專利名稱：恒沸類共沸混合物的制作方法
隨著現(xiàn)代的電子電路板向增加電路和元件密度方向發(fā)展，焊接后電路板的充分凈化變得更加重要，往電路板上焊接電子元件的現(xiàn)有工業(yè)方法包括用焊劑涂敷電路板的整個(gè)電路面，而后使涂有焊劑的電路板在預(yù)熱器上方通過，再經(jīng)過融熔的焊料。焊劑凈化了導(dǎo)電的金屬部件，促使焊料粘著。常用的焊料一般由松香組成，可單獨(dú)使用或與起活化作用的添加劑合用，例如與胺的鹽酸鹽或草酸的衍生物合用。
焊接后由于加熱減少了一部分松香，剩余的焊劑及其殘余物通常用有機(jī)溶劑將其從電路板上除去。對(duì)這樣的溶劑要求很嚴(yán)格。去除焊劑的溶劑應(yīng)當(dāng)具備如下的特點(diǎn)沸點(diǎn)低、不易燃且毒性低、溶解力強(qiáng)，這樣即可在去除焊劑及其殘余物時(shí)不損害所清洗的部件。
雖然沸點(diǎn)、可燃性和溶解力特性常可通過把不同的溶劑混合在一起予以調(diào)節(jié)，但所形成的混合物常常不能令人滿意，因?yàn)樵谑褂脮r(shí)會(huì)分餾達(dá)到不良的程度。這樣的溶劑混合物在蒸餾時(shí)也產(chǎn)生分餾，因而實(shí)際上不能回收到具有原始組成的溶劑混合物。
另一方面，發(fā)現(xiàn)類共沸混合物由于具有恒沸點(diǎn)和固定組成的特征，對(duì)上述應(yīng)用特別有用。類共恒混合物具有恒定的沸點(diǎn)，因而在所有實(shí)際用途中在沸騰時(shí)都不分餾。這些特點(diǎn)在使用溶劑組合物從印刷電路板上去除焊劑和焊劑殘余物時(shí)也是很重要的。如果混合物不是類共沸混合物，則較容易揮發(fā)的溶劑組分會(huì)先蒸發(fā)掉。這樣就使混合物的組成發(fā)生變化，并且可能使其溶解度降低，例如降低對(duì)松香焊劑的溶解力，同時(shí)對(duì)所凈化的電子元件的惰性也會(huì)降低。這種類共沸特征在蒸氣脫脂操作中也是所期望的，在這類操作中一般用重蒸的溶劑進(jìn)行最后的沖洗凈化。
總之，蒸氣去焊劑或脫脂系統(tǒng)象蒸餾一樣進(jìn)行操作。除非溶劑組合物具有恒定的沸點(diǎn)，即類共沸混合物，否則會(huì)發(fā)生分餾并會(huì)產(chǎn)生不期望的溶劑分布，這可能對(duì)凈化操作的安全性和效力產(chǎn)生不良影響。
已發(fā)現(xiàn)了一些以含氯氟烴為主要成分的共沸或類共沸組合物，在某些情況下，用這些組合物作為溶劑用于清除印刷電路板的焊劑或焊劑殘余物，還用于多方面的脫脂應(yīng)用。目前用干凈化及其他應(yīng)用中的某些含氯氟烴在理論上已經(jīng)和地球臭氧層的損耗聯(lián)系在一起了。早在70年代中期就知道，在預(yù)先充分鹵化的含氯氟烴的化學(xué)結(jié)構(gòu)中引入氫會(huì)降低這類化合物的化學(xué)穩(wěn)定性。因此，這些已降低了穩(wěn)定性的化合物在較低的氣層就會(huì)較快地降解，因而到達(dá)同溫層臭氧層的不會(huì)達(dá)到值得重視的程度。因此，需要理論臭氧損耗能力較低的含氯氟烴替代物。
此處所述的恒沸類共沸混合物中的含氯氟烴在其化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有氫。這類含氯氟烴的臭氧層損耗能力很低，預(yù)料在到達(dá)同溫層之前就幾乎全部分解了。
不幸的是，在本技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，不可能預(yù)言共沸混合物或恒沸類共沸混合物的形成。這一事實(shí)顯然使尋求在該領(lǐng)域中適用的新的恒沸點(diǎn)組合物復(fù)雜化了。不過，在該領(lǐng)域中仍不斷有人嘗試發(fā)現(xiàn)具有所要求的溶解力特點(diǎn)，特別是在溶解力方面有更大的多面性的新的共沸或類共沸組合物。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了一些恒沸類共沸組合物，其中含有有效量的二氯三氟乙烷、1，1-二氯-1-氟乙烷和甲醇和/或乙醇的混合物。
這些恒沸類共沸混合物為約30-70%(重量)二氯三氟乙烷、約69-25%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和約1-5%(重量)甲醇和/或乙醇的混合物。
本發(fā)明提供恒沸類共沸組合物，它們可用于溶劑凈化和發(fā)泡劑應(yīng)用。
本發(fā)明的組合物含有有效量的二氯三氟乙烷(1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷，CHCl2-CF3，沸點(diǎn)28.7℃;1，2-二氯-1，2，2-三氟乙烷，CHClF-CClF2，沸點(diǎn)30℃)、1，1-二氯-1-氟乙烷(CFCl2-CH3，沸點(diǎn)32.4℃)和甲醇(沸點(diǎn)64.7℃)和/或乙醇(沸點(diǎn)78.4℃)的混合物，以形成恒沸類共沸混合物。按照含鹵氟烴領(lǐng)域的傳統(tǒng)命名法則，1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷稱為HCFC-123，1，2-二氯-1，2，2-三氟乙烷稱為HCFC-123a，1，1-二氯-1-氟乙烷稱為HCFC-141b。在本發(fā)明中，二氯三氟乙烷可以是1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷和1，2-二氯-1，2，2-三氟乙烷的混合物。
恒沸類共沸組合物是指兩種或兩種以上物質(zhì)的恒沸液體混合物，此混合物的行為就象單一的物質(zhì)，即液體部分蒸發(fā)或蒸餾所產(chǎn)生的蒸氣與液體組成相同，即該混合物蒸餾時(shí)其組成無實(shí)質(zhì)性的改變。恒沸組合物(其特征即類共沸)與相同物質(zhì)的非共沸混合物相比表現(xiàn)出恒定的沸點(diǎn)和恒定的組成。
為了本發(fā)明的目的，有效量定義為本發(fā)明混合物的各組分在混合在一起時(shí)能形成本發(fā)明的類共沸組合物時(shí)各組分的量。該定義包括本發(fā)明的類共沸組合物在它可能承受的任何壓力下所有組分的組成，假定在所選擇的壓力下，組合物繼續(xù)顯示類共沸特征。因此，有效量包括本發(fā)明組合物中各組分的重量百分?jǐn)?shù)，如果把這些組分合并在一起，則形成除常壓外任何壓力下的類共沸組合物。如果把對(duì)這些組合物所施加的壓力調(diào)節(jié)到常壓即760mmHg，它們就會(huì)在此處所述的類共沸組合物的常壓沸點(diǎn)下沸騰。
根據(jù)所選用的條件，有可能按照下列幾個(gè)原則中的任意一個(gè)來描述一個(gè)可能以多種假象出現(xiàn)的恒沸混合物。
1.組合物可定義為A、B和C的恒沸類共沸混合物，因?yàn)檎恰邦惞卜小边@個(gè)術(shù)語，既是定義和限制性的，又要求有效量的A、B和C形成這些獨(dú)特的物質(zhì)組合物，這些組合物是恒沸混合物。
2.本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知，在不同的壓力下，一種給定的恒沸類共沸混合物的組成至少會(huì)發(fā)生某種程度的變化，并且壓力的改變也至少會(huì)在某種程度上改變沸點(diǎn)溫度。因此，A、B和C的恒沸類共沸混合物代表一種獨(dú)特類型的關(guān)系，但具有可變的組成，這取決于溫度和/或壓力。因此，常用組成范圍而不是固定組成來定義恒沸類共沸混合物。
3.組合物可限定為A、B和C的特定重量百分?jǐn)?shù)或摩爾百分?jǐn)?shù)關(guān)系，同時(shí)要認(rèn)識(shí)到，這些具體數(shù)值只指出了一種特定的關(guān)系，而在現(xiàn)實(shí)中，對(duì)一種給定的恒沸類共沸混合物來說，實(shí)際上存在A、B和C所代表的一系列這樣的關(guān)系，這些關(guān)系受壓力的影響而會(huì)有變化。
4.A、B和C的恒沸類共沸混合物可以作如下的描述將該組合物定義為一種恒沸類共沸混合物，該混合物的特征是在給定的壓力下有一個(gè)沸點(diǎn)，這樣就給出了鑒定特性而沒有用具體的百分組成過分地限制本發(fā)明，百分組成值受現(xiàn)有分析儀器的限制并且只能象分析儀器一樣精確。
將約30-70%(重量)HCFC-123、約69-25%(重量)HCFC-141b和約1-5%(重量)甲醇和/或乙醇混合在一起形成的二氯三氟乙烷、HCFC-141b和甲醇三組分混合物，被描述為恒沸類共沸混合物，因?yàn)樵诖朔秶鷥?nèi)的混合物于恒壓下呈現(xiàn)出基本恒定的沸點(diǎn)。由于實(shí)際上是恒沸的，該混合物在蒸發(fā)時(shí)不會(huì)有任何明顯的分餾。蒸發(fā)后，蒸氣和原液相的組成間僅有很小的差別。這種差別很小，可以認(rèn)為蒸氣和液相的組成是基本相同的。因此，任何在前述組分范圍內(nèi)的混合物都表面出恒沸類共沸混合物特有的性質(zhì)。
本發(fā)明的恒沸類共沸混合物在基本為常壓下于約30℃下沸騰。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，含有最低量33%(重量)二氯三氟乙烷的恒沸類共沸混合物經(jīng)過用類似美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)E918的可燃性試驗(yàn)測定是不易燃的。
本發(fā)明更好的恒沸類共沸混合物具有下列組成36%(重量)二氯三氟乙烷、61%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和3%(重量)甲醇。這種組成的恒沸類共沸混合物在基本為常壓下于約30℃沸騰。
將約30-70%(重量)二氯三氟乙烷、約69-25%(重量)HCFC-141b和約1-5%(重量)乙醇混合在一起形成的二氯三氟乙烷、HCFC-141b和乙醇的三組分混合物，可描述為恒沸類共沸混合物，因?yàn)樵诖朔秶鷥?nèi)的混合物于恒壓下表現(xiàn)出基本恒定的沸點(diǎn)。由于基本上是恒沸的，這些混合物在蒸發(fā)時(shí)不會(huì)有任何明顯的分餾。蒸發(fā)后，蒸氣和原液相的組成間僅有很小的差異。這種差異很小，可以認(rèn)為氣相和液相的組成是基本相同的。因此，在前述組成范圍內(nèi)的任何混合物都表現(xiàn)出恒沸類共沸混合物特有的性質(zhì)。
本發(fā)明的較好的恒沸類共沸組合物含約40%(重量)二氯三氟乙烷、約59%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和約1%(重量)乙醇。這種組成的恒沸類共沸組合物在基本常壓下的沸點(diǎn)約為31℃。
本發(fā)明的恒沸類共沸混合物可以很容易地回收，并且由于它們有類共沸特性，蒸氣去焊劑和脫脂操作的溶劑可以重復(fù)使用。作為實(shí)例，本發(fā)明的恒沸類共沸混合物可用于美國專利3，881，949所述的凈化方法中，上述專利在此列為參考文獻(xiàn)。
本發(fā)明的恒沸類共沸混合物可以用任何方便的方法制得，包括按所要求的量將各組分混合或合并在一起。最好的方法是，稱量所要求的各組分的重量，而后將它們合并在合適的容器中。
實(shí)例1使用單一塔板的實(shí)驗(yàn)室蒸餾儀器測定本發(fā)明的恒沸類共沸混合物組成與沸點(diǎn)特性的關(guān)系。選用四種組合物進(jìn)行蒸餾范圍測量。
1.1號(hào)組合物29.6%(重量)2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、67.4%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和3.0%(重量)甲醇。
2.2號(hào)組合物49.3%(重量)2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、68.1%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和2.6%(重量)甲醇。
3.3號(hào)組合物69.0%(重量)2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、28.9%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和2.1%(重量)甲醇。
4.4號(hào)組合物39.2%(重量)2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷、59.6%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和1.2%(重量)乙醇。
以上含甲醇的各種恒沸類共沸混合物在校正至760mmHg的壓力下的沸程溫度約為30℃。含乙醇的恒沸類共沸混合物在校正至760mmHg的壓力下的沸程溫度約為31℃。
在1-4號(hào)組合物中，2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷含有占2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷重量約5%的HCFC-123a。
實(shí)例2采用有25個(gè)理論塔板的實(shí)驗(yàn)室蒸餾儀器測定實(shí)例1中所述的1號(hào)組合物的組成與恒沸類共沸混合物的沸程溫度特性關(guān)系。以2∶1的回流比蒸餾該混合物。監(jiān)測并記錄氣相和液相的溫度。在整個(gè)蒸餾過程中取出不同的餾分分析其組成。由此蒸餾所得的數(shù)據(jù)如下氣相溫度范圍(℃)29.5±0.52，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷(%)29.4±0.21，1-二氯-1-氟乙烷(%)67.6±0.4甲醇(%)3.0±0.2以上數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的恒沸類共沸混合物在通常的工業(yè)分餾條件下不發(fā)生分餾。
實(shí)例3對(duì)實(shí)例1所述的恒沸類共沸混合物即1號(hào)組合物進(jìn)行簡單的蒸發(fā)蒸餾實(shí)驗(yàn)。在蒸發(fā)過程中定時(shí)分析減少了的蒸餾剩余物，以測定其組成。在此蒸餾過程中所得的數(shù)據(jù)如下
蒸出量(%)溫度(℃)重量百分?jǐn)?shù)甲醇HCFC-123HCFC-141b030.13.129.567.42030.23.229.267.64030.23.229.267.66030.23.229.167.78030.23.428.668.09030.23.528.568.09530.23.728.368.0以上數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的恒沸類共沸混合物的組成在蒸發(fā)過程中無明顯變化。
實(shí)例4對(duì)實(shí)例1所述的恒沸類共沸混合物即4號(hào)組合物進(jìn)行簡單的蒸發(fā)蒸餾實(shí)驗(yàn)。在蒸發(fā)過程中定時(shí)分析減少了的蒸餾剩余物，以測定其組成。由該蒸餾過程中得到的數(shù)據(jù)如下蒸出量(%)溫度(℃)重量百分?jǐn)?shù)乙醇HCFC-123HCFC-141b031.41.239.259.62031.41.239.659.24031.41.239.259.66031.41.338.560.28031.51.639.758.79031.61.636.761.79531.61.936.261.9
以上數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的恒沸類共沸混合物的組成在蒸發(fā)過程中無明顯變化。
實(shí)例5將實(shí)例3所述的恒沸類共沸混合物裝入蒸氣脫脂裝置的三個(gè)貯液槽中至適當(dāng)?shù)牟僮魉健Ｈ缓笤谳o助操作條件(回流)下使蒸氣脫脂裝置運(yùn)轉(zhuǎn)100小時(shí)。在該試驗(yàn)中未進(jìn)行凈化操作。完成100小時(shí)的試驗(yàn)后，從三個(gè)貯液槽中得到的組成數(shù)據(jù)如下貯液槽號(hào)經(jīng)過的時(shí)間重量百分?jǐn)?shù)(小時(shí))甲醇HCFC-123HCFC-141b103.129.567.41003.929.067.1203.129.567.41003.029.767.3303.129.567.41003.029.767.3以上數(shù)據(jù)表明，整個(gè)實(shí)驗(yàn)中每個(gè)貯液槽中的液體組成基本保持不變。
實(shí)例6將實(shí)例1所述的恒沸類共沸混合物即4號(hào)組合物裝入蒸氣脫脂裝置中的三個(gè)貯液槽中至適當(dāng)?shù)牟僮魉?。然后在輔助操作條件(回流)下使蒸氣脫脂裝置運(yùn)轉(zhuǎn)19小時(shí)。在該試驗(yàn)中未進(jìn)行凈化操作。完成19小時(shí)的試驗(yàn)后從三個(gè)貯液槽中得到的組成數(shù)據(jù)如下
貯液槽號(hào)經(jīng)過的時(shí)間重量百分?jǐn)?shù)(小時(shí))乙醇HCFC-123HCFC-141b101.240.258.6191.937.960.2201.340.258.5191.239.759.1301.240.658.2191.140.358.6以上數(shù)據(jù)表明，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中每個(gè)貯液槽中的液體組成基本保持不變。
實(shí)例7將幾個(gè)單面電路板涂以活化的松香焊劑，并使這些板從預(yù)熱板上方經(jīng)過，使電路板頂面溫度達(dá)到近200°F，然后經(jīng)過500°F的融熔焊料完成焊接。焊接過的電路板分別用實(shí)例1所述的四種組合物除焊劑，方法是首先將一塊電路板在盛有恒沸類共沸混合物的沸騰槽中懸浮3分鐘，然后在盛有一些同樣的恒沸類共沸混合物的沖洗槽中懸浮1分鐘，最后在沸騰槽上方的溶劑蒸氣中懸浮1分鐘。在每種恒沸類共沸混合物中凈化過的電路板上沒有可見的殘留物。
權(quán)利要求
1.一種恒沸類共沸組合物，其特征在于，該組合物含有有效量的二氯三氟乙烷、1，1-二氯-1-氟乙烷和甲醇和/或乙醇。
2.按照權(quán)利要求1的恒沸類共沸組合物，其特征在于，該組合物含有約30-70%(重量)二氯三氟乙烷、約69-25%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和約1-5%(重量)甲醇。
3.按照權(quán)利要求2的恒沸類共沸組合物，其特征在于，該組合物含有至少33%(重量)二氯三氟乙烷。
4.按照權(quán)利要求3的恒沸類共沸組合物，其特征在于，該組合物含有約36%(重量)二氯三氟乙烷、約61%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和約3%(重量)甲醇。
5.按照權(quán)利要求2的恒沸類共沸組合物，其特征在于，該組合物在基本常壓下的沸點(diǎn)約為30℃。
6.按照權(quán)利要求1的恒沸類共沸組合物，其特征在于，該組合物含有約30-70%(重量)二氯三氟乙烷、約69-25%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和約1-5%(重量)乙醇。
7.按照權(quán)利要求6的恒沸類共沸組合物，其特征在于，該組合物含有至少33%(重量)二氯三氟乙烷。
8.按照權(quán)利要求7的恒沸類共沸組合物，其特征在于，該組合物含有約40%(重量)二氯三氟乙烷、約59%(重量)1，1-二氯-1-氟乙烷和約1%(重量)乙醇。
9.按照權(quán)利要求8的恒沸類共沸組合物，其特征在于，該組合物在基本常壓下的沸點(diǎn)約為31℃。
10.一種凈化固體表面的方法，其特征在于，該方法包括用權(quán)利要求1的恒沸類共沸組合物處理所述表面。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于，所述表面是被焊劑和焊劑殘留物污染的印刷電路板。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其特征在于，所述表面是金屬。
13.一種使聚合物泡沫發(fā)泡的方法，其特征在于，該方法包括用權(quán)利要求1的恒沸類共沸組合物作發(fā)泡劑。
14.按照權(quán)利要求13的方法，其特征在于，所述聚合物泡沫是聚亞胺酯泡沫。
全文摘要
二氯三氟乙烷、1，1-二氯-1-氟乙烷和甲醇和/或乙醇的恒沸類共沸混合物，該恒沸類共沸混合物可用于溶劑凈化。
文檔編號(hào)C09K13/00GK1044303SQ9010016
公開日1990年8月1日 申請(qǐng)日期1990年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月17日
發(fā)明者阿比德·納扎拉里·麥錢特 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司