專利名稱：在液體冷卻系統(tǒng)中降低噪音和/或結(jié)垢的組合物及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)中降低噪音和/或結(jié)垢的組合物，和在這樣的液體冷卻系統(tǒng)中降低噪音和/或結(jié)垢方法。
已經(jīng)知道，當(dāng)液體在管狀物、管道和中空鑄件中流動(dòng)時(shí)，渦流、空穴和回旋的存在會(huì)產(chǎn)生噪音。
降低液體在封閉系統(tǒng)、尤其是熱發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的噪音的現(xiàn)行方法，迄今為止集中于宏觀力學(xué)方面，即改變泵的規(guī)格、或用吸音的材料包住聲源處、或增加液體容器的厚度。其他的方法是降低冷卻系統(tǒng)的體積至最小，或是研磨冷卻劑流動(dòng)的管道內(nèi)表面，管道內(nèi)常見的彎頭、頸縮、擴(kuò)頸和粗糙會(huì)產(chǎn)生渦流、空穴和回旋而導(dǎo)致振動(dòng)和噪音。
所有這些方法都限制了其應(yīng)用，而且不能解決主要的噪音源問(wèn)題，即液體循環(huán)時(shí)產(chǎn)生的渦流、空穴和回旋。
本發(fā)明的一個(gè)目的是從“微觀力學(xué)”方面提供減少主要的噪音起因，從而降低渦流、空穴和回旋，進(jìn)而降低噪音的組合物和方法，本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供在發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)中用于降低噪音和/或結(jié)垢的組合物，它含有不溶于液體冷卻系統(tǒng)內(nèi)冷卻液的有機(jī)聚合的微纖材料，微纖的長(zhǎng)徑比(長(zhǎng)度與直徑比)是10-5000。
本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供在發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)中降低噪音和/或結(jié)垢的方法，它含括將本發(fā)明的第一個(gè)方面所提到的組合物加入到發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)中。
當(dāng)向液體冷卻系統(tǒng)中加入微纖材料時(shí)，會(huì)降低渦流、空穴和回旋，進(jìn)而降低噪音。另外，它還降低冷卻系統(tǒng)內(nèi)表面上的結(jié)垢，假如有的話。
優(yōu)選的長(zhǎng)徑比是10-3000。過(guò)大的長(zhǎng)徑比會(huì)導(dǎo)致單根微纖之間的纏結(jié)，因而在流動(dòng)的液體中產(chǎn)生沉積。
有機(jī)聚合的微纖材料優(yōu)選是平均直徑為1納米-15微米、平均長(zhǎng)度為100納米-3毫米的微纖形式的固態(tài)有機(jī)聚合物。加工成微纖的聚合材料應(yīng)當(dāng)不溶于、但可高度分散于所給定的冷卻液。可以使用的是例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龍、聚碳酸酯、及其共聚物或共混物。
可以使用已知具有耐熱性的聚合物，包括聚對(duì)酰胺、芳族聚酰胺、芳族聚醚、聚醚醚酮、芳族聚酯、芳族聚酰亞胺、和聚苯并咪唑。
已知的聚合物材料中特別優(yōu)選的是能夠形成液晶的聚合材料。具體的例子包括芳族聚酰胺纖維，例如從硫酸液晶溶液中經(jīng)濕紡得到的聚對(duì)苯二酰對(duì)苯二胺，和從多磷酸液晶溶液中經(jīng)濕紡得到的聚苯并二噻唑。
“微纖”意指短纖維。微纖不是進(jìn)行了微纖化。
“可高度分散”意指在長(zhǎng)時(shí)間劇烈混合后能夠看到形成均勻狀懸浮的聚合微纖的狀態(tài)。
聚合的微纖材料的選擇取決于材料用于其中的冷卻液的特定種類；很清楚，材料應(yīng)當(dāng)不與液體冷卻系統(tǒng)內(nèi)的冷卻液、也不與載液起化學(xué)反應(yīng)。此外，聚合的微纖材料應(yīng)當(dāng)不易降解，但它在冷卻液中應(yīng)當(dāng)具有適當(dāng)長(zhǎng)的壽命。
所述的微纖在冷卻液中的“不可溶解性”，可以由試驗(yàn)測(cè)定，在試驗(yàn)中，將1％(重量)的聚合微纖加入到液體中，在工作溫度下劇烈攪拌5小時(shí)，接著過(guò)濾，干燥，隨后測(cè)量材料減少的重量。如果減少量低于起始量的10％(重量)，微纖材料被認(rèn)為是不可溶的。
對(duì)聚合微纖材料的制備沒有限制。
為了改善微纖材料在冷卻液中的可分散性，并提高所形成的懸浮液的穩(wěn)定性，材料可以使用合適的表面活性劑進(jìn)行處理，或進(jìn)行化學(xué)改性或物理處理。
一種合適的表面活性劑是改性的醇乙氧基化物，或是Ackros化學(xué)有限公司的“Ethylan CPG660”或“Monolan 8000/E80”。
液體冷卻系統(tǒng)的冷卻液可以是含水的或不含水的，例如氫氟醚、水、油、液態(tài)烴或任何其他合適的液體冷卻劑。
為了降低粉塵危害健康的危險(xiǎn)性，所述材料優(yōu)選存在于載體中，載體可以是例如液體、凝膠、或是在該冷卻液中可溶的和可分散的壓成的片劑。
載體優(yōu)選完全溶解于冷卻液中。當(dāng)載體是液體或凝膠時(shí)，它應(yīng)當(dāng)阻止聚合的微纖材料在儲(chǔ)藏期間發(fā)生沉降，并有助于包裝時(shí)或生成線上所需的由大批量分裝的精確配量。這樣的載體可以是硅酸鎂鋁懸浮液、丙二醇、纖維素溶液或任何其他合適的化合物。
當(dāng)封閉的冷卻系統(tǒng)中使用的是液體時(shí)，尤其當(dāng)噪音污染或結(jié)垢是系統(tǒng)如汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的不利因素時(shí)，更普遍地，當(dāng)使用的是具有液體冷卻系統(tǒng)的任何熱發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)用本發(fā)明的方法是有效的。
下面，將參考實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明實(shí)施例1將水和二元醇混合物(約33％(重量)的乙二醇)、6ppm的表面活性劑(改性的醇乙氧基化物)、與50ppm的尺寸為10納米×1微米即長(zhǎng)徑比為100的尼龍-6聚合微纖進(jìn)行混合，來(lái)制備合適的懸浮液。溶液在汽車?yán)鋮s系統(tǒng)中經(jīng)受10,000次循環(huán)。
與單獨(dú)使用水和二元醇的混合物相比，加入聚合微纖材料可使噪音降低很多。然而，在測(cè)試中隨著循環(huán)數(shù)的增加，噪音的降低呈比例地下降；可觀察到懸浮液的一些降解現(xiàn)象。
另外，與單獨(dú)使用水和二元醇的混合物相比，加入聚合微纖材料可適度降低冷卻系統(tǒng)中的表面結(jié)垢。
實(shí)施例2將水和二元醇混合物、6ppm的與實(shí)施例1中同樣的表面活性劑、與100ppm的尺寸為12微米×250微米即長(zhǎng)徑比為20.9的芳族聚酰胺的聚合微纖即聚對(duì)苯二酰對(duì)苯二胺(例如杜邦的KEVLAR)進(jìn)行混合，來(lái)制備穩(wěn)定的懸浮液。溶液在封閉系統(tǒng)中經(jīng)受10,000次循環(huán)。
與單獨(dú)使用水和二元醇的混合物相比，聚合微纖材料在測(cè)試中自始至終都可降低噪音。觀察不到懸浮液的降解，觀察到的噪音降低比實(shí)施例1大。
另外，與單獨(dú)使用水和二元醇的混合物相比，加入聚合微纖材料可適度降低冷卻系統(tǒng)中的表面結(jié)垢。
實(shí)施例3將水和二元醇混合物、6ppm的與實(shí)施例1中同樣的表面活性劑、與400ppm的尺寸為5微米×250微米即長(zhǎng)徑比為50的聚對(duì)苯二酰對(duì)苯二胺的聚合微纖進(jìn)行混合，來(lái)制備穩(wěn)定的懸浮液。溶液在封閉系統(tǒng)中經(jīng)受10,000次循環(huán)。
與單獨(dú)使用水和二元醇的混合物相比，聚合微纖材料在測(cè)試中自始至終都可恒定地降低噪音。觀察不到懸浮液的降解，觀察到的噪音降低比實(shí)施例2大。
實(shí)施例4將水和二元醇混合物、6ppm的與實(shí)施例1中同樣的表面活性劑、與100ppm的尺寸為50納米×250微米即長(zhǎng)徑比為5000的聚對(duì)苯二酰對(duì)苯二胺的聚合微纖進(jìn)行混合，來(lái)制備穩(wěn)定的懸浮液。溶液在封閉系統(tǒng)中經(jīng)受10,000次循環(huán)。
與單獨(dú)使用水和二元醇的混合物相比，聚合微纖材料在測(cè)試中自始至終都可恒定地降低噪音。觀察不到懸浮液的降解，觀察到的噪音降低甚至比實(shí)施例3都大。
在3-10千赫茲頻率范圍內(nèi)，觀察到的噪音降低量一般為8-15分貝。
觀察到的抗結(jié)垢(它難于定量化)性能，是冷卻系統(tǒng)的內(nèi)表面通常能變得清潔，大多數(shù)情況下是清除掉明顯的鈣化。
為了降低噪音和可能有的結(jié)垢，在機(jī)動(dòng)車輛的液體冷卻系統(tǒng)中，將組合物加入到車輛散熱器的膨脹箱中，或直接加入散熱器。如果載體是液體，組合物可以裝在瓶子里。將瓶子內(nèi)物質(zhì)加入到冷卻系統(tǒng)之前，搖晃瓶子。一旦組合物完全分散在冷卻系統(tǒng)中，就可獲得降低噪音的效果，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)一運(yùn)行，就會(huì)很快出現(xiàn)該現(xiàn)象。在發(fā)動(dòng)機(jī)已運(yùn)行一段時(shí)間后，可觀察到抗結(jié)垢作用?？梢酝ㄟ^(guò)排出和沖洗冷卻系統(tǒng)的方法，清除出組合物。
應(yīng)當(dāng)理解的是詞“微纖”的意思只是指短纖維。微纖不發(fā)生微纖化，因?yàn)槲⒗w會(huì)變得纏結(jié)從而聚集或結(jié)塊在一起、并沉積出來(lái)而不是留在懸浮液中，這會(huì)使組合物的性能劣化。微纖還最好應(yīng)當(dāng)由柔性而不是脆性材料制成，當(dāng)微纖由脆性材料制成時(shí)，微纖會(huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而斷裂，組合物的性能又會(huì)劣化。
在以上說(shuō)明中、所附的權(quán)利要求書、或附圖
中所揭示的，以它們的具體形式所表達(dá)的、或以實(shí)施所揭示的作用的方式來(lái)表達(dá)的特性，或是獲得所揭示結(jié)果的方法和工藝，或是合適的物質(zhì)或組合物的種類和集合，都可以以不同的形式，分別或以這些特征的任何組合用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)中的噪音和/或結(jié)垢的組合物，其含有不溶于液體冷卻系統(tǒng)內(nèi)冷卻液的有機(jī)聚合的微纖材料，微纖的長(zhǎng)徑比，即長(zhǎng)度與直徑比，是10-5000。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述微纖的長(zhǎng)徑比是10-3000。
3.如權(quán)利要求1或2所述的組合物，其中所述材料存在于載體中。
4.如權(quán)利要求3所述的組合物，其中所述載體是液體，所述材料在載液中是不溶和可分散的。
5.如權(quán)利要求3所述的組合物，其中所述載體是可溶于所述冷卻液的凝膠，所述材料在凝膠中是不溶和可分散的。
6.如權(quán)利要求3所述的組合物，其中所述載體是可溶于或可分散于所述冷卻液的壓成的片劑。
7.如權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述載液是二元醇、硅酸鎂鋁懸浮液、醇、或羥基苯甲酸酯。
8.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合物，其中所述材料的平均直徑是1納米-15微米，平均長(zhǎng)度是100納米-3毫米。
9.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合物，其中所述材料選自聚對(duì)酰胺、芳族聚酰胺、芳族聚醚、聚醚醚酮、芳族聚酯、芳族聚酰亞胺、聚苯并咪唑、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龍、聚碳酸酯、及其共聚物或混合物。
10.如權(quán)利要求9所述的組合物，其中所述材料能夠形成液晶。
11.如權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述化合物是聚對(duì)苯二酰對(duì)苯二胺或聚苯并二噻唑。
12.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合物，其中所述載體包括有助于所述材料穩(wěn)定在液體冷卻系統(tǒng)的冷卻液中的表面活性劑。
13.基本參照本文中的任一個(gè)實(shí)施例所述的組合物。
14.降低發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)內(nèi)噪音和/或結(jié)垢的方法，該方法是向冷卻液中加入上述任一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的組合物。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述組合物的加入量是冷卻液重量的0.1ppm-5％。
16.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其中所述組合物加入到汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的冷卻液中。
全文摘要
在發(fā)動(dòng)機(jī)例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)中用于降低噪音和/或結(jié)垢的組合物,它含有不溶于液體冷卻系統(tǒng)內(nèi)冷卻液的有機(jī)聚合的微纖材料,微纖的長(zhǎng)徑比(長(zhǎng)度與直徑比)是10－5000。微纖材料優(yōu)選存在于載體內(nèi),載體的形式可以是液體、凝膠、或是可溶于或可分散于冷卻液的壓成的片劑。
文檔編號(hào)C09K5/00GK1253575SQ9880447
公開日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1998年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月25日
發(fā)明者亞當(dāng)·伊歇伍德 申請(qǐng)人:亞當(dāng)·伊歇伍德