一种丙二醇基绝缘载冷剂及其制备方法与流程

本发明涉及载冷剂，尤其涉及一种丙二醇基绝缘载冷剂及其制备方法。

背景技术：

1、丙二醇基载冷剂因其低毒性、生物降解性及高闪点等优势，已成为中央空调、空压机等工业制冷系统替代乙二醇的主流环保介质。其在冷链物流、数据中心冷却领域的应用占比已达35%，且年增长率超12%。然而，随着精密温控与节能要求的提升，现有丙二醇载冷剂在长期运行中暴露出以下技术瓶颈：

2、低温流变性与传热效率失衡：在-15~0℃低温工况下，丙二醇水溶液粘度骤增（较常温升高3~5倍），导致泵送功耗激增15~30%。尽管添加降粘剂可在一定程度上降低粘度，但导热系数也会同步衰减，形成“降粘失热”矛盾。

3、高温氧化引发多金属协同腐蚀：空压机高温段（＞60℃）运行时，丙二醇氧化产生甲酸/乙酸等有机酸，诱发铜管电化学溶解（铜离子释放率＞5ppm/年）、铝合金点蚀（腐蚀速率＞0.1mm/a）及焊料晶间腐蚀，而现有单组分缓蚀剂对铁/铜/铝异质金属的保护效率差异超40%。

4、电导率失控导致电气故障：离子杂质（cl—、so42—）及酸性产物使电导率突破100μs/cm安全阈值，导致中央空调压缩机线圈短路风险提升数倍，传统纯水稀释方案使运行成本增加。

5、湍流工况泡沫稳定性缺陷：高速循环下，载冷剂生成持续性微气泡群，造成蒸发器换热系数大幅衰减，并加剧气蚀腐蚀，大幅降低换热系数。

6、因此，如何提供一种丙二醇基绝缘载冷剂及其制备方法，降低载冷剂的低温增稠效应、有效实现长效抗蚀、保持低电导率和稳定性是本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种丙二醇基绝缘载冷剂及其制备方法，解决了现有丙二醇基载冷剂存在增稠效应显著，低温下泵送功耗高；金属抗蚀效果差；导电率高，存在电气隐患等问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种丙二醇基绝缘载冷剂，包括如下质量份数的组分：

4、20~40份丙二醇，60~70份水，3~5份超支化聚酯，1.5~2.5份有机硅氧烷低聚物，0.4~0.7份抗蚀剂，0.3~0.5份抗氧剂，0.05~0.1份消泡剂；

5、所述丙二醇基绝缘载冷剂还包括ph值缓冲剂。

6、优选的，所述丙二醇为1,2-丙二醇。

7、优选的，所述超支化聚酯包括端羟基型超支化聚酯；

8、所述超支化聚酯的分子量为1500~2000，羟值为320~380mgkoh/g。

9、优选的，所述有机硅氧烷低聚物的制备方法如下：

10、将正硅酸四乙酯与水和共溶剂混合，调节ph值后进行水解反应，得到有机硅氧烷低聚物。

11、优选的，所述正硅酸四乙酯、水和共溶剂的质量比为1.5~2：0.5~0.8：4.5~6；

12、所述共溶剂包括乙醇。

13、优选的，所述水解反应的温度为20~30℃，时间为2~4h，体系ph值≤2.5；

14、所述水解反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率为400~500 rpm。

15、优选的，所述抗蚀剂包括甲基苯并三氮唑和/或钼酸钠；

16、所述抗蚀剂为甲基苯并三氮唑和钼酸钠时，甲基苯并三氮唑和钼酸钠的质量比为0.3~0.5：0.1~0.2；

17、所述抗氧剂包括苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和二乙醇胺中的一种或几种。

18、优选的，所述消泡剂包括聚醚改性消泡剂；

19、所述ph值缓冲剂包括四硼酸钠；

20、所述ph值缓冲剂的添加量使丙二醇基绝缘载冷剂的体系ph值控制为8.5~9。

21、本发明的另一目的是提供一种丙二醇基绝缘载冷剂的制备方法，包括如下步骤：

22、1）将超支化聚酯与部分水混合，得到超支化聚酯分散液；

23、2）将有机硅氧烷低聚物滴加至超支化聚酯分散液中，反应得到混合液；

24、3）将混合液与剩余部分水、丙二醇、抗蚀剂、抗氧剂混合，最后添加消泡剂和ph值缓冲剂，得到丙二醇基绝缘载冷剂。

25、优选的，步骤2）中所述反应的温度为60~80℃，时间为1.5~2.5h。

26、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、1、本发明添加超支化聚酯（端羟基型超支化聚酯），通过“低缠结拓扑结构+氢键重构+结构协同”有效降低载冷剂低温黏度；超支化聚酯的高度支化三维结构使其分子链缠结极少，增大了载冷剂分子间的平均自由体积，促进丙二醇/水分子链的滑移；另外，超支化聚酯外壳密集的羟基与丙二醇/水形成竞争性氢键，有效切断丙二醇分子间强烈的自缔合网络，使流体中大规模氢键团簇碎裂为小团簇，从而降低流动阻力。其还可以通过表面基团与有机硅氧烷低聚物（富含si-o-si寡聚体）发生定向缩合，将硅锚定在有机大分子表面，形成有机-无机杂化纳米簇。这种结构在剪切流场中可降低内摩擦。

28、2、本发明中有机硅氧烷低聚物会优先与超支化聚酯反应，减缓水解成sio2颗粒的倾向，缓慢释放活性硅酸根，与抗蚀剂协同缓蚀；当钼酸钠存在时，可以形成“硅-钼”复合钝化膜，在铝制和铜制换热器表面实现自修复，具有长效性。

29、3、本发明公开的组分中不会增加电导率，制备得到的载冷剂属于绝缘型载冷剂，能够避免因载冷剂电导率失控导致的电气故障。

30、4、本发明原料来源广泛、成本低廉；制备方法简便，不涉及高温处理，易于推广应用。

1.一种丙二醇基绝缘载冷剂，其特征在于，包括如下质量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的一种丙二醇基绝缘载冷剂，其特征在于，所述丙二醇为1,2-丙二醇。

3.根据权利要求2所述的一种丙二醇基绝缘载冷剂，其特征在于，所述超支化聚酯包括端羟基型超支化聚酯；

4.根据权利要求1~3任一项所述的一种丙二醇基绝缘载冷剂，其特征在于，所述有机硅氧烷低聚物的制备方法如下：

5.根据权利要求4所述的一种丙二醇基绝缘载冷剂，其特征在于，所述正硅酸四乙酯、水和共溶剂的质量比为1.5~2：0.5~0.8：4.5~6；

6.根据权利要求5所述的一种丙二醇基绝缘载冷剂，其特征在于，所述水解反应的温度为20~30℃，时间为2~4h，体系ph值≤2.5；

7.根据权利要求5或6所述的一种丙二醇基绝缘载冷剂，其特征在于，所述抗蚀剂包括甲基苯并三氮唑和/或钼酸钠；

8.根据权利要求7所述的一种丙二醇基绝缘载冷剂，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚改性消泡剂；

9.权利要求1~8任一项所述的一种丙二醇基绝缘载冷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种丙二醇基绝缘载冷剂的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述反应的温度为60~80℃，时间为1.5~2.5h。