CN104497993B - 一种防冻液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防冻液及其制备方法，主要成分为防冻剂、着色剂、缓蚀剂、PH调节剂、消泡剂、防霉剂、除锈剂、防老化剂和水。其优点是：1.采用酸碱指示剂作为着色剂的一部分，当防冻液的PH≤7.5时，防冻液颜色发生变化；2.添加了紫外线感光变色粉，使得防冻液颜色经阳光/紫外光照射，吸收阳光/紫外线的能量而产生变化(无色变有色)，有效地防止冷却系统被着色剂着色；3.添加了防老化剂、除锈剂，使防冻液不仅具有减缓橡胶溶胀、老化的作用，而且对已氧化的金属物起清洗除锈作用；4.高储备碱度，有利于稳定防冻液的PH值；5.高沸点，防止冷却系统在夏季出现“开锅”现象。

Description

一种防冻液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含有特殊添加剂沸点高于100℃的水基型防冻液，主要应用于液冷式发动机冷却系统，尤其涉及一种防冻液及其制备方法。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，人们对汽车护理日趋重视。车辆在运行过程中会产生大量的热，水的沸点为100℃，若利用其作为循环冷却介质来辅助发动机散热，无法有效地防止冷却系统“开锅”；当气温低于0℃时，水结冰，体积变大，易胀裂散热器和冻坏发动机汽缸体，同时发动机不能正常启动；水也不具备防腐、防垢作用，不利于保护发动机冷却系统。因此，一种具有防冻、防沸、防腐、防垢作用的冷却液/防冻液应运而生，它不仅改善了发动机散热效果，而且具有冬季防冻、夏季防沸等作用，有效地保护发动机冷却系统，延长发动机寿命。

据市场反馈，用户在使用防冻液过程中，会出现“开锅”、沉淀、变质、腐蚀抑制性差，防冻液颜色变淡甚至褪色，发动机冷却系统被着色剂着色等不良现象。“该多长时间要更换一次防冻液”一直以来是用户关注的焦点，虽然防冻液产品说明上有介绍说“1年或行驶5万公里更换一次”，但是市场上的防冻液良莠不齐，用户难以准确把握一个度。

目前，关于防冻液/冷却液公开技术研究很多。103113860A公开了一种发动机防冻液，其由乙二醇，甘油，硝酸钠，硅酸钠，异辛酸，葵二酸，十一碳二元酸，柠檬酸，苯甲酸钠，三聚磷酸钠，苯并三氮唑，2-巯基苯并噻唑钠，对硝基苯酚，聚硅氧烷，消泡剂，亚甲蓝，去离子水组成，能有效地解决对铜、钢、铁、铝、锡的腐蚀问题和贮存中的沉淀问题，同时其稳定性能高，不易挥发，不堵塞管道，且防冻、防锈、抗结垢性高。102367379A公开了一种全寿命发动机冷却液,由丙二醇、乙二醇、三唑类化合物、癸二酸、己二酸、苯甲酸钠0.5-1、无机碱、消泡剂、染色剂组成，该冷却液冰点-50℃以下、沸点166～191℃,由于不含水,彻底消除了含水冷却液因有水而造成的“开锅”、气蚀、蒸发、结垢、生锈等问题,避免了严重影响散热的蒸汽气阻层的产生,可以有效提升发动机功率,节省燃油；同时具有合理的缓蚀体系,彻底解决了腐蚀问题,冷却液使用寿命长达80万公里,一次加入,终身不换,是一种全寿命冷却液,特别适合于军用车辆、高端车辆和大功率重负荷货车和客车,能保证车辆在酷热、严寒气候下、在沙漠、高原、雪地等恶劣环境下安全行驶。102031093A公开了一种纳米无水防冻液的制备方法及其制备的纳米无水防冻液，该防冻液由二乙二醇、乙二醇、丙二醇、纳米颗粒、止沸剂和长效缓释剂等组成，能有效地改变了现有技术易挥发,易结垢,易腐蚀金属设备,有效时间短的不足和缺陷,同时有效的提高了沸点,降低了冰点,极大地提高防冻液品质的优点。

上述专利重点研究防冻液防腐蚀性能、储备碱度、防沸、防冻或沉淀等方面问题，而没有深入研究着色剂对冷却系统的影响，也没有直观地指出怎样判断防冻液已变质，用以提醒用户更换新的防冻液。

由此可见，可发一种能够直观地指示防冻液是否变质，且有效地防止冷却系统被着色，并兼具除锈、保护非金属材料、高储备碱度和高沸点的防冻液有一定的必要性和实用性。

发明内容

在本发明的目的是为了克服上面所述的技术缺陷，提供了能够直观地指示防冻液是否变质，且有效地防止冷却系统被着色，兼具除锈、保护非金属材料、高储备碱度和高沸点的防冻液，同时也提供了该防冻液的制备方法。

本发明一种防冻液是这样实现的，其配方按重量份配比为：

防冻剂 20～92份

着色剂 0.02～1份

缓蚀剂 2.0～5.0份

PH调节剂 0.2～1.0份

消泡剂 0.05～0.2份

防霉剂 0.5～1.0份

除锈剂 0.3～2.4份

防老化剂 0.2～1.0份

水 0～76份；

所述的防冻剂是H[OCH₂CH₂]n1OH和H[OC₂H₃(CH₃)]n₂OH的混合液，按重量份配比H[OCH₂CH₂]n₁OH:H[OC₂H₃(CH₃)]n₂O=3～6:0～2,其中n₁是1～4， n₂是1～3;

所述的H[OC₂H₃(CH₃)]n₂OH是1,2-丙二醇和三丙二醇的混合液，其中按重量份配比1,2-丙二醇：三丙二醇=2:1～3；

所述的着色剂是紫外线感光变色粉和酸碱指示剂的混合物，按重量份配比紫外线感光变色粉:酸碱指示剂=1:7～10,其中酸碱指示剂是甲酚红、中性红、中性蓝、酚红、氮萘蓝、硝基酚酞、间硝基酚中的至少一种；

所述的缓蚀剂是冷却液复合剂、无机化合物缓蚀剂、有机化合物缓蚀剂中的至少一种，其中冷却液复合剂是TF-SNA复合剂、TF-SB复合剂、TM-301、TM-302中的至少一种，无机化合物缓蚀剂是偏硅酸盐、磷酸盐、钨酸盐、硼酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐、苯甲酸盐中的至少一种，有机化合物缓蚀剂是三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐中的至少一种；

所述的PH调节剂是柠檬酸、乙酸、己二酸、癸二酸、异辛酸、氢氧化钠、磷酸、磷酸钠、碳酸、碳酸盐中的至少一种；

所述的消泡剂是AFE-1410、DF-8868A、DF-830、CF-190中的至少一种；

所述的防霉剂是JL108、苯甲酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的至少一种；

所述的除锈剂是KRB-3B中性除锈剂、EVAPO-RUST 除锈剂中的至少一种；

所述的防老化剂是对苯二胺类、酮胺类、醛胺类、酚类中的至少一种;

所述的水是超纯水、纯水、去离子水中的至少一种；

所述的一种防冻液的制备方法，包括以下步骤：

将防冻剂投入反应缸中，在搅拌状态下，依次加入水、消泡剂、缓蚀剂、防霉剂、除锈剂和防老化剂，分散均匀后再加入PH调节剂，将PH值调节至7.5～9.5之间，最后加入着色剂，分散均匀后即制得防冻液。

本发明一种防冻液具有如下优点:

1.采用酸碱指示剂作为着色剂的一部分，当防冻液被氧化形成酸性物质而导致防冻液的PH≤7.5时，防冻液颜色发生变化，提醒用户防冻液已发生变质，该更换新的防冻液；

2.添加了紫外线感光变色粉，使得防冻液颜色经阳光/紫外光照射，吸收阳光/紫外线的能量而产生变化(无色变有色)，当失去阳光/紫外线照射时，即回复到原来颜色，有效地防止冷却系统被着色剂着色；

3.添加了防老化剂、除锈剂，使防冻液不仅具有减缓橡胶溶胀、老化的作用，而且对已氧化的金属物起清洗除锈作用；

4.高储备碱度，有利于稳定防冻液的PH值，提高防冻液品质；

5.高沸点，防止冷却系统在夏季出现“开锅”现象。

具体实施

以下实施例对本发明进行说明，但本发明并不受这些实施例所限制。对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

实施例1

按配方重量份配比，将17份乙二醇份和3份三乙二醇加入反应缸中，在搅拌状态下，加入78份去离子水、0.05份DF-830、5.0份TF-SNA复合剂、1.0份苯甲酸钠、2.4份KRB-3B中性除锈剂和0.2份对苯二胺类防老化剂，分散均匀后再加入0.2份磷酸盐、0.3份乙二酸，体系PH为8.5，最后加入0.02份紫外线感光变色粉、0.1份甲酚红，分散均匀后即制得防冻液。

实施例2

按配方重量份配比，将40份乙二醇、6份1,2-丙二醇和6份三丙二醇加入反应缸中，在搅拌状态下，加入47份去离子水、0.1份CF-190、3.5份TF-SB复合剂、0.8份苯甲酸钠、1.5份EVAPO-RUST 除锈剂和0.8份对苯二胺类防老化剂，分散均匀后再加入0.1份氢氧化钠、0.5份癸二酸，体系PH为8.2，最后加入0.05份紫外线感光变色粉、0.2份中性红，分散均匀后即制得防冻液。

实施例3

按配方重量份配比，将65份乙二醇、12份1,2-丙二醇和15份二丙二醇加入反应缸中，在搅拌状态下，加入0份去离子水、0.2份DF-830、2份TF-SNA复合剂、0.5份苯甲酸钠、0.3份KRB-3B中性除锈剂和1.0份对苯二胺类防老化剂，分散均匀后再加入0.3份磷酸盐、0.4份乙二酸、0.3份癸二酸，体系PH为9.0，最后加入0.1份紫外线感光变色粉、0.2份中性红，分散均匀后即制得无水防冻液。

比较例4

按配方重量份配比，将50份乙二醇加入反应缸中，在搅拌状态下，加入47份去离子水、0.1份CF-190、0.5份TM-301、0.8份苯甲酸钠，分散均匀后再加入0.3份氢氧化钠、0.5份磷酸盐，体系PH为9.1，最后加入0.05份水溶性荧光粉，分散均匀后即制得防冻液。

实施例1～3、比较例4的一种防冻液的相关性能采用以下方法测试：

1.防冻液颜色试验方法：采用目测法，分别在室内和室外观察防冻液颜色；

2.PH值滴定：取100mL试样置于250mL锥形瓶中，用0.1mol/L的盐酸标准滴定溶液滴定至颜色发生变化，即为滴定终点，记录PH值；

3.储备碱度的试验方法：参照SH/T 0091中的规定进行；

4.冰点的测定方法：采用冰点仪测试；

5.沸点的测定方法：参照SH/T 0089中的规定进行；

6.除锈测定方法：将生锈的工件浸入防冻液中，用超声波清洗工艺，观察除锈效果；其中“△”表示有除锈作用，“○”表示无除锈作用；

7.橡胶溶胀试验方法：取一段橡胶管，称重并记录质量为M1，将橡胶管置于磨砂玻璃瓶内，加入50mL防冻液,使橡胶管完全被浸没，盖紧瓶塞，置于50±1℃鼓风烘箱中，放置3d后取出橡胶管，用干净滤纸擦干净后称重，记录质量为M2，平均试验三组，取求平均值，橡胶溶胀率= (M2-M1)/M1；

8.橡胶热空气老化试验方法：参照GB/T 3512中的规定进行，在250℃热空气下老化72h；

实施例1～3、比较例4所得的一种防冻液的相关性能测试结果如下表1所示。

表1

由上表可看出，本发明产品与现有产品（比较例4）相比，在室内显示为无色透明液体，有效地防止冷却系统被着色；当防冻液的PH值低于7.5时，其颜色会发生变化，提醒客户防冻液发生变质，该更换新的防冻液；储备碱度高，减缓防冻液被酸化而导致变质，稳定产品的PH值；沸点高，可避免出现“开锅”现象，同时兼具减缓橡胶溶胀、老化的作用。

主要材料名称、技术指标

1.乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、三丙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇，市售，工业级；

2.紫外线感光变色粉

供应商：深圳市千色变颜料有限公司或深圳市耀德兴科技有限公司；

3.甲酚红、中性红、中性蓝、酚红、氮萘蓝、硝基酚酞、间硝基酚，市售，分析纯；

4.TF-SNA复合剂、TF-SB复合剂

供应商：北京泽华化学工程有限公司广州分公司；

5.TM-301、TM-302

供应商：聊城市开发区诚斯达润滑剂有限公司；

6.偏硅酸盐、磷酸盐、钨酸盐、硼酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐、苯甲酸盐，市售，工业级；

7.三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐，市售，工业级；

8.柠檬酸、乙酸、己二酸、癸二酸、异辛酸、氢氧化钠、磷酸、磷酸钠、碳酸、碳酸盐，市售，工业级；

9.AFE-1410

供应商：广州市良坤化工有限公司；

10.DF-8868A、DF-830

供应商：重庆市德丰消泡剂有限公司；

11.CF-190

供应商：金湖斯科特科技有限公司；

12.JL108

供应商：佛山市丽源化工有限公司

13.苯甲酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵，市售，工业级；

14. KRB-3B中性除锈剂

供应商：武汉科瑞博科技有限公司；

15. EVAPO-RUST除锈剂

供应商：上海儒煜实业有限公司；

16.对苯二胺类、酮胺类、醛胺类、酚类防老化剂，市售，工业级；

14.超纯水、纯水、去离子水，自制，工业级。

Claims (5)

1.一种防冻液，其特征在于，各组分按重量份配比包括：

防冻剂 20～92份

着色剂 0.02～1份

缓蚀剂 2.0～5.0份

PH调节剂 0.2～1.0份

消泡剂 0.05～0.2份

防霉剂 0.5～1.0份

除锈剂 0.3～2.4份

防老化剂 0.2～1.0份

水 0～76份；

所述的着色剂是紫外线感光变色粉和酸碱指示剂的混合物；所述缓蚀剂是冷却液复合剂、有机化合物缓蚀剂中的至少一种，其中冷却液复合剂是TF-SNA复合剂、TF-SB复合剂、TM-301、TM-302中的至少一种，有机化合物缓蚀剂是三乙醇胺、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐中的至少一种；所述PH调节剂是柠檬酸、乙酸、己二酸、癸二酸、异辛酸、氢氧化钠、磷酸、磷酸钠、碳酸、碳酸盐中的至少一种；所述防霉剂是JL108、苯甲酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的至少一种。

2.如权利要求1所述的一种防冻液，其特征在于，所述的防冻剂是H[OCH₂CH₂]n₁OH和H[OC₂H₃(CH₃)]n₂OH的混合液，其中n₁是1～4，n₂是1～3，按重量份配比H[OCH₂CH₂]n₁OH:H[OC₂H₃(CH₃)]n₂OH=3～6:0～2。

3.如权利要求1所述的一种防冻液，其特征在于，所述紫外线感光变色粉和酸碱指示剂的混合物，按重量份配比紫外线感光变色粉:酸碱指示剂=1:7～10，其中酸碱指示剂是甲酚红、中性红、中性蓝、酚红、氮萘蓝、硝基酚酞、间硝基酚中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种防冻液，其特征在于，所述的消泡剂是AFE-1410、DF-8868A、DF-830、CF-190中的至少一种；所述的防霉剂是JL108、苯甲酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的至少一种；所述的除锈剂是KRB-3B中性除锈剂、EVAPO-RUST 除锈剂中的至少一种；所述的防老化剂是对苯二胺类、酮胺类、醛胺类、酚类中的至少一种；所述的水是超纯水、纯水、去离子水中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种防冻液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 将防冻剂投入反应缸中，在搅拌状态下，依次加入水、消泡剂、缓蚀剂、防霉剂、除锈剂和防老化剂，分散均匀后再加入PH调节剂，将PH值调节至7.5～9.5之间，最后加入着色剂，分散均匀后即制得防冻液。