DE69535450T2

DE69535450T2 - Pentafluorpropanzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69535450T2
Application number: DE69535450T
Authority: DE
Inventors: Barbara Haviland Elkton Minor; Tuneen E.C. Newark Chisolm
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1994-11-16
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2015-11-09
Also published as: JP3990448B2; EP0792332A1; EP0922742A3; ES2285801T3; EP0922742A2; DE69535450D1; US5558810A; JPH10508887A; EP0922742B1; WO1996015206A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die Pentafluorpropan enthalten. Diese Zusammensetzungen sind als Reinigungsmittel, Treibmittel für Polyolefine und Polyurethane, Aerosoltreibmittel, Kühlmittel, Wärmeübertragungsmedien, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Leistungszyklusarbeitsfluide, Polymerisationsmedien, Teilchenentfernungsfluide, Trägerfluide, Polierschleifmittel und Verdrängungstrocknungsmittel nützlich.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fluorierte Kohlenwasserstoffe besitzen viele Anwendungen, eine davon als Kühlmittel. Derartige Kühlmittel umfassen Dichlordifluormethan (CFC-12) und Chlordifluormethan (HCFC-22).
In den letzten Jahren ist darauf hingewiesen worden, dass gewisse Arten fluorierter Kohlenwasserstoffkühlmittel, die in die Atmosphäre freigesetzt werden, nachteilige Wirkungen auf die Stratosphärenozonschicht ausüben könnten. Obwohl diese These noch nicht vollständig bestätigt ist, besteht ein Trend zum Unterkontrollehalten der Verwendung und der Herstellung gewisser Fluorchlorkohlenstoffe (CFC) und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HCFC) in Verbindung mit einem internationalen Abkommen.
Dementsprechend besteht ein Bedarf für die Entwicklung von Kühlmitteln, die ein geringeres Ozonzehrungspotential als bestehende Kühlmittel aufweisen, während sie immer noch eine akzeptable Leistungsfähigkeit bei Kühlanwendungen erreichen. Fluorkohlenwasserstoffe (HFC) sind als Ersatz von CFC und HCFC vorgeschlagen worden, da HFC kein Chlor enthalten und daher ein Ozonzehrungspotential von Null aufweisen.
Bei Kühlanwendungen geht Kühlmittel oft während des Betriebs durch Lecks in Wellenabdichtungen, Schlauchverbindungen, gelöteten Verbindungen und beschädigten Leitungen verloren. Außerdem kann das Kühlmittel im Laufe von Wartungsvorgängen an Kühlvorrichtungen in die Atmosphäre freigesetzt werden. Wenn das Kühlmittel keine reine Komponente oder azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung ist, kann die Kühlmittelzusammensetzung sich ändern, wenn das Kühlmittel aus der Kühlvorrichtung in die Atmosphäre austritt oder abgelassen wird, was dazu führen kann, dass das Kühlmittel entzündlich wird oder eine schlechte Kühlleistung bietet.
Dementsprechend ist es wünschenswert, einen einzigen fluorierten Kohlenwasserstoff oder eine azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung, die einen oder mehrere fluorierte Kohlenwasserstoffe enthält, als Kühlmittel zu verwenden.
Fluorierte Kohlenwasserstoffe können auch als Reinigungsmittel oder Lösungsmittel zum Reinigen beispielsweise elektronischer Schaltplatten verwendet werden. Es ist wünschenswert, dass die Reinigungsmittel azeotrop oder azeotropähnlich sind, weil bei Dampfentfettungsarbeiten das Reinigungsmittel im Allgemeinen erneut destilliert und für das abschließende Spülreinigen wiederverwendet wird.
Azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzungen, die einen fluorierten Kohlenwasserstoff enthalten, sind auch als Treibmittel bei der Herstellung von geschlossenzelligem Polyurethan, Phenol- und thermoplastischen Schäumen, als Treibmittel in Aerosolen, als Wärmeübertragungsmittel, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Leistungszyklusarbeitsfluide wie für Wärmepumpen, inerte Medien für Polymerisationsreaktionen, Fluide für das Entfernen von Teilchen von Metalloberflächen, als Trägerfluide, die beispielsweise zum Absetzen eines feinen Films von Schmiermittel auf Metallteilchen verwendet werden können, als Polierschleifmittel zum Entfernen von Polierschleifverbindungen von polierten Oberflächen wie Metall, als Verdrängungstrocknungsmittel zum Entfernen von Wasser wie beispielsweise von Schmuck oder Metallteilchen, als Fotolackentwickler bei herkömmlichen Schaltkreisherstellungstechniken, einschließlich Entwicklungsmitteln vom Chlortyp, oder als Abtreiber für Fotolacke bei Verwendung beispielsweise mit einem Chlorkohlenwasserstoff wie 1,1,1-Trichlorethan oder Trichlorethylen nützlich sind.
WO 96/15206 offenbart Zusammensetzungen von Pentafluorpropan und einem Fluorpropan wie Tetrafluorpropan, Trifluorpropan, Difluorpropan oder Fluorpropan; 1,1,1,4,4,4-Hexafluorbutan; (CF₃)₂CHCH₃; 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-Decafluorpentan; einen Kohlenwasserstoff wie Butan, Cyclopropan, Isobutan, Propan oder Propylen; oder Dimethylether. Diese Zusammensetzungen sind als Kühlmittel, Reinigungsmittel, Treibmittel für Polyolefine und Polyurethane, Aerosoltreibmittel, Wärmeübertragungsmittel, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Leistungszyklusarbeitsfluide, Polymerisationsmedien, Teilchenentfernungsfluide, Trägerfluide, Polierschleifmittel und Verdrängungstrocknungsmittel nützlich. Des Weiteren offenbart sind binäre azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzungen umfassend wirksame Mengen von Pentafluorpropan und einem Fluorpropan wie Tetrafluorpropan, Trifluorpropan, Difluorpropan oder Fluorpropan; 1,1,1,4,4,4-Hexafluorbutan; (CF₃)₂CHCH₃; 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-Decafluorpentan, einen Kohlenwasserstoff wie Butan, Cyclopropan, Isobutan, Propan; oder Propylen; oder Dimethylether unter Bildung einer azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung wird von der Offenbarung von WO 96/15206 abgespalten und bietet in einer Ausgestaltung eine azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung bestehend im Wesentlichen aus:
1–78 Gewichtsprozent 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245fa) und
22–99 Gewichtsprozent Butan,
1–56 Gewichtsprozent 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245fa) und
44–99 Gewichtsprozent Cyclopropan; oder
1–70 Gewichtsprozent 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245fa) und
30–99 Gewichtsprozent Isobutan
und wobei die Zusammensetzung azeotropähnlich ist, wenn nach Entfernen von 50 Gewichtsprozent der Zusammensetzung wie beispielsweise durch Verdampfen oder Entfernen durch Kochen der Unterschied im Dampfdruck zwischen der ursprünglichen Zusammensetzung und der Zusammensetzung, die verbleibt, nachdem 50 Gewichtsprozent der ursprünglichen Zusammensetzung entfernt worden sind, weniger als 10 Prozent beträgt, wenn in absoluten Einheiten gemessen.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht aus einer Aerosolzusammensetzung umfassend einen aktiven Bestandteil und ein Treibmittel, wobei das Treibmittel eine erfindungsgemäße azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung umfasst.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht aus einem Verfahren für das Erzeugen von Kühlung umfassend das Kondensieren einer erfindungsgemäßen azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzung in der Nähe eines zu kühlenden Körpers.
1 ist eine grafische Darstellung der Kurve des Dampf/Flüssigkeitsgleichgewichts für Mischungen von HFC-245fa und Butan bei 25°C;
2 ist eine grafische Darstellung der Kurve des Dampf/Flüssigkeitsgleichgewichts für Mischungen von HFC-245fa und Cyclopropan bei 25°C; und
3 ist eine grafische Darstellung der Kurve des Dampf/Flüssigkeitsgleichgewichts für Mischungen von HFC-245fa und Isobutan bei 25°C;
Die vorliegende Erfindung betrifft die Entdeckung azeotroper oder azeotropähnlicher Zusammensetzungen in wirksamen Mengen von jeder der obigen Mischungen unter Bildung einer azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzung.
Mit „azeotroper" Zusammensetzung ist gemeint: eine Mischung von gleichbleibendem Siedepunkt von zwei oder mehr Substanzen, die sich wie eine einzige Substanz verhalten. Eine Art des Charakterisierens einer azeotropen Zusammensetzung besteht darin, dass der Dampf, der durch teilweise Verdampfung oder Destillation der Flüssigkeit gebildet wird, die gleiche Zusammensetzung wie die Flüssigkeit aufweist, aus der er verdampft oder destilliert worden ist, das heißt die Mischung wird ohne Änderung der Zusammensetzung destilliert/unter Rückfluss gekocht. Zusammensetzungen mit gleichbleibendem Siedepunkt sind deshalb als azeotrop gekennzeichnet, weil sie entweder einen maximalen oder Mindestsiedepunkt im Vergleich mit demjenigen der nichtazeotropen Mischungen der gleichen Komponenten aufweisen.
Mit „azeotropähnlicher" Zusammensetzung ist eine flüssige Mischung von zwei oder mehr Substanzen von gleichbleibendem oder im Wesentlichen gleichbleibendem Siedepunkt, die sich wie eine einzige Substanz verhält, gemeint. Eine Art und Weise des Charakterisierens einer azeotropähnlichen Zusammensetzung besteht darin, dass der Dampf, der durch teilweise Verdampfung oder Destillation der Flüssigkeit gebildet wird, im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie die Flüssigkeit aufweist, aus der er verdampft oder destilliert worden ist, das heißt die Mischung wird ohne Änderung der Zusammensetzung destilliert/unter Rückfluss gekocht. Eine andere Art und Weise zum Charakterisieren einer azeotropähnlichen Zusammensetzung besteht darin, dass der Dampfdruck beim Blasenbildungspunkt und der Dampfdruck am Taupunkt der Zusammensetzung bei einer spezifischen Temperatur im Wesentlichen gleich sind.
Es ist im Stand der Technik anerkannt, dass eine Zusammensetzung azeotropähnlich ist, wenn nach Entfernung von 50 Gewichtsprozent der Zusammensetzung, wie beispielsweise durch Verdampfen oder Entfernen durch Sieden, der Unterschied im Dampfdruck zwischen der ursprünglichen Zusammensetzung und der verbleibenden Zusammensetzung nach Entfernung von 50 Gewichtsprozent der ursprünglichen Zusammensetzung weniger als 10 Prozent, in absoluten Einheiten gemessen, beträgt. Mit absoluten Einheiten sind Messwerte des Drucks und beispielsweise psia, Atmosphären, bar, torr, dyn. pro Quadratzentimeter, Millimeter Quecksilber, Zoll Wasser und andere äquivalente Ausdrücke, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind, gemeint. Wenn ein Azeotrop vorliegt, besteht kein Unterschied im Dampfdruck zwischen der ursprünglichen Zusammensetzung und der Zusammensetzung, die nach Entfernen von 50 Gewichtsprozent der ursprünglichen Zusammensetzung verbleibt.
Aus diesem Grund sind bei dieser Erfindung Zusammensetzungen wiksamer Mengen von HFC-245fa und Butan, Cyclopropan oder Isobutan eingeschlossen, derart, dass nach Verdampfen oder Entfernen durch Kochen von 50 Gewichtsprozent einer ursprünglichen Zusammensetzung unter Bildung einer verbleibenden Zusammensetzung der Unterschied im Dampfdruck zwischen der ursprünglichen Zusammensetzung und der verbleibenden Zusammensetzung 10 Prozent oder weniger beträgt.
Für Zusammensetzungen, die azeotrop sind, gibt es gewöhnlich eine Reihe von Zusammensetzungen um den azeotropen Punkt herum, die bezüglich eines Azeotropen mit maximalem Siedepunkt Siedepunkte aufweisen, die bei einem spezifischen Druck höher sind als diejenigen der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei diesem Druck und die Dampfdrucke bei einer spezifischen Temperatur aufweisen, die geringer sind als bei den reinen Komponenten der Zusammensetzung bei dieser Temperatur und die bezüglich eines Azeotrops mit einem Mindestsiedepunkt Siedepunkte aufweisen, die bei einem spezifischen Druck niedriger sind als diejenigen der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei diesem Druck und Dampfdrucke bei einer spezifischen Temperatur, die höher liegen als bei den reinen Komponenten der Zusammensetzung bei dieser Temperatur. Siedepunkte und Dampfdrucke über oder unter denjenigen der reinen Komponenten werden durch unerwartete intermolekulare Kräfte zwischen und unter den Molekülen der Zusammensetzungen verusacht, wobei es sich um eine Kombination von Abstoß- und Anziehungskräften wie Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbindungen handeln kann.
Die Reihe von Zusammensetzungen, die Höchst- oder Mindestsiedepunkte bei einem spezifischen Druck oder einen Höchst- oder Mindestdampfdruck bei einer spezifischen Temperatur aufweisen, können der Reihe von Zusammensetzungen gleich sein oder auch nicht, die eine Änderung des Dampfdrucks von weniger als etwa 10 % aufweisen, wenn 50 Gewichtsprozent der Zusammensetzung verdampft werden. In denjenigen Fällen, wo die Reihe von Zusammensetzungen, die Höchst- oder Mindestsiedetemperaturen bei einem spezifischen Druck oder Höchst- oder Mindestdampfdrucke bei einer spezifischen Temperatur aufweisen, umfangreicher ist als die Reihe von Zusammensetzungen, die eine Änderung des Dampfdrucks von weniger als etwa 10 % aufweisen, wenn 50 Gewichtsprozent der Zusammensetzung verdampft werden, glaubt man trotzdem, dass die unerwarteten intermolekularen Kräfte dahingehend wichtig sind, dass die Kühlzusammensetzungen, die diese Kräfte und im Wesentlichen nicht gleichbleibende Siedepunkte aufweisen, unerwartete Erhöhungen der Kapazität oder Effizienz im Vergleich mit Komponenten der Kühlzusammensetzung aufweisen können.
Der Dampfdruck der Komponenten bei 25°C ist:
Erfindungsgemäße azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzungen mit im Wesentlichen gleichbleibenden Siedepunkten umfassen Folgende (alle Zusammensetzungen werden bei 25°C gemessen)
Zum Zweck dieser Erfindung wird „wirksame Menge" als die Menge jeder Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen definiert, die im kombinierten Zustand zur Bildung einer azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzung führt. Diese Definition schließt die Mengen jeder Komponente ein, die je nach dem auf die Zusammensetzung aufgebrachten Druck variieren kann, so lange die azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzungen weiterhin bei verschiedenen Drucken, jedoch mit möglicherweise verschiedenen Siedepunkten existieren können.
Aus diesem Grund schließt die wirksame Menge die Mengen ein, die als Gewichtsprozentsätze jeder Komponente der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ausgedrückt werden können, die azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzungen bei Temperaturen oder Drucken, bei denen es sich nicht um die oben beschriebenen handelt, bilden.
Zum Zweck dieser Diskussion soll azeotrop oder mit gleichbleibendem Siedepunkt auch im Wesentlichen azeotrop oder im Wesentlichen mit gleichbleibendem Siedepunkt bedeuten. Anders ausgedrückt fallen unter diese Begriffe nicht nur die wirklichen oben beschriebenen Azeotrope, sondern auch andere Zusammensetzungen, die die gleichen Komponenten in verschiedenen Verhältnissen enthalten, die bei anderen Temperaturen und Drucken wirkliche Azeotrope sind, sowie diejenigen äquivalenten Zusammensetzungen, die zum gleichen azeotropen System gehören und bezüglich ihrer Eigenschaften azeotropähnlich sind. Wie im Stand der Technik allgemein anerkannt, gibt es eine Reihe von Zusammensetzungen, die die gleichen Komponenten enthalten wie der Azeotrop, die nicht nur im Wesentlichen äquivalente Eigenschaften für die Kühlung und andere Anwendungen aufweisen, sondern die auch im Wesentlichen der wirklichen azeotropen Zusammensetzung äquivalente Eigenschaften bezüglich gleichbleibender Siedecharakteristiken oder der Tendenz, beim Sieden sich nicht zu entmischen oder fraktionieren, aufweisen.
Es ist möglich, in der Tat eine Mischung von gleichbleibendem Siedepunkt, die je nach den ausgewählten Bedingungen in verschiedenen Gestalten auftreten kann, durch irgendeines von verschiedenen Kriterien zu charakterisieren:

– Die Zusammensetzung kann als Azeotrop von A, B, C (und D....) definiert werden, da der Begriff „Azeotrop" als solcher sowohl definitiv als auch begrenzend ist und erfordert wirksame Mengen von A, B, C (und D....) für diese einzigartige Zusammensetzung von Stoff, bei dem es sich um eine Zusammensetzung mit gleichbleibendem Siedepunkt handelt.
– Es ist den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten allgemein bekannt, dass die Zusammensetzung eines vorgegebenen Azeotrops bei verschiedenen Drucken zumindest bis zu einem gewissen Grad variiert und Druckänderungen auch zumindest bis zu einem gewissen Grad die Siedetemperatur ändern. So stellt ein Azeotrop von A, B, C (und D...) einen einzigartigen Typ von Verhältnis dar, jedoch mit einer variablen Zusammensetzung, die von der Temperatur und/oder dem Druck abhängt. Aus diesem Grund werden Änderungen der Zusammensetzung, anstatt festgelegte Zusammensetzungen, oft zum Definieren von Azeotropen verwendet.
– Die Zusammensetzung kann als spezifisches Gewichtsprozentverhältnis oder Molprozentverhältnis von A, B, C (und D...) definiert werden, während man anerkennt, dass derart spezifische Werte nur auf ein spezifisches Verhältnis hinweisen und dass in Wirklichkeit eine Reihe derartiger Verhältnisse, die durch A, B, C (und D...) dargestellt sind, in der Tat für einen vorgegebenen Azeotrop vorliegen, die durch den Einfluss des Drucks variiert werden.
– Ein Azeotrop von A, B, C (und D...) kann durch Definieren der Zusammensetzungen als Azeotrop gekennzeichnet werden, der durch einen Siedepunkt bei einem vorgegebenen Druck gekennzeichnet ist, wodurch identifizierende Charakteristiken vorgegeben werden, ohne den Umfang der Erfindung durch eine spezifische zahlenmäßige Zusammensetzung übermäßig einzuschränken, die durch die analytische Ausrüstung, die zur Verfügung steht, beschränkt und nur so präzise wie diese ist.

Die erfindungsgemäßen Azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzungen können durch irgendein geeignetes Verfahren, einschließlich Mischen oder Kombinieren der erwünschten Mengen hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren besteht darin, die Mengen der erwünschten Komponente zu wiegen und daraufhin in einem geeigneten Behälter zu mischen.
Spezifische Beispiele, die die Erfindung veranschaulichen, sind unten angegeben. Es sei denn, es wird etwas Anderes angegeben, so beziehen sich alle Prozentsätze auf das Gewicht. Man sollte sich im Klaren darüber sein, dass diese Beispiele ausschließlich veranschaulichend sind und nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einschränken.
BEISPIEL 1
Phasenstudie
Eine Phasenstudie zeigt, dass die folgenden Zusammensetzungen alle azeotrop sind, und zwar alle bei 25°C.
BEISPIEL 2
EINFLUSS DES ENTWEICHENS VON DAMPF AUF DEN DAMPFDRUCK BEI 25 °C
Ein Gefäß wird mit einen anfänglichen Zusammensetzung bei 25 °C beaufschlagt und es wird der anfängliche Dampfdruck der Zusammensetzung gemessen. Man lässt die Zusammensetzung aus dem Gefäß auslaufen, während die Temperatur bei 25 °C konstant gehalten wird, bis 50 Gewichtsprozent der anfänglichen Zusammensetzung entfernt worden sind, zu welchem Zeitpunkt der Dampfdruck der in dem Gefäß verbleibenden Zusammensetzung gemessen wird. Die Ergebnisse sind unten zusammengefasst.
Die Ergebnisse dieses Beispiels zeigen, das diese Zusammensetzungen azeotrop oder azeotropähnlich sind, weil nach Entfernung von 50 Gew.-% einer anfänglichen Zusammensetzung der Dampfdruck der verbleibenden Zusammensetzung bei einer Temperatur von 25 °C innerhalb von 10 % des Dampfdrucks der anfänglichen Zusammensetzung liegt.
BEISPIEL 3
KÜHLMITTELLEISTUNG

Folgende Tabelle zeigt die Leistung verschiedener Kühlmittel. Die Daten beziehen sich auf folgende Bedingungen.

Verdampfertemperatu	45,0 °F (7,2 °C)
Kondensatortemperatur	130,0 °F (54,4 °C)
Unterkühlt	15,0 °F /18,3 °C)
Rückführgas	65,0 °F (18,3 °C)
Die Kompressoreffizienz liegt bei 75 %.

Die Kühlkapazität bezieht sich auf einen Kompressor mit einer festgelegten Verdrängung von 3,5 Kubikfuß pro Minute und einer volumetrischen Effizient von 75 %. Die Kapazität soll die Änderung der Enthalpie des Kühlmittels im Verdampfer pro Pfund umlaufendem Kühlmittel, d.h. die durch das Kühlmittel im Verdampfer pro Zeit entfernte Wärme, bedeuten. Der Leistungskoeffizent (LK) soll das Verhältnis der Kapazität zur Kompressorarbeit bedeuten. Er ist ein Maß der Kühlenergieeffizienz.
BEISPIEL 4
Dieses Beispiele ist auf die Messwerte der Flüssigkeits-/Dampfgleichgewichtskurven für die Mischungen in 1–3 gerichtet.
Wenden wir uns 1 zu, so stellt die obere Kurve die Zusammensetzung der Flüssigkeit, und die untere Kurve die Zusammensetzung des Dampfes dar.
Die Daten für die Zusammensetzungen werden wie folgt erhalten. In einem Bezugsverfahren wird ein Edelstahlzylinder evakuiert und eine gewogene Menge HFC-254ca wird in den Zylinder hineingegeben. Der Zylinder wird zum Reduzieren des Dampfdrucks des HFC-254ca gekühlt und dann wird eine gewogene Menge HCF-245-ca und HFC-245eb in den Zylinder hineingegeben. Der Zylinder wird gerührt, um das HFC-245ca und HFC-245eb zu mischen und dann wird der Zylinder in ein Bad konstanter Temperatur hineingegeben, bis die Temperatur bei 25 °C ihr Äquilibrium erreicht, zu welchem Zeitpunkt der Dampfdruck des HFC-245ca und HFC-245eb in dem Zylinder gemessen wird. Zusätzliche Proben Flüssigkeit werden auf die gleiche Weise gemessen und die Ergebnisse werden als Kurve aufgezeichnet.
Die Kurve, die die Zusammensetzung des Dampfes zeigt, wird unter Anwendung einer idealen Gaszustandsgleichung berechnet.
Die Daten des Dampf-/Flüssigkeitsäquilibriums werden auf die gleiche Weise für die in den 1–3 gezeigten Mischungen erhalten.
Die Daten in den 1–3 zeigen, dass bei 25 °C es eine Reihe von Zusammensetzungen gibt, die Dampfdrucke aufweisen, die so hoch wie oder höher sind als die Dampfdrucke der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei der gleichen Temperatur. Wie oben schon angegeben, können die Drucke dieser Zusammensetzungen, die höher liegen als erwartet, zu einer unerwarteten Erhöhung der Kühlkapazität und Effizienz für diese Zusammensetzungen im Vergleich mit reinen Komponenten der Zusammensetzungen führen.
Die neuartigen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, einschließlich der azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzung, können zum Erzeugen von Kühlung durch Kondensieren der Zusammensetzungen und darauffolgendem Verdampfen des Kondensats in der Nähe eines zu kühlenden Körpers verwendet werden. Die neuartigen Zusammensetzungen können auch zum Erzeugen von Wärme durch Kondensieren des Kühlmittels in der Nähe des zu erhitzenden Körpers und darauffolgendem Verdampfen des Kühlmittels verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind als Treibmittel bei der Herstellung von Duroplastschaumstoffen, die Polyurethan- und Phenolschaumstoffe einschließen, sowie thermoplastischen Schaumstoffen, die Polystyrol- oder Polyolefinschaumstoffe einschließen, nützlich.
Ein Polyurethanschaumstoff kann durch Kombinieren einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung, die als Treibmittel wirkt, zusammen mit einem Isocyanat, einem Polyol und geeigneten Katalysatoren oder Tensiden zur Bildung einer Polyurethan- oder Polyisocyanuratreaktionsrezeptur hergestellt werden. Wasser kann bei der Reaktion der Rezeptur zugegeben werden, um das Schaumpolymer zu modifizieren sowie Kohlendioxid als in situ-Treibmittel zu erzeugen.
Ein Phenolschaumstoff kann durch Kombinieren eines Phenolharzes oder Resols, von Säurekatalysatoren, einem erfindungsgemäßen Treibmittel und geeigneten Tensiden unter Bildung einer Phenolreaktionsrezeptur hergestellt werden. Die Rezeptur kann so ausgewählt werden, dass entweder ein offenzelliger oder geschlossenzelliger Phenolschaumstoff hergestellt wird.
Polystyrol- oder Polyolefinschaumstoffe kann durch Extrudieren einer geschmolzenen Mischung eines Polymers wie Polystyrol, Polyethylen oder Polypropylen, eines Keimbildners und eines erfindungsgemäßen Blähmittels durch eine Extrusionsdüse, die das erwünschte Schaumproduktprofil ergibt, hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen neuartigen Zusammensetzungen, einschließlich der azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzungen, können als Reinigungsmittel zum Reinigen beispielsweise von elektronischen Schaltplatten verwendet werden. Elektronische Komponenten werden an Schaltplatten durch Beschichten der gesamten Schaltseite der Platte mit einem Flussmittel und darauffolgendes Führen der mit Flussmittel beschichteten Platte über Vorerhitzer und durch geschmolzenes Lot gelötet. Das Flussmittel reinigt die leitfähigen Metallteile und unterstützt das Lotschmelzen, hinterlässt jedoch Rückstände auf den Schaltplatten, die mit einem Reinigungsmittel entfernt werden müssen. Dies erfolgt herkömmlicherweise durch Aufhängen einer zu reinigenden Schaltplatte in einem kochenden Auffangbecken, das die azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung enthält, darauffolgendes Suspendieren der Schaltplatte in einem Spülauffangbecken, das die gleiche azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung enthält, und schließlich eine Minute lang in dem Lösungsmitteldampf über dem kochenden Auffangbecken.
Als weiteres Beispiel können die erfindungsgemäßen azeotropen Mischungen in Reinigungsverfahren, wie sie in der US-Patentschrift Nr. 381949 beschrieben sind, oder als Polierschleifdetergens verwendet werden.
Es ist wünschenswert, dass die Reinigungsmittel azeotrop oder azeotropähnlich sind, so dass sie beim Sieden oder Verdampfen nicht zum Fraktionieren neigen. Dieses Verhalten ist wünschenswert, weil die flüchtigeren Komponenten des Reinigungsmittels, wäre das Reinigungsmittel nicht azeotrop oder azeotropähnlich, sich bevorzugt verdampfen und zu einem Reinigungsmittel mit geänderter Zusammensetzung führen würden, die entzündlich werden können und weniger erwünschte Lösungsfähigkeitseigenschaften aufweisen können, wie geringere Kolophoniumflussmittel-Löslichkeit und geringere Trägheit den elektrischen Komponenten, die gereinigt werden, gegenüber. Der azeotrope Charakter ist auch bei Dampfentfettungsarbeiten wünschenswert, weil das Reinigungsmittel im Allgemeinen erneut destilliert und für die abschließende Spülung verwendet wird.
Die erfindungsgemäßen neuartigen Zusammensetzungen sind auch als Feuerlöschmittel, Wärmeübertragungsmedien, gasförmige Dielektrika und Leistungszyklusarbeitsfluide nützlich.
ZUSÄTZLICHE VERBINDUNGEN
Andere Verbindungen, wie aliphatische Kohlenwasserstoffe, die einen Siedepunkt von –60 bis +60 °C aufweisen, Fluorkohlenwasserstoffalkane, die einen Siedepunkt von –60 bis +60°C aufweisen, Fluorwasserstoffpropane, die einen Siedepunkt zwischen –60 und +60°C aufweisen, Kohlenwasserstoffester, die einen Siedepunkt zwischen –60 und +60°C aufweisen, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die einen Siedepunkt zwischen –60 und +60°C aufweisen, Fluorkohlenwasserstoffe, die einen Siedepunkt zwischen –60 und +60°C aufweisen, Chlorkohlenwasserstoffe, die einen Siedepunkt zwischen –60 und +60°C aufweisen, Chlorkohlenstoffe und perfluorierte Verbindungen können den oben beschriebenen azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzung zugegeben werden, ohne die Eigenschaften derselben, einschließlich des gleichbleibenden Siedeverhaltens der Zusammensetzungen wesentlich zu ändern.
Zusatzmittel wie Gleitmittel, Korrosionsinhibitoren, Tenside, Stabilisatoren, Farbstoffe und andere geeignete Materialien können den erfindungsgemäßen neuartigen Zusammensetzungen für eine Reihe verschiedener Zwecke zugegeben werden, vorausgesetzt, sie haben keine negative Wirkung auf die Zusammensetzung für die beabsichtigte Anwendung. Bevorzugte Gleitmittel umfassen Ester einer Molmasse von mehr als 250.

Claims

Azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung bestehend im Wesentlichen aus: 1–78 Gewichtsprozent 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245fa) und 22–99 Gewichtsprozent Butan, 1-56 Gewichtsprozent 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245fa) und 44-99 Gewichtsprozent Cyclopropan; oder 1-70 Gewichtsprozent 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245fa) und 30-99 Gewichtsprozent Isobutan und wobei die Zusammensetzung azeotropähnlich ist, wenn nach Entfernen von 50 Gewichtsprozent der Zusammensetzung wie beispielsweise durch Verdampfen oder Entfernen durch Kochen der Unterschied im Dampfdruck zwischen der ursprünglichen Zusammensetzung und der Zusammensetzung, die verbleibt, nachdem 50 Gewichtsprozent der ursprünglichen Zusammensetzung entfernt worden sind, weniger als 10 Prozent beträgt, wenn in absoluten Einheiten gemessen.
Aerosolzusammensetzung umfassend einen aktiven Bestandteil und ein Treibmittel, wobei das Treibmittel eine Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst.
Verfahren für das Erzeugen von Kühlung umfassend das Kondensieren einer Zusammensetzung nach Anspruch 1 in der Nähe eines zu kühlenden Körpers.