ES2615857T3 - Composiciones que contienen olefinas sustituidas con flúor - Google Patents

Abstract

Uso, como composición de limpieza, de una composición que comprende al menos un fluoroalqueno de Fórmula I: XCFzR3-z (I) en la que X es un radical alquilo de C3 insaturado, sustituido o no sustituido, cada R es independientemente Cl, F, Br, I o H, y z es 1 a 3, teniendo dicha composición un Potencial de Calentamiento Global (GWP) no mayor que alrededor de 150.

Description

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DESCRIPCION

Composiciones que contienen olefinas sustituidas con fluor SOLICITUDES RELACIONADAS

La presente solicitud se refiere a y reivindica el beneficio de prioridad de las Solicitudes Provisionales U.S. nos 60/421.263 y 60/421.435, cada una de las cuales se presento el 25 de octubre de 2002. La presente solicitud tambien se refiere a cada una de las siguientes Solicitudes de Patente de los Estados Unidos de America presentadas junto con la presente: Numero de Expediente de Agente H0004412 (26269), titulada “Composicion refrigerante de alqueno fluorado” de Raymond Thomas, y Numero de Expediente de Agente H0003789 (26267), titulada “Procedimiento para producir fluoropropenos”, de Hsueh Sung Tung et al.

CAMPO DE LA INVENCION

Esta invencion se refiere a composiciones que tienen utilidad en aplicaciones de limpieza.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Los fluidos a base de fluorocarbonos han encontrado uso muy extendido en muchas aplicaciones comerciales e industriales. Por ejemplo, fluidos a base de fluorocarbonos se usan frecuentemente como fluido de trabajo en sistemas tales como acondicionamiento de aire, bombas de calor y aplicaciones de refrigeracion. El ciclo de compresion de vapor es uno de los metodos tfpicos usados mas habitualmente para lograr el enfriamiento o calentamiento en un sistema de refrigeracion. El ciclo de compresion de vapor implica usualmente el cambio de fase del fluido refrigerante de la fase lfquida a la fase vapor por absorcion de calor a una presion relativamente baja, y despues de la fase vapor a la fase lfquida por extraccion de calor a una presion y temperatura relativamente bajas, comprimiendo el vapor a una presion relativamente elevada, condensando el vapor a la fase lfquida por extraccion de calor a esta presion y temperatura relativamente elevadas, y reduciendo finalmente la presion para iniciar de nuevo el ciclo.

Mientras que el fin principal de la refrigeracion consiste en eliminar calor de un objeto u otro fluido a una temperatura relativamente baja, la finalidad principal de una bomba de calor es anadir calor a una temperatura mayor con respecto al entorno.

Determinados fluorocarbonos han sido un componente preferido en muchos fluidos de intercambio de calor, tales como refrigerantes, durante muchos anos en muchas aplicaciones. Por ejemplo, los fluoroalcanos, tales como derivados de clorofluorometano y clorofluoroetano, han ganado un uso muy extendido como refrigerantes en aplicaciones que incluyen el acondicionamiento del aire y aplicaciones de bomba de calor debido a su combinacion unica de propiedades qrnmicas y ffsicas. Muchos de los refrigerantes usados comunmente en sistemas de compresion de vapor son fluidos de un solo componente o mezclas azeotropicas.

En anos recientes ha aumentado la preocupacion sobre el dano potencial a la atmosfera de la tierra y al clima, y determinados compuestos a base de cloro se han identificado como particularmente problematicos a este respecto. El uso de composiciones que contienen cloro (tales como clorofluorocarbonos (CFCs), hidrofluorocarbonos (HCFs) y similares) como refrigerantes en sistemas de acondicionamiento de aire y de refrigeracion se ha visto desfavorecido debido a las propiedades de agotamiento del ozono asociadas con muchos de los compuestos de este tipo. Asf, ha existido una necesidad creciente de nuevos compuestos y composiciones de fluorocarbonos e hidrofluorocarbonos que ofrezcan alternativas para aplicaciones de refrigeracion y de bomba de calor. Por ejemplo, se ha vuelto deseable retroajustar sistemas de refrigeracion que contienen cloro sustituyendo refrigerantes que contienen cloro por compuestos refrigerantes que no contienen cloro, que no agotaran la capa de ozono, tales como hidrofluorocarbonos (HFCs).

La inflamabilidad es otra propiedad importante para muchas aplicaciones. Esto es, se considera importante o esencial en muchas aplicaciones, incluyendo particularmente en aplicaciones de transferencia de calor, usar composiciones que no sean inflamables. Asf, frecuentemente es beneficioso usar en composiciones de este tipo compuestos que no sean inflamables. Tal como se usa en esta memoria, la expresion “no inflamable” se refiere a compuestos o composiciones que se determina que son no inflamables segun se determina de acuerdo con la norma ASTM E-681, de fecha 2002, que se incorpora en esta memoria como referencia. Desgraciadamente, muchos HFCs que pudieran ser de otro modo deseables para ser usados en composiciones refrigerantes no son no inflamables. Por ejemplo, el fluoroalcano difluoroetano (HFC-152a) y el fluoroalqueno 1,1,1-trifluoropropeno (HFO- 1243zf) son cada uno inflamables y, por lo tanto, no son viables para uso en muchas aplicaciones.

Los fluoroalquenos superiores, es decir, alquenos sustituidos con fluor que tienen al menos cinco atomos de carbono, han sido sugeridos para uso como refrigerantes. La patente de U.S. n° 4.788.352 - Smutny esta dirigida a la produccion de compuestos fluorados de C5 a Ca que tienen al menos cierto grado de insaturacion. La patente de Smutny identifica olefinas superiores de este tipo como conocidas por tener utilidad como refrigerantes, plaguicidas, fluidos dielectricos, fluidos de transferencia de calor, disolventes y compuestos intermedios en diversas reacciones qrnmicas (vease la columna 1, lmeas 11-22).

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Mientras que las olefinas fluoradas descritas en Smutny pueden tener un cierto nivel de eficacia en aplicaciones de transferencia de calor, se piensa que compuestos de este tipo pueden tener tambien ciertas desventajas. Por ejemplo, algunos de estos compuestos pueden tender a atacar sustratos, particularmente plasticos de uso general tales como resinas acrilicas y resinas ABS. Ademas, los compuestos olefrnicos superiores descritos en Smutny tambien pueden ser indeseables en determinadas aplicaciones, debido al nivel potencial de toxicidad de compuestos de este tipo que puede surgir como resultado de la actividad plaguicida senalada en Smutny. Tambien, compuestos de este tipo pueden tener un punto de ebullition que es demasiado elevado para hacerlos utiles como un refrigerante en determinadas aplicaciones.

Los derivados de bromofluorometano y bromoclorofluorometano, particularmente bromotrifluorometano (Halon 1301) y bromoclorodifluorometano (Halon l2l1), han ganado un uso muy extendido como agentes para la extincion de incendios en zonas cerradas tales como cabinas de aviones y salas de ordenadores. Sin embargo, el uso de diversos halones esta siendo eliminado gradualmente debido a su elevado agotamiento del ozono. Ademas, dado que los halones se usan frecuentemente en zonas en las que estan presentes seres humanos, los sustitutos adecuados deben ser tambien seguros para los seres humanos a concentraciones necesarias para suprimir o extinguir el fuego.

El documento EP 0731162 describe el uso de (perfluoroalquil)-etilenos como agentes para limpiar superficies solidas. El documento EP 0443911 describe el uso de (perfluoroalquil)-etilenos como agentes de limpieza o de secado.

Se ha llegado asi a apreciar una necesidad de composiciones que evitan una o mas de las desventajas senaladas anteriormente.

SUMARIO

Segun la presente invention, una composition que comprende al menos un fluoroalqueno de Formula I como sigue:

XCFzRs-z (I)

en la que X es un radical alquilo de C3 insaturado, sustituido o no sustituido, cada R es independientemente Cl, F, Br, I o H, y z es 1 a 3, encuentra uso como una composicion de limpieza.

DESCRIPCION DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERIDAS

LAS COMPOSICIONES

La presente invencion se refiere al uso en la limpieza de composiciones que comprenden al menos un fluoroalqueno que contiene 4 atomos de carbono y al menos un doble enlace carbono-carbono, como se define en las reivindicaciones. Los compuestos de fluoroalqueno de la presente invencion se denominan algunas veces aqui, para fines de conveniencia, como hidrofluoroolefinas o “HFOs” si contienen al menos un hidrogeno. Aunque se contempla que las HFOs de la presente invencion pueden contener dos dobles enlaces carbono-carbono, no se considera que tales compuestos actualmente sean preferidos.

Como se menciona anteriormente, las presentes composiciones comprenden uno o compuestos segun la Formula I. En realizaciones preferidas, las composiciones incluyen compuestos de Formula II a continuation:

imagen1

en la que cada R es independientemente Cl, F, Br, I o H R’ es (CR2)nY,

Y es CRF2 y n es 1.

Los solicitantes han encontrado sorprendente e inesperadamente que algunos de los compuestos que tienen una estructura segun las formulas descritas anteriormente muestran un nivel bajo muy deseable de toxicidad en comparacion con otros de tales compuestos. Como se puede apreciar facilmente, este descubrimiento es de ventaja y beneficio potencialmente enormes.

Mas particularmente, los solicitantes creen que un nivel de toxicidad relativamente bajo esta asociado con compuestos de Formula II, preferiblemente en la que Y es CF3, en la que al menos un R en el carbono terminal insaturado es H, y al menos uno de los restantes R es F. Los solicitantes creen tambien que todos los isomeros

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estructurales, geometricos y estereoisomeros de tales compuestos son eficaces y de una toxicidad beneficiosamente baja.

En la bibliograffa de patente se describen en general metodos para producir fluoroalquenos. Por ejemplo, la produccion de fluoropropenos tal como CF3CH=CH2 mediante fluoracion en fase de vapor catalttica de diversos compuestos de C3 que contienen halogeno saturados e insaturados se describe en las patentes U.S. nos 2.889.379; 4.798.818 y 4.465.786. La patente U.S. n° 5.532.419 describe un procedimiento catalftico en fase de vapor para la preparacion de fluoroalqueno usando un cloro- o bromo-halofluorocarbono y HF. El documento EP 974.571 describe la preparacion de 1,1,1,3-tetrafluoropropeno poniendo en contacto 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa) en fase vapor con un catalizador a base de cromo a temperatura elevada, o en fase lfquida con una disolucion alcoholica de KOH, NaOH, Ca(OH)2 o Mg(OH)2. Adicionalmente, metodos para producir compuestos de acuerdo con la presente invencion se describen en lmeas generales en relacion con la Solicitud de Patente de los Estados Unidos, titulada “Procedimiento para Producir Fluoropropenos”, presentada junto con la presente, que lleva el numero de expediente de agente (H0003789 (26267)).

Se piensa que las presentes composiciones poseen propiedades que son ventajosas por un cierto numero de razones importantes. Por ejemplo, se piensa, basado al menos en parte en un modelo matematico, que las fluoro- olefinas de la presente invencion no tendran ningun efecto negativo sustancial sobre la qmmica de la atmosfera, siendo contribuyentes despreciables al agotamiento del ozono en comparacion con algunas otras especies halogenadas. Las composiciones preferidas de la presente invencion tienen, de este modo, la ventaja de no contribuir esencialmente al agotamiento del ozono. Las composiciones preferidas tampoco contribuyen sustancialmente al calentamiento global en comparacion con muchos de los hidrofluoroalcanos actualmente en uso.

Preferiblemente, las composiciones de la presente invencion tienen un potencial de calentamiento global (GWP) no mayor que 150, mas preferiblemente no mayor que 100, e incluso mas preferiblemente no mayor que 75. Tal como se utiliza en esta memoria, el “GWP” se mide con relacion al de dioxido de carbono y a lo largo de un horizonte en el tiempo de 100 anos, 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”, que se incorpora aqrn como referencia.

Las presentes composiciones tienen tambien preferiblemente un potencial de agotamiento del ozono (ODP) no mayor que 0,05, mas preferiblemente no mayor que 0,02, e incluso mas preferiblemente de aproximadamente cero. Tal como se utiliza en esta memoria, “ODP” 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”.

La presente invencion proporciona metodos para eliminar contaminantes de un producto, parte, componente, sustrato, o cualquier otro artmulo o porcion del mismo, al aplicar al artmulo una composicion de la presente invencion. Por conveniencia, el termino “artmulo”, como se usa aqrn, se refiere a todos los citados productos, partes, componentes, sustratos, y similares, y ademas esta destinado a referirse a cualquier superficie o porcion de la misma. Adicionalmente, el termino “contaminante” pretende referirse a cualquier material o sustancia indeseada presente en el artmulo, incluso si tal sustancia se coloca intencionadamente en el artmulo. Por ejemplo, en la fabricacion de dispositivos semiconductores, es habitual depositar un material fotorresistente sobre un sustrato para formar una mascara para la operacion de grabado, y eliminar subsiguientemente el material fotorresistente del sustrato. El termino “contaminante”, como se usa aqrn, pretende cubrir y englobar tal material fotorresistente.

Los metodos preferidos de la presente invencion comprenden aplicar la presente composicion al artmulo, siendo particularmente preferidos para ciertas aplicaciones los metodos de desengrasado por vapor y limpieza con disolventes, especialmente a aquellas partes intrincadas y diffciles de eliminar suciedades. Los metodos de desengrasado por vapor y limpieza con disolventes preferidos consisten en exponer un artmulo, preferiblemente a temperatura ambiente, a los vapores de un disolvente hirviendo. Los vapores que se condensan sobre el objeto tienen la ventaja de proporcionar un disolvente destilado, relativamente limpio, para eliminar por lavado la grasa y otra contaminacion. Tales procedimientos tienen asf una ventaja adicional por cuanto la evaporacion final de la presente composicion de disolvente del objeto deja relativamente poco resto en comparacion con el caso en el que el objeto se lava simplemente en un disolvente lfquido.

Para aplicaciones en las que el artmulo incluye contaminantes que son diffciles de eliminar, se prefiere que los presentes metodos impliquen elevar la temperatura de la composicion de disolvente de la presente invencion por encima de la ambiental o a cualquier otra temperatura que sea eficaz en tal aplicacion para mejorar sustancialmente la accion de limpieza del disolvente. Tales procedimientos tambien se prefieren generalmente para operaciones en lmeas de ensamblaje de gran volumen en las que la limpieza del artmulo, particularmente partes metalicas y ensamblajes, se debe de hacer eficiente y rapidamente.

En realizaciones preferidas, los metodos de limpieza de la presente invencion comprenden sumergir el artmulo a limpiar en un disolvente lfquido a una temperatura elevada, e incluso mas preferiblemente a alrededor del punto de ebullicion del disolvente. En tales operaciones, esta etapa elimina preferiblemente una cantidad sustancial, e incluso mas preferiblemente una porcion principal, del contaminante diana del artmulo. A esta etapa le sigue entonces preferiblemente la inmersion del artmulo en disolvente, preferiblemente disolvente recientemente destilado, que esta

a una temperatura por debajo de la temperatura del disolvente Kquido en la etapa de inmersion precedente, preferiblemente a alrededor de la temperatura ambiente o del entorno. Los metodos preferidos tambien incluyen la etapa de poner en contacto entonces el artfculo con vapor relativamente caliente de la presente composicion de disolvente, preferiblemente exponiendo el artfculo a vapores de disolvente que surgen del disolvente 5 caliente/hirviendo asociado con la primera etapa de inmersion mencionada. Esto da preferiblemente como resultado la condensacion del vapor de disolvente sobre el artfculo. En ciertas realizaciones preferidas, el artfculo se puede pulverizar con disolvente destilado antes del aclarado final.

Se contempla que numerosas variedades y tipos de equipo de desengrasado por vapor son adaptables para uso en relacion con los presentes metodos. Un ejemplo de tal equipo y su funcionamiento es descrito por Sherliker en la 10 patente U.S. n° 3.085.918. El equipo descrito en Sherliker et al incluye un sumidero de ebullicion para contener una composicion de disolvente, un sumidero limpio para contener disolvente destilado, un separador de agua, y otro equipo auxiliar.

Los presentes metodos de limpieza tambien pueden comprender la limpieza en fno, en la que el artfculo contaminado se sumerge en la composicion fluida de la presente invencion en condiciones de temperatura ambiente 15 o circundante, o se frota en tales condiciones con panos u objetos similares empapados en disolventes.

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   REIVINDICACIONES

   1. Uso, como composicion de limpieza, de una composicion que comprende al menos un fluoroalqueno de Formula I:

   XCFzR3-z (I)

   en la que X es un radical alquilo de C3 insaturado, sustituido o no sustituido, cada R es independientemente Cl, F, Br, I o H, y z es 1 a 3, teniendo dicha composicion un Potencial de Calentamiento Global (GWP) no mayor que alrededor de 150.
2. 2. Uso segun la reivindicacion 1, en el que dicho GWP no es mayor que alrededor de 100.
3. 3. Uso segun la reivindicacion 1 o reivindicacion 2, en el que dicha composicion tiene un Potencial de Agotamiento

   del Ozono (ODP) no mayor que alrededor de 0,05.
4. 4. Uso segun la reivindicacion 3, en el que dicha composicion tiene un Potencial de Agotamiento del Ozono (ODP) de alrededor de cero.
5. 5. Uso segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que z es 3.
6. 6. Uso segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que R es independientemente F o H.
7. 7. Uso segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que X es un radical alquilo de C3 insaturado, sustituido.
8. 8. Uso segun cualquier reivindicacion anterior, en el que la composicion esta en forma de una composicion pulverizable.
9. 9. Un metodo para eliminar un contaminante de un artfculo, que comprende poner en contacto dicho artfculo con una composicion que comprende al menos un fluoroalqueno segun la Formula I:

   XCFzR3-z (I)

   en la que X es un radical alquilo de C3 insaturado, sustituido o no sustituido, cada R es independientemente Cl, F, I o H, y z es 1 a 3.
10. 10. El metodo segun la reivindicacion 9, en el que la composicion tiene un Potencial de Calentamiento Global (GWP) no es mayor que alrededor de 150.
11. 11. El metodo segun la reivindicacion 9, en el que la composicion es como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4 o reivindicacion 8.
12. 12. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, dicho fluoroalqueno es como se define en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7.
13. 13. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende aplicar la composicion al artfculo mediante desengrasado por vapor.
14. 14. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende una etapa i) de sumergir el artfculo en dicha composicion en forma lfquida, y a una temperatura elevada.
15. 15. Un metodo segun la reivindicacion 14, que comprende sumergir el artfculo en dicha composicion lfquida a alrededor del punto de ebullicion de dicha composicion lfquida.
16. 16. Un metodo segun la reivindicacion 14, que comprende, tras la etapa i), una etapa ii) de sumergir el artfculo en dicha composicion a una temperatura por debajo de la temperatura de dicha composicion lfquida en la etapa i).
17. 17. Un metodo segun la reivindicacion 16, en el que la etapa ii) se lleva a cabo a temperatura ambiente o del entorno.
18. 18. Un metodo segun la reivindicacion 16, que comprende, tras la etapa ii), una etapa adicional de exponer el artfculo a vapores que surgen de la composicion lfquida caliente o hirviendo de la etapa i).
19. 19. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende sumergir el artfculo en la composicion en condiciones de temperatura ambiente o del entorno.
20. 20. Un metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende frotar el artfculo con dicha composicion en condiciones de temperatura ambiente o del entorno.