CN111777996A - 一种含相变组分的有机硅冷却液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含相变组分的有机硅冷却液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含相变组分的有机硅冷却液及其制备方法和应用，涉及有机合成领域，为解决氟碳化合物作为相变冷却液时价格昂贵、成本高、以及氟碳化合物与聚硅氧烷流体不互溶及相容性差的问题，本发明提出一种通过硅氢加成反应，在侧链含Si‑H官能团的聚硅氧烷流体分子中引入长链烷基官能团改善氟碳化合物与聚硅氧烷流体相容性的方法，制备的氟碳化合物与改性聚硅氧烷流体组成的混合物具备相变传热的能力且成本低廉，便于大规模生产，可用于开放式或浸没式电器、服务器等领域的热管理。

Description

一种含相变组分的有机硅冷却液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种含相变组分的有机硅冷却液及其制备方法和应用。
背景技术
随着大功率芯片的广泛使用，芯片正常工作时产生的热量需要及时移除才能保证器件正常工作。如果芯片及其他电子器件内部的热量不能迅速移走，随着时间推移，热量集聚将导致温度升高，进而导致电子元器件失效。因此，必须采用有效的手段尽快移走产生的热量，才能保证器件正常和稳定的工作。
热量传递包括对流、传导和辐射这三种形式，其中热辐射传递热量的效率最低。传统的器件传热方式主要采用对流的方式进行，它先利用导热材料将芯片的热量传递给热沉，再利用风机将热沉传导的热量移走，由于空气的导热系数较小，因此在大功率芯片和高产热的器件内部，采用这种散热方式传递的热量有限，无法满足大功率芯片和器件的散热需求。与空气导热系数相比，液体的导热系数比空气导热系数大得多，因此采用液体传导的方式可将热量迅速移走，其中具有相变功能的液体因相变焓的存在，其吸收的热量是普通流体传导的显热的数十倍，因此研究开发具有相变功能的冷却液对于大规模集成电路、大功率芯片等高热量管理领域具有十分重要的意义。
氟碳化合物的相变温度通常介于40～100℃之间，例如美国3M公司研究开发的Novec 1230属于氟化酮类化合物，其CAS登记号为756-13-8，它是用氟原子取代了己酮上的氢原子形成的全氟己酮化合物，因沸点温度只有49.2℃，因此可迅速汽化，带走大量的热量，从而可实现高效灭火且对环境影响较小。基于氟碳化合物较低的沸点及相变温度，除消防领域外，氟碳化合物也被用于冷却领域，以期利用相变热及氟碳化合物优异的介电性能达到直接接触热源并通过热传导方式迅速降低器件温度的目的。
氟碳化合物较低的相变温度带来的另一个不可避免的问题冷却换热过程中将产生较高的蒸气压，从而导致冷却系统必须承受高的压强，为冷却系统的制造和运行增大了成本；采用氟碳化合物作为冷却液的另一个缺陷在于氟碳化合物价格昂贵，大大降低了冷却系统的普及和推广前景。
为克服采用氟碳化合物作为冷却液存在的上述缺陷，以氟碳化合物作为相变组分，通过掺杂其它流体构成改性的冷却液组分成为热管理材料研究的方向，但由于氟碳化合物与其他流体不互溶且折射率存在显著差异，导致这种冷却液材料的研究开发存在困难。
有机硅流体即聚硅氧烷或硅氧烷共聚物具有优异的介电性能和高闪点，同时具有较低的黏温系数，尤其适合作为载热介质使用，其特性满足热管理领域热传导流体所需技术特性，但普通的聚二甲基硅氧烷与氟碳化合物仍存在互溶性差的缺陷，导致采用有机硅流体掺杂氟碳化合物制备冷却介质存在困难。
发明内容
为解决氟碳化合物与其他流体尤其是有机硅流体之间不互溶且折射率存在显著差异的问题，降低冷却液的成本，并利用相变焓提高冷却液的散热能力，本发明提出一种含相变组分的有机硅冷却液及其制备方法。
一种含相变组分的有机硅冷却液，包括组分A和组分B，所述组分A为选自下述通式(1)所示的烷基官能团改性的硅氧烷共聚物中的至少一种，
R1R2R3SiO(R4MeSiO)n1(Me2SiO)n2(R5R6SiO)n3Si R1R2R3 (1)，
式中，R1、R2、R3、R5和R6分别独立选自甲基(Me)、乙基(Et)或苯基(Ph)，R4为C6～C20的烷烃基，n1为正整数，n2和n3分别独立为正整数或零，且0.25<n1/(n2+n3)<1，0≤n3/(n1+n2+n3)≤0.5；
所述硅氧烷共聚物在25℃下的粘度η25≤500mPa.s；
所述组分A占所述有机硅冷却液的质量百分数为70％～98％。
所述组分B为至少一种氟碳液体化合物，所述组分B的常压沸点为30～100℃，所述组分B占所述有机硅冷却液的质量百分数为2％～30％。
为解决本发明所要解决的技术问题，提高组分A和氟碳冷却液(组分B)的相容性，上述组分(如引入烷基硅氧烷组分)、比例、参数、条件等的限定是必要的，缺一不可。
为更好地解决上述技术问题，本发明采用以下优选技术方案：
作为优选，所述组分A占所述有机硅冷却液的质量百分数为80％～95％，所述组分B的常压沸点为40～80℃，所述组分B占所述有机硅冷却液的质量百分数为5％～20％。
作为优选，n1+n2+n3＝10～30。
作为优选，所述的硅氧烷共聚物由下述通式(2)所示的侧链含Si-H官能团的共聚物中间体与分子式为CmH2m的α-烯烃通过铂催化的硅氢加成反应制备得到，反应式如下：
Figure BDA0002588325820000031
其中，m为6～20的正整数，[Pt]代表铂催化剂。
式(2)中，R1、R2、R3、R5和R6分别独立选自甲基(Me)、乙基(Et)或苯基(Ph)，n1为正整数，n2和n3分别独立为正整数或零，且0.25<n1/(n2+n3)<1，0≤n3/(n1+n2+n3)≤0.5。作为优选，n1+n2+n3＝10～30。
作为优选，所述共聚物中间体在25℃下的粘度η25≤400mPa.s。
作为优选，所述硅氢加成反应结束后，再在75～85℃、绝对压力1～10mbar条件下旋转蒸发1.5～2.5h除去杂质得到所述的硅氧烷共聚物。
作为优选，所述的硅氢加成反应中，所述铂催化剂为Speier催化剂或Karstedt催化剂，铂与反应底物的质量比为5×10-6～50×10-6，反应温度为60～100℃，反应时间为1～6h；
所述Speier催化剂中铂的质量分数为0.8％～2.6％，所述Karstedt催化剂中铂的质量分数为0.6％～3.0％。
进一步优选，所述的硅氢加成反应中，铂与反应底物的质量比为7×10-6～20×10-6，反应温度为70～90℃，反应时间为2～4h；
所述Speier催化剂中铂的质量分数为1.0％～1.5％，所述Karstedt催化剂中铂的质量分数为0.75％～2.6％。
作为优选，所述侧链含Si-H官能团的共聚物中间体的制备方法包括步骤：
(A)以单官能度的二硅氧烷为封端剂、二官能度的环硅氧烷混合物为共聚单体、三氟甲磺酸为共聚反应催化剂在惰性气体保护向下进行反应，反应温度30～60℃，反应时间1～4h；
(B)反应完成后，将所得反应液冷却至30℃以下，根据三氟甲磺酸与碳酸钙之间的化学计量比，搅拌下加入2～20倍质量的碳酸钙反应1～4h以淬灭和中和残留的三氟甲磺酸，最后过滤除渣得到所述侧链含Si-H官能团的共聚物中间体。
所述惰性气体可以是本领域常用的惰性气体，如氮气等。
进一步优选，所述三氟甲磺酸的加入量为所述封端剂和共聚单体总质量的0.00015～0.0003倍。
进一步优选，所述单官能度的二硅氧烷选自六甲基二硅氧烷、六甲氧基二硅氧烷、六乙基二硅氧烷、六乙氧基二硅氧烷、1,3-二甲基-1,1,3,3-四苯基-二硅氧烷、1,1,3,3-四甲基-1,3-二苯基-二硅氧烷中的至少一种；
所述的二官能度环硅氧烷混合物由六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、二甲基硅氧烷混合环体(DMC)、十甲基环五硅氧烷中的至少一种，1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、三甲基硅氧基封端的聚(二甲基-甲基氢)硅氧烷共聚物中的至少一种，以及可选择性加入的六乙基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三乙基-环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三苯基-环三硅氧烷、八苯基环四硅氧烷中的至少一种组成。
更进一步优选，所述单官能度的二硅氧烷选自六甲基二硅氧烷和/或六乙基二硅氧烷；
所述的二官能度环硅氧烷混合物由八甲基环四硅氧烷、二甲基硅氧烷混合环体中的至少一种，1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷，以及可选择性加入的六乙基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三苯基-环三硅氧烷中的至少一种组成。
本发明所述的有机硅冷却液，相变温度可控制在40～80℃，闪点大于200℃，浊度不大于30FTU，粘度(η25)为5～100mPa.s，组分A既可以和氟碳冷却液(组分B)互溶，且冷却介质的闪点高，可满足阻燃防火需求。
本发明所述的有机硅冷却液可按需加入其它组分或功能性助剂等。
本发明还提供了一种所述的有机硅冷却液的制备方法，将组分A和组分B按配比在20～60℃下混合即得所述有机硅冷却液。
本发明还提供了一种所述的有机硅冷却液在开放式或浸没式电器、服务器热管理中的应用。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明在硅氧烷共聚物侧链引入长链烷烃显著提高与氟碳化合物的相容性，混合均匀，所得混合溶液浊度小；由氟碳化合物与本发明所述的硅氧烷共聚物制备的冷却液具有成本低、相变传热且蒸气压低的优点，尤其适用于大规模工业应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下述各实施例、对比例中所用原料均可市购或采用常规方法制备，浊度测试结果不大于30FTU为合格。
对比例1
将8.0g六甲基二硅氧烷，2.0g 1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷和38.0g八甲基环四硅氧烷加入到氮气保护的带有搅拌的250mL三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入0.01g三氟甲磺酸，然后升温至45℃，并在该温度下反应2h；反应完成后，冷却至20℃，然后加入0.067g碳酸钙粉末并在该温度下继续搅拌2h。静置后，将釜液进行过滤，收集上清液并将其转移到另一个250mL的三颈圆底烧瓶中。
将80.0g正十四烯加入到盛有上述上清液的三颈圆底烧瓶中，氮气保护下搅拌均匀后，加入0.1g铂质量分数为1.0wt％的Speier催化剂(氯铂酸的异丙醇溶液)，然后升温至80℃，并在该温度下反应2h。反应完毕后，将釜液降至25℃，然后将其全部转移到旋转蒸发仪中，控制旋转蒸发仪压强(绝压)为5mbar，升温至80℃，并在该温度下保持2h，脱除低分子溶剂等杂质后，将釜液温度冷却至25℃并收集。
30℃下，向收集的脱除低分子的釜液中加入6.0g Novec 1230并充分搅拌，得到浑浊的液体。采用浊度计测定液体的浊度FTU，其浊度FTU为90；采用Brookfield转子粘度计，选用61号转子，在100rpm剪切速率下测定混合液体25℃下粘度(η25)为15.0mPa.s。
对比例2
将8.0g六甲基二硅氧烷和40.0g八甲基环四硅氧烷加入到氮气保护的带有搅拌的250mL三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入0.01g三氟甲磺酸，然后升温至50℃，并在该温度下反应3h；反应完成后，冷却至25℃，然后加入0.033g碳酸钙粉末并在该温度下继续搅拌2h。静置后，将釜液进行过滤，收集上清液并将其转移到另一个250mL的三颈圆底烧瓶中。
30℃下，向上清液中加入6.0g Novec 1230并充分搅拌，得到浑浊的液体。采用浊度计测定液体的浊度FTU，其浊度FTU为100；采用Brookfield转子粘度计，选用61号转子，在100rpm剪切速率下测定混合液体25℃下粘度(η25)为10.0mPa.s。
对比例3
将8.0g六甲基二硅氧烷，5.0g 1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷，30.0g八甲基环四硅氧烷和5.0g六乙基环三硅氧烷加入到氮气保护的带有搅拌的250mL三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入0.01g三氟甲磺酸，然后升温至55℃，并在该温度下反应2h；反应完成后，冷却至20℃，然后加入0.050g碳酸钙粉末并在该温度下继续搅拌3h。静置后，将釜液进行过滤，收集上清液并将其转移到另一个250mL的三颈圆底烧瓶中。
将80.0g正十八烯加入到盛有上述上清液的三颈圆底烧瓶中，氮气保护下搅拌均匀后，加入0.1g铂质量分数为1.0wt％的Karstedt催化剂(铂的乙烯基硅氧烷络合物)，然后升温至85℃，并在该温度下反应3h。反应完毕后，将釜液降至25℃，然后将其全部转移到旋转蒸发仪中，控制旋转蒸发仪压强(绝压)为5mbar，升温至80℃，并在该温度下保持2h，脱除低分子后，将釜液温度冷却至25℃并收集。
40℃下，向收集的脱除低分子的釜液中加入6.0g Novec 1230并充分搅拌，得到浑浊的液体。采用浊度计测定液体的浊度FTU，其浊度FTU为75；采用Brookfield转子粘度计，选用61号转子，在100rpm剪切速率下测定混合液体25℃下粘度(η25)为12.0mPa.s。
对比例1～3分别都未同时满足本发明解决技术问题所必须的组分(如引入烷基硅氧烷组分)、比例、参数、条件等的限定，其浊度测试不合格，无法解决组分A、B互溶的技术问题。
实施例1
将8.0g六甲基二硅氧烷，10.0g 1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷和30.0g八甲基环四硅氧烷加入到氮气保护的带有搅拌的250mL三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入0.01g三氟甲磺酸，然后升温至45℃，并在该温度下反应2h；反应完成后，冷却至30℃，然后加入0.067g碳酸钙粉末并在该温度下继续搅拌2h。静置后，将釜液进行过滤，收集上清液并将其转移到另一个250mL的三颈圆底烧瓶中。
将26.5g正十四烯加入到盛有上述上清液的三颈圆底烧瓶中，氮气保护下搅拌均匀后，加入0.067g铂质量分数为1.5wt％的Spiere催化剂(铂的异丙醇溶液)，然后升温至80℃，并在该温度下反应2h。反应完毕后，将釜液降至25℃，然后将其全部转移到旋转蒸发仪中，控制旋转蒸发仪压强(绝压)为5mbar，升温至80℃，并在该温度下保持2h，脱除低分子后，将釜液温度冷却至25℃并收集。
35℃下，向收集的脱除低分子的釜液中加入6.0g Novec 1230并充分搅拌，得到含相变组分的有机硅冷却液。采用浊度计测定液体的浊度FTU，其浊度FTU为20；采用Brookfield转子粘度计，选用61号转子，在100rpm剪切速率下测定混合液体25℃下粘度(η25)为30.0mPa.s。
实施例2
将16.0g六甲基二硅氧烷，15.0g 1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷和25.0g八甲基环四硅氧烷加入到氮气保护的带有搅拌的250mL三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入0.01g三氟甲磺酸，然后升温至60℃，并在该温度下反应3h；反应完成后，冷却至30℃，然后加入0.045g碳酸钙粉末并在该温度下继续搅拌3h。静置后，将釜液进行过滤，收集上清液并将其转移到另一个250mL的三颈圆底烧瓶中。
将40.0g正十四烯加入到盛有上述上清液的三颈圆底烧瓶中，氮气保护下搅拌均匀后，加入0.067g铂质量分数为1.5wt％的Karstedt催化剂(铂的乙烯基硅氧烷络合物)，然后升温至85℃，并在该温度下反应2h。反应完毕后，将釜液降至30℃，然后将其全部转移到旋转蒸发仪中，控制旋转蒸发仪压强(绝压)为5mbar，升温至80℃，并在该温度下保持2h，脱除低分子后，将釜液温度冷却至30℃并收集。
55℃下，向收集的脱除低分子的釜液中加入6.0g Novec 1230并充分搅拌，得到含相变组分的有机硅冷却液。采用浊度计测定液体的浊度FTU，其浊度FTU为15；采用Brookfield转子粘度计，选用61号转子，在100rpm剪切速率下测定混合液体25℃下粘度(η25)为45.0mPa.s。
实施例3
将8.0g六甲基二硅氧烷，15.0g 1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷，12.5g二甲基环硅氧烷混合物(DMC)和12.5g六乙基环三硅氧烷加入到氮气保护的带有搅拌的250mL三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入0.015g三氟甲磺酸，然后升温至70℃，并在该温度下反应4h；反应完成后，冷却至30℃，然后加入0.10g碳酸钙粉末并在该温度下继续搅拌2h。静置后，将釜液进行过滤，收集上清液并将其转移到另一个250mL的三颈圆底烧瓶中。
将25.0g正十六烯加入到盛有上述上清液的三颈圆底烧瓶中，氮气保护下搅拌均匀后，加入0.038g铂质量分数为2.6wt％的Karstedt催化剂(铂的乙烯基硅氧烷络合物)，然后升温至75℃，并在该温度下反应3.5h。反应完毕后，将釜液降至30℃，然后将其全部转移到旋转蒸发仪中，控制旋转蒸发仪压强(绝压)为5mbar，升温至80℃，并在该温度下保持2h，脱除低分子后，将釜液温度冷却至30℃并收集。
40℃下，向收集的脱除低分子的釜液中加入6.0g Novec 1230并充分搅拌，得到含相变组分的有机硅冷却液。采用浊度计测定液体的浊度FTU，其浊度FTU为28；采用Brookfield转子粘度计，选用61号转子，在100rpm剪切速率下测定混合液体25℃下粘度(η25)为35.0mPa.s。
实施例4
将10.0g 1,3-二甲基-1,1,3,3-四苯基二硅氧烷，18.0g 1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷，20.0g二甲基环硅氧烷混合物(DMC)和10.0g 1,3,5-三甲基-1,3,5-三苯基环三硅氧烷加入到氮气保护的带有搅拌的250mL三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入0.012g三氟甲磺酸，然后升温至80℃，并在该温度下反应3h；反应完成后，冷却至30℃，然后加入0.05g碳酸钙粉末并在该温度下继续搅拌3h。静置后，将釜液进行过滤，收集上清液并将其转移到另一个250mL的三颈圆底烧瓶中。
将30.0g正十六烯加入到盛有上述上清液的三颈圆底烧瓶中，氮气保护下搅拌均匀后，加入0.050g铂质量分数为2.0wt％的Karstedt催化剂(铂的乙烯基硅氧烷络合物)，然后升温至85℃，并在该温度下反应2.5h。反应完毕后，将釜液降至30℃，然后将其全部转移到旋转蒸发仪中，控制旋转蒸发仪压强(绝压)为5mbar，升温至80℃，并在该温度下保持2h，脱除低分子后，将釜液温度冷却至30℃并收集。
20℃下，向收集的脱除低分子的釜液中加入6.0g Novec 1230并充分搅拌，得到含相变组分的有机硅冷却液。采用浊度计测定液体的浊度FTU，其浊度FTU为30；采用Brookfield转子粘度计，选用61号转子，在100rpm剪切速率下测定混合液体25℃下粘度(η25)为65.0mPa.s。
实施例5
将10.0g六乙基二硅氧烷，12.0g 1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷，20.0g八甲基环四硅氧烷，10.0g 1,3,5-三甲基-1,3,5-三苯基环三硅氧烷和5.0g六乙基环三硅氧烷加入到氮气保护的带有搅拌的250mL三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入0.015g三氟甲磺酸，然后升温至90℃，并在该温度下反应4h；反应完成后，冷却至30℃，然后加入0.08g碳酸钙粉末并在该温度下继续搅拌2h。静置后，将釜液进行过滤，收集上清液并将其转移到另一个250mL的三颈圆底烧瓶中。
将25.0g正十八烯加入到盛有上述上清液的三颈圆底烧瓶中，氮气保护下搅拌均匀后，加入0.10g铂质量分数为1.5wt％的Karstedt催化剂(铂的乙烯基硅氧烷络合物)，然后升温至82℃，并在该温度下反应3h。反应完毕后，将釜液降至30℃，然后将其全部转移到旋转蒸发仪中，控制旋转蒸发仪压强(绝压)为5mbar，升温至80℃，并在该温度下保持2h，脱除低分子后，将釜液温度冷却至30℃并收集。
25℃下，向收集的脱除低分子的釜液中加入6.0g Novec 1230并充分搅拌，得到含相变组分的有机硅冷却液。采用浊度计测定液体的浊度FTU，其浊度FTU为25；采用Brookfield转子粘度计，选用61号转子，在100rpm剪切速率下测定混合液体25℃下粘度(η25)为35.0mPa.s。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种含相变组分的有机硅冷却液，其特征在于，包括组分A和组分B，所述组分A为选自下述通式(1)所示的烷基官能团改性的硅氧烷共聚物中的至少一种，
R1R2R3SiO(R4MeSiO)n1(Me2SiO)n2(R5R6SiO)n3Si R1R2R3 (1)，
式中，R1、R2、R3、R5和R6分别独立选自甲基、乙基或苯基，R4为C6～C20的烷烃基，n1为正整数，n2和n3分别独立为正整数或零，且0.25<n1/(n2+n3)<1，0≤n3/(n1+n2+n3)≤0.5；
所述硅氧烷共聚物在25℃下的粘度η25≤500mPa.s；
所述组分A占所述有机硅冷却液的质量百分数为70％～98％；
所述组分B为至少一种氟碳液体化合物，所述组分B的常压沸点为30～100℃，所述组分B占所述有机硅冷却液的质量百分数为2％～30％。
2.根据权利要求1所述的有机硅冷却液，其特征在于，n1+n2+n3＝10～30。
3.根据权利要求1或2所述的有机硅冷却液，其特征在于，所述的硅氧烷共聚物由下述通式(2)所示的侧链含Si-H官能团的共聚物中间体与分子式为CmH2m的α-烯烃通过铂催化的硅氢加成反应制备得到，反应式如下：
Figure FDA0002588325810000011
其中，m为6～20的正整数，[Pt]代表铂催化剂。
4.根据权利要求3所述的有机硅冷却液，其特征在于，所述硅氢加成反应结束后，再在75～85℃、绝对压力1～10mbar条件下旋转蒸发1.5～2.5h除去杂质得到所述的硅氧烷共聚物。
5.根据权利要求3所述的有机硅冷却液，其特征在于，所述的硅氢加成反应中，所述铂催化剂为Speier催化剂或Karstedt催化剂，铂与反应底物的质量比为5×10-6～50×10-6，反应温度为60～100℃，反应时间为1～6h；
所述Speier催化剂中铂的质量分数为0.8％～2.6％，所述Karstedt催化剂中铂的质量分数为0.6％～3.0％。
6.根据权利要求5所述的有机硅冷却液，其特征在于，所述的硅氢加成反应中，铂与反应底物的质量比为7×10-6～20×10-6，反应温度为70～90℃，反应时间为2～4h；
所述Speier催化剂中铂的质量分数为1.0％～1.5％，所述Karstedt催化剂中铂的质量分数为0.75％～2.6％。
7.根据权利要求3所述的有机硅冷却液，其特征在于，所述侧链含Si-H官能团的共聚物中间体的制备方法包括步骤：
(A)以单官能度的二硅氧烷为封端剂、二官能度的环硅氧烷混合物为共聚单体、三氟甲磺酸为共聚反应催化剂在惰性气体保护向下进行反应，反应温度30～60℃，反应时间1～4h；
(B)反应完成后，将所得反应液冷却至30℃以下，根据三氟甲磺酸与碳酸钙之间的化学计量比，搅拌下加入2～20倍质量的碳酸钙反应1～4h以淬灭和中和残留的三氟甲磺酸，最后过滤除渣得到所述侧链含Si-H官能团的共聚物中间体。
8.根据权利要求7所述的有机硅冷却液，其特征在于，所述单官能度的二硅氧烷选自六甲基二硅氧烷、六甲氧基二硅氧烷、六乙基二硅氧烷、六乙氧基二硅氧烷、1,3-二甲基-1,1,3,3-四苯基-二硅氧烷、1,1,3,3-四甲基-1,3-二苯基-二硅氧烷中的至少一种；
所述的二官能度环硅氧烷混合物由六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、二甲基硅氧烷混合环体、十甲基环五硅氧烷中的至少一种，1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、三甲基硅氧基封端的聚(二甲基-甲基氢)硅氧烷共聚物中的至少一种，以及可选择性加入的六乙基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三乙基-环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三苯基-环三硅氧烷、八苯基环四硅氧烷中的至少一种组成。
9.根据权利要求1～8任一权利要求所述的有机硅冷却液的制备方法，其特征在于，将组分A和组分B按配比在20～60℃下混合即得所述有机硅冷却液。
10.根据权利要求1～8任一权利要求所述的有机硅冷却液在开放式或浸没式电器、服务器热管理中的应用。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112629156A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 杭州电子科技大学 Novec1230作为沉浸式绝缘冷却液的应用
CN112708398A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 兰洋(宁波)科技有限公司 用于集成芯片电路板冷却用的冷却液
CN115160578A (zh) * 2022-06-24 2022-10-11 纯钧新材料(深圳)有限公司 一种用于数据中心的固固相变材料、制备方法及其冷却液

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1056350A (zh) * 1989-09-29 1991-11-20 三菱电机株式会社 沸腾冷却装置
WO2010008640A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Dow Global Technologies Inc. Refrigerant compositions including silyl terminated polyalkylene glycols as lubricants and methods for making the same
CN101894812A (zh) * 2010-06-13 2010-11-24 华东理工大学 芯片冷却用蒸发器及其制作方法
CN104216490A (zh) * 2014-09-10 2014-12-17 上海交通大学 一种计算机芯片液态冷却散热系统
US20150014578A1 (en) * 2012-03-19 2015-01-15 Nippon Valqua Industries, Ltd. Thermally conductive resin composition and thermally conductive sheet including the same
CN105829659A (zh) * 2013-12-20 2016-08-03 3M创新有限公司 作为工作流体的氟化烯烃及其使用方法
CN107406678A (zh) * 2015-03-02 2017-11-28 信越化学工业株式会社 热传导性硅酮组合物
CN107629761A (zh) * 2017-10-26 2018-01-26 厦门兆氟科技有限公司 一种蒸发冷却混合工质及其用途
CN108017787A (zh) * 2017-12-19 2018-05-11 江西海多化工有限公司 一种不饱和烃气相硅氢加成工艺
CN108598052A (zh) * 2018-06-21 2018-09-28 郑州云海信息技术有限公司 一种直接氟冷芯片散热器及其使用方法
CN110055037A (zh) * 2018-01-22 2019-07-26 上海宸海科技集团有限公司 一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法
CN209281327U (zh) * 2018-12-27 2019-08-20 江南大学 一种气冷浸没式超级计算中心散热系统
CN110709373A (zh) * 2017-06-07 2020-01-17 3M创新有限公司 用于浸没式冷却的流体

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1056350A (zh) * 1989-09-29 1991-11-20 三菱电机株式会社 沸腾冷却装置
WO2010008640A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Dow Global Technologies Inc. Refrigerant compositions including silyl terminated polyalkylene glycols as lubricants and methods for making the same
CN102089352A (zh) * 2008-07-16 2011-06-08 陶氏环球技术公司 包含甲硅烷基封端的聚亚烷基二醇作为润滑剂的制冷剂组合物及其制备方法
CN101894812A (zh) * 2010-06-13 2010-11-24 华东理工大学 芯片冷却用蒸发器及其制作方法
US20150014578A1 (en) * 2012-03-19 2015-01-15 Nippon Valqua Industries, Ltd. Thermally conductive resin composition and thermally conductive sheet including the same
CN105829659A (zh) * 2013-12-20 2016-08-03 3M创新有限公司 作为工作流体的氟化烯烃及其使用方法
CN104216490A (zh) * 2014-09-10 2014-12-17 上海交通大学 一种计算机芯片液态冷却散热系统
CN107406678A (zh) * 2015-03-02 2017-11-28 信越化学工业株式会社 热传导性硅酮组合物
CN110709373A (zh) * 2017-06-07 2020-01-17 3M创新有限公司 用于浸没式冷却的流体
CN107629761A (zh) * 2017-10-26 2018-01-26 厦门兆氟科技有限公司 一种蒸发冷却混合工质及其用途
CN108017787A (zh) * 2017-12-19 2018-05-11 江西海多化工有限公司 一种不饱和烃气相硅氢加成工艺
CN110055037A (zh) * 2018-01-22 2019-07-26 上海宸海科技集团有限公司 一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法
CN108598052A (zh) * 2018-06-21 2018-09-28 郑州云海信息技术有限公司 一种直接氟冷芯片散热器及其使用方法
CN209281327U (zh) * 2018-12-27 2019-08-20 江南大学 一种气冷浸没式超级计算中心散热系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112629156A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 杭州电子科技大学 Novec1230作为沉浸式绝缘冷却液的应用
CN112708398A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 兰洋(宁波)科技有限公司 用于集成芯片电路板冷却用的冷却液
CN115160578A (zh) * 2022-06-24 2022-10-11 纯钧新材料(深圳)有限公司 一种用于数据中心的固固相变材料、制备方法及其冷却液
CN115160578B (zh) * 2022-06-24 2023-09-29 纯钧新材料(深圳)有限公司 一种用于数据中心的固固相变材料、制备方法及其冷却液

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