傳熱流體及其使用的緩蝕劑配方的制作方法
【專利說明】傳熱流體及其使用的緩蝕劑配方
【背景技術(shù)】
[0001] 現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)通常需要傳熱流體（液體冷卻劑）以提供對(duì)其冷卻系統(tǒng)持久的、 全年的保護(hù)。傳熱流體的基本要求是為了高效的燃油經(jīng)濟(jì)性和潤滑性而提供有效傳熱以控 制和保持發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，并且防止由于凍結(jié)、沸溢或過熱造成的發(fā)動(dòng)機(jī)故障。對(duì)于傳熱流體的 一個(gè)附加的關(guān)鍵要求是在寬范圍的溫度和操作環(huán)境下對(duì)所有冷卻系統(tǒng)金屬提供防腐蝕保 護(hù)。用于發(fā)動(dòng)機(jī)組，氣缸蓋，水泵，換熱器以及其它由鋁或鋁合金制成的組件的鋁的防腐蝕 保護(hù)是特別重要的。除了金屬保護(hù)之外，防腐蝕保護(hù)有助于傳熱流體完成其將來自發(fā)動(dòng)機(jī) 的多余熱量傳至散熱器以用于耗散的基本功能。
[0002] 現(xiàn)在存在對(duì)于具有優(yōu)異的傳熱和防腐蝕性的傳熱流體的持續(xù)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] -種傳熱流體濃縮物至少部分地滿足了這一需求。該傳熱流體濃縮物包含：大于 或等于85重量百分比的防凍劑（freezingpointdepressant) ;16到80ppm的鎂離子；挫 類化合物；無機(jī)磷酸鹽；羧酸鹽；和丙烯酸鹽/酯基聚合物，其中傳熱流體濃縮物的pH為7 到9. 5并且丙烯酸鹽/酯基聚合物與鎂離子的重量比為1到25。
[0004] 傳熱流體濃縮物可以被稀釋以形成傳熱流體冷卻劑，該傳熱流體冷卻劑包含：小 于90重量百分比的防凍劑；水；8到60ppm的鎂離子；唑類化合物；無機(jī)磷酸鹽；羧酸；大于 0. 5ppm的鈣離子；和丙烯酸鹽/酯基聚合物，其中傳熱流體的pH為7到9. 5并且丙烯酸鹽 /酯基聚合物與鎂離子的重量比為1到25。
[0005] 在此還描述了一種包含此處所述的傳熱流體濃縮物或傳熱冷卻劑以及傳熱設(shè)備 的傳熱系統(tǒng)。 詳細(xì)說明
[0006] 在此公開了組合物的組分之間具有協(xié)同作用的傳熱流體濃縮物和傳熱流體組合 物。在包含乙二醇、水、羧酸鹽、無機(jī)磷酸鹽以及唑類化合物的傳熱流體中，觀察到了鎂離子 和丙烯酸鹽/酯基聚合物之間的協(xié)同作用，如腐蝕測(cè)試和貯存測(cè)試中所示。當(dāng)傳熱流體濃 縮物中丙烯酸鹽/酯基聚合物與鎂離子的比率（均為ppm或wt%)是1到25時(shí)，可以觀察 到最佳性能。對(duì)于傳熱流體，結(jié)果表明加入l_15ppm的鈣離子可以保證貯存的穩(wěn)定性和優(yōu) 異的防腐蝕性能。鈣離子對(duì)于包含磷酸鹽的傳熱流體中鎂離子的溶解度的作用是特別出人 意料的。在pH為7到9. 5之間的水溶液中多種磷酸鈣鹽的高度不溶性將導(dǎo)致本領(lǐng)域技術(shù) 人員會(huì)預(yù)測(cè)由于溶液熱力學(xué)考慮導(dǎo)致的不良溶解度。
[0007] 傳熱流體濃縮物和傳熱流體可以不含硅酸鹽、硼酸鹽和胺類。硝酸鹽含量可以小 于50ppm，按重量計(jì)，基于傳熱流體濃縮物或傳熱流體的總重量。
[0008] 防凍劑可以是醇或醇的混合物。典型的醇包含單羥基醇或多羥基醇和它們的混 合物。醇可以選自由甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、糠醛、糠醇、四氫糠醇、乙氧基化糠醇、乙二醇、 丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、二乙二醇、三乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、二丙二醇、丁 二醇、丙三醇-1，2-二甲基醚、丙三醇-1，3-二甲基醚、丙三醇的單乙基醚、山梨糖醇、1，2， 6-己三醇、三羥甲基丙烷，烷氧基烷醇，例如甲氧基乙醇，以及前述兩種或更多種的組合組 成的組。
[0009] 在傳熱流體濃縮物中防凍劑的量大于或等于85重量百分比（wt% )并且小于或等 于99wt%，基于傳熱流體濃縮物的總重量。在此范圍內(nèi)，防凍濃縮物的量可以大于或等于 86wt%、大于或等于87wt%、大于或等于88wt%、大于或等于89wt%、大于或等于90wt%、 大于或等于91wt%、大于或等于92wt%、大于或等于93wt%、大于或等于94wt%、大于或等 于95wt%、大于或等于96wt%、大于或等于97wt%、或大于或等于98wt%。
[0010] 所述羧酸鹽具有6到20個(gè)碳原子。術(shù)語"羧酸鹽"包括羧酸、其鹽或羧酸和羧酸 鹽的組合。羧酸鹽可包含一個(gè)或多個(gè)羧基并且可以是線性或支化的。特別地可以考慮使用 羧酸鹽的組合并且包含在術(shù)語"羧酸鹽"或"羧酸"。典型的脂肪族羧酸鹽包括2-乙基己 酸、己酸、庚酸、辛酸、新癸酸、癸酸、壬酸、異庚酸、十二酸、癸二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、 壬二酸、十二烷二酸，以及前述的兩種或更多種的組合。典型的芳香族羧酸鹽包括苯甲酸、 甲苯酸或甲基苯甲酸、叔丁基苯甲酸、烷氧基苯甲酸，例如，甲氧基苯甲酸（或鄰、間、對(duì)-甲 氧基苯甲酸）、水楊酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、苯乙酸、扁桃酸、1，2,4-苯三 甲酸，以及前述兩種或更多種的組合。
[0011] 在傳熱流體濃縮物中，羧酸鹽的量為1到10wt%，基于傳熱流體濃縮物的總重量。 在這一范圍內(nèi)，用量可以大于或等于1. 5wt%，或，更具體地，大于或等于2 %。同樣在此范 圍內(nèi)，用量可以小于或等于7wt%，或，更具體地，小于或等于5wt%。
[0012] 無機(jī)磷酸鹽可以是磷酸、正磷酸鈉、正磷酸鉀、焦磷酸鈉、焦磷酸鉀、多磷酸鈉、多 磷酸鉀、六偏磷酸鈉、六偏磷酸鉀，或兩種或更多種前述無機(jī)磷酸鹽的組合。
[0013] 在傳熱流體濃縮物中，無機(jī)磷酸鹽可以以0. 10wt%到0. 60wt%的量存在，基于傳 熱流體濃縮物的總重量。在此范圍內(nèi)，用量可以大于或等于〇. 1lwt%，或，更具體地，大于或 等于0. 12wt%。同樣在此范圍內(nèi)用量可以小于或等于0. 45wt%，或，更具體地，小于或等于 0. 40wt%。
[0014] 傳熱流體添加劑組合物包含唑類。典型的唑類包含苯并三唑、甲苯基三唑、甲基苯 并三唑（例如，4-甲基苯并三唑和5-甲基苯并三唑）、丁基苯并三唑和其它烷基苯并三唑 (例如，包含2到20個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)）、巰基苯并噻唑、噻唑和其它取代噻唑、咪唑、苯 并咪唑和其它取代咪唑、吲唑和取代吲唑、四唑、四氫甲苯基三唑和取代四唑。兩種或更多 種前述的唑類還可以組合使用并且唑類的組合包含在術(shù)語"唑"中。
[0015] 在傳熱流體濃縮物中，該挫類化合物可以以0.Olwt%至3wt%的量存在，基于傳 熱流體濃縮物的總重量。在此范圍內(nèi)，唑類化合物的量可以大于或等于〇. 〇5wt%，或，更具 體地，大于或等于〇.lwt%。同樣在此范圍內(nèi)，唑類化合物可以以小于或等于2wt%，或，更 具體地，小于或等于lwt%的量存在。
[0016] 鎂離子來自于一旦溶于室溫下的含水溶液可以產(chǎn)生鎂離子的鎂化合物。鎂化合物 可以是無機(jī)鎂化合物，例如硝酸鎂、硫酸鎂、鉬酸鎂、鎢酸鎂、釩酸鎂、高氯酸鎂、氫氧化鎂或 它們的組合。鎂化合物在傳熱流體中是可溶的?？扇艿?，在此使用的，其定義為溶解的以至 于沒有肉眼可見的顆粒物。鎂化合物還可以是由鎂離子和包含一個(gè)或多個(gè)羧酸基團(tuán)的有 機(jī)酸形成的鎂鹽，例如聚丙烯酸鎂、聚馬來酸鎂、乳酸鎂、檸檬酸鎂、酒石酸鎂、葡萄糖酸鎂、 葡庚糖酸鎂、乙醇酸鎂、葡萄糖二酸鎂、琥珀酸鎂、羥基琥珀酸鎂、己二酸鎂、草酸鎂、丙二酸 鎂、氨基磺酸鎂、甲酸鎂、乙酸鎂、丙酸鎂、脂肪族三羧酸或芳香族四羧酸的鎂鹽和前述鎂化 合物的組合。
[0017] 在傳熱流體濃縮物中，鎂化合物的存在量使得傳熱流體具有在傳熱流體濃縮物中 的16到80份每百萬重量份（ppm)的鎂離子濃度。在此范圍內(nèi)，鎂離子濃度可以大于或等 于20ppm，或，更具體地，大于或等于22ppm。同樣在此范圍內(nèi)，鎂離子濃度可以小于或等于 75ppm，或，更具體地，小于或等于70ppm。
[0018] 傳熱流體濃縮物包含丙烯酸鹽/酯基聚合物。丙烯酸鹽/酯基聚合物是水溶性聚 合物（平均分子量200至200000道爾頓）。典型的丙烯酸鹽/酯聚合物包含聚丙烯酸鹽/ 酯、丙烯酸鹽/酯基聚合物、共聚物、三元共聚物和四元共聚物，例如丙烯酸鹽/酯/丙烯酰 胺共聚物、聚甲基丙烯酸鹽/酯、聚馬來酸或馬來酸酐聚合物、馬來酸基聚合物、它們的共 聚物和三元共聚物、改性丙烯酰胺基聚合物、包含聚丙烯酰胺、丙烯酰胺基共聚物和三元共 聚物。通常地，適用的水溶性聚合物包含均聚物、共聚物、三元共聚物和互聚物，其具有（1) 至少一種包含(： 3到C16單烯鍵不飽和單羧酸或二羧酸或它們的鹽的單體單元；或（2)至少 一種包含(： 3到C16單烯鍵不飽和單羧酸或二羧酸衍生物的單體單元，例如酰胺類、腈類、羧 酸酯類、酰鹵（例如酰氯）和酸酐和它們的組合。在一些實(shí)施方案中，丙烯酸鹽/酯基聚合 物包含膦基聚丙烯酸鹽/酯。
[0019] 在傳熱流體濃縮物（和由濃縮物制成的傳熱流體）中，丙烯酸鹽/酯基聚合物的 量是基于鎂離子的量選擇的。丙烯酸鹽/酯基聚合物與鎂離子的比率是大于1且小于25 的。在此范圍內(nèi)，比率可以大于或等于2或，更具體地，大于或等于3。同樣在此范圍內(nèi)，比 率可以小于或等于20,或，更具體地，小于或等于15。丙烯酸根離子比率是使用溶解于濃縮 物中的丙烯酸鹽/酯基聚合物的量（重量）測(cè)定的。
[0020] 傳熱流體濃縮物可進(jìn)一步包含鈣離子。鈣離子來自于