DE69400752T2

DE69400752T2 - Zusammensetzungen die hexafluorpropan enthalten

Info

Publication number: DE69400752T2
Application number: DE69400752T
Authority: DE
Inventors: Barbara Minor; Glenn Shealy
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2014-02-23
Also published as: ES2093528T3; WO1994020587A1; JPH08507522A; JP2714486B2; DE69400752D1; US6013194A; US5645754A; EP0687286B1; EP0687286A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Kühlmittelzusammensetzungen, die einen Fluorkohlenwasserstoff als Komponente einschließen. Diese zusammensetzungen sind als Kühlmittel, Reinigungsmittel, Expansionsmittel für Polyolefine und Polyurethane, Aerosol- Treibmittel, Kühlmittel, Wärmeaustauschsmedien, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Stromkreisarbeitsfluide, Polymerisationsmedien, Teilchen-Entfernungsfluide, Trägerfluide, polierende Putzmittel und Verdränger-Trockenmittel geeignet.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fluorierte Kohlenwasserstoffe besitzen viele Anwendungen, von denen eine als Kühlmittel ist. Solche Kühlmittel schließen Dichlordifluormethan (CFC-12) und Chlordifluormethan (HCFC-22) ein.
In den letzten Jahren wurde darauf hingewiesen, daß bestimmte Arten von fluorierten Kohlenwasserstoff-Kühlmitteln, die in die Atmosphäre abgegeben werden, die stratosphärische Ozonschicht nachteilig beeinflussen können. Obwohl dieser Vorschlag sich nicht völlig durchgesetzt hat, besteht eine Bewegung in Richtung der Kontrolle der Verwendung und Herstellung bestimmter Chlorfluorkohlenstoffe (CFCs) und Chlorfluorkohlenwasserstoffe (HCFCs) unter internationaler Übereinkunft.
Demgemäß besteht Bedarf nach der Entwicklung von Kühlmitteln, die ein geringeres Ozonverarmungspotential als die existierenden Kühlmittel aufweisen, während immer noch eine annehmbare Leistung bei Kühlanwendungen erzielt wird. Fluorkohlenwasserstoffe (HFCs) wurden bereits als Ersatzstoffe für CFCs und HCFCs vorgeschlagen, da die HCFCs kein Chlor aufweisen und darum ein Ozonverarmungspotential von Null besitzen.
Bei Kühlanwendungen geht ein Kühlmittel oft während des Betriebs durch Lecks in den Wellenabdichtungen, Schlauchverbindungen, Litgelenken und gebrochenen Leitungen verloren. Außerdem kann das Kühlmittel während der wartungsverfahren an dem Kühlgerät an die Atmosphäre abgegeben werden. Ist das Kühlmittel keine reine Komponente oder Azeotrop oder azeotropartige Zusammensetzung, so kann sich die Kühlmittelzusammensetzung ändern, wenn sie aus dem Kühlgerät austritt oder in die Atmosphäre abgegeben wird, was dazu führt, daß das Kühlmittel entflammbar wird oder eine schlechte Kühlleistung aufweist.
Demgemäß ist es wünschenswert, als Kühlmittel einen einzigen fluorierten Kohlenwasserstoff oder eine azeotrope oder azeotropartige Zusammensetzung zu verwenden, die einen oder mehrere fluorierte Kohlenwasserstoffe einschließt.
Fluorierte Kohlenwasserstoffe können auch als Reinigungsmittel oder Lösungsmittel zum Reinigen von beispielsweise elektronischen Leiterplatten verwendet werden. Es ist wünschenswert, daß die Reinigungsmittel azeotrop oder azeotropartig sind, da das Reinigungsmittel bei den Dampf- Entfettungsvorgängen im allgemeinen redestilliert und für den letzten Reinigungsspülgang wiederverwendet wird.
Azeotrope oder azeotropartige Zusammensetzungen, die einen fluorierten Kohlenwasserstoff einschließen, sind auch geeignet als Blähmittel zur Herstellung von geschlossenzelligen Polyurethan-, Phenol- und thermoplastischen Schäumen, als Treibmittel in Aerosolen, als Wärmeaustauschsmedien, als gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Stromkreisarbeitsfluide wie für Wärmepumpen, inerte Medien für Polymerisationsreaktionen, Fluide zum Entfernen von Teilchen von Metalloberflächen, als Trägerfluide, die beispielsweise verwendet werden können, um einen feinen Schmiermittelfilm auf Metallteile zu legen, als polierende Putzmittel zur Entfernung von polierenden Schleifmittelverbindungen von polierten Oberflächen wie von Metall, als Verdränger-Trockenmittel zur Entfernung von Wasser wie von Schmuck- oder Metallteilen, als Resistentwickler bei herkömmlichen Stromkreisherstellungstechniken, einschließlich von Chlortyp- Entwicklermitteln, oder als Stripper für Photoresists, wenn sie beispielsweise mit einem Chlorkohlenwasserstoff wie 1,1,1-Trifluorethan oder Trichlorethylen verwendet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft die Entdeckung von Zusammensetzungen aus Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Isobutan, Propan oder Dimethylether, einschließlich von zusammensetzungen aus 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ca) und Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan; 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan (HFC-236cb) und Butan, Cyclopropan, Dimethylether (DME), Isobutan oder Propan; 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ea) und Butan, Cyclopropan, DME, Isobutan oder Propan; und 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236fa) und Dimethylether, Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan. Diese Zusammensetzungen sind auch geeignet als Reinigungsmittel, Expansionsmittel für Polyolefine und Polyurethane, Aerosol-Treibmittel, Wärmeaustauschsmedien, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Stromkreisarbeitsfluide, Polymerisationsmedien, Teilchenentfernungsfluide, Trägerfluide, polierend Putzmittel und Verdränger-Trockenmittel. Außerdem betrifft die Erfindung die Entdeckung binärer azeotroper oder azeotropartiger Zusammensetzungen, die wirksame Mengen von 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ca) und Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan; 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan (HFC-236cb) und Butan, Cyclopropan, DME, Isobutan oder Propan; 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ea) und Butan, Cyclopropan, DME, Isobutan oder Propan; und 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236fa) und Dimethylether, Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan umfassen, um eine azeotrope oder azeotropartige Zusammensetzung zu bilden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236ca und Butan bei 25 ºC;
Figur 2 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236ca und Cyclopropan bei 25 ºC;
Figur 3 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236ca und Isobutan bei 25 ºC;
Figur 4 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236ca und Propan bei 25 ºC;
Figur 5 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236cb und Butan bei 25 ºC;
Figur 6 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236cb und Cyclopropan bei 25 ºC;
Figur 7 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236cb und DME bei 25 ºC;
Figur 8 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236cb und Isobutan bei 25 ºC;
Figur 9 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236cb und Propan bei 25 ºC;
Figur 10 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236ea und Butan bei 25 ºC;
Figur 11 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236ea und Cyclpropan bei 25 ºC;
Figur 12 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236ea und DME bei 25 ºC;
Figur 13 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236ea und Isobutan bei 25 ºC;
Figur 14 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236ea und Propan bei 25 ºC;
Figur 15 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236fa und Butan bei 0 ºC;
Figur 16 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236fa und Cyclopropan bei 25 ºC;
Figur 17 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236fa und Isobutan bei 0 ºC;
Figur 18 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236fa und Propan bei 25 ºC; und
Figur 19 ist eine graphische Darstellung des Dampfdruckes flüssiger Gemische aus HFC-236fa und DME bei 3 ºC.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft Zusammensetzungen aus Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Isobutan, Propan oder Dimethylether, einschließlich von Zusammensetzungen von 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ca) und Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan; 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan (HFC-236cb) und Butan, Cyclopropan, DME, Isobutan oder Propan; 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ea) und Butan, Cyclopropan, DME, Isobutan oder Propan und 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236fa) und Dimethylether, Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan.
Die Erfindung betrifft ferner die Entdeckung azeotroper oder azeotropartiger Zusammensetzungen von wirksamen Mengen von Zusammensetzungen aus Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Isobutan, Propan oder Dimethylether, einschließlich von Zusammensetzungen aus 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ca) und Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan;
1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan (HFC-236cb) und Butan, Cyclopropan, DME, Isobutan oder Propan;
1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ea) und Butan, Cyclopropan, DME, Isobutan oder Propan und
1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236fa) und Dimethylether, Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan, um eine azeotrope oder azeotropartige Zusammensetzung zu bilden.
"Azeotrope" Zusammensetzung bedeutet ein konstant siedendes flüssiges Gemisch aus zwei oder mehreren Substanzen, das sich wie eine einzige Substanz verhält. Ein Weg zur Charakterisierung einer azeotropen Zusammensetzung besteht darin, daß der durch teilweise Verdampfung oder Destillation der Flüssigkeit erzeugte Dampf dieselbe Zusammensetzung wie die Flüssigkeit aufweist, von der er verdampft oder abdestilliert wurde, d.h. das Gemisch destilliert/siedet unter Rückfluß ohne Änderung in der Zusammensetzung. Konstant siedende Zusammensetzungen sind als azeotrop gekennzeichnet, da sie entweder einen maximalen oder minimalen Siedepunkt im Vergleich mit demjenigen der nichtazeotropen Gemische derselben Komponenten aufweisen.
"Azeotropartige" Zusammensetzung bedeutet ein konstant siedendes oder im wesentlichen konstant siedendes flüssiges Gemisch aus zwei oder mehreren Substanzen, das sich wie eine einzige Substanz verhält. Ein Weg zur Charakterisierung einer azeotropartigen Zusammensetzung besteht darin, daß der durch teilweises Verdampfen oder Destillation der Flüssigkeit erzeugte Dampf im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung wie die Flüssigkeit aufweist, von der er verdampft oder abdestilliert wurde, d.h. das Gemisch destilliert/siedet unter Rückfluß ohne eine wesentliche Änderung in der Zusammensetzung.
In der Technik ist bekannt, daß eine Zusammensetzung azeotropartig ist, falls, nachdem 50 Gew.-% der Zusammensetzung wie durch Verdampfen oder Sieden entfernt worden sind, der Unterschied im Dampfdruck zwischen der Ausgangszusammensetzung und der Zusammensetzung, die zurückbleibt, nachdem 50 Gew.-% der Ausgangszusammensetzung entfernt worden sind, geringer ist als 10 %, wenn in absoluten Einheiten gemessen wird. Absolute Einheiten bedeutet die Messungen des Druckes in beispielsweise psi, Atmosphären, bar, Torr, Dyne pro cm², mmhg, inch Wasser und in anderen entsprechenden Einheiten, die in der Technik gut bekannt sind. Falls ein Azeotrop vorliegt, besteht kein Unterschied im Dampfdruck zwischen der Ausgangszusammensetzung und der Zusammensetzung, die zurückbleibt, nachdem 50 Gew.-% der Ausgangszusammensetzung entfernt worden sind.
Darum sind in die Erfindung Zusammensetzungen eingeschlossen aus wirksamen Mengen von 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ca) und Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan; 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan (HFC-236cb) und Butan, Cyclopropan, DME, Isobutan oder Propan; 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236ea) und Butan, DME, Cyclopropan, Isobutan oder Propan und 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan (HFC-236fa) und Dimethylether, Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan, so daß, nachdem 50 Gew.-% einer Ausgangszusammensetzung verdampft oder verkocht worden sind, eine Restzusammensetzung erzeugt wird, worin der Unterschied in dem Dampfdruck zwischen der Ausgangszusammensetzung und der Restzusammensetzung 10 % oder weniger beträgt.
Für Zusammensetzungen, die azeotrop sind, existiert im allgemeinen irgendein Bereich von Zusammensetzungen um das Azeotrop, die für ein maximal siedendes Azeotrop bei einem bestimmten Druck Siedepunkte besitzen, die höher sind als diejenigen der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei diesem Druck, und Dampfdrücke, die bei einer bestimmten Temperatur niedriger sind als diejenigen der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei dieser Temperatur, und die für ein minimal siedendes Azeotrop bei einem bestimmten Druck Siedepunkte besitzen, die niedriger sind als diejenigen der reinen Komponenten der Zusammensetzungen bei diesem Druck, und Dampfdrücke besitzen, die bei einer bestimmten Temperatur höher sind als diejenigen der reinen Komponenten der Zusammensetzungen bei dieser Temperatur. Die Siedetemperaturen und Dampfdrücke oberhalb oder unterhalb von denjenigen der reinen Komponenten werden verursacht durch unerwartete intermolekulare Kräfte zwischen und unter den Molekülen der Zusammensetzungen, die eine Kombination von Abstoßungs und Anziehungskräften wie van-der-Waals-Kräften und Wasserstoffbrückenbindungskräften sein können.
Der Bereich der Zusammensetzungen, der bei einem bestimmten Druck einen maximalen oder minimalen Siedepunkt oder bei einer bestimmten Temperatur einen maximalen oder minimalen Dampfdruck aufweist, kann oder kann nicht gemeinsam mit dem Bereich von Zusammensetzungen existieren, die im wesentlichen konstant siedend sind. In denjenigen Fällen, wo der Bereich der Zusammensetzungen, die bei einem bestimmten Druck maximale oder minimale Siedetemperaturen oder bei einer bestimmten Temperatur maximale oder minimale Dampfdrücke aufweisen, breiter ist als der Bereich der Zusammensetzungen, die gemäß der Änderung im Dampfdruck der Zusammensetzung nach dem Verdampfen von 50 Gew.-% im wesentlichen konstant siedend sind, wird angenommen, daß die unerwarteten intermolekularen Kräfte dennoch insofern wichtig sind, daß die Kühlmittelzusammensetzungen, die diese Kräfte aufweisen und im wesentlichen nicht konstant siedend sind, unerwartete Zunahmen in der Kapazität oder dem Wirkungsgrad gegenüber den Komponenten der Kühlmittelzusammensetzungen zeigen können.
Die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen besitzen die folgenden Dampfdrücke bei 25 ºC.
Die im wesentlichen konstant siedenden azeotropen oder azeotropartigen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen folgende (sämtliche Zusammensetzungen sind bei 25 ºC gemessen):
Für die Zwecke der Erfindung ist "wirksame Menge" definiert als die Menge einer jeden Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die, wenn sie kombiniert werden, zur Bildung einer azeotropen oder azeotropartigen Zusammensetzung führen. Diese Definition umfaßt die Mengen einer jeden Komponente, wobei die Mengen in Abhängigkeit von dem an die zusammensetzung angelegten Druck schwanken können, so lange die azeotropen oder azeotropartigen Zusammensetzungen bei den unterschiedlichen Drücken, jedoch mit möglicherweise unterschiedlichen Siedepunkten weiter existieren.
Darum umfaßt die wirksame Menge die Mengen, wie sie in Gewichtsprozentgehalten ausgedrückt werden können, einer jeden Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die azeotrgpe oder azeotropartige Zusammensetzungen bei Temperaturen oder Drücken bilden, die anders sind als diejenigen, die hier beschrieben sind.
Für die Zwecke dieser Diskussion soll azeotrop oder konstant siedend auch im wesentlichen azeotrop oder im wesentlichen konstant siedend bedeuten. Mit anderen Worten, eingeschlossen in die Bedeutung dieser Bezeichnungen sind nicht nur die echten Azeotrope, die vorstehend beschrieben wurden, sondern auch andere Zusammensetzungen, die dieselben Komponenten in unterschiedlichen Anteilen enthalten, die bei anderen Temperaturen und Drücken echte Azeotrope sind, sowie diejenigen entsprechenden Zusammensetzungen, die Teil desselben azeotropen Systems sind und in ihren Eigenschaften azeotropartig sind. Wie in der Technik gut bekannt, existiert ein Bereich für die Zusammensetzungen, die dieselben Komponenten wie das Azeotrop enthalten, die nicht nur im wesentlichen äquivalente Eigenschaften für Kühl- und andere Anwendungen aufweisen, sondern die auch im wesentlichen äquivalente Eigenschaften wie die echte azeotrope Zusammensetzung hinsichtlich der konstant siedenden Charakteristika oder der Neigung, beim Sieden sich nicht zu entmischen oder zu fraktionieren, zeigen.
Tatsächlich ist es möglich, ein konstant siedendes Gemisch, welches unter vielen Formen auftreten kann, in Abhängigkeit der gewählten Bedingungen durch eines von mehreren Kriterien zu charakterisieren:
* Die Zusammensetzung kann als Azeotrop von A, B, C (und D...) definiert werden, da gerade die Bezeichnung "azeotrop" gleichzeitig sowohl definitiv als auch limitativ ist und diese wirksamen Mengen von A, B, C (und D...) für diese einzigartigen Substanzzusammensetzungen, die eine konstant siedende Zusammensetzung sind, erfordert.
* Den Fachleuten ist gut bekannt, daß bei unterschiedlichen Drücken die Zusammensetzung eines gegebenen Azeotropes wenigstens bis zu einem gewissen Grad schwankt und Änderungen im Druck ebenfalls wenigstens bis zu einem gewissen Grad die Siedetemperatur ändern. Somit stellt ein Azeotrop von A, B, C (und D...) einen einzigartigen Typ von Beziehung dar, jedoch mit einer variablen Zusammensetzung, die von der Temperatur und/oder dem Druck abhängt. Darum werden oft zur Definition von Azeotropen statt feststehender Zusammensetzungen Zusammensetzungsbereiche angegeben.
* Die Zusammensetzung kann definiert werden als bestimmte Gewichtsprozent- oder Molprozentbeziehung von A, B, C (und D...), während erkannt wird, daß solche speziellen Werte nur eine bestimmte Beziehung angeben und daß tatsächlich eine Reihe solcher Beziehungen, dargestellt durch A, B, C (und D...), für ein gegebenes Azeotrop existieren, verändert durch den Einfluß des Druckes.
* Ein Azeotrop von A, B, C (und D...) kann charakterisiert werden, indem die Zusammensetzungen als Azeotrop definiert werden, das gekennzeichnet ist durch einen Siedepunkt bei einem gegebenen Druck, wodurch und somit identifizierende Charakteristika angegeben werden, ohne den Umfang der Erfindung durch eine spezielle zahlenmäßige Zusammensetzung ungebührliche einzuschränken, die begrenzt ist durch und nur so genau ist wie die verfügbare Analysenapparatur.
Die erfindungsgemäßen Azeotrope oder azeotropartigen Zusammensetzungen können durch jedes zweckmäßige Verfahren einschließlich Mischen oder Zusammenbringen der gewünschten Mengen hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren besteht im Abwiegen der gewünschten Komponentenmengen und ihrem anschließendem Zusammenbringen in einem geeigneten Behälter.
Spezielle Beispiele, die die Erfindung erläutern, sind nachstehend angegeben. Wenn nicht anders hier angegeben, beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht.

BEISPIEL 1

Phasenstudie

Eine Phasenstudie zeigt, daß die folgenden Zusammensetzungen azeotrop sind. Die Temperatur beträgt 25 ºC.

BEISPIEL 2

Einfluß eines Dampfaustritts auf den Dampfdruck bei 25 ºC

Ein Gefäß wird mit einer flüssigen Ausgangszusammensetzung bei 25 ºC beschickt. Die Flüssigkeit und der Dampf über der Flüssigkeit werden in ein Gleichgewicht kommen gelassen, und der Dampfdruck in dem Gefäß wird gemessen. Der Dampf wird aus dem Gefäß austreten gelassen, während die Temperatur bei 25 ºC konstant gehalten wird, bis 50 Gew.-% der Ausgangscharge entfernt worden sind, wonach der Dampfdruck der Zusammensetzung, die in dem Gefäß verbleibt, gemessen wird. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt.
Die Ergebnisse dieses Beispiels zeigen, daß diese Zusammensetzungen azeotrop oder azeotropartig sind, da, wenn 50 Gew.-% einer Ausgangszusammensetzung entfernt worden sind, der Dampfdruck der verbleibenden Zusammensetzung innerhalb von etwa 10 % des Dampfdrucks der Ausgangszusammensetzung bei einer Temperatur von 25 ºC liegt.

BEISPIEL 3

Einfluß eines Dampfaustrittes bei 50 ºC und 75 ºC

Ein Austrittstest wird anhand von Zusammensetzungen von HFC- 236ca und Isobutan wie in Beispiel 2 durchgeführt, jedoch bei Temperaturen von 50 ºC und 75 ºC. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt.
* Temperatur bei 50 ºC
* Temperatur bei 75 ºC
Diese Ergebnisse zeigen, daß die Zusammensetzungen von HFC-236ca und Isobutan bei verschiedenen Temperaturen azeotrop oder azeotropartig sind, daß jedoch die Gewichtsprozente der Komponenten schwanken, wenn die Temperatur verändert wird.

BEISPIEL 4

Kühlleistung

Die folgende Tabelle zeigt die Leistung verschiedener Kühlmittel bei einem idealen Dampfkompressionscyclus. Die Daten beruhen auf den folgenden Bedingungen.
Verdampfertemperatur 48,0 ºF (8,9 ºC)
Kühlertemperatur 115,0 ºF (46,1 ºC)
Flüssigkeit abgekühlt auf 12 ºF (6,7 ºC)
rückgeführtes Gas 65 ºF (18,3 ºC)
Kompressorwirkungsgrad beträgt 75 %.
Die Kühlkapazität beruht auf einem Kompressor mit einer feststehenden Verschiebung von 3,5 ft² pro min und einem volumetrischen Wirkungsgrad von 75 %. Kapazität soll die Änderung in der Enthalpie des Kühlmittels in dem Verdampfer pro Pfund umlaufendes Kühlmittel bedeuten, d.h. die Wärme, die durch das Kühlmittel in dem Verdampfer pro Zeit entfernt wird. Der Leistungskoeffizient (COP) soll das Verhältnis von Kapazität zu Kompressorarbeit bedeuten. Er ist ein Maß für den energetischen Wirkungsgrad des Kühlmittels.

BEISPIEL 5

Dieses Beispiel betrifft den Dampfdruck der folgenden erfindungsgemäßen flüssigen Gemische, alle bei 25 ºC:
HFC-236ca/Butan; HFC-236ca/Cyclopropan; HFC-236ca/Isobutan; HFC-236ca/Propan; HFC-236cb/Butan; HFC-236cb/Cyclopropan; HFC-236cb/DME; HFC-236cb/Isobutan; HFC-236cb/Propan; HFC-236ea/Butan; HFC-236ea/Cyclopropan; HFC-236ea/Isobutan; HFC-236ea/Propan; HFC-236fa/Cyclopropan und HFC-236fa/Propan. Die Dampfdrücke für diese Gemische sind in den Figuren 1-11, 13-14, 16 und 18 gezeigt.
Die Dampfdruckdaten für diese Graphiken in Figur 1 werden wie folgt erhalten. Eine Edelstahl-Druckgasflasche wird evakuiert, und eine abgewogene Menge HFC-236ca wird in die Druckgasflasche gegeben. Die Druckgasflasche wird abgekühlt, um den Dampfdruck von HFC-236ca zu reduzieren, und anschließend wird der Druckgasflasche eine abgewogene Menge Butan zugesetzt. Die Druckgasflasche wird zur Mischung des HFC-236ca und Butan gerührt, und anschließend wird die Druckgasflasche in ein konstantes Temperaturbad gegeben, bis sich die Temperatur im Gleichgewicht befindet, wonach der Dampfdruck des HFC-236ca und Butan in der Druckgasflasche gemessen wird. Diese Verfahrensweise wird bei derselben Temperatur mit unterschiedlichen Gewichtsprozenten der Komponenten wiederholt, und die Ergebnisse sind in Figur 1 aufgezeichnet.
Die Daten, die auf dieselbe Weise für Gemische von HFC-236ca/Cyclopropan; HFC-236ca/Isobutan; HFC-236ca/Propan; HFC-236cb/Butan; HFC-236cb/Cyclopropan; HFC-236cb/DME; HFC-236cb/Isobutan; HFC-236cb/Propan; HFC-236ea/Butan; HFC-236ea/Cyclopropan; HFC-236ea/Isobutan; HFC-236ea/Propan; HFC-236fa/Cyclopropan und HFC-236fa/Propan bei 25 ºC erhalten wurden, und die Ergebnisse sind in den Figuren 2-11, 13-14, 16 und 18 aufgetragen.
Die Daten in den Figuren 1-11, 13-14, 16 und 18 zeigen, daß bei 25 ºC Bereiche der Zusammensetzungen existieren, die Dampfdrücke aufweisen, die höher sind als die Dampfdrücke der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei dieser selben Temperatur

BEISPIEL 6

Dieses Beispiel betrifft den Dampfdruck der folgenden erfindungsgemäßen Flüssigkeitsgemische: HFC-236ea/DME, HFC-236fa/Butan, HFC-236fa/Isobutan und HFC-236fa/DME. Die Dampfdrücke dieser Gemische wurden bei bestimmten Zusammensetzungen wie durch die Sternchen in den Figuren 12, 15, 17 und 19 gezeigt gemessen, und eine am besten passende Kurve wurde durch die Sternchen gezeichnet.
Die Verfahrensweisen zum Messen der Dampfdrücke für Gemische von HFC-236ea und DME war wie folgt. Eine Edelstahl-Druckgasflasche wurde evakuiert, und eine abgewogene Menge HFC- 236ea wurde in die Druckgasflasche gegeben. Die Druckgasflasche wurde zur Verringerung des Dampfdruckes von HFC-236ea gekühlt, und anschließend wurde eine abgewogene Menge DME in die Druckgasflasche gegeben. Die Druckgasflasche wurde gerührt um das HFC-236ea und DME zu vermischen, und anschließend wurde die Druckgasflasche in ein konstantes Temperaturbad gegeben, bis die Temperatur bei 0 ºC ins Gleichgewicht kam, wonach der Dampfdruck des Druckgasflascheninhaltes gemessen wurde. Diese Verfahrensweise wurde für verschiedene Gemische von HFC-236ea und DME wie in Figur 12 angedeutet wiederholt.
Die Daten in Figur 12 zeigen, daß bei 0 ºC Bereiche von Zusammensetzungen existieren, die Dampfdrücke aufweisen, die höher sind als die Dampfdrücke der reinen Komponenten der Zusammensetzung bei derselben Temperatur.
Die Verfahrensweisen zum Messen des Dampfdruckes von Gemischen aus HFC-236ea/DME wurde auf dieselbe Weise wie für Gemische von HFC-236fa/Butan, HFC-236fa/Isobutan und HFC-236fa/DME durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Messungen des Dampfdruckes von Gemischen von HFC-236fa/DME bei 3 ºC erfolgten.
Die neuen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen einschließlich der azeotropen oder azeotropartigen Zusammensetzungen können zur Erzeugung von Kälte durch Kondensieren der Zusammensetzungen und anschließendes Verdampfen des Kondensates in der Nachbarschaft eines zu kühlenden Körpers verwendet werden. Die neuen Zusammensetzungen können auch zur Erzeugung von Wärme durch Kondensieren des Kühlmittels in der Nachbarschaft des zu erhitzenden Körpers und anschließendes Verdampfen des Kühlmittels verwendet werden.
Abgesehen von den Kühlanwendungen sind die neuen konstant siedenden oder im wesentlichen konstant siedenden erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch geeignet als Aerosol-Treibmittel, Wärmeaustauschmedien, gasförmige Dielektrika, Feuerlöschmittel, Expansionsmittel für Polyolefine und Polyurethane und Stromkreisarbeitsfluide.

ZUSÄTZLICHE VERBINDUNGEN

Weitere Komponenten wie aliphatische Kohlenwasserstoffe, die einen Siedepunkt von -60 bis +60 ºC besitzen, Fluorkohlenwasserstoffalkane, die einen Siedepunkt zwischen -60 bis +60 ºC besitzen, Wasserstofffluorpropane, die einen Siedepunkt zwischen -60 bis +60 ºC besitzen, Kohlenwasserstoffester, die einen Siedepunkt zwischen -60 bis +60 ºC besitzen, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, die einen Siedepunkt zwischen -60 bis +60 ºC besitzen, Fluorkohlenwasserstoffe, die einen Siedepunkt zwischen -60 bis +60 ºC besitzen, Chlorkohlenwasserstoffe, die einen Siedepunkt zwischen -60 bis +60 ºC besitzen, Chlorkohlenstoffe und perfluorierte Verbindungen können den azeotropen oder azeotropartigen Zusammensetzungen, die vorstehend beschrieben worden sind, zugesetzt werden.
Additive wie Schmiermittel, Korrosionshemmer, Stabilisatoren, Farbstoffe und andere geeignete Materialien können den neuen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen für eine Vielzahl von Zwecken zugesetzt werden, mit der Maßgabe, daß sie für ihre beabsichtigte Anwendung keinen nachteiligen Einfluß auf die Zusammensetzung besitzen. Bevorzugte Schmiermittel schließen Ester ein, die ein Molekulargewicht von über 250 aufweisen.

Claims

1. Kühlmittelzusammensetzung, die Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Isobutan, Propan oder Dimethylether umfaßt.

2. zusammensetzung nach Anspruch 1, die umfaßt 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan; 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Dimethylether, Isobutan oder Propan; 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Dimethylether, Isobutan oder Propan; oder 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan und Dimethylether, Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan.

3. Zusammensetzung aus wirksamen Mengen von 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan; 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Dimethylether, Isobutan oder Propan; 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Dimethylether, Isobutan oder Propan; oder 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan und Dimethylether, Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan, um eine azeotrope oder azeotropartige Zusammensetzung zu bilden.

4. Azeotrope oder azeotropartige Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die Zusammensetzung umfaßt 37-81 Gew.-% 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan und 19-63 Gew.-% Butan; 1-67 Gew.-% 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan und 33-99 Gew.-% Cyclopropan; 28-76 Gew.-% 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan und 24-72 Gew.-% Isobutan; 1-67 Gew.-% 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan und 33-99 Gew.-% Propan; 41-87 Gew.-% 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan und 13-59 Gew.-% Butan; 1-68 Gew.-% 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan und 32-99 Gew.-% Cyclopropan; 1-72 Gew.-% 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan und 28-99 Gew.-% Dimethylether; 28-80 Gew.-% 1,1,1,2,2,3- Hexafluorpropan und 20-72 Gew.-% Isobutan; 1-66 Gew.-% 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan und 34-99 Gew.-% Propan; 39-83 Gew.-% 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan und 17-61 Gew.-% Butan; 1-67 Gew.-% 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan und 33-99 Gew.-% Cyclopropan; 83-99,3 Gew.-% 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan und 0,7-17 Gew.-% Dimethylether; 31-78 Gew.-% 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan und 22-69 Gew.-% Isobutan; 1-67 Gew.-% 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan und 33-99 Gew.-% Propan; 50-90 Gew.-% 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan und 10-50 Gew.-% Butan; 1-70 Gew.-% 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan und 30-99 Gew.-% Cyclopropan; 33-84 Gew.-% 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan und 16-67 Gew.-% Isobutan; oder 1-66 Gew.-% 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan und 34-99 Gew.-% Propan.

5. Azeotrope oder azeotropartige Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die Zusammensetzung umfaßt eine binäre Zusammensetzung aus 75-99 Gew.-% 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan und 1-25 Gew.-% Dimethylether, worin die Temperatur auf etwa 25ºCC eingestellt wird, die Zusammensetzung einen Dampfdruck von zwischen etwa 39 bis 50 psia aufweist und worin, wenn 50 Gew.-% der Zusammensetzung bei etwa 25 ºC entfernt werden, sich der Dampfdruck um weniger als 10 % ändert.

6. Azeotrope oder azeotropartige Zusammensetzung aus wirksamen Mengen von 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Isobutan oder Propan; 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Dimethylether, Isobutan oder Propan; 1,1,2,3,3,3-Hexafluorpropan und Butan, Cyclopropan, Dimethylether, Isobutan oder Propan; oder 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan und Dimethylether, Butan, cyclopropan, Isobutan oder Propan, um Zusammensetzungen zu bilden, die einen Dampfdruck aufweisen, der höher ist als derjenige von beiden der Komponenten der Zusammensetzung.

7. Verfahren zur Erzeugung von Kühlung, welches die Kondensation einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und danach das Verdampfen der Zusammensetzung in der Nachbarschaft des zu kühlenden Körpers umfaßt.

8. Verfahren zur Erzeugung von Wärme, welches die Kondensation einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in der Nachbarschaft eines zu erwärmenden Körpers und danach das Verdampfen der Zusammensetzung umfaßt.