CN113717698B - 一种组合物、含氟烯烃齐聚物液冷剂及其制备方法以及浸没冷却系统 - Google Patents

一种组合物、含氟烯烃齐聚物液冷剂及其制备方法以及浸没冷却系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种组合物、含氟烯烃齐聚物液冷剂及其制备方法以及浸没冷却系统，涉及液冷技术领域。本申请提供的组合物包括以下重量份的组份：氟碳化合物60‑70份；四氟乙烯齐聚物20‑30份；1H,1H,5H‑八氟戊基‑1,1,2,2‑四氟乙基醚5‑11份；PFPE双端硅烷1.5‑3.8份。本申请解决了现有冷却液存在的流动性不佳以及冷却液组分系统与电子设备材料的兼容性较差等缺点，提供了一种具有良好的流动性、极佳的散热功能以及优异材料兼容性的液冷剂。

Description

一种组合物、含氟烯烃齐聚物液冷剂及其制备方法以及浸没 冷却系统
技术领域
本申请涉及液冷技术领域，具体涉及一种组合物、含氟烯烃齐聚物液冷剂及其制备方法以及浸没冷却系统。
背景技术
随着高性能计算机、数据中心服务器和新能源汽车等科技产业的升级和发展，设备能耗问题日益凸显。计算机设备和动力电池在运行过程中往往会产生大量热量从而降低运行效率，如无法得到有效的处理，必然会影响其运行。目前现在数据中心的电能耗主要集中在全年运转的服务器以及配套的散热设备上。若设备采用有效的散热方式，可以转化热量并且大幅降低电能耗。散热设备有两种方式，一种是普遍采用的风冷散热系统，但风冷系统能效比较低，散热设备耗能居高不下；另一种是液冷散热系统，分为间接接触式液冷和直接浸没式液冷。直接浸没式液冷是将发热元件直接浸没在吸收热量的非导电冷却液中，依靠液体的流动循环带走服务器等设备运行产生的热量。由于发热元件与冷却液直接接触，散热效率更高，噪音更低。如数据中心浸没式冷却通过直接将IT硬件浸没在液体中，可帮助改进其散热设计。电子元件产生的热量直接高效地传递到液体中，从而减少了对导热界面材料、散热器和风扇等主动冷却组件的需求。这些改进提高了能源效率同时允许采用更高的封装密度，降低服务器冷却的能耗，帮助打造一个更环保的数据中心，减少需要维修与更换的活动部件。
浸没式液冷剂这种绝缘冷却液通常是硅油、矿物油、氟化液等物质，它的特殊之处在于：完全绝缘且无腐蚀性，即使浸没元器件20年以上，也不会对电子元器件产生任何影响；而高效的散热效率，可使机房无需空调等大型制冷设备，节省75％空间以上，其接近1.0的PUE可以将有限的电力发挥出最大的计算能力。根据冷却剂类型又可分为单相或两相，单相冷却剂仅为液态，两相冷却剂可以产生液态和气态两种状态。散热方式可以采用干冷器和冷却塔等形式。液冷在国际市场上已经有运行十年的历史，在数据中心的浸入式冷却领域厂商中，3M公司的产品以两相冷却剂为主导(主打氟化物液体)。CN108351674A提供了一种采用3M公司的氟化液的浸没冷却系统，这些氟化液是由完全氟化物(全氟化合物)构成的氟素类惰性液体，主要为全氟胺类化合物。CN112135811A公开的通式为CFY＝CXN(Rf)CF2Rf’的全氟氨基烯烃化合物，可用于浸没冷却。 CN111475002A公开的冷却液的主成分为全氟胺类化合物，其为全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺和全氟N-甲基吗啉中的一种或两种以上混合物，其可用于电子设备的冷却系统。
然而，现有技术中的液冷剂普遍存在流动性不佳以及冷却液组分系统与电子设备材料的兼容性较差等缺点，其应用的场景和条件也十分有限。因此，用于电子设备的液冷剂的性能还有待进一步提高。
发明内容
本申请实施例通过提供一种组合物、含氟烯烃齐聚物液冷剂及其制备方法以及浸没冷却系统，解决了现有冷却液存在的流动性不佳以及冷却液组分系统与电子设备材料的兼容性较差等缺点，提供了一种具有良好的流动性、极佳的散热功能以及优异材料兼容性的液冷剂。
为达到上述目的，本申请主要提供如下技术方案：
本申请实施例提供了一种组合物，包括以下重量份的组份：
氟碳化合物 60-70份；
四氟乙烯齐聚物 20-30份；
1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚 5-11份；
PFPE双端硅烷 1.5-3.8份。
作为优选，所述氟碳化合物具有以下结构通式：Rx-(C(R1)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-Ry，其中 Rx和Ry独立地选自H、-F、-CF3、-CF2CF3或-CF(CF3)CF3基团，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团，m为2-10之间的整数，n为3-20之间的整数，i为0-2之间的整数。
作为优选，所述PFPE双端硅烷具有以下结构通式：A-OCH2-(CF2)q-(CR1FCF2O)n-(CF2O)m- (CF2)P-CH2O-B；
其中，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团；
A和B均为
Figure SMS_1
基团，R2、R3和R4独立地选自-CH3、H或-CH2CH3基团，且 R2、R3和R4中至多有一个为H；
m为0-20之间的整数，n为3-20之间的整数，p和q均为1-3之间的整数。
作为优选，所述PFPE双端硅烷的分子量为500-850。
作为优选，所述四氟乙烯齐聚物为四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体中的一种或两种以上的混合物。
作为优选，所述组合物用于冷却介质或传热介质。
作为优选，所述组合物以至少20％的重量百分含量存在于所述冷却介质或传热介质中。
本申请实施例还提供了一种含氟烯烃齐聚物液冷剂，包括以下重量份的组份：
氟碳化合物 60-70份；
四氟乙烯齐聚物 20-30份；
1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚 5-11份；
PFPE双端硅烷 1.5-3.8份。
作为优选，所述氟碳化合物具有以下结构通式：Rx-(C(R1)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-Ry，其中 Rx和Ry独立地选自H、-F、-CF3、-CF2CF3或-CF(CF3)CF3基团，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团，m为2-10的整数，n为3-20之间的整数，i为0-2的整数。
作为优选，所述PFPE双端硅烷具有以下结构通式：A-OCH2-(CF2)q-(CR1FCF2O)n-(CF2O)m- (CF2)P-CH2O-B；
其中，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团；
A和B均为
Figure SMS_2
基团，R2、R3和R4独立地选自-CH3、H或-CH2CH3基团，且 R2、R3和R4中至多有一个为H；
m为0-20之间的整数，n为3-20之间的整数，p和q均为1-3之间的整数。
作为优选，所述PFPE双端硅烷的分子量为500-850。
作为优选，所述四氟乙烯齐聚物为四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体中的一种或两种以上的混合物。
本申请实施例还提供了上述液冷剂的制备方法，包括：将氟碳化合物、四氟乙烯齐聚物、 1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚和PFPE双端硅烷按照相应的配比在液相状态下进行物理混合，得到所述液冷剂；
所述PFPE双端硅烷的制备方法为：将PFPE双端醇与丙烯基溴反应得到PFPE双端不饱和聚合物，然后再与含氢硅烷经硅氢加成反应得到PFPE双端硅烷。
本申请实施例还提供了上述组合物或液冷剂在电子器件冷却系统中的用途。
本申请实施例还提供了一种浸没冷却系统，包括：
具有内部空间的全封闭或未全封闭壳体；
发热部件，所述发热部件设置在所述内部空间内；
以及冷却介质液体，所述冷却介质液体设置在所述内部空间内，使得所述发热部件与所述冷却介质液体接触；
其中所述冷却介质包含上述组合物或上述液冷剂。
作为优选，所述组合物或液冷剂以至少20％的重量百分含量存在于所述冷却介质中。
作为优选，所述发热部件包括电子器件。
作为优选，所述发热部件部分或全部地浸没在所述冷却介质中。
作为优选，所述浸没冷却系统为单相浸没冷却系统。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请通过在液冷剂中添加具有多端支化的PFPE双端硅烷作为流动促进剂，一方面支化的结构具有良好的促进流动作用，另一方面也能够促进氟碳化合物与1H,1H,5H-八氟戊基-1, 1,2,2-四氟乙基醚)的体系相容性，使成为类单一体系，这使得液冷剂组分能够增加与电子基材的含硅材料的接触面积但又快速流动转移，极大地促进了热量的导出，同时也能够提高冷却液组分系统与电子设备材料的兼容性，保护电子设备材料不被破坏。
附图说明
图1为本申请实施例兼容性测试1中电子器件样品1的实物图；
图1-1a和图1-1b分别为本申请实施例中电子器件样品1的部件1经液冷剂浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
图1-2a和图1-2b分别为本申请实施例中电子器件样品1的部件2经液冷剂浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
图1-3a和图1-3b分别为本申请实施例中电子器件样品1的部件1经液冷剂浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
图2为本申请实施例兼容性测试时电子器件样品2的实物图；
图2-1a和图2-1b分别为本申请实施例中电子器件样品2的部件1经液冷剂浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
图2-2a和图2-2b分别为本申请实施例中电子器件样品2的部件2经液冷剂浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
图3为本申请实施例兼容性测试时电子器件样品3的实物图；
图3-a和图3-b分别为本申请实施例中电子器件样品3经液冷剂浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
图4为本申请实施例兼容性测试2的测试装置图；
图5为本申请实施例兼容性测试2的液冷剂使用前和使用后的红外光谱对比图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员对本申请方案的理解，下面结合具体实施例对本申请方案进行进一步阐述，应当理解，本申请实施例是对本申请方案的解释说明，不作为对本申请保护范围的限定。
本申请实施例通过提供一种组合物、含氟烯烃齐聚物液冷剂及其制备方法以及浸没冷却系统，解决了现有冷却液存在的流动性不佳以及冷却液组分系统与电子设备材料的兼容性较差等缺点，提供了一种具有良好的流动性、极佳的散热功能以及优异材料兼容性的液冷剂。
本申请实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
本申请实施例提供了一种组合物，包括以下重量份的组份：
氟碳化合物 60-70份；
四氟乙烯齐聚物 20-30份；
1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚 5-11份；
PFPE双端硅烷 1.5-3.8份。
在本申请的优选实施例中，上述氟碳化合物具有以下结构通式：Rx-(C(R1)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-Ry，其中Rx和Ry独立地选自H、-F、-CF3、-CF2CF3或-CF(CF3)CF3基团，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团，m为2-10之间的整数，n为3-20之间的整数，i为0-2之间的整数。
在本申请的优选实施例中，上述氟碳化合物为以下至少一种：H-(CF2CF2O)n-(CF2O)m- (CF2)i-H，H-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，H-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，H-(CF2CF2O)n- (CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，H-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，F-(CF2CF2O)n-(CF2O)m- (CF2)i-H，F-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，F-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，F-(CF2CF2O)n- (CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，F-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，CF3-(CF2CF2O)n-(CF2O)m- (CF2)i-H，CF3-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，CF3-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，CF3- (CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，CF3CF2- (CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，CF3CF2-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，CF3CF2-(CF2CF2O)n- (CF2O)m-(CF2)i-CF3，CF3CF2-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3CF2-(CF2CF2O)n-(CF2O)m- (CF2)i-CF(CF3)CF3，CF3(CF3)CF-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，CF3(CF3)CF-(CF2CF2O)n- (CF2O)m-(CF2)i-F，CF3(CF3)CF-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，CF3(CF3)CF-(CF2CF2O)n- (CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3(CF3)CF-(CF2CF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，H-(C(H)FCF2O)n- (CF2O)m-(CF2)i-H，H-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，H-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，H- (C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，H-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，F- (C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，F-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，F-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m- (CF2)i-CF3，F-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，F-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i- CF(CF3)CF3，CF3-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，CF3-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，CF3- (C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，CF3-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3- (C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，CF3CF2-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，CF3CF2- (C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，CF3CF2-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，CF3CF2- (C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3CF2-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3， CF3(CF3)CF-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，CF3(CF3)CF-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F， CF3(CF3)CF-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，CF3(CF3)CF-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i- CF2CF3，CF3(CF3)CF-(C(H)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，H-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m- (CF2)i-H，H-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，H-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，H- (C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，H-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，F- (C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，F-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，F-(C(CF3)FCF2O)n- (CF2O)m-(CF2)i-CF3，F-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，F-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m- (CF2)i-CF(CF3)CF3，CF3-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，CF3-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i- F，CF3-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，CF3-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3- (C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，CF3CF2-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H， CF3CF2-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，CF3CF2-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3， CF3CF2-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3CF2-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i- CF(CF3)CF3，CF3(CF3)CF-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，CF3(CF3)CF-(C(CF3)FCF2O)n- (CF2O)m-(CF2)i-F，CF3(CF3)CF-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，CF3(CF3)CF- (C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3(CF3)CF-(C(CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i- CF(CF3)CF3，H-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，H-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F， H-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，H-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，H- (C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，F-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，F- (C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，F-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，F- (C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，F-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，CF3-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，CF3-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，CF3-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3，CF3-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3- (C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3，CF3CF2-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H， CF3CF2-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，CF3CF2-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3， CF3CF2-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3CF2-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m- (CF2)i-CF(CF3)CF3，CF3(CF3)CF-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-H，CF3(CF3)CF- (C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-F，CF3(CF3)CF-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF3， CF3(CF3)CF-(C(CF2CF3)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-CF2CF3，CF3(CF3)CF-(C(CF2CF3)FCF2O)n- (CF2O)m-(CF2)i-CF(CF3)CF3。在这些氟碳化合物中，m为2-10的整数，n为3-20之间的整数， i为0-2的整数。
在本申请的优选实施例中，上述PFPE(全氟聚醚)双端硅烷具有以下结构通式：A-OCH2- (CF2)q-(CR1FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)P-CH2O-B；
其中，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团；
A和B均为
Figure SMS_3
基团，R2、R3和R4独立地选自-CH3、H或-CH2CH3基团，且 R2、R3和R4中至多有一个为H；
m为0-20之间的整数，n为3-20之间的整数，p和q均为1-3之间的整数。
在本申请的优选实施例中，上述PFPE双端硅烷的分子量为500-850。
在本申请的优选实施例中，上述四氟乙烯齐聚物为四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体中的一种或两种以上的混合物。
本申请实施例提供的上述组合物用于冷却介质或传热介质。
在本申请的一些实施例中，上述组合物以至少20％的重量百分含量存在于所述冷却介质或传热介质中。
本申请实施例还提供了一种含氟烯烃齐聚物液冷剂，包括以下重量份的组份：
氟碳化合物 60-70份；
四氟乙烯齐聚物 20-30份；
1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2，2-四氟乙基醚 5-11份；
PFPE双端硅烷 1.5-3.8份。
在本申请的优选实施例中，上述氟碳化合物具有以下结构通式：Rx-(C(R1)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-Ry，其中Rx和Ry独立地选自H、-F、-CF3、-CF2CF3或-CF(CF3)CF3基团，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团，m为2-10的整数，n为3-20之间的整数，i为0-2的整数。
在本申请的优选实施例中，上述PFPE双端硅烷具有以下结构通式：A-OCH2-(CF2)q-(CR1FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)P-CH2O-B；
其中，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团；
A和B均为
Figure SMS_4
基团，R2、R3和R4独立地选自-CH3、H或-CH2CH3基团，且 R2、R3和R4中至多有一个为H；
m为0-20之间的整数，n为3-20之间的整数，p和q均为1-3之间的整数。
在本申请的优选实施例中，上述PFPE双端硅烷的分子量为500-850。
在本申请的优选实施例中，上述四氟乙烯齐聚物为四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体中的一种或两种以上的混合物。其中四氟乙烯四聚体的结构为
Figure SMS_5
四氟乙烯五聚体的结构为/>
Figure SMS_6
四氟乙烯六聚体的结构为/>
Figure SMS_7
本申请实施例提供的上述液冷剂的制备方法包括：将氟碳化合物、四氟乙烯齐聚物、1H, 1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚和PFPE双端硅烷按照相应的配比在液相状态下进行物理混合，得到液冷剂；
其中PFPE双端硅烷的制备方法为：将PFPE双端醇(结构通式为HOH2C-(CF2)q-(CR1FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)P-CH2OH)与丙烯基溴反应得到PFPE双端不饱和聚合物，然后再与含氢硅烷经硅氢加成反应得到PFPE双端硅烷。其反应通式如式(1)所示，其中Rf为全氟聚醚主链结构-(CF2)q-(CR1FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)P-。
Figure SMS_8
本申请实施例提供的上述组合物或上述液冷剂可用于电子器件冷却系统中。本申请实施例提供的含氟烯烃齐聚物液冷剂具有良好的材料兼容性，长时间的接触也不会对设备中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，能够应用在各类敏感性材料上，包括但不限于铝、PMMA、丁基橡胶、铜、聚乙烯、天然橡胶、碳钢、聚丙烯、丁腈橡胶、302不锈钢、聚碳酸酯、三元乙丙橡胶、黄铜、聚酯、钼、环氧树脂、钽、PET、钨、酚醛树脂、铜合金C172、ABS、镁合金AZ32B等。
本申请实施例还提供了一种浸没冷却系统，包括：
具有内部空间的全封闭或未全封闭壳体；
发热部件，所述发热部件设置在所述内部空间内；
以及冷却介质液体，所述冷却介质液体设置在所述内部空间内，使得所述发热部件与所述冷却介质液体接触；
其中所述冷却介质包含上述组合物或上述液冷剂。
在本申请的一些实施例中，本申请提供的上述组合物或液冷剂以至少20％的重量百分含量存在于上述冷却介质中，如冷却介质含有至少20％重量百分含量、至少35％重量百分含量、至少45％重量百分含量、至少65％重量百分含量、至少85％重量百分含量或100％重量百分含量的上述组合物或液冷剂。除了上述液冷剂外，基于冷却介质的总重量计，冷却介质还可包含最多75％重量百分含量的一种或多种的以下组分：醚、烷烃、全氟烯烃、烯烃、卤化烯烃、全氟烃、全氟化叔胺、全氟化醚、环烷烃、酯、全氟化酮、酮、环氧乙烷、芳族化合物、硅氧烷、氢氯烃、氢氯氟烃、氢氟烃、氢氟烯烃、氢氯烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟醚、或它们的混合物；或基于工作流体的总重量计的烷烃、全氟烯烃、卤化烯烃、全氟烃、全氟叔胺、全氟化醚、环烷烃、全氟化酮、芳族化合物、硅氧烷、氢氯烃、氢氯氟烃、氢氟烃、氢氟烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟醚或它们的混合物。可通过选择此类附加组分以改变或增强用于特定用途的组合物的特性。
在本申请的一些实施例中，上述发热部件部分或全部地浸没在冷却介质中，以使电子器件和冷却介质之间进行热交换。发热部件可包括一个或多个电子器件。电子器件可包括计算机服务器；还可包括数据中心，特别是大于3GHz的频率运行的数据中心。其中，数据中心可包括集中管理的计算资源和相关支持系统的设备或部分数据中心，及与其它模块一起提供数据中心的模块部件。电子器件还包括微处理器、用于制造半导体器件的半导体晶圆、功率控制半导体、电化学电池、配电开关齿轮、功率变压器、电路板、多芯片模块、封装的或未封装的半导体器件、燃料电池或激光器中的一种或几种。
在本申请的一些实施例中，上述浸没冷却系统为单相浸没冷却系统。该浸没冷却系统以单相浸没式冷却来运行时，还可包括泵和换热器，该泵运行时将冷却介质移动到发热部件和换热器以及从发热部件和换热器移出，并且换热器运行用以冷却介质。换热器可设置在壳体内或壳体外部。
本申请实施例还提供了一种用于冷却发热部件的方法，包括将发热部件部分或全部浸没在包含上述组合物或液冷剂的冷却介质中，以使电子器件和冷却介质之间进行热交换。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，但不作为对本申请的限定。
实施例
按照表1中的组分配比在液相状态下进行物理混合，制备得到含氟烯烃齐聚物液冷剂，并对这些液冷剂进行理化特性测试，得到表2所示的测试结果。
表1.液冷剂的组分结构及配比
Figure SMS_9
Figure SMS_10
表2.液冷剂的基本理化特性测试结果
Figure SMS_11
从表2的检测数据可以看出，本申请实施例提供的含氟烯烃齐聚物液冷剂具有低粘度、低介电常数、高比热容和高导热系数的特点，且无毒和不可燃，有着足够的安全性能。其中含氟烯烃齐聚物液冷剂的导热系数是市售液冷剂FC40(0.067W/m·K)和Novec系列(0.065W/m·K) 的4倍以上，且这些含氟烯烃齐聚物液冷剂的比热容均在1160J/(kg·℃)以上，因此可以提供更有效的热传递，同时含氟烯烃齐聚物液冷剂的粘度最低能达到2.21mm2/s，具有良好的流动性，将其用于发热部件的冷却系统时，可以提供更有效的冷却效果。
兼容性测试1：
将本申请提供的液冷剂与电子器件进行兼容性检测，所采用的电子器件检测样品如表2所示，所采用的检测方法如下：
(1)高沸点液冷剂检测处理
称取5g材料试样于50mL烧杯中，加入50g高沸液冷剂，置于烘箱中80℃浸泡96h后，取出材料试样后收集液冷剂，并用液冷剂清洗试样，洗涤时间不超过30s，然后用滤纸吸干试样上的剩余液冷剂，在室温停放30min后进行重量、体积、硬度变化及红外测试。
(2)低沸点液冷剂检测处理
称取5g材料试样于索氏抽提管中(如需要将样品装于滤纸桶内)，量取100mL低沸液冷剂于索氏抽提瓶中(抽提瓶中加沸石或转子)。安装好索氏抽提装置，打开冷却水，打开油浴锅电源，设置加热温度(高于聚醚沸点)。加热回流72h。取出材料试样后收集液冷剂，用滤纸吸干试样上的剩余液冷剂，在室温停放30min后进行重量、体积、硬度变化及红外测试。
(3)检测类别
a.外观：分别观察试样及液冷剂浸泡前后的外观，并记录。
b.质量变化：
按GB/T 1690的规定分别测量试样浸泡前后在空气中的质量，计算质量变化百分率(ΔW):
Figure SMS_12
式中：ΔW——材料试样重量变化百分率,％；
W1——浸泡前材料试样在空气中的重量，g；
W3——浸泡后材料试样在空气中的重量，g。
c.体积变化：
按GB/T 1690的规定分别测量试样浸泡前后在空气中和在蒸馏水中的质量，计算体积变化百分率(ΔV):
Figure SMS_13
式中：ΔV——试样体积变化百分率，％；
W1——浸泡前试样在空气中的重量，g；
W2——浸泡前试样在水中的重量，g；
W3——浸泡后试样在空气中的重量，g；
W4——浸泡后试样在水中的重量，g；
d.液冷剂红外
将样品涂在溴化钾窗片上，置于红外光谱仪中于4000～400cm-1波数范围内进行红外扫描测定。
表3.含氟烯烃齐聚物液冷剂与电子器材的兼容性检测结果
Figure SMS_14
在上述检测方法中，从电子器件经含氟烯烃齐聚物液冷剂浸泡前和浸泡后的实物对比图可以看出，液冷剂仍呈澄清状态，电子器件均未发生溶胀腐蚀，且从表4的检测数据可以看出，电子器件样品在浸泡前后的体积和质量变化非常小。从相应的液冷剂浸泡电子器件前后的红外光谱对比可以看出，红外谱图重合度较高，未见明显变化，可见液冷剂的组成成分基本未发生变化，说明本申请提供的含氟烯烃齐聚物液冷剂与电子器件具有非常好的材料相容性，不会对设备中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，不对电子设备造成短路危害。
兼容性测试2：
将电脑主机置于液冷装置中，液冷装置内装有冷却介质，使电脑主机完全浸没在冷却介质中，电脑主机外联显示器。液冷装置连接泵，泵运行时，冷却介质通过泵进行循环并与液冷装置外的换热器进行热交换，如图4所示。液冷装置的冷却介质采用本申请提供的含氟烯烃齐聚物液冷剂，在CPU满负荷运行的情况下，使计算机平稳运行24h，并通过CPU-Z程序检测CPU 的温度，机身配数显温度计显示冷却介质温度。
作为对照，将上述电脑主机仅用普通风扇对CPU换热，在CPU满负荷运行的情况下运行 24h，并通过CPU-Z程序检测CPU的温度。
测试数据如下表4所示，从该表可以看出，采用含氟烯烃齐聚物液冷剂作为冷却介质，CPU的冷却效果要高于常规的风扇换热。
利用含氟烯烃齐聚物液冷剂作为冷却介质使电脑连续稳定运行1个月后，电脑性能仍保持稳定，且冷却介质对主板、CPU、GPU等部件未造成损害，并对机箱内的含氟烯烃齐聚物液冷剂取样做光谱分析，得到图5所示的含氟烯烃齐聚物液冷剂使用前后和使用后的红外光谱图，从该图可以看出，含氟烯烃齐聚物液冷剂的组成成分基本未发生改变，说明该液冷剂未对电脑主机的所有配件未造成溶胀腐蚀，具有非常好的材料兼容性。
表4.CPU温度测试数据
Figure SMS_15
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种组合物，其特征在于，包括以下重量份的组份：
氟碳化合物60-70份；
四氟乙烯齐聚物20-30份；
1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚5-11份；
PFPE双端硅烷1.5-3.8份；
所述氟碳化合物具有以下结构通式：Rx-(C(R1)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-Ry，其中Rx和Ry独立地选自H、-F、-CF3、-CF2CF3或-CF(CF3)CF3基团，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团，m为2-10之间的整数，n为3-20之间的整数，i为0-2之间的整数；
所述PFPE双端硅烷具有以下结构通式：A-OCH2-(CF2)q-(CR1FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)P-CH2O-B；
其中，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团；
A和B均为
Figure FDA0004189627140000011
基团，R2、R3和R4独立地选自-CH3、H或-CH2CH3基团，且R2、R3和R4中至多有一个为H；
m为0-20之间的整数，n为3-20之间的整数，p和q均为1-3之间的整数；
所述四氟乙烯齐聚物为四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体中的一种或两种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述PFPE双端硅烷的分子量为500-850。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物用于冷却介质或传热介质。
4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述组合物以至少20％的重量百分含量存在于所述冷却介质或传热介质中。
5.一种含氟烯烃齐聚物液冷剂，其特征在于，包括以下重量份的组份：
氟碳化合物 60-70份；
四氟乙烯齐聚物 20-30份；
1H, 1H, 5H-八氟戊基-1, 1, 2, 2-四氟乙基醚 5-11份；
PFPE双端硅烷 1.5-3.8份；
所述氟碳化合物具有以下结构通式：Rx-(C(R1)FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)i-Ry，其中Rx和Ry独立地选自H、-F、-CF3、-CF2CF3或-CF(CF3)CF3基团，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团，m为2-10之间的整数，n为3-20之间的整数，i为0-2之间的整数；
所述PFPE双端硅烷具有以下结构通式：A-OCH2-(CF2)q-(CR1FCF2O)n-(CF2O)m-(CF2)P-CH2O-B；
其中，R1选自H、-F、-CF3或-CF2CF3基团；
A和B均为
Figure FDA0004189627140000021
基团，R2、R3和R4独立地选自-CH3、H、-CH2CH3基团，且R2、R3和R4中至多有一个为H；
m为0-20之间的整数，n为3-20之间的整数，p和q均为1-3之间的整数；
所述四氟乙烯齐聚物为四氟乙烯四聚体、四氟乙烯五聚体、四氟乙烯六聚体中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求5所述的液冷剂，其特征在于，所述PFPE双端硅烷的分子量为500-850。
7.权利要求5-6中任一项所述的液冷剂的制备方法，其特征在于，包括：将氟碳化合物、四氟乙烯齐聚物、1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚和PFPE双端硅烷按照相应的配比在液相状态下进行物理混合，得到所述液冷剂；
所述PFPE双端硅烷的制备方法为：将PFPE双端醇与丙烯基溴反应得到PFPE双端不饱和聚合物，然后再与含氢硅烷经硅氢加成反应得到PFPE双端硅烷。
8.一种浸没冷却系统，其特征在于，包括：
具有内部空间的全封闭或未全封闭壳体；
发热部件，所述发热部件设置在所述内部空间内；
以及冷却介质液体，所述冷却介质液体设置在所述内部空间内，使得所述发热部件与所述冷却介质液体接触；
其中所述冷却介质包含权利要求1-4中任一项所述的组合物或权利要求5-6中任一项所述的液冷剂。
9.根据权利要求8所述的浸没冷却系统，其特征在于，所述组合物或液冷剂以至少20％的重量百分含量存在于所述冷却介质中。
10.根据权利要求8所述的浸没冷却系统，其特征在于，所述发热部件包括电子器件。
11.根据权利要求8所述的浸没冷却系统，其特征在于，所述发热部件部分或全部地浸没在所述冷却介质中。
12.根据权利要求8所述的浸没冷却系统，其特征在于，所述浸没冷却系统为单相浸没冷却系统。
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