用作传热流体的支链有机硅氧烷制造技术

本发明专利技术涉及在300℃和500℃之间的操作温度下使用包括通式(I)(R3SiO1/2)w(SiO4/2)z的支链硅氧烷的传热流体操作系统的方法，其中，w表示4和20之间的整数值，z表示1和15的整数值，以及R表示甲基，相对于整个传热流体通式(I)的所有硅氧烷的分数的总和是至少95质量％。

A branched organic silicone used as a heat transfer fluid

The present invention relates to a formula including between 300 degrees and 500 degrees at the operating temperature (I) (R3SiO1/2) w (SiO4/2) method, the heat transfer fluid operating system Z branched siloxane, w represents the integer value 4 and 20, Z said the integer value of 1 and 15, and R represents a base, relative to the heat transfer fluid formula (I) the sum of all siloxane scores is at least 95 mass%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用作传热流体的支链有机硅氧烷
本专利技术涉及使用包括支链硅氧烷的传热流体来操作系统的方法。
技术介绍
在下文中简称为“硅氧烷”的有机硅氧烷和有机聚硅氧烷(硅油)具有热稳定性、宽液态范围和对其粘度的低温依赖性，并且因此广泛用作传热流体。DE2754705A1陈述了硅氧烷相对于其他传热介质的优势。尤其在超低温(-50℃以下)或者超高温(200-450℃)下它们优于有机传热流体或者是完全单独可用的非离子传热流体。例如，EP1473346B1描述了可用作降至-100℃的制冷剂的线性和环状二甲聚硅氧烷的混合物。此外，来自美国陶氏化学公司(CH153-046-E-1097，1997年10月)的手册“SYLTHERM800传热流体-产品技术数据”描述了线性的、全甲基硅油(“Syltherm800”)并且报告了较高持续使用温度至400℃(闭合回路，不包括空气)。进一步报告的是高达538℃的短暂的热老化在没有可估计的分解下是可实现的。所陈述的硅氧烷的特性预先指定它们用作高温传热流体，例如，在传热系统中，诸如，太阳能热力发电站，尤其在具有抛物线集热槽和菲涅耳技术的那些中，其中，传热流体暴露于高热老化高达400℃和显著的温度变化许多年。在DE2754705A1、US4122109和US4193885中描述了在太阳能热装置(solarthermaldevice)中的硅油的使用。WO10103103描述了根据附着于硅的至少一个有机部分具有两个碳原子的条款下，聚有机硅氧烷作为传热流体的用途。这个事实是对应硅氧烷的使用非常不利，因为当暴露于相对高的热老化时传热油通过β-H消去法分解。因此相对于硅没有β-定位的氢原子的单独的硅氧烷适用于相对高温范围内。硅氧烷混合物的组成经受重新布置过程(平衡)，并因此是温度依赖的并且从而也是时间依赖的，直到在特定选择的温度下达到平衡。线性的、全甲基硅油可能需要几天达到平衡状态，这是例如在400℃下线性和环状硅氧烷的混合物。因此物理性能还与上述过程同时改变。可能的结果是利用作为传热流体的硅氧烷操作的装置的重要操作参数随着时间的推移发生可估计的变化，实例是蒸汽压力或者粘度。这是不利的，因为它可能需要另外的控制工程要求或者甚至额外的资本支出以设计和构造该装置，或者有限的公用设施或者甚至在这个周期完全无用的装置。因为它们的环境和安全分级，合成的环状硅氧烷(尤其D4)是不理想的。上述重新布置另外处理，线性硅氧烷的结构通过歧化反应改变。直链组成R2SiO2/2/D基团的歧化导致形成RSiO3/2/T和R3SiO1/2/M基团。形成的T基团是硅氧烷结构中的分支位点并且这些分支造成硅油的物理性能发生改变，诸如，粘度增加，导致增加为了从流体得到必需热量所需泵取的水平。这使系统困难并且最终不可以操作。US4122109和US4193885描述了包含金属的稳定剂和还可选的含氢硅化合物添加至非环状甲基聚硅氧烷，以便消除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，无法完全消除重新布置。流体在上述相关的产品手册(“Syltherm800”)中进行报告，以经受非常缓慢的重新布置，在几个月之后最终达到平衡状态。这与蒸汽压力的可估计的增加相关联。但是由于成本的原因，传热流体在太阳能热力发电站使用了几年，因此稳定剂添加不适用于本申请，因为它在任何情况下都不能防止在这个期间重新布置，并且由于材料成本增加甚至是不利的。没有提及关于稳定剂对歧化反应的影响。DE102012211258公开了硅氧烷的某些混合物(线性和环状硅氧烷的混合物)即使它们的化学组成随着时间的推移而改变直到平衡状态随着时间的推移在热老化上在恒温下也能够具有基本上不变的物理性能。实际上，这些硅氧烷混合物的不需要在这个温度下对应于平衡组成。然而，在这种硅氧烷混合物中歧化反应不可以消除。此外，因为它们的环境和安全分级，环状硅氧烷(尤其D4)是不理想的。RU2221826描述了线性硅氧烷的混合物的用途，尤其是十甲基四硅氧烷、以及支链甲基硅氧烷，尤其是甲基(三甲基硅氧基)硅烷作为传热介质在-135℃至120℃的温度范围中应用。这种低温范围不可能导致平衡和歧化的明显速率。
技术实现思路
本专利技术提供了在300℃至500℃的操作温度下使用包括通式I的支链硅氧烷的传热流体来操作系统的方法(R3SiO1/2)w(SiO4/2)z(I)其中w表示从4至20的整数值，z表示从1至15的整数值，R表示甲基，其中基于作为整体的传热流体，通式I的所有硅氧烷的比例的总和按质量计不小于95％。(R3SiO1/2)w和(SiO4/2)z单元分别被称为M基团和Q基团。经受热老化的硅氧烷经受歧化反应，并且相对缓慢的可逆的重新布置过程以与温度和时间有关的方式在各种硅氧烷之间形成平衡状态。物理性能的合成变化随着时间的推移在恒温下对于作为传热介质的硅氧烷的应用是不利的。与支链的，即包含Q的硅氧烷相比，本专利技术依靠这两个机构具有线性的，即主要包含D的硅氧烷的是显著更明显的发现。通式I的硅氧烷以及它们的混合物随着时间的推移具有基本上不变的物理性能。通式I的硅氧烷的25℃粘度优选地低于100mPa*s，更优选地低于20mPa*s并且最优选地低于10mPa*s，它们全部是使用来自RheoSenseInc.的μVISK粘度计测量的。通式I的硅氧烷的蒸汽压力在使用中作为传热流体在操作温度下优选地低于100巴(bar)，更优选地低于50巴并且最优选地低于35巴。由于它们的合成方法，通式I的硅氧烷还可包含OH(硅烷醇)形式的R、OR2(烷氧基；R2＝烷基)、OC(O)R2(羧基；R2＝烷基)和卤素。硅烷醇、烷氧基和卤素部分的比例优选地低，更优选地低0.5％。在优选实施方式中，不存在硅烷醇、烷氧基和卤素部分。w优选地表示高达15的整数值。z优选地表示整数1至5。w+z优选地表示高达50的值，尤其高达20的值。优选的是其中w表示从4至10的值以及z表示从1至4的值的混合物。具体优选的是其中w表示从4至6的值以及z表示从1至2的值的混合物。尤其优选的是其中w表示4以及z表示1的支链硅氧烷。通式I的硅氧烷可以是摩尔质量分布的单峰、双峰或者多峰形式，同时摩尔质量分布可以是窄的或者宽的。传热流体优选地包含小于1000ppm的水，更优选地包含小于500ppm的水并且最优选地包含小于200ppm的水，全部都基于质量。在操作中改变选自通式I的硅氧烷的密度、蒸汽压力、粘度、热容量和热传导性的物理性能的等级，更具体地，在预期使用的过程中所有这些性能的等级的改变量不超过15％，优选地不超过10％并且更优选地不超过5％。通式I的硅氧烷经由合成的已知文献的方法或者经由实例中描述的新颖合成是可获得的。通式I的硅氧烷的混合物通过通式I的纯硅氧烷也是可获得的，或者这种硅氧烷的任何期望的混合物以任何顺序被制备、混合和相互添加，可选地还重复不止一次，可选地还是交替的或者同时的。合适的方法能够使硅氧烷或者硅氧烷混合物也被再次除去。通式I的硅氧烷的组合物在过程中通过通式I的硅氧烷的采用或者除去被控制。可以在室温和环境压力下，而且也可以在升高或降低的温度以及升高或降低的压力下进行该方法。通式I的硅氧烷及其混合物进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在300℃至500℃的操作温度下使用包含通式I的支链硅氧烷的传热流体来操作系统的方法(R3SiO1/2)w(SiO4/2)z，     (I)其中w表示从4至20的整数值，z表示从1至15的整数值，R表示甲基，其中基于作为整体的所述传热流体，通式I的所有硅氧烷的比例的总和按质量计不小于95％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.06 DE 102015202158.01.一种在300℃至500℃的操作温度下使用包含通式I的支链硅氧烷的传热流体来操作系统的方法(R3SiO1/2)w(SiO4/2)z，(I)其中w表示从4至20的整数值，z表示从1至15的整数值，R表示甲基，其中基于作为整体的所述传热流体，通式I的所有硅氧烷的比例的总和按质量计不小于95％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，w表示从4至10的值以及z表示从1至4的值...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特芬·德里希，里夏德·魏德纳，斯文·海德西克，伯恩哈德·里格尔，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE