Антифриз

 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в производстве охлаждающих жидкостей для систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также в качестве теплоносителей в теплообменных аппаратах. Антифриз содержит, мас. % 1,30-1,40 87%-ной ортофосфорной кислоты, 0,80-1,00 гидроксида натрия, 0,1-0,05 натриевой соли 2-меркаптобензтиазола, 0,10-0,15 карбоната натрия, 0,03-0,07 динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, двухводной, 0,02-0,03 пеногасителя, 0,002-0,003 красителя. 0,85-1,5 воды, 0,02-1,1 ингибитора коррозии цветных металлов, остальное - этиленгликоль или полигликоли; ингибитор коррозии цветных металлов содержит в пересчете на антифриз мас.% 0,05-0,10 метафосфата натрия или 0,02-0,10 капролактама, или 0,010-0,30 карбамида, или 0,20-0,30 бензтриазола, или 0,02-0,30 ингибитора атмосферной коррозии ВНХЛ-49 или их смесь в любом сочетании и любом соотношении, при этом в качестве метафосфата натрия он содержит гексаметафосфат или полифосфат натрия. Антифриз обеспечивает повышение антикоррозионных свойств и увеличение резерва щелочности. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в производстве охлаждающих жидкостей для систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей, сельскохозяйственных машин, специальной техники, а также в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах.

Известна охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля, содержащая аминофосфаты, нитрит, нитрат тетраборат и бензоат щелочного металла, натриевую соль меркаптобензтиазола и гексаметилендиамин (GB патент 1397792, МПК 6 C 09 K 5/00, опублик. 1975).

Известен антифриз на основе гликолей, содержащий фосфаты щелочного металла, борат щелочного металла, меркаптобензтиазол, соли цинка и/или магния (GB патент 1203161, МПК 6 C 09 K 5/00, опублик. 1970).

Известна охлаждающая жидкость на основе гликолей, содержащая триэтаноламины, динатрийфосфат и бензоат натрия (PL патент 139153, МПК 6, C 23 L 14/00, опублик. 1985).

Однако эти охлаждающие жидкости из-за наличия в их составе аминов, нитратов, нитритов и боратов оказывают вредное влияние на организм человека и не соответствует современным требованиям, предъявляемым к антифризам.

Известен антифриз на основе гликолей и их производных, содержащий ортофосфорную кислоту, органический фосфат и гидроксид щелочного металла (US патент 4684474, МПК 6 C 09 K 5/00, опублик. 1987), однако этот антифриз неустойчив по отношению к жесткой воде и имеет низкий резерв щелочности, что приводит к сокращению срока службы антифриза.

Наиболее близким по составу и свойствам к предлагаемому является антифриз на основе гликоля, содержащий гидроксид натрия, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, пеногаситель, краситель, воду и ингибитор коррозии цветных металлов (RU патент 2050397, МПК 6, C 09 K 5/00, опублик. 20.12.95). Основными недостатками антифриза согласно прототипу являются недостаточная защитная способность по отношению к меди, латуни и припою и низкий резерв щелочности.

Целью изобретения является повышение антикоррозионных свойств антифриза и увеличение резерва щелочности.

Поставленная цель достигается тем, что антифриз на основе гликоля содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: Ортофосфорная кислота, 87%-ная - 1,30 - 1,40 Гидроксид натрия - 0,80 - 1,00 Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола - 0,01 - 0,05 Карбонат натрия - 0,10 - 0,15 Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, двуводная - 0,03 - 0,07 Пеногаситель - 0,02 - 0,03 Краситель - 0,002 - 0,003 Вода - 0,85 - 1,50 Ингибитор коррозии цветных металлов - 0,02 - 1,10
Этиленгликоль или полигликоли - Остальное
В качестве ингибитора коррозии цветных металлов антифриз содержит в пересчете на антифриз, мас.%: метафосфат натрия, 0,05 - 0,10, или капролактам 0,02 - 0,10, или карбамид 0,1 - 0,3, или бензтриазол 0,2 - 0,3, или ингибитор атмосферной коррозии ВНХЛ-49 0,02 - 0,30, или их смесь в любом сочетании и в любом соотношении, при этом в качестве метафосфата натрия ингибитор коррозии цветных металлов содержит гексаметафосфат или полифосфат натрия технической общей формулы (NaPO₃)_nH₂O.

Ингибитор атмосферной коррозии ВНХЛ-49 (ТУ 6-00-5808009-186-90) представляет собой прозрачную жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета с температурой кипения 135^oC при 0,0016 МПа. Основным компонентом (до 96 мас. %) данного ингредиента являются Шиффовы основания (азометины) общей формулы RR'C=NR'', где R,R' - водород, алкил-, арил-радикалы, R'' - алкил-, арил-радикалы.

Полифосфат натрия технический по ГОСТ 20291-80 представляет собой стекловидное прозрачное вещество в виде кусков бесцветных или желтовато-зеленоватого оттенка. Массовая доля полифосфата натрия в пересчете на P₂O₅ не менее 61,5%.

В качестве пеногасителя используют любой органический пеногаситель, например, пеногаситель на кремнийорганической основе (ЭАП-40 по ТУ 6-02-892-79).

В качестве красителя используют любой спиртоводорастворимый краситель, например краситель кислотный ярко-голубой "3" (ТУ 6-14-391-76).

Полигликоли (ТУ 6-15-1761-94) являются очищенными побочными гликолями производства этиленгликоля и представляют собой водный раствор гликоля с массовой долей 75-90%, в котором содержится 60-80 мас.% этиленгликоля, 5-20 мас.% диэтиленгликоля и до 5 мас.% триэтиленгликоля.

Применение в данном составе новых компонентов в сочетании с известными и найденное соотношение всех ингредиентов обеспечивает такие свойства, как высокие антикоррозионные свойства антифриза относительно конструкционных материалов двигателей (медь, латунь, припой, сталь, чугун, алюминий), значительный резерв щелочности, низкая токсичность.

Антифриз готовят раздельным растворением 87%-ной ортофосфорной кислоты, гидроксида натрия и натриевой соли 2-меркаптобензтиазола в гликоле путем перемешивания при комнатной температуре и остальных компонентов в воде при 40 - 50^oC путем их последовательного растворения при перемешивании. Оба раствора объединяют и перемешивают при комнатной температуре в течение 1 ч.

Пример 1. В емкость с мешалкой помещают 290,2 г этиленгликоля, 4,2 г 87%-ной ортофосфорной кислоты, 2,52 г гидроксида натрия, 0,03 г натриевой соли 2-меркаптобензтиазола и перемешивают при комнатной температуре до полного растворения. Отдельно готовят раствор остальных компонентов. Для этого в 2,5 г водопроводной воды при 40-50^oC и постоянном перемешивании до полного растворения каждого последовательно добавляют 0,09 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, 0,3 г карбоната натрия, 0,15 г гексаметафосфата натрия, 0,06 г пеногасителя ЭАП-40 и 0,006 г красителя кислотного ярко-голубого "3". Затем полученные растворы объединяют в одной емкости и перемешивают при комнатной температуре в течение 1 ч.

Пример 6. Антифриз готовят так же, как в примере 1, но водный раствор содержит 0,15 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, 0,3 г карбоната натрия, 0,06 1 капролактама, 0,06 г пеногасителя, 0,006 г красителя и 2,5 г воды.

Пример 12. Антифриз готовят так же, как в примере 6, но водный раствор вместо капролактама 0,9 г карбамида.

Пример 16. Антифриз готовят так же, как в примере 1, но в него дополнительно вводят 0,6 г бензтриазола.

Пример 21. Антифриз готовят так же, как в примере 16, но в него дополнительно вводят 0,9 г ингибитора атмосферной коррозии ВНХЛ-49.

Примеры 58-64. Антифризы готовят аналогично описанному в вышеприведенных примерах, но в качестве основы используют полигликоли по ТУ 6-15-1761-94.

Составы антифриза по примерам 1-64 и известному антифризу приведены в табл. 1.

Образцы антифризов согласно табл. 1 подвергают коррозионным испытаниям в виде их 50%-ных водных растворов по методике ASTM 1384 в течение 336 ч при 88 ±1^oC с аэрацией воздухом. Сравнительные результаты испытаний представлены в табл. 2.

Образцы антифризов испытывают на стойкость в жесткой воде по ГОСТ 28084-89. Критерием устойчивости антифриза к жесткой воде является отсутствие осадка и расслоения жидкой фазы.

Определение резерва щелочности проводят по методике ASTM D 1121.

Водородный показатель pH измеряют в 50%-ных растворах образцов антифриза по методике ASTM D 1287.

Данные табл. 2 показывают, что наибольший антикоррозионный эффект при использовании данных составов антифриза проявляются для заявленных концентраций компонентов. При запредельных значениях концентраций каждого компонента ингибитора коррозии цветных металлов или их различных сочетаний коррозионное воздействие на конструкционные материалы двигателей усиливается или положительный эффект не возрастает (примеры 4 и 25,9 и 10,14 и 15,19 и 20, 30 и 31, 44 и 45).

Основные физико-химические свойства полученного антифриза представлены в табл. 3. Разбавление антифриза водой позволяет получить охлаждающие жидкости с температурой замерзания от минус 60 до минус 20^oC.

Таким образом, применение в составе антифриза согласно изобретению новых компонентов в сочетании с известными при найденном соотношении всех ингредиентов обеспечивает высокую антикоррозионную защиту антифриза по отношению к конструкционным материалам двигателей (меди, латуни, припою, стали, чугуну, алюминию), достаточно высокий резерв щелочности, устойчивость в жесткой воде и экологическую безопасность.

Формула изобретения

1. Антифриз на основе гликоля, содержащий гидроксид натрия, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, динатриевую соль этилендиаминтетраукусной кислоты, пеногаситель, краситель, воду и ингибитор корозиии цветных металлов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 87%-ную ортофосфорную кислоту и карбонат натрия, а в качестве гликоля - этиленгликоль или полигликоли при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ортофосфорная кислота 87%-ная - 1,30 - 1,40
Гидроксид натрия - 0,80 - 1,00
Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола - 0,01 - 0,05
Карбонат натрия - 0,10 - 0,15
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты двуводная - 0,03 - 0,07
Пеногаситель - 0,02 - 0,03
Краситель - 0,002 - 0,003
Вода - 0,85 - 1,50
Ингибитор коррозии цветных металлов - 0,02 - 1,0
Этиленгликоль или полигликоли - Остальное
2. Антифриз по п.1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии цветных металлов он содержит, мас%: метафосфат натрия 0,05 - 0,10 или капролактам 0,02 - 0,10, или карбамид 0,10 - 0,30, или бензтриазол 0,20 - 0,30, или ингибитор атмосферной коррозии ВНХЛ-49 0,02 - 0,30, или их смесь в любом сочетании и соотношении.

3. Антифриз по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве метафосфата натрия он содержит гексаметафосфат или полифосфат натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13