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汽车防冻液配方分析

发布时间:2015-11-28 15:17:28 来源:医科毒理安全评价中心 浏览:791次

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汽车防冻液配方分析

1.汽车防冻液的技术要求
1.1配制汽车防冻液的几点要求:
1)具有较低的冰点,较高的沸点;
2)有较好的金属防腐性、防气蚀性和防结垢性;
3)不污染环境或对环境污染小;
4)外观色泽透明、无机械杂质、无毒或低毒、药效持久、贮存期长、可在冷却系统内连续工作2-3年而不变质等方面的综合性能。
1.2 汽车防冻液的七大功能
汽车防冻液具备七大功能,分别是防冻、防沸、防腐、防垢 、防锈、传导、润滑。
防冻:防冻液的防冻范围-25--60℃不冻结,保证散热系统正常工作。
防沸:水的沸点100℃,防冻液的沸点在106-116℃不开锅,保证发动机在正常温度范围内能工作、动力强劲。
防腐:用水散热,长时间不工作会变溴、产生微生物,防冻液的防腐添加剂是液体永不变质,对冷却系统的部件起到防腐保护作用。
防垢:家庭烧水壶时间长了会结厚厚一层水垢,汽车散热系统用水同样会结水垢,造成散热不良,产生高温,影响动力,防冻液特殊防垢除垢功能,避免降低散热器的散热作用。
防锈:防冻液的防锈功能可保证缸体散热道无锈迹。
传导:汽车水箱均采用紫铜或黄铜制成,近年也有采用合金铝制作,目的是热传导速度快,快速冷却,防冻液的热传导剂,保证了液体的热量快速传导给铜铝质散热器。
润滑:水泵在工作时叶轮与泵体的摩擦会影响水泵的寿命,防冻液特殊的润滑性能可延长水泵的寿命。
2.汽车防冻液的组成
      防冻液一般由母液和添加剂组成。母液由软化水和能降低水的冰点的物质组成(主要是防冻剂);添加剂主要有一些具有特殊功能的试剂组成,缓蚀剂、消泡剂、着色剂、防霉剂、缓冲剂等组成。
2.1母液
       母液主要由水和醇类组成。醇类在防冻液中主要起到防冻剂的作用,是防冻液的主要成分,主要是各种二元醇或多元醇。
       因为在所有的物质中,醇类的物化性质和水的较为接近。由凝固点降低定律可知,醇类与水混合后能大幅度的降低水的冰点}由沸点升高定律知,醇和水混合后能提高水的沸点。醇类具有很好的水溶性,能与水以大比例混合,而且醇本身粘度小,与水混合后的液体流动性好,因而醇类是作为母液首选的物质。选择醇类的原因还有:醇类的来源广、价格低、比热和导热性能都相对较好。目前,较常用的作为防冻液的组成的醇类有:乙二醇、二甘醇、甘油、丙二醇等。
      防冻剂是各国从上世纪50年代以来几乎全部采用乙二醇作为防冻剂。乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味和具有吸湿性的粘稠液体,它能以任何比例与水相溶。
      按不同的质量比例将乙二醇与水混合,能够得到不同冰点值的混合液,即得到不同冰点值的防冻液,如表1所示。从表1中可以看出,乙二醇水型防冻液的冰点值同乙二醇质量份数不成线性关系。浓度在59%以下时,水溶液中乙二醇浓度升高冰点降低,但浓度超过59%后,随着乙二醇浓度的升高,其冰点呈上升趋势,当浓度达100%时,其冰点上升至-13℃。
   2.2 添加剂
2.2.1 缓蚀剂(防锈剂)

       汽车发动机冷却系统含有5种金属,即铸铁、铝合金、钢、铜、焊锡等。防冻液每时每刻都与这些金属接触,因此必须具有良好的防腐功能。加之母液的这样成分是醇类,醇类如乙二醇是容易被氧化生成酸性的乙二酸,酸性的物质容易腐蚀冷却系统的金属介质,所以配制防冻液时应添加一些试剂,阻止酸性物质对冷却系统的腐蚀。
常用的缓蚀剂分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、复合缓蚀剂、环保缓蚀剂等。
1)无机化合物缓蚀剂
它包括偏硅酸盐、磷酸盐、钨酸盐、硼酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐、苯甲酸盐等。作为无机化合物缓蚀剂,可使金属表面形成一层致密的钝化膜。例如:加入0.03-0.05%的偏硅酸钠可防止铝制件的腐蚀。
2)有机化合物缓蚀剂
常用的有三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐等,如仅添加0.1-0.5%的苯并三氮唑即可防止铜制构件的腐蚀。
3)复合配方缓蚀剂
       不同成分的金属构件需用不同的缓蚀剂,如:亚硝酸钠对钢、铸铁的缓蚀效果好。但会腐蚀焊料三乙醇胺、磷酸盐、有机磷酸盐虽对黑色金属缓蚀效果好,但会腐蚀黄铜、紫铜等;硅酸盐是铝金属的优良缓蚀剂,但极易水解,形成大量絮状沉淀。这些单品种缓蚀剂虽成本较低,但难以满足防冻液诸多方面的性能要求。所以一般采用具有协同作用的多种缓蚀物质的复合配方,缓蚀剂总加入量为防冻液原液的
4)环保型配方缓蚀剂
       完全采用有机型配方,成份中不含无机盐,能在金属表面形成一层致密而稳定的保护膜。采用环保型配方缓蚀剂制成的防冻液同时具有易生物降解、低毒的特点,对环境无害的化学品,不会对水体及土壤生态造成破坏,具有通用性好,能适合不同金属材质的发动机,可长年贮存,稳定性好。
2.2.2防点蚀剂
       点蚀又叫穴蚀。点蚀是腐蚀的一种,即由无数个气泡打击金属所致,由于油槽和油孔等结构要素的横截面突然改变引起油流强烈紊乱,在油流紊乱的真空区形成气泡,随压力升高气泡溃灭而产生点蚀。点蚀一般发生在轴承的高载区,是冷却系统的大敌,需要添加优质的添加剂来有效地防止点蚀,以延长发动机的寿命。
2.2.3防垢剂
        水中有许多的矿物质,比如钙离子、镁离子、铁离子、氯离子、铝离子等。这些离子在水中存在着沉淀和溶解平衡。在加热蒸发后,这些矿物质会结成水垢沉积在金属表面。水垢的导热性能很差,会导致发动机产生的热不能及时的传给防冻液,使缸套的温度升高。造成缸套与气环擦伤磨损。因此配制防冻液时加入一些阻垢剂防止水垢形成。
常用的有EDTA2钠,苯甲酸钠,葡萄糖酸钠。
2.2.4缓冲剂
      缓冲剂(pH调节剂)由于在酸性的环境中,金属会受到严重的腐蚀,而在碱性的环境中,金属盐离子又容易生成沉淀。在使用过程中,防冻液的pH值应尽可能的保持在7-11范围内,可以保证防冻液不会受到霉菌的侵入而腐败变质。像氢氧化钠,三乙醇胺等。
选择复合稳定剂配方,应遵循“一剂多用”的原则,有利于降低成本,芳香唑对铜有保护作用,硼砂对铸钢,铸铁,铜都有一定的防腐蚀作用,还有PH缓存能力,硅酸盐对铁、铝铜等金属有较好的保护作用,且价廉易得,无毒,苯甲酸钠既有防霉作用,又对黑色金属有较好的缓蚀作用。
2.2.5消泡剂
       有机物防冻液的主要成分之一,有机物在理化性质上与其他物质存在差别,这样在使用过程中会产生气泡。防冻液在使用过程中常用的消泡剂有高级醇、有机硅聚合物和某些表面活性剂等。
2.2.6稳定剂
      作为汽车防冻液,必须保证各个组分都能稳定的存在,这样防冻液才能发挥他的作用。稳定剂用以协调防冻液各组分的协同配合,使防冻液更稳定的存在。如有机硅氧烷类稳定剂,丙烯酸聚合物碱金属盐(添加量在0.05-0.1%),ATMP,HEDP等。
2.2.7着色剂
      在防冻液中加入无毒的水溶性着色剂,与一般的冷却水区别,便于观察冷却系统中的防冻液是否泄漏:同时具有指示剂的作用,监视防冻液的酸碱度变化。常用溴甲蓝、酚红、甲基红等原料使防冻液呈现一定指示色,如果颜色超过指示范围,则表明防冻液呈酸性而失去防锈作用。着色剂的浓度(质量)一般在0.01-0.05%。
2.2.8防霉剂
     防冻液在工作状态下由于温度较高,微生物难以繁殖,但在贮存过程中可能引起微生物滋长,使防冻液发霉变质。因此,需要加入微量的杀菌防霉剂,以保证防冻液在2~3年贮存期内不霉变。常用的防霉剂有氯化锌、糖酸、苯甲酸钠,其中苯甲酸钠的防霉效果比较理想。
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