專利名稱：基于五氟丁烷的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及五氟丁烷的組合物。更具體地講，本發(fā)明提供了包含五氟丁烷的類共沸組合物及其用途。
背景技術(shù)：
基于氟烴的流體已廣泛用于各種工業(yè)用途，包括冷凍劑、氣溶膠推進(jìn)劑、發(fā)泡劑、傳熱介質(zhì)和氣體電介質(zhì)。由于使用某些這類液體受到環(huán)境問題的質(zhì)疑，希望使用臭氧損耗可能性低甚至為零的流體，如氫氟烴(″HFC′)。
因此，希望使用不含氯氟烴(″CFC″)或氫氯氟烴(″HCFC″)的流體。此外，已知最好需要使用單一組分流體或在沸騰或蒸發(fā)時不分餾的共沸混合物。令人遺憾的是，如本領(lǐng)域所公知，HFC/非HFC混合物中HFC/非HFC組分的相對濃度的較小變化會導(dǎo)致混合物的沸點出現(xiàn)顯著的變化。因此，即使認(rèn)為兩種或多種HFC/非HFC化合物的一種特定組合適用于給定的用途，HFC/非HFC組分的相對濃度僅有微小差別的同樣的兩種或多種HFC/非HFC組分的其他組合可能并不適合于相同用途。
申請人認(rèn)識到需要具有相對恒定的沸點和蒸氣壓(也就是說當(dāng)組分的相對濃度變化時，沸點和蒸氣壓變化程度相當(dāng)小)的兩種或多種HFC和非HFC溶劑的混合物。在這類混合物的制備中，相對恒定的沸點/蒸氣壓使得對于給定的用途可使用較寬范圍的組成。遺憾的是，具有相對恒定的沸點和蒸氣壓性質(zhì)的HFC/非HFC混合物不僅不常見，而且這類組合物的存在通常不能預(yù)測。
發(fā)明詳述和優(yōu)選的實施方案本發(fā)明人開發(fā)了能滿足對CFC和HCFC的替代品的持續(xù)需求的組合物。在一個實施方案中，本發(fā)明提供了類共沸組合物，所述組合物包含五氟丁烷和丁烷(優(yōu)選正丁烷)。因此，本發(fā)明通過提供基本不含CFC和HCFC并且具有相對恒定的沸點和蒸氣壓特征的組合物克服了以上不足。更具體地講，申請人確定了類共沸組合物，所述組合物包含1，1，1，3，3-五氟丁烷(″HFC-365mfc″)和選自未取代的丁烷(優(yōu)選正丁烷)的第二種組分。
本文使用的術(shù)語“類共沸”在廣義上包括嚴(yán)格共沸的組合物和行為類似共沸混合物的組合物。從基本原理上看，流體的熱力學(xué)狀態(tài)用壓力、溫度、液體組成和蒸氣組成來規(guī)定。共沸混合物為在給定的壓力和溫度下液體組成和蒸氣組成相同的兩種或多種組分的體系。在實踐中，這意味著共沸混合物的各組分恒沸，并且不能在相轉(zhuǎn)變過程中分離。
類共沸組合物恒沸或基本恒沸。換句話說，對于類共沸組合物而言，沸騰或蒸發(fā)過程形成的蒸氣的組成與最初的液體組成相同或基本相同。因此，在沸騰或蒸發(fā)時，液體的組成即使有變化也是極微小或可以忽略不計。而非類共沸組合物在沸騰或蒸發(fā)過程中，液體組成變化明顯。在給定范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有類共沸組合物以及在這些范圍之外的某些組合物為類共沸的。
本發(fā)明的類共沸組合物可包括不形成新的共沸或類共沸體系的其他組分或不在第一蒸餾餾分中的其他組分。第一蒸餾餾分為蒸餾柱在全回流條件下顯出穩(wěn)定操作狀態(tài)后取出的第一餾分。確定加入的組分是否形成了新的共沸或類共沸體系于是排除在本發(fā)明的范圍之外的一種方法為在期望將非共沸混合物分離為各組分的條件下蒸餾含有該組分的組合物的樣品。如果含有其他組分的混合物非共沸或非類共沸，則該其他組分從共沸或類共沸組分中分離。如果該混合物類共沸，則將得到一定量的第一餾分，該第一餾分含有恒沸或具有單一物質(zhì)行為的混合物的所有組分。
由此可見類共沸組合物的另一個特征在于存在一系列組合物，這些組合物包含不同比例的類共沸或恒沸的相同組分。所有這些組合物都可用術(shù)語“類共沸”和“恒沸”來涵蓋。例如，眾所周知在不同的壓力下，給定共沸物的組成至少會發(fā)生輕微的變化，組合物的沸點也同樣會發(fā)生輕微的變化。因此，A和B的共沸物代表了一種獨特類型的關(guān)系，其組成的變化取決于溫度和/或壓力。對于類共沸組合物，存在一系列組合物，這些組合物包含不同比例的類共沸的相同組分。所有這些組合物可被本文用到的術(shù)語類共沸來涵蓋。
五氟丁烷/正丁烷本發(fā)明的一個實施方案提供了類共沸組合物，所述組合物包含HFC-365mfc和正丁烷。優(yōu)選本發(fā)明的新型類共沸組合物包含有效量的HFC-365mfc和正丁烷。本文所用的術(shù)語“有效量”是指各組分當(dāng)與其他一種或多種組分混合時形成所述類共沸物組合物的用量。優(yōu)選這些實施方案提供了類共沸組合物，所述組合物包含以下組分并且優(yōu)選基本由以下組分組成約1-約50重量份HFC-365mfc和約50-約99重量份正丁烷，甚至更優(yōu)選約5-約25重量份HFC-365mfc和約75-約95重量份正丁烷。這種組合物的特征在于在約14.41psia下沸點為約-1.64℃±4℃，優(yōu)選±2℃，更優(yōu)選±1℃。
在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的HFC-365mfc/丁烷組合物為基本均相的共沸組合物。
五氟丁烷/正丁烷/水本發(fā)明的一個實施方案提供了類共沸組合物，所述組合物包含HFC-365mfc、正丁烷和水。優(yōu)選本發(fā)明的新型類共沸組合物包含有效量的HFC-365mfc、正丁烷和水。優(yōu)選這些實施方案提供了類共沸組合物，所述組合物包含以下組分并且優(yōu)選基本由以下組分組成約1-約50重量份HFC-365mfc、約49-約99重量份正丁烷和約0.1-約15重量份水。這些組合物的特征在于在約14.41psia下沸點為約-1.66℃±4℃，優(yōu)選±2℃，更優(yōu)選±1℃。
該實施方案的優(yōu)選的、更優(yōu)選的和最優(yōu)選的組合物見下表1。應(yīng)當(dāng)理解的是，表1的數(shù)值范圍的前面帶有術(shù)語“約”表1
在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的HFC-365mfc/丁烷/水組合物為均相的共沸組合物。
組合物的用途本發(fā)明的組合物具有廣泛的用途，包括用作CFC和HCFC的替代物。例如，本發(fā)明的一個實施方案涉及本發(fā)明的組合物在可噴射組合物中作為推進(jìn)劑/溶劑的用途。通常，可噴射類型組合物包含待噴射物質(zhì)和推進(jìn)劑/溶劑或推進(jìn)劑溶劑的混合物。該組合物還可用作溶劑、發(fā)泡劑、冷凍劑、清潔劑和氣溶膠。
本發(fā)明的一個實施方案涉及包含一種或多種本發(fā)明的類共沸組合物的發(fā)泡劑。在其他實施方案中，本發(fā)明提供了可發(fā)泡的組合物，優(yōu)選聚氨酯和聚異氰脲酸酯發(fā)泡組合物以及制備泡沫的方法。在這些發(fā)泡實施方案中，包含了一種或多種本發(fā)明的類共沸組合物作為可發(fā)泡組合物中的發(fā)泡劑，所述可發(fā)泡組合物優(yōu)選包含一種或多種能在適當(dāng)?shù)臈l件下反應(yīng)和發(fā)泡形成泡沫或泡孔結(jié)構(gòu)的其他組分，這些在本領(lǐng)域是眾所周知的。優(yōu)選本發(fā)明方法包括提供這類可發(fā)泡組合物，隨后在有效得到泡沫(優(yōu)選閉孔泡沫)的條件下將其反應(yīng)。本發(fā)明還涉及由含有發(fā)泡劑的聚合物發(fā)泡制劑制備的泡沫(優(yōu)選閉孔泡沫)，所述發(fā)泡劑包含一種或多種本發(fā)明的類共沸組合物。本領(lǐng)域眾所周知的任何方法可用于或適用于本發(fā)明的泡沫實施方案，例如那些描述于“Polyurethanes Chemistry and Technology(聚氨酯化學(xué)與技術(shù))”第I卷和第II卷，Saunders and Frisch，1962，John Wiley and Sons，New York，NY的方法，該文獻(xiàn)通過引用結(jié)合在本文中。通常，這些優(yōu)選的方法包括將異氰酸酯、多元醇或多元醇的混合物、包含一種或多種本發(fā)明組合物的發(fā)泡劑或發(fā)泡劑混合物、其他物質(zhì)(例如催化劑、表面活性劑和任選的阻燃劑、著色劑或其他添加劑)混合制備聚氨酯或聚異氰脲酸酯。在許多用途中，通常方便地提供預(yù)摻混制劑形式的用于聚氨酯或聚異氰脲酸酯泡沫的組分。最典型的是，將泡沫制劑預(yù)摻混成兩部分。異氰酸酯和任選的某些表面活性劑以及發(fā)泡劑組成第一組分，通常稱作A組分。多元醇或多元醇混合物、表面活性劑、催化劑、發(fā)泡劑、阻燃劑和其他異氰酸酯活性組分組成第二組分，通常稱作B組分。因此，通過將A組分與B組分混合容易地制備聚氨酯或聚異氰脲酸酯泡沫，對于小量的制備可采用手工混合、或者優(yōu)選通過機器混合技術(shù)以形成塊、膠塊、層壓材料、現(xiàn)場灌注板和其他物品、噴霧用泡沫、泡沫等。任選其他組分(例如阻燃劑、著色劑、輔助發(fā)泡劑以及甚至其他多元醇)可作為第三種物料加入到混料頭(mix head)或反應(yīng)部位(reaction site)。但是最方便地是將它們都摻入到如上所述的B組分中。也可使用本發(fā)明的組合物制備熱塑性泡沫。例如，可以常規(guī)的方法將常規(guī)的泡沫聚氨酯和異氰脲酸酯制劑與類共沸組合物混合以制備剛性泡沫。
本發(fā)明的含有HFC-365mfc的類共沸混合物特別適合作為泡沫發(fā)泡劑。特別令人感興趣的是那些任選還包含其他零臭氧消耗物質(zhì)的本發(fā)明的類共沸組合物，例如其他氫氟烴，如二氟甲烷(HFC-32)、二氟乙烷(HFC-152)、三氟乙烷(HFC-143)、四氟乙烷(HFC-134)、五氟乙烷(HFC-125)、五氟丙烷(HFC-245)、六氟丙烷(HFC-236)、七氟丙烷(HFC-227)；以及惰性氣體，如空氣、氮、二氧化碳。在上述氫氟烴可能有異構(gòu)現(xiàn)象的情況下，可單獨使用單一的異構(gòu)體或以異構(gòu)體混合物形式使用。
還可將分散劑、泡孔穩(wěn)定劑和表面活性劑摻入發(fā)泡劑混合物中。加入表面活性劑(包括公知的硅油)用作泡孔穩(wěn)定劑。某些市售的有代表性的物質(zhì)有DC-193、B-8404和L-5340，這些主要為聚硅氧烷聚氧化烯嵌段的共聚物，例如描述于美國專利2,834,748、2,917,480和2,846,458中的那些。用于發(fā)泡劑混合物的其他任選的添加劑可包括阻燃劑，例如磷酸三(2-氯乙酯)、磷酸三(2-氯丙酯)、磷酸三(2，3-二溴丙酯)、磷酸三(1，3-二氯丙酯)、磷酸氫二銨、各種鹵化芳族化合物、氧化銻、三水合鋁、聚氯乙烯等。
在另一個實施方案中，本發(fā)明的類共沸組合物可單獨或與已知的推進(jìn)劑一起用作可噴射組合物的推進(jìn)劑。所述可噴射組合物包含以下組分、基本由以下組分組成和由以下組分組成待噴射材料和推進(jìn)劑，所述推進(jìn)劑包含以下組分、基本由以下組分組成和由以下組分組成本發(fā)明的類共沸組合物。惰性組分、溶劑和其他物質(zhì)也可存在于可噴射組合物中。優(yōu)選可噴射的組合物為氣溶膠。適合的待噴射物質(zhì)包括但不限于化妝品材料(例如除臭劑、香水、發(fā)膠、清潔劑和光亮劑)和藥用材料(例如抗哮喘和抗口臭藥物)。
在另一個方法實施方案中，提供了一種用于從HFC-365mfc中除去水的方法，所述方法包括的步驟有蒸餾HFC-365mfc、水和丁烷的混合物以分離基本由HFC-365mfc、丁烷和水組成的類共沸組合物。因此，HFC-365mfc、水和丁烷的類共沸混合物可用于除去HFC-365mfc生產(chǎn)過程中大量的水。在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供了一種方法，其中在進(jìn)行所述蒸餾步驟之前將HFC-365mfc、水和丁烷的混合物進(jìn)行相分離以除去大量的水。因為共沸物的存在可將HFC-365mfc相中殘留的水蒸餾出來。隨后可使用蒸餾或多步蒸餾將痕量的水與其他雜質(zhì)一起除去以達(dá)到所需的純度。
本發(fā)明組合物的各組分為已知物質(zhì)，這些物質(zhì)為市售可得或者可通過已知的方法制備。優(yōu)選各組分具有足夠高的純度以避免對體系的冷卻或加熱特性、恒沸特性或發(fā)泡特性產(chǎn)生不利的影響。在計量吸入給藥的情況下，可按照有關(guān)的現(xiàn)行GMP來生產(chǎn)這些物質(zhì)。
可按照需要加入其他組分來調(diào)節(jié)本發(fā)明的類共沸組合物的性質(zhì)。例如，在本發(fā)明的組合物用作冷凍劑的情況下可加入油溶性助劑。
還可加入穩(wěn)定劑和其他物質(zhì)來改善本發(fā)明的組合物的性能。
權(quán)利要求
1.一種類共沸組合物，所述組合物包含1，1，1，3，3-五氟丁烷和正丁烷。
2.權(quán)利要求1的類共沸組合物，其特征在于在約14.41psia下恒定沸點為約-1.64℃±4℃。
3.權(quán)利要求1的類共沸組合物，其特征在于在約14.41psia下恒定沸點為約-1.66℃±4℃。
4.權(quán)利要求1的類共沸組合物，所述組合物還包含水。
5.權(quán)利要求1的類共沸組合物，所述組合物基本由約40-約98重量份正丁烷和約5-約25重量份HFC-365mfc組成。
6.權(quán)利要求4的類共沸組合物，所述組合物基本由約65-約85重量份正丁烷、約10-約20重量份HFC-365mfc和約5-約15重量份水組成。
7.一種制備泡沫的方法，所述方法包括將包含權(quán)利要求1的類共沸組合物的組合物發(fā)泡。
8.一種多元醇和發(fā)泡劑的預(yù)混料，所述發(fā)泡劑包含權(quán)利要求1的組合物。
9.一種閉孔泡沫組合物，所述組合物由含有權(quán)利要求1的類共沸組合物的可發(fā)泡組合物發(fā)泡制備。
10.一種發(fā)泡劑，所述發(fā)泡劑包含權(quán)利要求1的類共沸組合物。
11.一種可噴射組合物，所述組合物包含待噴材料和包含權(quán)利要求1的類共沸組合物的推進(jìn)劑。
12.權(quán)利要求11的可噴射組合物，其中所述可噴射組合物為氣溶膠。
13.權(quán)利要求12的可噴射組合物，其中所述可噴射組合物為化妝品材料。
14.權(quán)利要求13的可噴射組合物，其中所述待噴材料為藥用材料。
15.一種冷凍劑組合物，所述組合物包含權(quán)利要求1的組合物。
16.權(quán)利要求1的類共沸組合物，所述組合物基本由約50-約99重量份正丁烷和約1-約50重量份HFC-365mfc組成。
17.一種可發(fā)泡組合物，所述組合物包含權(quán)利要求1的類共沸組合物。
18.一種可發(fā)泡組合物，所述組合物包含權(quán)利要求10的發(fā)泡劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了包含五氟丁烷、丁烷和任選的水的組合物。本發(fā)明還提供了包含本發(fā)明組合物的冷凍劑、發(fā)泡劑、泡沫組合物、多元醇預(yù)混料、閉孔泡沫、可噴射的組合物等。
文檔編號C11D17/00GK1832989SQ200480022492
公開日2006年9月13日 申請日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者M·C·博丹, D·J·威廉斯, H·童, H·T·范, L·貝門特 申請人:霍尼韋爾國際公司