CN102851003B - 耐蚀防冻液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐蚀防冻液，由苯并三氮唑、聚山梨酯80、非离子型表面活性剂、高分子聚合物盐、杂环化合物、稀土盐、丙二醇和丙三醇组成，其中苯并三氮唑浓度0.1-2.0克/升，聚山梨酯80浓度1-5毫升/升，非离子型表面活性剂浓度0.01-0.1克/升，高分子聚合物盐浓度0.1-0.2克/升，杂环化合物浓度0.05-0.15克/升，稀土盐浓度0.01-0.1克/升，丙二醇浓度150-500毫升/升、丙三醇浓度100-450毫升/升。本发明采用粘度不大的丙二醇和丙三醇作为防冻液，保证了换热效果，稳定性好且环保；对环境友好，不破坏原来工艺流程、不需要附加设备，使用方便、投资少、收效快。
Description
技术领域
本发明属于金属的腐蚀和防护技术领域，尤其是一种可以兼顾铝合金和碳钢两种不同金属的耐蚀防冻液。
背景技术
防冻液是一种含有特殊添加剂的冷却液，具有冬天防冻，夏天防沸等优良性能。随着太阳能热水器的广泛应用，当气温太低时，通常是在装置上采用间接式系统达到防冻的效果，即在主水箱上设置用于换热的盘管或夹套，盘管或夹套通过连接管与集热器密封连接，作为循环的管路系统，继而在上述封闭的循环管路系统中加入防冻液。现国内外95％以上的防冻液使用的都是乙二醇的水基型，乙二醇防冻、沸点高、挥发性小并且随着温度变化小，热稳定性好，但是也存在粘度大，影响换热效果；代谢产物有剧毒，对环境污染大等问题。
另外，由于太阳能循环系统中的管道是由各类金属制成，最为普遍的材质是碳钢和铝合金，那么为了避免防冻液在长期工作引起的材质腐蚀，延长热水器的使用寿命，在防冻液中还应加入缓蚀剂，达到防缓蚀的效果。缓蚀剂分为无机缓蚀剂，主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等；有机缓蚀剂，包括膦酸(盐)、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物；聚合物类缓蚀剂，主要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。
目前，世界各国对防冻液专利申请比较多，主要成分为乙二醇和水，并加入防腐剂、防锈剂、稳定剂、颜色染色剂，个别的还加入了防渗剂，例如中国专利201110252501.5，但是缓蚀剂组分中含有的亚硝酸钾，对人体健康是有害的。若单就对碳钢的缓蚀效果而言，铬酸盐，尤其是配合以聚磷酸盐和锌盐的铬酸盐，至今仍然是缓蚀剂中最为理想者。美国在相当程度上仍在应用着它。但铬酸盐有毒，对环境造成污染。因此，在世界范围内己逐渐为(聚)磷酸盐所取代。但是，磷酸盐是水中微生物的营养源，它的排放会造成水体富营养化，结果，从另一方面对环境造成污染。因此，对环境及人体无危害的环境友好型缓蚀剂的研究和开发已经成为目前缓蚀剂研究领域的一个重要的方向。经研究认为稀土有望成为铬酸盐的替代品，而我国又是世界上稀土矿资源最为丰富、品种较全的国家，但是，单纯稀土作为缓蚀剂用量大，效果也不是很稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种既可以保证了太阳能系统换热效果，稳定性好且环保，又能对铝合金和碳钢的缓蚀效率都达到90％以上的耐蚀防冻液。
本发明提供了一种耐蚀防冻液，其特征在于其由苯并三氮唑、聚山梨酯80、非离子型表面活性剂、高分子聚合物盐、杂环化合物、稀土盐、丙二醇和丙三醇组成，其中苯并三氮唑浓度为0.1-2.0克/升，聚山梨酯80浓度为1-5毫升/升，非离子型表面活性剂浓度为0.01-0.1克/升，高分子聚合物盐浓度为0.1-0.2克/升，杂环化合物浓度为0.05-0.15克/升，稀土盐浓度为0.01-0.1克/升，丙二醇浓度为150-500毫升/升、丙三醇浓度为100-450毫升/升。
优选的技术方案有：一种耐蚀防冻液，由苯并三氮唑、聚山梨酯80、非离子型表面活性剂、高分子聚合物盐、杂环化合物、稀土盐、内二醇和丙三醇组成，其中苯并三氮唑浓度为1.0克/升，聚山梨酯80浓度为3毫升/升，非离子型表面活性剂浓度为0.05克/升，高分子聚合物盐浓度为0.15克/升，杂环化合物浓度为0.1克/升，稀土盐浓度为0.05克/升，丙二醇浓度为300毫升/升、丙三醇浓度为300毫升/升；所述非离子型表面活性剂为醚类衍生物；所述高分子聚合物盐为聚丙烯酸钠；所述杂环化合物为吲哚衍生物；所述稀土盐为氯化镧。
一种耐蚀防冻液，其制备方法在于：首先通过超声波振动使苯并三氮唑、聚山梨酯80、非离子型表面活性剂、高分子聚合物盐、杂环化合物、稀土盐完全溶解在丙二醇和丙三醇中；然后加入水，直至溶液中的苯并三氮唑浓度为0.1-2.0克/升，聚山梨酯80浓度为1-5毫升/升，非离子型表面活性剂浓度为0.01-0.1克/升，高分子聚合物盐浓度为0.1-0.2克/升，杂环化合物浓度为0.05-0.15克/升，稀土盐浓度为0.01-0.1克/升，丙二醇浓度为150-500毫升/升、丙三醇浓度为100-450毫升/升；最后反复搅拌均匀，形成本发明的耐蚀防冻液。
本发明耐蚀防冻液组分中的苯并三氮唑等杂环化合物通过有机类缓蚀剂分子上的反应基团和腐蚀过程中生成的金属表面的铝离子相互作用而形成沉淀膜或不溶性配合物膜而起到缓蚀作用，对铁的缓蚀保护则是通过孤对电子向铁表面空的d轨道提供电子而形成配位键，吸附在铁表面；聚山梨酯80等非离子表面活性剂一般含有极性基团和非极性基团，当它添加到腐蚀介质中，极性基团会在铝或铁表面发生吸附，使非极性基闭定向排列在铝或铁表面，阻挡腐蚀性介质从而起到缓蚀作用；高分子聚合物盐可以与金属离子形成高分子聚合膜覆盖在金属表面；稀上盐，与这些缓蚀剂之间发生协同作用，使金属表面的保护膜完整，从而抑制金属的腐蚀。
本发明用粘度不大的丙二醇和丙三醇从而保证了太阳能系统的换热效果，且对铝合金和碳钢的缓蚀效率都达到90％以上，具有适用性强，投资少，对环境友好，不需附加设备等优点。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步的阐述。
实施例1
首先通过超声波振动使苯并三氮唑、聚山梨酯80、非离子型表面活性剂、高分子聚合物盐、杂环化合物、稀土盐完全溶解在丙二醇和丙三醇中；然后加入水，直至溶液中的苯并三氮唑浓度为2.0克/升，聚山梨酯80浓度为5毫升/升，非离子型表面活性剂浓度为0.1克/升，高分子聚合物盐浓度为0.2克/升，杂环化合物浓度为0.15克/升，稀土盐浓度为0.1克/升，丙二醇浓度为500毫升/升、丙三醇浓度为100毫升/升；最后反复搅拌均匀，形成本发明的耐蚀防冻液。
在加入及未加入上述耐蚀防冻液的自来水中均放置铝合金和碳钢试片，浸泡一段时间。在未加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面有点蚀，碳钢表面严重局部腐蚀；而在加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面无明显腐蚀痕迹，碳钢表面轻微锈迹。并且经过反复试验得出，这种耐蚀防冻液对铝合金缓蚀效率可以达到99％，对碳钢缓蚀效率可以达到85％。
实施例2
首先通过超声波振动使苯并三氮唑、聚山梨酯80、非离子型表面活性剂、高分子聚合物盐、杂环化合物、稀土盐完全溶解在丙二醇和丙三醇中；然后加入水，直至溶液中的苯并三氮唑浓度为0.1克/升，聚山梨酯80浓度为1毫升/升，非离子型表面活性剂浓度为0.01克/升，高分子聚合物盐浓度为0.1克/升，杂环化合物浓度为0.05克/升，稀土盐浓度为0.01克/升，丙二醇浓度为150毫升/升、丙三醇浓度为450毫升/升；最后反复搅拌均匀，形成本发明的耐蚀防冻液。
在加入及未加入上述耐蚀防冻液的自来水中均放置铝合金和碳钢试片，浸泡一段时间。在未加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面有点蚀，碳钢表面严重局部腐蚀；而在加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面无明显腐蚀痕迹，碳钢表面轻微锈迹。并且经过反复试验得出，这种耐蚀防冻液对铝合金缓蚀效率可以达到97％，对碳钢缓蚀效率可以达到88％。
实施例3
首先通过超声波振动使苯并三氮唑、聚山梨酯80、非离子型表面活性剂、高分子聚合物盐、杂环化合物、稀土盐完全溶解在丙二醇和丙三醇中；然后加入水，直至溶液中的苯并三氮唑浓度为1.0克/升，聚山梨酯80浓度为3毫升/升，非离子型表面活性剂浓度为0.05克/升，高分子聚合物盐浓度为0.15克/升，杂环化合物浓度为0.1克/升，稀土盐浓度为0.05克/升，丙二醇浓度为300毫升/升、丙三醇浓度为300毫升/升；最后反复搅拌均匀，形成本发明的耐蚀防冻液。
在加入及未加入上述耐蚀防冻液的自来水中均放置铝合金和碳钢试片，浸泡一段时间。在未加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面有点蚀，碳钢表面严重局部腐蚀；而在加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面光洁，碳钢表面无明显腐蚀痕迹。并且经过反复试验得出，这种耐蚀防冻液对铝合金缓蚀效率可以达到94％，对碳钢缓蚀效率可以达到90％。
用表格表示本发明耐蚀防冻液的配方和实验结果如下：
本发明用粘度不大的丙二醇和丙三醇从而保证了太阳能系统的换热效果，且对铝合金和碳钢的缓蚀效率都达到90％以上，具有适用性强，投资少，对环境友好，不需附加设备等优点。
Claims (5)
1.一种耐蚀防冻液，其制备方法如下：首先通过超声波振动使苯并三氮唑、聚山梨酯80、非离子型表面活性剂、高分子聚合物盐、杂环化合物和稀土盐完全溶解在丙二醇和丙三醇中；然后加入水，直至溶液中的苯并三氮唑浓度为0.1-2.0 克/升，聚山梨酯80浓度为1-5 毫升/升，非离子型表面活性剂浓度为0.01-0.1 克/升，高分子聚合物盐浓度为0.1-0.2 克/升，杂环化合物浓度为0.05-0.15 克/升，稀土盐浓度为0.01-0.1 克/升，丙二醇浓度为150-500毫升/升、丙三醇浓度为100-450毫升/升；最后反复搅拌均匀。
2.根据权利要求1所述的耐蚀防冻液，其特征在于所述非离子型表面活性剂为醚类衍生物。
3.根据权利要求1所述的耐蚀防冻液，其特征在于所述高分子聚合物盐为聚丙烯酸盐。
4.根据权利要求1所述的耐蚀防冻液，其特征在于所述杂环化合物为吲哚衍生物。
5.根据权利要求1所述的耐蚀防冻液，其特征在于所述稀土盐为氯化铈。
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