به طور کلی یک سوم گرمایی که در اثر احتراق در موتور خودرو ایجاد می شود موجب حرکت آن می گردد، یک سوم دیگر از اگزوز خارج می شود و یک سوم باقیمانده توسط خنک کننده یا ضد یخ از سیستم خارج می شود. بنابراین ضد یخ نقش موثری در برقراری تعادل حرارتی خودرو خواهد داشت. مهمترین عملکرد این سیال جلوگیری از یخ بستن و جوش آوردن خودرو می باشد و ضمنا مانع خوردگی آلیاژهای سیستم انتقال حرارت خودرو می گردد. مواد تشکیل دهنده ضد یخ جهت نیل به این سه هدف به شرح ذیل می باشد:

مواد تشکیل دهنده ضد یخ

1-آب (قدرت انتقال حرارت بالا)

یکی از مهمترین مواد تشکیل دهنده ضدیخ، آب است که به دلیل قدرت انتقال حرارت بالای آن، به عنوان نخستین مایع خنک کننده در سیستم انتقال حرارت خودرو مورد مصرف قرار می گرفت. اما با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی کاربرد این سیال به تنهایی، با توجه به معایب آن از جمله نقطه جوش پایین و نقطه انجماد بالا امکان پذیر نبود. تغییر حجم آب در اثر انجماد (برخلاف سایر ترکیبات شیمیایی) نیز موجب تخریب رادیاتور و حتی بخشی از موتور شد. از طرفی خورندگی بالای فلزات در مجاورت آب نیز از یکی از مشکلات آب بود.

2- پایین آورنده نقطه انجماد (مانند گلایکول­ها)

کاربرد گلایکول ها در مجاورت آب موجب پایین رفتن نقطه انجماد و افزایش نقطه جوش آب می شود.

3- بازدارنده های خوردگی

جهت رفع مشکل خورندگی آب، از مواد بازدارنده خوردگی استفاده می شود. در حقيقت نوع ضديخ بر اساس نوع ماده افزودنى ضدخوردگى آن مشخص مى گردد. به عبارتى در ضديخ آب و گلايكول ثابت هستند و نوع ضديخ از طريق نوع ماده ضدخوردگى مشخص مى گردد.

4- ضدکف

5- بافرهاى pH

بافرهاىpH  در حقيقت pH ضديخ را ثابت نگه می دارند و اجازه اسيدى شدن آن را نمی دهند. اين امر موجب میگردد مواد بازدارنده خوردگى كه در حقيقت نمك هستند عملكرد خود را به خوبى انجام دهند.

6- پايداركننده ها

• مواد ضد رسوب
• پايداركننده هاى سيليكات

پايداركننده ها اجازه لخته شدن و پليمره شدن مواد ضدخوردگى را در ضديخ نمی دهند. وجود پايداركننده هاى سيليكات در ضديخ هاى معدنى به دليل تمايل شديد سيليكات ها به تشكيل ژل، از اهميت بالايى برخوردار است.

مشخصات گلايكول هاى مورد مصرف در ضديخ

الف- مشخصات MEG

MEG يك تركيب سمى و بى رنگ است.

اين تركيب طعم شيرينى دارد و بنابراين احتمال آشاميدن آن وجود دارد.

30 ميلی ليتر از آن باعث مرگ يك انسان مى شود در حالى كه 4 ميلى ليتر يك گربه را مى كشد.

به رنگ صدمه مى زند.

5/0 تا 1 درصد از اين ماده در روغن موتور، موجب خرابى بلبرينگ ها و از كار افتادن آنها مى شود.

ب- مشخصات MPG در مقایسه با MEG

رنگ اين ماده زرد كدر است.

سميت كمترى در آشاميدن دارد.

مزه آن تلخ است و بنابراين جذابيت كمترى براى آشاميدن دارد.

اين ماده مقاومت بيشترى در برابر عناصر خورنده دارد و از فلزات خصوصا آلومينيم براى مدت بالايى محافظت مى كند.

خوردگى آلومينيم و خوردگى چدن در ضديخ ساخته شده باMPG  كمتر از  MEGاست.

ميزان انتقال حرارت، مصرف سوخت و ديگر مشخصه های عملكردى در MPG و MEG به يك اندازه است.

ج- انتخاب گلايكول، MEG يا MPG

على رغم خصوصيات ذكر شده در فوق، توليدكنندگان براى تهيه ضديخ معمولا ترجيح می دهند از MEG استفاده كنند. علت آن قيمت كمتر اين ماده نسبت به MPG است و از طرفى با نسبت ثابت از هر يك در آب ضديخ ساخته شده با MEG نسبت به MPG دمای انجماد پايين ترى ايجاد مى كند.

د- تاثير درصد اختلاط MEG با آب روى نقطه جوش و انجماد

همانطور كه گفته شد، افزودن MEG به آب موجب پايين آوردن نقطه انجماد مى گردد كه در نقطه اى به پايين ترين ميزان خود خواهد رسيد و مجددا افزايش مى يابد. اين نقطه به عنوان نقطه بهينه درصد اختلاط آب و گلايكول شناخته مى شود، درحالى كه هر اندازه ميزان گلايكول افزايش يابد نقطه جوش افزايش خواهد يافت.

مواد افزودنى بازدارنده خوردگى

عملكرد اصلى مواد بازدارنده خوردگى در ضديخ، كاهش سرعت خوردگى آلياژها مى باشد. در حقيقت اين مواد با ايجاد يك لايه از اكسيد فلز روى سطوح فلزى، آن را تاثیرناپذير كرده و از پيشرفت خوردگى جلوگيرى می کنند.

با پيشرفت تكنولوژى و ظهور اتومبيل هاى مدرن با حجم موتور كوچكتر و تنش هاى حرارتى بالاتر، ساختار مواد افزودنى نيز دچار تغيير و تحولاتى زيادى شد. بر اساس نوع ماده افزودنى بازدارنده خوردگى، ضديخ ها به انواع مختلفى طبقه بندى مى شوند كه از مهمترين آنها، موارد ذيل مى باشد:

1. NAP Technology
2. IAT (NAP Free)
3. OAT: Straight OAT، Hybrid OAT(HOAT or GO-5)، NOAT

1- ضديخ NAP Technology

اين نوع ضديخ حاوى فسفات، آمين و نيتريت است كه مصرف آن تا اواسط دهه هفتاد ميلادى رايج بود. در اين فرمولاسيون فسفات نقش كاهنده خوردگى قطعات آلومينيمى ناشى از كاويتاسيون در سرعت هاى رانندگى بالا را دارد و همچنين از خوردگى فلزات آهنى جلوگيرى مى كند. همچنين اين ماده عملكرد بافرى در نگه داشتن ضديخ به صورت قليائى و در نتيجه جلوگيرى از تشكيل اسيد را دارد. نيتريت، ويژگى بازدارنده خوردگى مناسبى در آلياژهاى آهنى ( فولاد و چدن ) دارد و آمين نيز، مانع خوردگى فولاد و آلومينيوم مى گردد. اما به دليل معايب برخى مواد تشكيل دهنده اين نوع ضديخ، استفاده از آن ممنوع گرديد. فسفات براى محيط زيست خطرناك است و از طرفى ضديخ هاى حاوى اين تركيب براى جلوگيرى از تشكيل رسوب، الزام به استفاده از آب ديونيزه دارند، همچنين نيتريت و آمين در حضور حرارت تشكيل ماده سرطان زايى به نام نيتروزامين را میدهند. اين معايب موجب گرديد كه در اواسط دهه هشتاد ميلادى ضديخ هاى جديدى ظهور كنند كه عارى از مواد افزودنى فوق بودند.

2- ضديخ IAT (NAP Free)

اين نوع ضديخ در اواسط دهه هشتاد ميلادى زمانى كه شركت هاى سازنده خودرو در اروپا استفاده از ضديخ NAP را ممنوع كردند، تدوين گرديد كه منجر به استفاده از ضديخ هاى NAP Free شد. اين نوع ضديخ عارى از نيتريت، آمين و فسفات مى باشد و به جاى آن، از تركيبات غيرآلى بورات ها و سيليكات ها استفاده شده است.

يكى از مهمترين خصوصيات سيليكات، محافظت آنى آن از قطعات فلزى است، از طرفى مواد تشكيل دهنده اين نوع ضديخ در مقايسه با ضديخ هاى NAP از لحاظ سلامت و زيست محيطى مناسبتر هستند. عمر اين نوع ضديخ دو سال و يا به ميزان 100,000 كيلومتر می باشد. اما سيليكات چون به صورت آنى از فلزات محافظت مى كند سريعا مصرف مى شود و بنابراين بيش از دو سال عمر نمى كند و پس از آن منجر به تشكيل رسوباتى روى قطعات مى گردد اين رسوبات تشكيل شده، موجب كاهش انتقال حرارت مى شود.

همچنين سيليكات به شدت مستعد پليمريزه شدن است كه اين امر موجب تشكيل ژل سيليكات مى گردد. براى مثال سيليكات در ضديخ هاى ديزلى كه مواد افزودنى مكمل 4 به صورت دوره اى اضافه مى شود، واكنش نشان داده و منجر به تشكيل ژل سيليكات مى گردد. زمانى كه سيليكات مدت زمان بيشترى در سيستم خنك كننده باقى بماند، توانايى انتقال حرارت كاهش يافته، ضديخ جوش مى آورد و سيليكات از مواد بازدارنده خارج مى شود. يكى از مهمترين عواملى كه تا حد زيادى مانع تشكيل ژل سيليكات مى گردد، كاربرد مواد بازدارنده خوردگى IAT با فرمولاسیون حاوی پايداركننده هاى سيليكات مى باشد. بنابراين در انتخاب اين نوع از مواد بازدارنده خوردگى به اين نكته بايد توجه داشت.

3- ضدیخ OAT

اين نوع ضديخ به سه گروه ذيل طبقه بندى مى شود:

1-3- Straight OAT

2-3- Hybrid OAT(HOAT or GO-5)

3-3- NOAT

1-3- Straight OAT

در اواسط دهه 90 ميلادى، با تغيير طرح هاى مختلف اتومبيل؛ واشرها و آب بندهاى مختلفى به بازار عرضه شدند. به منظور مطابقت با تغييرات ايجاد شده، در فرمولاسيون ضديخ به جاى تركيبات معدنى از تركيبات آلى استفاده شد و ضديخ OAT ناميده شد كه به نام ضديخ با عمر طولانى نيز مشهور مى باشد. عمر مفيد اين نوع ضديخ 5 سال يا به ميزان 250 تا 500 هزاركيلومتر است.

مواد تشكيل دهنده اين نوع ضديخ با تغييرات ايجاد شده در جنس مواد تشكيل دهنده موتور (كاهش آهن و استيل و افزايش آلياژهاى سبك تر مانند آلومينيم) و تغييراتى كه منجر به افزايش دماى موتور و در نتيجه تنش حرارتى بالاتر شده است مطابقت دارد. از طرفى اين نوع ضديخ قابليت تجزيه در محيط زيست را داشته و براى مصارفى كه در مدت زمان عمر سيستم نياز به تعويض نمى باشد 7 مناسب است.

يكى از مهمترين معايب اين نوع ضديخ، عدم سازگارى آن با ضديخ هاى معدنى مى باشد به همين دليل پيشنهاد شده به هيچ وجه اين دو نوع ضديخ (IAT و OAT) با يكديگر تركيب نگردند زيرا به دليل عدم سازگارى تركيبات تشكيل دهنده، امكان ايجاد نشتى و تخريب سيستم خنك كننده وجود دارد.

3-2- Hybrid OAT(HOAT or GO-5)

به نوعى از ضديخ مى گويند كه در آن هم از مواد آلى و هم غير آلى استفاده شده است. فرمولاسيون آن اساسا غيرآلى است كه به آن يك تركيب آلى (معمولا بنزوات يا كربوكسيلات به عنوان ماده اصلى بازدارنده خوردگى) اضافه شده است. ضمنا در تركيب غيرآلى آن معمولا سيليكات وجود دارد اما به نحوى است كه در آب سخت به خوبى عمل مى كند. يكى از مهمترين مواد تشكيل دهنده آن، نيتريت است كه جزء الزامات استاندارد جديد ASTM D6210 در موتورهاى ديزلى مى باشد. شايان ذكر است علت پيدايش ضديخ HOAT عدم كارايى و نامناسب بودن OAT نيست بلكه دليل آن پيدايش الزامات جديد در موتورهاى مدرن است كه براى تامين آن نياز به ايجاد تكنولوژى هاى به روزترى مى باشد.

اين نوع ضديخ داراى ويژگی هاى مثبت هر دو نوع ضديخ OAT و IAT (عملکرد سريع و عمر بالاى مواد بازدارنده خوردگى) مى باشد و با هر دو نوع ضديخ آلى و غيرآلى سازگارى دارد.

از طرفى با دماى عملكرد موتورهاى TDI که دارای اندازه خنك كننده كوچكتر و آلياژ منيزيم بيشترى مى باشند، مطابقت دارد و عمر مفيد آن 5 سال يا 250,000 كيلومتر مى باشد.

HOAT حاوى مواد افزودنى بازدارنده خوردگى بيشترى است بنابراين مشخصه قليائيت بازى آن در مقايسه با OAT از 5 به بیشتر از 10 افزايش يافته است. استفاده از اسيدهاى آلى مخصوص نيز در آن، موجب پايدارى حرارتى بالاتر و پوشش دهى خوردگى انواع بيشترى از آلياژها مى گردد. در حال حاضر اين نوع ضديخ در ايران توليد نمى شود اما امكان توليد آن وجود دارد.

3-3- NOAT

اين نوع ضديخ يك ضديخ OAT است كه نيتره شده و از نظر عملكرد با HOAT یکسان است. عمر آن، 5 سال يا 250,000 كيلومتر است كه بيشتر در ماشين آلات راهسازى و صنعتى توصيه مى شود. در حال حاضر هيچ يك از شركت هاى سازنده خودرو در اروپا اين نوع ضديخ را توليد نمى كنند.