CN103146354A - 乙二醇基含复合导热填料的换热介质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种乙二醇基含复合导热填料的换热介质及其制备方法，换热介质由复合导热填料和含分散剂的乙二醇溶液组成，按体积计，换热介质中复合导热填料占0.005～0.2份，含分散剂的乙二醇溶液占99.8～99.995份，复合导热填料为碳纳米管和氧化铁纳米粒子的混合物，碳纳米管与氧化铁纳米粒子的质量比为1:9～9:1，含分散剂的乙二醇溶液中分散剂的质量含量为0.05～0.5%，通过超声振动，将具有不同管壁、不同长径比、直线度的碳纳米管分散在含有分散剂的乙二醇溶液中，得到稳定的、均匀分散的换热介质，在换热介质粘度几乎不改变的前提下，获得具有高导热性能的换热介质。
Description
技术领域
本发明涉及高效换热介质，尤其是高导热乙二醇基含协同强化传热复合导热填料换热介质及其制备方法。
背景技术
随着电子工业向着高性能、微型化、集成化的方向发展，对换热系统的高效低阻紧凑的性能指标的要求也越来越高，散热问题越来越尖锐，已成为影响其发展的一个瓶颈，此外，在能源、化工、航空航天等领域，均对强化传热技术提出了更高的要求，因此，迫切需要开发新型高效的换热介质，1995年，美国Argonne国家实验室的科学家首次提出“纳米流体”的概念。其实质就是将具有高导热性能的纳米粒子添加到传统的换热介质中，以提高换热介质的导热性能，虽然碳纳米管是一种具有高导热性能的新型碳材料，然而，只添加单一的纳米材料一般要在添加量比较大的情况下才能获得导热性能高的换热介质，添加量大势必会增加换热介质的粘度，而且所制备的换热介质不能长时间稳定，这将严重限制换热介质在实际中的应用，理论研究表明，纳米粒子在碳纳米管表面聚集，二者之间的协同效应可有效提高换热介质的导热性能，但到目前为止，尚没有相关的文献或专利报道乙二醇基含碳纳米管氧化铁复合导热填料换热介质的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有高效换热介质的不足，提供一种具有高导热且具有良好稳定性及分散性的乙二醇基含协同强化传热复合导热填料换热介质及其制备方法。
本发明的技术方案：换热介质由复合导热填料和含分散剂的乙二醇溶液组成，按体积计，换热介质中复合导热填料占0.005～0.2 份，含分散剂的乙二醇溶液占99.8～99.995份，复合导热填料为碳纳米管和氧化铁纳米粒子的混合物，碳纳米管与氧化铁纳米粒子的质量比为1:9～9:1，含分散剂的乙二醇溶液中分散剂的质量含量为0.05～0.5%。
碳纳米管为具有可调长径比及直线度的单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管，分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
乙二醇基含复合导热填料换热介质的制备方法按以下步骤：
1、向乙二醇中加入分散剂制得含分散剂的乙二醇溶液；
2、采用机械球磨获得一定长径比和直线度的碳纳米管，碳纳米管的长径比和直线度通过控制球磨时间来调节，球磨时间为1～30小时；
3、采用超声分散法将经过球磨之后的碳纳米管和氧化铁纳米粒子分散到含分散剂的乙二醇溶液中，制得稳定的含碳纳米管和氧化铁纳米粒子复合导热填料的换热介质。
本发明的有益效果是：通过超声振动，将具有不同管壁、不同长径比、直线度的碳纳米管分散在含有分散剂的乙二醇溶液中，得到稳定的、均匀分散的换热介质，在换热介质粘度几乎不改变的前提下，获得具有高导热性能的换热介质。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
制备质量含量为0.05%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液，将总体积份额为0.005%的复合导热填料与体积份额为99.995%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液混合，超声振动5小时左右，复合导热填料中球磨5小时的单壁碳纳米管和氧化铁纳米粒子二者质量比为1:9，所形成的换热介质稳定存在6小时，且其导热系数比水的导热系数提高7.2%。
实施例2
制备质量含量为0.1%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液，将总体积份额为0.01%的复合导热填料与体积份额为99.99%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液混合，超声振动6小时左右。复合导热填料中球磨5小时的单壁碳纳米管和氧化铁纳米粒子二者质量比为1:5，所形成的换热介质稳定存在6小时，且其导热系数比水的导热系数提高12.5%。
实施例3
制备质量含量为0.2%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液，将总体积份额为0.05%的复合导热填料与体积份额为99.95%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液混合，超声振动8小时左右，复合导热填料中球磨5小时的单壁碳纳米管和氧化铁纳米粒子二者质量比为3:7。所形成的换热介质稳定存在15小时，且其导热系数比水的导热系数提高18.9%。
实施例4
制备质量含量为0.3%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液，将总体积份额为0.015%的复合导热填料与体积份额为99.985%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液混合，超声振动10小时左右。复合导热填料中球磨15小时的单壁碳纳米管和氧化铁纳米粒子二者质量比为1:1。所形成的换热介质稳定存在1.5个月，且其导热系数比水的导热系数提高38.6%。
实施例5
制备质量含量为0.3%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液，将总体积份额为0.015%的复合导热填料与体积份额为99.985%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液混合，超声振动10小时左右。复合导热填料中球磨30小时的单壁碳纳米管和氧化铁纳米粒子二者质量比为3:2。所形成的换热介质稳定存在2个月，且其导热系数比水的导热系数提高24.9%。
实施例6
制备质量含量为0.3%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液，将总体积份额为0.015%的复合导热填料与体积份额为99.985%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液混合，超声振动12小时左右。复合导热填料中球磨15小时的单壁碳纳米管和氧化铁纳米粒子二者质量比为7：3，所形成的换热介质稳定存在3个月，且其导热系数比水的导热系数提高72%。
实施例7
制备质量含量为0.4%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液，将总体积份额为0.02%的复合导热填料与体积份额为99.98%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液混合，超声振动15小时左右。复合导热填料中球磨15小时的单壁碳纳米管和氧化铁纳米粒子二者质量比为4：1，所形成的换热介质稳定存在2个月，且其导热系数比水的导热系数提高51.3%。
实施例8
制备质量含量为0.5%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液，将总体积份额为0.02%的复合导热填料与体积份额为99.98%的十二烷基苯磺酸钠的乙二醇溶液混合，超声振动20小时左右。复合导热填料中球磨15小时的单壁碳纳米管和氧化铁纳米粒子二者质量比为9：1，所形成的换热介质稳定存在1.5个月，且其导热系数比水的导热系数提高46.3%。
用本发明方法制备的乙二醇基含复合导热填料的换热介质，具有高导热性能且具有良好的稳定性、分散性，非常有利于其在实际换热系统中的应用。
Claims (3)
1.乙二醇基含复合导热填料的换热介质，其特征在于换热介质由复合导热填料和含分散剂的乙二醇溶液组成，按体积计，换热介质中复合导热填料占0.005～0.2 份，含分散剂的乙二醇溶液占99.8～99.995份，复合导热填料为碳纳米管和氧化铁纳米粒子的混合物，碳纳米管与氧化铁纳米粒子的质量比为1:9～9:1，含分散剂的乙二醇溶液中分散剂的质量含量为0.05～0.5%。
2.根据权利要求1所述的乙二醇基含复合导热填料的换热介质，其特征在于碳纳米管为具有可调长径比及直线度的单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管，分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
3.根据权利要求1所述的乙二醇基含复合导热填料的换热介质，其特征在于制备方法按以下步骤：
A、向乙二醇中加入分散剂制得含分散剂的乙二醇溶液；
B、采用机械球磨获得一定长径比和直线度的碳纳米管，碳纳米管的长径比和直线度通过控制球磨时间来调节，球磨时间为1～30小时；
C、采用超声分散法将经过球磨之后的碳纳米管和氧化铁纳米粒子分散到含分散剂的乙二醇溶液中，制得稳定的含碳纳米管和氧化铁纳米粒子复合导热填料的换热介质。
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