RU2156787C1

RU2156787C1 - Antifreeze

Info

Publication number: RU2156787C1
Application number: RU99127015A
Authority: RU
Inventors: И.Г. Садовникова; М.К. Старовойтов; Е.А. Желтова; Т.В. Рудакова; Ю.А. Журов; Е.И. Сафонова; Ю.Д. Батрин; А.Ф. Качегин; С.В. Садовников; Л.И. Гайдин; Л.В. Дьяконова; Г.С. Болонкин; Е.В. Цапкова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ГЕЛИС-ИНТ"
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2000-09-27

Abstract

FIELD: chemical engineering, more particularly preparation of cooling liquids for cooling internal combustion engines, and also as heat carrier in heat exchange apparatus. SUBSTANCE: antifreeze comprises, wt %: 100% orthophosphoric acid, 0.8-1.2; potassium hydroxide, 1.4.-1.5; sodium salt of 2- mercaptobenzthiazole, 0.008-0.02; sodium carbonate, 0.10- 0.15; salt deposition inhibitor, 0.06-0.1; cyclohexanone, 0.002-0.003; 0.01-0.03 foam suppressor; colorant, 0.002- 0.003; water, 2.0-3.0; and ethylene glycol or polyglycols the balance. Salt deposition inhibitor is essentially mixture of disodium salt of ethylenediamine tetracetic acid and oxyethylene diphosphoric acid at ratio thereof from 1: 1 to 3:1. Antifreeze makes it possible to improve anticorrosion properties and resistance to hard water. EFFECT: improved properties of the antifreeze. 1 ex, 3 tbl

Description

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

Известны охлаждающие жидкости на основе этиленгликоля, содержащие в своей основе фосфаты щелочных металлов, меркаптобензтиазол, тетраборат натрия, бензтриазол (GB патент N 1203161, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 1970; CS патент N 226394, МПК 6 C 23 F 11/10, опубл. 1985; JP патент N 59-15716, МПК 6 C 09 K 3/00, опубл. 1984; FR заявка N 2489335, МПК 6 C 09 K 15/04, опубл. 1982; RU патент 2050397, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 20.12.95). Основными недостатками данных охлаждающих жидкостей является недостаточная антикоррозионная защита по отношению к черным металлам, латуни и припою, а также неустойчивость по отношению к жесткой воде. Ethylene glycol-based coolants are known, which are based on alkali metal phosphates, mercaptobenzthiazole, sodium tetraborate, benztriazole (GB patent N 1203161, IPC 6 C 09 K 5/00, publ. 1970; CS patent N 226394, IPC 6 C 23 F 11/10, publ. 1985; JP patent N 59-15716, IPC 6 C 09 K 3/00, publ. 1984; FR application N 2489335, IPC 6 C 09 K 15/04, publ. 1982; RU patent 2050397, IPC 6 C 09 K 5/00, publ. 12/20/95). The main disadvantages of these coolants are inadequate corrosion protection in relation to ferrous metals, brass and solder, as well as instability in relation to hard water.

Известны охлаждающие жидкости на основе гликолей, содержащие триэтаноламин, динатрийфосфат, нитриты и нитрата щелочных металлов, гексаметилендиамин (GB патент 1397792, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 1975; PL патент 139153, МПК 6 C 23 L 14/00, опубл. 1985; US патент 4684474, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 1987). Однако эти охлаждающие жидкости неустойчивы по отношению к жесткой воде, а также оказывают вредное влияние на организм человека ввиду наличия в их составе аминов, нитратов и нитритов. Glycol-based cooling liquids are known, containing triethanolamine, disodium phosphate, nitrites and alkali metal nitrates, hexamethylene diamine (GB patent 1397792, IPC 6 C 09 K 5/00, publ. 1975; PL patent 139153, IPC 6 C 23 L 14/00, publ. 1985; US patent 4684474, IPC 6 C 09 K 5/00, publ. 1987). However, these coolants are unstable with respect to hard water, and also have a harmful effect on the human body due to the presence of amines, nitrates and nitrites in their composition.

Наиболее близким по составу и свойствам к предлагаемому является антифриз на основе этиленгликоля или полигликолей, содержащий гидроксид калия, отрофтосфорную кислоту, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, карбонат натрия, пеногаситель, краситель и воду (RU патент N 2125074, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 20.01.99). The closest in composition and properties to the proposed one is antifreeze based on ethylene glycol or polyglycols containing potassium hydroxide, phosphoric acid, disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, sodium carbonate, antifoam, dye and water (RU patent N 2125074, IPC 6 C 09 K 5/00 publ. 01.20.99).

Основными недостатками патента являются недостаточная антикоррозионная защита по отношению к черным металлам, алюминию и неустойчивость по отношению к жесткой воде. The main disadvantages of the patent are insufficient corrosion protection in relation to ferrous metals, aluminum and instability in relation to hard water.

Целью данного изобретения является повышение антикорррозионных свойств антифриза и устойчивость по отношению к жесткой воде. The aim of this invention is to increase the anticorrosion properties of antifreeze and resistance to hard water.

Поставленная цель достигается тем, что антифриз на основе гликоля имеет состав при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ортофосфорная кислота, 100%-ная - 0,8 - 1,2
Гидроксид калия - 1,4 - 1,5
Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола - 0,008 - 0,020
Карбонат натрия - 0,10 - 0,15
Ингибитор солеотложения - 0,06 - 0,10
Циклогексан - 0,01 - 0,03
Пеногаситель - 0,002 - 0,003
Краситель - 0,002 - 0,003
Вода - 2,0 - 3,0
Этиленгликоль или полигликоли - Остальное
При этом ингибитор солеотложения содержит смесь динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и оксиэтилидендифосфорной кислоты при их соотношении 1:1 - 3:1.This goal is achieved in that the glycol-based antifreeze has a composition in the following ratio of components, wt.%:
Phosphoric acid, 100% - 0.8 - 1.2
Potassium hydroxide - 1.4 - 1.5
2-mercaptobenzthiazole sodium salt - 0.008 - 0.020
Sodium carbonate - 0.10 - 0.15
Scale Inhibitor - 0.06 - 0.10
Cyclohexane - 0.01 - 0.03
Defoamer - 0.002 - 0.003
Dye - 0.002 - 0.003
Water - 2.0 - 3.0
Ethylene Glycol or Polyglycols - Else
In this case, the scale inhibitor contains a mixture of disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid and hydroxyethylidene diphosphoric acid at a ratio of 1: 1 - 3: 1.

В качестве пеногасителя используют любой органический пеногаситель, например пеногаситель на кремнийорганической основе (продукт 139-282 по ТУ 6-02-1-529-86). As an antifoam agent, any organic antifoam agent, for example an antifoam agent based on organosilicon (product 139-282 according to TU 6-02-1-529-86), is used.

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

Полигликоли (ТУ 6-15-1761-94) являются продуктом производства этиленгликоля и представляют собой водный раствор смеси гликолей при их содержании, мас.%: этиленгликоля - 60 - 80, диэтиленгликоля - 5 - 20, триэтиленгликоля - до 5. Polyglycols (TU 6-15-1761-94) are a product of the production of ethylene glycol and are an aqueous solution of a mixture of glycols at their content, wt.%: Ethylene glycol - 60 - 80, diethylene glycol - 5 - 20, triethylene glycol - up to 5.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный состав антифриза отличается от известного введением двух новых компонентов: ингибитора солеотложения и циклогексанона. Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию новизна. Comparative analysis with the prototype shows that this antifreeze composition differs from the known one by the introduction of two new components: scaling inhibitor and cyclohexanone. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of novelty.

Применение в данном составе новых компонентов в сочетании с известными и найденное соотношение всех ингредиентов обеспечивает такие свойства, которые проявляются только в указанном техническом решении, а именно: высокие антикоррозионные свойства антифриза относительно конструкционных материалов двигателей (сталь, чугун, медь, латунь, припой, алюминий), устойчивость по отношению к жесткой воде и низкую токсичность. The use of new components in this composition in combination with the known and the found ratio of all ingredients provides such properties that are manifested only in the specified technical solution, namely: high anticorrosive properties of antifreeze relative to structural materials of engines (steel, cast iron, copper, brass, solder, aluminum ), resistance to hard water and low toxicity.

При изучении других технических решений в данной области технологии признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, что обеспечивает соответствие данного технического решения критерию существенные отличия. When studying other technical solutions in this field of technology, signs that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified, which ensures that this technical solution meets the criterion of significant differences.

Антифриз готовят раздельным растворением гидроксида калия и 2-меркаптобензтиазола в гликоле при 45 - 55^oC и остальных компонентов в водногликолевом растворе при 40 - 50^oC путем их растворения в любой последовательности при перемешивании. Оба раствора объединяют при перемешивании при комнатной температуре в течение 1 ч.Antifreeze is prepared by separate dissolution of potassium hydroxide and 2-mercaptobenzthiazole in glycol at 45 - 55 ^o C and other components in an aqueous glycol solution at 40 - 50 ^o C by dissolving them in any order with stirring. Both solutions are combined with stirring at room temperature for 1 hour.

Пример 1. В емкость с мешалкой помещают 22,2 г этиленгликоля, 0,08 г гидроксида калия и 0,01 г натриевой соли 2-меркаптобензтиазола и перемешивают при 45 - 55^oC до полного растворения компонентов. Отдельно готовят раствор остальных компонентов. Для этого к 72,72 г этиленгликоля приливают 2,536 г воды, смесь нагревают при перемешивании до 40 - 50^oC и затем последовательно добавляют 1,0 г 100%-ной ортофосфорной кислоты, 1,32 г гидроксида калия, 0,13 г карбоната натрия, 0,002 г пеногасителя (продукта 139 - 282) и 0,002 г красителя кислотного ярко-голубого "З". Перемешивание раствора продолжают до полного растворения всех компонентов. Затем полученные растворы объединяют в одной емкости и перемешивают в течение 1 ч при комнатной температуре.Example 1. In a container with a stirrer, 22.2 g of ethylene glycol, 0.08 g of potassium hydroxide and 0.01 g of sodium salt of 2-mercaptobenzthiazole are placed and stirred at 45 - 55 ^o C until the components are completely dissolved. Separately, a solution of the remaining components is prepared. To do this, 2.536 g of water is added to 72.72 g of ethylene glycol, the mixture is heated with stirring to 40 - 50 ^o C and then 1.0 g of 100% phosphoric acid, 1.32 g of potassium hydroxide, 0.13 g of carbonate are successively added. sodium, 0.002 g of antifoam (product 139 - 282) and 0.002 g of acid dye bright blue "Z". Stirring of the solution is continued until all components are completely dissolved. Then, the resulting solutions are combined in one container and stirred for 1 h at room temperature.

Составы заявленного антифриза по примерам 2 - 39 и известного, представленные в табл. 1, готовят аналогично описанному в примере 1. The compositions of the claimed antifreeze according to examples 2 to 39 and known, are presented in table. 1, prepared as described in example 1.

Образцы заявленного антифриза по примерам 2 - 39 и известного, представленные в табл. 1, готовят аналогично описанному в примере 1. Samples of the claimed antifreeze according to examples 2 to 39 and known, are presented in table. 1, prepared as described in example 1.

Образцы антифризов согласно табл. 1 подвергают коррозионным испытаниям в виде их 50%-ных растворов по методике ASTM - 1384 в течение 336 ч при (88 ± 1)^oC с аэрацией воздухом.Samples of antifreeze according to table. 1 are subjected to corrosion tests in the form of their 50% solutions according to ASTM 1384 for 336 hours at (88 ± 1) ^o C with aeration.

Сравнительные результаты коррозионных испытаний представлены в табл. 2. Comparative results of corrosion tests are presented in table. 2.

Как видно из табл. 2, образцы 3-5, 10-18, 22-36 обладают высокими антикоррозионными свойствами. As can be seen from the table. 2, samples 3-5, 10-18, 22-36 have high anticorrosive properties.

Уменьшение концентрации циклогексанона ниже 0,01 мас.% приводит к увеличению коррозии черных металлов (пример 2), а увеличение ее выше 0,03 мас.% не приводит к повышению положительного эффекта (пример 6). A decrease in the concentration of cyclohexanone below 0.01 wt.% Leads to an increase in corrosion of ferrous metals (example 2), and an increase above 0.03 wt.% Does not lead to an increase in the positive effect (example 6).

Уменьшение концентрации ингибитора солеотложения ниже 0,06 мас.% приводит к снижению коррозионной стойкости алюминия (пример 7 - 9), увеличение его содержания выше 0,1 мас. % резко усиливает коррозию черных металлов (пример 19 - 21). A decrease in the concentration of the scale inhibitor below 0.06 wt.% Leads to a decrease in the corrosion resistance of aluminum (example 7 - 9), an increase in its content above 0.1 wt. % sharply enhances the corrosion of ferrous metals (example 19 - 21).

Данные табл. 2 показывают, что наибольший антикоррозионный эффект при использовании данных составов антифриза проявляется при заявленных концентрациях компонентов. The data table. 2 show that the greatest anticorrosive effect when using these antifreeze compositions is manifested at the declared concentrations of the components.

При запредельных значениях концентраций каждого компонента или их различных сочетаний коррозионное воздействие на конструкционные материалы двигателей усиливается или не оказывает положительного эффекта (примеры 2, 6-9, 19-21, 37-39). With exorbitant values of the concentrations of each component or their various combinations, the corrosive effect on the structural materials of engines is enhanced or does not have a positive effect (examples 2, 6-9, 19-21, 37-39).

Основные физико-химические свойства полученного антифриза представлены в табл. 3. The main physico-chemical properties of the obtained antifreeze are presented in table. 3.

Кроме того, образцы антифризов, представленные в табл. 1, испытывались на стойкость в жесткой воде по ГОСТ 28084-89. In addition, the antifreeze samples presented in table. 1, were tested for resistance in hard water according to GOST 28084-89.

Критерием устойчивости антифриза к жесткой воде является отсутствие осадка и расслоения жидкой фазы. The criterion for the resistance of antifreeze to hard water is the absence of sediment and separation of the liquid phase.

Наилучшие результаты при испытании на стойкость в жесткой воде показали образцы антифризов с заявленным составом ингибитора солеотложения (пример 10 - 18, 22 - 36). The best results when tested for hardness in hard water showed antifreeze samples with the claimed composition of the scale inhibitor (example 10 - 18, 22 - 36).

В образцах антифризов, где отсутствовал ингибитор солеотложения (пример 1 - 6) или его концентрация ниже 0,06 мас.% (пример 7 - 9), наблюдалось выпадение осадков. Увеличение концентрации ингибитора солеотложения выше 0,1 мас.% (примеры 19 - 21, 37 - 39) не приводит к повышению положительного эффекта, но при этом усиливает коррозию черных металлов. In antifreeze samples, where there was no scale inhibitor (example 1-6) or its concentration below 0.06 wt.% (Example 7-9), precipitation was observed. An increase in the concentration of the scale inhibitor above 0.1 wt.% (Examples 19-21, 37-39) does not lead to an increase in the positive effect, but at the same time enhances the corrosion of ferrous metals.

Определение резерва щелочности проводят по методике ASTMD - 1121. Determination of alkalinity reserve is carried out according to the method of ASTMD - 1121.

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

Разбавление антифриза водой позволяет получить охлаждающие жидкости с температурой замерзания от минус 65 до минус 20^oC.Dilution of antifreeze with water allows you to get coolants with a freezing temperature from minus 65 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, стали, чугуна, алюминию, припою, латуни) и устойчивость в жесткой воде. Thus, the use of new components in the antifreeze composition according to the invention in combination with all ingredients known for the found ratio provides high anticorrosion protection of antifreeze in relation to structural materials of engines (copper, steel, cast iron, aluminum, solder, brass) and resistance to hard water.

Claims

Glycol-based antifreeze containing phosphoric acid, potassium hydroxide, sodium carbonate, antifoam, dye and water, characterized in that it additionally contains a mixture of disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid and hydroxyethylidene diphosphonic acid in a ratio of 1: 1 - 3: 1 as a scaling inhibitor, sodium salt of 2-mercaptobenzthiazole and cyclohexanone in the following ratio, wt.%:
Phosphoric acid, 100% - 0.8 - 1.2
Potassium hydroxide - 1.4 - 1.5
2-mercaptobenzthiazole sodium salt - 0.008 - 0.02
Sodium carbonate - 0.1 - 0.15
Scale Inhibitor - 0.06 - 0.1
Cyclohexanone - 0.01 - 0.03
Defoamer - 0.002 - 0.003
Dye - 0.002 - 0.003
Water - 2.0 - 3.0
Ethylene Glycol or Polyglycols - Else