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汽车防冻液配方、生产技术

2023-10-16 08:48:00

据调查，全球50%以上的汽车发动机故障来源于冷却系统！由此可见合理选配防冻液的重要性。目前市场上所销售的大部分防冻液是以乙二醇为主要原料的产品，再加入适量的有机或无机盐类来达到防腐防锈的作用。

衡量防冻液的优劣主要有以下两点：首先是防冻效果，水的冰点是0℃，一般普通型的防冻液都可达到-40℃，而优质的防冻液应能达到-60℃左右，这是标定防冻液质量的一个重要指标；另一个是防冻液的沸点，水的沸点是100℃，而防冻液至少应达到108℃以上，也就是说冰点越低，沸点越高，其中的温差越大，相对来说防冻液的品质就越好。

防冻液组成：

防冻剂是防冻液的主要成分，约占防冻液原液的92 %～98 %，防冻液原液可以根据各地气温的高低，按一定比例与水混合，将冰点控制在适当范围内。有效的防冻剂是各种有机醇。各国从50年代以来几乎全部采用乙二醇作为防冻剂。乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味和具有吸湿性的粘稠液体，它能以任何比例与水相溶。乙二醇的浓度不同时。冰点亦不同。
乙二醇--水防冻液的冰点同乙二醇质量分数不成线性关系。它的水溶液的冰点并不完全是随浓度的增加而降低，当浓度超过70 %时，冰点反而上升。在配制过程中，应从实际出发加以合理选择，以达到防冻性及经济性的要求。一般可根据该地区最低气温并参考表1数据，进行防冻液配制。在中国江南，一般采用乙二醇质量分数为40 %的配比，而在寒冷的北方，需取乙二醇质量分数50 %左右的配比比较适宜。

缓蚀剂：

汽车冷却系统一般由铜、铝、铸铁、钢、焊锡组成，乙二醇防冻液在长期工作中会引起冷却系统的材质腐蚀，腐蚀介质是水和乙二醇。关于水对金属的腐蚀已为人们所熟悉，而乙二醇在常温下不会引起材质的明显腐蚀，但温度升高，乙二醇会被氧化，使酸度增高，生成多种腐蚀性物质：这些腐蚀物质的析出而引起发动机热传导率下降，致使冷却器管部易堵塞，引起发动机过热，所以，必须在防冻液中添加缓蚀剂。而且要求添加的缓蚀剂具有用量少及缓蚀效果好的特点。

缓蚀剂可分为两类：一类是无机化合物缓蚀剂，它包括偏硅酸盐、磷酸盐、钨酸盐、硼酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐、苯甲酸盐等。作为无机化合物缓蚀剂，可使金属表面形成一层致密的钝化膜，能阻滞或防止金属的渗氢和渗酸作用。例如，加入0. 05 %～0. 03 %的偏硅酸钠可防止铝制件的腐蚀。另一类是有机化合物缓蚀剂，在防冻液中常作防锈添加剂使用。常用的有三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐等，缓蚀性能较好，如仅添加0. 1 %～0. 5 %的苯并三氮唑即可防止铜制构件的腐蚀。不同成分的金属构件需用不同的缓蚀剂，亚硝酸钠对钢、铸铁的缓蚀效果好，但对焊料产生孔蚀；三乙醇胺、磷酸盐、有机磷酸盐虽对黑色金属缓蚀效果好，但对黄铜、紫铜有腐蚀；硅酸盐是铝优良的缓蚀剂，但极度易水解，形成大量絮状沉淀。这些单品种缓蚀剂虽成本较低，但难以满足防冻液诸多方面的性能要求。现在的市售防冻液采用具有协同作用的多种缓蚀物质的复合配方，缓蚀率很高。目前国外专利中使用的缓蚀剂是多种缓蚀剂复合而成，缓蚀效果很理想，值得一提的是苯并三氮唑和巯基苯并噻唑是铜和黄铜的特效缓蚀剂。

从近些年来的防冻液专利看，至少有一半以上文献的缓蚀剂组分中有硅酸盐。虽然硅酸盐不稳定，在使用过程中易析出凝胶，但由于其对Al 、Cu、Fe 等金属都有较好的保护作用，且价廉易得，完全无毒，因此延用至今。为避免产生凝胶必须向防冻液中添加少量的硅酸盐稳定剂。关于稳定剂的报道很多，主要是硅氧烷类，Si2N及Si2P化合物。各种缓蚀剂对不同的金属有不同的作用，一种缓蚀剂对同一种金属有防腐作用，但它对另一种金属也可能很少或没有防腐作用。在多种金属存在的条件下，要想达到良好的全面防锈效果，需用多种缓蚀剂来复配。一般缓蚀剂总加入量为防冻液原液的0. 5 %～5 %。

消泡剂：

汽车运行中，由于车身的跳动和振动，有空气渗入防冻液会产生泡沫，这些溶于防冻液中的空气对乙二醇有氧化作用，这些泡沫附着在器壁上，加剧孔蚀的发生，影响热传导，为此，在防冻液内须加入适量的消泡剂。消泡剂可以使用硅酮、醇类和失水甘油醚等。比较好的消泡剂为烷基非离子型表面活性剂。消泡剂的浓度只要0. 001 %～0. 1 %就能达到理想的消泡效果。

着色剂：

在防冻液中加入无毒的水溶性着色剂，以区别于一般的冷却水，这就便于观察汽车发动机冷却系统中的防冻液是否泄露，同时，它还具有指示剂的作用，监视防冻液的酸碱度变化，指示酸度的变化提醒使用者添加原液或进行清洗更换。着色剂可使用溴甲蓝、酚红、甲基红等，使防冻液呈现一定指示色，一旦发现防冻液超过指示范围，则表明防冻液呈酸性而失去防锈作用。着色剂的质量分数一般在0. 01 %～0. 005 %。

防霉剂：防冻液在工作状态下由于温度较高，微生物难以繁殖，但在贮存过程中可能引起微生物滋长，使防冻液发霉变质，因此，需要加入微量的杀菌防霉剂，以保证防冻液在1～2 年贮存期内不变质。常用的防霉剂有氯化锌、糖酸、苯甲酸钠，其中苯甲酸钠用做防霉剂比较理想。

缓冲剂：

防冻液中所加的缓蚀剂在中性介质中效果较好。但是防冻液在工作过程中，介质会酸化，pH值下降，使缓蚀剂效果降低，甚至完全失效，因此，防冻液中需要添加缓冲剂，可以在一定程度上使防冻液的pH 值稳定在7. 5～10 范围之间。硼酸盐、磷酸盐都可作为缓冲剂。

防冻液缓蚀剂乙二醇汽车配方