汽车防冻液

汽车防冻液 汽 车 防 冻 液 化学工程学院应化09-2班 姓名：杨 大 卫 学号：120093301038 冬季气温低，为使汽车在冬季低温下仍能继续使用，发动机冷却液都加入了一些能够降低水冰点的物质作为防冻剂，保持在低温天气时冷却系统不冻结。因此人们有时把冷却液称作“防冻液”或“不冻液”。防冻液的全称应该叫防冻冷却液，意为有防冻功能的冷却液。 简介　　内燃车辆的发动机冷却系统是一个由汽缸、夹套与水箱组成的液冷式密闭循环体系。冷却系统的工作状态直接影响车辆的正常运行及车辆的使用寿命。防冻液是内燃机循环冷却系统的冷却介质，主要由防冻剂、缓蚀剂、消泡剂、着色剂、防霉剂、缓冲剂等组成。随着汽车工业的发展，对发动机的性能要求也越来越高，不仅要求防冻液具有较低的冰点和较高的沸点，还应具有较好的金属防腐性、防气蚀性、防结垢性，以及对环境污染小或不污染环境，且有较长的使用寿命等等方面的综合性能。 　　各国对此都做了大量的研究，不断推出配方专利和优良的防冻液商品。一些先进国家的防冻液普及率达到了100 %。国内防冻液的普及率较低，市售的防冻液有相当数量是进口的，由于价格较高，一般用于进口车辆。虽然近年来国产防冻液生产增长很快，但不少产品由于缺乏严格的质量检验和统一的检验。为此，必须吸收国外的先进技术并结合中国的实际，开发生产多功能的高效防冻液来满足日益增长的市场需求。 乙二醇一水防冻液 乙二醇是一种无色微粘的液体，沸点是197.4℃，冰点是-11.5℃，能与水任意比例混合。混合后由于改变了冷却水的蒸气压，冰点显著降低。其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下降。当乙二醇的含量为68％时，冰点可降低至- 68℃，超过这个极限时，冰点反而要上升。乙二醇防冻液在使用中易生成酸性物质，对金属有腐蚀作用。因此，应加入适量磷酸氢二钠等以防腐蚀。乙二醇有毒，但由于其沸点高，不会产生蒸气被人吸入体内而引起中毒。乙二醇的吸水性强，储存的容器应密封，以防吸水后溢出。由于水的沸点比乙二醇低，使用中被蒸发的是水，当缺少冷却液时，只要加入净水就行了。这 　　种防冻液用后能回收（防止混入石油产品），经过沉淀、过滤，加水调整浓度，补加防腐剂，还可继续使用，一般可用3—5年。 除防冻外，防冻液还具有以下几种优点： 第一是防腐蚀功能。发动机及其冷却系统是金属制造的，有铜、有铁、有铝、有钢还有焊锡。这些金属在高温下与水接触，时间长了都会遭到腐蚀，会生锈。而防冻液不仅不会对发动机冷却系统造成腐蚀，还具有防腐和除锈功能。第二是防冻液的沸点高。水的沸点是100℃，优质防冻冷却液的沸点通常在零上110℃，这样在夏季使用，防冻冷却液比水更难开锅。第三是防冻液可以防垢，用水作冷却液最让司机头疼的就是水垢问题，水垢附着在水箱、水套的金属面，使散热效果越来越差，而且清除起来也很困难。优质的防冻液采用蒸馏水制造，并加有防垢添加剂，不但不生水垢还具有除垢功能。当然，如果你的水箱水垢很厚，最好还是先用水箱清洗剂彻底清洗后再添加防冻液。在水冷式发动机的冷却水中添加防冻剂配制成的低冰点冷却液体。当气温低于0℃时,使用防冻液可防止因冷却水结冰而引起的冷却系统故障和零件胀裂事故，还可免除收车后放水和出车前再加水等工作。 对防冻液性能的要求是：沸点和闪点高；比热和传导能力大，在低温时粘度小,蒸汽压不高,不易起泡；不致使冷却系统金属件腐蚀和橡胶软管、密封垫变质。防冻液一般分乙醇-水型、甘油－水型和乙二醇-水型三种。乙醇易着火,易蒸发，配制时其含量一般不宜超过40％,也不宜在工作温度较高的柴油机冷却系统中使用。水中甘油的含量要相当大时才能得到低冰点防冻液,使用起来不经济。乙二醇易腐蚀金属，调配防冻液时要添加防蚀剂。乙二醇吸湿性强，贮存容器应密封。乙二醇不易挥发，配制时用量少，因而使用较广。各种防冻液的热膨胀性较大，加注时只能加到冷却系总容量的95％。调配防冻液时，其冰点应比使用地区的最低温度低5℃。 衡量防冻液的优劣主要有以下两点：首先是防冻效果，水的冰点是0℃，一般普通型的防冻液都可达到-40℃，而优质的防冻液应能达到-60℃左右，这是标定防冻液质量的一个重要指标;另一个是防冻液的沸点，水的沸点是100℃，而防冻液至少应达到108℃以上，也就是说冰点越低，沸点越高，其中的温差越大，相对来说防冻液的品质就越好。 组成 防冻剂是防冻液的主要成分，约占防冻液原液的92 %～98 %，防冻液原液可以根据各地气温的高低，按一定比例与水混合，将冰点控制在适当范围内。有效的防冻剂是各种有机醇。各国从50年代以来几乎全部采用乙二醇作为防冻剂。乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味和具有吸湿性的粘稠液体，它能以任何比例与水相溶。乙二醇的浓度不同时。冰点亦不同。 　　乙二醇--水防冻液的冰点同乙二醇质量分数不成线性关系。它的水溶液的冰点并不完全是随浓度的增加而降低，当浓度超过70 %时，冰点反而上升。在配制过程中，应从实际出发加以合理选择，以达到防冻性及经济性的要求。 缓蚀剂　　汽车冷却系统一般由铜、铝、铸铁、钢、焊锡组成，乙二醇防冻液在长期工作中会引起冷却系统的材质腐蚀，腐蚀介质是水和乙二醇。关于水对金属的腐蚀已为人们所熟悉，而乙二醇在常温下不会引起材质的明显腐蚀，但温度升高，乙二醇会被氧化，使酸度增高，生成多种腐蚀性物质：这些腐蚀物质的析出而引起发动机热传导率下降，致使冷却器管部易堵塞，引起发动机过热，所以，必须在防冻液中添加缓蚀剂。而且要求添加的缓蚀剂具有用量少及缓蚀效果好的特点。 缓蚀剂可分为两类：一类是无机化合物缓蚀剂，它包括偏硅酸盐、磷酸盐、钨酸盐、硼酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐、苯甲酸盐等。作为无机化合物缓蚀剂，可使金属表面形成一层致密的钝化膜，能阻滞或防止金属的渗氢和渗酸作用。另一类是有机化合物缓蚀剂，在防冻液中常作防锈添加剂使用。常用的有三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐等，缓蚀性能较好。不同成分的金属构件需用不同的缓蚀剂，亚硝酸钠对钢、铸铁的缓蚀效果好，但对焊料产生孔蚀；三乙醇胺、磷酸盐、有机磷酸盐虽对黑色金属缓蚀效果好，但对黄铜、紫铜有腐蚀；硅酸盐是铝优良的缓蚀剂，但极度易水解，形成大量絮状沉淀。这些单品种缓蚀剂虽成本较低，但难以满足防冻液诸多方面的性能要求。现在的市售防冻液采用具有协同作用的多种缓蚀物质的复合配方，缓蚀率很高。目前国外专利中使用的缓蚀剂是多种缓蚀剂复合而成，缓蚀效果很理想。从近些年来的防冻液专利看，至少有一半以上文献的缓蚀剂组分中有硅酸盐。虽然硅酸盐不稳定，在使用过程中易析出凝胶，但由于其对Al 、Cu、Fe 等金属都有较好的保护作用，且价廉易得，完全无毒，因此延用至今。为避免产生凝胶必须向防冻液中添加少量的硅酸盐稳定剂。关于稳定剂的报道很多，主要是硅氧烷类，Si2N及Si2P化合物。各种缓蚀剂对不同的金属有不同的作用，一种缓蚀剂对同一种金属有防腐作用，但它对另一种金属也可能很少或没有防腐作用。在多种金属存在的条件下，要想达到良好的全面防锈效果，需用多种缓蚀剂来复配。一般缓蚀剂总加入量为防冻液原液的0. 5 %～5 % 。 消泡剂 汽车运行中，由于车身的跳动和振动，有空气渗入防冻液会产生泡沫，这些溶于防冻液中的空气对乙二醇有氧化作用，这些泡沫附着在器壁上，加剧孔蚀的发生，影响热传导，为此，在防冻液内须加入适量的消泡剂。消泡剂可以使用硅酮、醇类和失水甘油醚等。比较好的消泡剂为烷基非离子型表面活性剂。消泡剂的浓度只要0. 001 %～0. 1 %就能达到理想的消泡效果。 着色剂　　在防冻液中加入无毒的水溶性着色剂，以区别于一般的冷却水，这就便于观察汽车发动机冷却系统中的防冻液是否泄露，同时，它还具有指示剂的作用，监视防冻液的酸碱度变化，指示酸度的变化提醒使用者添加原液或进行清洗更换。着色剂可使用溴甲蓝、酚红、甲基红等，使防冻液呈现一定指示色，一旦发现防冻液超过指示范围，则表明防冻液呈酸性而失去防锈作用。着色剂的质量分数一般在0. 01 %～0. 005 %。 防霉剂　　防冻液在工作状态下由于温度较高，微生物难以繁殖，但在贮存过程中可能引起微生物滋长，使防冻液发霉变质，因此，需要加入微量的杀菌防霉剂，以保证防冻液在1～2 年贮存期内不变质。常用的防霉剂有氯化锌、糖酸、苯甲酸钠。 缓冲剂　　防冻液中所加的缓蚀剂在中性介质中效果较好。但是防冻液在工作过程中，介质会酸化，pH值下降，使缓蚀剂效果降低，甚至完全失效，因此，防冻液中需要添加缓冲剂，可以在一定程度上使防冻液的pH 值稳定在7. 5～10 范围之间 冷却作用 冷却是冷却液的基本作用。发动机工作时产生大量的热量，其中60%的热量要通过冷却系统散发到周围空间。水和甲醇冷却液沸点低，易沸腾，如果车辆在冷却液沸腾条件下工作，即使在很短时间也会造成发动机损坏，甚至瘫痪。 防腐作用 　冷却系统中散热器、水泵、缸体及缸盖、分水管等部件是由钢、铸铁、黄铜、紫铜、铝、焊焊锡等金属组成，由于不同的金属的电极电位不同，在电解质的作用下容易发生电化学腐蚀；同时冷却液中的二元醇类物质分解后形成的酸性产物、燃料燃烧后行的酸性废气也可能渗透到冷却系统中，促进冷却系统腐蚀。冷却系统腐蚀会使散热器水箱的下水室、喷油嘴隔套、冷却管道、接头以及水箱排管发生故障，同时腐蚀产物杜塞管道，引起发动机过热甚至瘫痪；若腐蚀穿孔，冷却液渗入燃烧室或曲轴箱会产生严重的破坏，因为当冷却液或水与体贴油混合时，产生油污和胶质，削弱润滑，使得阀、液压阀推杆和活塞环黏结。因而冷却液中都加入一定量的防腐蚀添加剂，防止冷却系统产生腐蚀。 防垢作用　　冷却系统中的水垢来源于水中的钙、镁等阳离子，这些碱土金属阳离子在热负荷条件下，容易与水中的引离子反应生成水垢。水垢能磨损水泵密封件并覆盖在汽缸体水套外壁，使其导热率下降，并使缸盖高温区温度剧增，引起缸裂。因此为了减少水垢的生成，冷却液在生产和加注过程中均要求使用经过软化处理的去离子水。 防冻作用　　冬季气温低，为使汽车在冬季低温下仍能继续使用，发动机冷却液都加入了一些能够降低水冰点的物质作为防冻剂，保持在低温天气时冷却系统不冻结。