本發(fā)明涉及有機(jī)材料領(lǐng)域，具體涉及一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)。

背景技術(shù)：

目前，工業(yè)生產(chǎn)中重要的加熱油爐導(dǎo)熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，載冷劑多為空氣和水。

導(dǎo)熱油具有沸點高，閃點高，調(diào)溫控制準(zhǔn)確，能在低蒸汽壓下產(chǎn)生高溫，傳熱效果好，節(jié)能，輸送和操作方便等特點，近年來被廣泛用于各種間接傳熱領(lǐng)域。雖然導(dǎo)熱油的優(yōu)點很多，但同樣存在著很多致命的缺點。（1）易結(jié)焦。結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生后不僅阻礙導(dǎo)熱油的流動，降低熱傳導(dǎo)效率增加燃料消耗，而且會造成管道局部過熱變形引起爆炸的可能。（2）易腐蝕。在導(dǎo)熱油系統(tǒng)封氮效果不良，在有氧氣存在的情況下易氧化成植酸及膠質(zhì)物粘附輸油管，不僅會堵塞系統(tǒng)管路，同時易造成導(dǎo)熱油呈酸性而造成管道腐蝕，增加系統(tǒng)運(yùn)行泄漏的風(fēng)險。而且由于其成分復(fù)雜，添加緩蝕阻垢劑來解決其腐蝕問題尤為困難，目前尚沒有在導(dǎo)熱油中添加緩蝕劑解決其腐蝕性的成功案例。（3）更換頻繁。一般導(dǎo)熱油需要2年更換，即使相對質(zhì)量好、運(yùn)行維護(hù)合理的工況下不會超過3年。（4）運(yùn)行環(huán)境對水的含量要求非常嚴(yán)格，少量水分就能給系統(tǒng)運(yùn)行帶來巨大危害。

目前載冷劑多為空氣和水，如中央空調(diào)、滑冰場、制冷盤管除霜等?？諝饩哂辛鲃有院?，適用溫度范圍寬、成本低的優(yōu)點，但由于空氣的比熱容小，導(dǎo)致制冷速度慢，而且由于空氣在溫度變化時容易產(chǎn)生冷凝水，與空氣中的氧氣混合后容易對管路形成氧化腐蝕。水具有流動性好、比熱容高的優(yōu)點，但其使用溫度必須在0℃以上，如果系統(tǒng)循環(huán)不暢，極易局部形成低溫區(qū)致水結(jié)冰，從而使管路發(fā)生爆裂。

丙二醇的冰點很低（-59℃），但與水混合后其沸點降低，即使是少量的水也會使其冰點大幅度降低；一縮二乙二醇、二縮三乙二醇在化工行業(yè)應(yīng)用較多，但常用作為溶劑、萃取劑、干燥劑以及化工合成，其沸點高、低溫性能好的特點在中高溫導(dǎo)熱介質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用還未見相關(guān)報道，其具有沸點高的特點，但同樣其冰點也相對較高，在-8℃左右。根據(jù)拉烏爾定律，丙二醇、一縮二乙二醇和二縮三乙二醇與水混合后，可利用丙二醇低冰點的特性及一縮二乙二醇、二縮三乙二醇沸點高的特性混合成具有冰點低（可以達(dá)到-50℃）、沸點高（可以達(dá)到240℃）的混合液，物理性能和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，粘度小流動性好，對人體和環(huán)境無毒副作用。三種醇類基礎(chǔ)液均為水性，更有利于管路、系統(tǒng)換熱面內(nèi)壁的清洗與介質(zhì)更換。優(yōu)選緩蝕劑，可有效抑制多元醇在高溫下的酸化；借助于化學(xué)作用和物理吸附，緩蝕劑能夠在系統(tǒng)材質(zhì)表面形成一層保護(hù)膜，有效阻隔系統(tǒng)材質(zhì)與介質(zhì)中氧氣接觸，從而達(dá)到緩蝕的效果。優(yōu)選阻垢劑，可對進(jìn)入介質(zhì)的系統(tǒng)材質(zhì)離子進(jìn)行捕捉形成絡(luò)合物，有效防止結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生。二乙醇胺和三乙醇胺為有機(jī)弱堿，與緩蝕劑中有機(jī)酸可形成弱酸弱堿性有機(jī)物，使得堿性緩慢釋放，在保證初始堿性的前提下，可以保證足夠的儲備堿度。

目前，有進(jìn)口產(chǎn)品可以達(dá)到以上指標(biāo)，但使用溫度局限于180℃以下，且價格非常昂貴?；谝陨蠋c，開發(fā)一種中高溫下性能穩(wěn)定，低溫流動性良好，使用溫度寬泛，緩蝕阻垢性能長效且環(huán)境友好的水性導(dǎo)熱/載冷介質(zhì)及其制備方法，將對拓寬傳熱介質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域和功能具有巨大的推動作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是發(fā)明一種中高溫下性能穩(wěn)定，低溫流動性良好，使用溫度寬泛，緩蝕阻垢性能長效且環(huán)境友好的水性導(dǎo)熱/載冷介質(zhì)。

一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)，它包括按重量份計的如下組分：丙二醇60-70份，一縮二乙二醇6-15份，二縮三乙二醇6-15份，去離子水4-10份，以丁二酸0.2-0.8份，己二酸0.2-1份，三羧酸0.05-0.2份，二乙醇胺0.1-0.6份，三乙醇胺1-5.5份，巰基苯并噻唑0.1-0.3份、苯并三氮唑0.5-1份，六乙基亞磷酰三胺0.1-0.5份，聚合度8000聚馬來酸酐0.01-0.2份組成。

本方案的具體特點還有，一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)，它包括按重量份計的如下組分：丙二醇65份，一縮二乙二醇12份，二縮三乙二醇12份、去離子水5份，以丁二酸0.4份，己二酸0.7份，三羧酸0.1份，二乙醇胺0.5份，三乙醇胺3.5份，巰基苯并噻唑0.15份、苯并三氮唑0.35份，六乙基亞磷酰三胺0.25份，聚合度8000聚馬來酸酐0.05份組成。

本發(fā)明還提供了一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)的制備方法，它包括以下步驟：

（1）采用聚四氟乙烯電動攪拌器攪拌，將丙二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇和去離子水按一定配比攪拌混合均勻成基礎(chǔ)液，將二乙醇胺和三乙醇胺按一定配比溶于基礎(chǔ)液，目的是得到堿性基礎(chǔ)液，同時保證成品足夠的儲備堿度。

（2）然后將堿性基礎(chǔ)液在電加熱套內(nèi)加熱至50-55℃后，恒溫保持1.5小時，然后分別加入丁二酸、己二酸、三羧酸、巰基苯并噻唑、苯并三氮唑至完全溶解。

（3）最后加入六乙基亞磷酰三胺和聚合度8000聚馬來酸酐，持續(xù)攪拌并以10℃/h升溫速度，加熱至90℃，至所有添加成分完全溶解，得到水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)。

所需儀器設(shè)備包括聚四氟電動攪拌器，電子天平（精度0.0001g），電加熱套。

本方案的有益效果是以克勞修斯-克拉貝龍方程為理論基礎(chǔ)，選用丙二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇和去離子水混合為基礎(chǔ)液，是利用丙二醇冰點低（-59℃）和一縮二乙二醇（245℃）、二縮三乙二醇沸點高（285℃）的特點，然后加入去離子水，在大大降低粘度改善其流動性的基礎(chǔ)上，得到冰點為-40℃，沸點為210℃的四元混合基礎(chǔ)液。丁二酸、己二酸、三羧酸由于分子鏈長度不同可以在系統(tǒng)材質(zhì)表面形成一層相互填補(bǔ)的保護(hù)膜防止材質(zhì)表面腐蝕，尤其對鋼、鑄鐵、焊錫有良好的吸附效果；二乙醇胺、三乙醇胺可以為介質(zhì)提供持久的堿性環(huán)境；巰基苯并噻唑、苯并三氮唑可以對銅、鋅具有優(yōu)異的緩蝕效果，對鋼、鑄鐵、鋁、焊錫的緩蝕效果良好；六乙基亞磷酰三胺具有緩蝕和阻垢的雙重作用，對鋁、焊錫的緩蝕效果優(yōu)異，與聚合度8000聚馬來酸酐復(fù)配成阻垢率非常高的阻垢劑。

具體實施方式

實施例1：

一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)，它包括按重量份計的如下組分：丙二醇55份，一縮二乙二醇17份，二縮三乙二醇17份，去離子水2份，以丁二酸0.8份，己二酸0.3份，三羧酸0.1份，二乙醇胺0.3份，三乙醇胺6份，巰基苯并噻唑0.1份、苯并三氮唑1份，六乙基亞磷酰三胺0.3份，聚合度8000聚馬來酸酐0.1份組成。

上述水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)的制備方法是：將丙二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇和去離子水按一定配比加入到燒杯中，采用聚四氟乙烯電動攪拌器攪拌，攪拌混合均勻成基礎(chǔ)液，將二乙醇胺和三乙醇胺按一定配比溶于基礎(chǔ)液，目的是得到堿性基礎(chǔ)液，同時保證成品足夠的儲備堿度；然后將裝有堿性基礎(chǔ)液的燒杯在電加熱套內(nèi)加熱至50-55℃后，恒溫保持1.5小時后，分別加入丁二酸、己二酸、三羧酸、巰基苯并噻唑、苯并三氮唑至完全溶解；最后加入六乙基亞磷酰三胺和聚合度8000聚馬來酸酐，持續(xù)攪拌并以10℃/h升溫速度加熱至90℃，至所有添加成分完全溶解。得到水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)。

所需儀器設(shè)備包括四氟電動攪拌器、電子天平（精度0.0001g）、電加熱套。所述四氟電動攪拌器攪速度為90-120r/min。

測試結(jié)果顯示，

（1）冰點：-32℃，沸點247℃；

（2）緩蝕阻垢性能：參考（GB29743-2013玻璃器皿測試方法），在180℃環(huán)境下，持續(xù)336h后測試腐蝕結(jié)果分別為：碳鋼增加15mg、黃銅增加3.5mg、紫銅減少7mg、鑄鐵增加19mg、焊錫增加22mg、鑄鋁減少17mg；測試完成后導(dǎo)熱介質(zhì)內(nèi)有少許絮狀物出現(xiàn)，阻垢效果一般；

（3）-30℃粘度：406.82mPa·s；

（4）PH值：9.3。

結(jié)論：冰點不足，緩蝕阻垢性能一般，粘度高低溫流動性差，堿性足。

實施例2：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：

一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)，它包括按重量份計的如下組分：丙二醇62份，一縮二乙二醇15份，二縮三乙二醇15份，去離子水3.2份，以丁二酸0.2份，己二酸0.3份，三羧酸0.05份，二乙醇胺0.25份，三乙醇胺3.18份，巰基苯并噻唑0.1份、苯并三氮唑0.6份，六乙基亞磷酰三胺0.1份，聚合度8000聚馬來酸酐0.02份組成。

它的制備方法是同實施例1，不再贅述。

測試結(jié)果顯示，

（1）冰點：-37℃，沸點225℃；

（2）緩蝕阻垢性能：參考（GB29743-2013玻璃器皿測試方法），在180℃環(huán)境下，持續(xù)336h后測試腐蝕結(jié)果分別為：碳鋼增加6mg、黃銅減少3.5mg、紫銅減少1mg、鑄鐵增加16mg、焊錫增加19mg、鑄鋁減少20mg；測試完成后導(dǎo)熱介質(zhì)內(nèi)有少許絮狀物出現(xiàn)，阻垢效果一般；

（3）-30℃粘度：191.05mPa·s；

（4）PH值： 8.5。

結(jié)論：冰點不足，緩蝕阻垢性能一般，粘度偏高流動性差，堿性適當(dāng)。

實施例3：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：

一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)，它包括按重量份計的如下組分：丙二醇64份，一縮二乙二醇14份，二縮三乙二醇14份，去離子水4份，以丁二酸0.25份，己二酸0.5份，三羧酸0.07份，二乙醇胺0.2份，三乙醇胺2份，巰基苯并噻唑0.1份、苯并三氮唑0.7份，六乙基亞磷酰三胺0.14份，聚合度8000聚馬來酸酐0.03份組成。

它的制備方法是同實施例1，不再贅述。

測試結(jié)果顯示，

（1）冰點：-39℃，沸點218℃；

（2）緩蝕阻垢性能：參考（GB29743-2013玻璃器皿測試方法），在180℃環(huán)境下，持續(xù)336h后測試腐蝕結(jié)果分別為：碳鋼增加3mg、黃銅減少2.5mg、紫銅減少1mg、鑄鐵增加2mg、焊錫增加1.6mg、鑄鋁減少2.2mg；測試完成后導(dǎo)熱介質(zhì)內(nèi)有少許絮狀物出現(xiàn)，阻垢效果良好；

（3）-30℃粘度：188.13mPa·s；

（4）PH值： 8.4。

結(jié)論：冰點不足，緩蝕阻垢性能良好，粘度稍高流動性一般，堿性適當(dāng)。

實施例4：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：

一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)，它包括按重量份計的如下組分：丙二醇65份，一縮二乙二醇12份，二縮三乙二醇12份、去離子水5份，以丁二酸0.4份，己二酸0.7份，三羧酸0.1份，二乙醇胺0.5份，三乙醇胺3.5份，巰基苯并噻唑0.15份、苯并三氮唑0.35份，六乙基亞磷酰三胺0.25份，聚合度8000聚馬來酸酐0.05份組成。

它的制備方法是同實施例1，不再贅述。

測試結(jié)果顯示，

（1）冰點：-40℃，沸點211℃；

（2）緩蝕阻垢性能：參考（GB29743-2013玻璃器皿測試方法），在180℃環(huán)境下，持續(xù)336h后測試腐蝕結(jié)果分別為：碳鋼減少1mg、黃銅減少0.5mg、紫銅減少0.5mg、鑄鐵增加1mg、焊錫增加1.6mg、鑄鋁減少2.2mg；測試完成后導(dǎo)熱介質(zhì)依然清澈，阻垢效果優(yōu)異；

（3）-30℃粘度：168.51mPa·s；

（4）PH值： 9。

結(jié)論：冰點低沸點高，緩蝕阻垢性能優(yōu)異，粘度小低溫流動性好，堿性足。位最優(yōu)實施例。

實施例5：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：

一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)，它包括按重量份計的如下組分：丙二醇68份，一縮二乙二醇9份，二縮三乙二醇9份，去離子水7份，以丁二酸0.6份，己二酸0.6份，三羧酸0.15份，二乙醇胺0.35份，三乙醇胺3.79份，巰基苯并噻唑0.25份、苯并三氮唑0.9份，六乙基亞磷酰三胺0.3份，聚合度8000聚馬來酸酐0.06份組成。

它的制備方法是同實施例1，不再贅述。

測試結(jié)果顯示，

（1）冰點：-42℃，沸點199℃；

（2）緩蝕阻垢性能：參考（GB29743-2013玻璃器皿測試方法），在180℃環(huán)境下，持續(xù)336h后測試腐蝕結(jié)果分別為：碳鋼減少1.8mg、黃銅減少0.7mg、紫銅減少0.5mg、鑄鐵增加2mg、焊錫增加4.6mg、鑄鋁減少4.0mg；測試完成后導(dǎo)熱介質(zhì)依然清澈，阻垢效果良好；

（3）-30℃粘度：154.41mPa·s；

（4）PH值： 9.1。

結(jié)論：冰點低，沸點不足，緩蝕阻垢性能良好，粘度偏高流動性差，堿性適當(dāng)。

實施例6：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：

一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)，它包括按重量份計的如下組分：丙二醇70份，一縮二乙二醇6份，二縮三乙二醇6份，去離子水10份，以丁二酸0.8份，己二酸1份，三羧酸0.2份，二乙醇胺0.55份，三乙醇胺5.5份，巰基苯并噻唑0.29份、苯并三氮唑1份，六乙基亞磷酰三胺0.5份，聚合度8000聚馬來酸酐0.16份組成。

它的制備方法是同實施例1，不再贅述。

測試結(jié)果顯示，

（1）冰點：-44℃，沸點175℃；

（2）緩蝕阻垢性能：參考（GB29743-2013玻璃器皿測試方法），在180℃環(huán)境下，持續(xù)336h后測試腐蝕結(jié)果分別為：碳鋼減少1.5mg、黃銅減少0.8mg、紫銅減少0.5mg、鑄鐵增加0.7mg、焊錫增加2.8mg、鑄鋁減少6.4mg；測試完成后導(dǎo)熱介質(zhì)依然清澈，阻垢效果良好；（3）-30℃粘度：140.51mPa·s；

（4）PH值：9.4。

結(jié)論：冰點不足，沸點不足，緩蝕阻垢性能良好，粘度低流動性好，堿性足。

實施例7：本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：

一種水性有機(jī)載冷/導(dǎo)熱介質(zhì)，它包括按重量份計的如下組分：丙二醇75份，一縮二乙二醇3份，二縮三乙二醇3份，去離子水13份，以丁二酸0.8份，己二酸1份，三羧酸0.2份，二乙醇胺0.5份，三乙醇胺2份，巰基苯并噻唑0.2份、苯并三氮唑1份，六乙基亞磷酰三胺0.2份，聚合度8000聚馬來酸酐0.1份組成。

它的制備方法是同實施例1，不再贅述。

測試結(jié)果顯示，

（1）冰點：-49℃，沸點121℃；

（2）緩蝕阻垢性能：參考（GB29743-2013玻璃器皿測試方法），在180℃環(huán)境下，持續(xù)336h后測試腐蝕結(jié)果分別為：碳鋼減少16mg、黃銅減少7.1mg、紫銅減少5.7mg、鑄鐵增加24mg、焊錫增加28mg、鑄鋁增加36mg；測試完成后導(dǎo)熱介質(zhì)有絮狀物及細(xì)微顆粒出現(xiàn)，阻垢效果一般；

（3）-30℃粘度：121.55mPa·s；

（4）PH值：8.3。

結(jié)論：冰點不足，沸點過低，緩蝕阻垢性能差，粘度低流動性好，堿性稍弱。