用于柴油发动机的单羧酸基防冻剂组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种用于重型用途如柴油发动机的酸基防冻冷却剂配方，用于抑制和防止暴露于汽车冷冻剂系统的含水液体中的铝被侵蚀和腐蚀以及其它金属的腐蚀。该配方还能抑制无机物结垢。这种防冻剂可被设计成以乙二醇为基的供新发动机使用的包装形式，或成为浓缩的防腐蚀包装形式，作为再抑制用过的冷冻剂的添加剂。乙二醇或丙二醇、一价脂族有机酸、唑类、少量钼酸盐混合物的组合、亚硝酸盐和／或硝酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化物、硅酸盐和／或硅氧烷稳定的硅酸盐和过渡金属化合物的组合提供了铝在含水液体中抗空化腐蚀的协合防护作用，降低腐蚀速度，并且在相对较低浓度和变化的ｐＨ下也有效。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于重型用途如柴油发动机的酸基防冻冷却剂配方，用于抑制和防止与汽车冷冻剂系统的含水液体接触的铝被侵蚀和腐蚀以及其它金属的腐蚀。该配方还能抑制无机物结垢。这种防冻剂可包装成以乙二醇为基的添加剂或包装在供新发动机使用的浓缩的防腐蚀包装中，或作为再抑制(reihibition)用过的冷冻剂的添加剂。现有技术的描述汽车发动机冷却系统由多种金属构成，包括铝、钢、铸铁、黄铜、铜和焊剂。发动机冷却剂不仅必须提供冷冻保护，而且还必须提供防腐蚀。为提高热传递，这些组件通常是薄壁的，但这使它们更易受到腐蚀并随后失效。腐蚀产物和沉积物会影响热传递。有可能最终过热，出现与热相关的应力导致的发动机故障。防冻剂/冷却剂技术通常使用硅酸盐作为抗腐蚀剂。硅酸盐对保护汽车冷却系统的铝制部件尤其有用。通常市售的防冻剂/冷却剂的二元醇含量接近1％。这种浓缩包装考虑到适用性，使用者可以按需要用水稀释防冻剂/冷却剂，达到要求的冷冻/沸腾保护。然而，需要在整个稀释范围的腐蚀防护。本专利技术配制成添加剂浓缩包装，可直接应用于目前使用的发动机中稀释的防冻剂/冷却剂混合物，稳定和代替冷却剂组分。目前的汽车工业中，许多发动机部件是用铝制造的。发动机冷却剂主要是乙二醇或丙二醇基溶液，冷却剂必须能从操作中的铝制发动机转移热量，同时抑制腐蚀。过去的汽车发动机并没有铝制部件，因此传统的防冻剂/冷却剂组合物在散热的铝或铝合金部件中发生腐蚀。铝水泵在暴露于含水系统如水冷却的内燃机冷却剂时的空化侵蚀—腐蚀是相对新的一种发展。美国专利4,717,495(Hercamp等)揭示一种无钠的缓冲溶液，该专利参考结合于此。美国专利4,548,787揭示使用水溶性磷酸盐与钨酸盐、硒酸盐和钼酸盐的组合，用于防止对铝的空化侵蚀—腐蚀。美国专利4,404,113揭示使用多元醇作为冷却剂的抑制腐蚀和减少空化的添加剂。美国专利4,440,721揭示水溶性磷酸盐和水溶性钼酸盐、钨酸盐或硒酸盐的组合，提供在含水液体中防止铝的空化腐蚀作用。基于无机组分如硅酸盐、磷酸盐、硝酸盐、硼酸盐和亚硝酸盐的发动机冷却剂存在抑制剂损耗问题。这些组分的损耗，尤其是硅酸盐的损耗导致有关寿命的问题。而且，高无机盐固体负荷会引起可能的沉积问题。沉积固体会结垢，堵塞发动机冷却系统中的管程。目前的汽车工业研制出主要基于羧酸的发动机冷却剂。许多美国专利和外国专利文献揭示了使用各种一价酸或二价酸或盐作为抗腐蚀剂。例如，美国专利4,647,392(Darden)公开一种0.1-15％(重量)C5-C6脂族一价酸和同样量的C5-C6二元酸，以及0.1-0.5％(重量)烃基三唑(hydrocarbonyl triazole)的协同组合。三唑通常是甲苯基三唑(tolytriazole)或苯并三唑。这些酸以盐形式存在于碱性溶液。美国专利4,946,616(Falla)揭示两种脂族二羧酸和烃基三唑的混合物。美国专利4,587,028(Darden)公开了2-5％(重量)芳族单羧酸(苯甲酸)与0.5-1.5％(重量)C8-C12脂族羧酸和碱金属硝酸盐。英国军事说明TS 10177(A139)(1978年3月)要求4-4.5％(重量)癸二酸(脂族二羧酸)和0.25-0.30％(重量)苯并三唑。在美国专利4,382,008中，Boreland将C7-C13二价有机酸与芳族单羧酸和常用的抑制剂如硼酸盐和硅酸盐结合起来形成配方。然而，使用这些添加剂增加了配方的总成本。美国专利5,366,651(Maes等)强调咪唑可作为缓冲剂，有助于控制pH和作为羧酸基防冻剂配方中的缓冲剂。咪唑是一种未取代的三唑，包含两个提供三唑分子高活性的氮分子，使三唑分子与提供中和或缓冲能力的氢结合。总而言之，许多有机酸已经成功地用于有机酸本身的组合和与更普通的组分组合。如果不存在常用抑制剂，酸的用量通常为数个百分数。烃基三唑的存在表明黄色金属如铜和黄铜以及焊剂必须分开保护。这些配方中的羧酸主要抑制铁类金属和铝。虽然已经报道了成功的实验室数据，但在如Darden和Falla的完全酸技术中，在保护焊剂和防止在发动机应用中铝上的空化侵蚀—腐蚀的能力方面还存在问题。而且，加入大量无机盐来克服这些缺陷否定了少量固体的益处。上面的文献中，没有一篇能提供获得象本专利技术那样长寿命的硅酸盐酸-碱防冻剂组合物的方法。在防冻剂组合物中一直使用碱金属钼酸盐以及钨酸和硒酸的可溶性盐，来防止金属腐蚀，尤其是铸铁的腐蚀，钼酸、钨酸和硒酸的可溶性盐的作用是抑制铝的腐蚀，特别是铝水泵的空化侵蚀—腐蚀。本专利技术组合了选择的有机酸、唑类、硝酸盐和亚硝酸盐、钼酸盐、稳定的硅酸盐和过渡金属化合物以提供防止铝在含水液体中空化腐蚀的协同作用，降低了腐蚀速度，且在相对较低浓度和变化的pH范围都有效。加入选择的有机酸不仅显著降低了二元醇基冷却剂的空化侵蚀—腐蚀、热发散铝腐蚀、和硬水沉淀和结垢，还发现使用选择的有机酸与一定的添加剂组合可增强硅酸盐的次级稳定性，可以提高对铝腐蚀的防护，延长冷却剂寿命。而且，通常和防冻剂一起使用的有机酸是基于二元羧酸或它们的组合。本专利技术提供了一种使用价廉的单羧酸方法，获得防腐蚀性优于单独使用二元羧酸或使用它与其它有机酸添加剂组合物的防腐蚀性。专利技术概述本专利技术提供使用选择的添加剂的防冻剂/冷却剂组合物，降低在整个稀释范围的腐蚀，没有沉淀，从而满足上述需要。该组合物可溶于水，醇类和醇/水混合物，与其它常用防冻剂/冷却剂组分相容，不会侵蚀或损坏汽车发动机冷却系统，并且在相对较低浓度也有效。另外，本专利技术的防腐蚀配方能有效降低整个冷却系统金属的腐蚀，包括热发散铝、铝合金、铜、钢、铸铁、黄铜、焊剂等。本专利技术的新颖防冻剂配方包含乙二醇或丙二醇、有机酸较好是一价脂族有机酸、唑类、少量钼酸盐、亚硝酸盐和/或硝酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化物(hydroxide salt)、硅酸盐和/或硅氧烷稳定的硅酸盐和过渡金属化合物的混合物，它提供防止铝在含水液体中空化腐蚀的协同作用，降低腐蚀速度，在相对较低浓度和变化的pH范围都有效。加入选择的有机酸不仅显著降低了二元醇基冷却剂的空化侵蚀—腐蚀、热散发铝腐蚀、以及硬水沉淀和结垢，还发现使用选择量的上述添加剂时，脂族一价有机酸与硅氧烷稳定的硅酸盐组合使用可增强次级硅酸盐稳定性，从而提高铝的防腐蚀性，延长冷却剂寿命。更具体而言，通过向以乙二醇为基的防冻剂/冷却剂组合物的用于汽车的轻型用途配方中提供补充性添加剂如硝酸盐和亚硝酸盐、硅酸盐和/或硅氧烷稳定的硅酸盐以及15％的聚乙烯吡咯烷酮，本专利技术用于柴油发动机的重型用途的配方满足了上述需要，该组合物使用线型脂族羧酸如2-乙基己酸、氢氧化物如45％氢氧化钾、烃基甲苯基三唑(hydrocarbyl tolytriazole)如50％甲苯基三唑钠、少量钼酸盐添加剂如钼酸钠二水合物和任选的消泡剂的组合，可以在整个稀释范围减少腐蚀，不形成沉淀物。本专利技术的防冻剂配方包含乙二醇或丙二醇、一价脂族有机酸、唑类、和少量钼酸盐，这种配方还提供了防止铝在含水液体中空化腐蚀的协同防护能力，降低腐蚀速度，在相对较低浓度范围和变化的pH范围也有效。一价有机酸、烃基甲苯基三唑、以及少量钼酸盐的组合不仅显著降低二元醇基冷却剂的空化侵蚀—本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单羧酸基防冻组合物，该组合物包括： ａ．主要量的水溶性液体醇防冻剂； ｂ．约０．１－１０．０％重量的一价羧酸化合物或其碱金属盐； ｃ．约０－１０．０％重量的至少一种选自硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸钙、硝酸锂、和它们的组合的盐； ｄ．约０－１０．０％重量的至少一种选自亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸镁、亚硝酸钙、亚硝酸锂和它们的组合的盐； ｅ．约０．０１－５．０％重量的选自甲苯基三唑、烃基三唑、苯并三唑、巯基苯并噻唑、吡唑、异＊唑、异噻唑、噻唑、噻三唑盐、１，２，３－苯并三唑、１，２，３－甲苯基三唑、２－巯基苯并噻唑钠和它们的组合的唑类化合物； ｆ．约０．００１－５．０％重量的钼酸盐化合物； ｇ．约０．０１－１０．０％重量的硅氧烷－硅酸盐共聚物； ｈ．约０．００１－５．０％重量的聚乙烯吡咯烷酮。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DE特科特，AL小科菲，AW奥尔森，MA迪特洛，CR斯蒂芬斯，
申请(专利权)人：爱什股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]