JP6735766B2 - Z−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンの共沸及び共沸様組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、Z−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペンを含む共沸又は共沸様組成物の発見に関する。これらの組成物は、エアゾール噴射剤、冷媒、洗浄剤、熱可塑性及び熱硬化性発泡材製造用の膨張剤(「発泡剤」)、伝熱媒体、ガス状誘電体、溶媒、消火剤及び抑火剤、動力サイクル作動流体、重合媒質、粒子除去流体、キャリア流体、バフ磨き研磨剤、並びに置換乾燥剤として有用である。
過去数十年間にわたり、多くの産業でオゾン破壊性のクロロフルオロカーボン(CFC)類及びヒドロクロロフルオロカーボン(HCFC)類に代わる代替物を見つける取り組みがなされてきた。CFC及びHCFCは、エアゾール噴射剤、冷媒、洗浄剤、熱可塑性及び熱硬化性発泡剤用の膨張剤、伝熱媒体、ガス状誘電体、消火剤及び抑火剤、動力サイクル作動流体、重合媒質、粒子除去流体、キャリア流体、バフ磨き研磨剤、並びに置換乾燥剤としての使用を含む、幅広い用途において使用されてきた。用途の広いこれらの化合物の代替物を探索した結果、多くの産業がヒドロフルオロカーボン(HFC)類、ヒドロフルオロオレフィン(HFO)類、及びヒドロクロロフルオロオレフィン(HCFO)類の使用に切り替えている。
HFC類は、成層圏オゾンの破壊には寄与しないものの、「温室効果」への寄与(すなわち地球温暖化への寄与)のため、問題とされている。その結果、HFC類は調査の対象となっており、その広く普及した使用も将来的には制限されるおそれがある。HFC類と異なり、多くのHFO類及びHCFO類は大気中で比較的速やかに反応して分解するために温室効果には寄与しない。しかしながら、HFO−1234zeなどのHFO類、及びE−HCFO−1233zdなどのHCFO類は、多くの用途で極めて不安定であることが見出されている。
Z−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(Z−CF3CH=CHCl,Z−1233zd)を含む特定の炭化水素又はフルオロカーボンの混合物は、CFC及びHCFCの代替物質の潜在的な候補として機能する一方で、地球温暖化係数(GWP;Global Warming Potential)は低く、成層圏オゾンの破壊には寄与しないものと考えられる。
実施形態1.0では、Z−1233zdと、
a)Z−1336mzz、
b)イソペンタン、
c)E−1438ezy、
d)E−1233zd、及び
e)HBFO−1233xfBからなる群から選択される第2の成分と、を含む組成物であって、
第2の成分が、Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物(azeotrope-like mixture)を形成するための有効量で存在する、組成物が提供される。
実施形態2.0では、第2の成分が、Z−1336mzzである、実施形態1.0に記載の組成物が提供される。
実施形態3.0では、第2の成分が、イソペンタンである、実施形態1.0に記載の組成物が提供される。
実施形態4.0では、第2の成分が、E−1438ezyである、実施形態1.0に記載の組成物が提供される。
実施形態5.0では、第2の成分が、E−1233zdである、実施形態1.0に記載の組成物が提供される。
実施形態6.0では、第2の成分が、HBFO−1233xfBである、実施形態1.0に記載の組成物が提供される。
実施形態7.0では、潤滑剤、流動点改変剤(pour point modifiers)、消泡剤、粘度改善剤、乳化剤、分散剤、酸化阻害剤、極圧添加剤、腐食防止剤、洗剤、触媒、界面活性剤、難燃剤、防腐剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、充填剤、帯電防止剤、可溶化剤、IR減衰剤、核形成剤、細胞制御剤、押出助剤、安定化剤、断熱剤、可塑剤、粘度調整剤、耐衝撃性改良剤、ガス遮断樹脂、ポリマー改質剤、レオロジー改質剤、抗菌剤、蒸気圧改変剤、UV吸収剤、架橋剤、浸透性改変剤、苦味剤、噴射剤、及び酸捕捉剤からなる群から選択される添加剤を更に含む、実施形態1.0に記載の組成物が提供される。
実施形態7.1では、潤滑剤、流動点改変剤、消泡剤、粘度改善剤、乳化剤、分散剤、酸化阻害剤、極圧添加剤、腐食防止剤、洗剤、触媒、界面活性剤、難燃剤、防腐剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、充填剤、帯電防止剤、可溶化剤、IR減衰剤、核形成剤、細胞制御剤、押出助剤、安定化剤、断熱剤、可塑剤、粘度調整剤、耐衝撃性改良剤、ガス遮断樹脂、ポリマー改質剤、レオロジー改質剤、抗菌剤、蒸気圧改変剤、UV吸収剤、架橋剤、浸透性改変剤、苦味剤、噴射剤、及び酸捕捉剤からなる群から選択される添加剤を更に含む、実施形態2.0に記載の組成物が提供される。
実施形態7.2では、潤滑剤、流動点改変剤、消泡剤、粘度改善剤、乳化剤、分散剤、酸化阻害剤、極圧添加剤、腐食防止剤、洗剤、触媒、界面活性剤、難燃剤、防腐剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、充填剤、帯電防止剤、可溶化剤、IR減衰剤、核形成剤、細胞制御剤、押出助剤、安定化剤、断熱剤、可塑剤、粘度調整剤、耐衝撃性改良剤、ガス遮断樹脂、ポリマー改質剤、レオロジー改質剤、抗菌剤、蒸気圧改変剤、UV吸収剤、架橋剤、浸透性改変剤、苦味剤、噴射剤、及び酸捕捉剤からなる群から選択される添加剤を更に含む、実施形態3.0に記載の組成物が提供される。
実施形態7.3では、潤滑剤、流動点改変剤、消泡剤、粘度改善剤、乳化剤、分散剤、酸化阻害剤、極圧添加剤、腐食防止剤、洗剤、触媒、界面活性剤、難燃剤、防腐剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、充填剤、帯電防止剤、可溶化剤、IR減衰剤、核形成剤、細胞制御剤、押出助剤、安定化剤、断熱剤、可塑剤、粘度調整剤、耐衝撃性改良剤、ガス遮断樹脂、ポリマー改質剤、レオロジー改質剤、抗菌剤、蒸気圧改変剤、UV吸収剤、架橋剤、浸透性改変剤、苦味剤、噴射剤、及び酸捕捉剤からなる群から選択される添加剤を更に含む、実施形態4.0に記載の組成物が提供される。
実施形態7.4では、潤滑剤、流動点改変剤、消泡剤、粘度改善剤、乳化剤、分散剤、酸化阻害剤、極圧添加剤、腐食防止剤、洗剤、触媒、界面活性剤、難燃剤、防腐剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、充填剤、帯電防止剤、可溶化剤、IR減衰剤、核形成剤、細胞制御剤、押出助剤、安定化剤、断熱剤、可塑剤、粘度調整剤、耐衝撃性改良剤、ガス遮断樹脂、ポリマー改質剤、レオロジー改質剤、抗菌剤、蒸気圧改変剤、UV吸収剤、架橋剤、浸透性改変剤、苦味剤、噴射剤、及び酸捕捉剤からなる群から選択される添加剤を更に含む、実施形態5.0に記載の組成物が提供される。
実施形態7.5では、潤滑剤、流動点改変剤、消泡剤、粘度改善剤、乳化剤、分散剤、酸化阻害剤、極圧添加剤、腐食防止剤、洗剤、触媒、界面活性剤、難燃剤、防腐剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、充填剤、帯電防止剤、可溶化剤、IR減衰剤、核形成剤、細胞制御剤、押出助剤、安定化剤、断熱剤、可塑剤、粘度調整剤、耐衝撃性改良剤、ガス遮断樹脂、ポリマー改質剤、レオロジー改質剤、抗菌剤、蒸気圧改変剤、UV吸収剤、架橋剤、浸透性改変剤、苦味剤、噴射剤、及び酸捕捉剤からなる群から選択される添加剤を更に含む、実施形態6.0に記載の組成物が提供される。
実施形態8.0では、発泡体を形成するプロセスであって、
(a)発泡剤に発泡性組成物を添加する工程と、
(b)発泡体を形成するのに有効な条件下で、発泡性組成物を反応させる工程と、を含み、
発泡剤が、実施形態1.0に記載の組成物を含む、プロセスが提供される。
実施形態8.1では、発泡体を形成するプロセスであって、
(a)発泡剤に発泡性組成物を添加する工程と、
(b)発泡体を形成するのに有効な条件下で、発泡性組成物を反応させる工程と、を含み、
発泡剤が、実施形態2.0に記載の組成物を含む、プロセスが提供される。
実施形態8.2では、発泡体を形成するプロセスであって、
(a)発泡剤に発泡性組成物を添加する工程と、
(b)発泡体を形成するのに有効な条件下で、発泡性組成物を反応させる工程と、を含み、
発泡剤が、実施形態3.0に記載の組成物を含む、プロセスが提供される。
実施形態8.3では、発泡体を形成するプロセスであって、
(a)発泡剤に発泡性組成物を添加する工程と、
(b)発泡体を形成するのに有効な条件下で、発泡性組成物を反応させる工程と、を含み、
発泡剤が、実施形態4.0に記載の組成物を含む、プロセスが提供される。
実施形態8.4では、発泡体を形成するプロセスであって、
(a)発泡剤に発泡性組成物を添加する工程と、
(b)発泡体を形成するのに有効な条件下で、発泡性組成物を反応させる工程と、を含み、
発泡剤が、実施形態5.0に記載の組成物を含む、プロセスが提供される。
実施形態8.5では、発泡体を形成するプロセスであって、
(a)発泡剤に発泡性組成物を添加する工程と、
(b)発泡体を形成するのに有効な条件下で、発泡性組成物を反応させる工程と、を含み、
発泡剤が、実施形態6.0に記載の組成物を含む、プロセスが提供される。
実施形態9.0では、実施形態8.1〜8.5のいずれかに記載のプロセスによって形成された発泡体が提供される。
実施形態10.0では、ポリマーと、実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物とを含む、発泡体が提供される。
実施形態11.0では、発泡性成分と、発泡剤として実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物とを含む、プレミックス組成物が提供される。
実施形態12.0では、冷却を生じさせるためのプロセスであって、実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物を凝縮する工程と、その後、組成物を、冷却すべき物体の付近で蒸発させる工程と、を含む、プロセスが提供される。
実施形態13.0では、実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物を伝熱媒体として含む、伝熱システムが提供される。
実施形態14.0では、表面を洗浄する方法であって、実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物を表面と接触させる工程を含む、方法が提供される。
実施形態15.0では、分配される成分と、噴射剤として実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物と、を含む、エアゾール製品が提供される。
実施形態16.0では、火炎を消火又は抑制するための方法であって、火炎に実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物を分配する工程を含む、方法が提供される。
実施形態17.0では、火炎を防止又は抑制するためのシステムであって、実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物を含む容器と、組成物を火炎の予想される、又は実際の場所に向かって分配するためのノズルと、を含む、システムが提供される。
実施形態18.0では、溶質を溶解するためのプロセスであって、溶質を、充分な量の実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物と接触及び混合する工程を含む、プロセスが提供される。
実施形態19.0では、高電圧装置内の空間内の放電を防止又は速やかに消失させるための方法であって、空間内にガス状誘電体として実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物を注入する工程を含む、方法が提供される。
実施形態20.0では、実施形態2.0〜6.0のいずれかに記載の組成物をガス状誘電体として含む、高電圧装置内が提供される。
実施形態21.0では、変圧器、サーキットブレーカー、スイッチ、及びレーダー導波管からなる群から選択される、実施形態20.0のいずれかに記載の高電圧装置が提供される。
実施形態22.0では、Z−1233zdと、
a)Z−1336mzz、
b)イソペンタン、
c)E−1438ezy、
d)E−1233zd、及び
e)HBFO−1233xfBからなる群から選択される第2の成分との共沸混合物又は近共沸混合物を形成するための組成的手段(compositional means)が提供される。
実施形態22.1では、Z−1233zdとZ−1336mzzとの共沸混合物又は近共沸混合物を形成するための組成的手段が提供される。
実施形態22.2では、Z−1233zdとイソペンタンとの共沸混合物又は近共沸混合物を形成するための組成的手段が提供される。
実施形態22.3では、Z−1233zdとE−1438ezyとの共沸混合物又は近共沸混合物を形成するための組成的手段が提供される。
実施形態22.4では、Z−1233zdとE−1233zdとの共沸混合物又は近共沸混合物を形成するための組成的手段が提供される。
実施形態22.5では、Z−1233zdとHBFO−1233xfBとの共沸混合物又は近共沸混合物を形成するための組成的手段が提供される。
実施形態23.0では、表2、3、9、10、14及び15のいずれかの見出し項目のいずれかに記載の共沸組成物が提供される。
実施形態24.0では、表4、5、11、12、16、17、21、22,26及び27のいずれかの見出し項目のいずれかに記載の共沸様組成物が提供される。
実施形態25.0では、潤滑剤、流動点改変剤、消泡剤、粘度改善剤、乳化剤、分散剤、酸化阻害剤、極圧添加剤、腐食防止剤、洗剤、触媒、界面活性剤、難燃剤、防腐剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、充填剤、帯電防止剤、可溶化剤、IR減衰剤、核形成剤、細胞制御剤、押出助剤、安定化剤、断熱剤、可塑剤、粘度調整剤、耐衝撃性改良剤、ガス遮断樹脂、ポリマー改質剤、レオロジー改質剤、抗菌剤、蒸気圧改変剤、UV吸収剤、架橋剤、浸透性改変剤、苦味剤、噴射剤、及び酸捕捉剤からなる群から選択される添加剤を更に含む、実施形態22.0、22.1、22.2、22.3、22.4、22.5、23.0又は24.0のいずれかに記載の組成物が提供される。
0〜1のZ−1233zdの液体モル分率の範囲にわたった、温度30℃におけるZ−1233zdとZ−1336mzzとの混合物の蒸気/液体平衡曲線を示す。 0〜0.1のZ−1233zdの液体モル分率の範囲にわたった、温度30℃におけるZ−1233zdとZ−1336mzzとの混合物の蒸気/液体平衡曲線を示す。 29.9℃におけるZ−1233zdとイソペンタンとの混合物の蒸気/液体平衡曲線を示す。 温度29.93℃におけるZ−1233zdとE−1438ezyとの混合物の蒸気/液体平衡曲線を示す。 温度30℃におけるZ−1233zdとE−1233zdとの混合物の蒸気/液体平衡曲線を示す。 温度29.9℃におけるZ−1233zdとHBFO−1233xfBとの混合物の蒸気/液体平衡曲線を示す。
本発明は、Z−1233zdと、Z−1336mzz、イソペンタン、E−1438ezy、E−1233zd、及びHBFO−1233xfBのそれぞれとの共沸又は近共沸組成物に関する。
Z−1233zdの別の表記としては、Z−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(Z−CF3CH=CHCl)、cis−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、cis−1233zd、Z−HFO−1233zd及びcis−HFO−1233zdがある。Z−1336mzzの別の表記としては、Z−1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブト−2−エン(Z−CF3CH=CHCF3)、cis−1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブト−2−エン、cis−1336mzz、Z−HFO−1336mzz及びcis−HFO−1336mzzがある。E−1438ezyの別の表記としては、E−1,3,4,4,4−ペンタフルオロ−3−(トリフルオロメチル)−1−ブテン(E−(CF32CFCH=CHF)、trans−1,3,4,4,4−ペンタフルオロ−3−(トリフルオロメチル)−1−ブテン、trans−1438ezy、trans−HFO−1438ezy及びE−HFO−1438ezyがある。HBFO−1233xfB(CF3CBr=CH2)の別の表記としては、2−ブロモ−3,3,3−トリフルオロプロペン及びFC−1233xfBがある。
本発明の共沸又は共沸様組成物は、所望の量を混合又は組み合わせる工程を含む任意の便宜のよい方法により調製することができる。好ましい一方法としては、所望の成分量を秤量し、その後、適切な容器中で各成分を混合することがある。
本発明の組成物は、エアゾール噴射剤、冷媒、洗浄剤、熱可塑性及び熱硬化性発泡剤用の発泡剤(泡膨張剤)、伝熱媒体、ガス状誘電体、消火剤及び抑火剤、動力サイクル作動流体、重合媒質、粒子除去流体、キャリア流体、バフ磨き研磨剤、並びに置換乾燥剤としての使用を含む、幅広い用途において使用することができる。
本明細書で使用される際、「本発明の組成物(inventive compositions)」及び「本発明の組成物(compositions of the present invention)」という用語は、Z−1233zdと、Z−1336mzz、イソペンタン、E−1438ezy、E−1233zd及びHBFO−1233xfBからなる群から選択される第2の成分との共沸又は近共沸組成物を意味するものとして理解されたい。
伝熱媒体としての使用
開示される組成物は、熱源からヒートシンクに熱を伝送するために用いられる作動流体として機能することができる。そのような伝熱組成物は、流体が相転移するサイクル、すなわち、流体が液体から気体に変化し、再び液体に戻る、又はその逆に変化するサイクルにおける冷媒としても有用であり得る。
伝熱システムの例としては、これらに限定されるものではないが、空調装置、冷凍庫、冷蔵庫、ヒートポンプ、ウォーターチラー、満液式蒸発チラー、直接膨張式チラー、ウォークインクーラー、ヒートポンプ、移動式冷蔵庫、移動式空調ユニット、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、Z−1233zdを含む組成物は、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステム若しくは機器を含む移動式伝熱システムにおいて有用である。別の実施形態では、本組成物は、冷却、空調、又はヒートポンプシステム若しくは機器を含む固定式伝熱システムにおいて有用である。
本明細書で使用される際、「移動式伝熱システム」という用語は、道路、鉄道、海上、又は航空用の輸送単位に組み込まれる任意の冷却、空調装置、又は加熱装置を意味するものとして理解される。更に、移動式冷却ユニット又は空調装置単位には、いずれの移動運搬手段からも独立した、「インターモーダル」システムとして知られる装置が含まれる。そのようなインターモーダルシステムとしては、「コンテナ」(海上/陸上輸送と組み合わされる)並びに「スワップボディ」(道路/鉄道輸送と組み合わされる)が挙げられる。
本明細書で使用される際、「固定式伝熱システム」という用語は、動作中に定位置に固定されるシステムを意味するものとして理解される。固定式伝熱システムは、建物内に配置されるか若しくは取り付けられてもよく、又はソフトドリンク自動販売機などの屋外に設置される独立型装置の場合もある。これらの固定式用途は、チラー、遷移臨界ヒートポンプ(50℃、70℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、又は200℃を超える凝縮器温度で動作するもの)であってよい高温ヒートポンプ、住宅用、商業用、又は産業用空調システムを含む(ただしこれらに限定されない)固定式空調装置又はヒートポンプであってよく、窓取り付け式、ダクトレス、ダクト付き、パッケージ型ターミナル、チラー、及び建物の外部であるが建物に接続されたもの(例えばルーフトップシステムなど)であってよい。固定式冷却用途において、開示される組成物は、商業用、産業用、又は住宅用冷却庫及び冷凍庫、製氷機、内蔵型クーラー及び冷凍庫、満液式蒸発チラー、直接膨張式チラー、ウォークイン及びリーチインクーラー及び冷凍庫、並びに組み合わせシステムを含む、高温、中温、及び/又は低温冷却設備において有用であり得る。特定の実施形態では、開示される組成物は、スーパーマーケットの冷蔵システムにおいて使用することができる。
したがって、本発明によれば、Z−1233zdを含有する本明細書に開示される組成物は、冷却を生じさせるための方法、加熱を生じさせるための方法、及び伝熱の方法において有用であり得る。
一実施形態では、冷却すべき物体の付近でZ−1233zdを含む本組成物のいずれかを蒸発させる工程と、その後、その組成物を凝縮する工程と、を含む、冷却を生させるための方法が提供される。
別の実施形態では、加熱すべき物体の付近でZ−1233zdを含む本組成物のいずれかを凝縮する工程と、その後、その組成物を蒸発させる工程と、を含む、加熱を生させるための方法が提供される。
別の実施形態では、伝熱流体組成物としてZ−1233zdを含む本組成物を使用する方法が開示される。本方法は、組成物を熱源からヒートシンクに輸送する工程を含む。
本明細書に開示される組成物は、とりわけ、R−123(又は、HFC−123、2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン)、R−11(又は、CFC−11、トリクロロフルオロメタン)、R−12(又はCFC−12、ジクロロジフルオロメタン)、R−22(クロロジフルオロメタン)、R−245fa(又は、HFC−245fa、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン)、R−114(又は、CFC−114、1,2−ジクロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン)、R−236fa(又は、HFC−236fa、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン)、R−236ea(又は、HFC−236ea、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン)、R−124(又は、HCFC−124、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン)を含むがこれらに限定されない、現在使用されている(「現用」)冷媒の代替物として有用であり得る。
本明細書で使用される際、「現用冷媒(incumbent refrigerant)」という用語は、伝熱システムがそれに対して動作するように設計された冷媒、又は伝熱システム内に存在する冷媒を意味するものとして理解される。
別の実施形態では、空のシステムに本発明の組成物を充填することにより、又は現用冷媒を本発明の組成物で実質的に置換することにより、現用冷媒を用いて動作するように設計された伝熱システムを動作させる方法又は熱を伝導するための方法が提供される。
本明細書で使用される際、「実質的に置換する」という用語は、現用冷媒をシステムから排出させるか又は現用冷媒をシステムから圧送した後、システムに本発明の組成物を充填することを意味するものとして理解される。システムは、充填する前に1回又は2回以上の量の置換冷媒でフラッシングすることができる。システムが本発明の組成物で充填された後にも幾分の少量の現用冷媒がシステム内に存在してもよい点は理解されるであろう。
別の実施形態では、現用冷媒及び潤滑剤が入った伝熱システムを再充填するための方法であって、潤滑剤の相当部分をシステム内に保持しつつ現用冷媒を伝熱システムから実質的に除去する工程と、Z−1233zdを含む本組成物の1つを伝熱システムに導入する工程と、を含む、方法が提供される。特定の実施形態では、システム内の潤滑剤は部分的に置換される。
別の実施形態では、Z−1233zdを含む本発明の組成物をチラー内の冷媒充填量の補充に使用することができる。例えば、HCFC−123を使用するチラーの性能が、冷媒の漏出により低下した場合、本来の仕様に性能を戻すために、本明細書に開示される組成物を添加することができる。
別の実施形態では、Z−1233zdを含む本組成物のいずれかを含む熱交換システムであって、空調装置、冷凍庫、冷蔵庫、ヒートポンプ、ウォーターチラー、満液式蒸発チラー、直接膨張式チラー、ウォークインクーラー、ヒートポンプ、移動式冷蔵庫、移動式空調ユニット、及びそれらの組み合わせを有するシステムからなる群から選択されるシステムが提供される。更に、Z−1233zdを含む組成物は、これらの組成物が一次冷媒として機能することで二次伝熱流体を冷却し、この二次伝熱流体が遠隔の場所を冷却する二次ループシステムにおいて有用であり得る。
蒸気圧縮冷蔵システム、空調システム及びヒートポンプシステムはそれぞれ、蒸発器、圧縮器、凝縮器、及び膨張装置を構成要素として備えている。蒸気圧縮サイクルは、複数の工程で冷媒を再使用し、1つの工程において冷却効果を与え、異なる工程において加熱効果を与える。このサイクルは、単純に以下のように説明することができる。液体冷媒が膨張装置を通って蒸発器に入ると、液体冷媒は環境から熱を奪うことによって蒸発器内で沸騰し、低温で蒸気を生じ、冷却効果を与える。低圧の蒸気は圧縮器に入り、そこで蒸気は圧縮されてその圧力及び温度が上昇する。次に、高圧の(圧縮された)蒸気冷媒は凝縮器に入り、そこで冷媒は凝縮してその熱を環境に放出する。冷媒は膨張装置に戻り、膨張装置を通って液体は凝縮器内におけるより高圧レベルから蒸発器内の低圧レベルへと膨張し、これによりサイクルを繰り返す。
一実施形態では、Z−1233zdを含む本組成物のいずれかを含む伝熱システムが提供される。別の実施形態では、Z−1233zdを含む本組成物のいずれかを含む冷却、空調又はヒートポンプ装置が開示される。別の実施形態では、Z−1233zdを含む本組成物のいずれかを含む固定式冷却又は空調装置が開示される。更に別の実施形態では、本明細書に開示される組成物を含む移動式冷却又は空調装置が開示される。
潤滑剤及び添加剤
一実施形態では、Z−1233zdと少なくとも1種類の添加剤とを含む本組成物の1つが提供される。最も一般的な添加剤は潤滑剤である。潤滑剤及び他の添加剤については、Fuels and Lubricants Handbook:Technology,Properties,Performance and Testing,Ch.15,「Refrigeration Lubricants−Properties and Applications,」Michels,H.Harvey及びSeinel,Tobias H.著MNL37WCD−EB,ASTM International,(2003年6月)に述べられており、当該文献を参照により援用するものである。潤滑剤としては、ポリオールエステル類(POE)、ナフテン系鉱油類(NMO)及びポリアルキレングリコール類(PAG)、並びに合成潤滑剤が挙げられる。他の添加剤は、分散剤、酸化阻害剤、極圧添加剤、腐食防止剤、洗剤、酸捕捉剤を含む、系内の金属と、又は潤滑剤中の夾雑物と反応することができるという意味で、化学的な活性を有する群から選択される。酸化阻害剤の選択は、潤滑剤の選択に応じて決めることができる。アルキルフェノール類(例えばジブチルヒドロキシトルエン)が、ポリオールエステル潤滑剤において有用であり得る。窒素含有阻害剤(例えばアリールアミン類及びフェノール類)が、鉱油潤滑剤において有用であり得る。酸捕捉剤は、合成潤滑剤系において特に重要であり、アルカノールアミン類、長鎖アミド及びイミン、炭酸塩、及びエポキシドが挙げられる。更なる他の添加剤は、流動点改変剤、消泡剤、粘度改善剤、及び乳化剤からなる群から選択される物理特性を変化させる群から選択される。消泡剤としては、ポリジメチルシロキサン、ポリアルコキシアミン及びポリアクリレートが挙げられる。
発泡体を形成する方法
本発明は更に、(a)発泡性組成物に本発明の組成物を添加する工程と、(b)発泡体を形成するのに有効な条件下で発泡性組成物を反応させる工程と、を含む、発泡体を形成する方法に関する。
独立気泡型ポリイソシアネート系発泡体は、例えば建築及びエネルギー効率の高い電化製品の製造において、断熱目的で広く使用されている。建築業界では、ポリウレタン(ポリイソシアヌレート)ボード材が、その断熱性能及び荷重支持性能のためにルーフィング及びサイディングで使用されている。注入及び噴霧により製造されたポリウレタン発泡体は、断熱性屋根材、貯蔵タンクなどの断熱性大型構造物、冷蔵庫及び冷凍庫などの断熱性装置、断熱性冷蔵トラック及び鉄道車両などをはじめとする様々な用途で広く用いられている。
第2のタイプの絶縁性発泡体は、熱可塑性発泡体、主としてポリスチレン発泡体である。ポリオレフィン発泡体(例えばポリスチレン、ポリエチレン、及びポリプロピレン)は、絶縁及び包装用途で広く用いられている。これらの熱可塑性発泡体は一般に、発泡剤としてCFC−12(ジクロロジフルオロメタン)を使用して製造される。より最近では、HCFC類(HCFC−22、クロロジフルオロメタン)又はHCFC類(HCFC−22/HCFC−142b)若しくはHFC類(HFC−152a)のブレンドが、ポリスチレン用の発泡剤として使用されている。
第3の重要なタイプの断熱性発泡体はフェノール系発泡体である。これらの発泡体は、極めて魅力的な引火特性を有しており、一般にCFC−11(トリクロロフルオロメタン)及びCFC−113(1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン)発泡剤を使用して製造されてきた。
独立気泡型発泡体以外に、連続気泡型発泡体も例えば液体吸収性物品の製造などにおいて商業的な関心の対象となっている。米国特許第6,703,431号(ダイツェン(Dietzen)ら)は、創傷接触材などの液体吸収性衛生物品において有用な熱可塑性ポリマーに基づく連続気泡型発泡体について記載している。米国特許第6,071,580号(ブランド(Bland)ら)は、様々な吸収用途で使用することができる吸収性押出熱可塑性発泡体について記載している。連続気泡型発泡体には、例えば米国特許第5,977,271号(マローン(Malone))に記載されるような脱気断熱パネルの製造において、脱気又は真空パネル技術における用途も存在する。連続気泡型発泡体を脱気絶縁パネルに使用することで、発泡体の脱気又は真空度、ポリマーの種類、気泡のサイズ、密度、及び連続気泡含有率に応じて厚さ1インチ当たり10〜15のR値を得ることが可能である。これらの連続気泡型発泡体は、従来より、CFC、HCFC、又はより最近ではHFCを発泡剤として使用して製造されている。
多峰性発泡体も商業的な関心の対象となっており、例えば米国特許第6,787,580号(コンデ(Chonde)ら)及び同第5,332,761号(パケ(Paquet)ら)に記載されている。多峰性発泡体とは、多峰性の気泡径分布を有する発泡体のことであり、かかる発泡体は、ほぼ均一な気泡径分布を有する同様の発泡体と比較してより高い断熱値(R値)をしばしば有することから、断熱物品において特に有用性を有する。これらの発泡体は、CFC、HCFC、及びより最近ではHFCを発泡剤として使用して製造されている。
これらの様々なタイプの発泡体はいずれも、その製造に発泡(膨張)剤を必要とする。断熱発泡体は、ポリマーを発泡させるためだけでなく、主として断熱値の非常に重要な特徴である蒸気熱伝導率が低いことからハロカーボン発泡剤の使用に頼っている。
他の実施形態は、本開示の組成物を使用して調製された発泡性組成物、好ましくは熱硬化性又は熱可塑性組成物を提供する。かかる発泡体の実施形態では、本組成物のうちの1つ又は2つ以上が、発泡性組成物中に発泡剤又はその一部として含まれ、この組成物は、適切な条件下で反応及び/又は発泡することにより泡又はセル構造を形成することが可能な1つ又は2つ以上の更なる成分を好ましくは含む。別の態様は、本開示の組成物を含む発泡剤を含有するポリマー発泡体配合物から作製された発泡体、好ましくは独立気泡型発泡体に関する。
特定の実施形態では、発泡体を作製する方法を提供する。かかる発泡体の実施形態では、本開示の組成物を含む発泡剤が発泡性組成物に添加されて発泡性組成物と反応させられ、この発泡性組成物は、適切な条件下で反応及び/又は発泡することにより泡又はセル構造を形成することが可能な1つ又は2つ以上の更なる成分を含むことができる。本明細書に参照により援用される「Polyurethanes Chemistry and Technology」、I、II巻、Saunders and Frisch、1962年、John Wiley and Sons,New York,N.Y.に記載されるような当該技術分野では周知の方法のいずれも、これらの発泡体の実施形態にしたがって使用又は適用することができる。
特定の実施形態では、発泡体の作製において他の特定の成分を使用することがしばしば望ましい。これらの更なる成分としては、触媒、界面活性剤、難燃剤、防腐剤、着色剤、酸化防止剤、強化剤、充填剤、帯電防止剤、可溶化剤、IR減衰剤、核形成剤、細胞制御剤、押出助剤、安定化剤、断熱剤、可塑剤、粘度調整剤、耐衝撃性改良剤、ガス遮断樹脂、ポリマー改質剤、レオロジー改質剤、抗菌剤、蒸気圧改変剤、UV吸収剤、架橋剤、浸透性改変剤、苦味剤、噴射剤などがある。
ポリウレタン発泡体は一般に、発泡又は膨張剤、及びポリウレタン反応自体及び最終的なポリマーの特性の両方を制御及び改変するために添加される補助化学物質の存在下でイソシアネートをポリオールと組み合わせて反応させることによって作製される。処理の都合上、これらの材料は、一般的に「A剤(A-side)」及び「B剤(B-side)」と称される2つの非反応性部分として予め混合することができる。
「A剤」という用語は、イソシアネート又はイソシアネート含有混合物を意味することを意図している。イソシアネート含有混合物は、イソシアネート、発泡又は膨張剤、及び、触媒、界面活性剤、安定化剤、鎖延長剤、架橋剤、水、難燃剤、煙抑制剤、色素、着色材料、充填剤などの補助化学物質を含むことができる。
「B剤」という用語は、ポリオール又はポリオール含有混合物を意味することを意図している。ポリオール含有混合物は、ポリオール、発泡又は膨張剤、及び、触媒、界面活性剤、安定化剤、鎖延長剤、架橋剤、水、難燃剤、煙抑制剤、色素、着色材料、充填剤などの補助化学物質を含むことができる。
発泡体を作製するには、次に適切な量のA剤とB剤とを組み合わせて反応させる。
本明細書に開示されるプロセスによって発泡体を作製する場合、発泡反応混合物が硬化するまでの間、発泡反応混合物を安定化させるために少量の界面活性剤を使用することが一般的に好ましい。かかる界面活性剤は、通常、液体又は固体の有機シリコーン化合物を含むことができる。他の、比較的好ましい界面活性剤としては、長鎖アルコールのポリエチレングリコールエーテル、長鎖アルキル酸硫酸エステル、アルキルスルホン酸エステル及びアルキルアリールスルホン酸の第3級アミン又はアルカノールアミン塩が挙げられる。界面活性剤は、発泡反応混合物を崩壊に対して安定化させ、大きく不均一な気泡の形成を防止するのに充分な量で用いられる。ポリオール100重量部当たり約0.2〜約5重量部、又は更にはそれ以上の界面活性剤が通常は充分である。
ポリオールとポリイソシアネートとの反応用の1つ又は2つ以上の触媒を使用することもできる。第3級アミン化合物及び有機金属化合物を含む任意の好適なウレタン触媒を使用することができる。こうした触媒は、ポリイソシアネートの反応速度をある程度増大させる量で用いられる。一般的な量としては、ポリオール100重量部当たり約0.1〜約5重量部の触媒である。
したがって、一態様では、本発明は、上記に述べた発泡剤の存在下で発泡性組成物を発泡させることにより作製される独立気泡型発泡体に関する。
別の態様は、ポリオールと上記に述べた発泡剤とを含む発泡体プレミックス組成物についてのものである。
更に、一態様は、発泡体を形成するための方法であって、
(a)発泡性組成物に上記に述べた発泡剤を添加する工程と、
(b)発泡体を形成するのに有効な条件下で、発泡性組成物を反応させる工程と、を含む方法についてのものである。
ポリウレタン発泡体に関連して、「発泡性組成物」及び「発泡性成分」という用語は、本明細書では、イソシアネート又はイソシアネート含有混合物を意味するものとして理解される。ポリスチレン発泡体に関連して、「発泡性組成物」及び「発泡性成分」という用語は、本明細書では、ポリオレフィン又はポリオレフィン含有混合物を意味するものとして理解される。
更なる態様は、ポリイソシアネート系発泡体を形成する方法であって、上記に述べた発泡剤の存在下で少なくとも1種類の有機ポリイソシアネートを少なくとも1種類の活性水素含有化合物と反応させる工程を含む方法についてのものである。別の態様は、上記の方法により製造されたポリイソシアネート発泡体についてのものである。
噴射剤
本発明の別の実施形態は、噴霧可能な組成物中の推進剤としての本発明の組成物の使用に関する。更に、本発明は、本明細書に述べられる本発明の組成物を含む、噴霧可能な組成物に関する。不活性成分、溶媒、及び他の材料とともに噴霧される有効成分が噴霧可能な組成物中に存在してもよい。好ましくは、噴霧可能な組成物はエアゾールである。噴霧するのに好適な活性物質としては、これらに限定されるものではないが、防臭剤、香料、ヘアスプレー、洗浄剤、及び研磨剤などの化粧品原料、並びに抗喘息薬及び口臭防止薬などの医薬品が挙げられる。
本発明は更に、エアゾール製品を製造するためのプロセスであって、本明細書に述べられる本発明の組成物をエアゾール容器内で有効成分に添加する工程を含み、組成物が噴射剤として機能する、プロセスに関する。
火炎抑制及び不活化
更なる一態様は、火炎を抑制する方法であって、火炎を、本開示の本発明の組成物を含む流体と接触させる工程を含む、方法を提供する。火炎を本組成物と接触させるための任意の好適な方法を使用することができる。例えば、本開示の本発明の組成物を火炎に噴霧する、注ぐ、といったことを行うか、又は火炎の少なくとも一部を火炎抑制組成物中に浸漬することができる。本明細書の教示を考慮することで、当業者であれば、本発明で使用するために様々な従来の火炎抑制の装置及び方法を容易に適合することが可能であろう。
更なる一実施形態は、トータルフラッド用途において火災を消火又は抑制する方法であって、本開示の本発明の組成物を含む薬剤を提供する工程と、薬剤を加圧された放出システム内に配置する工程と、薬剤を領域内に放出してその領域内の火災を消火又は抑制する工程と、を含む、方法を提供する。
別の態様は、火災又は爆発を防止するために空間を不活化する方法であって、本開示の本発明の組成物を含む薬剤を提供する工程と、加圧された放出システム内に薬剤を配置する工程と、火災又は爆発の発生を防止するために空間内に薬剤を放出する工程と、を含む、方法を提供する。
「消火」という用語が、火災の完全な消火を示すために通常用いられるのに対して、「抑制」は、火災又は爆発の低減(ただし必ずしも完全な消火ではない)を示すためにしばしば用いられる。本明細書で使用される際、「消火」及び「抑制」という用語は互換可能に使用される。ハロカーボン消火及び爆発防護用途には4つの大きなタイプがある。すなわち、
1)トータルフラッド消火及び抑火用途では、薬剤は存在する火災を消火又は抑制するのに充分な濃度が得られるように空間内に放出される。トータルフラッド用途としては、コンピュータルームなどの閉鎖された、場合により占有された空間、並びに航空機のエンジンナセル及び車両のエンジンコンパートメントのような専用の、しばしば占有されていない空間が挙げられる。
2)ストリーミング用途では、薬剤は火災に対して又は火災の領域内に直接適用される。これは通常、手動操作される車輪付き又は携帯型ユニットを使用して行われる。ストリーミング用途として含まれる第2の方法では、1つ又は2つ以上の固定ノズルから火災に向かって薬剤を放出する「局所」システムが使用される。局所システムは、手動又は自動で作動させることができる。
3)爆発の抑制では、本開示の本発明の組成物は、既に起爆された爆発を抑制するために放出される。爆発は通常、自己制限的であることから、この用途では「抑制」という用語が通常は用いられる。しかしながら、この用語の使用は、爆発が薬剤によって消火されないことを必ずしも意味しない。この用途では、通常、検出器を用いて爆発から膨張する火球を検出し、速やかに薬剤を放出して爆発を抑制する。爆発の抑制は、防御用途において主に用いられる(ただし単独では用いられない)。
4)不活化では、本開示の本発明の組成物は、爆発又は火災の開始を防止するために空間内に放出される。トータルフラッド式の消火又は抑火で使用されるものと同様の、又は同じシステムがしばしば用いられる。通常、危険な状態(例えば可燃性又は爆発性のガス)の存在が検出された後、状況を改善することができるようになるまで爆発又は火災が発生することを防止するために本開示の本発明の組成物が放出される。
本消火方法は、火災の周囲の閉鎖領域内に本組成物を導入することにより実施することができる。適切な量の組成物が閉鎖領域内に適切な時間間隔で計量されて供給される限り、既知の導入方法のいずれも用いることができる。例えば、組成物は、噴流させること、例えば従来の携帯型(又は固定式)消火装置を使用することにより、又はミスティングにより、又は例えば火災の周囲の閉鎖領域内に組成物を(適切なパイプ、バルブ、及び制御装置を使用して)放出することによるフラッディングにより、導入することができる。組成物は、必要に応じて例えば窒素、アルゴン、グリシジルアジドポリマーの分解産物、又は二酸化炭素などの不活性噴射剤と組み合わせることによって、使用されるストリーミング又はフラッディング装置からの組成物の放出速度を高めることができる。
好ましくは、消火プロセスは、本開示の本発明の組成物を火災又は火炎を消火するのに充分な量で火災又は火炎に導入する工程を含む。当該技術分野における当業者であれば、特定の火災を消火するために必要とされる火炎抑制剤の量は災害の性質及び程度によって決まることは認識されるであろう。火炎抑制剤がフラッディングによって導入される場合、特定の種類及びサイズの火災を消火するのに必要とされる火炎抑制剤の量又は濃度を判定するうえでカップバーナー試験データが有用である。
トータルフラッド用途における火災の消火若しくは抑制、又は火災不活化と組み合わせて使用される場合の本発明の組成物の有効濃度範囲を判定するために有用な実験室試験が、例えば米国特許第5,759,430号に記載されている。
ガス状誘電体
誘電体ガス又は絶縁性ガスは、ガス状の誘電体材料である。その主たる目的は、放電を防止又は速やかに消失させることである。誘電体ガスは、例えば、変圧器、サーキットブレーカー、スイッチギア(すなわち高電圧スイッチギア)、及びレーダー導波管などの高電圧用途において電気絶縁体として使用される。本明細書で使用される際、「高電圧」という用語は、交流電流では1000Vよりも高い電圧、直流電流では少なくとも1500Vを意味するものとして理解される。本発明の組成物は、高電圧用途においてガス状誘電体として有用である。
溶媒
本発明の組成物は、重合反応用の不活性媒質、金属表面から微粒子を除去するための流体として、例えば、金属部品上に潤滑剤の薄膜を配置するために使用可能なキャリア流体として、又は金属などの研磨された表面からバフ磨き研磨コンパウンドを除去するためのバフ磨き研磨剤としても使用することができる。これらの組成物はまた、宝石若しくは金属部品などから水を除去するための置換乾燥剤として、塩素系の現像剤を含む従来の回路製造技術におけるレジスト現像剤として、又は、1,1,1−トリクロロエタン又はトリクロロエチレンのようなクロロ炭化水素とともに使用される場合には、フォトレジスト用剥離剤としても使用される。地球温暖化への影響が少ない、これらの用途における新規な物質を特定することが望ましい。
実質的な定沸点混合物の2成分共沸又は共沸様組成物を、多くの方法で、選択された条件に応じて特徴付けることができる。例えば、異なる圧力では、特定の共沸又は共沸様組成物の組成は、沸点温度と同様、少なくともある程度変化することが当業者にはよく知られている。すなわち、2種類の化合物の共沸又は共沸様組成物は、温度及び/又は圧力に応じて変化する組成を有する場合には、固有の種類の関係を表す。したがって、共沸及び共沸様組成物を定義するには、固定された組成ではなく、組成の範囲がしばしば用いられる。
本明細書で使用される際、「共沸組成物」という用語は、平衡状態にある所定の温度において、(液相の)沸点圧力が(蒸気相の)露点圧力と同じである(すなわち、X2=Y2である)ことを意味するものとして理解される。共沸組成物を特徴付ける方法の1つに、液体の部分的蒸発又は蒸留によって発生した蒸気が、その蒸気が蒸発又は蒸留された液体と同じ組成を有することがある(すなわち、混合物は、組成が変化することなく蒸留/還流される)。定沸点組成物は、同じ成分の非共沸混合物と比較して、最大沸点又は最小沸点を示すことから共沸性として特徴付けられる。共沸組成物は、一定温度における未希釈の各成分の蒸気圧に対して混合物の蒸気圧の最小値又は最大値によっても特徴付けられる。
本明細書で使用される際、「共沸様組成物」及び「近共沸組成物」という用語は、特定の温度での組成物の泡点圧力(BP)と露点圧力(DP)との差が、泡点圧力に対して5%以下であるような組成物を意味するものとして理解される(すなわち[(BP−VP)/BP]×100≦5)。本明細書で使用される際、「3%共沸様組成物」及び「3%近共沸組成物」という用語は、特定の温度での組成物の泡点圧力(BP)と露点圧力(DP)との差が、泡点圧力に対して3%以下であるような組成物を意味するものとして理解される(すなわち[(BP−VP)/BP]×100≦3)。
本発明の目的において「有効量」とは、組み合わされた場合に共沸又は共沸様組成物を形成する本発明の組成物の各成分の量として定義される。この定義には、各成分の量が含まれるが、これらの量は、共沸又は共沸様組成物が異なる圧力において存在し続けるのであれば(ただし沸点は異なり得る)、組成物に作用する圧力に応じて変化し得る。したがって、有効量には、本明細書に記載される以外の温度又は圧力で共沸又は共沸様組成物を形成する本発明の組成物の各成分の量(例えば重量%で表され得る)が含まれる。
本明細書で使用される際、「モル分率」という用語は、2成分組成物中の2つの成分のそれぞれのモル数の合計に対する組成物中の1つの成分のモル数の比を意味するものとして理解される(例えばX2=m2/(m1+m2)。
任意の2つの化合物の相対揮発度を判定するに、PTx法として知られる方法を用いることができる。この手順では、既知の体積のセル内の総絶対圧力を、2つの化合物の異なる組成について一定温度で測定する。PTx法の使用については、本明細書に参照により援用する、「Phase Equilibrium in Process Design」、Wiley−Interscience Publisher、1970年、Harold R.Null著、124〜126頁に詳細に記載されている。得られた圧力対液体組成のデータは、蒸気液体平衡データ(すなわちVLEデータ)とも称される。
これらの測定値は、例えば、非ランダム二液(NRTL)式のような活量係数式モデルを用いることによって、PTxセル中の平衡状態の蒸気と液体の組成に変換して液相非理想系を表すことができる。例えば、NRTL式などの活量係数式の使用については、「The Properties of Gases and Liquids」、第4版、McGraw Hill発行、Reid、Prausnitz、及びPoling著、241〜387頁、及び「Phase Equilibria in Chemical Engineering」、Butterworth Publishers発行、1985年、Stanley M.Walas著、165〜244頁に詳細に記載されている。VLEデータの収集、回帰法による相互作用パラメータの判定、及び系の非理想的挙動を予測するための状態方程式の使用については、「Double Azeotropy in Binary Mixtures of NH3 and CHF2CF2」C.−P.Chai Kao,M.E.Paulaitis,A.Yokozeki,Fluid Phase Equilibria,127巻(1997年)191〜203頁に教示されている。上記の参考文献をすべて、参照により本明細書に援用するものである。いかなる理論又は説明に束縛されることも望むものではないが、NRTL式は、PTxセルデータと併せて、本発明のZ−1233zd含有組成物の相対揮発度を充分に予測することができ、したがって、蒸留塔などの多段階式分離装置内におけるこれらの混合物の挙動を予測することができると考えられる。
請求項、又は組み合わされる請求項中の要素は、それを支持する構造、材料、又は動作の記載をともなわずに、特定の機能を実施するための手段又は工程として本明細書で表現される場合があり、かかる請求項は、明細書に記載される対応する材料又は動作及びそれらの均等物を網羅するものとして解釈されるべきものとする。したがって、例えば、「Z−1233zdと第2の成分との共沸混合物又は近共沸混合物を形成するための組成物手段」という用語は、表に示されるもの、及びそれらの均等物を含めた、本明細書で教示される共沸混合物又は近共沸混合物を意味するものとして理解されるべきものとする。
以下の表のスペースを節約するため、「Z−1233zd」を「Z1233zd」と略記し、「イソペンタン」を「Iペンタン」と略記する場合がある。
実施例1:Z−1233zd/Z−1336mzz
Z−1233zd/Z−1336mzzの2成分系を、潜在的な共沸及び近共沸挙動について調べた。この2成分系の相対揮発度を判定するため、上記に述べたPTx法を用いた。既知の体積のPTxセル内の圧力を、異なる2成分の組成について30.02℃の一定温度で測定した。収集した実験データを下記表1に示す。
Figure 0006735766
2=Z−1233zdの液体モル分率
2=Z−1233zdの蒸気モル分率
exp=実験的に測定された圧力
calc=NRTLモデルによって計算された圧力
図1は、0〜1のZ−1233zdの液体モル分率の組成範囲にわたった組成データに対する圧力のプロットを示す。上の曲線は泡点(BP)の軌跡を表し、下の曲線は露点(DP)の軌跡を表している。図2は、0〜0.1の範囲のZ−1233zdの液体モル分率に注目した同じデータを示している。図2は、約2.1mol%のZ−1233zdと約97.9mol%のZ−1336mzzとからなる共沸組成物の形成を示したグラフであり、この点で圧力は最大値を通っている。
これらのVLEデータに基づき、相互作用係数を抽出した。次いで、これらの係数をNRTLモデルで用いて異なる温度及び圧力におけるZ−1233zd/Z−1336mzz系の挙動を予測した。NRTLモデルを−40〜140℃の温度範囲にわたり、10℃刻みで使用し、共沸条件(X2=Y2)が満たされるように圧力を変動させた。Z−1233zd/Z−1336mzz系の共沸混合物の得られた予測値を表2に示す。
Figure 0006735766
*実験的に測定されたデータ
これらのデータは、40℃かつ131kPa(19psia)超では共沸混合物は生じないことを示している。
101kPa(1atm)でモデル化した共沸組成物を表3に示す。
Figure 0006735766
説明を簡単にする目的で、5010個の組み合わせの一覧を、Z−1233zdの液体モル組成0.10刻みで、又は近共沸挙動の境界を反映するように編集した。得られた要約された一覧を表4に示す。
Figure 0006735766
Figure 0006735766
1atmの圧力におけるZ−1233zd/Z−1336mzz系の近共沸混合物を計算した。結果を下記表5に示す。
Figure 0006735766
これらの計算に基づけば、Z−1233zdとZ−1336mzzとは、Z−1233zdが約2.1mol%〜約15.5mol%の範囲で、かつZ−1336mzzが約97.9mol%〜約84.5mol%の範囲である共沸組成物を形成し、これらは約−40℃〜約30℃の温度及び約2.1kPa(0.3psia)〜約89kPa(12.9psia)の圧力で沸騰する共沸組成物を形成することが見出された。例えば約30℃かつ約89kPa(12.9psia)では、共沸組成物は約2.1mol%のZ−1233zdと、約97.9mol%のZ−1336mzzとから構成される。別の例として、約33.4℃かつ概ね大気圧(101kPa、14.7psia)では、共沸組成物は約1.4mol%のZ−1233zdと、約98.6mol%のZ−1336mzzとから構成される。
表4及び5の詳細なデータを、下記表6及び7に大まかにまとめて示す。共沸様組成物の大まかな範囲([(BP−VP)/BP]×100≦5に基づく)を表6に示す。
Figure 0006735766
3%共沸様組成物を表7に示す。
Figure 0006735766
実施例2:Z−1233zd/イソペンタン
Z−1233zd/イソペンタンの2成分系を潜在的な共沸及び近共沸挙動について調べた。この2成分系の相対揮発度を判定するため、上記に述べたPTx法を用いた。既知の体積のPTxセル内の圧力を、異なる2成分の組成について29.9℃の一定温度で測定した。収集した実験データを下記表8に示す。
Figure 0006735766
2=Z−1233zdの液体モル分率
2=Z−1233zdの蒸気モル分率
exp=実験的に測定された圧力
calc=NRTLモデルによって計算された圧力
上記の蒸気圧対Z−1233zdの液体モル分率のデータが図3にプロットされている。曲線が最大値を通る、Z−1233zdが約28mol%、イソペンタンが72mol%の点で共沸組成物が示されている。実験データの点は、図3では中黒の点として示されている。実線は、NRTL式を用いた泡点の予測を示す(下記参照)。破線は、予測された露点を示す。
これらのVLEデータに基づき、相互作用係数を抽出した。NRTLモデルを−40〜140℃の温度範囲にわたり、10℃刻みで使用し、共沸条件(X2=Y2)が満たされるように圧力を変動させた。Z−1233zd/イソペンタン系の共沸混合物の得られた予測値を表9に示す。
Figure 0006735766
*実験的に測定されたデータ
このモデルを用いて、1〜31atmの圧力範囲にわたり、1atm刻みで共沸混合物を予測し、その結果を表10に示す。
Figure 0006735766
実験的に測定された結果と比較する目的で、このモデルを−40〜140℃の温度範囲にわたって20℃刻みで、また29.9℃で用いた。各温度で、0〜1のZ−1233zdの液体モル組成の全範囲にわたり、0.002刻みでモデルを用いた。したがって、モデルは、合計で5511個の温度とZ−1233zdの液体モル組成との組み合わせで用いられた(11×501=5511)。これらの5511個の組み合わせのうち、一部は共沸性又は近共沸性とみなされたが、出願人が特許請求するのはこれらの組み合わせである。説明を簡単にする目的で、5511個の組み合わせの一覧を、Z−1233zdの液体モル組成0.10刻みで、又は近共沸挙動の境界を反映するように編集した。得られた要約された一覧を表11に示す。
Figure 0006735766
Figure 0006735766
これらの計算に基づき、19mol%のZ−1233zdと81mol%のイソペンタンとからなる共沸組成物が−40℃かつ4.8kPa(0.7psia)で形成され、36mol%のZ−1233zdと64mol%のイソペンタンとからなる共沸組成物が140℃かつ1710kPa(248psia)で形成されることが見出された。したがって、本発明は、約19〜約36mol%のZ−1233zdと、約81〜約64mol%のイソペンタンとからなり、約1710kPa(248psia)で約140℃〜約4.8kPa(0.7psia)で約−40℃の沸点を有する共沸組成物を提供するものである。例えば、25.3℃かつ大気圧(101kPa,14.7psia)では、共沸組成物は、Z−1233zdが27.6mol%、イソペンタンが72.4mol%である。これらの計算に基づき、約1〜約99mol%のZ−1233zdと、約99〜約1mol%のイソペンタンとからなる共沸様組成物が形成されることが見出された。
表11の詳細なデータを、下記表12に大まかにまとめて示す。共沸様組成物の大まかな範囲([(BP−VP)/BP]×100≦5に基づいた)、及び3%近共沸の基準([(BP−VP)/BP]×100≦3)を満たす組成物を表12に示す。
Figure 0006735766
実施例3:Z−1233zd/E−1438ezy
Z−1233zd/E−1438ezyの2成分系を、潜在的な共沸及び近共沸挙動について調べた。この2成分系の相対揮発度を判定するため、上記に述べたPTx法を用いた。既知の体積のPTxセル内の圧力を、異なる2成分の組成について29.9℃の一定温度で測定した。収集した実験データを下記表13に示す。
Figure 0006735766
2=Z−1233zdの液体モル分率
2=Z−1233zdの蒸気モル分率
exp=実験的に測定された圧力
上記の蒸気圧対Z−1233zdの液体モル分率のデータが図4にプロットされている。曲線が最大値を通る、Z−1233zdが約23.5mol%、E−1438ezyが約76.5mol%の点で共沸組成物が示されている。実験データの点は、図4では中黒の点として示されている。実線は、NRTL式を用いた泡点の予測を示す(下記参照)。破線は、予測された露点を示す。
これらのVLEデータに基づき、相互作用係数を抽出した。NRTLモデルを−40〜140℃の温度範囲にわたり、10℃刻みで使用し、共沸条件(X2=Y2)が満たされるように圧力を変動させた。Z−1233zd/1438ezy系の共沸混合物の得られた予測値を表14に示す。
Figure 0006735766
*実験的に測定されたデータ
1〜22atmの圧力範囲にわたり、1atm刻みで予測された共沸混合物を表15に示す。
Figure 0006735766
このモデルを、−40〜140℃の温度範囲にわたって、20℃刻みで用いた。各温度で、0〜1のZ1233zdの液体モル組成の全範囲にわたり、0.002刻みでモデルを用いた。したがって、モデルは、合計で5010個の温度とZ−1233zdの液体モル組成との組み合わせで用いられた(10×501=5010)。これらの5010個の組み合わせのうち、一部は共沸性又は近共沸性とみなされたが、出願人が特許請求するのはこれらの組み合わせである。説明を簡単にする目的で、5010個の組み合わせの一覧を、Z−1233zdの液体モル組成0.1刻みで、又は近共沸挙動の境界を反映するように編集した。得られた要約された一覧を表16に示す。
Figure 0006735766
Figure 0006735766
Figure 0006735766
大気圧におけるZ−1233zd/E−1438ezy系の近共沸混合物もモデル化した。各温度で、0〜1のZ−1233zdの液体モル組成の全範囲にわたり、0.002刻みでモデルを用いた。これらの組み合わせのうち、一部は共沸性又は近共沸性とみなされたが、出願人が特許請求するのはこれらの組み合わせである。説明を簡単にする目的で、これらの組み合わせの一覧を、Z−1233zdの液体モル組成0.1刻みで、又は近共沸挙動の境界を反映するように編集した。得られた要約された一覧を表17に示す。
Figure 0006735766
これらの計算に基づけば、Z−1233zdとE−1438ezyとは、Z−1233zdが約12.9mol%〜約28.8mol%の範囲で、かつE−1438ezyが約87.1mol%〜約71.2mol%の範囲である共沸組成物を形成する(これらは約−40℃〜約140℃の温度及び約2.7kPa(0.4psia)〜約1731kPa(251psia)の圧力で沸騰する共沸組成物を形成する)ことが見出された。例えば約30℃かつ約102kPa(14.8psia)では、共沸組成物は約23.5mol%のZ−1233zdと、約76.5mol%のE−1438ezyとから構成される。別の例として、約30.4℃かつ概ね大気圧(101kPa、14.7psia)では、共沸組成物は約23.4mol%のZ−1233zdと、約76.6mol%のE−1438ezyとから構成される。
本発明の特定の実施形態では、共沸様組成物は、約−40℃〜約140℃の範囲の温度で1〜99mol%のZ−1233zdと、99〜1mol%のE−1438ezyとから構成される。本発明の特定の実施形態では、共沸様組成物は、約−40℃〜約140℃の範囲の温度で5〜95mol%のZ−1233zdと、95〜5mol%のE−1438ezyとから構成される。
表16に詳細に示した共沸様組成物の計算による予測値を表18に要約する。
Figure 0006735766
3%共沸様組成物([(BP−VP)/BP]x100≦3の基準を満たすもの)を表19に要約する。
Figure 0006735766
実施例4:Z−1233zd/E−1233zd
Z−1233zd/E−1233zdの2成分系を、潜在的な共沸及び近共沸挙動について調べた。この2成分系の相対揮発度を判定するため、上記に述べたPTx法を用いた。既知の体積のPTxセル内の圧力を、異なる2成分の組成について30℃の一定温度で測定した。収集した実験データを下記表20に示す。
Figure 0006735766
2=Z−1233zdの液体モル分率
2=Z−1233zdの蒸気モル分率
exp=実験的に測定された圧力
上記の蒸気圧対Z−1233zdの液体モル分率のデータが図5にプロットされている。実験データの点は、図5では中黒の点として示されている。実線は、NRTL式を用いた泡点の予測を示す(下記参照)。破線は、予測された露点を示す。
これらのVLEデータに基づき、相互作用係数を抽出した。このNRTLモデルを、−40〜140℃の温度範囲にわたって、20℃刻みで用いた。各温度で、0〜1のZ−1233zdの液体モル組成の全範囲にわたり、0.002刻みでモデルを用いた。したがって、モデルは、合計で5010個の温度とZ−1233zdの液体モル組成との組み合わせで用いられた(10×501=5010)。これらの5010個の組み合わせのうち、一部は近共沸性とみなされたが、出願人が特許請求するのはこれらの組み合わせである。説明を簡単にする目的で、5010個の組み合わせの一覧を、Z−1233zdの液体モル組成0.10刻みで、又は近共沸挙動の境界を反映するように編集した。得られた要約された一覧を表21に示す。
Figure 0006735766
Figure 0006735766
Figure 0006735766
これらの計算に基づけば、Z−1233zdとE−1233zdとは、Z−1233zdが約1mol%〜約99mol%の範囲で、かつE−1233zdが約99mol%〜約1mol%の範囲である共沸様組成物を形成する(これらは約−40℃〜約140℃の温度及び約0.3psia(2.1kPa)〜約333psia(2296kPa)の圧力で沸騰する共沸組成物を形成する)ことが見出された。
このモデルを、Z−1233zd/E−1233zd系に対して、大気圧で、0〜1のZ−1233zdの液体mol%の範囲にわたって、0.002刻みで用いた。結果を、近共沸性の基準([(BP−VP)/BP]×100≦5)を満たす組成物を示した表22に要約する。結果は、基準が満たされなくなる点まで、液体モル分率0.10刻みで示している。
Figure 0006735766
Z−1233zd/E−1233zd系の近共沸混合物に関する上記のデータを表23に温度別に要約する。
Figure 0006735766
3%近共沸基準([(BP−VP)/BP]×100≦3)を満たす組成物を表24に温度別に要約する。
Figure 0006735766
実施例5:Z−1233zd/HBFO−1233xfB
Z−1233zd/HBFO−1233xfBの2成分系を、潜在的な共沸及び近共沸挙動について調べた。この2成分系の相対揮発度を判定するため、上記に述べたPTx法を用いた。既知の体積のPTxセル内の圧力を、異なる2成分の組成について29.9℃の一定温度で測定した。収集した実験データを下記表25に示す。
Figure 0006735766
2=Z−1233zdの液体モル分率
2=Z−1233zdの蒸気モル分率
exp=実験的に測定された圧力
上記の蒸気圧対Z−1233zdの液体モル分率のデータが図6にプロットされている。実験データの点は、図6では中黒の点として示されている。実線は、NRTL式を用いた泡点の予測を示す(下記参照)。破線は、予測された露点を示す。
これらのVLEデータに基づき、相互作用係数を抽出した。このNRTLモデルを、−40〜140℃の温度範囲にわたって、20℃刻みで用いた。各温度で、0〜1のZ−1233zdの液体モル組成の全範囲にわたり、0.002刻みでモデルを用いた。したがって、モデルは、合計で5010個の温度とZ−1233zdの液体モル組成との組み合わせで用いられた(10×501=5010)。これらの5010個の組み合わせのうち、一部は近共沸性とみなされたが、出願人が特許請求するのはこれらの組み合わせである。説明を簡単にする目的で、5010個の組み合わせの一覧を、Z−1233zdの液体モル組成0.10刻みで、又は近共沸挙動の境界を反映するように編集した。得られた要約された一覧を表26に示す。
Figure 0006735766
Figure 0006735766
このモデルを、Z−1233zd/E−1233xfb系に対して、大気圧で、0〜1のZ−1233zdの液体mol%の範囲にわたって、0.1刻みで用いた。結果を表27に要約する。
Figure 0006735766
これらの計算に基づけば、Z−1233zdとHBFO−1233xfBとは、Z−1233zdが約1mol%〜約99mol%の範囲で、かつHBFO−1233xfBが約99mol%〜約1mol%の範囲である共沸様組成物を形成し、この組成物は、約−40℃〜約140℃の温度及び約0.3psia(2.1kPa)〜約208psia(1434kPa)の圧力で沸騰することが見出された。
Z−1233zd/HBFO−1233xfB系の近共沸混合物に関する上記のデータを表28に温度別に要約する。
Figure 0006735766
3%近共沸基準([(BP−VP)/BP]×100≦3)を満たす組成物を表29に温度別に要約する。
Figure 0006735766
当業者であれば、本発明は、本明細書に記載されるこれらの特定の実施形態のみの範囲に限定されるものではなく、むしろ、そのすべての均等物、変形例、及び拡張例にまで敷衍されるものである点は理解されよう。

Claims (12)

  1. 発泡体を形成するプロセスであって、
    (a)発泡剤に発泡性組成物を添加する工程と、
    (b)発泡体を形成するのに有効な条件下で、前記発泡性組成物を反応させる工程と、を含み、
    前記発泡剤が、
    Z−1233zdと、
    Z−1336mzzと、
    を含む組成物(但し、E−1233zdを含まない)を含み、
    Z−1336mzzが、Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物(azeotrope-like mixture)を形成するための有効量で存在する、プロセス。
  2. 請求項1に記載のプロセスによって形成された発泡体。
  3. ポリマーと、
    Z−1233zdおよびZ−1336mzzを含む組成物(但し、E−1233zdを含まない)と
    を含む、発泡体であって、
    Z−1336mzzが、Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物を形成するための有効量で存在する、発泡体。
  4. 発泡性成分と、発泡剤と、を含む、プレミックス組成物であって、前記発泡剤が、
    Z−1233zdと、
    Z−1336mzzと、
    を含む組成物(但し、E−1233zdを含まない)を含み、
    Z−1336mzzが、Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物を形成するための有効量で存在する、プレミックス組成物。
  5. 冷却を生じさせるためのプロセスであって、
    (a)
    Z−1233zdと、
    Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物を形成するための有効量で存在するZ−1336mzzと、
    を含む組成物(但し、E−1233zdを含まない)を凝縮する工程と、
    (b)前記組成物を冷却すべき物体の付近で蒸発させる工程と、を含む、プロセス。
  6. 伝熱媒体を含む、伝熱システムであって、前記伝熱媒体が、
    Z−1233zdと、
    Z−1336mzzと、
    を含む組成物(但し、E−1233zdを含まない)を含み、
    Z−1336mzzが、Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物を形成するための有効量で存在する、伝熱システム。
  7. 分配される成分と、噴射剤と、を含む、エアゾール製品であって、前記噴射剤が、
    Z−1233zdと、
    Z−1336mzzと、
    を含む組成物(但し、E−1233zdを含まない)を含み、
    Z−1336mzzが、Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物を形成するための有効量で存在する、エアゾール製品。
  8. 火炎を消火又は抑制するための方法であって、前記火炎に組成物を分配する工程を含み、前記組成物が、
    Z−1233zdと、
    Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物を形成するための有効量で存在するZ−1336mzzと、
    を含むが、E−1233zdを含まない、方法。
  9. 火炎を防止又は抑制するためのシステムであって、
    Z−1233zd、およびZ−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物を形成するための有効量で存在するZ−1336mzzを含む組成物(但し、E−1233zdを含まない)を含む容器と、
    前記組成物を前記火炎の予想される場所、又は前記火炎の実際の場所に向かって分配するためのノズルと、
    を含む、システム。
  10. 高電圧装置内の空間内の放電を防止又は速やかに消失させるための方法であって、前記空間内にガス状誘電体を注入する工程を含み、前記ガス状誘電体が、
    Z−1233zdと、
    Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物を形成するための有効量で存在するZ−1336mzzと、
    を含む組成物(但し、E−1233zdを含まない)を含む、方法。
  11. ガス状誘電体を含む、高電圧装置であって、前記ガス状誘電体が、
    Z−1233zdと、
    Z−1233zdと共沸混合物又は共沸様混合物を形成するための有効量で存在するZ−1336mzzと、
    を含む組成物(但し、E−1233zdを含まない)を含む、高電圧装置。
  12. 変圧器、サーキットブレーカー、スイッチ、及びレーダー導波管からなる群から選択される、請求項11に記載の高電圧装置。
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