乔木鱼
范文一：乙二醇型冷却液及其添加剂的应用现状分析
汽车与船舶
VEHICLE &VESSEL
·
2011年第7期（总第242期
）
乙二醇型冷却液及其添加剂的
应用现状分析
崔婷婷
（东北林业大学，黑龙江哈尔滨150040）
摘要：在介绍不同添加剂乙二醇型冷却液应用现状的基础上，讨论不同添加剂乙二醇型冷却液的优缺点，对乙二醇型冷却液性能指标进行分析，可为乙二醇型冷却液的研究和未来发展方向提供参考。
关键词：乙二醇型冷却液；应用现状；性能指标中图分类号：U473.14
文献标识码：B
文章编号：1002-4786（2011）07-0206-03
DOI ：10.3869/j.issn.1002-4786.2011.07.059
Analysis of Current Application in Glycol Cooling Fluid and
Its Additives
CUI Ting-ting
（Northeast Forestry University ，Harbin 150040，China ）
206
Abstract ：This paper has introduced the current application of different additives glycol cooling fluids. It has discussed the advantage and disadvantage of different additives glycol cooling fluids and has analyzed the performance index of glycol cooling fluids ，which can provide reference for the re -search and future development direction of glycol cooling fluid.
Key words ：glycol cooling fluid ；current application ；performance index 1乙二醇型冷却液及其添加剂应用现状1.1乙二醇型冷却液概述
乙二醇俗称甘醇，分子式为C 2H 4（OH ）2。常温
下乙二醇是无色透明粘稠状液体，稍有甜味，有一定的毒性，挥发性小，闪点和沸点高。随着石油化工行业不断取得进展，合成工艺工业化日益成熟，工业应用不断得到推广，乙二醇作为冷却液的优点逐渐体现出来，如：低冰点、高沸点、高闪点、不起泡、不易燃、不易降解、很好的流动性和化学稳定性等。目前国外发动机冷却液的标准主要有美国材料与试验协会（ASTM ）D 系列、美国汽车工程协会（SAE ）J 系列、日本JIS K 系列及英国BS 系列等。国内主要有石化行业标准《汽车及轻负荷发动机用乙二醇型冷却液》（SH/T0521—1992）、交通行业标准《汽车发动机冷却液安全使用技术条件》（JT 225—
公司也制定了冷却液规范，例如，通用汽车公司冷却液规范、上海大众汽车公司冷却液规范等，这些规范是根据各自公司发动机的具体情况而确定的规范或为使用单位制定的采购订货标准。乙二醇型冷却液用乙二醇作为防冻剂，并添加缓蚀剂、缓冲剂、防垢剂等多种添加剂配制而成，目前国内外发动机所使用的冷却液几乎都是乙二醇型冷却液，不过它的缺点是有一定的毒性，对橡胶有轻度的侵蚀[1]。
1.2乙二醇型冷却液添加剂应用现状
冷却液由水，防冻剂和各种添加剂组成。冷却
液浓缩液中使用的添加剂一般不超过5%，主要有缓蚀剂、缓冲剂、防垢剂、消泡剂和着色剂等。缓蚀剂是冷却液中最主要的添加剂，主要作用是防止冷却系统金属管路腐蚀穿孔，以免造成冷却液渗漏或流失[2]。缓冲剂的作用是为了使冷却液在使用过程中维持一定的pH 值，目前常用各种有机酸作为
1996）以及中国标准化协会CAS 系列。一些汽车
TRANSPORT STANDARDIZATION．2011，ISSUE 7（No.242
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2011年第7期（总第242期）
汽车与VEHICLE 船舶
&VESSEL
缓冲剂。防垢剂是防止运行过程中水垢沉积，通常必然会导致变质，从而使其性能下降，为此应定期使用的防垢剂有分散型和配合型两种。消泡剂的作更换冷却液，一般需每行驶4万km ～5万km 更换一用是减少冷却液在高速循环时产生的泡沫，通常使次，按照使用年限，普通类型的发动机冷却液为2～
用硅油、甲基丙烯酸脂等。按照缓蚀剂的化学组成2.5年，长寿命型发动机冷却液的使用寿命更长[5]。
将乙二醇型冷却液分成三种类型：无机盐型、混合但是由于汽车运行环境和行驶工况的不同，冷却液型和全有机型（见图1）。无机盐型缓蚀剂对金属表的更换应该以冷却液是否发生劣化为依据。对于现面的保护主要是通过使金属表面发生钝化，生成钝代电控发动机，由于其高转速、高压缩比和高功率化膜达到对金属的保护，这种类型缓蚀剂的消耗速的工作特点，其机械负荷和热负荷较大，摩擦热较度快；全有机型的缓蚀剂中有机酸对金属的保护主高，因而对冷却液的要求也越来越高，适时地更换要是通过在金属的活性表面发生吸附，改变金属表冷却液，防止冷却液劣化对冷却系统造成破坏，进面的电化学性质，来防止金属的腐蚀，这种类型缓而影响发动机的正常工作。
蚀剂的消耗速度比较慢；有机酸与无机缓蚀剂配合废弃的冷却液会对环境造成恶劣的影响，市场使用的配方一般称为混合型的缓蚀剂。近年来出现上销售的冷却液，基本上是以亚硝酸盐、磷酸盐为了复合无机盐的有机酸配方添加剂技术，并得到了无机缓蚀剂，再复合部分有机缓蚀剂等组成的。亚迅速发展[3，4]。由于冷却系统是由不同的金属部件组硝酸盐易转变成致癌物质亚硝胺，水中的磷酸盐超成，使用的主要金属有：铸铝、钢、铸铁、紫铜、过一定含量时，会使水藻因养分过足而迅速生长繁黄铜等，而现在还没有一种缓蚀剂能对所有的金属殖，导致“赤潮”[6]。再者，随着汽车数量的不断增都同时具有很好的保护作用，所以缓蚀剂需要复长，消耗了大量的乙二醇。据保守估计2007年我国配。配方主要经历了早期的无硅酸盐型配方、常规用于生产汽车冷却液的乙二醇达到了40万t ，占乙硅酸盐配方和有机酸配方三个阶段。
二醇总需求量的7%，而这个数字在未来几十年内会迅速增长。2007年乙二醇平均售价约为12000元/50全有机型
吨，也就是说，2007年我国用来生产冷却液而购买4540乙二醇的直接资金多达50亿人民币，这是一个非常数
3530惊人的数字利无机盐型
。因此，对废弃冷却液进行回收利用是专2520十分必要的。
15目前主要存在两种冷却液的回收技术：物理蒸105馏法和直接再生法。物理蒸馏法的原理是根据水和
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
88888999990009999999999000乙二醇沸点的不同，利用蒸馏技术分别提取出蒸馏1111111111222年份
水和高浓度的乙二醇，其操作步骤概括为：装料→图1发动机冷却液技术的发展
水处理过程→乙二醇处理过程→辅助排放→防蚀处图中的曲线自左向右为1980～2004年期间中无理；直接再生法的原理是采用一系列的物理化学方机盐型、混合型和全有机型冷却液的世界有效公开法，通过沉淀过滤等手段去除冷却液中的各种有害的专利申请的波动情况，此图也可以称为技术的生杂质，并添加一定数量的缓蚀剂，重新达到冷却液命周期表，体现了技术发展的宏观趋势。从图中可的标准，其操作步骤概括为：归类→加入缓蚀剂→以看出，自1995年以后全有机型冷却液的申请数量过滤→补充乙二醇→加入颜料→二次过滤→加入消呈爆发性增长，但是近年来全有机型冷却液的申请泡剂。冷却液的回收利用不但合理利用了资源而且数量呈下降趋势。混合型冷却液的申请曾在1983～
减少了环境污染，所以需要广泛地推广。
1988年间出现过，在1990年申请的最多。无机盐型2不同添加剂乙二醇型冷却液的分析冷却液的申请主要出现在早期，并且在1997～1999
2.1不同添加剂乙二醇型冷却液的特点
年间出现了空白，近年来申请的较少。
在我国发动机冷却液有石化行业标准，JT
1.3乙二醇型冷却液的更换与回收利用现状225—1996汽车发动机冷却液安全使用技术条件和汽车发动机冷却液在高温状态下长期使用后，SH 0521—1999汽车及轻负荷发动机用乙二醇冷却
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207
汽车与船舶
VEHICLE &VESSEL
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c ）穴蚀性能指标
2011年第7期（总第242期
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液。不同添加剂的冷却液具有不同特点。
无机盐型冷却液，主要是通过使金属氧化并在金属表面形成钝化膜或在金属表面形成均匀致密的难溶盐膜来保护金属。无机盐型缓蚀剂在使用中必须维持合适的浓度。一些无机盐缓蚀剂有一定的副作用，如：亚硝酸盐虽然具有很好的防止铸铁气缸衬里点蚀性能，但是致癌物；硼砂可以防止钢和锌发生锈蚀，具有很好的缓冲作用并且价格非常便宜，但是有毒性并且对铝有腐蚀；磷酸盐对钢和铁都具有一定的缓蚀作用，但是易与水中的钙镁离子反应生成水垢、降低传热性能，如果排放到环境中，会使水质恶化；硅酸盐是铝和铝合金的特效缓蚀剂，对钢铁和有色金属都有一定的防护作用，但是存在的主要问题是经过一定时间的存储和使用后稳定性变差，但是通过加入合适的硅酸盐稳定剂可以得到解决[7]；钼酸盐是一种很好的非氧化型多金属缓蚀剂，属于低毒缓蚀剂，但是价格较昂贵使其推广受到限制[8]。
全有机型冷却液，主要是通过缓蚀剂与金属间的吸附来实现的，它消耗缓慢，对环境友好，使用后能够生物降解，相比无机盐型冷却液另一个优点是具有更好的传热性能[9]。缺点是价格昂贵，并且在防止铝泵气穴腐蚀的性能方面不如硅酸盐冷却液。
混合型冷却液，是复合了无机盐的有机酸添加剂配方。通过资料调研，有机酸缓蚀剂物质之间、有机非酸类化合物和无机盐缓蚀剂之间存在着很好的协同作用，对金属的保护性能全面，克服了单独的全有机型和无机盐型配方的缺陷，更适合现代铸铝合金冷却系统的车辆使用。混合型防腐蚀剂，通过复配，不含硼酸盐、亚硝酸盐和磷酸盐等物质，有低毒特性，同时较无机盐配方有更长的使用寿命，较全有机配方价格便宜，向生产环保型冷却液的方向迈进，所以近年来得到了迅速的发展。
铝泵气穴腐蚀特性试验和磁泡沫试验、对油漆的影响、
致伸缩模拟穴蚀性能；
d ）其他性能指标
换热性能、抑制细菌性能和环保特性等。
上述性能指标在使用中的变化与冷却液的使用性能密切相关，因此，对发动机冷却液进行监测，可及时发现性能下降已经不能满足需要的在用冷却液；及时准确地发现冷却系统的故障；指导选用适合的冷却液；确定合理的更换冷却液的周期等。
3结论
乙二醇型冷却液是随着汽车工业发展的需要和
石油化工行业的不断进步而逐渐发展起来的。尽管乙二醇具有一定的毒性，其与空气接触时被氧化，生成酸性的乙二醇氧化物，对冷却系统的各种金属腐蚀都很显著，但是通过加入添加剂后，作为冷却液的优点逐渐体现出来。对不同添加剂乙二醇型冷却液进行分析，可以确定是否需要更换或补加缓蚀剂，还可以监测冷却液缓蚀剂的性能好坏，以保证冷却液的合理使用，并且为研究汽车冷却液的回收和再生利用奠定理论基础。参考文献
208
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收稿日期：2010-09-06
2.2
面[10]：
冷却液性能评价指标
发动机冷却液的性能评价指标包括如下几个方
a ）理化性能指标颜色、气味、冰点、沸点、
密度、粘度、折光率、灰分、可溶固体物、pH 值、储备碱度和氯离子含量等；
b ）腐蚀性性能指标玻璃器皿法腐蚀试验、传
热状态下的铸铝合金腐蚀测定、模拟使用腐蚀测定、电化学性能测试、光谱分析等；
TRANSPORT STANDARDIZATION．2011，ISSUE 7（No.242
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范文二：光学加工用水基润滑冷却液中防锈添加剂的研究
Vol.6, No.2 材 料 研 究 不 应 用 第 6 卷 第 2 期 2 0 1 2 年 6 月 J u n . 2 0 1 2MATERIALS RESEARCH AND APPLICATION
文章编号:1673-9981(2012)02-0118-03
光学加工用水基润滑冷却液中防锈添加剂的研究
杨改霞
广州有色金属研究院精细化工研究开发中心,广东 广州 510650
摘 要:选择硼酸酯、苯甲酸钠和植酸作为光学冷加工用水基润滑冷却液中的复合防锈添加剂,并通过
对铸铁试片、碳钢试片和纯铝试片的腐蚀性试验及灰口铸铁片的防锈性试验,确定各成分的添加量,试
验结果表明,当 w(硼酸酯)=6%,w(苯甲酸钠)=4%及 w(植酸)=9%时,添加有复合防锈添加剂的水基润滑
冷却液对光学设备能起到很好的防锈保护作用关键词:光学润滑冷却液;防锈添加剂;硼酸酯;苯甲酸,
钠;植酸
中图分类号:O62 文献标识码:A
近年来,国内外在光学玱璃冷加工过程中主要
使用水基润滑冷却液,该冷却液具有冷却、清洗效 1 试验部分
果好等优点,但也存在着润滑性不足及防锈性差等
缺点若水基润滑冷却液防锈性能不好,会造成光 ,原 料1.1
学冷加工设备的锈蚀,使设备加工精度降低及使用 一级灰口铸铁标准腐蚀试片、Q235 碳钢标准腐 寿命缩短所以,水基润滑冷却液的防锈性能非常 ,蚀试片、纯铝标准腐蚀试片,水基润滑冷却液浓缩 重要, 液，自制，,硼酸酯、苯甲酸钠及植酸均为工业品,
水基润滑冷却液中添加的水溶性防锈剂,包括 1.2 水基润滑冷却液的制备 有机防锈剂和无机防锈剂,常用的无机防锈剂有亚
取适量硼酸酯、苯甲酸钠和植酸,将它们加入 硝酸钠、重铬酸钾、硼酸盐、钼酸盐、钨酸盐等,由于
至一定量的水基润滑冷却液浓缩液中,配制成浓缩 无机防锈剂有毒性、污染环境,以及价格等原因,现
混合液 20 g,然后加入自来水稀释至 400 g,充分搅 水溶性防锈剂主要向有机防锈剂方面发展,常用的
拌均匀,即制成使用浓度为 5%的水基润滑冷却液 有机防锈剂有脂肪酸皂、羧酸、磺酸盐、胺类、酰胺、
工作液, 酯类及磷酸酯等,它们通过物理和化学作用吸附在
1.3 水基润滑冷却液工作液的防锈性测试方法 金属表面上,从而改变金属表面的状态,起到防锈
[1]按照 GB6144-85 中规定的方法,进行水基润滑 作用,醇胺类化合物不硼酸的反应物硼酸酯具有
冷却液腐蚀性能及防锈性能的测试, 防锈作用,可不其它防锈添加剂配合使用,应用于
[2-3]腐蚀性试验:将两面磨光的试片全浸在已配制 水基玱璃润滑冷却液中 ,
好的润滑冷却液工作液中并加盖玱璃罩,然后置于 本文以硼酸酯、苯甲酸钠和植酸作为光学玱璃用
已恒温至 55?2 ?的恒温箱中,连续试验 24 h 后取出 水基润滑冷却液中的复合防锈添加剂,通过对铸铁试
试片,观察其表面,若无锈蚀、光泽如新即为合格 ,片、碳钢试片和纯铝试片的腐蚀性试验及灰口铸铁片
铸铁单片防锈试验:将铸铁试片用刚玉砂纸磨 的防锈性试验,考察复合防锈添加剂中各成分的腐蚀
光,再用脱脂棉蘸无水酒精擦洗并吹干,然后用吸 性能和防锈性能,以确定各成分的最佳添加量,
收稿日期:2012-04-20
作者简介:杨改霞，1968-，,河南汤阳人,高级工程师,硕士,
119第 6 卷 第 2 期 杨改霞:光学加工用水基润滑冷却液中防锈添加剂的研究
管吸取水基润滑冷却液工作液,按梅花格式滴 5 滴置于已恒温至 35?2 ?的恒温箱中,连续试验 8 h 后
于试片磨光面上,每滴工作液的直径约为 4~5 mm, 打开两试片,用脱脂棉蘸无水乙醇擦洗,立即观察
将滴有工作液的试片放置于干燥器隔板上，干燥器 距试片边缘 1 mm 以内两叠面,若无锈蚀或无明显 底部需放入少量水，,加盖玱璃罩并合上干燥器盖, 迭印即为合格,
置于已恒温至 35?2 ?的恒温箱中,连续试验 48 h 后
取出试片,观察其表面,若五点都没有锈迹为 A 级 2 结果不讨论 ，合格，,四点无锈为 B 级,三点无锈为 C 级,四至五
点有锈为 D 级, 2.1 硼酸酯用量对防锈性能的影响 铸铁叠片防锈试验:将两片同样大小的金属试
取苯甲酸钠 0.8 g、植酸 1.8 g、硼酸酯的用量按 片磨光、擦洗,用电吹风吹干,其中一片平放在干燥
照表 1 所示改变,将它们分别加入到一定量的水基 器的隔板上,试片磨光面向上,用吸管吸取水基润
润滑冷却液浓缩液中,配成浓度为 5%的水基润滑 滑冷却液工作液,涂布在试片上,再用另一块试片
冷却液工作液,然后测定工作液对灰口铸铁试片、 的磨光面重叠其上,注意使试片上下片对齐,以防
Q235 碳钢试片及纯铝试片的防锈性能, 两试片滑开,造成试验误差,然后合上干燥器盖并
表 1 硼酸酯用量对防锈性的影响
Table 1 Effect of boric acid ester on rustresistance
铸铁单片 铸铁叠片 铸铁试片 纯铝试片 Q235 碳钢 硼酸酯用量/g 防锈性 防锈性 腐蚀性 腐蚀性 腐蚀性
锈蚀 轻锈 合格 合格 0.4 C 迭印 合格 合格 合格 B 0.8 合格 合格 合格 合格 1.2 A 合格 合格 合格 合格 1.6 A 合格 合格 合格 合格 A 2.0
由表 1 可知,在其它成分含量固定不变的情况润滑冷却液浓缩液中,配成浓度为 5%的水基润滑
冷却液工作液,然后测定工作液对灰口铸铁试片、 下,当硼酸酯添加量为 1.2 g,即质量分数为 6%时,
Q235 碳钢试片及纯铝试片的防锈性能,工作液即可满足铸铁单片、叠片和 Q235 碳钢试片
由表 2 可知,在该体系条件下,当苯甲酸钠添加 以及纯铝试片的防锈性能要求,因此,试验确定水
量为 0.6 g,即质量分数为 3%时,工作液即可满足铸 基润滑冷却液中硼酸酯的加入量为 6% ,铁试片、Q235 碳钢试片以及纯铝试片的防锈性能要 2.2 苯甲酸钠用量对防锈性能的影响 求,考虑在实际应用过程中,多种光学冷加工设备
取硼酸酯 1.2 g、植酸 1.8 g、苯甲酸钠的用量按 及所选用金属材料的多样性,最终确定水基润滑冷 照表 2 所示改变,将它们分别加入到一定量的水基 却液中苯甲酸钠的加入量为 4% ,
表 2 苯甲酸钠用量对防锈性的影响
Table 2 Effect of benzoic acid sodium on rrustesistance
铸铁单片 铸铁叠片 铸铁试片 纯铝试片 Q325 钢试片 苯甲酸钠用量/g 防锈性 防锈性 腐蚀性 腐蚀性 腐蚀性
迭印 合格 合格 0.2 C A 合格 合格 合格 A 0.4 B 合 合格 合格 合格 0.6 A 格 合格 合格 合格 A 0.8 合格 合格 合格 合格 A 1.0 合格
2012 材 料 研 究 不 应 用 120
2.3 植酸用量对防锈性能的影响工作液,然后测定工作液对灰口铸铁试片、Q235 碳
钢试片及纯铝试片的防锈性能, 取硼酸酯 1.2 g、苯甲酸钠 0.8 g、植酸的用量按
由表 3 可知,在其它成分固定不变的情况下,植 照表 3 所示改变,将它们分别加入到一定量润滑冷
却液浓缩液中,配成浓度为 5%的水基润滑冷却液 酸的添加量对水基润滑冷却液的防锈性有较大影
表 3 植酸用量对防锈性的影响
Effect of phytic acid on rust resistance Table 3
铸铁单片 铸铁叠片 铸铁试片 纯铝试片 Q325 碳钢 植酸/g 防锈性 防锈性 腐蚀性 腐蚀性 腐蚀性
迭印 合格 合格 0.6 B C 合格 合格 合格 B 1.2 合格 合格 合格 合格 1.8 A 合格 合格 合格 合格 2.4 A 合格 合格 合格 合格 A 3.0 合格
响,当植酸添加量为 1.8 g,即质量分数为 9%时,工光学玱璃冷加工用水基润滑冷却液中的复合防锈 作液即可满足铸铁单片、叠片和 Q235 碳钢试片以 添加剂,并通过对灰口铸铁片、Q235 钢片以及纯铝 及纯铝试片的防锈性能要求,因此,最终确定水基 试片进行防锈及腐蚀性试验,确定了它们在复合防 润滑冷却液中植酸的加入量为 9%, , 锈剂中的添加量分别为 6%,4%和 9%
通过上述试验确定:硼酸酯、苯甲酸钠和植酸
作为光学玱璃冷加工用水基润滑冷却液中的复合 参考文献:
防锈添加剂,它们的添加量分别为 6%,4%和 9%将 ,[1] 蒋海珍,新型水溶性防锈抗磨多功能添加剂的研究[D], 添加有上述复合防锈添加剂的光学玱璃水基润滑 上海:上海大学,2006 ,
冷却液应用于光学玱璃冷加工过程中,其对光学加 [2] WATANBE S,FUJITA T,SAKAMOTO M,Characteristic 工设备表现出良好的防锈保护作用, properties of cutting fluid additives derived from the prod-
ucts of boric and various aminoalcohols[J],Journal of Ma- 3 结论terials Science Letters,1996,15(3):1111-1114 ,
[3] 廖德仲,切削液防锈剂的研究[J],润滑不密封,2004,29
通过试验确定硼酸酯、苯甲酸钠和植酸作为(4):83-84,
The research of anti-rust additives in water-based
lubricating and cooling fluids for optical equiments
YANG Gaixia
Center of Fine Chemicals Research and Development,Guangzhou Research Institute of Non-ferrous Metals,Guangzhou
510650,China
Abstract:In this paper water-soluble boric acid ester, sodium benzoate and phytic acid were used as anti-corro- sion composite additives in water-based lubricating and cooling fluids for optical equiments. Effects of contents of each additive in composites on anti-corrosion and anti-rust were investigated in detail by testing cast iron, car- bon steel and pure aluminum chips. The water-based lubricating and cooling fluids with 6% boric acid ester, 4% sodium benzoate and 9% phytic acid showed the best corrosion protection for optical equipments. Key words:optical lubricating and cooling fluids;anti-rust additives;boric acid ester;sodium benzoate;phytic ac- id
范文三：冬季保养巧换冷却液 添加剂帮您解决难题
漫长的冬季随着一阵阵寒风渐渐来到了各位车主的身边，车辆的冬季冷却系统此刻需要正式的提上日程。那如何才能既简单又能快捷高效的完成此项保养项目，很大一部分车主们并不清楚整个的操作过程，对于怎样才能使以更换的动作使换洗过程更加彻底更是知之甚少。今天就为您带来此项保养的操作流程和一个帮您冬季无忧的清洗秘诀。
冬季保养巧换冷却液
第一步：连接管路
首先是要将设备的管路和车辆的管路做链接，拆掉车辆水箱的上水管，然后用BG冷却系统换液服务专业接头，与上水管相互连接，并用金属扣加以固定。由于此阶段发动机处于未启动状态，以上一系列的操作并非在高温状态下进行，所以对操作人员形成了很好的保护，避免了不必要的烫伤作用。
随后，将BG专门为更换冷却液研制的代号“CT2”专业设备的电源驱动线与车载电瓶相连接，借用汽车电瓶的电源来驱动自己进行工作。不用再另外有电源的参与，一方面简单方便、易于操作；另一方面也避免了更多操作风险的加入。
第二步：换液准备
管道部分和电源部分现在已经搭建完毕，现在就要进行换液的准备工作。先要使用软质塑料管从水箱的副水壶中抽出一部的分冷却液，为随后要加入的清洗剂腾出空间。这个步骤的操作是对之后步骤的准备阶段，下面将揭示文章第一段提出了清洗小秘诀，悬念马上为您解开。
范文四：乙二醇型冷却液及其添加剂的应用现状分析
乙二醇型冷却液及其添加剂的应用现状分
析
乙=醇型冷却液及奠添加剂的
应用现状分析
崔婷婷
(东北林业大学,黑龙江哈尔滨150040)
摘要:在介绍不同添加剂乙二醇型冷却液应用现状的基础上,讨论不同添加剂乙二
醇型冷却液的优缺点.对乙二醇型冷
却液性能指标进行分析,可为乙二醇型冷却液的研究和未来发展方向提供参考.
关键词:乙二醇型冷却液;应用现状;性能指标
4786(2011)07—0206—03 中图分类号:U473.14文献标识码:B文章编号:1002—
DoI:10.3869~.issn.1002—4786.2011.07.059
AnalysisofCurrentApplicationinGlycolCoolingFluidand ItsAdditives
(NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China) Abstract:Thispaperhasintroducedthecurrentapplicationofdifferentadditivesglycolcooli
ng
fluids.Ithasdiscussedtheadvantageanddisadvantageofdifferentadditivesglycolcoolingfl
uidsand
hasanalyzedtheperformanceindexofglycolcoolingfluids,whichcanprovidereferencefort
here—
searchandfuturedevelopmentdirectionofglycolcoolingfluid. Keywords:glycolcoolingfluid;currentapplication;performanceindex 1乙二醇型冷却液及其添加剂应用现状
1.1乙二醇型冷却液概述
乙二醇俗称甘醇,分子式为C:H(OH).常温
下乙二醇是无色透明粘稠状液体,稍有甜味,有一
定的毒性,挥发性小,闪点和沸点高.随着石油化 工行业不断取得进展,合成工艺工业化日益成熟, 工业应用不断得到推广,乙二醇作为冷却液的优点 逐渐体现出来,如:低冰点,高沸点,高闪点,不 起泡,不易燃,不易降解,很好的流动性和化学稳 定性等.目前国外发动机冷却液的标准主要有美国 材料与试验协会(ASTM)D系列,美国汽车工程协 会(SAE)J系列,日本JISK系列及英国BS系列等. 国内主要有石化行业标准《汽车及轻负荷发动机用 乙二醇型冷却液》(SH厂I10521--1992),交通行业标准 《汽车发动机冷却液安全使用技术条件》(JT225— 1996)以及中国标准化协会CAS系列.一些汽车 公司也制定了冷却液规范,例如,通用汽车公司 冷却液规范,上海大众汽车公司冷却液规范等,这 些规范是根据各自公司发动机的具体情况而确定的 规范或为使用单位制定的采购订货标准.乙二醇型 冷却液用乙二醇作为防冻剂,并添加缓蚀剂,缓冲剂, 防垢剂等多种添加剂配制而成,目前国内外发动机 所使用的冷却液几乎都是乙二醇型冷却液,不过它 的缺点是有一定的毒性,对橡胶有轻度的侵蚀_l1. 1.2乙二醇型冷却液添加剂应用现状
冷却液由水.防冻剂和各种添加剂组成.冷却 液浓缩液中使用的添加剂一般不超过5%,主要有 缓蚀剂,缓冲剂,防垢剂,消泡剂和着色剂等.缓 蚀剂是冷却液中最主要的添加剂,主要作用是防止 冷却系统金属管路腐蚀穿孔,以免造成冷却液渗漏 或流失【2].缓冲剂的作用是为了使冷却液在使用过
,目前常用各种有机酸作为 程中维持一定的pH值
缓冲剂.防垢剂是防止运行过程中水垢沉积,通常
使用的防垢剂有分散型和配合型两种.消泡剂的作 用是减少冷却液在高速循环时产生的泡沫,通常使 用硅油,甲基丙烯酸脂等.按照缓蚀剂的化学组成 将乙二醇型冷却液分成三种类型:无机盐型,混合 型和全有机型(见图1).元机盐型缓蚀剂对金属表 面的保护主要是通过使金属表面发生钝化,生成钝 化膜达到对金属的保护.这种类型缓蚀剂的消耗速 度快:全有机型的缓蚀剂中有机酸对金属的保护主
要是通过在金属的活性表面发生吸附,改变金属表面的电化学性质.来防止金属的腐蚀,这种类型缓 蚀剂的消耗速度比较慢:有机酸与无机缓蚀剂配合 使用的配方一般称为混合型的缓蚀剂.近年来出现 了复合无机盐的有机酸配方添加剂技术.并得到了 迅速发展[3'41.由于冷却系统是由不同的金属部件组 成.使用的主要金属有:铸铝,钢,铸铁,紫铜, 黄铜等,而现在还没有一种缓蚀剂能对所有的金属 都同时具有很好的保护作用,所以缓蚀剂需要复 配配方主要经历了早期的无硅酸盐型配方,常规 硅酸盐配方和有机酸配方三个阶段.
年份
图1发动机冷却液技术的发展
图中的曲线自左向右为19802004年期间中无 机盐型,混合型和全有机型冷却液的世界有效公开 的专利申请的波动情况此图也可以称为技术的生 命周期表,体现了技术发展的宏观趋势.从图中可 以看出,自1995年以后全有机型冷却液的申请数量 呈爆发性增长.但是近年来全有机型冷却液的申请 数量呈下降趋势.混合型冷却液的申请曾在1983, 1988年间出现过,在1990年申请的最多.无机盐型
冷却液的申请主要出现在早期,并且在19971999 年问出现了空白,近年来申请的较少.
1.3乙二醇型冷却液的更换与回收利用现状 汽车发动机冷却液在高温状态下长期使用后, 必然会导致变质,从而使其性能下降,为此应定期 更换冷却液,一般需每行驶4万km,5万km更换一 次,按照使用年限,普通类型的发动机冷却液为2, 2.5年,长寿命型发动机冷却液的使用寿命更长[51. 但是由于汽车运行环境和行驶工况的不同,冷却液 的更换应该以冷却液是否发生劣化为依据.对于现 代电控发动机,由于其高转速,高压缩比和高功率 的工作特点,其机械负荷和热负荷较大,摩擦热较 高.因而对冷却液的要求也越来越高,适时地更换 冷却液,防止冷却液劣化对冷却系统造成破坏,进 而影响发动机的正常工作.
废弃的冷却液会对环境造成恶劣的影响.市场 上销售的冷却液,基本上是以亚硝酸盐,磷酸盐为 无机缓蚀剂,再复合部分有机缓蚀剂等组成的.亚 硝酸盐易转变成致癌物质亚硝胺,水中的磷酸盐超 过一定含量时.会使水藻因养分过足而迅速生长繁 殖,导致"赤潮"嘲.再者,随着汽车数量的不断增 长,消耗了大量的乙二醇.据保守估计2007年我国 用于生产汽车冷却液的乙二醇达到了40万t,占乙 二醇总需求量的7%,而这个数字在未来几十年内 会迅速增长.2007年乙二醇平均售价约为12000元/ 吨,也就是说,2007年我国用来生产冷却液而购买 乙二醇的直接资金多达50亿人民币,这是一个非常 惊人的数字.因此,对废弃冷却液进行回收利用是 十分必要的.
目前主要存在两种冷却液的回收技术:物理蒸 馏法和直接再生法.物理蒸馏法的原理是根据水和 乙二醇沸点的不同,利用蒸馏技术分别提取出蒸馏 水和高浓度的乙二醇,其操作步骤概括为:装料一 水处理过程一乙二醇处理过程一辅助排放一防蚀处 理;直接再生法的原理是采用一系列的物理化学方 法,通过沉淀过滤等手段去除冷却液中的各种有害 杂质,并添加一定数量的缓蚀剂,重新达到冷却液 的标准,其操作步骤概括为:归类一加人缓蚀剂一 过滤一补充乙二醇一加人颜料一二次过滤一加入消 泡剂.冷却液的回收利用不但合理利用了资源而且 减少了环境污染,所以需要广泛地推广. 2不同添加剂乙二醇型冷却液的分析
2.1不同添加剂乙二醇型冷却液的特点
在我国发动机冷却液有石化行业标准,_IT 225--1996汽车发动机冷却液安全使用技术条件和 SH0521--1999汽车及轻负荷发动机用乙二醇冷却 液.不同添加剂的冷却液具有不同特点. 无机盐型冷却液,主要是通过使金属氧化并在 金属表面形成钝化膜或在金属表面形成均匀致密的 难溶盐膜来保护金属.无机盐型缓蚀剂在使用中必 须维持合适的浓度.一些无机盐缓蚀剂有一定的副 作用,如:亚硝酸盐虽然具有很好的防止铸铁气缸 衬里点蚀性能,但是致癌物;硼砂可以防止钢和锌 发生锈蚀,具有很好的缓冲作用并且价格非常便 宜,但是有毒性并且对铝有腐蚀;磷酸盐对钢和铁 都具有一定的缓蚀作用,但是易与水中的钙镁离子 反应生成水垢,降低传热性能,如果排放到环境 中,会使水质恶化;硅酸盐是铝和铝合金的特效缓
蚀剂,对钢铁和有色金属都有一定的防护作用.但 是存在的主要问题是经过一定时间的存储和使用后 稳定性变差,但是通过加入合适的硅酸盐稳定剂可 以得到解决[71:钼酸盐是一种很好的非氧化型多金 属缓蚀剂.属于低毒缓蚀剂,但是价格较昂贵使其 推广受到限制【8J.
全有机型冷却液,主要是通过缓蚀剂与金属间 的吸附来实现的,它消耗缓慢,对环境友好,使用 后能够生物降解,相比无机盐型冷却液另一个优点 是具有更好的传热性能[91.缺点是价格昂贵.并且 在防止铝泵气穴腐蚀的性能方面不如硅酸盐冷却液. 混合型冷却液,是复合了无机盐的有机酸添加 剂配方.通过资料调研,有机酸缓蚀剂物质之间, 有机非酸类化合物和无机盐缓蚀剂之间存在着很好 的协同作用.对金属的保护性能全面,克服了单独 的全有机型和无机盐型配方的缺陷,更适合现代铸 铝合金冷却系统的车辆使用.混合型防腐蚀剂,通 过复配,不含硼酸盐,亚硝酸盐和磷酸盐等物质, 有低毒特性,同时较无机盐配方有更长的使用寿 命.较全有机配方价格便宜,向生产环保型冷却液 的方向迈进,所以近年来得到了迅速的发展. 2.2冷却液性能评价指标
发动机冷却液的性能评价指标包括如下几个方 面【Ol:
a)—
:I(I'III—
lltl~颜色,
密度,粘度,折光率,灰分,
储备碱度和氯离子含量等;
气味,冰点,沸点,
可溶固体物,pH值,
b)lllllilll=If,玻璃器皿法腐蚀试验,传
热状态下的铸铝合金腐蚀测定,模拟使用腐蚀测 定,电化学性iiii试,光谱分析等;
c)篮铝泵气穴腐蚀特性试验和磁
致伸缩模拟穴蚀IIEII:
d)其他性能指标泡沫试验,对油漆的影响, 换热性能,抑制细菌性能和环保特性等. 上述性能指标在使用中的变化与冷却液的使用 性能密切相关,因此,对发动机冷却液进行监测, 可及时发现性能下降已经不能满足需要的在用冷却 液;及时准确地发现冷却系统的故障:指导选用适 合的冷却液;确定合理的更换冷却液的周期等. 3结论
乙二醇型冷却液是随着汽车工业发展的需要和 石油化工行业的不断进步而逐渐发展起来的.尽管 乙二醇具有一定的毒性.其与空气接触时被氧化, 生成酸性的乙二醇氧化物,对冷却系统的各种金属 腐蚀都很显着,但是通过加入添加剂后,作为冷却 液的优点逐渐体现出来.对不同添加剂乙二醇型冷 却液进行分析,可以确定是否需要更换或补加缓蚀 剂,还可以监测冷却液缓蚀剂的性能好坏,以保证 冷却液的合理使用,并且为研究汽车冷却液的回收 和再生利用奠定理论基础.
参考文献
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[3】张春辉,张凯蛟,郭剑峰,等.一种提高发动 机冷却液稳定性的方法:中国.200410009364:2
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『41黄玉媛,梁妙玲,刘汉金.精细化5.111方常用原 料手册【S].广州:广东科技出版社,2003:898—899. f51杨江河.汽车养护与检测技术1.北京:机械T 业出版社.2003.
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范文五：[doc] 多种添加剂在汽车冷却液中的应用及作用机理
多种添加剂在汽车冷却液中的应用及作用
机理
多种添加剂在汽车冷却液中的
应用及作用机理
彭剑(上汽集团汽车工程研究院)
【摘要】文章对多种添加剂的作用机理和应用方法进行了探讨.在汽车冷却液的制造过程中应用了大
量的无机缓蚀剂和有机缓蚀剂,无机缓蚀剂的作用机理为金属阳离子缓蚀剂,阳极钝化型添加剂,特性吸附阴离
子型缓蚀剂;有机缓蚀剂的作用机理大致归纳为吸附成膜机理和界面反应成膜机理.在选择添加剂中应考虑溶
解性,对应性,相容性.
【主题词】冷却液汽车应用
1前言
随着各种高科技手段及新型材料不断地运用
于现代化汽车制造之中,如何制造出更好,更高性
能且对环境无公害污染的汽车冷却液将是我们不
断探索和研究的方向.下面就针对在基础原料中
添加多种具有不同功能的添加剂来制造汽车冷却
液的方法,对多种添加剂的作用机理和应用方法
作一下探讨.
2添加剂的作用机理
在汽车冷却液中所选用的添加剂,根据不同
的作用可大致分为缓蚀添加剂和防沉积添加剂两
类,其中数量最多,应用最广的当数缓蚀添加剂
(简称缓蚀剂).
2.1无机缓蚀剂作用机理
无机缓蚀剂的作用机理通常按结构特性可分
为三种.
2.1.1金属阳离子缓蚀剂
当金属阳离子参加氧化/还原反应时,许多高
氧化形式的离子就消耗由阳极反应形成的电子,
收稿日期:2002—11—04
上海汽车2003.5
如Fe?的阴极反应可表示为Fe?+e—Fe”,这
时和这反应相偶联的金属就可能钝化,受到保护.
2.1.2阳极钝化型添加剂
这类缓蚀剂会使金属的电位强烈正移造成金
属钝化且均存在一临界浓度,低于此浓度时,腐蚀
速度随缓蚀剂增加而加大,仅当浓度达到临界值
时,腐蚀速度才开始降低,继续增高缓蚀剂浓度可
使腐蚀几乎完全停止.这类缓蚀剂由于存在临界
值而被称为”危险性缓蚀剂”,在实际使用中,必须
维持缓蚀剂的合适浓度.
2.1.3特性吸附阴离子型缓蚀剂
这是一类具有特殊作用的缓蚀齐常用的特
性吸附阴离子缓蚀剂有F一,CL一,Br一,I一,HS一,
SCN一等.这类缓蚀剂在金属表面通过共价连接
形成表面化合物,产生紧密吸附层从而使金属离
子化反应减慢而起到缓蚀效果.
2.2有机缓蚀剂作用机理
有机缓蚀剂的作用机理主要是通过在金属表
面形成一层保护膜来达到防止金属腐蚀的目的,
大致可归纳为吸附成膜机理和界面反应成膜机
理.
2.2.1有机缓蚀剂的吸附机理
缓蚀剂和金属间的吸咐,从结构上看,有缓蚀
?
21?
效果的有机化合物均含有以电负性大的O,N,S
等原子为中心的极性基团,和以C,H为中心的非
极性基团.从吸附特性看,可分为物理吸附和化
学吸咐.物理吸附靠静电引力和范德华力;化学
吸附是中性分子与金属之间由共享电子对而形成
化学键.化学吸附比物理吸附慢,但作用强,是不
可逆吸附,所以缓蚀作用好一些.
缓蚀剂的分子结构对极性基团的吸附有着不
同的影响,以下例举三种不同因素:
?极性基团的吸附规律
烷基化合物的吸附性是按以下顺序递减:
酸>胺>醇>醚
?烷基碳原子数的影响
在一定范围内,烷基碳原子数的增加可提高
缓蚀效率,这是由于碳原子数的增加增强了烷基
的表面活性所致.但当碳链太长时,会因溶解度
太小而降低缓蚀效果.
?空间障碍
有分枝的非极性基缓蚀剂,其缓蚀效率多数比直
链的要低.这是由于缓蚀分子吸附到金属表面后,其
分枝影响了其他分子吸附的缘故,即空间障碍作用.
2.2.2有机缓蚀剂在界面反应成膜机理
缓蚀剂除在界面吸附成膜发挥缓蚀作用外,
还可以通过在界面处转化,反应和螯合等作用发
挥缓蚀作用,主要形成为:
?金属表面聚合(缩聚)成膜
这是以高分子聚合(缩聚)物作缓蚀剂,通过
缓蚀组分在界面形成聚合(缩聚)物膜来起到缓蚀
作用的机理.各种树脂和聚合物是一类很重要的
缓蚀剂,如胺,醛类缩聚反应产物等,同时已试验
且有缓蚀效果的聚合物还有聚乙炔,聚烷基胺,三
嗪高聚物等.
?形成表面络合物保护膜
有机缓蚀剂可通过和金属或金属离子反应形
成沉积保护膜来达到缓蚀目的,如巯基苯并噻唑
(MBT)和苯并三氮唑(BTA),是有效的铜及其合
金的缓蚀剂.这类表面络合物必须结构稳定,溶
解度低,才能起到保护作用.此外生成的螯合物
膜必须致密,与金属表面附着性良好才行.
2.3防沉积添加剂作用机理
?
22?
由于在汽车冷却液中存在一定量的ca,
Mg以及因添加剂产生化学反应而出现凝聚,沉
积等现象,将导致在汽车冷却系统内出现大量结
垢,絮凝沉积物等,这些沉积物的产生将直接导致
汽车冷却系统散热效果降低,循环管路堵塞等后
果,从而造成发动机功率下降及寿命减少,因此阻
止沉积物产生与防止金属腐蚀是同等重要.
防止沉积物产生通常采用加注软化水或去离
子水的方法,但此种方法不能完成解决沉积问题.
因为冷却液中产生的沉积物不光有:水垢,同时还
会有其它类型的沉积物产生,所以必须添加入防
沉积添加剂(尤其是防絮凝添加剂).
2.3.1防水垢添加剂
此种添加剂通过对易产生水垢的离子(Ca,
Mg?),进行螯合来达到阻止水垢产生的目的,如
MBT就是此类添加剂的代表.
2.3.2抗氧化添加剂
由于在汽车冷却液中通常采用有机醇来达到
降低冰点的目的,而有机醇又会逐渐氧化成有机
酸,因此当部分有机醇氧化为有机酸后,在水中会
产生难溶沉淀物,所以需加入抗氧化添加剂来阻止
有机醇的氧化,从而达到防止此类沉积物的产生.
2.3.3防絮凝添加剂
此类添加剂是三种添加剂中要求最高,难度也
最大的一种.由于在汽车冷却液中加入了多种添
加剂来分别达到防沉积,防腐,防锈,防泡沫等多种
功能,因此在溶液中会产生各种悬浮物质,当悬浮
物质由于静电吸咐等原因而相互凝聚时,会产生大
量的絮凝状沉淀.防絮凝添加剂的作用机理便是
在悬浮物表面形成包裹层,使悬浮物质之间无法产
生凝聚作用而达到防止絮凝沉积的目的.
3添加剂的应用方法
3.1添加剂的选择
根据不同的作用机理,可归纳出多种符合机
理要求的添加剂,但是在选择过程中(尤其是在应
用于汽车冷却液过程中),就必须根据实际需要来
选择相适应的添加剂.一般可根据下列三种性质
来具体考虑.
上海汽车2003.5
3.1.1溶解性
不同的添加剂在不同的溶剂中具有不同的溶
解性能,由于汽车冷却液主要是由水和醇类混合
组成溶剂部分,因此在应用中主要考虑添加剂的
水溶性和醇溶性,一般应选择水溶性和醇溶性均
较好的添加剂.
3.1.2对应性
在应用中要根据实际所需解决的问题而有针
对性地选用性质相对应的添加剂,如在解决钢,铁
的缓蚀问题时,可选择阳极钝化型的添加剂
NaNO,来加以解决;在解决铜的缓蚀问题时,可选
择表面络合型添加剂MBT或BTA来解决,等等.
3.1.3相容性
在选择相对应的添加剂时,不仅要考虑所选
添加剂的机理和性质,同时还婴考虑其在应用中
是否会有排它性和相克性.当多种添加剂共存
时,由于某些添加剂的性质相近或相克会产生相
互排斥或性能相抵的作用,甚至还会产生其它化
学反应,所以在选择添加剂时应考虑多种添加剂
共存的相容性.
3.2添加方式
添加方式掌握不好,会出现溶解不完全,混合
物析出等现象,使汽车冷却液性能下降.因此,添
加方式在很大一部分程度上往往会影响汽车冷却
液性能质量好坏,下面介绍一下在添加过程中应
注意的几个方面.
3.2.1溶解性
在添加过程中应首先考虑该添加剂属于何种
溶解性质,如果在醇中或在水中直接添加且溶解
较难,可考虑根据溶解性质变化添加方式,如BTA
虽有一定的水溶性,但直接在水中完全溶解较难,
而采用先在醇中溶解,然后再添加至水中即可达
到良好的溶解效果.
3.2.2添加量
这里所指的添加量并不是添加剂的选择量.
为了达到性能要求,某些添加剂所采用的量可能
会较大,如果将这些添加剂一次性加入,可能会导
致最终溶解不完全以及其它添加剂的析出.因
此,遇有此种现象,可采用分步多次加入的方法.
3.2.3添加顺序
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添加剂在加入中会经常出现难以溶解或溶解
不完全的现象,这即与添加量相关,同时在更大程
度上与添加顺序有关.由于在汽车冷却液中不可
能只添加一二种添加剂,多种添加剂:在加入过程
中的先后顺序往往对最终溶解甚至质量,性能有
直接的影响,因此应选择适合的添加顺序和方法
来达到预期的目的.
4结束语
汽车作为一种交通工具正逐步走入普通百姓
的家庭,同时人们对汽车的维护和保养也日益重
视.同样,人们对汽车冷却液的选用已不再局限
于防冻这一原始功能上,而是在此基础上更看重
于其它方面的性能要求,以期达到对汽车的不断
完美呵护和保养.因此,了解多种添加剂在汽车
冷却液中的应用及其作用机理则有助于不断制造
出更高性能,更有助于环保的汽车冷却液.高品
质的汽车冷却液将在汽车领域中不断发挥更为重
要的作用.
参考文献
1化学工业部化工机械研究院.耐蚀金属材料及防蚀技术
化学工业出版社,1996年4月
2曹楚南.腐蚀电化学.化学工业出版社,1994年9月
Abstract
Thispaperexplorestheactionmechanismand
applicationmethodofvariouscoolant.Inthemann—
faeturingprocessofautocoolant,largeamountofnon
——
organiccorrosion——inhibitorandorganiccorrosion
—
inhibitorareused.Actionmechanismofnon—or_
ganiccorrosion——inhibitorismetalpositiveioncorro??
sion—inhibitor,anodepassivationadditive,charac—
teristicsabsorbingnegativeioncorrosion——inhibitor;
actionmechanismoforganiccorrosion—-inhibitoris
summarizedasabsorbingfilmingmechanismandin—
terfacereactionfilmingmechanism.Inselectionof
additives,solvability,correspondenceandcompati—
bilitymustbeconsidered.
?
23?
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