长效直接使用型1,2-丙二醇防冻冷却液的研制.pdf

长效直接使川型1,2-丙二醇防冻冷却液的研制
长效直接使用型1,2-丙二醇防冻冷却液的研制
陶佃彬…,林彦军,施丽丽',邹密
(1.北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029;
2.张家港迪克汽车化学品有限公司,江苏张家港215600
[摘要]丙二醇替代乙二醇用作防冻冷却液具有低毒、环保、防腐蚀性能更佳等优点,目前,国内对其研究尚
不够深入。研制了长效直接使用型1,2-两二醇防冻冷却液的防腐蚀添加剂配方,讨论了缓蚀剂的选择与复配
关系,确定了添加剂A、癸二酸、琥珀酸等主要添加剂的最佳使用量和配比,并进行了性能测试。结果表明,性
能较优的冷却液配方为:钼酸钠、硅酸钠组合物0.17%,苯并三氩唑0.12%,安息香酸钠0.7%,1,2-丙二醇
ミ30.00%,添加剂A1.0%~1.2%,癸二酸0.2%,琥珀酸0.1%。对6种金属材质的恒温静态挂片腐蚀试验和
长效耐久腐蚀试验表明,该类冷却液对多种金属具有协同防腐蚀效果和5年以上长效防护性能,且低毒、环保
适用于车船等设备。
[关键词]防冻冷却液;长效;1,2-两二酶型防冻冷却液;缓蚀剂;癸二酸;虢珀酸
中图分类号]TG174.42
文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2012)04-0030-03
0前言
系统堵塞泄漏甚至损毁。因此,有机酸配方技术逐渐
目前,商业防冻冷却液多基于乙二醇,具有一定
得到了重视和发展,如采用非硼、非磷酸盐的二元羧
酸的碱金属盐和三氮唑类化合物进行复配“,使用水
的毒性,且不易生物降解。而丙二醇低毒、环保,易生
物降解,在使用中其冰点随着体积分数的增加而稳定溶性的脂肪族二元酸和二唑类、三唑类的化合物进行
下降,甚至在调配中可以不需要加入去离子水,大大
复配?,以及纯有机酸防冻液配方,但该配方有机酸
用量偏大,价格较昂贵,用于整车装填还需要做一…定
减少了腐蚀发生的几率,作为乙二醇的替代品已受到
广泛的关注和应用。由于乙二醇和丙二醇对添加剂的政[6。
本工作以易生物降解的1,2-丙二醇为主要原料,
z∽寸→∞>
溶解性的差异,乙二醇型配方技术不能简单地移植到
丙二醇配方中,但可以借鉴成熟乙二醇配方中应用的以添加剂A(有机酸中的一种)、癸二酸、琥珀酸为主,
辅以安息香酸钠和多种无机防护物,通过复配研制了
添加剂防腐蚀技术。
种长效防冻冷却液。该配方技术具有5年以上长
早期的乙二醇型防冻冷却液添加剂技术主要是
以无机盐为主的防腐蚀添加剂技术,只能满足1年左
效防护性能且环保、低毒,适用于车船等设备。
右的装车需求,如用于液冷式内燃机冷却系统的防冻
防冻冷却液的复配
冷却液使用了含三乙醇胺、磷酸盐的配方技术,长
配方
效汽车防冻液中大量采用硅酸盐、硼砂的复配技
术?,次磋酸钠和硝酸钠防腐蚀技术(?,硝酸钠、硼砂
借鉴乙二醇型防冻液成熟配方?,所采用的长
和硅酸盐复配技术等。以上技术在实验室状态下效效型1,2-丙二醇防冻冷却液基础配方见表1。
表1长效型1,2-丙二醇防冻冷却液基础配方
果较优异,但在实际装填中使用1年左右或6万公里
后,都容易因各种添加剂的消耗不均导致配方体系的
称
…ーー……-一?
平衡被破坏而产生沉淀,还有的在溶液中形成水不溶
钥酸钠、硝酸钠组合物
性的无机盐垢积聚并产生沉淀,使水冷式发动机冷却
苯并氮唑
安息乔酸钠
0.70
有杋酸
1.0~3.50
[收稿日期]2011-12-07
「通信作者]陶佃彬(1975-),副总工程师,从事化学工
1,2-「内醇
30.(0)~8).()
程技术研究工作,电话:0512-58189612,E
水
余
mail.tt6243@163.com
氢氧化钾
适量(用以调节pl值至7.8-8.8)
长效直接使用型1,2-内二醇防冻冷却液的研制
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在配方优选时,1,2-丙乙醇用量取30.00%,其他2。从图2可以看出,除了铸铝和焊料外,其他试片失
基本成分不变,考察有机酸中添加剂A、癸二酸和珖重基本集中在0点线附近波动;在添加剂A含量
珀酸的最佳复配比例。试验中先固定添加剂A的用1.00%~1.20%时,焊料和铸铝的失重同时都较接近
量,考察癸二酸与琥珀酸的最佳复配比例,进而在该0点线,小于1.00%和大于1.20%时铸铝试片的失重
复配用量基础上优选添加剂A用量。
都偏离θ点线。据此确定添加剂A的最佳用量为
1.2测试方法
1.00%~1.20%。
参照 ASTM D3306-94进行防冻液的腐蚀失重
测试:材料为黄铜,紫铜,焊料,钢,铸铁,铸铝6种金
铸铝
焊料
属;恒温静态挂片法?,在温度为(88±2)℃将时间
从6h延长到16h,在腐蚀离子加倍的条件下分别对
<
钢
有机酸复合物进行测试,确定最住的试验配比。
铸铁
紫
参照SH/T0521-1999对冷却液进行耐久腐蚀
00.20.40.60.81.01.21.41.6
性能测试:材料仍为上述6种金属,采用增氧强化腐
w(添加剂A)/%
豳·
蚀法,以该配方冷却液为基础,加水稀释至丙二醇体
图2不同添加剂A用量时的失重曲线
积分数为25%作为试验溶液,进行672h耐久腐蚀性2.3优化配方及耐久腐蚀性能
能测试(采用672h,比国家标准规定时间延长一倍,
综上得到较佳的复配配方:钼酸钠、硅酸钠组合
更能测试出该配方对各种金属试片的防腐蚀效果)。
物0.17%,苯并三氮唑0.12%,安息香酸钠0.70%,
2结果与讨论
添加剂A1.00%~1.20%,琥珀酸0.10%,癸二酸
0.20%,1,2-丙二醇30.00%,水余量。按SH/T
2.1癸二酸、號珀酸的复配比例
0521-1999进行耐久腐蚀性能测试,并与ASTM标准
固定添加剂A和癸二酸的量分别为冷冻液总量作比较,可见试片失重远小于标准规定,耐久腐蚀性
的1.50%和0.20%,不同癸二酸、琥珀酸复配比例所良好,综合技术指标符合ASTM标准要求(表2)。
得冷却液的失重曲线见图1。从图1可以看出除铸
表2优选防冻冷却液的耐久腐蚀性能及技术指标
铝、焊料外,不加琥珀酸时,其他试片的失重偏离0点
项目
檢测结果ASIM规范要求
线的值较大;琥珀酸与癸二酸配比为0.30~0.90时,
踴色
艳红色有醒目的颜色
试片失重较小,有向0点线集中的趋势,超过0.90以
对非金属部件的影响
尤影响
无影响
相对密度(15.5/15.5℃)
.0581.030~1.165
后,对试片失重的改善不再有效;而琥珀酸与癸二酸
m
冰点(50%体积分数)/℃
≤-32.0
之比为0.90时铸铝片、焊料却有明显增重趋向。因
紫铜
0.20
士10
此,从整体结果考虑,取两者之比为0.50进行复配
黄铜
即确定癸二酸、琥珀酸的最佳用量分别为0.20%和
0.10%
铸铝
30