CN103275676A - 矿用重型发动机冷却液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿用重型发动机冷却液，其特征在于由下列重量百分比的原料制成：甲基苯并三氮唑0.1～0.2%、癸二酸钠1.2～2.6%、三乙醇胺油酸皂0.8～1.4%、苯甲酸钠0.6～1.2%、辛酸三丁胺0.1～0.2%、马来酸-丙烯酸甲酯共聚物1.2～2.0%、氢氧化钠0.08～0.2%、抗泡剂0.01～0.04%、染色剂0.65～1.6%、乙二醇40～70%、余量为去离子水。本发明的矿用重型发动机冷却液，解决冷却液对矿山重型自卸汽车柴油发动机及矿山大型工程机械柴油发动机冷却系统中焊锡、黄铜、紫铜、钢、铸铁、铸铝等6种金属的综合防护能力，重点是提高金属铜的腐蚀抑制作用，使冷却液产品性能达到长效稳定，同时降低对人体和环境的污染。

Description

矿用重型发动机冷却液

技术领域

本发明涉及一种矿用重型发动机冷却液，特别是一种用于矿用重型自卸汽车和矿山大型工程机械柴油发动机冷却系的冷却液。

背景技术

冷却液是发动机机循环冷却系统的冷却介质，特别是在高寒环境下使用冷却液，能延长发动机的使用寿命。目前国内市场上的汽车冷却液主要适用于普通货运汽车、公路重型汽车、客车。而使用于矿用重型自卸汽车和矿山大型工程机械柴油发动机冷却系的冷却液却较少。由于矿用汽车水箱散热器均由黄铜、紫铜、焊锡等有色金属制造，普通冷却液对矿用汽车冷却系水箱散热器均有较严重的腐蚀，大大缩短了矿用汽车的使用寿命。

国内外广泛使用的冷却液是以乙二醇为主的水——乙二醇体系，高温下，乙二醇和溶解氧作用易生成各种酸性腐蚀性物质，会加速金属的腐蚀。因此，冷却液中必须加入腐蚀抑制剂。多年来，对冷却液缓蚀剂的研究主要用亚硝酸盐、铬酸盐等毒性大的物质及昂贵的铂系、钨系缓蚀剂，既不经济也不环保。为适应发动机发展的要求，环保型冷却液应运而生，如含有巯基苯并噻唑及甲基苯并三氮唑的冷却液。

目前，国内外冷却液对有色金属，特别是对铜金属的防护，采用的缓蚀剂主要是巯基苯并噻唑MBT。巯基苯并噻唑MBT的缓蚀作用，主要是依靠带硫和氮环的阴离子基团与金属铜表面上的活性铜原子或铜离子产生一种化学吸附作用，或进而发生的螯合作用从而形成一层致密的保护膜，防止铜溶解，使铜散热器得到保护。反应过程如下：

这种缓蚀剂在使用中存在三个问题：

（1）巯基苯并噻唑MBT在pH值降低时，巯基基团发生离解，导致溶液中析出不溶物。固体巯基苯并噻唑MBT加入时，液面上出现漂浮；

（2）在溶液中的氧或氧化剂作用下，巯基苯并噻唑MBT可能发生氧化生成二硫化物从溶液中沉淀出来。反应过程如下：

（3）巯基苯并噻唑MBT抗氯性较差，在溶液中有氯存在时，易被氯氧化成二硫化物，使原先的保护膜破坏。

由于矿用汽车重型柴油发动机冷却系统的特殊结构，及使用条件的要求非常苛刻等现实问题，MBT对重负荷的矿用汽车柴油发动机冷却系统铜金属保护缺乏针对性,从而导致铜散热器及其它金属腐蚀。

使用甲基苯并三氮唑作为缓蚀剂的有机型冷却液的中国专利有：

CN201010602781.3，名称为一种发动机无水冷却液，CN201010515736.4，名称为全有机型发动机冷却液；CN01131412.5，名称为有机型发动机冷却液。这三个专利配方适用于普通汽车、公路重型汽车冷却系统采用干式气缸套一般汽车用冷却液，不适用矿山重负荷柴油发动机冷却系统湿式气缸套抑制穴蚀的要求。

本发明也与此前我单位申报的《矿用汽车发动机冷却液及其制备方法》（申请号：201110277706.9）有较大不同，主要创新点如下：

（1）本发明使用马来酸-丙烯酸甲酯共聚物，去除因发动机冷却系统长时间工作而生成的污垢，以使发动机冷却系统内壁表面清洁，更好地与冷却液接触，为缓蚀剂发挥高效的防腐作用奠定基础；

（2）采用缓蚀剂协同作用，除采用甲基苯并三氮唑提高金属铜的防腐蚀能力外，增加了三乙醇胺油酸皂、苯甲酸钠、辛酸三丁胺、癸二酸钠等成分，用以提高钢、铁、铸铝、焊锡的综合防止腐蚀能力；

（3）本发明使用的癸二酸钠、苯甲酸钠、辛酸三丁胺等有机羧酸盐保持冷却液pH值的稳定，增加冷却液中的储备碱。在应用初期先由氢氧化钠进行调节，以后有机羧酸盐的储备碱起作用中和高温下乙二醇产生的酸，从而可以长效地抑制金属穴蚀和腐蚀的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种防腐效果好的矿用重型发动机冷却液。

本发明通过下述技术方案来实现。

按照本发明的矿用重型发动机冷却液，其特征在于它是由下列重量百分比的原料制成： 

甲基苯并三氮唑                            0.1～0.2 %

癸二酸钠                                  1.2～2.6 %

三乙醇胺油酸皂                            0.8～1.4 %

苯甲酸钠                                  0.6～1.2 %

辛酸三丁胺                                0.1～0.2%

马来酸-丙烯酸甲酯共聚物                   1.2～2.0%

氢氧化钠                                  0.08～0.2%

抗泡剂                                    0.01～0.04%

染色剂                                    0.65～1.6%

乙二醇                                    40～70%

余量为去离子水。

其中，辛酸三丁胺C₂₀H₄₃O₂N是由辛酸与三丁胺反应制得，抗泡剂为聚乙二醇400        

H(OCH₂CH₂)_n OH，染色剂为醇溶耐晒黄CGG C₁₆H₁₃N₄NaO₄S 和醇溶耐晒黄

GR C₁₆H₁₁CrN₄O₈S，去离子水为电导率≤20μs/cm的水。

其制备方法是按照上述重量百分比的原料，进行常规混合搅拌等操作方法制成。

本发明的矿用重型发动机冷却液从铜特效缓蚀剂和其他有机缓蚀剂协同作用研究入手，找到了有机缓蚀剂之间的最佳配比，解决了多年来普通冷却液对矿用汽车发动机腐蚀和污染的问题。本发明采取三项具体技术方案。

（1）使用甲基苯并三氮唑增强金属铜的保护。甲基苯并三氮唑能与铜原子形成共价键和配位键，相互交替成链状，使铜的表面不起氧化-还原反应。苯环上的甲基又增强其疏水性能，使溶解氧向金属表面扩散，避免局部形成气蚀。

（2）有机缓蚀剂协同作用提高综合防腐能力。矿用汽车发动机冷却系统中还有钢、铸铁、铸铝等金属。甲基苯并三氮唑是铜特效缓蚀剂，对其他金属的防腐作用不强。因此，针对矿用汽车发动机冷却系统中多金属的客观现实，本发明选用三乙醇胺油酸皂作为钢、铁缓蚀剂；使用苯甲酸钠作为铸铝缓蚀剂，并使用有防穴蚀功效的癸二酸钠联合作用，综合防腐，解决普通冷却液的防腐作用单一的现实情况；同时，本发明还使用了马来酸-丙烯酸甲酯共聚物作为阻垢剂，避免发动机冷却系长时间工作形成的污垢，使缓蚀剂能够有效地吸附在冷却系内壁金属表面上，发挥缓蚀作用。

（3）调节溶液pH值加强冷却液效率。经试验发现，pH<8.5 时，冷却液易出现絮凝现象，严重影响冷却液的效果。为此，本发明选用氢氧化钠调节冷却液的pH值，使用有机羧酸盐的储备碱保持冷却液具有长效的弱碱值，中和高温下乙二醇产生的酸，提高冷却液的防腐效果。

本发明的矿用重型发动机冷却液，解决冷却液对矿山重型自卸汽车柴油发动机及矿山大型工程机械柴油发动机冷却系统中焊锡、黄铜、紫铜、钢、铸铁、铸铝等6种金属的综合防护能力，特别是提高金属铜的腐蚀抑制作用，使冷却液产品性能达到长效稳定，同时降低对人体和环境的污染。

具体实施方式

下面的实施例及检测试验数据可更详细地说明本发明，但不以任何方式限制本发明。

选择不同的原料配比可以得到不同性能的冷却液。

实施例1：

由下列重量百分比的原料进行常规混合搅拌等操作方法制成：

甲基苯并三氮唑                             0.1%

癸二酸钠                                   1.2%

三乙醇胺油酸皂                             0.8%

苯甲酸钠                                   0.6%

辛酸三丁胺                                 0.1%

马来酸-丙烯酸甲酯共聚物                    1.2%

氢氧化钠                                   0.08%

聚乙二醇400                               0.01%

醇溶耐晒黄                                 0.65%

乙二醇                                     40%

余量为去离子水。

实施例2：

由下列重量百分比的原料进行常规混合搅拌等操作方法制成：

甲基苯并三氮唑                             0.2%

癸二酸钠                                   2.6%

三乙醇胺油酸皂                             1.4%

苯甲酸钠                                   1.2%

辛酸三丁胺                                 0.2%

马来酸-丙烯酸甲酯共聚物                     2.0%

氢氧化钠                                   0.2%

聚乙二醇400                                0.04%

醇溶耐晒黄                                 1.6%

乙二醇                                     70%

余量为去离子水。

实施例3：

由下列重量百分比的原料进行常规混合搅拌等操作方法制成：

甲基苯并三氮唑                             0.15 %

癸二酸钠                                   1.8 %

三乙醇胺油酸皂                             1.2%

苯甲酸钠                                   1.0 %

辛酸三丁胺                                 0.15 %

马来酸-丙烯酸甲酯共聚物                     1.5%

氢氧化钠                                    0.1%

聚乙二醇400                                0.02%

醇溶耐晒黄                                  1.2 %

乙二醇                                      55%

余量为去离子水。

本发明实施例1-3的矿用重型发动机冷却液，技术水平达到了鞍钢企业内部标准Q/AKFZ3—08〔2009〕《重负荷矿用汽车发动机冷却液产品标准（乙二醇型）》，各项性能高于国家行业标准SH/T0521—1999。

2009年6月开始应用于鞍钢集团矿业公司所属矿山，经过三年多使用证明，该配方对焊锡、黄铜、紫铜、钢、铸铁、铸铝都可以起到优异的腐蚀抑制作用, 尤其对铜金属的保护作用更为突出。表1为本发明实施例1-3的矿用重型发动机冷却液检测数据与国家标准对比情况。表2为本发明实施例1-3的矿用重型发动机冷却液，在使用一万小时后所作的腐蚀试验结果与鞍钢企业标准对比情况。表1、表2项目检测单位是中国人民解放军油料及油料装备检测试验中心。

发动机解体后检查。对达到大修周期的发动机进行了解体检查，缸体、缸套、水道、水泵叶轮、水泵壳体、散热器等与冷却液接触表面光洁，未见水垢、锈蚀、腐蚀、穴蚀现象。

本发明的矿用重型发动机冷却液，防冻防沸效果理想，防腐蚀、防穴蚀效果明显，达到了有机型、“五防”、长效、安全、绿色环保要求。适合矿山车辆的露天作业、大负荷运转、坡路多、粉尘大、长时间运行的工作特点。

表1：本发明冷却液产品玻璃器皿腐蚀试验检测数据

表2：本发明冷却液使用一万小时后腐蚀试验结果

Claims (4)

1.一种矿用重型发动机冷却液，其特征在于它是由下列重量百分比的原料制成： 

甲基苯并三氮唑                            0.1～0.2%

癸二酸钠                                  1.2～2.6%

三乙醇胺油酸皂                            0.8～1.4%

苯甲酸钠                                  0.6～1.2%

辛酸三丁胺                                0.1～0.2%

马来酸-丙烯酸甲酯共聚物                   1.2～2.0%

氢氧化钠                                  0.08～0.2%

抗泡剂                                    0.01～0.04%

染色剂                                    0.65～1.6%

乙二醇                                    40～70%

余量为去离子水；

其中，辛酸三丁胺C₂₀H₄₃O₂N是由辛酸与三丁胺反应制得，抗泡剂为聚乙二醇400        

H(OCH₂CH₂)_n OH，染色剂为醇溶耐晒黄CGG  C₁₆H₁₃N₄NaO₄S 和醇溶耐晒黄GR

C₁₆H₁₁CrN₄O₈S，去离子水为电导率≤20μs/cm的水。

2.根据权利要求1所述的矿用重型发动机冷却液，其特征在于由下列重量百分比的原料制成：

甲基苯并三氮唑                             0.1%

癸二酸钠                                   1.2%

三乙醇胺油酸皂                             0.8%

苯甲酸钠                                   0.6%

辛酸三丁胺                                 0.1%

马来酸-丙烯酸甲酯共聚物                    1.2%

氢氧化钠                                   0.08%

聚乙二醇400                                0.01%

醇溶耐晒黄                                 0.65%

乙二醇                                     40%

余量为去离子水。

3.根据权利要求1所述的矿用重型发动机冷却液，其特征在于由下列重量百分比的原料制成：

甲基苯并三氮唑                              0.2%

癸二酸钠                                    2.6%

三乙醇胺油酸皂                              1.4%

苯甲酸钠                                    1.2%

辛酸三丁胺                                  0.2%

马来酸-丙烯酸甲酯共聚物                     2.0%

氢氧化钠                                    0.2%

聚乙二醇400                                0.04%

醇溶耐晒黄                                  1.6%

乙二醇                                      70%

余量为去离子水。

4.根据权利要求1所述的矿用重型发动机冷却液，其特征在于由下列重量百分比的原料制成：

甲基苯并三氮唑                              0.15%

癸二酸钠                                    1.8%

三乙醇胺油酸皂                              1.2%

苯甲酸钠                                    1.0%

辛酸三丁胺                                  0.15%

马来酸-丙烯酸甲酯共聚物                     1.5%

氢氧化钠                                    0.1%

聚乙二醇400                                0.02%

醇溶耐晒黄                                  1.2%

乙二醇                                      55%

余量为去离子水。