太陽能熱水器用換熱工質的製作方法
2023-05-09 02:13:06
太陽能熱水器用換熱工質的製作方法
【專利摘要】一種太陽能熱水器用換熱工質，包括按重量份計的下列組分：丙二醇30~90份；硼砂0.01~2份；聚馬來酸酐與海藻酸0.1~5份；苯駢三氮唑0.3~2份；苯甲酸鈉0.01~0.1份；二甲基矽油0.002~0.4份；氫氧化鈉0.01~0.1份；去離子水0.4~69.6份。本發明採用高羧酸含量與環保型聚合物有機酸復配作為有機緩蝕體系，配合無機鹽緩蝕劑共同對金屬提供緩蝕保護效果，聚馬來酸酐水解後每個單體含有2個羧酸基團，具有分子量大、羧酸含量高，與海藻酸同時使用具有協同效果，即通過化學反應形成具有緩蝕效果的緻密保護膜，配合無機鹽型緩蝕劑使用會對金屬緩蝕起到更好的效果。與小分子的有機酸相比，這類聚合物型有機酸可以大大降低加入量，同時其分解溫度高，可長期工作在高溫狀態下，極大延長了換熱工質的使用壽命。
【專利說明】太陽能熱水器用換熱工質
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種換熱工質，具體是一種應用於太陽能熱水器的長壽命換熱工質。【背景技術】
[0002]當前我國正處於城市化高速發展時期，具有高容積率、高綠地率等特點的高層住宅將是大中城市今後主要的住宅類型。在居住建築中，生活熱水製取時的能量耗費是除採暖、空調外的第二大負荷，採用太陽能作為熱源供應生活熱水是一項有效的節能技術。壁掛太陽能熱水器以其安裝管路短、易實現與建築一體化等諸多優勢而成為高層住宅的首選。
[0003]具有長壽命、高效傳熱性能的換熱工質是提高太陽能熱水器利用率的關鍵。目前，我國各太陽能熱水器生產企業所用傳熱工質基本都是在汽車發動機用防凍液基礎上稍加改造而成。但與汽車發動機用的防凍液相比，太陽能熱水器的使用環境有很大不同，對傳熱工質的技術指標要求也必然不同，如對人體無害性的要求更為嚴格、需要有更長的使用壽命、滿足長時間在較高溫度下工作等。為了滿足上述太陽能熱水器對換熱工質的獨特要求，選擇合適的金屬緩蝕劑體系成為關鍵，不同復配體系也成為各個換熱工質生產廠家的技術秘密所在。
[0004]防凍液組成物(CN 1037356A)公開了一種內燃發動機冷卻水箱用防凍冷卻液組成物製造技術，以苯甲酸、對-特丁基苯甲酸、正己酸、月桂酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、酒石酸等小分子有機酸作為主金屬緩蝕劑，採用無機鹽作為輔助金屬緩蝕劑，如硼砂、硝酸鈉、磷酸
二氫鈉等。
[0005]一種發動機防凍液(CN 101691484A)公開了一種發動機用防凍液的組成，在無機型和全有機型發動機防凍液的基礎上，採用有機酸和無機鹽的復配作為防凍液的金屬緩蝕劑，有機酸為癸二酸和異辛酸，無機鹽為鑰酸鈉。
[0006]無磷多效防凍液(CN 101892035A)公開了一種汽車發動機用無磷防凍液，同樣米取有機酸與無機鹽復配的方式作為金屬緩蝕劑，無機鹽是鑰酸鹽與硝酸鈉，以癸二酸作為有機酸金屬緩蝕劑，共同對金屬提供保護。
[0007]—種穩定性好的汽車防凍液(CN 103160255A)公開了一種汽車發動機用防凍液，以鑰酸鹽、硝酸鈉與癸二酸作為金屬緩蝕劑，對汽車發動機提供持久的金屬緩蝕保護。
[0008]上述專利均是針對汽車發動機換熱要求開發的換熱工質，均採用了小分子有機酸和無機鹽的復配體系作為換熱工質的金屬緩蝕劑。但是小分子有機酸在高溫下容易揮發、發生氧化等現象，造成金屬緩蝕劑的損失，增加了換熱工質對金屬的腐蝕，降低了工質使用壽命，難以滿足太陽能熱水器對換熱工質長壽命的要求。
[0009]高聚物複合的防凍液(CN 101831279A)公開了一種高聚物複合的防凍液，採用聚丙烯酸、聚磺化苯乙烯與鑰酸鈉的複合作為緩蝕體系，防凍液表現出良好的金屬緩蝕性。但是聚丙烯酸每個單體鏈段中只含有一個羧酸基團，聚磺化苯乙烯為聚苯乙烯的磺化產物，受到磺化效率的制約，分子中含有的磺酸基團不多，因此聚丙烯酸與聚磺化苯乙烯的復配
效果一般。[0010]一種汽車發動機防凍液(CN 102093852 A)和「一種1，2-丙二醇防凍冷卻液」(CN102732232 A)公開了一種汽車發動機防凍液，由於汽車發動機主要為鋁材質，因此他們採用水解聚馬來酸酐、苯並三氮唑、葵二酸、己二酸、錫酸鈉復配體系作為緩蝕劑，其中葵二酸、己二酸、錫酸鈉對金屬鋁有很好的緩蝕效果，但是太陽能熱水器主要為不鏽鋼、銅材質，不含鋁材質，因此上述緩蝕體系對太陽能熱水器沒有保護作用；在該緩蝕體系中，水解聚馬來酸酐與其它緩蝕劑缺乏協同效應，主要作為水垢阻止劑使用。
[0011]一種綠色海藻酸鈉碳鋼中性介質用的緩蝕劑(CN 102140641 A)公開了一種在中性介質中碳鋼用的海藻酸鈉緩蝕劑，這種緩蝕劑是一種環境友好的緩蝕劑，但是單獨使用時難以在被保護金屬表面形成緻密的保護膜，只適合在中性環境中使用，太陽能熱水器用的換熱介質PH值在8~10之間，在如此高的鹼性環境中對熱水器金屬材質的保護性能有限。
[0012]現有換熱工質多採用無機鹽與小分子有機酸復配體系或者聚合物有機酸作為金屬緩蝕劑，對汽車發動機用的鋁鎂合金具有較好保護作用。太陽能熱水器由不鏽鋼、銅等金屬材質構成，現有的對鋁鎂合金金屬的緩蝕劑難以有效保護太陽能熱水器，而且與汽車發動機相比，太陽能熱水器的常年工作在高溫下，要求換熱工質的工作壽命遠大於汽車防凍液的標準，小分子有機酸在高溫下容易揮發、易被氧化而造成金屬緩蝕效果下降的缺陷，羧酸含量低的聚合物有機酸金屬緩蝕效果有限，水解聚馬來酸酐單獨使用時主要用作水垢阻止劑，海藻酸對中性環境下的碳鋼金屬有防護作用，但是在高鹼性環境中難以發揮作用，兩者單獨使用由於缺乏協同效應均難以在高鹼性條件下對不鏽鋼、銅等金屬提供長效緩蝕作用。
【發明內容】
[0013]本發明提出一種太陽能熱水器用長壽命換熱工質，採用高羧酸含量與環保型聚合物有機酸復配作為有機緩蝕體系，配合無機鹽緩蝕劑共同對金屬提供緩蝕效果，即:聚馬來酸酐、海藻酸、硼砂(鑰酸鹽)。聚合物型有機酸分子內含羧酸含量高、分解溫度高的特點，具有用量少、耐高溫、無揮發的優點，可以為換熱工質提供長效金屬緩蝕作用，可以滿足太陽能熱水器對長壽命換熱工質的要求。
[0014]本發明是通過如下技術方案實現的:一種太陽能熱水器用換熱工質，包括按重量份計的下列組分:丙二醇:30-90份；硼砂或者鑰酸鈉:0.01-2份；聚馬來酸酐與海藻酸:0.1-5份；苯駢三氮唑:0.3~2份；苯甲酸鈉:0.01~0.1份；二甲基矽油:0.002~0.4份；氫氧化納:0.01 0.1份；去尚子水:0.4 69.6份。
[0015]本方案的具體特點還有，所述聚馬來酸酐的化學結構通式是:
【權利要求】
1.一種太陽能熱水器用換熱工質，包括按重量份計的下列組分:丙二醇:30-90份；硼砂或者鑰酸鈉:0.01~2份；聚馬來酸酐與海藻酸:0.1~5份；苯駢三氮唑:0.3^2份；苯甲酸鈉:0.Ο1~Ο.1份；二甲基矽油:0.002~0.4份；氫氧化鈉:0.Ο1~Ο.1份；去離子水:0.4~69.6份。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能熱水器用換熱工質，其特徵是所述聚馬來酸酐的化學結構通式是:
3.根據權利要求2所述的一種太陽能熱水器用換熱工質，其特徵是聚馬來酸酐η為200~300，海藻酸q為200~ 300，m為350~450。
4.一種太陽能熱水器用換熱工質，包括按重量份計的下列組分:丙二醇:30-90份；硼砂或者鑰酸鈉:0.01~2份；水解聚馬來酸酐與海藻酸:0.1~5份；苯駢三氮唑:0.3^2份；苯甲酸鈉:0.01`0.1份；二甲基矽油:0.002~0.4份；氫氧化鈉:0.01~0.1份；去離子水:0.4~69.6 份。
5.根據權利要求4所述的一種太陽能熱水器用換熱工質，其特徵是所述水解聚馬來酸酐的化學結構通式是:
6.根據權利要求5所述的一種太陽能熱水器用換熱工質，其特徵是水解聚馬來酸酐P為200~300，海藻酸q為200~300，m為350~450。
【文檔編號】C23F11/08GK103806004SQ201410063609
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】蔣波, 丁海成, 蔡飛鵬, 高立峰 申請人:山東省科學院能源研究所, 山東桑樂太陽能有限公司