[發明專利]包括具有高溫穩定性的氫氟醚的設備及其使用

有效

• 申請號: 201080054582.1
• 申請日: 2010-09-24
• 公開（公告）號: CN102639666A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 理查德·M·弗林;邁克爾·G·科斯特洛;邁克爾·J·布林斯基
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: C09K5/04
• 分類號: C09K5/04;F28F23/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張爽;樊衛民

技術領域

本發明廣義上涉及熱傳遞流體和它們在器件中的使用。

背景技術

氫氟醚化合物(HFE)包括一類可商購獲得的化合物。在眾多應用中，已發現氫氟醚可用作氯氟烴(CFC)的替代物，由于據信CFC對環境具有不利影響，因此目前CFC不受歡迎且受管制。與CFC不同，包含氟為唯一鹵素的氫氟醚化合物基本上不會影響到地球的臭氧層。因此據稱這種氫氟醚化合物表現出的“臭氧損耗潛勢”為零。此外，這種HFE在地球的大氣層內通常更容易降解，這可導致低的全球變暖的潛能。

本領域中所用的術語氫氟醚通常是指一部分氫原子被氟原子取代的那些醚。一些氫氟醚為市售的。例子包括以商品名3M?NOVEC?ENGINEERED?FLUID?7000、7100、7200、7300、7500和7600得自3M公司(Saint?Paul,Minnesota)的那些氫氟醚。氫氟醚已用于諸如清潔溶劑、沉積溶劑、電池電解質溶劑和熱傳遞介質的應用中。氫氟醚的使用可能受其熱穩定性的限制。

發明內容

某些氫氟醚已作為熱傳遞流體被公開。然而，一直需要這樣一種熱傳遞流體：其是惰性的，具有高介電強度、低電導率、化學惰性、熱穩定性、有效的熱傳遞性，其在寬泛的溫度范圍內為液體，在寬泛的溫度范圍內具有良好的熱傳遞性，并且還具有相當短的大氣壽命，從而限制其全球變暖潛力。

熱穩定的氫氟烴可符合諸多此類需要。包括氫氟烴的溶劑體系可提供在大于約150℃的溫度下長期使用期間不分解的材料。具有低毒性和低全球變暖潛力的熱傳遞流體可（例如）在電子工業中用于熱傳遞。

在一個方面，提供一種需要熱傳遞的設備，其包括器件和用于向或從該器件傳遞熱量的機構，該機構包含由以下結構表示的熱傳遞流體：H(C₂F₄)_xCH₂OCF₂CFH-Y-R_f，其中Y是單鍵或單個氧原子，并且x=1-3，其中當Y是單鍵時，則R_f選自CF₃、C₂F₅和n-C₃F₇，其中當Y是單個氧原子時，則R_f是具有1到7個碳原子的直鏈的、支鏈的或環狀的全氟脂族基團，其可以獨立地含有一個或多個鏈中雜原子（如氮或氧），并且其中該結構中碳原子的總數大于或等于9。

在另一方面，提供一種組合物，其包括由以下結構表示的流體：H(C₂F₄)_xCH₂OCF₂CFH-O-R_f，其中x=1-3，其中R_f是具有1到7個碳原子的直鏈的、支鏈的或環狀的全氟脂族基團，其可以獨立地含有一個或多個鏈中雜原子（如氮或氧），并且其中該結構中的碳原子的總數大于或等于9。

在又一方面，提供一種熱傳遞的方法，其包括以下步驟：提供器件和用于向或從該器件傳遞熱量的機構；該機構包含由以下結構表示的熱傳遞流體，H(C₂F₄)_xCH₂OCF₂CFH-Y-R_f，其中Y是單鍵或單個氧原子，并且x=1-3，其中當Y是單鍵時，則R_f選自CF₃、C₂F₅和n-C₃F₇，其中，當Y是單個氧原子時，則R_f是具有1到7個碳原子的直鏈的、支鏈的或環狀的全氟脂族基團，其可以獨立地含有一個或多個鏈中雜原子（如氮或氧），并且其中該結構中碳原子的總數大于或等于9；和使用該機構向或從該器件傳遞熱量。

在本公開中：

“鏈中雜原子”指在碳鏈中與碳原子鍵合以形成碳-雜原子-碳鏈的非碳原子（例如氧和氮）；

“器件”是指被加熱、冷卻、或維持在預定溫度的對象或裝置；

“惰性”指在正常的使用條件下通常不具有化學反應性的化學組合物；

“機構”是指部件或機械器具的系統；和

“全氟”（例如，涉及基團或部分，如“全氟亞烷基”或“全氟烷基”或“全氟化碳”的情況）或“全氟化”是指完全氟化，以使得除非另外指明，否則不存在可由氟置換的鍵合碳的氫原子。