[发明专利]包含1,1,3,3,3‑五氟丙烷和环戊烷的组合物

说明书

本申请是一项发明专利申请的分案申请，其母案的申请日为2011年12月19日、申请号为201180075598.5(PCT/CN2011/002121)、发明名称为“包含1，1，3，3，3-五氟丙烷和环戊烷的组合物”。

技术领域

本发明主要涉及包含1，1，3，3，3-五氟丙烷和环戊烷的组合物。本发明的组合物特别是可用作刚性和柔性聚氨酯泡沫和聚异氰脲酸酯泡沫制造中的发泡剂以及用途气溶胶喷射剂。

背景技术

刚性聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫通过多种组分，通常是有机聚异氰酸酯与多元醇或多元醇混合物，在易挥发的液体发泡剂存在下，反应并发泡制得。发泡剂通过在异氰酸酯和多元醇反应过程中释放的热量而汽化，从而导致泡沫混合物聚合。该反应和发泡工艺可以通过使用各种添加剂而改善，例如胺或锡催化剂以及用于控制和调节泡孔尺寸并且在发泡过程中稳定泡沫结构的表面活性剂材料。使用例如CCl₃F(“CFC-11”)和CCl₂FCH₃(“HCFC-141b”)的发泡剂所制得的泡沫具有优异的隔热性质(部分地由于CFC-11和HCFC-141b蒸气的极低的导热性)并且广泛地用于隔热领域。

柔性聚氨酯泡沫通常是开孔泡沫，使用与也作为原材料包含在内的水反应的过量二异氰酸酯制造，产生气态二氧化碳并且导致泡沫膨胀。柔性泡沫在物品例如家具、床具以及汽车座椅中广泛地用作缓冲材料。为了生产低密度柔软等级的泡沫，除了水/二异氰酸酯发泡机制之外，需要辅助的物理发泡剂例如二氯甲烷和/或CFC-11。

许多泡沫制造商已经将氯氟烃(“CFC”)发泡剂，例如CFC-11，转变为对环境更安全的氢氯氟烃(“HCFC”)试剂和烃类。然而，HCFC类，例如HCFC-141b同样具有一定程度的消耗平流层臭氧的倾向，尽管显著低于CFC。

烃类试剂，例如n-戊烷，异戊烷，以及环戊烷，不消耗平流层臭氧，但却非最理想的试剂，因为由这些发泡剂制备的泡沫缺乏与CFC或HCFC发泡剂制备的泡沫相同程度的隔热效率。而且，烃类发泡剂极易燃烧。因为刚性聚氨酯泡沫必须符合建筑规范或其它法规，为了满足法规要求，使用仅由烃类组成的发泡剂膨胀的泡沫往往需要加入昂贵的阻燃材料。最终，烃类发泡剂被归类为挥发性有机化合物并且存在与低层大气中产生的光化学烟雾相关的环境问题。

与前述发泡剂相反，氢氟烃(“HFC”)，例如1，1，3，3，3-五氟丙烷(“HFC-245fa”)不消耗平流层臭氧。另外，基于HFC-245fa和烃类的类共沸组合物可以用作聚氨酯型泡沫的发泡剂。

共沸发泡剂具有某些优势，例如比单一组分更有效的发泡性，更低的导热性或K-因子，以及与其它泡沫原材料更好的兼容性。另外，共沸或类共沸的组合物是期望的，因为它们在沸腾或蒸发作用下不分解。在发泡剂的一种组分非常易燃而另一组分不易燃的情况下，这种行为特别重要，因为在泄露或者偶然溢出过程中最小化的分解使产生极其易燃的混合物的风险降至最低。

用作制备聚氨酯的发泡剂的某些共沸或类共沸组合物，例如那些含有HFC-245fa和环戊烷的组合物，是在低温下相分离成具有HFC-245fa和环戊烷不同组成的两个液层的非均相共沸物(heteroazeotrope)。申请人逐渐认识到，如果工艺温度低，这种非均相共沸行为使得很难(如果不是不可能的话)预混合HFC-245fa和环戊烷然后将其作为单一流体装料。

相应地，本发明提供了组合物，它们是CFC和HCFC发泡剂的环境安全的替代品，具有降低的产生光化学烟雾的倾向，并且能够制备具有优良性质的刚性和柔性聚氨酯泡沫和聚异氰脲酸酯泡沫。本发明还提供了与烃类发泡剂相比具有降低的燃烧风险的发泡剂组合物。当与仅由烃类发泡剂制备的泡沫相比时，使用本发明的发泡剂组合物制备的泡沫显示出改善的性质，例如隔热效率，在泡沫原材料中改善的溶解度，以及泡沫尺寸稳定性。

发明内容

本发明部分地涉及提高HFC-245fa和环戊烷互溶性的方法，以及这类组合物作为发泡剂以及在可发泡的组合物中的用途。当作为混合物贮存时，HFC-245fa和环戊烷可以形成两相或非均相体系。对于一致性处理有利的是，发泡剂混合物是单相或均匀溶液。