ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ ДЛЯ СИСТЕМ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК C08L83/04 

Изобретение относится к области создания низкотемпературных теплоносителей для систем терморегулирования на основе олигометилсилоксановых олигомеров, которые могут быть использованы в химической, авиационной, атомной и других отраслях промышленности.

Известно использование олигометилсилоксанов линейного строения в качестве теплоносителей (Хананашвили Л. М., Андрианов К.А., Технология элементоорганических мономеров и полимеров, М., Химия, 1983, с.148-149). Олигометилсилоксаны линейного строения общей формулы

n=3-13
представляют собой инертные к конструкционным материалам нетоксичные жидкости с вязкостью от 4,5 до 11 мм²/с при 20^oС и температурой затвердевания не выше минус 60^oС.

Недостатком указанных жидкостей является высокая их вязкость при температуре-минус 50^oС (от 50 до 120 мм²/с) и как следствие невозможность их использования в качестве теплоносителя при температуре ниже минус 50^oС.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению, принятым нами в качестве прототипа, является теплоноситель на основе олигометилсилоксанов разветвленного строения формулы:

где n+m+х=7-16
(Хананашвили Л. М., Андрианов К.А., Технология элементоорганическнх мономеров и полимеров, М., Химия, 1983, с 181).

Олигометилсилоксаны разветвленного строения - это жидкости, инертные по отношению к конструкционным материалам, нетоксичные с вязкостью от 1 до 3,9 мм²/с при 20^oС и с вязкостью от 12 до 30 мм²/с при минус 70^oС Указанные олигометилсилоксаны применяют в качестве теплоносителя в системах терморегулирования от минус 100 до плюс 100^oС.

Недостатком этого теплоносителя является то, что его использование ограничено интервалом температур от минус 100 до плюс 100^oС.

С развитием техники возникла необходимость создания жидкостей, работоспособных в качестве теплоносителя в системах терморегулирования различных объектов промышленности в интервале температур от минус 135 до плюс 120^oС.

Для обеспечения стабильности работы системы терморегулирования теплоноситель должен отвечать следующим требованиям: вязкость при 20^oС должна быть 1,50-1,70 мм²/с, при минус 70^oС - 12-15 мм²/с, температура застывания жидкости должна быть ниже минус 135^oС, т.е. теплоноситель должен сохранять подвижность при температуре минус 135^oС. Кроме этих требований к теплоносителю он должен быть стабилен в течение всего срока хранения и эксплуатации, инертен по отношению к конструкционным материалам, нетоксичен.

Задачей данного изобретения является создание теплоносителя на основе олигометилсилоксанов, работоспособного в интервале температур от минус 135 до плюс 120^oС.

Указанная задача решается тем, что предложен теплоноситель для систем терморегулирования, включающий олигометилсилоксан разветвленного строения формулы:

который, согласно изобретению, дополнительно содержит олигометилсилоксан линейного строения, формулы:

при следующем соотношении компонентов, мас.%
Олигометилсилоксан разветвленного строения, формулы (1) - 15-50
Олигметилсилоксан линейного строения формулы (2) - 50-85
В качестве олигометилсилоксана разветвленного строения в составе используют метилтрис(триметилсилокси)силан формулы Si₄С₁₀Н₃₀О₃.

Структурная формула:

который получают традиционным способом - гетерофункциональной конденсацией метилтрихлорсилана с гексаметилдисилоксаном в присутствии серной кислоты с последующим выделением целевого продукта - метил-трис(триметилсилокси)силана.

Физико-химические свойства получаемого метилтрис(триметилсилокси)силана следующие:
вязкость при 20^oС составляет 1,58 мм²/c
вязкость при минус 50^oС - 16,0 мм²/с
температура застывания - минус 80^oС
температура кипения при 760 мм рт. ст. - 190^oС
В качестве олигометилсилоксана линейного строения нами предложен декаметил-тетрасилоксан формулы
Si₄С₁₀Н₃₀О₃, структурная формула:

Олигометилсилоксан получают путем ректификации продукта каталитической перегруппировки гексаметилдисилоксана с октаметилциклотетрасилоксаном. В качестве катализатора используют сульфокатиоит марки КУ-23 30/100.

Физико-химические свойства полученного декаметилтетрасилоксана следующие:
вязкость при 20^oС составляет 1,63 мм²/c
вязкость при минус 50^oС - 17,0 мм²/с
температура застывания - минус 76^oС
температура кипения при 760 мм рт. ст. - 193^oС
Получение образцов теплоносителя
Пример 1
В реактор, снабженный мешалкой, загружают 15 г (15 мас.%) метилтрис(триметилсилокси)силан и 85 г (85 мас%) декаметилтетрасилоксана. Реакционную массу перемешивают в течение 40 мин. В полученном продукте определяют вязкость при 20^oС и при минус 70^oС, температуру застывания, температуру кипения, качественный и количественный состав, маc.% Данные приведены в таблице. Образцы по примерам 2-5 получают аналогично способу, описанному в примере 1.

В образцах, полученных по примерам 1-5, определяют температуру кипения, вязкость при 20^oС и минус 70^oС по ГОСТ 33-82, температуру застывания по ГОСТ 20841.3-75, температуру вспышки по ГОСТ 4333-87 Состав образцов определяют методом газожидкостной хроматографии по ГОСТ 20841.8-79. Таким образом, как видно из таблицы, предложенный теплоноситель имеет значение вязкости при 20^oС 1,5-1,7 мм²/с, при минус 70^oС 12-15 мм²/с, температуру кипения 192-193^oС, температуру вспышки 57-58^oС, температуру застывания минус 140-142^oС.

Предложенный теплоноситель инертен к конструкционным материалам, нетоксичен, работоспособен при температуре от минус 135^oС до плюс 120^oС, что определяется его температурой застывания, кипения и вязкостью.

Предложенный состав теплоносителя отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введен олигометилсилоксан линейного строения, при этом компоненты состава берут в определенном количестве, т.е. предложенное техническое решение соответствует критерию "новизна".

При анализе уровня техники не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный заявителем технический результат, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного решения критерию "изобретательский уровень"и

Описывается теплоноситель для систем терморегулирования, включающий олигометилсилоксан разветвленного строения метилтрис(триметилсилокси)силан формулы

дополнительно содержит олигометилсилоксан линейного строения декаметилтетрасилоксан формулы
(CH₃)₃SiO-(Si(CH₃)₂O)₂-Si(CH₃)₃ (2)
при следующем соотношении компонентов, мас.%: олигометилсилоксан разветвленного строения формулы (1) 15-50, олигометилсилоксан линейного строения формулы (2) 50-85. Техническим результатом является работоспособность теплоносителя в интервале температур от -135 до 120^oC. 1 табл.

Теплоноситель для систем терморегулирования, включающий олигометилсилоксан разветвленного строения метилтрис (триметилсилокси) силан формулы

отличающийся тем, что он дополнительно содержит олигометилсилоксан линейного строения декаметилтетрасилоксан формулы

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олигометилсилоксан разветвленного строения формулы (1) 15-50

Олигометилсилоксан линейного строения формулы (2) 50-85