煤炭与化工
Coal and Chemical Industry
第43卷第2期
2020年2月
Vol.43 No.2
Feb. 2020
化工工艺与工程
玻璃清洗液配方及指标控制研究
张倩，郭学华
（开滦煤化工研发中心，河北唐山063611）
考察了配方成分及配比对pH 、外观、稳定性、冰点、泡沫、金属、橡胶及塑料等的影响，筛
选、优化出了乙二醇低温玻璃水配方。关键词：玻璃水；乙二醇；配方
中图分类号：TQ016 文献标识码：B 文章编号：2095-5979 ( 2020 ) 02-0129-07
Research of formula and index controlling
of the washer fluid
Zhang Qian , Guo Xuehua
(Coal Chemical 1? & D Center of K ailuan Group, Tangshan 063611, China )
Abstract : The composition analysis and index investigation of washer fluid that commercially available were carried out,
and the formula research of anti —freezing washer fluid of ethylene glycol was carried out. The influences of the formula
composition and ratio on pH, appearance, stability, freezing point, foam, metal, rubber, and plastic
were investigated, and the fbnnula of low-temperature washer fluid of ethylene glycol was screened and optimized.
Key words : washer fluid; ethylene glycol; formula
0引言
我国汽车拥有量的快速增长带动了汽车后市场
的持续升温。其中，汽车玻璃水市场随着汽车保有 量的增加快速发展，已经逐渐成为周期短回报高的
热门领域。玻璃水是汽车挡风玻璃清洗液的俗称, 是汽车保养使用中最大的消耗品之一。玻璃水随着 汽车保有量的迅猛发展，消耗量也随之越来越大。
近5年来，我国玻璃水产能以每年约10万t 的速 度快速增长。
目前，我国汽车用品零售市场上的玻璃水可
分2类：①在夏季，常使用的清洗液里，增加了 除虫胶成分，可以快速清除撞在挡风玻璃上的飞
虫残留物；②冬季使用的防冻型玻璃清洗剂需保 证在外界气温＜0七时，依旧不会结冰而冻坏汽车
设施。
玻璃清洗液产品标准GB/T23436-2009已于
2009年发布并实施，标准详细规定了玻璃水各项
技术指标：外观、冰点、pH 值、高温稳定性、低
温稳定性、去污力，以及对金属、橡胶、塑料及涂 料的影响等。
优质的汽车风挡玻璃水主要由水、酒精、乙二
醇、缓蚀剂及多种表面活性剂组成。表面活性剂具 有润湿、渗透和增溶功能；酒精、乙二醇可降低液 体冰点，从而起到防冻作用；乙二醇还具有润滑作
用；缓蚀剂通过调整pH 值可以减少对橡胶、金属 及车面漆的腐蚀。
优质玻璃水一般应具有清洗、防冻、防雾、抗
静电、润滑及防腐蚀等性能。目前，国内的玻璃水 市场由于监管不力等多方面的原因造成市面上玻璃 水质量良莠不齐，产品合格率较低。
2015年底，江苏省质监局公布玻璃水产品抽
检报告表明，市售玻璃水70%金属腐蚀性不合格, 可能对车身上金属材质造成伤害，近20%样品冰
责任编辑：索喜梅 DOI ： 10.i.2020.02.038
作者简介：张 倩（1985—），女，河北唐山人，化工工程师。
引用格式：张 倩，郭学华•玻璃清洗液配方及指标控制研究[J].煤炭与化工，2020, 43（2）： 129- 135.
129
2020年第2期煤炭与化工第43卷
点不合格，冬天可能会冻坏汽车设备。来自汽配城和个体商户的样品合格率不足10%，电商平台合格率31.5%，大型加油站样品合格率也只有40%。
国标的出台使汽车玻璃水生产逐渐走向规范，对多品种、高质量玻璃水配方的研发有利于提高企业技术储备水平，以实现后期市场竞争中优胜劣汰。
1实验部分
1.1研究内容
（1）针对现有市售玻璃清洗液进行成分分析和指标考察。
（2）开展乙二醇防冻型玻璃水配方研究，进行效果对比，并通过配方优化进行指标控制。
（3）优选其他醇瞇型玻璃清洗液进行效果对比研究。
汽车玻璃水配方（4）基于优选方案与市售玻璃清洗液进行效果对比分析研究。
1.2实验仪器
气相谱仪，clarus580，美国珀金埃尔默仪器（上海）有限公司。
冰箱，西门子KK22F58，容积：218L，储藏M-18-0To
超低温冷藏箱，DW-GL538，容积350L，储藏温度-10~_65t，中科美菱低温科技有限责任公司。
电热鼓风干燥箱，DKL610C，日本大和科学株式会社。
超级恒温水浴锅，HH-601A，控温范围：室温~100尤，金坛市科析仪器有限公司。
高速砂磨分散机，U400/80-220，转速8000 r/min，上海金舒电机设备有限公司。
电子天平，量程0~lkg，精度0.01g, CPA224S，赛多利斯集团。
量筒（500、250、100、25mL）、烧杯（1L和150mL），比瓶（25mL）若干。
pH试纸。
1.3玻璃水分析指标及分析方法
（1）pH值：pH试纸简单测量酸碱范围。
（2）外观：比瓶带盖15~35七环境下，24h。
（3）热稳定性：比瓶带盖，50±2七保持8 h，室温下16h，看有无结晶性沉淀。
（4）低温稳定性：比瓶带盖，15±2七保持8h，室温下16h，看有无结晶性沉淀。
（5）冷冻实验：利用冰箱和超低温冷藏箱，设置0、-16、-20、-25、-30、-35和-40紀，分别在各低温环境下保持8~20h，査看溶液析出和结冰情况。
（6）泡沫实验：用力摇晃各玻璃水容器，观察产生泡沫量的多少，以及消泡速度。
（7）对金属的影响：针对前期实验筛查，优选方案进行金属影响实验，利用水腐蚀用金属钢丝
管，分别用砂纸打磨，乙醇清洗，23±5晾干，称量，50±2七环境保持120h，乙醇清洗干净，拭干，23±5七保持lh，称量，精确至lmg。
（8）对橡胶的影响：针对前期实验筛査，优选方案进行橡胶影响实验，利用三元乙丙橡胶，乙
醇清洗，23±5弋下保持24h，称量；50±2T环境保持120h，乙醇清洗干净，拭干，观察有无脱落、鼓泡、析碳现象；23±5°C保持24h，称量，精确至1mg o
（9）对塑料的影响：针对前期实验筛査，优选方案进行塑料影响实验，利用ABS塑料板，去离子水快速清洗，23±5七下保持24h，称量，注入试样；50±2七环境保持120h，清洗干净，拭干，观察有无开裂、鼓泡、变形现象，自然干燥3 h，称量，精确至1mg。
1.4实验内容及结果讨论
1.4.1市售玻璃水成分及指标分析
1.4.1.1市售玻璃水组成分析
市售玻璃水成分及指标分析结果如图］所示。
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
246g101214
t/min
（a）甲醇纯样
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
5It)152025
t/min|训|T|}|0灌圍
li I'ig4J"fl'iiii I J
（b）乙醇纯样
130
张倩等：玻璃清洗液配方及指标控制研究2020年第2期
t/min
(d)市售2(0t玻璃水)
(c)市售1(01玻璃水)
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
510152025303'54020000
15000
10000
8000
0=
510152025303540
t/min
(e)市售3(-25乜玻璃水)(f)市售4(-25P玻璃水)
17000
15000
12000
10000
7000
5000
200：：
5lb152b2?53&3$4)10000
8000
6000
4000
2000
o
1015202530
t/min
(g)市售5(-25t玻璃水)(h)市售6(-15t玻璃水)
图1市售玻璃水成分及指标分析
Fig.1Analysis of composition and index of washer fluid that commercially available
由图1可知，气相谱分析结果显示，市售玻低成本的甲醇。
璃水常温型除纯净水外，仅含有表面活性剂及素市售玻璃水基础指标分析结果见表1。类，不含防冻成分；防冻型玻璃水，防冻成分仅为
表1市售玻璃水基础指标分析
Table1Analysis of basic index of commercially available washer fluid
方案设计冰点/r冰点/t pH值泡沫味道颜成分市售10-10〜06~7无无味浅蓝—市售20-10-06~7较多微臭深蓝—市售3-25-25~-306~7无微醇浅蓝甲醇市售4-25-25~-306~7无微醇深蓝甲醇市售5-25-25~-306~7较多微醇浅绿甲醇市售6-15-20〜-256~7无微醇浅蓝甲醇
1.4.1.2市售玻璃水基础指标分析
由表1可知，通过市售玻璃水进行指标分析发现，市售玻璃水常温型多为纯净水添加少量洗涤剂以及素组成，低温型额外添加了甲醇作为防冻成分，由此也降低了生产成本。按照玻璃清洗液检测标准，市售玻璃水低温稳定性仅限于0T，无法达
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2020年第2期煤炭与化工第43卷
到_15覽标准；另外市售玻璃水多相对偏酸性，对金属有较强的腐蚀性，对橡胶影响不大。
1.4.2乙二醇防冻型玻璃水配方研究
1.4.
2.1配方优化研究
选取乙二醇、乙醇配方玻璃水进行配方优化研究，着重考察表面活性剂的添加量对玻璃水各项质量指标的影响。研究过程中，根据指标分析结果对乙醇、乙二醇及表面活性剂的添加量进行调整，方案11为甲醇替代乙醇进行一次配方对比研究，并与市售某知名品牌A玻璃水进行效果对比。方案16为对比缓蚀剂添加量对腐蚀作用的影响。
乙二醇防冻型玻璃水调配方案见表20
表2乙二醇防冻型玻璃水调配方案
Table2Allocation scheme of anti-freezing washer fluid of ethylene glycol
方案乙二醇/%乙醇/%NajHPO,/(g-f1)AES/%6501/%TX-10/%水/%
120302———余量220272 1.80.60.6余量317302 1.80.60.6
417272 3.6 1.2 1.2
517272 4.5 1.5余量61731.520.450.150.15余量71731.520.6—0.15余量81731.520.60.15—余量91731.52———余量101731.5———余量111731.52———
12 3.535
A13
141731.520.30.10.1余量15 3.5352———余量161731.5 1.5———
1.4.
2.2pH、外观及稳定性分析
pH和外观及稳定性实验见表3。
表3pH和外观及稳定性实验
Table3Experiment of pH,appearance and stability
方案pH值外观热稳定性低温稳定性17-8均匀透明，无沉淀均匀不分层—
27~8均匀透明，无沉淀均匀不分层—
37-8均匀透明，无沉淀均匀不分层—
47-8均匀透明，无沉淀均匀不分层—
57〜8均匀透明，无沉淀均匀不分层—
67〜8均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层77-8均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层87-8均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层97~8均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层106~7均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层117〜8均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层
126~7均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层136-7均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层147-8均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层157〜8均匀透明，无沉淀均匀不分层均匀不分层
由表3可知，加入磷酸氢二钠可使玻璃水偏碱性，外观、冷热稳定性较好。
1.4.
2.3冷冻及泡沫实验
通过分析玻璃水的冷冻及泡沫实验结果（表
4）得出如下结论。
（1）1、2~8与14对比表明，表面活性剂添加量越大，在低温下越容易形成乳液。
（2）2、6~8对比表明，表面活性剂添加提高洗净力的同时，增加了泡沫的生成量，但表面活
性剂不同组合对消泡快慢的影响不同。
（3）3、9~12对比表明，乙二醇和乙醇对抗冻有协同作用。
（4）9、10对比表明，磷酸氢二钠对冷冻实验结果无影响。
通过冷冻效果实验，直接排除方案2~5和13，通过泡沫实验排除方案7、8O
冷冻实验指标分析优化后，玻璃水配方仅剩
1、6、9~12和14~15。
1.4.
2.4对金属的影响
择优选取方案，进行金属腐蚀性实验，考察对
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张倩等：玻璃清洗液配方及指标控制研究2020年第2期
表4冷冻及泡沫实验
Table4Experiment results of freeze and foam
温度/t
方案-----------------------------------------------------------------------------泡沫0-16-20-25-30-35-40 1均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明微析透软冰无
2乳液状乳液状乳液状不透不透粘稠粘稠较多3乳液状乳液状乳液状半透明不透粘稠粘稠粘稠4乳液状乳液状半透明不透———多
5半透明半透明不透不透———多
6均匀透明均匀透明均匀透明均透微析半透少析半透明软冰少，快消7均匀透明均匀透明乳少析半透明不透微冻粘稠少，慢消8均匀透明均匀透明透乳液半透明半透明半透明粘稠少，最慢消9均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明微析透软冰无10均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明微析透软冰无11均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明软冰无12均匀透明均匀透明均匀透明均匀透明
微冻软冰结冰无A13均匀透明结冰结冰结冰结冰结冰结冰无14均匀透明均匀透明均匀透明均透微析均透微析半透明粘稠少，中速消消15--均匀透明均匀透明微冻软冰——
象为镀锌钢管。
方案1、6、9和12对金属的影响如图2所示。
16912
图2方案1、6、9和12对金属的影响
Fig.2Effects of schemes1,6,9and12on metal
方案12、15对金属的影响如图3所示。
1215
图3方案12、15对金属的影响
Fig.3Effects of schemes12and15on metal
由图2和图3可知，pH的变化对金属腐蚀的影响较大。
pH偏酸性时，使金属易腐蚀（乙二醇防冻液在使用中易生成酸性物质，对金属有腐蚀。因此，应加入适量的磷酸氢二钠等以防腐蚀），故排除方案10。
添加表面活性剂的试样容易在金属表面形成沉淀状物，应尽量减少表面活性剂的加入。玻璃水对金属腐蚀的相对质量变化不超过行业及国家标准。
玻璃水对金属的影响见表5O
表5玻璃水对金属的影响
Table5Effects of washer fluid on metal
方案首重/g浸泡后/g Am/%标准限值
1 3.108
2 3.1076-0.0006-0.02GB/T23436-2009
6 3.1200 3.1196-0.0004-0.01镀锌钢板±0.8
9 3.1066 3.10680.00020.01
12 3.0676 3.0647-0.0029-0.09
15 3.1068 3.1060-0.0008-0.03
1.4.
2.5对橡胶的影响
本实验考察玻璃水对氯丁橡胶的影响。
方案1、6、9和12对橡胶的影响如图4所示。
图4方案1、6、9、12对橡胶的影响
Fig.4Effects of schemes1,6,9and12on rubber
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