Тосол в домашних условиях
Если вы владелец автомобиля, то, наверняка знаете, что после того, как машина проедет несколько десятков километров, необходимо залить в систему незамерзающую жидкость. Ее все время нужно покупать. Но, есть способ сэкономить. И в нашей статье мы расскажем, как сделать тосол своими руками.
Что это
Тосолом или антифризом называют незамерзающую жидкость, которую заливают в расширительный бачок автомобиля. Также ее используют в системах отопления. В переводе наш язык антифриз означает «против замерзания». Именно поэтому его еще называют незамерзайкой. То есть, эта жидкость не замерзает при отрицательной температуре, также она охлаждает двигатель во время работы и защищает его элементы от коррозии.
Производство незамерзайки не имеет негативного воздействия на природу. В состав фабричного антифриза зачастую входят этиленгликолевые, пропиленгликолевые, глицериновые смеси, а также одноатомные спирты и другие вещества, которые изготовлены на основе воды. Иногда добавляются еще ароматизаторы. Отметим, что в домашних условиях сделать тосол довольно легко. Как именно? Читайте дальше!
Изготовляем тосол сами
Антифриз в домашних условиях делается из веществ, которые найдутся практически у всех. Поэтому покупать дорогостоящие составляющие не придется.
вода (обычная или дистиллированная);
Описание процесса
Наверное, вас удивит, что в составе самодельного тосола имеется спирт. Ведь понятно, что, например, при отрицательной температуре на лобовом стекле спирт испарится, останется только вода, которая сама по себе быстро замерзнет. Но, тут спасает все этиленгликоль. Он уменьшает летучее свойство раствора, поэтому спирт не успевает испариться.
Зачастую для приготовления раствора используется соотношение один к двум, то есть берется одна часть спирта и две воды.
Это соотношение можно менять, если температура опускается намного ниже нуля. При температуре воздуха минус пять градусов на пятилитровую канистру необходимо 0,6 литра спирта, при минус десять – один литр, при минус пятнадцать – 1,25 литра, при минус двадцать – 1,65 литра, при минус двадцать пять – два литра, при минус тридцать – 2,5.
Далее добавляем этиленгликоль. Сколько его потребуется, придется посчитать самостоятельно. 15 кубических сантиметров этиленгликоля требуется на каждую отметку градусника ниже нуля.
Обращаем ваше внимание на то, что этиленгликоль, как и антифриз, в составе которого он есть, – ядовит. Если вы очень опасаетесь за свое здоровье, замените этиленгликоль на пропиленгликоль. Он намного дороже, но, зато не имеет ядовитых свойств.
При желании в самодельный тосол можно добавить натуральный ароматизатор. Он уберет спиртовой запах. Можно использовать, например, эфирное масло. Добавив его десять капель, вы избавите канистру антифриза от нежелательного запаха. Также отметим, что усилить очищающие свойства жидкости можно, просто добавив в нее столовую ложку порошка для стирки. Если вы будете придерживаться всех выше изложенных рекомендаций, то у вас получится тосол своими руками ничуть не хуже фабричного.
Источник
РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ АВТОМОБИЛЬНОГО АНТИФРИЗА НА ОСНОВЕ ВОДНОГО РАСТВОРА ОЧИЩЕННОГО БИОГЛИЦЕРИНА Федосова М.Е.,Шишкин А.И.
Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
ISSN (печатный вариант): 2073-0071
Ключевые слова
автомобильный антифриз, щелочность, вязкость, присадки, automobile antifreeze, alkalinity, viscosity, additives
Просмотр статьи
⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)
Ваш браузер не поддерживает фреймы
Аннотация к статье
В статье рассмотрены рецептуры и характеристики автомобильных антифризов на основе очищенного водного раствора биоглицерина, подобран пакет присадок, позволяющий обеспечить надежную защиту деталей системы охлаждения автомобиля в течение 1-2 лет эксплуатации или 50-70 тыс. км. пробега.
Текст научной статьи
В последние годы глицерин рассматривается как один из перспективных видов сырья для различных отраслей промышленности. На основе очищенного биоглицерина могут быть произведены различные высококачественные широко востребованные продукты. В частности, очень актуальной является разработка и внедрение технологий получения экологичных автомобильных антифризов. В 20-е годы ХХ века появились первая низкозамерзающая охлаждающая жидкость, получившая название антифриз, которая была изготовлена на основе глицерина. Такие охлаждающие жидкости, представляющие собой смесь воды и глицерина в массовом отношении 35:65, имели температуру замерзания минус 40 °С и температуру кипения 290 °С. Недостатками такого антифриза являлись высокая вязкость и недостаточная текучесть. В 30-е годы ХХ века основой охлаждающих жидкостей стал этиленгликоль. В СССР к 1937 году, охлаждающие жидкости на основе этиленгликоля практически вытеснили глицериновые и метаноловые. Смесь этиленгликоля с водой обладает высокой коррозионной активностью и имеет склонность к вспениванию, поэтому в охлаждающую жидкость необходимо добавлять различного рода присадки 3. Все известные охлаждающие жидкости можно разделить на три класса: 1. Охлаждающие жидкости, приготовленные по классической рецептуре с неорганическим пакетом присадок на основе борной кислоты, метасиликата натрия, нитратов и т.д. 2. Охлаждающие жидкости с усовершенствованным по сравнению с первым классом пакетом присадок, приготовленные по так называемой «гибридной» рецептуре: в данном классе ОЖ помимо компонентов классического пакета присадок вводятся дополнительные компоненты, например соль карбоновой кислоты, молибдаты, некоторые классические присадки, наоборот, исключаются. 3. Самый современный класс ОЖ — охлаждающие жидкости, приготовленные на основе этиленгликоля и карбоксилатного пакета присадок: механизм действия данного пакета присадок принципиально иной по сравнению с ингибирующим (коррозию) действием присадок ОЖ, приготовленных по классической рецептуре. Физико-химические свойства тройных систем вода-глицерин-этиленгликоль изучены достаточно подробно, водно-глицериновые растворы достигают минимальной температуры замерзания при концентрации глицерина приблизительно 60 % об. [5 — 6]. Ряд аналогичных продуктов описан в [7 — 14]. Общим недостатком существующих рецептур является несоответствие показателей автомобильного антифриза установленным нормативным документам. Исходя из проведенного анализа литературы, подбор присадок, позволяющих получать автомобильный антифриз, соответствующий нормативным документам является актуальной задачей. На первом этапе работы был проведен выбор водно-спиртовой основы для разработки рецептуры новой охлаждающей жидкости с использованием биоглицеринового сырья. Низкие температуры окружающей среды в холодный период года на территории Российской Федерации обуславливают необходимость применения специальных охлаждающих жидкостей для двигателей внутреннего сгорания. Важным качеством охлаждающей жидкости является температура начала кристаллизации. Температура начала кристаллизации регламентируется ГОСТ 28084-89, и должна быть не выше минус 40 °С. Следует отметить, что водно-глицериновые растворы при отрицательных температурах обладают высокой вязкостью, что негативно сказывается на деталях системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, и приводит к их преждевременному износу. Также охлаждающая жидкость не должна влиять на резиновые детали системы охлаждения во избежание их разрушения. На первом этапе были изучены свойства трехкомпонентной системы вода, глицерин, этиленгликоль. В табл. 1 приведена температура кристаллизации смесей воды, глицерина и этиленгликоля с различными концентрациями компонентов. Таблица 1 Температура кристаллизации смеси вода-глицерин-этиленгликоль Соотношение глицерин/этиленгликоль в смеси, % (об.) 20/80 30/70 40/60 50/50 60/40 Концентрация смеси в воде % (об.) Температура кристаллизации, °С 20 -7 -6 -6 -6 -5 30 -13 -13 -12,5 -12 -11 40 -23 -23 -22 -20 -19 50 -35 -34 -33 -32 -29 60 -53 -50 -49 -48 -46 Исходя из данных, приведенных в табл. 1, были выбраны интервалы концентраций компонентов трехкомпонентной смеси (вода — 40-50 % масс., этиленгликоль — 5-50 % масс., глицерин — 5-55 % масс.), для которых далее экспериментальным путем были определены составы смесей воды, глицерина и этиленгликоля с температурой кристаллизации минус 40 °С. Для этих смесей была измерена вязкость при температуре минус 20 °С и определено набухание резин. Данные по свойствам смесей приведены в табл. 2. Таблица 2 Свойства смесей воды, глицерина и этиленгликоля с температурой начала кристаллизации минус 40 °С № смеси Массовая доля глицерина, % Массовая доля этиленгликоля, % Массовая доля воды. % Кинематическая вязкость при минус 20 °С, мм2/с Набухание резин, % Резина, марка 7-57-5006 7-57-7011 1 55,04 5,07 39,89 149,38 6,5 7,8 2 49,98 9,50 40,53 121,53 6 7,5 3 40,02 18,00 41,98 86,86 4,9 5,8 4 30,03 26,48 43,49 63,00 3,7 3,5 5 20,13 34,93 44,93 48,97 2,1 2,3 6 10,05 43,95 46,00 37,92 1,2 0,9 7 5,07 48,48 46,45 34,80 0,5 0,3 Графики зависимости набухания резин от концентрации глицерина показаны на рис. 1. Рис. 1 — Графики зависимости набухания резин от концентрации глицерина Исходя из эксплуатационных характеристик и себестоимости была выбрана смесь № 4 следующего состава (масс): 30 % глицерина, 26,5 % этиленгликоля, 43,5 % воды в качестве основы для разработки новой рецептуры охлаждающей жидкости. График зависимости кинематической вязкости и себестоимости от концентрации глицерина приведен на рис. 2. Рис. 2 — График зависимости кинематической вязкости и себестоимости от концентрации глицерина Одним из основных свойств охлаждающей жидкости является способность сохранять оптимальный рН среды в течении длительного срока эксплуатации. Слишком низкий рН среды запускает процессы коррозии «черных» металлов — стали и чугуна, щелочная среда напротив приводит к развитию коррозионных процессов у «цветных» металлов и их сплавах — меди, припоя, латуни и т.д. В тоже самое время в процессе эксплуатации охлаждающей жидкости под влиянием высоких температур, растворенного кислорода и других факторов с компоненты охлаждающей жидкости в большей или меньшей степени подвергаются разнообразным химическим превращениям. Например этиленгликоль, глицерин и другие органические соединения частично окисляются с образованием свободных кислот и т.д. Для сохранения оптимального рН охлаждающая жидкость должна обладать определенными буферными свойствами. Наиболее часто для этого используют буфер на основе борной кислоты и тетрабората натрия (буры). Количественной характеристикой буферных свойств системы в отечественном ГОСТ 28084-89 является показатель щелочность. Стандарт устанавливает требования по щелочности не менее 10. В табл. 3 приведены значения щелочности в зависимости от концентрации борной кислоты и буры, введенных в основу охлаждающей жидкости. Таблица 3 Значение показателя щелочности в зависимости от концентрации тетрабората натрия (ТБН) и борной кислоты (БК) № % ТБН, масс % БК, масс ТБН/БК, масс рН смеси V HCl, мл Щелочность, см3 0 0 0 0 6,30 0,10 0,09 1 0,206 0,039 5,32 6,40 2,90 2,59 2 0,400 0,080 5,02 6,41 6,10 5,45 3 0,654 0,121 5,41 6,43 10,05 8,97 4 0,827 0,162 5,10 6,45 12,60 11,25 5 0,99 0,178 5,58 6,46 15,10 13,48 На рис. 3 показана зависимость щелочности от содержания тетрабората натрия. Рис. 3 — Зависимость щелочности от содержания тетрабората натрия Из табл. 3 и рис. 3 следует, что с увеличением концентрации буры и борной кислоты в системе закономерно увеличивается и ее буферная емкость, что отражается в показателе щелочность. Однако все смеси имеют низкую рН, приблизительно 6,3-6,4. Оптимальное значения рН среды охлаждающей жидкости находится в интервале 8,5-9,5. Поэтому в рецептуру был введен гидроксид натрия (табл. 4). Таблица 4 Зависимости щелочности системы от количества введенного гидроксида натрия № % ТБН, масс % БК, масс ТБН/БК, масс рН нач. рН кон. Щелочность, см3 % (масс.) NaOH, 1 0,82 0,15 5,45 6,49 9,04 26,16 0,34 2 0,62 0,12 5,28 6,49 9,04 20,27 0,26 3 0,42 0,08 5,31 6,44 9,07 14,02 0,17 Таблица 5 Зависимость рН смеси от концентрации гидроксида натрия № опыта Концентрация гидроксида натрия, % масс V NaOH, мл рН смеси 1 0,000 0,00 6,44 0,151 0,98 6,9 0,306 1,99 8,00 0,337 2,19 9,06 0,341 2,22 10,01 0,352 2,29 11,00 0,461 3,00 11,79 2 0,000 0,00 6,44 0,121 0,79 7,00 0,236 1,54 8,01 0,259 1,69 9,20 0,262 1,71 10,29 0,273 1,78 11,03 0,377 2,46 11,80 3 0,000 0,00 6,45 0,080 0,52 7,00 0,161 1,05 8,05 0,174 1,13 9,20 0,178 1,16 10,30 0,189 1,23 11,01 0,307 2,00 11,77 На рис. 4 представлена зависимость pH от концентрации гидроксида натрия. Рис. 4 — Зависимость pH от концентрации гидроксида натрия На основании данных табл. 4 и 5, а также рис. 4 оптимальными концентрациями компонентов будут следующие: тетраборат натрия 5-ти водный — 0,62 % (масс.); борная кислота — 0,12 % (масс.); гидроксид натрия — 0,26 % (масс.) Компоненты охлаждающей жидкости, в первую очередь вода, этиленгликоль и глицерин, вызывают пенообразование в готовом продукте. При интенсивной циркуляции данной смеси в системе охлаждения происходит активное пенообразование за счет присутствующего растворенного воздуха, а также воздуха, подсасываемого из расширительного бачка. Образовавшаяся пена значительно снижает теплоемкость и теплопроводность жидкости, в результате чего теплоотводящие свойства жидкости ухудшаются, жидкость перегревается, температурный режим работы двигателя отклоняется от оптимальных значений, что в свою очередь приводит к его повышенному износу и в целом сокращению рабочего ресурса. Для предотвращения пенообразования в охлаждающую жидкость необходимо вводить специальный компонент — пеногаситель. Подавляющее количество пеногасителей — это высокомолекулярные кремнийорганические соединения с добавлением разнообразных поверхностно-активных веществ. Перечень пеногасителей, изученных в данной работе, приведен в табл. 6. Все пеногасители вводились в виде 5 %-водного раствора, концентрация пеногасителя в охлаждающей жидкости во всех случаях составила 0,01 % (масс.). В соответствии с требованиями ГОСТ 28084-89 объем пены через 5 мин при температуре 88 0С не должен превышать 30 см3, время исчезновения (устойчивость) пены не должно превышать 3 с. Таблица 6 Подбор пеногасителя № Наименование пеногасителя Объем пены, см3 Время исчезновения (устойчивость) пены, с 1 Лапрол ПД-1 60 5 2 Пента-480Б 40 5 3 Пента-465 25 2 4 ПМС-200А 80 7 5 Лапрол ПС-2 45 4 Согласно данным табл. 6 наилучшие результаты показал пеногаситель Пента-465. На заключительном этапе разработанная охлаждающая жидкость прошла полный цикл испытаний на соответствие нормативным показателям. Сравнительный анализ разработанных в рамках данного проекта антифризов с коммерческими образцами осуществлялся по ряду характеристик, представленных в таблице 7. В качестве эталонных коммерческих образцов были выбраны импортные продукты IceClear® PGX, BioTherm Fluids® HD, BioTherm Fluids® Fire 48, IceClear® FF, IceClear® HD, IceClear® AF, IceClear® FS. Таблица 7 Основные характеристики разработанных антифризов в сравнении с импортными аналогами Наименование Температура кристаллизации, оС Температура кипения, оС Плотность, г/см3 Вязкость при 20 оС, сСт рН IceClear® PGX -34 109 1,148-1,16 11 6,0-8,5 BioTherm Fluids® HD -35 109 1,15-1,16 11 9,0-10,9 BioTherm Fluids® Fire 48 -26 107 1,135-1,14 5,5 6,0-8,5 IceClear® FF -29 108 1,14-1,15 8,5 7,5-9,5 IceClear® HD -35 109 1,15-1,16 11 7,5-9,5 IceClear® AF -34 109 1,154-1,167 11 8,5-11,0 IceClear® FS -26 107 1,13-1,14 5,5 7,5-9,5 Предлагаемая рецептура антифриза -41,5 108,7 1,116 6,2 8,9 Таким образом, разработанная рецептура охлаждающей жидкости, полученных с использованием очищенного водного растворов биоглицерина, удовлетворяет всем требованиям отечественного и международного стандартов Основа для разработки новой рецептуры охлаждающей жидкости (30 % глицерина, 26,5 % этиленгликоля, 43,5 % воды) выбрана исходя из следующих показателей: температура начала кристаллизации, кинематическая вязкость, набухаемость резин, себестоимость. Вязкость, температура кристаллизации, температура кипения, рН антифризов являются ключевыми характеристиками, влияющими на эксплуатационные свойства продукта. Сравнивая значения вязкости при 20 ºС можно отметить, что разработанная нами рецептура антифриза близка по этому показателю к импортным аналогам. С точки зрения эксплуатации антифриза высокая вязкость рабочей жидкости приводит к ухудшению процесса теплопередачи и неэффективному отводу тепла, кроме того, возрастает нагрузка на помпы. Таким образом, меньшее значение вязкости в данном случае предпочтительно. Разработанный антифриз по значению вязкости превосходит большинство импортных аналогов. Температура кипения антифриза также является важной эксплуатационной характеристикой рабочей жидкости. Температура кипения разработанного антифриза напрямую влияет на эффективность процесса теплопередачи. Высокая температура кипения антифриза более предпочтительна. Температура кипения разработанного антифриза имеет значение, близкое к импортным аналогам, в некоторых случаях даже превосходит их. Наряду с вязкостью, водородный показатель рН является важной характеристикой антифриза. В данном случае рН разработанной рецептуры по численному значению близок к показателям импортных аналогов. Водородный показатель антифриза — это важная величина, показывающая запас щёлочности данного антифриза, кроме того рН антифриза является косвенным показателем его коррозионной активности. Чем выше рН, тем выше запас щелочности, тем больше срок службы антифриза. Показатель рН разработанного антифриза соответствует требованиям нормативных документов. Поскольку наибольшую трудность в нашем регионе представляет эксплуатация автомобилей в зимнее время в условиях низких температур, то необходимо, чтобы рабочие жидкости системы охлаждения двигателя имели как можно более низкие значения температуры кристаллизации. Согласно полученным данным разработанный антифриз на основе глицерина имеет значительно более низкую температуру кристаллизации (-41,5 ºС), чем импортные образцы. Данное обстоятельство указывает на то, что разработанный нами антифриз на основе глицерина можно эксплуатировать при более низких температурах окружающей среды. Таким образом, по ряду ключевых характеристик: вязкость, температура кристаллизации, температура кипения, рН разработанный в рамках данного проекта антифриз не уступает, а в большинстве случаев и превосходит импортные аналоги и отвечает требованиям нормативных документов, предъявляемым к антифризам.
Источник
