使用具有低GWP的氟化化合物的热交换方法与流程

使用具有低gwp的氟化化合物的热交换方法
技术领域
1.本发明涉及一种用于使用组合物与物体交换热的方法，这些组合物包含选定的具有低gwp的氟化化合物作为热传递流体。


背景技术：

2.本技术要求于2019年3月18日提交的欧洲申请号19163552.3的优先权，出于所有目的将此申请的全部内容通过援引并入本文。
3.热传递流体在领域中已知用于加热和冷却系统中的应用；典型地，热传递流体包括水、水性盐水、醇、乙二醇、氨、烃、醚、以及这些材料的各种卤素衍生物，如氯氟烃(cfc)、氢氯氟烃(hfc)、(全)氟化聚醚(pfpe)等。
4.热传递流体用于将热从一个物体传递至另一个物体，典型地从热源传递至散热装置，以便进行热源的冷却、散热装置的加热或者去除由热源产生的不想要的热。热传递流体在热源与散热装置之间提供了热路径；它可以通过回路系统或其他流动系统循环以改善热流动或者它可以与热源和散热装置直接接触。更简单的系统简单地使用气流作为热传递流体，更复杂的系统具体地使用工程气体或液体，这些工程气体或液体在系统的一部分中被加热或制冷并且然后将其递送以与目的地处于热接触。
5.计算设备如计算机、服务器等产生大量的热。将大量运行中的计算机集中在共享位置(如服务器群)的大规模开发正变得越来越常见。服务器群、比特币矿场和其他超级计算应用的行业正在极速发展。决定此类设施的构建策略的关键因素是允许与此种计算设备交换热的控制系统。此系统(经常被称为“热管理系统”)典型地用于在计算设备运行期间将其冷却，但它还可以用于加热，例如当在寒冷的环境中启动系统时。空气仍然是最常用的流体，然而，其缺点是在电子板之间需要大的空气间隙，这导致设施具有非常大的占用空间。空气冷却还需要大量的空调发动机，而且它们的能量消耗极高且占此类设施的运行成本的很大一部分。
6.最近，基于使用热传递流体、尤其是液体热传递流体的服务器的热管理的解决方案正受到许多关注，因为它们既节能(比传统的空调系统使用更少的能量)且允许在更小的空间内封装更多的服务器、处理器和电路板。
7.热传递流体的其他重要的专门应用可以例如发现于半导体工业(tcu、恒温浴、气相焊接)和电池工业、尤其是车辆电池工业中用于它们的热管理系统。
8.存在在各种应用中被工业使用的各种热传递流体，然而，在一些应用中，选择适当的流体可以是至关重要的。过去常用的几种热传递流体由于其毒性(氨、乙二醇)而不再可行，另一些则因其环境特征而被逐步淘汰，因为它们不是可生物降解的和/或因为它们被认为对地球臭氧层有害和/或如果分散在环境中会充当温室气体。
9.氟化液体是非常有效的热传递流体。存在商业产品，如索尔维公司(solvay)的galden和3m公司的fluorinert：这些是液体聚合物，其是介电的，具有高热容、低粘度并且是无毒和化学惰性的，所以它们可以与电子板直接接触并且也不会与大多数材料在化学上
相互作用。迄今为止与所使用的这些氟化流体相关的缺点是它们的高gwp值。
10.gwp(全球变暖潜能值)是对于给定化合物可以确定的属性，该属性指示给定的温室气体能在大气中截留多少热量(认为“1”是对于co2的参考值)并在特定的时间间隔、典型地100年(gwp
100
)内进行计算。
11.gwp
100
的确定通过以下方式进行：将有关化合物的大气寿命及其辐射效率的实验数据与特定计算工具组合，这些计算工具在本领域中是标准的并且例如描述于由hodnebrog等人在review of gephisics[地球物理学综述]，51/2013，第300
‑
378页中发表的概括的综述中。高度稳定的卤化分子如cf4和氯代/氟代烷烃具有非常高的gwp
100
(对于cf4为7350，对于cfc
‑
11为4500)。
[0012]
多年以来，具有升高的gwp值的热传递流体(如在空调系统中使用的氯代/氟代烷烃)已经被工业逐步淘汰并被具有较低gwp
100
值的化合物代替，并且仍然存在对具有尽可能低的gwp
100
值的热传递流体的持续关注。
[0013]
氢氟醚，特别是分离的氢氟醚倾向于具有相对低的gwp
100
值，而它们的其他特性与过去使用的cfc的那些能够相比，为此一些氢氟醚已经被工业地使用且作为热传递流体而受到欢迎并且例如由3m公司以商品名销售。
[0014]
由于氢氟醚的其为液体的宽温度范围以及由于其在广泛的温度范围内的低粘度，这些氢氟醚被广泛地描述为热传递介质，这使得它们作为低温二次制冷剂可用于在操作温度下粘度不应过高的二次回路制冷系统中使用的应用。
[0015]
氟化醚例如描述于3m公司的us 5713211、杜邦公司(dupont)的us 2007/0187639以及索尔维苏莱克斯公司(solvay solexis)的wo 2007/099055和wo 2010034698中。
[0016]
然而，虽然远远低于cfc，但分离的氢氟醚的gwp
100
仍然在如us 5713211(表5)中所示的从70至500的范围内：
[0017]
其他氢氟烯烃已经作为热传递流体例如由科慕公司(chemours)(opteon
tm
)和霍尼韦尔公司(honeywell)(solstice
tm
)商业化。这些化合物具有非常低的约1的gwp，但与之前引用的的化合物不同，它们更易燃，因此这限制了它们的使用领域。
[0018]
因此，仍然需要开发用于使用热传递流体进行有效热传递的方法，这些热传递流体具有良好的热特性和介电特性，在广泛的温度范围内是液体，是不可燃的并且具有非常低的gwp
100
(30及以下)。


技术实现要素：

[0019]
本发明涉及一种用于与物体交换热的方法，所述方法包括使用热传递流体，其中所述热传递流体包含一种或多种具有以下通式的化合物：
其中：
‑
r
f
可以是任何c1‑
c
10
氟化的直链或支链碳链，该链可以是部分或完全氟化的，并且可以包含o或s原子，
‑
x、y和z可以独立地选自卤素或氢，其前提是x、y或z中的至少一个是卤素。
具体实施方式
[0020]“电子计算设备”旨在表示包括微处理器cpu、gpu、ssd和ddr存储器并进行计算工作的任何单个计算机板或单个计算机板的阵列，因此不仅包括大型服务器群、互联网服务器、比特币矿厂，而且还有较小的单个计算机、互联网服务器、计算机游戏设备。大型和小型设施二者均可以从本发明的热传递方法获益。
[0021]
本发明中的术语“半导体器件”包括利用半导体材料特性的任何电子器件。半导体器件作为单个器件和集成电路二者被制造，这些集成电路由在单个半导体基板或“晶片”上制造并互连的多个(其可以从两个至数十亿个)器件组成。术语“半导体器件”既包括基本构件，如二极管和晶体管，还包括由这些基本构件构建的复杂结构，这些复杂结构扩展到模拟、数字和混合信号电路，如处理器、存储器芯片、集成电路、电路板、光和太阳能电池、传感器等。术语“半导体器件”还包括半导体工业的衍生自半导体材料晶片的任何中间体或未成品。
[0022]
本发明涉及一种用于与物体交换热的方法，所述方法包括使用热传递流体，其中所述热传递流体包含一种或多种具有以下通式的化合物：其中：
‑
r
f
可以是任何c1‑
c
10
氟化的直链或支链碳链，该链可以是部分或完全氟化的，并且可以包含o或s原子，
‑
x、y和z可以独立地选自卤素或氢，其前提是x、y或z中的至少一个是卤素。
[0023]
优选地，x、y和z可以独立地选自f、cl、br或氢，其前提是x、y或z中的至少一个是f、cl或br。
[0024]
更优选地，x、y或z中的至少一个是cl或br，甚至更优选地，x选自h和cl，y和z选自cl或f。最优选地，y和z之一是f且另一个是cl，而x是cl。
[0025]
在所有实施例中，优选的是r
f
是任选地包含o或s原子的完全氟化的直链或支链碳链，更优选地r
f
是c1碳链，甚至更优选地是cf3。
[0026]
在通式(i)涵盖的那些之中，最优选的化合物是cf3occl＝cfcl，即1,2
‑
二氯
‑1‑
氟
‑2‑
(三氟甲氧基)
‑
乙烯(dcftfme)。
[0027]
本发明的方法可以用于与任何物体交换热。当物体是电子计算设备(例如像计算机服务器)时，本发明的方法是尤其有用的。事实上，本发明的方法采用介电且无腐蚀性的热传递流体使得其还可以用于使用所谓的“浸没冷却”或“直接接触冷却”的系统中。在这些系统中，这些流体被置于与电子电路板直接接触。此类流体在其工作温度下可以是气态、液态(单相浸没冷却)或处于气/液平衡(即在所谓的“两相浸没冷却”中在液体的沸点附近)。
[0028]
在浸没冷却中，包括完整服务器的电子计算机设备(如cpu、gpu、存储器和其他电子产品)被完全浸没在导热介电液体或冷却剂中，该导热介电液体或冷却剂的温度是通过使用循环系统控制的，该循环系统将液体通过管道泵送到热交换器或散热器式冷却器中以排出冷却剂中的热量。
[0029]
服务器浸没冷却变成服务器冷却解决方案的流行解决方案，因为它允许通过除去昂贵的空调基础设施大幅减少能源使用。这些系统被高效的低速液体循环泵和更简单的热交换器和/或散热器系统代替。
[0030]
液体浸没冷却中使用的温度是由被浸没的器件可以可靠运行的最高温度决定的。对于服务器来说，这个温度范围典型地在15℃至65℃之间，然而在一些情况下，这个范围扩展到最高达75℃。
[0031]
目前浸没冷却的商业应用范围包括针对商品服务器冷却、服务器集群、hpcc应用和比特币挖掘以及主流的基于云的架构和web托管架构的面向数据中心的解决方案。液体浸没冷却还用于与led、激光、x射线机和磁共振成像器件相关的计算设备的热管理。
[0032]
本发明的方法适于单相浸没冷却和两相浸没冷却二者。在根据通式(i)的本发明的化合物之中，具有较长r
f
链(典型地从c3及以上，参见以下实例部分中的以下实例4、5)的那些在广泛的温度范围内作为液体存在，并且因此适于其中热交换组合物在所有操作阶段都保持液体的开放浴系统。典型地，热传递流体被泵送至将其冷却(或在需要的情况下加热)的外部热交换器并被再循环到浴中。可以存在控制流体的瞬时温度和优化每个时刻的流体温度的服务器的温度的或多或少复杂的控制系统。具有较长rf链的化合物的低蒸气压允许使化合物的蒸发和损失最小化。
[0033]
相反，在根据通式(i)的本发明的化合物之中，具有较短r
f
链的那些(特别是具有c1
‑
c3 r
f
的那些，例如像以下实例部分中的实例1、2、6和7中的那些)具有在从20℃至80℃的范围内的相对低的沸点。
[0034]
这些低沸化合物可以用于所谓的“两相浸没冷却”中。两相浸没冷却是由盟国管制理事会(allied control)和其他一些公司推广的技术，该技术涉及将电子器件浸入带有介电流体浴的封闭槽中，在这些封闭槽中介电流体具有对应于可以设定浴的所需温度的沸点。当电子器件加热到最高达介电流体的沸点时，流体变成减去热量的蒸气。然后，蒸气在放置在浴上方的盖子或盘管冷凝器上冷凝，并再次沉淀在浴中。这种类型的设计特别受欢迎，因为它不需要再循环介电流体，并且允许在小空间内封装更多的电子器件。
[0035]
还在计算机设备冷却领域中，本发明的方法还可用于非浸没冷却系统，在该系统中热交换流体在封闭系统中循环并使其通过导热材料的板与处理器热接触，如由ebullient以名称“模块回路(module loop)”给出的服务器冷却解决方案。使用介电流体无论如何都是有益的，因为泄漏的风险总是存在的，而且导电液体可能对电子产品具有破坏
性影响。
[0036]
本发明的方法还可以应用于例如半导体工业中，在该半导体工业中，半导体器件的制造期间的温度控制是非常重要的。在此情况下，与热传递流体交换热的物体是半导体器件。温度控制单元(tcu)在制造半导体器件的整个生产线上使用，并在像晶片蚀刻和沉积过程、离子注入和光刻过程的步骤期间使用热传递流体去除不想要的热量。热传递流体典型地循环通过晶片安装件(wafer mount)，并且每个需要温度控制的加工工具都具有其本身单独的tcu。
[0037]
包括tcu的一些特别重要的工具是硅晶片蚀刻机、步进机(stepper)和灰化机。蚀刻是使用反应性等离子体在范围从70℃至150℃的温度下进行的，并且晶片的温度必须在整个温度范围内精确控制。
[0038]
步进机用于晶片的光刻术，以形成然后用于曝光光敏掩模的分划板。该过程是在40℃与80℃之间的温度下进行的，然而温度控制是极其重要的，因为晶片需要在整个过程中被维持在精确的固定温度( /
‑
0.2℃)以确保良好的结果。
[0039]
灰化是将光敏掩模从晶片上去除的过程并且是在从40℃至150℃的温度下进行的。系统使用等离子体，并且在此精确的温度控制也是特别重要的。
[0040]
另一个相关的过程是等离子体增强的化学气相沉积(pecvd)，其中氧化硅、碳化硅和/或氮化硅的膜在腔室内的晶片上生长。还在此情况下，虽然进行这一步骤的温度可以在50℃与150℃之间的范围中选择，但在沉积过程期间，晶片必须均匀地保持在选定的温度下。
[0041]
在半导体器件生产装备中，典型地，每个蚀刻机、灰化机、步进机和等离子体增强的化学气相沉积(pecvd)腔室都具有其自身的tcu，其中热传递流体是再循环的。
[0042]
在半导体器件的制造中使用热传递流体的另一个加工步骤是气相回流(vpr)焊接。这是用于将表面安装器件、多芯片模块和混合部件连接到电路板的最常用方法。在此方法中，将焊接材料以糊剂形式涂覆，并且然后将半导体器件(例如未完工的电路板)置于封闭腔室中，在该腔室中处于其沸点的热传递流体与其气相处于平衡。呈气相的流体将热传递至焊剂，该焊剂然后熔化并使接触物稳定。在此情况下，流体与电路板直接接触使得其必须是介电且无腐蚀性的。对于这种应用重要的是热传递流体包含具有足以熔化焊剂的沸点的化合物。
[0043]
另一个系统是热冲击测试，该系统是许多半导体器件生产过程中的关键部分。在热冲击测试中，在两种非常不同的温度下测试半导体器件。虽然存在不同的标准，但一般来说测试包括使半导体器件经受高温和低温并且然后测试器件的物理和电子特性。典型地，将待测试的半导体器件直接交替地浸没在热浴(其可以是在从60℃至250℃的温度)和冷浴(其可以典型地是在从
‑
10℃至
‑
100℃的温度)中。两个浴之间的传递时间必须最小化，通常低于10秒。还在此测试中，组成浴的流体与器件直接接触，并且因此必须是介电且无腐蚀性的。此外，为了避免浴的污染，高度优选的是在冷浴和热浴二者中使用相同的流体。因此，优选在广泛的温度范围内作为液体存在的热传递流体。
[0044]
用于制造半导体器件的热传递流体典型地是液体，这些液体是介电、无腐蚀性的，并且在广泛的温度范围内以液态存在，具有使其可容易地泵送的相对低的粘度。
[0045]
本发明的方法可以用于需要半导体器件以与热传递流体交换热的半导体器件的
制造的所有步骤中。特别是在使用半导体加工设备(如蚀刻机、灰化机、步进机和等离子体增强的化学气相沉积(pecvd)腔室)时，这些设备中的每一个都需要精确的温度控制和/或热量消散，并且因此它们包括温度控制单元(tcu)，该温度控制单元可以包括本发明方法的选定的热传递流体。
[0046]
此外，在热冲击测试(其是半导体器件制造不可缺少的一部分，因为只有通过该测试的那些器件才被进一步加工)中，使用至少两个由热传递流体制成的浴(典型地在从
‑
10℃至
‑
100℃的温度下的冷浴，以及典型地在从60℃至250℃的温度下的热浴)将半导体器件冷却和加热。本发明的方法可以有利地用于选择合适的根据通式(i)化合物或化合物的共混物，以制成用于浴的热传递流体。由于流体处于液态的温度范围大，优选地应选择热传递流体使得在两个浴中可以使用相同的热传递流体，使得浴没有交叉污染的风险。在此情况下，优选根据通式(i)且具有r
f c3
‑
c10链的化合物。
[0047]
本发明的方法还可以应用于气相焊接，事实上，本发明方法的选定的热传递流体可以如此配制以具有与焊剂的沸点一致的沸点，使得包含仍必须被“固化”的焊剂的半导体器件可以引入封闭腔室中，该封闭腔室含有本发明方法的选定的热传递流体，处于其沸点的该热传递流体与其加热的蒸气处于平衡。加热的蒸气将热传递到半导体器件，从而熔化焊剂并且因此固定接触物(根据需要)。对于此应用，将需要在热传递流体中使用根据通式(i)的高沸点化合物，根据通式(i)且具有r
f c4
‑
c10链的化合物是优选的，因为它们的沸点较高。
[0048]
另外的优势是单一热传递流体可用于多个应用中，这些应用潜在地允许在整个半导体器件制造装备中使用单一热传递流体。
[0049]
本发明的方法可以应用的另一个领域是电池、特别是可充电电池(如用于汽车、有轨电车、火车等的车辆电池)的热管理。
[0050]
目前，在所有工业部门中，可充电电池领域的大部分发展集中在基于不同类型锂盐的基于锂离子的电池上。基于锂锰氧化物、磷酸铁锂和锂镍锰钴氧化物的电池应用于例如车辆、电动工具、电动自行车等。基于锂钴氧化物的电池典型地用于较小尺寸和较不密集的应用，如手机、便携式计算机和相机。在需要高功率和/或容量的应用如电力动力系统和电网存储中正在考虑基于锂镍钴铝氧化物和钛酸锂的电池。当然，在基于锂离子的电池领域之外的新技术也在探索和持续开发中。本发明的方法与特定的电池技术无关，并且适用于当前和未来几代电池系统二者。
[0051]
不同于常规的电力系统，电池、并且特别是可充电电池对其工作环境有严格的要求。电池倾向于在相对窄的温度范围内在最佳条件下运行。
[0052]
一般来说，低温对电池化学过程有影响，降低反应速率并且因此减小充电或放电时的电流。高温增加了反应速率，并且同时也增加了能量耗散，从而产生甚至更过量的热，这可能导致温度不受控地升高，从而可能对电池单元造成不可逆的损害。对于典型的li离子电池，温度超过80℃，即使仅在其结构的一部分，也可能开始放热化学反应，这导致电池温度的进一步升高，最终导致电池完全崩溃，有起火和爆炸的风险。
[0053]
另一方面，电池的实际应用要求它们在更广泛的温度范围内是有效的。例如，车辆电池需要在人们预期使用它们的任何环境中正常工作，因此它们需要在从
‑
20℃至 40℃及以上的温度范围内具有操作性。除此之外，电池的充电和放电循环可能在电池自身内部产
生热，使得甚至更难将电池维持在可接受的温度范围内。
[0054]
典型的li离子电池的指示性数字表明，可用范围通常是从
‑
20℃至60℃，但良好的功率输出仅从0℃至40℃获得，其中最佳性能仅从20℃至40℃可获得。温度还影响电池持续时间，事实上，在被认为耗尽之前电池可以经受的充电/放电循环次数在10℃以下由于阳极电镀且在60℃以上由于电极材料的劣化而迅速下降。对于不同的电池化学过程和构造，最佳性能的温度范围可能是不同的，然而，目前所有的商业电池都有其性能是最佳的相对窄的温度窗口。一般来说同样重要的是确保整个电池均匀地保持在相同的温度下，而没有热区或冷区，因为这可能降低其寿命和安全性。
[0055]
为此，现今在商业电池组件中集成电池热管理系统(btms)成为标准，尤其是当电池的安全性、可靠性和寿命是重要问题时。这些btms可以是或多或少复杂的，这取决于电池的类型，然而一个共同的要素是存在与电池交换热从而将其加热或冷却的热传递流体如气体或液体。
[0056]
因此，电池热管理系统(btms)极其重要，尤其是在需要高功率和高可靠性的应用(如车辆电池)中。btms可以是或多或少复杂的，这取决于应用，但每个btms至少具有当电池温度过高时将其冷却的功能以及当电池温度过低时将其加热的功能，典型地使用与电池交换热的热传递流体。btms的其他常见特征是减少外部环境对电池温度的影响的绝缘系统，以及有助于消散可能在电池组内产生的有害气体的通风系统。然而，本发明的方法具体涉及btms的热交换功能，并且可以容易地应用于任何btms并与其其他功能和特征集成。
[0057]
使用液体作为热传递流体的btms是常见的，因为液体可以比气体更快地传递大量的热。典型地，流体通过泵在封闭系统内循环，该封闭系统与电池和第二系统热接触，该第二系统具有将流体加热和/或冷却至所需温度的功能。此第二系统可以包括制冷系统和加热系统的任何组合，或者可以在热泵中组合加热和冷却功能。循环流体从电池吸收热或向电池释放热，并且然后在所述第二系统中循环以使流体回到所需的温度。可以存在控制流体的瞬时温度和优化每个时刻的流体温度的电池的温度的或多或少复杂的控制系统。
[0058]
在一些系统中，在该系统中循环的流体可以直接与然后浸没在其中的电池单元直接接触。显然，在这些情况下，流体必须是介电的以便保护电池单元及其电子部件。在其他情况下，热传递流体在单独的封闭系统中循环，该系统仅通过间接接触槽(例如由金属或其他导热材料制成的热交换板)来交换热。在这种类型的系统中，介电流体也可能是有益的，因为封闭系统无论如何都有高泄漏风险。
[0059]
特别是对于大功率电池，正在使用基于流体(特别是液体)的热管理系统，并且本发明的方法提供了在降低的gwp
100
下改善的热管理。
[0060]
除所列举的应用外，本发明的方法还可以适用于任何热交换方法，例如用于加热或冷却隔室(例如食品隔室)，包括飞机、车辆或船只的板上的那些；用于加热或冷却工业生产设备；用于电池运行期间将其加热或冷却；用于形成恒温浴。
[0061]
如引言中所提及，在这些领域中使用的热传递流体包含氟化合物。特别地，氢氟醚由于其化学惰性、介电性、其为液体且可泵送的(典型地在使用温度下具有在1与50cps之间的粘度)宽的t范围、低可燃性和相对低的gwp而已经应用于这些领域。
[0062]
在这些领域中使用的可商购的氢氟醚是例如来自3m公司的novec
tm
系列的那些，其将所有这些特性与相对低的从约70至300的gwp
100
组合。
[0063]
尽管如此，由于监管环境，gwp目前还是关键特性，因此总是需要开发具有比目前商业化的氢氟醚甚至更低的gwp的新热交换流体。
[0064]
本技术人已经出人意料地发现，在本发明的方法中采用的热传递流体是不可燃的，提供有效的热传递，可以在宽的温度范围内使用并且具有相对于作为热传递流体商业化的其他氢氟醚相等或改善的介电特性。出人意料地，本发明中使用的热传递流体具有极低的gwp
100
，通常低于30并且对于一些材料甚至低于3，如以下将在实验部分示出的。这是特别出乎意料的结果，并且事实上，之前的综述如以上列举的hodnebrog等人并没有研究或提出氟化乙烯基醚化合物作为低gwp化合物。
[0065]
因此，使用这些根据通式(i)的选定的化合物可以配制热传递流体，这些热传递流体具有小于30、优选小于10、甚至更优选小于5的gwp100值。根据本发明的热传递流体还具有低毒性，在整个范围内示出良好的热传递特性和相对低的粘度。此外，本发明的流体具有良好的电气相容性，即它们是无腐蚀性的，具有高介电强度，高体积电阻率和对极性材料的低溶解力。本发明的流体的电气特性是使得它们可以用于与电路直接接触的电子产品的浸没冷却系统，以及使用回路和/或导电板的间接接触应用。
[0066]
在本发明的方法中使用的热传递流体优选包含按重量计大于5％、更优选按重量计大于50％、甚至更优选按重量计大于90％的一种或多种以上根据式(i)的化合物。在一个实施例中，热传递流体完全由一种或多种根据以上通式的化合物制成。
[0067]
在一些实施例中，本发明的热传递流体包含根据式(i)的化合物的共混物。
[0068]
本发明的方法可以应用于使用热传递流体的任何加热和/或冷却系统，并且特别是在说明书中示例的所有那些。特别是用于电子计算设备的温度控制，既用于其中电子电路板直接浸没到液体中的此种设备的浸没冷却，还用于其中流体被分配到能够与板如导热材料(如金属和金属合金)的板交换热的冷却元件中的分布式系统中。
[0069]
其他应用是电池、特别是可充电电池例如车辆(如汽车、有轨电车、火车)的热管理。
[0070]
另外的应用发现于其中热交换的物体是半导体器件的半导体工业中，如用于蚀刻机、灰化机、步进机和pecvd腔室的温度控制单元(tcu)，用于热冲击测试的恒温浴以及气相焊接。
[0071]
在另一方面，本发明还涵盖一种装置，该装置包括电子计算设备和热传递流体，其中所述热传递流体包含一种或多种具有通式(i)的化合物。
[0072]
在另外的方面，本发明涉及一种装置，该装置包括电池、优选可充电电池，用于所述电池的热管理系统，用于所述电池的所述热管理系统包含与所述电池交换热的热传递流体，其中所述热传递流体包含一种或多种具有通式(i)的化合物。
[0073]
如果通过援引并入本文的任何专利、专利申请和公开物的披露内容与本技术的说明相冲突到了可能导致术语不清楚的程度，则本说明应优先。
[0074]
现在将参考以下实例更详细地描述本发明，这些实例的目的仅仅是说明性的并且不限制本发明的范围。
[0075]
标准：根据以下标准进行电气特性的测量：体积电阻率
‑
astm d5682
‑
08[2012]
介电强度
‑
astm d877/d877m
‑
13介电常数
‑
astm d924
‑
15实例
[0076]
实例1
‑
cf3occl＝cfcl的合成步骤1
‑
将cf3of添加到三氯乙烯(tce)中。将100g作为溶剂的醚cf3ocfclcf2cl和5.0g tce引入配备有机械搅拌器的100cc不锈钢反应器中。然后用低温浴将反应器冷却至
‑
50℃。通过鼓泡入口，在10小时内将43.5g作为气体的tce通过泵进料至反应器，并且同时通过另一个鼓泡入口，总计0.89mol的以摩尔比he/cf3of＝2.0用氦稀释的三氟甲基次氟酸酯(其可以遵循us 4,900,872的传授内容由cof2和f2获得)。摩尔比cf3of/tce等于1.5并且cf3of以0.089mol/h添加。在反应结束时，排出185.7g混合物。该混合物含有摩尔比为95/5的cf3ochclccl2f和cf3occl2chclf，两种化合物的产率是以摩尔计96％。步骤2
‑
cf3ochclccl2f和cf3occl2chclf的脱氯化氢将60g步骤1中获得的混合物和5.0g按重量计40％的四丁基氢氧化铵水溶液引入配备有磁力搅拌器、滴液漏斗、温度计和水冷凝器的250cc四颈玻璃反应器中。然后在剧烈搅拌下添加20.5g按重量计20％的naoh水溶液：用h2o/冰浴将温度维持在约35℃。在naoh添加完成之后，将混合物再搅拌30分钟。在反应结束时，将混合物冷却至20℃并倒入分离器漏斗中：呈现出两相并且将有机底相(47.7g)分离并通过分馏柱蒸馏。获得了纯度为按摩尔计99.9％的cf3occl＝cfcl(沸点55℃)。步骤2的产率是以摩尔计93％。
[0077]
实例2
‑
cf3cf2occl＝cfcl的合成步骤1
‑
将cf3cf2of添加到三氯乙烯(tce)中遵循“实例1
‑
步骤1”的相同程序和设备，将100g作为溶剂的cf3ocfclcf2cl醚和5.0g tce引入反应器中。然后，在
‑
70℃下，在10小时内将43.5g tce通过泵进料到反应器中，并且同时在10小时内进料0.89摩尔的以摩尔比he/cf3cf2of＝10用氦稀释的五氟乙基次氟酸酯cf3cf2of(该次氟酸酯可以遵循us 4,900,872的传授内容由cf3cof和f2获得)。所得摩尔比cf3cf2of/tce等于1.4并且cf3cf2of以0.089mol/h添加。所得混合物(205.0g)含有两种反应产物：cf3cf2ochclccl2f和cf3cf2occl2chclf。两种加成产物的产率是以摩尔计62％。步骤2
‑
cf3cf2ochclccl2f和cf3cf2occl2chclf的脱氯化氢将60g步骤1中获得的混合物和5.0g按重量计40％的四丁基氢氧化铵水溶液引入配备有磁力搅拌器、滴液漏斗、温度计和水冷凝器的250cc四颈玻璃反应器中。然后在剧烈搅拌下添加17g按重量计20％的naoh水溶液：用h2o/冰浴将温度维持在约35℃。在naoh添加完成之后，将混合物再搅拌30分钟。在反应结束时，将混合物冷却至20℃并倒入分离器漏斗中：呈现出两相并且将有机底相(48.8g)分离并通过分馏柱蒸馏。获得了纯度为按摩尔计99.8％的cf3cf2occl＝cfcl(沸点73℃)，其中步骤2的产率为以摩尔计93％。
[0078]
实例3
‑
cf3cf2cf2occl＝cfcl的合成步骤1
‑
将cf3cf2cf2of添加到三氯乙烯(tce)中遵循“实例1
‑
步骤1”的相同程序和设备，将100g作为溶剂的cf3ocfclcf2cl醚和
5.0g tce引入反应器中。然后，在
‑
80℃下，在10小时内将43.5g tce通过泵进料到反应器中，并且同时在10小时内进料0.89摩尔的以摩尔比he/cf3cf2cf2of＝10用氦稀释的七氟丙基次氟酸酯cf3cf2cf2of(该次氟酸酯可以遵循us 4,900,872的传授内容由cf3cf2cof和f2获得)。所得摩尔比cf
3 cf2cf2of/tce等于1.4并且cf
3 cf2cf2of以0.089mol/h添加。所得混合物(230.0g)含有两种反应产物：cf3cf2cf2ochclccl2f和cf3cf2cf2occl2chclf。两种加成产物的产率是40％。步骤2
‑
cf3cf2cf2ochclccl2f和cf3cf2cf2occl2chclf的脱氯化氢将50g步骤1中获得的混合物和4.0g按重量计40％的四丁基氢氧化铵水溶液引入配备有磁力搅拌器、滴液漏斗、温度计和水冷凝器的250cc四颈玻璃反应器中。然后在剧烈搅拌下添加15g按重量计20％的naoh水溶液：用h2o/冰浴将温度维持在约35℃。在naoh添加完成之后，将混合物再搅拌30分钟。在反应结束时，将混合物冷却至20℃并倒入分离器漏斗中：呈现出两相并且将有机底相(48.8g)分离并通过分馏柱蒸馏。获得了纯度为按摩尔计99.8％的cf3cf2cf2occl＝cfcl(沸点93℃)。步骤2的产率是以摩尔计92％。
[0079]
实例4
‑
(cf3)2cfcf2occl＝cfcl的合成步骤1
‑
将(cf3)2cfcf2of添加到三氯乙烯(tce)中遵循“实例1
‑
步骤1”的相同程序和设备，将100g作为溶剂的cf3ocfclcf2cl醚和5.0g tce引入反应器中。然后，在
‑
80℃下，在10小时内将23g tce通过泵进料到反应器中，并且同时在10小时内进料0.45摩尔的以摩尔比he/(cf3)2cfcf2of＝15用氦稀释的九氟异丁基次氟酸酯(cf3)2cfcf2of(该次氟酸酯可以遵循us 4,900,872的传授内容由(cf3)2cfcf2cof和f2获得)。所得摩尔比(cf3)2cfcf2of/tce等于1.5并且(cf3)2cfcf2of以0.045mol/h添加。所得混合物(181.0g)含有两种反应产物：(cf3)2cfcf2ochclccl2f和(cf3)2cfcf2occl2chclf。两种加成产物的产率是20％。步骤2
‑
(cf3)2cfcf2ochclccl2f和(cf3)2cfcf2occl2chclf的脱氯化氢将20g步骤1中获得的混合物和2.0g按重量计40％的四丁基氢氧化铵水溶液引入配备有磁力搅拌器、滴液漏斗、温度计和水冷凝器的250cc四颈玻璃反应器中。然后在剧烈搅拌下添加15g按重量计20％的naoh水溶液：用h2o/冰浴将温度维持在约35℃。在naoh添加完成之后，将混合物再搅拌30分钟。在反应结束时，将混合物冷却至20℃并倒入分离器漏斗中：呈现出两相并且将有机底相(17,1g)分离并通过分馏柱蒸馏。获得了纯度为按摩尔计99.8％的(cf3)2cfcf2occl＝cfcl(沸点113℃)。步骤2的产率是以摩尔计96％。
[0080]
实例5
‑
cf3cf2ocf2cf2ocf2cf2occl＝cfcl的合成步骤1：在chcl＝ccl2的存在下氟化cf3cf2ocf2cf2ocf2cof将40g作为溶剂的cf3ocfclcf2cl醚、20g cf3cf2ocf2cf2ocf2c(o)f(如us 9,416,085中所述的制备)和50g tce引入实例1的相同反应器中。将反应混合物维持在
‑
75℃下并向其中进料0.067mol/h的用氦稀释的氟(以摩尔计f2/he为1/5)持续5小时。所获得的混合物已通过60板spalthror fischer蒸馏装置蒸馏。获得了20.5g的cf3cf2ocf2cf2ocf2cf2ochclccl2f和cf3cf2ocf2cf2ocf2cf2occl2chclf，其中组合产率为以摩
尔计69％。
[0081]
步骤2cf3cf2ocf2cf2ocf2cf2ochclccl2f和cf3cf2ocf2cf2ocf2cf2occl2chclf的脱氯化氢将20g步骤1中获得的化合物和2.0g按重量计40％的四丁基氢氧化铵水溶液引入配备有磁力搅拌器、滴液漏斗、温度计和水冷凝器的250cc四颈玻璃反应器中。然后在剧烈搅拌下添加5g按重量计20％的naoh水溶液：用h2o/冰浴将温度维持在约35℃。在naoh添加完成之后，将混合物再搅拌30分钟。在反应结束时，将混合物冷却至20℃并倒入分离器漏斗中：呈现出两相并且将有机底相(18,5g)分离并通过分馏柱蒸馏。经蒸馏的产物由纯度为99.8％摩尔的cf3cf2ocf2cf2ocf2cf2occl＝cfcl(沸点150℃)组成。步骤2的产率是以摩尔计96％。
[0082]
实例6
‑
cf3och＝chf的合成步骤1：将cf3of添加到1,2二氯乙烯(dce)中遵循“实例1
‑
步骤1”的相同程序和设备，将100g作为溶剂的cf3ocfclcf2cl醚和5.0g dce引入反应器中。然后，在
‑
80℃下，在7.5小时内将40g dce通过泵进料到反应器中，并且同时在7.5小时内进料0.67摩尔的以摩尔比he/cf3of＝5用氦稀释的三氟甲基次氟酸酯cf3of(该次氟酸酯可以遵循us 4,900,872的传授内容由cof2和f2获得)。所得摩尔比cf3of/dce等于1.5并且cf3cf2of以0.089mol/h添加。所得混合物(192.0g)含有cf3ochclchclf。产率是96％。步骤2：cf3ochclchclf的脱氯将100ml二甲基甲酰胺(dmf)、20g zn粉和2g zncl2置于配备有磁力搅拌器、滴液漏斗、温度计且通过vigreaux柱和水冷凝器连接到
‑
75℃的冷阱的250cc三颈玻璃反应器中。使反应器的温度达到65℃并在机械搅拌下逐滴添加50g cf3ochclchclf。在添加之后，将混合物再搅拌一小时。在该冷阱中收集了27.8g混合物。1h和19f nmr证实了存在纯度为99.6％的产物cf3och＝chf(沸点15℃)。步骤2的产率是以摩尔计86％。实例7
‑
cf3och＝cclf和cf3occl＝chcf的合成步骤1：与实例1的步骤1相同步骤2：cf3ochclccl2f和cf3occl2chclf的脱氯化氢将100ml二甲基甲酰胺(dmf)、25g zn粉和2g zncl2置于配备有磁力搅拌器、滴液漏斗、温度计且通过vigreaux柱和水冷凝器连接到
‑
75℃的冷阱的250cc三颈玻璃反应器中。使反应器的温度达到75℃并在机械搅拌下逐滴添加60g步骤1中获得的混合物(含有摩尔比为95/5的cf3ochclccl2f和cf3occl2chclf)。在添加之后，将混合物再搅拌一小时。在该冷阱中收集了34.0g。1h和19f nmr证实了存在摩尔比为95/5的两种产物cf3och＝cclf和cf3occl＝chcf。步骤2的产率是以摩尔计81％。然后经由用10板柱的蒸馏分离这两种化合物。获得了纯度为99.7％摩尔的cf3och＝cclf(沸点20℃)。
[0083]
gwp测量通过测量在区域3500
‑
400cm
‑1内的红外光谱的积分吸收截面、与oh自由基的反应动力学，并且计算随后大气寿命和辐射强迫效率，已经根据建立的程序在奥斯陆大学
(university of oslo)确定1,2
‑
二氯
‑1‑
氟
‑2‑
(三氟甲氧基)
‑
乙烯(dcftfme)的gwp
100
。作为这些测量的结果，已经获得了2.6的gwp
100
。对于dcftfme与gwp
100
测量有关的数据：在3500
‑
400cm
‑1处的积分吸收截面：36.6*10^
‑
17cm2分子
‑1cm
‑1辐射强迫效率(计算)＝0.435w m
‑2oh自由基动力学k
dcftfme oh
＝5
×
10
‑
13
cm3分子
‑1s
‑1，在298k下dcftfme的大气寿命<1个月gwp
100
＝2.6
[0084]
与其他可商购的氢氟醚相比较的电特性和热特性：
[0085]
根据本发明的化合物的其他物理特性：根据本发明的化合物的其他物理特性：
[0086]
结果示出，本发明的化合物在与用于类似目的的现有商业材料相比时具有总体上相等或改善的特性，并且具有较低的gwp。包含这些化合物的热传递流体可以用于所有提及的涉及与电子计算设备、电池或半导体器件进行热交换的应用。