一种单相浸没式冷却流体及其制备方法和应用与流程

本发明涉及冷却液，尤其涉及ipc c90k5，更具体地涉及一种单相浸没式冷却流体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在现今的大数据时代，随着人工智能，高性能计算，云计算，边缘计算，5g通信，区块链和加密货币等技术的创新发展，作为信息基础设施的数据中心服务器和个人电脑主机承担的计算量越来越大，硬件功率密度不断提升，导致传统的间接式散热方式(主要以风冷和冷板式制冷为主)出现瓶颈，难以满足不断提高的散热需求。另一方面，政策层面对数据中心的能源利用效率的要求不断提高。因为在传统技术中，数据中心总能耗中有高达43％的能耗是用于散热的。因而提高数据中心的能源利用效率，实现低碳环保的可持续发展战略，也成为当务之急。在如上所述的双重压力下，传统的间接冷却方式面临巨大的挑战。

2、目前市售的数据中心冷却液主要是氟碳类物质，其主要优势是惰性和稳定性高，冷却散热效果好。但也有明显缺陷，一方面是环保问题，碳氟化合物是一种有毒物质，也是非常强的温室气体，对地球变暖有影响，又难以生物降解，此类冷却液难以实现环保的可持续和气候友好性。另一方面是成本高昂，市售价格高达500-1000元每公斤，限制了其大规模推广和应用。

3、与此同时，也出现了一些有望替代氟碳类物质的不含氟技术，主要包括矿物油，植物油，硅油，合成酯，合成油等等。总体来说，这些技术也普遍存在一些问题，主要包括散热效率低，易分解变质，稳定性差等问题。现有专利cn107502309b公开了一种冷却液及其制备方法，公开了一种冷却液，包括矿物油基础油、抗氧剂、消泡剂和分散剂，有效的提高了冷却液的各项性能，但是经过一段时间使用后，冷却液的各项性能开始下降，无法保持长效稳定性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的问题，本发明一方面提供了一种单相浸没式冷却流体，其制备原料，按质量百分比计，包括85～99％合成油组合物、0.5～2％抗氧剂组合物、0.05～0.15％光稳定剂、0.05～0.25％导热增强剂、0.1～0.4％固液界面传热增强剂、0.1～0.5％抗过敏剂，聚-α烯烃1补足余量，所述抗氧剂组合物包括自由基终止剂、金属减活剂、过氧化物分解剂。

2、优选的，所述抗氧剂组合物为自由基终止剂、金属减活剂、过氧化物分解剂的组合。

3、优选的，所述合成油组合物为人工合成基础油组合物。

4、优选的，所述人工合成基础油组合物包括聚-α烯烃2、硬脂酸类合成脂、硅油中的一种或多种。

5、进一步的，人工合成基础油组合物为聚-α烯烃2、硬脂酸类合成脂、硅油的组合。

6、本发明中聚-α烯烃1和聚-α烯烃2为同一种物质，上述名称仅用作区分。

7、优选的，所述聚-α烯烃2的运动粘度在40℃下为10-20mm2/s，闪点大于150℃。

8、进一步的，所述聚-α烯烃2的运动粘度在40℃下为14.3mm2/s，闪点为234℃。

9、优选的，所述硬脂酸类合成脂的运动粘度在40℃下为5-15mm2/s，闪点大于100℃。

10、进一步的，所述硬脂酸类合成脂为硬脂酸异辛酯。

11、优选的，所述硅油的运动粘度在40℃下为10-20mm2/s，闪点大于100℃。

12、进一步的，所述硅油为二甲基硅油。

13、优选的，所述聚-α烯烃2、硬脂酸异辛酯、二甲基硅油的质量比为(65-75)：(5-15)：(10-20)；进一步的，为70:10:15。

14、本发明人工合成基础油组合物中，聚-α烯烃是主剂，同时也是单相浸没式冷却流体的主剂，其本身的性能决定了产品的大部分性能。但聚-α烯烃本身极性较弱，不利于体系中其他组分的溶解，容易导致其他组分的析出。本发明人发现通过选用硬脂酸异辛酯和二甲基硅油，同时控制聚-α烯烃、硬脂酸异辛酯、二甲基硅油的比例，可以提高体系的相容性，并能提高散热效果。本发明人认为，适量的硬脂酸异辛酯用于提高产品的极性，使其处于一个合理的极性范围，有利于主剂与其他组分的混合溶解；另一方面，聚-α烯烃的表面张力较高，不利于其和设备材料表面的接触，从而影响散热，二甲基硅油的添加可以调节聚-α烯烃的表面张力，提高产品在各种材料表面的润湿性，从而获得更优的散热效果。

15、优选的，所述自由基终止剂包括2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基苯酚、2-叔丁基-4-羟基茴香醚、4,4'-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、n-苯基-1-萘胺、二烷基二苯胺、2,6-二叔丁基对二甲氨基甲酚中的一种或多种；进一步的，所述自由基终止剂为2,6-二叔丁基对甲酚。

16、优选的，所述金属减活剂包括甲基苯并三氮唑、n,n-二烷基氨基亚甲基苯三唑、2,5-二(叔-十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑中的一种或多种；进一步的，所述金属减活剂为2,5-二(叔-十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑。

17、优选的，所述过氧化物分解剂包括二乙基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代磷酸锌中的一种或两种；进一步的，所述过氧化物分解剂为二烷基二硫代磷酸锌。

18、优选的，所述自由基中止剂、金属减活剂、过氧化物分解剂的质量比为(1～2):(1～2):(1～2)。

19、进一步的，所述自由基中止剂、金属减活剂、过氧化物分解剂的质量比为1:1:1。

20、本发明特异性组合了三种不同类型的抗氧化物质，特别是自由基终止剂为2,6-二叔丁基对甲酚，金属减活剂为2,5-二(叔-十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑、过氧化物分解剂为二烷基二硫代磷酸锌，并通过控制其重量比例，可提高冷却流体的储存稳定性，同时可避免冷却流体发生氧化变质，服务器正常运行至少48个月以后冷却流体仍能保持性能稳定。本发明人认为，特定比例的抗氧化组合物一方面可以中和氧化过程生成的自由基，使得造成氧化变质的链反应终止；另一方面通过和金属离子形成络合物吸附在金属表面形成保护膜，可抑制金属对油品氧化的催化作用；此外，还可以将油品氧化过程中生成的不稳定烷基过氧化氢分解并生成稳定的化合物，协同作用延缓氧化过程。

21、优选的，所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂。

22、优选的，所述受阻胺光稳定剂包括光稳定剂770、光稳定剂783、光稳定剂791中的一种或多种。

23、进一步的，所述受阻胺光稳定剂为光稳定剂770。

24、优选的，所述导热增强剂包括二氧化硅、二氧化钛的一种或两种。

25、进一步的，所述导热增强剂为二氧化硅。

26、进一步的，所述二氧化硅为油溶性二氧化硅。

27、优选的，所述固液界面传热增强剂为炔醇类表面活性剂。

28、优选的，所述炔醇类表面活性剂包括二甲基辛炔二醇、四甲基癸炔二醇、癸炔二醇、炔二醇、十二碳炔二醇1-丁炔醇、1-戊炔醇、1-己炔醇、1-庚炔醇、1-辛炔醇中的一种或多种。

29、进一步的，所述炔醇类表面活性剂为炔二醇。

30、优选的，所述抗过敏剂为alpha-红没药醇。

31、本发明另一方面提供了一种单相浸没式冷却流体的制备方法，包括以下步骤：

32、s1：加入合成油组合物，搅拌加热至70～90℃，并进行保温；

33、s2：往合成油组合物中，加入导热增强剂，搅拌20-30min，使溶液均匀和澄清透明后，降低温度至40℃并进行保温；

34、s3：继续依次加入抗氧剂组合物，光稳定剂，固液界面传热增强剂，抗过敏剂，搅拌使溶液均匀和澄清透明；

35、s4：关闭加热，冷却至室温备用，得到单相浸没式冷却流体。

36、优选的，所述s1步骤中的加热温度为80℃。

37、优选的，所述s2步骤中的搅拌时间为25min.

38、优选的，所述s3步骤中的搅拌时间为20-30min。

39、进一步的，所述s3步骤中的搅拌时间为25min。

40、本发明另一方面提供了一种上述单相浸没式冷却流体的应用，用于数据中心服务器或个人电脑主机。

41、有益效果

42、1、本发明中不含氟类物质，所制得的冷却流体易生物降解，同时对臭氧层和全球变暖均无影响，绿色环保。

43、2、本发明控制其质量比为70:10:15的聚-α烯烃2、硬脂酸异辛酯、二甲基硅油的人工合成基础油组合物，同时控制质量比为1:1:1的2,6-二叔丁基对甲酚、2,5-二(叔-十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑、二烷基二硫代磷酸锌的抗氧剂组合物，可协同提高产品体系相容性，体系中组分不易析出，具有良好的稳定性和散热性能。

44、3、本发明采用特定的导热增强剂油溶性二氧化硅和固液界面传热增强剂炔二醇协同进一步提高单相浸没式冷却流体散热效率。

45、4、本发明的单相浸没式冷却流体性质稳定，即使是在服务器正常运行至少48个月以后还能实现良好的稳定性，不易分解变质。

46、5、本发明的单相浸没式冷却流体原料易得、制备方便，成本低廉，易于工业生产。