CN105586013A - 一种添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，此组合物包括普通导热油、复合金属纳米添加剂和分散剂；其各组分质量百分数组成如下：复合金属纳米添加剂0.1％-15％，分散剂0％-10％，导热油余量。本发明所述的是一种添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，复合金属纳米添加剂的添加可明显提高导热油导热系数，增强传热效果，减少能源消耗；分散剂的添加是为了更好地保持复合金属纳米添加剂在油中的悬浮性，防止团聚体的产生；由于分散剂的添加可引起油样破乳化效果变差，也可根据实际情况选择不添加分散剂。而且制备过程中通过超声波处理可使导热油与复合金属纳米添加剂形成较稳定的悬浮液。

Description

一种添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物

技术领域

本发明涉及一种导热油组合物，具体地说，涉及通过添加复合金属纳米添加剂提高导热系数，增强传热效果，减少能源消耗的新型导热油组合物。

背景技术

由于金属或金属氧化物具有比油高得多的导热系数，因此在油中添加固体金属或金属氧化物颗粒可提高油的导热系数，增强传热效果，从而减少能源消耗。

普通的金属或金属氧化物颗粒由于尺寸较大，添加到油中可造成过滤网、管道的堵塞，并且由于普通的金属或金属氧化物颗粒密度较大，极易沉淀，不能形成稳定的悬浮液。通过研究发现，纳米颗粒具有的量子效应、小尺寸效应使其可与油形成较稳定的悬浮液，而由于金属纳米粒子在液体中的布朗扩散、热扩散加速了金属纳米粒子与液体粒子的热交换，从而增强导热系数。

因此，选用纳米级金属或金属氧化物添加到导热油中制备“纳米导热油”以提高导热油导热系数，强化传热效果，减少能源消耗。而复合金属纳米添加剂是由两种或多种纳米级金属、纳米级金属氧化物复合制备而成，比单一纳米添加剂具有更为优异的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，以提高导热油导热系数。

本发明的另一目的在于提供一种添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物的制备方法。

为实现本发明的目的，本发明提供一种添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，其各组分质量百分数组成如下：复合金属纳米添加剂0.1％-15％，分散剂0％-10％，导热油余量。

所述导热油为市售导热油，包括矿物油型导热油和合成型导热油。

所述矿物油型导热油包括采用HVI类基础油、环烷基基础油调制的导热油；所述合成型导热油为烷基苯型、烷基萘型、联苯型、三联苯型导热油。

所述的复合金属纳米添加剂为纳米级金属或纳米级金属氧化物的两种或多种复合制备而成，复合比例优选采用各组分相同比例。

所述的复合金属纳米添加剂的制备方法可采用本领域常用方法，比如机械球磨法、溶胶-凝胶法、水热法。

所述金属为铜、铁、铝、金、银以及稀土金属。

纳米颗粒的尺径对导热系数的增强效果以及悬浮液制备难易程度有影响，尺径越小越为理想，但会造成成本的增加，故要求金属纳米颗粒尺径须为100nm以下。复合金属纳米添加剂加入量为2.5％-7.5％，优选加入量为2.5％-3％。加入量过小，导热系数提高不明显，加入量过大，悬浮液不易制备。

所述的分散剂为聚醚、聚醚胺、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺或高分子量丁二酰亚胺，分散剂吸附在纳米粒子表面，产生粒子间排斥力，使粒子不能接近从而防止分散的纳米粒子团聚，分散剂加剂量根据与纳米金属颗粒重量比确定，优选加入量为纳米金属颗粒加入量的3倍，优选分散剂为聚醚胺。分散剂的加入可导致油品破乳化能力下降，因此也可根据实际情况不添加分散剂。

所述添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物的制备方法，包括以下步骤：

a)将制备的复合金属纳米添加剂与导热油按所述重量比例混合，搅拌2h-5h，搅拌温度55℃-75℃；

b)将步骤a处理完的油样中加入所述比例的分散剂，继续搅拌1h-2h，如若不添加分散剂可省略此步骤；

c)将步骤b处理完的油样进行超声波处理，频率为25kHz-40kHz，功率1000-3000瓦，超声波处理时间3h-6h。

所述的复合金属纳米添加剂为两种或多种金属纳米颗粒或金属氧化物纳米颗粒混合制备而成。

所述的复合金属纳米添加剂的制备方法为机械球磨法、溶胶-凝胶法、水热法。

本发明的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物具有以下优点：

1)本发明的导热油组合物可大幅提高导热油的导热系数，增强传热效果，达到减少能源消耗的目的；

2)本发明的导热油组合物不会对过滤网以及管道造成堵塞，不易形成沉淀；

3)本发明的导热油组合物所需生产原料简单易得，制备方法较为简单。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

取纳米铜粉末、纳米铁粉末按照质量比例1:1，采用溶胶-凝胶法制备Cu-Fe复合金属纳米添加剂，颗粒尺寸平均为80nm。

取市售L-QB300矿物油型导热油2700g、制备的Cu-Fe复合金属纳米添加剂75g混合，在60℃下混合搅拌3小时，然后加入225gWFL-1000聚醚胺继续搅拌1小时，然后将油样放入超声波仪器中进行超声波处理4小时，设定频率30kHz、功率3000w，制成本发明的产品。

本发明产品的原料L-QB300矿物油型导热油与本实施例1产品导热系数对比如下：

产品名称	20℃导热系数/W/m·k	60℃导热系数/W/m·k
			L-QB300矿物油型导热油	0.128	0.122
实施例1	0.145	0.159

实施例1比L-QB300矿物油型导热油在不同温度下的导热系数有明显提高，且实施例1导热系数随温度升高而增强。

实施例2

取纳米铜粉末、纳米氧化铜粉末按照质量比例1:1，采用水热法制备Cu-CuO复合金属纳米添加剂，颗粒尺寸平均为80nm。

取市售L-QC330合成型导热油2700g、取制备的Cu-CuO复合金属纳米添加剂75g混合，在60℃下混合搅拌3小时，然后将油样放入超声波仪器中进行超声波处理5小时，设定频率35kHz、功率3000w，制成本发明的产品。

本实施例的原料L-QC330合成型导热油与本实施例产品导热系数对比如下：

产品名称	20℃导热系数/W/m·k	60℃导热系数/W/m·k
			L-QC330合成型导热油	0.121	0.115
实施例2	0.14	0.152

实施例2比L-QC330合成型导热油在不同温度下的导热系数有明显提高，且实施例2导热系数随温度升高而增强。

实施例3

取纳米铜粉末、纳米氧化铝粉末、纳米四氧化三铁粉末按照质量比例1:1:1，采用水热法制备Cu-Al₂O₃-Fe₃O₄复合金属纳米添加剂，颗粒尺寸平均为90nm。

取市售L-QC320矿物油型导热油2600g、取制备的Cu-Al₂O₃-Fe₃O₄复合金属纳米添加剂90g混合，在60℃下混合搅拌3小时，然后加入270g高分子量丁二酰亚胺继续搅拌1小时，然后将油样放入超声波仪器中进行超声波处理6小时，设定频率30kHz、功率3000w，制成本发明的产品。

本发明产品的原料L-QC320矿物油型导热油与本实施例1产品导热系数对比如下：

产品名称	20℃导热系数/W/m·k	60℃导热系数/W/m·k
			L-QC320矿物油型导热油	0.125	0.123
实施例1	0.143	0.155

实施例3比L-QC320矿物油型导热油在不同温度下的导热系数有明显提高，且实施例3导热系数随温度升高而增强。

本发明的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物及其制备方法，复合金属纳米添加剂的添加可明显提高导热油导热系数，增强传热效果，减少能源消耗。分散剂的添加是为了更好地保持复合金属纳米添加剂在油中的悬浮性，防止团聚体的产生。由于分散剂的添加可引起油样破乳化效果变差，也可根据实际情况选择不添加分散剂。制备过程中通过超声波处理可使导热油与复合金属纳米添加剂形成较稳定的悬浮液。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，其特征在于：其组分及含量为：复合金属纳米添加剂0.1％-15％，分散剂0％-10％，导热油余量。

2.根据权利要求1所述的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，其特征在于：所述导热油为矿物油型导热油或合成型导热油。

3.根据权利要求2所述的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，其特征在于：所述矿物油型导热油包括采用HVI类基础油、环烷基基础油调制的导热油；所述合成型导热油为烷基苯型、烷基萘型、联苯型、三联苯型导热油。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，其特征在于：所述的复合金属纳米添加剂加入量为2.5％-7.5％，优选加入量为2.5％-3％。

5.根据权利要求4所述的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，其特征在于：所述的复合金属纳米添加剂为两种或多种金属纳米颗粒或金属氧化物纳米颗粒混合制备而成。

6.根据权利要求5所述的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，其特征在于：所述的复合金属纳米添加剂的制备方法为机械球磨法、溶胶-凝胶法、水热法。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，其特征在于：所述的分散剂为聚醚、聚醚胺、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺或高分子量丁二酰亚胺，优选为聚醚胺分散剂。

8.根据权利要求7任意一项所述的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物，其特征在于：所述的分散剂加入量为复合金属纳米添加剂加入量的3倍。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的添加复合金属纳米添加剂的导热油组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a)将复合金属纳米添加剂与导热油按所述重量比例混合，搅拌2h-5h，搅拌温度55℃-75℃；

b)将步骤a处理完的油样中加入所述比例的分散剂，继续搅拌1h-2h；

c)将步骤b处理完的油样进行超声波处理，频率为25kHz-40kHz，功率1000-3000瓦，超声波处理时间3h-6h。