[发明专利]非二元醇环保型水基发动机冷却液

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机冷却液，特别是一种非二元醇环保型水基发动机冷却液。

背景技术

目前，车辆发动机冷却液主要由去离子水、防冻剂和各种添加剂组成。冷却液的主要功能之一是低温防冻，因此防冻剂在冷却液的组成中发挥着至关重要的作用。乙二醇由于具有良好的降低冰点的效果，同时具有沸点高、粘度适中等特点，成为应用最为广泛的冷却液防冻剂。尽管乙二醇能有效降低发动机冷却液的冰点和提高沸点，但是它对于人体健康却是有损害的。与乙二醇相关的毒性是由乙二醇的代谢物引起的，其代谢产物依次为羟基醛、乙醇酸、草酸，容易使人体内的酸碱平衡失调，对肾产生破坏。因此研究人员开始寻求无毒的诸如丙二醇等防冻剂替代乙二醇。同时近几年，乙二醇和丙二醇的价格不断升高，由于二元醇占据了冷却液成本的一半以上，因此对于发动机冷却液产业具有很大的影响。加之水一二元醇型冷却液的传热性能提高困难等因素的存在，人们开始关注二元醇之外的防冻剂。

虽然降低水溶液冰点的物质有很多，但多数物质降低冰点的能力有限，有些物质虽然具有足够的降低冰点的能力，但又受到诸如金属腐蚀性、挥发性、沸点高低、粘度大小、起泡性以及热稳定性等等因素的制约，实际可以用作防冻剂的物质数量非常有限。例如甲醇和乙醇有着很好的降低冰点的效果，但是二者沸点低，易于挥发；蒸汽压高，易着火。此外，甲醇还有毒性大的不利因素，使用受到限制。而氯化钠、氯化钙等无机盐类防冻剂对于车辆发动机冷却系统中的金属材质，特别是铝等轻金属具有明显的腐蚀性，已知的缓蚀剂都不能有效的解决。

美国专利US5104562描述了部分或完全不含二元醇的防冻含水散热器冷却液，其中含有甲酸钾和乙酸钾用于降低冰点。但是尽管甲酸盐和乙酸盐在降低冰点方面具有满意的性能，在实践中其腐蚀性却是极强的。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中以二元醇为防冻剂生产发动机冷却液带来的上述问题，提供一种防冻组合物，所制备的冷却液为在环保、防冻、防腐、传热等方面均具有良好表现的非二元醇环保型发动机冷却液。

本发明的非二元醇环保型水基发动机冷却液较之以往的乙二醇型冷却液，具有以下几个突出的特点：首先是无毒环保。从基础液的角度考察，基础液中的防冻组合物不含任何形式的二元醇；从添加剂的角度考察，冷却液中不含常规的亚硝酸盐、铬酸盐、铵盐等毒性大的缓蚀剂，因此该类型的冷却液消除了使用中对人体健康危害的和对环境的影响问题。其次，由于基础液中不含二元醇，冷却液的传热性能得到了显著的提高，同时降低了冷却液生产的成本。

本发明通过一种防冻组合物实现降低水基冷却液冰点，并且提供良好金属腐蚀抑制保护的目的。该组合物含有10％～30％重量的一种或多种1～8个碳原子的一元羧酸和1～8个碳原子的二元羧酸的混合物。同时该组合物制备的冷却液具有与含二元醇的冷却液相比改进的热传导性。

上述一元羧酸和二元羧酸的混合物，优选丙酸和己二酸混合物。

本发明的防冻组合物不含任何形式的二元醇。

与现有不含二元醇水基冷却液技术相比，本发明的非二元醇环保型发动机冷却液同时兼顾低温防冻性能和金属腐蚀抑制性能。丙酸具有良好的降低冷却液冰点的效果，而己二酸具有优异的防止金属腐蚀效果，二者协同使用，其防金属腐蚀性能优于单独使用丙酸，其降低冰点效果优于单独使用己二酸。本发明的腐蚀抑制剂为有机酸缓蚀剂，所述的有机酸缓蚀剂为具有4～12个碳原子的脂肪酸或具有7～12个碳原子芳香酸，特别优选使用戊酸、己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、丁二酸、壬二酸、癸二酸、羟基苯甲酸中的一种或几种。此外，所述缓蚀剂也可以为苯甲酸钠。

具体地讲，本发明提供了一种非二元醇环保型水基发动机冷却液，其主要由40％～60％去离子水、10％～30％防冻组合物、0.5％～5％有机酸缓蚀剂、0.05％～0.4％吡咯类化合物、10％～30％pH调节剂以及0.001％～0.005％的染料组成，其中所述防冻组合物为具有1～8个碳原子的一元羧酸和具有1～8个碳原子的二元羧酸混合物。

所述的一元羧酸和二元羧酸优选分别为丙酸和己二酸，丙酸和己二酸混合物的水溶液的冰点可达-30℃以下。

所述的有机酸缓蚀剂优选为具有4～12个碳原子的脂肪酸或具有7～12个碳原子芳香酸。

所述有机酸优选为戊酸、己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬二酸、癸二酸、羟基苯甲酸中的一种或几种。

所述的吡咯类化合物为苯并三氮唑、甲基苯并三唑以及2-巯基苯并噻唑中的一种或几种。