ES2708698T3 - Composición a base de 3,3,3-trifluoropropeno - Google Patents

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Abstract

Utilización de una composición que comprende al menos un lubricante a base de ésteres de poliol (POE) obtenidos a partir de polioles que tienen una cadena principal de neopentilo o PVE que es un copolímero de los dos restos siguientes 1 y 2:**Fórmula** y un fluido frigorígeno F que comprende 3,3,3-trifluoropropeno, en climatización y bomba de calor.

Description

DESCRIPCION
Composicion a base de 3,3,3-trifluoropropeno
La presente invencion se refiere a la utilizacion de una composicion que contiene 3,3,3-trifluoropropeno y al menos un lubricante, apta para ser utilizada en refrigeracion, climatizacion y bomba de calor.
Los problemas planteados por las sustancias que empobrecen la capa de ozono atmosferico se trataron en Montreal donde se firmo el protocolo que impone una reduccion de la produccion y la utilizacion de clorofluorocarburos (CFC). Este protocolo ha sido objeto de modificaciones que han impuesto el abandono de los CFC y ha extendido la reglamentacion a otros productos, entre ellos los hidroclorofluorocarbonos (HCFC).
La industria de la refrigeracion y de la climatizacion ha invertido mucho en la sustitucion de estos fluidos frigongenos y es portanto por lo que han sido comercializados los hidrofluorocarburos (HFC).
En la industria del automovil, los sistemas de climatizacion de los vehfculos comercializados en numerosos pafses han cambiado desde un fluido frigongeno consistente en un clorofluorocarburo (CFC-12) al hidrofluorocarburo (1,1,1,2-tetrafluoroetano: HFC-134a), menos nocivo para la capa de ozono. Sin embargo, con respecto a los objetivos fijados por el protocolo de Kyoto, se considera que el HFC-134a (GWP = 1430) tiene un poder de calentamiento elevado. La contribucion al efecto invernadero de un fluido se cuantifica por un criterio, el GWP (Global Warming Potential) que resume el poder de calentamiento tomando el valor de referencia 1 para el dioxido de carbono.
Las hidrofluoroolefinas (HFO) tienen un poder de calentamiento poco elevado y por tanto responden a los objetivos fijados por el protocolo de Kyoto. El documento JP 4-110388 divulga los hidrofluoropropenos como agentes de transferencia de calor. El documento US 2006/243944 describe composiciones a base de 3,3,3-trifluoropropeno (1243zf).
En el campo industrial, las maquinas frigonficas mas empleadas se basan en el enfriamiento por evaporacion de un fluido frigongeno lfquido. Despues de la vaporizacion, el fluido es comprimido y despues enfriado con el fin de volver a pasar al estado lfquido y seguir asf el ciclo.
Los compresores frigonficos utilizados son de tipo alternativo, centnfugos, de desplazamiento o de tornillo. En general, es indispensable la lubricacion interna de los compresores para reducir el desgaste y el calentamiento de los organos en movimiento, perfeccionar su estanqueidad y protegerlos contra la corrosion.
Ademas de las buenas propiedades del agente de transferencia de calor, para que un fluido frigongeno sea aceptado comercialmente debe presentar principalmente una estabilidad termica y una compatibilidad con los lubricantes. En efecto, es muy deseable que el fluido frigongeno sea compatible con el lubricante utilizado en el compresor, presente en la mayona de los sistemas de refrigeracion. Esta asociacion entre fluido frigongeno y lubricante es importante para el funcionamiento y eficacia del sistema de refrigeracion, principalmente el lubricante debe ser suficientemente soluble o miscible en el fluido frigongeno en todo el intervalo de temperatura de funcionamiento.
Por tanto, se han puesto a punto los polialquilenglicoles (PAG) como lubrificantes de HFC-134a en la climatizacion de automoviles.
En el ejemplo 3 del documento WO 2004/037913 se han descrito ensayos de compatibilidad del 1,1,3,3,3-pentafluoropropeno, el 1,3,3,3-tetrafluoropropeno y el 3,3,3-trifluoropropeno con los PAG. Dicho documento se limita a dar solamente el aspecto visual de las muestras despues de los ensayos.
El documento US2009/041562 describe un metodo para elegir un lubricante y un refrigerante para la utilizacion en un aparato de refrigeracion. El documento US2010/133463 describe composiciones a base de lubricante y de al menos un compuesto fluorado como refrigerante, tal como el HFO-1234yf.
La firma solicitante ha puesto a punto ahora un par constituido por fluido frigongeno y lubrificante, apto para ser utilizado en refrigeracion, climatizacion y bomba de calor. Este par presenta la ventaja de ser particularmente estable para el lubricante y/o el fluido frigongeno.
Se describe una composicion que comprende al menos un lubricante a base de esteres de poliol (POE) o de polivinileter (PVE) y un fluido frigongeno F que comprende 3,3,3-trifluoropropeno (HFO-1243zf).
La presente solicitud tiene por objeto la utilizacion de una composicion que comprende al menos un lubricante a base de esteres de poliol (POE) obtenidos a partir de polioles que tienen una cadena principal de neopentilo o PVE que es un copolfmero de los dos restos siguientes 1 y 2
Figure imgf000003_0001
y un fluido frigongeno F que comprende 3,3,3-trifluoropropeno, en climatizacion y bomba de calor.
Segun la presente invencion, el fluido F puede comprender, ademas del HFO-1243zf, otros hidrofluoropropenos como, por ejemplo, 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf) y trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno. El fluido F puede comprender igualmente hidrofluorocarburos, tales como el 1,1,1,2-tetrafluororetano, el 1,1-difluorometano y el pentafluoroetano.
Con respecto a los otros hidrofluoropropenos, el 3,3,3-trifluoropropeno presenta la ventaja de ser ya un producto comercial.
Los esteres de poliol se obtienen por reaccion de un poliol (un alcohol que contiene al menos 2 grupos hidroxilo, -OH) con un acido carboxflico monofuncional o plurifuncional o con una mezcla de acidos carboxflicos monofuncionales. El agua formada durante esta reaccion se elimina para evitar la reaccion inversa (es decir, la hidrolisis).
Segun la presente invencion, los polioles preferidos son los que tienen una cadena principal de neopentilo, como neopentilglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol y dipentaeritritol; el pentaeritritol es el poliol preferido.
Los acidos carboxflicos pueden comprender de 2 a 15 atomos de carbono, pudiendo ser la cadena principal carbonada lineal o ramificada. Se pueden citar principalmente el acido n-pentanoico, el acido n-hexanoico, el acido n-heptanoico, el acido n-octanoico, el acido 2-etilhexanoico, el acido 2,2-dimetilpentanoico, el acido 3,5,5-trimetilhexanoico, el acido adfpico, el acido succmico y sus mezclas.
Ciertas funciones alcohol no estan esterificadas, sin embargo, su proporcion permanece pequena. Asf, los POE pueden comprender entre 0 y 5 % en moles con respecto a los restos -CH2-OH en relacion con los restos -CH2-O-(C=O)-.
Los lubricantes POE preferidos son los que tienen una viscosidad de 1 a 1000 centiStokes (cSt) a 40°C, preferiblemente de 10 a 200 cSt, y ventajosamente de 30 a 80 cSt.
Las propiedades del aceite PVE (viscosidad, solubilidad del fluido y principalmente miscibilidad con el fluido) se pueden ajustar variando la relacion m/n y la suma m+n de los restos 1 y 2. Los aceites PVE preferidos son los que tienen 50 a 95 % en peso del resto 1.
Segun un modo preferido de la invencion el(los) lubricante(s) representa(n) entre 10 y 50 % incluidos en peso de la composicion. El POE es particularmente preferido.
El fluido F puede comprender igualmente aditivos, tales como compuestos odonferos. La presente invencion tiene igualmente por objeto la utilizacion de la composicion antes citada en refrigeracion, principalmente refrigeracion domestica, comercial, camaras fnas, industria alimentaria, procesos, transporte frigorifico (camiones, barcos); climatizacion, principalmente climatizacion domestica, comercial o industrial, donde los equipos utilizados son bien refrigeradores o bien equipos de expansion directa; y bomba de calor, principalmente bombas de calor de media y alta temperatura.
Parte experimental
Los ensayos de estabilidad termica se realizan segun la norma ASHRAE 97-2007: "sealed glass tube method to test the chemical stability of materials for use within refrigerant systems" (metodo del tubo de vidrio sellado para analizar la estabilidad qmmica de materiales para uso en sistemas refrigerantes).
Las condiciones del ensayo son las siguientes:
masa de fluido F: 2,2 g
masa de lubricante: 5 g
temperatura: 200°C
duracion: 14 dfas
El lubricante se introduce en un tubo de vidrio de 42,2 mL. El tubo se pone despues a vacfo y luego se le anade el fluido F. El tubo se suelda luego para cerrarlo y se coloca en una estufa a 200°C durante 14 dfas.
Al final del ensayo se realizan diferentes analisis:
- la fase gaseosa se recupera para ser analizada por cromatograffa de gases: las principales impurezas fueron identificadas por GC/MS (cromatograffa de gases acoplada a espectrometna de masas). De este modo se pueden reagrupar las impurezas procedentes del fluido F y las procedentes del lubricante.
- el lubricante se analiza: color (por espectrocolorimetna, Labomat DR Lange LICO220 Modelo MLG131), humedad (por culombometna Karl Fischer, Mettler DL37) e mdice de acidez (por valoracion con potasa metanolica 0,01N).
Se analizaron 3 lubricantes comerciales: el aceite PAG ND8, el aceite POE Ze-GLES RB68 y PVE FVC 68D.
El fluido F contiene esencialmente HFO-1243zf.
Figure imgf000004_0001
Se constata que el mdice de acidez es menor en presencia de POE o PVE. Ademas, en presencia de POE la estabilidad del fluido esta mejorada igualmente

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Utilizacion de una composicion que comprende al menos un lubricante a base de esteres de poliol (POE) obtenidos a partir de polioles que tienen una cadena principal de neopentilo o PVE que es un copolfmero de los dos restos siguientes 1 y 2:
Figure imgf000005_0001
y un fluido frigongeno F que comprende 3,3,3-trifluoropropeno, en climatizacion y bomba de calor.
2. Utilizacion segun la reivindicacion 1, caracterizada por que el fluido frigongeno F comprende ademas 2,3,3,3-tetrafluoropropeno y trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno.
3. Utilizacion segun las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada por que la cadena principal de neopentilo es neopentilglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol o dipentaeritritol.
4. Utilizacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que los POE se obtienen a partir de acido carboxflico que tiene de 2 a 15 atomos de carbono, lineal o ramificado.
5. Utilizacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el(los) POE representa(n) entre 10 y 50 % en peso de la composicion.
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