一种发动机用智能冷却液的制作方法

文档序号:17484388发布日期:2019-04-20 06:39阅读:374来源:国知局

本发明涉及制冷液领域,特别是一种发动机用智能冷却液。



背景技术:

发动机冷却液,俗称防冻液,是发动机正常运转的主要液体配件之一,性能的好坏,直接影响到发动机的正常运转与使用寿命。

汽车发动机主要以气缸和活塞作为能量转换机构的内燃机。工作时,气缸内的气体温度可高达1727℃~2527℃。发动机的热效率一般不超过50%,大部分燃烧热能被冷却系统和制动系统带走。冷却系统把受热零件吸收的部分热量及时散发出去,确保发动机在最适宜的温度状态下工作。若不及时导热冷却,将造成发动机零部件温度过高,导致运动件因受热膨胀而受阻甚至卡死。并且,高温还会造成发动机零部件的机械强度下降,使润滑油失去作用等。

因此,如何确保发动机这一汽车最核心部件在最佳温度下工作至关重要。目前,市场所用发动机的最佳工作温度基本上都处于85-95℃温度区间。温度过低,将增加耗油量;温度过高,效率会降低甚至损坏。

gumbos材料是2006年由美国路易斯安那州立大学的warner教授最早发现并提出来的一类熔点在25℃~250℃的类离子液体的智能热导材料。本发明所合成的gumbos材料(pvsc10bf6)熔点为87℃,即材料在87℃左右固液相转变,由不良热导材料转变成优质热导材料离子液体,导热性能迅速增加。低温时,pvsc10bf6是一种不良热导性的超微固体粒子,可降低体系的散热性,增强体系的保温性,减少发动机的预热时间;当体系达到最佳工作温度区域(87℃左右)时,pvsc10bf6智能因子吸热逐渐转变成具有超强导热性能的类离子液体材料,辅助导热,增强体系导热性,使发动机长期处于最佳工作温度,达到智能调节效果。目前,尚未发现类似的产品。

不仅如此,目前国内外发动机所使用的和市场上所出售的冷却液几乎都是乙二醇型含水冷却液,占市场的90%以上。这类含水冷却液,存在沸点低,易“开锅”,易气蚀,防腐性能不够理想,在使用过程中会出现多金属防护不全面,尤其是铸铝合金、焊锡出现普遍或局部腐蚀,已经不满足于市场需求。并且长久使用含水冷却液还会使冷却系统出现水垢、开锅等一系列问题,造成冷却液1-2年需更换一次。

有鉴于此,人们开发了第二代有机型无水冷却液,消除了传统水基型产品的上述缺陷,可实现免更换、无腐蚀、不结垢等诸多优异特点,且已被广泛应用于乘用汽车冷却系统等多个具体领域,例如cn1336410a、cn101955756a、cn103351851a、cn103059819a和cn102367379a公开了几种不同添加剂和全有机基础液的全寿命发动机冷却液。因为添加适当比例的添加剂而构建了较为合理的缓蚀体系,且不含水,彻底解决了腐蚀问题。所述无水冷却液冰点-50℃以下、沸点能达到180℃,解决发动机过热问题,并在极端寒冷的天气彻底解决水箱冻结的问题。

为了进一步增强这类冷却液的热交换性能,在第二代有机型无水冷却液的基础上,通过添加不同种类的纳米流体,试图增强其热传导性能。例如:cn102031093a公开了一种纳米无水防冻液的制备方法,在防冻基础液中加入4-6wt%的纳米颗粒,以提高防冻液产品的品质。cn102585782a在冷却液基础液中添加纳米氧化物以增强其热传导性能,使其适用于发动机高温低压冷却的纳米无水冷却油。cn102703039a通过添加含二氧化硅纳米颗粒的纳米流体;cn103468227a公开了一种碳纳米管无水冷却液,通过添加碳纳米管,能够大幅度地提高其导热系数。cn103666681a和cn105969318a分别通过添加纳米氧化铝和超细硅藻土得到了2种强化传热的纳米冷却液。目前这类冷却液虽然能在一定程度上弥补了第二代有机型无水冷却液热传导性有所欠缺的劣势,但在市场占有的份额非常少,主要是因为纳米流体的稳定性,使用时间过长,存在易聚沉,甚至堵塞管道的风险,因此,制备更加先进的材料添加剂,构建更完善的冷却液体系仍值得期待,也更是本发明的基础。



技术实现要素:

本发明的目的是为了解决上述问题,设计了一种发动机用智能冷却液。

实现上述目的本发明的技术方案为,一种发动机用智能冷却液,由质量百分比为50~90%的丙二醇、质量百分比为1.5~15%的智能因子、质量百分比为2.5~13.5%的复合缓蚀剂、质量百分比为0.5~5%的碱值储备剂、质量百分比为1.5~2.5%的消泡剂和质量百分比为4~17%的降粘剂混合并搅拌均匀至溶解即得智能冷却液。

进一步的,所述的智能因子为gumbos材料,相转变温度为86℃—90℃,其质量百分比为1.5~15%。

进一步的,所述的gumbos材料(pvsc10bf6)是由离子交换法制备的,包括如下步骤:

步骤s1氯化聚(2-乙烯吡啶-co-苯乙烯)的制备;

步骤s2pvsc10bf6的制备。

所述步骤s1具体如下:以氯化聚(2-乙烯吡啶-co-苯乙烯)(pvs,分子量mw=220000)和1-氯癸烷为原料,甲苯为溶剂,120℃回流24h,得到氯化聚(2-乙烯吡啶-co-苯乙烯)。

所述步骤s2具体如下:氯化聚(2-乙烯吡啶-co-苯乙烯)溶解于甲苯/甲醇混合溶剂中,40℃回流12h,与六氟磷酸钾发生离子交换反应,依次用甲苯和乙醇洗涤,干燥后得到六氟磷酸聚(2-乙烯吡啶-co-苯乙烯)盐(pvsc10bf6)。

进一步的,所述复合缓蚀剂由复合缓蚀剂由质量百分比为0.5~3.5%的氧化型缓蚀剂和质量百分比为2.0~15%的非氧化型缓蚀剂混合搅拌而成,所述氧化型缓蚀剂是质量百分比为0.5~3.5%的钼酸钠,所述非氧化型缓蚀剂是由质量百分比为0.1~1%的癸二酸、质量百分比为0.1~1%的辛酸、质量百分比为0.7~7%的甲基苯三氮唑、质量百分比为0.7~5%的苯甲酸钠和质量百分比为0.4~1%的硅酸酯混合而成。

进一步的,质量百分比为0.5~4%的所述碱值保持剂为磷酸-氢氧化钠-三乙醇胺复合物;质量百分比为1.5%的消泡剂为聚醚消泡剂;质量百分比为5~17%的所述降粘剂为二乙二醇丁醚。

利用本发明的技术方案制作的一种发动机用智能冷却液,智能控温、抗腐性好,长效环保。本发明可实现智能控温的原因是添加了特殊智能热导因子(pvsc10bf6)。汽车热车(启动)阶段,冷却系统温度低于87℃。此时,pvsc10bf6材料为固体微粒分散在冷却液中。在聚沉作用下,部分固体微粒在传热与散热管道表面沉积,形成一薄隔热层,降低散热性;同时,可使传热与散热管道表面的活化凹坑的分布与尺度发生改变,进而影响气泡成核和气泡成长过程,造成泡状沸腾,传热效率降低。这样以来,利于保温,缩短热车时间。随着汽车的正常行驶,冷却体系的温度会逐渐升高。我们都知道,汽车发动机的最佳工作温度是85℃~95℃。如果冷却液体系能长期稳定维持在此温度区间,尤其是87℃~90℃,将利于发动机长期处于最佳的工作状态。87℃正好是pvsc10bf6材料的相转变温度。当冷却液温度达到87℃时,固体逐渐转变为离子液体,此过程会不断吸收热量,此相转变将有助于维持体系的温度。并且,一旦温度超过90℃,pvsc10bf6即完全转变为典型的离子液体。此时,pvsc10bf6离子液体的载热容量在同等条件下,比道生油的载热容量高出30%以上;比neosk油“260的载热容量高出近47%,比丙二醇的载热容量高出200%。与丙二醇完全互溶,热稳定性和化学稳定性高,导热系数达到普通丙二醇冷却液的1.7倍,可以高效辅助实现散热,确保汽车长时间运行时,冷却体系依旧处于发动机的最佳工作温度,保护发动机。汽车停止运行,冷却体系温度逐渐降低,pvsc10bf6离子液体会慢慢放热,逐渐凝固变成pvsc10bf6固体微粒,冷却液导热性随之逐渐变弱,有利于冷却液体系保持温度。这样即使在冬天,都能确保停车3到5小时后,冷却液还能维持一定的温度,确保发动机再次发动时缩短预热时间,减少发动机怠速预热时间,保护发动机。

具体实施方式

实施例1

称取525kg的丙二醇,边加热边搅拌,加热到98℃,依次加入150kg的pvsc10bf6,20kg的钼酸钠,5kg的癸二酸,5kg的辛酸,50kg的甲基苯三氮唑,30kg的苯甲酸钠,5kg的硅酸酯,25kg的三乙醇胺,15kg的聚醚消泡剂,170kg的二乙二醇丁醚,继续加热搅拌均匀至完全溶解,即得冷却液。本发明的冷却液成品,其冰点为-65℃,沸点为191℃。

在低温时,pvsc10bf6的透射电镜图(tem),可以清晰地看出,低温时pvsc10bf6粒子的粒径平均为5nm左右,易分散,发生了少量聚沉团聚(但pvsc10bf6相转变以后,冷却液就变成了澄清溶液)。

智能因子为gumbos材料,相转变温度为86℃时的,可见温度不超过86℃时,样品为不透明的乳液;智能因子为gumbos材料为90℃时,样品变成澄清透明的溶液。在87℃~90℃的温度区间内,样品中智能因子发生了相转变。

实施例2

称取650kg的丙二醇,边加热边搅拌,加热到98℃,依次加入100kg的pvsc10bf6,30kg的钼酸钠,8kg的癸二酸,7kg的辛酸,40kg的甲基苯三氮唑,15kg的苯甲酸钠,5kg的硅酸酯,30kg的三乙醇胺,15kg的聚醚消泡剂,100kg的二乙二醇丁醚,继续加热搅拌均匀至完全溶解,即得冷却液。本发明的冷却液成品,其冰点为-58℃,沸点为182℃。

实施例3

称取725kg的丙二醇,边加热边搅拌,加热到98℃,依次加入70kg的pvsc10bf6,20kg的钼酸钠,5kg的癸二酸,5kg的辛酸,50kg的甲基苯三氮唑,30kg的苯甲酸钠,,5kg的硅酸酯,25kg的三乙醇胺,15kg的聚醚消泡剂,50kg的二乙二醇丁醚,继续加热搅拌均匀至完全溶解,即得冷却液。本发明的冷却液成品,其冰点为-53℃,沸点为178℃。

本发明实例1样品,采用国标玻璃器皿腐蚀方法检验结果如国标比对,检验数据如下:

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案,本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理,属于本发明的保护范围之内。

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