Антифриз

 

АНТИФРИЗ, содержащий этиленгликоль, воду и бензотриазол, отличающийся тем, что с целью повышения его эксплуатационных характеристик, он содержит дополнительно нитрит натрия, буру, триэтаноламин и полиметилсилоксан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Этиленгликоль - 25,75 - 92,55 Бура - 0,44 - 1,55 Бензотриазол - 0,01 - 0,03 Нитрит натрия - 0,06 - 0,25 Триэтаноламин - 0,13 - 0,47 Полиметилсилоксан - 0,01- 0,25 Вода - До 100

Изобретение относится к антифризам незамерзающим охлаждающим жидкостям, используемым в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). В современных двигателях для обеспечения теплоотвода и создания заданного теплового режима работы двигателя система охлаждения является герметичной, и охлаждающую жидкость в ней не меняют в течение года и более. Эта жидкость должна обладать такими терморасширяющимися характеристиками, чтобы обеспечить безопасность как при работе двигателя, так и при включении двигателя при различных температурах окружающего воздуха, вплоть до сильных морозов (от 0 до 70^оС). При нормальной или несколько форсированной работе двигателя рекомендуется рабочая температура охлаждающей жидкости 80-100^оС. Наилучшей теплопроводящей жидкостью является вода, но она пригодна лишь при положительных температурах и вызывает коррозию металлов всей системы охлаждения. В зимний сезон при стоянии автомашины воду приходится сливать из-за опасности повреждения системы вследствие расширения воды при замерзании (ниже 0^оС), Известен антифриз, представляющий собой смесь этиленгликоля с водой, например, с температурой застывания -40 и -65^оС. Этиленгликоль водная смесь эвтектической концентрации не замерзает вплоть до -73^оС. Причем указанная смесь застывает в рыхлую массу, не создающую распирающего усилия, как в случае с водой. Эта смесь хотя и обладает большим коэффициентом объемного расширения, чем вода, но в системе охлаждения с расширителем весьма хорошо зарекомендовала себя как по теплоотводящим, так и по вязкостным характеристикам, необходимым для лучшей циркуляции при разных температурах. Однако низкое значение рН чистой этиленгликолевой смеси и природа ее компонентов создают благоприятные условия, интенсифицирующиеся cо сменой температуры и появлением напряженности системы, для коррозии металлов в системе охлаждения, старения уплотнительных и соединительных резин, а сама смесь склонна к пенообразованию, усиливающемуся при попадании в систему охлаждения следов масел, топлива, что вызывает выброс охлаждающей жидкости. Между тем, требования к всесезонным охлаждающим жидкостям антифризам, применяемым в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания современных машин, определены ТУ-6-02-751-78, где указано, что для жидкости, не замерзающей до -40^оС, удельный вес при 20^оС в пределах 1,078-0,085 см³, температура кипения не менее 108^оС, рН при 20^оС в пределах 7,5-8,5, резерв щелочности не менее 10 см³, вспениваемость через 5 мин интенсивной аэрации не более 30 см³, время исчезновения пены не более 3 с. Коррозионное воздействие на металлы системы охлаждения, мг: медь марки М-1 не более 10, латунь марки Л-68 не более 10, припой марки ПОС-35 не более 12, алюминий не более 20, чугун серый не более 10, набухание резины уплотнителя крана отопителя не более 5 об. резинотканевых шлангов не более 5 об. Наиболее близким к предлагаемому по сущности и достигаемому результату является антифриз, содержащий этиленгликоль водную смесь, соотношение которой определяет температуру замерзания антифриза, антикоррозионные добавки 3,5-динитробензоат натрия и бензотриазол, осуществляющие защиту металлов от коррозии. Соотношение компонентов данной композиции следующие, мас. Этиленгликоль 65,40-65,75 3,5-Динитробен- зоат натрия 0,20-0,40 Бензотриазол 0,05-0,20
Вода дистилли- рованная Остальное
Эта композиция показывает хорошую коррозионную устойчивость систем, включающих алюминиевые сплавы, сталь и медь. Однако названная композиция не лишена недостатков. Так, имеет небольшой резерв щелочности (не превышает единицу), поэтому рН не может длительно оставаться в пределах 7,5-8,5, что является необходимым условием для уменьшения коррозии. Кроме того, известный антифриз защищает алюминиевые сплавы марок АМцМ АМГ 6 и В 95 на 80,6-97,0% а сплавы железа марки Ст.45 на 98% т.е. подверженность коррозии составляет 3,0-19,4 и 2,0% соответственно, не гарантирована защита латуни, припоя, чугуна, резиновых уплотнителей и прочих. Вспениваемость этой композиции не устраняется. Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик антифриза, а именно повышение резерва щелочности, обеспечение коррозионной защиты черных и цветных металлов системы охлаждения ДВС (в том числе и чугуна, алюминия, меди, бронзы, латуни, припоя, стали), защита резиновых уплотнителей и трубок от набухания и старения, а также понижение вспениваемости. Указанная цель достигается антифризом, содержащим этиленгликоль, воду и бензотриазол и дополнительно содержащим нитрит натрия, буру, триэтаноламин и полиметилсилоксан при следующем соотношении компонентов, мас. Этиленгликоль 25,75-92,55 Бура 0,44-1,55 Нитрит натрия 0,06-0,25 Бензотриазол 0,01-0,03 Триэтаноламин 0,13-0,47 Полиметилсилоксан 0,01-0,025 Вода До 100
Бура (натрий тетраборнокислый 10-водный), нитрит натрия, триэтаноламин создают щелочную реакцию и, образуя буферную смесь, обеспечивают устойчивую щелочность. Кроме того, натрий тетраборнокислый обладает моющим свойством и, смывая налет с поверхности металла, обеспечивает теплообмен. Наряду с бензотриазолом новые добавки защищают от коррозии как цветные, так и черные металлы. Введение полиметилсилоксана снижает вспениваемость раствора. Антифриз готовят известным способом, а именно последовательным растворением всех добавок в воде и введением их в этиленгликоль. При этом можно получить раствор, не замерзающий до -73^оС. Антифризы, не замерзающие до -40 или -65^оС, могут быть получены непосредственно или разбавлением концентрата, полученного в пределах приведенной композиции, расчетным количеством воды; рН смеси в пределах 7,5-8,5, резерв щелочности выше 10 (11-15), удельный вес 1,035-1,12 г/см³. В готовый антифриз (или в концентрат) для метки могут быть добавлены любые нейтральные красители, в частности Na-флюоресцеин для светло-зеленой окраски, синий, красный или другие. У полученных антифризов определяют удельный вес, температуру замерзания, температуру кипения, рН, резерв щелочности, а также вспениваемость, коррозионное воздействие на металлы (медь марки М-1, латунь марки Л-68, припой марки ПОС-35, алюминий, чугун серый) и набухаемость резины уплотнения крана, резинотканевых шлангов по известным методикам.Суть этих методик заключается в следующем: удельный вес определяют денситометром в г/м³ при 20^оС по ГОСТ 18995.1-75 или по пункту 4.2 ТУ-6-02-751-78; температуру кипения определяют в колбе с холодильником при 760 мм рт.ст. по пункту 4.3 ТУ-6-02-751-78. температуру замерзания определяют по началу кристаллизации по ГОСТ 18995.5-73; рН определяют при 20^оС рН-метром согласно пункту 4.7 ТУ-6-02-751-78; резерв щелочности определяют потенциометрическим титрованием 20 см³ антифриза с рН-метром согласно пункту 4.4 ТУ-6-02-751-78 по расходу, (см³) 0,1 н.раствора соляной кислоты до рН 5,5; вспениваемость определяют объемом пены (см³) при барботировании через 145 мл антифриза в течение 5 мин воздуха со скоростью 1000 мл/мин при температуре 71^оС согласно пункту 4.6 ТК-6-02-751-78 или АТМ-Д-1881, время исчезновения этой пены замеряется в секундах; направленное коррозионное воздействие на металлы определяют потерей веса (мг) металлических пластин размером 25х50х1 мм (для чугуна или алюминия 25х50х3) в среде антифриза с аэрацией при температуре 71^оС за 336 ч, а экспресс-методом при 92^оС за 84 ч согласно пунктам 4.8 и 4,9 ТУ-6-02-751-78; набухаемость резины уплотнения крана и резинотканевых рукавов определяется в об. гидростатическим методом при 80^оС за 168 ч набухания по ГОСТ 09.030.74. П р и м е р 1. В 442 л дистиллированной воды последовательно растворяют 9 кг буры (натрий тетраборнокислый, 10-водный), 14 кг нитрита натрия, 0,2 кг бензотриазола, 2,8 кг триэтаноламина и 0,1 кг полиметилсилоксана (ПМС-200А) и мешают с 544,5 кг этиленгликоля. Смесь тщательно размешивается и отстаивается. Вес продукта 1000 кг. Получают антифриз состава, мас. Этиленгликоль 54,45
Вода дистилли- рованная 44,20 Бура 0,90 Нитрит натрия 0,14 Бензотриазол 0,02 Триэтаноламин 0,28 Полиметилсилоксан 0,01 светло-соломенного цвета с уд. в. 1,080 г/см³, имеющий рН 7,8, резерв щелочности 14,6, температуру замерзания -45^оС, т.кип. 118^оС, объем пены через 5 мин 30 см³, исчезает за 1 с. Данные по коррозионной стойкости металлов к этому составу приведены в табл.1, по стойкости резинотехнических изделий в табл.2. П р и м е р 2. В 736 л дистиллированной воды последовательно растворяют 4,4 кг буры (натрий тетраборнокислый, 10-водный), 0,6 кг нитрита натрия, 0,1 кг бензотриазола, 1,3 кг триэтаноламина и 0,1 кг полиметилсилоксана (ПМС-200 А) и смешивают с 257,5 кг этиленгликоля. Смесь тщательно размешивается и отстаивается. Вес продукта 1000 кг. Получают антрифриз состава, мас. Этиленгликоль 25,75
Вода дистилли- рованная 73,60 Бура 0,44 Нитрит натрия 0,06 Бензотриазол 0,01 Триэтаноламин 0,13 Полиметилсилоксан 0,01 светло-соломенного цвета с уд. в. 1,035 г/см³, не замерзает до -10^оС, имеет рН 8,0 резерв щелочности 10,6, т. кип. 108^оС, объем пены через 5 мин 25 см³, исчезает за 1 с. Данные по коррозионной стойкости металлов к этому составу приведены в табл.1, по стойкости резинотехнических изделий в табл.2. П р и м е р 3. В 476,9 л дистиллированной воды последовательно растворяют 8,7 кг буры (натрий тетраборнокислый, 10-водный), 1,4 кг нитрита натрия, 0,2 кг бензотриазола, 2,7 кг триэтаноламина и 0,1 кг полиметилсилоксана (ПМС-200А) и смешивают с 510 кг этиленгликоля. Смесь тщательно размешивается и отстаивается. Вес продукта 1000 кг. Получают антифриз состава, мас. Этиленгликоль 51,00
Вода дистилли- рованная 47,69 Бура 0,87 Нитрит натрия 0,14 Бензотриазол 0,02 Триэтаноламин 0,27 Полиметилсилоксан 0,01 светло-соломенного цвета с уд. в. 1,079 г/см³, не замерзает до -40^оС, имеет рН 7,85, резерв щелочности 14,5, т. кип. 118^оС, объем пены за 5 мин 30 см³, исчезает за 1 с. Данные по коррозионной стойкости металлов к этому составу приведены в табл.1, по стойкости резинотехнических изделий в табл.2. П р и м е р 4. В 334 л дистиллированной воды последовательно растворяют 10,5 кг буры (натрий тетраборнокислый, 10-водный),1,67 кг нитрита натрия, 0,23 кг бензотриазола, 3,35 кг триэтаноламина, 0,17 кг полиметилсилоксана (ПМС-200А) и смешивают с 650 кг этиленгликоля. Смесь тщательно размешивают и отстаивают. Вес продукта 1000 кг. Получают антифриз состава, мас. Этиленгликоль 65,000
Вода дистилли- рованная 33,400 Бура 1,050 Нитрит натрия 0,167 Бензотриазол 0,023 Триэтаноламин 0,335 Полиметилсилоксан 0,017 светло-соломенного цвета с уд. в. 1,0865 г/см³, не замерзает до -65^оС и имеет рН 7.9, резерв щелочности 14,0, т.кип. 120^оС объем пены за 5 мин 30 см³, исчезает за 1 с. Данные по коррозионной стойкости приводятся в табл.1, по стойкости резинотехнических изделий в табл.2. П р и м е р 5. В 51,25 л дистиллированной воды последовательно растворяют 15,5 кг буры (натрий тетраборнокислый, 10-водный), 2,5 кг нитрита натрия, 0,3 кг бензотриазола, 4,7 кг триэтаноламина, 0,25 кг полиметилсилоксана (ПМС-200А) и смешивают с 925,5 кг этиленгликоля. Смесь тщательно размешивается и отстаивается. Вес продукта 1000 кг. Получают концентрат антифриза состава, мас. Этиленгликоль 92,550
Вода дистилли- рованная 5,125 Бура 1,550 Нитрит натрия 0,250 Бензотриазол 0,030 Триэтаноламин 0,470 Полиметилсилоксан 0,025 светло-соломенного цвета с удельным весом 1,125 г/см³, рН 7,5, резерв щелочности 14,5, т.кип. 178^оС, объем пены за 5 мин 36 см³, исчезает за 1 с. Данные по коррозионной стойкости металлов к концентрату антифриза приведены в табл.1, по стойкости резинотехнических изделий в табл.2. Полученные концентраты могут применяться для получения антифризов. Концентрат при соответствующем разбавлении дистиллированной водой может быть использован в качестве охлаждающей жидкости, не замерзающей до требуемой температуры. А. Для получения антифриза, не замерзающего до температуры -40^оС, 5 л композиции концентрата смешивают с 4,5 л дистиллированной воды, полученный раствор имеет объем 9,4 л с уд.в. 1,0785 г/см³, не замерзает при -40^оС (температура замерзания -41^оС), имеет рН 7,8, резерв щелочности 14,5, т. кип. 118^оС, объем пены за 5 мин 30 см³, исчезает за 1 с. Данные по коррозионной стойкости металлов к этому антифризу приведены в табл.1, по коррозионной стойкости резинотехнических изделий в табл.2. Б. Для получения антифриза, не замерзающего до температуры -65^оС, 6,3 л композиции концентрата смешиваются с 3 л дистиллированной воды, полученный раствор имеет объем 9,25 л, уд. в. 1,0870 г/см³, не замерзает до -65^оС (температура замерзания -65,6^оС), рН 7,6, резерв щелочности 14,1, объем пены за 5 мин 30 см³, исчезает за 1 с, т.кип. 120^оС. Данные по коррозионной стойкости металлов к этому антифризу приведены в табл.1, по стойкости резинотехнических изделий в табл.2. Результаты коррозионного воздействия композиций антифризов из примеров 1-5 на металлы системы охлаждения современных ДВС приведены в табл.1. Результаты испытания устойчивости резинотехнических изделий к композициям антифризов из примеров 1-5 приведены в табл. 2. Как видно из примеров и таблиц результатов испытаний охлаждающей жидкости на устойчивость металлов и резинотехнических изделий системы охлаждения ДВС против коррозии и разрушений, настоящая композиция антифриза не замерзает вплоть до -73^оС и можно заранее составить композиции с необходимой морозоустойчивостью или же приготовить концентрат антифриза, разбавлением которого водой можно получить необходимый антифриз. Предложенный антифриз имеет рН 7,6-8,0 и резерв щелочности 10,6-14,6. Металлы системы ДВС устойчивы к коррозии в среде этих антифризов, а резинотехнические изделия не подвержены набуханию. Вспениваемость антифриза также невысокая: объем пены через 5 мин не превышает 30 см³ и она полностью исчезает за 1 с. Все показатели композиций антифризов выше требуемых для этиленгликоль-водных смесей согласно ТУ-6-02-751-78. Как видно из табл.1 и 2, все параметры у настоящей композиции значительно лучше, чем требования ТК-6-02-751-78, и они превосходят аналогичные параметры прототипа. Композиция антифриза по прототипу имеет резерв щелочности около 1, подвержена вспениванию. Алюминиевые сплавы марки АМцМ подвергаются коррозии этим составом на 6,7-19,4% марки АМГ 6 на 3-5% марки В 95 на 4-7% Углеродистая сталь марки Ст.45 подвергается коррозии на 2% По этим показателям антифриз прототипа значительно уступает настоящей композиции антифризов, в которой алюминий и его сплавы не подвергаются коррозии, нет убыли, и даже покрываются защитной пленкой, коррозионное воздействие положительное и составляет до +1 мг против -3- -19,4% (-1,5--1,07 мг) для разных сплавов в антифризе прототипа.

Формула изобретения

АНТИФРИЗ, содержащий этиленгликоль, воду и бензотриазол, отличающийся тем, что с целью повышения его эксплуатационных характеристик, он содержит дополнительно нитрит натрия, буру, триэтаноламин и полиметилсилоксан при следующем соотношении компонентов, мас. Этиленгликоль 25,75 92,55
Бура 0,44 1,55
Бензотриазол 0,01 0,03
Нитрит натрия 0,06 0,25
Триэтаноламин 0,13 0,47
Полиметилсилоксан 0,01- 0,25
Вода До 100

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---