CN106010471A - 一种纳米冷却水添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米冷却水添加剂，由以下重量份数的原料组成：pH为11‑13.5的碱性离子水30‑40、乙二醇25‑35、丙二醇15‑20、烷基糖苷5‑10、粒径为20‑50nm的稀土元素5‑8、粒径为20‑50nm的Cu 2‑3、粒径为20‑50nm的SiO2 2‑3、磷酸二氢铵0.1‑0.3、硅酸钠3‑5、钼酸钠0.1‑0.2、苯并三氮唑0.1‑0.2、苯甲酸钠3‑5、氨基三亚甲基磷酸2‑3、对羟基苯甲醚4‑6、荧光橙0.01‑0.05。经检测本冷却水添加剂的冰点在‑40℃以下，沸点在115℃以上。
Description
技术领域
本发明涉及冷却液技术领域，具体涉及一种纳米冷却水添加剂及其制备方法。
背景技术
社会发展到今天，人们对身体健康关注的程度越来越高。国家投入了大量的人力和财力治理环境污染就是来保障人民群众的身心健康，使人民有一个优良的生活环境。但是随着社会的工业化，汽车已成为人们重要的交通工具和运输工具，汽车所产生的尾气已成为重要的环境污染源。科学分析表明，汽车尾气中含有上万种不同的化合物，其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。一辆轿车一年排出的有害废气比自身重量大3倍。英国空气洁净和环境保护协会曾发研究报告称，与交通事故遇难者相比，英国每年死于空气污染的人要多出10倍。近百年来，气候变暖已成为人类的一大祸患。冰川融化、海平面上升、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象等都对人类的生存带来了严峻的挑战。而二氧化碳则是地球变暖的罪魁祸首。治理汽车尾气，需要降低发动机温度，使燃料得到更加充分的燃烧，汽车尾气中的有害气体就会大幅度地减少。
在汽车冷却系统中，最常见的冷却剂介质是水，水的优点很多，如：来源广、无毒、价廉、有良好的导热性能等。长期以来，水一直作为汽车发动机的冷却液使用。但水有很多缺点，如冰点高等，当气温低于0℃时，水溶液就会结冰，即为我们平时所说的上冻现象。而结冰会使水的体积增加，容易造成水箱或冷却系统的管道胀裂。在夏季高温时，当发动机处于苛刻条件下行驶时，会造成介质的温度升高(水和其他的型号的防冻液)，甚至沸腾，影响汽车的正常行驶，而在冷却介质中的金属盐受热后形成水垢，降低传热效率，冷却介质还会使金属生锈。
最初，人们曾采用盐的水溶液(如氯化钙、氯化镁、硝酸钠、亚硝酸钠)，可就降低冷却剂冰点到-30℃以下，但不能解决锈蚀问题。用糖和蜂蜜可降低冰点，且不腐蚀金属，但价格昂贵，热稳定性差。用柴油和煤油凝固点低，但传热差、容易燃烧、对橡胶有溶胀作用，亦不采用。第二次世界大战前后，曾用甲醇、乙醇作为冷却剂，它虽然价廉、冰点低，但沸点低、易挥发、易燃烧，也不能成为理想的冷却剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是冷却液不能满足目前汽车发动机需要，提供一种一种纳米冷却水添加剂及其制备方法。
本发明的技术方案是：一种纳米冷却水添加剂，所述纳米冷却水添加剂由以下重量份数的原料组成：pH为11-13.5的碱性离子水30-40、乙二醇25-35、丙二醇15-20、烷基糖苷5-10、粒径为20-50nm的稀土元素5-8、粒径为20-50nm的Cu 2-3、粒径为20-50nm的SiO22-3、磷酸二氢铵0.1-0.3、硅酸钠3-5、钼酸钠0.1-0.2、苯并三氮唑0.1-0.2、苯甲酸钠3-5、氨基三亚甲基磷酸2-3、对羟基苯甲醚4-6、荧光橙0.01-0.05。
所述稀土元素为镧、铈、钕中的至少一种。
所述的纳米冷却水添加剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将乙二醇、丙二醇混合后搅拌均匀，得到冷却水基础液；
(2)将稀土元素、Cu、SiO2经超声波振荡后，在30-60℃的条件下加热，得到纳米流体；
(3)在冷却水基础液中加入烷基糖苷，搅拌均匀后加入纳米流体，然后在搅拌条件下加入磷酸二氢铵、硅酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、苯甲酸钠、氨基三亚甲基磷酸、对羟基苯甲醚、荧光橙、碱性离子水，最后调节溶液的pH为10-13，得到纳米冷却水添加剂。
本发明的有益效果是：
(1)以乙二醇和丙二醇作为冷却水基础液，加入烷基糖苷，降低冷却水添加剂的表面张力，增加冷却水添加剂的湿润性和渗透性，延缓冷却水添加剂的蒸发，长时间保持冷却水添加剂的溶解状态；同时，烷基糖苷作为削泡剂使用，由于汽车发动机在运转过程中，会无可避免的发生振动，从而使空气进入防冻液中产生一定的泡沫，加入烷基糖苷起到消泡作用；
(2)加入纳米流体增加冷却水添加剂的分散性，使冷却水添加剂的吸热速度加快，提高发动机的冷却效率；
(3)磷酸二氢铵作为止沸剂、对羟基苯甲醚作为抗氧化剂使用；
(4)加入硅酸钠、钼酸钠，使冷却水添加剂防凝结、过热、生锈和腐蚀，保护制冷系统的所有金属表面，包括铝制零件，不会损坏散热器软管、垫圈等橡胶部件，同时，还能防止产生过多的泡沫，防止由于水的硬度所引起的钙镁沉淀，从而避免在端部和堵塞部位形成热点；
(5)苯甲酸钠作为杀菌防霉剂，抑制微生物的的生长从而不让冷却水添加剂不发霉变质；
(6)苯并三氮唑、氨基三亚甲基磷酸作为阻垢缓蚀剂，使冷却水添加剂的pH控制在一定范围，不发生质变；
(7)荧光橙作为着色剂，便于观察冷却系统中的防冻液是否泄漏，同时作为指示剂。
(8)碱性离子水制备由自来水通过设备电解得到，成本低廉，便于生产，碱性离子水具有去污能力强，同时具有皂化、乳化分离、溶氢作用；不论温度、浓度如何变化，永不结晶；使用过程中不产生泡沫；环保，无腐蚀性；防锈作用，电解离子水内的OH-离子可促进碱性皮膜的形成，可防止金属表面的酸化；由于不含化工成份，无毒无害，环保。
经检测本冷却水添加剂的冰点在-40℃以下，沸点在115℃以上。
具体实施方式
实施例1
一种纳米冷却水添加剂，配方如下：pH为11的碱性离子水30kg、乙二醇25kg、丙二醇15kg、烷基糖苷10kg、粒径为20-50nm的镧8kg、粒径为20-50nm的Cu 3kg、粒径为20-50nm的SiO2 3kg、磷酸二氢铵0.3kg、硅酸钠5kg、钼酸钠0.2kg、苯并三氮唑0.2kg、苯甲酸钠5kg、氨基三亚甲基磷酸3kg、对羟基苯甲醚6kg、荧光橙0.05kg。
所述的纳米冷却水添加剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将乙二醇、丙二醇混合后搅拌均匀，得到冷却水基础液；
(2)将稀土元素、Cu、SiO2经超声波振荡后，在30-60℃的条件下加热，得到纳米流体；
(3)在冷却水基础液中加入烷基糖苷，搅拌均匀后加入纳米流体，然后在搅拌条件下加入磷酸二氢铵、硅酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、苯甲酸钠、氨基三亚甲基磷酸、对羟基苯甲醚、荧光橙、碱性离子水，最后调节溶液的pH为9-10，得到纳米冷却水添加剂。
实施例2
一种纳米冷却水添加剂，配方如下：pH为13.5的碱性离子水40kg、乙二醇35kg、丙二醇20kg、烷基糖苷5kg、粒径为20-50nm的钕5kg、粒径为20-50nm的Cu 2kg、粒径为20-50nm的SiO2 2kg、磷酸二氢铵0.1kg、硅酸钠3kg、钼酸钠0.1kg、苯并三氮唑0.1kg、苯甲酸钠3kg、氨基三亚甲基磷酸2kg、对羟基苯甲醚4kg、荧光橙0.01kg。
所述的纳米冷却水添加剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将乙二醇、丙二醇混合后搅拌均匀，得到冷却水基础液；
(2)将稀土元素、Cu、SiO2经超声波振荡后，在30-60℃的条件下加热，得到纳米流体；
(3)在冷却水基础液中加入烷基糖苷，搅拌均匀后加入纳米流体，然后在搅拌条件下加入磷酸二氢铵、硅酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、苯甲酸钠、氨基三亚甲基磷酸、对羟基苯甲醚、荧光橙、碱性离子水，最后调节溶液的pH为9-10，得到纳米冷却水添加剂。
实施例3
一种纳米冷却水添加剂，配方如下：pH为12.5的碱性离子水35kg、乙二醇26kg、丙二醇18kg、烷基糖苷5kg、粒径为20-50nm的铈6kg、粒径为20-50nm的Cu 3kg、粒径为20-50nm的SiO2 3kg、磷酸二氢铵0.2kg、硅酸钠4kg、钼酸钠0.1kg、苯并三氮唑0.1kg、苯甲酸钠5kg、氨基三亚甲基磷酸3kg、对羟基苯甲醚5kg、荧光橙0.04kg。
所述的纳米冷却水添加剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将乙二醇、丙二醇混合后搅拌均匀，得到冷却水基础液；
(2)将稀土元素、Cu、SiO2经超声波振荡后，在30-60℃的条件下加热，得到纳米流体；
(3)在冷却水基础液中加入烷基糖苷，搅拌均匀后加入纳米流体，然后在搅拌条件下加入磷酸二氢铵、硅酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、苯甲酸钠、氨基三亚甲基磷酸、对羟基苯甲醚、荧光橙、碱性离子水，最后调节溶液的pH为9-10，得到纳米冷却水添加剂。
实施例4
一种纳米冷却水添加剂，配方如下：pH为11.5的碱性离子水40kg，乙二醇25kg、丙二醇15kg、烷基糖苷10kg、粒径为20-50nm的钕5kg、粒径为20-50nm的Cu 3kg、粒径为20nm的SiO2 3kg、磷酸二氢铵0.1kg、硅酸钠5kg、钼酸钠0.1kg、苯并三氮唑0.2kg、苯甲酸钠3kg、氨基三亚甲基磷酸3kg、对羟基苯甲醚4kg、荧光橙0.05kg。
所述的纳米冷却水添加剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将乙二醇、丙二醇混合后搅拌均匀，得到冷却水基础液；
(2)将稀土元素、Cu、SiO2经超声波振荡后，在30-60℃的条件下加热，得到纳米流体；
(3)在冷却水基础液中加入烷基糖苷，搅拌均匀后加入纳米流体，然后在搅拌条件下加入磷酸二氢铵、硅酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、苯甲酸钠、氨基三亚甲基磷酸、对羟基苯甲醚、荧光橙、碱性离子水，最后调节溶液的pH为9-10，得到纳米冷却水添加剂。
实施例5
一种纳米冷却水添加剂，配方如下：pH为13的碱性离子水38kg、乙二醇26kg、丙二醇19kg、烷基糖苷8kg、粒径为20-50nm的钕6kg、粒径为20-50nm的Cu 3kg、粒径为20-50nm的SiO2 2kg、磷酸二氢铵0.2kg、硅酸钠4kg、钼酸钠0.1kg、苯并三氮唑0.2kg、苯甲酸钠4kg、氨基三亚甲基磷酸2kg、对羟基苯甲醚5kg、荧光橙0.03kg。
所述的纳米冷却水添加剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将乙二醇、丙二醇混合后搅拌均匀，得到冷却水基础液；
(2)将稀土元素、Cu、SiO2经超声波振荡后，在30-60℃的条件下加热，得到纳米流体；
(3)在冷却水基础液中加入烷基糖苷，搅拌均匀后加入纳米流体，然后在搅拌条件下加入磷酸二氢铵、硅酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、苯甲酸钠、氨基三亚甲基磷酸、对羟基苯甲醚、荧光橙、碱性离子水，最后调节溶液的pH为9-10，得到纳米冷却水添加剂。
实施例6
一种纳米冷却水添加剂，配方如下：pH为13的碱性离子水36kg、乙二醇29kg、丙二醇16kg、烷基糖苷8kg、粒径为20-50nm的镧8kg、粒径为20-50nm的Cu 2kg、粒径为20-50nm的SiO2 3kg、磷酸二氢铵0.2kg、硅酸钠4kg、钼酸钠0.1kg、苯并三氮唑0.2kg、苯甲酸钠5kg、氨基三亚甲基磷酸2kg、对羟基苯甲醚5kg、荧光橙0.03kg。
所述的纳米冷却水添加剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将乙二醇、丙二醇混合后搅拌均匀，得到冷却水基础液；
(2)将稀土元素、Cu、SiO2经超声波振荡后，在30-60℃的条件下加热，得到纳米流体；
(3)在冷却水基础液中加入烷基糖苷，搅拌均匀后加入纳米流体，然后在搅拌条件下加入磷酸二氢铵、硅酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、苯甲酸钠、氨基三亚甲基磷酸、对羟基苯甲醚、荧光橙、碱性离子水，最后调节溶液的pH为9-10，得到纳米冷却水添加剂。
对实施例1产品进行检测，如表1-6所示。
表1 理化性能检测
| 检测项目 | 标准要求 | 检测结果 | 单项结论 |
| 铜片腐蚀(50℃，3h) | 不大于一级 | 一级 | 合格 |
| 水分含量(体积分数)％ | 痕迹 | 合格 | |
| 机械杂质 | ≤0.01 | 0.005 | 合格 |
| 低温动力粘度(MP·s) | ≤3500(20℃) | 2648(20℃) | 合格 |
| 颜色 | 醒目颜色 | 醒目绿色 | 合格 |
| 气味 | 无异味 | 无异味 | 合格 |
| 密度(20℃)/kg/m3 | ≥1068 | 1207 | 合格 |
| 冰点/℃ | ≤-40 | -40.6 | |
| 沸点/℃ | ≥102.0 | 115.3 | 合格 |
表2 重金属含量检测
表3 RoHS检测
| 检测项目 | 单位 | RoHS | 检测结果 |
| 铅 | mg/kg | 1000 | 未检出 |
| 镉 | mg/kg | 100 | 未检出 |
| 汞 | mg/kg | 1000 | 未检出 |
| 六价铬 | mg/kg | 1000 | 未检出 |
| 多溴联苯 | mg/kg | 1000 | 未检出 |
| 一溴联苯 | mg/kg | / | 未检出 |
| 二溴联苯 | mg/kg | / | 未检出 |
| 三溴联苯 | mg/kg | / | 未检出 |
| 四溴联苯 | mg/kg | / | 未检出 |
| 五溴联苯 | mg/kg | / | 未检出 |
| 六溴联苯 | mg/kg | / | 未检出 |
| 七溴联苯 | mg/kg | / | 未检出 |
| 八溴联苯 | mg/kg | / | 未检出 |
| 九溴联苯 | mg/kg | / | 未检出 |
| 十溴联苯 | / | 未检出 | |
| 多溴联苯醚 | mg/kg | 1000 | 未检出 |
| 一溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
| 二溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
| 三溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
| 四溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
| 五溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
| 六溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
| 七溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
| 八溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
| 九溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
| 十溴联苯醚 | mg/kg | / | 未检出 |
表4 使用性能检测
表5 使用性能评估
表6 腐蚀检测
本发明纳米冷却水添加剂的使用方法：汽车水箱温度降下来后，把水箱盖打开，如果水箱里的水很满，用吸管将水箱内的水抽出450ml，然后添加纳米冷却水添加剂，盖上水箱盖即可，水箱内如有冷冻液，不影响纳米冷却水添加剂和冷冻液的使用。如果水箱内的水温度过高时，切勿打开水箱盖，以免烫伤。水箱内的冷却水如果较脏，应换上干净的冷却水，否则影响效果。
本发明纳米冷却水添加剂耗油量、尾气检测步骤：
(1)实验前注意事项
实验中使用同一车辆、使用同一加油站(或同一加气站)的同号燃料；
实验前将测试车辆使用的冷却水替换为新的冷却水；
实验共分4次测试，使用添加剂前测试1次；使用添加剂后测试3次，测试均行驶在同一段路程条件下，每次行驶150km～200km后驻车测试，行驶的公里数相同。
(2)使用添加剂之前
加入燃料后，记录油表数据，行驶一段距离(150～200km)后先记录油表数据，然后确认发动机转速在4000RPM测试尾气和有害气体(如CO、CO2等)。记录下本次测试中的耗油量，尾气和有害气体的数据。
(3)使用添加剂之后
加入燃料后，记录油表数据，行驶同样的距离后先记录下油表数据，然后确认发动机转速在4000RPM测试尾气和有害气体的数据。
同样的测试进行3次，采取每次检测数据的平均值作为使用添加剂之后的耗油量，尾气和有害气体的数据。
(5)添加剂标准用量：
纳米冷却水添加剂的加入体积为水箱2-10％。
上述检测结果如下：
对纳米冷却水添加剂测试后，节油效果明显，节省燃料在13％-32％。如100公里用10升汽油，行驶1万公里，就需1000升。按节省燃料15％计算，行驶1万公里，就可节省燃料150升汽油。
由于纳米冷却水添加剂加入了碱性离子水，对冷却水进行了电离子激活，同时，由于发动机的磨损率几近为零，延长了发动机的使用寿命。
(1)节能效果明显。对不同汽车的跟踪实验和权威部门的检测报告，使用该产品后，汽油车可节能13以上，最高可节能30，柴油车可节能16-24。
(2)减排效果显著。根据对不同使用年限的汽车进行的检测，对汽车尾气排污量可减少75以上，使用年限越长的汽车，减排效果越明显。
(3)延长发动机的使用寿命。由于发动机的磨损率几乎为零，可显著延长发动机使用的寿命。
(4)有效降低发动机噪音。因燃料燃烧充分，可显著降低发动机噪音。
(5)增强发动机功率。因压缩力爆发力作用，可显著增强发动机功率。
(6)使用成本低廉。纳米冷却水添加剂添加一次，汽车可以行驶4-5万公里，可使机油延长至2万公里换一次，节约的燃料费用和机油费用远远大于添加剂成本。
(7)由于纳米冷却水添加剂加入了碱性离子水，是一种带电性能的无机物。该添加剂加到发动机冷却箱后，可对原有的冷却水进行电离子激活，使冷却水的循环更加顺畅，获取最大限度的冷却效果。该功能可引导发动机完全燃烧燃烧室内的混合气体，最大程度的提高燃烧效率，从而达到增强发动机功率、减少废气排放的效果。
Claims (3)
1.一种纳米冷却水添加剂，其特征在于：所述纳米冷却水添加剂由以下重量份数的原料组成：pH为11-13.5的碱性离子水30-40、乙二醇25-35、丙二醇15-20、烷基糖苷5-10、粒径为20-50nm的稀土元素5-8、粒径为20-50nm的Cu2-3、粒径为20-50nm的SiO2 2-3、磷酸二氢铵0.1-0.3、硅酸钠3-5、钼酸钠0.1-0.2、苯并三氮唑0.1-0.2、苯甲酸钠3-5、氨基三亚甲基磷酸2-3、对羟基苯甲醚4-6、荧光橙0.01-0.05。
2.根据权利要求1所述的纳米冷却水添加剂，其特征在于：所述稀土元素为镧、铈、钕中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的纳米冷却水添加剂的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
(1)将乙二醇、丙二醇混合后搅拌均匀，得到冷却水基础液；
(2)将稀土元素、Cu、SiO2经超声波振荡后，在30-60℃的条件下加热，得到纳米流体；
(3)在冷却水基础液中加入烷基糖苷，搅拌均匀后加入纳米流体，然后在搅拌条件下加入磷酸二氢铵、硅酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、苯甲酸钠、氨基三亚甲基磷酸、对羟基苯甲醚、荧光橙、加入碱性离子水，最后调节溶液的pH为9-10，得到纳米冷却水添加剂。
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