CN107987802B - 一种耐高温的发动机冷却液 - Google Patents

一种耐高温的发动机冷却液 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐高温的发动机冷却液，其包含如下重量百分含量的成分：乙二醇30～60％、多元醇0.5～5％、羟基取代芳香羧酸0.3～1％、脂肪族二元羧酸1～3％、脂肪族一元羧酸0.5～1.2％、三唑类化合物0.01～0.5％、pH值调节剂适量、消泡剂0.001～0.05％，余量为去离子水。本发明冷却液具有优异的高温稳定性能，不含钼酸盐、胺、亚硝酸盐、磷酸盐等能对环境及人身有害的物质，采用有机羧酸作为缓蚀剂，能够为冷却系统中钢、铁、紫铜、黄铜、铸铝、焊锡等金属提供优异的防腐蚀保护。

Description

一种耐高温的发动机冷却液
技术领域
本发明涉及一种耐高温的发动机冷却液，属于汽车化学品领域。
背景技术
发动机冷却液是发动机冷却系统的传热介质，其主要成分通常为乙二醇的水溶液，复配缓蚀剂、消泡剂、分散剂、染色剂等添加剂，具有冷却、防冻、防沸、防腐等作用。
现代电控发动机，由于其高转速、高压缩比和高功率的工作特点，其机械负荷和热负荷较大，摩擦热较高，因而对冷却液的工作温度的要求提高到95℃～101℃，对冷却液性能提出了更高的要求。冷却液温度的提高，要求与之配套的冷却液也应具有更好的高温稳定性和传热性。机动车发动机经常工作在高温条件下，冷却系统金属部件局部表面温度甚至能够达到180℃以上，与其相接触的发动机冷却液极端情况下可能达到150℃。较高的热负荷导致冷却液中的抗冻剂乙二醇氧化降解为甲酸、羟乙酸对发动机冷却系统造成腐蚀，缩短冷却液的使用寿命。冷却液由于高温稳定性差，在使用过程中氧化变黑，造成冷却系统腐蚀的情况时有发生。
申请号为201010265479.3的中国专利通过提高硅酸盐型冷却液的储备碱度，从而增强冷却液对酸的中和能力，来防止发动机冷却液在长期高温状态下的酸化变质。申请号为200380104743.3的中国专利通过利用具有羧酸部分和羟基部分的有机化合物和丙三羧酸来改进冷却剂中二醇组分稳定性，降低二醇组分的降解倾向，提高的冷却液在高温状态的腐蚀保护能力。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种耐高温的发动机冷却液，该发动机冷却液采用全有机羧酸盐缓蚀剂技术，尤其是多元醇和羟基取代芳香羧酸的引入，提高了乙二醇型发动机冷却液中乙二醇组分的稳定性，抑制了乙二醇的高温降解，延长了冷却液的使用寿命。
为了实现本发明目的，具体采用如下技术方案：一种耐高温的发动机冷却液，由如下重量百分含量的成分组成：
Figure BDA0001141264480000021
所述适量以调节发动机冷却液的pH值为7.5～9为准。
优选地，所述耐高温的发动机冷却液由如下重量百分含量的成分组成：
Figure BDA0001141264480000022
所述适量以调节冷冻液的pH值7.5～9为准。
本发明中的乙二醇作为冷却液的抗冻剂，能够有效降低冷却液的冰点、提高冷却液的沸点。
本发明所述多元醇可以是选自季戊四醇、双季戊四醇、木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、乳糖醇、蔗糖中的一种或几种的混合物，优选为季戊四醇和/或山梨糖醇。所述多元醇具有抑制发动机冷却液中乙二醇组分氧化的能力。
本发明所述羟基取代芳香羧酸为分子内含有羟基的芳香族羧酸化合物，可能采用的典型的羟基取代芳香羧酸化合物为邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、3,4-二羟基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸、2,4,6-三羟基苯甲酸、没食子酸（3,4,5-三羟基苯甲酸）、2-羟基-5-甲基苯甲酸、1-羟基-2-萘甲酸、2-羟基-3-萘甲酸、4-羟基-2,6-二甲基苯甲酸、5,5'-亚甲基二水杨酸中的一种或几种的混合物，优选为2,4,6-三羟基苯甲酸和/或没食子酸。所述羟基取代芳香羧酸具有优异的缓蚀性能、抗氧化性能，能够提高冷却液体系的高温稳定性。
本发明所述脂肪族二元羧酸选自丁二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸中的一种或几种的混合物，优选为丁二酸和/或癸二酸，进一步优选为丁二酸和癸二酸的混合物。
本发明所述脂肪族一元羧酸选自戊酸、己酸、庚酸、辛酸、异辛酸、壬酸、异壬酸、癸酸中的一种或几种的混合物，优选为异辛酸。
本发明所述三唑类化合物为苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑。所述三唑类化合物活性小、稳定性高，能够为冷却系统中的铜和黄铜部件提供优异的保护。
本发明所述pH值调节剂优选为氢氧化钾或氢氧化钠。所述pH调节剂通过酸碱中和反应将体系的pH调整为7.5～9，更好的保护冷却系统中的各种金属。pH调节剂的用量大约为0.1-1.2%。
本发明所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷，具有良好的消泡和抑泡能力。
本发明较佳的技术方案为：一种耐高温的发动机冷却液，以100%重量计，包含如下重量百分含量的成分：
Figure BDA0001141264480000041
所述适量以调节冷冻液的pH值7.5～9为准。
本发明最佳的技术方案为：一种耐高温的发动机冷却液，以100%重量计，包含如下重量百分含量的成分：
Figure BDA0001141264480000042
所述适量以调节冷冻液的pH值7.5～9为准。
本发明的耐高温的发动机冷却液可采用本领域常规方法制备，可将各成分按配比进行混合，并搅拌均匀而成。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件可以相互组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明所述的原料或试剂均可市购获得。
相比现有技术，本发明发动机冷却液有以下优点和效果：
（1）本发明通过添加多元醇、羟基取代芳香羧酸化合物能够显著抑制冷却液的高温氧化，提高了冷却液的高温稳定性能。
（2）本发明采用添加剂成分均具有良好高温稳定性，有效避免添加剂高稳氧化降解失效。
（3）本发明不含钼酸盐、胺、亚硝酸盐、磷酸盐等能对环境及人身有害的物质。
（4）通过玻璃器皿腐蚀试验、铸铝合金传热腐蚀试验、模拟使用腐蚀试验表明本发明冷却液具有优异的多金属防护性能。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种耐高温的发动机冷却液，由如下组分组成：
Figure BDA0001141264480000051
实施例2
一种耐高温的发动机冷却液，由如下组分组成：
Figure BDA0001141264480000061
实施例3
一种耐高温的发动机冷却液，由如下组分组成：
Figure BDA0001141264480000062
实施例4
一种耐高温的发动机冷却液，由如下组分组成：
Figure BDA0001141264480000063
Figure BDA0001141264480000071
比较例1
一种耐高温的发动机冷却液，由如下组分组成：
Figure BDA0001141264480000072
比较例2
一种耐高温的发动机冷却液，由如下组分组成：
Figure BDA0001141264480000073
Figure BDA0001141264480000081
比较例3
一种耐高温的发动机冷却液，由如下组分组成：
Figure BDA0001141264480000082
效果实验一 产品性能
对本发明实施例2的耐高温发动机冷却液按照GB 29743-2013的项目要求及试验方法进行了检测，检测结果见表1，其他实施例的产品性能与实施例2类似。
表1实施例2产品的性能分析
Figure BDA0001141264480000083
Figure BDA0001141264480000091
效果实验二 高温稳定性
对实施例1～4和比较例1～3的各组合物进行高温氧化劣化试验，具体操作方法为：通过在不锈钢反应釜中加入700g冷却液样品，密封反应釜并放置在烘箱中135℃储存20天，收集老化的样品，考察样品试验前后产品的pH值、储备碱度、玻璃器皿腐蚀综合评价冷却液的高温稳定性，结果列于表2。
表2：高温氧化试验前后pH值、储备碱度对比数据
Figure BDA0001141264480000092
Figure BDA0001141264480000101
冷却液长期处于高温环境下，乙二醇发生氧化，生成羟基乙酸、甲酸等降解产物，导致冷却液的pH值和储备碱度的降低，腐蚀发动机冷却系统中的金属材料。表2的数据表明，不含多元醇也不含羟基取代芳香羧酸的比较例3冷却液起始pH值为8.15，储备碱度为2.8，高温氧化劣化试验后其pH值和储备碱度均明显降低，表明冷却液发生氧化生成酸性产物。含没食子酸的比较例1，含山梨糖醇的比较例2其初始pH值与比较例3相同，初始储备碱度与比较例相当，高温氧化劣化试验后，其pH值和储备碱度与比较例3高温氧化劣化试验后高很多，但与初始值相比，仍有明显的降低，表明一部分乙二醇发生了氧化酸败。而本发明的实施例1～4高温氧化劣化试验后，其pH值和储备碱度均无明显变化，表明山梨糖醇和没食子酸的加入明显抑制了冷却液的氧化变质。
效果实验三 对金属的保护能力
在冷却液进行高温氧化劣化试验后，通过玻器皿腐蚀试验考察试验后冷却液的金属保护能力，结果列于表3。
表3：高温氧化试验前后玻璃器皿腐蚀试验对比数据
Figure BDA0001141264480000102
Figure BDA0001141264480000111
根据表3，实施例1～4和比较例1～3高温氧化劣化试验前玻璃器皿腐蚀，各金属试片失重均小于5mg/cm2，但是高温氧化劣化试验后的样品进行玻璃器皿腐蚀试验时，比较例1～3试验后各金属试片的失重相比较氧化试验前均有明显增加，比较例3钢试片、铸铁试片的失重已经超过国家标准GB29743-2013的要求，而本发明实施例1～4的各组分氧化试验后玻璃器皿腐蚀各金属试片失重增加不大，仍然具有优异的金属保护能力。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (27)

1.一种耐高温的发动机冷却液，其特征在于，由如下重量百分含量的成分组成：
Figure FDA0002418189820000011
所述适量以调节冷冻液的pH值7.5～9为准；
所述羟基取代芳香羧酸选自邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、3,4-二羟基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸、2,4,6-三羟基苯甲酸、没食子酸(3,4,5-三羟基苯甲酸)、2-羟基-5-甲基苯甲酸、1-羟基-2-萘甲酸、2-羟基-3-萘甲酸、4-羟基-2,6-二甲基苯甲酸、5,5'-亚甲基二水杨酸中的一种或多种；
所述多元醇选自季戊四醇、双季戊四醇、木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、乳糖醇、蔗糖中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的耐高温的发动机冷冻液，其特征在于，由如下重量百分含量的成分组成：
Figure FDA0002418189820000012
Figure FDA0002418189820000021
所述适量以调节冷冻液的pH值7.5～9为准。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述多元醇为季戊四醇和/或山梨糖醇。
4.根据权利要求1或2所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述羟基取代芳香羧酸为2,4,6-三羟基苯甲酸和/或没食子酸。
5.根据权利要求3所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述羟基取代芳香羧酸为2,4,6-三羟基苯甲酸和/或没食子酸。
6.根据权利要求1或2所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述脂肪族二元羧酸选自丁二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述脂肪族二元羧酸选自丁二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸中的一种或多种。
8.根据权利要求4所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述脂肪族二元羧酸选自丁二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述脂肪族二元羧酸为丁二酸和/或癸二酸。
10.根据权利要求1或2所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述脂肪族一元羧酸选自戊酸、己酸、庚酸、辛酸、异辛酸、壬酸、异壬酸、癸酸中的一种或多种。
11.根据权利要求3所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述脂肪族一元羧酸选自戊酸、己酸、庚酸、辛酸、异辛酸、壬酸、异壬酸、癸酸中的一种或多种。
12.根据权利要求4所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述脂肪族一元羧酸选自戊酸、己酸、庚酸、辛酸、异辛酸、壬酸、异壬酸、癸酸中的一种或多种。
13.根据权利要求6所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述脂肪族一元羧酸选自戊酸、己酸、庚酸、辛酸、异辛酸、壬酸、异壬酸、癸酸中的一种或多种。
14.根据权利要求10所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述脂肪族一元羧酸为异辛酸。
15.根据权利要求1或2所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述三唑类化合物为苯并三氮唑和/或甲基苯并三氮唑。
16.根据权利要求3所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述三唑类化合物为苯并三氮唑和/或甲基苯并三氮唑。
17.根据权利要求4所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述三唑类化合物为苯并三氮唑和/或甲基苯并三氮唑。
18.根据权利要求6所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述三唑类化合物为苯并三氮唑和/或甲基苯并三氮唑。
19.根据权利要求10所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述三唑类化合物为苯并三氮唑和/或甲基苯并三氮唑。
20.根据权利要求1或2所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷。
21.根据权利要求3所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷。
22.根据权利要求4所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷。
23.根据权利要求6所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷。
24.根据权利要求10所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷。
25.根据权利要求15所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷。
26.根据权利要求1所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于，以100％重量计，包含如下重量百分含量的成分：
Figure FDA0002418189820000041
所述适量以调节冷冻液的pH值7.5～9为准。
27.根据权利要求26所述的耐高温的发动机冷却液，其特征在于，以100％重量计，包含如下重量百分含量的成分：
Figure FDA0002418189820000042
Figure FDA0002418189820000051
所述适量以调节冷冻液的pH值7.5～9为准。
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