ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 1997 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к противообледенительной жидкости (ПОЖ), которая обладает свойством не только удалять ледяные отложения (иней, изморозь, снег, лед), но и задерживать процесс обледенения поверхностей в течение длительного времени. Жидкости могут быть использованы для защиты самолетов от наземного обледенения или других видов техники во время их стоянки на земле. При наземном обледенении самолетов ледяные отложения обычно образуются на большей части поверхности крыла, хвостового оперения и фюзеляжа, что приводит к искажению профиля самолета, увеличению лобового сопротивления, увеличению веса изделия и резкому снижению аэродинамических характеристик. Все это усложняет и даже делает невозможным взлет самолета. Удаление ледяных отложений проводится разбрызгиванием с помощью специальных форсунок подогретой до 70-80^oC разбавленной 1:1 водой жидкостью, а профилактическая обработка поверхности самолета в случае ожидающегося обледенения осуществляется нанесением жидкости в состоянии поставки без подогрева.

Известна противообледенительная жидкость (авт. св. СССР N 947169), содержащая мас. 25-80 изопропилового спирта, 0,05-0,1 ПАВ (неионогенные ПАВ: моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов формулы C_nH_2n+1O(C₂ H₄O)_mH или полиэтиленгликолевые эфиры моноэтаноламидов формулы C_nH_2n+1CONHCH₂CH₂CH₂O (C₂H₄O)_mH или анионактивное ПАВ соли алкилароматических сульфокислот формулы C_nH_2n+1C₆H₄SO₃Na), 0,01-0,03 отдушки, 0,0005-0,0010 красителя и остальное вода. Эта жидкость не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к противообледенительным жидкостям для защиты самолетов от наземного обледенения, по противообледенительным свойствам и воздействию на лакокрасочные покрытия, органические стекла и резины. Она вызывает размягчение и изменение цвета стандартной системы акриловых и хлорвиниловых лакокрасочных покрытий для внешней окраски самолета. Жидкость удаляет ледяные отложения и задерживает процесс обледенения горизонтальной поверхности в течение 1-2 мин, что недостаточно для реальных условий эксплуатации самолета.

Средство для таяния снега (заявка Япония 48-34994), представляющее собой смесь тонких порошков (50-90 ч. негашеной извести, 20-35 ч. углеродсодержащего порошка и 1-5 ч. стеариновой кислоты), не удовлетворяет требованиям ISO 11078 по воздействию на металлы и противообледенительным свойствам, т.к. вызывает коррозию алюминиевых сплавов АЛ-5, Д-16, сталей Ст-20, Ст-45 и магниевых сплавов МЛ-5 и МА-8 с оксидной пленкой при выдержке во влажной атмосфере в течение 10 суток. В условиях воздействия замерзающего дождя этот состав замерзает в течение 1 мин.

Наиболее близким техническим решением является противообледенительная жидкость для самолетов (заявка EP 0257720), имеющая следующий состав, мас.

Алкиленполиоль 5-85
Вода 5-95
Двухзамещенный фосфат щелочного металла 2,0
Алканоламин 0,1-2,5
Поверхностно-активное вещество (неионогенное, анионактивное или их смесь) 0,25-3,0
Стеариновая кислота 0,1-2,5
Эфиры целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и др. 0,05-10,0
Минеральное масло 0,1-1,0
Известная противообледенительная жидкость не удовлетворяет требованиям по сроку действия при обледенении и по сроку хранения. При введении загустителя карбоксиметилцеллюлозы композиция не удовлетворяет требованиям по вязкости, сроку действия при обледенении и "аэродинамической пригодности".

Техническая задача изобретения создание противообледенительной жидкости с увеличенным сроком действия в условиях обледенения и низкой вязкостью при пониженных температурах (удовлетворяющей требованиям ISO 11078).

Предлагаемая противообледенительная жидкость имеет следующий состав, мас.

Алкиленполиоль 30-95
Двухзамещенный фосфат щелочного металла (динатрийфосфат 12-ти водный ГОСТ 41-72-76 или дикалийфосфат 3-х водный ГОСТ 2493-75) 0,5-1,5
Катионактивное ПАВ бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов (алкамон ОС-2 ГОСТ 10106-75) 0,5-5,0
Стеариновая кислота (ГОСТ 6484-64) 0,1-1,2
Вода (умягченная с жесткостью 1,5 мг-экв/л) до 100
Противообледенительная жидкость отличается тем, что с целью повышения вязкости жидкости, срока действия в условиях обледенения в качестве катионактивного поверхностно-активного вещества, она содержит бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов формулы:
[C_nH_2n+1O(C₂H₄O)₂CH₂N⁺(CH₃)(C₂H₅)₂][C₆H₅SO-3

При введении катионактивного ПАВ неожиданный эффект увеличения вязкости водноалкиленполиолевых растворов даже при комнатной температуре в присутствии двухзамещенного фосфата щелочного металла за счет их взаимодействия и образования бензолфосфата метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов:

Введение указанного ПАВ в жидкость на основе алкиленполиолей позволяет получить такие структуры в жидкости, которые обеспечивают значительное увеличение срока действия жидкости в условиях обледенения и легкое сдувание с поверхности самолета с сохранением аэродинамических характеристик самолета на высоком уровне.

Пример 1. В реактор с мешалкой, рубашкой и обратным холодильником загружают 310 кг воды и 10 кг динатрийфосфата, включают мешалку и обогрев. Растворение динатрийфосфата проводят в течение 15 мин при 60^oC. Затем загружают 650 кг этиленгликоля, 25 кг алкамона ОС-2 и 5,0 кг стеариновой кислоты. Растворение при указанной температуре проводят в течение 20 мин. После чего полученную жидкость охлаждают до 20^oC.

В табл. 1 приведен состав предлагаемой противообледенительной жидкости (ПОЖ) и состав прототипа (пример 1, 7).

В табл. 2 приведены основные физико-химические и эксплуатационные свойства предлагаемой противообледенительной жидкости и прототипа.

Из приведенных в табл. 2 данных видно, что повышенный срок действия предлагаемой ПОЖ (примеры 1-6) в условиях обледенения, несмотря на присутствие стеариновой кислоты по сравнению с прототипом (примеры 1, 7) и на отсутствие полимера-загустителя по сравнению с прототипом (пример 7) обеспечивается регламентированным содержанием использованного в качестве загустителя катионоактивного или неионогенного ПАВ. При содержании алкиленполиоля 30 мас. вводится максимальное содержание добавок ингибитора коррозии, ПАВ и стеариновой кислоты, а при содержании алкиленполиоля 95 мас. минимальное содержание указанных добавок. При этом предлагаемая ПОЖ (примеры 1-3) легко удаляется с поверхности самолета потоком воздуха (аэродинамическая пригодность). Следует отметить, что предлагаемая ПОЖ с добавкой в качестве загустителя неионогенного ПАВ (пример 4-6) обладает низкой вязкостью при комнатной температуре и высокой вязкостью при пониженных температурах, что проявляется в потере текучести при температурах от -2 до 8^oC (температура застывания) и повышении срока действия жидкости в условиях замерзающего дождя. Предлагаемая жидкость с добавкой неионогенного ПАВ не удовлетворяет требованиям по аэродинамической пригодности.

При запредельном пониженном содержании компонентов (примеры 7, 9) срок хранения и действия в условиях обледенения невелик.

При запредельно повышенном содержании компонентов (примеры 8, 10) происходит расслаивание композиции через 10-15 дней, что недопустимо.

Предлагаемая жидкость для удаления и предотвращения обледенения поверхности самолетов обладает следующими физико-химическими и эксплуатационными свойствами:
Плотность при 20^oC, г/см³ (ГОСТ 18995.1-73) 1,065-1,100
Водородный показатель, pH (ГОСТ 22567.5-77) 8,0-9,0
Температура вспышки, ^oC, не ниже (ГОСТ 6356-82) 120 -130
Температура замерзания, ^oC (ГОСТ 18995.5-73):
в состоянии поставки, не выше минус 55
при разбавлении 1:1 водой, не выше минус 15
Кинематическая вязкость при 20^oC, мм²/с (ГОСТ 33-82) 50-100
Динамическая вязкость при -25^oC и скорости сдвига 30 с^-1, МПа•с 750-850
Эффективность при обледенении:
а) высоковлажностные испытания, ч, не менее 4;
б) действие замерзающего дождя, мин, не менее 30.

Токсичность:
смертельная доза при введении в желудок ЛД₅₀, мг/кг 10000-30000;
класс опасности по воздействию на организм человека 4.

Из полученных результатов следует, что предлагаемая противообледенительная жидкость превосходит прототип по сроку действия в условиях обледенения.

Использование: для удаления и предотвращения обледенения поверхности самолетов. Сущность изобретения: противообледенительная жидкость содержит алкиленполиоль, двухзамещенный фосфат щелочного металла, стеариновую кислоту, воду и поверхностно-активное вещество - бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов при следующем соотношении компонентов, в мас.%: алкиленполиоль - 30-95; двухзамещенный фосфат щелочного металла - 0,5-1,5; бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов - 0,5-5,0; стеариновая кислота - 0,1-1,2; вода - до 100. Жидкость обладает низкой вязкостью при пониженных температурах, легким удалением с поверхности самолета и повышенным сроком действия. 2 табл.

Противообледенительная жидкость для самолетов, содержащая алкиленполиоль, двузамещенный фосфат щелочного металла, стеариновую кислоту, воду и поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества она содержит бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов при следующем соотношении компонентов, мас.

Алкиленполиоль 30 95
Двузамещенный фосфат щелочного металла 0,5 1,5
Бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров 0,5 5,0
Стеариновая кислота 0,1 1,2
Вода До 100В