CN101768429A - 有机环保型液态导热介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热交换系统的有机环保型液态导热介质，包括以下组分：(a).由三元醇为基材组成的第1物质，三元醇为甘油；(b).至少由一种或多种能调节第1物质粘度的第2物质，第2物质为甲基卡必醇、DGDE、去离子水或其混合物；(c).至少由一种或多种能溶于第1、2物质的防腐蚀剂；(d).能溶于第1、2物质的颜料；(e).有机硅消泡剂。本发明低温流动性强，热传导性能好，低冰点、高沸点，成本低，主要基材不含有对石油依赖性强的二元醇(乙二醇和丙二醇)，无毒，对环境压力极小，属于可再生的液态导热介质。本发明可以用作飞机、坦克、轮船、火车、汽车、工程机械、发电机组的发动机及电力、电子组件的冷却剂或用作太阳能及空调设备导热液或工业加工中保持温度的传热流体。

Description

有机环保型液态导热介质

技术领域

本发明涉及一种用于热交换系统的有机环保型液态导热介质，尤其涉及主要基材不含有对石油依赖性强的二元醇(乙二醇和丙二醇)的液态导热介质，用作飞机、坦克、轮船、火车、汽车、工程机械、发电机组的发动机及电力、电子组件的冷却剂或用作太阳能及空调设备导热液或工业加工中保持温度的传热流体。

背景技术

目前，用作飞机、坦克、轮船、火车、汽车、工程机械、发电机组的发动机及电力、电子组件的冷却剂或用作太阳能及空调设备导热液或工业加工中保持温度的传热流体普遍采用水与对石油依赖性强的二元醇(乙二醇和丙二醇)混合物作为液态导热介质，由于这种醇(主要为乙二醇)毒性强，对环境压力大，对石油的依赖性强，是不可再生资源，高温不稳定，易生成酸性物质，对金属产生腐蚀，成本高。

为解决二元醇(主要为乙二醇)的毒性问题，公开号为第1444636号的中国专利公开了一种非毒性乙二醇基防冻/传热流体浓缩物和防冻/传热流体，其防冻/传热流体组合物包括：(a).乙二醇；(b).乙二醇中毒用解毒剂；在大气压下高于约150℃；(c).水。公开号为第1507485号的中国专利公开了一种毒性减少的乙二醇基防冻/传热流体浓缩物和防冻/传热流体，其防冻/传热流体组合物包括：(a).乙二醇；(b).沸点高于150℃左右，其作用是作为醇脱氢酶抑制剂；(c).水。公开号为第1511187号的中国专利公开了一种非水传热传流体及其应用，所述的传热流体包括：(a).由乙二醇组成的第1二醇；(b).至少一种第2醇，其中所述的第2醇在与乙二醇混合时用作乙二醇毒害的解毒剂；且沸点高于约150℃；(c).至少一种防腐蚀添加剂，其可以溶于第1和第2二醇。公开号为第1130916号的中国专利公开了一种非水系热传导流体，所述组合物有包含丙二醇的非水基质流体和可溶于丙二醇第一添加剂。

以上液态导热介质缺点是：二元醇(主要为乙二醇)对环境压力大，对石油的依赖性强，并是不可再生资源，热传导性能也差，成本高。

为解决二元醇(主要为乙二醇)的毒性问题及热传导性能差的难题，公开号为第101319134号的中国专利公开了一种不含乙二醇的长效冷却液，其不含乙二醇的长效冷却液包括以下组分：(a).多元醇，选自1，2丙二醇、甘油或二者混合物，其沸点高于150℃；(b).粘度比热调节剂，选自乙基卡必醇；(c).至少一种防腐蚀添加剂，能溶于丙二醇、甘油或二者的混合物。此液态导热介质缺点是：低温易析出玻璃状物质，低温流动性差，添加剂用量大，有毒，成本高。

甘油在历史上曾是第二代水系防冻剂，因降低冰点效率差，用量大，粘度大等缺点而被一元、二元醇替代。但甘油又具备了沸点高、高温稳定、腐蚀极小、无毒、对环境压力小、价格低、可再生的优点，应当通过与其它物质复配而被重新重用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于热交换系统的有机环保型液态导热介质，以解决现有技术中存在的上述问题，本发明的一种有机环保型液态导热介质，对环境压力小，无毒，低温流动性强，热传导性好。主要基材为可再生资源，成本低，对石油没有依赖性。

为实现上述目的，本发明提供了一种节能环保有机型液态导热介质，其包括以下组分：

(a).由三元醇组成的第1物质；

(b).至少由一种或多种能调节第1物质黏度的第2物质；

(c).至少由一种或多种能溶于第1或第2物质的防腐蚀剂；

(d).能溶于第1、2物质的颜料；

(e).有机硅消泡剂

所述的三元醇为甘油，占总重量的40％至90％。

所述的第2物质为甲基卡必醇、DGDE、去离子水或其混合物，占总重量的5％至55％。

所述的第2物质中必须含有甲基卡必醇、DGDE中的一种或其混合物。

所述的能溶于第1、2物质的防腐蚀剂为唑类、有机磷酸盐、有机酸类。

所述的唑类为苯骈三氮唑或甲基苯骈三氮唑中的一种，占总重的0.7％至5％。

所述的唑类为巯基苯骈噻唑钠，占总重的0.3至5％。

所述的有机磷酸盐为ATMP，占总重的0.5至0.6％。

所述的有机酸为苯甲酸或皮脂酸中的一种，占总重的0.6％至2.2％。

所述的有机酸盐为苯甲酸钠，占总重的0.6至3％。

所述的有机硅消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂，占1.5-6ppm。

所述的能溶于第1、2物质颜料为水-醇可溶性染料，加入量为5-20ppm。

本发明所述的有机环保型液态导热介质，对环境压力小，无毒，低温流动性强，热传导性好。主要基材为可再生资源，成本低，对石油没有依赖性。用作飞机、坦克、轮船、火车、汽车、工程机械、发电机组的发动机及电力、电子组件的冷却剂或用作太阳能及空调设备导热液或工业加工中保持温度的传热流体。

具体实施及效能测试

一、下面为具体实施方式

实施例1

在本实施例中，取甘油70kg，甲基卡必醇26kg，苯骈三氮唑0.7kg，ATMP0.6kg，苯甲酸0.7kg，苯甲酸钠0.8kg，皮脂酸1.2kg，聚醚改性有机硅消泡剂6ppm，水-醇可溶性染料8ppm倒入反应釜中，加温至75℃-80℃充分搅拌后制成。

实施例2

在本实施例中，取甘油66kg，甲基卡必醇15kg，水5kg，苯骈三氮唑0.5kg，ATMP0.5kg，巯基苯骈噻唑钠0.3kg，皮脂酸0.5kg，苯甲酸钠1kg，苯甲酸1.2kg，聚醚改性有机硅消泡剂7ppm，水-醇可溶性染料9ppm倒入反应釜中，加温至55℃-60℃充分搅拌后制成。

实施例3

在本实施例中，取甘油56kg，DGDE30kg，水10kg，甲基苯骈三氮唑0.2kg，ATMP0.8kg，巯基苯骈噻唑钠0.2kg，皮脂酸0.8kg，苯甲酸钠0.7kg，苯甲酸1.5kg，聚醚改性有机硅消泡剂8ppm，水-醇可溶性染料11ppm倒入反应釜中，加温至55℃-60℃充分搅拌后制成。

实施例4

在本实施例中，取甘油66kg，DGDE3Ckg 10kg，水20kg，甲基苯骈三氮唑0.3kg，ATMP0.7kg，巯基苯骈噻唑钠0.4kg，皮脂酸0.6kg，苯甲酸钠0.9kg，苯甲酸1.3kg，聚醚改性有机硅消泡剂8ppm，水-醇可溶性染料11ppm倒入反应釜中，加温至55℃-60℃充分搅拌后制成。

实施例5

在本实施例中，取甘油31kg，DGDE 9kg，水55kg，甲基苯骈三氮唑0.8kg，ATMP1kg，巯基苯骈噻唑钠0.9kg，皮脂酸1kg，苯甲酸钠0.8kg，苯甲酸1.5kg，聚醚改性有机硅消泡剂10ppm，水-醇可溶性染料15ppm倒入反应釜中，加温至35℃-40℃充分搅拌后制成。

实施例6

在本实施例中，取甘油57.5kg，甲基卡必醇40kg，甲基苯骈三氮唑0.2kg，ATMP0.2kg，巯基苯骈噻唑钠0.2kg，皮脂酸0.3kg，苯甲酸钠0.6kg，苯甲酸1.0kg，聚醚改性有机硅消泡剂5ppm，水-醇可溶性染料11ppm倒入反应釜中，加温至75℃-80℃充分搅拌后制成。

二、实施例物理及抗腐蚀性能测试

表1：实施例性能对比

以上数据表明：本发明的实施例冰点低，沸点高，低温粘度小，流动性强，导热系数大，抗腐蚀性能达到ASTM标准。

三、实施例毒性测试

实施例中任选1例进行毒性实验测试，选择实施例1进行毒性实验测试，测试依据为食品安全毒理学评价程序和方法(GB15193-2003)，选择健康成年小鼠20只，雌雄各半，剂量设计雌性为20g/kgBW，雄性为20g/kgBW，按0.2ml/10gBW经口灌胃给予受试物。灌胃前动物禁食过夜，自由饮水。灌胃后给予正常饮食，观察14天，记录中毒体征及死亡情况。其实验结果为：

3.1、受试样品对小鼠体重的影响

表3.1    受度样品对小体重的影响(X±SD)

性别	动物数(只)	初始体重(g)	终体重(g)
				雌性	10	18.9±0.9	26.5±1.0
雄性	10	19.9±1.0	31.2±0.9

3.2、急性毒性观察结果

表3.2    急性毒性观察情况

性别	动物数(只)	死亡动物数	MTD(g/kgBW)
				雌性	10	0	20
雄性	10	0	20

3.3、买验结论

根据食品安全毒理学评价程序和方法(GB15193-2003)中急性毒性分级标准，此发明中的实施例5为无毒级产品。由此可见：本发明的液态导热介质在应用于太阳能及空调设备导热液和电子组件冷却剂等方面有更为广阔的前景，本发明的液态导热介质是真正对环境压力小的环保产品。

四、发动机台架实验

选择江淮4GA1发动机进行台架实验，台架实验主要是观察发动机的工作温度变化情况，选择实施例1进行连续台架实验，实验结果表明：发动机从-20℃的环境温度升至正常工作温度比用水作冷却液要缩短一半以上的时间，发动机平衡温度始终维持在93±5度，此温度符合发动机的标定温度并较为理想，工作温差小，提高了燃料燃烧效率5-8％，减少CO排放量达8-11.6％，降低噪音10-13.2％，发动机运行平稳有力，冷却系统无压力，实现了发动机无压力下的高温冷却，延长了冷却系统的连接管道及水封的使用寿命。由此可见：本发明的有机环保型液态导热介质是真正具有低温流动性好，导热性能极强的产品；是一种用于冷却系统较为理想的环保节能产品。

甘油在历史上曾是第二代水系防冻剂，因存在降低冰点效率低，用量大，粘度大等缺点而被一元、二元醇替代。本发明的所述第2物质中的必要品解决了甘油本身作为水系防冻效率低下的缺点，将甘油及本发明的第2物质必要品进行复合加入水中，是较好的防冻防沸的复合防冻防沸剂，应用前景十分广阔。

由上所述：本发明的用于热交换系统的有机环保型液态导热介质是对环境压力小，无毒，低温流动性强，导热性能优导，主要基材甘油为可再生的资源，成本低，对石油没有依赖性。

综上所述，本发明的有机环保型液态导热介质符合创作专利条件，故依法提出专利申请。以上所列的实施例仅说明此发明的几种组合，在具体实施时可根据要求在本发明权利要求之内进行多种变化。故本发明的申请专利范围并不以上述实施例为限，凡依据本发明的权利要求之内作等效变化的均应包含于本申请专利范围之内。

Claims (12)

1.一种用于热交换系统的有机环保型液态导热介质，所述的有机环保型液态导热介质包括：

(a).由三元醇为基材组成的第1物质；

(b).至少由一种或多种能调节第1物质黏度的第2物质；

(c).至少由一种或多种能溶于第1或第2物质的防腐蚀剂；

(d).能溶于第1、2物质的颜料；

(e).有机硅消泡剂

2.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的三元醇为甘油，占总重量的40％至90％。

3.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的第2物质为甲基卡必醇、DGDE、去离子水或其混合物，占总重量的5％至55％。

4.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的第2物质中必须含有甲基卡必醇、DGDE中的一种或其混合物。

5.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的能溶于第1、2物质的防腐蚀剂为唑类、有机磷酸盐、有机酸类。

6.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的唑类为苯骈三氮唑或甲基苯骈三氮唑中的一种，占总重的0.7％至5％。

7.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的唑类为巯基苯骈噻唑钠，占总重的0.3至5％。

8.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的有机磷酸盐为ATMP，占总重的0.5至0.6％。

9.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的有机酸为苯甲酸或皮脂酸中的一种，占总重的0.6％至2.2％。

10.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的有机酸盐为苯甲酸钠，占总重的0.6至3％。

11.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的有机硅消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂，占1.5-6ppm。

12.权利要求1的有机环保型液态导热介质，其中所述的能溶于第1、2物质颜料为水-醇可溶性染料，加入量为5-20ppm。