JP2023011829A - 伝熱流体のための潤滑剤としてのフッ素化エステル - Google Patents
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Abstract
【課題】伝熱流体との混和性があり、適切な粘度を持ち、伝熱流体の能力を減少させず、低い可燃性を有する潤滑剤としてのフッ素化エステルを提供する。
【解決手段】本発明は、式(I)の化合物を提供し、式中、Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びORからなる群から選択され、Rは独立して、C(O)(CH2)m(CF2)nY及びCW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3からなる群から選択され、mは、0~2の整数であり、nは、2~8の整数であり、Yは、C(Z)3であり、Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
【選択図】なし
【解決手段】本発明は、式(I)の化合物を提供し、式中、Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びORからなる群から選択され、Rは独立して、C(O)(CH2)m(CF2)nY及びCW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3からなる群から選択され、mは、0~2の整数であり、nは、2~8の整数であり、Yは、C(Z)3であり、Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
【選択図】なし
Description
化合物
本明細書内の情報または以前に公開された資料の列挙または考察は、必ずしもその情報または資料が、先端技術の一部であるか、または一般共通の知識であるという認識として取られるべきではない。
本明細書内の情報または以前に公開された資料の列挙または考察は、必ずしもその情報または資料が、先端技術の一部であるか、または一般共通の知識であるという認識として取られるべきではない。
フルオロカーボン系化合物は、現在、噴霧剤、発泡剤、及び伝熱流体などの多数の商業及び工業用途において使用されている。新たな冷媒が求められているため、伝熱流体としてのフッ素系化合物、特に(ヒドロ)フルオロオレフィンへの関心及びその使用が増加している。
ジクロロジフルオロメタン(冷媒R-12)は、冷媒特性の好適な組み合わせを持ち、長年最も広く使用される冷媒であった。ジクロロジフルオロメタン及びクロロジフルオロメタンなどの完全及び部分的にハロゲン化されたクロロフルオロカーボンが、地球の保護オゾン層を損傷させているという国際的な懸念のため、それらの製造及び使用は、厳しく制限され、最終的に完全に廃止されるべきであるというのが一般的な合意であった。ジクロロジフルオロメタンの使用は、1990年代に廃止された。
クロロジフルオロメタン(R-22)が、そのより低いオゾン層破壊係数のために、R-12の代わりとして導入された。R-22が強力な温室効果ガスであるという懸念に伴い、その使用もまた廃止されている。R-410A及びR-407(R-407A、R-407B、及びR-407Cを含む)が、R-22の代わりの冷媒として導入された。しかしながら、R-22、R-410A、及びR-407冷媒はすべて、高い地球温暖化係数(GWP、また温室温暖化係数としても既知である)を有する。
1,1,1,2-テトラフルオロエタン(冷媒R-134a)が、R-12の代わりの冷媒として導入された。しかしながら、低いオゾン層破壊係数を有するにも関わらず、R-134aは、1430のGWPを有する。より低いGWPを有する、R-134aの代わりのものを見出すことが望ましいであろう。
R-152a(1,1-ジフルオロエタン)が、R-134aの代替物として特定された。それはR-134aよりいくらか効率的であり、120の温室温暖化係数を有する。しかしながら、R-152aの可燃性は、例えば可動空調システムにおけるその安全使用を可能にするには高すぎると判断される。具体的には、空気中のその可燃性下限値は低すぎ、その火炎速度は高すぎ、かつその発火エネルギーは低すぎる。
(ヒドロ)フルオロオレフィン、特にテトラフルオロプロペンが、様々な伝熱デバイスにおける使用のための可能な冷媒として提唱された。
伝熱流体はしばしば、加熱及び冷蔵システムなどにおいて、潤滑剤と組み合わせて使用される。かかる潤滑剤は、伝熱システムの継続的かつ円滑な運用を確保するために、伝熱組成物中に含まれる。
伝熱組成物中で使用される潤滑剤は、組成物中の冷媒と適合性がある必要がある。潤滑剤及び冷媒の適合性は、運用温度範囲の一部での少なくとも部分的混和性への要求、使用において分解または反応する低い傾向、及び適用のための適切な粘度などの多数の要素に基づく。
したがって、伝熱流体と組み合わせて使用され得る潤滑剤の必要性があり、それらは両方、現在、代わりの組成物として使用され、提唱されている。具体的には、潤滑剤は、潤滑剤としてうまく機能することに加えて、様々な伝熱流体との混和性があり、適切な粘度を持ち、伝熱流体の能力を減少させず、低い可燃性を有することすべてが所望される。
低い可燃性を有する潤滑剤は、かかる組成物が、エンジンの熱い金属表面と接触することになる危険があるため、自動車用空調に使用される伝熱流体にとって特に重要である。
本発明は、式(I)の化合物の提供によって、上述及び他の不足に対処する。
式中、
Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、
少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びORからなる群から選択され、
Rは独立して、C(O)(CH2)m(CF2)nY及びCW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3からなる群から選択され、
mは、0~2の整数であり、
nは、2~8の整数であり、
Yは、C(Z)3であり、
Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、
少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びORからなる群から選択され、
Rは独立して、C(O)(CH2)m(CF2)nY及びCW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3からなる群から選択され、
mは、0~2の整数であり、
nは、2~8の整数であり、
Yは、C(Z)3であり、
Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
本発明によって、組成物及びその使用がさらに提供され、組成物は、式(I)の化合物を含む。
また、本発明によって、伝熱組成物及びその使用が提供され、伝熱組成物は、式(I)の1つ以上の化合物と一緒に伝熱流体を含む。
本発明によって、式(I)の化合物を調製する方法であって、式(A)の化合物を式(B)の化合物と反応させることを含む方法がさらに提供される。
式中、
Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、
少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びRからなる群から選択され、
Rは独立して、H及びCW2C(CW2OH)3からなる群から選択され、
mは、0~2の整数であり、
nは、2~8の整数であり、
Vは、OH、F、Cl、Br、またはIであり、
Yは、C(Z)3であり、
Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、
少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びRからなる群から選択され、
Rは独立して、H及びCW2C(CW2OH)3からなる群から選択され、
mは、0~2の整数であり、
nは、2~8の整数であり、
Vは、OH、F、Cl、Br、またはIであり、
Yは、C(Z)3であり、
Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
本発明の化合物
一態様では、本発明は、式(I)の化合物を提供する。
式中、
Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、
少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びORからなる群から選択され、
Rは独立して、C(O)(CH2)m(CF2)nY及びCW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3からなる群から選択され、
mは、0~2の整数であり、
nは、2~8の整数であり、
Yは、C(Z)3であり、
Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
一態様では、本発明は、式(I)の化合物を提供する。
Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、
少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びORからなる群から選択され、
Rは独立して、C(O)(CH2)m(CF2)nY及びCW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3からなる群から選択され、
mは、0~2の整数であり、
nは、2~8の整数であり、
Yは、C(Z)3であり、
Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
かかる化合物は、熱い表面に曝露されたときを含め、発火に対する優れた耐性を示す。
ある実施形態では、X置換基のうちの2つはORであり、他の2つのX置換基は、好ましくはHである。好ましくは、Wは、Hである。有利に、Rは、C(O)(CH2)m(CF2)nYである。好ましくは、mは、0または1の整数、例えば、0である。好適には、nは、5または6などの5~8の整数である。好ましくは、mが0であるとき、nは、5または6の整数である。代替的には、mが1であるとき、nは、4~7の整数である。好ましくは、Yは、C(Z)3であり、Zは、有利に、HまたはFである。有利に、Zは、CF3またはCF2Hである。
さらなる実施形態では、X置換基のうちの2つはORであり、他の2つのX置換基は、好ましくはHである。好ましくは、Wは、Hである。有利に、Rは独立して、C(O)(CF2)5CF3、C(O)(CF2)5CF2H、及びC(O)(CF2)6CF3からなる群から選択される。
代替的な実施形態では、X置換基のうちの3つはORであり、他のX置換基はCW3であり、好ましくは、Wは、Hである。有利に、Rは、C(O)(CH2)m(CF2)nYである。好ましくは、mは、0または1の整数、例えば、0である。好適には、nは、5または6などの5~8の整数である。好ましくは、mが0であるとき、nは、5または6の整数である。代替的には、mが1であるとき、nは、4~7の整数である。好ましくは、Yは、C(Z)3であり、Zは、有利に、HまたはFである。有利に、Zは、CF3またはCF2Hである。
さらなる実施形態では、X置換基のうちの3つはORであり、他のX置換基はCW3であり、Wは、好ましくはHである。有利に、Rは独立して、C(O)(CF2)5CF3、C(O)(CF2)5CF2H、及びC(O)(CF2)6CF3からなる群から選択される。
ある実施形態では、X置換基の4つ全てがORであり、好ましくは、Wは、Hである。有利に、Rは、C(O)(CH2)m(CF2)nYである。好ましくは、mは、0または1の整数、例えば、0である。好適には、nは、5または6などの5~8の整数である。好ましくは、mが0であるとき、nは、5または6の整数である。代替的には、mが1であるとき、nは、4~7の整数である。好ましくは、Yは、C(Z)3であり、Zは、有利に、HまたはFである。有利に、Zは、CF3またはCF2Hである。
ある実施形態では、X置換基の4つ全てがORであり、好ましくは、Wは、Hである。有利に、Rは独立して、C(O)(CF2)5CF3、C(O)(CF2)5CF2H、及びC(O)(CF2)6CF3からなる群から選択される。
なおさらなる実施形態では、X置換基の4つ全てがORであり、好ましくは、Wは、Hであり、R置換基のうちの3つは、C(O)(CH2)m(CF2)nYであり、残りのR置換基は、CW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3である。好ましくは、mは、0または1の整数、例えば、0である。好適には、nは、5または6などの5~8の整数である。好ましくは、mが0であるとき、nは、5または6の整数である。代替的には、mが1であるとき、nは、4~7の整数である。好ましくは、Yは、C(Z)3であり、Zは、有利に、HまたはFである。有利に、Zは、CF3またはCF2Hである。
さらなる実施形態では、X置換基の4つ全てがORであり、好ましくは、Wは、Hである。有利に、R置換基のうちの3つは独立して、C(O)(CF2)5CF3、C(O)(CF2)5CF2H、及びC(O)(CF2)6CF3からなる群から選択され、残りのR置換基は独立して、CH2C(COC(O)(CF2)5CF3)3、CH2C(COC(O)(CF2)5CF2H)3、及びCH2C(COC(O)(CF2)6CF3)3からなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、式(I)のR基は全て同じであり得る。他の実施形態では、R基は独立して、上に詳述される基から選択されることになる。
ある実施形態では、式(I)の化合物は、式(II)の構造を有してもよく、Rは、C(O)(CH2)m(CF2)nYである。好ましくは、Rは独立して、C(O)(CF2)5CF3、C(O)(CF2)5CF2H、及びC(O)(CF2)6CF3からなる群から選択され得る。
別の実施形態では、式(I)の化合物は、式(III)の構造を有してもよく、Rは、C(O)(CH2)m(CF2)nYである。好ましくは、Rは独立して、C(O)(CF2)5CF3、C(O)(CF2)5CF2H、及びC(O)(CF2)6CF3からなる群から選択され得る。
さらなる実施形態では、式(I)の化合物は、式(IV)の構造を有してもよく、Rは、C(O)(CH2)m(CF2)nYである。好ましくは、Rは独立して、C(O)(CF2)5CF3、C(O)(CF2)5CF2H、及びC(O)(CF2)6CF3からなる群から選択され得る。
代替的な実施形態では、式(I)の化合物は、式(IV)の構造を有してもよく、3つのR置換基は、C(O)(CH2)m(CF2)nYであり、残りのR置換基は、CW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3である。好ましくは、Wは、Hである。有利に、mは、0である。任意に、nは、5または6である。好ましくは、Yは、CF3またはCF2Hである。好ましくは、R置換基のうちの3つは独立して、C(O)(CF2)5CF3、C(O)(CF2)5CF2H、及びC(O)(CF2)6CF3からなる群から選択され、残りのR置換基は、CH2C(CH2OC(O)(CF2)5CF3)3、CH2C(CH2OC(O)(CF2)5CF2H)3、及びCH2C(CH2OC(O)(CF2)6CF3)3からなる群から選ばれる。視覚的に補助するために、CW2OR′と一緒に括弧内にあるCW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3の一部を置換し、WをHと等しくすることによって、Rは独立して、C(O)(CH2)m(CF2)nYまたはCH2C(CH2OR′)3から選択される。したがって、3つのR置換基がC(O)(CH2)m(CF2)nYであり、残りのR置換基がCW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3であり、WがHであるこの実施形態では、式(I)の化合物は、式(V)の構造によって表され得る。
別の態様では、本発明は、式(I)の1つ以上の化合物を含む潤滑剤組成物を提供する。好ましくは、式(I)の化合物は、潤滑剤の少なくとも10重量%~少なくとも50重量%の割合である。より好ましくは、式(I)の化合物は、潤滑剤の少なくとも80重量%または少なくとも90重量%を構成する。
本発明のさらなる態様では、式(I)の化合物を含む組成物が提供される。
ある実施形態では、組成物は、式(I)の少なくとも2つの異なる化合物を含み得る。好ましくは、少なくとも2つの異なる化合物は、約1:10~約10:1、例えば5-1:1-5の比率で組成物に存在し得る。
式(I)の化合物は、ポリアルキレングリコール(PAG)及び/またはポリオールエステル(POE)系潤滑剤よりも可燃性が低い。好ましくは、式(I)の化合物は、約500℃以上、例えば510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、好ましくは約600℃以上、例えば610℃、620℃、630℃、または640℃の発火の最も低い温度を有する。
有利に、式(I)の化合物は、伝熱流体、特にフッ素系伝熱流体との高度の混和性を有する。
好ましくは、式(I)の化合物は、約-20℃~約-70℃、例えば約-25℃~約-60℃、好ましくは約-30℃~約-50℃の融点を有するだろう。
好ましくは、式(I)の化合物は、冷蔵または空調デバイスなどにおける伝熱流体との使用に適切な粘度を有するだろう。好都合に、式(I)の化合物は、10~約200cSt、約15~約150cSt、または約20~約125cStなどの約5~約220cStの粘度を有するだろう。好ましくは、式(I)の化合物は、約32~約100cStの粘度を有するだろう。
式(I)の化合物は、伝熱剤としてさらに使用され得る。
本発明の組成物
別の態様では、本発明は、式(I)の1つ以上の化合物と一緒に伝熱部分を含む伝熱組成物を提供する。
別の態様では、本発明は、式(I)の1つ以上の化合物と一緒に伝熱部分を含む伝熱組成物を提供する。
かかる潤滑剤/伝熱成分組成物は、熱い表面上に噴霧されたときまたは火炎を通って噴霧されたときなどに、低い可燃性を示す。
好ましくは、伝熱部分は、(ヒドロ)フルオロオレフィン(HFO)、ヒドロフルオロカーボン(HFC)、クロロフルオロカーボン(CFC)、ヒドロクロロフルオロカーボン(HCFC)、及び炭化水素の群から選択される1つ以上の化合物を含む。
有利に、伝熱部分は、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(R-1234ze)、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(R-1234yf)、3,3,3-トリフルオロプロペン(R-1243zf)、1,1,1,2-テトラフルオロエタン(R-134a)、トリフルオロエテン(R1123)、1,1-ジフルオロエテン(R-1132a)、1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブテン(R1336mzz)、1,1-ジフルオロエタン(R-152a)、ジフルオロメタン(R-32)、フルオロエタン(R-161)、ペンタフルオロエタン(R-125)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(R-134)、プロパン、プロピレン、二酸化炭素、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン(R-245fa)、1,1,1,3,3,3-ヘキソフルオロプロパン(R-236fa)、1,1,1,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロパン(R-227ea)、1,1,1-トリフルオロエタン(R-143a)、n-ブタン、イソ-ブタン、及び1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン(R-365mfc)、例えばR-1234ze、R-1234yf、R-1243zf、R-134a、R-152a、及びR-32の群から選択される1つ以上の化合物を含み得る。
誤解を避けるために、化合物が、2つの立体配置の異性体、例えば、二重結合周囲のシスまた及びトランス異性体のうちの1つとして存在し得る場合、異性体の指定を伴わない用語の使用(例えば、R-1234ze)が、どちらかの異性体を指すためであることを理解されたい。
好都合に、伝熱部分は、テトラフルオロプロペンを含む。好ましくは、伝熱部分は、R-1234zeを含み、さらにより好ましくは、伝熱部分は、R-1234ze(E)を含む。有利に、伝熱組成物は、R-1234yfを含む。
有利に、本発明の組成物は、ポリアルキレングリコール(PAG)及び/またはポリオールエステル(POE)系潤滑剤と組み合わされた同じ伝熱部分を含む組成物よりも可燃性が低い。
好都合に、本発明の組成物は、伝熱部分単独よりも可燃性が低い。
好ましくは、本発明の組成物は、約500℃以上、例えば510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、好ましくは約600℃以上、例えば610℃、620℃、630℃、または640℃の発火の最も低い温度を有する。
ある実施形態では、本発明の組成物は、非可燃性であり得る。
可燃性は、2004年付けのAddendum 34pの通り、試験方法と共にASTM Standard E-681を組み込むASHRAE Standard 34に従って決定され得、参考によりその全体の内容が本明細書に組み込まれる。
好都合に、本発明の組成物の地球温暖化係数(GWP)は、約3500、3000、2500、または2000未満であり得る。例えば、GWPは、2500、2400、2300、2200、2100、2000、1900、1800、1700、1600、または1500未満であり得る。本発明の組成物のGWPは、好ましくは1400、1300、1200、1100、1000、900、800、700、600、または500未満である。
好ましくは、本発明の組成物は、オゾン層破壊を全くまたはほとんど有しない。
ある実施形態では、本発明の組成物は、伝熱流体単独よりも伝熱特性を改善した。
理論によって縛られるのを望む訳ではないが、式(I)の化合物が、伝熱剤としてさらに作用し、したがって、本発明の組成物の伝熱特性を増し得ると考えられている。
有利に、組成物は、安定剤をさらに含む。
好ましくは、安定剤は、ジエン系化合物、ホスフェート、フェノール化合物、及びエポキシド、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される。
好都合に、組成物は、追加の難燃剤をさらに含む。
好ましくは、難燃剤は、トリ-(2-クロロエチル)-ホスフェート、(クロロプロピル)ホスフェート、トリ-(2,3-ジブロモプロピル)-ホスフェート、トリ-(1,3-ジクロロプロピル)-ホスフェート、リン酸二アンモニウム、様々なハロゲン化芳香族化合物、酸化アンチモン、アルミニウム三水和物、ポリ塩化ビニル、フッ素化ヨードカーボン、フッ素化ブロモカーボン、トリフルオロヨードメタン、ペルフルオロアルキルアミン、ブロモ-フルオロアルキルアミン、及びそれらの混合物からなる群から選択される。
本発明はまた、本発明の組成物を含む伝熱デバイス、及び/または伝熱デバイスにおける本発明の組成物の使用を提供する。
ある実施形態では、伝熱デバイスは、冷蔵デバイスである。
好都合に、伝熱デバイスは、自動車空調システム、住宅空調システム、業務用空調システム、住宅冷蔵庫システム、住宅冷凍機システム、業務用冷蔵庫システム、業務用冷凍機システム、冷却器空調システム、冷却器冷蔵システム、及び業務用または住宅熱ポンプシステムからなる群から選択される。
好ましくは、伝熱デバイスは、圧縮機を含む。
本発明のさらなる態様に従って、物品を冷却する方法が提供され、その方法は、本発明の組成物を凝縮し、その後冷却される物品の付近で組成物を蒸発させることを含む。
本発明の別の態様に従って、物品を加熱するための方法が提供され、その方法は、加熱される物品の付近で本発明の組成物を凝縮し、その後組成物を蒸発させることを含む。
本発明のさらなる態様に従って、本発明の組成物を含む機械力発生デバイスが提供される。
好ましくは、機械力発生デバイスは、ランキンサイクルまたはその修正形を使用して、熱から仕事を発生させるように適合される。
本発明の別の態様に従って、伝熱デバイスを改良する方法が提供され、その方法は、既存の伝熱流体を除去し、本発明の組成物を導入するステップを含む。好ましくは、伝熱デバイスは、冷蔵デバイスである。有利に、伝熱デバイスは、空調システムである。
本発明のさらなる態様に従って、式(I)の1つ以上の異なる化合物の追加によって、組成物の可燃性を減少させる方法が提供される。
本発明の化合物及び組成物の調製方法
本発明は、式(I)の化合物を調製する方法を提供し、その方法は、式(A)の化合物を式(B)の化合物と反応させることを含み、
式中、
Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、
少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びRからなる群から選択され、
Rは独立して、H及びCW2C(CW2OH)3からなる群から選択され、
mは、0~2の整数であり、
nは、2~8の整数であり、
Vは、OH、F、Cl、Br、またはIであり、
Yは、C(Z)3であり、
Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
本発明は、式(I)の化合物を調製する方法を提供し、その方法は、式(A)の化合物を式(B)の化合物と反応させることを含み、
Wは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択され、
少なくとも1つのXがORであることに基づき、Xは独立して、H、F、Cl、Br、I、CW3、及びRからなる群から選択され、
Rは独立して、H及びCW2C(CW2OH)3からなる群から選択され、
mは、0~2の整数であり、
nは、2~8の整数であり、
Vは、OH、F、Cl、Br、またはIであり、
Yは、C(Z)3であり、
Zは独立して、H、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される。
ある実施形態では、式(A)の化合物において、X置換基のうちの2つはORであり、他の2つのX置換基は、Hである。好ましくは、Wは、Hである。有利に、Rは、Hである。
別の実施形態では、式(A)の化合物において、X置換基のうちの3つはORであり、他のX置換基は、CW3である。好ましくは、Wは、Hである。有利に、Rは、Hである。
さらなる実施形態では、式(A)の化合物において、X置換基の4つ全てがORである。好ましくは、Wは、Hである。有利に、Rは、Hである。
別の実施形態では、式(A)の化合物において、X置換基のうちの3つはORであり、残りのX置換基は、CW2C(CW2OH)3である。好ましくは、Wは、Hである。有利に、Rは、Hである。
ある実施形態では、式Aの化合物は、ペンタエリチトール(pentaerythitol)、トリメチロールプロパン、ジ-ペンタエリスリトール、及びネオペンチレングリコールからなるリストから選択され得る。
ある実施形態では、式(B)の化合物において、mは、0または1の整数、例えば、0である。好適には、nは、5または6などの5~8の整数である。好ましくは、mが0であるとき、nは、5または6の整数である。代替的には、mが1であるとき、nは、4~7の整数である。好ましくは、Yは、C(Z)3であり、Zは、有利に、HまたはFである。有利に、Zは、CF3またはCF2Hである。好ましくは、Vは、ClまたはBrである。
さらなる実施形態では、式(B)の化合物は、CO2H(CF2)5CF3、CO2H(CF2)5CF2H、及びCO2H(CF2)6CF3からなるリストから選択され得る。
別の実施形態では、式(B)の化合物は、ClC(O)(CF2)5CF3、ClC(O)(CF2)5CF2H、及びClC(O)(CF2)6CF3からなるリストから選択され得る。
ある実施形態では、本方法は、式(A)の少なくとも2つの異なる化合物と、式(B)の少なくとも2つの異なる化合物との反応を介して進行し得る。
好ましくは、式(A)の化合物対式(B)の化合物のモル比は、少なくとも1:2である。
いくつかの実施形態では、本方法は、1ステップ反応で行われる。
本発明の組成物は、式(I)の1つ以上の化合物を伝熱流体と混合する方法によって調製され得る。
本発明の組成物は、本発明の方法を通して調製される式(I)の1つ以上の化合物を伝熱流体と混合することによって調製され得る。
好ましくは、伝熱流体は、(ヒドロ)フルオロオレフィン(HFO)、ヒドロフルオロカーボン(HFC)、クロロフルオロカーボン(CFC)、ヒドロクロロフルオロカーボン(HCFC)、及び炭化水素の群から選択される1つ以上の化合物を含む。
有利に、伝熱流体は、R-1234ze、R-1234yf、R-1243zf、R-134a、R-152a、R-32、R-161、R-125、R-134、プロパン、プロピレン、二酸化炭素、R-245fa、R-236fa、R-227ea、R-143a、n-ブタン、イソ-ブタン、及びR-365mfcの群から選択される1つ以上の化合物を含む。
好都合に、伝熱流体は、R-1234ze、R-1234yf、R-1243zf、R-134a、R-152a、及びR-32の群から選択される1つ以上の化合物を含む。
好ましくは、伝熱流体は、R-1234zeを含む。
好ましくは、伝熱流体は、R-1234yfを含む。
式(I)の化合物は、以下の方法によって提供され得る。融点まで加熱された、6.7gのトリメチロールプロパン及び62.1gのペルフルオロオカタン酸(perfluoroocatanoic acid)の混合物に、1mlの硫酸を滴下し、その後、加熱を2時間継続した。得られた混合物を水、炭酸ナトリウム溶液で洗浄し、用品を用いて再度乾燥させ、CaCl2上で乾燥させ、油ポンプ真空中で蒸留した。
式(I)の化合物の代替的な作製方法は、以下の通りである。1.97mmolの塩化アシル及び0.66mmolのポリオールを丸底フラスコ中で混合し、70~150℃で12時間加熱した。溶液を冷却し、余剰酸塩化物を蒸留によって除去した。次いで、得られた化合物を任意に、シリカゲルクロマトグラフィーによって精製した。
式(I)の化合物のさらなる代替的な作製方法は、以下の通りである。滴下漏斗及び濃縮器を装着した三ツ口丸底フラスコを火炎乾燥させ、N2大気下に置いた。丸底フラスコに室温でアルコールを添加した。フッ素化または部分的にフッ素化した酸塩化物を、グローブボックス中に分注し、滴下漏斗を介して0℃でアルコールに移した。次いで、反応混合物をゆっくりと加熱還流させ、塩化水素が発生しなくなるまでそのままにした。次いで、混合物を真空下で蒸留した。
ホットマニホルド試験
ISO Standard ISO20823:2003に記載される試験装置及び試験方法を使用して、熱い金属表面との接触時の実施例4の流体の発火のしやすさの評価を行った。この試験において、流体の液滴が、水平方向に対して浅い角度で傾いた、内部加熱された円柱状の熱い表面上に、垂直に下向きに落ちることを可能にし、その表面は、水平な溝を追加で備え、円柱状の本体の1つの側面で液体を捕捉した。(以下より表面を「マニホルド」として記載する)。
ISO Standard ISO20823:2003に記載される試験装置及び試験方法を使用して、熱い金属表面との接触時の実施例4の流体の発火のしやすさの評価を行った。この試験において、流体の液滴が、水平方向に対して浅い角度で傾いた、内部加熱された円柱状の熱い表面上に、垂直に下向きに落ちることを可能にし、その表面は、水平な溝を追加で備え、円柱状の本体の1つの側面で液体を捕捉した。(以下より表面を「マニホルド」として記載する)。
マニホルドの温度を、発火が観察されるまで段階的に増加した。発火の特徴及び勢いにおける観察をまた、各試験中に記録した。本発明の5つの流体、2つのPAG型潤滑剤(Nippon Denso ND12及びDaphne FD46XG、それぞれ比較例1及び2)、及び1つのPOE潤滑剤(Emkarate RL68H、比較例3)を試験した。
上の結果から見ることができるように、フッ素化種が、市販のポリアルキレングリコール(PAG)及びポリオールエステル(POE)潤滑剤材料と比較して、燃焼温度上昇を示したことを見出した。
本発明の所与の態様、特徴またはパラメータについての選好及び選択肢は、文脈上そうでないとする明確な指示がない限り、本発明のすべての他の態様、特徴及びパラメータについてのありとあらゆる選好及び選択肢と組み合わせて開示されたものとしてみなされるべきである。
分子、例えばHFO-1234zeが、E異性体及びZ異性体の形態をとり得る場合、その分子の一般的な開示は、E異性体及びZ異性体の両方を等しく指すことを意図する。
本発明は、次の特許請求の範囲により定義される。
Claims (75)
- 前記X置換基のうちの少なくとも2つが、ORである、請求項1に記載の化合物。
- 前記X置換基のうちの少なくとも3つが、ORである、請求項1または2に記載の化合物。
- 前記X置換基の4つ全てが、ORである、請求項1~3のいずれか一項に記載の化合物。
- Rが、C(O)(CH2)m(CF2)nYである、請求項1~4のいずれか一項に記載の化合物。
- 2つのX置換基が、Hである、請求項2に記載の化合物。
- 1つのX置換基が、CW3である、請求項3に記載の化合物。
- 1つのR置換基が、CW2C(CW2OC(O)(CH2)m(CF2)nY)3である、請求項4に記載の化合物。
- 3つのR置換基が、C(O)(CH2)m(CF2)nYである、請求項8に記載の化合物。
- mが0であるとき、nが、5~8の整数である、請求項1~9のいずれか一項に記載の化合物。
- mが0であるとき、nが、5または6の整数である、請求項10に記載の化合物。
- mが1であるとき、nが、4~7の整数である、請求項1~9のいずれか一項に記載の化合物。
- Yが独立して、CF3及びCF2Hからなる群から選択される、請求項1~12のいずれか一項に記載の化合物。
- Yが、CF3である、請求項10に記載の化合物。
- Yが、CF2Hであり、mが、5である、請求項10に記載の化合物。
- Wが、Hである、請求項1~15のいずれか一項に記載の化合物。
- 潤滑剤組成物であって、好ましくは前記潤滑剤の総重量の少なくとも10、20、30、40、50重量%の割合で、請求項1~16のいずれか一項に記載の化合物を含む、潤滑剤組成物。
- 請求項1~16のいずれか一項に記載される式(I)の少なくとも2つの異なる化合物を含む組成物。
- 請求項1~16のいずれか一項に記載される1つ以上の化合物及び/または請求項17もしくは18に記載される組成物と一緒に、伝熱部分を含む、伝熱組成物。
- 前記伝熱部分が、(ヒドロ)フルオロオレフィン(HFO)、ヒドロフルオロカーボン(HFC)、クロロフルオロカーボン(CFC)、ヒドロクロロフルオロカーボン(HCFC)、及び炭化水素からなる群から選択される1つ以上の化合物を含む、請求項19に記載の組成物。
- 前記伝熱部分が、R-1234ze、R-1234yf、R-1243zf、R1123、R-1132a、R1336mzz、R-134a、R-152a、R-32、R-161、R-125、R-134、プロパン、プロピレン、二酸化炭素、R-245fa、R-236fa、R-227ea、R-143a、n-ブタン、イソ-ブタン、及びR-365mfcの群から選択される1つ以上の化合物を含む、請求項19に記載の組成物。
- 前記伝熱部分が、R-1234ze、R-1234yf、R-1243zf、R-134a、R-152a、及びR-32の群から選択される1つ以上の化合物を含む、請求項19に記載の組成物。
- 前記伝熱部分が、R-1234zeを含む、請求項19に記載の組成物。
- 前記伝熱部分が、R-1234yfを含む、請求項19に記載の組成物。
- ポリアルキレングリコール(PAG)及び/またはポリオールエステル(POE)系潤滑剤と組み合わされた同じ伝熱部分を含む組成物よりも可燃性が低い、請求項19~24のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記伝熱部分よりも可燃性が低い、請求項19~24のいずれか一項に記載の組成物。
- 約500℃以上、好ましくは約600℃以上の発火温度を有する、請求項19~24のいずれか一項に記載の組成物。
- 非可燃性である、請求項19~26のいずれか一項に記載の組成物。
- 安定剤をさらに含む、請求項19~28に記載の組成物。
- 前記安定剤が、ジエン系化合物、ホスフェート、フェノール化合物、及びエポキシド、ならびにそれらの混合物から選択される、請求項29に記載の組成物。
- 追加の難燃剤を含む、請求項19~30のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記難燃剤が、トリ-(2-クロロエチル)-ホスフェート、(クロロプロピル)ホスフェート、トリ-(2,3-ジブロモプロピル)-ホスフェート、トリ-(1,3-ジクロロプロピル)-ホスフェート、リン酸二アンモニウム、様々なハロゲン化芳香族化合物、酸化アンチモン、アルミニウム三水和物、ポリ塩化ビニル、フッ素化ヨードカーボン、フッ素化ブロモカーボン、トリフルオロヨードメタン、ペルフルオロアルキルアミン、ブロモ-フルオロアルキルアミン、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項31に記載の組成物。
- 請求項19~32のいずれか一項に記載される組成物を含む、伝熱デバイス。
- 伝熱デバイスにおける、請求項19~32のいずれか一項に記載される組成物の使用。
- 冷蔵デバイスである、請求項33に記載の伝熱デバイスまたは請求項34に記載の使用。
- 自動車空調システム、住宅空調システム、業務用空調システム、住宅冷蔵庫システム、住宅冷凍機システム、業務用冷蔵庫システム、業務用冷凍機システム、冷却器空調システム、冷却器冷蔵システム、及び業務用または住宅熱ポンプシステムからなる群から選択される、請求項35に記載の伝熱デバイスまたは使用。
- 圧縮機を含む、請求項34または35に記載の伝熱デバイスまたは使用。
- 物品を冷却する方法であって、請求項19~32のいずれか一項に記載される組成物を凝縮し、その後、冷却される前記物品の付近で前記組成物を蒸発させることを含む、方法。
- 物品を加熱するための方法であって、加熱される前記物品の付近で請求項19~32のいずれか一項に記載される組成物を凝縮し、その後、前記組成物を蒸発させることを含む、方法。
- 請求項19~32のいずれか一項に記載される組成物を含む、機械力発生デバイス。
- ランキンサイクルまたはその修正形態を使用して、熱から仕事を発生させるように適合されている、請求項40に記載の機械力発生デバイス。
- 伝熱デバイスを改良する方法であって、既存の伝熱流体を除去し、請求項19~32に記載される組成物を導入するステップを含む、方法。
- 前記伝熱デバイスが、冷蔵デバイスである、請求項42に記載の方法。
- 前記伝熱デバイスが、空調システムである、請求項43に記載の方法。
- 請求項1~16のいずれか一項に記載される式(I)の1つ以上の異なる化合物の追加によって、組成物の可燃性を減少させる、方法。
- 前記X置換基のうちの少なくとも2つが、ORである、請求項46に記載の方法。
- 前記X置換基のうちの少なくとも3つが、ORである、請求項46または47に記載の方法。
- 前記X置換基の4つ全てが、ORである、請求項46~48のいずれか一項に記載の方法。
- 2つのX置換基が、Hである、請求項47に記載の方法。
- 1つのX置換基が、CW3である、請求項48に記載の方法。
- Wが、Hである、請求項46~51のいずれか一項に記載の方法。
- 残りのX置換基が、CW2C(CW2OH)3である、請求項48に記載の方法。
- mが0であるとき、nが、5~8の整数である、請求項46~53のいずれか一項に記載の方法。
- mが1であるとき、nが、4~7の整数である、請求項46~53のいずれか一項に記載の方法。
- Yが独立して、CF3及びCF2Hからなる群から選択される、請求項46~55のいずれか一項に記載の方法。
- Vが、OHである、請求項46~56のいずれか一項に記載の方法。
- Vが、ClまたはBrである、請求項46~56のいずれか一項に記載の方法。
- 式Bの化合物が、CO2H(CF2)5CF3、CO2H(CF2)5CF2H、及びCO2H(CF2)6CF3からなる群から選択される、請求項46~53のいずれか一項に記載の方法。
- 式Bの化合物が、ClC(O)(CF2)5CF3、ClC(O)(CF2)5CF2H、及びClC(O)H(CF2)6CF3からなる群から選択される、請求項46~53のいずれか一項に記載の方法。
- 式Aの化合物が、ペンタエリチトール(pentaerythitol)、トリメチロールプロパン、ジ-ペンタエリスリトール、及びネオペンチレングリコールからなる群から選択される、請求項46、及び54~60のいずれか一項に記載の方法。
- 式(A)の少なくとも2つの異なる化合物を、式(B)の少なくとも2つの異なる化合物と反応させることを含む、請求項46~61のいずれか一項に記載の方法。
- 式(A)の化合物対式(B)の化合物の比率が、少なくとも1:2である、請求項46~62のいずれか一項に記載の方法。
- 1ステップ反応で行われる、請求項46~63のいずれか一項に記載の方法。
- 式(I)の化合物を伝熱流体と混合することを含む、請求項19に記載の組成物を調製する方法。
- 請求項46~60に記載の生成物を伝熱流体と混合することを含む、請求項19~32に記載の組成物を調製する方法。
- 前記伝熱流体が、(ヒドロ)フルオロオレフィン(HFO)、ヒドロフルオロカーボン(HFC)、クロロフルオロカーボン(CFC)、ヒドロクロロフルオロカーボン(HCFC)、及び炭化水素の群から選択される1つ以上の化合物を含む、請求項65または66に記載の方法。
- 前記伝熱流体が、R-1234ze、R-1234yf、R-1243zf、R1123、R-1132a、R1336mzz、R-134a、R-152a、R-32、R-161、R-125、R-134、プロパン、プロピレン、二酸化炭素、R-245fa、R-236fa、R-227ea、R-143a、n-ブタン、イソ-ブタン、及びR-365mfcの群から選択される1つ以上の化合物を含む、請求項67に記載の方法。
- 前記伝熱流体が、R-1234ze、R-1234yf、R-1243zf、R-134a、R-152a、及びR-32の群から選択される1つ以上の化合物を含む、請求項67に記載の方法。
- 前記伝熱流体が、R-1234zeを含む、請求項67に記載の方法。
- 前記伝熱流体が、R-1234yfを含む、請求項67に記載の方法。
- 伝熱剤としての、請求項19~32のいずれか一項に記載の組成物の使用。
- 前記伝熱剤が、式(I)の少なくとも2つの化合物を含む、請求項72に記載の使用。
- 例えば伝熱用途における潤滑剤としての式(I)の化合物の使用。
- 前記潤滑剤が、式(I)の少なくとも2つの化合物を含む、請求項74に記載の使用。
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