一种基于六氟丙烯三聚体的环保型浸没式冷却液及其制备方法与流程

本发明属于化工，具体涉及一种基于六氟丙烯三聚体的环保型浸没式冷却液及其制备方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车和储能行业等的快速发展，电池能量密度及电芯功耗正急剧攀升。浸没式液冷是将服务器、芯片等发热电子设备完全浸没在密封箱体内的特殊绝缘冷却液中，通过液体与元器件直接接触进行高效热传导的冷却技术。作为一种高效散热方案，浸没式液冷技术已逐渐成为高密度场景下的明确方向。

2、冷却液材料是浸没式液冷技术的核心环节之一，传统的浸没式冷却液如矿物油、硅油等存在导热性能差、低温黏度高、环保性差等问题。部分矿物油或硅油类冷却液的倾点较高，在低温下容易凝固或失去流动性，无法用于低温环境；而长期高温运行同样易发生分解、氧化，稳定性差，使用寿命短。目前广泛应用的全氟聚醚或氢氟醚类冷却液，虽然具有优良的化学稳定性和绝缘性，但其全球变暖潜值(gwp)极高，通常可达数千甚至上万，这一特性使其难以满足日益严格的环保法规要求。此外，多数冷却液与电子设备常用的金属、塑料等材料兼容性不足，易引发材料腐蚀、溶胀等问题，影响设备安全性。

技术实现思路

1、针对传统氟化液的环境持久性与合成复杂性等问题，本发明提供一种基于六氟丙烯三聚体的环保型浸没式冷却液及其制备方法，旨在开发一种兼具高传热效率、低gwp值、环境友好且稳定的浸没式液冷冷却液。

2、为达成上述目的，本发明具体采用如下技术方案：

3、本发明提供一种基于六氟丙烯三聚体的环保型浸没式冷却液，由如下成分组成：

4、六氟丙烯三聚体，

5、全氟烯基醚，

6、氟化咪唑离子液体；

7、其中，所述全氟烯基醚由1,2,3,3,3-五氟-1-(全氟丙氧基)丙-1-烯和1,2,3,3,3-五氟-1-[1,1,2,2,3,3-六氟-3-(三氟甲氧基)丙氧基]丙-1-烯组成；所述氟化咪唑离子液体的阳离子为含有全氟烷基链取代基的咪唑类阳离子，阴离子为含氟阴离子。

8、作为一种优选的实施方式，以所占质量百分比计，所述六氟丙烯三聚体为50%-98%，所述全氟烯基醚为2%-50%；所述氟化咪唑离子液体添加量为六氟丙烯三聚体与全氟烯基醚总质量的0.2%-5.0%，优选0.5%-2.0%，更优选1.0%。

9、作为一种优选的实施方式，所述六氟丙烯三聚体由全氟-2,4-二甲基-3-庚烯、全氟-4-甲基-3-异丙基-2-戊烯、全氟-2,4-二甲基-3-乙基-2-戊烯按质量比0.75:3.5:5.75组成。

10、作为一种优选的实施方式，所述全氟烯基醚由1,2,3,3,3-五氟-1-(全氟丙氧基)丙-1-烯与1,2,3,3,3-五氟-1-[1,1,2,2,3,3-六氟-3-(三氟甲氧基)丙氧基]丙-1-烯按质量比(1-10):1组成；优选为(2-5):1，更优选3:1。

11、本发明所选全氟烯基醚具有电绝缘性好、热传递性优异、低温运动粘度小、低介电常数和低倾点等性能，其引入能够显著降低混合物的运动粘度和gwp值，同时保持比热容和导热系数优于3m™ novec™ 7500。进一步地，本发明对全氟烯基醚种类组合及配比进行优化，特定配比的1,2,3,3,3-五氟-1-(全氟丙氧基)丙-1-烯与1,2,3,3,3-五氟-1-[1,1,2,2,3,3-六氟-3-(三氟甲氧基)丙氧基]丙-1-烯能够和主成分六氟丙烯三聚体通过物性互补，实现：1)宽温域适用：极低倾点的全氟烯基醚有效拉低混合液的凝固温度，保障极寒条件下的正常运行；2)电绝缘强度可裁剪：1,2,3,3,3-五氟-1-[1,1,2,2,3,3-六氟-3-(三氟甲氧基)丙氧基]丙-1-烯的超高介电强度提升了高压应用下的安全性；3)热物性协同优化：六氟丙烯三聚体的高比热容与1,2,3,3,3-五氟-1-(全氟丙氧基)丙-1-烯的高导热系数、1,2,3,3,3-五氟-1-[1,1,2,2,3,3-六氟-3-(三氟甲氧基)丙氧基]丙-1-烯的高热传递系数相结合，实现高效散热；4）环保性能提升：全氟烯基醚组合的低gwp有效降低了配方整体的温室效应潜能值。

12、作为一种优选的实施方式，所述氟化咪唑离子液体选自1-全氟丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺（[c4f9-mim][ntf2]）、1-全氟丁基-2,3-二甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺（[c4f9-dmim][ntf2]）、1-全氟己基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺（[c6f13-mim][ntf2]）、1-全氟己基-3-乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺（[c6f13-eim][ntf2]）中的至少一种。

13、作为一种优选的实施方式，所述冷却液还添加有金属钝化剂和抗氧化剂，其添加量均为六氟丙烯三聚体与全氟烯基醚总质量的0.5%-1.5%，优选1.0%。

14、作为一种优选的实施方式，所述金属钝化剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑中的至少一种。

15、作为一种优选的实施方式，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。

16、本发明通过添加特殊氟化咪唑离子液体、金属钝化剂和抗氧化剂在氟化冷却液体系构建源头阻断、过程抑制、长效维稳三层次稳定网络，共同保障了冷却液在长期高温运行条件下的化学稳定性与材料兼容性。通过添加氟化咪唑离子液体提高缓蚀，含有全氟烷基链取代基的咪唑类阳离子一方面增强与前述全氟烯基醚组合的相容性，另一方面通过咪唑环的π-π堆叠作用与金属钝化剂协同吸附，而含氟阴离子分解产生的氟离子修复金属表面微缺陷，与金属钝化剂形成有机-无机互穿网络保护膜。此外，所选离子液体本身的热分解温度超过300℃，在抗氧化剂消耗殆尽后可充当抗氧化接力，实现长效稳定保护。通过添加抗氧化剂和金属钝化剂，抑制不饱和键的氧化与金属离子催化的副反应。金属钝化剂包含苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑中的至少一种，其分子中的氮原子能与设备内部的铜、银等金属表面形成稳定的络合物保护膜，有效抑制金属离子催化导致的冷却液氧化降解及设备腐蚀。抗氧化剂则包含2,6-二叔丁基对甲酚、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种，它们能通过捕获并中和冷却液在热和氧气作用下产生的自由基，中断氧化链式反应，从而从根本上防止冷却液酸值升高和黏度异常变化。

17、本发明另一目的是提供上述基于六氟丙烯三聚体的环保型浸没式冷却液的制备方法，按冷却液配方精确称取各成分原料，以液态形式混合，搅拌均匀后过滤即得所述冷却液。

18、作为一种优选的实施方式，所述各成分原料在混合前还需置于0℃环境中进行预冷处理；所述搅拌的转速为200-800 rpm，搅拌时间为10-60 min。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1、本发明优选全氟烯基醚组合及特殊氟化咪唑离子液体与主成分六氟丙烯三聚体混合制备冷却液，通过成分间的分子结构互补与性能协同，同时搭配针对性添加剂，在保持高沸点与介电强度的同时，显著降低低温运动黏度，提高传热效率，使所得冷却液具备对抗长期热氧化老化与接触材料腐蚀的能力，尤其能满足储能系统对冷却介质长寿命、高可靠性的严苛要求。

21、2、本发明制备的冷却液同时兼顾高绝缘、低粘度、低gwp及优异的材料兼容性，其能一站式满足数据中心、新能源汽车、储能系统和高功率电子等多领域对散热、安全和环保的复合需求，展现出强大的技术普适性。