环骨架含氟传热流体、制备方法及其应用技术

本申请公开一种环骨架含氟传热流体，其包含式(I)结构中任意一种或数种化合物，其中，R

【技术实现步骤摘要】
环骨架含氟传热流体、制备方法及其应用本申请是申请号为202011206489X、专利技术名称为“环骨架含氟传热流体、制备方法及其应用”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术属于流体热传递
具体涉及一种环骨架含氟传热流体、制备方法及其应用。
技术介绍
传热流体有全氟烃、全氟聚醚、直链的氢氟醚以及全氟胺等。全氟烃、全氟胺和全氟聚醚的全球暖化潜值(GWP100)一般大于5000，甚至更高，大气寿命长达数百年，在大气中的停留时间长。因此，全氟烃、全氟胺和全氟聚醚都不是理想的传热流体。而氢氟醚的GWP100值一般较低，具有良好的环境特性，但是常见的氢氟醚的介电常数较高，不能满足装载传热流体的装置的运作需求。另外，现有的全氟胺主要采用电解氟化的合成工艺来合成得到，该方法存在合成困难、合成效率低的缺陷。后来，3M在CN109072054A专利申请中推出了六氟丙烯三聚体作为传热流体，报道了在DMF溶剂中，CsF作为催化剂，六氟丙烯在90-117℃发生聚合得到(E)-1,1,1,2,3,5,5,6,6,7,7,7-十二氟-2,4-双(三氟甲基)-3-庚烯、(Z)-1,1,1,2,3,5,5,6,6,7,7,7-十二氟-2,4-双(三氟甲基)-3-庚烯、1,1,1,2,4,5,5,5-八氟-3-(全氟丙-2-基)-4-(三氟甲基)-2-戊烯、1,1,1,4,4,5,5,5-八氟-3-(全氟丙-2基)-2-(三氟甲基)-2-戊烯四种同分异构体(其反应方程式如下)，总收率为92.43％。由1,1,1,2,3,5,5,6,6,7,7,7-十二氟-2,4-双(三氟甲基)-3-庚烯的E和Z型同分异构体组成的混合物(纯度大于98％)沸点为108℃，GWP100值为420。该含氟流体的GWP100值仍然太高，不符合欧盟F-gas法规的一般要求(GWP100≤150)，且热传递性能较差。综上所述，目前市场上还没有一种含氟传热流体同时满足低介电常数、低毒性、良好的热传递性能、低GWP100值的使用要求。
技术实现思路
本申请针对现有技术中的不足，提供了一种全新的、具有低介电常数、低毒性、良好的热传递性能，且GWP100值比六氟丙烯三聚体等已知传热更低的环骨架含氟传热流体。本申请还提供了在催化剂作用下，全氟环烯烃与亲核试剂发生反应制备环骨架含氟传热流体的方法，具有合成路线简便、合成效率高的特点。本申请还提供了上述环骨架含氟传热流体在5G基站、微处理器、功率控制半导体、配电开关设备、用于制造半导体器件的晶片、电力变压器、电路板、多芯片模板、封装和未封装的半导体器件、化学反应器、核反应堆、燃料电池、激光器和导弹原件的传热过程中单相浸没式冷却系统或双相浸没式冷却系统中的应用。本申请提供的具体技术方案如下：一方面，本申请提供一种环骨架含氟传热流体，其特征在于，其包含式(I)结构中的任意一种或数种化合物，其中，R1＝F或全氟烷基，R2＝全氟烷基，且全氟烷基为-CxF2x+1，x是自然数，n＝1、2或3。优选的，所述的环骨架含氟传热流体，其特征在于，x＝1、2、3、4、5、6或7。优选的，所述的环骨架含氟传热流体，其特征在于，其包含中的一种或两种以上。另一方面，本申请还提供一种制备如前述任一项所述的含氟传热流体的方法，其特征在于，所述式(I)结构的化合物通过全氟环烯烃与亲核试剂的反应制备得到。优选的，所述全氟环烯烃为六氟环丁烯、八氟环戊烯、十氟环己烯中的任意一种。优选的，所述亲核试剂为三氟甲基三甲基硅或链状全氟烯烃中任意一种。优选的，当亲核试剂为三氟甲基三甲基硅时，发生以下反应：(1)当三氟甲基三甲基硅不足量时(2)当三氟甲基三甲基硅过量时当亲核试剂为链状全氟烯烃CR3CR4＝CF2(R3和R4为全氟烷基)时，发生以下反应：(1)当链状全氟烯烃CR3CR4＝CF2不足量时(2)当链状全氟烯烃CR3CR4＝CF2过量时类似地，R1＝F的式(I)如可以继续与亲核试剂发生反应，得到R1和R2基团相同或不相同的式(I)结构，即发生以下反应：所述链状全氟烯烃为四氟乙烯、六氟丙烯、八氟-1-丁烯、八氟异丁烯、全氟-1-戊烯、全氟-2-甲基-1-丁烯、全氟-1-己烯、全氟-2-甲基-1-戊烯、全氟-3-甲基-1-戊烯、全氟-2,3-二甲基-1-丁烯、全氟-1-庚烯、全氟-2-甲基-己烯、全氟-2,3-二甲基-1-戊烯、全氟-2,4-二甲基-1-戊烯、全氟-2-乙基-1-戊烯、全氟-2-乙基-3-甲基-1-丁烯中的任意一种。所述式(I)通过下述方法合成：在装填有催化剂的反应器中，将全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比以1：1～10进行反应，反应温度为20～400℃，反应压力为0.1～0.5MPa，接触时间为5～200s。例如，全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比(n全氟环烯烃/n亲核试剂)可以为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10等。反应温度可以为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃等。反应压力可以为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa等。接触时间可以为5s、10s、20s、30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s、150s、200s等。当所述全氟环烯烃是六氟环丁烯、八氟环戊烯或十氟环己烯；当全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比为1：1～1.5时，主要产物式(I)中，R1＝F，R2＝全氟烷基；例如，全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比(n全氟环烯烃/n亲核试剂)可以为1:1、1:1.5等。当全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比为1：1.5～10时，主要产物式(I)中，R1＝R2＝全氟烷基。例如，全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比(n全氟环烯烃/n亲核试剂)可以为1:1.5、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10等。所述R1＝全氟烷基、R2＝全氟烷基的式(I)也可以通过下述方法合成：在装填有催化剂的反应器中，将R1＝F、R2＝全氟烷基的式(I)与亲核试剂的物质的量之比以1：1～10进行反应，反应温度为20～400℃，反应压力为0.1～0.5MPa，接触时间为5～200s。所述催化剂为碱金属氟化物负载于活性碳的催化剂，或者为过渡金属氟化物的催化剂中的任意一种。所述碱金属氟化物负载于活性碳的催化剂是由碱金属氟化物和活性碳组成，碱金属氟化物与活性碳的质量比例为1～30：70～99。例如，碱金属氟化物负载于活性碳的催化剂可以按照以下步骤制备得到：(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环骨架含氟传热流体，其特征在于，其包含式(I)结构中一种或两种以上的化合物，其中，R

【技术特征摘要】
1.一种环骨架含氟传热流体，其特征在于，其包含式(I)结构中一种或两种以上的化合物，其中，R1＝F或全氟烷基，R2＝全氟烷基，且全氟烷基为-CxF2x+1，x是自然数，n＝1、2或3。





2.根据权利要求1所述的环骨架含氟传热流体，其特征在于，x＝1、2、3、4、5、6或7。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的环骨架含氟传热流体，其特征在于，其包含



















中一种或两种以上。


4.一种制备权利要求1～3中任一项所述的环骨架含氟传热流体的方法，其特征在于，所述式(I)结构的化合物通过全氟环烯烃与亲核试剂的反应制备得到。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述全氟环烯烃为六氟环丁烯、八氟环戊烯或十氟环己烯。


6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述亲核试剂为三氟甲基三甲基硅或链状全氟烯烃。


7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述亲核试剂为三氟甲基三甲基硅或链状全氟烯烃。


8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述链状全氟烯烃选自四氟乙烯、六氟丙烯、八氟-1-丁烯、八氟异丁烯、全氟-1-戊烯、全氟-2-甲基-1-丁烯、全氟-1-己烯、全氟-2-甲基-1-戊烯、全氟-3-甲基-1-戊烯、全氟-2,3-二甲基-1-丁烯、全氟-1-庚烯、全氟-2-甲基-己烯、全氟-2,3-二甲基-1-戊烯、全氟-2,4-二甲基-1-戊烯、全氟-2-乙基-1-戊烯和全氟-2-乙基-3-甲基-1-丁烯中的一种。


9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述链状全氟烯烃选自四氟乙烯、六氟丙烯、八氟-1-丁烯、八氟异丁烯、全氟-1-戊烯、全氟-2-甲基-1-丁烯、全氟-1-己烯、全氟-2-甲基-1-戊烯、全氟-3-甲基-1-戊烯、全氟-2,3-二甲基-1-丁烯、全氟-1-庚烯、全氟-2-甲基-己烯、全氟-2,3-二甲基-1-戊烯、全氟-2,4-二甲基-1-戊烯、全氟-2-乙基-1-戊烯和全氟-2-乙基-3-甲基-1-丁烯中的一种。


10.根据权利要求4～9中任一项所述的方法，其特征在于，所述式(I)结构的化合物通过下述方法合成：在装填有催化剂的反应器中，将全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比以1：1～10进行反应，
反应温度为20～400℃，
反应压力为0.1～0.5MPa，
接触时间为5～200s。


11.根据权利要求4～9中任一项所述的方法，其特征在于，当所述全氟环烯烃是六氟环丁烯、八氟环戊烯或十氟环己烯；
当全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比为1：1～1.5时，主要产物式(I)中，R1＝F，R2＝全氟烷基；
当全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比为1：1.5～10时，主要产物式(I)中，R1＝R2＝全氟烷基。


12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述全氟环烯烃是六氟环丁烯、八氟环戊烯或十氟环己烯；
当全氟环烯烃与亲核试剂的物质的量之比为1：1～1.5时，主要产物式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张呈平，郭勤，贾晓卿，权恒道，
申请(专利权)人：泉州宇极新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35