸汽噴射泵和空氣。
蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹裝置。蒸汽壓縮循環(huán)在多個(gè)步驟中再使用制冷劑，在一個(gè)步驟中產(chǎn)生制冷效果而在一個(gè)不同步驟中產(chǎn)生制熱效果。該循環(huán)可以簡(jiǎn)單描述如下。液體制冷劑通過(guò)膨脹裝置進(jìn)入蒸發(fā)器，該液體制冷劑在低溫下在蒸發(fā)器中沸騰形成氣體并產(chǎn)生制冷。低壓氣體進(jìn)入壓縮機(jī)，在此氣體經(jīng)壓縮以增加其壓力和溫度。較高壓力(經(jīng)壓縮)的氣態(tài)制冷劑然后進(jìn)入冷凝器，在冷凝器中制冷劑冷凝并將其熱量耗散到環(huán)境中。制冷劑回到膨脹裝置，通過(guò)該膨脹裝置液體從冷凝器中的較高壓力水平膨脹到在蒸發(fā)器中的低壓水平，由此重復(fù)該循環(huán)。
在制冷用途中可以使用各種類(lèi)型的壓縮機(jī)。取決于壓縮流體的機(jī)械方式，壓縮機(jī)通?？煞诸?lèi)為往復(fù)、旋轉(zhuǎn)、噴射、離心、渦管、螺旋或者軸向流，或者取決于機(jī)械元件如何對(duì)待壓縮的流體進(jìn)行作用，分類(lèi)為正位移式(例如往復(fù)、渦管或螺旋)或者動(dòng)態(tài)式(例如離心或者噴射)。
正位移式或者動(dòng)態(tài)式壓縮機(jī)均可以用于本發(fā)明方法中。對(duì)于本發(fā)明的制冷劑組合物，離心類(lèi)型的壓縮機(jī)是優(yōu)選的器件。
離心壓縮機(jī)使用旋轉(zhuǎn)元件以徑向加速制冷劑，通常包括裝在機(jī)殼內(nèi)的葉輪和擴(kuò)散器。離心壓縮機(jī)通常在葉輪入口或者在循環(huán)葉輪的中心入口獲取流體，并使其徑向向外加速。在葉輪中產(chǎn)生一定的靜態(tài)壓力上升，但是大多數(shù)壓力上升產(chǎn)生在其中速度轉(zhuǎn)化為靜態(tài)壓力的機(jī)殼的擴(kuò)散器部分。每一個(gè)葉輪-擴(kuò)散器組就是一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)。離心壓縮機(jī)由1-12或者更多的級(jí)形成，這取決于所需的最終壓力和待處理的制冷劑的體積。
壓縮機(jī)的壓力比或者壓縮比是絕對(duì)流出壓力對(duì)絕對(duì)入口壓力的比率。通過(guò)離心壓縮機(jī)傳遞的壓力實(shí)際上在相對(duì)較寬的容量范圍內(nèi)保持恒定。
正位移壓縮機(jī)將蒸汽抽吸到腔室中，并降低腔室的體積以壓縮蒸汽。在被壓縮后，通過(guò)進(jìn)一步降低腔室體積到零或者接近零而將蒸汽從腔室中排出。正位移壓縮機(jī)可以產(chǎn)生這樣的壓力，該壓力僅受限于體積效率和部件承受壓力的強(qiáng)度。
與正位移壓縮機(jī)不同，離心壓縮機(jī)完全取決于高速葉輪的離心力來(lái)壓縮通過(guò)葉輪的蒸汽。這里沒(méi)有正位移，而是所謂的動(dòng)態(tài)壓縮。
離心壓縮機(jī)所能產(chǎn)生的壓力取決于葉輪的端速。端速是在其尖端處測(cè)得的葉輪速度并涉及葉輪直徑及其每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。離心壓縮機(jī)的容量由通過(guò)葉輪的通道尺寸來(lái)決定。這使得壓縮機(jī)的尺寸更取決于所需壓力而不是容量。
由于離心壓縮機(jī)的高速操作，其基本上是高容量、低壓力的機(jī)器。離心壓縮機(jī)用低壓制冷劑(例如三氯氟甲烷(CFC-11)或者1，2，2-三氯三氟乙烷(CFC-113))工作得最好。
大型離心壓縮機(jī)通常在3000-7000轉(zhuǎn)/分(rpm)下操作。小型的渦輪離心壓縮機(jī)設(shè)計(jì)用于約40000至約70000(rpm)的高速，并具有小的葉輪尺寸，通常小于0.15米。
多級(jí)葉輪可以用于離心壓縮機(jī)以改進(jìn)壓縮機(jī)效率，由此在使用時(shí)要求較少電力。對(duì)于兩級(jí)系統(tǒng)，在操作中，第一級(jí)葉輪的卸料進(jìn)入第二葉輪的吸入入口。兩個(gè)葉輪可以通過(guò)使用單軸桿(或者軸)操作。每一級(jí)可以產(chǎn)生約4∶1的壓縮比；即絕對(duì)排出壓力可以是絕對(duì)吸入壓力的四倍。在用于汽車(chē)用途的情況下，兩級(jí)離心壓縮機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例描述在US5065990中，在此引入作為參考。
本發(fā)明組合物適用于使用離心壓縮機(jī)的制冷或空調(diào)系統(tǒng)，其包含以下的至少一種1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，2-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基己烷；
1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-乙基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正庚烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和甲基環(huán)戊烷；和1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正戊烷。
這些上述組合物也適用于多級(jí)離心壓縮機(jī)中，優(yōu)選用于兩級(jí)離心壓縮機(jī)設(shè)備。
本發(fā)明的組合物可以用于靜態(tài)的空調(diào)、熱泵或者移動(dòng)式空調(diào)和制冷系統(tǒng)。靜態(tài)空調(diào)和熱泵應(yīng)用包括窗式、無(wú)管的、有導(dǎo)管的、經(jīng)包裝的終端機(jī)、冷卻器和商業(yè)的包括經(jīng)包裝的屋頂機(jī)。制冷應(yīng)用包括家用的或家庭的制冷器和冷凍機(jī)，制冰機(jī)、整套的冷卻器和冷凍機(jī)，冷庫(kù)和冷藏庫(kù)和移動(dòng)式制冷系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明的組合物可用于使用鰭管式換熱器、微通道換熱器和垂直或水平的單程的管或者板式換熱器的空調(diào)、制熱和制冷系統(tǒng)。
常規(guī)的微通道換熱器對(duì)于本發(fā)明的低壓制冷劑組合物而言可能不是理想的。低操作壓力和密度導(dǎo)致所有組分的高流速和高摩擦損失。在這些情況下，可以改變蒸發(fā)器設(shè)計(jì)?？梢圆皇褂脦讉€(gè)串聯(lián)連接的微通道板(相對(duì)于制冷劑通道)，而使用單板/單程換熱器結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于本發(fā)明的低壓制冷劑優(yōu)選的換熱器是單板/單程換熱器。
除了兩級(jí)離心壓縮機(jī)設(shè)備外，本發(fā)明的下列組合物適用于采用單板/單程換熱器的制冷或空調(diào)裝置1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，2-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-乙基戊烷；
1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正庚烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和甲基環(huán)戊烷；和1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正戊烷。
本發(fā)明的組合物特別適用于小型葉輪離心壓縮機(jī)，其可用于汽車(chē)和窗式空調(diào)或者熱泵以及其他應(yīng)用中。這些高效微型離心壓縮機(jī)可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此可以獨(dú)立于引擎速度運(yùn)行。恒定的壓縮機(jī)速度允許系統(tǒng)在所有的引擎速度下提供相對(duì)恒定的制冷能力。相對(duì)于傳統(tǒng)的R-134a汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)，這提供了特別在高引擎速度下改善效率的可能性。當(dāng)考慮到在高驅(qū)動(dòng)速度下的傳統(tǒng)系統(tǒng)的循環(huán)操作，這些低壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)變得甚至更大。
本發(fā)明的一些低壓制冷劑流體可適用作為現(xiàn)有離心裝置中的CFC-113的臨時(shí)(drop in)替代品。
本發(fā)明涉及產(chǎn)生制冷的方法，包括在待冷卻的物體周?chē)舭l(fā)本發(fā)明的組合物，隨后冷凝所述組合物。
本發(fā)明還涉及產(chǎn)生制熱的方法，包括在待加熱的物體周?chē)淠景l(fā)明的組合物，隨后蒸發(fā)所述組合物。
本發(fā)明還涉及從熱源向受熱器傳熱的方法，其中本發(fā)明的組合物用作傳熱流體。所述傳熱方法包括從熱源向受熱器輸送本發(fā)明的組合物。
傳熱流體用于通過(guò)輻射、傳導(dǎo)或?qū)α鲝囊粋€(gè)空間、位置、對(duì)象或物體向另一不同空間、位置、對(duì)象或物體傳輸、移動(dòng)或者取出熱量。傳熱流體可以通過(guò)從遠(yuǎn)程的制冷(或者制熱)系統(tǒng)中提供冷量(或熱量)的傳輸方式來(lái)作為第二冷卻劑。在一些系統(tǒng)中，傳熱流體可以在整個(gè)傳輸過(guò)程保持恒定的狀態(tài)(即沒(méi)有蒸發(fā)或冷凝)。備選的，蒸發(fā)冷卻過(guò)程也可以使用傳熱流體。
熱源可被定義為任何希望從中傳遞、移動(dòng)或者取出熱量的任何空間、位置、對(duì)象或物體。熱源的實(shí)例可以是要求制冷或冷卻的空間(開(kāi)放或封閉的)，例如安裝在超市、要求空調(diào)的建筑空間或者要求空調(diào)的車(chē)輛的座艙中的制冷機(jī)或冷凍機(jī)。受熱器可以定義為可以吸收熱量的任何空間、位置、對(duì)象或物體。蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)是這種受熱器的一個(gè)實(shí)例。
實(shí)施例實(shí)施例1蒸汽泄漏的損害容器在特定溫度下添加初始組合物，并測(cè)定組合物的初始蒸汽壓。在保持溫度恒定的情況下，使得該組合物從容器中泄漏，直到移出了50重量％的初始組合物，在該時(shí)刻測(cè)定容器中剩下的組合物的蒸汽壓。結(jié)果總結(jié)于下表5中。
表5




結(jié)果顯示，對(duì)于本發(fā)明的組合物，在初始組合物和在50重量％的組合物被移出后剩下的組合物的蒸汽壓之間相差小于約10％。這表明本發(fā)明的組合物是共沸或者接近共沸的。當(dāng)存在共沸組合物時(shí)，數(shù)據(jù)顯示本發(fā)明的組合物具有高于各純組分的蒸汽壓的初始蒸汽壓。
實(shí)施例2產(chǎn)生壓力的端速端速可以通過(guò)對(duì)使用離心壓縮機(jī)的制冷器件產(chǎn)生一些基本關(guān)系來(lái)估算。葉輪理想地賦予氣體的扭矩被定義為T(mén)＝m*(v2*r2-v1*r1) 方程1其中T＝扭矩，N*mm＝質(zhì)量流速，kg/sv2＝制冷劑離開(kāi)葉輪的切向速度(端速)，m/sr2＝葉輪出口的半徑，mv1＝制冷劑進(jìn)入葉輪的切向速度，m/sr1＝葉輪入口的半徑，m假定制冷劑以基本上徑向方向進(jìn)入葉輪，速度的切向分量v1＝0，因此T＝m*v2*r2方程2在軸桿上需要的功率是扭矩和轉(zhuǎn)速的乘積
P＝T*w方程3其中，P＝功率，Ww＝轉(zhuǎn)速，rez/s因此，P＝T*w＝m*v2*r2*w 方程4在低的制冷劑流速下，葉輪的端速和制冷劑的切向速度近乎相等；因此r2*w＝v2方程5和P＝m*v2*v2方程6理想功率的另一表達(dá)式是質(zhì)量流速和壓縮機(jī)的等熵功的乘積，P＝m*Hi*(1000J/kJ)方程7其中Hi＝從在蒸發(fā)條件下的飽和蒸汽到飽和冷凝條件下的制冷劑的焓的差，kJ/kg。
合并兩個(gè)表達(dá)式方程6和7得到v2*v2＝1000*Hi方程8盡管方程8基于一些基本假設(shè)，但其提供了葉輪端速的良好的估算值，并提供了比較制冷劑端速的重要方式。
下表3顯示了1，2，2-三氯三氟乙烷(CFC-113)和本發(fā)明的組合物的經(jīng)計(jì)算的理論端速。假定進(jìn)行該比較的條件為蒸發(fā)器溫度40.0(4.4℃)冷凝器溫度110.0(43.3℃)
液體過(guò)冷溫度10.0(5.5℃)返回氣體溫度75.0(23.8℃)壓縮機(jī)效率70％這些是小型渦輪離心壓縮機(jī)運(yùn)行的典型條件。
表3

實(shí)施例顯示本發(fā)明的化合物具有在CFC-113的端速的大約+/-15％范圍內(nèi)的端速，其將可以有效地替代CFC-113而壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)改變最小。
實(shí)施例3性能數(shù)據(jù)表4顯示了與CFC-113相比各種制冷劑的性能。這些數(shù)據(jù)基于下列條件蒸發(fā)器溫度40.0(4.4℃)冷凝器溫度110.0(43.3℃)過(guò)冷溫度10.0(5.5℃)返回氣體溫度75.0(23.8℃)壓縮機(jī)效率70％
表4

數(shù)據(jù)顯示，本發(fā)明的組合物具有類(lèi)似于CFC-113的蒸發(fā)器壓力和冷凝器壓力。一些組合物還具有比CFC-113更高的容量或能量效率(COP)。
權(quán)利要求
1.選自以下的組合物1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，2-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-乙基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正庚烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和甲基環(huán)戊烷；和1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正戊烷。
2.適用于使用(i)離心壓縮機(jī)或(ii)多級(jí)離心壓縮機(jī)或(iii)單板/單程熱交換器的制冷劑或傳熱流體組合物，所述組合物選自1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，2-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基丁烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2，3-二甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和2-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-乙基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3-甲基戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)己烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和環(huán)戊烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正庚烷；1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和甲基環(huán)戊烷；和1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和正戊烷。
3.共沸或接近共沸的組合物，其包含約52-89重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約48-11重量％的2，2-二甲基丁烷；約60-92重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約40-8重量％的2，3-二甲基丁烷；約71-99重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約29-1重量％的2，3-二甲基戊烷；約70-99重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約30-1重量％的2-甲基己烷；約71-99重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約29-1重量％的3-甲基己烷；約60-93重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約40-7重量％的2-甲基戊烷；約72-99重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約28-1重量％的3-乙基戊烷；約62-95重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約38-5重量％的3-甲基戊烷；約68-99重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約32-1重量％的環(huán)己烷；約51-92重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約49-8重量％的環(huán)戊烷；約73-99重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約27-1重量％的正庚烷；約65-99重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約35-1重量％的甲基環(huán)戊烷；和約42-84重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和約58-16重量％的正戊烷。
4.選自以下共沸組合物75.0重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和25.0重量％的2，2-二甲基丁烷，在約34.1℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；81.4重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和18.6重量％的2，3-二甲基丁烷，在約37.2℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；93.8重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和6.2重量％的2，3-二甲基戊烷，在約46.7℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；93.2重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和6.8重量％的2-甲基己烷，在約46.4℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；93.8重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和6.2重量％的3-甲基己烷，在約46.7℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；82.4重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和17.6重量％的2-甲基戊烷，在約39.5℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；96.2重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3.8重量％的3-乙基戊烷，在約48.2℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；84.2重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和15.8重量％的3-甲基戊烷，在約40.7℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；92.4重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和7.6重量％的環(huán)己烷，在約46.5℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；75.7重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和24.3重量％的環(huán)戊烷，在約36.8℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；96.4重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和3.6重量％的正庚烷，在約48.0℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；88.9重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和11.1重量％的甲基環(huán)戊烷，在約44.7℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓；和64.3重量％的1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮和35.7重量％的正戊烷，在約26.6℃的溫度下具有約14.7psia(101kPa)的蒸氣壓。
5.一種產(chǎn)生制冷的方法，該方法包括在待冷卻的物體周?chē)舭l(fā)權(quán)利要求2、3或4的組合物，然后冷凝所述組合物。
6.一種產(chǎn)生制熱的方法，該方法包括在待加熱的物體周?chē)淠龣?quán)利要求2、3或4的組合物，然后蒸發(fā)所述組合物。
7.一種傳熱的方法，所述方法包括從熱源向受熱器輸送權(quán)利要求2、3或4的組合物。
8.權(quán)利要求2的組合物，還包括至少一種選自下列的紫外熒光染料萘二甲酰亞胺、苝、香豆素、蒽、phenanthracenes、呫噸、噻噸、苯并夾氧雜蒽、熒光素、所述染料的衍生物或它們的組合。
9.權(quán)利要求3或4的組合物，還包括至少一種選自下列的紫外熒光染料萘二甲酰亞胺、苝、香豆素、蒽、phenanthracenes、呫噸、噻噸、苯并夾氧雜蒽、熒光素、所述染料的衍生物或它們的組合。
10.權(quán)利要求8的組合物，還包括至少一種選自下列的增溶劑烴、二甲醚、聚氧烷二醇醚、酰胺、酮、腈、氯代烴、酯、內(nèi)酯、芳基醚、氟代醚、和1，1，1-三氟烷烴；且制冷劑和增溶劑不是同一化合物。
11.權(quán)利要求10的組合物，其中所述增溶劑選自下列a)由式R1[(OR2)xOR3]y表示的聚氧烷二醇醚，其中x是1-3的整數(shù)，y是1-4的整數(shù)；R1選自氫和具有1-6個(gè)碳原子和y個(gè)鍵合位點(diǎn)的脂族烴基團(tuán)，R2選自具有2-4個(gè)碳原子的脂族亞烴基；R3選自氫和具有1-6個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族烴基團(tuán)；R1和R3的至少一個(gè)選自所述烴基團(tuán)；且其中所述聚氧烷二醇醚具有約100到約300原子質(zhì)量單位的分子量；b)由式R1CONR2R3和環(huán)狀-[R4CON(R5)-]代表的酰胺，其中R1、R2、R3和R5獨(dú)立地選自具有1-12個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族烴基團(tuán)，以及至多一個(gè)具有6-12個(gè)碳原子的芳族基團(tuán)；R4選自具有3-12個(gè)碳原子的脂族亞烴基基團(tuán)；和其中所述酰胺具有約100至約300原子質(zhì)量單位的分子量；c)由式R1COR2代表的酮，其中R1和R2獨(dú)立地選自具有1-12個(gè)碳原子的脂族、環(huán)脂族和芳族烴基，和其中所述酮具有約70至約300原子質(zhì)量單位的分子量；d)式R1CN代表的腈，其中R1選自含有5-12個(gè)碳原子的脂族、環(huán)脂族或者芳族烴基團(tuán)，且其中所述腈具有約90至約200原子質(zhì)量單位的分子量；e)由式RClx代表的氯代烴，其中x是選自1或2的整數(shù)；R為選自具有1-12個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族烴基團(tuán)；且其中所述氯代烴具有約100至約200原子質(zhì)量單位的分子量；f)由式R1OR3代表的芳基醚，其中，R1選自具有6-12個(gè)碳原子的芳基烴基團(tuán)；R3選自具有1-4個(gè)碳原子的脂族烴基團(tuán)；且其中所述芳基醚具有約100至約150原子質(zhì)量單位的分子量；g)由通式CF3R1代表的1，1，1-三氟烷烴，其中R1是選自具有約5個(gè)至約15個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族的烴基團(tuán)；i)由通式R1OCF2CF2H代表的氟代醚，其中R1是選自具有約5至約15個(gè)碳原子的脂族和環(huán)脂族烴基團(tuán)；或者所述氟代醚衍生自氟代烯烴和多元醇，其中氟代烯烴是CF3＝CXY類(lèi)型的，其中X是氫、氯或氟，Y是氯、氟、CF3或ORf，其中Rf是CF3、C2F5或C3F7；所述多元醇是HOCH2CRR′(CH2)z(CHOH)xCH2(CH2OH)y類(lèi)型的，其中R和R′是氫、CH3或C3H5，x是0-4的整數(shù)，y是0-3的整數(shù)，2是0或1；和j)由結(jié)構(gòu)[B]，[C]和[D]代表的內(nèi)酯 其中R1-R8獨(dú)立地選自氫或者線型、支化、環(huán)狀、二環(huán)狀、飽和和不飽和的烴基團(tuán)；且分子量為約100至約300原子質(zhì)量單位；和k)由通式R1CO2R2代表的酯，其中R1和R2獨(dú)立地選自線型和環(huán)狀、飽和和不飽和的烷基和芳基基團(tuán)；和其中所述酯具有約80至約550原子質(zhì)量單位的分子量。
12.用于產(chǎn)生制冷或進(jìn)行空調(diào)的方法，所述方法包括如下將權(quán)利要求10的組合物引入壓縮制冷或空調(diào)裝置中(i)通過(guò)在增溶劑存在下將紫外熒光染料溶解在制冷劑組合物或傳熱流體中，并將該結(jié)合物引入所述壓縮制冷或空調(diào)裝置，或(ii)通過(guò)結(jié)合增溶劑和UV熒光染料，并將所述結(jié)合物引入包含制冷劑和/或傳熱流體的所述壓縮制冷或空調(diào)裝置。
13.用于在制冷或空調(diào)裝置中或其附近檢測(cè)泄漏的方法，所述方法包括向所述裝置中提供權(quán)利要求8或10的組合物，和提供用于在泄漏點(diǎn)或在所述裝置附近檢測(cè)所述組合物的適合設(shè)備。
14.一種產(chǎn)生制冷的方法，該方法包括在待冷卻物體的周?chē)舭l(fā)權(quán)利要求10的組合物，然后冷凝所述組合物。
15.一種產(chǎn)生制熱的方法，該方法包括通過(guò)在待加熱物體的周?chē)淠龣?quán)利要求10的組合物，然后蒸發(fā)所述組合物。
16.權(quán)利要求2或10的組合物，其還包括穩(wěn)定劑、水清除劑或者氣味掩蔽劑。
17.權(quán)利要求16的組合物，其中所述穩(wěn)定劑選自硝基甲烷、位阻酚、羥胺、硫醇、亞磷酸酯和內(nèi)酯。
18.權(quán)利要求16的組合物，其中所述水清除劑是原酸酯。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了包含1，1，1，2，2，4，5，5，5－九氟－4－(三氟甲基)－3－戊酮和至少一種烴的制冷劑和傳熱流體組合物。這些組合物可用于使用離心壓縮機(jī)的制冷和空調(diào)系統(tǒng)中。本發(fā)明還公開(kāi)了包含1，1，1，2，2，4，5，5，5－九氟－4－(三氟甲基)－3－戊酮和至少一種烴的共沸或靠近共沸的制冷劑和傳熱流體組合物。
文檔編號(hào)C09K5/00GK1957055SQ200580016476
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者B·H·米諾爾, T·J·萊克 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司