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CN116854559B - 部分氟化合成烃及其制备方法和应用 - Google Patents

部分氟化合成烃及其制备方法和应用 Download PDF

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CN116854559B CN202310825467.9A CN202310825467A CN116854559B CN 116854559 B CN116854559 B CN 116854559B CN 202310825467 A CN202310825467 A CN 202310825467A CN 116854559 B CN116854559 B CN 116854559B
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cooling
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Abstract

本发明提供了一种部分氟化合成烃及其制备方法和应用。以所述部分氟化合成烃为主体形成单相浸没式冷却液，其中部分氟化合成烃是由不饱和碳氢化合物基体上的双键与氟气进行加成与取代反应得到，通过部分氟化的方式能够提高烃类流体的介电强度、闪点以及传热性能，特别是在圆管内以及高流速下的对流换热系数相比同碳数的烃类冷却液更高；除此之外，部分氟化合成烃相对全氟化合物具有显著更低的密度，相同体积下能够减轻单相浸没式冷却液总重量，应用于大体积发热器件的场合更具有优势；同时部分氟化合成烃与碳氢化合物基础油有很好的相容性，还可以将两者复配混合使用，由此进一步降低密度和总体成本。

Description

部分氟化合成烃及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于冷却液技术领域，涉及一种部分氟化合成烃及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，人工智能、云计算、物联网、区块链等技术的不断进步，对电子信息设备的性能和集成度提出了越来越高的要求，随之而来的高热密度和巨额能耗等问题对数据中心制冷技术也提出了更高的挑战，具体表现在高性能计算处理器单机热负荷已达到一般处理器的2倍以上，单机柜整体功耗已经翻倍，且数据中心的体量亦在与日俱增，计算处理器的高能耗已经成为一个亟待解决的问题。
当前，电子器件功率和封装密度引发热流密度的急剧提升。据统计，失效的电子器件中有55％是由于温度过高或温度分布不均匀造成的，面对高功率和高封装带来的前所未有的热管理需求。同时，温度过高或温度分布不均匀还明显影响电动汽车锂电池的功率容量和使用寿命，特别是随着锂离子电池的快速充电变得更加普遍，对电池系统的热管理系统提出了更高的要求。
针对上述发热器件的散热方式主要有两种，一种是普遍采用的风冷散热系统，但风冷系统能效比较低，散热设备耗能居高不下；另一种是液冷散热系统，目前有多种液体可被应用于传热，例如水、硅油、氟化液等等。然而与发热器件直接接触的浸没式冷却液需要呈电子惰性、介电强度高、毒性低、传热性能良好等特性，氟化液是目前最符合该要求的冷却液体。
常用于浸没式液冷的氟化冷却液，其化学结构为全氟化合物，包括氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HFC)、全氟化聚醚(PFPE)等，商业化产品例如Solvay公司的Galden HeatTransfer Fluid，以及3M公司的FluorinertTM系列氟化冷却液液体FC-40、FC-70、FC-72和FC-770等，这些氟化冷却液的优势在于化学惰性、介电性能与稳定性高，但其比热容在室温下仅为1.0～1.4J/(g·℃)，难以满足与日俱增的散热需求。除此之外，相比同样碳数的碳氢化合物，氟化液的密度要高出100％以上，如室温下氟化冷却液FC-40的密度为1.85g/mL，氟化冷却液FC-70的密度为1.94g/mL，氟化冷却液FC-72的密度为1.68g/mL。
由此可知，同等体积下全氟碳化合物冷却液的自身重量更高，对数据中心等大体积发热器件进行冷却时明显增加地面承重，在冷却系统对冷却液进行循环的过程中，高密度的氟化冷却液由于更高的自身重量对冷却系统中流体泵设备的循环功率要求更高。
为此，申请人申请的中国发明专利申请(申请号：2023103554592，申请日：20230406)公开了一种单相冷却液，单相冷却液的运动黏度在100℃下小于10mm2/s，单相冷却液的主要成分为一种或多种混合的液态聚烯烃；其特征在于，所述液态聚烯烃至少包括一种低黏度液态聚烯烃，所述低黏度液态聚烯烃为茂金属聚烯烃或者常规聚烯烃，由基于茂金属或者非茂金属的催化剂体系制备得到，低黏度液态聚烯烃的运动黏度在100℃下小于10mm2/s。通过使用此类液态聚烯烃作为浸没式单相冷却液的主要成分，由此得到具有较高传热性能的单相冷却液。使用液态聚烯烃作为主要成分的单相冷却液还存在击穿电压与传热性能偏低、闪点偏高的问题，需要对此进一步改进。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种部分氟化合成烃，以及以部分氟化合成烃为主体的单相浸没式冷却液，其中部分氟化合成烃是由碳氢化合物基体上的双键与氟气进行加成与取代反应得到，能够满足高介电强度、高闪点以及良好的热传递性能，相对FC-40等全氟碳化合物具有明显更低的密度，相同体积下能够减轻单相浸没式冷却液的总重量，应用于大体积发热器件的场合更具有优势。同时部分氟化合成烃与碳氢化合物基础油有很好的相容性，还可以将两者复配混合使用，由此进一步降低单相浸没式冷却液的总体成本。
为实现上述技术目的，本申请采用的技术方案如下：
首先，本申请提出一种部分氟化合成烃，所述部分氟化合成烃含有10～40个碳原子以及至少2个氟原子，其中，部分氟化合成烃所含氟原子的个数为2～n，n为不为零的整数，优选的，n为2～16，再优选，n为4～16。优选的，部分氟化合成烃的碳原子数为16～32，再优选，部分氟化合成烃的碳原子数为16～24。
其次，以上所述的部分氟化合成烃以原料组分与氟气反应得到，所述原料组分包括至少一种不饱和液态聚烯烃。对于不饱和液态聚烯烃中的液态定义为在标准大气压和室温下为液体状态，可以发生自由流动与变形。
进一步的，不饱和液态聚烯烃含有10～40个碳原子，优选的，不饱和液态聚烯烃含有16～32个碳原子，再优选，不饱和液态聚烯烃含有16～24个碳原子。
进一步的，不饱和液态聚烯烃中包含1～4个不饱和双键，优选的，不饱和液态聚烯烃中包含1～2个不饱和双键。
进一步的，所述不饱和双键优选为乙烯基(英文：vinyl)双键或者亚乙烯基(又称：乙烯叉基或1，1-二取代乙烯基，英文：vinylidene)双键。
在一个或者多个实施例中，不饱和液态聚烯烃包括α-烯烃或者α-烯烃的齐聚物，具体包括直链α-烯烃、支链α-烯烃、直链α-烯烃、支链α-烯烃或者它们之间的齐聚物；
其中，所述α-烯烃齐聚物是指以α-烯烃为原料在在茂金属催化体系或者非茂金属催化体系下经过聚合反应制得的低聚合度的液态聚烯烃，所述聚合度为2～10。
其中，α-烯烃定义为双键在分子末端的C4以上的烯烃，主要来源包括乙烯齐聚工艺、费托合成工艺、石蜡裂解工艺、Sasol抽提工艺和烷烃脱氢工艺。
其中，茂金属催化体系包含至少一种茂金属催化剂，茂金属催化剂为含有至少一个茂环或茂环衍生物作为配体，至少一种ⅣB族过渡元素作为中心原子的无机-有机配合物。
其中，非茂金属催化剂体系包含至少一种非茂金属催化剂，所述非茂金属催化剂包括：均相Lewis酸催化剂，如AlCl3、AlBr3、TiCl3、SiCl3、BiCl3、FeCl3、BF3与BF3-ROH；非均相Lewis酸催化剂，由上述均相Lewis酸催化剂与无机多孔物质组成，其中无机多孔物质选自介孔碳、碳纳米管、活性炭纤维、乙炔黑、炭黑、膨胀石墨、石墨烯中的一种或多种；Ziegler-Natta催化剂，由Et3Al与TiCl4组成；铬系催化剂，如氧化铬、卤化铬、铬的磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、草酸盐等。
在一个或者多个实施例中，不饱和液态聚烯烃的结构式包括但不限于以下结构：
第二方面，部分氟化合成烃的制备方法包括：不饱和液态聚烯烃与氟气/惰性气体的混合气进行氟化反应。
其中，所述惰性气体优选为氮气、氩气或者两者的混合物，
优选的，氟气在氟气/惰性气体的混合气中所占的体积含量为5～50mol％，优选为5～30mol％，再优选为10～25mol％。
优选的，所述氟化反应在低温与高压条件下进行。其中，所述低温为0～-50℃，优选为-20～-50℃，进一步优选为-20～-30℃；所述高压为0.1～0.5MPa，优选为0.1～0.3MPa，进一步优选为0.15～0.2MPa。
进一步的，氟化反应的反应器包括：微通道反应器、管式反应器、釜式反应器或者塔式反应器，优选的，氟化反应的反应器为微通道反应器，再优选，氟化反应的反应器为以串联和/或并联的方式组合的多个微通道反应器。
第三方面，以上所述部分氟化合成烃在制备传热流体中的应用，优选的，所述传热流体为单相冷却液，再优选，所述传热流体为单相浸没式冷却液。
第四方面，本申请提出一种单相浸没式冷却液，其主要成分为以上所述的部分氟化合成烃，其中，部分氟化合成烃占单相浸没式冷却液质量分数的至少98％，优选的，部分氟化合成烃占单相浸没式冷却液质量分数的99～100％。
或，单相浸没式冷却液的主要成分为部分氟化合成烃与液态饱和烃的组合物，其中，液态饱和烃包括但不限于API-II类基础油、API-III类基础油与API-IV类基础油；
进一步的，所述液体饱和烃的运动黏度在100℃下小于5mm2/s；
进一步的，所述部分氟化合成烃在组合物中所占的质量比为1～100％，优选的，所述部分氟化合成烃在组合物中所占的质量比不低于50％；
进一步的，以上所述的单相浸没式冷却液的运动黏度在100℃下小于5mm2/s，优选的，单相浸没式冷却液的运动黏度在100℃下小于3mm2/s；单相浸没式冷却液的运动黏度在40℃下小于15mm2/s，优选的，单相浸没式冷却液的运动黏度在40℃下小于10mm2/s；
进一步的，还可根据实际需要在以上所述的单相浸没式冷却液中加入功能性助剂，其中，所述功能性助剂的质量分数为0～2％，包括但不限于抗氧化剂和消泡剂。
其中，所述抗氧化为不含硫的酚系抗氧化剂，具体包括：2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚、4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-双(2-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-异亚丙基双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-环己基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-壬基苯酚)、2,2’-异亚丁基双(4,6-二甲基苯酚)或2,6-双(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苄基)-4-甲基苯酚中的任意一种或多种组合；
其中，所述消泡剂包括聚醚型消泡剂、有机硅型消泡剂和聚醚改性有机硅型消泡剂中的任意一种或多种组合。
第五方面，以上所述单相浸没式冷却液的制备方法，包括：取部分氟化合成烃加入抗氧化剂，搅拌至澄清透明，再加入消泡剂，搅拌至混合均匀即得单相浸没式冷却液。
在一些实施例中，制备方法还包括将部分氟化合成烃与液态饱和烃混合均匀后加入抗氧化剂和消泡剂。
第六方面，一种冷却系统，包括以下组分：
具有内部空间的全封闭或未全封闭壳体；
发热器件，所述发热器件设置在所述内部空间内；以及
冷却液，设置在所述内部空间内，使得所述发热器件与所述冷却液接触；
其中，所述冷却液包含上述单相浸没式冷却液。
其中，所述发热器件包括：计算机与网络设备、电子器件、光电器件、电池单元、电气单元或其组合。
优选的，所述计算机与网络设备为计算机服务器、计算机服务器群、互联网服务器、数据中心、5G基站、云计算、计算机游戏设备或加密货币矿场等，特别是运行频率大于3GHz的数据中心，进一步的，所述数据中心可包括集中管理的计算资源和相关支持系统的设备或部分数据中心以及与其它模块一起提供数据中心的模块部件；
优选的，所述电子器件包括中央处理器、微处理器、主机板、显卡、存储器、用于制造半导体器件的半导体晶圆、半导体管芯、封装的或未封装的半导体器件、多芯片模块和/或电路板；
优选的，所述光电器件定义为利用光-电转换效应制成的功能器件或者半导体薄片，可以实现将光能转换为电能或者将电能转换为光能，所述光电器件包括发光二极管、激光二极管、太阳能电池板和光电探测器；
优选的，所述电池单元定义为将化学能转化为电能的电化学反应器，所述电化学反应器包括各类电化学电池，具体可以包括：燃料电池、动力电池和储能电池；
优选的，所述电气单元包括配电开关设备、电力变压器和充电桩。
优选的，所述发热器件部分或全部地浸没在所述冷却液中。
或者，所述发热器件至少一个面浸没在冷却液中。
优选的，所述冷却系统为浸没式冷却系统，再优选，所述冷却系统为单相浸没式冷却系统。
第七方面，以上所述的单相浸没式冷却液和/或冷却系统的应用，用于以下至少一种设备的冷却过程：5G基站、太阳能电池板、微处理器、功率控制半导体、配电开关设备、制造半导体器件的晶片、电力变压器、电路板、多芯片模板、封装和未封装的半导体器件、化学反应器、核反应堆、燃料电池、激光器和导弹原件。
本申发明的有益效果包括：
(1)本发明提出部分氟化合成烃以及相应的制备方法，部分氟化合成烃是指合成烃中的部分氢原子被氟原子取代，与FC-40等全氟化合物相比部分氟化合成烃的密度更低，与碳氢化合物基础油的相容性更好。
(2)本发明提出以部分氟化合成烃为主要成分的冷却液原料来源充足,通过微通道反应器能够实现连续化、规模化生产，以α-烯烃齐聚物等不饱和液态聚烯烃为原料与氟气进行氟化，通过取代与加成反应得到部分氟化合成烃，在引入氟原子的同时实现α-烯烃齐聚物等不饱和液态聚烯烃的饱和化，替代常规的加氢饱和工艺。
(3)与现有技术相比，本发明将部分氟化合成烃作为冷却液的主要成分使用，与纯碳氢化合物相比具有更高的闪点与介电强度，与相同碳数的碳氢化合物相比，部分氟化合成烃的运动黏度相对更低，作为冷却液在圆管内以及高流速下的热传递性能更好，有利于提高冷却效率、减轻冷却设备总重以及地面承重，对冷却系统中流体泵设备的循环功率要求更低，起到节约能源的作用，同等体积下与更高密度的全氟冷却液相比有明显优势。同时，部分氟化合成烃与基础油有很好的相容性，可以将两者混合使用降低冷却液的总体成本。
(4)本发明通过Mo值与对流换热系数的计算发现部分氟化的方式能够提高烃类流体的传热性能，以部分氟化合成烃为主要成分的冷却液在低流速状态下圆管内的对流换热系数相对同碳数的纯碳氢化合物具有优势，在高流速湍流状态下的对流换热系数明显高于同碳数纯碳氢化合物的对流换热系数，这表明部分氟化合成烃不仅可以用于浸没式冷却，同样适用于管内循环冷却。
附图说明
图1为C10二聚体的GC谱图。
图2为C10二聚体的1H-NMR谱图。
图3为C10二聚体的13C-NMR谱图。
图4为部分氟化C10二聚体的GC谱图。
图5为部分氟化C10二聚体的1H-NMR谱图。
图6为部分氟化C10二聚体的13C-NMR谱图。
图7为C10二聚体的红外光谱图。
图8为部分氟化C10二聚体的红外光谱图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明实施方式作进一步地详细描述。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
如果实施例中未注明的实验具体条件，通常按照本领域的常规条件，或按照试剂公司所推荐的条件；实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可通过商业途径购买得到。
α-烯烃齐聚物的制备：齐聚反应在1.5L的高压反应釜中进行。首先将反应釜加热到100℃以上，抽真空烘烤1h，其间以高纯氮气置换多次以除去反应釜中的水/氧杂质。随后通过夹套冷却水循环调节反应釜温度至反应温度80℃，加入600mL1-C6/1-C8/1-C10/1-C12的线性α-烯烃(1-己烯/1-辛烯/1-癸烯/1-十二烯)，开启搅拌速率为500rpm，搅拌20min后向反应釜中加入用200mL甲苯溶解的主催化剂茂金属化合物和助催化剂甲基铝氧烷MAO，主催化剂在反应体系中的浓度为0.3mmol/L(以Zr计)，MAO在反应体系中的浓度为30mmol/L，其中Al与Zr的比例为100:1，打开氮气阀门充氮气压力至0.3MPa，反应0.5h后结束反应，打开放空管泄压，从反应釜中放出粗产品，向粗产品中加入10mL酸化乙醇终止反应，所得产物加入3wt％的活化白土吸附脱除催化剂残留物，随后加压过滤得到滤液，所得滤液经减压蒸馏除去溶剂，在一定的真空度与温度下，将剩余的α-烯烃齐聚物进行减压蒸馏并切割相应的馏分，具体分离条件如表1所示。
其中，齐聚反应所使用的茂金属主催化剂为[t-BuN(Me)2C(η5-C5H4)]-ZrCl2，茂金属主催化剂的分子结构具体如下所示：
使用GC测定不同馏分中α-烯烃齐聚物的组成，使用面积归一化法测定每个组分的峰面积，仪器型号为Agilent 7890A/5975C，使用氢火焰离子化检测器。载气为氮气，柱前压力为0.07MPa，氢气流量为30mL/min，载气流速为10mL/min，检测器温度为400℃，汽化室温度为450℃，分流比为100:1。其中，GC的升温程序为：35℃的初始温度保持1min，然后在10℃/min的升温速率下将温度升高至400℃并保持15min。每个馏分中α-烯烃齐聚物的保留时间以及面积归一化法测定的纯度结果如表1所示。
经过减压蒸馏切割后的1-癸烯(1-C10)二聚体的GC谱图如图1所示，由此图可知1-C10二聚体经过减压蒸馏收集特定馏分的方式，能够从不同聚合度的1-癸烯齐聚物中分离出来，经过面积归一化法测定每个组分的峰面积可得1-C10二聚体的纯度为97.9％。
经过减压蒸馏切割后的α-烯烃齐聚物,经过1H-NMR谱图在4.65～4.90处的化学位移可知齐聚物中的不饱和双键以亚乙烯基(1,1-二取代乙烯基，vinylidene)为主，1,2-二取代乙烯基等其他结构的不饱和双键所占比例极低，结合13C-NMR谱图可以确定相同反应条件下得到一系列齐聚物的分子结构。
表1
实施例1
通过13C-NMR谱图中在148.9与110.5处出现的位移可知，1-C6三聚体中主要存在二取代的亚乙烯基，其分子结构表示为：
收集上述1-C6三聚体馏分，参考专利CN106397106B的方法，通过Corning微通道反应器与氟气进行部分氟化反应，反应前对微通道反应器及连接管路分别进行除水除油处理，采用5mol％氟氮混合气对系统及连接管路进行氟气钝化处理以及气密性检查。随后设定换热器温度-25℃，即反应温度。1-C6三聚体馏分通过液相泵进料，进料量为20g/min，15mol％的氟氮混合气体的进料量3.6L/min，设定微通道反应器的反应压力为0.2MPa。反应产物经淬灭后、除酸处理后得到部分氟化的C6三聚体(FF-mPAO)。
对反应产物进行气相色谱分析，使用面积归一化法计算每个组分所占的百分比，部分氟化C6三聚体主要产物占比为91.7％，其余为少量副产物。
部分氟化C6三聚体产物的1H-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):1.51(2H,t)；1.44(2H,m)；1.17～1.39(16H,m)；0.81～0.96(9H,m)。
部分氟化C6三聚体产物的13C-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):122.5；111.8(2)；93.9；92.8；32.5(2)；31.8(2)；29.4；26.2(2)；22.7(3)；14.1(3)。
通过上述表征可知，部分氟化C6三聚体FF-mPAO与氟气发生加成与取代反应的部位为亚乙烯基以及亚乙烯基两侧的α-C以及单侧的β-C，对应13C-NMR中5个碳原子的化学位移:122.5；111.8(2)；93.9；92.8。同时13H-NMR谱图2.0以上的化学位移中没有出现不饱和碳的信号峰，说明反应物C6三聚体中的亚乙烯基已经与氟气发生加成反应。
实施例2
通过13C-NMR谱图中在148.7与110.6处出现的位移可知，1-C6四聚体中主要存在二取代的亚乙烯基，其分子结构可表示为：
收集上述1-C6四聚体馏分,按照实施例1的方法通过Corning微通道反应器与氟气进行部分氟化反应并得到部分氟化的C6四聚体(FF-mPAO)。
对反应产物进行气相色谱分析，使用面积归一化法计算每个组分所占的百分比，部分氟化C6四聚体主要产物占比为90.2％，其余为少量副产物。
部分氟化C6四聚体产物的1H-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):1.53(2H,t)；1.45(2H,m)；1.16～1.40(21H,m)；0.84～0.97(12H,m)；0.80(4H,m)。
部分氟化C6四聚体产物的13C-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):122.7；111.9(2)；93.8；92.6；43.4；37.2(2)；32.5；31.8(2)；30.0；29.4；29.1；26.5；26.2；22.6(4)；14.0(4)。
通过上述表征可知，部分氟化C6四聚体FF-mPAO与氟气发生加成与取代反应的部位为亚乙烯基以及亚乙烯基两侧的α-C以及单侧的β-C，对应13C-NMR中5个碳原子的化学位移:122.7；111.9(2)；93.8；92.6。同时13H-NMR谱图2.0以上的化学位移中没有出现不饱和碳的信号峰，说明反应物C6四聚体中的亚乙烯基已经与氟气发生加成反应。
实施例3
通过13C-NMR谱图中在150.4与108.3处出现的位移可知，1-C8二聚体中主要存在二取代的亚乙烯基，其分子结构可表示为：
收集上述1-C8二聚体馏分,按照实施例1的方法通过Corning微通道反应器与氟气进行部分氟化反应并得到部分氟化的C8二聚体(FF-mPAO)。
对反应产物进行气相色谱分析，使用面积归一化法计算每个组分所占的百分比，部分氟化C8二聚体主要产物占比为93.5％，其余为少量副产物。
部分氟化C8二聚体产物的1H-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):1.16～1.65(20H,m)；0.86(6H,t)。
部分氟化C8二聚体产物的13C-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):122.5；112.0(2)；93.9；31.8(4)；29.4(2)；26.3(2)；22.5(2)；14.0(2)。
通过上述表征可知，部分氟化C8二聚体FF-mPAO与氟气发生加成与取代反应的部位为亚乙烯基以及亚乙烯基两侧的α-C，对应13C-NMR中4个碳原子的化学位移:122.5；112.0(2)；93.9。同时13H-NMR谱图2.0以上的化学位移中没有出现不饱和碳的信号峰，说明反应物C8二聚体中的亚乙烯基已经与氟气发生加成反应。
实施例4
通过13C-NMR谱图中在148.9与109.5处出现的位移可知，1-C8三聚体中主要存在二取代的亚乙烯基，其分子结构可表示为：
收集上述1-C8三聚体馏分，按照实施例1的方法通过Corning微通道反应器与氟气进行部分氟化反应并得到部分氟化的C8三聚体(FF-mPAO)。
对反应产物进行气相色谱分析，使用面积归一化法计算每个组分所占的百分比，部分氟化C8三聚体主要产物占比为90.3％，其余为少量副产物。
部分氟化C8三聚体产物的1H-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):1.60(2H,t)；1.46(2H,tt)；1.16～1.37(28H,m)；0.87(9H,t)。
部分氟化C8三聚体产物的13C-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):122.5；111.9(2)；93.8；92.9；32.5(2)；31.9(4)；29.4(4)；26.3(3)；22.5(3)；14.0(3)。
通过上述表征可知，部分氟化C8三聚体FF-mPAO与氟气发生加成与取代反应的部位为亚乙烯基以及亚乙烯基两侧的α-C以及单侧的β-C，对应13C-NMR中5个碳原子的化学位移:122.5；111.9(2)；93.8；92.9。同时13H-NMR谱图2.0以上的化学位移中没有出现不饱和碳的信号峰，说明反应物C8三聚体中的亚乙烯基已经与氟气发生加成反应。
实施例5
通过13C-NMR谱图中在149.7与110.6处出现的位移可知，1-C10二聚体中主要存在二取代的亚乙烯基，其分子结构可表示为：
收集上述1-C10二聚体馏分，按照实施例1的方法通过Corning微通道反应器与氟气进行部分氟化反应并得到部分氟化的C10二聚体(FF-mPAO)。
对反应产物进行气相色谱分析，使用面积归一化法计算每个组分所占的百分比，部分氟化C10二聚体主要产物占比为93.4％，其余为少量副产物。C10二聚体在氟化反应前后的GC色谱图详见图1与图4。
部分氟化C10二聚体产物的1H-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):1.17～1.68(28H,m)；0.86(6H,t)。详见图5。
部分氟化C10二聚体产物的13C-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):122.5；111.9(2)；93.8；31.8(4)；29.6(4)；29.3(2)；26.2(2)；22.6(2)；14.0(2)。详见图6。
通过上述表征可知，部分氟化C10二聚体FF-mPAO与氟气发生加成与取代反应的部位为亚乙烯基以及亚乙烯基两侧的α-C，对应13C-NMR中4个碳原子的化学位移:122.5；111.9(2)；93.8。同时13H-NMR谱图2.0以上的化学位移中没有出现不饱和碳的信号峰，说明反应物C10二聚体中的亚乙烯基已经与氟气发生加成反应。
C10二聚体在氟化反应前后的红外光谱(Bruker公司VECTOR-22型傅里叶红外光谱仪)，详见图7、8。
通过红外光谱可知，1-C10二聚体在3073cm-1处存在＝CH2的反对称伸缩振动峰，在1634cm-1处存在C＝C的伸缩振动峰，在1759cm-1与870cm-1处存在＝CH2的面弯曲振动峰，由此可以证明1-C10二聚体存在亚乙烯基不饱和双键，氟化反应后的部分氟化C10二聚体FF-mPAO在3073cm-1、1759cm-1、1634cm-1与870cm-1处的吸收峰消失，同时在1300～1000cm-1的范围内出现中等强度的宽吸收峰，此为C-F的伸缩振动峰，由于C-F与C-H之间形成氢键导致峰形变宽。通过红外光谱的分析可以确认部分氟化C10二聚体分子中的双键反应完全，同时引入氟原子形成C-F键。
实施例6
通过13C-NMR谱图中在149.4与110.5处出现的位移可知，1-C12二聚体中主要存在二取代的亚乙烯基，其分子结构可表示为：
收集上述1-C12二聚体馏分,按照实施例1的方法通过Corning微通道反应器与氟气进行部分氟化反应并得到部分氟化的C12二聚体(FF-mPAO)。
对反应产物进行气相色谱分析，使用面积归一化法计算每个组分所占的百分比，部分氟化C12二聚体主要产物占比为93.0％，其余为少量副产物。
部分氟化C12二聚体产物的1H-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):1.17～1.64(36H,m)；0.86(6H,t)。
部分氟化C12二聚体产物的13C-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):122.4；111.8(2)；93.8；31.7(4)；29.4(10)；26.2(2)；22.6(2)；14.0(2)。
通过上述表征可知，部分氟化C12二聚体FF-mPAO与氟气发生加成与取代反应的部位为亚乙烯基以及亚乙烯基两侧的α-C，对应13C-NMR中4个碳原子的化学位移:122.4；111.8(2)；93.8。同时13H-NMR谱图2.0以上的化学位移中没有出现不饱和碳的信号峰，说明反应物C12二聚体中的亚乙烯基已经与氟气发生加成反应。
实施例7
参考专利CN107556153B实施例8的方法，以1-辛炔为原料合成7,8-二亚甲基十四烷，得到无色油状液体的产物，其中，7,8-二亚甲基十四烷的表征为：
1H-NMR(溶剂CDCl3)：5.13(2H,d)；4.87(2H,d)；2.17(4H,t)；1.42(4H,tt)；1.17～1.35(12H,m)；0.87(6H,t)。
13C-NMR(溶剂CDCl3)为：152.3(2)；111.0(2)；33.5(2)；31.8(2)；29.4(2)；28.1(2)；22.6(2)；14.0(2)。通过1H-NMR谱图中在5.13与4.87处出现的位移，以及13C-NMR谱图中在152.3与111.0处出现的位移可知，7,8-二亚甲基十四烷中主要存在二取代的亚乙烯基，其分子结构可表示为：
收集上述7,8-二亚甲基十四烷,按照实施例1的方法通过Corning微通道反应器与氟气进行部分氟化反应并得到部分氟化的C16合成烃(FF-mPAO)。
对反应产物进行气相色谱分析，使用面积归一化法计算每个组分所占的百分比，部分氟化C16合成烃主要产物占比为87.9％，其余为少量副产物。
部分氟化C16合成烃的1H-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):1.39～1.59(8H,m)；1.14～1.34(8H,m)；0.87(6H,t)。
部分氟化C16合成烃的13C-NMR(400MHz,溶剂：CDCl3):122.5(2)；111.9(2)；93.8(2)；31.8(4)；26.2(2)；22.6(2)；14.1(2)。
通过上述表征可知，部分氟化C16合成烃与氟气发生加成与取代反应的部位为亚乙烯基以及亚乙烯基两侧的α-C，对应13C-NMR中6个碳原子的化学位移:122.5(2)；111.9(2)；93.8(2)。同时13H-NMR谱图2.0以上的化学位移中没有出现不饱和碳的信号峰，说明反应物7,8-二亚甲基十四烷中的亚乙烯基已经与氟气发生加成反应。
实施例8
先将98.8g实施例1制备的部分氟化的1-C6三聚体FF-mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
实施例9
先将98.8g实施例2制备的部分氟化的1-C6四聚体FF-mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
实施例10
先将98.8g实施例3制备的部分氟化的1-C8二聚体FF-mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
实施例11
先将98.8g实施例4制备的部分氟化的1-C8三聚体FF-mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
实施例12
先将98.8g实施例5制备的部分氟化的1-C10二聚体FF-mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
实施例13
先将98.8g实施例7制备的部分氟化C16合成烃装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
实施例14
先将98.8g实施例6制备的部分氟化的1-C12二聚体FF-mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
实施例15
先将49.8g实施例2制备的部分氟化的1-C6四聚体FF-mPAO装入调和罐中，然后将49g基础油(来自山西潞安化工集团有限公司，为使用异构脱蜡技术制备的饱和碳氢化合物)以及0.9g 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
实施例16
先将49.8g实施例4制备的部分氟化的1-C8三聚体FF-mPAO装入调和罐中，然后将49gPAO 2基础油(来自Chevron Phillips Chemical公司，为加氢饱和的C10α-烯烃齐聚物)以及0.9g 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
对比例1
先将98.8g加氢饱和的1-C6三聚体mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
对比例2
先将98.8g加氢饱和的1-C6四聚体mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
对比例3
先将98.8g加氢饱和的1-C8二聚体mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
对比例4
先将98.8g加氢饱和的1-C8三聚体mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
对比例5
先将98.8g加氢饱和的1-C10二聚体mPAO装入调和罐中，然后将0.9g 2，6-二叔丁基苯酚加入到液态聚烯烃中，搅拌15min至澄清透明，加入0.3g聚醚改性有机硅型消泡剂，搅拌10min至混合均匀，对调和罐中液体过滤即得单相浸没式冷却液。
相关测试方法：
运动黏度：采用ASTM D 445的标准在100℃和40℃下测试单相浸没式冷却液的运动黏度；
倾点：采用ASTM D 97的标准测试单相浸没式冷却液的倾点；
导热系数：采用ASTM D 2717-2009的液体导热性标准试验方法在40℃下对单相浸没式冷却液进行测试；
比热容：采用ASTM E1269-2011的方法，使用差式扫描量热法(DSC)测定单相浸没式冷却液样品的比热容，其中的测试温度为40℃；
密度：采用ASTM D 1298-1999的方法测试单相浸没式冷却液在40℃下的密度；
闪点：采用ASTM D 92的克利夫兰开口杯法测试单相浸没式冷却液的闪点；
击穿电压：采用ASTM D 877的圆盘电极法对单相浸没式冷却液进行测试。
上述测试的具体结果如表2所示：
表2
通过表2可知，实施例8-14是单独使用部分氟化合成烃的单相浸没式冷却液，实施例15与16是在部分氟化合成烃的基础上添加碳氢化合物基础油，由于部分氟化合成烃对纯碳氢化合物有很高的相容性，可以将液态聚烯烃与部分氟化合成烃进行复配使用得到成本更低的单相浸没式冷却液。
闪点代表了单相浸没式冷却液的使用安全性，闪点越高越不容易燃烧、不易失火，因此使用安全性越高，可以在较高的温度下使用，实施例8-16的单相浸没式冷却液都具有至少145℃的闪点，因此适合对高温下使用的设备进行冷却，不会因为冷却设备的温度过高而引发燃烧起火。对比例纯碳氢化合物mPAO的闪点相对于相同碳数的部分氟化合成烃偏低。同时，引入更多的F原子的实施例13与相同碳数的实施例10对比发现前者制备的单相浸没式冷却液具有更高的闪点。
倾点指的是单相浸没式冷却液被冷却后能够流动的最低温度，倾点低表明单相浸没式冷却液在低温下易于流动、倾倒，倾点越低越有利于单相浸没式冷却液在低温下方便的储存与使用。实施例8-16的单相浸没式冷却液都有－48℃以下的倾点，与对比例1-5相比差距不大。
击穿电压代表了冷却液的绝缘性，击穿电压越高表明单相浸没式冷却液的介电强度越好，绝缘性能越强，实施例8-16和对比例1-5制备的单相浸没式冷却液的击穿电压均大于40kV，有较好的绝缘性能。其中，对比例加氢饱和的mPAO的击穿电压均未超过50kV，与单独使用部分氟化合成烃的实施例8-14相比偏低，这表明部分氟化合成烃具有更高的绝缘性能，有利于单相浸没式冷却液在对发热器件的浸没冷却过程中的安全使用，避免损坏发热器件以及引发设备故障。
为进一步比较上述对比例与实施例制备的单相浸没式冷却液的传热效果，通过计算40℃下(通常冷却液的工作温度在40℃左右)的Mouromtseff数来衡量在该温度下不同单相浸没式冷却液的传热效果，其中，一定温度下的Mouromtseff数由以下公式表示：
在以上公式中，Mo是Mouromtseff数，ρ是流体密度，κ是导热系数，Cp是比热容，μ是流体的运动黏度，a、b、d和e是经验值，根据流体的层流、湍流状态不同而不同。其中，层流状态下a＝1,b＝1,d＝1,e＝1，强制湍流状态下按照标准YD/T 3982-2021中4.9记载的方法，a、b、d和e的取值分别为a＝0.8,b＝0.6,d＝0.4,e＝0.4，其数据对比如表3所示。其中，层流与湍流状态下单相浸没式冷却液相对Mo值以相同碳数的对比例作为基准进行对比，部分氟化合成烃与基础油复配的实施例15与16以对比例2、4作为基准进行对比。
表3
通过表3可知，实施例8-13的部分氟化合成烃与对比例1-5的加氢饱和α-烯烃齐聚物相比有更高的Mo值，实施例14的C12二聚体FF-mPAO与相同碳数的对比例4相比Mo值略低，这表明通过部分氟化的方式能够提高烃类流体的传热性能，有利于其作为单相浸没式冷却液使用。除此之外，实施例15与16是将部分氟化的α-己烯四聚体与α-辛烯三聚体与基础油复配使用，在层流与湍流状态下的Mo值仍高于对比例2、4的加氢饱和α-烯烃齐聚物。这表明本申请的部分氟化合成烃与其他烃类基础油复配使用，能够进一步提高单相浸没式冷却液的传热性能。
通过2个不饱和双键氟化得到的部分氟化C16合成烃(实施例13)与同为16个碳原子的实施例10对比可知，以不饱和液态聚烯烃作为原料，引入更多的氟原子并没有提高单相浸没式冷却液层流与湍流状态下的相对Mo值，反而还有一定程度的下降，这表明引入更多的氟原子不会进一步提高部分氟化合成烃的传热效果。
通过表3对层流与湍流状态下不同实施例与对比例制备的单相浸没式冷却液Mo值的计算，可以从整体上判断不同流动状态下单相浸没式冷却液的传热效果，而冷却液在冷却系统的使用过程中，被冷却的发热器件表面形状同样对冷却效果有影响，为对比冷却液在不同应用场景中的传热效果，进一步对不同单相浸没式冷却液的对流换热系数进行计算。
冷却液垂直于管轴线方向横掠圆柱体时的对流换热系数的计算，用于模拟浸没式冷却槽中冷却液从侧面流过圆柱体发热器件并与其进行换热的场景。
假设上述冷却液在40℃下分别以0.5m/s(层流)和5.0m/s(湍流)的流速(v)流过外径为250mm的圆柱体发热器件，其中特征长度L为250mm，先计算得出无因次的雷诺数、普朗特数和努塞尔数，由此得到对流换热系数h，其中h的单位为W/(m2·K)，定义是当传热界面之间温度差为1K时，1m2壁面面积在每秒内可以传递的热量，h的大小直接反映不同的冷却液对与其直接接触的发热器件的对流换热能力，h越高表明冷却液与发热器件的对流换热能力越强。
动力黏度：η＝ρμ；
雷诺数、普朗特数和努塞尔数：
其中，当冷却液在40℃下流速为0.5m/s时，计算得到的雷诺数10＜ReL≤1.5*105，表明冷却液的流动边界层为层流流动，同时，雷诺数满足：4000≤ReL≤4*104，查表可知，C＝0.193，n＝0.618，通过下式计算相应的对流换热系数h：
其中，当冷却液在40℃下流速为5.0m/s时，计算得到的雷诺数ReL＞1.5*105，表明冷却液的流动边界层为湍流流动，同时，雷诺数满足：4*104≤ReL≤4*105，查表可知，C＝0.0266，n＝0.805，通过下式计算相应的对流换热系数h：
冷却液平行于管轴线方向纵掠圆柱体时的对流换热系数的计算，用于模拟浸没式冷却槽中冷却液从圆形截面流过圆柱体发热器件并与其进行换热的场景。
假设上述冷却液在40℃下分别以0.5m/s(层流)和5.0m/s(湍流)的流速(v)流过长度为1000mm的圆柱体，其中特征长度L为1000mm，根据上述公式计算无因次的雷诺数、普朗特数和努塞尔数。
其中，当冷却液在40℃下流速为0.5m/s时，计算得到的雷诺数ReL≤5.0*105，表明冷却液的流动边界层为层流流动，查表可知，C＝0.332，n＝0.5，通过下式计算对流换热系数h：
当冷却液在40℃下流速为5.0m/s时，计算得到的雷诺数ReL＞5.0*105，表明冷却液的流动边界层为湍流流动，查表可知，C＝0.0296，n＝0.8，通过下式计算对流换热系数h：
冷却液在圆形管道内对流换热系数的计算，用于模拟冷却液在管道中进行无接触的间接换热过程。
假设上述冷却液在40℃下分别以0.5m/s(过渡状态)和5.0m/s(湍流)的流速(v)通过一个内径(d)为50mm，长度(L)为3m的换热管，根据以下公式计算无因次的雷诺数和普朗特数：
雷诺数和普朗特数：
其中，当冷却液在40℃下流速为0.5m/s时，计算得到的雷诺数2300≤Ref≤10000，为层流与湍流之间的过渡状态，同时满足：普朗特数0.5≤Pr≤2000，适用Gnielinski公式计算达西尔阻力系数f和管内对流换热系数h管内：
f＝(1.82lgRef-1.64)-2；
其中，当冷却液在40℃下流速为5.0m/s时，计算得到的雷诺数Ref＞10000，为典型的管内旺盛湍流状态，同时满足：普朗特数0.6≤Pr≤160，L/d≥10，适用Dittus-Boelter公式计算无因次的努塞尔数：
冷却液流经圆形管道内自身被发热器件所加热，因此n＝0.4，由此计算管内对流换热系数h管内：
按照上述方法分别计算以上冷却液在40℃下流速为0.5m/s和5.0m/s时从不同方向掠过发热器件进行直接冷却过程的对流换热系数h横掠和h纵掠，同时计算冷却液在40℃下流速为0.5m/s和5.0m/s时从圆形管道内经过发热器件进行间接冷却过程的管内对流换热系数h管内，其结果列在表4。
表4
从表4中相同碳数的实施例与对比例的对比可知，在冷却液流速为0.5m/s时不同单相浸没式冷却液的对流换热系数差异不明显，相同碳数的部分氟化合成烃相对于对比例1-5加氢饱和mPAO在低流速状态下的传热能力提高有限，实施例8-13部分氟化合成烃的对流换热系数相比同等碳数的加氢饱和mPAO偏高，而实施例14的C12二聚体FF-mPAO相比同等碳数的加氢饱和mPAO略有降低。
除此之外，从表4可知，冷却液流速为0.5m/s时，以部分氟化合成烃为主要成分的单相浸没式冷却液在圆管内流动的对流换热系数相对纯碳氢化合物更具优势，不仅可以用于浸没式冷却，也可以用于管内循环冷却。
在冷却液流速为5.0m/s时可以发现相同碳数部分氟化合成烃的对流换热系数相比加氢饱和mPAO有着明显的提高，这表明对于以部分氟化合成烃为主要成分的冷却液，增加冷却液流速能够提高其对发热器件的散热效果，部分氟化合成烃在高流动速度下的传热性能与碳氢化合物相比更具有优势。
通过2个不饱和双键氟化得到的部分氟化C16合成烃(实施例13)与同为16个碳原子的实施例10对比可知，对于部分氟化合成烃，引入更多的氟原子后对流换热系数反而有所降低。
除此之外，通过实施例15、16与实施例9、11以及对比例2、4的比较可知，对于碳数较多(24C)的FF-mPAO，通过与低黏度基础油进行复配，能够进一步提高冷却液的对流换热系数。
最后应该说明的是，以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于对本申请保护范围进行限制，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (31)

1.部分氟化合成烃，其特征在于，所述部分氟化合成烃含有的碳原子数为10～40以及氟原子数为至少2，即含有的氟原子数为2～n，其中n为整数；其中：
所述部分氟化合成烃以原料组分与氟气/惰性气体的混合气进行氟化反应得到，其中：所述惰性气体为氮气、氩气或两者的混合物，氟气在氟气/惰性气体的混合气中所占的体积含量为10～25mol％；所述氟化反应在低温与高压条件下进行，其中所述低温为-20～-30℃，所述高压为0.15～0.2MPa；
所述原料组分包括至少一种不饱和液态聚烯烃；其中：所述不饱和液态聚烯烃的结构式选自：
2.权利要求1所述部分氟化合成烃的制备方法，包括：不饱和液态聚烯烃与氟气/惰性气体的混合气进行氟化反应；其中：
所述不饱和液态聚烯烃的结构式选自：
所述惰性气体为氮气、氩气或两者的混合物，氟气在氟气/惰性气体的混合气中所占的体积含量为10～25mol％；所述氟化反应在低温与高压条件下进行，其中所述低温为-20～-30℃，所述高压为0.15～0.2MPa；
所述氟化反应的反应器选自：微通道反应器、管式反应器、釜式反应器或者塔式反应器。
3.根据权利要求2所述部分氟化合成烃的制备方法，其特征在于，所述氟化反应的反应器为微通道反应器。
4.根据权利要求3所述部分氟化合成烃的制备方法，其特征在于，微通道反应器为以串联和/或并联方式组合的多个微通道反应器。
5.权利要求1所述部分氟化合成烃在制备传热流体中的应用。
6.一种单相浸没式冷却液，其主要成分为权利要求1所述的部分氟化合成烃，其中，所述部分氟化合成烃占单相浸没式冷却液质量分数为至少98％。
7.一种单相浸没式冷却液，其主要成分为权利要求1所述的部分氟化合成烃与液态饱和烃的组合物，其中，所述液态饱和烃选自API-II类基础油、API-III类基础油、API-IV类基础油或其组合。
8.根据权利要求7所述的单相浸没式冷却液，其特征在于，所述液态饱和烃的运动黏度在100℃下小于5mm2/s。
9.根据权利要求7所述的单相浸没式冷却液，其特征在于，所述部分氟化合成烃在所述组合物中所占的质量比为1～100％。
10.根据权利要求7所述的单相浸没式冷却液，其特征在于，所述部分氟化合成烃在所述组合物中所占的质量比不低于50％。
11.根据权利要求6-10任意一项所述的单相浸没式冷却液，其特征在于，所述单相浸没式冷却液的运动粘度在100℃下小于5mm2/s；所述单相浸没式冷却液的运动粘度在40℃下小于15mm2/s。
12.根据权利要求6-10任意一项所述的单相浸没式冷却液，其特征在于，所述单相浸没式冷却液中加入功能性助剂，其中，所述功能性助剂的质量分数为0～2％，所述功能性助剂包括抗氧化剂和消泡剂。
13.根据权利要求12所述的单相浸没式冷却液，其特征在于，所述抗氧化剂为不含硫的酚系抗氧化剂。
14.根据权利要求13所述的单相浸没式冷却液，其中所述抗氧化剂选自：2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚、4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-双(2-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-异亚丙基双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-环己基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-壬基苯酚)、2,2’-异亚丁基双(4,6-二甲基苯酚)或2,6-双(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苄基)-4-甲基苯酚中的任意一种或多种组合。
15.根据权利要求12所述的单相浸没式冷却液，其特征在于，所述消泡剂选自聚醚型消泡剂、有机硅型消泡剂和聚醚改性有机硅型消泡剂中的任意一种或多种组合。
16.根据权利要求6-15任意一项所述的单相浸没式冷却液的制备方法，其包括：
取所述部分氟化合成烃加入抗氧化剂，搅拌至澄清透明，再加入消泡剂，搅拌至混合均匀即可得到单相浸没式冷却液；或者
将所述部分氟化合成烃与液态饱和烃混合均匀后加入抗氧化剂，搅拌至澄清透明，再加入消泡剂，搅拌至混合均匀即可得到单相浸没式冷却液。
17.一种冷却系统，该冷却系统包括以下组分：
具有内部空间的全封闭或未全封闭壳体；
发热器件，所述发热器件设置在所述内部空间内；以及
冷却液，设置在所述内部空间内，使得所述发热器件与所述冷却液接触；
其中，所述冷却液包含权利要求6-15任意一项所述的单相浸没式冷却液；
其中，所述发热器件选自：计算机与网络设备、电子器件、光电器件、电池单元、电气单元或其组合。
18.根据权利要求17所述的冷却系统，其特征在于，所述计算机与网络设备为计算机服务器、计算机服务器群、互联网服务器、数据中心、5G基站、云计算、计算机游戏设备或加密货币矿场。
19.根据权利要求17所述的冷却系统，其中所述计算机与网络设备为运行频率大于3GHz的数据中心。
20.根据权利要求18所述的冷却系统，其特征在于，所述数据中心包括集中管理的计算资源和相关支持系统的设备或部分数据中心以及与其它模块一起提供数据中心的模块部件。
21.根据权利要求17所述的冷却系统，其特征在于，所述电子器件选自中央处理器、微处理器、主机板、显卡、存储器、用于制造半导体器件的半导体晶圆、半导体管芯、封装的或未封装的半导体器件、多芯片模块和/或电路板。
22.根据权利要求17所述的冷却系统，其特征在于，所述光电器件为利用光-电转换效应制成的功能器件或者半导体薄片，可以实现将光能转换为电能或者将电能转换为光能。
23.根据权利要求22所述的冷却系统，其中所述光电器件选自发光二极管、激光二极管、太阳能电池板和光电探测器。
24.根据权利要求17所述的冷却系统，其特征在于，所述电池单元为将化学能转化为电能的电化学反应器。
25.根据权利要求24所述的冷却系统，其中所述电化学反应器为电化学电池。
26.根据权利要求25所述的冷却系统，其中所述电化学电池选自：燃料电池、动力电池和储能电池。
27.根据权利要求17所述的冷却系统，其特征在于，所述电气单元选自配电开关设备、电力变压器和充电桩。
28.根据权利要求17所述的冷却系统，其特征在于，所述发热器件部分或全部地浸没在所述冷却液中；或者，所述发热器件至少一个面浸没在冷却液中。
29.根据权利要求17所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统为浸没式冷却系统。
30.根据权利要求17所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统为单相浸没式冷却系统。
31.根据权利要求6-15任意一项所述的单相浸没式冷却液和/或权利要求17-30任意一项所述的冷却系统的应用，用于以下至少一种设备的冷却过程：
5G基站、太阳能电池板、微处理器、功率控制半导体、配电开关设备、制造半导体器件的晶片、电力变压器、电路板、多芯片模板、封装和未封装的半导体器件、化学反应器、核反应堆、燃料电池、激光器和导弹原件。
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