NO176673B

NO176673B - Anvendelse av perfluoralkyletylener som vaske- og törkemiddel samt preparater for dette formål

Info

Publication number: NO176673B
Application number: NO910596A
Authority: NO
Inventors: Daniel Desbiendras; Jean-Jacques Martin; Pascal Michaud
Original assignee: Atochem
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1995-01-30
Also published as: FR2658532A1; AU635387B2; CA2035687A1; US5302212A; ATE117362T1; EP0443911B1; KR930007225B1; CA2035687C; JPH0615003B2; NO176673C; KR910021472A; DE69106740T2; FI910800A0; DE69106740D1; PT96811B; PT96811A; FI98827C; IE910560A1; FI910800A; NO910596D0

Description

Foreliggende oppfinnelse angår området fluorerte hydrokarboner og angår mere spesielt anvendelsen av perfluoralkyletylener som vaske- og tørkemiddel for faste overflater.

Oppfinnelsen angår også preparater for vasking og tørking av faste overflater.

På grunn av sine fysikokjemiske egenskaper, spesielt den lave brennbarhet, den gode fukteevne, den lave oppløsningsevne og det lave kokepunkt, blir 1,1,2-triklor-l,2,2-trifluoretan (kjent under betegnelsen F113) i stor grad benyttet i industrien for vasking og avfetting av forskjellige faste overflater (metall, glass eller komposittmaterialer). I elektronikkindustrien finner F113 spesielt anvendelse ved defluksering og vasking uten varme av trykkede kretser. Som andre eksempler på anvendelse av F113 kan nevnes avfetting av metallstykker og vasking av mekaniske stykker av høy kvalitet og med stor nøyaktighet, for eksmpel gyroskoper og militær-, romfarts- eller medisinsk utstyr. I disse forskjellige anvendelser blir F113 hyppig forbundet med forskjellige andre organiske oppløsningsmidler, for eksempel metanol, spesielt i form av azeotrope eller pseudoazeotrope blandinger som ikke skiller seg og som, anvendt til tilbakeløp, i det vesentlige har den samme sammensetning i dampfase som i væskefase.

F113 blir videre benyttet i industrien for tørking av forskjellige faste substrater (metall-, plast-, kompositt-eller glassarbeidsstykker) efter deres vasking i vandig medium. Ved denne anvendelse, ment for å fjerne vann som forblir på overflaten av vaskede substrater, blir F113 hyppig tilsatt til et eller flere overflateaktive midler (se spesielt FR-PS 2 353 625 og 2 527 625 samt EP-PS 0 090 677 og 0 189 436, og de i disse patenter angitte referanser).

Uheldigvis er F113 en del av de totalt halogenerte klorfluor-karboner som i dag mistenkes for å angripe eller å bryte stratosfærens ozon. Man leter derfor efter produkter som er berøvet sin destruerende evne vis-å-vis ozon og som kan erstatte F113 på et eller flere anvendelsesområdene.

Det er nå funnet at perfluoralkyletylener med formelen

der Ejr betyr en perf luoralkylrest, lineær eller forgrenet og inneholdene 3 til 6 karbonatomer, oppviser fysikokjemiske karakteristika tilsvarende de til F113 men at de, i motsetning til den sistnevnte forbindelse, ikke er tilbøyelig til å bryte ned stratosfaerens ozonlag.

Videre er disse forbindelser spesielt stabile mot oksydasjon og de skader heller ikke plastmaterialer (polystyren, ABS og lignende) eller elastomerer som etylen-propylenkopolymerer.

Foreliggende oppfinnelse angår således anvendelsen av et perfluoralkyletylen med formelen:

der Rjr er en rett eller forgrenet C3_6-perfluoralkylrest som middel for vasking eller tørking av faste overflater.

Som nevnt ovenfor angår oppfinnelsen også et preparat for vasking av faste overflater og dette preparat karakteriseres ved at det består av en blanding av et perf luoralkyletylen ifølge krav 1 eller 2 med minst et organisk oppløsningsmiddel valgt blant alkoholer, ketoner, estere, etere, acetaler og eventuelt klorerte hydrokarboner.

Forbindelsene med formel (I) kan oppnås industrielt på i og for seg kjent måte, for eksempel ved to trinns fremgangsmåte som suksesivt omfatter: addisjon av etylen på det tilsvarende perfluoralkyljodid

Rjrl i nærvær av en katalysator på basis av kobber og

etanolamin, og

dehydroj oder ing av det således oppnådde jodid Rjr-CEtøCI^I i

nærvær av alkoholisk kalium.

Blant forbindelsene med formel (I) ifølge oppfinnelsen foretrekker man spesielt n-perfluorbutyletylen C4Fg-CH=CH2 som, som antydet i den følgende formel, oppviser karakteristika som er meget nær de til F113 bortsett fra den potensielle nedbrytning av ozon (O.D.P. = ozone-depletion potential).

Teknikker for vasking og tørking ved anvendelse av F113 og de forskjellige preparater på basis av F113 som benyttes for disse anvendelser, er i og for seg kjent for fagmannen og er beskrevet i litteraturen. Som et resultat og for å utøve foreliggende oppfinnelse er det for fagmannen tilstrekkelig i det vesentlige å erstatte F113 med den samme volummengde av et (perfluoralkyl)-etyleri med formel (I), fortrinnsvis n-perfluorbutyletylen med formelen C4FgCH=CH2.

På samme måte som F113 kan (perfluoralkyl )-etylenene med formel (I) benyttes alene eller i blanding seg i mellom eller med andre organiske oppløsningsmidler som er flytende ved omgivelsestemperatur, for eksempel med alkoholer som metanol, etanol og isopropanol, ketoner som aceton, estere som metyl-eller etyleacetat og etylformat, etere som metyltertbutyleter og tetrahydrofuran, acetaler som 1,1-dimetoksyetan og 1,3-dioksolan, eventuelt klorerte hydrokarboner som metylenklorid, trikloretylen og 1,1,1-trikloretan, 2-metylpentan, 2,3-dimetylbutan, n-heksan og heksen-1.

En spesielt interessant blanding for vaskeoperasjoner er den som på vektbasis omfatter 85 til 98 % av forbindelsen C4FgCH=CH2 og 2 til 15 % metanol. På dette området eksisterer det virkelig en azeotrop hvis koketemperatur er 46,3°C ved det normale atmosfæriske trykk (1.013 bar) og blandingen har en pseudoazeotrop oppførsel, det vil si at sammensetningen av dampfasen og væskefasen i det vesentlige er den samme, noe som er en spesiell fordel ved de tilsiktede anvendelser. Fortrinnsvis velges mengden forbindelse C4FgCH=CH2 til mellom 90 og 95 vekt-# og metanolmengden til mellom 5 og 10 vekt-#. En slik blanding har videre den vesentlige fordel at den ikke oppviser noe blakningspunkt under standard bestemmelses-betingelser (norm ASTM-D 3828) og videre er ubrennbar. Azeotropen C4FgCH=CH2/metanol er en positiv azeotrop fordi kokepunktet (46°C) er lavere enn de til de to bestanddeler (C4FgCH=CH2: 59 °C og metanol: 65°C).

Andre eksempler på binære eller ternære, spesielt inter-essante blandinger er de følgende idet mengden angis i vekt-#: C4FgCH=CH2 (91 til 98 SÉ) + isopropanol (9 til 2 %) C4FgCH=CH2 (41 til 51 <t>) + metylenklor id (59 til 49 *) C4FgCE=CH2 (89 til 97 %) + trikloretylen (17 til 3 *)

C4FgCH=CH2 (83 til 90 %) + 1,3-dioksolan (17 til 10 %) C4FgCH=CH2 (84,8 til 97,8 *) + metanol (15 til 2 %) +

metylacetat (0,2 til 2,2 %) C4FgCE=CE2 (90 til 98 %) + isopropanol (9 til 1 %) + 1,3-dioksolan (1 til 7 %) C4FgCH=CH2 (90,95 til 97,95$) + isopropanol (9 til 2 %) +

1,1-dimetoksyetan (0,05 til 1 <f>)

Som med de kjente vaskepreparater på basis av F113 kan vaskepreparatene på basis av perfluoaralkyletylen ifølge oppfinnelsen hvis man ønsker det stabiliseres mot hydrolyse og/eller radikalangrep som kan opptre under vaskeprosessene, ved å tilsette et vanlig stabiliseringsmiddel, for eksempel et nitroalkan som nitrometan eller -etan, et alkylenoksyd som propylen-, butylen- eller isoamylenoksyd, eller en blanding av disse idet den stabiliserende andel kan gå fra 0,01 til 5 % i forhold til den totale vekt av preparatet.

Evnen hos perfluoralkyletylenene ifølge oppfinnelsen til å fjerne vann som hviler på overflaten av substrater efter deres vasking i vandig miljø er påvist, sammenlignet med F113, ved en prøve som består i å bestemme mengden av vann som var på en fuktig bærer efter nedsenking i tørkeopp-løsningsmidlet. Prøven skjer på følgende måte: Et vevgitter av 100 % polyamid med en vekt på 8,4 ml/cm<2> og med dimensjoner 5 cm x 2 cm, nedsenkes i vann i 30 sek og man lar det hele så renne av uten agitering hvorefter det hele dyppes i 10 sek i 50 ml absolutt alkohol. Man bestemmer så konsentrasjonen av vann i alkohol ved Karl-Fisher metoden og denne konsentrasjon tjener som sammenligning.

Det samme gitter blir på ny nedsenket i vann i 30 sek, derefter tillatt avdrypping uten agitering og dyppes derefter i 5 min under ultralyd i 5 ml F113 eller n-perfluorbutyletylen. Gitteret dyppes så i 10 sek i 50 ml absolutt alkohol og konsentrasjonen av vann i alkohol måles som ovenfor. De således oppnådde resultater er oppsummert 1 den følgende tabell:

Disse resultater antyder at n-perfluorbutyletylen fjerner vann i det vesentlige på samme måte som F113.

Blandingene ment for tørking (fjerning av vann) av faste substrater efter vasking i vandig medium kan, i en andel fra 0,01 til 5 vekt-# og fortrinnsvis 0,1 til 3 vekt-%, inneholde de samme additiver som tørkepreparatene på basis av F113. Disse velkjente additiver er generelt overflateaktive midler som foreksempel mono- eller dialkylfosfater av aminer, salter av typen N-oleylpropylendiamindioleat, diamider av typen dioleyl-oleylamidpropylenamid, kationiske forbindelser avledet fra imidazolin, eller forbindelser som stammer fra omsetning av et kvatærnært ammoniumhydroklor id med en alkylfosforsyre i nærvær av et eventuelt fluorert amin.

De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1: Azeotrop C4F9CH=CH2/metanol

a) Påvisning av azeotropen.

Til en koker i en destillasjonskolonne med 30 plater settes

100 g n-perfluorbutyletylen og 100 g metanol. Blandingen bringes derefter til totalt tilbakeløp i 1 time for å bringe systemet i likevekt. På toppen av temperaturen, 46,3°C, gjennvinnes en fraksjon på ca 50 g som analyserer ved gasskromatografi.

Undersøkelse av resultatene, angitt i tabellen, indikerer nærværet av en azeotrop C4FgCH=CH2/metanol.

b) Verifisering av den azeotrope sammensetning.

Til kokeren i adiabatisk destillasjonskolonne med 30 plater

settes 200 g av en blanding omfattende 92 vekt-# C4FgCE=CH2 og 8 vekt-# metanol. Blandingen bringes derefter til tilbakeløp i 1 time for å bringe systemet til likevekt, derefter trekker man av en fraksjon på ca 50 g og analyserer denne ved gasskromatografi på samme måte som en prøve fra sumpen. Resultatene er oppsummert i tabellen nedenfor og viser nærværet av en positiv azeotrop fordi kokepunktet ligger under det til de to rene bestanddeler: C4FgCE=CH2 og metanol.

Denne azeotrop, benyttet som vasking av loddeflux eller avfetting av mekaniske stykker, gir gode resultater.

EKSEMPEL 2: Preparat stabilisert med nitrometan.

I en ultralyd vaskebeholder innføres 150 g av en blanding ineholdene 91,9 vekt-# C4F9CENCH2, 8 vekt-# metanol og 0,1 vekt-# nitrometan som stabiliseringsmiddel. Efter å bragt systemet til tilbakeløp i 1 time trekker man av en aliquot av dampfasen. Dennes analyse ved gasskromatografi viser nærværet av nitrometan, noe som antyder at blandingen er stabilisert i dampfase.

EKSEMPEL 3: Preparatet stabilisert med propylenoksyd.

Hvis man gjentar eksempel 2 men erstatter nitrometan med propylenoksyd, oppnås følgende resultater:

EKSEMPEL 4: BistaMlisert preparat

Man gjentar eksempel 2 men benytter 0,1 % nitrometan og 0,1 % propylenoksyd. Man oppnår følgende resultat:

EKSEMPEL 5: Vasking av loddeflux

Til en Annemasse ultralyd beholder settes 200 g av den azeotrope blanding C4FgCH=CE2/metanol og derefter bringer man blandingen til koketemperatur.

Trykte kretser belagt med loddefluxmiddel og holdt i beholderen i 30 sek ved 220° C, dyppes i 3 min i væsken ved koking under ultralyd og skylles så i dampfase i 3 min.

Efter tørking i luft fastslår man et totalt fravær av gjennværende loddefluxmiddel.

EKSEMPLENE 6 TIL 22

Man arbeider som i eksempel 1 men erstatter metanol med andre oppløsningsmidler. Den følgende tabell antyder den vanlige koketemperatur ved 1.013 bar og den azeotrope sammensetning:

EKSEMPLENE 23 TIL 29: Ternaere azeotroper.

Til en destillasjonskolonne med 30 plater innføres 200 g av en azeotrope blanding C4FgCH=CH2/metanol fra eksempel 1 og 50 g av et tredje oppløsningsmiddel. Blandingen blir derefter bragt til totalt tilbakeløp i 1 time for å bringe systemet til likevekt og derefter blir en aliqout av den kondenserte fase trukket av på toppen av temperaturstigen og analysert ved gassfasekromatografi.

Koketemperaturene som observeres for de ternære blandinger er under de til azeotropen C4FgCH=CH2/metanol, noe som antyder at det er tilstede en taernær azeotrop hvis vektsammensetning og vanlige kokepunkt ved 1.013 bar er oppsummert i den følgende tabell:

Sammensetningen og det vanlige kokepunkt for tre andre tærnære azeotroper er antydet i den følgende tabell;

EKSEMPEL 30 TIL 32:

Man arbeider som i eksempel 1 men erstatter C4FgCH=CH2 med C6F13CH = c^ 2 eller med iso-C3F7CH = CH2 og eventuelt metanol med etanol eller isopropanol.

Vektsammensetningen og det normale kokepunkt for azeotropene er antydet i den følgende tabell:

Claims

1. Anvendelse av et perfluoralkyletylen med formelen: der Rp er en rett eller forgrenet C3_^-perfluoralkylrest som middel for vasking eller tørking av faste overflater.

2 . Anvendelse ifølge krav 1 av n-perfluorbutyletylen C4FgCH=CH2 for vasking eller tørking av faste overflater.

3. Preparat for vasking av faste overflater, karakterisert ved at det består av en blanding av et perfluoralkyletylen ifølge krav 1 eller 2 med minst et organisk oppløsningsmiddel valgt blant alkoholer, ketoner, estere, etere, acetaler og eventuelt klorerte hydrokarboner.

4. Preparat ifølge krav 3, karakterisert ved at det inneholder 85 til 98 vekt-# n-perfluorbutyletylen og 2 til 15 % metanol.

5. Preparat ifølge krav 4, karakterisert ved at det inneholder 85 til 95 vekt-% n-perfluorbutyletylen og 2 til 15 % metanol.

6. Preparat ifølge krav 4 i form av en azeotrop som koker ved 46,3°C under vanlig atmosfærisk trykk, karakterisert ved at det inneholder ca. 92 vekt-% n-perfluorbutyletylen og ca. 8 vekt-% metanol.

7 . Preparat ifølge krav 3, karakterisert ved at det inneholder: 91 til 98 vekt-# n-perf luorbutyletylen og 2 til 9 % isopropanol ; 41 til 51 vekt-# n-perfluorbutyletylen og 49 til 59 % metylenklorid; 89 til 97 vekt-# n-perfluorbutyletylen og 3 til 11 % trikloretylen; 10 til 17 vekt-# n-perf luorbutyletylen og 10 til 17 % 1,3-dioksolan; 84,8 til 97,8 vekt-# n-perf luorbutyletylen og 2 til 15 % metanol og 0,2 til 2,2 % metylacetat; 90 til 98 vekt-% n-perf luorbutyletylen og 1 til 9 % isopropanol og 1 til 7 % 1,3-dioksolan; eller 90,95 til 97,95 vekt-# n-perfluorbutyletylen og 2 til 9 % isopropanol og 0,05 til 1 jo 1,1-dimetoksyetan.