CC BY
44
МАШИНОСТРОЕНИЕ И ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 541.67
ДИАГНОСТИКА ХИМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ АНТИФРИЗА
А.А. Ходяков, Р.Х. Абу-Ниджим
Кафедра эксплуатации автотранспортных средств Инженерный факультет Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, 8, корпус 3, Москва, Россия, 117198
Установлено, что химическая активность антифриза связана как с температурой охлаждающей жидкости, так и с pH среды.
Ключевые слова: антифризы, поляризация, химическая активность антифризов.
Одним из важных показателей антифризов, который нормируется ГОСТом 28084-89, является набухание резины. Определение набухания резины проводят по ГОСТу 9.030 гидростатическим методом, используя резины марок 57-5006 класса ТРП, 57-7011 класса ТРП-160. Образцы резины, помещенные в антифризы, нагревают при температуре (100 ± 2) °С в течение 70 ч. Нормируемое изменение объема образца после воздействия на него среды антифриза не должно превышать 5% [1].
В данной работе для определения химической активности антифризов предлагается использовать резину, которая во внешнем электрическом поле поляризуется (электризуется). При этом химическую активность — степень агрессии — антифриза как растворителя можно оценить по изменению сигнала, детектируемого при отжиге поляризованного в электрическом поле образца резины.
Экспериментальная часть
Объектами исследования при изучении процесса набухания была резина, из которой изготавливают медицинские бинты. Была взята резина, в которой наблюдался эффект поляризации. Габаритные размеры образцов резины (плоскопараллельные образцы) не превышали 1,510 • 1,5 • 1,4 • 10 (м).
Поляризацию исходных образцов резины и резины после воздействия на нее антифриза проводили (на воздухе) посредством воздействия на объекты исследования постоянного электрического поля напряженностью ~106 В • м-1 при температуре 70 °С в течение 0,2 ч. Далее образцы охлаждали (не снимая поля) до комнатной температуры. Контроль наличия в образцах эффекта поляризации (после указанной ранее процедуры) проводили, измеряя токи деполяризации (термости-мулированные токи короткого замыкания, ТТКЗ) в режиме линейного нагревания (от 20 °С до ~150 °С) объектов исследования со скоростью ~5—6 град. • мин.-1 [2; 3]. В экспериментах использовали блокирующие электроды.
Исследовали антифризы AGA-Z65 (ТУ 2422-011-56484978-2002, дата выпуска 19.02.2008) и FEBI BILSTEIN № 19400 (произведен в Германии, дата изготовления 31.01.2006). В состав изученных охлаждающих жидкостей входят моноэтиленгли-коль, дистиллированная вода, комплекс функциональных присадок, флуоресцирующий краситель. Образцы резины контактировали с антифризами (объем жидкости составлял 15 мл) в течение 8—72 ч при температуре 20—100 °С. Значение рН охлаждающих жидкостей соответствовал нормативному показателю и составлял ~8—9. Кроме того, для определения химической активности антифризов при изменении их водородного показателя испытывали также жидкости с рН = 5,3. В качестве реагента нейтрализатора избытка щелочи в антифризах использовали уксусную кислоту. Перед подачей на образцы (после их контакта с жидкостями) постоянного электрического поля их тщательно высушивали.
Обсуждение результатов
На рис. 1 представлен спектр термостимулированного тока короткого замыкания в образцах после их контакта с антифризами в течение 17—72 ч при 20 °С. Аналогичный сигнал детектируется в исходных образцах и резине после ее контакта при 20 °С с жидкостями с рН = 5,3 в течение 24 ч.
I, отн. ед.
1 -
0,98 -0,96 -0,94 " 0,92 -
290 330 370 410
Температура, К
Рис. 1. Спектры термостимулированного тока (I, отн. ед.) короткого замыкания в образцах, контактирующих с антифризами в течение 17—72 ч при 20 °С
Ходяков А.А., Абу-Ниджим Р.Х. Диагностика химической активности антифриза
Из зависимости тока от температуры следует, что экстремальное значение тока деполяризации наблюдается при температуре 344 К (см. рис. 1). Идентичность спектров токов деполяризации в исходных образцах и резине, контактирующей при 20 °С длительное время с охлаждающими жидкостями, говорит о том, что степень агрессии антифризов при нормальных условиях весьма низкая. Такой же вывод можно сделать и для жидкостей с рН = 5,3.
В образцах, контактирующих с антифризами при 80—100 °С, на кривых токов деполяризации экстремальных значений термотока не наблюдается (время контакта жидкостей с резиной 24 ч). Аналогичный результат был получен и при отжиге образцов, которые контактировали при 20 °С (время контакта 72 ч) с жидкостями с рН = 5,3. Такая одинаковость результатов опытов свидетельствует, что температура и кислая среда охлаждающих жидкостей оказывают влияние на химическую активность антифриза, причем фактор времени существенен в случае воздействия на резину жидкостей с рН = 5,3 при 20 °С. После контакта резины с указанными жидкостями в течение 24 ч спектр токов деполяризации не претерпевает изменений и остается таким же, как и в исходных образцах, а после контакта в течение 72 ч на кривых токов деполяризации экстремальных значений термотока не наблюдается.
Из анализа результатов опытов, проведенных при температурах 80—100 °С, может создаться впечатление, что отсутствие экстремальных значений термотока на зависимостях тока от температуры связано не только с действием на образцы среды антифриза, но и с непосредственным воздействием на резину тепла. Поэтому были проведены эксперименты с образцами резины, отожженными при ~100 °С на воздухе в течение 24 ч. В этих поляризованных образцах, как показали опыты, детектируется сигнал термотока, идентичный спектру, представленному на рис. 1 (см.), т.е. тепловое воздействие за указанное время не оказывает влияние на структуру резины. Следовательно, температура приводит к росту степени агрессии антифриза.
Таким образом, химическая активность антифриза связана как со временем контакта резины с охлаждающей жидкостью, так и с температурой и водородным показателем среды. Полученные для разных антифризов одинаковые данные свидетельствуют, что степень агрессии охлаждающей жидкости как растворителя не определяется присутствием в исследованных антифризах пакетом присадок, а обусловлена веществом-основой, моноэтиленгликолем.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Межгосударственный стандарт. Жидкости охлаждающие. Низкозамерзающие. — М.: Стандартинформ, 2007.
[2] Гороховатский Ю.А., Бордовский Г.А. Термоактивационная токовая спектроскопия вы-сокоомных полупроводников и диэлектриков. — М.: Наука, 1991.
[3] Ходяков А.А., Бендик М.М., Антипенко В.С. Поляризация образцов резины протектора шины // Материалы международной конференции и российской научной школы «Системные концепции в экономике, науке, технике и экологии». — Москва—Сочи, 2010. — С. 80—87.
DIAGNOSTICS OF CHEMICAL ACTIVITY OF ANTIFREEZE
A.A.Hodjakov, H.J. Ramzi
Department of Motor Vehicles Operating
Engineering Faculty Peoples' Friendship University of Russia Mikluho-Maklaya str., 8-3, Moscow, Russia, 117198
The method thermoactivation current spectroscopy were spent an estimation of chemical activity of antifreezes (degree of aggression of a cooling liquid as solvent in relation to rubber). It is established that chemical activity of antifreeze is connected both with temperature of a cooling liquid, and with a hydrogen indicator of environment.
Key words: antifreezes, rubber swelling, polarization, chemical activity of antifreezes.
