ES2968793T3 - Compuestos y composiciones de monoclorotrifluoropropeno y métodos que los utilizan - Google Patents

Compuestos y composiciones de monoclorotrifluoropropeno y métodos que los utilizan Download PDF

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Abstract

Diversos usos de monoclorotrifluoropropenos, en combinación con uno o más componentes, incluidos otros fluoroalquenos e hidrocarburos; hidrofluorocarbonos (HFC), éteres, alcoholes, aldehídos, cetonas, formiato de metilo, ácido fórmico, agua, trans-1,2-dicloroetileno, dióxido de carbono y combinaciones de dos o más de estos, en una variedad de aplicaciones, incluido el soplado. agentes, son revelados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Compuestos y composiciones de monoclorotrifluoropropeno y métodos que los utilizan
Campo de la invención
Esta invención se refiere a composiciones de monoclorotrifluoropropeno con utilidad en numerosas aplicaciones, incluyendo particularmente sistemas de transferencia de calor, tales como sistemas de refrigeración, agentes expansores, composiciones espumables, espumas y artículos hechos con o a partir de espumas, disolventes, aerosoles, propelentes y composiciones de limpieza.
Antecedentes de la invención
Los fluidos a base de fluorocarbono han encontrado un amplio uso en muchas aplicaciones comerciales e industriales, incluso como fluido de trabajo en sistemas tales como aire acondicionado, bomba de calor y sistemas de refrigeración, como propelentes de aerosoles, como agentes expansores, como medios de transferencia de calor y como dieléctricos gaseosos. Debido a ciertos presuntos problemas ambientales, incluidos el potencial de calentamiento global relativamente alto, asociado con el uso de algunas de las composiciones que se han usado hasta ahora en esas aplicaciones, se ha vuelto cada vez más deseable emplear fluidos que tengan un potencial de agotamiento del ozono bajo o incluso nulo, como los hidrofluorocarbonos (''HFCs''). Por tanto, es deseable el uso de fluidos que no contengan clorofluorocarbonos ("CFCs") o hidroclorofluorocarbonos (''HCFCs''). Además, algunos fluidos de HFC pueden tener potenciales de calentamiento global relativamente altos asociados con ellos, y es deseable usar un hidrofluorocarbono u otros fluidos fluorados que tengan potenciales de calentamiento global lo más bajos posibles mientras se mantiene el rendimiento deseado de las propiedades de uso. Además, en determinadas circunstancias es deseable el uso de fluidos de un solo componente o mezclas similares a azeótropos, que no se fraccionan sustancialmente durante la ebullición y la evaporación.
Ciertos fluorocarbonos han sido un componente preferido en muchos fluidos de intercambio de calor, tales como los refrigerantes, durante muchos años en muchas aplicaciones. Por ejemplo, fluoroalcanos, como el clorofluorometano y los derivados del clorofluoroetano, se han utilizado ampliamente como refrigerantes en aplicaciones que incluyen aire acondicionado y bombas de calor debido a su combinación única de propiedades químicas y físicas. Muchos de los refrigerantes comúnmente utilizados en los sistemas de compresión de vapor son fluidos de un solo componente o mezclas azeotrópicas.
Como se ha sugerido anteriormente, en los últimos años ha aumentado la preocupación por los posibles daños a la atmósfera y el clima de la tierra, y se ha identificado que ciertos compuestos a base de cloro son particularmente problemáticos a este respecto. El uso de composiciones que contienen cloro (tales como clorofluorocarbonos (CFCs), hidroclorofluorocarbonos (HCFs) y similares) como fluido de trabajo en sistemas de transferencia de calor, como en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, se ha vuelto desfavorable debido a las propiedades agotadoras del ozono asociadas con muchos de esos compuestos. Por lo tanto, existe una necesidad creciente de nuevos compuestos y composiciones de fluorocarbono e hidrofluorocarbono que sean una alternativa atractiva para las composiciones utilizadas hasta ahora en esas y otras aplicaciones. Por ejemplo, se ha vuelto deseable modernizar los sistemas que contienen cloro, tales como los sistemas de agentes expansores o sistemas de refrigeración, reemplazando los compuestos que contienen cloro por compuestos que no contienen cloro y que no agotan la capa de ozono, como los hidrofluorocarbonos (HFCs). La industria en general, y los segmentos de la industria de transferencia de calor y agentes expansores en particular, buscan continuamente nuevas mezclas basadas en fluorocarbonos que ofrezcan alternativas a los CFCs y HCFCs y se consideren sustitutos ambientalmente más seguros. Sin embargo, en muchos casos se considera importante que cualquier posible sustituto también posea las propiedades presentes en muchos de los materiales más utilizados, tales como excelentes propiedades de transferencia de calor, estabilidad química adecuada y toxicidad baja o nula, sin inflamabilidad y/o compatibilidad con lubricantes, entre otras, y otras características deseables de una espuma cuando se usa como agente expansor.
Los solicitantes han llegado a apreciar que la compatibilidad de un lubricante es de particular importancia en muchas de las aplicaciones. Más particularmente, es muy deseable que los fluidos de refrigeración sean compatibles con el lubricante utilizado en la unidad compresora, utilizada en la mayoría de los sistemas de refrigeración. Desafortunadamente, muchos fluidos de refrigeración que no contienen cloro, incluidos los HFCs, son relativamente insolubles y/o inmiscibles en los tipos de lubricantes utilizados tradicionalmente con CFCs y HFCs, incluidos, por ejemplo, aceites minerales, alquilbencenos o poli(alfa-olefinas). Para que una combinación de fluido de refrigeración/lubricante funcione con un nivel deseable de eficiencia dentro de un sistema de refrigeración por compresión, aire acondicionado y/o bomba de calor, el lubricante debe ser suficientemente soluble en el líquido de refrigeración en un amplio rango de temperaturas de funcionamiento. Esa solubilidad reduce la viscosidad del lubricante y le permite fluir más fácilmente por todo el sistema. En ausencia de esa solubilidad, los lubricantes tienden a alojarse en los serpentines del evaporador del sistema de refrigeración, aire acondicionado o bomba de calor, así como en otras partes del sistema, y así se reduce la eficiencia del sistema.
Con respecto a la eficiencia en el uso, es importante señalar que una pérdida en el rendimiento termodinámico del refrigerante o en la eficiencia energética puede tener impactos ambientales secundarios a través del aumento del uso de combustibles fósiles que surge de una mayor demanda de energía eléctrica.
Además, generalmente se considera deseable que los sustitutos de los agentes expansores y refrigerantes de CFC sean eficaces sin cambios importantes en el diseño de sistemas convencionales, tales como la tecnología de compresión de vapor y los sistemas generadores de espuma.
Se conocen desde hace mucho tiempo métodos y composiciones para fabricar materiales espumados convencionales, tales como, por ejemplo, materiales termoplásticos y materiales termoestables. Esos métodos y composiciones normalmente utilizan agentes expansores químicos y/o físicos para formar la estructura espumada en una matriz polimérica. Esos agentes expansores incluyen, por ejemplo, compuestos azoicos, diversos compuestos orgánicos volátiles (COVs) y clorofluorocarbonos (CFCs). Los agentes expansores químicos suelen sufrir algún tipo de cambio químico, incluida una reacción química con el material que forma la matriz polimérica (normalmente a una temperatura/presión predeterminada) que provoca la liberación de un gas, como nitrógeno, dióxido de carbono o monóxido de carbono. Uno de los agentes expansores químicos más utilizados es el agua. Los agentes expansores físicos normalmente se disuelven en el polímero o material precursor del polímero y luego se expanden volumétricamente (nuevamente a una temperatura/presión predeterminada) para contribuir a la formación de la estructura espumada. Los agentes expansores físicos se usan frecuentemente en relación con espumas termoplásticas, aunque se pueden usar agentes expansores químicos en lugar o además de los agentes expansores físicos en relación con una espuma termoplástica. Por ejemplo, es conocido el uso de agentes expansores químicos en relación con la formación de espumas a base de poli(cloruro de vinilo). Es común utilizar agentes expansores químicos y/o físicos en conexión con espumas termoestables. Por supuesto, es posible que ciertos compuestos y las composiciones que los contienen puedan constituir al mismo tiempo un agente expansor químico y físico.
En el pasado era común que los CFCs se utilizaran como agentes expansores estándar en la preparación de espumas a base de isocianato, como las espumas rígidas y flexibles de poliuretano y poliisocianurato. Por ejemplo, composiciones que consisten en materiales de CFC, como CChF (CFC-11) se habían convertido en un agente expansor estándar. Sin embargo, el uso de ese material ha sido prohibido por un tratado internacional debido a que su liberación a la atmósfera daña la capa de ozono en la estratosfera. Como consecuencia, ya no es común que se utilice CFC-11 puro como agente expansor estándar para formar espumas termoestables, como las espumas a base de isocianato y las espumas fenólicas.
La inflamabilidad es otra propiedad importante para muchas aplicaciones. Es decir, se considera importante o esencial en muchas aplicaciones, incluyendo particularmente aplicaciones de transferencia de calor y de agente expansor, para utilizar composiciones que sean de baja inflamabilidad o que no sean inflamables. Por tanto, frecuentemente resulta beneficioso utilizar en tales composiciones compuestos que no sean inflamables. Tal como se utiliza en el presente documento, la expresión "no inflamable" se refiere a compuestos o composiciones que se determinan que no son inflamables según lo determinado según la norma ASTM E-681, de fecha 2002. Desafortunadamente, muchos HFCs que de otro modo podrían ser deseables para uso en composiciones refrigerantes o de agente expansor, no son no inflamables. Por ejemplo, el fluoroalcano difluoroetano (HFC-152a) y el fluoroalqueno 1,1,1-trifluoropropeno (HFO-1243zf) son inflamables y, por lo tanto, no son viables para el uso en muchas aplicaciones.
Se ha sugerido el uso como refrigerantes de fluoroalquenos superiores, es decir, alquenos sustituidos con flúor que tienen al menos cinco átomos de carbono. El documento de patente de EE. UU. núm. 4.788.352 - Smutny se dirige a la producción de compuestos fluorados C5 a Cs que tienen al menos cierto grado de insaturación. El documento de patente de Smutny identifica esas olefinas superiores como conocidas por su utilidad como refrigerantes, pesticidas, fluidos dieléctricos, fluidos de transferencia de calor, disolventes e intermediarios en diversas reacciones químicas. (Véase la columna 1, líneas 11 - 22).
Otro ejemplo de un material relativamente inflamable es el éter fluorado 1,1,2,2-tetrafluoroetil metil éter (que se conoce como HFE-254pc o también a veces como HFE-254cb), que según se ha medido tiene un límite de inflamabilidad (% en volumen) desde aproximadamente 5,4% a aproximadamente 24,4%. Se han descrito éteres fluorados de este tipo general para uso como agentes expansores en el documento de patente de EE. UU. núm. 5.137.932 - Beheme et al.
Se ha sugerido utilizar aditivos de halocarbonos que contienen bromo para disminuir la inflamabilidad de ciertos materiales, incluidos los agentes expansores, en el documento de patente de EE. UU. núm. 5.900.185 - Tapscott. Se dice que los aditivos de ese documento de patente se caracterizan por una alta eficiencia y una vida atmosférica corta, es decir, un bajo potencial de agotamiento del ozono (PAO) y un bajo potencial de calentamiento global (PCG).
Se cree que las olefinas descritas por Smutny y Tapscott tienen ciertas desventajas. Por ejemplo, algunos de esos compuestos pueden tender a atacar sustratos, particularmente plásticos de uso general como resinas acrílicas y resinas ABS. Además, los compuestos olefínicos superiores descritos por Smutny también pueden ser no deseables en ciertas aplicaciones debido al nivel potencial de toxicidad de esos compuestos que puede surgir como resultado de una actividad pesticida observada por Smutny. Además, esos compuestos pueden tener un punto de ebullición demasiado alto para que sean útiles como refrigerante en determinadas aplicaciones.
Los derivados de bromofluorometano y bromoclorofluorometano, particularmente bromotrifluorometano (Halon 1301) y bromoclorodifluorometano (Halon 1211) han adquirido un uso generalizado como agentes extintores de incendios en áreas cerradas como cabinas de aviones y salas de ordenadores. Sin embargo, el uso de diversos halones se está eliminando debido a su elevado agotamiento de la capa de ozono. Además, como los halones se utilizan con frecuencia en zonas donde hay presencia humana, los sustitutos adecuados también deben ser seguros para los seres humanos en las concentraciones necesarias para sofocar o extinguir un fuego.
Los solicitantes han llegado así a apreciar la necesidad de composiciones, y particularmente composiciones para transferencia de calor, composiciones para extinguir/sofocar incendios, agentes expansores, composiciones de disolventes, propelentes, composiciones de limpieza y agentes compatibilizadores, que sean potencialmente útiles en numerosas aplicaciones, incluyendo el calentamiento por compresión de vapor y los sistemas y métodos de enfriamiento, evitando al mismo tiempo una o más de los inconvenientes mencionados anteriormente.
Compendio de la invención
Los solicitantes han descubierto que la necesidad mencionada anteriormente, y otras necesidades, pueden satisfacerse mediante composiciones que comprenden al menos un monoclorotrifluoropropeno seleccionado a partir del grupo que consiste en transCHF2CF=CClH (1233ydE), cisCHF2CF=CClH (1233ydZ), y combinaciones de los mismos, que opcionalmente comprenden además uno o más entre transCF3CH=CClH (1233zdE), cisCF3CH=CClH (1233zdZ), transCHF2CH=CClF (1233zbE), cisCHF2CH=CClF (1233zbZ), transCHF2CCl=CHF (1233xeE), cisCHF2CCl=CHF(1233xeZ) CH2FCCUCF2 (1233xc), transCHFClCF=CFH (1233yeE), cisCHFClCF=CFH (1233yeZ), CH2C1CF=CF2 (1233yc), CF2C1CF=CH2 (1233xf) y combinaciones de dos o más de los mismos; en donde el monoclorotrifluoropropeno se selecciona a partir del grupo que consiste en transCHF2CF=CClH (1233ydE), cisCHF2CF=CClH (1233ydZ) y combinaciones de los mismos, está presente en una cantidad desde 5% en peso a 99% en peso. Las composiciones tienen varios usos ventajosos que incluyen composiciones de transferencia de calor, composiciones de agentes expansores, espumas y premezclas de espumas, composiciones de disolventes, propelentes, composiciones de limpieza y agentes compatibilizantes que comprenden uno o más monoclorotrifluoropropenos, preferiblemente un compuesto. También se contempla que una composición que contiene al menos un monoclorotrifluoropropeno seleccionado a partir del grupo que consiste en transCHF2CF=CClH (1233ydE), cisCHF2CF=CClH (1233ydZ) y combinaciones, se puede utilizar como disolvente.
Se contempla que todos esos compuestos identificados anteriormente son adaptables para un uso en ciertos aspectos del presente documento. El(los) compuesto(s) preferido(s) según las composiciones y métodos del presente documento, muestran preferiblemente una o más, y preferiblemente todas, las siguientes propiedades: estabilidad química; ningún potencial sustancial de agotamiento del ozono (PAO); grado relativamente alto de miscibilidad con contaminantes comunes, particularmente aceite mineral y/o aceite de silicona; inflamabilidad baja o nula; toxicidad baja o nula; y un potencial de calentamiento global (PCG) bajo o nulo.
Se ha descubierto que los compuestos preferidos para uso en las presentes composiciones poseen a la vez varias de esas propiedades beneficiosas deseables. Más específicamente, los compuestos preferidos tienen: ningún potencial sustancial de agotamiento del ozono, preferiblemente un PAO no superior a aproximadamente 0,5 e incluso más preferiblemente no superior a aproximadamente 0,25, lo más preferiblemente no superior a aproximadamente 0,1; un PCG no superior a aproximadamente 150 e incluso más preferiblemente no superior a aproximadamente 50. En muchas de las realizaciones preferidas, el compuesto del presente documento tiene un punto de ebullición normal desde aproximadamente 10°C a aproximadamente 60°C e incluso más preferiblemente desde aproximadamente 15°C a aproximadamente 50°C e incluso más preferiblemente desde aproximadamente 10°C a aproximadamente 25°C. También se prefiere generalmente que el o los compuestos no tengan un punto de inflamación medido mediante uno de los métodos estándar de punto de inflamación, por ejemplo, ASTM-1310-86 "Flash point of liquids by tag Open-cup apparatus" y una vida útil atmosférica no superior a aproximadamente 100 días e incluso más preferiblemente no superior a aproximadamente 50 días. Además, el o los compuestos preferidos son miscibles con más de un 20% en peso de aceite mineral y/o aceite de silicona, más preferiblemente con una relación en peso en el intervalo de al menos aproximadamente 80:20 a aproximadamente 20:80 e incluso más preferiblemente con sustancialmente todas las proporciones.
Los compuestos preferidos del presente documento muestran un valor de toxicidad relativamente bajo. Tal como se utiliza en este documento, el PAO se define en "The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, a report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project". Tal como se utiliza en este documento, el PCG se define en relación con el del dióxido de carbono y durante un horizonte temporal de 100 años, y se define con la misma referencia que para el PAO mencionado anteriormente. Tal y como se usa en el presente documento, la miscibilidad se mide según la evaluación visual de una formación o separación de fases cuando se mezclan dos líquidos, como es conocido por los expertos en la técnica.
Por lo tanto, las composiciones del presente documento generalmente poseen propiedades y características que son altamente deseables para un uso en relación con muchas aplicaciones diferentes, incluidos muchos tipos diferentes de aplicaciones de limpieza y eliminación de contaminantes.
El término "HFO-1234" se utiliza en el presente documento para referirse a todos los tetrafluoropropenos. Entre los tetrafluoropropenos se incluyen 1,1,1,2-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), tanto cis como trans-1,1,1,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234ze), CF2=CF-CH2F (HFO-1234yc), CF2=CH-CF2H (HFO-1234zc), trans-CHF=CF-CF2H (HFO-1234ye(E)) y cis-CHF=CF-CF2H (HFO-1234ye(Z)). El término HFO-1234ze se usa en este documento genéricamente para referirse a 1,1,1,3-tetrafluoropropeno, independientemente de si es la forma cis o trans. Los términos "cisHFO-1234ze" y "transHFO-1234ze" se utilizan en el presente documento para describir las formas cis y trans de 1,1,1,3-tetrafluoropropeno respectivamente. Por lo tanto, el término "HFO-1234ze" incluye dentro de su alcance cisHFO-1234ze, transHFO-1234ze y todas las combinaciones y mezclas de estos. El término HFO-1234ye se usa en el presente documento genéricamente para referirse a 1,2,3,3-tetrafluoropropeno (CHF=CF-CF2H), independientemente de si es la forma cis o trans. Los términos "cisHFO-1234ye" y "transHFO-1234ye" se utilizan en el presente documento para describir las formas cis y trans de 1,2,3,3-tetrafluoropropeno, respectivamente. Por lo tanto, el término "HFO-1234ye" incluye dentro de su alcance cisHFO-1234ye, transHFO-1234ye y todas las combinaciones y mezclas de estos.
El término "HFO-1225" se utiliza en el presente documento para referirse a todos los pentafluoropropenos. Entre esas moléculas se incluyen 1,1,1,2,3 pentafluoropropeno (HFO-1225yez), tanto sus formas cis como trans. Por lo tanto, el término HFO-1225yez se usa en el presente documento genéricamente para referirse a 1,1,1,2,3 pentafluoropropeno, independientemente de si es la forma cis o trans. Por lo tanto, el término "HFO-1225yez" incluye dentro de su alcance cisHFO-1225yez, transHFO-1225yez y todas las combinaciones y mezclas de estos.
En ciertas realizaciones preferidas, la composición comprende al menos un compuesto de monoclorotrifluoropropeno y al menos una olefina fluorada adicional, incluyendo tetrafluoropropeno, estando cada uno presente en la composición en una cantidad desde aproximadamente 20% en peso a aproximadamente 80% en peso, más preferiblemente desde aproximadamente 30% en peso a aproximadamente 70% en peso e incluso más preferiblemente desde aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 60% en peso.
El presente documento proporciona también métodos y sistemas que utilizan las composiciones del presente documento. En un aspecto, los métodos incluyen métodos y sistemas para transferencia de calor, para modernizar equipos de transferencia de calor existentes y para reemplazar los fluidos de transferencia de calor existentes en un sistema de transferencia de calor existente. En otros aspectos, las presentes composiciones se usan en relación con espumas, expansión de espumas, formación de espumas y premezclas de espumas, solvatación, limpieza, extracción y/o administración de sabores y fragancias, generación de aerosoles, propelentes sin aerosoles y como agentes infladores.
Descripción detallada de la invención
A. Las composiciones
Se cree que las presentes composiciones poseen propiedades que son ventajosas por varias razones importantes. Por ejemplo, los solicitantes creen, basándose al menos en parte en modelos matemáticos, que las composiciones preferidas del presente documento no tendrán un efecto negativo sustancial sobre la química atmosférica, contribuyendo de forma insignificante al agotamiento del ozono en comparación con algunas otras especies halogenadas. Las composiciones preferidas del presente documento tienen por tanto la ventaja de no contribuir sustancialmente al agotamiento del ozono. Las composiciones preferidas tampoco contribuyen sustancialmente al calentamiento global en comparación con muchos de los hidrofluoroalcanos actualmente en uso.
Por supuesto, también se pueden incluir en las presentes composiciones otros compuestos y/o componentes que modulen una propiedad particular de las composiciones (como el costo, por ejemplo), y la presencia de todos esos compuestos y componentes está dentro del amplio alcance de la invención.
En ciertas formas preferidas, las composiciones del presente documento tienen un Potencial de Calentamiento Global (PCG) no superior a aproximadamente 1500, más preferiblemente no superior a aproximadamente 1000, más preferiblemente no superior a aproximadamente 500 e incluso más preferiblemente no superior a aproximadamente 150. En ciertas realizaciones, el PCG de las presentes composiciones no es superior a aproximadamente 100 e incluso más preferiblemente no superior a aproximadamente 75. Tal y como se usa en el presente documento, el "PCG" se mide en relación con el del dióxido de carbono y durante un horizonte temporal de 100 años, tal y como se define en "The Scientific Assessment of Ozone Depletion", 2002, a report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project".
En ciertas formas preferidas, las presentes composiciones también tienen preferiblemente un potencial de agotamiento de la capa de ozono (PAO) no superior a 0,05, más preferiblemente no superior a 0,02 e incluso más preferiblemente aproximadamente cero. Tal como se utiliza en este documento, "PAO" es como se define en "The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, a report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project".
En ciertas realizaciones preferidas, las presentes composiciones, particularmente agentes expansores y composiciones de transferencia de calor, comprenden transCHF2CF=CClH (1233ydE) en cantidades desde aproximadamente el 5% en peso hasta aproximadamente el 99% en peso e incluso más preferiblemente desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 95%.
En ciertas realizaciones preferidas, las presentes composiciones, particularmente agentes expansores y composiciones de transferencia de calor, comprenden cisCHF2CF=CClH (1233ydZ) en cantidades desde aproximadamente el 5% en peso hasta aproximadamente el 99% en peso e incluso más preferiblemente desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 95%.
En ciertas realizaciones preferidas, las presentes composiciones, particularmente agentes expansores y composiciones de transferencia de calor, comprenden transCHF2CF=CClH (1233ydE) en una cantidad que es al menos aproximadamente el 50% en peso e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente el 70% en peso, de la composición.
En ciertas realizaciones preferidas, las presentes composiciones, particularmente agentes expansores y composiciones de transferencia de calor, comprenden cisCHF2CF=CClH (1233ydZ) en una cantidad que es al menos aproximadamente el 50% en peso e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente el 70% en peso, de la composición.
En las presentes composiciones se pueden incluir muchos compuestos o componentes adicionales, incluidos lubricantes, estabilizadores, pasivadores de metales, inhibidores de la corrosión, supresores de inflamabilidad y otros compuestos y/o componentes que modulan una propiedad particular de las composiciones (como el costo, por ejemplo) y la presencia de todos esos compuestos y componentes está dentro del amplio alcance de la invención. En ciertas realizaciones preferidas, las presentes composiciones incluyen, además de uno o más compuestos de monoclorotrifluoropropeno mencionados anteriormente, uno o más de los siguientes:
triclorofluorometano (CFC-11);
diclorodifluorometano (CFC-12);
difluorometano (HFC-32);
pentafluoroetano (HFC-125);
1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134);
1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a);
difluoroetano (HFC-152a);
1.1.1.2.3.3.3- heptafluoropropano (HFC-227ea);
1.1.1.3.3.3- hexafluoropropano (HFC-236fa);
1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa);
1.1.1.3.3- pentafluorobutano (HFC-365mfc);
agua; y
CO2.
La cantidad relativa de cualquiera de los compuestos mencionados anteriormente del presente documento, así como cualquier componente adicional que pueda incluirse en las presentes composiciones, puede variar ampliamente dentro del amplio alcance general del presente documento según la aplicación particular para la composición y todas esas cantidades relativas se consideran dentro del alcance del mismo.
En consecuencia, los solicitantes han reconocido que ciertas composiciones del presente documento pueden usarse con gran ventaja en una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, en el presente documento se incluyen métodos y composiciones relacionados con aplicaciones de transferencia de calor, aplicaciones de espumas y agentes expansores, aplicaciones de propelentes, aplicaciones de composiciones pulverizables, aplicaciones para esterilización, aplicaciones de aerosoles, aplicaciones de compatibilizadores, aplicaciones de fragancias y sabores, aplicaciones de disolventes, aplicaciones para limpieza, aplicaciones de agentes infladores y otras. Se cree que los expertos en la técnica podrán adaptar fácilmente las presentes composiciones para un uso en cualquiera y todas esas aplicaciones sin una experimentación excesiva.
Las presentes composiciones son generalmente útiles como sustitutos de CFCs, tales como diclorodifluorometano (CFC-12), HCFCs, tales como clorodifluorometano (HCFC-22), HFCs, tales como tetrafluoroetano (HFC-134a) y combinaciones de HFCs y CFCs, tales como como la combinación de CFC-12 y 1,1-difluoroetano (HFC-152a) (la combinación CFC-12:HFC-152a en una relación en masa de 73,8:26,2 se conoce como R-500) en aplicaciones de refrigerantes, aerosoles y otras.
B. Aplicaciones de transferencia de calor
Las composiciones del presente documento son generalmente adaptables para uso en aplicaciones de transferencia de calor, es decir, como medio de calentamiento y/o enfriamiento, incluyendo agentes de enfriamiento por evaporación.
En relación con las aplicaciones de enfriamiento por evaporación, las composiciones del presente documento se ponen en contacto, ya sea directa o indirectamente, con un cuerpo que se va a enfriar y luego se permite que se evapore o hierva mientras están en ese contacto, con el resultado preferido de que el gas en ebullición de acuerdo con la presente composición, absorbe calor desde el cuerpo que se va a enfriar. En tales aplicaciones puede preferirse utilizar las composiciones del presente documento, preferiblemente en forma líquida, pulverizando o aplicando de otro modo el líquido sobre el cuerpo que se va a enfriar. En otras aplicaciones de enfriamiento por evaporación, puede preferirse permitir que una composición líquida según la presente intención escape de un recipiente a presión relativamente alta a un entorno de presión relativamente más baja, en donde el cuerpo que se va a enfriar esté en contacto, ya sea directa o indirectamente, con el recipiente que contiene la composición líquida del presente documento, preferiblemente sin recuperar o recomprimir el gas escapado. Una aplicación particular para este tipo de realización es el autoenfriamiento de una bebida, artículo alimenticio, artículo novedoso o similar. Antes de la invención descrita en el presente documento, se usaban composiciones anteriores, tales como HFC-152a y HFC-134a para tales aplicaciones. Sin embargo, recientemente tales composiciones han sido consideradas negativamente en esa aplicación debido al impacto ambiental negativo causado por la liberación de esos materiales a la atmósfera. Por ejemplo, la EPA de los Estados Unidos ha determinado que el uso de esos productos químicos anteriores en esa aplicación es inaceptable debido a la naturaleza de alto calentamiento global de esos productos químicos y el efecto perjudicial resultante sobre el medio ambiente que su uso puede dar lugar. Las composiciones del presente documento deberían tener una clara ventaja a este respecto debido a su bajo potencial de calentamiento global y bajo potencial de agotamiento del ozono, como se describe en el presente documento. Además, se espera que las presentes composiciones también encuentren una utilidad sustancial en relación con el enfriamiento de componentes eléctricos o electrónicos, ya sea durante la fabricación o durante las pruebas de vida útil acelerada. En una prueba de vida útil acelerada, el componente se calienta y se enfría secuencialmente en rápida sucesión para simular el uso del componente. Por lo tanto, tales usos serían particularmente ventajosos en la industria de fabricación de semiconductores y placas de ordenador. Otra ventaja de las presentes composiciones a este respecto es que se espera que presenten propiedades eléctricas que se propagan cuando se usan en relación con tales aplicaciones. Otra aplicación del enfriamiento por evaporación comprende métodos para provocar temporalmente una interrupción del flujo de fluido a través de un conducto. Preferiblemente, tales métodos incluirían poner en contacto el conducto, tal como una tubería de agua a través de la cual fluye agua, con una composición líquida según el presente documento y permitir que la composición líquida del presente documento se evapore mientras está en contacto con el conducto para congelar el líquido contenido en el mismo y detener así temporalmente el flujo de fluido a través del conducto. Esos métodos tienen una clara ventaja en relación con permitir que el mantenimiento u otro trabajo se realice en esos conductos, o sistemas conectados a esos conductos, en una ubicación aguas abajo de la ubicación en donde se aplica la presente composición.
La cantidad relativa de hidrofluoroolefina utilizada según el presente documento se selecciona preferiblemente para producir un fluido de transferencia de calor que tenga la capacidad de transferencia de calor requerida, particularmente la capacidad de refrigeración y preferiblemente que al mismo tiempo no sea inflamable. Tal como se utiliza en el presente documento, la expresión no inflamable se refiere a un fluido que no es inflamable en todas las proporciones en el aire, según lo medido por ASTM E-681.
Las composiciones del presente documento pueden incluir otros componentes con el fin de mejorar o proporcionar cierta funcionalidad a la composición, o en algunos casos para reducir el costo de la composición. Por ejemplo, las composiciones refrigerantes según el presente documento, especialmente aquellas utilizadas en sistemas de compresión de vapor, incluyen un lubricante, generalmente en cantidades de aproximadamente 30 a aproximadamente 50 por ciento en peso de la composición. Además, las presentes composiciones también pueden incluir un correfrigerante o compatibilizador, tal como propano, con el fin de ayudar a la compatibilidad y/o solubilidad del lubricante. Esos compatibilizadores, incluidos propano, butanos y pentanos, están presentes preferiblemente en cantidades de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5 por ciento en peso de la composición. También se pueden añadir combinaciones de tensioactivos y agentes solubilizantes a las presentes composiciones para ayudar a la solubilidad del aceite, como se describe en el documento de patente de EE. UU. núm. 6.516.837. Los lubricantes de refrigeración de uso común, como ésteres de poliol (POEs) y polialquilenglicoles (PAGs), aceites de PAG, aceite de silicona, aceite mineral, alquilbencenos (ABs) y poli(alfa-olefina) (PAO) que se utilizan en la maquinaria de refrigeración con refrigerantes de hidrofluorocarbono (HFC), se pueden emplear con las composiciones refrigerantes del presente documento. Los aceites minerales disponibles comercialmente incluyen Witco LP 250 (marca registrada) de Witco, Zerol 300 (marca registrada) de Shrieve Chemical, Sunisco 3GS de Witco y Calumet R015 de Calumet. Los lubricantes de alquilbenceno disponibles comercialmente incluyen Zerol 150 (marca registrada). Los ésteres disponibles comercialmente incluyen dipelargonato de neopentilglicol, que está disponible como Emery 2917 (marca registrada) y Hatcol 2370 (marca registrada). Otros ésteres útiles incluyen ésteres de fosfato, ésteres de ácido dibásico y fluoroésteres. En algunos casos, los aceites a base de hidrocarburos tienen suficiente solubilidad con el refrigerante que está compuesto por un yodocarbono, la combinación del yodocarbono y el aceite de hidrocarburo puede ser más estable que otros tipos de lubricantes. Por tanto, esa combinación puede resultar ventajosa. Los lubricantes preferidos incluyen polialquilenglicoles y ésteres. Los polialquilenglicoles son muy preferidos en determinadas realizaciones porque actualmente se utilizan en aplicaciones particulares tales como aire acondicionado móvil. Por supuesto, se pueden usar diferentes mezclas de diferentes tipos de lubricantes.
En ciertas realizaciones preferidas, la composición de transferencia de calor comprende de aproximadamente un 10% a aproximadamente un 95% en peso de uno o más monoclorotrifluorpropenos como se ha descrito anteriormente, y de aproximadamente un 5% a aproximadamente un 90% en peso de un adyuvante, particularmente en ciertas realizaciones un correfrigerante (como HFC-152, HFC-125 y/o CF3I). El uso del término correfrigerante no está destinado a usarse en el presente documento en un sentido limitante con respecto al rendimiento relativo del compuesto de monoclorotrifluoropropeno, sino que se usa en su lugar para identificar otros componentes de la composición refrigerante, generalmente que contribuyen a las características deseables de transferencia de calor de la composición para una aplicación deseada. En algunas de esas realizaciones, el correfrigerante comprende, y preferiblemente consiste, esencialmente en, uno o más HFCs y/o uno o más compuestos de fluoroyodo C1 - C3, tales como trifluoroyodometano, y combinaciones de estos entre sí y con otros componentes.
En realizaciones preferidas en donde el correfrigerante comprende HFC, preferiblemente HFC-125, la composición comprende HFC en una cantidad de aproximadamente un 50% en peso a aproximadamente un 95% en peso de la composición de transferencia de calor total, más preferiblemente de aproximadamente un 60% en peso a aproximadamente un 90% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 70% a aproximadamente un 90% en peso de la composición. En tales realizaciones, el compuesto de monoclorotrifluoropropeno(s) del presente documento comprende preferiblemente de aproximadamente un 5% en peso a aproximadamente un 50% en peso de la composición de transferencia de calor total, más preferiblemente de aproximadamente un 10% en peso a aproximadamente un 40% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 10% a aproximadamente un 30% en peso de la composición.
En realizaciones preferidas en las que el correfrigerante comprende fluoroyodocarbono, preferiblemente CF3I, la composición comprende fluoroyodocarbono en una cantidad de aproximadamente un 15% en peso a aproximadamente un 50% en peso de la composición de transferencia de calor total, más preferiblemente de aproximadamente un 20% en peso a aproximadamente un 40% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 25% a aproximadamente un 35% en peso de la composición. En tales realizaciones, el compuesto de monoclorotrifluoropropeno(s) del presente documento comprende preferiblemente una cantidad de aproximadamente un 50% en peso a aproximadamente un 90% en peso de la composición de transferencia de calor total, más preferiblemente de aproximadamente un 60% en peso a aproximadamente un 80% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 65% a aproximadamente un 75% en peso de la composición.
Los presentes métodos, sistemas y composiciones son, por lo tanto, adaptables para un uso en conexión con una amplia variedad de sistemas de transferencia de calor en general y sistemas de refrigeración en particular, tales como aire acondicionado (incluidos sistemas de aire acondicionado tanto estacionarios como móviles), refrigeración, sistemas de bombeo de calor y similares. En ciertas realizaciones preferidas, las composiciones del presente documento se usan en sistemas de refrigeración diseñados originalmente para usar con un refrigerante de HFC, tal como, por ejemplo, HFC-134a, o un refrigerante de HCFC, tal como, por ejemplo, HCFC-22. Las composiciones preferidas del presente documento tienden a exhibir muchas de las características deseables de HFC-134a y otros refrigerantes de HFC, incluido un PCG que es tan bajo o menor como el de los refrigerantes de HFC convencionales y una capacidad que es tan alta o mayor que la de esos refrigerantes, y una capacidad que es sustancialmente similar o sustancialmente igual, y preferiblemente es tan alta o mayor como la de esos refrigerantes. En particular, los solicitantes han reconocido que ciertas realizaciones preferidas de las presentes composiciones tienden a exhibir potenciales de calentamiento global ("PCGs") relativamente bajos, preferiblemente menos de aproximadamente 1000, más preferiblemente menos de aproximadamente 500 e incluso más preferiblemente menos de aproximadamente 150. Además, la naturaleza de una ebullición relativamente constante de algunas de las presentes composiciones las hace incluso más deseables que ciertos HFCs convencionales, tales como R-404A o combinaciones de HFC-32, HFC-125 y HFC-134a (la combinación HFC-32:HFC-125:HFC134a en una relación en peso aproximada de 23:25:52 se conoce como R-407C), para uso como refrigerantes en muchas aplicaciones. Las composiciones de transferencia de calor del presente documento son particularmente preferidas como reemplazos de HFC-134, HFC-152a, HFC-22, R-12 y R-500.
En ciertas otras realizaciones preferidas, las presentes composiciones se usan en sistemas de refrigeración diseñados originalmente para usar con un refrigerante de CFC. Las composiciones de refrigeración preferidas del presente documento se pueden usar en sistemas de refrigeración que contienen un lubricante usado convencionalmente con refrigerantes de CFC, tales como aceites minerales, polialquilbenceno, aceites de polialquilenglicol y similares, o se pueden usar con otros lubricantes usados tradicionalmente con refrigerantes de HFC. Tal y como se usa en el presente documento, la expresión "sistema de refrigeración" se refiere generalmente a cualquier sistema o aparato, o cualquier parte o porción de tal sistema o aparato, que emplea un refrigerante para proporcionar un enfriamiento. Esos sistemas de refrigeración incluyen, por ejemplo, acondicionadores de aire, refrigeradores eléctricos, enfriadores (incluidos enfriadores que utilizan compresores centrífugos), sistemas de refrigeración para transporte, sistemas de refrigeración comercial y similares.
Muchos sistemas de refrigeración existentes están actualmente adaptados para uso en conexión con refrigerantes existentes, y se cree que las composiciones del presente documento son adaptables para un uso en muchos de tales sistemas, ya sea con o sin modificación del sistema. En muchas aplicaciones, las composiciones del presente documento pueden proporcionar una ventaja como reemplazo en sistemas más pequeños basados actualmente en ciertos refrigerantes, por ejemplo, aquellos que requieren una capacidad de refrigeración pequeña y, por lo tanto, que dictan una necesidad de desplazamientos de compresor relativamente pequeños. Además, en realizaciones en las que se desea utilizar una composición refrigerante de menor capacidad del presente documento, por razones de eficiencia, por ejemplo, para reemplazar un refrigerante de mayor capacidad, esas realizaciones de las presentes composiciones proporcionan una ventaja potencial. Por lo tanto, en ciertas realizaciones se prefiere usar composiciones del presente documento, particularmente composiciones que comprenden una proporción sustancial de, y en algunas realizaciones, que consisten esencialmente en las presentes composiciones, como reemplazo de los refrigerantes existentes, tales como: HFC-134a; CFC-12; HCFC-22; HFC-152a; combinaciones de pentafluoroetano (HFC-125), trifluoroetano (HFC-143a) y tetrafluoroetano (HFC-134a) (la combinación HFC-125:HFC-143a:HFC134a en una proporción en peso aproximada de 44:52:4 se denomina R-404A); combinaciones de HFC-32, HFC-125 y HFC-134a (la combinación HFC-32:HFC-125:HFC134a en una relación en peso aproximada de 23:25:52 se denomina R-407C); combinaciones de fluoruro de metileno (HFC-32) y pentafluoroetano (HFC-125) (la combinación HFC-32:HFC-125 en una relación en peso aproximada de 50:50 se denomina R-410A); la combinación de CFC-12 y 1,1-difluoroetano (HFC-152a) (la combinación CFC-12:HFC-152a en una relación en peso de 73,8:26,2 se denomina R-500); y combinaciones de HFC-125 y HFC-143a (la combinación HFC-125:HFC143a en una relación en peso aproximada de 50:50 se denomina R-507A). En ciertas realizaciones también puede ser beneficioso usar las presentes composiciones en relación con la sustitución de refrigerantes formados a partir de la combinación HFC-32:HFC-125:HFC134a en una relación en peso aproximada de 20:40:40, que se denomina R-407A, o en una relación en peso aproximada de 15:15:70, que se denomina R-407D. También se cree que las presentes composiciones son adecuadas como sustitutos de las composiciones mencionadas anteriormente en otras aplicaciones, tales como aerosoles, agentes expansores y similares, como se explica en otra parte del presente documento.
En determinadas aplicaciones, los refrigerantes del presente documento permiten potencialmente el uso beneficioso de compresores de mayor desplazamiento, lo que da como resultado mejor eficiencia energética que otros refrigerantes, como el HFC-134a. Por lo tanto, las composiciones de refrigerantes del presente documento brindan la posibilidad de lograr una ventaja competitiva en términos energéticos para aplicaciones de reemplazo de refrigerantes, incluidos sistemas y dispositivos de aire acondicionado para automóviles, sistemas y dispositivos de refrigeración comercial, enfriadores, refrigeradores y congeladores residenciales, sistemas de aire acondicionado en general, bombas de calor y similares.
Muchos sistemas de refrigeración existentes están actualmente adaptados para un uso en conexión con refrigerantes existentes, y se cree que las composiciones del presente documento son adaptables para uso en muchos de tales sistemas, ya sea con o sin modificación del sistema. En muchas aplicaciones, las composiciones del presente documento pueden proporcionar una ventaja como reemplazo en sistemas que actualmente se basan en refrigerantes que tienen una capacidad relativamente alta. Además, en realizaciones en donde se desea utilizar una composición refrigerante de menor capacidad del presente documento, por razones de costo, por ejemplo, para reemplazar un refrigerante de mayor capacidad, esas realizaciones de las presentes composiciones proporcionan una ventaja potencial. Por lo tanto, en ciertas realizaciones se prefiere usar composiciones del presente documento, particularmente composiciones que comprenden una proporción sustancial de, y en algunas realizaciones que consisten esencialmente en, HFO-1233 como reemplazo de los refrigerantes existentes, tales como HFC-134a. En determinadas aplicaciones, los refrigerantes del presente documento permiten potencialmente el uso beneficioso de compresores de mayor desplazamiento, lo que da como resultado una mejor eficiencia energética que otros refrigerantes, como HFC-134a. Por lo tanto, las composiciones refrigerantes del presente documento proporcionan la posibilidad de lograr una ventaja competitiva en términos energéticos para aplicaciones de reemplazo de refrigerantes.
Se contempla que las composiciones del presente documento también tienen ventaja (ya sea en sistemas originales o cuando se usan como reemplazo de refrigerantes tales como CFC-11, CFC-12, Hc FC-22, HFC-134a, HFC-152a, R-500 y R-507A), en enfriadores que normalmente se utilizan en conexión con sistemas de aire acondicionado comerciales. En ciertas de esas realizaciones se prefiere incluir en las presentes composiciones de aproximadamente un 0,5 a aproximadamente un 30% de un supresor de inflamabilidad suplementario, y en ciertos casos más preferiblemente de un 0,5% a aproximadamente un 15% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 0,5 a aproximadamente un 10% en peso.
C. Agentes expansores, espumas y aplicaciones espumables
Los agentes expansores también pueden comprender o constituir una o más de las presentes composiciones. Como se ha mencionado anteriormente, las composiciones del presente documento pueden incluir los compuestos del presente documento en cantidades muy variables. Generalmente se prefiere, sin embargo, que para composiciones preferidas para uso como agentes expansores según el presente documento, uno o más de los compuestos de monoclorotrifluoropropeno estén presentes en una cantidad que sea al menos aproximadamente un 5% en peso e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente un 15% en peso de la composición. En ciertas realizaciones preferidas, el agente expansor comprende al menos aproximadamente un 50% en peso de las presentes composiciones, y en ciertas realizaciones el agente expansor consiste esencialmente en las presentes composiciones.
En ciertas realizaciones preferidas, las composiciones de agente expansor del presente documento incluyen, además del o de los compuestos de monoclorotrifluoropropeno, uno o más agentes coexpansores, cargas, modificadores de la presión de vapor, supresores de llama, estabilizadores y adyuvantes similares. El agente coexpansor según el presente documento puede comprender un agente expansor físico, un agente expansor químico (que preferiblemente en ciertas realizaciones comprende agua) o un agente expansor que tiene una combinación de propiedades de agente expansor físico y químico. También se apreciará que los agentes expansores incluidos en las presentes composiciones, incluidos los compuestos de Fórmula I así como el agente coexpansor, pueden exhibir propiedades además de las requeridas para caracterizarse como agente expansor. Por ejemplo, se contempla que las composiciones de agente expansor del presente documento pueden incluir componentes, incluidos los compuestos o la Fórmula I descritos anteriormente, que también imparten alguna propiedad beneficiosa a la composición de agente expansor o a la composición espumable a la que se añaden. Por ejemplo, está dentro del alcance del presente documento que el compuesto de Fórmula I o el agente coexpansor actúe también como un modificador de polímeros o como un modificador de reducción de la viscosidad.
A modo de ejemplo, se pueden incluir uno o más entre los siguientes componentes, en ciertos agentes expansores preferidos del presente documento en cantidades muy variables: hidrocarburos, hidrofluorocarbonos (HFCs), éteres, alcoholes, aldehídos, cetonas, formiato de metilo, ácido fórmico, agua, trans-1,2-dicloroetileno, dióxido de carbono y combinaciones de dos o más de estos. Entre los éteres, en determinadas realizaciones se prefiere utilizar éteres que tengan de uno a seis átomos de carbono. Entre los alcoholes, en determinadas realizaciones se prefiere utilizar alcoholes que tengan de uno a cuatro átomos de carbono. Entre los aldehídos, en determinadas realizaciones se prefiere utilizar aldehídos que tengan de uno a cuatro átomos de carbono.
Algunos de los coagentes disponibles para uso según el presente documento se describen a continuación.
1. Los éteres
En ciertas realizaciones preferidas, las presentes composiciones, particularmente composiciones de agentes expansores, incluyen al menos un éter, preferiblemente que funciona como agente coexpansor en la composición.
El o los éteres usados según este aspecto de la invención comprenden éteres fluorados (FEs), más preferiblemente uno o más éteres hidrofluorados (HFEs) e incluso más preferiblemente uno o más éteres hidrofluorados C3 a C5 según la Fórmula (III) a continuación:
CaHbFc---O---CdHeFf (III)
en donde
a = 1 - 6, más preferiblemente 2 - 5 e incluso más preferiblemente 3 - 5,
b = 1 - 12, más preferiblemente 1 - 6 e incluso más preferiblemente 3 - 6,
c = 1 - 12, más preferiblemente 1 - 6 e incluso más preferiblemente 2 - 6,
d = 1 - 2,
e = 0 - 5, más preferiblemente 1 - 3,
f = 0 - 5, más preferiblemente 0 - 2,
y en donde uno de dichos Ca puede estar unido a uno de dichos Cd para formar un ciclofluoroéter.
Ciertas realizaciones preferidas del presente documento se dirigen a composiciones que comprenden al menos un fluoroalqueno tal y como se describe en el presente documento, preferiblemente en ciertas realizaciones clorofluoroalquenos tales como HFCO-1233xd, y al menos un fluoroéter, más preferiblemente al menos un hidrofluoroéter, que contiene de 2 a 8, preferiblemente de 2 a 7 e incluso más preferiblemente de 2 a 6 átomos de carbono, y en ciertas realizaciones lo más preferiblemente tres átomos de carbono. Los compuestos de hidrofluoroéter del presente documento a veces se denominan por conveniencia en este documento hidrofluoroéteres o "HFEs" si contienen al menos un hidrógeno.
Los solicitantes creen que, en general, los fluoroéteres según la presente divulgación y en particular según la Fórmula (III) identificada anteriormente, son generalmente efectivos y muestran utilidad en combinación con los compuestos de fluoroalqueno según las enseñanzas contenidas en el presente documento. Sin embargo, los solicitantes han descubierto que entre los fluoroéteres, se prefiere usar en ciertas realizaciones, especialmente realizaciones relacionadas con composiciones de agentes expansores y espuma y métodos de formación de espuma, utilizar hidrofluoroéteres que estén al menos difluorados, más preferiblemente al menos trifluorados e incluso más preferiblemente al menos tetrafluorados. En determinadas realizaciones se prefieren especialmente los fluoroéteres tetrafluorados que tienen de 3 a 5 átomos de carbono, más preferentemente de 3 a 4 átomos de carbono e incluso más preferentemente 3 átomos de carbono.
En ciertas realizaciones preferidas, el compuesto de éter del presente documento comprende un 1,1,2,2-tetrafluoroetilmetiléter (al que a veces se hace referencia en el presente documento como HFE-245pc o HFE-245cb2), incluidas cualquiera y todas las formas isoméricas del mismo.
La cantidad de los compuestos de Fórmula III, particularmente 1,1,2,2-tetrafluoroetilmetiléter contenida en las presentes composiciones, puede variar ampliamente, dependiendo de la aplicación particular, y las composiciones que contienen más que cantidades traza y menos del 100% del compuesto, están dentro del amplio alcance del presente documento. En realizaciones preferidas, las presentes composiciones, particularmente composiciones de agentes expansores, comprenden compuestos de Fórmula III, incluidos grupos preferidos de compuestos, en cantidades de aproximadamente un 1% en peso a aproximadamente un 99% en peso, más preferiblemente de aproximadamente un 5% a aproximadamente un 95% en peso e incluso más preferiblemente de un 40% a aproximadamente un 90% en peso.
Uno o más de los siguientes compuestos se prefieren para uso según ciertas realizaciones preferidas del presente documento:
CHF2OCH2F (HFE- 143E);
CH2FOCH2F (HFE- 152E);
CH2FOCH3 (HFE- 161E);
ciclo-CF2CH2OCF2O (HFE- c234fEaP);
ciclo-CF2CF2CH2O (HFE- c234fEPY);
CHF2OCF2CHF2 (HFE- 236caE);
CF3CF2OCH2F (HFE- 236cbEpY);
CF3OCHFCHF2 (HFE- 236eaEap);
CHF2OCHFCF3 (HFE- 236eaEpY);
CHF2OCF2CH2F (HFE- 245caEap);
CH2FOCF2CHF2 (HFE- 245caEpY);
CF3OCF2CH3 (HFE- 245cbEpY);
CHF2CHFOCHF2 (HFE- 245eaE);
CF3OCHFCH2F (HFE- 245ebEap);
CF3CHFOCH2F (HFE- 245ebEpY);
CF3OCH2CF2H (HFE- 245faEap);
CHF2OCH2CF3 (HFE- 245faEpY);
CH2FCF2OCH2F (HFE- 254caE);
CHF2OCF2CH3 (HFE- 254cbEap);
CHF2CF2OCH3 (HFE- 254caEpY);
CH2FOCHFCH2F(HFE- 254eaEap);
CF3OCHFCH3 (HFE- 254ebEap);
CF3CHFOCH3 (HFE- 254ebEpY);
CHF2OCH2CHF2 (HFE- 254faE);
CF3OCH2CH2F (HFE- 254fbEap);
CF3CH2OCH2F(HFE- 254fbEpY);
CH3OCF2CH2F(HFE- 263caEpY);
CF3CH2OCH3(HFE- 263fbEPY);
CH3OCH2CHF2 (HFE- 272fbEpY);
CHF2OCHFCF2CF3 (HFE- 338mceEY5);
CHF2OCF2CHFCF3 (HFE- 338mceEY5);
CF3CF2OCH2CF3 (HFE- 338mfEpY);
(CF3)2CHOCHF2 (HFE- 338mmzEPY);
CF3CF2CF2OCH3 (HFE- 347<s>E<y>5);
CHF2OCH2CF2CF3 (HFE- 347mfcEY5);
CF3OCH2CF2CHF2 (HFE- 347mfcEap);
CH3OCF2CHFCF3 (HFE- 356mecEY5);
CH3OCH(CF3)2 (HFE- 356mmzEpY);
CF3CF2OCH2CH3(HFE- 365mcEpY);
CF3CF2CH2OCH3(HFE- 365mcEY5);
CF3CF2CF2OCHFCF3 (HFE- 42-11 meEY8);
CF3CFCF3CF2OCH3;
CF3CF2CF2CF2OCH3;
CF3CFCF3CF2OCH2CH3;
CF3CF2CF2CF2OCH2CH3; y
CF3CF2CF2OCH3.
Debe entenderse que los presentes inventores contemplan que dos o más de los HFEs indicados anteriormente, se pueden usar en combinación según aspectos preferidos del presente documento. Por ejemplo, se contempla que un material vendido bajo el nombre comercial HFE-7100 por 3M, que se entiende que es una mezcla de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 80% de metil nonafluoroisobutil éter y de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 80% de metil nonafluorobutil éter, se puede utilizar con ventaja según ciertas realizaciones preferidas del presente documento. A modo de ejemplo adicional, se contempla que un material vendido bajo el nombre comercial HFE-7200 por 3M, que se entiende que es una mezcla de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 80% de etil nonafluoroisobutil éter y de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 80% de etil nonafluorobutil éter, se puede utilizar ventajosamente según ciertas realizaciones preferidas del presente documento.
También se contempla que uno cualquiera o más de los HFEs enumerados anteriormente se pueden usar en combinación con otros compuestos, incluidos otros HFEs no enumerados específicamente en el presente documento y/u otros compuestos con los que se sabe que el fluoroéter designado forma un azeótropo. Por ejemplo, se sabe que cada uno de los siguientes compuestos forma un azeótropo con trans-dicloroetileno y se contempla que, para los fines del presente documento, el uso de esos azeótropos debe considerarse dentro del amplio alcance de la invención:
CF3CFCF3CF2OCH3;
CF3CF2CF2CF2OCH3;
CF3CFCF3CF2OCH2CH3;
CF3CF2CF2CF2OCH2CH3; y
CF3CF2CF2OCH3.
2. Los hidrofluorocarburos
En ciertas realizaciones se prefiere que las composiciones del presente documento, incluidas particularmente las composiciones de agente expansor del presente documento, incluyan uno o más HFCs como agentes coexpansores, más preferiblemente uno o más HFCs C1-C4. Por ejemplo, las presentes composiciones de agentes expansores pueden incluir uno o más entre difluorometano (HFC-32), fluoroetano (HFC-161), difluoroetano (HFC-152), trifluoroetano (HFC-143), tetrafluoroetano (HFC-134), pentafluoroetano. (HFC-125), pentafluoropropano (HFC-245), hexafluoropropano (HFC-236), heptafluoropropano (HFC-227ea), pentafluorobutano (HFC-365), hexafluorobutano (HFC-356) y todos los isómeros de todos esos HFCs.
En determinadas realizaciones, se prefiere uno o más de los siguientes isómeros de HFCs para uso como agentes coexpansores en las composiciones del presente documento:
fluoroetano (HFC-161);
1.1.1.2.2- pentafluoroetano (HFC-125);
1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134);
1.1.1.2- tetrafluoroetano (HFC-134a);
1.1.1- trifluoroetano (HFC-143a);
1.1- difluoroetano (HFC-152a);
1.1.1.2.3.3.3- heptafluoropropano (HFC-227ea);
1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano (HFC-236fa);
1.1.1.2.3.3- hexafluoropropano (HFC-236ea);
1.1.1.2.3- pentafluoropropano (HFC-245eb);
1.1.2.2.3- pentafluoropropano (HFC-245ca);
1.1.1.3.3- pentafluoropropano (HFC-245fa);
1,1,1,3,3-pentafluorobutano (HFC-365mfc); y
1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-decafluoropentano (HFC-43-10-mee).
3. Los hidrocarburos
En ciertas realizaciones se prefiere que las composiciones del presente documento, incluidas particularmente las composiciones de agente expansor del presente documento, incluyan uno o más hidrocarburos, más preferiblemente hidrocarburos C3 - C6. Las presentes composiciones de agentes expansores pueden incluir en ciertas realizaciones preferidas, por ejemplo: propano; isobutano y normal-butano (siendo preferido cada uno de tales butanos para uso como agente expansor para espumas termoplásticas); isopentano, normal-pentano, neopentano y/o ciclopentano (siendo preferible cada uno de tales pentanos para uso como agente expansor para espumas termoestables); isohexano y normal-hexano; y heptanos.
Ciertas realizaciones preferidas de las presentes composiciones, incluyendo particularmente las composiciones de agentes expansores, comprenden uno o más monoclorotrifluoropropenos, particularmente HFCO-1233zd, y al menos un hidrocarburo seleccionado a partir del grupo que consiste en isopentano, normal-pentano, ciclopentano y combinaciones de estos, prefiriéndose combinaciones que comprenden de aproximadamente un 50% a aproximadamente un 85% en peso de ciclopentano e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 65% a aproximadamente un 75% en peso de ciclopentano.
4. Los alcoholes
En ciertas realizaciones se prefiere que las composiciones del presente documento, incluidas particularmente las composiciones de agente expansor del presente documento, incluyan uno o más alcoholes, preferiblemente uno o más alcoholes C1-C4. Por ejemplo, las presentes composiciones de agente expansor, aerosol, limpieza y disolvente del presente documento pueden incluir uno o más entre metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, tbutanol y octanoles. Entre los octanoles, se prefiere el isooctanol (es decir, 2-etil-1 -hexanol) para uso en formulaciones de agentes expansores y en composiciones de disolventes.
Ciertas realizaciones preferidas de las presentes composiciones, incluyendo particularmente las composiciones de agentes expansores, comprenden uno o más monoclorotrifluoropropenos, particularmente HFCO-1233zd, y al menos un alcohol seleccionado a partir del grupo que consiste en metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, t -butanol y combinaciones de estos.
5. Los aldehídos
En ciertas realizaciones se prefiere que las composiciones del presente documento, incluyendo particularmente el agente expansor, el aerosol, las composiciones de limpieza y disolvente del presente documento, incluyan uno o más aldehídos, particularmente aldehídos C1 - C4, incluyendo formaldehído, acetaldehído, propanal, butanal e isobutanal.
6. Las cetonas
En ciertas realizaciones se prefiere que las composiciones del presente documento, incluyendo particularmente las composiciones de agente expansor, las composiciones de aerosol, de limpieza y de disolvente del presente documento incluyan una o más cetonas, preferiblemente cetonas C1 - C4. Por ejemplo, el presente agente expansor, el aerosol, las composiciones de limpieza y el disolvente pueden incluir uno o más entre acetona, metiletilcetona y metilisobutilcetona.
7. Los clorocarburos
En ciertas realizaciones se prefiere que las composiciones del presente documento, incluyendo particularmente el agente expansor, el aerosol, las composiciones de limpieza y el disolvente del presente documento, incluyan uno o más clorocarburos, más preferiblemente clorocarburos C1 - C3. Las presentes composiciones pueden incluir en ciertas realizaciones preferidas, por ejemplo: 1-cloropropano; 2-cloropropano; tricloroetileno; percloroetileno; cloruro de meteno; trans-1,2-dicloroetilenos y combinaciones de estos, siendo especialmente preferidos los trans-1,2 dicloroetilenos en ciertas realizaciones, particularmente realizaciones de agentes expansores.
8. Otros compuestos
En ciertas realizaciones se prefiere que las composiciones del presente documento, incluyendo particularmente el agente expansor, el aerosol, las composiciones de limpieza y el disolvente del presente documento, incluyan uno o más compuestos adicionales, incluyendo agua, CO2, metilformiato, ácido fórmico, dimetoximetano (DME) y combinaciones de estos. Entre los anteriores, el DME es particularmente preferido para uso en composiciones de agentes expansores y como propelente en composiciones de aerosol según el presente documento, particularmente en combinación con HFCO-1233zd. Entre los anteriores, el agua y el CO2 son particularmente preferidos para uso en agentes expansores y como propelente según el presente documento, particularmente en combinación con HFCO-1233zd.
La cantidad relativa de cualquiera de los compuestos adicionales mencionados anteriormente, que se contemplan para uso en ciertas realizaciones como agentes coexpansores, así como cualquier componente adicional que pueda incluirse en las presentes composiciones, puede variar ampliamente dentro del amplio alcance general del presente documento según la aplicación particular de la composición, y todas esas cantidades relativas se consideran dentro del alcance del presente documento. Los solicitantes señalan, sin embargo, que una ventaja particular de al menos algunos de los compuestos según el presente documento, es la inflamabilidad relativamente baja y la toxicidad relativamente baja de tales compuestos. Por consiguiente, en ciertas realizaciones se prefiere que la composición del presente documento comprenda al menos un coagente y una cantidad de uno o más compuestos de monoclorotrifluoropropeno suficiente para producir una composición que en general no sea inflamable. Tal como se utiliza en el presente documento, el término "coagente" se entiende que se refiere a uno o más compuestos que se incluyen en las composiciones con el fin de contribuir a al menos algún aspecto del rendimiento de la composición para el fin previsto. Por lo tanto, en tales realizaciones, las cantidades relativas del coagente en comparación con uno o más compuestos de monoclorotrifluoropropeno dependerán, al menos en parte, de las propiedades deseables de la composición, tales como la inflamabilidad del coagente.
Las composiciones del presente documento pueden incluir los compuestos del presente documento en cantidades muy variables. Generalmente se prefiere, sin embargo, que para las composiciones preferidas para uso como agentes expansores según el presente documento, el o los compuestos de monoclorotrifluoropropeno estén presentes en una cantidad que sea al menos aproximadamente un 1% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente un 5% en peso e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente un 15% en peso, de la composición. En ciertas realizaciones preferidas, el agente expansor comprende al menos aproximadamente un 50% en peso del o de los presentes compuestos de agente expansor, y en ciertas realizaciones el agente expansor consiste esencialmente en compuestos según el presente documento. A este respecto, se observa que el uso de uno o más agentes coexpansores es consistente con las características novedosas y básicas del presente documento. Por ejemplo, se contempla que se usará agua como coexpansor o en combinación con otros agentes coexpansores (tales como, por ejemplo, pentano, particularmente ciclopentano) en un gran número de realizaciones.
Se contempla que las composiciones de agentes expansores del presente documento pueden comprender, preferiblemente en cantidades de al menos aproximadamente un 15% en peso de la composición, uno o más compuestos de monoclorotrifluoropropeno. En muchas realizaciones preferidas, se incluye en las composiciones un agente coexpansor que comprende agua, más preferiblemente en composiciones dirigidas al uso de espumas termoestables.
En ciertas realizaciones, se prefiere que las composiciones de agente expansor del presente documento comprendan HFCO-1233zd, más preferiblemente al menos aproximadamente un 90% en peso de HFCO-1233zd, más preferiblemente al menos aproximadamente un 95% en peso de HFCO-1233zd e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente un 99% en peso de HFCO-1233zd. En ciertas realizaciones preferidas, se prefiere que las composiciones de agente expansor del presente documento comprendan al menos aproximadamente un 80% e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente un 90% en peso de HFCO-1233zd e incluso más preferiblemente uno cualquiera o más de cis-HFCO-1233zd y trans-HFCO-1233zd.
Las composiciones de agente expansor del presente documento comprenden en ciertas realizaciones una combinación de cisHFCO-1233zd y transHFCO-1233zd. En ciertas realizaciones, la relación en peso cis:trans es de aproximadamente 30:70 a aproximadamente 5:95 e incluso más preferiblemente de aproximadamente 20:80 a aproximadamente 5:95, siendo especialmente preferida una relación de 10:90 en ciertas realizaciones.
En ciertas realizaciones preferidas, la composición de agente expansor comprende de aproximadamente un 30% a aproximadamente un 95% en peso, más preferiblemente de aproximadamente un 30% a aproximadamente un 96%, más preferiblemente de aproximadamente un 30% a aproximadamente un 97%, más preferiblemente de aproximadamente un 30% a aproximadamente un 98% e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 30% a aproximadamente un 99% en peso de uno o más compuestos de monoclorotrifluoropropeno, y de aproximadamente un 5% a aproximadamente un 90% en peso, más preferiblemente de aproximadamente un 5% a aproximadamente un 65% en peso de agente coexpansor, incluyendo uno o más fluoroéteres. En algunas de esas realizaciones, el agente coexpansor comprende, y preferiblemente consiste esencialmente en, un compuesto seleccionado a partir del grupo que consiste en H2O, HCs, HEs, HFCs, HFEs, hidrocarburos, alcoholes (preferiblemente alcoholes C2, C3 y/o C4), cetonas, CO2 y combinaciones de dos o más de estos.
En otras realizaciones, la invención proporciona composiciones espumables. Las composiciones espumables del presente documento generalmente incluyen uno o más componentes capaces de formar espuma. En ciertas realizaciones, el uno o más componentes comprenden una composición termoestable capaz de formar una espuma y/o composiciones espumables. Ejemplos de composiciones termoestables incluyen composiciones de espuma de poliuretano y poliisocianurato, así como composiciones de espuma fenólica. Con respecto a los tipos de espuma, particularmente composiciones de espuma de poliuretano, el presente documento proporciona espuma rígida (tanto de celda cerrada como de celda abierta y cualquier combinación de las mismas), espuma flexible y espuma semiflexible, incluidas espumas de revestimiento integral. El presente documento proporciona también espumas de un solo componente, que incluyen espumas de un solo componente pulverizables.
El proceso de reacción y formación de espumas se puede mejorar mediante el uso de diversos aditivos, tales como catalizadores y materiales tensioactivos, que sirven para controlar y ajustar el tamaño de la celda y estabilizar la estructura de la espuma durante la formación. Además, se contempla que uno cualquiera o más de los componentes adicionales descritos anteriormente, con respecto a las composiciones de agentes expansores del presente documento, podrían incorporarse a la composición espumable del presente documento. En tales realizaciones de espuma termoestable, una o más de las presentes composiciones se incluyen como o parte de un agente expansor en una composición espumable, o como parte de una composición espumable de dos o más partes, que incluye preferiblemente uno o más de los componentes capaces de reaccionar y/o formar espuma en las condiciones adecuadas para formar una espuma o estructura celular.
En ciertas otras realizaciones, uno o más componentes comprenden materiales termoplásticos, particularmente polímeros y/o resinas termoplásticos. Ejemplos de componentes de espuma termoplástica incluyen poliolefinas, tales como por ejemplo compuestos aromáticos de monovinilo de fórmula Ar-CHCH2, en donde Ar es un radical hidrocarbonado aromático de la serie del benceno tal como poliestireno (PS), (PS). Otros ejemplos de resinas de poliolefinas adecuadas según la invención incluyen las diversas resinas de etileno, incluidos los homopolímeros de etileno tales como polietileno (PE) y copolímeros de etileno, polipropileno (PP) y tereftalato de polietileno (PET), y espumas formadas a partir de los mismos, preferiblemente espumas de baja densidad. En determinadas realizaciones, la composición termoplástica espumable es una composición extruible.
La invención también se refiere a una espuma, y preferiblemente una espuma de células cerradas, preparada a partir de una formulación de espuma polimérica que contiene un agente expansor que comprende las composiciones de la invención. En todavía otras realizaciones, la invención proporciona composiciones espumables que comprenden espumas termoplásticas o de poliolefina, tales como espumas de poliestireno (PS), polietileno (PE), polipropileno (PP) y tereftalato de polietileno (PET), preferiblemente espumas de baja densidad.
D. Composiciones que contienen trifluoromonocloropropeno
Los solicitantes han desarrollado varias composiciones que incluyen como componente esencial uno o más compuestos de trifluoromonocloropropeno, incluyendo transCF3CH=CClH (1233zdE), cisCF3CH=CClH (1233zdZ), transCHF2CF=CClH (1233ydE), cisCHF2CF=CClH (1233ydZ), transCHF2CH=CClF (1233zbE), cisCHF2CH=CClF (1233zbZ), transCHF2CCl=CHF (1233xeE), cisCHF2CCl=CHF(1233xeZ), CH2FCCI=CF2 (1233xc), transCHFClCF=CFH (1233yeE), cisCHFClCF=CFH (1233yeZ), CH2ClCF=CF2 (1233yc), incluyendo todas las combinaciones de estos en todas las proporciones, y al menos un compuesto adicional. En tales composiciones, la cantidad de uno o más trifluoromonocloropropenos puede variar ampliamente, incluyendo en todos los casos constituir el equilibrio de la composición después de tener en cuenta todos los demás componentes de la composición. En ciertas realizaciones preferidas, la cantidad de cada uno de los trifluoromonocloropropenos mencionados anteriormente, y la cantidad de cualquier combinación de dos o más de estos en cualquiera y todas las proporciones, en la composición, puede estar de acuerdo con los siguientes intervalos: de aproximadamente un 1% en peso hasta aproximadamente un 99% en peso; de aproximadamente un 80% en peso a aproximadamente un 99% en peso; de aproximadamente un 1% en peso hasta aproximadamente un 20% en peso; de aproximadamente un 1% en peso hasta aproximadamente un 25% en peso; de aproximadamente un 1% en peso hasta aproximadamente un 30% en peso; y de aproximadamente un 1% en peso hasta aproximadamente un 50% en peso. Las composiciones preferidas de este tipo se describen en la siguiente Tabla, siendo todos los porcentajes, porcentajes en peso y entendiéndose que van precedidos de la palabra "aproximadamente" en relación con el compuesto adicional especificado en la tabla. Además, se entenderá que la siguiente Tabla se aplica a cada uno de transCF3CH=CClH (1233zdE), cisCF3CH=CClH (1233zdZ), transCHF2CF=CClH (1233ydE), cisCHF2CF=CClH (1233ydZ), transCHF2CH=CClF (1233zbE), cisCHF2CH=CClF (1233zbZ), transCHF2CCl=CHF (1233xeE), cisCHF2CCl=CHF(1233xeZ), CH2FCCl=CF2 (1233xc), transCHFClCF=CFH (1233yeE), cisCHFClCF=CFH (1233yeZ), CH2ClCF=CF2 (1233yc) y a todas combinaciones y proporciones de esos dos compuestos.
Combinaciones con HFCO-1233*
En realizaciones preferidas en las que el coagente comprende H2O, la composición comprende H2O en una cantidad de aproximadamente un 5% en peso a aproximadamente un 50% en peso de la composición total, más preferiblemente de aproximadamente un 10% en peso a aproximadamente un 40% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 10% a aproximadamente un 20% en peso de la composición total.
En realizaciones preferidas en las que el coagente comprende CO2, la composición comprende CO2 en una cantidad de aproximadamente un 5% en peso a aproximadamente un 60% en peso de la composición total, más preferiblemente de aproximadamente un 20% en peso a aproximadamente un 50% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 40% a aproximadamente un 50% en peso de la composición.
En realizaciones preferidas en las que el coagente comprende alcoholes (preferiblemente alcoholes C2, C3 y/o C4), la composición comprende alcohol en una cantidad de aproximadamente un 5% en peso a aproximadamente un 40% en peso de la composición total, más preferiblemente de aproximadamente un 10% en peso a aproximadamente un 40% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 15% a aproximadamente un 25% en peso de la composición total.
Para composiciones que incluyen coagentes de HFC, el agente coexpansor de HFC (preferiblemente HFC C2, C3, C4 y/o C5) e incluso más preferiblemente difluorometano (HFC-152a) (siendo HFC-152a particularmente preferido para usos en composiciones como agentes expansores para termoplásticos extruidos) y/o pentafluoropropano (HFC-245), está preferiblemente presente en la composición en cantidades de aproximadamente un 5% en peso a aproximadamente un 80% en peso de la composición, más preferiblemente de aproximadamente un 10% en peso a aproximadamente un 75% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 25% a aproximadamente un 75% en peso de la composición. Además, en tales realizaciones, el HFC es preferiblemente HFC C2 - C4 e incluso más preferiblemente HFC C3, siendo muy preferido el HFC C3 pentafluorado, tal como HFC-245fa, en ciertas realizaciones.
Para composiciones que incluyen coagentes de HFE, el coagente de HFE (preferiblemente HFE C2, C3, C4 y/o C5) e incluso más preferiblemente HFE-254 (incluyendo particularmente HFE-254pc) está preferiblemente presente en la composición en cantidades de aproximadamente un 5% en peso a aproximadamente un 80% en peso de la composición total, más preferiblemente de aproximadamente un 10% en peso a aproximadamente un 75% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 25% a aproximadamente un 75% en peso de la composición. Además, en tales realizaciones, el HFE es preferiblemente HFE C2 - C4 e incluso más preferiblemente un HFC C3, siendo muy preferido el HFE C3 tetrafluorado en ciertas realizaciones.
Para composiciones que incluyen coagentes de HC, el coagente de HC (preferiblemente HC C3, C4 y/o C5) está presente preferiblemente en la composición en cantidades de aproximadamente un 5% en peso a aproximadamente un 80% en peso de la composición total e incluso más preferiblemente de aproximadamente un 20% en peso a aproximadamente un 60% en peso de la composición.
E. Métodos y sistemas
1. Métodos de formación de espuma
Se contempla que todos los métodos y sistemas actualmente conocidos y disponibles para formar espuma sean fácilmente adaptables para uso en relación con el presente documento. Por ejemplo, los métodos del presente documento generalmente requieren incorporar un agente expansor según el presente documento en una composición espumable o formadora de espuma y luego espumar la composición, preferiblemente mediante una etapa o una serie de etapas que incluyen provocar la expansión volumétrica del agente expansor de conformidad con el presente documento. En general, se contempla que los sistemas y dispositivos usados actualmente para la incorporación de un agente expansor y para la formación de espuma, sean fácilmente adaptables para un uso según el presente documento. De hecho, se cree que una ventaja del presente documento es proporcionar un agente expansor mejorado que es generalmente compatible con los métodos y sistemas de formación de espumas existentes.
Por lo tanto, los expertos en la técnica apreciarán que el presente documento comprende métodos y sistemas para formar todo tipo de espumas, incluidas espumas termoestables, espumas termoplásticas y espumas formadas en el lugar. Por tanto, un aspecto del presente documento es el uso de los presentes agentes expansores en conexión con equipos de formación de espuma convencionales, tales como equipos de formación de espuma de poliuretano, en condiciones de procesamiento convencionales. Por lo tanto, los presentes métodos incluyen operaciones de tipo mezcla madre, operaciones de tipo mezcla, adición de una tercera corriente de agente expansor y adición de un agente expansor en la cabeza del espumado.
Con respecto a las espumas termoplásticas, los métodos preferidos generalmente comprenden introducir un agente expansor según el presente documento en un material termoplástico, preferiblemente un polímero termoplástico tal como poliolefina, y luego someter el material termoplástico a condiciones efectivas para provocar la formación de espuma. Por ejemplo, la etapa de introducir el agente expansor en el material termoplástico puede comprender introducir el agente expansor en una extrusora de tornillo que contiene el material termoplástico, y la etapa de provocar la formación de espuma puede comprender reducir la presión sobre el material termoplástico y provocar de ese modo la expansión del agente expansor y contribuir de ese modo al espumado del material.
Los expertos en la técnica apreciarán, especialmente de cara a la divulgación contenida en el presente documento, que el orden y la manera en que se forma y/o se añade el agente expansor del presente documento a la composición espumable, generalmente no afecta al funcionamiento del presente documento. Por ejemplo, en el caso de espumas extruibles, es posible que los diversos componentes del agente expansor e incluso los componentes de la presente composición, no se mezclen antes de su introducción en el equipo de extrusión, o incluso que los componentes no se añadan en la misma ubicación en el equipo de extrusión. Además, el agente expansor se puede introducir directamente o como parte de una premezcla, la cual se añade después a otras partes de la composición espumable.
Por lo tanto, en ciertas realizaciones puede ser deseable introducir uno o más componentes del agente expansor en una primera ubicación en la extrusora, que está aguas arriba del lugar de adición de uno o más componentes del agente expansor, con la expectativa de que los componentes se unirán en la extrusora y/o actuarán más eficazmente de esta manera. Sin embargo, en ciertas realizaciones, dos o más componentes del agente expansor se combinan de antemano y se introducen juntos en la composición espumable, ya sea directamente o como parte de una premezcla que luego se añade a otras partes de la composición espumable.
En ciertas realizaciones preferidas, también se pueden incorporar agentes dispersantes, estabilizadores celulares, tensioactivos y otros aditivos a las composiciones de agentes expansores del presente documento. Opcional pero preferentemente se añaden tensioactivos para que sirvan como estabilizadores celulares. Algunos materiales representativos se venden con los nombres de DC-193, B-8404 y L-5340 que son, generalmente, copolímeros en bloques de polisiloxano polioxialquileno, tales como los descritos en los documentos de patente de EE. UU. núm.
2.834.748, 2.917.480 y 2.846.458. Otros aditivos opcionales para la mezcla de agentes expansores pueden incluir agentes retardantes de llama tales como tri(2-cloroetil)fosfato, tri(2-cloropropil)fosfato, tri(2,3-dibromopropil)-fosfato, tri(1,3-dicloropropil)fosfato, fosfato diamónico, diversos compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, trihidrato de aluminio, poli(cloruro de vinilo) y similares.
Cualquiera de los métodos bien conocidos en la técnica, como los descritos en "Polyurethanes Chemistry and Technology", volúmenes I y II, Saunders y Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, NY, se puede usar o adaptar para el uso según las realizaciones de espuma del presente documento.
2. Composiciones de propelente y aerosol
En otro aspecto, el presente documento proporciona composiciones propelentes que comprenden o consisten esencialmente en una composición del presente documento. En ciertas realizaciones preferidas, esa composición propelente es preferiblemente una composición pulverizable, sola o en combinación con otros propelentes conocidos.
En un aspecto, las presentes composiciones se pueden usar para propulsar objetos, incluidos objetos sólidos y/o líquidos y/u objetos gaseosos, aplicando a esos objetos una fuerza generada por la presente composición, tal como se produciría mediante la expansión de las composiciones del presente documento. Por ejemplo, esa fuerza puede ser proporcionada preferiblemente, al menos en parte, por el cambio de fase de las composiciones del presente documento de líquido a gas, y/o por la fuerza liberada como resultado de una reducción sustancial de la presión a medida que la composición del presente documento sale de un recipiente presurizado. De esa manera, las composiciones del presente documento pueden usarse para aplicar una ráfaga de fuerza o una fuerza sostenida a un objeto que se va a propulsar. En consecuencia, el presente documento comprende sistemas, recipientes y dispositivos que incluyen composiciones del presente documento y que están configurados para propulsar o mover un objeto, ya sea un objeto líquido o un objeto sólido o un objeto gaseoso, con la cantidad de fuerza deseada. Ejemplos de tales usos incluyen recipientes (tales como botes presurizados y dispositivos similares) que pueden usarse, mediante la fuerza propelente, para desbloquear desagües, tuberías u obstrucciones en conductos, canales o boquillas. Otra aplicación incluye el uso de la presente composición para propulsar objetos sólidos a través del entorno, particularmente el aire ambiental, tales como balas, perdigones, granadas, redes, botes, pelotas de semillas, electrodos u otros proyectiles conectados individualmente o no conectados. En otras realizaciones, las presentes composiciones se pueden usar para impartir movimiento, tal como un movimiento de rotación, a giroscopios, centrífugas, juguetes u otros cuerpos que van a girar, o para impartir una fuerza propulsora a objetos sólidos, tales como fuegos artificiales, confeti, perlas, municiones y otros objetos sólidos. En otras aplicaciones, la fuerza proporcionada por las composiciones del presente documento puede usarse para empujar o dirigir cuerpos en movimiento, incluidos cohetes u otros proyectiles.
Las composiciones propelentes del presente documento comprenden preferiblemente un material que se va a pulverizar y un propelente que comprende, consiste esencialmente en, o consiste en una composición según el presente documento. También en la mezcla pulverizable pueden estar presentes ingredientes inertes, disolventes y otros materiales. Preferiblemente, la composición pulverizable es un aerosol. Los materiales adecuados que se van a pulverizar incluyen, sin limitación, materiales cosméticos tales como desodorantes, perfumes, lacas para el cabello, disolventes de limpieza y lubricantes, así como materiales medicinales tales como medicamentos contra el asma. La expresión materiales medicinales se utiliza en el presente documento en su sentido más amplio para incluir todos y cada uno de los materiales que son, o al menos se cree que son, eficaces en relación con tratamientos terapéuticos, métodos de diagnóstico, alivio del dolor y tratamientos similares, y como tales incluirían por ejemplo fármacos y sustancias biológicamente activas. El material medicinal en ciertas realizaciones preferidas está adaptado para ser inhalado. El medicamento u otro agente terapéutico está preferiblemente presente en la composición en una cantidad terapéutica, comprendiendo una porción sustancial del resto de la composición uno o más compuestos de monoclorotrifluoropropeno del presente documento, como se ha descrito anteriormente.
Los productos en aerosol para uso industrial, para consumo o uso médico normalmente contienen uno o más propelentes junto con uno o más ingredientes activos, ingredientes inertes o disolventes. El propelente proporciona la fuerza que expulsa el producto en forma de aerosol. Si bien algunos productos en aerosol son propulsados con gases comprimidos como dióxido de carbono, nitrógeno, óxido nitroso e incluso aire, la mayoría de los aerosoles comerciales utilizan propelentes de gas licuado. Los propelentes de gases licuados más utilizados son los hidrocarburos como el butano, el isobutano y el propano. También se utilizan dimetiléter y HFC-152a (1,1-difluoroetano), solos o en mezclas con los propelentes de hidrocarburos. Desafortunadamente, todos esos propelentes de gas licuado son altamente inflamables y su incorporación a formulaciones de aerosoles a menudo dará como resultado productos en aerosol inflamables.
Los solicitantes han llegado a apreciar la necesidad persistente de propelentes de gases licuados no inflamables con los que formular productos en aerosol. El presente documento proporciona composiciones del presente documento, particular y preferiblemente composiciones que comprenden HFCO-1233 como se ha descrito anteriormente, para uso en ciertos productos industriales en aerosol, que incluyen, por ejemplo, limpiadores en aerosol, lubricantes y similares, y en aerosoles medicinales, que incluyen, por ejemplo, administrar medicamentos a los pulmones o a las membranas mucosas. Ejemplos de ello incluyen inhaladores de dosis medidas (IDMs) para el tratamiento del asma y otras enfermedades pulmonares obstructivas crónicas y para la administración de medicamentos a membranas mucosas accesibles o por vía intranasal. Por lo tanto, el presente documento incluye métodos para tratar dolencias, enfermedades y problemas similares relacionados con la salud de un organismo (tal como un ser humano o un animal) que comprenden aplicar una composición del presente documento que contiene un medicamento u otro componente terapéutico al organismo que necesita un tratamiento. En ciertas realizaciones preferidas, la etapa de aplicar la presente composición comprende proporcionar un IDM que contiene la composición del presente documento (por ejemplo, introducir la composición en el IDM) y luego descargar la presente composición del IDM.
Las composiciones del presente documento, particularmente composiciones que comprenden o consisten esencialmente en uno cualquiera o más de los monoclorotrifluoropropenos del presente documento, son capaces de proporcionar aerosoles y propelentes de gas licuado no inflamables que no contribuyen sustancialmente al calentamiento global. Las presentes composiciones se pueden usar para formular una variedad de aerosoles industriales u otras composiciones pulverizables tales como limpiadores de contactos, rociadores, pulverizadores lubricantes y similares, y aerosoles de consumo tales como productos para el cuidado personal, productos domésticos y productos automotrices. Las composiciones medicinales en aerosol y/o con propelente y/o pulverizables del presente documento en muchas aplicaciones incluyen, además de los compuestos del presente documento, un medicamento tal como un beta-agonista, un corticosteroide u otro medicamento y, opcionalmente, otros ingredientes, tales como tensioactivos, disolventes, otros propelentes, aromatizantes y otros excipientes. Las composiciones del presente documento, a diferencia de muchas composiciones utilizadas anteriormente en esas aplicaciones, tienen buenas propiedades ambientales y no se consideran contribuyentes potenciales al calentamiento global. Por lo tanto, las presentes composiciones proporcionan en ciertas realizaciones preferidas propelentes de gases licuados sustancialmente no inflamables que tienen un potencial de calentamiento global muy bajo.
3. Aromas y fragancias
Las composiciones del presente documento también proporcionan ventajas cuando se usan como parte de, y en particular como vehículo para, formulaciones de sabores y formulaciones de fragancias. La idoneidad de las presentes composiciones para este fin se demuestra mediante un procedimiento de prueba en el que se coloca una cantidad predeterminada de un material vegetal, tal como Jasmone, en un tubo de vidrio de paredes gruesas y una cantidad de uno o más de los compuestos del presente documento se añade al tubo de vidrio. Luego los tubos se congelan y se sellan. Al descongelar el tubo, se descubre que la mezcla tenía una fase líquida, estableciendo así un uso favorable de uno o más monoclorotetrafluoropropenos como vehículo para formulaciones de sabores y fragancias. También establece su potencial como extractante de compuestos biológicamente activos (como la biomasa) y fragancias, incluso desde una materia vegetal. En ciertas realizaciones, puede preferirse usar la presente composición para aplicaciones de extracción con el presente fluido en su estado supercrítico. Esta y otras aplicaciones que implican el uso de las presentes composiciones en el estado supercrítico o casi supercrítico se describen a continuación.
4. Agentes infladores
Una ventaja potencial de las composiciones del presente documento es que las composiciones preferidas están en estado gaseoso en la mayoría de las condiciones ambientales. Esta característica les permite llenar el espacio sin aumentar significativamente el peso del espacio que se derrama. Además, las composiciones del presente documento se pueden comprimir o licuar para un transporte y almacenamiento relativamente fáciles. Así, por ejemplo, las composiciones del presente documento pueden incluirse, preferiblemente pero no necesariamente en forma líquida, en un recipiente cerrado, tal como una bote presurizado, que tiene una boquilla adaptada para liberar la composición en otro entorno en donde existirá, al menos durante un período de tiempo, como gas presurizado. Por ejemplo, esa aplicación puede incluir la inclusión de las presentes composiciones en un bidón adaptado para conectarse a neumáticos tales como los que se pueden usar en vehículos de transporte (incluidos automóviles, camiones y aviones). Otros ejemplos según esta realización incluyen el uso de las presentes composiciones, en una disposición similar, para inflar bolsas de aire u otras vejigas (incluyendo otras vejigas protectoras) adaptadas para contener, al menos durante un período de tiempo, un material gaseoso a presión. Como alternativa al uso de un recipiente fijo, tal como un bidón, las presentes composiciones se pueden aplicar según este aspecto de la invención a través de una manguera u otro sistema que contenga la presente composición, ya sea en forma líquida o gaseosa, y a través del cual se puede introducir en un entorno presurizado que sea necesario para la aplicación particular.
F. Métodos y sistemas
Las composiciones del presente documento son útiles en relación con numerosos métodos y sistemas, incluyendo fluidos de transferencia de calor en métodos y sistemas para transferir calor, tales como refrigerantes utilizados en sistemas de refrigeración, aire acondicionado y bombas de calor. Las presentes composiciones también son ventajosas para un uso en sistemas y métodos para generar aerosoles, comprendiendo o consistiendo preferiblemente en el propelente en aerosol en tales sistemas y métodos. En ciertos aspectos del presente documento también se incluyen métodos para formar espumas y métodos para extinguir y sofocar incendios. El presente documento también proporciona en ciertos aspectos métodos para eliminar residuos de artículos en los que las presentes composiciones se usan como composiciones disolventes en esos métodos y sistemas.
1. Métodos y sistemas de transferencia de calor
Los métodos de transferencia de calor preferidos generalmente comprenden proporcionar una composición del presente documento y hacer que se transfiera calor hacia o desde la composición, ya sea mediante transferencia de calor sensible, transferencia de calor por cambio de fase o una combinación de las mismas. Por ejemplo, en ciertas realizaciones preferidas los presentes métodos proporcionan sistemas de refrigeración que comprenden un refrigerante del presente documento y métodos para producir un calentamiento o enfriamiento mediante la condensación y/o evaporación de una composición del presente documento. En ciertas realizaciones preferidas, los métodos para enfriar, incluido el enfriamiento de otro fluido directa o indirectamente o de un cuerpo directa o indirectamente, comprenden condensar una composición refrigerante que comprende una composición del presente documento y luego evaporar dicha composición refrigerante en las proximidades del artículo que se va a enfriar. Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "cuerpo" se entiende que se refiere no solo a objetos inanimados, sino también a tejido vivo, incluido tejido animal en general y tejido humano en particular. Por ejemplo, ciertos aspectos del presente documento implican la aplicación de la presente composición al tejido humano para uno o más fines terapéuticos, tales como una técnica para aliviar el dolor, como anestésico preparatorio o como parte de una terapia que implica reducir la temperatura del cuerpo que va a ser tratado. En ciertas realizaciones, la aplicación a un cuerpo comprende proporcionar las presentes composiciones en forma líquida a presión, preferiblemente en un recipiente presurizado que tiene una válvula y/o boquilla de descarga unidireccional, y liberar el líquido desde el recipiente presurizado mediante pulverización o aplicando de otro modo la composición sobre el cuerpo. A medida que el líquido se evapora desde la superficie que se rocía, la superficie se enfría.
Ciertos métodos preferidos para calentar un fluido o un cuerpo comprenden condensar una composición refrigerante que comprende una composición del presente documento en las proximidades del fluido o del cuerpo que se va a calentar y posteriormente evaporar dicha composición refrigerante. Teniendo en cuenta la descripción del presente documento, los expertos en la técnica podrán calentar y enfriar fácilmente artículos según los presentes documentos sin una experimentación indebida.
Los solicitantes han descubierto que en los sistemas y métodos del presente documento muchos de los parámetros importantes de rendimiento del sistema de refrigeración son relativamente cercanos a los parámetros de R-134a. Dado que muchos sistemas de refrigeración existentes han sido diseñados para R-134a, o para otros refrigerantes con propiedades similares a R-134a, los expertos en la técnica apreciarán la ventaja sustancial de un refrigerante con bajo PCG y/o un refrigerante con bajo efecto de agotamiento de la capa de ozono que se puede utilizar como sustituto de R-134a o refrigerantes similares, con modificaciones relativamente mínimas en el sistema. Se contempla que en ciertas realizaciones el presente documento proporciona métodos de modernización que comprenden reemplazar el fluido de transferencia de calor (tal como un refrigerante) en un sistema existente con una composición del presente documento, sin una modificación sustancial del sistema. En ciertas realizaciones preferidas, la etapa de reemplazar es un reemplazo directo en el sentido de que no se requiere un rediseño sustancial del sistema y no es necesario reemplazar ningún elemento importante del equipo para acomodar la composición del presente documento como fluido de transferencia de calor. En ciertas realizaciones preferidas, los métodos comprenden un reemplazo directo en el que la capacidad del sistema es al menos aproximadamente un 70%, preferiblemente al menos aproximadamente un 85% e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente un 90% de la capacidad del sistema antes del reemplazo. En ciertas realizaciones preferidas, los métodos comprenden un reemplazo directo en el que la presión de succión y/o la presión de descarga del sistema e incluso más preferiblemente ambas, es al menos aproximadamente un 70%, más preferiblemente al menos aproximadamente un 90% e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente un 95% de la presión de succión y/o la presión de descarga antes del reemplazo. En ciertas realizaciones preferidas, los métodos comprenden un reemplazo directo en el que el flujo másico del sistema es al menos aproximadamente un 80% e incluso más preferiblemente al menos un 90% del flujo másico antes del reemplazo.
En ciertas realizaciones, el presente documento proporciona un enfriamiento absorbiendo calor de un fluido o cuerpo, preferiblemente evaporando la presente composición refrigerante en las proximidades del cuerpo o el fluido que se va a enfriar para producir un vapor que comprende la presente composición. Preferiblemente, los métodos incluyen la etapa adicional de comprimir el vapor refrigerante, normalmente con un compresor o un equipo similar para producir un vapor de la presente composición a una presión relativamente elevada. Generalmente, la etapa de comprimir el vapor da como resultado la adición de calor al vapor, provocando así un aumento en la temperatura del vapor a presión relativamente alta. Preferiblemente en tales realizaciones, los presentes métodos incluyen eliminar de ese vapor de presión elevada y temperatura relativamente alta, al menos una porción del calor añadido mediante las etapas de evaporación y compresión. La etapa de eliminación de calor incluye preferiblemente condensar el vapor a temperatura elevada y presión elevada mientras que el vapor está en una condición de presión relativamente alta, para producir un líquido a presión relativamente alta que comprende una composición del presente documento. Preferiblemente, ese líquido a presión relativamente alta sufre una reducción de presión nominalmente isoentálpica para producir un líquido a relativamente baja presión y temperatura baja. En tales realizaciones, es ese líquido refrigerante a temperatura reducida el que luego se vaporiza mediante el calor transferido desde el cuerpo o fluido que se va a enfriar.
En otra realización del procedimiento de la invención, las composiciones de la invención se pueden usar en un método para producir un calentamiento que comprende condensar un refrigerante que comprende las composiciones en las proximidades de un líquido o un cuerpo que se va a calentar. Tales métodos, como se ha mencionado anteriormente, son frecuentemente ciclos inversos del ciclo de refrigeración descrito anteriormente.
2. Métodos para la expansión de espumas
Una realización del presente documento se refiere a métodos para formar espumas, y preferiblemente espumas de poliuretano y poliisocianurato. Los métodos generalmente comprenden proporcionar una composición de agente expansor de los presentes documentos, añadir (directa o indirectamente) la composición de agente expansor a una composición espumable y hacer reaccionar la composición espumable bajo condiciones efectivas para formar una espuma o estructura celular, como se conoce bien en la técnica. Cualquiera de los métodos bien conocidos en la técnica, como los descritos en in "Polyurethanes Chemistry and Technology", volúmenes I y II, Saunders y Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, NY, se puede usar o adaptar para un uso según las realizaciones de espumas del presente documento. En general, tales métodos preferidos comprenden preparar espumas de poliuretano o poliisocianurato combinando un isocianato, un poliol o una mezcla de polioles, un agente expansor o una mezcla de agentes expansores que comprende una o más de las presentes composiciones, y otros materiales tales como catalizadores, tensioactivos y opcionalmente, agentes retardantes de llama, colorantes u otros aditivos.
En muchas aplicaciones es conveniente proporcionar los componentes para espumas de poliuretano o poliisocianurato en formulaciones premezcladas. Lo más habitual es que la formulación de espuma se mezcle previamente en dos componentes. El isocianato y opcionalmente ciertos tensioactivos y agentes expansores comprenden el primer componente, comúnmente denominado componente "A". El poliol o la mezcla de polioles, tensioactivos, catalizadores, agentes expansores, retardantes de llama y otros componentes reactivos con isocianato comprenden el segundo componente, comúnmente denominado componente "B". Por consiguiente, las espumas de poliuretano o poliisocianurato se preparan fácilmente juntando los componentes secundarios A y B, ya sea mediante mezcla manual para preparaciones pequeñas y, preferiblemente, técnicas de mezcla mecánica para formar bloques, losas, laminados, paneles de vertido en el lugar y otros artículos, espumas aplicadas por pulverización, espumas y similares. Opcionalmente, se pueden añadir otros ingredientes tales como retardantes de fuego, colorantes, agentes expansores auxiliares e incluso otros polioles como una tercera corriente en la cabeza de la mezcla o en el sitio de reacción. Sin embargo, lo más preferible es que todos estén incorporados en un componente B como se ha descrito anteriormente.
También es posible producir espumas termoplásticas utilizando las composiciones de la invención. Por ejemplo, se pueden combinar formulaciones convencionales de poliestireno y polietileno con las composiciones de manera convencional para producir espumas rígidas.
3. Métodos de limpieza
El presente documento también proporciona métodos para eliminar contaminantes de un producto, parte, componente, sustrato o cualquier otro artículo o porción del mismo, aplicando al artículo una composición del presente documento. Por motivos de comodidad, el término "artículo" se utiliza en el presente documento para referirse a todos esos productos, partes, componentes, sustratos y similares y además se entiende que se refiere a cualquier superficie o porción de la misma. Además, el término "contaminante" se entiende que se refiere a cualquier material o sustancia no deseado presente en el artículo, incluso si esa sustancia se coloca sobre el artículo intencionalmente. Por ejemplo, en la fabricación de dispositivos semiconductores es común depositar un material fotorresistente sobre un sustrato para formar una máscara para la operación de grabado y posteriormente retirar el material fotorresistente del sustrato. El término "contaminante", tal y como se utiliza en el presente documento, se entiende que incluye y abarca ese material fotorresistente.
En ciertos métodos preferidos, la etapa de limpieza incluye la etapa de eliminar por lavado un material, tal como lubricantes, de un recipiente o contenedor en conexión con las etapas para preparar el sistema para su modernización y/o regeneración. En ciertas realizaciones, esos métodos están asociados con una modernización o sustitución en un sistema de transferencia de calor existente, tal como un sistema de refrigeración o aire acondicionado, del refrigerante antiguo por un refrigerante nuevo y el lavado del sistema usando una composición del presente documento como parte del procedimiento, particularmente para eliminar por lavado al menos una porción, y preferiblemente sustancialmente todo, del lubricante usado previamente presente en tales sistemas
Los métodos preferidos del presente documento comprenden aplicar la presente composición sobre el artículo. Aunque se contempla que se pueden emplear numerosas y variadas técnicas de limpieza, las composiciones del presente documento con un buen uso ventajoso, se considera particularmente favorable usar las presentes composiciones en relación con técnicas de limpieza supercrítica. La limpieza supercrítica se describe en el documento de patente de EE. UU. núm. 6.589.355, que está asignada al cesionario del presente documento. Para aplicaciones de limpieza supercrítica, en ciertas realizaciones se prefiere incluir en las presentes composiciones de limpieza, además del HFCO-1233, uno o más componentes adicionales, tales como: HFO-1234 (preferiblemente uno cualquiera o más entre cis-HFO-1234ze, trans-HFO-1234ze, HFO-1234yf, HFO-1234yc, HFO-1234zc, HFO-1234ye(E) y HFO-1234ye(Z)), CO2 y otros componentes adicionales conocidos para uso en relación con aplicaciones de limpieza supercrítica. También puede ser posible y deseable en ciertas realizaciones usar las presentes composiciones de limpieza en relación con métodos particulares de desengrase con vapor y limpieza con disolventes.
4. Métodos para reducir la inflamabilidad
Según otras realizaciones preferidas, el presente documento proporciona métodos para reducir la inflamabilidad de fluidos, comprendiendo dichos métodos añadir un compuesto o una composición del presente documento a dicho fluido. La inflamabilidad asociada con cualquiera de una amplia gama de fluidos que de otro modo serían inflamables, puede reducirse según el presente documento. Por ejemplo, la inflamabilidad asociada con fluidos como el óxido de etileno, hidrofluorocarbonos e hidrocarburos inflamables, incluidos: HFC-152a, 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a), difluorometano (HFC-32), propano, hexano, octano y similares, puede reducirse según el presente documento. Para los fines del presente documento, un fluido inflamable puede ser cualquier fluido que presente intervalos de inflamabilidad en el aire medidos mediante cualquier método de prueba convencional estándar, tal como ASTM E-681 y similares.
Se puede añadir cualquier cantidad adecuada de los presentes compuestos o composiciones para reducir la inflamabilidad de un fluido según el presente documento. Como reconocerán los expertos en la técnica, la cantidad añadida dependerá, al menos en parte, del grado en que el fluido en cuestión es inflamable y del grado en que se desea reducir su inflamabilidad. En ciertas realizaciones preferidas, la cantidad de compuesto o composición añadida al fluido inflamable es eficaz para hacer que el fluido resultante sea sustancialmente no inflamable.
5. Métodos para la extinción de llamas
El presente documento proporciona además métodos para extinguir una llama, comprendiendo dichos métodos poner en contacto una llama con un fluido que comprende un compuesto o composición del presente documento. Se puede utilizar cualquier método adecuado para poner en contacto la llama con la presente composición. Por ejemplo, una composición del presente documento se puede pulverizar, verter y equivalentes sobre la llama, o al menos una parte de la llama se puede sumergir en la composición. Considerando las enseñanzas del presente documento, los expertos en la técnica podrán adaptar fácilmente una variedad de aparatos y métodos convencionales de extinción de llamas para uso en el presente documento.
6. Métodos de esterilización
Muchos artículos, dispositivos y materiales, particularmente para uso en el campo médico, deben esterilizarse antes del uso por razones de salud y seguridad, tales como la salud y seguridad de pacientes y del personal hospitalario. El presente documento proporciona métodos de esterilización que comprenden poner en contacto los artículos, los dispositivos o el material que se va a esterilizar con un compuesto o una composición del presente documento que comprende uno o más de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento, en combinación con uno o más agentes esterilizantes. Si bien se conocen muchos agentes esterilizantes en la técnica y se consideran adaptables para uso en relación con el presente documento, en ciertas realizaciones preferidas el agente esterilizante comprende óxido de etileno, formaldehído, peróxido de hidrógeno, dióxido de cloro, ozono y combinaciones de estos. En determinadas realizaciones, el óxido de etileno es el agente esterilizante preferido. Los expertos en la técnica, considerando las enseñanzas contenidas en el presente documento, podrán determinar fácilmente las proporciones relativas de agente esterilizante y el(los) presente(s) compuesto(s) que se van a emplear, en relación con las presentes composiciones y métodos esterilizantes, y todos esos intervalos están dentro del amplio alcance del presente documento. Como saben los expertos en la técnica, ciertos agentes esterilizantes, tales como el óxido de etileno, son componentes relativamente inflamables, y el o los compuestos según el presente documento se incluyen en las presentes composiciones en cantidades eficaces, junto con otros componentes presentes en la composición, para reducir la inflamabilidad de la composición esterilizante hasta niveles aceptables.
Los métodos de esterilización del presente documento pueden ser la esterilización a temperatura alta o baja del presente documento que implica el uso de un compuesto o composición del presente documento a una temperatura de aproximadamente 121°C a aproximadamente 132°C, preferiblemente en un cámara sustancialmente sellada. El procedimiento se puede completar normalmente en menos de aproximadamente 2 horas. Sin embargo, algunos artículos, tales como artículos de plástico y componentes eléctricos, no pueden soportar temperaturas tan altas y requieren una esterilización a baja temperatura. En métodos de esterilización a baja temperatura, el artículo que se va a esterilizar se expone a un fluido que comprende una composición del presente documento a una temperatura desde aproximadamente la temperatura ambiente a aproximadamente 93°C, más preferiblemente a una temperatura desde aproximadamente la temperatura ambiente a aproximadamente 37°C.
La esterilización a baja temperatura del presente documento es preferiblemente al menos un procedimiento en dos etapas, realizado en una cámara sustancialmente sellada, preferiblemente hermética al aire. En la primera etapa (la etapa de esterilización), los artículos que se han limpiado y envuelto en bolsas permeables a los gases, se colocan en la cámara. Luego se evacúa el aire de la cámara creando un vacío y quizás desplazando el aire con vapor. En determinadas realizaciones, es preferible inyectar vapor en la cámara para conseguir una humedad relativa que oscila preferentemente entre aproximadamente un 30% y aproximadamente un 70%. Esas humedades pueden maximizar la eficacia esterilizante del agente esterilizante que se introduce en la cámara después de alcanzar la humedad relativa deseada. Después de un período de tiempo suficiente para que el esterilizante penetre en la envuelta y alcance los intersticios del artículo, el esterilizante y el vapor se evacúan de la cámara.
En la segunda etapa preferida del procedimiento (la etapa de aireación), los artículos se airean para eliminar los residuos de esterilizante. La eliminación de esos residuos es particularmente importante en el caso de esterilizantes tóxicos, aunque es opcional en aquellos casos en los que se utilizan los compuestos sustancialmente no tóxicos del presente documento. Los procedimientos de aireación típicos incluyen lavados con aire, aireación continua y una combinación de ambos. Un lavado con aire es un procedimiento por lotes y normalmente comprende evacuar la cámara durante un período relativamente corto, por ejemplo, 12 minutos, y luego introducir aire a presión atmosférica o superior en la cámara. Ese ciclo se repite cualquier cantidad de veces hasta que se logra la eliminación deseada del esterilizante. La aireación continua normalmente implica introducir aire a través de una entrada en un lado de la cámara y luego extraerlo a través de una salida en el otro lado de la cámara, aplicando un ligero vacío a la salida. Con frecuencia, se combinan los dos enfoques. Por ejemplo, un enfoque común implica realizar lavados con aire y luego un ciclo de aireación.
7. Métodos supercríticos
Se contempla que, en general, muchos de los usos y métodos descritos en el presente documento se pueden llevar a cabo con las presentes composiciones en estado supercrítico o casi supercrítico. Por ejemplo, las presentes composiciones se pueden utilizar en disolventes y aplicaciones de extracción con disolventes mencionadas en el presente documento, particularmente para uso en conexión con materiales tales como alcaloides (que comúnmente se derivan de fuentes vegetales), por ejemplo cafeína, codeína y papaverina, para materiales organometálicos tales como metalocenos, que generalmente son útiles como catalizadores, y para fragancias y sabores como Jasmone.
Las presentes composiciones, preferiblemente en su estado supercrítico o casi supercrítico, se pueden usar en relación con métodos que implican el depósito de catalizadores, particularmente catalizadores organometálicos, sobre soportes sólidos. En una realización preferida, esos métodos incluyen la etapa de generar partículas de catalizador finamente divididas, preferiblemente precipitando esas partículas de catalizador desde las presentes composiciones en el estado supercrítico o casi supercrítico. Se espera que en ciertas realizaciones preferidas los catalizadores preparados según los presentes métodos presenten una actividad excelente.
También se contempla que algunos de los métodos y dispositivos de IDM descritos en el presente documento puedan utilizar medicamentos en forma finamente dividida, y en tales situaciones se contempla que el presente documento proporciona métodos que incluyen la etapa de incorporar esas partículas de medicamento finamente divididas, tales como albuterol, en los presentes fluidos, preferiblemente disolviendo esas partículas, en la presente composición, preferiblemente en el estado supercrítico o casi supercrítico. En los casos en los que la solubilidad de los materiales es relativamente baja cuando los fluidos presentes están en estado supercrítico o casi supercrítico, puede preferirse utilizar arrastradores como los alcoholes.
También se contempla que las presentes composiciones en el estado supercrítico o casi supercrítico puedan usarse para limpiar placas de circuitos y otros materiales y artículos electrónicos.
Ciertos materiales pueden tener una solubilidad muy limitada en las presentes composiciones, particularmente cuando se encuentran en el estado supercrítico o casi supercrítico. Para tales situaciones, las presentes composiciones se pueden usar como antidisolventes para la precipitación de esos solutos de baja solubilidad desde una solución en otro disolvente supercrítico o casi supercrítico, tal como dióxido de carbono. Por ejemplo, el dióxido de carbono supercrítico se utiliza frecuentemente en el procedimiento de extrusión de espumas termoplásticas, y las presentes composiciones se pueden usar para precipitar ciertos materiales contenidos en las mismas.
También se contempla que en ciertas realizaciones puede ser deseable utilizar las presentes composiciones cuando se encuentran en el estado supercrítico o casi supercrítico como un agente expansor.
Los presentes métodos y sistemas también incluyen formar espuma de un componente, preferiblemente espuma de poliuretano, que contiene un agente expansor según el presente documento. En ciertas realizaciones preferidas, una porción del agente expansor está contenida en el agente formador de espuma, preferiblemente disolviéndose en un agente formador de espuma que es líquido a la presión dentro del recipiente, una segunda porción del agente expansor está presente como una fase gaseosa separada. En tales sistemas, el agente expansor contenido/disuelto actúa, en gran parte, para provocar la expansión de la espuma, y la fase gaseosa separada actúa para impartir fuerza de propulsión al agente formador de espuma. Tales sistemas de un componente se envasan típica y preferiblemente en un recipiente, tal como un bote de tipo aerosol, y por lo tanto el agente expansor del presente documento proporciona preferiblemente la expansión de la espuma y/o la energía para transportar la espuma/material espumable desde el envase, y preferiblemente ambos. En ciertas realizaciones, tales sistemas y métodos comprenden cargar el envase con un sistema completamente formulado (preferiblemente sistema de isocianato/poliol) e incorporar un agente expansor gaseoso según el presente documento en el envase, preferiblemente un bote de tipo aerosol.
Cualquiera de los métodos bien conocidos en la técnica, como los descritos en "Polyurethanes Chemistry and Technology," volúmenes I y II, Saunders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, NY, se puede usar o adaptar para un uso según las realizaciones de formación de espuma del presente documento.
También se contempla que en ciertas realizaciones puede ser deseable utilizar las presentes composiciones cuando se encuentran en el estado supercrítico o casi supercrítico como agente expansor.
8. Las espumas
La invención también se refiere a todas las espumas (incluyendo, entre otras, espuma de células cerradas, espuma de células abiertas, espuma rígida, espuma flexible, piel integral y similares) preparadas a partir de una formulación de espuma polimérica que contiene un agente expansor que comprende las composiciones de la invención. Los solicitantes han descubierto que una ventaja de las espumas, y particularmente de las espumas termoestables tales como espumas de poliuretano, según el presente documento, es la capacidad de lograr preferiblemente en conexión con realizaciones de espuma termoestable, un rendimiento térmico excepcional, tal como puede medirse mediante el factor K o lambda, particular y preferiblemente en condiciones de baja temperatura. Aunque se contempla que las presentes espumas, particularmente las espumas termoestables del presente documento, pueden usarse en una amplia variedad de aplicaciones, en ciertas realizaciones preferidas el presente documento comprende espumas para aparatos según el presente documento, incluyendo espumas para refrigeradores, espumas para congeladores, espumas para refrigeradores/congeladores, espumas para paneles y otras aplicaciones de fabricación criogénicas o en frío.
Las espumas según el presente documento, en ciertas realizaciones preferidas, proporcionan una o más particularidades, características y/o propiedades excepcionales, que incluyen: eficiencia del aislamiento térmico (particularmente para espumas termoestables), estabilidad dimensional, resistencia a la compresión, envejecimiento de las propiedades de aislamiento térmico, todo ello además del bajo potencial de agotamiento del ozono y el bajo potencial de calentamiento global asociados con muchos de los agentes expansores preferidos del presente documento. En ciertas realizaciones altamente preferidas, el presente documento proporciona una espuma termoestable, que incluye espuma de ese tipo formada en artículos de espuma, que muestra una conductividad térmica mejorada en relación con las espumas fabricadas usando el mismo agente expansor (o un agente expansor comúnmente usado HFC-245fa) en la misma cantidad pero sin el compuesto de la Fórmula I según el presente documento. En ciertas realizaciones altamente preferidas, las espumas termoestables, y preferiblemente las espumas de poliuretano, del presente documento muestran un factor K (BTU in/hr ft2°F) (1 BTU in/hr ft20F= 0,124 Kcal/(m h°C) a 40°F (4,4°C) de no más de aproximadamente 0,14, más preferiblemente no más de 0,135 e incluso más preferiblemente no más de 0,13. Además, en ciertas realizaciones, se prefiere que las espumas termoestables, y preferiblemente las espumas de poliuretano del presente documento presenten un factor K (BTU in/hr ft2°F) a 75°F (23,8°C) de no más de aproximadamente 0,16, más preferiblemente no más de 0,15 e incluso más preferiblemente no más de 0,145.
En otras realizaciones preferidas, las presentes espumas muestran propiedades mecánicas mejoradas con respecto a las espumas producidas con agentes expansores fuera del alcance del presente documento. Por ejemplo, ciertas realizaciones preferidas del presente documento proporcionan espumas y artículos de espuma que tienen una resistencia a la compresión que es superior, y preferiblemente al menos aproximadamente un 10 por ciento relativo e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente un 15 por ciento relativo mayor que una espuma producida en condiciones sustancialmente idénticas utilizando un agente expansor que consiste en ciclopentano. Además, en ciertas realizaciones se prefiere que las espumas producidas según el presente documento tengan resistencias a la compresión que sean comercialmente comparables a la resistencia a la compresión producida al fabricar una espuma sustancialmente en las mismas condiciones, excepto cuando el agente expansor consiste en HFC-245fa. En ciertas realizaciones preferidas, las espumas del presente documento muestran una resistencia a la compresión con al menos aproximadamente un 12,5% de rendimiento (en las direcciones paralela y perpendicular) e incluso más preferiblemente al menos aproximadamente un 13% de rendimiento en cada una de dichas direcciones.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos se proporcionan con el fin de ilustrar el presente documento pero sin limitar el alcance del mismo.
Ejemplo 1
El coeficiente de rendimiento (COP) es una medida universalmente aceptada del rendimiento de un refrigerante, especialmente útil para representar la eficiencia termodinámica relativa de un refrigerante en un ciclo de calentamiento o enfriamiento específico que implica una evaporación o condensación del refrigerante. En la ingeniería de la refrigeración, este término expresa la relación entre la refrigeración útil y la energía aplicada por el compresor para comprimir el vapor. La capacidad de un refrigerante representa la cantidad de enfriamiento o calentamiento que proporciona y proporciona una medida de la capacidad de un compresor para bombear cantidades de calor para un caudal volumétrico determinado de refrigerante. En otras palabras, dado un compresor específico, un refrigerante con mayor capacidad proporcionará más potencia de refrigeración o calefacción. Un medio para estimar el COP de un refrigerante en condiciones operativas específicas es a partir de las propiedades termodinámicas del refrigerante utilizando técnicas estándar de análisis del ciclo de refrigeración (véase, por ejemplo, R.C. Downing, FLUOROCARBON REFRIGERANTS HANDBOOK, capítulo 3, Prentice-Hall, 1988).
Se proporciona un sistema de ciclo de refrigeración/aire acondicionado en donde la temperatura del condensador es de aproximadamente un 150°F (65,5°C) y la temperatura del evaporador es de aproximadamente -35°F (-37,2°C) bajo compresión nominalmente isentrópica, con una temperatura de entrada del compresor de aproximadamente 50°F (10°C). El COP se determina para una composición que consiste esencialmente en el compuesto identificado en la Tabla 1 a continuación, en un intervalo de temperaturas del condensador y del evaporador, y se encuentra que cada uno tiene valores viables de COP, de capacidad y de temperatura de descarga.
TABLA 1
Este ejemplo muestra que algunos de los compuestos preferidos para usar con las presentes composiciones tienen cada uno una eficiencia energética viable y el compresor que utiliza las presentes composiciones refrigerantes producirá temperaturas de descarga viables.
Ejemplo 2
Se somete a ensayo la miscibilidad de una composición refrigerante que comprende cada uno de los compuestos identificados en la Tabla 1 anterior con diversos lubricantes de refrigeración. Los lubricantes sometidos a ensayo son aceite mineral (C3), alquilbenceno (Zerol 150), aceite de éster (Mobil EAL 22 cc y Solest 120), aceite de polialquilenglicol (PAG) (aceite de refrigeración Goodwrench para sistemas 134a) y un aceite de poli(alfa- olefina) (CP-6005-100). Para cada combinación de refrigerante/aceite, se analizan tres composiciones, concretamente 5, 20 y 50 por ciento en peso de lubricante, siendo el resto de cada una el compuesto del presente documento que se está analizando.
Las composiciones lubricantes se colocan en tubos de vidrio de paredes gruesas. Se evacúan los tubos, se añade el compuesto refrigerante según el presente documento y luego se sellan los tubos. Después los tubos se colocan en una cámara ambiental de baño de aire, cuya temperatura varía de aproximadamente un -50°C a 70°C. A intervalos de aproximadamente 10°C, se realizan observaciones visuales del contenido del tubo para detectar la existencia de una o más fases líquidas. Se ha encontrado que las mezclas tienen niveles aceptables de miscibilidad.
Ejemplo 3 - Espuma de poliol
Este ejemplo ilustra el uso de agentes expansores según realizaciones preferidas del presente documento, concretamente el uso de cada uno de los compuestos identificados en la Tabla 1 anterior y el uso de los mismos para la producción de espumas de poliol según el presente documento. Los componentes de una formulación de espuma de poliol se preparan según la siguiente Tabla 2:
TABLA 2
‘Voranol 490 es un poliol a base de sacarosa y Voranol 391 es un poliol a base de toluendiamina, y ambos son de Dow Chemical. B-8462 es un tensioactivo disponible en Degussa-Goldschmidt. Los catalizadores Polycat están basados en aminas terciarias y están disponibles en Air Products. Isocianato M-20S es un producto de Bayer LLC.
La espuma se prepara mezclando primero sus ingredientes, pero sin añadir agente expansor. Se llenan los dos tubos Fisher-Porter con aproximadamente un 52,6 gramos de la mezcla de poliol (sin agente expansor) cada uno y se sellan y se colocan en un refrigerador para que se enfríen y se forme un ligero vacío. Utilizando buretas de gas, se añade a cada tubo aproximadamente un 17,4 gramos de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 de la Tabla 1, y luego los tubos se colocan en un baño de ultrasonidos en agua tibia y se dejan reposar durante 30 minutos. La mezcla de isocianato, aproximadamente 87,9 gramos, se coloca en un recipiente metálico y se coloca en un refrigerador y se deja enfriar hasta aproximadamente 10°C. Después se abren los tubos de poliol y se pesan en un recipiente de mezcla metálico (se utilizan aproximadamente un 100 gramos de mezcla de poliol). El isocianato del recipiente metálico enfriado se vierte inmediatamente en el poliol y se mezcla con un mezclador de aire con hélices dobles a 3000 RPM durante 10 segundos. La mezcla inmediatamente comienza a formar una espuma con la agitación y luego se vierte en una caja de 20x20x10 cm y se deja formar la espuma. Después se deja curar la espuma durante dos días a temperatura ambiente. A continuación, la espuma se corta en muestras adecuadas para medir las propiedades físicas y se determina que tiene una densidad y un factor K aceptables.
Ejemplo 4 - Espuma de poliestireno
Este ejemplo ilustra el uso de un agente expansor según dos realizaciones preferidas del presente documento, concretamente el uso de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento como agente expansor para la producción de espuma de poliestireno. Se ha establecido un aparato y un protocolo de prueba como ayuda para determinar si un agente expansor y un polímero específicos son capaces de producir una espuma y la calidad de la espuma. El polímero molido (Dow Polystyrene 685D) y el agente expansor que consiste esencialmente en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento, se combinan en un recipiente. A continuación, se muestra un esquema del recipiente. El volumen del recipiente es de 200 cm3 y está formado por dos bridas de tubería y una sección de tubería de acero inoxidable de clasificación 40 de 5 cm de diámetro y 10 cm de largo. El recipiente se coloca en un horno, con una temperatura fijada entre aproximadamente 87°C y aproximadamente 140°C, preferiblemente a 129°C para poliestireno, y permanece ahí hasta que se alcanza el equilibrio térmico.
Luego se libera la presión en el recipiente, produciendo rápidamente un polímero espumado. El agente expansor plastifica el polímero a medida que se disuelve en él. La densidad resultante de las dos espumas así producidas usando este método se determina y se considera aceptable.
Ejemplo 5A - Espuma de poliestireno
Este ejemplo muestra el rendimiento de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento, solos como agente expansor para una espuma de poliestireno formada en una extrusora de tipo doble tornillo. El aparato empleado en este ejemplo es una extrusora de doble tornillo Leistritz que tiene las siguientes características:
tornillos co-rotativos de 30 mm
relación L:D = 40:1
La extrusora está dividida en 10 secciones, cada una de las cuales representa una L:D de 4:1. La resina de poliestireno se introduce en la primera sección, el agente expansor se introduce en la sexta sección y el material extruido sale de la décima sección. La extrusora funciona principalmente como una extrusora de fusión/mezcla. Se conecta en tándem una extrusora de refrigeración posterior, cuyas características de diseño son:
extrusora de doble tornillo Leistritz
tornillos co-rotativos de 40 mm
relación L:D = 40:1
boquilla: circular de 5,0 mm
Se introduce una resina de poliestireno, concretamente poliestireno de grado de extrusión general de Nova Chemical, identificado como Nova 1600, en la extrusora con las condiciones indicadas anteriormente. La resina tiene una temperatura de fusión recomendada de 190°C - 273°C. La presión de la extrusora en la matriz es de aproximadamente 92 kg/cm2 y la temperatura en la matriz es de aproximadamente un 115°C. Se añade a la extrusora en el lugar indicado anteriormente un agente expansor que consiste esencialmente en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento solo, con aproximadamente un 0,5% en peso de talco incluido, basándose en el agente expansor total, como agente nucleante. La espuma se produce utilizando el agente expansor en concentraciones del 10% en peso, 12% en peso y 14% en peso, según el presente documento. La densidad de la espuma producida está en el intervalo de aproximadamente un 0,1 gramos por centímetro cúbico a 0,07 gramos por centímetro cúbico, con un tamaño de celda de aproximadamente 49 a aproximadamente 68 micrómetros. Las espumas, de aproximadamente 30 milímetros de diámetro, son visualmente de muy buena calidad, con un tamaño de celda muy fino, sin agujeros ni huecos visibles o aparentes.
Ejemplo 5B - Espuma de poliestireno
Este procedimiento del Ejemplo 5 se repite excepto que el agente expansor comprende aproximadamente un 50% en peso de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y 50% en peso de HFC-245fa y agente nucleante en la concentración indicada en el Ejemplo 5. El poliestireno espumado se prepara con concentraciones de agente expansor de aproximadamente un 10% y 12%. La densidad de la espuma producida es de aproximadamente 0,09 gramos por centímetro cúbico, con un tamaño de celda de aproximadamente 200 micrómetros. Las espumas, de aproximadamente 30 milímetros de diámetro, son visualmente de muy buena calidad, con estructura celular fina, sin huecos visibles o aparentes.
Ejemplo 5C - Espuma de poliestireno
Este procedimiento del Ejemplo 5 se repite excepto que el agente expansor comprende aproximadamente un 80% de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y un 20% en peso de HFC-245fa y el agente nucleante en la concentración indicada en el Ejemplo 5. Se prepara poliestireno espumado con concentraciones de agente expansor de aproximadamente un 10% y 12%. La densidad de la espuma producida es de aproximadamente 0,08 gramos por centímetro cúbico, con un tamaño de celda de aproximadamente 120 micrómetros. Las espumas, de aproximadamente 30 milímetros de diámetro, son visualmente de muy buena calidad, con estructura celular fina, sin huecos visibles o aparentes.
Ejemplo 5D - Espuma de poliestireno
Este procedimiento del Ejemplo 5 se repite con cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento, excepto solo que se omite el agente nucleante. La densidad de las espumas estaba en el intervalo de 0,1 gramos por centímetro cúbico y el diámetro del tamaño de la celda es de aproximadamente 400. Las espumas, de aproximadamente 30 milímetros de diámetro, son visualmente de muy buena calidad, con estructura celular fina, sin huecos visibles o aparentes.
Ejemplo 6 - Espuma de poliuretano
Este ejemplo muestra el rendimiento de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento, usados en combinación con agentes coexpansores de hidrocarburos, y en particular la utilidad de las composiciones que comprenden cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento solos y agentes coexpansores de ciclopentano para producir espumas de poliuretano que tienen un rendimiento de resistencia a la compresión aceptable.
Se proporciona una formulación de espuma de poliuretano (agente formador de espuma) de tipo aparato de refrigeración, disponible comercialmente. La mezcla de polioles consistía en polioles, catalizadores y tensioactivos comerciales. Esa formulación está adaptada para el uso en conexión con un agente expansor gaseoso. Para el proceso de formación de la espuma se utiliza un equipo de procesamiento de poliuretano comercial estándar. Se formó una combinación de agentes expansores gaseosos que comprendía cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento, con una concentración de aproximadamente 60 por ciento en moles y ciclopentano con una concentración de aproximadamente 40 por ciento en moles del agente expansor total. Este ejemplo ilustra el rendimiento aceptable de las propiedades físicas, incluida la resistencia a la compresión y el rendimiento del factor K de combinaciones de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento en combinación con un agente coexpansor de ciclopentano.
Ejemplo 7 - Factores K de la espuma de poliuretano
Este ejemplo muestra el rendimiento de los agentes expansores que comprenden cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento en combinación con cada uno de los agentes coexpansores de HFC mencionados anteriormente, en relación con la preparación de espumas de poliuretano. Se utiliza la misma formulación de espuma, equipo y procedimientos que los utilizados en los Ejemplos 5 y 6, con la excepción del agente expansor. Se prepara un agente expansor que comprende cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento con una concentración de aproximadamente 80 por ciento en peso del agente expansor total, y cada uno de los agentes coexpansores de HFC mencionados anteriormente con una concentración de aproximadamente 20 por ciento en peso del agente expansor total. Luego se forman espumas usando ese agente expansor y se miden los factores K de la espuma y se determina que son aceptables.
Ejemplo 8 - Factores K de la espuma de poliuretano
Se realiza un experimento adicional usando la misma formulación de poliol e isocianato que en los Ejemplos 5 y 6. La espuma se prepara mezclando a mano. El agente expansor consiste en un compuesto según cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento con aproximadamente el mismo porcentaje molar de composición espumable que el agente expansor en los Ejemplos 5 y 6. Se forman espumas aceptables.
Ejemplo 9 - Factores K de la espuma de poliuretano
Se realiza un experimento adicional usando la misma formulación de poliol e isocianato que en los Ejemplos 5 y 6. La espuma se prepara mezclando a mano. Una serie de agentes expansores que consisten en una combinación de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y cada uno de metanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol y t-butanol en una relación molar de 50:50, estando presente cada combinación en la composición de agente expansor con aproximadamente el mismo porcentaje molar de la composición espumable que el agente expansor en los Ejemplos 5 y 6. En cada caso se forma una espuma aceptable.
Ejemplo 10 - Factores K de la espuma de poliuretano
Se realiza un experimento adicional usando la misma formulación de poliol e isocianato que en los Ejemplos 5 y 6. La espuma se prepara mezclando a mano. Una serie de agentes expansores que consisten en una combinación de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y cada uno de los siguientes compuestos adicionales: isopentano, pentano normal y ciclopentano. Se forman tres agentes expansores en combinación con cada compuesto adicional en relaciones molares de HFCO-1233:compuesto adicional de 25:75, 50:50 y 75:25. Cada composición de agente expansor está presente en aproximadamente el mismo porcentaje molar de la composición espumable que el agente expansor de los Ejemplos 5 y 6. En cada caso se forma una espuma aceptable.
Ejemplo 11 - Factores K de la espuma de poliuretano
Se realiza un experimento adicional usando la misma formulación de poliol e isocianato que en los Ejemplos 5 y 6. La espuma se prepara mezclando a mano. Una serie de agentes expansores que consisten en una combinación de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y cada uno de los siguientes compuestos adicionales: agua y CO2. Se forman tres agentes expansores en combinación con cada compuesto adicional en relaciones molares de HFCO-1233:compuesto adicional de 25:75, 50:50 y 75:25. Cada composición de agente expansor está presente en aproximadamente el mismo porcentaje molar de la composición espumable que el agente expansor de los Ejemplos 5 y 6. En cada caso se forma una espuma aceptable.
Ejemplo 12 - Factores K de la espuma de poliuretano
Se realiza un experimento adicional usando la misma formulación de poliol e isocianato que en los Ejemplos 5 y 6. La espuma se prepara mezclando a mano. Una serie de agentes expansores que consiste en una combinación de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y cada uno de HFO-1234ye-trans(E) (que tiene un punto de ebullición de 15C) y HFO-1234ye-cis(Z) (que tiene un punto de ebullición de 24C), en combinación con cada uno de HFCO-1233 en una relación molar de 50:50, estando cada combinación presente en la composición de agente expansor con aproximadamente el mismo porcentaje molar de la composición espumable que el agente expansor en los Ejemplos 5 y 6. En cada caso se forma una espuma aceptable.
Ejemplo 13 - Factores K de la espuma de poliuretano
Se realiza un experimento adicional usando la misma formulación de poliol e isocianato que en los Ejemplos 5 y 6. La espuma se prepara mezclando a mano. Un agente expansor que consiste en una combinación de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y trans-1,2-dicloroetileno, en una relación molar de HFCO-1233:trans-1,2-dicloroetileno de 75:25, teniendo la composición del agente expansor aproximadamente el mismo porcentaje molar de la composición espumable que el agente expansor en los Ejemplos 5 y 6. Se forma una espuma aceptable.
Ejemplo 14 - Factores K de la espuma de poliuretano
Se realiza un experimento adicional usando la misma formulación de poliol e isocianato que en el Ejemplo 9. La espuma se prepara mezclando a mano. El agente expansor que consiste en una combinación de cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y formiato de metilo, en una relación molar de 75:25, estando presente la combinación en la composición del agente expansor con aproximadamente el mismo porcentaje molar de la composición espumable que el agente expansor en los Ejemplos 5 y 6. En cada caso se forma una espuma aceptable.
Ejemplo 15 - Disolvente de silicona
Se preparó una serie de composiciones, consistiendo cada composición en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento. Cada composición se transfiere a un recipiente de vidrio. Se añadió a la composición un lubricante de silicona, particularmente un aceite de silicona de viscosidad elevada (12.500 cP), hasta una concentración de aproximadamente 10 por ciento en peso. Esto daba como resultado una solución monofásica homogénea, lo que demuestra que cada uno de los compuestos de HFCO-1233 disuelve aceites lubricantes a base de silicona.
Ejemplo 16 - HFCO-1233/trans-1,2-dicloroetileno
Se preparó una serie de composiciones, consistiendo cada composición en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y trans-1,2-dicloroetileno en relaciones en peso de HFCO-1233:trans-1,2-dicloroetileno de 25:75 y 50:50. Luego, cada combinación se añade a un recipiente de vidrio. Se añade a cada disolvente un lubricante de silicona, particularmente un aceite de silicona de viscosidad elevada (12.500 cP), hasta una concentración de aproximadamente 10 por ciento en peso. Esto da como resultado una solución monofásica homogénea, lo que demuestra que esa combinación disuelve el aceite de silicona.
Ejemplo 17 - Agente de limpieza
Se recubrió una muestra de metal con fundente de soldadura a base de colofonia y se dejó secar. La muestra se pesó y luego se sumergió en una serie de composiciones que consistían en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento. Se retiró la muestra, se dejó secar y se volvió a pesar para determinar cuánto fundente de soldadura se había eliminado. En ejecuciones duplicadas, se eliminó un promedio del 25% en peso del fundente.
Ejemplo 18 - HFCO-1233/Metanol como agente de limpieza
Se recubre una muestra de metal con fundente de soldadura a base de colofonia y se deja secar. La muestra se pesa y luego se sumerge en una serie de composiciones que consisten en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y metanol con varias concentraciones diferentes que varían desde aproximadamente un 1% hasta aproximadamente un 10% (e incluso más preferiblemente desde aproximadamente un 1% hasta aproximadamente un 5%) incluyendo aproximadamente un 1%, aproximadamente un 2%, aproximadamente un 3%, aproximadamente un 5% y aproximadamente un 10% en peso. Se retira la muestra, se deja secar y se vuelve a pesar para determinar cuánto fundente de soldadura se ha eliminado. En ejecuciones duplicadas, se elimina el fundente.
Ejemplo 19 - Extractante
Un medicamento, en particular la artemisina de origen vegetal que es un fármaco contra la malaria, se extrae a partir de la planta Artemisia annua. Se pesó una muestra de artemisinina en un vial. Se añadió al vial una serie de composiciones que consistían en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento hasta que la artemisinina se disolvió. Los resultados mostraban que los medicamentos, particularmente los medicamentos de origen vegetal como la artemisinina, son solubles en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento, lo que demuestra que esos compuestos se pueden usar para extraer el fármaco de la biomasa.
Ejemplo 20 - Disolvente - aceite mineral
Se añadió un lubricante de hidrocarburo, específicamente un aceite mineral, a viales que contenían respectivamente una serie de composiciones que consistían en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento y metanol en una relación en peso aproximada de 98:2, en una relación en peso aproximada de 96:4 y HFCO-1233/metanol/pentano en una relación en peso aproximada de 92:2:6. En todos los casos se forman soluciones monofásicas homogéneas con concentraciones superiores al 10% en peso del aceite mineral.
Ejemplo 21 - Aerosol
Se preparó un aerosol pulverizable añadiendo una serie de composiciones que consistían en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento a un bote de aerosol, sellando el bote engarzando una válvula de aerosol en su lugar y añadiendo propelente HFC-134a con una concentración de aproximadamente 14% en peso de 134a y aproximadamente 76% en peso de HFCO-1233. Se aplicó fluido hidráulico a una muestra metálica con un hisopo de algodón y se pesó la muestra. Cada uno de los aerosoles que contenía HFCO-1233 se roció sobre el sustrato metálico durante 10 segundos. Se dejó secar la muestra y se volvió a pesar. Se eliminaba aproximadamente un 60% en peso del fluido hidráulico.
Ejemplo 22 - Disolvente - PAG
Un lubricante sintético, específicamente lubricante de polialquilenglicol (PAG), y más específicamente un PAG que consistía esencialmente en 2 o más grupos oxipropileno y que tenía una viscosidad de aproximadamente 10 a aproximadamente 200 centistokes, a aproximadamente 37°C (vendido bajo la designación comercial ND-8 por Idemitsu Kosan) se añade a un vial que contiene una serie de composiciones que consisten en cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos en el presente documento. Se forma una solución monofásica homogénea con concentraciones superiores al 10% en peso del PAG. Las propiedades del lubricante sintético ND-8 se identifican a continuación en la siguiente tabla.
Propiedades de ND-8
Ejemplo 23 - HFCO-1233 y codisolventes
El lubricante de PAG descrito en el Ejemplo 22 anterior se añade a viales que contienen, respectivamente, cada uno de los compuestos de HFCO-1233 mencionados anteriormente en combinación con: (a) metanol en una relación en peso de HFCO:metanol de aproximadamente 98:2; (b) pentano en una relación en peso de HFCO:pentano de aproximadamente 96:4; y (c) metanol/pentano en una relación en peso de aproximadamente 92:2:6 HFCO:metanol:pentano. En todos los casos se forman soluciones monofásicas homogéneas con concentraciones superiores al 10% en peso del aceite de PAG.
Ejemplo 24
Este ejemplo ilustra el rendimiento de una realización del presente documento, en donde una composición refrigerante comprende cada uno de los compuestos de HFCO-1233 descritos anteriormente, en donde una gran proporción, y preferentemente al menos aproximadamente un 75% en peso e incluso más preferentemente al menos aproximadamente un 90% en peso, de la composición refrigerante es cada uno de dichos compuestos de HFCO-1233. Más particularmente, este ejemplo es ilustrativo de esa composición que se utiliza como fluido de trabajo en un sistema de refrigerante, bomba de calor de alta temperatura y sistema de ciclo Rankine orgánico. Un ejemplo del primer sistema es uno que tiene una temperatura de evaporación de aproximadamente 1,6°C y una temperatura de condensación de aproximadamente 18°C. Para fines de conveniencia, esos sistemas de transferencia de calor, es decir, sistemas que tienen una temperatura de evaporador desde aproximadamente un 1,6°C a aproximadamente un 10°C y una TC de aproximadamente un 26°C a aproximadamente un 48°C, se denominan en el presente documento "enfriador" o sistemas "enfriadores AC". Se considera que el funcionamiento de cada uno de esos sistemas es aceptable utilizando R-123 a efectos de comparación.
Ejemplo 25
Este ejemplo ilustra el rendimiento de una realización del presente documento, en donde una composición refrigerante comprende cada uno de los compuestos de HFCO-1233 mencionados anteriormente, en donde una gran proporción, y preferentemente al menos aproximadamente un 75% en peso e incluso más preferentemente al menos aproximadamente un 90% en peso, de la composición comprende cada uno de los compuestos de HFCO-1233 mencionados anteriormente. Más particularmente, esa composición se utiliza como sustituto de HFC-134a en cuatro sistemas refrigerantes. El primer sistema tiene una temperatura de evaporador (TE) de aproximadamente -6,6°C y una temperatura de condensador (TC) de aproximadamente 54°C. Para fines de conveniencia, esos sistemas de transferencia de calor, es decir, sistemas que tienen una TE de aproximadamente 0 a aproximadamente 35 y una TC de aproximadamente 26°C a aproximadamente 54°C, se denominan en el presente documento sistemas de "temperatura media". El segundo sistema tiene una TE de aproximadamente -23°C y una TC de aproximadamente 43°C. Para fines de conveniencia, en el presente documento se hace referencia a tales sistemas de transferencia de calor, es decir, sistemas que tienen una temperatura de evaporador de aproximadamente -28°C a aproximadamente -6°C y una TC de aproximadamente 26°C a aproximadamente 54°C, como sistemas de "refrigerador/congelador". El tercer sistema es uno que tiene una TE de aproximadamente 1,6°C y una TC de aproximadamente 65°C. Para fines de conveniencia, esos sistemas de transferencia de calor, es decir, sistemas que tienen una temperatura de evaporador de aproximadamente -1°C a aproximadamente 16°C y una TC de aproximadamente 32°C a aproximadamente 93°C, se denominan en el presente documento sistemas de "aire acondicionado para automóviles". El cuarto sistema tiene una TE de aproximadamente 4°C y una TC de aproximadamente 15°C. Para fines de conveniencia, esos sistemas de transferencia de calor, es decir, sistemas que tienen una temperatura de evaporador de aproximadamente 1,6°C a aproximadamente 10°C y una TC de aproximadamente 26°C a aproximadamente 48°C, se denominan en el presente documento como "enfriador" o sistemas "enfriadores de AC". El funcionamiento de cada uno de esos sistemas utilizando cada una de las composiciones, en comparación con R-134a, se considera aceptable.
Basándose en los ejemplos anteriores, muchos de los parámetros de rendimiento importantes de un sistema de refrigeración están relativamente cerca de los parámetros de muchos refrigerantes utilizados anteriormente, como R-134a. Dado que muchos sistemas de refrigeración existentes han sido diseñados para esos refrigerantes, incluido el R-134a u otros refrigerantes, los expertos en la técnica apreciarán la ventaja sustancial de un refrigerante de bajo PCG y/o un refrigerante con bajo efecto de agotamiento de la capa de ozono, que se pueda utilizar como reemplazo de R-134a o refrigerantes similares con modificaciones relativamente mínimas en el sistema. Se contempla que en ciertas realizaciones, el presente documento proporciona métodos de modernización que comprenden reemplazar el refrigerante en un sistema existente por una composición del presente documento, preferiblemente una composición que comprende al menos aproximadamente un 90% en peso y/o consiste esencialmente en los compuestos de HFCO-1233 mencionados anteriormente, sin una modificación sustancial del sistema. En ciertas realizaciones preferidas, la etapa de reemplazo es un reemplazo directo en el sentido de que no se requiere un diseño adicional sustancial del sistema y no es necesario reemplazar ningún elemento importante del equipo para acomodar el refrigerante del presente documento.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Una composición que comprende al menos un monoclorotrifluoropropeno seleccionado a partir del grupo que consiste en transCHF2CF=CClH (1233ydE), cisCHF2CF=CClH (1233ydZ) y combinaciones de estos, comprendiendo opcionalmente además uno o más de transCF3CH=CClH (1233zdE), cisCF3CH=CClH (1233zdZ), transCHF2CH=CClF (1233zbE), cisCHF2CH=CClF (1233zbZ), transCHF2CCl=CHF (1233xeE), cisCHF2CCl=CHF (1233xeZ) CH2FCCl=CF2 (1233xc), transCHFCICF=CFH (1233yeE), cisCHFCICF=CFH (1233yeZ), CH2C1CF=CF2 (1233yc), CF2C1CF=CH2 (1233xf) y combinaciones de dos o más de estos;
en donde el monoclorotrifluoropropeno seleccionado a partir del grupo que consiste en transCHF2CF=CClH (1233ydE), cisCHF2CF=CClH (1233ydZ) y combinaciones de estos está presente en una cantidad desde 5% en peso a 99% en peso.
2. La composición según la reivindicación 1, que comprende además al menos un componente adicional seleccionado a partir del grupo que consiste en hidrocarburos C1-C4, pentanos, hidrofluorocarbonos (HFCs), éteres, alcoholes, aldehidos, cetonas, formiato de metilo, ácido fórmico, agua, trans-1,2-dicloroetileno, dióxido de carbono, dimetoximetano (DME), un segundo fluoroalqueno diferente de dicho al menos un monoclorotrifluoropropeno según la reivindicación 1 y combinaciones de dos cualquiera o más de estos.
3. Una composición de disolvente que comprende la composición según cualquier reivindicación precedente.
4. Una composición de disolvente que comprende la composición según la reivindicación 2, que comprende al menos un fluoroalqueno diferente de dicho al menos un monoclorotrifluoropropeno según la reivindicación 1, al menos un HFC, al menos un alcohol C1-C4, trans-1,2-dicloroetileno o combinaciones de los mismos.
5. Uso de una composición que comprende al menos un monoclorotrifluoropropeno seleccionado a partir del grupo que consiste en transCHF2CF=CClH (1233ydE), cisCHF2CF=CClH (1233ydZ) y una combinación de los mismos como disolvente.
6. El uso según la reivindicación 5, en donde la composición es como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
7. Un método para eliminar residuos de un articulo usando una composición tal y como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
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