EP4479485A1 - Composition ininflammable et refroidissante - Google Patents

Composition ininflammable et refroidissante

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Publication number
EP4479485A1
EP4479485A1 EP23704191.8A EP23704191A EP4479485A1 EP 4479485 A1 EP4479485 A1 EP 4479485A1 EP 23704191 A EP23704191 A EP 23704191A EP 4479485 A1 EP4479485 A1 EP 4479485A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
composition
weight
fluid
hydrocarbon
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23704191.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas CHAMPAGNE
Francis Rondelez
Marie-Pierre Krafft
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
TotalEnergies Onetech SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, TotalEnergies Onetech SAS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4479485A1 publication Critical patent/EP4479485A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C09K5/044—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
    • C09K5/045—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds containing only fluorine as halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
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    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/06—Organic materials
    • C09K21/08—Organic materials containing halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/10—Liquid materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/10—Components
    • C09K2205/12—Hydrocarbons
    • C09K2205/128—Perfluorinated hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids

Definitions

  • the present invention relates to the field of cooling and non-flammable compositions for static or mobile applications, in particular for electric or hybrid vehicles, in particular for cooling batteries and power electronics but also for delaying and/or preventing the spread of fire.
  • electric vehicle within the meaning of the present invention, is meant a vehicle comprising an electric motor as the sole means of propulsion, unlike a hybrid vehicle which comprises a combustion engine and an electric motor as combined means of propulsion.
  • propulsion system within the meaning of the present invention, is meant a system comprising the mechanical parts necessary for the propulsion of an electric vehicle.
  • the propulsion system thus more specifically includes an electric motor comprising the rotor-stator assembly, power electronics (dedicated to speed regulation), a transmission (also called a gearbox) and a battery.
  • compositions In general, it is necessary to implement, in electric or hybrid vehicles, compositions to meet the constraint of lubrication and/or cooling of the various parts of the propulsion system mentioned above. According to the systems, one and the same composition can play the role of lubrication and cooling while, in other systems, there can be both a lubricating composition dedicated to this action vis-à-vis the elements of the system of propulsion, as well as just described, and a different cooling composition, in particular for batteries and power electronics.
  • This second alternative is used in particular when hydrocarbon fluids having a boiling point greater than or equal to 30°C, and in particular between 30°C and 350°C, in particular between 30°C and 250°C, are placed in work for cooling the batteries and the power electronics as will be detailed below. Such hydrocarbon fluids do not exhibit lubricating properties.
  • Lubricating compositions also called “lubricants”, are commonly used in propulsion systems, such as electric motors, for the main purposes of reducing the frictional forces between the various moving metal parts in the motors. They are also effective in preventing premature wear or even damage to these parts, and in particular to their surface.
  • a lubricating composition is conventionally composed of one or more base oils, with which are generally associated several additives dedicated to stimulating the lubricating performance of the base oils, such as, for example, friction modifier additives.
  • electric propulsion systems generate heat during operation via the electric motor, power electronics and batteries. Since the amount of heat generated is greater than the amount of heat normally dissipated to the environment, it is necessary to ensure cooling of the motor, the power electronics and the batteries. In general, the cooling is carried out on several parts of the propulsion system generating heat and/or the parts of said system sensitive to heat, in order to avoid reaching dangerous temperatures, and in particular the power electronics and batteries.
  • PCTFE polychlorotrifluoroethylenes
  • perfluorinated organic fluids of the ether or ketone type are also known as cooling fluid for the propulsion system of electric vehicles.
  • composition comprising:
  • At least one hydrocarbon fluid having an initial boiling point of at least 30°C or at least one base oil
  • the composition comprises:
  • hydrocarbon fluid(s) having an initial boiling point of at least 30°C and/or base oil(s),
  • the composition further comprises at least one flame retardant corresponding to formula (I):
  • RF is a hydrocarbon group, in particular comprising from 1 to 22, preferably from 1 to 20, even more preferably from 1 to 16 carbon atoms,
  • RH is a hydrocarbon group, in particular comprising from 1 to 22, preferably from 1 to 20, even more preferably from 1 to 16 carbon atoms, and
  • RF and/or RH can also comprise at least one element chosen from the elements of the class of halogens such as preferably fluorine, bromine and/or chlorine.
  • the composition comprises:
  • hydrocarbon fluid(s) having an initial boiling point of at least 30°C and/or base oil(s),
  • the composition is in direct contact with at least one organ of the mobile or stationary system.
  • the composition is used as a battery cooling composition, as a data center cooling composition, as a hydraulic fluid, as a cooling fluid for a 5G type antenna, as a heat transfer fluid in a heating system, as a heat transfer fluid for charging stations, including for electric vehicles, as heat transfer fluid for energy storage systems, or as heat transfer fluid for photovoltaic panels, as working fluid for heat pumps.
  • the mobile system is a propulsion system of an electric or hybrid vehicle, preferably a battery and/or the power electronics of an electric or hybrid vehicle.
  • the stationary system is chosen from among data centers, heating systems, heat pumps, 5G type relay antennas, hydraulic systems, charging stations, including for electric vehicles, systems energy storage, or photovoltaic panels.
  • the invention also relates to a composition comprising, relative to the total weight of the composition:
  • hydrocarbon fluid(s) having an initial boiling point of at least 30°C and/or base oil(s),
  • RF is a hydrocarbon group
  • RH is a hydrocarbon group
  • RF and/or RH which may also comprise an element chosen from among the elements of the class of halogens, composition in which the mass ratio of perfluorooctyl bromide to hydrocarbon fluid(s) and/or base oil(s) is less than 1.
  • the mass ratio of perfluorooctyl bromide to hydrocarbon fluid(s) and/or base oil(s) is less than 0.75, preferably less than 0, 5.
  • composition defined in the invention has joint cooling and fire retardant properties.
  • the composition defined in the invention also has properties of resistance to ignition, also called non-flammability, which is useful with respect to batteries.
  • the present invention more particularly proposes the use of the composition defined in the present invention to satisfy at least the cooling, but also to delay and/or prevent the spread of fire within the elements of the propulsion system on the one hand, as well as on the other hand to ensure the safety of the batteries, in particular the Lithium-ion (Li-ion) or Nickel-Cadmium (Ni-Cd) batteries, by conferring a property of resistance to ignition.
  • composition defined in the context of the present invention also has improved stability. It typically comes in the form of a nano-emulsion, more thermodynamically stable than a conventional emulsion.
  • the present invention relates to the use of a composition
  • a composition comprising:
  • hydrocarbon fluid means any fluid comprising molecules of linear, saturated or unsaturated hydrocarbons, which may also comprise aromatic or cyclic groups, or alternatively heteroatoms.
  • paraffins denote hydrocarbons with straight or linear chains (also called “normal paraffins”) and with branched chains (also called “isoparaffins”).
  • heteroatoms in the context of the present invention, mention may in particular be made of nitrogen and oxygen.
  • the hydrocarbon fluid used in the invention has an initial boiling point of at least 30°C, preferably of at least 50°C.
  • “gas” type fluids can be used in the composition according to the invention which can then be used as a working fluid in heat pump type systems.
  • the hydrocarbon fluid has a boiling point of between 50°C and 350°C, in particular between 60°C and 300°C, and even more particularly between 80°C and 250°C.
  • the hydrocarbon fluid used in the invention has a carbon content of biological origin greater than or equal to 90% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid comprises alkanes, or linear molecules of saturated hydrocarbons with a non-cyclic chain, in particular comprising between 12 and 30 carbon atoms, in a content of between 80 and 100% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, or even between 90 and 100% by weight, and for example between 95 and 100% by weight.
  • the hydrocarbon fluid used in the invention comprises more than 50% by weight of isoparaffins, preferably more than 75% by weight of isoparaffins.
  • the components of the hydrocarbon fluid are chosen from isoparaffins comprising from 10 to 30 carbon atoms, preferentially from 11 to 24 carbon atoms, and more preferentially from 12 to 18 carbon atoms.
  • a cooling composition according to the invention advantageously comprises an isohexadecane content by weight of less than or equal to 50%.
  • the hydrocarbon fluid comprises from 85 to 100% by weight of isoparaffins, and a content of normal paraffins ranging from 0 to 15% by weight.
  • the hydrocarbon fluid advantageously comprises a content of normal paraffins less than or equal to 10% by weight, preferably less than or equal to 5% and even more preferably less than or equal to 2% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the isoparaffins are advantageously non-cyclic isoparaffins.
  • the hydrocarbon fluid has a mass ratio of isoparaffins to normal paraffins of at least 12:1, preferentially of at least 15:1 and more preferentially of at least 20:1. According to an even more particular embodiment, the hydrocarbon fluid does not include normal paraffins.
  • the hydrocarbon fluid preferably comprises a content by weight of isoparaffins ranging from 90 to 100% and a content of normal paraffins ranging from 0 to 10%, preferably from 95 to 100% of isoparaffins chosen from alkanes comprising from 12 to 30 carbon atoms, preferably from 12 to 24 carbon atoms, more preferably from 12 to 22 carbon atoms.
  • the hydrocarbon fluid in accordance with the invention comprises a majority, that is to say more than 90% by weight, of molecules having from 12 to 18 carbon atoms, such as isoparaffins.
  • the hydrocarbon fluid in accordance with the invention comprises from 60 to 95% by weight, preferably from 80 to 98% by weight, of isoparaffins chosen from the group consisting of Cl 5 isoparaffins, C16 isoparaffins, C17 isoparaffins, C18 isoparaffins and mixtures of two or more thereof.
  • the hydrocarbon fluid comprises:
  • isoparaffins having 15 carbon atoms and isoparaffins having 16 carbon atoms in a total amount ranging from 80 to 98% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid or - isoparaffins having 16 carbon atonies, isoparaffins having 17 carbon atonies and isoparaffins having 18 carbon atonies in a total amount ranging from 80 to 98% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, or
  • the hydrocarbon fluid comprises isoparaffins having 17 carbon atoms and isoparaffins having 18 carbon atoms in a total amount ranging from 80 to 98% by weight, relative to the total weight of the fluid hydrocarbon.
  • Examples of preferred hydrocarbon fluids according to the invention are those comprising:
  • the hydrocarbon fluid preferably comprises a content by weight of naphthenic compounds less than or equal to 3%, preferably less than or equal to 1%, more preferably less than or equal to 0.5% and even more preferably less than or equal to 500 ppm, or even at 100ppm or 50ppm.
  • the hydrocarbon fluid comprises a content by weight of isoparaffins ranging from 90 to 100%, a content by weight of normal paraffins ranging from 0 to 10% and a content by weight of naphthenic compounds less than or equal to at 1%.
  • the hydrocarbon fluid comprises a content by weight ranging from 95 to 100% isoparaffins, from 0 to 5% normal paraffins and a content by weight of naphthenic compounds less than or equal to 0.5%. More preferably, it comprises a content by weight ranging from 98% to 100% of isoparaffins, from 0 to 2% of normal paraffins and a content by weight of naphthenic compound less than or equal to 100 ppm.
  • the hydrocarbon fluid is advantageously free of aromatic compounds.
  • a content by weight of aromatic compounds less than or equal to 500 ppm, preferably less than or equal to 300 ppm, preferably less than or equal to 100 ppm, more preferably less than or equal to 50 ppm and advantageously less than or equal to 20 ppm measured for example by UV spectrometry.
  • the content by weight of isoparaffins, normal paraffins, naphthenic compounds and/or aromatics of the hydrocarbon fluid can be determined according to methods well known to those skilled in the art. Mention may be made, by way of non-limiting example, of a gas phase chromatography method.
  • the hydrocarbon fluid comprises a content by weight of isoparaffins ranging from 90 to 100%, a content by weight of normal paraffins ranging from 0 to 10%, a content by weight of naphthenic compounds less than or equal to 1% and a content by weight of aromatic compounds less than or equal to 500 ppm.
  • the hydrocarbon fluid comprises a content by weight ranging from 95 to 100% of isoparaffins, from 0 to 5% of normal paraffins, a content by weight of naphthenic compounds less than or equal to 0.5% and a content by weight of compounds aromatics less than or equal to 300 ppm, preferably less than 100 ppm, preferentially less than 50 ppm and advantageously less than 20 ppm.
  • the hydrocarbon fluid comprises a content by weight ranging from 95 to 100% of isoparaffins, from 0 to 5% of normal paraffins and a content by weight of aromatic compounds less than or equal to 100 ppm. More preferably, it comprises a content by weight ranging from 98% to 100% of isoparaffins, from 0 to 2% of normal paraffins, a content by weight of naphthenic compounds less than or equal to 100 ppm and a content by weight of aromatic compounds lower or equal to 100 ppm.
  • the hydrocarbon fluid also preferably has an extremely low content by weight of sulfur compounds, typically less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm and more preferably less than or equal to 0.5 ppm at a level too low to be detected using conventional low-sulphur analyzers.
  • the hydrocarbon fluid also preferably has a flash point greater than or equal to 110°C, preferably greater than or equal to 120°C and more preferably greater than or equal to 140°C according to standard EN ISO 2719.
  • a high flash point typically greater than at 110° C. allowing, among other things, on the one hand to overcome safety problems during storage and transport by avoiding excessive flammability of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid also preferably has a vapor pressure at 20° C. of less than or equal to 0.01 kPa.
  • the hydrocarbon fluid also preferably has a flash point greater than or equal to 110° C. according to standard EN ISO 2719 and a vapor pressure at 20° C. less than or equal to 0.01 kPa.
  • the hydrocarbon fluid has a flash point greater than or equal to greater than or equal to 120° C. and a vapor pressure at 20° C. less than or equal to 0.01 kPa.
  • it has a flash point greater than or equal to 140° C. and a vapor pressure at 20° C. less than or equal to 0.01 kPa.
  • the hydrocarbon fluid also preferably has a kinematic viscosity at 40° C. of less than or equal to 5 cSt, preferably less than or equal to 4 cSt and more preferably less than or equal to 3.5 cSt according to standard EN ISO 3104.
  • the hydrocarbon fluid used in the invention has a carbon content of biological origin greater than or equal to 90% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon oil which is ideally derived from the treatment of raw materials of origin biological.
  • the carbon in a biomaterial comes from the photosynthesis of plants and therefore from atmospheric CO2.
  • Degradation degradation also includes end-of-life combustion/incineration
  • CO2 materials therefore does not contribute to global warming because there is no increase in carbon emitted into the atmosphere.
  • the evaluation of the CO2 of biomaterials is therefore significantly better and contributes to reducing the carbon footprint of the products obtained (only the energy for manufacturing must be taken into account).
  • an original fossil material also degraded into CO2 will contribute to the increase in the rate of CO2 and therefore to global warming.
  • the hydrocarbon fluid implemented according to the invention will therefore have a carbon footprint which will be better than that of the compounds obtained from a fossil source.
  • bio-carbon indicates that the carbon is of natural origin and comes from a biomaterial, as indicated below.
  • Bio-carbon content and bio-material content are expressions indicating the same value.
  • a material of renewable origin or biomaterial is an organic material in which the carbon comes from the CO2 fixed recently (on a human scale) by photosynthesis from the atmosphere.
  • a biomaterial carbon 100% of natural origin
  • a fossil material has a zero ratio.
  • the isotopic 14 C is formed in the atmosphere and is then integrated by photosynthesis, according to a time scale of a few decades at most. The half-life of 14 C is 5730 years.
  • materials resulting from photosynthesis namely plants in general, necessarily have a maximum content of 14 C isotope.
  • ASTM D 6866-12 is for the “determination of biological content of natural range materials using mass spectrometry analysis of the ratio of radiocarbons and isotopes"
  • ASTM D 7026 is for "the sampling and reporting of results for the determination of biological substance-based content by carbon isotope analysis”.
  • the second standard mentions the first in its first paragraph.
  • the first standard describes a test for measuring the 14 C/ 12 C ratio of a sample and compares it with the 14 C/ 12 C ratio of a reference sample of 100% renewable origin, to give a relative percentage of C of renewable origin in the sample.
  • the standard is based on the same concepts as 14C dating, but without applying the dating equations. The ratio thus calculated is indicated as “pMC” (Modem Carbon percentage). If the material to be analyzed is a mixture of biomaterials and fossil materials (without radioactive isotope), the pMC value obtained is directly correlated to the quantity of biomaterial present in the sample.
  • the reference value used for the dating of 14 C is a value dating from the 1950s.
  • the reference 1950 corresponds to a pMC value of 100. Taking into account the thermonuclear tests, the current value to retain is approximately 107.5 (which corresponds to a correction factor of 0.93). The radioactive carbon signature of a current plant is therefore 107.5. A signature of 54 pMC and 99 pMC therefore corresponds to a quantity of biomaterial in the sample of 50% and 93% respectively.
  • the hydrocarbon fluid in accordance with the invention has a biomaterial content of at least 90%. This content is advantageously higher, in particular greater than or equal to 95%, preferably greater than or equal to 98% and advantageously equal to 100%.
  • the 14 C/ 12 C isotopic ratio of the hydrocarbon fluid used in the invention is between 1.15 and 1.2 ⁇ 10 12 .
  • the hydrocarbon fluid used in the invention can have particularly good biodegradability.
  • Biodegradation of an organic chemical refers to the reduction in complexity of chemical compounds through the metabolic activity of microorganisms. Under aerobic conditions, microorganisms convert organic substances into carbon dioxide, water and biomass.
  • the OECD 306 method is used to assess the biodegradability of individual substances in seawater.
  • the hydrocarbon fluid has, according to one embodiment, a biodegradability at 28 days of at least 60%, of preferably at least 70%, more preferably at least 75% and more preferably at least 80%.
  • the OECD 306 method is as follows:
  • the closed bottle method consists in dissolving a predetermined quantity of the substance to be tested in a control medium at a concentration traditionally of 2-10 mg/L, one or more concentrations being optionally used.
  • the solution is kept in a filled closed bottle protected from light at a constant temperature in the range 15-20°C.
  • the degradation is monitored by oxygen analysis over a period of 28 days.
  • 24 bottles are used (8 for the substance to be test, 8 for the reference compound and 8 for the nutrients). All analyzes are carried out on several bottles. At least 4 dissolved oxygen determinations are performed (day 0, 5, 15 and 20) using a chemical or electrochemical method.
  • hydrocarbon fluid used in the invention can be obtained according to the process described in application WO2016/185047.
  • a composition used according to the invention comprises from 15% to 99% by weight, preferably from 20% to 95%, even more preferably from 25% to 90%, advantageously from 30% to 90% by weight of at least one hydrocarbon fluid having a boiling point of at least 30°C, relative to the total weight of the composition.
  • composition used according to the invention may comprise one or more base oils.
  • base oils can be chosen from the base oils conventionally used in the field of lubricating oils, such as mineral, synthetic or natural, animal or vegetable oils or mixtures thereof.
  • It can be a mixture of several base oils, for example a mixture of two, three, or four base oils.
  • the base oils of the lubricating compositions considered according to the invention may in particular be oils of mineral or synthetic origin belonging to groups I to V according to the classes defined in the API classification (or their equivalents according to the ATIEL classification) and presented in Table 1 below or mixtures thereof.
  • Mineral base oils include all types of base oils obtained by atmospheric and vacuum distillation of crude oil, followed by refining operations such as solvent extraction, de-alpha removal, solvent dewaxing, hydrotreating, hydrocracking, hydroisomerization and hydrofinishing .
  • Blends of synthetic and mineral oils, which may be biosourced, can also be used.
  • the base oils of the compositions used according to the invention can also be chosen from synthetic oils, such as certain esters of carboxylic acids and alcohols, polyalphaolefins (PAO), and polyalkylene glycol (PAG) obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides comprising from 2 to 8 carbon atoms, in particular from 2 to 4 carbon atoms.
  • synthetic oils such as certain esters of carboxylic acids and alcohols, polyalphaolefins (PAO), and polyalkylene glycol (PAG) obtained by polymerization or copolymerization of alkylene oxides comprising from 2 to 8 carbon atoms, in particular from 2 to 4 carbon atoms.
  • the PAOs used as base oils are for example obtained from monomers comprising from 4 to 32 carbon atoms, for example from octene or decene.
  • the weight average molecular weight of PAO can vary quite widely. Preferably, the weight-average molecular mass of the PAO is less than 600 Da.
  • the weight-average molecular mass of the PAO can also range from 100 to 600 Da, from 150 to 600 Da, or even from 200 to 600 Da.
  • the base oil or oils of the lubricating composition according to the invention can be chosen from group II or III base oils.
  • the oil or base oils of the composition implemented according to the invention are chosen from polyalphaolefins (PAO), polyalkylene glycol (PAG) and esters of carboxylic acids and alcohols.
  • a composition used according to the invention comprises from 15% to 99% by weight, preferably from 20% to 95%, even more preferably from 25% to 90%, advantageously from 30% to 90% by weight of base oil(s), relative to the total weight of the composition.
  • composition used according to the invention comprises perfluorooctyl bromide (PFOB).
  • a composition used according to the invention comprises from 1% to 85% by weight, preferably from 5% to 80%, even more preferably from 10% to 75%, advantageously from 10% to 70% by weight of PFOB , relative to the total weight of the composition.
  • the composition used according to the invention has a mass ratio [PFOB] to [hydrocarbon fluid(s) and/or base oil(s)] of less than 1, preferably less than or equal to 0.75, more preferably still less than or equal to 0.50.
  • composition used according to the invention comprises, relative to the total weight of the composition:
  • hydrocarbon fluid(s) having an initial boiling point of at least 30°C and/or base oil(s),
  • the composition used according to the invention further comprises at least one flame retardant corresponding to formula (I): RF-L-RH (I) in which: RF is a hydrocarbon group, in particular comprising from 1 to 22, preferably from 1 to 20, even more preferably from 1 to 16 carbon atoms,
  • RH is a hydrocarbon group, in particular comprising from 1 to 22, preferably from 1 to 20, even more preferably from 1 to 16 carbon atoms, and
  • This flame retardant of formula (I) makes it possible to improve the stability of the composition, in particular thanks to the formation of a stable nano-emulsion.
  • the RF group is perfluorinated or partially fluorinated.
  • partially fluorinated group means that at least 60% of the hydrogen atoms in the group concerned have been replaced by fluorine atoms, for example between 60 and 80%.
  • the RF group comprises between 1 and 22, preferably between 1 and 20, more particularly between 1 and 16 carbon atoms.
  • Said group can optionally be interrupted by 1 to 4 heteroatoms chosen from a nitrogen atom and an oxygen atom.
  • This group can also be linear or branched.
  • it is a perfluorinated or partially fluorinated (Ci-Ci6)alkyl group optionally interrupted by one or two heteroatoms chosen from a nitrogen atom and an oxygen atom.
  • Such an RF group can for example be chosen from the following groups:
  • the RH group contains between 1 and 22 carbon atoms, preferably between 1 and 20, even more preferably between 1 and 16 carbon atoms.
  • this RH group can comprise between 1 and 4 heteroatoms chosen from a nitrogen atom and an oxygen atom.
  • This group can also be linear or branched. It can moreover be saturated or comprise from 1 to 4 unsaturations.
  • it is a (Ci-Ci5)alkyl or ( C2- Ci5)alkenyl group, said group being optionally substituted by a hydrocarbon ring such as the ( C3 -C6)cycloalkyl, phenyl or benzyl group.
  • Such an HR group may in particular be chosen from the following groups, without however being limited thereto:
  • n an integer which may be between 1 and 21, in particular between 7 and 21, p being between 1 and 16, in particular between 2 and 10, q and r being independently between 1 and 16, with q+r being less than or equal to 21 and advantageously greater than 7, s and t being independently between 1 and 16, with s+t being less than or equal to 19 and advantageously greater than 5.
  • (Ci-Cj) alkyl refers to a saturated hydrocarbon chain comprising i to j carbon atoms, linear or branched, for example a (Ci-Ci2)alkyl group.
  • a saturated hydrocarbon chain comprising i to j carbon atoms, linear or branched, for example a (Ci-Ci2)alkyl group.
  • (C2-C x ) alkenyl refers to a hydrocarbon chain having unsaturations and comprising from 2 to x carbon atoms, linear or branched, for example a (C2-Ci2)alkyl group.
  • (C2-Ci2)alkyl group By way of non-limiting examples, mention may be made of the following groups: ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene and decylene
  • (C3-C6)cycloalkyl with a saturated and cyclic hydrocarbon chain.
  • the flame retardant(s) of formula (I) can be present in a content of between 5 and 35% by weight, relative to the total weight of the composition used. according to the present invention, in particular in a content of between 7% and 30% by weight, even more particularly in a content of between 10% and 20% by weight.
  • composition used according to the invention comprises:
  • hydrocarbon fluid(s) having an initial boiling point of at least 30° C. and/or oil(s) ) basic
  • Additional additives can be implemented in the cooling composition of the invention. These additives include antioxidants, anti-corrosion additives, anti-foam additives and pour point depressants.
  • the cooling composition according to the invention comprises at least one antioxidant additive.
  • the antioxidant additive generally makes it possible to delay the degradation of the composition in service. This degradation can in particular result in the formation of deposits, in the presence of sludge or in an increase in the viscosity of the composition.
  • Antioxidant additives act in particular as free radical inhibitors or destroyers of hydroperoxides.
  • antioxidant additives commonly employed, mention may be made of antioxidant additives of the phenolic type, antioxidant additives of the amine type, phosphosulfur antioxidant additives. Some of these antioxidant additives, for example phosphosulfur antioxidant additives, can be ash generators.
  • the phenolic antioxidant additives may be ash-free or may be in the form of neutral or basic metal salts.
  • the antioxidant additives may in particular be chosen from sterically hindered phenols, sterically hindered phenol esters and sterically hindered phenols comprising a thioether bridge, diphenylamines, diphenylamines substituted with at least one C1-C12 alkyl group, N,N '-dialkyl-aryl-diamines and mixtures thereof.
  • the sterically hindered phenols are chosen from compounds comprising a phenol group of which at least one carbon vicinal to the carbon bearing the alcohol function is substituted by at least one Ci-Cio alkyl group, preferably an alkyl group C1-C6, preferably a C4 alkyl group, preferably by the tert-butyl group.
  • Amino compounds are another class of antioxidant additives that can be used, possibly in combination with phenolic antioxidant additives.
  • Examples of amino compounds are aromatic amines, for example aromatic amines of formula NR 4 R 5 R 6 in which R 4 represents an aliphatic group or an optionally substituted aromatic group, R 5 represents an optionally substituted aromatic group, R 6 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a group of formula R 7 S(O) Z R 8 in which R 7 represents an alkylene group or an alkenylene group, R 8 represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group and z represents 0, 1 or 2.
  • Sulfurized alkyl phenols or their alkali and alkaline earth metal salts can also be used as antioxidant additives.
  • antioxidant additives are that of copper compounds, for example copper thio- or dithio-phosphates, salts of copper and carboxylic acids, dithiocarbamates, sulphonates, phenates, copper acetylacetonates. Copper I and II salts, succinic acid or anhydride salts can also be used.
  • copper compounds for example copper thio- or dithio-phosphates, salts of copper and carboxylic acids, dithiocarbamates, sulphonates, phenates, copper acetylacetonates.
  • Copper I and II salts, succinic acid or anhydride salts can also be used.
  • the cooling composition according to the invention or used according to the invention may contain all types of antioxidant additives known to those skilled in the art.
  • the cooling composition according to the invention or used according to the invention may comprise from 0.1 to 2% by weight of at least one antioxidant additive, relative to the total weight of the composition.
  • the cooling composition according to the invention or used according to the invention is free of antioxidant additive of aromatic amine type or of sterically hindered phenol type.
  • the cooling composition according to the invention or used according to the invention may comprise at least one anti-corrosion additive.
  • the anti-corrosion additive advantageously makes it possible to delay or prevent the corrosion of the metal parts of the battery.
  • a cooling composition according to the invention or used according to the invention may comprise from 0.01 to 2% by mass or from 0.01 to 5% by mass, preferably from 0.1 to 1.5% by mass or from 0.1 to 2% by mass of anti-corrosion agent, relative to the total weight of the composition.
  • the cooling composition according to the invention or used according to the invention may also comprise at least one antifoaming agent.
  • the antifoaming agent can be chosen from polyacrylates or even waxes.
  • the cooling composition according to the invention may comprise from 0.01 to 2% by mass or from 0.01 to 5% by mass, preferably from 0.1 to 1.5% by mass or from 0.1 to 2% by mass of antifoaming agent, relative to the total weight of the composition.
  • the cooling composition according to the invention or used according to the invention may also comprise at least one pour point depressant additive (also called “PPD” agents for “Pour Point Depressant” in English).
  • PPD pour point depressant additive
  • pour point depressants By slowing down the formation of paraffin crystals, pour point depressants generally improve the cold behavior of the composition.
  • pour point depressant additives mention may be made of polyalkyl methacrylates, polyacrylates, polyarylamides, polyalkylphenols, polyalkylnaphthalenes, alkylated polystyrenes.
  • the cooling composition according to the invention or used according to the invention may also comprise at least one radical inhibitor.
  • radical inhibitors are known per se to those skilled in the art and can have different chemical natures and in particular belong to different chemical families.
  • radical inhibitors mention may in particular be made of phosphorus radical inhibitors.
  • fluorinated alkylphosphate mention may in particular be made of tris(2,2,2-trifluoroethyl)pho sphate.
  • arylphosphates mention may in particular be made of triphenylphosphate, tricresylphosphate or even trixylenylphosphate.
  • phosphazene family which is characterized by the fact that its representatives contain at least one double bond between a pentavalent phosphorus atom and a nitrogen atom, preference is given to cyclic compounds. Mention may in particular be made of hexamethoxycyclotriphosphazene.
  • the cooling composition according to the invention or used according to the invention may also further comprise all types of additives suitable for use in a lubricant for a propulsion system. of an electric or hybrid vehicle and may be called a lubricating composition.
  • Such additives can be chosen from friction modifiers, detergents, anti-wear additives, extreme-pressure additives , dispersants, and mixtures thereof.
  • composition used according to the invention or used according to the invention can be prepared by simple mixing of the ingredients.
  • composition defined in the invention is used for cooling within a mobile or stationary system and/or to prevent or delay the propagation of thermal runaway within a mobile or stationary system.
  • the composition is in direct contact with at least one member of the mobile or stationary system.
  • the composition is used as a battery cooling composition (for mobile or stationary applications), as a data center cooling composition, as a hydraulic fluid, as a cooling fluid for antenna of type 5G, as a heat transfer fluid in a heating system, for charging stations, including for electric vehicles, for energy storage systems, or even for photovoltaic panels, as a working fluid for a heat pump.
  • a battery cooling composition for mobile or stationary applications
  • a data center cooling composition for a data center cooling composition
  • a hydraulic fluid as a cooling fluid for antenna of type 5G
  • a heat transfer fluid in a heating system for charging stations, including for electric vehicles, for energy storage systems, or even for photovoltaic panels, as a working fluid for a heat pump.
  • the mobile system is a propulsion system of an electric or hybrid vehicle, preferably a battery and/or the power electronics of an electric or hybrid vehicle.
  • the composition defined in the present invention can be brought into direct contact with the propulsion system and cool the engine, the power electronics and the battery through this direct contact of said composition on these components, while ensuring safety increased in case of runaway of said battery.
  • the composition thus in direct contact with these organs provides better cooling than conventional cooling by air and in indirect contact by water. This direct contact allows better heat dissipation.
  • state-of-the-art air cooling allows direct cooling but air is a very poor heat dissipation fluid.
  • water is a high-performance fluid for cooling but is not compatible with direct contact with the motor, power electronics and battery.
  • composition used according to the invention is brought into contact with the battery, by immersion or semi-immersion to play its dual role vis-à-vis the batteries: cooling and fire protection.
  • immersion is meant that the entire battery is surrounded by the cooling composition according to the present invention.
  • semi-immersion is meant that only part of the battery is in contact with said composition.
  • the cooling composition according to the invention is advantageously brought into direct contact with the batteries by methods described below.
  • batteries suitable for the propulsion systems of an electric or hybrid vehicle mention is made of Li-ion batteries or even Nickel-Cadmium batteries.
  • An electric motor is typically powered by an electric battery.
  • Lithium-ion batteries are the most common in the field of electric vehicles.
  • the development of increasingly powerful batteries whose size is increasingly reduced implies the appearance of the problem of cooling this battery. Indeed, as soon as the battery exceeds temperatures of the order of 50 to 60°C, there is a high risk of ignition, or even explosion, of the battery. There is also a need to maintain the battery at a temperature above approximately 20 to 25° C. in order to prevent the battery from discharging too quickly and in order to prolong its service life.
  • the battery can be immersed or semi-immersed, static or in circulation, in the composition defined in the invention.
  • cooling by injection, jet, by spraying or else by formation of a mist from the composition according to the invention under pressure and by gravity on the battery.
  • the composition is injected by jet under fairly high pressure into the zones to be cooled of the propulsion system.
  • the shear resulting from this injection makes it possible to reduce the viscosity of the fluid at the level of the injection zone, relative to the kinematic viscosity at rest, and thus to further increase the cooling potential of the composition.
  • the composition defined in the invention is used both to cool and to prevent or delay the spread of fire at the level of the power electronics and the battery in a propulsion system of a vehicle electric or hybrid and for lubricating transmissions in a propulsion system of an electric or hybrid vehicle.
  • the composition defined in the invention is used both to cool, to prevent or delay the spread of fire and to lubricate the engine in a propulsion system of an electric or hybrid vehicle.
  • the stationary system is chosen from among data centers, heating systems, heat pumps, hydraulic systems, 5G type antennas, charging stations, including for electric vehicles, storage systems energy, or photovoltaic panels.
  • the invention also relates to a process for cooling and/or fireproofing a mobile or stationary system, comprising at least one step of bringing at least one component of the mobile or stationary system into contact with the composition defined herein. invention.
  • the method comprises at least one heat exchange step between the composition and the member of the mobile or stationary system.
  • the invention also relates to a method for cooling and flameproofing a battery of a propulsion system of an electric or hybrid vehicle comprising at least one step of contacting at least one battery, in particular a battery Lithium-ion or Nickel-Cadmium, with a composition as defined above.
  • the contacting step consists of immersing or semi-immersing the battery in said composition or even injecting said composition into the surface of the battery.
  • a subject of the invention is also a composition as such, comprising, relative to the total weight of the composition:
  • hydrocarbon fluid(s) having an initial boiling point of at least 30°C and/or base oil(s),
  • RF is a hydrocarbon group, in particular comprising from 1 to 22, preferably from 1 to 20, even more preferably from 1 to 16 carbon atoms,
  • RH is a hydrocarbon group, in particular comprising from 1 to 22, preferably from 1 to 20, even more preferably from 1 to 16 carbon atoms, and
  • halogens such as preferably fluorine, bromine and/or chlorine
  • hydrocarbon fluid(s) used in the composition according to the invention may have one or more of the characteristics defined in the context of the use according to the invention.
  • the base oil(s) used in the composition according to the invention may have one or more of the characteristics defined in the context of the use according to the invention.
  • the flame retardant(s) of formula (I) used in the composition according to the invention may have one or more of the characteristics defined in the context of the use according to the invention.
  • composition according to the invention may also comprise one or more additives as defined in the context of the use according to the invention.
  • the mass ratio of perfluorooctyl bromide to hydrocarbon fluid(s) and/or base oil(s) is less than 0.75, preferably less than 0, 5.
  • composition according to the invention comprises:
  • hydrocarbon fluid(s) having an initial boiling point of at least 30° C. and/or oil(s) ) basic
  • composition according to the invention can be implemented according to the use(s) and according to the method(s) defined in the invention.
  • F6H10 represents 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-Tridecafluorohexadecane.
  • PAO 2 denotes a polyalphaolefin having a kinematic viscosity at 100°C of approximately 2.
  • compositions tested are described in Tables 2 and 3, where the proportions are indicated in percentage by mass in Table 2 and in Table 3.
  • compositions according to the invention II and 12 have a lower surface tension than the compositions CC1, CC2, CC3 and CC4 comprising either the fluid alone or the mixture of the fluid and a flame retardant.
  • a low surface tension allows a better ability to cool and limit the spread of fire since the composition will then have the ability to line the surfaces of interest during a rise in temperature.
  • the viscoelastic modulus of different compositions was measured according to the method described in example 2.
  • compositions according to the invention 13 and 14 have a viscoelastic modulus that is markedly lower than the compositions CC1, CC5, CC6 and CC7 comprising either the base fluid/oil alone or the mixture of the base fluid/oil and a flame retardant.
  • a low viscoelastic modulus allows a better ability to cool and limit the spread of fire since the composition will then have the ability to line the surfaces of interest during a rise in temperature.

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Abstract

La présente invention concerne l'utilisation d'une composition comprenant : - au moins un fluide hydrocarboné ayant un point initial d'ébullition d'au moins 30°C ou au moins une huile de base, - du bromure de perfluorooctyle, pour le refroidissement au sein d'un système mobile ou stationnaire et/ou pour éviter ou retarder la propagation de l'emballement thermique au sein d'un système mobile ou stationnaire.

Description

Description
Titre : Composition ininflammable et refroidissante.
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des compositions refroidissantes et ininflammables pour des applications statiques ou mobiles, en particulier pour véhicules électriques ou hybrides, notamment pour refroidir les batteries et l’électronique de puissance mais également pour retarder et/ou éviter la propagation du feu.
Etat de la technique
L’évolution des normes internationales pour la réduction des émissions de CO2, mais également pour la diminution de la consommation d’énergie, pousse les constructeurs automobiles à proposer des solutions alternatives aux moteurs à combustion.
L’une des solutions identifiées par les constructeurs automobiles consiste à remplacer les moteurs à combustion par des moteurs électriques. Les recherches pour la réduction des émissions de CO2 ont donc mené au développement des véhicules électriques par un certain nombre de compagnies automobiles.
Par « véhicule électrique » au sens de la présente invention, on entend un véhicule comprenant un moteur électrique comme unique moyen de propulsion à l’inverse d’un véhicule hybride qui comprend un moteur à combustion et un moteur électrique comme moyens de propulsion combinés.
Par « système de propulsion » au sens de la présente invention, on entend un système comprenant les pièces mécaniques nécessaires à la propulsion d’un véhicule électrique. Le système de propulsion englobe ainsi plus particulièrement un moteur électrique comprenant l’ensemble rotor- stator, de l’électronique de puissance (dédié à la régulation de la vitesse), une transmission (appelée également réducteur) et une batterie.
D’une manière générale, il est nécessaire de mettre en œuvre, dans les véhicules électriques ou hybrides, des compositions pour répondre à la contrainte de lubrification et/ou de refroidissement des différentes pièces du système de propulsion rappelées ci-dessus. Selon les systèmes, une seule et même composition peut jouer le rôle de lubrification et de refroidissement tandis que, dans d’autres systèmes, il peut exister à la fois une composition lubrifiante dédiée à cette action vis-à-vis des éléments du système de propulsion, ainsi qu’il vient d’être décrit, et une composition refroidissante différente, en particulier pour les batteries et l’électronique de puissance.
Cette deuxième alternative est notamment utilisée lorsque des fluides hydrocarbonés présentant une température d’ébullition supérieure ou égale à 30°C, et notamment comprise entre 30°C et 350°C, en particulier entre 30°C et 250°C, sont mis en œuvre pour le refroidissement des batteries et de l’électronique de puissance comme cela sera détaillé ci-après. De tels fluides hydrocarbonés ne présentent pas de propriétés lubrifiantes.
Les compositions lubrifiantes, dites encore « les lubrifiants », sont communément mises en œuvre dans les systèmes de propulsion, tels que les moteurs électriques, à des fins principales de réduction des forces de frottement entre les différentes pièces métalliques en mouvement dans les moteurs. Elles sont en outre efficaces pour prévenir une usure prématurée voire un endommagement de ces pièces, et en particulier de leur surface.
Pour ce faire, une composition lubrifiante est classiquement composée d’une ou plusieurs huiles de base, auxquelles sont généralement associés plusieurs additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes des huiles de base, comme par exemple des additifs modificateurs de frottement. D’autre part, les systèmes de propulsion électriques génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement via le moteur électrique, l’électronique de puissance et les batteries. La quantité de chaleur générée étant supérieure à la quantité de chaleur normalement dissipée à l’environnement, il est nécessaire d’assurer un refroidissement du moteur, de l’électronique de puissance et des batteries. De manière générale, le refroidissement s’effectue sur plusieurs parties du système de propulsion générant de la chaleur et/ou les parties dudit système sensibles à la chaleur, afin d’éviter d’atteindre des températures dangereuses, et notamment l’électronique de puissance et les batteries.
Traditionnellement, il est connu de refroidir les moteurs électriques par l’air ou par l’eau, éventuellement associée à du glycol. Ces refroidissements ne sont pas optimaux, voire insuffisants avec les nouvelles évolutions du système de propulsion des véhicules électriques et hybrides. On connaît par ailleurs des retardateurs de flammes pouvant être mis œuvre dans des fluides, y compris huileux, notamment pour des applications industrielles, de type nettoyage.
Toutefois, certaines huiles quasiment ininflammables sont généralement composées d’halogénés lourds tels que des polychlorotrifluoroéthylènes (PCTFE). Par ailleurs, certains fluides organiques perfluorés de type éther ou cétone sont également connus comme fluide de refroidissement pour le système de propulsion des véhicules électriques.
Malgré les systèmes de refroidissement mis en œuvre dans le domaine de la lubrification des systèmes de propulsion des véhicules électriques ou hybrides, le risque ne peut être complètement écarté de voir la batterie surchauffer au niveau d’une cellule, ce qui peut conduire à une explosion et à un embrasement global de la batterie, appelé « effet emballement ».
C’est donc un objet de la présente invention que de fournir une composition à la fois refroidissante et ininflammable permettant de refroidir et ignifuger des systèmes mobiles ou stationnaires.
Résumé de l’invention
Plus précisément, la présente invention concerne l’utilisation d’une composition comprenant :
- au moins un fluide hydrocarboné ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C ou au moins une huile de base,
- du bromure de perfluorooctyle, pour le refroidissement au sein d’un système mobile ou stationnaire et/ou pour éviter ou retarder la propagation de l’emballement thermique au sein d’un système mobile ou stationnaire.
Selon un mode de réalisation, la composition comprend :
- de 15 à 99% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 1 à 85% en poids de bromure de perfluorooctyle, par rapport au poids total de la composition. Selon un mode de réalisation, la composition comprend en outre au moins un retardateur de flamme répondant à la formule (I) :
RF-L-RH (I) dans laquelle :
RF est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone,
RH est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone, et
L est un linker choisi parmi les groupements suivants : -CH2-, -CH=CH-, -O- , -S- ou -PO4-,
RF et/ou RH pouvant également comprendre au moins un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes tels que préférentiellement le fluor, le brome et/ou le chlore.
Selon un mode de réalisation, la composition comprend :
- de 15 à 94% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 1 à 75% en poids de bromure de perfluorooctyle,
- de 5 à 35% en poids de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I), par rapport au poids total de la composition.
Selon un mode de réalisation, la composition est en contact direct avec au moins un organe du système mobile ou stationnaire.
Selon un mode de réalisation, la composition est utilisée comme composition refroidissante de batterie, comme composition refroidissante de data center, comme fluide hydraulique, comme fluide de refroidissement pour antenne de type 5G, comme fluide caloporteur dans un système de chauffage, comme fluide caloporteur pour des bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, comme fluide caloporteur pour des systèmes de stockage de l’énergie, ou encore comme fluide caloporteur pour des panneaux photovoltaïques, comme fluide de travail pour pompe à chaleur.
Selon un mode de réalisation, le système mobile est un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, de préférence une batterie et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique ou hybride. Selon un mode de réalisation, le système stationnaire est choisi parmi les data center, les systèmes de chauffage, les pompes à chaleur, les antennes relais de type 5G, les systèmes hydrauliques, les bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, les systèmes de stockage de l’énergie, ou les panneaux photovoltaïques.
L’invention a également pour objet une composition comprenant, par rapport au poids total de la composition :
- de 15 à 94% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 1 à 75% en poids de bromure de perfluorooctyle,
- de 5 à 35% en poids de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I) :
RF-L-RH (I) dans laquelle :
RF est un groupe hydrocarboné,
RH est un groupe hydrocarboné, et
L est un linker choisi parmi les groupements suivants : -CH2-, -CH=CH-, -O- , -S- ou -PO4-,
RF et/ou RH pouvant également comprendre un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes, composition dans laquelle la ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 1.
Selon un mode de réalisation de la composition selon l’invention, le ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 0,75, de préférence inférieur à 0,5.
La composition définie dans l’invention présente des propriétés conjointes de refroidissement et de retardateur de feu.
La composition définie dans l’invention présente en outre des propriétés de résistance à l’inflammation, appelée également ininflammabilité, ce qui présente son utilité vis-à-vis des batteries. La présente invention propose plus particulièrement l’utilisation de la composition définie dans la présente invention pour satisfaire au moins le refroidissement, mais aussi retarder et/ou éviter la propagation du feu au sein des éléments du système de propulsion d’une part, ainsi que d’autre part assurer la sécurité des batteries, en particulier les batteries Lithium-ion (Li-ion) ou Nickel-Cadmium (Ni-Cd), en conférant une propriété de résistance à l’inflammation.
La composition définie dans le cadre de la présente invention présente en outre une stabilité améliorée. Elle se présente typiquement sous la forme d’une nano-émulsion, plus stable thermodynamiquement qu’une émulsion classique.
Dans la suite du texte, les expressions « compris entre ... et . . . », « allant de . . . à ... » et « variant de ... à ... » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.
Sauf indication contraire, les quantités dans un produit sont exprimées en poids, par rapport au poids total du produit.
Description détaillée
La présente invention concerne l’utilisation d’une composition comprenant :
- au moins une huile de base ou au moins un fluide hydrocarboné ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C,
- du bromure de perfluorooctyle, pour le refroidissement au sein d’un système mobile ou stationnaire et/ou pour éviter ou retarder la propagation de l’emballement thermique au sein d’un système mobile ou stationnaire.
Fluide hydrocarboné
Au sens de la présente invention, on entend par « fluide hydrocarboné », tout fluide comprenant des molécules d'hydrocarbures linéaires, saturés ou insaturés, pouvant également comprendre des groupes aromatiques ou cycliques, ou encore des hétéroatomes. Dans le cadre de la présente invention, les « paraffines » désignent les hydrocarbures à chaînes droites ou linéaires (encore appelées « paraffines normales ») et à chaînes ramifiées (encore appelées « isoparaffines »).
A titre d'hétéroatomes, dans le cadre de la présente invention, on peut notamment citer l'azote et l'oxygène.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre dans l’invention présente un point initial d’ébullition d’au moins 30°C, de préférence d’au moins 50°C.
Outre des fluides « liquides » classiques, des fluides de type « gaz » peuvent être mis en œuvre dans la composition selon l’invention qui pourra ensuite être utilisée comme fluide de travail dans des systèmes de type pompe à chaleur.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le fluide hydrocarboné a un point d'ébullition compris entre 50°C et 350°C, en particulier entre 60°C et 300°C, et encore plus particulièrement entre 80°C et 250°C.
De préférence, le fluide hydrocarboné mis en œuvre dans l'invention présente une teneur en carbone d'origine biologique supérieure ou égale à 90% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le fluide hydrocarboné comprend des alcanes, ou molécules linéaires d'hydrocarbures saturés à chaîne non cyclique, en particulier comprenant entre 12 et 30 atomes de carbone, dans une teneur comprise entre 80 et 100% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, voire entre 90 et 100% en poids, et par exemple entre 95 et 100% en poids.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le fluide hydrocarboné mis en œuvre dans l'invention comprend plus de 50% en poids d’isoparaffines, de préférence plus de 75% en poids d’isoparaffines. De préférence, les composants du fluide hydrocarboné sont choisis parmi les isoparaffines comprenant de 10 à 30 atomes de carbone, préférentiellement de 11 à 24 atomes de carbone, et plus préférentiellement de 12 à 18 atomes de carbones.
Une composition refroidissante selon l'invention comprend avantageusement une teneur en poids en isohexadécane inférieure ou égale à 50%. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le fluide hydrocarboné comprend de 85 à 100% en poids d'isoparaffines, et une teneur de paraffines normales allant de 0 à 15% en poids.
Le fluide hydrocarboné comprend avantageusement une teneur en paraffines normales inférieure ou égale à 10% en poids, préférentiellement inférieure ou égale à 5% et encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 2% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Les isoparaffines sont avantageusement des isoparaffines non cycliques. De préférence, le fluide hydrocarboné présente un ratio massique isoparaffines sur paraffines normales d'au moins 12 :1, préférentiellement d'au moins 15 :1 et plus préférentiellement d'au moins 20 : 1. Selon un mode de réalisation encore plus particulier, le fluide hydrocarboné ne comprend pas de paraffines normales.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné comprend de préférence une teneur en poids d'isoparaffines allant de 90 à 100% et une teneur en paraffines normales allant de 0 à 10%, préférentiellement de 95 à 100% d'isoparaffines choisies parmi les alcanes comportant de 12 à 30 atomes de carbone, de préférence de 12 à 24 atomes de carbone, de préférence encore de 12 à 22 atomes de carbone.
Selon un mode de réalisation particulier, le fluide hydrocarboné conforme à l'invention comprend une majorité, c'est-à-dire plus de 90% en poids, de molécules ayant de 12 à 18 atomes de carbone, telles que des isoparaffines.
Selon un autre mode de réalisation, le fluide hydrocarboné conforme à l'invention comprend de 60 à 95% en poids, de préférence de 80 à 98% en poids, d'isoparaffines choisies dans le groupe consistant en des isoparaffines en Cl 5, des isoparaffines en C16, des isoparaffines en C17, des isoparaffines en C18 et leurs mélanges de deux ou de plusieurs d'entre eux.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné comprend :
- des isoparaffines ayant 15 atomes de carbone et des isoparaffines ayant 16 atomes de carbone en une quantité totale allant de 80 à 98% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ou - des isoparaffines ayant 16 atonies de carbone, des isoparaffines ayant 17 atonies de carbone et des isoparaffines ayant 18 atonies de carbone en une quantité totale allant de 80 à 98% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ou
- des isoparaffines ayant 17 atonies de carbone et des isoparaffines ayant 18 atonies de carbone en une quantité totale allant de 80 à 98% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le fluide hydrocarboné comprend des isoparaffines ayant 17 atomes de carbone et des isoparaffines ayant 18 atomes de carbone en une quantité totale allant de 80 à 98% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Des exemples de fluides hydrocarbonés préférés selon l'invention sont celles comprenant :
- de 30 à 70% en poids d'isoparaffines en C15 et de 30 à 70% en poids d'isoparaffines en C16, de préférence de 40 à 60% en poids d'isoparaffines en C15 et de 35 à 55% en poids d'isoparaffines en C16, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné,
- de 5 à 25% d'isoparaffines en C15, de 30 à 70% d'isoparaffines en C16 et de 10 à 40% d'isoparaffines en Cl 7, de préférence de 8 à 15% d'isoparaffines en Cl 5, de 40 à 60% d'isoparaffines en C16 et de 15 à 25% d'isoparaffines en C 17, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné,
- de 5 à 30% d'isoparaffines en C17 et de 70 à 95% d'isoparaffines en C18, de préférence de 10 à 25% d'isoparaffines en C17 et de 70 à 90% d'isoparaffines en Cl 8, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Le fluide hydrocarboné comprend de préférence une teneur en poids de composés naphténiques inférieure ou égale à 3%, préférentiellement inférieure ou égale à 1%, plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,5% et encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 500 ppm, voire à 100 ppm ou 50 ppm.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le fluide hydrocarboné comprend une teneur en poids d'isoparaffines allant de 90 à 100%, une teneur en poids de paraffines normales allant de 0 à 10% et une teneur en poids de composés naphténiques inférieure ou égale à 1%. Préférentiellement le fluide hydrocarboné comprend une teneur en poids allant de 95 à 100% d'isoparaffines, de 0 à 5% de paraffines normales et une teneur en poids de composés naphténiques inférieure ou égale à 0,5%. Plus préférentiellement elle comprend une teneur en poids allant de 98% à 100% d'isoparaffines, de 0 à 2 % de paraffines normales et une teneur en poids de composé naphténiques inférieure ou égale à 100 ppm.
Le fluide hydrocarboné est avantageusement exempt de composés aromatiques. Par exemple, on entend une teneur en poids de composés aromatiques inférieure ou égale à 500 ppm, de préférence inférieure ou égale à 300 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 100 ppm, plus préférentiellement inférieure ou égale à 50 ppm et avantageusement inférieure ou égale à 20 ppm mesurée par exemple par spectrométrie UV.
La teneur en poids en isoparaffines, en paraffines normales, en composés naphténiques et/ou en aromatiques du fluide hydrocarboné peut être déterminée selon des méthodes bien connues de l'homme du métier. On peut citer à titre d'exemple non limitatif, une méthode par chromatographie en phase gazeuse.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le fluide hydrocarboné comprend une teneur en poids d'isoparaffines allant de 90 à 100%, une teneur en poids de paraffines normales allant de 0 à 10%, une teneur en poids de composés naphténiques inférieure ou égale à 1% et une teneur en poids de composés aromatiques inférieure ou égale à 500 ppm. Préférentiellement le fluide hydrocarboné comprend une teneur en poids allant de 95 à 100% d'isoparaffines, de 0 à 5% de paraffines normales, une teneur en poids de composés naphténiques inférieure ou égale à 0,5% et une teneur en poids de composés aromatiques inférieure ou égale à 300 ppm, de préférence inférieure à 100 ppm, préférentiellement inférieure à 50 ppm et avantageusement inférieure à 20 ppm. Préférentiellement aussi le fluide hydrocarboné comprend une teneur en poids allant de 95 à 100% d'isoparaffines, de 0 à 5% de paraffines normales et une teneur en poids de composés aromatiques inférieure ou égale à 100 ppm. Plus préférentiellement elle comprend une teneur en poids allant de 98% à 100% d'isoparaffines, de 0 à 2 % de paraffines normales, une teneur en poids de composés naphténiques inférieure ou égale à 100 ppm et une teneur en poids de composés aromatiques inférieure ou égale à 100 ppm.
Le fluide hydrocarboné a également de préférence une teneur en poids de composés soufrés extrêmement basse, typiquement inférieure ou égale à 5 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 3 ppm et plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,5 ppm à un niveau trop bas pour être détectée grâce à des analyseurs de basse-teneur en soufre conventionnels.
Le fluide hydrocarboné a également de préférence un point éclair supérieur ou égal à 110°C, préférentiellement supérieur ou égal à 120°C et plus préférentiellement supérieur ou égal à 140°C selon la norme EN ISO 2719. Un point éclair élevé, typiquement supérieure à 110°C permettant entre autres de pallier d'une part les problèmes de sécurité lors du stockage et du transport en évitant une inflammabilité trop sensible du fluide hydrocarboné.
Le fluide hydrocarboné a aussi de préférence une pression de vapeur à 20°C inférieure ou égale à 0,01kPa.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné a également de préférence un point éclair supérieur ou égal à 110°C selon la norme EN ISO 2719 et une pression de vapeur à 20°C inférieure ou égale à 0,01kPa. Préférentiellement le fluide hydrocarboné a un point éclair supérieur ou égal supérieur ou égal à 120°C et une pression de vapeur à 20°C inférieure ou égale à 0,01kPa. Et plus préférentiellement, elle a un point éclair supérieur ou égal à 140°C et une pression de vapeur à 20°C inférieure ou égale à 0,01kPa.
Le fluide hydrocarboné a en outre de préférence une viscosité cinématique à 40°C inférieure ou égale à 5 cSt, préférentiellement inférieure ou égale à 4 cSt et plus préférentiellement inférieure ou égale à 3,5 cSt selon la norme EN ISO 3104.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre dans l'invention présente une teneur en carbone d'origine biologique supérieure ou égale à 90% en poids, par rapport au poids total de l'huile hydrocarbonée qui est idéalement issue du traitement de matières premières d'origine biologique. Le carbone d'un biomatériau provient de la photosynthèse des plantes et donc du CO2 atmosphérique. La dégradation (par dégradation, on comprend également la combustion / l'incinération en fin de vie) de ces matériaux de CO2 ne contribue donc pas au réchauffement car il n'y a pas d'augmentation du carbone émis dans l'atmosphère. L'évaluation du CO2 des biomatériaux est donc nettement meilleure et contribue à réduire l'empreinte carbone des produits obtenus (seule l'énergie pour la fabrication doit être prise en compte). Au contraire, un matériau fossile d'origine également dégradé en CO2 contribuera à l'augmentation du taux de CO2 et donc au réchauffement climatique. Le fluide hydrocarboné mise en œuvre selon l'invention aura donc une empreinte carbone qui sera meilleure que celle des composés obtenus à partir d'une source fossile.
Le terme de « bio-carbone » indique que le carbone est d'origine naturelle et vient d'un biomatériau, comme indiqué ci-après. La teneur en bio-carbone et la teneur en biomatériau sont des expressions indiquant la même valeur. Un matériau d'origine renouvelable ou biomatériau est un matériau organique dans lequel le carbone est issu du CO2 fixé récemment (sur une échelle humaine) par photosynthèse à partir de l'atmosphère. Un biomatériau (Carbone 100% d'origine naturelle) présente un rapport isotopique 14C/12C supérieur à 10’12, typiquement environ 1,2 x 10 12, tandis qu'un matériau fossile a un rapport nul. En effet, le 14C isotopique est formé dans l'atmosphère et est alors intégré par photosynthèse, selon une échelle de temps de quelques dizaines d'années au maximum. La demi-vie du 14C est 5730 années. Ainsi, les matériaux issus de la photosynthèse, à savoir les plantes d'une manière générale, ont nécessairement un contenu maximum en isotope 14C.
La détermination de la teneur en biomatériau ou en bio-carbone est donnée conformément aux normes ASTM D 6866-12, la méthode B (ASTM D 6866-06) et ASTM D 7026 (ASTM D 7026-04). La norme ASTM D 6866 concerne la « détermination du contenu à base de substances biologiques de matériaux de la gamme naturelle utilisant l'analyse de la spectrométrie de masse du rapport des radiocarbures et des isotopes », tandis que la norme ASTM D 7026 concerne « l'échantillonnage et la déclaration des résultats pour la détermination du contenu à base de substances biologiques par analyse des isotopes du carbone ». La deuxième norme mentionne le premier dans son premier paragraphe.
La première norme décrit un test de mesure du rapport 14C/12C d'un échantillon et le compare avec le rapport 14C/12C d'un échantillon de référence d'origine 100% renouvelable, pour donner un pourcentage relatif de C d'origine renouvelable dans l'échantillon. La norme est basée sur les mêmes concepts que la datation avec 14C, mais sans appliquer les équations de datation. Le ratio ainsi calculé est indiqué comme « pMC » (pourcentage Modem Carbon). Si le matériau à analyser est un mélange de biomatériaux et de matériaux fossiles (sans isotope radioactif), la valeur de pMC obtenue est directement corrélée à la quantité de biomatériau présent dans l'échantillon. La valeur de référence utilisée pour la datation de 14C est une valeur datant des années 1950. Cette année a été sélectionnée en raison de l'existence d'essais nucléaires dans l'atmosphère qui ont introduit de grandes quantités d'isotopes dans l'atmosphère après cette date. La référence 1950 correspond à une valeur pMC de 100. Compte tenu des tests thermonucléaires, la valeur actuelle à retenir est d'environ 107,5 (ce qui correspond à un facteur de correction de 0,93). La signature en carbone radioactif d'une plante actuelle est donc de 107,5. Une signature de 54 pMC et 99 pMC correspond donc à une quantité de biomatériau dans l'échantillon de 50% et 93% respectivement.
Le fluide hydrocarboné conforme à l'invention présente une teneur en biomatériau d'au moins 90%. Cette teneur est avantageusement plus élevée, en particulier supérieure ou égale à 95%, préférablement supérieure ou égale à 98% et avantageusement égale à 100%.
Selon un mode de réalisation, le rapport isotopique 14C/12C du fluide hydrocarboné mise en œuvre dans l'invention est compris entre 1,15 et 1,2 x 10 12.
En plus d'une teneur particulièrement élevée en biomatériau, le fluide hydrocarboné mis en œuvre dans l'invention peut présenter une biodégradabilité particulièrement bonne. La biodégradation d'un produit chimique organique se réfère à la réduction de la complexité des composés chimiques grâce à l'activité métabolique de microorganismes. Dans des conditions aérobies, les micro-organismes transforment les substances organiques en dioxyde de carbone, eau et biomasse. La méthode OCDE 306, est utilisée pour l'évaluation de la biodégradabilité des substances individuelles dans l'eau de mer. Selon cette méthode, le fluide hydrocarboné présente selon un mode de réalisation une biodégradabilité à 28 jours d'au moins 60%, de préférence d'au moins 70%, plus préférablement d'au moins 75% et avantageusement d'au moins 80%.
La méthode OCDE 306 est la suivante :
La méthode de la bouteille fermée consiste à dissoudre une quantité prédéterminée de la substance à tester dans un milieu de contrôle à une concentration traditionnellement de 2-10 mg/L, une ou plusieurs concentrations étant éventuellement utilisées. La solution est maintenue dans une bouteille fermée remplie à l'abri de la lumière à une température constante dans la gamme 15-20°C. La dégradation est suivie par analyse de l'oxygène sur une période de 28 jours. 24 bouteilles sont utilisées (8 pour la substance à tester, 8 pour le composé de référence et 8 pour les nutriments). Toutes les analyses sont effectuées sur plusieurs bouteilles. Au moins 4 déterminations d'oxygène dissous sont effectuées (jour 0, 5, 15 et 20) en utilisant une méthode chimique ou électrochimique.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre dans l’invention peut être obtenu selon le procédé décrit dans la demande WO2016/185047.
En particulier, une composition utilisée selon l'invention comprend de 15 % à 99 % en poids, de préférence de 20 % à 95 %, encore plus préférentiellement de 25% à 90%, avantageusement de 30% à 90% en poids d'au moins un fluide hydrocarboné ayant un point d'ébullition d’au moins 30°C, par rapport au poids total de la composition.
Huile(s) de base
La composition utilisée selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs huiles de base.
Ces huiles de base peuvent être choisies parmi les huiles de base conventionnellement utilisées dans le domaine des huiles lubrifiantes, telles que les huiles minérales, synthétiques ou naturelles, animales ou végétales ou leurs mélanges.
Il peut s’agir d’un mélange de plusieurs huiles de base, par exemple un mélange de deux, trois, ou quatre huiles de base.
Les huiles de base des compositions lubrifiantes considérées selon l’invention peuvent être en particulier des huiles d’origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et présentées dans le tableau 1 ci-dessous ou leurs mélanges.
[Tableau 1]
Les huiles de base minérales incluent tous types d’huiles de base obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d’opérations de raffinage telles qu’ extraction au solvant, désalphatage, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition.
Des mélanges d’huiles synthétiques et minérales, pouvant être biosourcées, peuvent également être employés.
Il n’existe généralement aucune limitation quant à l’emploi d’huiles de base différentes pour réaliser les compositions mises en œuvre selon l’invention, si ce n’est qu’elles doivent avoir des propriétés, notamment en termes de viscosité, d’indice de viscosité, ou de résistance à l’oxydation, adaptées à une utilisation pour des systèmes de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.
Les huiles de bases des compositions mises en œuvre selon l’invention peuvent également être choisies parmi les huiles synthétiques, telles certains esters d’acides carboxyliques et d’alcools, les polyalphaoléfines (PAO), et les polyalkylène glycol (PAG) obtenus par polymérisation ou copolymérisation d’oxydes d’alkylène comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, en particulier de 2 à 4 atomes de carbone.
Les PAO utilisées comme huiles de base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant de 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir d’octène ou de décène. La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut varier assez largement. De manière préférée, la masse moléculaire moyenne en poids de la PAO est inférieure à 600 Da. La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut également aller de 100 à 600 Da, de 150 à 600 Da, ou encore de 200 à 600 Da.
Avantageusement, l’huile ou les huiles de base de la composition lubrifiante selon l’invention peuvent être choisies parmi les huiles de base du groupe II ou III. Selon un mode de réalisation alternatif, l’huile ou les huiles de base de la composition mise en œuvre selon l’invention sont choisies parmi les polyalphaoléfines (PAO), les polyalkylène glycol (PAG) et les esters d’acides carboxyliques et d’alcools.
En particulier, une composition utilisée selon l'invention comprend de 15 % à 99 % en poids, de préférence de 20 % à 95 %, encore plus préférentiellement de 25% à 90%, avantageusement de 30% à 90% en poids d’huile(s) de base, par rapport au poids total de la composition.
La composition utilisée selon l’invention comprend du bromure de perfluorooctyle (PFOB).
En particulier, une composition utilisée selon l'invention comprend de 1% à 85% en poids, de préférence de 5% à 80%, encore plus préférentiellement de 10% à 75%, avantageusement de 10% à 70% en poids de PFOB, par rapport au poids total de la composition.
Selon un mode de réalisation, la composition utilisée selon l’invention présente un ratio massique [PFOB] sur [fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base] inférieur à 1, de préférence inférieur ou égal à 0,75, de préférence encore inférieur ou égal à 0,50.
Selon un mode de réalisation, la composition utilisée selon l’invention comprend, par rapport au poids total de la composition :
- de 15 à 99% en poids, de préférence de 20 à 95% en poids, de préférence encore de 25 à 90% en poids, de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 1 à 85% en poids, de préférence de 5 à 80% en poids, de préférence encore de 10 à 75% en poids, de bromure de perfluorooctyle.
Selon un mode de réalisation, la composition utilisée selon l’invention comprend en outre au moins un retardateur de flamme répondant à la formule (I) : RF-L-RH (I) dans laquelle : RF est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone,
RH est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone, et
L est un linker choisi parmi les groupes suivants : -CH2, -CH=CH-, -O-, -S- ou -PO4-, RF et/ou RH pouvant également comprendre au moins un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes tels que préférentiellement le fluor, le brome et/ou le chlore, ledit retardateur de flamme étant distinct du bromure de perfluorooctyle.
Ce retardateur de flamme de formule (I) permet d’améliorer la stabilité de la composition, en particulier grâce à la formation d’une nano-émulsion stable.
Selon un mode de réalisation, le groupe RF est perfluoré ou partiellement fluoré. Dans le cadre de la présente invention, le terme « groupe partiellement fluoré » signifie que au moins 60% des atomes d'hydrogène dans le groupe concerné ont été remplacés par des atomes de fluor, par exemple entre 60 et 80%.
Selon un mode de réalisation particulier, le groupe RF comporte entre 1 et 22, de préférence entre 1 et 20, plus particulièrement entre 1 et 16 atomes de carbone. Ledit groupe peut éventuellement être interrompu par 1 à 4 hétéroatomes choisis parmi un atome d'azote et un atome d'oxygène. Ce groupe peut par ailleurs être linéaire ou ramifié.
Avantageusement il s'agit d'un groupe (Ci-Ci6)alkyle perfluoré ou partiellement fluoré éventuellement interrompu par un ou deux hétéroatomes choisis parmi un atome d'azote et un atome d'oxygène.
Un tel groupe RF peut par exemple être choisi parmi les groupes suivants :
• CF3(CF2)m-,
• C(CF3)3(CF2)m-,
• (CF3)2CF(CF2)m-,
• (CF3)2CF-, et
• (CF3)CF2-,
• (CF3)(CF2)3-, avec m étant un nombre entier pouvant être compris entre 1 et 15.
Ces exemples ne sont pas limitatifs. Selon un mode de réalisation particulier, le groupe RH comporte entre 1 et 22 atomes de carbone, de préférence entre 1 et 20, encore plus préférentiellement entre 1 et 16 atomes de carbone. Selon un mode de réalisation particulier, ce groupe RH peut comprendre entre 1 et 4 hétéroatomes choisis parmi un atome d'azote et un atome d'oxygène. Ce groupe peut par ailleurs être linéaire ou ramifié. Il peut par ailleurs être saturé ou comprendre de 1 à 4 insaturations.
Avantageusement il s'agit d'un groupe (Ci-Ci5)alkyle ou (C2-Ci5)alkényle, ledit groupe étant éventuellement substitué par un cycle hydrocarboné tel que le groupe (C3- Cô)cycloalkyle, phényle ou benzyle.
Un tel groupe RH peut notamment être choisi parmi les groupes suivants, sans toutefois s'y limiter :
• -(CH2)nCH3,
• -(CH2)pC6H4,
• -(CH2)qO(CH2)rCH3, et
• -(CH2)sC=C(CH2)tCH3 avec n étant un nombre entier pouvant être compris entre 1 et 21, en particulier entre 7 et 21, p étant compris entre 1 et 16, en particulier entre 2 et 10, q et r étant indépendamment compris entre 1 et 16, avec q+r étant inférieur ou égal à 21 et avantageusement supérieur à 7, s et t étant indépendamment compris entre 1 et 16, avec s+t étant inférieur ou égal à 19 et avantageusement supérieur à 5.
Selon un mode de réalisation particulier, le retardateur de flammes peut être choisi parmi les composés de formule (I) dans laquelle RF est un groupe (C2-Ci2)alkyle perfluoré ou partiellement fluoré, RH est un groupe (Ci-Ci2)alkyle, en particulier (CÔ-CI2) alkyle ou (C2-Ci2)alkényle, en particulier (C6-Ci2)alkényle, ledit groupe étant éventuellement substitué par un cycle hydrocarboné tel que le groupe (C3-Cô)cycloalkyle, phényle ou benzyle, et ledit groupe pouvant être interrompu par 1 ou 2 hétéroatomes choisis parmi l'azote ou l'oxygène, et L est un linker choisi parmi -CH2-, -CH=CH- et -O-. Il est entendu dans le cadre de la présente invention que le retardateur de flammes de formule (I) telle que définie précédemment peut être sous forme d'un mélange de retardateurs de flammes de formule (I) telle que définie précédemment.
Dans le cadre de la présente invention, les termes suivants sont définis comme suit :
- "(Ci-Cj) alkyle", se réfère à une chaîne hydrocarbonée saturée comportant de i à j atomes de carbone, linéaire ou ramifiée, par exemple un groupe (Ci-Ci2)alkyle. A titre d'exemples non limitatifs on peut citer les groupes suivants : méthyle, éthyle, 1-propyle, 2-propyle, butyle, pentyle, hexyle, heptyle, et décyle,
- "(C2-Cx) alkényle", se réfère à une chaîne hydrocarbonée présentant des insaturations et comportant de 2 à x atomes de carbone, linéaire ou ramifiée, par exemple un groupe (C2- Ci2)alkyle. A titre d'exemples non limitatifs on peut citer les groupes suivants : éthylène, propylène, butylène, pentylène, héxylène et décylène
- "(C3-C6)cycloalkyle", à une chaîne hydrocarbonée saturée et cyclique. A titre d'exemples non limitatifs on peut citer les groupes suivants : cyclopropyle, cyclobutyle, cyclopentyle et cyclohexyle.
Selon la présente invention, le ou les retardateur(s) de flammes de formule (I) peu(ven)t être présent(s) dans une teneur comprise entre 5 à 35% en poids, par rapport au poids total de la composition utilisée selon la présente invention, en particulier dans une teneur comprise entre 7% et 30% en poids, encore plus particulièrement dans une teneur comprise entre 10% et 20% en poids.
Ainsi, selon un mode de réalisation, la composition utilisée selon l’invention comprend :
- de 15 à 90% en poids, de préférence de 40 à 90% en poids, de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 5 à 75% en poids, de préférence de 7 à 50% en poids, de bromure de perfluorooctyle,
- de 5 à 35% en poids, de préférence de 7 à 50% en poids, de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I), par rapport au poids total de la composition. Additifs complémentaires
Des additifs complémentaires peuvent être mis en œuvre dans la composition de refroidissement de l’invention. Parmi ces additifs, on peut citer les antioxydants, les additifs anti-corrosion, les additifs anti-mousse et les abaisseurs de point d’écoulement.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la composition de refroidissement selon l’invention comprend au moins un additif antioxydant.
L’additif antioxydant permet généralement de retarder la dégradation de la composition en service. Cette dégradation peut notamment se traduire par la formation de dépôts, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la composition.
Les additifs antioxydants agissent notamment comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d’hydropéroxydes. Parmi les additifs antioxydants couramment employés, on peut citer les additifs antioxydants de type phénolique, les additifs antioxydants de type aminé, les additifs antioxydants phosphosoufrés. Certains de ces additifs antioxydants, par exemple les additifs antioxydants phosphosoufrés, peuvent être générateurs de cendres. Les additifs antioxydants phénoliques peuvent être exempt de cendres ou bien être sous forme de sels métalliques neutres ou basiques. Les additifs antioxydants peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, les esters de phénol stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en Cl- C12, les N,N'-dialkyle-aryle-diamines et leurs mélanges.
De préférence selon l’invention, les phénols stériquement encombrés sont choisis parmi les composés comprenant un groupement phénol dont au moins un carbone vicinal du carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupement alkyle en Ci- Cio, de préférence un groupement alkyle en CI-CÔ, de préférence un groupement alkyle en C4, de préférence par le groupement tert-butyle.
Les composés aminés sont une autre classe d’additifs antioxydants pouvant être utilisés, éventuellement en combinaison avec les additifs antioxydants phénoliques. Des exemples de composés aminés sont les amines aromatiques, par exemple les amines aromatiques de formule NR4R5R6 dans laquelle R4 représente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, R5 représente un groupement aromatique, éventuellement substitué, R6 représente un atome d’hydrogène, un groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule R7S(O)ZR8 dans laquelle R7 représente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, R8 représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle et z représente 0, 1 ou 2.
Des alkyl phénols sulfurisés ou leurs sels de métaux alcalins et alcalino-terreux peuvent également être utilisés comme additifs antioxydants.
Une autre classe d’additifs antioxydants est celle des composés cuivrés, par exemples les thio- ou dithio-phosphates de cuivre, les sels de cuivre et d’acides carboxyliques, les dithiocarbamates, les sulphonates, les phénates, les acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, les sels d’acide ou d’anhydride succiniques peuvent également être utilisés.
La composition de refroidissement selon l’invention ou utilisée selon l’invention peut contenir tous types d’additifs antioxydants connus de l’homme du métier.
La composition de refroidissement selon l’invention ou utilisée selon l’invention peut comprendre de 0,1 à 2 % en poids d’au moins un additif antioxydant, par rapport au poids total de la composition.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition de refroidissement selon l’invention ou utilisée selon l’invention est exempte d’additif antioxydant de type amine aromatique ou de type phénol stériquement encombré.
La composition de refroidissement selon l’invention ou utilisée selon l’invention peut comprendre au moins un additif anticorrosion.
L’additif anti -corrosion permet avantageusement de retarder ou empêcher la corrosion des pièces métalliques de la batterie.
Une composition de refroidissement selon l’invention ou utilisée selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2 % massique ou de 0,01 à 5 % massique, préférentiellement de 0,1 à 1,5 % massique ou de 0,1 à 2 % massique d’agent anticorrosion, par rapport au poids total de la composition.
La composition de refroidissement selon l’invention ou utilisée selon l’invention peut comprendre en outre au moins un agent antimousse.
L’agent antimousse peut être choisi parmi les polyacrylates ou encore les cires. La composition de refroidissement selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2 % massique ou de 0,01 à 5 % massique, préférentiellement de 0,1 à 1,5 % massique ou de 0,1 à 2 % massique d’agent antimousse, par rapport au poids total de la composition.
La composition de refroidissement selon l’invention ou utilisée selon l’invention peut également comprendre au moins un additif abaisseur du point d’écoulement, (dits encore agents « PPD » pour « Pour Point Depressant » en langue anglaise).
En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, les additifs abaisseurs de point d’écoulement améliorent généralement le comportement à froid de la composition. Comme exemple d’additifs abaisseurs de point d’écoulement, on peut citer les polyméthacrylates d’alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les polyalkylphénols, les polyalkylnaphtalènes, les polystyrènes alkylés.
La composition refroidissante selon l'invention ou utilisée selon l’invention peut en outre comprendre au moins un inhibiteur de radicaux.
De tels inhibiteurs de radicaux sont en soi connus de l'homme de l'art et peuvent avoir différentes natures chimiques et en particulier appartenir à différentes familles chimiques.
En termes de formulation de la composition selon la présente invention ou utilisée selon l’invention, toutes les méthodes connues de l'homme de l'art peuvent être utilisées pour cette additivation du fluide ou de l’huile.
Parmi les inhibiteurs de radicaux, on peut notamment citer les inhibiteurs de radicaux phosphorés.
Parmi les inhibiteurs de radicaux phosphorés on distingue les composés pour lesquels le phosphore est un P(V) ou phosphore pentavalent et les composés pour lesquels le phosphore est un P(III) ou phosphore trivalent.
Parmi ces composés se présentant sous la forme d'un phosphore pentavalent, P(V), on peut notamment citer la famille des phosphates et en particulier, le triéthylphosphate, le triméthylphosphate, les alkylphosphates éventuellement fluorés ou encore les arylphosphates.
A titre d'alkylphosphate fluoré on peut notamment citer le tris (2,2,2- trifluoroéthy l)pho sphate . A titre d'arylphosphates, on peut notamment citer le triphénylphosphate, le tricresylphosphate ou encore le trixylenylphosphate.
Toujours parmi ces composés se présentant sous la forme P(V), on peut notamment citer la famille des phosphazènes. Dans cette famille, qui se caractérise par le fait que ses représentants comportent au moins une double liaison entre un atome de phosphore pentavalent et un atome d'azote, on privilégie les composés cycliques. On peut notamment citer l'hexaméthoxycyclotriphosphazène.
Parmi ces composés se présentant sous la forme d'un phosphore trivalent, P(III), on peut notamment citer la famille des phosphites. Dans cette famille, on peut notamment citer le tris(2,2,2-trifluoroéthyl)phosphite.
Lorsque la composition de refroidissement est mise en œuvre dans un système de lubrification, la composition de refroidissement selon l’invention ou utilisée selon l’invention peut également comprendre en outre tous types d’additifs adaptés à une utilisation dans un lubrifiant pour système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride et pourra être appelée composition lubrifiante.
De tels additifs, connus de l’homme du métier dans le domaine de la lubrification des systèmes de propulsion de véhicules électriques ou hybrides, peuvent être choisis parmi, les modificateurs de frottements, les détergents, les additifs anti usure, les additifs extrême- pression, les dispersants, et leurs mélanges.
La composition utilisée selon l’invention ou utilisée selon l’invention peut être préparée par simple mélange des ingrédients.
La composition définie dans l’invention est utilisée pour le refroidissement au sein d’un système mobile ou stationnaire et/ou pour éviter ou retarder la propagation de l’emballement thermique au sein d’un système mobile ou stationnaire.
De préférence, la composition est en contact direct avec au moins un organe du système mobile ou stationnaire.
De préférence, la composition est utilisée comme composition refroidissante de batterie (pour des applications mobiles ou stationnaires), comme composition refroidissante de data center, comme fluide hydraulique, comme fluide de refroidissement pour antenne de type 5G, comme fluide caloporteur dans un système de chauffage, pour des bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, pour des systèmes de stockage de l’énergie, ou encore pour des panneaux photovoltaïques, comme fluide de travail pour pompe à chaleur.
Selon un mode de réalisation, le système mobile est un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, de préférence une batterie et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique ou hybride. La composition définie dans la présente invention peut être mise en contact direct avec le système de propulsion et refroidir le moteur, l’électronique de puissance et la batterie par le biais de ce contact direct de ladite composition sur ces organes, tout en assurant une sécurité accrue en cas d’emballement de ladite batterie. La composition ainsi en contact direct avec ces organes apporte un meilleur refroidissement que les refroidissements conventionnels par air et en contact indirect par eau. Cette mise en contact direct permet une meilleure dissipation de la chaleur.
En effet, le refroidissement par air de l’état de la technique permet un refroidissement direct mais l’air est un très mauvais fluide de dissipation de la chaleur. A l’inverse, l’eau est un fluide performant pour le refroidissement mais n’est pas compatible avec un contact direct avec le moteur, l’électronique de puissance et la batterie.
De manière avantageuse, la composition utilisée selon l’invention est mise en contact avec la batterie, par immersion ou semi-immersion pour jouer son double rôle vis-à- vis des batteries : de refroidissement et de protection anti-feu.
Par « immersion » on entend que l'intégralité de la batterie est entourée de la composition refroidissante selon la présente invention. Par « semi-immersion » on entend qu'une partie seulement de la batterie est au contact avec ladite composition.
Alternativement, la composition refroidissante selon l'invention est avantageusement mise en contact direct avec les batteries par des méthodes décrites ci-après. A titre de batteries adaptées pour les systèmes de propulsion d'un véhicule électrique ou hybride, on cite les batteries Li-ion ou encore les batteries au Nickel-Cadmium. Un moteur électrique est typiquement alimenté par une batterie électrique. Les batteries lithium-ion sont les plus répandues dans le domaine des véhicules électriques. Le développement de batteries de plus en plus puissantes et dont la taille est de plus en plus réduite implique l'apparition du problème de refroidissement de cette batterie. En effet, dès lors que la batterie dépasse des températures de l'ordre de 50 à 60°C, il existe un fort risque d'inflammation, voire d'explosion, de la batterie. Il existe également un besoin de maintenir la batterie à une température supérieure à environ 20 à 25 °C afin d'éviter que la batterie ne se décharge trop rapidement et afin de prolonger sa durée de vie.
La batterie peut être en immersion ou semi-immersion, statique ou en circulation, dans la composition définie dans l’invention.
Comme exemples de mise en contact direct, on peut citer le refroidissement par injection, jet, par sprayage ou encore par formation d'un brouillard à partir de la composition selon l'invention sous pression et par gravité sur la batterie.
De manière avantageuse, la composition est injectée par jet sous assez haute pression dans les zones à refroidir du système de propulsion. Avantageusement, le cisaillement résultant de cette injection permet de réduire la viscosité du fluide au niveau de la zone d'injection, par rapport à la viscosité cinématique au repos, et ainsi, d'accroître encore le potentiel refroidissement de la composition.
Selon un mode de réalisation, la composition définie dans l’invention est utilisée à la fois pour refroidir et pour éviter ou retarder la propagation du feu au niveau de l’électronique de puissance et de la batterie dans un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride et pour lubrifier les transmissions dans un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.
Selon un mode de réalisation, la composition définie dans l’invention est utilisée à la fois pour refroidir, pour éviter ou retarder la propagation du feu et pour lubrifier le moteur dans un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.
Selon un mode de réalisation, le système stationnaire est choisi parmi les datacenters, les systèmes de chauffage, les pompes à chaleur, les systèmes hydrauliques, les antennes de type 5G, les bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, les systèmes de stockage de l’énergie, ou encore les panneaux photovoltaïques.
L’économie des données est en plein essor. Beaucoup d’aspects de notre vie quotidienne (appareils intelligents, maisons, villes et véhicules autonomes) dépendent de centres, appelés « data centers ». Ces centres ont un coût important en termes de consommation d'énergie. Traditionnellement, ces datacenters sont refroidis par air conditionné mais l’invention propose de refroidir ces data centers par la composition de l’invention, de préférence par immersion des organes de data centers dans la composition définie dans l’invention.
L’invention concerne également un procédé de refroidissement et/ou d’ignifugation d’un système mobile ou stationnaire, comprenant au moins une étape de mise en contact d’au moins un organe du système mobile ou stationnaire avec la composition définie dans la présente invention. En particulier, le procédé comprend au moins une étape d’échange thermique entre la composition et l’organe du système mobile ou stationnaire.
L'invention concerne encore un procédé de refroidissement et d'ignifugation d'une batterie d'un système de propulsion d'un véhicule électrique ou hybride comprenant au moins une étape de mise en contact d'au moins une batterie, en particulier une batterie Lithium-ion ou Nickel-Cadmium, avec une composition telle que définie ci-dessus. Selon un mode de réalisation particulier, l'étape de mise en contact consiste en une immersion ou en une semi-immersion de la batterie dans ladite composition ou encore en une injection de ladite composition à la surface de la batterie.
L’invention a également pour objet une composition en tant que telle, comprenant, par rapport au poids total de la composition :
- de 15 à 90% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 5 à 75% en poids de bromure de perfluorooctyle,
- de 5 à 35% en poids de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I) :
RF-L-RH (I) dans laquelle :
RF est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone,
RH est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone, et
L est un linker choisi parmi les groupements suivants : -CH2, -CH=CH-, -O-, - S- ou -PO4-, RF et/ou RH pouvant également comprendre un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes tels que préférentiellement le fluor, le brome et/ou le chlore, composition dans laquelle la ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 1.
Le(s) fluide(s) hydrocarboné(s) mis en œuvre dans la composition selon l’invention peuvent présenter une ou plusieurs des caractéristiques définies dans le cadre de l’utilisation selon l’invention.
Le(s) huile(s) de base mise(s) en œuvre dans la composition selon l’invention peuvent présenter une ou plusieurs des caractéristiques définies dans le cadre de l’utilisation selon l’invention.
Le(s) retardateur(s) de flamme de formule (I) mis en œuvre dans la composition selon l’invention peuvent présenter une ou plusieurs des caractéristiques définies dans le cadre de l’utilisation selon l’invention.
La composition selon l’invention peut en outre comprendre un ou plusieurs additifs tels que définis dans le cadre de l’utilisation selon l’invention.
Selon un mode de réalisation de la composition selon l’invention, la ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 0,75, de préférence inférieur à 0,5.
Selon un mode de réalisation, la composition selon l’invention comprend :
- de 15 à 90% en poids, de préférence de 40 à 90% en poids, de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 5 à 75% en poids, de préférence de 7 à 50% en poids, de bromure de perfluorooctyle,
- de 5 à 35% en poids, de préférence de 7 à 50% en poids, de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I), par rapport au poids total de la composition.
La composition selon l’invention peut être mise en œuvre selon la/les utilisation(s) et selon le(s) procédé(s) défini(e)(s) dans l’invention. Exemples
Exemple 1 : Préparation des compositions testées
F6H10 représente 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-Tridecafluorohexadecane. PAO 2 désigne une polyalphaoléfine ayant une viscosité cinématique à 100°C d’environ 2.
Des compositions testées sont décrites dans les tableaux 2 et 3, où les proportions sont indiquées en pourcentage massique dans le tableau 2 et dans le tableau 3.
[Tableau 2]
[Tableau 3] Exemple 2 : Mesure de la tension interfaciale
La tension interfaciale de différentes compositions a été mesurée avec un tensiomètre TECLIS selon la méthode suivante : L'analyse axisymétrique de la forme des bulles a été appliquée à une bulle d'air ascendante (2-3 pL) formée à l'extrémité d'un capillaire en acier (diamètre de la pointe 1 mm) dans l’hydrocarbure, une solution de F6H10 pure, une solution de F6H10 dans l’hydrocarbure, ou dans une microémulsion ternaire placée dans la cellule de mesure (10 mL). La dépendance temporelle de la tension de surface pendant l'adsorption à l'interface air/eau a été mesurée à l'aide d'un tensiomètre Tracker® (Teclis Scientific, Lyon, France). Le volume des bulles a été maintenu constant pendant les mesures, à l'exception des expériences réalisées en mode oscillant (AA = 15%, t = 10s).
Mesures de bulles oscillantes : Les oscillations ont été produites par un moteur à codage de position et transmises par un piston couplé à la seringue qui porte le capillaire. Le régime oscillatoire a été appliqué lorsque le volume de bulle prévu a été atteint. Les valeurs s données sont des valeurs moyennes obtenues en traitant les données avec un filtre numérique passe-bas (papillon d'ordre 3). Les modules viscoélastiques ont été calculés comme E = dg/dlnA.
La tension de surface est indiquée dans le tableau 4.
[Tableau 4]
Les compositions selon l’invention II et 12 présentent une tension de surface plus faible que les compositions CCI, CC2, CC3 et CC4 comprenant soit le fluide seul soit le mélange du fluide et d’un retardateur de flamme.
Une faible tension de surface permet une meilleure capacité à refroidir et limiter la propagation du feu puisque la composition aura alors une capacité à tapisser les surfaces d’intérêt lors d’une montée en température.
Exemple 3 : Mesure du module viscoélastique
Le module viscoélastique de différentes compositions a été mesuré selon la méthode décrite à l’exemple 2.
Le module viscoélastique est indiqué dans le tableau 5. [Tableau 5]
Les compositions selon l’invention 13 et 14 présentent un module viscoélastique nettement plus faible que les compositions CCI, CC5, CC6 et CC7 comprenant soit le fluide/huile de base seul(e) soit le mélange du fluide/huile de base et d’un retardateur de flamme.
Un faible module viscoélastique permet une meilleure capacité à refroidir et limiter la propagation du feu puisque la composition aura alors une capacité à tapisser les surfaces d’intérêt lors d’une montée en température.

Claims

Revendications
1. Utilisation d’une composition comprenant :
- au moins un fluide hydrocarboné ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C ou au moins une huile de base,
- du bromure de perfluorooctyle, pour le refroidissement au sein d’un système mobile ou stationnaire et/ou pour éviter ou retarder la propagation de l’emballement thermique au sein d’un système mobile ou stationnaire.
2. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle la composition comprend :
- de 15 à 99% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 1 à 85% en poids de bromure de perfluorooctyle, par rapport au poids total de la composition.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la composition comprend en outre au moins un retardateur de flamme répondant à la formule (I) : RF-L-RH (I) dans laquelle :
RF est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone,
RH est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone, et
L est un linker choisi parmi les groupements suivants : -CH2-, -CH=CH-, -O-, -S- ou -PO4-, RF et/ou RH pouvant également comprendre au moins un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes tels que préférentiellement le fluor, le brome et/ou le chlore.
4. Utilisation selon la revendication 3, dans laquelle RF est perfluoré ou partiellement fluoré, de préférence RF est un groupe (Ci-Ci6)alkyle perfluoré ou partiellement fluoré éventuellement interrompu par un ou deux hétéroatomes choisis parmi un atome d'azote et un atome d'oxygène.
5. Utilisation selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle la composition comprend :
- de 15 à 94% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 1 à 75% en poids de bromure de perfluorooctyle,
- de 5 à 35% en poids de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I), par rapport au poids total de la composition.
6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la composition est en contact direct avec au moins un organe du système mobile ou stationnaire.
7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la composition est utilisée comme composition refroidissante de batterie, comme composition refroidissante de data center, comme fluide hydraulique, comme fluide de refroidissement pour antenne de type 5G, comme fluide caloporteur dans un système de chauffage, comme fluide caloporteur pour des bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, comme fluide caloporteur pour des systèmes de stockage de l’énergie, ou encore comme fluide caloporteur pour des panneaux photovoltaïques, comme fluide de travail pour pompe à chaleur.
8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le système mobile est un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, de préférence une batterie et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique ou hybride.
9. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le système stationnaire est choisi parmi les data center, les systèmes de chauffage, les pompes à chaleur, les antennes relais de type 5G, les systèmes hydrauliques, les bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, les systèmes de stockage de l’énergie, ou les panneaux photovoltaïques.
10. Composition comprenant, par rapport au poids total de la composition :
- de 15 à 94% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base,
- de 1 à 75% en poids de bromure de perfluorooctyle,
- de 5 à 35% en poids de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I) :
RF-L-RH (I) dans laquelle : RF est un groupe hydrocarboné, RH est un groupe hydrocarboné, et
L est un linker choisi parmi les groupements suivants : -CH2-, -CH=CH-, -O-, -S- ou -PO4-, RF et/ou RH pouvant également comprendre un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes, composition dans laquelle la ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 1.
11. Composition selon la revendication 10, dans laquelle le ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 0,75, de préférence inférieur à 0,5.
12. Composition selon la revendication 10 ou 11, dans laquelle RF est perfluoré ou partiellement fluoré, de préférence RF est un groupe (Ci-Ci6)alkyle perfluoré ou partiellement fluoré éventuellement interrompu par un ou deux hétéroatomes choisis parmi un atome d'azote et un atome d'oxygène.
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