KR20210104642A - 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템용 냉각 및 발화 방지 조성물 - Google Patents

전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템용 냉각 및 발화 방지 조성물 Download PDF

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KR20210104642A
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hydrocarbon
boiling point
battery
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KR1020217004062A
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에릭 레크로익
필리프 차이나
프란시스 론델리즈
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토탈 마케팅 서비스
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 배터리를 포함하는 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템을 냉각하기 위한 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 다음을 포함한다: (i) 적어도 하나의 베이스 오일 또는 비점이 50 ℃ 이상인 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체; (ii) 화학식 (I)에 해당하는 적어도 하나의 난연제:
RF-L-RH (I)
상기에서 RF는 퍼플루오르화 또는 부분플루오르화기이고, RH는 탄화수소 기반 기이고, L은 링커이다; 및 (iii) 적어도 하나의 비점이 50 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물.
본 발명은 또한 화학식 (I)에 해당하는 난연제와 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 요소 사이의 접촉을 촉진하기 위한 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물의 용도에 관한 것이다. 열 폭주가 관찰되는 경우, 상기 화학식 (I)의 난연제는 베이스 오일 또는 비점이 50 ℃ 이상인 탄화수소 기반 유체로 배합된다.
마지막으로, 본 발명은 적어도 하나의 배터리를 본 발명에 따른 조성물과 접촉시켜 배치하는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 적어도 하나의 배터리를 냉각 및 방화하는 방법에 관한 것이다.

Description

전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템용 냉각 및 발화 방지 조성물
본 발명은 전기 또는 하이브리드 차량용 추진 시스템 분야, 특히 이를 윤활 및/또는 냉각하기 위한 수단에 관한 것이다.
CO2 배출 감소뿐만 아니라 에너지 소비 감소를 위한 국제 표준의 변경으로 인해 자동차 제조업체는 연소 엔진에 대한 대체 방안을 제안하게 되었다.
자동차 제조업체가 확인한 방안 중 하나는 연소 엔진을 전기 모터로 교체하는 것이다. 따라서 CO2 배출량을 줄이기 위한 연구는 많은 자동차 회사의 전기 자동차 개발로 이어졌다.
본 발명의 목적상, 용어 "전기 차량"은 연소 엔진 및 전기 모터를 결합된 추진 수단으로서 포함하는 하이브리드 자동차와는 반대로, 유일한 추진 수단으로서 전기 모터를 포함하는 차량을 의미한다.
본 발명의 목적상, 용어 "추진 시스템"은 전기 자동차를 추진하는 데 필요한 기계 부품을 포함하는 시스템을 의미한다. 따라서 추진 시스템은 특히 회전자-고정자 어셈블리, 파워 일렉트로닉스(속도 조절 전용), 변속기 및 배터리를 포함하는 전기 모터를 포함한다.
일반적으로, 전기 또는 하이브리드 차량에서는, 상기 언급한 추진 시스템의 다양한 부품을 윤활 및/또는 냉각하는 제약 조건을 충족하기 위한 조성물을 사용해야 한다.
시스템에 따라, 동일한 조성물이 윤활제 및 냉각제로 작용할 수 있는 반면, 다른 시스템에서는 직전에 설명한 바와 같이 추진 시스템의 요소에 이러한 작용만 하는 윤활 조성물, 및 특히 배터리 및 파워 일렉트로닉스용의 다른 냉각 조성물이 있을 수 있다.
이 두 번째 대안은 구체적으로 후술하는 바와 같이, 비점이 50 ℃ 이상, 특히 50 내지 350 ℃ 사이, 특히 60 내지 200 ℃ 사이, 더욱 특히 80 내지 150 ℃ 사이인 탄화수소 기반(hydrocarbon-based) 유체가 배터리 및 파워 일렉트로닉스 냉각용으로 사용될 때 특히 활용된다. 이러한 탄화수소 기반 유체에는 윤활 특성이 없다.
"윤활제"라고도 하는 윤활 조성물은 모터에서 움직이는 다양한 금속 부품 사이의 마찰력을 감소시키기 위해 전기 모터와 같은 추진 시스템에 일반적으로 사용된다. 또한 이러한 부품의, 특히 그들의 표면의 조기 마모 또는 손상을 방지하는 데 효과적이다.
이를 위해, 윤활 조성물은 통상적으로 하나 이상의 베이스 오일로 구성되며, 일반적으로 베이스 오일의 윤활 성능을 향상시키기 위한 여러 첨가제, 예를 들어 마찰-개질 첨가제와 결합된다.
더욱이 전기 추진 시스템은 전기 모터, 파워 일렉트로닉스 및 배터리를 통해 작동하는 동안 열을 생성한다. 생성되는 열의 양은 일반적으로 주변으로 방출되는 열의 양보다 많기 때문에 모터, 파워 일렉트로닉스 및 배터리의 냉각을 보장해야 한다. 일반적으로, 열을 발생시키는 추진 시스템의 여러 부품 및/또는 상기 시스템의 열에 민감한 부품, 특히 파워 일렉트로닉스와 배터리를 냉각시켜 위험한 온도에 도달하는 것을 방지한다.
통상적으로, 선택적으로 글리콜과 결합된, 공기 또는 물로 전기 모터를 냉각하는 방법이 알려져 있다. 이러한 냉각 방법은 최적이 아니거나, 심지어 전기 및 하이브리드 차량 추진 시스템의 새로운 진화와 관련하여 불충분하다.
특히 산업 분야에서, 유성 유체를 포함하여, 유체에 사용할 수 있는 난연제가 알려져 있다.
그러나 사실상 불연성인 특정 오일은 일반적으로 폴리클로로트리플루오로에틸렌 (PCTFE)과 같은 중할로겐화 화합물(heavy halogenated compound)로 구성된다. 더욱이, 에테르 또는 케톤 유형의 특정 퍼플루오르화 유기 유체는 전기 자동차의 추진 시스템용 냉각 유체로도 알려져 있다.
이러한 할로겐화 화합물은 매우 비싸며 규제 및 환경적 이유로 이들의 사용은 선호되지 않는다. 더욱이, 이러한 할로겐화 화합물은 고밀도로 배터리의 질량을 증가시키며, 그 결과 차량의 자율성(autonomy)을 감소시킨다.
따라서 본 발명은 적어도 파워 일렉트로닉스(power electronics) 및 배터리에의 냉각 특성, 및 선택적으로 추진 시스템의 변속기에 대한 윤활 특성 및 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 모터에 대해 결합된 두 특성을 갖는 조성물을 제안하는 것에 관한 것이다. 이 조성물은 또한 내점화성(ignition-resistance) 특성을 가지고 있어 배터리와 관련하여 유용성을 나타낸다. 즉, 본 발명은 특히 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 화재 전파를 지연시키거나 방지할 수 있는 유체를 통해 전기 또는 하이브리드 자동차의 배터리를 냉각하는 수단을 제안하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 한편으로는 추진 시스템의 상기 언급된 요소의 적어도 냉각을 만족시키고 또한 다른 한편으로는 내점화성 특성을 부여하여 배터리, 특히 리튬-이온 (Li-ion) 또는 니켈-카드뮴 (Ni-Cd) 배터리의 안전성을 보장하기 위한 신규 조성물을 제안하는 것에 관한 것이다.
따라서, 제1 측면에 따르면, 본 발명의 주제는 다음을 포함하는, 적어도 하나의 배터리를 포함하는 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템을 냉각하기 위한 조성물이다:
(i) 적어도 하나의 베이스 오일, 또는 비점이 50 ℃ 이상인 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체;
(ii) 화학식 (I)에 해당하는 적어도 하나의 난연제:
RF-L-RH (I)
상기 화학식 (I)에서,
RF는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오르화 또는 부분플루오르화 기고,
RH는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 기반기이고,
L은 링커이다; 및
(iii) 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물.
본 발명의 주제는 또한 이전에 정의된 화학식 (I)에 해당하는 난연제와 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 요소, 특히 배터리 또는 파워 일렉트로닉스 및 보다 특히 배터리 사이의 접촉을 촉진하기 위한, 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물의 용도이고, 열적 폭주가 관찰될 때, 특히 온도가 50 ℃, 특히 55 ℃에 도달하자마자 화학식 (I)의 난연제는 베이스 오일 또는 비점이 50 ℃ 이상인 탄화수소 기반 유체로 배합된다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 배터리, 특히 리튬-이온 또는 니켈-카드뮴 배터리를 본 발명에 따른 조성물과 접촉하도록 배치하는 단계를 적어도 하나 포함하는, 전기 또는 하이브리드 자동차의 추진 시스템의 배터리를 냉각 및 방화하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 냉각, 및 선택적으로 윤활, 조성물은 배터리의 안전성을 보장하는 동시에 배터리를 냉각시킨다.
특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물은 냉각제 및 윤활제 둘 다로 작용한다.
여전히 이 구현예에 따르면, 전기 모터 자체와 관련하여, 조성물은 윤활제 및 냉각제로서 모두 작용한다. 파워 일렉트로닉스와 관련하여 조성물은 냉각제 역할을 한다. 변속기는 조성물로 윤활되고 마지막으로 배터리는 상기 조성물로 냉각된다.
도 1은 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 개략도이다.
전기 또는 하이브리드 자동차의 추진 시스템의 윤활 분야에 알려진 냉각 시스템에도 불구하고 배터리 셀의 과열 위험을 완전히 제거할 수 없으며, "폭주 효과(runaway effect)"로 알려진 폭발 및 전체 배터리 점화로 이어질 수 있다. 이것은 특히 본 발명의 맥락에서 특히 목표로 하는 리튬 이온 배터리의 작동에서 두려워할 수 있는 것이다.
보다 정확하게는, 본 발명자들은 하기 정의된 바와 같이 적어도 하나의 화학식 (I)의 난연제를, 적어도 하나의 비점이 50 내지 250 ℃ 사이, 바람직하게는 55 ℃ 내지 120 ℃ 사이인 플루오로 화합물과 함께 비점이 적어도 50 ℃인 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체를 포함하는 냉각 조성물에 사용하여 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템에 대한 냉각 기능 및 내점화 기능을 보장할 수 있음을 발견했다.
이렇게 형성된 조성물은 추진 시스템과 직접 접촉하여 배치될 수 있으며, 모터, 파워 일렉트로닉스 및 배터리와의 상기 조성물의 이러한 직접 접촉을 통해 이러한 구성 요소를 냉각시키는 동시에 상기 배터리의 폭주의 경우에 안전성을 향상시킬 수 있다.
따라서 이들 부재와 직접 접촉하는 조성물은 간접 접촉을 통한 종래의 공기 냉각 및 수냉각보다 더 나은 냉각을 제공한다. 이 직접 접촉은 더 나은 열 방출을 허용한다.
그 이유는 공기 냉각은 직접 냉각을 허용하지만 공기는 열을 방출하는 데는 매우 열악한 유체이기 때문이다. 반대로 물은 효율적인 냉각제이지만 모터, 파워 일렉트로닉스 및 배터리와의 직접 접촉과는 양립되지 않는다.
따라서, 제1 측면에 따르면, 본 발명의 주제는 다음을 포함하는, 적어도 하나의 배터리를 포함하는 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템을 냉각하기 위한 조성물이다:
(i) 적어도 하나의 베이스 오일, 또는 비점이 50 ℃ 이상인 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체;
(ii) 화학식 (I)에 해당하는 적어도 하나의 난연제:
RF-L-RH (I)
상기 화학식 (I)에서,
RF는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오르화 또는 부분플루오르화 기고,
RH는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 기반기이고,
L은 링커이다; 및
(iii) 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물.
본 발명의 주제는 또한 이전에 정의된 화학식 (I)에 해당하는 난연제와 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 요소, 특히 배터리 또는 파워 일렉트로닉스 및 보다 특히 배터리 사이의 접촉을 촉진하기 위한, 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물의 용도이고, 열적 폭주가 관찰될 때, 특히 온도가 50 ℃, 특히 55 ℃에 도달하자마자 화학식 (I)의 난연제는 베이스 오일 또는 비점이 50 ℃ 이상인 탄화수소 기반 유체로 배합된다.
이렇게 수득된 조성물은 유리하게는 비점이 50 내지 250 ℃ 사이, 바람직하게는 55 ℃ 내지 120 ℃ 사이인 플루오로 화합물을 함유하는 상기 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제에 의해 형성된 미셀을 포함한다. 상기 화합물의 목적은 추진 시스템의 요소가 과열되자마자, 더 정확하게는 적어도 하나의 배터리가 과열될 때 상기 미셀의 파열을 야기하고 하기 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제가 발화 방지 기능을 완전히 발휘하도록 하는 것이다.
따라서, 강한 온도 상승의 경우, 비점이 50 내지 250 ℃ 사이, 바람직하게는 55 내지 120 ℃ 사이인 플루오로 화합물은 하기 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제의 존재하에 형성된 미셀의 적어도 부분적 파열의 개시제처럼 행동한다. 즉, 플루오로 화합물의 목적은 배터리의 폭주의 경우 화학식 (I)의 난연제와 냉각, 특히 급속 냉각이 필요한 배터리 사이의 접촉을 촉진하는 것이다.
구체적으로, 비점이 50 내지 250 ℃ 사이인 이러한 플루오로 화합물이 없는 경우, 미셀은 미셀 형태로 남아 있으며 상기 플루오로 성분과 과열 배터리 사이의 최적 접촉 부족으로 인해 하기 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제의 플루오로 성분, 즉 RF 기의 작용은 완전히 발휘되지 않는 단점이 있다. 구체적으로, 미셀이 온전한 상태로 남아있을 때, 상기 플루오로 성분은 미셀의 코어에 남아 배터리와의 직접 접촉이 제한된다. 대안적으로, 하기 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 상기 난연제의 양은 크게 증가되어야 하는데, 이는 바람직하지 않다.
즉, 조성물의 미셀이 추진 시스템의 다양한 요소 주위를 순환하여, 배터리의 과열 또는 폭주시 작동하지 않거나 최소한 부분적으로 작동하지 않는 추진 시스템의 다양한 요소 주위를 순환하는 조성물의 미셀의 위험을 방지하기 위해, 비점이 50 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물의 존재는 하기 정의된 화학식 (I)의 난연제를 조성물의 표면에 접근시킬 수 있으며, 그 결과 화학식 (I)의 난연제의 플루오로 성분, 즉 RF 기의 추진 시스템의 요소, 특히 배터리와의 증가된 접촉은 화재를 예방할 수 있다.
보다 구체적으로, 이렇게 보충된 윤활 조성물은 특히 정적 또는 순환으로 상기 보충된 윤활 조성물, 즉 본 발명에 따른 조성물에 침지 또는 반침지된 전기 자동차의 배터리, 특히 리튬-이온 또는 니켈-카드뮴 배터리와 직접 접촉하도록 배치되도록 의도되거나, 그렇지 않으면 오일 스프레이, 제트 또는 미스트 형태로 직접 분사된다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 배터리, 특히 리튬-이온 또는 니켈-카드뮴 배터리를 본 발명에 따른 조성물과 접촉하도록 배치하는 단계를 적어도 하나 포함하는, 전기 또는 하이브리드 자동차의 추진 시스템의 배터리를 냉각 및 방화하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조성물의 용도의 다른 특징, 변형 및 이점은 본 발명의 비제한적인 예시로서 제공되는 하기 설명 및 도면을 읽을 때 보다 명확하게 나타날 것이다.
본 발명의 맥락에서, "발화 방지제(flame retardant)", "방화(fire preotection)를 제공"할 수 있는, "난연제(fire retardant)", "화재 전파(fire propagation) 지연 및/또는 방지" 또는 "내점화성(ignition-resistant)"이라는 용어는 상호교환적으로 사용될 수 있다. 이러한 모든 용어는 폭발 또는 점화시, 특히 과열 후 목적물을 안전하게 만드는 능력을 가진 화합물을 규정한다.
본문의 계속에서 "... 내지 ... 사이", "... 내지 ... 범위의" 및 "... 내지 ... 에서 달라지는"이라는 표현은 동등하며 달리 언급되지 않는 한 경계가 포함되어 있음을 의미한다.
표현 "하나를 포함하는"은 달리 명시되지 않는 한 "적어도 하나를 포함하는"과 동의어로 이해되어야 한다.
조성물
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 적어도 하나의 베이스 오일, 또는 50 ℃ 이상의 비점을 갖는 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체를 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 조성물은 표준 ASTM D445에 따라 100 ℃에서 측정된 2 내지 8 mm²/s, 바람직하게는 3 내지 7 mm²/s의 동점도를 갖는다.
베이스 오일
본 발명에 따른 조성물은 적어도 하나의 베이스 오일, 특히 표준 ASTM D445에 따라 100 ℃에서 측정된 1.5 내지 8 mm²/s, 특히 1.5 내지 6.1 mm²/s, 보다 특히 1.5 내지 4.1 mm²/s, 더욱 특히 1.5 내지 2.1 mm²/s 범위의 동점도를 갖는 하나 이상의 베이스 오일로부터 형성된 유체 베이스를 사용한다.
이 베이스 오일은 여러 베이스 오일의 혼합물, 즉 2 종, 3 종 또는 4 종의 베이스 오일의 혼합물일 수 있다.
본문에 계속하여, "유체 베이스"라는 용어는 표준 ASTM D445에 따라 100 ℃에서 측정된 동점도가 1.5 내지 8 mm²/s 범위인 베이스 오일 또는 베이스 오일의 혼합물을 나타낸다.
본 발명에 따른 냉각 조성물에 사용되는 베이스 오일은 API 분류에 의해 정의된 등급에 따라 그룹 I 내지 V (또는 ATIEL 분류에 따른 등가물)에 속하고, 아래 표 A에 제시되어 있는 미네랄 또는 합성 유래의 오일 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있으며, 단 이러한 오일 또는 오일의 혼합물은 위에 언급된 원하는 점도를 갖는다.
Figure pct00001
미네랄 베이스 오일에는 원유를 대기 및 진공 증류, 이어서 용매 추출, 탈포(deasphalting), 용매 탈랍, 수소 처리, 수소화 분해, 수소화 이성질화 및 수소화 최종 처리와 같은 정제 작업에 의해 수득되는 모든 유형의 베이스 오일이 포함된다.
바이오 원료로부터 공급될 수 있는 합성 및 미네랄 오일의 혼합물도 사용할 수 있다.
일반적으로, 상기 점도 기준을 충족하는 것 외에 특성, 특히 점도 지수, 황 함량 또는 내산화성의 특성을 가져야 한다는 점을 제외하고는 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템에 사용하기에 적합한, 본 발명에 따라 사용되는 조성물을 제조하기 위한 상이한 베이스 오일의 사용에 관한 제한은 없다.
일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물의 베이스 오일(들)은 탄화수소 기반 오일, 바람직하게는 알칸이다.
더욱이 상기 구현예에 따르면, 베이스 오일(들)은 적어도 8 개의 탄소 원자, 예를 들어 8 개 내지 22 개의 탄소 원자, 바람직하게는 15 개 내지 22 개의 탄소 원자를 포함하는 알칸으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 이들은 C8-C22, 바람직하게는 C15-C22 알칸일 수 있다.
본 발명에 따른 조성물의 베이스 오일은 또한 카르복실산 및 알코올의 특정 에스테르와 같은 합성 오일, 폴리-α-올레핀 (PAO) 및 2 개 내지 8 개의 탄소 원자, 특히 2 개 내지 4 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌 옥사이드의 중합 또는 공중합에 의해 수득된 폴리알킬렌글리콜 (PAG)로부터 선택될 수 있다.
베이스 오일로 사용되는 PAO는 예를 들어 4 개 내지 32 개의 탄소 원자를 포함하는 단량체, 예를 들어 옥텐 또는 데센으로부터 수득된다.
PAO의 중량평균분자량은 매우 다양할 수 있다. 바람직하게는, PAO의 중량평균분자량은 600 Da 미만이다. PAO의 중량평균분자량은 또한 100 내지 600 Da, 150 내지 600 Da 또는 200 내지 600 Da 범위일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 맥락에서 사용된 표준 ASTM D445에 따라 100 ℃에서 측정된 1.5 내지 8 mm²/s 범위의 동점도를 갖는 PAO는 Durasyn® 162, Durasyn® 164, Durasyn® 166 및 Durasyn® 168이라는 브랜드명으로 Ineos에 의해 상업적으로 판매된다.
카르복실산 및 알코올의 에스테르는 예를 들어 화학식 (II)의 디에스테르이다:
Ra-C(O)-O-([C(R)2]n-O)s-C(O)-Rb
(II)
상기 화학식 (II)에서:
-R은 서로 독립적으로 수소 원자 또는 선형 또는 분지형 (C1-C5) 알킬기, 특히 메틸, 에틸 또는 프로필 기, 특히 메틸을 나타내고;
-s는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고;
-n은 1, 2 또는 3이고; s가 1이 아닌 경우 n은 동일하거나 상이할 수 있고;
-동일하거나 상이할 수 있는 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 6 개 내지 18 개의 탄소 원자의 선형 사슬을 갖는 포화 또는 불포화, 선형 또는 분지형 탄화수소 기반 기를 나타낸다.
바람직하게는, s 및 n이 동일하고 2 인 경우, R 기 중 적어도 하나는 선형 또는 분지형 (C1-C5) 알킬기를 나타내고; s가 1이고 n이 3 일 때, 에스테르 작용기의 산소 원자에 대해 베타 위치에서 탄소에 결합된 R기 중 적어도 하나는 수소 원자를 나타낸다.
유리하게는, 본 발명에 따른 조성물의 베이스 오일(들)은 폴리-α-올레핀 (PAO)으로부터 선택된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 표준 ASTM D445에 따라 100 ℃에서 측정된 동점도가 1.5 내지 8 mm²/s인 하나 이상의 베이스 오일로부터 형성된 유체 베이스를 포함한다.
즉, 본 발명에 따른 조성물은 표준 ASTM D445에 따라 100 ℃에서 측정된 동점도 기준을 충족하지 않는 베이스 오일 또는 베이스 오일 혼합물이 무함유일 수 있으며, 특히 점도가 9 mm²/s보다 큰 베이스 오일 또는 베이스 오일 혼합물이 무함유일 수 있다.
특히, 베이스 오일은 8 개 이상의 탄소 원자, 예를 들어 8 개 내지 22 개의 탄소 원자, 바람직하게는 15 개 내지 22 개의 탄소 원자를 포함하는 알칸 또는 카르복실산 및 알코올의 에스테르, 폴리-α-올레핀 (PAO) 또는 2 개 내지 8 개의 탄소 원자, 특히 2 개 내지 4 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌 옥사이드의 중합 또는 공중합에 의해 수득된 폴리알킬렌글리콜(PAG)과 같은 유형의 합성 오일로부터 선택될 수 있다.
조성물에 대한 원하는 점도를 달성하기 위해 본 발명에 따른 조성물에 사용되는 유체 베이스의 함량을 조정하는 것은 당업자에게 달려 있다.
전술한 바와 같이, 유체 베이스는 본 발명에 따른 조성물의 윤활 및 냉각 잠재력을 제공한다. 특히, 베이스의 유동성은 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 배터리와 접촉하여 조성물을 사용하는 동안 특히 우수한 냉각 특성을 제공한다.
사용된 조성물의 냉각 특성은 주입시 조성물에 적용된 전단(shear)에 의해 보다 유리하게 증가되며, 이는 유체를 정지 상태보다 낮은 점도 수준으로 만든다.
특히, 본 발명에 따라 사용되는 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 60 중량% 내지 99.5 중량%, 바람직하게는 70 중량% 내지 98 중량%, 예를 들어 80 중량% 내지 99.5 중량%, 훨씬 더 우선적으로는 80 중량% 내지 98 중량%, 유리하게는 90 중량% 내지 97 중량%의, 표준 ASTM D445에 따라 100 ℃에서 측정된 동점도가 1.5 내지 8mm2/s 범위인 베이스 오일 또는 베이스 오일의 혼합물을 포함한다.
탄화수소 기반 유체
본 발명에 따른 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템 냉각용 조성물은 비점이 50 ℃ 이상인 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체를 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 50 ℃ 내지 350 ℃ 사이, 특히 60 ℃ 내지 250 ℃ 사이, 더욱 특히 80 ℃ 내지 200 ℃ 사이의 비점을 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체는 탄화수소 기반 오일의 총 중량에 대하여 90 중량% 이상의 생물 유래의 탄소 함량을 갖는다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "탄화수소 기반 유체(hydrocarbon-based fluid)"는 포화 또는 불포화 선형 탄화수소 분자를 포함하는 임의의 유체를 의미하며, 이는 또한 방향족 또는 시클릭기, 또는 헤테로 원자를 포함할 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체는 적어도 8 개의 탄소 원자, 예를 들어 8 개 내지 22 개의 탄소 원자, 바람직하게는 15 개 내지 22 개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소이다. 예를 들면, C8-C22, 바람직하게는 C15-C22 알칸일 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체는 완전히 포화된다. 바람직하게는, 탄화수소 기반 유체의 성분은 12 개 내지 30 개의 탄소 원자, 우선적으로는 13 개 내지 19 개의 탄소 원자, 더욱 우선적으로는 14 내지 18 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀으로부터 선택된다.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 유리하게는 50 중량% 이하의 함량으로 이소헥사데칸을 포함한다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 80 중량% 내지 100 중량%, 또는 90 중량% 내지 100 중량%, 예를 들어 95 중량% 내지 100 중량%의 함량으로 알칸, 특히 12 개 내지 30 개의 탄소 원자를 포함하는, 비환형 사슬을 갖는 포화 선형 탄화수소 분자를 포함한다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "파라핀"은 직쇄 탄화수소("노르말 파라핀(normal paraffin)"이라고도 함) 및/또는 분지쇄 탄화수소("이소파라핀"이라고도 함)를 나타낸다.
헤테로 원자로서, 본 발명의 맥락에서 우리는 특히 질소 및 산소를 언급할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 90 중량% 내지 100 중량%의 이소파라핀, 0 내지 10 중량% 범위의 노르말 파라핀 및 90 중량% 이상의 함량으로 생물 유래의 탄소를 포함한다.
탄화수소 기반 유체는 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 유리하게는 90 중량% 이상, 특히 95 중량% 이상, 훨씬 더 유리하게는 98 중량% 이상의 함량으로 이소파라핀을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체에 존재하는 이소파라핀은 12 개 내지 30 개의 탄소 원자, 바람직하게는 13 개 내지 19 개의 탄소 원자, 더욱 더 바람직하게는 14 개 내지 18 개의 탄소 원자를 포함한다.
탄화수소 기반 유체는 유리하게는 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 10 중량% 이하, 우선적으로는 5 중량% 이하, 훨씬 더 우선적으로는 2 중량% 이하의 함량으로 노르말 파라핀을 포함한다.
이소파라핀은 유리하게는 비환형 이소파라핀이다. 바람직하게는, 탄화수소 기반 유체는 이소파라핀 대 노르말 파라핀의 질량비가 적어도 12/1, 우선적으로는 적어도 15/1, 더 우선적으로는 적어도 20/1이다. 더욱 특별한 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 어떠한 노르말 파라핀도 포함하지 않는다.
일 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 바람직하게는 90 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀 및 0 내지 10 % 범위의 함량으로 노르말 파라핀을 포함하고, 우선적으로는 95 중량% 내지 100 중량%의, 12개 내지 30 개의 탄소 원자, 바람직하게는 12 개 내지 24 개의 탄소 원자, 더 바람직하게는 12 개 내지 22 개의 탄소 원자를 포함하는 알칸으로부터 선택된 이소파라핀을 포함한다.
특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체는 이소파라핀과 같은 14 내지 18 개의 탄소 원자를 함유하는 분자를 대부분, 즉 90 중량% 이상 포함한다.
또 다른 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체는 60 중량% 내지 95 중량 %, 바람직하게는 80 중량% 내지 98 중량 %의, C15 이소파라핀, C16 이소파라핀, C17 이소파라핀, C18 이소파라핀 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 이소파라핀을 포함한다.
일 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 다음을 포함한다:
-탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 80 중량% 내지 98 중량% 범위의 총량으로 15 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀 및 16 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀, 또는
- 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 80 중량 % 내지 98 중량 % 범위의 총량으로 16 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀, 17 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀 및 18 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀, 또는
-탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 80 중량% 내지 98 중량% 범위의 총량으로 17 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀 및 18 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 80 중량% 내지 98 중량% 범위의 총량으로 17 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀 및 18 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀을 포함한다.
본 발명에 따른 바람직한 탄화수소 기반 유체의 예는 다음을 포함하는 것들이다:
- 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 30 중량% 내지 70 중량 %의 C15 이소파라핀 및 30 중량% 내지 70 중량%의 C16 이소파라핀, 바람직하게는 40 중량% 내지 60 중량%의 C15 이소파라핀 및 35 중량% 내지 55 중량%의 C16 이소파라핀,
- 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 5 중량% 내지 25 중량%의 C15 이소파라핀, 30 중량% 내지 70 중량%의 C16 이소파라핀 및 10 중량% 내지 40 중량%의 C17 이소파라핀, 바람직하게는 8 중량% 내지 15 중량%의 C15 이소파라핀, 40 중량% 내지 60 중량%의 C16 이소파라핀 및 15 중량% 내지 25 중량%의 C17 이소파라핀,
- 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 5 중량% 내지 30 중량%의 C17 이소파라핀 및 70 중량% 내지 95 중량%의 C18 이소파라핀, 바람직하게는 10 중량% 내지 25 중량%의 C17 이소파라핀 및 70 중량% 내지 90 중량%의 C18 이소파라핀.
탄화수소 기반 유체는 바람직하게는 3 중량% 이하, 우선적으로는 1 중량% 이하, 더 우선적으로는 0.5 중량% 이하, 훨씬 더 우선적으로는 500 중량ppm, 또는 100 중량ppm 또는 50 중량ppm 이하의 함량으로 나프텐 기반 화합물을 포함한다.
또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 90 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀, 0 내지 10 중량% 범위의 함량으로 노르말 파라핀 및 1 중량% 이하의 함량으로 나프텐 기반 화합물을 포함한다. 우선적으로는, 탄화수소 기반 유체는 95 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀, 0 내지 5 중량%의 함량으로 노르말 파라핀 및 0.5 중량% 이하의 함량으로 나프텐 기반 화합물을 포함한다. 더 우선적으로는, 이는 98 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀, 0 내지 2 중량%의 함량으로 노르말 파라핀 및 100 중량ppm 이하의 함량으로 나프텐 기반 화합물을 포함한다.
탄화수소 기반 유체는 유리하게는 방향족 화합물 무함유이다. 용어 "무 함유"는 예를 들어 UV 분광법에 의해 측정된 500 중량ppm 이하, 바람직하게는 300 중량ppm 이하, 우선적으로는 100 중량ppm 이하, 더 우선적으로는 50 중량ppm 이하, 유리하게는 20 중량ppm 이하의 함량으로 방향족 화합물을 포함하는 것을 의미한다.
탄화수소 기반 유체에서 이소파라핀, 노르말 파라핀, 나프텐 기반 화합물 및/또는 방향족 화합물의 중량에 의한 함량은 당업자에게 잘 알려진 방법에 의해 결정될 수있다. 비제한적인 예로서 가스 크로마토그래피 방법을 언급할 수 있다.
또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 90 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀, 0 내지 10 중량% 범위의 함량으로 노르말 파라핀, 1 중량% 이하의 함량으로 나프텐 기반 화합물 및 500 중량ppm 이하의 함량으로 방향족 화합물을 포함한다. 우선적으로는, 탄화수소 기반 유체는 95 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀, 0 내지 5 중량%의 함량으로 노르말 파라핀, 0.5 중량% 이하의 함량으로 나프텐 기반 화합물 및 300 중량ppm 이하, 바람직하게는 100 중량ppm 미만, 우선적으로는 50 중량ppm 미만, 유리하게는 20 중량ppm 미만의 함량으로 방향족 화합물을 포함한다. 또한 우선적으로는, 탄화수소 기반 유체는 95 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀, 0 내지 5 중량%의 함량으로 노르말 파라핀 및 100 중량ppm 이하의 함량으로 방향족 화합물을 포함한다. 더 우선적으로는, 이는 98 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀, 0 내지 2 중량%의 함량으로 노르말 파라핀, 100 중량ppm 이하의 함량으로 나프텐 기반 화합물 및 100 중량 ppm 이하의 함량으로 방향족 화합물을 포함한다.
탄화수소 기반 유체는 또한 바람직하게는 황 기반 화합물을 매우 낮은 함량으로, 일반적으로 5 중량ppm 이하, 우선적으로는 3 중량ppm 이하, 더 우선적으로는 기존의 저-황-함량 분석기로 검출할 수 없을 정도로 낮은 함량인 0.5 중량ppm 이하의 함량으로 갖는다.
탄화수소 기반 유체는 또한 바람직하게는 표준 EN ISO 2719에 따라 110 ℃ 이상, 우선적으로는 120 ℃ 이상, 더 우선적으로는 140 ℃ 이상의 인화점을 갖는다. 일반적으로 110 ℃ 보다 높은 인화점은 특히 탄화수소 기반 유체의 과도하게 민감한 가연성을 회피함으로써 저장 및 운송 중 안전 문제를 극복할 수 있게 한다.
탄화수소 기반 유체는 또한 바람직하게는 20 ℃에서 0.01 kPa 이하의 증기압을 갖는다.
일 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 또한 바람직하게는 표준 EN ISO 2719에 따른 110 ℃ 이상의 인화점 및 20 ℃에서 0.01 kPa 이하의 증기압을 갖는다. 우선적으로는, 탄화수소 기반 유체는 인화점이 120 ℃ 이상이고 20 ℃에서 증기압이 0.01 kPa 이하이다. 더 우선적으로는 인화점이 140 ℃ 이상이고 20 ℃에서 증기압이 0.01 kPa 이하이다.
탄화수소 기반 유체는 인화성, 냄새 및 휘발성 문제를 극복할 수 있는 비점, 인화점 및 증기압을 가지고 있다.
탄화수소 기반 유체는 또한 바람직하게는 표준 EN ISO 3104에 따라 40 ℃에서 5 cSt 이하, 우선적으로는 4cSt 이하, 더 우선적으로는 3.5cSt 이하의 동점도를 갖는다.
탄화수소 기반 유체를 얻기 위한 공정:
이러한 탄화수소 기반 유체는 다음과 같은 방법으로 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체는 바이오 매스의 전환으로부터 수득된 탄화수소 컷(cut)이다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "바이오 매스의 전환으로부터 수득된"은 생물 유래의 출발 물질로부터 생성된 탄화수소 컷을 지칭한다.
바람직하게는, 생물 유래의 탄화수소 컷은 수소 탈산소화 (HDO, Hydrodeoxygenation) 및 이성질화 (ISO, Isomerization) 단계를 포함하는 공정을 통해 얻어진다. 수소 탈산소화 (HDO) 단계는 생물 에스테르 또는 트리글리세라이드 성분의 구조 분해, 산소 기반, 인 기반 및 황 기반 화합물의 제거 및 올레핀 결합의 수소화로 이어진다. 수소 탈산소화 반응에서 얻은 생성물은 이성질화된다. 분별 단계는 바람직하게는 수소 탈산소화 및 이성질화 단계 이후에 수행될 수 있다. 유리하게는, 관심있는 분획은 그 다음 수소 처리 및 증류 단계를 거쳐 본 발명에 따른 원하는 탄화수소 기반 유체의 사양을 얻는다.
이 HDO/ISO 공정은 식물성 기름, 동물성 지방, 어류 기름 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 생물학적 원료 또는 생물 유래의 출발 물질로도 알려진 가공되지 않은(raw) 생물학적 공급 원료에 수행된다. 생물 기원의 적합한 출발 물질은, 예를 들어, 유채유(rapeseed oil), 카놀라유, 톨유, 해바라기유, 대두유, 헴프유, 올리브유, 아마씨유, 겨자유, 팜유, 땅콩유, 피마자유, 코코넛유, 수지와 같은 동물성 지방, 재활용 식품 지방, 유전 공학에서 얻은 출발 물질 및 조류 및 박테리아와 같은 미생물에서 생성된 생물학적 출발 물질이다. 가공되지 않은 생물학적 물질에서 얻은 응축 생성물, 에스테르 또는 기타 유도체도 출발 물질로 사용될 수 있다.
바람직하게는 생물 기원의 출발 물질은 에스테르 또는 트리글리세라이드 유도체이다. 이 물질은 먼저 성분 에스테르 또는 트리글리세라이드의 구조를 분해하고 올레핀 결합의 수소화와 함께 산소 기반, 인 기반 및 황 기반 화합물을 제거하기 위해 수소 탈산소화 (HDO) 단계를 거친다. 생물 기원의 출발 물질의 수소 탈산소화 (HDO) 단계에 이어, 수득된 생성물의 이성질화가 뒤따르고, 탄화수소 기반 사슬이 분지화되고 및 저온에서 파라핀의 특성이 향상된다.
HDO 단계 동안, 수소와 생물 기원의 출발 물질은 수소 탈산소화 촉매 베드를 통해 동시에 또는 역류(counter-currentwise)로 통과된다. HDO 단계 동안 압력과 온도는 각각 20 ~ 150 bar, 200 ~ 500 ℃이다. 이 단계에서는 기존의 알려진 수소 탈산소화 촉매가 사용된다. 선택적으로, 생물 기원의 출발 물질은 HDO 단계 전에 이중 결합의 부반응을 피하기 위해 온화한 조건 하에서 전수소화(prehydrogenation) 처리될 수 있다. 수소 탈산소화 단계 후, 반응으로부터 얻은 생성물은 수소와 생성물, 및 선택적으로 n-파라핀의 혼합물이 동시에 또는 역류로 이성질화 촉매 베드를 통과하는 이성질화 (ISO) 단계를 거친다. ISO 단계에서 압력과 온도는 각각 20 ~ 150 bar, 200 ~ 500 ℃이다. 이 단계에서는 기존에 알려진 이성질화 촉매가 사용된다.
추가 2 차 공정(예: 중간 혼합 작업, 트래핑(trapping) 작업 또는 이러한 유형의 기타 공정)도 수행할 수 있다.
HDO/ISO 단계에서 얻은 생성물은 목적하는 컷을 얻기 위해 선택적으로 분류될 수 있다.
다양한 HDO/ISO 공정이 문헌에 설명되어 있다. 특허 출원 WO 제2014/033762호는 역류 방식으로 수행되는 전수소화 단계, 수소 탈산소화 (HDO) 단계 및 이성질화 단계를 포함하는 공정을 설명한다. 특허 출원 EP 제1728844호는 식물 및 동물 기원의 화합물의 혼합물로부터 탄화수소 기반 화합물을 생산하는 방법을 설명한다. 이 공정은 예를 들어 알칼리 금속염과 같은 오염물을 제거할 수 있도록 혼합물을 전처리하는 단계와 수소 탈산소화 (HDO) 단계 및 이성질화 단계를 포함한다. 특허 출원 EP 제2084245호는 선택적으로 자유 지방산, 예를 들어 해바라기유, 유채유, 카놀라유, 팜유 또는 소나무유와 같은 식물성 오일과 혼합된 지방산 에스테르를 함유하는 생물 유래의 혼합물의 수소 탈산소화 이후의 특정 촉매 상에서의 수소화 이성질체화에 의해, 가스 오일로 사용될 수 있거나 또는 가스 오일 조성물에서 사용될 수 있는 탄화수소 기반 혼합물의 제조 방법을 설명한다. 특허 출원 EP 제2368967호는 이러한 공정 및 이 공정을 통해 얻은 생성물을 설명한다. 특허 출원 WO 제2016/185046호는 본 발명에 따라 사용되는 탄화수소 기반 유체를 얻는 방법을 설명하며, 여기서 탄화수소 기반 유체는 80 ℃ 내지 180 ℃의 온도 및 50 bar 내지 160 bar의 압력에서 생물 기원의 탈산소 및/또는 이성질화된 공급 원료의 촉매 수소화 공정을 통해 얻어진다. 이 공정은 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체를 얻는 맥락에서 유리하게 사용된다.
유리하게는, 생물 기원의 출발 물질은 표준 EN ISO 20846에 따라 15 ppm 미만, 바람직하게는 8 ppm 미만, 우선적으로는 5 ppm 미만, 더 우선적으로는 1 ppm 미만의 황을 포함한다. 이상적으로, 공급 원료는 바이오 기반 기원의 출발 물질로 어떤 황도 포함하지 않는다.
수소화 처리 단계 전에, 사전분획(prefractionation) 단계가 발생할 수 있다. 수소 첨가 장치 입구에서의 컷이 더 좁으면 장치의 출구에서 좁은 컷을 얻을 수 있다. 특히, 사전분획 된 컷의 비점은 220 내지 330 ℃ 사이인 반면, 사전분획되지 않은 컷의 비점은 일반적으로 150 내지 360 ℃ 사이이다.
HDO / ISO 공정에서 얻은 탈산소화 및 이성질화 공급 원료는 그 다음 수소화된다.
수소화 장치에 사용되는 수소는 일반적으로 고순도 수소이다. 용어 "고순도"는, 다른 등급도 사용될 수 있지만, 예를 들어 99 % 이상의 순도를 갖는 수소를 의미한다.
수소화 단계는 촉매에 의해 수행된다. 전형적인 수소화 촉매는 벌크 또는 지지된 촉매일 수 있으며 다음과 같은 같은 금속을 포함할 수 있다: 니켈, 백금, 팔라듐, 레늄, 로듐, 니켈 텅스텐, 니켈-몰리브덴, 몰리브덴, 코발트-몰리브덴. 지지체는 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나 또는 제올라이트일 수 있다.
바람직한 촉매는 알루미나 지지체 상의 니켈 기반 촉매이며, 그 비표면적은 촉매 또는 니켈 기반 벌크 촉매의 g 당 100 내지 200 m² 사이의 범위이다. 수소화 조건은 일반적으로 다음과 같다:
-압력: 50 내지 160 bar, 바람직하게는 80 내지 150 bar, 더 우선적으로는 90 내지 120 bar;
-온도: 80 내지 180 ℃, 바람직하게는 120 내지 160 ℃, 더 우선적으로는 150 내지 160 ℃;
-시간당 공간 속도 (HSV, hourly space velocity): 0.2 내지 5 hr-1, 바람직하게는 0.4 내지 3 hr-1, 더 우선적으로는 0.5 내지 0.8 hr-1;
-수소 처리도: 위에서 언급한 조건에 적합하며, 처리할 공급 원료 톤당 최대 200 Nm3까지 가능하다.
반응기의 온도는 일반적으로 약 100 bar의 압력에서 150 내지 160 ℃인 반면, 시간당 공간 속도는 처리할 공급 원료의 품질과 제 1 수소화 반응기의 매개 변수에 따른 함수로서 조정된 처리도에서 약 0.6 hr-1이다.
수소화는 하나 이상의 직렬반응기에서 일어날 수 있다. 반응기는 하나 이상의 촉매 베드를 포함할 수 있다. 촉매 베드는 일반적으로 고정된 촉매 베드이다.
수소화 공정은 바람직하게는 2 개 또는 3 개의 반응기, 바람직하게는 3 개의 반응기를 포함하고, 더 우선적으로는 3 개의 직렬반응기에서 수행된다.
제 1 반응기는 황 기반 화합물을 포획하고 본질적으로 모든 불포화 화합물과 최대 약 90 %의 방향족 화합물의 수소화를 수행한다. 제 1 반응기에서 얻은 생성물에는 황 기반 화합물이 실질적으로 무함유이다. 두 번째 단계, 즉 제 2 반응기에서 방향족 화합물의 수소화가 계속되고 방향족 화합물의 최대 99 %가 수소화된다.
제 3 반응기에서의 제 3 단계는 심지어 비점이 높은, 예를 들어 300 ℃ 이상인 생성물의 경우에도 500ppm 이하, 바람직하게는 300ppm 이하, 우선적으로는 100ppm 이하, 더 우선적으로는 50ppm 이하, 이상적으로는 20ppm 이하의 함량으로 방향족 화합물을 얻기 위한 마무리 단계이다.
2 개, 3 개 또는 그 이상의 촉매 베드를 포함하는 반응기를 사용할 수 있다. 촉매는 각 반응기에서 달라질 수 있거나 실질적으로 동일한 양으로 존재할 수 있으며; 3 개의 반응기의 경우, 중량의 함수로서의 양은, 예를 들어, 0.05-0.5/0.10-0.70/0.25-0.85, 바람직하게는 0.07-0.25/0.15-0.35/0.4-0.78, 더 우선적으로는 0.10-0.20/0.20-0.32/0.48-0.70 일 수 있다.
3 개 대신 1 개 또는 2 개의 수소화 반응기를 사용하는 것도 가능하다.
제1 반응기가, 번갈아 사용되는 이중 반응기로 구성되는 것도 가능하다. 이 작동 모드는 특히 촉매의 용이한 로딩 및 언로딩을 허용한다: 제1 반응기가 먼저 포화되는 촉매를 포함할 때 (실질적으로 모든 황이 촉매 상에 및/또는 내에 포획됨), 정기적으로 교체되어야 한다.
2 개, 3 개 또는 그 이상의 촉매 베드가 설치된 단일 반응기를 사용할 수도 있다.
각 반응의 온도와 열수 평형을 제어하기 위해 한 반응기에서 다른 반응기로, 또는 한 촉매 베드에서 다른 촉매 베드로의 유출물을 냉각시키기 위해 (반응을 ??칭하기 위해) ??치 박스를 재순환 시스템에 삽입하거나 반응기 사이에 삽입해야 할 수 있다. 바람직한 구현예에 따르면, 냉각 또는 ??칭 중간체가 없다.
일 구현예에 따르면, 공정으로부터 수득된 생성물 및/또는 분리된 가스는 수소화 반응기에 공급하기 위한 시스템으로 적어도 부분적으로 재순환된다. 이 희석은, 특히 제1 단계에서, 제어된 한계 내에서 반응의 발열성을 유지하는 데 기여한다. 재순환은 또한 반응 전의 열 교환 및 온도의 용이한 제어를 허용한다.
수소화 장치의 유출물에는 주로 수소화 생성물과 수소가 포함되어 있다. 플래시 분리기는 주로 잔류 수소인 기상 유출물과 주로 수소화 탄화수소 컷인 액상 유출물을 분리하는 데 사용된다. 이 공정은 하나는 고압, 하나는 중간 압력, 다른 하나는 대기압에 매우 가까운 저압인 3 개의 플래시 분리기를 사용하여 수행할 수 있다.
플래시 분리기의 상단에서 수집된 수소 가스는 수소화 장치에 공급하기 위한 시스템으로 또는 반응기 사이의 수소화 장치에서 다른 레벨로 재순환될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 최종 생성물은 대기압에서 분리된다. 그런 다음 진공 분별 장치에 바로 공급된다. 바람직하게는, 분별은 10 내지 50 mbar의 압력에서, 보다 우선적으로는 약 30 mbar에서 수행될 것이다.
분별이 수행됨으로써 분별 칼럼으로부터 다양한 탄화수소 기반 유체를 동시에 산출할 수 있고 이에 따라 비점이 미리 결정될 수 있다.
초기 및 최종 비점을 통해 공급 원료를 조정함으로써, 수소화 반응기, 분리기 및 분별 장치를 중간 탱크를 사용할 필요 없이 직접 연결할 수 있다. 수소화와 분별의 이러한 통합은 장치 수 감소 및 에너지 절약과 결합된 열 통합의 최적화를 가능하게 한다.
탄화수소 기반 오일의 총 중량에 대하여 생물 기원의 탄소 함량이 90 중량% 이상인 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체는 이상적으로는 생물 유래 출발 물질의 처리로부터 수득된다. 생체 물질의 탄소는 식물 광합성에서 유래하므로 대기 중 CO2에서 발생한다. 따라서 이러한 CO2 기반 물질의 분해 ("분해"라는 용어는 수명 종료시 연소/소각을 의미 함)는 대기로 방출되는 탄소가 증가하지 않기 때문에 온난화에 기여하지 않는다. 따라서 생체 물질의 CO2 평가는 현저히 우수하며 획득한 제품의 탄소 발자국을 줄이는 데 기여한다(제조를 위한 에너지만 고려되어야 함). 대조적으로, 마찬가지로 CO2로 분해되는 화석 유래 물질은 CO2 수준을 높이고 지구 온난화에 기여할 것이다. 따라서, 본 발명에 따라 사용되는 탄화수소 기반 유체는 화석 공급원으로부터 얻은 화합물보다 더 나은 탄소 발자국을 가질 것이다.
용어 "바이오 카본"은 아래에 표시된 것처럼 탄소가 천연 유래이며 생체 물질에서 유래함을 나타낸다. 바이오 카본 함량과 생체 물질 함량은 동일한 값을 나타내는 용어이다. 재생 가능한 유래의 물질 또는 생체 물질은 대기로부터의 광합성에 의해 (인간 시간 기준으로) 최근에 고정된 CO2에서 탄소가 파생되는 유기 물질이다. 생체 재료 (100 % 천연 유래의 탄소)는 14C/12C 동위 원소 비율이 10-12보다 크고 일반적으로 약 1.2x10-12 인 반면 화석 재료는 0 비율이다. 특히 14C 동위 원소는 대기에서 형성되고 최대 수십년 동안 광합성에 의해 통합된다. 14C의 반감기는 5730 년이다. 따라서 광합성에서 얻은 물질, 즉 일반적으로 식물은 반드시 최대 14C 동위 원소 함량을 갖는다.
생체 재료 또는 바이오 카본 함량의 결정은 표준 ASTM D 6866-12, 방법 B (ASTM D 6866-06) 및 ASTM D 7026 (ASTM D 7026-04)에 따라 제공된다. 표준ASTM D 6866은 "질량 분석법에 의한 방사성 탄화물 및 동위 원소 비율 분석을 사용하여 바이오 기반 물질의 자연적 범위의 함량 결정"에 관한 것인 반면, 표준 ASTM D 7026은 "탄소 동위 원소 분석을 통한 바이오 기반 함량 측정 결과의 샘플링 및 보고"에 관한 것이다. 두 번째 표준은 그것의 첫 번째 단락에서 첫 번째를 언급한다.
첫 번째 표준은 샘플의 14C/12C 비율을 측정하는 테스트를 설명하고 이를 100 % 재생 가능한 유래 기준 샘플의 14C/12C 비율과 비교하여, 상기 샘플에서 재생 가능한 유래의 C의 상대적 백분율을 제공한다. 표준은 14C 연대 측정과 동일한 개념을 기반으로 하지만 연대 측정 방정식을 적용하지 않는다. 따라서 이렇게 계산된 비율은 "pMC"(현대 탄소 백분율(percentage of Modern Carbon))로 표시된다. 분석할 물질이 생체 물질과 화석 물질(방사성 동위 원소 없음)의 혼합물인 경우 획득한 pMC 값은 시료에 존재하는 생체 물질의 양과 직접적으로 연관된다. 14C 연대 측정에 사용된 기준 값은 1950 년대의 값이다. 그 때 이후에 많은 양의 동위 원소를 대기에 도입한 대기 핵 실험의 존재로 인해 그 해가 선택되었다. 1950 년 기준은 pMC 값 100에 해당한다. 열핵 테스트를 고려할 때 채택할 현재 값은 약 107.5 (수정 계수 0.93에 해당)이다. 따라서 현재 식물의 방사성 탄소 신호는 107.5이다. 따라서 54 pMC 및 99 pMC의 시그니처는 샘플에서 각각 50 % 및 93 %의 생체 물질 양에 해당한다.
본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체는 적어도 90 %의 생체 물질 함량을 갖는다. 이 함량은 유리하게는 더 높고, 특히 95 % 이상, 바람직하게는 98 % 이상 및 유리하게는 100 %이다.
일 구현예에 따르면, 본 발명에서 사용되는 탄화수소 기반 유체의 14C/12C 동위 원소 비율은 1.15 내지 1.2x1012 사이이다.
특히 높은 생체 물질 함량에 더하여, 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체는 특히 우수한 생분해성을 갖는다. 유기 화학 제품의 생분해는 미생물의 대사 활동을 통해 화학적 화합물의 복잡성이 감소하는 것을 말한다. 호기성 조건에서 미생물은 유기 물질을 이산화탄소, 물 및 바이오 매스로 변환한다. OCDE 306 방법은 해수에서 개별 물질의 생분해성을 평가하는 데 사용된다. 이 방법에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 적어도 60 %, 바람직하게는 적어도 70 %, 더 바람직하게는 적어도 75 %, 유리하게는 적어도 80 %의 28 일 생분해성을 갖는다.
OCDE 306 방법은 다음과 같다.
밀폐된 병 방법은 통상적으로 2-10 mg/L의 농도로 대조군 배지에 미리 결정된 양의 시험 물질을 용해시키는 것으로 구성되며, 한 가지 이상의 농도가 선택적으로 사용된다. 용액은 15-20 ℃ 범위의 일정한 온도에서 빛으로부터 보호되는 채워진 밀폐된 병에 보관된다. 분해는 28 일 동안 산소 분석으로 모니터링된다. 24 개의 병이 사용된다 (시험 물질 8 개, 참조 화합물 8 개, 영양소 8 개). 모든 분석은 여러 병에서 수행된다. 화학적 또는 전기 화학적 방법을 사용하여 최소 4 번의 용존 산소 측정을 수행한다 (0 일, 5 일, 15 일 및 20 일).
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 다음을 포함한다:
-탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 95 중량% 내지 100 중량%, 및 우선적으로는 98 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀; 및
-탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 5 중량% 이하, 우선적으로는 2 중량% 이하의 함량으로 노르말 파라핀; 및
-탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 0.5 중량% 이하, 우선적으로는 100 중량ppm 이하의 함량으로 나프텐 기반 화합물; 및
- 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 300 중량ppm 이하, 우선적으로는 100 중량ppm 이하, 더 우선적으로는 50 중량ppm 이하, 유리하게는 20 중량ppm 이하의 함량으로 방향족 화합물.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 탄화수소 기반 유체는 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대해 98 중량% 내지 100 중량% 범위의 이소파라핀 함량을 갖고, 40 ℃에서 5 cSt 이하, 바람직하게는 4 cSt 이하, 우선적으로는 3.5 cSt 이하의 동점도를 갖는다.
유리하게는, 본 발명에 따라 사용되는 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 80 중량% 내지 99.5 중량%, 더욱 더 우선적으로는 80 중량% 내지 98 중량%, 유리하게는 90 중량% 내지 97 중량%의 적어도 하나의 베이스 오일 또는 비점이 50 ℃ 이상인 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체를 포함한다.
난연제
본 발명의 맥락에서, 화학식 (I)에 해당하는 적어도 하나의 난연제는 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 냉각 조성물에 포함된다:
RF-L-RH (I)
상기 화학식 (I)에 있어서,
RF는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오르화 또는 부분플루오르화기이고,
RH는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 기반 기이고,
L은 링커이다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "부분플루오르화기"는 관련된 기의 수소 원자의 적어도 60 %, 예를 들어 60 % 내지 80 % 사이가 불소 원자로 대체되었음을 의미한다.
출원인이 어떤 이론에 구속되지 않고, 적어도 하나의 화학식 (I)의 난연제의 존재가 냉각 조성물에서 미셀을 형성하는 데 적합한 것이 설명된다. 화재로 인한 발열의 경우, 미셀이 조성물 표면에 존재하여 화재를 진압할 수 있다.
특정 구현예에 따르면, RF 기는 1 개 내지 22 개 사이, 바람직하게는 1 개 내지 20 개 사이, 더욱 특히 1 개 내지 16 개 사이의 탄소 원자를 포함한다. 상기 기는 질소 원자 및 산소 원자로부터 선택된 1 개 내지 4 개의 헤테로 원자가 선택적으로 개재될 수 있다. 또한 이 기는 선형 또는 분지형일 수 있다.
유리하게는, 이는 질소 원자 및 산소 원자로부터 선택된 1 개 또는 2 개의 헤테로 원자가 선택적으로 개재된 퍼플루오르화 또는 부분플루오르화 (C1-C16) 알킬기이다.
이러한 RF 기는 예를 들어 다음 군에서 선택될 수 있다:
● CF3(CF2)m-,
● C(CF3)3(CF2)m-,
● (CF3)2CF(CF2)m-,
● (CF3)2CF-, 및
● (CF3)CF2-,
● (CF3)(CF2)3-,
m은 1에서 15 사이의 정수일 수 있고, m은 0에서 14 사이의 정수이다.
이러한 예는 제한되지 않는다.
또 다른 특정 구현예에 따르면, RH 기는 1 개 내지 22 개 사이의 탄소 원자, 더욱 특히 8개 내지 22 개 사이의 탄소 원자를 포함한다. 특정 구현예에 따르면, 이 RH 기는 질소 원자 및 산소 원자로부터 선택된 1 개 내지 4 개의 헤테로 원자를 포함할 수 있다. 또한 이 기는 선형 또는 분지형일 수 있다. 또한 포화될 수 있거나 1 개 내지 4 개의 불포화를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, RH 기는 바람직하게는 3 개 내지 22 개 사이의 탄소 원자, 더 우선적으로는 3 개 내지 18 개 사이, 예를 들어 5 개 내지 15 개 사이, 또는 심지어 10 개 내지 15 개 사이의 탄소 원자를 포함할 수 있다.
유리하게는 이것은 (C1-C15) 알킬, 특히 (C3-C15) 알킬 또는 (C2-C15) 알케 닐기이고, 상기 기는 (C3-C6) 시클로알킬, 페닐 또는 벤질기와 같은 탄화수소 기반 고리로 선택적으로 치환된다.
이러한 RH 기는 특히 다음 기들로부터 선택될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다:
● -(CH2)nCH3,
● -(CH2)pC6H4,
● -(CH2)qO(CH2)rCH3, 및
● -(CH2)sC=C(CH2)tCH3
n은 1 내지 21 사이, 예를 들어 2 내지 21 사이, 특히 7 내지 21 사이의 정수이고, p는 1 내지 16 사이, 특히 2 내지 10 사이이고, q 및 r은 독립적으로 1 내지 16 사이이고, q + r은 21 이하이고 유리하게는 7 초과이고, s 및 t는 독립적으로 1과 16 사이이고, s + t는 19 이하이고 유리하게는 5 초과이다.
링커 L은 특히 다음 2가 기로부터 선택될 수 있다: -CH2-, -CH=CH-, -O-, -S- 또는 -PO4-.
특정 구현예에 따르면, 난연제는 RF가 퍼플루오르화 또는 부분플루오르화 (C2-C12) 알킬기이고, RH가 (C1-C12) 알킬, 특히 (C3-C12) 알킬, 특히 (C6-C12) 알킬 또는 (C2-C12) 알케닐, 특히 (C6-C12) 알케닐기이고, 상기 기는 (C3-C6) 시클로알킬, 페닐 또는 벤질기와 같은 탄화수소 기반 고리로 임의로 치환되고, 상기 기는 질소 및 산소로부터 선택된 1 개 또는 2 개의 헤테로 원자가 개재될 수 있고, L은 -CH2-, -CH=CH- 및 -O-에서 선택되는 링커인 화학식 (I)의 화합물로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 앞서 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제는 앞서 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제의 혼합물 형태일 수 있는 것으로 이해된다.
본 발명의 맥락에서, 다음 용어는 다음과 같이 정의된다:
- "(C1-Cx) 알킬"은 1 개 내지 x 개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형, 포화 탄화수소 기반 사슬, 예를 들어 (C1-C12) 알킬기를 의미한다. 언급될 수 있는 비제한적인 예는 다음 기들을 포함한다: 메틸, 에틸, 1-프로필, 2-프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸 및 데실;
- "(C2-Cx) 알케닐"은 2 개 내지 x 개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 불포화 탄화수소 기반 사슬, 예를 들어 (C2-C12) 알케닐기를 의미한다. 언급될 수 있는 비제한적인 예는 다음 기들을 포함한다: 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌 및 데실렌;
- "(C3-C6) 시클로알킬"은 포화된 시클릭 탄화수소 기반 사슬을 의미한다. 언급될 수 있는 비제한적인 예는 다음 기들을 포함한다: 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸 및 시클로헥실.
본 발명에 따르면, 화학식 (I)의 난연제(들)는 특히 본 발명에 따른 조성물의 총 중량에 대하여 0.5 중량% 내지 40 중량% 사이, 특히 2 중량% 내지 30 중량% 사이, 더욱 특히 2 중량% 내지 20 중량% 사이, 유리하게는 3 중량% 내지 10 중량% 사이의 함량으로 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물의 배합과 관련하여, 탄화수소 기반 유체를 적어도 하나의 난연제로 보완하기 위해 당업자에게 공지된 임의의 방법을 사용할 수 있다.
플루오로 화합물
본 발명에 따른 냉각 조성물은 적어도 하나의 비점이 50 내지 250 ℃ 사이, 바람직하게는 55 ℃ 내지 120 ℃ 사이인 플루오로 화합물을 포함한다.
바람직하게는, 비점이 50 내지 250 ℃ 사이, 바람직하게는 55 ℃ 내지 120 ℃ 사이인 플루오로 화합물은 상기 정의된 화학식 (I)의 난연제와 상이하다.
본 발명의 맥락에서, 플루오로 화합물은 5 개 이상의 불소 원자를 포함하는 유기 화합물을 나타낸다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 플루오로 화합물은 적어도 8 개의 불소 원자, 또는 심지어 적어도 10 개, 또는 심지어 적어도 12 개의 불소 원자를 포함한다.
또 다른 특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 플루오로 화합물은 퍼플루오르화 화합물, 즉 각 수소 원자가 불소 원자로 대체된 화합물이다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 플루오로 화합물은 퍼플루오로 옥탄, 퍼플루오로 시클로헥산 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 플루오로 화합물은 플루오로 화합물의 혼합물일 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 맥락에서, 플루오로 화합물과 관련하여, 그것은 실제로는 플루오로 화합물의 혼합물일 수 있다.
발명자들이 어떤 이론에 구속되지 않고, 이러한 특정 비점 범위를 갖는 플루오로 화합물은 배터리 과열의 경우 이전에 기술된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제로부터 형성된 미셀의 파열을 야기하여 이전에 기술된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제의 플루오로 성분 사이의 접촉 증가를 보장할 수 있는 것이 설명된다. 즉, 비정상적인 온도 상승으로 열 전달에 의해 배터리가 과열되면 비점이 50 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물이 가스로 변하고, 미셀의 파괴와 함께, 예상되는 발화 방지 특성을 부여하면서 병렬적으로 난연제가 조성물의 표면으로, 특히 배터리 또는 파워 일렉트로닉스와 접촉하며 이동한다.
플루오로 화합물은 본 발명에 따른 조성물의 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 20 중량% 사이, 특히 0.1 중량% 내지 10 중량% 사이, 더욱 특히 0.2 중량% 내지 5 중량% 사이의 함량으로 조성물에 존재할 수 있다.
본 발명의 한 구현예에 따르면, 냉각 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 2 중량% 내지 30 중량% 사이, 바람직하게는 2 중량% 내지 20 중량% 사이, 유리하게는 3 중량% 내지 10 중량% 사이의 적어도 하나의 상기 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제, 및 0.01 중량% 내지 20 중량% 사이, 특히 0.1 중량% 내지 10 중량% 사이, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 5 중량% 사이의 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물을 포함한다. .
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 조성물은 난연제/플루오로 화합물 질량비가 0.2 내지 200 사이, 바람직하게는 0.5 내지 50 사이가 되도록 적어도 하나의 화학식 (I)의 난연제 및 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물을 포함한다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물은 화학식 (I)에 해당하는 난연제와 상이하고, 비점이 50 ℃ 이상인 베이스 오일 또는 탄화수소 기반 유체는 조성물의 총 중량에 대하여 80 중량% 이상, 바람직하게는 80 중량% 내지 99.5 중량% 범위의 함량으로 조성물에 존재한다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 조성물은 다음을 포함한다:
(i) 조성물의 총 중량에 대하여 60 중량% 내지 99.5 중량%, 바람직하게는 70 중량% 내지 98 중량%, 더욱 더 우선적으로는 80 중량% 내지 98 중량%, 유리하게는 90 중량% 내지 97 중량%의 적어도 하나의 베이스 오일 또는 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 이상인 탄화수소 기반 유체;
(ii) 조성물의 총 중량에 대하여 2 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 20 중량%, 유리하게는 3 중량% 내지 10 중량% 의 화학식 (I)에 해당하는 난연제; 및
(iii) 조성물의 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 10 중량%, 더욱 특히 0.2 중량% 내지 5 중량%의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 또한 적어도 하나의 자유 라디칼 억제제를 포함할 수 있다.
이러한 자유 라디칼 억제제는 그 자체로 당업자에게 공지되어 있고 다양한 화학적 성질을 가질 수 있으며 특히 다양한 화학적 패밀리(family)에 속할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물의 배합과 관련하여, 당업자에게 알려진 임의의 방법이 이러한 유체 보완을 위해 사용될 수 있다.
자유 라디칼 억제제 중에서 특히 인 기반 자유 라디칼 억제제가 언급될 수 있다.
인 기반 자유 라디칼 억제제 중에는 인이 P(V), 즉 5가 인인 화합물 및 인이 P(III), 즉 3가인 인 화합물이 구별된다.
5가 인, P(V) 형태의 이들 화합물 중에서, 특히 포스페이트 패밀리, 특히 트리에틸 포스페이트, 트리메틸 포스페이트, 선택적으로 플루오르 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트가 언급될 수 있다.
특히 언급될 수 있는 플루오르 알킬 포스페이트는 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸) 포스페이트이다.
특히 언급될 수 있는 아릴 포스페이트는 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트 및 트리크실레닐 포스페이트를 포함한다.
P(V) 형태의 이들 화합물 중에서도 특히 포스파젠 패밀리가 언급될 수 있다. 그의 대표적인 것이 5가 인 원자와 질소 원자 사이에 적어도 하나의 이중 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 이 패밀리에서, 시클릭 화합물이 선호된다. 특히 헥사메톡시시클로트리포스파젠에 대해 언급할 수 있다.
3가 인, P(III) 형태의 이들 화합물 중에서 특히 포스파이트 패밀리가 언급될 수 있다. 이 패밀리에서 특히 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸)포스파이트가 언급될 수 있다.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 또한 상기 기재된 화학식 (I)의 난연제 이외의 적어도 하나의 추가 난연제를 포함할 수 있다.
이러한 다른 난연제 중에서, 특히 플루오로 화합물 이외의 할로겐화 화합물이 언급될 수 있다.
본 발명에 따라 요구되는 점도 및 선택적으로 조성물의 밀도를 준수하기 위해 조성물의 다양한 구성 성분, 특히 유체 베이스, 이전에 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제 및 선택적으로 자유 라디칼 억제제 및/또는 추가 난연제의 비율을 조정하는 것은 당업자에게 달려 있다.
이전에 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제(들) 및 임의로 자유 라디칼 억제제 및/또는 추가 난연제는 본 발명에 따른 탄화수소 기반 유체에 직접 혼입될 수 있다.
특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 냉각 조성물은 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 90 중량% 이상, 특히 95 중량% 이상, 더욱 더 유리하게는 98 중량% 이상의 함량으로 이소파라핀을 포함하는 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체, 이전에 정의된 바와 같은 적어도 하나의 화학식 (I)의 난연제 및 선택적으로 적어도 하나의 인 기반 자유 라디칼 억제제를 포함한다.
특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 냉각 조성물은 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 98 중량% 내지 100 중량% 범위의 이소파라핀 함량 및 40 ℃에서 5cSt 이하, 바람직하게는 4cSt 이하, 우선적으로는 3.5cSt 이하의 동점도를 갖는 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체, 이전에 정의된 바와 같은 적어도 하나의 화학식 (I)의 난연제 및 선택적으로 인 기반 자유 라디칼 억제제, 특히 이전에 특히 정의된 바와 같은 인 기반 자유 라디칼 억제제를 포함한다.
대안적으로, 본 발명에 따른 조성물은 또한 하기 기재에서 보다 정확하게 정의된 바와 같은 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
기타 첨가제
본 발명의 한 변형에 따르면, 본 발명에 따른 냉각 조성물은 베이스 오일의 특성을 개질하는 첨가제를 또한 포함한다.
본 발명에 따른 조성물에 혼입될 수 있는 첨가제는 세제, 분산제, 산화 방지제, 유동점 개선제, 소포제 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
사용되는 첨가제의 특성 및 양은 본 발명에 따른 조성물의 냉각력 및 방화의 결합된 특성에 영향을 미치지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 적어도 하나의 산화 방지제를 포함할 수 있다.
산화 방지제는 일반적으로 사용중인 조성물의 분해를 지연시킬 수 있다. 이러한 분해는 특히 침전물의 형성, 슬러지의 존재 또는 조성물의 점도 증가로 반영될 수 있다.
산화 방지제는 특히 자유 라디칼 억제제 또는 과산화수소 파괴제로 작용한다. 일반적으로 사용되는 산화 방지제 중 페놀 기반 산화 방지제, 아민 기반 산화 방지제, 인-황 기반 산화 방지제를 들 수 있다. 이러한 산화 방지제 중 일부, 예를 들어 인-황 기반 산화 방지제는 회분 발생제일 수 있다. 페놀 기반 산화 방지제 첨가제는 회분이 없거나 중성 또는 염기성 금속염의 형태일 수 있다. 산화 방지제는 특히 입체 장애 페놀, 입체 장애 페놀 에스테르 및 티오에테르 브릿지를 포함하는 입체 장애 페놀, 디페닐아민, 적어도 하나의 C1-C12 알킬기로 치환된 디페닐아민, N,N'-디알킬-아릴-디아민, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따르면, 입체 장애 페놀은 알코올 관능기를 갖는 탄소에 인접한 적어도 하나의 탄소가 적어도 하나의 C1-C10 알킬기, 바람직하게는 C1-C6 알킬기, 바람직하게는 C4 알킬기, 바람직하게는 tert-부틸기로 치환된 페놀기를 포함하는 화합물로부터 선택된다.
아민 화합물은 임의로 페놀 기반 산화 방지제와 조합하여 사용될 수 있는 또 다른 부류의 산화 방지제이다. 아민 화합물의 예는 방향족 아민, 예를 들어 화학식 NR4R5R6의 방향족 아민이고, 여기에서 R4는 임의로 치환된, 지방족 기 또는 방향족 기를 나타내고, R5는 임의로 치환된 방향족 기를 나타내고, R6은 수소 원자, 알킬기, 아릴기 또는 화학식 R7S(O)zR8의 기를 나타내고, 여기에서 R7은 알킬렌기 또는 알케닐렌기를 나타내고, R8은 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기를 나타내고, z는 0, 1 또는 2를 나타낸다.
황화 알킬 페놀 또는 이의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염도 산화 방지제로 사용될 수 있다.
산화 방지제의 또 다른 부류는 구리 화합물의 그것이고, 예를 들어 구리 티오 또는 디티오 포스페이트, 카르복실산의 구리 염 및 구리 디티오 카르바메이트, 설포네이트, 페네이트 및 아세틸아세토네이트이다. 구리 I 및 II 염 및 숙신산 또는 무수물 염도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 당업자에게 공지된 임의의 유형의 산화 방지제를 포함할 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 냉각 조성물은 적어도 하나의 무회분(ash-free) 산화 방지제를 포함한다.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.5 중량% 내지 2 중량%의 적어도 하나의 산화 방지제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 또한 적어도 하나의 세제 첨가제를 포함할 수 있다.
세제는 일반적으로 산화 및 연소 부산물을 용해시켜 금속 부품 표면에 침전물 형성을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 냉각 조성물에 사용될 수 있는 세제 첨가제는 일반적으로 당업자에게 공지되어 있다. 세제 첨가제는 긴 친유성 탄화수소 기반 사슬 및 친수성 헤드를 포함하는 음이온성 화합물일 수 있다. 결합된 양이온은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 금속 양이온일 수 있다.
세제 첨가제는 카르복실산, 설포네이트, 살리실레이트 및 나프테네이트의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염, 그리고 또한 페네이트 염으로부터 우선적으로 선택된다. 알칼리 금속 및 알칼리 토금속은 우선적으로는 칼슘, 마그네슘, 나트륨 또는 바륨이다.
이러한 금속염은 일반적으로 화학양론적 양 또는 초과량, 따라서 화학양론적 양보다 더 많은 양으로 금속을 포함한다. 그리고 그들은 과염기성 세제 첨가제이다; 세제 첨가제에 과염기화된 성질을 부여하는 과량의 금속은 일반적으로 오일에 불용성인 금속염, 예를 들어 카보네이트, 하이드록사이드, 옥살레이트, 아세테이트 또는 글루타메이트, 우선적으로는 카보네이트의 형태이다.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 예를 들어, 조성물의 총 중량에 대해 2 중량% 내지 4 중량%의 세제 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 또한 적어도 하나의 유동점 강하 첨가제를 포함할 수 있다.
파라핀 결정의 형성을 늦춤으로써, 일반적으로 유동점 강하 첨가제는 조성물의 저온 거동을 개선한다.
언급될 수 있는 유동점 강하 첨가제의 예는 폴리알킬 메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아릴아미드, 폴리알킬페놀, 폴리알킬나프탈렌 및 폴리알킬스티렌을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 냉각 조성물은 적어도 하나의 분산제를 포함할 수 있다.
분산제는 만니히(Mannich) 염기, 숙신이미드 및 이의 유도체로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 냉각 조성물은 예를 들어 조성물의 총 중량에 대하여 0.2 중량% 내지 10 중량%의 분산제를 포함할 수 있다.
특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물은 다음을 포함하거나 심지어 이들로 구성된다:
(i) 80 중량% 내지 99.5 중량%, 바람직하게는 80 중량% 내지 98 중량%, 보다 우선적으로는 90 중량% 내지 97 중량%의 적어도 하나의 베이스 오일 또는 비점이 50 ℃ 이상인 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체, 바람직하게는 적어도 8 개, 예를 들어 8 개 내지 22 개 사이의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소로부터 선택된 탄화수소 기반 유체;
(ii) 0.5 중량% 내지 40 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 20 중량%, 유리하게는 3 중량% 내지 10 중량%의 화학식 (I)에 해당하는 난연제, 여기에서 특히 RF는 퍼플루오르화 또는 부분플루오르화 (C2-C12) 알킬기이고, RH는 (C6-C12) 알킬 또는 (C6-C12) 알케닐기이며, 상기 기는 선택적으로 (C3-C6) 시클로알킬, 페닐 또는 벤질기로 치환되고, 상기 기는 질소 및 산소로부터 선택된 1 또는 2 개의 헤테로 원자가 개재될 수 있고, L은 -CH2-, -CH=CH- 및 -O-로부터 선택된 링커이고;
(iii) 0.01 중량 % 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 10 중량%, 더욱 특히 0.2 중량% 내지 5 중량%의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물; 및
(iv) 선택적으로 0.1 % 내지 10 %의, 인 기반 자유 라디칼 억제제, 세제, 분산제, 산화 방지제, 유동점 개선제, 소포제 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제;
상기 함량은 조성물의 총 중량에 대해 표현되었다.
활용
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 냉각 및 화재 지연 측면에서 결합된 특성으로 인해 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템, 특히 파워 일렉트로닉스 및 배터리용 냉각제 유체로서, 및 배터리의 화재 전파를 지연 및/또는 방지하기 위한 유체로서 둘 다로 사용된다.
유리하게는, 본 발명에 따른 조성물은 침지 또는 반침지에 의해 배터리와 접촉하여 배터리에 대해 냉각제 및 방화제로서 작용한다.
용어 "침지"는 모든 배터리가 본 발명에 따른 냉각 조성물로 둘러싸여 있음을 의미한다. 용어 "반침지"는 배터리의 일부만이 상기 조성물과 접촉하는 것을 의미한다.
대안적으로, 본 발명에 따른 냉각 조성물은 유리하게는 후술하는 방법을 통해 배터리와 직접 접촉하도록 배치된다.
전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템에 적합한 배터리로 리튬 이온 배터리 또는 니켈-카드뮴 배터리가 언급된다.
전기 모터는 일반적으로 전기 배터리(2)로 구동된다. 리튬 이온 배터리는 전기 자동차 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 배터리이다. 점점 더 강력해지고 점점 더 작아지는 배터리의 개발은 이러한 배터리의 냉각 문제를 야기한다. 특히, 배터리가 50 내지 60 ℃ 정도의 온도를 초과하면 배터리의 발화 또는 심지어 폭발 위험이 높다. 또한 배터리가 너무 빨리 방전되는 것을 방지하고 수명을 연장하기 위해 배터리를 약 20 이상 25 ℃ 까지의 온도로 유지해야 한다.
따라서, 본 발명의 조성물은 전기 또는 하이브리드 차량의 배터리를 냉각시키고 화재 전파를 지연 및/또는 방지하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 냉각될 구역에 비교적 높은 압력으로 주입될 수 있으며, 주입기에서 발생하는 전단은 정지 상태에서의 동점도에 비해 상대적으로 유리하게 주입 구역에서 유체의 점도를 감소시킬 수 있게 하고 따라서 조성물의 냉각 잠재력을 더욱 증가시킨다.
도 1에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템은 특히 전기 모터 부품(1)을 포함한다. 상기 부품은 전형적으로 고정자(13) 및 회전자(14)에 연결된 파워 일렉트로닉스(11)를 포함한다.
고정자는 코일, 특히 교류 전류에 의해 전력이 공급되는 구리 코일을 포함한다. 이것은 회전 자기장을 생성하는 것을 가능하게 한다. 회전자는 코일, 영구 자석 또는 기타 자성 재료로 구성되며 회전하는 자기장에 의해 회전한다.
추진 시스템(1)의 파워 일렉트로닉스(11), 고정자(13) 및 회전자(14)는 모터 작동 중에 다량의 열을 발생시키는 복잡한 구조의 부품들이다. 따라서 전기 모터와 파워 일렉트로닉스의 냉각을 보장하는 것이 필수적이다.
롤링 베어링(12)은 일반적으로 고정자(13)와 회전자(14) 사이에 삽입된다.
전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템은 또한 변속기, 특히 전기 모터의 출구에서 회전 속도를 줄이고 바퀴에 전달되는 속도를 조정할 수 있는 감속기(3)를 포함하고, 이는 동시에 차량의 속도를 제어할 수 있게 한다.
따라서, 본 발명은 배터리 및 파워 일렉트로닉스를 냉각하고 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템, 특히 배터리에 화재 방지를 제공하기 위한 전술한 바와 같은 조성물의 용도에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 전기 또는 하이브리드 차량의 파워 일렉트로닉스에 냉각 기능을 제공함과 동시에 전기 또는 하이브리드 차량에서 배터리를 냉각 및 방화하기 위한 유체로서 냉각제 및 발화 방지 또는 난연성 특성을 결합한 단일 조성물의 사용을 허용하는 이점이 있다.
특정 구현예에 따르면, 냉각제 및 발화 방지제로서의 역할 외에도 본 발명의 조성물은 윤활제로서 작용한다. 전술된 바와 같이 이러한 3중 역할은 이전에 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 난연제가 전술한 베이스 오일에 사용될 때 특히 달성될 수 있다. 특히, 전술한 바와 같이 비점이 50 ℃ 이상인 탄화수소 기반 유체는 윤활제 역할을 할 수 없다.
즉, 이 구현예에 따르면, 조성물은 다음을 포함한다:
(i) 적어도 하나의 베이스 오일;
(ii) 화학식 (I)에 해당하는 적어도 하나의 난연제; 및
RF-L-RH (I)
상기 화학식 (I)에 있어서,
RF는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오르화 또는 부분플루오르화 기이고,
RH는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 기반 기이고,
L은 링커이다; 및
(iii) 적어도 하나의 비점이 50 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물.
여전히 이 특정 구현예에 따르면, 조성물은 윤활, 냉각 및 난연성 측면에서 결합된 특성으로 인해 모터 및 변속기용 윤활제 유체로, 그리고 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템, 특히 모터, 파워 일렉트로닉스 및 배터리용 냉각제 유체로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 배터리에 대한 화재 전파를 지연 및/또는 방지하기 위한 유체로 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템을 윤활하고, 냉각하고, 안전하게 만들기 위한 이전에 정의된 바와 같은 조성물의 용도에 관한 것이다.
여전히 이 구현예에 따르면, 상기 조성물은 전기 또는 하이브리드 차량에서, 배터리의 냉각 기능 및 화재 방지 기능 외에도, 접촉하는 부재의 윤활 및 마모 방지 기능 및 모터와 파워 일렉트로닉스의 냉각 기능을 특히 보장한다.
전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템은 또한 변속기, 특히 전기 모터의 출구에서 회전 속도를 줄이고 바퀴에 전달되는 속도를 조정할 수 있는 감속기 (3)를 포함하고, 이는 동시에 차량의 속도를 제어할 수 있게 한다.
이 감속기는 높은 마찰 응력을 받기 때문에 너무 빨리 손상되는 것을 방지하기 위해 적절히 윤활해야 한다.
따라서, 이 특정 구현예에 따른 조성물은 전기 또는 하이브리드 차량에서 변속기, 특히 감속기를 윤활하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명은 배터리, 모터 및 파워 일렉트로닉스를 냉각하고, 모터 및 변속기를 윤활하고, 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템, 특히 배터리에 화재 방지를 제공하기 위한 전술한 조성물의 용도에 관한 것이다.
특히, 이러한 조성물은 파워 일렉트로닉스 및/또는 전기 모터의 회전자 및/또는 고정자를 냉각하는 것을 가능하게 한다. 또한 전기 또는 하이브리드 차량의 전기 모터의 회전자와 고정자 사이에 위치한 롤링 베어링의 윤활을 보장할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이 구현예는 전기 또는 하이브리드 차량에서 배터리를 냉각 및 방화하기 위한 유체로서 냉각제 및 발화 방지 또는 난연성 특성을 결합한 단일 조성물의 사용을 허용하는 동시에 전기 또는 하이브리드 차량 전체의 추진 시스템에 윤활 및 냉각 기능을 제공하는 이점을 갖는다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 배터리, 특히 리튬-이온 또는 니켈-카드뮴 배터리를 상기 정의된 바와 같은 조성물과 접촉하도록 배치하는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 적어도 하나의 배터리를 냉각 및 방화하는 방법에 관한 것이다.
특정 구현예에 따르면, 접촉하도록 배치하는 단계는 상기 조성물에의 배터리의 침지 또는 반침지 또는, 그렇지 않으면 배터리 표면에의 상기 조성물의 주입으로 구성된다.
본 발명에 따른 냉각 조성물 및 그의 용도에 대해 설명된 모든 특징 및 바람직한 양태는 이 방법에도 적용된다.
본 발명에 따른 조성물을 사용한 냉각은 당업자에게 공지된 임의의 방법을 통해 수행될 수 있다.
배터리는 상기 조성물에 정적으로 또는 순환하면서 침지 또는 반침지될 수 있다.
직접 접촉하도록 배치하는 것의 예로서, 주입, 제트, 스프레이, 그렇지 않으면 본 발명에 따라 사용되는 조성물로부터 압력 하의 및 배터리 상의 중력에 의한 미스트 형성에 의한 냉각을 언급할 수 있다.
유리하게는 조성물은 상대적으로 높은 압력으로 제트에 의해 추진 시스템의 냉각될 구역으로 주입된다. 유리하게는, 이러한 주입으로 인한 전단은 주입 영역에서 정지 상태의 동점도에 비해 유체의 점도를 감소시킬 수 있고, 따라서 조성물의 냉각 잠재력을 추가로 증가시킬 수 있다.
1: 추진 시스템
2: 전기 배터리
3: 감속기
11: 파워 일렉트로닉스 장치
12: 롤링 베어링
13: 고정자
14: 회전자

Claims (20)

  1. (i) 적어도 하나의 베이스 오일, 또는 비점이 50 ℃ 이상인 적어도 하나의 탄화수소 기반 유체;
    (ii) 화학식 (I)에 해당하는 적어도 하나의 난연제:
    RF-L-RH (I)
    상기 화학식 (I)에서,
    RF는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오르화 또는 부분플루오르화기이고,
    RH는 특히 1 개 내지 22 개, 바람직하게는 1 개 내지 20 개, 더욱 더 우선적으로는 1 개 내지 16 개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 기반 기이고,
    L은 링커이다; 및
    (iii) 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물;
    을 포함하는, 적어도 하나의 배터리를 포함한 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템 냉각용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물은 화학식 (I)에 상응하는 난연제와 상이하고, 상기 베이스 오일 또는 상기 비점이 50 ℃ 이상인 탄화수소 기반 유체는 상기 조성물의 총 중량에 대하여 80 중량% 이상, 바람직하게는 80 중량% 내지 99.5 중량% 범위의 함량으로 조성물에 존재하는 것인 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 화학식 (I)에 해당하는 난연제/상기 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물의 질량비는 0.2 내지 200 사이, 바람직하게는 0.5 내지 50 사이인 것인 조성물.
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물을 포함하는, 제1항에 정의된 화학식 (I)에 해당하는 난연제에 의해 형성된 미셀을 포함하는 것인 조성물.
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 L은 다음의 2가 기들로부터 선택되는 것인 조성물:
    -CH2-, -CH=CH-, -O-, -S- 또는 -PO4-.
  6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 (I)의 난연제는 조성물의 총 중량에 대하여 0.5 중량% 내지 40 중량% 사이의 함량, 특히 2 중량% 내지 30 중량% 사이의 함량, 더욱 더 특히 2 중량% 내지 20 중량% 사이의 함량, 유리하게는 3 중량% 내지 10 중량% 사이의 함량으로 존재하는 것인 조성물.
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플루오로 화합물의 비점은 55 ℃ 내지 120 ℃ 사이인 것인 조성물.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플루오로 화합물은 퍼플루오르화 화합물인 것인 조성물.
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플루오로 화합물은 퍼플루오르화 옥탄 및 퍼플루오르화 시클로헥산 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것인 조성물.
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플루오로 화합물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 20 중량% 사이, 특히 0.1 중량% 내지 10 중량% 사이, 보다 특히 0.2 중량% 내지 5 중량% 사이의 함량으로 조성물에 존재하는 것인 조성물.
  11. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 오일은 합성 오일, 예컨대 카르복실산 및 알코올의 특정 에스테르, 폴리-α-올레핀, 및 2 개 내지 8 개의 탄소 원자, 특히 2 개 내지 4 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌 옥사이드의 중합 또는 공중합에 의해 수득된 폴리알킬렌 글리콜로부터 선택되는 것인 조성물.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소 기반 유체의 비점은 50 ℃ 내지 350 ℃ 사이, 특히 60 ℃ 내지 250 ℃ 사이, 더욱 더 특히 80 ℃ 내지 200 ℃ 사이인 것인 조성물.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소 기반 유체는 완전히 포화된 것이고, 바람직하게는 상기 탄화수소 기반 유체의 성분은 12 내지 30 개의 탄소 원자, 우선적으로는 13 개 내지 19 개의 탄소 원자, 더 우선적으로는 14 개 내지 18 개의 탄소 원자를 포함하는 이소파라핀으로부터 선택되는 것인 조성물.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소 기반 유체는 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 90 중량% 이상, 특히 95 중량% 이상, 보다 유리하게는 98 중량% 이상의 함량으로 이소파라핀을 포함하는 것인 조성물.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소 기반 유체는 80 ℃ 내지 180 ℃ 범위의 온도 및 50 bar 내지 160 bar 범위의 압력에서 탈산소화 및/또는 이성질화된 생물 유래의 공급 원료의 촉매 수소화 공정을 통해 얻어지는 것인 조성물.
  16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소 기반 유체는 상기 탄화수소 기반 유체의 총 중량에 대하여 98 중량% 내지 100 중량% 범위의 함량으로 이소파라핀을 포함하고, 40 ℃에서 5 cSt 이하, 바람직하게는 4 cSt 이하, 우선적으로는 3.5 cSt 이하의 동점도를 갖는 것인 조성물.
  17. 제1항에 있어서,
    (i) 조성물의 총 중량에 대하여 60 중량% 내지 99.5 중량 %, 바람직하게는 70 중량% 내지 98 중량 %, 더욱 더 우선적으로는 80 중량% 내지 98 중량%, 유리하게는 90 중량% 내지 97 중량%의 적어도 하나의 베이스 오일 또는 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 이상인 탄화수소 기반 유체;
    (ii) 조성물의 총 중량에 대하여 2 중량% 내지 30 중량 %, 바람직하게는 2 중량% 내지 20 중량%, 유리하게는 3 중량% 내지 10 중량%의 화학식 (I)에 해당하는 난연제; 및
    (iii) 조성물의 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 20 중량 %, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 10 중량%, 더욱 특히 0.2 중량% 내지 5 중량%의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물;
    을 포함하는 조성물.
  18. 제1항에 정의된 화학식 (I)에 해당하는 난연제와, 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 요소, 특히 배터리 또는 파워 일렉트로닉스, 보다 특히 배터리 사이의 접촉을 촉진하기 위한, 적어도 하나의 비점이 50 ℃ 내지 250 ℃ 사이인 플루오로 화합물의 용도로서, 열적 폭주가 관찰될 때, 특히 온도가 50 ℃, 특히 55 ℃에 도달하자마자 상기 화학식 (I)의 난연제는 베이스 오일 또는 비점이 50 ℃ 이상인 탄화수소 기반 유체로 배합되는 것인 용도.
  19. 전기 또는 하이브리드 차량의 추진 시스템의 적어도 하나의 배터리를 냉각 및 방화하는 방법으로서, 적어도 하나의 배터리, 특히 리튬-이온 또는 니켈-카드뮴 배터리를 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 정의된 조성물과 접촉하도록 배치하는 단계를 적어도 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리는 상기 조성물에 정적 또는 순환 상태로 침지 또는 반침지되거나, 상기 조성물이 주입, 제트, 스프레이, 그렇지 않으면 상기 조성물로부터 압력 하의 및 배터리 상의 중력에 의한 미스트 형성에 의해 배터리와 직접 접촉하게 되는 것인 방법.
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