MXPA05013111A - Composiciones a base de pentafluororbutano. - Google Patents

Abstract

La presente invencion proporciona las composiciones que contienen pentafluorobutano, un butano, y como opcion, agua. La presente invencion ademas proporciona refrigerantes, agentes de soplado, composiciones espumadas, premezclas de polioles, espumas de celdas cerradas, composiciones asperjables y similares que contienen la presente composicion.

Description

COMPOSICIONES A BASE DE PENTAFLUOROBUTANO REFERENCIA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS La presente invención se refiere a, y reclama el beneficio de prioridad, ante la solicitud copendiente de Estados Unidos No. 10/161,361, presentada el 3 de junio de 2002, la cual se incorpora en la presente como referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere, en general, a las composiciones de pentafluorobutano . Más específicamente, la presente invención proporciona las composiciones tipo azeótropo que contienen pentafluorobutano, y los usos de éstas .

ANTECEDENTE Los fluidos a base de fluorocarburos han encontrado amplio uso en la industria en diferentes aplicaciones como refrigerantes, propelentes para aerosol, agentes de soplado, medios de transferencia de calor y dieléctricos gaseosos. Debido a la sospecha de los problemas ambientales asociados con el uso de algunos de estos fluidos, se desea utilizar fluidos que tengan bajo potencial de depleción del ozono o incluso cero, como pueden ser los hidrofluorocarburos (""HFC) .

Asi pues, se desea utilizar fluidos que no contengan clorofluorocarburos C"CFC") ni hidroclorofluorocarburos ("HCFC") . Además, se sabe que se desea el uso de fluidos de un solo componente o mezclas azeotrópicas, cuyas mezclas no se fraccionen con la ebullición ni evaporación. Por desgracia, como se sabe en la técnica, las mezclas HFC/no HFC tienden a sufrir un cambio significativo en el punto de ebullición lo que ocasiona un cambio relativamente pequeño en las concentraciones relativas de los constituyentes HFC/no HFC en la mezcla. Por eso, incluso donde una combinación particular de dos o más compuestos HFC/no HFC se considera conveniente para utilizarlo en una aplicación determinada, pueden no ser adecuadas para la misma aplicación otras combinaciones de los mismos dos o más componentes HFC/no HFC, los cuales difieren solo levemente en las concentraciones relativas de los componentes HFC/no HFC.

Los solicitantes se han dado cuenta que serian convenientes mezclas de dos o más solventes HFC y no HFC que tengan puntos de ebullición y presiones de vapor relativamente constantes, es decir puntos de ebullición y presiones de vapor que cambien en un grado relativamente pequeño como los cambios de la concentración relativa de los constituyentes. Con la fabricación de estas mezclas, el punto de ebullición/presiones de vapor relativamente constantes permitiría obtener una amplia variedad de composiciones que puedan utilizarse para una aplicación determinada. Por desgracia, no solo son poco comunes las mezclas HFC/no HFC que tengan propiedades de punto de ebullición y presión de vapor relativamente constantes, sino que en general no es posible predecir por anticipado la existencia de tales mezclas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención ha desarrollado composiciones que pueden ayudar a satisfacer la continua necesidad de sustituyentes para los CFC y los HCFC. En una modalidad, la presente invención propone composiciones · tipo azeótropo que contienen pentafluorobutano y butano; de preferencia n-butano. De este modo la presente invención supera los inconvenientes antes mencionados ofreciendo composiciones que son prácticamente libres de los CFC y los HCFC y que presentan características de punto de ebullición y presión de vapor relativamente constantes. Específicamente, los solicitantes han identificado composiciones tipo azeótropo que contienen 1,1,3,3-pentafluorobutano ("HFC-365mfc") y un segundo componente que se selecciona del grupo que consiste en butanos no sustituidos, de preferencia n-butano.

Cuando se utiliza en la presente, el término "tipo azeótropo" se propone en su amplio sentido para incluir composiciones que son estrictamente azeotrópicas y composiciones que se comportan como las mezclas azeotrópicas. A partir de las reglas elementales, el estado termodinámico de un fluido se define por la presión, temperatura, composición del liquido y composición del vapor. Una mezcla azeotrópica es un sistema de dos o más componentes en el que la composición del liquido y la composición del vapor son iguales a una temperatura y presión determinadas. En la práctica, esto significa que los componentes de una mezcla azeotrópica tienen puntos de ebullición constantes y no se pueden separar durante un cambio de fases.

Las composiciones tipo azeótropo tienen puntos de ebullición constantes o ebullición prácticamente constante. En otras palabras, para las composiciones tipo azeótropo, la composición del vapor que se forma durante la ebullición o evaporación es idéntica, o prácticamente idéntica, a la composición liquida original. Asi pues, con la ebullición o evaporación la composición liquida cambia, si cambia algo, solo en un grado mínimo o insignificante. Lo antes mencionado es contrario a las composiciones tipo no azeótropo en las que, durante la ebullición o evaporación, la composición del líquido cambia en un grado significativo. Todas las composiciones tipo azeótropo de la invención dentro de los intervalos indicados así como algunas composiciones fuera de estos intervalos son tipo azeótropo.

Las composiciones tipo azeótropo de la invención pueden incluir otros componentes que no formen nuevos sistemas azeotrópicos o .tipo azeótropo, u otros componentes que no estén en el primer corte de la destilación. El primer corte de la destilación es el primer corte que se toma después de que la columna de destilación muestra funcionamiento en el estado estacionario en condiciones de reflujo total. Una forma para determinar si la adición de un componente forma un nuevo sistema azeotrópico o tipo azeótropo que salga del alcance de esta invención es destilar una muestra de la composición con el componente en condiciones que separen una mezcla no azeotrópica en sus componentes. Si la mezcla que contiene el componente adicional es no azeotrópica o tipo no azeotrópica, el componente adicional se fraccionará de los componentes azeotrópicos o tipo azeótropo. Si la mezcla es tipo azeótropo, se obtendrá alguna cantidad finita de un primer corte de destilación que contendrá todos los componentes de la mezcla con puntos de ebullición constante y con un comportamiento como una sola sustancia.

De esto se deduce que otra característica de las composiciones tipo azeótropo es que existe una gama de composiciones que contienen los mismos componentes en diferentes proporciones y que son tipo azeótropo o tienen puntos de ebullición constantes. Se propone que todas estas composiciones estén cubiertas por los términos tipo azeótropo" y "ebullición constante". Como ejemplo, es bien sabido que a diferentes presiones, la composición de un azeótropo determinado variará al menos ligeramente, como el punto de ebullición de la composición. Asi pues, un azeótropo de A y B representa un tipo de relación único, pero con una composición variable dependiendo de la temperatura o presión, o ambas. Se desprende que, para las composiciones tipo azeótropo existe una variedad de composiciones que contienen los mismos componentes en diferentes proporciones y que son tipo azeótropo. Se sugiere que todas estas composiciones estén cubiertas por el término tipo azeótropo como se utiliza en la presente.

Pentafluorobutano/n-butano Una modalidad de la presente invención propone las composiciones tipo azeótropo que contienen HFC-365mfc y n-butano. De preferencia, las composiciones tipo azeótropo novedosas de la presente invención contienen cantidades eficaces de HFC-365mfc y n-butano. El término "cantidades eficaces" cuando se utiliza en la presente se refiere a la cantidad de cada componente que al combinarse con el otro componente o componentes, da como resultado la formación de las. composiciones tipo azeótropo presentes. Estas modalidades de preferencia proporcionan las composiciones tipo azeótropo que contienen, y de preferencia consisten principalmente en, desde aproximadamente 1 hasta cerca de 50 partes en peso de HFC-365mfc y desde cerca de 50 a cerca de 99 partes en peso de n-butano, e incluso más preferentemente desde alrededor de 5 a alrededor de 25 partes en peso de HFC-365mfc y desde cerca de 75 hasta alrededor de 95 partes en peso de n-butano. Composiciones .como éstas se caracterizan por un punto de ebullición de cerca de -1.64°C ± 4°C, de preferencia + 2°C, con mayor preferencia ± 1°C a aproximadamente 14.41 psia.

En las modalidades preferidas, las composiciones de HFC-365mfc/butano de la presente invención son composiciones azeotrópicas considerablemente homogéneas.

Pentaf1uorobtntano/n-bu ano/agua Una modalidad de la presente invención proporciona las composiciones tipo azeótropo que contienen HFC-365mfcm, n-butano y agua. De preferencia, las composiciones tipo azeótropo, novedosas, de la presente invención contienen cantidades eficaces de HFC-365mfc, n-butano y agua. Estas composiciones de preferencia proporcionan las composiciones tipo azeótropo que contiene, y de preferencia consisten principalmente en, desde alrededor de 1 hasta cerca de 50 partes en peso de HFC-365mfc, desde cerca de 49 hasta cerca de 99 partes en peso de n-butano y desde alrededor de 0.1 hasta alrededor de 15 partes en peso de agua. Estas composiciones se caracterizan por un punto de ebullición de aproximadamente -1.66°C ± 4°C, preferentemente ± 2°C, más preferentemente ± 1°C a alrededor de 14.41 psia.

Las composiciones preferida, más preferida y la más preferida de esta modalidad se establecen en la Tabla 1 siguiente. Los intervalos numéricos de la Tabla 1 deben entenderse como precedidos por el término "aproximado".

Tabla 1 En las modalidades preferidas, las composiciones de HFC-365mfc/butano/agua de la presente invención son composiciones azeotrópicas heterogéneas.

Uso de las composiciones Las composiciones presentes tienen utilidad en una amplia gama de aplicaciones, como pueden ser como sustituyentes para los CFC y los HCFC. Por ejemplo, una modalidad de la presente invención se refiere al uso de las composiciones presentes como propelentes/disolventes en composiciones para aerosol. En general, las composiciones tipo asper abíes contienen un material que va a ser pulverizado y un propelente/disolvente o mezcla de propelente disolventes. Las composiciones presentes también son útiles como disolventes, agentes de soplado, refrigerantes, agentes limpiadores y aerosoles. Una modalidad de la presente invención se refiere a un agente de soplado que contiene una o más de las composiciones tipo azeótropo de la invención. En otras modalidades, la invención proporciona composiciones espumables, y de preferencia composiciones de espuma de poliuretano y poliisocianurato, y los métodos para preparar las espumas. En estas modalidades de espuma, una o más de las composiciones tipo azeótropo presentes se incluyen como agente de soplado en una composición espumable, cuya composición es preferible que incluya uno o más de otros componentes que puedan reaccionar y espumar en las condiciones adecuadas para formar una espuma o estructura celular, como es bien sabido en la técnica. Los métodos presentes preferentemente consisten en disponer de una composición espumable y hacerla reaccionar en condiciones eficaces para obtener una espuma, y de preferencia una espuma de células cerradas . La invención también se refiere a la espuma, de preferencia la espuma de células cerradas, preparada a partir de una formulación de espuma de polímero que contenga un agente de soplado consistente en una o más de las composiciones tipo azeótropo de la invención. Cualquiera de los métodos bien conocidos en la técnica, como los descritos en "Polyurethanes Chemistry and Technology", volúmenes I y II, Saunders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, New York, NY, el cual se incorpora en la presente como referencia, puede utilizarse o adaptarse para utilizarlo de acuerdo con las modalidades de espuma de la presente invención. En general, estos métodos preferidos consisten en preparar espumas de poliuretano o poliisocianurato combinando un isocianato, un poliol o mezcla de polioles, un agente de soplado o mezcla de agentes de soplado consistentes en uno o más de las composiciones presentes, y otros materiales como catalizadores, agentes tensoactivos y como una opción, pirorretardantes, colorantes u otros aditivos. Es conveniente en muchas aplicaciones proporcionar los componentes para las espumas de poliuretano o poliisocianurato en formulaciones premezcladas . Más comúnmente, la formulación de espuma es premezclada en dos componentes. El isocianato y, como una opción, algunos agentes tensoactivos y agentes de soplado consisten en el primer componente, comúnmente conocido como el componente "A". El poliol o mezcla de polioles, agente tensoactivo, catalizadores, agentes de soplado, pirorretardantes y otros componentes reactivos con isocianato consisten en el segundo componente, comúnmente mencionado como el componente ???" . Por consiguiente, las espumas de poliuretano o poliisocianurato se preparan fácilmente poniendo en contacto los componentes A y B por mezclado manual para preparaciones pequeñas y, de preferencia, técnicas de mezclado en máquina para formar bloques, losas, laminado, tableros vaciados en el lugar y otros artículos, espumas aplicadas con aspersión, espumas y similares . Como una opción, como una tercera corriente para la cabeza de mezclado o lugar de reacción es posible adicionar otros ingredientes como pirorretardantes, colorantes, agentes de soplado auxiliares e incluso otros polioles. No obstante, es muy conveniente que estos todos sean incorporados en un componente B' como ya se describió. También es posible producir espumas termoplásticas utilizando las composiciones de la invención. Por ejemplo, las formulaciones convencionales de espuma de poliuretanos e isocianurato pueden combinarse con las composiciones tipo azeótropo en una forma habitual para producir espumas rígidas .

Las mezclas tipo azeótropo que contienen HFC-365mfc de acuerdo con la presente invención son particularmente convenientes como agentes de soplado para espuma. De interés particular son aquellas composiciones tipo azeótropo de la presente invención que como una opción además contienen otros materiales que no empobrecen el ozono, como pueden ser, por ejemplo otros hidrofluorocarburos, por e emplo diclorometano (HFC-32) ; difluoroetano (HFC-152); difluoroetano (HFC-143) ; tetrafluoroetano (HFC-134) ; pentafluoroetano (HFC-125) ; pentafluoropropano (HFC-245) ; hexafluoropropano (HFC-236) ; heptafluoropropano (HFC-227) ; y gases inertes, por ejemplo aire, nitrógeno, dióxido de carbono. Cuando es posible el isomerismo para los hidrofluorocarburos mencionados en lo anterior, es posible utilizar los isómeros respectivos en forma individual o en mezclas.

Los agentes dispersantes, estabilizadores de las células y agentes tensoactivos también pueden incorporarse en la mezcla de agentes de soplado. Los agentes tensoactivos, como los bien conocidos aceites de silicona, se adicionan para contribuir como estabilizadores de las células. Algunos materiales representativos se comercializan con los nombres de DC-193, D-8404 y L-5340 que son, en general, co-polimeros en bloques de polisiloxano polioxialquileno como los descritos en las Patentes US Nos. 2,834, 748, 2,917,480 y 2,846,458. Otros aditivos opcionales para la mezcla de agentes de soplado pueden ser los pirorretardantes como tri (2-cloroetil) fosfato, tri (2-cloropropil) fosfato, tri (2, 3-dibromopropil) -fosfato, tri (1,3-dicloropropil) fosfato, fosfato de diamonio, algunos compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, trihidrato de aluminio, policloruro de vinilo y similares .

En otra modalidad, las composiciones tipo azeótropo de esta invención pueden utilizarse como propelentes en composiciones asperjables, solos o en combinación con propelentes conocidos. La composición asperjable contiene, consiste principalmente en y consta de un material que puede ser pulverizado y un propelente que contiene, consiste principalmente en y consta de las composiciones tipo azeótropo de la invención. En la mezcla asperjable también pueden estar presentes ingredientes inertes, disolventes y otros materiales. Es preferible que la composición asperjable sea un aerosol. Los materiales adecuados para ser atomizados incluyen, sin limitación, materiales cosméticos como desodorantes, perfumes, rocíos para el cabello, limpiador-es y agentes pulidores, así como materiales medicinales como medicamentos contra asma y contra halitosis.

En otra modalidad del proceso, se proporciona un proceso para eliminar agua del HFC-365mfc, cuyo proceso comprende el paso de destilar una mezcla de HFC-365mfc, agua y un butano para separar . una composición tipo azeótropo consistente principalmente en HFC-365mfc, el butano y agua. Así pues, una mezcla tipo azeótropo de HFC-365mfc, agua y un butano puede utilizarse para eliminar cantidades masivas de agua en el proceso de fabricación del HFC-365mfc. En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso en el que una mezcla de HFC-365mfc, agua y butano se separan en fases para eliminar cantidades masivas de agua antes de llevar a cabo el paso de destilación. Por la existencia de los azeótropos es posible destilar cantidades residuales de agua en la fase del HFC-365mfc. Para eliminar cantidades en trazas de agua junto con otras impurezas para obtener la pureza deseada es posible utilizar destilación o múltiples destilaciones posteriores.

Los componentes de la composición de la invención son los materiales conocidos que se encuentran en el comercio o pueden prepararse por los métodos conocidos . Es preferible que los componentes sean de pureza suficientemente alta para evitar la introducción de influencias adversas en las propiedades de enfriamiento o calentamiento, las propiedades de ebullición constante o propiedades del agente de soplado del sistema. En el caso de los inhaladores en dosis medidas, para fabricar estos materiales es posible utilizar un Buen Proceso de Fabricación Actual, Pertinente.

Es posible adicionar otros componentes para diseñar las propiedades de las composiciones tipo azeotropo de la invención, según sea necesario. Como un ejemplo, se pueden adicionar auxiliares para la solubilidad en aceite en el caso en que las composiciones de la invención se utilicen como refrigerantes. Se puede adicionar estabilizadores y otros materiales para mejorar las propiedades de las composiciones de la invención.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Una composición tipo azeótropo que contiene 1, 1, 1, 3, 3-pentafluorobutano y n-but no.

2. La composición tipo azeótropo de la reivindicación 1, caracterizada por un punto de ebullición constante de aproximadamente -1.64°C ± 4°C a aproximadamente 14.41 psia.

3. La composición tipo azeótropo de la reivindicación 1, caracterizada por un punto de ebullición constante de aproximadamente -1.66°C ± 4°C a aproximadamente 14.41 psia.

4. La composición tipo azeótropo de la reivindicación 1, además contiene agua.

5. La composición tipo azeótropo de la reivindicación 1, que consiste principalmente en desde aproximadamente 40 hasta aproximadamente 98 partes en peso de n-butano y desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 25 partes en peso de HFC-365mfc.

6. La composición tipo azeótropo de la reivindicación 4, que consiste principalmente en desde aproximadamente 65 hasta aproximadamente 85 partes en peso de n-butano, desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 20 partes en peso de HFC-365mfc y desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 15 partes en peso de agua.

7. Un método para producir una espuma que consiste en espumar una composición que contiene una composición tipo azeótropo de la reivindicación 1.

8. Una premezcla de un poliol y un agente de soplado que comprende una composición de la reivindicación 1.

9. Una composición de espuma de células cerradas preparada espumando una composición espumable que contiene composiciones tipo azeótropo de la reivindicación 1.

10. Un agente de soplado que comprende una composición tipo azeótropo de la reivindicación 1.

11. Una composición asperjable que comprende un material que puede ser asperjado y un propelente que contiene una composición tipo azeótropo de la reivindicación 1.

12. La composición asperjable de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la composición asperjable es un aerosol.

13. La composición asperjable de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque la composición asperjable es un material cosmético.

14. La composición asperjable de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el material que se puede pulverizar es un material medicinal.

15. Una composición refrigerante que comprende una composición de conformidad con la reivindicación 1.

16. La composición tipo azeótropo de la reivindicación 1 consistente principalmente en desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 99 partes en peso de n-butano y desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50 partes en peso de HFC-365mfc.

17. Una composición espumable que comprende la composición tipo azeótropo de la reivindicación 1.

18. Una composición espumable que contiene un agente de soplado de la reivindicación 10.