CN117580927A - 包含乙烯基吡咯烷酮聚合物的低电导率传热流体，其制备方法及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及浓缩型和即用型冷却剂组合物，这些组合物包含基液和N‑乙烯基吡咯烷酮聚合物，其中这些组合物具有小于100μS/cm的在25℃下的电导率，其中该基液由水和醇组成，其中该醇以按该基液的重量计在10‑99.5wt.％范围内的量存在，其中该组合物包含按该组合物的总重量计超过75wt.％的基液，并且其中无机化合物的量为按该组合物的总重量计小于100ppm。

Description

包含乙烯基吡咯烷酮聚合物的低电导率传热流体，其制备方 法及其用途
技术领域
本发明涉及具有低电导率的传热流体，其包含N-乙烯基吡咯烷酮聚合物并且可用于多种应用，例如在燃料电池单元中。本发明进一步涉及用于制备所述传热流体的方法，并且涉及采用所述传热流体的方法和用途。
背景技术
传热流体广泛应用于与内燃机、太阳能系统、燃料电池单元、电动机、发电机、电子设备、电池设备等相关的热交换系统中。传热流体通常由基液和一种或多种添加剂组成。
从历史上看，考虑到传热特性，水一直是优选的基液。在许多应用中，需要防冻特性，并且在此类情况下，采用由水混合冰点降低剂(如醇、二醇或盐)组成的基液。传热流体中存在的添加剂可用于获得各种功能，如(进一步)降低冰点、改善热交换特性、抑制腐蚀等。由于传热流体与金属部件(铝合金、铸铁、钢、铜、黄铜、焊料等)持续接触，因此它们几乎总是含有一种或多种腐蚀抑制剂。
燃料电池单元是电化学电池单元，其中存储的化学能通过燃料的受控氧化转化为电能。与燃烧发动机相比相对较低的污染物产量使得燃料电池单元成为汽车和发电厂等应用中有吸引力的替代品。在大多数应用中，几个电化学电池单元串联堆叠在一起形成所谓的燃料电池堆，允许产生更高的电压。燃料电池堆产生的热量可以通过使冷却剂流过双极板形成的通道来去除。
燃料电池堆的正端与负端之间的电势差可能导致分流电流流过冷却剂，从而降低燃料电池单元的电压。除了有害的电压损失之外，分流电流还引起额外的问题，如燃料电池堆正端附近的隔板的腐蚀。因此，用于电气应用如燃料电池单元的冷却剂需要具有低电导率(即高电阻)，并且能够在冷却剂的整个使用寿命期间维持这种电导率。
大多数已知的传热流体(例如冷却剂)是专为内燃机设计的并且不适合用于电气应用，如燃料电池单元、电池或电力电子器件，因为它们(i)具有高电导率，或者(ii)尤其在升高的温度下老化时变得显著更具导电性。老化时电导率的增加通常归因于由于经常用作基液的醇、特别是二醇的降解，由于添加剂的降解、由于金属腐蚀和/或由于冷却回路中的杂质而形成离子化合物。
因此，近年来，对开发适合用于电气应用(如燃料电池单元)的传热流体越来越感兴趣。
US2005/0109979 A1描述了一种用于电动车辆的传热流体，其包含基础试剂和防腐蚀添加剂，该防腐蚀添加剂是酰胺化合物、酰亚胺化合物或唑化合物，其抑制基础试剂的氧化或阻止离子洗脱到冷却系统中，从而防止冷却剂的电导率增加。
EP 1739775 B1描述了一种传热流体，其包含基础试剂和防腐添加剂，该防腐添加剂是糖醇并且抑制基础试剂的氧化并防止电导率的增加。
能够维持低电导率的已知传热流体具有几个缺点。例如，它们依赖于可能昂贵、有毒或具有其他不希望特性的添加剂的存在。此外，由于本领域中用于维持低电导率的添加剂经常在过程中被消耗，因此实际使用需要大量的添加剂，这也可能以不希望的方式影响传热流体的其他特性。
基于醇(如基于二醇)的传热流体具有若干优点。例如，它们具有低冰点，与低粘度和高闪点组合，并且不同二醇的安全性已得到广泛研究。
诸位发明人已发现，特别希望提供一种能够在铝存在下在老化时维持低电导率的基于醇、特别是基于二醇的传热流体。鉴于其轻重量，基于铝的材料经常优选用于冷却板和热交换器等部件。
本发明的目的是提供改进的传热流体、优选基于醇的传热流体，其适合用作电气系统如燃料电池单元、电池或电力电子器件中的冷却剂。
因此，本发明的目的是提供传热流体、优选基于醇的传热流体，其具有低电导率并且能够在老化时(如在升高的温度下老化时)维持低电导率。
本发明的另一目的是提供传热流体、优选基于醇的传热流体，其能够在老化时(如在升高的温度下老化时)维持相当低的电导率，同时比已知的传热流体需要更少的添加剂。
本发明的另一目的是提供基于二醇的传热流体，其与已知的传热流体相比具有延长的使用寿命。
发明内容
诸位发明人已发现，这些目的中的一个或多个可以通过采用包含基液和N-乙烯基吡咯烷酮聚合物的冷却剂组合物来实现，其中N-乙烯基吡咯烷酮聚合物选自聚乙烯吡咯烷酮均聚物和聚乙烯吡咯烷酮共聚物，并且其中该组合物具有小于100μS/cm的在25℃下的电导率。
如将在所附实例中示出的，出人意料地发现N-乙烯基吡咯烷酮聚合物在升高的温度下老化时维持低电导率。此外，出人意料地发现，使用如实验部分中描述的测试程序，根据本发明的冷却剂组合物能够在铝基材存在下在升高的温度下老化时维持这种低电导率。
基于本披露内容，技术人员将理解，根据本发明的冷却剂组合物有效地允许提供适合用于电气应用的传热流体或冷却剂，与本领域已知的相当的冷却剂组合物相比，其需要较少的添加剂(尤其是抗氧化剂)和/或其在老化时能够维持低电导率更长的时间段。不希望受任何理论的束缚，诸位发明人认为老化样品的电导率可以与混合物中存在的醇相关的、特别是二醇相关的氧化产物、乙醇酸盐和甲酸盐的量相关，这可以从实验结果中看出。据信，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物与金属表面相互作用形成(弱键合的)膜，该膜在某种程度上有效地将金属离子与传热流体和金属基材分离。
聚乙烯吡咯烷酮已知作为内燃机防冻浓缩物中的硬水稳定剂(参见例如US2008/0001118A1)。然而，使用N-乙烯基吡咯烷酮聚合物来维持冷却剂组合物中的低电导率在本领域中尚不为人所知。
因此，在本发明的第一方面，提供了一种冷却剂组合物，其包含基液和N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮，其中组合物具有小于100μS/cm的在25℃下的电导率，其中基液由水和醇组成，其中醇以按基液的重量计在10-99.5wt.％范围内的量存在，其中组合物包含按组合物的总重量计超过75wt.％的基液，并且其中无机化合物的量为按组合物的总重量计小于100ppm。如将在本文中示出的，这些冷却剂组合物能够例如使用如实验部分中描述的测试程序在铝基材(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN 1706)存在下在升高的温度下老化时维持低电导率。
在优选的实施例中，本发明的冷却剂组合物以本文描述的即用型组合物的形式提供。
在另一个方面，本发明提供一种用于制备本文描述的组合物的方法。
在另一个方面，本发明提供一种由浓缩物制备本文描述的即用型组合物的方法。
在另一个方面，本发明提供N-乙烯基吡咯烷酮聚合物的相应用途。
具体实施方式
本发明的第一方面涉及冷却剂组合物，其包含基液和选自聚乙烯吡咯烷酮均聚物和聚乙烯吡咯烷酮共聚物的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物，其中组合物具有小于100μS/cm的在25℃下的电导率，其中基液由水和醇组成，其中醇以按基液的重量计在10-99.5wt.％范围内的量存在，其中组合物包含按组合物的总重量计超过75wt.％的基液，并且其中无机化合物的量为按组合物的总重量计小于100ppm。
冷却剂组合物优选具有小于50μS/cm、更优选小于25μS/cm、甚至更优选小于10μS/cm、又更优选小于5μS/cm的在25℃下的电导率。
基液
根据本发明，基液由水和醇组成。在优选的实施例中，醇选自由以下组成的组：单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、五丙二醇、六丙二醇、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、四氢糠醇、乙氧基化糠醇、丙三醇的二甲基醚、山梨醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、甲氧基乙醇、丙三醇及其混合物，更优选选自由以下组成的组：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇及其混合物。
如本文所用，“单乙二醇”应解释为意指“乙烷-1,2-二醇”，并且可互换地称为“MEG”。
如本文所用，“单丙二醇”应解释为意指“丙烷-1,2-二醇”，并且可互换地称为“MPG”。
如本文所用，术语“丙三醇”意指“丙烷-1,2,3-三醇”并且与甘油同义。在本发明的优选的实施例中，基液由以下组成：水、单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇或其混合物。
基液由水和醇组成，其中醇以10-99.5wt.％(按基液的重量计)、优选10-80wt.％、更优选30-70wt.％的量存在。在具体的实施例中，醇以在33-60wt.％(按基液的重量计)范围内的量存在。
在本发明的实施例中，基液包含超过50wt.％、优选超过70wt.％、更优选超过85wt.％的水(按基液的重量计)。
在本发明的实施例中，基液包含超过50wt.％的单乙二醇(按基液的重量计)，优选超过70wt.％、更优选超过85wt.％、最优选超过95wt.％的单乙二醇。
在本发明的实施例中，基液包含超过50wt.％的单丙二醇(按基液的重量计)，优选超过70wt.％、更优选超过85wt.％、最优选超过95wt.％的单丙二醇。
在本发明的实施例中，基液包含超过50wt.％的1,3-丙二醇(按基液的重量计)，优选超过70wt.％、更优选超过85wt.％、最优选超过95wt.％的1,3-丙二醇。
在本发明的实施例中，基液包含超过50wt.％的丙三醇(按基液的重量计)，优选超过70wt.％、更优选超过85wt.％、最优选超过95wt.％的丙三醇。
在本发明的优选的实施例中，提供了如本文描述的组合物，其中组合物包含超过78wt.％(按组合物的总重量计)的基液，更优选超过85wt.％、甚至更优选超过90wt.％、还更优选超过95wt.％或超过98wt.％的基液。
如本领域技术人员将理解的，基液通常以‘足够的量’添加到组合物中。在本发明的实施例中，组合物包含小于99.9wt.％的基液(按组合物的总重量计)，如小于99.8wt.％、小于99.5wt.％或小于99wt.％、小于98wt.％、小于97wt.％、小于96wt.％、小于95wt.％、小于94wt.％、小于93wt.％、小于92wt.％、小于91wt.％、小于90wt.％、小于89wt.％、小于88wt.％、小于87wt.％、小于86wt.％、小于85wt.％、小于84wt.％、小于83wt.％、小于82wt.％、或小于81wt.％的基液。
在本发明的优选的实施例中，提供了如本文描述的组合物，其中组合物包含小于99.9wt.％、或小于99.5wt.％、或小于99wt.％的基液(按组合物的总重量计)。
N-乙烯基吡咯烷酮聚合物
根据本发明，如本文描述的组合物包含选自聚乙烯吡咯烷酮均聚物和聚乙烯吡咯烷酮共聚物、优选聚乙烯吡咯烷酮均聚物的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物。相应地，如本文所用的术语N-乙烯基吡咯烷酮聚合物涉及衍生自包含N-乙烯基吡咯烷酮(又称N-乙烯基-2-吡咯烷酮)或由其组成的单体的聚合物。无论何时在本文件中使用术语“聚乙烯吡咯烷酮”，在没有词缀(如均聚物或共聚物)或进一步说明的情况下，都是指聚乙烯吡咯烷酮均聚物。聚乙烯吡咯烷酮(即均聚物)，缩写为PVP，是由单体N-乙烯基吡咯烷酮通过聚合合成的水溶性聚合物，其中n定义聚合物的聚合度(见以下方案)。聚乙烯吡咯烷酮通常也称为聚维酮(polyvidone)、聚维酮(povidone)、聚[1-(2-氧代-1-吡咯烷基)乙烯]、1-乙烯基-2-吡咯烷酮均聚物或1-乙烯基-2-吡咯烷酮-聚合物。化学式是(C6H9NO)n并且CAS号是9003-39-8。
在特别优选的实施例中，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物是聚乙烯吡咯烷酮均聚物，这意指聚乙烯吡咯烷酮衍生自一种单体，该单体是N-乙烯基吡咯烷酮。在其他优选的实施例中，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物是聚乙烯吡咯烷酮共聚物，这意指聚乙烯吡咯烷酮衍生自多于一种单体，值得注意地N-乙烯基吡咯烷酮与至少一种其他单体组合。此类其他单体的非限制性实例是苯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯、丙烯、四氟乙烯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯和环氧乙烷。
在优选的实施例中，聚乙烯吡咯烷酮共聚物衍生自N-乙烯基吡咯烷酮和至少一种其他单体，其中，基于聚乙烯吡咯烷酮共聚物中的单体总数，N-乙烯基吡咯烷酮单体的百分比为至少10％、更优选至少25％、如至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、或至少95％。如本领域技术人员将理解的，基于聚乙烯吡咯烷酮共聚物中的单体总数，N-乙烯基吡咯烷酮单体的最低百分比尤其是由聚乙烯吡咯烷酮共聚物在组合物中的溶解度、更特别地由其在基液中的溶解度来确定。
可以在根据本发明的组合物中应用的优选的聚乙烯吡咯烷酮共聚物包括N-乙烯基吡咯烷酮和乙酸乙烯酯的共聚物，其中基于聚乙烯吡咯烷酮共聚物中的单体总数，N-乙烯基吡咯烷酮单体的百分比为至少25％，N-乙烯基吡咯烷酮和乙酸乙烯酯的共聚物的水解形式，其中基于聚乙烯吡咯烷酮共聚物中的单体总数，N-乙烯基吡咯烷酮单体的百分比为至少10％，以及N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺的共聚物，其中基于聚乙烯吡咯烷酮共聚物中的单体总数，N-乙烯基吡咯烷酮单体的百分比为至少40％。
根据本发明，特别优选的是，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物是聚乙烯吡咯烷酮均聚物。
根据本发明，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮具有在500至2,500,000g/mol范围内的重均分子量Mw。如技术人员所理解的，重均分子是聚合物样品中分子的重量分数并且提供了聚合物样品中单独大分子的分子质量的平均值。如本文定义的重均分子量使用以下等式确定：技术人员知道确定具有不同链长度的聚合物的重均分子量的不同技术。重均分子量和相应的测量方法典型地在所考虑的聚合物的产品数据表上标明。
在本发明的具体的实施例中，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮具有在3,000至2,500,000g/mol范围内、优选在5,000至2,250,000g/mol范围内、更优选在7,500至2,00,000g/mol范围内、甚至更优选在8,000至1,800,000g/mol范围内的重均分子量。
在本发明的具体的实施例中，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮具有在3,000至700,000g/mol范围内、优选在5,000至500,000g/mol范围内、更优选在7,500至250,000g/mol范围内、甚至更优选在8,000至100,000g/mol范围内的重均分子量。具有这些重均分子量范围的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮是优选的，因为它们具有较低的动力粘度，从而改善组合物的所得电荷转移，这有利于低电导率冷却剂的特性。
在本发明的具体的实施例中，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮具有在700,000至2,500,000g/mol范围内、优选在750,000至2,250,000g/mol范围内、更优选在850,000至2,000,000g/mol范围内、甚至更优选在1,000,000至1,800,000g/mol范围内的重均分子量。
在优选的实施例中，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮具有在500至50,000g/mol范围内、更优选在1,000至15,000g/mol范围内、甚至更优选在1,500至10,000g/mol范围内的重均分子量，如约2000g/mol、约2500g/mol、约5000g/mol或约8000g/mol的重均分子量。
适合用作添加剂的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物可以购自商品供应商如巴斯夫公司(BASF)、西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich)或日本触媒株式会社(Nippon Shokubai)。可商购的聚乙烯吡咯烷酮的实例是Luvitec K17(MW＝9,000g/mol)、Luvitec K30(MW＝50,000g/mol)、Luvitec K90(MW＝1,400,000g/mol)和PVP K30。
在本发明的实施例中，当以以下浓度在基液(由在水中的30-60wt.％MEG组成)中用作唯一的添加剂时，N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮能够维持在25℃下的电导率小于50μS/cm、优选小于25μS/cm、优选小于10μS/cm、更优选小于5μS/cm、最优选小于2μS/cm：在0.0001-1wt.％范围内的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物；优选在0.00015-0.5wt.％范围内的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物；最优选在0.0002-0.5wt.％范围内的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物，其中电导率是例如使用如实验部分中描述的测试程序在铝基材(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN 1706)存在下传热流体在90℃下老化14天之后测定的。
在特别优选的实施例中，当以0.002-0.5wt.％N-乙烯基吡咯烷酮聚合物的浓度在基液(由在水中的30-60wt.％MEG组成)中用作唯一的添加剂时，具有500-12,000g/mol的重均分子量的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮能够维持在25℃下的电导率小于50μS/cm、优选小于25μS/cm、优选小于10μS/cm、更优选小于5μS/cm、最优选小于2μS/cm，其中电导率是例如使用如实验部分中描述的测试程序在铝基材(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN 1706)存在下传热流体在90℃下老化14天之后测定的。
在特别优选的实施例中，当以0.002-0.5wt.％N-乙烯基吡咯烷酮聚合物的浓度在基液(由在水中的30-60wt.％MEG组成)中用作唯一的添加剂时，具有20,000-50,000g/mol的重均分子量的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮能够维持在25℃下的电导率小于50μS/cm、优选小于25μS/cm、优选小于10μS/cm、更优选小于5μS/cm、最优选小于2μS/cm，其中电导率是例如使用如实验部分中描述的测试程序在铝基材(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN 1706)存在下传热流体在90℃下老化14天之后测定的。
在实施例中，当以0.0002-0.5wt.％N-乙烯基吡咯烷酮聚合物的浓度在基液(由在水中的30-60wt.％MEG组成)中用作唯一的添加剂时，具有40,000-80,000g/mol的重均分子量的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮能够维持在25℃下的电导率小于50μS/cm、优选小于25μS/cm、优选小于10μS/cm、更优选小于5μS/cm、最优选小于2μS/cm，其中电导率是例如使用如实验部分中描述的测试程序在铝基材(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN1706)存在下传热流体在90℃下老化14天之后测定的。
在优选的实施例中，当以0.0002-0.5wt.％N-乙烯基吡咯烷酮聚合物的浓度在基液(由在水中的30-60wt.％MEG组成)中用作唯一的添加剂时，具有500至50,000g/mol、更优选1,000至15,000g/mol、甚至更优选1,500至10,000g/mol的重均分子量的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮能够维持在25℃下的电导率小于50μS/cm、优选小于25μS/cm、优选小于10μS/cm、更优选小于5μS/cm、最优选小于2μS/cm，其中电导率是例如使用如实验部分中描述的测试程序在铝基材(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN 1706)存在下传热流体在90℃下老化14天之后测定的。
电导率
在本发明的实施例中，提供了如本文描述的冷却剂组合物，其具有本文别处描述的电导率，如使用Radiometer Copenhagen CDC745-电导池和Radiometer Copenhagen温度传感器T201用Radiometer Copenhagen CDM210电导率仪根据ASTM D1125测量的。
在本发明的实施例中，提供了如本文描述的冷却剂组合物，其具有使用如实验部分中描述的测试程序任选地在铝(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN 1706)存在下在90℃下老化14天之后小于50μS/cm、优选小于25μS/cm、优选小于10μS/cm、更优选小于5μS/cm、甚至更优选小于2μS/cm的在25℃下的电导率。
在本发明的实施例中，提供了如本文描述的冷却剂组合物，其中，使用如实验部分中描述的测试程序任选地在铝(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN 1706)存在下在90℃下老化14天之后，乙醇酸盐的浓度和/或甲酸盐的浓度小于30ppm、优选小于10ppm、更优选小于5ppm，其中乙醇酸盐的浓度和甲酸盐的浓度是通过离子色谱法测定的。
腐蚀抑制
如贯穿本文件所解释的，根据本发明的冷却剂组合物表现出本文描述的电导率特征，同时不显著腐蚀铝。因此，在本发明的实施例中，提供了如本文描述的组合物，其中当使用实验部分中描述的程序测试时，浸没在组合物中的铝试样(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DINEN 1706)表现出小于20mg、优选小于10mg、优选小于2mg的重量损失。
无机化合物
根据本发明，如本文描述的组合物可以包含无机化合物。如果存在，则无机化合物的(组合)量按冷却剂组合物的总重量计小于100ppm。如技术人员将理解的，无机化合物不包含碳-氢键。相反，有机化合物如可用于根据本发明的组合物中的有机防腐蚀剂确实包含碳-氢键。
如技术人员将理解的，高浓度的无机化合物、特别是呈盐形式的无机化合物可以增加冷却剂组合物的电导率，这将使得它们不适合在燃料电池单元中使用，因为其导致燃料电池单元的电压降低以及隔板的腐蚀。因此，当无机化合物的量按组合物的总重量计小于100ppm、优选小于75ppm、更优选小于50ppm、甚至更优选小于25ppm、最优选小于10ppm时，如本文描述的冷却剂组合物典型地具有降低的电导率。
在本发明的具体的实施例中，如本文定义的冷却剂组合物可以包含一些无机防腐蚀剂，该无机防腐蚀剂的量例如为按组合物的总重量计超过1ppm、超过3ppm、或超过5ppm，条件是组合物在25℃下的电导率小于100μS/cm。
在本发明的实施例中，如本文定义的冷却剂组合物包含选自由以下组成的组的无机防腐蚀剂：硅酸盐、钼酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐、钨酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、碳酸盐、膦酸盐、硒酸盐和磷酸盐。
在优选的实施例中，如本文定义的冷却剂组合物不包含硼砂、硝酸钠、亚硝酸钠、硅酸钠和苯甲酸钠。
在优选的实施例中，如本文定义的冷却剂组合物不包含炭黑。
在优选的实施例中，如本文定义的冷却剂组合物不包含硼酸盐和硝酸铈。
在优选的实施例中，如本文定义的冷却剂组合物不包含水溶性钼酸盐、亚硝酸盐和硝酸盐。
在优选的实施例中，如本文定义的冷却剂组合物不包含氢氧化钾。
另外的添加剂
如技术人员将理解的，基于本文呈现的传授内容，根据本发明的冷却剂组合物可以包含本领域中常规的一种或多种另外的添加剂。确定可以添加多少某种添加剂使得所得组合物的电导率符合本发明是在本领域普通技术人员的常规能力范围内的。如本领域技术人员将理解的，优选非离子的另外的添加剂。冷却剂组合物包含明确限定量的水、醇、N-乙烯基吡咯烷酮聚合物和无机化合物。相应地，一种或多种另外的添加剂不同于水、醇和N-乙烯基吡咯烷酮聚合物以及无机化合物。
在本发明的某些实施例中，本文提供的组合物包含一种或多种另外的添加剂，优选选自由以下组成的组的一种或多种另外的添加剂：腐蚀抑制剂、液体电介质、抗氧化剂、抗磨剂、洗涤剂和防沫剂。在优选的实施例中，本发明的组合物进一步包含所述另外的添加剂中的一种或多种，其量在0.001-10wt.％(按组合物的总重量计)范围内、优选0.01-5wt.％、更优选0.02-3wt.％。
在优选的实施例中，本发明的冷却剂组合物进一步包含选自由以下组成的组的一种或多种另外的添加剂：噻唑、三唑、聚烯烃、聚氧化烯、硅油、硅酸酯(如Si(OR)4，其中R是C1至C4烷基)、矿物油、单羧酸、二羧酸和三羧酸。在优选的实施例中，本发明的冷却剂组合物进一步包含所述添加剂中的一种或多种，其量在0.001-10wt.％(按组合物的总重量计)范围内，优选0.01-5wt.％、更优选0.02-3wt.％。
在本发明的优选的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含腐蚀抑制剂作为另外的添加剂，该腐蚀抑制剂是噻唑或三唑、优选芳族三唑或噻唑。在本发明的优选的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含选自由以下组成的组的一种或多种三唑作为一种或多种另外的添加剂：甲苯基三唑、苯并三唑及其组合。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含三唑或噻唑、优选甲苯基三唑或苯并三唑作为另外的添加剂，该添加剂的量为超过0.001wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.01wt.％、优选超过0.1wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、优选小于3wt.％。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的组合物，其中组合物包含消泡剂作为另外的添加剂。优选地，消泡剂选自由以下组成的组：聚氧化烯、硅聚合物(如3D硅聚合物)或硅油。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含消泡剂作为另外的添加剂，该添加剂的量为超过0.001wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.005wt.％、优选超过0.01wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、优选小于3wt.％。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含选自由以下组成的组的腐蚀抑制剂作为另外的添加剂：芳族羧酸酯、脂族单羧酸酯、脂族二羧酸酯、脂族三羧酸酯和聚合物腐蚀抑制剂。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含脂族单羧酸酯、优选选自由C4-C12脂族单羧酸酯组成的组的脂族单羧酸酯作为另外的添加剂，该添加剂的量为超过50ppm(按组合物的总重量计)、优选超过100ppm、优选超过500ppm和/或小于5000ppm、优选小于2500ppm、优选小于1000ppm。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含脂族二羧酸酯、优选选自由C6-C16脂族二羧酸酯组成的组的脂族二羧酸酯作为另外的添加剂，该添加剂的量为超过50ppm(按组合物的总重量计)、优选超过100ppm、优选超过500ppm和/或小于5000ppm、优选小于2500ppm、优选小于1000ppm。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含脂族三羧酸酯、优选选自由C7-C18脂族三羧酸酯组成的组的脂族三羧酸酯作为另外的添加剂，该添加剂的量为超过50ppm(按组合物的总重量计)、优选超过100ppm、优选超过500ppm和/或小于5000ppm、优选小于2500ppm、优选小于1000ppm。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含芳族羧酸酯、优选选自由以下组成的组的芳族羧酸酯作为另外的添加剂：苯甲酸酯、苯-1,2-二羧酸酯、苯-1,2,3-三羧酸酯、苯-1,2,4-三羧酸酯、苯-1,4-二羧酸酯及其组合，该添加剂的量为超过50ppm(按组合物的总重量计)、优选超过100ppm、优选超过500ppm和/或小于5000ppm、优选小于2500ppm、优选小于1000ppm。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含抗氧化剂作为另外的添加剂。优选地，抗氧化剂选自由以下组成的组：苯酚，如2,6二-叔丁基甲基苯酚和4,4'-亚甲基-双(2,6-二-叔丁基苯酚)；芳族胺，如p,p-二辛基苯胺、单辛基二苯胺、吩噻嗪、3,7-二辛基吩噻嗪、苯基-1-萘胺、苯基-2-萘胺、烷基苯基-1-萘胺(alkylphenyl-1-naphthatalamine)和烷基-苯基-2-萘亚甲基-胺，以及含硫化合物。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含抗氧化剂作为另外的添加剂，该添加剂的量为超过0.001wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.005wt.％、优选超过0.01wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、优选小于3wt.％。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含抗磨剂作为另外的添加剂。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含抗磨剂作为另外的添加剂，该添加剂的量为超过0.001wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.005wt.％、优选超过0.01wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、优选小于3wt.％。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含一种或多种表面活性剂作为一种或多种另外的添加剂。在优选的实施例中，一种或多种表面活性剂选自由非离子表面活性剂组成的组，如选自由以下组成的组的一种或多种非离子表面活性剂：
·脂肪酸酯，如脱水山梨糖醇脂肪酸酯；
·聚亚烷基二醇；
·聚亚烷基二醇酯；
·环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物和嵌段共聚物；
·脱水山梨糖醇脂肪酸酯的聚氧化烯衍生物；以及
·烷氧基化醇醚。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含所述一种或多种表面活性剂，该表面活性剂的量为超过0.001wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.005wt.％、优选超过0.01wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、优选小于3wt.％。
在本发明的某些实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含介电液体作为另外的添加剂。优选的介电液体是矿物油、硅油及其混合物。
在本发明的某些实施例中，本文提供的冷却剂组合物包含超过0.0001wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.001wt.％、优选超过0.01wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、优选小于3wt.％的介电液体。
在本发明的某些实施例中，本文提供的冷却剂组合物包含0.0001-10wt.％(按组合物的总重量计)、优选0.001-5wt.％、优选0.01-1wt.％的介电液体。
在本发明的某些实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含一种或多种非离子染料、如EP 1809718 B1和KR 102108349 B1中披露的非离子染料作为另外的添加剂，该添加剂的量为优选超过0.001wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.005wt.％、优选超过0.01wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、优选小于3wt.％。
在本发明的某些实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中出于安全原因，组合物包含一种或多种苦味剂作为另外的添加剂，该添加剂的量为优选小于100ppm(按组合物的总重量计)、优选小于80ppm、小于60ppm、小于40ppm、或小于20ppm。
在本发明的某些实施例中，提供了如本文定义的冷却剂组合物，其中组合物包含一种或多种聚合物粘度调节剂作为另外的添加剂，如环氧乙烷均聚物、环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物、80％水解的聚乙烯基醇、聚烷氧基接枝的聚乙烯基醇、和聚(乙烯基醇-共-乙烯)，该添加剂的量为优选超过0.001wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.005wt.％、优选超过0.01wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、优选小于3wt.％。
作为传热流体的组合物
在高度优选的实施例中，冷却剂组合物、优选如本文描述的即用型冷却剂组合物是传热流体，优选适合用于太阳能系统、燃料电池单元、电动机、发电机、电池、电池电动车辆、电力电子器件或电子设备的传热流体，最优选适合用于燃料电池单元或电力电子器件的传热流体。
如技术人员将理解的，取决于(例如)预期应用，根据本发明的组合物可以以各种浓度配制和使用。因此，冷却剂组合物不受N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮或本文描述的其他添加剂的浓度的特别限制。因此，取决于设想的应用，本文描述的组合物可能适合按原样使用，或者可能需要在使用前通过基液稀释。然而，诸位发明人已发现，特别有利的是提供本发明的组合物，其呈即用型组合物形式，可适合用作燃料电池单元冷却剂，或呈浓缩物形式，适合于制备所述即用型组合物。
即用型组合物
在本发明的高度优选的实施例中，提供了呈即用型组合物形式的如本文描述的冷却剂组合物，该即用型组合物是传热流体，其中：
·N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮的浓度在按组合物的总重量计在0.0001-10wt.％范围内、优选在0.00015-5wt.％范围内、更优选在0.0002-2wt.％范围内；并且
·组合物包含按组合物的总重量计超过90wt.％、优选超过95wt.％、优选超过98wt.％、优选超过99wt.％的基液。
在本发明的实施例中，本文提供的即用型组合物包含具有在500至2,500,000g/mol范围内、优选在3,000至2,500,000g/mol范围内、更优选在5,000至2,250,000g/mol范围内、甚至更优选在7,500至2,00,000g/mol范围内、最优选在8,000至1,800,000g/mol范围内的重均分子量的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮；其中N-乙烯基吡咯烷酮聚合物具有按组合物的总重量计在0.0001-10wt.％范围内、优选在0.00015-5wt.％范围内、更优选在0.0002-3wt.％范围内的浓度。在特别优选的实施例中，所述N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在即用型组合物中具有超过0.0001wt.％、超过0.0002wt.％、超过0.0003wt.％、超过0.0005wt.％、超过0.001wt.％、超过0.002wt.％、超过0.003wt.％、超过0.005wt.％、超过0.01wt.％、超过0.02wt.％、超过0.03wt.％、超过0.05wt.％、超过0.1w.t％、超过0.2wt.％和/或小于10wt.％、小于9wt.％、小于8wt.％、小于7wt.％、小于6wt.％、小于5wt.％、小于4wt.％、小于3wt.％、小于2wt.％、小于1wt.％、小于0.9wt.％、小于0.8wt.％、小于0.7wt.％、小于0.6wt.％、小于0.5wt.％、小于0.4wt.％的浓度。在高度优选的实施例中，所述聚乙烯吡咯烷酮在即用型组合物中具有超过0.0001wt.％、优选超过0.00015wt.％、更优选超过0.0002wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、更优选小于2wt.％的浓度。
在本发明的具体的实施例中，本文提供的即用型组合物包含具有在3,000至700,000g/mol范围内、优选在5,000至500,000g/mol范围内、更优选在7,500至250,000g/mol范围内、甚至更优选在8,000至100,000g/mol范围内的重均分子量的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮；其中N-乙烯基吡咯烷酮聚合物具有按组合物的总重量计在0.0001-10wt.％范围内、优选在0.00015-5wt.％范围内、更优选在0.0002-3wt.％范围内的浓度。在特别优选的实施例中，所述N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在即用型组合物中具有超过0.0001wt.％、超过0.0002wt.％、超过0.0003wt.％、超过0.0005wt.％、超过0.001wt.％、超过0.002wt.％、超过0.003wt.％、超过0.005wt.％、超过0.01wt.％、超过0.02wt.％、超过0.03wt.％、超过0.05wt.％、超过0.1w.t％、超过0.2wt.％和/或小于10wt.％、小于9wt.％、小于8wt.％、小于7wt.％、小于6wt.％、小于5wt.％、小于4wt.％、小于3wt.％、小于2wt.％、小于1wt.％、小于0.9wt.％、小于0.8wt.％、小于0.7wt.％、小于0.6wt.％、小于0.5wt.％、小于0.4wt.％的浓度。在高度优选的实施例中，所述N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在即用型组合物中具有超过0.0001wt.％、优选超过0.00015wt.％、更优选超过0.0002wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、更优选小于2wt.％的浓度。
在本发明的具体的实施例中，本文提供的即用型组合物包含具有在700,000至2,500,000g/mol范围内、优选在750,000至2,250,000g/mol范围内、更优选在850,000至2,000,000g/mol范围内、甚至更优选在1,000,000至1,800,000g/mol范围内的重均分子量的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮；其中N-乙烯基吡咯烷酮聚合物具有按组合物的总重量计在0.0001-10wt.％范围内、优选在0.00015-5wt.％范围内、更优选在0.0002-3wt.％范围内的浓度。在特别优选的实施例中，所述N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在即用型组合物中具有超过0.0001wt.％、超过0.0002wt.％、超过0.0003wt.％、超过0.0005wt.％、超过0.001wt.％、超过0.002wt.％、超过0.003wt.％、超过0.005wt.％、超过0.01wt.％、超过0.02wt.％、超过0.03wt.％、超过0.05wt.％、超过0.1w.t％、超过0.2wt.％和/或小于10wt.％、小于9wt.％、小于8wt.％、小于7wt.％、小于6wt.％、小于5wt.％、小于4wt.％、小于3wt.％、小于2wt.％、小于1wt.％、小于0.9wt.％、小于0.8wt.％、小于0.7wt.％、小于0.6wt.％、小于0.5wt.％、小于0.4wt.％的浓度。在高度优选的实施例中，所述N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在即用型组合物中具有超过0.0001wt.％、优选超过0.00015wt.％、更优选超过0.0002w的浓度
在本发明的具体的实施例中，本文提供的即用型组合物包含具有500至50,000g/mol、更优选1,000至15,000g/mol、甚至更优选1,500至10,000g/mol的重均分子量的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮；其中N-乙烯基吡咯烷酮聚合物具有按组合物的总重量计在0.0001-10wt.％范围内、优选在0.00015-5wt.％范围内、更优选在0.0002-3wt.％范围内的浓度。在特别优选的实施例中，所述N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在即用型组合物中具有超过0.0001wt.％、超过0.0002wt.％、超过0.0003wt.％、超过0.0005wt.％、超过0.001wt.％、超过0.002wt.％、超过0.003wt.％、超过0.005wt.％、超过0.01wt.％、超过0.02wt.％、超过0.03wt.％、超过0.05wt.％、超过0.1w.t％、超过0.2wt.％和/或小于10wt.％、小于9wt.％、小于8wt.％、小于7wt.％、小于6wt.％、小于5wt.％、小于4wt.％、小于3wt.％、小于2wt.％、小于1wt.％、小于0.9wt.％、小于0.8wt.％、小于0.7wt.％、小于0.6wt.％、小于0.5wt.％、小于0.4wt.％的浓度。在高度优选的实施例中，所述N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在即用型组合物中具有超过0.0001wt.％、优选超过0.00015wt.％、更优选超过0.0002wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、更优选小于2wt.％的浓度。
在优选的实施例中，提供了如本文描述的即用型组合物，其中基液由水和醇组成，该醇选自由以下组成的组：单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、五丙二醇、六丙二醇、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、四氢糠醇、乙氧基化糠醇、丙三醇的二甲基醚、山梨醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、甲氧基乙醇、丙三醇及其混合物，优选选自由以下组成的组：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇及其混合物；并且其中醇的量在10-80wt.％(按组合物的总重量计)范围内、优选30-70wt.％。在具体的实施例中，醇的量在10-45wt.％(按组合物的总重量计)范围内。
在高度优选的实施例中，即用型组合物具有小于100μS/cm、优选小于50μS/cm、更优选小于25μS/cm、甚至更优选小于10μS/cm、又更优选小于5μS/cm、最优选小于2μS/cm的在25℃下的电导率，其中电导率是使用如实验部分中描述的测试程序任选地在铝基材(ENAC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN 1706)存在下传热流体在90℃下老化14天之后测定的。
在优选的实施例中，即用型组合物具有根据ASTM标准测试方法D445-19a在20℃下测定的在0.1至100mm2/s范围内、优选在0.5至50mm2/s范围内、更优选在1至10mm2/s范围内的运动粘度。
浓缩物
在本发明的优选的实施例中，如本文描述的组合物以适合于制备本文描述的即用型组合物的浓缩物形式提供。
在优选的实施例中，浓缩物适合于通过以下方式来制备本文描述的即用型组合物：添加水和/或醇；优选添加水、单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇和/或丙三醇；最优选添加水。在高度优选的实施例中，浓缩物适合于通过以下方式来制备即用型组合物：仅添加水和/或醇；优选仅添加水、单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇和/或丙三醇；最优选仅添加水(即无需添加其他成分即可由浓缩物来制备本文描述的即用型组合物)。
在本发明的实施例中，提供了如本文定义的浓缩物，其中N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮的浓度为超过0.01wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.05wt.％、更优选超过0.5wt.％和/或小于10wt.％、优选小于5wt.％、更优选小于2wt.％。
在优选的实施例中，提供了如本文定义的浓缩物，其中N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮的浓度在0.01-10wt.％(按组合物的总重量计)范围内、优选0.05-5wt.％、更优选0.1-2wt.％。
在优选的实施例中，浓缩物包含如本文定义的基液和如本文定义的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮，其中N-乙烯基吡咯烷酮聚合物的浓度为超过0.01wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.1wt.％、更优选超过0.5wt.％，并且其中超过80wt.％、优选超过85wt.％、优选超过90wt.％的浓缩物是醇、优选选自由以下组成的组的醇：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇和丙三醇，最优选单乙二醇。
在优选的实施例中，浓缩物包含如本文定义的基液和如本文定义的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮，其中N-乙烯基吡咯烷酮聚合物的浓度为超过0.01wt.％(按组合物的总重量计)、优选超过0.1wt.％、更优选超过0.5wt.％，并且其中超过80wt.％、优选超过85wt.％的浓缩物是水。
制备方法
在本发明的另一个方面，提供了一种制备如本文定义的冷却剂组合物的方法，该方法包括以下步骤：
(i)提供如本文定义的基液；
(ii)提供如本文定义的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮；
(iii)任选地提供如本文定义的一种或多种另外的添加剂；以及
(iv)将步骤(i)的基液与步骤(ii)的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物和步骤(iii)的任选的一种或多种另外的添加剂合并，以获得组合物。
根据本发明，化合物的添加顺序不受特别限制。
在本发明的另一个方面，提供了一种制备如本文定义的即用型组合物的方法，该方法包括以下步骤：
(i)提供如本文定义的浓缩物；
(ii)提供水、醇或其混合物；
(iii)任选地提供如本文定义的一种或多种另外的添加剂；以及
(iv)将步骤(i)的浓缩物与步骤(ii)的水、醇或其混合物以及步骤(iv)的任选的一种或多种另外的添加剂合并，以获得即用型组合物。
在优选的实施例中，步骤(iv)包括将超过20wt.％的水(按浓缩物的重量计)、醇或其混合物，优选超过30wt.％、或超过50wt.％的水、醇或其混合物合并。
在优选的实施例中，提供了一种制备如本文定义的即用型组合物的方法，该方法包括以下步骤：
(i)提供如本文定义的浓缩物；
(ii)提供水、醇或其混合物；
(iii)将步骤(i)的浓缩物与步骤(ii)的水、醇或其混合物合并，以获得即用型组合物。
在优选的实施例中，步骤(iii)包括将超过50wt.％(按浓缩物的重量计)的水、醇或其混合物，优选超过100wt.％、超过150wt.％、超过200wt.％或超过500wt.％的水、醇或其混合物合并。
根据本发明，步骤(ii)的醇优选选自由以下组成的组：单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、五丙二醇、六丙二醇、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、四氢糠醇、乙氧基化糠醇、丙三醇的二甲基醚、山梨醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、甲氧基乙醇、丙三醇及其混合物，优选选自由以下组成的组：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇及其混合物；优选选自由以下组成的组：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇及其混合物。
其他
在本发明的实施例中，如本文定义的冷却剂组合物、优选即用型组合物具有3至8、优选3.5至7.5、更优选4至7的pH。
在本发明的实施例中，如本文定义的冷却剂组合物、优选即用型组合物具有小于0.01、优选小于0.001、最优选小于0.0001的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮与基液中包含的醇的重量比。
用途/方法
在本发明的另一个方面，提供了一种电气系统，优选选自由以下组成的组的电气系统：太阳能系统、燃料电池单元、电动机、发电机、电池、电话发射站、无线电和电视广播站、中继站、电加热或冷却装置、充电站和高功率激光器/投影机，更优选燃料电池单元，其中电气系统进一步包含如本文定义的冷却剂组合物、优选如本文描述的即用型组合物。电气系统优选包含与如本文定义的冷却剂组合物直接接触的铝。在另一个方面，本发明提供了如本文定义的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在包含水和醇的低电导率冷却剂组合物中作为电导率发展抑制剂和/或抗氧化剂的用途。
在另一个方面，本发明提供了如本文定义的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮的用途：
·用于抑制基于醇和水的冷却剂、优选与包含铝的电气系统直接接触的基于醇和水的冷却剂、优选在基于单乙二醇和水的冷却剂中乙醇酸根或甲酸根离子的形成；或
·用于在基于醇和水的冷却剂、优选与包含铝的电气系统直接接触的基于醇和水的冷却剂中维持低电导率。
在本发明的另一个方面，提供了本文描述的冷却剂组合物、优选即用型组合物作为传热流体或冷却剂、优选在电气系统中作为传热流体或冷却剂、更优选在选自由以下组成的组的电气系统中作为传热流体或冷却剂的用途：太阳能系统、燃料电池单元、电动机、发电机、电池、电话发射站、电力电子器件、无线电和电视广播站、中继站、电加热或冷却装置，优选燃料电池单元或电力电子器件。
在本发明的另一个方面，提供了一种热交换方法，该方法包括：
a.在电气系统、如包含铝的电气系统、优选选自由以下组成的组的电气系统中产生热量：太阳能系统、燃料电池单元、电动机、发电机、电池、电话发射站、电力电子器件、无线电和电视广播站、中继站、电加热或冷却装置，优选燃料电池单元或电力电子器件；
b.使如本文描述的冷却剂组合物、优选如本文描述的即用型组合物与步骤a的系统接触；
c.将热量从系统传递至冷却剂组合物；
d.使组合物通过热交换器；以及
e.将热量从冷却剂组合物传递出去。
实例
通过将铝样本浸入根据本发明的各种组合物或对比组合物中并且如下文描述的将这些组合物在90℃下老化14天，证明了根据本发明的冷却剂组合物的出人意料的行为，特别是甚至在铝存在下老化时的电导率。
通过将各种量的聚乙烯吡咯烷酮(Luvitec K17：Mw＝9,000g/mol，Luvitec K30a：Mw＝40,000g/mol，Luvitec K30b：Mw＝50,000g/mol和Luvitec K90：Mw＝1,400,000g/mol)添加到33vol％MEG在UPW(超纯水)中的组合物中来制备十四种组合物(实例2-15)。
实例1是由在UPW中的33vol％MEG组成的空白组合物，即不含聚乙烯吡咯烷酮。
将实例1-15的制备的组合物用DOWEX Marathon MR3(现为Amberlite MB20 HOH，即混合床离子交换树脂)处理，以除去制备的组合物中所有残留的离子化合物。为此目的，将组合物与0.5w％DOWEX Marathon MR3(现为Amberlite MB20HOH)在室温下搅拌3h。3h后通过过滤除去离子交换剂。
测量如此处理的组合物的pH和电导率(eConduc)(“老化前”测量)并列于下表中。随后，用UPW冲洗100mL玻璃瓶并在90℃下干燥过夜。使用P240砂纸对铝(EN AC-AlSi10Mg(a)T6，DIN EN 1706)试样进行抛光，用UPW和丙酮冲洗，在100℃下干燥1h并称重(新鲜试样)。将试样添加到瓶中并向瓶中添加100mL实例1-15的组合物。随后，将瓶放入90℃的烘箱中。14天后，将瓶从烘箱中取出并测量老化组合物的电导率和pH。通过离子色谱法测定老化组合物中的乙醇酸盐和甲酸盐浓度。所有试样用水和软毛刷温和清洁，干燥并称重(试样AT)。最后，通过将所有试样放入HNO3:UPW 4:1的混合物中10分钟进行化学清洁。用水和软毛刷进一步清洁试样，5在100℃下干燥1h并称重(试样CC)。使用下式确定由于老化导致的铝试样的重量变化：Δm(mg)＝新鲜试样的质量(mg)-试样CC的质量(mg)-。实验结果在表1中提供。
表1：
@wt.％是基于组合物的总重量计算的#负号表示重量增加
从以上结果可以看出，使用聚乙烯吡咯烷酮的根据本发明的组合物(实例2-15)出人意料且出乎意外地示出低电导率和在铝存在下老化时非常有限的二醇分解。

Claims (15)

1.一种冷却剂组合物，其包含基液和N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮，其中该组合物具有小于100μS/cm的在25℃下的电导率，
其中该基液由水和醇组成，
其中该醇以按该基液的重量计在10-99.5wt.％范围内的量存在，
其中该组合物包含按该组合物的总重量计超过75wt.％的基液，并且
其中无机化合物的量为按该组合物的总重量计小于100ppm。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，该组合物具有小于50μS/cm、优选小于25μS/cm、更优选小于10μS/cm、甚至更优选小于5μS/cm的在25℃下的电导率。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，该醇选自由以下组成的组：单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、五丙二醇、六丙二醇、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、四氢糠醇、乙氧基化糠醇、丙三醇的二甲基醚、山梨醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、甲氧基乙醇、丙三醇及其混合物，优选选自由以下组成的组：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇及其混合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该醇以按该基液的重量计在30-70wt.％范围内的量存在。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选该聚乙烯吡咯烷酮具有在500至2,500,000g/mol范围内的重均分子量。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中，该N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选该聚乙烯吡咯烷酮具有在500至50,000g/mol范围内、更优选在1,000至15,000g/mol范围内、甚至更优选在1,500至10,000g/mol范围内的重均分子量，如约2000g/mol、约2500g/mol、约5000g/mol或约8000g/mol的重均分子量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该组合物包含选自由以下组成的组的一种或多种另外的添加剂：噻唑、三唑、聚烯烃、聚氧化烯、硅油、矿物油、硅酸酯、脂族单羧酸、脂族二羧酸和脂族三羧酸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该无机化合物的量小于50ppm、优选小于25ppm、更优选小于10ppm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其以即用型组合物的形式提供，该即用型组合物是传热流体，其中：
·该N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选该聚乙烯吡咯烷酮的浓度按该组合物的总重量计在0.0001-10wt.％范围内、优选在0.00015-5wt.％范围内、更优选在0.0002-2wt.％范围内；并且
·该组合物包含按该组合物的总重量计超过90wt.％、优选超过95wt.％、优选超过98wt.％、优选超过99wt.％的基液。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其具有3至8、更优选3.5至7.5、最优选4至7的pH。
11.根据权利要求9或10所述的组合物，其中，该基液由水和醇组成，该醇选自由以下组成的组：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇及其混合物，其中该醇以按该基液的重量计在30-70wt.％范围内的量存在。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的组合物，其具有根据ASTM标准测试方法D445-19a在20℃下测定的在0.1至100mm2/s范围内、优选在0.5至50mm2/s范围内、更优选在1至10mm2/s范围内的在20℃下的运动粘度。
13.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其以浓缩物的形式提供，该浓缩物适合通过以下方式来制备根据权利要求10-12中任一项所述的即用型组合物：仅添加水和/或醇；优选仅添加水、单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇和/或丙三醇；最优选仅添加水。
14.N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在包含水和醇的低电导率冷却剂组合物中作为电导率发展抑制剂和/或抗氧化剂的用途。
15.N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮的用途：
·其用于抑制基于醇和水的冷却剂、优选基于单乙二醇的冷却剂中乙醇酸根或甲酸根离子的形成；或
·其用于在基于醇和水的冷却剂中维持低电导率。
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