專利名稱：傳熱系統(tǒng)，流體和方法
傳熱系統(tǒng)，流體和方法本申請(qǐng)要求了 2008年7月11日申請(qǐng)的美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/080，033的權(quán)益，它 的內(nèi)容通過對(duì)其進(jìn)行引用而加入本文中。
背景技術(shù)：
本公開一般地涉及傳熱系統(tǒng)，傳熱流體和傳熱方法。動(dòng)力源(power source)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱。與動(dòng)力源連通的傳熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的 熱，并且確保動(dòng)力源在最適溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)。該傳熱系統(tǒng)一般包括促進(jìn)從動(dòng)力源吸收和耗散 熱量的傳熱流體。一般包括水和二醇的傳熱流體與易于發(fā)生腐蝕的一種或幾種金屬部件 緊密接觸。因此，幾種腐蝕抑制劑被添加到傳熱流體中以保護(hù)金屬部件不受腐蝕。傳統(tǒng) 的傳熱流體能夠顯示出極高的電導(dǎo)率，常常在3000微西門子/厘米(microsiemens per centimeter) ( μ S/cm)或更高的范圍。該高電導(dǎo)率通過促進(jìn)金屬部件的腐蝕而對(duì)傳熱系統(tǒng) 產(chǎn)生不利影響，以及對(duì)于其中傳熱系統(tǒng)暴露于電流的動(dòng)力源的情況，如在燃料電池或類似 物中，高電導(dǎo)率能夠?qū)е码娏鞯亩搪泛蛯?dǎo)致電擊。鋁、鎂和它們的合金越來越多地用于制造傳熱系統(tǒng)的幾種組件。它們是有利的，這 尤其是因?yàn)樗鼈兊妮p質(zhì)，高強(qiáng)度，和相對(duì)容易制造。鋁，鎂和它們的合金能夠用于內(nèi)燃機(jī)和 替代動(dòng)力源(alternative power sources)的傳熱系統(tǒng)中。然而，鎂、鋁和它們的合金當(dāng)與 傳統(tǒng)的高電導(dǎo)率的傳熱流體接觸時(shí)是高度易腐蝕的。另外，傳統(tǒng)傳熱流體的發(fā)泡進(jìn)一步促 進(jìn)鋁，鎂和它們的合金的腐蝕。因此，需要傳熱系統(tǒng)和希望用于其中的流體，其中該傳熱系統(tǒng)包括與所述傳熱流 體密切接觸的鋁、鎂或它們的合金。該傳熱流體有利地具有低電導(dǎo)率和良好的發(fā)泡性能。

發(fā)明內(nèi)容
上述和其它缺點(diǎn)通過傳熱系統(tǒng)得以減輕，該傳熱系統(tǒng)包括限定傳熱流體的流路的循環(huán) 回路和傳熱流體，該傳熱流體包括液體冷卻劑；通式民-Si-
x-0SiI 3的硅氧烷腐 蝕抑制劑，其中R獨(dú)立地是1-200個(gè)碳原子的烷基或聚環(huán)氧烷共聚物，χ是0-100，和此外其 中存在至少一個(gè)烷基和至少一個(gè)聚環(huán)氧烷共聚物；和非導(dǎo)電性(non-conductive)聚二有 機(jī)基硅氧烷消泡劑，其中傳熱流體的電導(dǎo)率低于約100 μ S/cm，和其中該傳熱系統(tǒng)包括與 所述傳熱流體密切接觸的鋁、鎂或它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，傳熱流體包括液體冷卻劑；通式R3-Si-[0-Si (R)2Jx-OSiR3的 硅氧烷腐蝕抑制劑，其中R獨(dú)立地是1-200個(gè)碳原子的烷基或聚環(huán)氧烷共聚物，χ是0-100， 和另外其中存在至少一個(gè)烷基和至少一個(gè)聚環(huán)氧烷共聚物；和非導(dǎo)電性聚二有機(jī)基硅氧烷 消泡劑，其中傳熱流體的電導(dǎo)率是低于約100 μ S/cm。在另一個(gè)實(shí)施方案中，傳熱方法包括讓傳熱系統(tǒng)與傳熱流體接觸，其中該傳熱系 統(tǒng)包括限定所述傳熱流體的流路的循環(huán)回路，以及鋁、鎂或它們的組合，其中該傳熱流體 包括液體冷卻劑；通式民-Si-
x-0SiI 3的硅氧烷腐蝕抑制劑，其中R獨(dú)立地是 1-200個(gè)碳原子的烷基或聚環(huán)氧烷共聚物，χ是0-100，和另外其中存在至少一個(gè)烷基和至 少一個(gè)聚環(huán)氧烷共聚物；和非導(dǎo)電性聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑，其中傳熱流體的電導(dǎo)率低于約100 μ S/cm，和其中該鋁、鎂或它們的組合與傳熱流體密切接觸。


現(xiàn)在參見附圖，其中在幾個(gè)附圖中同樣的元件有同樣的編號(hào) 圖1是傳熱系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖；和 圖2是傳熱系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。
具體實(shí)施例方式
出人意料地，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包括液體冷卻劑、硅氧烷腐蝕抑制劑和非導(dǎo)電性聚 二有機(jī)基硅氧烷消泡劑的傳熱流體是有效的低電導(dǎo)率傳熱流體，其有利地用于其中傳熱流 體與鋁、鎂或它們的合金和/或與其中傳熱流體暴露于電流的動(dòng)力源密切接觸的傳熱系統(tǒng) 中。所述傳熱流體的電導(dǎo)率有利地低于約ΙΟΟμ S/cm。在一個(gè)有利的實(shí)施方案中，該傳熱流 體進(jìn)一步包括唑(azole)。如在本文中使用的那樣，“鋁”指鋁金屬，它的合金或它們的組合，以及“鎂”指鎂金 屬，它的合金，或它們的組合。液體冷卻劑包括醇，水，或醇和水的組合。有利的是使用去離子水，軟化水或它們 的組合，其一般顯示出比沒有除去離子或軟化的水的電導(dǎo)率更低的電導(dǎo)率。該傳熱流體能 夠是濃縮的傳熱流體，即，包括基本由醇類組成的液體冷卻劑的傳熱流體。濃縮的傳熱流體 對(duì)于存儲(chǔ)和運(yùn)輸是有利的。如果需要的話，濃縮的傳熱流體能夠在用于傳熱系統(tǒng)中之前或 之后與水相結(jié)合。在另一方面該傳熱流體能夠是稀釋的傳熱流體，即包括醇和水的傳熱流 體。濃縮的和稀釋的傳熱流體都適合用于所述傳熱系統(tǒng)中。在一個(gè)實(shí)施方案中，該傳熱流 體包括濃縮的傳熱流體。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該傳熱流體包括稀釋的傳熱流體。水能夠以基于傳熱流體總重量為約0. 01-約90重量百分?jǐn)?shù)(wt%)的量存在于傳 熱流體中。特別地，水能夠以基于傳熱流體總重量為約0.5-約70 wt%和更特別地約1-約 60 wt%的量存在于傳熱流體中。傳熱流體能夠不含水。所述醇包括一元醇，多元醇，或一元醇和多元醇的混合物。一元醇的非限制性例 子包括甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，糠醛，四氫糠醛，乙氧基化糠醛，烷氧基鏈烷醇如甲氧基乙 醇，等等，以及包括至少一種上述一元醇的組合。多元醇的非限制性例子包括，乙二醇，二乙 二醇，三甘醇，1，2-丙二醇，1，3-丙二醇(或1，3-丙烷二醇)，二丙二醇，丁二醇，甘油，甘 油-1，2- 二甲基醚，甘油-1，3- 二甲基醚，甘油的單乙基醚，山梨糖醇，1，2，6-己烷三醇，三 羥甲基丙烷，等等，以及包括至少一種上述多元醇的組合。醇能夠以基于傳熱流體總重量為約10-約99. 9 wt%的量存在于傳熱流體中。特 別地，醇能夠以基于傳熱流體總重量為約30-約99. 5wt%和更特別地約40-約99 wt%的量 存在于傳熱流體中。硅氧烷腐蝕抑制劑包括聚硅氧烷或包含硅-碳鍵的有機(jī)硅烷化合物，或它們的組 合。合適的聚硅氧烷是具有通式民-Si-[O-Si (R)2]x-0SiI 3的那些，其中R獨(dú)立地是1-200 個(gè)碳原子的烷基或聚環(huán)氧烷共聚物和χ是0-100，更特別地2-90，更特別地3-80，更特別地 4-70，和甚至更特別地5-60。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，該硅氧烷腐蝕抑制劑包括聚硅氧烷或包含硅-碳鍵 的有機(jī)硅烷化合物或它們的組合，和進(jìn)一步包含至少一個(gè)是具有2-6個(gè)碳原子、特別地2-4 個(gè)碳原子的一種或多種環(huán)氧烷的聚環(huán)氧烷共聚物的基團(tuán)。在另一個(gè)示范性的實(shí)施方案中，該硅氧烷腐蝕抑制劑具有通式&-Si-
x-0SiI 3，其中R獨(dú)立地是1-200個(gè)碳原子 的烷基或聚環(huán)氧烷共聚物和χ是如以上所討論，和進(jìn)一步其中至少一個(gè)烷基和至少一個(gè)聚 環(huán)氧烷共聚物。這里使用的可商購聚硅氧烷的非限制性例子包括從GE Silicones/OSi Specialties獲得的SILWET硅氧烷，和可從Dow Corning或其它供應(yīng)商獲得的其它類似的 硅氧烷-聚醚共聚物。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，硅氧烷腐蝕抑制劑包括SILWET L-77， SILffET L-7657, SILffET L-7650, SILffET L-7600, SILffET L-7200, SILffET L-7210 等等。有機(jī)硅烷化合物包括在水存在下能夠水解以形成硅烷醇(即包括硅羥基(silicon hydroxide)的化合物)的硅-碳鍵。有機(jī)硅烷化合物能夠具有通式R’ Si (OZ)3，其中R’和 Z獨(dú)立地是芳族基、烷基、環(huán)烷基、烷氧基或鏈烯基，并且能夠包括官能團(tuán)如氨基、環(huán)氧基等 的形式的雜原子如N、0等。在一個(gè)實(shí)施方案中，R’是芳族基，烷基，環(huán)烷基，烷氧基，或鏈烯 基，并且能夠包括官能團(tuán)如氨基、環(huán)氧基等的形式的雜原子如N、0等等，和Z是C1-C5烷基。這里使用的可商購有機(jī)硅烷化合物的非限制性例子包括從GE Silicones/OSi Specialties和其它供應(yīng)商獲得的SILQUEST和F0RMASIL表面活性劑。在一個(gè)示例性的實(shí) 施方案中，硅氧烷腐蝕抑制劑包括可從GE Silicones,Osi Specialties或其它供應(yīng)商等等 獲得的 F0RMASIL 891,F0RMASIL 593,F0RMASIL 433，SILQUEST Y-5560 (聚環(huán)氧烷烷氧基硅 烷)，SILQUEST A-186Q-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷)，SILQUEST A_187(3_環(huán) 氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷)，或其它SILQUEST有機(jī)硅烷化合物。這里使用的其它有機(jī)硅烷化合物的非限制性例子包括3-氨基丙基三乙氧基硅 烷，N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷，辛基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅 烷，乙烯基三甲氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，3-巰 基丙基三甲氧基硅烷，異丁基三甲氧基硅烷，苯基三甲氧基硅烷，甲基三甲氧基硅烷，以及 具有與前面這些類似的結(jié)構(gòu)但具有不同數(shù)量的碳原子的那些有機(jī)硅烷化合物。該硅氧烷腐蝕抑制劑能夠以基于傳熱流體總重量為約0. 01-約10 wt%,更特別地 約0. 02-約2 wt%的量存在于傳熱流體中。所述非導(dǎo)電性聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑包括任何聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑。特別 地，該非導(dǎo)電性聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑是其中分子鏈的端基選自三甲基甲硅烷基、二甲 基羥基甲硅烷基和它們的組合的那些。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，該聚二有機(jī)基硅氧烷 是聚二甲基硅氧烷。這些消泡劑有效地防止在傳熱流體中泡沫的形成和/或消除在傳熱流 體中形成的泡沫。該聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑有利地是乳液基消泡劑
在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，這里使用的聚二甲基硅氧烷具有通式 (CH3) 3Si0- (SiCH3) 20)m_Si (CH3) 3，其中 m 是 1-30，000。特別地，該聚二有機(jī)基硅氧烷在25°C具有約5-約100百萬mm2/秒的運(yùn)動(dòng)粘度。更 特別地，該聚二甲基硅氧烷的運(yùn)動(dòng)粘度在25°C是約10-約1，000, 000 mm2/秒以及平均分子 量是約1000-約200，000道爾頓。在這里使用的聚二有機(jī)基硅氧烷還包括聚二乙基硅氧烷，聚二甲基聚二苯基硅氧 烷共聚物，聚二甲基-聚(氯丙基甲基)硅氧烷，和它們的組合。這里使用的其它聚二有機(jī)基硅氧烷具有通式(CH3)3SiO-(SiCH3)20)x_(CH3GSiO) y-Si (CH3)3，其中G包括氧化烯或聚氧化烯基團(tuán)。G的非限制性例子包括具有下列通式的氧化烯基團(tuán) (CH2)z(OCH2CH2)mOH, (CH2)z(OCH2CH2CH2)mOH, (CH2)zO(OCH2CH2)mH, (CH2) z0 (OCH2CH2CH2) mH, (CH2) z (OCH2CH2CH2) k (OCH2CH2) Χ0Η, (CH2) z0 (OCH2CH2CH2) k (OCH2CH2) ΧΗ, (CH2) z (OCH2CH2) k [OCH2C (CH3) H] Χ0Η, (CH2)z(OCH2CH2)mOCH3, (CH2) z (OCH2CH2) k [OCH2C (CH3) H] PCH3, (CH2)z(OCH2CH2)mOC (0) CH3, (CH2) z (OCH2CH2CH2)mOCH3,和 (CH2) z (OCH2CH2) JOCH2C(CH3) H] PC(O) CH3，其中 χ 是 1-700 的整數(shù)，y 是 1-60 的整數(shù)，ζ 是 2-15 的 整數(shù)，以及m、k和1是1-40的整數(shù)。也能夠使用上述聚二有機(jī)基硅氧烷的混合物。該聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑能夠進(jìn)一步包括至多約20 wt%的細(xì)碎填料。細(xì)碎填 料的非限制性例子包括熱解法，沉淀法和原生質(zhì)(Plasmatic)TiO2, Al2O3，Al203/Si02, ZrO2/ SiO2，和Si02。烴蠟，三酸甘油酯，長鏈脂肪醇，脂肪酸酯和細(xì)碎聚烯烴聚合物，如聚丙烯，聚 異丁烯，是這里使用的填料的附加例子。所述細(xì)碎填料能夠是親水性或疏水性的。該填料 能夠在消泡劑的制造過程中被賦予疏水性或單獨(dú)地被賦予疏水性。具有幾個(gè)納米到幾個(gè)微 米的粒度和約40-約1000 m2/g的比表面積，更特別地約50-約400 m2/g的比表面積的各 種等級(jí)的硅石是可商購的并且適合用作基于聚二有機(jī)基硅氧烷的消泡劑中的填料。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，具有約50-約350 m2/g的比表面積的疏水化的硅 石用作所述填料。這里使用的硅石填料的非限制性例子包括從Evonik Degussa (Essen, Germany)獲得的 AEROSIL R 812 和 R 812S，從 Tulco (MA，U. S. A.)獲得的 TULLAN0X 503 和 1080，以及從其它供應(yīng)商獲得的類似產(chǎn)品。所述聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑能夠進(jìn)一步包括至多20 wt%的疏水性油。疏水 性油的非限制性例子包括礦物油，從碳質(zhì)資源如石油、頁巖和煤炭得到的烴油，和它們的 等同物。礦物油包括具有高石蠟含量的重質(zhì)石蠟油，輕質(zhì)石蠟油，石油潤滑油如脂肪族或 蠟-基油，芳族和浙青-基油，混合-基油，石油衍生的油如潤滑劑，發(fā)動(dòng)機(jī)油，機(jī)械油，和切 削油，和藥用油如精制石蠟油。該礦物油可從幾個(gè)供應(yīng)商商業(yè)獲得，包括但不限于，Exxon Company (Houston, TX)，和 Shell Chemical Company (Houston, TX)。在一個(gè)示例性的實(shí)施 方案中，該礦物油在25°C具有約1-約20厘泊(“cP”，l cP = 1 mPa · s)的動(dòng)態(tài)粘度。該聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑能夠進(jìn)一步包括其它組分，如polyalkylenoxide，水， 亞烷基二醇，表面活性劑，防腐劑，和殺生物劑，至多約95 wt%0可商購的非導(dǎo)電性聚二甲基硅氧烷基消泡劑和它的乳液的非限制性例子包括從 Performance Chemicals LLC 獲得的 PC-5450NF，從 CNC International 獲得的 XD-55 和 XD-56, URhK Momentive Performance Materials 的 Y—14865。所述非導(dǎo)電性聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑能夠以基于傳熱流體總重量為約1-約 3000份/百萬份(ppm)，特別地約100-約2000 ppm,更特別地約200-約1000 ppm的量存 在于傳熱流體中。在一個(gè)有利的實(shí)施方案中，該傳熱流體進(jìn)一步包括唑(azole)。這里使用的唑包括 作為雜環(huán)的一部分具有1-4個(gè)氮原子的五元雜環(huán)化合物。唑的非限制性例子包括根據(jù)通式 (I)-(IV)的吡咯類，吡唑類，咪唑類，三唑類，噻唑類和四唑類
權(quán)利要求
1.傳熱流體，包括 液體冷卻劑；通式&-Si-
x-OSiR3的硅氧烷腐蝕抑制劑，其中R獨(dú)立地是1-200個(gè)碳原子的烷基或聚環(huán)氧烷共聚物，x是0-100，和此外其中存在至少一個(gè)烷基和至少一個(gè)聚環(huán)氧烷共聚物；和非導(dǎo)電性聚二有機(jī)基硅氧烷消泡劑，其中所述傳熱流體的電導(dǎo)率低于約100μS/cm，和其中該傳熱系統(tǒng)包括與所述傳熱流體密切接觸的鋁、鎂或它們的組合。
文檔編號(hào)C09K5/10GK102149785SQ200980135264
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者B·楊, F·J·馬林霍 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國際公司