ES2282882T3 - Composiciones basadas en pentafluorobutano. - Google Patents
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Abstract
Una composición semejante a azeótropo que comprende 1, 1, 1, 3, 3-pentafluorobutano y n-butano.
Description
Composiciones basadas en pentafluorobutano.
La presente invención se refiere a y reivindica
el beneficio de prioridad de la Solicitud de Patente de los Estados
Unidos también en tramitación, No. 10/161.361, presentada el 3 de
junio de 2002, que se incorpora en esta memoria por
referencia.
La presente invención se refiere en general a
composiciones de pentafluorobutano. Más específicamente, la
presente invención proporciona composiciones semejantes a azeótropos
que comprenden pentafluorobutano y usos de las mismas.
Los fluidos basados en fluorocarbonos han
encontrado uso generalizado en la industria en numerosas
aplicaciones, que incluyen aplicaciones como refrigerantes,
propelentes de aerosoles, agentes de soplado, medios de transmisión
de calor, y dieléctricos gaseosos. Debido a los problemas
ambientales que se sospecha están asociados con el uso de algunos
de estos fluidos, es deseable utilizar fluidos que tengan potencial
bajo o incluso nulo de agotamiento del ozono, tales como
hidrofluorocarbonos ("HFC's").
Así pues, es deseable el uso de fluidos que no
contienen clorofluorocarbonos ("CFCs") o
hidroclorofluorocarbonos ("HCFCs"). Adicionalmente, se sabe
que es deseable el uso de fluidos de un solo componente o mezclas
azeotrópicas, mezclas que no se fraccionan durante la ebullición y
evaporación. Lamentablemente, como se conoce en la técnica, las
mezclas HFC/no-HFC tienden a sufrir un cambio
importante en el punto de ebullición para un cambio relativamente
pequeño en las concentraciones relativas de los constituyentes
HFC/no-HFC en la mezcla. Así, aun cuando una
combinación particular de dos o más compuestos
HFC/no-HFC se considera adecuada para uso en una
aplicación dada, otras combinaciones de los mismos dos o más
componentes HFC/no-HFC, que difieren sólo
ligeramente en las concentraciones relativas de los componentes
HFC/no-HFC, pueden ser inadecuadas para la misma
aplicación.
Los solicitantes han llegado a percibir que son
deseables mezclas de dos o más disolventes HFC y
no-HFC que tienen puntos de ebullición y presiones
de vapor relativamente constantes, es decir, puntos de ebullición y
presiones de vapor que cambian en un grado relativamente pequeño a
medida que cambia la concentración relativa de los constituyentes.
En la fabricación de tales mezclas, los puntos de
ebullición/presiones de vapor relativamente constantes permitirían
la utilización de una gama más amplia de composiciones para una
aplicación dada. Lamentablemente, las mezclas
HFC/no-HFC que tienen tales propiedades de punto de
ebullición y presión de vapor relativamente constantes no sólo son
raras, sino que la existencia de tales mezclas no puede predecirse
de antemano.
Los autores de la presente invención han
desarrollado composiciones que pueden contribuir a satisfacer la
necesidad continua de sustitutos para CFCs y HCFCs. En una
realización, la presente invención proporciona composiciones
semejantes a azeótropos que comprenden pentafluorobutano y butano,
preferiblemente n-butano. Así, la presente
invención resuelve los inconvenientes arriba mencionados por
proporcionar composiciones que están sustancialmente exentas de
CFCs y HCFCs y que exhiben características relativamente constantes
de punto de ebullición y presión de vapor. Específicamente, los
solicitantes han identificado composiciones semejantes a azeótropos
que comprenden 1,1,1,3,3-pentafluorobutano
("HFC-365mfc") y un segundo componente
seleccionado del grupo constituido por butanos insustituidos,
preferiblemente n-butano.
Tal como se utiliza en esta memoria, el término
"semejante a azeótropo" tiene por objeto incluir a la vez
en su sentido amplio composiciones que son estrictamente
azeotrópicas y composiciones que se comportan como mezclas
azeotrópicas. A partir de los principios fundamentales, el
estado termodinámico de un fluido está definido por presión,
temperatura, composición del líquido y composición del vapor. Una
mezcla azeotrópica es un sistema de dos o más componentes en el
cual la composición de líquido y la composición del vapor son
iguales para una presión y temperaturas dadas. En la práctica, esto
significa que los componentes de una mezcla azeotrópica hierven a
temperatura constante y no pueden separarse durante un cambio de
fase.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Las composiciones semejantes a azeótropos tienen
punto de ebullición constante o punto de ebullición esencialmente
constante. Dicho de otro modo, para las composiciones semejantes a
azeótropos, la composición del vapor formado durante la ebullición
o evaporación es idéntica, o sustancialmente idéntica, a la
composición del líquido original. Así, durante la ebullición o
evaporación, la composición del líquido cambia, si acaso, sólo en un
grado mínimo o insignificante. Esto está en contraste con las
composiciones no semejantes a azeótropos en las cuales, durante la
ebullición o evaporación, la composición del líquido cambia en un
grado sustancial. Todas las composiciones semejantes a azeótropos
de la invención dentro de los intervalos indicados, así como
ciertas composiciones fuera de estos intervalos, son semejantes a
azeótropos.
Las composiciones semejantes a azeótropos de la
invención pueden incluir componentes adicionales que no forman
nuevos sistemas azeotrópicos o semejantes a azeótropos, o
componentes adicionales que no se encuentran en el primer corte de
destilación. El primer corte de destilación es el primer corte
tomado después que la columna de destilación exhibe funcionamiento
en estado estacionario en condiciones de reflujo total. Un modo de
determinar si la adición de un componente forma un nuevo sistema
azeotrópico o semejante a azeótropo de tal modo que quede fuera de
esta invención consiste en destilar una muestra de la composición
con el componente en condiciones que podría esperarse separaran una
mezcla no azeotrópica en sus componentes separados. Si la mezcla que
contiene el componente adicional es no azeotrópica o no semejante a
un azeótropo, el componente adicional se fraccionará de los
componentes azeotrópicos o semejantes a azeótropos. Si la mezcla es
semejante a un azeótropo, se obtendrá una cantidad finita de un
primer corte de destilación que contiene todos los componentes de la
mezcla que hierve a temperatura constante o se comporta como una
sustancia simple.
De esto se sigue que otra característica de las
composiciones semejantes a azeótropos es que existe un intervalo de
composiciones que contienen los mismos componentes en proporciones
variables que son semejantes a azeótropos o de punto de ebullición
constante. Se pretende que la totalidad de dichas composiciones
estén abarcadas por los términos "semejante a azeótropo" y
"de punto de ebullición constante". Como ejemplo, es bien
sabido que a presiones diferentes, la composición de un azeótropo
dado variará al menos ligeramente, como lo hace el punto de
ebullición de la composición. Así, un azeótropo de A y B representa
un tipo singular de relación, pero con una composición variable que
depende de la temperatura y/o la presión. De ello se sigue que, para
las composiciones semejantes a azeótropos, existe una gama de
composiciones que contienen los mismos componentes en proporciones
variables que son semejantes a azeótropos. Se pretende que la
totalidad de dichas composiciones queden abarcadas por el término
semejante a azeótropo tal como se utiliza en esta memoria.
Una realización de la presente invención
proporciona composiciones semejantes a azeótropos que comprenden
HFC-365mfc y n-butano.
Preferiblemente, las nuevas composiciones semejantes a azeótropos de
la presente invención comprenden cantidades efectivas de
HFC-365mfc y n-butano. Tal como se
utiliza en esta memoria, el término "cantidades efectivas"
hace referencia a la cantidad de cada componente que, al combinarse
con el otro componente o componentes, da como resultado la
formación de las presentes composiciones semejantes a azeótropos.
Estas realizaciones proporcionan preferiblemente composiciones
semejantes a azeótropos que comprenden, y con preferencia están
constituidas esencialmente por, desde
aproximada-mente 1 a aproximadamente 50 partes en
peso de HFC-365mfc y desde aproximadamente 50 a
aproximadamente 99 partes en peso de n-butano, y aún
más preferiblemente desde aproximadamente 5 a aproximadamente 25
partes en peso de HFC-365mfc y desde aproximadamente
75 a aproximadamente 95 partes en peso de n-butano.
Tales composiciones se caracterizan por un punto de ebullición de
aproximadamente -1,64ºC \pm 4ºC, preferiblemente \pm 2ºC, más
preferiblemente \pm 1ºC a aproximadamente 14,41 libras por pulgada
cuadrada absolutas (99,28 KPa).
En realizaciones preferidas, las composiciones
HFC-365mfc/butano de la presente invención son
composiciones azeotrópicas sustancialmente homogéneas.
Una realización de la presente invención
proporciona composiciones semejantes a azeótropos que comprenden
HFC-365mfc, n-butano y agua.
Preferiblemente, las nuevas composiciones semejantes a azeótropos de
la presente invención comprenden cantidades efectivas de
HFC-365mfc, n-butano y agua. Estas
realizaciones proporcionan preferiblemente composiciones semejantes
a azeótropos que comprenden, y con preferencia están constituidas
esencialmente por, desde aproximadamente 1 a
aproximada-mente 50 partes en peso de
HFC-365mfc, desde aproximadamente 49 a
aproximadamente 99 partes en peso de n-butano, y
desde aproximadamente 0,1 a aproximadamente 15 partes en peso de
agua. Tales composiciones se caracterizan por un punto de ebullición
de aproximadamente -1,66ºC \pm 4ºC, preferiblemente \pm 2ºC,
más preferiblemente \pm 1ºC a aproximadamente 14,41 libras por
pulgada cuadrada absolutas (99,28 KPa).
Las composiciones preferidas, más preferidas, y
muy preferidas de esta realización se indican a continuación en la
Tabla 1. Debe entenderse que los intervalos numéricos en la Tabla 1
están precedidos por el término "aproximadamente".
\global\parskip1.000000\baselineskip
En las realizaciones preferidas, las
composiciones HFC-365mfc/butano/agua de la presente
invención son composiciones azeotrópicas heterogéneas.
Las presentes composiciones tienen utilidad en
una extensa gama de aplicaciones, inclusive como sustitutos para
CFCs y HFCs. Por ejemplo, una realización de la presente invención
se refiere al uso de las presentes composiciones como
propelentes/disolventes en composiciones aplicables por
pulverización. En general, las composiciones de tipo aplicable por
pulverización comprenden un material a pulverizar y un
propelente/disolvente o mezcla de propelentes/disolventes. Las
presentes composiciones son útiles también como disolventes, agentes
de soplado, refrigerantes, agentes de limpieza y aerosoles.
Una realización de la presente invención se
refiere a un agente de soplado que comprende una o más de las
composiciones semejantes a azeótropos de la invención. En otras
realizaciones, la invención proporciona composiciones susceptibles
de transformación en espuma, y preferiblemente composiciones de
espuma de poliuretano y poliisocianurato, y métodos de preparación
de espumas. En tales realizaciones de espuma, se incluyen una o más
de las presentes composiciones semejantes a azeótropos como agente
de soplado en una composición susceptible de transformación en
espuma, composición que incluye preferiblemente uno o más
componentes adicionales capaces de reaccionar y formar espuma en
las condiciones apropiadas para formar una espuma o estructura
celular, como es bien conocido en la técnica. Los presentes métodos
comprenden preferiblemente proporcionar una composición susceptible
de transformación de espuma de este tipo y hacer reaccionar la
misma en condiciones eficaces para obtener una espuma, y
preferiblemente una espuma de celdillas cerradas. La invención se
refiere también a una espuma, y preferiblemente una espuma de
celdillas cerradas, preparada a partir de una formulación de espuma
de polímero que contiene un agente de soplado que comprende una o
más de las composiciones semejantes a azeótropos de esta invención.
Cualquiera de los métodos bien conocidos en la técnica, tales como
los descritos en "Polyurethanes Chemistry and Technology",
Volúmenes I y II, Saunders y Frisch, 1962, John Wiley and Sons,
Nueva York, NY, que se incorpora en esta memoria por referencia,
pueden utilizarse o adaptarse para uso de acuerdo con las
realizaciones de espuma de la presente invención. En general, tales
métodos preferidos comprenden preparar espumas de poliuretano o
poliisocianurato por combinación de un isocianato, un poliol o
mezcla de polioles, un agente de soplado o mezcla de agentes de
soplado que comprende una o más de las presentes composiciones, y
otros materiales tales como catalizadores, agentes tensioactivos, y
opcionalmente, ignifugantes, colorantes, u otros aditivos. Es
conveniente en muchas aplicaciones proporcionar los componentes para
espumas de poliuretano o poliisocianurato en formulaciones
pre-mezcladas. Muy típicamente, la formación de
espuma se mezcla previamente en dos componentes. El isocianato y
opcionalmente ciertos agentes tensioactivos y agentes de soplado
comprenden el primer componente, al que se hace referencia
comúnmente como el componente "A". El poliol o la mezcla de
polioles, el agente tensioactivo, los catalizadores, agentes de
soplado, ignifugantes, y otros componentes reactivos con el
isocianato comprenden el segundo componente, al que se hace
referencia comúnmente como el componente "B". De acuerdo con
ello, las espumas de poliuretano o poliisocianurato se preparan
fácilmente uniendo los componentes parciales A y B sea por mezcla
manual para preparaciones pequeñas y, preferiblemente, técnicas de
mezcladura mecánica para formar bloques, planchas, estratificados,
paneles de vertido in situ y otros artículos, espumas
aplicadas por pulverización, espumas ordinarias, y análogos.
Opcionalmente, otros ingredientes tales como ignifugantes,
colorantes, agentes de soplado auxiliares, e incluso otros polioles
pueden añadirse como una tercera corriente al cabezal mezclador o
sitio de reacción. Muy convenientemente, sin embargo, todos ellos
se incorporan en un solo componente B como se ha descrito arriba. Es
asimismo posible producir espumas termoplásticas utilizando las
composiciones de la invención. Por ejemplo, pueden combinarse
formulaciones convencionales de espuma de poliuretanos e
isocianuratos con las composiciones semejantes a azeótropos de una
manera convencional para producir espumas rígidas.
Las mezclas semejantes a azeótropos que
contienen HFC-365mfc de acuerdo con la presente
invención son particularmente adecuadas como agentes de soplado de
espumas. Son particularmente interesantes aquellas composiciones
semejantes a azeótropos de la presente invención que contienen
además opcionalmente otros materiales con consumo nulo de ozono,
tales como, por ejemplo, otros hidrofluorocarbonos, v.g.,
difluorometano (HFC-32); difluoroetano
(HFC-152); trifluoroetano (HFC-143);
tetrafluoroetano (HFC-134); pentafluoroetano
(HFC-125); pentafluoropropano
(HFC-245); hexafluoropropano
(HFC-236); heptafluoropropano
(HFC-227); y gases inertes, v.g. aire, nitrógeno, y
dióxido de carbono. En los casos en que es posible isomería para los
hidrofluorocarbonos arriba mencionados, los isómeros respectivos
pueden utilizarse sea individualmente o en forma de una mezcla.
Agentes dispersantes, estabilizadores de las
celdillas, y agentes tensioactivos pueden incorporarse también en
la mezcla de agentes de soplado. Se añaden agentes tensioactivos,
con inclusión de los bien conocidos aceites de silicona, para
servir como estabilizadores de las celdillas. Algunos materiales
representativos se venden bajo los nombres de
DC-193, B-8404, y
L-5340 los cuales son, generalmente, copolímeros de
bloques polisiloxano-polioxialquileno tales como
los descritos en las Patentes U.S. Núms. 2.834.748, 2.917.480, y
2.846.458. Otros aditivos opcionales para la mezcla de agentes de
soplado pueden incluir ignifugantes tales como fosfato de
tri(2-cloroetilo), fosfato de
tri(2-cloropropilo), fosfato de
tri(2,3-dibromopropilo), fosfato de
tri(1,3-dicloropropilo), fosfato diamónico,
diversos compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio,
trihidrato de aluminio, poli(cloruro de vinilo), y
análogos.
En otra realización, las composiciones
semejantes a azeótropos de esta invención pueden utilizarse como
propelentes en composiciones susceptibles de pulverización, sea
solas o en combinación con propelentes conocidos. La composición
susceptible de pulverización comprende, está que contiene en esencia
desde, y consiste en un material a pulverizar y un propelente que
comprende, está constituido esencialmente por, y consiste en las
composiciones semejantes a azeótropos de la invención. Ingredientes
inertes, disolventes, y otros materiales pueden estar presentes
también en la mezcla susceptible de pulverización. Preferiblemente,
la composición susceptible de pulverización es un aerosol.
Materiales adecuados para pulverización incluyen, sin limitación,
materiales cosméticos tales como desodorantes, perfumes,
pulverizaciones para el cabello, limpiadores, y agentes
abrillantadores, así como materiales medicinales tales como
medicaciones anti-asma y
anti-halitosis.
En otra realización del proceso, se proporciona
un proceso para eliminar agua del HFC-365mfc,
proceso que comprende el paso de destilar una mezcla de
HFC-365mfc, agua y un butano para separar una
composición semejante a azeótropo que está que contiene en esencia
desde HFC-365mfc, el butano y agua. Así, una mezcla
semejante a azeótropo de HFC-365mfc, agua y un
butano puede utilizarse para eliminar cantidades importantes de agua
en un proceso de fabricación de HFC-365mfc. En otra
realización de la invención, se proporciona un proceso en el cual
una mezcla de HFC-365, agua y butano se separa en
fases para eliminar cantidades importantes de agua antes de
realizar dicho paso de destilación. Cantidades residuales de agua en
la fase de HFC-365mfc pueden separarse por
destilación debido a la existencia de los azeótropos. Pueden
utilizarse destilación o destilaciones múltiples subsiguientes para
eliminar cantidades traza de agua junto con otras impurezas a fin de
alcanzar la pureza deseada.
Los componentes de la composición de la
invención son materiales conocidos que están disponibles
comercialmente o pueden prepararse por métodos conocidos.
Preferiblemente, los componentes son de pureza suficientemente alta
a fin de evitar la introducción de influencias adversas sobre las
propiedades de enfriamiento o calentamiento, las propiedades de
ebullición constante, o las propiedades de agente de soplado del
sistema. En el caso de inhaladores de dosis medidas, puede
utilizarse el Good Manufacturing Process pertinente actual, para
fabricación de estos materiales.
Pueden añadirse componentes adicionales para
adaptar las propiedades de las composiciones semejantes a azeótropos
de la invención en caso necesario. A modo de ejemplo, pueden
añadirse adyuvantes de solubilidad en aceites en el caso en que las
composiciones de la invención se utilizan como refrigerantes.
También pueden añadirse estabilizadores y otros materiales para
mejorar las propiedades de las composiciones de la invención.
Claims (18)
1. Una composición semejante a azeótropo que
comprende 1,1,1,3,3-pentafluorobutano y
n-butano.
2. La composición semejante a azeótropo de la
reivindicación 1 caracterizada por un punto de ebullición
constante de aproximadamente -1,64ºC \pm 4ºC a aproximadamente
14,41 libras por pulgada cuadrada absolutas (99,28 KPa).
3. La composición semejante a azeótropo de la
reivindicación 1 caracterizada por un punto de ebullición
constante de aproximadamente -1,66ºC \pm 4ºC a
aproximada-mente 14,41 libras por pulgada cuadrada
absolutas (99,28 KPa).
4. La composición semejante a azeótropo de la
reivindicación 1 que comprende adicionalmente agua.
5. La composición semejante a azeótropo de la
reivindicación 1 que contiene en esencia desde aproximadamente 75 a
aproximadamente 95 partes en peso de n-butano y
desde aproximadamente 5 a aproximadamente 25 partes en peso de
HFC-365mfc.
6. La composición semejante a azeótropo de la
reivindicación 4 que contiene en esencia desde aproximadamente 65 a
aproximadamente 85 partes en peso de n-butano, desde
aproximadamente 10 a aproximadamente 20 partes en peso de
HFC-365mfc, y desde aproximadamente 5 a
aproximadamente 15 partes en peso de agua.
7. Un método para producir una espuma que
comprende transformar en espuma una composición que contiene una
composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1.
8. Una premezcla de un poliol y un agente de
soplado que comprende una composición de la reivindicación 1.
9. Una composición de espuma de celdillas
cerradas preparada por transformación en espuma de una composición
susceptible de transformación en espuma que contiene una composición
semejante a azeótropo de la reivindicación 1.
10. Un agente de soplado que comprende una
composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1.
11. Una composición pulverizable que comprende
un material a pulverizar y un propelente que comprende una
composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1.
12. La composición pulverizable de acuerdo con
la reivindicación 11 en la cual la composición pulverizable es un
aerosol.
13. La composición pulverizable de acuerdo con
la reivindicación 12 en la cual la composición pulverizable es un
material cosmético.
14. La composición pulverizable de acuerdo con
la reivindicación 13 en la cual el material a pulverizar es un
material medicinal.
15. Una composición refrigerante que comprende
una composición de acuerdo con la reivindicación 1.
16. La composición semejante a azeótropo de la
reivindicación 1 que contiene en esencia desde aproximadamente 50 a
aproximadamente 99 partes en peso de n-butano y
desde aproximadamente 1 a aproximadamente 50 partes en peso de
HFC-365mfc.
17. Una composición susceptible de
transformación en espuma que comprende la composición semejante a
azeótropo de la reivindicación 1.
18. Una composición susceptible de
transformación en espuma que comprende un agente de soplado de la
reivindicación 10.
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| US454265 | 2003-06-04 | ||
| US10/454,265 US20040248756A1 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | Pentafluorobutane-based compositions |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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