Охлаждающая жидкость Советский патент 1993 года по МПК C09K5/00 

(Л

С

Применение: для охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Сущность изобретения: предложенный состав охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля включает, мае.о: бенаоат щелочного металла 1,0- ,0; салицилат щелочного металла 0,05-0,5; нитрит щелочного металла 0,1-0,5; бура 0,8-2,0; натриевая соль 2-меркаптобензтиазола 0,,5; цик- логексанон 0,05-0,5; о-фенилендиамин 0,05-0,5; борная кислота 0,,5; жидкое стекло (модуль 1-10) 0,1-0,2; кремнийорганическая эмульсия 0,01- 0,Отвода 1,0-5,0; краситель 0,001- 0,002, этиленгликоль остальное, что обеспечивает повышение ее коррозионной стойкости, ч табл.

Изобретение относится к химической технологии, в частности, к низкоза- мерэающим охлаждающим жидкостям, применяемым для охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

Известен состав охлаждающей жидкости, включающий, мае.:

Этиленгликоль

Бензоат натрия

Тетраборат натрия

(бура)

Нитрит натрия

5,5-Дихлор-2,2-дигидроксидифенилметан

Бензотриазол

30%-ная водная эмульсия полидиметилсилоксана

Фенолсульфо талеин

Вода

58 2,0

0,35 0,21

0,06 0,05

0,005 0,005 Остальное

Из представленного состава очевидно, что охлаждающая жидкость не защищена от коррозионного воздействия на алюминий, что приведет к его сильному корродированию.

Кроме того, отсутствие ингибитора, защищающего резины, и низкое содержание буры (следствие этого - недостаточный резерв щелочности) снижает срок службы охлаждающей жидкости это- го состава.

Наиболее близкой по своим свойствам и составу к заявляемой охлаждающей жидкости является состав, включающий, мас.%:

Толилтриазол 0,2 Нитрит щелочного металла0,3 Бензоат щелочного металла 2,6

00

ю го

N

о

XI

со

Силикат щелочного металла (жидкое стекло)

(50% водный раствор) 0,2

Бура (NazB407- 10нгО) 1,6

Вода, краситель и

этиленгликоль Остальное

Охлаждающая жидкость отличается следующими показателями коррозионно стойкости по отношени о к металлам (методы испытания - методика ASTM Д-1384-70 (R 75) (по потере массы, мг) :

Медь3

Припой2

Латунь3

Сталь4

Чугун3

Алюминий6

Очевидно, что показатели коррози онной стойкости по алюминию уступаю требованиям сегодняшнего дня (см. ГОСТ 28084-89) , которые составляют 5 мг (по потере массы).

Кроме того, в составе композиции отсутствует ингибитор, предотвращаю щий набухание резин в процессе эксплуатации охлаждающей жидкости.

Целью настоящего изобретения явл етсл повышение коррозионной стойкости охлаждающей жидкости.

Поставленная цель достигается те что охлаждающая жидкость на оснозе гликоля, включает бензоат щелочного металла, нитрит щелочного металла, буру, жидкое стекло, салицилат щелочного металла, натриевую соль 2- меркаптобензтиазола, циклогексанон, о-фенилендиамин, краситель, воду, кремнийорганическую эмульсию и борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бензоат щелочного ме-

талла (натрия, калия) 1,0-4,0 Салицилат щелочного металла (натрия, калия) 0,05-0,5 Нитрит щелочного металла (натрия) 0,1-0,5 Бура (тетраборат натрия)0,8-2,0 Циклогексанон 0,05-0,5 о-Фенилендиамин 0,05-0,5 Борная кислота 0,,5 Жидкое стекло (модуль Z-3) 0,1-0,2 Кремнийорганическал эмульсия ЭЛП- iO 0,01-0,0

Вода0,1-5,0

Краситель Г 3 кислотный ярко-голубой 0,001-0,002 Этиленгликоль Остальное Предлагаемый состав охлаждающей жидкости при последующем разбавлении водой о определенном соотношении позволяет получить антифризы с заданной температурой замерзания от -65 до -20°С.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая охлаждающая жидкость отличается от известной введением 7 новых компонентов и новым соотношением компонентов. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна.

Применение в предлагаемом составе охлаждающей жидкости новых компонентов в сочетании с известными и найденное соотношение всех ингредиентов обеспечивает такие свойства, которые проявляются только в указанном техническом решении, а именно: высокая коррозионная стойкость жидкости относительно конструкционных материалов (медь, латунь, припой, сталь, чугун, алюминий, резина). При изучении других технических решений в данной области технологии признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию существенные отличия.

Назначение отличительных компонентов:

салицилат щелочного металла (натрия, калия) - ингибитор коррозии цветных металлов (припой)-,

циклогексанон - ингибитор коррозии цветных металлов (латунь);

о-фенилендиамин, борная кислота и нитрит натрия - ингибиторы коррозии цветных металлов (медь);

жидкое стекло - ингибитор коррозии цветных металлов (алюминий);

кремнийорганическая эмульсия ЭАП- 40 - пеногаситель, обеспечивающий снижение пенообразования;

краситель V 3 кислотный ярко-голубой, обеспечивающий интенсивность окраски охлаждающей жидкости (мера безопасности) .

Характеристики компонентов, входящих в состав заявляемой охлаждающей жидкости:

этмленгликоль ГОСТ 19710-83 высший сорт, I сорт;

вода дистиллированная ГОСТ 670972;

бензоат натрия ТУ 6-09-2785-78 марки ч, бензоат калия ТУ 6-09- 3015-77 марки ч.

бура (тетраборат натрия) ГОСТ 8 l29 77, техническая, сорт I;

нитрит натрия ГОСТ 19906-76 технический, сорт 1, 2;

натриевая соль 2-меркаптобензтиа- зола (2-меркаптобензтиазол) ГОСТ 739- Jk (с изм. ИМ);

циклогексанон ТУ 6-03-356-73 технический, сорт I;

жидкое стекло ТУ 6-15- 33-75;

о-Фенилендиамин ТУ 6-1 -112-76;

борная кислота ГОСТ , тех- ническая;

кремнийорганическая эмульсия ( 0%-водный раствор) ТУ 6-02- 892-79;

краситель N 3 кислотный ярко-голу- бой ТУ б-Й-22 -67;

силицилат натрия ГОСТ 17628-72 марки ч, салицилат калия ТУ 6-09 05-77-7 марки ч.

В табл. 1 представлены составы образцов 1, 2, 3, каждый из которых относится к предложенному в заявке составу.

Предлагаемую охлаждающую жидкость получают по следующей методике:

В отдельной емкости проводят синтез модульного жидкого стекла. В отдельном аппарате проводят синтез натриевой соли 2-меркаптобензтиазола в среде этилен-гликоля. В аппарат с натриевой солью 2-меркаптобензтиазола последовательно добавляют бензоат щелочного металла, салицилат щелочного металла, борную кислоту, буру, нитрит натрия, циклогексанон, о-фени- лендиамин, модульное жидкое стекло, краситель, кремнийорганическую эмульсию.

Пример получения предложенного состава образца Р 3 (1000 г).

Получение охлаждающей жидкости состоит из нескольких стадий:

Синтез Na-соли 2-меркаптобензтиазола.

Синтез бензотриазола.

Приготовление водного раствора пе- ногасителя.

Приготовление композиции охлаждающей жидкости.

Синтез Na-соли каптакса проводят в реакторе с мешалкой и обогревом. Температура синтеза С 5-55°С). Время перемешивания 2 ч.

В раствор этиленгликоля -Юг засыпают едкий натр - 0,1 г ГОСТ 2263-79 и 2-меркаптобензтиазол- 0,1 Синтез бензотриазола проводят в среде этиленгликоля. В этиленгликоле - 100 г растворяют о-фенилендиамин - 1,9 г и нитрит натрия - 0,3 г при температуре 50-60°С. Затем засыпают борную кислоту в количестве 1,1 г. Температура смеси 85°С.

Для приготовления водного раствора пеногасителя в дистиллированную воду - 5,0 г заливают эмульсию ЭАП- 0 - 0,2 г и перемешивают содержимое при температуре 30°С.

В основном реакторе растворяют в этиленгликоле - 832,8 г, бензоат натрия - 30 г и салицилат натрия - 1,0 г при температуре 60-70°С до полного растворения компонентов. Водородный показатель рН должен быть в пределах 10-11. Далее с интервалом в 30 минут последовательно загружают следующие компоненты и растворы: Тетраборат натрия 13,6 г Нитрит натрия 1,k г Циклогексанон 1,0 г Щелочной раствор кап- такса10,2 г Раствор бензотриазола 103,3 г Жидкое стекло 1,1 г Раствор пеногасителя 5,2 г Краситель № 3 кислотный ярко-голубой 0,016 г После загрузки всех компонентов перемешивание длится в течение 2 ч до полного растворения компонентов. Общее количество охлаждающей жидкости - 1000 г. i

Охлаждающая жидкость является концентратом. При разбавлении ее водой образуется рабочий антифриз с температурой замерзания - () (разбавление в объемном соотношении вода - концентрат kb - 56).

Примеры 1, 2, 3. Представлен оптимальный диапазон от минимума до максимума состава ингибиторов охлаждающей жидкости.

Пример k. Уменьшение содержания бензоата щелочного металла вызывает увеличение коррозионного воз71

действия жидкости на черные металлы (комбинация бензоа г-нитрит-бура).

Пример 5- Уменьшение содержания салицилата щелочного металла приводит к увеличению коррозионного воздействия жидкости на припои.

Пример 6. Уменьшение содержания нитрита щелочного металла приводит к увеличению коррозионного воздействия жидкости на черные металлы (комбинация присадок бензоат-нитрит- бура).

Пример 7. Уменьшение содержания буры отрицательно сказывается на коррозионной защите металлов (комбинация присадок бензоат-нитрит-бу- ра).

Пример 8. Уменьшение содержания циклогексанона вызывает увеличение коррозионного воздействия на цветные металлы, особенно латунь.

Пример 9. Уменьшение содержания о-фенипендиамина вызывает увеличение коррозионного воздействия на цветные металлы, особенно медь.

Пример 10. Уменьшение содер жания борной кислоты вызовет коррозию черных металлов.

Пример 11. Уменьшение содер жания кремнийорганическай эмульсии приводит к увеличению пенообразова- ния.

Пример 12. Уменьшение содер жания воды вызывает остеклснение жид кого стекла.

Пример 13. Уменьшение содер жания жидкого стекла вызывает увеличение коррозионного воздейс вия х ид- кости на цветные металлы, в частности, алюминий.

Пример 1). Увеличение содер жания бензоата щелочного металла нецелесообразно, так кл о ю не влияет на коррозионные соойгтпа охлаждающей

ЖИДКОСТИ.

Пример 15. Увеличение содер жания салицилата щелочного металла нецелесообразно, г.к. не оказывает влияние на коррозионные свойства жид кости.

Пример 16. Увеличение содер жания нитрита щелочного металла неце лесообразно, т.к. может вызвать гит- тинговую коррозию алюминия.

Пример 17. Увеличение содрр жания буры вызывает выпадение ее в осадок, что может вызвать -забивание радиатора.

Пример 18. Увеличение содержания натриевой соли каптакса (2-мер- каптобензтиазола) технологически не- г целесообразно.

Пример 19. Увеличение содержания циклогексанона нецелесообразно.

Пример 20. Увеличение содер- «л жания о-фенилендиамина нецелесообразно.

Пример 21. Увеличение содержания борной кислоты вызовет повыше- «ие значения рП и в связи с этим кор- «с розию металлов.

Пример 22. Увеличение содержания жидкого стекпа нежелательно, т.к. повышает плотность и вязкость охлаждающей жидкости, что ухудшит 2Q теплообменные процессы в радиаторе.

Пример 23. Увеличение содержания чремнийоргзничсской эмульсии нецелесообразно, т.к. не влияет на пенеобразованно.

25 Пример 2. Увеличение содержания воды исключено согласно ГОСТ

.

Пример 25. Увеличение содержания краситсъ я экономически нецеле- зо сообразно.

П р и м е р 26. Уменьшение содержания красителя ослабляет интенсивность окраски охлаждающей жидкости, что снижает возможность быстрого контроля протечки.

Пример 27. Уменьшение содержания натриевой соли 2-меркаптобенз- гиазола вызывает набухание резин..

В таблице 3 представлены результаты испытаний образцов W 1, 2, 3 за35

40

45

являемой охлаждающей жидкости.

Испытания коррозионной стойкости проводились по методике, описанной в ГОСТ 2808(-89. которая составлялась и находится в полном соответствии с

методикой ASTM ,л-138 -70 (R 75).

Табл. 3 показывает, что показатели коррозионной стойкости образцов заявляемой жидкости превышают показа- цп тели прототипа и соответствуют требо- влниям ГОСТ .

Лабораторные испытания охлаждающей жидкости, приведенные на АвтоВАЗе г.Тольятти и ГСНИИОХТ г.Москва, подтвердили ее высокие показатели каче55

ствз.

По описанной методике были приготовлены образцы составов охлаждающей жидкости, приведенных в табл. (.

Формула изобретен ип

Охлаждающая жидкость для двигателей внутреннего сгорания, включающая бензоат щелочного металла, нитрит щелочного металла, буру, .чидкое стекло, краситель, воду и этиленгликоль, отличаю ц алея тем, что она дополнительно содержит салицилат щелочного металпа, нагриевул соль 2-меркаптобензтиозола, циклсгексаион, о-фенилендиамин, кремнийорганическую эмульсию и борную кислоту при следуюСиликат щслочног о металла

Концентрация силиката, натрия жидкого стекча несопоставимы.

Салмцилат щелочного ме- таллл0,05-0,5

Нитрит щелочного металла0,1-0,5 Бура 0,8-2,0 Натриевая соль 2-мер- каптобензтнпзола 0,,5 ЦИКЛОГРКСОНОН 0,05-0,5 о-О нилендиамин 0,,5 верная кислото 0,05-0,5 Кидкое стекла (модуль 1-10) 0,1-0,2 Кремнийоргапическая

0,2

Таблица 2

Результаты испытаний охлаждающей жидкости по ГОСТ

Плотность, г/см3

Температура начала кристаллизации, °С, не выше

Фракционные данные:

температура начала перегонки °С, не ниже

перегоняется до 150°С, % по массе, не более

Коррозионное воздействие на металлы, мг, не более

медь М-1 латунь Л-68 припой ПОС-35 алюминий ЛК6М2 чугун G Н-190 или сталь 08КП Вспениваемость:

объем пены, см3, не более

устойчивость пены, с, не более

Набухание резин, %, не более

уплотнение крана отопле- ленил ТУ 38-105-258-71

оезино-TKrih евый шланг ГУ 38-105-267-71

1,100 - 1,150

минус 35 при разбавлении дистиллированной водой 1:1 по объему

100

100

2,5

при разбавлении 1:1 по объему водным раствором солей натрия «

5 5 7 5 5

И Г

30 при разбавлении 1:1 по объему подкисленным раствором хлористого цинка

при разбавлении дистиллированной водой 1:1 по объему

2,2

13

Водородный показатель рМ при 2П°С

Резерв щелочности, см3, не менее

Стойкость к жесткой воде

Коррозионное воздействие на металлы 88°С, 336 ч,

Содержание буры в прототипе в количестве 1,6% позволяет предположить значенил рН в диапазоне 7,5-8,0. Температура замерзания достигается а любом заданном диапазоне в зависимости от соотношения воды и этилен- гликоля .

I «221 07i

Продолжение табл. 2

7,5-9,0 8,2

Ю16,5

Отсутствие рас- соотв. слоения осадка при разбавлении 1:1 по объему

Таблица 3

Составы приготовленных образцов О приведенной моторике, ac.t

Содержание компонента, млс-t в, образце охяа даоаей жидкости

Со,я.ряаиис компонента , мае. п образце oxjiarvv e мил кости 16 f 17 J 18 I 19 20 | 21 f 22 J23 1 7 1 25 26 |

15

Т a ft л и ц в Ъ

Проло/шемив твбл. k

27