稳定化的六方氮化硼纳米颗粒制造技术

一种组合物，包括水、醇或水和醇混合物的连续相；分散在所述连续相中的六方氮化硼纳米颗粒；和具有式(I)的化合物或其盐，其中n为50‑200的整数，y为20‑200的整数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稳定化的六方氮化硼纳米颗粒
本公开涉及包含六方氮化硼纳米颗粒的稳定组合物。介绍传热流体用于许多应用，特别是作为冷却剂或防冻剂。使用传热流体的实例包括去除或交换来自固定和汽车内燃机的过量热量、电动机和发电机产生的热量、工艺热和冷凝热(例如，在炼油厂和蒸汽发生设备中)、来自电子设备的热量或在燃料电池系统中产生的热量。在每个应用中，传热流体的热导性和热容是重要的。历史上，考虑换热时水是优选的流体。然而，水通常与防冻剂(例如，醇如二元醇或盐)混合以获得防冻性质。与纯水相比，这些混合物具有降低的传热能力，但仍优于液体如有机油、硅油或合成酯。导热系数较高的传热流体是理想的。尽管水基和水/二元醇基的流体主导市场，但它们并不总是提供足够的传热性能。特别地，节能应用和设备需要开发具有比目前可获得的传热流体具有显著更高的热导率的传热流体。具有悬浮固体的流体可以表现出更高的热导率。固体比流体具有更大的热导率。例如，固体铜、铝、氧化铜和氧化硅的热导率分别为401W/m.K、237W/m.K、76.5W/m.K和1.38W/m.K。相比之下，流体水、单乙二醇和典型的油分别具有0.613W/m.K、0.252W/m.K和0.107W/m.K的热导率。自从麦克斯韦在1881年出版的理论著作以来，已经对包含固体颗粒的分散体的有效热导率进行了许多理论和实验研究。纳米粒子掺入流体中可以提供更高的热导率。提出在水、乙二醇和发动机油等流体中使用纳米颗粒，以生产具有改进的传热能力的新类型的工程流体(纳米流体)。参见S.U.-S.Choi，ASMECongress，SanFrancisco，CA，November12-17,1995。已经报道了含有Al2O3和CuO纳米颗粒的流体的热导率测量。参见S.U.-S.Choi等，ASMETransactions280，Vol.121，May1999。与不含纳米颗粒的相同流体相比，仅含有少量纳米颗粒的纳米流体具有显着更高的热导率。然而，分散的纳米颗粒(包括六方氮化硼纳米颗粒)的稳定性差，已经阻碍了纳米流体作为传热流体的应用。到目前为止，与稳定性有关的研究集中在粒度选择和粒度分布以及分散技术上。概要本文公开了包含六方氮化硼纳米颗粒的稳定组合物、制备稳定组合物的方法，以及利用组合物作为传热流体进行热交换的方法。在第一实施方案中，组合物包含选自由水、醇以及水和醇混合物组成的组的连续相；分散在所述连续相中的六方氮化硼纳米颗粒；和具有式(I)的化合物或其盐其中n为50-200的整数，y为20-200的整数。在第二实施方案中，组合物包含连续相的水；分散在所述连续相中的六方氮化硼纳米颗粒；和具有式(I)的化合物或其盐其中n为50-200的整数，y为20-200的整数。在一个实施方案中，交换热的方法包括a.在汽车内燃机中产生热量；b.使物流经过热交换器的一侧；C.使组合物经过所述热交换器的另一侧；和d.在所述热交换器中将热量从所述物流传递到所述组合物。在该方法中，所述组合物包含选自由水、醇以及水和醇混合物组成的组的连续相；分散在所述连续相中的六方氮化硼纳米颗粒；和具有式(I)的化合物或其盐其中n为50-200的整数，y为20-200的整数。详细说明如本文所用，单数形式“一”，“一”和“所述”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。在第一实施方案中，组合物包含选自由水、醇以及水和醇混合物组成的组的连续相；分散在所述连续相中的六方氮化硼纳米颗粒；和具有式(I)的化合物或其盐其中n为50-200的整数，y为20-200的整数。在第二实施方案中，组合物包含连续相的水；分散在所述连续相中的六方氮化硼纳米颗粒；和具有式(I)的化合物或其盐其中n为50-200的整数，y为20-200的整数。具有式(I)的化合物是具有由聚乙二醇的亲水性嵌段包围的聚丙二醇的中心疏水性嵌段的三嵌段共聚物。本专利技术人已经观察到，含有六方氮化硼纳米颗粒的流体表现出增加的热导率，但是在传热应用中通常遇到的高温下，例如在约70℃至约110℃之间或约85℃至约110℃之间，并不合适的稳定。本专利技术人已经发现，将具有由聚乙二醇的亲水性嵌段包围的聚丙二醇的中心疏水性嵌段的三嵌段共聚物掺入含有分散的六方氮化硼纳米颗粒的水基、醇基、或水/醇基连续相中，可以在室温和更高的温度下稳定所述连续相中六方氮化硼纳米颗粒的分散体。因此，三嵌段共聚物的引入可以提供具有不仅显著的导热性、而且提高的稳定性的组合物，使其适合用作传热流体。例如，所述组合物可以在室温下稳定12小时。作为另一个实例，所述组合物可以在约室温至约85℃之间的温度下稳定12小时。作为另一个实例，所述组合物可以在约70℃至约110℃之间或约85℃至约110℃之间的温度下稳定12小时。具有式(I)的化合物的合适的盐包括碱金属盐、铵盐和胺盐。所述组合物通常含有主要量(即至少80体积％)的连续相(即水、醇或水和醇的混合物)。在一个实施方案中，所述组合物含有至少85体积％的连续相。在另一个实施方案中，所述组合物含有至少90体积％的连续相。在另一个实施方案中，所述组合物含有至少95体积％的连续相。如果需要防冻性质，则醇作为防冻剂。当所述连续相是醇或水和醇的混合物时，醇可以是二元醇。二元醇可以是乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、三甘醇、四甘醇、五甘醇、六甘醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、五丙二醇、六丙二醇、单乙二醇或单丙烯乙二醇。醇或者可以选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、糠醛、四氢糠基、乙氧基化糠基、甘油二甲醚、山梨糖醇、1,2,6己三醇、三羟甲基丙烷、甲氧基乙醇和甘油。在一个实施方案中，使用甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、糠醛、四氢糠基、乙氧基化糠基、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、甘油的单乙醚、甘油的二甲醚、山梨醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、甲氧基乙醇或其混合物。在一个具体实施方案中，所述连续相是水和乙二醇的混合物。在另一个具体实施方案中，连续相是50/50体积％比的水和乙二醇的混合物。六方氮化硼纳米颗粒的形状为圆柱形，其尺寸可以变化。由于六方氮化硼纳米颗粒的圆柱形形状，它们的高度与它们的半径或直径共同形成它们的尺寸。例如，六方氮化硼纳米颗粒可具有约50nm至约350nm的平均直径和约5nm至约20nm的平均高度。作为另一个例子，六方氮化硼纳米颗粒的平均片高可以在约5nm至约20nm之间，平均片半径在约50nm至约350nm之间。组合物中六方氮化硼纳米颗粒的浓度可以变化。在一个实施方案中，六方氮化硼纳米颗粒以约0.0001体积％至约10体积％之间的浓度存在于组合物中。在另一个实施方案中，六方氮化硼纳米颗粒以约0.005体积％至约0.5体积％之间的浓度存在于组合物中。在另一个实施方案中，六方氮化硼纳米颗粒以约0.05体积％至约0.2体积％之间的浓度存在于组合物中。在具有式(I)的化合物中，在一个实施方案中，n是80和120之间的整数，y是50和75之间的整数。在一个具体实施方案中，n是100，y是65。组合物中具有式(I)的化合物的浓度可以变化。在一个实施方案中，具有式(I)的化合物以约0.0001体积％至约1体积％之间的浓度存在于组合物中。在另一个实施方案中，具有式本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合物，其包含：选自由水、醇以及水和醇混合物组成的组的连续相；分散在所述连续相中的六方氮化硼纳米颗粒；和具有式(I)的化合物或其盐

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.组合物，其包含：选自由水、醇以及水和醇混合物组成的组的连续相；分散在所述连续相中的六方氮化硼纳米颗粒；和具有式(I)的化合物或其盐其中n为50-200的整数，y为20-200的整数。2.根据权利要求1所述的组合物，其中n是80和120之间的整数，y是50和75之间的整数。3.根据权利要求1所述的组合物，其中n为100，y为65。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述六方氮化硼纳米颗粒的平均片高为约5nm至约20nm，平均片半径为约50nm至约350nm。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述六方氮化硼纳米颗粒的平均直径为约50nm至约350nm，平均高度为约5nm至约20nm。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述连续相是水和乙二醇。7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述连续相是50/50体积％比的水和乙二醇。8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物还包含添加剂。9.根据权利要求8所述的组合物，其中所述添加剂选自由作为防冻剂的碱金属盐、腐蚀抑制剂、防垢剂、稳定剂、抗氧化剂、缓冲剂、消泡剂、染料及其混合物组成的组。10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述腐蚀抑制剂选自由脂肪族羧酸或其盐、芳族羧酸或其盐、三唑、噻唑、硅酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐、磷酸钼酸盐、胺盐及其混合物组成的组。11.根据权利要求9所述的组合物，其中所述腐蚀抑制剂以约0.2重量％和约10重量％之间的浓度存在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·利文斯，V·拉多伊契齐，S·阿加瓦尔，M·福尔斯特曼，
申请(专利权)人：傲而特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE