Патент на изобретение №2356928
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) АНТИФРИЗ
(57) Реферат:
Изобретение относится к антифризу на основе этиленгликоля, который содержит следующие компоненты при соотношении, мас.%: щелочной агент 6,4-8,7; натриевая соль 2-меркаптобензтиазола 0,015-0,03; ингибитор солеотложения 0,055-0,065; капролактам 0,020-0,03; краситель 0,002-0,004; вода 1,28-1,38; пеногаситель 0,002-0,003; этиленгликоль остальное. В качестве щелочного агента состав содержит смесь неорганического и органического фосфатов – фосфата щелочных металлов и фосфата триэтаноламина при соотношении одного к другому, равном 0,015-0,09. В качестве ингибитора солеотложения используют смесь динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и оксиэтилендифосфоновой кислоты при их соотношении 3:1. Технический результат – увеличение срока эксплуатации антифриза, его стабильность при высоких температурах, снижение токсичности, коррозионная стабильность в отношении металлов при сохранении устойчивости к жесткой воде. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к составам антифризов для систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания и теплоносителям в теплообменных аппаратах. В настоящее время известно множество составов антифризов на основе гликоля. Так, из описания к патенту СА 2333046 (МПК 7 C02F 5/10, опубликован 02.12.1999) известна композиция антифриза на основе гликоля, который также содержит поликарбоксилат, соль, выбранную из группы: нитрат натрия, нитрат калия, нитрат магния, нитрат кальция, нитрат лития или их смесь, натриевую соль 2-меркаптобензтиазоло, водорастворимые триазолы, кремниевые сополимеры, фосфаты щелочных металлов и их смеси, пеногаситель, а также молибдаты натрия, калия, триоксид молибдена, молибденовая кислота. Недостатками известного состава являются нежелательное присутствие в них молибдатов, нитратов, нитритов, которые, как известно, оказывают вредное влияние на организм человека и на окружающую среду. Кроме этого, присутствие нитратов в составе данного антифриза не позволяет использовать его совместно с другими антифризами в системах охлаждения автомобилей. Также известен антифриз, содержащий этиленгликоль, ортофосфорную кислоту, гидроксид калия, карбонат натрия, ингибитор солеотложения, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, циклогексанон, пеногаситель, краситель и воду (патент РФ Основным недостатком является недостаточная коррозионная стойкость по отношению к алюминию. Из патента РФ Наличие тетрабората натрия способствует увеличению коррозии алюминия и его сплавов, особенно, при повышенных температурах. Из патента РФ Однако из-за переизбытка натриевых солей в составе система неустойчива, что приводит к расслоению антифриза при хранении и при перепадах температур. Также известен состав антифрриза, содержащий: ортофосфорную кислоту, триэтаноламин, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, двуводную динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, капролактам, дигидроксибензол, фосфит, пеногаситель, краситель, спирт н-бутиловый, воду и этиленгликоль (патент РФ Как показали проведенные испытания, состав известного антифриза характеризуется недостаточной коррозионной стойкостью по отношению к алюминию. Наиболее близким аналогом к патентуемому составу является антифриз на основе этиленгликоля, содержащий, (мас.%): ортофосфорную кислоту 0,2÷1,0, калий углекислый 0,5÷2,0, натриевую соль 2-меркаптобензтиазола 0,005÷0,1, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,01÷0,1, капролактам 0,01÷1,0, высокомодульное жидкое стекло 0,8÷1,0, бутиловый спирт 0,01÷0,03, пеногаситель 0,001÷0,003, краситель 0,002÷0,003 и воду (патент РФ Несмотря на высокие антикоррозионные свойства данного антифриза, его недостатками являются: относительно низкий резервный запас щелочности 13,0-15,0, тогда как срок эксплуатации антифриза, его технический ресурс, определяется величиной буферной емкости или щелочности, необходимой для нейтрализации продуктов окисления в теплоносителе и поддержания оптимального рН раствора. Введение в состав охлаждающей жидкости высокомодульного жидкого стекла способствует образованию гелеобразных осадков в условиях эксплуатации при высоких температурах. Кроме того, содержание этиленгликоля 54,0-65,0 мас.% указывает на то, что раствор не является концентратом охлаждающей жидкости и, как следствие, не экономичен в использовании. Технический результат изобретения заключается в повышении срока эксплуатации антифриза, стабильности антифриза при высоких температурах, обеспечении совместимости с другими антифризами, снижении токсичности, обеспечении коррозионной стабильности в отношении как цветных, так и черных металлов при сохранении устойчивости к жесткой воде. Технический результат достигается за счет получения антифриза на основе этиленгликоля, содержащего натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, ингибитор солеотложения, капролактам, пеногаситель, краситель, воду и щелочной агент, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента состав содержит смесь неорганического и органического фосфатов – фосфата щелочных металлов и фосфата триэтаноламина – при следующем соотношении компонентов, мас.%: щелочной агент 6,4-8,7 натриевая соль 2-меркаптобензтиазола 0,015-0,03 ингибитор солеотложения 0,055-0,065 капролактам 0,020-0,03 краситель 0,002-0,004 вода 1,28-1,38 пеногаситель 0,002-0,003 этиленгликоль остальное при этом соотношение фосфата щелочных металлов к фосфату триэтаноламина в щелочном агенте составляет 0,015-0,09, а в качестве ингибитора солеотложения используют смесь динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и оксиэтилендифосфоновой кислоты при их соотношении 3:1. В качестве неорганического фосфата щелочных металлов в щелочном агенте предпочтительно использовать фосфат калия. Для обеспечения баланса натриевых и калиевых солей и, следовательно, повышения устойчивости к перепадам температур щелочной агент содержит фосфат калия в количестве 0,1-0,6 мас.% и фосфат триэтаноламина 6,3-8,6 мас.%. Предпочтительно щелочной агент содержит фосфат калия в количестве 0,2-0,4 мас.% и фосфат триэтаноламина 6,5-7,5 мас.%. В качестве пеногасителя используется любой кремнийорганический пеногаситель, например продукт 139-282 по ТУ 6-02-1-529-86. В качестве красителя используют любой спиртоводорастворимый краситель, например флуоресцеин-натрий по ТУ 6-14-391-76. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный состав антифриза отличается от известного составом щелочного агента и соотношением его компонентов, и, таким образом, данное техническое решение соответствует критерию новизна. Использование в качестве щелочного агента смеси неорганического фосфата щелочных металлов с фосфатом триэтаноламина позволят получить состав антифриза, не оказывающего токсичного воздействия на организм человека и окружающую среду, характеризующегося высокими защитными свойствами. Применение в предложенном составе охлаждающей жидкости найденных соотношений компонентов щелочного агента, наряду с известными и найденными соотношениями всех остальных компонентов, обеспечивает высокую щелочность раствора, коррозионную стабильность состава относительно конструкционных материалов (медь, латунь, припой, сталь чугун, алюминий) при сохранении устойчивости в жесткой воде. Использование в качестве ингибитора солеотложения смеси динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и оксиэтилендифосфоновой кислоты с подобранным оптимальным соотношением 3:1 позволяет предотвращать различные по химическому составу солеотложения. Данный состав ингибитора характеризуется селективностью действия, удаляет продукты не только накипи, но и коррозии, не разрушая части деталей из черных и цветных металлов, а также позволяет очистить от застаревших слоев накипи и коррозии детали. Это объясняется тем, что оксиэтилендифосфоновая кислота адсорбируется на поверхности зародышей кристаллов образовавшейся накипи, препятствуя ее дальнейшей кристаллизации, поэтому при введении в состав антифриза накипь не образуется даже при нагревании в очень жесткой воды. Кроме этого, оксиэтилендифосфоновая кислота обладает способностью адсорбироваться не только на поверхности зародышей кристаллов, но и на металлических поверхностях с образованием на поверхности пленки, которая затрудняет доступ кислорода к поверхности металла, вследствие чего скорость коррозии металла снижается. Также состав имеет нейтральную или слабощелочную реакцию, это предотвращает возможное усиление коррозии деталей оборудования из-за снижения рН водной среды. Как показали проведенные испытания патентуемого состава антифриза при использовании такого ингибитора, степень защиты металла от коррозии при использовании таких ингибиторов может достигать 98%. Далее изобретение поясняется примерами, в которых в качестве неорганического фосфата щелочных металлов используют фосфат калия. Пример 1. В емкость помещают 90,62 г этиленгликоля, 7,5 г фосфата триэтаноламина, 0,4 г фосфата калия, 0,02 г натриевой соли 2-меркаптобензтиазола, 0,02 г капролактама, 0,065 г ингибитора солеотложения (смесь динатриевой соли тетрауксусной кислоты и оксидиэтиленфосфоновой кислоты, при этом динатриевую соль тетрауксусной кислоты берут в количестве 0,004875, а оксидиэтиленфосфоновую кислоту 0,001625, то есть обеспечивается заданное соотношение 3:1), 0,0025 г красителя, 0,0025 г пеногасителя, 1,37 г воды и перемешивают в течение 1 часа до полного растворения компонентов. Аналогично готовят антифризы по примерам 2-22. Составы антифризов, приготовленных в соответствии с наиболее близким аналогом и патентуемому составу, приведены в табл. 1. Примеры 23-25 демонстрируют составы антифризов, где в качестве щелочного агента использован фосфат натрия. Образцы антифризов, составы которых представлены в табл. 1, подвергают коррозионным испытаниям в виде их 50%-ных растворов по методике ASTM D 1384 в течение 336 ч при 88±1°С с аэрацией воздухом. Сравнительные результаты коррозионных испытаний представлены в табл. 2. Определение резерва щелочности проводят по методике ASTM D 1121. Водородный показатель рН измеряют в 50%-ных растворах образцов по методике ASTM D 1287. Образцы антифризов испытывают на стойкость в жесткой воде по ГОСТ 28084-89. Критерием устойчивости антифриза к жесткой воде является отсутствие расслоения жидкой фазы и осадка. Основные физико-химические свойства антифриза представлены в табл. 3. Как видно из табл. 2, изменение соотношений фосфатов калия и фосфата триэтаноламина в составе щелочного агента, выходящее за рамки предложенного (0,1-0,6 мас.% фосфата калия, 6,3-8,6 мас.% фосфата триэтаноламина), снижает резерв щелочности, вызывает усиление коррозии металлов, приводит к выпадению осадка или не оказывает положительного эффекта, примеры (5-8, 11, 12). Нижним пределом, обеспечивающим значение показателя щелочности, равное 18, при сохранении высокой антикоррозийной активности и устойчивости к жесткой воде, является антифриз, содержащий в щелочном компоненте фосфат триэтаноламина 6,3 мас.% и фосфат калия 0,1 мас.% (пример 4). В составах, приведенных в примерах (1-4, 9, 10, 17-19, 22), показано, что использование найденного соотношения солей фосфатов в комплексе с другими ингибиторами коррозии обеспечивает эффективную защиту меди, латуни, припоя, чугуна, стали, алюминия. Введение ингибирующих присадок – капролактама, натриевой соли 2-меркаптобензтиазола и ингибитора солеотложения в концентрациях, отличающихся от заявленных пределов, приводит к снижению коррозионной стойкости металлов, выпадению осадка либо не улучшает защитных свойств, примеры (13-16, 20, 21). Разбавление концентрата охлаждающей жидкости водой позволяет получить антифризы с температурой замерзания от минус 65°С до минус 20°С. Таким образом, применение в предложенном составе антифриза, наряду с известными и найденными соотношениями всех компонентов, обеспечивает такие свойства, которые проявляются только в указанном техническом решении, а именно высокую антикоррозийную защиту по отношению к меди, латуни, припою, стали, чугуну, алюминию; повышение стабильности состава за счет значительного увеличения резерва щелочности; устойчивости в жесткой воде.
Формула изобретения
1. Антифриз на основе этиленгликоля, содержащий натриевую соль 2-меркаптобензтиазола, ингибитор солеотложения, капролактам, пеногаситель, краситель, воду и щелочной агент, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента состав содержит смесь неорганического и органического фосфатов – фосфата щелочных металлов и фосфата триэтаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:
при этом соотношение фосфата щелочных металлов к фосфату триэтаноламина в щелочном агенте составляет 0,015-0,09, в качестве ингибитора солеотложения используют смесь динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и оксиэтилендифосфоновой кислоты при их соотношении 3:1. 2. Антифриз по п.1, отличающийся тем, что в качестве фосфата щелочных металлов применяют фосфат калия. 3. Антифриз по п.1, отличающийся тем, что щелочной агент содержит фосфат калия в количестве 0,1-0,6 мас.% и фосфат триэтаноламина – 6,3-8,1 мас.%. 4. Антифриз по п.1, отличающийся тем, что щелочной агент содержит фосфат калия в количестве 0,2-0,4 мас.% и фосфат триэтаноламина – 6,5-7,5 мас.%.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
601
