KR20050087777A - 성능 개선 첨가제를 포함하는 냉매 조성물 - Google Patents

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토마스 제이. 레크
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 성능 개선 첨가제를 포함하는 냉매 및 윤활제 조성물에 관한 것이다. 성능 개선 첨가제는 히드로플루오로카본 냉매(예를 들면, HFC-134a) 및 산소화 냉각 윤활제(예를 들면, POE, PAG 및 PVE)를 이용하는 증기 압축 냉각 및 공기조화 시스템의 에너지 효율 및 용량을 개선하는 것으로 발견되었다.

Description

성능 개선 첨가제를 포함하는 냉매 조성물 {REFRIGERANT COMPOSITIONS COMPRISING PERFORMANCE ENHANCING ADDITIVES}
본 출원은 성능 개선 첨가제를 포함하는 냉매 및 윤활제 조성물에 관한 것이다. 이러한 성능 개선 첨가제는 히드로플루오로카본 냉매 및 산소화된 냉각 윤활제를 이용하는 증기 압축 냉각 및 공기조화 시스템의 에너지 효율 및(또는) 용량을 개선하는 것으로 발견되었다.
과도한 에너지 소비에 대한 환경적 우려는 대부분의 산업이 에너지를 보다 보존할 수 있도록 그의 상업적 제품 및(또는) 장치 디자인을 변형시키도록 촉구했다. 에너지 보존의 이러한 목적에 부합되도록, 냉각 및 공기조화 산업은 증기 압축 냉각 및 공기조화 시스템의 에너지 효율을 개선하기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 예를 들어, 증기 압축 냉각 및 공기조화 시스템의 효율을 상승시키기 위해 냉매/윤활제 혼합물에 첨가제를 첨가했다. 주로 제안된 첨가제는 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 또는 테트라글림이었다. 그러나 테트라글림 및 에틸렌 반복 단위를 갖는 유사한 글리콜 에테르는 생식 건강에 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있으므로, 이러한 분야에 이들을 명백하게 사용할 수 없다.
냉각 및 공기조화 시스템의 설계 변경을 포함해서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 다른 제안도 제안되었다. 불행하게도, 이러한 제안들 대부분은 냉각 및 공기조화 시스템에 추가 문제의 원인 또는 단점을 도입한다.
따라서 증기 압축 냉각 및 공기조화 시스템의 에너지 효율 및 용량을 개선할 수 있는 무독성의 성능 개선 첨가제가 필요하다.
미국 특허 제 5,826,436 호는 증기 압축 냉각 또는 공기조화 시스템 중 압축기에 대한 열역학적 부하를 줄여서 냉각 용량 및 성능을 개선하기 위한 첨가제, 주로 테트라글림의 용도를 개시한다. 미국 특허 제 5,826,436 호의 발명자들은 또한 테트라글림과 같은 목적을 달성할 수 있는 기타 잠재적 부류 화합물의 리스트도 개시한다.
미국 특허 제 4,963,280 호는 시스템의 표면을 통한 열 전달을 개선해서 열 펌프 시스템의 에너지 효율을 개선하기 위한 첨가제로서의 고분자량 염소화 알파-올레핀의 용도를 교시한다.
제 EP 612839 A1 호는 1종 이상의 불소 포함 탄화수소, 효율 개선 또는 마모 감소량의 질소 포함 첨가제 및 유효량의 윤활제, 예컨대 카르복실 에스테르, 폴리알킬렌 글리콜, 폴리카르보네이트 또는 그의 혼합물을 포함하는 조성물을 개시한다. 질소 포함 첨가제는 윤활제의 윤활 성질을 개선해서 구동부에 대한 마모를 줄인다.
발명의 요약
본 발명은 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 아미드, 니트릴, 클로로카본, 아릴 에테르, 1,1,1-트리플루오로알칸, 플루오로에테르, 락톤, 에스테르, 크라운(crown) 화합물, 시클로덱스트린, 및 칼릭스아렌으로 구성된 군으로부터 선택된 상업적으로 허용 가능한 성능 개선 첨가제를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 또한 1종 이상의 히드로플루오로카본(HFC), 퍼플루오로카본(PFC), 히드로플루오로에테르(HFE), 암모니아 및(또는) 이산화탄소 냉매 및 1종 이상의 폴리올 에스테르(POE), 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 또는 폴리비닐 에테르(PVE) 윤활제를 포함한다.
상기 첨가제를 사용하면 증기 압축 냉각 및 공기조화 시스템의 에너지 효율 및(또는) 용량이 개선되는 것으로 발견되었다. 첨가제는 냉매 윤활제, 예컨대 폴리올 에스테르(POE), 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 또는 폴리비닐 에테르(PVE) 중의 냉매, 예컨대 히드로플루오로카본(HFC), 퍼플루오로카본(PFC), 히드로플루오로에테르(HFE), 암모니아 및 이산화탄소의 용해도를 상승시킨다. 이렇게 상승된 용해도는 기화열 또는 잠열 증가를 야기한다. 기화열 증가는 증기 압축 냉각 및 공기조화 시스템의 에너지 효율과 냉각 및 가열 용량을 개선한다. 추가로 본 첨가제는 증기 압축 냉각 시스템 중에 전형적으로 존재하며 문제를 일으키는 한계 가용성 분획, 예컨대 저분자량 올리고머 및 가소제를 가용화한다.
본 발명의 상기한 그리고 기타 특성, 국면 및 이점은 하기 설명, 첨부 청구의 범위 및 첨부 도면으로부터 잘 이해될 것인데, 여기에서:
도 1은 POE 22(모빌 오일(Mobil Oil) 제품 알크틱(Arctic) EAL 22) 및 실시예 2에서 기술된 조성물: 70 중량％의 POE 22, 30 중량％의 1-옥틸 피롤리딘-2-온(OP); 및 70 중량％의 POE 22, 30 중량％의 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르(DMM)에 대한 시간 대 HFC-134a, 흡수율(질량％)의 그래프이다.
본 발명자들은 유효량의 본 발명의 첨가제를 증기 압축 냉각 및 공기조화 장치에 사용하면 이들 시스템의 성능이 개선된다는 것을 발견했다. 첨가제가 POE, PAG 또는 PVE 윤활제 및 히드로플루오로카본(HFC), 퍼플루오로카본(PFC), 히드로플루오로에테르(HFE), 암모니아 및 이산화탄소로 구성된 군으로부터 선택된 냉매와 냉각 시스템 중에서 혼합될 때, 에너지 효율 및(또는) 용량이 개선된다. 본 발명의 첨가제는 증발기 중에서 냉매가 윤활제 및 첨가제 조성물로부터 분리될 때의 기화열을 증가시켜서 증기 압축 냉각 시스템의 에너지 효율 및 냉각 용량을 개선한다. 이론에 얽매이는 것을 바라지는 않지만, 냉매와 극성의 작용기 포함 첨가제 간의 친화력 파괴가 기화열을 증가시키는 것으로 생각된다. 마찬가지로, 첨가제는 응축기 중에서 냉매가 윤활제 및 첨가제 조성물로 흡수될 때의 용해열을 증가시켜서 상기 시스템의 가열 용량을 개선한다.
본 발명의 첨가제는 또한 마일러(Mylar)(등록상표) 및 기타 폴리에스테르와 같은 중합체 중에 포함된 저분자량의 올리고머를 가용화시킨다. 첨가제는 또한 가소제, 예컨대 프탈레이트 에스테르, 스테아레이트와 엘라스토머 또는 중합체로부터 HFC, PFC 또는 HFE 냉매, 암모니아 또는 이산화탄소 냉매에 의해 또는 POE, PAG 또는 PVE 윤활제에 의해 추출될 수 있는 기타 한계 가용성의 분획도 가용화시킨다. 이들 추출된 분획들은 열 교환기 팽창기 중에서 침전될 수 있고 열 전달 손실과 관 및 조절 장치의 막힘을 야기한다. 이들 올리고머 및 가소제가 용액으로 유지된다면, 이들이 유해한 침전물을 형성하지 않으므로 압축 냉각 장치의 신뢰도, 에너지 효율 및 전체 성능을 상승시킨다.
윤활제 및 첨가제를 포함하는 본 발명의 조성물에 있어서, 혼합된 윤활제 및 첨가제 조성물의 약 1 내지 약 99 중량％, 바람직하게는 약 1 내지 약 60 중량％, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 20 중량％가 첨가제이다. 윤활제 및 첨가제를 포함하는 본 발명의 조성물의 중량비에 있어서, 윤활제 대 첨가제의 중량비는 약 99:1 내지 약 1:99, 바람직하게는 약 99:1 내지 약 40:60, 가장 바람직하게는 약 99:1 내지 약 80:20이다. 첨가제는 첨가제, HFC, PFC, HFE, 암모니아 및(또는) 이산화탄소 냉매의 조성물로서 증기 압축, 냉각 및 공기조화 시스템으로 충전될 수 있다. 압축 냉각 및 공기조화 시스템으로 충전될 때, 첨가제 및 냉매 조성물은 전형적으로 혼합된 첨가제 및 냉매 조성물의 약 0.1 내지 약 20 중량％, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 10 중량％의 첨가제를 포함할 것이다. HFC, PFC, HFE, 암모니아 및(또는) 이산화탄소, 윤활제 및 첨가제를 포함하는 본 발명의 조성물을 포함하는 증기 압축 냉각 및 공기조화 시스템에 있어서, 냉매, 윤활제 및 첨가제 조성물의 약 1 내지 약 70 중량％, 바람직하게는 약 1 내지 약 60 중량％가 윤활제 및 첨가제이다.
본 발명의 플루오로카본 냉매는 1개 이상의 탄소 원자 및 1개의 불소 원자를 포함한다. 특히 1개 이상의 불소 원자를 포함하고, 임의로 산소 원자를 포함하며, -90℃ 내지 80℃의 표준 비점을 갖는 탄소수 1 내지 6의 플루오로카본이 유용하다. 이들 플루오로카본은 화학식 CxF2x+2-yHyOz로 표시될 수 있는데, 여기에서 x는 1 내지 6이고, y는 0 내지 9이며, z는 0 내지 2이다. 그러므로 플루오로카본 냉매는 히드로플루오로카본(HFC), 및 퍼플루오로카본(PFC), 및 히드로플루오로에테르(HFE)를 포함한다. 바람직한 플루오로카본은 x가 1 내지 6이고, y는 1 내지 5이며, z는 0 내지 1인 것들이다. 플루오로카본은 이.아이. 듀퐁 디 네무아 & Co., 플루오로프로덕츠(E. I. du Pont de Nemours & Co., Fluoroproducts)(미국 델라웨어주 윌밍톤 19898)을 포함하는 다수의 공급처로부터 구입할 수 있으며 또한 문헌[Chemistry of Organic Fluorine Compounds, edited by Milos Hudlicky, pulished by The MacMillan Company, New York, N.Y., 1962]과 같은 당업계에 개시된 합성 방법에 의해 얻을 수 있는 상업적 제품이다. 대표적인 플루오로카본은 다음을 포함한다: CHF3(HFC-23), CH2F2(HFC-32), CH3F(HFC-41), CF3CF 3(PFC-116), CHF2CF3(HFC-125), CHF2CHF2(HFC-134), CH2FCF3(HFC-134a), CHF2CH 2F(HFC-143), CF3CH3(HFC-143a), CHF2CH3(HFC-152a), CH2FCH3(HFC-161), CF3CF2 CF3(PFC-218), CHF2CF2CF3(HFC-227ca), CF3CFHCF3(HFC-227ea), CHF2CF2CHF2(HFC-236ca), CH2FCF2CF3(HFC-236cb), CHF2CHFCF3(HFC-236ea), CF3CH2CF3(HFC-236fa), CH2FCF2CHF2(HFC-245ca), CH3CF2CF3(HFC-245cb), CHF2CHFCHF2(HFC-245ea), CH2FCHFCF3(HFC-245eb), CHF2CH2CF3(HFC-245fa), CH2FCF2CH2F(HFC-254ca), CH2CF2CHF2(HFC-254cb), CH2FCHFCHF2(HFC-254ea), CH3CHFCF3(HFC-254eb), CHF2 CH2CHF2(HFC-254fa), CH2FCH2CF3(HFC-254fb), CH3CF2CH3(HFC-272ca), CH3CHFCH2F(HFC-272ea), CH2FCH2CH2F(HFC-272fa), CH3CH2CF2H(HFC-272fb), CH3CHFCH3(HFC-281ea), CH3CH2CH2F(HFC-281fa), 시클로-C4F8(PFC-C318), CHF2CF2CF2CF2H(HFC-338pcc), CF3CHFCHFCF2CF3(HFC-43-10mee), C4F9OCH3 및 C4F9OC2H5.
본 발명의 플루오로카본 냉매는 공비 및 공비혼합물 유형 플루오로카본 냉매 조성물, 예컨대 HFC-125/FC-143a/HFC-134a(애쉬래(ASHRAE) 명칭 R-404A로 알려져 있음), HFC-32/HFC-125/HFC-134a(애쉬래 명칭 R-407A, R-407B 및 R-407C로 알려져 있음), HFC-32/HFC-125(R-410A) 및 HFC-125/HFC-143a(애쉬래 명칭 R-507로 알려져 있음)을 임의로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 냉매는 암모니아 및(또는) 이산화탄소를 더 포함한다. 추가로 냉매는 플루오로카본 냉매 및 암모니아 및(또는) 이산화탄소의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 냉매는 10 중량％까지의 디메틸 에테르 또는 1종 이상의 C3 내지 C5탄화수소, 예를 들면 프로판, 프로필렌, 시클로프로판, n-부탄, i-부탄 및 n-펜탄을 임의로 더 포함할 수 있다. 상기 C3 내지 C5탄화수소를 포함하는 플루오로카본의 예는 HFC-125/HFC-134a/n-부탄의 공비혼합물 유형 조성물(애쉬래 명칭 R-417A로 알려져 있음)이다.
본 발명의 냉매 윤활제는 히드로플루오로카본 냉매와 사용되는 것으로 설계되었으며 냉각 및 공기조화 시스템 작동 조건에서 본 발명의 플루오로카본과 혼화성인 것들이다. 상기 윤활제 및 그의 성질들은 문헌["Synthetic Lubricants and High-Performance Fluids", R. L. Shubkin, editor, Marcel Dekker, 1993]에 기술되어 있다. 전형적인 냉각 윤활제는 섭씨 40도에서 9센티스토크 이상의 점도를 갖는다. 냉매 윤활제는 폴리올 에스테르(POE), 폴리알킬렌 글리콜(PAG) 및 폴리비닐 에테르(PVE)를 포함하는데, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 첨가제는 화학식 R1[(OR2)xOR3]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르를 포함하는데, 여기에서 x는 1 내지 3의 정수로부터 선택되고; y는 1 내지 4의 정수로부터 선택되며; R1은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 y 결합 부위를 갖는 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 3 내지 4의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되고; R3은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; R1 및 R3 중 적어도 하나는 상기 탄화수소 라디칼이고; 여기에서 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 100 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 2.3 내지 약 5.0의 탄소 대 산소 비율을 갖는다. 본 발명에 있어서, 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 첨가제는 R1[(OR2)XOR3 ]y으로 표시되는데; x는 바람직하게는 1 내지 2이고; y는 바람직하게는 1이고; R1 및 R3은 바람직하게는 독립적으로 수소 및 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 바람직하게는 탄소수 3 또는 4, 가장 바람직하게는 탄소수 3의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; 이 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 분자량은 바람직하게는 약 100 내지 약 250 원자질량단위, 가장 바람직하게는 약 125 내지 약 250 원자질량단위이고; 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르의 탄소 대 산소 비율은 바람직하게는 약 2.5 내지 4.0, 가장 바람직하게는 약 2.7 내지 약 3.5이다. 탄소수 1 내지 6의 R1 및 R3 탄화수소 라디칼은 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭일 수 있다. 대표적인 R1 및 R3 탄화수소 라디칼은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, t-펜틸, 시클로펜틸 및 시클로헥실을 포함한다. 본 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 첨가제의 자유 히드록실 라디칼이 구조물의 특정 압축 냉각 장치 재료(예를 들면, 마일러(등록상표))와 비혼화성일 때, R1 및 R3은 바람직하게는 탄소수 1 내지 4, 가장 바람직하게는 탄소수 1의 지방족 탄화수소 라디칼이다. 탄소수 3 내지 4의 R2 지방족 히드로카르빌렌 라디칼은 옥시프로필렌 라디칼 및 옥시부틸렌 라디칼을 포함하는 반복 옥시알킬렌 라디칼 -(OR2)-를 형성한다. 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 첨가제 한 분자 중의 R2를 포함하는 옥시알킬렌 라디칼은 동일할 수 있고, 또는 한 분자가 여러 R2 옥시알킬렌기를 포함할 수 있다. 본 발명의 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 첨가제는 바람직하게는 1개 이상의 옥시프로필렌 라디칼을 포함한다. R1이 탄소수 1 내지 6의 y 결합 부위를 갖는 지방족 또는 지환족 탄화수소 라디칼일 때, 라디칼은 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭일 수 있다. 두개의 결합 부위를 갖는 대표적인 R1 지방족 탄화수소 라디칼은 예를 들면, 에틸렌 라디칼, 프로필렌 라디칼, 부틸렌 라디칼, 펜틸렌 라디칼, 헥실렌 라디칼, 시클로펜틸렌 라디칼 및 시클로헥실렌 라디칼을 포함한다. 3개 또는 4개의 결합 부위를 갖는 대표적인 R1 지방족 탄화수소 라디칼은 폴리알콜, 예컨대 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리트리톨, 1,2,3-트리히드록시시클로헥산 및 1,3,5-트리히드록시시클로헥산으로부터, 그의 히드록시 라디칼을 제거하는 것에 의해 유도된 잔기를 포함한다.
대표적인 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 첨가제는 다음을 포함한다: CH30CH2CH(CH3)O(H 또는 CH3)(프로필렌 글리콜 메틸(또는 디메틸) 에테르), CH3O[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 CH3)(디프로필렌 글리콜 메틸(또는 디메틸) 에테르), CH3O[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 CH3)(트리프로필렌 글리콜 메틸(또는 디메틸) 에테르), C2H50CH2CH(CH3)O(H 또는 C2H5)(프로필렌 글리콜 에틸(또는 디에틸) 에테르), C2H5O[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 C2H5 )(디프로필렌 글리콜 에틸(또는 디에틸) 에테르), C2H5O[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 C2H5 )(트리프로필렌 글리콜 에틸(또는 디에틸) 에테르), C3H7OCH2CH(CH3)O(H 또는 C3H7)(프로필렌 글리콜 n-프로필(또는 디-n-프로필) 에테르), C3H7O[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 C3H 7)(디프로필렌 글리콜 n-프로필(또는 디-n-프로필) 에테르), C3H7O[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 C3 H7)(트리프로필렌 글리콜 n-프로필(또는 디-n-프로필) 에테르), C4H9OCH2CH(CH3)OH(프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르), C4H9O[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 C4H9 )(디프로필렌 글리콜 n-부틸(또는 디-n-부틸) 에테르), C4H9O[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 C4H 9)(트리프로필렌 글리콜 n-부틸(또는 디-n-부틸) 에테르), (CH3)3COCH2CH(CH3)OH(프로필렌 글리콜 t-부틸 에테르), (CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 (CH3) 3)(디프로필렌 글리콜 t-부틸(또는 디-t-부틸)에테르), (CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 (CH3 )3)(트리프로필렌 글리콜 t-부틸(또는 디-t-부틸)에테르), C5H110CH2CH(CH3)OH(프로필렌 글리콜 n-펜틸 에테르), C4H9OCH2CH(C2H5)OH(부틸렌 글리콜 n-부틸 에테르), C4H9O[CH2CH(C2H5)O]2H(디부틸렌 글리콜 n-부틸 에테르), 트리메틸올프로판 트리-n-부틸 에테르(C2H5C(CH2O(CH2)3CH3)3) 및 트리메틸올프로판 디-n-부틸 에테르(C2H5C(CH2OC(CH2)3CH3)2CH 2OH).
폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 첨가제는 일반적으로 40℃에서 약 5센티스토크 미만의 동점도를 갖는다. 예를 들면, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르(DMM)는 40℃에서 0.90센티스토크의 동점도를 가지며 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르는 40℃에서 2.7센티스토크의 점도를 갖는다.
본 발명의 첨가제는 화학식 R1CONR2R3 및 시클로-[R4CON(R 5)-]으로 표시되는 아미드를 더 포함하는데, 여기에서 R1, R2, R3 및 R5는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼과 많아야 1개의 탄소수 6 내지 12의 방향족 라디칼로부터 선택되고; R4는 탄소수 3 내지 12의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 아미드는 약 120 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다. 상기 아미드의 분자량은 바람직하게는 약 120 내지 약 250 원자질량단위이다. 상기 아미드 중 탄소 대 산소 비율은 바람직하게는 약 7 내지 약 16이고, 가장 바람직하게는 약 10 내지 약 14이다. R1, R2, R3 및 R5는 임의로 치환된 라디칼, 즉 할로겐(예를 들면, 불소, 염소) 및 알콕시드(예를 들면, 메톡시)로부터 선택된 비탄화수소 치환기를 포함하는 라디칼을 포함할 수 있다. R1, R2, R3 및 R5는 임의로 헤테로원자 치환 라디칼, 즉 원자 질소(아자-), 산소(옥사-) 또는 황(티아-)을 포함하는 라디칼을 탄소 원자로 다르게 구성된 라디칼 사슬 중에 포함할 수 있다. 일반적으로, 3개 이하의 비탄화수소 치환기 및 헤테로원자, 그리고 바람직하게는 1개 이하의 치환기가 R1-3 및 R5 중의 탄소 원자 10개마다 존재할 것이며, 임의의 상기 비탄화수소 치환기 및 헤테로원자의 존재는 상기 탄소 대 산소의 비율 및 분자량 제한을 적용해서 고려해야 한다. 바람직한 아미드 첨가제는 탄소, 수소, 질소 및 산소로 구성된다. 대표적인 R1, R2, R3 및 R5 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, t-펜틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 및 그의 입체배치 이성질체를 포함한다. 대표적인 R1, R2, R3 및 R5 방향족 라디칼은 페닐, 쿠메닐, 메시틸, 톨릴, 크실릴, 벤질, 페네틸, 티에닐, 푸릴, 피롤릴 및 피리딜을 포함한다. 아미드 첨가제의 바람직한 실시태양은 상기 화학식 시클로-[R4CON(R5)-] 중 R 4가 히드로카르빌렌 라디칼 (CR6R7)n으로 표시될 수 있는 것들, 즉 화학식: 시클로-[(CR6R7)nCON(R5)-]인데; 여기에서 (a) 탄소 대 산소의 비율 및 (b) 분자량에 대해서는 상기 언급된 수치가 적용되고; n은 3 내지 5의 정수이며; R5는 탄소수 1 내지 12의 포화 탄화수소 라디칼이고; R6 및 R7은 이전에 제안된 정의 R1-3에 대한 법칙에 의해 (각각의 n에 대해) 독립적으로 선택된다. 화학식: 시클로-[(CR6R7)nCON(R 5)-]로 표시되는 락탐에 있어서, 모든 R6 및 R7은 바람직하게는 수소이고, 또는 n개의 메틸렌 단위들 중에 단일 포화 탄화수소 라디칼을 포함하며, R5는 탄소수 3 내지 12의 포화 탄화수소 라디칼이다. 예를 들면, 1-(포화 탄화수소 라디칼)-5-메틸피롤리딘-2-온이다.
대표적인 아미드 첨가제는 다음을 포함한다: 1-옥틸피롤리딘-2-온, 1-데실피롤리딘-2-온, 1-옥틸-5-메틸피롤리딘-2-온, 1-부틸카프롤락탐, 1-이소부틸카프롤락탐, 1-시클로헥실피롤리딘-2-온, 1-시클로헥실-5-메틸피롤리딘-2-온, 1-부틸-5-메틸피페리드-2-온, 1-펜틸-5-메틸피페리드-2-온, 1-헥실카프롤락탐, 1-헥실-5-메틸피롤리딘-2-온, 1-헵틸-5-메틸피롤리딘-2-온, 1-노닐-5-메틸피롤리딘-2-온, 1-운데실-5-메틸피롤리딘-2-온, 1-도데실-5-메틸피롤리딘-2-온, 5-메틸-1-펜틸피페리드-2-온, 1,3-디메틸피페리드-2-온, 1-메틸카프롤락탐, 1-부틸-피롤리딘-2-온, 1,5-디메틸피페리드-2-온, 1-데실-5-메틸피롤리딘-2-온, 1-도데실피롤리드-2-온, N,N-디부틸포름아미드 및 N,N-디이소프로필아세트아미드.
본 발명의 첨가제는 화학식 R1CN으로 표시되는 니트릴을 더 포함하는데, 여기에서 R1은 탄소수 5 내지 12의 지방족, 지환족 또는 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 니트릴은 약 90 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 6 내지 약 12의 탄소 대 질소 비율을 갖는다. 상기 니트릴 첨가제 중 R1은 바람직하게는 탄소수 8 내지 10의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다. 상기 니트릴 첨가제의 분자량은 바람직하게는 약 120 내지 약 140 원자질량단위이다. 상기 니트릴 중 탄소 대 질소 비율은 바람직하게는 약 8 내지 약 9이다. R1은 임의로 치환 탄화수소 라디칼, 즉 할로겐(예를 들면, 불소, 염소) 및 알콕시드(예를 들면, 메톡시)로부터 선택된 비탄화수소 치환기를 포함하는 라디칼을 포함할 수 있다. R1은 임의로 헤테로원자 치환 탄화수소 라디칼, 즉 원자 질소(아자-), 산소(케토-, 옥사-) 또는 황(티아-)을 포함하는 라디칼을 탄소 원자로 다르게 구성된 라디칼 사슬 중에 포함할 수 있다. 일반적으로 3개 이하의 비탄화수소 치환기 및 헤테로원자, 및 바람직하게는 1개 이하가 R1 중의 탄소 원자 10개마다 존재할 것이며 임의의 상기 비탄화수소 치환기 및 헤테로원자의 존재는 상기 탄소 대 질소 비율 및 분자량 한계를 적용해서 고려해야 한다. 화학식 R1CN 중의 대표적인 R1 지방족, 지환족 및 아릴 탄화수소 라디칼은 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, t-펜틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 및 그의 입체배치 이성질체와 페닐, 벤질, 쿠메닐, 메시틸, 톨릴, 크실릴 및 페네틸을 포함한다.
대표적인 니트릴 첨가제는 다음을 포함한다: 1-시아노펜탄, 2,2-디메틸-4-시클로펜탄, 1-시아노헥산, 1-시아노헵탄, 1-시아노옥탄, 2-시아노옥탄, 1-시아노노난, 1-시아노데칸, 2-시아노데칸, 1-시아노운데칸 및 1-시아노도데칸.
본 발명의 첨가제는 화학식 RClx로 표시되는 클로로카본을 더 포함하는데: 여기에서 x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고; R은 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 클로로카본은 약 100 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 2 내지 약 10의 탄소 대 염소 비율을 갖는다. 상기 클로로카본 첨가제의 분자량은 바람직하게는 약 120 내지 약 150 원자질량단위이다. 상기 클로로카본 첨가제 중 탄소 대 염소 비율은 바람직하게는 약 6 내지 약 7이다. 화학식 RClx 중 대표적인 R 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, t-펜틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 및 그의 입체배치 이성질체를 포함한다.
대표적인 클로로카본 첨가제는 다음을 포함한다: 3-(클로로메틸)펜탄, 3-클로로-3-메틸펜탄, 1-클로로헥산, 1,6-디클로로헥산, 1-클로로헵탄, 1-클로로옥탄, 1-클로로노난, 1-클로로데칸, 및 1,1,1-트리클로로데칸.
본 발명의 첨가제는 또한 화학식 R1OR2로 표시되는 아릴 에테르를 더 포함하는데, 여기에서 R1은 탄소수 6 내지 12의 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며: 상기 아릴 에테르는 약 100 내지 약 150 원자질량단위의 분자량 및 약 4 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다. 상기 아릴 에테르 첨가제 중 탄소 대 산소 비율은 바람직하게는 약 7 내지 약 10이다. 화학식 R1OR2 중 대표적인 R1 아릴 라디칼은 페닐, 비페닐, 쿠메닐, 메시틸, 톨릴, 크실릴, 나프틸 및 피리딜을 포함한다. 화학식 R1OR2 중의 대표적인 R2 지방족 탄화수소 라디칼은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, s-부틸, 및 t-부틸을 포함한다. 대표적인 방향족 에테르 첨가제는 다음을 포함한다: 메틸 페닐 에테르(아니솔), 1,3-디메틸옥시벤젠, 에틸 페닐 에테르 및 부틸 페닐 에테르.
본 발명의 첨가제는 화학식 CF3R1으로 표시되는 1,1,1-트리플루오로알칸을 더 포함하는데, 여기에서 R1은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼, 바람직하게는 1차, 직쇄, 포화, 알킬 라디칼로부터 선택된다. 대표적인 1,1,1-트리플루오로알칸 첨가제는 다음을 포함한다: 1,1,1-트리플루오로헥산 및 1,1,1-트리플루오로도데칸.
본 발명의 첨가제는 화학식 R1OCF2CF2H로 표시되는 플루오로에테르를 더 포함하는데, 여기에서 R1은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼, 바람직하게는 1차, 직쇄, 포화, 알킬 라디칼로부터 선택된다. 대표적인 플루오로에테르 첨가제는 다음을 포함한다: C8H17OCF2CF2H 및 C 6H13OCF2CF2H.
본 발명의 첨가제는 화학식 I, II 및 III으로 표시되는 락톤을 더 포함한다:
락톤은 6원 고리(I) 또는 바람직하게는 5개 원자(II) 중에 작용기 -CO2-를 포함하는데, 화학식 I 및 II에 있어서, R1 내지 R8은 독립적으로 수소 또는 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택된다. 각각의 R1 내지 R8은 또 하나의 R1 내지 R8과 연결되어서 고리를 형성할 수 있다. 락톤은 화학식 III에서와 같이 엑소시클릭 알킬리덴기를 가질 수 있는데, 여기에서 R1 내지 R6은 독립적으로 수소 또는 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택된다. 각각의 R1 내지 R6은 또 하나의 R1 내지 R6과 연결되어 고리를 형성할 수 있다. 본 발명의 락톤 첨가제는 약 5 내지 약 15, 바람직하게는 약 5 내지 약 12의 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율을 갖는다. 상기 락톤 첨가제는 또한 약 80 내지 약 300 원자질량단위, 바람직하게는 약 80 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 범위를 갖는다. 대표적인 락톤 첨가제는 하기 표에 기재된 화합물을 포함한다.
락톤 첨가제는 일반적으로 40℃에서 약 7센티스토크 미만의 동점도를 갖는다. 예를 들면, 감마-운데카락톤은 40℃에서 5.4센티스토크의 동점도를 가지며 시스-(3-헥실-5-메틸)디히드로푸란-2-온은 4.5센티스토크의 점도를 갖는다. 락톤 첨가제는 상업적으로 구입할 수 있고, 또는 동시 출원된 미국 특허 출원, 대리인 사건 번호 CL-2362 US PRV의 명칭 "시스-3,5-이치환-디히드로-푸란-2-온 및 그의 제조방법과 용도"에 기술된 방법에 의해 제조할 수 있다. 이 특허 출원의 발명자는 피.제이. 파간(P.J. Pagan) 및 씨.제이. 브란덴버그(C.J. Brandenburg)이다. 상기 출원은 참고문헌으로 인용된다.
본 발명의 첨가제는 화학식 R1CO2R2로 표시되는 에스테르도 포함하는데, 여기에서 R1 및 R2는 독립적으로 직쇄 및 시클릭, 포화 및 불포화, 알킬 및 아릴 라디칼로부터 선택된다. 바람직한 에스테르는 필수적으로 원소 C, H 및 O로 구성되며, 약 80 내지 약 550 원자질량단위의 분자량을 가지고, 약 5 내지 약 15의 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율을 갖는다. 대표적인 에스테르는 다음을 포함한다: (CH3)2CHCH2OOC(CH2)2-4OCOCH2CH(CH 3)2(디이소부틸 이염기성 에스테르), 에틸 헥사노에이트, 에틸 헵타노에이트, n-부틸 프로피오네이트, n-프로필 프로피오네이트, 에틸 벤조에이트, 디-n-프로필 프탈레이트, 벤조산 에톡시에틸 에스테르, 디프로필 카르보네이트, "엑세이트(Exxate) 700"(상업적인 C7 알킬 아세테이트), "엑세이트 800"(상업적 C8 알킬 아세테이트), 디부틸 프탈레이트, 및 t-부틸 아세테이트.
본 발명의 첨가제는 환형 구조로 연결된 반복 단위 -(CH2-CH2-Y)n-를 갖는 크라운 화합물도 포함하는데, 여기에서 Y는 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소 또는 황이고, n은 2 초과이다. 바람직한 크라운 화합물은 Y가 산소이고 n이 4 초과인 크라운 에테르이다. 게다가, 크라운 화합물은 탄소, 수소, 산소, 질소 및(또는) 할로겐 원자를 포함하는 측쇄기로 임의로 치환될 수 있다. 크라운 에테르는 알드리치(Aldrich)와 같은 화학물질 공급 회사로부터 상업적으로 구입할 수 있다. 대표적인 크라운 에테르는 18-크라운-6-에테르, 15-크라운-5-에테르 및 12-크라운-4-에테르이다.
본 발명의 첨가제는 화학식 IV로 표시되는 반복 단위가 환형 구조로 연결된 시클로덱스트린도 포함한다:
화학식 IV에서, 각각의 R기는 독립적으로 수소 또는 탄소수 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며, n은 6(알파-시클로덱스트린), 7(베타-시클로덱스트린) 또는 8(감마-시클로덱스트린)이다. 치환된 시클로덱스트린의 예로서, 퍼헥실-베타-시클로덱스트린은 7개의 반복 단위(n=7)를 포함하고, 모든 R기가 헥실 라디칼을 포함하는 시클로덱스트린 화합이다.
본 발명의 첨가제는 또한 화학식 V로 표시되는 반복 단위가 환형 구조로 연결된 칼릭스아렌도 포함한다:
화학식 V에서, 각각의 R1 및 R2기는 독립적으로 수소 또는 탄소 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며 n=4, 5, 6, 7, 또는 8이다. 대표적인 칼릭스아렌은 칼릭스[4]아렌, 칼릭스[6]아렌, 및 파라-t-부틸칼릭스[4]아렌이며, 여기에서 n=4이고, R1은 수소를 포함하고, R2는 t-부틸 라디칼을 포함한다.
본 발명의 첨가제는 단일 첨가제 종 또는 임의 비율의 복수 첨가제 종을 포함할 것이다. 예를 들면, 첨가제는 단일 첨가제 종의 화합물들의 혼합물(예를 들면 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르의 혼합물) 또는 여러 첨가제 종으로부터 선택된 화합물의 혼합물(예를 들면, 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르와 아미드의 혼합물)을 포함할 수 있다.
본 발명의 첨가제는 화학식 R1COR2로 표시되는 케톤도 임의로 포함할 수 있는데, 여기에서 R1 및 R2는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 지방족, 지환족 및 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 케톤은 약 70 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 4 내지 약 13의 탄소 대 산소 비율을 갖는다. 상기 케톤 중 R1 및 R2는 바람직하게는 독립적으로 탄소수 1 내지 9의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다. 상기 케톤의 분자량은 바람직하게는 약 100 내지 200 원자질량단위이다. 상기 케톤 중 탄소 대 산소 비율은 바람직하게는 약 7 내지 약 10이다. R1 및 R2는 함께 연결되어 5원, 6원 또는 7원 고리 시클릭 케톤, 예를 들면 시클로펜타논, 시클로헥사논 및 시클로헵타논을 형성하는 히드로카르빌렌 라디칼을 형성할 수 있다. R1 및 R2는 치환된 탄화수소 라디칼, 즉 할로겐(예를 들면, 불소, 염소) 및 알콕시드(예를 들면, 메톡시)로부터 선택된 비탄화수소 치환기를 포함하는 라디칼을 임의로 포함할 수 있다. R1 및 R2는 헤테로원자 치환 탄화수소 라디칼, 즉 원자 질소(아자-), 산소(케토-, 옥사-) 또는 황(티아-)을 탄소 원자로 다르게 구성된 라디칼 사슬 중에 포함하는 라디칼을 임의로 포함할 수 있다. 일반적으로 3개 이하의 비탄화수소 치환기 및 헤테로원자, 및 바람직하게는 1개 이하가 R1 및 R2 중 탄소 원자 10개마다 존재할 것이며, 임의의 상기 비탄화수소 치환기 및 헤테로원자의 존재는 상기 탄소 대 산소 비율 및 분자량 제한을 적용해서 고려해야 한다. 화학식 R1COR2 중 대표적인 R1 및 R2 지방족, 지환족 및 아릴 탄화수소 라디칼은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, t-펜틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 및 그의 입체배치 이성질체와 페닐, 벤질, 쿠메닐, 메시틸, 톨릴, 크실릴 및 페네틸을 포함한다.
대표적인 케톤 첨가제는 다음을 포함한다: 2-부타논, 2-펜타논, 아세토페논, 부티로페논, 헥사노페논, 시클로헥사논, 시클로헵타논, 2-헵타논, 3-헵타논, 5-메틸-2-헥사논, 2-옥타논, 3-옥타논, 디이소부틸 케톤, 4-에틸시클로헥사논, 2-노나논, 5-노나논, 2-데카논, 4-데카논, 2-데칼론, 2-트리데카논, 디헥실 케톤 및 디시클로헥실 케톤.
케톤 첨가제는 불쾌한 냄새를 가질 수 있는데, 이것은 냄새 차단제 또는 향료를 첨가해서 차단할 수 있다. 냄새 차단제 또는 향료의 전형적인 예는 상록수, 신선한 레몬, 체리, 계피, 박하, 꽃 또는 오렌지껍질 또는 인터컨티넨탈 프래그런스(Intercontinental Fragrance)에 의해 시판되는 것들과 d-리모넨 및 피넨을 포함할 수 있다. 상기 냄새 차단제는 냄새 차단제 및 첨가제의 합한 중량을 기준으로 하여 약 0.001 중량％ 내지 약 15 중량％의 농도로 사용될 수 있다.
본 발명의 첨가제는 약 0.5 내지 약 50 중량％(첨가제의 총량을 기준으로 함)의 탄소수 5 내지 15의 직쇄 또는 시클릭 지방족 또는 방향족 탄화수소를 임의로 포함할 수 있다. 대표적인 탄화수소는 펜탄, 헥산, 옥탄, 노난, 데칸, 이소파르(Isopar)(등록상표) H(고순도 C11 내지 C12 이소-파라핀), 아로마틱(Aromatic) 150(C 내지 C11 방향족), 아로마틱 200(C9 내지 C15 방향족) 및 나프타(Naphta) 140을 포함한다. 이들 탄화수소 모두는 엑손 케미칼(Exxon Chemical, 미국)에 의해 시판되고 있다.
본 발명의 첨가제는 중합체 첨가제를 임의로 더 포함할 수 있다. 중합체 첨가제는 불화 및 비불화 아크릴레이트의 랜덤 공중합체일 수 있는데, 여기에서 중합체는 화학식 CH2=C(R1)CO2R2, CH2=C(R3)C 6H4R4 및 CH2=C(R5)C6H4XR 6으로 표시되는 1개 이상의 단량체의 반복 단위를 포함하고, 여기에서 X는 산소 또는 황이고; R1, R3 및 R5는 독립적으로 H 및 C1-C4알킬 라디칼로 구성된 군으로부터 선택되고; R2, R4 및 R6은 독립적으로 C 및 F를 포함하는 탄소 사슬 기재 라디칼로 구성된 군으로부터 선택되며, H, Cl, 에테르 산소, 또는 티오에테르, 술폭시드 또는 술폰기 형태의 황을 더 포함할 수 있다. 상기 중합체 첨가제의 예는 미국 특허 제 6,299,792 호에 개시된 것들, 예컨대 이.아이. 듀퐁 디 네무아 & 캄파니(미국 델라웨어주 윌밍톤 19898)에 의해 시판되는 조닐(Zonyl)(등록상표) PHS를 포함한다. 조닐(등록상표) PHS는 40 중량％의 CH2=C(CH3)CO2CH2CH2(CF2 CF2)mF(조닐(등록상표) 플루오로메타크릴레이트 또는 ZFM으로도 지칭됨)(여기에서 m은 1 내지 12, 주로 2 내지 8이다) 및 60 중량％의 라우릴 메타크릴레이트(CH2=C(CH3)CO2(CH2)11 CH3, LMA로도 지칭됨)를 중합시켜서 제조한 랜덤 공중합체이다.
본 발명의 첨가제는 윤활제의 금속으로의 부착이 감소되도록, 열 교환기 중에서 발견되는 금속 구리, 알루미늄, 강, 또는 기타 금속의 표면 에너지를 저하시키는 첨가제 약 0.01 내지 30 중량％(첨가제의 총량을 기준으로 함)를 임의로 더 포함할 수 있다. 금속 표면 에너지 저하 첨가제의 예는 WIPO PCT 공개 제 WO 96/7721 호에 개시된 것들, 예컨대 조닐(등록상표) FSA, 조닐(등록상표) FSP, 조닐(등록상표) FSJ, 및 조닐(등록상표) FS62를 포함하는데, 모두 이.아이. 듀퐁 디 네무아 & Co.의 제품이다. 실제로 금속과 윤활제 사이의 접착력을 저하시켜서(즉, 금속에 보다 긴밀하게 결합되는 화합물로 대체하는 것에 의해), 윤활제가 금속 표면에 층으로 잔류하지 않고 공기조화 또는 냉각 시스템의 열 교환기 및 연결 관을 통해 보다 자유롭게 순환되도록 한다. 이로 인해 금속으로의 열전달이 증가되고 윤활제의 압축기로의 효율적인 복귀가 가능하게 된다.
바람직하다면 통상적으로 사용되는 냉각 시스템 첨가제를 본 발명의 조성물에 윤활성 및 시스템 안정성을 향상시키기 위해 임의로 첨가할 수 있다. 이들 첨가제는 일반적으로 냉각 압축기 윤활 분야에 알려져 있는 것들이며, 마모방지제, 극압 윤활제, 부식 및 산화방지제, 금속 표면 탈활성제, 자유 라디칼 스캐빈져(scavenger), 발포 및 지포 조절제, 누출 탐지제 등을 포함한다. 일반적으로 이들 첨가제는 전체 윤활제 조성물에 비해 단지 소량으로 존재한다. 이들은 전형적으로 각각의 첨가제의 약 0.1％ 미만 내지 약 3％의 농도로 사용된다. 이들 첨가제는 개개 시스템의 요구조건을 기준으로 하여 선택된다. 상기 첨가제의 특정한 전형적인 예는 윤활 개선 첨가제, 예컨대 인산 및 티오포스페이트의 알킬 또는 아릴 에스테르를 포함할 수 있는데, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 이들은 EP 윤활 첨가제의 트리아릴 포스페이트 계열의 구성원, 예컨대 부틸화 트리페닐 포스페이트(BTPP), 또는 기타 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르, 예를 들면 아크조 케미칼즈(Akzo Chemicals)의 Syn-0-Ad 8478, 트리크레실 포스페이트 및 관련 화합물을 포함한다. 추가로 금속 디알킬 디티오포스페이트(예를 들면, 다연 디알킬 디티오포스페이트 또는 ZDDP, 루브리졸(Lubrizol) 1375) 및 이 계열의 기타 구성원이 본 발명의 조성물 중에 사용될 수 있다. 기타 마모방지 첨가제는 천연 오일 및 비대칭 폴리히드록실 윤활 첨가제, 예컨대 시네르골(Synergol) TMS(인터내쇼날 루브리컨츠(International Lubricants))를 포함한다. 천연 또는 합성 오일 기재 윤활성 개선제는 누-칼곤, Inc.(Nu-Calgon, Inc.)의 제롤(Zerol) ICE와 같은 제품을 포함할 수 있다. 유사하게, 안정제, 예컨대 항산화제, 자유 라디칼 스캐빈져, 및 물 스캐빈져가 사용될 수 있다. 이러한 부류의 화합물은 부틸화 히드록시 톨루엔(BHT), 에폭시드, 및 글리시딜 에테르를 포함할 수 있는데, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 또한 HFC, PFC, HFE, 암모니아 및(또는) 이산화탄소 냉매 및 POE, PAG 및 PVE로 구성된 군으로부터 선택된 냉각 윤활제를 포함하는 압축 냉각 시스템에서의 냉각 방법을 포함한다. 이 방법은 상기 압축 냉각 시스템 중에서 상기 윤활제를 상기 냉매와 함께 상기 유효량의 본 발명의 첨가제 존재하에 증발시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 HFC, PFC, HFE, 암모니아 및(또는) 이산화탄소 냉매를 포함하는 압축 냉각 장치 중 압축기의 윤활 방법을 포함한다. 이 윤활 방법은 상기 압축기에 본 발명의 윤활제 및 첨가제 조성물을 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 본 발명의 냉매 조성물을 응축시킨 후에, 상기 조성물을 냉각될 몸체의 부근으로 증발시키는 것을 포함하는, 증기 압축 냉각 또는 공기조화 시스템의 냉각 방법을 포함한다.
본 발명은 또한 가열될 물체의 존재하에, 본 발명의 냉매 조성물을 응축시킨 후에, 상기 조성물을 증발시키는 것을 포함하는 열 발생 방법을 포함한다.
본 발명은 또한 본 발명의 냉매 조성물을 압축 냉각 장치 중에 사용하는 단계를 포함하는, 압축 냉각 장치의 에너지 효율 및(또는) 용량을 개선하는 방법을 포함한다.
본 발명은 또한 본 발명의 조성물을 압축 냉각 및(또는) 공기조화 장치 중에 사용하는 단계를 포함하는, 상기 장치 중 침전물 및 막힘을 줄이는 방법을 포함한다.
본 발명은 또한 본 발명의 임의의 조성물을 압축 냉각 장치 중에 첨가하는 단계를 포함하는, 상기 압축 냉각 장치에 첨가제를 전달하는 방법을 포함한다.
본 발명의 조성물은 세정제, 폴리올레핀 및 폴리우레탄에 대한 팽창제, 에어로졸 추진제, 열전달매질, 기체상 유전체, 소화제, 동력 사이클 작동 유체, 중합 매질, 입자 제거 유체, 캐리어 유체, 버프 연마제 또는 배기 건조제로서 사용될 수 있다.
여기에서 사용되는 "POE 22"는 모빌 오일 제품 알크틱 EAL22, 40℃에서 22센티스토크의 동점도를 갖는 폴리올 에스테르 윤활제에 대한 약칭이다. 여기에서 사용되는 "DMM"은 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르(CH30[CH2CH(CH3 )O]2CH3)에 대한 약칭이다. 여기에서 사용되는 "OP"는 1-옥틸 피롤리딘-2-온(C12H23NO)에 대한 약칭이다. 여기에서 사용되는 "HDPO"는 4-헥실-디히드로푸란-2-온 및 3-헥실-디히드로푸란-2-온의 1:1 혼합물에 대한 약칭이다. DMM, OP, 감마-발레롤락톤, 감마-옥타락톤, 감마 -노나락톤, 감마-데카락톤, 감마-운데카락톤, 테트라글림, 1-메틸카프롤락탐, 18-크라운-6 에테르, t-부틸 아세테이트, N-부틸프로피오네이트, N,N-디부틸포름아미드 및 2-옥타논은 알드리치 케미칼 캄파니(미국 위스콘신주 밀워키)로부터 구입할 수 있다. 1-부틸카프롤락탐의 합성은 당업계에 기술된 바와 같이 수행될 수 있다.
실시예 1
HFC 및 본 발명의 첨가제를 혼합하는 도중의 온도 상승을 측정하기 위해 시험을 수행했다. 동일한 부피의 첨가제 및 HFC-43-10mee(CH3CF2CHFCHFCF3)를 온도 탐침이 장착된 절연 드와(Dewar) 플라스크 중에서 혼합했다. 온도 상승은 혼합 5초 후에 기록했다. 결과를 하기에 기록했다.
실시예 1-온도 상승
초기 T(℃) 최종 T(℃) 온도 상승(℃)
비교예
테트라글림 21.7 35 13.9
실시예
1-메틸카프롤락탐 22.15 35.7 13.55
1-부틸카프롤락탐 21.1 32.45 11.35
18-크라운-6 에테르 22.45 33.2 10.75
n-옥틸 피롤리딘-2-온(OP) 20.1 30.75 10.65
디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르(DMM) 20.7 29.65 8.95
감마-발레롤락톤 21.35 30.2 8.85
t-부틸 아세테이트 19.7 28.2 8.5
2-헵타논 20.75 28.15 7.4
감마-옥타락톤 21 28.3 7.3
N.N-디부틸포름아미드 22.25 29.1 6.85
N-부틸프로피오네이트 21 27.7 6.7
2-노나논 21.00 27.60 6.6
감마-노나락톤 21.1 27.5 6.4
감마-운데카락톤(GUDL) 19.7 25.8 6.1
HDFO 20.00 25.95 5.95
2-옥타논 19.75 25.5 5.75
감마-데카락톤 21.15 26.45 5.3
결과는 본 발명의 조성물이 고온 혼합을 나타내는 상당한 온도 상승을 가졌다는 것을 보여준다.
실시예 2
냉매 실린더 및 바닥이 평평한 용기를 차단 밸브, 주입구 및 압력 변환기를 포함하는 짧은 다기관으로 연결했다. 전체 조립물의 부피는 충전되는 물의 질량으로 예측했다. 첨가제(OP 또는 DMM)를 포함하거나 포함하지 않는 부피를 아는 POE 22 윤활제를 바닥이 평평한 용기로 22℃에서 충전했다. 공기를 윗공간으로부터 배출시켰다. 두 실린더 사이의 차단 밸브를 폐쇄했다. HFC-134a 냉매를 다른 실린더로 181kPa의 압력까지 충전했다. 두 실린더사이의 차단 밸브가 개방될 때 압력을 연속적으로 관찰했다. 이 시간동안 시스템내 압력은 냉매 기체가 윤활제 상으로 흡수될 때 감소되었다. 상태방정식을 사용해서 저하된 압력을 윤활제/첨가제 혼합물로 흡수된 냉매의 질량 백분율로 변환시켰다. 결과를 도 1에 나타내었다. 이 결과는 HFC-134a의 POE로의 흡수가 본 발명의 첨가제를 첨가하는 것에 의해 상당히 개선되었다는 것을 나타낸다. 이 결과는 기화열 개선을 나타낸다.
실시예 3
첨가제가 R407C(23 중량％의 HFC-32 및 25 중량％의 HFC-125, 52 중량％의 HFC-134a) 및 폴리 에스테르(POE) 오일의 성능을 개선할 수 있는지를 측정하기 위해 시험을 수행했다. 덕트(duct)가 없는 스플릿(split) R22 산요(Sanyo) 열 펌프(증발기 모델 KHSO951, 응축기 모델 CHO951)를 환경시험실에 설치했다. 열 펌프에는 R22 산요 회전 압축기(C-1R75H2R)가 장착되었다. 팬-코일(fan-coil) 장치를 환경시험실의 실내실에 장착하고 실외 유닛은 실외실에 장착했다. 시스템에 약 1200g의 R407C 및 40℃에서 46센티스토크의 점도를 갖는 350ml의 POE 오일을 충전했다. 시험을 실내실은 80℉ 및 67℉ 습구 온도로 조절되고, 실외실은 82℉ 및 65℉ 습구 온도로 조절되는 애쉬래 냉각 B 조건에서 수행했다. 실내실은 70℉ 및 60℉ 습구 온도로 조절되고, 실외실 온도는 17℉ 및 15℉ 습구 온도로 조절되는 애쉬래 가열 조건에서도 시험을 수행했다. 에어 사이드(air side) 용량, 에너지효율비(EER) 측정 및 오일 부피 측정을 수행했다. R407C/POE 기준선 후에, 오일 충전물을 제거하고 POE RL68H 중의 첨가제로 대체하고 40℃에서의 최종 오일 점도를 기준선 POE 오일에 상응하도록 했다. 다시 냉각 B 측정 및 저온 가열 측정을 수행했다. 용량 및 에너지 효율 결과를 하기 표에 기록했다.
실시예 3-냉각 B 시험
오일 조성물 40℃에서의 점도(cs) 용량(Kbtu/H) EER
R407C/50 중량％의 POE 엠카레이트(Emkarate) RL32CF/50 중량％의 POE RL 68H 46 5.91 7.59
R407C/POE RL68H 중 10％ 테트라글림 37 5.68 7.41
R407C/POE RL68H 중 10 중량％의 n-옥틸 피롤리딘-2-온 46 6.51 8.23
실시예 3-저온 가열 시험
오일 조성물 40℃에서의 점도(cs) 용량(Kbtu/H) EER
R407C/50 중량％의 POE 엠카레이트 RL32CF/50 중량％의 POE RL 68H 46 3.71 4.57
R407C/POE RL68H 중 10％ 테트라글림 37 2.92 3.66
R407C/POE RL68H 중 10 중량％의 n-옥틸 피롤리딘-2-온 46 4.01 4.81
상기 결과는 n-옥틸-피롤리딘-2-온이 R407C/POE에 첨가될 때 에너지 효율 및 용량이 현저하게 상승된다는 것을 보여준다. 성능은 테트라글림에 비해 현저하게 개선되었다.
실시예 4
본 발명의 첨가제를 사용해서 가정용 냉장고(프리지데어(Frigidaire) 21세제곱 피트, 모델 FRT21P5) 중에서 HFC-134a/POE 성능을 개선할 수 있는지를 측정하기 위해 시험을 수행했다. 냉장고에는 압력 및 온도 측정 장치와 전력 측정 장치를 기밀 왕복 압축기 및 두개의 팬에 장착했다. 작동 도중에 윤활제 양을 모니터 하기 위한 가시 유리도 압축기에 장착되었다. 냉장고는 32.2℃로 조절된 방에서 시험했다. 냉장 및 냉동 격실을 두 가지 조건, 중-중 및 온-온으로 시험했다. 격실 온도를 관찰하고 통합된 일일 전력 필요량을 계산했다. 잔류 윤활제를 제거하기 위해 작동 사이에 시스템을 완전히 물로 씻어냈다. 결과를 하기 표에 기록했다.
실시예 4-중-중 격실 온도 조건
윤활제 조성물 40℃에서의 오일 점도(cs) 통합된 일일 전력 필요량(kWhr/일) 냉동 격실 온도(℉) 냉장 격실 온도(℉)
R134a/POE 10 10.0 1.49 3.9 37.4
R134a/POE 10 중 10％의 테트라글림 9.0 1.49 5.1 37.4
R134a/POE 10 중 15％ n-옥틸 피롤리딘-2-온 9.3 1.47 3.8 37.6
실시예 4-온-온 격실 온도 조건
윤활제 조성물 40℃에서의 오일 점도(cs) 통합된 일일 전력 필요량(kWhr/일) 냉동 격실 온도(℉) 냉장 격실 온도(℉)
R134a/POE 10 10.0 1.26 9.6 44.5
R134a/POE 10 중 10％의 테트라글림 9.0 1.26 11.0 44.7
R134a/POE 10 중 15％ n-옥틸 피롤리딘-2-온 9.3 1.21 10.0 44.5
결과는 n-옥틸 피롤리딘-2-온이 R134a/POE 10에 첨가될 때의 에너지 효율 개선을 보여준다. N-옥틸 피롤리딘-2-온 성능도 테트라글림에 비해 현저하게 개선되었다.
관련 출원과의 상호 참고
본 출원은 2002년 8월 8일자로 출원된 미국 출원 제 60/402,364 호로부터 우선권주장을 한다. 본 특허 출원은 또한 2003년 8월 7일자로 출원된 명칭 "성능 개선 첨가제를 포함하는 냉매 조성물"의 미국 특허 출원에 대해서도 우선권 주장을 한다. 본 출원에 대한 대리인의 사건 번호는 제 FL-1081 US NA 호이다.

Claims (23)

  1. (a) POE, PAG 및 PVE로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 냉각 윤활제; 및
    (b) 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 아미드, 니트릴, 클로로카본, 아릴 에테르, 1,1,1-트리플루오로알칸, 플루오로에테르, 락톤, 에스테르, 크라운(crown) 화합물, 시클로덱스트린 및 칼릭스아렌으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 조성물.
  2. (a) 히드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 히드로플루오로에테르, 암모니아 및 이산화탄소로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 냉매;
    (b) POE, PAG 및 PVE로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 냉각 윤활제; 및
    (c) 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 아미드, 니트릴, 클로로카본, 아릴 에테르, 1,1,1-트리플루오로알칸, 플루오로에테르, 락톤, 에스테르, 크라운 화합물, 시클로덱스트린 및 칼릭스아렌으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 조성물.
  3. (a) 히드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 히드로플루오로에테르, 암모니아 및 이산화탄소로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 냉매; 및
    (b) 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 아미드, 니트릴, 클로로카본, 아릴 에테르, 1,1,1-트리플루오로알칸, 플루오로에테르, 락톤, 에스테르, 크라운 화합물, 시클로덱스트린 및 칼릭스아렌으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하며, POE, PAG 또는 PVE 윤활제를 함유하는 압축 냉각 및 공기조화 장치에 사용하기 위한 냉매 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 첨가제가 다음으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 조성물.
    (i) 화학식 R1[(OR2)xOR3]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 여기에서 x는 1 내지 3의 정수로부터 선택되고; y는 1 내지 4의 정수로부터 선택되며; R1은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 y 결합 부위를 갖는 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 3 내지 4의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; R3은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R1 및 R3 중 적어도 하나는 상기 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 100 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 2.3 내지 약 5.0의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (ii) 화학식 R1CONR2R3 및 시클로-[R4CON(R5)-]으로 표시되는 아미드, 여기에서 R1, R2, R3 및 R5는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R4는 탄소수 3 내지 12의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 아미드는 약 120 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (iii) 화학식 R1CN으로 표시되는 니트릴, 여기에서 R1은 탄소수 5 내지 12의 지방족, 지환족 또는 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 니트릴은 약 90 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 6 내지 약 12의 탄소 대 질소 비율을 갖는다.
    (iv) 화학식 RClx로 표시되는 클로로카본, 여기에서 x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고; R은 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 클로로카본은 약 100 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 2 내지 약 10의 탄소 대 염소 비율을 갖는다.
    (v) 화학식 R1OR2로 표시되는 아릴 에테르, 여기에서 R1은 탄소수 6 내지 12의 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 아릴 에테르는 약 100 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 4 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (vi) 화학식 CF3R1으로 표시되는 1,1,1-트리플루오로알칸, 여기에서 R1은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다.
    (vii) 화학식 R1OCF2CF2H로 표시되는 플루오로에테르, 여기에서 R1 은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다.
    (viii) 하기 화학식 I, II 및 III으로 표시되는 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 락톤.
    <화학식 I>
    <화학식 II>
    <화학식 III>
    상기 화학식들에서, R1 내지 R8은 독립적으로 수소, 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되고; 여기에서 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율은 약 5 내지 약 15이고, 분자량은 약 80 내지 약 300 원자질량단위이다.
    (ix) 화학식 R1CO2R2로 표시되는 에스테르, 여기에서 R1 및 R2는 독립적으로 직쇄 및 시클릭, 포화 및 불포화, 알킬 및 아릴 라디칼로부터 선택되고; 여기에서 상기 에스테르는 약 80 내지 약 550 원자질량단위의 분자량 및 약 5 내지 약 15의 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율을 갖는다.
    (x) 환형 구조로 연결된 반복 단위 -(CH2-CH2-Y)n-을 갖는 크라운 화합물, 여기에서 Y는 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소 또는 황이고, n은 2 초과이다.
    (xi) 환형 구조로 연결된 하기 화학식 IV로 표시되는 반복 단위를 갖는 시클로덱스트린.
    <화학식 IV>
    상기 화학식에서, 각각의 R기는 독립적으로 수소 또는 탄소수 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며, n은 6, 7 또는 8이다.
    (xii) 환형 구조로 연결된 하기 화학식 V로 표시되는 반복 단위를 갖는 칼릭스아렌.
    <화학식 V>
    상기 화학식에서, 각각의 R1 및 R2기는 독립적으로 수소, 탄소수 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며, n은 4, 5, 6, 7 또는 8이다.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 첨가제가 다음으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 조성물.
    (i) 화학식 R1[(OR2)xOR3]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 여기에서 x는 1 내지 3의 정수로부터 선택되고; y는 1 내지 4의 정수로부터 선택되며; R1은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 y 결합 부위를 갖는 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 3 내지 4의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; R3은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R1 및 R3 중 적어도 하나는 상기 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 100 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 2.3 내지 약 5.0의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (ii) 화학식 R1CONR2R3 및 시클로-[R4CON(R5)-]으로 표시되는 아미드, 여기에서 R1, R2, R3 및 R5는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R4는 탄소수 3 내지 12의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 아미드는 약 120 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (iii) 화학식 R1CN으로 표시되는 니트릴, 여기에서 R1은 탄소수 5 내지 12의 지방족, 지환족 또는 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 니트릴은 약 90 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 6 내지 약 12의 탄소 대 질소 비율을 갖는다.
    (iv) 화학식 RClx로 표시되는 클로로카본, 여기에서 x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고; R은 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 클로로카본은 약 100 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 2 내지 약 10의 탄소 대 염소 비율을 갖는다.
    (v) 화학식 R1OR2로 표시되는 아릴 에테르, 여기에서 R1은 탄소수 6 내지 12의 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 아릴 에테르는 약 100 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 4 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (vi) 화학식 CF3R1으로 표시되는 1,1,1-트리플루오로알칸, 여기에서 R1은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다.
    (vii) 화학식 R1OCF2CF2H로 표시되는 플루오로에테르, 여기에서 R1 은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다.
    (viii) 하기 화학식 I, II 및 III으로 표시되는 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 락톤.
    <화학식 I>
    <화학식 II>
    <화학식 III>
    상기 화학식들에서, R1 내지 R8은 독립적으로 수소, 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되고; 여기에서 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율은 약 5 내지 약 15이고, 분자량은 약 80 내지 약 300 원자질량단위이다.
    (ix) 화학식 R1CO2R2로 표시되는 에스테르, 여기에서 R1 및 R2는 독립적으로 직쇄 및 시클릭, 포화 및 불포화, 알킬 및 아릴 라디칼로부터 선택되고; 여기에서 상기 에스테르는 약 80 내지 약 550 원자질량단위의 분자량 및 약 5 내지 약 15의 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율을 갖는다.
    (x) 환형 구조로 연결된 반복 단위 -(CH2-CH2-Y)n-을 갖는 크라운 화합물, 여기에서 Y는 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소 또는 황이고, n은 2 초과이다.
    (xi) 환형 구조로 연결된 하기 화학식 IV로 표시되는 반복 단위를 갖는 시클로덱스트린.
    <화학식 IV>
    상기 화학식에서, 각각의 R기는 독립적으로 수소 또는 탄소수 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며, n은 6, 7 또는 8이다.
    (xii) 환형 구조로 연결된 하기 화학식 V로 표시되는 반복 단위를 갖는 칼릭스아렌.
    <화학식 V>
    상기 화학식에서, 각각의 R1 및 R2기는 독립적으로 수소, 탄소수 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며, n은 4, 5, 6, 7 또는 8이다.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 윤활제가 약 40 내지 약 99 중량％이고 상기 첨가제가 약 1 내지 약 60 중량％인 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 윤활제가 약 80 내지 약 99 중량％이고 상기 첨가제가 약 1 내지 약 20 중량％인 조성물.
  8. HFC, PFC, HFE, 암모니아 및(또는) 이산화탄소 냉매를 POE, PAG 및 PVE로 구성된 군으로부터 선택된 냉각 윤활제와 함께 유효량의 첨가제의 존재하에 증발시키는 단계를 포함하는, 상기 냉매 및 상기 냉각 윤활제를 포함하는 압축 냉각 및(또는) 공기조화 시스템에 의한 냉각 방법에 있어서, 상기 첨가제가 다음으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
    (i) 화학식 R1[(OR2)xOR3]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 여기에서 x는 1 내지 3의 정수로부터 선택되고; y는 1 내지 4의 정수로부터 선택되며; R1은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 y 결합 부위를 갖는 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 3 내지 4의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; R3은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R1 및 R3 중 적어도 하나는 상기 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 100 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 2.3 내지 약 5.0의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (ii) 화학식 R1CONR2R3 및 시클로-[R4CON(R5)-]으로 표시되는 아미드, 여기에서 R1, R2, R3 및 R5는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R4는 탄소수 3 내지 12의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 아미드는 약 120 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (iii) 화학식 R1CN으로 표시되는 니트릴, 여기에서 R1은 탄소수 5 내지 12의 지방족, 지환족 또는 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 니트릴은 약 90 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 6 내지 약 12의 탄소 대 질소 비율을 갖는다.
    (iv) 화학식 RClx로 표시되는 클로로카본, 여기에서 x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고; R은 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 클로로카본은 약 100 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 2 내지 약 10의 탄소 대 염소 비율을 갖는다.
    (v) 화학식 R1OR2로 표시되는 아릴 에테르, 여기에서 R1은 탄소수 6 내지 12의 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 아릴 에테르는 약 100 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 4 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (vi) 화학식 CF3R1으로 표시되는 1,1,1-트리플루오로알칸, 여기에서 R1은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다.
    (vii) 화학식 R1OCF2CF2H로 표시되는 플루오로에테르, 여기에서 R1 은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다.
    (viii) 하기 화학식 I, II 및 III으로 표시되는 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 락톤.
    <화학식 I>
    <화학식 II>
    <화학식 III>
    상기 화학식들에서, R1 내지 R8은 독립적으로 수소, 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되고; 여기에서 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율은 약 5 내지 약 15이고, 분자량은 약 80 내지 약 300 원자질량단위이다.
    (ix) 화학식 R1CO2R2로 표시되는 에스테르, 여기에서 R1 및 R2는 독립적으로 직쇄 및 시클릭, 포화 및 불포화, 알킬 및 아릴 라디칼로부터 선택되고; 여기에서 상기 에스테르는 약 80 내지 약 550 원자질량단위의 분자량 및 약 5 내지 약 15의 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율을 갖는다.
    (x) 환형 구조로 연결된 반복 단위 -(CH2-CH2-Y)n-을 갖는 크라운 화합물, 여기에서 Y는 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소 또는 황이고, n은 2 초과이다.
    (xi) 환형 구조로 연결된 하기 화학식 IV로 표시되는 반복 단위를 갖는 시클로덱스트린.
    <화학식 IV>
    상기 화학식에서, 각각의 R기는 독립적으로 수소 또는 탄소수 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며, n은 6, 7 또는 8이다.
    (xii) 환형 구조로 연결된 하기 화학식 V로 표시되는 반복 단위를 갖는 칼릭스아렌.
    <화학식 V>
    상기 화학식에서, 각각의 R1 및 R2기는 독립적으로 수소, 탄소수 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며, n은 4, 5, 6, 7 또는 8이다.
  9. HFC, PFC, HFE, 암모니아 및(또는) 이산화탄소를 포함하는 압축 냉각 및(또는) 공기조화 장치 중의 압축기에 제 1 항에 따른 조성물을 첨가하는 단계를 포함하는 상기 압축기의 윤활 방법.
  10. 히드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 히드로플루오로에테르, 암모니아 및 이산화탄소로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 냉매; 및 POE, PAG 및 PVE로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 냉각 윤활제를 포함하는 냉각 조성물을 포함하는 압축 냉각 및(또는) 공기조화 장치에 다음으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하는, 압축 냉각 및(또는) 공기조화 장치의 에너지 효율 및(또는) 용량 개선 방법.
    (i) 화학식 R1[(OR2)xOR3]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 여기에서 x는 1 내지 3의 정수로부터 선택되고; y는 1 내지 4의 정수로부터 선택되며; R1은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 y 결합 부위를 갖는 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 3 내지 4의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; R3은 수소 및 탄소수 1 내지 6의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R1 및 R3 중 적어도 하나는 상기 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 100 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 2.3 내지 약 5.0의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (ii) 화학식 R1CONR2R3 및 시클로-[R4CON(R5)-]으로 표시되는 아미드, 여기에서 R1, R2, R3 및 R5는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R4는 탄소수 3 내지 12의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 아미드는 약 120 내지 약 300 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (iii) 화학식 R1CN으로 표시되는 니트릴, 여기에서 R1은 탄소수 5 내지 12의 지방족, 지환족 또는 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 니트릴은 약 90 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 6 내지 약 12의 탄소 대 질소 비율을 갖는다.
    (iv) 화학식 RClx로 표시되는 클로로카본, 여기에서 x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고; R은 탄소수 1 내지 12의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 클로로카본은 약 100 내지 약 200 원자질량단위의 분자량 및 약 2 내지 약 10의 탄소 대 염소 비율을 갖는다.
    (v) 화학식 R1OR2로 표시되는 아릴 에테르, 여기에서 R1은 탄소수 6 내지 12의 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되며; 여기에서 상기 아릴 에테르는 약 100 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 4 내지 약 20의 탄소 대 산소 비율을 갖는다.
    (vi) 화학식 CF3R1으로 표시되는 1,1,1-트리플루오로알칸, 여기에서 R1은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다.
    (vii) 화학식 R1OCF2CF2H로 표시되는 플루오로에테르, 여기에서 R1 은 탄소수 약 5 내지 약 15의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다.
    (viii) 하기 화학식 I, II 및 III으로 표시되는 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 락톤.
    <화학식 I>
    <화학식 II>
    <화학식 III>
    상기 화학식들에서, R1 내지 R8은 독립적으로 수소, 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되고; 여기에서 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율은 약 5 내지 약 15이고, 분자량은 약 80 내지 약 300 원자질량단위이다.
    (ix) 화학식 R1CO2R2로 표시되는 에스테르, 여기에서 R1 및 R2는 독립적으로 직쇄 및 시클릭, 포화 및 불포화, 알킬 및 아릴 라디칼로부터 선택되고; 여기에서 상기 에스테르는 약 80 내지 약 550 원자질량단위의 분자량 및 약 5 내지 약 15의 탄소 대 에스테르 작용기 카르보닐 산소 비율을 갖는다.
    (x) 환형 구조로 연결된 반복 단위 -(CH2-CH2-Y)n-을 갖는 크라운 화합물, 여기에서 Y는 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소 또는 황이고, n은 2 초과이다.
    (xi) 환형 구조로 연결된 하기 화학식 IV로 표시되는 반복 단위를 갖는 시클로덱스트린.
    <화학식 IV>
    상기 화학식에서, 각각의 R기는 독립적으로 수소 또는 탄소수 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며, n은 6, 7 또는 8이다.
    (xii) 환형 구조로 연결된 하기 화학식 V로 표시되는 반복 단위를 갖는 칼릭스아렌.
    <화학식 V>
    상기 화학식에서, 각각의 R1 및 R2기는 독립적으로 수소, 탄소수 10까지의 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택되며, n은 4, 5, 6, 7 또는 8이다.
  11. 제 2 항, 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 응축시킨 후에, 상기 조성물을 냉각시킬 물체의 부근에서 증발시키는 것을 포함하는 냉각 방법.
  12. 제 2 항, 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 가열할 물체의 부근에서 응축시킨 후에, 상기 조성물을 증발시키는 것을 포함하는 열 발생 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    (i) 화학식 R1[(OR2)xOR3]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르에 있어서, x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고, y는 1이며, R1 및 R3은 독립적으로 수소 및 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, R2는 탄소수 3의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 100 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 2.5 내지 약 4.0의 탄소 대 산소 비율을 가지며,
    (ii) 상기 아미드는 약 120 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 16의 탄소 대 산소 비율을 갖고,
    (iii) 화학식 R1CN으로 표시되는 니트릴에 있어서, R1은 탄소수 8 내지 10의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 니트릴은 약 120 내지 약 140 원자질량단위의 분자량 및 약 8 내지 약 9의 탄소 대 질소 비율을 가지며,
    (iv) 상기 클로로카본은 약 120 내지 150 원자질량단위의 분자량 및 약 6 내지 약 7의 탄소 대 염소 비율을 갖고,
    (v) 상기 아릴 에테르는 약 7 내지 약 10의 탄소 대 산소 비율을 갖는 조성물.
  14. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    (i) 화학식 R1[(OR2)xOR3]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르에 있어서, x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고, y는 1이며, R1 및 R3은 독립적으로 수소 및 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, R2는 탄소수 3의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 100 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 2.5 내지 약 4.0의 탄소 대 산소 비율을 가지며,
    (ii) 상기 아미드는 약 120 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 16의 탄소 대 산소 비율을 갖고,
    (iii) 화학식 R1CN으로 표시되는 니트릴에 있어서, R1은 탄소수 8 내지 10의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 니트릴은 약 120 내지 약 140 원자질량단위의 분자량 및 약 8 내지 약 9의 탄소 대 질소 비율을 가지며,
    (iv) 상기 클로로카본은 약 120 내지 150 원자질량단위의 분자량 및 약 6 내지 약 7의 탄소 대 염소 비율을 갖고,
    (v) 상기 아릴 에테르는 약 7 내지 약 10의 탄소 대 산소 비율을 갖는 방법.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    (i) 화학식 R1[(OR2)xOR3]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르에 있어서, x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고, y는 1이며, R1 및 R3은 독립적으로 수소 및 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, R2는 탄소수 3의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 100 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 2.5 내지 약 4.0의 탄소 대 산소 비율을 가지며,
    (ii) 상기 아미드는 약 120 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 16의 탄소 대 산소 비율을 갖고,
    (iii) 화학식 R1CN으로 표시되는 니트릴에 있어서, R1은 탄소수 8 내지 10의 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 여기에서 상기 니트릴은 약 120 내지 약 140 원자질량단위의 분자량 및 약 8 내지 약 9의 탄소 대 질소 비율을 가지며,
    (iv) 상기 클로로카본은 약 120 내지 150 원자질량단위의 분자량 및 약 6 내지 약 7의 탄소 대 염소 비율을 갖고,
    (v) 상기 아릴 에테르는 약 7 내지 약 10의 탄소 대 산소 비율을 갖는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 R1[(OR2)xOR3 ]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르에 있어서, x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고, y는 1이며, R1 및 R3은 독립적으로 수소 및 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, R2는 탄소수 3의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며, 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 125 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 2.5 내지 4.0의 탄소 대 산소 비율을 갖는 조성물.
  17. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 R1[(OR2)xOR3 ]y으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르에 있어서, x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고, y는 1이며, R1 및 R3은 독립적으로 수소 및 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, R2는 탄소수 3의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며, 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 125 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 2.5 내지 4.0의 탄소 대 산소 비율을 갖는 것인 방법.
  18. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 화학식 R1[(OR2)xOR3]y 으로 표시되는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르에 있어서, x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고, y는 1이며, R1 및 R3은 독립적으로 수소 및 탄소수 1 내지 4의 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, R2는 탄소수 3의 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며, 상기 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르는 약 125 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 2.5 내지 4.0의 탄소 대 산소 비율을 갖는 것인 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아미드가 화학식 시클로-[(CR6R7)nCON(R5)-]로 표시되며, 여기에서 n은 3 내지 5의 정수로부터 선택되고, R6 및 R7은 수소이거나 n개의 메틸렌 단위들 중에 단일 포화 탄화수소 라디칼을 함유하고, R5는 탄소수 1 내지 12의 포화 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 상기 아미드는 약 160 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 16의 탄소 대 산소 비율을 갖는 조성물.
  20. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아미드가 화학식 시클로-[(CR6R7)nCON(R5)-]로 표시되며, 여기에서 n은 3 내지 5의 정수로부터 선택되고, R6 및 R7은 수소이거나 n개의 메틸렌 단위들 중에 단일 포화 탄화수소 라디칼을 함유하고, R5는 탄소수 1 내지 12의 포화 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 상기 아미드는 약 160 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 16의 탄소 대 산소 비율을 갖는 것인 방법.
  21. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 아미드가 화학식 시클로-[(CR6R7)nCON(R5)-]로 표시되며, 여기에서 n은 3 내지 5의 정수로부터 선택되고, R6 및 R7은 수소이거나 n개의 메틸렌 단위들 중에 단일 포화 탄화수소 라디칼을 함유하고, R5는 탄소수 1 내지 12의 포화 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 상기 아미드는 약 160 내지 약 250 원자질량단위의 분자량 및 약 7 내지 약 16의 탄소 대 산소 비율을 갖는 것인 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 압축 냉각 장치에 첨가하는 단계를 포함하는, 압축 냉각 장치로의 첨가제 전달 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 압축 냉각 및(또는) 공기조화 장치에 첨가하는 단계를 포함하는, 압축 냉각 및(또는) 공기조화 장치 중 퇴적물 및 막힘의 감소 방법.
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