防冻液

防冻液的原理及使用

防冻液的全称防冻冷却液，意为有防冻功能的冷却液。防冻液可以防止在寒冷冬季停车时冷却液结冰而胀裂散热器和冻坏发动机气缸体或盖。很多人都认为防冻液仅仅是冬天用的，其实不然，机动车辆全年都是需要它的汽车防冻液

汽车防冻液是汽车发动机冷却系统用的循环介质，最常用的是水。水有许多优点、如：来源广、无毒、价廉、有良好的导热性能等。长期以来，水一直作为汽车发动机的冷却液使用。但水有许多缺点，如冰点高，当气温低于o℃时，水结冰使体积增加．容易造成水箱或冷却系统管道胀裂；水的沸点低，夏季高温时，当发动机处于苛刻条件下行驶时，会造成水温升高，甚至沸腾，影响汽车正常行驶；溶在水中的金属盐类受热后形成水垢，降低传热效率；水还会使金属生锈。因此，人们一直在寻找一种新型的冷却剂来代替水。首先采用盐的水溶液(如氯化钙、氯化镁、硝酸钠、亚硝酸钠)可降低冰点到一30℃以下，但不能解决锈蚀问题。用糖和蜂蜜也可降低冰点，且不腐蚀金属，但价格昂贵、热稳定性差。用煤油和柴油作冷却剂凝点虽低，但传热差、容易燃烧、对橡胶有溶胀作用，亦不采用。二次世界大战前后，曾用甲醇、乙醇作为冷却剂，它虽然价廉、冰点低，但沸点低、易挥发、易燃烧也不能成为理想的冷却剂。后来，人们发现乙二醇水溶液的性能好，在一定的比例时冰点可达-60℃以下，而沸点在110℃以上，它不会损害橡胶软管，加入防锈剂后不腐蚀金属，价格相对便宜，无不愉快的气味。因此这种液体目前广泛采用作为汽车冷却系统的循环介质，称为汽车防冻液。

汽车防冻剂的种类很多，像氯化钙、甲醇、乙醇、丙三醇、润滑油以及我们日常生活中常见的砂糖、蜂蜜等，都可作为防冻液的母液，在加入适量干净的水（总硬度成分浓度在0-30ppm之间），即可成为一般意义上的防冻液。由于甲醇\乙醇较易挥发，不适宜北方车辆使用。

一、防冻液的功能

除防冻外，防冻液还具有防腐蚀、提高沸点、防止结垢等优点.

例如，防冻功能防冻液，顾名思义具有防冻功能。但各种防冻液的冰点是不一样的，这是按不同地区、不同环境温度来决定的。当今的防冻液的冰点一般在-15℃～-68℃之间。防腐蚀功能由于发动机冷却系统含有5种金属，即铸铁、铝合金、钢、铜及水箱焊接时用的焊锡。一般小轿车的缸体为铸铝的，大型货车的缸体为铸铁的，水箱主要由紫铜及黄铜制成。防冻液每时每刻都与这些金属相接触，因此必须要有防腐蚀功能，而劣质的防冻液对金属的腐蚀是极为严重的。有的水箱在使用防冻液时，其焊缝开裂并且滴漏，就是因为防冻液对焊锡严重腐蚀所造成的。优质的防冻液，与水相比能更好的保护水箱，延长发动机的使用寿命。

防垢功能有许多驾驶员在夏季将防冻液放掉而加入自来水，自来水中有许多矿物质，在加热蒸发后，这些矿物质结成水垢沉积在金属表面。由于水垢的形成，导致发动机产生的热不能及时传给防冻液，使缸套温度升高，缸套与活塞的配合间隙不当，造成缸套与气环擦伤磨损，严重时会使活塞卡死，对发动机有致命的危害。如果水垢产生在水箱内，则将影响散热器的散热效果，导致水温升高而“开锅”，而优质的防冻液是采用蒸馏水制造的，并加有防垢添加剂，所以不会产生任何水垢。

高沸点功能优质的防冻液应具有良好的防水箱“开锅”的功能，这就要求它有一个高的沸点。现在防冻液的沸点一般要大于105℃，如果使用优质防冻液，就不会产生“开锅”现象。

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。

以下几款防冻液的基本配方：

1. 国标配方（一）：乙二醇+蒸馏水+附料比列根据冰点调配,如-35的乙为47%

2. 国标配方（二）：乙二醇+丙三醇+水+附料比列根据冰点调整

3. 非标的，较优的：丙三醇+ 甲醇+水

4. 非标低廉的：甲醇+水

5. 是50%的纯净水和40%的甲醇加上10%的其他物质，包括色素、防腐剂、除垢剂等。

防冻液的组成

防冻液一般由基础液和添加剂组成，基础液由水和乙二醇或二甘醇组成。添加剂包括防锈剂、防霉剂、pH调节剂(缓冲剂)、抗泡剂及着色剂等。

基础液

防冻液的基础液由水和醇组成。选择醇的原则是要求来源广、价格低、比热和导热性能要尽可能接近水。目前最常用的是乙二醇和二甘醇。表1是乙二醇和水不同比例混合后的冰点，表2是二甘醇与水不同比例混合后的凝点。根据使用地区的不同，防冻液中的醇含量一般由40％到60％。

表1

乙二醇（体积分数），% 冰点，°C 乙二醇（体积分数），% 冰点，°C

10 -4.1 40 -22.9

20 -7.5 50 -33.0

30 -14.1 60 -50.0

表2

二甘醇，% 凝点二甘醇，% 凝点

10 -5.0 40 -20.0

20 -7.2 50 -36.0

30 -13.0 60 -60.0

添加剂

防锈剂能有效地阻止乙二醇一水混合防冻液对发动机冷却系统产生锈蚀。常用的防锈剂一般都是水溶性的，例如：硼酸盐、铝酸盐、铬酸盐、亚硝酸盐、苯甲酸盐和苯骈三氮唑等。

缓冲剂(9H调节剂) 在使用过程中，防冻液的pH值应尽可能保持在7—11范围内，这样才能保证醇氧化产生的酸及燃料油渗透过来形成的酸对金属不腐蚀，而且保证防冻液不会受到霉菌的侵入而腐败变质。最常用的PH调节剂是有机胺类。

消泡剂由废气和混入的空气形成的泡沫不利于热传递，因此防冻液在使用中不希望有泡沫产生。常用的消泡剂有高级醇、有机硅聚合物和某些表面活性剂。

此外，防冻液中常加有杀菌剂、染料，有时还加入补漏剂等。

防冻液的规格标准

国外防冻液的标准有ASTM D3306、SAE J1304、MIl-A-46153B和JIS K2234，中国于