降冰點劑
防凍劑是防凍液的主要成分,約占防凍液原液的92 %~98 %,防凍液原液可以根據(jù)各地氣溫的高低,按一定比例與水混合,將冰點控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。有效的防凍劑是各種有機(jī)醇。各國從50年代以來幾乎全部采用乙二醇作為防凍劑。乙二醇是一種無色、透明、稍有甜味和具有吸濕性的粘稠液體,它能以任何比例與水相溶。乙二醇的濃度不同時。冰點亦不同。
乙二醇--水防凍液的冰點同乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)不成線性關(guān)系。它的水溶液的冰點并不完全是隨濃度的增加而降低,當(dāng)濃度超過70 %時,冰點反而上升。在配制過程中,應(yīng)從實際出發(fā)加以合理選擇,以達(dá)到防凍性及經(jīng)濟(jì)性的要求。一般可根據(jù)該地區(qū)最低氣溫并參考表1數(shù)據(jù),進(jìn)行防凍液配制。在中國江南,一般采用乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40 %的配比,而在寒冷的北方,需取乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)50 %左右的配比比較適宜。
緩蝕劑
汽車?yán)鋮s系統(tǒng)一般由銅、鋁、鑄鐵、鋼、焊錫組成,乙二醇防凍液在長期工作中會引起冷卻系統(tǒng)的材質(zhì)腐蝕,腐蝕介質(zhì)是水和乙二醇。關(guān)于水對金屬的腐蝕已為人們所熟悉,而乙二醇在常溫下不會引起材質(zhì)的明顯腐蝕,但溫度升高,乙二醇會被氧化,使酸度增高,生成多種腐蝕性物質(zhì):這些腐蝕物質(zhì)的析出而引起發(fā)動機(jī)熱傳導(dǎo)率下降,致使冷卻器管部易堵塞,引起發(fā)動機(jī)過熱,所以,必須在防凍液中添加緩蝕劑。而且要求添加的緩蝕劑具有用量少及緩蝕效果好的特點。
緩蝕劑可分為兩類:一類是無機(jī)化合物緩蝕劑,它包括偏硅酸鹽、磷酸鹽、鎢酸鹽、硼酸鹽、亞硝酸鹽和鉬酸鹽、苯甲酸鹽等。作為無機(jī)化合物緩蝕劑,可使金屬表面形成一層致密的鈍化膜,能阻滯或防止金屬的滲氫和滲酸作用。例如,加入0. 05 %~0. 03 %的偏硅酸鈉可防止鋁制件的腐蝕。另一類是有機(jī)化合物緩蝕劑,在防凍液中常作防銹添加劑使用。常用的有三乙醇胺、苯并三氮唑、巰基苯并噻唑、有機(jī)磷酸鹽等,緩蝕性能較好,如僅添加0. 1 %~0. 5 %的苯并三氮唑即可防止銅制構(gòu)件的腐蝕。不同成分的金屬構(gòu)件需用不同的緩蝕劑,亞硝酸鈉對鋼、鑄鐵的緩蝕效果好,但對焊料產(chǎn)生孔蝕;三乙醇胺、磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽雖對黑色金屬緩蝕效果好,但對黃銅、紫銅有腐蝕;硅酸鹽是鋁優(yōu)良的緩蝕劑,但極度易水解,形成大量絮狀沉淀。這些單品種緩蝕劑雖成本較低,但難以滿足防凍液諸多方面的性能要求,F(xiàn)在的市售防凍液采用具有協(xié)同作用的多種緩蝕物質(zhì)的復(fù)合配方,緩蝕率很高。目前國外專利中使用的緩蝕劑是多種緩蝕劑復(fù)合而成,緩蝕效果很理想,值得一提的是苯并三氮唑和巰基苯并噻唑是銅和黃銅的特效緩蝕劑。
從近些年來的防凍液專利看,至少有一半以上文獻(xiàn)的緩蝕劑組分中有硅酸鹽。雖然硅酸鹽不穩(wěn)定,在使用過程中易析出凝膠,但由于其對Al 、Cu、Fe 等金屬都有較好的保護(hù)作用,且價廉易得,完全無毒,因此延用至今。為避免產(chǎn)生凝膠必須向防凍液中添加少量的硅酸鹽穩(wěn)定劑。關(guān)于穩(wěn)定劑的報道很多,主要是硅氧烷類,Si2N及Si2P化合物。各種緩蝕劑對不同的金屬有不同的作用,一種緩蝕劑對同一種金屬有防腐作用,但它對另一種金屬也可能很少或沒有防腐作用。在多種金屬存在的條件下,要想達(dá)到良好的全面防銹效果,需用多種緩蝕劑來復(fù)配。一般緩蝕劑總加入量為防凍液原液的0. 5 %~5 %。
消泡劑
汽車運行中,由于車身的跳動和振動,有空氣滲入防凍液會產(chǎn)生泡沫,這些溶于防凍液中的空氣對乙二醇有氧化作用,這些泡沫附著在器壁上,加劇孔蝕的發(fā)生,影響熱傳導(dǎo),為此,在防凍液內(nèi)須加入適量的消泡劑。消泡劑可以使用硅酮、醇類和失水甘油醚等。比較好的消泡劑為烷基非離子型表面活性劑。消泡劑的濃度只要0. 001 %~0. 1 %就能達(dá)到理想的消泡效果。
著色劑
在防凍液中加入無毒的水溶性著色劑,以區(qū)別于一般的冷卻水,這就便于觀察汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中的防凍液是否泄露,同時,它還具有指示劑的作用,監(jiān)視防凍液的酸堿度變化,指示酸度的變化提醒使用者添加原液或進(jìn)行清洗更換。著色劑可使用溴甲藍(lán)、酚紅、甲基紅等,使防凍液呈現(xiàn)一定指示色,一旦發(fā)現(xiàn)防凍液超過指示范圍,則表明防凍液呈酸性而失去防銹作用。著色劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0. 01 %~0. 005 %。
防霉劑
防凍液在工作狀態(tài)下由于溫度較高,微生物難以繁殖,但在貯存過程中可能引起微生物滋長,使防凍液發(fā)霉變質(zhì),因此,需要加入微量的殺菌防霉劑,以保證防凍液在1~2 年貯存期內(nèi)不變質(zhì)。常用的防霉劑有氯化鋅、糖酸、苯甲酸鈉,其中苯甲酸鈉用做防霉劑比較理想。
緩沖劑
防凍液中所加的緩蝕劑在中性介質(zhì)中效果較好。但是防凍液在工作過程中,介質(zhì)會酸化,pH值下降,使緩蝕劑效果降低,甚至完全失效,因此,防凍液中需要添加緩沖劑,可以在一定程度上使防凍液的pH 值穩(wěn)定在7. 5~10 范圍之間。硼酸鹽、磷酸鹽都可作為緩沖劑。