一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液及其应用的制作方法

本发明涉及一种化学混合物，具体涉及一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液。

背景技术

一般情况下，燃料电池由具有层叠多个作为发电单位的单电池和隔板而成的结构的电池堆构成。燃料电池堆由多层的电池(膜电极接合体、密封圈及分离板)和配置于电池的两个末端部的集电板、绝缘板及端板而制成。如此制成的燃料电池堆中，燃料、空气及冷却水等反应物通过歧管经由各个流路，并产生电化学反应，由此产电。

利用这种电化学反应来产电时，由于从电池堆中附随地产热，因此为了冷却该电池堆而在每数个电池上插入冷却板。由于燃料电池的冷却液在电池堆的内部循环并冷却电池堆，因此若冷却液的导电率高，则由电池堆产生的电朝向冷却液的一侧流动而耗电，导致发电力降低。并且，非工作时，冷却液也使周围的温度降低，在零下温度条件下有使用可能性的情况下，有如下忧虑：在纯水中被冷冻，因冷却液的体积膨胀而致使冷却板破损等燃料电池的电池性能受损。另一方面，就燃料电池系统冷却水初期开发阶段中多使用的去离子水而言，虽然电阻高，电绝缘性和冷却性能优秀，但具有在0℃以下温度下被冷冻的缺点，且具有燃料电池汽车的冷启动的问题和容易被燃料电池系统内的离子物质受污染而使电绝缘性急剧下降的问题。尤其，燃料电池汽车用冷却水为了保护燃料电池系统来阻止该燃料电池受到漏电影响，且防止因漏电引起的触电危险，应持有电绝缘性优秀的非导电性，且在-30℃以下温度下也不应冷冻，用于在冬季或严寒地区也可进行冷启动。

因这种问题所在，对于冬季不被冷冻且电绝缘性优秀的燃料电池冷却水的关注逐渐增多，上述冷却水适用为以往用于内燃机的冷却水的主基体物质即单乙二醇、单丙二醇等亚烷基乙二醇类和水的混合溶液。存在作为利用于燃料电池冷却液的主基体物质的甘醇类被氧化而产生离子性物质，致使导电率上升的问题，因此添加非离子型缓蚀剂及防止春蕾被氧化的有抗氧剂的需求性被逐步显现。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液及其应用，其目的在于，提供一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液，通过添加新型的非离子型缓蚀剂，能够显著降低冷却液的电导率，并对铁及铝基金属有很好的缓蚀能力，且具有很好的降温效果。

本发明提供一种一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液，由以下原料按照重量份制备而成：新型非离子型缓蚀剂10-20份、抗氧剂1-5份、自由醇10-30份、碱金属或碱土金属盐10-15份、去离子水100-120份；

所述新型非离子型缓蚀剂的结构通式为：

其中，lignin为木质素分子链，r＝氢，卤素，c1-c20直链或支链烷基，c2-c20直链或支链烯基，c2-c20直链或支链炔基，c1-c20直链或支链杂烷基，c2-c20直链或支链杂烯基，c2-c20直链或支链杂炔基，c3-c20直链或支链环烷基，c2-c20杂环烷基，c2-c20直链或支链烷基羧基，c2-c20直链或支链烷基甲酰胺基，c2-c20直链或支链烷基亚氨基，c1-c20直链或支链烷基磺酸基，c1-c20直链或支链烷基腈基。

作为本发明进一步的改进，由以下原料按照重量份制备而成：新型非离子型缓蚀剂12-17份、抗氧剂2-4份、自由醇15-25份、碱金属或碱土金属盐12-14份、去离子水105-115份。

作为本发明进一步的改进，由以下原料按照重量份制备而成：新型非离子型缓蚀剂15份、抗氧剂3份、自由醇20份、碱金属或碱土金属盐13份、去离子水110份。

作为本发明进一步的改进，抗氧剂选自二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉、三辛酯、三癸酯、三(十二碳醇)酯和三(十六碳醇)酯中的一种或几种。

作为本发明进一步的改进，自由醇选自乙二醇、二甘醇、丙二醇、一缩丙二醇、三甘醇、四甘醇、五甘醇、六甘醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、三缩四丙二醇、四缩五丙二醇、五缩六丙二醇、单乙二醇或单丙二醇中的一种或几种。

作为本发明进一步的改进，碱金属或碱土金属盐选自碱金属锂、钠、钾或碱土金属镁、钙、钡与乙酸、丙酸、琥珀酸、月桂酸、马来酸形成的盐中的一种或几种。

作为本发明进一步的改进，新型非离子型缓蚀剂按照以下方法制备而成：

步骤一、将对羟基苯甲醛和木质素混合，冰浴搅拌，滴加二氯亚砜，反应2h，过滤，乙醇反复洗涤固体，得到反应中间体ⅰ，中间体ⅰ：

步骤二、将中间体ⅰ与1-氯乙醇、三乙胺混合，室温反应2-4h，柱层析色谱分离得到中间体ⅱ，中间体ⅱ的结构式为：

步骤三、将中间体ⅱ与月桂酸、催化剂混合，加热搅拌反应4-6h，抽滤，乙醇反复洗涤固体，得到产物新型非离子型缓蚀剂。

作为本发明进一步的改进，催化剂选自n,n-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、n,n,n',n'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、n,n-二甲基苄胺、n-乙基吗啉、nmm、n,n’-二乙基哌嗪中的一种或几种。

作为本发明进一步的改进，步骤三中，加热温度为70-90℃。

本发明进一步保护一种上述添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液在燃料电池中的应用。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明制备了一种新型的非离子型缓蚀剂，原料来源广泛，生产成本低，制备工艺简单，且能够显著降低冷却液的电导率，并对铁及铝基金属有很好的缓蚀能力；

2.本发明的冷却液储备碱度大于3，具有很好的降温效果，同时不会使金属被腐蚀。

附图说明

图1为新型非离子型缓蚀剂的制备工艺图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。

实施例1一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液

原料组成：新型非离子型缓蚀剂10份、对苯二胺1份、二缩三丙二醇10份、乙酸钠10份、去离子水100份；

所述新型非离子型缓蚀剂的结构通式为：其中，lignin为木质素分子链，r＝氢，卤素，c1-c20直链或支链烷基，c2-c20直链或支链烯基，c2-c20直链或支链炔基，c1-c20直链或支链杂烷基，c2-c20直链或支链杂烯基，c2-c20直链或支链杂炔基，c3-c20直链或支链环烷基，c2-c20杂环烷基，c2-c20直链或支链烷基羧基，c2-c20直链或支链烷基甲酰胺基，c2-c20直链或支链烷基亚氨基，c1-c20直链或支链烷基磺酸基，c1-c20直链或支链烷基腈基。

新型非离子型缓蚀剂的制备：

步骤一、将对羟基苯甲醛和木质素混合，冰浴搅拌，滴加二氯亚砜，反应2h，过滤，乙醇反复洗涤固体，得到反应中间体ⅰ，中间体ⅰ：

反应方程式：

步骤二、将中间体ⅰ与1-氯乙醇、三乙胺混合，室温反应2h，柱层析色谱分离得到中间体ⅱ，中间体ⅱ的结构式为：

反应方程式：

步骤三、将中间体ⅱ与月桂酸、催化剂混合，加热至温度为70℃，搅拌反应4h，抽滤，乙醇反复洗涤固体，得到产物新型非离子型缓蚀剂。

反应方程式：

将制备的新型的非离子型缓蚀剂经分离提纯后进行ftir检测，结果如下：3238-3540cm-1为o-h伸缩振动吸收峰，2952cm-1为亚甲基非对称伸缩振动吸收峰，2835cm-1为亚甲基对称伸缩振动吸收峰，1650cm-1为c＝o伸缩振动吸收峰，1576cm-1和1477cm-1为苯环的骨架振动吸收峰，1400cm-1和1306cm-1为o-h面内弯曲振动吸收峰，1047cm-1为ar-o-c伸缩振动吸收峰，965cm-1、920cm-1和864cm-1为苯环上孤立的氢面外弯曲振动吸收峰，616cm-1为o-h面外弯曲振动吸收峰。

冷却液制备方法：将上述原料混合均匀后制得。

实施例2一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液

原料组成：新型非离子型缓蚀剂20份、二氢喹啉5份、六甘醇10份、乙二醇10份、一缩丙二醇10份、琥珀酸钾15份、去离子水120份；

新型非离子型缓蚀剂的制备：

步骤一、将对羟基苯甲醛和木质素混合，冰浴搅拌，滴加二氯亚砜，反应2h，过滤，乙醇反复洗涤固体，得到反应中间体ⅰ；

步骤二、将中间体ⅰ与1-氯乙醇、三乙胺混合，室温反应4h，柱层析色谱分离得到中间体ⅱ；

步骤三、将中间体ⅱ与月桂酸、催化剂混合，加热至温度为90℃，搅拌反应6h，抽滤，乙醇反复洗涤固体，得到产物新型非离子型缓蚀剂。

冷却液制备方法：将上述原料混合均匀后制得。

实施例3一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液

原料组成：新型非离子型缓蚀剂17份、三癸酯4份、三缩四丙二醇25份、月桂酸镁14份、去离子水115份；

新型非离子型缓蚀剂的制备：

步骤一、将对羟基苯甲醛和木质素混合，冰浴搅拌，滴加二氯亚砜，反应2h，过滤，乙醇反复洗涤固体，得到反应中间体ⅰ；

步骤二、将中间体ⅰ与1-氯乙醇、三乙胺混合，室温反应3h，柱层析色谱分离得到中间体ⅱ；

步骤三、将中间体ⅱ与月桂酸、催化剂混合，加热至温度为80℃，搅拌反应5h，抽滤，乙醇反复洗涤固体，得到产物新型非离子型缓蚀剂。

冷却液制备方法：将上述原料混合均匀后制得。

实施例4一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液

原料组成：新型非离子型缓蚀剂12份、三(十二碳醇)酯2份、自由醇15份、马来酸钠12份、去离子水105份；

冷却液制备方法：将上述原料混合均匀后制得。

实施例5一种添加新型非离子型缓蚀剂的冷却液

原料组成：新型非离子型缓蚀剂15份、三(十六碳醇)酯3份、二甘醇10份、丙二醇10份、月桂酸钾13份、去离子水110份；

冷却液制备方法：将上述原料混合均匀后制得。

对照例1按照专利zl201610496539.x“一种环保冷却液”的方法制备

一种环保冷却液，将47kg的丙二醇、23kg的丙三醇、2kg的脂肪酸、0.7kg的山梨酸钾、1.2kg的氢氧化钠、0.1kg的消泡剂及26kg去离子水混合均匀后制成100kg冷却液。

对照例2按照专利zl200910117101.6“一种节能冷却液”的方法制备

取乙二醇94kg、癸二酸1kg、正辛酸1.2kg投入调制釜中，开搅拌并升温至85～95℃，保温半小时；取氢氧化钾1kg和去离子水2.2kg配制氢氧化钾溶液搅拌下投入调制釜中，最后加入乌洛托品0.6kg搅拌均匀后冷却即得，冷却液ph值7.8～8.2。

测试例1性能测试

将本发明实施例1-5和对照例1-2制得的冷却液进行性能测试，结果见表1。

表1性能测试结果

注：cas112-2005的标准，冷却液冰点不高于-35℃，沸点不低于107℃，ph＝7.5-11.0，对有机涂料无影响，玻璃器皿金属腐蚀sh008588±2℃336h中，铜，黄酮，钢，铁，±10；锡，铝，±30。

由上表可知，本发明制备的冷却液对金属的腐蚀远低于标准要求，优于现有技术，储备碱度均大于3，综合性能优越。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。