JP7674686B2 - 熱伝達流体用組成物、熱伝達機構を備えるデバイス及び熱伝達方法 - Google Patents
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・製品名「フロリナート(登録商標)」(3M社製)(FC-3283)に代表されるパーフルオロトリプロピルアミン(又はトリス(ヘプタフルオロプロピル)アミン、若しくはN,N-ビス(ヘプタフルオロプロピル)(ヘプタフルオロプロピル)アミン)[N(CF2CF2CF3)n(CF(CF3)CF3)3-n(nは0~3の整数)](特許文献1);
・製品名GALDEN(登録商標)「HT135」及びGALDEN(登録商標)「HT110」(ソルベイ社製)に代表されるパーフルオロポリエーテル(PFPE)、あるいはより具体的にはテトラフルオロエチレンオキサイド重合体(特許文献2);及び
・製品名「OpteonSF10」(ケマーズ社製)に代表されるメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物、あるいはより具体的にはメチル-パーフルオロヘプテンエーテル(MPHE)(C7F13OCH3)(非特許文献1)。
項1.パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む熱伝達流体への代替用の、C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体を含む組成物。
項2.前記C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体は、下記式(I)~(III)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含む、項1に記載の組成物。
項4.下記条件(i)~(vi)を満たす、項1~3のいずれか1項に記載の組成物。
(i)沸点が、前記熱伝達流体の沸点の80%以上である。
(ii)流動点が、前記熱伝達流体の流動点以下である。
(iii)動粘度が、前記熱伝達流体の動粘度の200%以下である。
(iv)前記熱伝達流体と任意の割合で相溶する。
項5.C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体と、パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種とを含む、熱伝達流体用組成物。
項6.前記C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体は、下記式(I)~(III)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含む、項5に記載の熱伝達流体用組成物。
項8.前記化合物が、前記C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体の全体に対して85質量%以上の式(I)で表される化合物を含む、項6に記載の熱伝達流体用組成物。
項9.デバイスと、前記デバイスへ又は前記デバイスから、項1~4のいずれか一項に記載の組成物、又は項5~8のいずれか一項に記載の熱伝達流体用組成物を熱伝達流体として用いて熱を伝達する熱伝達機構とを備え、前記熱伝達機構が、パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む熱伝達流体を用いて熱を伝達するよう設計されている、熱伝達機構を含むデバイス。
項10.C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体の、パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む熱伝達流体への代替のための使用。
項11.パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む熱伝達流体を用いて熱を伝達するよう設計されている熱伝達機構を含むデバイスにおいて、項1~4のいずれか一項に記載の組成物、又は項5~8のいずれか一項に記載の熱伝達流体用組成物を前記熱伝達流体に代替して用いて熱伝達機構を作動させることにより、前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達する工程を含む、熱伝達方法。
(1)熱伝達流体
本開示の組成物は熱伝達流体化合物を含み、該熱伝達流体化合物は、C9F18で表される化合物を含む。
RO-Rf1-R’
で表され、
式中、
R及びR’は、同一又は異なって、-CmF2m+1で表される一価の基であり、ここでmは1~8の整数であり、かつ
Rf1は、2~20個の反復単位を含む二価のフルオロポリオキシアルキレン基であり、前記反復単位は:
(i)-CFXO-、(式中、Xは、F又はCF3である);
(ii)-CF2CFXO-(式中、Xは、F又はCF3である);
(iii)-CFXCF2O-(式中、Xは、F又はCF3である);
(iv)-CF2CF2CF2O-;若しくは
(v)-CF2CF2CF2CF2O-で表され、又は
Rf1は、
(vi)-(CF2)n-CFY-O-(式中、nは、0~3の整数であり、Yは、一般式-ORf2Zで表される一価の基であり、ここで、Rf2は、-CFXO-、-CF2CFXO-、-CF2CF2CF2O-、又は-CF2CF2CF2CF2O-で表される、2~20個の反復単位を含む二価のフルオロポリオキシアルキレン基であり、ここで、各Xは、同一又は異なって、FまたはCF3であり、Zは、一価のC1-5ペルフルオロアルキル基である)で表される二価の基である。
本開示の組成物は、熱伝達流体化合物に加えて、さらに他の成分を含んでもよい。
本開示の組成物は、パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む熱伝達流体への代替用の組成物として使用できる。本開示の組成物は、現在、実際に使用されている以下の熱伝達流体を代替できる。
・製品名「フロリナート(登録商標)」(3M社製)(FC-3283)に代表されるパーフルオロトリプロピルアミン(又はトリス(ヘプタフルオロプロピル)アミン、若しくはN,N-ビス(ヘプタフルオロプロピル)(ヘプタフルオロプロピル)アミン)[N(CF2CF2CF3)n(CF(CF3)CF3)3-n(nは0~3の整数)];
・製品名GALDEN(登録商標)「HT135」及びGALDEN(登録商標)「HT110」(ソルベイ社製)に代表されるパーフルオロポリエーテル(PFPE)、あるいは具体的には上記一般式:RO-Rf-R’で表される化合物、さらにより具体的には、テトラフルオロエチレンオキサイド重合体及びヘキサフルオロプロピレンオキサイド;及び
・製品名「OpteonSF10」(ケマーズ社製)に代表されるメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物、あるいはより具体的にはメチル-パーフルオロヘプテンエーテル(MPHE)(C7F13OCH3)。
(i)本開示の組成物の沸点が、交換以前の熱伝達流体の沸点の少なくとも約80%以上、好ましくは少なくとも約85%以上である。
(ii)本開示の組成物の流動点が、交換以前の熱伝達流体の流動点同等以下である。
(iii)本開示の組成物の動粘度が、交換以前の熱伝達流体の動粘度の少なくとも約200%以下、好ましくは少なくとも約150%以下である。
(iv)本開示の組成物が、交換以前の熱伝達流体と任意の割合で相溶する。
(v)本開示の組成物が、交換以前の熱伝達流体の誘電率の120%以下である。
(vi)本開示の組成物が、交換以前の熱伝達流体の絶縁耐力の90%以上である。
(vii)本開示の組成物が、交換以前の熱伝達流体の比熱の90%以上である。
(viii)本開示の組成物が、交換以前の熱伝達流体の熱伝導率の85%以上である。
電極形状:球状(φ12.5mm)
電極間隔:2.5mm
昇圧速度:2kV/秒
測定雰囲気:空気中(22℃、57%RH)
測定装置:Perkin-Elmer社製示差走査熱量計DSC8500
昇温速度:10℃/分
標準試料:サファイア(-Al2O3)
雰囲気:乾燥窒素気流中
試料容器:アルミニウム密閉容器
本開示の機器は、本開示の組成物を含む。
本開示の熱伝達方法は、パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む熱伝達流体を用いて熱を伝達するよう設計されている機器において、本開示の組成物を前記熱伝達流体に代替して用いて熱を伝達する工程を含む、熱伝達方法である。
Chem Ber 1973, 106, 2950-2959に記載された方法に基づき、実施例1の熱伝達流体用組成物を得た。得られたHFP三量体を蒸留により精製して、ヘキサフルオロプロペンの二量体および四量体等の不純物を除去した。さらに、精製したHFP三量体を蒸留により、式(I)、(II)及び(III)で表される化合物に分離した。分離したHFP三量体のそれぞれをシリカゲルを用いて脱水した。
比較例1として、3M社製FC-3283を用意した。この中には、(I)、(II)及び(III)で表される化合物は含まれていなかった。
比較例2として、3M社製HFE7100を用意した。この中には、(I)、(II)及び(III)で表される化合物は含まれていなかった。
三量体混合物の沸点はDSC(示唆操作熱量測定)を用い、25℃から5℃/minで昇温した際の吸熱に由来するピークが観測された温度とした。流動点はDSCを用い、液体窒素で凝固点以下まで冷却したのち、5℃/minで昇温した際に吸熱に由来するピークが観測された温度とした。誘電率は温度25℃、湿度60%の環境下で静電容量法により周波数1kHzの値を測定した。
三量体混合物の動粘度及び密度を、Anton Paar社製動粘度計SVM3001を用いて測定した。
所定の間隔に調整した球状電極間に液体試料を浸漬させ、一定速度で電圧を上昇させた際の絶縁破壊電圧として、三量体混合物の絶縁耐力を測定した。詳細な測定条件は、以下の通りであった。
電極形状:球状(φ12.5mm)
電極間隔:2.5mm
昇圧速度:2kV/秒
測定雰囲気:空気中(22℃、57%RH)
三量体混合物の比熱は、DSCを用いて測定した。測定条件は下記の通りであった。
測定装置:Perkin-Elmer社製示差走査熱量計DSC8500
昇温速度:10℃/分
標準試料:サファイア(-Al2O3)
雰囲気:乾燥窒素気流中
試料容器:アルミニウム密閉容器
三量体混合物の熱伝導率は、非定常細線法により測定した。
三量体混合物の相溶性は、下記の3種の溶媒と各三量体混合物とを等量で混合させて評価した。
Galden HT135(Solvay社製)
SF-10(ケマーズ社製)
FC3283(3M社製)
Claims (9)
- パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む熱伝達流体への代替用の、C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体を含む組成物であり、
前記C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体の含有率は、組成物全体に対し80質量%以上であり、
前記C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体は、下記式(I)~(III):
で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含み、
前記式(I)で表される化合物の含有率は、前記C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体全体に対して30質量%以上85質量%未満である、組成物。 - 下記条件(i)~(iv)を満たす、請求項1に記載の組成物。
(i)沸点が、前記熱伝達流体の沸点の80%以上である。
(ii)流動点が、前記熱伝達流体の流動点以下である。
(iii)動粘度が、前記熱伝達流体の動粘度の200%以下である。
(iv)前記熱伝達流体と任意の割合で相溶する。 - C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体と、パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種とを含み、
前記C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体の含有率は、80質量%以上である、熱伝達流体用組成物。 - 前記化合物が、前記C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体の全体に対して85質量%未満の式(I)で表される化合物を含む、請求項4に記載の熱伝達流体用組成物。
- 前記化合物が、前記C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体の全体に対して85質量%以上の式(I)で表される化合物を含む、請求項4に記載の熱伝達流体用組成物。
- デバイスと、前記デバイスへ又は前記デバイスから、請求項1に記載の組成物、又は請求項3若しくは4に記載の熱伝達流体用組成物を熱伝達流体として用いて熱を伝達する熱伝達機構とを備え、前記熱伝達機構が、パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む熱伝達流体を用いて熱を伝達するよう設計されている、熱伝達機構を含むデバイス。
- パーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物からなる群より選択される少なくとも一種を含む熱伝達流体を用いて熱を伝達するよう設計されている熱伝達機構を含むデバイスにおいて、請求項1に記載の組成物、又は請求項3若しくは4に記載の熱伝達流体用組成物を前記熱伝達流体に代替して用いて熱伝達機構を作動させることにより、前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達する工程を含む、熱伝達方法。
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