Теплоноситель для систем терморегулирования

 

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.

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

Формула изобретения

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

РИСУНКИ

Рисунок 1