CN1054611A - 1，1，2，2，3，3—六氟环戊烷及其在供清洗用的组合物和方法中的应用 - Google Patents

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Abstract

公开了化合物1，1，2，2，3，3—六氟环戊烷及其 与醇类、醚类、酯类、酮类、硝基甲烷、以及卤代烃类的 混合物，还公开了一种清洗固体表面的方法，该方法 包括用所述化合物或所述混合物处理该表面。公开 了1，1，2，2，3，3—六氟环戊烷与约27-35％(重量) 甲醇或约21-29％(重量)乙醇的二元混合物为共沸 或类共沸组合物，这些混合物特别适用于进行溶剂回 收和再利用的场合。

Description

本发明涉及某些卤代烃类化合物、其组合物和应用，更具体地说，涉及某些氟代烃、它们与诸如乙醇或甲醇等溶剂的混合物、及其清洗固体表面的应用。
现已有各种有机溶剂作为清洗液而用来除去受污染制品和材料上的污染物。据报道，某些含氟有机化合物，如1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷，可用于上述目的，特别是用于清洗可能对其它更常见和更强力溶剂（如三氯乙烯或全氯乙烯）敏感的某些有机聚合物和塑料。但最近曾试图减少某些同时还含有氯的化合物（如三氯三氟乙烷）的使用，因为担心它们可能会消耗臭氧从而影响臭氧层，据认为臭氧层对保护地球表面免受紫外辐射是很重要的。
沸点、易燃性和溶解能力，常可通过配制一些溶剂混合物来调整。例如，据报道，1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷与其它溶剂（如异丙醇和硝基甲烷）的某些混合物，可用于去除不能仅用1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷去除的污染物，并可用于清洗对清洗溶剂要求较为严格的制品，如电路板（即，在电路板的清洗中一般希望使用沸点低、不易燃、毒性低、溶解能力强的溶剂，从而能够去除在把电子元件焊接到电路板上时留下的焊剂（如松香）和焊剂残渣，而不损坏电路板的基板）。
虽然常可通过配制某些溶剂混合物来调整沸点、易燃性和溶解能力，但制得的混合物对某些应用来说，其实用性会受到限制，因为这些混合物在使用过程中的分馏达到不希望的程度。混合物在回收过程中也会发生分馏，从而更难于再利用具有原始组成的溶剂混合物。因此认为，具有恒沸和恒定组成特性的共沸组合物特别有用。
共沸组合物或者有最高沸点，或者有最低沸点，在沸腾时不分馏。在溶剂组合物用于某些清洗操作，如用于从印刷电路板上除去焊剂和焊剂残渣时，上述特性也很重要。如果溶剂混合物不是共沸物或类共沸物，混合物中挥发性较强的组分会优先蒸发，这将导致混合物的组成改变而可能具有不太理想的性质（例如对某些污染物如松香焊剂的溶解力下降和/或对基板如电子元件的惰性减小）。
在通常使用重蒸物进行最终清洗的蒸气脱脂操作中，共沸特性也是所期望的。这样，蒸气去焊剂系统或脱脂系统起到蒸馏釜的作用。除非溶剂组合物具有恒定的沸点（即是一种共沸物或者是类共沸物），否则就将发生分馏，不良的溶剂分布会破坏清洗操作的安全性和有效性。
已经发现了许多以含氟卤代烃为基础的共沸组合物，并在某些场合作为从印刷电路板上除去焊剂和焊剂残渣的溶剂使用，也用于多种多样的蒸气脱脂操作。例如，美国专利2，999，815公开了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷与丙酮的共沸物;美国专利3，903，009公开了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷与硝基甲烷和乙醇的三元共沸物;美国专利3，573，213公开了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷与硝基甲烷的共沸物;美国专利3，789，006公开了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷与硝基甲烷和异丙醇的三元共沸物;美国专利3，728，268公开了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷与丙酮和乙醇的三元共沸物;美国专利2，999，817公开了1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷和二氯甲烷的二元共沸物;美国专利4，715，900公开了三氯三氟乙烷、二氯二氟乙烷和乙醇或甲醇的三元组合物。
如前面所指出的，许多已证明可用于清洗的溶剂组合物，至少含有一个含氯卤代烃组分，而人们已开始担心含氯卤代烃的臭氧消耗潜能。人们正在努力开发这样一些组合物，其中可以用臭氧消耗潜能较低的其它组分至少部分替代含氯组分。这种类型的共沸组合物特别令人感兴趣。
遗憾的是，正如本领域已经认识到，不可能预言共沸物的形成，这使得寻找可应用于该领域的新共沸体系的工作明显复杂化了。然而，在这一领域内人们仍在不断努力发现具有理想溶解特性尤其是具有更强的溶解能力适用性的新共沸物或类共沸体系。
本发明提供一种新的氟代烃化合物1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷，及其与可混溶溶剂的混合物，所述可混溶溶剂的例子有醇类（例如甲醇、乙醇、异丙醇等）、醚类（例如四氢呋喃等）、酯类、酮类（例如丙酮）、硝基甲烷、以及卤代烃类（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）。优选与可混溶溶剂混合后形成共沸或类共沸组合物的混合物;最优选的是不含氯化合物的混合物。本发明提供一种共沸或类共沸组合物，该组合物包含有效量的1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷与一种选自甲醇和乙醇的醇的混合物;更具体地说，该组合物包含约69%（重量）1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和约31%（重量）甲醇的混合物，或者约75%（重量）1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和约25%（重量）乙醇的混合物。
化合物1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷及其与甲醇和乙醇等溶剂形成的共沸组合物，非常适于作溶剂清洗用。
本发明提供一种新的氟代烃化合物，即1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷。在含氟卤代烃的惯用命名法中，此化合物的命名为C456ff。C456ff可用以下方法制备：将1，2-二氯六氟环戊-1-烯（可以买到）、一种碱金属乙酸盐、钯/碳（一种市售催化剂）及过量的氢气混合在一起，在约0℃至200℃范围内的温度及约15至2000磅/平方英寸范围内的压力下，使该混合物反应约5至30小时。反应可在压力容器如帕尔混合器（Parr  shaker）或高压釜中进行。反应完成后，一般是将粗产物过滤除去催化剂，用水洗涤除去乙酸，用硫酸镁处理除去过量的水，然后蒸馏得到沸程为一度的纯净C456ff。C456ff在环境条件下为液体，据认为它可作为溶剂使用，可用来清洗固体基质上的污染物。
C456ff可以与清洗操作中常用的各种溶剂混溶。可以制得一些适用于清洗操作的组合物，这些组合物包含C456ff与一种或更多种化合物的混合物，所述化合物选自醇类、醚类、酯类、酮类、硝基甲烷和卤代烃。优选的醇类和卤代烃类含1至4个碳原子;优选的醚类含2至4个碳原子;优选的酯类和酮类含有3至4个碳原子。合适醇类的例子包括甲醇、乙醇和异丙醇。合适醚类的例子包括四氢呋喃。合适酮类的例子包括丙酮。合适卤代烃类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。这类组合物最好含有至少约5%（重量）C456ff，最多可含95%（重量）甚至更多的C456ff。就臭氧消耗潜能而言，最优选的是所有组分都不含氯的组合物。
有一个组合物被认为是特别有用的，该组合物包含有效量的C456ff和一种或更多种溶剂的混合物，从而形成共沸或类共沸混合物，所述溶剂选自醇类、醚类、酯类、酮类、硝基甲烷和卤代烃。优选的组合物是C456ff与选自甲醇和乙醇的醇的混合物。
共沸或类共沸是指两种或两种以上物质的恒沸液体混合物，该混合物的行为就象单一物质那样，由部分蒸发或蒸馏所产生的蒸气具有与液体相同的组成，即，该混合物在蒸馏时组成基本不变。以共沸或类共沸为特征的恒沸组合物，与相同物质的非共沸混合物相比，具有一个最高或最低沸点。
有效量是指本发明混合物中的每个组分在混合后导致形成本发明的共沸或类共沸混合物的量。
实际上，有可能按照以下几条原则中的任意一条，来识别随所选择的条件而可能以不同假象出现的恒沸混合物。
组合物可定义为其各组分（例如组分A和组分B）的共沸物，因为“共沸物”这个特殊术语，不但同时具有确定性和限制性，而且要求有效量的A和B形成独特的物质组合物即恒沸混合物。本领域专业人员熟知，在不同的压力下，给定共沸物的组成至少会发生某种程度的变化，并且蒸馏压力的改变也至少会在某种程度上改变蒸馏温度。因此，A和B的共沸物代表了一种独特类型的关系，但其组成可变，这取决于温度和/或压力。因此，常常用组成范围而不是固定的组成来限定共沸物。
或者，组合物可定义为A和B的特定重量百分比关系或摩尔百分比关系，同时要认识到，这些具体的数值只指出了一种这样的特定关系，事实上，对给定的共沸物实际上存在着由A和B体现的一系列这样的关系，这种关系因蒸馏的温度和压力条件的影响而改变。
或者，既然认识到A和B的共沸物恰恰体现了这种一系列关系，那么由A和B体现的共沸系列就可以如下来表征，即把组合物定义为以给定压力下的沸点为特征的共沸物，这就给出了鉴定特征而又没有不适当地以具体的数值组成来限制本发明的范围，这种数值组成受到现有分析仪器的限制，而且只能与分析仪器一样精确。
本发明提供了一些共沸或类共沸组合物，这些组合物包含有效果的C456ff与一种选自甲醇和乙醇的醇的混合物，从而形成共沸或类共沸混合物。
本发明的一些组合物为约65-73%（重量）C456ff和约27-35%（重量）甲醇的二元混合物，这些组合物被表征为共沸物或类共沸物，因此，此范围内的混合物具有基本恒定的沸点。由于基本恒沸，这些混合物在蒸发时不会在很大程度上发生分馏。蒸发后，蒸气和初始液相的组成之间只有很小的差别。这种差别如此之小，以至于气相和液相的组成被认为是基本相同的。因此，此范围内的任何混合物都具有真正的二元共沸物所特有的性质。现已在分馏法的精度内，确定了基本上由约69%（重量）C456ff和约31%（重量）甲醇组成的二元组合物为真正的二元共沸物，并且是本发明的优选共沸物，它在基本为大气压下在约61℃沸腾。
本发明的另一些组合物为约71-79%（重量）C456ff和约21-29%（重量）乙醇的二元混合物，这些组合物被表征为共沸物或类共沸物，因为此范围内的混合物具有基本恒定的沸点。由于基本恒沸，这些混合物在蒸发时不会在很大程度上发生分馏。蒸发后，蒸气和初始液相的组成之间只有很小的差别。这种差别如此之小，以至于气相和液相的组成被认为是基本相同的。因此，此范围内的任何混合物都具有真正的二元共沸物所特有的性质。现在已在分馏法的精度内，确定了基本上由约75%（重量）C456ff和约25%（重量）乙醇组成的二元组合物为真正的二元共沸物，并且是本发明的优选共沸物，它在基本为大气压下在约71℃沸腾。
C456ff、它与甲醇和乙醇的共沸物、以及本发明的其它混合物，可用于多种清洗固体表面的方法中，这些方法包括用上述物质处理所述表面。其应用包括从污染有焊剂和焊剂残渣的印刷电路板上除去焊剂和焊剂残渣。
本发明的组合物可用于采用常规操作技术的常规设备中。如果需要，可以在不加热的情况下使用溶剂，但是可以采取常规手段（如加热、搅拌等）来实施溶剂的清洗作用。在某些应用中（例如从焊接好的元件上除去某些粘滞的焊剂），采用超声照射与溶剂相配合可能较为有利。
本发明共沸物由于具有共沸性质，所以便于从蒸气去焊剂和脱脂操作中回收溶剂并进行再利用，例如，本发明提供的组合物可用于诸如美国专利3，881，949和美国专利4，715，900所述的清洗方法中，以上两篇专利均在此列为参考。
本发明的共沸物和其它混合物可以用任何方便的方法来制备，包括混合或合并所需量的各组分。优选的方法是称量所需量的每个组分，然后把它们合并在适当的容器中。
从下列非限制性实施例将会更明显地看出本发明的实施方法。
实施例1
将1，2-二氯六氟环戊-1-烯（215克）与乙酸钠（20克）和5%钯/碳（1克）一起加到400毫升振动管中，将振动管冷却，抽真空，在室温下用氢气加压到50磅/平方英寸。然后加热至100℃，并将氢气压力调整到500磅/平方英寸。在100℃下保持12小时并定期加入氢气以维持压力为500磅/平方英寸。然后把振动管冷却并放出过量的氢气。将产物过滤除去催化剂，用20毫升水洗涤，用MgSO4干燥。此反应得到约10毫升澄清液体。1H NMR（HCCl3作内标）：2.4ppm（复合峰）。19F NMR（FCCl3作内标）：-115.1（2F），-136.4（4F）。GC/IR：2900m，1190vs。质谱：178（母体峰），95和64（主峰）。
实施例2
将1，2-二氯六氟环戊-1-烯（100克）与5%钯/碳（2克）、三水合乙酸钠（120克）、以及水（100毫升）一起，加到一个帕尔瓶中，将该瓶置于帕尔混合器中，用氮气吹扫若干次，用氢气吹扫若干次，并在60磅/平方英寸的氢气压力和振荡下保持24小时。然后将反应混合物过滤除去催化剂，并将有机层和水层分开。粗制C456ff的产量为66克，为理论产量的96%。将若干次操作的粗产物合并，用水洗涤除去乙酸并蒸馏。纯净产物在约87-88℃下沸腾。
实施例3
将25克C456ff和10克甲醇合并，并将该混合物用Ace  Glass公司（Vineland，New  Jersey）销售型号的同心管柱进行蒸馏。形成一种恒沸共沸物，其沸点约为61.1℃。气相色谱分析表明，该共沸物由69.4%C456ff和30.6%甲醇组成。
实施例4
将10克C456ff和2克乙醇合并在烧瓶中，并用Ace  Glass公司（Vineland，New  Jersey）销售型号的同心管柱进行蒸馏。形成一种恒沸共沸物，其沸点约为71℃。气相色谱分析表明，该共沸物由75.4%C456ff和24.6%乙醇组成。
以上实施例包括了本发明的具体方案。本领域技术人员通过仔细阅读本说明书及这里所公开的本发明实施方法，其它方案将是显而易见的。应当理解，可以进行许多修改和变动而不偏离本发明新构思的要旨和范围。还应该理解，本发明并不限于这里所说明的特定配方和实施例，还包括其落在以下权利要求书范围内的上述修改形式。

Claims (20)

1、化合物1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷。
2、一种组合物，它包含1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷与一种或更多种化合物的混合物，所述化合物选自含1至4个碳原子的醇类、含3至4个碳原子的酯类、含2至4个碳原子的醚类、含3至4个碳原子的酮类、含1至4个碳原子的卤代烃类、以及硝基甲烷。
3、根据权利要求2的组合物，该组合物为1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷与一种或更多种化合物的混合物，所述化合物选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、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、权利要求2的组合物，它至少含有约5%（重量）1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷。
5、权利要求4的组合物，其中所有组分都不含氯。
6、权利要求5的组合物，该组合物为1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和选自甲醇和乙醇的醇的混合物。
7、权利要求2的组合物，它包含有效量的1，12，2，3，3-六氟环戊烷和一种或更多种溶剂的混合物，从而形成一种共沸或类共沸混合物，所述溶剂选自含1至4个碳原子的醇类、含3至4个碳原子的酯类、含2至4个碳原子的醚类、含3至4个碳原子的酮类、含1至4个碳原子的卤代烃类、以及硝基甲烷。
8、权利要求7的组合物，其中所有组分都不含氯。
9、权利要求8的组合物，该组合物为1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和选自甲醇和乙醇的混合物。
10、一种共沸或类共沸组合物，它包含约65-73%（重量）1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和约27-35%（重量）甲醇。
11、权利要求10的共沸或类共沸组合物，它基本上由约69%（重量）1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和约31%（重量）甲醇组成。
12、权利要求10的共沸或类共沸组合物，其中该组合物在基本为大气压下的沸点约为61℃。
13、一种共沸或类共沸组合物，它包含约71-79%（重量）1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和约21-29%（重量）乙醇。
14、权利要求13的共沸或类共沸组合物，它基本上由约75%（重量）1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和约25%（重量）乙醇组成。
15、权利要求13的共沸或类共沸组合物，其中该组合物在基本为大气压下的沸点约为71℃。
16、一种清洗固体表面的方法，该方法包括用化合物1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷或一种混合物处理所述表面，所述混合物含有至少5%（重量）所述化合物和一种或更多种溶剂，所述溶剂选自含1至4个碳原子的醇类、含3至4个碳原子的酯类、含2至4个碳原子的醚类、含3至4个碳原子的酮类、含1至4个碳原子的卤代烃类、以及硝基甲烷。
17、权利要求16的方法，其中所述表面用其中各组分都不含氯的混合物处理。
18、权利要求16的方法，其中固体表面是污染有焊剂和焊剂残渣的印刷电路板。
19、权利要求16的方法，该方法包括用第一种共沸或类共沸组合物或者第二种共沸或类共沸组合物处理所述表面，第一种组合物包含约65-73%（重量）1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和约27-35%（重量）甲醇;第二种组合物包含约71-79%（重量）1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷和约21-29%（重量）乙醇。
20、权利要求16的方法，其中所述固体表面用1，1，2，2，3，3-六氟环戊烷处理。
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