CN106634868B - 一种含富勒醇的有机型发动机冷却液及其制备方法 - Google Patents

一种含富勒醇的有机型发动机冷却液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有富勒醇的有机型发动机冷却液及其制备方法。所述发动机冷却液按重量份计，包括以下组分：二元醇30～95份、去离子水5～70份、富勒醇0.01～2份、有机酸缓蚀剂0.5～5.0份、唑类缓蚀剂0.01～0.5份、消泡剂0.001～0.01份、染料0.01～0.05份。该发明的发动机冷却液中富勒醇和有机酸缓蚀剂协同作用，在金属表面吸附，形成致密的富勒醇/有机酸防护膜，从而对紫铜、黄铜、碳钢、铸铁、焊锡、铸铝具有全面的防腐效果，特别是铸铝传热腐蚀和铝泵气穴腐蚀性能优异。

Description

一种含富勒醇的有机型发动机冷却液及其制备方法
技术领域
本发明涉及发动机冷却液领域，具体涉及一种含富勒醇的有机型发动机冷却液及其制备方法。
背景技术
发动机冷却液是维持发动机正常工作、运转不可缺少的组成部分。冷却液是发动机冷却系统的传热介质，起着冷却、防腐、防垢、防冻等作用。冷却液通常由水、防冻剂、缓蚀剂、阻垢剂、着色剂、消泡剂等组成。按照缓蚀剂的组成，发动机冷却液可以分为无机盐缓蚀剂为主的无机型冷却液和有机酸缓蚀剂为主的有机型冷却液。
目前国内使用较多的是无机型冷却液，主要应用的无机盐缓蚀剂有硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐等。无机盐缓蚀剂主要是通过使金属表面钝化，生成钝化膜，来达到保护金属的目的。应用过程中无机盐缓蚀剂表现出以下弱点：(1)消耗速度快，使用时需要补充添加剂；(2)生成的钝化膜较厚，且导热性较差，导致散热性能降低；(3)无机盐缓蚀剂稳定性差；(4)环境不友好。上述缺点限制了无机型冷却液的进一步广泛应用。
市面上使用较多的有机型冷却液的缓蚀剂主要包括一元有机酸和二元有机酸。有机酸型缓蚀剂主要是通过在金属表面的活性吸附，改变金属表面的电化学性质，从而防止金属腐蚀。与无机型缓蚀剂相比，有机酸缓蚀剂的消耗慢，无需补充添加剂。但是，有机酸缓蚀剂形成的吸附膜较薄(只有几纳米)且不致密，导致其对焊锡以及铝合金的防腐效果不太理想，特别是铸铝传热腐蚀和铝泵气穴腐蚀。
发明内容
本发明要解决的问题是，提供一种含富勒醇的有机型发动机冷却液，该冷却液中的富勒醇和有机酸缓蚀剂协同作用，对金属具有理想的防腐效果，特别是对铸铝传热腐蚀和铝泵气穴腐蚀的防腐效果显著。
第一方面，本发明提供了一种含富勒醇的有机型发动机冷却液，按重量份计，包括以下组分：二元醇30～95份、去离子水5～70份、富勒醇0.01～2份、有机酸缓蚀剂0.5～5.0份、唑类缓蚀剂0.01～0.5份、消泡剂0.001～0.01份、染料0.01～0.05份。
优选的，所述二元醇和去离子水组成冷却液的基础液，按重量份计，所述一种含富勒醇的有机型发动机冷却液，包括以下组分：基础液100份、富勒醇0.01～2份、有机酸缓蚀剂0.5～5.0份、唑类缓蚀剂0.01～0.5份、消泡剂0.001～0.01份、染料0.01～0.05份。
优选的，所述一种含富勒醇的有机型发动机冷却液中的富勒醇为含有18～40个羟基的富勒醇。
优选的，所述富勒醇为C60(OH)n，其中n为18～40。
更优选的，所述富勒醇为C60(OH)n，n为20～36。
优选的，所述一种含富勒醇的有机型发动机冷却液，按重量份计，包括以下组分：二元醇50份、去离子水50份、含有24～30个羟基的富勒醇0.05份、有机酸缓蚀剂3份、唑类缓蚀剂0.1份、消泡剂0.002份、染料0.015份。
优选的，所述二元醇为乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇中的一种或几种。
优选的，所述有机酸缓蚀剂包括一元羧酸和二元羧酸；所述一元羧酸为C6～C10的一元羧酸中的一种或几种，所述二元羧酸为C4～C10的二元羧酸中的一种或几种。
所述C6～C10的一元羧酸即碳链中碳原子数为6～10个的只带有一个羧基的羧酸；所述C4～C10的二元羧酸即碳链中碳原子数为4～10个的带有两个羧基的羧酸。
优选的，所述唑类缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑中的一种或两种。
优选的，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或有机醚类消泡剂的一种。
优选的，所述染料为酸性湖蓝、弱酸蓝、玫瑰红和嫩黄中的至少一种。
单独的富勒醇不能在金属表面形成保护膜；虽然合适比例的的一元酸和二元酸协同作用，能形成保护膜，但保护膜太薄且不致密，容易使金属受到侵蚀。而合适比例的富勒醇与有机酸缓蚀剂通过羟基和有机酸的协同作用，使得富勒醇中的碳结构与有机酸缓蚀剂的碳链(与碳链长短和碳链的分支结构有关)在金属表面很好的吸附堆砌，形成致密、柔韧性好的有机无机杂化的防护膜。富勒醇/有机酸防护膜柔韧性好，并具有相当高的机械强度和硬度，所以对于气穴腐蚀过程中产生的冲击压力具有很好的抵挡作用；另一方面，富勒醇/有机酸防护膜薄且致密，导热性很好，所以对于铸铝传热腐蚀的防腐效果显著。
本发明与现有发动机冷却液相比，具有以下有益效果：
冷却液中富勒醇和有机酸缓蚀剂协同作用，在金属表面吸附，形成致密的富勒醇/有机酸防护膜，从而提高对金属的综合防腐效果，特别是铸铝传热腐蚀和铝泵气穴腐蚀；
富勒醇和有机酸缓蚀剂在水/二元醇基液中相容性好、稳定性好、消耗缓慢，使用寿命更长，且环保安全。
另一方面，本发明提供了上述含富勒醇的有机型发动机冷却液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将30～95重量份的二元醇与5～70重量份的去离子水混合搅拌均匀，得到冷却液基础液；
(2)向步骤(1)得到的基础液中加入0.5～5.0重量份的有机酸缓蚀剂和0.01～0.5重量份的唑类缓蚀剂，充分搅拌至完全溶解得到第一混合溶液；
(3)向步骤(2)得到的第一混合溶液中加入0.01～2重量份的富勒醇，充分搅拌至完全溶解得到第二混合溶液；
(4)在步骤(3)得到的第二混合溶液中加入0.001～0.01重量份的消泡剂，充分搅拌，使完全溶解至得到澄清透明溶液；
(5)向步骤(4)得到的澄清透明溶液中加入0.01～0.05重量份的染料，充分搅拌至完全溶解，最后制得所述冷却液产品。
优选的，按重量份计，所述一种含富勒醇的有机型发动机冷却液，包括以下组分：基础液100份、富勒醇0.01～2份、有机酸缓蚀剂0.5～5.0份、唑类缓蚀剂0.01～0.5份、消泡剂0.001～0.01份、染料0.01～0.05份。
优选的，所述一种含富勒醇的有机型发动机冷却液中的富勒醇为含有18～40个羟基的富勒醇。
优选的，所述富勒醇为C60(OH)n，其中n为18-40。
更优选的，所述富勒醇为C60(OH)n，n为20-36。
优选的，所述一种含富勒醇的有机型发动机冷却液，按重量份计，包括以下组分：二元醇50份、去离子水50份、含有24～30个羟基的富勒醇0.05份、有机酸缓蚀剂3份、唑类缓蚀剂0.1份、消泡剂0.002份、染料0.015份。
优选的，所述二元醇为乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇中的一种或几种。
优选的，所述有机酸缓蚀剂包括一元羧酸和二元羧酸；所述一元羧酸为C6～C10的一元羧酸中的一种或几种，所述二元羧酸为C4～C10的二元羧酸中的一种或几种。
优选的，所述唑类缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑中的一种或两种。
优选的，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或有机醚类消泡剂的一种。
优选的，所述染料为酸性湖蓝、弱酸蓝、玫瑰红和嫩黄中的至少一种。
该制备方法工艺简单，设备要求低，成本低廉，有利于工业化生产。
具体实施方式
以下将结合实施例以及对比例进一步说明本发明的有益效果。
一、以下各实施例中所使用的原料选择
含有不同羟基数的富勒醇：购自苏州大德碳纳米科技公司。
实施例中使用的其他化学试剂，均是分析纯，购自青岛海力泰化学试剂公司。
二、实施例及数据
实施例1
将30kg乙二醇与70kg蒸馏水混合搅拌均匀，得到冷却液基础液；在上述基础液中加入0.25kg正庚酸，0.25kg己二酸，0.01kg苯并三氮唑，充分搅拌至完全溶解得到第一混合溶液；在第一混合溶液中加入0.01kg含有18～24个羟基的富勒醇，充分搅拌至完全溶解得到第二混合溶液；在第二混合溶液中加入0.001kg的有机硅消泡剂，充分搅拌，使完全溶解至得到澄清透明溶液；在上述澄清透明的混合溶液中加入0.01kg的酸性湖蓝染料，充分搅拌至完全溶解，最后制得冷却液产品1。
冷却液产品1的组成为：乙二醇30kg、蒸馏水70kg、含有18～24个羟基的富勒醇0.01kg、正庚酸0.25kg、己二酸0.25kg、苯并三氮唑0.01kg、有机硅消泡剂0.001kg、酸性湖蓝染料0.01kg。
实施例2
将45kg乙二醇、50kg丙二醇与5kg蒸馏水混合搅拌均匀，得到冷却液基础液；在上述基础液中加入2.0kg己二酸，3kg正己酸，0.5kg甲基苯并三氮唑，充分搅拌至完全溶解得到第一混合溶液；在第一混合溶液中加入2kg含有32～40个羟基的富勒醇，充分搅拌至完全溶解得到第二混合溶液；在第二混合溶液中加入0.01kg的有机硅消泡剂，充分搅拌，使完全溶解至得到澄清透明溶液；在上述澄清透明溶液中加入0.05kg嫩黄染料，充分搅拌至完全溶解，最后制得冷却液产品2。
冷却液产品2的组成为：乙二醇45kg、丙二醇50kg、蒸馏水5kg、含有32～40个羟基的富勒醇2kg、正己酸3kg、己二酸2kg、甲基苯并三氮唑0.5kg、有机硅消泡剂0.01kg、嫩黄染料0.05kg。
实施例3
将60kg乙二醇与40kg蒸馏水混合搅拌均匀，得到冷却液基础液；在上述基础液中加入2kg己二酸，1kg正辛酸，0.3kg甲基苯并三氮唑，充分搅拌至完全溶解得到第一混合溶液；在第一混合溶液中加入0.1kg含有24～30个羟基的富勒醇，充分搅拌至完全溶解得到第二混合溶液；在第二混合溶液中加入0.005kg的有机醚消泡剂，充分搅拌，使完全溶解至得到澄清透明溶液；在上述澄清透明溶液中加入0.03kg玫瑰红染料，充分搅拌至完全溶解，最后制得冷却液产品3。
冷却液产品3的组成为：乙二醇60kg、蒸馏水40kg、含有24～30个羟基的富勒醇0.1kg、正辛酸1kg、己二酸2kg、甲基苯并三氮唑0.3kg、有机醚消泡剂0.003kg、玫瑰红染料0.03kg。
实施例4
将95kg丙二醇与5kg蒸馏水混合搅拌均匀，得到冷却液基础液；在上述基础液中加入3kg辛二酸，2kg正己酸，0.5kg苯并三氮唑，充分搅拌至完全溶解得到第一混合溶液；在第一混合溶液中加入1kg含有36～40个羟基的富勒醇，充分搅拌至完全溶解得到第二混合溶液；在第二混合溶液中加入0.007kg有机醚消泡剂，充分搅拌，使完全溶解至得到澄清透明溶液；在上述澄清透明溶液中加入0.01kg弱酸蓝染料，充分搅拌至完全溶解，最后制得冷却液产品4。
冷却液产品4的组成为：丙二醇95kg、蒸馏水5kg、含有36～40个羟基的富勒醇1kg、正己酸2kg、辛二酸3kg、苯并三氮唑0.5kg、有机硅消泡剂0.007kg、弱酸蓝染料0.01kg。
实施例5
将50kg乙二醇与50kg蒸馏水混合搅拌均匀，得到冷却液基础液；在上述基础液中加入1.5kg癸二酸，1.5kg正己酸，0.1kg甲基苯并三氮唑，充分搅拌至完全溶解得到第一混合溶液；在第一混合溶液中加入0.05kg含有24～30个羟基的富勒醇，充分搅拌至完全溶解得到第二混合溶液；在第二混合溶液中加入0.002kg有机硅消泡剂，充分搅拌，使完全溶解至得到澄清透明溶液；在上述澄清透明溶液中加入0.015kg玫瑰红染料，充分搅拌至完全溶解，最后制得冷却液产品5。
冷却液产品5的组成为：乙二醇50kg、蒸馏水50kg、含有24～30个羟基的富勒醇0.05kg、正己酸1.5kg、癸二酸1.5kg、甲基苯并三氮唑0.1kg、有机硅消泡剂0.002kg、玫瑰红染料0.015kg。
实施例6
将40kg丙二醇与60kg蒸馏水混合搅拌均匀，得到冷却液基础液；在上述基础液中加入1.5kg癸二酸，2.0kg正辛酸，0.25kg苯并三氮唑，充分搅拌至完全溶解的到第一混合溶液；在第一混合溶液中加入0.5kg含有24～30个羟基的富勒醇，充分搅拌至完全溶解得到第二混合溶液；在第二混合溶液中加入0.003kg有机醚消泡剂，充分搅拌，使完全溶解至得到澄清透明溶液；在上述澄清透明溶液中加入0.03kg酸性湖蓝染料，充分搅拌至完全溶解，最后制得冷却液产品6。
冷却液产品6的组成为：丙二醇40kg、蒸馏水60kg、含有24～30个羟基的富勒醇0.5kg、正辛酸2.0kg、癸二酸1.5kg、苯并三氮唑0.25kg、有机硅消泡剂0.003kg、酸性湖蓝染料0.03kg。
三、对比例及性能测试
对实施例1-6及市场现有有机酸型冷却液和硅酸盐型冷却液，按照GB-T 29743-2013进行防腐蚀性能测试，结果见表1：
对比例使用的有机酸型冷却液和硅酸盐型冷却液均产自青岛康普顿科技有限公司，硅酸盐型冷却液的型号为CPC30-1，有机酸型冷却液的型号为CPC30-2。
从表1可以看出，本发明的发动机冷却液对紫铜、黄铜、碳钢、铸铁、焊锡、铸铝具有全面的防腐蚀性能；与已有的硅酸盐发动机冷却液和有机酸型发动机冷却液相比，具有更优异的铸铝合金传热防腐蚀性能和铝泵气穴防腐蚀性能。本发明制备的发动机冷却液的防腐蚀性能明显优于已有的硅酸盐发动机冷却液和有机酸型发动机冷却液。
表1 防腐蚀性能测试结果
Figure BSA0000137570530000061
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种含富勒醇的有机型发动机冷却液，按重量份计，包括以下组分：基础液100份、富勒醇0.01~2份、有机酸缓蚀剂0.5~5.0份、唑类缓蚀剂0.01~0.5份、消泡剂0.001~0.01份、染料0.01~0.05份；其中所述基础液由30~95份二元醇和5~70份去离子水组成；所述有机酸缓蚀剂为一元羧酸和二元羧酸。
2.根据权利要求1所述的有机型发动机冷却液，其特征在于，所述富勒醇为含有18~40个羟基的富勒醇。
3.根据权利要求1所述的有机型发动机冷却液，其特征在于，所述富勒醇为C60(OH)n，其中n为18~40。
4.根据权利要求3所述的有机型发动机冷却液，其特征在于，所述富勒醇为C60(OH)n，其中n为20~36。
5.根据权利要求1所述的有机型发动机冷却液，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：二元醇50份、去离子水50份、含有24~30个羟基的富勒醇0.05份、有机酸缓蚀剂3份、唑类缓蚀剂0.1份、消泡剂0.002份、染料0.015份。
6.根据权利要求1所述的有机型发动机冷却液，其特征在于，所述二元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的有机型发动机冷却液，其特征在于，所述一元羧酸为C6~C10的一元羧酸中的一种或几种，所述二元羧酸为C4~C10的二元羧酸中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的有机型发动机冷却液，其特征在于，所述唑类缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑中的一种或两种。
9.根据权利要求1所述的有机型发动机冷却液，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或有机醚类消泡剂的一种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的含富勒醇的有机型发动机冷却液的制备方法，包括以下步骤：
（1）将30~95重量份的二元醇与5~70重量份的去离子水混合搅拌均匀，得到100重量份的冷却液基础液；
（2）向步骤（1）得到的基础液中加入0.5~5.0重量份的有机酸缓蚀剂和0.01~0.5重量份的唑类缓蚀剂，充分搅拌至完全溶解得到第一混合溶液；所述有机酸缓蚀剂为一元羧酸和二元羧酸；
（3）向步骤（2）得到的第一混合溶液中加入0.01~2重量份的富勒醇，充分搅拌至完全溶解得到第二混合溶液；
（4）在步骤（3）得到的第二混合溶液中加入0.001~0.01重量份的消泡剂，充分搅拌，使完全溶解至得到澄清透明溶液；
（5）向步骤（4）得到的澄清透明溶液中加入0.01~0.05重量份的染料，充分搅拌至完全溶解，最后制得所述冷却液产品。
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