CN111647391B - 一种多效有机型冷却液组合物及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多效有机型冷却液组合物及其应用，该多效有机型冷却液组合物包括四种组分，其中四种组分由六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体、全氟己酮、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺、全氟‑N‑甲基吗啉等中的任意四种组成。本发明的冷却液组合物，可实现对雷达以及电子激光等液冷系统中多金属材料和焊料的腐蚀防护，且与非金属材料适应性好，使用寿命长，无腐蚀无污染，可用于‑65℃～115℃的环境中，不导电或者低导电性，不易燃易清洁，在电子雷达、电子激光等领域具有很好的冷却效果具体涉及一种多效有机型冷却液组合物及其应用，能在雷达、激光器等低温环境设备的冷却系统中应用。

Description

一种多效有机型冷却液组合物及其应用

技术领域

本发明涉及冷却液技术领域，具体涉及一种多效有机型冷却液组合物及其应用，能在雷达、激光器等低温环境设备的冷却系统中应用。

背景技术

随着军用电子设备技术以及电子激光技术的不断发展，器件的发热量和热流密度越来越高，传统风冷散热已经无法满足日益增高的热流密度要求，液冷正成为雷达以及电子激光散热的主要技术途径之一。目前，常用的冷却液主要有水、醇类(乙二醇水溶液、丙二醇水溶液)、聚α烯烃(PAO)、硅酸盐类、矿物油类和氟碳类等，其中，水作为最常见也是非常高效的冷却介质，在工业和生活领域中应用非常广泛，但是由于其腐蚀性和冰点等因素，无法满足冷却系统的环境适应性要求。乙二醇水溶液由于冰点低、腐蚀性低、比热容较高以及流动性良好，是目前最常用的冷却介质，但在高温热负荷运转条件下会氧化，冷却系统充气及使用大量的铜和铜合金元件均会促进乙二醇氧化生成以甲酸为主具有侵蚀作用的混合酸，这种溶液比没加冷却液的自来水更加具有腐蚀性。PAO属于油脂，不溶于水，且遇明火能燃烧，安全性较差。硅酸盐类经过一定时间的储存和使用后稳定性变差，容易形成凝胶状物质析出，影响冷却效果。矿物油类易造成脏乱，增加了维护的难度。

目前的雷达以及激光使用冷却液均存在一些问题，例如中国专利CN109762533A公开了一种多效、低泡有机型雷达冷却液及其应用，以乙二醇和去离子水为基础，使用有机复合缓蚀剂，利用有机缓蚀剂之间的协同效应作用，提高防腐缓蚀剂的缓蚀效果，但其成分组成较为复杂，且还需额外加入消泡剂；中国专利CN105038727A公开了一种冷却液，采用低聚糖作为自由基捕捉剂，多元醇作为有机添加剂，季铵盐作为流动降阻剂和管路防腐剂，制备了无腐蚀无污染的冷却液，但低聚糖高温易分解，影响冷却效果，因此开发一种能够实现对金属和非金属材料多效防护的雷达以及电子激光用冷却液势在必行。氟化液具备良好的换热性能以及流动性能，低温依然保持一定的流动性，保证低温启动；在规定使用年限内，不对冷却系统造成腐蚀危害；能与液冷系统中的金属以及橡胶等材料长期相容；具有不导电或者低导电特性，一旦泄露，不对电子设备造成短路危害；冰点、沸点应能满足高低温工作条件；不易燃和易清理等优势，在电子雷达、电子激光等领域具有很好的冷却效果。

因此本发明提出一种多效有机型冷却液组合物及其应用，该组合物具有良好的换热性，耐低/高温，多沸点，无腐蚀无污染，使用寿命长，不导电或者低导电性，不易燃易清洁，与冷却系统的金属及橡胶等材料具有良好的相容性，在电子雷达、电子激光等领域具有很好的冷却效果。

发明内容

为解决现有技术中冷却液的不足，本发明提供了一种多效有机型冷却液组合物及其应用，可实现对雷达以及电子激光等液冷系统中多金属材料和焊料的腐蚀防护，且与非金属材料适应性好，使用寿命长，无腐蚀无污染，耐低/高温，不导电或者低导电性，不易燃易清洁，在电子雷达、电子激光等领域具有很好的冷却效果，适合工业化生产。

所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于所述冷却液组合物由以下重量份数的组分，以组合物质量总量为100％计，第一组分4％-70％，第二组分4％-70％，第三组分8％-80％和第四组分8-84％；第一组分、第二组分、第三组分及第四组分为六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体、全氟己酮、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺、全氟-N-甲基吗啉、全氟环醚、全氟丙基甲醚、全氟丁基甲醚、全氟丁基乙醚、全氟-2-甲基戊烷-3-甲氧基醚、全氟-2-甲基己烷-3-乙氧基醚及2,3,3,4,4-五氟呋喃-2,5-双七氟异丙基-5-甲氧基醚中的任意四种。

所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于以组合物质量总量为100％计，第一组分4％-65％，第二组分4％-65％，第三组分10％-80％和第四组分10-75％。

所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于以组合物质量总量为100％计，第一组分4％-40％，第二组分4％-40％，第三组分20％-50％和第四组分18-65％。

所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于以组合物质量总量为100％计，第一组分4％-10％，第二组分4％-10％，第三组分40％-50％和第四组分40-50％。

所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于第一组分为六氟丙烯三聚体；第二组分为六氟丙烯二聚体、全氟己酮或全氟-N-甲基吗啉中的任意一种，优选为六氟丙烯二聚体；第三组分为全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟环醚、全氟丙基甲醚、全氟丁基甲醚、全氟丁基乙醚或全氟-2-甲基己烷-3-乙氧基醚中的任意一种，优选为全氟丁基乙醚；第四组分为全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺、2,3,3,4,4-五氟呋喃-2,5-双七氟异丙基-5-甲氧基醚或全氟-2-甲基戊烷-3-甲氧基醚中的任意一种，优选为全氟三戊胺。

所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于六氟丙烯三聚体选自以下四种中的任意一种：

六氟丙烯二聚体选自以下两种中的任意一种：

所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于冷却液组合物由以下质量百分含量的组分组成：4％-10％的式(1)或式(2)所示的六氟丙烯三聚体，4％-10％的式(5)或式(6)所示的六氟丙烯二聚体，40％-50％的全氟丁基乙醚和质量占比40％-50％的全氟三戊胺。

所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于冷却液组合物的制备方法为：将配方量的第一组分、第二组分、第三组分及第四组分，在常温常压液相状态下进行物理混合，混合均匀得到冷却液。

所述的多效有机型冷却液组合物在低温环境设备的冷却系统中的应用。

所述的多效有机型冷却液组合物在雷达、电子设备、电子激光、特种空调、中央空调、冷库、车辆的冷却系统中的应用。

与现有技术相比，本发明有益效果主要体现在：

(1)本发明冷却液采用的配方为有机型含氟化合物配方，不仅具有较低的表面张力，而且具有较好的绝缘性能，尤其在高温下不会产生含氧酸等物质，重点解决了其他有机冷却液泡沫偏大或容易腐蚀铝合金变黑的问题，使用后铝合金保持原有的金属色和光泽，泡沫倾向低、缓蚀性能强，使用寿命长，易清洁，使用中不会产生沉淀物；

(2)本发明冷却液应用范围广，可用于-65℃～110℃的环境中，冷却液不会凝固和气化，并保持良好的热导率和流动性；

(3)本发明冷却液对各种铝合金、不锈钢、铜(合金)、铸铁、和碳钢等金属及相对应的焊料具有很好的缓蚀作用，与丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、密封剂、密封胶等非金属材料适应性好，使用中不会漏液；

(4)本发明冷却液具有不导电或者低导电特性，一旦泄露，不对电子设备造成短路危害，特别适用于在雷达、电子设备、电子激光、特种空调、中央空调、冷库、车辆等低温环境设备的冷却系统中应用。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

各组分物质的基本参数见表1。

表1多效有机型冷却液组合物中各组分物质的基本参数

六氟丙烯二聚体包括(E)D-1以及(Z)D-1两种结构，D-1是不活泼物质，较为稳定，低毒；六氟丙烯三聚体中包括(Z)T-1、(E)T-1、T-2以及T-3四种结构，研究发现T-1式的异构体提供优异的低温性能，包括显著更低的倾点和在低温下显著更低的粘度，其直接影响热传递流体在低温下保持流体并有效传递热的能力的特性。此外，已发现结构式T-1的三聚体提供强介电特性、低介电常数、高介电强度和高体积电阻率，同时还提供不易燃性、足够的稳定性、低急性毒性以及短环境寿命，从而提供低全球变暖潜能值，这种独特的特性平衡使得结构式T-1的三聚体成为替代当前用于各种应用中的PFC和PFPE的具有吸引力的选项。因此优选的，高性能冷却液组合方式见表2。

表2多效有机型冷却液组合物组合方式

下面按照上述的组合方式给出多个具体实施例，其中组分的比例均为质量百分比，每种冷却液的组分物质的质量百分数之和为100％。每种实施例中和对比例都是将各组分常温常压液相状态下按固定的质量比进行液相物理混合，混合均匀得到一种冷却液。各实施例对比例见表3，各实施例所得的冷却液的质量检测结果见表4、表5及表7。

表3实施例和对比例各组份投料比

实施例1-12的冷却液的质量检测结果具体如表4-表6所示，实施例1与对比例1的冷却液的对比结果具体如表7所示。

表4实施例1-4中冷却液的质量检测结果

表5实施例5-8中冷却液的质量检测结果

表6实施例9-12中冷却液的质量检测结果

表7实施例1与对比例1的冷却液的对比结果

从上述表格的数据可以看出，本发明实施例1-12所得冷却液的使用环境温度均不低于-65℃，沸点均不小于110℃，该组合方式产品具有良好的金属防腐性和非金属适应性，可用于航空、地面雷达以及电子激光液冷系统中的液冷系统。

对比例1中的冷却液为现有的雷达用乙二醇冷却液，使用环境的温度不低于-66℃，沸点不小于110℃，该组合方式满足雷达液冷系统的橡胶材料的相容性以及金属防腐性的要求，但与实施例1-12相比，本发明产品的金属防腐性、橡胶材料的相容性以及泡沫倾向性更优异。

Claims (4)

1.一种多效有机型冷却液组合物，用于雷达、电子设备、电子激光、特种空调、中央空调、冷库、车辆的冷却系统中，其特征在于所述冷却液组合物由以下重量份数的组分，以组合物质量总量为100%计，第一组分4%-70%，第二组分4%-70%，第三组分8%-80% 和第四组分8-84%；第一组分为六氟丙烯三聚体；第二组分为六氟丙烯二聚体、全氟己酮或全氟-N-甲基吗啉中的任意一种；第三组分为全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟环醚、全氟丙基甲醚、全氟丁基甲醚、全氟丁基乙醚或全氟-2-甲基己烷-3-乙氧基醚中的任意一种；第四组分为全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺、2,3,3,4,4-五氟呋喃-2,5-双七氟异丙基-5-甲氧基醚或全氟-2-甲基戊烷-3-甲氧基醚中的任意一种；

六氟丙烯三聚体选自以下四种中的任意一种：

；

六氟丙烯二聚体选自以下两种中的任意一种：

。

2.根据权利要求1所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于冷却液组合物由以下质量百分含量的组分组成：4%-10%的式（1）或式（2）所示的六氟丙烯三聚体，4%-10%的式（5）或式（6）所示的六氟丙烯二聚体，40%-50%的全氟丁基乙醚和质量占比40%-50%的全氟三戊胺。

3.根据权利要求1所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于冷却液组合物的制备方法为：将配方量的第一组分、第二组分、第三组分及第四组分，在常温常压液相状态下进行物理混合，混合均匀得到冷却液。

4.根据权利要求1所述的一种多效有机型冷却液组合物，其特征在于第一组分为六氟丙烯三聚体；第二组分为六氟丙烯二聚体；第三组分为全氟丁基乙醚；第四组分为全氟三戊胺。