CN113831901A - 一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液，属于发动机散热液技术领域，所述有机酸型散热液的原材料包括：乙二醇、去离子水、DMF、NMP、甘油、氢氧化钠、异辛酸、癸二酸、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐、无水乙酸钠、聚醚消泡剂、改性稳定剂、纳米氮化硅、硬脂酸镁、硬脂酸钠、色素；本发明的有机酸型散热液能在解决铸铝出现点蚀、变色，试验过程中出现絮状物及气穴腐蚀等问题的同时，提高散热液在高温和低温环境下的使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液及其制备方法，属于发动机散热液技术领域。
背景技术
散热液是汽车发动机正常运转不可缺少的换热介质，主要由水、防冻剂和各种添加剂组成。其中缓蚀剂是散热液中最重要的添加剂，从缓蚀剂角度看，目前国内使用较多的是无机型散热液和无机-有机复合型散热液，这两种散热液的机理研究已相对成熟，而在报道的所有配方中主要借助硅酸盐来保护铸铝，但到目前为止硅酸盐凝胶问题未能从根本上解决。同时很多配方中仍添加硼酸盐和亚硝酸盐等毒性较大的物质。
有机酸型散热液对环境的保护功能非常显著，使用以后能利用微生物降解的作用保护并绿化环境，近年来有机酸型散热液已经在国际上得到了显著的发展。我国近年来也出现了许多关于有机酸型配方的研究，但是还不够成熟，通过查阅相关文献和专利，及大量的试验研究发现很大一部分配方的腐蚀性指标仅仅满足GB29743-2013或NB/SH/T0521-2010标准中玻璃器皿及铸铝传热腐蚀的失重要求，而像铸铝出现点蚀、变色、试验过程中出现很多絮状物及气穴腐蚀等问题均被忽略了，但这些问题同样会直接影响车辆的正常运行和使用寿命。
虽然有些散热液中加入缓蚀成分，能够减少絮状物和气穴腐蚀，但是加入的缓蚀成分会影响散热液在高温和低温环境下的使用效率，因此，研发出一种有机酸型散热液，能在解决铸铝出现点蚀、变色，试验过程中出现絮状物及气穴腐蚀等问题的同时，提高散热液在高温和低温环境下的使用效率，是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液及其制备方法，能在解决铸铝出现点蚀、变色，试验过程中出现絮状物及气穴腐蚀等问题的同时，提高散热液在高温和低温环境下的使用效率。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的原材料，按重量份计，包括：乙二醇33-35份、去离子水66-70份、DMF1-1.4份、NMP1.5-2份、甘油0.5-0.8份、氢氧化钠0.25-0.3份、异辛酸0.84-1份、癸二酸0.04-0.05份、甲基苯并三氮唑0.01-0.03份、水解聚马来酸酐0.01-0.04份、无水乙酸钠0.03-0.05份、聚醚消泡剂0.007-0.008份、改性稳定剂2-3份、纳米氮化硅0.02-0.05份、硬脂酸镁0.01-0.04份、硬脂酸钠0.01-0.03份、色素0.002-0.005份。
所述纳米氮化硅的粒径为300-400nm。
所述改性稳定剂的制备方法为：将纳米沸石粉、氢氧化钠、硅酸盐稳定剂、聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为10-12：3-5：0.05-0.08：0.3-0.5混合均匀后得到初级混合物，然后将初级混合物置于50-60℃下保温处理30-40min，得到保温后的初级混合物，然后向保温后的初级混合物中加入聚乙烯胺和丙烯酸，控制保温后的初级混合物，聚乙烯胺和丙烯酸的质量比为30-35:1-1.5:0.5-1，混合均匀后在40-45℃下进行超声振荡，控制超声振荡频率为55-60Hz，超声振荡的时间为20-25min，超声振荡结束，恢复至室温，得到改性稳定剂。
一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的制备方法，包括一次混合，二次混合，三次混合。
所述一次混合，将乙二醇、去离子水、DMF、NMP、甘油、氢氧化钠、异辛酸、癸二酸、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐混合均匀后置于-25℃到-22℃的环境中，低温处理30-35min后缓慢升温，控制升温速度为1-1.5℃/min，待温度升至20-25℃后，得到一次混合物；
所述二次混合，向一次混合物中加入无水乙酸钠、改性稳定剂、纳米氮化硅、硬脂酸镁、硬脂酸钠，然后开启搅拌，控制搅拌速度为300-350rpm，搅拌时间为40-45min，搅拌结束后进行微波辐射改性，微波辐射改性结束，得到二次混合物；
所述微波辐射改性过程中的微波频率为1.5-2GHz，微波功率为500-510W，微波辐射改性时间为20-25min。
所述三次混合，向二次混合物中加入聚醚消泡剂和色素，混合均匀后进行高压均质，高压均质结束得到有机酸型散热液。
所述高压均质时高压均质机的转速为2000-2100rpm，高压均质时的压力为90-100MPa，高压均质的时间为40-45min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明制备的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液，通过对稳定剂进行改性，能够有效解决铸铝点蚀行为、铸铝变色、气穴腐蚀及溶液清透度等技术问题，延长汽车发动机使用寿命；
（2）本发明制备的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液，外观为清亮透明液体，密度为1.08-1.09g/cm3，粘度为28-30mpa.s，PH值为9-10，灰分为0.1%-0.3%，对汽车有机涂料无影响；
（3）本发明制备的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液，按照SH/T0085-1991发动机冷却液腐蚀测定法进行测试，使用紫铜试片时质量变化为+（0.2-0.3）mg，使用焊锡试片时的质量变化为+（1.5-3）mg，使用黄铜试片时的质量变化为+（0.2-0.5）mg，使用铸钢试片时的质量变化为-（0.2-1）mg，使用铸铁试片时的质量变化为+（0.4-0.8）mg，使用铸铝试片时的质量变化为-（2-3）mg；
（4）本发明制备的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液，按照SH/T0620-1995发动机冷却液对传热状态下的铸铝合金腐蚀测定法进行测试，对铸铝试片的传热腐蚀率为+（0.1-0.3）mg/cm2，测试过程中透明无杂质，试片无变化；
（5）本发明制备的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液，通过使用改性稳定剂，并在二次混合步骤中进行微波辐射改性，能提高耐高温和低温能力，将有机酸型散热液置于50℃的环境下静置30天，再置于-20℃的环境下静置30天后，按照SH/T0085-1991发动机冷却液腐蚀测定法进行测试，使用紫铜试片时质量变化为+（0.3-0.4）mg，使用焊锡试片时的质量变化为+（1.5-3）mg，使用黄铜试片时的质量变化为+（0.2-0.6）mg，使用铸钢试片时的质量变化为-（0.6-1.3）mg，使用铸铁试片时的质量变化为+（0.5-0.9）mg，使用铸铝试片时的质量变化为-（2.5-3.2）mg；
（6）本发明制备的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液，通过使用改性稳定剂，并在二次混合步骤中进行微波辐射改性，能提高耐高温和低温能力，将有机酸型散热液置于50℃的环境下静置30天，再置于-20℃的环境下静置30天后，按照SH/T0620-1995发动机冷却液对传热状态下的铸铝合金腐蚀测定法进行测试，对铸铝试片的传热腐蚀率为+（0.2-0.4）mg/cm2，测试过程中透明无杂质，试片无变化。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的原材料，按重量份计，包括：乙二醇33份、去离子水66份、DMF1份、NMP1.5份、甘油0.5份、氢氧化钠0.25份、异辛酸0.84份、癸二酸0.04份、甲基苯并三氮唑0.01份、水解聚马来酸酐0.01份、无水乙酸钠0.03份、聚醚消泡剂0.007份、改性稳定剂2份、纳米氮化硅0.02份、硬脂酸镁0.01份、硬脂酸钠0.01份、色素0.002份。
所述纳米氮化硅的粒径为300nm。
所述改性稳定剂的制备方法为：将纳米沸石粉、氢氧化钠、硅酸盐稳定剂、聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为10：3：0.05：0.3混合均匀后得到初级混合物，然后将初级混合物置于50摄氏度下保温处理30min，得到保温后的初级混合物，然后向保温后的初级混合物中加入聚乙烯胺和丙烯酸，控制保温后的初级混合物，聚乙烯胺和丙烯酸的质量比为30:1:0.5，混合均匀后在40℃下进行超声振荡，控制超声振荡频率为55Hz，超声振荡的时间为20min，超声振荡结束，恢复至室温，得到改性稳定剂。
一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的制备方法，具体为：
1.一次混合：将乙二醇、去离子水、DMF、NMP、甘油、氢氧化钠、异辛酸、癸二酸、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐混合均匀后置于-25℃的环境中，低温处理30min后缓慢升温，控制升温速度为1℃/min，待温度升至20℃后，得到一次混合物；
2.二次混合：向一次混合物中加入无水乙酸钠、改性稳定剂、纳米氮化硅、硬脂酸镁、硬脂酸钠，然后开启搅拌，控制搅拌速度为300rpm，搅拌时间为40min，搅拌结束后进行微波辐射改性，控制微波频率为1.5GHz，微波功率为500W，微波辐射改性时间为20min，微波辐射改性结束，得到二次混合物；
3.三次混合：向二次混合物中加入聚醚消泡剂和色素，混合均匀后进行高压均质，控制高压均质机的转速为2000rpm，高压均质时的压力为90MPa，高压均质的时间为40min，高压均质结束得到有机酸型散热液。
实施例2
一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的原材料，按重量份计，包括：乙二醇34份、去离子水68份、DMF1.2份、NMP1.7份、甘油0.6份、氢氧化钠0.27份、异辛酸0.9份、癸二酸0.04份、甲基苯并三氮唑0.02份、水解聚马来酸酐0.03份、无水乙酸钠0.04份、聚醚消泡剂0.007份、改性稳定剂2.5份、纳米氮化硅0.03份、硬脂酸镁0.03份、硬脂酸钠0.02份、色素0.003份。
所述纳米氮化硅的粒径为350nm。
所述改性稳定剂的制备方法为：将纳米沸石粉、氢氧化钠、硅酸盐稳定剂、聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为11：4：0.06：0.4混合均匀后得到初级混合物，然后将初级混合物置于55℃下保温处理35min，得到保温后的初级混合物，然后向保温后的初级混合物中加入聚乙烯胺和丙烯酸，控制保温后的初级混合物，聚乙烯胺和丙烯酸的质量比为32:1.2:0.7，混合均匀后在42℃下进行超声振荡，控制超声振荡频率为57Hz，超声振荡的时间为22min，超声振荡结束，恢复至室温，得到改性稳定剂。
一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的制备方法，具体为：
1.一次混合：将乙二醇、去离子水、DMF、NMP、甘油、氢氧化钠、异辛酸、癸二酸、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐混合均匀后置于-23℃的环境中，低温处理32min后缓慢升温，控制升温速度为1.2℃/min，待温度升至22℃后，得到一次混合物；
2.二次混合：向一次混合物中加入无水乙酸钠、改性稳定剂、纳米氮化硅、硬脂酸镁、硬脂酸钠，然后开启搅拌，控制搅拌速度为320rpm，搅拌时间为42min，搅拌结束后进行微波辐射改性，控制微波频率为1.7GHz，微波功率为500W，微波辐射改性时间为22min，微波辐射改性结束，得到二次混合物；
3.三次混合：向二次混合物中加入聚醚消泡剂和色素，混合均匀后进行高压均质，控制高压均质机的转速为2050rpm，高压均质时的压力为95MPa，高压均质的时间为42min，高压均质结束得到有机酸型散热液。
实施例3
一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的原材料，按重量份计，包括：乙二醇35份、去离子水70份、DMF1.4份、NMP2份、甘油0.8份、氢氧化钠0.3份、异辛酸1份、癸二酸0.05份、甲基苯并三氮唑0.03份、水解聚马来酸酐0.04份、无水乙酸钠0.05份、聚醚消泡剂0.008份、改性稳定剂3份、纳米氮化硅0.05份、硬脂酸镁0.04份、硬脂酸钠0.03份、色素0.005份。
所述纳米氮化硅的粒径为400nm。
所述改性稳定剂的制备方法为：将纳米沸石粉、氢氧化钠、硅酸盐稳定剂、聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为12：5：0.08：0.5混合均匀后得到初级混合物，然后将初级混合物置于60℃下保温处理40min，得到保温后的初级混合物，然后向保温后的初级混合物中加入聚乙烯胺和丙烯酸，控制保温后的初级混合物，聚乙烯胺和丙烯酸的质量比为35:1.5:1，混合均匀后在45℃下进行超声振荡，控制超声振荡频率为60Hz，超声振荡的时间为25min，超声振荡结束，恢复至室温，得到改性稳定剂。
一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的制备方法，具体为：
1.一次混合：将乙二醇、去离子水、DMF、NMP、甘油、氢氧化钠、异辛酸、癸二酸、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐混合均匀后置于-22℃的环境中，低温处理35min后缓慢升温，控制升温速度为1.5℃/min，待温度升至25℃后，得到一次混合物；
2.二次混合：向一次混合物中加入无水乙酸钠、改性稳定剂、纳米氮化硅、硬脂酸镁、硬脂酸钠，然后开启搅拌，控制搅拌速度为350rpm，搅拌时间为45min，搅拌结束后进行微波辐射改性，控制微波频率为2GHz，微波功率为510W，微波辐射改性时间为25min，微波辐射改性结束，得到二次混合物；
3.三次混合：向二次混合物中加入聚醚消泡剂和色素，混合均匀后进行高压均质，控制高压均质机的转速为2100rpm，高压均质时的压力为100MPa，高压均质的时间为45min，高压均质结束得到有机酸型散热液。
对比例1
采用实施例1所述的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的原料及制备方法，其不同之处在于：使用硅酸盐稳定剂代替改性稳定剂。
对比例2
采用实施例1所述的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的原料及制备方法，其不同之处在于：二次混合步骤中不进行微波辐射改性。
对比例3
采用实施例1所述的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的原料及制备方法，其不同之处在于：三次混合步骤中不进行高压均质。
将实施例1-3和对比例1-3制备的散热液的指标进行对比，对比结果如下：
按照SH/T0085-1991发动机冷却液腐蚀测定法对实施例1-3和对比例1-3制备的有机酸型散热液进行试验，试验结果如下：
将实施例1-3和对比例1-3制备的有机酸型散热液分别置于50℃的环境下静置30天，再置于-20℃的环境下静置30天后，然后按照SH/T0085-1991发动机冷却液腐蚀测定法对实施例1-3和对比例1-3制备的有机酸型散热液进行试验，试验结果如下：
按照SH/T0620-1995发动机冷却液对传热状态下的铸铝合金腐蚀测定法对实施例1-3和对比例1-3制备的有机酸型散热液进行试验，试验结果如下：
将实施例1-3和对比例1-3制备的有机酸型散热液分别置于50℃的环境下静置30天，再置于-20℃的环境下静置30天后，按照SH/T0620-1995发动机冷却液对传热状态下的铸铝合金腐蚀测定法对实施例1-3和对比例1-3制备的有机酸型散热液进行试验，试验结果如下：
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液，其特征在于，所述有机酸型散热液的原材料，按重量份计，包括：乙二醇33-35份、去离子水66-70份、DMF1-1.4份、NMP1.5-2份、甘油0.5-0.8份、氢氧化钠0.25-0.3份、异辛酸0.84-1份、癸二酸0.04-0.05份、甲基苯并三氮唑0.01-0.03份、水解聚马来酸酐0.01-0.04份、无水乙酸钠0.03-0.05份、聚醚消泡剂0.007-0.008份、改性稳定剂2-3份、纳米氮化硅0.02-0.05份、硬脂酸镁0.01-0.04份、硬脂酸钠0.01-0.03份、色素0.002-0.005份；
所述改性稳定剂的制备方法为：将纳米沸石粉、氢氧化钠、硅酸盐稳定剂、聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为10-12：3-5：0.05-0.08：0.3-0.5混合均匀后得到初级混合物，然后将初级混合物置于50-60℃下保温处理30-40min，得到保温后的初级混合物，然后向保温后的初级混合物中加入聚乙烯胺和丙烯酸，控制保温后的初级混合物，聚乙烯胺和丙烯酸的质量比为30-35:1-1.5:0.5-1，混合均匀后在40-45℃下进行超声振荡，控制超声振荡频率为55-60Hz，超声振荡的时间为20-25min，超声振荡结束，恢复至室温，得到改性稳定剂。
2.根据权利要求1所述的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液，其特征在于，所述纳米氮化硅的粒径为300-400nm。
3.一种用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的制备方法，其特征在于，包括一次混合，二次混合，三次混合；
所述一次混合，将乙二醇、去离子水、DMF、NMP、甘油、氢氧化钠、异辛酸、癸二酸、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐混合均匀后置于-25℃到-22℃的环境中，低温处理30-35min后缓慢升温，控制升温速度为1-1.5℃/min，待温度升至20-25℃后，得到一次混合物；
所述二次混合，向一次混合物中加入无水乙酸钠、改性稳定剂、纳米氮化硅、硬脂酸镁、硬脂酸钠，然后开启搅拌，控制搅拌速度为300-350rpm，搅拌时间为40-45min，搅拌结束后进行微波辐射改性，微波辐射改性结束，得到二次混合物；
所述三次混合，向二次混合物中加入聚醚消泡剂和色素，混合均匀后进行高压均质，高压均质结束得到有机酸型散热液。
4.根据权利要求3所述的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的制备方法，其特征在于，所述微波辐射改性过程中的微波频率为1.5-2GHz，微波功率为500-510W，微波辐射改性时间为20-25min。
5.根据权利要求3所述的用于发动机及新能源汽车冷却系统的有机酸型散热液的制备方法，其特征在于，所述高压均质时高压均质机的转速为2000-2100rpm，高压均质时的压力为90-100MPa，高压均质的时间为40-45min。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113999656A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-02-01 | 纯牌科技股份有限公司 | 一种车用散热液的制备方法 |
| CN113999656B (zh) * | 2022-01-04 | 2022-03-25 | 纯牌科技股份有限公司 | 一种车用散热液的制备方法 |
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