CN108441176A

CN108441176A - 一种内燃机无水冷冻液

Info

Publication number: CN108441176A
Application number: CN201810296731.3A
Authority: CN
Inventors: 戴晨伟; 郝建文; 王天平; 张存
Original assignee: Anhui Vocational and Technical College
Current assignee: Anhui Vocational and Technical College
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2018-08-24

Abstract

本发明公开了一种内燃机无水冷冻液，涉及冷冻液技术领域。本发明按质量百分比的原料组成是：85.53wt％‑95.0wt％基础液、1.2wt％‑3.0wt％纳米粒子、1wt％‑3wt％碱性补充剂、0.75wt％‑1.47wt％缓蚀剂、0.5wt％‑2.0wt％消泡剂、2wt％‑5wt％助剂；pH值稳定在

Description

一种内燃机无水冷冻液

技术领域

本发明属于无水冷冻液技术领域，特别是涉及一种内燃机无水冷冻液。

背景技术

冷却液是汽车发动机不可缺少的一部分，它在发动机冷却系统中循环流动，将发动机工作中产生的多余热能带走,使发动机能以正常工作温度运转。在国内很多区域，汽车冷却液被称为防冻液，具有冬天防冻(北方地区低至零下、夏天防沸的功能，保护发动机的冷却系统，改善散热效果，提高发动机效率是用于装有液冷式发动机的车辆如汽车、拖拉机等散热系统内的一种防冻用液体。汽车冷却系统一般由铜、黄铜、铝、铸铁、钢、焊锡组成，因此所研制的冷却液也应同时对上述6种材质均有防锈、防腐、防垢等多种作用。

目前国内外冷却液主要分为两类：普通冷却液和无水冷却液。普通冷却液多为甘醇类冷却液，它的基础液可以是乙二醇、丙烯醇、二乙二醇、丙二醇等与水的混合物，一般12年左右需要更换。无水冷却液又称长效冷却液具有沸点高、泡沬倾向低、粘温性能好、防腐和防垢等特点是一种较为理想的冷却液，可使用15万公里或终身免换。

无水冷却液的基础液主要是乙二醇与丙三醇的不同配比混合物。通过调节二者的不同配比，可以得到不同冰点和沸点的产品。通过添加复合缓蚀剂可有效地增强冷却液的防腐防垢性能。复合缓蚀剂主要包括：铁的特效氧化型缓蚀剂(如亚硝酸钠等)，铜的特效缓蚀剂(甲苯基三唑等)，错的特效缓蚀剂(偏硅酸钠等)，无机多金屈缓蚀剂(钼酸铵等)以及有机活性吸附型缓蚀剂(一元脂肪酸与二元脂肪酸等)和pH调节剂等。复合缓蚀剂配方与组成是无水冷却液的关键用虽不多，但直接影响冷却液的性能。另外，为防止应用过程中产生气泡肪止气泡点蚀，需要添加少量有机硅消泡剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内燃机无水冷冻液，通过采用混合纳米粒子作为该无水冷却液的性能增强材料、混合有机缓蚀剂、乙二醇和丙二醇混合液作为基础液，具有对汽车冷却系统多种金属全面保护的高性能用无水冷却液；复配型的无水冷却液具有良好的腐蚀抑制性、长效性、储存稳定性、抗硬水能力，环保安全。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种内燃机无水冷冻液，包括

由基础液、纳米粒子混合物、碱性补充剂、缓蚀剂、消泡剂、助剂组成；按质量百分比的原料组成是：85.53wt％-95.0wt％基础液、1.2wt％-3.0wt％纳米粒子、1wt％-3wt％碱性补充剂、0.75wt％-1.47wt％缓蚀剂、0.5wt％-2.0wt％消泡剂、2wt％-5wt％助剂；

pH值稳定在

其中，所述基础液包括乙二醇、丙二醇的混合醇；

其中，所述纳米粒子混合物包括氧化铜纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、三氧化二铝纳米粒子；

其中，所述缓蚀剂包括苯甲酸钠、庚酸、甲苯三唑、苯三唑、异辛酸、二甘醇甲醚的混合物。

优选的，基础液的乙二醇、丙二醇的混合比例为(38-76)：(62-24)。

优选的，基础液的乙二醇、丙二醇的混合比例为(42-58)：(58-42)。

优选的，纳米粒子混合物的质量份为：0.2wt％-0.6wt％氧化铜纳米粒子、0.4wt％-0.9wt％二氧化硅纳米粒子、0.6wt％-1.5wt％三氧化二铝纳米粒子。

优选的，碱性补充剂为乙二胺或三乙醇胺中的一种或两种。

优选的，消泡剂为磷酸三丁酯或聚氧丙烯甘油醚中的一种或两种。

优选的，助剂包括1.40wt％-3.75wt％丙二醇、0.10wt％-0.25wt％丙三醇和0.5wt％-1.0wt％三乙醇胺。

优选的，缓蚀剂混合物按质量百分比为：0.2wt％-0.6wt％苯甲酸钠、0.2wt％-0.3wt％庚酸、0.02wt％-0.03wt％甲苯三唑、0.03wt％-0.04wt％苯三唑、0.2wt％-0.3wt％异辛酸、0.1wt％-0.2wt％二甘醇甲醚。

甲苯三唑，铜离子参与了苯三唑类缓蚀剂的成膜过程，在成膜初期，铜的表而活性较髙，导致其腐蚀电位下降。而一旦形成了连续性的苯三唑有机膜，该膜层结构稳定，具有优良的耐蚀性。

苯甲酸钠，加入0.2wt％含量的苯甲酸钠后，钢试样的自腐蚀电位相对空白试样正移约0.2V，电位最正，且腐蚀电流密度较小，阳极区出现钝化，缓蚀效果最好。

庚酸，庚酸是铝的阳极型缓蚀剂，只对铝腐蚀反应的阳极反应有抑制作用，铝的腐蚀在一定程度上得到抑制。铝合金表面极易钝化，所形成的致密的氧化膜在含有侵蚀性离子的环境中易出现点蚀、晶间腐蚀等，庚酸电离出H+之后或吸附在铝表而，形成一层致密的疏水膜，有效的抑制溶解氧进入，从而抑制腐蚀。

苯甲酸钠，苯甲酸钠含量为0.2wt％时焊锡的自腐蚀电流最小，腐蚀速度最慢，测试范围内，苯甲酸钠质量分数0.2wt％时缓蚀效果较佳。

氧化铜纳米粒子能极大增强热导率并降低乙二醇基液的黏度。使用二氧化硅纳米粒子冷却液能够增强风冷散热器的散热性能，而二氧化硅粒子也可增强水的传热速率和摩擦因数；三氧化二铝纳米粒子也被广泛研究，将氧化铝纳米粒子添加到丙二醇中，纳米流体的黏度随粒子浓度升高而增大；同时，热导率也有极大提高。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过采用混合纳米粒子作为该无水冷却液的性能增强材料，能够有效地提高冷却液的散热性能、增强水的传热速率和摩擦因数、同时，热导率也有极大提高；并且，纳米粒子自身带有的颜色，省去了染色剂的添加。

2、本发明通过采用混合有机缓蚀剂，对发动机的锡(焊料)、铸铁、钢、黄铜、铸铝、紫铜等具有很好的全面的抗腐蚀性。

3、本发明通过采用乙二醇和丙二醇混合液作为基础液，一方面降低生产成本；另一方面，该基础液的成分与混合纳米粒子、混合有机缓蚀剂混合适应性好。

4、本发明具有对汽车冷却系统多种金属全面保护的高性能用无水冷却液；复配型的无水冷却液具有良好的腐蚀抑制性、长效性、储存稳定性、抗硬水能力，环保安全。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

由基础液、纳米粒子混合物、碱性补充剂、缓蚀剂、消泡剂、助剂组成；按质量百分比的原料组成是：96.55wt％基础液、1.2wt％纳米粒子、1wt％碱性补充剂、0.75wt％缓蚀剂、0.5wt％消泡剂、2wt％助剂；pH值稳定在

其中，基础液包括乙二醇、丙二醇的混合醇；基础液的乙二醇、丙二醇的混合比例为38：62。

其中，纳米粒子混合物包括氧化铜纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、三氧化二铝纳米粒子；纳米粒子混合物的质量份为：0.2wt％氧化铜纳米粒子、0.4wt％二氧化硅纳米粒子、0.6wt％三氧化二铝纳米粒子。

其中，缓蚀剂包括苯甲酸钠、庚酸、甲苯三唑、苯三唑、异辛酸、二甘醇甲醚的混合物。缓蚀剂混合物按质量百分比为：0.2wt％苯甲酸钠、0.2wt％庚酸、0.02wt％甲苯三唑、0.03wt％苯三唑、0.2wt％异辛酸、0.1wt％二甘醇甲醚。

其中，碱性补充剂为乙二胺或三乙醇胺中的一种或两种。

其中，消泡剂为磷酸三丁酯或聚氧丙烯甘油醚中的一种或两种。

其中，助剂包括1.40wt％丙二醇、0.10wt％丙三醇和0.5wt％三乙醇胺。

实施例二

由基础液、纳米粒子混合物、碱性补充剂、缓蚀剂、消泡剂、助剂组成；按质量百分比的原料组成是：90.45wt％基础液、2.1wt％纳米粒子、1.5wt％碱性补充剂、1.2wt％缓蚀剂、1.25wt％消泡剂、3.5％助剂；

pH值稳定在

其中，基础液包括乙二醇、丙二醇的混合醇；基础液的乙二醇、丙二醇的混合比例为57：43。

其中，纳米粒子混合物包括氧化铜纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、三氧化二铝纳米粒子；纳米粒子混合物的质量份为：0.4wt％氧化铜纳米粒子、0.7wt％二氧化硅纳米粒子、1.0wt％三氧化二铝纳米粒子。

其中，缓蚀剂包括苯甲酸钠、庚酸、甲苯三唑、苯三唑、异辛酸、二甘醇甲醚的混合物。缓蚀剂混合物按质量百分比为：0.5wt％苯甲酸钠、0.25wt％庚酸、0.02wt％甲苯三唑、0.03wt％苯三唑、0.25％异辛酸、0.15wt％二甘醇甲醚。

其中，碱性补充剂为乙二胺或三乙醇胺中的一种或两种。

其中，助剂包括助剂包括2.6wt％丙二醇、0.15wt％丙三醇和0.75wt％三乙醇胺。

实施例三

由基础液、纳米粒子混合物、碱性补充剂、缓蚀剂、消泡剂、助剂组成；按质量百分比的原料组成是：85.53wt％基础液、3.0wt％纳米粒子、3wt％碱性补充剂、1.47wt％缓蚀剂、2.0wt％消泡剂、5wt％助剂；pH值稳定在

其中，基础液包括乙二醇、丙二醇的混合醇；

其中，纳米粒子混合物包括氧化铜纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、三氧化二铝纳米粒子；

其中，缓蚀剂包括苯甲酸钠、庚酸、甲苯三唑、苯三唑、异辛酸、二甘醇甲醚的混合物。

其中，基础液的乙二醇、丙二醇的混合比例为38：62。

其中，纳米粒子混合物的质量份为：0.6wt％氧化铜纳米粒子、0.9wt％二氧化硅纳米粒子、1.5wt％三氧化二铝纳米粒子。

其中，碱性补充剂为乙二胺或三乙醇胺中的一种或两种。

其中，助剂包括0.80wt％丙二醇、0.25wt％丙三醇和0.10wt％三乙醇胺。

其中，缓蚀剂混合物按质量百分比为：0.6wt％苯甲酸钠、0.2wt％-0.3wt％庚酸、0.03wt％甲苯三唑、0.04wt％苯三唑、0.3wt％异辛酸、0.2wt％二甘醇甲醚。

对无水发动机冷却液的性能分析测试：

一、仪器与药品

乙二醇(工业试剂)，丙二醇(工业试剂)，消泡剂(工业试剂)；辛酸,葵二酸，己二酸，丁酸，亚硝酸钠，氢氧化钠聍檬酸用苯基三唑，三乙醇胺，偏硅酸钠和钼酸铵都为分析纯试剂。

玻璃器皿法发动机冷却液腐蚀测定仪(北京同德创业科技有限公司)IKA磁力搅拌器(德国IKA公司型号RCT-basic)冰点测定仪(济南盛泰仪器设备有限公司)。

二、测试步骤

SS01样品的配制

在不同配方的影响因素采用正交设计软件辅助设计样品，分别配制了16种不同的汽车冷冻液样品，具体配制方法如表1所示。

SS02沸点测试

沸点的测试采用蒸馏法，分别测定所有样品的沸点。

SS03冰点测试

采用冰点测定仪测定所有样品的冰点。

SS04泡沬倾向的测试

泡沬倾向的测定采用玻璃器皿法(S11/T 0066-2002),方法概述如下：将冷却液与水的混合溶液在88±2℃的条件下恒温用恒定气流通气5min,测定其泡沬体积和泡沬消失时间。

SS05发动机冷却液腐蚀的测试

发动机冷却液腐蚀的测定采用玻璃器皿法(SH/T 0085-2000),方法概述如下：将发动机冷却系统使用的六种典型金属加工成的试片，经打磨清洗后称重，然后完全浸没在空气流量为(100±10)mL/min的试液中，在88±2℃的条件下试验(336±2)h。试验结束后取出试片，经清净处理后再次称重，以试片试验前后质星的变化值，评价腐蚀结果。

表1 16种汽车冷冻液配方(表中所有药品试剂的用里单位均为g)

三、结果

从测试得出的产品的溶解性、色泽、透明度如表2所示。

因素	溶解情况	色泽	透明度
				1	不溶	米黄色	不合格
2	不溶	米黄色	不合格
				3	可溶	黄绿色	合格
4	可溶	黄绿色	合格
				5	可溶	黄色	合格
6	可溶	黄色	合格
				7	可溶	黄绿色	合格
8	可溶	黄绿色	合格
				9	可溶	黄绿色	合格
10	可溶	黄绿色	合格
				11	可溶	黄绿色	合格
12	不溶	米黄色	不合格
				13	可溶	黄绿色	合格
14	可溶	黄绿色	合格
				15	不溶	米白色	不合格
16	不溶	米黄色	不合格

表2产品的溶解性、色泽、透明度结果

作为优质的冷却液，需要色泽透明。为了考察各种原料对无水冷冻液透明度的影响，将上述实验结果中的透明度依据透明的程度，设定不同的等级百分比在此基础上运用正交设计辅助软件，考察其直观分析表。从其极差分析结果可判断，无机防腐剂、特殊防腐剂、消泡剂、乙二醇与丙二醇的用虽、有机防腐剂对透明度的影响倩况，其中，无机防腐剂的添加影响最大其他依次为特殊防腐剂、消泡剂、乙二醇与丙二醇的用量、有机防腐剂。

对沸点与冰点测试

表3为样品1-16的沸点与冰点数据，由表可见，所得样品的沸点均超过170℃，冰点都接近或低于零下50℃,符合汽车无水冷冻液的沸点与冰点要求。从极差分析结果可知，乙二醇与丙二醇的用量对沸点的影响最大其他依次为无机防腐剂、特殊防腐剂、消泡剂、有机防腐剂，为此确定确切的物质与用量的影响还可进一步做单因素效应分析。

因素	沸点(℃)	冰点(℃)	因素	沸点(℃)	冰点(℃)
						1	174	-51	9	178	-52
2	173	-52	10	180	-49
						3	176	-52	11	179	-50
4	177	-54	12	178	-54
						5	178	-50	13	182	-68
6	181	-52	14	180	-54
						7	180	-52	15	179	-63
8	178	-54	16	179	-54

表3沸点与冰点的测试结果

可见，对沸点影响较大的是乙二醇与丙二醇的用量超乙二醇所占比例的增加，沸点显著升高。乙二醇与丙二醇的用量对冰点的影响最大，而其他四种因素的影响差不多。并且乙二醇所占比例的增加，冰点显著降低。

对腐蚀性测试

腐蚀性测试以样品13为例，其测试结果见表4。对比实验结果与国标要求标准值，可以判定样品13防腐效果非常好，是较为理想的冷却液防腐蚀体系。

表4因素13的腐蚀性测定结果

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种内燃机无水冷冻液，其特征在于：

pH值稳定在

其中，所述基础液包括乙二醇、丙二醇的混合醇；

2.根据权利要求1所述的内燃机无水冷冻液，其特征在于，所述基础液的乙二醇、丙二醇的混合比例为(38-76)：(62-24)。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机无水冷冻液，其特征在于，所述基础液的乙二醇、丙二醇的混合比例为(42-58)：(58-42)。

4.根据权利要求1所述的内燃机无水冷冻液，其特征在于，所述纳米粒子混合物的质量份为：0.2wt％-0.6wt％氧化铜纳米粒子、0.4wt％-0.9wt％二氧化硅纳米粒子、0.6wt％-1.5wt％三氧化二铝纳米粒子。

5.根据权利要求1所述的内燃机无水冷冻液，其特征在于，所述碱性补充剂为乙二胺或三乙醇胺中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的内燃机无水冷冻液，其特征在于，所述消泡剂为磷酸三丁酯或聚氧丙烯甘油醚中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的内燃机无水冷冻液，其特征在于，所述助剂包括1.40wt％-3.75wt％丙二醇、0.10wt％-0.25wt％丙三醇和0.5wt％-1.0wt％三乙醇胺。

8.根据权利要求1所述的内燃机无水冷冻液，其特征在于，所述缓蚀剂混合物按质量百分比为：0.2wt％-0.6wt％苯甲酸钠、0.2wt％-0.3wt％庚酸、0.02wt％-0.03wt％甲苯三唑、0.03wt％-0.04wt％苯三唑、0.2wt％-0.3wt％异辛酸、0.1wt％-0.2wt％二甘醇甲醚。