CN117126646A - 一种新能源汽车热管理液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种新能源汽车热管理液及其制备方法。本发明研制的产品包括以下重量份数的原料：55‑60份去离子水；45‑50份丙二醇；8‑10份甘油；2‑4份缓蚀剂；0.3‑0.5份成膜保护添加剂；4‑8份导热填料等。本发明提供的热管理液不仅兼顾铝合金以及各类橡胶件的兼容以外，还具备良好热交换性能的综合需求。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域。更具体地，涉及一种新能源汽车热管理液及其制备方法。
背景技术
新能源纯电动汽车的空调、电驱与电池三大热管理系统中都可能会应用到热管理液，作为整车热管理系统的介质，其性能将会直接影响到整车热管理系统的效率与性能，因此热管理液的选型和应用显得十分重要，越来越受到新能源纯电动主机厂的重视。
对于新能源纯电动汽车而言，冷却液主要发挥热交换功能，其不仅为冷却介质，还为加热介质。冷却功能主要服务于为电池热管理系统和电驱热管理系统，加热功能主要服务于电池热管理系统和空调制热系统。冷却液的冷却功能主要表现为带走电池及电驱工作时产生的多余热量。动力电池作为新能源纯电动汽车的动力源，在汽车充放电过程中会产生大量的热量，若产生的热量不能被及时带走，会导致动力电池长期在高温情况下工作从而使其容量衰减和寿命降低，严重时可能会产生热失控。因此需要冷却液及时带走动力电池在充放电过程中产生的热量，使其保持在合适的温度区间。电驱在工作过程中高速运转，也会产生大量热量，从而需要冷却液对其进行散热。相比于传统燃油汽车，冷却液在新能源纯电动汽车中还作为加热介质服务于电池热管理系统和空调制热系统。低温条件下，负极的嵌锂动力学条件变差及电池活性将会明显减弱，造成充电速率较小及充电电量较常温环境有所降低。因此需要通过冷却液作为加热介质对电池进行加热，使其保持在合适的温度区间，从而提升整车的充电速率及续航里程。同时，由于纯电动汽车无内燃机，为了实现空调制热模式，需要对冷却液进行加热，从而把热量传入乘员舱。因此，不论是传统燃油汽车还是新能源纯电动汽车，在冷却液产品的选型与开发时，均需要其具备良好的热交换性能。
和传统汽车相比较，新能源纯电动汽车的热管理系统中存在诸多金属件，例如电池冷却系统中的水冷板、电驱冷却系统中的散热器等。因此在冷却液中必须添加防锈剂，以保证其具备良好的防腐蚀性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：对于新能源汽车所用的热管理液，需要兼顾铝合金以及各类橡胶件的兼容以外，还需要具备良好热交换性能的综合需求，而上述性能难以兼顾的问题，本发明提供了一种新能源汽车热管理液及其制备方法。
本发明的目的是提供一种新能源汽车热管理液。
本发明的另一目的是提供一种新能源汽车热管理液的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种新能源汽车热管理液，包括以下重量份数的原料：
55-60份去离子水
45-50份丙二醇
8-10份甘油
2-4份缓蚀剂
0.3-0.5份成膜保护添加剂
4-8份导热填料
其中，所述成膜保护添加剂为多巴胺；
所述导热填料包括勃姆石和氧化锌；
所述热管理液的pH为7.2-7.5。
上述技术方案通过添加以多巴胺为有效成分的成膜添加剂，并通过调控热管理液的整体pH为弱碱性，如此，可以使得多巴胺在弱碱性环境下，利用热管理液中的溶解氧发生氧化自聚合，从而将导热填料共同吸附于金属材质的水冷板、电机或其他橡胶材质的管路等表面，从而形成了连续的保护薄膜层，而多巴胺及导热填料的用量控制，则可以有效调控形成的保护薄膜层的厚度，使其形成较薄的表层，而在勃姆石和氧化锌复配体系下，既可以利用两者相互填充，形成致密膜层，尤其是利用勃姆石自身特性，具体的，勃姆石属于正交晶系，具有层状结构，每单一结构层内，氧离子以立方密堆积排列在八面体的顶点，铝离子位于八面体的中央形成双层结构，氢氧根位于层状结构的表面上，层与层之间由氢键连接在一起，使之与氧化锌颗粒形成良好的膜层，而在氧化锌作用下，可以使得热管理液在内部流动时，具有较小的流动阻力，使之可以快速进行流动，从而将不同部位的热量进行均衡和传递。
进一步的，所述丙二醇是由1，2-丙二醇和1，3-丙二醇按照质量比为1:1-1:1.5混合而成。
上述技术方案通过采用两种丙二醇进行复配，主要是由于两者对于形成的保护膜层之间的氢键作用力不同，通过复配，可以使得热管理液体系既可以在甘油作用下良好的润湿该保护膜层，保证两者之间良好的导热接触，同时，还可以避免两者氢键等作用力过强，从而导致流动阻力增大，影响快速热交换和热传导。
进一步的，所述缓蚀剂是由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配而成，并且，所述无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的质量比为1:10-1:15。
进一步的，所述无机缓蚀剂为氯化铈和氯化钠的混合溶液，所述有机缓蚀剂为聚天冬氨酸；并且，所述无机缓蚀剂和所述有机缓蚀剂的质量比为1:10-1:12；所述无机缓蚀剂中，所述氯化铈的质量分数为8-10％，所述氯化钠的质量分数为4-5％。
上述技术方案通过利用聚天冬氨酸作为有机缓蚀剂，并调控其添加量，可以利用其分子结构螯合热管理液在使用过程中产生的游离金属离子，并且，聚天冬氨酸可以和多巴胺聚合形成的膜层之间形成牢固吸附固定，从而将螯合后的游离金属离子固定于膜层表面，避免其形成水垢等物质从而导致管路通量减少。
进一步的，所述热管理液在25℃条件下的粘度为x mPa·s，所述x＝90-100mPa·s；并且所述热管理液在65℃条件下的粘度为y mPa·s，所述y/x＝0.9-0.95。
上述技术方案通过选用在常温和高温条件下，粘度变化较小的热管理液体系，如此，可以有效避免在使用过程中，由于温度变化引起的热管理液粘度发生显著变化，从而在产品使用过程中，形成对于保护膜层不同的剪切力，从而导致保护膜层破坏，影响其全生命周期过程中对于零部件的防护作用，或导热作用；尤其是，在高温条件下，往往设备需要增大热管理液的流速，从而加快散热，此时粘度适当降低可以减小对于保护膜层的剪切力。
一种新能源汽车热管理液的制备方法，具体制备步骤包括：
原料准备：
按原料组成准备各组份；
产品配制：
将甘油和丙二醇混合均匀，得混合液A；
将去离子水、缓蚀剂和成膜保护添加剂混合均匀，得混合液B；
将混合液A和混合液B混合均匀，再加入导热填料，混合均匀，得产品。
进一步的，所述具体制备步骤还包括：
在所述产品配制过程中，在所述混合液A和混合液B混合均匀后，再加入导热填料，通过调整导热填料的添加量、或调整导热填料中勃母石和氧化锌的配比、或调整导热填料中勃母石和氧化锌的颗粒大小、或在导热填料中勃母石和氧化锌表面包覆偶联剂，以调整所述热管理液的粘度；具体的，以上各因素对粘度的影响如下：随着填料的添加量增加，粘度会有所上升；而勃姆石和氧化锌的颗粒大小，以及其配比对粘度也会产生影响，颗粒越小，表面能越高，因此，如果粒径较小的颗粒含量占比增高，也会提高粘度；而表面包覆偶联剂之后，由于填料和溶剂之间的表面能发生变化，使得其与溶剂之间的界面相容性更优异，因此，粘度可以得到适度的下降。
进一步的，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560，硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
按照原料组成准备各原料：
按重量份数计，依次取：
55份去离子水
45份丙二醇
8份甘油
2份缓蚀剂
0.3份成膜保护添加剂
4份导热填料
其中，所述成膜保护添加剂为多巴胺；
所述导热填料为勃姆石和氧化锌；
所述丙二醇是由1，2-丙二醇和1，3-丙二醇按照质量比为1:1混合而成；
所述缓蚀剂是由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配而成，并且，所述无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的质量比为1:10；所述无机缓蚀剂为氯化铈和氯化钠的混合溶液，所述有机缓蚀剂为聚天冬氨酸；所述无机缓蚀剂中，所述氯化铈的质量分数为8％，所述氯化钠的质量分数为4％；
产品配制：
将甘油和丙二醇混合均匀，得混合液A；
将去离子水、缓蚀剂和成膜保护添加剂混合均匀，得混合液B；
将混合液A和混合液B混合均匀，再加入导热填料，通过调整调整导热填料中勃母石和氧化锌的配比为3：1、调整导热填料中勃母石和氧化锌的颗粒大小，其中，勃姆石的D50为12μm，氧化锌的D50为5μm，并在导热填料中勃母石和氧化锌表面包覆偶联剂，以调整所述热管理液的粘度；具体的，所述热管理液在25℃条件下的粘度为x mPa·s，所述x＝90mPa·s；并且所述热管理液在65℃条件下的粘度为y mPa·s，所述y/x＝0.9；混合均匀，并调节pH至7.2；得产品；
所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH-550。
实施例2
按照原料组成准备各原料：
按重量份数计，依次取：
58份去离子水
46份丙二醇
9份甘油
3份缓蚀剂
0.4份成膜保护添加剂
6份导热填料
其中，所述成膜保护添加剂为多巴胺；
所述导热填料为勃姆石和氧化锌；
所述丙二醇是由1，2-丙二醇和1，3-丙二醇按照质量比为1:1.2混合而成；
所述缓蚀剂是由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配而成，并且，所述无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的质量比为1:12；所述无机缓蚀剂为氯化铈和氯化钠混合溶液，所述有机缓蚀剂为聚天冬氨酸；所述无机缓蚀剂中，所述氯化铈的质量分数为9％，所述氯化钠的质量分数为4.5％；
产品配制：
将甘油和丙二醇混合均匀，得混合液A；
将去离子水、缓蚀剂和成膜保护添加剂混合均匀，得混合液B；
将混合液A和混合液B混合均匀，再加入导热填料，通过调整调整导热填料中勃母石和氧化锌的配比为2.5：1、调整导热填料中勃母石和氧化锌的颗粒大小，其中，勃姆石的D50为15μm，氧化锌的D50为6μm，并在导热填料中勃母石和氧化锌表面包覆偶联剂，以调整所述热管理液的粘度；以调整所述热管理液的粘度；具体的，所述热管理液在25℃条件下的粘度为x mPa·s，所述x＝95mPa·s；并且所述热管理液在65℃条件下的粘度为y mPa·s，所述y/x＝0.92；混合均匀，并调节pH至7.3；得产品；
所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH-560。
实施例3
按照原料组成准备各原料：
按重量份数计，依次取：
60份去离子水
50份丙二醇
10份甘油
4份缓蚀剂
0.5份成膜保护添加剂
8份导热填料
其中，所述成膜保护添加剂为多巴胺；
所述导热填料为勃姆石和氧化锌；
所述丙二醇是由1，2-丙二醇和1，3-丙二醇按照质量比为1:1.5混合而成；
所述缓蚀剂是由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配而成，并且，所述无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的质量比为1:11；所述无机缓蚀剂为氯化铈和氯化钠的混合溶液，所述有机缓蚀剂为聚天冬氨酸；所述无机缓蚀剂中，所述氯化铈的质量分数为10％，所述氯化钠的质量分数为5％；
产品配制：
将甘油和丙二醇混合均匀，得混合液A；
将去离子水、缓蚀剂和成膜保护添加剂混合均匀，得混合液B；
将混合液A和混合液B混合均匀，再加入导热填料，通过调整调整导热填料中勃母石和氧化锌的配比为1：1、调整导热填料中勃母石和氧化锌的颗粒大小，其中，勃姆石的D50为16μm，氧化锌的D50为8μm，并在导热填料中勃母石和氧化锌表面包覆偶联剂，以调整所述热管理液的粘度；具体的，所述热管理液在25℃条件下的粘度为x mPa·s，所述x＝100mPa·s；并且所述热管理液在65℃条件下的粘度为y mPa·s，所述y/x＝0.95；混合均匀，并调节pH至7.5；得产品；
所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH-570。
实施例4
本实施例和实施例1相比，区别在于：丙二醇采用纯1，2-丙二醇，其余条件保持不变。
实施例5
本实施例和实施例1相比，区别在于：丙二醇采用纯1，3-丙二醇，其余条件保持不变。
实施例6
本实施例和实施例1相比，区别在于：所述无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的质量比为1:15，其余条件保持不变。
实施例7
本实施例和实施例1相比，区别在于：产品pH为7.0，其余条件保持不变。
对比例1
本对比例和实施例1相比，区别在于：未添加多巴胺，其余条件保持不变。
对比例2
本对比例和实施例1相比，区别在于：采用等质量的同规格氧化锌取代勃姆石，其余条件保持不变。
对比例3
本对比例和实施例1相比，区别在于：未添加导热填料，其余条件保持不变。
对实施例1-7及对比例1-3所得产品进行性能测试，具体测试方法和测试结果如下所述：
参照标准GB/T 1690测试产品对橡胶的相容性(80℃，336h)，测试EPDM橡胶在处理前后的硬度变化率，变化率的绝对值越大，说明产品对橡胶腐蚀越大，详情请见表1；
参照标准SH/T 0085测试产品对6063铝合金片的腐蚀性，具体的，观察处理前后铝合金片的质量变化率，变化率的绝对值越大，说明产品在铝合金表面更容易形成良好的防护膜，详情请见表1；
参照标准GB/T 6682测试产品在25℃条件下的电导率，详情请见表1；
表1：产品性能测试结果
| 硬度变化率 | 质量变化率 | 电导率μS·cm-1 | |
| 实施例1 | -0.15％ | 0.12％ | 0.55 |
| 实施例2 | -0.16％ | 0.13％ | 0.51 |
| 实施例3 | -0.14％ | 0.14％ | 0.53 |
| 实施例4 | -0.19％ | 0.10％ | 0.56 |
| 实施例5 | -0.20％ | 0.09％ | 0.57 |
| 实施例6 | -0.18％ | 0.08％ | 0.56 |
| 实施例7 | -0.25％ | 0.05％ | 0.57 |
| 对比例1 | -0.26％ | 0.03％ | 0.54 |
| 对比例2 | -0.20％ | 0.08％ | 0.56 |
| 对比例3 | -0.21％ | 0.02％ | 0.55 |
由表1测试结果可知，本发明所得产品对橡胶类产品的腐蚀小，并且可以有效防护铝合金，并且具有较低的电导率，可以作为新能源热管理液广泛使用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种新能源汽车热管理液，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
55-60份去离子水
45-50份丙二醇
8-10份甘油
2-4份缓蚀剂
0.3-0.5份成膜保护添加剂
4-8份导热填料
其中，所述成膜保护添加剂为多巴胺；
所述导热填料包括勃姆石和氧化锌；
所述热管理液的pH为7.2-7.5。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车热管理液，其特征在于，所述丙二醇是由1，2-丙二醇和1，3-丙二醇按照质量比为1:1-1:1.5混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车热管理液，其特征在于，所述缓蚀剂是由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配而成，并且，所述无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的质量比为1:10-1:15。
4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车热管理液，其特征在于，所述无机缓蚀剂为氯化铈和氯化钠的混合溶液，所述有机缓蚀剂为聚天冬氨酸；并且，所述无机缓蚀剂和所述有机缓蚀剂的质量比为1:10-1:12；所述无机缓蚀剂中，所述氯化铈的质量分数为8-10％，所述氯化钠的质量分数为4-5％。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车热管理液，其特征在于，所述热管理液在25℃条件下的粘度为x mPa·s，所述x＝90-100mPa·s；并且所述热管理液在65℃条件下的粘度为y mPa·s，所述y/x＝0.9-0.95。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的新能源汽车热管理液的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包括：
原料准备：
按原料组成准备各组份；
产品配制：
将甘油和丙二醇混合均匀，得混合液A；
将去离子水、缓蚀剂和成膜保护添加剂混合均匀，得混合液B；
将混合液A和混合液B混合均匀，再加入导热填料，混合均匀，得产品。
7.根据权利要求6所述的一种新能源汽车热管理液的制备方法，其特征在于，所述具体制备步骤还包括：
在所述产品配制过程中，在所述混合液A和混合液B混合均匀后，再加入导热填料，通过调整导热填料的添加量、或调整导热填料中勃母石和氧化锌的配比、或调整导热填料中勃母石和氧化锌的颗粒大小、或在导热填料中勃母石和氧化锌表面包覆偶联剂，以调整所述热管理液的粘度。
8.根据权利要求7所述的一种新能源汽车热管理液的制备方法，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560，硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202311088553.2A CN117126646A (zh) | 2023-08-28 | 2023-08-28 | 一种新能源汽车热管理液及其制备方法 |
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2023
- 2023-08-28 CN CN202311088553.2A patent/CN117126646A/zh active Pending
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