防冻液一般分乙醇-水型、甘油-水型和乙二醇-水型三种。
乙醇的冰点为-114℃,沸点为78.3℃。
乙醇易着火,易蒸发,配制时其含量一般不宜超过40%,也不宜在工作温度较高的柴油机冷却系统中使用。
甘油(丙三醇)的冰点为-17℃,沸点为290℃,与水混合后的冰点最低可达-46.5℃。
水中甘油的含量要相当大时才能得到低冰点防冻液,使用起来不经济。
乙二醇的冰点为-11.5℃沸点为197.4℃,与水混合后的冰点最低可达-68℃。
乙二醇易腐蚀金属,调配防冻液时要添加防蚀剂,一般每升防冻液加磷酸氢二钠2.5~3.5克、糊精1克。
乙二醇吸湿性强,贮存容器应密封。
乙二醇不易挥发,配制时用量少,因而使用较广。
各种防冻液的热膨胀性较大,加注时只能加到冷却系总容量的95%。
调配防冻液时,其冰点应比使用地区的最低温度低5℃。
缓蚀剂可分为两类:一类是无机化合物缓蚀剂,它包括偏硅酸盐、磷酸盐、钨酸盐、硼酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐、苯甲酸盐等。
作为无机化合物缓蚀剂,可使金属表面形成一层致密的钝化膜,能阻滞或防止金属的渗氢和渗酸作用。
例如,加入0. 05 %~0. 03 %的偏硅酸钠可防止铝制件的腐蚀。
另一类是有机化合物缓蚀剂,在防冻液中常作防锈添加剂使用。
常用的有三乙醇胺、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、有机磷酸盐等,缓蚀性能较好,如仅添加0. 1 %~0. 5 %的苯并
三氮唑即可防止铜制构件的腐蚀。
不同成分的金属构件需用不同的缓蚀剂,亚硝酸钠对钢、铸铁的缓蚀效果好,但对焊料产生孔蚀;三乙醇胺、磷酸盐、有机磷酸盐虽对黑色金属缓蚀效果好,但对黄铜、紫铜有腐蚀;硅酸盐是铝优良的缓蚀剂,但极度易水解,形成大量絮状沉淀。
这些单品种缓蚀剂虽成本较低,但难以满足防冻液诸多方面的性能要求。
现在的市售防冻液采用具有协同作用的多种缓蚀物质的复合配方,缓蚀率很高。
目前国外专利中使用的缓蚀剂是多种缓蚀剂复合而成,缓蚀效果很理想,值得一提的是苯并三氮唑和巯基苯并噻唑是铜和黄铜的特效缓蚀剂。
从近些年来的防冻液专利看,至少有一半以上文献的缓蚀剂组分中有硅酸盐。
虽然硅酸盐不稳定,在使用过程中易析出凝胶,但由于其对Al 、Cu、Fe 等金属都有较好的保护作用,且价廉易得,完全无毒,因此延用至今。
为避免产生凝胶必须向防冻液中添加少量的硅酸盐稳定剂。
关于稳定剂的报道很多,主要是硅氧烷类,Si2N及Si2P化合物。
各种缓蚀剂对不同的金属有不同的作用,一种缓蚀剂对同一种金属有防腐作用,但它对另一种金属也可能很少或没有防腐作用。
在多种金属存在的条件下,要想达到良好的全面防锈效果,需用多种缓蚀剂来复配。
一般缓蚀剂总加入量为防冻液原液的0. 5 %~5 %。
在防冻液中加入无毒的水溶性着色剂,以区别于一般的冷却水,这就便于观察汽车发动机冷却系统中的防冻液是否泄露,同时,它还具有指示剂的作用,监视防冻液的酸碱度变化,指示酸度的变化提醒使用者添加原液或进行清洗更换。
着色剂可使用溴甲蓝、酚红、甲基红等,使防冻液呈现一定指示色,一旦发现防冻液超过指示范围,则表明防冻液呈酸性而失去防锈作用。
着色剂的质量分数一般在0. 01 %~0. 005 %。
防霉剂
防冻液在工作状态下由于温度较高,微生物难以繁殖,但在贮存过程中可能引起微生物滋长,使防冻液发霉变质,因此,需要加入微量的杀菌防霉剂,以保证防冻液在1~2 年贮存期内不变质。
常用的防霉剂有氯化锌、糖酸、苯甲酸钠,其中苯甲酸钠用做防霉剂比较理想。
缓冲剂
防冻液中所加的缓蚀剂在中性介质中效果较好。
但是防冻液在工作过程中,介质会酸化,pH值下降,使缓蚀剂效果降低,甚至完全失效,因此,防冻液中需要添加缓冲剂,可以在一定程度上使防冻液的pH 值稳定在7. 5~10 范围之间。
硼酸盐、磷酸盐都可作为缓冲剂。