防凍劑是一種降低水基液體冰點的添加劑。防凍劑混合物用于在寒冷環境中實現冰點降低。常見的防凍劑還會提高液體的沸點，從而提高冷卻液溫度。但是，所有常見的防凍劑添加劑的熱容量也低于水，并且在添加時確實會降低水作為冷卻劑的能力。由于水作為冷卻劑具有良好的性能，因此水加防凍劑用于內燃機和其他熱傳遞應用，例如HVAC冷卻器和太陽能熱水器。防凍劑的目的是防止剛性外殼在水結冰時因膨脹而爆裂。在商業上，添加劑（純濃縮物）和混合物（稀釋溶液）都稱為防凍劑，具體取決于上下文。仔細選擇防凍劑可以使混合物保持在液相的較寬溫度范圍，這對于有效傳熱和熱交換器的正常運行至關重要。

水是內燃機的原始冷卻劑。它價格便宜，無毒，并且具有很高的熱容量。然而，它只有100°C的液體范圍，并且在冷凍時會膨脹。通過開發具有改進性能的替代冷卻劑來解決這些問題。凝固點和沸點是溶液的依數性質，取決于溶解物質的濃度。因此，鹽會降低水溶液的熔點。鹽經常用于除冰，但鹽溶液不用于冷卻系統，因為它們會引起金屬腐蝕。低分子量有機化合物的熔點往往低于水，這使得它們適合用作防凍劑??。有機化合物（尤其是醇）在水中的溶液是有效的。自1920年代商業化以來，甲醇、乙醇、乙二醇等醇類一直是所有防凍劑的基礎。

大多數汽車發動機都是水冷的以去除廢熱，盡管使用的水實際上是水和防凍劑的混合物。發動機冷卻劑一詞廣泛用于汽車行業，涵蓋了其對內燃發動機的對流熱傳遞的主要功能。在汽車環境中使用時，會添加腐蝕抑制劑以幫助保護車輛的散熱器，這些散熱器通常包含一系列電化學不兼容的金屬（鋁、鑄鐵、銅、黃銅、焊料等）。還添加了水泵密封潤滑劑。開發防凍劑是為了克服水作為傳熱流體的缺點。另一方面，如果發動機冷卻液過熱，它可能會在發動機內部沸騰，造成空隙（蒸汽袋），從而導致局部熱點和發動機的災難性故障。如果在北方氣候條件下將清水用作發動機冷卻劑，則會發生結冰，從而導致嚴重的發動機內部損壞。此外，純凈水會增加電偶腐蝕的發生率。適當的發動機冷卻劑和加壓冷卻劑系統消除了水的這些缺點。使用適當的防凍劑，發動機冷卻液可以承受較寬的溫度范圍，例如用蒸餾水稀釋50%（按體積計）丙二醇的-34°F(-37°C)至+265°F(129°C)水和15psi加壓冷卻系統。早期的發動機冷卻液防凍劑是甲醇（甲醇）。開發乙二醇是因為其較高的沸點與加熱系統更兼容。

電子冷卻中最常用的水基防凍液是水和乙二醇(EGW)或丙二醇(PGW)的混合物。乙二醇的使用歷史悠久，尤其是在汽車工業中。然而，為汽車行業配制的EGW解決方案通常含有硅酸鹽防銹劑，這些防銹劑會覆蓋和/或堵塞熱交換器表面。乙二醇被列為需要小心處理和處置的有毒化學品。乙二醇具有理想的熱性能，包括高沸點、低凝固點、在寬溫度范圍內的穩定性以及高比熱和導熱率。它還具有低粘度，因此降低了泵送要求。盡管EGW比PGW具有更理想的物理特性，但后者的冷卻劑用于可能需要考慮毒性的應用。PGW通常被認為可安全用于食品或食品加工應用，也可用于封閉空間。類似的混合物通常用作HVAC和工業加熱或冷卻系統作為高容量傳熱介質。許多配方都含有腐蝕抑制劑，預計這些化學物質將被補充（手動或自動控制），以防止昂貴的管道和設備腐蝕。

抗凍蛋白是指某些動物、植物和其他生物體產生的阻止結冰的化合物。通過這種方式，這些化合物允許它們的宿主生物體在遠低于水冰點的溫度下運行。抗凍蛋白與小冰晶結合，以抑制冰的生長和再結晶，否則會致命。

大多數防凍劑是通過將蒸餾水與添加劑和基礎產品混合制成的，通常是MEG（單乙二醇）或MPG（單丙二醇）。乙二醇溶液于1926年首次面世，并作為xxx性防凍劑銷售，因為較高的沸點為夏季和寒冷天氣提供了優勢。它們今天用于各種應用，包括汽車，但也有可用丙二醇制成的低毒性替代品。在系統中使用乙二醇時，它可能會被氧化成五種有機酸（甲酸、草酸、乙醇酸、乙醛酸和乙酸）。可使用抑制乙二醇防凍劑混合物，其添加劑可緩沖溶液的pH值并保留溶液的堿度，以防止乙二醇氧化和這些酸的形成。亞硝酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽和唑類也可用于防止金屬腐蝕。乙二醇具有苦味、甜味并引起醉酒。攝入乙二醇的毒性作用發生是因為它被肝臟轉化為其他4種毒性更大的化學物質。純乙二醇的致死劑量為1.4毫升/公斤（3美制液量盎司（90毫升）對140磅（64公斤）的人來說是致命的），但如果在一小時內治療，則致死率要低得多。（見乙二醇中毒）。

丙二醇的毒性比乙二醇低得多，可以標記為無毒防凍劑。它在乙二醇不適用的地方用作防凍劑??，例如在食品加工系統或可能偶然攝入的家庭水管中。丙二醇氧化成乳酸。除了冷卻系統腐蝕外，還會發生生物污染。一旦細菌粘液開始生長，系統的腐蝕速率就會增加。使用乙二醇溶液維護系統包括定期監測防凍、pH、比重、抑制劑水平、顏色和生物污染。丙二醇變成微紅色時應更換。當冷卻或加熱系統中的丙二醇水溶液呈現微紅色或黑色時，這表明系統中的鐵正在顯著腐蝕。在沒有抑制劑的情況下，丙二醇可以與氧和金屬離子反應，生成各種化合物，包括有機酸（例如，甲酸、草酸、乙酸）。這些酸加速了系統中金屬的腐蝕。

丙二醇甲醚在柴油發動機中用作防凍劑??。它比乙二醇更易揮發。一旦用于汽車防凍劑，甘油具有無毒、耐高溫、無腐蝕性的優點。然而，它并沒有被廣泛使用。在被乙二醇取代之前，甘油歷來被用作汽車應用的防凍劑。大眾汽車于2008年推出了含有甘油的G13(TL774-G)防凍劑，因其低毒性和減少CO2排放而被宣傳為更環保。然而，自2018年以來，他們轉向了不再含有甘油的G12EVO(TL774-L)。甘油被強制用作許多自動噴水滅火系統中的防凍劑。

防凍液一旦與水混合并投入使用，就需要定期維護。如果發動機冷卻液泄漏、沸騰，或者冷卻系統需要排空并重新加注，則需要考慮防凍液的防凍保護。在其他情況下，車輛可能需要在較冷的環境中運行，需要更多的防凍劑和更少的水。通常采用三種方法通過測量濃度來確定溶液的冰點：

• 比重——（使用比重計測試條或某種浮動指示器），
• 折光儀——測量防凍液的折光率，以及
• 試紙——專門為此目的制造的一次性指示劑。

比重和折射率都受溫度影響，盡管前者的災難??性影響要小得多。盡管如此，還是建議對RI測量進行溫度補償。由于結果不明確（40%和xxx溶液具有相同的比重），丙二醇溶液不能使用比重進行測試，盡管典型用途很少超過60%濃度。沸點可以類似地通過由三種方法之一給出的濃度來確定。乙二醇/水冷卻劑混合物的數據表通常可從化學品供應商處獲得。

大多數商業防凍劑配方包括腐蝕抑制化合物和有色染料（通常是熒光綠色、紅色、橙色、黃色或藍色）以幫助識別。通常使用1:1的水稀釋，導致冰點約為-34°F(-37°C)，具體取決于配方。在較溫暖或較冷的地區，分別使用較弱或較強的稀釋度，但通常指定40%/60%至60%/40%的范圍以確保防腐蝕，70%/30%的范圍可xxx程度地防止凍結?84°F(?64°C)。

在沒有泄漏的情況下，乙二醇或丙二醇等防凍化學品可能會無限期地保持其基本特性。相比之下，緩蝕劑是逐漸用完的，必須時不時補充。大型系統（例如HVAC系統）通常由負責添加腐蝕抑制劑和調節冷卻劑成分的專業公司監控。為簡單起見，大多數汽車制造商建議定期完全更換發動機冷卻液，以同時更新緩蝕劑并去除積聚的污染物。

傳統上，車輛中使用兩種主要的腐蝕抑制劑：硅酸鹽和磷酸鹽。美國制造的汽車傳統上使用硅酸鹽和磷酸鹽。歐洲制造的產品含有硅酸鹽和其他抑制劑，但不含磷酸鹽。日本制造傳統上使用磷酸鹽和其他抑制劑，但不使用硅酸鹽。

大多數現代汽車都采用有機酸技術(OAT)防凍劑（例如DEX-COOL）或混合有機酸技術(HOAT)配方（例如ZerexG-05）制造，這兩種技術都聲稱具有延長的五年或240,000公里（150,000英里）的使用壽命。DEX-COOL特別引起了爭議。訴訟將其與通用汽車(GM)的3.1L和3.4L發動機的進氣歧管墊圈故障以及3.8L和4.3L發動機的其他故障聯系起來。以2-乙基己酸鈉或鉀和乙基己酸呈現的防腐組分之一與尼龍6,6和硅橡膠不相容，是一種已知的增塑劑。集體訴訟已在美國的幾個州和加拿大登記，以解決其中一些索賠。其中xxx個做出決定的是在密蘇里州，2007年12月初宣布和解。2008年3月下旬，通用汽車同意賠償其余49個州的投訴人。通用汽車（汽車清算公司）于2009年申請破產，將未決索賠捆綁在一起，直到法院確定誰獲得報酬。根據DEX-COOL制造商的說法，將“綠色”[非OAT]冷卻劑與DEX-COOL混合可將批次的更換間隔縮短至2年或30,000英里，但不會對發動機造成任何損壞。DEX-COOL防凍劑使用兩種抑制劑：癸二酸鹽和2-EHA（2-乙基己酸），后者與美國發現的硬水效果很好，但它是一種增塑劑，會導致墊圈泄漏。根據通用汽車內部文件，最終罪魁禍首似乎是在冷卻液液位低的情況下長時間駕駛車輛。冷卻液過低是由在打開位置失效的壓力蓋造成的。（新瓶蓋和回收瓶與DEX-COOL同時推出）。這會使熱的發動機部件暴露在空氣和蒸汽中，導致氧化鐵顆粒腐蝕和污染冷卻液，這反過來又會加劇壓力蓋問題，因為污染會使壓力蓋xxx打開。本田和豐田的新型延長壽命冷卻劑使用含有癸二酸的OAT，但沒有使用2-EHA。一些添加的磷酸鹽可在OAT積累時提供保護。本田特別從他們的公式中排除了2-EHA。通常，OAT防凍劑含有橙色染料，以區別于傳統的乙二醇基冷卻劑（綠色或黃色），盡管一些OAT產品可能含有紅色或淡紫色染料。一些較新的OAT冷卻劑聲稱與所有類型的OAT和乙二醇基冷卻劑兼容；這些通常是綠色或黃色的。

HOAT冷卻劑通常將OAT與傳統抑制劑（通常是硅酸鹽）混合。一個例子是ZerexG05，它是一種低硅酸鹽、不含磷酸鹽的配方，包含苯甲酸鹽抑制劑。HOAT冷卻劑的預期壽命可高達10年/180,000英里。

P-HOAT冷卻劑將磷酸鹽與HOAT混合。這種技術通常用于亞洲品牌，通常染成紅色或藍色。

Si-OAT冷卻劑將硅酸鹽與HOAT混合。這種技術通常用于歐洲制造，通常被染成粉紅色。

所有汽車防凍劑配方，包括較新的有機酸（OAT防凍劑）配方，由于混合了添加劑（約5%），包括潤滑劑、緩沖劑和腐蝕抑制劑，對環境有害。由于防凍劑中的添加劑是專有的，制造商提供的安全數據表(SDS)僅列出了在按照制造商的建議使用時被認為具有重大安全危害的化合物。常見的添加劑包括硅酸鈉、磷酸二鈉、鉬酸鈉、硼酸鈉、苯甲酸地那銨和糊精（羥乙基淀粉）。將熒光素二鈉染料添加到傳統的乙二醇配方中，以直觀地區分與其他車輛液體的泄漏量，并作為類型標記以將其與不相容的類型區分開來。當被日光或測試燈發出的藍光或紫外光照射時，這種染料會發出亮綠色熒光。由于添加了防腐劑甲苯基三唑，汽車防凍液具有特有的氣味。工業用甲苯基三唑的難聞氣味來自產品中的雜質，這些雜質是由甲苯胺異構體（鄰甲苯胺、間甲苯胺和對甲苯胺）和間二氨基甲苯形成的，它們是甲苯三唑生產過程中的副產品。這些副產物具有高反應性并產生揮發性芳香胺，這是造成難聞氣味的原因。