在2025年的汽車(chē)行業(yè)中,汽車(chē)防凍液作為保障汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵液體,其技術(shù)發(fā)展備受關(guān)注。隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)進(jìn)步,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于冷卻液,即汽車(chē)防凍液的要求日益嚴(yán)苛。當(dāng)前,市場(chǎng)上的汽車(chē)防凍液種類繁多,性能參差不齊,研發(fā)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保且高防腐效果的汽車(chē)防凍液配方成為行業(yè)熱點(diǎn)。
《2025-2030年全球及中國(guó)汽車(chē)防凍液行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》指出,在對(duì)汽車(chē)防凍液的研究中,實(shí)驗(yàn)所選用的試劑和儀器至關(guān)重要。試劑方面,乙二醇、三乙醇胺(工業(yè)級(jí)),以及苯駢三氮唑、苯甲酸鈉、硼砂、氯化鈉、硫酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉等均為實(shí)驗(yàn)所需,其中除三乙醇胺為工業(yè)級(jí)外,其余多為分析純。儀器則包括甘汞電極、鉑電極以及 Autolab 電化學(xué)工作站等。這些試劑和儀器為深入探究汽車(chē)防凍液的性能提供了基礎(chǔ)條件。
本次針對(duì)汽車(chē)防凍液的實(shí)驗(yàn),主要聚焦于在特定的水∶乙二酸 = 1∶1(100 mL)研究體系中。在該體系里,先加入一定量符合 SHT0085 - 1991 標(biāo)準(zhǔn)的腐蝕液。隨后,在固定其他緩蝕劑用量的情況下,通過(guò)分別改變苯駢三氮唑、硼砂、苯甲酸鈉的用量,借助 AutoLab 電化學(xué)工作站來(lái)測(cè)定腐蝕電位,以此確定這幾種物質(zhì)在汽車(chē)防凍液中的最佳用量。
實(shí)驗(yàn)中,先取六份 50 mL 自配的汽車(chē)防凍液(編號(hào) 1 - 6),每份均加入 0.1% 的苯甲酸鈉,接著依次向其中加入不同量的硼砂,其比例分別為 0.0%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%,對(duì)應(yīng)編號(hào)為 1、2、3、4、5、6。之后,向這 6 份樣品中分別加入 8mL 的混合腐蝕液并使其均勻混合,最后運(yùn)用 AutoLab 電化學(xué)工作站測(cè)定腐蝕電位。結(jié)果顯示,當(dāng)苯甲酸鈉的量固定為 0.1% 時(shí),加入硼砂的量為 0.5% 時(shí)效果最佳,此時(shí)測(cè)定的腐蝕電位為\(E = -0.905 V\)。
取兩份 50 mL 自配的汽車(chē)防凍液,依次加入不同量的苯甲酸鈉,其比例分別為 0.05%、0.10%、0.15%、0.20%,編號(hào)為 1、2、3、4。同樣向這四份樣品分別加入 8 mL 的腐蝕液,混合均勻后運(yùn)用 AutoLab 電化學(xué)工作站測(cè)定腐蝕電位。從結(jié)果可知,在未加入硼砂的情況下,苯甲酸鈉對(duì)腐蝕電位的影響并不顯著。
取兩份 50 mL 汽車(chē)防凍液,每份先加入 0.5% 的硼砂,然后依次加入不同量的苯甲酸鈉,比例為 0.08%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%,編號(hào)為 1、2、3、4、5、6。加入 8 mL 腐蝕液混合均勻后測(cè)定腐蝕電位。結(jié)果表明,當(dāng)六份樣品加入硼砂的量都為 0.5% 時(shí),加入苯甲酸鈉的量為 0.12% 時(shí),所測(cè)得的腐蝕電位最佳,為\(E = -0.905 V\)。
取兩份 50 mL 自配的汽車(chē)防凍液,分別加入硼砂的量為 0.8%、苯甲酸鈉的量為 0.05% 以及 8 mL 的腐蝕液,編號(hào)為 1、2。向 1 號(hào)加入苯駢三氮唑的量為 0.08%,向 2 號(hào)加入苯駢三氮唑的量為 0.16%,混合均勻后測(cè)定腐蝕電位。1 號(hào)測(cè)出的腐蝕電位是 -0.926 V,2 號(hào)測(cè)出的腐蝕電位是 -0.915 V,這表明苯駢三氮唑?qū)Ωg電位的影響較小。從經(jīng)濟(jì)可行的角度考慮,確定苯駢三氮唑的最佳量為 0.08%。
汽車(chē)防凍液的基本組成包括乙二醇、三乙醇胺、去離子水、緩蝕劑、色素、消泡劑等。具體配方比例為:基礎(chǔ)液(乙二醇和去離子水)占 96 - 98%,汽車(chē)防凍液緩蝕劑占 0.6 - 1.2%,色素占 0.00001 - 0.00002%,消泡劑占 0.0001 - 0.0002%,其他成分適量。在確定原料配比時(shí),也明確了添加順序,需按量依次將原料加入反應(yīng)槽中,進(jìn)行加熱、攪拌溶解、過(guò)濾等操作,從而配制成乙二醇 - 水型汽車(chē)防凍液。
綜合前面的實(shí)驗(yàn)分析,初步認(rèn)為當(dāng)汽車(chē)防凍液中加入硼砂的量為 0.5%,加入苯甲酸鈉的量為 0.12% 時(shí),從電化學(xué)角度可能會(huì)有較好效果。為此進(jìn)行掛板實(shí)驗(yàn)對(duì)比,樣品 1 為原樣品,樣品 2 為改進(jìn)后的配方(在原樣品基礎(chǔ)上加入硼砂的量為 0.5%、苯甲酸鈉的量為 0.12%)。對(duì)兩份樣品進(jìn)行水浴加熱,控制溫度在(88 ± 2)℃,分別加熱 34、260、280 h 后觀察樣品狀態(tài)及掛片的腐蝕情況。結(jié)果顯示,優(yōu)化后的配方較原配方具有更好的耐溫性,外觀顏色變化不明顯,仍保持較清的溶液狀態(tài),顏色與初始相近;而原配方溶液底部有較多絮狀物,顏色變?yōu)榛野咨?,說(shuō)明原配方在掛板過(guò)程中有鋁發(fā)生腐蝕 / 溶解。通過(guò)對(duì)掛板前后試片(鋁片)質(zhì)量的測(cè)量,加熱前,樣品 1 的試片質(zhì)量\(m_{1}=38.2506 g\),加熱結(jié)束后為\(m_{1}' = 38.1404 g\),質(zhì)量變化\(\Delta m = -0.1102 g\);加熱前,樣品 2 的試片質(zhì)量\(m_{2}=37.1644 g\),加熱結(jié)束后為\(m_{2}' = 37.1543 g\),質(zhì)量變化\(\Delta m = -0.0101 g\)。由此可知,改進(jìn)后的配方對(duì)金屬鋁的腐蝕失重較小,約為原配方的 1 / 10。
將鑄鐵、鋼、鑄鋁、焊錫、黃銅、銅這六類典型金屬試片稱重后連成試片束,放入 750 mL 的乙二醇 - 水型汽車(chē)防凍液中,在空氣流量為(100 ± 10)mL/min,加熱條件為(88 ± 2)℃的環(huán)境下試驗(yàn)一周,即(336 ± 2)h。整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)后得到金屬試片質(zhì)量變化值等技術(shù)指標(biāo)參數(shù)。結(jié)果顯示,該汽車(chē)防凍液在顏色、密度、冰點(diǎn)、沸點(diǎn)、對(duì)汽車(chē)有機(jī)涂層的影響、儲(chǔ)備堿度、腐蝕試片質(zhì)量變化值、泡沫傾向等方面均滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),如密度為 1.072,滿足 1.068 - 1.088 的要求;冰點(diǎn)為 -35.9℃,滿足≤ -35℃的要求等。
通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)研究了乙二醇 - 水(體積比約 1∶1)型汽車(chē)防凍液體系中苯駢三氮唑、苯甲酸鈉、硼砂對(duì)汽車(chē)防凍液緩蝕性能的影響。結(jié)果表明,在 pH 值為 8 - 9 的條件下,將苯甲酸鈉、硼砂、苯駢三氮唑按一定比例混合加入汽車(chē)防凍液體系中,其緩蝕性能優(yōu)于單獨(dú)使用這些緩蝕劑。確定的乙二醇 - 水型汽車(chē)防凍液配方為基礎(chǔ)液(乙二醇和去離子水)98%,汽車(chē)防凍液緩蝕劑 1%,色素 0.00001%。經(jīng)掛板實(shí)驗(yàn)及各項(xiàng)性能測(cè)定,該汽車(chē)防凍液的顏色、密度等參數(shù)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為研發(fā)新型綠色環(huán)保、緩蝕性能優(yōu)良的汽車(chē)防凍液提供了有價(jià)值的參考。
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