一种有机型缓蚀冷却液及其制备方法与流程

2021-02-02 19:02:10|

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本发明涉及发动机冷却领域，尤其涉及一种有机型缓蚀冷却液及其制备方法。
背景技术：
：车用冷却液的市场总需求将随着汽车保有量的增加而增加，而发动机冷却液是冷却系统中的导热介质，具有冷却、防腐、防垢、防冻的功能，是发动机正常工作不可缺少的组成部分，近年来，随着国内外汽车工业的快速发展，对汽车发动机冷却液的质量要求愈来愈高。通常使用的发动机冷却液大多为乙二醇的水溶液，水为主要冷却介质，乙二醇用于降低冷却液的冰点；同时，为了保证发动机冷却系统各金属部件在使用过程中不被冷却液腐蚀，通常在冷却液中加入各种缓蚀剂。常见的冷却液中所采用的缓蚀添加剂以无机盐为主，传统防冻液多采用无机型缓蚀剂或无机、有机复配型缓蚀剂。传统防冻液多以硅酸盐配方为主，但是硅酸盐经过一段时间的储存和使用后稳定性变差，容易形成凝胶沉淀析出，不但使缓蚀性能下降，而且凝胶在使用过程中容易堵塞发动机管道，附着在散热器内表面降低传热效率引起发动机过热故障。技术实现要素：本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种有机型缓蚀冷却液，具有防腐蚀性能强、储藏稳定性高和抗硬水性强等诸多优点，并且使用时限长，消耗缓慢，使用时间长效，储存稳定性高，而且不含对人体及环境有害的硅、磷、氯、钼酸盐、亚硝酸盐以及铵盐。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种有机型缓蚀冷却液，包括如下质量百分比的组分：甲基苯并三氮唑或苯并三氮唑0.05％-0.2％；复配组分a：辛酸0.5％-2％、2-乙基己酸0.50％-3.0％；复配组分b：壬二酸1.0％-2.0％、对苯甲二酸1.5％-2.5％、新癸酸2.0％-3.0％、癸二酸0.5％-2.0％；苯甲酸钠0.1％-2.0％；聚六亚甲基胍0.2％-0.7％；荧光素钠1-10ppm；有机硅消泡剂20-40ppm；余量为水和乙二醇，其中水与乙二醇按照冰点比例添加。制备上述有机型缓蚀冷却液的方法，包括以下步骤：a、将乙二醇与水按照冰点比例加入到反应釜中，搅拌均匀；b、乙二醇与水搅拌均匀后，将甲基苯并三氮唑、辛酸、壬二酸、对苯甲二酸、2-乙基己酸、80％聚六亚甲基胍、新癸酸、苯甲酸钠、癸二酸按照比例投入；因聚六亚甲基胍纯度不同会引起ph值不同，因此为了防止ph值超标，聚六亚甲基胍首次添加时只加其总量的80％；c、测定ph值，并根据测定的ph值继续添加聚六亚甲基胍，调节ph值在7.5-11.0之间，符合国标范围；d、加入荧光素钠和有机硅消泡剂并搅拌均匀，得到有机型缓蚀冷却液。本发明采用上述结构，所具有的优点是：1、本发明有机型缓蚀冷却液，采用有机酸以及其它有机缓蚀剂进行配比复合、一元酸与二元酸之间的协同效应等原理，具有稳定性高、防蚀性能更强、环境污染少、使用寿命长、更利于环境和健康等特点。2、有机型缓蚀冷却液完全摒除了无机盐的加入，极大地减少了有机物的析出，而且摒除了硅酸盐，确保了凝胶现象不会发生。而有机型缓蚀冷却液作用机理与硅酸盐型冷却液是不一样的，无机型是在金属表面直接反应形成一层膜，相当于把金属表面包起来，一旦保护膜消失，马上补充，因此消耗量比较大，而有机型是有机物紧密地吸附在金属表面，不需要反应形成膜，完全靠分子间的力量来保护金属，这样大大的增加了冷却液的使用寿命。3、冷却液中各组分相互协调复配，加入的甲基苯并三氮唑，极大地增强了紫铜以及黄铜的缓蚀率；加入的辛酸以及2-乙基己酸则是加强了对铝的缓蚀率，另外通过添加的苯甲酸钠加强防冻液的防腐性能；而配方中的壬二酸、对苯二甲酸、新癸酸以及癸二酸则对紫铜、焊锡、黄铜、铸钢、铸铁、铸铝六种金属都具有极强的缓蚀性能；发动机气穴腐蚀较严重，因此为了加强抗气穴腐蚀能力，配方中添加了有机硅消泡剂，此消泡剂较其他种类具有更强的水溶性以及长效性；此外gb29743-2013z中，对防冻液的ph以及外观有所要求，因此添加聚六亚甲基胍对防冻液ph进行调节，使其符合国标7.5-11.0范围，且使用聚六亚甲基胍后冷却液导电率很低，可适用于机动车以及其它高要求发动机。通过添加荧光素钠进行外观调配。配方中各组分比例相互协调，各组分用量完全适合各类金属防腐蚀最佳值，有效地避免因浓度过高而造成负面效果。具体实施方式为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面以实施例的方式进行详细说明。在下文的描述中，给出了具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。原料纯度：甲基苯并三氮唑：≧99％；辛酸：≧98％；2-乙基己酸：≧99.5％；壬二酸：≧99％；对苯二甲酸：≧97％；新癸酸：≧99％；癸二酸：≧98％；苯甲酸钠：≧95％；聚六亚甲基胍：≧99.5％；荧光素钠：江苏锦鸡实业有限公司；有机硅消泡剂：广州德汇美贸易有限公司；乙二醇：≧99.9％。本申请有机缓蚀冷却液采用以下方法制备，具体包括如下步骤：a、将乙二醇与水按照冰点比例加入到反应釜中，搅拌均匀；b、乙二醇与水搅拌均匀后，将各组分按照比例投入混合；其中，因聚六亚甲基胍纯度不同会引起ph值不同，因此为了防止ph值超标，聚六亚甲基胍首次添加时只加其总量的80％；c、测定ph值，并根据测定的ph值继续添加聚六亚甲基胍，调节ph值在7.5-11.0之间，符合国标范围；d、加入荧光素钠和有机硅消泡剂并搅拌均匀，得到有机型缓蚀冷却液。实施例1提供了一种有机型缓蚀冷却液，包括下述重量百分比的组分：甲基苯并三氮唑或苯并三氮唑0.15％；复配组分a：辛酸0.8％、2-乙基己酸2.45％；复配组分b：壬二酸1.35％、对苯甲二酸1.8％、新癸酸2.5％、癸二酸0.8％；苯甲酸钠1.2％；聚六亚甲基胍0.7％；荧光素钠5ppm；有机硅消泡剂25ppm；余量为水和乙二醇。实施例1制得的有机型缓蚀冷却液的技术指标见下表1：对照实验提供了一种无机型冷却液，包括如下质量百分比的组分：苯并三氮唑0.15％、三乙醇胺0.35％、癸二酸0.21％、氢氧化钠0.15％、硝酸钠0.14％、亚硝酸钠0.3％、硅酸钠1.0％，水与乙二醇按照冰点比例添加。制备方法如下：a、将乙二醇与水按照冰点比例加入到反应釜中，搅拌均匀；b、乙二醇与水搅拌均匀后，将甲基苯并三氮唑、三乙醇胺、癸二酸、部分氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠、硅酸钠按照比例投入，并测定ph值；c、根据测定的ph值适当添加氢氧化钠，使ph值符合国标范围7.5-11.0。d、将调试好的冷却液加入5ppm荧光素钠和25ppm的有机硅消泡剂搅拌均匀，得到无机型冷却液，该无机冷却液的技术指标见下表1：表1实施例1和对照实验对应的冷却液的技术指标按照sh/t0085-1991进行机动车发动机冷却液玻璃器皿腐蚀实验，实施例1和对照实验的测定结果如下，具体见表2：表2实施例1和对照实验的冷却液进行玻璃器皿腐蚀实验测定结果由表2可知，本发明实施例1制备的冷却液，其各项指标均符合sh/t0085-91的行业标准。通过各组分的复配，对紫铜、黄铜、焊锡、铸铁、铸钢、铸铝六种金属都具备很好的防蚀效果，且可避免亚硝酸盐、铬酸盐、硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐或者铵盐的引入，不会对环境造成污染。有机缓蚀剂的作用机理：有机物紧密地吸附在金属表面，能够在金属表面形成致密的吸附膜，阻止冷却液中乙二醇分解或者酸化形成的产物对金属进行腐蚀，具备良好的防腐、防垢性能，因为缓蚀过程不需要反应形成膜，完全靠分子间的力量来保护金属，这样大大的增加了冷却液的使用寿命。对照实验制备的冷却液，各项指标均符合sh/t0085-91的行业标准。通过各组分的复配，对紫铜、黄铜、焊锡、铸铁、铸钢、铸铝六种金属都具备很好的防蚀效果，其作用机理是通过与金属进行反应在金属表面形成一层氧化膜，从而减缓了金属的腐蚀速率，虽然具备良好的防腐蚀性能，但是防冻液中各类添加剂浓度随着消耗会逐渐减少，后期因浓度不能达到防护要求会加速金属的腐蚀。按照sh/t0085-1991进行机动车发动机冷却液铸铝腐蚀实验，实施例1和对照实验的测定结果如下，具体见表3：表3实施例1和对照实验的冷却液进行铸铝腐蚀实验测定结果铸铝试片现象gb29743-2013±1.0mg/cm2实施例1+0.2mg/cm2透明无杂质，试片无变化对照实验+0.6mg/cm2有凝胶，试片无变化由表3可知，实施例1和对照实验制备的冷却液对各种金属的防护效果均达到国标要求，但是对照实验的冷却液经过发动机冷却液铸铝腐蚀测定后存在一定的凝胶现象，且气体扩散管的扩散头明显堵塞。而实施例1无凝胶现象。设置实施例1的对比实验实施例2-11，进一步探究组分和组分比例对冷却液的影响，具体见表4。表4实施例1-11对应冷却液的组分及质量百分比按照sh/t0085-1991进行机动车发动机冷却液玻璃器皿腐蚀实验，表4对应的实施例1-11的测定结果如下，具体见表5：表5实施例1-11的冷却液进行玻璃器皿腐蚀实验测定结果由表4可知，实施例2与实施例1的区别是，增大了复配组分a和复配组分b的质量百分比，聚六亚甲基胍作为ph调节剂随之调整；由表5测试结果可知，实施例2的冷却液经测试部分数据严重超出国标要求，对紫铜、黄铜、焊锡、铸铁、铸钢、铸铝六种金属的防蚀性能有所下降，这是因为，虽然早期在金属表面仍会形成致密的吸附膜，阻止了冷却液中乙二醇分解或者酸化形成的产物对金属进行腐蚀，但该实施例中各类酸添加量浓度太高反而导致后期金属腐蚀加重。由表4可知，实施例3与实施例1的区别是，减少了复配组分b的质量百分比，聚六亚甲基胍作为ph调节剂随之调整；由表5测试结果可知，实施例3的冷却液经测试部分数据严重超出国标要求，对紫铜、黄铜、焊锡、铸铁、铸钢、铸铝六种金属的防蚀性能有所下降，这是因为实施例3在初期就很难在金属表面形成吸附膜，无法抑制冷却液中乙二醇分解或者酸化形成的产物对金属进行腐蚀，而且因为各类添加剂的加入，导致各类离子与金属形成原电池，加剧了金属的腐蚀。由表4可知，实施例4与实施例1的区别是，将复配组分a中的2-乙基己酸替换为3-甲基丁酸；实施例5与实施例1的区别是，复配组分a中添加了3-甲基丁酸组分；实施例6与实施例1的区别是，复配组分a中只有辛酸；实施例7与实施例1的区别是，复配组分a中只有2-乙基己酸；上述复配组分a在总量中的质量百分比均不变。由表5的实施例4-7的实验结果可知，实施例5-7的冷却液经测试部分数据严重超出国标要求，对紫铜、黄铜、焊锡、铸铁、铸钢、铸铝六种金属的防蚀性能显著下降，这是因为，复配组分中的辛酸和2-乙基己酸组合在一起具有协同作用，达到了较好的防蚀效果。而添加相近性能的酸，会影响两者复配效果，进而影响防蚀性能。实施例8与实施例1的区别是，将复配组分b中的新癸酸替换为1,2,3-3甲基戊酸；实施例9与实施例1的区别是，将复配组分b中的新癸酸用量减少，添加了另外一种1,2,3-3甲基戊酸；实施例10与实施例1的区别是，将复配组分b中缺少新癸酸；实施例11与实施例1的区别是，将复配组分b中缺少壬二酸；复配组分b在总量中的质量百分比不变。由表5的实施例8-11的实验结果可知，实施例8-11的冷却液经测试部分数据严重超出国标要求，对紫铜、黄铜、焊锡、铸铁、铸钢、铸铝六种金属的防蚀性能显著下降，这是因为，复配组分b中的壬二酸、对苯甲二酸、新癸酸、癸二酸按照一定比例组合在一起具有协同作用，复配后达到了较好的防蚀效果。而添加相近性能的酸或者进行酸替换，都会会影响各组分复配效果，影响防蚀性能。按照sh/t0085-1991进行机动车发动机冷却液铸铝腐蚀实验，实施例1-11的测定结果如下，具体见表6：表6实施例1-11的冷却液进行铸铝腐蚀实验测定结果由表6测试结果可知，实施例1的冷却液进行铸铝腐蚀实验测定，铸铝试片无腐蚀，且试片无变化；而实施例2-11的冷却液进行铸铝腐蚀实验测定后，均出现腐蚀现象，且除了实施例5和9，试片均有变黑或变黑倾向。由表5和表6的实验结果可知，本申请各组分相互协调复配得到的冷却液，具有较好的防蚀效果。上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本领域
技术领域：
的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。本发明未详述之处，均为本
技术领域：
技术人员公知技术。当前第1页1 2 3

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