CN102304351B - 水溶性环保型导热油的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种以甘油为主要成分的水溶性环保型导热油的制备方法和应用，属于热传导介质领域。导热油中甘油的质量分数约为95%。新型导热油非常环保，可与水以任意比例互溶，且不含任何有毒有害物质，无需特别处理即可排放，具有材料来源广，价格低，加工工艺简单的优势，同时导热油可在较高温度下长期运行。新型导热油已在油汀型取暖器上成功运行，同时也可以向其他相关行业进行推广。
Description
技术领域
本发明属于热传导介质领域，特别涉及一种以甘油为主要成分的水溶性环保型导热油。
背景技术
导热油又称传热油，是一种热量的传递介质，由于其具有加热均匀，调温控制温准确，能在低蒸汽压下产生高温，传热效果好，节能，输送和操作方便，对设备无腐蚀等特点，近年来被广泛应用于各种场合，而且其用途和用量越来越多。
导热油的类型很多，目前所使用的导热油主要由石油产品加工而来，随着国际石油价格的不断上涨，传统导热油的使用成本越来越高。而且近年来各国政府对环境的关注度日益提高，大力倡导“绿色GDP”、“环境的可持续发展”等理念，在此背景下，矿油型导热油在自然界难以降解，对环境造成污染的问题日益凸显，各种“油品”的回收是其中难点之一，工艺复杂，需投入大量的财力、物力，回收成本非常高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可与水互溶、不含任何有毒有害成分、易于降解、可在较高温度下长期运行的新型水溶性环保型导热油。
发明提供了一种水溶性环保型导热油，其特征在于含有以下质量分数的物质：1.5%-3.5%的盐类、1‰-5‰的聚合物、0.1‰-0.5‰的高分散微粒、0.25‰-0.6‰的表面活性剂、1‰-5‰的水，余量为甘油。所述的盐类为钠盐或钾盐；聚合物为硅油。
具体来说，盐类可以是氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢二钠、硅酸钠、焦磷酸钠、焦磷酸钾、山梨酸钾、苯甲酸钠、羟甲基纤维素钠中的一种或多种。每种盐类在导热油中的质量含量为0‰-1%。
聚合物可以是二甲基硅油、乙烯基硅油、聚醚硅油、氨基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基乙烯基硅油、羟基硅油中的一种或多种。每种聚合物的在导热油中的质量含量为0‰-2‰。
所述的高分散微粒为纳米二氧化硅或纳米氧化钛或它们的组合。
表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇单棕榈酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂醇酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷、甘油聚乙二醇椰油酸酯、乙二醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇油酸酯、椰油脂肪酰二乙醇胺、蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种。每种表面活性剂在导热油中的质量含量为0.‰-0.1‰。
发明同时提供了该环保型导热油的制备方法，将所述的盐类、聚合物（低分子量高分子聚合物）、高分散微粒、表面活性剂、水按照一定的比例加入调合罐，常温下混合搅拌均匀后，再加入甘油搅拌均匀，即得到本发明所述的水溶性环保型导热油。
本发明为能与水互溶且达到环保要求，选择多元醇中的丙三醇（甘油）进行复配。根据溶液理论，溶质的加入将使溶液的沸点升高（即蒸汽压下降）并使凝固点下降，可选择加入盐类、低分子量高分子聚合物和高分散性纳米微粒等。盐类的加入量过高会使击穿电压变低，腐蚀性增强，影响安全性能，加入量过低对导热油在高温时的交联脱水等反应起不到很好的抑制作用。低分子量高分子聚合物和表面活性剂加入量过高，会降低导热油的沸点，加入量过低也会影响导热油的长期热稳定性。高分散性纳米微粒的加入可以防止油品使用过程中油坭的沉积。本发明选择的添加剂均为无毒无害、环境有好的化合物。根据长期实验，本发明得到各种添加剂的最佳配比。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过本发明方案所获得的导热油，其主要技术指标如下：
沸点（初始沸点）≥ 200℃；
倾点≤ -15℃；
铜片腐蚀级≤1b级（GB/T 5096）；
开口闪点≥ 190℃(GB/T 3536测试)；
击穿电压不小于20KV（间距2.5mm），(GB/T 507)；
中和值≤0.2mgKOH/g(GB/T 4945)；
符合ROHS、REACH、WEEE等指令，无钙、镁离子；
膨胀率≤ 10%（0～150℃，升温速率不大于30K/小时）。
使用本发明的环保型导热油，在使用后无需特别处理即可排放，避免原有废旧矿油型导热油带来的环境污染问题，同时可减少我国对于石油产品的依赖，顺应经济可持续发展的国家战略方针，社会效益巨大。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但发明的实施方式不限于此。
实施例1
油汀取暖器市场上主流家用取暖设备之一，具有散发热量大、断电后保温时间长、无电气运行噪声等优点，主要由密封式电热元件、金属散热管或散热片、控温元件、指示灯等组成。这种取暖器是将电热管安装在带有许多散热片的腔体下面，在腔体内电热管周围注有导热油。接通电源后导热油被加热、升到腔体上部，沿散热管或散热片对流循环，通过腔体壁表面将热量辐射出去从而加热空间环境。被空气冷却的导热油下降到电热管周围又被加热，开始新的循环。
将各种添加剂按照配方1、2、3中的比例加入调合罐，在室温下充分搅匀，再按比例加入甘油充分搅拌均匀，即得到1、2、3配方的水溶性环保型导热油。其具体组成如下，各项技术指标见表1,。将1、2、3配方环保型导热油装入美的自制的油汀取暖器油中（按企标规定测试），正常开机运行3000小时期间，压力不大于0.1MPa，运行结果表明，各项指标均符合要求。
配方1：
盐类：氯化钠（8‰）；碳酸钠（2‰）；硫酸钠（2‰）；磷酸氢二钠（5‰）；硫酸氢钠（2‰）；硅酸钠（1‰）；磷酸钾（4‰）；山梨酸钾（2‰）；羟甲基纤维素钠（2‰）。 总含量2.8%。
聚合物：二甲基硅油（1.5‰）；乙烯基硅油（0.5‰）；聚醚硅油（0.5‰）；氨基硅油（0.5‰）。总含量3‰。
高分散微粒：纳米二氧化硅（0.1‰）；纳米氧化钛（0.1‰）。总含量0.2‰ 。
表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚（0.05‰）；失水山梨醇单月桂酸酯（0.1‰）；脂肪醇聚氧乙烯醚（0.05‰）；甘油聚乙二醇椰油酸酯（0.05‰）；聚乙二醇油酸酯（0.05‰）；蓖麻油聚氧乙烯醚（0.1‰）。总含量0.4‰。
水（5‰）；甘油（96.34%）。
配方2：
盐类：氯化钾（1%）；碳酸钠（2‰）；硫酸氢钾（2‰）；磷酸钠（2‰）；磷酸氢二钠（2‰）；焦磷酸钾（1‰）；山梨酸钾（2‰）；硅酸钠（2‰）。总含量2.3%。
聚合物：乙烯基硅油（0.1‰）；甲基乙氧基硅油（0.1‰）；甲基乙烯基硅油（0.4‰）；羟基硅油（0.4‰）。总含量1‰。
高分散微粒：纳米二氧化硅（0.5‰）。
表面活性剂（‰）：失水山梨醇单棕榈酸酯（0.1‰）；聚氧乙烯失水山梨醇单月桂醇酯（0.1‰）；聚环氧乙烷-聚环氧丙烷（0.1‰）；乙二醇聚氧乙烯醚（0.1‰）；椰油脂肪酰二乙醇胺（0.1‰）；蓖麻油聚氧乙烯醚（0.1‰）。总含量0.6‰。
水（5‰）；甘油（96.99%）。
配方3：
盐类：氯化钠（1%）；碳酸钾（1‰）；碳酸氢钠（1‰）；硫酸钾（5‰）；焦磷酸钠（5‰）；苯甲酸钠（5‰）；羟甲基纤维素钠（5‰）。总含量3.2%。
聚合物：二甲基硅油（2‰）；聚醚硅油（1‰）；氨基硅油（1‰）；甲基乙氧基硅油（1‰）。总含量5‰。
高分散微粒：纳米氧化钛（0.1‰）。
表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚（0.1‰）；聚氧乙烯失水山梨醇单月桂醇酯（0.05‰）；甘油聚乙二醇椰油酸酯（0.05‰）；乙二醇聚氧乙烯醚（0.05‰）；聚乙二醇油酸酯（0.05‰）。总含量0.3‰。
水（5‰）；甘油（95.76%）。
表1 各配方导热油技术指标
Claims (7)
1.一种水溶性环保型导热油，其特征在于含有以下质量分数的物质：1.5%-3.5%的盐类、1‰-5‰的聚合物、0.1‰-0.5‰的高分散微粒、0.25‰-0.6‰的表面活性剂、1‰-5‰的水，余量为甘油;所述的盐类为钠盐或钾盐；聚合物为硅油; 所述的高分散微粒为纳米二氧化硅或纳米氧化钛或它们的组合。
2.如权利要求1所述的环保型导热油，其特征在于所述的盐类为氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢二钠、硅酸钠、焦磷酸钠、焦磷酸钾、山梨酸钾、苯甲酸钠、羟甲基纤维素钠中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的环保型导热油，其特征在于所述的聚合物为二甲基硅油、乙烯基硅油、聚醚硅油、氨基硅油、甲基乙氧基硅油、羟基硅油中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的环保型导热油，其特征在于所述的聚合物为甲基乙烯基硅油。
5.如权利要求1所述的环保型导热油，其特征在于所述的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇单棕榈酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂醇酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷、甘油聚乙二醇椰油酸酯、聚乙二醇油酸酯、椰油脂肪酰二乙醇胺、蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的环保型导热油，其特征在于所述的表面活性剂为乙二醇聚氧乙烯醚。
7.如权利要求1所述的环保型导热油，其特征在于将所述的盐类、聚合物、高分散微粒、表面活性剂和水在常温下混合搅拌均匀后，再加入甘油搅拌均匀。
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