水溶性環保型導熱油的製備方法和應用的製作方法

2023-07-24 03:09:31

專利名稱：水溶性環保型導熱油的製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於熱傳導介質領域，特別涉及一種以甘油為主要成分的水溶性環保型導熱油。
背景技術：
導熱油又稱傳熱油，是一種熱量的傳遞介質，由於其具有加熱均勻，調溫控制溫準確，能在低蒸汽壓下產生高溫，傳熱效果好，節能，輸送和操作方便，對設備無腐蝕等特點， 近年來被廣泛應用於各種場合，而且其用途和用量越來越多。導熱油的類型很多，目前所使用的導熱油主要由石油產品加工而來，隨著國際石油價格的不斷上漲，傳統導熱油的使用成本越來越高。而且近年來各國政府對環境的關注度日益提高，大力倡導「綠色GDP」、「環境的可持續發展」等理念，在此背景下，礦油型導熱油在自然界難以降解，對環境造成汙染的問題日益凸顯，各種「油品」的回收是其中難點之一， 工藝複雜，需投入大量的財力、物力，回收成本非常高。

發明內容
本發明的目的在於提供一種可與水互溶、不含任何有毒有害成分、易於降解、可在較高溫度下長期運行的新型水溶性環保型導熱油。發明提供了一種水溶性環保型導熱油，其特徵在於含有以下質量分數的物質 1. 5%-3. 5%的鹽類、1%。_5%。的聚合物、0. 1%ο -0. 5%。的高分散微粒、0. 25%。-0. 6%。的表面活性劑、1%。-5%。的水，餘量為甘油。所述的鹽類為鈉鹽或鉀鹽；聚合物為矽油。具體來說，鹽類可以是氯化鈉、氯化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鈉、矽酸鈉、焦磷酸鈉、焦磷酸鉀、山梨酸鉀、苯甲酸鈉、羥甲基纖維素鈉中的一種或多種。每種鹽類在導熱油中的質量含量為
0%o -1%。聚合物可以是二甲基矽油、乙烯基矽油、聚醚矽油、氨基矽油、甲基乙氧基矽油、 甲基乙烯基矽油、羥基矽油中的一種或多種。每種聚合物的在導熱油中的質量含量為
0%0 ~2%0 。所述的高分散微粒為納米二氧化矽或納米氧化鈦或它們的組合。表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇單棕櫚酸酯、失水山梨醇單月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇單月桂醇酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚環氧乙烷-聚環氧丙烷、甘油聚乙二醇椰油酸酯、乙二醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇油酸酯、椰油脂肪醯二乙醇胺、蓖麻油聚氧乙烯醚中的一種或多種。每種表面活性劑在導熱油中的質量含量為0. %。-0. 1%。。發明同時提供了該環保型導熱油的製備方法，將所述的鹽類、聚合物(低分子量高分子聚合物)、高分散微粒、表面活性劑、水按照一定的比例加入調合罐，常溫下混合攪拌均勻後，再加入甘油攪拌均勻，即得到本發明所述的水溶性環保型導熱油。本發明為能與水互溶且達到環保要求，選擇多元醇中的丙三醇(甘油)進行復配。根據溶液理論，溶質的加入將使溶液的沸點升高(即蒸汽壓下降)並使凝固點下降，可選擇加入鹽類、低分子量高分子聚合物和高分散性納米微粒等。鹽類的加入量過高會使擊穿電壓變低，腐蝕性增強，影響安全性能，加入量過低對導熱油在高溫時的交聯脫水等反應起不到很好的抑制作用。低分子量高分子聚合物和表面活性劑加入量過高，會降低導熱油的沸點，加入量過低也會影響導熱油的長期熱穩定性。高分散性納米微粒的加入可以防止油品使用過程中油坭的沉積。本發明選擇的添加劑均為無毒無害、環境有好的化合物。根據長期實驗，本發明得到各種添加劑的最佳配比。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果 通過本發明方案所獲得的導熱油，其主要技術指標如下
沸點(初始沸點)彡200 0C ； 傾點彡"15°C ；
銅片腐蝕級彡Ib級(GB/T 5096)； 開口閃點彡1900C (GB/T 3536測試)； 擊穿電壓不小於20KV (間距2.5讓)，(GB/T 507)； 中和值彡 0. 2mgK0H/g (GB/T 4945)； 符合ROHS、REACH、WEEE等指令，無鈣、鎂離子； 膨脹率彡10% (0 150°C，升溫速率不大於30K/小時)。使用本發明的環保型導熱油，在使用後無需特別處理即可排放，避免原有廢舊礦油型導熱油帶來的環境汙染問題，同時可減少我國對於石油產品的依賴，順應經濟可持續發展的國家戰略方針，社會效益巨大。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步的說明，但發明的實施方式不限於此。實施例1
油汀取暖器市場上主流家用取暖設備之一，具有散發熱量大、斷電後保溫時間長、無電氣運行噪聲等優點，主要由密封式電熱元件、金屬散熱管或散熱片、控溫元件、指示燈等組成。這種取暖器是將電熱管安裝在帶有許多散熱片的腔體下面，在腔體內電熱管周圍注有導熱油。接通電源後導熱油被加熱、升到腔體上部，沿散熱管或散熱片對流循環，通過腔體壁表面將熱量輻射出去從而加熱空間環境。被空氣冷卻的導熱油下降到電熱管周圍又被加熱，開始新的循環。將各種添加劑按照配方1、2、3中的比例加入調合罐，在室溫下充分攪勻，再按比例加入甘油充分攪拌均勻，即得到1、2、3配方的水溶性環保型導熱油。其具體組成如下，各項技術指標見表1，。將1、2、3配方環保型導熱油裝入美的自製的油汀取暖器油中(按企標規定測試)，正常開機運行3000小時期間，壓力不大於0. IMPa，運行結果表明，各項指標均符合要求。配方1:
鹽類氯化鈉(8%。)；碳酸鈉(2%。)；硫酸鈉(2%。)；磷酸氫二鈉(5%。)；硫酸氫鈉(2%。)； 矽酸鈉(1%。)；磷酸鉀(4%。)；山梨酸鉀(2%。)；羥甲基纖維素鈉(2%。)。總含量2.8%。聚合物二甲基矽油(1.5%。)；乙烯基矽油(0.5%。)；聚醚矽油(0.5%。)；氨基矽油(0.5%。)。總含量 3%。。高分散微粒納米二氧化矽(0. 1%。)；納米氧化鈦(0. 1%。)。總含量0. 2%o。表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚(0. 05%。)；失水山梨醇單月桂酸酯(0. 1%。)；脂肪醇聚氧乙烯醚(0. 05%。);甘油聚乙二醇椰油酸酯(0. 05%。);聚乙二醇油酸酯(0. 05%。);蓖麻油聚氧乙烯醚(0. 1%。)。總含量0.4%。。水(5%。)；甘油(96.34%)。配方2
鹽類氯化鉀(1%)；碳酸鈉(2%。)；硫酸氫鉀(2%。)；磷酸鈉(2%。)；磷酸氫二鈉(2%。)； 焦磷酸鉀(1%。)；山梨酸鉀(2%。)；矽酸鈉(2%。)。總含量2.3%。聚合物乙烯基矽油(0. 1%。)；甲基乙氧基矽油(0. 1%。)；甲基乙烯基矽油(0.4%。); 羥基矽油(0. 4%。)。總含量1%。。高分散微粒納米二氧化矽(0. 5%0)。表面活性劑(％。)失水山梨醇單棕櫚酸酯(0. 1%。)；聚氧乙烯失水山梨醇單月桂醇酯(0. 1%。)；聚環氧乙烷-聚環氧丙烷(0. 1%。)；乙二醇聚氧乙烯醚(0. 1%。)；椰油脂肪醯二乙醇胺(0. 1%。)；蓖麻油聚氧乙烯醚(0. 1%。)。總含量0.6%。。水(5%。)；甘油(96.99%)。配方3
鹽類氯化鈉(1%)；碳酸鉀(1%。)；碳酸氫鈉(1%。)；硫酸鉀(5%。)；焦磷酸鈉(5%。)；苯甲酸鈉(5%。)；羥甲基纖維素鈉(5%。)。總含量3. 2%。聚合物二甲基矽油(2%。)；聚醚矽油(1%。)；氨基矽油(1%。)；甲基乙氧基矽油 (1%0)。總含量 5%。。高分散微粒納米氧化鈦(0. 1 %0)。表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚(0. 1%。)；聚氧乙烯失水山梨醇單月桂醇酯 (0. 05%。)；甘油聚乙二醇椰油酸酯(0. 05%。)；乙二醇聚氧乙烯醚(0. 05%。)；聚乙二醇油酸酯 (0.05%。)。總含量 0.3%。。水(5%。)；甘油(95.76%)。表1各配方導熱油技術指標
權利要求
1.一種水溶性環保型導熱油，其特徵在於含有以下質量分數的物質1. 5%-3. 5%的鹽類、1%。_5%。的聚合物、0. 1%0 -0. 5%。的高分散微粒、0. 25%。-0. 6%。的表面活性劑、1%。~5%0 的水，餘量為甘油。
2.如權利要求1所述的環保型導熱油，其特徵在於所述的鹽類為鈉鹽或鉀鹽；聚合物為矽油。
3.如權利要求1所述的環保型導熱油，其特徵在於所述的鹽類為氯化鈉、氯化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鈉、 矽酸鈉、焦磷酸鈉、焦磷酸鉀、山梨酸鉀、苯甲酸鈉、羥甲基纖維素鈉中的一種或多種。
4.如權利要求1所述的環保型導熱油，其特徵在於所述的聚合物為二甲基矽油、乙烯基矽油、聚醚矽油、氨基矽油、甲基乙氧基矽油、甲基乙烯基矽油、羥基矽油中的一種或多種。
5.如權利要求1所述的環保型導熱油，其特徵在於所述的高分散微粒為納米二氧化矽或納米氧化鈦或它們的組合。
6.如權利要求1所述的環保型導熱油，其特徵在於所述的表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇單棕櫚酸酯、失水山梨醇單月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇單月桂醇酯、 脂肪醇聚氧乙烯醚、聚環氧乙烷-聚環氧丙烷、甘油聚乙二醇椰油酸酯、乙二醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇油酸酯、椰油脂肪醯二乙醇胺、蓖麻油聚氧乙烯醚中的一種或多種。
7.如權利要求3所述的環保型導熱油，其特徵在於所述每種鹽類在導熱油中的質量含量為 0%。-1%。
8.如權利要求4所述的環保型導熱油，其特徵在於所述每種聚合物的在導熱油中的質量含量為0%。_2%0。
9.如權利要求6所述的環保型導熱油，其特徵在於所述每種表面活性劑在導熱油中的質量含量為0%。-0. 1%。。
10.如權利要求1所述的環保型導熱油，其特徵在於將所述的鹽類、聚合物、高分散微粒、表面活性劑和水在常溫下混合攪拌均勻後，再加入甘油攪拌均勻。
全文摘要
本發明是一種以甘油為主要成分的水溶性環保型導熱油的製備方法和應用，屬於熱傳導介質領域。導熱油中甘油的質量分數約為95%。新型導熱油非常環保，可與水以任意比例互溶，且不含任何有毒有害物質，無需特別處理即可排放，具有材料來源廣，價格低，加工工藝簡單的優勢，同時導熱油可在較高溫度下長期運行。新型導熱油已在油汀型取暖器上成功運行，同時也可以向其他相關行業進行推廣。
文檔編號C09K5/10GK102304351SQ20111018919
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者徐豪, 朱芳, 李騰鶴, 歐陽鋼鋒, 聶勇, 鄧冰峰 申請人:中山大學, 美的集團有限公司