专利名称：一种发动机无水冷却液组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机冷却液组合物，特别是涉及一种发动机无水冷却液组合物。
背景技术：
发动机冷却液作为冷却剂，不仅作为汽车、火车、飞机、船舶等发动机的冷却剂，还具有防沸、防腐蚀、防垢等多种功能。随着发动机制造业的高速发展，发动机向大功率、重负荷、高转速发展，体积却逐步变小，发动机的工作温度不断提高，因此，为满足高性能发动机的要求，需要一种沸点在150° C以上、传热效果好的冷却液。市场上最常见的冷却液是乙二醇-水型冷却液，这种含水冷却液的沸点一般在107°C左右，不能满足现代大功率发动机的性能要求。同时，因为有水存在，使得多元醇在使用中更易生成酸性物质，对发动机冷却系统的金属零部件产生严重腐蚀。因此，只有不含水的发动机无水冷却液，才能使其沸点达到150°C以上，满足大功率发动机防沸的要求，又能解决使用过程中形成质子酸，腐蚀严重的问题。然而，某些类型的发动机按照整体设计要求，冷却系统的设计对工作冷却液的粘度提出更高的要求，以便于在低温下提高启动效率。此外，出于安全方面的考虑，对发动机冷却液的闪点提出了更高的要求。目前，报道的无水冷却液主要是以丙二醇为基础液并添加多种腐蚀抑制剂得到的组合物。由于丙二醇的粘度较大、闪点较低，不能满足某些发动机的要求。还有一些报道丙二醇与其它多元醇混合为基础液的发明，但还无法同时解决发动机冷却液高沸点、低冰点、高闪点、低粘度的要求。US 6299794介绍了一种不含磷的无水防腐冷却液，组成包括丙二醇和防腐剂，如硼酸盐，钥酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、苯并三氮唑。该冷却液是一种无水冷却液，用于高温工作的发动机，性能良好。该冷却液不含磷，降低了环境危害性，但因包含亚硝酸盐增加了对人体的危害性。CN 101824309A公开了一种环保型重负荷丙二醇无水型冷却液，组成包括丙二醇、缓蚀剂、碱性PH调节剂、酸性PH调节剂、防锈剂、阻垢剂、消泡剂和染料等。其中，添加剂主要包括乙醇胺、三聚磷酸盐、有机酸，但其组成中包含大量已被禁用并对人体有害的乙醇胺类添加剂及对环境有害的三聚磷酸盐。美国EVANS冷却系统公司公开了两篇非水传热流体的专利。其中，CN1130916A介绍了一种非水系热传导流体，包含第一成分和第二成分，以及第一、第二、第三添加剂。其中，第一成分为丙二醇，含量在40%以上,甚至大于99. 0% ;第二成分含有乙二醇。第一添加剂为硝酸盐，第二添加剂为唑类化合物、第三添加剂为钥酸盐，三种添加剂的使用浓度都在O. 05 % 5. O %。CN 1511187A介绍以乙二醇为第一成分的热传导流体，其第二成分为沸点高于150°C的二醇，优选丙二醇，作为第一成分的解毒剂。乙二醇浓度为O % 70%，丙二醇浓度为30% 70%，还包括防腐剂钥酸盐、硝酸盐，唑类化合物，它们的使用浓度都在O.05% 5.0%。该热传导流体可以用作内燃机的冷却剂。乙二醇的加入降低了冷却液的整体粘度，但乙二醇、丙二醇的闪点都较低，冷却液的闪点无法满足安全性要求。CN 101319134A公开了一种不含乙二醇的长效冷却液，组成包括多元醇、粘度比热调节剂和能溶于多元醇的防腐蚀添加剂。其中，多元醇选自1，2-丙二醇或丙二醇与丙三醇的混合物，粘度比热调节剂选卡必醇。该冷却液的沸点高于150°C，但存在的问题是，丙三醇要比丙二醇粘稠，虽然加了粘度比热调节剂，但其启动与传热效果还是受影响，同时卡必醇的闪点低于丙二醇，使冷却液的闪点更低。CN 102002347A公开了一种发动机无水冷却液，其特征是含有乙二醇、丙二醇、多元醇，选自山梨醇或木糖醇，磷酸-钥酸盐、癸二酸、辛酸、柠檬酸、硅酸酯、苯并三氮唑，少量助溶剂，选自吐温系列表面活性剂。这种无水冷却液的冰点在_30°C 50°C，沸点在130°C 150°C，避免了含水体系的电化学腐蚀。除了组合物体系中添加磷酸盐添加剂外，最大的问题在于山梨醇或木糖醇的引入，大大增加体系粘度，冰点和沸点也受到影响，实际应用达不到理想效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种高沸点、高闪点、低冰点、低粘度的发动机无水冷却液组合物。本发明提供的发动机无水冷却液组合物包括基础液和复合腐蚀抑制剂，其中基础液构成组合物的主要成分，复合腐蚀抑制剂占组合物总质量的O. 02% 15%，本发明的组合物还可以加入消泡剂、染料等组分。所述基础液包括丙二醇、乙二醇和二甘醇，其中丙二醇占基础液总质量的10. 0% 40. 0%，优选15. 0% 30. 0% ;乙二醇占基础液总质量的10. 0% 70. 0%，优选
20.0% 50. 0% ;二甘醇占基础液总质量的5. 0% 70. 0%，优选20. 0% 50. 0%。所述基础液还可以加入三甘醇和丙二醇醚，其中三甘醇占基础液总质量的1. O 30. 0%，优选10. 0% 20.0% ;丙二醇醚占基础液总质量的1.0 30. 0%，优选5.0% 20. 0%。所述丙二醇醚为丙二醇或其缩合物与醇类发生缩合反应后生成的醚类产物，其中所述醇类选自Cl C6的醇，优选C2 C4的醇。丙二醇醚选自丙二醇单醚、丙二醇二醚、
二丙二醇单醚、二丙二醇二醚、三丙二醇单醚和三丙二醇二醚中的一种或多种，优选二丙二醇单醚、二丙二醇二醚、三丙二醇单醚和三丙二醇二醚中的一种或多种，最优选二丙二醇单醚。丙二醇醚可以选用丙二醇丙醚、丙二醇异丙醚、丙二醇丁醚、丙二醇异丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇单异丙醚、二丙二醇单丁醚、二丙二醇单异丁醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇二丙醚、二丙二醇二异丙醚、二丙二醇二丁醚、三丙二醇单甲醚，三丙二醇单乙醚、三丙二醇单丙醚、三丙二醇单丁醚、三丙二醇二甲醚、三丙二醇二乙醚、三丙二醇二丙醚和三丙二醇二丁醚中的一种或多种。所述的复合腐蚀抑制剂至少含有三聚氰胺与多元脂肪酸的酰化产物及其水溶性盐和羟基芳香酸及其水溶性盐。所述的三聚氰胺与 多元脂肪酸的酰化产物及其水溶性盐包括三聚氰胺与多元脂肪酸发生酰化反应得到的产物，或该酰化产物再与碱金属的氢氧化物、氨水和/或有机胺发生中和反应而得到的碱金属盐或胺盐。所述酰化反应的反应温度在40°C 160°C之间，反应时间在I IOh之间；所述多元脂肪酸包括二元脂肪酸和/或三元脂肪酸，优选C4 C12的二元脂肪酸，最优选C6 ClO的二元脂肪酸。所述三聚氰胺与所述多元脂肪酸之间的摩尔比在1: 6 1:1之间，优选在1: 3 1:1之间。所述中和反应的反应温度在(TC 100°C之间，反应时间在I IOh之间；所述碱金属优选钠和/或钾；所述有机胺选自Cl C6的有机胺，优选Cl C4的伯胺；所述酰化产物与所述碱金属的氢氧化物、氨水和/或有机胺之间的摩尔比为1: 6 1:1之间，优选在1: 3 1:1之间。所述的三聚氰胺与多元脂肪酸的酰化产物及其水溶性盐可以举出的例子包括三聚氰胺与丁二酸的酰化产物、三聚氰胺与辛二酸的酰化产物、三聚氰胺与辛二酸的酰化产物的钠盐、三聚氰胺与辛二酸的酰化产物的甲胺盐、三聚氰胺与癸二酸的酰化产物的钾盐。所述的三聚氰胺与多元脂肪酸的酰化产物及其水溶性盐的示例结构式如下所示
权利要求
1.一种发动机无水冷却液组合物，包括以下组分基础液和复合腐蚀抑制剂，基础液构成组合物的主要成分，复合腐蚀抑制剂占组合物总质量的O. 02% 15% ;所述基础液包括丙二醇、乙二醇和二甘醇，其中丙二醇占基础液总质量的10.0% 40.0%，乙二醇占基础液总质量的10. 0% 70. 0 %，二甘醇占基础液总质量的5. 0 % 70. 0% ;所述复合腐蚀抑制剂包括三聚氰胺与多元脂肪酸的酰化产物及其水溶性盐、羟基芳香酸及其水溶性盐。
2.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，其中丙二醇占基础液总质量的15. 0% 30. 0%，乙二醇占基础液总质量的20. 0% 50. 0%，二甘醇占基础液总质量的20.0% 50. 0%。
3.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述基础液还包括三甘醇和丙二醇醚，三甘醇占基础液总质量的1. 0 30. 0%，丙二醇醚占基础液总质量的1. 0 30. 0%。
4.按照权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述丙二醇醚为丙二醇或其缩合物与醇类发生缩合反应后生成的醚类产物,其中所述醇类选自Cl C6的醇。
5.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述三聚氰胺与多元脂肪酸的酰化产物及其水溶性盐，包括三聚氰胺与多元脂肪酸发生酰化反应得到的产物，或该酰化产物再与碱金属的氢氧化物、氨水和/或有机胺发生中和反应而得到的碱金属盐或胺盐。
6.按照权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述酰化反应的反应温度在40°C 160°C之间，反应时间在I IOh之间；所述中和反应的反应温度在0°C 100°C之间，反应时间在1 10h之间。
7.按照权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述多元脂肪酸包括二元脂肪酸和/或三元脂肪酸，所述三聚氰胺与所述多元脂肪酸之间的摩尔比在1: 6 1:1之间。
8.按照权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述碱金属为钠和/或钾，所述有机胺选自Cl C6的有机胺，所述酰化产物与所述碱金属的氢氧化物、氨水和/或有机胺之间的摩尔比为1: 6 1:1之间。
9.按照权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述多元脂肪酸选自C4 C12的二元脂肪酸，所述三聚氰胺与所述多元脂肪酸之间的摩尔比在1: 3 1:1之间。
10.按照权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述有机胺包括Cl C4的伯胺；所述酰化产物与所述碱金属的氢氧化物、氨水和/或有机胺之间的摩尔比在1: 3 1:1之间。
11.按照权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述的三聚氰胺与多元脂肪酸的酰化产物及其水溶性盐占组合物总质量的0. 01% 5%。
12.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述羟基芳香酸及其水溶性盐选自总碳原子数为C7 C20的至少含有一个羟基的芳香酸及其碱金属盐或胺盐。
13.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述羟基芳香酸及其水溶性盐选自总碳原子数为CS C18的至少含有一个羟基的芳香酸及其钠盐、钾盐或胺盐中的一种或多种。
14.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，羟基芳香酸及其水溶性盐占组合物总质量的0. 01% 5%。
15.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，还加入钥酸盐、硅酸盐及硅酸盐稳定剂和脂肪酸及其水溶性盐中的一种或多种。
16.按照权利要求15所述的组合物，其特征在于，所述的钥酸盐选自钥酸钠、钥酸钾和钥酸锌中的一种或多种，占本发明组合物总质量的O. 1% 2%。
17.按照权利要求15所述的组合物，其特征在于，所述的硅酸盐选自硅酸钠和/或硅酸钾，占组合物总质量的O. 02% O. 5%。
18.按照权利要求15所述的组合物，其特征在于，所述硅酸盐稳定剂选自聚丙烯酸及其碱金属盐和/或硅氧烷及其衍生物，占组合物总质量的O. 01 % 2%。
19.按照权利要求15所述的组合物，其特征在于，所述脂肪酸及其水溶性盐选自C4 C18的一元、二元或三元脂肪酸及其水溶性盐，占组合物总质量的O. 01 % 5%。
全文摘要
本发明无水冷却液组合物包括基础液和复合腐蚀抑制剂，其中基础液包括丙二醇、乙二醇和二甘醇，还可以加入三甘醇和丙二醇醚，其中丙二醇醚为丙二醇或其缩合物与醇类发生缩合反应后生成的醚类产物；复合腐蚀抑制剂至少包括三聚氰胺与多元脂肪酸的酰化产物及水溶性盐和羟基芳香酸及其水溶性盐，还可以包括其它种类的腐蚀抑制剂，如钼酸盐、硅酸盐、硅酸盐稳定剂、脂肪酸及其水溶性盐。本发明组合物具有优异的低温冷却性能、启动性能、高温稳定性能、腐蚀抑制性能和安全性能，适用于大功率、重负荷，高温工作环境的发动机。
文档编号C09K5/20GK103059819SQ20111031792
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者韩恒文, 段庆华, 孙洪伟, 李勇 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院