无水冷却液的基础液优化及低温性能评定方法研究

'2014年润滑油技术经济论坛论文专辑无水冷却液的基础液优化及低温性能评定方法研究冯婧恒，史晋京，陈今茂(巾国人民解放军总后勤部油料研究所，北京102300)摘要：文章从无水冷却液的基础液组成研究人手，通过乙■醇的调节作用，降低了无水冷却液的低温运动黏度，同时完善r无水冷却液低温性能评定方法。实验结果表明：乙二醇的加人可以极大的降低无水冷却液的低温运动黏度；对于无水冷却液低温性能的评定，通常采用冰点测量的方法，而对于“冰程”过长的冷却液体系，采用初晶点测定值更加具有实际使用参考价值。因此在进行无水冷却液的低温性能评定时应该综合考虑冰点、初晶点和运动黏度三个指标。关键词：无水冷却液i低温性能；冰点；初晶点O引言现在发动机节能技术发展的趋势是提高发动机的工作温度，以提升发动机的效率和性能，无水冷却液以其高沸点的特性应运而生，并且正在得到越来越广泛的认可和应用【1。。。无水冷却液突出的特点是沸点高，可以在不需要加压的条件下实现冷却系统工作温度的提高，缩短发动机动力预热时间，节省汽车燃油。但是无水冷却液在低温使用性能及评定方法上存在着一些亟需解决的问题。首先是无水冷却液的低温流动性能有待提高。现有的无水冷却液虽然其冰点可以达到一50℃，但是实际情况是在一30℃时，其运动黏度就已经相当大，不利于车辆的低温启动。在评定方法方面，目前只有冰点测定法[4]，而对于个别“冰程”较长的无水冷却液体系，冰点数据不能够准确的为冷却液的实际使用提供参考依据。1基础液的优化无水冷却液的低温流动性能取决于基础液的组成。无水冷却液的基础液主要由多元醇和微量(小于5％)的水组成。多元醇主要包括1，2一丙二醇(以下简称丙二醇)、乙二醇、丙j醇等等，物理性能见表1[“。表1常用多元醇的物理性质项目丙二醇己二醇丙i醇密度(20℃)79·L～10361．1155l264沸点(101325Pa)／℃1882197．2290冰点／气一59—1317黏度(20。c)／mPa·s56020931499阿三醇由于黏度大、冰点高，不能够单独作为无水冷却液基础液组分=丙二醇沸点为188．2℃，冰点为一59℃，能够适应冷却液的高沸点和低冰点的的需要，满足无水冷却液的基本使用要求，是当前无水冷却液基础液的主要组分。但是当冷却液在低温环境下使用时，丙二醇型无水冷却液的运动黏度迅速升高，产品存在着低温黏度过大的问题。乙二醇的黏度明显的低于丙二醇，但是其冰点高，因此不能够单独作为冷却液的基础液使用。本文利用乙二醇在黏度性能上的优势，以乙二醇和丙二醇的混合液作为基础液，在保证低冰点的前提下，降低冷却液的黏度。249 冯婧恒等．无水冷却液的基础液优化及低温性能评定方法研究如表2所示，在一30℃时，丙二醇的运动黏度高达5588．70nlHl2／s，与常温相比(54．05mm2／s，20c|c)，流动性能大大降低，影响产品的正常使用。而乙二醇在此温度下运动黏度为483．65mm2／s，仍具有良好的流动性。上述试验结果巾，当乙二醇为75％，丙二醇为25％时，混合液的冰点为一58c|C。该混合液体系存一30℃时运动黏度为833．92mm2／s。与冰点几乎相同的丙二醇基础液(5588．70Him2／s，一30℃)相比较，在保证低冰点的前提下，乙二醇的加入极大地降低了基础液的黏度，确保r冷却液的低温流动性。2低温性能评定方法研究2．1冰点测试引用标准：发动机冷却液冰点测定法SH／T0090。方法概要：取试样75～100mL，注入一个带搅拌装置的冷却管中，用制冷剂或其他方法使试样降温，记录试样每分钟的温度，画出“时间一温度曲线罔”。冷却曲线与缔晶曲线的交点在纵轴上的投影点，即是该试样的冰点。如果试样出现过冷现象，则试样过冷后温度回升所达到的最高温度即是该试样的冰点。、无水冷却液冰点测试中存在的问题：从表2实验结果上看出，当乙二醇在基础液中所占比例大于80％时，冷却液在冰点测试过程巾存在着“冰程”过长的问题，即产生过冷现象的温度区间过大，按照SH0090的试验方法规定测试的冰点数据，不能够恰当的反映冷却液的低温使用性能。例如丙二醇／乙二醇为15／85的体系．其冰点为一22℃，从数据上理解当环境温度为一35℃时冷却液应该是结冰凝固，不能够正常使用。但实际的情况是在一35℃时体系处于过冷状态．溶液中未出现冰晶，仍处于单一液态，因此在该温度下可以正常使用。只有当环境温度低于一42【℃时，溶液开始出现冰晶，并且温度一直回升到一22cc(方法规定的冰点)之后再下降。因此，需要寻求更为恰当准确的评定方式。2．2初晶点测试引用标准：FOCT28084低凝冷却液通Jfj规范4．3条款¨J。，方法概要：冷却被试验液体，用不佩戴器具的肉眼观察到作为结晶开始标志的浑浊时，记下此时的温度。表3初晶点测试结果如表3所示，对于“冰程”较长的无水冷却液体系，初品点的测定值可以准确的反应冷却液的状态和使用性能。在冷却液体系温度高于初晶点时，冷却液为液态，满足实际使用性能的需要；当冷却液体系温度低于初晶点时，冷却液中出现结晶，直至凝固，不能够满足使用。因此初品点测定值能够更全面的反映“冰程”较长的无水冷却液的低温性能。在进行无水冷却液的低温性能评定时应该综合考虑冰250 2014年润滑油技术经济论坛论文专辑点和初晶点两个指标。3结论本文研究了无水冷却液基础液组成和低温性能的关系。采用乙二醇／丙二醇混合液体系改善了冷却液的低温流动性能，同时，采用初品点测定值解决了冰点测试方法中“冰程”过长时的性能评定问题。(1)乙二醇能够在保证低冰点(或初晶点)的情况下，显著的降低丙二醇型无水冷却液体系的黏度。(2)对于“冰程”过长的无水冷却液体系，较之冰点测定值，初晶点测定值更能够全面的反应冷却液低温使用性能。(3)冰点、初晶点、低温运动黏度均是无水冷却液低温性能评定中不可或缺的要素。参考文献：[】]周建军．汽车冷却液．北京：化学工业出版社，2003．【2]CoughenourGE，HwangLK．EvaluationofNon—AqueousPropyleneGlycolasallEngineCodantforHeavyDutyDieselEngines．SAE‘FechnicalPaperSeries，1993，930584：89—97．13]RcnyGP，TitleyGL．DevelopmentofanAnhydrousCoolantforAutomotiveApplications．SAETechnicalPaperSeries，900432：25—3314]SH／T0090发动机冷却液冰点测定法．北京：中国标准出版社，2000．[5]刘光肩．化学化工物性数据手册．北京：化学T业出版社，2002．[6]龚灿铮．俄岁斯油料规范汇编．北京：中国人民解放军总后勤部物资油料部，2003．作者简介：冯婧恒，实验师，2012年毕业1二北京化T大学』=业分析与检验专业，主要从事汽车特种液领域评定研究工作。Email：cjm830@sinaeom。25l'