Ингибитор коррозии для низкозамерзающей охлаждающей жидкости
Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах. Ингибитор коррозии содержит, мас.%: 6,0-7,0 себациновой кислоты, 5,0-6,0 янтарной кислоты, 7,0-8,0 гидроокиси натрия, 1,5-2,5 бензойной кислоты, 30,0-45,0 воды, 1,5-3,0 продукта взаимодействия о-фенилендиамина с нитритом натрия и бензойной кислотой, остальное - этиленгликоль. Технический результат: повышение коррозионной стойкости всех конструкционных материалов системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и снижение токсичности охлаждающих жидкостей при использовании данного ингибитора. 2 табл.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к ингибиторам коррозии для низкозамерзающих жидкостей, применяемых в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в качестве теплоносителей в теплообменных аппаратах.
Известны композиции ингибиторов коррозии (CS патент 226394, МПК 7 C 23 F 11/10, опубл. 1985; JP патент 59-157161, МПК 7 С 09 К 3/00, опубл. 1984), однако они не предотвращают коррозию чугуна и стали, а антифриз, изготавливаемый на основе ингибитора черных металлов (CS патент 213153, МПК 7 C 23 F 11/10, опубл. 1984), агрессивен к латуни.
Наиболее близким по составу, свойствам и достигаемой цели является ингибитор коррозии для антифризов на основе этиленгликоля (RU патент 2241784, МПК 7 C 23 F 11/08, опубл. 2004 - прототип) следующего состава, мас.%:
| Адипиновая кислота | 6,5-7,5 |
| Бензойная кислота | 2,0-3,0 |
| Гидроокись натрия | 4,5-5,0 |
| Тетраборат натрия десятиводный | 4,0-4,5 |
| Соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола | 0,10-0,15 |
| Вода | 10,0-12,0 |
| Продукт взаимодействия о-фенилендиамина | |
| с нитритом натрия и бензойной кислотой | |
| в этиленгликоле | 2,5-5,0 |
| Этиленгликоль | остальное |
Недостатком ингибитора, несмотря на достаточно высокие антикоррозионные свойства, является наличие в его составе тетрабората натрия, оказывающего неблагоприятное воздействие на организм человека.
Задача изобретения является снижение коррозионной активности ингибитора коррозии для изготовления низкозамерзающих охлаждающих жидкостей по отношению ко всем конструкционным материалам системы охлаждения двигателя при снижении их токсичности.
Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости всех конструкционных материалов системы охлаждения двигателя и снижения токсичности охлаждающих жидкостей.
Поставленная задача достигается тем, что ингибитор коррозии для низкозамерзающих охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля, содержащий гидроокись натрия, бензойную кислоту, воду и продукт взаимодействия о-фенилендиамина с нитритом натрия и бензойной кислотой в этиленгликоле, дополнительно содержит себациновую и янтарную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Себациновая кислота | 6,0-7,0 |
| Янтарная кислота | 5,0-6,0 |
| Бензойная кислота | 1,5-2,5 |
| Гидроокись натрия | 7,0-8,0 |
| Вода | 30,0-45,0 |
| Продукт взаимодействия о-фенилендиамина | |
| с нитритом натрия и бензойной кислотой | |
| в этиленгликоле | 1,5-3,0 |
| Этиленгликоль | остальное |
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный состав ингибитора коррозии отличается от известного введением новых компонентов и, таким образом, данное техническое решение соответствует критерию новизна.
Применение в данном составе новых компонентов в сочетании с известными при указанном их соотношении обеспечивает свойства, которые проявляются только в данном техническом решении: высокая коррозионная стабильность состава относительно конструкционных материалов (медь, латунь, припой, сталь, чугун, алюминий) при снижении его токсичности. 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.
Продукт взаимодействия о-фенилендиамина с нитритом натрия и бензойной кислотой в этиленгликоле используют согласно ТУ 2422-009-57253465-2003.
Приготовление ингибитора коррозии данного состава осуществляют последовательным смешением компонентов при 80-85°С.
Пример 1. Сначала готовят продукт взаимодействия о-фенилендиамина с нитритом натрия и бензойной кислотой в этиленгликоле последовательным растворением компонентов в этиленгликоле при их массовом соотношении, соответственно, (1,2-1,6):(0,8-1,2):(1,4-1,8):(10-12) при 50-60°С в течение 1 ч. В емкость помещают 30,0 г воды, 46,50 г этиленгликоля, 6,00 г себациновой кислоты, 6,00 г янтарной кислоты, 2,00 г бензойной кислоты, 7,50 г едкого натра и 2,00 г продукта взаимодействия о-фенилендиамина с нитритом натрия и бензойной кислотой в этиленгликоле. Смесь перемешивают в течение 1 ч до полного растворения компонентов.
Аналогично готовят и другие составы.
Из состава ингибитора коррозии, приведенного в таблице 1 (примеры 1-15), готовят образцы охлаждающих жидкостей для испытания на коррозионную активность путем его разбавления водным раствором этиленгликоля (54-56 об.%) в соотношении от 1:5-1:6, соответственно.
Коррозионные испытания охлаждающих жидкостей проводят по методике ASTM D-1384 в течение 336 ч при 88±1°С.
Сравнительные результаты коррозионных испытаний образцов согласно изобретению, прототипу и нормам по ГОСТ 28084 приведены в таблице 2.
Как видно из таблиц 1 и 2, составы 1-5 обладают высокими антикоррозионными свойствами.
Уменьшение содержания себациновой кислоты ниже 6,0 мас.% вызывает повышенное коррозионное воздействие жидкости на медь, латунь и припой (пример 6), а увеличение ее концентрации выше 7,0 мас.% отрицательно сказывается на коррозионных потерях черных металлов и алюминия (пример 7).
При снижении содержания бензойной кислоты ниже 1,5 мас.% отмечается повышенная коррозия алюминия (пример 8), а повышение его содержания выше 2,5 мас.% не приводит к положительному эффекту (пример 9).
Снижение содержания гидроокиси натрия ниже нижнего предела приводит к значительной коррозии черных металлов (пример 10), а его увеличение выше 80 мас.% вызывает коррозию алюминия (пример 11).
Уменьшение концентрации янтарной кислоты ниже 5,0 мас.% приводит к существенным коррозионным потерям черных металлов (пример 12), а повышение ее концентрации выше 6,0 мас.% не усиливает положительный эффект (пример 13).
Уменьшение содержания продукта взаимодействия о-фенилендиамина с нитритом натрия и бензойной кислотой ниже 1,5 мас.% отрицательно сказывается на коррозионном поведении меди (пример 14), а при его концентрациях, превышающих верхний предел, положительный эффект не усиливается (пример 15).
При концентрации воды ниже и выше заявленных пределов (30,0-45,0 мас.%) в образцах наблюдается выпадение осадка.
Таким образом, низкозамерзающая охлаждающая жидкость, полученная на основе данного ингибитора коррозии, отличается высокими защитными свойствами по отношению к конструкционным материалам двигателей внутреннего сгорания и обладает пониженной токсичностью.
| Таблица 1. Составы ингибитора коррозии для приготовления испытуемых охлаждающих жидкостей. | |||||||||||||||
| Наименование компонентов | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| Себациновая кислота | 6,00 | 6,80 | 6,20 | 6,50 | 7,00 | 5,90 | 7,10 | 7,00 | 6,90 | 6,80 | 6,70 | 7,00 | 6,20 | 6,80 | 6,80 |
| Янтарная кислота | 6,00 | 5,80 | 5,50 | 5,00 | 5,30 | 5,10 | 5,50 | 5,30 | 5,10 | 5,40 | 5,20 | 4,90 | 6,10 | 6,00 | 5,30 |
| Бензойная кислота | 2,00 | 2,20 | 2,50 | 1,80 | 1,50 | 1,80 | 2,20 | 1,40 | 2,60 | 1,50 | 2,10 | 2,50 | 1,60 | 1,75 | 2,15 |
| Гидроокись натрия | 7,50 | 7,05 | 7,90 | 7,20 | 7,35 | 7,30 | 7,70 | 7,70 | 7,50 | 6,90 | 8,10 | 7,20 | 7,80 | 7,45 | 7,75 |
| Продукт взаимодействия о-фенилен-диамина с нитритом натрия и бензойной кислотой в этиленгликоле | 2,00 | 1,50 | 3,00 | 2,50 | 2,00 | 1,50 | 2,50 | 3,00 | 2,00 | 2,00 | 2,00 | 2,50 | 2,50 | 1,00 | 3,50 |
| Вода | 30,0 | 35,0 | 35,0 | 40,0 | 45,0 | 40,0 | 40,0 | 40,0 | 35,0 | 40,0 | 40,0 | 40,0 | 35,0 | 35,0 | 40,0 |
| Этиленгликоль | Остальное |
| Таблица 2. Результаты коррозионных испытаний заявленного состава к требованиям ГОСТ 28084 по потере в массе. | |||||||||||||||||
| Материал | Состав | Требования ГОСТ 28084 | |||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | прототип | ||
| Медь | 1,1 | 1,0 | 1,2 | 0,9 | 1,5 | 2,9 | 0,8 | 1,0 | 1,1 | 0,8 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 3,2 | 1,1 | 1,2 | 3,75 |
| Латунь | 1,2 | 1,6 | 1,3 | 1,3 | 1,6 | 3,0 | 1,0 | 1,2 | 2,0 | 1,6 | 1,4 | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 1,4 | 1,8 | 3,75 |
| Припой | 1,8 | 2,1 | 2,0 | 1,8 | 1,5 | 3,6 | 1,3 | 1,9 | 1,8 | 2,0 | 1,4 | 1,8 | 1,9 | 2,2 | 1,9 | 2,0 | 7,50 |
| Сталь | 0,8 | 0,7 | 0,8 | 0,5 | 0,8 | 0,5 | 2,5 | 0,6 | 0,4 | 3,6 | 0,7 | 3,8 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,7 | 3,75 |
| Чугун | 0,9 | 0,8 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 3,9 | 0,5 | 0,6 | 4,4 | 1,0 | 5,4 | 0,8 | 0,9 | 0,8 | 0,8 | 3,75 |
| Алюминий | 0,9 | 0,8 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 0,6 | 3,7 | 4,2 | 0,9 | 1,3 | 6,0 | 1,8 | 1,3 | 1,2 | 1,2 | 2,1 | 3,75 |
Ингибитор коррозии для низкозамерзающих охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля, содержащий гидроокись натрия, бензойную кислоту, воду и продукт взаимодействия о-фенилендиамина с нитритом натрия и бензойной кислотой в этиленгликоле, отличающийся тем, что он дополнительно содержит себациновую и янтарную кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Себациновая кислота | 6,0-7,0 |
| Янтарная кислота | 5,0-6,0 |
| Бензойная кислота | 1,5-2,5 |
| Гидроокись натрия | 7,0-8,0 |
| Вода | 30,0-45,0 |
| Продукт взаимодействия | |
| о-фенилендиамина с нитритом натрия | |
| и бензойной кислотой в этиленгликоле | 1,5-3,0 |
| Этиленгликоль | Остальное |
