一种不引起腐蚀的喷淋冷却液及其制备方法与流程

本发明涉及一种不引起腐蚀的喷淋冷却液及其制备方法，属于冷却液的制备领域。

背景技术：

1、随着信息技术的高速发展，互联网、大数据、ai等新兴技术的应用日益广泛，数据中心作为信息存储和处理的核心设施，其规模和计算能力不断扩大。然而，伴随着数据中心的快速发展，能源消耗和散热问题也日益凸显，给环境和资源带来了不小的压力。在这种背景下，采用冷却技术成为了缓解数据中心能源消耗和散热问题的必然选择。

2、传统的风冷技术均采用间接接触冷却的方式进行，其具有传热过程复杂，存在接触热阻及对流换热热阻，热阻总和大，换热效率较低，换热过程高低温热源间温差较大，需要较低的室外低温热源引导换热过程进行等多种弊端。而在大型的数据中心，仅靠风冷已经不足以满足高热流密度服务器的散热要求。

3、冷技术主要包括冷板式液冷技术、浸没式液冷技术和喷淋式液冷技术。冷板式液冷技术在可维护性、空间利用率、兼容性方面具有较强的应用优势；但由于其单独定制冷板装置的原因，导致技术应用的成本相对较高。浸没式液冷技术器件在空间利用率与可循环方面虽然具有较好的表现，但其可维护性和兼容性较差。目前常用有机氟化物的浸没式冷却液对it设备进行冷却。专利cn 113755140 a公开了一种全氟聚醚、多支化杂化促进剂、四氟丙醇以及四氟乙烯齐聚物组成的浸入式液冷剂，具有与电子设备良好的兼容性，且具有低粘度、高比热容、高导热系数；专利cn 113621352 a公开了一种全氟聚醚化合和全氟聚醚双醇组成的、具有良好流动性及散热功能的冷却液。但是浸没式冷却液中所用有机氟化物成本昂贵、密度高，且对环境具有一定的破坏作用，某些氟化物，如六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体会出现反酸现象，严重腐蚀应用环境中的含硅材料，这大大限制了它们的使用范围。此外，部分浸没式冷却液的介电常数也较高，从而影响到电子元件的信号的完整性及稳定性，较高的介电常数会导致工作中的电子元件的电信号受到外界环境的干扰而失真。

4、相比于浸没式冷却液，喷淋式冷却液具有特殊的优势，但其相关研究还较少。喷淋式液冷技术通过改造旧式的服务器和机柜的形式，大幅度减少了数据中心基础设施的建设成本，且可维护性较高，空间利用率最高，是一种具有较好应用前景的液冷技术。冷却液直接与电子器件接触，并且适用于相对开放的喷淋液冷系统，对冷却液的绝缘性、流动性、挥发性、化学稳定性等均有较高的要求。普通矿物油的绝缘效果差、粘度相对较高、流动性差，不适合作为喷淋冷却液使用。而大多数市场上使用的电子冷却液虽然具有良好的导热性及绝缘性，但其全球变暖潜值gwp100一般较高，导致其在大气中停留时间较长、降解时间较长，对环境破坏较大。另外，在喷淋冷却液降温过程中，存在冷却介质遇到高温电子部件出现飘溢的问题，使冷却液的使用率有所损失。

5、综上所述，开发一种环境友好型、高综合性能，且不引起腐蚀的喷淋冷却液具有现实意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种不引起腐蚀的喷淋冷却液及其制备方法。本发明的喷淋冷却液制备工艺简单，无需进行繁琐的生产加工，能大大节省生产时间和生产成本；且该喷淋冷却液绿色环保、综合性能较好，绝缘性能、流动性、耐腐蚀性等部分性能较好，喷淋出的液滴抗蒸发性较高、液滴的蒸发飘移作用减弱，损耗率较小。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面提供了一种不引起腐蚀的喷淋冷却液，以总重量百分比为100％计，包括以下原料：基础油98.9-99.9％，抗氧剂0.01-0.1％，分散剂0.01-0.5％，改性氮化硼促进剂0.08-0.5％。

4、优选地，所述基础油，按照重量份计，包括以下原料：大豆油/玉米油95-100份、异丙醇1-3份、脂肪酸甲酯0.001-0.01份。

5、大豆油/玉米油是较便宜的天然植物油，具有较好的流动性，可以为电子器件提供液冷环境，满足绿色环保、绝缘、导热的要求，但是也存在闪点、击穿电压较低、喷淋出的雾滴出现飘移蒸发等问题。

6、本发明所用脂肪酸甲酯为c16和c18多组分的混合体，具有较好的溶解性。

7、申请人发现向大豆油/玉米油中加入一定量的异丙醇和脂肪酸甲酯可以提高基础油的综合性能。一方面异丙醇的加入在降低油的粘度、提高液体流动性的同时，也可以提高冷却液的抗冻性能，使其在低温状态时保持较好的使用效果；另一方面脂肪酸甲酯的加入可以通过改变大豆油/玉米油的表面张力和粘度，进而影响液体喷出后形成的雾滴空间内的粒度分布，在冷却液喷出后能增大雾滴体积中径，降低雾滴的蒸发飘移，提高冷却液的使用效率。此外，脂肪酸甲酯也具有一定的分散作用，可以与冷却液体系中的分散剂共同发挥作用，使改性氮化硼促进剂均匀地分散在冷却液中，提高热传导效率。

8、优选地，所述改性氮化硼促进剂的制备步骤为：

9、取氮化硼、氧化铜进行球磨，球磨结束后，洗涤、烘干，得到改性氮化硼促进剂。

10、优选地，所述氮化硼是粒径为100-200nm的六方氮化硼，氧化铜的粒径为30-60nm。

11、优选地，所述氧化铜的粒径为30-60nm。

12、优选地，所述氮化硼与氧化铜的摩尔比为(18-22):1。

13、进一步优选地，所述氮化硼与氧化铜的摩尔比为20:1。

14、优选地，所述球磨转速为500-600rpm，球磨时间1-2h。

15、进一步优选地，所述球磨转速为550rpm，球磨时间1.5h。

16、严格控制原料比和球磨条件能够使制备得到的改性氮化硼促进剂质地更均匀、稳定，导热性能更好。六方氮化硼具有宽带隙、高热导率、高稳定性等性能，1-100nm氧化铜具有更优越的催化活性和选择性，通过球磨不仅成功地将氧化铜嵌入氮化硼的分子骨架中，使改性氮化硼促进剂质地均匀、具有较高的稳定性和导热性，而且球磨后的六方氮化硼具有更大的孔体积和比表面积，为氧化铜提供位点，进而为声子的传输提供了通道，增加液体比热容，显著提高导热性能。此外，改性氮化硼促进剂粘度低，具有较好的润滑性，它可以降低基础油的粘度、提高基础油的流动性。

17、除此之外，改性氮化硼促进剂与基础油中的脂肪酸甲酯之间很有可能形成强交联和共价键作用，这些作用对提高冷却液的导热性具有重要意义，不仅在改性氮化硼促进剂界面上提供了声子通道，而且还降低了促进剂-脂肪酸甲酯界面的热阻，提高冷却液的导热性。

18、优选地，所述抗氧剂为没食子酸丙酯。

19、优选地，所述分散剂为十二烷基聚氧乙烯醚。

20、进一步优选地，所述抗氧剂为没食子酸丙酯与十二烷基聚氧乙烯醚的质量比为1:(2-3)。

21、没食子酸丙酯能均匀地分布于油脂中，对油脂和含油脂的物质能很好发挥抗氧化作用，耐热性能强，且环保无污染。十二烷基聚氧乙烯醚作为一种结构简单、廉价易得的表面活性剂，可以调控改性氮化硼促进剂的粒径、粒子形貌和稳定性，使其在基础油中均匀分布，进而提高喷淋冷却液体系的稳定性，有利于喷淋液的导热、提高冷却效果。申请人发现没食子酸丙酯与十二烷基聚氧乙烯醚按照优选范围添加进基础油中，能很好地降低基础油的氧化变酸，原因在于没食子酸丙酯可防止十二烷基聚氧乙烯醚中聚醚的过氧化物的形成，进一步提高喷淋冷却液的抗氧化性。

22、本发明第二方面提供了一种不引起腐蚀的喷淋冷却液的制备方法，包括以下步骤：

23、步骤(1)：取基础油和抗氧剂、分散剂、改性氮化硼促进剂混合，加热并搅拌均匀，然后冷却至室温；

24、步骤(2)：对步骤(1)所得的溶液进行过滤，得到不引起腐蚀的喷淋冷却液。

25、本发明的有益效果：

26、1、本发明提供了一种不引起腐蚀的喷淋冷却液，其绝缘性能、流动性和耐腐蚀性等部分性能指标得到显著改善，且损耗率较低，喷淋冷却液绿色环保、综合性能较好。

27、2、本发明通过氧化铜对氮化硼进行改性，得到一种高热导率和高稳定性的改性氮化硼促进剂，将其运用于喷淋冷却液中，能够显著提高喷淋冷却液的热传导性能。

28、3、本发明将大豆油/玉米油与异丙醇进行复配，得到一种绿色环保、流动性较好、抗冻性较好的基础油，为电子器件提供液冷环境，满足绝缘、导热的要求。基础油粘度适宜，无腐蚀性，可以满足喷淋液冷的流动需求；具有较低的蒸发损失，在使用过程中损耗率较小。