Антифриз

 

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в производстве охлаждающих жидкостей, применяемых для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах. Антифриз содержит, мас.%: 0,8-1,2 100%-ной ортофосфорной кислоты, 1,4-1,5 гидрооксида калия, 0,008-0,02 натриевой соли 2-меркаптобензтиазола, 0,10-0,15 карбоната натрия, 0,06-0,1 ингибитора солеотложения, 0,01-0,03 циклогексанона, 0,002-0,003 пеногасителя, 0,002-0,003 красителя, 2,0-3,0 воды, остальное - этиленгликоль или полигликоли, ингибитор солеотложения представляет собой смесь динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и оксиэтилидендифосфорной кислоты при их соотношении 1: 1-3: 1. Антифриз обеспечивает повышение антикоррозионных свойств и устойчивость по отношению к жесткой воде. 3 табл.

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

Известны охлаждающие жидкости на основе этиленгликоля, содержащие в своей основе фосфаты щелочных металлов, меркаптобензтиазол, тетраборат натрия, бензтриазол (GB патент N 1203161, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 1970; CS патент N 226394, МПК 6 C 23 F 11/10, опубл. 1985; JP патент N 59-15716, МПК 6 C 09 K 3/00, опубл. 1984; FR заявка N 2489335, МПК 6 C 09 K 15/04, опубл. 1982; RU патент 2050397, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 20.12.95). Основными недостатками данных охлаждающих жидкостей является недостаточная антикоррозионная защита по отношению к черным металлам, латуни и припою, а также неустойчивость по отношению к жесткой воде.

Известны охлаждающие жидкости на основе гликолей, содержащие триэтаноламин, динатрийфосфат, нитриты и нитрата щелочных металлов, гексаметилендиамин (GB патент 1397792, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 1975; PL патент 139153, МПК 6 C 23 L 14/00, опубл. 1985; US патент 4684474, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 1987). Однако эти охлаждающие жидкости неустойчивы по отношению к жесткой воде, а также оказывают вредное влияние на организм человека ввиду наличия в их составе аминов, нитратов и нитритов.

Наиболее близким по составу и свойствам к предлагаемому является антифриз на основе этиленгликоля или полигликолей, содержащий гидроксид калия, отрофтосфорную кислоту, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, карбонат натрия, пеногаситель, краситель и воду (RU патент N 2125074, МПК 6 C 09 K 5/00, опубл. 20.01.99).

Основными недостатками патента являются недостаточная антикоррозионная защита по отношению к черным металлам, алюминию и неустойчивость по отношению к жесткой воде.

Целью данного изобретения является повышение антикорррозионных свойств антифриза и устойчивость по отношению к жесткой воде.

Поставленная цель достигается тем, что антифриз на основе гликоля имеет состав при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ортофосфорная кислота, 100%-ная - 0,8 - 1,2 Гидроксид калия - 1,4 - 1,5 Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола - 0,008 - 0,020 Карбонат натрия - 0,10 - 0,15 Ингибитор солеотложения - 0,06 - 0,10 Циклогексан - 0,01 - 0,03 Пеногаситель - 0,002 - 0,003 Краситель - 0,002 - 0,003 Вода - 2,0 - 3,0
Этиленгликоль или полигликоли - Остальное
При этом ингибитор солеотложения содержит смесь динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и оксиэтилидендифосфорной кислоты при их соотношении 1:1 - 3:1.

В качестве пеногасителя используют любой органический пеногаситель, например пеногаситель на кремнийорганической основе (продукт 139-282 по ТУ 6-02-1-529-86).

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

Полигликоли (ТУ 6-15-1761-94) являются продуктом производства этиленгликоля и представляют собой водный раствор смеси гликолей при их содержании, мас.%: этиленгликоля - 60 - 80, диэтиленгликоля - 5 - 20, триэтиленгликоля - до 5.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный состав антифриза отличается от известного введением двух новых компонентов: ингибитора солеотложения и циклогексанона. Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию новизна.

Применение в данном составе новых компонентов в сочетании с известными и найденное соотношение всех ингредиентов обеспечивает такие свойства, которые проявляются только в указанном техническом решении, а именно: высокие антикоррозионные свойства антифриза относительно конструкционных материалов двигателей (сталь, чугун, медь, латунь, припой, алюминий), устойчивость по отношению к жесткой воде и низкую токсичность.

При изучении других технических решений в данной области технологии признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, что обеспечивает соответствие данного технического решения критерию существенные отличия.

Антифриз готовят раздельным растворением гидроксида калия и 2-меркаптобензтиазола в гликоле при 45 - 55^oC и остальных компонентов в водногликолевом растворе при 40 - 50^oC путем их растворения в любой последовательности при перемешивании. Оба раствора объединяют при перемешивании при комнатной температуре в течение 1 ч.

Пример 1. В емкость с мешалкой помещают 22,2 г этиленгликоля, 0,08 г гидроксида калия и 0,01 г натриевой соли 2-меркаптобензтиазола и перемешивают при 45 - 55^oC до полного растворения компонентов. Отдельно готовят раствор остальных компонентов. Для этого к 72,72 г этиленгликоля приливают 2,536 г воды, смесь нагревают при перемешивании до 40 - 50^oC и затем последовательно добавляют 1,0 г 100%-ной ортофосфорной кислоты, 1,32 г гидроксида калия, 0,13 г карбоната натрия, 0,002 г пеногасителя (продукта 139 - 282) и 0,002 г красителя кислотного ярко-голубого "З". Перемешивание раствора продолжают до полного растворения всех компонентов. Затем полученные растворы объединяют в одной емкости и перемешивают в течение 1 ч при комнатной температуре.

Составы заявленного антифриза по примерам 2 - 39 и известного, представленные в табл. 1, готовят аналогично описанному в примере 1.

Образцы заявленного антифриза по примерам 2 - 39 и известного, представленные в табл. 1, готовят аналогично описанному в примере 1.

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

Сравнительные результаты коррозионных испытаний представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, образцы 3-5, 10-18, 22-36 обладают высокими антикоррозионными свойствами.

Уменьшение концентрации циклогексанона ниже 0,01 мас.% приводит к увеличению коррозии черных металлов (пример 2), а увеличение ее выше 0,03 мас.% не приводит к повышению положительного эффекта (пример 6).

Уменьшение концентрации ингибитора солеотложения ниже 0,06 мас.% приводит к снижению коррозионной стойкости алюминия (пример 7 - 9), увеличение его содержания выше 0,1 мас. % резко усиливает коррозию черных металлов (пример 19 - 21).

Данные табл. 2 показывают, что наибольший антикоррозионный эффект при использовании данных составов антифриза проявляется при заявленных концентрациях компонентов.

При запредельных значениях концентраций каждого компонента или их различных сочетаний коррозионное воздействие на конструкционные материалы двигателей усиливается или не оказывает положительного эффекта (примеры 2, 6-9, 19-21, 37-39).

Основные физико-химические свойства полученного антифриза представлены в табл. 3.

Кроме того, образцы антифризов, представленные в табл. 1, испытывались на стойкость в жесткой воде по ГОСТ 28084-89.

Критерием устойчивости антифриза к жесткой воде является отсутствие осадка и расслоения жидкой фазы.

Наилучшие результаты при испытании на стойкость в жесткой воде показали образцы антифризов с заявленным составом ингибитора солеотложения (пример 10 - 18, 22 - 36).

В образцах антифризов, где отсутствовал ингибитор солеотложения (пример 1 - 6) или его концентрация ниже 0,06 мас.% (пример 7 - 9), наблюдалось выпадение осадков. Увеличение концентрации ингибитора солеотложения выше 0,1 мас.% (примеры 19 - 21, 37 - 39) не приводит к повышению положительного эффекта, но при этом усиливает коррозию черных металлов.

Определение резерва щелочности проводят по методике ASTMD - 1121.

Водородный показатель pH измеряют в 50%-ных растворах образцов антифризов по методике ASTMD - 1287.

Разбавление антифриза водой позволяет получить охлаждающие жидкости с температурой замерзания от минус 65 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, стали, чугуна, алюминию, припою, латуни) и устойчивость в жесткой воде.

Формула изобретения

Антифриз на основе гликоля, содержащий ортофосфорную кислоту, гидроксид калия, карбонат натрия, пеногаситель, краситель и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит смесь динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и оксиэтилидендифосфоновой кислоты в отношении 1:1 - 3:1 в качестве ингибитора солеотложения, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола и циклогексанон при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ортофосфорная кислота, 100%-ная - 0,8 - 1,2
Гидроксид калия - 1,4 - 1,5
Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола - 0,008 - 0,02
Карбонат натрия - 0,1 - 0,15
Ингибитор солеотложения - 0,06 - 0,1
Циклогексанон - 0,01 - 0,03
Пеногаситель - 0,002 - 0,003
Краситель - 0,002 - 0,003
Вода - 2,0 - 3,0
Этиленгликоль или полигликоли - Остальное

РИСУНКИ

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