類共沸組合物及其應用的製作方法

2023-06-21 02:40:46 7

專利名稱：類共沸組合物及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及包含1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-十氟-3-甲氧基-4-三氟甲基-戊烷的共沸物和類共沸組合物，以及使用該共沸物和類共沸組合物清洗基體、沉積塗層(例如化妝品)、傳遞熱能和潤滑工序的方法。
背景技術：
氯氟烴(CFCs)、含氫氯氟烴(HCFCs)和含氫氯化烴(HCCs，例如1，1，1-三氯乙烷和四氯化碳)都已廣泛用在溶劑應用中，例如乾燥、清洗(例如從印刷電路板中除去焊接殘餘物)和蒸汽除脂。這些材料還被用於致冷和傳熱工藝中。然而，含氯碳位上的光解和均裂活性促進損耗地球的臭氧層。另外，CFCs長的大氣壽命與全球變暖有關。因此，在過去數十年內替代CFCs是全球廣泛的運動。(參見「MontrealProtocol on Substances That Deplete the Ozone Layer，」CopenhagenAmendments，United Nations Environment Program，1992)。
在替代過程中，尋求的特性除了低的臭氧消耗可能性外，通常包括適用於大量溶劑清洗應用的沸點範圍、低易燃性和低毒性。對於一些應用，替代溶劑也應當具有溶解碳氫基和碳氟基汙跡的能力。在一些實施方式中，替代溶劑還具有低毒性、無閃點(由ASTM D3278-98e-1，「Flash Point of Liquids by Small Scale Closed-Cup Apparatus」，另外也稱為SETAFLASH，進行測量)、可接受的穩定性、短大氣壽命和低全球變暖性。
氫氟醚(HFEs)在作為CFCs和HCFCs的替代物方面引起了很多關注。通常，HFEs是化學穩定的、具有低毒性、不易燃、不消耗臭氧。HFEs和其它有機溶劑的混合物比單獨HFEs更易成為烴類更好的溶劑和分散劑。
許多共沸物具有使它們成為有用溶劑的性質。例如，共沸物具有不變的沸點可使它們在操作和使用過程中避免沸點漂移。另外，當共沸物用作溶劑時，因為溶劑的組成在沸騰和回流過程中都不會改變，因此溶劑的性能保持穩定。用作溶劑的共沸物可通過蒸餾方便地進行回收。
在一些實施方式中，需要提供具有良好溶劑能力的共沸物或類共沸組合物。另一方面，在一些實施方式中，需要提供具有低易燃性的共沸物或類共沸組合物。另一方面，在一些實施方式中，需要提供不消耗臭氧和/或大氣壽命相對較短以使其不會明顯促進全球變暖的共沸物或類共沸組合物(即，具有低全球變暖可能性的共沸物或類共沸組合物)。
發明概述簡要地，在一方面，本發明提供包含C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和一種有機溶劑的類共沸組合物。本發明的有機溶劑包括1-溴丙烷、六甲基二矽氮烷、乙酸異丁酯、甲基異丁基酮、反-1，2-二氯乙烯和三氟甲基苯。在一些實施方式中，本發明的類共沸組合物進一步包含一種潤滑添加劑、臭氧和/或氫氟酸。
在另一方面，本發明提供一種塗料組合物，其包含類共沸組合物和至少一種可溶解或分散在該類共沸組合物中的塗料物質。
在另一方面，本發明提供一種將塗料沉積在基體表面的方法，包含將包含類共沸組合物的塗料組合物塗覆到該基體至少一個表面的至少一部分上，其中至少一種塗料物質在該類共沸組合物中是可溶解或可分散的。
在另一方面，本發明提供一種處理金屬、陶瓷金屬或複合物的方法，其中所述方法是用包含本發明類共沸組合物的工作流體進行潤滑。
在另一方面，本發明提供一種從基體表面去除汙染物的方法，包含以下步驟使該基體與一種或多種依照本發明的類共沸組合物接觸，直到汙染物被類共沸組合物溶解、分散或轉移；將包含有溶解、分散或轉移的汙染物的類共沸組合物從基體表面除去。
在另一方面，本發明提供一種傳熱方法，其中一種或多種依照本發明的類共沸組合物用作傳熱流體。
本發明的以上概述不在於描述本發明的每個實施方式。在以下的說明書中還給出了本發明的一個或多個實施方式的詳細描述。通過說明書和權利要求書，本發明的其它特徵、目的和優點都將顯而易見。
附圖簡要說明

圖1是C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2與1-溴丙烷組成溶液的沸點與其中C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2的wt.％相互關係的圖表。點A和B指代該類共沸組合物的端點。
圖2是C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2與三氟甲基苯組成的溶液的沸點與其中C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2的wt.％相互關係的圖表。點A和B指代該類共沸組合物的端點。
圖3是C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2與六甲基二矽氮烷組成的溶液的沸點與其中C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2的wt.％相互關係的圖表。點A和B指代該類共沸組合物的端點。
圖4是C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2與乙酸異丁酯組成的溶液的沸點與其中C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2的wt.％相互關係的圖表。點A和B指代該類共沸組合物的端點。
圖5是C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2與甲基異丁基酮組成的溶液的沸點與其中C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2的wt.％相互關係的圖表。點A和B指代該類共沸組合物的端點。
圖6是C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2與反-1，2-二氯乙烯組成的溶液的沸點與其中C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2的wt.％相互關係的圖表。點A和B指代該類共沸組合物的端點。
發明詳述共沸組合物或共沸物包括兩種或多種物質的混合物，由於液體在沸點部分蒸發產生的蒸汽與液體具有同樣的組成，因此其行為就像一種單一物質。共沸組合物是沸點不變的混合物，與同種物質的其他組成相比，其表現出最大或最小沸點。
構成共沸物的物質的混合物表現出強的熱力學非理想性。熱力學上理想或輕微非理想的混合物的沸點在兩種組分的沸點之間。本發明的類共沸組合物表現出強的熱力學非理想性，因為本發明的類共沸組合物的沸點低於最低沸點組分的沸點。對於物質的具體混合物，類共沸組合物的範圍包括對應的共沸物。參見圖1-6。
本發明的類共沸組合物包含有機溶劑和分子式為C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2的氫氟醚(HFE)-1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-十氟-3-甲氧基-4-三氟甲基-戊烷。在特定的類共沸組合物中，有機溶劑和HFE的濃度可基本上不同於對應的共沸組合物，這種可允許的變化量取決於有機溶劑。在一些實施方式中，該類共沸組合物包括的有機溶劑和HFE的濃度與在環境壓力下兩者構成的共沸物中的濃度基本相同。在一些實施方式中，該類共沸組合物表現出組合物的溶劑力隨時間沒有明顯的改變。
通常，共沸物保留著溶劑各組分的許多性質，由於性能的結合，其與單一組分相比可提高性能和實用性。
除有機溶劑和HFE外，本發明的類共沸組合物還可包含其它不會影響共沸物形成的化合物。通常，其它化合物的含量很少。例如，在一些實施方式中，可在本發明的類共沸組合物中可存在共溶劑或表面活性劑，例如，來提高一些物質在共沸物或類共沸組合物中的分散性或溶解性，所述物質例如水、汙物或塗料(如全氟聚醚潤滑劑和含氟聚合物)。在一些實施方式中，可存在少量的潤滑添加劑，例如提高共沸物或類共沸組合物的潤滑性能。
本發明的有機溶劑包括1-溴丙烷、六甲基二矽氮烷、乙酸異丁酯、甲基異丁基酮、反-1，2-二氯乙烯和三氟甲基苯(以商品OXSOL 2000獲自位於New York，New York的MANA)。
本發明的氫氟醚(HFE)是1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-十氟-3-甲氧基-4-三氟甲基-戊烷，分子式為C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2。
本發明的類共沸組合物包含1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-十氟-3-甲氧基-4-三氟甲基-戊烷(HFE)和有機溶劑的混合物，其中該混合物包括(i)主要包含約1～約81wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約99～約19wt.％的1-溴丙烷的混合物，在約101千帕(kPa)(760託)時其沸點低於約71.0℃；(ii)主要包含約23～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約77～約1wt.％的三氟甲基苯的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約98.0℃；(iii)主要包含約65～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約35～約1wt.％的六甲基二矽氮烷的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約97.9℃；(iv)主要包含約68～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約32～約1wt.％的乙酸異丁酯的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約98.1℃；(v)主要包含約70～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約30～約1wt.％的甲基異丁基酮的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約98.0℃；和(vi)主要包含約1～約59wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約99～約41wt.％的反-1，2-二氯乙烯的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約47.7℃。
如本領域所知，隨著環境壓力的增加，液體的沸點也增加。同樣地，隨著環境壓力的降低，液體的沸點也降低。
在一些實施方式中，本發明的類共沸組合物的沸點小於由最低沸點組分到類共沸組合物的最小沸點的沸點差的75％。即，如果最低沸點組分的沸點為X，類共沸組合物的最低沸點為Y，那麼這些類共沸組合物的沸點將低於X-0.25(X-Y)。
本發明的這些類共沸組合物包含1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-十氟-3-甲氧基-4-三氟甲基-戊烷(HFE)和有機溶劑的混合物，其中該混合物包括(i)主要包含約3～約78wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約97～約22wt.％的1-溴丙烷的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約70.0℃；(ii)主要包含約30～約97wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約70～約3wt.％的三氟甲基苯的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約97.0℃；(iii)主要包含約68～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約32～約1wt.％的六甲基二矽氮烷的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約97.4℃；(iv)主要包含約71～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約29～約1wt.％的乙酸異丁酯的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約97.8℃；(v)主要包含約73～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約27～約1wt.％的甲基異丁基酮的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約97.6℃；和
(vi)主要包含約2～約55wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約98～約45wt.％的反-1，2-二氯乙烯的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約47.6℃。
在一些實施方式中，本發明類共沸組合物的沸點低於由最低沸點組分到類共沸組合物的最小沸點的沸點差的50％。即，如果最低沸點組分的沸點為X，類共沸組合物的最小沸點為Y，那麼這些類共沸組合物的沸點將低於X-0.5(X-Y)。
本發明的這些類共沸組合物包含1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-十氟-3-甲氧基-4-三氟甲基-戊烷(HFE)和有機溶劑的混合物，其中該混合物包括(i)主要包含約7～約74wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約93～約26wt.％的1-溴丙烷的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約68.9℃；(ii)主要包含約39～約94wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約61～約6wt.％的三氟甲基苯的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約96.1℃；(iii)主要包含約73～約98wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約27～約2wt.％的六甲基二矽氮烷的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約96.9℃；(iv)主要包含約76～約97wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約24～約3wt.％的乙酸異丁酯的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約97.5℃；(v)主要包含約77～約98wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約23～約2wt.％的甲基異丁基酮的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約97.2℃；和(vi)主要包含約5～約50wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約95～約50wt.％的反-1，2-二氯乙烯的混合物，在約101kPa(760託)時其沸點低於約47.4℃。
本發明的類共沸組合物包含1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-十氟-3-甲氧基-4-三氟甲基-戊烷(HFE)和有機溶劑的混合物，其中該混合物包括(i)主要包含約55.4wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約44.6wt.％的1-溴丙烷的混合物，在約97.8kPa(734託)時其沸點為約65.4℃；(ii)主要包含約71.3wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約28.7wt.％的三氟甲基苯的混合物，在約97.7kPa(733託)時其沸點為約92.3℃；(iii)主要包含約90.0wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約10.0wt.％的六甲基二矽氮烷的混合物，在約97.3kPa(730託)時其沸點為約93.6℃；(iv)主要包含約91.8wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約8.2wt.％的乙酸異丁酯的混合物，在約96.8kPa(726託)時其沸點為約94.5℃；(v)主要包含約90.5wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約9.5wt.％的甲基異丁基酮的混合物，在約96.6kPa(725託)時其沸點為約94.0℃；和(vi)主要包含約22.7wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約77.3wt.％的反-1，2-二氯乙烯的混合物，在約98.6kPa(740託)時其沸點為約45.7℃。
在一些實施方式中，本發明的類共沸組合物是均勻的；即環境條件下(即室溫和大氣壓力下)它們形成單相。
本發明的類共沸組合物可通過使用常規混合方法將所需量的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2、有機溶劑和任何其它微量組分(例如表面活性劑或潤滑添加劑)混合在一起來製備。
在一些實施方式中，本發明的類共沸組合物可用於清洗工藝、傳熱工藝，用作致冷劑、工作流體、塗覆液(例如化妝品)，等等。
本發明的清洗工藝可通過如下方法實現使被汙染的基體與本發明的一種類共沸組合物接觸，直到基體上的汙染物基本被類共沸組合物溶解、分散或轉移；然後從基體上將包含有溶解、分散或轉移的汙染物的類共沸組合物除去(例如，通過用新的未汙染的類共沸組合物來清洗基體，或者通過從浴槽移動浸在類共沸組合物中的基體，並使被汙染的類共沸組合物流出基體)。該類共沸組合物可以蒸汽或液態(或兩者)使用，任何已知的「接觸」基體的技術都可以採用。例如，液態的類共沸組合物可噴塗或刷塗到基體上，蒸汽態的類共沸組合物可吹過基體，或者可將基體浸在蒸汽態或液態的類共沸組合物中。在一些實施方式中，可以採用高溫、超聲能和/或攪拌來促進清洗。B.N.Ellis在Cleaning and Contamination of Electronics Components andAssemblies，Electrochemical Publications Limited，Ayr，Scotland，pages182-94(1986)中描述了各種不同的溶劑清洗技術。
在一些實施方式中，本發明示例性的工藝可用於清洗有機和/或無機基體。基體的代表例包括金屬；陶瓷；玻璃；矽晶片；聚合物，例如聚碳酸酯、聚苯乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；天然纖維(和由此衍生的織物)，例如棉、絲、亞麻、羊毛、薴麻、毛皮、皮革和小山羊皮；合成纖維(和由此衍生的織物)例如聚酯、人造絲、丙烯酸纖維、尼龍、聚烯烴、醋酸酯類、三醋酸酯類，及其混合物；包含天然和合成纖維的織物；和前述物質的複合物。在一些實施方式中，本發明的工藝特別適用於精確清洗電子元件(例如電路板)；光學或磁性介質；和醫療設備和醫療製品，例如注射器、手術設備、移植裝置和假肢。在一些實施方式中，本發明的示例性工藝可用於去除指甲油。
在一些實施方式中，本發明的示例性清洗工藝可用於溶解或去除基體表面的大多數汙染物。例如，可去除輕質烴類汙染物；高分子量烴類汙染物礦物油、油脂、切割和衝壓用油和蠟；碳氟化合物類汙染物，例如全氟聚醚類、溴三氟乙烯低聚體(迴轉流體)和氯三氟乙烯低聚體(液壓流體、潤滑劑)；矽油和矽脂；焊劑；顆粒；和在精密、電子、金屬和醫療裝置清洗過程中遇到的其它汙染物。在一些實施方式中，本發明的工藝特別適用於去除烴類汙染物(特別是輕質烴油)、碳氟化合物汙染物和顆粒。
在一些實施方式中，本發明的類共沸組合物還可用於萃取。在此，清洗包括通過分散或轉移這些物質從基體(例如天然形成的材料、食品、化妝品、藥品)中去除汙染物(例如脂肪、石蠟、油或其他溶劑)。
在一些實施方式中，本發明示例性的類共沸組合物還可用於塗覆沉積裝置，其中類共沸組合物用作塗料物質的載體，使該物質能夠在基體表面上沉積。因此本發明還提供一種包含類共沸組合物的塗料組合物、和使用該類共沸組合物在基體表面上沉積塗層的方法。該方法包括以下步驟在基體的至少一個表面的至少一部分上塗覆液態塗料組合物的塗層，所述塗料組合物包含(a)類共沸組合物和(b)至少一種可溶解或分散在該類共沸組合物中的塗料物質。該塗料組合物可進一步包含一種或多種添加劑(例如表面活性劑、著色劑、穩定劑、抗氧化劑、阻燃劑，等等)。優選地，該方法進一步包括以下步驟通過例如蒸發法(可藉助於例如加熱或真空裝置)從沉積的塗層中除去類共沸組合物。
可用該方法沉積的塗料包括顏料、矽氧烷潤滑添加劑、穩定劑、粘合劑、抗氧化劑、染料、聚合物、藥品、化妝品、脫模劑、無機氧化物等，及其組合物。優選的材料包括全氟聚醚、烴類和矽氧烷潤滑添加劑；四氟乙烯的無定形共聚物；聚四氟乙烯；及其組合物。適用於該方法的材料的代表性實例包括二氧化鈦、氧化鐵、氧化鎂、全氟聚醚、聚矽氧烷、硬脂酸、丙烯酸粘合劑、聚四氟乙烯、四氟乙烯的無定形共聚物，及其組合物。上述任何一種基體(用於清洗應用)都可通過本發明的方法進行塗覆。該方法特別適用於用全氟聚醚潤滑劑來塗覆磁性硬碟或電接插件、或用矽氧烷潤滑添加劑塗覆醫療裝置。
在一些實施方式中，所述基體可以是皮膚。在一些實施方式中，該液態塗料組合物可以用作，例如化妝品、洗液或指甲油。
為形成塗料組合物，該組合物的組分(即類共沸組合物、塗料物質和使用的任何添加劑)可以用任何常規的混合方法進行混合，用於溶解、分散或乳化塗料物質，例如，通過機械攪拌、超聲攪拌、人工攪拌等等。該類共沸組合物和塗料物質可以任何比例混合，取決於所需塗層的厚度。在一些實施方式中，該塗料物質佔塗料組合物的約0.1～約10wt.％。
本發明示例性的沉積方法可以通過用任何常規技術在基體上塗覆該塗料組合物來實現。例如，可將該組合物刷塗或噴塗(例如以氣溶膠形式)到基體上，或者基體可被旋塗。在一些實施方式中，基體通過在組合物中浸漬進行塗覆。可以在任何適當的溫度下實現浸漬，可以保持任何常規的時間長度。如果基體是管狀，例如導管，需要確保該組合物塗覆在內壁上，可有利地通過應用減壓將組合物吸到內腔中。
在一些實施方式中，在將塗層應用到基體之後，可以通過蒸發將類共沸組合物從沉積塗層中除去。在一些實施方式中，可以通過使用減壓或溫和加熱來加速蒸發速率。塗層可為任何常規厚度。通常，其厚度可取決於，例如塗料物質的粘度、施加塗層的溫度和撤回的速率(如果使用浸漬法)等因素。
在一些實施方式中，本發明的類共沸組合物可以用作傳熱過程中的傳熱流體，其中傳熱流體以直接或間接的方式傳遞熱能(即熱量)。直接傳熱(有時稱為「直接接觸傳熱」)是指通過使流體與散熱片或熱源直接接觸而使傳熱流體與散熱片或熱源間直接傳熱(即通過傳導和/或對流)的傳熱方法。直接傳熱的實例包括電子元件的浸漬冷卻和內部內燃機的冷卻。
間接傳熱是指不使流體與散熱片或熱源直接接觸而使傳熱流體與散熱片或熱源間傳熱的傳熱方法。間接傳熱的實例包括致冷、空調和/或加熱(例如使用熱泵)的方法，例如用於建築物、汽車和固定機械。在一個實施方式中，本發明提供一種傳熱方法，包括將本發明的共沸組合物用作二次迴路致冷劑。在該實施方式中，二次迴路致冷劑(即寬溫度範圍的液態流體)提供了一種在熱源(即待冷卻目標)和第一迴路致冷劑(即低沸點溫度的流體，其通過使用壓縮機通過膨脹成氣體吸熱，壓縮成液體而放熱)之間傳熱的方法。可使用本發明的共沸組合物的裝置實例包括，但不局限於離心式冷卻器、家用冰箱/製冷器、汽車空調、冷藏運輸車輛、熱泵、超市食品冷庫和陳列櫃和冷藏倉庫。
在間接傳熱方法中，可在涉及運動部件(例如泵和閥門)的傳熱流體中加入用於傳熱的潤滑添加劑，用於確保該運動部件能夠長期保持工作。通常，這些潤滑添加劑應當具有良好的熱和水解穩定性，應當在傳熱流體中表現出至少部分的溶解性。適當潤滑添加劑的實例包括礦物油、脂肪酸酯、高滷代油，例如含氯三氟乙烯的聚合物和合成的潤滑添加劑，例如環氧烷聚合物。
在一些實施方式中，本發明的類共沸組合物可用於配製包含本發明的類共沸組合物和至少一種完全揮發性潤滑添加劑的工作流體或潤滑劑。在此，操作過程的潤滑添加劑被定義為改變工件和工具之間摩擦係數的添加劑。在一些實施方式中，本發明的類共沸組合物和潤滑添加劑構成了用於操作過程的工作流體。
操作過程中基體的實例包括金屬、陶瓷金屬和複合工件。示例性的金屬包括難熔金屬(例如鉭、鈮、鉬、釩、鎢、鉿、錸和鈦)；貴金屬(例如銀、金和鉑)；高溫金屬(例如鎳、鈦合金和鎳鉻合金)；其他金屬，包括例如鎂、銅、鋁、鋼(例如不鏽鋼)；合金(例如黃銅和青銅)；及其組合物。
通常，工作流體潤滑加工表面，使得經加工的工件表面光滑和基本無殘留物。在一些實施方式中，本發明示例性用於這些操作的工作流體還通過例如從中散熱和/或去除顆粒物質來冷卻加工環境(即工件和加工工具之間的表面界面)。
陶瓷金屬被定義為包含陶瓷和金屬組分混合物的半合成產品，其物理性能與各單獨組分均不相同。其實例包括，但不局限於金屬碳化物、氧化物和矽化物。參見Hawley’s Condensed Chemical Dictionary，12thEdition，Van Nostrand Reinhold Company，1993。
複合物在此被描述為在聚合基質中的高溫纖維層壓物(例如環氧樹脂中的玻璃或碳纖維)。
在一些實施方式中，配製本發明的工作流體，使得切削和成形過程被潤滑以降低摩擦、工具或工件的放熱，和/或防止從工件到工具的傳質。在一些實施方式中，本發明的工作流體完全浸溼加工工具。在一些實施方式中，包含在工作流體中的類共沸組合物從加工工具和工件中蒸發。在一些實施方式中，使潤滑添加劑在工具和工件表面形成薄膜以降低摩擦和放熱，和/或防止從工件到工具的傳質。通常，選擇的潤滑添加劑使得其沸點足夠高以能潤滑操作過程而不會過早蒸發，其沸點足夠低而能從操作過程中完全蒸發使得很少或沒有殘餘物留下。用於操作過程的潤滑添加劑的實例包括，但不局限於C8～C14脂肪酸的酯、烷撐二醇醚、烴類蒸餾物和乳酸酯。
在上述各應用中，類共沸或共沸組合物可單獨使用，或者可以類共沸組合物的混合物形式使用，前提是混合物也是類共沸的。同樣地，可以在類共沸組合物中添加少量的共溶劑，前提是該添加不會影響共沸行為，或者該添加能夠產生三元共沸體。有用的共溶劑可以包括，例如CFCs、HCFCs、含氫氟烴(HFCs)、烴類、含氫氯烴(HCCs)或水。適用共溶劑的代表性實例包括二氧化碳；1，1-二氟乙烷；1，1-二氯-1-氟乙烷；1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷；1-氫十五氟庚烷；1，1，1，2-四氟乙烷；氯二氟甲烷；1，1，1，3，3-五氟丙烷；反-1，2-二氯乙烯；1-氯-1，1-二氟乙烷；2-氯丙烷；含氯氟碳(例如氟三氯甲烷)；水；飽和全氟化合物(例如全氟戊烷、全氟己烷和全氟(N-甲基嗎啉))；及其組合物。在一些實施方式中，類共沸組合物可進一步包括臭氧和/或氫氟酸(HF)。
實施例在下面的實施例中對本發明的類共沸組合物的製備、鑑別和試驗進行了進一步的描述。在這些實施例中引用的特定材料和用量，以及其它條件和細節，都不應當被解釋為對本發明不適當的限制。除非特別指出，在這些實施例中，所有的百分比、比例和比值都以重量計。
1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-十氟-3-甲氧基-4-三氟甲基-戊烷(C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2)是依照美國專利5925611中所述的方法製備的。下面實施例中所用材料經NMR分析測定純度為99.96％。
實施例1-6用下面的方法，將C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和有機溶劑的各種混合物在環境壓力(725～740託)下進行蒸餾，鑑別其是否構成了二元共沸物，如果是，使用下面過程確定該共沸物的組成(wt.％)和熔點(b.p℃)。製備該混合物，並在實驗室的環境壓力(725～740託)下在同心管蒸餾塔(Model 933，獲自Ace Glass，Vinland，New Jersey)中蒸餾。在每個實施例中，使蒸餾在全回流下平衡至少60分鐘。對於每次蒸餾，在液體回流比為20∶1下操作蒸餾塔時，取6組連續蒸餾樣，每組為總液體原料體積的約5％。然後使用帶有RTX-200毛細管柱(獲自Restek，Corporation，Bellefonte，Pennsylvania)和Nukol毛細管柱(獲自Supelco，Bellefonte，Pennsylvania)或Quadrex 007 Series MethylSilicone毛細管柱(獲自Quadrex Corporation，New Haven，Connecticut)和熱導檢測器的HP-5890II Plus Gas Chromatograph對蒸餾樣的組成進行分析。用熱電偶來測量每組蒸餾樣的沸點。在該試驗過程後，確定C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2與1-溴丙烷(獲自Aldrich，St.Louis，Missouri)、三氟甲基苯(獲自MANA，New York，New York)、六甲基二矽氮烷(獲自Aldrich，St.Louis，Missouri)、乙酸異丁酯(獲自Aldrich)、甲基異丁基酮(獲自Aldrich)和反-1，2-二氯乙烯(獲自PPG Industries，Pittsburgh，pennsylvania)的共沸物。
下表1示出了實施例1-6中六種共沸物的組成(wt.％)和沸點(指定壓力下)。
表1

實施例7-12通過使用沸點測定計或沸點測定設備(Model MBP-100，獲自Cal-Glass for Research，Inc，Costa Mesa，California)測定C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2與1-溴丙烷、三氟甲基苯、六甲基二矽氮烷、乙酸異丁酯、甲基異丁基酮和反-1，2-二氯乙烯的試驗混合物的沸點，來確定本發明類共沸組合物的百分比範圍。將測試組合物的低沸點組分的一部分(25～30毫升(mL))加到沸點測定設備中。將液體加熱使其平衡到其沸點(通常大約30分鐘)。平衡後記錄沸點，將高沸點組分的約1.0mL部分加入設備中，將得到的新組合物平衡約10分鐘，此時記錄沸點。對測試混合物基本如上述方法繼續進行測試，同時每隔10分鐘向試驗混合物加入約1.0mL高沸點組分，直到加入的高沸點組分到25～30mL。以設備中含25～30mL部分的高沸點組分並加入約1.0mL部分的低沸點組分，重複該測試過程。當測試組合物的沸點表現出低於低沸點組分的沸點時，記錄當時的類共沸組合物。
表2中示出了類共沸組合物的範圍結果。所有沸點測試都是在標準壓力下(760±1託)進行的。
表2

圖1中，線11是沸點與C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2在其和1-溴丙烷的溶液中的重量百分比相互關係曲線。水平線12表示低沸點組分的沸點。點A和B是線11與水平線12的交點，表示該類共沸組合物的端點。
圖2中，線21是沸點與C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2在其和三氟甲基苯的溶液中的重量百分比相互關係曲線。水平線22表示低沸點組分的沸點。點A和B是線21與水平線22的交點，表示該類共沸組合物的端點。
圖3中，線31是沸點與C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2在其和六甲基二矽氮烷的溶液中的重量百分比相互關係曲線。水平線32表示低沸點組分的沸點。點A和B是線31與水平線32的交點，表示該類共沸組合物的端點。
圖4中，線41是沸點與C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2在其和乙酸異丁酯的溶液中的重量百分比相互關係曲線。點A和B是線41與水平線42的交點，表示該類共沸組合物的端點。
圖5中，線51是沸點與C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2在其和甲基異丁基酮的溶液中的重量百分比相互關係曲線。點A和B是線51與水平線52的交點，表示該類共沸組合物的端點。
圖6中，線61是沸點與C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2在其和反-1，2-二氯乙烯的溶液中的重量百分比相互關係曲線。點A和B是線61與水平線62的交點，表示該類共沸組合物的端點。
在不脫離本發明範圍和主旨的前提下，對本發明進行的各種修改和變化對於本領域的技術人員都將是顯而易見的。
權利要求
1.一種類共沸組合物，包含以下物質的混合物(a)C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2；和(b)有機溶劑，其中該混合物選自(i)主要包含約1～約81wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約99～約19wt.％的1-溴丙烷的混合物，在約101千帕(kPa)時其沸點低於約71.0℃；(ii)主要包含約23～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約77～約1wt.％的三氟甲基苯的混合物，在約101kPa時其沸點低於約98.0℃；(iii)主要包含約65～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約35～約1wt.％的六甲基二矽氮烷的混合物，在約101kPa時其沸點低於約97.9℃；(iv)主要包含約68～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約32～約1wt.％的乙酸異丁酯的混合物，在約101kPa時其沸點低於約98.1℃；(v)主要包含約70～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約30～約1wt.％的甲基異丁基酮的混合物，在約101kPa時其沸點低於約98.0℃；和(vi)主要包含約1～約59wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約99～約41wt.％的反-1，2-二氯乙烯的混合物，在約101kPa時其沸點低於約47.7℃。
2.權利要求1的類共沸組合物，其中的混合物選自(i)主要包含約3～約78wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約97～約22wt.％的1-溴丙烷的混合物，在約101kPa時其沸點低於約70.0℃；(ii)主要包含約30～約97wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約70～約3wt.％的三氟甲基苯的混合物，在約101kPa時其沸點低於約97.0℃；(iii)主要包含約68～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約32～約1wt.％的六甲基二矽氮烷的混合物，在約101kPa時其沸點低於約97.4℃；(iv)主要包含約71～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約29～約1wt.％的乙酸異丁酯的混合物，在約101kPa時其沸點低於約97.8℃；(v)主要包含約73～約99wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約27～約1wt.％的甲基異丁基酮的混合物，在約101kPa時其沸點低於約97.6℃；和(vi)主要包含約2～約55wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約98～約45wt.％的反-1，2-二氯乙烯的混合物，在約101kPa時其沸點低於約47.6℃。
3.權利要求1的類共沸組合物，其中的混合物選自(i)主要包含約7～約74wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約93～約26wt.％的1-溴丙烷的混合物，在約101kPa時其沸點低於約68.9℃；(ii)主要包含約39～約94wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約61～約6wt.％的三氟甲基苯的混合物，在約101kPa時其沸點低於約96.1℃；(iii)主要包含約73～約98wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約27～約2wt.％的六甲基二矽氮烷的混合物，在約101kPa時其沸點低於約96.9℃；(iv)主要包含約76～約97wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約24～約3wt.％的乙酸異丁酯的混合物，在約101kPa時其沸點低於約97.5℃；(v)主要包含約77～約98wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約23～約2wt.％的甲基異丁基酮的混合物，在約101kPa時其沸點低於約97.2℃；和(vi)主要包含約5～約50wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約95～約50wt.％的反-1，2-二氯乙烯的混合物，在約101kPa時其沸點低於約47.4℃。
4.權利要求1的類共沸組合物，其中所述組合物是共沸物，所述混合物選自(i)主要包含約55.4wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約44.6wt.％的1-溴丙烷的混合物，在約97.8kPa時其沸點為約65.4℃；(ii)主要包含約71.3wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約28.7wt.％的三氟甲基苯的混合物，在約97.7kPa時其沸點為約92.3℃；(iii)主要包含約90.0wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約10.0wt.％的六甲基二矽氮烷的混合物，在約97.3kPa時其沸點為約93.6℃；(iv)主要包含約91.8wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約8.2wt.％的乙酸異丁酯的混合物，在約96.8kPa時其沸點為約94.5℃；(v)主要包含約90.5wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約9.5wt.％的甲基異丁基酮的混合物，在約96.6kPa時其沸點為約94.0℃；和(vi)主要包含約22.7wt.％的C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2和約77.3wt.％的反-1，2-二氯乙烯的混合物，在約98.6kPa時其沸點為約45.7℃。
5.一種包含權利要求1的類共沸組合物和至少一種塗料物質的塗料組合物。
6.一種被塗覆的製品，其包括具有第一表面的基體，其中權利要求5的塗料組合物與該第一表面的至少一部分接觸。
7.一種將塗料沉積到基體表面上的方法，包含將權利要求5的塗料組合物塗覆到該基體的至少一個表面的至少一部分上，其中至少一種塗料物質可溶解或可分散在類共沸組合物中。
8.一種工作流體，包含依照權利要求1的類共沸組合物和潤滑添加劑。
9.權利要求8的工作流體，其中所述潤滑添加劑是揮發性的。
10.權利要求1的類共沸組合物，進一步包含臭氧。
11.權利要求1的類共沸組合物，進一步包含氫氟酸。
12.一種處理金屬、陶瓷金屬或複合工作流體的方法，其中所述方法使用權利要求8的工作流體進行潤滑。
13.一種從基體表面去除汙染物的方法，包含以下步驟使基體與一種或多種權利要求1的類共沸組合物接觸，直到汙染物通過該類共沸組合物被溶解、分散或轉移；將包含有溶解、分散或轉移的汙染物的類共沸組合物從基體表面除去。
14.一種傳熱方法，其中將一種或多種權利要求1的類共沸組合物用作傳熱流體。
全文摘要
本發明描述了包含C
文檔編號C10M105/54GK1894186SQ200480037967
公開日2007年1月10日 申請日期2004年11月18日 優先權日2003年12月18日
發明者保羅·E·勞伊塔爾, 約翰·G·歐文斯 申請人:3M創新有限公司