熱穩定性是導熱油重要的使用性能。熱穩定性不同，其使用中熱裂解和聚合的程度也不同。熱裂解產生小分子低沸物，易使系統產生氣阻，使泵產生氣蝕，同時還造成油品較高的蒸發損耗和環境污染；熱聚合則產生大分子高沸物，其逐漸沉積于加熱器和管路表面，形成的積炭將影響系統的傳熱效能及控溫精度。導熱油具有優良熱穩定性的基礎油和添加劑，因此具有優良的熱穩定性。
聯苯和聯苯醚低熔混合物型導熱油這一類型的導熱油為聯苯和聯苯醚低熔混合物由26.5%的聯苯和73.5%的聯苯醚組成。熔點為12℃，世界上早使用的合成芳烴導熱油是Dowtherm,其特點是熱穩定性好，使用溫度高（400℃）。此類產品因為苯環上沒有與烷烴基側鏈連接，而在有機熱載體中耐熱性。這種凝點（12.3℃）低熔混合物，在常溫下，沸騰溫度在256~258℃范圍內使用比較經濟。這是因為兩種物質的熔點均較高（聯苯為<71℃，聯苯醚<28℃）所致。這種低熔混合物蒸發形成的蒸汽過程中無任何一種組分提濃的發生，且液體性質亦不變。由于二苯醚中結合醚物質，在高溫下（350℃）長時間使用會產生酚類物質，此物質有低腐蝕性，與水分對碳鋼等有一定的腐蝕作用。

烷基苯型（苯環型）導熱油這一類導熱油為苯環附有鏈烷烴支鏈類型的化合物，屬于短支鏈烷烴基（包括甲基、乙基、異丙基）與苯環結合的產物。其沸點在170~180℃，凝點在-80℃以下，故可做防凍液使用，此類產品的特點是在適用范圍內不易出現沉淀，異丙基附鏈的化合物尤佳。

烷基萘型導熱油這一類型導熱油的結構為苯環上連接烷烴支鏈的化合物。它所附加的側鏈一般有甲基、二甲基、異丙基等，其附加側鏈的種類及數量決定化合物的性質。側鏈單于甲基相連的烷基萘，應用于240~280℃范圍的氣相加熱系統。

烷基聯苯醚型導熱油為兩個苯環中間一個醚基鏈接，兩個苯環別有兩個甲基的同分異構體混合物，此類混合導熱油低溫下運動粘度低，流動性好，適合北方寒冷地區使用，推薦使用溫度不超過330℃，凝點-54℃，使用壽命優于礦物油和烷基苯型導熱油，國內外常見的是基醚型導熱油，國內也有生產廠家生產此類高溫導熱油。
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