一种组合物、浸没式液冷剂及其应用以及浸没式液冷系统的制作方法

1.本技术涉及液态冷却介质技术领域，具体涉及一种组合物、浸没式液冷剂及其应用以及浸没式液冷系统。


背景技术：

2.随着高性能计算机、数据中心服务器和新能源汽车等科技产业的升级和发展，设备能耗问题日益凸显。计算机设备和动力电池在运行过程中往往会产生大量热量从而降低运行效率，如无法得到有效的处理，必然会影响其运行。目前现在数据中心的电能耗主要集中在全年运转的服务器以及配套的散热设备上。若设备采用有效的散热方式，可以转化热量并且大幅降低电能耗。散热设备有两种方式，一种是普遍采用的风冷散热系统，但风冷系统能效比较低，散热设备耗能居高不下；另一种是液冷散热系统，分为间接接触式液冷和直接浸没式液冷。直接浸没式液冷是将发热元件直接浸没在吸收热量的非导电冷却液中，依靠液体的流动循环带走服务器等设备运行产生的热量。由于发热元件与冷却液直接接触，散热效率更高，噪音更低。如数据中心浸没式冷却通过直接将it硬件浸没在液体中，可帮助改进其散热设计。电子元件产生的热量直接高效地传递到液体中，从而减少了对导热界面材料、散热器和风扇等主动冷却组件的需求。这些改进提高了能源效率同时允许采用更高的封装密度，降低服务器冷却的能耗，帮助打造一个更环保的数据中心，减少需要维修与更换的活动部件。
3.浸没式液冷剂这种绝缘冷却液通常是硅油、矿物油、氟化液等物质，它的特殊之处在于：完全绝缘且无腐蚀性，即使浸没元器件20年以上，也不会对电子元器件产生任何影响；而高效的散热效率，可使机房无需空调等大型制冷设备，节省75％空间以上，其接近1.0的pue可以将有限的电力发挥出最大的计算能力。根据冷却剂类型又可分为单相或两相，单相冷却剂仅为液态，两相冷却剂可以产生液态和气态两种状态。散热方式可以采用干冷器和冷却塔等形式。液冷在国际市场上已经有运行十年的历史，在数据中心的浸入式冷却领域厂商中，3m公司的产品以两相冷却剂为主导(主打氟化物液体)，这种冷却剂在高功率密度的加密货币挖矿应用中得到了早期应用。cn108351674a提供了一种采用3m公司的氟化液的浸没冷却系统，这些氟化液是由完全氟化物(全氟化合物)构成的氟素类惰性液体，主要为全氟胺类化合物。cn112135811a公开的通式为cfy＝cxn(rf)cf2rf’的全氟氨基烯烃化合物，可用于浸没冷却。cn111475002a公开的冷却液的主成分为全氟胺类化合物，其为全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺和全氟n
‑
甲基吗啉中的一种或两种以上混合物，其可用于电子设备的冷却系统。
4.然而，现有技术中的液冷剂普遍存在液冷剂组分与电子设备材料的兼容性较差等缺点，其应用的场景和条件也十分有限。因此，用于电子设备的液冷剂的性能还有待进一步提高。
为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
‑
cf2cf3基团；
22.或者7)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
–
f基团；
23.或者8)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
–
cf3基团；
24.或者9)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
‑
cf2cf3基团；
25.或者10)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
–
f基团；
26.或者11)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
–
cf3基团；
27.或者12)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
‑
cf2cf3基团。
28.作为优选，所述组合物用作冷却介质。
29.作为优选，所述组合物以至少25％的重量百分含量存在于所述冷却介质中。
30.本技术实施例还提供了一种浸没式液冷剂，所述液冷剂包含具有以下结构通式的全氟聚醚化合物：rf1‑
(cyf(cf2)
x
o)
n
‑
(cf2o)
m
‑
(cf2)
z
‑
rf2；
31.其中，(cyf(cf2)
x
o)和(cf2o)基团随机分布；
32.rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团；
33.rf2为
–
cf3、
‑
cf(cf3)cf3、a或b基团；
34.a基团为q为1
‑
3之间的整数，rd、rb、rk均为
35.b基团为p为1
‑
3之间的整数，r2、r3和r4为
‑
ch3、
‑
h或
‑
ch2ch3，且r2、r3和r4中至多有一个为h；
36.y为
–
f，
–
cf3或
‑
cf2cf3基团；
37.x为1
‑
3之间的整数，z为0
‑
2之间的整数，m为0
‑
20之间的整数，n为1
‑
20之间的整数。
38.作为优选，所述全氟聚醚化合物的结构通式rf1‑
(cyf(cf2)
x
o)
n
‑
(cf2o)
m
‑
(cf2)
z
‑
rf2中，rf1、rf2和y分别为以下基团：
39.1)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
–
cf3基团，y为
–
f基团；
40.或者2)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
–
cf3基团，y为
–
cf3基团；
41.或者3)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
–
cf3基团，y为
‑
cf2cf3基团；
42.或者4)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
–
f基团；
43.或者5)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
–
cf3基团；
44.或者6)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
‑
cf2cf3基团；
45.或者7)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
–
f基团；
46.或者8)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
–
cf3基团；
47.或者9)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
‑
cf2cf3基团；
48.或者10)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
–
f基团；
49.或者11)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
–
cf3基团；
50.或者12)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
‑
cf2cf3基团。
51.本技术实施例还提供了上述组合物或上述液冷剂在电子器件冷却系统中的用途。
52.作为优选，所述电子器件包括计算机服务器。
53.作为优选，所述电子器件包括数据中心。
54.作为优选，所述数据中心包括集中管理的计算资源和相关支持系统的设备或部分数据中心，及与其它模块一起提供数据中心的模块部件。
55.作为优选，所述电子器件包括微处理器、用于制造半导体器件的半导体晶圆、功率控制半导体、电化学电池、配电开关齿轮、功率变压器、电路板、多芯片模块、封装的或未封装的半导体器件、燃料电池或激光器中的一种或几种。
56.作为优选，所述电子器件部分或全部地浸没在包含所述组合物或所述液冷剂的冷却介质中，以使所述电子器件和所述冷却介质之间进行热交换。
57.作为优选，所述组合物或所述液冷剂以至少25％的重量百分含量存在于所述冷却介质中。
58.作为优选，所述电子器件冷却系统为单相浸没式液冷系统。
59.本技术实施例还提供了一种浸没式液冷系统，包括：
60.具有内部空间的全封闭或未全封闭壳体；
61.发热部件，所述发热部件设置在所述内部空间内；
62.以及冷却介质液体，所述冷却介质液体设置在所述内部空间内，使得所述发热部件与所述冷却介质液体接触；
63.其中所述冷却介质包含上述的组合物或上述的液冷剂。
64.作为优选，所述组合物或液冷剂以至少25％的重量百分含量存在于所述冷却介质中。
65.作为优选，所述发热部件包括电子器件。
66.作为优选，所述电子器件包括计算机服务器。
67.作为优选，所述电子器件包括数据中心。
68.作为优选，所述数据中心包括集中管理的计算资源和相关支持系统的设备或部分数据中心，包括与其它模块一起提供数据中心的模块部件。
69.作为优选，所述电子器件包括微处理器、用于制造半导体器件的半导体晶圆、功率控制半导体、电化学电池、配电开关齿轮、功率变压器、电路板、多芯片模块、封装的或未封装的半导体器件、燃料电池或激光器中的一种或几种。
70.作为优选，所述发热部件部分或全部地浸没在所述冷却介质中。
71.作为优选，所述浸没式液冷系统为单相浸没式液冷系统。
72.在本技术中，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。
73.除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、性质测量等的所有数字在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望属性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，每个数值参数应至少根据所报告的数值的有效数位的数量并通过应用惯常的四舍五入法来解释。
74.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
75.本技术提供的具有特定聚合结构的全氟聚醚化合物，具有高电绝缘性能、低粘度、高沸点、高热传导率、无毒且不可燃等特点，将其作为液冷剂用于电子设备的冷却系统时，具有极佳的散热功能，良好的兼容性和稳定性，可保护电子设备不被破坏，使用寿命长。
附图说明
76.图1为本技术实施例兼容性测试1中电子器件样品1的实物图；
77.图1
‑
1a和图1
‑
1b分别为本技术实施例中电子器件样品1的部件1经全氟聚醚浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
78.图1
‑
2a和图1
‑
2b分别为本技术实施例中电子器件样品1的部件2经全氟聚醚浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
79.图1
‑
3a和图1
‑
3b分别为本技术实施例中电子器件样品1的部件3经全氟聚醚浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
80.图2为本技术实施例兼容性测试时电子器件样品2的实物图；
81.图2
‑
1a和图2
‑
1b分别为本技术实施例中电子器件样品2的部件1经全氟聚醚浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
82.图2
‑
2a和图2
‑
2b分别为本技术实施例中电子器件样品2的部件2经全氟聚醚浸泡前后的实物对比图和红外光谱对比图；
83.图3为本技术实施例兼容性测试2的测试装置图；
84.图4为本技术实施例兼容性测试2的全氟聚醚使用前后和使用后的红外光谱对比图。
具体实施方式
85.为了便于本领域技术人员对本技术方案的理解，下面结合具体实施例对本技术方案进行进一步阐述，应当理解，本技术实施例是对本技术方案的解释说明，不作为对本技术保护范围的限定。
86.本技术实施例通过提供一种组合物、浸没式液冷剂及其在电子器件冷却系统中的应用以及浸没式液冷系统，解决了现有技术中液冷剂组分与电子设备材料的兼容性较差的问题，本技术提供的液冷剂具有良好的流动性及极佳的散热功能，并提高了液冷剂组分与电子设备材料的兼容性，保护电子设备不被破坏。
87.本技术实施例提供了一种组合物，该组合物为具有以下结构通式的全氟聚醚化合物：rf1‑
(cyf(cf2)
x
o)
n
‑
(cf2o)
m
‑
(cf2)
z
‑
rf2；
88.其中，(cyf(cf2)
x
o)和(cf2o)基团随机分布；
89.rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团；
90.rf2为
–
cf3、
‑
cf(cf3)cf3、a或b基团；
91.a基团为q为1
‑
3之间的整数，rd、rb、rk均为
92.b基团为p为1
‑
3之间的整数，r2、r3和r4为
‑
ch3、
‑
h或
‑
ch2ch3，且r2、r3和r4中至多有一个为h；
93.y为
–
f，
–
cf3或
‑
cf2cf3基团；
94.x为1
‑
3之间的整数，z为0
‑
2之间的整数，m为0
‑
20之间的整数，n为1
‑
20之间的整数。
95.在上述的全氟聚醚化合物中，(cyf(cf2)
x
o)和(cf2o)基团随机分布是指n和m的链段中的(cyf(cf2)
x
o)和(cf2o)基团的位置随机分布，包括顺序可自由地相互交换、且各单体单元可以嵌段排列。
96.在本技术的一些优选实施例中，该组合物为具有以下结构通式的全氟聚醚化合物：rf1‑
(cyf(cf2)
x
o)
n
‑
(cf2o)
m
‑
(cf2)
z
‑
rf2，其中rf1、rf2和y分别为以下基团：
97.1)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
–
cf3基团，y为
–
f基团；
98.或者2)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
–
cf3基团，y为
–
cf3基团；
99.或者3)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
–
cf3基团，y为
‑
cf2cf3基团；
100.或者4)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
–
f基团；
101.或者5)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
–
cf3基团；
102.或者6)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
‑
cf2cf3基团；
103.或者7)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
–
f基团；
104.或者8)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
–
cf3基团；
105.或者9)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
‑
cf2cf3基团；
106.或者10)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
–
f基团；
107.或者11)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
–
cf3基团；
108.或者12)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
‑
cf2cf3基团。
109.在本技术的一些优选实施例中，上述组合物用作冷却介质。
110.在本技术的一些优选实施例中，上述组合物以至少25％的重量百分含量存在于所述冷却介质中。
111.本技术实施例提供了一种浸没式液冷剂，包含具有以下结构通式的全氟聚醚化合物：rf1‑
(cyf(cf2)
x
o)
n
‑
(cf2o)
m
‑
(cf2)
z
‑
rf2；
112.其中，(cyf(cf2)
x
o)和(cf2o)基团随机分布；
113.rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团；
114.rf2为
–
cf3、
‑
cf(cf3)cf3、a或b基团；
115.a基团为q为1
‑
3之间的整数，rd、rb、rk均为
116.b基团为p为1
‑
3之间的整数，r2、r3和r4为
‑
ch3、
‑
h或
‑
ch2ch3，且r2、r3和r4中至多有一个为h；
117.y为
–
f，
–
cf3或
‑
cf2cf3基团；
118.x为1
‑
3之间的整数，z为0
‑
2之间的整数，m为0
‑
20之间的整数，n为1
‑
20之间的整数。
119.在本技术的一些优选实施例中，上述全氟聚醚化合物的结构通式rf1‑
(cyf(cf2)
x
o)
n
‑
(cf2o)
m
‑
(cf2)
z
‑
rf2中，rf1、rf2和y分别为以下基团：
120.1)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
–
cf3基团，y为
–
f基团；
121.或者2)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
–
cf3基团，y为
–
cf3基团；
122.或者3)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
–
cf3基团，y为
‑
cf2cf3基团；
123.或者4)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
–
f基团；
124.或者5)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
–
cf3基团；
125.或者6)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为
‑
cf(cf3)cf3基团，y为
‑
cf2cf3基团；
126.或者7)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
–
f基团；
127.或者8)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
–
cf3基团；
128.或者9)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为a基团，y为
‑
cf2cf3基团；
129.或者10)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
–
f基团；
130.或者11)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
–
cf3基团；
131.或者12)rf1为
‑
h，
–
f，
–
cf3，cf3cf2–
，cf3–
o
–
，cf3cf2–
o
–
、cf3cf2cf2–
o
–
、a或b基团，rf2为b基团，y为
‑
cf2cf3基团。
132.在本技术的一些实施例中，本技术提供的上述组合物或液冷剂中的全氟聚醚化合物可通过以下制备方法得到：
133.不含有硅氧烷或硅烷基团的全氟聚醚化合物的制备方法为：六氟丙烯在氧气和引
发剂存在下，反应得到全氟聚醚过氧化物；全氟聚醚过氧化物经热处理后消除其中的过氧化物基团，得到含有酰氟基团的全氟聚醚；再用氟气进行端基处理，除去端基酰氟基团，最后进行分馏切割，收集馏分，即得到上述的全氟聚醚化合物。
134.含有硅氧烷或硅烷基团的全氟聚醚化合物的制备方法为：全氟聚醚醇与烯丙基溴反应后得到活性端基的全氟聚醚，然后与四甲基四乙烯基环四硅氧烷或乙烯基三甲基硅烷经自由基反应聚合，得到含有硅氧烷或硅烷基团的全氟聚醚化合物，具体反应如式1和式2所示。
[0135][0136]
rd、rb、rk均为
[0137][0138]
上述反应式中，rf为全氟聚醚主链部分，可为
‑
(cf2)
q
‑
(cyf(cf2)
x
o)
n
‑
(cf2o)
m
‑
(cf2)
z
‑
rf2或rf1‑
(cyf(cf2)
x
o)
n
‑
(cf2o)
m
‑
(cf2)
z
‑
(cf2)
q
‑
，q为1
‑
3的整数；上述全氟聚醚醇还可为ho
‑
(cf2)
q
‑
(cyf(cf2)
x
o)
n
‑
(cf2o)
m
‑
(cf2)
z
‑
(cf2)
p
‑
oh，该全氟聚醚醇的两个醇羟基均参与上述反应形成两端基均为硅氧烷或硅烷基团的全氟聚醚化合物。
[0139]
本技术实施例提供的具有特定聚合结构的全氟聚醚化合物，具有高电绝缘性能、低粘度、高沸点、高热传导率、无毒且不可燃等特点，将其作为液冷剂用于电子设备的冷却系统时，具有极佳的散热功能，良好的兼容性和稳定性，可保护电子设备不被破坏，使用寿命长。
[0140]
本技术实施例提供的全氟聚醚化合物具有良好的材料兼容性，长时间的接触也不会对设备中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，能够应用在各类敏感性材料上，包括但不限于铝、pmma、丁基橡胶、铜、聚乙烯、天然橡胶、碳钢、聚丙烯、丁腈橡胶、302不锈钢、聚碳酸酯、三元乙丙橡胶、黄铜、聚酯、钼、环氧树脂、钽、pet、钨、酚醛树脂、铜合金c172、abs、镁合金az32b等。
[0141]
在本技术的一些实施例中，本技术提供的上述组合物或液冷剂可用于电子器件的冷却系统中。
[0142]
在本技术的一些实施例中，上述电子器件可包括计算机服务器；还可包括数据中心，特别是大于3ghz的频率运行的数据中心。其中，数据中心可包括集中管理的计算资源和相关支持系统的设备或部分数据中心，及与其它模块一起提供数据中心的模块部件。电子器件还包括微处理器、用于制造半导体器件的半导体晶圆、功率控制半导体、电化学电池、配电开关齿轮、功率变压器、电路板、多芯片模块、封装的或未封装的半导体器件、燃料电池或激光器中的一种或几种。
[0143]
在本技术的一些实施例中，上述组合物或液冷剂用于电子器件的冷却系统中时，采用浸没式冷却系统。具体地，电子器件部分或全部地浸没在包含上述组合物或液冷剂的冷却介质中，以使所述电子器件和所述冷却介质之间进行热交换。
[0144]
在本技术的一些实施例中，本技术提供的上述组合物或液冷剂以至少25％的重量百分含量存在于上述冷却介质中，如冷却介质含有至少25％重量百分含量、至少35％重量百分含量、至少45％重量百分含量、至少65％重量百分含量、至少85％重量百分含量或100％重量百分含量的上述组合物或液冷剂。除了上述液冷剂外，基于冷却介质的总重量计，冷却介质还可包含最多75％重量百分含量的一种或多种的以下组分：醚、烷烃、全氟烯烃、烯烃、卤化烯烃、全氟烃、全氟化叔胺、全氟化醚、环烷烃、酯、全氟化酮、酮、环氧乙烷、芳族化合物、硅氧烷、氢氯烃、氢氯氟烃、氢氟烃、氢氟烯烃、氢氯烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟醚、或它们的混合物；或基于工作流体的总重量计的烷烃、全氟烯烃、卤化烯烃、全氟烃、全氟叔胺、全氟化醚、环烷烃、全氟化酮、芳族化合物、硅氧烷、氢氯烃、氢氯氟烃、氢氟烃、氢氟烯烃、氢氯氟烯烃、氢氟醚或它们的混合物。可通过选择此类附加组分以改变或增强用于特定用途的组合物的特性。
[0145]
在本技术的一些实施例中，电子器件的冷却系统为单相浸没式液冷系统。
[0146]
本技术实施例还提供了一种浸没式液冷系统，可作为用于冷却一个或多个发热部件的冷却系统运行。该浸没式液冷系统包括：具有内部空间的全封闭或未全封闭壳体；发热部件，该发热部件设置在内部空间内；以及冷却介质液体，该冷却介质液体设置在内部空间内，使得发热部件与冷却介质液体接触；其中冷却介质包含本技术提供的上述的组合物或液冷剂。
[0147]
在本技术的一些实施例中，上述组合物或液冷剂以至少25％的重量百分含量存在于冷却介质中。
[0148]
在本技术的一些实施例中，发热部件设置在内部空间内时，发热部件可部分或全部浸没在冷却介质的液体中。
[0149]
在本技术的一些实施例中，发热部件可包括一个或多个电子器件。该电子器件可为计算机服务器、数据中心等。特别地，该电子器件可为数据中心，特别是大于3ghz的频率运行的数据中心。该数据中心包括集中管理的计算资源和相关支持系统的设备或部分数据中心，包括与其它模块一起提供数据中心的模块部件。
[0150]
在本技术的一些实施例中，电子器件还包括微处理器、用于制造半导体器件的半导体晶圆、功率控制半导体、电化学电池、配电开关齿轮、功率变压器、电路板、多芯片模块、封装的或未封装的半导体器件、燃料电池或激光器中的一种或几种。
[0157][0158]1注：表1实施例1中的a基团为其中q为1，rd、rb、rk均为
[0159]
表1实施例3中的a基团为其中q为3，rd、rb、rk均为b基团为p为1，r2、r3和r4均为
‑
ch3。
[0160]
从表1的物性数据可以看出，本技术提供的全氟聚醚化合物的导热系数是市售液冷剂的4
‑
5倍以上，且这些全氟聚醚化合物的比热容均在1050j/(kg
·
℃)以上，因此可以提供更有效的热传递，将其用于发热部件的冷却系统时，可以提供更有效的冷却效果。本技术实施例提供的全氟聚醚化合物无毒和不可燃，有着足够的安全性能，且体积电阻率远高于《单相浸没式直接液冷数据中心设计规范》中关于冷却液的设计要求，因此具有较好的电绝缘性能。
[0161]
兼容性测试1：
[0162]
将本技术提供的全氟聚醚化合物与电子器件进行兼容性检测，所采用的电子器件检测样品如表2所示，所采用的检测方法如下：
[0163]
(1)高沸点全氟聚醚检测处理
[0164]
称取5g材料试样于50ml烧杯中，加入50g高沸全氟聚醚，置于烘箱中80℃浸泡96h后，取出材料试样后收集全氟聚醚，并用低沸全氟聚醚清洗试样，洗涤时间不超过30s，然后用滤纸吸干试样上的剩余聚醚，在室温停放30min后进行重量、体积、硬度变化及红外测试。
[0165]
(2)低沸点全氟聚醚检测处理
[0166]
称取5g材料试样于索氏抽提管中(如需要将样品装于滤纸桶内)，量取100ml低沸全氟聚醚于索氏抽提瓶中(抽提瓶中加沸石或转子)。安装好索氏抽提装置，打开冷却水，打开油浴锅电源，设置加热温度(高于聚醚沸点)。加热回流72h。取出材料试样后收集全氟聚醚，用滤纸吸干试样上的剩余聚醚，在室温停放30min后进行重量、体积、硬度变化及红外测试。
[0167]
(3)检测类别
[0168]
a.外观：分别观察试样及液冷剂浸泡前后的外观，并记录。
[0169]
b.质量变化：
[0170]
按gb/t 1690的规定分别测量试样浸泡前后在空气中的质量，计算质量变化百分率(δw):
[0171][0172]
式中：δw——材料试样重量变化百分率,％；
[0173]
w1——浸泡前材料试样在空气中的重量，g；
[0174]
w3——浸泡后材料试样在空气中的重量，g。
[0175]
c.体积变化：
[0176]
按gb/t 1690的规定分别测量试样浸泡前后在空气中和在蒸馏水中的质量，计算
体积变化百分率(δv):
[0177][0178]
式中：δv——试样体积变化百分率，％；
[0179]
w1——浸泡前试样在空气中的重量，g；
[0180]
w2——浸泡前试样在水中的重量，g；
[0181]
w3——浸泡后试样在空气中的重量，g；
[0182]
w4——浸泡后试样在水中的重量，g；
[0183]
d.全氟聚醚红外
[0184]
将样品涂在溴化钾窗片上，置于红外光谱仪中于4000～400cm
‑1波数范围内进行红外扫描测定。
[0185]
表2.本技术提供的全氟聚醚液冷剂与电子器材的兼容性检测结果
[0186][0187]
[0188]2注：表2中全氟聚醚化合物中的a基团为其中q为1，rd、rb、rk均为
[0189]
从上表的检测数据可以看出，电子器件样品在浸泡前后的体积和质量变化非常小，且从图1
‑
1a、1
‑
2a、1
‑
3a、2
‑
1a和图2
‑
2a的电子器件经全氟聚醚液冷剂浸泡前和浸泡后的实物对比图可以看出，液冷剂仍呈澄清状态，电子器件均未发生溶胀腐蚀，且从相应的液冷剂浸泡电子器件前后的红外光谱对比图(图1
‑
1b、1
‑
2b、1
‑
3b、2
‑
1b和图2
‑
2b)可以看出，红外谱图重合度较高，未见明显变化，可见液冷剂的组成成分基本未发生变化，说明本技术提供的全氟聚醚液冷剂与电子器件具有非常好的材料相容性，不会对设备中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，不对电子设备造成短路危害。
[0190]
兼容性测试2：
[0191]
将电脑主机置于液冷装置中，液冷装置内装有冷却介质，使电脑主机完全浸没在冷却介质中，电脑主机外联显示器。液冷装置连接泵，泵运行时，冷却介质通过泵进行循环并与液冷装置外的换热器进行热交换，如图3所示。液冷装置的冷却介质采用本技术提供的全氟聚醚液冷剂，在cpu满负荷运行的情况下，使计算机平稳运行24h，并通过cpu
‑
z程序检测cpu的温度，机身配数显温度计显示冷却介质温度。
[0192]
作为对照，将上述电脑主机仅用普通风扇对cpu换热，在cpu满负荷运行的情况下运行24h，并通过cpu
‑
z程序检测cpu的温度。
[0193]
测试数据如下表3所示，从该表可以看出，采用全氟聚醚化合物作为冷却介质，对cpu的冷却效果要远高于常规的风扇换热。
[0194]
利用全氟聚醚液冷剂作为冷却介质使电脑连续稳定运行1个月后，电脑性能仍保持稳定，且冷却介质对主板、cpu、gpu等部件未造成损害，并对机箱内的全氟聚醚液冷剂取样做光谱分析，得到图4所示的全氟聚醚液冷剂使用前后和使用后的红外光谱图，从该图可以看出，全氟聚醚液冷剂的组成成分基本未发生改变，说明该液冷剂未对电脑主机的所有配件未造成溶胀腐蚀，具有非常好的材料兼容性。
[0195]
表3.cpu温度测试数据
[0196]
[0197]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。