專利名稱：一種抑制性甘醇類防凍液的制作方法
技術領域：
本發明屬于防凍液領域，特別涉及一種甘醇類抑制性防凍液。
背景技術：
目前，不管是南方還是北方的住宅、賓館、酒店、商店、辦公樓等幾乎所有的建筑 物，都安裝了分體式空調或中央空調。尤其是在南方地區，一年四季使用空調降溫的時間都 很長，利用空調降溫需要消耗大量的能源。冰蓄冷作為新世紀的重要節能手段發展方向之 一，是造福人類并具有廣闊發展前景的新技術，有著良好的社會效應和經濟效益。在世界能 源和環保日益重要的今天，冰蓄冷將作為我國電力移峰填谷，提高電網用電負荷率，改善電 力投資綜合效益和減少CO2、硫化物排放量來保護環境的重要手段。冰蓄冷技術是利用夜間 電網低谷時間，利用低價電制冰蓄冷將冷量儲存起來，白天用電高峰時溶水，與冷凍機組共 同供冷，而在白天空調高峰負荷時，將所蓄冰冷量釋放滿足空調高峰負荷需要的成套技術。 該系統需要防凍液進行保護。同時，對于普通的循環水冷卻系統，在冬天溫度較低不運行的 情況下易結冰，也需要防凍液對系統進行保護。目前國內生產的防凍液基本是甘醇類防凍液，它可以是乙二醇、丙烯醇、二乙二 醇、丙二醇或者它們的混合物，但以乙二醇-水型發動機冷卻液及其濃縮物為最佳。由于乙 二醇的冰點較低，作為冷卻劑，性能較好，和水混合在一定的比例時冰點可達_60°C，而沸點 在110°C以上，加入防銹劑后不腐蝕金屬，價格相對便宜，無不愉快的氣味。可以根據不同的 工作狀態、環境溫度條件配制成不同比重適合于不同低溫的乙二醇-水溶液作為冷凍液來 滿足不同地區、不同系統工作環境溫度的需要。因此，乙二醇是目前市場上廣泛應用于冷卻 系統的循環介質。現有的防凍液以甘醇類，特別是乙二醇為防凍成分，有的還添加唑類化合物、水溶 性染料、異噻唑啉酮、亞硝酸鈉和水等輔助成分，以改善防凍液的抑菌、緩蝕效果。但是這些 防凍液抑菌、防垢效果還是較差，大大影響了防凍液系統的使用壽命，也不利于節約能源。1999年劉沛然等人研究發現，將杜氏鹽藻培養液中的KCl濃度提高到大于 50mmol/L時，杜氏鹽藻的生長受到了明顯抑制，而且隨著KCl濃度的升高抑制杜氏鹽藻的 作用增強，可見鉀離子具有抑制杜氏鹽藻生長的性能[劉沛然，武維華.高濃度鉀抑制杜氏 鹽藻生長的生理機制.植物學報，1999. 41 (6)617-623]。
發明內容
因此，本發明要解決的技術問題就是針對現有的發動機抑制性甘醇類防凍液存在 抑菌、防垢效果差的不足，提供一種防腐蝕、抑菌效果好的抑制性甘醇類防凍液，從而擴大 抑制性甘醇類防凍液的使用范圍，提高水循環系統使用年限，提高水循環系統的熱效率。本發明人經過廣泛的研究和反復的試驗發現，高鉀離子不但能夠抑制藻類的生 長，還具有抑制菌類生長的性能。因此，本發明人在甘醇類防凍液中添加鉀離子，成功獲得 了一款防凍液。該防凍液能夠明顯的抑制菌藻的滋長，起到優秀的緩蝕阻垢的作用，從而完成了本發明。因此，本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是一種抑制性甘醇類防凍 液，包含以下質量百分比的各組分甘醇類化合物94-99%，鉀鹽0. 5-5%，唑類化合物 0. 001-1% 和水溶性染料 0. 001-0. 015%。本發明中，所述的甘醇類化合物是防凍液中常用的冷卻劑。較佳的是乙二醇、丙 烯醇、二乙二醇、丙二醇或者它們的混合物，最佳的是乙二醇。其含量是94-99%，較佳的是 96-97%。本發明中，所述的鉀鹽是指所有在水中可以解離出鉀離子的鹽類，優選正磷酸鉀 鹽如磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸三鉀或者它們的混合物，最佳的是磷酸氫二鉀。鉀鹽是 本抑制性甘醇類防凍液中的主要抑菌劑，高濃度的K+起到了抑制菌藻滋長的作用。另一方 面，正磷酸鹽是優良的陽極型緩蝕劑，能在金屬表面形成!^e2O3和!^e3O4鈍化膜而有效地抑制 了金屬的腐蝕，并且少量的正磷酸根離子可以改變CaCO3沉淀晶形，影響CaCO3沉積，因此， 磷酸氫二鉀是最佳的防凍液緩蝕阻垢劑。所述的鉀鹽的含量是0.5-5%，較佳的是2-3%， 最佳的是2.5%。本發明中，所述的唑類化合物是防凍液中常用的抑制金屬中銅的腐蝕的成分。 較佳的是苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑或者它們的混合物。所述的唑類化合物的含量是 0. 001-1%，較佳的是 0. 002-0. 004%。本發明中，所述的水溶性染料是防凍液中常用的便于肉眼識別的顏料，可以使防 凍液的顏色區別于水的顏色，防止誤食誤用。所述的水溶性染料較佳的為亞甲基藍染料。所 述的水溶性染料的含量是0. 001-0. 015%，較佳的是0. 01%。本發明中，所述的抑制性甘醇類防凍液較佳的還進一步包括以下質量百分比的各 組分不超過0. 08%異噻唑啉酮，不超過0. 2%亞硝酸鈉和不超過3%水，所述的百分比不 包括0%。本發明中，異噻唑啉酮作為防凍液中的輔助殺菌劑。其含量不超過0.08%，較佳的 是 0. 04-0. 06%。本發明中，亞硝酸鈉作為防凍液中的輔助緩蝕劑。其含量不超過0. 2%，較佳的是 0. 1-0. 15%。本發明中，所述的水較佳的是去離子水。水作為溶劑，其含量不超過3%，較佳的是 0. 78-1. 35%o本發明所述的抑制性甘醇類防凍液的pH值較佳的是5. 5 6. 5。本發明的抑制性甘醇類防凍液中還可以添加本領域抑制性甘醇類防凍液中常規 添加的其他添加劑。本發明的抑制性甘醇類防凍液的制備方法按照本領域的常規技術進行，將各組分 簡單混合至澄清的液體即得。較佳的，在其他組分溶解混勻后再加入水溶性染料混合均勻。本發明的抑制性甘醇類防凍液可以用于冰蓄冷系統、發動機循環水冷卻系統等。 使用時，可以如常規的防凍液一樣，將本發明的上述抑制性甘醇類防凍液與水以不同比例 混合，即得到不同凍沸點的防凍液，而用于各種環境場合。因此本發明還提供另一種抑制性 甘醇類防凍液，其為上述防凍液和水的混合物。上述防凍液在該混合物中的質量百分含量 較佳的是20-25%。
本發明所用的原料或試劑除特別說明之外，均市售可得。相比于現有技術，本發明的積極進步效果在于1.本發明在防凍液中添加鉀鹽，使防凍液中具有較高濃度的鉀離子，有效的提高 了防凍液的抑菌防垢效能。加上其他組分的優化組合，使所提供的防凍液具有一年四季防 腐、防垢、抑菌的功能，大大延長系統的使用壽命，節省設備費用和運行費用。2.提供的防凍液性能穩定，無毒無害，成本低廉。3.提供的防凍液使用溫度范圍更寬，可在-50°C +120°C條件下使用，具有冬季 防凍、夏季防沸的特性。
具體實施例方式下面用實施例來進一步說明本發明，但本發明并不受其限制。下列實施例中未注 明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或按照制造廠商所建議的條件。實施例均按照發動機冷卻液腐蝕試驗方法——玻璃容器中的腐蝕試驗(ASTM D1384，SH/T 0085)來進行評定的。將六種冷卻系統中常用的金屬片(25cmX5cm)，鑄鐵、鑄 鋁、紫銅、黃銅、焊錫和碳鋼片浸泡在防凍液中，在88°C下不斷通空氣33 ，試驗結束后，測 定試片的重量變化，計算腐蝕率，同時觀察試片及防凍液的外觀變化。實施例11.配制抑制性乙二醇防凍液IOOOg配方乙二醇960g，磷酸氫二鉀30g，唑類化合物(苯并三氮唑)0. 02g，水溶性染 料(亞甲基藍)0. Ig,去離子水9. 88g。將上述量值的乙二醇、磷酸氫二鉀、苯并三氮唑及去離子水混合攪拌溶解后，加入 亞甲基藍進行調色，攪拌至均勻即可。2.用配制好的乙二醇防凍液與去離子水以1 4進行混合。測得六種金屬片 的腐蝕率分別為紫銅2. 84X 10"Wa,焊錫3. 07X 10_Wa，黃銅2. 82X 10_Wa，碳鋼 0. 91Xl(T3mm/a，鑄鐵2. 90 X l(T3mm/a，鑄鋁9. 53 X IO^Wa0實驗結束后各金屬片顏色均無 變化，無任何附著物，實驗后防凍液的細菌總數為IO2個/mL。實施例21.配制抑制性乙二醇防凍液IOOOg配方乙二醇960g，磷酸氫二鉀25g，異噻唑啉酮0. 4g，亞硝酸鈉lg，唑類化合物 (苯并三氮唑)0. 02g,水溶性染料(亞甲基藍)0. Ig,去離子水13. 48g。將上述量值的乙二醇、磷酸氫二鉀、異噻唑啉酮、亞硝酸鈉、苯并三氮唑及去離子 水混合攪拌溶解后，加入亞甲基藍進行調色，攪拌至均勻即可。2.用配制好的乙二醇防凍液與去離子水以1 4進行混合。測得六種金屬片 的腐蝕率分別為紫銅2. 76 X 10"Wa,焊錫3. OlX 10_Wa，黃銅2. 79X 10"Wa,碳鋼 0. 72 X 10"Wa,鑄鐵2. 69 X 10"Wa,鑄鋁8. 94X l(T3mm/a。實驗結束后各金屬片顏色均無 變化，無任何附著物，實驗后防凍液的細菌總數為IO1個/mL。實施例31.配制抑制性乙二醇防凍液IOOOg配方乙二醇960g，磷酸氫二鉀25g，異噻唑啉酮0. 4g，亞硝酸鈉lg，唑類化合物氮唑及去離子(苯并三氮唑)0. 02g,水溶性染料(亞甲基藍)0. Ig,去離子水13. 48g。將上述量值的乙二醇、磷酸氫二鉀、異噻唑啉酮、亞硝酸鈉、苯并J 水混合攪拌溶解后，加入亞甲基藍進行調色，攪拌至均勻即可。2.用配制好的乙二醇防凍液與去離子水以1 3進行混合。測得六種金屬片 的腐蝕率分別為紫銅2. 55X 10_Wa，焊錫2. 86X 10"Wa,黃銅2. 57X 10_Wa，碳鋼 0. 67 X 10"Wa,鑄鐵2. 47 X 10"Wa,鑄鋁8. 01 X l(T3mm/a。實驗結束后各金屬片顏色均無 變化，無任何附著物，實驗后防凍液的細菌總數為IO1個/mL。實施例41.配制抑制性乙二醇防凍液IOOOg配方乙二醇970g，磷酸氫二鉀20g，異噻唑啉酮0. 6g，亞硝酸鈉1. 5g，唑類化合物 (苯并三氮唑)0. 02g,水溶性染料(亞甲基藍)0. Ig,去離子水7. 78g。將上述量值的乙二醇、磷酸氫二鉀、異噻唑啉酮、亞硝酸鈉、苯并三氮唑及去離子 水混合攪拌溶解后，加入亞甲基藍進行調色，攪拌至均勻即可。2.用配制好的乙二醇防凍液與去離子水以1 4進行混合。測得六種金屬片 的腐蝕率分別為紫銅2. 62X 10_Wa，焊錫2. 94X1Wa,黃銅2. 71X 10_Wa，碳鋼 0. 70 X 10"Wa,鑄鐵2. 63 X lO^mm/a,鑄鋁8. 67 X l(T3mm/a。實驗結束后各金屬片顏色均無 變化，無任何附著物，實驗后防凍液的細菌總數為IO2個/mL。實施例5-8按表1的配方配制各防凍液，配制方法同上。然后進行測試，測試結果見表2。測 試方法同上，也是將防凍液與去離子水體積比1 4的混合液進行測試。表1.本發明實施例5-8的甘醇類防凍液配方
權利要求
1.一種抑制性甘醇類防凍液，包含以下質量百分比的各組分甘醇類化合物94-99%， 鉀鹽0. 5-5%，唑類化合物0. 001-1%和水溶性染料0. 001-0. 015%。
2.如權利要求1所述的抑制性甘醇類防凍液，其特征在于，所述的甘醇類化合物是乙 二醇、丙烯醇、二乙二醇、丙二醇或者它們的混合物。
3.如權利要求1所述的抑制性甘醇類防凍液，其特征在于，所述的鉀鹽是磷酸二氫鉀、 磷酸氫二鉀、磷酸三鉀或者它們的混合物。
4.如權利要求1所述的抑制性甘醇類防凍液，其特征在于，所述的唑類化合物是苯并 三氮唑、甲基苯并三氮唑或者它們的混合物。
5.如權利要求1所述的抑制性甘醇類防凍液，其特征在于，所述的水溶性染料是亞甲 基藍染料。
6.如權利要求1所述的抑制性甘醇類防凍液，其特征在于，所述的抑制性甘醇類防凍 液還進一步包括以下質量百分比的各組分中的一種或多種不超過0. 08%異噻唑啉酮，不 超過0. 2%亞硝酸鈉和不超過3%水。
7.如權利要求1所述的抑制性甘醇類防凍液，其特征在于，所述的水是去離子水。
8.如權利要求1所述的抑制性甘醇類防凍液，其特征在于，所述的抑制性甘醇類防凍 液的PH值是5. 5 6. 5。
9.一種如權利要求1-8任一項所述的抑制性甘醇類防凍液和水的混合物。
10.如權利要求9所述的混合物，其特征在于，所述的如權利要求1-8任一項所述的抑 制性甘醇類防凍液在該混合物中的質量百分含量是20-25%。
11.鉀鹽作為甘醇類防凍液抑菌劑的應用。
全文摘要
本發明公開了一種抑制性甘醇類防凍液，包含以下質量百分比的各組分甘醇類化合物94-99％，鉀鹽0.5-5％，唑類化合物0.001-1％和水溶性染料0.001-0.015％。本發明在防凍液中添加鉀鹽，使防凍液中具有較高濃度的鉀離子，有效的提高了防凍液的抑菌防垢效能。加上其他組分的優化組合，使所提供的防凍液具有一年四季防腐、防垢、抑菌的功能，大大延長系統的使用壽命，節省設備費用和運行費用。本防凍液性能穩定，無毒無害，成本低廉。使用溫度范圍更寬，可在-50℃～+120℃條件下使用，具有冬季防凍、夏季防沸的特性。
文檔編號A01P13/00GK102040955SQ20091019701
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月12日 優先權日2009年10月12日
發明者王煒 申請人:上海洗霸科技有限公司