乙二醇-水型汽车防冻液的缓蚀性能研究
任玉婷;罗蓓;朱力敏;郭银应
汽车防冻液
【摘 要】在乙二醇-水(体积比约1:1)型防冻液体系中,利用Autolab电化学工作站研究了苯骈三氮唑、 苯甲酸钠、 硼砂对防冻液的缓蚀性能的影响.结果表明,pH值为8～9时,苯甲酸钠、 硼砂、 苯骈三氮唑三者联合作用对乙二醇-水型防冻液体系中的缓蚀性能起协同作用,即比苯甲酸钠、 硼砂、 苯骈三氮唑作为单独的缓蚀剂时的效果更佳,并确定了乙二醇-水型防冻液的最佳配方为100 mL溶液中,pH值为8.8,添加苯甲酸钠的量为0.12 g、 硼砂的量为0.5 g、 苯骈三氮唑的量为0.008 g.对防冻液的各项性能进行了测定,发现均满足于SHT0085-1991的行业标准.
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2018(046)013
【总页数】4页(P46-49)
【关键词】乙二醇;防冻液;缓蚀性能
【作 者】任玉婷;罗蓓;朱力敏;郭银应
【作者单位】重庆科技学院化学化工学院,重庆 401331;重庆科技学院化学化工学院,重庆 401331;重庆科技学院化学化工学院,重庆 401331;重庆科技学院化学化工学院,重庆 401331
【正文语种】中 文
【中图分类】TG171
随着当前工业经济的发展，我国现在对汽车发动机冷却液即防冻液的要求也越来越高[1-2]。在20世纪70-80年代，国外已经开始了对半有机、全有机型防冻液作了普遍的研究[3]以此达到环保、长效、低毒的目的[4]。目前我国应用较广泛的防冻液主要有无机型防冻液，选用的缓蚀剂主要以无机盐为主，无机类对金属具有较好的保护作用，但对人体和环境都有较高的危害，选用的无机盐缓蚀剂使防冻液的冰点在-35 ℃以下，但防腐效果不佳，使用的寿命较短[5]。因此，开发经济、环保高防腐效果的防冻液配方成为热点。
在阅读及参考大量文献的基础上[6-9]，选择以乙二醇和水为基础液，进行对有机盐缓蚀剂进行优化复配。首先进行配方的大量筛选，探索出一个长效有益的防冻液缓蚀剂优化配方，考
虑到在腐蚀影响上，铸铁、钢、铸铝、焊锡、黄铜、铜这六类典型金属，铸铝的腐蚀影响最为突出，因此本次腐蚀电位研究中以铝为主[10]。
1 实 验
1.1 试剂和仪器
试剂：乙二醇、三乙醇胺(工业级)；苯骈三氮唑、苯甲酸钠、硼砂、氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠均为分析纯等。
仪器：甘汞电极，铂电极，Autolab电化学工作站等。
1.2 实验方法
在水:乙二酸=1:1(100 mL)研究体系中，加入一定量的腐蚀液(腐蚀液成份参见SHT0085-1991，下同)，在固定其他缓蚀剂用量的前提下，以分别改变苯骈三氮唑、硼砂、苯甲酸钠用量，运用AutoLab电化学工作站进行腐蚀电位的测定，以确定其用量。
2 结果与讨论
2.1 性能研究
2.1.1 硼砂对腐蚀电位的影响
首先取六份50 mL自配的防冻液(编号为1-6)、对取得的防冻液分别加入0.1%的苯甲酸钠，再依次加入硼砂的量为0.0%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%，编号为1、2、3、4、5、6，并对这6份样品分别加入8mL的混合腐蚀液，使其均匀混合，然后运用AutoLab电化学工作站进行腐蚀电位的测定，测定结果如图1所示。
图1 测定硼砂对腐蚀电位的影响Fig.1 Determination of the effect of borax on the corrosion potential
图1中表明，当苯甲酸钠的量都为0.1%时，发现加入硼砂的量为0.5%为最佳，测定的腐蚀电位为E=-0.905 V。
2.1.2 在没加硼砂的情况下，苯甲酸钠对腐蚀电位的影响
首先取两份50 mL自配的防冻液，依次加入苯甲酸钠的量为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%，
编号为1、2、3、4，并对这四份样品分别加入8 mL的腐蚀液，使其均匀混合，然后运用AutoLab电化学工作站进行腐蚀电位的测定，测定结果如图2所示。
图2 在没加硼砂的情况下，测定苯甲酸钠对腐蚀电位的影响Fig.2 The influence of sodium benzoate on corrosion potential is measured without adding borax
通过图2发现，在没加入硼砂的情况下，苯甲酸钠对腐蚀电位的影响不大。
2.1.3 苯甲酸钠对腐蚀电位的影响
首先取两份50 mL防冻液，对取得的6份防冻液分别加入0.5%的硼砂，再依次加入苯甲酸钠的量为0.08%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%，编号为1、2、3、4、5、6，并对这6份样品分别加入8 mL的腐蚀液，使其均匀混合，然后运用AutoLab电化学工作站进行腐蚀电位的测定，测定结果如图3所示。
图3 测定苯甲酸钠对腐蚀电位的影响Fig.3 Determination of the effect of sodium benzoate on the corrosion potential
通过图3发现，当六份原样品加入硼砂的量都为0.5%，发现加入苯甲酸钠的量为0.12%时，所测得的腐蚀电位最佳为E=-0.905 V。
2.1.4 苯骈三氮唑对腐蚀电位的影响
首先取两份50 mL自配的防冻液(下同)，分别加入硼砂的量为0.8%、苯甲酸钠的量为0.05%、8 mL的腐蚀液，编号为1、2，向1号加入苯骈三氮唑的量为0.08%，向2号加入苯骈三氮唑的量为0.16%使其均匀混合，然后运用AutoLab电化学工作站进行腐蚀电位的测定，测定结果如图4所示。
图4 测定苯骈三氮唑对腐蚀电位的影响Fig.4 Determination of benzo Triazole on the corrosion potential of three
从图4中得到，1号测出的腐蚀电位是-0.926 V，2号测出的腐蚀电位是-0.915 V，表明苯骈三氮唑对腐蚀电位的影响很小，综合经济可行的角度，则确定苯骈三氮唑的最佳量为0.08%。
2.2 配 方
基本组成：乙二醇、三乙醇胺、去离子水、缓蚀剂、素、消泡剂等。具体的配方比见表1，在确定原料配比的同时，也确定了防冻液的添加顺序，按量依次将原料加入反应槽中，并加热、搅拌溶解、过滤，配比出乙二醇-水型汽车防冻液。
表1 乙二醇-水型汽车防冻液的原料配比Table 1 Raw material ratio of glycol water type antifreeze for automobile原料配方比例/%基础液(乙二醇和去离子水)96～98防冻液缓蚀剂0.6～1.2素0.00001～0.00002消泡剂0.0001～0.0002其他适量
2.3 挂板试验
综合以上的实验分析，初步认为，当加入防冻液硼砂的量为0.5%，加入苯甲酸钠的量为0.12%，从电化学的角度来看，可以会有较好的效果。对原样品和改善好的配方进行挂板实验对比，分别为样品1、样品2(改进后的配方，在原样品基础上加入硼砂的量为0.5%、苯甲酸钠的量为0.12%，下同)。对两份样品进行水浴加热，控制的温度在(88±2)℃，分别加热34，260，280 h对样品状态进行观察，同时查看挂片的腐蚀情况。
从图5可以发现：优化后的配方较原有的配方具有更好的耐温性，外观颜变化不显著，仍
然显示较清的溶液状态，颜与初始相当，而原来的配方，溶液底部显示有较多的絮状物，颜与初始不同，呈现出灰白，说明在挂板过程中，有铝发生了腐蚀/溶解。
取出实验之后的挂板，观察可得:
加热前，样品1的试片(铝片)质量：m1=38.2506 g；加热结束后，样品1的试片(铝片)质量：Δm=-0.1102 g；
加热前，样品2的试片(铝片)质量：m2=37.1644 g；加热结束后，样品1的试片(铝片)质量：Δm=-0.0101 g。
通过重量变可知，改进后的配方对金属铝的腐蚀失重较小(约为原配方的1/10)。
图5 加热不同时间的样品状态Fig.5 State of sample hested for different time
2.4 主要技术指标参数
将铸铁、钢、铸铝、焊锡、黄铜、铜这六类典型金属试片，称重后连成试片束，放入750 mL的乙二醇-水型汽车防冻液，在空气流量为(100±10) mL/min，加热条件为(88±2) ℃的环境下
试验一周即(336±2)h。通过整理试验处理，得到了金属试片质量变化值见表2。