RU2117024C1

RU2117024C1 - Antifreeze

Info

Publication number: RU2117024C1
Application number: RU97107961A
Authority: RU
Inventors: И.Н. Белокурова; И.Г. Садовникова; Ю.Ю. Постников; Г.Г. Масютенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ГЕЛИС-ИНТ"
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: antifreeze comprises, mas.%: 87% orthophosphoric acid, 1.30-1.40; sodium hydroxide, 0.80-1.00; sodium salt of 2-mercaptobentriazole, 0.01-0.05; sodium carbonate, 0.10-0.15; disodium dihydrous salt of ethylenediaminetetracetic acid, 0.03-0.07; foam suppressor, 0.02-0.03; dye, 0.002-0.003; water, 0.85-1.5; inhibitor of corrosion of non-ferrous metals, 0.02-1.1; ethylene glycol or polyglycols, the balance. Inhibitor of corrosion of non-ferrous metals comprises (as calculated for antifreeze), mas. %: sodium metaphosphate, 0.05-0.10 or caprolactam, 0.02-0.10; or carbamide, 0.010-0.30; or benztriazole, 0.20-0.30; or inhibitor of atmospheric corrosion, or mixture thereof at any combinations and at any ratio. Hexametaphosphate or sodium polyphosphate are used as metaphosphate. EFFECT: improved anticorrosive characteristics. 3 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в производстве охлаждающих жидкостей для систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей, сельскохозяйственных машин, специальной техники, а также в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах. The invention relates to chemical technology and can be used in the production of coolants for cooling systems of internal combustion engines of cars, agricultural machinery, special equipment, and also as a coolant in heat exchangers.

Известна охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля, содержащая аминофосфаты, нитрит, нитрат тетраборат и бензоат щелочного металла, натриевую соль меркаптобензтиазола и гексаметилендиамин (GB патент 1397792, МПК 6 C 09 K 5/00, опублик. 1975). Known coolant based on ethylene glycol containing aminophosphates, nitrite, tetraborate nitrate and alkali metal benzoate, sodium salt of mercaptobenzthiazole and hexamethylenediamine (GB patent 1397792, IPC 6 C 09 K 5/00, published. 1975).

Известен антифриз на основе гликолей, содержащий фосфаты щелочного металла, борат щелочного металла, меркаптобензтиазол, соли цинка и/или магния (GB патент 1203161, МПК 6 C 09 K 5/00, опублик. 1970). Known glycol-based antifreeze containing alkali metal phosphates, alkali metal borate, mercaptobenzthiazole, zinc and / or magnesium salts (GB patent 1203161, IPC 6 C 09 K 5/00, published. 1970).

Известна охлаждающая жидкость на основе гликолей, содержащая триэтаноламины, динатрийфосфат и бензоат натрия (PL патент 139153, МПК 6, C 23 L 14/00, опублик. 1985). Known glycol-based coolant containing triethanolamines, disodium phosphate and sodium benzoate (PL patent 139153, IPC 6, C 23 L 14/00, published. 1985).

Однако эти охлаждающие жидкости из-за наличия в их составе аминов, нитратов, нитритов и боратов оказывают вредное влияние на организм человека и не соответствует современным требованиям, предъявляемым к антифризам. However, these coolants, due to the presence of amines, nitrates, nitrites and borates in their composition, have a harmful effect on the human body and do not meet modern requirements for antifreeze.

Известен антифриз на основе гликолей и их производных, содержащий ортофосфорную кислоту, органический фосфат и гидроксид щелочного металла (US патент 4684474, МПК 6 C 09 K 5/00, опублик. 1987), однако этот антифриз неустойчив по отношению к жесткой воде и имеет низкий резерв щелочности, что приводит к сокращению срока службы антифриза. Known antifreeze based on glycols and their derivatives containing orthophosphoric acid, organic phosphate and alkali metal hydroxide (US patent 4684474, IPC 6 C 09 K 5/00, published. 1987), however, this antifreeze is unstable with respect to hard water and has a low reserve alkalinity, which reduces the life of antifreeze.

Наиболее близким по составу и свойствам к предлагаемому является антифриз на основе гликоля, содержащий гидроксид натрия, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, пеногаситель, краситель, воду и ингибитор коррозии цветных металлов (RU патент 2050397, МПК 6, C 09 K 5/00, опублик. 20.12.95). Основными недостатками антифриза согласно прототипу являются недостаточная защитная способность по отношению к меди, латуни и припою и низкий резерв щелочности. The closest in composition and properties to the proposed one is glycol-based antifreeze containing sodium hydroxide, sodium salt of 2-mercaptobenzthiazole, disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, antifoam, dye, water and a non-ferrous metal corrosion inhibitor (RU patent 2050397, IPC 6, C 09 K, K 09 K 5/00, published. 12/20/95). The main disadvantages of the antifreeze according to the prototype are insufficient protective ability with respect to copper, brass and solder and a low alkalinity reserve.

Целью изобретения является повышение антикоррозионных свойств антифриза и увеличение резерва щелочности. The aim of the invention is to increase the anticorrosive properties of antifreeze and increase the alkalinity reserve.

Поставленная цель достигается тем, что антифриз на основе гликоля содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%:
Ортофосфорная кислота, 87%-ная - 1,30 - 1,40
Гидроксид натрия - 0,80 - 1,00
Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола - 0,01 - 0,05
Карбонат натрия - 0,10 - 0,15
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, двуводная - 0,03 - 0,07
Пеногаситель - 0,02 - 0,03
Краситель - 0,002 - 0,003
Вода - 0,85 - 1,50
Ингибитор коррозии цветных металлов - 0,02 - 1,10
Этиленгликоль или полигликоли - Остальное
В качестве ингибитора коррозии цветных металлов антифриз содержит в пересчете на антифриз, мас.%: метафосфат натрия, 0,05 - 0,10, или капролактам 0,02 - 0,10, или карбамид 0,1 - 0,3, или бензтриазол 0,2 - 0,3, или ингибитор атмосферной коррозии ВНХЛ-49 0,02 - 0,30, или их смесь в любом сочетании и в любом соотношении, при этом в качестве метафосфата натрия ингибитор коррозии цветных металлов содержит гексаметафосфат или полифосфат натрия технической общей формулы (NaPO₃)_nH₂O.This goal is achieved in that the glycol-based antifreeze contains the following components in their ratio, wt.%:
Phosphoric acid, 87% - 1.30 - 1.40
Sodium hydroxide - 0.80 - 1.00
2-mercaptobenzthiazole sodium salt - 0.01 - 0.05
Sodium carbonate - 0.10 - 0.15
Disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, two-water - 0.03 - 0.07
Antifoam - 0.02 - 0.03
Dye - 0.002 - 0.003
Water - 0.85 - 1.50
Non-ferrous metal corrosion inhibitor - 0.02 - 1.10
Ethylene Glycol or Polyglycols - Else
As an inhibitor of corrosion of non-ferrous metals, antifreeze in terms of antifreeze, wt.%: Sodium metaphosphate, 0.05 - 0.10, or caprolactam 0.02 - 0.10, or urea 0.1 - 0.3, or benztriazole 0.2 - 0.3, or atmospheric corrosion inhibitor VNHL-49 0.02 - 0.30, or a mixture thereof in any combination and in any ratio, while the non-ferrous metal corrosion inhibitor contains hexametaphosphate or industrial sodium polyphosphate as sodium metaphosphate general formula (NaPO ₃ ) _n H ₂ O.

Ингибитор атмосферной коррозии ВНХЛ-49 (ТУ 6-00-5808009-186-90) представляет собой прозрачную жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета с температурой кипения 135^oC при 0,0016 МПа. Основным компонентом (до 96 мас. %) данного ингредиента являются Шиффовы основания (азометины) общей формулы RR'C=NR'', где R,R' - водород, алкил-, арил-радикалы, R'' - алкил-, арил-радикалы.The VNHL-49 atmospheric corrosion inhibitor (TU 6-00-5808009-186-90) is a clear liquid from light yellow to light brown in color with a boiling point of 135 ^o C at 0.0016 MPa. The main component (up to 96 wt.%) Of this ingredient are Schiff bases (azomethines) of the general formula RR'C = NR '', where R, R 'are hydrogen, alkyl, aryl radicals, R''is alkyl, aryl -radicals.

Полифосфат натрия технический по ГОСТ 20291-80 представляет собой стекловидное прозрачное вещество в виде кусков бесцветных или желтовато-зеленоватого оттенка. Массовая доля полифосфата натрия в пересчете на P₂O₅ не менее 61,5%.Technical sodium polyphosphate according to GOST 20291-80 is a glassy transparent substance in the form of pieces of a colorless or yellowish-greenish tint. Mass fraction of sodium polyphosphate in terms of P ₂ O ₅ not less than 61.5%.

В качестве пеногасителя используют любой органический пеногаситель, например, пеногаситель на кремнийорганической основе (ЭАП-40 по ТУ 6-02-892-79). As an antifoam agent, any organic antifoam agent, for example, an antifoam agent based on organosilicon (EAP-40 according to TU 6-02-892-79), is used.

В качестве красителя используют любой спиртоводорастворимый краситель, например краситель кислотный ярко-голубой "3" (ТУ 6-14-391-76). As the dye, any alcohol-soluble dye is used, for example, acid dye bright blue "3" (TU 6-14-391-76).

Полигликоли (ТУ 6-15-1761-94) являются очищенными побочными гликолями производства этиленгликоля и представляют собой водный раствор гликоля с массовой долей 75-90%, в котором содержится 60-80 мас.% этиленгликоля, 5-20 мас.% диэтиленгликоля и до 5 мас.% триэтиленгликоля. Polyglycols (TU 6-15-1761-94) are purified by-products of ethylene glycol by-products and are an aqueous glycol solution with a mass fraction of 75-90%, which contains 60-80 wt.% Ethylene glycol, 5-20 wt.% Diethylene glycol and up to 5 wt.% triethylene glycol.

Применение в данном составе новых компонентов в сочетании с известными и найденное соотношение всех ингредиентов обеспечивает такие свойства, как высокие антикоррозионные свойства антифриза относительно конструкционных материалов двигателей (медь, латунь, припой, сталь, чугун, алюминий), значительный резерв щелочности, низкая токсичность. The use of new components in this composition in combination with the known and the found ratio of all ingredients provides properties such as high anticorrosion properties of antifreeze with respect to engine structural materials (copper, brass, solder, steel, cast iron, aluminum), a significant alkalinity reserve, and low toxicity.

Антифриз готовят раздельным растворением 87%-ной ортофосфорной кислоты, гидроксида натрия и натриевой соли 2-меркаптобензтиазола в гликоле путем перемешивания при комнатной температуре и остальных компонентов в воде при 40 - 50^oC путем их последовательного растворения при перемешивании. Оба раствора объединяют и перемешивают при комнатной температуре в течение 1 ч.Antifreeze is prepared by separate dissolution of 87% orthophosphoric acid, sodium hydroxide and the sodium salt of 2-mercaptobenzthiazole in glycol by stirring at room temperature and the remaining components in water at 40-50 ^° C by dissolving them successively with stirring. Both solutions are combined and stirred at room temperature for 1 hour.

Пример 1. В емкость с мешалкой помещают 290,2 г этиленгликоля, 4,2 г 87%-ной ортофосфорной кислоты, 2,52 г гидроксида натрия, 0,03 г натриевой соли 2-меркаптобензтиазола и перемешивают при комнатной температуре до полного растворения. Отдельно готовят раствор остальных компонентов. Для этого в 2,5 г водопроводной воды при 40-50^oC и постоянном перемешивании до полного растворения каждого последовательно добавляют 0,09 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, 0,3 г карбоната натрия, 0,15 г гексаметафосфата натрия, 0,06 г пеногасителя ЭАП-40 и 0,006 г красителя кислотного ярко-голубого "3". Затем полученные растворы объединяют в одной емкости и перемешивают при комнатной температуре в течение 1 ч.Example 1. 290.2 g of ethylene glycol, 4.2 g of 87% phosphoric acid, 2.52 g of sodium hydroxide, 0.03 g of sodium salt of 2-mercaptobenzthiazole are placed in a container with a stirrer and stirred at room temperature until completely dissolved. Separately, a solution of the remaining components is prepared. To do this, in 2.5 g of tap water at 40-50 ^o C and constant stirring until each is completely dissolved, 0.09 g of disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, 0.3 g of sodium carbonate, 0.15 g of sodium hexametaphosphate, 0.06 are successively added. g antifoam EAP-40 and 0.006 g of acid dye bright blue "3". Then, the resulting solutions are combined in one container and stirred at room temperature for 1 h.

Пример 6. Антифриз готовят так же, как в примере 1, но водный раствор содержит 0,15 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, 0,3 г карбоната натрия, 0,06 1 капролактама, 0,06 г пеногасителя, 0,006 г красителя и 2,5 г воды. Example 6. Antifreeze is prepared in the same way as in example 1, but the aqueous solution contains 0.15 g of disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, 0.3 g of sodium carbonate, 0.06 1 caprolactam, 0.06 g of antifoam, 0.006 g of dye and 2 5 g of water.

Пример 12. Антифриз готовят так же, как в примере 6, но водный раствор вместо капролактама 0,9 г карбамида. Example 12. Antifreeze is prepared in the same way as in example 6, but an aqueous solution instead of caprolactam 0.9 g of urea.

Пример 16. Антифриз готовят так же, как в примере 1, но в него дополнительно вводят 0,6 г бензтриазола. Example 16. Antifreeze is prepared in the same manner as in example 1, but 0.6 g of benztriazole is additionally added to it.

Пример 21. Антифриз готовят так же, как в примере 16, но в него дополнительно вводят 0,9 г ингибитора атмосферной коррозии ВНХЛ-49. Example 21. Antifreeze is prepared in the same way as in example 16, but 0.9 g of an atmospheric corrosion inhibitor VNHL-49 is additionally added to it.

Примеры 58-64. Антифризы готовят аналогично описанному в вышеприведенных примерах, но в качестве основы используют полигликоли по ТУ 6-15-1761-94. Examples 58-64. Antifreezes are prepared similarly to those described in the above examples, but polyglycols according to TU 6-15-1761-94 are used as the basis.

Составы антифриза по примерам 1-64 и известному антифризу приведены в табл. 1. The antifreeze compositions of examples 1-64 and the known antifreeze are given in table. one.

Образцы антифризов согласно табл. 1 подвергают коррозионным испытаниям в виде их 50%-ных водных растворов по методике ASTM 1384 в течение 336 ч при 88 ±1^oC с аэрацией воздухом. Сравнительные результаты испытаний представлены в табл. 2.Samples of antifreeze according to table. 1 are subjected to corrosion tests in the form of their 50% aqueous solutions according to ASTM 1384 for 336 hours at 88 ± 1 ^o C with aeration by air. Comparative test results are presented in table. 2.

Образцы антифризов испытывают на стойкость в жесткой воде по ГОСТ 28084-89. Критерием устойчивости антифриза к жесткой воде является отсутствие осадка и расслоения жидкой фазы. Antifreeze samples are tested for resistance in hard water according to GOST 28084-89. The criterion for the resistance of antifreeze to hard water is the absence of sediment and separation of the liquid phase.

Определение резерва щелочности проводят по методике ASTM D 1121. The determination of the alkalinity reserve is carried out according to the method of ASTM D 1121.

Водородный показатель pH измеряют в 50%-ных растворах образцов антифриза по методике ASTM D 1287. The pH is measured in 50% solutions of antifreeze samples according to ASTM D 1287.

Данные табл. 2 показывают, что наибольший антикоррозионный эффект при использовании данных составов антифриза проявляются для заявленных концентраций компонентов. При запредельных значениях концентраций каждого компонента ингибитора коррозии цветных металлов или их различных сочетаний коррозионное воздействие на конструкционные материалы двигателей усиливается или положительный эффект не возрастает (примеры 4 и 25,9 и 10,14 и 15,19 и 20, 30 и 31, 44 и 45). The data table. 2 show that the greatest anticorrosive effect when using these antifreeze compositions is manifested for the declared concentrations of the components. With exorbitant concentrations of each component of the non-ferrous metal corrosion inhibitor or their various combinations, the corrosive effect on the structural materials of the engines increases or the positive effect does not increase (examples 4 and 25.9 and 10.14 and 15.19 and 20, 30 and 31, 44 and 45).

Основные физико-химические свойства полученного антифриза представлены в табл. 3. Разбавление антифриза водой позволяет получить охлаждающие жидкости с температурой замерзания от минус 60 до минус 20^oC.The main physico-chemical properties of the obtained antifreeze are presented in table. 3. Dilution of antifreeze with water allows you to get coolants with a freezing temperature from minus 60 to minus 20 ^o C.

Таким образом, применение в составе антифриза согласно изобретению новых компонентов в сочетании с известными при найденном соотношении всех ингредиентов обеспечивает высокую антикоррозионную защиту антифриза по отношению к конструкционным материалам двигателей (меди, латуни, припою, стали, чугуну, алюминию), достаточно высокий резерв щелочности, устойчивость в жесткой воде и экологическую безопасность. Thus, the use of new components in the antifreeze composition according to the invention in combination with all the ingredients known for the found ratio provides high anticorrosive protection of antifreeze in relation to structural materials of engines (copper, brass, solder, steel, cast iron, aluminum), a fairly high alkalinity reserve, sustainability in hard water and environmental safety.

Claims

1. Glycol-based antifreeze containing sodium hydroxide, 2-mercaptobenzthiazole sodium salt, ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt, antifoam, dye, water and a non-ferrous metal corrosion inhibitor, characterized in that it additionally contains 87% orthophosphoric acid and sodium carbonate, and as glycol - ethylene glycol or polyglycols in the following ratio of components, wt.%:
Phosphoric acid 87% - 1.30 - 1.40
Sodium hydroxide - 0.80 - 1.00
2-mercaptobenzthiazole sodium salt - 0.01 - 0.05
Sodium carbonate - 0.10 - 0.15
Disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, two-water - 0.03 - 0.07
Antifoam - 0.02 - 0.03
Dye - 0.002 - 0.003
Water - 0.85 - 1.50
Non-ferrous metal corrosion inhibitor - 0.02 - 1.0
Ethylene Glycol or Polyglycols - Else
2. Antifreeze according to claim 1, characterized in that as a non-ferrous metal corrosion inhibitor it contains, wt%: sodium metaphosphate 0.05-0.10 or caprolactam 0.02-0.10, or urea 0.10-0 , 30, or benztriazole 0.20 - 0.30, or atmospheric corrosion inhibitor VNHL-49 0.02 - 0.30, or a mixture thereof in any combination and ratio.

3. Antifreeze according to claims 1 and 2, characterized in that as sodium metaphosphate it contains hexametaphosphate or sodium polyphosphate.