一种耐极寒抗高压抗冻剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于抗冻剂，具体涉及一种耐极寒抗高压抗冻剂及其制备方法与其优良的物理性质在智慧能源清洁供热间接循环系统以及其他抗冻、耐腐蚀等多功能需求的能源交换系统方面的应用。

背景技术：

1、抗冻剂（antifreeze agents），全称防冻冷却液，是一种有机混合物材料，是一种具有防冻功能的冷却液。抗冻剂的主要作用是降低水的冰点和提高沸点来确保发动机冷却系统中的液体正常运作，避免散热器和冻坏发动机气缸体或盖体胀裂，进而确保发动机在极寒和炎热的天气都能够正常运行。此外，优良的抗冻剂还具有防腐蚀、防锈和防水垢的功能，能够有效延长冷却系统组件的使用寿命。其中丙二醇型抗冻剂是一种采用丙二醇作为主要成分的抗冻剂，丙二醇由于其无色、无味、无毒且具有吸湿粘稠的物理特性，成为制备具有良好的防冻性能和热传导性能抗冻剂的首选材料。与传统的乙二醇型抗冻剂相比，丙二醇型抗冻剂在抗腐蚀性、毒性和生物降解方面具有更明显的优势。丙二醇型抗冻剂的冰点能够低至-50.0 ℃，沸点高达187.0 ℃，因而在极端恶劣的气候条件下任然保持稳定的运作性能。此外，丙二醇抗冻剂具有重负荷冷却液的性能特征，适用于各种汽车、卡车等机动车辆，并且具有生物可降解产品，对人体和环境安全无害，在使用的同时能够有效的减少经济成本和对环境的污染度，符合绿色环保可持续的发展理念。然而，丙二醇型抗冻剂目前研发上市的问题中还有亟待解决的问题，如运动粘度较高导致工作系统的循环阻力增大，系统耗能增大，而目前出现的相应解决方法多是采用降粘剂等相关试剂，其额外组分添加会导致工作系统的消耗负担加重，增加成本的同时也降低了发动机等运转器械的使用寿命。此外，更好的解决机械管道的腐蚀性问题以及非金属相容性差的问题也是目前迫切需要优化的技术难关。因此，开发一种低温下性能好、综合导热能力强、运动粘度低、耐腐蚀性好、非金属相容性良好以及绿色环保的丙二醇型抗冻剂具有十分重要的科研意义以及实用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐极寒抗高压的新型抗冻剂的合成方法。该方法合成步骤简单，为开发丙二醇型抗冻剂提供了一种经济、环保和高效的途径，从而解决上述背景技术中提出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种耐极寒抗高压抗冻剂，包括以下质量比原料：

4、40.0﹣60.0 %的丙二醇、1.0 %的苯丙三氮唑、1.0 %的甲基苯丙三氮唑、3.0 %的癸二酸、1.5 %的三元聚羧酸、1.5 %的苯甲酸钠、0.2 %的氢氧化钾以及31.8﹣51.8 %去离子水。

5、更优选的实施方案包括：一种耐极寒抗高压抗冻剂，包括以下质量比原料：

6、50.0 %的丙二醇、1.0 %的苯丙三氮唑、1.0 %的甲基苯丙三氮唑、3.0 %的癸二酸、1.5 %的三元聚羧酸、1.5 %的苯甲酸钠、0.2 %的氢氧化钾以及41.8 %去离子水。

7、本发明还公开了一种耐极寒抗高压抗冻剂的制备方法，包括以下步骤：

8、步骤一：将质量比为40.0﹣60.0 %的丙二醇、1.0 %的苯丙三氮唑、1.0 %的甲基苯丙三氮唑、3.0 %的癸二酸、1.5 %的三元聚羧酸、1.5 %的苯甲酸钠以及0.2 %的氢氧化钾依次加入到31.8﹣51.8 %去离子水中搅拌调和；

9、步骤二：将步骤一制备的混合溶剂，搅拌完成再经过冷却过滤操作后，即得一种耐极寒抗高压抗冻剂。

10、更优选的实施方案包括：一种耐极寒抗高压抗冻剂的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤一：将质量比为50.0 %的丙二醇、1.0 %的苯丙三氮唑、1.0 %的甲基苯丙三氮唑、3.0 %的癸二酸、1.5 %的三元聚羧酸、1.5 %的苯甲酸钠以及0.2 %的氢氧化钾依次加入到41.8 %去离子水中搅拌调和；

12、步骤二：将步骤一制备的混合溶剂，搅拌完成后再经过冷却过滤操作后，即得一种耐极寒抗高压抗冻剂。

13、优选的，步骤二搅拌温度为50.0﹣60.0 ℃，搅拌反应时间为40﹣60 min。

14、优选的，步骤二中ph调节至7.0﹣8.0。

15、本发明还公开一种耐极寒抗高压抗冻剂的应用，包括上述一种耐极寒抗高压抗冻剂。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、本发明提供了一种耐极寒抗高压的抗冻剂的合成方法，在一般的配方中，丙二醇型抗冻剂通常采用40.0 %的丙二醇、50.0 %的纯净水以及10.0 %的其他物质混合而成。本发明中的苯丙三氮唑和甲基苯丙三氮唑各1.0 %配比的添加，在使用时可以渗透到金属部件的表面并形成一层保护膜，在抑制金属表明氧化反应的同时，能够有效地保护金属表面，有效防止金属（如cu、fe、ag等）的腐蚀和锈蚀。此外，苯丙三氮唑和甲基苯丙三氮唑能与工作系统中出现的金属离子形成稳定的配位键，在降低抗冻剂的流动阻力的同时形成的螯合物更利于环境保护，还可以在一定程度上提高金属的耐磨性和抗磨损性能，防止金属的分解和降解，进而延长抗冻剂的使用寿命。而抗冻剂中的癸二酸和三元聚羧酸能够降低水的冰点使其在极寒环境中也能保持相对较好的流动状态，同时也具有一定的缓蚀作用，在减小发动机冷却系统和水泵、水管等部件受损的同时，进一步有效防止金属部件的腐蚀，有助于延长发动机及其冷却系统零部件的使用寿命。

18、此外，三元聚羧酸还具有优良的消泡性能，能有效抑制抗冻剂中的泡沫生成，减少泡沫对冷却系统的影响，提高抗冻剂的稳定性能。值得一提的是，抗冻剂中食用级材料苯甲酸钠的添加能够有效抑制霉菌、细菌等微生物在抗冻剂中的生长，抗菌防霉的同时也可以起到降低水的冰点的作用，而氢氧化钾的添加，与水分子结合形成的氢氧化钾水合物在降低水的冰点方面，也能够起到提高抗冻剂的防冻性能。此外氢氧化钾还可以调节抗冻剂的酸碱度，使其保持在适宜的范围，减缓对金属零部件的腐蚀，延长使用寿命；并且氢氧化钾作为强碱的一种，可以与工作系统中再生的fe2+、ca2+、mg2+等金属离子结合，形成不易沉淀的盐，因而有效抑制水垢的生成，从而起到保护散热器、水泵等设备的作用。综上所述，本发明高效地构建了一种耐极寒抗高压的抗冻剂材料。运动粘度低，流动性好，综合但热能力强，宽温度区使用地域更广，能够满足-50.0﹣180.0 ℃系统的使用需求。并且具有超强的耐腐蚀性，针对不同系列的铸铝、铜、碳钢、镀锌等多种常见金属具有良好的缓释作用。

19、除此之外，本发明制得的耐极寒抗高压抗冻剂还具有良好的非金属相容性，对橡胶、硅胶、pp、ppr、pvc、per等多种常见非金属管道与密封材料都具有良好有效的相容性。值得一提的是，本发明中涉及到的医药级材料丙二醇、苯丙三氮唑、甲基苯丙三氮唑、癸二酸、三元聚羧酸、苯甲酸钠（食用级）以及氢氧化钾均具有环保性能，无硝酸盐、铬酸盐和钼酸盐等毒性材料，对环境和人体无害，绿色易降解，符合当今社会对环保的要求，具有良好的应用价值和应用前景。

技术特征：

1.一种耐极寒抗高压抗冻剂，其特征在于，包括以下质量比原料：

2.一种耐极寒抗高压抗冻剂，其特征在于，包括以下质量比原料：

3.一种耐极寒抗高压抗冻剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.一种耐极寒抗高压抗冻剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求3或4所述的一种耐极寒抗高压抗冻剂的制备方法，其特征在于：步骤二搅拌温度为50.0﹣60.0 ℃，搅拌反应时间为40﹣60 min。

6.根据权利要求3或4所述的一种耐极寒抗高压抗冻剂的制备方法，其特征在于：步骤二中ph调节至7.0﹣8.0。

7.一种耐极寒抗高压抗冻剂的应用，包括权利要求1所述的一种耐极寒抗高压抗冻剂。

8.根据权利要求7所述的一种耐极寒抗高压抗冻剂的应用，其特征在于：用于发动机或内燃机或供热间接循环系统或能源交换系统。

技术总结本发明涉及抗冻剂技术领域，具体提出了一种耐极寒抗高压抗冻剂及其制备方法与应用，该抗冻剂包括以下质量比原料：40.0%﹣60.0%的丙二醇、1.0%的苯丙三氮唑、1.0%的甲基苯丙三氮唑、3.0%的癸二酸、1.5%的三元聚羧酸、1.5%的苯甲酸钠、0.2%的氢氧化钾以及31.8﹣51.8%去离子水。本发明提供的一种耐极寒抗高压抗冻剂，适用于当下多种机械的使用要求，智慧能源清洁供热间接循环系统以及其他抗冻、耐腐蚀等多功能需求的能源交换系统方面具有良好的应用价值和运营前景，克服了现有的丙二醇型抗冻剂低温下性能下降、综合导热能力差、运动粘度较高、对机械管道的腐蚀性强、非金属相容性差以及环境污染等问题。技术研发人员：王杰受保护的技术使用者：安徽三湖新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9