阅读说明：本技术 一种高性能改性浓缩型汽车防冻液及其制备方法 (High-performance modified concentrated automobile antifreeze fluid and preparation method thereof ) 是由 张媛 于丽丽 刘文军 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高性能改性浓缩型汽车防冻液及其制备方法,属于防冻液技术领域。该防冻液,按照重量份数计,由以下组分组成：乙二醇50.7份,硅酸盐类复合添加剂26.3份,甘油18.0份,水溶性导电聚苯胺5.0份。本发明在防冻剂中添加水溶性导电聚苯胺,该水溶性导电聚苯胺和硅酸盐类复合添加剂复合使用,起到更好的防腐蚀作用,大大提高了防冻液的防腐蚀性能,克服了多金属冷却系统防腐蚀的难点,且水溶性导电聚苯胺具有稳定性好、节能环保高效的优点,投入使用会减缓产品对环境产生的影响,且由于他的高效性能,较少的用量就能达到极佳效果。(The invention provides a high-performance modified concentrated automobile antifreeze fluid and a preparation method thereof, belonging to the technical field of antifreeze fluids. The antifreezing solution consists of the following components in parts by weight: 50.7 parts of ethylene glycol, 26.3 parts of silicate composite additive, 18.0 parts of glycerol and 5.0 parts of water-soluble conductive polyaniline. According to the invention, the water-soluble conductive polyaniline is added into the antifreezing agent, and is used in combination with the silicate composite additive, so that a better anti-corrosion effect is achieved, the anti-corrosion performance of the antifreezing solution is greatly improved, the anti-corrosion difficulty of a multi-metal cooling system is overcome, the water-soluble conductive polyaniline has the advantages of good stability, energy conservation, environmental protection and high efficiency, the influence of the product on the environment can be reduced when the antifreezing solution is put into use, and due to the high efficiency performance of the water-soluble conductive polyaniline, a very good effect can be achieved with a small dosage.)

一种高性能改性浓缩型汽车防冻液及其制备方法

技术领域

本发明属于防冻液技术领域，具体涉及一种高性能改性浓缩型汽车防冻液及其制备方法。

背景技术

为了提高汽车的性能，汽车车身一直在进行不断的改良，采用流线设计减小空气阻力，发动机材质改为全铝结构，降低车身结构质量来提高速度等等。汽车冷却系统是汽车重要组成部分，由于汽车结构的多金属化，对汽车冷却系统的防腐蚀性能增加了难度，也就是对冷却系统中的防冻液提高了要求，现有的防冻液防腐性能不理想。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的防冻液防腐性能差的问题，而提供一种高性能改性浓缩型汽车防冻液及其制备方法。

本发明首先提供一种高性能改性浓缩型汽车防冻液，按照重量份数计，由以下组分组成：

优选的是，所述的水溶性导电聚苯胺的电导率为10^-1S/cm。

优选的是，所述的硅酸盐类复合添加剂选自巴斯夫公司，型号为G140KSC。

本发明还提供一种高性能改性浓缩型汽车防冻液的制备方法，包括：

将乙二醇、硅酸盐类复合添加剂和甘油混合，至呈均匀液体后，然后加入水溶性导电聚苯胺，继续搅拌，至其成为均匀液体，得到高性能改性浓缩型汽车防冻液。

优选的是，所述的混合温度为常温，混合时间为30-40min。

优选的是，所述的搅拌温度为常温，搅拌时间为30-40min。

本发明的有益效果

本发明提供一种高性能改性浓缩型汽车防冻液及其制备方法，和现有技术相对比，本发明的防冻液采用乙二醇为防冻剂，采用硅酸盐类复合添加剂起到抗防腐蚀、调节pH值、消泡及着色作用；甘油作为填充剂使用；另一方面，在防冻剂中添加水溶性导电聚苯胺，该水溶性导电聚苯胺和硅酸盐类复合添加剂复合使用，起到更好的防腐蚀作用，大大提高了防冻液的防腐蚀性能，克服了多金属冷却系统防腐蚀的难点，且水溶性导电聚苯胺具有稳定性好、节能环保高效的优点，投入使用会减缓产品对环境产生的影响，且由于他的高效性能，较少的用量就能达到极佳效果。

附图说明

图1为铜T₂试片在F0(图a)和F5(图A)中浸泡20d后的宏观腐蚀形貌照片；

图2为铜铸铁HT300试片在F0(图b)和F5(图B)中浸泡20d后的宏观腐蚀形貌照片；

图3为铝LY12试片在F0(图c)和F5(图C)中浸泡20d后的宏观腐蚀形貌照片；

图4为钢45#试片在F0(图d)和F5(图D)中浸泡20d后的宏观腐蚀形貌照片；

图5为铜T₂试片在F0(图a)和F5(图A)中浸泡21d后的微观腐蚀形貌照片；

图6为铜铸铁HT300试片在F0(图b)和F5(图B)中浸泡21d后的宏观腐蚀形貌照片；

图7为铝LY12试片在F0(图c)和F5(图C)中浸泡21d后的宏观腐蚀形貌照片；

图8为钢45#试片在F0(图d)和F5(图D)中浸泡21d后的宏观腐蚀形貌照片；

图9为铸铝合金金属试件在F0(图A)和F5(图a)中浸泡7d后的宏观腐蚀形貌。

具体实施方式

本发明首先提供一种高性能改性浓缩型汽车防冻液，按照重量份数计，由以下组分组成：

按照本发明，所述的水溶性导电聚苯胺为墨绿色均匀液体，购自吉林正基科技有限公司，电导率优选为10^-1S/cm。

按照发明，所述的硅酸盐类复合添加剂选自巴斯夫公司，型号为G140KSC。

本发明中添加的水溶性导电聚苯胺含量为5％，当水溶性导电聚苯胺用量低于或高于5％时都将对本发明的防腐蚀性能产生影响。导电聚苯胺的防腐机理主要是导电聚苯胺通过电化学原理在金属表面形成钝化膜，使其不被腐蚀。如果浓度低于5％，溶液中浓度不够高，不能形成有效的钝化膜，就不能起到最佳的防腐蚀作用；如果浓度高于5％，聚苯胺在金属表面形成一层保护膜后，将继续过量堆积，反而会使金属质量增加，而缓蚀作用已经趋于平稳，不会有所改善。

本发明还提供一种高性能改性浓缩型汽车防冻液的制备方法，包括：

将乙二醇、硅酸盐类复合添加剂和甘油常温混合，优选混合30-40min搅拌至呈均匀液体后，然后加入水溶性导电聚苯胺，优选在常温继续搅拌，30-40min至其成为均匀液体，得到高性能改性浓缩型汽车防冻液。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，实施例中涉及到的原料均为商购获得。

实施例1

将50.7g乙二醇、26.3g硅酸盐类复合添加剂(选自巴斯夫公司，型号为G140KSC)和18g甘油常温混合，混合30min搅拌至呈均匀液体后，然后加入5g水溶性导电聚苯胺(电导率为10^-1S/cm)，在常温继续搅拌，30min至其成为均匀液体，得到高性能改性浓缩型汽车防冻液，记为F5。

对比例1

将50.7g乙二醇、26.3g硅酸盐类复合添加剂和18g甘油常温混合，混合30min搅拌至呈均匀液体后，然后分别加入0g、3g和8g水溶性导电聚苯胺，在常温继续搅拌，30min至其成为均匀液体，得到防冻液，记为F0、F3和F8。

实施例2全浸腐蚀失重法测试

一、样品制备

1、全浸腐蚀失重法所用试片制备

试验所用金属试片为钢45#(50.8×25.4×1.58mm)、铜T2(50.8×25.4×1.58mm)、铸铁HT300(50.8×25.4×3.18mm)、铸铝LY12四种材料(50.8×25.4×3.18mm)，四种试片材质及规格均为国际标准ASTM D1384所规定。用粗糙级(1#)砂纸打磨金属试样表面并去掉毛刺使其表面明亮且有光泽，无任何可见氧化膜或污点为止。用自来水彻底冲洗试样；再用无水乙醇冲洗，弄干，并称取重量。记录重量前，铸铝试样应放在100℃干燥箱中烘干1小时达到恒重。称重后四种金属试片按照一定顺序排列在黄铜支架上，形成一个试片束。

2、腐蚀水的制备

用电子天平分别称取硫酸钠148mg、氯化钠165mg、碳酸氢钠138mg，将其溶解于蒸馏水中，溶解后用蒸馏水稀释至1L,留存备用。合成溶液的过程应在室温20℃下完成。

3、试验溶液

将聚苯胺防冻液F0、F3、F5和F8与腐蚀水混合，制成体积比为33％冷却液含量的试验溶液。

二、试验方法

1、全浸腐蚀失重法

本实验在一定的温度下将典型金属试片浸没在防冻液中来测定它在一定时间内的腐蚀性。

在温度恒定、溶液稳定的情况下，将试片束直立放入已配制好的含有F0、F3、F5和F8的试验溶液烧杯中，试片束内试片不得接触杯壁和杯底，不得接触空气，要完全浸入所测溶液中。将装有试片的玻璃器皿置入恒温水浴锅中，将水浴温度控制在一个定值，在规定的时间测量其质量变化。测量前需要将试片束分解，用软鬓刷和水去除各个试片表面的腐蚀产物，然后用乙醇清洗、弄干，再进行测量，精确到0.0001g。根据浸泡前后试样质量的变化计算其腐蚀速率的值:

式(1-1)中:

W—金属的腐蚀速率；

m1—腐蚀前试样的质量,mg；

m—经过一定时间浸泡后的质量,mg；

S—金属样片的表面积，cm²；

T—浸泡时间，day。

根据腐蚀率的计算结果可以进一步计算防冻液的缓蚀效率：

式(1-2)中：

IE—防冻液的缓蚀率，％；

W—未添加腐蚀抑制剂时的腐蚀速率，mg·cm^-2·day^-1；

W₁—添加腐蚀抑制剂时的腐蚀速率，mg·cm^-2·day^-1。

根据测出的腐蚀速率来计算缓蚀速率，用同样的方法实验并测出空白试验即未添加聚苯胺的防冻液的缓蚀速率，以此作为标准来判断添加聚苯胺防冻液的防腐蚀性能。

在测量前观察试片宏观样貌来判断腐蚀情况，然后通过应用扫描电子显微镜(SEM),观察腐蚀样片的微观样貌，进一步证明聚苯胺在普通型防冻液中的防腐性能

3、结果

1)、聚苯胺含量对金属缓蚀性的影响

通过计算金属试片浸泡时间内的缓蚀率，进一步判断其防腐蚀效果，结果如表1-4所示：

表1聚苯胺的用量对铸铁HT300缓蚀率的影响

表2聚苯胺的用量对铜T2缓蚀率的影响

表3聚苯胺的用量对碳钢45#缓蚀率的影响

表4聚苯胺的用量对铝LY12缓蚀率的影响

由上表可知，综合评价当聚苯胺含量5g时防腐蚀效果最佳。

2)金属试片宏观和微观腐蚀形貌

四种金属试样在F0和F5中浸泡20d后的宏观腐蚀形貌，如图1-4所示，其中，图1为铜T₂试片在F0(图a)和F5(图A)中浸泡20d后的宏观腐蚀形貌照片，图2为铜铸铁HT300试片在F0(图b)和F5(图B)中浸泡20d后的宏观腐蚀形貌照片，图3为铝LY12试片在F0(图c)和F5(图C)中浸泡20d后的宏观腐蚀形貌照片，图4为钢45#试片在F0(图d)和F5(图D)中浸泡20d后的宏观腐蚀形貌照片；

从图1-4中可以看出，F0防冻液实验试片相较于F5防冻液实验试片都发生了较严重的腐蚀现象。两种防冻液中铜T2试片均发生失光现象，圆孔处均有较明显腐蚀痕迹。但F0试片变色现象较明显些。两种防冻液中钢45#，F0试片失光较明显，且圆孔处有明显腐蚀痕迹。铸铁HT300和铝LY12相较于铜、钢试片腐蚀较严重，明显看出F0中铝LY12试片表面腐蚀严重，与F5中铝LY12试片对比明显。铸铁HT300两个试片圆孔处均有明显腐蚀痕迹，但F5试片腐蚀轻于F0中试片。

四种金属试样在F0和F5中浸泡21d后的微观腐蚀形貌，如图5-8所示，其中，图5为铜T₂试片在F0(图a)和F5(图A)中浸泡21d后的微观腐蚀形貌照片，图6为铜铸铁HT300试片在F0(图b)和F5(图B)中浸泡21d后的宏观腐蚀形貌照片，图7为铝LY12试片在F0(图c)和F5(图C)中浸泡21d后的宏观腐蚀形貌照片，图8为钢45#试片在F0(图d)和F5(图D)中浸泡21d后的宏观腐蚀形貌照片；

从图5-8可以看出，图(a、b、d)碳钢、铸铁和铜受到了严重的腐蚀，样片表面疏松，同时碳钢和铸铁表面出现空洞化。相较于F0，F5的表面形貌腐蚀明显受到抑制。图(A、B、C、D)中铸铁由于长时间的浸泡造成的脱附而出现浅的腐蚀坑，铝、铜和碳钢表面还能清晰地看的样片打磨的痕迹，大部分的金属试片腐蚀均是从试片打磨产生的纹理处发生。说明聚苯胺的添加可以减弱金属表面的腐蚀，起到一定的缓蚀效果。

实施例4传热状态下的铸铝合金腐蚀测定

1、对传热状态下的铸铝合金腐蚀测定法试验所用试片制备

试验所用铸铝试片尺寸为直径6.5cm、厚度为1.3cm，留有热电偶孔洞。其具体规格符合ASTM D4340中所规定。用粗糙级(1#)砂纸打磨铸铝试样表面并去掉毛刺使其表面明亮且有光泽，无任何可见氧化膜或污点。用自来水彻底冲洗试样；再用无水乙醇冲洗弄干，并称取重量。记录重量前，应放在100℃干燥箱中烘干1小时达到恒重。称重后若不立即使用，就把试样放在干燥器中备用，需要时取出来。

2、试验溶液

在375毫升蒸馏水或去离子水中溶解82.5毫克试剂级氯化钠，然后添加125毫升试验冷却剂。这些溶液足够一次试验使用。

3、对传热状态下的铸铝合金腐蚀测定法

发动机工作时，发动机防冻液能有效地抑制铝质气缸盖传热腐蚀极为重要，因为形成的任何腐蚀产物都可能沉积在散热器的内表面上，导致冷却系统过热和冷却液沸腾溢出。本试验测试未使用过的发动机防冻液是否具有抑制铝质气缸盖传热腐蚀的性能。

将称重后的铸铝试件浸在配制好的含有聚苯胺防冻液F0、F3、F5和F8的试验溶液中，并用空气对试样施加压力，压力值为190～200kPa，温度为135±1℃，恒温恒压状态下浸泡168h，试验结束后将试片清洗处理后称重。取三个同样的试件，将其按照实验试件的方法进行打磨清洗和干燥称重，再按照实验后试件的处理方法清洗处理试片，称量其重量，取三个试件的平均清洗质量损失值作为空白清洗质量损失值。通过计算实验试件所得到的质量变化值来计算其传热腐蚀率来判断腐蚀情况,详细方法参照SHT 0620-2004。

试样的传热腐蚀率R(mg/cm²)按下式计算：

式(1-3)中：m1—试验前试片质量，g；

m₂—试验后试片质量，g；

B—试件的空白清洗质量损失值，g；

A—在O形橡胶密封圈内试件传热表面积，cm²。

3、结果

1、聚苯胺对传热状态下的铸铝合金腐蚀测定法试验结果的影响

配制500mL聚苯胺防冻液F0、F3、F5和F8。将其加入传热腐蚀室内，恒压190kPa～200kPa,恒温135±1℃，实验进行1周即168h。试验结束后清洗试片并称重。将未做过实验的试片，试验结束后清洗称重计算。计算结果如下表5：

表5聚苯胺的用量对铝LY12缓蚀率的影响

由上表4可知，F5防冻液试件传热腐蚀率低于F0防冻液中试件，说明添加有聚苯胺的防冻液，相比较于未添加聚苯胺的防冻液，能有效地抑制铝制汽缸盖传热腐蚀，F5中传热腐蚀率为F0中传热腐蚀率的62％。所以添加5％的聚苯胺的防冻液缓蚀效果最佳。

2、铸铝试件宏观腐蚀形貌

图9为铸铝合金金属试件在F0(图A)和F5(图a)中浸泡7d后的宏观腐蚀形貌。由图9可以看出F0铸铝试件(A)表面失光有明显腐蚀痕迹，且表面有若干蚀点。F5铸铝试件(a)表面光滑，无腐蚀痕迹，亦没有蚀点。由此可以看出，F5防冻液的防腐蚀性能优于F0防冻液，也就是说聚苯胺在防冻液中具有抑制腐蚀的作用，且具有良好的效果。