[发明专利]热传递流体

说明书

技术领域

本发明涉及多种分散体组合物，这些组合物包括氟化醚流体、全 氟聚醚分散剂以及精细颗粒。这些分散体组合物具有改进的热传导特 性，它们可以转化成在多种依赖热传递的应用中改进的能量效率性能。 此类施用包括所有类型的蒸汽压缩空气调节和制冷系统，二次热传递 流体，以及其他加热或冷却流体的应用。

背景技术

热传递介质在加热以及冷却，包括制冷、空气调节、计算机处理 器、热储存系统、加热管道、燃料电池、以及热水和蒸汽系统中具有 应用。热传递介质包括范围很广的液体或相变材料，包括水、水性盐 水、醇类、乙二醇类、氨、烃类、醚类、以及这些材料的不同卤素衍 生物类，如氯氟碳类(CFC)、氯氟烃类(HCFC)，(全)氟聚醚(PFPE)， 以及类似物。这些已经单独使用或与多种添加剂结合使用，如与用于 润滑的制冷剂的油添加剂类以及影响沸腾或冻结的温度的流体复合 物。此类介质用于将热从一个物体传递至另一个物体，典型地从一个 热源(例如，一台车辆发动机、锅炉、计算机芯片、或制冷机)到一 个散热器，以完成该热源的冷却，该热散热器的加热，或以便去除由 该热源所产生的不希望的热。该热传递介质在该热源与该热散热器之 间提供了一条热路径，并且可能通过一个回路系统或另一个流动系统 进行循环以改进热流动。

一些指标已用于选择针对具体的应用的热传递介质。示例性的指 标包括温度对热传递能力和粘度的影响，以及通过一个热传递系统泵 送该介质所需要的能量。说明热传递介质的相对性能的具体参数是密 度、热传导率、比热、以及运动粘性。任何一个热传递系统的热传递 能力的最大化对总能量效率、材料来源最小化、以及系统成本是重要 的。

完全地或部分地氟化的流体作为热传递流体在电子设备可靠性测 试、半导体制造、气相焊接以及采用它们出色的化学惰性和电解特性 的类似产业中广泛使用。由于它们的高化学热稳定性和热氧化的稳定 性、无毒性以及不可燃性，这些流体被用于存在安全性考虑的地方。 在这种观点中，基于全氟聚醚结构的热传递流体受到愈来愈多的关注， 它们的低臭氧消耗潜能是这些氟化流体的独特的特点，从环境的观点 而言这使得它们特别具有吸引力。

有关过度能量消耗的环境考虑已促使多个行业改性它们的商业产 品和/或设备设计以保存能量。与节能目的相一致，在制冷和热交换流 体行业中不断地寻求在热交换流体性能方面的改进。

在本领域内一直追求的热传率最大化的一个方法是向该热传递流 体中加入合适的热传导性的填充剂材料以增强该热传递介质的热传导 率。

在此目的之下，纳米颗粒已得到愈来愈多的关注，因为此类材料 的高表面面积将它们对热交换的作用最大化，而并没有消极地影响了 液体粘性。

因此，US 6432320(BONSIGNORE ET AL.)13.08.2002披露了多 种组合物，这些组合物包括一种热传递介质(例如，一种氟化的热传 递介质)以及一种热稳定化的纳米颗粒大小的粉末。合适的粉末包括 铜、铍、钛、镍、铁、以及它们的合金或掺和物，以及碳的那些，它 们用一种化学试剂通过表面络合作用或物理吸收进行改性，以形成一 种胶态分散体，该分散体表现出了增强的热传递能力以及热传导性。

并且，US 2006027484(DU PONT DE NEMOURS)09.02.2006披 露了多种分散体组合物，这些组合物包括合成的油类或其他热传送流 体(例如，含氟的制冷剂，特别是HCFC和HFC)，精制颗粒以及一 种分散剂。这些分散体组合物具有改进的热传导特性，它们可以转化 成在多个热传递应用中的改进的能量效率性能。

尽管如此，这些方案在工业实现方式中遇到了重大的问题。实际 上，在氟化的热交换介质中获得稳定的、纳米大小的金属的、金属氧 化物或其他颗粒的分散体不是一项容易的工作，此类分散体具有有限 的存储期并且经历沉降现象，由此实际上抵消了热交换的增加。

因此，在基于全氟聚醚(PFPE)热交换材料的热传递流体的领域 中存在一种当前的不足，这些材料拥有出色的热交换特性，长的存储 期和稳定性，并且这些材料仍展示出PFPE热交换流体的所有有利的特 征。