具有电绝缘性质的传热流体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包含烯键式不饱和单体的聚合物的液体组合物作为蓄电池系统或其 中出于安全原因需要不导电流体的其它应用领域中的传热流体的用途。
【背景技术】
[0002] 近年来，能源短缺和环境问题对技术进步的影响巨大。环境意识的提高导致对所 谓的绿色技术越来越感兴趣，尤其是在汽车工业中。对由可再生能源供应燃料的零排放车 辆，如纯电动车（EV)、混合电动车（HEV)和燃料电池电动车的需求逐渐变得更显著并预计 在未来20年会增长。此类车辆的能量提供和储存在具有高比能量密度的蓄电池中。各种 蓄电池可供用于EV和HEV，如铅酸、锌/卤素、金属/空气、钠-beta、镍金属氢化物（Ni-MH) 和锂离子（Li-离子）。
[0003] 为了提高电动车的性能，需要具有高电流排放的大型蓄电池。由于尺寸和功率输 出，这些大型蓄电池在高电流水平下的快速充放电循环过程中生成大量的热。因此，蓄电池 必须通过冷却或散热来进行热管理以避免蓄电池故障并提高蓄电池的使用寿命。
[0004] 此外，蓄电池的性能依赖于温度。根据类型，蓄电池仅以特定温度范围表现最佳。 因此，适当的热管理使得能够优化蓄电池性能。
[0005] 目前，使用基于空气和基于流体的冷却系统（Rao和Wang, Renewable Sustainable Energy Reviews 15(2011)，4554-4571)。但是，已经发现，基于空气的风扇冷却热管理系统 较低效，尽管它们构造简单。基于液体的热管理系统目前更流行，因为它们提供高传热能 力。
[0006] 已经为基于液体的热管理系统研宄了各种类型的液体。US4, 007, 315 (Varta Batterie AG, 1977)公开了采用浸在电解质中的冷却元件的多节蓄电池（multi-cell battery)冷却系统。US 3, 834, 945 (Eltra Corp.，1973)例示了水冷工业蓄电池。
[0007] 水早就已知并流行用作冷却流体，因为其易得并具有高热容。为了扩大工作温度 的范围，也已经报道了水与乙二醇或丙二醇的混合物（Salem和Urciuoli, "Power Module Cooling for Future Electric Vehicle Applications", Proceedings of the 25th US Army Science Conference 2006)〇
[0008] 但是，由于蓄电池安全性对EV应用而言是一个关键问题且水基溶液导电，使用不 导电（电绝缘）的传热液体至关重要。
[0009] 已经报道了不导电液体用于蓄电池的热管理。W0 2010/076451 A1 (Renault，2008)描述了一种使用制冷剂流体冷却EV或HEV中的蓄电池的装置，所述制冷 剂流体也用于空调系统。W0 2011/113851 A1 (Shell International Research, 2010)例示 了使用润滑剂作为混合动力车的动能回收系统（Kinetic Energy Recovery System)中的 蓄电池的冷却和/或电绝缘流体。特别地，WO 2011/113851A1公开了与市售热油相比具有 高比热容的基于聚a烯烃（PA0)的合成润滑剂作为冷却流体的用途。
[0010] 电绝缘液也可用作其它电器中的热管理用的流体，包括但不限于，变压器油、重 型电机中的热油、用于静态蓄电池、计算机服务器、电线和电缆的冷却液。例如，若干现 有技术文献描述了此类液体在计算机用冷却装置中的用途（参见例如US 4, 644, 443、US 6, 708, 515、US 7, 284, 389)。
【发明内容】
[0011] 本发明因此旨在提供用作冷却流体，尤其是电气设备用的冷却流体的电绝缘液。 该电绝缘液应具有高比热容，特别应适用于大功率蓄电池用的热管理系统。此外，该电绝缘 液不应有毒或对环境有害。
[0012] 在本发明中，已经令人惊讶地发现，包含烯键式不饱和单体的聚合物的液体组合 物可用作蓄电池和其它电气设备的不导电热管理流体。
[0013] 本发明因此涉及液体组合物作为传热流体的用途，其特征在于所述液体组合物包 含衍生自至少烯键式不饱和单体或烯键式不饱和单体的混合物的聚合物。优选，该液体组 合物用作电气设备的传热流体。
[0014] 本发明的液体组合物优选可用作用于电气设备，如蓄电池、电动机、电力变压器、 电力变换器、电容器、流体填充的传输线路、流体填充的电力电缆和计算机的传热流体。
[0015] 本发明的液体组合物具有高的比热容，即至少1. 80kJ/kg/K，更优选至少1. 9kJ/ kg/K的根据ASTM E 1269在40°C下测得的比热容。甚至更优选，该液体组合物具有至少 1. 80kJ/kg/K，更优选至少1. 9kJ/kg/K的根据ASTM E 1269在20°C至100°C之间，特别在 40 °C、60 °C和100 °C的温度下测得的比热容。
[0016] 本发明中所用的聚合物具有低粘度，优选小于100mm2/s，更优选小于25mm 2/s，最 优选小于15mm2/s的根据ASTM D 445在100°C下测得的运动粘度。
[0017] 在一个优选实施方案中，该烯键式不饱和单体是根据式（I)的化合物
[0019] 其中R1和R 2独立地代表氢原子或式_ COOR 5的基团，R 3代表氢原子或甲基，R4代 表C# C 3(|烷基、C 2至C 3(|烯基、C 2至C 3(|炔基或C 3至C 3(|环烷基，且R 5代表氢原子或C連 C3Q烷基、C 2至C 3(|條基或C 2至C 3(|炔基。
[0020] 在一个特别优选的实施方案中，R1和R2代表氢原子，R 3代表氢原子或甲基，且R4代 表(^至C 3(|烷基，优选C 6至C 18烷基，再更优选C 1(|至C 15烷基。
[0021] 在本发明的上下文中，这些优选化合物也被称作"cn(甲基）丙烯酸的酯"或 "c n(甲基）丙烯酸酯"，是指其中R1和R 2代表氢原子、R 3代表氢原子或甲基且R 4代表C "烧 基的根据式（I)的化合物。
[0022] 在本发明的上下文中，术语"（甲基）丙烯酸"是指丙烯酸或甲基丙烯酸，或丙烯 酸和甲基丙烯酸的混合物。相应地，术语"（甲基）丙烯酸酯"是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸 酯，或丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的混合物。
[0023] 已经发现，如果R4代表直链烷基、烯基或炔基，则可以进一步降低该聚合物组合物 的粘度。因此R4特别优选代表直链烷基、烯基或炔基。
[0024] 根据式（I)的化合物可基于它们的线性度表征。在本发明的上下文中，术语"线 性度"是指相对于根据式（I)的（甲基）丙烯酸酯的总重量计，具有直链烷基、烯基或炔基 作为取代基R4的根据式（I)的（甲基）丙烯酸酯的量。优选，本发明的聚合物衍生自具有 至少30%，优选至少70%，最优选100%的线性度的根据式（I)的（甲基）丙烯酸酯。这 意味着相对于根据式（I)的（甲基）丙烯酸酯的总重量计，至少30重量％，优选至少70重 量％，最优选100重量％的根据式（I)的（甲基）丙烯酸酯具有直链烷基、烯基或炔基作为 取代基R 4。
[0025] 式⑴的化合物的非限制性实例包括（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、 (甲基）丙烯酸正丙酯、（甲基）丙烯酸异丙酯、（甲基）丙烯酸正丁酯、（甲基）丙烯酸叔 丁酯、（甲基）丙烯酸戊酯、（甲基）丙烯酸环戊酯、（甲基）丙烯酸2-丙炔酯、（甲基）丙 烯酸烯丙酯、（甲基）丙烯酸乙烯酯、二甲基富马酸酯和马来酸酯。
[0026] 式⑴的化合物的另外的非限制性实例包括（甲基）丙烯酸己醋、（甲基）丙烯 酸2-乙基己醋、（甲基）丙烯酸庚醋、（甲基）丙烯酸2-叔丁基庚醋、（甲基）丙烯酸辛 酯、（甲基）丙烯酸3-异丙基-庚酯、（甲基）丙烯酸壬酯、（甲基）丙烯酸癸酯、（甲基） 丙烯酸十一烷基酯、（甲基）丙烯酸5-甲基十一烷基酯、（甲基）丙烯酸十二烷基酯、（甲 基）丙烯酸2-甲基十二烷基酯、（甲基）丙烯酸十三烷基酯、（甲基）丙烯酸5-甲基十三 烷基酯、（甲基）丙烯酸十四烷基酯、（甲基）丙烯酸十五烷基酯、（甲基）丙烯酸油基酯、 (甲基）丙烯酸3-乙烯基环己酯、（甲基）丙烯酸环己酯、（甲基）丙烯酸冰片酯和相应的 富马酸酯和马来酸酯。
[0027] 式⑴的化合物的另外的非限制性实例包括（甲基）丙烯酸十六烷基醋、（甲 基）丙烯酸2-甲基十六烷基醋、（甲基）丙烯酸十七烷基醋、（甲基）丙烯酸5-异丙基 十七烷基酯、（甲基）丙烯酸4-叔丁基十八烷基酯、（甲基）丙烯酸5-乙基十八烷基酯、 (甲基）丙烯酸3-异丙基十八烷基酯、（甲基）丙烯酸十八烷基酯、（甲基）丙烯酸十九烷 基酯、（甲基）丙烯酸二十烷基酯、（甲基）丙烯酸十六烷基二十烷基酯、（甲基）丙烯酸 十八烷基>十烷基醋、（甲基）丙條酸>十>烷基醋、（甲基）丙條酸>十烷基二十四烷基 酯、2, 4, 5-三-叔丁基-3-乙烯基-环己基-(甲基）丙烯酸酯、2, 3, 4, 5-四-叔丁基环己 基_(甲基）丙烯酸酯，和相应的富马酸酯和马来酸酯。
[0028] 在本发明的另一优选实施方案中，所述聚合物是衍生自至少a)烯键式不饱和单 体或烯键式不饱和单体的混合物，和b) 1-链烯或1-链烯的混合物的共聚物。这种共聚物 具有特别低的粘度。
[0029] 该1-链烯优选是式（II)的化合物
[0031] 其中R6是(：2至(：32烷基。
[0032] R6优选是C 6至C 2。烷基，更优选C 6至C 12烷基。
[0033] 式（II)的化合物的非限制性实例包括1-丁烯、1