[发明专利]传热组合物

说明书

技术领域

本发明涉及传热组合物，特别涉及可适于作为现有制冷剂如R-134a、R-152a、R-1234yf、R-22、R-410A、R-407A、R-407B、R-407C、R507和R-404a替代品的传热组合物。

背景技术

在本说明书中对之前公开的文献或任何背景知识的列举或论述不应被视为承认该文献或背景知识是现有技术的一部分或是公知常识。

机械制冷系统和相关传热设备如热泵和空调系统是公知的。在此类系统中，制冷剂液体在低压下蒸发，从周围区域中带走热。随后将所得蒸气压缩并通入冷凝器中，蒸气在其中冷凝并将热释放至第二区域，冷凝液通过膨胀阀返回到蒸发器中，由此完成循环。压缩蒸气和泵送液体所需的机械能由例如电动机或内燃机提供。

除了具有合适的沸点和高蒸发潜热外，制冷剂中优选的性质包括低毒性、不可燃性、不腐蚀性、高稳定性和不具有难闻的气味。其它希望的性质是在低于25巴压力下的易压缩性、压缩时的低排出温度、高制冷能力、高效率(高制冷系数)和在所需蒸发温度下超过1巴的蒸发器压力。

二氯二氟甲烷(制冷剂R-12)具有合适的性质组合，并且是多年来最广泛采用的制冷剂。由于国际上担心完全和部分卤化的含氯氟烃破坏地球的臭氧保护层，因此在应严格限制它们的制造和使用并最终完全淘汰方面达成了共识。20世纪90年代，二氯二氟甲烷的使用逐步停止。

因其较低的臭氧消耗潜能，引入氯二氟甲烷(R-22)作为R-12的替代品。后来注意到R-22是一种效力极强的温室气体，其使用也已逐步停止。

虽然本发明所涉及类型的传热设备是基本封闭的系统，但是由于设备操作过程中或维护程序过程中的泄漏，制冷剂会损失到大气中。因此，重要的是用具有零臭氧消耗潜能的材料替代完全和部分卤化的含氯氟烃。

除了臭氧消耗的可能性外，已经提出大气中卤代烃制冷剂的显著浓度会导致全球变暖(所谓的温室效应)。因此，希望使用由于能够与其它大气组分(如羟基)反应或由于容易通过光解过程分解而具有相对短的大气寿命的制冷剂。

已经引入R-410A和R-407制冷剂(包括R-407A、R-407B和R-407C)作为R-22的替代制冷剂。但是，R-22、R-410A和R-407制冷剂均具有高的全球变暖潜能(Global Warming Potential，GWP，也称为温室变暖潜能)。

引入1，1，1，2-四氟乙烷(制冷剂R-134a)作为R-12的替代制冷剂。R-134a是一种能量有效的制冷剂，通常用于机动车空调。但是其是相对于CO2(根据定义，CO₂的GWP为1)GWP为1430的温室气体。使用这种气体的机动车空调系统的整体环境影响比例(这可归因于该制冷剂的直接排放)通常为10-20％。现在欧盟已经通过了立法，从2011年起禁止新型汽车使用GWP高于150的制冷剂。汽车工业控制全球技术平台，并在任何情况下温室气体排放都具有全球影响，因此需要找到与HFC-134a相比具有降低的环境影响(即降低的GWP)的流体。

R-152a(1，1-二氟乙烷)已经确定为R-134a的替代品。其稍微比R-134a有效并具有120的温室变暖潜能。但是，认为R-152a的可燃性过高使得例如无法在机动车空调系统中安全使用。特别地，据信其在空气中的可燃下限过低，火焰速度过高，点火能量过低。

因此，需要提供具有改进的性质如低可燃性的替代制冷剂。碳氟化合物燃烧化学是复杂和不可预测的。不可燃碳氟化合物与可燃碳氟化合物混合并不总是能够降低流体的可燃性或降低空气中可燃组合物的范围。例如，本发明人已经发现，如果将不可燃R-134a与可燃R-152a混合，则混合物的可燃下限以不可预测的方式改变。如果考虑三元或四元组合物，则这种情形变得甚至更复杂和更不可预测。

还需要提供在几乎或完全不改造现有设备如制冷设备的情况下仍可使用的替代制冷剂。

R-1234yf(2，3，3，3-四氟丙烯)已被确定为候选替代制冷剂，以在某些应用中、特别是在机动车空调或热泵应用中替代R-134a。其GWP为约4。R-1234yf是可燃的，但是其可燃性特征通常被认为对于包括机动车空调或热泵的某些应用来说是可以接受的。特别地，当与R-152a相比时，其可燃下限更高，最小点火能量更高，并且空气中的火焰速度明显低于R-152a。