一种纳米型节能环保汽车用防冻液及其制备方法与流程

1.本发明涉及汽车用品技术领域，具体为一种纳米型节能环保的汽车用防冻液及其制备方法。

背景技术：

2.近年来，响应节能环保的政策：防冻液的相关发展方向主要有：1.提升传热性能，为了减少冷却系统的体积，减轻散热器及冷却液的种类，从而减少风阻和燃料的消耗，因此提升冷却液的传热性能对汽车各方面的性能均有很大的帮助；2.2020年全国机动车保有量达3.72亿辆,全国汽车售后每年更换约废旧的防冻液约100万吨，因为防冻液中含有染料、金属离子、每吨防冻液的处理费用几千元不等，因此全国汽车售后废弃的防冻液的处理成本高达几十亿。
3.1995年，“纳米流体”在美国阿贡实验室首次提出，因其具有金属、非金属的颗粒，其导热系数是液体几百甚至几千倍；近年来，纳米流体在电子元器件、核反应堆、建筑暖气等都得到了应用，可是在汽车上却并没有得到广泛的应用；国内关于纳米防冻液的研究报告涉及材料有石墨烯、氧化铜、氧化铝、氧化镁。
4.因此，同时满足可以提升传热性能又可以降低售后废液处理成本的符合防冻液相关国家标准《gb 29743-2013机动车发动机冷却液》的防冻液是成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种节能环保的纳米型汽车用防冻液及其制备方法，以解决上述现有技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种纳米型节能环保汽车用防冻液，所述防冻液按质量百分数包含如下组成：
8.防冻剂(55～57％)、传热剂0.01～0.1％、缓蚀剂0.1～1％、缓冲剂0.05～0.2％、消泡剂0.0001～0.001％、颜料0.0001～0.001％，余量为水，以上组分质量总和为100％。
9.在优选的实施方案中，所用水为纯水，规格符合gb 6682-2008三级水的质量规格。
10.另外优选地，所述防冻剂为乙二醇，其符合gb/t 4649-2008优等品的质量规格。
11.优选地，所述传热剂为纳米二氧化钛，直径为20nm。
12.在另一些优选方案中，所述缓蚀剂为单乙醇胺、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷和亚硝酸钠的混合物，其中该混合物中三种组分的质量比为7:1:2。
13.在一些优选方案中，所述缓冲剂为三乙醇胺。
14.优选地，所述消泡剂为环氧乙烷和环氧丙烷共聚gpe型聚醚，分子量为3000。
15.另外优选的是，所述颜料为偶氮染料刚果红。
16.本发明还提供如上所述的纳米型节能环保汽车用防冻液的制备方法，所述方法包括以下步骤：第一步，将防冻剂加入搅拌釜，开启搅拌；第二步：升温并控温50℃，将缓冲剂加入搅拌釜，搅拌30min；第三步：将传热剂和缓蚀剂加入搅拌釜，搅拌30min；第四步：将消
泡剂和颜料用其10倍质量的防冻剂预溶解后加入搅拌釜中，搅拌30min。
17.在以上方法中，所述防冻剂为乙二醇，所述传热剂为二氧化钛。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：添加纳米二氧化钛后的防冻液比传统防冻液的传热系数提高了10-15％，明显提升了防冻液的散热能力，支持汽车冷却系统的能耗；添加纳米二氧化钛的防冻液比传统防冻液形成的废液减少了燃料和有机物的相关的水处理药剂，在充分的关照下通过自身光催化作用分解染料等有机物，提升了防冻液的环保性能。
具体实施方式
19.下面将结合本发明的具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.本发明的目的在与提供一种纳米型节能环保的汽车用防冻液，以解决上述背景技术中提出的问题。二氧化钛(20nm粒径)的传热系数是18w/(m
·
k)；水的传热系数是 0.2w/(m
·
k)，乙二醇的传热系数是0.2w/(m
·
k)，因此纳米二氧化钛的添加会大幅提升防冻液(乙二醇/水溶液)的传热性能。同时纳米二氧化钛具有光催化作用，其较强的氧化能力可以分解许多有机物，利用这一性质可以有效地处理废水。与传统的水处理方法相比，采用二氧化钛的光催化氧化法降解废弃防冻液中的有机污染物和染料等，具有能耗低、反应条件温和、操作简便等优点、且不会产生有毒的副产物优势，从而降低了防冻液后处理的成本。
21.在一些代表性实施例中，为实现上述目的，本发明的防冻液具有如下组成(质量百分数)：
22.纯水 43.698～44.8389％
23.乙二醇 55％
24.传热剂 0.01～0.1％
25.缓蚀剂 0.1～1％
26.缓冲剂 0.05～0.2％
27.消泡剂 0.0001～0.001％
28.颜料 0.0001～0.001％
29.以上组分质量总和为100％。
30.优选的，所述纯水符合gb 6682-2008三级水的质量规格。
31.优选的，所述防冻剂为乙二醇，其符合gb/t 4649-2008优等品的质量规格。
32.优选的，所述传热剂为纳米二氧化钛，直径为20nm。应了解，本发明方案中的二氧化钛不仅用作传热剂，还同时充当了防冻液废弃后分解所用的光催化剂，进一步提高了本发明的产品的环保性能。
33.优选的，所述缓蚀剂为单乙醇胺、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷和亚硝酸钠的混合物，所述混合物中这三种组分的质量比为7:1:2。本发明采用这种组成的缓蚀剂不仅是其具有更好的腐蚀抑制性能，在另一方面，该缓蚀剂配方中所用的2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷也充当了纳米二氧化钛的体系稳定分散剂，其使得二氧化钛在
乙二醇体系中分散稳定性高，进而促进了本发明产品的稳定性，提高了本发明产品的性能。
34.优选的，所述缓冲剂为三乙醇胺。
35.优选的，所述消泡剂为环氧乙烷和环氧丙烷共聚gpe型聚醚,分子量为3000。
36.优选的，所述颜料为偶氮染料刚果红。
37.本发明还提供了上述防冻液的制备方法。在一个代表性实施例中，所述制备方法包括如下步骤：第一步，将乙二醇加入搅拌釜，开启搅拌；第二步：升温并控温50℃，将缓冲剂加入搅拌釜，搅拌30min；第三步：将传热剂和缓蚀剂加入搅拌釜，搅拌30min；第四步：将消泡剂和颜料用其10倍质量的乙二醇预溶解后加入搅拌釜中，搅拌30min。
38.采用上述技术方案获得的防冻液的冰点为-40℃，满足《gb 29743-2013机动车发动机冷却液》lec
‑ⅱ‑
40冷却液理化性能要求、冷却液使用性能要求。
39.下面结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
40.实施例1
41.本实施例提供一种纳米型节能环保的汽车用防冻液，防冻液组成如下(质量百分数)：纯水44.032％、乙二醇55％、纳米二氧化钛(20nm)0.08％、乙醇胺0.7％、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷0.1％、亚硝酸钠0.2％、三乙醇胺0.2％、gpe型聚醚(分子量3000)0.001％、刚果红0.001％，防冻液制备方法：第一步，乙二醇加入搅拌釜，开启搅拌；第二步：升温并控温50℃，缓冲剂加入搅拌釜，搅拌30min；第三步：传热剂和缓蚀剂加入搅拌釜，搅拌30min；第四步：消泡剂和颜料用其10倍质量的乙二醇预溶解后加入搅拌釜中，搅拌30min。
42.实施例2
43.本实施例提供一种纳米型节能环保的汽车用防冻液，防冻液组成如下(质量百分数)：纯水43.798％、乙二醇55％、纳米二氧化钛(20nm)0.5％、乙醇胺0.42％、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷0.06％、亚硝酸钠0.12％、三乙醇胺0.1008％、gpe型聚醚 (分子量3000)0.0006％、刚果红0.0006％，防冻液制备方法：第一步，乙二醇加入搅拌釜，开启搅拌；第二步：升温并控温50℃，缓冲剂加入搅拌釜，搅拌30min；第三步：传热剂和缓蚀剂加入搅拌釜，搅拌30min；第四步：消泡剂和颜料用其10倍质量的乙二醇预溶解后加入搅拌釜中，搅拌30min。
44.实施例3
45.本实施例提供一种纳米型节能环保的汽车用防冻液，防冻液组成如下(质量百分数)：纯水44.8389％、乙二醇55％、纳米二氧化钛(20nm)0.01％、乙醇胺0.07％、2-(3,4
‑ꢀ
环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷0.001％、亚硝酸钠0.002％、三乙醇胺0.05％、gpe型聚醚(分子量3000)0.0001％、刚果红0.0001％，防冻液制备方法：第一步，乙二醇加入搅拌釜，开启搅拌；第二步：升温并控温50℃，缓冲剂加入搅拌釜，搅拌30min；第三步：传热剂和缓蚀剂加入搅拌釜，搅拌30min；第四步：消泡剂和颜料用其10倍质量的乙二醇预溶解后加入搅拌釜中，搅拌30min。
46.对以上3个实施例的纳米型节能环保汽车用防冻液与传统防冻液进行导热系数和脱率测试。
47.通过表1的结果显示，以上3个实施例的纳米型节能环保汽车用防冻液比传统防冻液的导热系数和脱率明显增加，相比传统防冻液：导热性能明显改进、可以通过自身光催
化作用分解染料等有机物，提升了防冻液的环保性能。
48.表1 不同防冻液的导热系数和脱率的测试
[0049][0050]
导热系数测量方法：采用非稳态热丝法测量纳米流体的导热系数，被测液体导热系数λ可由下式求出：
[0051][0052]
其中，q是热丝单位长度上的加热功率；τ是加热时间；
△
t(τ)是热丝温升
[0053]
试验方法是：把样品置于温度设定为25℃的恒温器内，待充分平衡后开始测量，每个样品至少重复测量5次，每次测量相对偏差均小于10.5％，取平均值。
[0054]
脱率测量方法：用吸光度表征颜，用如下的公式进行计算：
[0055][0056]
其中：a是初始样品的吸光度，b是光催化后样品的吸光度
[0057]
试验方法初始样品使用分光光度计测试样品的吸光度，样品经超声、100w白炽灯辐射作用2h，取液，用721分光光度计测其样品的吸光度，计算脱率。
[0058]
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
[0059]
最后所要说明的是：以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种纳米型节能环保汽车用防冻液，其特征在于，所述防冻液按质量百分数包含如下组成：乙二醇 55~57%。传热剂 0.01~0.1%缓蚀剂 0.1~1%缓冲剂0.05~0.2%消泡剂 0.0001~0.001%颜料 0.0001~0.001%余量为水以上组分质量总和为100%。2.根据权利要求1所述的纳米型节能环保汽车用防冻液，其特征在于，所用水为纯水，规格符合gb 6682-2008三级水的质量规格。3.根据权利要求1所述的纳米型节能环保汽车用防冻液，其特征在于，所述防冻剂为乙二醇，其符合gb/t 4649-2008 优等品的质量规格。4.根据权利要求1所述的纳米型节能环保汽车用防冻液，其特征在于，所述传热剂为纳米二氧化钛，直径为20-25 nm。5.根据权利要求1所述的纳米型节能环保汽车用防冻液，其特征在于，所述缓蚀剂为单乙醇胺、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷和亚硝酸钠的混合物，其中该混合物中三种组分的质量比为7:1:2。6.根据权利要求1所述的纳米型节能环保汽车用防冻液，其特征在于，所述缓冲剂为三乙醇胺。7.根据权利要求1所述的纳米型节能环保汽车用防冻液，其特征在于，所述消泡剂为环氧乙烷和环氧丙烷共聚gpe型聚醚，数均分子量为3000-5000。8.根据权利要求1所述的纳米型节能环保汽车用防冻液，其特征在于，所述颜料为偶氮染料刚果红。9.根据权利要求1至8中任一项所述的纳米型节能环保汽车用防冻液的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步，将防冻剂加入搅拌釜，开启搅拌；第二步：升温并控温50℃，将缓冲剂加入搅拌釜，搅拌30min；第三步：将传热剂和缓蚀剂加入搅拌釜，搅拌30min；第四步：将消泡剂和颜料用其10倍质量的防冻剂预溶解后加入搅拌釜中，搅拌30min。10.根据权利要求9所述的纳米型节能环保汽车用防冻液的制备方法，其特征在于，所述防冻剂为乙二醇，所述传热剂为二氧化钛。

技术总结

本发明提供了一种纳米型节能环保汽车用防冻液及其制备方法。所述防冻液中添加了二氧化钛等成分，所添加的二氧化钛不仅用作传热剂，还用作防冻液废弃降解的光催化剂。还用作防冻液废弃降解的光催化剂。

技术研发人员：

王娟 朱乐乐 刘为民 史莹飞 石俊峰

受保护的技术使用者：

江苏龙蟠科技股份有限公司

技术研发日：

2022.04.29

技术公布日：

2022/9/13