KR20120085883A - 하이드로플루오로에테르를 열 전달 유체로서 사용하는 방법 - Google Patents

하이드로플루오로에테르를 열 전달 유체로서 사용하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120085883A
KR20120085883A KR1020127014249A KR20127014249A KR20120085883A KR 20120085883 A KR20120085883 A KR 20120085883A KR 1020127014249 A KR1020127014249 A KR 1020127014249A KR 20127014249 A KR20127014249 A KR 20127014249A KR 20120085883 A KR20120085883 A KR 20120085883A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat transfer
carbon atoms
alkylene group
och
transfer fluid
Prior art date
Application number
KR1020127014249A
Other languages
English (en)
Inventor
리차드 엠 플린
마이클 지 코스텔로
마이클 제이 불린스키
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Publication of KR20120085883A publication Critical patent/KR20120085883A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/10—Liquid materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

장치는 열 전달을 위한 디바이스 및 메커니즘을 포함하도록 제공된다. 메커니즘은 하이드로플루오로에테르 열 전달 유체를 포함하며, 여기서, 열 전달 유체는 하기 구조에 의해 나타내어진다:
Y-Rf-CH2OCH2Rf-Y
(식 중, Rf는 동일 또는 상이할 수 있고, 독립적으로 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 또는 분지형일 수 있는 퍼플루오르화된 알킬렌기, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기, 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, 하나 이상의 탄소 원자는 카테네이션된(catenated) 질소 또는 산소 헤테로원자에 의해 대체되며, 각각의 Rf는 최대로 하나의 수소 원자를 함유하며, Y는 H, F, 또는 RfCH2OCH2-기를 나타내며, 분자 내 탄소 원자의 총 수는 적어도 6임). 디바이스 및 제공되는 열 전달 유체를 포함하는, 열 전달 방법이 또한 제공된다.

Description

하이드로플루오로에테르를 열 전달 유체로서 사용하는 방법{METHODS OF USING HYDROFLUOROETHERS AS HEAT TRANSFER FLUIDS}
본 개시문헌은 하이드로플루오로에테르를 열 전달 유체로서 포함하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 다양한 유체가 열 전달용으로 사용되고 있다. 열 전달 유체의 적합성은 응용 공정에 좌우된다. 예를 들어, 몇몇 전자적 응용은 불활성이고, 높은 절연 내력을 가지며, 낮은 독성, 양호한 환경적 특성 및 광범위한 온도 범위에 걸쳐 양호한 열 전달 특성을 갖는 열 전달 유체를 필요로 한다. 다른 응용은 정확한 온도 조절을 필요로 하고, 그래서 열 전달 유체는 전체 공정 온도 범위에 걸쳐 단일상일 것이 요구되고 열 전달 유체의 특성은 예측가능할 것이 요구되는데, 즉 점도, 비등점 등이 예측될 수 있어서 정확한 온도가 유지될 수 있고, 장비가 적절하게 디자인될 수 있도록 조성이 상대적으로 일정하게 유지될 것이 요구된다.
퍼플루오로카본, 퍼플루오로폴리에테르 및 몇몇 하이드로플루오로에테르를 열 전달용으로 사용하여 왔다. 퍼플루오로카본(PFC)은 높은 절연 내력 및 높은 저항력(resistivity)을 가질 수 있다. PFC는 불연성일 수 있고, 일반적으로 제조 물질과 기계적으로 융해성이여서 제한된 용해성을 나타낸다. 더욱이, PFC는 일반적으로 낮은 독성 및 양호한 작동자 친화성(operator friendliness)을 보인다. PFC는 그러한 방법으로 제조되어서 좁은 분자량 분포를 갖는 생성물을 생성할 수 있다. 그러나, 이 물질은 장기간의 환경적 난분해성이라는 하나의 중요한 단점을 보일 수 있다.
퍼플루오로폴리에테르(PFPE)는 PFC에 대해 기재된 유리한 특성과 동일한 특성을 많이 나타낸다. 이 물질은 또한 동일한 주요 단점, 즉 장기간의 환경적 난분해성이라는 단점을 갖는다. 또한, 이러한 물질을 제조하기 위하여 개발된 방법은 일관된 분자량을 갖지 않아서 성능이 변할 수 있는 생성물을 생산할 수 있다.
하이드로플루오로에테르(HFE)의 한 종류인 하이드로플루오로폴리에테르(HFPE)는 PFC의 유리한 특성과 동일한 특성을 일부 나타낼 수 있지만 2가지 점에서 크게 다르다. 다행히도, 이 물질은 크게 낮은 환경적 난분해성을 보여서, 대기중 수명이 수천년이 아니라 수십년일 수 있다. 그러나, 열 전달 유체로 교시된 HFPE 중 일부는 광범위하게 이질적인 분자량을 가진 성분들의 혼합물일 수 있다. 그래서, 이들의 물리적 특성은 시간이 지남에 따라 변할 수 있고, 이는 성능 예측을 어렵게 만든다.
몇몇 하이드로플루오로에테르가 열 전달 유체로서 개시되었다. 그러나, 불활성이며, 높은 절연 내력, 낮은 전기 전도도, 화학적 불활성, 열적 안정성, 효과적인 열 전달을 가지며, 광범위한 온도 범위에 걸쳐서 액체이며, 광범위한 온도 범위에 걸쳐서 양호한 열 전달 특성을 가지며, 또한 보다 짧은 대기중 수명 및 보다 낮은 지구 온난화 지수를 비롯해 허용가능한 환경적 프로파일을 갖는 열 전달 유체에 대한 필요성이 존재한다. 이들 특성을 갖는 열 전달 유체를 사용하는 디바이스, 및 디바이스에 또는 디바이스로부터 열을 전달하는 메커니즘을 필요로 하는 장치가 또한 필요하다.
한 측면에서, 열 전달을 필요로 하는 장치는 디바이스, 및 디바이스에 또는 디바이스로부터 열을 전달하는 메커니즘을 포함하도록 제공되며, 여기서, 메커니즘은 열 전달 유체를 사용하는 것을 포함하며, 열 전달 유체는 하기 구조로 나타내어지는 화합물을 포함한다:
Y-Rf-CH2OCH2Rf-Y
(식 중, 각각의 Rf는 동일 또는 상이할 수 있고, 독립적으로 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 또는 분지형일 수 있는 퍼플루오르화된 알킬렌기, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기, 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, 하나 이상의 탄소 원자는 카테네이션된(catenated) 질소 또는 산소 헤테로원자에 의해 대체되며, 각각의 Rf는 최대로 하나의 수소 원자를 함유하며, 각각의 Y는 동일 또는 상이할 수 있고, Y는 H, F, 또는 RfCH2OCH2-기를 나타내며, 분자 내 탄소 원자의 총 수는 적어도 6임).
또 다른 측면에서, 열 전달 방법은 디바이스를 제공하는 단계, 및 디바이스에 또는 디바이스로부터 열을 전달하기 위해 열 전달 유체를 사용하는 단계를 포함하도록 제공되며,
여기서, 열 전달 유체는 하기 구조로 나타내어지는 화합물을 포함한다:
Y-Rf-CH2OCH2Rf-Y
(식 중, 각각의 Rf는 동일 또는 상이할 수 있고, 독립적으로 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 또는 분지형일 수 있는 퍼플루오르화된 알킬렌기; 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기; 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, 하나 이상의 탄소 원자는 카테네이션된 질소 또는 산소 헤테로원자에 의해 대체되며, 각각의 Rf는 최대로 하나의 수소 원자를 함유하며, 각각의 Y는 동일 또는 상이할 수 있고, Y는 H, F, 또는 RfCH2OCH2-기를 나타내며, 분자 내 탄소 원자의 총 수는 적어도 6임).
본 명세서에 사용되는 바와 같이,
"알킬기"는 선형, 분지형, 환형 또는 그의 임의의 조합일 수 있는 1가 비방향족 하이드로카르빌기를 말하고;
"카테네이션된 헤테로원자"는 탄소-헤테로원자-탄소 사슬을 형성하도록 탄소 사슬 내 또는 환형 화합물 내의 탄소 원자에 결합된 질소 원자 또는 산소 원자를 말하고;
"F"는 불소 원자를 말하고;
"부분적으로 플루오르화된 알킬렌"은 알킬기의 적어도 하나의 H 원자가 불소에 의해 대체된 것을 의미하고;
"H"는 수소 원자를 나타내고;
"노나플레이트(nonaflate)"는 퍼플루오로-n-부탄설포네이트를 말하고;
"퍼플루오르화"는 탄소에 결합된 모든 H 원자가 F 원자로 대체된 것을 의미하고;
"트라이플레이트(triflate)"는 트라이플루오로메탄설포네이트를 말하고;
"극성 비양성자성 용매"는 -OH 및 -NH- 기가 사실상 없는 (즉, 우발적 양(adventitious amount)보다 많은 양으로 -OH 및 -NH- 기를 함유하지 않는) 용매를 말하고;
"Y" 는 가변의 화학 기를 나타낸다.
제공되는 장치 및 방법은 현재 사용되는 것보다 더 높은 비열용량(specific heat capacity)을 갖는 열 전달 유체를 포함한다. 제공되는 장치는 높은 절연 내력, 낮은 전기 전도성을 갖고, 화학적 불활성, 열적 안정성 및 효과적인 열 전달을 갖는 열 전달 유체를 포함한다. 이들은 광범위한 온도 범위에서 액체이고, 광범위한 온도 범위에서 양호한 열 전달 특성을 갖는다.
상기 본 발명의 개요는 본 발명의 각각의 개시된 실시 양태 또는 모든 구현 형태를 설명하고자 하는 것이 아니다. 하기 발명의 상세한 설명이 예시적인 실시 양태를 보다 구체적으로 예시한다.
하기의 설명에서, 다른 실시 양태들이 고려되며 본 발명의 범주 또는 취지로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안 된다.
달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 특징부의 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수는 모든 경우 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 나타내지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 개시된 수치 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 종점(end point)에 의한 수치 범위의 사용은 그 범위 내의 모든 수(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함) 및 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
열 전달을 필요로 하는 장치는 디바이스, 및 디바이스에 또는 디바이스로부터 열을 전달하는 메커니즘을 포함하도록 제공된다. 메커니즘은 열 전달 유체를 포함한다. 제공되는 열 전달 유체는 하기 개시되는 바와 같은 하이드로플루오로에테르 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 제공되는 열 전달 유체를 포함하는 디바이스, 및 디바이스에 또는 디바이스로부터 열을 전달하는 메커니즘을 포함하는 열 전달 방법 또는 공정이 포함된다.
반도체 산업에서는, 선택된 특성을 갖는 열 전달 유체를 필요로 하는 많은 디바이스 또는 공정이 있다. 열 전달 유체는 열을 제거하거나, 열을 부가하거나 온도를 유지하는 데 사용될 수 있다. 하기에서 기재되는 반도체 공정의 각각은 열이 제거되거나 열이 부가되는 디바이스 또는 가공물을 포함한다. 열의 제거 또는 부가 중 어느 하나와 관련된 열 전달은 광범위한 온도 범위에 걸쳐 발생할 수 있다. 그래서, 각각의 경우에, 열 전달 유체는 전형적으로, "친숙하게 작동되게"하는 다른 기여도를 갖도록 사용된다. 열 전달 유체가 "친숙하게 작동된다"는 것으로 간주되도록 하기 위해서, 열 전달 유체는 낮은 독성 및 낮은 인화성을 나타낼 수 있다.
한 실시 양태에서, 디바이스는 반도체 다이스의 성능을 테스트하기 위해 사용되는 장비를 포함할 수 있다. 다이스는 반도체 기판의 웨이퍼로부터 절단된 개개의 "칩"이다. 다이스는 반도체 파운드리(foundry)에서 공급되며, 이들이 기능성 요건 및 프로세서 속도 요건을 충족하는 것을 보장하기 위하여 반드시 점검되어야 한다. 테스트는 "공지의 양호한 다이스(known good dice, KGD)"를 성능 요건을 충족하지 못하는 다이스로부터 분류하기 위하여 사용된다. 이 테스트는 일반적으로 약 -80℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도에서 수행된다.
몇몇 경우에는, 다이스가 하나씩 테스트되며, 개개의 다이가 척(chuck)에 고정된다. 이 척은 그 설계의 일부로서 다이를 냉각시키는 설비를 제공한다. 다른 경우에는, 여러 다이스가 척에 고정되고, 순차적으로 또는 동시에 테스트된다. 이러한 상황에서, 척은 테스트 과정 중 여러 다이스를 냉각시킨다. 승온 조건 하에서의 그 성능 특성을 결정하기 위하여 승온에서 다이스를 테스트하는 것이 또한 유리할 수 있다. 이 경우, 실온 초과에서 양호한 냉각 특성을 갖는 열 전달 유체가 유리하다. 몇몇 경우, 다이스가 매우 낮은 온도에서 테스트된다. 예를 들어, 특히 상보성 산화금속 반도체(complementary metal-oxide semiconductor, "CMOS") 디바이스는 더 낮은 온도에서 더욱 신속하게 작동한다. 만약 자동화된 테스팅 장비(ATE)가 그의 영구 로직 하드웨어의 부품으로서 "기판 상에서(on board)" CMOS 디바이스를 적용한다면, 로직 하드웨어를 저온으로 유지시키는 것이 유리할 수 있다.
따라서, ATE에 최대 다능성을 제공하기 위해, 열 전달 유체는 전형적으로 저온 및 고온 둘다에서 잘 수행하고(즉, 전형적으로 광범위한 온도 범위에 걸쳐 양호한 열 전달 특성을 가짐), 불활성이고(즉, 불연성이고, 독성이 낮고, 화학적으로 비반응성임), 높은 절연 내력을 갖고, 낮은 환경적 영향을 갖고, 전체 작동 온도 범위에 걸쳐 예측가능한 열 전달 특성을 갖는다.
또 다른 실시 양태에서, 디바이스는 에칭기(etcher)를 포함할 수 있다. 에칭기는 약 70℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도에 걸쳐서 작동될 수 있다. 전형적으로, 에칭 동안에 반응성 플라즈마는 특색을 반도체 내로 비등방성으로 에칭하는데 사용된다. 반도체는 규소 웨이퍼를 포함할 수 있거나, II-VI 또는 III-V 반도체를 포함할 수 있다. 일부 실시 양태에서, 반도체 물질에는, 예를 들어 III-V 반도체 물질 예컨대 GaAs, InP, AlGaAs, GaInAsP, 또는 GaInNAs가 포함될 수 있다. 다른 실시 양태에서, 제공되는 공정은 카드뮴, 마그네슘, 아연, 셀레늄, 텔루륨, 및 그의 조합물을 포함할 수 있는 물질과 같은 II-VI 반도체 물질을 에칭하는데 유용하다. 예시적인 II-VI 반도체 물질은 CdMgZnSe 합금을 포함할 수 있다. 다른 II-VI 반도체 물질, 예컨대 CdZnSe, ZnSSe, ZnMgSSe, ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, HgCdSe, 및 HgCdTe는 또한 제공되는 공정을 사용하여 에칭될 수 있다. 처리되는 반도체는 전형적으로 일정 온도에서 유지된다. 따라서, 전체 온도 범위에 걸쳐 단일 상을 가질 수 있는 열 전달 유체가 전형적으로 사용된다. 부가적으로, 온도가 정확히 유지될 수 있도록 하기 위하여 열전달 유체는 전형적으로 전체 범위에 걸쳐서 예측가능한 성능을 갖는다.
다른 실시 양태에서, 디바이스는 약 40℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도에 걸쳐 작동되는 애셔(asher)를 포함할 수 있다. 애셔는 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트로 제조된 감광 유기 마스크를 제거할 수 있는 디바이스이다. 이들 마스크는 에칭 동안 사용되어, 에칭된 반도체 상에 패턴을 제공한다.
일부 실시 양태에서, 디바이스는 약 40℃ 내지 약 80℃ 범위의 온도에 걸쳐 작동될 수 있는 스텝퍼(stepper)를 포함할 수 있다. 스텝퍼는 제조에 필요한 레티큘(reticule)이 제조되는 반도체 제조에서 사용되는 포토리소그래피(photolithography)의 필수 부품이다. 레티큘은 전체 웨이퍼 또는 마스크를 노출시키기 위해 스텝퍼를 사용하여 스텝되고 반복될 필요가 있는 패턴 이미지를 함유하는 툴이다. 레티큘은 감광 마스크를 노출시키는 데 필요한 명암의 패턴을 생성하는데 사용된다. 스텝퍼에서 사용되는 필름은 전형적으로, 완성된 레티큘의 양호한 성능을 유지하기 위하여 +/-0.2℃의 온도 창 내에서 유지된다.
더욱 다른 실시 양태에서, 디바이스는 약 50℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도에 걸쳐 작동될 수 있는 플라즈마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 챔버를 포함할 수 있다. PECVD의 공정에서, 이산화규소, 질화규소 및 탄화규소의 필름은 규소, 및 1) 산소; 2) 질소; 또는 3) 탄소를 함유하는 시약 기체 혼합물 내에서 개시되는 화학 반응에 의해 웨이퍼 상에서 성장될 수 있다. 웨이퍼가 놓인 척은 각 선택된 온도에서 균일하고 일정한 온도로 유지된다.
더욱 다른 실시 양태에서, 디바이스는 전자 디바이스, 예컨대 마이크로프로세서를 비롯한 프로세서를 포함할 수 있다. 이들 전자 디바이스가 더 강력하게 될수록, 단위 시간당 발생하는 열의 양이 증가한다. 따라서, 열 전달 메커니즘은 프로세서 성능에서 중요한 역할을 한다. 열 전달 유체는 전형적으로, 양호한 열 전달 성능, 양호한 전기적 적합성(콜드 플레이트(cold plate)를 적용하는 것과 같은 "간접 접촉" 응용에서 사용되는 경우에서도)과 더불어 낮은 독성, 낮은 (또는 비-) 가연성, 및 낮은 환경적 영향을 갖는다. 양호한 전기적 적합성(electrical compatibility)은 열 전달 유체 후보 물질이 높은 절연 내력, 높은 부피 저항, 및 극성 물질에 대한 불량한 용해성을 나타낼 것을 필요로 한다. 부가적으로, 열 전달 유체는 양호한 기계적 적합성(mechanical compatibility)을 나타내어야 하며, 즉 열 전달 유체는 전형적인 제조 물질에 불리한 방식으로 영향을 주지 말아야 한다.
제공되는 디바이스는 본원에서, 선택된 온도에서 냉각, 가열 또는 유지될 구성요소, 가공물, 조립체 등으로서 정의된다. 그러한 디바이스는 전기적 구성요소, 기계적 구성요소 및 광학적 구성요소를 포함한다. 본 발명의 디바이스의 예에는 마이크로프로세서, 반도체 디바이스를 제조하는데 사용되는 웨이퍼, 전력 조절 반도체, 전기적 분배 스위치 기어, 전력 변압기, 회로 기판, 멀티-칩 모듈, 패키지된 및 패키지되지 않은 반도체 디바이스, 화학 반응기, 핵 반응기, 연료 전지 및 레이저가 포함되나 이에 제한되지 않는다.
제공되는 장치는 열을 전달하기 위한 메커니즘을 포함한다. 열은 열 전달 메커니즘을 디바이스와 열접촉되도록 위치시킴으로써 전달된다. 열 전달 메커니즘은 디바이스와 열 접촉되도록 위치되었을 때 디바이스로부터 열을 제거하거나, 디바이스에 열을 공급하거나, 디바이스를 선택된 온도로 유지시킨다. (디바이스로부터 또는 디바이스로의) 열 흐름의 방향은 디바이스와 열 전달 메커니즘 사이의 상대 온도차에 의해 결정된다. 제공되는 장치에는 또한, 냉장 시스템, 냉각 시스템, 테스팅 장비 및 기계 장비가 포함될 수 있다. 일부 실시 양태에서, 제공되는 장치는 항온조(constant temperature bath) 또는 열 충격 테스트 조(thermal shock test bath)일 수 있다.
열 전달 메커니즘은 제공되는 열 전달 유체를 포함한다. 추가로, 열 전달 메커니즘은 열 전달 유체를 관리하기 위한 설비를 포함할 수 있는데, 이에는 펌프, 밸브, 유체 보관 시스템, 압력 조절 시스템, 축합기, 열 교환기, 열원, 히트 싱크(heat sink), 냉장 시스템, 능동 온도 조절 시스템, 및 수동 온도 조절 시스템이 포함되나 이에 제한되지 않는다. 적합한 열 전달 메커니즘의 예에는, PECVD 툴 내 온도 조절형 웨이퍼 척(temperature controlled wafer chucks in PECVD tools), 다이 성능 테스팅용의 온도 조절형 테스트 헤드(temperature-controlled test heads for die performance testing), 반도체 공정 장비 내의 온도 조절형 작업 영역(temperature controlled work zones within semiconductor process equipment), 열 충격 테스트 조 액체 저장소(thermal shock test bath liquid reservoirs), 및 항온조가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 항온조는 전형적으로 넓은 온도 범위에 걸쳐 작동된다. 따라서, 바람직한 열 전달 유체는 바람직하게는 광범위한 액체 범위 및 양호한 저온 열 전달 특징을 갖는다. 그러한 특성을 갖는 열 전달 유체는 항온조에 대하여 매우 광범위한 작동 범위를 허용한다. 전형적으로, 대부분의 테스트 유체는 광범위한 온도 극한치에 대해서는 유체 교환(fluid change-out)을 필요로 한다. 또한, 양호한 온도 조절은 열 전달 유체의 물리적 특성을 정확히 예측하는 데 필수적이다.
전자 기기 또는 전기 장비를 냉각시키기 위한 열 전달 유체로서 현재 사용되는 물질은 PFC, PFPE, 실리콘유 및 탄화수소유를 포함한다. 이들 열 전달 유체의 각각은 몇몇 단점을 가지고 있다. PFC 및 PFPE는 환경적으로 분해되기 어려울 수 있다. 실리콘유 및 탄화수소유는 전형적으로 가연성이다.
제공되는 장치는 디바이스, 및 열 전달 유체를 포함하는 디바이스에 또는 디바이스로부터 열을 전달하는 메커니즘을 포함한다. 열 전달 유체는 하기 구조로 나타내어지는 화합물을 포함한다:
Y-Rf-CH2OCH2Rf-Y
(식 중, 각각의 Rf는 동일 또는 상이할 수 있고, 독립적으로 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 또는 분지형일 수 있는 퍼플루오르화된 알킬렌기, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기, 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 여기서, 하나 이상의 탄소 원자는 카테네이션된 질소 또는 산소 헤테로원자에 의해 대체되며, 각각의 Rf는 최대로 하나의 수소 원자를 함유하며, 각각의 Y는 동일 또는 상이할 수 있고, Y는 H, F, 또는 RfCH2OCH2-기를 나타내며, 분자 내 탄소 원자의 총 수는 적어도 6임). 대표적인 열 전달 유체는 예를 들어, 2008년 11월 3일에 출원된 출원인의 공동출원인 U.S.S.N. 제12/263,661호(Flynn 등)에 개시되어 있다.
제공된 장치 및 방법의 열 전달 유체의 성분으로서 유용할 수 있는 플루오르화된 에테르의 제조 방법은 극성 비양성자성 용매 내에서 수행된다. 많은 그러한 용매가 알려져 있으며 화학 기술 분야에서 사용된다. 예에는 테트라하이드로푸란(THF), 아세톤, 다이메틸 설폭사이드(DMSO), 헥사메틸포스포르아미드(HMPA), N,N-다이메틸아세트아미드(DMA), 다이에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르, 및 N,N-다이메틸포름아미드가 포함된다. 극성 비양성자성 용매는, 혼합된 용매의 충분한 극성이 유지된다면, 소량의 비극성 비양성자성 화합물을 함유할 수 있다. 일부 실시 양태에서, 아세톤이 특히 바람직하다.
제1 방법은 플루오르화된 에테르가 형성되도록 하는 조건 하에서 극성 비양성자성 용매 내에서, 플루오르화된 알코올을 플루오르화된 설포네이트 에스테르 및 염기와 혼합하는 단계를 포함한다.
플루오르화된 알코올은 하기 화학식으로 나타내어질 수 있다:
X-Rf-CH2OH
(식 중, Rf는 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 또는 분지형일 수 있는 퍼플루오르화된 알킬렌기, 및 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기, 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 하나 이상의 탄소 원자는 카테네이션된 질소 또는 산소 헤테로원자에 의해 대체되며, Rf는 최대로 하나의 수소 원자를 함유하며, X는 H, F, 또는 Rf-CH2OCH2-기를 나타냄).
예시적인 2가 기 Rf에는, 예를 들어 퍼플루오로메틸렌, 퍼플루오로에틸렌(즉, 퍼플루오로에탄-1,2-다이일), 퍼플루오로프로판-1,3-다이일, 퍼플루오로프로판-1,2-다이일, 퍼플루오로(2-메틸프로판-1,3-다이일), 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로부탄-1,4-다이일, 퍼플루오로펜탄-1,5-다이일, 퍼플루오로헥산-1,6-다이일, 퍼플루오로사이클로헥산-1,4-다이일, 및 퍼플루오로옥탄-1,8-다이일과 같은 퍼플루오르화된 알킬렌기; 및 예를 들어 플루오로메틸렌 및 1,1,2,3,3-펜타플루오로프로판-1,3-다이일과 같은 부분적으로 플루오르화된 알킬기가 포함된다. 퍼플루오르화된 및 부분적으로 플루오르화된 알킬기의 예시적인 유도체에는 -CF2CF2OCF2CF2-, -CF2CF2CF2OCF2CF2-, -CF2OCF2CF2-; -CF2CF2CF2OCF(CF3)-; -CF2CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)-; -CF2OC3F6OCF(CF3)-; -CF2CF2CF2CF2OCF(CF3)-, -CF2OC3F6-, -CF2OC3F6-, -CF2CF2CF2OCFHCF2-, -CF2CF2CF2OCF(CF3)CF2OCFHCF2-, -CF2OC3F6OCFHCF2-, -CF2O(CF2CF2O)xCF2- (여기서, x는 1 이상의 정수임), -CF2CF2N(CF2CF3)CF2CF2-, -CF2(CF3)NC2F4-, -C3F6(C3F7)NC2F4-, 및 -CF2CF2CF2N(CF3)CF2-와 같은 플루오르화된 알콕시알킬기가 포함된다.
X는 H, F, 또는 HOCH2- 기를 나타낸다. 일부 실시 양태에서, 플루오르화된 알코올은 다작용성일 수 있으며, 이는 상응하는 폴리에테르를 생성하게 된다. 다작용성 플루오르화된 알코올의 예에는 HOCH2C2F4CH2OH, HOCH2C3F6CH2OH, HOCH2C4F8CH2OH, HOCH2(CF2CF2O)nCH2OH (여기서, n은 양의 정수임), 및 HOCH2CF2O(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2OH (여기서, j 및 k는 1 내지 50의 범위의 정수를 나타냄)이 포함된다. 그러한 경우에, X는 HOCH2-를 나타낸다.
플루오르화된 설포네이트 에스테르는 화학식 RfCH2OS(=O)2Rf 1 (식 중, Rf는 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 또는 분지형일 수 있는 퍼플루오르화된 알킬렌기, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기, 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 하나 이상의 탄소 원자는 카테네이션된 질소 또는 산소 헤테로원자에 의해 대체되며, 각각의 Rf는 최대로 하나의 수소 원자를 함유하며, Rf 1은 1개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오르화된 알킬렌기이고, CF3 또는 C4F9가 특히 바람직함)으로 나타내어진다.
예시적인 Rf기에는, 퍼플루오로메틸, 퍼플루오로에틸, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로아이소프로필, 퍼플루오로부틸, 퍼플루오로아이소부틸, 퍼플루오로펜틸, 퍼플루오로헥실, 퍼플루오로사이클로헥실, 및 퍼플루오로옥틸; 및 1,1,2,2-테트라플루오로에틸, 1,1,2,3,3,3-헥사플루오로프로필, 및 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로부틸과 같은 부분적으로 플루오르화된 알킬기, 및 퍼플루오르화된 및 부분적으로 플루오르화된 알킬기의 유도체, 예컨대 HCF2CF2OCF2CF2-, CF3CF2OCF2CF2-, HCF2CF2CF2OCF2CF2-, CF3CF2CF2OCF2-, CF3OCF2CF2-; C3F7OCF(CF3)-; C3F7OCF(CF3)CF2OCF(CF3)-; CF3OC3F6OCF(CF3)-; C4F9OCF(CF3)-, CF3OC3F6-, C3F7OCFHCF2-, C3F7OCF(CF3)CF2OCFHCF2-, CF3OC3F6OCFHCF2-, CF3O(CF2CF2O)yCF2- (여기서, y는 1 이상의 정수임), CF3CF2N(CF2CF3)CF2CF2-, (CF3)2NC2F4-, (C3F7)2NC2F4-, 및 CF3CF2CF2N(CF3)CF2-가 포함된다.
전형적으로, 플루오르화된 알코올 및 플루오르화된 설포네이트 에스테르는 대략 동일한 양(1:1 동일한 비율)으로 조합되고, 그럼에도 다른 비율, 예를 들어 0.8 내지 1.2의 범위 내의 몰비가 사용될 수 있다. 유용한 염기에는 유기 및 무기 염기가 포함된다. 예시적인 염기에는 알칼리 금속 탄산염(임의로 테트라알킬암모늄 할라이드와 조합됨), 3차 아민, 수소화나트륨, 및 그의 조합물이 포함된다.
조합된 성분들은 성분의 반응 및 상응하는 플루오르화된 에테르의 형성을 일으키는 조건 하에서 압력 용기 내에 넣어지지만, 일부 경우에 반응은 주위 압력에서 유리 용기 내에서 수행될 수 있다. 전형적인 조건에는 교반 및 가열이 포함되지만, 일부 경우에 교반 및 가열 중 하나가 바람직하거나 또는 어느 것도 바람직하지 않을 수 있다. 충분한 시간이 흐른 후에, 혼합물은 전형적으로 주위 온도(가열된다면)로 되돌아가고, 그런 다음, 플루오르화된 에테르는 예를 들어, 제조예에서 기재된 바와 같이 후속작업 및 정제에 의해 수득된다.
본 발명의 개시문헌에 따라 대칭적인 플루오르화된 에테르를 제조하는데 유용한 제2 방법에서는, 상기 기재된 바와 같은 플루오르화된 알코올(즉, 부분적으로 플루오르화된 알코올)이 극성 비양성자성 용매 내에서, 1개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로알칸설포닐 플루오라이드와 조합된다. 전형적으로, 시의적절한 방식으로 반응을 용이하게 하기 위하여 약간의 가열(mild heating)이 적용된다.
플루오르화된 에테르는 단독으로, 또는 서로와의 혼합물 형태로, 또는 기타 통상적으로 사용되는 용매(예를 들어, 알코올, 에테르, 알칸, 알켄, 퍼플루오로카본, 퍼플루오르화된 3차 아민, 퍼플루오르화된 에테르, 사이클로알칸, 에스테르, 케톤, 방향족 물질, 실록산, 하이드로클로로카본, 하이드로플루오로카본 및 그의 혼합물)와의 혼합물 형태로 사용될 수 있다. 그러한 공용매는 전형적으로 특정 용도를 위한 조성물의 특성을 변경시키거나 증진시키도록 선택될 수 있고, 생성된 조성물이 본질적으로 발화점을 갖지 않도록 하는 (공용매(들) 대 플루오르화된 에테르(들)의) 비로 이용될 수 있다. 바람직한 경우, 플루오르화된 에테르는 특정 용도와 관련하여 특성이 매우 유사한 기타 화합물(예를 들어, 다른 플루오르화된 에테르)과 조합하여 사용될 수 있다. 소량의 임의의 성분을 플루오르화된 에테르에 첨가하여 특정 용도를 위한 원하는 특정 특성을 부여할 수 있다. 유용한 조성물은, 예를 들어 계면활성제, 착색제, 안정화제, 산화방지제, 난연제 및 그의 혼합물과 같은 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다.
디바이스를 제공하는 단계, 및 디바이스에 또는 디바이스로부터 열을 전달하기 위해 열 전달 유체를 사용하는 단계를 포함하는, 열 전달 방법이 또한 제공된다. 디바이스는 상기 기재된 바와 같고 제공된 열 전달 유체이다.
본 발명의 목적 및 이점은 하기의 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에서 인용된 특정 물질 및 그의 양과 더불어 기타 조건이나 상세 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예
달리 나타내지 않는 한, 실시예 및 명세서의 나머지 부분에서 모든 부, 백분율, 비 등은 중량 기준이다. 하기 실시예에서, 약어 "GC"는 불꽃 이온화 검출기(flame ionization detector)를 사용하는 기체 크로마토그래피를 말하고(반응 요소에 대해 보정되지 않음);"IR"은 적외선 분광법을 말하고, "GC/MS"는 기체 크로마토그래피-질량 분광법을 말하고; "NMR"(예를 들어, 1H, 19F, 13C)은 핵 자기 공명 분광법을 말하고; "mL"은 밀리리터를 말하고, "몰"은 몰수를 말하고; "g"은 그램을 말한다.
비열용량(Specific Heat Capacity, Cp)은 퍼킨 엘머 파이리스 1 DSC(Perkin Elmer Pyris 1 DSC)(시차 주사 열량계, DSC), 어낼리티컬 인스트루먼트 No. 294(Analytical Instrument No. 294)를 사용해 측정하였다. 샘플은 퍼킨 엘머 마이크로밸런스, 어낼리티컬 인스트루먼트 No. 289를 사용해 무게를 재었다. 텅빈 DSC 팬, 사파이어(sapphire) 열용량 대조군 디스크, 및 샘플 물질에 대하여 스캔을 획득하는 "3-곡선" 방법을 사용하였다. 퍼킨 엘머 열 분석 소프트웨어는 열용량을 계산하고, 이 열용량은 사파이어 대조군의 공지된 열용량에 대해서 보정된다. -20℃에서 출발하여 20℃ 증분으로 열용량 데이터를 취하고, 각 가열 범위의 시작과 끝에서의 과도 상태 데이터(transient data)를 피하기 위해서 각 20℃의 가열 범위 중간에서 하나의 열용량 값을 보고하였다.
제조예 A
2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트의 제조.
2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부탄-1-올(202g, 1.1몰, 중국, 베이징(Beijing, China) 소재의 시노켐 코포레이션(Sinochem Corp.)으로부터 입수됨), 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포닐 플루오라이드(332g, 1.1몰, 미국, 미네소타주, 세인트 폴(Saint Paul, Minnesota) 소재의 3M 컴퍼니(3M Company)로부터 입수됨) 및 물(300g)을 3리터의 3목 둥근 바닥 플라스크 내에서 조합하였다. 플라스크에는 자기 교반기, 냉수 축합기(cold water condenser), 열전대(thermocouple), 및 250mL 첨가 깔때기(addition funnel)가 장착되었다. 수성 수산화칼륨(149.3g, 45중량%, 1.22당량)을, 온도가 35℃를 초과하지 않는 속도로 첨가 깔때기를 통하여 적가하였다. 일단 염기의 첨가가 완료되었으면, 혼합물을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 이어서, 침전된 염을 혼합물로부터 여과하였고, 하부의 액체 불소화합물계 생성물 상을 상부의 수성 상으로부터 분리하였다. 미반응 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부탄-1-올 및 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포닐 플루오라이드를 대기중 증류에 의해 제거하였다.
제조예 B
2,2,3,3-테트라플루오로프로필 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트의 제조.
2,2,3,3-테트라플루오로프로판-1-올(202g, 1.52몰, 시노켐 코포레이션으로부터 입수됨), 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포닐 플루오라이드(465g, 1.52몰, 3M 컴퍼니로부터 입수됨) 및 물 (500g)을 3리터의 3목 둥근 바닥 플라스크 내에서 조합하였다. 플라스크에는 자기 교반기, 냉수 축합기, 열전대 및 첨가 깔때기가 장착되었다. 수성 수산화칼륨(45중량%, 211.5g, 1.7몰, 미국, 위스콘신주, 밀워키(Milwaukee, Wisconsin) 소재의 알드리치 케미칼 컴퍼니(Aldrich Chemical Co.)로부터 입수됨)을, 온도가 35℃를 초과하지 않는 속도로 첨가 깔때기를 통하여 적가하였다. 일단 수산화칼륨의 첨가가 완료되었으면, 혼합물을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 이어서, 침전된 염을 혼합물로부터 여과하였고, 하부의 액체 불소화합물계 생성물 상을 상부의 수성 상으로부터 분리하였다. 미반응 2,2,3,3-테트라플루오로프로판-1-올 및 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포닐 플루오라이드를 대기중 증류에 의해 액체 불소화합물계 생성물 상으로부터 제거하였다.
제조예 C
2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트의 제조.
2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부탄-1-올(200g, 1.0몰, 3M 컴퍼니로부터 입수됨) 및 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포닐 플루오라이드(300g, 1.0몰, 3M 컴퍼니로부터 입수됨)를 1리터의 3목 둥근 바닥 플라스크 내에서 조합하였다. 플라스크에는 오버헤드 기계식 교반기, 냉수 축합기, 열전대 및 첨가 깔때기가 장착되었다. 수성 수산화칼륨(물 중 45중량%, 154g, 1.05몰)을, 온도가 35℃를 초과하지 않는 속도로 첨가 깔때기를 통하여 적가하였다. 일단 수산화칼륨의 첨가가 완료되었으면, 혼합물을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 이어서, 침전된 염을 혼합물로부터 여과하였고, 하부의 액체 불소화합물계 생성물 상을 상부의 수성 상으로부터 분리하였고, 물로 1회 세정하여 350g의 조 생성물(crude product)을 수득하였다. 생성물을 대기압에서 증류시켰으며, 140℃ 내지 150℃에서 비등하는 증류 컷(distillation cut)을 추가의 정제 없이 사용하였다(GC에 의하면 96.3% 순도).
제조예 D
2,2,3,3-테트라플루오로프로필 트라이플루오로메탄설포네이트의 제조.
2,2,3,3-테트라플루오로프로판-1-올(244.3g, 1.85몰, 시노켐 코포레이션으로부터 입수됨), 트라이에틸아민(187.2g, 1.85몰, 알드리치 케미칼 컴퍼니로부터 입수됨) 및 500mL의 클로로포름을 2-리터 파르 압력 반응기 내에서 조합하고, 밀봉하였다. 반응기 온도를 -10℃로 설정하였다. 트라이플루오로메탄설포닐 플루오라이드(281.33g, 1.85몰, 3M 컴퍼니로부터 입수됨)를, 온도가 -5℃를 초과하지 않는 속도로 첨가하였다. 일단 첨가가 완료되었으면, 혼합물을 -10℃에서 45분 동안 유지시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 비우고, 2 × 500mL 분액의 물 및 1 × 250mL 분액의 1N HCl로 세정하였다. 반응 혼합물의 GC 분석은 생성물로의 97% 전환율을 나타냈다. 클로로포름 용매를 회전 증발에 의해 제거하였다. 생성물을 무수 황산마그네슘으로 건조시켰으며, 이어서 무수 황산마그네슘을 생성물로부터 여과하였다.
제조예 1
4-(2',2',3',4',4',4'- 헥사플루오로부톡시 )-1,1,1,2,3,3- 헥사플루오로부탄 , CF 3 CFHCF 2 CH 2 OCH 2 CF 2 CFHCF 3 의 제조.
2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부탄-1-올(61.3g, 0.337몰, 시노켐 코포레이션으로부터 입수됨), 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트(156.4g, 0.337몰), 탄산칼륨(46.5g, 0.337몰), 트라이-n-부틸아민(0.75g, 0.004몰) 및 150mL의 아세톤을 600mL의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 혼합물을 18시간 동안 격렬하게 교반하면서 75℃로 가열하였다. 이어서, 혼합물을 비웠고, 고형물을 생성물로부터 여과하였다. 액체 생성물을 100mL 분액의 물로 2회 세정하였다. (반응 요소에 대하여 보정되지 않은) GC 분석을 기초로 한 알킬화 수율은 60%였다. 이어서, 그렇게 생성된 투명한 상을 동심관 칼럼(concentric tube column)을 사용하여 분별 증류에 의해 정제하여 비등점이 150℃인 4-(2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부톡시)-1,1,1,2,3,3-헥사플루오로부탄을 생성하였다. 이러한 증류 유분의 순도는 (반응 요소에 대하여 보정되지 않은) GC 분석을 기초로 하면 98%였다. GC/MS 분석은 지정된 구조와 일치하였다. 비열용량을 상기 기재된 방법에 의해 이 화합물에 대해 측정하였고, 표 1의 다른 실시예와 함께 제시한다.
제조예 2
5-(2',2',3',4',4',4'- 헥사플루오로부톡시 )-1,1,2,2,3,3,4,4- 옥타플루오로펜탄 , H(CF 2 CF 2 ) 2 CH 2 OCH 2 CF 2 CFHCF 3 의 제조.
2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜탄-1-올(78.2g, 0.337몰, 시노켐 코포레이션으로부터 입수됨), 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트(156.4g, 0.337몰), 탄산칼륨(46.5g, 0.337몰), 트라이-n-부틸아민(0.75g, 0.004몰) 및 150mL의 아세톤을 600mL의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 혼합물을 18시간 동안 교반하면서 75℃로 가열하였다. 염을 생성물로부터 여과하였다. 생성물을 2 × 100mL 분액의 물로 세정하여 여분의 염을 제거하였다. 생성된 불소화합물계 생성물 상을 분리하였고, 무수 황산마그네슘으로 건조시켰다. 다음, 5-(2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부톡시)-1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로펜탄을 동심관 칼럼을 사용해 분별 증류에 의해 수득하였다. 주요 유분은 176℃ 내지 178℃에서 비등하였고, GC/MS 분석은 지정된 구조와 일치하였다. 비열용량을 상기 기재된 방법에 의해 이 화합물에 대해 측정하였고, 표 1의 다른 실시예와 함께 제시한다.
제조예 3
5-(2',2',3',3'- 테트라플루오로프로폭시 )-1,1,2,2,3,3,4,4- 옥타플루오로펜탄 , H(CF 2 CF 2 ) 2 CH 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H의 제조.
2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜탄-1-올(424g, 1.83몰, 시노켐 코포레이션으로부터 입수됨), 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트(760g, 1.83몰), 탄산칼륨(252g, 1.83몰), 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드(20g, 0.06몰) 및 400g의 아세톤을 2리터의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 온도를 75℃로 설정하였고, 혼합물을 72시간 동안 교반하였다. 이어서, 혼합물을 비웠고, 염을 생성물 용액으로부터 여과하였다. 생성물 용액을 200mL 분액의 물로 2회 세정하여 부가염을 제거하였다. 이어서, 하부의 불소화합물계 물질 상을 무수 황산마그네슘으로 건조시켰고, 여과하였고, 이어서 20-플레이트(plate) 올더쇼(Oldershaw) 증류 칼럼을 사용하여 분별에 의해 정제하였다. 주요 유분(반응 요소에 대하여 보정되지 않은 GC에 의해 측정했을 때 대략 98% 순도)은 대기압에서 170℃의 온도에서 비등하였다. 그 구조는 GC/MS, 19F NMR 및 1H NMR에 의한 분석과 일치하였다. 비열용량을 상기 기재된 방법에 의해 이 화합물에 대해 측정하였고, 표 1의 다른 실시예와 함께 제시한다.
제조예 4
1,1,2,2,3,3,4,4- 옥타플루오로 -5-(2',2',3',3',4',4',5',5'- 옥타플루오로펜틸옥시 )펜탄, HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 OCH 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 H 의 제조.
2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜탄-1-올(22.1g, 0.097몰)을 2시간의 기간에 걸쳐 무수 다이에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르(200g) 중 수소화나트륨(95% 순도의 2.5g, 0.097몰)의 현탁액에 50℃에서 적가하였다. 이러한 시간의 종점에서, 용액은 균일하였다. 이어서, 이러한 용액에, 0℃에서 HCF2CF2CF2CF2CH2OH와 CF3CF2CF2CF2SO2F와 트라이에틸아민의 반응에 의해 제조된 HCF2CF2CF2CF2CH2OS(=O)2CH2CF2CF2CF2CF3 (50g, 0.097 mol)를 첨가하였다. 다음, 반응 혼합물을 9℃로 16시간 동안 가열하였고, 추가의 6시간 동안 105℃로 가열하였다. 반응이 완료된 후, 물(100mL)을 첨가하였고, 이 혼합물을 딘 스타크(Dean-Stark) 트랩을 사용하여 증류시켜 트랩 내에서 하부의 불소화합물계 물질 상을 분리되게 하면서 물 및 유기 용매를 증류 용기로 다시 회수하였다. 동심관 증류 칼럼을 통하여 수득된 30.1g을 증류시켜 예비 정제를 수행하였다. 증류물(204℃ 내지 207℃)은 (반응 요소에 대하여 보정되지 않은 기체 크로마토그래피(GC)에 의해 측정했을 때) 2개의 주요 성분이 75/21의 혼합물로 이루어진 것으로 확인되었으며, 이들 성분은 HCF2CF2CF2CF2CH2OS(=O)2CF2CF2CF2CF3 및 HCF2CF2CF2CF2CH2OCH2CF2CF2CF2CF2H였다.
에테르의 정제는 50℃에서 노나플레이트-오염된 혼합물(nonaflate-contaminated mixture)을 다이메틸포름아미드(200mL) 중 염화리튬(25g)의 용액으로 처리하는 것에 의해 영향을 받았다. 이러한 특정 조건 하에서, 노나플레이트는 염화리튬과 신속하게 반응하여 HCF2CF2CF2CF2CH2Cl 및 리튬 노나플레이트를 생성하는 것으로 확인되었다. 반응 혼합물을 물에 부었고, 하부의 불소화합물계 물질 상을 분리하였고, 물로 2회 이상 세정하였고, 생성 혼합물을 증류시켜(비등점: 205℃, 70℃/2 mm Hg), GC에 의해 측정된 바와 같이 91.5%의 순도를 수득하였고, 이는 반응 요소에 대해 보정되지 않았다. 지정된 구조는 GC/MS 분석, 적외선 분광법, 19F NMR, 1H NMR 및 13C NMR과 일치하였다. 비열용량을 상기 기재된 방법에 의해 이 화합물에 대해 측정하였고, 표 1에서 다른 실시예와 함께 제시한다.
제조예 5
1-(3'-(2",2",3",3"- 테트라플루오로프로폭시 )-1',2',2'- 트라이플루오로프로폭시 )-1,1,2,2,3,3,3-헵 타 플루오로프로판 CF 3 CF 2 CF 2 OCFHCF 2 CH 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H 의 제조.
2,2,3-트라이플루오로-3-(퍼플루오로프로폭시)프로판올(71.6g, 0.24몰, 미국 특허 출원 공보 제2007/0051916 A1호(플린 등)의 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조됨), 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트(119.23g, 0.288몰), 탄산칼륨(39.7g, 0.288몰), 트라이-n-부틸아민(0.75g, 0.004몰) 및 150mL의 아세톤을 600mL의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 반응기의 온도를 75℃로 설정하였고, 혼합물을 24시간 동안 교반하였다. 이어서, 혼합물을 비웠고, 염을 생성물 용액으로부터 여과하였다. 생성물 용액을 100mL 분액의 물로 2회 세정하여 부가염을 제거하였다. 이어서, 하부의 상을 무수 황산마그네슘으로 건조시켰고, 여과하였고, 이어서 동심관 칼럼을 사용하여 분별 증류에 의해 정제하였다. 주요 유분(반응 요소에 대하여 보정되지 않은 GC에 의하면 94% 순도)은 대기압에서 161℃ 내지 162℃의 온도에서 비등하였다. 지정된 구조는 GC/MS 분석과 일치하였다.
제조예 6
3-(2,2,3,3- 테트라플루오로프로폭시 )-1,1,2,2- 테트라플루오로프로판 , HCF 2 CF 2 CH 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H의 제조.
2,2,3,3-테트라플루오로프로판-1-올(50g, 0.38몰), 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트(157g, 0.38몰), 탄산칼륨(52.3g, 0.38몰) 및 197g의 아세톤(용매)을 600mL의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 탈기 후, 반응기를 밀봉하였고, 혼합물을 18시간 동안 격렬하게 교반하면서 75℃로 가열하였다. 냉각 후, 반응기를 열었고, 내용물을 여과하여 불용성 염을 제거하였다. 아세톤을 회전 증발에 의해 제거하였다. 이어서, 이 잔류물에 과량의 물을 첨가하였고, 생성물을 딘 스타크 트랩을 사용하여 공비 증류시켜 상 분리 및 물 세정 후 52.7g의 조 생성물을 수득하였다. 생성물 에테르의 일부가 회전 증발 동안 용매와 함께 증류되었으며, 그래서 증류물을 물에 부었고, 하부의 불소화합물계 물질 상을 분리하였고, 물(17.8g)로 1회 세정하였다. 조합된 불소화합물계 물질 상을 기초로 한 이 단계에서의 GC 분석에 의한 수율은 52%였다. 생성물을 대기압에서 증류시켰고, 이어서 112℃ 내지 152℃의 증류 컷을 제조예 4에서 기재된 바와 같이 50℃에서 N,N-다이메틸포름아미드(150mL) 중 LiCl(20g)로 처리하여 잔류하는 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트를 제거하였다. 이어서, 생성물을 동심관 칼럼을 통하여 증류시켜 98.6% 순도로 비등점이 134℃ 내지 135℃인 생성물 에테르를 수득하였다. 구조는 GC/MS, IR, 19F NMR, 1H NMR 및 13C NMR과 일치하였다. 비열용량을 상기 기재된 방법에 의해 이 화합물에 대해 측정하였고, 표 1에서 다른 실시예와 함께 제시한다.
제조예 7
5-(2,2,2- 트라이플루오로에톡시 )-1,1,2,2,3,3,4,4- 옥타플루오로펜탄 ; H(CF 2 CF 2 ) 2 CH 2 OCH 2 CF 3 의 제조.
2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜탄-1-올(50g, 0.215몰), 2,2,2-트라이플루오로에틸 트라이플루오로메탄설포네이트(50g, 0.215몰, 미국, 플로리다주, 알라쿠아(Alachua, Florida) 소재의 신퀘스트 랩스, 인코포레이티드(Synquest Labs, Inc.)로부터 입수됨), 탄산칼륨(29.7g, 0.215몰) 및 175g의 아세톤(용매)을 600mL의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 탈기 후, 반응기를 밀봉하였고, 혼합물을 16시간 동안 격렬하게 교반하면서 75℃로 가열하였다. 냉각 후, 반응기를 열었고, 내용물을 여과하여 불용성 염을 제거하였다. 아세톤을 회전 증발에 의해 제거하였다. 이어서, 이 잔류물에 과량의 물을 첨가하였고, 생성물을 딘 스타크 트랩을 사용하여 공비 증류시켜 상 분리 및 물 세정 후 60.4g의 조 생성물을 수득하였다. 이 단계에서의 GC 분석에 의한 수율은 50%였다. 생성물을 대기압에서 증류시켰고, 138℃ 초과의 증류 컷을 포트(pot)에서 조합하고, 제조예 4에서 기재된 바와 같이 50℃에서 N,N-다이메틸포름아미드(250mL) 중 LiCl(15g)로 처리하여 잔류하는 2,2,2-트라이플루오로에틸 트라이플루오로메탄설포네이트를 제거하였다. 이어서, 생성물을 동심관 칼럼을 통하여 증류시켜 95.9% 순도로 비등점이 138℃ 내지 143℃인 생성물 에테르를 수득하였다. 구조는 GC/MS 및 1H NMR 분석과 일치하였다. 비열용량을 상기 기재된 방법에 의해 이 화합물에 대해 측정하였고, 표 1의 다른 실시예와 함께 제시한다.
제조예 8
4-(2,2,3,3,4,4,4- 헵타플루오로부톡시 )-1,1,1,2,2,3,3- 헵타플루오로부탄 ; C 3 F 7 CH 2 OCH 2 C 3 F 7 의 제조.
2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부탄-1-올(50g, 0.25몰, 3M 컴퍼니로부터 입수됨), 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트(120.5g, 0.25몰, 상기 기재된 바와 같이 제조됨), 탄산칼륨(34.5g, 0.25몰) 및 175g의 아세톤(용매)을 600mL의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 탈기 후, 반응기를 밀봉하였고, 혼합물을 112시간 동안 격렬하게 교반하면서 75℃로 가열하였다. 냉각 후, 반응기를 열었고, 내용물을 여과하여 불용성 염을 제거하였다. 아세톤을 회전 증발에 의해 제거하였다. 생성물 에테르의 일부가 회전 증발 동안 용매와 함께 증류되었으며, 그래서 증류물을 물에 부었고, 하부의 불소화합물계 물질 상을 분리하였고, 회전 증발 잔류물에 첨가하였다. 이어서, 이 잔류물에 대략 250mL의 물을 첨가하였고, 생성물을 딘 스타크 트랩을 사용하여 공비 증류시켜 상 분리 및 물 세정 후 62g의 조 생성물을 수득하였다. 이 단계에서의 GC 분석에 의한 수율은 11%였다. 생성물을 제조예 4에서 기재된 바와 같이 50℃에서 N,N-다이메틸포름아미드(250mL) 중 LiCl(15g)로 처리하여 잔류하는 노나플루오로부탄-1-설포네이트를 제거하였다. 이어서, 생성물을 78%의 순도로 증류시켰다. GC/MS 및 1H NMR은 지정된 구조와 일치하였다.
제조예 9
C 3 F 7 CH 2 OCH 2 C 2 F 4 CH 2 OCH 2 C 3 F 7 의 제조.
2,2,3,3-테트라플루오로부탄-1,4-다이올(HOCH2C2F4CH2OH, 20g, 0.123몰, 3M 컴퍼니로부터 입수됨), 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸-1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트(C3F7CH2OSO2C4F9, 119g, 0.247몰, 상기 기재된 바와 같이 제조됨), 탄산칼륨(34.1g, 0.247몰) 및 245g의 아세톤 (용매)을 600mL의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 탈기 후, 반응기를 밀봉하였고, 혼합물을 112시간 동안 격렬하게 교반하면서 75℃로 가열하였다. 냉각 후, 반응기를 열었고, 내용물을 여과하여 불용성 염을 제거하였다. 아세톤을 회전 증발에 의해 제거하였다. 이어서, 이 잔류물에 과량의 물을 첨가하였고, 생성물을 딘 스타크 트랩을 사용하여 공비 증류시켜 상 분리 및 물 세정 후 57.2g의 조 생성물을 수득하였다. GC/MS 분석은 더 복잡한 혼합물 내의 성분으로서의 예측된 생성물 C3F7CH2OCH2C2F4CH2OCH2C3F7 의 존재와 일치하였다(GC에 의하면 약 8.4% 수율).
제조예 10
( CF 3 ) 2 NC 2 F 4 CH 2 OCH 2 C 4 F 8 H 의 제조.
3-[비스(트라이플루오로메틸)아미노]-2,2,3,3-테트라플루오로-프로판-1-올((CF3)2NC2F4CH2OH, 25g, 0.088몰, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M 컴퍼니), 실시예 4에 기재된 바와 같이 제조된 HCF2CF2CF2CF2CH2OS(=O)2CF2CF2CF2CF3(45.4g, 0.088몰), 탄산칼륨(12.2g, 0.088몰) 및 175g의 아세톤(용매)을 600mL의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 탈기 후, 반응기를 밀봉하였고, 혼합물을 64시간 동안 격렬하게 교반하면서 75℃로 가열하였다. 냉각 후, 반응기를 열었고, 내용물을 여과하여 불용성 염을 제거하였다. 아세톤을 회전 증발에 의해 제거하였다. 이어서, 이 잔류물에 과량의 물을 첨가하였고, 생성물을 딘 스타크 트랩을 사용하여 공비 증류시켜 상 분리 및 물 세정 후 30.3g의 조 생성물을 수득하였다. GC/MS 분석은 더 복잡한 혼합물 내의 성분으로서의 예측된 생성물 (CF3)2NC2F4CH2OCH2C4F8H 의 존재와 일치하였다(GC에 의하면 약 6% 수율). 혼합물을 약 35% 순도의 에테르로 증류시켰으며, 이에 대한 1H-NMR은 그 구조와 일치하였다.
제조예 11
8-(2',2',3',3'- 테트라플루오로프로폭시 )-1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7- 펜타데카플루오로옥탄 , C 7 F 15 CH 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H 의 제조.
펜타데카플루오로-1-옥탄올(100g, 0.25몰, 엑스플루오르 코포레이션(Exfluor Corp.)으로부터 입수됨), 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트(103.5g, 0.25몰), 탄산칼륨(34.5g, 0.25몰), 아도겐 464(Adogen 464)(5.5g, 알드리치, 다이글라임 중 50% 용액으로서 사용됨) 및 150g의 아세톤을 600mL 파르 압력 반응기에서 조합하였다. 반응 혼합물을 75℃로 가열하였고, 혼합물을 72시간 동안 교반하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 반응 혼합물을 여과하여 고체를 제거하였고, 회전 증발에 의해 아세톤을 제거하였다. 물을 잔류물에 첨가하였고, 혼합물을 공비 증류하여 물로 한 번 세정한 후 약 77% 순도의 목적하는 에테르 114.2g을 수득하였다. 생성물을 동심관 칼럼을 사용해 분별 증류하였고, 99.6% 순도의 주요 유분은 196℃의 비등점을 가졌다. 비열용량을 상기 기재된 방법에 의해 이 화합물에 대해 측정하였고, 표 1의 다른 실시예와 함께 제시한다.
제조예 12
5-(2',2',3',3',3'- 펜타플루오로프로폭시 )-1,1,2,2,3,3,4,4- 옥타플루오로플루오로펜탄 , HC 4 F 8 CH 2 OCH 2 CF 2 CF 3 의 제조.
2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜탄-1-올(50g, 0.21몰, 시노켐 코포레이션으로부터 입수됨), 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 1,1,2,2,3,3,4,4,4-노나플루오로부탄-1-설포네이트(93.1g, 0.21몰, 0℃에서 메틸 t-부틸 에테르 용매 내에서 트라이에틸아민의 존재 하에 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로판-1-올 및 노나플루오로부탄설포닐 플루오라이드의 반응에 의해 제조됨), 탄산칼륨(29.8g, 0.21몰), 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드(0.5g) 및 175g의 아세톤을 600mL의 파르 압력 반응기에서 조합하였다. 반응기를 밀봉시켰고, 온도를 75℃로 상승시켰고, 혼합물을 16시간 동안 교반하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 반응 혼합물을 여과하여 고체를 제거하였고, 고체를 소량의 아세톤으로 1회 세정하였다. 아세톤 용액을 물에 부었고, 하부의 불소화합물계 물질 상을 분리하였고, 물로 1회 세정하여 약 24%의 목적하는 에테르 생성물인 89.5g의 액체를 수득하였다. 생성물을 동심관 칼럼을 사용해 증류에 의해 정제하였고, 증류물(124℃ 내지 150℃의 유분)을 50℃에서 약 1시간 동안 DMF (250mL) 중 LiCl(20.6g, 0.48몰)로 처리하여 잔류하는 부탄 설포네이트 출발 물질을 더 낮은 비등 물질인 C2F5CH2Cl로 전환시켰다. 물을 DMF 용액에 첨가하였고, 생성물을 공비 증류시켰고, 물로 1회 세정하였고, 동심관 칼럼에서 증류에 의해 정제하여 99.2% 순도의 비등점이 150℃인 최종 에테르 생성물을 수득하였다. 구조는 GC/MS 및 1H-NMR과 일치하였다. 비열용량을 상기 기재된 방법에 의해 이 화합물에 대해 측정하였고, 표 1의 다른 실시예와 함께 제시한다.
제조예 13
4-[1,1다이플루오로-2-(2,2,3,3-테트라플루오로-프로폭시)-에틸]-2,2,3,3,5,5,6,6-옥타플루오로모르폴린 (I)의 제조.
Figure pct00001
2,2-다이플루오로-2-(2,2,3,3,5,5,6,6-옥타플루오로모르폴린-4-일)-에탄올 중간체의 제조.
테트라글라임(400g) 및 소듐 보로하이드라이드(20g, 0.54몰)를 오버헤드 교반기, 수냉 축합기, 열전대 및 첨가 깔때기가 장착된 3-리터 둥근 바닥 유리 플라스크에서 조합하였다. 반응 혼합물을 질소 하에 유지시켰다. 내용물을 70℃로 가열하였고, 4-(2-하이드록시에틸)모르폴린(알드리치)의 전기화학 플루오르화 및 이어서 메탄올을 사용한 에스테르화로부터 제조된 다이플루오로-(2,2,3,3,5,5,6,6-옥타플루오로모르폴리-4-일)-아세트산 메틸 에스테르(175g, 0.516몰)를 2.5시간에 걸쳐 첨가하였다. 혼합물을 70℃에서 추가의 16시간 동안 유지시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시켰고, 메탄올(115mL)을 2시간의 기간에 걸쳐 첨가하였다. 물(810ml)을 첨가하였고, 이어서 황산(69g, 98%)을 적가하였다. 반응 혼합물을 분리형 깔때기에 붓고, 하부의 불소화합물계 물질 상을 물로 2회 세정하였다.
동일한 충전물을 갖는 제2 로트(lot)를 진행시켰고, 2개의 로트를 이 단계에서 조합하였고, 진공 하에 증류시켜 2,2-다이플루오로-2-(2,2,3,3,5,5,6,6-옥타플루오로모르폴린-4-일)-에탄올(223g)을 수득하였으며, 이의 순도는 GC 분석에 의해 97.7%였다. GC 분석을 기초로 한 수율은 67.8%이다. 구조를 GC/MS에 의해 확인하였다.
4-[1,1다이플루오로-2-(2,2,3,3-테트라플루오로-프로폭시)-에틸]-2,2,3,3,5,5,6,6-옥타플루오로모르폴린의 제조.
2,2-다이플루오로-2-(2,2,3,3,5,5,6,6-옥타플루오로-모르폴린-4-일)-에탄올(100g, 0.325몰, 상기 기재된 바와 같이 제조됨), 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 노나플루오로부탄설포네이트(138.6g, 0.33몰), 탄산칼륨(44.7g, 0.32몰) 및 200mL의 아세톤(용매)을 600mL의 파르 압력 반응기 내에서 조합하였다. 탈기 후, 반응기를 밀봉하였고, 혼합물을 64시간 동안 격렬하게 교반하면서 75℃로 가열하였다. 냉각 후, 반응기를 열었고, 내용물을 여과하여 불용성 염을 제거하였다. 반응 혼합물을 물에 부었고, 하부의 불소화합물계 물질 상을 분리하였고, 물로 3회 이상 세정하여 기체 크로마토그래피에 의해 목적하는 에테르를 80.7% 함유하는 물질을 120.9g 수득하였다. GC 분석을 기초로 한 이 단계에서의 수율은 71.4%였다. 에테르의 정제는 제조예 4에서 기재된 바와 같이 50℃에서, 노나플레이트-오염된 혼합물을 다이메틸포름아미드(약 10mL) 중 염화리튬(0.77g)의 용액으로 처리하는 것에 의해 영향을 받았다. 반응 혼합물을 물에 부었고, 스팀 증류시켰다. 하부의 상을 물로 3회 세정하였고, 무수 황산마그네슘으로 건조시켰고, 동심관 증류 칼럼을 사용해 분별 증류하였다. 주요 유분( 19F-NMR에 의해 측정되었을 때 99.1%의 순도)은 대기압에서 174.1℃ 내지 174.4℃의 온도에서 비등하였다. 비열용량을 상기 기재된 방법에 의해 이 화합물에 대해 측정하였고, 표 1의 다른 실시예와 함께 제시한다.
[표 1]
Figure pct00002
표 1은 -20℃, 0℃, 20℃, 및 40℃에서 측정된 다양한 예시적인 열 전달 유체의 비열용량 데이타(J/gK)를 제시한다. 3개의 비교예가 제시된다. 비교예 2 및 3에 대한 데이타는 단지 25℃에서만 측정되었다. CE1은 시판의 열 전달 유체인 노벡 7500이다. FC-430(CE2)은 열 전달을 위해 사용되는 또 다른 시판의 유체이다. 노벡 7500 및 FC-43 둘다는 미국, 미네소타주, 세인트 폴 소재의 3M 컴퍼니로부터 입수가능하다. CE-3은 솔베이 솔렉시스 S.p.A.로부터 입수가능한 시판의 열 전달 유체인 ZT-180이다. 열용량은, 제공된 열 전달 유체 및 동일물질을 포함하는 디바이스가 더 높은 열용량을 가지며-그래서, 비교 물질보다 열 전달에 있어서 더욱 효율적이고 유용함을 제시한다.
본 발명의 범주 및 취지를 벗어나지 않고도 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 본 발명은 본 명세서에 설명된 예시적인 실시 양태 및 실시예에 의해 부당하게 제한되는 것으로 의도되지 않고 그러한 실시예 및 실시 양태는 단지 예로서 제시된 것이며, 본 발명의 범주는 본 명세서에 하기와 같이 설명되는 특허청구범위에 의해서만 한정되는 것으로 의도됨을 이해하여야 한다. 본 개시문헌에서 인용된 모든 참조 문헌은 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함된다.

Claims (16)

  1. 디바이스; 및
    열 전달 유체를 사용하는 것을 포함하는, 디바이스에 또는 디바이스로부터 열을 전달하는 메커니즘을 포함하고,
    여기서, 열 전달 유체는 하기 구조로 나타내어지는 화합물을 포함하는, 열 전달을 필요로 하는 장치:
    Y-Rf-CH2OCH2Rf-Y
    (식 중, 각각의 Rf는 동일 또는 상이할 수 있고, 독립적으로 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 또는 분지형일 수 있는 퍼플루오르화된 알킬렌기, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기, 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, 하나 이상의 탄소 원자는 카테네이션된(catenated) 질소 또는 산소 헤테로원자에 의해 대체되며, 각각의 Rf는 최대 하나의 수소 원자를 함유하며, 각각의 Y는 동일 또는 상이할 수 있고, Y는 H, F, 또는 RfCH2OCH2-기를 나타내며, 분자 내 탄소 원자의 총 수는 적어도 6임).
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 Rf는 하나의 수소 원자 및 하나의 불소 원자가 결합된 2차 탄소 원자를 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 Rf는 3개 내지 약 8개의 탄소 원자를 포함하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 Rf는 3개 내지 약 5개의 탄소 원자를 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 Rf는 적어도 3개의 불소 원자를 포함하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 Rf는 적어도 4개의 불소 원자를 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 Rf는 적어도 6개의 불소 원자를 포함하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 Rf는 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 또는 분지형일 수 있는 퍼플루오르화된 알킬렌기를 포함하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 Rf는 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기를 포함하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 Rf는 퍼플루오르화된 알킬렌기 또는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기의 유도체를 포함하며, 여기서, 하나 이상의 탄소 원자는 카테네이션된 질소 또는 산소 헤테로원자에 의해 대체되고, 각각의 Rf는 최대 하나의 수소 원자를 함유하고,
    Y는 H, F, 또는 RfCH2OCH2-기를 나타내고,
    분자 내 탄소 원자의 총 수는 적어도 6인 장치.
  11. 제1항에 있어서, 디바이스가 마이크로프로세서, 반도체 디바이스를 제조하는데 사용되는 웨이퍼, 전력 조절 반도체, 전기적 분배 스위치 기어, 전력 변압기, 회로 기판, 멀티-칩 모듈, 패키지된 및 패키지되지 않은 반도체 디바이스, 화학 반응기, 핵 반응기, 연료 전지, 레이저 및 미사일 구성요소로 이루어진 군으로부터 선택되는 장치.
  12. 제1항에 있어서, 디바이스가 가열되는 장치.
  13. 제1항에 있어서, 디바이스가 냉각되는 장치.
  14. 제1항에 있어서, 디바이스가 선택된 온도에서 유지되는 장치.
  15. 제1항에 있어서, 열 전달 메커니즘은 PECVD 툴 내의 온도 조절형 웨이퍼 척(wafer chuck), 다이 성능 테스트용의 온도 조절형 테스트 헤드, 반도체 공정 장비 내의 온도 조절형 작업 영역, 열 충격 테스트 조 액체 저장소 및 항온조로 이루어진 군으로부터 선택되는 장치.
  16. 디바이스를 제공하는 단계; 및
    열 전달 유체를 사용하여 디바이스에 또는 디바이스로부터 열을 전달하는 단계를 포함하고,
    여기서, 열 전달 유체는 하기 구조로 나타내어지는 화합물을 포함하는, 열 전달 방법:
    Y-Rf-CH2OCH2Rf-Y
    (식 중, 각각의 Rf는 동일 또는 상이할 수 있고, 독립적으로 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 또는 분지형일 수 있는 퍼플루오르화된 알킬렌기; 1개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 부분적으로 플루오르화된 알킬렌기; 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, 하나 이상의 탄소 원자는 카테네이션된 질소 또는 산소 헤테로원자에 의해 대체되며, 각각의 Rf는 최대 하나의 수소 원자를 함유하며, 각각의 Y는 동일 또는 상이할 수 있고, Y는 H, F, 또는 RfCH2OCH2-기를 나타내며, 분자 내 탄소 원자의 총 수는 적어도 6임).
KR1020127014249A 2009-11-02 2010-10-27 하이드로플루오로에테르를 열 전달 유체로서 사용하는 방법 KR20120085883A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/610,765 2009-11-02
US12/610,765 US8261560B2 (en) 2009-11-02 2009-11-02 Methods of using hydrofluoroethers as heat transfer fluids
PCT/US2010/054237 WO2011053628A2 (en) 2009-11-02 2010-10-27 Methods of using hydrofluoroethers as heat transfer fluids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120085883A true KR20120085883A (ko) 2012-08-01

Family

ID=43922970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127014249A KR20120085883A (ko) 2009-11-02 2010-10-27 하이드로플루오로에테르를 열 전달 유체로서 사용하는 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8261560B2 (ko)
EP (1) EP2496658A4 (ko)
JP (1) JP5881608B2 (ko)
KR (1) KR20120085883A (ko)
CN (1) CN102597156B (ko)
TW (1) TWI481592B (ko)
WO (1) WO2011053628A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170031732A (ko) * 2014-07-16 2017-03-21 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 하이드로플루오로에테르 올레핀 및 이의 사용 방법

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8323524B2 (en) * 2009-10-01 2012-12-04 3M Innovative Properties Company Apparatus including hydrofluoroether with high temperature stability and uses thereof
ITMI20131225A1 (it) * 2013-07-22 2015-01-23 Miteni Spa Nuovi composti organici fluorurati, procedimento per la loro preparazione e loro uso come intermedi di sintesi
KR102341140B1 (ko) * 2013-07-25 2021-12-21 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 질소 함유 하이드로플루오로에테르 및 이의 제조 방법
KR102309799B1 (ko) * 2013-12-20 2021-10-08 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 작동 유체로서의 플루오르화 올레핀 및 이의 사용 방법
WO2016032738A1 (en) 2014-08-27 2016-03-03 3M Innovative Properties Company Novel polyfluoroalkylated alkenes and silane compounds prepared therefrom
US9938380B2 (en) 2014-08-27 2018-04-10 3M Innovative Properties Company Polyfluoroalkylated alkenes and silicone compounds prepared therefrom
WO2016032739A1 (en) 2014-08-27 2016-03-03 3M Innovative Properties Company Novel polyfluoroalkylated alkenes and silicon compounds prepared therefrom
WO2016048808A1 (en) * 2014-09-23 2016-03-31 3M Innovative Properties Company Nitrogen containing hydrofluoroethers and methods of using same
CN104892373A (zh) * 2015-05-11 2015-09-09 武汉工程大学 一种2,2,3,3-四氟丙基-2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基醚的制备方法
JP6749347B2 (ja) * 2015-06-05 2020-09-02 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ハイドロフルオロオレフィン及びその使用方法
US10577335B2 (en) 2015-12-02 2020-03-03 3M Innovative Properties Company Allylic terminally unsaturated hydrofluoroamine and allylic terminally unsaturated hydrofluoroether compounds and methods of using the same
EP3426651A4 (en) 2016-03-11 2019-08-21 3M Innovative Properties Company AMINO-CONTAINING CYCLIC HYDROFLUOROETHERS AND METHODS OF USE THEREOF
JP6971249B2 (ja) * 2016-03-11 2021-11-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー アミン含有非環状ハイドロフルオロエーテル及びその使用方法
WO2017195070A1 (en) * 2016-05-09 2017-11-16 3M Innovative Properties Company Hydrofluoroolefins and methods of using same
JP6971253B2 (ja) * 2017-03-21 2021-11-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 熱伝達流体及び同流体の使用方法
TWI692291B (zh) * 2018-01-05 2020-04-21 威剛科技股份有限公司 動態隨機存取記憶體模組
CN112752742A (zh) 2018-09-26 2021-05-04 3M创新有限公司 氢氟醚及其使用方法
JP2022541759A (ja) * 2019-07-18 2022-09-27 ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ イタリー エス．ピー．エー． 低いｇｗｐを有するフッ素化化合物を使用する熱交換方法
CN113637463B (zh) * 2020-05-11 2023-05-16 何健德 浸泡式介电液
CN113604202B (zh) * 2021-06-25 2023-07-04 浙江巨化技术中心有限公司 一种组合物、浸没式液冷剂及其应用以及浸没式液冷系统

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3739033A (en) * 1971-03-01 1973-06-12 Allied Chem Novel fluorinated aliphatic triethers
NL7401510A (ko) * 1973-02-09 1974-08-13
US5925611A (en) * 1995-01-20 1999-07-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Cleaning process and composition
EP0856038B2 (en) * 1995-10-20 2009-10-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Hydrofluoroethers as low temperature refrigerants
JP2001064465A (ja) * 1999-08-26 2001-03-13 Asahi Glass Co Ltd 熱硬化性フッ素樹脂組成物
JP2001342458A (ja) * 2000-05-30 2001-12-14 Three M Innovative Properties Co 蒸発系熱伝達作動液
JP2004534264A (ja) * 2001-06-18 2004-11-11 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド フッ素含有化合物及びそれらから誘導されたポリマー
JP2005023259A (ja) * 2003-07-04 2005-01-27 Central Glass Co Ltd 不燃性組成物および合成樹脂発泡体の製造方法
WO2005007771A1 (en) * 2003-07-23 2005-01-27 Dupont Canada Inc. Coolant liquids having a low dielectric constant and high resistivity for use in fuel cells & other electrochemical reactor stacks
US6953082B2 (en) * 2003-12-16 2005-10-11 3M Innovative Properties Company Hydrofluoroether as a heat-transfer fluid
US7128133B2 (en) * 2003-12-16 2006-10-31 3M Innovative Properties Company Hydrofluoroether as a heat-transfer fluid
US7208100B2 (en) * 2004-01-14 2007-04-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company 1-ethoxy-1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutane refrigerant compositions comprising a fluoroether and uses thereof
US7691282B2 (en) * 2005-09-08 2010-04-06 3M Innovative Properties Company Hydrofluoroether compounds and processes for their preparation and use
ITMI20060381A1 (it) * 2006-03-02 2007-09-03 Solvay Solexis Spa Fluidi di scambio termico
US8791254B2 (en) * 2006-05-19 2014-07-29 3M Innovative Properties Company Cyclic hydrofluoroether compounds and processes for their preparation and use
RU2312097C1 (ru) 2006-07-13 2007-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Способ получения симметричных ди(полифторалкиловых) эфиров
US8193397B2 (en) * 2006-12-06 2012-06-05 3M Innovative Properties Company Hydrofluoroether compounds and processes for their preparation and use
US8003004B2 (en) * 2008-01-23 2011-08-23 3M Innovative Properties Company Heat transfer apparatus and methods including hydrofluorocarbonates
US7988877B2 (en) * 2008-11-03 2011-08-02 3M Innovative Properties Company Methods of making fluorinated ethers, fluorinated ethers, and uses thereof
US20100263885A1 (en) * 2009-04-21 2010-10-21 3M Innovative Properties Company Protection systems and methods for electronic devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170031732A (ko) * 2014-07-16 2017-03-21 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 하이드로플루오로에테르 올레핀 및 이의 사용 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN102597156A (zh) 2012-07-18
EP2496658A2 (en) 2012-09-12
US8261560B2 (en) 2012-09-11
WO2011053628A3 (en) 2011-09-22
TW201129534A (en) 2011-09-01
US20110100601A1 (en) 2011-05-05
JP5881608B2 (ja) 2016-03-09
CN102597156B (zh) 2014-09-24
JP2013509487A (ja) 2013-03-14
EP2496658A4 (en) 2017-07-19
TWI481592B (zh) 2015-04-21
WO2011053628A2 (en) 2011-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI481592B (zh) 使用氫氟醚做為傳熱液之方法
JP4847342B2 (ja) 熱伝達を必要とする装置及び熱伝達方法
US7055579B2 (en) Hydrofluoroether as a heat-transfer fluid
KR101494937B1 (ko) 하이드로플루오로카르보네이트를 포함하는 열전달 장치 및 방법
EP1694796B1 (en) Hydrofluoroether as a heat-transfer fluid
KR101772721B1 (ko) 고온 열전달을 위한 질소 함유 플루오로케톤
KR20130018268A (ko) 고온 열전달용 플루오로에테르 다이케톤
US20230087560A1 (en) Hydrofluorethers and methods of using same
CN113412252A (zh) 氢氟烯烃及其使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application