[發明專利]一種基于丙三醇低共融溶劑體系的納米流體的制備方法及其制備的納米流體

有效

• 申請號: 201810908892.3
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109207127B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 劉昌會;房慧;喬羽;趙佳騰;劉臣臻;霍宇濤;饒中浩
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種基于低共融溶劑體系的納米流體的制備方法及其制備的納米流體，該方法是(1)將丙三醇和氯化膽堿于室溫下混合，在60～150℃下攪拌0.5～3h，冷卻至室溫，得到低共融溶劑；(2)向低共融溶劑中加入分散劑，在60～150℃下攪拌混合均勻，再加入納米粒子，在60～150℃下攪拌1～12h，得到混合溶液；(3)將混合溶液放入超聲分散裝置中超聲分散1～6h，得到以丙三醇/氯化膽堿低共融溶劑體系為基液的納米流體。本發明將“兩步法”制備納米流體方法與低共融溶劑巧妙結合，制得的納米流體相較于丙三醇粘度降低65％～85％、導熱系數提高10％～20％、穩定性優異。本發明的制備工藝簡單，材料來源廣泛、重復性好，易于推廣應用。

技術領域

本發明屬于傳熱技術領域，涉及一種納米流體傳熱工質，尤其涉及一種基于丙三醇低共融溶劑體系的納米流體的制備方法及其制備的納米流體。

背景技術

納米流體是指把納米顆粒分散到水、醇、油等傳統換熱介質中，制備成均勻、穩定、高導熱的新型換熱介質，在能源、化工、汽車、建筑、微電子、信息等領域具有巨大的潛在應用前景，是材料、物理、化學、傳熱學等領域的研究熱點。納米流體的制備方法主要有兩種：“一步法”和“兩步法”。“一步法”是指將納米顆粒的制備過程和納米顆粒在基液中的分散過程同時完成；“兩步法”是指將制備好的納米顆粒直接分散到基液中，制備和分散過程分兩步進行。“一步法”所制備的納米流體相比“兩步法”具有更好的穩定性，但其制備工藝較為復雜，所需設備昂貴，因此現階段主要采用“兩步法”制備納米流體。

低共融溶劑作為一種新型的綠色環保溶劑，具有與傳統離子液體相似的物理化學性質，如無蒸汽壓、低熔點、不可燃、良好的熱穩定性、電化學穩定性和良好的電導率等，而且其制備成本低廉、制備簡單，因此現已被廣泛應用于電化學、催化、有機合成、溶解與萃取以及材料化學等領域。然而以其為傳熱介質用于熱管理的研究鮮有報導，主要原因是低共融溶劑的導熱能力弱于傳統水基或醇基納米流體。但傳統水基、醇基及油基納米流體的工作溫度區間受限于它們相對較高的熔點和較低的沸點，無法用于一些極端溫度條件。低共融溶劑由于無蒸汽壓或蒸汽壓較低，而使其具備較低的熔點及沸點。

丙三醇是工業生物柴油及傳統制皂業中的廢棄物，因其具有較高的導熱系數、熱穩定性、安全性及較寬的工作溫度區間(18℃～230℃)而被廣泛用作傳熱工質，然而其過高的粘度所帶來的泵耗限制了它的廣泛使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于丙三醇低共融溶劑體系的納米流體的制備方法，解決傳統換熱流體丙三醇工作溫度范圍窄、粘度高的問題。

本發明的另一目的是提供上述制備方法制得的基于丙三醇低共融溶劑體系的納米流體，工作溫度范圍寬，且相對于丙三醇基液具有更高的導熱系數和較低的粘度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種基于丙三醇低共融溶劑體系的納米流體的制備方法，包括以下步驟：

(1)將丙三醇和氯化膽堿于室溫下混合，在60～150℃下攪拌0.5～3小時，反應結束后冷卻至室溫，得到丙三醇/氯化膽堿低共融溶劑；

(2)向步驟(1)得到的低共融溶劑中加入分散劑，在60～150℃下攪拌混合均勻，再加入納米粒子，在60～150℃下攪拌1～12小時，得到混合溶液；

(3)將步驟(2)得到的混合溶液放入超聲分散裝置中，在25～60℃下超聲分散1～6小時，得到以丙三醇/氯化膽堿低共融溶劑體系為基液的納米流體。

優選的，步驟(1)中所述丙三醇和氯化膽堿的摩爾比為1:1～10:1。

優選的，步驟(2)中所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇、聚乙烯醇、tween-60、Span-80和Op-10中的任意一種或幾種。

優選的，步驟(2)中所述分散劑的質量分數為0.01％～0.1％。