TWI797212B - 在介電流體及電裝置中之全氟化1-烷氧基丙烯 - Google Patents
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Abstract
一種介電流體(即,介電組成物),其包括由下列通式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物:RfO-CF=CFCF3 I其中Rf係CF3-或CF3CF2-。此等介電流體可用於各式不同電裝置中。
Description
本申請案主張2017年12月13日申請之美國臨時專利申請案第62/598294號之優先權,其揭露係以引用方式全文併入本文中。
介電氣體係用於各種電裝置中,諸如例如電容器、變壓器、電纜線或總線、電路斷路器、及開關裝置。在此等電裝置中,由於介電氣體之介電強度(DS)較高,經常使用介電氣體取代空氣作為電絕緣體。與空氣填充之電裝置相比,此等介電氣體容許較高之功率密度。
六氟化硫(SF6)已成為許多電應用中之主要專用介電氣體。SF6有利之處在於無毒、不可燃、易於處理、具有有用之操作溫度範圍,並且具有優異的介電及電弧中斷性質。在變壓器內,其亦作為冷卻劑。變壓器內之鼓風機經常會使氣體循環,從而協助熱從繞組中傳出。然而,對於SF6的一項疑慮是其3200年的大氣壽命,以及約二氧化碳22,200倍的全球暖化潛勢(GWP)。
已經提出SF6與氮、氦、或高壓氮之混合物,以作為可能的替代品。亦已找出可與氮或氦混合之全氟碳化物(PFC)氣體;然而,PFC氣體也具有高GWP值,因此此等策略所可能降低的環境衝擊有限。一些其他替代混合物會遭受下列問題:在電弧(arcing)期間釋出遊離碳、在發弧期間或之後的毒性增加,以及儲存、回收、及再循環期間的氣體處理難度提高。因此,所欲的是此等介電氣體及其混合物之其他替代品。
本揭露提供包括一或多種全氟化1-烷氧基丙烯化合物之組成物,以及使用此等組成物之方法。
在一些實施例中,所提供之組成物包括由下列通式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物,其可呈反式組態或呈順式組態:RfO-CF=CFCF3 I其中Rf係CF3-或CF3CF2-。此等組成物可稱為介電組成物或介電流體。
在一些實施例中,此等介電流體可進一步包括一或多種次要介電氣體。
在一些實施例中,所提供的是一種包括一介電流體之電裝置,該介電流體包含式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物及可選地一或多種次要介電氣體。在一些實施例中,此介電流體係絕緣體。
如本文中所使用,用語「介電流體(dielectric fluid)」包括液體介電質及氣體介電質兩者。流體(氣體或液體)之物理狀態,係在使用其之電氣裝置之溫度及壓力操作條件下決定。
在本文中,當用語「包含(comprises)」及其變化形式出現於說明書及申請專利範圍中時,此等用語不具有限制性含義。這樣的用語將被理解為暗指包括所述的步驟或元件、或步驟或元件的群組,但不排除任何其他的步驟或元件、或步驟或元件的群組。所謂「由……組成(consisting of)」係指包括且限於接在「由……組成」後的任何物項。因此,片語「由……組成」指示所列出的元件為所需要或強制元件,並且無其他元件可存在。所謂「基本上由……組成(consisting essentially of)」意指包括該用語後面所列的任何元件,以及限於不干擾或促成所列元件於本揭露中所指明之功能或作用的其他元件。因此,片語「基本上由……組成」表示所列元件是必要的或強制性的,但其他元件是可選的,而且可存在或可不存在,而其取決於彼等是否實質上影響所列元件的功能或作用而定。本說明書中以開放式語言(例如:包含(comprise)及其衍生語)敘述之元件或元件組合中的任一者,皆可視為另外以封閉式語言(例如:組成(consist)及其衍生語)及半封閉式語言(例如:基本上組成(consist essentially)、及其衍生語)來敘述。
在本揭露之實施例中之用語「較佳(preferred)」和「較佳地(preferably)」表示在某些情況下可能可以提供某些效益。然而,其他申請專利範圍在同樣或其他情況下亦可能為較佳的。此外,對於 一或多個較佳申請專利範圍之引述並不意味其他申請專利範圍非係有用的,也沒有意圖將其他申請專利範圍從本揭露之範疇中排除。
在本申請案中,如「一(a/an)」及「該(the)」之用語不僅意欲指單數實體,並且包括可使用特定實例加以描述之整體類別。用語「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」可和用語「至少一(at least one)」互換地使用。用在清單之後的片語「之至少一者(at lesat one of)」及「包含...之至少一者(comprise at least one of)」指的是清單中項目之任一者以及清單中二個或更多個項目之任意組合。
如本文中所使用,除非內文明確另有所指,否則用語「或(or)」在使用時通常包括「及/或(and/or)」之意涵。
用語「及/或(and/or)」係指所列元件之一者或全部,或所列元件之任何二或更多者之組合。
亦在本文中,將全部數字皆假定為由用語「約(about)」以及在某些實施例中較佳地由用語「確切地(exactly)」所修飾。如本文中所使用,用語「約(about)」結合經測量之量係指該經測量之量的變化,該變化如同進行測量且行使與測量目標及使用之測量設備精確度相當之謹慎程度的技術者所預期。在本文中,「至多(up to)」一數字(例如,至多50)包括該數字(例如,50)。
同樣在本文中,以端點敘述之數字範圍包括所有歸於該範圍內的數字以及以該等端點(例如:1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。
如本文中所使用,用語「室溫(room temperature)」係指20℃至25℃或22℃至25℃之溫度。
用語「在……範圍中(in the range)」或「在……範圍內(within a range)」(及類似的陳述)包括所陳述範圍的端點。
本文中揭示的替代元件或實施例之群組不應解讀為限制。每個群組成員可個別地、或與群組的其他成員或在其中發現的其他元件任意組合地被提及和主張。預期的是,可以為了便利性及/或可專利性的原因而將群組中的一或多個成員包括在群組中或從群組中刪除。當任何這樣的包括或刪除發生時,本文中將說明書視為含有經修改的群組,從而滿足在所附申請專利範圍中使用的所有馬庫西群組之書面描述。
在本說明書全文中,對於「一個實施例」、「一實施例」、「某些實施例」或「一些實施例」等之提及,意指在本發明之至少一個實施例中包括結合該實施例所描述的特定特徵、組態、組成或特性。因此,在本說明書全文之各處中的此等片語之出現並不一定指示本發明之相同實施例。更進一步,特定特徵、組態、組成或特性可在一或多個實施例中用任何合適的方式結合。
以上之本揭露概述並非意欲描述本發明的各揭露實施例或每一個實施方案。以下的描述更具體地例示說明性實施例。在本申請案全文的數個地方,指引係透過實例清單來提供,實例可以多種組合使用。在各種情況下,所引述的清單僅作為代表性群組,且不應將其詮釋為排他性的清單。因此,本揭露之範疇不應侷限於本文中描述 的特定例示結構,而是至少延伸至申請專利範圍之語言所述之結構及這些結構的等效物。本說明書中明確敘述作為替代者之元件中的任一者皆可如所欲以任何組合明確包括於申請專利範圍內或排除自申請專利範圍外。雖然本文中可能已論述各項理論及可能的機制,此類論述無論如何都不應該用來限制可主張的申請標的。
2‧‧‧儲槽或壓力容器
3‧‧‧電硬體
圖1係包括一介電流體之電硬體的圖示,該介電流體包含根據本揭露之全氟化1-烷氧基丙烯化合物。
在諸如電容器之電裝置中,由於介電流體之低介電常數(K)及高介電強度(DS),經常使用介電流體代替空氣。一些此類型電容器包括金屬箔導體之交替層以及紙材或聚合物膜之固體介電片材。其他電容器係藉由將(多個)金屬箔導體及(多個)介電膜同心捲繞一中央芯來建造。此後者類型的電容器稱為「膜捲繞式(film-wound)」電容器。由於介電流體之低介電常數及高介電強度,經常使用介電流體來浸漬介電膜。與空氣或其他氣體填充的電裝置相比,此等介電流體能讓更多的能量儲存在電容器內(更高的電容)。
在說明性實施例中,本揭露係關於使用由下列通式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物作為介電流體,其可呈反式組態或呈順式組態: RfO-CF=CFCF3 I其中Rf係CF3-或CF3CF2-。
在一些實施例中,式(I)-CF3-O-CF=CF-CF3及CF3CF2-O-CF=CF-CF3-之化合物在含有其等之裝置的操作條件下係呈氣相、液相、或其組合。本揭露之介電流體可用於電裝置。
在某些實施例中,使用多種式(I)化合物之混合物。在混合物的某些實施例中,化合物之至少一部分係呈反式組態,並且化合物之至少一部分係呈順式組態。在CF3-O-CF=CF-CF3的某些實施例中,至少一部分係呈反式組態,並且至少一部分係呈順式組態。在CF3CF2-O-CF=CF-CF3的某些實施例中,至少一部分係呈反式組態,並且至少一部分係呈順式組態。
式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物可由路易士酸與由下列通式(II)所代表之全氟烷基醚化合物的反應來製備:
其中Rf係如針對式(I)所述。路易士酸之實例包括TiF4、ZrF4、NbF5、TaF5、BF3、SbF5、ACF(氯氟化鋁)、SbCl2F3、SbCl4F、HSbF6、SbCl5、AlCl3、及其混合物。用於此等製備型反應之例示性條件係呈現在「實例」一節中。
本揭露進一步提供一種包括一介電流體之電裝置,該介電流體包括由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物。在一些實施例中,本揭露進一步提供一種介電流體,其包含一或多種由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物與一或多種次要介電氣體的混合物。
有利的是,本揭露的由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物具有廣泛範圍的操作溫度及壓力、係熱及化學穩定的、在給定壓力下具有比SF6高的介電強度及傳熱效率,並且具有比SF6低的全球暖化潛勢(GWP)。此外,本揭露的由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物的毒性出乎意料地低。由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物在20kPa(千帕)之操作壓力下及含有其等之電裝置之操作溫度下,通常具有至少50kV/in(每吋千伏)的介電強度。
如本文中所使用,全球暖化潛勢「GWP」係基於化合物結構之化合物暖化潛勢相對量值。化合物的GWP如政府間氣候變遷委員會(IPCC)於1990年所定義及2007年更新,係計算為在指定積分時程(integration time horizon,ITH)內,由於釋出1公斤化合物造成的暖化相對於由於釋出1公斤CO2造成的暖化。
在此方程式中,a係大氣中每單位質量化合物增加所對應之輻射強迫(由於此化合物之IR吸收所造成之穿透大氣之輻射的通 量變化),C係化合物之大氣濃度,τ係化合物之大氣壽命,t係時間,且i係所關注之化合物。
通常接受之ITH為100年,代表短期作用(20年)與長期作用(500年或更久)之間的折衷。假定有機化合物i在大氣中之濃度符合準一級動力學(亦即指數衰減)。CO2在此相同時間間隔內之濃度結合了針對大氣中CO2交換及移除之更複雜模型(伯恩碳循環模型(Bern carbon cycle model))。
由於在較低層大氣中的降解,由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物與SF6相比,具有較短的壽命並且較不會促進全球暖化。由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯的GWP可小於500、小於250、小於100、小於50、或甚至小於20。由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物除了介電性能特性,以及其等相對低的毒性之外,較低的GWP亦使得其等非常適用於作為介電流體。
有利的是,本揭露之介電流體具有高電強度,亦描述為高擊穿電壓。大體上,「擊穿電壓(breakdown voltage)」(在特定頻率下)係指施加至流體的電壓,並且該電壓會引起流體介電質的災難性失效,從而允許電流通過流體傳導。因此,本揭露之流體介電質可在高電壓下發揮作用。流體介電質亦可展現出低損耗因子,亦即作為熱從電裝置(如電容器)損失之電能的量。
在一些實施例中,式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物當用作為液體介電質時,該等化合物所具有的液相範圍涵蓋使用其中任一者或兩者作為組分之電裝置的操作溫度範圍。
在一些實施例中,由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物所具有的氣相範圍涵蓋使用其作為介電組分之電裝置的操作溫度範圍。例如,這些化合物具有在0℃至35℃之範圍內的沸點。許多電裝置(諸如電容器、變壓器、電路斷路器、及氣體絕緣傳輸線)可能在30℃及更高之溫度下操作。
由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物在含有其等之電裝置的操作溫度下具有至少在20kPa之蒸氣壓。
再者,由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物在20kPa之電裝置操作壓力下具有至少50kV/吋的介電強度。更特定而言,由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物在裝置之操作溫度及壓力下具有至少80kV/吋的介電強度。
在一些實施例中,由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物可與一或多種具有較高蒸氣壓之次要介電氣體組合。在一些實施例中,一或多種次要介電氣體之使用量會使得蒸氣壓力在25℃下或在電裝置之操作溫度下係至少70kPa。
在一些實施例中,由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物可與一或多種具有較低蒸氣壓之次要介電氣體組合。
在一些實施例中,由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物可與一或多種包含50莫耳%或更多混合物的次要介電氣體組合。
這些次要介電氣體一般具有低於0℃之沸點、零臭氧損耗潛勢、比SF6低之全球暖化潛勢(約22,200),並且係化學及熱穩定 的。其等可係可冷凝或不可冷凝氣體。可視需要使用此等次要介電氣體之組合。
在一些實施例中,次要介電氣體包括一或多種氟化有機化合物。此等氟化有機化合物包括例如:全氟烷烴,諸如具有1至4個碳原子者;氟化烷烴,諸如CF3CH=CHCF3、CF3CH=CHCl、CF3CF=CFCF3、CF3CF=CH2、CF3CH=CFH、CF3CF=CFH、CF3CH=CF2、或HCF2CF=CF2;氟化酮,諸如CF3C(O)CF(CF3)2、CF3CF2C(O)CF(CF3)2、CF3CF2CF2C(O)CF(CF3)2、或(CF3)2CFC(O)CF(CF3)2;氟化腈,諸如(CF3)2CFCN;氟化硝基烷烴,諸如CF3CF2NO2;氟化二酮,諸如CF3C(O)C(O)CF3;及氟化環氧乙烷,諸如WO 2012/102915(3M Company)中所述。
在一些實施例中,次要介電氣體包括選自下列者之群組的一或多種氣體:氮、二氧化碳、一氧化二氮(N2O)、氦、氧、及其組合(例如,空氣)。
在本文中所述之介電流體的一些實施例中,由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物可與SF6組合,使得該介電流體之混合物具有低於SF6本身之全球暖化潛勢。
在一些實施例中,次要介電氣體與由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物的蒸氣壓比率係至少2.5:1、特定地至少5:1、而更特定地至少約10:1。
由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物可以氣相使用以用於電絕緣,並且用於電能傳輸及分配中所使用之電弧淬熄及電流中斷設備。
可使用本揭露之氣體的電裝置類型主要可包括氣體絕緣電路斷路器、電流中斷設備(包括開關裝置)、氣體絕緣傳輸線、氣體絕緣變壓器、及氣體絕緣變電站。此等氣體絕緣設備係全世界輸電及配電系統之主要組件。
在一些實施例中,本揭露提供電裝置如電容器,其包括互相隔開之金屬電極,使得氣體介電質填充在電極之間的空間。電裝置之內部空間亦包括呈液體形式的一或多種式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物的儲藏。在某些實施例中,儲藏包括與呈氣體形式的一或多種由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物處於平衡之呈液體形式的一或多種式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物。因此,儲藏可補充氣態式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物的任何損失。
針對電路斷路器,此等氣體之導熱率及介電強度,連同熱及介電回復(針對電阻率增加的短時間常數),可提供高中斷能力。這些性質使得氣體能夠在電弧的導電(電弧電漿)與介電狀態之間快速轉變,並且亦使其能夠承受回復電壓的上升。
針對氣體絕緣變壓器,除了介電特性之外,傳熱性能及與電流裝置的相容性使得本揭露之介電流體成為用於此類型電設備的理想介質。
由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物在油絕緣方面具有獨特優勢,包括沒有消防安全問題或環境相容性問題,並且具有高可靠性、無需太多維護、使用壽命長久、毒性低、易於處理、且使設備重量減輕。
針對氣體絕緣傳輸線,在工業條件下,氣態式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物的介電強度可係重要的,尤其是氣態介電質在金屬粒子污染、開關及閃電脈衝、及快速瞬態電應力下的行為。氣態式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物對於熱從導體傳遞至外殼亦可具有高效率,並且可係長時間(例如,40年)穩定的。這些氣體絕緣傳輸線可提供獨特優勢,包括但不限於成本效益、高攜載能力、低損耗、在所有額定電壓下的可用性、無火災風險、可靠性,以及在擁擠區域中作為高架高電壓傳輸線的精巧替代方案,從而避免高架傳輸線的公共問題。
針對氣體絕緣變電站,整個變電站(已互相連接的電路斷路器、斷接器、接地開關、匯流排、變壓器等)可用本揭露之介電流體來絕緣,因而所有以上提及之介電氣體性質均是重要的。
在一些實施例中,氣態介電質可在電裝置中作為氣體本身存在,或作為與液體處於平衡之氣體存在。在這些實施例中,液相可作為額外介電氣體之儲藏。
式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物作為介電流體的使用係繪示於圖1之通用電裝置中。圖1繪示包括儲槽或壓力容器2之裝置,該裝置含有電硬體3(諸如開關、中斷器、或變壓器之繞組), 以及至少一種氣態式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物。可選地,氣態式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物係與液態式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物的儲藏處於平衡。
在另一個態樣中,所提供之電裝置包括作為絕緣材料之介電液體,該介電液體包括至少一種式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物。本揭露之介電流體可用於多種使用介電流體之其他應用中。此等其他應用之實例係描述於美國專利第4,899,249號(Reilly等人)及第3,184,533號(Eiseman,Jr.);以及英國專利第1 242 180號(Siemens)。
實施例1係一種包含一介電流體之電裝置,該介電流體包含由下列通式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物:RfO-CF=CFCF3 I其中Rf係CF3-或CF3CF2-。
實施例2係實施例1之電裝置,其進一步包含一儲藏,其中該儲藏包含呈液體形式的式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物。
實施例3係實施例2之電裝置,其中該儲藏進一步包含與呈液體形式的一或多種式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物處於平衡之呈氣體形式的式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物。
實施例4係實施例1至3中任一者之電裝置,其中該電裝置係選自由下列所組成之群組:氣體絕緣電路斷路器、電流中斷設備、氣體絕緣傳輸線、氣體絕緣變壓器、及氣體絕緣變電站。
實施例5係實施例1至4中任一者之電裝置,其中該介電流體進一步包含SF6,使得該介電流體具有低於SF6本身之一全球暖化潛勢。
實施例6係實施例1至5中任一者之電裝置,其中該介電流體進一步包含一或多種次要介電氣體。
實施例7係實施例6之電裝置,其中該一或多種次要介電氣體之使用量使得蒸氣壓在25℃下係至少70kPa。
實施例8中係實施例6或7之電裝置,其中該一或多種次要介電氣體具有低於0℃之一沸點。
實施例9係實施例6至8中任一者之電裝置,其中該一或多種次要介電氣體包含一或多種氟化有機化合物。
實施例10係實施例9之電裝置,其中該等氟化有機化合物包含全氟烷烴、氟化烯徑、氟化酮、氟化腈、氟化硝基烷烴、氟化二酮、氟化環氧乙烷、或其組合。
實施例11係實施例6至8中任一者之電裝置,其中該一或多種次要介電氣體係選自氮、二氧化碳、一氧化二氮、氦、氬、氧、及其組合(例如,空氣)。
實施例12係實施例6至11中任一者之電裝置,其中次要介電氣體與式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物的蒸氣壓比率係至少2.5:1(至少5:1、或至少約10:1)。
實施例13係前述實施例中任一者之電裝置,其中該式(I)之化合物係呈反式組態、順式組態、或其混合。
實施例14係實施例13之電裝置,其包含式(I)之化合物的混合物,其中至少一部分係呈反式組態,並且至少一部分係呈順式組態。
實施例15係前述實施例中任一者之電裝置,其中該式(I)之化合物具有小於500(小於250、小於100、小於50、或甚至小於20)之一GWP。
實施例16係前述實施例中任一者之電裝置,其中該式(I)之化合物具有在0℃至35℃之範圍內的一沸點。
實施例17係實施例1至16中任一者之電裝置,其中該式(I)之化合物係CF3-O-CF=CF-CF3。
實施例18係實施例1至16中任一者之電裝置,其中該式(I)之化合物係CF3CF2-O-CF=CF-CF3。
實施例19係一種介電流體,其包含:由下列通式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物:RfO-CF=CFCF3 I 其中Rf係CF3- or CF3CF2-;以及一或多種次要介電氣體。
實施例20係實施例19之介電流體,其中該一或多種次要介電氣體之使用量使得該蒸氣壓在25℃下係至少70kPa。
實施例21中係實施例19或20之介電流體,其中該一或多種次要介電氣體具有低於0℃之一沸點。
實施例22係實施例19至21中任一者之介電流體,其中該一或多種次要介電氣體包含一或多種氟化有機化合物。
實施例23係實施例22之介電流體,其中該等氟化有機化合物包含全氟烷烴、氟化烯烴、氟化酮、氟化環氧乙烷、或其組合。
實施例24係實施例19至21中任一者之介電流體,其中該一或多種次要介電氣體係選自氮、二氧化碳、一氧化二氮、氦、氬、氧、及其組合(例如,空氣)。
實施例25係實施例19至24中任一者之介電流體,其中次要介電氣體與式(I)之全氟化1-烷氧基丙烯化合物的蒸氣壓比率係至少2.5:1(至少5:1、或至少約10:1)。
實施例26係實施例19至25中任一者之介電流體,其中該式(I)之化合物係呈反式組態、順式組態、或其混合。
實施例27係實施例26之介電流體,其包含式(I)之化合物的一混合物,其中至少一部分係呈反式組態,並且至少一部分係呈順式組態。
實施例28係實施例19至27中任一者之介電流體,其中該式(I)之化合物具有小於500(小於250、小於100、小於50、或甚至小於20)之一GWP。
實施例29係實施例19至28中任一者之電裝置,其中該式(I)之化合物具有在0℃至35℃之範圍內的一沸點。
實施例30係實施例19至29中任一者之介電流體,其中該式(I)之化合物係CF3-O-CF=CF-CF3。
實施例31係實施例19至29中任一者之介電流體,其中該式(I)之化合物係CF3CF2-O-CF=CF-CF3。
實施例32係實施例19至29中任一者之介電流體,其中該由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物係與一或多種具有較低蒸氣壓之次要介電氣體組合。
實施例33係實施例19至29中任一者之介電流體,其中該一或多種次要介電氣體包含50重量%或更多之該流體。
本揭露之目的及優點係藉由以下之實例而進一步說明,但不應不當地解讀這些實例中詳述的特定材料及其用量、以及其他條件及細節而限制本揭露。除非另有註明,否則實例及說明書其他部分中的所有份數、百分比、比率等皆以重量計,且實例中所用的所有試劑係自諸如Sigma-Aldrich,Saint Louis,MO之一般化學供應商獲得或購得,或者可藉由習知方法合成。此節中使用下列縮寫:ml=毫升, h=小時,g=克,mmol=毫莫耳,℃=攝氏度,mm=毫米,NMR=核磁共振,GC-MS=氣相層析質譜術,mm/Hg=毫米汞柱,kPa=千帕,kV=千伏。表1中提供針對此節中所用之材料的縮寫以及材料的描述。
於配備有磁性攪拌棒之40-mL小瓶中倒入AlCl3(1.1g,8.2mmol)及MA-2(20.0g,75.2mmol)。將小瓶封蓋並在50℃下攪拌16小時。使所得反應混合物通過矽藻土墊過濾,然後以GC-FID分析濾液,其指出MA-2起始材料有大於99%轉化率。接著藉由同心管蒸餾(33℃,740mm/Hg(98.7kPa))將所得產物混合物純化以得到呈無色液體之所欲MP-2(17.1g,86%單離產率)。藉由GC-MS及19F NMR分析確認結構為所欲化合物之結構。
於配備有置頂攪拌器之600-mL不鏽鋼反應器中倒入AlCl3(2.3g,17mmol)。將反應容器密封並在減壓下排空,接著加入MA-1(96g,444mmol),接著在50℃下攪拌過夜。然後將頂部空間通氣並冷凝至浸沒於乾冰/丙酮浴(-78℃)中之不鏽鋼圓筒中。同心管蒸餾得到MP-1(沸點小於10℃,79.3g,83%單離產率)。藉由GC-MS確認結構為所欲化合物之結構。
PE-1、PE-2、CE-1、CE-2、及CE-3之氣態介電擊穿電壓係使用Hipotronics OC60D-A介電強度測試儀(可購自Hipotronics,Brewster,NY,USA)以實驗方式來測量,該測試儀係經修改以能夠在低壓氣體上進行測量。電極配置由兩個以0.1吋(2.5mm)間隙隔開之銅電極所組成,這兩個銅電極容置於氣密PFTE(聚四氟乙烯)測試室中。首先將測試室排空,然後將PPE-1、PE-2、CE-1、CE-2、或CE-3倒入達全蒸氣壓,然後排空至表2及表3中所指示的測量壓力。在每次排空後測量介電擊穿電壓(以kV計測量)以判定介電強度,並且將結果彙總於表2及3中。
表2及3中之介電擊穿電壓值顯示,PE-1及PE-2是優異的電絕緣體及中斷器。令人驚訝的是,PE-1及PE-2之介電擊穿電壓顯示,其等之表現可優於全氟烯烴(HFP,CE-1)、廣泛使用之SF6(CE-2)、及全氟碳化物(全氟環丙烷,CE-3)。
本文中所引用之專利、專利文件及公開文獻的完整揭露係以引用方式全文併入本文中,猶如各上述文獻係個別併入。倘若本說明書之內容與以引用方式併入本說明書中之任何文件之揭露間有任何衝突或差異,應以本說明書的內容為主。本揭露中的各種修改與變 更對於所屬技術領域中具有通常知識者將為顯而易見且不悖離本揭露之範圍與精神。應理解,本揭露不意欲受到本文所提出之說明性實施例及實例過度地限制,且此等實例及實施例僅係以舉例方式呈現,其中本揭露之範疇僅意欲由本文提出如下之申請專利範圍所限制。
2‧‧‧儲槽或壓力容器
3‧‧‧電硬體
Claims (14)
- 一種包含一介電流體之電裝置,該介電流體包含由下列通式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物:RfO-CF=CFCF3 I其中Rf係CF3-或CF3CF2-。
- 如請求項1之電裝置,其進一步包含一儲藏,其中該儲藏包含一量之呈液體形式的該介電流體。
- 如請求項1之電裝置,其中該電裝置係選自由下列所組成之群組:電流中斷設備、氣體絕緣傳輸線、氣體絕緣變壓器、及氣體絕緣變電站。
- 如請求項1之電裝置,其進一步包含一或多種次要介電氣體。
- 如請求項4之電裝置,其中一或多種次要介電氣體係選自氮、二氧化碳、一氧化二氮、氦、氬、氧、及其組合。
- 如請求項4之電裝置,其中一或多種次要介電氣體係選自全氟烷烴、氟化烯烴、氟化酮、氟化環氧乙烷、氟化腈、氟化硝基烷烴、氟化二酮、及其組合。
- 如請求項1之電裝置,其中該式(I)之化合物係呈反式組態、順式組態、或其混合。
- 如請求項1之電裝置,其中該式(I)之化合物係CF3-O-CF=CF-CF3。
- 如請求項1之電裝置,其中該式(I)之化合物係CF3CF2-O-CF=CF-CF3。
- 一種介電流體,其包含:由下列式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物:RfO-CF=CFCF3 I其中Rf係CF3-或CF3CF2-;及一或多種次要介電氣體,其中該一或多種次要介電氣體係選自全氟烷烴、氟化烯烴、氟化酮、氟化環氧乙烷、氟化腈、氟化硝基烷烴、氟化二酮、及其組合。
- 如請求項10之介電流體,其中該一或多種次要介電氣體之使用量使得蒸氣壓在25℃下係至少70kPa。
- 如請求項10之介電流體,其中次要介電氣體與由式(I)所代表之全氟化1-烷氧基丙烯化合物的蒸氣壓比率係至少2.5:1。
- 如請求項10之介電流體,其中該一或多種次要介電氣體係選自氮、二氧化碳、一氧化二氮、氦、氬、氧、及其組合。
- 如請求項10之介電流體,其中該式(I)之化合物係呈反式組態、順式組態、或其混合。
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