CN112745808A - 热管理系统液及其制备方法 - Google Patents

热管理系统液及其制备方法 Download PDF

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CN112745808A CN202110071488.7A CN202110071488A CN112745808A CN 112745808 A CN112745808 A CN 112745808A CN 202110071488 A CN202110071488 A CN 202110071488A CN 112745808 A CN112745808 A CN 112745808A
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Abstract

本发明公开了一种热管理系统液及其制备方法，热管理系统液由以下质量分数的原料制成：降冰剂10‑30，防腐蚀添加剂0.01‑5、碱金属盐0.2～0.55、消泡剂0.001‑0.05、余量为去离子水。制备方法为：A、在30‑50℃温度下，将降冰剂与去离子水混合，搅拌20‑50分钟组成溶液1；B、在50‑70℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂、碱金属盐，搅拌30‑60分钟组成溶液2；C、向溶液2中加入消泡剂，搅拌20‑50分钟；过滤，得到产品。本发明具有防腐性能好、环保、传热效率高的特点。

Description

热管理系统液及其制备方法
技术领域
本发明属于热管理系统液领域，涉及一种热管理系统液及其制备方法。
背景技术
随着各种机械、电子设备精细化程度的提高，热量管理逐渐受到重视。精确热量管理有利于设备的正常运转和使用寿命的延长。热管理系统液就是对设备的热量进行精确管理的流体，可以及时带走设备产生的热量，也可以为设备正常运转提供所需热量。如汽车发动机冷却液可以带走发动机产生的热量。对于电瓶车而言，冷却液可以为其启动时提供所需的热量。对于雷达设备而言，温度的精确控制对设备使用精度有很大关系，热管理系统液可以保证其正常使用所需要的温度控制。
目前常用的热管理系统液主要是以水-乙二醇为基液，辅以添加无机或有机添加剂组成。该产品对于紫铜、黄铜、钢、铸铁、焊锡、铸铝等材料有良好的防腐蚀效果，然而对于锌、镍等材料没有防腐蚀效果，同时冷却液效率也有待提高，环境污染问题亦日益突出。因此，传统热管理系统液无法满足环境要求以及精密设备的热量管理。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种具有防腐性能好、环保、传热效率高的热管理系统液。
本发明进一步要解决的技术问题是提供一种工艺简单、易操作的热管理系统液的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种热管理系统液，由以下质量分数的原料制成：降冰剂10-30，防腐蚀添加剂0.01-5、碱金属盐0.2～0.55、消泡剂0.001-0.05、余量为去离子水。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述降冰剂为聚醚衍生物。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述聚醚衍生物结构为：
Figure BDA0002905956400000021
式中，m＝0～50,n＝0～50，m、n不同时为零，R1为氢或C1～C10的烷烃；R2为氢或甲基，R3为C2～C20的烷烃，R4为
Figure BDA0002905956400000022
其中r为氢或C1-C6的烷基基团。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述防腐蚀添加剂由聚三元羧酸、二元羧酸和甘油组成。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述聚三元羧酸、二元羧酸、甘油的质量比为1：2：1。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述聚三元羧酸的分子结构式为：
Figure BDA0002905956400000023
n为0-50整数。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述二元羧酸包括癸二酸、壬二酸、辛二酸、戊二酸、庚二酸、己二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸的一种或多种。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述碱金属盐为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡中的一种或多种碱金属盐。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述消泡剂为XP-14D、XP-S-129、XPY-30、XPC-30B的一种或多种。
一种热管理系统液制备方法，包括以下步骤：
A、在30-50℃温度下，将降冰剂与去离子水混合，搅拌20-50分钟组成溶液1；
B、在50-70℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂、碱金属盐，搅拌30-60分钟组成溶液2；
C、向溶液2中加入消泡剂，搅拌30分钟；过滤，得到产品。
本发明考虑到锌、镍等金属防腐蚀的特殊性以及传统热管理液无法对其进行保护以及现存产品的缺陷，与现有技术相比，本发明热管理系统液环保、传热效率高、防腐蚀性好。其中，不添加乙二醇，符合环境保护的要求，加入特殊结构降冰剂具有降低去离子水冰点的作用，同时可以对锌、镍、铝等金属具有较好的防腐蚀作用，可以提高气穴腐蚀的抑制保护性能。
采用本发明的制备方法，决定了降冰剂中的稳定状态，同时与其它添加剂具有良好的复配作用。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本发明的具体实施方式。
一种热管理系统液，由以下质量分数的原料制成：降冰剂10-30，防腐蚀添加剂0.01-5、碱金属盐0.2～0.55、消泡剂0.001-0.05、余量为去离子水。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述降冰剂为聚醚衍生物。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述聚醚衍生物结构为：
Figure BDA0002905956400000041
式中，m＝0～50,n＝0～50，m、n不同时为零，R1为氢或C1～C10的烷烃；R2为氢或甲基，R3为C2～C20的烷烃，R4为
Figure BDA0002905956400000042
其中r为氢或C1-C6的烷基基团。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述防腐蚀添加剂由聚三元羧酸、二元羧酸和甘油组成。聚三元羧酸、二元羧酸和甘油组成的防腐剂具有强的杀菌能力；抑菌时间长；无毒、无色、无嗅，不含重金属和卤素化合物，对胺类化合物稳定，不含甲醛；抗有机物干扰，与其他助剂配伍性好，对金属无腐蚀作用；易溶于水；对环境无污染。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述聚三元羧酸、二元羧酸、甘油的质量比为1：2：1。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述聚三元羧酸的分子结构式为：
Figure BDA0002905956400000051
n为0-50整数。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述二元羧酸包括癸二酸、壬二酸、辛二酸、戊二酸、庚二酸、己二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸的一种或多种。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述碱金属盐为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡中的一种或多种碱金属盐。
进一步地，所述的热管理系统液中，优选所述消泡剂为XP-14D、XP-S-129、XPY-30、XPC-30B的一种或多种。上述消泡剂为市售商品，具体不再赘述。
一种热管理系统液制备方法，包括以下步骤：
A、在30-50℃温度下，将降冰剂与去离子水混合，搅拌20-50分钟组成溶液1；
B、在50-70℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂、碱金属盐，搅拌30-60分钟组成溶液2；
C、向溶液2中加入消泡剂，搅拌30分钟；过滤，得到产品。
以下以具体实施例进行详细说明，每个实施例中，各组分的重量份数以克为单位。
实施例1，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂30、防腐蚀添加剂5、碱金属盐(氢氧化钠)0.55、消泡剂(XP-14D)0.05、去离子水70。
其中，降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000061
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、癸二酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；所述聚三元羧酸为：
Figure BDA0002905956400000062
上述热管理系统液的制备方法：
A：在30℃条件下，将降冰剂30克与去离子水70克混合，搅拌30分钟组成溶液1；
B：在50℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂5克、氢氧化钠0.55克，搅拌30分钟组成溶液2；
C：向溶液2中加入消泡剂XP-14D 0.05克，搅拌30分钟；过滤，得到实施例1产品1。
实施例2，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂10、防腐蚀添加剂0.01、碱金属盐(氢氧化钾)0.2、消泡剂(XP-S-129)0.001、去离子水90。
降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000071
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、壬二酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；
Figure BDA0002905956400000072
上述热管理系统液的制备方法：
A：在50℃条件下，将降冰剂10克与去离子水90克混合，搅拌30分钟组成溶液1；
B：在70℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂0.01克、氢氧化钾0.2克，搅拌60分钟组成溶液2；
C：向溶液2中加入消泡剂XP-S-129 0.001克，搅拌30分钟；过滤，得到实施例2产品2。
实施例3，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂25、防腐蚀添加剂2、碱金属盐(氢氧化钙)0.45、消泡剂(XPY-30)0.01、去离子水75。
其中，降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000073
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、辛二酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；所述聚三元羧酸为：
Figure BDA0002905956400000081
上述热管理系统液的制备方法：
A：在50℃条件下，将降冰剂25克与去离子水75克混合，搅拌30分钟组成溶液1；
B：在70℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂2克、氢氧化钙0.45克，搅拌60分钟组成溶液2、
C：向溶液2中加入消泡剂XPY-30 0.01克，搅拌30分钟；过滤，得到实施例3产品3。
实施例4，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂25、防腐蚀添加剂1、碱金属盐(氢氧化钡)0.15、(氢氧化钙)0.25、消泡剂(XPC-30B)0.007、去离子水75。
其中，降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000082
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、癸二酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；所述聚三元羧酸为：
Figure BDA0002905956400000091
上述热管理系统液的制备方法：
A：在40℃条件下，将降冰剂25克与去离子水75克混合，搅拌20分钟组成溶液1；
B：在70℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂1克、氢氧化钡0.15克、氢氧化钙0.25克，搅拌30分钟组成溶液2；
C：向溶液2中加入消泡剂XPC-30B 0.007克，搅拌50分钟；过滤，得到实施例4产品4。
实施例5，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂10、防腐蚀添加剂1.5、碱金属盐(氢氧化钾)0.15、(氢氧化钠)0.35、消泡剂(XP-14D)0.01、(XP-S-129)0.02、去离子水90。
其中，降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000092
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、十一碳二元酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；
所述聚三元羧酸为：
Figure BDA0002905956400000101
上述热管理系统液的制备方法：
A：在50℃条件下，将降冰剂10克与去离子水90克混合，搅拌50分钟组成溶液1；
B：在55℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂1.5克、氢氧化钾0.15克、氢氧化钠0.35克，搅拌60分钟组成溶液2；
C：向溶液2中加入消泡剂XP-14D 0.01克、XP-S-129 0.02克，搅拌50分钟；过滤，得到实施例5产品5。
实施例6，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂20、防腐蚀添加剂1.5、碱金属盐(氢氧化钾)0.15、碱金属盐(氢氧化钠)0.35、消泡剂(XPY-30)0.001、消泡剂(XPC-30B)0.003、去离子水80。
其中，降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000102
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、己二酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；所述聚三元羧酸为：
Figure BDA0002905956400000111
上述热管理系统液的制备方法：
A：在50℃条件下，将降冰剂20克与去离子水80克混合，搅拌30分钟组成溶液1；
B：在70℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂2.5克、氢氧化钾0.15克、氢氧化钠0.35克，搅拌40分钟组成溶液2；
C：向溶液2中加入消泡剂XPY-30 0.001克、XPC-30B 0.003克，搅拌20分钟；过滤，得到实施例6产品6。
实施例7，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂16、防腐蚀添加剂4、碱金属盐(氢氧化钠)0.2、消泡剂(XPY-30)0.005、去离子水84。
降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000112
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、十一碳二元酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；
所述聚三元羧酸为：
Figure BDA0002905956400000121
上述热管理系统液的制备方法：
A：在35℃条件下，将降冰剂16克与去离子水84克混合，搅拌30分钟组成溶液1；
B：在55℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂4克、氢氧化钠0.2克，搅拌50分钟组成溶液2；
C：向溶液2中加入消泡剂XPY-30 0.005克，搅拌30分钟；过滤，得到实施例7产品7。
实施例8，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂27、防腐蚀添加剂2.5、碱金属盐(氢氧化钾)0.3、消泡剂(XPC-30B)0.005、去离子水73。
降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000122
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、十二碳二元酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；
所述聚三元羧酸为：
Figure BDA0002905956400000131
上述热管理系统液的制备方法：
A：在35℃条件下，将降冰剂27克与去离子水73克混合，搅拌30分钟组成溶液1；
B：在50℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂2.5克、氢氧化钾0.3克，搅拌40分钟组成溶液2；
C：向溶液2中加入消泡剂XPC-30B 0.005克，搅拌30分钟；过滤，得到实施例8产品8。
实施例9，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂12、防腐蚀添加剂4.5、碱金属盐(氢氧化钡)0.38、消泡剂(XPY-30)0.04、去离子水88。
降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000132
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、庚二酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；所述聚三元羧酸为：
Figure BDA0002905956400000141
上述热管理系统液的制备方法：
A：在50℃条件下，将降冰剂12克与去离子水88克混合，搅拌30分钟组成溶液1；
B：在70℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂4.5克、氢氧化钡0.38克，搅拌60分钟组成溶液2；
C：向溶液2中加入消泡剂XPY-30 0.04克，搅拌30分钟；过滤，得到实施例9产品9。
实施例10，一种热管理系统液，由以下重量(g)的原料制成：
降冰剂15、防腐蚀添加剂5、碱金属盐(氢氧化钙)0.48、消泡剂(XP-S-129)0.009、去离子水85。
其中，降冰剂结构为：
Figure BDA0002905956400000142
防腐蚀添加剂包括聚三元羧酸、辛二酸和甘油，三者的质量比为1：2：1；所述聚三元羧酸为：
Figure BDA0002905956400000151
上述热管理系统液的制备方法：
A：在45℃条件下，将降冰剂15克与去离子水85克混合，搅拌30分钟组成溶液1；
B：在50℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂5克(质量比1：2：1、辛二酸、甘油)、氢氧化钙0.48克，搅拌40分钟组成溶液2；
C：向溶液2中加入消泡剂XP-S-129 0.009克，搅拌30分钟；过滤，得到实施例10产品10。
对比试验：
对比产品选自市场上的巴斯夫G40-45号冷却液、长城YC-45号冷却液
1、腐蚀试验(采用试验方法：ASTM D1384，单位：mg)
紫铜 黄铜 钢 铁 焊锡 铸铝 锌 镍 镁
产品1 0.9 -0.2 0.9 1.2 -1.6 1.3 0.9 0.7 -1.3
产品2 0.7 0.2 1.3 1.1 1.2 1.2 1.9 1.5 1.1
产品3 1.5 1.2 1.5 1.1 -1.3 1.2 1.9 0.9 -0.3
产品4 1.4 -1.2 0.8 1.2 -0.7 2.0 1.2 1.8 2.3
产品5 0.3 0.9 -1.4 -1.3 1.1 0.2 1.3 0.8 -1.3
产品6 -2.5 0.8 -1.1 -1.4 1.4 -1.2 2.3 1.7 1.7
产品7 1.4 -0.6 0.8 1.0 1.1 -1.2 -1.7 2.7 -1.2
产品8 -1.1 0.9 0.8 -1.0 1.3 0.9 0.8 0.6 -1.1
产品9 0.6 1.2 0.7 -0.8 1.4 1.6 0.8 -0.7 0.3
产品10 0.7 0.5 0.8 -1.3 1.3 1.6 -1.2 0.9 -0.3
巴斯夫G40-45号冷却液 5.9 6.7 -0.9 -1.2 2.6 7.3 5.9 6.2 10.2
长城YC-45号冷却液 6.9 -4.8 9.9 9.6 13.3 14.8 -8.4 20 15.4
通过腐蚀试验发现，与市场上著名品牌相比，本发明产品对传统金属，紫铜、黄铜、钢、铁、焊锡、铸铝具有较好的防腐蚀效果，尤其对锌、镍、镁等金属的防腐蚀效果佳。
2、热导率实验：采用导热系数检测仪进行检测，结果见下表
导热系数(W/(m·K))
产品1 1.7
产品2 1.6
产品3 1.5
产品4 1.4
产品5 1.8
产品6 1.5
产品7 1.4
产品8 1.7
产品9 1.8
产品10 1.6
巴斯夫G40-45号冷却液 0.3
长城YC-45号冷却液 0.3
本发明产品基础液中没有醇，只有去离子水，通过热导率试验测试发现，本发明产品具有较高的导热系数，体现本发明产品具有很好的导热效果。

Claims (10)

1.一种热管理系统液，其特征在于，由以下质量分数的原料制成：降冰剂10-30，防腐蚀添加剂0.01-5、碱金属盐0.2～0.55、消泡剂0.001-0.05、余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的热管理系统液，其特征在于，所述降冰剂为聚醚衍生物。
3.根据权利要求2所述的热管理系统液，其特征在于，所述聚醚衍生物结构为：
Figure FDA0002905956390000011
式中，m＝0～50,n＝0～50，m、n不同时为零，R1为氢或C1～C10的烷烃；R2为氢或甲基，R3为C2～C20的烷烃，R4为
Figure FDA0002905956390000012
其中r为氢或C1-C6的烷基基团。
4.根据权利要求1所述的热管理系统液，其特征在于，所述防腐蚀添加剂由聚三元羧酸、二元羧酸和甘油组成。
5.根据权利要求4所述的热管理系统液，其特征在于，所述聚三元羧酸、二元羧酸、甘油的质量比为1：2：1。
6.根据权利要求4所述的热管理系统液，其特征在于，所述聚三元羧酸的分子结构式为：
Figure FDA0002905956390000021
n为0-50整数。
7.根据权利要求4所述的热管理系统液，其特征在于，所述二元羧酸包括癸二酸、壬二酸、辛二酸、戊二酸、庚二酸、己二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的热管理系统液，其特征在于，所述碱金属盐为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡中的一种或多种碱金属盐。
9.根据权利要求1所述的热管理系统液，其特征在于，所述消泡剂为XP-14D、XP-S-129、XPY-30、XPC-30B的一种或多种。
10.一种热管理系统液制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、在30-50℃温度下，将降冰剂与去离子水混合，搅拌20-50分钟组成溶液1；
B、在50-70℃条件下，向溶液1中加入防腐蚀添加剂、碱金属盐，搅拌30-60分钟组成溶液2；
C、向溶液2中加入消泡剂，搅拌20-50分钟；过滤，得到产品。
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