CN101166806A - 含有3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟-1-己烯和烃的热传递和制冷组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于制冷和空调系统、尤其是离心式压缩机系统的3，3，4，4，5，5，6，6，6－九氟－1－己烯组合物。还公开了3，3，4，4，5，5，6，6，6－九氟－1－己烯组合物与烃的共沸或近共沸组合。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2005年4月26日提交的美国临时申请60/674,921的优先权。
技术领域
本发明涉及用于热传递、制冷和空调系统(包括采用离心式压缩机的制冷和空调系统)的组合物，该组合物含有3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯(PFBE)和至少一种烃。本发明的组合物可以是共沸或近共沸的。这些组合物还可以用于清洁用途，如作为去焊剂和用于从表面上除去油或残余物。
背景技术
作为蒙特利尔议定书的结果，制冷工业在过去的数十年内尽力寻找被逐渐淘汰的损耗臭氧的氯氟烃(CFC)和氢氯氟烃(HCFC)的替代制冷剂。对于大多数制冷剂生产者来说，解决方案是氢氟烃制冷剂的商品化。目前最广泛使用的新型HFC制冷剂，HFC 134a具有零臭氧消耗的潜力，因此不会受到作为蒙特利尔议定书结果的现行的逐步淘汰政策的影响。
此外，环境政策可能最终导致某些HFC制冷剂在全球被淘汰。目前，汽车工业正面对与车用空调中使用的制冷剂的全球变暖潜能值(GWP)有关的政策。因此，现在迫切需要确定用于车用空调市场的具有较低GWP的新型制冷剂。这些政策在将来应当会被更广泛地应用，因此人们感到甚至更迫切地需要可以在所有制冷和空调工业领域中使用的低GWP制冷剂。
现在对于HFC-134a的建议替代制冷剂包括HFC-152a、纯烃如丁烷或丙烷、或者“天然”制冷剂如CO2或氨。这些建议替代品中的许多是有毒的、可燃的、和/或能效低的。因此，始终在寻求新的替代品。
本发明提供了具有符合低或零臭氧损耗和低GWP要求的独特特性的制冷剂组合物和热传递流体。
本发明还提供了可用于半导体晶片和电路板的清洁、去焊和除油工艺的共沸和类共沸组合物。本发明的组合物是不可燃的，而且由于它们在使用中不会被分馏，它们在使用中将不会产生可燃组合物。而且，所使用的共沸溶剂混合物可以被重新蒸馏和重新使用而没有组成变化。
发明内容
在一个实施方式中，本发明涉及含有3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯(PFBE)和选自下述的至少一种烃化合物的制冷剂或热传递流体组合物：
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；
环戊烷；和
甲基环戊烷。
在另一个实施方式中，本发明涉及特别用于采用离心式压缩机的制冷剂或空调系统中的上述组合物。
在另一个实施方式中，本发明涉及特别用于采用两级离心压缩机的制冷剂或空调系统中的上述组合物。
在另一个实施方式中，本发明涉及特别用于采用单流程/单板热交换器的制冷或空调系统中的上述组合物。
在另一个实施方式中，本发明涉及用于热传递、制冷或空调系统中的共沸或近共沸组合物。该组合物还可用于采用离心式压缩机的制冷或空调系统中。
在另一个实施方式中，本发明涉及含有用于泄漏检测的紫外荧光染料的制冷剂或热传递流体组合物。
在另一个实施方式中，本发明涉及使用本发明的组合物来产生制冷、加热、以及从热源将热传递到受热器的方法。
在另一个实施方式中，本发明涉及用于清洁表面和从表面上除去残余物的方法，该表面例如集成电路设备。
具体实施方式
在本说明书中，当用量、浓度或者其它值或参数作为范围、优选范围、或者一列上限优选值和下限优选值而给出时，其应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的配对形成的所有范围，无论该范围是否被单独公开。当在本文中叙述数值范围时，除非另外说明，该范围意味着包括其端点、以及该范围内的所有整数和分数。当限定一范围时，并不意味着本发明的范围被限制为所叙述的具体值。
本发明的制冷剂或热传递流体组合物含有3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯(PFBE)和至少一种烃化合物。
PFBE是一种氢氟烃化合物，其CAS注册号为[19430-93-4]。其可以通过商业渠道从DuPont公司获得。
本发明的烃包括含有氢和碳的化合物。这种烃可以是直链、支链或环状化合物，并具有约5到约10个碳原子。优选的烃具有5到7个碳原子。代表性的烃在下表1中列出。
表1
| 化合物 | 化学式 | CAS注册号 |
| 烃 | ||
| 2，2-二甲基丁烷 | CH3CH2C(CH3)3 | 75-83-2 |
| 2，3-二甲基丁烷 | CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3 | 79-29-8 |
| 2-甲基戊烷 | CH3CH(CH3)CH2CH2CH3 | 107-83-5 |
| 3-甲基戊烷 | CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 | 96-t4-0 |
| 环戊烷 | cyclo-CH2CH2CH2CH2CH2CH2- | 287-92-3 |
| 甲基环戊烷 | cyclo-CH2CH(CH3)CH2CH2CH2- | 96-37-7 |
表1中列出的化合物可以被本领域技术人员容易地制备，并且可以从许多化学品供应商处获得。
本发明的组合物可以通过任何将需要量的各种单独组分合并的方便方法制备。优选的方法是称量出需要的组分量，然后将多种组分在合适的容器中合并。如果需要，可以使用搅拌。
本发明的制冷剂或热传递流体组合物包括PFBE和选自下列的至少一种化合物：
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；
环戊烷；和
甲基环戊烷。
本发明的制冷剂或热传递流体组合物可以是共沸或近共沸组合物。共沸组合物是指表现如同单一物质的两种或更多种物质的恒沸混合物。共沸组合物的一个特征是，通过部分蒸发或蒸馏液体而产生的蒸汽与其从中蒸发或蒸馏出来的液体具有相同的组成，即，混合物的蒸馏/回流不会改变组成。恒沸组合物的特征在于共沸，因为与相同组分的非共沸混合物相比，其显示最高或最低的沸点。在运行过程中，共沸组合物将不会在制冷或空调系统内发生分馏(fractionate)，从而保持了系统的效率。此外，共沸组合物不会在从制冷或空调系统中泄漏时发生分馏。在组合物的一个组分可燃的情况中，泄漏中的分馏可能在系统内部或外部产生可燃组合物。
“近共沸组合物”有时也被称为“类共沸组合物”，其是基本上表现如同单一物质的两种或更多种物质的基本恒沸的液体混合物。近共沸组合物的一个特征是，通过部分蒸发或蒸馏液体而产生的蒸汽与其从中蒸发或蒸馏出来的液体具有基本相同的组成，即，混合物的蒸馏/回流基本不会改变组成。近共沸组合物的另一个特征是，在特定温度下组合物的泡点蒸汽压和露点蒸汽压基本相同。在这里，如果在例如通过蒸发或沸腾儿除去组合物的50％之后，初始组合物与已经除去了初始组合物的50％之后剩余的组合物的蒸汽压之间的差小于约10％，则该组合物是近共沸的。
本发明的共沸PFBE制冷剂或热传递流体组合物在表2中列出。
表2
| 组分A | 组分B | 共沸点组合物 | 共沸点(℃) | |
| wt％(A) | wt％(B) | |||
| PFBE | 2，3-二甲基丁烷 | 61.7 | 38.3 | 57.2 |
| PFBE | 2-甲基戊烷 | 79.1 | 20.9 | 58.1 |
| PFBE | 3-甲基戊烷 | 90.0 | 10.0 | 58.7 |
| PFBE | 环戊烷 | 61.9 | 38.1 | 42.5 |
| PFBE | 甲基环戊烷 | 88.3 | 11.7 | 57.6 |
本发明的近共沸制冷剂和热传递流体组合物及浓度范围在表3中列出。
表3
近共沸范围
PFBE+B： wt％PFBE/wt％B
烃
2，2-二甲基丁烷 1-99/1-99
2，3-二甲基丁烷 1-99/1-99
2-甲基戊烷 1-99/1-99
3-甲基戊烷 1-99/1-99
环戊烷 29-85/15-71
甲基环戊烷 49-99/1-51
在本发明的另一个实施方式中，具有降低的可燃性的本发明的近共沸制冷剂和热传递组合物及浓度范围在表4中列出。
表4
近共沸范围
PFBE+B： wt％PFBE/wt％B
烃
2，2-二甲基丁烷 40-99/1-60
2，3-二甲基丁烷 40-99/1-60
2-甲基戊烷 40-99/1-60
3-甲基戊烷 40-99/1-60
环戊烷 40-85/15-60
甲基环戊烷 60-99/1-40
本发明的组合物可以进一步包括约0.01wt％到约5wt％的稳定剂、自由基清除剂或抗氧化剂。这样的添加剂包括但不限于硝基甲烷、位阻酚、羟胺、硫醇、亚磷酸盐或内酯。可以使用一种添加剂或者添加剂组合。
本发明的组合物可以进一步包括约0.01wt％到约5wt％的水清除剂(干燥化合物)。这种水清除剂可以包括原酸酯如原甲酸三甲酯、三乙酯或三丙酯。
本发明的组合物可以进一步包括紫外(UV)染料和任选的增溶剂。UV染料是用于使人能够通过观察制冷或空调设备的泄漏点或其附近的制冷剂或热传递流体组合物中染料的荧光来检测制冷剂和热传递流体组合物的泄漏的有用组分。人们可以在紫外线下观察到该染料的荧光。可能需要增溶剂以提高这种UV染料在本文所公开的某些制冷剂和热传递流体组合物中的溶解度。
“紫外”染料是指在电磁光谱的紫外或“近”紫外区吸收光的UV荧光组合物。可以检测到UV荧光染料在10nm到750nm的任何波长下发出辐射的UV光照射下产生的荧光。因此，如果含有这种UV荧光染料的制冷剂或热传递流体从制冷或空调设备的指定点泄露出来，则可以在泄漏点检测到荧光。这种UV染料包括但不限于萘二甲酰亚胺类(naphthalimides)、苝类、香豆素类、蒽类、菲类、呫吨类、噻吨类、苯并夹氧杂蒽类(naphthoxanthenes)、荧光素类、及其衍生物或组合。本发明的增溶剂包括至少一种选自烃、烃醚、聚氧烷撑二醇醚、酰胺、腈、酮、含氯烃、酯、内酯、芳基醚、氟代醚和1，1，1-三氟烷烃。
本发明的烃增溶剂包括下述烃：其包括具有16个或更少碳原子并且仅具有氢而没有任何其它官能团的直链、支链或环状的链烷烃或链烯烃。代表性的烃增溶剂包括丙烷、丙烯、环丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、辛烷、癸烷和十六烷。应当注意到，如果制冷剂是烃，则增溶剂不可以使用同一种烃。
本发明的烃醚增溶剂包括仅含有碳、氢和氧的醚如二甲醚(DME)。
本发明的聚氧烷撑二醇醚增溶剂由式R1[(OR2)xOR3]y表示，其中x是1-3的整数；y是1-4的整数；R1选自氢和具有1到6个碳原子和y个结合位点的脂肪烃基；R2选自具有2到4个碳原子的脂肪族亚烃基；R3选自氢、和具有1到6个碳原子的脂肪族和脂环族烃基；R1和R3中的至少一个选自所述烃基；且其中所述聚氧烷撑二醇醚的分子量为约100到约300原子质量单位。这里所使用的结合位点是指可以与其它基团形成共价键的基团位点。亚烃基是指二价烃基。
在本发明中，优选的聚氧烷撑二醇醚增溶剂由式R1[(OR2)xOR3]y表示，其中x优选是1-2；y优选是1；R1和R3优选独立地选自氢和具有1到4个碳原子的脂肪烃基；R2优选选自具有2或3个碳原子的脂肪族亚烃基，最优选3个碳原子；聚氧烷撑二醇醚的分子量优选为约100到约250原子质量单位，最优选约125到约250原子质量单位。具有1到6个碳原子的R1和R3烃基可以是直链的、支链的或环状的。代表性的R1和R3烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基和环己基。当本发明的聚氧烷撑二醇醚增溶剂上的自由羟基可能与某些压缩制冷设备的构成材料(例如，Mylar)不相容时，R1和R3优选是具有1到4个碳原子的脂肪族烃基，最优选1个碳原子。具有2到4个碳原子的R2脂肪族亚烃基形成重复的氧化烯基-(OR2)x-(包括氧乙烯基、氧丙烯基和氧丁烯基)。一个聚氧烷撑二醇醚增溶剂分子中的氧化烯基中包括的R2可以是相同的，或者一个分子可以含有不同的R2氧化烯基。本发明的聚氧烷撑二醇醚增溶剂优选包括至少一个氧丙烯基。当R1是具有1到6个碳原子和y个结合位点的脂肪族或脂环族烃基时，该基团可以是直链的、支链的或者环状的。代表性的具有2个结合位点的脂肪族烃基R1包括例如亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚环戊基和亚环己基。代表性的具有3或4个结合位点的脂肪族烃基R1包括通过从多元醇如三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、1，2，3-三羟基环己烷和1，3，5-三羟基环己烷上除去羟基而得到的残基。
代表性的聚氧烷撑二醇醚增溶剂包括但不限于：CH3OCH2CH(CH3)O(H或CH3)(丙二醇甲基(或二甲基)醚)、CH3O[CH2CH(CH3)O]2(H或CH3)(双丙甘醇甲基(或二甲基)醚))、CH3O[CH2CH(CH3)O]3(H或CH3)(三丙二醇甲基(或二甲基)醚))、C2H5OCH2CH(CH3)O(H或C2H5)(丙二醇乙基(或二乙基)醚)、C2H5O[CH2CH(CH3)O]2(H或C2H5)(双丙甘醇乙基(或二乙基)醚)、C2H5O[CH2CH(CH3)O]3(H或C2H5)(三丙二醇乙基(或二乙基)醚)、C3H7OCH2CH(CH3)O(H或C3H7)(丙二醇正丙基(或二正丙基)醚)、C3H7O[CH2CH(CH3)O]2(H或C3H7)(双丙甘醇正丙基(或二正丙基)醚)、C3H7O[CH2CH(CH3)O]3(H或C3H7)(三丙二醇正丙基(或二正丙基)醚)、C4H9OCH2CH(CH3)OH(丙二醇正丁基醚)、C4H9O[CH2CH(CH3)O]2(H或C4H9)(双丙甘醇正丁基(或二正丁基)醚)、C4H9O[CH2CH(CH3)O]3(H或C4H9)(三丙二醇正丁基(或二正丁基)醚)、(CH3)3COCH2CH(CH3)OH(丙二醇叔丁基醚)、(CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]2(H或(CH3)3)(双丙甘醇叔丁基(或二叔丁基)醚)、(CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]3(H或(CH3)3))(三丙二醇叔丁基(或二叔丁基)醚)、C5H11OCH2CH(CH3)OH(丙二醇正戊基醚)、C4H9OCH2CH(C2H5)OH(丁二醇正丁基醚)、C4H9O[CH2CH(C2H5)O]2H(二丁二醇正丁基醚)、三羟甲基丙烷三正丁基醚(C2H5C(CH2O(CH2)3CH3)3)和三羟甲基丙烷二正丁基醚(C2H5C(CH2OC(CH2)3CH3)2OH)。
本发明的酰胺增溶剂包括式R1C(O)NR2R3和环-[R4C(O)N(R5)-]代表的那些，其中R1、R2、R3和R5独立地选自具有1到12个碳原子的脂肪族和脂环族烃基；R4选自具有3到12个碳原子的脂肪族亚烃基；且其中所述酰胺的分子量为约100到约300原子质量单位。所述酰胺的分子量优选为约160到约250原子质量单位。R1、R2、R3和R5可以任选地包括取代烃基，即，含有选自卤素(例如，氟、氯)和醇盐(alkoxide)(例如，甲氧基)的非烃取代基的基团。R1、R2、R3和R5可以任选地包括杂原子取代的烃基，即，在由碳原子组成的基链中另外含有氮原子(氮杂)、氧原子(氧杂)或硫原子(硫杂)。通常，在R1-3中，每10个碳原子中存在不多于三个非烃取代基和杂原子，优选不超过一个，且任何这种非烃取代基和杂原子的存在必须考虑到应用前述分子量限制。优选的酰胺增溶剂由碳、氢、氮和氧组成。代表性的R1、R2、R3和R5脂肪族和脂环族烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和它们的构造异构体。酰胺增溶剂的一个优选实施方式是其中前述式环-[R4C(O)N(R5)-]中的R4可以用亚烃基(CR6R7)n表示的那些，即，式环-[(CR6R7)nC(O)N(R5)-]，其中应用前述分子量值；n是3到5的整数；R5是含有1到12个碳原子的饱和烃基；R6和R7独立地(对于每个n)通过先前用于定义R1-3的原则进行选择。在式环-[(CR6R7)nC(O)N(R5)-]所表示的内酰胺中，所有的R6和R7优选是氢、或者在n个亚甲基单元中含有一个单独的饱和烃基，且R5是含有3到12个碳原子的饱和烃基。例如，1-(饱和烃基)-5-甲基吡咯烷-2-酮。
代表性的酰胺增溶剂包括但不限于：1-辛基吡咯烷-2-酮、1-癸基吡咯烷-2-酮、1-辛基-5-甲基吡咯烷-2-酮、1-丁基己内酰胺、1-环己基吡咯烷-2-酮、1-丁基-5-甲基哌啶-2-酮、1-戊基-5-甲基哌啶-2-酮、1-己基己内酰胺、1-己基-5-甲基吡咯烷-2-酮、5-甲基-1-戊基哌啶-2-酮、1，3-二甲基哌啶-2-酮、1-甲基己内酰胺、1-丁基-吡咯烷-2-酮、1，5-二甲基哌啶-2-酮、1-癸基-5-甲基吡咯烷-2-酮、1-十二烷基吡咯烷-2-酮、N，N-二丁基甲酰胺和N，N-二异丙基乙酰胺。
本发明的酮增溶剂包括由式R1C(O)R2代表的酮，其中R1和R2独立地选自具有1到12个碳原子的脂肪族、脂环族和芳族烃基，其中所述酮的分子量为约70到约300原子质量单位。所述酮中的R1和R2优选选自具有1到9个碳原子的脂肪族和脂环族烃基。所述酮的分子量优选为约100到200原子质量单位。R1和R2可以一起形成相连的亚烷基和形成5、6或7元环酮，例如，环戊酮、环己酮和环庚酮。R1和R2可以任选地包括取代烃基，即，含有选自卤素(例如，氟、氯)和烷氧基(alkoxide)(例如，甲氧基)的非烃取代基的基团。R1和R2可以任选地包括杂原子取代的烃基，即，在由碳原子组成的基链另外含有氮原子(氮杂)、氧原子(氧杂)或硫原子(硫杂)。通常，在R1和R2中，每10个碳原子中存在不多于三个非烃取代基和杂原子，优选不超过一个，且任何这种非烃取代基和杂原子的存在必须考虑到应用前述分子量限制。通式R1C(O)R2中代表性的R1和R2脂肪族、脂环族和芳族烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和它们的构造异构体，以及苯基、苄基、异丙苯基、基、甲苯基、二甲苯基和苯乙基。
代表性的酮增溶剂包括但不限于：2-丁酮、2-戊酮、乙酰苯、丁酰苯、己酰苯、环己酮、环庚酮、2-庚酮、3-庚酮、5-甲基-2-己酮、2-辛酮、3-辛酮、二异丁基酮、4-乙基环己酮、2-壬酮、5-壬酮、2-癸酮、4-癸酮、2-萘烷酮、2-十三烷酮、二己酮和二环己酮。
本发明的腈增溶剂包括式R1CN表示的腈，其中R1选自具有5到12个碳原子的脂肪族、脂环族或芳族烃基，其中所述腈的分子量为约90到约200原子质量单位。所述腈增溶剂中的R1优选选自具有8到10个碳原子的脂肪族和脂环族烃基。所述腈增溶剂的分子量优选为约120到约140原子质量单位。R1可以任选地包括取代烃基，即，含有选自卤素(例如，氟、氯)和烷氧基(例如，甲氧基的非烃取代基的基团。R1可以任选地包括杂原子取代的烃基，即，在由碳原子组成的基链另外含有氮原子(氮杂)、氧原子(氧杂)或硫原子(硫杂)。通常，在R1中，每10个碳原子中存在不多于三个非烃取代基和杂原子，优选不超过一个，任何这种非烃取代基和杂原子的存在必须考虑到应用前述分子量限制。通式R1CN中代表性的R1脂肪族、脂环族和芳族烃基包括戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和它们的构造异构体，以及苯基、苄基、异丙苯基、基、甲苯基、二甲苯基和苯乙基。
代表性的腈增溶剂包括但不限于：1-氰基戊烷、2，2-二甲基-4-氰基戊烷、1-氰基己烷、1-氰基庚烷、1-氰基辛烷、2-氰基辛烷、1-氰基壬烷、1-氰基癸烷、2-氰基癸烷、1-氰基十一烷和1-氰基十二烷。
本发明的含氯烃增溶剂包括由式RClx表示的含氯烃，其中x是1或2；R选自具有1到12个碳原子的脂肪族和脂环族烃基；且其中所述含氯烃的分子量为约100到约200原子质量单位。所述含氯烃的分子量优选为约120到150原子质量单位。通式RClx中代表性的R脂肪族和脂环族烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和它们的构造异构体。
代表性的含氯烃增溶剂包括但不限于：3-(氯甲基)戊烷、3-氯-3-甲基戊烷、1-氯己烷、1，6-二氯己烷、1-氯庚烷、1-氯辛烷、1-氯壬烷、1-氯癸烷和1，1，1-三氯癸烷。
本发明的酯增溶剂包括由式R1C(O)OR2表示的酯，其中R1和R2独立地选自直链和环状的、饱和及不饱和的烷基和芳基。优选的酯基本上由元素C、H和O组成，且分子量为约80到约550原子质量单位。
代表性的酯包括但不限于：(CH3)2CHCH2O(O)C(CH2)2-4(O)COCH2CH(CH3)2(二异丁基二元酯)、己酸乙酯、庚酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸正丙酯、苯甲酸乙酯、邻苯二甲酸二正丙酯、苯甲酸乙氧基乙酯、碳酸二丙酯、“Exxate 700”(一种市售的C7烷基乙酸酯)、“Exxate 800”(一种市售的C8烷基乙酸酯)、邻苯二甲酸二丁酯和乙酸叔丁酯。
本发明的内酯增溶剂包括由结构[A]、[B]和[C]表示的内酯：
这些内酯在六原子(A)环、或者优选五原子环(B)中含有-C(O)O-官能团，其中对于结构[A]和[B]，R1-R8独立地选自氢或者直链的、支链的、环状的、二环的、饱和及不饱和的烃基。每个R1-R8可以与另一个R1-R8连接形成环。内酯可以如结构[C]中一样具有环外烯基结构，其中R1-R6独立地选自氢或者直链的、支链的、环状的、二环的、饱和及不饱和的烃基。每个R1-R6可以与另一个R1-R6连接形成环。内酯增溶剂的分子量为约80到约300原子质量单位，优选约80到约200原子质量单位。
代表性的内酯增溶剂包括但不限于表5中列出的化合物。
表5
内酯增溶剂的运动粘度在40℃下通常小于约7厘沲。例如，在40℃下，γ-十一内酯的运动粘度为5.4厘沲，顺-(3-己基-5-甲基)二氢呋喃-2-酮的粘度为4.5厘沲。内酯增溶剂可以是市售的，或者可以通过已公开的美国专利申请20060030719中所述的方法制备，该专利申请以引用的方式整体并入本文。
本发明的芳基醚增溶剂包括由式R1OR2表示的芳醚，其中：R1选自具有6到1 2个碳原子的芳烃基；R2选自具有1到4个碳原子的脂肪烃基；器其中所述芳基醚的分子量为约100到约150原子质量单位。通式R1OR2中代表性的R1芳基包括苯基、联苯基、异丙苯基、基、甲苯基、二甲苯基、萘基和吡啶基。通式R1OR2中代表性的R2脂肪烃基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。代表性的芳醚增溶剂包括但不限于：甲基苯基醚(苯甲醚)、1，3-二甲氧基苯、乙基苯基醚和丁基苯基醚。
本发明的氟代醚增溶剂包括由通式R1OCF2CF2H表示的那些，其中：R1选自具有约5到约15个碳原子的脂肪族、脂环族和芳族烃基，优选直链饱和伯烷基。代表性的氟代醚增溶剂包括但不限于：C8H17OCF2CF2H和C6H13OCF2CF2H。应当注意到，如果制冷剂是氟代醚，则增溶剂不能是同一种氟代醚。
氟代醚增溶剂可以进一步包括由氟代烯烃和多醇得到的醚。氟代烯烃可以是CF2＝CXY的形式，其中X是氢、氯或氟，Y是氟、氯、CF3或ORf，其中Rf是CF3、C2F5或C3F7。代表性的氟代烯烃是四氟乙烯、氯代三氟乙烯、六氟丙烯和全氟甲基乙烯基醚。多醇可以是直链或支链的。直链多醇可以是HOCH2(CHOH)x(CRR′)yCH2OH的形式，其中R和R′是氢或CH3或C2H5，且其中x是0-4的整数，y是0-4的整数。支链多醇可以是C(OH)t(R)u(CH2OH)v[(CH2)mCH2OH]w的形式，其中R可以是氢、CH3或C2H5，m可以是0-3的整数，t和u可以是0或1，v和w可以是0-4的整数，同时，其中t+u+v+w＝4。代表性的多醇是三羟甲基丙烷、季戊四醇、丁二醇和乙二醇。
本发明的1，1，1-三氟烷烃增溶剂包括由式CF3R1表示的1，1，1-三氟烷烃，其中R1选自具有约5到约15个碳原子的脂肪族和脂环族烃基，优选直链饱和伯烷基。代表性的1，1，1-三氟烷烃增溶剂包括但不限于：1，1，1-三氟己烷和1，1，1-三氟十二烷。
本发明的增溶剂可以作为单一化合物存在，或者可以作为多于一种增溶剂的混合物存在。增溶剂的混合物可以含有来自同一类化合物的两种增溶剂如两种内酯，或者含有来自两种不同类别的两种增溶剂如内酯和聚氧烷撑二醇醚。
在含有制冷剂和UV荧光染料、或者含有热传递流体和UV荧光染料的本发明的组合物中，该组合物的约0.001wt％到约1.0wt％是UV染料，优选约0.005wt％到0.5wt％，最优选0.01wt％到约0.25wt％。
这些UV染料在制冷剂和热传递流体中的溶解度可能很差。因此，将这些染料加入到制冷或空调设备中的方法是难用的、昂贵的和耗时的。美国专利No.RE 36,951描述了一种方法，其利用了可以被插入到制冷或空调设备的组件中的染料粉末、固体小粒或染料浆料。当制冷剂和润滑剂通过设备循环时，染料被溶解或分散，并且被携带到设备的各个部位。在文献中描述了许多将染料加入到制冷或空调设备中的其它方法。
理想地，UV荧光染料能够溶解在制冷剂自身之中，因此不需要任何将其加入到制冷或空调设备中的特别方法。本发明涉及在制冷剂中包括可以被加入到系统中的UV荧光染料的组合物。本发明的组合物甚至在低温下将能够存储和输送含染料制冷剂和热传递流体，同时将染料保持在溶液中。
在含有制冷剂、UV荧光染料和增溶剂或者含有热传递流体、UV荧光染料和增溶剂的本发明的组合物中，组合物的约1到约50wt％，优选约2到约25wt％，最优选约5到约15wt％是制冷剂或热传递流体中的增溶剂。在本发明的组合物中，UV荧光染料的存在浓度为制冷剂或热传递流体的约0.001wt％到约1.0wt％，优选0.005wt％到约0.5wt％，最优选0.01到约0.25wt％。
任选地，常用的制冷或空调系统添加剂可以根据需要被加入到本发明的组合物中，以便提高性能和系统稳定性。这些添加剂在制冷和空调领域是已知的，其包括但不限于抗磨剂、极压润滑剂、腐蚀和氧化抑制剂、金属表面钝化剂、自由基清除剂和泡沫控制剂。通常，这些添加剂在本发明的组合物中相对于总的化合物以小量存在。通常各添加剂的使用浓度为小于约0.1wt％到至多3wt％。这些添加剂根据个别系统的需要而选择。这些添加剂包括磷酸三芳基酯族的EP(极压)润滑添加剂的成员，例如丁基化磷酸三苯酯(BTPP)，或者其它烷基化磷酸三芳基酯，例如得自Akzo Chemicals的Syn-0-Ad 8478、磷酸三间甲苯酯及相关化合物。另外，二烷基二硫代磷酸金属盐(例如二烷基二硫代磷酸锌(或ZDDP)、Lubrizol 1375和该族化学品的其它成员可以用于本发明的组合物中。其它抗磨剂包括天然产物油和不对称的多羟基润滑添加剂，例如Synergol TMS(International Lubricants)。类似地，稳定剂如抗氧化剂、自由基清除剂和水清除剂可以使用。这类化合物可以包括但不限于，丁基化羟基苯(BHT)和环氧化物。
增溶剂如酮可能有讨厌的气味，其可以通过加入气味掩蔽剂或香料而掩蔽。气味掩蔽剂或香料的典型例子可以包括Evergreen、FreshLemon、Cherry、Cinnamon、Peppermint、Floral或Orange Peel(它们都是市售的)、以及d-柠檬烯和蒎烯。这种气味掩蔽剂的使用浓度可以是基于气味掩蔽剂和增溶剂总重的约0.001％到至多约15wt％。
本发明还涉及一种在制冷或空调设备中使用进一步包括紫外荧光染料和任选的增溶剂的制冷剂或热传递流体组合物的方法。该方法包括将制冷剂或热传递流体组合物加入到制冷或空调设备中。其可以通过将UV荧光染料在增溶剂的存在下溶解在制冷剂或热传递流体组合物中并将该混合物加入到设备中来进行。或者，其可以通过混合增溶剂和UV荧光染料并将所述混合物加入到含有制冷剂和/或热传递流体的制冷或空调设备中来进行。得到的组合物可以用于制冷或空调设备中。
本发明还涉及一种使用含有紫外荧光染料的制冷剂或热传递流体组合物来检测泄漏的方法。组合物中存在的染料允许在制冷或空调设备中检测制冷剂的泄漏。检测泄漏有助于克服、解决或防止设备的低效率运行或设备故障。检测泄漏还有助于使其容纳在设备运行中使用的化学品。
该方法包括向制冷和空调设备中提供如本文所述的含有制冷剂和紫外荧光染料或者含有热传递流体和紫外荧光染料、以及如本文所述任选的增溶剂的组合物，并采用用于检测含UV荧光染料的制冷剂的合适装置。用于检测该染料的合适装置包括但不限于紫外灯，其通常被称为“黑光”或“蓝光”。这种紫外灯可以通过商业渠道从许多特别为此目的设计的来源获得。一旦向制冷或空调设备中加入含紫外荧光染料的组合物并使其在整个系统内循环，通过使所述紫外灯在该设备上发光并在任何泄漏点附近观察该染料的荧光，能够发现泄漏。
本发明还涉及一种使用本发明的组合物以产生制冷或加热的方法，其中该方法包括通过在要被冷却的物体附近蒸发所述组合物然后使所述组合物冷凝而产生制冷；或者通过在要被加热的物体附近冷凝所述混合物然后使所述混合物蒸发而产生加热。在制冷剂或热传递流体组合物含有紫外荧光染料和/或增溶剂的情况中，该组合物的制冷剂或热传递流体组分被蒸发然后冷凝以产生制冷，或者冷凝然后蒸发以产生加热。
机械制冷主要是一种热力学应用，其中冷却介质如制冷剂进行循环，从而使其能够被回收以重复利用。常用的循环包括蒸汽压缩、吸附、蒸汽喷射(steam-jet)或蒸汽喷射器(steam-ejector)、以及空气。
蒸汽压缩制冷系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀装置。蒸汽压缩循环在多步中重复使用制冷剂，在一步中产生制冷效果并在另一步产生加热效果。该循环可以简单的如下所述。液体制冷剂通过膨胀装置进入蒸发器，液体制冷剂在蒸发器中低温沸腾形成气体并产生冷却。低压气体进入压缩机，在这里气体被压缩以提高其压力和温度。然后，高压(压缩)气体制冷剂进入冷凝器中，在冷凝器中制冷剂冷凝并将其热量释放到环境中。制冷剂回到膨胀装置，液体通过该膨胀装置从冷凝器中的高压水平膨胀为蒸发器中的低压水平，从而重复该循环。
有多种可用于制冷用途的压缩机。压缩机通常可以根据压缩流体的机械方法，分为往复式、旋转式、喷射式、离心式、旋涡式、螺旋式或轴流式；或者根据机械零件对要被压缩的流体如何作用，分为容积式压缩(例如，往复式、旋涡式或螺旋式)或者动态压缩(例如，离心式或喷射式)。
容积式或动态压缩机均可用于本发明的方法中。对于本发明的制冷剂组合物来说，离心式压缩机是优选的设备。
离心式压缩机使用旋转零件对制冷剂径向加速，其通常包括位于外壳中的叶轮和扩散器。离心式压缩机通常在叶轮入口或环形叶轮的中心入口处吸入流体，并对其径向地向外加速。在叶轮中发生一定的静压升高，但是大部分压力升高发生在外壳的扩散器部分，在这里速度被转化为静压。每个叶轮-扩散器组是压缩机的一级。根据最终需要的压力和要处理的制冷剂提及，离心式压缩机可以具有1到12或更多级。
压缩机的压力比、或压缩比是绝对出口压力与绝对入口压力的比率。在实践中，通过离心式压缩机传递的压力对于相对大范围的功率而言是恒定的。
容积式压缩机将蒸汽汲取到腔室内，然后减少腔室的体积以压缩蒸汽。压缩后，通过进一步将腔室的体积减少到0或几乎为0而将蒸汽从腔室内迫出。容积式压缩机可以实现的压力仅仅受容积效率和抵抗压力的零件强度的限制。
与容积式压缩机不同，离心式压缩机完全取决于高速叶轮压缩通过该叶轮的蒸汽的离心力。其中不存在任何主动位移，而是被称为动态压缩的方式。
离心式压缩机可以达到的压力取决于叶轮的周缘速度(tip speed)。周缘速度是在叶轮顶端测量的叶轮速度，其与叶轮的直径和每分钟转数有关。离心式压缩机的功率由通过叶轮的通道尺寸确定。这使得压缩机的尺寸更多地取决于压力(与功率相比)。
由于其高速运行，离心式压缩机从根本上说是一种高容积、低压力的机器。离心式压缩机与低压制冷剂如三氯氟甲烷(CFC-11)或1，2，2-三氯氟乙烷(CFC-113)一起工作是最好的。
大型离心式压缩机通常在3000-7000转/分钟(rpm)下运行。小型涡轮离心式压缩机设计为在约40,000-约70,000(rpm)下运行，其叶轮尺寸很小，通常小于0.15米。
多级叶轮可以用于离心式压缩机以改善压缩机效率，从而在使用中需要更小的功率。对于二级系统，在运行中，第一级叶轮的排出物进入第二级叶轮的吸入管。两个叶轮可以使用同一根杆(或轴)操作。每级能够达到约4∶1的压缩比；即，绝对出口压力可以是绝对入口压力的4倍。二级离心压缩机系统的例子，在汽车用途的情况中，如美国专利No.5,065,990中所述，该专利通过引用的方式并入本文。
适用于采用离心式压缩机的制冷或空调系统的本发明的组合物包括下述物质中的至少一种：
PFBE和2，2-二甲基丁烷；
PFBE和2，3-二甲基丁烷；
PFBE和2-甲基戊烷；
PFBE和3-甲基戊烷；
PFBE和环戊烷；以及
PFBE和甲基环戊烷。
上面列出的这些组合物也适用于多级离心式压缩机，优选二级离心式压缩机设备。
本发明的组合物可以用于固定式空调、热泵或者汽车空调和制冷系统。固定式空调和热泵设备包括窗式、无管式、管式、末端密封式、冷却器和工业规模的，包括密封屋顶(packaged rooftop)。制冷设备包括家用或家庭用制冷器和冷却器、制冰机、自备冷却器和冷冻机、进入式冷却间和冷冻间和移动冷冻系统。
本发明的组合物还可以用于采用翅片和管式热交换器、微通道热交换器和垂直或水平单流式管型或板型热交换器的空调、加热和制冷系统中。
传统的微通道热交换器对于本发明的低压制冷剂组合物来说可能不是理想的。低操作压力和密度导致所有组分的高流速和高摩擦损失。在这些情况中，可以修改蒸发器的设计。可以使用单板/单流式热交换器配置，而不是数个微通道板串联(相对于制冷剂通道)连接。因此，对于本发明的低压制冷剂，优选的热交换器是单板/单流式热交换器。
除了二级或其它多级离心式压缩机设备之外，本发明的下列组合物适用于采用单板/单流式热交换器的制冷或空调设备：
PFBE和2，2-二甲基丁烷；
PFBE和2，3-二甲基丁烷；
PFBE和2-甲基戊烷；
PFBE和3-甲基戊烷；
PFBE和环戊烷；以及
PFBE和甲基环戊烷。
本发明的组合物特别可用于小涡轮离心式压缩机(微型离心式压缩机)，其可以在汽车和窗式空调、热泵或移动制冷、以及其它用途中使用。这些高效的微型离心式压缩机可以周电动机驱动，因此其操作可以与发动机转速无关。恒定的压缩机速度允许系统在所有发动机转速下提供相对恒定的冷却能力。这提供了与传统R-134a汽车空调系统相比在较高发动机转速下改进效率的机会。当考虑传统系统在高驱动速度下的循环操作时，这些低压系统的优势甚至更大。
或者，微型离心式压缩机可以通过发动机废气驱动的涡轮或具有成比例(ratioed)的皮带传动的成比例的齿轮传动组件提供动力，而不是使用电力。目前汽车设计中可用的电源是大约14伏，但是新的微型离心式压缩机需要约50伏的电源。因此，使用替代性动力源将是有利的。由发动机废气提供动力的制冷或空调设备在于2006年3月2日提交的美国专利申请No.11/367,517中详细描述，该专利申请以引用的方式并入本文。由成比例的齿轮传动组件提供动力的制冷或空调设备在于2006年3月17日提交的美国专利申请No.11/378,832中详细描述，该专利申请通过引用并入本文。
在清洁用途如蒸汽除油剂或去焊剂中，在操作过程中组合物可能通过轴密封、软管连接、钎焊缝和折线中的泄漏而流失。而且，工作中的组合物可能在设备的保养期间被释放到大气中。如果该组合物不是纯化合物或者共沸或类共沸组合物，当其从设备泄漏或流入大气时组成可能会改变，这可能导致设备中剩余的组合物变成可燃的或者显示不能接受的性能。因此，需要使用单一的氟化烃或者在泄漏或沸腾中其分馏程度可以忽略的共沸或类共沸组合物作为清洁组合物。
本发明的一些低压制冷剂流体可以适合在现有的离心式设备中用作CFC-113的混入式(drop-in)替代品。
在一个实施方式中，本发明涉及一种产生制冷的方法，该方法包括在要被冷却的物体附近蒸发本发明的组合物，然后使所述的组合物冷凝。
在另一个实施方式中，本发明涉及一种产生加热的方法，该方法包括在要被加热的物体附近冷凝本发明的组合物，然后使所述的组合物蒸发。
在又一个实施方式中，本发明涉及一种将热量从热源传递到受热器(heat sink)的方法，其中本发明的组合物起到热传递流体的作用。所述的热传递方法包括将本发明的组合物从热源输送到受热器。
热传递流体用于通过辐射、传导或对流而将热量从一个空间、位置、目标或物体传递、迁移或移出到不同的空间、位置、目标或物体。热传递流体可以通过提供从远程制冷(或加热)系统传递冷却(或加热)的方法而起到二级冷却剂的作用。在一些系统中，热传递流体可以在整个传递过程中保持定常态(即，不会蒸发或冷凝)。或者，蒸发冷却方法也可以使用热传递流体。
热源可以定义为需要从其中传递、迁移或移出热量的任何空间、位置、目标或物体。热源的例子可以是需要制冷或冷却的空间(开放或密闭的)，例如超市里的冰箱或冷柜、需要空调的建筑空间、或者需要空调的汽车乘客舱。受热器可以定义为能够吸收热量的任何空间、位置、目标或物体。蒸汽压缩制冷系统是这种受热器的一个例子。
在另一个实施方式中，本发明涉及产生冷却的方法，该方法包括在由发动机废气驱动的涡轮提供动力的微型离心式压缩机中压缩本发明的组合物；使所述组合物冷凝；然后在要被冷却的物体附近蒸发所述组合物。
在又一个实施方式中，本发明涉及产生冷却的方法，该方法包括在由具有成比例的皮带传动的成比例的齿轮传动组件提供动力的微型离心式压缩机中压缩本发明的组合物；使所述的组合物冷凝；然后在要被冷却的物体附近蒸发所述组合物。在本发明的一个实施方式中，本发明的共沸组合物是有效的清洁剂、去焊剂和除油剂。特别是，当去焊的电路板具有例如倒晶封装芯片(flip chip)、μBGA(球栅阵列)、以及晶片级规模(chip scale)或其它超高密度封装组件的组件时，本发明的共沸组合物是有用的。倒晶封装芯片、μBGA和晶片级规模是描述用于半导体工业的高密度封装组件的术语，对于该领域技术人员来说是公知的。
在另一个实施方式中，本发明涉及一种从表面或基底上除去残余物的方法，该方法包括：将表面或基底与本发明的组合物接触，然后使所述表面或基底从该组合物中复原(recover)。
在本发明的一个方法实施方式中，表面或基底可以是集成电路装置，在此情况中，残余物包括助焊剂或油。集成电路装置可以是具有各种组件如倒晶封装芯片、μBGA或晶片级规模封装组件的电路板。表面或基底还可以是金属表面如不锈钢。助焊剂可以是在集成电路装置的焊接中常用的任何类型，包括但不限于RMA(弱活化松香)、RA(活化松香)、WS(水溶性的)和OA(有机酸)。油残余物包括但不限于矿物油和硅油。
在本发明的方法中，接触表面或基底的方法并不重要，可以通过将装置浸没在含有该组合物的浴中、用该组合物喷洒所述装置或者用已经用该组合物润湿的基质擦拭所述装置来进行。或者，该组合物也可以再设计用于这种残余物去除的蒸汽除油或去焊设备中使用。这种蒸汽除油或去焊设备可以从多个供应商其中例如Forward Technology(GrestGroup，Trenton，NJ的子公司)、Trek Industries(Azusa，CA)和Ultronix，Inc.(Halfield，PA)。
用于从表面上除去残余物的有效的组合物是贝壳松脂丁醇(Kauri-Butanol)值(Kb)为至少约10的组合物，优选约40，更优选约100。指定组合物的贝壳松脂丁醇值(Kb)反映了所述组合物溶解多种有机残余物(例如，机器和常规制冷润滑剂)的能力。Kb值可以通过ASTMD-1133-94测定。
以下实施例意欲解释本发明，而不是表示限制。
实施例
实施例1
蒸汽泄漏的影响：
在指定温度下将初始组合物装入容器中，测量组合物的初始蒸汽压。使组合物从容器中泄漏，同时保持恒温，直到50wt％的初始组合物被移出，这时，测量容器中剩余的组合物的蒸汽压。结果总结在下表6中。
表6
| 化合物 wt％A/wt％B | 初始Psia | 初始kPa | 泄漏50％后Psla | 泄漏50％后kPa | ΔP％ | ||
| PFBE/2，2-二甲基丁烷(50.0℃) | |||||||
| 0/1001/9910/9020/8040/6060/4080/2090/1099/1100/0 | 14.8214.8014.6914.5414.1613.5912.6411.8910.9310.80 | 102.18102.04101.28100.2597.6393.7087.1581.9875.3674.46 | 14.8214.8014.6714.5014.0513.4012.4011.6910.9010.80 | 102.18102.04101.1599.9796.8792.3985.5080.6075.1574.46 | 0.0％0.0％0.1％0.3％0.8％1.4％1.9％1.7％0.3％0.0％ | ||
| PFBE/2，3-二甲基丁烷(57.2℃) | |||||||
| 61.7/38.380/2090/1099/1100/040/6020/8010/901/990/100 | 14.7214.6014.3713.9113.8414.6414.5014.4214.3414.33 | 101.49100.6699.0895.9195.42100.9499.9799.4298.8798.80 | 14.7214.5914.3413.9013.8414.6314.4914.4114.3414.33 | 101.49100.6098.8795.8495.42100.8799.9199.3598.8798.80 | 0.0％0.1％0.2％0.1％0.0％0.1％0.1％0.1％0.0％0.0％ | ||
| PFBE/2-甲基戊烷(58.1℃) | |||||||
| 79.1/20.990/1095/599/1100/060/4040/6020/80 | 14.7014.6114.4914.3214.2614.5714.3014.01 | 101.35100.7399.9198.7398.32100.4698.6096.60 | 14.7014.6114.4714.3114.2614.5514.2613.97 | 101.35100.7399.7798.6698.32100.3298.3296.32 | 0.0％0.0％0.1％0.1％0.0％0.1％0.3％0.3％ | ||
| 10/901/990/100 | 13.8613.7213.71 | 95.5694.6094.53 | 13.8313.7213.71 | 95.3694.6094.53 | 0.2％0.0％0.0％ | |
| PFBE/3-甲基戊烷(58.7℃) | ||||||
| 90.0/10.095/599/1100/060/4040/6020/8010/901/990/100 | 14.7114.6814.5814.5514.2113.7113.1912.9412.7212.69 | 101.42101.22100.53100.3297.9894.5390.9489.2287.7087.50 | 14.7114.6814.5814.5514.1213.5613.0812.8712.7112.69 | 101.42101.22100.53100.3297.3593.4990.1888.7487.6387.50 | 0.0％0.0％0.0％0.0％0.6％1.1％0.8％0.5％0.1％0.0％ | |
| PFBE/环戊烷(42.5℃) | ||||||
| 61.9/38.180/2085/1586/14100/040/6030/7029/710/100 | 14.7214.3814.0013.898.2214.5014.2414.2011.70 | 101.4999.1596.5395.7756.6899.9798.1897.9180.67 | 14.7213.7312.6612.378.2213.9112.8812.7811.70 | 101.4994.6787.2985.2956.6895.9188.8188.1280.67 | 0.0％4.5％9.6％10.9％0.0％4.1％9.6％10.0％0.0％ | |
| PFBE/甲基环戊烷(57.6℃) | ||||||
| 88.3/11.795/599/1100/060/4050/5049/510/100 | 14.7014.7014.708.7514.7014.705.969.28 | 101.35101.35101.3560.33101.35101.3541.0963.98 | 14.7014.7014.708.7514.7014.705.969.28 | 101.35101.35101.3560.33101.35101.3541.0963.98 | 0.0％0.0％0.0％0.0％0.0％0.0％0.0％0.0％ | |
结果显示，对于本发明的组合物，初始组合物和除去50wt％之后剩余的组合物的蒸汽压之间的差小于约10wt％。这表明本发明的组合物是共沸或近共沸的。
实施例2
周缘速度以形成压力
周缘速度可以通过利用离心式压缩机的制冷设备的一些基本关系来估算。理想地，叶轮赋予气体的扭矩定义为：
T＝m*(v2*r2-v1*r1) 等式1
其中，
T＝扭矩，牛顿-米
m＝质量流速，kg/秒
v2＝离开叶轮的制冷剂的切线速度(周缘速度)，米/秒
r2＝出口叶轮的半径，米
v1＝进入叶轮的制冷剂的切线速度，米/秒
r1＝叶轮入口的半径，米。
假设制冷剂以基本轴向的方向进入叶轮，速度的切向分量v1＝0，因此：
T＝m*v2*r2 等式2
轴处需要的功率是扭矩和旋转速度的积：
P＝T*ω 等式3
其中，
P＝功率，瓦
ω＝角速度，弧度/秒
因此，
P＝T*ω＝m*v2*r2*ω 等式4
在低制冷剂流速时，叶轮的周缘速度和制冷剂的切线速度几乎相等；因此
r2*ω＝v2 等式5
并且
P＝m*v2*v2 等式6
理想功率的另一个表达式是流体的质量流速与压缩等熵功的积，
P＝m*Hj*(1000J/kJ) 等式7
在这里，
Hj＝从蒸发条件的饱和蒸汽到饱和冷凝条件的饱和蒸汽的制冷剂的焓差，kJ/kg。
结合两个表达式等式6和7，得到
v2*v2＝1000*Hj 等式8
尽管等式8基于一些基本假设，其提供了对叶轮周缘速度的良好估算，并且提供了比较制冷剂周缘速度的重要方法。
下表显示了计算的1，2，2-三氯三氟乙烷(CFC-113)和本发明的组合物的理论周缘速度。为该比较设想的条件是：
蒸发器温度 40.0(4.4℃)
冷凝器温度 110.0(43.3℃)
液体过冷温度 10.0(5.5℃)
回气温度 75.0(23.8℃)
压缩机效率为 70％
这些是小涡轮离心式压缩机采用的典型条件。
表7
| 制冷剂组合物 | Wt％PFBE | Wt％B | HiBtu/lb | Hi*0.7Btu/lb | Hi*0.7KJ/Kg | V2m/s | V2 rel至CFC-113 |
| CFC-113 | 100 | 10.92 | 7.6 | 17.8 | 133.3 | na | |
| PFBE+B： | |||||||
| 2，2-二甲基丁烷 | 50.0 | 50.0 | 20.45 | 14.3 | 33.3 | 182.5 | 137％ |
| 2，3-二甲基丁烷 | 61.7 | 38.3 | 19.31 | 13.5 | 31.4 | 177.3 | 133％ |
| 2-甲基戊烷 | 79.1 | 20.9 | 15.98 | 11.2 | 26.0 | 161.3 | 121％ |
| 3-甲基戊烷 | 90.0 | 10.0 | 14.33 | 10.0 | 23.3 | 152.7 | 115％ |
| 环戊烷 | 61.9 | 38.1 | 18.3 | 12.8 | 29.8 | 172.6 | 129％ |
| 甲基环戊烷 | 88.3 | 11.7 | 14.51 | 10.2 | 23.6 | 153.7 | 115％ |
该实施例显示，本发明的化合物的周缘速度在CFC-113的约±40％之内，并且在最小限度改变压缩机设计的情况下可以有效地替代CFC-113。优选周缘速度在CFC-113的约±25％之内。
实施例3
性能数据
下表显示了各种制冷剂与CFC-113的性能比较。数据基于以下条件：
蒸发器温度 40.0(4.4℃)
冷凝器温度 110.0(43.3℃)
过冷温度 10.0(5.5℃)
回气温度 75.0(23.8℃)
压缩机效率为 70％
表8
| 组合物 | wt％PFBE | wt％B | 蒸发压(Psla) | 蒸发压(kPa) | 冷凝压(Psla) | 冷凝压(kPa) | 压缩机出口温度() | 压缩机出口温度(℃) | COP | 功率(Btu/min) | 功率(kW) |
| PFBE | 1.6 | 11 | 9.6 | 66 | 130.7 | 54.8 | 10.0 | 3.92 | 0.18 | ||
| CFC-113 | 2.7 | 19 | 12.8 | 88 | 156.3 | 69.1 | 14.8 | 4.18 | 0.26 | ||
| PFBE+B： | |||||||||||
| 2，2-二甲基丁烷 | 50.0 | 50.0 | 2.5 | 17 | 11.4 | 79 | 135.6 | 57.6 | 14.4 | 4.01 | 0.25 |
| 2，3-二甲基丁烷 | 61.7 | 38.3 | 1.9 | 13 | 9.2 | 64 | 135.2 | 57.3 | 11.4 | 4.01 | 0.20 |
| 2-甲基戊烷 | 79.1 | 20.9 | 1.7 | 12 | 8.8 | 61 | 135.3 | 57.4 | 10.7 | 4.01 | 0.19 |
| 3-甲基戊烷 | 90.0 | 10.0 | 1.6 | 11 | 8.6 | 59 | 133.2 | 56.2 | 10.2 | 3.97 | 0.18 |
| 环戊烷 | 61.9 | 38.1 | 3.4 | 23 | 15.2 | 105 | 142.2 | 61.2 | 19.7 | 4.06 | 0.35 |
| 甲基环戊烷 | 88.3 | 11.7 | 1.7 | 12 | 8.9 | 62 | 133.8 | 56.6 | 10.7 | 3.98 | 0.19 |
数据显示，本发明的组合物与CFC-113具有类似的蒸发器和冷凝器压力。某些组合物还具有比CFC更高的功率(capacity)或能量效率(COP)。
尽管显示和描述了本发明的具体实施方式，本领域技术人员将可以进一步修改和改进。因此，希望能够理解，本发明不限于所示具体形式，而是意味着所附权利要求涵盖了不脱离本发明的精神和范围的所有变化。
Claims (27)
1.一种制冷剂或热传递流体组合物，其包括3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和选自下列的至少一种氢氟烃：
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；
环戊烷；和
甲基环戊烷。
2.如权利要求1所述的制冷剂或热传递流体组合物，其中所述组合物选自：
PFBE和2，2-二甲基丁烷；
PFBE和2，3-二甲基丁烷；
PFBE和2-甲基戊烷；
PFBE和3-甲基戊烷；
PFBE和环戊烷；以及
PFBE和甲基环戊烷。
3.如权利要求1所述的制冷剂或热传递流体组合物，其中所述组合物是选自下列的共沸或近共沸组合物：
约1到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约99wt％的2，2-二甲基丁烷；
约1到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约99wt％的2，3-二甲基丁烷；
约1到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约99wt％的2-甲基戊烷；
约1到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约99wt％的3-甲基戊烷；
约29到约85wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约15到约71wt％的环戊烷；和
约49到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约51wt％的甲基环戊烷。
4.如权利要求1所述的制冷剂或热传递流体组合物，其中所述组合物是选自下列的共沸或近共沸组合物：
约40到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约60wt％的2，2-二甲基丁烷；
约40到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约60wt％的2，3-二甲基丁烷；
约40到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约60wt％的2-甲基戊烷；
约40到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约60wt％的3-甲基戊烷；
约40到约85wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约15到约60wt％的环戊烷；和
约60到约99wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和约1到约40wt％的甲基环戊烷。
5.如权利要求1所述的制冷剂或热传递流体组合物，其中所述组合物是选自下列的共沸组合物：
61.7wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和38.3wt％的2，3-二甲基丁烷，其在约57.2℃的温度下的蒸汽压为约14.7psia(101kPa)；
79.1wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和20.9wt％的2-甲基戊烷，其在约58.1℃的温度下的蒸汽压为约14.7psia(101 kPa)；
90.0wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和10.0wt％的3-甲基戊烷，其在约58.7℃的温度下的蒸汽压为约14.7psia(101kPa)；
61.9wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和38.1wt％的环戊烷，其在约42.5℃的温度下的蒸汽压为约14.7psia(101kPa)；和
88.3wt％的3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯和11.7wt％的甲基环戊烷，其在约57.6℃的温度下的蒸汽压为约14.7psia(101kPa)。
6.一种产生制冷的方法，所述方法包括在要被冷却的物体附近蒸发权利要求1所述的制冷剂或热传递流体组合物，然后使所述组合物冷凝。
7.一种产生加热的方法，所述方法包括在要被加热的物体附近冷凝权利要求1所述的制冷剂或热传递流体组合物，然后使所述组合物蒸发。
8.一种传热方法，所述方法包括将权利要求1所述的组合物从热源输送到受热器。
9.如权利要求1所述的组合物，其进一步包括选自下列的至少一种紫外荧光染料：萘酰亚胺类、苝类、香豆素类、蒽类、菲类、呫吨类、噻吨类、苯并夹氧杂蒽类、荧光素类、所述染料的衍生物及其组合。
10.如权利要求9所述的组合物，其进一步包括选自下列的至少一种增溶剂：烃、二甲醚、聚氧烷撑二醇醚、酰胺、酮、腈、含氯烃、酯、内酯、芳基醚、氟代醚和1，1，1-三氟烷烃；且其中所述制冷剂和增溶剂不是相同的化合物。
11.如权利要求10所述的组合物，其中所述增溶剂选自：
a)由式R1[(OR2)xOR3]y表示的聚氧烷撑二醇醚，其中：x是1-3的整数；y是1-4的整数；R1选自氢和具有1到6个碳原子和y个结合位点的脂肪烃基；R2选自具有2到4个碳原子的脂肪族亚烃基；R3选自氢和具有1到6个碳原子的脂肪族和脂环族烃基；R1和R3中的至少一个选自所述烃基；且其中所述聚氧烷撑二醇醚的分子量为约100到约300原子质量单位；
b)式R1C(O)NR2R3和环-[R4CON(R5)-]表示的酰胺，其中R1、R2、R3和R5独立地选自具有1到12个碳原子的脂肪族和脂环族烃基、以及至多一个具有6到12个碳原子的芳基；R4选自具有3到12个碳原子的脂肪族亚烃基；且其中所述酰胺的分子量为约100到约300原子质量单位；
c)由式R1C(O)R2表示的酮，其中R1和R2独立地选自具有1到12个碳原子的脂肪族、脂环族和芳族烃基，且其中所述酮的分子量为约70到约300原子质量单位；
d)由式R1CN表示的腈，其中R1选自具有5到12个碳原子的脂肪族、脂环族或芳族烃基，且其中所述腈的分子量为约90到约200原子质量单位；
e)由式RClx表示的含氯烃，其中：x是1或2；R选自具有1到12个碳原子的脂肪族和脂环族烃基；且其中所述含氯烃的分子量为约100到约200原子质量单位；
f)由式R1OR2表示的芳基醚，其中：R1选自具有6到12个碳原子的芳烃基；R2选自具有1到4个碳原子的脂肪烃基；且其中所述芳基醚的分子量为约100到约150原子质量单位；
g)由式CF3R1表示的1，1，1-三氟烷烃，其中R1选自具有约5到约15个碳原子的脂肪族和脂环族烃基；
h)由式R1OCF2CF2H表示的氟代醚，其中：R1选自具有约5到约15个碳原子的脂肪族、脂环族和芳族烃基；或者其中所述氟代醚从氟代烯烃和多醇得到，其中所述氟代烯烃是CF2＝CXY的形式，其中X是氢、氯或氟，Y是氯、氟、CF3或ORf，其中Rf是CF3、C2F5或C3F7；且所述多醇是直链或支链的，其中所述直链多醇是HOCH2(CHOH)x(CRR′)yCH2OH的形式，其中R和R′是氢、CH3或C2H5，x是0-4的整数，y是0-3的整数，且z是0或1，且所述支链多醇是C(OH)t(R)u(CH2OH)v[(CH2)mCH2OH]w的形式，其中R可以是氢、CH3或C2H5，m是0-3的整数，t和u是0或1，v和w是0-4的整数，同时，其中t+u+v+w＝4；
i)由结构[B]、[C]和[D]表示的内酯：
其中，R1-R8独立地选自氢或者直链的、支链的、环状的、二环的、饱和及不饱和的烃基；其分子量为约100到约300原子质量单位；和
j)由式R1CO2R2表示的酯，其中R1和R2独立地选自直链和环状的、饱和及不饱和的烷基和芳基；且其中所述酯的分子量为约80到约550原子质量单位。
12.一种在压缩制冷或空调设备中检测权利要求9所述的组合物的方法，所述方法包括向所述设备提供所述组合物，并且提供用于在泄漏点或所述设备附近检测所述组合物的合适装置。
13.如权利要求6所述的产生制冷的方法，其中所述制冷剂或热传递组合物进一步包括选自下列的至少一种紫外荧光染料：萘酰亚胺类、苝类、香豆素类、蒽类、菲类、呫吨类、噻吨类、苯并夹氧杂蒽类、荧光素类、所述染料的衍生物及其组合。
14.如权利要求7所述的产生加热的方法，其中所述制冷剂或热传递组合物进一步包括选自下列的至少一种紫外荧光染料：萘酰亚胺类、苝类、香豆素类、蒽类、菲类、呫吨类、噻吨类、苯并夹氧杂蒽类、荧光素类、所述染料的衍生物及其组合。
15.如权利要求1所述的组合物，其进一步包括稳定剂、水清除剂或气味掩蔽剂。
16.如权利要求15所述的组合物，其中所述稳定剂选自硝基甲烷、位阻酚、羟胺、硫醇、亚磷酸盐和内酯。
17.如权利要求6所述的方法，其中所述方法包括在采用多级离心式压缩机的制冷或空调设备中产生制冷。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述多级离心式压缩机是二级离心式压缩机。
19.如权利要求7所述的方法，其中所述方法包括在采用多级离心式压缩机的制冷设备中产生加热。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述多级离心式压缩机是二级离心式压缩机。
21.如权利要求15所述的组合物，其中所述水清除剂是原酸酯。
22.如权利要求6所述的方法，其中所述方法包括在采用通过发动机废气驱动的涡轮提供动力的微型离心式压缩机的制冷或空调设备中产生制冷。
23.如权利要求6所述的方法，其中所述方法包括在采用通过具有成比例的皮带传动的成比例的齿轮传动组件提供动力的微型离心式压缩机的制冷或空调设备中产生制冷。
24.一种从表面上除去残余物的方法，其包括：
(a)使所述表面与含有全氟丁基乙烯(3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟-1-己烯(PFBE))和选自下列的至少一种氢氟烃的共沸或类共沸组合物接触：
2，2-二甲基丁烷；
2，3-二甲基丁烷；
2-甲基戊烷；
3-甲基戊烷；
环戊烷；和
甲基环戊烷；
(b)使所述表面从所述组合物中复原。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述残余物包括油。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述残余物包括焊剂。
27.如权利要求24所述的方法，其中所述表面是集成电路装置。
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