CN110088260A - 具有共沸物状特性的清洁溶剂成分及其用途 - Google Patents

Abstract

一种清洁溶剂成分，包括约70％至95.7％(重量百分比)的反二氯乙烯、约15％至3.8％(重量百分比)的七氟环戊烷以及约15％至0.5％(重量百分比)的甲基全氟庚烯醚。该成分可包括约88％至94.2％(重量百分比)的反二氯乙烯、约6％至3.8％(重量百分比)的七氟环戊烷以及约6％至2％(重量百分比)的甲基全氟庚烯醚。一种用于清洁污物的方法，包括用任何合适的方法将物品与溶剂成分接触，如由推进剂气体输送的喷雾，或与液体和/或蒸汽溶剂成分接触，如在传统的蒸汽脱脂装置中。

Description

具有共沸物状特性的清洁溶剂成分及其用途

发明背景

相关申请的交叉引用

本申请要求以威尔斯·坎宁安等人的名义于2016年11月30日提交的第62/428111号美国临时专利申请的优先权，标题为《具有共沸物状特性的清洁溶剂成分及其用途》。

技术领域

本发明涉及用于工业过程中所使用类型的溶剂型清洁成分，用于清洁金属加工、电子和其他行业中的各种物品，包括金属和塑料。

背景技术

溶剂型清洁成分用于工业过程中清洁各种污物和残留物(以下有时称为“污垢”或“污物”)。电子工业通常在组装组件之前和之后清洁各种设备的助焊剂、焊膏、粘合剂和涂层。此类设备可包括一种或多种材料，包括金属、陶瓷和合成聚合物(塑料)基板和组件。金属加工操作时必须清除金属表面的润滑油和肥皂、研磨介质和润滑脂。其中许多污垢很难从金属表面剥离，尤其是使用非水性清洁剂清洁时。

需要特别关注提供清洁溶剂的不易燃溶剂混合物，这些溶剂可安全地用于气雾剂包装、用作擦拭液或在大容量清洗罐中使用，例如在蒸汽脱脂(“VDG”)装置中使用。通常，这些清洁溶剂包括本身不易燃或与其他卤化化合物混合后不易燃的卤化化合物。例如，已知使用氯化烃(如，易燃的反二氯乙烯(TDCE))作为具有氟化成分的高溶解能力组分，用于使清洁溶剂混合物不易燃。此外，尤其是对于蒸汽脱脂应用，清洁溶剂混合物应为不可燃的共沸物，这样蒸汽也不可燃。因此，共沸物最好在蒸馏、冷凝和再混合后不会像在蒸汽脱脂剂中那样发生明显的分馏。即煮沸池中的组分比率应与蒸汽脱脂中漂洗池中的组分比率几乎相同；或者在完全蒸馏过程中煮沸烧瓶和接收器中的组分比率几乎相同。

该行业寻求最大限度地提高其产品的清洁能力，通常将其定义为考立丁醇指数(“KB值”)。为此，让混合物中反二氯乙烯或其他高KB值组分的浓度尽可能高。然而，随着组成中高KB值组分的量的增加，溶剂混合物变得更难变得不易燃。杜邦公司在这一领域取得了重大进展，引入了一种重量百分比甲基全氟庚烯醚(MPHE)为4％、Vertrel XF为0.8％和反二氯乙烯为95.2％的共沸物状混合物，作为Vertrel Sion提供。这是目前商业产品中反二氯乙烯的最高浓度。然而，高反二氯乙烯浓度会对可燃性产生不利影响，也就是说，Vertrel Sion溶剂比期望的更易燃。

罗宾等人专利申请公开案US 2016/0326468 A1于2016年11月10日公开，在第[0010]段中公开了一种成分，包括0.1％至8％(重量百分比)甲基全氟庚烯醚、90％至99％(重量百分比)反式-1,2-二氯乙烯和0.6％至2％(重量百分比)碳氟化合物，碳氟化合物选自一个非常大的组(包括七氟环戊烷)。

J.E.巴特尔特等人的美国专利8410039于2013年4月2日发布，公开了甲基全氟庚烯醚和反式二氯乙烯共沸配方的混合物和用途。在第7列第20-40行公开了醚和碳氢化合物等共溶剂(如，环戊烷)。

T.山田等人的美国专利6312759于2001年11月6日发布，公开了95％以上七氟环戊烷(HFCP)与许多其他溶剂的混合物，用作清洁剂或载液。

发明内容

本发明涉及具有共沸物状特性的低可燃性清洁溶剂组分(如，在蒸汽脱脂剂操作中)以及此类清洁溶剂的使用。本发明的清洁溶剂成分基本上是蒸馏后非分馏的，这对清洁操作的有效和安全操作以及各种溶剂包装(如，散装溶剂、溶剂气溶胶、擦拭布和泵喷雾)的安全都很重要。本发明的清洁溶剂成分包括反二氯乙烯、七氟环戊烷和甲基全氟庚烯醚。七氟环戊烷的含量重量百分比至少约为3.8％，重量百分比最好至少为约为4％。研究发现，该特征为该成分提供了持久的共沸物特征。

本发明的清洁溶剂成分通常包括具有有效量的反式-1,2-二氯乙烯(如，至少50％(重量百分比)的该成分)、至少约3.8％(重量百分比)的七氟环戊烷(如，至少约4％(重量百分比)，最高达约15％(重量百分比))以及至少约0.5％(重量百分比)的甲基全氟庚烷醚(如，至少约2％(重量百分比)，最高达约15％(重量百分比))。

更具体地，本发明的清洁溶剂成分包括约70％至约96％(重量百分比)的反二氯乙烯、约15％至约3.5％(重量百分比)的七氟环戊烷和约15％至约0.5％(重量百分比)的甲基全氟庚烯醚。本发明的某些实施例包括约88％至约94.5％(重量百分比)的反二氯乙烯、约6％至约3.5％(重量百分比)的七氟环戊烷以及约6％至约2％(重量百分比)的甲基全氟庚烯醚。本发明的其他实施例包括约91-93％的清洁溶剂混合物(如，约92％(重量百分比)的反式二氯乙烯)、约4.5％至3.5％(如，约4％(重量百分比))的反式二氯乙烯以及约4.5％至3.5％(如，约4％(重量百分比))的甲基全氟庚烯醚。本发明的其他实施例包括约88-92％(如，约90％(重量百分比))的清洁溶剂混合物、约6-4％(如，约5％(重量百分比)的反式二氯乙烯以及约6-4％(如，约5％(重量百分比))的甲基全氟庚烯醚。

除非另有特别说明或上下文中明确说明，否则给定成分的所有百分比无论表示为“所有、“％(重量百分比)”、“重量百分比”或其他，都是基于该成分总重量的溶剂成分中该成分的重量百分比。

如本文中所使用的，“共沸物状”特性、特征或关于本发明的清洁溶剂混合物的类似性质的语言是指，尽管溶剂混合物可能不表现出完全的共沸物特征(尽管本发明的一些混合物可能会这样)，但是完成重复蒸馏步骤后的改变很少。一般而言，“共沸物状成分”一词是指两种或两种以上物质的恒沸或基本恒沸液体混合物，其在蒸馏时表现为单一物质。也就是说，液体蒸馏产生的蒸汽与蒸馏液体的成分基本相同。另外，当混合物被蒸馏时，没有实质性的成分变化。此外，可将共沸物状成分表征为沸点温度低于该成分每个纯成分的沸点的成分。

一个实际问题是，如果混合物中每个成分的初始存在量的变化不超过20％(重量百分比)，最好不超过15％(重量百分比)，这种变化在较长的蒸馏(蒸发、冷凝)期一直持续，如7天，则通常是可以接受的。如需说明，请参阅下面的示例3。反二氯乙烯成分最初以92％的重量百分比存在于混合物中，七天蒸馏后，以91.7％的重量百分比存在于蒸汽脱脂剂的冲洗槽中。用91.7％(重量百分比)除以92％(重量百分比)，表明99.67％(重量百分比)的成分仍然存在。冲洗槽中反二氯乙烯含量的变化为0.33％(重量百分比)。煮沸池中的反二氯乙烯含量没有变化。对实施例3中所示的七氟环戊烷成分进行相同的计算，得到了煮沸池中3.4/4.0＝0.85的平均变化或减少15％，在冲洗池中增加4.6/4.0＝1.15或15％(重量百分比)。对实施例3中的HFX-110进行的类似计算得出，在煮沸池中，HFX-110平均增加15％(重量百分比)，在冲洗池中平均损耗7.5％(重量百分比)。(“HFX-110”是甲基全氟庚烯醚的成分。)实施例3中成分的组成变化范围为0％(重量百分比)(反二氯乙烯煮沸池)到15％的增加或损耗，与七氟环戊烷和HFX-110含量变化相同，这些成分的原始含量为4％(重量百分比)。

本发明的溶剂成分可含有其他成分，如表面活性剂，前提是此类其他成分的类型和含量不会对该成分的共沸物状特性或清洁效能产生不利影响。也就是说，本发明的溶剂成分基本上可以由指定的成分组成，并且在某些情况下，除了在商业产品中发现的微量杂质外，可以仅由指定的成分组成。推进剂可用于输送本发明的溶剂成分，并且由于这些推进剂蒸发，因此它们不会影响溶剂成分的共沸物状特性或功效。

附图说明

图1是本发明清洁溶剂实施例的成分变化图，在蒸汽脱脂剂的冲洗槽中进行测量，与重复蒸馏和冷凝的时间段相对应；

图2是与图1相同的图，但成分变化是在蒸汽脱脂剂的煮沸池中测量的。

具体实施方式

以下简称、商标和商品名具有以下含义，无论是单数形式还是复数形式。

“TDCE”。反二氯乙烯。化学文摘登记号码(“学文摘登”)156-60-5。

“XF”。氢氟碳化合物，2,3-二氢十氟戊烷(HFC 43-10me)[Vertrel XF]。化学文摘登记号码1384-95-42。

“HFX-110”。甲基全氟庚烯醚；商品名HFX-110。化学文摘登记号码专有。

“HFCP”。1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷。商品名Zeorora。化学文摘登记号码15290-77-4。

“HFEs”。氢氟化合物，如HFE 7100，化学文摘登记号码163702-08-7和163702-07-6。

“SFR”。一种67％反式二氯乙烯、18％2,3-二氢十氟戊烷(HFC43-10me)、12％七氟环戊烷和3％甲醇混合物。该材料的沸点为106华氏度(41.1摄氏度)，可从特拉华州威尔明顿的Chemours公司获得。

“SION”。一种95.2％反式二氯乙烯、4.0％甲基全氟庚烯醚(HFX-110)和0.8％2,3-二氢十氟戊烷(HFC 43-10Me)。该材料的沸点为121华氏度(49.4摄氏度)，可从特拉华州威尔明顿的Chemours公司获得。

“CMS”。一种41.5％反式二氯乙烯、18％HFC 365mfc、37％2,3-二氢十氟戊烷(HFC 43-10me)和3.5％甲醇混合物。该材料的沸点为97华氏度(36.1摄氏度)，可从本文申请人美国康涅狄格州新不列颠的MicroCare公司获得。

“MCA”。一种62％反式二氯乙烯和38％2,3-二氢十氟戊烷(HFC 43-10me)的混合物。该材料的沸点为102华氏度(38.9摄氏度)，可从特拉华州威尔明顿的Chemours公司获得。

“MEOH”。甲醇。

“SDG”。一种83％反式二氯乙烯、7％2,3-二氢十氟戊烷(HFC 43-10me)、10％六氟环戊烷的混合物。Bp 109F。该材料的沸点为109华氏度(42.8摄氏度)，可从特拉华州威尔明顿的Chemours公司获得。

“10-122-2”和“10-93-2”。这些名称分别适用于本发明的两个特别有效的实施例。它是92％反式二氯乙烯、4％七氟环戊烷和4％甲基全氟庚烯醚的混合物。

标准试验程序。使用标准溶剂蒸馏头制成的“双灯泡”装置，在标准2油底壳蒸汽脱脂剂或模拟工作台上进行试验，煮沸烧瓶上带有收集瓶和取样口。使用安捷伦公司DB-200毛细管柱(三氟丙基甲基二甲基硅氧烷固定相)和FID检测器，通过气相色谱分析不同位置和时间的样品。以下实施例报告了按照本标准程序进行的试验结果。

下面提到的Vertrel Sion材料目前市场上的商标名为Opteon SF79。

比较实施例1.在蒸气脱脂剂中对Vertrel SFR进行分馏。

可以看出，这种溶剂的混合物虽然在特性上基本上保持了共沸物的性质，但却迅速而显著地改变了其蒸汽成分。煮沸池和冲洗池间的比率分配，反二氯乙烯水平与原始值相比变化超过10％(67.7％重量百分比到78.2％重量百分比)。

比较实施例2. Vertrel Sion分馏

可以看出，该产品混合物还改变了“煮沸”和“冲洗”烧瓶间的比率。最引人注目的是，为了改善混合物的不易燃特性而出现的Vertrel XF在煮沸池中已基本耗尽。

比较实施例2A。在实验室玻璃器皿中蒸馏含有初始低百分比(2.29％(重量百分比))七氟环戊烷(“七氟环戊烷”)的溶剂组成。

12-302-1。经过11.5小时的蒸馏表明，七氟环戊烷成分从最初的2.29％(重量百分比)减少到1.02％(重量百分比)。这是原始成分的七氟环戊烷含量减少1.02/2.29＝44.5％。蒸馏12.5小时后，七氟环戊烷含量减少25.8％。在不同的蒸馏时间，七氟环戊烷和甲基全氟庚烯醚(“MPHE”)的含量波动显著，表明在蒸馏的12.5小时内，即使反式二氯乙烯含量保持相当稳定，含量很低的七氟环戊烷成分也不具有共沸物状特征。

比较实施例2B。在实验室玻璃器皿中蒸馏含有初始低百分比(3.03％(重量百分比))七氟环戊烷(“七氟环戊”)的溶剂成分。

12-307-1。实施例2B显示，蒸馏两小时后，3.03％(重量百分比)的七氟环戊烷的初始含量增加到6.08％(重量百分比)，增加6.08/3.03或100％。随着蒸馏的增加，七氟环戊烷含量降低。蒸馏10小时后，七氟环戊烷含量为1.08％(重量百分比)，减少1.08/3.03＝36％。这种低初始七氟环戊烷含量的混合物并没有表现出恒沸物状特征。

比较实施例2C。在实验室玻璃器皿中蒸馏含有初始低百分比(3.51％(重量百分比))七氟环戊烷(“七氟环戊烷)的溶剂成分。

12-307-2。初始七氟环戊烷含量为3.51％(重量百分比)的溶剂成分在蒸馏1小时后显示七氟环戊烷显著增加，达到5.48％(重量百分比)，增加5.48/3.51或59％。蒸馏2.5小时后，七氟环戊烷含量增加到6.71％(重量百分比)，增加了6.71/3.51或91％。蒸馏时，甲基全氟庚烯醚含量降低。蒸馏7.25小时后，七氟环戊烷含量降至4.55％(重量百分比)，甲基全氟庚烯醚含量恢复至3.41％(重量百分比)。蒸馏12.75小时后，七氟环戊烷含量降至1.46％(重量百分比)。与比较实施例2A和2B一样，比较实施例2C表明，即使在蒸馏仅12.75小时后，低初始七氟环戊烷含量也不提供共沸物状特征。

实施例3.本发明实施例(指定为10-122-2)的配方。

A部分–在蒸汽脱脂剂中蒸馏

如实施例3的A部分所示，本发明快速地将比率再分配到较小程度，仅在蒸馏一周内稍微改变成分。蒸汽脱脂剂的所有位置都保持清洁能力和不可燃性。

B部分–实验室玻璃器皿中模拟蒸汽脱脂剂的蒸馏

实施例3的B部分的结果显示了良好的结果，其中蒸馏在实验室玻璃器皿中进行，模拟在蒸汽脱脂剂中的操作。经过5个多小时的蒸馏，结果只有很小的变化。

图1和图2是在垂直轴上本发明清洁溶剂实施例(10-122-2)中每个成分的重量百分比以及在水平轴上Branson VDG中蒸馏和冷凝持续时间(以小时为单位)图。如上所述，10-122-2的成分为92％(重量百分比)反二氯乙烯、4％(重量百分比)七氟环戊烷和4％(重量百分比)甲基全氟庚烯醚。图1显示了Branson B-452R蒸气脱脂剂冲洗池中测量的量，图2显示了Branson B-452蒸气脱脂剂煮沸池中测量的量。如图所示，经过约36小时的蒸馏和冷凝后，成分变化很小。

如上述实施例所示，包括反式-1,2-二氯乙烯(TDCE)、七氟环戊烷(HFCP)和甲基全氟庚烯醚(MEPH或HFX-110)的溶剂成分的共沸物状特征需要在最初成分中超过约3.5％(重量百分比)的七氟环戊烷，最好为至少约3.8％(重量百分比)的七氟环戊烷，更优选至少约4％(重量百分比)，从而保持共沸物状特征，在相当长的时间内使用。

实施例4.显示共沸物状特性的比率范围。

初始含量为2％(重量百分比)庚氟环戊烷的比较实施例10-93-2显示，实际沸点低于最低沸点成分的沸点，因此低于混合物的任何纯成分的沸点。然而，如上述比较实例所示，七氟环戊烷的低初始含量(2％(重量百分比))在蒸馏一段时间后引起共沸物状特性的损失。

表中所列成分范围内的沸点仍然低于任何显示共沸物状特性的个别溶剂。

实施例5.本发明在蒸汽除脂器的所有隔室中和变为易燃的Vertrel Sion蒸馏煮沸池中保持不易燃。

实施例6.测试本发明非易燃气溶胶版本与Vertrel Sion气溶胶的可燃性。后者未通过36英寸处的火焰延伸试验，而根据本发明实施例得到的成分通过了试验。

证明了本发明相对于商用产品不可燃性改进。

虽然本发明已参照具体实施例进行了详细描述，但应了解，可对所述实施例进行许多变化，但是这些变化仍在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种具有共沸物状特性的清洁溶剂成分，其特征是，包括：

重量百分比约70％至95.7％的反式二氯乙烯；

重量百分比约15％至3.8％的七氟环戊烷；

重量百分比约15％至0.5％的甲基全氟庚烯醚。

2.如权利要求1所述的溶剂成分，其特征是，包括：

重量百分比约88％至94.2％的反式二氯乙烯；

重量百分比约6％至3.8％的七氟环戊烷；

重量百分比约6％至2％的甲基全氟庚烯醚。

3.如权利要求1所述的溶剂成分，其特征是，包括：

重量百分比约91％至92.7％的反式二氯乙烯；

重量百分比约4.5％至3.8％的七氟环戊烷；

重量百分比约4.5％至3.5％的甲基全氟庚烯醚。

4.如权利要求1所述的溶剂成分，其特征是，包括：

重量百分比约70％至95.5％的反式二氯乙烯；

重量百分比约15％至4％的七氟环戊烷；

重量百分比约15％至0.5％的甲基全氟庚烯醚。

5.如权利要求1所述的溶剂成分，其特征是，包括：

重量百分比约92％的反式二氯乙烯；

重量百分比约4％的七氟环戊烷；

重量百分比约4％的甲基全氟庚烯醚。

6.如权利要求1所述的溶剂成分，其特征是，包括：

重量百分比约88％至92％的反式二氯乙烯；

重量百分比约6％至4％的七氟环戊烷；

重量百分比约6％至4％的甲基全氟庚烯醚。

7.如权利要求1所述的溶剂成分，其特征是，包括：

重量百分比约90％的反式二氯乙烯；

重量百分比约5％的七氟环戊烷；

重量百分比约5％的甲基全氟庚烯醚。

8.一种用于清洁金属、陶瓷和合成聚合物制品污物的方法，其特征是，包括：

将一种或多种制品与具有共沸物状特性的溶剂成分接触，所述成分包括：

重量百分比约70％至95.7％的反式二氯乙烯；

重量百分比约15％至3.8％的七氟环戊烷；

重量百分比约15％至0.5％的甲基全氟庚烯醚；

从一种或多种制品中去除所述成分。

9.如权利要求8所述的方法，其特征是，该成分包括：

重量百分比约88％至94.2％的反式二氯乙烯；

重量百分比约6％至3.8％的七氟环戊烷；

重量百分比约6％至2％的甲基全氟庚烯醚。

10.如权利要求8所述的方法，其特征是，该成分包括：

重量百分比约91％至92.7％的反式二氯乙烯；

重量百分比约4.5％至3.8％的七氟环戊烷；

重量百分比约4.5％至3.5％的甲基全氟庚烯醚。

11.如权利要求8所述的方法，其特征是，该成分包括：

重量百分比约70％至95.5％的反式二氯乙烯；

重量百分比约15％至4％的七氟环戊烷；

重量百分比约15％至0.5％的甲基全氟庚烯醚。

12.如权利要求8所述的方法，其特征是，该成分包括：

重量百分比约92％的反式二氯乙烯；

重量百分比约4％的七氟环戊烷；

重量百分比约4％的甲基全氟庚烯醚。

13.如权利要求8所述的方法，其特征是，该成分包括：

重量百分比约88％至92％的反式二氯乙烯；

重量百分比约6％至4％的七氟环戊烷；

重量百分比约6％至4％的甲基全氟庚烯醚。