專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物，更具體而言涉及與常規(guī)水基傳熱流體相比不產(chǎn)生蒸汽壓、產(chǎn)生較少量垢、并能夠通過(guò)抑制pH降低防止金屬腐蝕，并且與常規(guī)油基傳熱流體相比產(chǎn)生較少熱氧化及碳化現(xiàn)象、能夠防止難聞氣味的生成、防止褪色現(xiàn)象和碳化物的生成、具有足以在從室溫到200°C的溫度范圍中使用的優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、能夠防止催化熱氧化的金屬離子的生成、并減少由熱氧化生成的副產(chǎn)物的用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物。
背景技術(shù)：
：用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體必須能在較寬的溫度范圍中應(yīng)用，具備優(yōu)良的傳熱效率，并能夠防止結(jié)垢和金屬腐蝕。特別地，由于水在ioo'c以下條件下被用作注射模型成形機(jī)的傳熱流體，生成的水垢可能會(huì)導(dǎo)致加熱器的斷裂或模型成形機(jī)的腐蝕。油基傳熱流體用于水無(wú)法適用的高溫條件下。礦物油被用作油基傳熱流體時(shí)很容易被碳化并作為碳化物沉積在系統(tǒng)的內(nèi)部，由此導(dǎo)致傳熱流體的斷流。此外，熱氧化現(xiàn)象會(huì)伴隨碳化現(xiàn)象發(fā)生并生成難聞的氣味。盡管合成油已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)以解決使用礦物油時(shí)存在的問(wèn)題，但是它價(jià)格昂貴并且具有難聞的氣味。此外，礦物油和合成油都很容易污染工業(yè)裝置。目前，已知幾種乙二醇基傳熱流體。美國(guó)專(zhuān)利No.4,758,367公開(kāi)了可用于93-204°C的溫度范圍的包含二醇組分和金屬氧化物添加劑混合物組分的傳熱流體，所述的二醇組分含有至少91%三乙二醇，所述的金屬氧化物添加劑選自鉻酸鹽、鉬酸鹽及鎢酸鹽。美國(guó)專(zhuān)利No.5,766,506公開(kāi)了含有用于提供與硬水的相容性的共聚物添加劑的傳熱流體。該傳熱流體同時(shí)還含有磷酸鹽。特別地，該傳熱流體含有91%-92%的亞烷基二醇、亞烷基二醇單醚及亞烷基二醇二醚。美國(guó)專(zhuān)利No.5,484,547公開(kāi)了含有30-60重量％二醇的可在低溫下使用的傳熱流體。作為該二醇，可以使用丙二醇、甘油、1，3-丁二醇、二乙二醇、三乙二醇等。然而，這些傳熱流體在注射模型成形機(jī)的操作條件下很容易被熱氧化，從而發(fā)生變質(zhì)、對(duì)泵等裝置產(chǎn)生不利影響、并導(dǎo)致金屬腐蝕。盡管添加劑如硼酸鹽、磷酸鹽和胺被用于防止由各種因二醇被熱氧化而產(chǎn)生的酸性物質(zhì)引起的pH值下降，但這些緩沖添加劑不適于在高溫下應(yīng)用，而且可能會(huì)產(chǎn)生相反的效果。因此，關(guān)于產(chǎn)生較少量垢，能夠抗金屬腐蝕，能夠防止熱氧化、難聞氣味、褪色及碳化物形成，并具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性的傳熱流體的研究是當(dāng)務(wù)之急。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物，其與常規(guī)水基傳熱流體相比，能產(chǎn)生較小的蒸汽壓、產(chǎn)生較少量垢、并能夠通過(guò)抑制pH降低防止金屬腐蝕，與常規(guī)油基傳熱流體相比，能夠產(chǎn)生較少熱氧化及碳化現(xiàn)象、防止難聞氣味的生成、防止褪色現(xiàn)象和防止碳化物的生成。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物，其具有適用于從室溫到20(TC的溫度范圍中的優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性、能夠防止催化熱氧化的金屬離子的生成、并能夠?qū)⒂蔁嵫趸傻母碑a(chǎn)物減到最少。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供了用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物，其包括-a)二醇或其衍生物，b)唑類(lèi)化合物，c)由下述化學(xué)式1表示的有機(jī)酸，及d)由下述化學(xué)式2表示的芳香族化合物R廣COOH(1)其中R,是含有1-8個(gè)碳原子的垸基芐基或含有1-8個(gè)碳原子的烷基；及Ar陽(yáng)X(2)其中X是-COOH、-S03H或S02Ar;且Ar由下述化學(xué)式2-1表示R2〇R2是氫或堿金屬，且R3是羥基、烷基、羥烷基、雜烷基、或羥基雜烷基，其含有l(wèi)-8個(gè)碳原子。優(yōu)選地，本發(fā)明的用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物包含a)卯-99.9重量％的二醇或其衍生物，b)0.01-3.0重量％的唑類(lèi)化合物，c)0.05-5.0重量％的由化學(xué)式l表示的有機(jī)酸，及d)0.05-3.0重量％的由化學(xué)式2表示的芳香族化合物。圖l是循環(huán)腐蝕測(cè)試的示意圖。具體實(shí)施方式以下是對(duì)本發(fā)明的具體說(shuō)明。本發(fā)明的發(fā)明人曾努力開(kāi)發(fā)能夠產(chǎn)生較少量垢、能夠抗金屬腐蝕、能夠防止熱氧化、防止難聞氣體的生成、防止褪色和防止碳化物的生成，并且具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性的傳熱流體。在此期間，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)用有機(jī)酸代替無(wú)機(jī)酸鹽作為二醇或其衍生物以及唑類(lèi)化合物的添加劑，并用具有優(yōu)秀熱氧化穩(wěn)定性的芳香族化合物作為緩沖添加劑時(shí)可以獲得能夠較少發(fā)生熱氧化和碳化、能防止難聞氣味的生成、防止褪色、及防止碳化物生成、能夠防止催化熱氧化的金屬離子的生成、能夠通過(guò)使由熱氧化生成的副產(chǎn)物減至最少而阻礙pH降低從而防止金屬腐蝕、并且具備可以用于從室溫到200'C的溫度范圍的優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性的傳熱流體。本發(fā)明中的用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物的特征在于其包含90-99.9重量％的二醇或其衍生物、0.01-3.0重量％的唑類(lèi)化合物、0.05-5.0重量％的由化學(xué)式1表示的有機(jī)酸以及0.05-3.0重量％的由化學(xué)式2表示的芳香族化合物。本發(fā)明中使用的二醇或其衍生物是傳熱流體的基本原料。由于其沸點(diǎn)高于水并且與水相容，因此可以解決用于注射模型成形機(jī)的常規(guī)油基傳熱流體存在的問(wèn)題。所述的二醇或其衍生物可以是乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、三丙二醇等。特別地，優(yōu)選采用二乙二醇或三乙二醇，它們具有高沸點(diǎn)，因此在注射模型成形機(jī)的操作溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定。更優(yōu)選為二乙二醇，它在純態(tài)下的腐蝕性更弱。優(yōu)選地，每100重量％的傳熱流體組合物包含90-99.9重量％的二醇或其衍生物。如果含量少于90重量％，則熱氧化或碳化現(xiàn)象會(huì)增加，并且其他成分中所含的過(guò)量水分會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)和腐蝕的問(wèn)題。另外，如果含量超過(guò)99.9%則耐腐蝕性會(huì)降低。其中應(yīng)用該傳熱流體的系統(tǒng)中的金屬成分通常為銅、黃銅或鑄鐵。所述唑類(lèi)化合物用于防止合金的腐蝕。該唑類(lèi)化合物可以是甲苯基三唑、苯并三唑、4-苯基-l,2,3-三唑、2-萘并三唑(2-naphtotriazole)、4-硝基苯并三唑等。優(yōu)選使用苯并三唑。優(yōu)選地，每100重量％的傳熱流體組合物包含0.01-3.0重量％、更優(yōu)選0.01-3.0重量％、最優(yōu)選0.05-0.5重量％的所述唑類(lèi)化合物。如果唑類(lèi)化合物含量少于0.01%則不能充分發(fā)揮作用。另外，如果其含量超過(guò)3.0重量％，則可能會(huì)對(duì)熱穩(wěn)定性、沉淀穩(wěn)定性等產(chǎn)生不利的影響?；瘜W(xué)式1表示的有機(jī)酸用于防止鐵基金屬的腐蝕。該有機(jī)酸的具體的例子是苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、對(duì)甲基苯甲酸、新癸酸、2-乙基己酸、庚酸、辛酸等。這些化合物用于防止鐵或鋁金屬的腐蝕。優(yōu)選地，每100重量％的傳熱流體組合物包含0.05-5.0重量％、更優(yōu)選0.1-5.0重量％、最優(yōu)選0.1-2.0重量％的所述有機(jī)酸。如果該有機(jī)酸的含量少于0.05重量％則不能發(fā)揮有意義的作用。另外，如果其含量超過(guò)5.0重量％，則可能會(huì)產(chǎn)生腐蝕和沉淀等問(wèn)題?；瘜W(xué)式2表示的芳香族化合物用作pH緩沖劑。優(yōu)選地，該芳香族化合物是含有至少一個(gè)羥基的單環(huán)或多環(huán)芳香族化合物。更優(yōu)選地，其是下面化學(xué)式3表示的化合物。(3)其中，R2是氫或堿金屬，R3是羥基、垸基、羥烷基、雜垸基或羥基雜垸基。該芳香族化合物的具體例子是4，4'-二羥基二苯基砜、其異構(gòu)體及它們的混合物。這些化合物被用作pH緩沖劑。優(yōu)選地，每100重量％的傳熱流體組合物包含0.05-3.0重量％、更優(yōu)選0.1-2.0重量％的所述芳香族化合物。如果該芳香族化合物的含量少于0.05重量％則不能發(fā)揮有意義的作用。另外，如果其含量超過(guò)3.0重量％，則會(huì)對(duì)液相產(chǎn)生不利的影響。本發(fā)明中的用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物包含二醇或其衍生物、唑類(lèi)化合物、有機(jī)酸、及芳香族化合物，不含有機(jī)酸添加劑，其與常規(guī)水基傳熱流體相比能夠產(chǎn)生較小的蒸汽壓、產(chǎn)生較少量據(jù)、并能夠通過(guò)抑制pH降低防止金屬腐蝕，而與常規(guī)油基傳熱流體相比能夠產(chǎn)生較少熱氧化及碳化現(xiàn)象、能夠防止難聞氣味的生成、防止褪色現(xiàn)象和碳化物的生成、具有足以在從室溫到20(TC的溫度范圍中應(yīng)用的優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、能夠防止催化熱氧化的金屬離子的生成、并使由熱氧化生成的副產(chǎn)物減至最少。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。但以下實(shí)施例僅為了更好地理解本發(fā)明，而并不對(duì)本發(fā)明產(chǎn)生限制。實(shí)施例實(shí)施例l在二乙二醇中加入如表1中所示的添加劑。熱氧化穩(wěn)定性測(cè)試在150'C下進(jìn)行，持續(xù)48小時(shí)。在測(cè)試過(guò)程中，向其中詞入銅離子和空氣以促進(jìn)氧化。液相的變化由Gardner比色指數(shù)法評(píng)價(jià)。結(jié)果見(jiàn)表1。數(shù)字1表示無(wú)色。隨數(shù)字增加，顏色逐漸變深直至茶褐色。表1中所示的含量為重量百分含量。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表1可見(jiàn)，在二乙二醇中加入無(wú)機(jī)酸添加劑后，在高溫下液相的熱氧化穩(wěn)定性差。相反地，當(dāng)使用有機(jī)酸添加劑時(shí)，熱氧化穩(wěn)定性?xún)?yōu)良。特別地，當(dāng)芳香族化合物用作有機(jī)酸添加劑時(shí)熱穩(wěn)定性最佳。其中，苯并三唑提供了最佳的熱穩(wěn)定性。實(shí)施例2-5如下表2所示制備了包含98-99重量％的二乙二醇、0.15-0.25重量％的50。/。NaOH、0.2重量％的苯并三唑、0.2重量％的甲苯基三唑、1重量%的對(duì)叔丁基苯甲酸、1重量％的2-乙基己酸以及0.5重量的4，4，-二羥基二苯基砜的傳熱流體組合物。pH值保持在7.5。比較例1-2按與實(shí)施例2-5相同的方法制備了傳熱流體組合物，但未應(yīng)用4,4'-二羥基二苯基砜，如表3所示。比較例3-4比較例3的傳熱流體組合物是以與實(shí)施例2-5相同的方式制備，但未應(yīng)用唑類(lèi)化合物。比較例4的傳熱流體組合物是以與實(shí)施例2-5相同的方式制備，但未應(yīng)用由化學(xué)式l表示的化合物。表2和表3中的含量為重量百分含量。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>如下對(duì)實(shí)施例2及比較例l-4中制備的傳熱流體組合物進(jìn)行了熱氧化穩(wěn)定性和循環(huán)腐蝕測(cè)試。結(jié)果列于以下表4和表5。a)熱氧化穩(wěn)定性——氧化副產(chǎn)物的含量由GC(氣相色譜)分析，液相的變化以Gardner色標(biāo)評(píng)價(jià)。b)循環(huán)腐蝕測(cè)試——循環(huán)腐蝕測(cè)試如圖l所示進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)金屬樣品的重量損失根據(jù)ASTMD1384測(cè)定。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表5<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表4和表5可以看出，在加入了pH緩沖劑的傳熱流體組合物(實(shí)施例2-5)中，pH值變化小于-l.O。相反地，在沒(méi)有加入pH緩沖劑的傳熱流體組合物(比較例1和比較例2)中，pH值變化了-2.0或更多。這是因?yàn)榫彌_劑有效地阻礙了由氧化物生成導(dǎo)致的pH值下降，從而防止了有機(jī)酸抗腐蝕劑的自由氧化。如果有機(jī)酸抗腐蝕劑自由地氧化，則腐蝕性增加。尤其是焊錫被嚴(yán)重地腐蝕。在沒(méi)有加入銅抗腐蝕劑的比較例3中，pH值變化不大，但銅和黃銅的腐蝕嚴(yán)重，并因此生成了超過(guò)10%的氧化物副產(chǎn)物。在沒(méi)有加入鐵抗腐蝕劑的比較例4中，鑄鐵的腐蝕嚴(yán)重，并生成了超過(guò)10%的氧化物副產(chǎn)物。結(jié)果，液相的變化嚴(yán)重，而且pH值明顯降低。然而，實(shí)施例2-5中制備的本發(fā)明傳熱流體組合物產(chǎn)生的氧化副產(chǎn)物少于10%，而且具有優(yōu)良的抗腐蝕性和熱氧化穩(wěn)定性。不使用無(wú)機(jī)酸添加劑的本發(fā)明傳熱流體組合物與常規(guī)水基傳熱流體相比能夠產(chǎn)生較小的蒸汽壓、產(chǎn)生較少量垢、并能夠通過(guò)抑制pH降低防止金屬腐蝕，與常規(guī)油基傳熱流體相比能夠產(chǎn)生較少熱氧化及碳化、能夠防止難聞氣味的生成、防止褪色現(xiàn)象和碳化物的生成、具有足以在從室溫到20(TC的溫度范圍中應(yīng)用的優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、能夠防止催化熱氧化的金屬離子的生成、以及使由熱氧化生成的副產(chǎn)物減至最少。雖然本發(fā)明已經(jīng)參照優(yōu)選的實(shí)施方案進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和替換而不脫離如所附權(quán)利要求書(shū)所述的本發(fā)明的范圍和精神。權(quán)利要求1、用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物，其包含a)二醇或其衍生物，b)唑類(lèi)化合物，c)由下述化學(xué)式1表示的有機(jī)酸，及d)由下述化學(xué)式2表示的芳香族化合物R1-COOH(1)其中R1是含有1-8個(gè)碳原子的烷基芐基或含有1-8個(gè)碳原子的烷基；及Ar-X(2)其中X是-COOH、-SO3H、或SO2Ar；且Ar是由下述化學(xué)式2-1表示的化合物其中R2是氫或堿金屬；且R3是羥基、烷基、羥烷基、雜烷基、或羥基雜烷基。2、如權(quán)利要求1所述的傳熱流體組合物，其包含a)90-99.9重量％的二醇，b)0.01-3.0重量％的唑類(lèi)化合物，c)0.05-5.0重量％的由化學(xué)式1表示的有機(jī)酸，及d)0.05-3.0重量％的由化學(xué)式2表示的芳香族化合物。3、如權(quán)利要求1所述的傳熱流體組合物，其中所述的a)二醇或其衍生物是選自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇及三丙二醇中的至少一種。4、如權(quán)利要求1所述的傳熱流體組合物，其中所述的b)唑類(lèi)化合物是選自甲苯基三唑、苯并三唑、4-苯基-l,2，3-三唑、2-萘并三唑、及4-硝基苯并三唑中的至少一種。5、如權(quán)利要求1所述的傳熱流體組合物，其中所述的c)有機(jī)酸是選自苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、對(duì)甲基苯甲酸、新癸酸、2-乙基己酸、庚酸及辛酸中的至少一種。6、如權(quán)利要求1所述的傳熱流體組合物，其中所述的d)芳香族化合物是含有至少一個(gè)羥基的單環(huán)或多環(huán)芳香族化合物。7、如權(quán)利要求1所述的傳熱流體組合物，其中所述的d)芳香族化合物是選自4，4，-二羥基二苯基砜、其異構(gòu)體和它們的混合物中的至少一種。8、如權(quán)利要求1所述的傳熱流體組合物，其中所述的d)芳香族化合物是由下述化學(xué)式3表示的化合物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>n(3)其中，R2是氫或堿金屬，R3是羥基、烷基、羥烷基、雜烷基或羥基雜烷9、如權(quán)利要求1所述的傳熱流體組合物，其可用在從室溫到200'C的溫度范圍中。全文摘要本發(fā)明涉及用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物，更具體而言涉及包含二醇或其衍生物、唑類(lèi)化合物、特有的有機(jī)酸、及芳香族化合物的用于注射模型成形機(jī)的傳熱流體組合物，其與常規(guī)水基傳熱流體相比不產(chǎn)生蒸汽壓、產(chǎn)生較少量垢、并能夠通過(guò)抑制pH降低防止金屬腐蝕；而與常規(guī)油基傳熱流體相比產(chǎn)生較少的熱氧化及碳化現(xiàn)象、能夠防止難聞氣味的生成、防止褪色現(xiàn)象和碳化物的生成、具有足以在從室溫到200℃的溫度范圍中應(yīng)用的優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、能夠防止催化熱氧化的金屬離子的生成并使由熱氧化生成的副產(chǎn)物減至最少。文檔編號(hào)C09K5/00GK101155894SQ200580049393公開(kāi)日2008年4月2日申請(qǐng)日期2005年4月4日優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日發(fā)明者樸大云,金珍浩申請(qǐng)人:Sk化學(xué)株式會(huì)社