Composición basada en perfluorobutil éter.

Composiciones que comprenden metiltetrahidrofurano y al menos un nonafluorobutil alquil éter de fórmula C4F9OR,

representando R una cadena de alquilo saturada lineal o ramificada con entre 1 y 4 átomos de carbono.

Composición basada en perfluorobutil éter La presente invención concierne a mezclas o a composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de perfluorobutil éter. Más particularmente tiene por objeto composiciones que comprenden al menos un éter de nonafluorobutil alquilo y un compuesto biodegradable.

La atmósfera terrestre bloquea la emisión de IR provenientes de la Tierra, lo que es el origen de un efecto invernadero y de una temperatura moderada, propicia para la vida. En la atmósfera, es principalmente el dióxido de carbono, el CO2, el responsable de este efecto invernadero natural. La emisión por parte del hombre de ciertos gases (entre ellos el CO2 procedente de las energías fósiles) amplifica este efecto, provocando el recalentamiento del planeta con sus consecuencias sobre el clima: tormentas, inundaciones, variación de la superficie de la banquisa y retroceso de los glaciares.

El protocolo de Kioto (1997) aspira a una reducción de la emisión de 6 gases con efecto invernadero (CO2, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6) en el periodo de 2008 / 2012, de un 5 % a nivel mundial con respecto a 1990 (año de referencia) .

El efecto invernadero de un producto dado es cuantificado por su GWP (Global Warming Potential) que tiene en cuenta el efecto intrínseco de absorción de rayos por parte de la molécula, y también la duración de la vida de la molécula en la atmósfera (o lo que viene a ser lo mismo, de su concentración durante un periodo de tiempo considerado, lo más a menudo 1 siglo) . Este GWP se proporciona con respecto al CO2, tomado como gas de referencia.

Los disolventes fluorados se han utilizado desde hace tiempo en las industrias de alta tecnología tales como la electrónica, la aeronáutica, la mecánica de precisión o el sector médico. En estos ámbitos, el objetivo sigue siendo el mismo, a saber, obtener una superficie con una elevada limpieza, ya se trate de eliminar suciedades grasas más o menos polares, partículas sólidas, flujo electrónico o agua.

En la limpieza de precisión a menudo estamos en presencia de piezas muy complejas provistas de ranuras, acanaladuras o huecos ciegos que el disolvente deberá imperativamente humedecer con el fin de ser eficaz en estos sitios difíciles. Los disolventes fluorados constituyen la familia disolventes que aporta el mejor humedecimiento posible de una superficie, lo que se traduce en unas tensiones superficiales muy bajas (18, 4 mN/m para el HCFC 141 b y de 13, 3 mN/m para el HFC 365 mfc, frente a 32, 3 mN/m para el percloroetileno, otro disolvente de limpieza no fluorado, por ejemplo) . Otra ventaja de un humedecimiento elevado es la obtención de un secado más rápido de los sustratos.

Con una masa molecular prácticamente idéntica, los disolventes fluorados tienen unas temperaturas de ebullición más bajas y unas tensiones de vapor más elevadas. Así, el HCFC 141 b ebulle a 32º C mientras que el cloroformo ebulle a 61º C; estas dos propiedades (bajo punto de ebullición y tensión de vapor elevada) son favorables para el uso de estos disolventes en máquinas industriales clásicas que funcionan con una fase de vapor que permite el aclarado, el secado de las piezas así como la regeneración del disolvente, que es permanentemente destilado. El proceso de funcionamiento de estas máquinas provistas de un potente sistema de refrigeración por condensación de los vapores en una serpentina minimiza el inconveniente de las fuertes tensiones de vapor utilizadas. Los industriales desean disoluciones de sustitución que puedan funcionar sobre sus parques de maquinaria existentes.

En el documento EP 1593 734 se divulgan composiciones azeotrópicas consistentes en tetrahidrofurano y perfluorobutil metil éter.

El documento US 2005/090408 describe la adición de un alcohol o de un éter cíclico a un disolvente fluorado no polar con el fin de mejorar la solubilidad de los poliéteres perfluorados polares contenidos en el disolvente.

Por otro lado, los hidrofluorocarbonos son ampliamente utilizados en refrigeración y en los procesos de transferencia de calor.

La presente invención proporciona composiciones con un bajo GWP y que tienen la ventaja de ser biodegradables.

Las composiciones según la presente invención comprenden metiltetrahidrofurano y al menos un nonafluorobutil alquil éter de fórmula C4F9OR, representando R una cadena de alquilo saturada lineal o ramificada con entre 1 y 4 átomos de carbono. Ventajosamente, las composiciones comprenden un 5 -40 % en peso de metiltetrahidrofurano y un 60 -95 % en peso de nonafluorobutil alquil éter de fórmula C4F9OR.

El metiltetrahidrofurano preferido es el 2-metiltetrahidrofurano.

De entre los nonafluorobutil alquil éteres de fórmula C4F9OR, se prefieren el nonafluorobutil metil éter y el nonafluorobutil etil éter.

Cualquiera que sea R, el nonafluorobutil alquil éter preferido consiste esencialmente en nonafluoro-n-butil alquil éter y nonafluoroisobutil alquil éter.

Las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico son particularmente interesantes.

Cuando R es metilo, las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico comprenden un 5 -15 % en peso de metiltetrahidrofurano y un 85 -95 % en peso de nonafluorobutil metil éter. Una composición azeotrópica comprende un 8 % en peso de metiltetrahidrofurano y un 92 % en peso de nonafluorobutil metil éter a una temperatura de ebullición de 59, 7º C a la presión atmosférica.

Cuando R es etilo, las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico comprenden un 10 -40 % en peso de metiltetrahidrofurano y un 60 -90 % en peso de nonafluorobutil etil éter. Una composición azeotrópica comprende un 24, 6 % en peso de metiltetrahidrofurano y un 75, 4 % en peso de nonafluorobutil etil éter a una temperatura de ebullición de 71, 6º C a la presión atmosférica (103, 3 kPa) .

Una composición azeotrópica es una mezcla líquida de dos o varios compuestos con un punto de ebullición constante (es decir, sin tendencia a fraccionarse durante la ebullición o la evaporación) , lo que puede estar por encima o por debajo de los puntos de ebullición de los respectivos compuestos. Así, la composición del vapor formado durante la evaporación es idéntica o prácticamente idéntica a la composición líquida inicial.

Una composición de tipo azeotrópico es una mezcla líquida de dos o varios compuestos con un punto de ebullición sustancialmente constante, es decir, que se comporta como una única composición. La determinación de una composición de tipo azeotrópico puede realizarse mediante evaporación o destilación, comparando la presión de vapor en el punto de ebullición o de rocío a una temperatura dada.

La utilización de un azeótropo es particularmente interesante en el caso de su uso industrial, para la regeneración de la composición, por ejemplo, cuando ésta está saturada de suciedades. Una simple destilación permite recuperar la composición azeotrópica inicial sin ningún fraccionamiento de los constituyentes.

Además, el 2-metiltetrahidrofurano (2-MeTHF) presenta la ventaja de proceder de materias primas renovables tales como el furfural, obtenido partir de materiales celulósicos. Así, los polisacáridos de hemicelulosa son polímeros basados en azúcares que contienen cinco átomos de carbono. Cuando se calienta la hemicelulosa en presencia de ácido sulfúrico, se obtienen pentosas (azúcares que contienen cinco átomos de carbono) tales como la xilosa. Si se continúa la deshidratación térmica de la xilosa, esta se transforma en furfural.

Además de su bajo GWP y de su biodegradabilidad, ciertas composiciones según la presente invención son ininflamables (punto de inflamación en copa cerrada superior a 55º C de acuerdo con la norma ASTM D3828) y convenientes muy particularmente como disolventes de limpieza o como refrigerantes para aplicaciones de calefacción y de refrigeración. Igualmente pueden ser utilizadas como agentes de expansión.

PARTE EXPERIMENTAL

EJEMPLO 1

La temperatura de la mezcla líquida en ebullición se mide utilizando una técnica ebullométrica. El ebullómetro se carga inicialmente con una cantidad de nonafluorobutil metil éter y después se lleva a ebullición. La temperatura de ebullición a presión atmosférica se registra después de alcanzar el estado el equilibrio. A continuación se introduce una alícuota de metiltetrahidrofurano en el ebullómetro y se registra de nuevo la temperatura después de haber alcanzado el estado de equilibrio.

La tabla I recoge las mediciones del punto de ebullición a 103, 3 kPa para diversas mezclas de nonafluorobutil metil éter y de metiltetrahidrofurano.

Tabla I

% en peso de nonafluorobutil... [Seguir leyendo]

1. Composiciones que comprenden metiltetrahidrofurano y al menos un nonafluorobutil alquil éter de fórmula C4F9OR, representando R una cadena de alquilo saturada lineal o ramificada con entre 1 y 4 átomos de carbono.

2. Composiciones según la reivindicación 1 caracterizadas por que comprenden u.

5. 40 % en peso de 5 metiltetrahidrofurano y u.

60. 95 % en peso de nonafluorobutil alquil éter de fórmula C4F9OR.

3. Composiciones según la reivindicación 1 o 2 caracterizadas por que el nonafluorobutil alquil éter de fórmula C4F9OR es el nonafluorobutil metil éter y el nonafluorobutil etil éter.

4. Composiciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizadas por que el nonafluorobutil alquil éter consiste esencialmente en nonafluoro-n-butil alquil éter y en nonafluoroisobutil alquil éter.

5. Composiciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizadas por que son azeotrópicas o de tipo azeotrópico.

6. Composiciones según la reivindicación 5 caracterizadas por que comprenden u.

5. 15 % en peso de metiltetrahidrofurano y u.

85. 95 % en peso de nonafluorobutil metil éter.

7. Composición azeotrópica que comprende un 8 % en peso de metiltetrahidrofurano y un 92 % en peso de 15 nonafluorobutil metil éter, con una temperatura de ebullición de 59, 7º C a la presión atmosférica (103, 3 kPa) .

8. Composiciones según la reivindicación 5 caracterizadas por que comprenden u.

10. 40 % en peso de metiltetrahidrofurano y u.

60. 90 % en peso de nonafluorobutil etil éter.

9. Composición azeotrópica que comprende un 24, 6 % en peso de metiltetrahidrofurano y un 75, 4 % en peso de nonafluorobutil etil éter, con una temperatura de ebullición de 71, 6º C a la presión atmosférica (103, 3 kPa) .

10. Refrigerante caracterizado por que comprende una composición según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

11. Disolvente caracterizado por que comprende una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.