传热流体及其使用的缓蚀剂配方的制作方法
【专利说明】传热流体及其使用的缓蚀剂配方
【背景技术】
[0001] 现代车用发动机通常需要传热流体（液体冷却剂）以提供对其冷却系统持久的、 全年的保护。传热流体的基本要求是为了高效的燃油经济性和润滑性而提供有效传热以控 制和保持发动机温度，并且防止由于冻结、沸溢或过热造成的发动机故障。对于传热流体的 一个附加的关键要求是在宽范围的温度和操作环境下对所有冷却系统金属提供防腐蚀保 护。用于发动机组，气缸盖，水泵，换热器以及其它由铝或铝合金制成的组件的铝的防腐蚀 保护是特别重要的。除了金属保护之外，防腐蚀保护有助于传热流体完成其将来自发动机 的多余热量传至散热器以用于耗散的基本功能。
[0002] 现在存在对于具有优异的传热和防腐蚀性的传热流体的持续需求。
【发明内容】
[0003] -种传热流体浓缩物至少部分地满足了这一需求。该传热流体浓缩物包含：大于 或等于85重量百分比的防冻剂（freezingpointdepressant) ;16到80ppm的镁离子；挫 类化合物；无机磷酸盐；羧酸盐；和丙烯酸盐/酯基聚合物，其中传热流体浓缩物的pH为7 到9. 5并且丙烯酸盐/酯基聚合物与镁离子的重量比为1到25。
[0004] 传热流体浓缩物可以被稀释以形成传热流体冷却剂，该传热流体冷却剂包含：小 于90重量百分比的防冻剂；水；8到60ppm的镁离子；唑类化合物；无机磷酸盐；羧酸；大于 0. 5ppm的钙离子；和丙烯酸盐/酯基聚合物，其中传热流体的pH为7到9. 5并且丙烯酸盐 /酯基聚合物与镁离子的重量比为1到25。
[0005] 在此还描述了一种包含此处所述的传热流体浓缩物或传热冷却剂以及传热设备 的传热系统。 详细说明
[0006] 在此公开了组合物的组分之间具有协同作用的传热流体浓缩物和传热流体组合 物。在包含乙二醇、水、羧酸盐、无机磷酸盐以及唑类化合物的传热流体中，观察到了镁离子 和丙烯酸盐/酯基聚合物之间的协同作用，如腐蚀测试和贮存测试中所示。当传热流体浓 缩物中丙烯酸盐/酯基聚合物与镁离子的比率（均为ppm或wt%)是1到25时，可以观察 到最佳性能。对于传热流体，结果表明加入l_15ppm的钙离子可以保证贮存的稳定性和优 异的防腐蚀性能。钙离子对于包含磷酸盐的传热流体中镁离子的溶解度的作用是特别出人 意料的。在pH为7到9. 5之间的水溶液中多种磷酸钙盐的高度不溶性将导致本领域技术 人员会预测由于溶液热力学考虑导致的不良溶解度。
[0007] 传热流体浓缩物和传热流体可以不含硅酸盐、硼酸盐和胺类。硝酸盐含量可以小 于50ppm，按重量计，基于传热流体浓缩物或传热流体的总重量。
[0008] 防冻剂可以是醇或醇的混合物。典型的醇包含单羟基醇或多羟基醇和它们的混 合物。醇可以选自由甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、糠醛、糠醇、四氢糠醇、乙氧基化糠醇、乙二醇、 丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、二乙二醇、三乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、二丙二醇、丁 二醇、丙三醇-1，2-二甲基醚、丙三醇-1，3-二甲基醚、丙三醇的单乙基醚、山梨糖醇、1，2， 6-己三醇、三羟甲基丙烷，烷氧基烷醇，例如甲氧基乙醇，以及前述两种或更多种的组合组 成的组。
[0009] 在传热流体浓缩物中防冻剂的量大于或等于85重量百分比（wt% )并且小于或等 于99wt%，基于传热流体浓缩物的总重量。在此范围内，防冻浓缩物的量可以大于或等于 86wt%、大于或等于87wt%、大于或等于88wt%、大于或等于89wt%、大于或等于90wt%、 大于或等于91wt%、大于或等于92wt%、大于或等于93wt%、大于或等于94wt%、大于或等 于95wt%、大于或等于96wt%、大于或等于97wt%、或大于或等于98wt%。
[0010] 所述羧酸盐具有6到20个碳原子。术语"羧酸盐"包括羧酸、其盐或羧酸和羧酸 盐的组合。羧酸盐可包含一个或多个羧基并且可以是线性或支化的。特别地可以考虑使用 羧酸盐的组合并且包含在术语"羧酸盐"或"羧酸"。典型的脂肪族羧酸盐包括2-乙基己 酸、己酸、庚酸、辛酸、新癸酸、癸酸、壬酸、异庚酸、十二酸、癸二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、 壬二酸、十二烷二酸，以及前述的两种或更多种的组合。典型的芳香族羧酸盐包括苯甲酸、 甲苯酸或甲基苯甲酸、叔丁基苯甲酸、烷氧基苯甲酸，例如，甲氧基苯甲酸（或邻、间、对-甲 氧基苯甲酸）、水杨酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、苯乙酸、扁桃酸、1，2,4-苯三 甲酸，以及前述两种或更多种的组合。
[0011] 在传热流体浓缩物中，羧酸盐的量为1到10wt%，基于传热流体浓缩物的总重量。 在这一范围内，用量可以大于或等于1. 5wt%，或，更具体地，大于或等于2 %。同样在此范 围内，用量可以小于或等于7wt%，或，更具体地，小于或等于5wt%。
[0012] 无机磷酸盐可以是磷酸、正磷酸钠、正磷酸钾、焦磷酸钠、焦磷酸钾、多磷酸钠、多 磷酸钾、六偏磷酸钠、六偏磷酸钾，或两种或更多种前述无机磷酸盐的组合。
[0013] 在传热流体浓缩物中，无机磷酸盐可以以0. 10wt%到0. 60wt%的量存在，基于传 热流体浓缩物的总重量。在此范围内，用量可以大于或等于〇. 1lwt%，或，更具体地，大于或 等于0. 12wt%。同样在此范围内用量可以小于或等于0. 45wt%，或，更具体地，小于或等于 0. 40wt%。
[0014] 传热流体添加剂组合物包含唑类。典型的唑类包含苯并三唑、甲苯基三唑、甲基苯 并三唑（例如，4-甲基苯并三唑和5-甲基苯并三唑）、丁基苯并三唑和其它烷基苯并三唑 (例如，包含2到20个碳原子的烷基基团）、巯基苯并噻唑、噻唑和其它取代噻唑、咪唑、苯 并咪唑和其它取代咪唑、吲唑和取代吲唑、四唑、四氢甲苯基三唑和取代四唑。两种或更多 种前述的唑类还可以组合使用并且唑类的组合包含在术语"唑"中。
[0015] 在传热流体浓缩物中，该挫类化合物可以以0.Olwt%至3wt%的量存在，基于传 热流体浓缩物的总重量。在此范围内，唑类化合物的量可以大于或等于〇. 〇5wt%，或，更具 体地，大于或等于〇.lwt%。同样在此范围内，唑类化合物可以以小于或等于2wt%，或，更 具体地，小于或等于lwt%的量存在。
[0016] 镁离子来自于一旦溶于室温下的含水溶液可以产生镁离子的镁化合物。镁化合物 可以是无机镁化合物，例如硝酸镁、硫酸镁、钼酸镁、钨酸镁、钒酸镁、高氯酸镁、氢氧化镁或 它们的组合。镁化合物在传热流体中是可溶的。可溶的，在此使用的，其定义为溶解的以至 于没有肉眼可见的颗粒物。镁化合物还可以是由镁离子和包含一个或多个羧酸基团的有 机酸形成的镁盐，例如聚丙烯酸镁、聚马来酸镁、乳酸镁、柠檬酸镁、酒石酸镁、葡萄糖酸镁、 葡庚糖酸镁、乙醇酸镁、葡萄糖二酸镁、琥珀酸镁、羟基琥珀酸镁、己二酸镁、草酸镁、丙二酸 镁、氨基磺酸镁、甲酸镁、乙酸镁、丙酸镁、脂肪族三羧酸或芳香族四羧酸的镁盐和前述镁化 合物的组合。
[0017] 在传热流体浓缩物中，镁化合物的存在量使得传热流体具有在传热流体浓缩物中 的16到80份每百万重量份（ppm)的镁离子浓度。在此范围内，镁离子浓度可以大于或等 于20ppm，或，更具体地，大于或等于22ppm。同样在此范围内，镁离子浓度可以小于或等于 75ppm，或，更具体地，小于或等于70ppm。
[0018] 传热流体浓缩物包含丙烯酸盐/酯基聚合物。丙烯酸盐/酯基聚合物是水溶性聚 合物（平均分子量200至200000道尔顿）。典型的丙烯酸盐/酯聚合物包含聚丙烯酸盐/ 酯、丙烯酸盐/酯基聚合物、共聚物、三元共聚物和四元共聚物，例如丙烯酸盐/酯/丙烯酰 胺共聚物、聚甲基丙烯酸盐/酯、聚马来酸或马来酸酐聚合物、马来酸基聚合物、它们的共 聚物和三元共聚物、改性丙烯酰胺基聚合物、包含聚丙烯酰胺、丙烯酰胺基共聚物和三元共 聚物。通常地，适用的水溶性聚合物包含均聚物、共聚物、三元共聚物和互聚物，其具有（1) 至少一种包含(： 3到C16单烯键不饱和单羧酸或二羧酸或它们的盐的单体单元；或（2)至少 一种包含(： 3到C16单烯键不饱和单羧酸或二羧酸衍生物的单体单元，例如酰胺类、腈类、羧 酸酯类、酰卤（例如酰氯）和酸酐和它们的组合。在一些实施方案中，丙烯酸盐/酯基聚合 物包含膦基聚丙烯酸盐/酯。
[0019] 在传热流体浓缩物（和由浓缩物制成的传热流体）中，丙烯酸盐/酯基聚合物的 量是基于镁离子的量选择的。丙烯酸盐/酯基聚合物与镁离子的比率是大于1且小于25 的。在此范围内，比率可以大于或等于2或，更具体地，大于或等于3。同样在此范围内，比 率可以小于或等于20,或，更具体地，小于或等于15。丙烯酸根离子比率是使用溶解于浓缩 物中的丙烯酸盐/酯基聚合物的量（重量）测定的。
[0020] 传热流体浓缩物可进一步包含钙离子。钙离子来自于