一种全有机型纳米防冻液及其制备方法技术

本发明专利技术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，本发明专利技术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。

Nano frost proof liquid with full machine type and preparation method thereof

The invention relates to a whole organic nano antifreeze and a preparation method thereof, wherein the antifreeze containing propylene glycol as coolant, as nano fluid to enhance the heat transfer ability of nano alumina, and anhydrous, phosphate, amine, nitrite and borate organic inhibitor. The method comprises the following steps: 89wt% propylene glycol and 8.5wt% two glycol ether, polyethylene glycol to join 2.5wt% 400 mixing 0.5 ~ 2 hours get basic antifreeze liquid; basic liquid 94.5wt%; 2.5wt% gamma Al2O3 after ultrasonic heating after formation of nano fluid into a cooling liquid foundation 3wt%; adding organic inhibitor, plus 0.01wt% silicone oil mixed with polyether defoaming agent, continue stirring for 0.5 to 2 hours, while adding trace amount of pH buffer material pH to 7 ~ 11, antifreeze liquid of the invention has the advantages of safe and non-toxic, corrosion resistance and excellent anti cavitation ability, long service life etc..

【技术实现步骤摘要】
一种全有机型纳米防冻液及其制备方法
本专利技术涉及一种防冻液，尤其涉及一种全有机型纳米防冻液及其制备方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术之不足，本专利技术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。本专利技术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。根据一个优选的实施方式，所述防冻液还含有用以降低丙二醇粘度的二甘醇醚化合物。二甘醇醚类化合物可以改善丙二醇低温下粘度过大的缺陷，使得防冻液在低温状态下粘度适中，具有良好的流动性，可以有效缓解其低温启动下的水泵磨损。根据一个优选的实施方式，所述二甘醇醚化合物为二甘醇单醚和/或二甘醇双醚。根据一个优选的实施方式，所述防冻液含有防止纳米流体团聚的稳定剂，所述稳定剂为聚乙二醇400。聚乙二醇400吸附在纳米粒子或纳米粒子团表面，使其均匀分散在液体内部，不易团聚沉淀，长期放置依旧保持均一状态。根据一个优选的实施方式，所述有机缓蚀剂为丁酸、戊酸、辛酸、庚酸、癸二酸、丁二酸、苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、巯苯骈三氮唑基、己二酸、羟基苯甲酸、癸二酸钠、苯甲酸钠中的一种或几种。所述有机缓蚀剂具有离子浓度低、使用寿命长、消耗慢等优点。本专利技术采用多种有机缓蚀剂，可增加其对金属的腐蚀点蚀抑制的协同作用。根据一个优选的实施方式，所述有机缓蚀剂包括括质量比为1～5︰1的癸二酸与辛酸。癸二酸与辛酸在该特定质量比例范围下对金属的腐蚀点蚀抑制有显著的协同效应。尤其是对钢、铸铁和铸铝的腐蚀点蚀抑制具有显著的协同效应。优选地，癸二酸与辛酸的质量比为2:1。质量比为2:1的癸二酸与辛酸对钢、铸铁和铸铝的腐蚀点蚀抑制协同效应更显著。据一个优选的实施方式，所述有机缓蚀剂包括质量比为2～4︰1的癸二酸钠与苯骈三氮唑。癸二酸钠与苯骈三氮唑在该特定质量比例范围下对金属的腐蚀点蚀抑制有显著的协同效应。尤其是对紫铜、焊锡、黄铜的腐蚀点蚀抑制具有显著的协同效应。优选地，癸二酸钠与苯骈三氮唑的质量比为3:1。质量比为3︰1的癸二酸钠与苯骈三氮唑对紫铜、焊锡、黄铜的腐蚀点蚀抑制协同效应更显著。根据一个优选的实施方式，所述有机缓蚀剂包括质量比为3～6︰1的羟基苯甲酸和己二酸。羟基苯甲酸与己二酸在该特定质量比例范围下对金属腐蚀的抑制有显著的协同效应。尤其是对钢、焊锡、铸铁和铸铝的腐蚀点蚀抑制具有显著的协同效应。优选地，羟基苯甲酸与己二酸的质量比为4:1。质量比为4︰1的羟基苯甲酸与己二酸对钢、焊锡、铸铁和铸铝的腐蚀点蚀抑制协同效应更显著。根据一个优选的实施方式，所述纳米流体为γ-Al2O3，粒径为10nm～25nm。γ-Al2O3分散性好，粒度均匀，比表面积高，且不需要另外添加分散剂即可分散均匀。在相同的测试条件下测得γ-Al2O3的导热系数为40W/(m·K)，水的导热系数为0.613W/(m·K)，乙二醇的导热系数为0.253W/(m·K)，丙二醇的导热系数为0.237W/(m·K)。可见，γ-Al2O3的导热系统明显优于其余物质，所述防冻液中通过加入少量的γ-Al2O3即可明显提高传热能力，另一方面，将γ-Al2O3与丙二醇配合使用，可进一步提高所述防冻液的传热效果。根据一个优选的实施方式，所述防冻液含有pH缓冲剂，所述pH缓冲为壬二酸、2,6-二羟基苯甲酸、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。根据一个优选的实施方式，所述防冻液含有消泡剂。优选的，所述消泡剂为硅油和聚醚的混合物。根据一个优选的实施方式，所述消泡剂为0.01wt％的硅油、聚醚的混合物，混合比为1︰1。根据一个优选的实施方式，所述二甘醇醚化合物为二甘醇乙醚和/或二甘醇乙二醚。根据一个优选的实施方式，所述防冻液还含有的冷却剂是丙二醇和用以降低丙二醇粘度的二甘醇醚化合物。二甘醇醚类化合物可以改善丙二醇低温下粘度过大的缺陷，使得防冻液在低温状态下粘度适中，具有良好的流动性，，其低温流动性是以低温运动粘度示出的。本专利技术还提供了一种全有机型纳米防冻液的制备方法，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，期间按照将物料pH至7～11的用量加入pH缓冲剂调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全有机型纳米防冻液，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种全有机型纳米防冻液，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的全有机型纳米防冻液，其特征在于，所述防冻液还含有用以降低丙二醇粘度的二甘醇醚化合物。3.如权利要求1或2所述的全有机型纳米防冻液，其特征在于，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。4.如前述权利要求之一所述的全有机型纳米防冻液，其特征在于，所述防冻液含有防止纳米流体团聚的稳定剂，其中，所述稳定剂为聚乙二醇400。5.如前述权利要求之一所述的全有机型纳米防冻液，其特征在于，所述有机缓蚀剂为丁酸、戊酸、辛酸、庚酸、癸二酸、丁二酸、苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、巯苯骈三氮唑基、己二酸、羟基苯甲酸、癸二酸钠、苯甲酸钠中的一种或几种。6.如前述权利要求之一所述的全有机型纳米防冻液，其特征在于，所述有机缓蚀剂包括质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫常山，
申请(专利权)人：北京雅士科莱恩石油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11