汽车发动机防冻液研究进展

缓 蚀 的 目的［ｉ ２。 ８
不 同缓蚀 剂 对金 属 的缓蚀 作用 也不 同。亚硝 酸盐 、 硝酸 盐 、 酸 盐 、 乙醇 胺 、 机 酸 、 硅 三 有 尿素 等对 钢 和铁 有缓 蚀作 用 。重铬 酸盐 、 香唑 、 唑类 杂环 化合 物等 对铜 有缓 蚀作 用 。 芳 噻 。 。硅酸盐 、 硼砂 、 硝 酸盐 、 甲酸 钠 、 苯 有机 酸对 铝有 很好 的缓 蚀作 用 。 。 。另外 ， 些缓蚀 剂 对某种 金 属有 缓蚀 作 用而 有
摘 要 ： 绍 了汽 车发 动机 防冻液 的概 念 、 能和 组成 。 讨 了各 种 防 冻剂及 添加 剂的优 缺 点 ， 介 功 探 对
常规 型和 有机 酸 型 防冻 液做 了比较 。对 国 内外 防 冻 液发 展 现 状 进 行 了总 结 ， 对发 展 趋 势加 并
以展 望 。
关键 词 ： 防冻液 ； 防冻 剂 ； 添加 剂； 常规 型 ； 机 酸型 ； 展趋 势 有 发
从 此我 国防冻 冷 却液 的研究 步 入 了一 个健 康 发展 的 时期 。 在 防冻 液研 究 中 ， 主要 的是 解决 汽 车 最 水 箱 系统 中各 种金 属 的 防腐 蚀 问题 ， 品不但 要 具 有 防冻 效 果 ， 且 还 要 有 优 良的缓 蚀 能 力 ， 产 而 以保
证 汽 车发 动 机 的 良好 运 转 。
１ ４
三
～
一 赵坤等： 汽车发动机防 பைடு நூலகம்液研究进展
发展 动态
缓 冲效果 较 好 的物 质 有硼 砂 、 酸盐 、 磷 柠檬 酸 、 －酸等 。其 中 以ＴＺ． 为佳 ， 但缓 冲作用 明 Ｔ 酸 不
显， 而且 还有 一 定 的缓 蚀 作用 。
２ ４ 着 色 剂 ．
在 防冻 液 中加入 无毒 的固体 水溶 性着 色 剂 ， 于 观察 发动 机 冷却 系统 中的防 冻液 是否 渗漏 。同 便 时 ， 有 指示 剂 的作 用 。 当防 冻液 ｐ 具 Ｈ值 低 于 ６５时颜 色 会 改 变 ， ． 以便 提 醒 使 用者 对 防冻 液 进行 更
。
２ ２ 缓 蚀 剂 ．
表 ３ 冰 点 、 二 醇 含 量 及 密 度 变化 表 乙
汽 车 发动 机 的冷却 系统 构 件 材 质 一般 由黄 铜 、紫 铜 、 焊 锡 、 铁 、 、 ６种 金 属组成 ｎ 。 铸 铝 钢 引 随着 汽车 向减 轻车 身质 量方 向发 展 ， 合 金材 质将 成为 被首 要选 择 的对象 ［，ｊ 镁 ２２。一般 工程 ３４ 机 械 的缸 体 的材 质是 铸 铁 的 ， 轿 车 的缸体 材 质 为铸 铝 的 ， 小 ］
较低 致 使 其很 容 易挥 发 ， 要 经常 补 充 。且 在使 用 中也 很 容 易着 火 ， 不经 济 又不 安全 。并且 甲醇 需 既 有 毒 ， 操 作 和使用 人 员 的身心 健 康构 成危 害 ， 已很 少使 用 １］ 甲醇 和 乙醇 外 ， 对 现 １。除 ５ 丙三 醇 也具 有一 定 的 降低 冰 点 的效 果 ， 沸 点 和 闪点 较 高 ， 其 而且 具 有难 挥 发 、 毒性 低 等 优 点 也 曾一 度 作 为 防冻 液 中 的 防冻剂 使 用 。但其 分 子量 大 ， 黏度 较 高 ， 不利 于散 热 ， 价格 也 较高 ， 在也 很少 使用 ￣， 。同时 ， 现 １１ ４５ ］ 无 水 丙 烯 乙二 醇 作 为 防冻剂 在 ２ ０世 纪 ９ Ｏ年 代 也 开发并 大量 应用 于 军用 、 高端 车辆 和 特殊 领 域 ， 其 但
温 度升 高 ， 套 与活 塞 的配 合 问隙 不 当 ， 缸 造成 缸套 与 气环 擦 伤磨 损 ， 重 时会 使 活塞 卡死 ， 严 对发 动机 造 成致 命 的危 害 。若 水垢 产生 在 水箱 内 ， 将 影 响散热 器 的散 热效 果 ， 则 导致 水温 升 高而 “ 开锅 ” 。 。
为 防止 防 冻液在 发 动机 内结 垢 ， 般选 用磷 酸 三钠 、 一 六偏 磷 酸钠 和三 聚磷 酸钠 来 除去 水 中 Ｃ 、 ａ Ｍｇ 等 离子 或 使用 纯水 配 制 防冻液 。
３ 防冻 液 种 类
３ １ 常 规 型 发 动 机 防 冻 液 ．
常 规型 发 动机 防冻 液 主要分 为 钼酸 盐 型和 硅酸 盐 型两种 。
２） （ ２年第 ３期 １
截至 目前 ， 内外 都 以性 能优异 、 国 价格 较便 宜 的乙二 醇作 为发 动机 防冻 液 中的 防冻剂 使用 乙醇 、 丙三 醇 及 乙二 醇 型 防冻 液 的冰 点 、 防冻剂 含 量及 防冻 液密度 三 者关 系见 表 １ ｊ ～３２。 ２
表 １ 冰点 、 乙醇 含 量 及 密 度 变 化 表 表 ２ 冰 点 、 三 醇 含 量 及 密 度 变化 表 丙
防 冻液 主 要 由防 冻剂 、 、 蚀 剂 、 冲剂 、 色 剂 、 泡 剂 、 水 缓 缓 着 消 除垢 剂 等组成 。根 据 添 加剂 的不 ］ 同可 分 为 以无机 盐 为主 的常 规型 和 以有 机酸 为 主 的有机 酸 型…。其 中 ， 常规 型 发动 机 防冻 液 中缓蚀
剂 的消耗 速 度 快 ， 防冻 液 的稳 定 性 和 防腐蚀 效 果 都不 是 很好 ， 为改 善 其效 果添 加 的无 机 盐对 人 体 和
泛使 用 ］
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ — ５ ２ １— ４ ０
作 者 简 介 ： 坤 （９ ４ ）男 ， 肃 会 宁 人 ， 学 硕 士 ， 赵 １８－ ， 甘 工 主要 从 事 有 机 化 工 及 高 分 子 材 料 的研 究 。
ｌ ３
发 展 动 态
甘 肃 石 油 和 化 工
２１ ０２年 第 ３ 期
甘 肃 石 油 和 化 工
２ １ 年 ９月 ０２
汽车发动机 防冻液研究进展
赵 坤 徐 晓梅 ， ，杨保 平 姬 鹏 燕 刘 生 丽 ， ，
（． １ 甘肃省化 工研 究院 ， 肃 兰州 ７ ０ ２ ； ． 甘 ３ ０ ０ ２兰州理工大 学 石油化 工学院 ， 肃 兰州 ７ ０ ５ ） 甘 ３ ０ ０
水箱 主要 用 紫铜 和 黄铜 制 成 。防 冻液 的腐 蚀 每时 每刻 都 是极
为严重 的 ， 许多水 箱在 使用 防冻液 时 ， 焊缝开 裂并且 发 生滴漏 ， 就是 因为 防冻 液对 焊锡 腐蚀 而 造 成 的。一 种 优质 的 发动 机 防
冻 液应 具 有 良好 的 防腐 蚀 性 能 ， 求 有一 组 优 良持 久 的 缓蚀 要
环 境 有一 定 程 度 的危 害 ， 已逐 渐被 淘 汰 ｌ］ 现 ｌ￣而 有机 酸 型 防冻 液具 有 性 能优 异 、 ｏ 环境 友 好 和可 生物
降解 等优 点
， 目前研 究 的热 点 和发 展 的主 流 。 是
２ 防 冻 液 主 要 成 分
２ １ 防 冻 剂 ．
防冻剂 是 防冻 液 的主要 成 分 ， 占防冻 浓缩 液 的 ９ ％￣９ ％Ｉ］ 约 ０ ７ ”。多选 用具 有 降低 冰 点且 与水 有 很 好相 溶性 的低 碳 醇类 物 质 。最初 的 防冻 剂 以 甲醇和 乙醇 为 主 ， 由 于这 ２种物 质 的沸 点及 闪点 但
换 。常选 用 荧光 黄 、 百 里酚兰 、 溴 四唑兰 、 甲基红 、 素 花青 素 Ｇ等 作 为着 色剂 ｉ，１ 茜 ｉ１０ ４５
２ ５ 消 泡 剂 ．
消 泡剂 的加 入不 但 可 降低 液体 表 面 张力 ， 泡 沫破 碎 并 消失 ， 且会 使 空气 尽量 少 溶解 于 防冻 使 而 液 中 ， 而 防止 防冻 液 发生 氧化 反应 ， 长 使用 时 间 。通 常选 用硅 酮 、 从 延 有机 甲酯 、 酸三 丁酯 、 磷 高碳 醇 类、 失水 甘 油醚 、 麻油 、 氧基 非 离子 表 面活性 剂 等作 为 消泡 剂 ，＇ 。 蓖 烷
费用 较高 ， 未能 在常 规发 动机 上 广泛 采用 ［］ １ｏ除此 之外 ， ６ 乙二醇 具有 优 异 的降低 冰点 的效 果 ， 同时具
有 沸 点 高 ， 度 适 中 、 性低 、 定性 好 等 特 点 ， 黏 毒 稳 已替代 传 统 的 甲醇 、 乙醇 和丙 三 醇 在 防 冻液 中被 广
冷却 液 在使 用 过程 中 ， 冻剂 乙二 醇 在 高温 下会 缓 慢 氧化 变 为 乙醇 酸 、 防 乙二酸 、 乙醛 酸 等 ， 些 这 酸 性物 质 会 对设 备产 生 腐蚀 ＇ 。 因此 ， 需有 一 定碱 性缓 冲物 质来控 制 防冻 液 ｐ 值稳 定 在 中性 至 Ｈ
弱碱 性 的范 围内 ， 防冻 液对 酸有 一定 的 中和 能力 ， 使 以防止 防冻液 在 长期 高温 状态 下酸 化变 质 ］ 。
１ 前 言
汽 车发 动机 防冻 冷却 液简 称冷 却 液或 防冻 液 ， 是一 种 能满 足液 冷式 汽 车发 动机 在低 温 条件下 正
常 工作 要求 的液 体 ， 汽车 发 动机 正 常运 转 不 可缺 少 的散 热介 质 。具 有 冷 却 、 是 防腐 蚀 、 穴蚀 、 防 防结 垢、 防沸 、 防冻 等 功 能 。我 国发动 机 防冻 液 的研 究 始 于 ２ 卜 ０世 纪 ８ ０年代 ， 国外 发 达 国家 相 比起 和
剂， 通过 各 种试 剂 与金 属 达到 一种 平衡 ， 金 属表 面 形成 一层 在 保 护膜 ， 以保 护发 动 机 的冷却 系统 ， 延长 发 动机 的寿命 。 缓 蚀 剂 分两 类 ： 类 是无 机 化合 物 缓蚀 剂 ， 一 即无 机盐 型 。包括 磷 酸盐 、 酸 盐 、 酸 盐 、 硝 酸 硅 硼 亚 盐、 铬酸 盐 、 、 胺 钨酸 盐 、 酸盐 等 叼 钼 。其 主 要作 用 是通 过金 属 氧化并 在 金属 表 面形 成钝 化 膜或 均 匀 致密 的难 溶 盐膜 来 阻滞 和 防止 金属 的渗 氢 和氢 脆 作用 来保 护金 属 Ｊ 一类 是有 机化 合 物缓 蚀 。另 剂， 主要 是 含有 未 配对 电子 元素 ， 氧 、 、 的化 合 物和 各 种含 有 极性 基 团 的化 学 物质 ， 别 是 含 如 氮 硫 特 有 氨基 、 醛基 、 羧基 、 羟基 、 巯基 的各 种化 合 物 。常 用 的有 三 乙醇 胺 、 并 三氮 唑 、 基苯 并 噻 唑 、 苯 巯 戊 酸、 己二 酸 、 酸 、 辛 肉硅酸 、 羟基 苯 甲酸 、 甲酸钠 等 ，］ 苯 。主要 是通 过在 金属 表面 形成 保 护膜 来达 到
３ １ １ 钼 酸 盐 型 防 冻 液 ． ．
钼 酸盐 型 防冻 液 中常用 钼 酸钠 ， 毒性 比最 初使 用 的铬 酸 盐低 得 多 ， 其 是一 种 低毒 的非氧 化性 缓
２ ６ 除 垢 剂 ．
结 垢是 在 散 热器 表 面上 附 着有 不 溶性 盐 类 或氧 化物 所 致 。有 些 驾驶 员在 夏 季将 冷 却液 放 掉而
加 人 自来水 ， 中的 矿物 质 在加 热 蒸发 后 ， 成水 垢 沉 积 在金属 表 面 ， 致发 动 机散 热 不 良 ， 缸套 水 结 导 使
对 其它 金属 却有 腐蚀 作 用 。如 ： 亚硝酸 盐 对钢 铁有 很强 的缓 蚀能 力 ， 但对铜 却 非常有 害 Ｉ］ ２ｏ在发 动 ７
机 防冻 液 中 ， 常用不 同缓 蚀剂 的 防腐优 势 和相互 协 同作 用来 达到 较好 的缓蚀 效 果 ［ ３ｏ ３ ２ ０ ］ －
２ ３ 缓 冲剂 ．
步较 晚 ｌ。１９ ６ ９ ２年 我 国制定 了行 业 标准 Ｓ ／０ ２ — ９ ２ 乙二 醇型 发 动机 冷却 液及 其 浓缩 液 》 并 于 Ｈ Ｔ ５ １ １９ （ ， １９ ９ ９年 颁 布 了 Ｓ ／０ ２ —１９ （ 车 及 轻负 荷 发 动机 用 乙二 醇 型冷 却 液 》 ＨＴ ５ １ ９ ９ 汽 以替 代 了原行 业 标 准 ｆ ７。 ， ８