CN104059618A - 一种发动机用氧化石墨烯无水冷却液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的发动机用氧化石墨烯无水冷却液，由重量百分比为30～65％的乙二醇、重量百分比为30～65％的丙二醇、重量百分比为0.2～3％的氧化石墨烯、重量百分比为0.2～2％的有机硅消泡剂和重量百分比为0.7～8％的复合缓蚀剂混合并搅拌均匀至溶解即得无水冷却液。本发明的有益效果为：热导性强、冰点低于-50℃、沸点高达188.5℃、抗腐蚀好；本发明采用热导率强的氧化石墨烯，提高了冷却体系的导热系数；有机硅消泡剂能更好地防止冷却***出现点蚀等；甲苯基***、苯丙三氮唑能很好保护发动机内的铜结构部件；有机酸及其盐组成的中和缓冲体系，可有效调控冷却液的pH在7.5～10.0之间；磷酸-钼酸铵能高效地预防冷却***出现沉淀、腐蚀和水泵泄露。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机用氧化石墨烯无水冷却液及其制备方法。
背景技术
发动机是汽车的最核心部件，汽车的动力与车用空调的带动全部由发动机承担，但是温度太高的发动机的效率会降低甚至损坏，温度过低的发动机又将增加耗油量。因此，冷却***是确保发动机在正常工作温度下正常运转的最有效保障。
随着发动机市场的不断拓展，与其相配套使用的冷却液也得到了长足的发展。目前市面上的冷却液基本上都是含水冷却液(水、乙二醇)，其沸点低，冰点高，易气蚀，导热差，已经不满足于市场需求，例如含水冷却液所产生的大量水蒸气在气缸***的金属表面形成蒸汽隔热层，导致无法及时的将发动机的工作发热及时传导出去，最终使得发动机内部过热而致其性能下降，并且长久使用含水冷却液还会使冷却***出现腐蚀、水垢、开锅等一系列问题，造成冷却***卜2年需更换一次。
国外企业认为发动机传统冷却液(水、乙二醇等)难以满足更高的冷却要求，高效冷却技术需要在开发导热系数高、比热容大的新型传热介质方面有所突破。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种导热性强、冰点低、沸点高、抗腐蚀的发动机用氧化石墨烯无水冷却液及其制备方法。
本发明的一种发动机用氧化石墨烯无水冷却液，由重量百分比为 30～65％的乙二醇、重量百分比为30～65％的丙二醇、重量百分比为0.2～3％的氧化石墨烯、重量百分比为0.2～2％的有机硅消泡剂和重量百分比为0.7～8％的复合缓蚀剂混合并搅拌均匀至溶解即得无水冷却液。
进一步，以总组合物的重量百分比计算，复合缓蚀剂由重量百分比为0.4～5％的金属缓蚀剂和重量百分比为0.3～3％的中和剂混合搅拌而成，所述金属缓蚀剂由重量百分比为0.1～2％的甲苯基***、重量百分比为0.1～2％的苯丙三氮唑、重量百分比为0.1～1％的磷酸和重量百分比为0.1～1％的钼酸铵混合而成，所述中和剂由重量百分比为0.1～2％的癸二酸、重量百分比为0.1～2％的柠檬酸和重量百分比为0.1～2％的氢氧化钠混合而成。
进一步，由重量百分比为40～50％的乙二醇、重量百分比为45～50％的丙二醇、重量百分比为1～3％的氧化石墨烯、重量百分比为1～1.5％的有机硅消泡剂和重量百分比为2～6％的复合缓蚀剂混合并搅拌均匀至溶解即得无水冷却液；以总组合物的重量百分比计算，所述复合缓蚀剂由重量百分比为1～3％的金属缓蚀剂和重量百分比为1～3％的中和剂混合搅拌而成，所述金属缓蚀剂由重量百分比为0.3～1.5％的甲苯基***、重量百分比为0.3～1％的苯丙三氮唑、重量百分比为0.2～1％的磷酸和重量百分比为0.2～1％的钼酸铵混合搅拌而成，所述中和剂由重量百分比为0.3～1.2％的癸二酸、重量百分比为0.4～2％的柠檬酸和重量百分比为0.3～1.5％的氢氧化钠混合搅拌而成。
进一步，由重量百分比为45～48％的乙二醇、重量百分比为45～48％的丙二醇、重量百分比为2～3％的氧化石墨烯、重量百分比为1.1～1.3％的有机硅消泡剂和重量百分比为3.5～5％的复合缓蚀剂混合并搅拌均匀至溶解即得无水冷却液；以总组合物的重量百分比计算，所述复合缓蚀剂由重量百分比为2～2.5％的金属缓蚀剂和重量百分比为 1.5～2.5％的中和剂混合搅拌而成，所述金属缓蚀剂由重量百分比为1～1.5％的甲苯基***、重量百分比为0.4～0.8％的苯丙三氮唑、重量百分比为0.5～0.8％的磷酸和重量百分比为0.5～0.8％的钼酸铵混合搅拌而成，所述中和剂由重量百分比为0.5～1％的癸二酸、重量百分比为0.4～1％的柠檬酸和重量百分比为0.5～1％的氢氧化钠混合搅拌而成。
进一步，由重量百分比为45％的乙二醇、重量百分比为45％的丙二醇、重量百分比为3％的氧化石墨烯、重量百分比为1.2％的有机硅消泡剂、重量百分比为1.5％的甲苯基***、重量百分比为0.5％的苯丙三氮唑、重量百分比为0.7％的磷酸、重量百分比为0.7％的钼酸铵组成、重量百分比为0.8％的癸二酸、重量百分比为0.8％的柠檬酸和重量百分比为0.8％的氢氧化钠混合并搅拌均匀至溶解即得无水冷却液。
一种发动机用氧化石墨烯无水冷却液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将重量百分比为30～65％的乙二醇与重量百分比为30～65％的丙二醇混合搅拌均匀，得到基础液；
S2.在步骤S1所得的基础液中加入重量百分比为0.2～2％有机硅消泡剂，加热并充分搅拌至完全溶解；
S3.在步骤S2所得混合溶液中加入重量百分比为0.7～8％的复合缓蚀剂，加热回流条件下进行搅拌，直至完全溶解；
S4.在步骤S3的得到混合溶液中加入重量百分比为0.2～3％氧化石墨烯，使用频率不低于40KHZ的超声仪对得到的混合溶液进行超声分散溶解，最后制成无水冷却液。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明由于采用热导率为传统流体介质数倍的氧化石墨烯后，弥补了乙二醇与丙二醇热导率 相对较低的属性缺陷，进而使得冷却***的换热量加倍，最终大幅度地提高冷却体系的导热系数，其导热系数达到现有冷却液的2倍。本发明的导热性强、冰点低于-50℃以及沸点高达188.5℃，主要原因为：1)氧化石墨烯分子是具有典型的二维片状结构的大分子，其尺度接近或小于晶体材料的声子平均自由程，使得体系的热传导不再受傅里叶定律约束，而采用跳跃式和非限域热传递；2)流体之间的波动与漩涡得到加强；3)片状大分子能缓和流体间横向温度梯度。本发明的抗腐蚀好，主要原因为：所含有的有机硅消泡剂在溶液表面铺展迅速，易使液膜变薄，达到临界厚度，泡沫破坏，故能够更好地防止冷却***出现点蚀等腐蚀情况，尤其是对发动机中的铝和铝合金具有绝佳的保护效果。本发明中所含有的甲苯基***、苯丙三氮唑对发动机内的铜结构部件具有特效保护作用；中和剂可有效调控冷却液的pH，使其长期稳定在7.5～10.0之间；磷酸和钼酸铵能够高效地预防冷却***出现沉淀、腐蚀和水泵泄漏。
具体实施方式
下面对本发明的其体实施方式作进一步详细描述；以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明中有机硅消泡剂的活性成分为：聚硅氧烷、聚醚共聚物和高效分散剂，以下实施例中的有机硅消泡剂以二甲基硅油和白炭黑组成的硅膏为主体成分，辅以司盘80和吐温80等表面活性剂。
本发明中的氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，是一种碳、氧数量之比介于2.1到2.9之间黄色固体。由于氧化石墨烯中存在大量极性基团(如羧基与羟基)，氧化石墨烯很容易在醇溶液中分散溶解，形成单个小片段，而且绝大部分都只有单个石墨层。
实施例1
称取45Kg乙二醇和48Kg丙二醇搅拌均匀；再将1.2Kg有机硅消泡 剂加入其中，加热并用磁力搅拌器进行充分搅拌1小时左右至均匀；再分别依次加入0.5kg甲苯基***、0.5kg苯丙三氮唑、0.8kg癸二酸、0.3kg柠檬酸、0.8kg氢氧化钠、0.7kg磷酸、0.7kg钼酸铵，回流条件下加热温度至178℃进行搅拌，直至完全溶解；最后加入1.5kg氧化石墨烯，经频率于60KHZ的超声仪对得到的混合溶液进行超声溶解，直至完全溶解，即得到本发明的无水冷却液成品，其冰点为-50℃，沸点为186℃。
实施例2
称取45Kg乙二醇和47Kg丙二醇搅拌均匀；再将1.2Kg有机硅消泡剂加入其中，用磁力搅拌器进行充分搅拌1小时左右至均匀；再分别依次加入0.5kg甲苯基***、0.5kg苯丙三氮唑、0.8kg癸二酸、0.6kg柠檬酸、0.8kg氢氧化钠、0.7kg磷酸、0.7kg钼酸铵，回流条件下加热温度至180℃进行搅拌，直至完全溶解；最后加入2.2kg氧化石墨烯，经频率于60KHZ的超声仪对得到的混合溶液进行超声溶解，直至完全溶解，即得到本发明的无水冷却液成品，其冰点为-50℃，沸点为187.4℃。
实施例3
称取45Kg乙二醇和45Kg丙二醇搅拌均匀；再将1.2Kg有机硅消泡剂加入其中，用磁力搅拌器进行充分搅拌1小时左右至均匀；再分别依次加入1.5kg甲苯基***、0.5kg苯丙三氮唑、0.8kg癸二酸、0.8kg柠檬酸、0.8kg氢氧化钠、0.7kg磷酸、0.7kg钼酸铵，回流条件下加热温度至183℃进行搅拌，直至完全溶解；最后加入3kg氧化石墨烯，经频率于60KHZ的超声仪对得到的混合溶液进行超声溶解，直至完全溶解，即得到本发明的无水冷却液成品，其冰点为-50℃，沸点为188.5℃。
本发明产品送中国人民解放军油料及油料装备检测试验中心的检验后，检验报告见下，报告中的部分检验数据如下：
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种发动机用氧化石墨烯无水冷却液，其特征在于：由重量百分比为30～65％的乙二醇、重量百分比为30～65％的丙二醇、重量百分比为0.2～3％的氧化石墨烯、重量百分比为0.2～2％的有机硅消泡剂和重量百分比为0.7～8％的复合缓蚀剂混合并搅拌均匀至溶解即得无水冷却液。
2.根据权利要求1所述的发动机用氧化石墨烯无水冷却液，其特征在于：所述复合缓蚀剂由重量百分比为0.4～5％的金属缓蚀剂和重量百分比为0.3～3％的中和剂混合搅拌而成，所述金属缓蚀剂由重量百分比为0.1～2％的甲苯基***、重量百分比为0.1～2％的苯丙三氮唑、重量百分比为0.1～1％的磷酸和重量百分比为0.1～1％的钼酸铵混合而成，所述中和剂由重量百分比为0.1～2％的癸二酸、重量百分比为0.1～2％的柠檬酸和重量百分比为0.1～2％的氢氧化钠混合而成。
3.根据权利要求2所述的发动机用氧化石墨烯无水冷却液，其特征在于：由重量百分比为40～50％的乙二醇、重量百分比为45～50％的丙二醇、重量百分比为1～3％的氧化石墨烯、重量百分比为1～1.5％的有机硅消泡剂和重量百分比为2～6％的复合缓蚀剂混合并搅拌均匀至溶解即得无水冷却液，所述复合缓蚀剂由重量百分比为1～3％的金属缓蚀剂和重量百分比为1～3％的中和剂混合搅拌而成，所述金属缓蚀剂由重量百分比为0.3～1.5％的甲苯基***、重量百分比为0.3～1％的苯丙三氮唑、重量百分比为0.2～1％的磷酸和重量百分比为0.2～1％的钼酸铵混合搅拌而成，所述中和剂由重量百分比为0.3～1.2％的癸二酸、重量百分比为0.4～2％的柠檬酸和重量百分比为0.3～1.5％的氢氧化钠混合搅拌而成。
4.根据权利要求3所述的发动机用氧化石墨烯无水冷却液，其特征在于：由重量百分比为45～48％的乙二醇、重量百分比为45～48％的丙二醇、重量百分比为2～3％的氧化石墨烯、重量百分比为1.1～1.3％的有机硅消泡剂和重量百分比为3.5～5％的复合缓蚀剂混合并搅拌均匀至溶解即得无水冷却液，所述复合缓蚀剂由重量百分比为2～2.5％的金属缓蚀剂和重量百分比为1.5～2.5％的中和剂混合搅拌而成，所述金属缓蚀剂由重量百分比为1～1.5％的甲苯基***、重量百分比为0.4～0.8％的苯丙三氮唑、重量百分比为0.5～0.8％的磷酸和重量百分比为0.5～0.8％的钼酸铵混合搅拌而成，所述中和剂由重量百分比为0.5～1％的癸二酸、重量百分比为0.4～1％的柠檬酸和重量百分比为0.5～1％的氢氧化钠混合搅拌而成。
5.根据权利要求4所述的发动机用氧化石墨烯无水冷却液，其特征在于：由重量百分比为45％的乙二醇、重量百分比为45％的丙二醇、重量百分比为3％的氧化石墨烯、重量百分比为1.2％的有机硅消泡剂、重量百分比为1.5％的甲苯基***、重量百分比为0.5％的苯丙三氮唑、重量百分比为0.7％的磷酸、重量百分比为0.7％的钼酸铵组成、重量百分比为0.8％的癸二酸、重量百分比为0.8％的柠檬酸和重量百分比为0.8％的氢氧化钠混合并搅拌均匀至溶解即得无水冷却液。
6.一种发动机用氧化石墨烯无水冷却液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将重量百分比为30～65％的乙二醇与重量百分比为30～65％的丙二醇混合搅拌均匀，得到基础液；
S2.在步骤S1所得的基础液中加入重量百分比为0.2～2％有机硅消泡剂，加热并充分搅拌至完全溶解；
S3.在步骤S2所得混合溶液中加入重量百分比为0.7～8％的复合缓蚀剂，加热回流条件下进行搅拌，直至完全溶解；
S4.在步骤S3的得到混合溶液中加入重量百分比为0.2～3％氧化石墨烯，使用频率不低于40KHZ的超声仪对得到的混合溶液进行超声溶解，最后制成无水冷却液。
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