СРЕДСТВО ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ ОБЛЕДЕНЕНИЯ И АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЬ ДЛЯ САМОЛЕТОВ Российский патент 1999 года по МПК C09K3/18 

Настоящее изобретение относится к средству для устранения обледенения и антиобледенителю для самолетов (в дальнейшем ради краткости называемое просто средством для устранения обледенения или антиобледенительные жидкости), используемому для удаления льда, снега и/или инея с определенных поверхностей самолета и для избежания такого рода отложений на этих поверхностях. Промежуток времени, в который антиобледенительная жидкость обеспечивает защиту от повторного образования льда, снега и/или инея на самолете, обозначается как время защиты от повторного обледенения или дополнительное время выдерживания.

В патенте Великобритании 1 026 150 описывается антиобледенительная жидкость, которая состоит по существу из гликоля и воды в качестве основных составных частей и из сравнительно незначительного количества третичного амина из группы этоксилированных жирных аминов и по меньшей мере одного ингибитора коррозии.

В патенте США A-4 585 571 описывается антиобледенительное средство, которое состоит по существу из гликоля в качестве основной компоненты и комбинации из трех специальных поверхностно-активных агентов, а именно анионного поверхностно-активного агента из группы диаминов жирных кислот; гидрофильного поверхностно-активного агента из группы моно- или полиаминоспиртов; и анионного гидрофильного поверхностно-активного агента из группы сульфатированных или сульфированных соединений в качестве средства сочетания для гидрофобных остатков в диамине жирной кислоты или гидрофильном аминоспирте. Хотя эта антиобледенительная жидкость должна давать более продолжительную защиту от повторного обледенения, все-таки, между прочим, на основании усложненной системы поверхностно-активных агентов она оставляет желать лучшего.

Из патента Великобритании (D1-EP-B-0194822) известно средство, в котором поверхностно-активными веществами (ПАВ) являются анионные ПАВ на основе диаминов жирных кислот. D1 раскрывает кроме того неионные ПАВ в качестве составной части антиобледенителей для самолетов. Поверхностно-активные вещества из патента Великобритании имеют склонность к взрыву в связи с недостаточной стабильностью к окислению, что совершенно четко доказывает недостатки неионных ПАВ.

Известно так же сгущающееся антиобледенительное средство, содержащее неионное ПАВ (см. D2-DE-A-3832310).

Описанные антиобледенительные средства состоят также по существу из гликоля и воды, по меньшей мере одного сгущающего агента, например, из группы полиакрилатов; по меньшей мере одного поверхностно-активного агента, например, из группы алкиларилсульфонатов и оксалкилированных спиртов; ингибиторов коррозии и в случае необходимости регуляторов pH-значения.

Эти сгущающие средства для устранения обледенения, представляющие собой псевдопластические жидкости с неньютоновской текучестью, по сравнению с не содержащими сгущающего агента жидкостями отличаются значительно более длительным временем зашиты от повторного обледенения.

Важнейшими техническими свойствами средств для устранения обледенения самолетов являются по возможности длительная защита от повторного обледенения крыльев перед стартом при экстремальных погодных условиях и хорошее стекание антиобледенительного средства с фюзеляжа и крыльев (несущих плоскостей) при старте самолета.

Далее свойства антиобледенительных жидкостей не должны затрагиваться при хранении при температурах вплоть до 100^oC и при сдвиге жидкости благодаря насосам и разбрызгивающим соплам. В то время как теперь содержащие сгущающий агент средства для устранения обледенения хорошо удовлетворяют требованиям в отношении "времени переживания", они в общем медленнее стекают с крыльев по сравнению с таковыми без сгущающего агента.

Средства для устранения обледенения типа II на основании своего полимерного сгущающего агента также значительно чувствительнее к сдвигу и нагреву, так что при их применении необходимы специальные технически дорогостоящие аппараты для разбрызгивания.

В противоположность этому не содержащие сгущающего агента средства для устранения обледенения типа I в общем нечувствительны к сдвигу и температуре и при старте стекают быстрее с крыльев. Однако они обладают существенным недостатком, заключающимся только в кротком времени защиты от повторного обледенения. В методах испытания, которые описаны в указанных AEA - рекомендациях для определения "времени переживания", а именно в "испытании на стойкость к разбрызгиванию воды" (имитирует замерзающий дождь) и в "испытании на стойкость к высокой влажности" (имитирует образование инея), поэтому для жидкостей типа I требуются только по меньшей мере 3 минуты, соответственно 20 минут времени защиты для жидкостей типа II, однако при таких же условиях требуются по меньшей мере 30 минут, соответственно 240 минут.

Задача изобретения заключается в нахождении средства для устранения обледенения AEA - типа I, которое просто получается и имеет удлиненное дополнительное "время выдерживания". Новая антиобледенительная жидкость, следовательно, должна иметь преимущества жидкостей типа I и типа II в сочетании без их отрицательных свойств. Далее, она должна быть такой, чтобы использованная жидкость простым образом обрабатывалась и ее снова можно было использовать.

Антиобледенитель предлагаемый согласно изобретению не содержит загустителя и напротив содержит алкиларилсульфонаты. Комбинация составных частей антиобледенителя согласно изобретению обладает неожиданным положительным эффектом, который не был описан в уровне техники.

Предлагаемое согласно изобретению средство для устранения обледенения и антиобледенитель для самолетов на основе гликолей и воды состоит по существу из:
а) 60-97 вес.%, предпочтительно 80-95 вес.%, по меньшей мере одного гликоля из группы алкиленгликолей с C₂-C₃ атомами и оксалкиленгликолей с C₄-C₆-атомами;
б) 0,01-1 вес.%, предпочтительно 0,1-0,5 вес.%, по меньшей мере одного неионного поверхностно-активного вещества из группы жирных спиртов и алкоксилированного с помощью низкомолекулярного алкоксида жирных спиртов с 1-10 алкоксидными единицами,
в) 0,01-0,8%, предпочтительно 0,03-0,5 вес.%, по меньшей мере одного ингибитора коррозии, и
г) 0,01-1 вес.% по меньшей мере одного анионного поверхностно-активного вещества из группы алкиларилсульфонатов щелочных металлов,
д) воды в качестве остального до 100 вес.%, причем весовые проценты относятся к весу средства.

Далее найдено, что еще более длительного времени защиты от повторного обледенения можно достигать тогда, когда в качестве поверхностно-активной компоненты используется комбинация указанного неионного поверхностно-активного агента б) и анионного поверхностно-активного агента б') из группы алкиларилсульфонатов щелочных металлов в количестве также 0,01-1 вес.%, предпочтительно 0,1-0,5 вес.%.

Оба поверхностно-активных соединения б) и б'), причем поверхностно-активный агент б') действует прежде всего как "расстилающее" средство, используются предпочтительно в весовом соотношении примерно 1:(0,5-1) и особенно предпочтительно в весовом соотношении примерно 1:1.

Компонента а) предлагаемой согласно изобретению жидкости представляет собой предпочтительно этиленгликоль, пропиленгликоль (1,2-пропиленгликоль или 1,3-пропиленгликоль), диэтиленгликоль, дипропиленгликоль или смесь двух или более этих гликолей, причем особенно предпочтительны пропиленгликоли. Гликоли служат прежде всего для снижения точки замерзания и наряду с водой представляют собой основную компоненту жидкости.

Компонента б) представляет собой жирный спирт, который является спиртом с 6-24 C-атомами в алкильном остатке, пред почтительно с 8-18 C-атомами, или его алкоксилатом с 1-10 молекулами, предпочтительно 1-8 молекулами, низкомолекулярного алкиленоксида в алкоксилированном жирном спирте.

Низкомолекулярным алкиленоксидом является предпочтительно этиленоксид, пропиленоксид или их смесь, причем пред почтителен этиленоксид. Указанный алкильный остаток в жирном спирте может быть прямым или разветвленным, причем предпочтителен прямой алкильный остаток, и насыщенным или ненасыщенным, предпочтительно с 1-3 двойными связями.

В качестве примеров следует назвать: октиловый, дециловый, додециловый, изотридециловый и стеариловый спирт; далее олеиловый, алкиловый спирт кокоса и алкиловый спирт сала. Компонента б) также может быть смесью из указанных жирных спиртов и/или алкоксилатов жирных спиртов, так, например, смесь жирных спиртов с C₁₂-алкильным остатком и C₁₄-алкильным остатком (C₁₂/C₁₄-жирный спирт).

Компонентой б') предпочтительно является алкиларилсульфонат калия и/или натрия с одной или несколькими, предпочтительно одной или двумя сульфонатными группами (SO₃K- или SO₃Na - группы), одной или несколькими, предпочтительно одной или двумя алкильными группами с 5-18 C-атомами, предпочтительно с 12-18 C-атомами, и одним или несколькими, предпочтительно одним или двумя, бензольными кольцами. Предпочтительны алкилбензолсульфонаты щелочных металлов (калия и/или натрия) с 12-18 C-атомами в алкильной группе.

Так как при получении алкиларилсульфонатов также исходят из смесей углеводородов, которые, например, образуются при переработке нефти в виде фракций, то алкильная группа может представлять собой также такого рода смеси. При этом число атомов углерода предпочтительно равно 12-18 (среднее число 15).

Компонента в) охватывает ингибиторы коррозии, которые обычно представляют собой жидкости на основе гликолей и воды. Пригодными ингибиторами коррозии являются фосфаты щелочных металлов, низшие алкилфосфаты, как этилфосфат, диметилфосфат, изопропилфосфат и т.п. имидазолы, как 1H-имидазол, метилимидазол, бензимидазол и т.п., и триазолы, как бензотриазол и толилтриазол, причем предпочтительны триазолы.

Компонента г) представляет собой анионное поверхностно-активное вещество из группы алкиларилсульфонатов щелочных металлов. Компонентом д) является вода.

Предпочтительно используют полностью обессоленную воду.

Значение pH антиобледенительных жидкостей AEA-типа I должно составлять 6,5-10, предпочтительно 7-9. Если предлагаемая согласно изобретению жидкость и без того не имеет такого значения, его можно просто устанавливать благодаря пригодным pH-регуляторам. В общем в жидкость нужно добавлять основное соединение. Пригодными основными соединениями являются таковые из группы гидроксидов щелочных металлов, как NaOH и KOH; алкиламинов, как бутиламин, гексиламин, октиламин и изонониламин; и алканоламинов, как моно- ди- или триэтаноламин. Предпочтительны гидроксиды щелочных металлов.

Приготовление предлагаемого согласно изобретению средства для устранения обледенения и антиобледенителя осуществляют путем взаимного смещения отдельных (известных и выпускаемых в продажу) компонентов в любой последовательности, что можно осуществлять, например, в любом, оснащенном мешалкой резервуаре.

Предлагаемое согласно изобретению средство для устранения обледенения имеет все преимущества антиобледенительных жидкостей без сгущающего агента и, сверх того, обладает дополнительным временем выдерживания", которое значительно больше значения, требующегося для жидкостей AEA-типа I.

Следовательно, средство сочетает как преимущества несгущающихся, так и также преимущества сгущающихся жидкостей. Это представляет собой неожиданный результат. Вплоть до самого последнего времени, очевидно, специалисты исходили именно из того, что более продолжительного дополнительного времени выдерживания в случае жидкостей на основе гликолей и воды можно досгигать только с помощью сгущающих средств.

При применении средств для устранения обледенения и сохранения обрабатываемых несущих поверхностей самолетов антиобледенительное средство используется либо как таковое, т.е. концентрированное, либо разбавленным водой, предпочтительно в соотношении 1: 1. Нанесение антиобледенительного средства на обрабатываемые поверхности можно осуществлять путем разбрызгивания с помощью обычных приспособлений, как разбрызгивающие распылители и тому подобное.

Изобретение поясняется еще более подробно, благодаря примерам и сравнительным примерам.

Пример 1
Предлагаемое согласно изобретению средство для устранения обледенения и антиобледенитель готовят путем смешения следующих компонентов (концентрат):
80,00 вес.% 1,2- пропиленгликоля
0,05 вес.% бензотриазола
0,25 вес. % алкилбензолсульфоната натрия со средним числом C-атомов в алкильной группе 15
0,20 вес. % C₁₂/C₁₄-жирного спирта, этоксилированного с помощью 2 молей этиленоксида
0,015 вес.% гидроксида калия
19,485 вес.% воды.

Это средство для устранения обледенения имеет значение pH 9. Дополнительное время выдерживания определяют согласно "AEA-испытанию на стойкость к разбрызгиванию воды" (испытание 1) и согласно "AEA-испытанию на стойкость к высокой влажности (испытание 2), а именно для концентрированной формулировки и для формулировки разбавленной воды в соотношении 1:1. Значения приводятся в табл. 1.

Сравнительный пример 1
Повторяют пример 1, однако при отсутствии этоксилированного жирного спирта. Следовательно, смешивают следующие компоненты:
80,00 вес.% 1,2 - пропиленгликоля
0,05 вес.% бензотриазола
0,25 вес.% алкилбензолсульфоната примера 1
0,015 вес.% гидроксида калия
19,685 вес.% воды.

Испытание средства со значением pH 9 осуществляют как примере 1 (см. табл. 2).

Пример 2
В этом предлагаемом согласно изобретению примере смешивают нижеуказанные компоненты:
90,00 вес.% диэтиленгликоля
0,04 вес.% бензотриазола
0,25 вес.% алкилбензолсульфоната примера 1
0,20 вес. % C₁₂/C₁₄-жирного спирта, этоксилированного с помощью 2 молей этиленоксида
0,015 вес.% гидроксида калия
9,945 вес.% воды.

Испытание средства с значением pH 9 осуществляют как в примере 1 (см. табл. 3).

Сравнительный пример 2
Повторяют пример 2, однако без добавки этоксилированного жирного спирта. Следовательно, смешивают следующие компоненты:
90,00 вес. % диэтиленгликоля
0,04 вес.% бензотриазола
0,25 вес.% алкилбензолсульфоната примера 1
0,015 вес.% гидроксида калия
9,695 вес.% воды.

Испытание средства с значением pH 9 осуществляют как в примере 1 (см. табл. 4).

Пример 3
Готовят предлагаемое согласно изобретению средство для устранения обледенения и антиобледенитель путем смещения следующих компонентов:
90,00 вес.% диэтиленгликоля
0,04 вес.% бензотриазола
0,25 вес.% алкилбензолсульфоната примера 1
0,40 вес.% жирного спирта сала, этоксилированного с помощью 8 молей этиленоксида
0,015 вес.% гидроксида калия
9,295 вес.% воды.

Это средство для устранения обледенения имеет значение pH 9. Его испытывают только согласно более важному испытанию 1 (см. табл. 5).

Пример 4
В этом предлагаемом согласно изобретению примере смешивают нижеуказанные компоненты:
90,00 вес.% диэтиленгликоля
0,04 вес.% бензотриазола
0,25 вес.% алкилбензолсульфоната примера 1
0,40 вес. % жирного спирта кокоса, этоксилированного с помощью 5 молей этиленоксида
0,015 вес.% гидроксида калия
9,295 вес.% воды.

Это средство для устранения обледенения имеет значение pH 9. Его испытывают только согласно более важному испытанию 1 (см. табл. 6).

Описывается средство для устранения обледенения и антиобледенитель для самолетов, включающее в себя по меньшей мере один гликоль, выбранный из группы алкиленгликолей с С₂-С₃ атомами или оксалкиленгликолей с С₄-С₆ атомами, поверхностно-активное вещество, ингибитор коррозии и воду, отличающееся тем, что оно содержит компоненты в следующих соотношениях: от 60 до 97 вес.% по меньшей мере одного гликоля, выбранного из группы алкиленгликолей с С₂-С₃ атомами или оксалкиленгликолей с С₄-С₆ атомами, 0,01-1 вес.% по меньшей мере одного неионного поверхностно-активного вещества из группы жирных спиртов и алкоксилированных с помощью низкомолекулярного алкоксида жирных спиртов с 1-10 алкоксидными единицами; 0,01-0,8 вес.% по меньшей мере одного анионного поверхностно-активного вещества из группы алкиларилсульфонатов щелочных металлов; остальное до 100 вес.% - вода. Новое средство имеет относительно продолжительное время защиты от повторного обледенения или дополнительное время выдерживания и поэтому сочетает преимущества несгущенных и сгущенных средств для устранения обледенения самолетов. 4 з.п.ф-лы, 6 табл.

1. Средство для устранения обледенения и антиобледенитель для самолетов, включающее по меньшей мере один гликоль, выбранный из группы алкиленгликолей с C₂ - C₃ атомами или оксалкиленгликолей с C₄ - C₆ атомами, поверхностно-активное вещество, ингибитор коррозии и воду, отличающееся тем, что оно содержит компоненты в следующих соотношениях: от 60 до 97 вес.% по меньшей мере одного гликоля, выбранного из группы алкиленгликолей с C₂ - C₃ атомами или оксалкиленгликолей с C₄ - C₆ атомами; 0,01 - 1 вес.% по меньшей мере одного неионного поверхностно-активного вещества из группы жирных спиртов и алкоксилированных с помощью низкомолекулярного алкоксида жирных спиртов с 1 - 10 алкоксидными единицами; 0,01 - 0,8 вес.% по меньшей мере одного ингибитора коррозии; 0,01 - 1 вес.% по меньшей мере одного анионного поверхностно-активного вещества из группы алкиларилсульфонатов щелочных металлов; остальное до 100 вес.% - вода. 2. Средство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит компоненты в следующих соотношениях, вес.%:
Гликоль - 80 - 95
Неионное поверхностно-активное вещество - 0,1 - 0,5
Анионное поверхностно-активное вещество - 0,1 - 0,5
Ингибитор коррозии - 0,03 - 0,5
Вода - Остальное до 100
3. Средство по одному из пп.1 и 2, отличающееся тем, что анионное поверхностно-активное вещество выбирают из группы алкилбензолсульфонатов щелочных металлов с C₁₂ - C₁₈ атомов в алкильной группе. 4. Средство по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что неионное поверхностно-активное вещество выбирают из группы C₈ - C₁₈-жирных кислот и C₈ - C₁₈-жирных кислот, этоксилированных от 1 до 8 этиленоксидными единицами. 5. Средство по одному из пп. 1 - 4, отличающееся тем, что ингибитор коррозии выбирают из группы фосфатов щелочных металлов, низших алкилфосфатов, имидазолов и тиазолов.