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非易燃的冷却组合物的制作方法

  • 国知局
  • 2024-11-25 15:21:38

本发明涉及非易燃冷却组合物的领域,其用于固定或移动应用,特别是电力或混合动力车辆,更特别是用于电池和电力电子设备,但也用于延迟和/或防止火灾蔓延。

背景技术:

1、不断发展用于减少co2排放和降低能耗的国际标准促使汽车制造商提出内燃机的替代解决方案。

2、汽车制造商确定的一种解决方案是用电动机代替内燃机。因此,对减少co2排放的研究导致了一定数量的汽车公司开发电动汽车。

3、与包括内燃机和电动机作为组合推进装置的混合动力汽车相反,本发明意义上的“电动汽车”是指包括电动机作为唯一推进装置的车辆。

4、本发明意义上的“推进系统”是指包括推进电动汽车所需的机械部件的系统。因此,推进系统更具体地包括电动机,该电动机包括转子-定子组件、电力电子设备(专用于调节速度)、变速器(也称为减速器)和电池。

5、一般来说,在电动或混合动力汽车中,有必要使用满足对上述推进系统进行润滑和/或冷却的不同部件需求的组合物。根据系统的类型,只有一种相同的组合物能够执行润滑和冷却功能,而在其他系统中,可以为推进系统的部件提供如前所述的专用于此功能的润滑组合物以及用于电池和电力电子设备的不同的冷却组合物。

6、当使用沸点高于或等于30℃的烃化合物流体,特别是30℃至350℃之间,更特别是30℃至250℃的烃化合物流体来冷却电池和电力电子设备时,第二种替代方案尤其适用,如下所述。所述烃流体不具有润滑性质。

7、润滑组合物也称为“润滑剂”,通常用于推进系统,如电动机,其主要目的是减少电动机中不同移动金属部件之间的摩擦力。其还可以有效地防止这些部件(特别是对其表面)的早期磨损甚至损坏。

8、为了实现这一点,润滑组合物通常包含一种或多种基础油以及多种添加剂,其中多种添加剂通常专门用于激发基础油的润滑性能,例如摩擦改性添加剂。此外,电力推进系统在运行时通过电动机、电力电子设备和电池产生热量。由于产生的热量大于通常散发到环境中的热量,因此必须为电机、电力电子设备和电池的冷却做好准备。一般来说,冷却发生在发热推进系统的几个部件和/或所述系统的热敏部件上,以防止达到危险温度,特别是就电力电子设备和电池而言。

9、传统上,已知用空气或水、任选地与乙二醇结合,来冷却电动机。这种冷却并不是最佳的,并且随着电动或混合动力汽车推进系统取得新进展,甚至是不够的。

10、阻燃剂也已知可用于包括油性流体在内的流体中,特别是用于工业清洁类型的工业应用。

11、然而,一些几乎非易燃的油通常包括重卤素化合物,如聚氯三氟乙烯(pctfe)。此外,一些醚或酮类型的有机全氟流体也被称为用于电动汽车推进系统的冷却流体。

12、尽管冷却系统应用于润滑电动或混合动力汽车的推进系统,但不能完全排除电池单元过热的风险,这可能会导致电池爆炸和整体点燃,这称为“热失控”。

13、因此,本发明的目的是提供一种既能冷却又非易燃的组合物,允许移动或固定系统的冷却和防火。

技术实现思路

1、更具体地说,本发明涉及包含如下物质的组合物的用途:

2、-至少一种初始沸点至少为30℃的烃类流体、或至少一种基础油;

3、-全氟溴辛烷,用于在移动或固定系统中进行冷却和/或防止或延迟移动或固定系统中热失控的蔓延。

4、在一个实施方式中,相对于组合物总重量,该组合物包含:

5、-15至99重量%的初始沸点至少为30℃的烃类流体、和/或基础油;

6、-1至85重量%的全氟溴辛烷。

7、在一个实施方式中,组合物额外包含至少一种符合式(i)的阻燃剂:

8、rf-l-rh(i)

9、其中:

10、rf是烃基,特别是具有1至22个、优选1至20个、更优选1至16个碳原子的烃基;

11、rh是烃基,特别是具有1至22个、优选1至20个、更优选1至16个碳原子的烃基;并且

12、l是选自下组的连接部:-ch2-、-ch=ch-、-o-、s-或po4-;

13、rf和/或rh可能还包括至少一种选自卤素类元素的元素,例如优选氟、溴和/或氯。

14、在一个实施方式中,相对于组合物总重量,该组合物包含:

15、-15至94重量%的初始沸点至少为30℃的烃类流体、和/或基础油;

16、-1至75重量%的全氟溴辛烷;

17、-5至35重量%的符合式(i)的阻燃剂。

18、在一个实施方式中,组合物与移动或固定系统的至少一个单元直接接触。

19、在一个实施方式中,组合物用作电池冷却组合物、数据中心冷却系统、液压流体、5g型天线的冷却流体、加热系统中的热交换流体、充电站(包括电动汽车)的热交换流体、能量存储系统的热交换流体、或光伏板的热交换流体、热泵的工作流体。

20、在一个实施方式中,移动系统是电动或混合动力车辆的推进系统,优选是电动或混合动力车辆的电池和/或电力电子设备。

21、在一个实施方式中,固定系统选自:数据中心、供暖系统、热泵、5g型中继天线、液压系统、充电站(包括电动汽车)、储能系统或光伏板。

22、本发明的另一目的是一种组合物,相对于组合物的总重量,所述组合物包含如下物质:

23、-15至94重量%的初始沸点至少为30℃的烃类流体和/或基础油;

24、-1至75重量%的全氟溴辛烷;

25、-5至35重量%的符合式(i)的阻燃剂:

26、rf-l-rh(i)

27、其中:

28、rf是烃基;

29、rh是烃基;且

30、l是选自下组的连接部:-ch2-、-ch=ch-、-o-、s-或po4-;

31、rf和/或rh可能还包括选自卤素类元素的元素;

32、组合物中,全氟溴辛烷与烃流体和/或基础油的重量比小于1。

33、在本发明组合物的一个实施方式中,全氟溴辛烷与烃流体和/或基础油的重量比小于0.75,优选小于0.5。

34、本发明中限定的组合物具有冷却剂和阻燃剂的组合性能。

35、考虑到组合物在电池方面的实用性,本发明中限定的组合物还具有耐火性,也称为非易燃性。

36、本发明更具体地提出了本文定义的组合物的用途,至少用于冷却目的,而且还用于延迟和/或防止推进系统元件内的火灾蔓延,并且通过赋予其阻燃性来确保电池(特别是锂离子(li离子)或镍镉(ni-cd)电池)的安全。

37、本发明中限定的组合物还具有改进的稳定性。其通常是纳米乳液的形式,在热力学上比传统乳液更稳定。

38、在本文的其余部分,除非另有说明,否则“在…和…之间”、“…至…”和“从…变化到…”等表达是等效的,旨在表明包括这些限制。

39、除非另有说明,否则产品中的数量以相对于产品总重量的重量表示。

40、详述

41、本发明涉及包含如下物质的组合物的用途:

42、-至少一种基础油或至少一种初始沸点至少为30℃的烃类流体;

43、-全氟溴辛烷,用于在移动或固定系统中进行冷却和/或用于防止或延迟移动或固定系统中热失控的蔓延。

44、烃流体

45、本发明的意义上的“烃流体”是指任何包含饱和或不饱和直链烃分子的流体,可能还包含芳族或环状基团或杂原子。

46、本发明中的“链烷烃”是指具有直链或线性链的烃(也称为“正链烷烃”)和具有支链的烃(也称为“异链烷烃”)。

47、作为杂原子,在本发明中,可以特别提及氮和氧。

48、本发明中使用的烃流体的初始沸点至少为30℃,优选至少为50℃。

49、除了传统的“液体”流体外,“气体”型的流体也可用于本发明的组合物,随后可用作热泵型系统的工作流体。

50、在本发明的一个具体实施方式中,烃流体的沸点为50℃至350℃,特别是60℃至300℃、更特别是80℃至250℃。

51、优选地,相对于烃流体的总重量,本发明中使用的烃流体具有高于或等于90重量%的生物基碳含量。

52、在本发明的一个具体实施方式中,烃流体包含烷烃或具有非环状链的饱和烃的线性分子,特别是具有12至30个碳原子的烷烃或线性分子,其含量相对于烃流体的总重量为80至100重量%,甚至90至100重量%,例如95至100重量%。

53、在本发明的一个具体实施方式中,本发明中使用的烃流体包含大于50重量%、优选大于75重量%的异链烷烃。优选地,烃流体的组分选自具有10至30个碳原子、优选11至24个碳原子、更优选12至18个碳原子的异链烷烃。

54、本发明的冷却组合物的异十六烷重量含量有利地低于或等于50%。

55、在本发明的一个具体实施方式中,烃流体包含85至100重量%的异链烷烃和0至15重量%的正链烷烃含量。

56、相对于烃流体的总重量,烃流体的正链烷烃含量有利地低于或等于10重量%,更优选低于或等于5重量%,进一步优选低于或等于2重量%。

57、异链烷烃有利地是非环状异链烷烃。优选地,烃流体的异链烷烃与正链烷烃的重量比为至少12:1,优选至少15:1,更优选至少20:1。在一个更具体的实施方式中,烃流体不含任意正链烷烃。

58、在一个实施方式中,烃流体的异链烷烃的重量含量优选为90至100%,正链烷烃的含量为0至10%,优选95至100%,异链烷烃选自具有12至30个碳原子、优选12至24个碳原子、更优选12至22个碳原子的烷烃。

59、在一个具体实施方式中,符合本发明的烃流体包含大多数具有12至18个碳原子的分子,即,大于90重量%的具有12至18个碳原子的分子,例如异链烷烃。

60、在另一实施方式中,符合本发明的烃流体包含60至95重量%、优选80至98重量%的选自下组的异链烷烃:c15异链烷烃、c16异链烷烃、c17异链烷烃、c18异链烷烃及其两种或更多种的混合物。

61、在一个实施方式中,烃流体包括:

62、-相对于烃流体的总重量,总量为80至98重量%的具有15个碳原子的异链烷烃和具有16个碳原子的异链烷烃;或

63、-相对于烃流体的总重量,总量为80至98重量%的具有16个碳原子的异链烷烃、具有17个碳原子的异链烷烃和具有18个碳原子的异链烷烃;或

64、-相对于烃流体的总重量,总量为80至98重量%的具有17个碳原子的异链烷烃和具有18个碳原子的异链烷烃。

65、在本发明的一个优选实施方式中,相对于烃流体的总重量,烃流体包含总量为80至98重量%的具有17个碳原子的异链烷烃和具有18个碳原子的异链烷烃。

66、本发明的优选的烃流体的示例是包含如下的那些:

67、-相对于烃流体的总重量,30至70重量%的c15异链烷烃和30至70质量%的c16异链烯烃,优选40至60重量%的c15异链烷和35至55重量%的c16异链烷烃;

68、-相对于烃流体的总重量,5至25%的c15异链烷烃、30至70%的c16异链烯烃和10至40%的c17异链烷烃,优选8至15%的c15异链烷烃、40至60%的c16异链烷烃和15至25%的c17异链烷烃;

69、-相对于烃流体的总重量,5至30%的c17异链烷烃和70至95%的c18异链烷烃,优选10至25%的c17异链烷烃和70至90%的c18异链烷烃。

70、烃流体的环烷化合物的重量含量优选低于或等于3%,优选低于或等于1%,更优选低于或等于0.5%,并且进一步优选低于或等于500ppm,甚至100ppm或50ppm。

71、在另一优选的实施方式中,烃流体的异链烷烃的重量含量为90至100%,正链烷烃的重量含为0至10%,并且环烷化合物的重量含量低于或等于1%。优选地,烃流体的异链烷烃的重量含量为95至100%,正链烷烃的重量含量为0至5%,并且环烷化合物的重量含量低于或等于0.5%。更优选地,其异链烷烃的重量含量为98至100%,正链烷烃的重量含量为0至2%,并且环烷化合物的重量含量低于或等于100ppm。

72、烃流体有利地不含芳族化合物。例如,这是指芳族化合物的重量含量低于或等于500ppm,优选低于或等于300ppm,更优选低于或等于100ppm,进一步优选低于或等于50ppm,有利地低于或等于20ppm,例如通过紫外光谱法测量。

73、烃流体中异链烷烃、正链烷烃、环烷化合物和/或芳族化合物的重量含量可以按照本领域技术人员熟知的方法测定。作为非限制示例,可以提及气相色谱法。

74、在另一优选的实施方式中,烃流体的异链烷烃的重量含量为90至100%,正链烷烃的重量含为0至10%,环烷化合物的重量含量低于或等于1%,并且芳族化合物的重量含量低于或等于500ppm。优选地,烃流体的异链烷烃重量含量为95至100%,正链烷烃的重量含为0至5%,环烷化合物的重量含量低于或等于0.5%,并且芳族化合物的重量含量低于或等于300ppm,优选低于100ppm,更优选低于50ppm,并且有利地低于20ppm。还优选烃流体的异链烷烃的重量含量为95至100%,正链烷烃的重量含量为0至5%,并且芳族化合物的重量含量低于或等于100ppm。更优选地,其异链烷烃的重量含量为98至100%,正链烷烃的重量含量为0至2%,环烷化合物的重量含量低于或等于100ppm,并且芳族化合物的重量含量低于或等于100ppm

75、烃流体还优选具有极低重量含量的硫化合物,通常低于或等于5ppm,优选低于或等于3ppm,更优选低于或大于0.5ppm——对于低硫含量的传统分析仪来说过低的水平。

76、根据标准en iso 2719,烃流体的闪点优选高于或等于110℃,优选高于或等于120℃,更优选高于或大于140℃。高闪点通常高于110℃,允许通过降低烃流体易燃性来解决储存和运输期间与安全有关问题。

77、烃流体在20℃下的蒸汽压也优选低于或等于0.01kpa。

78、在一个实施方式中,烃流体的根据en iso 2719的闪点高于或等于110℃,20℃下的蒸气压低于或等于0.01kpa。优选地,烃流体的闪点高于或等于120℃,20℃下的蒸气压低于或等于0.01kpa。并且更优选地,烃流体的闪点高于或等于140℃,20℃下的蒸气压低于或等于0.01kpa。

79、另外,根据标准en iso 3104,烃流体在40℃下的运动粘度低于或等于5cst,优选低于或等于4cst,更优选低于或大于3.5cst。

80、相对于烃油的总重量,本发明中使用的烃流体具有高于或等于90重量%的生物基碳含量,并且其理想地是由生物质原料加工所获得的。生物材料的碳来自植物的光合作用,因此来自大气中的co2。因此,这些co2材料的降解(降解也意味着燃烧/报废焚化)不会导致全球变暖,因为释放到大气中的碳没有增加。因此,评估生物材料的co2明显更容易,并且有助于减少所获得产品的碳足迹(只考虑制造所需的能量)。不同的是,化石来源和co2降解的材料将有助于提高co2水平,从而导致全球变暖。因此,本发明中所用的烃流体的碳足迹比由石油来源所获得化合物更好。

81、术语“生物碳”表示碳是天然来源的,来源于如下所示的生物材料。生物碳含量和生物材料含量是表示相同值的表达式。可持续来源材料或生物材料是一种有机材料,其中,碳通过利用大气进行光合作用由最近固定的co2(在人类尺度上)所获得的。生物材料(100%天然来源的碳)具有高于10-12的14c/12c同位素比,通常为约1.2x 10-12,而化石材料具有零比率。14c同位素在大气中形成,然后在最多几十年的时间尺度内通过光合作用进行整合。14c的半衰期为5730年。因此,源自光合作用的材料(即一般的植物)必然具有最大的14c同位素含量。

82、根据标准astm d 6866-12、方法b(astm d 6866-06)和astm d 7026(astm d7026-04)提供了生物材料含量或生物碳含量的测定。标准astm d 6866涉及“使用放射性碳分析测定固体、液体和气体样品的生物基含量”,而标准astm d 7026涉及“通过碳同位素分析测定材料生物基含量的取样和结果报告”。标准astm d 7026在第一段中提到了标准astmd6866。

83、第一个标准描述了测量样品的14c/12c比的测试,并将其与100%可持续来源的参考样品的14c/12c比进行比较,以提供样品中可持续来源的c的相对百分比。该标准基于与14c测年相同的概念,但没有采用测年方程。由此计算出的比率为“pmc”(现代碳百分比)。如果待分析的材料是生物材料和化石材料(没有放射性同位素)的混合物,则所获得的pmc值与样品中所含生物材料的量直接相关。14c测年所用的参考值是20世纪50年代的值。因为在此日期之后,大气层中的核试验向大气中释放了大量同位素,故选择该年。1950年的参考值对应于pmc值100。考虑到热核试验,保留的当前值约为107.5(对应于0.93的校正系数)。因此,目前核电站的放射性碳信号(radioactive carbon signature)为107.5。因此,54pmc和99pmc的信号分别对应于样品中50%和93%的生物材料量。

84、符合本发明的烃流体具有至少90%的生物材料含量。该含量有利地是较高的,特别是高于或等于95%,优选高于或等于98%,有利地为100%。

85、在一个实施方式中,本发明中所用烃流体的14c/12c同位素比为1.15至1.2x 10-12。

86、除了特别高的生物材料含量,本发明中所用的烃流体可以具有特别良好的可生物降解性。有机化学产品的生物降解是指通过微生物的代谢活动降低化合物的复杂性。在有氧条件下,微生物将有机物质转化为二氧化碳、水和生物质。ocde 306方法用于评估海水中单个物质的可生物降解性。根据该方法,一个实施方式中的烃流体具有至少60%、优选至少70%、更优选至少75%和有利地至少80%的28天可生物降解性。

87、oecd方法306是如下的:

88、闭瓶法需要将预定量的待测物质以2-10mg/l的常规浓度溶解在测试介质中,任选地可以选择使用一种或多种浓度。溶液保存在一个装满的封闭瓶中,远离光线,温度恒定在15-20℃。通过对28天内的氧气进行分析来监测降解。使用24个瓶(8个瓶用于待测物质,8个瓶用于参考化合物,8个瓶用于营养物)。所有分析都在多个瓶子上进行。采用化学或电化学方法进行至少四次溶解氧测定(第9、5、15和20天)。

89、本发明所用的烃流体可以用申请wo2016/185047中所述的方法来获得。

90、特别地,相对于组合物的总重量,本发明中使用的组合物包含15重量%至99重量%、优选20重量%至95重量%、更优选25重量%至90重量%、有利地30重量%至90重量%的至少一种沸点至少为30℃的烃流体。

91、基础油

92、本发明所用的组合物可以包含一种或多种基础油。

93、这些基础油可以选自润滑油领域常用的基础油,如矿物油、合成油或天然油、动物油或植物油,或其混合物。

94、其可以是多种基础油的混合物,例如两种、三种或四种基础油的混合物。

95、本发明中考虑的润滑剂组合物的基础油可以特别是属于api分类中所限定并在下表1中给出的类别的组i至v的矿物或合成来源的油(或其在atiel分类中的等价物)或其混合物。

96、[表1]

97、

98、矿物基础油包括通过如下过程获得的所有类型的基础油:原油进行常减压蒸馏,然后进行精炼操作如溶剂萃取、脱沥青、溶剂脱蜡、加氢处理、加氢裂化、加氢异构化和加氢精制。

99、也可以使用合成油和矿物油的混合物,其可能是生物来源的。

100、通常用于生产本发明组合物的不同基础油没有限制,除了其必须具有适用于电动或混合动力汽车推进系统的性能,特别是粘度、粘度指数或抗氧化性。

101、本发明中使用的组合物的基础油还可以选自合成油,如羧酸和醇的某些酯、聚α烯烃(pao)和通过具有2至8个碳原子、特别是2至4个碳原子的氧化烯进行聚合或共聚获得的聚亚烷基二醇(pag)。

102、例如,用作基础油的pao由具有4至32个碳原子的单体获得,例如由辛烯或癸烯获得。pao的重均分子量可以广泛变化。优选地,pao的重均分子量小于600da。pao的重均分子量可以为100至600da、150至600da、或200至600da。

103、有利地,本发明润滑组合物的基础油可选自组ii或组iii的基础油。

104、在一个替代性实施方式中,本发明中所用的组合物的基础油选自:聚α-烯烃(pao)、聚亚烷基二醇(pag)以及羧酸和醇的酯。

105、特别地,相对于组合物的总重量,本发明中使用的组合物包含15重量%至99重量%、优选20重量%至95重量%、更优选25重量%至90重量%、有利地30重量%至90重量%的基础油。

106、本发明中所用的组合物包含全氟溴辛烷(pfob)。

107、特别地,相对于组合物的总重量,本发明中使用的组合物包含1重量%至85重量%、优选5重量%至80重量%、更优选10重量%至75重量%、有利地10重量%至70重量%的pfob。

108、在一个实施方式中,本发明中所用的组合物的[pfob]与[烃流体和/或基础油]的重量比小于1,优选小于或等于0.75,更优选小于或等于0.50。

109、在一个实施方式中,相对于组合物的总重量,本发明中所用组合物包含:

110、-15至99重量%、优选20至95重量%、更优选25至90重量%的初始沸点至少为30℃的烃类流体和/或基础油;

111、-1至85重量%、优选5至80重量%、更优选10至75重量%的全氟溴辛烷。

112、在一个实施方式中,本发明中所用的组合物还包含至少一种符合式(i)的阻燃剂:

113、rf-l-rh(i)

114、其中:

115、rf是烃基,特别是具有1至22个、优选1至20个、并且更优选1至16个碳原子的烃基;

116、rh是烃基,特别是具有1至22个、优选1至20个、并且更优选1至16个碳原子的烃基;

117、l是选自下组的连接部:-ch2、-ch=ch-、-o-、s-或po4-;

118、rf和/或rh可能还包括至少一种选自卤素类元素的元素,例如优选氟、溴和/或氯,

119、所述阻燃剂不同于全氟溴辛烷。

120、这种式(i)的阻燃剂允许提高组合物的稳定性,特别是通过形成稳定的纳米乳液来提高。

121、在一个实施方式中,基团rf是全氟化的或部分氟化的。在本发明中,术语“部分氟化的基团”是指相关基团中至少60%、例如60%至80%的氢原子被氟原子替代。

122、在一个具体实施方式中,基团rf具有1至22个、优选1至20个、更特别是1至16个碳原子。所述基团可以任选地被1至4个选自氮原子和氧原子的杂原子中断。该基团还可以是线性或支化的。

123、有利地,其是任选地被1个或2个选自氮原子和氧原子的杂原子中断的全氟化或部分氟化的(c1-c16)烷基。

124、例如,所述基团rf可以选自下组:

125、·cf3(cf2)m-、

126、·c(cf3)3(cf2)m-、

127、·(cf3)2cf(cf2)m-、

128、·(cf3)2cf-、和

129、·(cf3)cf2-、

130、·(cf3)(cf2)3-,

131、并且m是1至15的整数。

132、这些示例并非限制性的。

133、在一个具体实施方式中,基团rh包含1至22个碳原子,优选1至20个、更优选1至16个碳原子。在一个具体实施方式中,该基团rh可以包含1至4个选自氮原子和氧原子的杂原子。而且,该基团还可以是线性或支化的。其可以是饱和的或可以包含1至4个不饱和度(unsaturation)。

134、有利地,其是(c1-c15)烷基或(c2-c15)烯基,所述基团任选地被烃环如(c3-c6)环烷基、苯基或苄基取代。

135、所述基团rh具体选自下组、但不限于下组:

136、·-(ch2)nch3、

137、·-(ch2)pc6h4、

138、·-(ch2)qo(ch2)rch3、和

139、·-(ch2)sc=c(ch2)tch3,

140、并且n是1至21、特别是7至21的整数;

141、p是1至16,特别是2至10;

142、q和r各自独立地为1至16,q+r小于或等于21,且有利地高于7;

143、s和t各自独立地为1至16,s+t小于或等于19,且有利地高于5。

144、在一个实施方式中,增容剂可以选自式(i)的化合物,其中,rf是全氟化或部分氟化的(c2-c12)烷基,rh是(c1-c12)烷基,特别是(c6-c12)烷基或(c2-c12)烯基,尤其是(c6-c12)烯基,所述基团任选地被烃环如(c3-c6)环烷基、苯基或苄基取代,并且所述基团可能被1或2个选自氮或氧的杂原子中断,l是选自-ch2-、-ch=ch-和-o-的连接部。

145、本发明中应理解,如前所述的式(i)的阻燃剂可以是如前所限定的式(ⅰ)的阻燃剂的混合物形式。

146、在本发明中,以下术语按如下限定:

147、-“(ci-cj)烷基”是指具有i至j个碳原子的线性或支化的饱和烃链,例如(c1-c12)烷基。作为非限制性示例,可以提及以下基团:甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、丁基、戊基、己基、庚基和癸基;

148、-“(c2-cx)烯基”是指具有不饱和度且具有2至x个碳原子的线性或支化的烃链,例如(c2-c12)烷基。作为非限制性示例,可以提及以下基团:乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯和癸烯

149、-“(c3-c6)环烷基”是指环状饱和烃链。作为非限制示例,可以引用如下基团:环丙基、环丁基、环戊基和环己基。

150、在本发明中,相对于本发明中所用组合物的总重量,可以包含如下含量的式(i)的阻燃剂:5至35重量%,特别是7至30重量%,更特别是10至20重量%。

151、因此,在一个实施方式中,相对于组合物的总重量,本发明中所用的组合物包含:

152、-15至90重量%、优选40至90重量%的初始沸点至少为30℃的烃类流体和/或基础油;

153、-5至75重量%、优选7至50重量%的全氟溴辛烷;

154、-5至35重量%、优选7至50重量%的符合式(i)的阻燃剂。

155、其它添加剂

156、本发明的冷却组合物中可以使用其他添加剂。在这些添加剂中,可以提及抗氧化剂、防腐添加剂、消泡添加剂和倾点下降剂。

157、在一个特别优选的实施方式中,本发明的冷却组合物包含至少一种抗氧化剂添加剂。

158、抗氧化添加剂通常允许延迟使用时的组合物降解。该降解可能尤其可以转化为沉积物形成、淤泥存在或润滑组合物粘度增加。

159、抗氧化添加剂特别用作自由基抑制剂或氢过氧化物分解剂。在常用的抗氧化添加剂中,可以提到酚类抗氧化添加剂、胺类抗氧化添加剂、硫磷类抗氧化添加剂。这些抗氧化添加剂中的一些,如硫磷抗氧化添加剂,可能会产生灰分。酚类抗氧化添加剂可以是无灰分的或者可以是中性或碱性金属盐形式的。抗氧化添加剂具体可选自:包含硫醚桥的空间位阻酚,空间位阻酚和空间位阻酚酯,二苯胺,至少一个c1-c12烷基取代的二苯胺,n,n'-二烷基芳基二胺及它们的混合物。

160、优选地,在本发明中,空间位阻酚选自:包含酚基团的化合物,其中带有醇官能团的碳的至少一个邻位碳被至少一个c1-c10烷基、优选c1-c6烷基、优选c4烷基、优选叔丁基取代。

161、胺化合物是可以使用的另一类抗氧化添加剂,其任选地与酚类抗氧化添加剂组合使用。氨基化合物的示例是芳族胺,例如,式nr4r5r6的芳族胺,其中r4是任选取代的脂族基团或芳族基团,r5是任选取代的芳族基团,r6是氢原子、烷基、芳基或式r7s(o)zr8的基团,其中r7是亚烷基或亚烯基,r8是烷基、烯基或芳基,并且z是0、1或2。

162、硫化烷基酚或其碱金属盐或碱土金属盐也可用作抗氧化添加剂。

163、另一类抗氧化添加剂是铜化合物,例如,硫代磷酸盐或二硫代磷酸铜、铜和羧酸盐、二硫代氨基甲酸铜、磺酸盐、酚盐、乙酰丙酮酸盐。也可以使用i价和ii价铜盐、琥珀酸盐或琥珀酸酐。

164、本发明的冷却组合物或根据本发明使用的冷却组合物可以含有本领域技术人员已知的任何类型的抗氧化添加剂。

165、相对于组合物的总重量,本发明的冷却组合物或根据本发明使用的冷却组合物可以包含0.1至2重量%的至少一种抗氧化添加剂。

166、在一个具体实施方式中,本发明的冷却组合物或根据本发明使用的冷却组合物不含芳香胺型或空间位阻酚型抗氧化添加剂。

167、本发明的冷却组合物或根据本发明使用的冷却组合物可以包含至少一种防腐添加剂。

168、防腐添加剂有利地允许延迟或防止电池金属部件的腐蚀。

169、相对于组合物的总重量,本发明的冷却组合物或根据本发明使用的冷却组合物可以包含0.01至2重量%、或0.01至5重量%、优选0.1至1.5重量%或0.1至2重量%的防腐剂。

170、本发明的冷却组合物或根据本发明使用的冷却组合物可以额外包含至少一种消泡剂。

171、消泡剂可选自聚丙烯酸酯或蜡。

172、相对于组合物的总重量,本发明的冷却组合物可以包含0.01至2重量%、或0.01至5重量%、优选0.1至1.5重量%或0.1至2重量%的消泡剂。

173、本发明的冷却组合物或根据本发明使用的冷却组合物可以包含至少一种倾点下降剂ppd。

174、通过减缓石蜡晶体的形成,倾点下降剂通常会改善组合物的冷启动性能。作为倾点下降剂的示例,可以提及烷基聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚芳酰胺、聚烷基酚、聚烷基萘、烷基化聚苯乙烯。

175、本发明的冷却组合物或根据本发明使用的冷却组合物可以额外包含至少一种自由基抑制剂。

176、所述自由基抑制剂本身是本领域技术人员已知的,并且可以是不同化学类型的,特别是可以属于不同化学家族。

177、就本发明组合物的配制或根据本发明所用的组合物的配制而言,本领域技术人员已知的所有方法均可用于向流体或油中添加这些物质。

178、在自由基抑制剂中,可以特别引用磷基自由基抑制剂。

179、在磷基自由基抑制剂中,对磷为p(v)或五价磷的化合物与磷为p(iii)或三价磷的化合物进行了区分。

180、在这些五价磷形式的化合物p(v)中,可以特别提及磷酸盐家族,特别是三乙基磷酸盐、三甲基磷酸盐、任选氟化的烷基磷酸盐或芳基磷酸盐。

181、作为氟化烷基磷酸盐,特别提及三(2,2,2-三氟乙基)磷酸盐。

182、作为芳基磷酸盐,特别提到三苯基磷酸盐、三甲苯基磷酸盐或三二甲苯基磷酸盐。

183、在这些p(v)形式的化合物中,特别可以引用磷腈家族。在该家族中,特征在于其代表在五价磷原子和氮原子之间包含至少一个双键,优选环状化合物。特别提到了六甲氧基环三磷腈。

184、在这些三价磷p(iii)形式的化合物中,可以特别引用亚磷酸盐家族。在该家族中,特别提及三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐。

185、当冷却组合物用于润滑系统时,本发明或根据本发明使用的冷却组合物还可以包含适用于电动或混合动力车辆推进系统润滑剂的任何类型添加剂,并且可以称为润滑组合物。

186、所述添加剂是电动或混合动力车辆推进系统润滑领域的技术人员已知的,可选自摩擦改性剂、洗涤剂、抗磨添加剂、极压添加剂、分散剂及其混合物。

187、本发明的组合物或根据本发明使用的组合物可以通过对成分进行简单混合来制备。

188、本发明所限定的组合物用于在移动或固定系统中进行冷却和/或用于防止或延迟移动或固定系统中热失控的蔓延。

189、优选地,组合物与移动或固定系统的至少一个单元直接接触。

190、优选地,组合物用作电池冷却组合物(用于移动或固定应用)、数据中心冷却组合物、液压流体、5g型天线的冷却流体、用于充电站(包括电动汽车)、能量存储系统或光伏板的加热系统中的热交换流体、热泵的工作流体。

191、在一个实施方式中,移动系统是电动或混合动力车辆的推进系统,优选是电动或混合动力车辆的电池和/或电力电子设备。本发明中限定的组合物可以与推进系统直接接触,从而通过所述组合物与这些单元的直接接触来冷却发动机、电力电子设备和电池,同时在所述电池失控的情况下确保提高的安全性。因此,与这些单元直接接触的组合物提供了比传统空气冷却和与水间接接触更好的冷却。该直接接触还允许更好地散热。

192、现有技术中的空气冷却允许直接冷却,但空气是一种非常差的散热流体。不同的是,水是一种冷却性能良好的流体,但不适合直接接触电机、电力电子设备和电池。

193、有利地,本发明中使用的组合物通过浸没或半浸没与电池接触,以实现其对电池的双重功能:冷却和防火。

194、“浸没”是指整个电池被本发明的冷却组合物包围。“半浸没”是指只有一部分电池与所述组合物接触。

195、或者,本发明的冷却组合物有利地使用下述方法与电池直接接触。作为适用于电动或混合动力汽车推进系统的电池,可以举出锂离子电池或镍镉电池。电动机通常由电力电池供电。锂离子电池在电动汽车中应用最为广泛。功率越来越大、体积越来越小的电池的发展带来了该电池的冷却问题。一旦电池温度超过50至60℃,电池着火甚至爆炸的风险就很高。还需要将电池保持在高于约20至25℃的温度下,以防止电池放电过快并延长其寿命。

196、电池可以在本发明限定的组合物中浸没或半浸没、静止或循环。

197、作为直接接触的示例,可以提及通过注射、喷射、喷洒或在压力下由本发明组合物形成雾并在重力下接触电池来进行冷却。

198、有利地,组合物在相当高的压力下通过喷射注射推进系统的待冷却区域。有利地,与静止时的运动粘度相比,这种注射产生的剪切力允许在注射区降低流体的粘度,从而进一步提高组合物的冷却潜力。

199、在一个实施方式中,本发明中限定的组合物用于冷却和防止或延迟电动或混合动力车辆的推进系统中的电力电子设备和电池处的火灾蔓延。

200、在一个实施方式中,本发明中限定的组合物用于冷却、防止或延迟火灾蔓延,并且还用于对电动或混合动力车辆推进系统中的电机进行润滑。

201、在一个实施方式中,固定系统选自:数据中心、供暖系统、热泵、液压系统、5g型天线、充电站(包括电动汽车)、储能系统或光伏板。

202、目前,普遍寻求实现数据能效。我们日常生活的许多方面(智能设备、家、城市和自动驾驶汽车)都依赖于称为“数据中心”的中心。这些中心的能源消耗成本很高。传统上,这些数据中心通过空调冷却,但本发明提出用本发明的组合物对这些数据中心进行冷却,优选通过将数据中心的单元浸入本发明所限定的组合物中进行冷却。

203、本发明还涉及一种用于对移动或固定系统进行冷却和/或防火的方法,所述方法包括至少一个使移动或固定系统的至少一个单元与本发明所限定组合物接触的步骤。特别地,该方法包括至少一个在组合物和移动或固定系统的单元之间的热交换步骤。

204、本发明还涉及一种用于对电动或混合动力车辆推进系统电池进行冷却和防火的方法,所述方法包括至少一个如下步骤:使至少一个电池(特别是锂离子电池或镍镉电池)与上述组合物接触。在一个具体实施方式中,接触步骤包括将电池浸入或半浸入所述组合物中,或将所述组合物注射到电池表面上。

205、本发明的另一目的是一种组合物,相对于组合物的总重量,所述组合物包含如下物质:

206、-15至90重量%的初始沸点至少为30℃的烃类流体和/或基础油;

207、-5至75重量%的全氟溴辛烷;

208、-5至35重量%的符合式(i)的阻燃剂:

209、rf-l-rh(i)

210、其中:

211、rf是烃基,特别是包含1至22个、优选1至20个、更优选1至16个碳原子的烃基;

212、rh是烃基,特别是包含1至22个、优选1至20个、更优选1至16个碳原子的烃基;

213、l是选自下组的连接部:-ch2、-ch=ch-、-o-、s-或po4-;

214、rf和/或rh可能还包括选自卤素类元素的元素,例如优选氟、溴和/或氯;

215、组合物中,全氟溴辛烷与烃流体和/或基础油的重量比小于1。

216、本发明组合物中所用的烃流体可以具有本文限定的用于本发明的一种或多种特征。

217、本发明组合物中所用的基础油可以具有本文限定的用于本发明的一种或多种特征。

218、本发明组合物中使用的式(i)阻燃剂可以具有本文定义的用于本发明的一种或多种特征。

219、本发明的组合物可以另外包含一种或多种添加剂,如本文中有关本发明用途所限定的。

220、在本发明组合物的一个实施方式中,全氟溴辛烷与烃流体和/或基础油的重量比小于0.75,优选小于0.5。

221、在一个实施方式中,相对于组合物总重量,该组合物包含:

222、-15至90重量%、优选40至90重量%的初始沸点至少为30℃的烃类流体和/或基础油;

223、-5至75重量%、优选7至50重量%的全氟溴辛烷;

224、-5至35重量%、优选7至50重量%的符合式(i)的阻燃剂。

225、本发明的组合物可以根据本发明中限定的用途和方法进行使用。

226、实施例

227、实施例1:制备测试的组合物

228、f6h10表示1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,6,6-十三氟十六烷烃。

229、pao 2表示在100℃下运动粘度约为2的聚α-烯烃。

230、测试的组合物见述于表2和表3;性质在表2和表3中以重量百分比给出。

231、[表2]

232、 cc1 cc2 cc3 cc4 cc5 i1 i2 i3 十二烷 100% 0% 84% 64% 80% 68% 41% 50% f6h10 100% 16% 36% 20% 13% 24% 12% pfob 0% 0% 0% 0% 19% 35% 37%

233、[表3]

234、 cc6 cc7 i4 pao 2 100% 77.8% 70% f6h10 22.2% 20% pfob 10%

235、实施例2:界面张力的测量

236、使用teclis张力计,采用以下方法测量不同组合物的界面张力:在烃、纯f6h10溶液、烃中的f6f10溶液或放置在测量池(10ml)中的三元微乳液中,对钢毛细管(尖端直径1mm)尖端处所形成的上升气泡(2-3μl)进行气泡形状的轴对称分析。使用张力计(法国里昂的teclis scientific公司)测量了空气/水界面处吸附期间的表面张力的时间依赖性。在测量期间,气泡的体积保持恒定,不同的是在振荡模式下进行实验(△a=15%,t=10s)。

237、振荡气泡的测量:振荡由位置编码电机产生,并通过与携带毛细管的注射器连接的活塞传递。当达到确定的气泡体积时,施加振荡速率。给出的值是通过用低通数字滤波器(三阶巴特沃斯滤波器)处理数据而获得的平均值。粘弹性模量计算为e=dg/dlna。

238、表面张力在表4中给出。

239、[表4]

240、

241、本发明的组合物i1和i2显示出表面张力比单独包含流体或流体和阻燃剂的混合物的组合物cc1、cc2、cc3和cc4更低。

242、低表面张力允许提高冷却能力并限制火灾蔓延,因为在温度升高的情况下,组合物将能够铺(line)在相关表面。

243、实施例3:粘弹性模量的测量

244、按照实施例2中所述的方法测量不同组合物的粘弹性模量。

245、粘弹性模量在表5中给出。

246、[表5]

247、

248、本发明的组合物i3和i4显示出明显低于组合物cc1、cc5、cc6和cc7的粘弹性模量,所述组合物cc1、cc5、cc6和cc7单独包含流体/基础油或包含流体/基础油和阻燃剂的混合物。

249、低粘弹性模量允许提高冷却能力并限制火灾蔓延,因为在温度升高的情况下,组合物将能够铺(line)在相关表面。

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