[发明专利]一种全有机型纳米防冻液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种全有机型纳米防冻液及其制备方法，所述防冻液含有作为冷却剂的丙二醇、作为纳米流体以提高传热能力的纳米氧化铝、以及无水、无磷、无胺、无亚硝酸盐、无硼酸盐的有机缓蚀剂。所述方法包括以下步骤：称取89wt％的丙二醇和8.5wt％二甘醇乙醚，向其中加入2.5wt％的聚乙二醇400搅拌0.5～2小时得到防冻基础液；称取94.5wt％的基础液；将2.5wt％的γ‑Al₂O₃经过超声波震荡后加热形成纳米流体加入冷却基础液中；加入3wt％的有机缓蚀剂、外加0.01wt％的硅油与聚醚混合消泡剂，继续搅拌0.5～2小时，期间加入微量的pH缓冲剂调节物料pH至7～11，本发明的防冻液具有安全无毒、抗腐蚀性和抗气蚀能力优异、使用寿命长等优点。

技术领域

本发明涉及一种防冻液，尤其涉及一种全有机型纳米防冻液及其制备方法。

背景技术

汽车发动机防冻液是发动机冷却系统不可缺少的冷却散热介质，具有防冻、防沸、防腐蚀、防水垢等多种功能，其性能直接影响汽车发动机的使用寿命。甲醇、乙醇型防冻液易蒸发、易燃烧已经被市场淘汰；丙三醇型防冻液可以降低冰点、沸点高、毒性低，但是粘度高、价格贵，限制了其适用范围；乙二醇型防冻液降低冰点效果优异、沸点高、粘度适中、稳定性好，曾被广泛使用，但是由于其毒性会对人体造成损害，也被逐渐禁用。

近年来兴起的无水防冻液，抗沸抗冻性能优异，由于不含水在低压下仍具有较高的沸点，从而避免冷却系统“开锅”引起零件过热损耗，有利于发动机在满载、高负荷下运行，并且可以良好地适应高原、沙漠等苛刻使用条件，具有良好的应用前景。另一方面，由于磷酸盐、硼酸盐等传统防冻液缓蚀剂会对冷却系统中的铝部件造成腐蚀，且容易生成致癌物质，因此，无磷、无胺、无亚硝酸盐、无硼酸盐的缓蚀剂的研发工作也是近年来的热点。

另外，为了减轻车体质量，改善燃油经济性，不但发动机冷却系统大量采用铝合金，而且发动机其他部件也逐渐铝金属化。目前，全铝发动机早已投放市场，因而对铝的腐蚀抑制保护也成为国内外研究的重点

中国专利(公开号为CN104845594A)公开了一种全寿命无水冷却液，采用乙二醇和1,2～丙二醇作为冷却剂。其中乙二醇会造成环境问题，而丙二醇虽然毒性低，但是其导热性也低，会使发动机承受较高的热流负荷。中国专利(公开号为CN102031093A)公开了一种纳米无水防冻液的制备方法及其制备的纳米无水防冻液，其中使用二乙二醇、乙二醇、丙二醇作为冷却剂，并直接添加了纳米粒子以提高液体的传热性能，但是纳米粒子容易团聚，放置一段时间由于团聚会从溶液中析出，因此限制了防冻液的使用寿命。

因此，提供一种环保的、性能优异的防冻液成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种全有机型纳米防冻液。所述防冻液含有作为冷却剂的丙二醇、作为纳米流体以提高传热能力的纳米氧化铝、作为降低丙二醇粘度的二甘醇醚化合物、作为防止纳米流体团聚的稳定剂聚乙二醇400，以及无水、无磷、无胺、无亚硝酸盐、无硼酸盐的有机缓蚀剂组成。

本发明采用丙二醇作为防冻液的基础原料，可以显著降低冰点，并提高其沸点。纳米粒子具有更大的传热表面，热交换在粒子表面能迅速完成。粒子的小尺寸效应使其在液体中受到布朗力等微作用力的作用，大大提高了粒子的微运动能力，从而在粒子与液体间产生了微对流现象，增强了粒子与液体的能量传递，提高了防冻液的热传导能力。采用的有机缓蚀剂通过优选的添加比例，可以有效抑制铸铝、铜和铸铁金属部件的腐蚀。

根据一个优选实施方式，所述全有机型纳米防冻液是由94.5wt％的基础液与2.5wt％的γ-Al₂O₃、3wt％的有机缓蚀剂、以及外加0.01wt％的硅油、聚醚混合物和能够将防冻液pH调节至7～11的pH缓冲剂组成。其中，所述基础液是将89wt％的丙二醇、8.5wt％的二甘醇乙醚、2.5wt％的聚乙二醇400预先混合调制而成的。