JP6654637B2 - Stabilization of hexagonal boron nitride nanoparticles - Google Patents
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Description
本開示は、六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を含む安定化組成物に関する。 The present disclosure relates to a stabilizing composition comprising hexagonal boron nitride nanoparticles.
熱伝達流体は、特に冷却剤または不凍剤として多くの用途に使用されている。熱伝達流体の使用例としては、据置型及び自力推進内燃機関からの過剰熱、電気モータ及び発電機から発生する熱、(例えば、精錬所及び蒸気発生プラントでの)加工熱及び凝縮熱、電子機器からの熱、または燃料電池システムで発生する熱の除去または交換が挙げられる。各応用では、熱伝達流体の熱伝導度及び熱容量が重要である。 Heat transfer fluids are used in many applications, especially as coolants or antifreezes. Examples of the use of heat transfer fluids include excess heat from stationary and self-propelled internal combustion engines, heat generated from electric motors and generators, processing and condensation heat (eg, in smelters and steam generation plants), electronics. Removal or exchange of heat from equipment or heat generated by the fuel cell system. In each application, the thermal conductivity and heat capacity of the heat transfer fluid is important.
歴史的に、熱伝達を考慮する場合、水が好ましい流体であった。しかしながら、水は、不凍特性を得るために凝固点降下剤(例えば、グリコールのようなアルコールまたは塩)と混合されることが多い。こうした混合物は、純粋な水と比較して、熱伝達能力の低下を示すが、それでも、有機油、シリコーン油、または合成エステルのような液体よりも好ましい。 Historically, water has been the preferred fluid when considering heat transfer. However, water is often mixed with freezing point depressants (eg, alcohols or salts such as glycols) to obtain antifreeze properties. Such mixtures exhibit reduced heat transfer capabilities compared to pure water, but are still preferred over liquids such as organic oils, silicone oils, or synthetic esters.
より高い熱伝導度を有する熱伝達流体が望まれている。水に基づく流体及び水/グリコールに基づく流体が市場を支配しているが、それらにより十分な熱伝達性能が必ずしも得られるとは限らない。特に、エネルギーの効率的な応用及び設備では、現在入手可能なものよりも著しく高い熱伝導度を有する熱伝達流体の開発が必要とされる。懸濁固形物を有する流体が、より高い熱伝導度を示し得る。固形物は、流体よりも大きな熱伝導度を有する。例えば、固形物の銅、アルミニウム、酸化銅、及び酸化ケイ素は、それぞれ、401W/m.K、237W/m.K、76.5W/m.K、及び1.38W/m.Kの熱伝導度を有する。対照的に、流体の水、モノエチレングリコール、及び典型的な油は、それぞれ、0.613W/m.K、0.252W/m.K、及び0.107W/m.Kの熱伝導度を有する。マクスウェルの理論的研究が1881年に発表されて以来、固形微粒子を含有する分散物の有効熱伝導度に関する理論研究及び実証研究が数多く実施されてきた。 A heat transfer fluid having higher thermal conductivity is desired. Although water-based fluids and water / glycol-based fluids dominate the market, they do not always provide sufficient heat transfer performance. In particular, energy efficient applications and equipment require the development of heat transfer fluids with significantly higher thermal conductivity than those currently available. Fluids with suspended solids may exhibit higher thermal conductivity. Solids have a higher thermal conductivity than fluids. For example, solid copper, aluminum, copper oxide, and silicon oxide each have 401 W / m. K, 237 W / m. K, 76.5 W / m. K, and 1.38 W / m. It has a thermal conductivity of K. In contrast, the fluid water, monoethylene glycol, and typical oil each have 0.613 W / m. K, 0.252 W / m. K, and 0.107 W / m. It has a thermal conductivity of K. Since Maxwell's theoretical study was published in 1881, a number of theoretical and empirical studies have been performed on the effective thermal conductivity of dispersions containing solid particulates.
ナノ粒子を流体に組み込むことにより、より高い熱伝導度を提供することができる。ナノ粒子を、水、エチレングリコール、及びエンジンオイル等の流体に使用して、熱伝達能力が向上した新しい種類の加工流体(ナノ流体)を生成することが提案されている。S.U.−S.Choi、ASME学会、サンフランシスコ、カリフォルニア州、11月12日〜17日、1995年を参照されたい。Al2O3及びCuOナノ粒子を含有する流体の熱伝導度測定が報告されている。S.U.−S.Choiら、ASME Transactions 280、121巻、1999年5月を参照されたい。少量のナノ粒子のみを含有するナノ流体は、ナノ粒子を有していない同じ流体と比較して、かなり高い熱伝導度を有する。 By incorporating the nanoparticles in the fluid, higher thermal conductivity can be provided. It has been proposed to use nanoparticles in fluids such as water, ethylene glycol, and engine oil to create a new type of processing fluid (nanofluid) with improved heat transfer capabilities. S. U. -S. See Choi, ASME Society, San Francisco, California, Nov. 12-17, 1995. Al 2 O 3 and a thermal conductivity measurement of the fluid containing CuO nanoparticles have been reported. S. U. -S. See Choi et al., ASME Transactions 280, 121, May 1999. Nanofluids containing only small amounts of nanoparticles have a significantly higher thermal conductivity compared to the same fluid without nanoparticles.
しかしながら、六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を含む分散ナノ粒子は、安定性が不良であるため、ナノ流体の熱伝達流体としての適用が妨げられている。これまでのところ、安定性に関する研究は、粒径及び粒度分布の選択並びに分散技術に注目している。 However, dispersed nanoparticles, including hexagonal boron nitride nanoparticles, have poor stability, hindering the application of nanofluids as heat transfer fluids. So far, stability studies have focused on the choice of particle size and particle size distribution, as well as dispersion techniques.
本明細書には、六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を含む安定な組成物、その安定化組成物を調製するための方法、及びその組成物を熱伝達流体として使用して熱を交換するための方法が開示されている。 Disclosed herein are stable compositions comprising hexagonal boron nitride nanoparticles, methods for preparing the stabilized compositions, and methods for exchanging heat using the compositions as heat transfer fluids. Is disclosed.
第1の実施形態では、組成物は、水、アルコール、並びに水及びアルコールの混合物からなる群から選択される連続相;連続相に分散された六方晶窒化ホウ素ナノ粒子;及び式(I)
を有する化合物またはその塩を含み、式中、nは50から200の整数であり、yは20から200の整数である。
In a first embodiment, the composition comprises a continuous phase selected from the group consisting of water, an alcohol, and a mixture of water and an alcohol; hexagonal boron nitride nanoparticles dispersed in the continuous phase; and formula (I)
Or a salt thereof, wherein n is an integer of 50 to 200, and y is an integer of 20 to 200.
第2の実施形態では、組成物は、水の連続相;連続相に分散した六方晶窒化ホウ素ナノ粒子;及び式(I)
を有する化合物またはその塩を含み、式中、nは50から200の整数であり、yは20から200の整数である。
In a second embodiment, the composition comprises a continuous phase of water; hexagonal boron nitride nanoparticles dispersed in the continuous phase; and formula (I)
Or a salt thereof, wherein n is an integer of 50 to 200, and y is an integer of 20 to 200.
1つの実施形態では、熱を交換するための方法は、a.自力推進内燃機関(automotive internal combustion engine)に熱を発生させること;b.熱交換器の1つの側に流動(stream)を流すこと;c.熱交換器の別の側を通じて組成物を流すこと;及びd.熱交換器にて流動から組成物へと熱を移動させることを含む。本方法では、組成物は、水、アルコール、並びに水及びアルコールの混合物からなる群から選択される連続相;連続相に分散した六方晶窒化ホウ素ナノ粒子;及び式(I)
を有する化合物またはその塩を含み、式中、nは50から200の整数であり、yは20から200の整数である。
In one embodiment, the method for exchanging heat comprises: a. Generating heat in an automotive internal combustion engine; b. Flowing a stream to one side of a heat exchanger; c. Flowing the composition through another side of the heat exchanger; and d. Transfer of heat from the stream to the composition in a heat exchanger. In the method, the composition comprises a continuous phase selected from the group consisting of water, alcohol, and a mixture of water and alcohol; hexagonal boron nitride nanoparticles dispersed in the continuous phase;
Or a salt thereof, wherein n is an integer of 50 to 200, and y is an integer of 20 to 200.
本明細書で使用される場合、単数形の表現「1つの(a、an)」、及び「その(the)」は、状況が明白にそうではないと示さない限り、複数の指示物を含む。 As used herein, the singular forms “a”, “an”, and “the” include plural referents unless the context clearly indicates otherwise. .
第1の実施形態では、組成物は、水、アルコール、並びに水及びアルコールの混合物からなる群から選択される連続相;連続相に分散した六方晶窒化ホウ素ナノ粒子;及び式(I)
を有する化合物またはその塩を含み、式中、nは50から200の整数であり、yは20から200の整数である。
In a first embodiment, the composition comprises a continuous phase selected from the group consisting of water, alcohol, and a mixture of water and alcohol; hexagonal boron nitride nanoparticles dispersed in the continuous phase; and formula (I)
Or a salt thereof, wherein n is an integer of 50 to 200, and y is an integer of 20 to 200.
第2の実施形態では、組成物は、水の連続相;連続相に分散した六方晶窒化ホウ素ナノ粒子;及び式(I)
を有する化合物またはその塩を含み、式中、nは50から200の整数であり、yは20から200の整数である。
In a second embodiment, the composition comprises a continuous phase of water; hexagonal boron nitride nanoparticles dispersed in the continuous phase; and formula (I)
Or a salt thereof, wherein n is an integer of 50 to 200, and y is an integer of 20 to 200.
式(I)を有する化合物は、ポリエチレングリコールの親水性ブロックにより取り囲まれているポリプロピレングリコールの中央疎水性ブロックを有するトリブロックコポリマーである。本発明者らは、六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を含有する流体は、熱伝導度の増加を示すが、熱伝達の適用で典型的に遭遇する高温、例えば、約70℃〜110℃または約85℃〜約110℃では安定性が適切でないことを観察した。本発明者らは、分散六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を含有する、水に基づく連続相、アルコールに基づく連続相、または水/アルコールに基づく連続相に、ポリエチレングリコールの親水性ブロックに取り囲まれているポリプロピレングリコールの中央疎水性ブロックを有するトリブロックコポリマーを組み込むと、室温及び高温における連続相中の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子の分散を安定化することができることを見出した。したがって、トリブロックコポリマーの組み込みは、相当な熱伝導度を有するだけでなく、安定性も向上された組成物を提供することができる。そのため、組成物は熱伝達流体としての使用に好適となる。 The compound having formula (I) is a triblock copolymer having a central hydrophobic block of polypropylene glycol surrounded by a hydrophilic block of polyethylene glycol. We believe that fluids containing hexagonal boron nitride nanoparticles exhibit increased thermal conductivity, but at the elevated temperatures typically encountered in heat transfer applications, such as about 70 ° C to 110 ° C or about 85 ° C. It was observed that the stability was not adequate between 0C and about 110C. We are surrounded by a hydrophilic block of polyethylene glycol in a continuous phase based on water, a continuous phase based on alcohol, or a continuous phase based on water / alcohol containing dispersed hexagonal boron nitride nanoparticles. It has been found that the incorporation of a triblock copolymer having a central hydrophobic block of polypropylene glycol can stabilize the dispersion of hexagonal boron nitride nanoparticles in a continuous phase at room and elevated temperatures. Thus, incorporation of the triblock copolymer can provide a composition that has not only significant thermal conductivity, but also improved stability. Thus, the composition is suitable for use as a heat transfer fluid.
例えば、組成物は、室温で12時間安定であり得る。別の例としては、組成物は、室温付近から約85℃の温度で12時間安定であり得る。更に別の例としては、組成物は、約70℃から約110℃または約85℃から約110℃の温度で12時間安定であり得る。 For example, the composition may be stable at room temperature for 12 hours. As another example, the composition can be stable for 12 hours at a temperature from about room temperature to about 85 ° C. As yet another example, the composition may be stable at a temperature from about 70 ° C to about 110 ° C or from about 85 ° C to about 110 ° C for 12 hours.
式(I)を有する化合物の好適な塩としては、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、及びアミン塩が挙げられる。 Suitable salts of the compounds having formula (I) include alkali metal, ammonium and amine salts.
組成物は、概して、多量(即ち、少なくとも80体積%)の連続相(即ち、水、アルコール、または水及びアルコールの混合物)を含有する。1つの実施形態では、組成物は、少なくとも85体積%の連続相を含有する。別の実施形態では、組成物は、少なくとも90体積%の連続相を含有する。更なる実施形態では、組成物は、少なくとも95体積%の連続相を含有する。 The composition generally contains a large amount (ie, at least 80% by volume) of the continuous phase (ie, water, alcohol, or a mixture of water and alcohol). In one embodiment, the composition contains at least 85% by volume of the continuous phase. In another embodiment, the composition contains at least 90% by volume of the continuous phase. In a further embodiment, the composition contains at least 95% by volume of the continuous phase.
不凍特性が所望の場合、アルコールは、凝固点降下剤として作用する。連続相が、アルコール、または水及びアルコールの混合物である場合、アルコールは、グリコールであってもよい。グリコールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ペンタプロピレングリコール、ヘキサプロピレングリコール、モノエチレングリコール、またはモノプロピレングリコールであってもよい。あるいは、アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、フルフロール、テトラヒドロフルフリル、エトキシ化フルフリル、グリセロールのジメチルエーテル、ソルビトール、1,2,6ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、メトキシエタノール、及びグリセリンから選択してもよい。1つの実施形態では、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、フルフロール、テトラヒドロフルフリル、エトキシ化フルフリル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセロール、グリセロールのモノエチルエーテル、グリセロールのジメチルエーテル、ソルビトール、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、メトキシエタノール、またはそれらの混合物が使用される。 If antifreeze properties are desired, alcohol acts as a freezing point depressant. If the continuous phase is an alcohol or a mixture of water and an alcohol, the alcohol may be a glycol. Glycols are ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, hexaethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, pentapropylene glycol, hexapropylene glycol , Monoethylene glycol, or monopropylene glycol. Alternatively, the alcohol is selected from methanol, ethanol, propanol, butanol, furfurol, tetrahydrofurfuryl, ethoxylated furfuryl, dimethyl ether of glycerol, sorbitol, 1,2,6 hexanetriol, trimethylolpropane, methoxyethanol, and glycerin. You may. In one embodiment, methanol, ethanol, propanol, butanol, furfurol, tetrahydrofurfuryl, ethoxylated furfuryl, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, dipropylene Glycol, butylene glycol, glycerol, monoethyl ether of glycerol, dimethyl ether of glycerol, sorbitol, 1,2,6-hexanetriol, trimethylolpropane, methoxyethanol, or mixtures thereof are used.
特定の実施形態では、連続相は、水及びエチレングリコールの混合物である。別の特定の実施形態では、連続相は、50/50体積%比の水及びエチレングリコールの混合物である。 In certain embodiments, the continuous phase is a mixture of water and ethylene glycol. In another particular embodiment, the continuous phase is a mixture of water and ethylene glycol in a 50/50% by volume ratio.
六方晶窒化ホウ素ナノ粒子は、形状が円柱形であり、それらのサイズは様々であり得る。六方晶窒化ホウ素ナノ粒子は円柱状の形状をしているため、それらのサイズは、高さと半径または直径を組み合わせて記述する。例えば、六方晶窒化ホウ素ナノ粒子は、約50nmから約350nmの平均直径、及び約5nmから約20nmの平均高さを有し得る。別の例では、六方晶窒化ホウ素ナノ粒子は、約5nmから約20nmの平均シート高さ、及び約50nmから約350nmの平均シート半径を有し得る。 Hexagonal boron nitride nanoparticles are cylindrical in shape and their size can vary. Since hexagonal boron nitride nanoparticles have a columnar shape, their size is described by a combination of height and radius or diameter. For example, hexagonal boron nitride nanoparticles can have an average diameter of about 50 nm to about 350 nm, and an average height of about 5 nm to about 20 nm. In another example, hexagonal boron nitride nanoparticles can have an average sheet height of about 5 nm to about 20 nm, and an average sheet radius of about 50 nm to about 350 nm.
組成物中の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子の濃度は、様々であり得る。1つの実施形態では、六方晶窒化ホウ素ナノ粒子は、約0.0001体積%から約10体積%の濃度で組成物中に存在している。別の実施形態では、六方晶窒化ホウ素ナノ粒子は、約0.005体積%から約0.5体積%の濃度で組成物中に存在している。更に別の実施形態では、六方晶窒化ホウ素ナノ粒子は、約0.05体積%から約0.2体積%の濃度で組成物中に存在している。 The concentration of hexagonal boron nitride nanoparticles in the composition can vary. In one embodiment, the hexagonal boron nitride nanoparticles are present in the composition at a concentration of about 0.0001% to about 10% by volume. In another embodiment, the hexagonal boron nitride nanoparticles are present in the composition at a concentration of about 0.005% to about 0.5% by volume. In yet another embodiment, the hexagonal boron nitride nanoparticles are present in the composition at a concentration of about 0.05% to about 0.2% by volume.
式(I)を有する化合物において、1つの実施形態では、nは、80から120の整数であり、yは、50から75の整数である。特定の実施形態では、nは100であり、yは65である。 In compounds having formula (I), in one embodiment, n is an integer from 80 to 120 and y is an integer from 50 to 75. In certain embodiments, n is 100 and y is 65.
式(I)を有する化合物の、組成物中の濃度は、様々であり得る。1つの実施形態では、式(I)を有する化合物は、約0.0001体積%から約1体積%の濃度で組成物中に存在している。別の実施形態では、式(I)を有する化合物は、約0.2体積%から約0.7体積%の濃度で組成物中に存在している。特定の実施形態では、式(I)を有する化合物は、約0.1体積%の濃度で組成物中に存在している。 The concentration of the compound having formula (I) in the composition may vary. In one embodiment, the compound having Formula (I) is present in the composition at a concentration from about 0.0001% to about 1% by volume. In another embodiment, the compound having Formula (I) is present in the composition at a concentration from about 0.2% to about 0.7% by volume. In certain embodiments, the compound having Formula (I) is present in the composition at a concentration of about 0.1% by volume.
組成物の熱伝導度及び熱容量はいずれも、少量の一般的な添加剤が存在していても著しい影響を受けない。適切な添加剤としては、凝固点降下剤、腐食防止剤、水垢防止剤、安定化剤、酸化防止剤、緩衝剤、消泡剤、染料、またはそれらの混合物としてのアルカリ金属塩が挙げられる。組成物は、約0.01重量%から約10重量%の総添加剤量で、1つまたは複数の添加剤を含有していてもよい。例えば、1つまたは複数の腐食防止剤は、約0.2重量%から約10重量%の濃度で組成物中に存在していてもよい。アルカリ金属塩の例としては、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、ベタイン、及びそれらの混合物からなる群から選択される酸または酸の混合物の塩が挙げられる。腐食防止剤の例としては、脂肪族カルボン酸またはその塩、芳香族カルボン酸またはその塩、トリアゾール、チアゾール、ケイ酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ホウ酸塩、リンモリブデン酸塩(phosphate molybdate)、またはアミン塩が挙げられる。酸化防止剤の例としては、2,6−ジ−t−ブチルメチルフェノール及び4,4’−メチル−エン−ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)等のフェノール;p,p−ジオクチルフェニルアミン、モノオクチルジフェニルアミン、フェノチアジン、3,7−ジオクチルフェノチアジン、フェニル−1−ナフチルアミン、フェニル−2−ナフチルアミン、アルキルフェニル−1−ナフチルアミン、及びアルキル−フェニル−2−ナフチル−アミン等の芳香族アミン;並びに硫黄含有化合物、例えば、ジチオリン酸塩、亜リン酸塩、硫化物、並びにベンゾチアゾール、ジアルキルジチオリン酸スズ、及びジアリールジチオリン酸亜鉛等のジチオ金属塩が挙げられる。 Neither the thermal conductivity nor the heat capacity of the composition is significantly affected by the presence of small amounts of common additives. Suitable additives include alkali metal salts as freezing point depressants, corrosion inhibitors, antiscalants, stabilizers, antioxidants, buffers, defoamers, dyes, or mixtures thereof. The composition may contain one or more additives in a total additive amount of about 0.01% to about 10% by weight. For example, one or more corrosion inhibitors may be present in the composition at a concentration of about 0.2% to about 10% by weight. Examples of alkali metal salts include salts of acids or mixtures of acids selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, succinic acid, betaine, and mixtures thereof. Examples of corrosion inhibitors include aliphatic carboxylic acids or salts thereof, aromatic carboxylic acids or salts thereof, triazoles, thiazoles, silicates, nitrates, nitrites, borates, phosphate molybdates, Or an amine salt. Examples of antioxidants include phenols such as 2,6-di-t-butylmethylphenol and 4,4'-methyl-en-bis (2,6-di-t-butylphenol); p, p-dioctyl Aromatic amines such as phenylamine, monooctyldiphenylamine, phenothiazine, 3,7-dioctylphenothiazine, phenyl-1-naphthylamine, phenyl-2-naphthylamine, alkylphenyl-1-naphthylamine, and alkyl-phenyl-2-naphthyl-amine And sulfur-containing compounds, such as dithiophosphates, phosphites, sulfides, and dithiometal salts such as benzothiazole, tin dialkyldithiophosphate, and zinc diaryldithiophosphate.
組成物のpHは、約7から約11.5であってもよい。1つの実施形態では、組成物のpHは、約8.5から約10.5である。 The pH of the composition may be from about 7 to about 11.5. In one embodiment, the pH of the composition is from about 8.5 to about 10.5.
組成物は、連続相(即ち、水、アルコール、または水及びアルコールの混合物)に六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を分散させることにより調製することができる。六方晶窒化ホウ素ナノ粒子は、式(I)を有する化合物を連続相に添加する前にまたは添加した後に分散させてもよい。六方晶窒化ホウ素ナノ粒子の分散には、当技術分野で知られている任意の手段を使用することができる。1つの実施形態では、ナノ粒子は超音波処理により分散される。 The composition can be prepared by dispersing hexagonal boron nitride nanoparticles in a continuous phase (ie, water, alcohol, or a mixture of water and alcohol). The hexagonal boron nitride nanoparticles may be dispersed before or after the compound having formula (I) is added to the continuous phase. Any means known in the art can be used to disperse hexagonal boron nitride nanoparticles. In one embodiment, the nanoparticles are dispersed by sonication.
また、本明細書には、本明細書に開示されている組成物を熱伝達流体として利用して熱を交換するための方法が開示されている。熱を交換するための方法は、熱交換器の1つの側を通じて流動を流すこと;熱交換器の別の側に、本明細書に開示されている組成物を流すこと;及び熱交換器にて流動から組成物へと熱を交換することを含む。1つの実施形態では、本方法は、自力推進内燃機関に熱を発生させることを更に含む。別の実施形態では、本方法は、据置型内燃機関に熱を発生させることを更に含む。更に別の実施形態では、本方法は、電気モータまたは発電機に熱を発生させることを更に含む。更なる実施形態では、本方法は、例えば、精錬所、蒸気発生プラント、または燃料電池に、凝縮または化学反応による熱を発生させることを更に含む。 Also disclosed herein is a method for exchanging heat utilizing the compositions disclosed herein as a heat transfer fluid. Methods for exchanging heat include flowing a stream through one side of the heat exchanger; flowing a composition disclosed herein to another side of the heat exchanger; Exchanging heat from the flow to the composition. In one embodiment, the method further includes generating heat in the self-propelled internal combustion engine. In another embodiment, the method further includes generating heat in the stationary internal combustion engine. In yet another embodiment, the method further includes generating heat in the electric motor or generator. In a further embodiment, the method further includes generating heat by condensation or chemical reaction, for example, in a smelter, a steam generation plant, or a fuel cell.
ナノ流体の調製
分散した六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を含有するナノ流体を、実施例(例5〜8)並びに比較例(例1〜4及び9〜11)において調製した。ミクロンサイズの六方晶窒化ホウ素粒子を、イソプロパノールに添加し、1時間超音波処理した。その後、六方晶窒化ホウ素粒子を、2000RPMで10分間遠心分離した。未剥離粒子は、底部に分離した。イソプロパノール中の剥離六方晶窒化ホウ素ナノ粒子をろ過及び乾燥した。六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を、再超音波処理有りまたは無しのいずれかで、及び以下のトリブロックコポリマー
を用いてまたは用いずに、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)に再分散させた。
Preparation of Nanofluids Nanofluids containing dispersed hexagonal boron nitride nanoparticles were prepared in the Examples (Examples 5-8) and Comparative Examples (Examples 1-4 and 9-11). Micron-sized hexagonal boron nitride particles were added to isopropanol and sonicated for 1 hour. Thereafter, the hexagonal boron nitride particles were centrifuged at 2000 RPM for 10 minutes. Unstripped particles separated at the bottom. Exfoliated hexagonal boron nitride nanoparticles in isopropanol were filtered and dried. Hexagonal boron nitride nanoparticles, with or without re-sonication, and the following triblock copolymers
Redispersed in an ethylene glycol / water solution (50/50% by volume) with or without.
[例1]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.1体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を用いて調製した。
[Example 1]
Nanofluids were prepared with 0.1% by volume of hexagonal boron nitride nanoparticles in a solution of ethylene glycol / water (50/50% by volume).
[例2]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.05体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を用いて調製した。
[Example 2]
Nanofluids were prepared with 0.05% by volume of hexagonal boron nitride nanoparticles in an ethylene glycol / water solution (50/50% by volume).
[例3]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.2体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を用いて調製した。
[Example 3]
Nanofluids were prepared using 0.2% by volume hexagonal boron nitride nanoparticles in an ethylene glycol / water solution (50/50% by volume).
[例4]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.5体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を用いて調製した。
[Example 4]
Nanofluids were prepared with 0.5% by volume of hexagonal boron nitride nanoparticles in an ethylene glycol / water solution (50/50% by volume).
[例5]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.1体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子及び0.1体積%のトリブロックコポリマーを用いて調製した。
[Example 5]
Nanofluids were prepared with 0.1% by volume of hexagonal boron nitride nanoparticles and 0.1% by volume of triblock copolymer in an ethylene glycol / water solution (50/50% by volume).
[例6]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.1体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子及び0.2体積%のトリブロックコポリマーを用いて調製した。
[Example 6]
Nanofluids were prepared with 0.1 vol% hexagonal boron nitride nanoparticles and 0.2 vol% triblock copolymer in an ethylene glycol / water solution (50/50 vol%).
[例7]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.05体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子及び0.1体積%のトリブロックコポリマーを用いて、超音波処理により調製した。
[Example 7]
Nanofluids are prepared by sonication using 0.05 vol% hexagonal boron nitride nanoparticles and 0.1 vol% triblock copolymer in ethylene glycol / water solution (50/50 vol%) did.
[例8]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.2体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子及び0.1体積%のトリブロックコポリマーを用いて、超音波処理により調製した。
[例9]
[Example 8]
Nanofluids are prepared by sonication using 0.2% by volume hexagonal boron nitride nanoparticles and 0.1% by volume triblock copolymer in an ethylene glycol / water solution (50/50% by volume) did.
[Example 9]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.1体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を用いて、超音波処理により調製した。 Nanofluids were prepared by sonication using 0.1% by volume of hexagonal boron nitride nanoparticles in a solution of ethylene glycol / water (50/50% by volume).
[例10]
ナノ流体を、エチレングリコール/水の溶液(50/50体積%)中で0.2体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を用いて、超音波処理により調製した。
[Example 10]
Nanofluids were prepared by sonication using 0.2% by volume hexagonal boron nitride nanoparticles in a solution of ethylene glycol / water (50/50% by volume).
[例11]
ナノ流体を、Halvoline(登録商標)XLC/水の溶液(50/50体積%)中で0.2体積%の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子を用いて、超音波処理により調製した。
[Example 11]
Nanofluids were prepared by sonication using 0.2% by volume of hexagonal boron nitride nanoparticles in a solution of Halvoline® XLC / water (50/50% by volume).
安定性試験
ナノ流体を、室温及び85℃の両方で保管し、両温度で12時間後に、それらの安定性を目視で観察した。ナノ流体の安定性は下記の表に示されている。「安定」という用語は、沈殿が観察されなかったことを意味する。「非安定」という用語は、ナノ流体を含有する容器に沈殿が観察されたことを意味する。
表中の結果は、トリブロックコポリマーが、実施例の例5〜7のナノ流体中の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子の分散を、室温及び85℃の高温の両方で安定化し、実施例の例8のナノ流体中の六方晶窒化ホウ素ナノ粒子の分散を室温で安定化したことを示す。対照的に、トリブロックコポリマーを用いなかった比較例の例1〜4及び9〜11のナノ流体は、室温及び85℃の両方で安定ではなかった。 The results in the table show that the triblock copolymer stabilized the dispersion of hexagonal boron nitride nanoparticles in the nanofluids of Example Examples 5-7 both at room temperature and at elevated temperature of 85 ° C. 2 shows that the dispersion of hexagonal boron nitride nanoparticles in the nanofluid was stabilized at room temperature. In contrast, the nanofluids of Comparative Examples 1-4 and 9-11 without the triblock copolymer were not stable at both room temperature and 85 ° C.
本明細書に開示されている組成物及び方法は、特定の実施形態を参照して説明されているが、本出願では、当業者であれば、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱せずになすことができる種々の変更及び置換を包含するよう意図されている。
Although the compositions and methods disclosed herein have been described with reference to specific embodiments, those skilled in the art will recognize that those skilled in the art may depart from the spirit and scope of the appended claims. It is intended to cover various changes and substitutions that can be made without.
Claims (20)
前記連続相に分散した六方晶窒化ホウ素ナノ粒子と、
式(I)
を有する化合物またはその塩を含み、式中、nが50から200の整数であり、yが20〜200の整数である組成物。 A continuous phase selected from the group consisting of water, alcohol, and a mixture of water and alcohol;
Hexagonal boron nitride nanoparticles dispersed in the continuous phase,
Formula (I)
Or a salt thereof, wherein n is an integer of 50 to 200, and y is an integer of 20 to 200.
b.熱交換器の1つの側に流動を流すことと、
c.前記熱交換器の別の側に組成物を流すことと、
d.前記熱交換器にて前記流動から前記組成物へと熱を移動させることを含む熱を交換するための方法であって、
前記組成物が、請求項1から17のいずれかである、前記方法。 a. Generating heat in the self-propelled internal combustion engine;
b. Flowing a stream to one side of the heat exchanger;
c. Flowing the composition to another side of the heat exchanger;
d. A method for exchanging heat comprising transferring heat from the stream to the composition in the heat exchanger,
The method, wherein the composition is according to any of the preceding claims.
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