CN102040955B - 抑制性乙二醇防冻液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制性甘醇类防冻液，包含以下质量百分比的各组分：甘醇类化合物94-99％，钾盐0.5-5％，唑类化合物0.001-1％和水溶性染料0.001-0.015％。本发明在防冻液中添加钾盐，使防冻液中具有较高浓度的钾离子，有效的提高了防冻液的抑菌防垢效能。加上其他组分的优化组合，使所提供的防冻液具有一年四季防腐、防垢、抑菌的功能，大大延长系统的使用寿命，节省设备费用和运行费用。本防冻液性能稳定，无毒无害，成本低廉。使用温度范围更宽，可在-50℃～+120℃条件下使用，具有冬季防冻、夏季防沸的特性。
Description
技术领域
本发明属于防冻液领域，特别涉及一种甘醇类抑制性防冻液。
背景技术
目前，不管是南方还是北方的住宅、宾馆、酒店、商店、办公楼等几乎所有的建筑物，都安装了分体式空调或中央空调。尤其是在南方地区，一年四季使用空调降温的时间都很长，利用空调降温需要消耗大量的能源。冰蓄冷作为新世纪的重要节能手段发展方向之一，是造福人类并具有广阔发展前景的新技术，有着良好的社会效应和经济效益。在世界能源和环保日益重要的今天，冰蓄冷将作为我国电力移峰填谷，提高电网用电负荷率，改善电力投资综合效益和减少CO2、硫化物排放量来保护环境的重要手段。冰蓄冷技术是利用夜间电网低谷时间，利用低价电制冰蓄冷将冷量储存起来，白天用电高峰时溶水，与冷冻机组共同供冷，而在白天空调高峰负荷时，将所蓄冰冷量释放满足空调高峰负荷需要的成套技术。该系统需要防冻液进行保护。同时，对于普通的循环水冷却系统，在冬天温度较低不运行的情况下易结冰，也需要防冻液对系统进行保护。
目前国内生产的防冻液基本是甘醇类防冻液，它可以是乙二醇、丙烯醇、二乙二醇、丙二醇或者它们的混合物，但以乙二醇-水型发动机冷却液及其浓缩物为最佳。由于乙二醇的冰点较低，作为冷却剂，性能较好，和水混合在一定的比例时冰点可达-60℃，而沸点在110℃以上，加入防锈剂后不腐蚀金属，价格相对便宜，无不愉快的气味。可以根据不同的工作状态、环境温度条件配制成不同比重适合于不同低温的乙二醇-水溶液作为冷冻液来满足不同地区、不同系统工作环境温度的需要。因此，乙二醇是目前市场上广 泛应用于冷却系统的循环介质。
现有的防冻液以甘醇类，特别是乙二醇为防冻成分，有的还添加唑类化合物、水溶性染料、异噻唑啉酮、亚硝酸钠和水等辅助成分，以改善防冻液的抑菌、缓蚀效果。但是这些防冻液抑菌、防垢效果还是较差，大大影响了防冻液系统的使用寿命，也不利于节约能源。
1999年刘沛然等人研究发现，将杜氏盐藻培养液中的KCl浓度提高到大于50mmol/L时，杜氏盐藻的生长受到了明显抑制，而且随着KCl浓度的升高抑制杜氏盐藻的作用增强，可见钾离子具有抑制杜氏盐藻生长的性能[刘沛然，武维华.高浓度钾抑制杜氏盐藻生长的生理机制.植物学报，1999.41(6)617-623]。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题就是针对现有的发动机抑制性甘醇类防冻液存在抑菌、防垢效果差的不足，提供一种防腐蚀、抑菌效果好的抑制性甘醇类防冻液，从而扩大抑制性甘醇类防冻液的使用范围，提高水循环系统使用年限，提高水循环系统的热效率。
本发明人经过广泛的研究和反复的试验发现，高钾离子不但能够抑制藻类的生长，还具有抑制菌类生长的性能。因此，本发明人在甘醇类防冻液中添加钾离子，成功获得了一款防冻液。该防冻液能够明显的抑制菌藻的滋长，起到优秀的缓蚀阻垢的作用，从而完成了本发明。
因此，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种抑制性甘醇类防冻液，包含以下质量百分比的各组分：甘醇类化合物94-99％，钾盐0.5-5％，唑类化合物0.001-1％和水溶性染料0.001-0.015％。
本发明中，所述的甘醇类化合物是防冻液中常用的冷却剂。较佳的是乙二醇、丙烯醇、二乙二醇、丙二醇或者它们的混合物，最佳的是乙二醇。其含量是94-99％，较佳的是96-97％。
本发明中，所述的钾盐是指所有在水中可以解离出钾离子的盐类，优选正磷酸钾盐如磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸三钾或者它们的混合物，最佳的是磷酸氢二钾。钾盐是本抑制性甘醇类防冻液中的主要抑菌剂，高浓度的K+起到了抑制菌藻滋长的作用。另一方面，正磷酸盐是优良的阳极型缓蚀剂，能在金属表面形成Fe2O3和Fe3O4钝化膜而有效地抑制了金属的腐蚀，并且少量的正磷酸根离子可以改变CaCO3沉淀晶形，影响CaCO3沉积，因此，磷酸氢二钾是最佳的防冻液缓蚀阻垢剂。所述的钾盐的含量是0.5-5％，较佳的是2-3％，最佳的是2.5％。
本发明中，所述的唑类化合物是防冻液中常用的抑制金属中铜的腐蚀的成分。较佳的是苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑或者它们的混合物。所述的唑类化合物的含量是0.001-1％，较佳的是0.002-0.004％。
本发明中，所述的水溶性染料是防冻液中常用的便于肉眼识别的颜料，可以使防冻液的颜色区别于水的颜色，防止误食误用。所述的水溶性染料较佳的为亚甲基蓝染料。所述的水溶性染料的含量是0.001-0.015％，较佳的是0.01％。
本发明中，所述的抑制性甘醇类防冻液较佳的还进一步包括以下质量百分比的各组分：不超过0.08％异噻唑啉酮，不超过0.2％亚硝酸钠和不超过3％水，所述的百分比不包括0％。
本发明中，异噻唑啉酮作为防冻液中的辅助杀菌剂。其含量不超过0.08％，较佳的是0.04-0.06％。
本发明中，亚硝酸钠作为防冻液中的辅助缓蚀剂。其含量不超过0.2％，较佳的是0.1-0.15％。
本发明中，所述的水较佳的是去离子水。水作为溶剂，其含量不超过3％，较佳的是0.78-1.35％。
本发明所述的抑制性甘醇类防冻液的pH值较佳的是5.5～6.5。
本发明的抑制性甘醇类防冻液中还可以添加本领域抑制性甘醇类防冻 液中常规添加的其他添加剂。
本发明的抑制性甘醇类防冻液的制备方法按照本领域的常规技术进行，将各组分简单混合至澄清的液体即得。较佳的，在其他组分溶解混匀后再加入水溶性染料混合均匀。
本发明的抑制性甘醇类防冻液可以用于冰蓄冷系统、发动机循环水冷却系统等。使用时，可以如常规的防冻液一样，将本发明的上述抑制性甘醇类防冻液与水以不同比例混合，即得到不同冻沸点的防冻液，而用于各种环境场合。因此本发明还提供另一种抑制性甘醇类防冻液，其为上述防冻液和水的混合物。上述防冻液在该混合物中的质量百分含量较佳的是20-25％。
本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。
相比于现有技术，本发明的积极进步效果在于：
1.本发明在防冻液中添加钾盐，使防冻液中具有较高浓度的钾离子，有效的提高了防冻液的抑菌防垢效能。加上其他组分的优化组合，使所提供的防冻液具有一年四季防腐、防垢、抑菌的功能，大大延长系统的使用寿命，节省设备费用和运行费用。
2.提供的防冻液性能稳定，无毒无害，成本低廉。
3.提供的防冻液使用温度范围更宽，可在-50℃～+120℃条件下使用，具有冬季防冻、夏季防沸的特性。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例均按照发动机冷却液腐蚀试验方法——玻璃容器中的腐蚀试验(ASTM D1384，SH/T 0085)来进行评定的。将六种冷却系统中常用的金属片(25cm×5cm)，铸铁、铸铝、紫铜、黄铜、焊锡和碳钢片浸泡在防冻液 中，在88℃下不断通空气336h，试验结束后，测定试片的重量变化，计算腐蚀率，同时观察试片及防冻液的外观变化。
实施例1
1.配制抑制性乙二醇防冻液1000g
配方：乙二醇960g，磷酸氢二钾30g，唑类化合物(苯并三氮唑)0.02g，水溶性染料(亚甲基蓝)0.1g，去离子水9.88g。
将上述量值的乙二醇、磷酸氢二钾、苯并三氮唑及去离子水混合搅拌溶解后，加入亚甲基蓝进行调色，搅拌至均匀即可。
2.用配制好的乙二醇防冻液与去离子水以1∶4进行混合。测得六种金属片的腐蚀率分别为：紫铜2.84×10-3mm/a，焊锡3.07×10-3mm/a，黄铜2.82×10-3mm/a，碳钢0.91×10-3mm/a，铸铁2.90×10-3mm/a，铸铝9.53×10-3mm/a。实验结束后各金属片颜色均无变化，无任何附着物，实验后防冻液的细菌总数为102个/mL。
实施例2
1.配制抑制性乙二醇防冻液1000g
配方：乙二醇960g，磷酸氢二钾25g，异噻唑啉酮0.4g，亚硝酸钠1g，唑类化合物(苯并三氮唑)0.02g，水溶性染料(亚甲基蓝)0.1g，去离子水13.48g。
将上述量值的乙二醇、磷酸氢二钾、异噻唑啉酮、亚硝酸钠、苯并三氮唑及去离子水混合搅拌溶解后，加入亚甲基蓝进行调色，搅拌至均匀即可。
2.用配制好的乙二醇防冻液与去离子水以1∶4进行混合。测得六种金属片的腐蚀率分别为：紫铜2.76×10-3mm/a，焊锡3.01×10-3mm/a，黄铜2.79×10-3mm/a，碳钢0.72×10-3mm/a，铸铁2.69×10-3mm/a，铸铝8.94×10-3mm/a。实验结束后各金属片颜色均无变化，无任何附着物，实验后防冻液的细菌总数为101个/mL。
实施例3
1.配制抑制性乙二醇防冻液1000g
配方：乙二醇960g，磷酸氢二钾25g，异噻唑啉酮0.4g，亚硝酸钠1g，唑类化合物(苯并三氮唑)0.02g，水溶性染料(亚甲基蓝)0.1g，去离子水13.48g。
将上述量值的乙二醇、磷酸氢二钾、异噻唑啉酮、亚硝酸钠、苯并三氮唑及去离子水混合搅拌溶解后，加入亚甲基蓝进行调色，搅拌至均匀即可。
2.用配制好的乙二醇防冻液与去离子水以1∶3进行混合。测得六种金属片的腐蚀率分别为：紫铜2.55×10-3mm/a，焊锡2.86×10-3mm/a，黄铜2.57×10-3mm/a，碳钢0.67×10-3mm/a，铸铁2.47×10-3mm/a，铸铝8.01×10-3mm/a。实验结束后各金属片颜色均无变化，无任何附着物，实验后防冻液的细菌总数为101个/mL。
实施例4
1.配制抑制性乙二醇防冻液1000g
配方：乙二醇970g，磷酸氢二钾20g，异噻唑啉酮0.6g，亚硝酸钠1.5g，唑类化合物(苯并三氮唑)0.02g，水溶性染料(亚甲基蓝)0.1g，去离子水7.78g。
将上述量值的乙二醇、磷酸氢二钾、异噻唑啉酮、亚硝酸钠、苯并三氮唑及去离子水混合搅拌溶解后，加入亚甲基蓝进行调色，搅拌至均匀即可。
2.用配制好的乙二醇防冻液与去离子水以1∶4进行混合。测得六种金属片的腐蚀率分别为：紫铜2.62×10-3mm/a，焊锡2.94×10-3mm/a，黄铜2.71×10-3mm/a，碳钢0.70×10-3mm/a，铸铁2.63×10-3mm/a，铸铝8.67×10-3mm/a。实验结束后各金属片颜色均无变化，无任何附着物，实验后防冻液的细菌总数为102个/mL。
实施例5-8
按表1的配方配制各防冻液，配制方法同上。然后进行测试，测试结果见表2。测试方法同上，也是将防冻液与去离子水体积比1∶4的混合液进行 测试。
表1.本发明实施例5-8的甘醇类防冻液配方
表2.本发明实施例5-8的金属腐蚀率、试片及防冻液变化
Claims (2)
1.一种抑制性甘醇类防冻液，其特征在于，所述的抑制性甘醇类防冻液由以下组分组成：乙二醇960g，磷酸氢二钾25g，异噻唑啉酮0.4g，亚硝酸钠1g，苯并三氮唑0.02g，亚甲基蓝0.1g，去离子水13.48g。
2.一种如权利要求1所述的抑制性甘醇类防冻液和水的混合物。
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