ингибитор коррозии для низкозамерзающих охлаждающих жидкостей
| Классы МПК: | C23F11/10 путем применения органических ингибиторов C09K5/20 антифризные добавки для них, например радиаторные жидкости |
| Автор(ы): | Есенин Владимир Николаевич (RU), Денисович Лариса Ивановна (RU), Степанов Андрей Александрович (RU) |
| Патентообладатель(и): | Институт элементоорганических соединений РАН (ИНЭОС РАН) (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2006-03-14 публикация патента:
10.07.2007 |
Использование: в химической технологии, в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах. Сущность: ингибитор коррозии содержит, мас.%: 3-4 себациновой кислоты, 8-9 адипиновой кислоты, 6,5-7,5 гидроокиси натрия, 3,5-4,0 бензойной кислоты, 30-40 воды, 0,25-0,50 бензотриазола, 1-2 бикарбоната натрия, остальное - этиленгликоль. Технический результат: повышение коррозионной стойкости всех конструкционных материалов системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, предотвращение опасности минеральных отложений на ее поверхности и снижение токсичности охлаждающих жидкостей. 2 табл.
Формула изобретения
Ингибитор коррозии для низкозамерзающих охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля, содержащий адипиновую кислоту, гидроокись натрия, бензойную кислоту и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит себациновую кислоту, бензотриазол и бикарбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| себациновая кислота | 3,0-4,0 |
| адипиновая кислота | 8,0-9,0 |
| бензойная кислота | 3,5-4,0 |
| гидроокись натрия | 6,5-7,5 |
| бензотриазол | 0,25-0,50 |
| вода | 35,0-40,0 |
| бикарбонат натрия | 1,0-2,0 |
| этиленгликоль | остальное |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к ингибиторам коррозии, являющимися кислород- и азотсодержащими соединениями. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для изготовления низкозамерзающих жидкостей и средства для восстановления антикоррозионных свойств данных жидкостей, применяемых в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в качестве теплоносителей в теплообменных аппаратах.
Известна композиция ингибитора коррозии черных металлов на основе фосфатов алканоламинов и солей 2-меркаптобензтиазола (CS патент 226394, МПК7 C23F 11/10, 1985), однако она не предотвращает коррозию латуни, а антифриз, изготавливаемый на основе ингибитора, состоящего из силикатов, фосфатов, арилкарбоксилатов щелочных металлов и ароматического триазола (CS патент 213153, МПК 7 C23F 11/10, 1984), агрессивен по отношению к чугуну. Ингибитор коррозии на основе солей алифатических моно- и дикарбоновых кислот С5-C16 (US патент 4647392, МПК7 С09К 5/00, 1987) имеет недостаточные защитные свойства в отношении алюминия.
Наиболее близким по составу, свойствам и достигаемой цели является ингибитор коррозии для антифризов на основе этиленгликоля (RU патент 2241784, МПК7 C23F 11/08, 2004), выбранный в качестве прототипа, следующего состава, мас.%:
| Адипиновая кислота | 6,5-7,5 |
| Бензойная кислота | 2,0-3,0 |
| Гидроокись натрия | 4,5-5,0 |
| Тетраборат натрия десятиводный | 4,0-4,5 |
| Соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола | 0,10-0,15 |
| Вода | 10,0-12,0 |
| Продукт взаимодействия о-фенилендиамина | |
| с нитритом натрия и бензойной кислотой | |
| в этиленгликоле | 2,5-5,0 |
| Этиленгликоль | остальное |
Недостатком ингибитора, несмотря на достаточно высокие антикоррозионные свойства, является наличие в его составе тетрабората натрия, оказывающего неблагоприятное воздействие на организм человека.
Задачей настоящего изобретения является создание не содержащего борсодержащих компонентов ингибитора коррозии с низкой коррозионной активностью по отношению ко всем конструкционным материалам системы охлаждения двигателя при повышении его экологической безопасности.
Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости всех конструкционных материалов системы охлаждения двигателя, предотвращение минеральных отложений на поверхностях ее элементов и снижение токсичности охлаждающих жидкостей.
Поставленная задача достигается тем, что ингибитор коррозии для низкозамерзающих охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля, содержащий адипиновую кислоту, гидроокись натрия, бензойную кислоту и воду, дополнительно содержит себациновую кислоту, бензотриазол и бикарбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Себациновая кислота | 3,0-4,0 |
| Адипиновая кислота | 8,0-9,0 |
| Бензойная кислота | 3,5-4,0 |
| Гидроокись натрия | 6,5-7,5 |
| Бензотриазол | 0,25-0,50 |
| Вода | 35,0-40,0 |
| Бикарбонат натрия | 1,0-2,0 |
| Этиленгликоль | остальное |
Себациновую кислоту используют согласно ГОСТ 15582-84, адипиновую кислоту согласно ГОСТ 10558-80, бензойную кислоту согласно ГОСТ 6413-77.
Гидроокись натрия соответствует ГОСТу 2263-79, бензотриазол - ТУ 6-09-805-63, бикарбонат натрия - ГОСТу 2156-76, этиленгликоль - ГОСТу - 19710-83.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный состав ингибитора коррозии отличается от известного введением новых компонентов и, таким образом, данное техническое решение соответствует критерию новизна.
Применение в данном составе новых компонентов в сочетании с известными при указанном их соотношении обеспечивает свойства, которые проявляются только в данном техническом решении: высокая коррозионная стабильность состава относительно конструкционных материалов (медь, латунь, припой, сталь, чугун, алюминий), предотвращение минеральных отложений на поверхности системы охлаждения двигателя при снижении его токсичности. При изучении других технических решений в данной области технологии признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, что обеспечивает соответствие данного технического решения критерию существенные отличия.
Приготовление ингибитора коррозии данного состава осуществляют последовательным смешением компонентов при 80-85°С.
Пример 1. В емкость помещают 35,0 г воды, 42,55 г этиленгликоля, 3,00 г себациновой кислоты, 8,00 г адипиновой кислоты, 3,50 г бензойной кислоты, 6,70 г едкого натра, 0,25 г бензотриазола и 1,00 г бикарбоната натрия. Смесь перемешивают в течение 1 ч до полного растворения компонентов.
Аналогично готовят и другие составы.
Из состава ингибитора коррозии, приведенного в таблице 1 (примеры 1-15), готовят образцы охлаждающих жидкостей для испытания на коррозионную активность путем его разбавления водным раствором этиленгликоля (54-56 об.%) в соотношении 1:9. Ингибитор коррозии также может быть использован в качестве средства для восстановления антикоррозионных свойств отработавших свой гарантированный срок охлаждающих жидкостей непосредственным введением в них в количестве 8-10 об.%.
Коррозионные испытания охлаждающих жидкостей проводят по методике ASTM D-1384 "Snandart Test Method for Corrosion Test for Engine Coolants in Glassware" в течение 336 ч при 88±1°С.
Сравнительные результаты коррозионных испытаний образцов согласно изобретению и нормам по ГОСТ 28084 приведены в таблице 2.
Как видно из таблиц 1 и 2, составы 1-5 обладают высокими антикоррозионными свойствами.
Уменьшение содержания себациновой кислоты ниже 3,0 мас.% вызывает повышенное коррозионное воздействие жидкости на медь, латунь и припой (пример 6), а увеличение ее концентрации выше 4,0 мас.% отрицательно сказывается на коррозионных потерях черных металлов и алюминия (пример 7).
При снижении содержания адипиновой кислоты ниже 8,0 мас.% отмечается повышенная коррозия меди и латуни (пример 8), а повышение ее содержания выше 9,0 мас.% отрицательно сказывается на коррозионных потерях алюминия (пример 9).
Снижение содержания гидроокиси натрия ниже нижнего предела приводит к значительной коррозии черных металлов (пример 10), а его увеличение выше 7,5 мас.% вызывает коррозию алюминия (пример 11).
Уменьшение концентрации бензойной кислоты ниже 3,5 мас.% приводит к существенным коррозионным потерям черных металлов (пример 12), а повышение ее концентрации выше 4,0 мас.% не усиливает положительный эффект (пример 13).
Уменьшение содержания бензотриазола ниже 0,25 мас.% отрицательно сказывается на коррозионном поведении меди (пример 14), а при его концентрациях, превышающих верхний предел, положительный эффект не усиливается (пример 15).
Снижение содержания бикарбоната натрия ниже нижнего предела приводит к значительной коррозии черных металлов (пример 16), а его увеличение выше 2,0 мас.% вызывает коррозию алюминия и припоя (пример 17).
При концентрации воды ниже и выше заявленных пределов (35,0-40,0 мас.%) в образцах наблюдается выпадение осадка.
Таким образом, низкозамерзающая охлаждающая жидкость, полученная на основе данного ингибитора коррозии, отличается высокими защитными свойствами по отношению к конструкционным материалам двигателей внутреннего сгорания, предотвращает опасность минеральных отложений на поверхности системы охлаждения двигателя и обладает пониженной токсичностью.
| Таблица 1. Составы ингибитора коррозии для приготовления испытуемых охлаждающих жидкостей. | |||||||||||||||||
| Наименование компонента | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| Себациновая кислота | 3,00 | 3,40 | 3,80 | 3,50 | 4,00 | 2,90 | 4,10 | 3,00 | 3,40 | 3,00 | 3,20 | 3,00 | 3,20 | 3,50 | 3,30 | 3,10 | 3,00 |
| Адипиновая кислота | 8,00 | 8,80 | 8,50 | 9,00 | 8,90 | 9,00 | 8,50 | 7,90 | 9,10 | 8,40 | 8,20 | 8,90 | 8,10 | 8,00 | 8,30 | 8,10 | 8,60 |
| Бензойная кислота | 3,50 | 3,70 | 3,60 | 3,80 | 4,00 | 3,80 | 3,60 | 3,70 | 3,60 | 3,50 | 3,50 | 3,40 | 4,10 | 3,75 | 3,90 | 3,6 | 3,5 |
| Гидроокись натрия | 6,70 | 7,05 | 7,50 | 7,20 | 6,50 | 7,30 | 6,70 | 6,70 | 7,50 | 6,40 | 7,60 | 7,20 | 7,30 | 7,45 | 7,25 | 6,90 | 7,00 |
| Бензотриазол | 0,25 | 0,35 | 0,50 | 0,30 | 0,40 | 0,25 | 0,35 | 0,25 | 0,25 | 0,50 | 0,35 | 0,25 | 0,25 | 0,20 | 0,60 | 0,25 | 0,50 |
| Бикарбонат натрия | 1,00 | 1,50 | 2,00 | 1,50 | 1,00 | 1,50 | 2,00 | 1,00 | 2,00 | 2,00 | 2,00 | 1,50 | 1,50 | 1,00 | 1,50 | 0,90 | 2,10 |
| Вода | 35,0 | 35,0 | 40,0 | 37,0 | 35,0 | 40,0 | 40,0 | 40,0 | 37,0 | 40,0 | 40,0 | 40,0 | 35,0 | 38,0 | 40,0 | 37,0 | 35,0 |
| Этиленгликоль | остальное | ||||||||||||||||
| Таблица 2. Результаты коррозионных испытаний заявленного состава к требованиям ГОСТ 28084 по потере в массе. | ||||||||||||||||||
| Материал | Состав | Требования ГОСТ 28084 | ||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | ||
| Медь | 1,0 | 0,7 | 0,4 | 0,9 | 0,3 | 2,8 | 0,3 | 2,9 | 1,1 | 0,8 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 3,0 | 0,3 | 0,9 | 1,0 | 3,75 |
| Латунь | 1,2 | 1,0 | 0,6 | 1,2 | 0,6 | 3,5 | 0,5 | 3,2 | 2,0 | 1,6 | 1,4 | 1,2 | 1,6 | 2,9 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 3,75 |
| Припой | 1,3 | 1,1 | 1,0 | 1,4 | 0,5 | 4,6 | 0,6 | 1,9 | 0,8 | 1,0 | 1,4 | 1,8 | 1,9 | 1,2 | 1,0 | 1,1 | 4,2 | 7,50 |
| Сталь | 1,1 | 0,9 | 0,8 | 1,5 | 1,2 | 0,9 | 2,5 | 1,9 | 0,7 | 3,9 | 1,3 | 3,5 | 0,5 | 1,1 | 1,4 | 3,8 | 0,8 | 3,75 |
| Чугун | 0,9 | 0,8 | 0,4 | 0,8 | 0,6 | 0,8 | 3,9 | 1,5 | 0,4 | 3,4 | 0,7 | 3,4 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 3,5 | 0,4 | 3,75 |
| Алюминий | 1,9 | 1,8 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,6 | 3,7 | 1,2 | 4,9 | 1,3 | 6,2 | 1,9 | 1,3 | 1,2 | 1,1 | 1,3 | 4,4 | 3,75 |
Класс C23F11/10 путем применения органических ингибиторов
Класс C09K5/20 антифризные добавки для них, например радиаторные жидкости