DE69818059T2

DE69818059T2 - Stabilisierte alkylbromidhaltige lösungsmittel

Info

Publication number: DE69818059T2
Application number: DE69818059T
Authority: DE
Inventors: J. Richard DEGROOT
Original assignee: Great Lakes Chemical Corp
Current assignee: Great Lakes Chemical Corp
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: EP0996704A1; JP2001509541A; WO1999002642A1; CA2295553C; DE69818059D1; EP0996704A4; CA2295553A1; EP0996704B1; AU8391298A; US6063749A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein stabilisiertes alkylbromidhaltiges Lösungsmittel, das als Reinigungslösung für Metallgegenstände verwendet werden kann. Genauer gesagt ist die vorliegende Erfindung auf ein alkylbromidhaltiges Lösungsmittel, stabilisiert mit einem Dialkylcarbonat und gegebenenfalls anderen Stabilisatoren und/oder Säurefängern, und auf ein Verfahren zum Reinigen eines Metallgegenstands mit dem stabilisierten Alkylbromidlösungsmittel gerichtet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es gibt einen Bedarf, neue reinigende und entfettende Lösungsmittel zu finden, um chlorierte Kohlenwasserstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe zu ersetzen. Reinigende und entfettende Lösungsmittel werden verwendet, um Fette, Öle, Schmutz und andere unerwünschte Teilchen zu entfernen, die sich auf Oberflächen von Metallgegenständen während der Herstellung oder Reparatur der Gegenstände ansammeln. Typischerweise wird der Gegenstand entweder mit dem Lösungsmittel besprüht, in einen das Lösungsmittel enthaltenden „Tauchbehälter" eingetaucht oder mit heißem verdampften Lösungsmittel in einer Dampfentfettungskammer behandelt. Nachdem das Lösungsmittel von dem gereinigten Gegenstand entfernt worden ist, kann er an den Verbraucher verschickt oder in einem nachfolgenden Arbeitsgang weiter bearbeitet werden. Lösungsmittel in Form von chloriertem Kohlenwasserstoff und Chlorfluorkohlenstoff haben sich als reinigende und entfettende Lösungsmittel weitverbreiteter Verwendung durch metallverarbeitende Industrien, speziell die Industrien der Luft- und Raumfahrt und der Elektronikerzeugung, erfreut. Diese Lösungsmittel haben hohe Solvatationsfähigkeit, sind niedrigsiedend und sind relativ preiswert herzustellen. Jedoch ist in den letzten Jahren die Verwendung dieser Lösungsmittel wegen ihrer Toxizität und der Umweltgefahren, besonders im Licht der Verbindung zwischen dem Gebrauch dieser Lösungsmittel und der Zerstörung der atmosphärischen Ozonschicht, eingeschränkt worden. Weil gefunden wurde, daß Alkylbromide nicht so nachteilig für die Umwelt sind, sind diese Lösungsmittel dabei, chlorierte Kohlenwasserstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe als die bevorzugten Lösungsmittel für Arbeitsschritte des Reinigens und Entfettens schnell zu ersetzen.
Alkylbromidlösungsmittel wurden, in erster Linie wegen ihrer hohen Kosten relativ zu den chlorierten Kohlenwasserstoffen und Chlorfluorkohlenstoffen, nicht traditionellerweise als reinigende Lösungsmittel nutzbar gemacht. Weiterhin reagieren Alkylbromide leicht mit Metallen wie beispielsweise Aluminium, Magnesium, Kupfer, Zink, Eisen, Titan, Zinn und Legierungen dieser Metalle, die gewöhnlich verwendet werden, um industrielle Bauteile herzustellen. Metall-induzierte Zersetzung erzeugt Metallbromide, Bromidsalze und Bromwasserstoffsäure als einige der Spezies der Bromzersetzung. Die Erzeugung dieser Zersetzungsspezies ist für die Metallgegenstände schädlich. Die Metallbromide und einige der Bromidsalze werden aus Metallionen erzeugt, die aus dem Metall ausgelaugt werden, und die Bromwasserstoffsäure korrodiert Metalle in starkem Maße, was die Probleme weiter verschlimmert, die mit der Verwendung von Alkylbromiden als reinigende und entfettende Lösungsmittel verbunden sind. Weiterhin haften diese Zersetzungsspezies oftmals an der Metalloberfläche, was den Reinigungsprozeß zunichte macht.
Das Dokument US-A-5492645 offenbart eine stabilisierte reinigende Lösungsmittelzusammensetzung, umfassend ein bromiertes Kohlenwasserstofflösungsmittel, zum Beispiel n-Propylbromid, iso-Propylbromid, n-Butylbromid oder iso-Butylbromid, und mindestens einen Stabilisator, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nitroalkanen, Ethern, Epoxiden und Aminen. Die Zusammensetzung kann auch einen unterstützenden Stabilisator umfassen, zum Beispiel ein Phenol, einen Aminoalkohol, einen Acetylenalkohol oder ein Triazol.
Das Dokument WO-A-97/16583 offenbart ein Verfahren zum Reinigen eines Gegenstands unter Verwendung einer geringfügig stabilisierten n-Propylbromid-Lösungsmittelzusammensetzung, umfassend n-Propylbromid und relativ geringe Mengen (weniger als 0,1 Gew.-%) von mindestens einem Stabilisator, wie beispielsweise ein Nitroalkan, ein Ether, ein Epoxid oder ein Amin. Der Fokus dieses Dokuments ist, daß n-Propylbromid, unähnlich den meisten anderen bromierten niederen Alkanen, sogar bei Temperaturen der Größenordnung von 60°C und über Zeiträume, die sich 24 Stunden nähern, relativ nicht korrodierend für Metalle ist.
Das Dokument FR-A-2732963 beschreibt eine stabilisierte 1-Brompropan-Zusammensetzung zum Reinigen von industriellen Gegenständen, hergestellt aus Zink, Eisen, Kupfer oder Aluminium, über lange Zeiträume und bei erhöhten Temperaturen, zum Beispiel durch Dampfentfetten. Die Zusammensetzung umfaßt 1-Brompropan, Nitromethan und Butylenoxid oder Trimethoxymethan.
Das Dokument XP-002034754 beschreibt ein Reinigungsmittel für Aluminium, umfassend 2-Brompropan, Nitromethan und 1,2-Butylenoxid. Das Mittel ist in Reinigungsverfahren bei normaler und hoher Temperatur einschließlich Dampfreinigung wirksam.
Das Dokument XP-002034753 betrifft als reinigende Lösungsmittel verwendete Brompropanzusammensetzungen, welche Ether, Epoxide und Nitroverbindungen als Stabilisatoren umfassen. Weitere stabilisierende Verbindungen können hinzugefügt werden, zum Beispiel Phenole, Amine, Alkohole, Amylene, Ester, organische Phosphite, Ketone oder Triazole. Die Zusammensetzung kann 1-Brompropan, 2-Brompropan oder ein Gemisch davon umfassen. Die Zusammensetzungen zeigen gute Stabilität gegenüber industriellen Materialien, die aus Aluminium, Eisen, Zink oder Kupfer hergestellt sind.
Das Dokument GB-A-1230312 offenbart eine Methylenchloridzusammensetzung, stabilisiert durch die Anwesenheit einer Dimethoxyverbindung. Die Zusammensetzung ist dafür bestimmt, Probleme, verbunden mit Aluminium-induzierter Zersetzung von Lösungsmitteln, enthaltend Methylenchlorid und einen aromatischen Kohlenwasserstoffwie beispielsweise Toluol und Xylol, zu überwinden.
Das Dokument DE-A-1936987 offenbart die Verwendung von Methyl- und Ethylcarbonat als Stabilisatoren in Trichlorethylen- und Perchlorethylenlösungen.
Das Dokument JP53-127404 beschreibt eine Ethylchloroformzusammensetzung, enthaltend einen cyclischen Ether, ein Epoxid und ein Dialkylcarbonat als Stabilisatoren. Die Stabilisatoren unterdrücken die Zersetzung und verhindern die Auflösung von Metallen.
Das Dokument JP56-055322 beschreibt chlorierte Kohlenwasserstoffzusammensetzungen, stabilisiert durch die Anwesenheit eines Amins, eines Epoxids, eines Dialkylcarbonats und gegebenenfalls eines Phenols. Der chlorierte Kohlenwasserstoff kann zum Beispiel Perchlorethylen sein.
Das Dokument US-A-2371647 betrifft ein Verfahren zum Entfetten der Oberflächen von aluminiumhaltigen Gegenständen unter Verwendung eines stabilisierten chlorierten Lösungsmittels. Das Lösungsmittel wird durch die Anwesenheit bestimmter sauerstoffhaltiger organischer Verbindungen, zum Beispiel organische Ester, stabilisiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine stabilisierte Lösungsmittelzusammensetzung bereitgestellt, umfassend C₃- bis C₅-Alkylbromid und ein Metallstabilisatorsystem, das ein Dialkylcarbonat der Formel (R₁O)(R₂O)C(O), wobei R₁ und R₂ unabhängig C₁- bis C₅-Alkyl sind, einschließt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reinigen eines Metallgegenstands bereitgestellt, umfassend den Schritt, den Gegenstand mit einer Lösungsmittelzusammensetzung in Kontakt zu bringen, umfassend ein C₃- bis C₅-Alkylbromid und ein Metallstabilisatorsystem, das ein Dialkylcarbonat der Formel (R₁O)(R₂O)C(O), wobei R₁ und R₂ unabhängig C₁- bis C₅-Alkyl sind, einschließt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein stabilisiertes Alkylbromidlösungsmittel bereit, das ein Metallstabilisatorsystem, vorgesehen, metallinduzierte Zersetzung des Alkylbromids zu hemmen, umfaßt. Das Metallstabilisatorsystem schließt ein Dialkylcarbonat als Stabilisatorkomponente ein. Gegebenenfalls sind zusätzliche Stabilisatorkomponenten, wie beispielsweise Ether, Alkohole, Nitroalkane und Epoxide, in das Metallstabilisatorsystem eingeschlossen. Das in das Lösungsmittel eingeschlossene Stabilisatorsystem hemmt reaktive Metalle, insbesondere Aluminium, Eisen und Kupfer, an der Zersetzung des Alkylbromidlösungsmittels sogar bei erhöhten Temperaturen und verhindert so die Bildung von Zersetzungsprodukten wie Metallbromiden, Bromidsalzen und Bromwasserstoffsäure. Zusätzlich kann das Alkylbromidlösungsmittel auch Säurefänger einschließen, um verbliebene Säure in dem Lösungsmittel am Korrodieren von Metallgegenständen zu hindern.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Reinigen eines Metallgegenstands unter Verwendung des stabilisierten Alkylbromidlösungsmittels bereit. Das Lösungsmittel wird auf den Metallgegenstand durch ein beliebiges der bekannten oder herkömmlichen Verfahren zum Solvatisieren und Mitnehmen von Fett, Ölen und Schmutz, haftend an der Metalloberfläche, aufgebracht. Entfernung des verunreinigten Lösungsmittels stellt einen gereinigten Gegenstand bereit, der für nachfolgende Verarbeitung oder zur Weiterleitung an Verbraucher bereit ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
l ist eine graphische Darstellung von 1-Brompropankonzentrationen im Dampf- und Flüssigkeitszustand während der Destillation eines stabilisierten, auf 1-Brompropan basierenden Lösungsmittels.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung ist auf ein stabilisiertes Alkylbromidlösungsmittel gerichtet, das als reinigendes und entfettendes Lösungsmittel verwendbar ist. Das Lösungsmittel enthält ein Metallstabilisatorsystem, das metallinduzierte Zersetzung des Alkylbromids sogar bei erhöhten Temperaturen hemmt. Das Stabilisatorsystem schließt ein Dialkylcarbonat ein. Gegebenenfalls schließt das Stabilisatorsystem Stabilisatorkomponenten wie beispielsweise Ether, Alkohole, Nitroalkane und Epoxide ein, die hinzugefügt werden können, um das stabilisierte Lösungsmittel an spezielle Anwendungen anzupassen. Das stabilisierte Lösungsmittel kann zusätzliche Komponenten wie beispielsweise Säurefänger, grenzflächenaktive Mittel, Hilfslösungsmittel und Vermischungsmittel einschließen.
Verwendung des stabilisierten Alkylbromidlösungsmittels gemäß dieser Erfindung schafft verschiedene Vorteile gegenüber anderen bekannten entfettenden Lösungsmitteln. Alkylbromide sind umweltfreundlicher und ihre Verwendung ist nicht streng durch Regulierungen der Regierung eingeschränkt. Das Stabilisatorsystem, speziell die Dialkylcarbonate, destilliert gemeinsam mit dem Alkylbromidlösungsmittel, so daß, wenn das stabilisierte Lösungsmittel in einem Dampfentfetter verwendet wird, das Dialkylcarbonat sich weder in der Dampf- noch in der Flüssigkeitsphase konzentriert. Dialkylcarbonate haben niedrige Wasserlöslichkeit: so ist, zum Beispiel in dampfentfettenden Systemen, die einen Wasserabscheider verwenden, um wasserlösliche Verunreinigungen aus dem entfettenden Lösungsmittel zu entfernen, die Stabilisatorkonzentration in dem stabilisierten Lösungsmittel nicht wesentlich durch Wasserextraktion vermindert.
Das stabilisierte Lösungsmittel umfaßt ein Alkylbromid mit drei bis fünf Kohlenstoffatomen als Lösungsmittel. Vorzugsweise ist das Lösungsmittel ein niedrigsiedendes Alkylbromid, um die Kosten zu minimieren, die mit dem Erhitzen unter Rückfluß des stabilisierten Lösungsmittels in einem Dampfentfetter verbunden sind, und um die Entfernung des Lösungsmittels von dem Metallgegenstand zu erleichtern. Zu den Alkylbromidkomponenten gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein: 1-Brompropan, 2-Brompropan, 1-Brom-2-methylpropan, 2-Brom-2-methylpropan, 1-Brombutan, 2-Brombutan, 1-Brompentan, 2-Brompentan, 3-Brompentan, 1-Brom-2-methylbutan, 1-Brom-3-methylbutan, 2-Brom-2-methylbutan, 2-Brom-3-methylbutan, 1-Brom-2,2-dimethylpropan und Gemische davon. Das bevorzugte Lösungsmittel ist wegen seiner niedrigen Toxizität, dem niedrigen Siedepunkt und der allgemein unschädlichen Wirkung auf die Umwelt 1-Brompropan.
Das stabilisierte Lösungsmittel umfaßt auch ein Metallstabilisatorsystem, vorzugsweise bis zu 15 Gew.-% eines Metallstabilisatorsystems, stärker bevorzugt bis zu 4 Gew.-%, am meisten bevorzugt bis zu 2 Gew.-%. Das Metallstabilisatorsystem schließt ein Dialkylcarbonat der Formel (R₁O)(R₂O)C(O) ein. Die R₁- und R₂-Substituenten sind unabhängig C₁- bis C₅-Alkyle. So wenig wie 0,01 Gew.-% Dialkylcarbonat hemmen metallinduzierte Zersetzung des Alkylbromidlösungsmittels. Die Zugabe größerer Mengen von Dialkylcarbonat, z. B. bis zu 15 Gew.-% oder mehr, ist nicht nachteilig für die Stabilität des Lösungsmittels oder sein Reinigungs- und Entfettungsvermögen. Die Dialkylcarbonate sind in Wasser nur schwach löslich und so hat dieses Metallstabilisatorsystem eine Wasserextrahierbarkeit aus dem reinigenden Lösungsmittel von nicht mehr als 10 Gew.-%. Zu speziellen Beispielen von Dialkylcarbonaten, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, gehören, ohne aber darauf begrenzt zu sein: Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Dipropylcarbonat, Methylethylcarbonat, Methylpropylcarbonat und Gemische dieser Carbonate. Das bevorzugte Dialkylcarbonat für die vorliegende Erfindung ist Dimethylcarbonat.
Das Metallstabilisatorsystem kann zusätzliche Stabilisatorkomponenten einschließen. Zu den Komponenten gehören Ether, Alkohole, Nitroalkane, Epoxide und Kombinationen dieser Stabilisatorkomponenten.
Zu speziellen Beispielen von Ethern, die zu dem stabilisierten Lösungsmittel hinzugefügt werden können, gehören: Diethylether, Diisopropylether, Dibutylether, Methyl-t-butylether, 1,4-Dioxan, 1,3-Dioxolan, Trioxan, γ-Butyrolacton, Tetrahydrofuran, Acetat, Dimethylacetal, Dialkylether von Ethylenglycol, z. B. Dimethylethylenglycolether, Diethylethylenglycolether und Monoalkylethylenglycolether, verkauft unter dem Handelsnamen CELLOSOLVE, die von 1 bis 10 Kohlenstoffatome haben, wie beispielsweise Methylcellosolve, Ethylcellosolve und Isopropylcellosolve. Diese Ester werden einzeln oder als Gemische von zwei oder mehreren zu dem stabilisieren Lösungsmittel hinzugegeben.
Zu Beispielen von Alkoholen, die zu dem stabilisierten Lösungsmittel hinzugegeben werden können, gehören: Ethylalkohol, Propylalkohol, iso-Propylalkohol, t-Butylalkohol, t-Amylalkohol, sec-Butylalkohol, Phenole, z. B. Phenol, p-Cresol, m-Cresol, o-Cresol, Aminoalkohole, z. B. Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Acetylenalkohole, z. B. Methylbutinol, Methylpentinol, Benzotriazol und Gemische von Alkoholen.
Zu in der vorliegenden Erfindung verwendbaren typischen Nitroalkanen gehören: Nitromethan, Nitroethan, 1-Nitropropan, 2-Nitropropan, Nitrobutan und Gemische von Nitroalkanen.
Zu mit der vorliegenden Erfindung verwendbaren speziellen Beispielen von Epoxiden gehören: Epibromhydrin, Propylenoxid, 1,2-Butylenoxid, 2,3-Butylenoxid, Cyclohexenoxid, Glycidyhnethylether, Glycidyhnethacrylat, Pentenoxid, Cyclopentenoxid und Cyclohexenoxid. Die Epoxide werden zu dem stabilisierten Lösungsmittel entweder einzeln oder als Gemisch von zwei oder mehreren hinzugegeben.
Das stabilisierte Alkylbromidlösungsmittel kann 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,2 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, eines Säurefängers einschließen. Eine breite Vielfalt von Aminen und Epoxiden ist für die vorliegende Erfindung geeignet. Der Säurefänger reagiert mit verbliebener Säure in dem Lösungsmittel und bildet mit der Säure eine entweder kovalente oder ionische Bindung. Die verbliebene Säure kann von einem beliebigen Ausgangsstoff einschließlich von der Zersetzung des Alkylbromidlösungsmittels stammen. Durch Reagieren mit der Säure in dem stabilisierten Lösungsmittel hindert der Säurefänger Säuren am Korrodieren und Zerfressen von Metallen in Kontakt mit dem Lösungsmittel, ob diese Metalle Teil des Gegenstands, der gewaschen wird, oder ein Teil eines Bauteils in dem Waschsystem sind. Ähnlich den Stabilisatorkomponenten können Säurefänger einzeln oder als Gemisch von zwei oder mehreren verwendet werden.
Nichtnucleophile Amine werden bevorzugt, und so sind sekundäre und tertiäre Amine erwünscht. Um ein Beispiel anzuführen, gehören zu für die vorliegende Erfindung verwendbaren Aminen: Hexylamin, Octylamin, 2-Ethylhexylamin, Dodecylamin, Ethylbutylamin, Hexylmethylamin, Butyloctylamin, Dibutylamin, Octadecylmethylamin, Triethylamin, Tributylamin, Diethyloctylamin, Tetradecyldimethylamin, Dibutylamin, Diisobutylamin, Diisopropylamin, Pentylamin, N-Methyhnorpholin, Isopropylamin, Cyclohexylamin, Butylamin, Isobutylamin, Dipropylamin, 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin, N,N-Dimethyl-p-phenylamin, N,N-Diethyl-p-phenylamin, Diethylamin, Anilin, Ethylendiamin, Propylendiamin, Triethylamin, Tetraethylenpentamin, Benzylamin, Dibenzylamin, Diphenylamin und Diethylhydroxyamin. Diese Amine sind entweder einzeln oder als Kombination von zwei oder mehreren verwendbar.
Die Epoxide, die als Säurefänger dienen, können auch als Metallstabilisatorkomponenten für das Lösungsmittel dienen. Beispiele dieser Epoxide sind vorstehend aufgeführt.
Das stabilisierte Lösungsmittel wird durch die Mischung des Alkylbromids und einer ausreichenden Menge des Stabilisatorsystems, um die gewünschte Konzentration von Stabilisator bereitzustellen, hergestellt. Die Reihenfolge der Zugabe ist für diese Erfindung nicht kritisch. Wenn gewünscht können der Säurefänger, grenzflächenaktive Mittel und Hilfslösungsmittel hinzugegeben werden. Zu für die Erfindung verwendbaren typischen grenzflächenaktiven Mitteln gehören ionische und nichtionische grenzflächenaktive Mittel, zum Beispiel Sulfonatsalze, Phosphatsalze, Carboxylatsalze, Fettsäuren, Alkylphenole, Glycole, Ester und Amide. Zu grenzflächenaktiven Mitteln gehören auch ionische und nichtionische Verbindungen zur Wasserverdrängung wie beispielsweise Salze in Form von Tetraalkylammoniumsulfonat, -phosphat, -carboxylat und -bromid, aliphatische Aminoalkanole, fluorierte Aminoalkanole und chlorierte Aminoalkanole. Zu Beispielen von Hilfslösungsmitteln gehören: gesättigte Kohlenwasserstoffe, Alkene, Alkine, Alkohole, Ketone und Ester. Wiederum ist die verwendete Reihenfolge der Zugabe, um das Lösungsmittel herzustellen, nicht kritisch.
Die Metallstabilisatorkomponente der vorliegenden Erfindung hemmt metallinduzierte Zersetzung des Alkylbromids. Zu diesen Metallen gehören reaktive Metalle, die Alkylbromide zersetzen. Zu den reaktiven Metallen, die mit dem stabilisierten Lösungsmittel gemäß dieser Erfindung gereinigt oder entfettet werden können, gehört jedes Metall, das Alkylbromide zersetzt. Typischerweise induzieren diese Metalle Hydrolyse und/oder Dehydrobromierung der Alkylbromide, wobei Metallbromide, Bromidsalze und Bromwasserstoffsäure als Zersetzungsprodukte geliefert werden. Metallinduzierte Zersetzung eines Alkylbromids wird nachgewiesen, indem ein Abfall im pH des Lösungsmittels, Gasentwicklung, im allgemeinen als Blasen auf der Metalloberfläche nachgewiesen, Erzeugung oder Ablagerung von Feststoff auf der Metalloberfläche, Erzeugung von Feststoffen, Niederschlag oder Trübung in dem Lösungsmittel und Entfärbung von entweder dem Lösungsmittel oder der Metalloberfläche beobachtet wird. Zu speziellen Beispielen von Metallen, die mit Alkylbromiden reagieren, gehören: Aluminium, Zink, Eisen, Kupfer, Magnesium, Titan und Legierungen dieser Metalle.
Das stabilisierte Lösungsmittel und das eingeschlossene Metallstabilisatorsystem zeigen ausgezeichnete Stabilität, wenn sie reaktiven Metallen für einen ausgedehnten Zeitraum ausgesetzt werden. Das Metallstabilisatorsystem hemmt Zersetzung des Alkylbromids und verhindert so Korrosion des Metallgegenstands. Das stabilisierte Lösungsmittel ist in Anwesenheit reaktiver Metalle bei Umgebungstemperatur und erhöhten Temperaturen, wie beispielsweise der Siedepunkt der stabilisierten Lösungsmittelgemische, stabil.
Eintauchen von Metallen in heißes oder siedendes Lösungsmittel für ausgedehnte Zeit führt nicht zu Korrosion des Metalls oder schafft wesentlich verringerte Korrosion. Da das Stabilisatorsystem Zersetzung des stabilisierten Lösungsmittels hemmt, werden saure Zersetzungsprodukte, die Metallgegenstände korrodieren, nicht erzeugt. Weiterhin hindert Einschluß von Säurefängern, die mit verbliebenen Säuren reagieren, diese Säuren am Korrodieren des Metallgegenstands.
Das stabilisierte Lösungsmittel der vorliegenden Erfindung ist zum Waschen von Metallgegenständen zur Entfernung von Fett, Ölen und Schmutz von der Metalloberfläche geeignet. Das stabilisierte Lösungsmittel kann durch ein beliebiges Verfahren, das bekannt ist oder gewöhnlich verwendet wird, um Gegenstände zu reinigen oder zu entfetten, auf den Metallgegenstand aufgebracht werden. Zum Beispiel kann die Metalloberfläche mit einem das stabilisierte Lösungsmittel enthaltenden absorbierenden Medium, wie beispielsweise ein mit dem stabilisierten Lösungsmittel gesättigtes Tuch, abgewischt werden. Der Metallgegenstand kann in einen Tauchbehälter untergetaucht oder teilweise untergetaucht werden. Das stabilisierte Lösungsmittel in dem Tauchbehälter kann entweder heiß oder kalt sein, und der Metallgegenstand kann für ausgedehnte Zeiträume untergetaucht werden. Alternativ kann das Lösungsmittel auf den Gegenstand gesprüht werden oder der Gegenstand kann in einer Dampfentfettungskammer mit entweder flüssigem oder verdampftem stabilisierten Lösungsmittel gereinigt werden.
Wenn die Lösung als Dampf aufgebracht wird, wird das Lösungsmittel typischerweise in einem Lösungsmittelreservoir erhitzt, um das Lösungsmittel zu verdampfen; das verdampfte Lösungsmittel kondensiert dann auf der Oberfläche des Metallgegenstands. Das kondensierte Lösungsmittel solvatisiert oder nimmt Fett, Öl, Schmutz und andere unerwünschte Teilchen, die auf der Oberfläche des Gegenstands sind, mit. Das verunreinigte Lösungsmittel wird in das Lösungsmittelreservoir entleert, wobei das solvatisierte und mitgenommene Material in das Reservoir getragen wird. Da nur das stabilisierte Lösungsmittel verdampft wird, bleiben das Fett, Öl und Schmutz in dem Reservoir und der Gegenstand wird kontinuierlich mit nicht verunreinigtem Lösungsmittel gespült. Oftmals wird das verunreinigte Lösungsmittel einem Wasserabscheider ausgesetzt, wo das Lösungsmittel mit Wasser gewaschen oder extrahiert wird, um alle wasserlöslichen Verunreinigungen zu entfernen. Wenn das gemäß dieser Erfindung hergestellte stabilisierte Lösungsmittel einer Wasserextraktion wie beispielsweise in einem Wasserabscheider unterworfen wird, wird die Konzentration der Stabilisatorkomponente in dem stabilisierten Lösungsmittel nicht wesentlich vermindert.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen weiterhin die vorliegende Erfindung und sollen sie in keiner Weise begrenzen.
BEISPIEL 1 1-BROMPROPAN, STABILISIERT MIT DIMETHYLCARBONAT
Eine ausreichende Menge von Dimethylcarbonat wurde mit 1-Brompropan gemischt, um ein stabilisiertes Lösungsmittel mit der gewünschten Konzentration, gemessen in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der endgültigen Lösung, bereitzustellen. So wurde zum Beispiel ein 1-Brompropan-Lösungsmittel, enthaltend 0,2 Gew.-% Dimethylcarbonat, durch Mischen von 2 g Dimethylcarbonat und 998 g 1-Brompropan hergestellt. Die entstehenden stabilisierten 1-Brompropan-Lösungsmittel wurden mit nicht stabilisiertem 1-Brompropan und Lösungen von 1-Brompropan verglichen, die Verbindungen enthielten, von denen bekannt ist, daß sie chlorierte Kohlenwasserstoffe stabilisieren.
BEWERTUNG DER STABILISIERUNG
Die Reaktivität einer Reihe von stabilisierten Lösungsmitteln gegenüber Aluminiumlegierungen wurde entsprechend dem Standardtestverfahren in ASTM D2943-71T bewertet. Coupons von Aluminium-1100-Legierung wurden vollständig in Bechergläser eingetaucht, die 1-Brompropan ohne ein Stabilisatorsystem und Lösungen von 1-Brompropan, stabilisiert mit den in Tabelle 1 aufgeführten Stabilisatoren, enthielten. Der Aluminium-Coupon wurde dann mit einem Edelstahlanreißer geätzt, um nichtoxidiertes Aluminium für die Lösungsmittel freizulegen. Die die Lösungsmittel und Coupons enthaltenden Bechergläser wurden mit Parafilm bedeckt und bei Umgebungstemperatur ungestört stehen gelassen. Die Coupons wurden regelmäßig beobachtet und Anzeichen einer Reaktion zwischen dem Lösungsmittel und dem Coupon, wie beispielsweise Gasentwicklung, Feststoffbildung und Entfärbung des Coupons oder des Lösungsmittels, wurden aufgezeichnet. Die Zeiten in Minuten für die Reaktionen sind in Tabelle 1 aufgefült. Wenn innerhalb von 24 Stunden weder bei der Lösung noch bei dem Coupon eine Veränderung bemerkt wurde, wurde die stabilisierte Lösung als nicht reaktiv gegenüber der Aluminiumlösung angesehen. Eine nicht-stabilisierte Lösung von 1-Brompropan reagierte innerhalb von 15 Minuten mit dem Aluminiumcoupon. Analyse der in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse zeigt an, daß gefunden wurde, daß so wenig wie 0,01 Gew.-% Dimethylcarbonat die Reaktion zwischen dem Aluminiumcoupon und 1-Brompropan hemmen.
TABELLE 1
RÜCKFLUßTEST
Die Wirksamkeit von Dimethylcarbonat, in Anwesenheit von gereinigten Aluminiumkörnchen unter Rückfluß erhitztes 1-Brompropan zu stabilisieren, wurde bewertet. Aluminiumkörnchen, 98+%, 10– 30 Mesh, wurden durch Waschen der Körnchen mit einer wässerigen Lösung mit 8 Gew.-% HCl gereinigt. Die gereinigten Aluminiumkörnchen wurden getrocknet und unter einer trockenen Stickstoffatmosphäre aufbewahrt, um die Bildung eines Aluminiumoxidfilms zu verhindern. Zehn Gramm der gereinigten Aluminiumkörnchen wurden zu 250 ml 1-Brompropan, enthaltend 2 Gew.-% Dimethylcarbonat, hinzugegeben. Das Gemisch wurde für 96 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Es wurde für das stabilisierte 1-Brompropan-Lösungsmittel keine beobachtbare Reaktion bemerkt.
GEMEINSAME DESTILLATION VON 1-BROMPROPAN UND DIMETHYLCARBONAT
Ein Dampf-Flüssigkeits-Diagramm für 1-Brompropan und Dimethylcarbonat wurde entwickelt, indem verschiedene Konzentrationen dieser Lösungsmittel gemischt wurden. Diese Lösungsmittelzusammensetzungen wurden in einem 100-ml-Othmer-Destillationsapparat destilliert. Proben der Dampf- und Flüssigkeitsfraktionen wurden erhalten und durch Gaschromatographie analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt und sind graphisch in 1 veranschaulicht. Es wurde beobachtet, daß das Dimethylcarbonat bei einer Konzentration von 1,5 Gew.-% bis 4 Gew.-% gemeinsam mit 1-Brompropan destilliert. TABELLE 2

DMC: Dimethylcarbonat

Um zu bestätigen, daß eine azeotrope Zusammensetzung existiert, wurden zwei zusätzliche Destillationen durchgeführt, wobei ein ringförmiger Destillationsapparat Perkins Elmer Modell 151 (200 theoretische Böden Fraktionierungsfähigkeit) verwendet wurde In der ersten Destillation wurden 200 Gramm stabilisiertes 1-Brompropan-Lösungsmittel, enthaltend 2 Gew.-% Dimethylcarbonat, destilliert. In der zweiten Destillation wurden 200 Gramm stabilisiertes 1-Brompropan-Lösungsmittel, enthaltend 0,75 Gew.-% Dimethylcarbonat, destilliert. Die aus den Destillationen erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 3 bzw. 4 aufgeführt. TABELLE 3

DMC: Dimethylcarbonat

DMC: Dimethylcarbonat

Wenn auch die in den Tabellen 3 und 4 aufgeführten Werte nicht anzeigen, daß ein Azeotrop existiert, wird zwischen der Dampf- und der Flüssigkeitsphase des stabilisierten Lösungsmittels nur minimale Veränderung der Dimethylcarbonat-Konzentration beobachtet. Es ist aus den Ergebnissen offensichtlich, daß Dimethylcarbonat und 1-Brompropan in einem Konzentrationsbereich von 0–4 Gew.-% gemeinsam destillieren.
BESTÄNDIGKEIT VON DIALKYLCARBONAT GEGENÜBER WASSEREXTRAKTION
Vorratslösungen von stabilisierten 1-Brompropan-Lösungsmitteln wurden hergestellt; jede Lösung enthielt 2 Gew.-% eines einzigen Stabilisators. Ein 75-g-Aliquot von jeder Lösung wurde mit 25 g Wasser vereinigt, und die Gemische wurden 1 Minute lang gerührt. Die organischen Phasen und wässerigen Phasen wurden getrennt und durch Gaschromatographie analysiert, um die Konzentrationen der Stabilisatoren in 1-Brompropan und in Wasser zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt. Jeder der untersuchten Stabilisatoren verteilte sich zwischen den zwei Phasen. Von den untersuchten Stabilisatoren verringerte sich die Dimethylcarbonat-Konzentration in 1-Brompropan am wenigsten. Das Dimethylcarbonat in 1-Brompropan hatte eine Wasserextrahierbarkeit von weniger als 10 Gew.-%. Diese Ergebnisse waren ein Anzeichen der, relativ zu den anderen Stabilisatoren, geringen Verteilung des Dimethylcarbonats aus 1-Brompropan in die Wasserphase. So wurde die Konzentration von Dimethylcarbonat in dem auf 1-Brompropan basierenden Lösungsmittel nicht wesentlich verringert, wenn das Lösungsmittel mit Wasser extrahiert wurde. TABELLE 5

n-PB: 1-Brompropan

BEISPIEL 2 1-BROMPROPAN, STABILISIERT MIT DIMETHYLCARBONAT UND BUTYLENOXID
Eine Reihe von stabilisierten Lösungsmitteln mit 0,01 Gew.-%, 0,1 Gew.-%, 1 Gew.-%, 6 Gew.%, 10 Gew.-% Stabilisator und einem Säurefänger wird hergestellt, indem gesondert 0,5 g, 5 g, 50 g, 300 g und 500 g Dimethylcarbonat und 0,5 g Butylenoxid mit einer ausreichenden Menge von 1-Brompropan vereinigt werden, um 5 Lösungen bereitzustellen, die jeweils eine Gesamtmasse von 5 kg haben. Jedes von diesen auf 1-Brompropan basierenden stabilisierten Lösungsmitteln reinigt wirksam ohne metallinduzierte 1-Brompropan-Zersetzung ölverschmutzte Metallteile in einem Dampfentfettungssystem.
BEISPIEL 3 1-BROMBUTAN, STABILISIERT MIT DIETHYLCARBONAT UND BUTYLENOXID
Ein stabilisiertes Lösungsmittel mit 0,1 Gew.-% Stabilisator und einem Säurefänger wird hergestellt, indem gesondert 5 g Diethylcarbonat und 5 g Butylenoxid mit einer ausreichenden Menge von 1-Brombutan vereinigt werden, um eine Lösung mit einer Gesamtmasse von 5 kg bereitzustellen. Dieses stabilisierte Lösungsmittel reinigt wirksam ohne metallinduzierte 1-Brombutan-Zersetzung oder Korrosion der Metalloberflächen ölverschmutzte Metallteile, die vollständig in einen Tauchbehälter eingetaucht werden.

Claims

Stabilisierte Lösungsmittelzusammensetzung, umfassend C₃- bis C₅-Alkylbromid und ein Metallstabilisatorsystem, das ein Dialkylcarbonat der Formel (R₁O)(R₂O)C(O), wobei R₁ und R₂ unabhängig C₁- bis C₅-Alkyl sind, einschließt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Metallstabilisatorsystem in einem Anteil von bis zu 15 Gew.-% eingeschlossen ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Metallstabilisatorsystem in einem Anteil von bis zu 4 Gew.-% eingeschlossen ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das Metallstabilisatorsystem in einem Anteil von bis zu 2 Gew.-% eingeschlossen ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Dialkylcarbonat Dimethylcarbonat ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Dialkylcarbonat Diethylcarbonat ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Alkylbromid 1-Brompropan ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Alkylbromid 2-Brompropan ist.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Metallstabilisatorsystem weiterhin einen Stabilisator, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ethern, Alkoholen, Nitroalkanen, Epoxiden und Gemischen davon, einschließt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend 0,1 bis 5 Gew.-% eines Säurefängers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Epoxiden, Aminen und Gemischen davon.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Alkylbromid 1-Brompropan ist und das Dialkylcarbonat Dimethylcarbonat ist.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 11, wobei das Metallstabilisatorsystem einen Stabilisator, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ethern, Alkoholen, Nitroalkanen, Epoxiden und Gemischen davon, einschließt.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, weiterhin umfassend 0,1 bis 5 Gew.-% eines Säurefängers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Epoxiden, Aminen und Gemischen davon.
Verfahren zum Reinigen eines Metallgegenstands, umfassend den Schritt, den Gegenstand mit einer Lösungsmittelzusammensetzung in Kontakt zu bringen, die ein C₃- bis C₅-Alkylbromid und ein Metallstabilisatorsystem umfaßt, das ein Dialkylcarbonat der Formel (R₁O)(R₂O)C(O), wobei R₁ und R₂ unabhängig C₁- bis C₅-Alkyl sind, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Lösungsmittelzusammensetzung weiterhin 0,1 bis 5% eines Säurefängers einschließt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Metall aus der Gruppe von Metallen, bestehend aus Aluminium, Zink, Eisen, Kupfer, Magnesium, Titan und Legierungen dieser Metalle, ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Metallstabilisatorsystem in einem Anteil von bis zu 15 Gew.-% eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Metallstabilisatorsystem in einem Anteil von bis zu 4 Gew.-% eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Metallstabilisatorsystem in einem Anteil von bis zu 2 Gew.-% eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Dialkylcarbonat Dimethylcarbonat ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Dialkylcarbonat Diethylcarbonat ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Alkylbromid 1-Brompropan ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Alkylbromid 2-Brompropan ist.