TW574355B - Heat-transfer fluid containing nano-particles and carboxylates - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 574355 A7 ____B7 五、發明説明（3 ) 頃發現該羧酸鹽可以與該金屬表面反應以形成安定物理 吸收或化學吸收羧酸鹽保護層。該分子層可以保護該超微 粒子免於腐蝕，並使該超微粒子在具有羧酸鹽組份之流體 中之膠悲落液或懸浮液安定化。不像經由傳統防蝕劑形成 之保護膜，該粒子表面上之羧酸鹽物理吸收或化學吸收層 並不會妨礙該粒子表面流體界面處之該傳熱性。使用傳統 防腐劑會形成相當厚保護層（其可保護該金屬免於腐蝕）。 然而，於該金屬表面-流體界面處之該熱交換效率會因爲 該保護膜之熱絕緣性質而減少。頃發現金屬超微粒子可以 t幾鹽處理以在該超微粒子之金屬表面上產生安定化學 吸收膜。已發現此種處理法可以使該超微粒子具有化學性 鍵結之抗蝕並抗溶劑保護性表面膜。可以在其它功能性流 體或肥包（例如，潤滑劑及潤滑脂）中使用該經羧酸鹽處理 之金屬超微粒子（nano-particles)以改良這些流體或肥皂之 導熱性。在該粒子上之該化學吸收羧酸鹽層可以提供防蝕 性並確保於該粒子表面獲得最佳傳熱特性。 本發明一方面係關於添加金屬或非金屬超微粒子至含C1 _ C16羧酸鹽之熱交換流體或引擎冷卻劑内以進一步經由增 加該流體之導熱性及熱容量以改良這些流體之傳熱特性。 本發明另一方面係關於添加金屬超微粒子至此種熱交換流 體或引擎冷卻劑之步驟。已發現這些流體所包含之該羧酸 鹽可以與該金屬超微粒子之金屬表面或氧化物表面互相作 用以形成安定物理吸收或化學吸收羧酸鹽保護層。該分子 層顯然可保護該超微粒子免於腐蝕。不像傳統防蝕劑，在 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -訂 574355 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 該粒子表面上之該羧酸鹽物理吸收或化學吸收層並不會妨 礙該粒子表面處之該傳熱作用。

Maes 等人（ASTM STP 1192，第 11—24 頁，1993 年）描述與更 普遍之防蝕劑比較，經由羧酸鹽防蝕劑所得到之防蝕劑。 於靜態及動態條件下，以失重腐蝕試驗評估該羧酸鹽抑制 劑之效率。於動態條件下評估經由羧酸鹽防蝕劑在該金屬 表面上形成之該保護膜之熱性質，並與經由習用防蝕劑形 成之保護膜之該熱性質比較。如ASTM STP 1192，第n_24 頁中所述，在進行動態傳熱試驗中監測該金屬試樣胚之溫 度。維持固疋熱輸入量（2〇〇〇瓦特）。圖1表示以良好性能的習 用抑制劑及在冷卻劑溶液中之該羧酸鹽抑制劑所記錄的加 熱鋁試驗試樣之中段溫度。含該羧酸鹽抑制劑之該溶液之 中段金屬溫度維持於约17〇°C相當恆定，而該習用抑制劑 之中段溫度高出很多（在進行6〇小時試驗期後達到19〇Ό)。 由於各該流體之熱性質大約相同，所以，該溫差之起因爲 於該金屬-流體界面處所形成之該保護膜。已認爲該習用 抑制劑所形成之相當厚層會使該金屬產生熱絕緣現象，並 阻礙有效傳熱。在該試驗中，於該動態條件下，該保護膜 之絕緣性質會使該溫度上升。使用該羧酸鹽抑制劑時，該 溫度可維持相當恆定，其表示經由該羧酸鹽所獲得之保護 作用並不會干擾該金屬-流體界面處之該傳熱性。 已經由Darden等人（SAE論文900804，1990)描述羧酸鹽抑 制劑之暫行保護機構。該羧酸鹽陰離子可以與該金屬形成 複合物，且仍然與其固體晶格結合。並未形成大塊層，反 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2U)X297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 574355 A7 B7 五、發明説明（5 ) 而於該金屬表面之陽極位置處形成具微觀厚度之層。在經 由 Verpoort 等人著述之作品（Applied Spectroscopy，第 5 3 册，第12期，1"9年，第1528-1534頁）中有描述經由羧酸 鹽抑制劑形成之各層之進一步特性説明。借助於X -射線光 電子能譜術（XPS)及傅立葉（Fourier)變形紅外線（FT-IR)研究 於動態傳熱條件下所形成之羧酸鹽膜。根據該特性研究及 各種得自該文獻之意見，羧酸鹽防蝕劑之一般防蝕機構表 示在圖2中。該羧酸鹽可以在該金屬表面上形成安定物理 吸收或化學吸收羧酸鹽保護層。當使該試樣進行密集傳熱 時，可形成該化學吸收層。使該試樣胚之表面進行傳熱之 X P S分析清楚證明該化學性鍵結羧酸鹽之存在。甚至以溶 劑（例如，甲醇及丙酮）洗濯後，仍然發現該羧酸鹽键結存 在。 附圖 圖1表示在動態傳熱試驗條件中，經由習用及羧酸鹽防 蝕劑所形成保護膜對於試樣胚溫度之影響。 圖2表示經由羧酸抑制金屬腐蝕性之一般機構。 圖3爲表示含習用及羧酸鹽抑制劑之超微粒子之示意 圖。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明揭示文 含羧酸鹽抑制劑之超微粒子之流體應用。 本發明一項目的爲經由添加超微粒子（nano-particles)至含 羧酸鹽之熱交換流體中以使此等熱交換流體具有改良傳熱 特性。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇、Χ 297公釐） 574355 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 羧酸鹽可以使含超微粒子之流體具有改良傳熱性質。 如圖1關於鋁之説明，羧酸鹽可以與金屬表面反應以形 成安定物理吸收或化學吸收性叛酸鹽保護層。已發現在超 微粒子上之該分子層可保護該超微粒子免於腐蝕。不像由 傳統防蝕劑所形成之保護膜，該粒子表面上之該瘦酸鹽物 理吸收或化學吸收層（圖2 )並不會阻礙該粒子表面流體界 面處之該傳熱作用。反之，傳統防蚀劑會形成可保護該金 屬免於腐蝕之相當厚層。然而，該金屬表面·流體界面處 之該熱交換效率會因爲該保護膜之熱絕緣性質而減少。圖 3 &供金屬超微粒子如何經由本發明系統保護之圖示。 羧酸鹽可以使該超微粒子之膠態溶液或懸浮液安定化。 由於該羧酸鹽在溶液中之膠微粒結構及於該超微粒子表 面處之該物理吸收或化學吸收性羧酸鹽（圖2 )，已發現該 羧酸鹽可以使該超微粒子之流體膠態溶液或懸浮液安定 化。此爲比先前技藝系統還好之優點。 可以使用複酸鹽以處理超微粒子。 本發明另一項目的爲以羧酸鹽處理金屬超微粒子以在該 超微粒子之金屬表面上獲得安定化學吸收膜❶此種處理法 可以使該超微粒子具有不會阻礙傳熱之化學性鍵結防蝕並 抗溶劑之保護表面膜。 已經過叛酸鹽處理之超微粒子可用於其它引擎流體或肥皂 中。 本發明另一項目的爲在另一種功能性流體或肥包（例 如’潤滑劑及潤滑脂）中使用該已經過羧酸鹽處理之金屬 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210χ297公羡） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 11

P 574355 A 7 B7 五、發明説明（7 ) 超微粒子（nano-particles)以改良這些流體或肥皂之導熱 性。該粒子上之該化學吸收性羧酸鹽層可以提供防蝕性， 並確保該粒子表面處之最佳傳熱特性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 574355

   U4850號專利申請案 請專利範圍替換本(92年3月） 申請專利範圍 I 種改良傳熱流體或抗凍冷卻劑之傳熱特性之組合物， 其為超微粒子（金屬奈米粒子（metallic nano-particles))及 幾酸鹽之組合物。 2 ·根據申請專利範圍第〗項之組合物，其係為具有一或多 種酸或羧酸鹽及超微粒子（金屬奈米粒子）之組合 物0 3·根據申請專利範圍第1項之組合物，其係為具有一或多 種卟。5羧酸或其鹽當中一種鹽，一或多種C6_C16羧酸 或其鹽，及超微粒子（金屬奈米粒子）之組合物。 4.:種改良流體之傳熱性之方法，其包括添加已經過至少 種Ci-Cm羧酸或羧酸鹽處理之超微粒子（金屬奈米粒子） 至垓泥體内，或使其分散於其中。 種改良肥t之傳熱性之方法，其包括添加已經過至少 種C^Ci6竣酸或羧酸鹽處理之超微粒子（金屬奈米粒子） 至戎肥皂内，或使其分散於其中。 6. ，據中請專㈣圍第4項之方m該流體為—種以 水溶性醇冰點降低劑為主之熱交換流體。 7. :據：請專利範圍第4或5項之方法，其中該流體或肥客 或合成油’礦物包或合成急，或潤滑脂 為王 < 潤滑劑或水力流體。 8 · —種熱交換流體或肥皂，其 , 具包含一或多種Ci-C16羧酸或 其鹽，及超微粒子（金屬奈米粒子）之組合物。