CN105038727A - 一种冷却液 - Google Patents

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杨志永
许江珂
杜雪琴
孙铁民
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Abstract

本发明涉及一种冷却液，属于光电技术领域。以所述冷却液配方的总体质量为100％计，各组成成分及其质量百分含量如下：水66.5～88.9％，自由基捕捉剂1～13％，有机添加剂10～20％，季铵盐0.1～0.5％；水的纯度≥双重蒸馏水，自由基捕捉剂为低聚糖，有机添加剂为多元醇，季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵。所述冷却液适用于固体激光器的冷却***，在-40℃～60℃不会凝固和气化，并保持良好的热导率和流动性；无毒，不会产生污染，也不会腐蚀冷却***，使用时间延长。

Description

一种冷却液
技术领域
本发明涉及一种冷却液，具体地说，涉及一种激光器中使用的无污染冷却液，属于光电技术领域。
背景技术
随着现代科学技术的发展，激光在军事、工业、科研以及医疗等领域的应用越来越广泛。激光器在工作过程中，激光晶体，泵浦源以及聚光腔中会产生大量的热，所产生的热量直接影响了激光器的寿命和稳定性，一般的灯泵固体激光器采用冷却液冷却。现有的冷却液在激光器中由于长时间大能量的光辐射容易污染激光器的光学部件。
在激光器的冷却***中，大量污染物是由冷却液中的自由基产生的。当激光器工作时，冷却***处在高温和强辐射状态，冷却液中的有机添加剂极易和自由基发生光化学反应形成絮状物附着在激光器冷却***的管路中，影响激光输出效率和冷却效率。其中，氧自由基占主导地位，大约占自由基总质量的95％。所述氧自由基包括超氧阴离子(O2 -˙)、过氧化氢分子(H2O2)、羟自由基(OH˙)、氢过氧基(HO2 -˙)、烷过氧基(ROO˙)、烷氧基(RO˙)、氮氧自由基(NO˙)、过氧亚硝酸盐(ONOO-)、氢过氧化物(ROOH)等，它们统称为活性氧(ROS)。
为了制造出一款能够在宽温区内输出能量稳定、光束质量高的激光器，需要一种在长时间强辐射高热环境中不产生污染的冷却液。
现有激光器冷却液，主要是多元醇类和去离子水的混合液。此类冷却液在激光器冷却***中，在强辐射高温的环境中容易发生聚合反应，形成絮状沉淀，污染冷却***同时降低激光输出功率。美军为防止此类沉淀物出现，在冷却液中添加了磷酸二氢盐，用于自由基的捕捉。通过美军的公开报道可知，虽然添加了磷酸二氢盐的冷却液有效的控制了沉淀物，但是由于磷酸二氢盐具有酸性和配位性，容易腐蚀冷却***，引发冷却***漏液。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种冷却液，所述冷却液适用于固体激光器的冷却***，不会产生污染，也不会腐蚀冷却***，引发冷却***漏液。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种冷却液，以所述冷却液配方的总体质量为100％计，其中，各组成成分及其质量百分含量如下：
其中，所述水的纯度≥双重蒸馏水纯度，作为冷却液主体及主要导热载体。
自由基捕捉剂为低聚糖，可选用麦芽低聚糖葡萄糖、甘露寡糖或异麦芽低聚糖葡萄糖，优选为麦芽低聚糖葡萄糖。自由基捕捉剂用于捕捉氧自由基阻止絮状污染物及胶状污染物的形成。
有机添加剂为多元醇，优选为乙二醇、丙三醇或分子量为100～300的聚乙二醇(PEG)中的一种以上；优选为乙二醇。有机添加剂用于降低所述冷却液的冰点并提升所述冷却液的沸点。
季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵，优选为十二烷基三甲基氯化铵。季铵盐的作用为冷却液流动降阻剂和管路防腐剂。
本发明所述的冷却液的制备方法如下：将水、自由基捕捉剂、有机添加剂和季铵盐混合均匀即可得到所述的冷却液。
有益效果
1.本发明提供了一种冷却液，所述冷却液主要用于激光器冷却***，因此比热必须满足使用要求，必须满足温度使用要求，在-40℃～60℃，冷却液不会凝固和气化，并保持良好的热导率和流动性；
2.本发明提供了一种冷却液，所述冷却液无腐蚀性，不会污染冷却管路，其中最关键的是消除了现有冷却液中大量存在的氧自由基；其中，自由基捕捉剂为无毒性低聚糖，对冷却***整体的管路无腐蚀作用，对维修人员无毒性；最重要的是经实际检测自由基捕捉剂的加入可延长一倍冷却液使用时间；季铵盐作为降阻剂和表面活性剂可清除冷却***管路内的附着物，同时可提高冷却液的低温流动性，降低冷却泵的磨损及功耗。
附图说明
图1为实施例中冷却液测试装置的结构示意图。
其中，1—温度控制箱，2—水箱，3—水泵，4—反应室，5—氙灯，6—管路
具体实施方式
以下实施例中：
麦芽低聚糖葡萄糖为食品级，购自徐州徐瑞多生物科技有限公司；
甘露低聚糖为食品级，购自河南正兴食品添加剂有限公司；
异麦芽低聚糖葡萄糖产品标准号为GB/T20881-2007，购自山东百龙创园生物科技有限公司；
麦芽低聚糖葡萄糖为食品级，购自徐州徐瑞多生物科技有限公司。
实施例1
一种冷却液，以所述冷却液配方的总体质量1kg为100％计，其中，各组成成分及其质量百分含量如下：
将双重蒸馏水、麦芽低聚糖葡萄糖、丙三醇和十二烷基三甲基氯化铵混合均匀即可得到所述的冷却液。
实施例2
一种冷却液，以所述冷却液配方的总体质量1kg为100％计，其中，各组成成分及其质量百分含量如下：
将双重蒸馏水、甘露寡糖、乙二醇和十二烷基三甲基氯化铵混合均匀即可得到所述的冷却液。
实施例3
一种冷却液，以所述冷却液配方的总体质量1kg为100％计，其中，各组成成分及其质量百分含量如下：
将双重蒸馏水、异麦芽低聚糖葡萄糖、乙二醇和十二烷基二甲基苄基氯化铵混合均匀即可得到所述的冷却液。
实施例4
一种冷却液，以所述冷却液配方的总体质量1kg为100％计，其中，各组成成分及其质量百分含量如下：
将双重蒸馏水、异麦芽低聚糖葡萄糖、分子量为100～300的聚乙二醇和十二烷基二甲基苄基氯化铵混合均匀即可得到所述的冷却液。
实施例5
一种冷却液，以所述冷却液配方的总体质量1kg为100％计，其中，各组成成分及其质量百分含量如下：
将双重蒸馏水、麦芽低聚糖葡萄糖、丙三醇和十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵混合均匀即可得到所述的冷却液。
实施例6
一种冷却液，以所述冷却液配方的总体质量1kg为100％计，其中，各组成成分及其质量百分含量如下：
将双重蒸馏水、异麦芽低聚糖葡萄糖、分子量为100～300的聚乙二醇和十二烷基二甲基苄基氯化铵混合均匀即可得到所述的冷却液。
将上实施例中制备得到的冷却液和传统冷却液在图1所示的冷却液测试装置中进行测试，所述传统冷却液由0.30kg乙二醇，0.3kg丙三醇和0.4kg去离子水混合制得，所述装置主要由温度控制箱1、水箱2、水泵3、反应室4、氙灯5和管路6组成。其中，水箱2与水泵3固定连通，带有氙灯5的反应室4两端分别通过管路6与水泵3和水箱2连通，水箱2、水泵3、反应室4、氙灯5和管路6均位于温度控制箱1中。
水箱2作为冷却液存储装置，水泵3为冷却液的循环提供动力，反应室4模拟冷却液工作的环境，氙灯5提供强辐射。温度控制箱1可以模拟-40℃～60℃的温度条件。
测试方法如下：
将以上实施例制得的冷却液放入水箱2中，启动温度控制箱1，升温至60℃或降温至-40℃，保温2h后，启动水泵3让冷却液开始循环，打开氙灯5电源，氙灯5以25Hz的脉冲方式工作，持续11小时，氙灯5闪光约100万次，后检查所述装置和冷却液，检查发现冷却液中无沉淀物形成，管路6无腐蚀。
将所述传统冷却液注入图1中的水箱2中按以上方法进行测试，所述传统冷却液工作5h后，其中明显观察到絮状沉淀物，与上述实施例中制得的冷却液相比寿命缩短一倍。

Claims (7)

1.一种冷却液，其特征在于：以所述冷却液配方的总体质量为100％计，各组成成分及其质量百分含量如下：
所述水的纯度≥双重蒸馏水纯度；自由基捕捉剂为低聚糖；有机添加剂为多元醇；季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵。
2.根据权利要求1所述的一种冷却液，其特征在于：自由基捕捉剂为麦芽低聚糖葡萄糖、甘露寡糖或异麦芽低聚糖葡萄糖。
3.根据权利要求1所述的一种冷却液，其特征在于：自由基捕捉剂为麦芽低聚糖葡萄糖。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种冷却液，其特征在于：有机添加剂为乙二醇、丙三醇或分子量为100～300的聚乙二醇中的一种以上。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种冷却液，其特征在于：有机添加剂为乙二醇。
6.根据权利要求1～3任一项所述的一种冷却液，其特征在于：季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵。
7.根据权利要求4所述的一种冷却液，其特征在于：季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵。
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