АНТИФРИЗ Российский патент 2001 года по МПК C09K5/00 

Изобретение относится к теплообменной технике, а более конкретно к составу низкозамерзающего жидкого хладоносителя для охлаждающих систем, где необходима высокая коррозионная стойкость деталей и узлов из цветных, черных металлов и их сплавов.

Из предшествующего уровня техники известны попытки решения проблемы по обеспечению высокой коррозионной стойкости герметичных охлаждающих систем, работающих длительное время (до 5 лет) и включающих элементы из алюминиевых сплавов, стали, чугуна, меди, латуни, припоя и т.п., путем получения низкозамерзающего жидкого хладоносителя на основе этиленгликоля.

Так, в патенте (RU N 1199785, A, 1985 г.) описан антифриз, включающий, мас.%: энтиленгликоль 25,0 -93, гликоколь 0,2-0,94, триэтаноламин 0,24-1,59, бензотриазол 0,04-0,15, полиметилсилоксан 0,005-0,025 и воду - остальное. В этой композиции ингибиторами коррозии являются гликоколь, триэтаноламин и бензотриазол, при этом гликоколь обеспечивает буферную среду и в сочетании с триэтаноламином создает устойчивую щелочную среду с резервом щелочности 10,2-21,76.

Недостаток известного антифриза заключается в том, что он не обеспечивает надежной защиты черных и цветных металлов от коррозии: коррозионное воздействие на цветные металлы [г/м²сут] составляет 0,9-1,2, на припой - 0,4, и на чугун - 0,2.

Кроме того, известный антифриз не обеспечивает стабильности теплообменных характеристик охлаждающих систем из-за появления в процессе работы налета на внутренних металлических поверхностях.

Известен также антифриз (см. авторское свидетельство SU N 1075725, A, 1982 г. ), взятый в качестве прототипа и содержащий жидкость с низкой температурой замерзания (этиленгликоль 25,75-92,55 мас.%), ингибиторы коррозии (буру 0,44-1,55 мас.%; нитрит натрия 0,06-0,25 мас.%; триэтаноламин 0,13-0,47 мас.%; бензотриазол 0,01-0,03 мас.%), антивспениватель - полиметилсилоксан 0,01-0,025 мас.% и воду (остальное). Этот антифриз, благодаря наличию буры (натрия тетраборнокислого десятиводного), обладает моющим свойством, в результате чего не образуется налета на внутренних металлических поверхностях охлаждающей системы, а следовательно, теплообменные параметры охлаждающей системы остаются стабильными во времени. Неорганические соли (бура и нитрит натрия) совместно с триэтаноламином создают щелочную реакцию и, образуя буферную смесь, обеспечивают устойчивую щелочную среду с резервом щелочности 10,6-14,6.

Однако использование вместо гликоколя указанных выше неорганических солей не обеспечивает надежной защиты систем охлаждения современных двигателей внутреннего сгорания, в которых используются тонкостенные теплообменные конструкции из алюминиево-марганцевых сплавов, что является основным недостатком известного антифриза.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению высокой (не более 0,05 г/м²сут) коррозионной стойкости черных, цветных металлов, а также их сплавов при воздействии на них антифриза.

Поставленная задача решена тем, что антифриз, содержащий этиленгликоль, буру, нитрит натрия, триэтаноламин, бензотриазол, антивспениватель и воду, согласно изобретению дополнительно содержит одномодульное жидкое стекло и продукт осернения глицерина концентрированной серной кислотой, при следующем соотношении компонентов, вес. %: этиленгликоль 32,0-53,0, бура 0,1-0,6, нитрит натрия 0,5-0,9, триэтаноламин 0,01-0,07, бензотриазол 0,01-0,03, одномодульное жидкое стекло 0,02-0,08, декстрин 0,02-0,06, продукт осернения глицерина концентрированной серной кислотой 0,01-0,03, антивспениватель 0,03-0,07, вода - остальное. Кроме того, в качестве антивспенивателя целесообразно использовать смесь бутанола и полиметилсилоксана в соотношении весовых частей, равном 25:1.

Преимущество предложенного антифриза перед известными заключаются в том, что, благодаря введению дешевых дополнительных ингибиторов коррозии, обеспечивается существенное снижение его коррозионного воздействия на такие металлы, как алюминий и его сплавы, медь, латунь, сталь, чугун, а также припой, что позволяет использовать его в системах охлаждения двигателя внутреннего сгорания, снабженных радиаторами из алюминиевых сплавов, обладающих высокой теплопроводностью.

Следует отметить, что, если само по себе использование кремнекислого натрия (жидкого стекла) в качестве ингибитора коррозии в антифризах известно (см. патент RU N 1658205), то жидкое стекло с силикатным модулем M = 1,0 использовано впервые. Также впервые использован продукт осернения глицерина концентрированной серной кислотой (C₃H₅(OH)₃:H₂SO₄≈ 1:1).

Использование жидкого стекла с силикатным модулем, равным единице, обеспечивает наряду с высокими защитными свойствами стабильность антифриза во времени. Продукт реакции осернения глицерина концентрированной серной кислотой - единственно известный пока ингибитор, обладающий кислой реакцией, что обеспечивает резкое усиление уровня защиты.

Предлагаемый антифриз готовится известным способом, а именно: последовательным растворением всех добавок в воде и введением их в этиленгликоль, количество которого (32,0-53,0 вес.%) выбирается исходя из требуемой температуры замерзания антифриза.

Изобретение поясняется конкретными параметрами, характеризующими содержание ингибиторов коррозии в антифризе (таблица 1).

Коррозионные испытания предлагаемой композиции в отношении металлов системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания производились согласно ГОСТу 28084-89. Результаты этих испытаний приведены в таблице 2.

Из приведенных примеров следует, что предлагаемая композиция является оптимальной и обеспечивает требуемый технический результат.

Предлагаемый антифриз обеспечивает стабильный (до пяти лет) резерв щелочности (соответственно для первого, второго и третьего примеров - 10,0-11,0; 12,0-13,0; 14,0-16,0). Соответственно водородный показатель pH для вышеприведенных примеров имеет следующие значения 7,5-9,0; 8,0-10,0 и 10,0-11,0. Таким образом, нижний предел количества ингибиторов коррозии в предлагаемом антифризе определяется получением величины коррозионного воздействия на металлы и припой не выше 0,05 г/м²сут, а верхний предел - возможностью сдвигов pH за счет увеличения весового количества добавок в антифризе.

Использование в качестве антивспенивателя смеси бутанола и полиметилсилоксана в соотношении 25:1 по весу обеспечивает устойчивость пены в течение 2-5 сек и существенно снижает вязкость предложенного антифриза при низких температурах, что позволяет снизить затраты энергии на перекачку хладоносителя.

Предложенный антифриз может быть использован в различных областях техники, однако наибольший эффект может быть достигнут при использовании его в системах охлаждения, содержащих радиаторы из высокотеплопроводных алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к теплообменной технике. Антифриз содержит вес.%: этиленгликоль 32,0-53,0, бура 0,1-0,6, нитрит натрия 0,5-0,9, триэтаноламин 0,01-0,07, бензотриазол 0,01-0,03, одномодульное жидкое стекло 0,02-0,08, декстрин 0,02-0,06, продукт осернения глицерина концентрированной серной кислотой 0,01-0,03, антивспениватель, содержащий бутанол и полиметилсилоксан в соотношении вес.ч 25:1, - 0,03-0,07, вода - остальное. Технический результат - обеспечение высокой (не более 0,05 г/м²сут) коррозионной стойкости черных цветных металлов, а также их сплавов по отношению к антифризу. 2 табл.

Антифриз, содержащий этиленгликоль, буру, нитрит натрия, триэтаноламин, бензотриазол и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит одномодульное жидкое стекло, декстрин, продукт осернения глицерина концентрированной серной кислотой, а в качестве антивспенивателя - смесь бутанола и полиметилсилоксана при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Этиленгликоль - 32,0 - 53,0
Бура - 0,1 - 0,6
Нитрит натрия - 0,5 - 0,9
Триэтаноламин - 0,01 - 0,07
Бензотриазол - 0,01 - 0,03
Одномодульное жидкое стекло - 0,02 - 0,08
Декстрин - 0,02 - 0,06
Продукт осернения глицерина концентрированной серной кислотой - 0,01 - 0,03
Антивспениватель, содержащий бутанол, полиметилсилоксан в соотношении вес.ч. 25 : 1 - 0,04 - 0,07
Вода - Остальное