CN111621266A

CN111621266A - 一种电动汽车用冷却液及其制备工艺

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Publication number: CN111621266A
Application number: CN202010421022.0A
Authority: CN
Inventors: 程亮; 万书晓; 于军; 万如月; 乔小华
Original assignee: Grtf Lubechemy International Ltd; Guangdong University of Petrochemical Technology
Current assignee: Grtf Lubechemy International Ltd; Guangdong University of Petrochemical Technology
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2020-09-04

Abstract

本发明涉及发动机冷却液技术领域，具体涉及一种电动汽车用冷却液及其制备工艺，其原料组分包括乙二醇、防腐蚀添加剂、三氮唑类化合物、脂肪羧酸、碱金属盐、苯甲酸钠、消泡剂。与现有技术相比，本发明不含去离子水，可以大幅度降低电导率，而且该电导率不随温度升高而升高，通过添加由聚乙二醇、丙三醇、聚三元羧酸组成的防腐蚀添加剂，不但对传统金属具有保护作用，而且与铝(1024)、铝(2011)、铝(6060)、铝(6063)、铝(6061)、铝(6082)等特殊铝材可以形成有力的螯合体，从而达到防腐蚀的目的，并在相对较低的浓度和较大的pH变化范围内稳定，本发明的制备工艺简单，即使添加其他添加剂还可以保持聚乙二醇、丙三醇、聚三元羧酸形成的稳定网状结构。

Description

一种电动汽车用冷却液及其制备工艺

技术领域

本发明涉及发动机冷却液技术领域，具体涉及一种电动汽车用冷却液及其制备工艺。

背景技术

汽车行业的迅速发展，带动了冷却液的研制生产。发动机冷却液是发动机冷却系统中的循环介质，冷却液的传热性、高沸点和低冰点特性，有效抑制在高温下沸腾及低温结冰而对发动机起到保护作用，电动汽车电动机冷却系统一般要带走的热量，约占动力系统工作所产生热量的95％。电池热管理系统具有较高的功率密度，其温度对电池组的储能、耐用性、寿命和效率有着显著的影响。

传统冷却液一般使用乙二醇、去离子水作为基液，辅以添加无机或有机添加剂组成，但传统乙二醇-水、丙二醇-水冷却液无法满足电动汽车冷却系统的要求。主要原因：一、电动汽车冷却系统材料包含多种铝材，与传统燃油车所用铝材不同；二、电动汽车冷却系统要求冷却液具有极低电导率(通常要求小于5μs/cm)。国外为了解决这方面的问题，研制出低电导率冷却液，该冷却液冰点可以达到-36℃。然而，该冷却液电导率随着温度的升高而升高，对于高温条件下(如50℃、88℃)冷却液的电导率分别达到了2.4、5.2μS/cm，不满足极低电导率的要求，而且对于钢、铁等金属不具有防腐蚀保护作用。本发明从冷却液核心的添加剂角度出发，开展电动汽车用冷却液及其制备工艺研究。

发明内容

为了克服上述技术缺陷的不足，本发明提供了一种电动汽车用冷却液及其制备工艺，解决了我国现有发动机冷却液缺乏对特殊铝材的保护及电导率不稳定的问题。

一种电动汽车用冷却液，关键在于其原料组分按质量分数计包括：乙二醇35-90％、防腐蚀添加剂0.01-5％、三氮唑类化合物0.01-1.5％、脂肪羧酸0.05-3％、碱金属盐0.1-1％、苯甲酸钠0.05-0.5％、消泡剂0.001-0.05％；

所述防腐蚀添加剂由质量比为1：(1-3)：(1-3)的聚乙二醇、丙三醇、聚三元羧酸组成。

优选的，所述聚三元羧酸的分子结构式为：

聚合度n为2～30。

优选的，所述聚乙二醇的分子量为400-1000。

优选的，所述防腐蚀添加剂由质量比为1：(2-3)：(1-2)的聚乙二醇、丙三醇、聚三元羧酸组成。

优选的，所述脂肪羧酸为C5～C20一元羧酸、C5～C20二元羧酸中一种或几种混合。

优选的，所述碱金属盐为氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡中的一种或两种混合。

优选的，所述三氮唑类化合物为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巯基苯并三氮唑中的一种或两种混合。

优选的，所述消泡剂为有机硅、聚醚中一种或几种混合。

一种电动汽车用冷却液的制备方法，关键在于包括以下步骤：

步骤一、制备防腐蚀添加剂：在50℃条件下，将聚乙二醇、丙三醇、聚三元羧酸与部分乙二醇配成浓度为0.02～3mol/L的混合溶液，搅拌30分钟，冷却至室温；

步骤二、将脂肪羧酸、碱金属盐、苯甲酸钠，三氮唑类化合物依次加入剩余的乙二醇中，搅拌30分钟，得到初混液；

步骤三、将防腐蚀添加剂滴加至初混液中，并控制滴加速度使反应温度维持在25～50℃；

步骤四、向步骤三制得溶液中加入消泡剂和染色剂，搅拌30分钟；

步骤五、过滤步骤四制得溶液，得到产品。

优选的，步骤三中滴加速度为1.2-2.5mL/min。

有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的一种电动汽车用冷却液，不含去离子水，可以大幅度降低电导率，而且该电导率不随温度升高而升高，通过添加由聚乙二醇、丙三醇、聚三元羧酸组成的防腐蚀添加剂，以网状结构牢牢吸附在金属表面，不但对传统金属紫铜、黄铜、钢、铸铁、焊锡、铸铝具有保护作用，而且与铝(1024)、铝(2011)、铝(6060)、铝(6063)、铝(6061)、铝(6082)等特殊铝材可以形成有力的螯合体，从而达到防腐蚀的目的，大大降低了发动机冷却液对发动机冷却系统的点蚀，提高了对气穴腐蚀的抑制保护性能，不出现凝胶或形成沉淀，并在相对较低的浓度和较大的pH变化范围内稳定，本发明的制备工艺简单，不仅决定了聚乙二醇、丙三醇、聚三元羧酸可以形成稳定的网状结构，同时添加其他添加剂不破坏产品结构。

具体实施方法

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附表和具体实施方式对本发明作详细说明。

实施例1

各原料为：乙二醇95％、防腐蚀添加剂3.85％、苯并三氮唑0.01％、脂肪羧酸1.789％、氢氧化钾0.1％、苯甲酸钠0.05％、聚二甲基硅氧烷0.001％；脂肪羧酸为质量比为2:3的己酸和庚酸。

制备工艺：在50℃条件下，将质量比为1：1：3的聚乙二醇(分子量为400)、丙三醇、聚三元羧酸(分子结构式为：

聚合度n为5)与部分乙二醇配置成浓度为0.02mol/L的混合溶液，搅拌30分钟，得到防腐蚀添加剂，冷却至室温待用；将配方量的己酸、庚酸、氢氧化钾、苯甲酸钠、三氮唑类化合物依次加入剩余配方量的乙二醇中，搅拌30分钟，得到初混液；再将配方量的防腐蚀添加剂滴加至初混液中，并控制滴加速度为2.5-5mL/min，使反应温度维持在25～35℃；滴加完成后，加入配方量的聚二甲基硅氧烷，搅拌30分钟后，采用超滤膜过滤，得到成品。

实施例2

各原料为：乙二醇90％、防腐蚀添加剂5％、甲基苯并三氮唑1.5％、脂肪羧酸1.95％、氢氧化钙1％、苯甲酸钠0.5％、聚乙二醇硅氧烷0.05％；脂肪羧酸为质量比为8:11的己酸和辛酸。

制备工艺：在50℃条件下，将质量比为1：1：2的聚乙二醇(分子量为600)、丙三醇、聚三元羧酸(分子结构式为：

聚合度n为5)与部分乙二醇配置成浓度为3mol/L的混合溶液，搅拌30分钟，得到防腐蚀添加剂，冷却至室温待用；将配方量的己酸、辛酸、氢氧化钙、苯甲酸钠依次加入剩余配方量的乙二醇中，搅拌30分钟，得到初混液；再将配方量的防腐蚀添加剂滴加至初混液中，并控制滴加速度为2.5-5mL/min，使反应温度维持在45～50℃；滴加完成后，加入配方量的聚乙二醇硅氧烷，搅拌30分钟后，过滤，得到成品。

实施例3

各原料为：乙二醇92％、防腐蚀添加剂2.85％、巯基苯并三氮唑1.5％、脂肪羧酸2.853％、氢氧化钡0.6％、苯甲酸钠0.18％、GP型甘油聚醚0.017％；脂肪羧酸为质量比为1：2的十一碳二元酸和癸酸。

制备工艺：在50℃条件下，将质量比为1：3：1的聚乙二醇(分子量为800)、丙三醇、聚三元羧酸(分子结构式为：

聚合度n为14)与部分乙二醇配置成浓度为1.2mol/L的混合溶液，搅拌30分钟，得到防腐蚀添加剂，冷却至室温待用；将配方量的十一碳二元酸、癸酸、氢氧化钡、苯甲酸钠加入剩余配方量的乙二醇中，搅拌30分钟，得到初混液；再将配方量的防腐蚀添加剂滴加至初混液中，并控制滴加速度为2.5-5mL/min，使反应温度维持在35～45℃；滴加完成后，加入配方量的GP型甘油聚醚，搅拌30分钟后，超滤膜过滤，得到成品。

实施例4

各原料为：乙二醇94％、防腐蚀添加剂3.196％、苯并三氮唑0.08％、脂肪羧酸1.65％、氢氧化钡0.8％、苯甲酸钠0.27％、GPE型聚氧乙烯(聚氧丙烯)醚0.0035％；脂肪羧酸为质量比为1：2的己酸和癸二酸。

制备工艺：在50℃条件下，将质量比为1：2：1的聚乙二醇(分子量为1000)、丙三醇、聚三元羧酸(分子结构式为：

聚合度n为30)与部分乙二醇配置成浓度为0.08mol/L的混合溶液，搅拌30分钟，得到防腐蚀添加剂，冷却至室温待用；将配方量的己酸、癸二酸、氢氧化钡、苯甲酸钠加入剩余配方量的乙二醇中，搅拌30分钟，得到初混液；再将配方量的防腐蚀添加剂滴加至初混液中，并控制滴加速度为2.5-5mL/min，使反应温度维持在35～50℃；滴加完成后，加入配方量的GPE型聚氧乙烯(聚氧丙烯)醚和染色剂，搅拌30分钟后，过滤，得到成品。

对比例

巴斯夫(BASF)Glysantin G20

对各实施例1-4及对比实施例进行各项性能测试：

腐蚀性能测试：参照SH/T 0085-1991标准规定方法进行测定，所使用的金属试片的材质和尺寸均符合SH/T0085-1991要求，试验温度为88℃±2℃，试验时间336h±2h，测试结果如下表1所示。

表1腐蚀试验检测数据

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例
						紫铜，mg/片	0.5	0.4	0.5	0.6	0.7
黄铜，mg/片	1.2	1.0	0.9	0.9	1.3
						钢，mg/片	1.7	2.6	2.1	1.3	1096
铁，mg/片	3.5	4.2	3.1	2.1	1123
						焊锡，mg/片	1.6	3.5	3.1	2.8	39.8
铸铝，mg/片	0.4	0.5	0.6	0.5	0.6
						铝(1024)，mg/片	2.1	1.8	1.6	2.2	15
铝(2011)，mg/片	2.0	1.6	1.3	2.6	22
						铝(6060)，mg/片	1.7	1.3	1.6	2.8	34
铝(6063)，mg/片	1.8	1.1	2.0	2.0	183
						铝(6061)，mg/片	1.9	1.9	2.1	2.1	121
铝(6082)，mg/片	2.2	1.5	2.4	2.6	57

从上表中可以看到，本发明制备的冷却液，具有良好的多金属腐蚀抑制能力，各金属试片的腐蚀质量变化明显优于对比例，特别对于特殊铝材腐蚀具有优越的抑制作用。

电导率测试：参照TB/T 2059标准规定方法进行测定，测试结果如下表2所示。

表2电导率检测数据

从上表中可以看到，本发明制备的冷却液，当温度升高至50℃，电导率变化幅度为0.4-0.9μs/cm，当温度升高至88℃时，本发明的电导率变化幅度则远远小于巴斯夫(BASF)Glysantin G20，仍然满足极低电导率的要求。

最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电动汽车用冷却液，其特征在于其原料组分按质量分数计包括：乙二醇90-95％、防腐蚀添加剂0.01-5％、三氮唑类化合物0.01-1.5％、脂肪羧酸0.05-3％、碱金属盐0.1-1％、苯甲酸钠0.05-0.5％、消泡剂0.001-0.05％；

2.根据权利要求1所述一种电动汽车用冷却液，其特征在于：所述聚三元羧酸的分子结构式为：

聚合度n为2～30。

3.根据权利要求1所述一种电动汽车用冷却液，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量为400-1000。

4.根据权利要求1所述一种电动汽车用冷却液，其特征在于：所述防腐蚀添加剂由质量比为1：(2-3)：(1-2)的聚乙二醇、丙三醇、聚三元羧酸组成。

5.根据权利要求1所述一种电动汽车用冷却液，其特征在于：所述脂肪羧酸为C5～C20一元羧酸、C5～C20二元羧酸中一种或几种混合。

6.根据权利要求1所述一种电动汽车用冷却液，其特征在于：所述碱金属盐为氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡中的一种或两种混合。

7.根据权利要求1所述一种电动汽车用冷却液，其特征在于：所述三氮唑类化合物为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巯基苯并三氮唑中的一种或两种混合。

8.根据权利要求1所述一种电动汽车用冷却液，其特征在于：所述消泡剂为有机硅、聚醚中一种或几种混合。

9.一种权利要求1-8任一项所述的电动汽车用冷却液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤四、向步骤三制得溶液中加入消泡剂，搅拌30分钟；

步骤五、过滤步骤四制得溶液，得到产品。

10.根据权利要求9所述的一种电动汽车用冷却液的制备方法，其特征在于步骤三中滴加速度为2.5-5mL/min。