具有多種氫氟烷和一種氫氟烯烴的熱傳遞組合物的制作方法

發明領域

本發明涉及包含2,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷、五氟乙烷以及1,1,1,2-四氟乙烷的多種熱傳遞組合物，用于在制冷、空氣調節、熱泵系統以及其他熱傳遞應用中使用。發明的這些熱傳遞組合物可以擁有減少的全球變暖潛能，同時提供良好的能力和性能。

發明背景

隨著持續的法規壓力，存在著一種不斷增長的需求來確定更加環境可持續的、具有更低的臭氧消耗和全球變暖潛能的替代物，替換制冷劑、熱傳遞流體、泡沫發泡劑、溶劑、以及氣溶膠。氯氟碳(CFC)和氫氯氟碳(HCFC)(廣泛地用于這些應用中)，是消耗臭氧層的物質并且依照蒙特利爾議定書的指導方針正在被逐步淘汰。在許多應用中氫氟烷類(HFC)是對于CFC和HCFC的主要替換物。盡管它們被認為對臭氧層“友好的”，但它們仍通常擁有高的全球變暖潛能。

例如，已經開發了幾種基于HFC的制冷劑來替換R-22(具有臭氧消耗潛能(ODP)的一種HCFC制冷劑)。這些制冷劑包括R-404A、R-407C、R-407A、R-417A、R-422D、R-427A、R-438A以及其他。然而，這些基于HFC的R-22替換物中的大多數具有比R-22高的全球變暖潛能(GWP)，同時還損害了性能特征。例如，在一些條件下，R-404A和R-407A可具有比R-22稍微更的制冷能力(CAP)，但具有較低的性能(COP)；在制冷應用中，R-407C具有稍微更低的GWP，但也具有更低的CAP和COP；許多其他的R-22替換物不僅具有更高的GWP，而且具有更低的CAP和COP。圖3示出了R-22和幾種R-22替換物的GWP的比較。

另一個限制是大多數HFC缺乏必須的與傳統的潤滑劑(如礦物油)的可混溶性來提供足夠的性能。這已經導致了代替礦物油的氧化的潤滑劑(如多元醇酯(POE)油、聚亞烷基二醇(PAG)油、以及聚乙烯醚(PVE)油)的應用。這些新的潤滑劑與傳統的礦物油潤滑劑相比在相當大的程度上可能更昂貴并且可能是極其吸濕的。

為了改進與礦物油的可混溶性并由此改進回油的目的，已經開發了幾種制冷劑組合物(如R-422D和R-438A)，其中結合了小部分的低沸點烴類，如丁烷類、丙烷類、或戊烷類。然而，為了安全起見，已經公認的是烴在制冷劑組合物中的量值必須被最小化以減小該制冷劑組合物的可燃性，如在US 6,655,160和US 5,688,432中所講授的。

在用以替換R-22的HFC產品之中，R-407C已經被特別地開發出來用于在空氣調節應用中替換R-22。這種產品是在按重量計23％/25％/52％的比例下組合了R-32、R-125以及R-134a的一種混合物。R-32指代二氟甲烷，R-125指代五氟乙烷，并且R-134a指代1,1,1,2-四氟乙烷。R-407C具有與R-22非常類似的熱力學特性。為此，可以在用于以R-22進行運行的舊系統中使用R-407C，因此使HCFC流體被HFC流體替換成為可能，在用于轉變這些舊系統的工序的背景下，相對于平流層的臭氧層而言，該HFC流體是更安全的。所涉及到的熱力學特性是本領域技術人員眾所周知的，并且具體是制冷能力、性能系數(或COP)以及冷凝壓力。

該制冷能力表示對于一個給定的壓縮機而言借助該制冷劑可獲得的制冷功率。為了替換R-22，必需要獲得具有接近R-22的高制冷能力的一種流體。

該COP表達了輸送的制冷能量與為了在汽態下壓縮該制冷劑而施加至該壓縮機的能量的比值。在取代R-22的背景下，如果設備耗電量的增加是被接受的，則制冷劑的小于R-22的COP值是適合的。

最后，該冷凝壓力表示由制冷劑施加于制冷回路的相應機械部件上的應力。在為R-22設計的制冷系統中能夠替換R-22的制冷劑一定不能展現出明顯大于R-22的冷凝壓力。

在本發明中，發現了多種熱傳遞組合物，它們不僅具有低的GWP、而且具有在能力與性能之間的出人意料的良好平衡。優選地，本發明的熱傳遞組合物具有低可燃性，更優選地本發明的熱傳遞組合物是不可燃的，甚至更優選地本發明的熱傳遞組合物是不可燃的并且在不同的泄露情況之后仍保持是不可燃的、并且甚至更優選地根據ASHRAE SSPC 34是不可燃的。本發明的另一個實施方案是與這些HFC制冷劑相比較，在熱傳遞設備中具有改進的回油特征的制冷劑組合物，這些組合物包括納入了少量的烴類如R-422D的那些。盡管無意以任何方式限制本發明的范圍，但本發明的熱傳遞組合物在新的制冷、空氣調節、熱泵、或其他熱傳遞設備中是有用的；在另一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物可用作現有設備中制冷劑的改型物，這些制冷劑包括但不限于R-22、R-407C、R-427A、R-404A、R-407A、R-417A、R-422D以及其他。

附圖簡要說明

圖1是能力(CAP)對箱內溫度的圖

圖2是性能系數(COP)對箱內溫度的圖

圖3是多種材料的全球變暖潛能的圖表。

發明詳細說明

隨著持續的法規壓力，存在著一種不斷增長的需求來確定更加環境可持續的、具有更低的臭氧消耗和全球變暖潛能的替代物，替換制冷劑、熱傳輸流體、泡沫發泡劑、溶劑、以及氣溶膠。氯氟碳(CFC)和氫氯氟碳(HCFC)(廣泛地用于這些應用中)，是消耗臭氧層的物質并且依照蒙特利爾議定書的指導方針正在被逐步淘汰。在許多應用中氫氟烷類(HFC)是對于CFC和HCFC的主要替代物；盡管它們被認為對臭氧層是“友好的”，但它們仍通常擁有高的全球變暖潛能。一類已經被確定為用于替換消耗臭氧層的或高全球變暖的物質的新的化合物是鹵代烯烴類，如氫氟烯烴類(HFO)和氫氯氟烯烴類(HCFO)。

本發明的熱傳遞組合物包含二氟甲烷(R-32)、五氟乙烷(R-125)、2,3,3,3-四氟丙烯(R-1234yf)、以及1,1,1,2-四氟乙烷(R-134a)。

在本發明的一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含按重量計從約1％至97％的R-32、從約1％至97％的R-125、從約1％至97％的R-1234yf、以及從約1％至97％的R-134a。在本發明的另一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含基于重量從約10％至35％的R-32、從約10％至35％的R-125、從約10％至60％的R-1234yf、以及從約10％至60％的R-134a。在本發明的另一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含基于重量從約15％至30％的R-32、從約15％至30％的R-125、從約15％至40％的R-1234yf、以及從約15％至40％的R-134a。

在本發明的另一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含小于約40wt％的R-125、優選地小于約30wt％的R-125，以及大于約10wt％的R-1234yf、優選地大于約20wt％的R-1234yf。在本發明的一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含R-32、R-125、R-1234yf以及R-134a，其中R-32的wt％是按重量計從約5％至40％、優選地按重量計從約10％至30％，以及大于約10wt％的R-1234yf、優選地大于約20wt％的R-1234yf.

在本發明的一個實施方案中，這些熱傳遞組合物包含R-32、R-125、R-1234yf以及R-134a，其中R-32和R-125的組合的wt％是從2％至98％，并且R-134a和R-1234yf的組合的wt％是從約98％至2％；優選地R-32和R-125的組合的wt％是從約25％至70％，并且R-134a和R-1234yf的組合的wt％是從約75％至30％；更優選地R-32和R-125的組合的wt％是從約35％至60％，并且R-134a和R-1234yf的組合的wt％是從約65％至40％；并且甚至更優選地其中R-32和R-125的組合的wt％是從約45％至約60％，并且R-134a和R-1234y的組合的wt％是從約55％至40％。

在本發明的另一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含按重量計從約20％至30％的R-32、按重量計從25％至40％的R-125、按重量計大于5％的R-1234yf，并且其中R-134a與R-1234yf的比值是從1:3或更大。

在本發明的一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含R-32、R-125、R-1234yf以及R-134a，其中按重量計R-125與R-32的比值是從約1:2至約2:1，優選地從約1:2至約1:1。在本發明的另一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含R-32、R-125、R-1234yf以及R-134a，其中按重量計R-125與R-32的比值是從約1.4:1至約2:1。在本發明的另一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含R-32、R-125、R-1234yf以及R-134a，其中按重量計R-134a對R-1234yf的比值是從約1:2至約2:1。

本發明的熱傳遞組合物可以被用來替換現有的制冷劑，特別是具有較高的臭氧消耗潛能(ODP)或較高的全球變暖潛能(GWP)的那些。在一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物可以被用來替換R-134a，優選地，其中本發明的熱傳遞組合物包含小于約20wt％的R-32、更優選地小于約15wt％的R-32、更優選地小于約10％的R-32、并且甚至更優選地在約2wt％與10wt％之間的R-32；以及小于約20wt％的R-125、更優選地小于約15wt％的R-125、更優選地小于約10％的R-125、并且甚至更優選地在約2wt％與10wt％之間的R-125。在一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物可以被用來替換R-410A，優選地，其中本發明的熱傳遞組合物包含大于約40wt％的R-32、更優選地大于約50wt％的R-32、更優選地大于約60％的R-32、并且甚至更優選地大于約80wt％的R-32。在一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物可以被用來替換R-22或R-404A，優選地，其中本發明的熱傳遞組合物包含在約10wt％與50wt％之間的R-32、更優選地在約10wt％與30wt％之間的R-32。

在本發明的一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含從5wt％至40wt％的R-32、從5wt％至40wt％的R-125、從5wt％至60wt％的R-134a、以及從5wt％至75wt％的R-1234yf；優選地，其中R1234yf和R-134a的組合的總量是從30wt％至80wt％。在本發明的另一個實施方案中，這些熱傳遞組合物特別地可用作R-22的替換物。

在本發明的一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含從5wt％至10wt％的R-32、從5wt％至40wt％的R-125、從5wt％至60wt％的R-134a、以及從5wt％至85wt％的R-1234yf；優選地，其中R1234yf和R-134a的組合的總量是從60wt％至90wt％。在本發明的另一個實施方案中，這些熱傳遞組合物特別地可用作R-134a的替換物。

在本發明的一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物包含從65wt％至85wt％的R-32、從5wt％至20wt％的R-125、從5wt％至20wt％的R-134a、以及從5wt％至25wt％的R-1234yf；優選地，其中R1234yf和R-134a的組合的總量是從10wt％至30wt％。在本發明的另一個實施方案中，這些熱傳遞組合物特別地可用作R-410A的替換物。

對于許多應用來說可燃性是一個重要的特性，在這些應用中組合物的不可燃是非常重要或必要的，特別地包括制冷劑和熱傳遞的應用。存在不同的用于測量化合物和組合物的可燃性的方法，如通過測量閃點或通過ASTM E 681-01，如由ASHRAE Addendum 34p-92指定的，如果適用的話。優選地，這些不可燃的組合物在環境溫度和更低的溫度下是不可燃的，優選地在60℃和更低的溫度下是不可燃的，并且甚至更優選地是在100℃和更低的溫度下是不可燃的。通過在使用、搬運、或運輸過程中提供更大程度的安全性，更大范圍的不可燃性是有益的。

在本發明的一個優選實施方案中，本發明的熱傳遞組合物是不可燃的。優選地，本發明的熱傳遞組合物是不可燃的、并且在液相與汽相之間分餾時仍保持不可燃的。例如，在50％泄露測試中，在一個器皿中裝入一種初始組合物，該組合物優選是不可燃的。可以將該器皿保持在一個所希望的溫度，如-25℃或25℃，并且測量初始汽相組成，并且它優選地是不可燃的。在恒溫下，允許該組合物從該器皿中泄露，并且設置泄露速率直到按重量計50％的該初始組合物被去除，此時測量最終的汽相組成，并且它優選地是不可燃的。

在本發明的一個優選實施方案中，本發明的熱傳遞組合物在該熱傳遞組合物從一個器皿或設備中泄露之后，展現出在組成或蒸汽(vapor)壓上的最小變化。在一種這樣的泄露情況中，將本發明的熱傳遞組合物裝入一個器皿中并將其保持在恒溫下。容許該熱傳遞組合物在一個緩慢的速率下從該器皿中泄露，直到全部組合物的按重量計50％已經逸出該器皿。在本發明的一個優選實施方案中，在50％泄露之后，該熱傳遞組合物的蒸汽壓將不會有明顯變化；優選地蒸汽壓變化了小于20％、更優選地小于10％、更優選地小于5％、并且甚至更優選地小于2％。在本發明的另一個實施方案中，在50％泄露之后，該器皿中的氣相和液相是不可燃的。

盡管無意以任何方式限制本發明的范圍，但對于用作R-22和R-404A的替換物而言的本發明的熱傳遞組合物的實例在表1中示出。

表1：

盡管無意以任何方式限制本發明的范圍，但對于用作R-22的替換物而言的本發明的熱傳遞組合物的實例在表2中示出。

表2：R-22替換物

盡管無意以任何方式限制本發明的范圍，但對于用作R-134a的替換物而言的本發明的熱傳遞組合物的實例在表3中示出。

表3：R-134a替換物

盡管無意以任何方式限制本發明的范圍，但對于用作R-410A的替換物而言的本發明的熱傳遞組合物的實例在表4中示出。

表4：R-410A替換物

本發明的一個實施方案是具有低滑移(glide)的熱傳遞組合物，優選地，其中該滑移是<10℃，更優選地，其中該滑移是<5℃。

本發明的組合物可以是共沸的或準共沸的(quazi-azeotropic)。準共沸的組合物(又稱為“類共沸的”或“接近共沸的”)是兩種或更多種物質的一種基本上表現為單一物質的、大致上恒沸的液體混合物。表征準共沸組合物的一種方式是與液體處于平衡中的蒸汽大致上具有相同的組成，例如，如果通過蒸餾或部分蒸發該液體而產生的蒸汽具有與該液體大致上相同的組成。表征準共沸組合物的另一種方式是在相同的時間、在一個給定的溫度下，飽和液體壓力和飽和蒸汽壓是大致上相同的。

盡管無意以任何方式限制本發明的范圍，但本發明的準共沸的熱傳遞組合物的實例在表5中示出，該表中示出了在-30℃下在飽和液體壓力與飽和蒸汽壓之間的百分比差值。在一個優選的實施方案中，這些準共沸的組合物可以被用作R-410A的替換物。

表5：準共沸的共混物

在本發明的一個實施方案中，是具有從65wt％至75wt％的R-32、5wt％至20wt％的R-125、5wt％至20wt％的R-1234yf、以及5wt％至10wt％的134a的準共沸組合物。在本發明的另一個實施方案中，是具有約70wt％的R-32、5wt％至20wt％的R-125、5wt％至20wt％的R-1234yf、以及5wt％至10wt％的134a的準共沸組合物。在本發明的另一個實施方案中，是具有從85wt％至97wt％的R-32、1wt％至5wt％的R-125、1wt％至5wt％的R-1234yf、以及1wt％至5wt％的134a的準共沸組合物。

本發明的一個實施方案是具有低GWP值的熱傳遞組合物，優選地，其中該GWP是小于2000、更優選地小于1500、更優選地<1400、并且甚至更優選地<1000。

本發明的一個實施方案是這樣的熱傳遞組合物，它們當在制冷、空氣調節、或熱泵系統中使用時提供了與在類似應用中使用的基于HFC或HCFC的制冷劑類似的或更好的能力、性能、或這兩者。

本發明的熱傳遞組合物可以與一種潤滑油組合而使用。示例性的潤滑油包括：多元醇酯類、聚亞烷基二醇類、聚乙二醇類、聚乙烯醚類、礦物油類、烷基苯油、聚α烯烴類、以及它們的混合物。本發明的潤滑油具有范圍從非常低至高的粘度，優選地具有在100°F下從15至800cSt、并且更優選地從20至100cSt的粘度。在本發明中使用的典型的制冷潤滑油具有在100°F下15、32、68以及100cSt的粘度。

以下是對多元醇酯(POE)潤滑油的示例性說明、并且無意以任何方式限制本發明的范圍。POE油典型地是通過一種羧酸、或多種羧酸的混合物與一種醇、或多種醇的混合物的一種化學反應(酯化反應)形成的。這些羧酸典型地是單官能的或雙官能的。這些醇典型地是單官能的或多官能的(多元醇)。這些多元醇典型地是雙-、三-、或四-官能的。多元醇的實例包括但不限于：新戊二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、以及它們的混合物。羧酸的實例包括但不限于：乙基己酸，包括2-乙基己酸；三甲基己酸，包括3,5,5-三甲基己酸；辛酸，包括直鏈辛酸；戊酸，包括正戊酸；新羧酸，包括二甲基戊酸，C5至C20羧酸、以及它們的混合物。這些羧酸還可以衍生自天然來源，包括但不限于：大豆、棕櫚、橄欖、油菜籽、棉子、椰子、棕櫚仁、玉黍、蓖麻、芝麻、荷荷巴(jojoba)、花生、向日葵、其他的、以及它們的混合物的植物和蔬菜油。天然油的羧酸典型地是C18酸，但除其他之外，還包括C12-C20酸。在本發明的一個實施方案中，該POE油是使用一種或多種單官能的羧酸與一種或多種多元醇而配制的。在本發明的一個實施方案中，該POE油是使用一種或多種雙官能的羧酸與一種或多種單官能的醇而配制的。在本發明的一個實施方案中，該POE油是多種不同POE油的一種混合物。在本發明的一個實施方案中，該POE油是使用一種或多種C5-C10羧酸配制的。

本發明的烴類潤滑油可以包括在壓縮制冷潤滑領域中通常被稱為“礦物油”的那些。礦物油包括石蠟(即直鏈和支鏈碳鏈的飽和烴類)、環烷類(即環狀的石蠟)以及芳香族化合物類(即包含一個或多個特征為交替雙鍵的環的不飽和環烴)。本發明的烴類潤滑油進一步包括在壓縮制冷潤滑領域中通常被稱為“合成油”的那些。合成油包括烷芳基類(即直鏈的和支鏈的烷基烷基苯類)、合成的石蠟和環烷類、以及聚(α烯烴)。

油類(如石蠟族的或環烷的)的傳統分類涉及精煉的潤滑劑中石蠟族的或環烷的分子數目。石蠟基原油含有更高比例的石蠟、并且因此具有比環烷基原油高的粘度指數和傾點。

烷基苯潤滑油具有烷基側鏈，這些側鏈是支鏈的或直鏈的，具有典型地從10至20個碳的鏈長分布，但其他的烷基鏈長分布是可能的。另一種優選的烷基苯潤滑油包括至少一種(C₆H₆)-C(CH₂)(R₁)(R₂)形式的烷基苯，其中(C₆H₆)是苯環，并且R₁和R₂是飽和的烷基、優選地含有至少一個異C₃基團、更優選地從1至6個異C₃基團。R₁或R₂可以是氫原子，但優選地并非兩者都是。

PAG油可以是‘未封端的’、‘單端封端的’、或‘雙端封端的’。商業上的PAG油的實例包括但不限于：ND-8、Castrol PAG 46、Castrol PAG 100、Castrol PAG 150、Daphne Hermetic PAG PL、Daphne Hermetic PAG PR。

聚乙烯醚(PVE)油是已經開發出來用于與HFC制冷劑一起使用的另一類型的氧化的制冷油。PVE制冷油的商業實例包括由日本出光公司(Idemitsu)生產的FVC32D和FVC68D。盡管無意以任何方式限制本發明的范圍，但在本發明的一個實施方案中，該聚乙烯醚油包括在文獻中傳授的那些，如在美國專利5,399,631和6,454,960中描述的。在本發明的另一個實施方案中，該聚乙烯醚油包括由化學式1示出的類型的結構單元：

化學式1：-[C(R₁,R₂)-C(R₃,-O-R₄)]-

其中R₁、R₂、R₃以及R₄獨立地選自氫和烴類，其中這些烴可以任選地含有一個或多個醚基。在本發明的一個優選實施方案中，R₁、R₂以及R₃各自是氫，如在化學式2中所示：

化學式2：-[CH₂-CH(-O-R₄)]-

在本發明的另一個實施方案中，該聚乙烯醚油包括由化學式3示出的類型的結構單元：

化學式3：-[CH₂-CH(-O-R₅)]_m-[CH₂-CH(-O-R₆)]_n-

其中R₅和R₆獨立地選自氫和烴類，并且其中m和n是整數。

使用本領域的普通技術人員已知的不同測試，如ANSI/ASHRAE標準97-2007(ASHRAE 97)，可以評價制冷劑/潤滑劑混合物的熱/化學的穩定性。在這樣一種測試中，任選地在催化劑或其他材料(包括水、空氣、金屬類、金屬氧化物類、陶瓷類等)存在下，使制冷劑與潤滑劑的混合物典型地在升高溫度下老化預定的老化時期。在老化之后，分析該混合物以評價該混合物的任何分解或降解。用于測試的一種典型組合物是制冷劑/潤滑劑的一種50/50wt/wt混合物，但可以使用其他組合物。典型地，老化條件是在從約140℃至200℃下，持續從1至30天；在175℃下老化14天是非常典型的。

多種技術被典型地用來分析老化之后的這些混合物。針對顏色變化、沉淀作用、或重物(heavies)的任何標志而對混合物的液體部分進行視覺檢測，以用來檢查該制冷劑或潤滑劑的總的分解。還對測試期間使用的任何金屬試件進行視覺檢測，以檢查腐蝕、沉積物等的標志。典型地，在該液體部分上進行鹵化物分析，以便定量存在的鹵化物離子(例如氟離子)的濃度。鹵化物濃度的增加表明老化期間更大部分的該鹵化的制冷劑已經降解，并且這是穩定性減小的一個標志。典型地，測量該液體部分的總酸值(TAN)以便測定所回收的液體部分的酸度，其中酸度增加是該制冷劑、潤滑劑、或這兩者分解的一個標志。典型地，對樣品的蒸汽部分進行GC-MS以便鑒別和定量分解產物。

通過在范圍從非常干燥(<10ppm的水)至非常濕潤(>10000ppm的水)的不同水平的水分下進行這些老化測試，可以評價水對制冷劑/潤滑劑組合的穩定性的影響。通過在存在或不存在空氣的情況下進行該老化測試，可以評價氧化穩定性。本發明的熱傳遞組合物可以與其他制冷劑(如氫氟烷類、氫氯氟碳類、氫氟烯烴類、氫氟氯烷類、烴類、氫氟醚類、氟酮類、氯氟碳類、反式-1,2-二氯乙烯、二氧化碳、氨、二甲醚、丙烯、以及它們的混合物)組合而使用。

示例性的氫氟烷(HFC)包括：二氟甲烷(HFC-32)；1-氟代乙烷(HFC-161)；1,1-二氟乙烷(HFC-152a)；1,2-二氟乙烷(HFC-152)；1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)；1,1,2-三氟乙烷(HFC-143)；1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)；1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)；1,1,1,2,2-五氟乙烷(HFC-125)；1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)；1,1,2,2,3-五氟丙烷(HFC-245ca)；1,1,1,2,3-五氟丙烷(HFC-245eb)；1,1,1,3,3,3-六氟丙烷(HFC-236fa)；1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(HFC-227ea)；1,1,1,3,3-五氟丁烷(HFC-365mfc)、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟丙烷(HFC-4310)、以及它們的混合物。優選的氫氟烷類包括HFC-134a、HFC-32、HFC-152a、HFC-125、以及它們的混合物。

示例性的氫氟烯烴(HFO)包括：3,3,3-三氟丙烯(HFO-1234zf)、1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)(特別是E-異構體)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1,2,3,3,3-五氟丙烯(HFO-1255ye)(特別是Z-異構體)、E-1,1,1,3,3,3-六氟丁-2-烯(E-HFO-1336mzz)、Z-1,1,1,3,3,3-六氟丁-2-烯(Z-HFO-1336mzz)、1,1,1,4,4,5,5,5-八氟戊-2-烯(HFO-1438mzz)以及它們的混合物。優選的氫氟烯烴包括3,3,3-三氟丙烯(HFO-1234zf)、E-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、以及它們的混合物。

示例性的氫氯氟烯烴類(HCFO)包括1-氯-3,3,3-三氟丙烯(HCFO-1233zd)(特別是反式異構體)、2-氯-3,3,3-三氟丙烯(HCFO-1233xf)、以及二氯-四氟丙烯(如HCFO-1214的異構體)。

示例性的烴(HC)包括丙烯、丙烷、丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、環戊烷、以及它們的混合物。優選的烴包括丙烯、丙烷、丁烷、以及異丁烷。

示例性的氫氯氟碳(HCFC)包括氯-二氟甲烷(HCFC-22)、1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)、1,1-二氯-1-氟代乙烷(HCFC-141b)、1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷(HCFC-123)、以及1-氯-1,2,2,2-四氟乙烷(HCFC-124)。

示例性的氯氟碳(CFC)包括三氯氟甲烷(R-11)、二氯二氟甲烷(R-12)、1,1,2-三氟-1,2,2-三氟乙烷(R-113)、1,2-二氯-1,1,2,2-四氟乙烷(R-114)、氯-五氟乙烷(R-115)以及它們的混合物。

示例性的氫氟醚(HFE)包括1,1,1,2,2,3,3-七氟-3-甲氧基-丙烷、1,1,1,2,2,3,3,4,4,-九氟-4-甲氧基-丁烷以及它們的混合物。

示例性的氟酮是1,1,1,2,2,4,5,5,5-九氟-4(三氟甲基)-3-戊酮。

本發明的熱傳遞組合物可以與以下各項組合而使用：染料、穩定劑、酸清除劑、抗氧化劑、粘度改性劑、傾點降低劑、腐蝕抑制劑、納米顆粒、表面活性劑、增容劑、增溶劑、分散劑、阻燃劑、火焰抑制劑、藥劑、消毒劑、多元醇、多元醇預混合料組分、化妝品、清潔劑、沖洗劑、消泡劑、油、增味劑、示蹤化合物、以及它們的混合物。

本發明的熱傳遞組合物可被用在熱傳遞系統中，包括用于制冷、空氣調節以及液體急冷。熱傳遞系統的運行是：循環的一部分是在較低的運行溫度范圍內并且循環的另一部分是在較高的運行溫度范圍內。這些較高和較低的溫度范圍將取決于特定的應用。例如，用于低溫制冷的運行溫度可以與用于汽車空氣調節或用于水急冷器的不相同。優選地，該較高的運行溫度范圍是從約+15℃至約+90℃、更優選地從約+30℃至約+70℃。優選地，該較低的運行溫度范圍是從約+25℃至約-60℃、更優選地從約+15℃至約-30℃。例如，可在從約-10℃至+10℃的蒸發器溫度下以及從約+30℃至+55℃的冷凝器溫度下運行一個低壓液體急冷器。例如，一個空調器(例如對于汽車AC)可用4℃下的蒸發溫度和40℃的冷凝溫度運行。對于制冷而言，該較低的運行溫度范圍可取決于特定的應用。例如，對于制冷而言一些典型的應用溫度包括：冷凍機(例如冰淇淋)：-15°F+/-2°F(-26℃+/-1.1℃)；低溫：0℃+/-2°F(-18℃+/-1.1℃)；中溫：38℃+/-2°F(3.3℃+/-1.1℃)。這些實例僅是提供信息的并且無意以任何方式限制本發明的范圍。在本發明的范圍內可以采用其他的運行溫度和運行溫度范圍。

本發明的熱傳遞組合物還在用于發電的有機蘭金循環中是有用的。

雖然無意以任何方式限制本發明的范圍，但本發明的熱傳遞組合物在新的制冷、空氣調節、熱泵、或其他熱傳遞設備中是有用的；在另一個實施方案中，本發明的熱傳遞組合物可用作現有設備中制冷劑的改型物，這些制冷劑包括但不限于R-22、R-407C、R-427A、R-404A、R-407A、R-417A、R-422D以及其他。當使用本發明的熱傳遞組合物作為現有設備中其他制冷劑的改型物時，優選的是運行特征(如壓力、排氣溫度、質量流率)與被替換的制冷劑的運行特征類似。在一個高度優選的實施方案中，本發明的熱傳遞組合物具有與被替換的制冷劑足夠接近的運行特征，以避免需要改變而對設備進行額外變化，如改變一個熱膨脹閥(TXV)。

方法和系統

本發明的組合物與許多方法和系統相結合是有用的，包括在用于傳熱的方法和系統中作為熱傳遞流體，如作為在制冷、空氣調節以及熱泵系統中使用的制冷劑。本組合物還有利于在產生氣溶膠的系統和方法中使用，優選地這些組合物包含在這類系統和方法中的氣溶膠噴射劑或由其組成。在本發明的某些方面還包括了形成泡沫的方法以及滅火和抑火的方法。本發明還在某些方面提供了從物品中去除殘余物的多種方法，在這些物品中，本組合物被用作這類方法和系統中的溶劑組合物。

熱傳遞方法

優選的熱傳遞方法總體上包括提供本發明的一種組合物、并且引起熱量被傳遞至或傳遞自該組合物，進而改變該組合物的相。例如，本方法通過從一種流體或物品中吸收熱量、優選地通過在待冷卻的該物體或流體的附近蒸發本制冷劑組合物以產生包含本組合物的蒸汽來提供冷卻。優選地，這些方法包括壓縮該制冷劑蒸汽的另外步驟，通常是在一個相對升高的壓力下用一臺壓縮機或類似的設備進行，來產生本組合物的蒸汽。總體上，壓縮該蒸汽的步驟導致熱量添加到蒸汽中，因此引起該相對高壓的蒸汽的溫度升高。優選地，本方法包括從這種相對高溫、高壓的蒸汽中去除至少部分的通過蒸發和壓縮步驟而添加的熱量。優選地，該熱量去除步驟包括在該蒸汽處于一個相對高壓條件中時冷凝該高溫、高壓蒸汽，以產生包含本發明的組合物的一種相對高壓液體。然后優選地，這種相對高壓液體經歷一個標稱地等焓的壓力減小以產生一種相對低溫、低壓的液體。在這類實施方案中，正是這種降低溫度的制冷劑液體然后通過從待冷卻的物體或流體中傳遞的熱而被蒸發。

在本發明的另一個方法實施方案中，可以在用于產生加熱的一種方法中使用本發明的組合物，該產生加熱的方法包括在一種待被加熱的液體或物體的附近冷凝一種包含這些組合物的制冷劑。如上所提到的，這類方法時常是上述制冷循環的逆循環。

本發明的熱傳遞組合物是在制冷、空氣調節、或熱泵系統中的有效工作流體。典型的蒸汽壓縮制冷、空氣調節、或熱泵系統包括一個蒸發器、一個壓縮機、一個冷凝器、以及一個膨脹裝置。一個蒸汽壓縮循環在多個步驟中重新使用制冷劑，從而在一個步驟中產生了一種冷卻效果并且在一個不同的步驟中產生了一種加熱效果。該循環可以簡單描述如下：液體制冷劑通過一個膨脹裝置進入一個蒸發器中，并且該液體制冷劑在低溫下在該蒸發器中沸騰以形成一種氣體并且產生冷卻。該低壓氣體進入一個壓縮機中，在這里將該氣體壓縮以提高它的壓力和溫度。更高壓力(被壓縮過的)的氣態制冷劑然后進入該冷凝器，在這里該制冷劑冷凝并且將它的熱量釋放到環境中。該制冷劑返回到該膨脹裝置，通過該膨脹裝置該液體從在該冷凝器中的更高壓力水平膨脹到在該蒸發器中的低壓力水平，如此地重復該循環。

本發明的熱傳遞組合物在移動或固定的系統中是有用的。固定的空氣調節和熱泵包括但不限于急冷器、高溫熱泵、居住用和輕型商用以及商用的空氣調節系統。固定的制冷應用包括但不限于如家用冰箱、制冰機、步入式(walk-in)和伸手可取式(reach-in)冷卻器和冷凍機、以及超市系統的設備。如在此所使用，移動的制冷系統或移動的空氣調節系統是指被納入用于公路、鐵路、海洋或空中的運輸單元之中的任何制冷或空氣調節裝置。本發明對于公路運輸制冷或空氣調節裝置是特別有用的，如汽車空氣調節裝置或致冷的公路運輸設備。

在制冷、空氣調節、或熱泵系統中使用的典型壓縮機是容積式和動力式壓縮機。容積式壓縮機包括往復式壓縮機(如活塞式壓縮機)、軌道式壓縮機(如渦旋式壓縮機)以及回轉式壓縮機(如螺桿式壓縮機)。一種典型的動力式壓縮機是離心式壓縮機。本發明的熱傳遞組合物可以被用于采用了這些壓縮機類型的任一種的熱傳遞設備中。

制冷、空氣調節、或熱泵系統可以使用單級、雙級、或多級壓縮。制冷、空氣調節、或熱泵系統還可以是具有或不具有二級熱傳遞回路的級聯系統。

在這些熱傳遞系統中使用的熱交換器可以是任何類型的。典型的熱交換器包括平行流式或并流式、逆流式、交叉流式。優選地，對于本發明的熱傳遞組合物使用的熱交換器是逆流式、類似逆流式、或交叉流式。

噴射劑和氣溶膠組合物

在另一個方面，本發明提供了包含本發明的一種組合物或基本上由其組成的噴射劑組合物，這種噴射劑組合物優選地是一種可噴灑的組合物。本發明的噴射劑組合物優選地包含一種待噴灑的材料和一種包含、基本上由、或完全由根據本發明的一種組合物組成的噴射劑。還可以在該可噴灑的混合物中存在惰性成分、溶劑、以及其他材料。優選地，該可噴灑的組合物是一種氣溶膠。待噴灑的適合的材料包括但不限于：化妝品材料(如除臭劑、香水、發膠、潔膚液、以及擦亮劑)以及藥物材料，如抗哮喘組分、防口臭組分以及任何其他藥物或類似物，優選地包括用以被吸入的任何其他藥物或試劑。該藥物或其他治療試劑優選地是按治療的量存在于該組合物中，在包含本發明組合物的該組合物中具有一個可觀部分的余量。

針對工業、消費者或醫學使用的氣溶膠產品典型地含有一種或多種噴射劑連同一種或多種活性成分、惰性成分或溶劑。噴射劑提供了以氣溶膠化的形式排出該產品的力。雖然一些氣溶膠產品是用壓縮的氣體(像二氧化碳、氮氣、氧化亞氮以及甚至空氣)噴射的，但大多數商用氣溶膠使用了液化的氣體噴射劑。最普遍使用的液化的氣體噴射劑是烴類，如丁烷、異丁烷、以及丙烷。還單獨或與這些烴類噴射劑共混地使用了二甲醚和HFC-152a(1,1-二氟乙烷)。遺憾的是，這些液化的氣體噴射劑全部都是高度可燃的，并且它們納入氣溶膠配制品中將經常產生可燃的氣溶膠產品。本發明提供了用于某些應用的液化的氣體噴射劑和氣溶膠，它們是不可燃的或具有降低的可燃性。

發泡劑、泡沫以及可發泡的組合物

發泡劑還可以包含或構成本發明的組合物中的一種或多種。在某些優選的實施方案中，該發泡劑包含按重量計至少約50％的本組合物，并且在某些實施方案中，該發泡劑基本上由本組合物組成。在某些優選的實施方案中，本發明的發泡劑組合物除了本發明的組合物之外，還包括以下一種或多種：助發泡劑、填充劑、蒸汽壓調節劑、火焰抑制劑、穩定劑以及類似的輔助劑。

在其他的實施方案中，本發明提供了可發泡的組合物。根據本發明，本發明的可發泡的組合物通常包括能夠形成泡沫(具有一種總體上多孔的結構)的一種或多種組分以及一種發泡劑。在某些實施方案中，該一種或多種組分包含一種能夠形成泡沫的熱固性組合物和/或多種可發泡的組合物。熱固性組合物的實例包括聚氨酯和聚異氰脲酸酯泡沫組合物、以及還有酚類的泡沫組合物。在這類熱固性泡沫實施方案中，包括了本組合物的一種或多種作為在一種可發泡的組合物中的發泡劑或發泡劑的一部分，或作為一種兩部分或更多部分的可發泡組合物的一部分，該兩部分或更多部分的可發泡組合物優選地包括在適當條件下能夠反應和/或起泡以形成泡沫或多孔結構的一種或多種組分。在某些其他的實施方案中，該一種或多種組分包含熱塑性材料，特別是熱塑性聚合物和/或樹脂。熱塑性泡沫組分的實例包括聚烯烴類(如聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)以及聚對苯二甲酸乙二酯(PET))，以及由其形成的泡沫，優選地低密度泡沫。在某些實施方案中，該熱塑性的可發泡組合物是一種可擠出的組合物。

本發明還涉及從一種聚合物泡沫配制品制備的泡沫，并且優選地為閉孔泡沫，該聚合物泡沫配制品含有一種包含本發明組合物的發泡劑。在又其他的實施方案中，本發明提供了可發泡的組合物，這些組合物包含熱塑性或聚烯烴泡沫，如聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、苯乙烯-丙烯腈共聚物、以及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)泡沫，優選地低密度泡沫。

本領域的普通技術人員將理解到，尤其是鑒于在此包含的披露內容，本發明的發泡劑被形成和/或添加至可發泡組合物中的順序和方式總體上不影響本發明的可操作性。例如，在可擠出的泡沫的情況下，有可能該發泡劑的不同組分以及甚至本組合物的多個組分不在引入擠出設備中之前混合，或甚至這些組分不被添加至該擠出設備中的相同位置。因此，在某些實施方案中，可能希望的是在該擠出機的第一位置上引入該發泡劑的一種或多種組分，該位置是在添加該發泡劑的一種或多種其他組分之處的上游，并預料到以這種方式，這些組分將在該擠出機中會合和/或更有效地運行。盡管如此，在某些實施方案中，將該發泡劑中的兩種或更多種組分提前結合、并且一起引入該可發泡組合物中(直接地或作為預混合料的一部分)，然后進一步添加至該可發泡組合物的其他部分中。

在某些優選的實施方案中，還可以將分散劑、泡孔穩定劑、表面活性劑、以及其他添加劑摻入本發明的發泡劑組合物之中。任選地但優選地添加表面活性劑來充當泡孔穩定劑。一些代表性的材料是在DC-193、B-8404以及L-5340的名稱下出售的，這些材料總體上是聚硅氧烷聚氧化烯嵌段共聚物，如在美國專利號2,834,748、2,917,480以及2,846,458中披露的那些，這些專利各自通過引用結合在此。用于該發泡劑混合物的其他任選的添加劑可以包括阻燃劑，如三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、三(2,3-二溴丙基)-磷酸酯、三(1,3-二氯丙基)磷酸酯、磷酸二銨、不同的鹵代芳香族化合物、氧化銻、三水合鋁、聚氯乙烯、以及類似物。

在本領域中眾所周知的任何方法，如在“聚氨酯化學和技術(Polyurethanes Chemistry and Technology)”第I和II卷，Saunders&Frisch，1962，約翰威立出版有限公司(John Wiley&Sons)，紐約州紐約市中描述的那些(該文獻通過引用結合在此)，可以被用于或被調試來用于本發明的泡沫實施方案。

本發明的一個實施方案涉及形成聚氨酯和聚異氰脲酸酯泡沫的多種方法。如在本領域中眾所周知的，這些方法通常包括：提供本發明的一種發泡劑組合物，將該發泡劑組合物添加(直接或間接地)至一種可發泡的組合物，并且在有效形成泡沫或多孔結構的條件下使該可發泡的組合物反應。在本領域中眾所周知的任何方法，如在“聚氨酯化學和技術(Polyurethanes Chemistry and Technology)”第I和II卷，Saunders&Frisch，1962，約翰威立出版有限公司(John Wiley&Sons)，紐約州紐約市中描述的那些(該文獻通過引用結合在此)，可以被用于或被調試來用于本發明的泡沫實施方案。總體來說，這類優選的方法包括：通過組合一種異氰酸酯、一種多元醇或多種多元醇的混合物、包含本組合物中的一種或多種的一種發泡劑或多種發泡劑的混合物、以及其他材料(如催化劑、表面活性劑、以及任選地阻燃劑、著色劑、或其他添加劑)來制備聚氨酯或聚異氰脲酸酯泡沫。在許多應用中，對于聚氨酯或聚異氰脲酸酯泡沫而言提供處于預先共混的配制品中的這些組分是方便的。

最典型地，該泡沫配制品是被預先共混成兩種組分。

該異氰酸酯和任選地某些表面活性劑以及發泡劑為第一組分，通常被稱為“A”組分。

該多元醇或多元醇混合物、表面活性劑、催化劑、發泡劑、阻燃劑、以及其他異氰酸酯反應性組分為第二組分，通常被稱為“B”組分。相應地，聚氨酯或聚異氰脲酸酯泡沫易于通過以下方式來制備：將A與B方面的組分匯聚到一起，匯聚是通過手動混合(針對小型制備)并且優選地是通過機械混合技術以形成塊、板條、層壓物、原位傾倒(pour-in-place)面板以及其他物件(噴灑施用的泡沫、泡(froth)、以及類似物)。任選地，可以將其他成分如阻燃劑、著色劑、發泡助劑、以及甚至其他多元醇類作為第三個物流而添加至混合頭或反應位點。然而，最優選地，將它們都摻入如上所述的一種B組分之中。

清洗方法

本發明還提供了從一種產品、零件、部件、基底或任何其他物品或其部分上去除污染物的多種方法，是通過將本發明的一種組合物施用至該物品上來進行。為了方便的目的，在此使用的術語“物品”是指所有這類產品、零件、部件、基底以及類似物，并且進一步用以指代它們的任何表面或部分。此外，術語“污染物”用以指代存在于該物品上的任何不想要的材料或物質，即使這種物質是被有意地放置在該物品上的。例如，在半導體裝置的制造中，常見的是將一種光致抗蝕劑材料沉積至一種基底上以形成一個用于刻蝕操作的掩模并隨后從該基底上去除該光致抗蝕劑材料。如在此使用的術語“污染物”是用以涵蓋并包括這樣一種光致抗蝕劑材料。

本發明的優選方法包括將施用本組合物施用至該物體品上。雖然考慮到許多不同的清洗技術可以采用本發明的組合物而達到良好的優勢，但認為結合超臨界清洗技術而使用本組合物是特別有利的。超臨界清洗被披露于美國專利號6,589,355中，該專利被轉讓給了本發明的受讓人、并且通過引用結合在此。對于超臨界清洗應用而言，在某些實施方案中，優選的是在本清洗組合物中除了本發明的組合物之外還包括一種或多種額外的組分，如CO₂和已知在結合超臨界清洗應用時使用的其他額外組分。在某些實施方案中，結合特別的蒸汽脫脂和溶劑清洗方法而使用本清洗組合物也是可能的和令人希望的。

消毒方法

許多物品、裝置以及材料(特別是在醫學領域中使用的)由于健康和安全原因(如患者和醫院工作人員的健康和安全)而在使用之前必須被消毒。本發明提供了多種消毒方法，這些方法包括將待被消毒的這些物品、裝置或材料與本發明的一種化合物或組合物以及一種或多種消毒劑相接觸。盡管許多消毒劑是本領域中已知的并且被認為適合于結合本發明而使用，但在某些優選的實施方案中，消毒劑包括環氧乙烷、甲醛、過氧化氫、二氧化氯、臭氧以及這些的組合。在某些實施方案中，環氧乙烷是優選的消毒劑。本領域的普通技術人員鑒于在此包含的傳授內容，將能夠容易地確定結合本消毒組合物和方法而使用的消毒劑和一種或多種本化合物的相對比例，并且所有這類范圍都是在其寬范圍之內。正如本領域的普通技術人員已知的，某些消毒劑(如環氧乙烷)是相對可燃的組分，并且根據本發明的這一種或多種化合物按有效量被包括在本組合物中，連同存在于該組合物種的其他組分來將該消毒組合物的可燃性減小至可接受的水平。

本發明的消毒方法可以是高溫或低溫消毒，本發明的高溫消毒包括在從約250°F至約270°F的溫度下使用本發明的一種化合物或組合物，優選地是在一個基本上密封的室中。該方法通常可以在小于約2小時內完成。然而，一些物品(如塑料物品和電子部件)不能承受這樣的高溫并且要求低溫消毒。在低溫消毒方法中，在從約室溫至約200°F的溫度下、更優選在從約室溫至約100°F的溫度下，將待被消毒的物品暴露于包含本發明的一種組合物的一種流體之中。

本發明的低溫消毒優選地是在一個基本上密封的、優選氣密的室中進行的至少兩步法。在第一步(消毒步驟)中，將已經被清洗過并包裹在透氣袋中的物品放置于該室之中。然后，通過抽真空并且可能通過用水蒸氣置換空氣，從該室中抽出空氣。在某些實施方案中，優選的是將水蒸氣(steam)注入該室中以達到一種相對濕度，該相對濕度優選地范圍是從約30％至約70％。

這樣的濕度可使該消毒劑的消毒效力最大化，該消毒劑是在達到所希望的相對濕度之后被引入該室中的。在足以使該消毒劑滲透該包裹材料并且到達該物品的空隙的一段時間之后，從該室中抽出該消毒劑和水蒸氣。

在該方法的優選第二步(充氣步驟)中，該物品被充氣以去除消毒劑殘余物。在毒性消毒劑的情況下，去除這類殘余物是特別重要的，但在其中使用了大致上無毒的本發明化合物的那些情況下，它是任選的。典型的充氣方法包括空氣洗滌、連續充氣、以及這兩種的組合。空氣洗滌是分批法并且通常包括對該室抽真空，持續相對短的時期(例如，12分鐘)、并且然后在大氣壓或更高的壓力下將空氣引入該室之中。將這種循環重復任何次數，直至達到所希望的消毒劑去除。

連續充氣典型地包括通過位于該室的一側上的入口引入空氣、并且然后通過位于該室的另一側上的出口將它抽出，是通過對該出口施用輕微的真空。

實例

實例1

向一個高壓圓筒中添加含有21wt％的R-32(二氟甲烷)、25wt％的R-125(五氟乙烷)、22wt％的R-1234yf(2,3,3,3-四氟丙烷)、以及32wt％的R-134a(1,1,1,2-四氟乙烷)的一種組合物。之后，通過氣相色譜法分析該圓筒內容物的液體和蒸汽部分以確定其組成。這些組成在表6中示出；這些組成中的每一種是不可燃的或具有非常低的可燃性特征。

表6：實例1：制冷劑部分的組成

實例：制冷設備測試

在一種環境上受控的設施中進行設備測試，該設施由為測試空氣調節和制冷設備而設計的多個并列的、隔離的室組成。每個室使用了獨立的控制系統來調節溫度、濕度以及氣流以表征在寬范圍的環境條件下滿量程的HVACR系統的性能。該系統安裝有一個中至低溫的步入式冷卻器(Walk-in-Cooler)類型的R-22制冷系統。該系統是由一個1-1/2HP、半密封的Copeland壓縮機驅動，該壓縮機帶有一個匹配的Bohn蒸發器和Sporlan恒溫膨脹閥。在各處安裝了壓力傳感器以及電阻式溫度檢測器來測定該系統中關鍵點處的制冷劑狀態。使用一個Coriolis計量器來測量制冷劑流速，而使用瓦特計來測量該系統及其部件的功率消耗。最后，使用一臺攝像機來遠程監測壓縮機觀察鏡中的油位。

可以在不同的系統條件下評價系統性能；在運轉之后使用系統條件的測量值和該制冷劑的熱力學特性來計算關于能力(CAP)和性能(COP)的值。通過監測壓縮機觀察鏡中的油位來評價回油；產生穩定的、保持在OEM的準則內的運轉油位的制冷劑/油的組合被認為是合格的。

還可以通過以下方式推斷在使用一種不可混溶或部分可混溶的潤滑劑的系統中的油測井(oil logging)：將使用該不可混溶或部分可混溶的潤滑劑時的制冷劑的性能和運行條件(如溫度、壓力、流速)與使用一種可混溶的潤滑劑時的性能運行條件進行比較。

對比實例2

該制冷系統裝有R-22。該潤滑劑是一種商業上的150SUS粘性礦物油(MO)(National 150制冷油)。在100°F環境溫度(壓縮機一側)以及50°F、25°F和0°F的箱內溫度(蒸發器一側)下運行該測試設施。在所有條件下，存在令人滿意的回油。在測試之后使用針對該制冷劑所測量的系統條件和熱力學數據來計算CAP和COP的值。結果在表7中給出；相對于在相同運行條件下R-22的值而表達該能力-CAP。

對比實例3

如同對比實例2中那樣運行該制冷系統，除了該制冷劑是R-407C，并且該潤滑劑是一種商業上的的POE油(Copeland Ultra 22CC)。在所有條件下，存在令人滿意的回油。對于每個箱內溫度而言，相對于R-22的能力和COP在表7中給出。

對比實例4

如同對比實例3中那樣運行該制冷系統，除了該制冷劑是R-422D。在所有條件下，存在令人滿意的回油。對于每個箱內溫度而言，相對于R-22的能力和COP在表7中給出。

對比實例5

如同對比實例3中那樣運行該制冷系統，除了該制冷劑是R-427A。在所有條件下，存在令人滿意的回油。對于每個箱內溫度而言，相對于R-22的能力和COP在表7中給出。

對比實例6

如同對比實例3中那樣運行該制冷系統，除了該制冷劑是R-438A。在所有條件下，存在令人滿意的回油。對于每個箱內溫度而言，相對于R-22的能力和COP在表7中給出。

實例7

如同對比實例3中那樣運行該制冷系統，除了該制冷劑是按重量計約21％的R-32、25％的R-125、22％的R-1234yf以及32％的R-134a的一種共混物(實例7)。在所有條件下，存在令人滿意的回油。對于每個箱內溫度而言，相對于R-22的能力和COP在表7中給出。

圖1示出了針對R-422D、R-427A、R-438A、以及實例7而言的CAP相對于R-407C的CAP的比較。在所測試的所有條件下，特別是在較低的箱內溫度下，實例7的能力比其他R-22替換物的能力高。

圖2示出了針對R-422D、R-427A、R-438A、以及實例7而言的COP相對于R-407C的COP的比較。在25°F和50°F的箱內溫度下，實例7的COP比R-422D的COP顯著更高，并且接近于R-407C、R-438A、以及R-427A的COP。在0°F的箱內溫度下，實例7具有比R-407C、R-427A、R-438A、或R-422D高的COP。

圖3示出了針對R-22、實例7、以及許多R-22改型物所計算的GWP，這些改型物包括對比實例3、4、5以及6的那些。實例7的GWP比R-407C或R-22的GWP低了17％與18％之間、并且比R-422D的GWP低了約45％。

表7：在100°F環境溫度以及50°F、25°F和0°F的箱內溫度下測試的制冷劑的CAP和COP。

實例8：具有礦物油的R-22改型物

使用礦物油作為潤滑劑(National 150制冷油)的該制冷設備裝有實例7的制冷劑，該制冷劑含有約21％的R-32、25％的R-125、22％的R-1234yf、以及32％的R-134a。在100°F的環境(壓縮機一側)溫度和50°F的箱內(蒸發器一側)溫度下運行該系統。在穩定運行過程中，存在令人滿意的回油。

對于R-422D、R-438A以及R-427A，進行相同的評價。在這些情況下，回油是差的，其中該壓縮機中的油位下降至OEM準則以下。

實例9：烷基苯油

使用一種商品級的烷基苯制冷油的該制冷系統裝有實例7的制冷劑，該制冷劑含有約21％的R-32、25％的R-125、22％的R-1234yf、以及32％的R-134a。在100°F的環境(壓縮機一側)溫度和50°F的箱內(蒸發器一側)溫度下運行該系統。在穩定運行過程中，存在令人滿意的回油。

實例10：性能數據

在制冷和空氣調節條件下，本發明的熱傳遞組合物的性能數據在表8、9以及10中給出。在表8中，這些結果與R-22、R-404A以及R-407C進行比較。在表9中，這些結果與R-134a進行比較。在表10中，這些結果與R-410A進行比較。每種組合物的組分(R-1234yf、R-32、R-134a、R-125)的值以按重量計的百分比給出。

這些結果是基于以下條件：

壓縮機等熵效率是這些運行條件下的壓縮比的一種計算函數，并且根據S.K.Wang,“空氣調節和制冷手冊(Handbook of air conditioning and refrigeration)”，第二版.McGraw Hill(2000)；和2004ASHRAE手冊：HVAC系統和設備(HVAC Systems and Equipment)中的數據而測定。該系統具有一個內部熱交換器，并且蒸發器和壓縮機是處于逆流模式。

Tevap-out是蒸發器出口溫度。Tcomp-out是壓縮機出口溫度。Pevap是蒸發器壓力。Pcond是冷凝器壓力。CAP是能力，并且是在表8中相對于R-22、在表9中相對于R-134a、以及在表10中相對于R-410A而呈現。％-COP/COP-L是相對于勞倫茲性能系數的性能系數。

表8：與R-22、R-404A、R-407C比較

表9：與R-134a比較

表10：與R-410A比較

實例11

本發明的準共沸組合物的實例在表11中示出。

表11：準共沸組合物

實例：制冷劑可燃性

根據ASTM E 681-01進行可燃性測試。關注ASHRAE Addendum 34p-92中描述的修改。綜述如下：

使用一個12L燒瓶，建立如在ASTM E 681中所示的裝置。確認空氣供應的相對濕度是50％。使用一種電火花點火源。記錄在測試位置處的大氣壓力。將該裝置加熱至所希望的測試溫度，用于這些測試的溫度是60℃。抽空該系統。計算針對測試體積而言必需的每種組分的量。將這些指明的量添加至該系統中。利用空氣(受控的濕度)達到環境大氣壓力。關閉該測試室，并且混合至少五分鐘。確保測試樣品的溫度是在60℃。關掉燈和攪拌器。松開蓋子。點火。在以下情況時一種測試樣品被定義為可燃的：從點火點至燒瓶壁的2英寸內存在向上和向外的擴展，該擴展針對如從該點火點所測量的大于90度角而言是連續的。

使用這個工序在一系列濃度上在空氣中對一種制冷劑組合物進行測試。可燃下線(LFL)描述了在空氣中維持火焰并且使用上述工序發現為可燃的制冷劑最低濃度(最貧)。可燃上限(UFL)描述了在空氣中維持火焰并且使用上述工序發現為可燃的制冷劑最高濃度(最富)。當空氣中不存在可以維持火焰的濃度時，一種制冷組合物被認為是不可燃的，并且因此不存在燃燒極限。

實例12：

在R-1234yf/R-134a、R-125/R-1234yf、R-32/R-125、R-32/R-134a的多種二元混合物上進行可燃性測試。結果在表12中示出。發現R-1234yf/R-134a的臨界可燃比值是從55wt％至60wt％的R-1234yf。發現R-125/R-1234yf的臨界可燃比值是從70wt％至75wt％的R-1234yf。發現R-32/R-134a的臨界可燃比值是從35wt％至40wt％的R-32。發現R-32/R-125的臨界可燃比值是從55wt％至60wt％的R-32。

表12：在60℃下制冷劑的二元混合物的可燃性

實例13

在具有近似32wt％的R-32、34wt％的R-125、14wt％的R-1234yf、以及20wt％的R-134a的蒸汽組成的一種四元制冷劑混合物上進行可燃性測試。發現該制冷劑混合物在60℃下是不可燃的。該制冷劑混合物的液相具有近似19.5wt％的R-32、26.5wt％的R-125、23wt％的R-1234yf、以及31wt％的R-134a的組成。

實例14：蒸汽泄露的影響

在一個器皿中裝入制冷劑的初始組合物。將該器皿和內容物維持在25℃。測量該器皿中的初始汽相組成和壓力。在將溫度維持在25℃時，允許該組合物以恒定的速率從該汽相中泄露。在按重量計50％的該組合物已經從該器皿中泄露之后，測量該器皿中的汽相組成和壓力。結果在表13中示出，該表中顯示了在初始時裝入器皿中的按重量計的組成、在初始時和在50％的全部組合物已經從該器皿中泄露之后汽相中按重量計的組成，并且壓力被報告為初始壓力與50％泄露后之間的％差值。

表13：