[發明專利]用作傳熱流體的支鏈有機硅氧烷

有效

• 申請號: 201680008703.6
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN107207949B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 斯特芬·德里希;里夏德·魏德納;斯文·海德西克;伯恩哈德·里格爾
• 申請（專利權）人: 瓦克化學股份公司
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10;F24S60/30
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張英;沈敬亭

本發明涉及在300℃和500℃之間的操作溫度下使用包括通式(I)(R3SiO1/2)w(SiO4/2)z的支鏈硅氧烷的傳熱流體操作系統的方法，其中，w表示4和20之間的整數值，z表示1和15的整數值，以及R表示甲基，相對于整個傳熱流體通式(I)的所有硅氧烷的分數的總和是至少95質量％。

技術領域

本發明涉及使用包括支鏈硅氧烷的傳熱流體來操作系統的方法。

背景技術

在下文中簡稱為“硅氧烷”的有機硅氧烷和有機聚硅氧烷(硅油)具有熱穩定性、寬液態范圍和對其粘度的低溫依賴性，并且因此廣泛用作傳熱流體。DE 2754705 A1陳述了硅氧烷相對于其他傳熱介質的優勢。尤其在超低溫(-50℃以下)或者超高溫(200-450℃)下它們優于有機傳熱流體或者是完全單獨可用的非離子傳熱流體。例如，EP 1473346 B1描述了可用作降至-100℃的制冷劑的線性和環狀二甲聚硅氧烷的混合物。此外，來自美國陶氏化學公司(CH 153-046-E-1097，1997年10月)的手冊“SYLTHERM 800傳熱流體-產品技術數據”描述了線性的、全甲基硅油(“Syltherm 800”)并且報告了較高持續使用溫度至400℃(閉合回路，不包括空氣)。進一步報告的是高達538℃的短暫的熱老化在沒有可估計的分解下是可實現的。

所陳述的硅氧烷的特性預先指定它們用作高溫傳熱流體，例如，在傳熱系統中，諸如，太陽能熱力發電站，尤其在具有拋物線集熱槽和菲涅耳技術的那些中，其中，傳熱流體暴露于高熱老化高達400℃和顯著的溫度變化許多年。在DE 2754705 A1、US 4122109和US4193885中描述了在太陽能熱裝置(solar thermal device)中的硅油的使用。

WO 10103103描述了根據附著于硅的至少一個有機部分具有兩個碳原子的條款下，聚有機硅氧烷作為傳熱流體的用途。這個事實是對應硅氧烷的使用非常不利，因為當暴露于相對高的熱老化時傳熱油通過β-H消去法分解。因此相對于硅沒有β-定位的氫原子的單獨的硅氧烷適用于相對高溫范圍內。

硅氧烷混合物的組成經受重新布置過程(平衡)，并因此是溫度依賴的并且從而也是時間依賴的，直到在特定選擇的溫度下達到平衡。線性的、全甲基硅油可能需要幾天達到平衡狀態，這是例如在400℃下線性和環狀硅氧烷的混合物。因此物理性能還與上述過程同時改變。可能的結果是利用作為傳熱流體的硅氧烷操作的裝置的重要操作參數隨著時間的推移發生可估計的變化，實例是蒸汽壓力或者粘度。這是不利的，因為它可能需要另外的控制工程要求或者甚至額外的資本支出以設計和構造該裝置，或者有限的公用設施或者甚至在這個周期完全無用的裝置。因為它們的環境和安全分級，合成的環狀硅氧烷(尤其D4)是不理想的。

上述重新布置另外處理，線性硅氧烷的結構通過歧化反應改變。直鏈組成R₂SiO_2/2/D基團的歧化導致形成RSiO_3/2/T和R₃SiO_1/2/M基團。形成的T基團是硅氧烷結構中的分支位點并且這些分支造成硅油的物理性能發生改變，諸如，粘度增加，導致增加為了從流體得到必需熱量所需泵取的水平。這使系統困難并且最終不可以操作。

US 4122109和US 4193885描述了包含金屬的穩定劑和還可選的含氫硅化合物添加至非環狀甲基聚硅氧烷，以便消除化學組成中與溫度有關的改變，并且因此隨著時間的推移使得組成和物理性能保持穩定。然而，根據實施例清楚的是，無法完全消除重新布置。流體在上述相關的產品手冊(“Syltherm 800”)中進行報告，以經受非常緩慢的重新布置，在幾個月之后最終達到平衡狀態。這與蒸汽壓力的可估計的增加相關聯。但是由于成本的原因，傳熱流體在太陽能熱力發電站使用了幾年，因此穩定劑添加不適用于本申請，因為它在任何情況下都不能防止在這個期間重新布置，并且由于材料成本增加甚至是不利的。沒有提及關于穩定劑對歧化反應的影響。