Концентрат охлаждающей жидкости
Владельцы патента RU 2535948:
Общество с ограниченной ответственностью "Булгар-Синтез" (RU)
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к низкозамерзающим охлаждающим жидкостям, и может быть использовано в качестве теплоносителя в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также в оборудовании бытового и промышленного назначения. Концентрат охлаждающей жидкости содержит, мас.%: 1,44-1,69 себациновой кислоты, 0,15-0,39 бензойной кислоты, 1,12-1,35 янтарной кислоты, 4,89-5,26 диэтаноламина, и/или триэтаноламина, и/или диоксиэтилэтилендиамина, 0,31-0,51 карбамида, 89,92-90,80 этиленгликоля, и/или пропиленгликоля, и/или глицерина, 0,002-0,004 красителя и остальное - воду. Изобретение позволяет повысить антикоррозионные свойства по отношению к каждому элементу конструкций. 3 табл, 15 пр.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к низкозамерзающим охлаждающим жидкостям, и может быть использовано в качестве теплоносителя в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также в оборудовании бытового и промышленного назначения.
Известны из области техники концентраты антифризов (см. патенты РФ №2263131, МКИ С09К 5/20, публ. 2005 г., №2290425, МКИ С09К 5/08, публ. 2006 г., ЕР №0739965, МКИ С09К 3/00, публ. 1996 г., ЕР №1170348, МКИ С09К 5/08, публ. 2001 г.), охлаждающей жидкости (см. патент РФ №2315797, МКИ С09К 5/10, публ. 2005 г., ЕР №1707609, МКИ С09К 5/08, публ. 2006 г.) на основе гликолевых растворов моно- и дикарбоновых кислот и содержащие традиционные неорганические ингибирующие присадки. Расход таких присадок в жестких условиях эксплуатации увеличивается на порядок, они теряют свои защитные свойства и выпадают в осадок, что затрудняет работу механизма и наносит вред окружающей среде.
Известна охлаждающая жидкость, содержащая, мас.%: 1,28-3,40 бензойной кислоты, 0,56-1,60 гидроксида натрия, 0,03-0,18 нитрита натрия, 0,05-0,45 метасиликата натрия 9-водного, 0,45-1,35 тетрабората натрия гидрат (бура), 0,05-0,27 бензотриазола или толилтриазола, 0,001-0,004 красителя, 1,5-45,0 воды и остальное этиленгликоль и/или водно-гликолевый раствор производства этиленгликоля (см. патент РФ №2253663, МКИ С09К 5/00, публ. 2005 г.).
Известная композиция недостаточно эффективна, так как содержит в своем составе неорганические присадки, такие как тетраборат натрия, наличие которого может ухудшать защиту алюминия и его сплавов при эксплуатации в условиях высоких температур, а также метасиликат натрия 9-водный, который в условиях эксплуатации выпадает в осадок, ухудшая теплообмен.
Известен ингибитор коррозии для низкозамерзающих охлаждающих жидкостей, содержащий, мас.%: 3-4 себациновой кислоты, 8-9 адипиновой кислоты, 6,5-7,5 гидроокиси натрия, 3,5-4,0 бензойной кислоты, 30,0-40,0 воды, 0,25-0,50 бензотриазола, 1-2 бикарбоната натрия, остальное - этиленгликоль (см. патент РФ №2302479, МКИ C23F 11/10, С09К 5/20, публ. 2007 г.). Из данного ингибитора коррозии готовят образцы охлаждающих жидкостей путем разбавления водным раствором этиленгликоля (54:56 об.%) в соотношении 1:9.
Существенным недостатком данного ингибитора является его нестабильность в условиях эксплуатации.
Известен ингибитор коррозии для низкозамерзающей жидкости, содержащий, мас.%: 5,5-6,5 себациновой кислоты, 4.5-5,5 янтарной кислоты, 2,0-3,0 бензойной кислоты, 6,5-7,5 гидроокиси натрия, 30,0-45,0 воды, 1,5-2,0 продукта взаимодействия о-фенилдиамина с нитритом натрия и бензойной кислоты в этиленгликоле, 20,0-30,0 глицерина, остальное этиленгликоль (см. патент РФ №2299272, МКИ C23F 11/14, публ. 2007 г.). Из состава ингибитора коррозии готовят образцы охлаждающих жидкостей путем разбавления 54-56 об.% водным раствором смеси этиленгликоля и глицерина (этиленгликоль:глицерин=1:1) в соотношении 1:5-1:6 соответственно.
Данный ингибитор коррозии содержит продукт присоединения о-фенилдиамина с нитритом натрия и бензойной кислоты в этиленгликоле, который обладает канцерогенными свойствами и отрицательно сказывается на здоровье человека и загрязняет окружающую среду.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ингибитор коррозии для низкозамерзающих охлаждающих жидкостей, содержащий, мас.%: 5,5-6,5 себациновой кислоты, 3,0-4,0 адипиновой кислоты, 2,5-3,5 янтарной кислоты, 2,0-3,0 бензойной кислоты, 6,0-7,0 гидрооксида натрия, 0,25-0,50 бензотриазола, 35,0-40,0 воды, 0,02-0,04 N-фенил-2-нафтиламина, остальное - этиленгликоль (см. патент РФ №2393271, МКИ C23F 11/14, публ. 2010 г.). Образцы охлаждающей жидкости готовят путем разбавления известного ингибитора коррозии водным раствором этиленгликоля (54-56 об.%) в соотношении 1:9.
Известный ингибитор коррозии недостаточно эффективен из-за проявления нестабильности в воде и низкой антикоррозионной активности.
Целью предлагаемого изобретения является разработка концентрата охлаждающей жидкости на основе синергической композиции моно- и дикарбоновых алифатических и ароматических кислот, обладающего кроме набора стандартных характеристик высокими антикоррозионными свойствами по отношению к каждому конструкционному материалу системы.
Поставленная цель достигается путем создания концентрата охлаждающей жидкости, содержащего себациновую кислоту, бензойную кислоту, янтарную кислоту, аминосодержащий реагент, жидкий спирт и воду, причем он дополнительно содержит карбамид и краситель, а в качестве аминосодержащего реагента используют диэтаноламин, и/или триэтаноламин, и/или диоксиэтилэтилендиамин, в качестве жидкого спирта - этиленгликоль, и/или пропиленгликоль, и/или глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| себациновая кислота | 1,44-1,69 |
| бензойная кислота | 0,15-0,39 |
| янтарная кислота | 1,12-1,35 |
| диэтаноламин, и/или триэтаноламин, | |
| и/или диоксиэтилэтилендиамин | 4,89-5,26 |
| карбамид | 0,31-0,51 |
| этиленгликоль, и/или пропиленгликоль, и/или | |
| глицерин | 89,92-90,80 |
| краситель | 0,002-0,004 |
| вода | остальное |
Для приготовления концентрата охлаждающей жидкости используют себациновую кислоту по ГОСТ 15582-84, бензойную кислоту по ГОСТ 6413-77, янтарную кислоту по ГОСТ 6341-75, диэтаноламин по ТУ 2423-054-05807977-2000, триэтаноламин по ТУ 6-02-916-79, диоксиэтилэтилендиамин (ДОЭЭДА) по ТУ 2413-081-00151638-2010, карбамид по ГОСТ 2081-92, этиленгликоль по ГОСТ 19710-83, пропиленгликоль по ТУ 2422-069-05766801, глицерин по ГОСТ 6824-96. В качестве красителя используют флуоресцеин натрия (уранин) производства Китая.
Введение в состав в качестве аминосодержащих реагентов диэтаноламина, или триэтаноамина, или ДОЭЭДА позволяет значительно повысить противокоррозионные свойства охлаждающей жидкости по отношению к черным металлам, а также к алюминию. Эти соединения способны воздействовать с металлом, образуя плотную защитную поверхностную пленку, защищающую металл от коррозии. Причиной образования пленки может быть комплексообразование на поверхности металла в связи с тем, что указанные аминосодержащие реагенты имеют в молекулах атомы азота со свободными электронными парами, что создает условия для комплексообразования. Добавление карбамида в концентрат, содержащий аминосодержащие реагенты, приводит к заметному улучшению противокоррозионных свойств концентрата по отношению к цветным и черным металлам. Карбамид является ингибитором акцепторного действия и, принимая электроны металла, образует хемосорбционный слой на поверхности металла.
Заявляемый концентрат готовят путем последовательного смешения компонентов в заявляемых количествах.
Приводим примеры приготовления концентрата охлаждающей жидкости.
Пример 1 (заявляемый)
В емкость помещают 1,44 г себациновой кислоты, 0,15 г бензойной кислоты, 1,12 г янтарной кислоты, 4,89 г диэтаноламина, 0,4 г карбамида, 1,96 г воды, 0,05 г красителя и 90,0 г этиленгликоля (см. табл.1, пример 1).
Пример 2-14 готовят аналогичным образом, изменяя виды компонентов и их содержание в концентрате в заявляемых количествах.
Пример 15 (прототип)
В емкость помещают 35,03 г воды, 44,0 г этиленгликоля, 5,5 г себациновой кислоты, 3,0 г адипиновой кислоты, 2,5 г бензойной кислоты, 3,0 г янтарной кислоты, 6,7 г едкого натра, 0,25 г бензотриазола и 0, 02 г N-фенил-2-нафтиламина. Смесь перемешивают в течение 1 ч до полного растворения компонентов (см. таблицу 1, пример 15).
В таблице 1 представлены образцы концентрата охлаждающей жидкости. Для приготовления охлаждающих жидкостей концентрат разбавляют водой при соотношении 1:1.
В таблице 2 приведены физико-химические показатели заявляемого концентрата охлаждающей жидкости: внешний вид, плотность, температура начала перегонки, температура начала кристаллизации, показатель активности водородных ионов, щелочность, устойчивость в жесткой воде. Плотность определяют по ГОСТ 18995.1, разд.1, температуру начала перегонки определяют по ГОСТ 18995.7-73.
Определение температуры начала кристаллизации заключается в том, что образец охлаждают и фиксируют температуру, при которой невооруженным глазом можно заметить помутнение как признак начала кристаллизации. Водородный показатель определяют потенциометрическим методом по ГОСТ 22567.5 с использованием стеклянного и хлорсеребряного электродов.
Определение щелочности заключается в определении объема титрованного раствора соляной кислоты концентрации 0,1 моль/дм3, израсходованного на потенциометрическое титрование 10 см3 охлаждающей жидкости до рН 5,5.
| Таблица 1 | ||||||||||||||||
| № | Наименование компонентов | Содержание компонентов в образцах концентрата охлаждающей жидкости, мас.% | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | Прототип | ||
| 1 | Себациновая кислота | 1,44 | 1,5 | 1,6 | 1,69 | 1,44 | 1,69 | 1,5 | 1,44 | 1,69 | 1,6 | 1,6 | 1,5 | 1,69 | 1,44 | 5,5 |
| 2 | Бензойная кислота | 0,15 | 0,2 | 0,3 | 0,39 | 0,15 | 0,39 | 0,3 | 0,15 | 0,39 | 0,2 | 0,39 | 0,2 | 0,3 | 0,39 | 2,5 |
| 3 | Янтарная кислота | 1,2 | 1,12 | 1,3 | 1,35 | 1,12 | 1,35 | 1,2 | 1,12 | 1,35 | 1,3 | 1,3 | 1,2 | 1,12 | 1,35 | 3,0 |
| 4 | Диэтаноламин | 4,89 | - | - | 4,8 | - | - | 1,3 | - | - | 5,24 | - | - | 4,89 | - | - |
| 5 | Триэтаноламин | 1,44 | 5,0 | - | - | 2,60 | - | 3,0 | 5,2 | - | 5,0. | - | - | 4,89 | - | |
| 6 | Диоксиэтилэтиленди амин | - | - | 5,1 | - | 2,66 | 5,2 | 0,8 | - | 4,89 | - | - | 5,26 | - | - | - |
| 7 | Карбамид | 0,4 | 0,31 | 0,51 | 0,31 | 0,51 | 0,4 | 0,31 | 0,42 | 0,51 | 0,4 | 0,51 | 0,4 | 0,31 | 0,51 | - |
| 8 | Этиленгликоль | 45,0 | - | 46,2 | - | 90,80 | 89,92 | 90,0 | - | 57,12 | 90,5 | - | 90,2 | 89,92 | - | 44,0 |
| 9 | Пропиленгликоль | 45,0 | 90,5 | - | 55,12 | - | - | - | 90,80 | - | - | 90,7 | - | - | 57,3 | - |
| 10 | Глицерин | - | - | 44,0 | 34,8 | - | - | - | - | 32,8 | - | - | - | - | 33,5 | - |
| 11 | Вода | 0,477 | 1,366 | 0,988 | 1,537 | 0,717 | 1,048 | 1,587 | 0,867 | 1,246 | 0,757 | 0,498 | 1,237 | 1,767 | 0,618 | 35,03 |
| 12 | Адипиновая кислота | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 3,0 |
| 13 | Гидроксид натрия | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 6,7 | |
| 14 | И-фенил-2-нафтиламин | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,02 |
| 15 | Краситель | 0,003 | 0,004 | 0,002 | 0,003 | 0,003 | 0,002 | 0,003 | 0,003 | 0,004 | 0,003 | 0,002 | 0,003 | 0,003 | 0,002 | - |
| 16 | Бензотриазол | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,25 |
| Таблица 2 | ||
| Наименование показателя | Норма для ОЖК по ГОСТ 28084-89 | Физико-химические показатели концентрата охлаждающей жидкости |
| 1 | 2 | |
| 1. Внешний вид | Прозрачная однородная окрашенная жидкость без механических примесей | Соответствует |
| 2. Плотность, г/см3 | 1,100-1,150 | 1,126 |
| 3. Температура начала кристаллизации, °С, не выше | Минус 35 при разбавлении дистиллированной водой в объемном соотношении 1:1 | -40,22 |
| 4. Температура начала перегонки, °С, не ниже | 100 | +171,81 |
| 5. Водородный показатель (рН) | 7,5-11,0 при разбавлении дистиллированной водой в объемном соотношении 1:1 | 8,75 |
| 6. Щелочность, cм3, не менее | 10 | 15,22 |
| 7. Устойчивость в жесткой воде | Расслоение и выпадение осадка не допускаются | Удовлетворяет |
Определение устойчивости в жесткой воде заключается в наблюдении за состоянием образца охлаждающей жидкости в жесткой воде и визуальном установлении возможного расслоения или образования осадка в этом растворе в течение определенного времени при заданной температуре.
Как видно из данных таблицы 2, по всем показателям заявляемые образцы соответствуют требованиям ГОСТ 28084-89.
Оценку эффективности концентрата охлаждающей жидкости проверяют в лабораторных условиях по коррозионному воздействию на металлы: медь, латунь, сталь, чугун, припой и алюминий по ГОСТ 28084-89. Метод заключается в том, что в исследуемую жидкость помещают образцы металлов в установленном наборе и определенных размеров и выдерживают их в ней непрерывно указанное время при заданной температуре. затем по изменению массы образцов определяют коррозионное воздействие испытуемой жидкости. Результаты исследований приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||||
| Образцы из таблицы 1 | Материал, потеря массы, мг | |||||
| Медь | Латунь | Сталь | Чугун | Припой | Алюминий | |
| 1 | 0,7 | 1,1 | 0,9 | 0,6 | 1,2 | 1,0 |
| 2 | 1,6 | 1,2 | 0,8 | 0,5 | 1,1 | 1,2 |
| 3 | 1,1 | 0,8 | 1,3 | 0,9 | 1,6 | 1,3 |
| 4 | 0,8 | 0,6 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,5 |
| 5 | 0,4 | 0,7 | 1,2 | 0,8 | 0,9 | 1,6 |
| 6 | 0,9 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 1,1 | 1,0 |
| 7 | 0,6 | 0,7 | 0,5 | 0,6 | 1,0 | 1,3 |
| 8 | 1,6 | 1,5 | 1,2 | 1,0 | 1,9 | 2,0 |
| 9 | 0,7 | 0,5 | 0,8 | 0,6 | 1,9 | 2,4 |
| 10 | 0,9 | 0,7 | 0,7 | 0,4 | 0,9 | 1,1 |
| 11 | 1,1 | 0,7 | 0,6 | 0,6 | 1,1 | 1,2 |
| 12 | 1,5 | 1,3 | 1,1 | 1,5 | 2,0 | 1,9 |
| 13 | 0,8 | 0,6 | 0,6 | 0,4 | 0,9 | 1,1 |
| 14 | 0.6 | 0,4 | 0,8 | 0,6 | 1,8 | 1,6 |
| Прототип | 1,3 | 1,0 | 1,0 | 0,6 | 1,7 | 1,5 |
| Норма по ГОСТ 28084-89, мг, не более | 3,6575 | 3,6575 | 3,6575 | 3,815 | 7,315 | 3,815 |
Как видно из данных таблицы 3, заявляемые образцы наиболее полно защищают конструкционные металлы и сплавы от коррозии.
Таким образом, использование в составе концентрата синергической композиции моно- и дикарбоновых алифатических и ароматических кислот в сочетании с известными при найденном соотношении компонентов позволяет получить охлаждающие жидкости, обеспечивающие высокую и долговременную коррозионную защиту конструкционных материалов - меди, латуни, стали, чугуна, припоя, алюминия.
Концентрат охлаждающей жидкости, содержащий себациновую кислоту, бензойную кислоту, янтарную кислоту, аминосодержащий реагент, жидкий спирт и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбамид и краситель, а в качестве аминосодержащего реагента используют диэтаноламин, и/или триэтаноламин, и/или диоксиэтилэтилендиамин, в качестве жидкого спирта - этиленгликоль, и/или пропиленгликоль, и/или глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| себациновая кислота | 1,44-1,69 |
| бензойная кислота | 0,15-0,39 |
| янтарная кислота | 1,12-1,35 |
| диэтаноламин, и/или триэтаноламин, | |
| и/или диоксиэтилэтилендиамин | 4,89-5,26 |
| карбамид | 0,31-0,51 |
| этиленгликоль, и/или пропиленгликоль, и/или | |
| глицерин | 89,92-90,80 |
| краситель | 0,002-0,004 |
| вода | остальное |
