КОНЦЕНТРАТ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2014 года по МПК C09K5/10 C09K5/20 C23F11/14 C23F11/08 C23F11/10 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к низкозамерзающим охлаждающим жидкостям, и может быть использовано в качестве теплоносителя в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также в оборудовании бытового и промышленного назначения.

Известны из области техники концентраты антифризов (см. патенты РФ №2263131, МКИ С09К 5/20, публ. 2005 г., №2290425, МКИ С09К 5/08, публ. 2006 г., ЕР №0739965, МКИ С09К 3/00, публ. 1996 г., ЕР №1170348, МКИ С09К 5/08, публ. 2001 г.), охлаждающей жидкости (см. патент РФ №2315797, МКИ С09К 5/10, публ. 2005 г., ЕР №1707609, МКИ С09К 5/08, публ. 2006 г.) на основе гликолевых растворов моно- и дикарбоновых кислот и содержащие традиционные неорганические ингибирующие присадки. Расход таких присадок в жестких условиях эксплуатации увеличивается на порядок, они теряют свои защитные свойства и выпадают в осадок, что затрудняет работу механизма и наносит вред окружающей среде.

Известна охлаждающая жидкость, содержащая, мас.%: 1,28-3,40 бензойной кислоты, 0,56-1,60 гидроксида натрия, 0,03-0,18 нитрита натрия, 0,05-0,45 метасиликата натрия 9-водного, 0,45-1,35 тетрабората натрия гидрат (бура), 0,05-0,27 бензотриазола или толилтриазола, 0,001-0,004 красителя, 1,5-45,0 воды и остальное этиленгликоль и/или водно-гликолевый раствор производства этиленгликоля (см. патент РФ №2253663, МКИ С09К 5/00, публ. 2005 г.).

Известная композиция недостаточно эффективна, так как содержит в своем составе неорганические присадки, такие как тетраборат натрия, наличие которого может ухудшать защиту алюминия и его сплавов при эксплуатации в условиях высоких температур, а также метасиликат натрия 9-водный, который в условиях эксплуатации выпадает в осадок, ухудшая теплообмен.

Известен ингибитор коррозии для низкозамерзающих охлаждающих жидкостей, содержащий, мас.%: 3-4 себациновой кислоты, 8-9 адипиновой кислоты, 6,5-7,5 гидроокиси натрия, 3,5-4,0 бензойной кислоты, 30,0-40,0 воды, 0,25-0,50 бензотриазола, 1-2 бикарбоната натрия, остальное - этиленгликоль (см. патент РФ №2302479, МКИ C23F 11/10, С09К 5/20, публ. 2007 г.). Из данного ингибитора коррозии готовят образцы охлаждающих жидкостей путем разбавления водным раствором этиленгликоля (54:56 об.%) в соотношении 1:9.

Существенным недостатком данного ингибитора является его нестабильность в условиях эксплуатации.

Известен ингибитор коррозии для низкозамерзающей жидкости, содержащий, мас.%: 5,5-6,5 себациновой кислоты, 4.5-5,5 янтарной кислоты, 2,0-3,0 бензойной кислоты, 6,5-7,5 гидроокиси натрия, 30,0-45,0 воды, 1,5-2,0 продукта взаимодействия о-фенилдиамина с нитритом натрия и бензойной кислоты в этиленгликоле, 20,0-30,0 глицерина, остальное этиленгликоль (см. патент РФ №2299272, МКИ C23F 11/14, публ. 2007 г.). Из состава ингибитора коррозии готовят образцы охлаждающих жидкостей путем разбавления 54-56 об.% водным раствором смеси этиленгликоля и глицерина (этиленгликоль:глицерин=1:1) в соотношении 1:5-1:6 соответственно.

Данный ингибитор коррозии содержит продукт присоединения о-фенилдиамина с нитритом натрия и бензойной кислоты в этиленгликоле, который обладает канцерогенными свойствами и отрицательно сказывается на здоровье человека и загрязняет окружающую среду.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ингибитор коррозии для низкозамерзающих охлаждающих жидкостей, содержащий, мас.%: 5,5-6,5 себациновой кислоты, 3,0-4,0 адипиновой кислоты, 2,5-3,5 янтарной кислоты, 2,0-3,0 бензойной кислоты, 6,0-7,0 гидрооксида натрия, 0,25-0,50 бензотриазола, 35,0-40,0 воды, 0,02-0,04 N-фенил-2-нафтиламина, остальное - этиленгликоль (см. патент РФ №2393271, МКИ C23F 11/14, публ. 2010 г.). Образцы охлаждающей жидкости готовят путем разбавления известного ингибитора коррозии водным раствором этиленгликоля (54-56 об.%) в соотношении 1:9.

Известный ингибитор коррозии недостаточно эффективен из-за проявления нестабильности в воде и низкой антикоррозионной активности.

Целью предлагаемого изобретения является разработка концентрата охлаждающей жидкости на основе синергической композиции моно- и дикарбоновых алифатических и ароматических кислот, обладающего кроме набора стандартных характеристик высокими антикоррозионными свойствами по отношению к каждому конструкционному материалу системы.

Поставленная цель достигается путем создания концентрата охлаждающей жидкости, содержащего себациновую кислоту, бензойную кислоту, янтарную кислоту, аминосодержащий реагент, жидкий спирт и воду, причем он дополнительно содержит карбамид и краситель, а в качестве аминосодержащего реагента используют диэтаноламин, и/или триэтаноламин, и/или диоксиэтилэтилендиамин, в качестве жидкого спирта - этиленгликоль, и/или пропиленгликоль, и/или глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

себациновая кислота 1,44-1,69 бензойная кислота 0,15-0,39 янтарная кислота 1,12-1,35 диэтаноламин, и/или триэтаноламин,   и/или диоксиэтилэтилендиамин 4,89-5,26 карбамид 0,31-0,51 этиленгликоль, и/или пропиленгликоль, и/или   глицерин 89,92-90,80 краситель 0,002-0,004 вода остальное

Для приготовления концентрата охлаждающей жидкости используют себациновую кислоту по ГОСТ 15582-84, бензойную кислоту по ГОСТ 6413-77, янтарную кислоту по ГОСТ 6341-75, диэтаноламин по ТУ 2423-054-05807977-2000, триэтаноламин по ТУ 6-02-916-79, диоксиэтилэтилендиамин (ДОЭЭДА) по ТУ 2413-081-00151638-2010, карбамид по ГОСТ 2081-92, этиленгликоль по ГОСТ 19710-83, пропиленгликоль по ТУ 2422-069-05766801, глицерин по ГОСТ 6824-96. В качестве красителя используют флуоресцеин натрия (уранин) производства Китая.

Введение в состав в качестве аминосодержащих реагентов диэтаноламина, или триэтаноамина, или ДОЭЭДА позволяет значительно повысить противокоррозионные свойства охлаждающей жидкости по отношению к черным металлам, а также к алюминию. Эти соединения способны воздействовать с металлом, образуя плотную защитную поверхностную пленку, защищающую металл от коррозии. Причиной образования пленки может быть комплексообразование на поверхности металла в связи с тем, что указанные аминосодержащие реагенты имеют в молекулах атомы азота со свободными электронными парами, что создает условия для комплексообразования. Добавление карбамида в концентрат, содержащий аминосодержащие реагенты, приводит к заметному улучшению противокоррозионных свойств концентрата по отношению к цветным и черным металлам. Карбамид является ингибитором акцепторного действия и, принимая электроны металла, образует хемосорбционный слой на поверхности металла.

Заявляемый концентрат готовят путем последовательного смешения компонентов в заявляемых количествах.

Приводим примеры приготовления концентрата охлаждающей жидкости.

Пример 1 (заявляемый)

В емкость помещают 1,44 г себациновой кислоты, 0,15 г бензойной кислоты, 1,12 г янтарной кислоты, 4,89 г диэтаноламина, 0,4 г карбамида, 1,96 г воды, 0,05 г красителя и 90,0 г этиленгликоля (см. табл.1, пример 1).

Пример 2-14 готовят аналогичным образом, изменяя виды компонентов и их содержание в концентрате в заявляемых количествах.

Пример 15 (прототип)

В емкость помещают 35,03 г воды, 44,0 г этиленгликоля, 5,5 г себациновой кислоты, 3,0 г адипиновой кислоты, 2,5 г бензойной кислоты, 3,0 г янтарной кислоты, 6,7 г едкого натра, 0,25 г бензотриазола и 0, 02 г N-фенил-2-нафтиламина. Смесь перемешивают в течение 1 ч до полного растворения компонентов (см. таблицу 1, пример 15).

В таблице 1 представлены образцы концентрата охлаждающей жидкости. Для приготовления охлаждающих жидкостей концентрат разбавляют водой при соотношении 1:1.

В таблице 2 приведены физико-химические показатели заявляемого концентрата охлаждающей жидкости: внешний вид, плотность, температура начала перегонки, температура начала кристаллизации, показатель активности водородных ионов, щелочность, устойчивость в жесткой воде. Плотность определяют по ГОСТ 18995.1, разд.1, температуру начала перегонки определяют по ГОСТ 18995.7-73.

Определение температуры начала кристаллизации заключается в том, что образец охлаждают и фиксируют температуру, при которой невооруженным глазом можно заметить помутнение как признак начала кристаллизации. Водородный показатель определяют потенциометрическим методом по ГОСТ 22567.5 с использованием стеклянного и хлорсеребряного электродов.

Определение щелочности заключается в определении объема титрованного раствора соляной кислоты концентрации 0,1 моль/дм³, израсходованного на потенциометрическое титрование 10 см³ охлаждающей жидкости до рН 5,5.

Таблица 1 № Наименование компонентов Содержание компонентов в образцах концентрата охлаждающей жидкости, мас.% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Прототип 1 Себациновая кислота 1,44 1,5 1,6 1,69 1,44 1,69 1,5 1,44 1,69 1,6 1,6 1,5 1,69 1,44 5,5 2 Бензойная кислота 0,15 0,2 0,3 0,39 0,15 0,39 0,3 0,15 0,39 0,2 0,39 0,2 0,3 0,39 2,5 3 Янтарная кислота 1,2 1,12 1,3 1,35 1,12 1,35 1,2 1,12 1,35 1,3 1,3 1,2 1,12 1,35 3,0 4 Диэтаноламин 4,89 - - 4,8 - - 1,3 - - 5,24 - - 4,89 - - 5 Триэтаноламин 1,44 5,0 - - 2,60 - 3,0 5,2 -   5,0. - - 4,89 - 6 Диоксиэтилэтиленди амин - - 5,1 - 2,66 5,2 0,8 - 4,89 - - 5,26 - - - 7 Карбамид 0,4 0,31 0,51 0,31 0,51 0,4 0,31 0,42 0,51 0,4 0,51 0,4 0,31 0,51 - 8 Этиленгликоль 45,0 - 46,2 - 90,80 89,92 90,0 - 57,12 90,5 - 90,2 89,92 - 44,0 9 Пропиленгликоль 45,0 90,5 - 55,12 - - - 90,80 - - 90,7 - - 57,3 - 10 Глицерин - - 44,0 34,8 - - - - 32,8 - - - - 33,5 - 11 Вода 0,477 1,366 0,988 1,537 0,717 1,048 1,587 0,867 1,246 0,757 0,498 1,237 1,767 0,618 35,03 12 Адипиновая кислота - - - - - - - - - - - - - - 3,0 13 Гидроксид натрия - - - -   - - - - - - - - - 6,7 14 И-фенил-2-нафтиламин - - - - - - - - - - - - - - 0,02 15 Краситель 0,003 0,004 0,002 0,003 0,003 0,002 0,003 0,003 0,004 0,003 0,002 0,003 0,003 0,002 - 16 Бензотриазол       - - - - - - - - - - - 0,25

Таблица 2 Наименование показателя Норма для ОЖК по ГОСТ 28084-89 Физико-химические показатели концентрата охлаждающей жидкости 1 2   1. Внешний вид Прозрачная однородная окрашенная жидкость без механических примесей Соответствует 2. Плотность, г/см³ 1,100-1,150 1,126 3. Температура начала кристаллизации, °С, не выше Минус 35 при разбавлении дистиллированной водой в объемном соотношении 1:1 -40,22 4. Температура начала перегонки, °С, не ниже 100 +171,81 5. Водородный показатель (рН) 7,5-11,0 при разбавлении дистиллированной водой в объемном соотношении 1:1 8,75 6. Щелочность, cм³, не менее 10 15,22 7. Устойчивость в жесткой воде Расслоение и выпадение осадка не допускаются Удовлетворяет

Определение устойчивости в жесткой воде заключается в наблюдении за состоянием образца охлаждающей жидкости в жесткой воде и визуальном установлении возможного расслоения или образования осадка в этом растворе в течение определенного времени при заданной температуре.

Как видно из данных таблицы 2, по всем показателям заявляемые образцы соответствуют требованиям ГОСТ 28084-89.

Оценку эффективности концентрата охлаждающей жидкости проверяют в лабораторных условиях по коррозионному воздействию на металлы: медь, латунь, сталь, чугун, припой и алюминий по ГОСТ 28084-89. Метод заключается в том, что в исследуемую жидкость помещают образцы металлов в установленном наборе и определенных размеров и выдерживают их в ней непрерывно указанное время при заданной температуре. затем по изменению массы образцов определяют коррозионное воздействие испытуемой жидкости. Результаты исследований приведены в таблице 3.

Таблица 3 Образцы из таблицы 1 Материал, потеря массы, мг Медь Латунь Сталь Чугун Припой Алюминий 1 0,7 1,1 0,9 0,6 1,2 1,0 2 1,6 1,2 0,8 0,5 1,1 1,2 3 1,1 0,8 1,3 0,9 1,6 1,3 4 0,8 0,6 0,6 0,8 1,0 1,5 5 0,4 0,7 1,2 0,8 0,9 1,6 6 0,9 1,0 0,9 0,8 1,1 1,0 7 0,6 0,7 0,5 0,6 1,0 1,3 8 1,6 1,5 1,2 1,0 1,9 2,0 9 0,7 0,5 0,8 0,6 1,9 2,4 10 0,9 0,7 0,7 0,4 0,9 1,1 11 1,1 0,7 0,6 0,6 1,1 1,2 12 1,5 1,3 1,1 1,5 2,0 1,9 13 0,8 0,6 0,6 0,4 0,9 1,1 14 0.6 0,4 0,8 0,6 1,8 1,6 Прототип 1,3 1,0 1,0 0,6 1,7 1,5 Норма по ГОСТ 28084-89, мг, не более 3,6575 3,6575 3,6575 3,815 7,315 3,815

Как видно из данных таблицы 3, заявляемые образцы наиболее полно защищают конструкционные металлы и сплавы от коррозии.

Таким образом, использование в составе концентрата синергической композиции моно- и дикарбоновых алифатических и ароматических кислот в сочетании с известными при найденном соотношении компонентов позволяет получить охлаждающие жидкости, обеспечивающие высокую и долговременную коррозионную защиту конструкционных материалов - меди, латуни, стали, чугуна, припоя, алюминия.

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к низкозамерзающим охлаждающим жидкостям, и может быть использовано в качестве теплоносителя в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также в оборудовании бытового и промышленного назначения. Концентрат охлаждающей жидкости содержит, мас.%: 1,44-1,69 себациновой кислоты, 0,15-0,39 бензойной кислоты, 1,12-1,35 янтарной кислоты, 4,89-5,26 диэтаноламина, и/или триэтаноламина, и/или диоксиэтилэтилендиамина, 0,31-0,51 карбамида, 89,92-90,80 этиленгликоля, и/или пропиленгликоля, и/или глицерина, 0,002-0,004 красителя и остальное - воду. Изобретение позволяет повысить антикоррозионные свойства по отношению к каждому элементу конструкций. 3 табл, 15 пр.

Концентрат охлаждающей жидкости, содержащий себациновую кислоту, бензойную кислоту, янтарную кислоту, аминосодержащий реагент, жидкий спирт и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбамид и краситель, а в качестве аминосодержащего реагента используют диэтаноламин, и/или триэтаноламин, и/или диоксиэтилэтилендиамин, в качестве жидкого спирта - этиленгликоль, и/или пропиленгликоль, и/или глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
себациновая кислота 1,44-1,69 бензойная кислота 0,15-0,39 янтарная кислота 1,12-1,35 диэтаноламин, и/или триэтаноламин,   и/или диоксиэтилэтилендиамин 4,89-5,26 карбамид 0,31-0,51 этиленгликоль, и/или пропиленгликоль, и/или   глицерин 89,92-90,80 краситель 0,002-0,004 вода остальное