[发明专利]用于包括二氟甲烷的工作流体的聚酯润滑剂

说明书

本申请根据35 USC 119(e)要求于2012年2月15日提交的美国临时申请号61/598,980和2013年2月14日提交的美国申请号13/767,058的权益，这些申请的披露内容通过引用结合在此。

提供了适合于包括制冷和空气调节系统的热传递装置的工作流体，所述工作流体包括一种氢氟烷制冷剂(即二氟甲烷，也被称为R-32)、和一种多元醇酯润滑剂组合物，该多元醇酯润滑剂组合物具有40℃下的从32cSt至120cSt的运动粘度，包括一种新戊基多元醇的混合物的直链或支链的C_5-10烷基羧基酯，其中所有新戊基多元醇酯的至少10wt％是含有4个或更多个季戊四醇单体基团的季戊四醇低聚物的酯，并且新戊基多元醇的烷基羧基酯的烷基羧酸盐基团的大部分是戊酰基，其中这些戊酰基的15％至45％是支链的。在一个具体实施例中，该工作流体包括二氟甲烷作为该占优势的或唯一的制冷剂。

传热装置如制冷机、冷冻器、热泵和空调系统是熟知的。简单地说，这样的装置通过一种循环来运行，其中一种具有合适沸点的制冷剂在低压下蒸发，从其环境获取热量，蒸气通入一个冷凝器，在那里它冷凝回一种液体并释放热量到其新的环境，并且然后使该冷凝物返回到该蒸发器，完成该循环。除了制冷装置的机械部件如压缩机等以外，需要特别适合的材料，包括制冷剂、适合的传热材料、防止制冷剂和润滑剂损失的密封剂以允许该装置的可移动部件发挥功能。

例如，所希望的是在该压缩机中有足够量值的润滑剂以提供润滑和密封。该润滑剂提供对抗移动部件如轴承在负载下磨损的保护，从该压缩机移除热量，帮助保持密封以防止制冷剂的损失，密封间隙以确保气体从低压到高压的有效压缩并且可以用于减少噪音(阻尼(dampening))。

该润滑剂需要具有良好的低温流动性能并且是热稳定的。对于一种制冷润滑剂，还必需是与该制冷剂相容的。例如，在处理压缩机时，该润滑流体被认为是溶解在该润滑剂中的一种制冷剂溶液。在该制冷系统的其他部分如蒸发器中，该油可以被认为是溶解在该制冷剂中的润滑剂。总体上，所希望的是在该润滑剂与该制冷剂之间在整个制冷系统的运行条件(温度和压力)范围内具有高度的可混合性，而可部分混合性可能导致热量传递问题并且还可能干扰油返回到压缩机。例如，蒸发器是该系统的最冷部分并且是发生相分离的一个可能的地方，但是含有该润滑剂的工作流体还必须在更高的温度(在该系统的其他地方遇到的)下工作。

因此，制冷剂与润滑剂的组合被分类为可完全混合的，可部分混合的，或不可混合的，取决于它们的相互溶解程度。制冷剂和润滑剂的可部分混合的混合物在一定温度和润滑剂在制冷剂中的浓度下是相互可溶的，并且在其他条件下分离成两个或更多个液相。

对臭氧消耗和全球变暖的关注已经导致用新型或替代材料替换传统的氯氟烃制冷剂。氯氟烃制冷剂的一种替代物的一个实例，二氟甲烷，是一种高度有效的制冷剂，不具有氯氟烃类的有害的臭氧消耗性能。然而，存在必须克服的技术阻碍以便充分利用这种高度所希望的制冷剂。

该制冷剂R-32，即，二氟甲烷，是一种具有0的臭氧消耗潜势(ODP)和650的全球变暖潜势(GWP)的氢氟烷(HFC)。然而，R-32是中等可燃的，但是更重要的是，与具有现今传热系统中使用所要求的性能的润滑剂是不可充分混合的。为了克服这些技术阻碍，以共混物的形式使用R-32，例如R-140A是二氟甲烷(R-32)与五氟乙烷(R-125)的一种共沸(50％/50％)w/w混合物；R-407A是二氟甲烷与五氟乙烷以及四氟乙烷(R-134a)的一种共沸混合物。虽然克服了当单独使用R-32时所面临的一些阻碍，从性能或生态观点来看这些共混物不尽如人意。

如所述的，R-32具有650的GWP，这显著低于制冷剂R-410A(GWP＝2100)的GWP。R-410A已经被认为是R-22(氯二氟甲烷)HCFC制冷剂(具有0.055的ODP和1810的GWP)的代替物。R-32还具有比R-410A高10％的体积容量，导致更高的性能系数(COP)。

近期在开发制冷和仅可以用R-32运行的AC设备方面已经有复苏。R-32在比R-410A高的压力下工作但是具有改善的经济性的设备设计方面的改善已经将使用R-32作为一个实际的考虑。在工程控制上最小化可燃性危害的改善，R-410A被认为是不可燃的(A1等级)，而R-32被认为是中等可燃的(A2等级)，而且对于一些应用而言可燃烃制冷剂(A3等级)的日益被接受已经增加了R-32变成下一代的一种主流低GWP制冷剂用于新设备的可能性。