内燃机车冷却液缓释添加剂、冷却液及添加剂制备方法

摘要

本发明属于内燃机车冷却液技术领域，提供了内燃机车冷却液缓释添加剂、冷却液及添加剂制备方法，包括如下步骤：将质量百分比为3wt％的苯骈三氮唑溶于乙醇中，同时加入质量百分比为10wt％的苯甲酸钠与去离子水，搅拌均匀；加入硅酸钠、聚乙二醇、乙酸锌和葡萄糖酸钠，充分溶解；然后加入聚环氧琥珀酸、羟基乙叉二膦酸和氨基三亚甲基磷酸；待搅拌均匀后，加入四硼酸钠，使用pH计逐渐加入氢氧化钠使溶液的pH为13，制得缓蚀添加剂。将缓蚀添加剂加入去离子水中，加入几滴百里酚酞显色，即可制得内燃机车冷却液。本发明对多种金属有着优异的缓蚀效果，具有优异的长期保护性、储存稳定性、耐硬水性等性能，制备工艺简单且符合安全、环保的要求。

说明书

技术领域

本发明属于内燃机车冷却液技术领域，尤其涉及内燃机车冷却液缓释添加剂、冷却液及添加剂制备方法。

背景技术

内燃机车冷却系统腐蚀是一个复杂的物理化学过程，对零部件造成损害，降低其机械强度，甚至可能导致交通事故。因此，开发一种高效、低价的有机型冷却液缓蚀剂至关重要。我国发动机冷却液缓蚀剂早期多为双组份，两个组份必须分别包装，配制冷却液时必须严格的先溶解第一组份，然后再加入第二组份，配制不当时会形成沉淀，不仅使得冷却液报废，还造成罐底的固态物质增多，为清罐造成麻烦。因此，这种双组份缓蚀剂使用非常不方便。单组份缓蚀剂配方可以解决传统缓蚀剂在运输、包装、贮存和制备过程中的不便，节省设备和人力成本。

在发动机水冷体系中，冷却液要与多种金属接触，为了实现对各种金属的缓蚀保护，必须对缓蚀剂进行复配。但不同金属所需的有效缓蚀剂种类、用量存在差异，且不同缓蚀剂组分间存在协同效应或拮抗效应。因此，确定缓蚀剂配方最佳用量比例，实现协同避免拮抗仍是目前缓蚀剂领域的一个很复杂的问题。

发明内容

本发明提供一种内燃机车冷却液缓释添加剂、冷却液及添加剂制备方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

一种内燃机车冷却液单组份缓蚀添加剂的主要成分包括：有机酸型缓蚀剂、苯骈三氮唑、苯甲酸钠、葡萄糖酸钠、硅酸钠、四硼酸钠、聚乙二醇、乙酸锌以及显色剂；所述有机酸缓蚀剂包括：聚环氧琥珀酸、羟基乙叉二膦酸和氨基三甲叉膦酸。

本发明所述缓蚀添加剂制备方法，包括如下步骤：S1.将质量百分比为3wt％的苯骈三氮唑溶于乙醇中，同时加入质量百分比为10wt％的苯甲酸钠与去离子水，搅拌均匀；S2.加入硅酸钠、聚乙二醇、乙酸锌、葡萄糖酸钠，充分搅拌直至所述硅酸钠、所述聚乙二醇、所述乙酸锌和所述葡萄糖酸钠溶解；S3.然后加入聚环氧琥珀酸、羟基乙叉二膦酸和氨基三亚甲基磷酸；S4.搅拌均匀后，加入四硼酸钠，使用pH计逐渐加入氢氧化钠，使溶液的pH值为13，制得缓蚀添加剂。可选的，所述硅酸钠质量百分比为0.5wt％。

可选的，所述聚乙二醇的质量百分比为1.5wt％。

可选的，所述乙酸锌的质量百分比为0.2～0.4wt％。

可选的，所述葡萄糖酸钠的质量百分比为16.5～27.5wt％。

可选的，所述四硼酸钠的质量百分比为9.2～24.2wt％。

可选的，所述聚环氧琥珀酸的质量百分比为30～50wt％。

可选的，所述羟基乙叉二膦酸的质量百分比为2.5～4wt％。

可选的，所述氨基三亚甲基磷酸的质量百分比为4wt％。

冷却液，向所述的内燃机车冷却液缓释添加剂中加入去离子水，并使得内燃机车冷却液缓蚀添加剂与水的质量比1:240-280；加入几滴百里酚酞显色，得到冷却液。

本发明所达到的有益效果，

(1)本发明所制备的有机酸型缓蚀剂在提供优异的换热、保护性能的同时，摒弃了亚硝酸盐、胺类等对环境和人体影响较大的缓蚀剂，符合安全、环保的要求。

(2)本发明对多种缓蚀剂进行了精确的复配，充分发挥了多种物质之间的协同作用，对黄铜、紫铜、焊料、铸铁、碳钢、铸铝等多种金属均有较好的缓蚀效果，且避免了拮抗效应，为内燃机车冷却系统提供了一个具有高效缓蚀作用的缓蚀添加剂配方，具有优异的长期保护性、储存稳定性、耐硬水性等性能，满足HXN3和HXN5等大功率且对与缓释性能要求高的内燃机的实际使用要求。

(3)本发明加入了百里酚酞显色剂，通过目测法分析技术，可由非专业人员通过目测及简易的比色法在机车上利用色度与浓度成正比的原则，对缓蚀剂浓度进行直观的检测，从而确定要补加缓蚀剂的量。

(4)本发明的缓蚀剂为单组份，避免了双组份缓蚀剂使用不方便的缺点，只需非专业人员按简单比例在机车检修时以机车车箱为载体完成加药过程即可，不需要任何加热、及预处理环节，节约了不必要的设备支出与人力，并且因其无沉淀及易溶性确保了缓蚀效能发挥完全，无浪费。

具体实施方式

下面将对本申请的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、操作、组件或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤、操作、组件或模块，而是可选的还包括没有列出的步骤、操作、组件或模块，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤、操作、组件或模块。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

示例性实施例的一种内燃机车冷却液单组份缓蚀添加剂制备方法；

实施例一

S1.将3wt％的苯骈三氮唑溶于少量乙醇中，同时加入10wt％的苯甲酸钠与去离子水，搅拌均匀。

S2.依次加入0.5wt％硅酸钠、1.5wt％聚乙二醇、0.3wt％乙酸锌、16.5wt％葡萄糖酸钠、充分搅拌直至硅酸钠、聚乙二醇、乙酸锌和葡萄糖酸钠溶解。

S3.然后加入50wt％聚环氧琥珀酸、2.5wt％羟基乙叉二膦酸、4wt％氨基三亚甲基磷酸。

S4.待搅拌均匀后，加入11.7wt％四硼酸钠，使用pH计逐渐加入氢氧化钠使溶液的pH为13，制得缓蚀添加剂。

内燃机车冷却液的配制：取2.8g缓蚀添加剂加入到750mL的去离子水中，搅拌使缓蚀添加剂溶解，加入几滴百里酚酞显色，制得冷却液。

冷却液中金属缓蚀率的测定：

(1)根据《Q/CR183.2014内燃机车用冷却液》标准，将准备好的带有金属试片的试片束放在冷却液中，盖上塞子。

(2)将温度计和通气管放入冷却液中进行金属试片的缓蚀实验。

(3)缓蚀实验温度要维持在80℃左右，空气流量为(100±10)mL/min，实验时间为2周。

(4)实验结束后，对所测试片进行洗涤、称重后计算其缓蚀率，测试结果如表1所述。

表1不同金属试片的缓蚀率

实施例二

S1.将3wt％的苯骈三氮唑溶于少量乙醇中，同时加入10wt％的苯甲酸钠与去离子水，搅拌均匀。

S2.依次加入0.5wt％硅酸钠、1.5wt％聚乙二醇、0.4wt％乙酸锌、21.5wt％葡萄糖酸钠、充分搅拌直至硅酸钠、聚乙二醇、乙酸锌和葡萄糖酸钠溶解。

S3.然后加入40wt％聚环氧琥珀酸、2.5wt％羟基乙叉二膦酸、4wt％氨基三亚甲基磷酸。

S4.待搅拌均匀后，加入16.6wt％四硼酸钠，使用pH计逐渐加入氢氧化钠使溶液的pH为13，制得缓蚀添加剂。

内燃机车冷却液的配制：取3.1g缓蚀添加剂加入到750mL的去离子水中，充分搅拌使缓蚀添加剂溶解，加入几滴百里酚酞显色，制得冷却液。

冷却液中金属缓蚀率的测定：

(1)根据《Q/CR183.2014内燃机车用冷却液》标准，将准备好的带有金属试片的试片束放在冷却液中，盖上塞子。

(2)将温度计和通气管放入冷却液中进行金属试片的缓蚀实验。

(3)缓蚀实验温度要维持在80℃左右，空气流量为(100±10)mL/min，实验时间为2周。

(4)实验结束后，对所测试片进行洗涤、称重后计算其缓蚀率，测试结果如表2所述。

表2不同金属试片的缓蚀率

实施例三

S1.将3wt％的苯骈三氮唑溶于少量乙醇中，同时加入10wt％的苯甲酸钠与去离子水，搅拌均匀。

S2.依次加入0.5wt％硅酸钠、1.5wt％聚乙二醇、0.3wt％乙酸锌、27.5wt％葡萄糖酸钠，充分搅拌使之溶解。

S3.然后加入40wt％聚环氧琥珀酸、4wt％羟基乙叉二膦酸、4wt％氨基三亚甲基磷酸。

S4.待搅拌均匀后，加入9.2wt％四硼酸钠，使用pH计逐渐加入氢氧化钠使溶液的pH为13。

内燃机车冷却液的配制：取3.68g缓蚀添加剂加入到750mL的去离子水中，充分搅拌使缓蚀添加剂溶解，加入几滴百里酚酞显色，制得冷却液。

冷却液中金属缓蚀率的测定：

(1)根据《Q/CR183.2014内燃机车用冷却液》标准，将准备好的带有金属试片的试片束放在冷却液中，盖上塞子。

(2)将温度计和通气管放入冷却液中进行金属试片的缓蚀实验。

(3)缓蚀实验温度要维持在80℃左右，空气流量为(100±10)mL/min，实验时间为2周。

(4)实验结束后，对所测试片进行洗涤、称重后计算其缓蚀率，测试结果如表3所述。

表3不同金属试片的缓蚀率

实施例四

S1.将3wt％的苯骈三氮唑溶于少量乙醇中，同时加入10wt％的苯甲酸钠与去离子水，搅拌均匀。

S2.依次加入0.5wt％硅酸钠、1.5wt％聚乙二醇、0.2wt％乙酸锌、27.5wt％葡萄糖酸钠、充分搅拌直至硅酸钠、聚乙二醇、乙酸锌、葡萄糖酸钠和四硼酸钠溶解。

S3.然后加入30wt％聚环氧琥珀酸、2.5wt％羟基乙叉二膦酸、4wt％氨基三亚甲基磷酸。

S4.待搅拌均匀后，加入20.8wt％四硼酸钠，使用pH计逐渐加入氢氧化钠使溶液的pH为13，制得缓蚀添加剂。

内燃机车冷却液的配制：取2.8g缓蚀添加剂加入到750mL的去离子水中，搅拌使缓蚀添加剂溶解，加入百里酚酞显色，制得冷却液。

冷却液中金属缓蚀率的测定：

(1)根据《Q/CR183.2014内燃机车用冷却液》标准，将准备好的带有金属试片的试片束放在冷却液中，盖上塞子。

(2)将温度计和通气管放入冷却液中进行金属试片的缓蚀实验。

(3)缓蚀实验温度要维持在80℃左右，空气流量为(100±10)mL/min，实验时间为2周。

(4)实验结束后，对所测试片进行洗涤、称重后计算其缓蚀率，测试结果如表4所述。

表4不同金属试片的缓蚀率

实施例五

S1.将3wt％的苯骈三氮唑溶于少量乙醇中，同时加入10wt％的苯甲酸钠与去离子水，搅拌均匀。

S2.依次加入0.5wt％硅酸钠、1.5wt％聚乙二醇、0.2wt％乙酸锌、16.5wt％葡萄糖酸钠、充分搅拌使之溶解。

S3.然后加入40wt％聚环氧琥珀酸、3.1wt％羟基乙叉二膦酸、4wt％氨基三亚甲基磷酸。

S4.待搅拌均匀后，加入24.2wt％四硼酸钠，使用pH计逐渐加入氢氧化钠使溶液的pH为13，制得缓蚀添加剂。

内燃机车冷却液的配制：取3.68g缓蚀添加剂加入到750mL的去离子水中，充分搅拌使缓蚀添加剂溶解，加入几滴百里酚酞显色，制得冷却液。

冷却液中金属缓蚀率的测定：

(1)根据《Q/CR183.2014内燃机车用冷却液》标准，将准备好的带有金属试片的试片束放在冷却液中，盖上塞子。

(2)将温度计和通气管放入冷却液中进行金属试片的缓蚀实验。

(3)缓蚀实验温度要维持在80℃左右，空气流量为(100±10)mL/min，实验时间为2周。

(4)实验结束后，对所测试片进行洗涤、称重后计算其缓蚀率，测试结果如表5所述。

表5不同金属试片的缓蚀率

通过以上实验测试表明，本发明公开的应用于内燃机车冷却液的缓蚀剂对多种金属有着优异的缓蚀效果，具有优异的长期保护性、储存稳定性、耐硬水性等性能，制备工艺简单且符合安全、环保的要求，满足HXN3和HXN5等大功率且对与缓蚀性能要求高的内燃机的实际使用要求。

具体的说，本发明所制备的有机酸型缓蚀剂在提供优异的换热、保护性能的同时，摒弃了亚硝酸盐、胺类等对环境和人体影响较大的缓蚀剂，符合安全、环保的要求。本发明对多种缓蚀物质进行了精确的复配，充分发挥了多种物质之间的协同作用，对黄铜、紫铜、焊料、铸铁、碳钢、铸铝等多种金属均有较好的缓蚀效果，且避免了拮抗效应，为内燃机车冷却系统提供了一个具有高效缓蚀作用的缓蚀添加剂配方，具有优异的长期保护性、储存稳定性、耐硬水性等性能，满足HXN3和HXN5等大功率且对与缓释性能要求高的内燃机的实际使用要求。本发明加入了百里酚酞显色剂，通过目测法分析技术，可由非专业人员通过目测及简易的比色法在机车上利用色度与浓度成正比的原则，对缓蚀剂浓度进行直观的检测，从而确定要补加缓蚀剂的量。本发明的缓蚀剂为单组份，避免了双组份缓蚀剂使用不方便的缺点，只需非专业人员按简单比例在机车检修时以机车车箱为载体完成加药过程即可，不需要任何加热、及预处理环节，节约了不必要的设备支出与人力，并且因其无沉淀及易溶性确保了缓蚀效能发挥完全，无浪费。

一种内燃机车冷却液单组份缓蚀添加剂，包括：有机酸型缓蚀剂、苯骈三氮唑、苯甲酸钠、葡萄糖酸钠、硅酸钠、四硼酸钠、聚乙二醇、乙酸锌以及显色剂；所述有机酸缓蚀剂包括：聚环氧琥珀酸、羟基乙叉二膦酸和氨基三甲叉膦酸。所述的少量乙酸锌会与氨基三甲叉膦酸进行复配，进一步提高碳钢的缓蚀效果；苯骈三氮唑为铜缓蚀剂，能够吸附在铜表面形成一层很薄的膜，保护铜免受水中有害介质的腐蚀；苯甲酸钠可与苯骈三氮唑复配，能够填补苯骈三氮唑吸附膜的空隙，对铸铝、铸铁、焊锡、碳钢均有缓蚀作用；硅酸钠会促进铸铝的钝化或在其表面形成转化膜，抑制铸铝的点蚀，进而减少裂纹源的产生，提高铸铝在溶液中抗点蚀的能力；聚乙二醇会使硅酸钠的成膜性能更加稳定；四硼酸钠有利于氧在金属表面的吸附而促进金属的钝化，对铸铁有较好的缓蚀作用；葡萄糖酸钠具有优异的协调效应，能与其它缓蚀剂复配提高体系的缓蚀效果；显色剂为百里酚酞，实现了目测法判断缓蚀添加剂的浓度。

本申请的示例性实施例可相互组合，通过组合而获得的示例性实施例也落入本申请的范围内。

本申请应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。