重型发动机防冻液的配方设计

摘要

防冻液是适用于各种天气条件下机车发动机换热的一种传热介质，主要由基础液、添加剂组成。重型发动机多用于高温和严寒地区，对防冻液的抗冻、抗沸性能有很高的要求。目前市场应用广泛的是以乙二醇为主的防冻液，乙二醇具有良好的防冻性能，但其用量大，致使防冻液成本较高。同时由于乙二醇高温易氧化，易产生腐蚀性物质，从而限制了乙二醇的使用。为此要寻找合适的缓蚀剂来增强乙二醇型防冻液的抗蚀性能，延长其使用期限。因此探求高性能、低成本的防冻液配方成为当前研发的重要方向。
　　论文主要围绕防冻液的基础液、缓蚀剂配方等方面来开展，采用挂片实验、电化学分析方法结合其他仪器分析对防冻液进行测试，主要如下：
　　1）实验采用单因素实验，对乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇（4000）、聚乙烯醇（1750）的沸点、冰点进行测试，筛选出合适的防冻剂。再通过正交实验和成本分析，寻找出高性能，低成本的基础液配方。获得最佳基础液配方为丙三醇7.5％，乙二醇38%，聚乙烯醇（1750）0.2%，氢氧化钠0.5%，去离子水53.8%。溶液沸点为123.5℃，冰点低于零下33℃。
　　2）缓蚀剂种类及含量是决定防冻液抗蚀性能的关键因素。通过对单乙醇胺、三乙醇胺、乌洛托品、多乙烯多胺、癸二酸、己二酸、柠檬酸、植酸钠、苯甲酸钠、苯并三氮唑、1-羟基苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑等不同类型缓蚀剂进行阻抗测试及金属挂片实验，以单因素法确定影响因素水平，通过正交实验法优化出复合缓蚀剂的最佳配方：乌洛托品0.6%，三乙醇胺2%，苯丙三氮唑0.3%，植酸钠0.4%，去离子水96.7%。
　　3）探究出各化合物含量对于防冻液性能的影响。通过正交实验和成本分析，寻找出最佳防冻液配方：丙三醇7.5%，乙二醇38%，聚乙烯醇（1750）0.2%，氢氧化钠0.5%，癸二酸3%，乌洛托品0.6%，三乙醇胺2%，苯并三氮唑0.3%，植酸钠0.4%，聚乙二醇（4000）0.02%，苯甲酸钠0.01%，硅酸钠0.006%，去离子水47.464%，沸点135℃，冰点低于零下33℃。
　　4）通过电化学分析方法，及金属铁片腐蚀性实验对缓蚀剂的缓释机理进行分析。

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