CN113403041A - 一种电子设备冷却液组合物、冷却液及其制备方法应用 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电子设备冷却液组合物、冷却液及其制备方法应用，该冷却液组合物包含乙二醇、水和缓蚀剂，所述缓蚀剂包含钼酸盐、硝酸盐和磷酸盐；以所述冷却液组合物的总重量为基准：所述乙二醇的含量为20～70重量％；所述水的含量为28～79.78重量％；所述缓蚀剂的含量为0.24～2重量％；所述硝酸盐与所述钼酸盐和磷酸盐的总重量之比为1：(3～15)。本公开的冷却液组合物包含特定比例的钼酸盐、硝酸盐与磷酸盐作为缓蚀剂，具有优异的协同效果，并且表现出优异的低泡性能和抗泡耐久性。

Description

一种电子设备冷却液组合物、冷却液及其制备方法应用

技术领域

本申请涉及精细化学品领域，具体的，涉及一种电子设备冷却液组合物、冷却液及其制备方法应用。

背景技术

自晶体管问世以来，随着电子技术的快速发展和应用，电子原器件呈现出大功率、小体积、高集成化的发展趋势，随之形成了大量高热流密度的电子设备。相关研究表明电子元器件温度每升高10℃，其可靠性就会降50％，因此必须采用有效的冷却技术控制电子设备的运行温度。水冷散热装置通常由散热器、水管及水泵组成，电子设备冷却液作为传热介质在热源端通过对流换热吸收热量，在水泵的带动下将热量传递给空气等冷源。采用纯水作为电子设备冷却液具有传热效率高、成本低廉的优势，但是纯水常压冰点为0℃，低温环境中使用时容易发生冻结造成水冷管路、散热器破裂，通常加入不同比例的乙二醇作为防冻剂以获得不同冰点的冷却液以满足不同低温环境温度的使用需求

目前国内电子设备大量使用车用冷却液或者采用车用冷却液技术的专有冷却液产品，这些产品大都加入大量的无机、有机缓蚀剂，一般添加量大于3％以保护汽车水冷系统中铸铁、高铅焊锡金属。大量缓蚀剂的加入提高了冷却液体系的表面活性，冷却液发泡性能增强，使用寿命缩短。市场亟需一种持久低泡的电子设备冷却液。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种低泡型的电子设备冷却液，该电子设备冷却液表面活性低，长期使用起泡小，且能够保护电子设备液冷系统中各种金属材料，可广泛应用于风电、高铁、新能源汽车、计算机等行业的电子设备水冷系统。

为了实现本发明目的，本公开第一方面提供一种冷却液组合物，该冷却液组合物包含乙二醇、水和缓蚀剂，所述缓蚀剂包含钼酸盐、硝酸盐和磷酸盐；以所述冷却液组合物的总重量为基准：所述乙二醇的含量为20～70重量％；所述水的含量为28～79.78重量％；所述缓蚀剂的含量为0.24～2重量％；所述硝酸盐与所述钼酸盐和磷酸盐的总重量之比为1：(3～15)。

可选地，以所述冷却液组合物的总重量为基准，所述钼酸盐的含量为0.02～0.5重量％；所述硝酸盐的含量为0.02～0.5重量％；所述磷酸盐的含量为0.2～1重量％。

可选地，所述硝酸盐、所述钼酸盐和所述磷酸盐的重量之比为1：(1～3)：(1.5～14)。

可选地，所述钼酸盐选自钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵和钼酸锂中的一种或几种，优选为钼酸钠；所述硝酸盐选自硝酸钠、硝酸钾和硝酸铵中的一种或几种；所述磷酸盐选自磷酸三钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钾和磷酸二氢铵中的一种或几种，优选为磷酸氢二钠。

可选地，所述的乙二醇、磷酸盐、钼酸盐和硝酸盐的纯度各自为99.0重量％以上，所述水为去离子水。

本公开第二方面提供一种冷却液制备方法，该方法包括：将乙二醇、水和所述缓蚀剂混合，得到冷却液；可选地，将乙二醇和水混合，然后将磷酸盐、钼酸盐、硝酸盐溶解在所得混合液中，可选地静置、过滤，得到所述冷却液。

采用本发明第二方面所述的方法制成的冷却液。

可选地，冷却液的冰点为0℃以下，优选为-60至-35℃。

可选地，冷却液的pH值为7.5～11.0，优选为8.0～9.0。

采用本发明第一方面和本发明第二方面的冷却液在电子设备中的用途。

通过上述技术方案，本公开的冷却液组合物包含特定比例的钼酸盐、硝酸盐与磷酸盐作为缓蚀剂，具有优异的协同效果，采用该组合物制备的电子设备冷却液能够有效减少金属腐蚀，并且表现出优异的低泡性能和抗泡耐久性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开第一方面提供一种冷却液组合物，所述冷却液组合物包含乙二醇、水和缓蚀剂，所述缓蚀剂包含钼酸盐、硝酸盐和磷酸盐；以所述冷却液组合物的总重量为基准：所述乙二醇的含量为20～70重量％；所述水的含量为28～79.78重量％；所述缓蚀剂的含量为0.24～2重量％；所述硝酸盐与所述钼酸盐和磷酸盐的总重量之比为1：(3～15)，优选为1：(3.1～13)，更优选为1：(3.2～7)。

通过上述技术方案，本公开的冷却液组合物包含特定比例的钼酸盐、硝酸盐与磷酸盐作为缓蚀剂，具有优异的协同效果，采用该组合物制备的冷却液能够有效减少金属腐蚀；同时，复配缓蚀剂的含量较低，能够表现出优异的低泡性能和抗泡耐久性。

根据本公开，作为一种优选的实施方式，以所述冷却液组合物的总重量为基准，所述钼酸盐的含量为0.02～0.5重量％；所述硝酸盐的含量为0.02～0.5重量％；所述磷酸盐的含量为0.2～1重量％。在该优选实施方式中，冷却液组合物的复配缓蚀剂各组分含量较小，能够满足冷却液的防腐要求外，还能够进一步增强低泡性能。

根据本公开，作为一种优选的实施方式，所述硝酸盐、所述钼酸盐和所述磷酸盐的重量之比为1：(1～3)：(1.5～14)，优选为1：(1.1～3)：(1.7～11)，更优选为1：(1.2～3)：(2～7)；优选后的比例可使冷却液具有更好的性能。

在该优选的实施方式中，所述硝酸盐、所述钼酸盐和所述磷酸盐的重量之比满足一定的比例，能够进一步发挥复配缓蚀剂的协同作用，进而使冷却液组合物的防腐能力、低泡性能和抗泡耐久性进一步增强；将三种盐的比例优选为1：(1.1～3)：(1.7～11)时，能够进一步增强复配缓蚀剂的协同作用；将三种盐的比例优选为1：(1.2～3)：(2～7)时，冷却液能够表现出更为优异的防腐能力、低泡性能和抗泡耐久性。

根据本公开，作为一种优选的实施方式，所述钼酸盐选自钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵和钼酸锂中的一种或几种，优选为钼酸钠；所述硝酸盐选自硝酸钠、硝酸钾和硝酸铵中的一种或几种；所述磷酸盐选自磷酸三钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钾和磷酸二氢铵中的一种或几种，优选为磷酸氢二钠。

在该优选实施方式中，采用磷酸盐作为pH缓冲剂，控制冷却液体系的pH值，有效中和冷却液使用过程中产生的有机酸，延长冷却液使用寿命并且防止产生的有机酸腐蚀设备。采用钼酸盐能够减小乙二醇基对铸铝合金散热器、管路的腐蚀，防止铝泵的气穴腐蚀。钼酸盐、硝酸盐与磷酸盐复配缓蚀剂体系，具有优异的协同效果，尤其增强了对各种铝合金的保护效果，使电子设备冷却液配方能够使用少量的缓蚀剂有效减少金属腐蚀。

根据本公开，作为一种优选的实施方式，所述的乙二醇、磷酸盐、钼酸盐和硝酸盐的纯度各自为99.0重量％以上，所述水为去离子水。在该优选的实施方式中，冷却液各组分的纯度较高，杂质含量低，能够进一步增强冷却液的低泡性能。

本公开第二方面提供一种电子设备冷却液制备方法，该方法包括：该方法包括：将乙二醇、水和所述缓蚀剂混合，得到冷却液；可选地，将乙二醇和水混合，然后将磷酸盐、钼酸盐、硝酸盐溶解在所得混合液中，可选地静置、过滤，得到所述冷却液。

采用本发明第二方面的方法制备的冷却液。

根据本公开，作为一种优选的实施方式，冷却液的冰点为0℃以下，优选为-60至-35℃。

在该优选实施方式中，采用乙二醇和水为基液，通过调整乙二醇和水的比例可以得到不同冰点的冷却液，能够满足电子设备不同环境下的防冻要求。

根据本公开，作为一种优选的实施方式，冷却液的pH值为7.5～11.0，优选为8.0～9.0。在该优选实施方式中，该缓冲条件下有效中和冷却液使用过程中产生的有机酸，延长冷却液的使用寿命。

采用本发明第一方面和本发明第二方面的冷却液在电子设备中的用途，例如用于风电、高铁、新能源汽车、计算机等行业的电子设备水冷系统。

下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。

本公开实施例中所使用的材料、试剂、仪器和设备，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

冷却液配方：乙二醇7000g，磷酸氢二钠50g，钼酸钠20g，硝酸钠10g，去离子水2920g。

冷却液的制备方法：首先称取乙二醇7000g，去离子水2920g，搅拌15分钟充分混合，而后依次加入磷酸氢二钠50g，钼酸钠20g，硝酸钠10g，加热搅拌30分钟直至上述组分完全溶解，静置冷却至室温过滤得到澄澈透明、冰点为-65℃的冷却液。

实施例2

冷却液的制备方法同实施例1，区别在于，乙二醇5600g，磷酸氢二50g，钼酸钠20g，硝酸钠10g，去离子水4220g。

实施例3

冷却液的制备方法同实施例1，区别在于，乙二醇5000g，磷酸氢二钠50g，钼酸钠20g，硝酸钠10g，去离子水4920g。

实施例4

冷却液的制备方法同实施例1，区别在于，乙二醇3100g，磷酸氢二钠50g，钼酸钠20g，硝酸钠10g，去离子水6820g。

实施例5

冷却液的制备方法同实施例1，区别在于，乙二醇5000g，磷酸氢二钠60g，钼酸钠10g，硝酸钠10g，去离子水4920g。

实施例6

冷却液的制备方法同实施例1，区别在于，乙二醇5000g，磷酸氢二钠40g，钼酸钠20g，硝酸钠20g，去离子水4920g。

实施例7

冷却液的制备方法同实施例1，区别在于，乙二醇5000g，磷酸氢二钠30g，钼酸钠30g，硝酸钠20g，去离子水4920g。

对比例1

冷却液的制备方法同实施例1，区别在于，乙二醇5000g，磷酸氢二钠20g，钼酸钠20g，硝酸钠40g，去离子水4920g。

测试例

测试例1

对本发明低泡型电子设备冷却液实施例4进行了理化性能、玻璃器皿腐蚀和模拟使用腐蚀性能检测，检测结果数据见表1。

按照SH/T0085《发动机冷却液腐蚀测定法(玻璃器皿法)》的条件，采用黄铜、不锈钢和铝合金试片开展玻璃器皿腐蚀试验；通过在玻璃器皿中加入750g冷却液样品，密封玻璃器皿放置在烘箱中80℃储存20天，考察样品试验前后产品的试片质量变化来评价冷却液的腐蚀性能，检测结果数据见表1。

按照SH/T0088《发动机冷却液模拟使用腐蚀测定法》的条件，采用黄铜、不锈钢和铝合金试片开展模拟使用腐蚀试验，本发明制备的冷却液在电子设备试验台架的冷却系统中运行，模拟电子设备冷却液的实际使用情况，在一定温度和流量条件下循环1064小时，检测金属试片的失重和目测各部件内表面的腐蚀情况，检测结果数据见表1。

表1实施例4的产品性能分析

从表1的数据可以看出，本发明技术配制的电子设备冷却液，不仅密度、PH值和冰点等理化指标符合参考技术要求，而且玻璃器皿腐蚀试验和模拟使用腐蚀试验的结果也表明本发明对黄铜、不锈钢、铝合金3003、4043、5001和6063等电子设备用金属具有优异的防护能力，试片失重远低于标准要求。

测试例2

为了验证本发明冷却液具有抗泡耐久的特点，对本发明实施例3与市售的某品牌电子设备冷却液进行对比，测试在电脑服务器运行一年前后的88℃和25℃泡沫倾向性。

表2：泡沫倾向性能试验对比数据

GB 29743-2013《机动车发动机冷却液》中的泡沫倾向性能要求为：泡沫体积≤150mL，泡沫消失时间≤5.0s。根据电子设备冷却液实际的使用要求，将泡沫倾向性能要求定为：泡沫体积≤50mL，泡沫消失时间≤5.0s。

表2的数据表明，本发明冷却液和市售的某品牌添加有消泡剂的电子设备冷却液相比，具有优异的低泡性能，且远远低于电子设备实际使用的数据要求，而且在实际使用一年之后的冷却液泡沫倾向性能试验测试中，本发明电子设备冷却液仍旧具有良好的低泡性能，符合参考标准的技术要求。由此可见，本发明冷却液具有抗泡耐久性。

以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种冷却液组合物，其特征在于，所述冷却液组合物包含乙二醇、水和缓蚀剂，所述缓蚀剂包含钼酸盐、硝酸盐和磷酸盐；

以所述冷却液组合物的总重量为基准：

所述乙二醇的含量为20～70重量％；所述水的含量为28～79.78重量％；所述缓蚀剂的含量为0.24～2重量％；

所述硝酸盐与所述钼酸盐和磷酸盐的总重量之比为1：(3～15)。

2.根据权利要求1所述的冷却液组合物，其特征在于，以所述冷却液组合物的总重量为基准，所述钼酸盐的含量为0.02～0.5重量％；所述硝酸盐的含量为0.02～0.5重量％；所述磷酸盐的含量为0.2～1重量％。

3.根据权利要求1所述的冷却液组合物，其特征在于，所述硝酸盐、所述钼酸盐和所述磷酸盐的重量之比为1：(1～3)：(1.5～14)。

4.根据权利要求1所述的冷却液组合物，其特征在于，所述钼酸盐选自钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵和钼酸锂中的一种或几种，优选为钼酸钠；

所述硝酸盐选自硝酸钠、硝酸钾和硝酸铵中的一种或几种；

所述磷酸盐选自磷酸三钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钾和磷酸二氢铵中的一种或几种，优选为磷酸氢二钠。

5.根据权利要求1或4所述的冷却液组合物，其特征在于，所述的乙二醇、磷酸盐、钼酸盐和硝酸盐的纯度各自为99.0重量％以上，所述水为去离子水。

6.采用权利要求1～5中任意一项所述的冷却液组合物制备冷却液的方法，其特征在于，该方法包括：将乙二醇、水和所述缓蚀剂混合，得到冷却液；

可选地，将乙二醇和水混合，然后将磷酸盐、钼酸盐、硝酸盐溶解在所得混合液中，可选地静置、过滤，得到所述冷却液。

7.采用权利要求6所述的方法制备得到的冷却液。

8.根据权利要求7所述的冷却液，其特征在于，所述冷却液的冰点为0℃以下，优选为-60至-35℃。

9.根据权利要求7或8所述的冷却液，其特征在于，所述冷却液的pH值为7.5～11.0，优选为8.0～9.0。

10.权利要求1～5中任意一项所述的冷却液组合物或权利要求7～9中任意一项所述的冷却液在电子设备中的用途。