CN106867481A - 发动机冷却液及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种广泛应用于汽车、工业设备、电力设备中防止腐蚀、结垢、结锈、气蚀的冷却液的缓蚀剂复合剂新配方及其制备工艺，该缓蚀剂复合剂用于乙二醇‑去离子水、丙二醇‑去离子水、丙三醇‑去离子水、混醇‑去离子水等冷却液体系中，其成分是含有缓蚀剂、缓冲剂、防垢剂、消泡剂以及着色剂的液体混合物。本发明适用范围广，操作简易，生产效率高，可工业化连续生产，以此液体配方为添加剂所生产的冷却液可以满足GB29743‑2013要求的玻璃器皿腐蚀实验、铸铝传热腐蚀实验、铝泵气穴腐蚀试验和模拟腐蚀实验。

Description

发动机冷却液及其制备工艺

技术领域

本发明涉及应用于汽车、工业设备、电力设备中的冷却液及其制备工艺，尤其涉及含有缓蚀剂、缓冲剂、防垢剂、消泡剂以及着色剂的缓蚀剂复合剂，应用于醇类与去离子水配比的发动机冷却液体系中。

背景技术

随着汽车工艺和材料的进步，新材料的不断应用。对发动机冷却液的要求越来越高，最初的冷却液使用无机盐缓蚀剂，无机盐型缓蚀剂包括磷酸盐型和硅酸盐型两种类型，其中硅酸盐型缓蚀剂市场占有率大概为70%左右。典型的磷酸盐型缓蚀剂是针对飞机发动机铝合金冷却系统的缓蚀剂配方，它是在乙二醇中加入质量分数为0.9%-1.0%的磷酸，然后加入50%的 三乙醇胺溶液调节PH值为6.9-7.3，然后加入0.2%-0.3%的巯基苯并噻唑钠溶液，加入巯基苯并噻唑是为了防止胺对铜的侵蚀；另一个磷酸盐型的典型缓蚀剂配方是由苯甲酸盐和亚硝酸盐组成，主要用于铸铁冷却液系统，PH值为7.0-8.5。无机盐缓蚀剂对金属表面的保护主要是通过使金属表面发生钝化，生产钝化膜达到对金属的保护，这种无机盐型的缓蚀剂消耗速度快，使用寿命很短，一般在冷却液运行2.5~5万km之后就消耗完了。

磷酸盐型缓蚀剂已经无法有效的保护铝合金散热器和缸盖等部件，硅酸盐型缓蚀剂应运而生。硅酸盐是铝合金的特效缓蚀剂，所以随着铝合金部件在冷却系统的应用，硅酸盐型缓蚀剂配方的开发也越来越多，现在市场销售的70%以上的冷却液都是使用的硅酸盐型缓蚀剂。但是硅酸盐型缓蚀剂使用过程中的一个突出的问题是硅酸盐非常容易聚合，生成凝胶或沉淀，堵塞管路，降低传热效果。所以硅酸盐型缓蚀剂的配方技术难题首先是解决硅酸盐的稳定性，然后才能通过缓蚀剂的复配获得性能优良的冷却液，目前通用的办法是添加一定比例的硅酸盐稳定剂，但由于原材料价格昂贵，合成过程复杂难以工业化。

近几年，一些新兴的冷却液技术型企业将硅酸盐稳定剂的合成工业化，加速了硅酸盐型冷却液的迅猛发展。但是硅酸盐型缓蚀剂配方还是有一定的局限性，它的防腐蚀效果与缓蚀剂的种类、缓蚀剂加入顺序、稳定剂种类以及稳定剂加入量有很大的关系，在配方研究、开发过程以及生产冷却液时都会遇到或大或小的问题从而影响了冷却液的防腐蚀效果。随着使用者对冷却液要求的不断提高，长寿命型冷却液缓蚀剂配方成了研究的重点。

有机羧酸型缓蚀剂对金属的保护主要是通过在金属表面的活性表面发生吸附，改变金属表面的电化学性质，来防止金属腐蚀，这种类型缓蚀剂消耗速度慢。通过长期大量的行车使用试验，检验了有机羧酸型冷却液的综合防护性能效果很好，缓蚀剂在实际过程中的消耗速率很低，是一种长寿命的产品。但目前大多数通过无机组分与有机羧酸复配得到产品，具有很好的防腐蚀效果，但是长寿命的特点并没有凸显。

同时，完整的配方体系大概有10-13种化学品组成，实际操作的中，即使拥有配方，生产过程中辅料的加入比例和时间一直是困扰技术人员的一个难题，化学品种类认识不清，经常会出现漏加物质、加错物质、加入分量不正确等问题，导致冷却液报废，造成了巨大的经济损失，所以开发生产效率高的缓蚀剂复合剂成为必然。

发明内容

本发明的目的是提出一种发动机冷却液，包括液体型的冷却液用缓蚀剂，由多种化学品复配得到，具有防腐蚀、防结垢、防锈、避免气蚀等特性。

本发明的目的通过下述技术路线实现：

一种发动机冷却液，所述发动机冷却液由冷却液基液和缓蚀剂复合剂构成，所述包括缓蚀剂复合剂硅酸盐型缓蚀剂复合剂和有机羧酸型缓蚀剂复合剂，其中，

所述硅酸盐型缓蚀剂复合剂由下述成分的重量份构成：

去离子水 34-50份；

苯并三氮唑 3-6.8份

亚硝酸钠 5.6-10份；

钼酸钠 1-2份；

片碱 11-17份；

硼砂 6-12份；

癸二酸 5-10份；

己二酸 4-7份；

五水偏硅酸钠 3-5份

稳定剂 1-5份

硅酸盐 1-5份

抗泡剂 0.06-0.1份；

色素 0.1-0.2份；

所述有机羧酸型缓蚀剂复合剂由下述成分的重量份构成：

去离子水 20-30份；

苯并三氮唑 1.5-3.0份；

正辛酸 8.6-11.5份；

癸二酸 2.5-4.8份；

十一碳二元酸 3.4-5.5份；

苯甲酸钠 9.8-11.5份；

柠檬酸 0.9-1.5份；

片碱 4.8-8份；

抗泡剂 0.03-0.05份；

色素 0.05-0.10份；

所述冷却液基液由醇类和去离子水根据不同冰点的不同配比制备。

所述硅酸盐型缓蚀剂复合剂由下述成分的重量百分比构成：

氢氧化钠 5%，

苯并三氮锉 1%，

硝酸钠 1.6%，

亚硝酸钠 1.6%，

硼砂 8%，

癸二酸 3%，

苯甲酸钠 4%，

钼酸钠 1%，

硅酸盐 2%，

稳定剂 2%，

去离子水 66.8%；

所述缓蚀剂复合剂用于重负荷汽车发动机冷却液，每吨冷却液中加入50公斤所述缓蚀剂复合剂。

本发明还提出一种制备上述发动机冷却液的制备工艺，该工艺包括步骤：

1）制备缓蚀剂复合剂：以分步加入所述成分的份数或比例，混合搅拌；

2）制备冷却液基液：在搅拌灌中，按照冰点需要加入不同比例的乙二醇/丙二醇/丙三醇/混醇和去离子水；

3）混合配置：将制备好的液体缓蚀剂复合剂倒入冷却液基液中搅拌20分钟；

4）过滤灌装：将生产好的冷却液过滤灌装；

其中，步骤1中，硅酸盐型缓蚀剂混合液各成分加入顺序依次为苯并三氮唑-片碱-去离子水-亚硝酸钠-钼酸钠-硼砂-癸二酸-己二酸-硅酸盐稳定剂-硅酸盐-抗泡剂-色素；

有机羧酸型缓蚀剂混合液各成分加入顺序依次为苯并三氮唑-异辛酸-正辛酸-片碱-去离子水-癸二酸-十一碳二元酸-苯甲酸钠-柠檬酸-抗泡剂-色素。

在步骤3中，搅拌可使用机械搅拌或鼓气搅拌，机械搅拌下搅拌时间15-30分钟，鼓气搅拌时间不少于30分钟。

用于重负荷汽车发动机冷却液的缓蚀剂复合剂制备工艺包括步骤：

1）将氢氧化钠和水溶解；

2）依次加入苯并三氮锉、硝酸钠、亚硝酸钠、硼砂、癸二酸、苯甲酸钠、钼酸钠、稳定剂，搅拌30分钟；

3）混合液全部溶解清澈后，加入硅酸盐，搅拌30分钟，全部溶解；

4）全部溶解的混合液静止沉淀7天，过滤清澈。

在制备冷却液基液时，所述乙二醇/丙二醇/丙三醇/混醇和去离子水按照下述不同配比加入：

冰点 配比质量百分数（%）

℃ 乙二醇/去离子水 丙二醇/去离子水 丙三醇/去离子水 混醇/去离子水

0 0/100 0/100 0/100 0/100

-10 25/75 26/74 31/69 29/71

-15 33/67 34/67 38/62 36/64

-20 38/62 38/62 43/57 40/60

-25 43/57 44/56 48/52 46/54

-30 48/52 48/52 53/47 51/49

-35 53/47 52/48 58/42 56/44

-40 56/44 55/46

-45 58/42 59/41

-50 60/40 63/47

上述配比形成适用于不同冰点的冷却液基液。

本发明的液体型缓蚀剂具有配方操作简单、生产效率高、防腐蚀效果好、兼容性好，适合于生产乙二醇-去离子水型、丙二醇-去离子水型、丙三醇-去离子水型、混醇-去离子水型冷却液。

该液体配方生产时间短，无三废，，具有操作简单、生产效率高、防腐蚀效果好、兼容性好等特点，适合于我国目前冷却液生产现状以及现有状况下的冷却液生产。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1：1吨乙二醇型-25℃轻负荷冷却液

1.制备液体混合溶液：在搅拌罐里先加入1.5kg的苯并三氮唑、5.5kg片碱、3.0kg亚硝酸钠和20kg去离子水搅拌澄清后加入4kg硼砂、2.5kg癸二酸，搅拌20分钟澄清后加入1.5kg硅酸盐稳定剂搅拌至澄清，将2kg五水偏硅酸钠加入搅拌澄清，加入0.03kg抗泡剂和0.07kg色素，搅拌20分钟备用；

2.制备冷却液基液：早搅拌罐中加入430kg乙二醇和570kg水搅拌10分钟；

3.混合生产：在搅拌状态下加入步骤1制备的液体混合液，搅拌20分钟；

4.过滤灌装：将生产好的冷却液过滤灌装即可得到-25℃乙二醇型轻负荷冷却液1吨，该冷却液按照GB29743-2013检测后各项指标合格，且可通过玻璃器皿腐蚀试验、铸铝传热腐蚀试验、铝泵气穴腐蚀实验和模拟腐蚀试验。

实施示例2：5吨乙二醇型-35℃重负荷冷却液

1.制备液体混合溶液：在搅拌罐里先加入8kg的苯并三氮唑、28kg片碱、15kg亚硝酸钠和92kg去离子水搅拌澄清后加入3.5kg钼酸钠、22kg硼砂、14kg癸二酸，搅拌20分钟澄清后加入7.5kg硅酸盐稳定剂搅拌至澄清，将10kg五水偏硅酸钠加入搅拌澄清，加入0.15kg抗泡剂和0.35kg色素，搅拌20分钟备用；

2.制备冷却液基液：在搅拌罐中加入2650kg乙二醇和2350kg水搅拌10分钟，

3.混合生产：在搅拌状态下加入步骤1制备的液体混合液，搅拌20分钟；

4.过滤灌装：将生产好的冷却液过滤灌装即可得到-35℃乙二醇型轻负荷冷却液5吨，该冷却液按照GB29743-2013检测后各项指标合格，亚硝酸盐和钼酸盐含量达标；且可通过玻璃器皿腐蚀试验、铸铝传热腐蚀试验、铝泵气穴腐蚀实验和模拟腐蚀试验。

实施示例3：20吨乙二醇型-45℃有机羧酸型冷却液

1.制备液体混合溶液：在搅拌罐里先加入30kg的苯并三氮唑、120kg片碱、350kg去离子水搅拌澄清后加入60kg癸二酸、68kg十一碳二元酸、搅拌澄清，加入0.6kg抗泡剂和1.4kg色素，搅拌20分钟备用；

2.制备冷却液基液：在搅拌罐中加入11200kg乙二醇和8800kg水搅拌10分钟；

3.混合生产：在搅拌状态下加入步骤1制备的液体混合液，搅拌20分钟；

4.过滤灌装：将生产好的冷却液过滤灌装即可得到-45℃乙二醇型有机羧酸冷却液20吨，该冷却液按照GB29743-2013检测后各项指标合格，且可通过玻璃器皿腐蚀试验、铸铝传热腐蚀试验。

实施示例4：8吨丙二醇型-30℃轻负荷冷却液

1.制备液体混合溶液：在搅拌罐里先加入12kg的苯并三氮唑、44kg片碱、24kg亚硝酸钠和160kg去离子水搅拌澄清后加入32kg硼砂、20kg癸二酸，搅拌20分钟澄清后加入12kg硅酸盐稳定剂搅拌至澄清，将16kg五水偏硅酸钠加入搅拌澄清，加入0.24kg抗泡剂和0.35kg色素，搅拌20分钟备用；

2.制备冷却液基液：在搅拌罐中加入4000kg丙二醇和4000kg水搅拌10分钟；

3.混合生产：在搅拌状态下加入步骤1制备的液体混合液，搅拌20分钟；

4.过滤灌装：将生产好的冷却液过滤灌装即可得到-30℃丙二醇型轻负荷冷却液8吨，该冷却液按照GB29743-2013检测后各项指标合格，且可通过玻璃器皿腐蚀试验、铸铝传热腐蚀试验、铝泵气穴腐蚀实验和模拟腐蚀试验。

实施示例5：10吨丙二醇型-25℃有机羧酸冷却液

1.制备液体混合溶液：在搅拌罐里先加入15kg的苯并三氮唑、60kg片碱和175kg去离子水搅拌澄清后加入37kg癸二酸、27kg十一碳二元酸、搅拌澄清，加入0.3kg抗泡剂和0.8kg色素，搅拌20分钟备用；

2.制备冷却液基液：在搅拌罐中加入4300kg乙二醇和5700kg水搅拌10分钟；

3.混合生产：在搅拌状态下加入步骤1制备的液体混合液，搅拌20分钟；

4.过滤灌装：将生产好的冷却液过滤灌装即可得到-25℃丙二醇型有机羧酸冷却液10吨，该冷却液按照GB29743-2013检测后各项指标合格，且可通过玻璃器皿腐蚀试验、铸铝传热腐蚀试验。

下表1为醇类与去离子水的不同配比表，形成适用于不同冰点的冷却液基液：

表1

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发动机冷却液，其特征在于，所述发动机冷却液由冷却液基液和缓蚀剂复合剂构成，所述缓蚀剂复合剂包括硅酸盐型缓蚀剂复合剂和有机羧酸型缓蚀剂复合剂，其中，

所述硅酸盐型缓蚀剂复合剂由下述成分的重量份构成：

去离子水 34-50份；

苯并三氮唑 3-6.8份

亚硝酸钠 5.6-10份；

钼酸钠 1-2份；

片碱 11-17份；

硼砂 6-12份；

癸二酸 5-10份；

己二酸 4-7份；

五水偏硅酸钠 3-5份

稳定剂 1-5份

抗泡剂 0.06-0.1份；

色素 0.1-0.2份；

所述有机羧酸型缓蚀剂复合剂由下述成分的重量份构成：

去离子水 20-30份；

苯并三氮唑 1.5-3.0份；

正辛酸 8.6-11.5份；

癸二酸 2.5-4.8份；

十一碳二元酸 3.4-5.5份；

苯甲酸钠 9.8-11.5份；

柠檬酸 0.9-1.5份；

片碱 4.8-8份；

抗泡剂 0.03-0.05份；

色素 0.05-0.10份；

所述冷却液基液由醇类和去离子水根据不同冰点的不同配比制备。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却液，其特征在于，所述硅酸盐型缓蚀剂复合剂由下述成分的重量百分比构成：

氢氧化钠 5%，

苯并三氮锉 1%，

硝酸钠 1.6%，

亚硝酸钠 1.6%，

硼砂 8%，

癸二酸 3%，

苯甲酸钠 4%，

钼酸钠 1%，

稳定剂 2%，

硅酸盐 2%，

去离子水 66.8%；

所述缓蚀剂复合剂用于重负荷汽车发动机冷却液，每吨冷却液中加入50公斤所述缓蚀剂复合剂。

3.根据权利要求1或2所述的发动机冷却液，其特征在于，所述冷却液基液由乙二醇/丙二醇/丙三醇/混醇和去离子水根据不同冰点按照下述不同配比构成：

冰点 配比质量百分数（%）

℃ 乙二醇/去离子水 丙二醇/去离子水 丙三醇/去离子水 混醇/去离子水

0 0/100 0/100 0/100 0/100

-10 25/75 26/74 31/69 29/71

-15 33/67 34/67 38/62 36/64

-20 38/62 38/62 43/57 40/60

-25 43/57 44/56 48/52 46/54

-30 48/52 48/52 53/47 51/49

-35 53/47 52/48 58/42 56/44

-40 56/44 55/46

-45 58/42 59/41

-50 60/40 63/47

上述配比形成适用于不同冰点的冷却液基液。

4.制备如权利要求1-3其中之一所述的发动机冷却液的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括步骤：

1）制备缓蚀剂复合剂：以分步加入所述成分的份数或比例，混合搅拌；

2）制备冷却液基液：在搅拌灌中，按照冰点需要加入不同比例的乙二醇/丙二醇/丙三醇/混醇和去离子水；

3）混合配置：将制备好的液体缓蚀剂复合剂倒入冷却液基液中搅拌20分钟；

4）过滤灌装：将生产好的冷却液过滤灌装；

其中，步骤1中，硅酸盐型缓蚀剂混合液各成分加入顺序依次为苯并三氮唑-片碱-去离子水-亚硝酸钠-钼酸钠-硼砂-癸二酸-己二酸-硅酸盐稳定剂-硅酸盐-抗泡剂-色素；

有机羧酸型缓蚀剂混合液各成分加入顺序依次为苯并三氮唑-正辛酸-片碱-去离子水-癸二酸-十一碳二元酸-苯甲酸钠-柠檬酸-抗泡剂-色素。

5.根据权利要求4所述的发动机冷却液的制备工艺，其特征在于，在步骤3中，搅拌可使用机械搅拌或鼓气搅拌，机械搅拌下搅拌时间15-30分钟，鼓气搅拌时间不少于30分钟。

6.根据权利要求4或5所述的发动机冷却液的制备工艺，其特征在于，所述用于重负荷汽车发动机冷却液的缓蚀剂复合剂制备工艺包括步骤：

1）将氢氧化钠和水溶解；

2）依次加入苯并三氮锉、硝酸钠、亚硝酸钠、硼砂、癸二酸、苯甲酸钠、钼酸钠、稳定剂，搅拌30分钟；

3）混合液全部溶解清澈后，加入硅酸盐，搅拌30分钟，全部溶解；

4）全部溶解的混合液静止沉淀7天，过滤清澈。