АНТИФРИЗ Российский патент 2009 года по МПК C09K5/10 C23F11/14 

Изобретение относится к антифризам - низкозамерзающим охлаждающим жидкостям и может быть использовано для охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей, сельскохозяйственных машин, специальной техники, а также в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах.

К жидкостям, используемым в системе охлаждения ДВС автомобильной техники, предъявляются жесткие требования по нижнему пределу температуры эксплуатации, а также по коррозионному и химическому воздействию на металлические и резиновые детали двигателей.

Известен антифриз, включающий, мас.%: этиленгликоль 93,0-93,5, бензоат щелочного металла 2,90-3,10, салицилат щелочного металла 0,08-0,12, гидроксид щелочного металла 0,20-0,30, тетраборат натрия (безводный) 0,65-0,75, циклогексанон 0,28-0,32, соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола 0,01-0,02, бензотриазол 0,27-0,28, N-бензилиденциклогексиламин 0,28-0,32, нитрит щелочного металла 0,15-0,20, кремнийорганический пеногаситель 0,02-0,03, краситель 0,0015-0,035 и воду остальное (RU 2050396 С1, кл. С09К 5/10, С23F 11/12, 11/14, 20.12.1995).

Недостатком данного антифриза является многокомпонентный сложный состав, включающий 9 антикоррозионных присадок при их суммарном содержании от 4,82 до 5,41 мас.%, что значительно усложняет технологию получения охлаждающей жидкости.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является антифриз, включающий, мас.%: нитрит натрия 0,1-0,2, нитрат натрия 0,1-0,2, бензоат натрия 0,5-5,0, тетраборат натрия 0,1-0,5, фосфат гексаметилендиамина 0,1-5,0, бензотриазол 0,20 или натриевую соль 2-меркаптобензтиазола (каптакс) 0,80-0,95, этиленгликоль 79,8-98,1 и воду остальное. При необходимости в состав антифриза вводят пеногаситель и краситель (заявка Великобритании №1397792, кл. С09К 5/00, 18.06.1975).

Недостатком данного состава является то, что он довольно агрессивен по отношению к черным металлам и алюминию.

Техническим результатом изобретения является повышение защитных свойств антифриза по отношению к стали, чугуну и алюминию.

Данный результат достигается тем, что антифриз, включающий нитрит натрия, нитрат натрия, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, этиленгликоль и воду, дополнительно содержит борат этаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрит натрия 0,1-0,2 Нитрат натрия 0,2-0,3 Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола 3,0-4,0 Борат этаноламина 2,0-4,0 Этиленгликоль 50,0-60,0 Вода Остальное

Отличительной особенностью предложенного технического решения является то, что введение в состав бората этаноламина при заявленном соотношении компонентов позволяет получить антифриз, обладающий высокими защитными свойствами по отношению к черным и цветным металлам.

Бораты этаноламинов (БЭА) представляют собой продукты взаимодействия борной кислоты с моно-, ди- или триэтаноламином. Борат моноэтаноламина (БМЭА) получают по следующей схеме:

H₂NCH₂CH₂OH+Н₃ВО₃→Н₂NСН₂СН₂ОВ(ОН)₂.

Борат диэтаноламина (БДЭА) получают по схеме:

HN(CH₂CH₂OH)₂+H₃BO₃→HN(CH₂CH₂O)₂BOH.

Борат триэтаноламина (БТЭА) получают по схеме:

N(CH₂CH₂OH)₃+Н₃ВО₃→N(CH₂CH₂O)₃B.

Введение БЭА в состав антифриза в количестве менее 2,0 мас.% не позволяет значительно повысить противокоррозионные свойства жидкости по отношению к черным металлам. Введение БЭА в количестве более 4,0 мас.% нецелесообразно, так как дальнейшего повышения защитных свойств не происходит.

Технология получения БЭА заключается в следующем.

В колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и насадкой Дина-Старка, загружают 2 моля ЭА (121 г МЭА, 210 г ДЭА или 298 г ТЭА). После нагревания ЭА до 100-110°С в колбу вводят 62 г (1 моль) борной кислоты и проводят реакцию конденсации при температуре 160-180°С до прекращения выделения воды. После охлаждения до 70-80°С в полученный продукт добавляют 132 г воды. Бораты этаноламинов представляют собой прозрачные светло-желтые растворы с рН 10-11 и аминным числом 185-195 мг НCl/г.

Технология приготовления антифриза заключается в следующем.

В емкость с мешалкой последовательно загружают расчетные количества воды (умягченной), нитрита и нитрата натрия, БЭА, полученного, как описано выше, и натриевой соли 2-меркаптобензтиазола (ТУ 113-00-05761631-23-91). После перемешивания в течение 10-15 мин к полученному водному раствору добавляют этиленгликоль и процесс перемешивания продолжают еще 30-40 мин. При необходимости в состав антифриза могут быть добавлены любые нейтральные красители, в частности Na-флюоресцеин для светло-зеленой окраски и другие.

Составы образцов антифриза представлены в табл.1.

Испытания жидкостей на коррозионное воздействие на металлы при 88±2°С в течение 336 ч проводили по методикам, описанным в ГОСТ 28084-89, которые находятся в полном соответствии с методиками ASTM.

Результаты коррозионных испытаний составов предложенного антифриза в сравнении с составом по прототипу представлены в табл.2.

Испытания резины на набухание в предложенном антифризе проводили по ГОСТ 9.030 при температуре 100°С в течение 70 ч.

Результаты испытания резины на набухание приведены в табл.3.

Основные физико-химические свойства предлагаемого антифриза приведены в табл.4.

Использование предложенного антифриза в двигателях внутреннего сгорания автомобильной, сельскохозяйственной и специальной техники позволит защитить узлы и детали ДВС, выполненные из черных и цветных металлов, от коррозионного поражения.

Таблица 1
Составы предложенного антифриза Компоненты Содержание компонентов по примерам, мас.% 1 2 3 4 5 Нитрит натрия 0,10 0,15 0,20 0,05 0,25 Нитрат натрия 0,20 0,25 0,30 0,15 0,35 Каптакс 3,0 3,5 4,0 2,5 4,5 БМЭА 4,0 - - - 4,5 БДЭА - 3,0 - 1,5 - БТЭА - - 2,0 - - Этиленгликоль 60,0 55,0 50,0 45,0 65,0 Вода 32,7 38,1 43,5 50,8 25,4

Таблица 2
Результаты коррозионных испытаний антифризов Состав антифриза Материал медь латунь припой чугун сталь алюминий Потеря массы, г/м². сут Пример 1 0,03 0,04 0,05 0,03 0,02 0,05 Пример 2 0,02 0,03 0,04 0,02 0,01 0,03 Пример 3 0,03 0,04 0,04 0,03 0,02 0,03 Пример 4 0,05 0,04 0,06 0,09 0,07 0,09 Пример 5 0,04 0,03 0,05 0,04 0,04 0,06 Прототип 0,05 0,04 0,06 0,1 0,09 0,08 Требования ГОСТ 28084-89 не более 0,1 не более 0,1 не более 0,2 не более 0,1 не более 0,1 не более 0,1

Таблица 3
Результаты испытаний резины на набухание в антифризах Показатели Значение показателя по примерам Прототип Норма по ГОСТ 1 2 3 4 5 Набухание резины, %: стандартные образцы резины марки 57-5006
стандартные образцы резины марки 57-7011               1,6 1,3 1,4 2,2 1,7 3,5 не более 5 1,1 0,9 1,0 1,5 1,2 2,7 не более 5

Таблица 4
Основные физико-химические свойства предложенного антифриза Показатель Антифриз с БМЭА Антифриз с БДЭА Антифриз с БТЭА Плотность при 20°С, г/см³ 1,070 1,072 1,076 Температура кипения при давлении 110,3 кПа (760 мм рт.ст.),°С 107,5 109 110,5 Водородный показатель (рН) при температуре 20°С 10,1 10,0 9,0 Резерв щелочности, см³ 23,5 23,1 20,3 Температура начала кристаллизации,°С -40 -43 -44

Изобретение относится к антифризу, который содержит нитрит натрия 0,1-0,2 мас.%, нитрат натрия 0,2-0,3 мас.%, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола 3,0-4,0 мас.%, борат этаноламина 2,0-4,0 мас.%, этиленгликоль 50,0-60,0 мас.% и воду остальное. Техническим результатом изобретения является повышение защитных свойств антифриза по отношению к стали, чугуну и алюминию. 4 табл.

Антифриз, включающий нитрит натрия, нитрат натрия, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, этиленгликоль и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит борат этаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нитрит натрия 0,1-0,2 Нитрат натрия 0,2-0,3 Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола 3,0-4,0 Борат этаноламина 2,0-4,0 Этиленгликоль 50,0-60,0 Вода Остальное