三氯三氟乙烷與二氯二氟乙烷的共沸物或類共沸物組成的製作方法

2023-12-12 05:08:32 1

專利名稱：三氯三氟乙烷與二氯二氟乙烷的共沸物或類共沸物組成的製作方法
近年來含氯烴及含氯氟烴已作為特種清洗溶劑獲得廣泛的應用，其用途包括清洗金屬和除去油脂以及清洗印製電路板和工具。在這些用途中經常用作溶劑的物質包括1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷，三氯乙烯、四氯乙烯、1，1，1-三氯乙烷及二氯甲烷與1，1，2-三氯-1，2，2-三氯乙烷的共沸物。對於某些清洗用途來說，單獨使用1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷可能沒有足夠的清洗能力，而含氯烴溶劑又可能腐蝕性太強。對於溶劑的能力來說，三氯甲烷與1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷的共沸物是一種理想的折衷。但是，人們對二氯甲烷毒性的日益關注已使此種溶劑成為一種不流行的選擇。
在對含氯烴毒性的關注日益增加的同時，現代工業的清洗問題正變得更加複雜和多樣化，而對清洗溶劑的要求也更加嚴格。溶劑必須是低沸點、不易燃、具有低毒性，並且對於要除去的剩餘物應具有高溶劑能力，但此能力不可太強以致腐蝕要清洗的基體。
使用溶劑混合物時通常可得到所需沸點、易燃性和溶劑能力的特性。但是，混合物經常不能令人滿意，因為當使用和回收時，它們會分餾到一種不合乎要求的程度，以致難以再使用一種沒有改變組成的溶劑混合物。
另一方面，經常使用具有共沸物或類共沸物特性的混合物，是因為它們具有一種最低的沸點，而且在沸騰時不會分餾。這是合乎要求的，因為在蒸汽脫脂及其它清洗操作中，例如電路板清洗(其中這些溶劑也是適用的)中，通常是使用再蒸餾的物質。除非溶劑混合物具有恆定的沸點，即它是一種共沸物或類共沸物，否則可以進行分餾，並導致在使用時該溶劑混合物的組成發生了變化，而此種變化可使混合物具有較少的合乎要求的性質。在電路板清洗的情況下，這些較少的合乎要求的性質可包括對焊劑具有較低的溶解能力、對電工元件具有較差的反應惰性，以及增加了可燃性。
已經發現了若干含氟烴基的共沸組成和對其進行了測試，並在一些情況下用作清洗操作的溶劑。例如，美國專利第2999815號公開了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與丙酮的共沸物;美國專利第3903009號公開了1，1，2-三氟-1，2，2-三氟乙烷與硝基甲烷和乙醇的三元共沸物;美國專利第3，573，213號公開了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與硝基甲烷的共沸物;美國專利第3，789，006號公開了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與硝基甲烷和異丙醇的三元共沸物;美國專利第3，728，268號公開了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與丙酮和乙醇的三元共沸物;以及美國專利第2999817號公開了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與二氯甲烷的二元共沸物。
遺憾的是，先有技術認為，不可能預測共沸物的形成，這顯然使此領域中具有用途的新的共沸物系統的探索變得複雜化了。儘管如此，在此領域中人們仍不斷地努力，來發現具有合乎要求的溶解特性和特別是具有較多功能的溶解能力的新的共沸物或類共沸物系統。
根據本發明，已發現了一種含有有效量的1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與1，2-二氯-1，1-二氟乙烷的混合物，而更具體地說，是含約45-60%(重量)的1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷和約55-40%(重量)的1，2-二氯-1，1-二氟乙烷的混合物的共沸物和類共沸物。
本發明提供一種不易燃的共沸物或類共沸物組成，它非常適用於清洗用途的溶劑。
本發明的組成由有效量的1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷(CCl2FCClF2，沸點47.6℃)與1，2-二氯-1，1-二氟乙烷(CClF2CH2Cl，沸點46.4℃)的混合物構成。在含氯氟烴的領域的傳統名命法中，這兩種氟化物質分別稱為FC-113及FC-132b。
根據定義，共沸物或類共沸物是指兩種或兩種以上的物質的恆沸液體混合物，此種混合物的性質就象一種單一的物質一樣，因為由部分蒸發或蒸餾所產生的蒸氣具有與液體相同的組成，即該混合物在蒸餾時其組成並沒實質性的改變。叫做共沸物或類共沸物的恆沸組成，與相同物質的非共沸混合物相比，具有最高或最低沸點。
根據定義，有效量是指將一種混合物的每一種成分的分量進行混合時，可導致形成本發明的共沸物或類共沸物混合物。
實際上，可以根據下列任何一項準則來辨認恆沸混合物，根據所選的條件此種恆沸混合物可以不同的形式出現·可將組成定義為A與B的共沸物，因為「共沸物」一詞是同時具有定義性和限制性的，需要用有效量的A和B來形成此種是恆沸混合物的獨特的物質組成。
·本技術領域的專業人員都知道，在不同壓力下，一給定的共沸物的組成至少會有一定程度的改變，而蒸餾壓力的改變亦至少在一定程度上改變蒸餾溫度。因此，A和B的共沸物表示一種獨特形式的關係，但具有取決於溫度和/或壓力的可變組成。因此，經常用組成範圍，而不是用固定組成來說明共沸物。
·或者，可將組成定義為一種A和B的特定的重量百分比關係或摩爾百分比關係，並同時認識到這些具體數值指出的只是一種特定的這種關係，並認識到在實際情況下，由A和B表示的一系列的此種關係對於一給定的共沸物來說是實際存在的，而且是受到溫度和壓力的蒸餾條件的影響而改變的。
·或者，認識到共沸物A和B確實表示的只是這樣一種系列的關係，由A與B表示的共沸物系列的特點在於可將組成限定為一種在一給定壓力下用沸點來表示的共沸物，因此提供了識別的特徵，而沒有用一種具體的數值表示的組成來不恰當地限制本發明的範圍，這個數值表示的組成及數值的準確程度是受到所用的分析儀器的限制的。
45-60%(重量)的FC-113與55-40%(重量)的FC-1326的二元混合物是一種共沸物或類共沸物，因為在這範圍內的混合物具有實際上是恆定的沸點。由於實際上是恆沸的，所以在蒸發時該混合物不會有任何太大程度的分餾。蒸發後，蒸氣組成與原來液相的組成只有很小的差別存在。這個差別是如此之小以致氣相與液相的組成可認為是基本上相同的。因此，在此範圍內的任何混合物具有屬於真正的二元共沸物的特性。
由約50.5%(重量)的FC-113與約49.5%(重量)的FC-1326構成的並在實際上是大氣壓力下沸點約為44.2℃的二元混合物是本發明的優選共沸物或類共沸物組成。
可將本發明的共沸混合物用於各種各樣的溶劑清洗用途，其中包括蒸汽脫脂和金屬清洗的用途，以及從印製電路板組件上除去焊劑和其它汙物。蒸汽脫脂劑通常是用來從印製電路板和金屬部件上清除焊劑和汙物。通常將要清洗的物體通過一個沸騰溶劑的槽，於是該溶劑除去大部分的汙物;然後再將該物體通過一個裝有新蒸餾的在或接近室溫的溶劑的槽;最後將它通過沸騰槽上的溶劑蒸汽，此槽用凝結在物體上的清潔的純溶劑進行最後的清洗。清洗過程可以進一步包括攪動來促進殘餘物的除去，其中包括超聲波攪動清洗或高壓噴灑清洗劑蒸餾液。例如，本發明的共沸混合物可用於，例如在美國專利第3881949號所敘述的清洗過程中。本發明參考了此專利文獻。
本發明的共沸物具有幾種比目前所用的溶劑好的優點。三氟乙烯、四氯乙烯及1，1，1-三氯乙烷是不穩定的並需要穩定劑，而本發明的共沸物則不需要。此外，本發明的共沸物具有較有利的蒸發速度(較低的沸點)，並且對塑料和合成橡膠的侵蝕性較小。FC-132b是一種比FC-113強的溶劑;後者經常用於清洗和脫脂操作。但是，對於某些用途來說，單獨使用FC-132b可能侵蝕性太強。因此，FC-113/FC-132b的共沸物特別令人滿意地適用於需要比FC-113具有更好的清洗性能而同時又保持一種溫和溶劑的非侵蝕性性能的清洗用途。
由於溶劑具有共沸性質，所以共沸物使蒸氣除焊劑系統中的溶劑容易回收和再利用。此外，FC-113和FC-132b是不易燃的。因此，本發明的共沸物是不易燃的。
可用任何方便的方法，其中包括將所需量的組分摻合或混合來製備本發明的共沸物。一種較好的方法是先稱量一組分的所需要的量，然後將它們在一個適當的容器中混合。
實例1將一已知量的1，2-二氯-1，1-二氟乙烷(FC-132b)加入一隻裝有刻度滴液漏鬥和回流冷凝器的幹的雙頸圓底燒瓶，回流冷凝器的上端裝有硫酸鈣乾燥管，並於冷凝器內部懸掛一隻刻度溫度計，使水銀球在蒸氣空間內可被冷凝液溼潤。用電熱罩將FC-132b加熱回流。不時地通過滴液漏鬥逐漸增加地加入1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷(FC-113)。每一次加入之後，讓系統均衡，直至氣體的觀察溫度恆定為止。按時地記錄大氣壓，並將所觀察的沸點校正至760毫米汞柱壓力時的沸點。
將上述測定結果概括在下表中。用FC-113/FC-132b混合物中FC-113的重量百分比表示混合物的組成。沸點在約45-60%(重量)的FC-113的組成範圍內恆定就表示有最低沸點的共沸物存在。由這些沸點所形成的曲線中的最低沸點就表示是在約50.5%(重量)的FC-113和約49.5%(重量)的FC-132b的真二元共沸物。
表FC-113/FC-132b共沸物實驗數據FC-113/FC-132b混合物中的沸點，℃＊FC-113，%(重量)0.0046.3710.0045.5618.1845.0725.0044.7630.7744.5535.7144.3940.0044.3243.7544.2747.0644.2249.4344.2150.0044.2150.5544.2051.0844.2151.6144.2152.1244.2152.6344.2153.6144.2154.5444.2255.4444.2256.3144.2357.1444.2359.0944.2460.8744.2764.0044.3366.6644.43100.0047.60＊已校正至760毫升Hg柱壓力的沸點實例2經常將貝殼杉脂丁醇(KB)值用來表示溶劑能力。按ASTM法D1133-78測定，測出本發明的共沸物(50.5%(重量)的FC-113和49.5%(重量)的FC-132b)的KB值為56。
權利要求
1.一種共沸物或類共沸物的組成，其中含有有效量的1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與1，2-二氯-1，1-二氟乙烷的混合物。
2.根據權利要求1的共沸物或類共沸物的組成，其中混合物含有約45-60%(重量)的1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷和及約55-40%(重量)的1，2-二氯-1，1-二氟乙烷。
3.根據權利要求2的共沸物或類共沸物的組成，其中混合物是約50.5%(重量)的1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷和約49.5%(重量)的1，2-二氯-1，1-二氟乙烷。
4.根據權利要求1的共沸物或類共沸物的組成，其進一步特徵在於在760毫米Hg柱壓力下沸點約為44.2℃。
5.清洗固體表面的方法，該方法包括將所述表面與權利要求1的共沸物或類共沸物的組成接觸。
6.根據權利要求5的方法，其中固體表面是焊劑和焊劑殘餘物汙染的印製電路板。
7.根據權利要求5的方法，其中固體表面是金屬。
全文摘要
本發明公開了一種1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷(FC-113)與1，2-二氯-1，1-二氟乙烷(FC-1326)的共沸物或類共沸物的組成，此共沸物適用於溶劑清洗的用途。
文檔編號C11D7/50GK1033847SQ87108260
公開日1989年7月12日 申請日期1987年12月29日 優先權日1986年12月30日
發明者伯納德·約瑟夫·艾斯曼, 多諾萬·E·克瓦尼斯, 羅伯特·亞歷山大·戈爾斯基 申請人:納幕爾杜邦公司