用于各种发动机应用的水基冷却液制造技术

一种含有三甲基甘氨酸的水溶液在各种发动机应用中作为冷却液和／或防护液的应用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于发动机应用的含三甲基甘氨酸的水基冷却液，例如常用于其中使用冷却体系的各种固定发动机和设备应用、船舶发动机应用等的汽车、卡车、摩托车、飞机、火车、拖拉机、发电机、压缩机的发动机。
技术介绍
冷却液的主要作用是除去热量，从而使发动机冷却。冷却液在封闭的回路体系中操作。为了提供有效的冷却，所述的冷却液必需有高的比热和传热性以及在通常为-40℃至+120℃的操作温度下有低的粘度。内燃发动机通常在约+95℃下操作。所述的冷却液必需使发动机也在冰点以下温度操作，以便提供最大的防冻。在发动机冷却剂应用中，常压沸点升高也是所述冷却液的有利性质。可通过提高体系的压力从而提高冷却剂的沸点使冷却剂能在更高的最高温度下循环，从而使冷却剂能除去更多的热量。冷却剂的另一重要性质是它们提供的防腐蚀作用。在本专业中，汽车换热器及其结构是大家熟悉的。它们包含弹性材料、刚性聚合材料和包括铝、铝合金、钢、铸铁、黄铜、焊料和铜在内的多种金属，其中所有的都可能通过物理磨损和化学作用在冷却体系内随时间不断溶于工作的冷却剂组合物中。汽车制造商试图通过在发动机中使用铝来降低汽车的重量以提高燃料的效率。在传热体系的操作过程中，有许多因素特别是高温和污染物可加速腐蚀，以及由于腐蚀为一种氧化过程，所以最重要的因素是氧在体系中的数量。在二元醇体系中，氧加速二元醇氧化降解生成腐蚀性的酸。对于轻负荷汽车应用来说，在那里发动机间歇操作，在操作和空转过程中，腐蚀抑制剂必需使体系得到保护。成膜的硅酸盐广泛用于散热铝表面的防腐蚀，但它们存在使冷却剂的传热效率下降的缺点，它们与二元醇和任何盐反应，生成可使发动机损坏的凝胶。空蚀为一种特别是与现代的含铝的薄壁汽车发动机特别是铝汽缸衬套和始终暴露到含水体系例如内燃发动机冷却剂的水泵有关的现象。铝表面的点蚀可检测出，而腐蚀产物和沉积物影响传热。可能产生过热和与热应力有关的发动机损坏。商业上提供的发动机冷却剂通常为各种化学组分和醇的混合物，优选的醇选自乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇及其混合物。由于其他醇有起泡倾向，通常冷却剂主要含有乙二醇，其他组分为水和能提供防腐蚀作用的其他化合物。所述的二元醇产生腐蚀问题，产生不愉快的气味以及它们有相当大的毒性，它们必需作为危险废料处理。由于不能消耗，含有象硅酸盐、磷酸盐、硝酸盐、硼酸盐和亚硝酸盐的无机组分的发动机冷却剂存在一些问题。这些组分特别是硅酸盐的消耗引起与寿命有关的问题。高的无机盐固体负载存在潜在的沉积问题。沉积的固体可能起皮并堵塞发动机冷却剂体系内的通道。已开发了主要基于羧酸工艺的发动机冷却剂。一元羧酸或二元羧酸与三唑的组合物用于与其他供选择的添加剂组合。为了保护黄色金属例如铜、黄铜和焊料，三唑是需要的。已提出了几种用于提高发动机冷却剂性能的方法。在US 4548787中提出一种用于防止铝空蚀的水溶性磷酸盐与钨酸盐、硒酸盐和钼酸盐的组合物。US 4404116公开了多元醇作为冷却剂的腐蚀抑制添加剂和空蚀减少添加剂的应用。US 4440721公开了水溶性磷酸盐与水溶性钼酸盐、钨酸盐和硒酸盐的组合物，用于在含水液体中提供铝的空蚀提供保护作用。WO 00/50532公开了一种用于柴油发动机的以一元羧酸为基础的防冻组合物。所述的配方为乙二醇或丙二醇、一元脂族有机酸、吡咯、低浓度钼酸盐、亚硝酸盐和/或硝酸盐的组合物、聚乙烯基吡咯烷酮、氢氧化物盐、硅酸盐和/或硅氧烷稳定的硅酸盐与在含水液体中对铝的空蚀提供保护作用的过渡金属化合物的组合物。WO 97/31988公开了一种用于太阳电池板、冷冻设备、通风设备和空调设备以及热泵的含有三甲基甘氨酸和水的无毒传热/冷却液。可以看出，在发动机的应用中，空蚀特别是铝空蚀的防止是一项困难的任务。在现有技术中已作了各种努力，通过使用有重负荷添加剂的亚烷基二醇为基础的配方和二元羧酸为基础的配方来解决这一问题。所述的配方常常有高的固含量，它们是昂贵的，并在废弃时产生环境问题。基于上述原因，可以看出对用于各种发动机应用的具有优良防腐蚀性特别是对铝的空蚀有很好抑制作用的稳定的无毒的水基不含二元醇的冷却液有需求。专利技术目的本专利技术的目的是要提供一种用于各种发动机应用的具有优良防空蚀性的有效、稳定和环境可接受的水基无毒冷却液。本专利技术的另一目的是含三甲基甘氨酸的水基冷却液作为各种发动机应用的冷却剂的应用。在权利要求书中提供了所述的冷却液的特性及其应用。专利技术概述已发现含有三甲基甘氨酸(也称为甜菜碱)或其盐或衍生物的水溶液可在各种发动机应用中用作冷却液，例如常用于汽车、卡车、摩托车、飞机、火车、拖拉机、发电机、压缩机的发动机，在其中使用冷却体系的固定发动机和设备应用、在船舶发动机应用、在电力体系、在工业发动机、在电器发动机、在燃料电池发动机和混合式发动机等，特别是在汽车的内燃发动机中。专利技术详述本专利技术含有三甲基甘氨酸或其盐或衍生物的冷却液可适用于-40至+120℃的温度范围。根据本专利技术，所述的水基冷却液含有作为无水合物或一水合物的三甲基甘氨酸，或三甲基甘氨酸的盐例如盐酸盐，或三甲基甘氨酸的衍生物例如二甲基甘氨酸，或其混合物。一水合三甲基甘氨酸为优选的化合物。三甲基甘氨酸即甜菜碱例如可用合成法生产或通过从天然来源例如甜菜中萃取生产，从而使生物来源的水基冷却液的生产具有有利寿命期。根据本专利技术，适用于各种发动机应用的冷却液含有1-60％(重量)、优选20-55％(重量)作为无水合物或一水合物的三甲基甘氨酸或三甲基甘氨酸的盐或衍生物或其混合物，以及40-99％(重量)、优选45-80％(重量)水。在所述的冷却液组合物中使用的水宜为离子交换水或饮用质量的自来水，优选离子交换水。本专利技术的冷却剂甚至在没有任何添加剂的条件下都能很好地起作用，这一点可从实施例中看出，但在对发动机冷却液有特殊要求的情况下，也可使用本专业已知的各种添加剂。但是，所需要的添加剂数量大大低于用于现有技术的冷却剂所需要的数量。根据冷却剂的使用目的和化合物的相容性来选择添加剂。如果需要可将常用于水基发动机冷却剂的添加剂例如稳定剂、腐蚀抑制剂、用于粘度、表面张力和pH值调节的添加剂加到所述的冷却液中。特别是，使用对环境无害的化合物。常用的添加剂/抑制剂混合物的例子为Chevron Texaco公司的XLI和AFB以及Bayer公司的添加剂/抑制剂混合物BAYHIBIT。下面给出一些适用的添加剂。抗磨剂减少金属组件的磨损。传统的抗磨剂的例子为二烷基硫代磷酸锌和二芳基二硫代磷酸锌。代表性的抗磨剂还包括有机硫、磷或硼衍生物或羧酸的金属或胺盐。作为例子，可提到的是脂族或芳族C1-C22羧酸的盐、亚硫酸/硫酸例如芳族磺酸的盐、亚磷酸/磷酸、酸性磷酸盐酯和类似的含亚硫化合物/含硫化合物，例如硫代磷酸和二硫代磷酸。腐蚀抑制剂也称为抗腐蚀剂，它减少与冷却液接触的金属组件的破坏。腐蚀抑制剂的例子包括硫磷化烃类以及硫磷化烃类与碱土金属氧化物或氢氧化物反应得到的产物。此外，防止金属腐蚀的试剂还可包括有机化合物或无机化合物，例如金属亚硝酸盐、羟基胺、中和的脂肪酸羧酸盐、磷酸盐、肌氨酸和琥珀酰亚胺等。胺类例如链烷醇胺，例如乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺是适用的。作为非铁金属型腐蚀抑制剂的例子，可提到的是芳族三唑。可将表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：J·约基宁，
申请(专利权)人：耐思特石油公司，
类型：发明
国别省市：