[发明专利]硅氧烷混合物

说明书

本发明涉及硅氧烷混合物以及其作为传热流体(heat transfer fluid)的用途。

有机硅氧烷和有机聚硅氧烷(硅酮油)，为简略起见在下文中共同称为“硅氧烷”，由于它们的高热稳定性和宽液体范围以及它们的粘度取决于温度的低程度，所以频繁发现用作传热流体。DE 2754705 A1详述硅氧烷相对于其它传热剂的优势。特别是在非常低(低于-50℃)或非常高温度(200-400℃)范围内，它们优于有机传热流体，或者是完全可用的唯一的非离子传热流体。例如，EP 1473346 B1描述了直链和环状二甲基聚硅氧烷的混合物可用作为降至-100℃的冷却剂。此外，来自Dow Chemical Company的小册子“SYLTHERM 800Heat Transfer Fluid–Product Technical Data(SYLTHERM 800传热流体-产品技术数据)”(CH153-046-E-1097，1997年10月)描述了直链全甲基化硅酮油(“Syltherm800”)，并且指出了最大延长使用温度为400℃(具有空气排除的关闭系统)。那里还指出了，在短暂的热应力的情况下，在没有实质性故障的情况下，可以获得高达538℃。

硅氧烷的这些性能使它们作为高温传热流体使用是理想的，例如，在太阳能热电站中，特别是在具有抛物槽(parabolic trough)和菲涅耳技术的那些地方中，其中传热流体经受高达400℃的高热应力和严重的温度变化许多年。在DE 2754705 A1、US 4122109和US 4193885中描述了在太阳能热装置(solar thermal device)中硅酮油的使用。

由于重排过程，硅氧烷混合物的组成是与温度有关的，并且因此也是与时间有关的直至在选择的温度下达到平衡状态。在直链全甲基化硅酮油的情况下，在400℃下达到平衡状态例如可以花费几天。并行地，物理性能也因此存在改变。这个结果可以是利用硅氧烷混合物作为传热流体操作的装置的重要操作参数，例如蒸气压或粘度，随着时间显著地改变。这是不利的，因为它可以需要关于控制和调整的另外支出，或者甚至在装置的结构中的另外支出，或者在这个时期之内，如果完全发生的话，设备可以仅仅在有限程度上可用。

专利说明书US 4122109和US 4193885描述了金属稳定剂和可选的含氢硅化合物添加至非环状甲基聚硅氧烷，以便抑制化学组成中与温度有关的改变，并且因此随着时间的推移使得组成和物理性能保持稳定。然而，根据实施例清楚的是，无法完全抑制重排。上述附带的产品小册子(“Syltherm 800”)指出重排过程被显著放慢，但是确实发生，并且在几个月后最终达到平衡状态。这与蒸气压的大量上升有关。然而，因为出于成本的原因传热流体在太阳能热电站中使用许多年，因此添加稳定剂不适用于该应用，因为它事实上不能防止在这段时期内的重排，并且由于它引起材料成本的增加的结果所以实际上是不利的。

因此本发明的目的是提供这样的硅氧烷，其在达到特定温度之后，随着时间的推移具有几乎恒定的物理性能，以便避免提及的缺点。

现在已经发现，在恒定温度下在热应力下特定硅氧烷混合物随着时间的推移可以具有几乎恒定的物理性能，即使其化学组成随着时间改变直到平衡状态。出乎意料地，这些硅氧烷混合物的组成不需要在这个温度下对应于平衡组成。

本发明提供甲基聚硅氧烷的混合物，包含选自通式I的直链化合物和通式II的环状化合物的至少两种甲基聚硅氧烷：

Me₃SiO-(Me₂SiO)_x-SiMe₃  (I)

(Me₂SiO)_y  (II)

其中，

混合物包含至少一种通式I的直链甲基聚硅氧烷，以及至少一种通式II的环状甲基聚硅氧烷，

Me是甲基基团，

x具有大于或等于0的值，并且通过摩尔比例加权的关于所有直链甲基聚硅氧烷的x的算术平均值是在3至20之间，

y具有大于或等于3的值，并且通过摩尔比例加权的关于所有环状甲基聚硅氧烷的y的算术平均值是在3至6之间，

在通式I的化合物中Me₃Si-链末端基团与通式I和II的化合物中Me₂SiO-单元总和的数值比是至少1:2并且至多1:10，

通式I的直链甲基聚硅氧烷的比例各自独立地，

对于x＝0，按质量计在0至14％之间，