CN108587577A - 一种汽车发动机冷却液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车发动机冷却液的制备方法，属于冷却液技术领域。本发明以石墨烯/二氧化硅为壁材，咪唑啉季铵盐为芯材，制备了负载缓蚀剂的石墨烯/二氧化硅多孔微胶囊，从而有效地阻隔水和氧气等气体原子的通过，即使暴露在氧气分压高达10‑4mbar的环境中，石墨烯仍能为金属基底提供良好的保护效果；本发明可以提高复合微胶囊的热稳定性，使制备的冷却液防腐蚀性能显著提高，在金属表面形成了均匀、致密、具有菱形晶态组织的吸附膜，延缓了腐蚀过程，该制备缓蚀剂包覆方法的优点在于用量少，防腐蚀效果明显，而且释放速率缓慢，缓蚀剂在浸泡过程中不断地扩散至裸露的基体表面并与其作用成膜，抑制了基体腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车发动机冷却液的制备方法，属于冷却液技术领域。
背景技术
发动机冷却液与润滑油一样，是使发动机正常工作运转必不可少的组成部分。冷却液是冷却系统中的传热介质，具有冷却、防腐、防垢以及防冻等作用。
冷却液由水、防冻剂和各种添加剂组成。水是冷却液中的重要组成部分。水的比热容较大并且热传导快，被水吸收的热量容易散发，因此水作为冷却液使用具有很多优点。由于水的冰点高，在严寒低温天气使用时容易结冰，所以冷却液中都加入了一定量的防冻剂。防冻剂的主要作用是来降低冷却液的冰点。能够降低冰点的物质很多，盐类化合物、天然的有机化合物、有机低碳醇类等都具有一定的降低冰点的效果。冷却液浓缩液中使用的添加剂一般不超过5%，主要有缓蚀剂、缓冲剂、防垢剂、消泡剂和着色剂等。
发动机冷却液按照基础液类型分为乙二醇型发动机冷却液和丙二醇型发动机冷却液两种；按照缓蚀剂组成分为无机盐型发动机冷却液和有机酸型发动机冷却液两种；按照冷却液使用寿命分为长效型发动机冷却液和普通型发动机冷却液两种；按照发动机负荷分为重负荷发动机冷却液和轻负荷发动机冷却液两种。
冷却液中缓蚀剂是最主要的添加剂，除早期使用的铬酸盐和乳化油缓蚀剂外，现在还没有一种缓蚀剂能对所有的金属都同时具有很好的保护作用，所以冷却液添加剂配方研究除其他添加剂的开发和选用外，其中重要的一项内容就是缓蚀剂的复配。缓蚀剂复配形成的配方很多，根据缓蚀剂关键技术的先后顺序，配方主要经历了早期的无硅酸盐配方、常规硅酸盐配方和有机酸配方三个阶段。
随着汽车工业的发展和铝合金材料的大量应用，早期的无硅酸盐配方及常规硅酸盐配方都已经很难满足现代汽车工业发展的要求。而全有机酸配方在我国才处于初步研究阶段，同时由于全有机酸配方添加剂成本较高和在防止铝泵气穴腐蚀的缺陷也是阻碍其发展的重要因素。
我国冷却液已经经过了20多年的发展，在早期无硅酸盐和常规硅酸盐配方上已经取得了很大的成就。但对汽车冷却系统的所有金属都有很好保护且使用寿命长的添加剂技术还是不多见。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有汽车发动机冷却液防止铝泵气穴腐蚀具有缺陷的问题，提供了一种汽车发动机冷却液的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将复合乳化剂和氨水加到环己烷中，磁力搅拌1～2h，得乳液A，按质量比1∶5将石墨烯和乳液A混合，超声分散20～30min，得分散液；
（2）将苯甲酸、三乙烯四胺和二甲苯混合均匀，不同温度下搅拌处理后，加入体积比为2∶1的异丙醇和水做溶剂，加入季铵化剂反应4～6h，得复合物，按质量比0.1∶10将复合物加到去离子水中，超声10～20min，得混合液；
（3）在机械搅拌下按质量比1∶1.5将混合液缓慢加到分散液中，滴加时间为1h，高速乳化，形成乳液B，最后按质量比3∶10缓慢加入正硅酸乙酯，滴加时间为1h，随即反应20～24h，得乳液C，按质量比1∶2加入无水乙醇搅拌均匀，离心分离3次后干燥，即得复合添加剂；
（4）按重量份数计，分别称取30～50份去离子水、10～20份复合添加剂、10～15份乙二醇、0.1～0.4份聚乙二醇，将去离子水、复合添加剂、乙二醇和聚乙二醇混合均匀，搅拌处理，冷却至室温，既得冷却液。
步骤（1）所述的复合乳化剂为将Span80和OP-10按质量比8∶1混合。
步骤（1）所述的复合乳化剂、氨水和环己烷的质量比为1∶0.2∶12。
步骤（2）所述的苯甲酸、三乙烯四胺和二甲苯按质量比1∶1.2∶2混合。
步骤（2）所述的不同温度下搅拌处理步骤为在温度为150～160℃下搅拌反应2～3h，继续缓慢升温到220～250℃，搅拌反应2～3h，得咪唑啉中间体，然后体系降温到90～100℃。
步骤（3）所述的高速乳化为在转速为2000～4000r/min下高速乳化30～50min。
步骤（3）所述的干燥为在50～60℃烘箱中干燥20～24h。
步骤（4）所述的搅拌处理为在搅拌速度为400～600r/min，温度为30～40℃下搅拌10～20min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以石墨烯/二氧化硅为壁材，咪唑啉季铵盐为芯材，制备了负载缓蚀剂的石墨烯/二氧化硅多孔微胶囊，石墨烯具有高的热稳定性和化学稳定性，并且能在金属表面与活性介质之间形成物理阻隔层，从而有效地阻隔水和氧气等气体原子的通过，即使暴露在氧气分压高达10-4mbar的环境中，石墨烯仍能为金属基底提供良好的保护效果；
（2）本发明中石墨烯/二氧化硅壁材作为咪唑啉季铵盐芯材的保护层，具有优良的热稳定性、阻隔性和疏水性，可以提高复合微胶囊的热稳定性，同时缓蚀剂咪唑啉季铵盐被逐渐释放出来，咪唑啉季铵盐和石墨烯相结合，共同作用，使制备的冷却液防腐蚀性能显著提高，咪唑啉季铵盐以共价键以及配位键与金属离子结合，形成链状聚合物，在金属表面形成了均匀、致密、具有菱形晶态组织的吸附膜，延缓了腐蚀过程，该制备缓蚀剂包覆方法的优点在于用量少，防腐蚀效果明显，而且释放速率缓慢，缓蚀剂在浸泡过程中不断地扩散至裸露的基体表面并与其作用成膜，抑制了基体腐蚀。
具体实施方式
按质量比8∶1将Span80和OP-10混合均匀，得复合乳化剂，按质量比1∶0.2∶12将复合乳化剂和氨水加到环己烷中，磁力搅拌1～2h，得乳液A，按质量比1∶5将石墨烯和乳液A混合，超声分散20～30min，得分散液；按质量比1∶1.2∶2将苯甲酸、三乙烯四胺和二甲苯混合均匀，在温度为150～160℃下搅拌反应2～3h，继续缓慢升温到220～250℃，搅拌反应2～3h，得咪唑啉中间体，然后体系降温到90～100℃并加入体积比为2∶1的异丙醇和水做溶剂，加入季铵化剂反应4～6h，得复合物，按质量比0.1∶10将复合物加到去离子水中，超声10～20min，得混合液；在机械搅拌下按质量比1∶1.5将混合液缓慢加到分散液中，滴加时间为1h，在转速为2000～4000r/min下高速乳化30～50min，形成乳液B，最后按质量比3∶10缓慢加入正硅酸乙酯，滴加时间为1h，随即反应20～24h，得乳液C，按质量比1∶2加入无水乙醇搅拌均匀，离心分离3次后，在50～60℃烘箱中干燥20～24h，即得复合添加剂；按重量份数计，分别称取30～50份去离子水、10～20份复合添加剂、10～15份乙二醇、0.1～0.4份聚乙二醇，将去离子水、复合添加剂、乙二醇和聚乙二醇混合均匀，在搅拌速度为400～600r/min，温度为30～40℃下搅拌10～20min，冷却至室温，既得冷却液。
实例1
按质量比8∶1将Span80和OP-10混合均匀，得复合乳化剂，按质量比1∶0.2∶12将复合乳化剂和氨水加到环己烷中，磁力搅拌1h，得乳液A，按质量比1∶5将石墨烯和乳液A混合，超声分散20min，得分散液；按质量比1∶1.2∶2将苯甲酸、三乙烯四胺和二甲苯混合均匀，在温度为150℃下搅拌反应2h，继续缓慢升温到220℃，搅拌反应2h，得咪唑啉中间体，然后体系降温到90℃并加入体积比为2∶1的异丙醇和水做溶剂，加入季铵化剂反应4h，得复合物，按质量比0.1∶10将复合物加到去离子水中，超声10min，得混合液；在机械搅拌下按质量比1∶1.5将混合液缓慢加到分散液中，滴加时间为1h，在转速为2000r/min下高速乳化30min，形成乳液B，最后按质量比3∶10缓慢加入正硅酸乙酯，滴加时间为1h，随即反应20h，得乳液C，按质量比1∶2加入无水乙醇搅拌均匀，离心分离3次后，在50℃烘箱中干燥20h，即得复合添加剂；按重量份数计，分别称取30份去离子水、10份复合添加剂、10份乙二醇、0.1份聚乙二醇，将去离子水、复合添加剂、乙二醇和聚乙二醇混合均匀，在搅拌速度为400r/min，温度为30℃下搅拌10min，冷却至室温，既得冷却液。
实例2
按质量比8∶1将Span80和OP-10混合均匀，得复合乳化剂，按质量比1∶0.2∶12将复合乳化剂和氨水加到环己烷中，磁力搅拌1h，得乳液A，按质量比1∶5将石墨烯和乳液A混合，超声分散25min，得分散液；按质量比1∶1.2∶2将苯甲酸、三乙烯四胺和二甲苯混合均匀，在温度为155℃下搅拌反应2h，继续缓慢升温到235℃，搅拌反应2h，得咪唑啉中间体，然后体系降温到95℃并加入体积比为2∶1的异丙醇和水做溶剂，加入季铵化剂反应5h，得复合物，按质量比0.1∶10将复合物加到去离子水中，超声15min，得混合液；在机械搅拌下按质量比1∶1.5将混合液缓慢加到分散液中，滴加时间为1h，在转速为3000r/min下高速乳化40min，形成乳液B，最后按质量比3∶10缓慢加入正硅酸乙酯，滴加时间为1h，随即反应22h，得乳液C，按质量比1∶2加入无水乙醇搅拌均匀，离心分离3次后，在55℃烘箱中干燥22h，即得复合添加剂；按重量份数计，分别称取40份去离子水、15份复合添加剂、12份乙二醇、0.3份聚乙二醇，将去离子水、复合添加剂、乙二醇和聚乙二醇混合均匀，在搅拌速度为500r/min，温度为35℃下搅拌15min，冷却至室温，既得冷却液。
实例3
按质量比8∶1将Span80和OP-10混合均匀，得复合乳化剂，按质量比1∶0.2∶12将复合乳化剂和氨水加到环己烷中，磁力搅拌2h，得乳液A，按质量比1∶5将石墨烯和乳液A混合，超声分散30min，得分散液；按质量比1∶1.2∶2将苯甲酸、三乙烯四胺和二甲苯混合均匀，在温度为160℃下搅拌反应3h，继续缓慢升温到250℃，搅拌反应3h，得咪唑啉中间体，然后体系降温到100℃并加入体积比为2∶1的异丙醇和水做溶剂，加入季铵化剂反应6h，得复合物，按质量比0.1∶10将复合物加到去离子水中，超声20min，得混合液；在机械搅拌下按质量比1∶1.5将混合液缓慢加到分散液中，滴加时间为1h，在转速为4000r/min下高速乳化50min，形成乳液B，最后按质量比3∶10缓慢加入正硅酸乙酯，滴加时间为1h，随即反应24h，得乳液C，按质量比1∶2加入无水乙醇搅拌均匀，离心分离3次后，在60℃烘箱中干燥24h，即得复合添加剂；按重量份数计，分别称取50份去离子水、20份复合添加剂、15份乙二醇、0.4份聚乙二醇，将去离子水、复合添加剂、乙二醇和聚乙二醇混合均匀，在搅拌速度为600r/min，温度为40℃下搅拌20min，冷却至室温，既得冷却液。
对照例：东莞某公司生产的冷却液。
将实例及对照例的冷却液进行检测，具体检测如下：
各项目的实验方法，全部采用SH0521—1999《轻负荷发动机用乙二醇型发动机冷却液》中规定的试验方法。
具体检测结果如表1。
表1性能表征对比表
由表1可知，本发明制备的冷却液在防止金属腐蚀方面具有优异的效果。
Claims (8)
1.一种汽车发动机冷却液的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将复合乳化剂和氨水加到环己烷中，磁力搅拌1～2h，得乳液A，按质量比1∶5将石墨烯和乳液A混合，超声分散20～30min，得分散液；
（2）将苯甲酸、三乙烯四胺和二甲苯混合均匀，不同温度下搅拌处理后，加入体积比为2∶1的异丙醇和水做溶剂，加入季铵化剂反应4～6h，得复合物，按质量比0.1∶10将复合物加到去离子水中，超声10～20min，得混合液；
（3）在机械搅拌下按质量比1∶1.5将混合液缓慢加到分散液中，滴加时间为1h，高速乳化，形成乳液B，最后按质量比3∶10缓慢加入正硅酸乙酯，滴加时间为1h，随即反应20～24h，得乳液C，按质量比1∶2加入无水乙醇搅拌均匀，离心分离3次后干燥，即得复合添加剂；
（4）按重量份数计，分别称取30～50份去离子水、10～20份复合添加剂、10～15份乙二醇、0.1～0.4份聚乙二醇，将去离子水、复合添加剂、乙二醇和聚乙二醇混合均匀，搅拌处理，冷却至室温，既得冷却液。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机冷却液的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的复合乳化剂为将Span80和OP-10按质量比8∶1混合。
3.根据权利要求1所述的一种汽车发动机冷却液的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的复合乳化剂、氨水和环己烷的质量比为1∶0.2∶12。
4.根据权利要求1所述的一种汽车发动机冷却液的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的苯甲酸、三乙烯四胺和二甲苯按质量比1∶1.2∶2混合。
5.根据权利要求1所述的一种汽车发动机冷却液的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的不同温度下搅拌处理步骤为在温度为150～160℃下搅拌反应2～3h，继续缓慢升温到220～250℃，搅拌反应2～3h，得咪唑啉中间体，然后体系降温到90～100℃。
6.根据权利要求1所述的一种汽车发动机冷却液的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的高速乳化为在转速为2000～4000r/min下高速乳化30～50min。
7.根据权利要求1所述的一种汽车发动机冷却液的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的干燥为在50～60℃烘箱中干燥20～24h。
8.根据权利要求1所述的一种汽车发动机冷却液的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的搅拌处理为在搅拌速度为400～600r/min，温度为30～40℃下搅拌10～20min。
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