一種碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑，所述碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的母體結(jié)構(gòu)為1,8?萘酰亞胺類，氮原子上連接有鹵代烷烴類基團(tuán)(R1)，萘環(huán)上連接有巰基或烴硫基(R2)，使用所述碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑前先溶解到冷凍機(jī)油中，隨冷凍機(jī)油共同添加到制冷設(shè)備中。所述碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的添加量占冷凍機(jī)油總質(zhì)量的5％～20％。
【專利說明】
一種碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用單組分添加劑，尤其是一種碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳?xì)渲评鋭┦侵赣傻吞兼溚闊N組成的單一化合物或多組分混合物，最常見的碳?xì)?制冷劑為丙烷、異丁烷、正丁烷或其混合物。碳?xì)渲评鋭┎粨p害臭氧層，無溫室效應(yīng)，具有天 然環(huán)保、高效節(jié)能、制冷優(yōu)質(zhì)、省錢省量、油混率高、適用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，是最具應(yīng)用前景的制 冷劑。然而，碳?xì)渲评鋭╅L久以來廣受非議，難以推廣應(yīng)用的主要原因，在于其無色無味，泄 露后不易察覺，且本身燃點(diǎn)相對較低，在空氣中積聚達(dá)到濃度下限后會與空氣形成具有爆 炸性的混合氣體。
[0003] 目前，提高碳?xì)渲评鋭┦褂冒踩缘氖侄沃饕腥缦聨追N：
[0004] (1)在體系中添加警示氣味劑，使人們很容易覺察到制冷劑的泄露，起到警告或報 警物作用。例如采用硫化氫、乙硫醇、烷基硫醚、丙烯酸酯等作為警示氣味，提高了警示效 果。但硫化氫穩(wěn)定性差，腐蝕管路;乙硫醇、烷基硫醚、丙烯酸酯等毒性大，易分解失效。而采 用噻吩衍生物和吡啶作為警示氣體，具有較好的警示效果和良好的安定性及體系相容性， 但添加的警示劑用途單一，只是提醒使用者注意，對提高制冷劑的檢漏效率及本質(zhì)安全性 沒有任何影響。
[0005] (2)在體系中添加爆炸抑制劑，降低爆炸幾率?，F(xiàn)有技術(shù)中采用了大量二氧化碳制 冷劑為惰性填充劑，抑制爆炸反應(yīng)發(fā)生。由于高含量的兩組分的密度、揮發(fā)性差異大，縮短 了壓縮機(jī)的使用壽命;也有采用含氟鹵代烷制冷劑作為抑爆劑，但用量大，成本高。另外，采 用烷基鉛和五羰基鐵作為抑爆劑，抑爆效果明顯，但體系混合均勻性差，且泄漏時無法快速 找到滲漏位置。
[0006] (3)在體系中添加示蹤劑，提高檢漏效率?，F(xiàn)有技術(shù)中一般以氫氟烴、氟代醚、烴 醇、烴胺、氮氧化物、氨等化合物作為示蹤劑，這些物質(zhì)本身無色無味或嗅覺閾極低，需借助 化學(xué)/電活性陣列檢測器、超聲波檢測器等專用設(shè)備進(jìn)行檢測，無法直觀察覺。熒光檢漏技 術(shù)已用于發(fā)現(xiàn)查找汽車空調(diào)系統(tǒng)的泄漏。然而，受限于熒光劑分子設(shè)計(jì)水平，現(xiàn)有熒光劑只 有在紫外燈照射下才能發(fā)出熒光，而在制冷劑泄漏環(huán)境下打開紫外燈本身就具有一定的安 全隱患。故該技術(shù)僅適合R22、R134a等無燃燒爆炸特性的含氟制冷劑體系。與碳?xì)渲评鋭┢?配的焚光劑尚未見報導(dǎo)。
[0007] 由此可見，不論是添加警示劑、抑爆劑、還是示蹤劑，均是從某一方面部分解決問 題。多組分復(fù)配雖有可能達(dá)到較好的綜合效果，但組分間相容性差、添加量過大等問題限制 了其應(yīng)用。更重要的是，現(xiàn)有添加劑都是直接與制冷劑混合。由于絕大多數(shù)添加劑均是液態(tài) 或固態(tài)(C02、NH3除外），采與氣態(tài)碳?xì)渲评鋭┗旌?出售-充裝的方式不可避免地會出現(xiàn)由 于密度差異而引起的各批次產(chǎn)品性能迥異的缺陷。
[0008] 故，需要提出一種新的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種具有示警、檢漏、抑爆功能的碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加 劑。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明可采用如下技術(shù)方案：
[0011] -種碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑，使用所述碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑前先溶解 到冷凍機(jī)油中，隨冷凍機(jī)油共同添加到制冷設(shè)備中；碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的添加量 占冷凍機(jī)油總質(zhì)量的5%~20%，碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的母體結(jié)構(gòu)為1，8_萘酰亞胺 類，氮原子上連接有鹵代烷烴類基團(tuán)(R1)，萘環(huán)上連接有巰基或烴硫基(R2)，所述的母體結(jié) 構(gòu)式為：
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑具有良好的油溶性，可隨著 冷凍機(jī)油共同進(jìn)入制冷系統(tǒng);氣味閾值極低，隨制冷劑泄露后具有示警功能;分子內(nèi)含有熒 光發(fā)色基團(tuán)，自然光下即可發(fā)出明亮的黃綠光，可精確顯示滲漏位置，提高檢漏效率;抑爆 基團(tuán)可有效抑制碳?xì)渲评鋭┑谋ㄚ厔?，提高制冷劑的本質(zhì)安全性。適用于空調(diào)器、電冰箱 和冷柜等各種制冷設(shè)備。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明是一種碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑。
[0016] 使用所述碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑前先溶解到冷凍機(jī)油中，隨冷凍機(jī)油共同添 加到制冷設(shè)備中；碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的添加量占冷凍機(jī)油總質(zhì)量的5%~20%，碳 氫制冷劑用單組分添加劑的母體結(jié)構(gòu)為1，8_萘酰亞胺類，氮原子上連接有鹵代烷烴類基團(tuán) (R1)，萘環(huán)上連接有巰基或烴硫基(R2)，所述的母體結(jié)構(gòu)式為：
[0018] 所述鹵代烷烴類基團(tuán)（R1)屬于碳原子數(shù)低于4的低碳鏈鹵代烷烴。所述鹵代烷烴 類基團(tuán)（R1)的化學(xué)分子式為-〇卩21、-(：冊〇卩3、-〇卩2〇卩3、-(：!12〇卩2〇卩3、-(：冊〇卩2〇卩3、-CF2CF2CF3、-CH(CF3)2、-CHFCF2CHF2或-CHFCF3CH2F。
[0019] 所述巰基或烴硫基(R2)位于萘環(huán)的5號位或6號位，所述烴硫基(R2)屬于碳原子數(shù) 低于4的低碳鏈烴硫基。所述烴硫基(R2)的化學(xué)分子式為-SCH3、-SCH2CH3或-SCH2CH2CH3。
[0020] 將少量油溶性添加劑溶解于冷凍機(jī)油中，并共同進(jìn)入制冷系統(tǒng)。在制冷設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn) 過程中，與碳?xì)渲评鋭┗旌铣删?，不影響制冷體系的正常運(yùn)行。體系泄漏時，由于添加劑 具有明顯的異味，可以起到警示的作用;該添加劑吸收波長峰值為320~475nm，故可從自然 光獲取產(chǎn)生熒光所需的能量;發(fā)射波長為450~650nm，可發(fā)出人類最為敏感的黃綠色熒光， 便于觀察。故如有泄露，肉眼可直接觀測到滲漏位置；同時，在危險環(huán)境下（如電火花、明火 等），添加劑會分解產(chǎn)生大量的阻化劑自由基(CF2，NH2)，通過與碳?xì)渲评鋭┊a(chǎn)生的活化基 團(tuán)(CH3，OH，HC0等)發(fā)生碰撞，清除爆炸反應(yīng)所需的活化自由基，從而達(dá)到抑爆的作用。
[0021] 本發(fā)明提出的一種碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑，所述碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑 具有示警、檢漏及抑爆功能。在具體實(shí)施中，碳?xì)渲评鋭┻x取丙烷為代表，根據(jù)市場上常見 制冷劑與冷凍機(jī)油的質(zhì)量比確定匹配的冷凍機(jī)油的質(zhì)量(按100%計(jì)），再確定本發(fā)明中單 組分碳?xì)渲评鋭┯锰砑觿┑募尤肓?。其中：單組分碳?xì)渲评鋭┯锰砑觿樽灾?，純度?99 %。添加劑的加入量(按冷凍機(jī)油的總質(zhì)量計(jì))為5 %~20 %。丙烷為市售化工原料，有效 組分純度彡99.6%，含水量<0.002% ;冷凍機(jī)油為市售產(chǎn)品，含水量<0.05%。
[0022] 選取某可正常運(yùn)行的空調(diào)作為實(shí)施對象?？照{(diào)管外接一個流量可控的調(diào)節(jié)閥，供 模擬制冷劑泄漏用。將空調(diào)內(nèi)的原制冷劑及冷凍油除盡，根據(jù)空調(diào)的功率加注相應(yīng)量的丙 烷，按照丙烷與冷凍機(jī)油質(zhì)量比2:1，將不同碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑含量的冷凍機(jī)油從 空調(diào)低壓口注入系統(tǒng)，碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的添加量占冷凍機(jī)油總質(zhì)量的5%~ 20 %。加注后通電運(yùn)行20min，使各組分混合均勾。
[0023] 本發(fā)明的碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的示警評價方法為:在無風(fēng)、無明火的半封 閉區(qū)間，打開空調(diào)管外接的調(diào)節(jié)閥，氣體流量固定為lOOml/mindmin后由5名站在離調(diào)節(jié)閥 5m處的獨(dú)立試驗(yàn)者對含碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的制冷劑在嗅覺方面進(jìn)行示警強(qiáng)度評 價。碳?xì)渲评鋭┏善返臍馕稄?qiáng)度即可評價添加劑的示警能力，分別設(shè)為1級(非常微弱）、2級 (微弱）、3級(一般）、4級(較強(qiáng)烈）、5級(強(qiáng)烈）。
[0024] 本發(fā)明的碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑的檢漏評價方法為:在無風(fēng)、無明火、無強(qiáng)光 的半封閉區(qū)間，打開空調(diào)管外接的調(diào)節(jié)閥，氣體流量固定為10 0 m 1 /m i η。2 m i η后由5名站在離 調(diào)節(jié)閥lm處的獨(dú)立試驗(yàn)者觀測調(diào)節(jié)閥出口是否有熒光產(chǎn)生。熒光的強(qiáng)度評價即可判定添加 劑的檢漏能力，分別設(shè)為1級(非常微弱）、2級(微弱）、3級(一般）、4級(較強(qiáng)烈）、5級(強(qiáng)烈）。
[0025] 本申請單組分碳?xì)渲评鋭┯锰砑觿┑囊直u價方法為:通過調(diào)節(jié)閥將碳?xì)渲评鋭?放出，并與空氣按1:5(質(zhì)量比)混合均勻，灌入預(yù)先抽真空的不銹鋼防爆鋼球中至體系壓力 為0.1 MPa。其中，爆炸室尺寸為Φ Xh = 300mm X 300mm，容積約為20L;放電擊針為針一針結(jié) 構(gòu)，材料為黃銅，曲率半徑為0.5~1mm，放電間隙為2mm，放電回路阻值為Ο Ω，點(diǎn)火電壓為 8kV。爆炸罐壁上安有壓力傳感器，傳感器與記錄儀相連。測量電火花點(diǎn)火30min后鋼球內(nèi)的 壓力。測得的壓力值(絕對壓力）可以確定鋼球內(nèi)氣體的爆炸情況，從而衡量添加劑的抑爆 效果。
[0026]實(shí)施例1:本發(fā)明的單組分碳?xì)渲评鋭┯锰砑觿?-甲硫基-2-二氟碘甲基-1H-苯 并異喹啉-1，3 (2H)-二酮，分子結(jié)構(gòu)式為：
[0028] 其在冷凍機(jī)油中的添加量(按冷凍機(jī)油的總質(zhì)量計(jì))為5%。測得通過本發(fā)明添加 劑制備的成品制冷劑泄漏后的示警強(qiáng)度評價為2級(微弱），檢漏能力評價為3級（一般），點(diǎn) 火后壓力值為〇. 9MPa(制冷劑部分爆炸）。
[0029]實(shí)施例2:本發(fā)明的單組分碳?xì)渲评鋭┯锰砑觿?-巰基-2-五氟乙基-1H-苯并異 喹啉-1，3( 2H)-二酮，分子結(jié)構(gòu)式為：
[0031] 其在冷凍機(jī)油中的添加量(按冷凍機(jī)油的總質(zhì)量計(jì))為20%。測得通過本發(fā)明添加 劑制備的成品制冷劑泄漏后的示警強(qiáng)度評價為5級(強(qiáng)烈），檢漏能力評價為5級（強(qiáng)烈），點(diǎn) 火后壓力值為〇. lMPa(制冷劑沒有發(fā)生爆炸）。
[0032]實(shí)施例3:本發(fā)明的單組分碳?xì)渲评鋭┯锰砑觿?-丙硫基-2-(2,2,3,3,3-五氟 丙烷)-1Η-苯并異喹啉-1，3(2H)_二酮，分子結(jié)構(gòu)式為：
[0034] 其在冷凍機(jī)油中的添加量(按冷凍機(jī)油的總質(zhì)量計(jì))為10%。測得通過本發(fā)明添加 劑制備的成品制冷劑泄漏后的示警強(qiáng)度評價為3級(一般），檢漏能力評價為4級(較強(qiáng)烈）， 點(diǎn)火后壓力值為0.3MPa(制冷劑少部分發(fā)生爆炸）。
[0035]實(shí)施例4:本發(fā)明的單組分碳?xì)渲评鋭┯锰砑觿?-乙硫基-2-(1，2，2，3-三氟丙 基)-1H苯并異喹啉-1，3(2H)_二酮，分子結(jié)構(gòu)式為：
[0037] 其在冷凍機(jī)油中的添加量(按冷凍機(jī)油的總質(zhì)量計(jì))為15%。測得通過本發(fā)明添加 劑制備的成品制冷劑泄漏后的示警強(qiáng)度評價為4級(較強(qiáng)烈），檢漏能力評價為5級（強(qiáng)烈）， 點(diǎn)火后壓力值為0. lMPa(制冷劑沒有發(fā)生爆炸）。
[0038] 本發(fā)明提供的具有示警、檢漏、抑爆功能的碳?xì)渲评鋭┯脝谓M分添加劑，與現(xiàn)有技 術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，添加劑溶解于冷凍機(jī)油中進(jìn)入制冷系統(tǒng)，而非與碳?xì)渲评鋭?預(yù)混后再充裝，避免了組分由于密度差異而引起的各批次產(chǎn)品性能迥異的缺陷;第二，單組 分集"示警、檢漏、抑爆"功能與一身，避免了各種單功能添加劑間相容性差、以及添加量過 大等問題;第三，氣味特殊，明顯區(qū)別周圍環(huán)境中常見物質(zhì)的氣味(如煤氣、下水道、食物腐 爛的味道），嗅覺分辨性高，即使泄漏在空氣中被稀釋100倍時仍可明顯察覺，預(yù)防泄漏的警 示作用顯著;第四，無需專業(yè)儀器，肉眼即可觀察到人類最為敏感的黃綠色熒光，便于觀察； 第五，抑爆性能好，利用化學(xué)抑爆原理，在準(zhǔn)爆轟情況下對化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行直接干預(yù)，具有用 量少、效果好的特點(diǎn);第六，存儲穩(wěn)定性高。本發(fā)明的添加劑在l〇〇°C的恒溫條件下、經(jīng)過360 天的加速老化試驗(yàn)，其體系組分不發(fā)生明顯變化，仍具有顯著的功能特性，能夠滿足長期循 環(huán)使用的要求;第七，抗腐蝕性好。本發(fā)明的添加劑與（銅質(zhì)、鐵質(zhì)或鋁質(zhì)材料)管道均具有 良好的相容性，不發(fā)生腐蝕性，以利于在制冷設(shè)備長期使用。
[0039] 本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng) 指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若 干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成 部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳氨制冷劑用單組分添加劑，其特征在于，所述碳氨制冷劑用單組分添加劑的 母體結(jié)構(gòu)為1,8-糞酷亞胺類，氮原子上連接有面代燒控類基團(tuán)（R1)，糞環(huán)上連接有琉基或 控硫基(R2)，所述的母體結(jié)構(gòu)式為：使用所述碳氨制冷劑用單組分添加劑前先溶解到冷凍機(jī)油中，隨冷凍機(jī)油共同添加到 制冷設(shè)備中。所述碳氨制冷劑用單組分添加劑的添加量占冷凍機(jī)油總質(zhì)量的5%~20%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳氨制冷劑用單組分添加劑，其特征在于，所述面代燒控類基 團(tuán)(R1)屬于碳原子數(shù)低于4的低碳鏈面代燒控。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的碳氨制冷劑用單組分添加劑，其特征在于，所述面代燒控 類基團(tuán)（31)的化學(xué)分子式為-〔。21、-畑?！病?、-〔。2〔。3、-畑2〔。2〔。3、-(：冊〔。2〔。3、- CF2CF2CF3、-CH(CF3)2、-CHFCF2CHF2或-CHFCF3CH2F。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳氨制冷劑用單組分添加劑，其特征在于，所述琉基或控硫基 (R2)位于糞環(huán)的5號位或6號位。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的碳氨制冷劑用單組分添加劑，其特征在于，所述控硫基 (R2)屬于碳原子數(shù)低于4的低碳鏈控硫基。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的碳氨制冷劑用單組分添加劑，其特征在于，所述控硫基 (R2)的化學(xué)分子式為-SC冊、-SC肥C冊或-SC肥C肥C冊。
【文檔編號】G01N33/00GK105969313SQ201610328131
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】江安峰
【申請人】南京蘇佰能能源科技有限公司