ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 2002 года по МПК C09K5/00 C09K5/04 

Изобретение относится к области химической технологии и может быть применено в производстве охлаждающих жидкостей, предназначенных для системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей, сельскохозяйственных машин, специальной техники, в качестве теплоносителя в различных теплообменных аппаратах, эксплуатируемых при низких и умеренных температурах.

К жидкостям, используемым в системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей, предъявляются требования не только по таким потребительским показателям, как нижний предел температуры эксплуатации, отсутствие пенообразования, коррозионного и химического воздействия на металлические и резиновые детали двигателей, но и по товарно-потребительским свойствам, в том числе, цветовым параметрам и стойкости окраски.

Известна охлаждающая жидкость для двигателей внутреннего сгорания (см. описание к патенту РФ 2009158, М. Кл. 6: С 09 К 5/00, заявл. 01.07.91 г., "Охлаждающая жидкость для двигателей внутреннего сгорания"), с улучшенными эксплуатационными характеристиками по коррозионному воздействию и пенообразованию.

Она содержит глицерин, диэтиленгликоль, бензойную кислоту, гидрооксид натрия, тетраборат натрия, нитрит натрия, нитрат калия, флуоресценнатрия /ураин/ и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глицерин - 3,0-35,0
Диэтиленгликоль - 30,0-60,0
Бензойная кислота - 1,81-2,01
Гидрооксид натрия - 0,7-0,9
Тетраборат натрия - 0,85-1,15
Нитрит натрия - 0,09-0,13
Нитрат калия - 0,02-0,04
Флуоресценнатрия /уранин/ - 0,001-0,002
Вода - Остальное
Включение в состав данной охлаждающей жидкости в качестве основных компонентов смеси глицерина с диэтиленгликолем и антикоррозионных добавок бензойной кислоты, гидроокиси натрия, тетрабората натрия, нитрита и нитрата калия обеспечивает снижение пенообразования в процессе барботирования через него воздуха и повышение коррозионной стойкости алюминиевых сплавов чугуна, латуни, меди. Наряду с потребительскими показателями данный антифриз характеризуется и товарно-потребительскими свойствами, в том числе окраской желтого цвета, получаемой включением в состав флуоресценнатрия /уранина/ в количестве 0,001-0,002 мас.%.

Как показали экспериментальные исследования, данное количество красителя не обеспечивает необходимых товарно-потребительских свойств по цветовым параметрам и стойкости окраски.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является охлаждающая жидкость, предназначенная для системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей (см. описание к патенту РФ 1806162, М. Кл. 5: С 09 К 5/00, заявл. 18.02.91 г. , "Способ получения охлаждающей жидкости"), выбранная в качестве прототипа.

Данная охлаждающая жидкость содержит воду, этиленгликоль, гидрооксид натрия, бензойную кислоту, буру, нитрит натрия, нитрат калия, уранин, пеногаоитель ПМС-200 А, метасиликат натрия в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вода дистиллированная - 33,41-41,92
Этиленгликоль - 54,314-62,33
Гидрооксид натрия - 0,791-0,912
Бензойная кислота - 2,11-2,37
Бура - 0,622-0,713
Нитрит натрия - 0,121-0,142
Нитрат калия - 0,030-0,034
Уранин - 0,0007-0,0012
Пеногаситель ПМС-200 А - 0,0006-0,0013
Метасиликат натрия 9-водный - 0,063-0,073
Особенность предложенного технического решения заключается в предварительном растворении этиленгликоля в воде и последующем растворении гидрооксида натрия, затем в любой последовательности - бензойной кислоты, буры, нитрита натрия, нитрата калия, уранина, пеногасителя и последним - силиката натрия при температуре до 50^oС.

Подобная последовательность операции растворения позволяет повысить производительность способа получения готового вещества.

Готовое вещество характеризуется прозрачностью окраски, отсутствием осадка.

Состав охлаждающей жидкости, выбранный в качестве прототипа, имеет ряд недостатков. Одним из недостатков является недостаток, связанный с окраской раствора. Как показали маркетинговые исследования, наибольшим спросом на потребительском рынке пользуются те охлаждающие жидкости, которые наряду с высокими эксплуатационными показателями, обладают потребительскими характеристиками окраски, такими как многоцветность и люминесценция раствора. Данные характеристики обеспечивают эксплуатационную комфортность потребителю, работающему в вечернее и ночное время суток.

Недостаток известной тормозной жидкости, выбранной в качестве прототипа, заключается в отсутствии люминесценции раствора и многоцветности окраски.

Другой недостаток заключается в невысоких антикоррозионных свойствах состава, снижающих потребительские и эксплуатационные показатели.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение потребительско-эксплуатационных показателей, а именно, повышение эффекта люминесценции раствора и расширение цветового диапазона оттенков окраски, обеспечивающих эксплуатационную комфортность потребителю, работающему в вечернее и ночное время суток, а также - повышение антикоррозионных свойств охлаждающей жидкости.

Поставленная задача достигается тем, что охлаждающая жидкость, включающая этиленгликоль, воду дистиллированную, бензоат и нитрит щелочного металла, пеногаситель ПМС - 200 А и краситель - флуоресценнатрия, согласно изобретению, она дополнительно содержит динатрий фосфат при следующем содержании компонентов, мас.%:
Этиленгликоль - 50,00-53,00
Бензоат натрия - 4,00-6,00
Динатрий фосфат - 1,00-1,18
Нитрит натрия - 0,10-0,13
ПМС-200 А - 0,001-0,010
Флуоресценнатрия - 0,005-,010
Дистиллированная вода - Остальное
Отличие предложенной охлаждающей жидкости заключается в дополнительном включении в состав динатрия фосфата, а также в выборе количества желтого кислотного красителя флуоресценнатрия, равного 0,005-0,010% от общей массы получаемой охлаждающей жидкости. Количество динатрия фосфата, равное 1,00-1,18% от общей массы охлаждающей жидкости, обеспечивает составу повышение антикоррозионных свойств, растворимости компонентов и предотвращение выпадения осадка. Данное количество динатрия фосфата поддерживает кислотный показатель раствора, необходимый для получения заданного цветового диапазона оттенков окраски раствора.

Количество кислотного красителя флуоресценнатрия, равное 0,005-0,010% от общей массы получаемой охлаждающей жидкости, обеспечивает кислотный показатель раствора рН в пределах от 7,5 до 8,5, необходимый для появления двухцветности оттенков окраски, выраженной насыщенным желто-зеленым цветом, и для усиления люминесценции раствора. Состав и количество остальных компонентов: этиленгликоля, бензоата натрия, нитрита натрия, ПМС-200 А и дистиллированной воды выбраны из условия соответствия предлагаемой охлаждающей жидкости требованиям ТУ 6-57-48-91 и физико-химическим показателям товарного образца жидкости "Тосол-А40М". Включение в состав охлаждающей жидкости наряду с другими компонентами пеногасителя ПМС-200А обеспечивает заявляемой охлаждающей жидкости снижение пенообразования в процессе барботирования через него воздуха и повышение коррозионной стойкости металлических деталей.

Как показали лабораторные испытания заявляемой охлаждающей жидкости, включение в ее состав пеногасителя ПМС-200А по сравнению с другими жидкостями на основе полиметилсилоксана позволяет получить хорошие пеногасящие свойства. Этот эффект объясняется такими характеристиками, как кинематическая вязкость и пеногасящая способность, присущими лишь данному пеногасителю. Пеногаситель ПМС- 200А характеризуется эфективностью пеногашения, стабильностью к окислению, химической инертностью к материалам деталей, низкой температурой застывания, высокой температурой вспышки, малой опасностью (4 класс опасности), взрывобезопасностью (см. отраслевой стандарт ОСТ 6-02-20-79 и Справочник "Свойства кремнийорганических жидкостей" авторов П.Г. Алексеева, И.И. Скороходова, П.И. Поварнина; Москва, Энергоатомиздат, 1997).

Рецептура предлагаемой охлаждающей жидкости и охлаждающей жидкости по прототипу приведена в таблице 1, из которой видно, что доля кислотного красителя в общей массе охлаждающей жидкости достигает 0,010 мас.%, в то время как в охлаждающей жидкости по прототипу аналогичный показатель составляет не более 0,0012 мас. %. Кроме того, наличие динатрия фосфата в предлагаемой охлаждающей жидкости обеспечивает раствору кислотный показатель рН в пределах от 7,5 до 8,5, при котором раствор приобретает насыщенный желто-зеленый цвет с эффектом люминесценции.

Сочетание всех компонентов состава с динатрием фосфата и заданного количества флуоресценнатрия повышает кроме того антикоррозионное воздействие предлагаемой охлаждающей жидкости на черные и цветные металлы по сравнению с прототипом.

Основные физико-химические свойства предлагаемой охлаждающей жидкости предложенного состава приведены в таблице 2.

Образцы предлагаемой охлаждающей жидкости под фирменным наименованием "Тосол A-40" подвергали коррозионным испытаниям в виде их 40% растворов по методика ASTMD-1384 в течение 340 ч при 85±1^oС. Коррозионные испытания прототипа проводили по той же методике. Результаты исследования коррозии приведены в таблице 1.

Как видно из таблиц 1 и 2, предлагаемый состав охлаждающей жидкости "Тосол А-40" обладает достаточно высокими антикоррозионными свойствами.

Снижение содержания флуоресценнатрия ниже 0,005 мас.%, например, до 0,001 мас. % приводит к исчезновению двухцветности окраски и исчезновению эффекта люминесценции раствора,
Увеличение содержания флуоресценнатрия выше 0,01 мас.%, например, до 0,2 мас.% приводит к изменению желто-зеленой окраски на другой цвет.

Содержание в составе динатрий фосфата в количестве 1,00÷1,18 мас.% выбрано из следующих соображений.

Снижение содержания динатрий фосфата ниже 1,00 мас.%, например, 0,90 мас. % приводит к изменению тепло-физических и антикоррозионных свойств, а также к изменению кислотного показателя рН.

Увеличение содержания динатрий фосфата выше 1,18 мас.%, например, до 1,20 мас. %, нецелесообразно, так как антикоррозионные свойства не улучшаются.

Потребительские свойства и эксплуатационные показатели предлагаемой охлаждающей жидкости отвечают требованиям ТУ 6-57-4-8-91 и физико-химическим показателям товарного образца жидкости "Тосол-A-40 М" (см. таблицу 3 ).

Предлагаемый состав охлаждающей жидкости не только позволяет изготовлять продукт, превосходящий по своим антикоррозионным и потребительским свойствам охлаждающую жидкость по прототипу, но также обеспечивает возможность появления на рынке автотоваров другой жидкости, не уступающей по потребительским свойствам широко распространенной жидкости "Тосол-А-40 М".

Предлагаемый состав охлаждающей жидкости обладает новизной и изобретательским уровнем, так как при проведении поиска по источникам патентной и научно-технической документации заявителем не выявлены известные технические решения, которые бы дополнительно содержали динатрий фосфат при следующем содержании компонентов, мас.%:
Этиленгликоль - 50,00-53,00
Бензоат натрия - 4,00-6,00
Нитрит натрия - 0,10-0,15
ПМС-200 А - 0,0010-0,0100
Флуоресценнатрия - 0,005-0,010
Дистиллированная вода - Остальное
Заявляемая охлаждающая жидкость широко применима в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей, сельскохозяйственных машин, а также в качестве теплоносителя в различных теплообменных аппаратах. Следовательно, она соответствует критерию "промышленная применимость".

Предлагаемая охлаждающая жидкость приготавляется следующим образом.

В емкость с этиленгликолем добавляется дистиллированная вода в пропорции 52: 48 и начинается интенсивное перемешивание, в процессе которого добавляются присадки в составе: бензоат натрия, нитрит натрия, ПМС-200 А, флуоресценнатрия. После получения однородной массы с желто-зеленой окраской перемешивание заканчивается.

Пример 1.

Содержание компонентов, мас.%:
Этиленгликоль - 51,20
Бензоат натрия - 4,85
Динатрий фосфат - 1,08
MMС-200 А - 0,003
Флуоресценнатрия - 0,007
Дистиллированная вода - 42,87
Пример 2
Содержание компонентов, мас.%:
Этиленгликоль - 52,8
Бензоат натрия - 5,95
Динатрий фосфат - 1,17
ММС-200 А - 6,009
Флуоресценнатрия - 6,010
Дистиллированная вода - 40,06
Пример 3
Содержание компонентов, мас.%:
Этиленгликоль - 50,03
Бензоат натрия - 4,06
Динатрий фосфат - 1,01
MMС-200 А - 0,001
Фдуоресценнатрия - 0,0053
Дистиллированная вода - 44,94

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в производстве охлаждающих жидкостей, предназначенных для системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей, сельскохозяйственных машин, специальной техники, в качестве теплоносителя в различных теплообменных аппаратах, эксплуатируемых при низких и умеренных температурах. Предлагаемая охлаждающая жидкость включает этиленгликоль, воду дистиллированную, бензоат и нитрит натрия, пеногаситель ПМС-200 А, краситель - флуоресценнатрия, а также динатрий фосфат при следующем содержании компонентов, мас.%: этиленгликоль 50,00-53,00, бензоат натрия 4,00-6,00, динатрий фосфат 1,00-1,18, нитрит натрия 0,10-0,13, ПМС-200 А 0,001-0,010, флуоресценнатрия 0,005-0,010, дистиллированная вода остальное. Достигается повышение потребительско-эксплуатационных показателей, а именно повышение эффекта люминесценции раствора и расширение цветового диапазона оттенков окраски, обеспечивающих эксплуатационную комфортность потребителю, работающему в вечернее и ночное время суток, а также повышение антикоррозионных свойств охлаждающей жидкости. 3 табл.

Охлаждающая жидкость, включающая этиленгликоль, дистиллированную воду, нитрит натрия, пеногаситель ПМС-200 А и краситель флуоресценнатрия, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бензоат натрия и динатрийфосфат при следующем содержании компонентов, мас. %:
Этиленгликоль - 50,00 - 53,00
Бензоат натрия - 4,00 - 6,00
Динатрий фосфат - 1,00 - 1,18
Нитрит натрия - 0,10 - 0,13
Пеногаситель ПМС-200А - 0,001 - 0,010
Флуоресценнатрия - 0,005 - 0,010
Дистиллированная вода - Остальное