Антифриз

Антифриз

Реферат

Изобретение относится к антифризам - низкозамерзающим охлаждающим жидкостям и может быть использовано для охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей, сельскохозяйственных машин, специальной техники, а также в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах.

К жидкостям, используемым в системе охлаждения ДВС автомобильной техники, предъявляются жесткие требования по нижнему пределу температуры эксплуатации, а также по коррозионному и химическому воздействию на металлические и резиновые детали двигателей.

Известен антифриз, включающий, мас.%: этиленгликоль 93,0-93,5, бензоат щелочного металла 2,90-3,10, салицилат щелочного металла 0,08-0,12, гидроксид щелочного металла 0,20-0,30, тетраборат натрия (безводный) 0,65-0,75, циклогексанон 0,28-0,32, соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола 0,01-0,02, бензотриазол 0,27-0,28, N-бензилиденциклогексиламин 0,28-0,32, нитрит щелочного металла 0,15-0,20, кремнийорганический пеногаситель 0,02-0,03, краситель 0,0015-0,035 и воду остальное (RU 2050396 С1, кл. С09К 5/10, С23F 11/12, 11/14, 20.12.1995).

Недостатком данного антифриза является многокомпонентный сложный состав, включающий 9 антикоррозионных присадок при их суммарном содержании от 4,82 до 5,41 мас.%, что значительно усложняет технологию получения охлаждающей жидкости.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является антифриз, включающий, мас.%: нитрит натрия 0,1-0,2, нитрат натрия 0,1-0,2, бензоат натрия 0,5-5,0, тетраборат натрия 0,1-0,5, фосфат гексаметилендиамина 0,1-5,0, бензотриазол 0,20 или натриевую соль 2-меркаптобензтиазола (каптакс) 0,80-0,95, этиленгликоль 79,8-98,1 и воду остальное. При необходимости в состав антифриза вводят пеногаситель и краситель (заявка Великобритании №1397792, кл. С09К 5/00, 18.06.1975).

Недостатком данного состава является то, что он довольно агрессивен по отношению к черным металлам и алюминию.

Техническим результатом изобретения является повышение защитных свойств антифриза по отношению к стали, чугуну и алюминию.

Данный результат достигается тем, что антифриз, включающий нитрит натрия, нитрат натрия, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, этиленгликоль и воду, дополнительно содержит борат этаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрит натрия	0,1-0,2
Нитрат натрия	0,2-0,3
Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола	3,0-4,0
Борат этаноламина	2,0-4,0
Этиленгликоль	50,0-60,0
Вода	Остальное

Отличительной особенностью предложенного технического решения является то, что введение в состав бората этаноламина при заявленном соотношении компонентов позволяет получить антифриз, обладающий высокими защитными свойствами по отношению к черным и цветным металлам.

Бораты этаноламинов (БЭА) представляют собой продукты взаимодействия борной кислоты с моно-, ди- или триэтаноламином. Борат моноэтаноламина (БМЭА) получают по следующей схеме:

H₂NCH₂CH₂OH+Н₃ВО₃→Н₂NСН₂СН₂ОВ(ОН)₂.

Борат диэтаноламина (БДЭА) получают по схеме:

HN(CH₂CH₂OH)₂+H₃BO₃→HN(CH₂CH₂O)₂BOH.

Борат триэтаноламина (БТЭА) получают по схеме:

N(CH₂CH₂OH)₃+Н₃ВО₃→N(CH₂CH₂O)₃B.

Введение БЭА в состав антифриза в количестве менее 2,0 мас.% не позволяет значительно повысить противокоррозионные свойства жидкости по отношению к черным металлам. Введение БЭА в количестве более 4,0 мас.% нецелесообразно, так как дальнейшего повышения защитных свойств не происходит.

Технология получения БЭА заключается в следующем.

В колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и насадкой Дина-Старка, загружают 2 моля ЭА (121 г МЭА, 210 г ДЭА или 298 г ТЭА). После нагревания ЭА до 100-110°С в колбу вводят 62 г (1 моль) борной кислоты и проводят реакцию конденсации при температуре 160-180°С до прекращения выделения воды. После охлаждения до 70-80°С в полученный продукт добавляют 132 г воды. Бораты этаноламинов представляют собой прозрачные светло-желтые растворы с рН 10-11 и аминным числом 185-195 мг НCl/г.

Технология приготовления антифриза заключается в следующем.

В емкость с мешалкой последовательно загружают расчетные количества воды (умягченной), нитрита и нитрата натрия, БЭА, полученного, как описано выше, и натриевой соли 2-меркаптобензтиазола (ТУ 113-00-05761631-23-91). После перемешивания в течение 10-15 мин к полученному водному раствору добавляют этиленгликоль и процесс перемешивания продолжают еще 30-40 мин. При необходимости в состав антифриза могут быть добавлены любые нейтральные красители, в частности Na-флюоресцеин для светло-зеленой окраски и другие.

Составы образцов антифриза представлены в табл.1.

Испытания жидкостей на коррозионное воздействие на металлы при 88±2°С в течение 336 ч проводили по методикам, описанным в ГОСТ 28084-89, которые находятся в полном соответствии с методиками ASTM.

Результаты коррозионных испытаний составов предложенного антифриза в сравнении с составом по прототипу представлены в табл.2.

Испытания резины на набухание в предложенном антифризе проводили по ГОСТ 9.030 при температуре 100°С в течение 70 ч.

Результаты испытания резины на набухание приведены в табл.3.

Основные физико-химические свойства предлагаемого антифриза приведены в табл.4.

Использование предложенного антифриза в двигателях внутреннего сгорания автомобильной, сельскохозяйственной и специальной техники позволит защитить узлы и детали ДВС, выполненные из черных и цветных металлов, от коррозионного поражения.

Таблица 1Составы предложенного антифриза
Компоненты	Содержание компонентов по примерам, мас.%
1	2	3	4	5
Нитрит натрия	0,10	0,15	0,20	0,05	0,25
Нитрат натрия	0,20	0,25	0,30	0,15	0,35
Каптакс	3,0	3,5	4,0	2,5	4,5
БМЭА	4,0	-	-	-	4,5
БДЭА	-	3,0	-	1,5	-
БТЭА	-	-	2,0	-	-
Этиленгликоль	60,0	55,0	50,0	45,0	65,0
Вода	32,7	38,1	43,5	50,8	25,4

Таблица 2Результаты коррозионных испытаний антифризов
Состав антифриза	Материал
медь	латунь	припой	чугун	сталь	алюминий
Потеря массы, г/м2. сут
Пример 1	0,03	0,04	0,05	0,03	0,02	0,05
Пример 2	0,02	0,03	0,04	0,02	0,01	0,03
Пример 3	0,03	0,04	0,04	0,03	0,02	0,03
Пример 4	0,05	0,04	0,06	0,09	0,07	0,09
Пример 5	0,04	0,03	0,05	0,04	0,04	0,06
Прототип	0,05	0,04	0,06	0,1	0,09	0,08
Требования ГОСТ 28084-89	не более 0,1	не более 0,1	не более 0,2	не более 0,1	не более 0,1	не более 0,1

Таблица 3Результаты испытаний резины на набухание в антифризах
Показатели	Значение показателя по примерам	Прототип	Норма по ГОСТ
1	2	3	4	5
Набухание резины, %: стандартные образцы резины марки 57-5006стандартные образцы резины марки 57-7011
1,6	1,3	1,4	2,2	1,7	3,5	не более 5
1,1	0,9	1,0	1,5	1,2	2,7	не более 5

Таблица 4Основные физико-химические свойства предложенного антифриза
Показатель	Антифриз с БМЭА	Антифриз с БДЭА	Антифриз с БТЭА
Плотность при 20°С, г/см3	1,070	1,072	1,076
Температура кипения при давлении 110,3 кПа (760 мм рт.ст.),°С	107,5	109	110,5
Водородный показатель (рН) при температуре 20°С	10,1	10,0	9,0
Резерв щелочности, см3	23,5	23,1	20,3
Температура начала кристаллизации,°С	-40	-43	-44

Антифриз, включающий нитрит натрия, нитрат натрия, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, этиленгликоль и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит борат этаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрит натрия	0,1-0,2
Нитрат натрия	0,2-0,3
Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола	3,0-4,0
Борат этаноламина	2,0-4,0
Этиленгликоль	50,0-60,0
Вода	Остальное