CN102994054A - 一种防冻液及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防冻液领域，特别是一种对多种金属具有缓蚀作用的防冻液及其制备方法与应用。防冻液由乙二醇、去离子水、复合缓蚀剂、着色剂和防霉剂组成。缓蚀剂包括硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、苯并三氮唑（BTA）、铜铁试剂、钼酸盐等。根据不同的使用环境要求，按比例称取乙二醇和去离子水，充分搅拌均匀后，依次加入缓蚀剂和着色剂，在搅拌的条件下使各组分充分溶解到乙二醇和去离子水构成的基液中，添加剂完全溶解后即得到防冻液。本发明防冻液不含亚硝酸盐、铬酸盐和胺等有毒有害物质，使用安全，可用于-10～-65℃的环境，对铝合金、不锈钢、铜（合金）和碳钢等常用金属材料具有缓蚀作用，明显提高铝合金的抗点蚀能力，促进铝合金的钝化。

Description

一种防冻液及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及防冻液领域，特别是一种对多种金属具有缓蚀作用的防冻液及其制备方法与应用。

背景技术

冬季气温低，为使冷却系统在低温下仍能继续正常工作，冷却液一般都加入一些能够降低水冰点的物质作为防冻剂。常用的防冻液为乙二醇体系，乙二醇在常温下对材料腐蚀轻微，但由于防冻液生产和使用过程由于所使用的水和原材料等含有对金属材料引起腐蚀的Cl-离子或重金属元素等污染成分，会引起金属材料的腐蚀，这些污染性成分对铝合金和不锈钢等钝化金属材料的点蚀等局部腐蚀的危害更大。另外，防冻液对冷却体系中的钢铁和铜等金属材料也会造成一定的腐蚀，而腐蚀下来的Cu²⁺和Fe³⁺离子协同防冻液中的Cl^-更进一步加速了材料的腐蚀，尤其是铝合金的局部腐蚀，严重的后果是造成铝合金的腐蚀穿孔。冷却系统中金属材料的腐蚀的另一个严重后果是形成多种腐蚀产物，这些腐蚀产物会连同防冻液中的乙二醇形成大颗粒的腐蚀阻塞物而引起冷却系统的热传导率下降，致使冷却系统管路造成堵塞，进而影响冷却系统的工作。所以，必须在防冻液中添加缓蚀剂，确保冷却系统正常安全运行。早期的水/乙二醇防冻液中多使用亚硝酸盐或铬酸盐多为缓蚀剂，这些物质污染环境、危害人体健康，而在防冻液中使用硼酸盐会对铝合金造成一定的腐蚀。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种对多种金属具有缓蚀作用的防冻液及其制备方法与应用，解决现有技术中水/乙二醇防冻液存在的污染环境和腐蚀铝合金等问题。

本发明的技术方案是：

一种防冻液，按质量份数计，其组成如下：

乙二醇        25～70份；

去离子水      70～30份；

复合缓蚀剂    0.5～3.0份

着色剂        0.01～0.05份；

防霉剂        0.05～0.1份。

在本发明中，所用复合缓蚀剂为硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、苯并三氮唑（BTA）、N-亚硝基苯胲胺（铜铁试剂）、钼酸盐的两种或两种以上组合。

在本发明中，硝酸盐的质量份数为0～0.5份，硅酸盐的质量份数为0～0.6份，磷酸盐的质量份数为0～0.5份，苯并三氮唑的质量份数为0～0.4份，N-亚硝基苯胲胺的质量份数为0～0.5份，钼酸盐的质量份数为0～0.5份。

在本发明中，所用硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵或硝酸钙；所用硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；所用磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、磷酸钾或焦磷酸钠；所用钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾或钼酸铵。

在本发明中，所用着色剂为酸性绿、柠檬黄或亮蓝，所用防霉剂为苯甲酸钠。

所述的防冻液的制备方法，按比例称取乙二醇和去离子水，搅拌均匀后依次加入复合缓蚀剂、防霉剂和着色剂，在搅拌的条件下使各添加剂完全溶解后，即获得防冻液。

所述的防冻液的应用，防冻液用于各类发动机，或者应用于高寒环境中的冷却系统。防冻液中的复合缓蚀剂实现对冷却系统用铝合金、不锈钢、铜、铜合金或碳钢金属材料腐蚀的防护。

本发明中，复合缓蚀剂的缓蚀机理是：通过硝酸盐和钼酸盐促进金属构件的钝化，N-亚硝基苯胲胺、硅酸盐和磷酸盐与溶液中的金属离子发生化学反应，形成不溶性无机物被膜，进而减缓了基体金属的腐蚀。苯并三氮唑是铜及其合金的特效缓蚀剂，可实现对防冻液系统中的铜及其合金进行有效防护。另外，所使用的硅酸盐和磷酸盐可提供一种碱性环境，满足防冻液的使用要求。

本发明的优点及效果：

1、本发明是用于抑制冷却系统中铝合金等金属材料腐蚀的乙二醇体系防冻液，防冻液含有乙二醇、去离子水、复合缓蚀剂、着色剂和防霉剂，以乙二醇和去离子水为基础，采用复合缓蚀剂实现对冷却系统用铝合金等金属材料腐蚀的防护。

2、本发明防冻液的制备过程是，按比例称取乙二醇和去离子水，充分搅拌均匀后，依次加入缓蚀剂和着色剂，在搅拌的条件下使各组分充分溶解到乙二醇和去离子水构成的基液中，添加剂完全溶解后即得到防冻液，其制备工艺简单，防冻液无毒无污染。

3、本发明防冻效果好，防冻液可用于-10～-65℃的环境，不会结冰。对铝合金无腐蚀，对铝合金、不锈钢、铜（合金）和碳钢等常用金属材料具有缓蚀作用，明显提高铝合金的抗点蚀能力，促进铝合金的钝化，不含亚硝酸盐、铬酸盐和胺等有毒有害物质，使用安全，不存在安全隐患。

附图说明

图1为6063铝合金在乙二醇/水防冻液和依本发明所制备的防冻液中的电位-电流密度曲线。

图2为6063铝合金在乙二醇/水防冻液和依本发明所制备防冻液中的宏观腐蚀形貌。其中，(a)图为乙二醇/水+100ppmCl^-+10ppmCu²⁺+10ppmFe³⁺；(b)图为乙二醇/水+100ppmCl-+10ppmCu²⁺+10ppmFe³⁺+复合缓蚀剂。

具体实施方式

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

称取乙二醇57kg，去离子水43kg，使二者充分混合。称取硝酸钠0.1kg，硅酸钠0.3kg，磷酸钠0.05kg，铜铁试剂0.1kg，苯并三氮唑0.12kg，苯甲酸钠0.06kg，亮蓝0.02kg。将上述物质加入乙二醇/去离子水构成的防冻液基液中，在常温常压下搅拌至完全溶解。即可得到冰点为-45℃、外观为蓝色的本发明防冻液。

实施例2

称取乙二醇30kg，去离子水70kg，使二者充分混合。称取磷酸钾0.2kg，钼酸钠0.2kg，硝酸钙0.2kg，硅酸钾0.3kg，铜铁试剂0.15kg，苯并三氮唑0.15kg，苯甲酸钠0.8kg，柠檬黄0.01kg。将上述物质加入乙二醇/去离子水构成的防冻液基液中，在常温常压下搅拌至完全溶解。即可得到冰点为-10℃、外观为黄色的本发明防冻液。

实施例3

称取乙二醇66kg，去离子水34kg，使二者充分混合。称取硝酸铵0.5kg，硅酸钠0.25kg，磷酸氢二钠0.28kg，铜铁试剂0.15kg，苯并三氮唑0.15kg，苯甲酸钠0.1kg，酸性绿0.03kg。将上述物质加入乙二醇/去离子水构成的防冻液基液中，在常温常压下搅拌至完全溶解。即可得到冰点为-68℃、外观为绿色的本发明防冻液。

实施例4

称取乙二醇50kg，去离子水50kg，使二者充分混合。称取钼酸铵0.35kg，硅酸钠0.5kg，铜铁试剂0.25kg，磷酸氢二钾0.38kg，苯并三氮唑0.21kg，苯甲酸钠0.05kg，亮蓝0.02kg。将上述物质加入乙二醇/去离子水构成的防冻液基液中，在常温常压下搅拌至完全溶解。即可得到冰点为-35℃、外观为蓝色的本发明防冻液。

实施例5

称取乙二醇58kg，去离子水42kg，使二者充分混合。称取硝酸铵0.48kg，焦磷酸钠0.45kg，磷酸钠0.05kg，钼酸钠0.46kg，硅酸钠0.6kg，铜铁试剂0.4kg，苯并三氮唑0.4kg，苯甲酸钠0.05kg，柠檬黄0.02kg。将上述物质加入乙二醇/去离子水构成的防冻液基液中，在常温常压下搅拌至完全溶解。即可得到冰点为-50℃、外观为黄色的本发明防冻液。

实施例6

称取乙二醇45kg，去离子水55kg，使二者充分混合。称取钼酸钠0.1kg，硅酸钾0.3kg，磷酸钠0.15kg，苯并三氮唑0.05kg，苯甲酸钠0.06kg，亮蓝0.02kg。将上述物质加入乙二醇/去离子水构成的防冻液基液中，在常温常压下搅拌至完全溶解。即可得到冰点为-25℃、外观为蓝色的本发明防冻液。

如图1所示，从6063铝合金在50℃防冻液中的腐蚀电位-电流密度曲线可以看出，采用本发明复合缓蚀剂显著抑制了铝合金在被Cl^-、Fe³⁺和Cu²⁺离子污染的防冻液中的腐蚀。

如图2所示，从6063铝合金在50℃乙二醇/水体系中浸泡16天后的宏观形貌可以看出，6063铝合金在乙二醇/水防冻液中发生了严重的局部腐蚀，而在依本发明所制备的防冻液中未腐蚀。

实施例结果表明，通过该工艺获得的防冻液，易于控制，适合工业化生产，抑制了冷却系统中铝合金等金属材料的腐蚀。

另外，以上所述，仅是本发明较佳可行的实施例而已，不能以此局限本发明之权利范围，所述防冻液可以用于各类发动机，还可应用于高寒环境中的冷却系统。因此，依本发明的技术方案和技术思路做出其它各种相应的改变和变形，仍属本发明所涵盖的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防冻液，其特征在于，按质量份数计，其组成如下：

乙二醇      25～70份；

去离子水    70～30份；

复合缓蚀剂  0.5～3.0份

着色剂      0.01～0.05份；

防霉剂      0.05～0.1份。

2.根据权利要求1所述的防冻液，其特征在于：所用复合缓蚀剂为硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、苯并三氮唑、N-亚硝基苯胲胺、钼酸盐的两种或两种以上组合。

3.根据权利要求1所述的防冻液，其特征在于：硝酸盐的质量份数为0～0.5份，硅酸盐的质量份数为0～0.6份，磷酸盐的质量份数为0～0.5份，苯并三氮唑的质量份数为0～0.4份，N-亚硝基苯胲胺的质量份数为0～0.5份，钼酸盐的质量份数为0～0.5份。

4.根据权利要求3所述的防冻液，其特征在于：

所用硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵或硝酸钙；

所用硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；

所用磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、磷酸钾或焦磷酸钠；

所用钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾或钼酸铵。

5.根据权利要求1所述的防冻液，其特征在于：所用着色剂为酸性绿、柠檬黄或亮蓝。

6.根据权利要求1所述的防冻液，其特征在于：所用防霉剂为苯甲酸钠。

7.根据权利要求1所述的防冻液的制备方法，其特征在于：按比例称取乙二醇和去离子水，搅拌均匀后依次加入复合缓蚀剂、防霉剂和着色剂，在搅拌的条件下使各添加剂完全溶解后，即获得防冻液。

8.根据权利要求1所述的防冻液的应用，其特征在于：防冻液用于各类发动机，或者应用于高寒环境中的冷却系统。

9.根据权利要求8所述的防冻液的应用，其特征在于：防冻液中的复合缓蚀剂实现对冷却系统用铝合金、不锈钢、铜、铜合金或碳钢金属材料腐蚀的防护。

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