[发明专利]环骨架含氟传热流体、制备方法及其应用

说明书

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，R₁=F或全氟烷基，R₂=全氟烷基，且全氟烷基为‑C_xF_2x+1，x是自然数，n=1、2或3。还公开一种上述环骨架含氟传热流体的制备方法，包括：所述式（I）结构的化合物通过全氟环烯烃与六氟丙烯等亲核试剂发生反应制备得到。本申请的环骨架含氟传热流体具有低介电常数、低毒性、低全球暖化潜值、良好的热传递性能，合成路线简便、合成效率高，适合作为浸没式传热流体使用。

技术领域

本发明属于流体热传递技术领域。具体涉及一种环骨架含氟传热流体、制备方法及其应用。

背景技术

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。

发明内容

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-C_xF_2x+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。