一种具有金属防腐性能的防冻液及其制备方法技术领域
本发明涉及一种具有金属防腐性能的防冻液及其制备方法，属于防冻液技术领域。
背景技术
防冻液是一种含有特殊添加剂的冷却液，主要用于液冷式发动机冷却系统，防冻液具有冬天防冻，夏天防沸，全年防水垢，防腐蚀等优良性能。现国内外95%以上使用乙二醇的水基型防冻液，与自来水相比，乙二醇最显著的特点是防冻，而水不能防冻。其次，乙二醇沸点高，挥发性小，粘度适中并且随温度变化小，热稳定性好。因此，乙二醇型防冻液是一种理想的冷却液，但是冰点较高，不适用于非常寒冷的天气，使用范围受限，而且防冻剂的耐腐蚀性能也是一项重要指标。
CN1238462C公开了一种防腐防冻液组合物及其制备方法，其主要含有乙二醇、去离子水、磷酸氢二钠、苯甲酸钠、苯并三氮唑、三乙醇胺的防腐剂、防锈剂、消泡剂，其能有效地解决对铜、钢、铁、铝、锡的腐蚀问题和贮存中的沉淀问题，同时显著地提高防冻液的pH值的稳定性，提高防冻效果。CN102994054B公开一种对多种金属具有缓蚀作用的防冻液，由乙二醇、去离子水、复合缓蚀剂、着色剂和防霉剂组成。缓蚀剂包括硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、苯并三氮唑、铜铁试剂、钼酸盐等；制备方法是按比例称取乙二醇和去离子水，充分搅拌均匀后，依次加入缓蚀剂和着色剂，在搅拌的条件下使各组分充分溶解到乙二醇和去离子水构成的基液中，添加剂完全溶解后即得到防冻液。本发明防冻液不含亚硝酸盐、铬酸盐和胺等有毒有害物质，使用安全，可用于-10～-65℃的环境，对铝合金、不锈钢、铜和碳钢等常用金属材料具有缓蚀作用。但是上述的防冻液存在着沸点高和冰点低的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种防冻液及其制备方法，沸点高冰点低，耐腐蚀性能强。
本发明采用以下技术方案：
一种具有金属防腐性能的防冻液，包括以下重量份计的原料：乙二醇20~50份、聚乙二醇4~10份、氢氧化钠10~30份、磷酸钠15~25份、硝酸钠10~20份、硅酸钠40~50份、甲基丙烯酸10~20份、十二烷基三甲基氯化铵20~30份、2-甲硫基苯并噻唑10~30份、pH调节剂4~20份、染料2~30份、硬脂富马酸钠20~30份、蒸馏水50~60份。
作为优选，一种具有金属防腐性能的防冻液，包括以下重量份计的原料：乙二醇30份、聚乙二醇8份、氢氧化钠20份、磷酸钠20份、硝酸钠15份、硅酸钠45份、甲基丙烯酸15份、十二烷基三甲基氯化铵25份、2-甲硫基苯并噻唑20份、pH调节剂10份、染料20份、硬脂富马酸钠25份、蒸馏水55份。
作为优选，染料为亚甲基蓝或者中性红。
作为优选，pH调节剂是质量比为1:2的正磷酸盐和磷酸。采用复合物可以进一步降低防冻剂对铜和铁的腐蚀，而且有利于降低成本。正磷酸盐可以选择AlPO4，FePO4，Cu3(PO4)2等。
上述防冻液的制备方法，包括以下步骤：将乙二醇、聚乙二醇、氢氧化钠、磷酸钠、硝酸钠、硅酸钠、甲基丙烯酸、2-甲硫基苯并噻唑、pH调节剂、染料、硬脂富马酸钠、蒸馏水混合后放在平底瓶中，平底瓶放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速为600~800r/min，搅拌10~20min后，加入十二烷基三甲基氯化铵，继续搅拌2~5min，即可。
作为优选，磁子大小为1.5cm*0.5cm。
采用上述方法制备得到的防冻液可以在金属表面形成一层保护薄膜，能够有效的抑制金属的腐蚀。
有益效果
本发明的防冻液沸点高，冰点低，可以在炎热的夏季和寒冷的冬季使用，泡沫体积小，消泡时间短，且耐腐蚀性能很好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
一种具有金属防腐性能的防冻液，包括以下重量份计的原料：乙二醇30份、聚乙二醇8份、氢氧化钠20份、磷酸钠20份、硝酸钠15份、硅酸钠45份、甲基丙烯酸15份、十二烷基三甲基氯化铵25份、2-甲硫基苯并噻唑20份、pH调节剂10份、染料20份、硬脂富马酸钠25份、蒸馏水55份。
染料为中性红。
pH调节剂是质量比为1:2的正磷酸盐和磷酸。
上述防冻液的制备方法，包括以下步骤：将乙二醇、聚乙二醇、氢氧化钠、磷酸钠、硝酸钠、硅酸钠、甲基丙烯酸、2-甲硫基苯并噻唑、pH调节剂、染料、硬脂富马酸钠、蒸馏水混合后放在平底瓶中，平底瓶放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速为700r/min，磁子大小为1.5cm*0.5cm，搅拌15min后，加入十二烷基三甲基氯化铵，继续搅拌3min，即可。
实施例2
一种具有金属防腐性能的防冻液，包括以下重量份计的原料：乙二醇20份、聚乙二醇4份、氢氧化钠10份、磷酸钠15份、硝酸钠10份、硅酸钠40份、甲基丙烯酸10份、十二烷基三甲基氯化铵20份、2-甲硫基苯并噻唑10份、pH调节剂4份、染料2份、硬脂富马酸钠20份、蒸馏水50份。
染料为亚甲基蓝。
pH调节剂是质量比为1:2的正磷酸盐和磷酸。
上述防冻液的制备方法，包括以下步骤：将乙二醇、聚乙二醇、氢氧化钠、磷酸钠、硝酸钠、硅酸钠、甲基丙烯酸、2-甲硫基苯并噻唑、pH调节剂、染料、硬脂富马酸钠、蒸馏水混合后放在平底瓶中，平底瓶放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速为600r/min，搅拌10min后，加入十二烷基三甲基氯化铵，继续搅拌2min，即可。
实施例3
一种具有金属防腐性能的防冻液，包括以下重量份计的原料：乙二醇50份、聚乙二醇10份、氢氧化钠30份、磷酸钠25份、硝酸钠20份、硅酸钠50份、甲基丙烯酸20份、十二烷基三甲基氯化铵30份、2-甲硫基苯并噻唑30份、pH调节剂20份、染料30份、硬脂富马酸钠30份、蒸馏水60份。
染料为中性红。
pH调节剂是质量比为1:2的正磷酸盐和磷酸。
上述防冻液的制备方法，包括以下步骤：将乙二醇、聚乙二醇、氢氧化钠、磷酸钠、硝酸钠、硅酸钠、甲基丙烯酸、2-甲硫基苯并噻唑、pH调节剂、染料、硬脂富马酸钠、蒸馏水混合后放在平底瓶中，平底瓶放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速为800r/min，搅拌20min后，加入十二烷基三甲基氯化铵，继续搅拌5min，即可。
实施例4
一种具有金属防腐性能的防冻液，包括以下重量份计的原料：乙二醇30份、聚乙二醇5份、氢氧化钠15份、磷酸钠18份、硝酸钠12份、硅酸钠42份、甲基丙烯酸12份、十二烷基三甲基氯化铵20份、2-甲硫基苯并噻唑18份、pH调节剂10份、染料5份、硬脂富马酸钠28份、蒸馏水53份。
染料为亚甲基蓝。
pH调节剂是质量比为1:2的正磷酸盐和磷酸。
上述防冻液的制备方法，包括以下步骤：将乙二醇、聚乙二醇、氢氧化钠、磷酸钠、硝酸钠、硅酸钠、甲基丙烯酸、2-甲硫基苯并噻唑、pH调节剂、染料、硬脂富马酸钠、蒸馏水混合后放在平底瓶中，平底瓶放置在磁力搅拌器上，搅拌器转速为650r/min，搅拌12min后，加入十二烷基三甲基氯化铵，继续搅拌3min，即可。
对比例1
与实施例1相同，不同在于：不加十二烷基三甲基氯化铵。
对比例2
与实施例1相同，不同在于：不加硬脂富马酸钠。
对比例3
与实施例1相同，不同在于：将所有原料同时混合后，搅拌18min。
性能测试
对实施例1~4和对比例1的产品进行性能测试，结果见表1。
表1
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结论：十二烷基三甲基氯化铵的加入可以减少泡沫体积；硬脂富马酸钠的加入可以明显降低冰点，使防冻液更加耐寒；十二烷基三甲基氯化铵的加入顺序可以影响防冻液的耐腐蚀性能，加入过早会使防冻液的耐腐蚀性能降低。因此，本发明的防冻液沸点高，冰点低，可以在炎热的夏季和寒冷的冬季使用，泡沫体积小，消泡时间短，且耐腐蚀性能很好。