一种高缓蚀性低导电率传热介质及制备方法和应用与流程

1.本技术涉及传热介质技术领域，更具体地说，它涉及一种高缓蚀性低导电率传热介质及制备方法和应用。


背景技术：

2.随着新能源汽车的发展和应用，汽车工业逐渐步入无“油”时代。新能源汽车的核心动力部件为动力电池，动力电池在充放电过程中不可避免的会释放大量的热，此时需要配备冷却系统，利用冷却系统控制动力电池的温度，从而提高动力电池的使用寿命。
3.现有技术中的冷却系统一般采用冷却液，冷却液的原料包括乙二醇、水、苯骈三氮唑、氢氧化钠、金属粉、分散剂，且将原料混合均匀，即得冷却液。在冷却液的原料中添加金属粉，利用金属粉提高冷却液的导热系数，加快冷却液对热量的传导。但是申请人在实际应用中发现，该冷却液的导电性较高，而且在长时间使用的情况下，容易对金属材料造成腐蚀，其缓蚀性依然有待提高。


技术实现要素：

4.为了在保持传热介质具有较低导电性的基础上，提高其缓蚀效果，本技术提供一种高缓蚀性低导电率传热介质及制备方法和应用。
5.第一方面，本技术提供一种高缓蚀性低导电率传热介质，采用如下的技术方案：一种高缓蚀性低导电率传热介质，其主要由以下重量份的原料制成：c2-c4二元醇300-400份、水100-150份、三乙醇胺60-70份、异构醇聚氧乙烯醚4-8份、酰胺基双子季铵盐2-4份、乙二胺四亚甲基膦酸钠1-3份、亲水改性聚硅氧烷1-2份、吡啶盐化合物1-2份、低导电固体填料1-10份、分散剂10-20份；且，吡啶盐化合物的结构式为：
6.本技术的高缓蚀性低导电率传热介质，通过原料之间的协同作用，使其具有较高的缓蚀性，碳钢质量变化＜1mg/片、铸铁质量变化＜4.5mg/片、铸铝质量变化＜2.5mg/片。同时还具有较低的导电性和较高的稳定性，击穿电压＞170kv/cm，在1000次动力电池充放电循环后，传热介质的粘度变化率＜3％。从而使传热介质在保持较低导电性的基础上，具有较高的缓蚀效果、稳定性，使传热介质表现出良好的整体效果，满足市场需求。
7.本技术的传热介质，以c2-c4二元醇为基础料，具有良好的流动性。在原料中添加水，能够有效的降低传热介质的冰点，提高传热介质的使用范围。添加三乙醇胺，能够有效的降低c2-c4二元醇的酸化，结合其他原料，增加传热介质的碱度。
8.在原料中添加异构醇聚氧乙烯醚、酰胺基双子季铵盐，且利用两者之间的协同作用，有效的增加原料的相容性和分散稳定性。添加乙二胺四亚甲基膦酸钠、亲水改性聚硅氧烷、吡啶盐化合物，且利用三者之间的协同作用，使传热介质对碳钢、铸铁、铸铝具有良好的缓蚀效果。
9.在原料中添加分散剂，降低沉积物于金属材料表面的沉积，提高传热介质分散稳定性，结合异构醇聚氧乙烯醚、酰胺基双子季铵盐，进一步提高传热介质的分散稳定性。
10.在原料中添加低导电固体填料，增加传热介质的流动性，结合乙二胺四亚甲基膦酸钠、亲水改性聚硅氧烷、吡啶盐化合物，进一步提高传热介质的缓蚀效果。而且低导电固体填料还降低沉淀物于金属材料表面的沉积，结合分散剂、异构醇聚氧乙烯醚、酰胺基双子季铵盐，进一步提高传热介质的分散稳定性。
11.可选的，所述吡啶盐化合物采用以下方法制备：s1、将有机溶剂升温至75-80℃，然后加入1,2,4,5-四(溴甲基)苯、吡啶-4-甲酸乙酯，搅拌反应70-80h，降温，过滤，干燥，得到初成品；s2、将水升温至75-80℃，然后加入浓盐酸，混合均匀，之后加入初成品，搅拌反应20-30h，降温，过滤，干燥，得到半成品；s3、将水升温至75-80℃，然后加入半成品，混合均匀，之后加入氢氧化钠，搅拌反应5-10h，蒸发浓缩，降温，过滤，干燥，得到吡啶盐化合物。
12.通过采用上述技术方案，首先利用1,2,4,5-四(溴甲基)苯、吡啶-4-甲酸乙酯之间发生置换反应，然后在盐酸的作用下发生酯的水解反应，之后在氢氧化钠作用下发生中和反应，从而得到吡啶盐化合物。采用本技术的制备方法，制备简便、便于控制。
13.进一步的，有机溶剂为乙腈、四氢呋喃、二甲亚砜、二甲基甲酰胺中的一种或几种。优选的，有机溶剂为乙腈。
14.可选的，所述1,2,4,5-四(溴甲基)苯、吡啶-4-甲酸乙酯、浓盐酸、氢氧化钠的重量配比为10:(13-14):(40-50):(15-20)。
15.可选的，步骤s1中，有机溶剂、1,2,4,5-四(溴甲基)苯的重量配比为(100-150):10；步骤s2中，水、1,2,4,5-四(溴甲基)苯的重量配比为(30-40):10；步骤s3中，水、1,2,4,5-四(溴甲基)苯的重量配比为(80-100):10。
16.通过采用上述技术方案，对吡啶盐化合物的原料配比进行优化，提高吡啶盐化合物的产率，也提高吡啶盐化合物的使用效果。
17.可选的，所述亲水改性聚硅氧烷为氨基改性聚硅氧烷。
18.通过采用上述技术方案，氨基改性聚硅氧烷对金属材料具有良好的缓蚀性，而且其和原料还具有良好的相容性，提高传热介质的分散稳定性。相比羟基改性聚硅氧烷而言，氨基改性聚硅氧烷中含有氨基，能够增加传热介质的碱度，提高传热介质的缓蚀性，也能够提高传热介质的稳定性。
19.可选的，所述低导电固体填料为二氧化硅。
20.通过采用上述技术方案，二氧化硅为原子晶体，硅原子和氧原子以共价键的形式连接，使得二氧化硅中没有游离电子，几乎不导电。而且在传热介质中加入二氧化硅，其能够增加传热介质的流动性，也能够对金属材料表面起到摩擦的作用，降低沉淀物于金属材料表面的沉积。相比陶瓷粉而言，二氧化硅不仅能够增加传热介质的击穿电压，降低传热介
质的导电性，而且还稳定的分散于传热介质中，提高传热介质的缓蚀性。
21.可选的，所述分散剂为马来酸-丙烯酸共聚物。
22.可选的，所述c2-c4二元醇为乙二醇、丙二醇中的一种。
23.通过采用上述技术方案，对分散剂、c2-c4二元醇进行优化，便于传热介质的制备，也提高传热介质的稳定性。
24.第二方面，本技术提供一种上述高缓蚀性低导电率传热介质的制备方法，采用如下的技术方案：一种上述高缓蚀性低导电率传热介质的制备方法，将c2-c4二元醇、水、三乙醇胺、异构醇聚氧乙烯醚、酰胺基双子季铵盐、乙二胺四亚甲基膦酸钠、亲水改性聚硅氧烷、吡啶盐化合物、低导电固体填料、分散剂，按重量配比混合均匀，得到传热介质。
25.通过采用上述技术方案，便于传热介质的制备。
26.第三方面，本技术提供一种上述高缓蚀性低导电率传热介质于新能源汽车冷却液的应用。
27.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术的高缓蚀性低导电率传热介质，在原料中加入乙二胺四亚甲基膦酸钠、亲水改性聚硅氧烷、吡啶盐化合物，且利用其之间的协同作用，提高传热介质的缓蚀性。在原料中加入低导电固体填料，不仅使传热介质保持较低的导电性，而且也能够提高传热介质的缓蚀性。从而使传热介质在保持较低导电性的基础上，具有较高的缓蚀效果，使传热介质表现出良好的整体效果，满足市场需求。
28.2、本技术吡啶盐化合物的制备方法，先进行置换反应，然后进行酯水解反应，之后进行中和反应，得到吡啶盐化合物，使其具有制备简便、便于控制的优点。
29.3、亲水改性聚硅氧烷为氨基改性聚硅氧烷；低导电固体填料为二氧化硅，对亲水改性聚硅氧烷、低导电固体填料进行优化，提高传热介质的腐蚀性，降低传热介质的导电性，从而提高传热介质的整体效果。
具体实施方式
30.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
31.制备例一种吡啶盐化合物，其结构式为：制备例1一种吡啶盐化合物，其采用以下方法制备：s1、将120kg有机溶剂升温至80℃。然后加入1,2,4,5-四(溴甲基)苯、吡啶-4-甲酸乙酯，搅拌反应75h。降温至25℃，过滤，干燥，得到初成品。
32.且，有机溶剂为乙腈。
33.有机溶剂、1,2,4,5-四(溴甲基)苯、吡啶-4-甲酸乙酯的重量配比为120:10:13.5。
34.s2、将水升温至80℃，然后加入浓盐酸，混合均匀。之后加入初成品，搅拌反应25h。降温至25℃，过滤，干燥，得到半成品。
35.且，水、浓盐酸、1,2,4,5-四(溴甲基)苯的重量配比为35:45:10。
36.s3、将水升温至80℃，然后加入半成品，混合均匀。之后加入氢氧化钠，搅拌反应8h。蒸发浓缩至原体积的1/5。降温至25℃，过滤，干燥，得到吡啶盐化合物。
37.且，水、氢氧化钠、1,2,4,5-四(溴甲基)苯的重量配比为90:18:10。
38.实施例表1传热介质各原料含量(单位:g)实施例实施例1实施例2实施例3c2-c4二元醇350300400水125100150三乙醇胺657060异构醇聚氧乙烯醚684酰胺基双子季铵盐324乙二胺四亚甲基膦酸钠213亲水改性聚硅氧烷1.521吡啶盐化合物1.521低导电固体填料5101分散剂152010实施例1一种高缓蚀性低导电率传热介质，其原料配比见表1所示。
39.其中，c2-c4二元醇为乙二醇；异构醇聚氧乙烯醚为异构十三醇聚氧乙烯醚，且选自湖北科沃德化工有限公司；酰胺基双子季铵盐为cs-a6，且选自湖北科沃德化工有限公司；亲水改性聚硅氧烷为氨基改性聚硅氧烷，且选自湖北世能化工科技有限公司；低导电固体填料为二氧化硅，且选自石家庄驰霖矿产品有限公司；分散剂为马来酸-丙烯酸共聚物，且选自湖北世能化工科技有限公司；吡啶盐化合物采用制备例1制备得到。
40.一种高缓蚀性低导电率传热介质的制备方法：将c2-c4二元醇、水、三乙醇胺、异构醇聚氧乙烯醚、酰胺基双子季铵盐、乙二胺四亚甲基膦酸钠、亲水改性聚硅氧烷、吡啶盐化合物、低导电固体填料、分散剂，按重量配比混合均匀，得到传热介质。
41.实施例2-3一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，传热介质的原料配比不同，且传热介质的原料配比见表1所示。
42.实施例4一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，亲水改性聚硅氧烷为羟基改性聚硅氧烷，且选自湖北世能化工科技有限公司。
43.实施例5一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，低导电固体填料为陶瓷粉，且选自石家庄驰霖矿产品有限公司。
44.对比例对比例1一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，传热介质的原料中未添加乙二胺四亚甲基膦酸钠。
45.对比例2一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，传热介质的原料中未添加亲水改性聚硅氧烷。
46.对比例3一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，传热介质的原料中未添加吡啶盐化合物。
47.对比例4一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，传热介质的原料中未添加乙二胺四亚甲基膦酸钠、亲水改性聚硅氧烷、吡啶盐化合物。
48.对比例5一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，传热介质的原料中用等量的苯骈三氮唑替换乙二胺四亚甲基膦酸钠、亲水改性聚硅氧烷、吡啶盐化合物。
49.对比例6一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，吡啶盐化合物结构式为：一种吡啶盐化合物，其采用以下方法制备：s1、将120kg有机溶剂升温至80℃。然后加入1,2,4,5-四(溴甲基)苯、吡啶-4-甲酸乙酯，搅拌反应75h。降温至25℃，过滤，干燥，得到初成品。
50.且，有机溶剂为乙腈。
51.有机溶剂、1,2,4,5-四(溴甲基)苯、吡啶-4-甲酸乙酯的重量配比为120:10:13.5。
52.s2、将水升温至80℃，然后加入浓盐酸，混合均匀。之后加入初成品，搅拌反应25h。降温至25℃，过滤，干燥，得到吡啶盐化合物。
53.且，水、浓盐酸、1,2,4,5-四(溴甲基)苯的重量配比为35:45:10。
54.对比例7一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，传热介质的原料中用等量的丙烷磺酸吡啶盐替换吡啶盐化合物。
55.对比例8一种高缓蚀性低导电率传热介质，其和实施例1的区别之处在于，传热介质的原料中用等量的1-(3-吡啶基)-1-丙胺二盐酸盐替换吡啶盐化合物。
56.性能检测试验
分别取实施例1-5、对比例1-8得到的传热介质作为试样，对试样进行如下性能检测，检测结果如表2所示。
57.其中，缓蚀性采用以下方法：依据gb29743-2013《机动车发动机冷却液》，采用玻璃器皿腐蚀法对碳钢、黄铜、铸铁、铸铝进行腐蚀，腐蚀温度为100℃，持续时间为336h。并以质量变化量表示试样的缓蚀性，且质量变化量越小表明试样的缓蚀性越高。
58.粘度变化率采用以下方法：将试样应用于新能源汽车电池液体冷却系统中，动力电池充放电1000次循环后，对试样粘度变化率进行检测。并以粘度变化率表示试样的稳定性，且粘度变化率越小表明试样越稳定。
59.导电性采用以下方法：依据gb/t507-2002《绝缘油击穿电压测试法》，对试样的击穿电压进行检测。并以击穿电压表示试样的导电性，且击穿电压越高表明试样的导电性越差。
60.表2检测结果从表2中可以看出，本技术的高缓蚀性低导电率传热介质，具有较高的缓蚀性，碳钢质量变化为0.5-0.9mg/片，铸铁质量变化为2.6-4.2mg/片，铸铝质量变化为1.2-2.1mg/片。而且还具有较低的导电性，击穿电压为174-212kv/cm。同时还具有较高的稳定性，粘度变化率为1.7-2.5％。从而使本技术的传热介质具有良好的整体效果，满足市场需求。
61.将实施例1和对比例1-5进行比较，由此可以看出，在传热介质的原料中加入乙二胺四亚甲基膦酸钠、亲水改性聚硅氧烷、吡啶盐化合物，且利用其之间的协同作用，有效的提高传热介质的缓蚀性和稳定性，提高金属材料的使用寿命。
62.将实施例1和对比例6-8进行比较，由此可以看出，将本技术的吡啶盐化合物应用于传热介质中，其使用效果优于对比例6中的吡啶盐化合物，也优于丙烷磺酸吡啶盐、1-(3-吡啶基)-1-丙胺二盐酸盐。
63.将实施例1和实施例4进行比较，由此可以看出，氨基改性聚硅氧烷的使用效果优于羟基改性聚硅氧烷。再结合实施例5，在传热介质的原料中添加二氧化硅，击穿电压为193kv/cm；在传热介质的原料中添加陶瓷粉，击穿电压为174kv/cm，陶瓷粉能够增加传热介质的导电性，且二氧化硅的使用效果优于陶瓷粉。
64.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人
员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。