專利名稱：1，1，2，2，3，3—六氟環(huán)戊烷及其在供清洗用的組合物和方法中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及某些鹵代烴類化合物、其組合物和應(yīng)用，更具體地說，涉及某些氟代烴、它們與諸如乙醇或甲醇等溶劑的混合物、及其清洗固體表面的應(yīng)用。
現(xiàn)已有各種有機(jī)溶劑作為清洗液而用來除去受污染制品和材料上的污染物。據(jù)報(bào)道，某些含氟有機(jī)化合物，如1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷，可用于上述目的，特別是用于清洗可能對(duì)其它更常見和更強(qiáng)力溶劑(如三氯乙烯或全氯乙烯)敏感的某些有機(jī)聚合物和塑料。但最近曾試圖減少某些同時(shí)還含有氯的化合物(如三氯三氟乙烷)的使用，因?yàn)閾?dān)心它們可能會(huì)消耗臭氧從而影響臭氧層，據(jù)認(rèn)為臭氧層對(duì)保護(hù)地球表面免受紫外輻射是很重要的。
沸點(diǎn)、易燃性和溶解能力，?？赏ㄟ^配制一些溶劑混合物來調(diào)整。例如，據(jù)報(bào)道，1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與其它溶劑(如異丙醇和硝基甲烷)的某些混合物，可用于去除不能僅用1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷去除的污染物，并可用于清洗對(duì)清洗溶劑要求較為嚴(yán)格的制品，如電路板(即，在電路板的清洗中一般希望使用沸點(diǎn)低、不易燃、毒性低、溶解能力強(qiáng)的溶劑，從而能夠去除在把電子元件焊接到電路板上時(shí)留下的焊劑(如松香)和焊劑殘?jiān)?，而不損壞電路板的基板)。
雖然?？赏ㄟ^配制某些溶劑混合物來調(diào)整沸點(diǎn)、易燃性和溶解能力，但制得的混合物對(duì)某些應(yīng)用來說，其實(shí)用性會(huì)受到限制，因?yàn)檫@些混合物在使用過程中的分餾達(dá)到不希望的程度?；旌衔镌诨厥者^程中也會(huì)發(fā)生分餾，從而更難于再利用具有原始組成的溶劑混合物。因此認(rèn)為，具有恒沸和恒定組成特性的共沸組合物特別有用。
共沸組合物或者有最高沸點(diǎn)，或者有最低沸點(diǎn)，在沸騰時(shí)不分餾。在溶劑組合物用于某些清洗操作，如用于從印刷電路板上除去焊劑和焊劑殘?jiān)鼤r(shí)，上述特性也很重要。如果溶劑混合物不是共沸物或類共沸物，混合物中揮發(fā)性較強(qiáng)的組分會(huì)優(yōu)先蒸發(fā)，這將導(dǎo)致混合物的組成改變而可能具有不太理想的性質(zhì)(例如對(duì)某些污染物如松香焊劑的溶解力下降和/或?qū)迦珉娮釉亩栊詼p小)。
在通常使用重蒸物進(jìn)行最終清洗的蒸氣脫脂操作中，共沸特性也是所期望的。這樣，蒸氣去焊劑系統(tǒng)或脫脂系統(tǒng)起到蒸餾釜的作用。除非溶劑組合物具有恒定的沸點(diǎn)(即是一種共沸物或者是類共沸物)，否則就將發(fā)生分餾，不良的溶劑分布會(huì)破壞清洗操作的安全性和有效性。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多以含氟鹵代烴為基礎(chǔ)的共沸組合物，并在某些場(chǎng)合作為從印刷電路板上除去焊劑和焊劑殘?jiān)娜軇┦褂?，也用于多種多樣的蒸氣脫脂操作。例如，美國(guó)專利2，999，815公開了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與丙酮的共沸物;美國(guó)專利3，903，009公開了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷與硝基甲烷和乙醇的三元共沸物;美國(guó)專利3，573，213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(guó)專利3，789，006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(guó)專利3，728，268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;美國(guó)專利2，999，817公開了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷和二氯甲烷的二元共沸物;美國(guó)專利4，715，900公開了三氯三氟乙烷、二氯二氟乙烷和乙醇或甲醇的三元組合物。
如前面所指出的，許多已證明可用于清洗的溶劑組合物，至少含有一個(gè)含氯鹵代烴組分，而人們已開始擔(dān)心含氯鹵代烴的臭氧消耗潛能。人們正在努力開發(fā)這樣一些組合物，其中可以用臭氧消耗潛能較低的其它組分至少部分替代含氯組分。這種類型的共沸組合物特別令人感興趣。
遺憾的是，正如本領(lǐng)域已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，不可能預(yù)言共沸物的形成，這使得尋找可應(yīng)用于該領(lǐng)域的新共沸體系的工作明顯復(fù)雜化了。然而，在這一領(lǐng)域內(nèi)人們?nèi)栽诓粩嗯Πl(fā)現(xiàn)具有理想溶解特性尤其是具有更強(qiáng)的溶解能力適用性的新共沸物或類共沸體系。
本發(fā)明提供一種新的氟代烴化合物1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷，及其與可混溶溶劑的混合物，所述可混溶溶劑的例子有醇類(例如甲醇、乙醇、異丙醇等)、醚類(例如四氫呋喃等)、酯類、酮類(例如丙酮)、硝基甲烷、以及鹵代烴類(例如二氯甲烷、1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷、二氯二氟乙烷、反式-1，2-二氯乙烯等)。優(yōu)選與可混溶溶劑混合后形成共沸或類共沸組合物的混合物;最優(yōu)選的是不含氯化合物的混合物。本發(fā)明提供一種共沸或類共沸組合物，該組合物包含有效量的1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷與一種選自甲醇和乙醇的醇的混合物;更具體地說，該組合物包含約69%(重量)1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和約31%(重量)甲醇的混合物，或者約75%(重量)1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和約25%(重量)乙醇的混合物。
化合物1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷及其與甲醇和乙醇等溶劑形成的共沸組合物，非常適于作溶劑清洗用。
本發(fā)明提供一種新的氟代烴化合物，即1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷。在含氟鹵代烴的慣用命名法中，此化合物的命名為C456ff。C456ff可用以下方法制備將1，2-二氯六氟環(huán)戊-1-烯(可以買到)、一種堿金屬乙酸鹽、鈀/碳(一種市售催化劑)及過量的氫氣混合在一起，在約0℃至200℃范圍內(nèi)的溫度及約15至2000磅/平方英寸范圍內(nèi)的壓力下，使該混合物反應(yīng)約5至30小時(shí)。反應(yīng)可在壓力容器如帕爾混合器(Parr shaker)或高壓釜中進(jìn)行。反應(yīng)完成后，一般是將粗產(chǎn)物過濾除去催化劑，用水洗滌除去乙酸，用硫酸鎂處理除去過量的水，然后蒸餾得到沸程為一度的純凈C456ff。C456ff在環(huán)境條件下為液體，據(jù)認(rèn)為它可作為溶劑使用，可用來清洗固體基質(zhì)上的污染物。
C456ff可以與清洗操作中常用的各種溶劑混溶?？梢灾频靡恍┻m用于清洗操作的組合物，這些組合物包含C456ff與一種或更多種化合物的混合物，所述化合物選自醇類、醚類、酯類、酮類、硝基甲烷和鹵代烴。優(yōu)選的醇類和鹵代烴類含1至4個(gè)碳原子;優(yōu)選的醚類含2至4個(gè)碳原子;優(yōu)選的酯類和酮類含有3至4個(gè)碳原子。合適醇類的例子包括甲醇、乙醇和異丙醇。合適醚類的例子包括四氫呋喃。合適酮類的例子包括丙酮。合適鹵代烴類的例子包括二氯甲烷、1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷、二氯二氟乙烷和反式-1，2-二氯乙烯。這類組合物最好含有至少約5%(重量)C456ff，最多可含95%(重量)甚至更多的C456ff。就臭氧消耗潛能而言，最優(yōu)選的是所有組分都不含氯的組合物。
有一個(gè)組合物被認(rèn)為是特別有用的，該組合物包含有效量的C456ff和一種或更多種溶劑的混合物，從而形成共沸或類共沸混合物，所述溶劑選自醇類、醚類、酯類、酮類、硝基甲烷和鹵代烴。優(yōu)選的組合物是C456ff與選自甲醇和乙醇的醇的混合物。
共沸或類共沸是指兩種或兩種以上物質(zhì)的恒沸液體混合物，該混合物的行為就象單一物質(zhì)那樣，由部分蒸發(fā)或蒸餾所產(chǎn)生的蒸氣具有與液體相同的組成，即，該混合物在蒸餾時(shí)組成基本不變。以共沸或類共沸為特征的恒沸組合物，與相同物質(zhì)的非共沸混合物相比，具有一個(gè)最高或最低沸點(diǎn)。
有效量是指本發(fā)明混合物中的每個(gè)組分在混合后導(dǎo)致形成本發(fā)明的共沸或類共沸混合物的量。
實(shí)際上，有可能按照以下幾條原則中的任意一條，來識(shí)別隨所選擇的條件而可能以不同假象出現(xiàn)的恒沸混合物。
組合物可定義為其各組分(例如組分A和組分B)的共沸物，因?yàn)椤肮卜形铩边@個(gè)特殊術(shù)語(yǔ)，不但同時(shí)具有確定性和限制性，而且要求有效量的A和B形成獨(dú)特的物質(zhì)組合物即恒沸混合物。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員熟知，在不同的壓力下，給定共沸物的組成至少會(huì)發(fā)生某種程度的變化，并且蒸餾壓力的改變也至少會(huì)在某種程度上改變蒸餾溫度。因此，A和B的共沸物代表了一種獨(dú)特類型的關(guān)系，但其組成可變，這取決于溫度和/或壓力。因此，常常用組成范圍而不是固定的組成來限定共沸物。
或者，組合物可定義為A和B的特定重量百分比關(guān)系或摩爾百分比關(guān)系，同時(shí)要認(rèn)識(shí)到，這些具體的數(shù)值只指出了一種這樣的特定關(guān)系，事實(shí)上，對(duì)給定的共沸物實(shí)際上存在著由A和B體現(xiàn)的一系列這樣的關(guān)系，這種關(guān)系因蒸餾的溫度和壓力條件的影響而改變。
或者，既然認(rèn)識(shí)到A和B的共沸物恰恰體現(xiàn)了這種一系列關(guān)系，那么由A和B體現(xiàn)的共沸系列就可以如下來表征，即把組合物定義為以給定壓力下的沸點(diǎn)為特征的共沸物，這就給出了鑒定特征而又沒有不適當(dāng)?shù)匾跃唧w的數(shù)值組成來限制本發(fā)明的范圍，這種數(shù)值組成受到現(xiàn)有分析儀器的限制，而且只能與分析儀器一樣精確。
本發(fā)明提供了一些共沸或類共沸組合物，這些組合物包含有效果的C456ff與一種選自甲醇和乙醇的醇的混合物，從而形成共沸或類共沸混合物。
本發(fā)明的一些組合物為約65-73%(重量)C456ff和約27-35%(重量)甲醇的二元混合物，這些組合物被表征為共沸物或類共沸物，因此，此范圍內(nèi)的混合物具有基本恒定的沸點(diǎn)。由于基本恒沸，這些混合物在蒸發(fā)時(shí)不會(huì)在很大程度上發(fā)生分餾。蒸發(fā)后，蒸氣和初始液相的組成之間只有很小的差別。這種差別如此之小，以至于氣相和液相的組成被認(rèn)為是基本相同的。因此，此范圍內(nèi)的任何混合物都具有真正的二元共沸物所特有的性質(zhì)。現(xiàn)已在分餾法的精度內(nèi)，確定了基本上由約69%(重量)C456ff和約31%(重量)甲醇組成的二元組合物為真正的二元共沸物，并且是本發(fā)明的優(yōu)選共沸物，它在基本為大氣壓下在約61℃沸騰。
本發(fā)明的另一些組合物為約71-79%(重量)C456ff和約21-29%(重量)乙醇的二元混合物，這些組合物被表征為共沸物或類共沸物，因?yàn)榇朔秶鷥?nèi)的混合物具有基本恒定的沸點(diǎn)。由于基本恒沸，這些混合物在蒸發(fā)時(shí)不會(huì)在很大程度上發(fā)生分餾。蒸發(fā)后，蒸氣和初始液相的組成之間只有很小的差別。這種差別如此之小，以至于氣相和液相的組成被認(rèn)為是基本相同的。因此，此范圍內(nèi)的任何混合物都具有真正的二元共沸物所特有的性質(zhì)?，F(xiàn)在已在分餾法的精度內(nèi)，確定了基本上由約75%(重量)C456ff和約25%(重量)乙醇組成的二元組合物為真正的二元共沸物，并且是本發(fā)明的優(yōu)選共沸物，它在基本為大氣壓下在約71℃沸騰。
C456ff、它與甲醇和乙醇的共沸物、以及本發(fā)明的其它混合物，可用于多種清洗固體表面的方法中，這些方法包括用上述物質(zhì)處理所述表面。其應(yīng)用包括從污染有焊劑和焊劑殘?jiān)挠∷㈦娐钒迳铣ズ竸┖秃竸堅(jiān)?br> 本發(fā)明的組合物可用于采用常規(guī)操作技術(shù)的常規(guī)設(shè)備中。如果需要，可以在不加熱的情況下使用溶劑，但是可以采取常規(guī)手段(如加熱、攪拌等)來實(shí)施溶劑的清洗作用。在某些應(yīng)用中(例如從焊接好的元件上除去某些粘滯的焊劑)，采用超聲照射與溶劑相配合可能較為有利。
本發(fā)明共沸物由于具有共沸性質(zhì)，所以便于從蒸氣去焊劑和脫脂操作中回收溶劑并進(jìn)行再利用，例如，本發(fā)明提供的組合物可用于諸如美國(guó)專利3，881，949和美國(guó)專利4，715，900所述的清洗方法中，以上兩篇專利均在此列為參考。
本發(fā)明的共沸物和其它混合物可以用任何方便的方法來制備，包括混合或合并所需量的各組分。優(yōu)選的方法是稱量所需量的每個(gè)組分，然后把它們合并在適當(dāng)?shù)娜萜髦小?br> 從下列非限制性實(shí)施例將會(huì)更明顯地看出本發(fā)明的實(shí)施方法。
實(shí)施例1將1，2-二氯六氟環(huán)戊-1-烯(215克)與乙酸鈉(20克)和5%鈀/碳(1克)一起加到400毫升振動(dòng)管中，將振動(dòng)管冷卻，抽真空，在室溫下用氫氣加壓到50磅/平方英寸。然后加熱至100℃，并將氫氣壓力調(diào)整到500磅/平方英寸。在100℃下保持12小時(shí)并定期加入氫氣以維持壓力為500磅/平方英寸。然后把振動(dòng)管冷卻并放出過量的氫氣。將產(chǎn)物過濾除去催化劑，用20毫升水洗滌，用MgSO4干燥。此反應(yīng)得到約10毫升澄清液體。1H NMR(HCCl3作內(nèi)標(biāo))2.4ppm(復(fù)合峰)。19F NMR(FCCl3作內(nèi)標(biāo))-115.1(2F)，-136.4(4F)。GC/IR2900m，1190vs。質(zhì)譜178(母體峰)，95和64(主峰)。
實(shí)施例2將1，2-二氯六氟環(huán)戊-1-烯(100克)與5%鈀/碳(2克)、三水合乙酸鈉(120克)、以及水(100毫升)一起，加到一個(gè)帕爾瓶中，將該瓶置于帕爾混合器中，用氮?dú)獯祾呷舾纱?，用氫氣吹掃若干次，并?0磅/平方英寸的氫氣壓力和振蕩下保持24小時(shí)。然后將反應(yīng)混合物過濾除去催化劑，并將有機(jī)層和水層分開。粗制C456ff的產(chǎn)量為66克，為理論產(chǎn)量的96%。將若干次操作的粗產(chǎn)物合并，用水洗滌除去乙酸并蒸餾。純凈產(chǎn)物在約87-88℃下沸騰。
實(shí)施例3將25克C456ff和10克甲醇合并，并將該混合物用Ace Glass公司(Vineland，New Jersey)銷售型號(hào)的同心管柱進(jìn)行蒸餾。形成一種恒沸共沸物，其沸點(diǎn)約為61.1℃。氣相色譜分析表明，該共沸物由69.4%C456ff和30.6%甲醇組成。
實(shí)施例4將10克C456ff和2克乙醇合并在燒瓶中，并用Ace Glass公司(Vineland，New Jersey)銷售型號(hào)的同心管柱進(jìn)行蒸餾。形成一種恒沸共沸物，其沸點(diǎn)約為71℃。氣相色譜分析表明，該共沸物由75.4%C456ff和24.6%乙醇組成。
以上實(shí)施例包括了本發(fā)明的具體方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過仔細(xì)閱讀本說明書及這里所公開的本發(fā)明實(shí)施方法，其它方案將是顯而易見的。應(yīng)當(dāng)理解，可以進(jìn)行許多修改和變動(dòng)而不偏離本發(fā)明新構(gòu)思的要旨和范圍。還應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于這里所說明的特定配方和實(shí)施例，還包括其落在以下權(quán)利要求書范圍內(nèi)的上述修改形式。
權(quán)利要求
1.化合物1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷。
2.一種組合物，它包含1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷與一種或更多種化合物的混合物，所述化合物選自含1至4個(gè)碳原子的醇類、含3至4個(gè)碳原子的酯類、含2至4個(gè)碳原子的醚類、含3至4個(gè)碳原子的酮類、含1至4個(gè)碳原子的鹵代烴類、以及硝基甲烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，該組合物為1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷與一種或更多種化合物的混合物，所述化合物選自甲醇、乙醇、異丙醇、四氫呋喃、丙酮、二氯甲烷、1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷、二氯二氟乙烷、以及反式-1，2-二氯乙烯。
4.權(quán)利要求2的組合物，它至少含有約5%(重量)1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷。
5.權(quán)利要求4的組合物，其中所有組分都不含氯。
6.權(quán)利要求5的組合物，該組合物為1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和選自甲醇和乙醇的醇的混合物。
7.權(quán)利要求2的組合物，它包含有效量的1，12，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和一種或更多種溶劑的混合物，從而形成一種共沸或類共沸混合物，所述溶劑選自含1至4個(gè)碳原子的醇類、含3至4個(gè)碳原子的酯類、含2至4個(gè)碳原子的醚類、含3至4個(gè)碳原子的酮類、含1至4個(gè)碳原子的鹵代烴類、以及硝基甲烷。
8.權(quán)利要求7的組合物，其中所有組分都不含氯。
9.權(quán)利要求8的組合物，該組合物為1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和選自甲醇和乙醇的混合物。
10.一種共沸或類共沸組合物，它包含約65-73%(重量)1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和約27-35%(重量)甲醇。
11.權(quán)利要求10的共沸或類共沸組合物，它基本上由約69%(重量)1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和約31%(重量)甲醇組成。
12.權(quán)利要求10的共沸或類共沸組合物，其中該組合物在基本為大氣壓下的沸點(diǎn)約為61℃。
13.一種共沸或類共沸組合物，它包含約71-79%(重量)1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和約21-29%(重量)乙醇。
14.權(quán)利要求13的共沸或類共沸組合物，它基本上由約75%(重量)1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和約25%(重量)乙醇組成。
15.權(quán)利要求13的共沸或類共沸組合物，其中該組合物在基本為大氣壓下的沸點(diǎn)約為71℃。
16.一種清洗固體表面的方法，該方法包括用化合物1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷或一種混合物處理所述表面，所述混合物含有至少5%(重量)所述化合物和一種或更多種溶劑，所述溶劑選自含1至4個(gè)碳原子的醇類、含3至4個(gè)碳原子的酯類、含2至4個(gè)碳原子的醚類、含3至4個(gè)碳原子的酮類、含1至4個(gè)碳原子的鹵代烴類、以及硝基甲烷。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述表面用其中各組分都不含氯的混合物處理。
18.權(quán)利要求16的方法，其中固體表面是污染有焊劑和焊劑殘?jiān)挠∷㈦娐钒濉?br> 19.權(quán)利要求16的方法，該方法包括用第一種共沸或類共沸組合物或者第二種共沸或類共沸組合物處理所述表面，第一種組合物包含約65-73%(重量)1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和約27-35%(重量)甲醇;第二種組合物包含約71-79%(重量)1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷和約21-29%(重量)乙醇。
20.權(quán)利要求16的方法，其中所述固體表面用1，1，2，2，3，3-六氟環(huán)戊烷處理。
全文摘要
公開了化合物1，1，2，2，3，3—六氟環(huán)戊烷及其與醇類、醚類、酯類、酮類、硝基甲烷、以及鹵代烴類的混合物，還公開了一種清洗固體表面的方法，該方法包括用所述化合物或所述混合物處理該表面。公開了1，1，2，2，3，3—六氟環(huán)戊烷與約27-35％(重量)甲醇或約21-29％(重量)乙醇的二元混合物為共沸或類共沸組合物，這些混合物特別適用于進(jìn)行溶劑回收和再利用的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)C11D7/50GK1054611SQ9110131
公開日1991年9月18日 申請(qǐng)日期1991年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月5日
發(fā)明者道格拉斯·羅伯特·安東 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司