一种浸没式冷却液及其制备方法与流程

本发明属于电力散热材料，具体地，涉及一种浸没式冷却液及其制备方法。

背景技术：

1、绝缘冷却液是电气设备的血液，其直接影响电气系统的运行安全性；现有的绝缘冷却液多以矿物油为基材，其来源广、绝缘性好，且经过一定的调配手段处理具有良好的稳定性，广泛应用在各种电气设备、储能设备中；

2、但是，随着电力能源的持续发展，电气设施均向着高电压、高功率的方向发展，电气设施的发热量也与之增大，传统的绝缘冷却液在高负荷状态下难以满足散热需求，极易造成设施烧坏、寿命减短和安全事故，对绝缘冷却液的导热散热性能提出更高的要求；现有报道，通过向绝缘矿物油中添加一定量的导热粒子，可对绝缘矿物油的导热散热性产生积极作用，但是，导热粒子的用量与导热性完全成正比，当导热粒子用量比例超过一定量几乎无促进作用，反而造成绝缘矿物油的性能恶化；在长期实验研究中发现，造成这种问题的原因主要为：导热粒子分散在绝缘矿物油中，导热通道仍是以绝缘矿物油分子和导热粒子传递为主；本申请旨在从绝缘矿物油中建立稳定的新型导热通道，改善绝缘矿物油的导热散热性能，制备绝缘可浸没冷却液。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种浸没式冷却液及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种浸没式冷却液，按照重量份计包括：

4、矿物油100份、纳米导热微粒4.2-5.5份、散热助剂12-18份、抗氧剂0.1-0.13份、阻燃剂5.5-6.5份、消泡剂0.08-0.1份和稀释剂8-12份。

5、所述散热助剂由以下方法制备：

6、步骤a1：将乙烯基硅油、二乙醇胺和二甲基乙酰胺混匀，通入氮气保护，预升温至50℃，加入铱碳催化剂混合，之后继续升温至115-130℃，施加30-50rpm机械搅拌，恒温反应4-5h，反应结束水洗分液并去除水相干燥，得到硅改性中间体；

7、进一步地，乙烯基硅油的室温粘度不高于50cst，高分子量高粘度的硅油合成产品后不易分散换热，使得冷却液的散热性偏差。

8、进一步地，乙烯基硅油的乙烯基含量、二乙醇胺、铱碳催化剂和二甲基乙酰胺的用量比为0.1mol：0.12-0.15mol：1.5-2.5mg：90-160ml，乙烯基硅油的活性双键在铱碳催化剂的作用下与二乙醇胺的仲胺结构进行加成，形成二乙醇胺结构封端硅链的化合物。

9、步骤a2：将硅改性中间体、二氟乙酸和无水甲苯在干燥氮气保护下混匀，预升温至80-90℃，施加120-180rpm机械搅拌，反应1.5-2h，冷却至室温后加入三氟乙酸酐混合，减压至1kpa，继续反应1.2-1.5h，反应结束旋蒸脱除甲苯，得到散热助剂；

10、进一步地，硅改性中间体的羟基含量、二氟乙酸、三氟乙酸酐和无水甲苯的用量比为0.1mol：0.1mol：10-22mmol：65-95ml，二氟乙酸在三氟乙酸酐的脱水作用下与硅改性中间体分子中引入的羟基酯化，向硅改性中间体的端部引入含氟酯结构。

11、进一步地，纳米导热微粒选自纳米氮化铝，自身具有良好的导热性，且绝缘性良好。

12、进一步地，抗氧剂选自抗氧剂1135，与矿物油具有良好的相容分散性。

13、一种浸没式冷却液的制备方法，包括如下步骤：

14、步骤s1：将纳米导热微粒真空烘干，加入散热助剂和稀释剂超声震荡混匀，得到预混料；

15、步骤s2：将其余原料升温混合，再加入预混料混匀，真空烘制直至含水率不高于50ppm，即制得浸没式冷却液。

16、进一步地，纳米导热微粒烘干后含水率不高于20ppm，微粒掺杂后在散热助剂的作用下，其表面的水分难以脱除。

17、本发明的有益效果：

18、本发明以绝缘矿物油为基料，通过添加一种自主研发的散热助剂与纳米导热微粒相互作用，提升矿物油的导热散热性能；该散热助剂由小分子低粘度的乙烯基硅油与二乙醇胺在催化作用下加成，二乙醇胺结构封端硅链的化合物，即硅改性中间体，之后由二氟乙酸在三氟乙酸酐的脱水作用下与硅改性中间体分子中引入的羟基酯化，向硅改性中间体的端部引入含氟酯结构；端酯结构的引入赋予硅链与矿物油分子良好的相容性，使得以硅链为中心的散热助剂分子可均匀伸展分散到矿物油中，保持良好的分散性，硅链相较于油脂分子本身具有一定的导热性，可对矿物油的导热性产生积极作用；由二乙醇胺引入的含氮酯结构对纳米导热微粒具有螯合性，分散过程中可捕捉纳米导热微粒，小分子硅链在矿物油中不易沉积，携带纳米导热微粒在矿物油中均匀分散，在冷却液中形成纳米导热微粒-硅链-纳米导热微粒的稳定导热通道，纳米导热微粒导热性优异，作为导热通道中的驱动力，加速热量的传递，从而使得冷却液具有更高的导热散热性能。

技术特征：

1.一种浸没式冷却液，其特征在于，按照重量份计包括：矿物油100份、纳米导热微粒4.2-5.5份、散热助剂12-18份、抗氧剂0.1-0.13份、阻燃剂5.5-6.5份、消泡剂0.08-0.1份和稀释剂8-12份；

2.根据权利要求1所述的一种浸没式冷却液，其特征在于，乙烯基硅油的室温粘度不高于50cst。

3.根据权利要求2所述的一种浸没式冷却液，其特征在于，乙烯基硅油的乙烯基含量、二乙醇胺、铱碳催化剂和二甲基乙酰胺的用量比为0.1mol：0.12-0.15mol：1.5-2.5mg：90-160ml。

4.根据权利要求3所述的一种浸没式冷却液，其特征在于，硅改性中间体的羟基含量、二氟乙酸、三氟乙酸酐和无水甲苯的用量比为0.1mol：0.1mol：10-22mmol：65-95ml。

5.根据权利要求1所述的一种浸没式冷却液，其特征在于，纳米导热微粒为纳米氮化铝。

6.根据权利要求1所述的一种浸没式冷却液，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1135。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的一种浸没式冷却液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种浸没式冷却液的制备方法，其特征在于，纳米导热微粒烘干后含水率不高于20ppm。

技术总结本发明涉及一种浸没式冷却液及其制备方法，属于电力散热材料技术领域。该冷却液按照重量份计包括：矿物油100份、纳米导热微粒4.2‑5.5份、散热助剂12‑18份、抗氧剂0.1‑0.13份、阻燃剂5.5‑6.5份、消泡剂0.08‑0.1份和稀释剂8‑12份；散热助剂由乙烯基硅油与二乙醇胺在催化作用下加成，之后由二氟乙酸在三氟乙酸酐的脱水作用下与硅改性中间体分子中引入的羟基酯化，其与纳米导热微粒螯合，在冷却液中形成纳米导热微粒‑硅链‑纳米导热微粒的稳定导热通道，加速热量的传递，从而使得冷却液具有更高的导热散热性能。技术研发人员：刘云喜,李晓维,刘欢喜,宋收,陈健受保护的技术使用者：湖南车瑞科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29