DE69724936T2

DE69724936T2 - Azeotrope zusammensetzungen mit cyclopentan

Info

Publication number: DE69724936T2
Application number: DE69724936T
Authority: DE
Inventors: Haviland Barbara MINOR
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2017-03-01
Also published as: US6688118B1; EP0883662A1; EP0883662B1; US20070023729A1; US20040149954A1; JP2000506143A; ES2202585T3; DE69724936D1; WO1997031989A1; US7144523B2; US7309459B2; AU1980297A

Description

Die Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die Cyclopentan enthalten. Insbesondere betrifft die Erfindung azeotrope Zusammensetzungen, die (1) Cyclopentan und einen Fluorkohlenstoff; (2) Cyclopentan und einen Hydrofluorether oder (3) Cyclopentan und eine fluorierte Schwefelverbindung enthalten. Diese Zusammensetzungen sind verwendbar als Reinigungsmittel, Treibmittel für Polyolefine und Polyurethane, Aerosoltreibgase, Kältemittel, Wärmeträger, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Arbeitsmedien für Energiekreisläufe, Polymerisationsmedien, Partikelentfernungsfluide, Trägerfluide, Poliermittelentferner und Verdrängungstrockenmittel.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fluorierte Kohlenwasserstoffe haben viele Anwendungen; eine davon ist die als Kältemittel. Derartige Kältemittel sind unter anderem Dichlordifluormethan (CFC-12) und Chlordifluormethan (HCFC-22).
In den letzten Jahren ist darauf hingewiesen worden, daß bestimmte, in die Atmosphäre freigesetzte Arten von fluorierten Kohlenwasserstoff Kältemitteln die stratosphärische Ozonschicht schädigen können. Obwohl diese Aussage noch nicht völlig bewiesen ist, gibt es eine Bestrebung zur Kontrolle des Einsatzes und der Produktion bestimmter Chlorfluorkohlenstoffe (CFC) und Hydrochlorfluorkohlenstoffe (HCFC) unter einem internationalen Abkommen.
Dementsprechend besteht ein Bedarf für die Entwicklung von Kältemitteln, die ein niedrigeres Ozonverarmungspotential als existierende Kältemittel aufweisen und dennoch eine akzeptierbare Leistung in Kühlungsanwendungen erreichen. Als Austauschstoffe für CFC und HCFC sind Hydrofluorkohlenstoffe (HFC) vorgeschlagen worden, da HFC kein Chlor enthalten und daher das Ozonverarmungspotential null aufweisen.
Bei Kühlungsanwendungen geht ein Kältemittel oft während des Betriebs durch Lecks in Wellendichtungen, Schlauchverbindungen, Lötverbindungen und defekten Leitungen verloren. Außerdem kann das Kältemittel bei Wartungsarbeiten an Kühlanlagen in die Atmosphäre freigesetzt werden. Wenn das Kältemittel keine reine Komponente oder keine azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung ist, kann sich die Kältemittelzusammensetzung beim Auslaufen verändern oder aus der Kühlanlage in die Atmosphäre abgegeben werden, was dazu führen kann, daß das Kältemittel entflammbar wird oder eine schlechte Kühlleistung aufweist.
Dementsprechend ist es wünschenswert, als Kältemittel einen einzigen fluorierten Kohlenwasserstoff oder eine azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung zu einzusetzen, die einen oder mehrere fluorierte Kohlenwasserstoffe enthält.
Fluorierte Kohlenwasserstoffe sind auch als Treibmittel bei der Herstellung von Polyurethan-, Phenolharz- und thermoplastischen Schaumstoffen verwendbar.
Fluorierte Kohlenwasserstoffe können außerdem als Reinigungsmittel oder Lösungsmittel beispielsweise zur Reinigung von elektronischen Leiterplatten eingesetzt werden. Wünschenswert ist, daß die Reinigungsmittel azeotrop oder azeotropähnlich sind, da bei Dampfentfettungsarbeiten das Reinigungsmittel im allgemeinen umdestilliert und für die abschließende Spülungsreinigung wiederverwendet wird.
Fluorierte Kohlenwasserstoffe können auch für die folgenden Zwecke eingesetzt werden: als Treibgase in Aerosolen, als Wärmeträger, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Arbeitsmedien für Energiekreisläufe wie z. B. Wärmepumpen, inerte Medien für Polymerisationsreaktionen, Fluide zum Entfernen von Feststoffteilchen von Metalloberflächen, als Trägerfluide, die beispielsweise zum Aufbringen eines Schmiermittelfilms auf Metallteile verwendet werden können, als Poliermittelentferner zum Entfernen von Poliermitteln von polierten Oberflächen, wie z. B. Metall, als Verdrängungstrockenmittel zum Entfernen von Wasser, beispielsweise von Schmuck oder Metallteilen, als Fotolackentwickler bei herkömmlichen Schaltkreisfertigungsverfahren mit Entwicklern vom Chlor-Typ oder als Lösungsmittel für Fotolacke, wenn sie beispielsweise zusammen mit einem Chlorkohlenwasserstoffeingesetzt werden, wie z. B. 1,1,1-Trichlorethan oder Trichlorethylen.
JP-A-02 576 161 offenbart Gemische von Tetrafluorethylen mit einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen als Arbeitsmedium für Kühlanlagen usw., und WO 94/18282 bezieht sich auf Gemische bestimmter fluorierter Lösungsmittel mit Kohlenwasserstoffen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Offenlegung von Zusammensetzungen, die Cyclopentan und Hexafluorpropan, Pentafluorpropan, Tetrafluorpropan, Trifluorpropan, Difluorpropan, Octafluorbutan, Hexafluorbutan, Pentafluorbutan, Nonafluorbutan, Difluorbutan, Trifluor-2-methoxyethan oder Bis(pentafluorethyl)sulfid enthalten. Zu den für die praktische Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendbaren Verbindungen gehören die folgenden: 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ca), 1,1,2,2,3-Pentafluorpropan (HFC-245ca), 1,1,2,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245ea), 1,1,1,2,3- Pentafluorpropan (HFC-245eb), 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245fa), 1,2,2,3-Tetrafluorpropan (HFC-254ca), 1,1,3-Trifluorpropan (HFC-263fa), 1,2-Difluorpropan (HFC-272ea), 1,3-Difluorpropan (HFC-272fa), 1,1,1,2,2,3,3,4-Octafluorbutan (HFC-338mcc), 1,1,1,2,3,4,4,4-Octafluorbutan (HFC-338mee), 1,1,1,2,2,4,4,4-Octafluorbutan (HFC-338mf), 1,1,1,2,2,4-Hexafluorbutan (HFC-356mcf), 1,1,1,4,4,4-Hexafluorbutan (HFC-356mff), 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan (HFC-365mfc), 2,3-Difluorbutan (HFC-392see), 1,1,1,2,2,3,3,4,4-Nonafluorbutan (HFC-329p), 1,1,1-Trifluor-2-methoxyethan (263fbEγβ) oder Bis(pentafluorethyl)sulfid (CF₃CF₂SCF₂CF₃). Diese Zusammensetzungen sind auch als Reinigungsmittel, Treibmittel für Polyolefine und Polyurethane, Aerosoltreibgase, Wärmeträger, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Arbeitsmedien für Energiekreisläufe, Polymerisationsmedien, Fluide zum Entfernen von Feststoffteilchen, Poliermittelentferner und Verdrängungstrockenmittel einsetzbar.
Ferner betrifft die Erfindung die Offenlegung von azeotropen oder azeotropähnlichen Zweistoffzusammensetzungen mit wirksamen Anteilen von Cyclopentan, Tetrafluorethan, Hexafluorpropan, Pentafluorpropan, Tetrafluorpropan, Trifluorpropan, Difluorpropan, Octafluorbutan, Hexafluorbutan, Pentafluorbutan, Nonafluorbutan, Difluorbutan, Trifluor-2-methoxyethan oder Bis(pentafluorethyl)sulfid zur Bildung einer azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-236ca und Cyclopentan bei 25°C;
2 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-245ca und Cyclopentan bei 25°C;
3 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-245ea und Cyclopentan bei 25°C;
4 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-245eb und Cyclopentan bei 25°C;
5 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-245fa und Cyclopentan bei 25°C;
6 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-254ca und Cyclopentan bei 25°C;
7 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-263fa und Cyclopentan bei 25°C;
8 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-272ea und Cyclopentan bei 50°C;
9 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-272fa und Cyclopentan bei 25°C;
10 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-338mcc und Cyclopentan bei 25°C;
11 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-338mee und Cyclopentan bei 25°C;
12 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-338mf und Cyclopentan bei 25°C;
13 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-356mcf und Cyclopentan bei 25°C;
14 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-356mff und Cyclopentan bei 25°C;
15 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-356mfc und Cyclopentan bei 25°C;
16 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-329p und Cyclopentan bei 25°C;
17 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von HFC-392see und Cyclopentan bei 25°C;
18 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von 263fbEγβ und Cyclopentan bei 25°C; und
19 zeigt ein Diagramm der Siedepunktkurve für Gemische von CF₃CF₂SCF₂CF₃ und Cyclopentan bei 25°C.
Die vorliegende Erfindung betrifft die folgenden Zusammensetzungen: 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ca) und Cyclopentan, 1,1,2,2,3-Pentafluorpropan (HFC-245ca) und Cyclopentan, 1,1,2,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245ea) und Cyclopentan, 1,1,1,2,3-Pentafluorpropan (HFC-245eb) und Cyclopentan, 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245fa) und Cyclopentan, 1,2,2,3-Tetrafluorpropan (HFC-254ca) und Cyclopentan, 1,1,3-Trifluorpropan (HFC-263fa) und Cyclopentan, 1,2-Difluorpropan (HFC-272ea) und Cyclopentan, 1,3-Difluorpropan (HFC-272fa) und Cyclopentan, 1,1,1,2,2,3,3,4-Octafluorbutan (HFC-338mcc) und Cyclopentan, 1,1,1,2,3,4,4,4-Octafluorbutan (HFC-338mee) und Cyclopentan, 1,1,1,2,2,4,4,4-Octafluorbutan (HFC-338mf) und Cyclopentan, 1,1,1,2,2,4-Hexafluorbutan (HFC-356mcf) und Cyclopentan, 1,1,1,4,4,4-Hexafluorbutan (HFC-356mff) und Cyclopentan, 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan (HFC-365mfc) und Cyclopentan, 1,1,1,2,2,3,3,4,4-Nonafluorbutan (HFC-329p) und Cyclopentan, 2,3-Difluorbutan (HFC-392see) und Cyclopentan, 1,1,1-Trifluor-2-methoxyethan (263fbEγβ) und Cyclopentan oder Bis(pentafluorethyl)sulfid (CF₃CF₂SCF₂CF₃) und Cyclopentan.
1–99 Gew.-% von jeder der Komponenten der Zusammensetzungen können als Kältemittel, Reinigungsmittel, Treibmittel für Polyolefine und Polyurethane, Aerosoltreibgase, Wärmeträger, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Arbeitsmedien für Energiekreisläufe, Polymerisationsmedien, Fluide zum Entfernen von Feststoffteilchen, Trägerfluide, Poliermittelentferner und Verdrängungstrockenmittel eingesetzt werden. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch die Offenlegung von azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzungen aus wirksamen Anteilen jedes der obigen Gemische zur Bildung einer azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzung.
Mit "azeotrope" Zusammensetzung ist ein konstant siedendes Flüssigkeitsgemisch aus zwei oder mehreren Substanzen gemeint, das sich wie eine Einzelsubstanz verhält. Eine Möglichkeit zur Charakterisierung einer azeotropen Zusammensetzung ist, daß der durch teilweise Verdampfung oder Destillation der Flüssigkeit entwickelte Dampf die gleiche Zusammensetzung wie die Flüssigkeit hat, aus der er verdampft oder destilliert wurde, das heißt, die Mischung destilliert/fließt zurück ohne Änderung der Zusammensetzung. Konstant siedende Zusammensetzungen werden als azeotrop charakterisiert, weil sie entweder einen maximalen oder einen minimalen Siedepunkt aufweisen, im Vergleich zu dem der nichtazeotropen Gemische aus den gleichen Komponenten.
Mit "azeotropähnliche" Zusammensetzung ist eine konstant siedende oder im wesentlichen konstant siedende Flüssigkeitsmischung aus zwei oder mehreren Substanzen gemeint, die sich wie eine einzige Substanz verhält. Eine Möglichkeit zur Charakterisierung azeotropähnlicher Zusammensetzungen ist, daß der durch teilweise Verdampfung oder Destillation der Flüssigkeit entwickelte Dampf im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie die Flüssigkeit hat, aus der er verdampft oder destilliert wurde, das heißt, die Mischung destilliert/fließt zurück ohne wesentliche Änderung der Zusammensetzung. Eine weitere Möglichkeit zur Charakterisierung einer azeotropähnliche Zusammensetzung ist, daß der Blasenpunkt-Dampfdruck und der Taupunkt-Dampfdruck der Zusammensetzung bei einer bestimmten Temperatur im wesentlichen gleich groß sind.
Der Fachmann erkennt, daß eine Zusammensetzung azeotropähnlich ist, wenn nach Entfernen von 50 Gew.-% der Zusammensetzung, wie z. B. durch Verdampfen oder Abkochen, die Dampfdruckdifferenz zwischen der ursprünglichen Zusammensetzung und der Zusammensetzung, die nach Entfernen von 50 Gew.-% der ursprünglichen Zusammensetzung zurückbleibt, kleiner als 10 Prozent ist, gemessen in absoluten Einheiten. Mit "absolute Einheiten" sind Druckmeßwerte und beispielsweise psia, Atmosphären, Bar, Torr, Dyn/cm², Millimeter Quecksilbersäule, Zoll Wassersäule und andere, dem Fachmann bekannte Begriffe gemeint. Wenn ein Azeotrop vorhanden ist, besteht zwischen der ursprünglichen Zusammensetzung und der Zusammensetzung, die nach Entfernen von 50 Gew.-% der ursprünglichen Zusammensetzung zurückbleibt, keine Dampfdruckdifferenz.
Daher sind in der vorliegenden Erfindung Zusammensetzungen mit wirksamen Anteilen von HFC-236ca und Cyclopentan, HFC-245ca und Cyclopentan, HFC-245ea und Cyclopentan, HFC-245eb und Cyclopentan, HFC-245fa und Cyclopentan, HFC-254ca und Cyclopentan, HFC-263fa und Cyclopentan, HFC-272ea und Cyclopentan, HFC-272fa und Cyclopentan, HFC-338mcc und Cyclopentan, HFC-338mee und Cyclopentan, HFC-338mf und Cyclopentan, HFC-356mcf und Cyclopentan, HFC-356mff und Cyclopentan, HFC-365mfc und Cyclopentan, HFC-329p und Cyclopentan, HFC-392see und Cyclopentan, 263fbEγβ und Cyclopentan oder CF₃CF₂SCF₂CF₃ und Cyclopentan eingeschlossen, so daß nach Verdampfen oder Abkochen von 50 Gew.-% der ursprünglichen Zusammensetzung zur Erzeugung der restlichen Zusammensetzung die Dampfdruckdifferenz zwischen der ursprünglichen Zusammensetzung und der restlichen Zusammensetzung höchstens 10 Prozent beträgt.
Für Zusammensetzungen, die azeotrop sind, gibt es gewöhnlich einen Bereich von Zusammensetzungen um den Azeotroppunkt herum, die für ein Azeotrop mit Maximumsiedepunkt bzw. Maximumazeotrop bei einem bestimmten Druck höhere Siedepunkte als die der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei diesem Druck und bei einer bestimmten Temperatur niedrigere Dampfdrücke als die der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei dieser Temperatur aufweisen, und die für ein Azeotrop mit Minimumsiedepunkt bzw. Minimumazeotrop bei einem bestimmten Druck niedrigere Siedepunkte als die der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei diesem Druck und bei einer bestimmten Temperatur höhere Dampfdrücke als die der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei dieser Temperatur aufweisen. Siedetemperaturen und Dampfdrücke oberhalb oder unterhalb derjenigen der reinen Komponenten werden durch unerwartete intermolekulare Kräfte zwischen und unter den Molekülen der Zusammensetzungen verursacht, die eine Kombination von Anziehungs- und Abstoßungskräften sein können, wie z. B. van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbindung.
Der Bereich von Zusammensetzungen, die bei einem bestimmten Druck einen Maximum- oder Minimumsiedepunkt oder bei einer bestimmten Temperatur einen maximalen oder minimalen Dampfdruck aufweisen, kann mit dem Bereich von Zusammensetzungen, die bei Verdampfung von 50 Gew.-% eine Dampfdruckänderung von weniger als etwa 10% aufweisen, übereinstimmen oder nicht. In den Fällen, wo der Bereich von Zusammensetzungen, die bei einem bestimmten Druck maximale oder minimale Siedetemperaturen bei einer bestimmten Temperatur oder maximale oder minimale Dampfdrücke aufweisen, breiter ist als der Bereich von Zusammensetzungen, die bei Verdampfung von 50 Gew.-% der Zusammensetzung eine Dampfdruckänderung von weniger als etwa 10% aufweisen, hält man die unerwarteten intermolekularen Kräfte nichtsdestoweniger für wichtig, da die Kältemittelzusammensetzungen, welche diese Kräfte aufweisen und im wesentlichen nicht konstant siedend sind, gegenüber den Komponenten der Kältemittelzusammensetzung unerwartete Anstiege der Kapazität oder des Wirkungsgrades aufweisen können.
Die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen haben die folgenden Dampfdrücke bei 25°C.
Im wesentlichen konstant siedende, azeotrope oder azeotropähnliche erfindungsgemäße Zusammensetzungen sind unter anderem die folgenden (alle Zusammensetzungen sind bei 25°C gemessen):
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist "wirksamer Anteil" als der Anteil jeder Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen definiert, der bei einer Vereinigung zur Bildung einer azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzung führt. Diese Definition schließt die Anteile jeder Komponente ein, wobei die Anteile in Abhängigkeit von dem an der Zusammensetzung angreifenden Druck variieren können, solange die azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzungen unter den verschiedenen Drücken, aber mit möglicherweise unterschiedlichen Siedepunkten weiter existieren.
Daher schließt der wirksame Anteil die beispielsweise in Gew.-% ausdrückbaren Anteile jeder Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ein, die bei anderen Temperaturen oder Drücken als hierin beschrieben azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzungen bilden können.
Für die Zwecke der vorliegenden Diskussion soll "azeotrop" oder "konstant siedend" auch "im wesentlichen azeotrop" oder "im wesentlichen konstant siedend" bedeuten. Mit anderen Worten, in der Bedeutung dieser Begriffe enthalten sind nicht nur die oben beschriebenen echten Azeotrope, sondern auch andere Zusammensetzungen, welche die gleichen Komponenten in unterschiedlichen Verhältnissen enthalten und bei anderen Temperaturen und Drücken echte Azeotrope sind, sowie diejenigen äquivalenten Zusammensetzungen, die Teil des gleichen azeotropen Systems und in ihren Eigenschaften azeotropähnlich sind. Wie dem Fachmann bekannt, gibt es einen Bereich von Zusammensetzungen, welche die gleichen Komponenten wie der Azeotrop enthalten und nicht nur im wesentlichen äquivalente Eigenschaften für die Kälteerzeugung und andere Anwendungen, sondern auch hinsichtlich konstanter Siedeeigenschaften oder der Neigung, sich beim Sieden nicht zu entmischen oder stufenweise zu destillieren, im wesentlichen äquivalente Eigenschaften wie die echten azeotropen Zusammensetzungen aufweisen.
Ein konstant siedendes Gemisch, das je nach den gewählten Bedingungen in vielen Gestalten auftreten kann, läßt sich im wesentlichen nach einem von mehreren Kriterien charakterisieren: Die Zusammensetzungen können als Azeotrop A, B, C (und D ...) definiert werden, da schon der Begriff "Azeotrop" zugleich definitiv und einschränkend ist und diese wirksamen Anteile von A, B, C, (und D ...) für diese außergewöhnliche Zusammensetzung erfordert, die eine konstant siedende Zusammensetzung ist.
Dem Fachmann ist bekannt, daß bei verschiedenen Drücken die Zusammensetzung eines gegebenen Azeotrops zumindest in gewissem Grade variiert, und daß Druckänderungen zumindest in gewissem Grade auch die Siedetemperatur verändern. Daher stellt ein Azeotrop aus A, B, C (und D...) einen einzigartigen Beziehungstyp dar, aber mit einer veränderlichen Zusammensetzung, die von der Temperatur und/oder dem Druck abhängig ist. Daher werden zur Definition von Azeotropen häufig eher Zusammensetzungsbereiche als feste Zusammensetzungen benutzt.
Die Zusammensetzung kann als bestimmte Gewichtsprozent-Beziehung oder Molprozent-Beziehung von A, B, C (und D...) definiert werden, wobei anerkannt wird, daß solche konkrete Werte nur auf eine bestimmte Beziehung hinweisen und daß in Wirklichkeit für ein gegebenes Azeotrop eigentlich eine Reihe solcher Beziehungen existiert, dargestellt durch A, B, C (und D...), die durch den Druckeinfluß variiert werden.
Ein Azeotrop von A, B, C (und D...) läßt sich charakterisieren, indem die Zusammensetzungen als Azeotrop definiert werden, der durch einen Siedepunkt bei einem gegebenen Druck definiert ist; auf diese Weise werden kennzeichnende Eigenschaften angegeben, ohne den Umfang der Erfindung durch eine konkrete numerische Zusammensetzung, die durch das verfügbare Analysegerät eingeschränkt und nur so genau wie dieses ist, unzulässig einzuschränken.
Die erfindungsgemäßen azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzungen können durch jedes zweckdienliche Verfahren einschließlich Mischen oder Vereinigen der gewünschten Anteile hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren ist das Abwiegen der gewünschten Komponentenmengen und ihr anschließendes Vereinigen in einem geeigneten Behälter.
Nachstehend werden konkrete Beispiele zur Erläuterung der Erfindung angeführt. Wenn nichts Gegenteiliges bemerkt wird, werden alle Anteile in Gewichtsprozent angegeben. Es versteht sich, daß diese Beispiele lediglich der Erläuterung dienen und keineswegs als Einschränkung des Umfangs der Erfindung aufzufassen sind.
BEISPIEL 1
Phasenuntersuchung
Eine Phasenuntersuchung zeigt, daß die folgenden Zusammensetzungen alle bei 25°C azeotrop sind.
BEISPIEL 2
Auswirkung von Dampfverlust auf den Dampfdruck bei 25°C
Ein Behälter wird bei 25°C mit einer Anfangszusammensetzung gefüllt, und der Anfangsdampfdruck der Zusammensetzung wird gemessen. Die Zusammensetzung läßt man aus dem 5 Behälter austreten, während die Temperatur konstant bei 25°C gehalten wird, bis 50 Gew.-% der Anfangszusammensetzung entfernt sind, zu welchem Zeitpunkt der Dampfdruck der in dem Behälter verbliebenen Zusammensetzung gemessen wird. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt.
Die Ergebnisse diese Beispiels zeigen, daß diese Zusammensetzungen azeotrop oder azeotropähnlich sind, da nach Entfernen von 50 Gew.-% der ursprünlichen Zusammensetzung der Dampfdruck der übrigen Zusammensetzung bei einer Temperatur von 25°C innerhalb von etwa 10% um den Dampfdruck der ursprünglichen Zusammensetzung liegt.
BEISPIEL 3
Einfluß von Dampfverlust bei 50°C
An Zusammensetzungen von HFC-272fa und Cyclopentan wird bei einer Temperatur von 50°C eine Leckprüfung ausgeführt. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt.
Diese Ergebnisse zeigen, daß Zusammensetzungen aus HFC-272fa und Cyclopentan bei unterschiedlichen Temperaturen azeotrop oder azeotropähnlich sind, daß aber die Anteile in Gew.% mit einer Temperaturänderung variieren.
BEISPIEL 4
Leistung von Kältemitteln
Die folgende Tabelle zeigt die Leistung verschiedener Kältemittel. Die Daten basieren auf den folgenden Bedingungen.

Verdampfertemperatur 7,2°C (45,0°F)

Kondensatortemperatur 54,4°C (130,0°F)

Unterkühlt 8,3°C (15,0°F)

Rückflußgas 18,3°C (65,0°F)
Der Wirkungsgrad des Kompressors beträgt 75%.
Die Kühlkapazität basiert auf einem Kompressor mit fester Verdrängung von 0,1 m³ (3,5 Kubikfuß) pro Minute und einem volumetrischen Wirkungsgrad von 75%. Die Kapazität soll die Enthalpieänderung des Kältemittels im Verdampfer pro Pfund (0,453 kg) umlaufendem Kältemittel bedeuten, d. h. die durch das Kältemittel pro Zeiteinheit im Verdampfer abgeführte Wärmemenge. Der Leistungskoeffizient (COP) soll das Verhältnis der Kapazität zur Kompressorarbeit bedeuten. Er ist ein Maß für den Energiewirkungsgrad des Kältemittels.
BEISPIEL 5
Dieses Beispiel betrifft Messungen der Siedepunktkurven für die Gemische in den 1-7 und 9-19.
In 1 stellt die obere Kurve die Zusammensetzung der Flüssigkeit, die untere Kurve die Zusammensetzung des Dampfes dar.
Die Daten für die Zusammensetzungen in 1 werden wie folgt ermittelt. Ein Edelstahlzylinder wird evakuiert, und eine abgewogene Menge HFC-236ca wird in den Zylinder gegeben. Der Zylinder wird abgekühlt, um den Dampfdruck von HFC-236ca abzusenken, und dann wird eine abgewogene Menge Cyclopentan in den Zylinder gegeben. Der Zylinder wird gerührt, um HFC-236ca und Cyclopentan zu vermischen, und dann wird der Zylinder in ein Temperierbad eingebracht, bis die Temperatur ein Gleichgewicht bei 25°C erreicht, zu welchem Zeitpunkt der Dampfdruck von HFC-236ca und Cyclopentan in dem Zylinder gemessen wird. Weitere Flüssigkeitsproben werden auf die gleiche Weise gemessen, und die Ergebnisse sind in 1 aufgezeichnet.
Die Kurve, welche die Zusammensetzung des Dampfes darstellt, wird unter Verwendung der Zustandsgleichung des idealen Gases berechnet.
Für die in den 1–7 und 9–19 dargestellten Gemische werden auf die gleiche Weise Siedepunktdaten ermittelt.
Die Daten in den 1–7 und 9–19 zeigen, daß bei 25°C Zusammensetzungsbereiche existieren, die höhere Dampfdrücke als die der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei der gleichen Temperatur aufweisen. Wie weiter oben festgestellt, können die höher als erwarteten Dampfdrücke dieser Zusammensetzungen zu einem unerwarteten Anstieg der Kühlkapazität und des Wirkungsgrades für dies Zusammensetzungen gegenüber den reinen Komponenten der Zusammensetzungen führen.
In 8 zeigen die Daten, daß bei 50°C Zusammensetzungsbereiche existieren, die höhere Dampfdrücke als die der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei der gleichen Temperatur aufweisen.
Die neuartigen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen einschließlich der azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzungen können zur Kälteerzeugung durch Kondensation der Zusammensetzungen und anschließende Verdampfung des Kondensats in der Nähe eines zu kühlenden Körpers eingesetzt werden. Die neuartigen Zusammensetzungen können auch zur Wärmeerzeugung durch Kondensation des Kältemittels in der Nähe des zu erwärmenden Körpers und anschließende Verdampfung des Kältemittels eingesetzt werden.
Außer den Kühlungsanwendungen sind die erfindungsgemäßen neuartigen konstant siedenden oder im wesentlichen konstant siedenden Zusammensetzungen auch als Aerosoltreibgase, Wärmeträger, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Treibmittel für Polyolefine und Polyurethane und als Arbeitsmedien in Energiekreisläufen verwendbar.
WEITERE VERBINDUNGEN
Weitere Verbindungen, wie z. B. aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von –60 bis +100°C, Hydrofluorkohlenstoffalkane mit einem Siedepunkt von –60 bis +100°C, Hydrofluorpropane mit einem Siedepunkt von –60 bis +100°C, Kohlenwasserstoffester mit einem Siedepunkt von –60 bis +100°C, Hydrochlorfluorkohlenstoffe mit einem Siedepunkt von –60 bis +100°C, Hydrofluorkohlenstoffe mit einem Siedepunkt von –60 bis +100°C, Hydrochlorkohlenstoffe mit einem Siedepunkt von –60 bis +100°C, Chlorkohlenstoffe und perfluorierte Verbindungen können den oben beschriebenen azeotropen oder azeotropähnlichen Zusammensetzungen zugesetzt werden, ohne deren Eigenschaften, einschließlich des Siedeverhaltens der Zusammensetzungen, wesentlich zu verändern,
Zusatzstoffe wie z. B. Schmiermittel, Korrosionshemmer, Tenside, Stabilisatoren, Farbstoffe und andere geeignete Materialien können den erfindungsgemäßen neuartigen Zusammensetzungen für verschiedene Zwecke zugesetzt werden, vorausgesetzt, daß sie die Zusammensetzung für ihre vorgesehene Anwendung nicht beeinträchtigen. Bevorzugte Schmiermittel sind unter anderem Ester mit einem Molekulargewicht von mehr als 250.

Claims

Azeotrope oder azeotropähnliche Zusammensetzung, wobei die Zusammensetzung im wesentlichen besteht aus: 51–99 Gew.-% 1,1,2,2,3-Pentafluorpropan und 1–49 Gew.-% Cyclopentan; 40 –86 Gew.-% 1,1,2,3,3-Pentafluorpropan und 14–60 Gew.-% Cyclopentan; 54–99 Gew.-% 1,1,1,2,3-Pentafluorpropan und 1–46 Gew.-% Cyclopentan; 68–99 Gew.-% 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und 1–32 Gew.-% Cyclopentan; 47–99 Gew.-% 1,2,2,3-Tetrafluorpropan und 1–53 Gew.-% Cyclopentan; 30–99 Gew.-% 1,1,3-Trifluorpropan und 1–70 Gew.-% Cyclopentan; 51–99 Gew.-% 1,2-Difluorpropan und 1– 49 Gew.-% Cyclopentan; 29–99 Gew.-% 1,3-Difluorpropan und 1–71 Gew.-% Cyclopentan; 62–99 Gew.-% 1,1,1,2,2,3,3,4-Octafluorbutan und 1–38 Gew.-% Cyclopentan; 59–99 Gew.-% 1,1,1,2,3,4,4,4-Octafluorbutan und 1–41 Gew.-% Cyclopentan; 70–99 Gew.-% 1,1,1,2,2,4,4,4-Octafluorbutan und 1– 30 Gew.-% Cyclopentan; 43–99 Gew.-% 1,1,1,2,2,4-Hexafluorbutan und 1–57 Gew.-% Cyclopentan; 67 –99 Gew.-% 1,1,1,4,4,4-Hexafluorbutan und 1–33 Gew.-% Cyclopentan; 37–99 Gew.-% 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan und 1–63 Gew.-% Cyclopentan; 68–99 Gew.-% 1,1,1,2,2,3,3,4,4-Nonafluorbutan und 1 –32 Gew.-% Cyclopentan; 23–99 Gew.-% 2,3-Difluorbutan und 1–77 Gew.-% Cyclopentan; 52–99 Gew.-% 1,1,1-Trifluor-2-methoxyethan und 1–48 Gew.-% Cyclopentan; oder 62–99 Gew.-% Bis(pentafluorethyl)sulfid und 1–38 Gew.-% Cyclopentan.
Wirksame Anteile von 1,1,2,2,3-Pentafluorpropan und Cyclopentan; 1,1,2,3,3-Pentafluorpropan und Cyclopentan; 1,1,1,2,3-Pentafluorpropan und Cyclopentan; 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und Cyclopentan; 1,2,2,3-Tetrafluorpropan und Cyclopentan; 1,1,3-Trifluorpropan und Cyclopentan; 1,2-Difluorpropan und Cyclopentan; 1,3-Difluorpropan und Cyclopentan; 1,1,1,2,2,3,3,4-Octafluorbutan und Cyclopentan; 1,1,1,2,3,4,4,4-Octafluorbutan und Cyclopentan; 1,1,1,2,2,4,4,4-Octafluorbutan und Cyclopentan; 1,1,1,2,2,4-Hexafluorbutan und Cyclopentan; 1,1,1,4,4,4-Hexafluorbutan und Cyclopentan; 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan und Cyclopentan; 1,1,1,2,2,3,3,4,4-Nonafluorbutan und Cyclopentan; 2,3-Difluorbutan und Cyclopentan; 1,1,1-Trifluor-2-methoxyethan und Cyclopentan; oder Bis(pentafluorethyl)sulfid und Cyclopentan zur Bildung von binären Zusammensetzungen mit einem höheren oder niedrigeren Dampfdruck als den Dampfdrücken der Komponenten der binären Zusammensetzung.
Verfahren zur Kälteerzeugung mit den folgenden Schritten: Kondensieren einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 und danach Verdampfen der Zusammensetzung in der Nähe eines zu kühlenden Körpers.
Verfahren zur Wärmeerzeugung mit den folgenden Schritten: Kondensieren einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 in der Nähe eines zu kühlenden Körpers und danach Verdampfen der Zusammensetzung.
Verfahren zur Herstellung eines hitzehärtbaren Kunststoffs oder eines thermoplastischen Schaumstoffs mit Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 als Treibmittel.