包含三氟硝基甲烷的组合物和方法技术

公开了具有非常合意和出乎意料优异的性质组合的传热流体，和基于这些流体的传热系统和方法。该传热流体包含按摩尔计大约30至大约70%二氧化碳（CO2）和按摩尔计大约30至大约70%氢氟烃（HFC），优选具有1至2个碳原子的HFC，再更优选反式-1,1,1,3-四氟丙烯（HFC-32）。本发明专利技术的优选流体具有在40℉下至少大约100psia的蒸气压并也优选不共沸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及有利地利用三氟硝基甲烷（CF3NO2）的组合物和方法，在具体实施方案中涉及利用三氟硝基甲烷（CF3NO2）的传热流体和传热方法。
技术介绍
在许多不同情况下在流体与要冷却或升温的物体（body）之间选择性传热是合意的。本文所用的术语“物体”不仅指固体，还指呈它们所处的容器的形状的其它流体材料。用于实现这种传热的一种公知系统通过首先加压气相传热流体和随后经Joule-Thomson膨胀元件，如阀、孔口或其它类型的流收缩装置（flow constriction）将其膨胀来实现物体的冷却。任何这样的装置在下文中将简称为Joule-Thompson“膨胀元件”，使用这种元件的系统在本文中有时被称为Joule-Thompson系统。在大多数Joule-Thomson系统中，将单组分的非理想气体加压，随后经节流元件或膨胀元件膨胀以产生基本等焓的冷却。所用气体的特征，如沸点、反相温度、临界温度和临界压力影响达到期望冷却温度所需的起始压力。尽管这些特征对许多单组分流体而言都通常是公知的和/或相对容易以可接受的确定程度预测，但对多组分流体而言未必如此。由于存在与传热流体的有效性和合意性以及与使用此类流体的传热方法相关的大量性质或特征，常常难以预先预测任何特定的多组分流体将如何充当传热流体。例如，美国专利No. 5,774,052 – Bivens公开了共沸流体形式的二氟乙烷（HFC-32）、五氟乙烷（HFC-125）和少量（即最多5重量%）二氧化碳（CO2）的组合，据说在某些用途中作为制冷剂具有优点。Bivens的流体由从全球变暖角度看可能破坏环境的化合物构成，使用具有共沸性质的流体有时会使制冷剂昂贵。美国专利No. 5,763,063 – Richard等人公开了各种烃（包括HFC-32）和二氧化碳的非共沸组合，其形成据说可用作氯反式-1,1,1,3-四氟丙烯（HCFC–22）的替代品的流体。特别地，Richard等人的专利教导了这种流体的蒸气压基本等于HCFC-22，仅为大约83 psia。因此，尽管Richard等人的流体预计在某些制冷用途中表现良好，但其在几种其它类型的传热用途中被认为不足以胜任，包括上文就Bivens流体提到的相同类型的用途。化合物三氟硝基甲烷（CF3NO2）已被提议用于各种用途，包括生产信息记录介质、气态超声造影剂、治疗给药系统、气体和气态前体填充微球。参见“New Preparative Routes, Scale-Up, and Properties of Trifluoronitromethane, F3CNO2 and Related Reactions（三氟硝基甲烷F3CNO2的新制备途径、放大和性质以及相关反应）\, Research Seminar（研究讨论会）, University of Alabama，2007年4月17日。该论文还提出这种材料可能是制冷中使用的各种试剂和灭火剂，如各种Halons的合适的替代品。
技术实现思路
申请人已开发包含三氟硝基甲烷（CF3NO2）的组合物。在某些优选实施方案中，本组合物可用作传热流体、发泡剂、泡沫、可发泡组合物、泡沫预混物、溶剂、清洁流体、萃取剂、阻燃剂、灭火剂、沉积剂、推进剂、可喷组合物、沉积剂，或与这些组合使用，并涉及与这些的每一种相关的方法和系统。优选组合物具有非常合意但难以获得的性质组合。本组合物拥有的性质组合在许多用途中是重要的。例如，特别在传热用途中但也对其它用途而言，性质和特征的下列组合非常合意并为优选组合物所有：化学稳定性、低毒性、低可燃性或不可燃性和使用效率，同时基本降低或消除此前常用的许多组合物，如制冷剂，如CFCs的有害的臭氧消耗潜势。此外，本专利技术的优选实施方案提供组合物，特别和优选在某些实施方案中提供传热流体，如制冷剂，其也基本降低或消除与之前使用的传热流体相关的不利的全球变暖作用。包含三氟硝基甲烷和至少一种辅助制冷剂的本专利技术的某些优选传热组合物除上文提到的其它合意性质外还提供相对较高的制冷能力（refrigeration capacity）和/或性能系数。这种难以实现的性质和/或特征的组合在许多用途中是重要的，特别包括例如，低温空调、制冷和热泵应用。一方面，本专利技术提供包含三氟硝基甲烷（CF3NO2）和至少一种助剂（co-agent）的组合物。在某些优选实施方案中，本组合物包含大约1至大约99%三氟硝基甲烷（CF3NO2）和大约1至大约99%至少一种助剂。除非本文中另行规定，提到百分比都是指重量百分比。在某些优选实施方案中，该组合物包含大约40至大约99%CF3NO2和大约1至大约60%至少一种助剂。在某些非常优选的实施方案中，所述至少一种助剂选自：二氧化碳（CO2）；四氟丙烯，包括2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf）和1,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234ze）；C1–C4烃，优选包括C3和C4烃；氢氟烃（HFCs），优选包括二氟甲烷（HFC-32）；二氟乙烷（HFC-152a）；1,1,1,2-四氟乙烷（HFC-134a）；和五氟乙烷（HFC-125）；氨；和其中任何两种或更多种的组合。本文所用的术语“助剂”为方便起见而非限制性地用于表示该组合物中存在的并参与该组合物用于其预期用途的功能的非CF3NO2的任何化合物。因此，在某些优选实施方案中，该助剂是在该组合物中充当辅助制冷剂、助发泡剂、助溶剂、助清洁剂、助沉积剂、助萃取剂、助阻燃剂、助灭火剂或助推进剂的化合物或化合物组合。一方面，本专利技术提供包含CF3NO2和至少一种辅助制冷剂的组合物，优选是传热流体。在某些优选实施方案中，本组合物，特别是传热流体包含大约40至大约99%CF3NO2和大约1至大约60%至少一种辅助制冷剂。在某些非常优选的实施方案中，所述至少一种辅助制冷剂选自二氧化碳（CO2）、2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf）、1,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234ze）、C1–C4烃和其中任何两种或更多种的组合。大致对本组合物的助剂而言，辅助制冷剂被认为可包括不同于和/或除二氧化碳（CO2）、2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf）、1,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234ze）、C1–C4烃和其中任何两种或更多种的组合外的化合物。在某些优选实施方案中，辅助制冷剂选自二氧化碳（CO2）、2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf）、1,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234ze）、C1–C4烃和其中任何两种或更多种的组合。本文所用的术语“辅助制冷剂”为方便起见而非限制性地用于表示该组合物中存在的贡献于和/或以其它方式参与该组合物的传热特性或用于参与传热的非CF3NO2的任何化合物，并特别地旨在包括在传热涉及加热和/或冷却或制冷时存在的这样的化合物。本文所用的术语C1–C4烃在其广义上用于包括在分子中具有至少一个和不多于四个碳原子的所有烃，无论支链还是直链的。在某些优选实施方案中，该传热流体优选包含大约60至大约99%CF3NO2和大约本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.15 US 61/1870831.用作发泡剂、泡沫、可发泡组合物、泡沫预混物、溶剂、清洁流体、萃取剂、阻燃剂、灭火剂、沉积剂、推进剂、可喷组合物或沉积剂的组合物，其包含三氟硝基甲烷（CF3NO2）。
2.用作传热流体、发泡剂、泡沫、可发泡组合物、泡沫预混物、溶剂、清洁流体、萃取剂、阻燃剂、灭火剂、沉积剂、推进剂、可喷组合物或沉积剂的组合物，其包含三氟硝基甲烷（CF3NO2）和至少一种辅助剂。
3.权利要求2的组合物，其中所述辅助剂包含至少一种助剂。
4.权利要求2的组合物，进一步包含大约1至50重量%的至少一种选自多元醇酯（POEs）、封端或未封端的聚亚烷基二醇（PAGs）、矿物油、硅酮油、聚乙烯基醚（PVE）油和其中任何两种或更多种的组合的润滑剂。
5.权利要求2和4的任何一项或多项的组合物，其中所述辅助剂包含选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：RR辛赫，M范德普伊，AJ罗斯，IR尚克兰，
申请(专利权)人：RR辛赫，M范德普伊，AJ罗斯，IR尚克兰，
类型：发明
国别省市：