ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ
COOLING LIQUID

Изобретение относится к низкозамерзающим охлаждающим жидкостям и может быть использовано для охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей, сельскохозяйственных машин, специальной техники, а также в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах.
К жидкостям, используемым в системе охлаждения ДВС автомобильной техники, предъявляются жесткие требования по нижнему пределу температуры эксплуатации, а также по коррозионному и химическому воздействию на металлические и резиновые детали двигателей.
Известна охлаждающая жидкость, включающая, мас.%: этиленгликоль 93,0-93,5, бензоат щелочного металла 2,90-3,10, салицилат щелочного металла 0,08-0,12, гидроксид щелочного металла 0,20-0,30, тетраборат натрия (безводный) 0,65-0,75, циклогексанон 0,28-0,32, соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола 0,01-0,02, бензотриазол 0,27-0,28, N-бензилиденциклогексиламин 0,28-0,32, нитрит щелочного металла 0,15-0,20, кремнийорганический пеногаситель 0,02-0,03, краситель 0,0015-0,035 и воду остальное (RU 2050396 С1, кл. С09К 5/10, С23F 11/12, 11/14, 20.12.1995).
Недостатком данной охлаждающей жидкости является многокомпонентный сложный состав, включающий 9 антикоррозионных присадок при их суммарном содержании от 4,82 до 5,41 мас.%, что значительно усложняет технологию получения охлаждающей жидкости.
Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является охлаждающая жидкость, включающая, мас.%: нитрит натрия 0,1-0,2, нитрат натрия 0,1-0,2, бензоат натрия 0,5-5,0, тетраборат натрия 0,1-0,5, фосфат гексаметилендиамина 0,1-5,0, бензотриазол 0,20 или натриевую соль 2-меркаптобензтиазола (каптакс) 0,80-0,95, этиленгликоль 79,8-98,1 и воду остальное. При необходимости в состав охлаждающей жидкости вводят пеногаситель и краситель. (Заявка Великобритании №1397792, кл. С09К 5/00, 18.06.1975).
Недостатком данного состава является то, что он довольно агрессивен по отношению к черным металлам и алюминию.
Техническим результатом изобретения является повышение защитных свойств жидкости по отношению к стали, чугуну и алюминию.
Данный результат достигается тем, что охлаждающая жидкость, включающая нитрит натрия, нитрат натрия, бензотриазол, этиленгликоль и воду, дополнительно содержит борат этаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нитрит натрия
0,1-0,2
Нитрат натрия
0,2-0,3
Бензотриазол
1,0-2,0
Борат этаноламина
2,0-3,0
Этиленгликоль
50,0-60,0
Вода
остальное
Отличительной особенностью предложенного технического решения является то, что введение в состав бората этаноламина при заявленном соотношении компонентов позволяет получить охлаждающую жидкость, обладающую высокими защитными свойствами по отношению к черным и цветным металлам.
Бораты атаноламинов (БЭА) представляют собой продукты взаимодействия борной кислоты с моно-, ди- или триэтаноламином. Борат моноэтаноламина (БМЭА) получают по следующей схеме:
2
2
2
3
3
2
2
2
2
HNCHCHOH+НВО→НNСНСНOВ(ОН)
Борат диэтаноламина (БДЭА) получают по схеме:
2
2
2
3
3
2
2
2
HN(CHCHOH)+НВО→НN(СНСНO)ВОН
Борат триэтаноламина (БТЭА) получают по схеме:
2
2
3
3
3
2
2
3
N(СНСНOН)+НВО→N(CHCHO)В
Введение БЭА в состав охлаждающей жидкости в количестве менее 2,0 мас.% не позволяет значительно повысить противокоррозионные свойства жидкости по отношению к черным металлам. Введение БЭА в количестве более 3,0 мас.% нецелесообразно, так как дальнейшего повышения защитных свойств не происходит.
Технология получения БЭА заключается в следующем:
В колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и насадкой Дина-Старка, загружают 2 моля ЭА (121 г МЭА, 210 г ДЭА или 298 г ТЭА). После нагревания ЭА до 100-110°С в колбу вводят 62 г (1 моль) борной кислоты и проводят реакцию конденсации при температуре 160-180°С до прекращения выделения воды. После охлаждения до 70-80°С в полученный продукт добавляют 132 г воды. Бораты этаноламинов представляют собой прозрачные светло-желтые растворы с рН 10-11 и аминным числом 185-195 мг НСl/г.
6
5
3
Бензотриазол - 1,2,3 формулы СНN (ТУ 6-09-1291-87) представляет собой белый кристаллический порошок с розовым, кремовым или желтоватым оттенком, температура плавления 96-99°С, массовая доля летучих веществ не более 0,15%.
Технология приготовления охлаждающей жидкости заключается в следующем.
В емкость с мешалкой последовательно загружают расчетные количества воды (умягченной), нитрита и нитрата натрия, БЭА, полученного как описано выше, и бензотриазола. После перемешивания в течение 10-15 мин к полученному водному раствору добавляют этиленгликоль, и процесс перемешивания продолжают еще 30-40 мин. При необходимости в состав охлаждающей жидкости могут быть добавлены любые нейтральные красители, в частности Na-флюоресцеин для светло-зеленой окраски и другие.
Составы образцов предложенной охлаждающей жидкости представлены в табл.1.
Испытания жидкостей на коррозионное воздействие на металлы при 88±2°С в течение 336 ч проводили по методикам, описанным в ГОСТ 28084-89, которые находятся в полном соответствии с методиками ASTM.
Результаты коррозионных испытаний составов предложенной охлаждающей жидкости в сравнении с составом по прототипу представлены в табл.2.
Испытания резины на набухание в предложенной жидкости проводили по ГОСТ 9.030 при температуре 100°С в течение 70 ч.
Результаты испытания резины на набухание в охлаждающих жидкостях приведены в табл.3.
Основные физико-химические свойства предлагаемой охлаждающей жидкости приведены в табл.4.
Использование предложенной охлаждающей жидкости в двигателях внутреннего сгорания автомобильной, сельскохозяйственной и специальной техники позволит защитить узлы и детали ДВС, выполненные из черных и цветных металлов, от коррозионного поражения.
Таблица 1Составы предложенной охлаждающей жидкости
Компоненты
Содержание компонентов по примерам, мас.%
1
2
3
4
5
Нитрит натрия
0,10
0,15
0,20
0,05
0,25
Нитрат натрия
0,20
0,25
0,30
0,15
0,35
Бензотриазол
1,0
1,5
2,0
0,5
2,5
БМЭА
3,0
-
-
-
3,5
БДЭА
-
2,5
-
1,5
-
БТЭА
-
-
2,0
-
-
Этиленгликоль
60,0
55,0
50,0
45,0
65,0
Вода
35,7
40,6
45,5
52,7
28,4
Таблица 2Результаты коррозионных испытаний охлаждающих жидкостей
Составы охлаждающих жидкостей
Материал
медь
латунь
припой
чугун
сталь
алюминий
потеря массы, г/м<sup>2</sup>. сут
Пример 1
0.02
0,03
0,04
0,02
0,01
0,04
Пример 2
0,01
0,02
0,03
0,01
0,008
0,02
Пример 3
0,02
0,02
0,04
0,03
0,02
0,03
Пример 4
0,05
0,04
0,06
0,08
0,07
0,08
Пример 5
0,04
0,04
0,05
0,05
0,05
0,06
Прототип
0,05
0,04
0,06
0,1
0,09
0,08
Требования ГОСТ 28084-89
не более 0,1
не более 0,1
не более 0,2
не более 0,1
не более 0,1
не более 0,1
Таблица 3Результаты испытаний резины на набухание в охлаждающих жидкостях
Показатели
Значение показателя попримерам
Прототип
Норма по ГОСТ
1
2
3
4
5
Набухание резины, %:стандартные образцы резины марки 57-5006стандартные образцы резины марки 57-7011
не более
1,4
1,2
1,3
2,0
1,7
3,5
5
не более
0,9
0,7
0,8
1,5
1,2
2,7
5
Таблица 4Основные физико-химические свойства предложенной охлаждающей жидкости
Показатель
Охлаждающая жидкость с БМЭА
Охлаждающая жидкость с БДЭА
Охлаждающая жидкость с БТЭА
Плотность при 20°С, г/см<sup>3</sup>
1,068
1,070
1,074
Температура кипения при давлении 110,3 кПа (760 мм рт.ст.), °С
108,5
110
112,5
Водородный показатель (рН) при температуре 20°С
10,3
10,0
9,01
Резерв щелочности, см<sup>3</sup>
23,8
23,6
20,8
Температура начала кристаллизации, °С
-40
-44
-45