CN107636135A - 清洁溶剂组合物及它们的用途 - Google Patents

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Abstract

一种清洁溶剂组合物，包含约0.2至15重量百分比的游离酸形式的单磷酸酯或二磷酸酯，和约85至99.8重量百分比的一种或多种卤代烃溶剂。其他清洁溶剂组合物进一步包含一种或多种醇。例如，这种含醇的组合物可以包含约0.2至15重量百分比的游离酸形式的单磷酸酯或二磷酸酯、约2至约25重量百分比的一种或多种醇、和约25至约97.8重量百分比的一种或多种卤代烃溶剂。

Description

清洁溶剂组合物及它们的用途
相关申请的引证
本申请要求于2015年5月29日以Wells Cunningham等人的名义提交的且题目为“清洁溶剂组合物及它们的用途”的临时专利申请序列号62/168,306的优先权。
技术领域
本发明涉及工业过程中使用的基于溶剂的清洁组合物的类型，用于清洁包括金属加工、电子器件和其他工业中的金属和塑料等各种各样的物品。
背景技术
基于清洁组合物的溶剂在工业生产过程中使用，用于清洁多种污物物质和残留(下面有时称为“污物”和“污物物质”)。电子工业通常在部件的装配前后清洗各种设备的钎焊剂、焊锡膏、粘合剂和涂料。这些设备可以包括包含金属、陶瓷和合成聚合物(塑料)基板和部件的大范围材料中的一种或多种。金属加工操作必须从金属表面除去润滑油和肥皂、研磨介质和润滑脂。这些污物许多都很难从金属表面脱去，特别是用非水性的清洁剂。
特别感兴趣的是不易燃的溶剂的共混物，其提供可以安全用于气溶胶包装，或作为擦拭液体或用于大型清洗槽中，例如蒸气脱脂(“VDG”)单元中的清洁溶剂，。典型地，这些清洁溶剂包含卤代化合物，它们本身不易燃，或者可以在与其它卤代化合物的混合物中使其不易燃。许多基于溶剂的清洁组合物高度依赖于使用添加剂来针对特定应用，也就是说，从不同对象去除特定的污物物质。一种广泛使用的添加剂是磷酸酯，已知用作阴离子表面活性剂。例如，参见Phosphate Esters,a technical brochure published by LakelandLaboratories Limited of Manchester,England(Lakeland Phos.Esters(4),3/00)。
Figiel等人的1988年2月9日授权的美国专利4,724,096公开了三氯三氟乙烷与丁醇和芳基-乙氧基化酸式磷酸酯用于干燥制剂的用途。
Nalewajek的1999年1月5日授权的美国专利5,856,286公开了用于干燥和干洗组合物的表面活性剂，特别是可以与包括氢氯氟烃和氢氟烃和氢氟醚的卤化烃一起使用的表面活性剂。如在第1栏第54行及以下中指出的，本发明的前提是发现氟在表面活性剂分子上的位置对所公开的卤化溶剂化合物的表面活性剂溶解度是至关重要的。
Dishart的1999年6月1日授权的美国专利5,908,822公开了用于干燥基板的组合物和方法，其中干燥和/或清洁组合物含有表面活性剂，其是各种全氟磷酸氢酯和二氢酯的伯胺或仲胺盐。
Kaiser的2000年4月25日授权的美国专利6,053,952公开了使用每分子至少含有一个氢原子的高氟化有机溶剂，例如，高氟化烃或高氟化醚的干洗方法。在一种实施方式中，这些化合物与二氯乙烯结合，并且表面活性剂可能包含在组合物中。这些表面活性剂可以包含有机烷基磷酸酯、二烷基丁二酸钠或异丙基胺烷基苯磺酸盐。公开了磷酸酯盐在干洗中的用途。
Basu等人的2014年1月28日授权的美国专利8,637,443公开了使用高氟化有机溶剂，如氢氟烃(HFC)或氢氟醚(HFE)的干洗方法。例如，公开了至少含有一个氢原子的氟化溶剂和反式二氯乙烯(“TDE”)的组合物以及包括有机烷基磷酸酯、二烷基丁二酸钠、异丙基胺烷基苯磺酸盐的表面活性剂的共混物。后者可以与MCA Plus中的其他表面活性剂成分一起使用。
发明内容
总体上，本发明涉及清洁溶剂组合物，其成分展现出良好的互溶力和高效的清洁力。在一方面，本发明的清洁溶剂组合物包含一种或多种游离酸形式的磷酸酯表面活性剂、一种或多种卤代烃溶剂、和一种或多种醇。
具体地，根据本发明提供包含约0.2至约15重量百分比的一种或多种游离酸形式的磷酸酯表面活性剂的组合物，磷酸酯表面活性剂选自由以下中的一种或两种组成的组：
和
其中，R选自由乙氧基化的烃、烷基化的烃、氟化烃、以及乙氧基化且氟化的烃中的一种或多种组成的组；
约2至约25重量百分比的醇，选自由直链和支链烷基醇、一元和多元芳香醇以及一元和多元杂芳醇中的一种或多种组成的组；以及
约25至约97.8重量百分比的一种或多种卤代烃溶剂。
本发明另一方面规定，R是以下中的一种或多种：
和
R'是H、CH3、烷基基团和芳基基团中的一种或多种；并且
n是2至20的整数，例如，n是2至5的整数。
在本发明的另一方面，醇选自由甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或多种组成的组。
本发明的另一方面规定，一种或多种卤代烃溶剂选自由全氟烃(“PFC”)、氯氟烃(“CFC”)、氢氟烃(“HFC”)、氢氟醚(“HFE”)、氢氟烯烃(“HFO”)、部分溴化的烃、完全溴化的烃、部分氯化的烃和完全氯化的烃中的一种或多种组成的组。
本发明的另一方面提供了包含约0.2至约15重量百分比的一种或多种游离酸形式的磷酸酯表面活性剂的组合物，磷酸酯表面活性剂选自由以下组成的组：
和
其中，R选自由乙氧基化的烃、烷基化的烃、氟化烃、以及乙氧基化且氟化的烃中的一种或多种组成的组；和
约85至约97.8重量百分比的卤代烃溶剂。
本发明的另一方面规定，在双组份(磷酸酯和卤代烃组合物)中，R是以下中的一种或多种
和
R'是H、CH3、烷基基团和芳基基团中的一种或多种；和
n是2至20的整数，例如，n是2至5的整数。
本发明的另一方面规定，在双组份中，卤代烃溶剂选自由全氟烃(“PFC”)、氯氟烃(“CFC”)、氢氟烃(“HFC”)、氢氟醚(“HFE”)、氢氟烯烃(“HFO”)、部分溴化的烃、完全溴化的烃、部分氯化的烃和完全氯化的烃中的一种或多种组成的组。
本发明的其他方面从以下描述中将是显而易见的。例如，本发明的组合物可以包含非卤代烃溶剂。
具体实施方式
以下的缩写、商标和商品名称无论是以单数形式还是复数形式使用，都具有以下含义。
溶剂配方
“TDE”。反式-二氯乙烯，化学文摘号(“CAS#”)156-60-5。
“HFC”。氢氟烃，如HFC 43-10me，以商标XF销售,CAS#1384-95-42和HFC365mfc，CAS#406-58-6。这些材料可获得自E.I,DuPont de Nemours和Co.ofWilmington，Delaware。
“HFE”。氢氟醚，如HFE 7100,CAS#163702-08-7和163702-07-6。
“NPB”。溴正丙烷，CAS#106-94-5。
“SFR”。67％反式-二氯乙烯、18％2,3-二氢十氟戊烷(HFC43-10me)；12％七氟环戊烷；3％甲醇的共混物。这种材料具有106°F(41.1℃)的沸点，可获得自E.I,DuPontde Nemours和Co.of Wilmington，Delaware。
“SION”。96％反式-二氯乙烯和4％甲基全氟己烯(HFX-110)的共混物。这种材料具有121°F(49.4℃)的沸点，可获得自E.I,DuPont de Nemours和Co.of Wilmington，Delaware。
“CMS”。41.5％反式-二氯乙烯、18％HFC 365mfc、37％2,3-二氢十氟戊烷(HFC 43-10me)、3.5％甲醇的共混物。这种材料具有97°F(36.1℃)的沸点，可获得自New Britain，Connecticut的MicroCare Corporation，本申请的专利权人的关联公司。
“MCA”。62％反式-二氯乙烯、38％2,3-二氢十氟戊烷(HFC 43-10me)的共混物。这种材料具有102°F(38.9℃)的沸点，可获得自E.I,DuPont de Nemours和Co.ofWilmington，Delaware。
“SDG”。83％反式-二氯乙烯、7％2,3-二氢十氟戊烷(HFC 43-10me)；10％六氟环戊烷的共混物。Bp 109F。这种材料具有109°F(42.8℃)的沸点，可获得自E.I,DuPont deNemours和Co.of Wilmington，Delaware。
“XP”。96.75％2,3-二氢十氟戊烷(HFC 43-10me)、3.25％异丙醇的共混物。这种材料具有126°F(52.2℃)的沸点，可获得自E.I,DuPont de Nemours和Co.ofWilmington，Delaware。
“CFC”。氯氟烃，如以商标Solstice销售的那些，例如反式-氯三氟甲基丙烯CAS#2730-43-0。这种材料具有68°F(20℃)的沸点，可获得自Morristown，New Jersey的Honeywell International。
“DBE”。二甲基丁二酸、戊二酸和己二酸的混合物，具有>250°F(121.1℃)的沸点，可获得自Wichita，Kansas的Invista。
磷酸酯
“Capstone FS-66”。游离酸形式的氟化烷基取代的磷酸酯，可获得自E.I,DuPontde Nemours和Co.of Wilmington，Delaware。
“Rhodafac RS710”。游离酸形式的乙氧基化的烷基取代的磷酸酯，可获得自在Houston，Texas具有营业地点的Solvay Rhodia。
污物物质
“免清洗无铅焊锡膏”可以以名称Omnix 340获得自Altoona,Pennsylvania的Alpha Corporation和Suwanee,Georgia，或以名称SN62U获得自Tokyo,Japan的NihonAlmit Co.Ltd.。用于工业的另外的助溶剂和膏剂有：AIM Corporation 217凝胶助焊剂、NC膏状助焊剂(257)、NC助焊笔(280)、M8膏,RMA258-15R和Loctite Corporation GC3(水溶性)、Loctite GC10以及Alpha Corporation OM340和Indium Corporation 8.9HF1和SMQ92-J(含铅的)。
标准步骤。制成具有3-mm孔，3mm节距(孔边缘与边缘之间的距离)，和0.075mm厚度的模版。将助焊剂或焊锡膏模版印刷在7.62x 15.24mm(3英寸x 6英寸)的钢板上，形成3mm直径乘0.075mm高的膏剂点的测试阵列。然后通过将钢板置于350℃的炉中4分钟或通过穿过设置达到350℃最大值的Aminstrument T-962A台式回流炉2分钟来使膏剂的点回流。在标准的2箱蒸气脱脂器或在使用沸腾的清洁溶剂共混物的烧杯的台式模拟中进行清洁试验，之后在不含磷酸酯的环境洗涤液下冲洗清洁的点。下列实施例报告了依照这个标准程序进行的清洁试验的结果。
在下列实施例1-6中，测试的每种清洁配方的组分的类型(“组分类型”)由括号中的缩写表示。缩写为：“HHC”＝卤代烃溶剂；“NHH”＝非卤代烃溶剂；“ALC”＝醇；“FAPE”＝游离酸磷酸酯；且“HFE”＝氢氟醚溶剂。除非另有说明，在此提及的所有组合物中的组分的百分比都是组合物的总重量的重量百分比。
实施例1.使用基于氯氟烃的溶剂清洁作为污物物质的“免清洗”焊锡膏。
免清洗焊锡膏含有有机粘结剂或树脂，其中分散焊锡和帮助焊锡结合至基板的表面活化组分。实施例1的结果表明，特别是在无铅的“免清洗”系统中，粘合剂经常可以用现存的清洁配方去除，但活化剂将残留，在该部分上留下特有的白色残留。添加醇至清洁组合物(试验5)看似有助于开始离子性白色残留物的去除，但是不能充分清洁该部分。试验6和7显著阐明了合并CFC、甲醇和酸式磷酸酯的协同作用成功地去除了助焊剂残留物。试验3和4表明了醇组分的重要性，因为用强有机溶剂DBE取代甲醇不能提供理想的结果。
实施例2.使用HFC/TDE共混物清洁作为污物物质的树脂金属活化(“RMA”)焊锡膏。
实施例2的试验9和11的结果表明，不使用醇作为卤化溶剂组分的共溶剂时，获得了优秀的结果。试验13和15表明，添加酸式磷酸酯至含有醇的清洁组合物和卤代烃内含物将完成清洁过程，并实现显著的金属亮化。
实施例3.使用具有醇和磷酸酯的HFC/TDE清洁作为污物物质的免清洗焊锡膏。
实施例3的试验16和17表明，SDG和SFR在清洁能力上接近。二者都具有较高的反式二氯乙烯(“TDE”)含量，可以容易地去除有机污渍。(SDG是83％TDE，SFR是67％TDE。然而，试验16留下了大量暗灰色离子性残留物。)添加醇至SFR(试验17)对离子性残留物的去除有所改善，但是仍留下一些残留物。然而，添加游离酸式磷酸酯至SFR(试验18)使得能够得到充分清洁和亮化的部件。
实施例4.使用具有醇和磷酸酯的HFE/TDE清洁作为污物物质的免清洗焊锡膏。
实施例4的试验21表明，用作为游离酸磷酸酯的基本组分的氢氟醚获得与实施例3的试验18相同的满意结果。使用氢氟醚的试验19和20的结果与实施例3的试验16和17的那些相当。
实施例5.使用具有游离酸磷酸酯的“NPB”(溴正丙烷)清洁作为污物物质的免清洗焊锡膏。
实施例5的试验24表明，使用溴化溶剂作为基本组分获得与实施例4的试验21中获得的相同的结果。
实施例6.使用具有醇和游离酸磷酸酯的“HFC”(氢氟烃)有机溶剂清洁作为污物物质的免清洗焊锡膏。
实施例6的试验27表明，成功使用有机溶剂替代在先前的氟化系统中使用的TDE(反式-二氯乙烯)以去除或软化助焊剂的树脂部分。试验27同样显示，醇和游离酸磷酸酯的添加提供了成功地完全去除免清洗助焊剂的组合物。
下列实施例A-H各自描述了根据本发明的方面的各种清洁剂组合物的一系列成分和量。在上述的一些试验中使用的特定组合物选自这些实施例，其成分在指出的权利要求中定义。
实施例A
试验6的组合物选自本实施例。
实施例B
试验7的组合物选自本实施例。
实施例C
试验13和试验18的组合物选自本实施例。
实施例D
试验15的组合物选自本实施例。
实施例E
试验21的组合物选自本实施例。
实施例F
试验24的组合物选自本实施例。
实施例G
试验27的组合物选自本实施例。
实施例H
甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或多种代替实施例A-G中的醇组分。
虽然本发明已参考特定的实施方式详细描述，应理解的是可以对所述的实施方式做出多种变化，但是变化仍处于本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种组合物，包含约0.2至约15重量百分比的一种或多种游离酸形式的磷酸酯表面活性剂，所述磷酸酯表面活性剂选自由以下中的一种或两种组成的组：
其中，R选自由乙氧基化的烃、烷基化的烃、氟化烃、和乙氧基化且氟化的烃中的一种或多种组成的组；
约2至约25重量百分比的醇，选自由直链烷基醇和支链烷基醇、一元芳香醇和多元芳香醇以及一元杂芳醇和多元杂芳醇中的一种或多种组成的组；以及
约25至约97.8重量百分比的一种或多种卤代烃溶剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，R是以下中的一种或多种
R'是H、CH3、烷基基团和芳基基团中的一种或多种；并且
n是从2到20的整数。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中，n是2至5的整数。
3A.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中，所述醇选自由甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或多种组成的组。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中，所述一种或多种卤代烃溶剂选自由全氟烃(“PFC”)、氯氟烃(“CFC”)、氢氟烃(“HFC”)、氢氟醚(“HFE”)、氢氟烯烃(“HFO”)、部分溴化的烃、完全溴化的烃、部分氯化的烃和完全氯化的烃中的一种或多种组成的组。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中：
所述卤代烃溶剂包含反式-氯二氟甲基丙烯和顺式-氯二氟甲基丙烯中的一种或两种，并且以所述组合物的约50至约96重量百分比的量存在；
所述醇包含直链烷基醇和支链烷基醇、芳香醇和杂芳醇中的一种或多种，全部具有1-20个碳原子，并且以所述组合物的约2至约15重量百分比的量存在；并且
所述磷酸酯表面活性剂包含烷氧基化的烷基和芳基取代的磷酸酯、烷氧基化的磷酸酯、氟化烷基磷酸酯和氟化芳香族磷酸酯、以及烷基和芳香族化合物取代的磷酸酯中的一种或多种，并且以所述组合物的约0.2至约15重量百分比的量存在。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中：
所述卤代烃溶剂包含反式-氯二氟甲基丙烯，并且以所述组合物的约92至约96重量百分比的量存在；
所述醇包含甲醇，并且以所述组合物的约2至约4重量百分比的量存在；并且
所述磷酸酯表面活性剂包含氟化烷基取代的磷酸酯，并且以所述组合物的约2至约4重量百分比的量存在。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中：
所述卤代烃溶剂包含约66至约68重量百分比的反式-二氯乙烯、约17至约19重量百分比的2,3-二氢十氟戊烷、约11至约13重量百分比的七氟环戊烷和约1至约4重量百分比的选自直链和支链烷基醇、芳香醇和杂芳醇中的一种或多种的醇的共混物，所述醇全部具有1-20个碳原子，并且以所述组合物的约2至约15重量百分比的量存在，所述共混物以所述组合物的约96至约98重量百分比的量存在；并且
所述磷酸酯表面活性剂包含乙氧基化的烷基取代的磷酸酯，并且以所述组合物的约2至约4重量百分比的量存在。
7A.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述醇包括甲醇。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中：
所述卤代烃溶剂包含约40至约44重量百分比的反式-二氯乙烯、约17至约19重量百分比的氢氟烃五氟丁烷、约36至约38重量百分比的二氢十氟戊烷和约3至约4重量百分比的甲醇的共混物，所述共混物以所述组合物的约96至约98重量百分比的量存在；并且
所述磷酸酯表面活性剂包含乙氧基化的烷基取代的磷酸酯，并且以所述组合物的约2至约4重量百分比的量存在。
9.根据权利要求8所述的组合物，其中，所述五氟丁烷包括1,1,1,3,3-五氟丁烷。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中：
所述卤代烃溶剂包含约51至约56重量百分比的氢氟醚、约42至约48重量百分比的反式-二氯乙烯和约2至约4重量百分比的乙醇的共混物，所述氢氟醚包括甲氧基-九氟丁烷、乙氧基-九氟丁烷、2-三氟甲基-3-乙氧基十二氟己烷和3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基-己烷中的一种或多种，所述共混物以所述组合物的约94至约98重量百分比的量存在；并且
所述磷酸酯表面活性剂包含乙氧基化的烷基取代的磷酸酯，并且以所述组合物的约2至约4重量百分比的量存在。
11.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中：
所述卤代烃溶剂包含溴正丙烷，并且以所述组合物的约70至约97重量百分比的量存在；
所述醇包含异丙醇，并且以所述组合物的约4至约25重量百分比的量存在；并且
所述磷酸酯表面活性剂包含乙氧基化的烷基取代的磷酸酯，并且以所述组合物的约0.4至约0.5重量百分比的量存在。
12.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中：
所述卤代烃溶剂包含一种或多种氢氟烃，并且以所述组合物的约48至约54重量百分比的量存在；
二丙二醇单甲醚以所述组合物的约36至约44重量百分比的量存在；
所述醇包含苯甲醇，并且以所述组合物的约4至约6重量百分比的量存在；并且
所述磷酸酯表面活性剂包含氟化烷基取代的磷酸酯，并且以所述组合物的约2至约4重量百分比的量存在。
13.一种组合物，包含约0.2至约15重量百分比的一种或多种游离酸形式的磷酸酯表面活性剂，所述磷酸酯表面活性剂选自由以下组成的组：
其中，R选自由乙氧基化的烃、烷基化的烃、氟化烃、和乙氧基化且氟化的烃中的一种或多种组成的组；以及
约85至约97.8重量百分比的卤代烃溶剂。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中，R是以下中的一种或多种
R'是H、CH3、烷基基团和芳基基团中的一种或多种；并且
n是2至20的整数。
15.根据权利要求13所述的组合物，其中，n是2至5的整数。
16.根据权利要求13所述的组合物，其中，所述卤代烃溶剂选自由全氟烃(“PFC”)、氯氟烃(“CFC”)、氢氟烃(“HFC”)、氢氟醚(“HFE”)、氢氟烯烃(“HFO”)、部分溴化的烃、完全溴化的烃、部分氯化的烃和完全氯化的烃中的一种或多种组成的组。
17.根据权利要求13或权利要求14所述的组合物，其中：
所述卤代烃溶剂包含约94至约98重量百分比的反式-二氯乙烯和约2至约6重量百分比的甲基全氟己烯的共混物，所述共混物以所述组合物的约95至约99重量百分比的量存在；并且
所述磷酸酯表面活性剂包含乙氧基化烷基取代的磷酸酯，并且以所述组合物的约1至约5重量百分比的量存在。
18.根据权利要求13或权利要求14所述的组合物，其中：
所述卤代烃溶剂包含约80至约86重量百分比的反式-二氯乙烯、约5至约9重量百分比的2,3-二氢十氟戊烷和约8至约12重量百分比的六氟环戊烷的共混物，所述共混物以所述组合物的约94至约99重量百分比的量存在；并且
所述磷酸酯表面活性剂包含乙氧基化的烷基取代的磷酸酯，并且以所述组合物的约1至约6重量百分比的量存在。
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