耐蚀防冻液技术领域
本发明属于金属的腐蚀和防护技术领域，尤其是一种可以兼顾铝合金和碳钢两种
不同金属的耐蚀防冻液。
背景技术
防冻液是一种含有特殊添加剂的冷却液，具有冬天防冻，夏天防沸等优良性能。随
着太阳能热水器的广泛应用，当气温太低时，通常是在装置上采用间接式系统达到防冻的
效果，即在主水箱上设置用于换热的盘管或夹套，盘管或夹套通过连接管与集热器密封连
接，作为循环的管路系统，继而在上述封闭的循环管路系统中加入防冻液。现国内外95％以
上的防冻液使用的都是乙二醇的水基型，乙二醇防冻、沸点高、挥发性小并且随着温度变化
小，热稳定性好，但是也存在粘度大，影响换热效果；代谢产物有剧毒，对环境污染大等问
题。
另外，由于太阳能循环系统中的管道是由各类金属制成，最为普遍的材质是碳钢
和铝合金，那么为了避免防冻液在长期工作引起的材质腐蚀，延长热水器的使用寿命，在防
冻液中还应加入缓蚀剂，达到防缓蚀的效果。缓蚀剂分为无机缓蚀剂，主要包括铬酸盐、亚
硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等；有机缓蚀剂，包括膦酸(盐)、膦羧酸、琉
基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物；聚合物类缓蚀剂，
主要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。
目前，世界各国对防冻液专利申请比较多，主要成分为乙二醇和水，并加入防腐
剂、防锈剂、稳定剂、颜色染色剂，个别的还加入了防渗剂，例如中国专利201110252501.5，
但是缓蚀剂组分中含有的亚硝酸钾，对人体健康是有害的。若单就对碳钢的缓蚀效果而言，
铬酸盐，尤其是配合以聚磷酸盐和锌盐的铬酸盐，至今仍然是缓蚀剂中最为理想者。美国在
相当程度上仍在应用着它。但铬酸盐有毒，对环境造成污染。因此，在世界范围内己逐渐为
(聚)磷酸盐所取代。但是，磷酸盐是水中微生物的营养源，它的排放会造成水体富营养化，
结果，从另一方面对环境造成污染。因此，对环境及人体无危害的环境友好型缓蚀剂的研究
和开发已经成为目前缓蚀剂研究领域的一个重要的方向。经研究认为稀土有望成为铬酸盐
的替代品，而我国又是世界上稀土矿资源最为丰富、品种较全的国家，但是，单纯稀土作为
缓蚀剂用量大，效果也不是很稳定。
CN 102851003 A公开了一种耐蚀防冻液，由苯并三氮唑、聚山梨酯80、非离子型表
面活性剂、高分子聚合物盐、杂环化合物、稀土盐、丙二醇和丙三醇组成，其中苯并三氮唑浓
度为0.1-2.0克/升，聚山梨酯80浓度为1-5毫升/升，非离子型表面活性剂浓度为0.01-0.1
克/升，高分子聚合物盐浓度为0.1-0.2克/升，杂环化合物浓度为0.05-0.15克/升，稀土盐
浓度为0.01-0.1克/升，丙二醇浓度为150-500毫升/升、丙三醇浓度为100-450毫升/升。该
专利采用粘度不大的丙二醇和丙烯醇作为防冻液，保证了换热效果，稳定性好且环保，环境
友好，但是，该耐蚀防冻液对虽然对铝合金有较好的缓释作用，但对碳钢的缓释效率仍相对
较低，有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种既对铝合金有很好的缓
释作用，又对碳钢有较高缓蚀效率的耐蚀防冻液，其对铝合金和碳钢的缓释效率均在
99.5％以上。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种耐蚀防冻液，所述耐蚀防冻液按重量份数计含有以
下原料组分：
![]()
所述苯并三氮唑的重量份为5～10份，例如可为5份、7份或10份等。
所述巯基苯骈噻唑的重量份为1～5份，例如可为1份、2份、3份、4份或5份等。
所述磷酸铵的重量份为0.5～2份，例如可为0.5份、1份、1.5份或2份等。
所述钼酸铵的重量份为1～3.5份，例如可为1份、1.2份、1.5份、2份或3份等。
所述纳米硼化钒的重量份为0.5～2份，例如可为0.5份、1.2份、1.5份或2份等。
所述非离子型表面活性剂的重量份为0.1～1份，例如可为0.1份、0.3份、0.5份或1
份等。
所述高分子聚合物盐的重量份为0.5～1份，例如可为0.5份、0.8份、0.9份或1份
等。
所述杂环化合物的重量份为0.01～0.04份，例如可为0.01份、0.02份、0.03份或
0.04份等。
所述稀土盐的重量份为8～12份，例如可为8份、9份、9.5份或10份等。
所述丙二醇的重量份为20～50份，例如可为20份、25份、30份、33份、40份或50份
等。
所述丙烯醇的重量份为10～35份，例如可为10份、15份、20份、25份、30份或35份
等。
所述水的重量份为100份。
优选地，所述苯并三氮唑和巯基苯骈噻唑的质量比为(2～5):1，例如可为2:1、
2.2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1或5:1等。
优选地，所述丙二醇和丙烯醇的质量比为(1～2):1，例如可为1:1、1.2:1、1.5:1、
1.8:1或2:1等。
优选地，所述非离子型表面活性剂为醚类衍生物。
优选地，所述高分子聚合物盐为聚丙烯酸盐。
优选地，所述杂环化合物为吲哚衍生物。
优选地，所述稀土盐为氯化铈。
作为本发明所述耐蚀防冻液的优选技术方案，所述耐蚀防冻液按质量份数计含有
以下原料组分：
![]()
![]()
作为本发明所述耐蚀防冻液的进一步优选技术方案，所述耐蚀防冻液按质量份数
计含有以下原料组分：
![]()
第二方面，本发明提供如第一方面所述的耐蚀防冻液的制备方法，所述方法包括
以下步骤：
将苯并三氮唑、巯基苯骈噻唑、磷酸铵、钼酸铵、纳米硼化钒、非离子型表面活性
剂、高分子聚合物盐、杂环化合物、稀土盐溶解在丙二醇和丙烯醇中，然后加入水，超声2-
4h，得到耐蚀防冻液。
与已有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明耐蚀防冻液组分中的苯并三氮唑和巯基苯骈噻唑分子上的反应基团与纳
米硼化钒发生作用，使得纳米硼化钒吸附在金属表面并形成一层隔绝膜，起到缓蚀作用，而
且磷酸铵和钼酸铵的加入可以促使金属表面钝化，产生的钝化膜阻挡腐蚀性介质从而起到
缓蚀作用；高分子聚合物盐可以与金属离子形成高分子聚合膜覆盖在金属表面；稀上盐与
上述的苯并三氮唑、巯基苯骈噻唑、磷酸铵、钼酸铵和纳米硼化钒这些组分之间发生协同作
用，使金属表面的保护膜完整且持久，从而抑制金属的腐蚀。
本发明用粘度不大的丙二醇保证了太阳能系统的换热效果，而且加入丙烯醇可协
同改善本发明的耐蚀防冻液对铝合金和碳钢的缓蚀效率，本发明的耐蚀防冻液对铝合金和
碳钢的缓释效率均在99.5％以上，而且具有适用性强，投资少，对环境友好，不需附加设备
等优点。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种耐蚀防冻液，所述耐蚀防冻液按重量份数计含有以下原料组分：
![]()
![]()
本实施例的耐蚀防冻液的制备方法如下：
将苯并三氮唑、巯基苯骈噻唑、磷酸铵、钼酸铵、纳米硼化钒、醚类衍生物、聚丙烯
酸盐、吲哚衍生物和氯化铈完全溶解在丙二醇和丙烯醇中，然后加入水，超声2-4h，得到耐
蚀防冻液。
在加入上述耐蚀防冻液的自来水中均放置铝合金和碳钢试片，浸泡一段时间。结
果表明，在加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面无明显腐蚀痕迹，碳钢表面也无锈迹。
并且经过反复试验得出，这种耐蚀防冻液对铝合金缓蚀效率可以达到99.5％，对碳钢缓蚀
效率可以达到99.6％。
实施例2
一种耐蚀防冻液，所述耐蚀防冻液按重量份数计含有以下原料组分：
![]()
![]()
本实施例的耐蚀防冻液的制备方法与实施例1相同。
在加入上述耐蚀防冻液的自来水中均放置铝合金和碳钢试片，浸泡一段时间。结
果表明，在加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面无明显腐蚀痕迹，碳钢也无锈迹。并且
经过反复试验得出，这种耐蚀防冻液对铝合金缓蚀效率可以达到99.6％，对碳钢缓蚀效率
可以达到99.6％。
实施例3
一种耐蚀防冻液，所述耐蚀防冻液按质量份数计含有以下原料组分：
![]()
![]()
本实施例的耐蚀防冻液的制备方法与实施例1相同。
在加入上述耐蚀防冻液的自来水中均放置铝合金和碳钢试片，浸泡一段时间。结
果表明，在加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面无明显腐蚀痕迹，碳钢也无锈迹。并且
经过反复试验得出，这种耐蚀防冻液对铝合金缓蚀效率可以达到99.9％，对碳钢缓蚀效率
可以达到99.8％。
实施例4
一种耐蚀防冻液，所述耐蚀防冻液按重量份数计含有以下原料组分：
![]()
![]()
本实施例的耐蚀防冻液的制备方法与实施例1相同。
在加入上述耐蚀防冻液的自来水中均放置铝合金和碳钢试片，浸泡一段时间。结
果表明，在加入耐蚀防冻液的自来水中，铝合金表面无明显腐蚀痕迹，碳钢也无锈迹。并且
经过反复试验得出，这种耐蚀防冻液对铝合金缓蚀效率可以达到99.5％，对碳钢缓蚀效率
可以达到99.7％。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局
限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的
技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的
添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。