一種電動車冷卻液及其製備方法與流程
2023-05-27 05:00:11 1
本發明涉及一種電動車冷卻液，具體地說，涉及一種電子設備冷卻液及其製備方法，屬於化工領域。
背景技術：
現有車用鋰電池發電時因化學反應而發熱，當溫度上升至45℃以上時，發電性能降低，需要裝配冷卻系統。夏季高溫時節，冷卻系統全程運轉可致效率下降，行駛距離縮短30％左右。電池的冷卻和發動機的冷卻是不一樣的。發動機的冷卻液可以循環到散熱器中把熱量通過對流空氣散發，出口和進口的溫差越大越好。但電池不行，溫差超過3℃就會造成電池的壽命不同。所以有必要把整個冷卻液封閉起來，首先為保證電機驅動系統在運行過程所產生的熱能夠及時散發出去，需要對電機驅動系統進行冷卻。電機驅動系統由電動機、功率轉換器和電子控制構成。電機的功能是將電能轉化為機械能驅動車輛行駛，或將機械能轉化為電能進行再生制動並對車載儲能裝置進行充電。功率變化器主要用來對電機提供特定的電壓和電流。電機控制器根據駕駛員要求，通過對來自功能變換器中的控制信號對功率變換器進行控制，進行對電機進行控制，以獲得特定的轉速和轉矩，這三個部件在運行過程中都會產生大量的熱，這些熱量會對電機驅動系統的正常工作和使用壽命造成不良影響。由於電機運行時產生的熱，使得電機各部分溫度會不同程度升高。在發熱的影響下，電機的物理、電氣和力學特性都會發生變化，當溫度上升到一定程度時，電機的絕緣材料會發生本質上的變化，最終使其失去絕緣能力。
隨著電機溫度的升高，電機中的金屬件強度和硬度也會逐漸下降。大型電機局部區域會達到較高溫度，不僅使絕緣材料失去絕緣能 力，而且對電機的金屬材料機械強度和力學性能同樣會造成不良影響。
對於發熱對電機驅動系統中功率和控制模塊的影響也很大。該功率和控制模塊都是由電子元器件構成，由於其工作時的功率損耗使得這些電子元器件發生，進行升溫，而溫度過高對這些器件的工作效率降低、使用壽命縮短，甚至燒壞這些器件，最終導致電機驅動系統無法正常工作。可見電機驅動系統的冷卻系統的重要性。
冷卻模塊是由鋁合金材質、黑色金屬材質、PVC，三元乙丙橡膠和丁苯橡膠，因此，電動車冷卻液需要對鋁合金和黑色金屬材料進行緩蝕，與PVC、三元乙丙橡膠和丁苯橡膠相容性良好且不影響換熱性能。
現有技術CN104559945A公開了一種逆變器冷卻液，其由如下重量百分含量的原料組成：2-羥基膦醯基乙酸0.5-3％；戊基磷酸酯0.2-3％；5-羧基苯並三氮唑0.01-1％；2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪0.1-2.0％；無機鹼0.5-1.0％；水30-60％；消泡劑0.001-0.1％；二醇餘量。其中，所述無機鹼為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰。所述二醇為乙二醇、1、2-丙二醇或1、3-丙二醇。
雖然上述冷卻液具有較為理想的鋁鎂合金緩蝕性能，同時具有較好的換熱性能以及PVC、三元乙丙橡膠和丁苯橡膠相容性。但其主要緩蝕劑為高含磷緩蝕劑，存在環保風險，且高含磷緩蝕劑在長期使用中存在降解的風險。
技術實現要素：
本發明的目的在於研製一種具有優異的鋁合金和黑色金屬緩蝕性能的電動車冷卻液，同時具有較好的換熱性能以及PVC、三元乙丙橡膠和丁苯橡膠相容性的冷卻液。此外，本發明只有一種低磷緩蝕劑，但具有很強的抗水解穩定性，大大克服對現有技術存在的相關缺陷。
為了實現本發明目的，本發明提供一種電動車冷卻液(也可稱為 逆變器冷卻液)，其由如下重量百分含量的原料組成：
其中，優選為：
本發明所述的丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物可選擇現有技術公開的多種已知共聚物，尤其優選共聚物TH-615，以實現更理想的應用效果。
本發明所述的丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽同樣可選自現有技術公開的多種以上述共聚單元按常規方法形成的四元聚合物，尤其優選四元共聚物TH-241、DT104，與丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物，尤其是共聚物TH-615的配合使用效果最佳。
本發明所述消泡劑優選為壬酸，此類消泡劑能夠在高分子緩蝕劑體系的冷卻液中，應用在本發明所述配方中，具有較好的高低溫消 泡性能。
本發明所述水優選為去離子水。
作為本發明的一個最佳實施方式，優選所述電動車冷卻液由如下重量百分含量的原料組成：
本發明所述電動車冷卻液，以丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物+丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽替換了傳統配方中的2-羥基膦醯基乙酸+戊基磷酸酯，意外的發現可在大大降低含磷量的同時，在鋁合金防護方面能夠更加優異本發明同時還提供了一種優選的電動車冷卻液的製備方法，包括如下步驟：
1)先按配比將2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪和氫氧化鈉溶於部分水中，備用；
2)按配比將丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽和乙二醇混合攪拌30-60分鐘後，備用；
3)最後將步驟1、步驟2的溶液加入5-硝基苯並三氮唑，剩餘部分去離子水和消泡劑，常溫攪拌30-60分鐘即可。
其中，步驟1)中水的用量可依實際情況而定，通常優選為配方量的10-50％，具體選擇為本領域技術人員所掌握。
本發明提供的電動車冷卻液具有鋁合金和黑色金屬緩蝕性能，同時具有較低的磷含量和較好的換熱性能以及PVC、三元乙丙橡膠和 丁苯橡膠相容性。
具體實施方式
以下實施例進一步說明本發明的內容，但不應理解為對本發明的限制。在不背離本發明精神和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬於本發明的範圍。
實施例1
本實施例的電動車冷卻液的組分如下：
其中，丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物為共聚物TH-615；丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽選自四元共聚物TH-241。
製備方法如下：
1)先按配比將2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪和氫氧化鈉溶於部分水中，備用；
2)按配比將丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽和乙二醇混合攪拌45分鐘後，備用；
3)最後將步驟1、步驟2的溶液加入5-硝基苯並三氮唑，剩餘部分去離子水和消泡劑，常溫攪拌45分鐘即可。
實施例2
本實施例的電動車冷卻液的組分如下：
其中，丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物為共聚物TH-615；丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽選自四元共聚物DT104。
製備方法如下：
1)先按配比將2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪和氫氧化鈉溶於部分水中，備用；
2)按配比將丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽和乙二醇混合攪拌30分鐘後，備用；
3)最後將步驟1、步驟2的溶液加入5-硝基苯並三氮唑，剩餘部分去離子水和消泡劑，常溫攪拌30分鐘即可。
實施例3
本實施例的電動車冷卻液的組分如下：
其中，丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物為共聚物TH-615；丙烯酸- 丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽選自四元共聚物TH-241。
製備方法如下：
1)先按配比將2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪和氫氧化鈉溶於部分水中，備用；
2)按配比將丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽和乙二醇混合攪拌60分鐘後，備用；
3)最後將步驟1、步驟2的溶液加入5-硝基苯並三氮唑，剩餘部分去離子水和消泡劑，常溫攪拌60分鐘即可。
實施例4
與實施例1相比，區別點僅在於：本實施例的電動車冷卻液的組分如下：
為了進一步驗證本發明所述冷卻液的性能，發明人進行了若干性能對比實驗，部分如下：
實驗例1
本實驗例在於研究本發明電動車逆變器冷卻液進行玻璃器皿腐蝕以及鑄鋁傳熱腐蝕試驗。
試驗對象：
實驗組1-4：本發明實施例1-4；
對照組1：CN104559945A的實施例2(2-羥基膦醯基乙酸1％；戊基磷酸酯1％；5-羧基苯並三氮唑0.5％；2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪1％；氫氧化鉀0.8％；去離子水50％；己酸0.05％；1,2-丙二醇餘量)；
對照組2：東芝公司生產的逆變器冷卻液。
對本申請實施例1-4所述冷卻液以及對照組1-2冷卻液進行玻璃器皿腐蝕重複性試驗和鋁合金傳熱腐蝕試驗的篩選試驗，結果如表1所示：
表1玻璃器皿腐蝕和鑄鋁傳熱實驗數據
上述結果表明，本申請通過對現有冷卻液配方的優化(以丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物+丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽替換了傳統配方中的2-羥基膦醯基乙酸+戊基磷酸酯)能夠顯著降低磷含量的同時提升鋁合金的防護能力，同時較已知的成熟冷卻液產品更加便宜。
實驗例2
本實驗例在於研究本發明電動車冷卻液的沉積物試驗
試驗對象：
實驗組1：本發明實施例1-4；
對照組1：CN104559945A的實施例2(2-羥基膦醯基乙酸1％；戊基磷酸酯1％；5-羧基苯並三氮唑0.5％；2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5- 三嗪1％；氫氧化鉀0.8％；去離子水50％；己酸0.05％；1,2-丙二醇餘量)；
對照組2：東芝公司生產的逆變器冷卻液。
對照組3：2-OAT冷卻液。
在本發明冷卻液(濃度30％)1升之中，加入硝酸鋁水溶液和KOH水溶液配成試驗溶液，將試驗溶液1L的溫度在90℃將鋁製散熱器材料的試驗片全部浸泡攪拌480小時。將鋁製散熱器材料的試驗片不用水在80℃下乾燥12h以上，測定附著物的重量。
本發明冷卻液實施例1-4與對照組1-3冷卻液進行對比，具體結果見表2。
表2沉積物實驗數據
上述結果表明，本申請通過對現有冷卻液配方的優化(以丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物+丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽替換了傳統配方中的2-羥基膦醯基乙酸+戊基磷酸酯)能夠顯著提升抗沉積性能。
實驗例3
本實驗例在於研究本發明逆變器冷卻液的非金屬相容性試驗。
試驗對象：
實驗組1：本發明實施例1-4；
對照組1：CN104559945A的實施例2(2-羥基膦醯基乙酸1％；戊基磷酸酯1％；5-羧基苯並三氮唑0.5％；2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪1％；氫氧化鉀0.8％；去離子水50％；己酸0.05％；1,2-丙二醇餘量)。
對照組2：東芝公司生產的逆變器冷卻液。
取PVC、三元乙丙橡膠和丁苯橡膠試塊各二塊，分別放入盛有 50ml的待測冷卻液試液有蓋放玻璃試瓶中，蓋上蓋，然後將試瓶放入100℃±2℃政的烘箱中保持70±2h，取出試瓶冷卻至室溫，取出試塊按GB/T 1690檢驗試塊體積變化，按GB/T6031檢驗試塊硬度變化，並目測雨刮器刮片實物外型，按技術要求判定。
表3將本發明冷卻液實施例1-4與對比例1-2冷卻液進行對比，試驗結果見表3：
表3非金屬相容性實驗數據
上述結果表明，本申請通過對現有冷卻液配方的優化(以丙烯酸-磺酸鹽-醯胺基共聚物+丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸鹽替換了傳統配方中的2-羥基膦醯基乙酸+戊基磷酸酯)能夠顯著提升非金屬相容性。
雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。