CN102002347B

CN102002347B - 一种发动机无水冷却液

Info

Publication number: CN102002347B
Application number: CN 201010602781
Authority: CN
Inventors: 冯乙巳; 吴伟; 蔡振亚; 梁雨锋
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2030-12-23
Also published as: CN102002347A

Abstract

一种发动机无水冷却液，其特征是含以下重量百分比的各组分：乙二醇10-80％、丙二醇10-80％、多元醇5-20％、磷酸-钼酸盐0.1-0.8％、硅酸酯0.2-0.9％、4-甲基1H-苯并三唑0.1-1％、柠檬酸0.2-0.8％、癸二酸0.2-1％、辛酸0.1-1％、柠檬酸盐0.4-1.2％、助溶剂0.01-0.2％。本冷却液冰点-30～-50℃、沸点130～150℃，确保发动机在寒冷天气的冷启动，同时工作温度由原来的85～95℃提高到95～150℃。本冷却液为非水体系，避免了电化学腐蚀，同时本冷却液是pH 7.5-9.5的缓冲体系，所添加的相关助剂对铝和铝合金及铜具有主动抗腐蚀的作用。

Description

一种发动机无水冷却液

一、技术领域

本发明涉及一种发动机冷却液，确切地说是一种发动机无水冷却液。

二、背景技术

冷却液是一种复杂多组分体系，主要由防冻剂、缓蚀剂、消泡剂、着色剂、防霉剂和缓冲剂等组成。优良的冷却液应具有散热、防腐蚀、防冻、高沸点、防水垢和阻止起泡等功能。作为发动机冷却液的防冻剂经历了从甲醇、乙醇、水、盐水，到甘油、二乙二醇，再到乙二醇等的变化。随着人们认识的提高和技术的发展，大部分防冻剂由于各种原因相继被淘汰，如甲醇、乙醇沸点低，蒸气压力大和易燃；盐水混合物易生锈和产生结晶沉淀；甘油粘度较高，防冻性差，与橡胶不相容；二乙二醇低温粘度大，防锈能力差等。当前，乙二醇由于其热传导性好、冰点低、沸点高、稳定性好、不分解、粘温性好等优点得到普遍应用。

20世纪90年代，国外一些发达国家相继创新使用丙二醇作为防冻剂的无水冷却液，与乙二醇相比，丙二醇具有毒性小、生物降解速度快、可提高抗腐蚀性(尤其对铝)以及可有效抑制气蚀等优势，同时丙二醇具有很宽的液体温度范围，冰点-60℃，沸点187℃，不加水具有防冻作用，不加压具有较高沸点。但相同体积含量的乙二醇和丙二醇水溶液相比，乙二醇水溶液的冰点较低(约低3℃)，而且价格比丙二醇便宜，故乙二醇型冷却液仍占据市场主导地位。而目前所使用的乙二醇型冷却液普遍沸点较低，一般为107℃，已满足不了日益发展的高性能轿车、大功率工程机械、大型客车和各种军用车辆等高功率发动机对高沸点、抗腐蚀性强的冷却液的需求。此类冷却液只能保障发动机在较低温度下正常工作，此时会造成热量散失大、燃料中低挥发性组分得不到充分燃烧，从而增加了排放气体中的碳氢化合物的含量，不但污染了环境，还降低了燃油效率。另外，乙二醇型冷却液是含水型冷却液，其表面张力较大，黏度较小，沸点较低，所以当冷却液超过80℃以上时，冷却液即开始汽化产生气泡，不但会在部件表面形成蒸汽阻热层，严重降低热传递效率，同时在冷却系统的强大压力下还会造成气蚀，影响冷却系统及发动机部件寿命，增加故障率。另外，水基冷却液带来的电化学腐蚀是很难避免，不可逆转的降低发动机冷却系统的散热能力及使用寿命。最后，乙二醇型冷却液是具有一定毒性的，且冷却液中的一些无机添加剂具有致癌作用，一旦排放到大自然中将对环境造成极大地污染。随着社会的发展，人们对环境保护的意识越来越强，此类冷却液已不能满足绿色环保要求，迟早会被淘汰，寻找更加环保的冷却液是势在必行。

三、发明内容

本发明针对上述已有技术的缺陷，旨在提供一种无水体系的有机多元醇型发动机冷却液，所要解决的技术问题是冷却液的冰点低，沸点高，抗腐蚀性强。

本发明使用乙二醇、丙二醇作为新型冷却液的混合防冻剂，辅以其他多羟基醇作为冷却液基质，属无水体系；而防腐体系以有机酸及其盐为主，其中有机酸由一元酸、二元酸和多元酸混合组合，同时加入硅酸酯、磷酸-钼酸盐和4-甲基1H-苯并三唑等复合防腐剂；所以本发明是一类高档新型发动机冷却液。

本发明的技术方案与现有技术的区别是本冷却液含以下重量百分比的各组分：

乙二醇10-80％、丙二醇10-80％、多元醇(五元醇及五元醇以上的醇类)5-20％、磷酸-钼酸盐0.1-0.8％、硅酸酯0.2-0.9％、4-甲基1H-苯并三唑0.1-1％、柠檬酸0.2-0.8％、癸二酸0.2-1％、辛酸0.1-1％、柠檬酸盐0.4-1.2％、助溶剂0.01-0.2％。

优选：乙二醇30-60％、丙二醇30-60％、多元醇6-15％、其余组分百分含量同上。

将上述配比量的各组分搅拌混合均匀即是本冷却液，pH7.5-9.5。

丙二醇有1，3-丙二醇和1，2-丙二醇(α-丙二醇)，优选α-丙二醇。

所述的多元醇选自山梨醇或木糖醇等。

所述的硅酸酯选自正硅酸甲酯、正硅酸丁酯或正硅酸己酯。

所述的助溶剂选自吐温20、吐温40、吐温60或吐温80。

本发明通过对防冻剂和基质组分的优化筛选，确定各组分之间最佳比例，使得冷却液冰点控制在-30～-50℃之间、沸点控制在130～150℃之间，确保新型冷却液产品在寒冷天气或冷启动时，具有很好的防冻作用；同时，沸点的提高，致使发动机的工作温度从原来的85～95℃提高到现在的95～150℃之间，在保证发动机正常工作性能的同时，也提高了发动机的燃油效率，从而节省了油耗和污染排放。另外，本发明是非水体系，避免电解质-水的存在，在很大程度上杜绝了电化学腐蚀的产生；在控制冷却液防腐性能中，通过有机酸及其盐组成的缓冲体系，长期有效控制冷却液的pH值稳定在7.5～9.5之间，同时应用磷酸-钼酸盐能够更好的防止冷却系统产生腐蚀、点蚀、沉淀和水泵泄露；硅酸酯具有与硅酸盐对铝和铝合金起到相同特效保护作用的同时，也比硅酸盐更加稳定；铜缓蚀剂4-甲基1H-苯并三唑对发动机机内的部分铜结构起到特效保护作用；总之，三者协同作用，使其具有更为先进的主动抗腐特性。

本发明与防冻液国家标准对比分析表：

由于采取上述技术方案，使本发明技术与已有技术相比具有如下优点及效果：

1、发动机工作温度的提高

本发明使用乙二醇、丙二醇作为混合防冻剂和其他多羟基醇作为基质，能够将冷却液的冰点控制在-30～-50℃，沸点控制在130～150℃。在降低冰点的同时，也提高了冷却液的沸点，从而达到提高发动机工作温度的目的，减少了热量的散失，达到节能降耗的目的。

2、防腐性的加强

本发明的防腐体系以有机酸及其盐为主，同时加入硅酸酯、磷酸-钼酸盐和4-甲基1H-苯并三唑。使用一元酸、二元酸和多元酸混合组合，配以硅酸酯、磷酸-钼酸盐和4-甲基1H-苯并三唑，加强对铝和铜、铁及其他金属的保护作用。因此，该配方具有先进的主动抗腐特性。另外，通过控制有机酸及其盐的组成比例，调控冷却液的pH值稳定在7.5～9.5之间。

3、环保性

本发明是混用乙二醇、丙二醇作为防冻剂，冷却液的沸点为130-150℃之间，更加不容易沸腾，因而更加不容易蒸发，所以散发出来的乙二醇的量更加的少，以致毒性更低；此外，本发明减少了乙二醇的含量，而丙二醇无毒，故所含毒性物质较少，从量上减少了毒性物质的含量；在有，本发明使用的有机酸是无毒无害的，所以，在提高防腐性的同时，也消除了传统无机盐型防腐剂给环境带来的污染，所以此冷却液更加环保。

四、具体实施方式

实施例1

取乙二醇500kg、丙二醇400kg、山梨醇85kg、磷钼酸铵1kg、正硅酸甲酯2kg、4-甲基1H-苯并三唑2kg、柠檬酸3kg、癸二酸2kg、辛酸1kg、柠檬酸钠3.9kg、助溶剂0.1kg，混合后经搅拌，即为本发明的冷却液，其冰点为-50℃，沸点为130℃，pH值稳定在7.5～9.5之间。

实施例2

取乙二醇400kg、丙二醇500kg、山梨醇75kg、磷酸-钼酸钾2kg、正硅酸己酯3kg、4-甲基1H-苯并三唑3kg、柠檬酸6kg、癸二酸2kg、辛酸4kg、柠檬酸钠4.85kg、助溶剂0.15kg，混合后经搅拌，即为本发明的冷却液，其冰点为-45℃，沸点为140℃，pH值稳定在7.5～9.5之间。

实施例3

取乙二醇300kg、丙二醇600kg、木糖醇65kg、磷酸-钼酸钠4kg、正硅酸丁酯4kg、4-甲基1H-苯并三唑1kg、柠檬酸8kg、癸二酸5kg、辛酸2kg、柠檬酸钠10.8kg、助溶剂0.2kg，混合后经搅拌，即为本发明的冷却液，其冰点为-30℃，沸点为150℃，pH值稳定在7.5～9.5之间。

Claims

1.一种发动机无水冷却液，其特征在于：取乙二醇500kg、丙二醇400 kg、山梨醇85 kg、磷钼酸铵1 kg、正硅酸甲酯2 kg、4-甲基1H-苯并三唑2 kg、柠檬酸3 kg、癸二酸2 kg、辛酸1 kg、柠檬酸钠3.9 kg、助溶剂0.1 kg，混合后经搅拌，即为冷却液，其冰点为-50℃，沸点为130℃，pH值稳定在7.5～9.5之间。