Compositions contenant un éther fluoré et utilisation de ces compositions

Abstract

 L'invention concerne des compositions comprenant du difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et un alcool. Ces compositions sont utilisables notamment comme solvant pour le nettoyage de composants électroniques et pour le dégraissage des métaux.

Description

[0001] L'invention concerne des compositions comprenant un éther fluoré en combinaison avec un alcool et les utilisations de ces compositions, notamment comme agent de nettoyage.

[0002] Les hydrocarbures chlorofluorés complètement halogénés (CFC), tels que le 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroéthane (CFC-113), sont largement utilisés comme solvants dans l'industrie pour le dégraissage et le nettoyage de surfaces diverses, particulièrement pour les pièces de forme compliquée et difficiles à nettoyer. Outre leur utilisation en électronique dans le nettoyage de cartes de circuits imprimés pour éliminer le flux décapant qui adhère aux circuits imprimés, ils sont également classiquement utilisés pour dégraisser des pièces métalliques ou pour nettoyer des pièces mécaniques de haute qualité et de grande précision. Dans ces diverses applications, le CFC-113 est le plus souvent associé à d'autres solvants organiques, de préférence sous forme de compositions azéotropiques ou pseudo-azéotropiques qui ont sensiblement la même composition dans la phase vapeur et dans la phase liquide et qui peuvent ainsi être aisément employées au reflux.

[0003] Des compositions à base de CFC-113 sont aussi classiquement utilisées code agent dessicatif, afin d'éliminer l'eau adsorbée à la surface de pièces délicates.

[0004] Toutefois, le CFC-113, de même que d'autres chlorofluoroalcanes complètement halogénés, est aujourd'hui suspecté de provoquer des problèmes d'environnement, d'une part dans le cadre de la destruction de la couche d'ozone stratosphérique et d'autre part, dans le cadre du réchauffement de l'atmosphère (effet de serre).

[0005] L'influence qu'un produit peut avoir sur la couche d'ozone a été quantifiée à partir de modèles mathématiques complexes et est exprimée par son potentiel destructeur de l'ozone (ODP), relativement à celui du CFC-11. L'influence d'un produit sur l'effet de serre est exprimé, toujours relativement au CFC-11, par son potentiel de réchauffement global (GWP).

[0006] Selon le modèle retenu, l'ODP du CFC-113 varie de 0,8 à 0,9 et son GWP de 1,3 à 1,4. En conséquence, il y a actuellement un besoin urgent de trouver de nouvelles compositions solvantes, n'ayant pas d'influence néfaste sur la couche d'ozone.

[0007] A cette fin, un certain nombre de compositions azéotropiques à base d'éthers fluorés ont été récemment proposées. Par exemple, la demande de brevet EP-A-0450855 propose d'utiliser dans les opérations de nettoyage par solvant des compositions comprenant des éthers fluorés à bas poids moléculaire et à point d'ébullition d'environ 20 à environ 120 °C. Dans cette demande, on divulgue les mélanges azéotropiques 1-méthoxy-1,1,2-trifluoro-2-chloro-éthane/méthanol, méthoxytétrafluoroéthane/méthanol et éthoxytétrafluoroéthane/méthanol. Le brevet US-A-5,023,010 divulgue les mélanges azéotropiques du 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-méthoxypropane avec le méthanol, l'isopropanol ou le n-propanol.

[0008] Un des objets de la présente invention est de fournir d'autres compositions, formant éventuellement des azéotropes ou pseudo-azéotropes, particulièrement performantes lorsqu'elles sont utilisées code agent de nettoyage dans des procédés de nettoyage par solvant. L'invention a encore pour objet de telles compositions possédant des propriétés particulièrement adaptées au nettoyage des cartes de circuits imprimés. Un autre objet de l'invention est de fournir de telles compositions présentant un ODP nul et un GWP particulièrement faible, compositions dès lors utilisables en remplacement des solvants à base de chlorofluoroalcanes complètement halogénés.

[0009] La présente invention concerne des compositions comprenant du difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et au moins un alcool. De préférence, l'alcool est un alcool inférieur, tel que le méthanol, l'éthanol, le propanol et l'isopropanol. De manière particulièrement préférée, l'alcool est choisi parmi le méthanol, l'éthanol et l'isopropanol. De manière tout particulièrement préférée, l'alcool est le méthanol ou l'éthanol.

[0010] Le difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane peut être obtenu par tout moyen, notamment par réaction entre le trifluoroéthanol et le chlorodifluorométhane code décrit dans le brevet US-3761524.

[0011] Les teneurs en difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et en alcool dans les compositions selon l'invention peuvent varier dans de larges mesures selon l'utilisation envisagée.

[0012] Généralement, les compositions selon l'invention contiennent au moins 75 % en poids de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane. Elles en contiennent avantageusement au moins 85 % en poids. De manière particulièrement préférée, elles en contiennent au moins 90 %. Elles peuvent en contenir jusqu'à 99,995 % en poids. Le plus souvent, elles en contiennent au plus 99,9 % en poids, de préférence au plus 99,5 % en poids.

[0013] Les compositions selon l'invention contiennent de 0,005 à 25 % en poids d'alcool. De préférence, elles en contiennent de 0,02 à 15 %. De manière particulièrement préférée, elles en contiennent de 0,2 à 10 %.

[0014] Divers additifs peuvent éventuellement être présents dans les compositions selon l'invention. Les compositions selon l'invention peuvent ainsi contenir des stabilisants, des agents tensioactifs ou tous autres additifs permettant d'améliorer les performances des compositions selon l'invention lors de leur utilisation. La nature et la quantité de ces additifs sont fonction de l'utilisation envisagée et sont aisément définies par l'homme du métier. En règle générale, la quantité d'additifs présente dans les compositions selon l'invention ne dépasse pas environ 25 % du poids de la composition, le plus souvent pas plus de 10 %.

[0015] Dans les compositions selon l'invention, le difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et l'alcool présentent la particularité de former des mélanges azéotropiques pour des compositions bien définies. Des compositions selon l'invention qui sont préférées sont dès lors celles qui contiennent le difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et l'alcool dans des proportions dans lesquelles ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope. De telles compositions sont notamment obtenues lorsque l'alcool est le méthanol ou l'éthanol. Les compositions contenant du difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et du méthanol dans des proportions dans lesquelles ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope sont particulièrement préférées.

[0016] Fondamentalement, l'état thermodynamique d'un fluide est défini par quatre variables interdépendantes : la pression (P), la température (T), la composition de la phase liquide (X) et la composition de la phase gazeuse (Y). Un azéotrope est un système particulier à 2 ou plusieurs composants pour lequel, à une température donnée et à une pression donnée, X est exactement égal à Y. Un pseudo-azéotrope est un système à 2 ou plusieurs composants pour lequel, à une température donnée et à une pression donnée, X est substantiellement égal à Y. En pratique, cela signifie que les constituants de tels systèmes azéotropiques et pseudo-azéotropiques ne peuvent pas être séparés facilement par distillation et dès lors leur composition reste constante dans les opérations de nettoyage par solvant, ainsi que dans les opérations de récupération de solvants usagés par distillation.

[0017] Aux fins de la présente invention, on entend, par pseudo-azéotrope, un mélange de deux ou plusieurs constituants dont le point d'ébullition (à une pression donnée) diffère du point d'ébullition de l'azéotrope de 0,5 °C au maximum.

[0018] Les compositions selon l'invention sont caractérisées par leurs compositions observées à une pression donnée. Il va sans dire que cela ne limite pas les compositions selon l'invention à ces compositions particulières. Il est en effet bien connu qu'un azéotrope à 2 ou plusieurs constituants voit sa composition et son point d'ébullition varier en fonction des conditions de pression retenues.

[0019] Le difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et le méthanol forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope lorsque leur mélange contient de 0,1 à 7,5 g de méthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane. En particulier, ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope lorsque leur mélange contient de 1 à 5 g de méthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane. A pression atmosphérique, la composition binaire constituée essentiellement d'environ 97 % en poids de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et d'environ 3 % en poids de méthanol constitue un azéotrope, dont le point d'ébullition est d'environ 29,3 °C. Cette composition est tout particulièrement préférée.

[0020] Le difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et l'éthanol forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope lorsque leur mélange contient de 0,01 à 3 g d'éthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane. En particulier, ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope lorsque leur mélange contient de 0,03 à 1 g d'éthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane. Sous une pression de 4 bar, la composition binaire constituée essentiellement d'environ 99,7 % en poids de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et d'environ 0,3 % en poids d'éthanol constitue un azéotrope, dont le point d'ébullition est d'environ 74,9 °C. Cette composition est tout particulièrement préférée.

[0021] Les compositions selon l'invention présentent un point d'ébullition adéquat pour remplacer les compositions à base de CFC-113 dans les appareillages de nettoyage existants. En ce qui concerne son impact sur l'environnement, le difluorométhoxy-2,2,-2-trifluoroéthane apparaît particulièrement intéressant, puisqu'il présente un potentiel de destruction de l'ozone nul. Les compositions selon l'invention sont en outre inertes à l'encontre des différents types de surfaces à traiter, que celles-ci soient en métal, en plastique ou en verre.

[0022] Les compositions selon l'invention peuvent dès lors être utilisées dans les mêmes applications et selon les mêmes techniques que les compositions antérieures à base de CFC-113. En particulier, les compositions selon l'invention peuvent être utilisées comme agent de nettoyage, solvant, dégraissant, défluxant ou dessicant. Des compositions convenant particulièrement dans ces différentes applications sont celles où les constituants sont présents dans des proportions dans lesquelles ils forment un azéotrope ou pseudo-azéotrope.

[0023] Les exemples ci-après, non limitatifs, illustrent l'invention de manière plus détaillée.

Exemple 1

[0024] Pour mettre en évidence l'existence de compositions azéotropiques ou pseudo-azéotropiques entre le difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et le méthanol, on a utilisé un appareillage en verre constitué d'un flacon bouilleur surmonté d'un condenseur à reflux. La température du liquide est mesurée au moyen d'un thermomètre plongeant dans le flacon.

[0025] 25 ml de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane pur ont été chauffés à la pression atmosphérique jusqu'à ébullition, puis de petites quantités de méthanol ont été progressivement introduites dans le flacon au moyen d'une seringue graduée, via une tubulure latérale équipée d'un septum.

[0026] La détermination de la composition azéotropique a été faite par relevé de l'évolution de la température d'ébullition du mélange en fonction de sa composition. La composition pour laquelle a été observé un point d'ébullition minimum ou maximum est la composition azéotropique à la pression atmosphérique.

[0027] L'influence de la pression atmosphérique sur la température d'ébullition des mélanges a été corrigée à l'aide de la formule suivante :





avec

tr,

la température relevée en °C

tc,

la température corrigée en °C

P,

la pression atmosphérique au moment de la mesure, en mm Hg.

[0028] Le tableau I rassemble les températures d'ébullition corrigées, obtenues pour différentes compositions de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et de méthanol.

[0029] La meilleure estimation de la composition pour laquelle le point d'ébullition est minimum est d'environ 97 % en poids de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane. Le point d'ébullition est de 29,5 °C ± 0,2 °C pour des compositions contenant environ de 93 à 99,9 % en poids de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane.

TABLEAU I

Méthanol ajouté, ml	Pourcentage CF₃-CH₂-O-CHF₂			Température corrigée (°C)
	en volume	en poids	en moles
0	100,00	100,00	100,00	29,8
0,5	98,04	98,88	94,77	29,4
1,0	96,15	97,78	90,06	29,3
1,5	94,34	96,71	85,81	29,3
2,0	92,59	95,66	81,93	29,3
2,5	90,91	94,64	78,40	29,5
3,0	89,29	93,64	75,16	29,6
3,5	87,72	92,65	72,16	29,8
4,0	86,21	91,69	69,40	30,0
5,0	83,33	89,83	64,47	30,3

Exemple 2

[0030] Cet exemple met en évidence le pseudo-azéotrope constitué de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et d'éthanol.

[0031] On a préparé une solution contenant 99,87 % en poids de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et 0,13 % en poids d'éthanol par mélange des deux constituants. Cette solution a été soumise à une distillation, à pression atmosphérique, à l'aide d'une colonne de Vigreux. Différentes fractions du distillat, représentant chacune environ 12 à 15 % du volume de la solution initiale, ont été prélevées grâce à un rèpartiteur "pis-de-vache", puis analysées par chromatographie en phase gazeuse.

[0032] Le tableau II rassemble les résultats obtenus.

TABLEAU II

Fraction du distillat	Teneur en éthanol (g/kg)
1	0,60
2	0,46
3	0,51
4	0,51

[0033] L'analyse des résultats indique qu'il n'existe que de petites différences entre les compositions des différentes fractions de distillat recueillies au fur et à mesure que la distillation progresse.

Revendications

1. Compositions comprenant du difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et au moins un alcool.

2. Compositions selon la revendication 1, caractérisées en ce que l'alcool est choisi parmi le méthanol, l'éthanol, le propanol et l'isopropanol.

3. Compositions selon la revendication 1, caractérisées en ce qu'elles contiennent au moins 75 % en poids de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et de 0,005 à 25 % en poids d'alcool.

4. Compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisées en ce qu'elles contiennent le difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane et l'alcool dans des proportions pour lesquelles ils forment un azéotrope ou un pseudo-azéotrope.

5. Compositions selon la revendication 4, caractérisées en ce qu'elles contiennent de 0,1 à 7,5 g de méthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane.

6. Compositions selon la revendication 4, caractérisées en ce qu'elles contiennent de 0,01 à 3 g d'éthanol pour 100 g de difluorométhoxy-2,2,2-trifluoroéthane.

7. Utilisation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comme agent de nettoyage.

8. Utilisation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comme agent dégraissant de surfaces solides.

9. Utilisation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comme agent de nettoyage de cartes de circuits imprimés contaminées par du flux décapant et ses résidus.

10. Utilisation des compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comme agent dessicatif pour éliminer l'eau adsorbée à la surface d'objets solides.