【正文】 將缸 套穿透 ,造成防凍液滲入燃燒室 ,這種情況大功率發(fā)動機尤為突出。防凍液除具備冰點低、防凍效果好等特點，還應(yīng)無腐蝕、無污染。每當(dāng)冬季來臨時 ,發(fā)動機內(nèi)加換防凍液已成為駕駛員必須考慮的問題。 防凍液是一種加入發(fā)動機冷卻水中可降低冷卻水凝固溫度的溶液。無論是乙二醇還是水，對金屬都有一定的腐蝕性，需要在防凍液中加人防腐劑尤為重要。防凍液是內(nèi)燃機循環(huán)冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)，發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)應(yīng)使用冷卻液，特別是在高原寒冷 (O℃以下 )環(huán)境下使用發(fā)動機更需使用防凍液，這對發(fā)動機的使用 很有好 處。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對發(fā)動機的性能要求也越來越高，不僅要求防凍液具有較低的冰點和較高的沸點，還應(yīng)具有較好的金屬防腐性、防氣蝕性、防結(jié)垢性，以及對環(huán)境污染小或不污染環(huán)境，且有較長的使用壽命等等方面的綜合性能。 2020 屆精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目： 汽車防凍液的配方以及制備方法設(shè)計 班 級： 精 化 1001班 姓 名： 黃垂能 學(xué) 號： 202000191029 指導(dǎo)老師： 曾臘梅 完成時間： 2020 年 6月 2020 屆應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 內(nèi) 燃車輛的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)是一個由汽缸、夾套與水箱組成的液冷式密閉循環(huán)體系。 為了開發(fā)研制汽車防凍液，本文主要開展了以下研究工作： 介紹了汽車防凍液的性 能特點、組成； 分析脲基潤滑脂在制備過程中的關(guān)鍵問題，指出了原料選擇、工藝條件和工藝流程； 討論了基礎(chǔ)油、稠化劑、添加劑、制備工藝和后處理工藝等影響脲基潤滑脂性能的主要因素，并進行了分析。 防凍液的發(fā)展受汽車發(fā)動機的構(gòu)成及其材料的影響很大，隨著汽車發(fā)動機的飛速發(fā)展，對防凍液的要求日益苛刻，不僅要求防凍液具有較高的沸點和較低的冰點，還應(yīng)具有較好的金屬防凍液、防氣蝕性、防結(jié)垢性、以及對環(huán)境的污染小，或不污染環(huán)境，而且具有較長的使用壽命等綜合性能。 2020 屆應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 化學(xué)防凍液本身具有較低的冰點，可作為水的冰點調(diào)節(jié)劑。如果冷卻水中不加入防凍液 ,其結(jié)冰后產(chǎn)生的膨脹力可脹裂氣缸體和水箱。 研究試驗表明，能改變冰晶結(jié)構(gòu)和降低冰點的化學(xué)物質(zhì)很多。 2020 屆應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 1)防腐蝕 劣質(zhì)防凍液對金屬的腐蝕是極為嚴(yán)重的 ,有的水箱在使用防凍液時焊縫開裂并且滴漏 ,就是因為防凍液對焊錫嚴(yán)重腐蝕造成的。穴蝕是冷卻系統(tǒng)的大敵 ,優(yōu)質(zhì)的防凍液必須具有優(yōu)良的防穴蝕能力 ,以延長發(fā)動機的壽命。水垢形成后 ,由于燃燒產(chǎn)生的熱不能及時傳給防凍液 ,使缸套溫度升高 ,缸套與活塞的配合間隙不 當(dāng) ,造成缸套與氣環(huán)的擦傷磨損 ,嚴(yán)重時造成活塞卡死 ,對發(fā)動機有致命的危害。圖 1 表示溶液中醇類體積分?jǐn)?shù)和冰點的關(guān)系。乙二醇是一種無色、透明、稍有甜味和具有吸濕性的粘稠液體，它能以任何比例與水相溶。目前普遍使用的防凍液是乙二醇型防凍液。 2020 屆應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 乙醇 — 水型防凍液 該防凍液可在 70℃以下使用 ,但由于乙醇沸點低 (℃ ),因此 ,在使用過程中乙醇的蒸發(fā)損失大 ,需經(jīng)常補充 ,浪費 能源 ,既不經(jīng)濟又不安全 ,故現(xiàn)在各個國家基本上廢止其作為防凍液原料。 表 2 乙二醇 水類型防凍液物理化學(xué)性質(zhì)關(guān)系 2020 屆應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 表 3 多功能汽車防凍液性能比較 從表 2 可以看出 ,乙二醇型防凍液 ,其冰點隨著乙二醇在水溶液中的濃度變化而變化 ,濃度在 59%以下時 ,水溶液中乙二醇濃度升高 ,冰點降低 ,但濃度超過 59%時 ,隨著乙二醇濃度的升高 ,其冰點呈上升趨勢 ,當(dāng)濃度為 100%時 ,其冰點上升至13℃。 防凍液產(chǎn)品既要滿足防凍要求 ,又要無異味 ,且對金屬材料無不良影響 ,基于乙二醇 — 水類型的防凍液具有這一性能 ,故美國、日本、德國 及我國等基本上將它作為汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的冷凍液。而防凍液的沸點可達 111℃以上。 發(fā)泡性，一般防凍液都有或高或低的發(fā)泡性，以低發(fā)泡性為好。 防止生成水垢，提高散熱冷卻效率。 引火危險性。可以說已經(jīng)完全脫離了傳統(tǒng)防凍液的生產(chǎn)工藝，是一種全新的防凍技術(shù)，并達到了美國最新的 6580 標(biāo)準(zhǔn)。 2020 屆應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 防垢性能 另一點就是防結(jié)垢性。水箱清理劑要選擇雙效合一的除垢除銹清理劑比較好，現(xiàn)市場上有兩種產(chǎn)品，一種是早期的產(chǎn)品，除了清除水垢之外無任何其它功能，而另一種則是比較先進的中高檔產(chǎn)品，當(dāng)然，這里所指的并 不是價格上的高檔，現(xiàn)在也有很多極為不錯的新型產(chǎn)品在價格上十分合理，是性價比較高的多功能產(chǎn)品，除具備清理水垢、鐵銹的功能外，還可潤滑和保護冷卻系統(tǒng)，因為在防凍液循環(huán)于冷卻系統(tǒng)的過程中，這些潤滑保護劑會附著在金屬表面，形成一層保護膜，將水與外界物質(zhì)完全隔離，以防止冷卻系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)生水垢及再次腐蝕冷卻系統(tǒng)內(nèi)部的金屬部件。目前，比較權(quán)威的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：輕型汽車發(fā)動機鋁制缸體測試標(biāo)準(zhǔn) ASTM D3306和重型汽車發(fā)動機鑄鐵型濕式缸套測試標(biāo)準(zhǔn) ASTM D4985。根據(jù)當(dāng)?shù)囟咀畹蜌鉁剡x用適當(dāng)冰點牌號的防凍液，冰點至少應(yīng)低于最低氣溫 10℃。這類產(chǎn)品往往是有機型環(huán)保產(chǎn)品，具有冬天防凍、夏天防沸、長年防腐蝕、防水垢的功 能。 （包括假冒偽劣產(chǎn)品）。 ，與乙二醇型防凍液比較，在熱傳導(dǎo)、冰點及橡膠相容性方面的性能與乙二醇型防凍液相當(dāng)，但是在抗腐蝕、毒性及生物降解方面則有著乙二醇型防凍液無法比擬的優(yōu)勢。 ，要對發(fā)動機冷卻系進行全面徹底檢查，如有滲漏現(xiàn)象，應(yīng)及時排除后才能加注防凍液。所以在使用防凍液濃縮液時要按要求進行調(diào)制，禁止直接使用。當(dāng)防凍液不足時，要用同一品牌、同一型號的防凍液補充。用剩的防凍液應(yīng)在容器上注明名稱以免混淆，并置于安全場所。 凍液的技術(shù)指標(biāo)。 ?，F(xiàn)將國內(nèi)外潤滑脂的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做一簡略論述。 表 1 日本潤滑脂應(yīng)用實例 應(yīng)用行業(yè) 發(fā)展趨勢 性能要求 應(yīng)用實例 （基礎(chǔ)油 /稠化劑） 汽車 等速聯(lián)軸節(jié) FF 化 耐熱、耐磨、耐振動及與橡膠材料適應(yīng)性 礦油 /聚脲 礦油 /鋰皂 輪轂軸承 整體布輪化 耐熱、耐微振磨損 礦油 /聚脲 礦油 /鋰皂 礦油 /復(fù)合鋰皂 2020 屆應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 電氣設(shè)備 高溫、高速化 高溫、高 速性、防振性寬、溫度范圍內(nèi)的使用特性、防銹性 合成烴 /聚脲 酯類油 /聚脲 微型軸承 家用電器 小型、輕量化 低噪音、低轉(zhuǎn)矩、低飛散性、耐熱性、與樹脂等的適應(yīng)性 礦油 /鋰皂 酯類油/鋰皂 礦油 /復(fù)合鈉皂 冶金 連鑄機 高溫化 耐熱性、耐水性 礦油 /聚脲 礦油 /復(fù)合鋁皂 軋機軸承 高 PV 化 極壓、耐水、防銹及高速高載荷 礦油 /鋰皂 礦油 /聚脲 礦油 /復(fù)合鈣皂 鐵道 車輛 高速化 礦油 /鋰皂 礦油 /鈣皂 牽引電機 高速化 礦油 /復(fù)合鋰皂 潤滑脂的發(fā)展趨勢 潤滑脂的發(fā)展 歷史很長，它伴隨著機械化的發(fā)展而成熟起來。美國最先開發(fā)了聚脲脂，雪佛?。?Chevron）公司在聚脲潤滑脂的研制和生產(chǎn)方面均占領(lǐng)先地位。表 2列出了 2020 年世界及國家和地區(qū)的聚脲潤滑脂產(chǎn)量。但在生產(chǎn)規(guī)模、高滴點品種發(fā)展方向與國外尚有較大差距。顯然，聚脲基潤滑脂更適合高溫潤滑。國外通過軸承潤滑對比試驗也證明，在有水的條 件下，聚脲基潤滑脂表現(xiàn)出了更好的性能。 聚脲潤滑脂的各項應(yīng)用 （ 1）脲基脂的性能及在連鑄機上的應(yīng)用 鋼鐵工業(yè)中連續(xù)鑄造過程的工況是高溫、水淋軋鋼時的氧化鐵鱗片常進入軸承。以前使用極壓鋰基脂，因潤滑不良，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備故障，主要表現(xiàn)在拉矯設(shè)備直 流電極電流上升至 30~40A（正常值10~4A）進而報警，嚴(yán)重時造成自控系統(tǒng)自動停車。僅 1992 年下半年，就因吸油嘴阻塞， BS330 干油站就拆修更換 3臺泵。從表 4 可以看出，聚脲潤滑脂不論在性能還是在外觀均要優(yōu)于鋰基脂。且拉矯機冒煙很大，切割槍時有卡槍現(xiàn)象。下機的格柵段，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)輥子卡殼，不能轉(zhuǎn)動，難以驗修。 每日用量 17g；目前，在用量上是極壓鋰的 1/2 的情況下，拉矯段、軸承內(nèi)存脂多。 人工勞動量 每 天拖入一桶油。 ② 注塑聚酰胺保持架。 （ 3）聚脲潤滑脂在汽車行業(yè)中的應(yīng)用 我國汽車行業(yè) 50 年代使用的油脂主要是鈣基潤滑脂（俗稱黃油）。因此，高性能的聚脲潤滑脂越來越受到關(guān)注。此外，為增強制動功效，大量采用盤式制動并要求 3年以上的維修期。汽車電器軸承中交流電機啟動器軸承原用鋰基脂，電磁離合器空轉(zhuǎn)輪軸承和安全帶張緊裝置滑輪都用復(fù)合鈉，現(xiàn)均改用聚脲潤滑脂。 （三）聚脲潤滑脂的毒性分析及對策 脲基潤滑脂的組成 脲基潤滑脂主要由基礎(chǔ)油、脲化合物稠化劑和添加劑組成。但是由于脲化合物稠化劑是由化學(xué)原料直接反應(yīng)制成的，這些化學(xué)原料很多都是有毒的，有的甚至是劇毒的，脲基潤滑脂中可能殘留脲化合物的反應(yīng)物，這些殘留的反應(yīng)物可能使脲基潤滑脂具有毒性，而毒性的大小則依據(jù)反應(yīng)物的殘留量。 表 6和表 7是脲基中常用的胺類和異氰酸酯的毒性數(shù)據(jù)。但是由于反應(yīng)物純度不一，總有個別反應(yīng)物過量。 第二章 聚脲潤滑脂的研制 （一）選擇制備聚脲潤滑脂的原料 為工業(yè)化需要，試驗原料全部采用工業(yè)產(chǎn)品。 異氰酸酯的選擇 為考察異氰酸酯對脲基潤滑脂性能的影響，采用 4， 4′ 二異氰酸酯二苯甲烷(MDI)和 2， 4一甲苯二異氰酸酯 (TI1)I)兩種異氰酸酯及它們的混合物分別與脂肪胺 DDA制成了三種脲基潤滑脂，分析結(jié)果見表 8。 有機胺的選擇 為考察胺對基礎(chǔ)脂性能的影響，在相同工藝條件下用不同的有機胺與異氰酸酯 (MDI)反應(yīng)制備脲基潤滑脂，稠化劑用量為 15 ，有機胺對脲基潤滑脂的影響見表 9。因此選擇脂肪胺 (DDA)為有機胺組分。因此采用較低的反應(yīng)溫度，可獲得各項性能優(yōu)良的潤滑脂。 2020 屆應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)