CN111534288A - 一种环保型航空冷却液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航空冷却液，尤其涉及一种环保型有机航空冷却液，并进一步公开其制备方法。本发明所述全有机酸环保型航空冷却液，由苯甲酸、异辛酸、癸二酸、肉桂酸、苯三唑类化合物、消泡剂、杀菌剂、pH值调节剂、乙二醇及去离子水组成，基于上述组分的有机协同配合，所述冷却液对不同金属具有良好的缓蚀性能，能有效防止航空冷却系统内所接触的所有金属和非金属材料的腐蚀，同时具有突出的抗泡性能和橡胶相容性，完全满足GJB 6100规范的要求；且整个冷却液组分不含胺类物质及硐酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、砫酸盐等无机盐，是一种真正环保的航空冷却液，有利于环保性能要求，可满足航空冷却系统的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种航空冷却液，尤其涉及一种环保型有机航空冷却液，并进一步公开其制备方法。
背景技术
目前，液冷系统所用冷却液，从基液化学组成上可分为：水、水-乙二醇、水-丙二醇、无水丙二醇、PAO合成烃、氟碳等几种；从功能上可以分为：普通导电型、低导电型、防辐射型；从防腐剂体系上可分为：有机酸型、无机盐型和有机酸-无机盐混合型；从应用上分为军用民用或者地面和航空。其中，使用量最大、应用最广泛的是水-乙二醇普通导电型冷却液。
冷却液的发展是基于配方中缓释剂技术而发展的，已报道的冷却液缓蚀剂组分大致可分为如下三个阶段：第一阶段(20世纪30年代-50年代)，以美国杜邦公司、德士古公司等公开的专利US2087183和US2524484A为代表，当时缓蚀剂主要以亚硝酸钠、铬酸盐无机盐和有机胺为主，存在使用寿命短、消耗快、有毒、致癌等缺点，目前除硅酸盐仍有应用外，大多已被逐步淘汰；第二阶段(20世纪60年代-80年代)，德士古公司接连发布了专利诸如EP0245557A2和US4657689A，该阶段主要以钼酸盐、硼酸盐等无机缓蚀剂为主，存在有毒、价格昂贵，铸铝腐蚀严重等问题；而20世纪80年代末开始出现具有环保、使用寿命长、稳定、性能优异等优势的有机酸缓释剂；第三阶段(20世纪90年代以后)，以巴斯夫和德士古公司相继公布了诸如EP0479470A1和US5076951A1等专利，此时涌现了各种特殊分子结构的有机酸缓蚀剂。总体而言，目前冷却液按缓蚀剂组分可分为以硅酸盐为代表的无机盐和以有机羧酸为代表的有机物两类体系：对于无机盐体系而言，大都存在使用寿命短、消耗快、有毒、致癌等缺点，而有机羧酸体系则克服了无机型汽车发动机冷却液的许多缺点，具有使用寿命长、绿色环保等优点，越来越受到人们的青睐。
如中国专利CN109762533A公开了一种多效、低泡有机型雷达冷却液，其原料组成包括：乙二醇、去离子水、有机复合缓蚀剂、pH缓冲剂、橡胶保护剂、阻垢剂、着色剂和消泡剂。其中，有机复合缓蚀剂成分包括苯甲酸钠、三乙醇胺、癸二酸以及异辛酸、N-亚甲基-二乙醇胺、咪唑、肉桂酸、庚二酸、柠檬酸或蔗糖等成分。但该冷却液体系中不仅使用了三乙醇胺，同时还使用了磷酸三钠、磷酸氢二钠、硼砂等非环保原料，影响了整个冷却液的环保性。
又如中国专利CN104610933A公开了一种航空冷却液，其以乙二醇-水体系为基础，并添加香豆素、8-羟基喹啉、乙二醇二水杨酸酯、肉桂酸、硝酸铈、苯甲酸钠、苯三唑、环糊精、DT-650聚醚改性有机硅消泡剂、三乙醇胺等制得。但该方案中使用的硝酸盐和三乙醇胺等物料，显然也并非完全的环保方案。
事实上，之所以现有技术难于开发完全纯有机酸环保型航空冷却液，主要是纯有机酸很难做到防腐同时兼顾抗泡的问题。一方面，航空冷却液对抗泡性能的要求比地面冷却液更高，地面冷却液规范GB 29743中按SH/T0066做泡沫倾向指标时，其中泡沫体积≤150mL，而军用航空冷却液规范GJB 6100中按SH/T0066做泡沫倾向指标时，其中泡沫体积≤50mL，而有机酸却普遍易气泡，难于达到上述要求；另一方面，一些地面冷却液中虽已有报道使用诸如硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硝酸盐和钼酸盐、三乙醇胺或磷酸三乙醇胺等有机酸防腐剂，但环保性却十分有限。再者，一般军用航空冷却液要求冰点不高于-65℃，而地面冷却液的冰点却不会这么低，这也是很多地面冷却液无法适用于航空冷却液体系的原因。
可见，开发一种具有优异的防腐性能和抗泡性能的环境友好型航空冷却液具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种环保型航空冷却液，以解决现有技术中航空冷却液难于兼顾环保性、防腐性和抗泡性能的问题；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述环保型航空冷却液的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种环保型航空冷却液，包括基液及添加剂；其中，所述添加剂的组成及各组分基于所述基液的添加比例分别为：
苯甲酸，添加量占所述基液质量的0.5-1.5wt％；
异辛酸，添加量占所述基液质量的0.5-1.5wt％；
癸二酸，添加量占所述基液质量的0.5-1.0wt％；
肉桂酸，添加量占所述基液质量的0.2-0.6wt％；
苯三唑类化合物，添加量占所述基液质量的0.1-0.5wt％；
消泡剂，添加量占所述基液质量的1-50ppm；
染料，添加量占所述基液质量的1-50ppm；
杀菌剂，添加量占所述基液质量的1-10ppm；
pH调节剂，调节所述航空冷却液的pH值8.5-9.0。
具体的，所述基液为乙二醇-水体系基液。
具体的，所述乙二醇与水的体积比为66-67：33-34。
具体的，所述苯三唑类化合物包括苯并三氮唑及其衍生物。
具体的，所述消泡剂包括聚醚消泡剂和/或聚醚改性硅氧烷消泡剂。
可选的，聚醚消泡剂如Foamic 025、028、DF-220消泡剂；聚醚改性硅氧硅消泡剂如DT-650/XST-5009、XST-5130、XST-5320、DY-ET101、德丰DF-805/825/8002/60等。
具体的，所述杀菌剂包括1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、1,3-二溴-5,5-二甲基海因、1-溴-3-氯-5,5-二甲基海因、1，3-二氯-5,5-二甲基海因中的至少一种。
具体的，所述pH调节剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
具体的，所述染料包括甲基橙。
优选的，所述添加剂的组成及各组分基于所述基液的添加比例分别为：
苯甲酸，添加量占所述基液质量的1.0wt％；
异辛酸，添加量占所述基液质量的1.0wt％；
癸二酸，添加量占所述基液质量的0.8wt％；
肉桂酸，添加量占所述基液质量的0.4wt％；
苯三唑类化合物，添加量占所述基液质量的0.5wt％；
消泡剂，添加量占所述基液质量的50ppm；
染料，添加量占所述基液质量的50ppm；
杀菌剂，添加量占所述基液质量的10ppm；
pH调节剂，调节所述航空冷却液的pH值8.5-9.0。
本发明还公开了一种制备所述环保型航空冷却液的方法，包括取选定量的各原料组分进行混匀调和的步骤。
本发明所述全有机酸环保型航空冷却液，由苯甲酸、异辛酸、癸二酸、肉桂酸、苯三唑类化合物、消泡剂、杀菌剂、pH指调节剂、乙二醇及去离子水组成，基于上述组分的有机协同配合，所述冷却液对不同金属具有良好的缓蚀性能，能有效防止航空冷却系统内所接触的所有金属和非金属材料的腐蚀，同时具有突出的抗泡性能和橡胶相容性，完全满足GJB6100规范的要求；且整个冷却液组分不含胺类物质及硐酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、砫酸盐等无机盐，是一种真正环保的航空冷却液，有利于环保性能要求，可满足航空冷却系统的使用要求。
本发明所述航空冷却液，可选用不同的水基基液进行合成，进而扩展了冷却液的产品体系和应用领域。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述航空冷却液包括乙二醇-水(66：34v/v)基液以及外加于所述基液中的多种添加剂，其中，所述添加剂的组成及各组分基于所述基液的添加比例分别为：
苯甲酸，添加量占所述基液质量的1.0wt％；
异辛酸，添加量占所述基液质量的1.0wt％；
癸二酸，添加量占所述基液质量的0.8wt％；
肉桂酸，添加量占所述基液质量的0.4wt％；
苯三唑类化合物(甲基苯并三氮唑)，添加量占所述基液质量的0.5wt％；
消泡剂(XST-5009)，添加量占所述基液质量的50ppm；
染料(甲基橙)，添加量占所述基液质量的50ppm；
杀菌剂(1,3-二溴-5,5-二甲基海因)，添加量占所述基液质量的10ppm；
pH调节剂(NaOH)，调节所述航空冷却液的pH值8.5-9.0。
本实施例所述环保型航空冷却液的制备方法，包括取选定量的各原料组分进行混匀调和的步骤。
实施例2
本实施例所述航空冷却液包括乙二醇-水(67：33v/v)基液以及外加于所述基液中的多种添加剂，其中，所述添加剂的组成及各组分基于所述基液的添加比例分别为：
苯甲酸，添加量占所述基液质量的1.2wt％；
异辛酸，添加量占所述基液质量的1.0wt％；
癸二酸，添加量占所述基液质量的0.8wt％；
肉桂酸，添加量占所述基液质量的0.4wt％；
苯三唑类化合物(苯并三氮唑)，添加量占所述基液质量的0.5wt％；
消泡剂(Foamic 028)，添加量占所述基液质量的50ppm；
染料(甲基橙)，添加量占所述基液质量的50ppm；
杀菌剂(1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因)，添加量占所述基液质量的10ppm；
pH调节剂(KOH)，调节所述航空冷却液的pH值8.5-9.0。
本实施例所述环保型航空冷却液的制备方法，包括取选定量的各原料组分进行混匀调和的步骤。
实施例3
本实施例所述航空冷却液包括乙二醇-水(66：34v/v)基液以及外加于所述基液中的多种添加剂，其中，所述添加剂的组成及各组分基于所述基液的添加比例分别为：
苯甲酸，添加量占所述基液质量的0.5wt％；
异辛酸，添加量占所述基液质量的1.5wt％；
癸二酸，添加量占所述基液质量的0.5wt％；
肉桂酸，添加量占所述基液质量的0.6wt％；
苯三唑类化合物(苯并三氮唑)，添加量占所述基液质量的0.1wt％；
消泡剂(Foamic 025)，添加量占所述基液质量的50ppm；
染料(甲基橙)，添加量占所述基液质量的1ppm；
杀菌剂(1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因)，添加量占所述基液质量的10ppm；
pH调节剂(NaOH)，调节所述航空冷却液的pH值8.5-9.0。
实施例4
本实施例所述航空冷却液包括乙二醇-水(67：33v/v)基液以及外加于所述基液中的多种添加剂，其中，所述添加剂的组成及各组分基于所述基液的添加比例分别为：
苯甲酸，添加量占所述基液质量的1.5wt％；
异辛酸，添加量占所述基液质量的0.5wt％；
癸二酸，添加量占所述基液质量的1.0wt％；
肉桂酸，添加量占所述基液质量的0.2wt％；
苯三唑类化合物(苯并三氮唑)，添加量占所述基液质量的0.5wt％；
消泡剂(XST-5130)，添加量占所述基液质量的1ppm；
染料(甲基橙)，添加量占所述基液质量的50ppm；
杀菌剂(1,3-二溴-5,5-二甲基海因)，添加量占所述基液质量的1ppm；
pH调节剂(KOH)，调节所述航空冷却液的pH值8.5-9.0。
对比例1
本对比例所述冷却液的成分及制备方法同实施例1，其区别仅在于，不添加所述癸二酸和肉桂酸。
对比例2
本对比例所述冷却液的成分及制备方法同实施例1，其区别仅在于，不添加所述肉桂酸。
对比例3
本对比例所述冷却液的成分及制备方法同实施例1，其区别仅在于，所述苯甲酸的添加量为0.4wt％，且另行添加占所述基液量0.6wt％的2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪。
对比例4
本对比例所述冷却液的成分及制备方法同实施例1，其区别仅在于，另行添加占所述基液量0.6wt％的2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪。
实验例
分别按照现有技术方法对上述实施例1-2及对比例1-4所得冷却液的性能进行检测，检测结果记录于下表1。
表1冷却液的全分析检测结果
从上表数据可知，本发明所述航空冷却液基于苯甲酸、异辛酸、癸二酸和肉桂酸的协调匹配，所述冷却液的消泡和防腐性能均较好；而对比例5和6中虽然额外添加了具有消泡功能的2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪，虽然能够控制泡沫指标合格，但会导致外观浑浊不透亮，不适宜于实际应用。
2、其他型号冷却液性能
随着水-乙二醇比例改变时，所得冷却液的冰点也会随之改变，则可以此调配不同冰点的冷却液。
根据国内外冷却液标准，除了65号冷却液(如实施例1)，其它冷却液主要有15号冷却液、20号冷却液、25号冷却液、30号冷却液、35号冷却液、40号冷却液、45号冷却液、50号冷却液和60号冷却液，具体的水-乙二醇比例如下表2。
表2不同牌号冷却液对应的乙二醇体积
| 冷却液牌号 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 60 |
| 乙二醇体积，％ | 29.0 | 35.2 | 40.2 | 44.7 | 48.5 | 52.1 | 55.2 | 60.0 | 63.1 |
为了考察本研究的缓蚀剂体系是否能保证不同冰点冷却液达到制定的标准要求，选用了水含量最多的15号冷却液，水含量中等的30号冷却液，以及与65号冷却液水含量相当的50号冷却液和60号冷却液按GB 29743进行全分析评定。
评定结果显示，除冰点、密度、沸点等指标符合对应的标准要求外，包括防腐性能和抗泡性能在内的其它指标也完全符合GJB 6100。
可见，使用本研究的添加剂缓蚀剂体系，通过改变水和乙二醇的体积百分比，形成了不同冰点的防腐型冷却液系列产品。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种环保型航空冷却液，其特征在于，包括基液及添加剂；其中，所述添加剂的组成及各组分基于所述基液的添加比例分别为：
苯甲酸，添加量占所述基液质量的0.5-1.5wt％；
异辛酸，添加量占所述基液质量的0.5-1.5wt％；
癸二酸，添加量占所述基液质量的0.5-1.0wt％；
肉桂酸，添加量占所述基液质量的0.2-0.6wt％；
苯三唑类化合物，添加量占所述基液质量的0.1-0.5wt％；
消泡剂，添加量占所述基液质量的1-50ppm；
染料，添加量占所述基液质量的1-50ppm；
杀菌剂，添加量占所述基液质量的1-10ppm；
pH值调节剂，调节所述航空冷却液的pH值8.5-9.0。
2.根据权利要求1所述环保型航空冷却液，其特征在于，所述基液为乙二醇-水体系基液。
3.根据权利要求2所述环保型航空冷却液，其特征在于，所述乙二醇与水的体积比为66-67：33-34。
4.根据权利要求1-3任一项所述环保型航空冷却液，其特征在于，所述苯三唑类化合物包括苯并三氮唑及其烷基化衍生物。
5.根据权利要求1-4任一项所述环保型航空冷却液，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚消泡剂和/或聚醚改性硅氧烷消泡剂。
6.根据权利要求1-5任一项所述环保型航空冷却液，其特征在于，所述杀菌剂包括1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、1,3-二溴-5,5-二甲基海因、1-溴-3-氯-5,5-二甲基海因、1，3-二氯-5,5-二甲基海因中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述环保型航空冷却液，其特征在于，所述pH调节剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
8.根据权利要求1-7任一项所述环保型航空冷却液，其特征在于，所述染料包括甲基橙。
9.根据权利要求1-8任一项所述环保型航空冷却液，其特征在于，所述添加剂的组成及各组分基于所述基液的添加比例分别为：
苯甲酸，添加量占所述基液质量的1.0wt％；
异辛酸，添加量占所述基液质量的1.0wt％；
癸二酸，添加量占所述基液质量的0.8wt％；
肉桂酸，添加量占所述基液质量的0.4wt％；
苯三唑类化合物，添加量占所述基液质量的0.5wt％；
消泡剂，添加量占所述基液质量的50ppm；
染料，添加量占所述基液质量的50ppm；
杀菌剂，添加量占所述基液质量的10ppm；
pH调节剂，调节所述航空冷却液的pH值8.5-9.0。
10.一种制备权利要求1-9任一项所述环保型航空冷却液的方法，其特征在于，包括取选定量的各原料组分进行混匀调和的步骤。
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