JP2010535880A - 伝熱流体 - Google Patents
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Abstract
−官能基を含まない少なくとも1種のフッ素化エーテル流体(流体(H));
−流体(H)に対して0.01〜5重量%の、金属、金属酸化物または炭質材料粒子のうちから選択され、2000nm未満の平均粒径を有する少なくとも1種の固体ナノサイズ添加剤(添加剤(N));
−主鎖中に少なくとも1つのエーテル結合を含むと共に少なくとも1個のフッ素原子を含む反復単位(R1)(フルオロポリオキシアルケン鎖)、および、少なくとも1つの官能基を含む、流体(H)に対して0.1〜10重量%の少なくとも1種の官能性(ペル)フルオロポリエーテル(官能性PFPE(F))
を含む伝熱組成物に関する。
Description
−官能基を含まない少なくとも1種のフッ素化エーテル流体(流体(H));
−流体(H)に対して0.01〜5重量%の、金属、金属酸化物または炭質材料粒子のうちから選択され、2000nm未満の平均粒径を有する少なくとも1種の固体ナノサイズ添加剤(添加剤(N));
−主鎖中に少なくとも1つのエーテル結合を含むと共に少なくとも1個のフッ素原子を含む反復単位(R1)(フルオロポリオキシアルケン鎖)、および、少なくとも1つの官能基を含む、流体(H)に対して0.1〜10重量%の少なくとも1種の官能性(ペル)フルオロポリエーテル(官能性PFPE(F))
を含む伝熱組成物である。
RH’O−(RH f)r−RH(IA)RH’O−J−(O)j−RH (IB)
(式中:
−RH’およびRHは、相互に同等であるかまたは異なり、−CmF2m+1、−CnF2n+1−hHh、−CpF2p+1−h’Xh’、−CzF2zOCyF2y+1、−CuF2u−u’Hu’OCwF2w+1−w’Hw’基のうちから独立して選択され、n、m、p、z、y、u、wは1〜8、好ましくは、1〜7の整数であり、h、h’、u’およびw’は、h≦2n+1、h’≦2p+1、u’≦2u、w’≦2w+1であるよう選択される整数≧1であり、XはCl、Br、Iのうちから選択されるハロゲン原子(好ましくは塩素原子)であり;
−RH fは:
(i)−CFXO−(式中、XはFまたはCF3である)、
(ii)−CF2CFXO−(式中、XはFまたはCF3である)、
(iii)−CFXCF2O−(式中、XはFまたはCF3である)、
(iv)−CF2CF2CF2O−、
(v)−CF2CF2CF2CF2O−
からなる群のうちから選択される繰返し単位RH°を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり;
−rは、0または1に等しく、好ましくはrは1であり;
−Jは、直鎖または分岐鎖、脂肪族または芳香族である、1〜12個の炭素原子を有する二価炭化水素基であって、好ましくは、例えば−CH2−、−CH2CH2−または−CH(CH3)−といった1〜6個の炭素原子を有する脂肪族二価炭化水素基であり;
−jは、0または1に等しい)
に従うことが好ましい。
流体(HFE)が、最適な安全(非引火性および低毒性)および環境(低オゾン破壊および低地球温暖化)特性を伴う広い液体温度範囲にわたる良好な伝熱性能の際立った組み合わせの観点から特に好ましい。
RH*’O−(RH f)r−RH*(IIA)RH*’O−J−(O)j−RH* (IIB)
(式中:
−RH*’およびRH*は、相互に同等であるかまたは異なり、−CmF2m+1、−CnF2n+1−hHh、−CzF2zOCyF2y+1、−CuF2u−u’Hu’OCwF2w+1−w’Hw’基のうちから独立して選択され、n、m、z、y、u、wは1〜8、好ましくは1〜7の整数であり、h、u’およびw’は、h≦2n+1、u’≦2u、w’≦2w+1であるよう選択される整数≧1であるが、ただし、式(IIA)におけるRH*’およびRH*の少なくとも一方が上記に定義されているとおり、−CnF2n+1−hHh基または−CuF2u−u’Hu’OCwF2w+1−w’Hw’基であり;
−RH f、J、jおよびrは上記の定義と同一の意味を有する)
に従う。
RH*’O−RH* (IIIA−1)
(式中、RH*’およびRH*は上述と同一の意味を有する)。
RH*’O−RH f−RH* (IIIA−2)、
(式中、RH*’、RH f、RH*は上記の定義と同一の意味を有する)。
1)aおよびbが100以下の整数であり、a≧0、b≧0およびa+b>0であり;好ましくは、aおよびbの各々が>0であると共に、b/aが0.1〜10の間に含まれる、−(CF2O)a−(CF2CF2O)b−;
2)z’が1または2に等しい整数であり;b’が100以下の整数である−(CF2−(CF2)z’−CF2O)b’−;
3)L0が出現するごとに−Fおよび−CF3のうちから独立して選択され;b、tおよびcが100以下の整数であり、c>0、b≧0、t≧0であり;好ましくは、bおよびt>0であり、c/bが0.2〜5.0の間に含まれ、かつ、(c+b)/tが5〜50の間に含まれる−(C3F6O)c−(C2F4O)b−(CFL0O)t−
のうちから選択されることが好ましい。
ナノサイズという用語は、本明細書において用いられるところ、2000nm以下の平均サイズを有する粒子を示すことが意図される。
T1−(CFX)p−O−Rf−(CFX)p’−T2 (IV)
(式中:
−Xの各々は独立してFまたはCF3であり;
−pおよびp’は、相互に同等であるか異なり、0〜3の整数であり;
−Rfは、繰返し単位R°であって:
(i)−CFXO−(式中、XはFまたはCF3である)、
(ii)−CF2CFXO−(式中、XはFまたはCF3である)、
(iii)−CF2CF2CF2O−、
(iv)−CF2CF2CF2CF2O−、
(v)−(CF2)k−CFZ−O−(式中、kは0〜3の整数であると共にZは一般式−ORf’T3の基(式中、Rf’は、0〜10の多数の繰返し単位を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり(前記反復単位は、以下の:−CFXO−、−CF2CFXO−、−CF2CF2CF2O−、−CF2CF2CF2CF2O−のうちから選択され、ここで、Xの各々は、独立してFまたはCF3である)、および、T3はC1〜C3パーフルオロアルキル基である)である)、
ならびに、これらの混合物
からなる群のうちから選択される前記繰返し単位を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり;
−相互に同一のまたは異なるT1およびT2の少なくとも一方が、O、S、N、Pおよびこれらの混合物のうちから選択されるヘテロ原子を含む官能基であり;存在する場合には、残りのT1またはT2が、H、ハロゲン原子、C1〜C30末端基のうちから選択される)
に従う化合物である。
−Aq−E (V)
に従うものであり、式中:
AはC1〜C20連結基を示し;qは0または1を示し;Eは、O、S、N、Pおよびこれらの混合物のうちから選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含む官能基を示す。
二価C1〜C20連結基Aは、以下のクラスから選択されることが好ましい。
1.任意によりアルキレン鎖中にヘテロ原子を含有する、直鎖置換または非置換C1〜C20アルキレン鎖;好ましくは、式−(CH2)m−(ここで、mは1〜20の整数である)の直鎖脂肪族基;
2.任意によりアルキレン鎖または環中にヘテロ原子を含有する、(アルキレン)脂環式C1〜C20基または(アルキレン)芳香族C1〜C20基;
3.特に:−CH2CH2O−、−CH2CH(CH3)O−、−(CH2)3O−、−(CH2)4O−;
4.カルボニル基−C(O)−から選択される繰返し単位を含む直鎖または分岐ポリアルキレンオキシ鎖;
およびこれらの混合物。
1.[X−(CF2CF(CF3)O)nCF2COO−]M、(ここで、Xはハロゲン、好ましくはClまたはFであり、Mは、H+、Na+、K+、NH4 +などの一価カチオンであり、およびnは、2〜100、好ましく2〜60の範囲の整数である);
2.[X−(CF2CF(CF3)O)nCF2COO−]2M’’、(ここで、Xはハロゲン、好ましくはClまたはFであり、M’’は、Ca++、Mg++、Zn++などの二価カチオンであり、およびnは、2〜100、好ましく2〜60の範囲の整数である);
3.(HO)2OP−O(CH2CH2O)p*−CH2CF2O−(CF2CF2O)m’(CF2O)n’−CF2CH2O(CH2CH2O)p*−PO(OH)2(m’およびn’は整数であって、ここで、比m’/n’は、一般に、0.1〜10、好ましくは0.2〜5の範囲であり、かつ、和m’+n’は2〜100、好ましくは2〜60の範囲であり、ならびに、p*は0〜3、好ましくは1〜3の範囲である);
4.HO−CH2CF2O(CF2O)n’’(CF2CF2O)m’’CF2CH2−OH(m’’およびn’’は整数であって、比m’’/n’’は、一般に、0.1〜10、好ましくは0.2〜5の範囲であり、かつ、和m’’+n’’は、2〜100、好ましくは2〜60の範囲である);
5.HO(CH2CH2O)n*CH2CF2O(CF2O)n*’(CF2CF2O)m*’CF2CH2(OCH2CH2)n*OH(n*、m*’およびn*’は整数であって、ここで、比m*’/n*’は、一般に、0.1〜10、好ましくは0.2〜5の範囲であり、ならびに、n*は1〜3の範囲であり、かつ、和m*’+n*’は、2〜100、好ましくは2〜60の範囲である);
6.M’OOC−CF2O−(CF2O)n’’’(CF2CF2O)m’’’CF2COOM(ここで、Mは、H+、Na+、K+、NH4 +などの一価カチオンであり、ならびに、m’’’およびn’’’は整数であって、比m’’’/n’’’は、一般に、0.1〜10、好ましくは0.2〜5の範囲であり、かつ、和m’’’+n’’’は、2〜100、好ましくは2〜60の範囲である)
からなる群のうちから選択される。
−表面上に官能性PFPE(F)を有する処理済添加剤(N)粒子が得られるよう、官能性PFPE(F)を添加剤(N)と混合するステップ;および
−このように得られた処理済添加剤(N)を流体(H)中に分散させるステップ
を含む。
添加剤(N)としては、Bayer Material Science AGから入手可能な多層カーボンナノチューブ(MWCNT)、すなわち、BAYTUBES(登録商標)C150 PおよびSigma−Aldrichから市販されている単層カーボンナノチューブ(SWCNT)の2タイプのカーボンナノチューブを用いた。
すべての分散体は、以下の手法に従って調製した:計量した量のカーボンナノチューブおよび分散剤をベースの流体に添加し;この混合物をVibromixerで拡販し、次いで、超音波ディスインテグレータ(Hielscher UP 200S、出力=200W、作動周波数=24kHz)で5分間、過熱およびその結果生じる流体の蒸発を防ぐために0℃処理した。
Claims (11)
- −官能基を含まない少なくとも1種のフッ素化エーテル流体(流体(H));
−流体(H)に対して0.01〜5重量%の、金属、金属酸化物または炭質材料粒子のうちから選択され、2000nm未満の平均粒径を有する少なくとも1種の固体ナノサイズ添加剤(添加剤(N));
−主鎖中に少なくとも1つのエーテル結合を含むと共に少なくとも1個のフッ素原子を含む反復単位(R1)(フルオロポリオキシアルケン鎖)、および、少なくとも1つの官能基を含む、流体(H)に対して0.1〜10重量%の少なくとも1種の官能性(ペル)フルオロポリエーテル(官能性PFPE(F))
を含む伝熱組成物。 - 流体(H)が、以下の式(IA)または(IB):
RH’O−(RH f)r−RH(IA)RH’O−J−(O)j−RH (IB)
(式中:
−RH’およびRHは、相互に同等であるかまたは異なり、−CmF2m+1、−CnF2n+1−hHh、−CpF2p+1−h’Xh’、−CzF2zOCyF2y+1、−CuF2u−u’Hu’OCwF2w+1−w’Hw’基のうちから独立して選択され、n、m、p、z、y、u、wは1〜8、好ましくは、1〜7の整数であり、h、h’、u’およびw’は、h≦2n+1、h’≦2p+1、u’≦2u、w’≦2w+1であるよう選択される整数≧1であり、XはCl、Br、Iのうちから選択されるハロゲン原子(好ましくは塩素原子)であり;
−RH fは:
(i)−CFXO−(式中、XはFまたはCF3である)、
(ii)−CF2CFXO−(式中、XはFまたはCF3である)、
(iii)−CFXCF2O−(式中、XはFまたはCF3である)、
(iv)−CF2CF2CF2O−、
(v)−CF2CF2CF2CF2O−
からなる群のうちから選択される繰返し単位RH°を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり;
−rは、0または1に等しく、好ましくはrは1であり;
−Jは、直鎖または分岐鎖、脂肪族または芳香族である、1〜12個の炭素原子を有する二価炭化水素基であって、好ましくは、例えば−CH2−、−CH2CH2−または−CH(CH3)−といった1〜6個の炭素原子を有する脂肪族二価炭化水素基であり;
−jは、0または1に等しい)
に従う、請求項1に記載の組成物。 - 流体(H)が、ヒドロフルオロエーテル(流体(HFE))、すなわち、炭素に追加して、フッ素およびエーテル性酸素原子、1個以上の水素原子を含む化合物である、請求項2に記載の組成物。
- 流体(HFE)が、以下の式(IIA)または(IIB):
RH*’O−(RH f)r−RH* (IIA) RH*’O−J−(O)j−RH* (IIB)
(式中:
−RH*’およびRH*は、相互に同等であるかまたは異なり、−CmF2m+1、−CnF2n+1−hHh、−CzF2zOCyF2y+1、−CuF2u−u’Hu’OCwF2w+1−w’Hw’基のうちから独立して選択され、n、m、z、y、u、wは1〜8、好ましくは1〜7の整数であり、h、u’およびw’は、h≦2n+1、u’≦2u、w’≦2w+1であるよう選択される整数≧1であるが、ただし、式(IIA)におけるRH*’およびRH*の少なくとも一方が上記に定義されているとおり、−CnF2n+1−hHh基または−CuF2u−u’Hu’OCwF2w+1−w’Hw’基であり;
−RH f、J、jおよびrは上記の定義と同一の意味を有する)
に従う、請求項3に記載の組成物。 - 流体(HFE)が、上述のとおり式(IIA)に従い、式中、rが1である、請求項4に記載の組成物。
- RH fが、好ましくは、以下の:
1)aおよびbが100以下の整数であり、a≧0、b≧0およびa+b>0であり;好ましくは、aおよびbの各々が>0であると共に、b/aが0.1〜10の間に含まれる、−(CF2O)a−(CF2CF2O)b−;
2)z’が1または2に等しい整数であり;b’が100以下の整数である−(CF2−(CF2)z’−CF2O)b’−;
3)L0が出現するごとに−Fおよび−CF3のうちから独立して選択され;b、tおよびcが100以下の整数であり、c>0、b≧0、t≧0であり;好ましくは、bおよびt>0であり、c/bが0.2〜5.0の間に含まれ、かつ、(c+b)/tが5〜50の間に含まれる−(C3F6O)c−(C2F4O)b−(CFL0O)t−
のうちから選択される、請求項5に記載の組成物。 - 添加剤(N)が、カーボンナノチューブのうちから選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 官能性PFPE(F)が、以下の式(IV):
T1−(CFX)p−O−Rf−(CFX)p’−T2 (IV)
(式中:
Xの各々は独立してFまたはCF3であり;
pおよびp’は、相互に同等であるか異なり、0〜3の整数であり;
Rfは、繰返し単位R°であって:
(i)−CFXO−(式中、XはFまたはCF3である)、
(ii)−CF2CFXO−(式中、XはFまたはCF3である)、
(iii)−CF2CF2CF2O−、
(iv)−CF2CF2CF2CF2O−、
(v)−(CF2)k−CFZ−O−(式中、kは0〜3の整数であると共にZは一般式−ORf’T3の基(式中、Rf’は、0〜10の多数の繰返し単位を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり(前記反復単位は、以下の:−CFXO−、−CF2CFXO−、−CF2CF2CF2O−、−CF2CF2CF2CF2O−のうちから選択され、ここで、Xの各々は、独立してFまたはCF3である)、および、T3はC1〜C3パーフルオロアルキル基である)である)、
ならびに、これらの混合物
からなる群のうちから選択される前記繰返し単位を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり;
相互に同一のまたは異なるT1およびT2の少なくとも一方が、O、S、N、Pおよびこれらの混合物のうちから選択されるヘテロ原子を含む官能基であり;存在する場合には、残りのT1またはT2が、H、ハロゲン原子、C1〜C30末端基のうちから選択される)
に従う化合物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。 - 本発明に好適な官能性PFPE(F)が:
1.[X−(CF2CF(CF3)O)nCF2COO−]M、(ここで、Xはハロゲン、好ましくはClまたはFであり、Mは、H+、Na+、K+、NH4 +などの一価カチオンであり、およびnは、2〜100、好ましく2〜60の範囲の整数である);
2.[X−(CF2CF(CF3)O)nCF2COO−]2M’’、(ここで、Xはハロゲン、好ましくはClまたはFであり、M’’は、Ca++、Mg++、Zn++などの二価カチオンであり、およびnは、2〜100、好ましく2〜60の範囲の整数である);
3.(HO)2OP−O(CH2CH2O)p *−CH2CF2O−(CF2CF2O)m’(CF2O)n’−CF2CH2O(CH2CH2O)p *−PO(OH)2(m’およびn’は整数であって、ここで、比m’/n’は、一般に、0.1〜10、好ましくは0.2〜5の範囲であり、かつ、和m’+n’は2〜100、好ましくは2〜60の範囲であり、ならびに、p*は0〜3、好ましくは1〜3の範囲である);
4.HO−CH2CF2O(CF2O)n’’(CF2CF2O)m’’CF2CH2−OH(m’’およびn’’は整数であって、比m’’/n’’は、一般に、0.1〜10、好ましくは0.2〜5の範囲であり、かつ、和m’’+n’’は、2〜100、好ましくは2〜60の範囲である);
5.HO(CH2CH2O)n*CH2CF2O(CF2O)n*’(CF2CF2O)m*’CF2CH2(OCH2CH2)n*OH(n*、m*’およびn*’は整数であって、ここで、比m*’/n*’は、一般に、0.1〜10、好ましくは0.2〜5の範囲であり、ならびに、n*は1〜3の範囲であり、かつ、和m*’+n*’は、2〜100、好ましくは2〜60の範囲である);
6.M’OOC−CF2O−(CF2O)n’’’(CF2CF2O)m’’’CF2COOM(ここで、Mは、H+、Na+、K+、NH4 +などの一価カチオンであり、ならびに、m’’’およびn’’’は整数であって、比m’’’/n’’’は、一般に、0.1〜10、好ましくは0.2〜5の範囲であり、かつ、和m’’’+n’’’は、2〜100、好ましくは2〜60の範囲である)
からなる群のうちから選択される、請求項8に記載の組成物。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物を製造する方法。
- 熱伝達のための請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物の使用。
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