CN116874346A - 氢氟烯烃类化合物、氢氟烯烃类化合物的制备方法及其应用 - Google Patents

氢氟烯烃类化合物、氢氟烯烃类化合物的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种氢氟烯烃类化合物、氢氟烯烃类化合物的制备方法及其应用，氢氟烯烃类化合物具有以下结构通式：其中，Rf1、Rf2均为具有1‑10个碳原子的直链、支链或环状全氟烷基基团，Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I；制备方法，包括以下步骤：取含氟烯烃和两端为卤素的烯烃进行混合，并加入非质子有机溶剂、反应助剂、相转移催化剂和氟化类盐催化剂，反应即得；单相浸没式液冷冷却介质包括全氟酮、全氟醚和氢氟烯烃；本发明的氢氟烯烃介电常数＜2，介电强度≥60kv，GWP值≤200，沸点高达250℃以上，使得作为单相浸没式液冷冷却介质来使用的过程中不容易挥发且不会发生相变，稳定性好。

Description

氢氟烯烃类化合物、氢氟烯烃类化合物的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及冷却液技术领域，尤其涉及一种氢氟烯烃类化合物、氢氟烯烃类化合物的制备方法及其应用。
背景技术
研究表明，液冷技术成为解决数据中心散热难题的有效方案。液冷方式主要分为冷板式液冷、浸没式液冷和喷淋式液冷3种。与传统的风冷技术相比，液冷技术具有高效制冷、节能降耗、静音低噪、系统稳定、节约空间的优点。
其中浸没式液冷是以冷却液作为传热介质，将发热器件完全浸没在冷却液中，通过直接接触进行热交换。依据冷却液是否发生相变，浸没式液冷分为单相浸没式液冷和双相浸没式液冷两种。其中，在单相浸没式液冷中，含氟电子冷却液保持液相。
目前浸没式冷却液可根据分子结构特性分为以下4种：氢氟饱和化合物、氢氟不饱和化合物、全氟饱和化合物和全氟不饱和化合物。氢氟饱和化合物浸没式冷却液主要包括氢氟烃和氢氟醚，其特点是GWP值较高、介电常数较大。氢氟不饱和化合物主要有氢氟烯烃(HFOs)，代表产品主要有2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)，氢氟烯烃存在以下问题：现有的氢氟烯烃(HFOs)存在沸点低、介电强度低等缺点，不利于作为单相冷却液的使用。HFOs的合成多为气相反应，存在氟气等气体的使用造成很大的安全隐患以及原料难以获得、产率低下等缺点。现有的氢氟烯烃的制备方法还存在反应时间过长及后处理需要蒸馏装置等缺点，合成的物质沸点还是相对较低，介电强度不够高，GWP值过高不够绿色环保等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，本发明提出一种氢氟烯烃类化合物、氢氟烯烃类化合物的制备方法及其应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氢氟烯烃类化合物，具有以下结构通式：
其中，Rf1、Rf2均为具有1-10个碳原子的直链、支链或环状全氟烷基基团，Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I。
进一步地，优选所述Rf1、Rf2均为具有3-7个碳原子的直链、支链或环状全氟烷基基团。
进一步地，优选所述Rf1基团与所述Rf2基团相同。
进一步地，优选所述氢氟烯烃为：
进一步地，优选所述氢氟烯烃为：
进一步地，优选所述氢氟烯烃为：
本发明还提供一种上述所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，包括以下步骤：取含氟烯烃I和两端为卤素的烯烃II进行混合，并加入非质子有机溶剂、反应助剂、相转移催化剂和氟化类盐催化剂，混合均匀，在常压下反应并提纯，即得氢氟烯烃类化合物，其中含氟烯烃I具有以下通式：
两端为卤素的烯烃II具有以下通式：
氢氟烯烃类化合物具有以下通式：
式中，Rf1、Rf2均为具有1-10个碳原子的直链、支链或环状全氟烷基基团，X1选自F、Cl、Br或I，X2选自F、Cl、Br或I，Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I。
进一步地，优选所述含氟烯烃I的投料量为两端为卤素的烯烃II投料量质量百分比的20％-50％。
进一步地，优选所述非质子有机溶剂、反应助剂的投料量分别为含氟烯烃I摩尔比的50％-80％、1％-5％，所述相转移催化剂和氟化类盐催化剂的投料量之和为含氟烯烃I摩尔比的1％-10％。
进一步地，优选所述非质子有机溶剂为双(2-二甲氨基乙基)醚、乙腈、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、三乙醇胺和N,N’-二甲基吡啶中的至少一种。
进一步地，优选反应的温度范围为20℃-80℃，反应时间为5-24h。
进一步地，优选所述相转移催化剂为18冠醚6、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。
进一步地，优选所述含氟烯烃I为全氟戊烯Y取代物、六氟丙烯二聚体Y取代物、六氟丙烯三聚体Y取代物、全氟己烯Y取代物、全氟壬烯Y取代物、全氟丁烯Y取代物、全氟戊烯Y取代物、六氟丙烯二聚体Y取代物、六氟丙烯三聚体Y取代物、六氟丙烯四聚体Y取代物中的至少一种，Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I。
进一步地，优选所述氟化盐类催化剂为CsF、CaF、KF中的一种或者几种。
进一步地，优选所述反应助剂为二环己基碳二亚胺、N,N-二异丙基碳二亚胺(DIC)、1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶中的一种或者几种。
本发明还提供一种上述所述的氢氟烯烃类化合物在单相浸没式液冷冷却介质上的应用。
本发明还提供一种单相浸没式液冷冷却介质，包括全氟酮、全氟醚和上述的氢氟烯烃，所述全氟酮和所述全氟醚在体系中的质量百分比之和为10～40％。
进一步地，优选所述全氟酮为具有5-10碳原子的全氟酮化合物，所述全氟醚为具有6-12个碳原子的全氟醚化合物。
本发明具有以下有益效果：本发明提供的氢氟烯烃类化合物，在氢氟烯烃中引入苯基、氢基、氟、Cl、Br或I等基团，使得沸点、介电强度性能显著提升，且具有适宜长度的碳链长度，进而形成具有高沸点、高介电强度以及低GWP值的氢氟烯烃(介电常数＜2，介电强度≥60kv，GWP值≤200，沸点高达250℃以上)，使得作为单相浸没式液冷冷却介质来使用的过程中不容易挥发且不会发生相变，具有更好的稳定性，解决了现有技术中合成的液冷介质存在的沸点低导致容易汽化、介电强度低导电性差、GWP高不够环保等缺点。
本发明提供的氢氟烯烃的制备方法，通过采用两端为卤素的烯烃作为中间体，利用两端的卤素基团作为反应位点，与适宜的含氟烯烃进行反应，根据需求来延长碳链长度，形成了具有高沸点、低介电常数的氢氟烯烃，合成过程避免使用有害气体；通过添加反应助剂、相转移催化剂和氟化类盐催化剂，使得反应时间大大减少，提高了工作效率，降低体系中水分含量，控制该反应向生成产物的方向进行，有效避免了副产物的生成，极大提高了氢氟烯烃的纯度和产率，最终制得的长碳链氢氟烯烃的纯度高达98％和90％。
本发明通过在氢氟烯烃中加入具有一定碳链长度的全氟酮和全氟醚制备液冷介质，使液冷介质的介电强度、GWP值、沸点、饱和蒸气压、助燃性等性能都有一定提高，介电常数＜2，介电强度≥65kv，GWP值≤200，沸点高达260℃以上，更符合液冷介质绝缘、绿色环保的要求。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
在本发明中，“含氟”指的是涉及的基团或化合物为部分氟化，存在至少一个键合碳的氢原子；“全氟”指的是涉及的基团或化合物为全部氟化，不存在可被氟替换的键合碳的氢原子。
本发明提供一种氢氟烯烃类化合物，具有以下结构通式：
其中，Rf1、Rf2均为具有1-10个碳原子的直链、支链或环状全氟烷基基团，可以理解的，Rf1为具有1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个碳原子的全氟烷基基团，且该全氟烷基可以是直链的全氟烷基基团，可以是带有支链的全氟烷基基团，也可以是环形的全氟烷基基团；同理的，Rf2为具有1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个碳原子的全氟烷基基团，且该全氟烷基可以是直链的全氟烷基基团，可以是带有支链的全氟烷基基团，也可以是环形的全氟烷基基团，此时Rf1与Rf2可以是相同的全氟烷基基团，也可以是不相同的全氟烷基基团；选择该碳链范围内的全氟烷基基团，可有效增加氟元素的质量份数，进而降低氢氟烯烃的介电常数，以及达到高沸点的效果；Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I，通过氢氟烯烃的一端链选择以上任意一种基团可使氢氟烯烃沸点提高，高介电强度提高，同时降低GWP值，使得氢氟烯烃介电常数＜2，介电强度≥60kv，GWP值≤200，沸点高达250℃以上，使得作为单相浸没式液冷冷却介质来使用的过程中不容易挥发且不会发生相变，具有更好的稳定性，解决了现有技术中合成的液冷介质存在的沸点低导致容易汽化、介电强度低导电性差、GWP高不够环保的问题。
在一些实施例中，优选Rf1、Rf2均为具有3-7个碳原子的直链、支链或环状的全氟烷基基团。可以理解的，Rf1为具有1个、2个、3个、4个、5个、6个或7个碳原子的全氟烷基基团，且该全氟烷基可以是直链的全氟烷基基团，可以是支链的全氟烷基基团，也可以是环形的全氟烷基基团；同理的，Rf2为具有1个、2个、3个、4个、5个、6个或7个碳原子的全氟烷基基团，且该全氟烷基可以是直链的全氟烷基基团，可以是直链的全氟烷基基团，也可以是环形的全氟烷基基团，此时Rf1与Rf2可以是相同的全氟烷基基团，也可以是不相同的全氟烷基基团。
在一些实施例中，Rf1基团与Rf2基团相同，方便合成，且得到的氢氟烯烃的介电常数＜2，介电强度≥60kv，GWP值≤200，沸点高达250℃以上。
在一些实施例中，氢氟烯烃为：
在一些实施例中，氢氟烯烃为：
在一些实施例中，氢氟烯烃为：
在一些实施例中，氢氟烯烃为：
在一些实施例中，氢氟烯烃为：
在一些实施例中，氢氟烯烃为：
本发明提供氢氟烯烃类化合物，在氢氟烯烃中引入苯基、氢基、氟、Cl、Br或I等基团，使得沸点、介电强度性能显著提升，且具有适宜长度的碳链长度，进而形成具有高沸点、高介电强度以及低GWP值的氢氟烯烃(介电常数＜2，介电强度≥60kv，GWP值≤200)，沸点高达250℃以上，使得作为单相浸没式液冷冷却介质来使用的过程中不容易挥发且不会发生相变，具有更好的稳定性，解决了现有技术中合成的液冷介质存在的沸点低导致容易汽化、介电强度低导电性差、GWP高不够环保等缺点。
本发明还提供一种上述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，包括以下步骤：取含氟烯烃I和两端为卤素的烯烃II进行混合，并加入非质子有机溶剂、反应助剂、相转移催化剂和氟化类盐催化剂，混合均匀，在常压下反应并提纯，即得氢氟烯烃类化合物，其中含氟烯烃I具有以下通式：
含有卤素的烯烃II具有以下通式：
氢氟烯烃类化合物具有以下通式：
式中，Rf1、Rf2均为具有1-10个碳原子的直链、支链或环状全氟烷基基团，X1选自F、Cl、Br或I，X2选自F、Cl、Br或I，Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I。
进一步地，优选含氟烯烃I的投料量为两端为卤素的烯烃II投料量质量百分比的20％-50％，如含氟烯烃I的投料量为两端为卤素的烯烃II投料量质量百分比的20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、30％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％等，具体不做限定，控制两者的投料量在该范围内可以使得反应合成目标氢氟烯烃，有利于反应的正向进行，提高反应的产率。
进一步地，优选非质子有机溶剂的投料量为含氟烯烃I摩尔比的50％-80％，如非质子有机溶剂的投料量为含氟烯烃I摩尔比的50％、52％、55％、58％、60％、62％、65％、68％、70％、72％、75％、78％、89％、80％等，具体不做限定，控制非质子有机溶剂的投料量在该范围内可以使得含氟烯烃I和两端为卤素的烯烃II充分溶解于体系中，有利于反应的正向进行，提高反应的产率。进一步地，优选非质子有机溶剂为双(2-二甲氨基乙基)醚、乙腈、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、三乙醇胺和N,N’-二甲基吡啶中的至少一种，选择以上的非质子有机溶剂使得原料充分溶解于体系中，有利于反应的正向进行，提高反应的产率。
进一步地，优选相转移催化剂为18冠醚6、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中的一种或几种，体系中加入以上任意一种相转移催化剂并搭配氟化盐类催化剂使用，可有效提高反应体系的反应速率，提高氢氟烯烃的合成速率，缩短反应时间。进一步地，优选氟化盐类催化剂为CsF、CaF、KF中的一种或者几种，选择氟化盐类催化剂并搭配相转移催化剂一同使用，可有效提高反应体系的反应速率，提高氢氟烯烃的合成速率，缩短反应时间。进一步地，相转移催化剂和氟化类盐催化剂的投料量之和为含氟烯烃I摩尔比的1％-10％，两者以任意比进行搭配，使得两者的投料量之和为含氟烯烃I摩尔比的1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％等，具体不做限定，控制两者的投料量之和在该范围内可有效提高反应体系的反应速率，提高氢氟烯烃的合成速率，缩短反应时间。
进一步地，优选反应助剂为二环己基碳二亚胺、N,N-二异丙基碳二亚胺(DIC)、1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶中的一种或者几种，体系中加入以上任意一种反应助剂，降低体系中水分含量，控制该反应向生成产物的方向进行，有效避免了副产物的生成，极大提高了HFOs的纯度和产率。进一步地，优选反应助剂的投料量为含氟烯烃I摩尔比的1％-5％，如反应助剂的投料量为含氟烯烃I摩尔比的1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％和5％等，具体不做限定，控制反应助剂的投料量在这范围内，能最大程度降低体系中水分含量，控制该反应向生成产物的方向进行，有效避免了副产物的生成，极大提高了HFOs的纯度和产率，最终制得的长碳链氢氟烯烃的纯度高达98％和90％。
进一步地，优选含氟烯烃I全氟戊烯Y取代物、六氟丙烯二聚体Y取代物、六氟丙烯三聚体Y取代物、全氟己烯Y取代物、全氟壬烯Y取代物、全氟丁烯Y取代物、全氟戊烯Y取代物、六氟丙烯二聚体Y取代物、六氟丙烯三聚体Y取代物、六氟丙烯四聚体Y取代物中的至少一种，Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I。以上含氟烯烃I为较为常见的含氟烯烃，以上获得的氢氟烯烃具有高沸点、高介电强度以及低GWP值的氢氟烯烃(介电常数＜2，介电强度≥60kv，GWP值≤200)，沸点高达250℃以上，使得作为单相浸没式液冷冷却介质来使用的过程中不容易挥发且不会发生相变，具有较好的稳定性，以及对环境更友好。
本发明的氢氟烯烃的反应温度较为温和，容易控制，有利于生产，优选反应的温度范围为20℃-80℃，如反应温度可为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等，体系反应温度具体不做限定，控制反应体系温度在以上范围内有利于合成反应的正向进行，减少反应副产物的产生，有利于提高反应速率和产物的产率和纯度；本发明通过在体系反应中加入质子有机溶剂、反应助剂、相转移催化剂和氟化类盐催化剂，降低体系中的水分，控制反应向生成产物的方向进行，有效避免了副产物的生成，极大提高了HFOs的纯度和产率，最终制得的长碳链氢氟烯烃的纯度高达98％和90％，缩短反应时间，使得反应时间为5-24h，如反应时间可为5h、8h、10h、15h、17h、20h、22h、23h和24h等，具体不做限制，在该反应时间能使长碳链氢氟烯烃的纯度均能达95％以上和85％以上。
本发明还提供一种上述的氢氟烯烃类化合物在单相浸没式液冷冷却介质上的应用，由于以上制备的氢氟烯烃类化合物具有高沸点、高介电强度以及低GWP值的性能(介电常数＜2，介电强度≥60kv，GWP值≤200，沸点高达250℃以上)，使得其与发热元器件直接接触的方式进行散热冷却，在整个过程中不容易挥发且不会发生相变，具有良好的稳定性，且对环境友好，可降解，可将其直接应用为数据中心作为单相浸没式液冷冷却介质。进一步地，还可加入醇类、醚类、烷烃、烯烃、卤代烯烃、全氟化碳、全氟化叔胺、全氟醚、环烷烃、酯类、酮类、环氧乙烷、芳族化合物、硅氧烷、氢氯烃、氢氯氟烃、氢氟烃、氢氯烯烃、氢氯氟烯烃、砜类或它们的混合物，可选择此类附加组分以改变或增强用于特定用途的组合物的特性。
本发明还提供一种单相浸没式液冷冷却介质，包括全氟酮、全氟醚和上述制备所得的氢氟烯烃，本发明的氢氟烯烃本身具有高沸点、高介电强度以及低GWP值的性能(介电常数＜2，介电强度≥60kv，GWP值≤200，沸点高达250℃以上)，通过加入全氟酮和全氟醚与之进行复配，进一步提高单相浸没式液冷冷却介质的沸点、降低了介电常数(介电常数＜2，介电强度≥65kv，GWP值≤200，沸点高达260℃以上)，使得单相浸没式液冷冷却介质更适用于应用数据中心冷却液领域。进一步地，全氟酮和全氟醚在体系中的质量百分比之和为10～40％，如10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、32％、35％、36％、37％、38％、40％等，具体不做限定，控制在这个范围内，使得提高最终合成的单相浸没式液冷冷却介质的沸点、降低了介电常数，介电常数＜2，介电强度≥65kv，GWP值≤200，沸点高达260℃以上，更适用于应用数据中心冷却液领域。全氟酮与全氟醚可以按任意比例进行混合，两者的质量比可为1:1、1:2、1:3、2:1、3:1、5:1、1:5、1：10、10:1等，具体不做限定，只要两者在体系中的质量百分比之和为10～40％即可。
进一步地，优选全氟酮为具有5-10碳原子的全氟酮化合物，如具有5个、6个、7个、8个或9个碳原子的全氟酮化合物，可为直链全氟酮化合物，可为支链全氟酮化合物，可为环形全氟酮化合物，选择以上全氟酮化合物同氢氟烯烃、全氟醚配合使用使得单相浸没式液冷冷却介质GWP值低、介电常数低，性能更优异；全氟醚为具有6-12个碳原子的全氟醚化合物，如具有6个、7个、8个、9个、10个、11个或12个碳原子的全氟醚化合物，可为直链全氟醚化合物，可为支链全氟醚化合物，可为环形全氟醚化合物，选择以上全氟醚化合物，同氢氟烯烃、全氟酮配合使用使得单相浸没式液冷冷却介质GWP值低、介电常数低，性能更优异。
以下通过具有的实施例对本发明进一步解释说明。
实施例1
一种氢氟烯烃类化合物，具体的化学结构式为：
该氢氟烯烃的制备方法，本发明中全文中所采用的原料均为可直接购买使用的市售商品，如采用厂家为上氟科技的原料产品。制备方法包括以下步骤：在600mL的不锈钢反应釜中装入160g乙腈，20g 18冠醚6，43g CsF，200g含氟烯烃A和40g反式1,4-二氯-2-丁烯，1g DIC(N,N-二异丙基碳二亚胺)反应助剂，在不间断搅拌(500rpm)下，将反应器加热至50℃，并使其在该温度下反应10h。反应结束时，将反应物先用400mL乙醇进行萃取两次，收取下层相后再用500mL的去离子水进行萃取操作三次，收集下层相得到220gFC相，其中，含氟烯烃A的结构式为：
具体反应式如下：
注：乙腈可替换为双(2-二甲氨基乙基)醚、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、三乙醇胺和N,N’-二甲基吡啶中的至少一种或与乙腈的混合物；18冠醚6可替换为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中的至少一种或与18冠醚6的混合物；CsF可替换为CaF、KF中的至少一种或与CsF的混合物；反式1,4-二氯-2-丁烯可替换为前文提及的任意一种两端为卤素的烯烃II；DIC可替换为二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶中的至少一种或与DIC的混合物。
对上面的反应进行后处理：在干燥的环境下，加入适量的硫酸钠进行干燥操作，持续24h，过滤得到210g纯目标物，使用GC(气相)进行纯度测试，得到其纯度为92％。然后，将产品在50℃下加热1h，以除去产物中多余的反应物。最后，得到198g产物，最终产率为89％，使用GC对其纯度进行测试，纯度为98％。
取以上制备所得的氢氟烯烃进行检测，沸点为250℃，介电强度为60KV，GWP值为100，各项性能均优于现有技术，适于将其应用于单相浸没式液冷冷却介质中。
一种单相浸没式液冷冷却介质，包括以上制备所得的氢氟烯烃、和全氟酮和全氟醚，其中全氟酮和全氟醚在体系中的质量百分比为10％(两者的质量百分比各为5％)。其中全氟酮和全氟醚的结构式分别为：和
对单相浸没式液冷冷却介质性能进行检测，沸点提高到260℃、介电强度提升为65kv，GWP值降低到100，大大提升了其性能。并且，其饱和蒸气压、阻燃性、耐腐蚀性等性能都提升了不少。
实施例2
一种氢氟烯烃类化合物，具体的化学结构式为：
该氢氟烯烃的制备方法，包括以下步骤：在600mL的不锈钢反应釜中装入120g乙腈，10g 18冠醚6，33g CsF，200g含氟烯烃B(含氟烯烃B采用购买的商品)和40g反式1,4-二氯-2-丁烯，1g DIC(N,N-二异丙基碳二亚胺)反应助剂，在不间断搅拌(500rpm)下，将反应器加热至50℃，并使其在该温度下反应10h。反应结束时，将反应物先用400mL乙醇进行萃取两次，收取下层相后再用500mL的去离子水进行萃取操作三次，收集下层相得到220g FC相；其中含氟烯烃B的结构式为：
对上面的反应进行后处理：在干燥的环境下，加入适量的硫酸钠进行干燥操作，持续24h，过滤得到210g纯目标物，使用GC进行纯度测试，得到其纯度为92％。然后，将产品在50℃下加热1h，以除去产物中多余的反应物。最后，得到198g产物，最终产率为89％，使用GC对其纯度进行测试，纯度为98％。
取以上制备所得的氢氟烯烃进行检测，沸点为250℃，介电强度为60KV，GWP值为100，各项性能均优于现有技术，适于将其应用于单相浸没式液冷冷却介质中。
一种单相浸没式液冷冷却介质，包括以上制备所得的氢氟烯烃、和全氟酮和全氟醚，其中全氟酮和全氟醚在体系中的质量百分比为20％(两者的质量百分比分别为12％、8％)，氢氟烯烃的质量百分比为80％。其中全氟酮和全氟醚的结构式分别为：
和
对单相浸没式液冷冷却介质性能进行检测，沸点提高到260℃、介电强度提升为65KV，GWP值降低到150，大大提升了其性能。并且，其饱和蒸气压、阻燃性、耐腐蚀性等性能都提升了不少。
实施例3
一种氢氟烯烃类化合物，具体的化学结构式为：
该氢氟烯烃的制备方法，包括以下步骤：在600mL的不锈钢反应釜中装入140g乙腈，15g 18冠醚6，35g CsF，220g含氟烯烃C(采用市面上购买的成品)和50g反式1,4-二氯-2-丁烯，1.1g DIC(N,N-二异丙基碳二亚胺)反应助剂，在不间断搅拌(500rpm)下，将反应器加热至60℃，并使其在该温度下反应10h。反应结束时，将反应物先用400mL乙醇进行萃取两次，收取下层相后再用500mL的去离子水进行萃取操作三次，收集下层相得到230gFC相。其中，含氟烯烃C的结构式为：
对上面的反应进行后处理：在干燥的环境下，加入适量的硫酸钠进行干燥操作，持续24h，过滤得到210g纯目标物，使用GC进行纯度测试，得到其纯度为92％。然后，将产品在50℃下加热1h，以除去产物中多余的反应物。最后，得到188g产物，最终产率为87％，使用GC对其纯度进行测试，纯度为97％。
取以上制备所得的氢氟烯烃进行检测，沸点为250℃，介电强度为60KV，GWP值为100，各项性能均优于现有技术，适于将其应用于单相浸没式液冷冷却介质中。
一种单相浸没式液冷冷却介质，包括以上制备所得的氢氟烯烃、和全氟酮和全氟醚，其中全氟酮和全氟醚在体系中的质量百分比为30％(两者的质量百分比分别为10％、20％)，氢氟烯烃的质量百分比为70％。其中全氟酮和全氟醚的结构式分别为：
和
对单相浸没式液冷冷却介质性能进行检测，沸点提高到260℃、介电强度提升为65KV，GWP值降低到150，大大提升了其性能。并且，其饱和蒸气压、阻燃性、耐腐蚀性等性能都提升了不少。
实施例4
一种氢氟烯烃类化合物，具体的化学结构式为：
该氢氟烯烃的制备方法，包括以下步骤：在600mL的不锈钢反应釜中装入190g乙腈，25g 18冠醚6，48g CsF，230g含氟烯烃D(采用市面上购买的成品)和30g反式1,4-二氯-2-丁烯，1.5g DIC(N,N-二异丙基碳二亚胺)反应助剂，在不间断搅拌(500rpm)下，将反应器加热至50℃，并使其在该温度下反应10h。反应结束时，将反应物先用400mL乙醇进行萃取两次，收取下层相后再用500mL的去离子水进行萃取操作三次，收集下层相得到240gFC相；含氟烯烃D的结构式为：
对上面的反应进行后处理：在干燥的环境下，加入适量的硫酸钠进行干燥操作，持续24h，过滤得到200g纯目标物，使用GC进行纯度测试，得到其纯度为94％。然后，将产品在50℃下加热1h，以除去产物中多余的反应物。最后，得到189g产物，最终产率为85％，使用GC对其纯度进行测试，纯度为95％。
取以上制备所得的氢氟烯烃进行检测，沸点为280℃，介电强度为65kv，GWP值为130，各项性能均优于现有技术，适于将其应用于单相浸没式液冷冷却介质中。
一种单相浸没式液冷冷却介质，包括以上制备所得的氢氟烯烃、和全氟酮和全氟醚，其中全氟酮和全氟醚在体系中的质量百分比为40％(两者的质量百分比分别为20％、20％)，氢氟烯烃的质量百分比为60％。其中全氟酮和全氟醚的结构式分别为和
对单相浸没式液冷冷却介质性能进行检测，沸点提高到280℃、介电强度提升为65kv，GWP值降低到130，大大提升了其性能。并且，其饱和蒸气压、阻燃性、耐腐蚀性等性能都提升了不少。
实施例5
一种氢氟烯烃类化合物，具体的化学结构式为：
含氟烯烃E的制备方法：
该氢氟烯烃的制备方法，包括以下步骤：在600mL的不锈钢反应釜中装入200g乙腈，28g 18冠醚6，49g CsF，240g含氟烯烃E和48g反式1,4-二氯-2-丁烯，1.8g DIC(N,N-二异丙基碳二亚胺)反应助剂，在不间断搅拌(500rpm)下，将反应器加热至50℃，并使其在该温度下反应10h。反应结束时，将反应物先用400mL乙醇进行萃取两次，收取下层相后再用500mL的去离子水进行萃取操作三次，收集下层相得到248g FC相；含氟烯烃E的结构式为：
对上面的反应进行后处理：在干燥的环境下，加入适量的硫酸钠进行干燥操作，持续24h，过滤得到206g纯目标物，使用GC进行纯度测试，得到其纯度为92％。然后，将产品在50℃下加热1h，以除去产物中多余的反应物。最后，得到194g产物，最终产率为84％，使用GC对其纯度进行测试，纯度为99％。
取以上制备所得的氢氟烯烃进行检测，沸点为310℃，介电强度为80KV，GWP值为180，各项性能均优于现有技术，适于将其应用于单相浸没式液冷冷却介质中。
一种单相浸没式液冷冷却介质，包括以上制备所得的氢氟烯烃、和全氟酮和全氟醚，其中全氟酮和全氟醚在体系中的质量百分比为25％(两者的质量百分比分别为13、12％)，氢氟烯烃的质量百分比为75％，全氟酮和全氟醚的结构式分别为和
对其性能进行检测，沸点提高到310℃、介电强度提升为80KV，GWP值降低到180，大大提升了其性能。并且，其饱和蒸气压、阻燃性、耐腐蚀性等性能都提升了不少。
实施例6
一种氢氟烯烃类化合物，具体的化学结构式为：
该氢氟烯烃的制备方法，包括以下步骤：在600mL的不锈钢反应釜中装入170g乙腈，27g 18冠醚6，47g CsF，230g含氟烯烃F和45g反式1,4-二氯-2-丁烯，2g DIC(N,N-二异丙基碳二亚胺)反应助剂，在不间断搅拌(500rpm)下，将反应器加热至50℃，并使其在该温度下反应10h。反应结束时，将反应物先用400mL乙醇进行萃取两次，收取下层相后再用500mL的去离子水进行萃取操作三次，收集下层相得到209g FC相；含氟烯烃F的结构式是：
对上面的反应进行后处理：在干燥的环境下，加入适量的硫酸钠进行干燥操作，持续24h，过滤得到200g纯目标物，使用GC进行纯度测试，得到其纯度为91％。然后，将产品在50℃下加热1h，以除去产物中多余的反应物。最后，得到188g产物，最终产率为89％，使用GC对其纯度进行测试，纯度为96％。
取以上制备所得的氢氟烯烃进行检测，沸点为320℃，介电强度为69KV，GWP值为160，各项性能均优于现有技术，适于将其应用于单相浸没式液冷冷却介质中。
一种单相浸没式液冷冷却介质，包括以上制备所得的氢氟烯烃、和全氟酮和全氟醚，其中全氟酮和全氟醚在体系中的质量百分比为35％(两者的质量百分比分别为10、25％)，氢氟烯烃的质量百分比为65％，全氟酮和全氟醚的结构式分别为和
对单相浸没式液冷冷却介质性能进行检测，沸点提高到320℃、介电强度提升为69KV，GWP值降低到160，大大提升了其性能。并且，其饱和蒸气压、阻燃性、耐腐蚀性等性能都提升了不少。
对比例1
一种氢氟烯烃类化合物，化学结构式如下：
以上氢氟烯烃的制备方法如下：1,1,1,2,3,4,5,5,5-九氟-4-三氟甲基-戊-2-烯和60g反式1,4-二溴-2-丁烯。在搅拌(500rpm)下将反应器加热至40℃，并使其在该温度下反应72小时。反应结束时，将反应器的反应物在20托和150℃下真空蒸馏。馏出物用干冰冷凝并收集在烧瓶中。收集馏出物中的180g FC相。然后用180g水洗涤FC相，并使其相分离。收集到161g底部相。通过气相色谱法对底部相的分析表明，目标产物的纯度为86％。然后通过真空分馏进一步纯化该物质以产生95％纯流体。
由实施例1-6与对比例1可知，对比例1中的反应时间过长，达72h，后处理需要用到高温高压的真空蒸馏装置；其次，合成的液冷介质性能不太优越，沸点只有150℃，介电强度只有30KV，还达不到单相液冷冷却液的绝缘和沸点高的要求，且GWP值太大不符合绿色环保的要求，并且该氢氟烯烃的阻燃性、饱和蒸气压、对电子产品的腐蚀性等性能都不如本发明所述的液冷介质。而本发明的氢氟烯烃具有高沸点、高介电强度以及低GWP值的氢氟烯烃(介电常数＜2，介电强度≥60kv，GWP值≤200，沸点高达250℃以上)，使得作为单相浸没式液冷冷却介质来使用的过程中不容易挥发且不会发生相变，具有更好的稳定性；本发明通过在氢氟烯烃中加入具有一定碳链长度的全氟酮和全氟醚制备液冷介质进一步提高单相浸没式液冷冷却介质的沸点、降低了介电常数(介电常数＜2，介电强度≥65kv，GWP值≤200，沸点高达260℃以上)，使得单相浸没式液冷冷却介质更适用于应用数据中心冷却液领域。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种氢氟烯烃类化合物，其特征在于，具有以下结构通式：
其中，Rf1、Rf2均为具有1-10个碳原子的直链、支链或环状全氟烷基基团，Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I。
2.根据权利要求1所述的氢氟烯烃类化合物，其特征在于，所述Rf1、Rf2均为具有3-7个碳原子的直链、支链或环状全氟烷基基团。
3.根据权利要求1所述的氢氟烯烃类化合物，其特征在于，所述Rf1基团与所述Rf2基团相同。
4.根据权利要求1所述的氢氟烯烃类化合物，其特征在于，所述氢氟烯烃为：
5.根据权利要求1所述的氢氟烯烃类化合物，其特征在于，所述氢氟烯烃为：
6.根据权利要求1所述的氢氟烯烃类化合物，其特征在于，所述氢氟烯烃为：
7.根据权利要求1所述的氢氟烯烃类化合物，其特征在于，所述氢氟烯烃为：
8.根据权利要求1所述的氢氟烯烃类化合物，其特征在于，所述氢氟烯烃为：
9.根据权利要求1所述的氢氟烯烃类化合物，其特征在于，所述氢氟烯烃为：
10.一种权利要求1-9任意一项所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，取含氟烯烃I和两端为卤素的烯烃II进行混合，并加入非质子有机溶剂、反应助剂、相转移催化剂和氟化类盐催化剂，混合均匀，在常压下反应并提纯，即得氢氟烯烃类化合物，其中含氟烯烃I具有以下通式：
两端为卤素的烯烃II具有以下通式：
氢氟烯烃类化合物的结构通式如下：
式中，Rf1、Rf2均为具有1-10个碳原子的直链、支链或环状全氟烷基基团，X1选自F、Cl、Br或I，X2选自F、Cl、Br或I，Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I。
11.根据权利要求10所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，所述含氟烯烃I的投料量为两端为卤素的烯烃II投料量质量百分比的20％-50％。
12.根据权利要求10所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，所述非质子有机溶剂、反应助剂的投料量分别为含氟烯烃I摩尔比的50％-80％、1％-5％，所述相转移催化剂和氟化类盐催化剂的投料量之和为含氟烯烃I摩尔比的1％-10％。
13.根据权利要求10所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，所述非质子有机溶剂为双(2-二甲氨基乙基)醚、乙腈、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、三乙醇胺和N,N’-二甲基吡啶中的至少一种。
14.根据权利要求10所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，所述相转移催化剂为18冠醚6、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。
15.根据权利要求10所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，所述氟化盐类催化剂为CsF、CaF、KF中的一种或者几种。
16.根据权利要求10所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，所述反应助剂为二环己基碳二亚胺、N,N-二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶中的一种或者几种。
17.根据权利要求10所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，所述含氟烯烃I为全氟戊烯Y取代物、六氟丙烯二聚体Y取代物、六氟丙烯三聚体Y取代物、全氟己烯Y取代物、全氟壬烯Y取代物、全氟丁烯Y取代物、全氟戊烯Y取代物、六氟丙烯二聚体Y取代物、六氟丙烯三聚体Y取代物、六氟丙烯四聚体Y取代物中的至少一种，Y选自苯基、氢基、氟、Cl、Br或I。
18.根据权利要求10-17任意一项所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法制备得到的氢氟烯烃类化合物在单相浸没式液冷冷却介质上的应用。
19.一种单相浸没式液冷冷却介质，其特征在于，包括全氟酮、全氟醚和权利要求10-17任意一项所述的氢氟烯烃类化合物的制备方法制备得到的氢氟烯烃类化合物，所述全氟酮和所述全氟醚在体系中的质量百分比之和为10～40％。
20.根据权利要求19所述的单相浸没式液冷冷却介质，其特征在于，所述全氟酮为具有5-10碳原子的全氟酮化合物，所述全氟醚为具有6-12个碳原子的全氟醚化合物。
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