АНТИФРИЗ Российский патент 1995 года по МПК C09K5/00 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к антифризам, применяемым в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах.

Известен состав антифриза, содержащий этиленгликоль, тетраборат щелочного металла, гидроксид натрия, силан, алкилированные карбоновые кислоты, натрийтолилтриазол, краситель и воду /1/. В указанном антифризе используют защитные агенты для силикатов, играющих роль стабилизаторов устойчивости антифриза к жесткой воде. Однако указанный состав не улучшает антикоррозионных свойств известных антифризов.

Известен антифриз на основе этиленгликоля, содержащий фосфат амина, тетраборат натрия, натриймеркаптобензтиазол, пеногаситель и (или) краситель /2/.

Такие составы либо достаточно агрессивны по отношению к черным и цветным металлам, либо токсичны из-за совместного применения нитрита и амина. Кроме того они не устойчивы по отношению к воздействию к жесткой воде.

Наиболее близким к предлагаемому является антифриз на основе этиленгликоля, содержащий фосфат ди- или триэтаноламина, тетраборат натрия десятиводный, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, пеногаситель, краситель и воду /3/. Однако данный антифриз не лишен ряда недостатков, таких как неустойчивость к жесткой воде, обусловленная высоким содержанием фосфата, и агрессивность по отношению к чугуну. Кроме того совместное применение в композиции нитрита и амина приводит к образованию нитрозосоединений, являющихся сильными канцерогенными веществами. Составы антифриза, согласно прототипа, не содержащие нитрата щелочного металла, весьма агрессивны по отношению к стали и меди.

Целью изобретения является повышение защитных свойств жидкости по отношению к чугуну, снижение ее токсичности при сохранении устойчивости к жесткой воде.

Цель достигается тем, что антифриз на основе этиленгликоля, содержащий фосфат алканоламина, тетраборат натрия десятиводный, соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола, пеногаситель, краситель и воду, дополнительно содержит динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, соль моноалкилфосфорной кислоты, а в качестве фосфата алканоламина фосфат β,β'-дигидрокси-N-метилдиэтаноламина (фосфат ДМЭА) при следующем соотношении компонентов, мас. Фосфат ДМЭА 9,5-10,5 Тетраборат нат- рия десятиводный 1,25-1,35 Соль щелочного ме- талла 2-меркапто- бензтиазола 0,02-0,03 Динатриевая соль этилендиаминтетра- уксусной кислоты 0,07-0,08
Соль моноалкилфосфорной кислоты общей формулы:
R(OCH₂CH₂)_n-O- где R=H, C₁₆H₃₃ C₁₈H₃₇,
M= Na, K, NH(CH₂CH₂OH)₃ n=9-115 0,0005-0,033 Вода 0,83-0,93 Пеногаситель 0,02-0,03 Краситель 0,0015-0,0035 Этиленгликоль Остальное
В качестве пеногасителя используют любой органический пеногаситель, например, на кремнийорганической основе (ЭАП-40 по ТУ 6-02-892-79).

В качестве красителя используют любой спиртоводорастворимый краситель (краситель N 3 кислотный ярко-голубой по ТУ 6-14-391-76).

Применение в данном составе антифриза новых ингибиторов обеспечивает низкую токсичность, высокую коррозионную стабильность антифриза относительно конструкционных материалов (медь, латунь, припой, сталь, чугун, алюминий) при сохранении устойчивости в жесткой воде.

П р и м е р 1. В емкость помещают 87,5 г этиленгликоля и постепенно растворяют в нем 9,2 г триэтаноламина, 1,15 г орто-фосфорной кислоты, 0,02 г натриевой соли 2-меркаптобензтиазола, 1,25 г тетрабората натрия (десятиводного), 0,2 г кремнийорганического пеногасителя ЭАП-40, 0,07 г динатриевой соли этилендиаминтет- рауксусной кислоты (ЭДТА), 0,005 г натриевой соли моноалкилфосфорной кислоты, 0,825 г воды, 0,0015 г красителя и перемешивают. Смесь выдерживают в течение 1 ч до полного растворения компонентов.

Составы антифриза, указанные в примерах 1-17 (табл. 1), характеризуются температурой начала кристаллизации, плотностью, величиной рН, сходными с таковыми для прототипа.

Образцы антифризов подвергают коррозионным испытаниям в виде их 50%-ных растворов по методике ASTM D-1384 в течение 336 ч при 88± 1^оС с аэрацией воздухом. Сравнительные результаты коррозионных испытаний представлены в табл. 2.

Кроме того приготовленные составы испытывают на стойкость к жесткой воде.

Используемый антифриз разбавляют в объемном соотношении 1:1 жесткой водой следующего состава, мг/л: Хлорид кальция 275 Сульфат натрия 148 Хлорид натрия 165 Карбонат натрия 138 нагревают до 88 ±2^оС и оставляют на 24 ч в темном месте. В качестве контрольного образца используют 50%-ный раствор антифриза в дистиллированной воде. Критерием устойчивости антифриза к жесткой воде являются отсутствие осадка и расслоения жидкой фазы.

Как видно из табл. 1 и 2, составы 1-6 и 15-17 обладают достаточно высокими антикоррозионными свойствами.

Уменьшение концентрации фосфата амина ниже 9,5 мас. вызывает усиление коррозии алюминия и черных металлов (пример 14).

Увеличение его концентрации более 10,5 мас. не приводит к повышению положительного эффекта (пример 7).

При содержании соли щелочного металла 2-меркаптобензтиазола ниже нижнего предела усиливается коррозия цветных металлов (пример 9), а при содержании выше 0,03 мас. защитные свойства не улучшаются (пример 8).

Увеличение содержания динатриевой соли ЭДТА выше 0,08 мас. приводит к снижению коррозионной стойкости припоя (пример 11). Снижение его концентрации ниже 0,07 мас. приводит к выпадению осадка при смешивании с жесткой водой (пример 10).

Уменьшение содержания соли моноалкилфосфорной кислоты ниже 0,002 мас. не предотвращает коррозионного воздействия динатриевой соли ЭДТА на припой (пример 10), а увеличение ее содержания выше 0,033 мас. не приводит к увеличению положительного эффекта (пример 7).

При варьировании в группе солей моноалкилфосфорной кислоты (табл. 3) параметрами R, M и n в пределах заявленных значений результаты испытаний не выявили заметных различий по коррозионной защите конструкционных материалов ДВС.

При уменьшении концентрации тетрабората натрия ниже 1,25 мас. усиливается коррозия черных металлов (пример 12), увеличение его содержания выше 1,35 мас. не улучшает защитных свойств состава (пример 13).

Таким образом данный состав антифриза обладает повышенными в сравнении с прототипом защитными свойствами по отношению к конструкционным материалам двигателей внутреннего сгорания и высокой устойчивостью к жесткой воде.

Основные физико-химические свойства полученного состава антифриза представлены в табл. 4.

Использование: в химической технологии, для охлаждения двигателей внутреннего сгорания и теплообменных аппаратов. Сущность изобретения: антифриз содержит, мас. фосфат алканоламина 9,5 10,5; тетраборат натрия десятиводный 1,25 1,35; соль щелочного металла 2-меркаптобензотиазола 0,02 0,03; динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,07 0,08; соль моноалкилфосфорной кислоты ф-лы: R(OCH₂-CH₂)_N-OP-(O)(OM), водород или C₁₆-C₁₈ алкил; М натрий, калий, триэтаноламин; n 9 115) 0,0005 0,033; воду 0,83 0,93; пеногаситель 0,02 0,03; краситель 0,0015 0,0035; этиленгликоль остальное. В качестве фосфата алканоламина антифриз содержит фосфат триэтаноламина и/или фосфат бета, бета-дигидрокси-N-метилэтаноламина при содержании фосфата триэтаноламина в смеси 5,4 10,35 мас. 1 з. п. ф-лы, 4 табл.

1. АНТИФРИЗ на основе этиленгликоля, содержащий фосфат алканоламина, тетраборат натрия десятиводный, соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола, воду, пеногаситель и краситель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты и соль моноалкилфосфорной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

Фосфат алканоламина 9,5 10,5
Тетраборат натрия десятиводный 1,25 1,35
Соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола 0,02 0,03
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,07 0,08
Соль моноалкилфосфорной кислоты общей формулы

где R H, C₁₆, H₃₃ H₃₇, 0,0005 - 0,033
M Na, K, NH (CH₂ CH₂ OH)₃,
n 9 115
Вода 0,83 0,93
Пеногаситель 0,02 0,03
Краситель 0,0015 0,0035
Этиленгликоль Остальное
2. Антифриз по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фосфата алканоламина он содержит фосфат триэтаноламина и/или фосфат β,β′ - дигидрокси- N метилдиэтаноламина при содержании фосфата триэтаноламина в смеси 5,4 10,35 мас.