专利名称：一种适用于重型商用车发动机铝水箱的低硅含量冷却液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于重型商用车发动机铝水箱的低硅含量冷却 液，应用于汽车发动机行业。
背景技术：
汽车发动机燃油燃烧的总能量中，大约30%的比例被发动机冷却 液带走。如果未来的国4或国5的标准中采用EGR作为技术手段，需 要冷却液来冷却EGR的进气，这样冷却液的换热总量可能更大，冷却 液的温度更高，面临更多的问题和技术挑战。
一种性能良好的发动机冷却液，要求对发动机水套进行有效的冷 却，防止发动机过热而产生拉缸；要求提供低温下的防冻性能，避免 发动机冻裂；要求能对发动机的水套、橡胶管路、水泵、密封件、水 箱的材料以及机油冷却器材料具有良好的相容性，例如，对铸铁、钢、 紫铜、黄铜、铝和焊锡具备良好的保护性能；此外，也要求冷却液不 能产生细小的沉淀性颗粒，以免磨损水泵的密封圈；要求无泡，满足 重型商用车冷却液的大流量循环时的消泡；要求具备一定的杀菌和抗 菌性能，满足车辆售出前的长期的库存要求。
如果使用性能差的发动机冷却液，可以轻易造成车辆的巨大损失， 例如，水箱冻裂、水泵锈蚀和锈蚀颗粒的磨损损坏、水箱腐蚀穿透、 缸套上密布腐蚀坑点而产生的发动机磨损、机油冷却器的漏液致使发动机报废等等，2006年某企业因为冷却液质量差而导致的上述索赔高 达1500万元以上。
国外对汽车发动机冷却液有详细的技术要求，例如，日本的JISK 标准、德国的DIN标准以及美国的ASTMD标准等，规定了发动机冷 却液的详细性能指标，也区分了轿车和轻型商用车发动机冷却液的技 术标准同重型商用车发动机冷却液的技术标准的差别。
轿车和轻型商用车发动机冷却液，由于车辆使用工况较为缓和， 例如，承载负荷较小，冷却液的热负荷小，最高温度低， 一般情况下 为85 9(TC，技术要求低，冷却液使用中不易出现的严重问题。
但是，重型商用车发动机冷却液，由于车辆使用工况较为苛刻， 冷却液热负荷很高，最高温度高，例如， 一般情况下为90'C以上，最 高达到126。C，非常容易出现冷却液使用中严重问题。因此，相对于轿 车和轻型商用车发动机冷却液，重型商用车发动机冷却液的配方和技 术要求更为严格。重型商用车发动机冷却液可以推广用作为轿车和轻 型商用车发动机冷却液，但是，能用于轿车和轻型商用车发动机的冷 却液不一定能用于重型商用车发动机冷却液。
近年来，传统的汽车发动机铜质的水箱，由于铜材的价格大幅度 提高接近1倍以上，使得铝质的水箱获得大面积的推广应用，特别是 在重型商用车发动机上，铝质的水箱相比铜质的水箱每车节省成本接 近400元。铝质的水箱的快速推广，带来许多新问题。
专利号为200410009364.2的"一种提高发动机冷却液稳定性的方 法"专利，其主要成分为磷酸钠、硅酸钠、苯并三唑，并加入某种硅酸盐稳定剂，有机成分的防锈防腐剂成分为柠檬酸，不属于低分子有
机酸的范畴，防锈防腐蚀效果差，硅酸盐含量最少在5000ppm，容易 产生硅酸盐沉淀颗粒的对水密封圈的磨损问题，适用于轿车或轻型卡 车，不适用于装备铝水箱的重型车。
专利号为200610087359.2的"发动机冷却液"专利，特征成分是 分子内含有三嗪环的聚合三元羧酸和脂肪酸碱金属盐的混合物，也含 有硅酸钠和硅酸盐稳定剂，所用三元羧酸的分子量较大，非常容易形 成钙和镁不溶性的盐，失去防腐蚀和防锈的效果；而其它的脂肪酸是 异辛酸和癸二酸，在大流量循环条件下将出现泡沫问题；也存在成本 高的问题；适用于轿车或轻型卡车，不适用于装备铝水箱的重型车。
专利号为200410009214.1的"一种发动机冷却液"也是含有癸二酸 作为特征成分，存在泡沫问题，硅酸盐含量最少在5000ppm，容易引 起硅酸盐的沉淀，产生水密封的磨损问题，适用于轿车或轻型卡车， 不适用于装备铝水箱的重型车。
专利号为02146574.6的"防腐防垢汽车发动机冷却液"的专利， 特征成分中含有禁用的亚硝酸钠，也含有癸二酸钠成分，存在潜在的 泡沫问题，适用于轿车或轻型卡车，不适用于装备铝水箱的重型车。
专利号为200610047082.0的"一种发动机冷却液"的专利，含有 AE0-9非离子表面活性剂，其HLB值:12.5 13.5，属于洗涤剂活性成 分，非常容易产生泡沫问题，适用于轿车或轻型卡车，不适用于装备 铝水箱的重型车。
专利号为200610015513.5的"汽车发动机防冻液"的专利，没有低分子量的有机酸成份，也没有硅酸盐，尽管成本低，防锈防腐蚀性 能不足，适用于轿车或轻型卡车，不适用于装备铝水箱的重型车。
专利号为200710119912.0的"一种汽车发动机冷却液及制备方法" 的专利，没有低分子量的有机酸成份，含有不稳定的三乙醇胺成份， 其耐热剪切性不够，尽管成本低，但适用于轿车或轻型卡车，不适用 于装备铝水箱的重型车。
专利号为99119155.2的"一种汽车发动机水箱保护剂"的专利， 没有低分子量的有机酸成份，完全由无机盐构成，防锈防腐蚀能力不 足，适用于轿车或轻型卡车，不适用于装备铝水箱的重型车。
专利号为01131412.5的"有机型发动机冷却液"的专利，完全是 由低分子量的有机酸为特征成份，也没有硅酸盐，该冷却液的导热能 力不足，成本很高，适用于轿车或轻型卡车，不适用于装备铝水箱的 重型车。
发明内容
本发明提供一种适用于重型商用车发动机铝水箱的低硅含量冷却 液，以解决目前冷却液不适用于装备铝水箱的重型车的问题。本发明 采取的技术方案是它包括以下重量份数比的原料；
涤纶级乙二醇36~52份、甘露醇1.0 1.5份、苯甲酸0.3~0.7份、 己二酸0.7-0.9份、甲基苯并三氮唑(TTA) 0.1-0.2份、对-硝基苯甲 酸0.05-0.1份、聚醚(6100) 0.001 0.004份、磷酸钾0.3~0.7份、亚 硝酸钠0.2 0.25份、硝酸钠0.25~0.3份、硼砂0.5 1.0份、硅酸钠 0.007-0.02份、均三嗪杀菌剂0-0.01份、巯基苯并噻唑钠(MBT)0 0.05份、染色剂0.002-0.02份、氢氧化钠0.45~0.68份、用蒸馏水定容至100 份。
本发明专利的制备方法包括下列步骤
(1) 称取配方数量的15~20°/。的乙二醇和配方数量的15~20%的蒸 馏水加入甘露醇L0 1.5份、苯甲酸0.3 0.7份、己二酸0.7 0.9份、甲 基苯并三氮唑(TTA)0.1 0.2。/。、对-硝基苯甲酸0.05~0.1份、聚醚(6100) 0.001 0.004份；加热到50 70。C;搅拌5~10min至溶解；
(2) 称取配方数量的30 40%的蒸馏水中加入磷酸钾0.3 0.7份、 亚硝酸钠0.2~0.25份、硝酸钠0.25~0.3份、硼砂0.5~1.0份、硅酸钠 0.007~0.02份、均三嗪杀菌剂0~0.01份、巯基苯并噻唑钠(MBT)0 0.05 份；加热到50 70"C;搅拌5 10min至溶解;
(3) 把步骤(1)和(2)的半成品原料混合，搅拌5 10min;
(4) 在步骤(3)的基础上，加入剩余数量的乙二醇和蒸馏水，加 入染色剂0.002-0.02份，加入氢氧化钠0.45-0.68份，调整pH值和储 备碱度至合格；
(5)化验、过滤、包装。 本发明中采用的涤纶级乙二醇是高纯度的乙二醇，杂醇和危害离 子的残留很低，乙二醇的加入量同所要求的发动机冷却液的冰点密切 相关，例如，加入36份的乙二醇配制的冷却液的冰点可以达到-23"C、 加入45份的乙二醇配制的冷却液的冰点可以达到-35'C、加入52份的 乙二醇配制的冷却液的冰点可以达到-45-C;甘露醇的分子式为 C6H1406，其作用是进一步的软化水质，减缓硅酸盐在液体中的凝结和沉淀，试验中发现配方中加入1.0 1.5份甘露醇后，经过长期的加热循 环和静止存放，没有絮状物出现；苯甲酸的分子式是<:711602，对-硝基 苯甲酸的分子式是C7H5N04， 二者生成的盐复合使用对黑色和有色金 属具备一定的防锈防腐蚀效果；己二酸的分子式为C6H1()04，属于低消 耗速度的低分子有机酸，循环试验中泡沫合格，其盐对铝具备较好的 防腐蚀效果，对黑色金属也有一定的效果，试验室的失重试验证明， 加入量为0.7-0.9份保证试片的失重量为0，但是这种防锈剂的价格较 高，所以，为控制成本，加入量尽量少，如果选择更低分子量的有机 酸，例如，乙酸或丁二酸的盐加入后反而对焊锡具有一定的腐蚀性， 原因是无法在金属表面上形成保护膜，但是，如果选用分子量稍高的 有机酸，例如选择癸二酸(C1C)的盐，防腐蚀性试验结果满足要求， 但是在循环试验中和整车的试验中出现严重的泡沫问题，原因是这种 盐的HLB值接近8，表面活性稍高，无法采用；甲基苯并三氮唑(TTA) 的分子式是C7H7N3，巯基苯并噻唑钠(MBT)的分子式是C7H4NNaS2， 两者的复合使用对焊锡、紫铜和黄铜具有较好的防腐蚀效果，但是价 格高，应保持添加量的下限；聚醚(6100)是聚氧乙烯和聚氧丙烯的 嵌段聚合物分子式为HO(C2H40)a- (C3H60) b-(C2H40VH，为非离子 型的高效消泡组分，热稳定和化学稳定性好，考虑价格原因加入量以 下限为最佳，但是，如果加入含硅油成份的消泡剂，加量很低时，很 容易粘附在水套的粗糙表面上而被快速损耗干净，失去消泡和抑泡的 效果，但是如果加入量过大，非常容易形成粘附物，使水温和液位传 感器失效；磷酸钾和硼砂具备一定的黑色金属防锈效果，非消耗性的盐类，碱储备性能好，PH缓冲能力强，其中磷酸钾具有良好的络合金 属离子能力，能和碱土金属和重金属离子发生螯合作用；能与硬水中 的Ca2+、 MgS+形成稳定的络合物从而软化硬水、提高洗涤能力、清除 污垢，磷酸钾还能在铁、铅、锌、铝等金属表面形成一层保护膜，硼 砂也有一些辅助的杀菌作用；亚硝酸钠和硝酸钠价格低廉，二者的复
合使用对于黑色金属效果最好，都属于慢慢消耗性的盐类，硝酸钠加 入后对冷却液的冰点具有轻微的改善；硅酸钠的分子式为Na2OmSi02， 其中Si02和Na20的摩尔比决定着硅酸钠的模数m，模数即显示硅 酸钠的组成，又影响硅酸钠的物理和化学性质，因此不同模数的硅 酸钠有着不同的用处，在冷却液中通常选取模数在3.1 3.4范围内， 在一定温度下，硅酸钠形成硅凝胶，是一种具有二氧化硅网状骨架 的结构，沉积在铝材的表面，消除铝被腐蚀和产生气蚀微坑点的可 能性，硅酸钠的加入数量最为关键，加入量大，例如超过0.1份，冷 却液在一定温度下很快出现絮状沉淀物，这些沉淀物为细微的固体颗 粒，对水泵的密封圈产生损坏，反之，加入量过低，例如，低于0.006 份，就无法在铝材的表面上形成一层沉积膜，保护作用不佳，在 0.007 0.02份的加量范围内，腐蚀试验中铝片的失重满足要求；均三嗪 杀菌剂，即1,3,5-三(羟乙基)-均三嗪杀菌剂，分子式为C9H21N303，是 一种常用的工业光谱杀菌剂，车辆的水箱中加注满冷却液后，售出前 可能会有一定时间间隔的存放期，本发明的冷却液成份中含有无机盐 和有机酸盐，都是细菌类繁殖滋生的营养源，因此，需要在某些情况 下采用杀菌剂，杀菌剂在冷却液中的使用上限为0.01份；氢氧化钠的数量完全根据化学计算，把几种有机酸转化成盐所需的量，0.45-0.68 份；染色剂可以根据标准或供货厂家之间的要求选择某种颜色，但需 要进行热循环试验来确定某种染色剂在特定的化学混合物中的稳定 性；本发明中所用的水为蒸馏水，主要是考虑到水中的杂质离子含量 控制和水的成本，水的用量为42 60份，完全是考虑到它同乙二醇之 间的浓度一冰点的对应关系，可以根据要求选定对应的调配比例。上 述盐类必须采用分析纯或优级化学纯，避免杂质离子的危害。
本发明的积极效果是一种适用于重型商用车发动机铝水箱的低硅 含量冷却液，含有适量的低分子有机酸盐类，此外，也含有适量的无 机盐，有利于改善发动机水套的换热冷却性能，其低硅含量的特点表 明该冷却液不仅适合铜质的水箱散热器，也更适应于铝质的水箱散热 器；适应于轿车和轻型车，更适应于重型商用车。
本发明检验结果:
序检验项目质量指标检验结果检验方法符合
号判定
1沸点广c》108109.0SH/T 0089-1991(2000)符合
2冰点/'C《-35-36.0SH/T OO卯-1991(2000)符合
3储备碱度/ (ml)》1014.7SH/T 009卜1991(2000)符合
4pH值8.0~9.08.1SH/T 0069-訓(2000)符合
5泡沫倾向SH/T符合
泡沫体积/ml《100700066-1991(2000)
消泡时间/s《5.03.0
具体实施例方式
实施例1:
11涤纶级乙二醇36kg、甘露醇1.0 kg、苯甲酸0.3 kg、己二酸0.7 kg、 甲基苯并三氮唑(TTA) 0.1 kg、对-石肖基苯甲酸0.05kg、聚醚(6100) 0.001 kg、磷酸钾0.3 kg、亚硝酸钠0.2 kg、硝酸钠0.25 kg、硼砂0.5 kg、 硅酸钠0.007 kg、水溶性荧光红0.002 kg、氢氧化钠0.45 kg、蒸馏水 60.14 kg。
制备方法(1)称取配方数量的15%的乙二醇和配方数量的15%
的蒸馏水加入配方数量的甘露醇、苯甲酸、己二酸、甲基苯并三氮唑
(TTA)、对-硝基苯甲酸、聚醚(6100);加热到5(TC;搅拌5min至 溶解；(2)称取配方数量的30%的蒸馏水中加入配方数量的磷酸钾、 亚硝酸钠、硝酸钠、硼砂、硅酸钠，加热到5(TC;搅拌5min至溶解； (3)把步骤(1)和(2)的半成品原料混合，搅拌5min; (4)在步骤 (3)的基础上，加入剩余数量的乙二醇和蒸馏水，加入配方数量的染 色剂，加入氢氧化钠，调整pH值和储备碱度至合格；(5)化验、过滤、 包装。 实施例2:
涤纶级乙二醇44kg、甘露醇1.25kg、苯甲酸0.5kg、己二酸0.8kg、 甲基苯并三氮唑(TTA) 0.15kg、对-硝基苯甲酸0.075kg、聚醚(6100) 0.002 kg、磷酸钾0.5 kg、亚硝酸钠0.22 kg、硝酸钠0.275 kg、硼砂0.75 kg、硅酸钠0.013 kg、均三嗪杀菌剂0.005 kg、巯基苯并噻唑钠(MBT) 0.025 kg、水溶性荧光蓝0.011 kg、氢氧化钠0.56 kg、蒸馏水50.864 kg。
制备方法
(l)称取配方数量的17%的乙二醇和配方数量的18°/。的蒸馏水加入配方数量的甘露醇、苯甲酸、己二酸、甲基苯并三氮唑(TTA)、对-硝基苯甲酸、聚醚(6100);加热到6(TC;搅拌7.5min至溶解；
(2) 称取配方数量的35%的蒸馏水中加入配方数量的磷酸钾、亚 硝酸钠、硝酸钠、硼砂、硅酸钠、均三嗪杀菌剂、巯基苯并噻唑钠(MBT); 加热到6(TC;搅拌7.5min至溶解；
(3) 把步骤(1)和(2)的半成品原料混合，搅拌7.5min;
(4) 在步骤(3)的基础上，加入剩余数量的乙二醇和蒸馏水，加 入配方数量的染色剂，加入氢氧化钠，调整pH值和储备碱度至合格；
(5) 化验、过滤、包装。 实施例3:
涤纶级乙二醇52kg、甘露醇1.5kg、苯甲酸0.7kg、己二酸0.9kg、 甲基苯并三氮唑(TTA) 0.2kg、对-硝基苯甲酸O.lkg、聚醚(6100) 0.004kg、磷酸钾0,7kg、亚硝酸钠0.25kg、硝酸钠0.3kg、硼砂l.Okg、 硅酸钠0.02kg、均三嗪杀菌剂O.Olkg、巯基苯并噻唑钠(MBT) 0.05kg、 水溶性荧光黄0.02kg、氢氧化钠0.68kg、蒸馏水41.566 kg。
制备方法
(1) 称取配方数量的20%的乙二醇和配方数量的20%的蒸馏水加 入配方数量的甘露醇、苯甲酸、己二酸、甲基苯并三氮唑(TTA)、对-硝基苯甲酸、聚醚(6100);加热到70。C;搅拌10min至溶解；
(2) 称取配方数量的40%的蒸馏水中加入配方数量的磷酸钾、亚 硝酸钠、硝酸钠、硼砂、硅酸钠、均三嗪杀菌剂、巯基苯并噻唑钠(MBT); 加热到7(TC;搅10min至溶解;(3) 把步骤(1)和(2)的半成品原料混合，搅拌10min;
(4) 在步骤(3)的基础上，加入剩余数量的乙二醇和蒸馏水，加 配方数量的入染色剂，加入氢氧化钠，调整pH值和储备碱度至合格；
(5) 化验、过滤、包装。 实施例4:
称取涤纶级乙二醇36kg、甘露醇1.5kg、苯甲酸0.7kg、己二酸0.9kg、 甲基苯并三氮唑(TTA) O.lkg、对-硝基苯甲酸0.05kg、聚醚(6100) 0.002kg、磷酸钾0.5kg、亚硝酸钠0.2kg、硝酸钠0.3kg、硼砂0.7kg、 硅酸钠0.009kg、均三嗪杀菌剂O.Olkg、巯基苯并噻唑钠(MBT)0.01kg、 水溶性荧光红0.002kg、氢氧化钠0.6kg、蒸馏水58.417kg;按照实施 例1方法调配成冰点为-23'C的一种适用于重型商用车发动机铝水箱的 低硅含量冷却液。 实施例5:
称取涤纶级乙二醇45kg、甘露醇1.5kg、苯甲酸0.7kg、己二酸0.9kg、 甲基苯并三氮唑(TTA) O.lkg、对-硝基苯甲酸0.05kg、聚醚(6100) 0.002kg、磷酸钾0.5kg、亚硝酸钠0.2kg、硝酸钠0.3kg、硼砂0.7kg、 硅酸钠0.009kg、均三嗪杀菌剂O.Olkg、巯基苯并噻唑钠(MBT)0.01kg、 染色剂0.002kg、氢氧化钠0.6kg、蒸馏水49.417kg;按照实施例2方 法调配成冰点为-35"C的一种适用于重型商用车发动机铝水箱的低硅含 量冷却液。 实施例6:
称取涤纶级乙二醇52kg、甘露醇1.5kg、苯甲酸0.7kg、己二酸0.9kg、甲基苯并三氮唑(TTA) O.lkg、对-石肖基苯甲酸0.05kg、聚醚(6100) 0.002kg、磷酸钾0.5kg、亚硝酸钠0.2kg、硝酸钠0.3kg、硼砂0.7kg、 硅酸钠0.009kg、均三嗪杀菌剂0.01kg、巯基苯并噻唑钠(MBT)0.01kg、 染色剂0.002kg、氢氧化钠0.6kg、蒸馏水42.417kg;按照实施例3方 法调配成冰点为-45'C的一种适用于重型商用车发动机铝水箱的低硅含 量冷却液。
权利要求
1、一种适用于重型商用车发动机铝水箱的低硅含量冷却液，其特征在于它包括以下重量份数比的原料；涤纶级乙二醇36～52份、甘露醇1.0～1.5份、苯甲酸0.3～0.7份、己二酸0.7～0.9份、甲基苯并三氮唑(TTA)0.1～0.2份、对-硝基苯甲酸0.05～0.1份、聚醚(6100)0.001～0.004份、磷酸钾0.3～0.7份、亚硝酸钠0.2～0.25份、硝酸钠0.25～0.3份、硼砂0.5～1.0份、硅酸钠0.007～0.02份、均三嗪杀菌剂0～0.01份、巯基苯并噻唑钠(MBT)0～0.05份、染色剂0.002～0.02份、氢氧化钠0.45～0.68份、用蒸馏水定容至100份。
2、如权利要求1所述的一种适用于重型商用车发动机铝水箱的低 硅含量冷却液的的制备方法，其特征是包括下列步骤(1) 称取配方数量的15 20%的乙二醇和配方数量的15 20%的蒸 馏水加入甘露醇1.0 1.5份、苯甲酸0.3 0.7份、己二酸0.7 0.9份、甲 基苯并三氮唑(TTA)0.1 0.2。/。、对-硝基苯甲酸0.05 0.1份、聚醚(6100) 0.001-0.004份；加热到50~70°C;搅拌5~10min至溶解；(2) 称取配方数量的30~40%的蒸馏水中加入磷酸钾0.3-0.7份、 亚硝酸钠0.2~0.25份、硝酸钠0.25~0.3份、硼砂0.5 1.0份、硅酸钠 0.007-0.02份、均三嗪杀菌剂0~0.01份、巯基苯并噻唑钠(MBT)0 0.05 份；加热到50 70'C;搅拌5 10min至溶解；(3) 把步骤(1)和(2)的半成品原料混合，搅拌5 10min;(4) 在步骤(3)的基础上，加入剩余数量的乙二醇和蒸馏水，加 入染色剂0.002 0.02份，加入氢氧化钠0.45 0.68份，调整pH值和储备碱度至合格；(5)化验、过滤、包装。
全文摘要
本发明涉及一种适用于重型商用车发动机铝水箱的低硅含量冷却液，属于冷却液。它包括以下重量份数比的原料；涤纶级乙二醇36～52份、甘露醇1.0～1.5份、苯甲酸0.3～0.7份、己二酸0.7～0.9份、甲基苯并三氮唑0.1～0.2份、对-硝基苯甲酸0.05～0.1份、聚醚0.001～0.004份、磷酸钾0.3～0.7份、亚硝酸钠0.2～0.25份、硝酸钠0.25～0.3份、硼砂0.5～1.0份、硅酸钠0.007～0.02份、氢氧化钠0.45～0.68份、用蒸馏水定容至100份。本发明有利于改善发动机水套的换热冷却性能，更适应于铝质的水箱散热器，适应于轿车和轻型车，更适应于重型商用车。
文档编号C09K5/00GK101602936SQ20091006733
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者张凤霞 申请人:长春市永畅石化有限责任公司