CN109652024A - 一种重载荷发动机冷却液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种重负荷发动机冷却液，组成为：防冻剂85‑95wt％，缓蚀剂0.6‑1.5wt％，成膜剂0.5‑1.5wt％，杀菌剂0.8‑1.2wt％，pH值调节剂0.2‑0.8wt％，消泡剂0.001‑0.005wt％，着色剂0.001‑0.01wt％，余量去离子水。该防冻剂通过多种添加剂的复配，较好的解决了硅酸盐对焊锡保护不足的缺陷，克服了冷却液穴腐蚀保护不好的缺点。

Description

一种重载荷发动机冷却液及其制备方法

技术领域

本发明属于发动机保护领域，具体涉及一种重载荷发动机冷却液及其制备方法。

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。冷却液能够防止结冰而胀裂散热器和冻坏发动机汽缸体，同时亦保证随时可以启动发动机。具有防沸功能，防冻液的沸点比水高，可有效地防止发动机的“开锅”现象。发动机冷却液除具有防冻和防沸功能外，由于发动机的冷却系统中包括钢、铝合金、铸铁、铜及水箱焊接时用的焊锡等几种金属，缸体和缸盖一般有铸铝或铸铁制成，水箱主要由紫铜及黄铜制成，防冻液长期与这些金属相接触，必须能够对所有这些金属进行保护，使用去离子水及适当的添加剂能防止各种腐蚀的出现。因矿区重负荷车辆全程在非公路路况运行，存在路况差、颠簸剧烈、载重量大、普遍超载、高扭矩、环境中污染物质多等极端工况条件，同时由于重负荷发动机设计、热负荷和结构方面的原因，对发动机冷却液提出更为苛刻的要求，在冷却液使用和维护过程中出现的问题较多。

重负荷发动机对冷却液的要求主要为以下几点：

第一，防穴蚀作用：它产生的机理主要是物理和化学破坏结合的结果，活塞拍击缸套产生剧烈震动，会在缸套外侧和冷却液之间形成低压区产生气泡，当冷却液中压力再升高时，气泡突然爆破，在爆破区附近产生高压冲击波，冲击缸套外表面、缸体和水套中的相应部位，这一过程反复进行，使金属材料表面出现急速的疲劳损坏而形成穴蚀现象。因此对于重负荷发动机冷却液对防冻液的防止穴蚀特性要求十分重要。

第二，对金属的防腐蚀作用：重负荷发动机冷却液应对组成冷却系统的各种金属黄铜、紫铜、铸铁、焊锡、铸铝、钢都能提供良好的防护能力。

第三，防止无机盐类反应析出结垢沉淀物，这些结垢沉淀物的析出对重负荷发动机冷却系统的影响十分严重，由于传热不好会导致局部高温，严重的会造成缸盖缸体破裂。

第四，重负荷发动机冷却还应具有很好的物理特性，比如沸点、冰点、抗泡性等，更换周期要求长。

大多数普通防冻液容易造成发动机冷却系统结垢，严重影响冷却系统散热功能。硬水中含有大量的碱性物质，经加热分离后就变成了水垢，附着在散热器内部的金属表面，如果不能对其定期进行清理，厚厚的水垢就会严重地影响散热系统的功能，导致开锅、缺水，甚至粘缸、烧瓦。结垢是在冷却系统内表面上附着有不溶性盐类或氧化物晶体所致。结垢的主要物质是硫酸钙、碳酸钙、碳酸镁等。

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。目前需要解决的问题是要采用无机添加剂与有机添加剂复配的混合技术，引入硅酸盐并增强其稳定性，以有机酸添加剂来增长冷却液的寿命。解决早期无硅酸盐配方与常规硅酸盐配方对铝合金和焊锡保护的不足的缺陷，同时也克服全有机酸型冷却液价格高且气穴腐蚀保护不好的缺点。

发明内容

本发明公开了一种重负荷发动机冷却液，组成为：防冻剂75-95wt％，缓蚀剂0.6-1.5wt％，成膜剂0.5-1.5wt％，杀菌剂0.8-1.2wt％，pH值调节剂0.2-0.8wt％，消泡剂0.001-0.005wt％，着色剂0.001-0.01wt％，余量去离子水。

其中所述防冻剂是乙二醇和/或丙二醇；所述成膜剂是偏硅酸钠、钨酸盐、硼酸盐和钼酸盐中的一种或多种；缓蚀剂是亚硝酸盐、三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐中的一种或多种；所述杀菌剂是苯甲酸钠、柠檬酸钠中的一种或多种；所述pH值调节剂是氢氧化钠或氢氧化钾；所述消泡剂是有机硅氧烷或聚醚类表面活性剂；所述着色剂是溴甲蓝、酚红、甲基红、荧光素中的一种。

优选的，所述成膜剂中偏硅酸钠：(钨酸盐和钼酸盐)为0.5-2:1，更优选是1-1.5:1。

本发明还公开了所述冷却液的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照配比将水、缓蚀剂、成膜剂、杀菌剂、消泡剂、pH值调节剂加入反应釜中混匀，控制反应体系升温并搅拌至完全溶解；

(2)按照配比将防冻剂和着色剂加入反应釜中，混匀并搅拌至各物料完全溶解，随后降温出料，即得。

所述步骤(1)中反应温度为60-80℃。

所述步骤(1)中搅拌时间为1-4h。

所述步骤(2)中降温是指降温至10-35℃。

防冻剂是防冻液的主要成分，有效的防冻剂是各种有机多元醇。其中以乙二醇为最优，乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味和具有吸湿性的粘稠液体，它能以任何比例与水相溶。

缓蚀剂(防锈剂)是用于避免防冻液对于发动机系统中的金属的腐蚀。由于发动机冷却系统使用了铜、铝、铸铁、钢、锡等金属。乙二醇防冻液中的添加剂在长期工作中会引起冷却系统的材质腐蚀，腐蚀介质是水和乙二醇。不同成分的金属构件需用不同的缓蚀剂，在防冻液中添加缓蚀剂，能有效地阻止冷却系统产生锈蚀。三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐等，可防止铜制构件的腐蚀。亚硝酸钠对钢、铸铁的缓蚀效果好，但对锡有较强的腐蚀作用；三乙醇胺、磷酸盐、有机磷酸盐虽对黑色金属缓蚀效果好，但会腐蚀铜合金等。这些单品种缓蚀剂虽成本较低，但难以满足防冻液诸多方面的性能要求。所以一般采用具有协同作用的多种缓蚀物质的复合配方，缓蚀剂总加入量为防冻液原液的0.5％～5％。

成膜剂的工作原理是在待保护的金属表面形成一层化学性质稳定的薄膜，防止添加剂对于金属的腐蚀，偏硅酸盐、钨酸盐、硼酸盐、钼酸盐在多种金属表面形成一层致密的钝化膜，从而防止金属的进一步腐蚀。

发动机在运转过程中，会不可避免地发生振动，使空气渗入防冻液而产生泡沫，这不利于热的传递；此外溶于防冻液中的空气对乙二醇有氧化作用。防冻剂在使用中不希望有泡沫产生，因此必须加入适量的消泡剂。消泡剂可以使用有机硅类、聚醚类表面活性剂。

在防冻液中加入无毒的水溶性着色剂，与一般的冷却水区别，便于观察冷却系统中的防冻液是否泄漏；同时具有指示剂的作用，监视防冻液的酸碱度变化。常用溴甲蓝、酚红、甲基红等原料使防冻液呈现一定指示色，如果颜色超过指示范围，则表明防冻液呈酸性而失去防锈作用。

防冻液中由于含有多种有机物，长时间的使用过程中可能引起微生物滋长，使防冻液发霉变质。因此，需要加入微量的杀菌防霉剂，以保证防冻液在2～3年贮存期内不霉变。常用的防霉剂有氯化锌、糖酸、苯甲酸钠，其中苯甲酸钠的防霉效果比较理想。

防冻液在工作过程中，会接触氧气，其中的有机质可能会被氧化成羧酸，从而导致防冻液酸化，PH值会下降，因此防冻液中需要添加缓冲剂，使防冻液的PH值稳定在7.5～11之间。有机胺类的缓冲效果相对较好。

本发明的优点是：防凝结、过热、生锈和腐蚀，保护制冷系统的所有金属表面，尤其是铝制零件和锡焊。该防冻剂通过多种添加剂的复配，较好的解决了硅酸盐对焊锡保护不足的缺陷，克服了冷却液穴腐蚀保护不好的缺点。

具体实施方式

下面结合实际例子对本发明做进一步描述，本发明的实施例仅用于解释本发明的技术方案，并非限定本发明。

实施例1

重负荷发动机冷却液，包括乙二醇93wt％，偏硅酸盐0.5wt％，钨酸盐0.3wt％，硼酸盐0.1wt％，钼酸盐0.2wt％，三乙醇胺0.5wt％，巯基苯并噻唑0.1wt％，有机磷酸盐0.2wt％，苯甲酸钠0.1wt％，氢氧化钠0.2wt％，有机硅氧烷0.3wt％，甲基红0.05wt％，去离子水余量。

本实施例所述发动机冷却液按照如下方法制备：

(1)按照配比将水、缓蚀剂、成膜剂、杀菌剂、消泡剂、pH值调节剂加入反应釜中混匀，控制反应体系升温至80℃并搅拌2h至完全溶解；

(2)按照配比将防冻剂和着色剂加入反应釜中，混匀并搅拌至各物料完全溶解，随后降温至20℃出料，即得。

实施例2

重负荷发动机冷却液，包括乙二醇93wt％，偏硅酸盐0.4wt％，钨酸盐0.2wt％，硼酸盐0.1wt％，钼酸盐0.1wt％，三乙醇胺0.5wt％，苯并三氮唑0.3wt％，有机磷酸盐0.2wt％，苯甲酸钠0.1wt％，氢氧化钠0.2wt％，有机硅氧烷0.3wt％，溴甲蓝0.03wt％，去离子水余量。

本实施例所述发动机冷却液按照如下方法制备：

(1)按照配比将水、缓蚀剂、成膜剂、杀菌剂、消泡剂、pH值调节剂加入反应釜中混匀，控制反应体系升温至80℃并搅拌2h至完全溶解；

(2)按照配比将防冻剂和着色剂加入反应釜中，混匀并搅拌至各物料完全溶解，随后降温至20℃出料，即得。

实施例3

重负荷发动机冷却液，包括乙二醇93wt％，偏硅酸盐0.5wt％，钨酸盐0.1wt％，硼酸盐0.2wt％，钼酸盐0.4wt％，亚硝酸盐0.1wt％，三乙醇胺0.5wt％，苯并三氮唑0.3wt％，苯甲酸钠0.1wt％，氢氧化钠0.2wt％，有机硅氧烷0.3wt％，甲基红0.05wt％，去离子水余量。

本实施例所述发动机冷却液按照如下方法制备：

(1)按照配比将水、缓蚀剂、成膜剂、杀菌剂、消泡剂、pH值调节剂加入反应釜中混匀，控制反应体系升温至80℃并搅拌2h至完全溶解；

(2)按照配比将防冻剂和着色剂加入反应釜中，混匀并搅拌至各物料完全溶解，随后降温至20℃出料，即得。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种重负荷发动机冷却液，组成为：防冻剂75-95wt％，缓蚀剂0.6-1.5wt％，成膜剂0.5-1.5wt％，杀菌剂0.8-1.2wt％，pH值调节剂0.2-0.8wt％，消泡剂0.001-0.005wt％，着色剂0.001-0.01wt％，余量去离子水。

2.如权利要求1所述的冷却液，其特征在于所述防冻剂是乙二醇和/或丙二醇；所述成膜剂是偏硅酸钠、钨酸盐、硼酸盐和钼酸盐中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的冷却液，其特征在于缓蚀剂是亚硝酸盐、三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的冷却液，其特征在于所述杀菌剂是苯甲酸钠、柠檬酸钠中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的冷却液，其特征在于所述pH值调节剂是氢氧化钠或氢氧化钾。

6.如权利要求1所述的冷却液，其特征在于所述消泡剂是有机硅氧烷或聚醚类表面活性剂；所述着色剂是溴甲蓝、酚红、甲基红、荧光素中的一种。

7.如权利要求1所述的冷却液，其特征在于所述成膜剂中偏硅酸钠：(钨酸盐和钼酸盐)为0.5-2:1，更优选是1-1.5:1。

8.如权利要求1-7中任一项所述冷却液的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照配比将水、缓蚀剂、成膜剂、杀菌剂、消泡剂、pH值调节剂加入反应釜中混匀，控制反应体系升温并搅拌至完全溶解；

(2)按照配比将防冻剂和着色剂加入反应釜中，混匀并搅拌至各物料完全溶解，随后降温出料，即得。

9.如权利要求8中所述方法，其特征在于所述步骤(1)中反应温度为60-80℃；步骤(1)中搅拌时间为1-4h；步骤(2)中降温是指降温至10-35℃。