一種發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液，由重量百分比為30～65％的乙二醇、重量百分比為30～65％的丙二醇、重量百分比為0.2～3％的氧化石墨烯、重量百分比為0.2～2％的有機(jī)硅消泡劑和重量百分比為0.7～8％的復(fù)合緩蝕劑混合并攪拌均勻至溶解即得無水冷卻液。本發(fā)明的有益效果為：熱導(dǎo)性強(qiáng)、冰點(diǎn)低于-50℃、沸點(diǎn)高達(dá)188.5℃、抗腐蝕好；本發(fā)明采用熱導(dǎo)率強(qiáng)的氧化石墨烯，提高了冷卻體系的導(dǎo)熱系數(shù)；有機(jī)硅消泡劑能更好地防止冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)點(diǎn)蝕等；甲苯基三唑、苯丙三氮唑能很好保護(hù)發(fā)動機(jī)內(nèi)的銅結(jié)構(gòu)部件；有機(jī)酸及其鹽組成的中和緩沖體系，可有效調(diào)控冷卻液的pH在7.5～10.0之間；磷酸-鉬酸銨能高效地預(yù)防冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)沉淀、腐蝕和水泵泄露。
【專利說明】一種發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)動機(jī)是汽車的最核心部件，汽車的動力與車用空調(diào)的帶動全部由發(fā)動機(jī)承擔(dān)， 但是溫度太高的發(fā)動機(jī)的效率會降低甚至損壞，溫度過低的發(fā)動機(jī)又將增加耗油量。因此， 冷卻系統(tǒng)是確保發(fā)動機(jī)在正常工作溫度下正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最有效保障。
[0003] 隨著發(fā)動機(jī)市場的不斷拓展，與其相配套使用的冷卻液也得到了長足的發(fā)展。目 前市面上的冷卻液基本上都是含水冷卻液（水、乙二醇），其沸點(diǎn)低，冰點(diǎn)高，易氣蝕，導(dǎo)熱 差，已經(jīng)不滿足于市場需求，例如含水冷卻液所產(chǎn)生的大量水蒸氣在氣缸外圍的金屬表面 形成蒸汽隔熱層，導(dǎo)致無法及時(shí)的將發(fā)動機(jī)的工作發(fā)熱及時(shí)傳導(dǎo)出去，最終使得發(fā)動機(jī)內(nèi) 部過熱而致其性能下降，并且長久使用含水冷卻液還會使冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕、水垢、開鍋等 一系列問題，造成冷卻系統(tǒng)卜2年需更換一次。
[0004] 國外企業(yè)認(rèn)為發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)冷卻液（水、乙二醇等）難以滿足更高的冷卻要求，高效 冷卻技術(shù)需要在開發(fā)導(dǎo)熱系數(shù)高、比熱容大的新型傳熱介質(zhì)方面有所突破。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)熱性強(qiáng)、冰點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、抗腐 蝕的發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的一種發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液，由重量百分比為30?65%的乙 二醇、重量百分比為30?65%的丙二醇、重量百分比為0. 2?3%的氧化石墨烯、重量百分 比為0. 2?2%的有機(jī)硅消泡劑和重量百分比為0. 7?8%的復(fù)合緩蝕劑混合并攪拌均勻 至溶解即得無水冷卻液。
[0007] 進(jìn)一步，以總組合物的重量百分比計(jì)算，復(fù)合緩蝕劑由重量百分比為0. 4?5% 的金屬緩蝕劑和重量百分比為〇. 3?3%的中和劑混合攪拌而成，所述金屬緩蝕劑由重量 百分比為0. 1?2%的甲苯基三唑、重量百分比為0. 1?2%的苯丙三氮唑、重量百分比為 0. 1?1%的磷酸和重量百分比為0. 1?1%的鑰酸銨混合而成，所述中和劑由重量百分比 為0. 1?2%的癸二酸、重量百分比為0. 1?2%的檸檬酸和重量百分比為0. 1?2%的氫 氧化鈉混合而成。
[0008] 進(jìn)一步，由重量百分比為40?50%的乙二醇、重量百分比為45?50%的丙二醇、 重量百分比為1?3%的氧化石墨烯、重量百分比為1?1. 5%的有機(jī)硅消泡劑和重量百分 比為2?6%的復(fù)合緩蝕劑混合并攪拌均勻至溶解即得無水冷卻液；以總組合物的重量百 分比計(jì)算，所述復(fù)合緩蝕劑由重量百分比為1?3%的金屬緩蝕劑和重量百分比為1?3% 的中和劑混合攪拌而成，所述金屬緩蝕劑由重量百分比為〇. 3?1. 5%的甲苯基三唑、重量 百分比為0. 3?1%的苯丙三氮唑、重量百分比為0. 2?1%的磷酸和重量百分比為0. 2? 1%的鑰酸銨混合攪拌而成，所述中和劑由重量百分比為0. 3?1. 2%的癸二酸、重量百分 比為0. 4?2%的朽1檬酸和重量百分比為0. 3?1. 5%的氫氧化鈉混合攪拌而成。
[0009] 進(jìn)一步，由重量百分比為45?48%的乙二醇、重量百分比為45?48%的丙二醇、 重量百分比為2?3%的氧化石墨烯、重量百分比為1. 1?1. 3%的有機(jī)硅消泡劑和重量百 分比為3. 5?5%的復(fù)合緩蝕劑混合并攪拌均勻至溶解即得無水冷卻液；以總組合物的重 量百分比計(jì)算，所述復(fù)合緩蝕劑由重量百分比為2?2. 5%的金屬緩蝕劑和重量百分比為 1. 5?2. 5%的中和劑混合攪拌而成，所述金屬緩蝕劑由重量百分比為1?1. 5%的甲苯基 三唑、重量百分比為0. 4?0. 8 %的苯丙三氮唑、重量百分比為0. 5?0. 8 %的磷酸和重量 百分比為0. 5?0. 8%的鑰酸銨混合攪拌而成，所述中和劑由重量百分比為0. 5?1%的癸 二酸、重量百分比為〇. 4?1 %的檸檬酸和重量百分比為0. 5?1 %的氫氧化鈉混合攪拌而 成。
[0010] 進(jìn)一步，由重量百分比為45%的乙二醇、重量百分比為45%的丙二醇、重量百分 比為3%的氧化石墨烯、重量百分比為1.2%的有機(jī)硅消泡劑、重量百分比為1.5%的甲 苯基三唑、重量百分比為0. 5%的苯丙三氮唑、重量百分比為0. 7%的磷酸、重量百分比為 0. 7%的鑰酸銨組成、重量百分比為0. 8%的癸二酸、重量百分比為0. 8%的檸檬酸和重量 百分比為0. 8%的氫氧化鈉混合并攪拌均勻至溶解即得無水冷卻液。
[0011] 一種發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0012] S1.將重量百分比為30?65%的乙二醇與重量百分比為30?65%的丙二醇混合 攪拌均勻，得到基礎(chǔ)液；
[0013] S2.在步驟S1所得的基礎(chǔ)液中加入重量百分比為0. 2?2%有機(jī)硅消泡劑，加熱 并充分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓?br> [0014] S3.在步驟S2所得混合溶液中加入重量百分比為0. 7?8%的復(fù)合緩蝕劑，加熱 回流條件下進(jìn)行攪拌，直至完全溶解；
[0015] S4.在步驟S3的得到混合溶液中加入重量百分比為0. 2?3%氧化石墨烯，使用 頻率不低于40KHZ的超聲儀對得到的混合溶液進(jìn)行超聲分散溶解，最后制成無水冷卻液。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明由于采用熱導(dǎo)率為傳統(tǒng)流體介質(zhì) 數(shù)倍的氧化石墨烯后，彌補(bǔ)了乙二醇與丙二醇熱導(dǎo)率相對較低的屬性缺陷，進(jìn)而使得冷卻 系統(tǒng)的換熱量加倍，最終大幅度地提高冷卻體系的導(dǎo)熱系數(shù)，其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到現(xiàn)有冷卻液 的2倍。本發(fā)明的導(dǎo)熱性強(qiáng)、冰點(diǎn)低于-50°c以及沸點(diǎn)高達(dá)188. 5°C，主要原因?yàn)椋?)氧化石 墨烯分子是具有典型的二維片狀結(jié)構(gòu)的大分子，其尺度接近或小于晶體材料的聲子平均自 由程，使得體系的熱傳導(dǎo)不再受傅里葉定律約束，而采用跳躍式和非限域熱傳遞；2)流體 之間的波動與漩渦得到加強(qiáng)；3)片狀大分子能緩和流體間橫向溫度梯度。本發(fā)明的抗腐蝕 好，主要原因?yàn)椋核械挠袡C(jī)硅消泡劑在溶液表面鋪展迅速，易使液膜變薄，達(dá)到臨界厚 度，泡沫破壞，故能夠更好地防止冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)點(diǎn)蝕等腐蝕情況，尤其是對發(fā)動機(jī)中的鋁和 鋁合金具有絕佳的保護(hù)效果。本發(fā)明中所含有的甲苯基三唑、苯丙三氮唑?qū)Πl(fā)動機(jī)內(nèi)的銅 結(jié)構(gòu)部件具有特效保護(hù)作用；中和劑可有效調(diào)控冷卻液的PH，使其長期穩(wěn)定在7. 5?10. 0 之間；磷酸和鑰酸銨能夠高效地預(yù)防冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)沉淀、腐蝕和水泵泄漏。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面對本發(fā)明的其體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述；以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明， 但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0018] 本發(fā)明中有機(jī)硅消泡劑的活性成分為：聚硅氧烷、聚醚共聚物和高效分散劑，以下 實(shí)施例中的有機(jī)硅消泡劑以二甲基硅油和白炭黑組成的硅膏為主體成分，輔以司盤80和 吐溫80等表面活性劑。
[0019] 本發(fā)明中的氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，是一種碳、氧數(shù)量之比介于2. 1到2. 9 之間黃色固體。由于氧化石墨烯中存在大量極性基團(tuán)（如羧基與羥基），氧化石墨烯很容易 在醇溶液中分散溶解，形成單個(gè)小片段，而且絕大部分都只有單個(gè)石墨層。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 稱取45Kg乙二醇和48Kg丙二醇攪拌均勻；再將1. 2Kg有機(jī)硅消泡劑加入其中， 加熱并用磁力攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢?小時(shí)左右至均勻；再分別依次加入〇. 5kg甲苯基三唑、 0. 5kg苯丙三氮唑、0. 8kg癸二酸、0. 3kg朽1檬酸、0. 8kg氫氧化鈉、0. 7kg磷酸、0. 7kg鑰酸 銨，回流條件下加熱溫度至178°C進(jìn)行攪拌，直至完全溶解；最后加入1. 5kg氧化石墨烯，經(jīng) 頻率于60KHZ的超聲儀對得到的混合溶液進(jìn)行超聲溶解，直至完全溶解，即得到本發(fā)明的 無水冷卻液成品，其冰點(diǎn)為-50°C，沸點(diǎn)為186°C。
[0022] 實(shí)施例2
[0023] 稱取45Kg乙二醇和47Kg丙二醇攪拌均勻；再將1. 2Kg有機(jī)硅消泡劑加入其中， 用磁力攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢?小時(shí)左右至均勻；再分別依次加入〇. 5kg甲苯基三唑、0. 5kg 苯丙三氮唑、〇. 8kg癸二酸、0. 6kg朽1檬酸、0. 8kg氫氧化鈉、0. 7kg磷酸、0. 7kg鑰酸銨，回流 條件下加熱溫度至180°C進(jìn)行攪拌，直至完全溶解；最后加入2. 2kg氧化石墨烯，經(jīng)頻率于 60KHZ的超聲儀對得到的混合溶液進(jìn)行超聲溶解，直至完全溶解，即得到本發(fā)明的無水冷卻 液成品，其冰點(diǎn)為-50°C，沸點(diǎn)為187. 4°C。
[0024] 實(shí)施例3
[0025] 稱取45Kg乙二醇和45Kg丙二醇攪拌均勻；再將1. 2Kg有機(jī)硅消泡劑加入其中，用 磁力攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢?小時(shí)左右至均勻；再分別依次加入1. 5kg甲苯基三唑、0. 5kg苯 丙三氮唑、0. 8kg癸二酸、0. 8kg朽1檬酸、0. 8kg氫氧化鈉、0. 7kg磷酸、0. 7kg鑰酸銨，回流條 件下加熱溫度至183°C進(jìn)行攪拌，直至完全溶解；最后加入3kg氧化石墨烯，經(jīng)頻率于60KHZ 的超聲儀對得到的混合溶液進(jìn)行超聲溶解，直至完全溶解，即得到本發(fā)明的無水冷卻液成 品，其冰點(diǎn)為-50°C，沸點(diǎn)為188. 5°C。
[0026] 本發(fā)明產(chǎn)品送中國人民解放軍油料及油料裝備檢測試驗(yàn)中心的檢驗(yàn)后，檢驗(yàn)報(bào)告 見下，報(bào)告中的部分檢驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
[0027]
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液，其特征在于：由重量百分比為30?65%的乙 二醇、重量百分比為30?65%的丙二醇、重量百分比為0. 2?3%的氧化石墨烯、重量百分 比為0. 2?2%的有機(jī)硅消泡劑和重量百分比為0. 7?8%的復(fù)合緩蝕劑混合并攪拌均勻 至溶解即得無水冷卻液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液，其特征在于：所述復(fù)合緩 蝕劑由重量百分比為〇. 4?5%的金屬緩蝕劑和重量百分比為0. 3?3%的中和劑混合攪 拌而成，所述金屬緩蝕劑由重量百分比為〇. 1?2%的甲苯基三唑、重量百分比為0. 1? 2%的苯丙三氮唑、重量百分比為0. 1?1%的磷酸和重量百分比為0. 1?1%的鑰酸銨混 合而成，所述中和劑由重量百分比為〇. 1?2%的癸二酸、重量百分比為0. 1?2%的檸檬 酸和重量百分比為0. 1?2%的氫氧化鈉混合而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液，其特征在于：由重量百分 比為40?50%的乙二醇、重量百分比為45?50%的丙二醇、重量百分比為1?3%的氧 化石墨烯、重量百分比為1?1. 5%的有機(jī)硅消泡劑和重量百分比為2?6%的復(fù)合緩蝕劑 混合并攪拌均勻至溶解即得無水冷卻液，所述復(fù)合緩蝕劑由重量百分比為1?3%的金屬 緩蝕劑和重量百分比為1?3%的中和劑混合攪拌而成，所述金屬緩蝕劑由重量百分比為 0. 3?1. 5%的甲苯基三唑、重量百分比為0. 3?1%的苯丙三氮唑、重量百分比為0. 2? 1%的磷酸和重量百分比為〇. 2?1%的鑰酸銨混合攪拌而成，所述中和劑由重量百分比為 0. 3?1. 2%的癸二酸、重量百分比為0. 4?2%的檸檬酸和重量百分比為0. 3?1. 5%的 氫氧化鈉混合攪拌而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液，其特征在于：由重量百分 比為45?48%的乙二醇、重量百分比為45?48%的丙二醇、重量百分比為2?3%的氧 化石墨烯、重量百分比為1. 1?1. 3%的有機(jī)硅消泡劑和重量百分比為3. 5?5%的復(fù)合緩 蝕劑混合并攪拌均勻至溶解即得無水冷卻液，所述復(fù)合緩蝕劑由重量百分比為2?2. 5% 的金屬緩蝕劑和重量百分比為1. 5?2. 5%的中和劑混合攪拌而成，所述金屬緩蝕劑由重 量百分比為1?1. 5%的甲苯基三唑、重量百分比為0. 4?0. 8%的苯丙三氮唑、重量百分 比為0. 5?0. 8%的磷酸和重量百分比為0. 5?0. 8%的鑰酸銨混合攪拌而成，所述中和劑 由重量百分比為0. 5?1 %的癸二酸、重量百分比為0. 4?1 %的檸檬酸和重量百分比為 0. 5?1%的氫氧化鈉混合攪拌而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液，其特征在于：由重量百分 比為45%的乙二醇、重量百分比為45%的丙二醇、重量百分比為3%的氧化石墨烯、重量百 分比為1. 2%的有機(jī)硅消泡劑、重量百分比為1. 5%的甲苯基三唑、重量百分比為0. 5%的 苯丙三氮唑、重量百分比為0. 7%的磷酸、重量百分比為0. 7%的鑰酸銨組成、重量百分比 為0. 8%的癸二酸、重量百分比為0. 8%的檸檬酸和重量百分比為0. 8%的氫氧化鈉混合并 攪拌均勻至溶解即得無水冷卻液。
6. -種發(fā)動機(jī)用氧化石墨烯無水冷卻液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
51. 將重量百分比為30?65 %的乙二醇與重量百分比為30?65 %的丙二醇混合攪拌 均勻，得到基礎(chǔ)液；
52. 在步驟S1所得的基礎(chǔ)液中加入重量百分比為0. 2?2%有機(jī)硅消泡劑，加熱并充 分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓?br> 53. 在步驟S2所得混合溶液中加入重量百分比為0. 7?8%的復(fù)合緩蝕劑，加熱回流 條件下進(jìn)行攪拌，直至完全溶解；
54. 在步驟S3的得到混合溶液中加入重量百分比為0. 2?3%氧化石墨烯，使用頻率 不低于40KHZ的超聲儀對得到的混合溶液進(jìn)行超聲溶解，最后制成無水冷卻液。
【文檔編號】C09K5/20GK104059618SQ201410175749
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】黃方志, 張燕, 楊偉 申請人:四川力森特環(huán)?？萍加邢薰?br>