專(zhuān)利名稱：作為傳熱流體的氫氟醚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氫氟醚流體和它們作為傳熱流體的用途。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在各種流體被用于傳熱中。傳熱流體的適宜性取決于使用方法。例如，一些電子應(yīng)用需要在很寬溫度范圍內(nèi)為惰性，具有高介電強(qiáng)度，低毒性，環(huán)境友好，和好傳熱性能的傳熱流體。其他應(yīng)用需要精確溫度控制，因而傳熱流體需要在整個(gè)操作溫度范圍內(nèi)是單相，并需要預(yù)測(cè)傳熱流體性能，即組成需要相對(duì)穩(wěn)定，從而可以預(yù)測(cè)粘度，沸點(diǎn)等，這樣保持精確溫度，也可相應(yīng)地設(shè)計(jì)設(shè)備。
在半導(dǎo)體工業(yè)中，有許多器件或過(guò)程需要具有選定性能的傳熱流體。傳熱流體可用于除去熱量、加入熱量或保持溫度。
下面所述的每種半導(dǎo)體過(guò)程都涉及到器件或工件，并從中除去熱量或加入熱量。與除去熱量或加入熱量相關(guān)的傳熱可以發(fā)生在很寬的溫度范圍內(nèi)。因此，在每種情況下優(yōu)選使用的傳熱流體需要具有對(duì)″操作員友好的″其他性能。為使傳熱流體被認(rèn)為是″操作員友好的″，傳熱流體優(yōu)選表現(xiàn)出低毒性和低可燃性。
對(duì)于自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)而言，該設(shè)備被用于測(cè)試半導(dǎo)體芯片的性能。芯片是從半導(dǎo)體基底晶片上切下的″芯片″。芯片從半導(dǎo)體制造廠出來(lái)后必須進(jìn)行檢測(cè)，以確保它們能滿足功能性需求和加工速度需求。這種測(cè)試被用于從不滿足性能要求的芯片中分揀出″良品芯片″(KGD)。這種測(cè)試通常在約-80℃～約100℃的溫度下進(jìn)行。
在一些情況下一個(gè)接一個(gè)地測(cè)試芯片，并將各芯片置于卡盤(pán)中?？ūP(pán)的一部分設(shè)計(jì)中具有冷卻芯片的結(jié)構(gòu)。在其他情況下，將幾個(gè)芯片置于卡盤(pán)中，并連續(xù)或平行地進(jìn)行測(cè)試。在這種情況下，卡盤(pán)在測(cè)試過(guò)程中冷卻幾個(gè)芯片。
優(yōu)選在高溫下測(cè)試芯片，從而確定它們?cè)诟邷叵碌男阅?。在這種情況下，有利的是在室溫以上具有良好傳熱性能的冷卻劑。
在一些情況下，在極低溫度下測(cè)試芯片。例如，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(″CMOS″)器件在較低溫度下操作尤其快。
如果ATE設(shè)備使用″在板″上的CMOS器件作為它的永久邏輯硬件的一部分，那么優(yōu)選將邏輯硬件保持在低溫下。
因此，為使ATE發(fā)揮最大的功能，傳熱流體優(yōu)選在低溫和高溫下都能發(fā)揮作用(即，優(yōu)選在很寬的溫度范圍內(nèi)都具有良好的傳熱性能)，并且在整個(gè)操作溫度范圍內(nèi)是惰性的(即，不燃，低毒性，無(wú)化學(xué)活性)，具有較高介電強(qiáng)度，對(duì)環(huán)境影響很小，并具有可預(yù)測(cè)的傳熱性能。
蝕刻機(jī)在約70℃～約150℃的溫度范圍內(nèi)工作。在此過(guò)程中，反應(yīng)性等離子體用于在晶片中蝕刻各向異性的特征。待處理的晶片在每一選定的溫度下保持恒溫。因此，傳熱流體優(yōu)選在整個(gè)溫度范圍內(nèi)是單相。此外，傳熱流體優(yōu)選在整個(gè)溫度范圍內(nèi)具有可預(yù)測(cè)的性能，從而可精確地保持溫度。
灰化機(jī)在約40℃～約150℃的溫度范圍內(nèi)工作。這是除去光敏有機(jī)″掩膜″的過(guò)程。
步進(jìn)式光刻機(jī)在約40℃～約80℃的溫度范圍內(nèi)工作。這是半導(dǎo)體制造中的加工步驟，其中形成加工需要的原版。原版用于制造暴露光敏掩膜所需的光暗圖案。步進(jìn)式光刻機(jī)中所用的薄膜通常保持在約+/-0.2℃的溫度窗內(nèi)，從而使得到的原版具有良好的性能。
PECVD(等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積)室在約50℃～約150℃的溫度范圍內(nèi)工作。在該過(guò)程中，通過(guò)含有硅和或1)氧；2)氮；或3)碳的反應(yīng)氣體混合物引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，在晶片上形成氧化硅，氮化硅，和碳化硅薄膜。在每一選定的溫度下，放置晶片的卡盤(pán)保持在均勻恒定的溫度下。
目前用于這些半導(dǎo)體應(yīng)用的傳熱流體包括全氟碳化物(PFC)，全氟聚醚(PFPE)，全氟胺(PFA)，全氟醚(PFE)，水/二醇類(lèi)混合物，去離子水，硅油和烴油。然而，這些傳熱流體的每一種都有一些缺點(diǎn)。PFC，PFPE，PFA和PFE的大氣壽命值大于500年，甚至達(dá)到5,000年。此外，這些材料具有較高的全球變暖趨勢(shì)(″GWP″)。GWP是指在給定時(shí)間期內(nèi)，相對(duì)于1千克CO2引起的變暖而言，1千克樣品化合物引起的變暖能力的積分值。水/二醇類(lèi)混合物受溫度限制，即，這種混合物的通常溫度下限是-40℃。在低溫下，水/二醇類(lèi)混合物也表現(xiàn)出較高的粘度。在低溫下較高的粘度會(huì)產(chǎn)生較高的泵功率。去離子水的溫度下限是0℃。硅油和烴油通常是可燃的。
從電子器件中除去熱已成為進(jìn)一步提高處理器性能的最大障礙。由于這些器件的功能變得更加強(qiáng)大，因此每單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量也增加。因此，傳熱機(jī)械系統(tǒng)在處理器性能方面起到重要作用。傳熱流體優(yōu)選具有良好的傳熱性能，良好的電學(xué)相容性(即使用在″間接接觸″應(yīng)用中，如用于冷板中)，以及低毒性，低(或無(wú))可燃性和環(huán)境影響很小。良好的電學(xué)相容性要求傳熱流體候選物表現(xiàn)出較高的介電強(qiáng)度，較高的體積電阻，和對(duì)極性材料的溶解度較差。此外，傳熱流體候選物必須具有良好的機(jī)械相容性，即，它必須對(duì)普通的結(jié)構(gòu)材料沒(méi)有不利作用。在這種應(yīng)用中，如果傳熱流體候選物的物理性能隨時(shí)間推移而不穩(wěn)定，那么其不是合格的候選物。
目前用作用于冷卻電子或電氣設(shè)備的傳熱流體的材料包括PFC，PFPE，硅油，和烴油。每一種傳熱流體都有一些缺點(diǎn)。PFC和PFPE在環(huán)境中保持過(guò)久。硅油和烴油通?？扇?。
熱沖擊測(cè)試通常在約-65℃～約150℃的溫度下進(jìn)行。可能要求溫度在部件或器件中快速循環(huán)以模擬在例如發(fā)射導(dǎo)彈過(guò)程中所產(chǎn)生的熱變化。在其它物體中，用在軍事導(dǎo)彈中的電子設(shè)備需要熱沖擊測(cè)試。有許多軍事規(guī)格涉及到多種電子元件和組件的熱沖擊測(cè)試。這種測(cè)試在部件或電子器件中使用能進(jìn)行快速溫度變化的各種裝置。一種這樣的器件使用液體傳熱流體或保存在極端溫度的不同蓄液室中的多種液體傳熱流體，其中部件交替地浸入其內(nèi)以對(duì)測(cè)試的部件產(chǎn)生熱沖擊。通常，操作人員將元件或組件放入熱沖擊設(shè)備中并從中取出。因此，重要的是，在這種應(yīng)用中使用的傳熱流體具有低毒性，低可燃性，和環(huán)境影響很小。對(duì)于熱沖擊測(cè)試優(yōu)選在很寬溫度范圍內(nèi)是液體并具有低毒性，低可燃性，和環(huán)境影響很小的傳熱流體。
目前用作液體/液體熱沖擊測(cè)試浴的傳熱流體的材料包括液氮，PFC，和PFPE。每一種傳熱流體都有一些缺點(diǎn)。液氮體系在低溫端提供有限的溫度選擇性。PFC和PFPE在環(huán)境中保持過(guò)久。
恒溫浴通常在很寬的溫度范圍內(nèi)操作。因此，需要的傳熱流體優(yōu)選具有很寬的液體范圍和良好的低溫傳熱特性。具有這種性能的傳熱流體使恒溫浴有更廣的操作范圍。通常，大多數(shù)測(cè)試流體要求流體在很寬的極端溫度范圍內(nèi)無(wú)變化。此外，良好的溫度控制對(duì)于精確地預(yù)測(cè)傳熱流體的物理性能也很關(guān)鍵。
目前在這種應(yīng)用中所用的傳熱流體包括全氟碳化物(PFC)，全氟聚醚(PFPE)，水/二醇類(lèi)混合物，去離子水，硅油，烴油和烴醇。然而，每一種傳熱流體都有一些缺點(diǎn)。PFC和PFPE在環(huán)境中保持過(guò)久。水/二醇類(lèi)混合物受溫度限制，即，這種混合物的通常溫度下限是-40℃。在低溫下，水/二醇類(lèi)混合物也表現(xiàn)出較高的粘度。去離子水的溫度下限是0℃。硅油，烴油和烴醇通常是可燃的。
對(duì)于需要惰性流體的傳熱操作而言，經(jīng)常使用氟化材料。氟化材料通常具有低毒性，并且基本上不會(huì)刺激皮膚，沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)性，不可燃，并具有高介電強(qiáng)度。氟化材料如全氟碳化物，全氟聚醚，和氫氟醚的額外優(yōu)點(diǎn)是，不破壞同溫層中的臭氧層。
如上所述，全氟碳化物，全氟聚醚，和一些氫氟醚已被用于傳熱。
全氟碳化物(PFC)對(duì)于上述應(yīng)用具有幾個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)。PFC具有較高的介電強(qiáng)度和較高的體積電阻。PFC是不可燃的，并且通常與結(jié)構(gòu)材料機(jī)械相容，溶解性有限。此外，PFC通常毒性低，操作友好。按這種方式制造PFC得到具有較窄分子量分布的產(chǎn)物。然而，它們的確有一個(gè)重要的缺點(diǎn)，就是較長(zhǎng)的環(huán)境保持性。
全氟聚醚(PFPE)表現(xiàn)出與PFC相同的一些優(yōu)點(diǎn)。它們也具有同樣顯著的缺點(diǎn)，即，較長(zhǎng)的環(huán)境保持性。此外，制造這些材料的方法得到的是分子量不一致的產(chǎn)物，因而性能會(huì)變化。
氫氟聚醚(HFPE)，一類(lèi)氫氟醚(HFE)，具有與PFC相同的一些優(yōu)點(diǎn)，但在兩方面大不相同。它們的不同點(diǎn)是具有顯著低的環(huán)境保持性，大氣壽命是幾十年，而不是上千年。然而，被作為傳熱流體的一些HFPE是各種不同分子量的組分的混合物。因此，它們的物理性能隨時(shí)間變化，從而難以預(yù)測(cè)它們的性能。
一些氫氟醚被公開(kāi)作為傳熱流體。然而需要在很寬溫度范圍是液體的傳熱流體，它們是惰性的，具有高介電強(qiáng)度，低電導(dǎo)，化學(xué)惰性，熱穩(wěn)定性和有效的傳熱性，在很寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的傳熱性能，與現(xiàn)有傳熱流體相比，具有較短的大氣壽命，因此具有較低的全球變暖趨勢(shì)。
概述在一個(gè)方面中，本發(fā)明包括一種氫氟醚傳熱流體，其是惰性的，具有較高的介電強(qiáng)度，低導(dǎo)電性，電學(xué)惰性，熱穩(wěn)定性和有效的熱傳導(dǎo)性。此外，本發(fā)明包括一種在很寬溫度范圍內(nèi)是液體并在很寬的溫度內(nèi)具有良好的傳熱性能的傳熱流體。
在另一方面，本發(fā)明包括一種需要傳熱的設(shè)備，其包括器件，和包括使用傳熱流體用于將熱量傳到該器件或從該器件傳出熱量的機(jī)械系統(tǒng)，其中該傳熱流體由下面的結(jié)構(gòu)代表Rf-O-Rh-O-Rf′其中O是氧；Rf和Rf′獨(dú)立地是氟代脂肪族基團(tuán)，其中每個(gè)Rf和Rf′含有1個(gè)氫原子；Rh獨(dú)立地是具有2～8個(gè)碳原子和至少4個(gè)氫原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀亞烷基，其中Rh可含有一個(gè)或多個(gè)鏈接雜原子，和其中該氫氟醚化合物不含形式鏈(″-O-CH2-O-″)。
本發(fā)明的另一方面是一種傳熱方法，包括如下步驟提供器件，提供包括傳熱流體用于傳熱的機(jī)械系統(tǒng)，和使用該傳熱流體將熱量傳到該器件或從該器件傳出熱量，其中該傳熱流體由下面的結(jié)構(gòu)代表Rf-O-Rh-O-Rf′其中O是氧；Rf和Rf′獨(dú)立地是氟代脂肪族基團(tuán)，其中每個(gè)Rf和Rf′含有1個(gè)氫原子；Rh獨(dú)立地是具有2～8個(gè)碳原子和至少4個(gè)氫原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀亞烷基，其中Rh可含有一個(gè)或多個(gè)鏈接雜原子，和其中該氫氟醚化合物不含-O-CH2-O-。
詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提供一種氫氟醚化合物，以及使用該氫氟醚化合物作為傳熱流體進(jìn)行傳熱的設(shè)備和方法。本發(fā)明的設(shè)備包括器件和包括傳熱流體用于傳熱的機(jī)械系統(tǒng)。
本申請(qǐng)中，惰性通常指在使用的正常條件下沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)性。
氫氟醚化合物本申請(qǐng)公開(kāi)了一種氫氟醚化合物和該氫氟醚化合物作為傳熱流體的用途。這種氫氟醚化合物用于將器件的溫度加熱到、冷卻到和/或保持在選定的溫度。這種氫氟醚化合物是惰性的，不可燃的，和環(huán)境可接受的。此外，本發(fā)明的氫氟醚化合物在整個(gè)液體范圍內(nèi)具有低粘度，并在很寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的傳熱性能。
本發(fā)明的氫氟醚化合物由下面的結(jié)構(gòu)代表Rf-O-Rh-O-Rf′其中O是氧；Rf和Rf′獨(dú)立地是氟代脂肪族基團(tuán)，其中每個(gè)Rf和Rf′含有1個(gè)氫原子。Rf和Rf′是穩(wěn)定的，惰性的，非極性的，優(yōu)選飽和的單價(jià)部分，其具有疏油性和疏水性。在一些實(shí)施方案中，Rf和Rf′可以含有氯。Rf和Rf′通常含有至少約2個(gè)碳原子，例如約3～約20個(gè)碳原子，在特定實(shí)施方案中約3～約7個(gè)碳原子。Rf和Rf′可含有直鏈，支鏈，或環(huán)狀氟化亞烷基或其與直鏈，支鏈，或環(huán)狀亞烷基的組合。Rf和Rf′通常不含可聚合的烯烴不飽和鍵，和可選擇地含有鏈接的雜原子，如二價(jià)氧，或三價(jià)氮(例如C3F7OCFHCF2)。Rf和Rf′基團(tuán)可以含有至少3個(gè)氟原子，例如至少4個(gè)氟原子，在一些實(shí)施方案中至少6個(gè)氟原子(例如，CF3CFHCF2，HCF2CF2，CFClHCF2，(C2F5)(CF3CFH)CF，等)。含有一個(gè)氫的氟代脂肪族基團(tuán)(例如，式CxF2xH的那些，其中x約為2～8，例如3或4)是Rf和Rf′的實(shí)施方案的例子。
Rh獨(dú)立地是具有2～8個(gè)碳原子和至少4個(gè)氫原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀亞烷基，其中Rh可含有一個(gè)或多個(gè)鏈接雜原子。Rh的例子包括亞烷基，氟代亞烷基，等。
其中該氫氟醚化合物不含-O-CH2-O-。
本發(fā)明的氫氟醚化合物通常是惰性的。此外，本發(fā)明的化合物具有較高的介電強(qiáng)度和較低的導(dǎo)電性。此外，這種化合物是熱穩(wěn)定的。
本發(fā)明的氫氟醚化合物用作傳熱液體。化合物通常在很寬的溫度范圍內(nèi)是液相。例如，這種化合物通常到至少約-50℃都是液體。通常，在-50℃下，液相中化合物的粘度小于100厘沲(100×10-6m2/s)，優(yōu)選小于50厘沲(100×10-6m2/s)。
此外，本發(fā)明的氫氟醚化合物具有較低的全球變暖趨勢(shì)值(GWP)，在一些實(shí)施方案中，在500以下。使用大氣壽命計(jì)算值和在光譜區(qū)域內(nèi)(通常500～2500cm-1)積分的試驗(yàn)測(cè)定的紅外吸收數(shù)據(jù)來(lái)確定GWP。關(guān)于GWP的詳細(xì)說(shuō)明可參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利5,925,611。
通常使用碳酸鉀作為催化劑，通過(guò)使含氟烯烴與雙官能的醇反應(yīng)來(lái)制備本發(fā)明的氫氟醚化合物。
設(shè)備在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括一種需要傳熱的設(shè)備。該設(shè)備包括器件，和使用傳熱流體用于將熱量傳到該器件或從該器件傳出熱量的機(jī)械系統(tǒng)。這種設(shè)備包括冷藏系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、測(cè)試設(shè)備和加工設(shè)備。
本發(fā)明設(shè)備的例子包括但不限于，用于測(cè)量半導(dǎo)體芯片性能的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備中用的測(cè)試頭；用于在灰化機(jī)、步進(jìn)式光刻機(jī)、蝕刻機(jī)、PECVD設(shè)備中固定晶片的晶片卡盤(pán)；恒溫浴，和熱沖擊測(cè)試浴。
器件在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括一種器件。這種器件被定義成待冷卻到、加熱到或保持在選定溫度下的元件、工件、組件等。這種器件包括電氣元件、機(jī)械元件和光學(xué)元件。本發(fā)明器件的例子包括但不限于微處理器，制造半導(dǎo)體器件用的晶片，功率控制半導(dǎo)體，電氣分布互換機(jī)，變壓器，電路板，多芯片模塊，包裝和未包裝的半導(dǎo)體器件，化學(xué)反應(yīng)器，核反應(yīng)器，燃料電池，激光，和導(dǎo)彈元件。
傳熱機(jī)械系統(tǒng)在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括一種傳熱機(jī)械系統(tǒng)。通過(guò)使傳熱機(jī)械系統(tǒng)與器件熱接觸來(lái)傳熱。當(dāng)與器件熱接觸時(shí)，傳熱機(jī)械系統(tǒng)從該器件除去熱量，或向該器件提供熱量，或?qū)⒃撈骷３衷谶x定的溫度。通過(guò)該器件和該傳熱機(jī)械系統(tǒng)間的相對(duì)溫差可以確定熱流動(dòng)的方向(從器件或到器件)。
該傳熱機(jī)械系統(tǒng)包括本發(fā)明的傳熱流體。
此外，這種傳熱機(jī)械系統(tǒng)可包括控制傳熱流體的構(gòu)件，包括但不限于泵、閥、流體密封系統(tǒng)，壓力控制系統(tǒng)，冷卻器，換熱器，熱源，散熱器，冷藏系統(tǒng)，主動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，和被動(dòng)溫度控制系統(tǒng)。
適合的傳熱機(jī)械系統(tǒng)的例子包括但不限于PECVD設(shè)備中的可控溫的晶片卡盤(pán)，芯片性能測(cè)試中可控溫的測(cè)試頭，半導(dǎo)體加工設(shè)備中可控溫的工作區(qū)，熱沖擊測(cè)試浴液蓄液室，和恒溫浴。
在一些系統(tǒng)中，如蝕刻機(jī)、灰化機(jī)、PECVD室、熱沖擊測(cè)試儀中，所需操作溫度的上限可高達(dá)150℃。
方法此外，本發(fā)明包括一種傳熱方法，包括如下步驟提供器件，提供包括傳熱流體用于傳熱的機(jī)械系統(tǒng)，和使用該傳熱流體將熱量傳到該器件或從該器件傳出熱量，其中該傳熱流體由下面的結(jié)構(gòu)代表Rf-O-Rh-O-Rf′。
實(shí)施例下面結(jié)合非限制性的實(shí)施例和測(cè)試方法，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。除非另有所指，所有份數(shù)、百分比和比例都按重量計(jì)。
實(shí)施例1制備1，1，1，2，3，3-六氟-3-[2-(1，1，2，3，3，3-六氟-丙氧基)-乙氧基]-丙烷(CF3CFHCF2OCH2CH2OCF2CFHCF3)向安裝有攪拌器，加熱器和熱電偶的清潔干躁的600mL Parr反應(yīng)器中，加入16.8g(0.12mol)碳酸鉀，40.0g(0.64mol)乙二醇和200ml無(wú)水乙腈。密封反應(yīng)器，加熱至30℃。4.25小時(shí)內(nèi)，將208g六氟丙烯(從Aldrich得到)加到反應(yīng)器中。加入C3F6的過(guò)程中，溫度保持在30℃，壓力保持在40psig。加完后，反應(yīng)器加熱至40℃，保持20分鐘。冷卻反應(yīng)器內(nèi)含物，釋放壓力。將反應(yīng)器內(nèi)含物加到1-L分液漏斗中，水洗三次。用硫酸鎂干燥下面的相，過(guò)濾，在同心管分餾單元(AceGlass Catalog Number 9331)中分餾，得到95g純度95.3％的CF3CFHCF2OC2H4OCF2CFHCF3。樣品還含有通過(guò)從所需的化合物中消除HF所形成的3.6％的烯烴。樣品與無(wú)水HF一起搖動(dòng)，相分離，水洗，無(wú)水硫酸鎂干燥，得到99.5％純度的1，1，1，2，3，3-六氟-3-[2-(1，1，2，3，3，3-六氟-丙氧基)-乙氧基]-丙烷。沸點(diǎn)是164℃，用氣相色譜-質(zhì)譜確認(rèn)結(jié)構(gòu)(gc-ms)。使用Cannon-Fenske粘度計(jì)和Wescan Model 221粘度計(jì)測(cè)量-50℃下的粘度是27厘泊(27×10-6m2/s)。
實(shí)施例2制備1，1，1，2，3，3-六氟-3-[3-(1，1，2，3，3，3-六氟-丙氧基)-丙氧基]-丙烷(CF3CFHCF2OC3H6OCF2CFHCF3)在600mL Parr反應(yīng)器中混合1，3-丙二醇(30g，0.39摩爾，Aldrich)，碳酸鉀(10g，0.073摩爾)和乙腈(120mL)。密封反應(yīng)器，加熱至約32℃，約6小時(shí)內(nèi)加入六氟丙烯(127g，0.844摩爾)。冷卻反應(yīng)器，內(nèi)含物轉(zhuǎn)移至1L燒杯，用水洗滌。分離下面的氟化學(xué)相，用稀氯化鈉水溶液洗滌。然后，在同心管分餾單元中蒸餾氟化學(xué)相，除去大部分殘余的乙腈。然后真空蒸餾殘?jiān)?，收?5-60℃/3mmHg的餾份。然后，在同心管單元中再次蒸餾物質(zhì)，收集沸點(diǎn)188℃的餾份。氣相色譜測(cè)定，這種物質(zhì)由三種產(chǎn)物組成，所需的二醚以及從所需的產(chǎn)物中消除HF而形成的兩種產(chǎn)物。用無(wú)水HF在環(huán)境溫度下處理，用水洗滌產(chǎn)物，真空下再次蒸餾，得到約60g純度99.7％的二醚產(chǎn)物。沸點(diǎn)188℃。使用Cannon-Fenske粘度計(jì)和Wescan Model 221粘度計(jì)測(cè)量-50℃下的粘度是35厘沲(35×10-6m2/s)。
實(shí)施例3制備2，2，3，3，4，4-六氟-1，5-二(1，1，2，3，3，3-六氟-丙氧基)戊烷(CF3CFHCF2OCH2C3F6CH2OCF2CFHCF3)在600mL Parr反應(yīng)器中混合1，3-六氟戊二醇(21.2g，0.1摩爾，Aldrich)，碳酸鉀(2.76g，0.02摩爾)和乙腈(75mL)。密封反應(yīng)器，加熱至約32℃，約5小時(shí)內(nèi)緩慢加入六氟丙烯(34.5g，0.23摩爾)。反應(yīng)混合物在環(huán)境溫度下攪拌16小時(shí)。打開(kāi)反應(yīng)器，內(nèi)含物倒入水中，用乙醚萃取水溶液，分離得到的醚層，用低濃度氯化鈉水溶液洗滌三次。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去醚，單塔蒸餾產(chǎn)物(65-70℃/3mmHg)。由于產(chǎn)物含有兩種烯烴，它們與損失1摩爾HF的所需醚具有相同的質(zhì)量，在環(huán)境溫度下加入無(wú)水HF處理所述物質(zhì)。在這種情況下，HF處理不能除去烯烴雜質(zhì)。通過(guò)同心管柱蒸餾產(chǎn)物。沸點(diǎn)是214℃，純度為86％。
實(shí)施例4制備1，1，1，2，2，3，3-七氟-3-{1，2，2-三氟-2-[2-(1，1，2-三氟-2-七氟丙氧基-乙氧基)-乙氧基]-乙氧基}-丙烷(C3F7OCFHCF2OC2H4OCF2CFHOC3F7)在600mL Parr反應(yīng)器中混合全氟丙基乙烯基醚(189.0g，0.71摩爾，從SynQuest，Alachula，F(xiàn)L得到)，碳酸鉀(10g，0.073摩爾)，乙二醇(20.8g，0.33摩爾)和乙腈(200mL)。密封反應(yīng)器，加熱至30℃達(dá)19小時(shí)。冷卻反應(yīng)器，內(nèi)含物過(guò)濾進(jìn)1L分液漏斗中，用水洗滌四次。用無(wú)水硫酸鈉干燥氟化學(xué)相，過(guò)濾，在同心管分餾單元中分餾，得到餾份，沸點(diǎn)210℃，純度99.2％的C3F7OCFHCF2OC2H4OCF2CFHOC3F7。通過(guò)gc-ms證實(shí)結(jié)構(gòu)。使用Cannon-Fenske粘度計(jì)和Wescan Model 221粘度計(jì)測(cè)量-50℃下的粘度是150厘沲(150×10-6m2/s)。
實(shí)施例5制備1，1，1，2，2，3，3-七氟-3-{1，2，2-三氟-2-[2-(1，1，2，3，3，3-六氟-丙氧基)-乙氧基]-乙氧基}丙烷(C3F7OCFHCF2OC2H4OCF2CFHCF3)在600mL Parr反應(yīng)器中混合全氟丙基乙烯基醚(139.0g，0.52摩爾)，碳酸鉀(19.3g，0.14摩爾)，乙二醇(155.5g，2.5摩爾)和乙腈(200mL)。密封反應(yīng)器，加熱至30℃并保持2.75小時(shí)。過(guò)濾反應(yīng)混合物，用水洗滌四次，得到146.4g C3F7OCFHCF2OC2H4OH(54.2％)和(C3F7OCFHCF2OCH2)2(43.4％)。該物質(zhì)與上次實(shí)驗(yàn)的179g(由21.6％的C3F7OCFHCF2OC2H4OH和76.1％(C3F7OCFHCF2OCH2)2組成)合并，并分餾，得到106.3g沸點(diǎn)167-173℃的C3F7OCFHCF2OC2H4OH(80.8％純度)餾分。將該物質(zhì)和碳酸鉀(7.3g，0.052摩爾)和乙腈(200mL)加到600mL Parr反應(yīng)器中。密封反應(yīng)器，加熱至30℃。30分鐘內(nèi)，將六氟丙烯(48.5g，0.32摩爾)加到反應(yīng)器中。反應(yīng)器內(nèi)含物在30℃下保持40分鐘。冷卻反應(yīng)器，將內(nèi)含物過(guò)濾到1-L分液漏斗中，水洗四次，用硫酸鎂干燥，過(guò)濾。該物質(zhì)與無(wú)水HF一起搖動(dòng)，水洗，無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾，得到125.6g C3F7OCHFCF2OC2H4OCF2CFHCF3(86.3％純度)。在同心管單元中分餾該物質(zhì)，得到72.3gC3F7OCHFCF2OC2H4OCF2CFHCF3(95.3％純度)，沸點(diǎn)194℃。通過(guò)gc-ms證實(shí)結(jié)構(gòu)。使用Cannon-Fenske粘度計(jì)和Wescan Model 221粘度計(jì)測(cè)量-50℃下的粘度是48厘沲(48×10-6m2/s)。
實(shí)施例6制備(C2F5)(CF3CFH)CFOC2H4OCF(CFHCF3)(C2F5)在600mL Parr反應(yīng)器中混合全氟戊烯-2(69.9g，0.28摩爾)，碳酸鉀(6.0g，0.043摩爾)，乙二醇(7.9g，0.13摩爾)和乙腈(200mL)。反應(yīng)器加熱至50℃并保持16小時(shí)，加熱至70℃并保持1小時(shí)。冷卻反應(yīng)器內(nèi)含物，釋放壓力。反應(yīng)器內(nèi)含物過(guò)濾到1-L分液漏斗中，用水洗滌三次，得到34.6g下面的相。大氣壓下單塔蒸餾下面的相，至頂部溫度為50℃，除去低沸點(diǎn)物。蒸餾底部物(19.6g)與無(wú)水HF一起搖動(dòng)，水洗兩次，無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾，得到6.0g(C2F5)(CF3CFH)CFOC2H4OCF(CFHCF3)(C2F5)的混合異構(gòu)體。通過(guò)gc-ms證實(shí)結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例7制備2-氯-1-[2-(2-氯-1，1，2-三氟-乙氧基)-乙氧基]-1，1，2-三氟-乙烷(C1HFCCF2OC2H4OCF2FHCl)在600mL Parr反應(yīng)器中混合乙二醇(20.8g，0.33摩爾，Aldrich)，碳酸鉀(9.5g，0.069摩爾)和乙腈(200mL)。密封反應(yīng)器，加熱至30℃，在約2小時(shí)內(nèi)加入氯三氟乙烯(81.0g，0.69摩爾，從SynQuest得到)。反應(yīng)混合物在30℃下攪拌16小時(shí)。反應(yīng)器內(nèi)含物過(guò)濾到1-L分液漏斗中，用水洗滌五次，用無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾。在同心管柱中分餾，得到31.2g沸點(diǎn)200℃的餾分。氣相色譜測(cè)得純度是99.9％。通過(guò)gc-ms證實(shí)結(jié)構(gòu)。使用Cannon-Fenske粘度計(jì)和Wescan Model 221粘度計(jì)測(cè)量-50℃下的粘度是132厘沲(132×10-6m2/s)。
實(shí)施例8制備1，1，2-三氟-2-三氟甲氧基-1-[2-(1，1，2-三氟-2-三氟甲氧基-乙氧基)-乙氧基]-乙烷(CF3OCFHCF2OC2H4OCF2CFHOCF3)在600mL Parr反應(yīng)器中混合乙二醇(15.7g，0.253摩爾)，碳酸鉀(3.3g，0.024摩爾)和乙腈(100g)。密封反應(yīng)器，加熱至約32℃，在約4小時(shí)內(nèi)加入全氟甲基乙烯基醚(CF3OCF＝CF2，96.7g，0.582摩爾，從SynQuest得到)。加入結(jié)束時(shí)，反應(yīng)器壓力為55psig。反應(yīng)在32℃下保持約64小時(shí)，此時(shí)反應(yīng)器壓力是20psig。釋放壓力，反應(yīng)混合物倒入水中。分離下面的氟化學(xué)相，用水洗滌一次。在同心管柱中蒸餾，除去殘余乙腈。收集170-172℃蒸餾范圍的主要產(chǎn)物餾份。餾份與早一點(diǎn)的餾份(158-170℃)合并，按上面實(shí)施例所述，用無(wú)水HF處理合并的物質(zhì)，再次蒸餾得到的產(chǎn)物，最終產(chǎn)物沸點(diǎn)為170℃，純度為97％。使用Cannon-Fenske粘度計(jì)和Wescan Model 221粘度計(jì)測(cè)量-50℃下的粘度是30厘沲(30×10-6m2/s)。
本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)可以做出各種修飾和變化。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所述的實(shí)施方案和實(shí)施例，這些實(shí)施例和實(shí)施方案僅作為本發(fā)明范圍內(nèi)的例子，本發(fā)明的范圍僅由下面的權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1.一種需要傳熱的設(shè)備，其包括(a)器件；和(b)包括使用傳熱流體用于將熱量傳到該器件或從該器件傳出熱量的機(jī)械系統(tǒng)，其中該傳熱流體由下面的結(jié)構(gòu)代表Rf-O-Rh-O-Rf′其中O是氧；Rf和Rf′獨(dú)立地是氟代脂肪族基團(tuán)，其中每個(gè)Rf和Rf′含有1個(gè)氫原子；Rh獨(dú)立地是具有2～約8個(gè)碳原子和至少4個(gè)氫原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀亞烷基，和其中該氫氟醚化合物不含-O-CH2-O-。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中Rf和Rf′含有至少約2個(gè)碳原子。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中Rf和Rf′含有約3～約20個(gè)碳原子。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中Rf和Rf′含有3～約7個(gè)碳原子。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中Rf和Rf′含有至少3個(gè)氟原子。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中Rf和Rf′含有至少4個(gè)氟原子。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中Rf和Rf′含有至少6個(gè)氟原子。
8.如權(quán)利要求1所述的化合物，其中Rf和Rf′獨(dú)立地是CxF2xH，其中x為約2～約8。
9.如權(quán)利要求8所述的化合物，其中x是3或4。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中在-50℃下，該傳熱流體的粘度小于100厘沲(100×10-6m2/s)。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中在-50℃下，該傳熱流體的粘度小于50厘沲(50×10-6m2/s)。
12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中Rf和Rf′獨(dú)立地含有氯。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述器件選自微處理器，制造半導(dǎo)體器件用的晶片，功率控制半導(dǎo)體，電氣分布互換機(jī)，變壓器，電路板，多芯片模塊，包裝和未包裝的半導(dǎo)體器件，化學(xué)反應(yīng)器，核反應(yīng)器，燃料電池，激光器，和導(dǎo)彈元件。
14.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述器件是被加熱的。
15.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述器件是被冷卻的。
16.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述器件保持在選定溫度。
17.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述傳熱機(jī)械系統(tǒng)選自PECVD設(shè)備中可控溫的晶片卡盤(pán)，芯片性能測(cè)試中可控溫的測(cè)試頭，半導(dǎo)體加工設(shè)備中可控溫的工作區(qū)，熱沖擊測(cè)試浴液蓄液室，和恒溫浴。
18.一種傳熱方法，包括如下步驟(a)提供器件；和(b)使用傳熱流體將熱量傳到該器件或從該器件傳出熱量，其中該傳熱流體由下面的結(jié)構(gòu)代表Rf-O-Rh-O-Rf′其中O是氧；Rf和Rf′獨(dú)立地是氟代脂肪族基團(tuán)，其中每個(gè)Rf和Rf′含有1個(gè)氫原子；Rh獨(dú)立地是具有2～約8個(gè)碳原子和至少4個(gè)氫原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀亞烷基，和其中該氫氟醚化合物不含-O-CH2-O-。
19.一種傳熱流體，選自CF3CFHCF2OC3H6OCF2CFHCF3，CF3OCFHCF2OC2H4OCF2CFHOCF3，C3F7OCFHCF2OC2H4OCF2CFHCF3，CF3CFHCF2OCH2C3F6CH2OCF2CFHCF3，和(C2F5)(CF3CFH)CFOC2H4OCF(CFHCF3)(C2F5)的混合異構(gòu)體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種設(shè)備，其包括器件和包括氫氟醚傳熱流體用于傳熱的機(jī)械系統(tǒng)，其中該傳熱流體由下面的結(jié)構(gòu)代表R
文檔編號(hào)C07C41/00GK1894356SQ200480037593
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者邁克爾·G·科斯特洛, 理查德·M·弗林, 弗雷德里克·E·貝爾 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司